JPH01206016A - 積層射出成形用金型構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は積層射出成形用金型構造に関し、特に穴又は凹
入部を有する成形品を成形する積層射出成形用金型構造
に関する。

〔従来技術〕

一般に、成形品の表面部にノンフィラー材料からなる表
面性状に優れたスキン層を、その内部にガラス繊維等の
フィラー人りＦＲＰ材料からなる強度・剛性に優れたコ
ア層を夫々形成し、凹凸のない綺麗な表面で且つ強度・
剛性に優れた成形品を成形する積層射出成形装置が知ら
れている（特開昭６２−１３２６２３号公報参照）。

通常、上記積層射出成形装置では、固定型及び可動型か
らなる成形型と、成形型の成形キャビティ内にスキン材
料及びコア材料を射出する射出装置を備え、コア材料の
射出開始時期をスキン材料の射出開始時期よりも所定時
間遅らせて夫々所定量射出することにより、コア材料が
スキン材料に被われた状態で成形キャビティ内に充填さ
れ、この状態で硬化させることにより、成形品の表面部
及び内部に夫々スキン層及びコア層が形成される。

従来、上記積層射出成形装置にて成形された成形品に取
付孔を設ける場合には、第８図に示すように、予め固定
型１００に成形キャビティ１０１内に突出する取付孔成
形型部１０２を形成し、スキン材料１０３及びコア材料
１０４を成形キャビティ１０１内に射出して、成形品と
ともに取付孔１０５を積層射出成形するか、或いは第９
図に示すように、成形品１０６の積層射出成形後に、ボ
ール盤等により成形品１０６を冷却しつつスキン層１０
７及びコア層１０８に亙る取付孔１０９を形成していた
。

また、上記のように取付部１０５を成形品とともに積層
射出成形する場合、第１０図（ａ）に示すように、スキ
ン材料１０３及びコア材料１０４が取付孔成形型部１０
２を回込んでその下流側に充填されるため、第１０図（
ｂ）に示すように、回込んだスキン材料１０３及びコア
材料１０４同士が充分に混合されず、取付孔１０５の下
流側にウェルドライン１１０が発生することが知られて
いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記積層射出成形装置にて取付孔や凹入部などの取付部
を成形品とともに積層射出成形する場合には、スキン材
料が可動型及び固定型の内壁面近傍部と同様に取付部成
形型部の外周面近傍部にも充填され位置すること、粘性
の高いコア材料がウェルドライン近傍に充分に回り込め
ないことなどにより、取付部成形型部の下流側にスキン
材料だけからなる強度・剛性の低い層が形成され、且つ
その層の中央部には上記のように強度の低いウェルドラ
イン（正しくは、ウェルド面）が発生する。

従って、成形品の取付部の強度・剛性が低下するだけで
なく、ウェルドラインにクラックが発生したり、ウェル
ドライン近傍部の強度・剛性が低下するなどの問題が残
っている。

また、成形品の積層射出成形後に後加工を施して取付孔
を形成する場合には、取付孔の近傍部のコア層によりそ
の強度・剛性が向上するので上記問題を解決出来るが、
後加工のための作業工程が増えること、後加工用の作業
スペースを必要とすること、後加工用の加工装置を必要
とすることなど経済的に不利になる。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る積層射出成形用金型構造は、固定型と可動
型との間に形成された成形キャビティ内にスキン材料と
コア材料を射出して成形品の表面部及び内部に夫々スキ
ン層及びコア層を形成する積層射出成形装置において、
上記固定型と可動型の少なくとも一方に成形品の穴又は
凹入部を成形する突出成形型部を設け、上記成形品の裏
面を成形する固定型或いは可動型の成形キャビティ内に
おけるスキン材料の流動方向に対して突出成形型部の下
流側部分に凹部を形成し、成形時突出成形型部の上記流
動方向に対して下流側に流れるスキン材料が上記凹部内
に流入するように構成したものである。

〔作用〕

本発明に係る積層射出成形用金型においては、成形キャ
ビティ内に射出されたスキン材料及びコア材料が、突出
成形型部により分流されてその近傍を回込み、再び合流
してその下流側に流入する。

そして、比較的低粘度のスキン材料が、成形品の裏面を
成形する金型のうち突出成形型部の下流側部分に形成さ
れた凹部に充填される。

こうして、成形された成形品の裏面には、凹部に充填さ
れたスキン材料により穴又は凹入部の下流側にスキン材
料からなるリブが形成され、そのリブ内に生じるウェル
ド面は面積が大きいので接合力も強くなり、リブの近傍
部分は薄いスキン層でコア層が被われた状態に形成され
、ウェルドラインの近傍までコア層が形成される。

〔発明の効果〕

本発明に係る積層射出成形装置によれば、以上説明した
ように、穴又は凹入部を成形品とともに積層射出成形し
ても、ウェルドラインの近傍までコア層が形成されるこ
と、凹部内にウェルドラインが形成され合流したスキン
材料同士の接合面積が増大すること、リブにて成形品を
補強出来ることなどにより穴又は凹入部の付近の成形品
の強度・剛性を向上出来る。このため、成形品の積層射
出成形後に穴の切削加工をしなくてもよく、作業工程を
省略して成形品を安価に製造出来る。

〔実施例〕

以下、本考室の実施例を図面に基いて説明する。

第１図・第２図に示すように、積層射出成形装置１は、
可動型２及び固定型３からなる成形型４と、可動型２を
固定型３に対して進退駆動させる移動駆動装置５と、可
動型２と固定型３との間に形成された成形キャビティ６
内にスキン材料及びコア材料を射出する射出装置７と、
成形品Ｓを可動型２から離型する離型装置１０とを備え
ている。

上記積層射出成形装置１にて成形される成形品Ｓは、第
３図〜第６図に示すように、平板状の本体部８と、本体
部８の左端近傍略中央部に左右方向向きに所定長さ設け
られ前方に延びたリプ９とから一体的に形成され、本体
部８の左端近傍略中央部には取付孔８ａ（取付部）が前
後方向向きに形成され、リプ９の前部には左端側が前方
へ突出する緩やかな部分円弧状の湾曲部９ａが形成され
、リプ９の右端部には略円筒状の筒部９ｂが前後方向向
きに形成され、筒部９ｂの略中央部には取付孔８ａと連
通する挿通孔９ｃが形成されている。

本体部８０表面部はノンフィラー材料からなる表面性状
及び耐衝撃性に優れたスキンＭｓｓで形成され、その内
部はガラス繊維等のフィラー人りＦＲＰ材料からなる強
度・剛性に優れたコア層Ｓｃで形成され、リプ９はその
ほとんどがスキンＪＩＳ、で形成され、第６図に示すよ
うに、リプ９及びその近傍の本体部８内にはスキンＮＳ
ｓ同士が接合されたウェルドラインＲが取付孔８ａから
成形品Ｓの左端に亙って左右方向向きに形成され、本体
部８のウェルドラインＲの近傍には上下のコア層Ｓｃが
スキン層Ｓ、を挟んだ状態に形成されている。

上記成形型４について説明すると、第２図・第５図・第
６図に示すように、可動型２の左端近傍部には略円柱状
の取付孔成形型部２ａが前後方向向きに形成され、固定
型３の左端近傍部には左右方向に延びる所定深さのリプ
成形型部３ａが形成され、リブ成形型部３ａの奥端部に
は部分円弧状の湾曲面５０ａを有する成形ブロック５０
が着脱可能に配設され、リブ成形型部３ａの内壁及び成
形ブロック５０の湾曲面５０ａによりリプ成形キャビテ
ィ部６ａが形成され、リブ成形型部３ａの右端近傍部に
は取付孔成形型部２ａと同径の挿通孔成形型部３ｂが前
後方向向きに形成され、挿通孔成形型部３ｂの後端面は
取付孔成形型部２ａの前端面に当接され、挿通孔成形型
部３ｂの外周部にはリブ成形キャビティ部６ａと連通す
る略円筒状の筒部成形キャビティ部６ｂが形成されてい
る。

尚、上記リブ成形キャビティ部６ａの幅はウェルドライ
ンＲの近傍のコア材料をより接近させるとともに引けを
防止するため本体部８の板厚の約１／２に設定され、ま
たその深さはウェルドラインＲの近傍に流入するスキン
材料が過不足なく充填されるようにその体積分布に応じ
て設定されている。

上記移動駆動装置５について説明すると、第１図に示す
ように、１対の固定盤１１ａ−１１ｂが前後に所定距離
あけて設置され、両開定盤１１ａ・ｌｌｂ同士の四隅部
を連結する４本のガイドロッド１２が夫々水平に配設さ
れ、各ガイドロッド１２の前後両端部は両開定盤１１ａ
・ｌｌｂに夫々固着され、各ガイドロッド１２の途中部
には可動盤１３がその四隅において前後方向移動可能に
装着され、固定盤１１ｂの略中央部にはシリンダユニッ
ト１４が前後方向向きに配設され、シリンダユニット１
４から前方へ延びる連結ロッド１５の前端部は可動盤１
３の後端面略中央部に連結され、可動盤１３はシリンダ
ユニット１４によりガイドロッド１２に案内されて前後
方向に駆動されるようになっている。可動盤１３の前端
面略中央部には可動型２が固着され、固定盤１１ａの後
端面略中央部には固定型３が固着され、可動型２は可動
盤１３と一体的に前後に移動して固定型３に対して接近
離隔するようになっている。

上記射出装置７は、第１図・第２図に示すように、スキ
ン材料及びコア材料を夫々別個に加圧する加圧機構１６
と、加圧機構１６にて加圧されたスキン材料及びコア材
料を成形キャビティ６内に射出するノズルユニット１７
とから次のように構成されている。

上記加圧機構１６について第２図により説明すると、固
定盤１１ａの前方には第１加圧シリンダ１８ａ及び第２
加圧シリンダ１８１）が左右に所定距離あけて前後方向
向きに配設され、各加圧シリンダ１８ａ・１８ｂ内には
夫々スクリュ軸１９ａ・１９ｂが前後方向移動可能に且
つ回転可能に装着され、各スクリュ軸１９ａ・１９ｂの
外周部には送別２０が螺旋状に形成され、送別２０の外
周端部は加圧シリンダ１８ａ・１８ｂの内壁面に液密状
に当接されている。加圧シリンダ１８ａｉ８ｂの後端部
は支持部材２１の左右両端部に夫々液密状に連結され、
各加圧シリンダｌｅａ・１８ｂの前端近傍部にはタンク
２２が夫々立設され、一方のタンク２２にはスキン材料
がまた他方のタンク２２にはコア材料が夫々貯留され、
各加圧シリンダ１８ａ１８ｂの前方には回転駆動装置２
３及び加圧駆動用シリンダ２４が夫々上下に併設され、
スクリュ軸１９ａ・１９ｂの前端部は加圧駆動用シリン
ダ２４に夫々連結され、その後端近傍部は減速機（図示
略）を介して回転駆動装置２３に夫々連結され、スクリ
ュ軸１９ａ−１９ｂは加圧駆動用シリンダ２４により夫
々別個に前後方向に駆動されるとともに回転駆動機構２
３により夫々別個に回転駆動されるようになっている。

尚、上記加圧駆動用シリンダ２４及び回転駆動装置２３
は図示外の制御装置により制御され、制御装置からの制
御信号に基いて、スクリュ軸１９ａ・１９ｂを回転駆動
して、タンク２２に貯留されたペレット状の各樹脂材料
を各加圧シリンダ１８ａ・１８ｂ内へ供給して加熱によ
り溶融状態にし、各加圧シリンダ１８ａ・１８ｂの後端
の加圧室２５ａ・２５ｂまで充填した状態で、各スクリ
ュ軸１９ａ−１９ｂを夫々後方へ駆動して、各加圧室２
５ａ・２５ｂに充填された樹脂材料を夫々所定の圧力で
加圧し、ノズルユニット１７を介して射出するようにな
っている。また、上記スキン材料は表面性状に優れたノ
ンフィラー樹脂材料（例えば、ポリプロピレン、ポリア
ミド、ポリブチレンテレフタレート等）であり、コア材
料は強度及び剛性に優れたガラス繊維等のフィラー入り
樹脂材料（例えば、ポリプロピレン−ガラス繊維、ポリ
アミド−ガラス繊維、ポリブチレンテレフタレート−ガ
ラス繊維等）である。

上記ノズルユニット１７について説明すると、支持部材
２１の後端面には支持ブロック２６が固着され、支持ブ
ロック２６の略中央部には後方へ延びる略円筒状のノズ
ル２７が固着され、ノズル２７はその前端部に形成され
た鍔部２７ａが支持部材２１及び支持ブロック２６に挟
持されて支持されている。固定型３の略中央部には成形
キャビティ６内に開口された射出通路２８が前後方向向
きに形成され、ノズル２７の後端略中央部には射出通路
２８と連通ずる射出口２７ｂが開口され、ノズル２７の
内部には前後方向向きに略円筒状のスリーブ部材２９が
遊嵌され、スリーブ部材２９の略中心部にはシャットオ
フピン３０が遊嵌され、ノズル２７の内周面とスリーブ
部材２９の外周面との間に第１流通路３１が形成され、
スリーブ部材２９の内周面とシャットオフピン３０との
間に第２流通路３２が形成され、支持部材２１と支持ブ
ロック２６とノズル２７には加圧室２５ａと第１流通路
３１とを連通ずる第１流通路３３ａが形成され、支持部
材２１と支持ブロック２６とノズル２７とスリーブ部材
２９には加圧室２５ｂと第２流通路３２を連通ずる第２
流通路３３ｂが形成されている。

スリーブ部材２９及びシャットオフピン３０は図示外の
駆動装置により前後方向に別個に駆動され、上記スリー
ブ部材２９とシャットオフピン３０とを後方限界位置に
保持すると、射出口２７ｂと第１流通路３１とが遮断さ
れ、またスリーブ部材２９に対してシャットオフピン３
０を後方限界位置に保持すると射出口２７ｂと第２流通
路３２及び第２流通路３２と第２流通路３３ｂとが夫々
遮断される。

そして、スリーブ部材２９とシャットオフピン３０とを
前方へ移動させると、射出口２７ｂと第１流通路３１と
が連通して加圧室２５．ａから射出ロ２７ｂヘスキン材
料が供給され、またスリーブ部材２９に対して相対的に
シャットオフピン３０を前方へ移動させると射出口２７
ｂと第２流通路３２及び第２流通路３２と第２流通路３
３ｂとが夫々連通して加圧室２５ａから射出口２７ｂヘ
コア材料が供給される。尚、上記駆動装置は制御装置か
らの制御信号に応じて駆動され、スキン材料の射出開始
から射出形態に応じて予め設定された基準時間の経過後
にコア材料を射出するように制御され、コア材料をスキ
ン材料の内部に包摂した状態で成形キャビティ６内に射
出するようになっている。

上記射出装置７は、その下方に配設された前後方向向き
のガイドロッド３４に沿って移動可能に支持され、射出
装置７を図示外の駆動機構にて後方へ移動させることに
より、ノズル２７の後端部が固定型３に液密状に当接さ
れ、射出口２７ｂと射出通路２８とが連通ずるようにな
っている。

上記離型装置１０について説明すると、可動型２の内部
略中央部には作動空間２Ａが形成され、作動空間２Ａ内
にはエジェクトプレート４４が前後方向移動自在に配設
され、エジェクトプレート４４の上下方向略中央部には
成形キャビティ６内に延びる左右１対のエジェクトピン
４５が固着され、エジェクトピン４５には圧縮コイルバ
ネ４６が外嵌され、エジェクトプレート４４はバネ４６
により常に後方へ付勢されている。可動盤１３には離型
用シリンダ（図示路）が前方向きに内装され、上記エジ
ェクトプレート４４を前方へ駆動してエジェクトピン４
５をエジェクト作動させるピン部材４７は離型用シリン
ダのピストンロッドに連結されている。

次に、上記成形型４を用いて成形するときの作用につい
て説明する。

先ず、ウェルドラインＲの近傍部に流入するスキン材料
の体積分布を求め、この体積分布に応じて成形ブロック
５０を製作する。そして、成形ブロック５０をリブ成形
型部３ａの奥端部に組付けて、スキン材料が過不足なく
リブ成形キャビティ部６ａに充填されるようにする。

次に、可動型２と固定型３とを型締めするとともに射出
口２７ｂと射出通路２８とを連通させ、加圧シリンダ１
８ａ内にスキン材料をまた加圧シリンダ１８ｂ内にコア
材料を夫々充填して所定圧に加圧し、スキン材料を成形
キャビティ６内に射出開始し、その射出開始から基準時
間経過後には、コア材料の射出を開始し、キャビティ６
内に射出する。そして、スキン材料の射出開始後所定時
間経過後にはスキン材料の射出を終了し、またコア材料
の射出開始から所定時間経過後にはコア材料の射出を終
了する。

上記成形時、第５図・第６図に示すように、スキン材料
の射出開始からコア材料の射出開始までに射出されたス
キン材料は、成形キャビティ６の表層部に付着しつつそ
の外周部へと流れる。その後射出されたコア材料はスキ
ン材料に包摂された状態で成形キャビティ６の内層部へ
供給される。

成形キャビティ６の外周部へと流れたスキン材料及びコ
ア材料は、取付孔成形型部２ａにより分流されてその近
傍部を回込み、取付孔成形型部２ａの下流側にて再び合
流して成形キャビティ６に充填される。このとき、第７
図（ａ）に示すように、分流されたコア材料は、スキン
材料に包摂されているので合流出来ず、またスキン材料
よりもその粘性が高いのでウェルドラインＲの近傍部に
充分に回込めないため、第７図（ｂ）に示すように、ス
キン材料だけが取付孔成形型部２ａの近傍部に流入する
とともに、リブ成形型部３ａの近傍部に多量に流入する
。そして、第７図（Ｃ）に示すように、取付孔成形型部
２ａ及びリブ成形型部３ａの近傍部に流入したスキン材
料は、筒部成形キャビティ部６ｂ及びリブ成形キャビテ
ィ部６ａに過不足なく充填されるとともにウェルドライ
ンＲを形成し、コア材料は取付孔成形型部２ａ及びウェ
ルドラインＲの近傍まで流動して、筒部成形キャビティ
部６ｂ及びリブ成形キャビティ部６ａに少量だけ流入す
る。

上記のようにして成形された成形品Ｓには取付孔８ａの
下流側にそのほとんどがスキン層Ｓｓからなるリブ９が
形成され、リブ９及びその近傍の本体部８内にウェルド
ラインＲが形成され、本体部８はコア層Ｓｃがスキン層
Ｓ、で被われた状態に形成されるとともに、本体部８の
ウェルドラインＲの近傍部には上下のコア層Ｓｃが近接
状に形成される。

以上のように、取付孔８ａを成形品Ｓとともに積層射出
成形しても、ウェルドラインＲがリブ９内にも形成され
その接合面積が増大すること、取付孔８ａの周縁部と筒
部９ｂ及びウェルドラインＲがリブ９にて補強されるこ
と、コア層Ｓｃが取付孔８ａ及びウェルドラインＲの近
傍部まで充填されることなどにより、取付孔８ａの近傍
部の強度・剛性を向上出来るので、充分な成形品取付は
強度を得ることが可能となり、成形品Ｓの成形後に後加
工を施して取付孔８ａを成形しなくてもよく、取付は強
度の高い成形品Ｓを安価に製造出来る。

また、成形ブロック５０が固定型３に対して着脱可能な
ので、射出条件や射出材料を変更する場合でも、取付孔
成形型部２ａの下流側に充填されるスキン材料の体積分
布に応じた形状の成形ブロックに取換えることにより、
スキン材料を過不足なくリブ成形キャビティ部６ａに充
填することが出来る。

尚、上記実施例では、成形品Ｓに取付孔８ａを成形する
場合について説明したが、取付孔８ａに代えて取付用凹
入部を形成する場合にも本発明を同様に適用することが
出来る。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第７図は本発明の実施例を示すもの
で、第１図は積層射出成形装置の側面図、第２図は成形
型近傍の要部横断面図、第３図は成形品の平面図、第４
図は成形品の正面図、第５図はリブ成形型部近傍の要部
拡大横断面図、第６図は第５図Ｖｌ−Ｖｌ線断面図、第
７図（ａ）　・（ｂ）・　（Ｃ）は夫々リブ成形型部近
傍での樹脂材料の流動状態を示す作動説明図で、第７図
（ａ）は樹脂材料の合流前の状態を示す説明図、第７図
（ｂ）は樹脂材料の合流時の状態を示す説明図、第７図
（ｃ）はリブ成形キャビティ部に樹脂材料が充填された
状態を示す説明図、第８図〜第１０図は従来技術に係る
もので、第８図は成形品の外周部近傍の成形品と成形型
の横断平面図、第９図は孔加工を施した成形品の外周部
の横断平面図、第１０図（ａ）　　・　（ｂ）は夫々樹
脂材料の流動状態を示す作動説明図である。 １・・積層射出成形装置、　２・・可動型、　２ａ・・
取付孔成形型部、　３・・固定型、　３ａ・・リブ成形
型部、　４・・成形型、　６・・成形キャビティ、　８
・・本体部、　８ａ・・取付孔、　９・・リブ、　Ｓ・
・成形品、　Ｓ、・・スキン層、　Ｓ、・・コア層、　
Ｒ・・ウェルドライン。 特　許　出　願　人　　　マツダ株式会社第７図（ａ） ９図 図（ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）固定型と可動型との間に形成された成形キャビテ
   ィ内にスキン材料とコア材料を射出して成形品の表面部
   及び内部に夫々スキン層及びコア層を形成する積層射出
   成形装置において、 上記固定型と可動型の少なくとも一方に成形品の穴又は
   凹入部を成形する突出成形型部を設け、上記成形品の裏
   面を成形する固定型或いは可動型の成形キャビティ内に
   おけるスキン材料の流動方向に対して突出成形型部の下
   流側部分に凹部を形成し、 成形時突出成形型部の上記流動方向に対して下流側に流
   れるスキン材料が上記凹部内に流入するように構成した
   ことを特徴とする積層射出成形用金型構造。