JPH07112460A

JPH07112460A - 中空射出成形方法及び金型

Info

Publication number: JPH07112460A
Application number: JP28389493A
Authority: JP
Inventors: Shoji Imai; 章司今井; Maki Horikoshi; 真木堀越
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1993-10-19
Filing date: 1993-10-19
Publication date: 1995-05-02

Abstract

(57)【要約】【目的】金型キャビティ１内に射出された溶融樹脂中
に加圧ガスを圧入して中空部を形成する中空射出成形に
おいて、簡便かつ実用性に富んだ金型によって、中空部
の形成箇所、大きさ及び形状を制御する。【構成】金型内壁部の一部に、金型内壁部との間に断
熱層６を介在させて入れ子ブロック２を埋設し、この入
れ子ブロック２の表面で一部の金型キャビティ面１ａを
構成する。【効果】射出成形の連続した繰り返しで、入れ子ブロ
ック２に熱が蓄積され、入れ子ブロック２の表面である
金型キャビティ面１ａに対応する部分の溶融樹脂の冷却
が緩和されて、当該部分に優先的に加圧ガスが圧入さ
れ、中空部の位置、大きさ及び形状が制御される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型キャビティ内に射
出した溶融樹脂中に加圧流体を圧入し、必要な冷却後に
この加圧流体を排出することで中空部を形成する中空射
出成形方法及び金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金型キャビティに、金型キャビテ
ィを満たすに足りない量の溶融樹脂を射出した後、加圧
ガスを圧入して中空部を形成する中空射出成形方法にお
いて、金型キャビティ内の樹脂に温度差を持たせ、高温
の溶融樹脂部に優先的に加圧ガスが入り込むことを利用
して、不均一に広がる中空部を有する中空成形品とする
ことが知られている（特公昭６１−５３２０８号公
報）。また、この技術においては、金型キャビティ内の
溶融樹脂に温度差を持たせることを、金型キャビティ面
を部分的に冷却又は加熱することで行っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の技術には次のような問題がある。

【０００４】（１）金型キャビティ面を部分的に冷却又
は加熱するには、特別な冷却又は加熱手段を備えた金型
を用意しなければならず、設備的負担が大きい問題があ
る。

【０００５】（２）部分的に冷却又は加熱するといって
も、一定位置に一定の温度差を付けることは困難で、温
度差を付ける領域が不確定となる。従って、当然形成さ
れる中空部は不均一に広がるものとなり、必要な位置に
必要な大きさと形状の中空部を形成するのが困難であ
る。

【０００６】本発明は、このような従来の問題点に鑑み
てなされたもので、簡便かつより実用性に富んだ金型に
よって、中空部の形成箇所、大きさ及び形状を適切に制
御できるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段及び作用】このために請求
項１の発明では、図１〜図３に示されるように、金型キ
ャビティ１内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入
して中空成形品を成形する中空射出成形方法において、
射出成形時に加わる熱を金型内壁部の一部に蓄積させる
ことで、中空部３（図５参照）を形成する所定の位置に
対応する金型キャビティ面１ａを、その他の金型キャビ
ティ面１ｂに比して高温にした状態で溶融樹脂の射出及
び加圧流体の圧入を行うこととしているものである。

【０００８】また、請求項２の発明では、図１〜図３に
示されるように、金型内壁部の一部に、周囲の金型内壁
部と断熱層６で仕切られた入れ子ブロック２を設け、し
かも中空部３（図５参照）を形成する位置に対応する金
型キャビティ面１ａをこの入れ子ブロック２で形成する
こととしているものである。

【０００９】更に本発明を説明する。

【００１０】図１〜３に示されるように、金型は固定型
４と、固定型４に対して進退可能な移動型５とから構成
され、両者の間に金型キャビティ１が形成されている。

【００１１】移動型５側の金型内壁部の一部には、入れ
子ブロック２が埋設されており、その表面は金型キャビ
ティ面１ａを構成している。

【００１２】本実施例の金型は、図４及び図５に示され
るような中空成形品を成形するためのもので、図５に示
される放射状に伸びた中空部３を有する成形品とすべ
く、図２に明示されるように、放射方向に金型キャビテ
ィ面１ａを形成する入れ子ブロック２の配置となってい
る。

【００１３】入れ子ブロック２は、射出成形を連続して
繰り返す間に熱を蓄え、入れ子ブロック２が構成してい
る金型キャビティ面１ａを、その他の金型キャビティ面
１ｂに比して高温に保つ働きをなすものである。

【００１４】即ち、入れ子ブロック２とその周囲の金型
内壁部との間には断熱層６が形成されており、入れ子ブ
ロック２に伝わった熱が逃げにくくなっていることか
ら、射出成形時に加わる熱の一部を入れ子ブロック２に
止どめて蓄積させるものである。

【００１５】本実施例における断熱層６は、図５に明示
されるように、埋設された入れ子ブロック２とその周囲
の金型内壁部との間に残された隙間内の空気層として形
成されている。この隙間は、例えば、金型内壁部内に入
り込んでいる入れ子ブロック２の表面に部分的に突出部
を設け、これを金型に当接させること等で保つことがで
きる。

【００１６】上記断熱層６としての隙間は、溶融樹脂が
深く侵入できない幅であることが好ましく、使用する樹
脂の種類、可塑化温度、射出圧力等によっても相違する
が、一般的には数μｍから数十μｍの幅である。例えば
ポリスチレンを使用する場合、通常２０〜２５μｍの幅
である。

【００１７】上記幅の隙間は、通常の嵌め込み加工時に
自然に形成され得る範囲のものであり、隙間形成のため
に特別な加工を行わなくても済む利点がある。また、多
少広めの隙間を残す場合には、例えば入れ子ブロック２
の埋設面に粗面加工を施しておけばよい。

【００１８】入れ子ブロック２は、通常、金型内壁部を
構成する材料（金型構成材料）と同じ材料もしくは熱伝
導率がほぼ等しい材料で構成され、あえて金型構成材料
に比して熱伝導率の低い材料で構成する必要はない。

【００１９】入れ子ブロック２の構成材料としては、例
えば炭素鋼材、合金工具鋼材（主として熱間金型用ＳＫ
Ｄ、冷間金型用ＳＫＳ，ＳＫＤ）、熱間圧延ステンレス
鋼板（主としてマルテンサイト系ＳＵＳ及び析出硬化系
ＳＵＳ）、高速度工具鋼材（ＳＫＨ）、クロムモリブテ
ン鋼材（ＳＫ）等の鉄鋼材料、又はアルミ合金、析出硬
化形銅合金、ベリリウム銅合金、亜鉛合金、プラスチッ
ク、ガラス、セラミック等の非鉄金属材料を用いること
ができる。

【００２０】本発明に係る中空射出成形方法を、上述の
金型を用いた場合を例に説明する。

【００２１】まず、金型キャビティ１内に所定量の溶融
樹脂を射出し、更に加圧流体を圧入する。

【００２２】溶融樹脂の射出は、通常の射出成形と同様
に、射出機で行えばよい。加圧流体の圧入は、図１にお
いては、射出ノズル７に内蔵された加圧流体ノズル８で
行うものとなっている。加圧流体ノズル８は、射出ノズ
ル７に内蔵させる他、金型に設け、直接金型キャビティ
１内に加圧流体を圧入したり、スプルーやランナーから
ゲートを介して金型キャビティ１内に加圧流体を圧入す
るようにすることもできる。

【００２３】使用する樹脂としては、一般の射出成形や
押し出し成形に使用される熱可塑性樹脂全般を用いるこ
とができるが、熱硬化性樹脂を用いることもできる。ま
た、必要に応じて各種添加剤、充填材、フィラー等を加
えて用いることもできる。

【００２４】加圧流体としては、常温常圧でガス状又は
液状のもので、射出成形の温度及び圧力下で、成形に用
いる溶融樹脂と反応又は相溶しないものが使用される。
例えば、窒素ガス、炭酸ガス、空気、ヘリウムガス、グ
リセリン、流動パラフィン、溶融樹脂等であるが、窒素
ガス等の不活性ガスが好ましい。また、加圧流体の圧力
は、一般には１０〜５００ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【００２５】加圧流体の圧入のタイミングは、金型キャ
ビティ１内を満たすのに充分な量の溶融樹脂を射出（フ
ルショット）した後、もしくは、金型キャビティ１内を
満たすのに足りない量の溶融樹脂を射出（ショートショ
ット）した後である。

【００２６】フルショットの場合、溶融樹脂が冷却され
て収縮するにつれて、その収縮量に応じて加圧流体が圧
入されることになる。また、ショートショットの場合、
溶融樹脂の未充填容積と樹脂の収縮量に応じた加圧流体
が圧入されることになる。

【００２７】ショートショットの場合、金型キャビティ
１の容積の９０％以上を溶融樹脂で満たした後に加圧流
体の圧入を行うことが好ましい。未充填容積が大き過ぎ
ると、予め予定した位置に中空部３（図５参照）を形成
しにくくなる。また、ショートショットの場合、一部の
溶融樹脂の射出後、更に残りの溶融樹脂の射出を継続し
つつ加圧流体の圧入を行うこともできる。

【００２８】ところで、金型キャビティ１内に溶融樹脂
が射出されると、その熱は金型キャビティ面１ａ，１ｂ
全面にほぼ均等に伝わる。

【００２９】しかし、金型キャビティ面１ａを形成して
いる入れ子ブロック２は、その周囲の金型内壁部との間
が断熱層６で仕切られているので、伝わった熱が周囲に
逃げにくく、冷却も緩やかになる。従って、連続して射
出成形を繰り返すうちに熱が蓄積され、金型キャビティ
面１ａの温度は、他の金型キャビティ面１ｂの温度より
高温になる。

【００３０】金型キャビティ面１ａの温度が高いと、当
該面付近の樹脂は冷却が緩やかで、他の金型キャビティ
面１ｂ付近の樹脂に比して加圧流体圧入時の流動状態が
高く維持される。従って、圧入された加圧流体は、流動
しやすい金型キャビティ面１ａ付近の溶融樹脂中に優先
的に圧入され、入れ子ブロック２によって形成された金
型キャビティ面１ａの位置、大きさ及び形状に応じた領
域に圧入される。

【００３１】加圧流体の圧入後、適宜の保圧時間及び冷
却時間が経過した後、圧入した加圧流体を排出してから
成形品を取り出すと、上記入れ子ブロック２による金型
キャビティ面１ａの配置状態に応じた位置、大きさ及び
形状の中空部３（図５参照）を有する成形品を得ること
ができる。

【００３２】図１〜図３に示されるような金型の場合、
図４及び図５に示されるように、放射状に伸びた中空部
３を有する中空成形品を得ることができる。尚、図４に
おける９は、金型キャビティ面１ａ対応領域である。

【００３３】次に、入れ子ブロック２を埋設する場合の
他の例について図６〜図８で説明する。

【００３４】前述したように、入れ子ブロック２とその
周囲の金型内壁部間に残した隙間内の空気層を断熱層６
とする場合、図６に示されるように、部分的に大きな隙
間をラビリンス部１０として設け、隙間内の空気を漏れ
にくくすると、断熱作用を高めることができるので好ま
しい。

【００３５】また、図７及び図８に示されるように、入
れ子ブロック２の一部に断熱材１１を付設して断熱作用
を高めることもできる。断熱材１１は、入れ子ブロック
２の埋設面全面に設けてもよいが、入れ子ブロック２と
断熱材１１の線膨張係数の相違による剥離等を防止する
ために、図示されるように部分的に設けることが好まし
い。

【００３６】断熱層６は、入れ子ブロック２とその周囲
の金型内壁部との間の隙間内の空気層として設ける他、
当該隙間を、熱伝導率の低い他の気体、液体又は固体で
満たし、これらの層として設けることもできる。

【００３７】気体又は液体の層を断熱層６とする場合、
これらの漏出を防ぐために、入れ子ブロック２に溝を形
成し、そこにシール材を嵌め込んで、入れ子ブロック２
とその周囲の金型内壁部との間の隙間をシールすること
が好ましい。シール材は、例えばＯ−リング、テトラフ
ルオロエチレン製耐圧パッキング等、封入する気体又は
液体の圧力と成形時に伝わる熱に耐える材質であればよ
い。

【００３８】更に、図９〜図１１によって、入れ子ブロ
ック２の他の配置状態について説明する。

【００３９】図示される金型において、入れ子ブロック
２で形成された各放射方向の金型キャビティ面１ａは、
一連のものではなく、エジェクターピン１２部分で一旦
途切れた断続したものとなっている。

【００４０】このような断続した金型キャビティ面１ａ
としても、途切れた幅が比較的狭ければ、この途切れた
箇所に金型キャビティ面１ａの温度をある程度及ぼすこ
とができるので、図１〜図３で説明した金型とほぼ同様
に、図４及び図５に示されるような中空成形品を成形す
ることが可能である。

【００４１】図９〜１１においては、分割された入れ子
ブロック２，２の間、即ち分割された金型キャビティ面
１ａ，１ａの間にエジェクターピン１２を介在させてい
るが、この介在物はボスやスリーブを形成するためのボ
スピンやスリーブピン等の金型構成部品であってもよ
い。また、エジェクターピン１２、ボスピン、スリーブ
ピン等を入れ子ブロック２として利用することもでき
る。

【００４２】図１〜図３及び図９〜図１１に示される金
型では、移動型５側にのみ入れ子ブロック２を設けてあ
るが、これは固定型４側に設けてもよく、更には固定型
４側と移動型５側の両者に設けることもできる。固定型
４と移動型５の一方に入れ子ブロック２を設ける場合で
あって、成形品の衣装面側に入れ子ブロック２を位置さ
せる場合には、移動型５側とすることが効果的である。

【００４３】更に、加圧流体の圧入開始と同時、加圧流
体の圧入途中又は加圧流体の圧入直後に移動型５を後退
させ、金型キャビティ１を拡大することもできる。この
金型キャビティ１の拡大を行うと、拡大された金型キャ
ビティ１の容積に応じて中空部３が拡大され、中空部３
の大きな中空成形品を得ることができる。

【００４４】

【実施例】

実施例１図１〜図３に示されるような金型を用い、図４及び図５
に示されるような中空成形品を成形した。

【００４５】金型及び入れ子ブロックの構成材料として
は、両者とも炭素鋼材（ＳＫＤ）を使用した。また、入
れ子ブロックとその周囲の金型内壁部との間の隙間は２
０μｍであった。

【００４６】成形条件は次の通りである。

【００４７】使用樹脂：ポリスチレン（旭化成工業社製
「＃４００」）成形温度：２２０℃ 溶融樹脂の射出時間：１．５４ｓｅｃ使用加圧流体：窒素ガス加圧流体圧入遅延時間（射出完了後圧入開始までの時
間）：１ｓｅｃ加圧流体の圧入及び保持時間：１５ｓｅｃ冷却時間：３０ｓｅｃ

【００４８】得られた中空成形品は、４ショット目の成
形品より、ほぼ入れ子ブロックの配置位置に対応して中
空部が形成された。また、４ショット目に、金型を開放
した直後の入れ子ブロック表面と他の金型キャビティ面
の温度を測定したところ、入れ子ブロック表面の温度の
方が５℃高くなっていた。

【００４９】実施例２入れ子ブロックとその周囲の金型内壁部との間に、図６
に示されるようなラビリンス部を設けたものとした以外
は実施例１と同様にして成形を行った。

【００５０】得られた成形品は、２ショット目より、ほ
ぼ入れ子ブロックの配置位置に対応して中空部が形成さ
れた。また、２ショット目に、金型を開放した直後の入
れ子ブロック表面と他の金型キャビティ面の温度を測定
したところ、入れ子ブロック表面の温度の方が８℃高く
なっていた。

【００５１】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、次の効果を奏するものである。

【００５２】（１）入れ子ブロック２の配置状態に応じ
て中空部３の形成位置、大きさ及び形状を制御できるの
で、必要な位置に必要な大きさと形状の中空部３を形成
できる。

【００５３】（２）金型内壁部に入れ子ブロック２を設
けるだけで、大掛かりな金型変更を要しないので、設備
的負担が小さい。

【００５４】（３）入れ子ブロック２は、金型母材と同
じ材質のものでよく、ことさら異種材料を使用する必要
がないので、繰り返し成形における金型の耐久性が得や
すく、金型修繕の負担が小さい。

【００５５】（４）繰り返しの成形中に自然に蓄えられ
る熱を利用しており、量産用の金型として適している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型回りの説明図である。

【図２】図１における移動型の斜視図である。

【図３】図２におけるＡ−Ａ拡大断面図である。

【図４】図１〜図３の金型で得られる成形品の斜視図で
ある。

【図５】図４の成形品の横断面図である。

【図６】入れ子ブロックの他の埋設状態の説明図であ
る。

【図７】入れ子ブロックの他の埋設状態の説明図であ
る。

【図８】入れ子ブロックの他の埋設状態の説明図であ
る。

【図９】本発明に係る他の金型回りの説明図である。

【図１０】図９における移動型の斜視図である。

【図１１】図１０におけるＢ−Ｂ拡大断面図である。

【符号の説明】１金型キャビティ１ａ入れ子ブロック表面の金型キャビティ面１ｂその他の金型キャビティ面２入れ子ブロック３中空部４固定型５移動型６断熱層７射出ノズル８加圧流体ノズル９入れ子ブロック表面の金型キャビティ面対応領域１０ラビリンス部１１断熱材１２エジェクターピン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｃ 49/58 7619−4Ｆ 49/62 7619−4Ｆ // Ｂ２９Ｌ 22:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型キャビティ内に射出された溶融樹脂
中に加圧流体を圧入して中空成形品を成形する中空射出
成形方法において、射出成形時に加わる熱を金型内壁部
の一部に蓄積させることで、中空部を形成する所定の位
置に対応する金型キャビティ面を、その他の金型キャビ
ティ面に比して高温にした状態で溶融樹脂の射出及び加
圧流体の圧入を行うことを特徴とする中空射出成形方
法。
【請求項２】金型内壁部の一部に、周囲の金型内壁部
と断熱層で仕切られた入れ子ブロックが設けられてお
り、しかも中空部を形成する位置に対応する金型キャビ
ティ面がこの入れ子ブロックで形成されていることを特
徴とする中空射出成形用金型。