JPH0740346A - 成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャビティの周囲を加熱したり、冷却したり
するときの熱効率を高める。熱変形による型開閉精度の
低下などの不都合も防ぐ。 【構成】 キャビティ３を形成する型板12，27内に、加
熱用の高温の水および冷却用の低温の水を流す通水路6
1，62が形成してある。型板12，27と受け板８，23との
間に断熱材11，26を設ける。型板12，27とその側方の型
枠９，24との間にも断熱材14，29および空気断熱層15，
30を設ける。これにより、型板12，27と、金型における
その外側の部分との間での熱伝導を抑える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂の射出成形などに
用いられる成形用金型に係わり、特に、温調手段を備え
た成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、耐熱性の高い熱可塑性樹脂であ
るポリカーボネートにより、大きくて比較的薄い平板状
の透明な成形品、例えば自動車のサンルーフを成形する
ことを考えてみる。型閉された固定型と可動型との間に
形成されたキャビティ内に、所定位置にあるゲートから
溶融樹脂を注入するのであるが、ポリカーボネートはも
ともと流動性が悪いので、溶融樹脂がキャビティ内に行
き渡る前に、冷却により樹脂の固化が進行し、充填不良
を招くおそれがある。すなわち、成形品へのキャビティ
形状の転写性が悪くなり、成形品の寸法精度が低下する
とともに、透明性も損なわれるおそれがある。

【０００３】溶融樹脂がキャビティ内に確実に行き渡る
ようにして、転写性を高めるためには、例えば、キャビ
ティ内に溶融樹脂を充填する射出工程中、キャビティを
囲んで設けた通水路に高温の水を流して、キャビティの
周りを樹脂の温度近くまで加熱することにより、キャビ
ティ内で樹脂を流れやすくすることが考えられる。しか
しながら、冷却を遅らせること自体は、成形サイクルの
時間を長くし、生産性を低下させる。したがって、品質
の向上と生産性とを両立させるには、射出工程中まで前
述のようにしてキャビティの周りを加熱し、射出工程の
終了後は、例えば前記通水路に低温の水を流して、キャ
ビティの周りを速やかに冷却することが望ましい。

【０００４】ところで、従来より、金型はほとんど金属
でできており、キャビティの周囲から金型外面まで金属
材が連続している。したがって、熱がキャビティ付近か
ら金型全体に伝わりやすいものであった。しかし、この
ように熱がキャビティ付近から金型全体に伝わりやすい
と、前述のようにキャビティ付近を所定温度まで加熱す
べきとき、あるいは、冷却すべきとき、より多くの熱量
が必要になり、熱効率が悪くなる。また、前述のような
加熱、冷却に伴って金型全体に熱が伝わると、金型全体
において熱変形も大きくなり、型開閉精度の低下などの
不都合を招く。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
金型は、キャビティの周囲から金型外面まで金属材が連
続しており、熱がキャビティ付近から金型全体に伝わり
やすいため、キャビティの周囲を加熱したり、冷却した
りする必要があるとき、熱効率が悪くなり、また、型開
閉精度の低下などの不都合を招く問題を生じる。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、キャビティの周囲を加熱したり、冷却し
たりするときの熱効率を高められるとともに、熱変形に
よる型開閉精度の低下などの不都合も防止できる成形用
金型を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の成形用金型は、
前記目的を達成するために、互いに開閉し型閉時に相互
間にキャビティを形成する複数の型体を備え、これら型
体は、キャビティを囲んで位置する温調手段と、これら
キャビティおよび温調手段を囲んで位置する断熱層とを
内蔵したものである。

【０００８】前記キャビティで形成される成形品は、例
えば平板状のものである。

【０００９】また、成形材料は、例えばポリカーボネー
トである。

【００１０】

【作用】本発明の成形用金型では、キャビティを囲んで
位置する温調手段により、キャビティの周りを加熱した
り、冷却したりする。例えば、射出工程中、キャビティ
内に樹脂を確実に行き渡るようにするために加熱し、あ
るいは、その後、キャビティ内の樹脂を速やかに固化さ
せるために冷却する。その際、型体内でキャビティおよ
び温調手段を囲んで位置する断熱層により、この断熱層
より外側に熱が伝わることが防止され、キャビティの周
りは、より少ない熱量で所定の温度に達する。また、キ
ャビティの周りの加熱、冷却に伴う断熱層よりも外側の
部分の温度変化も小さくなる。

【００１１】なお、例えば成形品が平板状であるような
場合に、キャビティの周りを加熱することによる充填性
の向上は効果的である。

【００１２】さらに、例えば成形材料がポリカーボネー
トであるような場合に、キャビティの周りを加熱するこ
とによる充填性の向上は効果的である。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の成形用金型の一実施例につい
て、図１を参照しながら説明する。１は固定型、２は可
動型で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、
互いに図示上下方向に開閉し、型閉時に内部に製品形状
の１つのキャビティ３を形成するものである。なお、こ
のキャビティ３で成形される成形品は、大きくて比較的
薄い平板状の透明なものであり、キャビティ３は、固定
型１および可動型２の開閉方向と直交する方向に広がっ
ている。また、成形材料は、ポリカーボネートである。
前記固定型１は、成形機の固定側プラテンに取り付けら
れる固定側取付板６の図示下側に、固定側スペーサー７
を介して固定側受け板８が固定されており、さらに、こ
の固定側受け板８の下面周辺部に固定側型枠９が固定さ
れている。また、この固定側型枠９の内側に位置して、
固定側受け板８の下面には、断熱層をなす平板状の断熱
材11を介して固定側型板12がボルト13により固定されて
いる。この固定側型板12には、外周面にも断熱層をなす
断熱材14が固定されており、この断熱材14と固定側型枠
９の内周面との間には、さらに空気断熱層15が形成され
ている。なお、固定側受け板８と固定側型板12との間に
は、断熱材11を貫通する金属製のサポート16が部分的に
介在している。一方、前記可動型２は、成形機の可動側
プラテンに取り付けられる固定側取付板21の図示上側
に、可動側スペーサー22を介して可動側受け板23が固定
されており、さらに、この可動側受け板23の上面周辺部
に可動側型枠24が固定されている。また、この可動側型
枠24の内側に位置して、可動側受け板23の上面には、断
熱層をなす平板状の断熱材26を介して可動側型板27がボ
ルト28により固定されている。この可動側型板27は、前
記固定側型板12との間に前記キャビティ３を形成するも
のである。そして、可動側型板27には、外周面にも断熱
層をなす断熱材29が固定されており、この断熱材29と可
動側型枠24の内周面との間には、さらに空気断熱層30が
形成されている。なお、前記断熱材11，14，26，29の材
料は、ガラスと樹脂とを混合して固めてなるブランデン
グバーガーである。また、可動側受け板23と可動側型板
27との間には、断熱材26を貫通する金属製のサポート31
が部分的に介在している。

【００１４】前記固定型１において、固定側取付板６と
固定側受け板８との間には、ヒーター36を内蔵したマニ
ホールド37が設けられている。また、このマニホールド
37の上面に固定されたスプルーブッシュ38が固定側取付
板６を貫通している。このスプルーブッシュ38は、成形
機のノズルが接続されるものであり、ヒーター39が巻い
てあるとともに、内部がスプルー40になっている。ま
た、マニホールド37内には、スプルー40に連通するラン
ナー41が形成されている。このランナー41の最終分岐路
は、マニホールド37の下面に接続された複数のバルブケ
ーシング42内にそれぞれ連通している。このバルブケー
シング42は、固定側受け板８を貫通しており、固定側型
板12に埋め込み固定されたゲートブッシュ43内に先端部
が嵌合している。このゲートブッシュ43は、先端部がダ
イレクトゲートからなる１次ゲート44となっている。こ
の１次ゲート44は、型閉時に固定側型板12と可動側型板
27との間に形成されるサブランナー45に臨むものであ
る。このサブランナー45は、型閉時に固定側型板12と可
動側型板27との間に形成されるサイドゲートからなる２
次ゲート46を介して前記キャビティ３に側方から連通す
るものである。また、バルブケーシング42内には、１次
ゲート44を開閉するバルブピン47が上下動可能に設けら
れている。このバルブピン47は、固定側取付板６に設け
られた油圧シリンダー48により駆動されるものである。
なお、バルブケーシング42は、ヒーター（図示していな
い）を内蔵している。

【００１５】前記可動型２において、可動側取付板21と
可動側受け板23との間には、突き出し板51が上下動可能
に設けられている。この突き出し板51には、突き出しピ
ン52，53が固定されている。これら突き出しピン52は、
可動側受け板23および可動側型板27を貫通して、先端が
前記キャビティ３やサブランナー45に臨んで位置するも
のであり、型開時に成形品やサブランナー45で固化した
樹脂を固定側型板27から離型させるものである。

【００１６】また、前記固定側型板12および可動側型板
27内には、それぞれ、温調手段をなすキャビティ用通水
路61，62がキャビティ３を囲んで形成されている。これ
ら通水路61，62は、それぞれ、受け板８，23の両側部に
埋め込み固定され断熱材11，26を部分的に貫通した継手
ブロック63，64，65，66内の通水路67，68，69，70を介
して、金型外へと通じている。また、両受け板８，23内
には、前記キャビティ用通水路61，62とは別系統の冷却
用通水路71，72がそれぞれ形成されている。さらに、前
記固定側取付板６などの内部にも、冷却用通水路73が形
成されている。さらに、固定型１および可動型２のそれ
ぞれで、受け板８，23から型板12，27にかけて、キャビ
ティ３付近の温度を検出する温度センサー76，77が設け
られている。

【００１７】つぎに、前記の構成について、その作用を
説明する。成形に際しては、固定型１と可動型２とを型
閉した状態で、成形機のノズルから射出する溶融樹脂
が、スプルー40、マニホールド37内のランナー41、バル
ブケーシング42内、開いた１次ゲート44およびサブラン
ナー45を順次通って、２次ゲート46からキャビティ３内
に流入する。２次ゲートは、キャビティ３の両側にあ
り、このキャビティ３内には両側から樹脂が流れ込むこ
とになる。そして、このキャビティ３内に充填された樹
脂が十分に冷却、固化した後、型開が行われ、成形品が
取り出される。なお、成形能率を高めるため、全成形サ
イクルを通じて、ヒーター36，39，…の加熱により、ス
プルー40、ランナー41からバルブケーシング42内までの
樹脂は、常時溶融状態に保たれる。

【００１８】ところで、キャビティ３内に溶融樹脂を充
填する射出工程時には、継手ブロック63，64，65，66内
の通水路67，68，69，70を介して、型板12，27の通水路
61，62に高温の水が流れる。この水は、20気圧程度の高
圧下で 180℃程度に加熱されたものである。これによ
り、型板12，27のキャビティ３の周りは、溶融樹脂に近
い温度まで加熱される。このようにキャビティ３の周り
の温度を高くすることにより、キャビティ３が比較的薄
くて広いものであるにもかかわらず、また、ポリカーボ
ネートのようなもともと流動性の悪い樹脂であっても、
射出工程中、キャビティ３内での冷却による流動性低下
を抑えられ、キャビティ３内全体に溶融樹脂が確実に行
き渡り、充填不良が防止される。また、射出工程の終了
後は、型板12，27の通水路61，62に流れる水が直ちに60
℃程度の低温の水に切り替わる。これにより、型板12，
27のキャビティ３の周りが速やかに冷却され、このキャ
ビティ３内の樹脂も速やかに冷却、固化する。

【００１９】このように、前記実施例の構成によれば、
射出工程時にキャビティ３の周りを積極的に加熱するこ
とにより、成形品へのキャビティ形状の転写性が向上
し、成形品の寸法精度も向上する。実際、前記実施例で
成形される成形品の厚さは４ｍｍ程度であるが、成形品
の各点において、寸法誤差を± ０．５ｍｍ以内にする
ことができた。これとともに、成形品の透明性も向上す
る。また、射出工程後には、逆にキャビティ３の周りを
積極的に冷却することにより、成形品を速やかに冷却、
固化できる。したがって、成形サイクルが短くなり、生
産性が向上する。

【００２０】また、キャビティ３を形成しかつ通水路6
1，62を内部に有する型板12，27のほとんど全体を囲ん
で断熱材11，14，26，29を設けたので、型板12，27と金
型におけるその外側の部分との間で熱が伝わりにくい。
しかも、樹脂圧にかかわらない型板12，27の側方には、
空気断熱層15，30も設けたので、断熱効果はいっそう高
いものとなっている。そして、例えば前述のように射出
工程に際して型板12，27を加熱するとき、断熱材11，1
4，26，29よりも外側へ熱が逃げないことにより、キャ
ビティ３の周りは、より少ない熱量で所定の温度に達す
る。冷却時も同様であって、熱効率が向上し、エネルギ
ーを節約できる。これとともに、型板12，27の加熱、冷
却に伴う、型板12，27よりも外側の部分の温度変化も小
さくなる。これにより、金型全体の熱変形も抑えられ、
この熱変形による型開閉精度の低下などの不都合も防止
でき、精度を向上できる。

【００２１】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
本発明は、平板状以外の成形品にも適用できるし、ま
た、成形材料も、ポリカーボネートに限るものではな
い。また、金型も、前記実施例のようなホットランナー
金型に限らない。さらに、キャビティを近くから囲む断
熱材の材質も、前記実施例のものに限らず、型締圧、樹
脂圧に耐えられるものであればよい。また、前記実施例
の金型では、同じ通水路61，62に、加熱のための高温の
水と、冷却のための低温の水とを流すようにしている
が、加熱のための通水路と冷却のための通水路とを別々
にしてもよい。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、型体が、キャビティを
囲んで位置する温調手段と、これらキャビティおよび温
調手段を囲んで位置する断熱層とを内蔵しているので、
温調手段によりキャビティの周りを加熱したり、冷却し
たりするとき、熱量の無駄が少なくなり、熱効率が向上
する。また、キャビティの周りの加熱、冷却に伴う金型
全体の熱変形も抑えられ、型開閉精度の低下などの不都
合を防止できる。

【００２３】これは、例えば成形品が平板状であるよう
な場合に、特に効果的である。

【００２４】さらに、例えば成形材料がポリカーボネー
トであるような場合に、特に効果的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の成形用金型の一実施例を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 固定型（型体） ２ 可動型（型体） ３ キャビティ 11 断熱材（断熱層） 14 断熱材（断熱層） 15 空気断熱層（断熱層） 26 断熱材（断熱層） 29 断熱材（断熱層） 30 空気断熱層（断熱層） 61 キャビティ用通水路（温調手段） 62 キャビティ用通水路（温調手段）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに開閉し型閉時に相互間にキャビテ
   ィを形成する複数の型体を備え、これら型体は、キャビ
   ティを囲んで位置する温調手段と、これらキャビティお
   よび温調手段を囲んで位置する断熱層とを内蔵したこと
   を特徴とする成形用金型。
2. 【請求項２】 キャビティで形成される成形品が平板状
   であることを特徴とする請求項１記載の成形用金型。
3. 【請求項３】 成形材料がポリカーボネートであること
   を特徴とする請求項１または２記載の成形用金型。