JPH10180809A - ガス併用射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外観不良発生防止を完全なものとするガス併
用射出成形用金型を提供する。 【解決手段】 突き出しピンの下端部以外の一部分の縦
断面の幅が、突き出しピン胴体部の縦断面の幅よりも大
きく、かつ金型を閉鎖した状態で、上記の突き出しピン
の下端部を除く、胴体部より幅が広くなった部分が、突
き出し方向に対し平行でない面と接触する部分を金型に
有するガス併用射出成形用金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【従来の技術】一般に、射出成形において、比較的厚肉
の成形品や部分的な厚肉部を有する成形品を成形する場
合、冷却に伴う樹脂の収縮によって、成形品の表面にひ
けと呼ばれる窪みを生じることが広く知られている。従
来、最も一般的な上記ひけ防止策としては、射出圧力を
高めると共に射出時間を延長し、溶融樹脂の供給圧を加
えながらキャビティ内の樹脂をある程度冷却する方法
（樹脂加圧法）が知られている。

【０００２】しかしながら、上記の樹脂加圧法によるひ
け防止は、特開昭５０−７５２４７号公報に示されるよ
うに、成形品の肉厚等によって成形条件が異なるので成
形、作業が煩雑になると共に、高い樹脂圧を加えなけれ
ば十分なひけ防止を図れないので、パーティング面にバ
リを発生させる原因となり、このバリ除去の作業負担が
増大する問題がある。また過度の樹脂圧を加えると、成
形品にソリが発生するといった寸法精度上の問題もでて
くる。さらに、樹脂加圧法では、ゲート付近の厚肉部に
は圧力伝達が容易であるが、ゲート部から離れた厚肉部
には十分に圧力がかからず、厚肉部の位置によっては完
全にひけを解消することができないといったことが起こ
る。

【０００３】そこで上記特開昭５０−７５２４７号公報
では、キャビティ内に溶融樹脂を射出した後、成形品の
片面側を弁体で突き上げて、成形品の片面側と、この片
面側を成形するコアとの間に空所を形成し、この空所に
加圧ガスを圧入して、成形品の他面をこれに対応するキ
ャビティ面に圧接させるガス併用射出成形方法を提案し
ている。

【０００４】このガス併用射出成形方法は、樹脂加圧法
における樹脂圧を加えない代わりに加圧ガスの圧入を行
い、加圧ガスの圧入によってひけの発生防止を図ってい
るものである。しかしながら、この方法では、金型内に
注入された加圧ガスのパーティング面や、突き出しピン
と金型との間から漏洩する加圧ガスの問題に対しては、
何ら解決の手段が開示されていない。そのため偏肉部、
特に部分的に厚肉部を有する成形品のヒケを完全に解決
するにはこの方法では不十分であった。

【０００５】一方、Ｗ０９３／１４９１８号明細書に
は、ガス併用射出成形方法において、圧入した加圧ガス
の漏れを防止し、圧力効率を高めるために、密封構造の
金型を使用することが開示されている。これによると、
突き出しピンからのガスの漏洩の防止に関しては、通常
の突き出しピン回りにＯリングを設けることを開示して
いる。しかしながらこの方法では、金型組立時に手間が
かかったり、Ｏリングが金型部分との摺動によって劣化
しやすいといった問題や、摺動部分にＯリングを設置す
るための面倒な金型改造が必要であるといった問題が発
生する。

【０００６】ところで、近年では、ＯＡ機器や家庭電気
器具の筐体、更には自動車部品等の大型の成形品の需要
が高まると共に、製品のコストダウンのための成形品の
薄肉化の要望も高まっている。薄肉で大型の成形品の場
合、強度維持のために、一般にリブやボスと称する補強
部を設けるのが普通である。リブやボスは、肉厚ほど補
強効果が高く、更にリブについては、樹脂を金型内に容
易に充填できる流動支援効果も得られる。

【０００７】しかしながら、厚肉のリブやボスを設ける
と、リブやボスに対応する成形品の表面（意匠面）のひ
け等の外観上の問題が発生しやすい。すなわち、近年需
要が高まっている薄肉で大型の成形品は、必要な強度維
持のため厚肉のリブやボスを備えたものとなるが、この
ような厚肉のリブやボスを設けた場合の外観不良発生を
防止するための方法と金型がいずれも不十分で、満足で
きる成形品が得にくいのが現状である。

【０００８】また、特開昭５０−７５２４７号公報や、
Ｗ０９３／１４９１８号明細書に記載されているキャビ
ティ内に溶融樹脂を射出した後、成形品の片面側と、こ
の片面側を成形するコアとの間に加圧ガスを圧入しヒケ
を防止する方法が提案されているが、突き出しピンと金
型との隙間からの加圧ガスの漏洩防止に関しては不十分
であった。

【０００９】通常の突き出しピンは、その機能や設置性
から該ピンを突き出しプレートに固定するために、下端
部の縦断面形状がＴ字形状であり、金型キャビティに臨
む上端部（１α）は、突き出し方向に対してストレー
ト、若しくは胴体部（１β）よりも先細りになるように
設計されており、これを弁体のような構造にすることは
考えられなかった。すなわち突き出しピンは、下端部
（１γ）以外では、それを収容する金型部分とは突き出
し方向に対し平行な面でのみ接していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】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、ガス併用射出成
形法に用いる金型を提供し、外観不良発生防止を完全な
ものとすることを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、ガス
併用射出成形金型において突き出しピンの金型キャビテ
ィ面に臨む側の少なくとも一部分の縦断面の幅を、胴体
部の縦断面の幅よりも大きくすることで、金型と溶融樹
脂との間に注入した加圧ガスが突き出しピンと金型の隙
間から漏洩することを防止し、効率よく成形品の意匠面
を金型に押しつけることができることを見いだし、本発
明を完成するに至ったものである。

【００１２】即ち、本発明は以下のとおりである。 （１） 射出成形用金型において、突き出しピンの下端
部以外の一部分の縦断面の幅が、突き出しピン胴体部の
縦断面の幅よりも大きく、かつ金型を閉鎖した状態で、
上記の突き出しピン胴体部の縦断面の幅よりも大きい部
分が、突き出し方向に対し平行でない面と接触する部分
を金型に有することを特徴とするガス併用射出成形用金
型。 （２） 射出成形用金型において、金型キャビティ面に
臨む突き出しピン上端部の縦断面形状がＴ字形状であ
り、金型を閉鎖した状態で該突き出しピン上端部のＴ字
形状部分が、突き出し方向に対し平行でない面と接触す
る部分を金型に有することを特徴とするガス併用射出成
形用金型。 （３） 突き出しピンが分離できることを特徴とする上
記項１又は２のガス併用射出成形用金型。

【００１３】本発明は、偏肉部を有する成形品の射出成
形において、溶融樹脂をキャビティ内に射出し、射出完
了時を含むその前後のいずれかにおいて、成形品の片面
に対応するキャビティ面側から加圧ガスを圧入し、成形
品の他面をそれに対応するキャビティ面に有効に押し付
けるために、加圧ガスが突き出しピンと金型の隙間から
漏洩することを防止するガス併用射出成形用金型を提供
するものである。

【００１４】また、本発明のガス併用射出成形用金型
は、金型内に加圧ガスを注入後に樹脂を充填するカウン
タープレッシャー射出成形や、何らかの目的で金型内に
１気圧を越える流動体を注入する射出成形における突き
出しピンと金型との間からの該流動体の漏洩防止にも利
用できる。本発明のガス併用射出成形用金型を用いた成
形法において、溶融樹脂の射出はショートショットでも
フルショットでもよく、加圧ガスの圧入は、射出完了時
を含むその前後のいずれの時点で開始してもよい。しか
し、加圧ガスが金型のパーティングライン（ＰＬ）部等
から漏れるのを防ぐためには、フルショットもしくはキ
ャビティの容積に比して過量の溶融樹脂を射出した後に
加圧ガスの圧入を行うことが好ましい。ここでキャビテ
ィ容積に比して過量の溶融樹脂とは、成形に使用する樹
脂が、金型内に射出充填直後の樹脂温度、平均金型内圧
力における溶融樹脂の容積がキャビティ容積に比して大
きいことをいい、好ましくは１０３容量％以上になる量
である。

【００１５】本発明においては、成形品の片面に対応す
るキャビティ面が、その一部に大気開放経路が開口して
大気に連通された開放領域面、成形品の他面に対応する
キャビティ面が、大気との連通が遮断された閉鎖領域面
となった金型を用い、閉鎖領域面となった、成形品の他
面に対応するキャビティ面側より加圧ガスを圧入するこ
とが好ましい。大気開放経路は、キャビティ内に溶融樹
脂が充填される際に、キャビティ内の空気及び／又は溶
融樹脂から発生するガスをキャビティ外に放出する役割
をなすものである。また、閉鎖領域面となったキャビテ
ィ面側から加圧ガスを圧入するのは、金型からの加圧ガ
スの逃げを防止しやすくするためである。

【００１６】加圧ガスの圧入は、所定のキャビティ面側
から行うことができれば特に圧入形態に制限はなく、後
述するように、専用通路を設けて行っても、一部の通常
形状の突き出しピン回りを利用して行ってもよい。本発
明による偏肉部とは、リブ、ボスのように突出した厚肉
部分や、肉厚が一定部分広い範囲で変化したものも含
む。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら説明す
る。図１は、本発明に用いる突き出しピンの一例である
突き出しピン１上端部（１α）の縦断面形状がＴ字形状
を有する突き出しピンの縦断面図である。通常の突き出
しピンは、金型後部より金型に設置されるため、ストレ
ート形状か、或いは先端部を成形品の形状に応じて削っ
たものが用いられる。即ち、これまで金型キャビティ面
に臨む突き出しピンの上端部（５ｃ）が、これに連なる
突き出しピン胴体部（１β）よりもおおきな形状のもの
は一般に使われなかった。これに対し、本発明の一例で
ある図１の突き出しピン１は、図示されるように、金型
キャビティ面に臨む突き出しピンの上端部（５ｃ）の縦
断面形状における幅（１ａ）が突き出しピン胴体部の断
面形状における幅（１ｂ）よりも大きなＴ字形状となっ
ている。

【００１８】本発明における突き出しピン上端部（１
α）の縦断面形状がＴ字形状を有するとは、金型キャビ
ティ面に臨む突き出しピンの上端部の面積が、突き出し
ピン胴体部（１β）の金型キャビティに平行な面で切っ
た断面形状の面積よりも大きいものを全て含む。即ち金
型キャビティ面から加圧させたときに金型との当たり面
において圧力がかかり、金型と溶融樹脂との間に注入し
た加圧ガスが突き出しピンと金型の隙間から漏洩するこ
とを防止する弁体として働くものである。

【００１９】また図２は、図１の突き出しピンに対応す
る金型２の断面図である。図示のように本発明の金型
は、突き出しピンの突き出し方向と平行でない面１１を
有し、該面１１は、図１の突き出しピンの面１０と、金
型が閉鎖された状態で接触する様に設計されている。次
に図３を用いて本発明のガス併用射出成形用金型を利用
するガス併用射出成形法を説明する。

【００２０】金型２は、固定側金型３と移動側金型４と
で構成され、両者間に成形時に溶融樹脂が充填されるキ
ャビティ５が形成されている。成形品の非意匠面に対応
するキャビティ面（５ｂ）には、ガス注入ピン６が設け
られている。このガス注入ピン６は、先端をキャビティ
面（５ｂ）からキャビティ５内に臨ませて、移動側金型
４に埋め込まれているもので、バルブ７を介して加圧ガ
ス源（図示されていない）に接続されたガス導入路８か
ら送られて来る加圧ガスを、移動側金型４との間に残さ
れた隙間を介してキャビティ５へと供給するものであ
る。図中９ａは、金型構成部材の合わせ目からの加圧ガ
スの逃げを防ぐためのＯリングである。

【００２１】図３の金型２は、内側にリブを有するほぼ
箱形の成形品を成形するためのもので、パーティング面
はこの箱形成形品の底面部外面に沿って位置しており、
箱形成形品の外面に対応するキャビティ面５ａであっ
て、箱形成形品の底面部に対応する位置に開口してい
る。本発明における突き出しピンとしては、突き出しピ
ンの下端部（１γ）以外の一部分の縦断面の幅が、突き
出しピン胴体部（１β）の縦断面の幅よりも大きいもの
が挙げられ、中でも、図１に示す様な金型キャビティ面
（５ｂ）に臨んだ上端部（５ｃ）の幅が胴体部よりも大
きい幅を有し、上端部−断面形状がＴ字形状のものが金
型構造上の便宜性を考慮すると好ましい。また図１、２
の様に特にシール材を設けない場合は、突き出しピンの
当たり面１０と突き出し方向に対し平行でない金型の当
たり面１１とが接触時に隙間が出来ないように滑らかに
しておいたほうが好ましい。更に好ましくは、この突き
出しピン１と金型２との当たり面である金型部分に図４
に示す様なＯリング（９ｂ）を設けるか或いは、図５に
示すように突き出しピン側にＯリングを設置しても良
い。また図６や図７に示すような位置にガスシール材を
設置しても良い。ここでガスシール材とは、特に材質に
は制限が無いが、突き出しピンと金型当たり面において
隙間が存在しないような平滑なもの及び／又は弾力性の
有るものが望ましい。例えば、シリコンゴムや、ブタジ
エンゴム等でも良い。存在形態としては、図６の１２ａ
の様に突き出しピンに結合させても良いし、図７の１２
ｂの様に金型に結合させても良いし、突き出しピンの形
状に合わせて穴の開いたシール材を単に突き出しピンに
通して、突き出しピンにも金型にも結合させずに存在さ
せても良い。

【００２２】更に、図３に基づいて本発明のガス併用射
出成形用金型を用いる成形方法を説明する。先ず、金型
２を閉鎖した状態で、キャビティ５内に溶融樹脂を射出
する。射出量は、前述のように、キャビティ５の容積に
比して過量の溶融樹脂とすることが好ましい。

【００２３】上記溶融樹脂の射出完了前、完了時又は完
了後に、バルブ７を開いて加圧ガスを加圧ガス源（図示
されていない）から金型４に設けたガス導入路８へと供
給する。加圧ガスの圧入開始は、上記のように射出完了
前、完了時又は完了後のいずれでもよいが、好ましくは
射出完了時又は完了直後である。加圧ガスとしては、例
えば空気、炭酸ガス、窒素等が用いられる。使用ガスの
種類に関しては、加圧ガスの圧力、成形材料、成形条件
等によって選択することが好ましい。加圧ガスの圧力
は、使用樹脂の種類、成形品の形状、成形品の大きさ等
によっても相違するが、通常１０〜２５０ｋｇｆ／ｃｍ
² 、好ましくは２０〜２００ｋｇｆ／ｃｍ² である。

【００２４】ガス導入路８に供給された加圧ガスは、ガ
ス注入ピン６と移動側金型４間の隙間を通って、閉鎖領
域面となっているキャビティ面（５ｂ）側からキャビテ
ィ５内に圧入される。この加圧ガスは、キャビティ５内
の箱形成形品の内面と、キャビティ面（５ｂ）との間に
圧入され、これによって、箱形成形品の外面をそれに対
応するキャビティ面（５ａ）へと押し付ける。そして、
この加圧ガスによる押し付けによって、キャビティ面
（５ａ）側の成形品の面におけるひけの発生が抑制され
ると共に、キャビティ面（５ａ）側の転写性が向上し、
ヒケ、艶むら等による外観不良の問題も低減する。更に
は成形品を金型３より取り出すときの離型性も向上す
る。

【００２５】ここで、キャビティ５内に導入された加圧
ガスが、有効に成形品の片面をキャビティ面（５ａ）へ
と押し付けるように作用するためには、キャビティ５内
に圧入した加圧ガスの金型２外への漏洩を防止すること
が重要である。このため、キャビティ面（５ｂ）は外気
との連通が遮断された閉鎖領域面となっていることが好
ましい。そこで本発明の形状の突き出しピンを用いるこ
とにより確実かつ簡単にに突き出しピンと金型との隙間
からの加圧ガスの漏洩を防止できる。

【００２６】本発明の突き出しピンは、下端部以外の一
部分の幅が胴体部の幅より広くなっており、金型に設置
するためには、図８や図９に示すように、分離出来るよ
うに設計しておいたほうが実用的である。突き出しピン
の分離は、図８や図９に示されている上端部（１α）、
下端部（１γ）に限らず胴体部で分離できるようにして
も良い。また、突き出しピンの分離は、図８や図９に示
される様に２分割でも良いが、便宜上それ以上、例えば
３分割、４分割しても良い。この場合、図８の様に金型
キャビティ面から取り外しが出来るようにしておくと、
Ｏリングの交換時等の作業性が上がる。

【００２７】更に図１０を用いて本発明の突き出しピン
の原理を説明する。図１０は、加圧ガスが金型キャビテ
ィ（５ｂ）と射出充填された樹脂１３との間に注入され
た時の模式図である。ここで加圧ガス１４は、ガス注入
ピン６と金型４との隙間を通って金型内に注入される。
キャビティ内に注入された加圧ガスは、側壁部では側壁
によって行き場を閉ざされる。加圧ガスは樹脂１３を金
型意匠面に押し圧すると同時に、金型キャビティ面（５
ｂ）も加圧する。この時突き出しピンの金型キャビティ
に面した部分ではａに示すように加圧される。加圧ガス
が突き出しピンと金型との間に侵入しｂでピンを突き出
す方向に加圧した場合、結果的に該突き出しピンは、
（ａ−ｂ）の力で突き出しと逆の方向に図中αの如く押
しつけられる。即ちこの力は、Ｏリング（９ｂ）が設置
された位置の突き出しピンの面と金属面とを密着させる
ように働き、これによって加圧ガスは、突き出しピンと
金型との隙間から漏洩できなくなる。

【００２８】また本発明の突き出しピンは、金型が閉じ
た時にリターンピンで強制的にピンが戻る方向に引いた
り、ピンの根元にバネをつけてピンが戻る方向に押しつ
けられるようにするとより効果的である。突き出しピン
の先端の形状は、本発明の原理が利用できる金型キャビ
ティ面側に広がった形状であれば特に図１に示した形状
に限定されず、例えば図１１に示すような形状でも良
い。

【００２９】本発明の突き出しピンは、突き出しピンの
下端部（１γ）以外の一部分の縦断面の幅２０が、突き
出しピン胴体部（１β）の縦断面の幅２１よりも大きい
形状を有しておれば良く、該胴体部の縦断面の幅よりも
大きい部分２２は、特に先端部には限らず、本発明の原
理が利用できる図１３のような構造でも良い。金型構造
上の便利性を考慮すると図１や、図１１に示す様金型キ
ャビティ面に臨む上端部が、胴体部より広がった形状の
ほうが好ましいが、突き出し部分をできるだけ小さくし
たい等の理由がある場合には、図１３の形態も有効であ
る。この際、図１３の突き出しピンを金型に設置するた
めに、図示した様に、加圧ガス漏洩防止のＯリング１９
を設け、金型が分割できるようにしておいても良い。更
に該突き出しピンは、例えば２３で示す位置で分離出来
るようにしておいた方が金型への設置上好ましい。

【００３０】

【実施例１】図３に示された金型を用いて、底面肉厚２
ｍｍの箱形形状の成形品を作成した。この箱形形状成形
品には、肉厚３ｍｍの厚肉リブ１５を有している。成形
材料としてＡＢＳ樹脂を用い、キャビティ容積に比して
過量（１０３容量％）の成形材料を射出した後、直ちに
加圧ガスを３秒間圧入することで成形品を成形した。ま
た加圧ガス圧入後、バルブ７を閉じ、２０秒間加圧ガス
をキャビティ内に保持し、その後バルブ７を開けて加圧
ガスを回収した。それぞれの成形条件を下記に示す。 シリンダー温度：２３０℃ 射出圧力： １００ｋｇ／ｃｍ² （ゲージ圧力） 樹脂保圧： １０ｋｇ／ｃｍ² （ゲージ圧力） 加圧ガスの圧力：１００ｋｇ／ｃｍ² （ゲージ圧力） 上記成形品外観は、肉眼にて判定し、更にリブと反対側
の意匠面のひけを測定した。また圧力計１６にて測定し
たバルブ７を開ける直前のガス圧（２０秒間の保持後の
圧力）を表１に示す。表１からも明らかなように、本発
明による成形品は、外観が良好で、ひけ、光沢むらの殆
どない外観良好な成形品であった。

【００３１】

【比較例１】図１２に示す通常の突き出しピンを有する
金型を用い、その他の条件は、実施例１と同じ条件で成
形を行った。上記成形品外観は、肉眼にて判定し、更に
リブと反対側の意匠面のひけを測定した。また圧力計１
６にて測定したバルブ７を開ける直前のガス圧（２０秒
間の保持後の圧力）を表１に示す。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【発明の効果】これらの結果より、本発明の金型は、樹
脂と金型の間に加圧ガスを注入し、偏肉部分を意匠面に
押し圧し、外観良好な成形品を得るのに非常に有効であ
ることが分かった。多くの射出成形用金型で不可欠な突
き出しピンからの加圧ガスの漏洩防止を、非常に簡単か
つ確実に達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる突き出しピン上部の一例を示す
断面図である。

【図２】本発明に用いる金型断面の一例を示す部分断面
図である。

【図３】本発明の金型の一例を示す断面図である。

【図４】本発明に用いるＯリングを設けた金型断面の一
例を示す部分断面図である。

【図５】本発明に用いるＯリングを設けた突き出しピン
の一例を示す上部縦断面図である。

【図６】本発明に用いるガスシール材を設けた突き出し
ピンの一例を示す上部縦断面図である。

【図７】本発明に用いるガスシール材を設けた金型断面
の一例を示す部分断面図である。

【図８】本発明に用いる、上部と胴体部および下部との
２つに分割可能な突き出しピンの一例を示す縦断面図で
ある。

【図９】本発明に用いる、上部および胴体部と下部との
２つに分割可能な突き出しピンの一例を示す縦断面図で
ある。

【図１０】本発明の金型を用いた時のガスシールの原理
の説明図である。

【図１１】本発明の突き出しピン上部の一例を示す上部
縦断面図である。

【図１２】比較例１で用いた通常形状の突き出しピンを
用いた金型の断面図である。

【図１３】本発明の突き出しピンと金型の一例を示す部
分断面図である。

【符号の説明】

１ 突き出しピン ２ 金型 ３ 固定側金型 ４ 移動側金型 ５ 金型キャビティ ５ａ キャビティ面 ５ｂ キャビティ面 ５ｃ 突き出しピンの上端部 ６ ガス注入ピン ７ バルブ ８ ガス導入路 ９ａ Ｏリング ９ｂ Ｏリング ９ｃ Ｏリング １０ 突き出しピンの金型との当たり面 １１ 金型の突き出しピンとの当たり面 １２ａ シール材 １２ｂ シール材 １３ 樹脂 １４ 加圧ガス １５ 厚肉リブ １６ 圧力計 １７ 通常形状突き出しピン １８ 金型の分割位置 １９ Ｏリング ２０ 胴体部の縦断面の幅よりも大きくなった部分の
縦断面の幅 ２１ 胴体部の縦断面の幅 ２２ 胴体部の縦断面の幅よりも大きくなった部分 ２３ 突き出しピン分離部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形用金型において、突き出しピン
   の下端部以外の一部分の縦断面の幅が、突き出しピン胴
   体部の縦断面の幅よりも大きく、かつ金型を閉鎖した状
   態で、上記の突き出しピン胴体部の縦断面の幅より大き
   い部分が、突き出し方向に対し平行でない面と接触する
   部分を金型に有することを特徴とするガス併用射出成形
   用金型。
2. 【請求項２】 射出成形用金型において、金型キャビテ
   ィ面に臨む突き出しピン上端部の縦断面形状がＴ字形状
   であり、金型を閉鎖した状態で該突き出しピン上端部の
   Ｔ字形状部分が、突き出し方向に対し平行でない面と接
   触する部分を金型に有することを特徴とするガス併用射
   出成形用金型。
3. 【請求項３】 突き出しピンが分離できることを特徴と
   する請求項１又は２記載のガス併用射出成形用金型。