JPH11320621A

JPH11320621A - プラスチック成形品の成形金型及び成形方法

Info

Publication number: JPH11320621A
Application number: JP10138632A
Authority: JP
Inventors: Toshiharu Hatakeyama; 寿治畠山; Hidenobu Kishi; 秀信岸
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1998-05-20
Filing date: 1998-05-20
Publication date: 1999-11-24

Abstract

(57)【要約】【課題】キャビティ近傍の温度を効率的かつ精度良く
制御することが可能なプラスチック成形品の成形金型及
び成形方法を提供する。【解決手段】キャビティ５内の樹脂２１から発生した
熱をキャビティ近傍から金型２外部に伝導する熱伝導部
材１４ａ，１４ｂと、その熱伝導部材のキャビティ側端
部に設けられた加熱部材１４ｄと、その熱伝導部材の金
型外部側端部に設けられた放熱部材１４ｆとからなる伝
熱手段１４、及び、伝熱手段１４からの放熱量を制御す
る放熱ブロック６を設け、温度検知手段１８の検知情報
を基に広範囲かつ微細な温度制御を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レンズやミラー等
のように形状が複雑で肉厚分布がアンバランスなプラス
チック成形品の成形金型及び成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、プラスチック成形品の製造方法
としては、一定温度に保持された成形金型のキャビティ
に溶融樹脂を射出、充填した後、冷却して樹脂を固化さ
せることにより、成形していた。前記冷却の際には、キ
ャビティ内の樹脂体積に応じた熱量が放熱される。この
ため、キャビティ形状が複雑で極端に肉厚がアンバラン
スな場合は、部分的に冷却固化の遅延が生じ、成形品各
部の収縮にばらつきが出て、形状精度の悪化や光学歪み
の原因となる。従って、従来より金型温度をガラス転移
点以上に昇温して樹脂流動を高めてからキャビティ内に
溶融樹脂を射出し、その後、熱変形温度以下まで金型を
冷却して成形品を取り出すことにより、転写性の向上を
図ると共に、成形品表面と内部の温度差を少なくする工
夫がなされている。特に、レンズ等のように高精度が要
求される成形品にあっては、金型温度を上下させること
に加えて、金型を徐冷する方法を採用している。

【０００３】例えば、本願と同一出願人により、金型の
表面に貼付した合成樹脂フィルムあるいは塗装面からな
る熱放射率調整手段にて、キャビティ内の樹脂の体積に
応じ、冷却時の金型表面の熱放射率を部分的に変化させ
る簡易な成形方法及び金型が既に提案されている。この
技術は、肉厚分布のアンバランスな成形品についても、
各部の冷却速度を均一に保ち、形状精度の悪化や光学歪
みの発生を抑制するのに有効である。さらに、本願と同
一出願人により、キャビティを形成する前記成形金型の
入駒から金型を貫通する伝熱手段を設け、その伝熱手段
に連結された放熱ブロックによって温度センサ等の検知
情報を基に、キャビティ内の樹脂からの放熱量を調整す
るように構成された成形金型が提案されている。この技
術は、キャビティ内の樹脂の肉厚分布がアンバランスで
形状が複雑であり、キャビティを構成する入駒から金型
表面までの距離が長い場合でも、均一な冷却を効率良く
実現し、成形サイクルを短縮するのに有効である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、前
記伝熱手段及び放熱ブロックを用いて成形金型を構成し
た場合、キャビティ近傍の温度が放熱ブロック側の側よ
りも高ければ、常にキャビティ近傍の熱は、伝熱手段を
通し放熱ブロックに伝導されて発散され続ける。このた
め、高精度が要求されるレンズやミラー等のように、プ
ラスチック成形の際に、金型温度をガラス転移点以上に
昇温させる場合や、金型温度を一定に保持する必要があ
る場合には、昇温や保温の効率が低下するという問題が
ある。

【０００５】本発明の目的は、このような問題点を改善
し、プラスチック成形の際に、金型温度をガラス転移点
以上に昇温させる場合や、金型温度を一定に保持する必
要がある場合等において、キャビティ近傍の温度を効率
的かつ精度良く制御することが可能なプラスチック成形
品の成形金型及び成形方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明のプラスチック成形品の成形金型は、一体に
接合されて溶融樹脂を射出、充填し、その後冷却により
固化するためのキャビティを形成するプラスチック成形
品の成形金型で、キャビティ近傍から前記成形金型を貫
通し金型外部に渡って設けられ、キャビティ内に充填さ
れた樹脂から発生した熱を金型外部に伝導して発散する
と共に、キャビティ形状に応じた温度分布となるように
キャビティ近傍を加熱する伝熱手段を有することを特徴
とする。

【０００７】また、前記目的を達成するため、本発明の
プラスチック成形品の成形方法は、一体に接合されて溶
融樹脂を射出、充填し、その後冷却により固化するため
のキャビティを形成するプラスチック成形品の成形金型
で、キャビティ近傍から前記成形金型を貫通し金型外部
に渡って設けられ、キャビティ内の樹脂から発生した熱
をキャビティ近傍から金型外部に伝導する熱伝導部材
と、前記熱伝導部材のキャビティ側端部に設けられた加
熱部材と、キャビティ近傍に設けられ、キャビティ内の
樹脂の温度を検知する温度検知手段と、を有するプラス
チック成形品の成形金型による成形方法であって、前記
キャビティが形成された１対の成形金型を加熱してキャ
ビティ内に溶融樹脂を射出充填し、各部の温度が均一に
なるまで加熱する加熱制御工程と、溶融樹脂を射出充填
された成形金型を冷却し、キャビティ内周面に形成され
た鏡面を樹脂に転写して、樹脂を固化する冷却制御工程
と、を有し、前記加熱制御工程では、前記温度検知手段
の検知情報を基に、キャビティ形状に応じた温度分布と
なるように前記加熱部材によりキャビティ近傍を加熱す
ることを特徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面により説明する。［第１の実施の形態］図１は、本発明の第１の実施
の形態を示すプラスチック成形品の成形金型の断面図で
ある。図１において、固定金型（成形金型）１、可動金
型（成形金型）２の内部には、キャビティ形成部材すな
わち固定入駒３及び可動入駒４が設けられ、キャビティ
形成部の内周面には一定の体積を有し、キャビティ内の
樹脂２１の肉厚分布がアンバランスで、キャビティ５の
中央部が薄肉で両端部が厚肉の断面凹形状を有し、前記
中央部から可動金型２の表面までの距離が、前記両端部
から可動金型２の表面までの距離よりも長いようなキャ
ビティ５が形成されている。また、そのキャビティ５を
形成する内周面には鏡面が形成されている。また、固定
金型１にはスプルーが形成されており、キャビティ５内
にはこのスプルーを通して射出形機の成形ノズル２２か
ら溶融された樹脂が射出、充填されるように構成されて
いる。なお、固定入駒３側のキャビティ近傍には、３個
の温度センサの検出素子が配置されており、これらの温
度センサを含む温度検知手段１８が設けられている。こ
の温度検知手段１８によってキャビティ５内の樹脂２１
の中央部及び両端部の温度を検知するように構成されて
いる。

【０００９】また、可動入駒４内のキャビティ近傍に
は、伝熱手段１４が設けられている。この伝熱手段１４
は、キャビティ近傍から可動金型２を貫通し放熱ブロッ
ク６内に挿入されている。さらに伝熱手段１４には、図
２に示すように、キャビティ内の樹脂２１から発生した
熱を、キャビティ内の樹脂２１の体積に応じてキャビテ
ィ近傍から金型外部に伝導するためのヒートパイプ１４
ａ，１４ｂ（＝熱伝導部材）と、そのヒートパイプ１４
ａ，１４ｂのキャビティ側端部（ヒートパイプ１４ａ，
１４ｂのＡ部）に設けられた加熱部材１４ｄと、そのヒ
ートパイプ１４ａ，１４ｂの金型外部側（放熱ブロック
６内にあるヒートパイプ１４ａ，１４ｂのＢ部）に設け
られた放熱フィン１４ｆ（＝放熱部材）とを有する。ま
た、ヒートパイプ１４ａ，１４ｂは円柱形状で優れた熱
伝導性を有し、放熱ブロック６への放熱量を部分的に変
化させるため、径の大きいヒートパイプ１４ａは、放熱
を促進するようにキャビティ内の樹脂２１の体積が大き
い両端部近傍に配置され、径の小さいヒートパイプ１４
ｂは、放熱を抑制するようにキャビティ内の樹脂２１の
体積が小さい中央部近傍に配置されている。また、加熱
部材１４ｄは、図３（ａ）に示すリングヒータか、図３
（ｂ）に示すシリコンラバーヒータか、あるいは図３
（ｃ）に示すテープヒータの何れかにて構成され、電流
制御部１９（＝加熱制御手段）から供給される電流にて
キャビティ近傍を加熱する。なお、電流制御部１９は、
温度検知手段１８の検知情報を基にして、キャビティ内
の樹脂２１の体積に応じキャビティ中央部と両端部が部
分的あるいは選択的に加熱されるように、加熱部材１４
ｄへの供給電流を制御する。前記図３（ａ）に示すリン
グヒータは、機械加工が可能な真鍮鋳込み構造であるの
で、高熱伝導性を有すると共にプラスチック成形品のキ
ャビティ形状に応じ、円柱形状のヒートパイプ１４ａ，
１４ｂの一部外周に取り付け可能である。よって、キャ
ビティ近傍を効果的に加熱することができる。また、図
３（ｂ）に示すシリコンラバーヒータは、複数の並行回
路で敷線された面状ヒータであり、仮に一部の回路が断
線しても残りの回路で加熱を続けることができるように
構成されている。よって、メンテナンスの頻度が低くて
済む。また、図３（ｃ）に示すテープヒータは、表面が
アルミ箔で形成されており、かつヒータ全体の厚さが
０．６３ｍｍ程度と薄いので、熱効率が非常によい。な
お、粘着剤にて取り付けられるので、取り付けが容易で
ある。さらに、前記ヒータからなる加熱部材１４ｄは、
成形品のキャビティ形状に応じ、各ヒートパイプ１４
ａ，１４ｂ毎に複数個設けられ、電流制御部１９にてそ
れぞれ独立に制御するように構成されているので、微細
かつ広範囲な温度制御が可能である。また、図２に示し
た複数条の放熱フィン１４ｆは、アルミニウム等の高熱
伝導率の材料で構成されているので、ヒートパイプ１４
ａ，１４ｂによってキャビティ近傍から伝導された熱の
発散を促進する。

【００１０】また、前記放熱ブロック６は、可動金型２
に接して設けられ、伝熱手段１４に連結されていて、そ
の放熱ブロック６の内部には、ヒートパイプ１４ａ，１
４ｂが挿入されており、そのヒートパイプ１４ａ，１４
ｂの端部には、前述のように放熱フィン１４ｆが設けら
れている。そして、放熱ブロック６内には、冷却媒体
（空気）が循環し易いように空間６ａが設けられ、か
つ、可動金型２及び温調プレート８と接する以外の表面
部（４面）全てに微小な通気孔６ｂが複数穿たれてい
る。この通気孔６ｂは、封止材６ｃにより選択的に封止
できるようになっており、風量調整装置２０による風量
調整と組み合せることによって、ヒートパイプ１４ａ，
１４ｂ及び放熱フィン１４ｆを有する伝熱手段１４から
の放熱量を微細に調整することが可能である。なお、風
量調整装置２０の制御部（図示せず）は、温度検出手段
１８からの検知情報を基に送風ファンの回転数を変化さ
せるように制御する。例えば、キャビティ５内に充填さ
れた樹脂２１の冷却時においては、キャビティ５からの
放熱が促進するように、放熱ブロック６への送風量を増
加させる。あるいは、キャビティ内の樹脂２１を構成す
る樹脂材料の変化に応じて送風量を変化させる。

【００１１】また、固定金型１及び放熱ブロック６の外
周部にはそれそれ温調プレート７，８が設けられてお
り、この温調プレート７，８の内部にはそれぞれ加熱ヒ
ータ及び冷却パイプ（図示せず）が設けられている。前
記加熱ヒータは棒状のヒータからなり、冷却パイプは水
や空気あるいは水と空気を所定の混合比で流通させるパ
イプであり、固定金型１は、これら加熱ヒータ及び冷却
パイプにより加熱及び冷却される。また、可動金型２
は、放熱ブロック６を通してこれら加熱ヒータ及び冷却
パイプにより加熱及び冷却される。これにより、型締め
方向からの温度調節が可能となっている。

【００１２】また、温調プレート７，８には、断熱板
９，１０を介してダイプレート１１，１２が取り付けら
れており、ダイプレート１２側には型締め機構１３が取
り付けられている。この型締め機構１３は、ダイプレー
ト１２、断熱板１０、放熱ブロック６、可動金型２をダ
イプレート１１、断熱板９、固定金型１に対して図中左
右方向に移動させることにより、キャビティ５を開放及
び閉塞するとともに、可動金型２を固定金型１に押し付
けて所定の型締め力を発生させるように構成されてい
る。

【００１３】さらに、放熱ブロック６の表面には熱放射
率調整手段１５である合成樹脂フィルムが貼付されてお
り、このフィルムは、放熱ブロック６の表面の熱放射率
を、キャビティ内の樹脂２１の体積に応じて変化させる
ものである。ここで、フィルムを貼付する理由を説明す
る。例えば、縦横６０ｍｍ×６０ｍｍ、高さ１８０ｍｍ
の鉄又はアルミニウムに黒色のフィルムを貼付したもの
とフィルムを貼付しないものとを比較したときの冷却速
度を図４に示す。この図４から黒色のフィルムを貼付し
た方が貼付しない方より冷却速度が速いことがわかる。
また、図５に、黒色のフィルムの熱放射率を１としたと
きの各色のフィルムの熱放射率を示す。この図５から、
フィルムの色によって熱放射率が異なることがわかる。
本実施形態では、このような合成樹脂フィルムを、放熱
ブロック６の表面の熱放射率がより大きくなるように、
放熱ブロック６の表面に貼付する。具体的には、黒色の
フィルムを所定の厚みで放熱ブロック６の表面（４面）
に貼付する。なお、同形状のキャビティ５であっても樹
脂材料が異なる場合には、フィルムの色及び厚みを変更
して貼付してもよい。

【００１４】また、その他の熱放射率調整手段として、
放熱ブロック６の表面に塗料面を形成してもよい。図６
には、黒色塗料の熱放射率を１としたときの各色の熱放
射率が示されている。この図６からわかるように、塗料
の色によって熱放射率が異なるため、放熱ブロック６の
表面の熱放射率が、キャビティ５内の中央部と両端部の
樹脂２１の体積に応じて変化するように放熱ブロック６
の表面に塗料を塗布する。本実施形態では、前記黒色塗
料を所定の厚みで放熱ブロック６の表面（４面）に塗布
して塗料面を形成する。なお、同形状のキャビティ５で
あっても樹脂２１の樹脂材料が変更された場合には、塗
料の色を変更して塗布してもよい。

【００１５】さらに、その他の熱放射率調整手段とし
て、放熱ブロック６の表面に微細な凹凸形状を形成し、
この凹凸形状で表面粗さを調整することにより、放熱ブ
ロック表面の熱放射率を、キャビティ内の樹脂２１の体
積に応じて変化させるようにしてもよい。本実施形態で
は、放熱ブロック６の表面の熱放射率がより大きくなる
ように、前記表面粗さを設定する。具体的には、放熱ブ
ロック６の表面（４面）全体をを粗く形成する。なお、
同形状のキャビティ５であっても樹脂２１の樹脂材料が
異なる場合には、前記表面粗さを変更してもよい。この
ようにするのは、鏡面等のように表面が滑らかなもの
は反射率が大きく、熱放射率は逆に小さくなるからであ
る。

【００１６】次に、図７を用い、本実施形態におけるプ
ラスチック成形品の成形方法を説明する。まず、型締め
機構１３によって成形金型１，２を型締めした後、温調
プレート７，８の加熱ヒータ（図示せず）によって成形
金型１，２の温度を樹脂２１のガラス転移点以上に昇温
して樹脂流動を高め、次いで、成形ノズル２２からスプ
ルーを通してキャビティ５内に溶融された樹脂２１を充
填する。本実施形態においては、昇温開始時（Ａ）から
溶融樹脂の射出充填時（Ｂ）までの間、加熱部材１４ｄ
によりヒートパイプ１４ａ，１４ｂのキャビティ近傍側
端部を加熱する。これにより、キャビティ近傍の熱がヒ
ートパイプ１４ａ，１４ｂを伝わって放熱ブロック６内
で発散され続けることを抑制する。また、加熱部材１４
ｄによ加熱に際し、電流制御部１９は、温度検知手段１
８によるキャビティ近傍の検知情報を基に、キャビティ
内の樹脂２１の体積が大きい両端部（厚肉部）よりも、
キャビティ内の樹脂２１の体積が小さい中央部（薄肉
部）を積極的に加熱するように温度制御する。

【００１７】次いで、溶融樹脂の射出充填後は、温度検
知手段１８によるキャビティ近傍の検知情報を基に、各
部の温度が均一になるまで加熱を続け、各部の温度の均
一化が確認された後、電流制御部１９による加熱部材１
４ｄへの通電を停止させる。従って、（Ａ）から（Ｃ）
の期間は加熱制御が行われる。次いで、冷却開始時
（Ｃ）から、温調プレート７，８の冷却パイプ（図示せ
ず）に水や空気あるいは水と空気を所定の混合比で流通
させることにより、成形金型１，２を冷却して、樹脂２
１を熱変形温度以下に冷却する。このとき、キャビティ
近傍の温度が放熱ブロック６側よりも高いので、キャビ
ティ内の樹脂２１が発生した熱は、ヒートパイプ１４
ａ，１４ｂを通して放熱ブロック６内に伝導され、放熱
フィン１４ｆを通して発散され続ける。本実施形態にお
いては、キャビティ内の樹脂２１からの放熱量は、キャ
ビティ形状すなわち肉厚の差に基づく樹脂２１の体積の
大小に応じて設定されている。すなわち、径の大きいヒ
ートパイプ１４ａにより厚肉部（両端部）に対しては促
進し、径の小さいヒートパイプ１４ｂにより薄肉部（中
央部）に対しては抑制する。一方、放熱ブロック６で
は、温度検知手段１８によるキャビティ近傍の検知情報
を基に、風量調節装置２０によってファンの回転数を制
御することによって送風量を調整し、樹脂２１からの放
熱量を微調整する。こうして、キャビティ内の樹脂２１
の各部から均一な冷却が行われる。なお、放熱ブロック
６の表面の熱放射率調整手段（前記合成樹脂フィルム、
塗料面、凹凸形状を有する加工仕上げ面等）１５につい
ても、キャビティ５から成形金型２の表面までの距離及
びキャビティ５内の樹脂２１の体積に応じて最適な熱放
射率が設定されているので、放熱ブロック６内のみなら
ず、放熱ブロック６の表面からも効率的な冷却が行われ
る。よって、本実施形態のようにキャビティ５の肉厚分
布がアンバランスで、キャビティ５から成形金型２の表
面に至るまでの距離が長い場合でも、各部での冷却速度
は均一になり、効率的な冷却によって成形サイクルが短
縮される。

【００１８】次いで、キャビティ内の樹脂２１に鏡面が
転写され、樹脂２１の冷却、固化が終了した後に、型締
め機構１３によって成形金型１，２を型開きしてキャビ
ティ５内から成形品を取り出す。本実施形態では、冷却
開始時（Ｃ）から型開き時（Ｄ）までの期間、冷却制御
が行われる。本実施形態によれば、キャビティ５の両端
部（厚肉部）近傍から放熱ブロック６の内部に渡って、
径の大きいヒートパイプ１４ａを設け、かつキャビティ
５の中央部（薄肉部）近傍から放熱ブロック６の内部に
渡って、径の小さいヒートパイプ１４ｂを設け、それら
のキャビティ側端部に加熱部材１４ｄを設けたので、加
熱制御工程においては、加熱部材１４ｄによってキャビ
ティ中央部近傍へ供給される熱量が両端部近傍へ供給さ
れる熱量よりも大きくなるように部分的に加熱温度を変
化させ、キャビティ近傍の熱がヒートパイプ１４ａ，１
４ｂを伝わって放熱ブロック６に放熱されるのを抑制
し、キャビティ形状に応じた温度分布制御を行うことが
できる。また、ヒートパイプ１４ａ，１４ｂの放熱ブロ
ック内の端部に放熱フィン１４ｆを設け、冷却制御工程
においては、キャビティ近傍の温度が放熱ブロック６内
部よりも高い場合には、キャビティ内の樹脂２１からの
放熱は、キャビティ両端部からの放熱が中央部からの放
熱よりも促進され、ヒートパイプ１４ａ，１４ｂを伝わ
って放熱ブロック６内に発散され続けるようにしたの
で、各部で均一な冷却が行われる。このように、放熱ブ
ロック６による放熱量調整を、キャビティ近傍に設けら
れた温度検知手段１８の検知情報を基にキャビティ内の
樹脂２１の体積に応じ、体積の大きい厚肉部に対しては
促進し、体積の小さい薄肉部に対しては抑制するように
制御するので、成形品全体について均一な冷却を効率良
く実現させることができる。よって、形状精度が悪化し
たり光学的歪みが発生するのを抑制し、高精度のプラス
チック成形品を得ることができると共に、その成形サイ
クルも短縮される。

【００１９】また、本実施形態によれば、放熱ブロック
表面部には、合成樹脂フィルム面、塗料面、加工仕上げ
面を含む熱放射率調整手段を有し、キャビティ内の樹脂
の体積に応じた熱放射率が設定されているので、簡易か
つ効率的にキャビティ内の樹脂２１からの放熱を発散さ
せることができる。なお、本実施形態では、放熱ブロッ
ク６を可動金型２と温調プレート８との間に配置した
が、成形金型１，２内におけるキャビティ５の配置によ
っては、成形金型１と温調プレート７の間、あるいはそ
れ以外の金型表面に装着するように構成してもよい。こ
うすることにより、形状が複雑でかつ肉厚分布のアンバ
ランスな成形品に対しても柔軟に対応でき、全体として
均一な冷却を実現できる。

【００２０】［第２の実施の形態］図８は、本発明の
第２の実施の形態を示すプラスチック成形品の成形金型
の断面図である。図８において、固定金型（成形金型）
１、可動金型（成形金型）２の内部には、キャビティ形
成部材すなわち固定入駒３及び可動入駒４が設けられ、
キャビティ形成部の内周面には一定の体積を有し、キャ
ビティ５は断面略コの字形状で、キャビティ中央部が固
定入駒３側に偏在し、その中央部から可動金型２の表面
までの距離が固定金型１の表面までの距離よりも長いよ
うなキャビティ５が形成されている。なお、キャビティ
両辺部（図中上下の辺部）は中央部の両端から対称に折
れ曲がり、固定入駒３から可動入駒４に渡って配置され
ている。また、そのキャビティ５を形成する内周面には
鏡面が形成されている。また、固定金型１にはスプルー
が形成されており、キャビティ５内にはこのスプルーを
通して射出形機の成形ノズル２２から溶融された樹脂が
射出、充填されるように構成されている。なお、固定入
駒３及び可動入駒４のキャビティ近傍には、２個の温度
センサ１８（＝温度検知手段）の検出素子が設けられて
おり、これはキャビティ５内の樹脂２１の中央部及び片
側の辺部の温度を検知するように構成されている。

【００２１】また、可動入駒４内のキャビティ近傍に
は、伝熱手段１４が設けられている。この伝熱手段１４
は、キャビティ近傍（前記略コの字形状の内側）から可
動金型２を貫通し放熱ブロック６内に挿入されている。
さらに伝熱手段１４には、図９に示すように、キャビテ
ィ内の樹脂２１から発生した熱を、キャビティ内の樹脂
２１の体積に応じてキャビティ近傍から金型外部に伝導
するためのヒートパイプ１４ｃ（＝熱伝導部材）と、そ
のヒートパイプ１４ｃのキャビティ側端部（ヒートパイ
プ１４ｃのＡ部）に設けられた加熱部材１４ｅと、その
ヒートパイプ１４ｃの金型外部側（放熱ブロック６内に
あるヒートパイプ１４ｃのＢ部）に設けられた放熱フィ
ン１４ｇ（＝放熱部材）とを有する。また、ヒートパイ
プ１４ｃは、中央部に空間を有するスリーブ型のヒート
パイプであって、キャビティ近傍（前記略コの字形状の
内側）から放熱ブロック６への放熱が促進されるよう
に、キャビティ中央部近傍から放熱ブロック内部に渡っ
て配置されている。また、加熱部材１４ｅは、分割型カ
ートリッジヒータからなり、ヒートパイプ１４ｃの中空
部に埋設されていて、電流制御部１９（＝加熱制御手
段）から供給される電流にてキャビティ近傍を加熱す
る。なお、電流制御部１９は、温度検知手段１８の検知
情報を基にして、キャビティ内の樹脂２１の体積に応じ
キャビティ中央部と両辺部が効率的に加熱されるよう
に、加熱部材１４ｅへの供給電流を制御するので、微細
かつ広範囲な温度制御が可能である。また、図９に示し
た複数条の放熱フィン１４ｇは、アルミニウム等の高熱
伝導率の材料で構成されているので、ヒートパイプ１４
ｃによってキャビティ近傍から放熱ブロック内に伝導さ
れた熱の発散を促進する。

【００２２】また、前記放熱ブロック６は、可動金型２
に接して設けられ、伝熱手段１４に連結されていて、そ
の放熱ブロック６の内部には、ヒートパイプ１４ａ，１
４ｂが挿入されており、そのヒートパイプ１４ｃの端部
には、前述のように放熱フィン１４ｇが設けられてい
る。そして、放熱ブロック６内には、冷却媒体（空気）
が循環し易いように空間６ａが設けられ、かつ、可動金
型２及び温調プレート８と接する以外の表面部（４面）
全てに微小な通気孔６ｂが複数穿たれている。この通気
孔６ｂは、封止材６ｃにより選択的に封止できるように
なっており、風量調整装置２０による風量調整と組み合
せることによって、ヒートパイプ１４ｃ及び放熱フィン
１４ｇを有する伝熱手段１４からの放熱量を微細に調整
することが可能である。なお、風量調整装置２０の制御
部（図示せず）は、温度検出手段１８からの検知情報を
基に送風ファンの回転数を変化させるように制御する。
例えば、キャビティ５内に充填された樹脂２１の冷却時
においては、キャビティ近傍（前記略コの字形状の内
側）からの放熱が促進するように、放熱ブロック６への
送風量を増加させる。あるいは、キャビティ内の樹脂２
１を構成する樹脂材料の変化に応じて送風量を変化させ
る。

【００２３】また、固定金型１及び放熱ブロック６の外
周部にはそれそれ温調プレート７，８が設けられてお
り、この温調プレート７，８の内部にはそれぞれ加熱ヒ
ータ及び冷却パイプ（図示せず）が設けられている。前
記加熱ヒータは棒状のヒータからなり、冷却パイプは水
や空気あるいは水と空気を所定の混合比で流通させるパ
イプであり、固定金型１は、これら加熱ヒータ及び冷却
パイプにより加熱及び冷却される。また、可動金型２
は、放熱ブロック６を通してこれら加熱ヒータ及び冷却
パイプにより加熱及び冷却される。これにより、型締め
方向からの温度調節が可能となっている。

【００２４】また、温調プレート７，８には、断熱板
９，１０を介してダイプレート１１，１２が取り付けら
れており、ダイプレート１２側には型締め機構１３が取
り付けられている。この型締め機構１３は、ダイプレー
ト１２、断熱板１０、放熱ブロック６、可動金型２をダ
イプレート１１、断熱板９、固定金型１に対して図左右
方向に移動させることにより、キャビティ５を開放及び
閉塞するとともに、可動金型２を固定金型１に押し付け
て所定の型締め力を発生させるように構成されている。

【００２５】さらに、第１の実施の形態と同様に、放熱
ブロック６の表面（温調プレート８及び可動金型２と接
する面を除く４面）の熱放射率がより大きくなるよう
に、放熱ブロック６の前記４面には熱放射率調整手段１
５が設けられている。具体的には、熱放射率調整手段１
５として、所定の色及び厚さの合成樹脂フィルムを貼付
するか、前記４面に微細な凹凸形状を形成した加工仕上
げ面を設けて表面粗さを調整するか、あるいは、所定の
色の塗料を所定の厚さで塗布した塗料面を形成するか、
によって、キャビティ内の樹脂２１の体積に応じ放熱ブ
ロック表面の放射率を設定する。

【００２６】次に、本実施形態におけるプラスチック成
形品の成形方法を説明する。まず、型締め機構１３によ
って成形金型１，２を型締めした後、温調プレート７，
８の加熱ヒータ（図示せず）によって成形金型１，２の
温度を樹脂２１のガラス転移点以上に昇温して樹脂流動
を高め、次いで、成形ノズル２２からスプルーを通して
キャビティ５内に溶融された樹脂２１を充填する。本実
施形態においては、図７に示した通り、昇温開始時
（Ａ）から溶融樹脂の射出充填時（Ｂ）までの間、加熱
部材１４ｅによりヒートパイプ１４ｃのキャビティ近傍
側端部を加熱する。これにより、キャビティ近傍の熱が
ヒートパイプ１４ｃを伝わって放熱ブロック６内で発散
され続けることを抑制する。また、加熱部材１４ｅによ
る加熱に際し、電流制御部１９は、温度検知手段１８に
よるキャビティ近傍の検知情報を基に、キャビティ内の
樹脂２１の体積に応じ前記略コの字形状の内側全体を満
遍なく加熱するように温度制御する。

【００２７】次いで、溶融樹脂の射出充填後は、温度検
知手段１８によるキャビティ近傍の検知情報を基に、各
部の温度が均一になるまで加熱を続け、各部の温度の均
一化が確認された後、電流制御部１９による加熱部材１
４ｅへの通電を停止させる。従って、（Ａ）から（Ｃ）
の期間は加熱制御が行われる。次いで、冷却開始時
（Ｃ）から、温調プレート７，８の冷却パイプ（図示せ
ず）に水や空気あるいは水と空気を所定の混合比で流通
させることにより、成形金型１，２を冷却して、樹脂２
１を熱変形温度以下に冷却する。このとき、キャビティ
近傍の温度が放熱ブロック６側よりも高いので、キャビ
ティ内の樹脂２１が発生した熱は、ヒートパイプ１４ｃ
を通して放熱ブロック６内に伝導され、放熱フィン１４
ｅを通して発散され続ける。本実施形態においては、キ
ャビティ内の樹脂２１からの放熱量は、キャビティ形状
に基づく樹脂２１の体積に応じて設定されている。すな
わち、ヒートパイプ１４ｃにより、可動金型２までの距
離の長い中央部近傍からの放熱を促進する。一方、放熱
ブロック６では、温度検知手段１８によるキャビティ近
傍の検知情報を基に、風量調節装置２０によってファン
の回転数を制御することによって送風量を調整し、樹脂
２１からの放熱量を微調整する。こうして、キャビティ
内の樹脂２１の各部から均一な冷却が行われる。なお、
放熱ブロック６の表面の熱放射率調整手段（前記合成樹
脂フィルム、塗料面、凹凸形状を有する加工仕上げ面
等）１５についても、キャビティ５から成形金型２の表
面までの距離及びキャビティ５内の樹脂２１の体積に応
じて最適な熱放射率が設定されているので、放熱ブロッ
ク６内のみならず、放熱ブロック６の表面からも効率的
な冷却が行われる。よって、本実施形態のようにキャビ
ティ５が断面略コの字形状でキヤビティ中央部が固定入
駒３側に偏在し、キャビティ中央部から可動金型２の表
面に至るまでの距離が長い場合でも、各部での冷却速度
は均一になり、効率的な冷却によって成形サイクルが短
縮される。

【００２８】次いで、キャビティ内の樹脂２１に鏡面が
転写され、樹脂２１の冷却、固化が終了した後に、型締
め機構１３によって成形金型１，２を型開きしてキャビ
ティ５内から成形品を取り出す。本実施形態では、冷却
開始時（Ｃ）から型開き時（Ｄ）までの期間、冷却制御
が行われる。本実施形態によれば、キャビティ５の中央
部近傍（前記略コの字形状の内側）から放熱ブロック６
の内部に渡って、ヒートパイプ１４ｃを設け、それらの
キャビティ側端部に加熱部材１４ｅを設けたので、加熱
制御工程においては、加熱部材１４ｅによってキャビテ
ィの各部へ満遍なく熱が供給されるように加熱温度を制
御し、キャビティ近傍の熱がヒートパイプ１４ｃを伝わ
って放熱ブロック６に放熱されるのを抑制し、キャビテ
ィ形状に応じた温度分布制御を行うことができる。ま
た、ヒートパイプ１４ｃの放熱ブロック内の端部に放熱
フィン１４ｇを設け、冷却制御工程においては、キャビ
ティ近傍の温度が放熱ブロック６内部よりも高い場合に
は、キャビティ近傍（前記略コの字形状の内側）からの
放熱が促進され、ヒートパイプ１４ｃを伝わって放熱ブ
ロック６内に発散され続けるようにしたので、各部で均
一な冷却が行われる。このように、放熱ブロック６によ
る放熱量調整を、キャビティ近傍に設けられた温度検知
手段１８の検知情報を基にキャビティ内の樹脂２１の体
積に応じ、可動金型２の表面からの距離が長い部分に対
して促進するように制御するので、成形品全体について
均一な冷却を効率良く実現させることができる。よっ
て、形状精度が悪化したり光学的歪みが発生するのを抑
制し、高精度のプラスチック成形品を得ることができる
と共に、その成形サイクルも短縮される。

【００２９】また、本実施形態によれば、放熱ブロック
表面部には、合成樹脂フィルム面、塗料面、加工仕上げ
面を含む熱放射率調整手段を有し、キャビティ内の樹脂
の体積に応じた熱放射率が設定されているので、簡易か
つ効率的にキャビティ内の樹脂２１からの放熱を発散さ
せることができる。なお、本実施形態では、放熱ブロッ
ク６を可動金型２と温調プレート８との間に配置した
が、成形金型１，２内におけるキャビティ５の配置によ
っては、成形金型１と温調プレート７の間、あるいはそ
れ以外の金型表面に装着するように構成してもよい。こ
うすることにより、形状が複雑でかつ肉厚分布のアンバ
ランスな成形品に対しても柔軟に対応でき、全体として
均一な冷却を実現できる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
伝熱手段によって、キャビティ近傍から成形金型を貫通
し金型外部に渡り、キャビティ内の樹脂からの放熱を伝
導して発散すると共に、キャビティ形状に応じた温度分
布となるようにキャビティ近傍を加熱するので、キャビ
ティ近傍の温度を効率的かつ精度良く制御できる。より
具体的には、熱伝導部材にて、冷却制御工程においては
樹脂から発生した熱をキャビティ近傍から金型外部に伝
導し、前記熱伝導部材のキャビティ側端部に設けられた
加熱部材によって、加熱制御工程においてはキャビティ
形状に応じて所望の部分を所望の温度とするように加熱
することができ、成形歪みを防ぎ、高精度な成形品を得
ることができる。

【００３１】また、本発明によれば、温度検知手段にて
得られた、キャビティ内の樹脂の温度を示す検知情報を
基に、加熱制御手段（＝電流制御部）にて前記加熱部材
による加熱を制御するので、加熱制御工程において、キ
ャビティ近傍の温度を効率的かつ精度良く制御できる。
また、本発明によれば、前記熱伝導部材は、円柱形状の
ヒートパイプからなり、前記加熱部材は、リングヒー
タ、シリコンラバーヒータ、テープヒータのうちの何れ
かから構成されているので、熱伝導性に優れている。す
なわち、リングヒータは、機械加工のできる真鍮鋳込み
構造であるため、高熱伝導性を有すると共に成形品のキ
ャビティ形状に応じて外周部の形状を柔軟に変更でき
る。よって、キャビティ近傍を効果的に加熱することが
できる。また、シリコンラバーヒータは、面状ヒータで
あり、複数の並行回路で布線されているので、一部の回
路が断線しても、残された回路で加熱を続けることがで
きる。さらに、テープヒータは、表面がアルミ箔で形成
されており、かつ薄いので熱効率がよい。かつ、取り付
け方式が粘着式であるので取り付けが容易である。

【００３２】また、本発明によれば、前記加熱部材を複
数個設け、前記加熱制御手段にてそれぞれを独立に制御
するようにしたので、キャビティ近傍を微細かつ広範囲
な温度領域に渡って効率的かつ精度良く加熱制御でき
る。また、本発明によれば、前記熱伝導部材として、ス
リーブ型のヒートパイプを用い、その中空部に分割型カ
ートリッジヒータからなる加熱部材を設けたので、キャ
ビティ近傍を微細かつ広範囲な温度領域に渡って効率的
かつ精度良く加熱制御できる。

【００３３】また、本発明によれば、キャビティ内の樹
脂の体積が大きい部分に対しては径の大きいヒートパイ
プが配置され、キャビティ内の樹脂の体積が小さい部分
に対しては径の小さいヒートパイプが配置されるように
したので、冷却制御工程においては、厚肉部の放熱を薄
肉部よりも促進させて、キャビティ近傍の熱を積極的に
発散させるとともに、均一かつ速やかな冷却を実現でき
る。また、本発明によれば、前記熱伝導部材の金型外部
側端部に、高熱伝導率の材料で構成された複数条の放熱
フィン（＝放熱部材）を設けたので、冷却制御工程にお
いて、キャビティ近傍の熱を効率的かつ精度良く発散さ
せることができる。

【００３４】また、本発明によれば、前記伝熱手段に連
結されると共に金型表面に接するように配置された放熱
調整手段（＝放熱ブロック）にて、キャビティ内の樹脂
の温度を示す検知情報を基に、キャビティ内の樹脂から
の放熱量を調整するようにしたので、前記伝熱手段とと
もに、キャビティ近傍の温度を効率的かつ精度良く制御
できる。よって、成形歪みを防ぎ、高精度な成形品を得
ることができる。

【００３５】また、本発明によれば、加熱制御工程にお
いて、前記検知情報を基に、キャビティ形状に応じた温
度分布となるように前記加熱部材によりキャビティ近傍
を加熱するようにしたので、金型温度をガラス転移点以
上に昇温させたり、金型温度を一定に保持する必要があ
る場合には、昇温あるいは保温の効率の低下を防止する
ことができる。

【００３６】また、本発明によれば、加熱制御工程にお
いては、前記厚肉部よりも薄肉部の加熱を促進し、冷却
制御工程においては、薄肉部よりも厚肉部の冷却を促進
するように温度制御するので、キャビティ近傍の温度を
効率的かつ精度良く制御でき、形状が複雑で肉厚分布が
アンバランスな成形品に対しても、成形歪みを抑制して
高精度な成形品を得ることができる。

【００３７】また、本発明によれば、冷却制御工程にお
いて、放熱量調整手段が前記検知情報に基づいて、前記
熱伝導部材にて伝導された前記厚肉部からの放熱を促進
し、前記薄肉部からの放熱を抑制するように、放熱量を
調整するので、キャビティ近傍の温度を効率的かつ精度
良く制御できる。このように、本発明によれば、プラス
チック成形の際に、金型温度をガラス転移点以上に昇温
させる場合や、金型温度を一定に保持する必要がある場
合等において、キャビティ近傍の温度を効率的かつ精度
良く制御することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態を示すプラスチック
成形品の成形金型の断面図である。

【図２】図１における伝熱手段１４の構成を示す図であ
る。

【図３】図２における加熱部材１４ｄの構成を示す図で
ある。

【図４】黒色フィルムの貼付による冷却速度の変化を示
す図である。

【図５】合成樹脂フィルムの色別の熱放射率を示す図で
ある。

【図６】塗料の色別の熱放射率を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施の形態のプラスチック成形
品の成形方法における温度制御を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施の形態を示すプラスチック
成形金型の断面図である。

【図９】図８における伝熱手段１４の構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１固定金型２可動金型３固定入駒４可動入駒５キャビティ６放熱ブロック１４伝熱手段１４ａ，１４ｂ，１４ｃヒートパイプ１５熱放射率調整手段１４ｄ，１４ｅ加熱部材１４ｆ，１４ｇ放熱フィン１８温度検知手段１９電流制御部２０温度調整装置２１樹脂

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一体に接合されて溶融樹脂を射出、充填
し、その後冷却により固化するためのキャビティを形成
するプラスチック成形品の成形金型で、キャビティ近傍
から前記成形金型を貫通し金型外部に渡って設けられ、
キャビティ内に充填された樹脂から発生した熱を金型外
部に伝導して発散すると共に、キャビティ形状に応じた
温度分布となるようにキャビティ近傍を加熱する伝熱手
段を有することを特徴とするプラスチック成形品の成形
金型。
【請求項２】前記伝熱手段には、前記樹脂から発生し
た熱をキャビティ近傍から金型外部に伝導する熱伝導部
材と、前記熱伝導部材のキャビティ側端部に設けられた
加熱部材と、を有することを特徴とする請求項１記載の
プラスチック成形品の成形金型。
【請求項３】前記キャビティ近傍に設けられ、キャビ
ティ内の樹脂の温度を検知する温度検知手段と、前記温
度検知手段の検知情報を基にして、前記加熱部材による
加熱を制御する加熱制御手段と、を有することを特徴と
する請求項２記載のプラスチック成形品の成形金型。
【請求項４】前記熱伝導部材は、円柱形状のヒートパ
イプからなり、前記加熱部材は、リングヒータ、シリコ
ンラバーヒータ、テープヒータのうちの何れかからなる
ことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の
成形金型。
【請求項５】前記加熱部材は、前記熱伝導部材のキャ
ビティ側端部に複数個設けられ、前記加熱制御手段は、
複数個の加熱部材のそれぞれを独立に制御するように構
成されたことを特徴とする請求項４記載のプラスチック
成形品の成形金型。
【請求項６】前記熱伝導部材は、スリーブ型のヒート
パイプからなり、前記加熱部材は、前記ヒートパイプの
中空部に設けられた分割型カートリッジヒータからなる
ことを特徴とする請求項３記載のプラスチック成形品の
成形金型。
【請求項７】前記キャビティ内の樹脂の体積が大きい
部分に対しては径の大きいヒートパイプが配置され、キ
ャビティ内の樹脂の体積が小さい部分に対しては径の小
さいヒートパイプが配置されたことを特徴とする請求項
４乃至６記載のプラスチック成形品の成形金型。
【請求項８】前記熱伝導部材の金型外部側端部に放熱
部材を有し、前記放熱部材は、高熱伝導率の材料で構成
された複数条の放熱フィンからなることを特徴とする請
求項２乃至７記載のプラスチック成形品の成形金型。
【請求項９】前記伝熱手段に連結されると共に金型表
面に接して設けられ、冷却気体が循環するための空間部
と、前記空間部を覆う表面部に穿たれた複数の通気孔と
を有し、前記温度検知手段の検知情報を基に、気体流量
及び前記通気孔の選択的な封止によって前記樹脂からの
放熱量を調整する放熱調整手段を有することを特徴とす
る請求項１乃至８記載のプラスチック成形品の成形金
型。
【請求項１０】一体に接合されて溶融樹脂を射出、充
填し、その後冷却により固化するためのキャビティを形
成するプラスチック成形品の成形金型で、キャビティ近
傍から前記成形金型を貫通し金型外部に渡って設けら
れ、キャビティ内の樹脂から発生した熱をキャビティ近
傍から金型外部に伝導する熱伝導部材と、前記熱伝導部
材のキャビティ側端部に設けられた加熱部材と、キャビ
ティ近傍に設けられ、キャビティ内の樹脂の温度を検知
する温度検知手段と、を有するプラスチック成形品の成
形金型による成形方法であって、前記キャビティが形成
された１対の成形金型を加熱してキャビティ内に溶融樹
脂を射出充填し、各部の温度が均一になるまで加熱する
加熱制御工程と、溶融樹脂を射出充填された成形金型を
冷却し、キャビティ内周面に形成された鏡面を樹脂に転
写して、樹脂を固化する冷却制御工程と、を有し、前記
加熱制御工程では、前記温度検知手段の検知情報を基
に、キャビティ形状に応じた温度分布となるように前記
加熱部材によりキャビティ近傍を加熱することを特徴と
するプラスチック成形金型の成形方法。
【請求項１１】前記熱伝導部材は、キャビティ内の樹
脂の体積が大きい厚肉部と、キャビティ内の樹脂の体積
が小さい薄肉部に対応して配置され、前記加熱制御工程
では、前記厚肉部よりも薄肉部の加熱を促進し、前記冷
却制御工程では、薄肉部よりも厚肉部の冷却を促進する
ように温度制御することを特徴とする請求項１０記載の
プラスチック成形金型の成形方法。
【請求項１２】前記伝熱手段に連結されると共に金型
表面に接して設けられ、前記熱伝導手段にて伝導された
前記樹脂からの熱の発散を調整する放熱調整手段を有
し、前記冷却制御工程では、前記放熱量調整手段が前記
温度検知手段の検知情報に基づいて、前記熱伝導部材に
て伝導された前記厚肉部からの放熱を促進し、前記薄肉
部からの放熱を抑制するように、放熱量を調整すること
を特徴とする請求項１１記載のプラスチック成形金型の
成形方法。