特許 5786786 射出成形用金型、射出成形装置及び射出成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5786786

(24)【登録日】2015年8月7日

(45)【発行日】2015年9月30日

(54)【発明の名称】射出成形用金型、射出成形装置及び射出成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/73 20060101AFI20150910BHJP

   B29C 45/04 20060101ALI20150910BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/73

   B29C45/04

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2012-87670(P2012-87670)

(22)【出願日】2012年4月6日

(65)【公開番号】特開2013-215968(P2013-215968A)

(43)【公開日】2013年10月24日

【審査請求日】2014年11月7日

(73)【特許権者】

【識別番号】300041192

【氏名又は名称】宇部興産機械株式会社

(72)【発明者】

【氏名】岡本 昭男

(72)【発明者】

【氏名】品田 忠

【審査官】 増田 亮子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−５７９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１１９６９２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／８４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

固定盤に取り付けられる共通金型と、
冷却手段が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、
可動盤に取り付けられ、前記回転金型部の金型分割面と対向する面に加熱手段が配置され、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、
から構成される射出成形用金型。

【請求項2】

前記冷却手段が、前記金型キャビティ毎に独立して作動可能なことを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。

【請求項3】

前記共通金型が取り付けられる固定盤と、
前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、
前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、
を備える請求項１乃至請求項２のいずれか１項に記載の射出成形用金型が取り付けられた射出成形装置。

【請求項4】

前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティに溶融樹脂を射出充填する射出充填工程と、
前記射出充填後、前記冷却手段で前記金型キャビティ内の前記溶融樹脂を冷却する金型冷却工程と、
前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記加熱手段で前記回転金型部の前記金型キャビティを形成する面を加熱する金型キャビティ加熱工程と、
を有し、
前記射出充填工程及び前記金型冷却工程と、前記金型キャビティ加熱工程とを重複させることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置を使用する射出成形方法。

【請求項5】

前記密閉空間を維持させた状態で、前記ダミープレート及び前記回転金型部を前記共通金型から型開きさせた後、前記共通金型及び前記回転金型部間から樹脂成形品を取り出す製品取り出し工程を行うことを特徴とする請求項４記載の射出成形方法。

【請求項6】

前記共通金型に共通金型冷却手段を設け、前記金型冷却工程において、前記冷却手段及び前記共通金型冷却手段の内、非意匠面側の金型の冷却手段を先に作動させることを特徴とする請求項４乃至請求項５のいずれか１項に記載の射出成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、射出成形用金型、射出成形装置及び射出成形方法に係り、詳しくは、金型を加熱・冷却する射出成形用金型、射出成形装置及び射出成形方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

射出成形を行う場合、金型の加熱及び冷却は、樹脂成形品の意匠性の向上や成形不良の低減、あるいは、成形サイクルの短縮等、樹脂成形品の品質及び生産性の向上に直接影響を与える重要な要素のひとつである。例えば、熱可塑性樹脂を樹脂材料とする射出成形の場合、高温で金型キャビティ内に射出充填された溶融樹脂は、金型キャビティ内面との接触部や、金型キャビティ内の雰囲気に晒される溶融樹脂の流動先端部から冷却され、それらの部位に薄膜状のスキン層が形成される。次に、スキン層内部の溶融樹脂は、自身が有する熱エネルギーがスキン層を介してより低温の金型へ移動することにより、樹脂成形品形状の熱容量の少ない部分（薄肉部や突出部等）から冷却固化が進行し、最終的に金型キャビティ内の溶融樹脂すべてが冷却固化されて成形が完了する。そのため、射出充填時の溶融樹脂の流動性を確保し、樹脂成形品形状の熱容量の少ない部分や意匠面の微細な凹凸への確実な溶融樹脂の充填を行うために、あるいは、溶融樹脂の流動先端部が合流する部分にウエルドライン等の成形不良が発生しないように、射出充填の開始から少なくとも完了までの間、金型を高温に維持することが好ましいとされている。これには、前の成形サイクル後半において、金型キャビティ内の樹脂成形品を冷却固化させるために、低温に冷却されていた金型（金型キャビティ面）の温度を、樹脂成形品を金型から取り出した後に短時間で昇温させることが必要となる。また、金型キャビティ内が射出充填により溶融樹脂で満たされ、型締力が同溶融樹脂に確実に伝達される状態に至った後は、成形サイクルを短縮させるために、高温に維持されていた金型（金型キャビティ面）の温度を短時間で降下させ、速やかに同溶融樹脂を冷却固化させることが好ましいとされている。このように、射出成形においては、成形サイクル中、金型の温度を一定に維持する管理ではなく、加熱状態と冷却状態という、相反する温度状態を繰り返す管理を行うことが好ましいとされていることが、樹脂成形品の品質と生産性とを両立させる上で様々な課題を生じさせている。

【0003】

特許文献１には、従来、加熱能力が高いにも係らず、金型の加熱媒体として使用されていなかった蒸気を、加熱・冷却回路（管路）の回路径（管路径）や配置に着目して使用可能とし、金型の加熱時間を短縮すると共に、水冷却専用回路に常時水を循環させ、金型の加熱・冷却の切り替え時間を短縮する合成樹脂成形用金型及び合成樹脂成形用金型の加熱・冷却方法が開示されている。

【0004】

特許文献２には、金型の金型キャビティ部を形成し、加熱手段が設けられた固定側／可動側入子と、冷却手段が設けられ、前記入子に対して金型内で分離可能に当接する固定側／可動側冷却用入子を備え、加熱手段を電熱、冷却手段を水として、前記冷却用入子を前記入子に適切に分離・当接させて、金型の温度を製品の仕上がりにもっとも望ましい状態に維持する射出成型装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開平１１−３４８０４１号公報

【特許文献2】特開２０１１−０３７２５２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１の合成樹脂成形用金型においては、金型の加熱媒体として蒸気を使用することによる加熱時間の短縮と、水冷却専用回路（管路）に常時水を循環させることによる金型の加熱・冷却の切り替え時間の短縮との２点により、金型表面の加熱と金型の冷却を経済的に短時間で行うことができるとされている。しかしながら、これらの各工程を短縮できたとしても、成形サイクルにおいて、１つの金型内で金型の加熱と冷却とを行う、すなわち、加熱手段と冷却手段とが１つの金型内に配置されている構成から、成形サイクルを短縮するために、これら手段による金型の加熱と冷却とを重複させることは実質的に困難である。本合成樹脂成形用金型では、水冷却専用回路により常時金型を冷却しているため、金型の加熱時は加熱と冷却とを重複させているが、これはあくまでも加熱から冷却への切り替え時間を短縮する（冷却能力の立ち上がり時間を短縮する）ことを目的としているものである。よって、工程としての、金型の加熱と冷却とを重複させている訳ではなく、金型の加熱を完了させた後に金型の冷却を行うため、これ以上の成形サイクルの短縮は困難である。

【0007】

特許文献２の射出成型装置においても、特許文献１の合成樹脂成形用金型と同様に、加熱手段と冷却手段とが１つの金型内に配置されている構成から、これら加熱と冷却とを重複させることは実質的に困難である。加えて、その内部に冷却手段（冷却媒体）として水を流動させている冷却用入子が、金型内において金型キャビティ部を形成する入子に分離可能に当接するという構成を有している。そのため、冷却用入子を可動させる構成や、その冷却用入子内に水を流動させる構成により、金型が非常に複雑な構成となるという問題がある。また、この複雑な構成に起因する金型内外への漏水や漏電の危険性がある。

【0008】

本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、金型の構成を複雑にすることなく、金型の加熱と冷却とを重複させることができる射出成形用金型、射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の上記目的は、固定盤に取り付けられる共通金型と、冷却手段が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、可動盤に取り付けられ、前記回転金型部の金型分割面と対向する面に加熱手段が配置され、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、から構成される射出成形用金型によって達成される。

【0010】

この射出成形用金型の構成により、型締め時に、共通金型及び回転金型部間に射出成形を行う金型キャビティと、回転金型部及びダミープレート間に、加熱手段により金型（金型キャビティ面）を加熱する密閉空間と、を同時に形成させることができる。これにより、射出成形用金型の構成を複雑にすることなく、金型キャビティ内で進行する成形サイクル（射出充填及び溶融樹脂を冷却固化させるための金型の冷却）とは別に、次の成形サイクルのための金型の加熱を行うことができる。すなわち、金型の加熱と冷却とを重複させることができる。

【0011】

また、前記冷却手段が、前記金型キャビティ毎に独立して作動可能な射出成形用金型であっても良い。

【0012】

このような射出成形用金型を使用するために、前記共通金型が取り付けられる固定盤と、前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置が好ましい。

【0013】

また、このような射出成形用金型及び射出成形装置を使用して、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティに溶融樹脂を射出充填する射出充填工程と、前記射出充填後、前記冷却手段で前記金型キャビティ内の前記溶融樹脂を冷却する金型冷却工程と、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記加熱手段で前記回転金型部の前記金型キャビティを形成する面を加熱する金型キャビティ加熱工程と、を有し、前記射出充填工程及び前記金型冷却工程と、前記金型キャビティ加熱工程とを重複させる射出成形方法を行うことが好ましい。

【0014】

更に、前記密閉空間を維持させた状態で、前記ダミープレート及び前記回転金型部を前記共通金型から型開きさせた後、前記共通金型及び前記回転金型部間から樹脂成形品を取り出す製品取り出し工程を行う射出成形方法であっても良い。

【0015】

また更に、前記共通金型に共通金型冷却手段を設け、前記金型冷却工程において、前記冷却手段及び前記共通金型冷却手段の内、非意匠面側の金型の冷却手段を先に作動させる射出成形方法を行っても良い。

【発明の効果】

【0016】

本発明に係る射出成形用金型は、固定盤に取り付けられる共通金型と、冷却手段が配置され、型締めにより前記共通金型と組み合わされて金型キャビティを形成させる少なくとも２つの金型分割面を有する回転金型部と、可動盤に取り付けられ、前記回転金型部の金型分割面と対向する面に加熱手段が配置され、型締めにより前記回転金型部と組み合わされて密閉空間を形成させるダミープレートと、から構成されるため、型締め時に、共通金型及び回転金型部間に射出成形を行う金型キャビティと、回転金型部及びダミープレート間に、加熱手段により金型（金型キャビティ面）を加熱する密閉空間と、を同時に形成させることができる。これにより、金型の構成を複雑にすることなく、金型の加熱と冷却とを重複させることができる。これにより、加熱及び冷却それぞれの工程やそれぞれの工程切り替え時間の短縮を行うより、成形サイクルをより短縮することができる。

【0017】

また、本発明に係る射出成形装置は、前記共通金型が取り付けられる固定盤と、前記ダミープレートが取り付けられる可動盤と、前記固定盤と前記可動盤との間に配置され、前記回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備えるため、本発明に係る射出成形用金型の使用に好適である。

【0018】

更に、本発明に係る射出成形方法は、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティに溶融樹脂を射出充填する射出充填工程と、前記射出充填後、前記冷却手段で前記金型キャビティ内の前記溶融樹脂を冷却する金型冷却工程と、前記共通金型、前記回転金型部、及び前記ダミープレートを型締めさせて、前記ダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記加熱手段で前記回転金型部の前記金型キャビティを形成する面を加熱する金型キャビティ加熱工程と、を有し、前記射出充填工程及び前記金型冷却工程と、前記金型キャビティ加熱工程とを重複させるため、本発明に係る射出成形方法の実施には、本発明に係る射出成形用金型及び射出成形装置の使用が好適である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】本発明の実施例１に係る射出成形用金型及び射出成形装置の主要構成要件の概略側面図である。

【図2】図１の要部Ａの拡大図である。

【図3】本発明の実施例１に係る射出成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。

【実施例1】

【0021】

図１乃至図３を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係る射出成形用金型及び射出成形装置の主要構成要件の概略側面図である。図２は図１の要部Ａの拡大図である。図３は本発明の実施例１に係る射出成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。図３（ａ）が型締め後、射出充填工程及び金型キャビティ加熱工程が重複して行われている状態、図３（ｂ）が射出充填工程後の金型冷却工程及び金型キャビティ加熱工程が重複して行われている状態、図３（ｃ）が型開き及び製品取り出し工程、図３（ｄ）が回転工程を示す。

【0022】

最初に、図１を参照しながら、本発明に係る射出成形用金型及び射出成形装置１の基本構成について説明する。射出成形装置１は製品取り出し工程が完了した型開き状態である。射出成形装置１は、ベッド２に固定された固定盤３と、固定盤３に対して型開閉方向に移動可能に設けられた可動盤５と、固定盤３及び可動盤５の間に配置され、取り付けられた回転金型部４０を型開閉方向に直交する回転軸周りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構４と、回転金型部４０の一部を構成し、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有し、回転金型支持機構４に型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型取付部４１と、固定盤３側に設けられた射出ユニット１７と、を備えている。

【0023】

固定盤３には、正面側（可動盤５と対向する側）の面に、本発明に係る射出成形用金型を構成する共通金型１９が取り付けられると共に、背面側から正面側に亘って射出ユニット１７を共通金型１９に向けて進退させるための図示しない貫通穴が形成されている。固定盤３の四隅からは図示しないタイバーが突出して設けられ、このタイバーは、可動盤５を貫通している。

【0024】

可動盤５には、回転金型部４０と対向する面に、本発明に係る射出成形用金型を構成するダミープレート６が取り付けられ、図示しないタイバーに案内され、図示しない型締手段によって、固定盤３に対して進退自在に設けられている。ダミープレート６は、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護すると共に、その回転金型部４０の金型取付面と対向する面に加熱手段６ａが配置されている。これらダミープレート６及び加熱手段６ａについては、他の構成を説明した後に説明する。

【0025】

回転金型支持機構４は、固定盤３と可動盤５との間に配置され、ベッド２上を型開閉方向に移動可能に設けられている。この回転金型支持機構４の型開閉方向の移動の案内（ガイド）は、ベッド２に設けられた直動ガイド等の案内手段によるものであっても良いし、回転金型部４０の回転金型取付部４１を、金型取付面を有し回転する回転部と、これを回転可能に支持し、自身は回転しない枠部とで構成し、この回転しない枠部の四隅に、図示しないタイバーを貫通させて案内させるものであっても良いし、公知の案内手段が適宜、選択されれば良い。この回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持され、本発明に係る射出成形用金型を構成する回転金型部４０は、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有する回転金型取付部４１と、回転金型取付部４１の金型取付面にそれぞれ取り付けられた第１回転金型２０及び第２回転金型２１とから構成され、回転金型支持機構４に着脱可能に取り付けられている。

【0026】

これら回転金型取付部４１と、第１回転金型２０及び第２回転金型２１とは、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型分割面を有する１つの金型（回転金型部）として構成され、回転金型支持機構４、あるいは、先に説明した回転金型取付部４１の回転しない枠部に着脱可能に取り付けられても良い。また、回転金型部４０は、型開閉方向に直交する水平方向の回転軸周りに回転可能に支持される形態であっても良い。

【0027】

第１回転金型２０及び第２回転金型２１は同じ金型キャビティ形状を有しており、それらの金型キャビティ面２０ａ及び金型キャビティ面２１ａが樹脂成形品の意匠面を形成する。また、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は、それぞれ、型締めにより共通金型１９と組み合わされて、それぞれ同じ金型キャビティを形成させる。説明のため、共通金型１９と第１回転金型２０とで第１金型キャビティ３０を、共通金型１９と第２回転金型２１とで図示しない第２金型キャビティ３１を形成させるものとする。ここで、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は必ずしも同じ金型キャビティ形状を有している必要はない。例えば、樹脂成形品が使用される工業製品において、仕様変更等が行われ、樹脂成形品の意匠や形状に若干の変更が生じた場合、第１回転金型２０及び第２回転金型２１を仕様変更前と仕様変更後の、若干相違する金型キャビティ形状として、仕様変更前後の樹脂成形品を交互に連続して成形しても良い。

【0028】

また、これらの回転金型には、冷却手段４２及び冷却手段４３が配置され、それぞれの金型キャビティ（金型キャビティ面２０ａ及び金型キャビティ面２１ａ）毎に独立して作動（冷却）可能である。これらの冷却手段は、これらの回転金型内部に金型キャビティ形状に応じて配置された冷却媒体用管路と、射出成形装置１の外部に配置され、回転金型部４０の型開閉方向の移動動作や型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りの回転動作が考慮された管路構成によって、これら冷却媒体用管路と接続された、水等の冷却媒体を所定圧力で所定量循環させることができる図示しない冷却媒体圧送装置とで構成される。この冷却媒体圧送装置については、冷却媒体の入出力系統が金型キャビティを形成する回転金型と同数以上備えられ、それぞれが独立して冷却媒体の圧送圧力や圧送流量を制御できるものであれば、これらの回転金型毎に配置する必要はない。また、これらの回転金型には、特許文献１及び特許文献２の金型のように、１つの金型に加熱手段（加熱媒体）と冷却手段（冷却媒体）との両方を配置（接続）させる必要はなく、冷却媒体のみを接続すれば良いため、型開閉方向の移動動作や回転動作を行わせる回転金型部４０には好適な構成である。

【0029】

更に、これら冷却手段のと、それぞれが配置された金型キャビティ面との間に断熱手段を設けても良い。具体的には、図２に示すように、第２回転金型２１の冷却手段４３と金型キャビティ面２１ａとの間に断熱手段４５を、同様に、図示はしていないが、第１回転金型２０の冷却手段４２と金型キャビティ面２０ａとの間に断熱手段４５を設けても良い（図２の括弧付符号参照）。これら断熱手段は、後述するように、金型の加熱と冷却とを重複して行わせる際に、一方が他方与える影響を最小にするために、熱エネルギーの移動を抑制するものである。このような断熱手段としては、該当する箇所に空間を設け、空気やその他熱伝導率の低い物質を挿入させる等の公知の構造であって良い。

【0030】

ここで、金型の金型取付面への取付は、金型の加熱及び冷却効率を高めるために、断熱板等の図示しない断熱手段を介して取り付けられることが一般的である。一方、樹脂成形品の意匠面に微細な意匠（例えば、自動車のダッシュボード等内層部品表面のシボ模様等）を形成させる必要がある場合や、金型キャビティ面の加工等の制約から、比熱が大きい（温まりにくく、且つ、冷えにくい）金属材料で製作された金型、あるいは、そのような金属材料で意匠層が製作された金型を使用する場合等においては、その金型キャビティ面を通常よりも高い温度で加熱する必要がある。このような場合、先に説明したように、金型と金型取付面との間にしか断熱手段が設けられていなければ、その金型全体が加熱されるため、加熱効率が悪く、非常に強力な出力の加熱手段を必要としたり、制約時間内に所望の温度まで加熱させることができなかったりする虞がある。それだけでなく、金型内に設けられた冷却手段の管路も加熱されるため、金型の加熱温度が同管路内の冷却媒体の沸点以上に上昇すると、同管路内を循環する冷却媒体が沸騰して同媒体内に気泡が発生し、同媒体内に混在することで本来の冷却能力が発揮できなくなったり、冷却媒体を循環させるポンプ等の圧送手段に吸い込むことで同圧送手段を破損させたりする。また、沸騰により同媒体の体積が膨張することで同管路を破裂させ、同媒体が飛散する虞がある。このような場合に、断熱手段４５は、加熱容積を意匠層の必要な部位に限定することができ、あるいは、冷却手段の管路内の冷却媒体の温度上昇を防止することができ、有効である。しかしながら、断熱手段４５は、同時に、冷却手段４３（４２）による金型キャビティ面２１ａ（２０ａ）の冷却効率を低下させるため、これら冷却手段と、それぞれが配置された金型キャビティ面との間の、断熱を必要とする部位に適宜設けられることが好ましい。本実施例１においては、先に説明したような場合ではないものとし、第１回転金型２０及び第２回転金型２１のいずれにも断熱手段４５は設けられていないものとする。

【0031】

ダミープレート６は、型締めにより第２回転金型２１及び第１回転金型２０それぞれと組み合わされて、それぞれ密閉空間を形成させる。ダミープレート６と第２回転金型２１とで第１密閉空間３３を、ダミープレート６と第１回転金型２０とで図示しない第２密閉空間３４を形成させると共に、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護する。そして、ダミープレート６の回転金型部４０に対向する面に配置されている加熱手段６ａは、型締め（型閉じ）により、ダミープレート６及び回転金型部４０間に形成させた第１密閉空間３３及び第２密閉空間３４内において、対向する回転金型部４０の金型キャビティ（金型キャビティ面２１ａ及び金型キャビティ面２０ａ）を加熱するものである。この加熱手段６ａは、型締め時に、加熱する金型キャビティ面の形状等に応じて、加熱手段６ａと金型キャビティ面との距離及び位置関係が、加熱効率の点から最適になるように配置されることが好ましい。具体的には、加熱手段６ａは、加熱温度や加熱パターンの制御が容易で、金型キャビティ面の形状に応じて、その形状を変更可能な加熱部を備えた電気式ヒータ等を、金型キャビティ面の形状等に応じて、型開閉方向及び型開閉方向に直交する面におけるその取付位置を変更可能な取付部材を介して、ダミープレート６の回転金型部４０に対向する面に配置させることが好ましい。

【0032】

また、金型キャビティ面にヒケやウエルドライン等の成形不良が発生し易い部位があり、その部位を特に高い温度で加熱する必要がある場合や、逆に、加熱してはいけない部位がある場合等、これら金型キャビティ面の加熱程度や加熱要否に応じて、適宜、金型キャビティ面の加熱部位や加熱温度分布を最適にする加熱手段６ａの仕様及び配置が選択されることが好ましい。更に、金型キャビティ面全面を加熱するために、加熱手段６ａを金型キャビティ面と略同じ形状にして金型キャビティ面全面に略接触させた状態で直接加熱する、あるいは、ごく近距離から加熱する構成であっても良い。

【0033】

ここで、共通金型１９には、その金型キャビティ面１９ａに対して、これを加熱する加熱手段（加熱媒体用管路等）及び冷却手段（冷却媒体用管路等）のいずれを設けても良い。共通金型１９は射出成形装置１の固定盤３に固定されて移動しないため、両方の手段を個別に設ける構成であっても、あるいは、共通の媒体用管路に加熱媒体及び冷却媒体の切り替え手段を設けて、適宜切り替える構成であってもその配置に大きな困難を伴うことはない。本実施例１においては、第１回転金型２０及び第２回転金型２１に設けられた冷却手段４２及び４３と同様に、共通金型１９の金型キャビティ（金型キャビティ面１９ａ）を冷却することができる共通金型冷却手段１９ｂが設けられているものとする。

【0034】

次に、図３を参照しながら、本発明の実施例１に係る射出成形方法の成形工程を説明する。図３は成形工程の理解を容易にするために、図１の金型部分（側面図）を中心に、成形工程を順に図示した概略部分断面図であり、成形工程に直接関係ない構成部位は図示していない。共通金型１９、第１回転金型２０及び第２回転金型２１のみにハッチングを施し、断面であることを示している。

【0035】

図１に示す型開き状態から、図３（ａ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０とダミープレート６とを共通金型１９に型閉じさせた後、型締力を付与させて型締状態に移行する。矢印は金型の移動や射出ユニットの射出充填状態を示し、白抜き矢印は型締力が付与されていることを示す。ダミープレート６及び第２回転金型２１間には外気と遮断された第１密閉空間３３が形成され、第２回転金型２１の金型キャビティ面２１ａが加熱手段６ａにより加熱される（金型キャビティ加熱工程）。この金型キャビティ加熱工程において、第２回転金型２１に設けられた冷却手段４３による金型の冷却は行われていない。これを白抜き丸で表す（以下同様）。加熱手段６ａの金型キャビティ面２１ａを加熱する熱エネルギーは、先に説明した図示しない断熱手段により回転金型取付部４１や第１回転金型２０への移動が抑制されるため、形成された第１密閉空間３３内で金型キャビティ面２１ａが効率的に加熱される。この金型キャビティ加熱工程は、後述する金型キャビティ内で進行する成形サイクルとは別に行われる、次の成形サイクルのため工程であることは言うまでもない。

【0036】

一方、共通金型１９と第１回転金型２０との間には金型キャビティ３０が形成され、射出ユニット１７から溶融樹脂が射出充填される（射出充填工程）。第１回転金型２０の金型キャビティ面２０ａは、前の成形サイクルの金型キャビティ加熱工程により、十分に加熱されている。これを金型キャビティ面に直交する短線で表す（以下同様）。更に、第１回転金型２０及び回転金型取付部４１間に設けられた図示しない断熱手段により回転金型取付部４１への熱エネルギーの移動が抑制され、所望の温度が維持される。当然ながら、第１回転金型２０に設けられた冷却手段４２による金型の冷却は行われておらず、共通金型１９の共通金型冷却手段１９ｂによる金型の冷却も行われていない。これを白抜き丸で表す（以下同様）。このように、金型キャビティ３０を構成する金型キャビティ面、特に意匠面である第１回転金型２０の金型キャビティ面２０ａが、射出充填時の溶融樹脂の流動性を確保し、樹脂成形品形状の熱容量の少ない部分や意匠面の微細な凹凸への確実な溶融樹脂の充填を行うことができる、あるいは、溶融樹脂の流動先端部が合流する部分にウエルドライン等の成形不良が発生しない所望の温度に維持されているため、意匠面の転写性に優れ、成形不良の少ない樹脂成形品を成形することができる。

【0037】

また、先に説明したように、共通金型１９の金型キャビティ面１９ａを加熱することができる加熱手段を共通金型１９に設けることに大きな困難を伴うことはない。このような、加熱手段を共通金型冷却手段１９ｂと共に、所定の部位に設ければ、例えば、非意匠面である共通金型１９の金型キャビティ面１９ａの一部に意匠面が一部形成されているような場合であっても、優れた転写性を確保することが可能である。

【0038】

そのまま、図３（ｂ）に示すように、第１金型キャビティ３０においては、射出充填工程完了後、溶融樹脂の冷却固化時間が経過するまで、所定の型締力で共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６の型締めを継続させる金型冷却工程に移行する。金型冷却工程においては、第１回転金型２０の冷却手段４２及び共通金型１９の共通金型冷却手段１９ｂにより、第１金型キャビティ３０を冷却する。これを黒丸で表す（以下同様）。射出充填された溶融樹脂はこの金型の冷却により冷却固化されて、樹脂成形品９へと成形される。この射出充填工程から金型冷却工程への移行においては、第１金型キャビティ３０内の溶融樹脂が、意匠性等の必要な品質を確保し、かつ、成形サイクルが長くならないように、冷却手段４２及び共通金型冷却手段１９ｂが、型締力と合わせて適宜制御されることが好ましい。

【0039】

また、金型冷却工程において、非意匠面となる金型キャビティ面１９ａの共通金型冷却手段１９ｂを先に作動させて、意匠面となる金型キャビティ面２０ａの冷却手段４２を所定時間後に作動させても良い。このように、樹脂成形品の非意匠面と意匠面とで時間差を付けて金型キャビティを冷却することにより、第１金型キャビティ３０内の溶融樹脂の冷却固化を、その冷却固化収縮方向が、非意匠面（共通金型１９）から意匠面（第１回転金型２０）へ進行する指向性凝固とすることができ、非意匠面側のリブ部等の意匠面側に生じるリブヒケ不良等の成形不良を低減させることができる。

【0040】

一方、ダミープレート６及び第２回転金型２１間に形成された第１密閉空間３３においては、金型キャビティ加熱工程が継続されており、第２回転金型２１の金型キャビティ（金型キャビティ面２１ａ）が射出充填時の溶融樹脂の流動性を確保し、樹脂成形品形状の熱容量の少ない部分や意匠面の微細な凹凸への確実な溶融樹脂の充填を行うことができる、あるいは、溶融樹脂の流動先端部が合流する部分にウエルドライン等の成形不良が発生しない所望の温度まで加熱される。これを金型キャビティ面に直交する短線で表す（以下同様）。この所望の温度は後述する回転工程における第２回転金型２１の金型キャビティ（金型キャビティ面２１ａ）の温度降下が考慮されることが好ましい。

【0041】

このように、型締め中に、射出充填工程及び金型冷却工程と、金型キャビティ加熱工程を任意で重複させることができるため、特許文献１や特許文献２のように、１つの金型内で金型の加熱と冷却とを行う形態に対して、成形サイクルを短縮することができる。すなわち、第１密閉空間３３で行われる金型キャビティ加熱工程は、第１金型キャビティ３０内で進行する成形サイクル（射出充填工程及び金型冷却工程）とは別の、すなわち、直接関係ない次の成形サイクルに備えて、次の成形サイクルに使用される金型キャビティ（金型キャビティ面２１ａ）を加熱するものであるため、進行中の成形サイクルにおける射出充填工程の開始から金型冷却工程の完了までの間、その成形サイクルに影響を及ぼすことなく、金型キャビティ加熱工程を任意のタイミングで必要な時間、重複させることができる。この重複により、第１金型キャビティ３０内で進行する成形サイクルが完了して、次の成形サイクルが開始される時には、次の成形サイクルに使用される金型キャビティは十分に加熱されている。また、加熱時間が短くて済む場合も、進行中の金型冷却工程が完了し、型開きが行われるまでに必要な加熱を完了するよう加熱開始のタイミングが選択されれば、加熱時間を不要に長くして消費エネルギーを増大させることもない。

【0042】

第１金型キャビティ３０における金型冷却工程及び第１密閉空間３３における金型キャビティ加熱工程が完了した後、図３（ｃ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４とより、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせる。その後、共通金型１９及び回転金型部４０間から、図示しない製品取り出し手段により樹脂成形品９を取り出し、射出成型装置１外に搬送する（製品取り出し工程）。このとき、第１密閉空間３３を維持させた状態で、すなわち、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体化させた状態で、共通金型１９から型開きさせることが好ましい。このような型開き動作により、射出成形装置の限られた型開閉ストローク内において、共通金型１９及び回転金型部４０間の型開き量をより多く確保することができ、製品取り出し工程をより容易に行わせることができる。また、第１密閉空間３３が維持されているため、この製品取り出し工程が完了するまで金型キャビティ加熱工程を継続して行わせることができ、成形サイクルに影響を及ぼすことなく、更に金型の加熱時間を長く確保することができると共に、この製品取り出し工程における金型の温度降下を防止することができる。

【0043】

尚、第１密閉空間３３を維持させた状態で、ダミープレート６及び回転金型部４０を共通金型１９から型開きさせるために、回転金型部４０と、ダミープレート６、又は、可動盤５とを任意で一体化させる図示しない機械的手段を設けて、一体化させたダミープレート６及び回転金型部４０を図示しない型締手段により型開きさせても良い。また、樹脂成形品９は、回転金型部４０側を意匠面とするため、製品取り出し工程においては、非意匠面となる共通金型１９側に保持させて型開きさせ、共通金型１９側から図示しない製品押し出し手段により押し出されることが好ましいが、必要あれば、回転金型部４０側に保持させて型開きさせ、回転金型部４０側から図示しない製品押し出し手段により押し出されても良い。また、省エネルギーの観点から、加熱手段６ａは、金型キャビティ加熱工程完了後、出力を低下させるか完全に停止させることが好ましいが、加熱手段６ａの加熱能力や仕様によっては、若干出力を低下させた状態で、次の成形サイクルの金型キャビティ加熱工程まで作動させ続けても良い。

【0044】

製品取り出し工程が完了した後、第１密閉空間３３を維持させた状態であれば、回転金型部４０が回転可能な位置まで、回転金型支持機構４により回転金型部４０を共通金型１９側へ移動させる。その後、図３（ｄ）に示すように、回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させ、回転金型部４０の第２回転金型２１を共通金型１９と対向する位置に移動させる（回転工程）。回転工程の前の型開き動作の際、第１密閉空間３３を維持させるか否かによらず、金型キャビティ加熱工程において加熱された第２回転金型２１の金型キャビティ（金型キャビティ面２１ａ）の温度降下を最小限とするために、この回転工程は可能な限り短時間で行われることが好ましいことは言うまでもない。

【0045】

この図３（ｄ）に示す型開き状態は、図１に示す型開き状態から、共通金型１９及びダミープレート６に対向する、回転金型部４０の第１回転金型２０及び第２回転金型２１が入れ替わった状態であり、図３（ａ）に示すように、共通金型１９、回転金型部４０及びダミープレート６を型締めさせると、ダミープレート６及び回転金型部４０の第１回転金型２０間に新たに形成される第２密閉空間３４において金型キャビティ加熱工程が、共通金型１９及び第２回転金型２１間に新たに形成される第２金型キャビティ３１において射出充填工程が行われる。すなわち、図３（ａ）から図３（ｄ）の成形工程が、本発明の実施例１に係る射出成形の成形工程の１成形サイクルとなり、本成形サイクルを繰り返すことにより、金型の加熱による成形サイクルの増加を招くことなく、意匠面の転写性に優れ、成形不良の少ない樹脂成形品を型開き毎に連続して成形することができる。

【0046】

本実施例１で説明したように、本発明に係る射出成形装置及び射出成形方法は、型締め中に、射出充填工程及び金型冷却工程と、金型キャビティ加熱工程とを任意で重複させることができるため、特許文献１や特許文献２のように、１つの金型内で金型の加熱と冷却とを行う形態に対して、成形サイクルを短縮することができる。また、溶融樹脂が射出充填される金型キャビティを形成する共通金型１９及び回転金型部４０に加熱手段６ａを金型内に配置させる必要がないため、特許文献１や特許文献２のようにこれら金型の構成を複雑にすることはない。更に、金型キャビティの加熱に、十分な長さの加熱時間を確保することができるため、加熱手段６ａの、加熱能力や形状、仕様等の設計自由度が高い。また更に、回転金型部４０には加熱手段は配置されず、冷却手段のみが配置されるため、回転金型部４０の冷却手段４２及び冷却手段４３は、加熱手段に制約を受けることなく、金型キャビティの冷却効率を優先して、その冷却能力や形状、仕様等を設計することができる。

【0047】

一方、特許文献１の合成樹脂成形用金型は、金型の構成が複雑なだけでなく、金型の加熱・冷却の切り替え時間を短縮するために、金型が水冷却専用回路により常時冷却されているため、そうでない場合と比較して、冷却能力を上回る多大な加熱能力が必要となる。特許文献１中には、蒸気が、加熱手段（加熱媒体）として、他の加熱手段（熱風、電気ヒータ、電気伝導層、高周波誘導加熱、熱板、ハロゲン電球）より加熱能力や経済性他で優れている点について記載されているが、金型の加熱時においては、水冷却専用回路の冷却能力分に相当する加熱能力分は相殺されてしまうため、それを超える加熱能力のみで金型表面の加熱が行われる。また、成形サイクルを短縮するために、水冷却専用回路による冷却能力を高めようとすると、先の説明のとおり、蒸気による加熱能力をより高める必要があるため、金型の加熱能力と冷却能力とのいずれか一方の能力のみ向上させ、成形サイクルを短縮することが困難である。そのため、加熱能力や経済性他で優れている蒸気を加熱媒体として使用するとしても、特許文献１の合成樹脂成形用金型の加熱効率や冷却効率は非常に悪いと言わざるを得ない。

【0048】

更に、特許文献２の射出成型装置においては、金型の構成が複雑なだけでなく、その複雑な構成に起因する金型内外への漏水や漏電の危険性があることを説明したが、これは、射出成形装置及び作業者の両者にとって非常に危険であることは言うまでもない。また更に、本射出成型装置において、金型の冷却効率を高めようとすると、当然ながら、内部に水を循環させ、かつ、金型キャビティ部を形成する入子に分離可能に当接する構成の冷却用入子が、その入子のできるだけ多くの部分に当接するよう配置せざるを得ない。その場合、冷却用入子を介して金型キャビティ部へ突出させる必要のある製品押出のための押出ピンについて、その配置の制約と漏水の危険性とが増加する。逆に、これらの危険性を少なくするためには、冷却用入子の入子への当接範囲を少なくせざるを得ず、その結果、金型の冷却能力は低下せざるを得ない。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係る射出成形装置及び射出成形方法は、このような特許文献１の合成樹脂成形用金型や特許文献２の射出成型装置に対して、成形サイクルを大幅に短縮させるだけでなく、その構成と成形工程により、前述した特許文献１の合成樹脂成形用金型や特許文献２の射出成型装置に関する問題が発生する虞は非常に少ない。

【0050】

一方、このような特許文献１の合成樹脂成形用金型や特許文献２の射出成型装置に対して、本発明に係る射出成形用金型は、本発明に係る射出成形装置との組み合わせを前提にしており、汎用の射出成形装置と組み合わせた場合、その効果を奏することが困難なものである。しかしながら、出願人の別の特許出願である特願２０１０−５２５９５５に記載したように、本発明に係る射出成形装置の基本構成を活用して、射出ユニットの追加と多層成形用の共通金型及び回転金型部により多層成形を行うことが可能であり、また、本発明に係る射出成形装置の基本構成は、汎用の射出成形装置を容易に改造して得ることができる。この点においても、多種少量生産の要求に対応する樹脂成形品製造者にとって、本発明の産業上の利用可能性は非常に高い。

【符号の説明】

【0051】

１ 射出成形装置
３ 固定盤
４ 回転金型支持機構
５ 可動盤
６ ダミープレート
６ａ 加熱手段
９ 樹脂成形品
１９ 共通金型
１９ａ 金型キャビティ面（共通金型）
１９ｂ 共通金型冷却手段
２０ 第１回転金型
２０ａ 金型キャビティ面（第１回転金型）
２１ 第２回転金型
２１ａ 金型キャビティ面（第２回転金型）
３０ 第１金型キャビティ
３１ 第２金型キャビティ
３３ 第１密閉空間
３４ 第２密閉空間
４０ 回転金型部
４２ 冷却手段（第１回転金型）
４３ 冷却手段（第２回転金型）

【図1】

【図2】

【図3】