特許 5988788 射出成形用金型

(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】5988788

(24)【登録日】2016年8月19日

(45)【発行日】2016年9月7日

(54)【発明の名称】射出成形用金型

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/27 20060101AFI20160825BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/27

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2012-199229(P2012-199229)

(22)【出願日】2012年9月11日

(65)【公開番号】特開2014-54736(P2014-54736A)

(43)【公開日】2014年3月27日

【審査請求日】2015年5月25日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000000505

【氏名又は名称】アロン化成株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124648

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 和夫

(74)【代理人】

【識別番号】100060368

【弁理士】

【氏名又は名称】赤岡 迪夫

(74)【代理人】

【識別番号】100154450

【弁理士】

【氏名又は名称】吉岡 亜紀子

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 久幸

(72)【発明者】

【氏名】黒飛 浩史

【審査官】 田代 吉成

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２４１３７７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４５／２７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金型本体部と、
前記金型本体部の内部に配設されてノズル側開口とゲート側開口とを有するスプルーブッシュとを備える射出成形用金型であって、
前記金型本体部は、前記スプルーブッシュのノズル側開口側において前記スプルーブッシュを保持するための保持金型部と、前記保持金型部よりも前記ゲート側開口側に配置されるキャビティ金型部とを含み、
前記保持金型部と前記スプルーブッシュの外周面との間には空隙部が設けられ、
前記スプルーブッシュの外周面は、前記キャビティ金型部と前記保持金型部との境界面から前記スプルーブッシュのゲート側開口端までの全面が前記キャビティ金型部と接触している、射出成形用金型。

【請求項2】

前記空隙部は、前記スプルーブッシュの外周面の全表面積の５０％未満を占める領域に設けられている、請求項１に記載の射出成型用金型。

【請求項3】

前記空隙部は、前記スプルーブッシュの外周面の全表面積の１０％以上を占める領域に設けられている、請求項２に記載の射出成形用金型。

【請求項4】

前記空隙部は、前記スプルーブッシュの外周面の全表面積の２０％以上を占める領域に設けられている、請求項２に記載の射出成形用金型。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般的には射出成形用金型に関し、特定的には、スプルーブッシュを備えた射出成形用金型に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、熱可塑性樹脂の射出成形においては、金型本体とは別個に形成されたスプルーブッシュを備えた射出成形用金型が用いられることがある。熱可塑性樹脂の射出成形では、高温にされたノズル内からスプルーブッシュ内に溶融樹脂が導入され、溶融状態に保たれた樹脂がスプルーブッシュから成形金型（キャビティ）に注入される。キャビティは比較的低温に保たれているため、キャビティに取り付けられるスプルーブッシュも低温になりやすい。そのため成形時に、スプルーブッシュ内や、スプルーブッシュに熱を取られたノズル内で溶融樹脂が硬化することがある。

【0003】

スプルーブッシュ内やノズル内で溶融樹脂が硬化すると、成形体を金型から取り外すときに、硬化した樹脂がノズル内に残存することがある。ノズル内に残存した樹脂は、次に溶融樹脂をノズルから注入するときに、新たに注入される溶融樹脂とともに成形体に入り込み、成形体の外観を不良にすることがある。

【0004】

そこで、射出成形用金型では、スプルーブッシュを精密な構造に構成したり、温度調整可能であるように構成したりすることによって、スプルーブッシュ内やノズル内で溶融樹脂が硬化することを防ぐことが提案されている。また、スプルーブッシュ自体の構成を複雑にすることなく、スプルーブッシュと、樹脂をスプルーブッシュ内に導入するためのノズルまたは金型本体とを熱的に隔離することも提案されている。

【0005】

例えば、特開平１１−９９５３７号公報（特許文献１）には、スプルーブッシュとノズルの先端部材との間に断熱材を設けた射出成形機の断熱ノズルが記載されている。

【0006】

また、特開２０００−３１７９９３号公報（特許文献２）には、スプルーブッシュの外側と金型との間において、スプルーブッシュの外周に複数の凹凸を設けてスプルーブッシュの外側と金型との間に空隙部を設け、かつ、材料流入側の凹凸部又は空隙部に断熱部を設けて冷却媒体の流路を小さくすることにより、冷却媒体を空隙部に効率的に流通させる射出成形用金型が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開平１１−９９５３７号公報

【特許文献2】特開２０００−３１７９９３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

しかしながら、特許文献１に記載の断熱ノズルでは、スプルーブッシュとノズル本体とを熱的に隔離するため断熱材を設けるために、断熱材だけでなく、断熱材をスプルーブッシュとノズル本体との間に固定するために、ノズル押えの構造を工夫したり、ボルト等の部材が必要になったりする。

【0009】

一方、特許文献２に記載の射出成形用金型では、空隙部は冷媒を効率よく流通させるためのものであるから、スプルーブッシュのノズル側からゲート側までの全範囲に亘って空隙部が形成されている。ところが、スプルーブッシュの外周面の全体に亘って断熱されていると、スプルーブッシュのゲート側においても樹脂が溶融状態に保たれてしまい、成形終了時に良好なゲートカットをすることができなくなる。

【0010】

そこで、この発明の目的は、簡単な構成で、ノズル先端部の温度低下を抑え、かつ、ゲートカット部の温度上昇を抑えることが可能な、スプルーブッシュを備えた射出成形用金型を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

この発明に従った射出成形用金型は、金型本体部とスプルーブッシュとを備える。スプルーブッシュは、ノズル側開口とゲート側開口とを有し、金型本体部の内部に配設される。金型本体部は、スプルーブッシュのノズル側開口側においてスプルーブッシュを保持するための保持金型部と、保持金型部よりもゲート側開口側に配置されるキャビティ金型部とを含む。保持金型部とスプルーブッシュの外周面との間には空隙部が設けられており、一方、キャビティ金型部とスプルーブッシュの外周面とは全面が接触している。

【0012】

この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の５０％未満を占める領域に設けられていることが好ましい。

【0013】

この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の１０％以上を占める領域に設けられていることが好ましい。

【0014】

この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の２０％以上を占める領域に設けられていることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

以上のように、この発明によれば、簡単な構成で、ノズル先端部の温度低下を抑え、かつ、ゲートカット部の温度上昇を抑えることが可能な、スプルーブッシュを備えた射出成形用金型を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一つの実施形態の射出成形用金型を用いた射出成形システムの全体を概略的に示す断面図である。

【図2】本発明の実施例１の射出成形用金型に用いたスプルーブッシュの全体を概略的に示す断面図である。

【図3】本発明の実施例２の射出成形用金型に用いたスプルーブッシュの全体を概略的に示す断面図である。

【図4】比較例の射出成形用金型に用いたスプルーブッシュの全体を概略的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

【0018】

図１に示すように、本発明の一つの実施形態の射出成形用金型１を用いた射出成形システムは、主に、射出成形用金型１と、射出成形用金型１内に溶融状態の樹脂を導入するためのノズル２とから構成されている。

【0019】

射出成形用金型１は、金型本体部１０と、スプルーブッシュ２０と、冷媒管（図示しない）等から構成されている。金型本体部１０は、別個に形成された取付板１１１と、ホルダー１１２と、キャビティ金型部１２とから構成されている。取付板１１１とホルダー１１２とは保持金型部１１の一例である。

【0020】

スプルーブッシュ２０は、金型本体部１０とは別個に形成されている。スプルーブッシュ２０の内部にはスプルー２１が形成されており、スプルー２１はノズル側開口２２とゲート側開口２３とによって外部と連通している。スプルーブッシュ２０の外周面上には、凸部４１と凸部４２と、溝が形成されている。凸部４１，４２は、位置決めと、スプルーブッシュ２０のがたつきを防ぐためのものである。この実施形態においては、溝としては、第１の溝３１、第２の溝３２、第３の溝３３が形成されている。これらの溝は、例えば、スプルーブッシュ２０の外周面を、軸周りの全周において切削加工して形成される。第１の溝３１は、スプルーブッシュ２０の外周面において、取付板１１１内に配設される部分に形成されており、３つの溝のうち最もノズル側開口２２に近い側に形成されている。第２の溝３２と第３の溝３３とは、スプルーブッシュ２０の外周面においてホルダー１１２内に配設される部分に形成されている。スプルーブッシュ２０の外周面においてキャビティ金型部１２の内部に配設される部分には溝が形成されていない。

【0021】

第１の溝３１と第２の溝３２と第３の溝３３が形成されている位置においては、スプルーブッシュ２０の外周面と取付板１１１またはホルダー１１２との間に空隙部が形成されている。すなわち、第１の溝３１と第２の溝３２と第３の溝３３においては、スプルーブッシュ２０の外周面と金型本体部１０とが接触していない。スプルーブッシュ２０の外周面においてキャビティ金型部１２の内部に配設される部分では、スプルーブッシュ２０の外周面と金型本体部１０とが接触している。

【0022】

ノズル２は、ロケートリング４を介して、ノズル２の中心がスプルーブッシュ２０の軸に合うよう位置決めされている。ノズル２にはヒータ３が取り付けられている。スプルーブッシュ２０に接触するノズル先端部２ａにはヒータが配置されていない。

【0023】

以上のように構成される射出成形システムにおいては、溶融樹脂はノズル２を通って、ノズル先端部２ａからスプルーブッシュ２０内に導入され、スプルーブッシュ２０のゲート側開口２３からキャビティ金型部１２のキャビティ内に注入されて、成形される。成形時には、ノズル先端部２ａ内とスプルーブッシュ２０のスプルー２１内には溶融樹脂が残存している。

【0024】

成形が終了すると、型開きを行い、取り出し機が成形体を取り出して移動させる。この取り出し機は、カッターを備えており、移動後の成形体をスプルー２１から切り離す。

【0025】

成形時、スプルー２１内の溶融樹脂の熱は、スプルーブッシュ２０を介して取付板１１１、ホルダー１１２、キャビティ金型部１２に伝導される。取付板１１１内においては、スプルーブッシュ２０に第１の溝３１が形成されており、スプルーブッシュ２０と取付板１１１との間に空隙部がある。また、ホルダー１１２内においては、スプルーブッシュ２０に第２の溝３２と第３の溝３３とが形成されており、スプルーブッシュ２０とホルダー１１２との間に空隙部がある。空隙部の部分ではスプルーブッシュ２０から低温の取付板１１１またはホルダー１１２に熱が伝導しにくく、断熱効果がある。このようにすることにより、スプルーブッシュ２０と金型本体部１０との間に空隙部が設けられていない場合と比較して、スプルー２１内の溶融樹脂と、スプルーブッシュ２０において取付板１１１またはホルダー１１２内に配設される部分の温度低下を抑えることができる。また、ノズル２に近い側のスプルーブッシュ２０の温度低下を抑えることができるので、スプルーブッシュ２０に接触するノズル先端部２ａの温度低下をも抑えることができる。

【0026】

スプルー２１内の溶融樹脂と、スプルーブッシュ２０において取付板１１１またはホルダー１１２内に配設される部分と、ヒータ３が配置されていないノズル先端部２ａとの温度低下を抑えることによって、成形体を射出成形用金型１から引き出したときに、スプルーブッシュ２０内とノズル２内の溶融樹脂も成形体に引っ張られてスプルーブッシュ２０のゲート側開口２３から引き出される。こうして、次の成形の開始時（次ショット時）には、前回の成形時にノズル２内に残存していた樹脂が新たにスプルーブッシュ２０内に供給される樹脂とともにキャビティ内に注入されてコールドスラグが発生することを防ぐことができる。

【0027】

一方、スプルーブッシュ２０においてキャビティ金型部１２内に配設される部分には溝が形成されておらず、スプルーブッシュ２０の外周面はキャビティ金型部１２と接触している。そのため、スプルーブッシュ２０においてゲート側開口２３に近い側においては、スプルーブッシュ２０から、低温のキャビティ金型部１２に熱が伝導しやすい。

【0028】

このようにすることにより、ゲート側開口２３（ゲートカット部）の温度上昇を抑え、ゲートカット時にゲート側開口２３の樹脂を硬化させ、ゲートカットしやすいようにすることができる。

【0029】

なお、この実施形態においては、空隙部はスプルーブッシュの外周面を切削加工して溝を形成することによって形成されているが、空隙部は、金型本体部の内面を切削加工して形成されてもよいし、金型本体部とスプルーブッシュとの間にスペーサーを設けて形成されてもよい。

【0030】

なお、上述のように、凸部４１，４２は、位置決めと、スプルーブッシュ２０のがたつきを防ぐためのものである。スプルーブッシュ２０のがたつきを防ぐという意味で、例えば、凸部４１の全体を削って溝３２を設けることは好ましくない。

【0031】

以上のように、射出成形用金型１は、金型本体部１０とスプルーブッシュ２０とを備える。スプルーブッシュ２０は、ノズル側開口２２とゲート側開口２３とを有し、金型本体部１０の内部に配設される。金型本体部１０は、スプルーブッシュ２０のノズル側開口２２側においてスプルーブッシュ２０を保持するための保持金型部１１と、保持金型部１１よりもゲート側開口２３側に配置されるキャビティ金型部１２とを含む。保持金型部１１とスプルーブッシュ２０の外周面との間には空隙部が設けられており、一方、キャビティ金型部１２とスプルーブッシュ２０の外周面とは全面が接触している。

【0032】

スプルーブッシュ２０のノズル側開口２２に近い側に、別個に形成された断熱材を配置することなく、単に空隙部を形成するだけで、ノズル先端部２ａと、スプルーブッシュ２０においてノズル側開口２２に近い側との温度低下を抑えることができる。その結果、ノズル２内とスプルー２１内においてノズル側開口２２に近い側の樹脂の硬化を防止することができる。

【0033】

空隙部は、例えばスプルーブッシュ２０の外周面を切削加工して形成することができる単純な構造である。断熱材を追加する場合と比較して、スプルーブッシュ２０または金型本体部１０に大きな改造を施す必要がない。また、スプルーブッシュ２０を温めるために、温度調節機などの機器を使用する必要もない。

【0034】

このように、本発明によれば、簡単な構成で、ノズル先端部２ａの温度低下を抑え、かつ、ゲートカット部の温度上昇を抑えることが可能な、スプルーブッシュ２０を備えた射出成形用金型１を提供することができる。

【実施例】

【0035】

本発明の射出成形用金型を射出成形に用いることによって、ノズル先端部の温度低下を抑え、かつ、ゲートカット部の温度上昇を抑えることが可能であることを、以下の実験によって確認した。

【0036】

射出成形用金型１としては、図１に示す射出成形用金型１のように、スプルーブッシュ２０に第１の溝３１と第２の溝３２と第３の溝３３の３つが形成されているもの（実施例１）と、第１の溝３１のみが形成されているもの（実施例２）とを用いた。また、比較例として、空隙部が形成されていないものを用いた。実施例１、実施例２、比較例のいずれにおいても、スプルーブッシュ２０の材質としては熱伝導率が１５．８Ｗ／ｍ・Ｋ（２０℃の場合）のＰＳＬ鋼（ＳＵＳ６３０改良品）を用いた。取付板１１１とホルダー１１２としてはＳ５０材（ＳＣ材）、キャビティ金型部１２とコア金型部（図示しない）としてはＳＣ材またはＳＵＳ系材を用いた。取付板１１１、ホルダー１１２、キャビティ金型部１２としては、図１に示すものを用いた。

【0037】

（実施例１）
図１と図２に示すように、第１の溝３１と第２の溝３２と第３の溝３３の３つの溝を、切削加工によってスプルーブッシュ２０の外周面に形成した。ゲート側のスプルーブッシュ２０の端部の径Ｄ_１は３５ｍｍ、第３の溝３３が形成されている位置決め用の凸部４２の径Ｄ_２は４０ｍｍ、第１の溝３１と第３の溝３３の位置における径Ｄ_３は３７ｍｍ、ノズル２側のスプルーブッシュ２０の端部の径Ｄ_４は４０ｍｍ、第２の溝３２の位置における径Ｄ_５は４７ｍｍ、第２の溝３２が形成されている位置決め用の凸部４１の径Ｄ_６は５０ｍｍであった。

【0038】

また、ノズル２側のスプルーブッシュ２０の端部から第１の溝３１までの距離Ｌ_１は８ｍｍ、第１の溝３１のスプルーブッシュ２０の軸方向に沿った幅Ｌ_２は３４．３ｍｍ、第１の溝３１から第２の溝３２までの距離Ｌ_３は８ｍｍ、第２の溝３２のスプルーブッシュ２０の軸方向に沿った幅Ｌ_４は６．５ｍｍ、第２の溝３２のゲート側の端部から、第２の溝３２が形成されている凸部４１のゲート側の端部までの距離Ｌ_５は５．５ｍｍ、第２の溝３２が形成されている凸部４１のゲート側の端部から第３の溝３３までの距離Ｌ_６は１０ｍｍ、第３の溝３３の幅Ｌ_７は１０ｍｍ、第３の溝３３のゲート側の端部から、第３の溝３３が形成されている凸部４２のゲート側の端部までの距離Ｌ_８は２０ｍｍ、第３の溝３３が形成されている凸部４２のゲート側の端部からスプルーブッシュ２０のゲート側の端部までの距離Ｌ_９は７５．５ｍｍであった。スプルーブッシュ２０の軸方向の全長は、１７７．８ｍｍであった。

【0039】

第１の溝３１と第２の溝３２と第３の溝３３におけるスプルーブッシュ２０の外周面の表面積は、スプルーブッシュ２０の外周面の全表面積の約３０％であった。すなわち、空隙部は、スプルーブッシュ２０の外周面の全表面積の約３０％を占める領域に設けられていた。

【0040】

このように構成されたスプルーブッシュ２０を配設した射出成形用金型１を用いて、樹脂成形を行った。ノズル先端部２ａにおける溶融樹脂の温度は約２００℃であった。ノズル側開口２２におけるスプルーブッシュ２０の温度は５６．５℃、ゲート側開口２３におけるスプルーブッシュ２０の温度は３４．０℃であった。

【0041】

射出成形によって成形体を４１個、製造したところ、すべての成形体において、コールドスラグが発生していないことが確認された。また、すべての成形体において、ゲートカットが良好であった。

【0042】

（実施例２）
射出成形用金型１のスプルーブッシュ２０のみを図３に示す形態のスプルーブッシュ２０ａに変更した。図３に示すように、第１の溝３１のみを、スプルーブッシュの外周面を切削加工して形成した。ノズル２側のスプルーブッシュ２０の端部から第１の溝３１までの距離Ｌ_１’は１３ｍｍ、第１の溝３１のスプルーブッシュ２０の軸方向に沿った幅Ｌ_２’は２９．３ｍｍであった。また、第１の溝３１のゲート側の端部に隣接する位置決め用の凸部４１の幅Ｌ_１０は２０ｍｍであり、この凸部４１のゲート側に隣接する凸部４２の幅Ｌ_１１は４０ｍｍであった。その他の図１，２（実施例１）と同じ記号で示される径と距離、幅は、実施例１と同様であった。

【0043】

第１の溝３１におけるスプルーブッシュ２０ａの外周面の表面積は、スプルーブッシュ２０ａの外周面の全表面積の約１７％であった。すなわち、空隙部は、スプルーブッシュ２０ａの外周面の全表面積の約１７％を占める領域に設けられていた。

【0044】

このように構成されたスプルーブッシュ２０ａが配設された射出成形用金型１を用いて、樹脂成形を行った。ノズル先端部２ａにおける溶融樹脂の温度は約２００℃であった。ノズル側開口２２におけるスプルーブッシュ２０ａの温度は３７．５℃、ゲート側開口２３におけるスプルーブッシュ２０ａの温度は２８．１℃であった。

【0045】

射出成形によって成形体を４１個、製造したところ、すべての成形体において、ゲートカットが良好であった。また、コールドスラグは、いくつかの成形体において観察されたものの、コールドスラグの発生が観察されない成形体のものの方が多かった。

【0046】

（比較例）
射出成形用金型１のスプルーブッシュ２０のみを図４に示す形態のスプルーブッシュ２０ｂに変更した。図４に示すように、スプルーブッシュの外周面には切削加工せず、溝を形成しなかった。すなわち、スプルーブッシュ２０ｂの外周表面は、全領域において、金型本体部１０と接触していた。

【0047】

スプルーブッシュ２０ｂのノズル２側の端部から、ノズル２側の位置決め用の凸部４１までの距離Ｌ_１２は４２．３ｍｍであった。その他の図１，２（実施例１）または図３（実施例２）と同じ記号で示される径と距離、幅は、実施例１または実施例２と同様であった。

【0048】

このように構成されたスプレーブッシュ２０ｂを配設した射出成形用金型１を用いて、樹脂成形を行った。ノズル先端部２ａにおける溶融樹脂の温度は約２００℃であった。ノズル側開口２２におけるスプルーブッシュ２０ｂの温度は３２．４℃、ゲート側開口２３におけるスプルーブッシュ２０ｂの温度は２４．７℃であった。

【0049】

射出成形によって成形体を４１個、製造したところ、ほとんどすべての成形体において、ゲートカット時には、スプルー２１からの樹脂の抜けが悪く、樹脂がスプルー２１内とノズル２内に残存し、ほとんどすべての成形体においてコールドスラグが観察された。

【0050】

以上の結果から、実施例１と実施例２のように、スプルーブッシュ２０，２０ａの外周面上において、保持金型部１１内に配設される部分に空隙部を形成することによって、ノズル側開口２２における温度低下を防ぐことができることがわかった。同時に、ゲート側開口２３における温度の上昇を抑えることができていた。実施例１と実施例２では、比較例と比べるとゲート側開口２３における温度が高ったものの、良好なゲートカットが可能であった。また、実施例１，２と比較例とのゲート側開口２３における温度差は、ノズル２側における温度差よりも小さく、温度上昇を抑えられていることがわかる。

【0051】

以上のように、この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の５０％未満を占める領域に設けられていることが好ましい。

【0052】

このようにすることにより、スプルーブッシュの全体において温度低下が抑えられてゲートカット時にゲート側開口付近の樹脂が硬化しなくなることを防ぐことができる。

【0053】

また、この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の１０％以上を占める領域に設けられていることが好ましい。

【0054】

このようにすることにより、実施例２では、スプルーブッシュの切削加工を最小限にして、ある程度の効果を得ることができた。

【0055】

また、この発明に従った射出成形用金型においては、空隙部は、スプルーブッシュの外周面の全表面積の２０％以上を占める領域に設けられていることが好ましい。

【0056】

このようにすることにより、実施例１においてはコールドスラグをほぼ完全になくすことができ、ゲートカットも良好であった。

【0057】

以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変形を含むものである。

【符号の説明】

【0058】

１：射出成形用金型、１０：金型本体部、１１：保持金型部、１２：キャビティ金型部、２０，２０ａ：スプルーブッシュ、２２：ノズル側開口、２３：ゲート側開口、３１：第１の溝、３２：第２の溝、３３：第３の溝。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】