射出成形用金型及び射出成形方法
【課題】貫通穴を有する射出成形品の成形において、ウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、精度良く貫通穴を形成できる射出成形用金型の提供。
【解決手段】射出成形用金型１は上型２内にキャビティ４の貫通穴部分に突出可能に設けられた摺動ピン５Ａ，５Ｂと、その支持板６Ａ，６Ｂにおいて突出方向に付勢するコイルスプリング７Ａ，７Ｂと、摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与する微振動付与手段として支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた電気振動子及び振動子駆動電源１０と、摺動ピン５Ａ，５Ｂを停止させておくストッパー８Ａ，８Ｂとストッパー駆動用エアシリンダ９が設けられ、制御装置１１からの信号線１１Ｂを介しての制御信号によって、射出成形スクリューがキャビティ４内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパー８Ａ，８Ｂを解除して摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出させる。
【解決手段】射出成形用金型１は上型２内にキャビティ４の貫通穴部分に突出可能に設けられた摺動ピン５Ａ，５Ｂと、その支持板６Ａ，６Ｂにおいて突出方向に付勢するコイルスプリング７Ａ，７Ｂと、摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与する微振動付与手段として支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた電気振動子及び振動子駆動電源１０と、摺動ピン５Ａ，５Ｂを停止させておくストッパー８Ａ，８Ｂとストッパー駆動用エアシリンダ９が設けられ、制御装置１１からの信号線１１Ｂを介しての制御信号によって、射出成形スクリューがキャビティ４内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパー８Ａ，８Ｂを解除して摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴を有する射出成形品の射出成形において、ウエルドラインを形成することなく良好な射出成形品を得ることができる射出成形用金型及び射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貫通穴を有する射出成形品、例えば燃料電池用セパレータ等においては、貫通穴を形成するためにキャビティ内に設置される中子によって分離された溶融樹脂の流れが中子を越えた部分で再び合流することによって発生するウエルドラインが、製品強度を低下させる原因となっていた。そこで、ウエルドラインを発生させないために、まず貫通穴を有しない射出成形品を成形して、その後ドリル等で貫通穴を開けていたため生産性が悪く、製品コストが高くなっていた。
【０００３】
これに対して、特許文献１，２に示されるように、ウエルドラインを発生させずにしかも後加工の必要がない貫通穴を有する射出成形品の射出成形技術が開発されている。
【０００４】
特許文献１に示される射出成形品の孔形成方法においては、キャビティを形成する１対の金型内の貫通穴形成部分に向かい合った１対の前後移動可能なピンを設けておき、射出成形された溶融樹脂が完全には固化しない状態で、一方のピンを後退させて溶融樹脂を押し出すための空間を作ると同時に、もう一方のピンをキャビティ内に前進させて貫通穴分の溶融樹脂を途中まで前記空間内に押し出す。そして、溶融樹脂が完全に固化した後に１対のピンを元の位置に戻すことによって、押し出された樹脂が製品から切断されて形成された貫通穴の中に収容される。これによって、ウエルド部の発生を防止して成形品の外観を向上しつつ、ピンの円滑な作動を可能とすることができるとしている。
【０００５】
また、特許文献２に示される射出成形方法においては、キャビティ内に溶融樹脂を射出してその流動が停止した後に、油圧シリンダによって押し抜きピンをキャビティ内に押し込み貫通穴を形成する。溶融樹脂が硬化した後に押し抜きピンをキャビティから退避させて型開き・脱型を行うことによって、溶融樹脂の射出時にはキャビティ内に溶融樹脂の流れを分岐させるような突起が存在しないので、ウエルドラインが成形品表面に表れることがなく、精度良く貫通穴を備えた射出成形品が得られるとしている。
【特許文献１】特開２００１−２２５３５７号公報
【特許文献２】特開２００３−０５３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、溶融樹脂の流動停止後にこのような手段で樹脂を移動させる場合、形成された貫通穴の内面の仕上がり状態が良くない。したがって、後加工が必要となってコスト高となり、肉厚にも制限が生ずる。また、特許文献２に記載の技術においては、油圧シリンダで押し抜きピンを駆動しており、かかる油圧シリンダ制御においてはピンを駆動させる際の速度を精度良くコントロールできないため、貫通穴の精度を確保することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型及び射出成形方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかる射出成形用金型は、１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形用金型であって、前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、前記キャビティの前記貫通穴部分に突出可能に前記一方の金型または前記他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、該摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、前記摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、前記ばねの付勢力を受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させるストッパー解除手段とを具備するものである。
【０００９】
請求項２の発明にかかる射出成形方法は、１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形方法であって、前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた前記貫通穴を形成するための摺動ピンを前記キャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させる工程と、前記摺動ピンに微振動を付与する工程と、射出成形スクリューを前進させて前記キャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、前記射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させる工程と、前記摺動ピンが前記キャビティ内を貫通した時点で前記摺動ピンに付与されていた前記微振動を停止させる工程と、前記キャビティ内に充填された前記溶融樹脂を冷却固化させる工程と、前記一方の金型及び前記他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程とを具備するものである。
【００１０】
請求項３の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記摺動ピンに付与される前記微振動の振動数は１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内であるものである。
【００１１】
請求項４の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法は、請求項１または請求項２若しくは請求項３の構成において、前記ストッパーを解除するタイミングは前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に前記溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明にかかる射出成形用金型は、射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、キャビティの貫通穴部分に突出可能に一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、ばねの付勢力を受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させるストッパー解除手段とを具備する。
【００１３】
ここで、「ばね」としては、コイルスプリング、板ばね、ぜんまい、等を用いることができる。
【００１４】
上記特許文献１及び特許文献２においては、いずれも充填された溶融樹脂に過大な力を掛けて貫通穴を形成しているために、貫通穴の内面の仕上がりが悪かったり、貫通穴の精度が出なかったりという不都合を生じている。そこで、本発明者は鋭意実験研究の結果、貫通穴を形成する際にキャビティ内に溶融樹脂が充填され終わる直前に摺動ピンに微振動を付与しながら低圧で押し込むことによって、貫通穴の内面の仕上がりが良好になり、貫通穴の精度が出るようになることを見出し、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００１５】
即ち、過大な力を掛けないためにばねによって摺動ピンを付勢して突出力を与えて溶融樹脂に低圧で摺動ピンを押し込むようにし、また摺動ピンを押し込むタイミングを射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前とすることによって、上記特許文献１及び特許文献２におけるよりも溶融樹脂がより軟らかい状態で押し込まれる。さらに、低圧でも容易に半分固化しかかった溶融樹脂に穴を開けるために、摺動ピンに微振動を付与しながら半分固化しかかった溶融樹脂に押し込むことによって、溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が流動状態になって、容易に押し込むことができるものである。
【００１６】
そして、このように摺動ピンに微振動を付与しながら半分固化しかかった溶融樹脂に押し込むことによって、溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が流動状態になるため、従来よりもずっと厚い射出成形体にも貫通穴を開けることができ、厚さの限界が大きく広がることとなる。
【００１７】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型となる。
【００１８】
請求項２の発明にかかる射出成形方法は、射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた貫通穴を形成するための摺動ピンをキャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させる工程と、摺動ピンに微振動を付与する工程と、射出成形スクリューを前進させてキャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させる工程と、摺動ピンがキャビティ内を貫通した時点で摺動ピンに付与されていた微振動を停止させる工程と、キャビティ内に充填された溶融樹脂を冷却固化させる工程と、一方の金型及び他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程とを具備する。
【００１９】
ここで、「ばね」としては、コイルスプリング、板ばね、ぜんまい、等を用いることができる。
【００２０】
上記特許文献１及び特許文献２においては、いずれも充填された溶融樹脂に過大な力を掛けて貫通穴を形成しているために、貫通穴の内面の仕上がりが悪かったり、貫通穴の精度が出なかったりという不都合を生じている。そこで、本発明者は鋭意実験研究の結果、貫通穴を形成する際にキャビティ内に溶融樹脂が充填され終わる直前に摺動ピンに微振動を付与しながら低圧で押し込むことによって、貫通穴の内面の仕上がりが良好になり、貫通穴の精度が出るようになることを見出し、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００２１】
即ち、低圧で摺動ピンを押し込むためにばねでキャビティ方向に付勢し、その付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させておき、摺動ピンに微振動を付与してから、射出成形スクリューを前進させてキャビティ内に溶融樹脂を流入させて、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させる。これによって、溶融樹脂がより軟らかい状態で摺動ピンがばねの付勢力で押し込まれるとともに、摺動ピンに微振動が付与されているために摺動ピンに接触した溶融樹脂が流動状態となって、より容易に貫通穴が形成される。
【００２２】
摺動ピンがキャビティ内を貫通した時点で、摺動ピンに微振動を付与するのを停止して、溶融樹脂の冷却固化を促進する。そして、キャビティ内に充填された溶融樹脂が冷却固化したら、一方の金型及び他方の金型を開いて射出成形品を取り出す。この時、一方の金型または他方の金型とともに、摺動ピンも突出した状態で射出成形品の貫通穴から引き抜かれる。その後、再びばねの付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させて、摺動ピンに微振動を付与してから、次の射出成形が同様に実施される。
【００２３】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形方法となる。
【００２４】
請求項３の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法においては、摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内である。
【００２５】
本発明者が鋭意実験研究を積み重ねた結果、摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内である場合により良好で高精度の貫通穴が形成されることが判明した。摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ未満であると摺動ピンが押し込まれ易くなる効果が得られず、逆に微振動の振動数が１ＭＨｚを超えると溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が軟らかくなり過ぎて貫通穴の精度が得られなくなる。本発明者は、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００２６】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型または射出成形方法となる。
【００２７】
請求項４の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法においては、ストッパーを解除するタイミングが射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点である。
【００２８】
本発明者が鋭意実験研究を積み重ねた結果、以下の事実が判明した。即ち、ストッパーを解除するタイミング、即ち摺動ピンをキャビティ内に前進させるタイミングは、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％充填する以前であると、溶融樹脂が軟らか過ぎて貫通穴の精度が出ず、また貫通穴がキャビティの先端近傍に設けられている場合には、溶融樹脂が到達する以前に摺動ピンがキャビティ内を貫通してしまうためウエルドラインが発生してしまう。
【００２９】
また、逆に摺動ピンをキャビティ内に前進させるタイミングが、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂が９５％を超えて充填された時点であると、溶融樹脂が固化し始めているため、低圧で摺動ピンを押し込むことが困難になってくる。したがって、ストッパーを解除するタイミングは、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であることが好ましい。本発明者は、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００３０】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型または射出成形方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３２】
図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法によって成形される射出成形品の全体構造を示す斜視図、（ｂ）は射出成形品の従来の射出成形方法におけるウエルドラインの発生を説明する説明図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法において摺動ピンが突出する前の状態を示す模式図であり、（ｂ）は摺動ピンが突出した後の状態を示す模式図である。図３は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型の全体構造を示す縦断面図である。図４は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法における摺動ピンの微振動及び前進・後退のタイミングを示す説明図である。
【００３３】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形品Ｗは、燃料電池用セパレータであり、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂からなり、平板部Ｗ１の三方が枠部Ｗ２で囲まれ、平板部Ｗ１の表面と裏面にはそれぞれ１６本ずつのリブＷ３が設けられている。そして、平板部Ｗ１の四隅には、円形の貫通穴Ｈが４個設けられている。図１（ｂ）に示されるように、従来の射出成形方法においては、円形の貫通穴Ｈの部分には円形の中子Ｎ１、三角形の貫通穴（燃料電池用セパレータの種類によっては設けられる場合がある。）の部分には三角形の中子Ｎ２がキャビティ４内に設置されるため、ゲートＧから注入された溶融樹脂ＭＰは矢印で示されるように分岐して充填される結果、ウエルドラインＬ１，Ｌ２が生じていた。
【００３４】
これに対して、本実施の形態にかかる射出成形方法においては、図２（ａ）に示されるように、キャビティ４内に突出する摺動ピン５を設けて、溶融樹脂ＭＰがキャビティ４内に充填される間は摺動ピン５を後退させておき、図２（ｂ）に示されるように、溶融樹脂ＭＰがキャビティ４内に充填される直前に摺動ピン５をキャビティ４内に突出させて貫通穴Ｈを形成するので、ウエルドラインが形成される恐れがない。
【００３５】
次に、本実施の形態にかかる射出成形用金型の具体的な構造について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形用金型１は、キャビティ４を形成する一方の金型としての上型２と他方の金型としての下型３とを具備し、固定型である上型２内にはキャビティ４の貫通穴Ｈ部分に突出可能に摺動自在に設けられた摺動ピン５Ａ，５Ｂと、摺動ピン５Ａ，５Ｂをその支持板６Ａ，６Ｂにおいて突出方向に付勢するばねとしてのコイルスプリング７Ａ，７Ｂとを具備している。
【００３６】
実際には、図１（ａ）に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形品Ｗには、４個の貫通穴Ｈが設けられるため、射出成形用金型１の別の縦断面において、もう１対の摺動ピンとその支持板及びコイルスプリングが設けられている。
【００３７】
さらに、摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与する微振動付与手段として、摺動ピン５Ａ，５Ｂの支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子と、それらの電気振動子に所定の電力を供給する振動子駆動電源１０及び電力線１０Ａ，１０Ｂが設けられている。また、コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力を受け止めて摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出しないように停止させておくストッパー８Ａ，８Ｂと、ストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げた状態に保持するストッパー駆動用エアシリンダ９が設けられている。
【００３８】
そして、図示しない射出成形スクリューの位置を信号線１１Ａを介して検知する制御装置１１と、制御装置１１からの信号線１１Ｂを介しての制御信号によって、射出成形スクリューがキャビティ４内に溶融樹脂ＭＰを充填し終わる直前にストッパー８Ａ，８Ｂを解除して摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出させるストッパー駆動用エアシリンダ９とによって、ストッパー解除手段が構成されている。さらに、制御装置１１からの信号線１１Ｃを介しての制御信号によって、振動子駆動電源１０から支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子に所定の電力が供給される。
【００３９】
なお、図３においては説明の便宜のため、摺動ピン５Ａについては、ストッパー８Ａがストッパー駆動用エアシリンダ９によって持ち上げられて、支持板６Ａがコイルスプリング７Ａの付勢力に抗して上昇位置にあり、摺動ピン５Ａが後退した状態を示しており、摺動ピン５Ｂについては、ストッパー８Ｂが解除されて支持板６Ｂがコイルスプリング７Ｂの付勢力によって下降位置にあり、摺動ピン５Ｂがキャビティ４内に突出した状態を示しているが、実際には同時にこのような状態になることはなく、ストッパー８Ａ，８Ｂはストッパー駆動用エアシリンダ９によって一体に駆動され、摺動ピン５Ａ，５Ｂは同時に前進・後退する。
【００４０】
かかる構造を有する本実施の形態の射出成形用金型１における射出成形の手順について、図３及び図４を参照して説明する。まず、図示しない射出成形機に射出成形用金型１が固定され、可動型である下型３を下降させてキャビティ４を開き、離型剤を塗布する。続いて、下型３を上昇させ固定型である上型２と合わせてキャビティ４を形成するとともに、ストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げて、摺動ピン５Ａ，５Ｂを後退させておく。
【００４１】
この状態で図示しない射出成形シリンダを下降させて先端を射出成形用金型１のスプルーブッシュ２ａに密着させ、射出成形スクリューを前進させて射出成形シリンダ内の溶融樹脂を図示しないゲートを通して、キャビティ４内に流入させる。この時、図４に示されるように、射出圧力は一気に上昇してキャビティ４内に溶融樹脂が完全に充填された時に最大圧力となる。
【００４２】
制御装置１１は、信号線１１Ａを介して射出成形スクリューの位置を検知し、射出成形スクリューが前進を開始するとともに信号線１１Ｃを介して振動子駆動電源１０を作動させ、振動子駆動電源１０から電力線１０Ａ，１０Ｂを通じて支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子に所定の電力が供給されて、支持板６Ａ，６Ｂが約１００ｋＨｚの振動数で微振動し、これによって摺動ピン５Ａ，５Ｂも約１００ｋＨｚの振動数で微振動する。
【００４３】
そして、図４に示されるように、キャビティ４内に溶融樹脂が約９０％充填された時点で、ストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを下降させて解除し、この結果コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力で摺動ピン５Ａ，５Ｂが前進して、約１００ｋＨｚの振動数で微振動しながらキャビティ４内に突出する。
【００４４】
これによってキャビティ４内に溶融樹脂が約９０％充填された比較的軟らかい状態で摺動ピン５Ａ，５Ｂが押し込まれるので、コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力による低圧でも容易に貫通穴Ｈを開けることができる。さらに、摺動ピン５Ａ，５Ｂが約１００ｋＨｚの振動数で微振動しながら押し込まれるので、固化しかかった溶融樹脂の摺動ピン５Ａ，５Ｂに接触した部分が流動状態となり、極めて精度良く摺動ピン５Ａ，５Ｂを前進させて貫通穴Ｈを形成させることができる。
【００４５】
その後、図４に示されるように、摺動ピン５Ａ，５Ｂがキャビティ４を貫通した時点で制御装置１１によって信号線１１Ｃを介して振動子駆動電源１０による電力の供給が停止され、摺動ピン５Ａ，５Ｂの微振動が停止する。保圧・冷却の期間内も摺動ピン５Ａ，５Ｂは前進してキャビティ４を貫通した状態に保たれ、所定の冷却時間が経過したら下型３を下降させてキャビティ４を開き、エジェクタ板３ａを上昇させて、図示しない複数のエジェクタピンで射出成形品Ｗを押し上げて射出成形品Ｗの取出しが行われる。
【００４６】
この時、下型３の下降に伴って、上型２とともに摺動ピン５Ａ，５Ｂも突出した状態で射出成形品Ｗの貫通穴Ｈから引き抜かれる。その後、再びコイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力をストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げて受け止め、摺動ピン５Ａ，５Ｂを後退させてキャビティ４内に突出しないように停止させてから、下型３を上昇させてキャビティ４を閉じて次の射出成形が同様に実施される。
【００４７】
このようにして、本実施の形態にかかる射出成形用金型１及び射出成形方法においては、貫通穴Ｈを有する射出成形品Ｗの成形において、ウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、射出成形品Ｗの肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴Ｈを形成することができる。
【００４８】
本実施の形態においては、貫通穴として円形の貫通穴Ｈを４個形成する例について説明しているが、貫通穴の形状は円形に限られるものではなく、矩形・三角形・多角形・楕円形等、あらゆる形状の貫通穴を必要な数だけ精度良く形成することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、射出成形材料としてＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂を用いて、射出成形品として燃料電池用セパレータを成形する例について説明しているが、射出成形材料としてはこの他にも熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を始めとするあらゆる射出成形材料を用いることができ、また射出成形品としては燃料電池用セパレータよりも肉厚のずっと厚い成形品であっても良好に貫通穴を形成することができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態においては、射出成形スクリューが前進を開始するとともに摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与するように制御しているが、もっと以前から、例えば射出成形用金型１が閉じられた時点から摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与するように制御しても良い。
【００５１】
射出成形用金型のその他の構造、形状、材質、大きさ、数量、接続関係等についても、射出成形方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法によって成形される射出成形品の全体構造を示す斜視図、（ｂ）は射出成形品の従来の射出成形方法におけるウエルドラインの発生を説明する説明図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法において摺動ピンが突出する前の状態を示す模式図であり、（ｂ）は摺動ピンが突出した後の状態を示す模式図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型の全体構造を示す縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法における摺動ピンの微振動及び前進・後退のタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 射出成形用金型
２ 上型（一方の金型）
３ 下型（他方の金型）
４ キャビティ
５，５Ａ，５Ｂ 摺動ピン
７Ａ，７Ｂ コイルスプリング（ばね）
８Ａ，８Ｂ ストッパー
９，１１ ストッパー解除手段
１０ 微振動付与手段
Ｈ 貫通穴
ＭＰ 溶融樹脂
Ｗ 射出成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貫通穴を有する射出成形品の射出成形において、ウエルドラインを形成することなく良好な射出成形品を得ることができる射出成形用金型及び射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
貫通穴を有する射出成形品、例えば燃料電池用セパレータ等においては、貫通穴を形成するためにキャビティ内に設置される中子によって分離された溶融樹脂の流れが中子を越えた部分で再び合流することによって発生するウエルドラインが、製品強度を低下させる原因となっていた。そこで、ウエルドラインを発生させないために、まず貫通穴を有しない射出成形品を成形して、その後ドリル等で貫通穴を開けていたため生産性が悪く、製品コストが高くなっていた。
【０００３】
これに対して、特許文献１，２に示されるように、ウエルドラインを発生させずにしかも後加工の必要がない貫通穴を有する射出成形品の射出成形技術が開発されている。
【０００４】
特許文献１に示される射出成形品の孔形成方法においては、キャビティを形成する１対の金型内の貫通穴形成部分に向かい合った１対の前後移動可能なピンを設けておき、射出成形された溶融樹脂が完全には固化しない状態で、一方のピンを後退させて溶融樹脂を押し出すための空間を作ると同時に、もう一方のピンをキャビティ内に前進させて貫通穴分の溶融樹脂を途中まで前記空間内に押し出す。そして、溶融樹脂が完全に固化した後に１対のピンを元の位置に戻すことによって、押し出された樹脂が製品から切断されて形成された貫通穴の中に収容される。これによって、ウエルド部の発生を防止して成形品の外観を向上しつつ、ピンの円滑な作動を可能とすることができるとしている。
【０００５】
また、特許文献２に示される射出成形方法においては、キャビティ内に溶融樹脂を射出してその流動が停止した後に、油圧シリンダによって押し抜きピンをキャビティ内に押し込み貫通穴を形成する。溶融樹脂が硬化した後に押し抜きピンをキャビティから退避させて型開き・脱型を行うことによって、溶融樹脂の射出時にはキャビティ内に溶融樹脂の流れを分岐させるような突起が存在しないので、ウエルドラインが成形品表面に表れることがなく、精度良く貫通穴を備えた射出成形品が得られるとしている。
【特許文献１】特開２００１−２２５３５７号公報
【特許文献２】特開２００３−０５３７８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１に記載の技術においては、溶融樹脂の流動停止後にこのような手段で樹脂を移動させる場合、形成された貫通穴の内面の仕上がり状態が良くない。したがって、後加工が必要となってコスト高となり、肉厚にも制限が生ずる。また、特許文献２に記載の技術においては、油圧シリンダで押し抜きピンを駆動しており、かかる油圧シリンダ制御においてはピンを駆動させる際の速度を精度良くコントロールできないため、貫通穴の精度を確保することができないという問題点があった。
【０００７】
そこで、本発明は、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型及び射出成形方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１の発明にかかる射出成形用金型は、１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形用金型であって、前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、前記キャビティの前記貫通穴部分に突出可能に前記一方の金型または前記他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、該摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、前記摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、前記ばねの付勢力を受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させるストッパー解除手段とを具備するものである。
【０００９】
請求項２の発明にかかる射出成形方法は、１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形方法であって、前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた前記貫通穴を形成するための摺動ピンを前記キャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させる工程と、前記摺動ピンに微振動を付与する工程と、射出成形スクリューを前進させて前記キャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、前記射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させる工程と、前記摺動ピンが前記キャビティ内を貫通した時点で前記摺動ピンに付与されていた前記微振動を停止させる工程と、前記キャビティ内に充填された前記溶融樹脂を冷却固化させる工程と、前記一方の金型及び前記他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程とを具備するものである。
【００１０】
請求項３の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法は、請求項１または請求項２の構成において、前記摺動ピンに付与される前記微振動の振動数は１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内であるものである。
【００１１】
請求項４の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法は、請求項１または請求項２若しくは請求項３の構成において、前記ストッパーを解除するタイミングは前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に前記溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であるものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の発明にかかる射出成形用金型は、射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、キャビティの貫通穴部分に突出可能に一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、ばねの付勢力を受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させるストッパー解除手段とを具備する。
【００１３】
ここで、「ばね」としては、コイルスプリング、板ばね、ぜんまい、等を用いることができる。
【００１４】
上記特許文献１及び特許文献２においては、いずれも充填された溶融樹脂に過大な力を掛けて貫通穴を形成しているために、貫通穴の内面の仕上がりが悪かったり、貫通穴の精度が出なかったりという不都合を生じている。そこで、本発明者は鋭意実験研究の結果、貫通穴を形成する際にキャビティ内に溶融樹脂が充填され終わる直前に摺動ピンに微振動を付与しながら低圧で押し込むことによって、貫通穴の内面の仕上がりが良好になり、貫通穴の精度が出るようになることを見出し、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００１５】
即ち、過大な力を掛けないためにばねによって摺動ピンを付勢して突出力を与えて溶融樹脂に低圧で摺動ピンを押し込むようにし、また摺動ピンを押し込むタイミングを射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前とすることによって、上記特許文献１及び特許文献２におけるよりも溶融樹脂がより軟らかい状態で押し込まれる。さらに、低圧でも容易に半分固化しかかった溶融樹脂に穴を開けるために、摺動ピンに微振動を付与しながら半分固化しかかった溶融樹脂に押し込むことによって、溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が流動状態になって、容易に押し込むことができるものである。
【００１６】
そして、このように摺動ピンに微振動を付与しながら半分固化しかかった溶融樹脂に押し込むことによって、溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が流動状態になるため、従来よりもずっと厚い射出成形体にも貫通穴を開けることができ、厚さの限界が大きく広がることとなる。
【００１７】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型となる。
【００１８】
請求項２の発明にかかる射出成形方法は、射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた貫通穴を形成するための摺動ピンをキャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させる工程と、摺動ピンに微振動を付与する工程と、射出成形スクリューを前進させてキャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、射出成形スクリューの位置を検知して射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させる工程と、摺動ピンがキャビティ内を貫通した時点で摺動ピンに付与されていた微振動を停止させる工程と、キャビティ内に充填された溶融樹脂を冷却固化させる工程と、一方の金型及び他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程とを具備する。
【００１９】
ここで、「ばね」としては、コイルスプリング、板ばね、ぜんまい、等を用いることができる。
【００２０】
上記特許文献１及び特許文献２においては、いずれも充填された溶融樹脂に過大な力を掛けて貫通穴を形成しているために、貫通穴の内面の仕上がりが悪かったり、貫通穴の精度が出なかったりという不都合を生じている。そこで、本発明者は鋭意実験研究の結果、貫通穴を形成する際にキャビティ内に溶融樹脂が充填され終わる直前に摺動ピンに微振動を付与しながら低圧で押し込むことによって、貫通穴の内面の仕上がりが良好になり、貫通穴の精度が出るようになることを見出し、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００２１】
即ち、低圧で摺動ピンを押し込むためにばねでキャビティ方向に付勢し、その付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させておき、摺動ピンに微振動を付与してから、射出成形スクリューを前進させてキャビティ内に溶融樹脂を流入させて、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前にストッパーを解除して摺動ピンをキャビティ内に突出させる。これによって、溶融樹脂がより軟らかい状態で摺動ピンがばねの付勢力で押し込まれるとともに、摺動ピンに微振動が付与されているために摺動ピンに接触した溶融樹脂が流動状態となって、より容易に貫通穴が形成される。
【００２２】
摺動ピンがキャビティ内を貫通した時点で、摺動ピンに微振動を付与するのを停止して、溶融樹脂の冷却固化を促進する。そして、キャビティ内に充填された溶融樹脂が冷却固化したら、一方の金型及び他方の金型を開いて射出成形品を取り出す。この時、一方の金型または他方の金型とともに、摺動ピンも突出した状態で射出成形品の貫通穴から引き抜かれる。その後、再びばねの付勢力をストッパーで受け止めて摺動ピンをキャビティ内に突出しないように停止させて、摺動ピンに微振動を付与してから、次の射出成形が同様に実施される。
【００２３】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形方法となる。
【００２４】
請求項３の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法においては、摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内である。
【００２５】
本発明者が鋭意実験研究を積み重ねた結果、摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内、より好ましくは１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲内である場合により良好で高精度の貫通穴が形成されることが判明した。摺動ピンに付与される微振動の振動数が１ｋＨｚ未満であると摺動ピンが押し込まれ易くなる効果が得られず、逆に微振動の振動数が１ＭＨｚを超えると溶融樹脂の摺動ピンに接触する部分が軟らかくなり過ぎて貫通穴の精度が得られなくなる。本発明者は、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００２６】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型または射出成形方法となる。
【００２７】
請求項４の発明にかかる射出成形用金型または射出成形方法においては、ストッパーを解除するタイミングが射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点である。
【００２８】
本発明者が鋭意実験研究を積み重ねた結果、以下の事実が判明した。即ち、ストッパーを解除するタイミング、即ち摺動ピンをキャビティ内に前進させるタイミングは、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％充填する以前であると、溶融樹脂が軟らか過ぎて貫通穴の精度が出ず、また貫通穴がキャビティの先端近傍に設けられている場合には、溶融樹脂が到達する以前に摺動ピンがキャビティ内を貫通してしまうためウエルドラインが発生してしまう。
【００２９】
また、逆に摺動ピンをキャビティ内に前進させるタイミングが、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂が９５％を超えて充填された時点であると、溶融樹脂が固化し始めているため、低圧で摺動ピンを押し込むことが困難になってくる。したがって、ストッパーを解除するタイミングは、射出成形スクリューがキャビティ内に溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であることが好ましい。本発明者は、これらの知見に基いて本発明を完成したものである。
【００３０】
このようにして、貫通穴を有する射出成形品の成形においてウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴を形成することができる射出成形用金型または射出成形方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法について、図１乃至図４を参照して説明する。
【００３２】
図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法によって成形される射出成形品の全体構造を示す斜視図、（ｂ）は射出成形品の従来の射出成形方法におけるウエルドラインの発生を説明する説明図である。図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法において摺動ピンが突出する前の状態を示す模式図であり、（ｂ）は摺動ピンが突出した後の状態を示す模式図である。図３は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型の全体構造を示す縦断面図である。図４は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法における摺動ピンの微振動及び前進・後退のタイミングを示す説明図である。
【００３３】
図１（ａ）に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形品Ｗは、燃料電池用セパレータであり、ＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂からなり、平板部Ｗ１の三方が枠部Ｗ２で囲まれ、平板部Ｗ１の表面と裏面にはそれぞれ１６本ずつのリブＷ３が設けられている。そして、平板部Ｗ１の四隅には、円形の貫通穴Ｈが４個設けられている。図１（ｂ）に示されるように、従来の射出成形方法においては、円形の貫通穴Ｈの部分には円形の中子Ｎ１、三角形の貫通穴（燃料電池用セパレータの種類によっては設けられる場合がある。）の部分には三角形の中子Ｎ２がキャビティ４内に設置されるため、ゲートＧから注入された溶融樹脂ＭＰは矢印で示されるように分岐して充填される結果、ウエルドラインＬ１，Ｌ２が生じていた。
【００３４】
これに対して、本実施の形態にかかる射出成形方法においては、図２（ａ）に示されるように、キャビティ４内に突出する摺動ピン５を設けて、溶融樹脂ＭＰがキャビティ４内に充填される間は摺動ピン５を後退させておき、図２（ｂ）に示されるように、溶融樹脂ＭＰがキャビティ４内に充填される直前に摺動ピン５をキャビティ４内に突出させて貫通穴Ｈを形成するので、ウエルドラインが形成される恐れがない。
【００３５】
次に、本実施の形態にかかる射出成形用金型の具体的な構造について、図３を参照して説明する。図３に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形用金型１は、キャビティ４を形成する一方の金型としての上型２と他方の金型としての下型３とを具備し、固定型である上型２内にはキャビティ４の貫通穴Ｈ部分に突出可能に摺動自在に設けられた摺動ピン５Ａ，５Ｂと、摺動ピン５Ａ，５Ｂをその支持板６Ａ，６Ｂにおいて突出方向に付勢するばねとしてのコイルスプリング７Ａ，７Ｂとを具備している。
【００３６】
実際には、図１（ａ）に示されるように、本実施の形態にかかる射出成形品Ｗには、４個の貫通穴Ｈが設けられるため、射出成形用金型１の別の縦断面において、もう１対の摺動ピンとその支持板及びコイルスプリングが設けられている。
【００３７】
さらに、摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与する微振動付与手段として、摺動ピン５Ａ，５Ｂの支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子と、それらの電気振動子に所定の電力を供給する振動子駆動電源１０及び電力線１０Ａ，１０Ｂが設けられている。また、コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力を受け止めて摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出しないように停止させておくストッパー８Ａ，８Ｂと、ストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げた状態に保持するストッパー駆動用エアシリンダ９が設けられている。
【００３８】
そして、図示しない射出成形スクリューの位置を信号線１１Ａを介して検知する制御装置１１と、制御装置１１からの信号線１１Ｂを介しての制御信号によって、射出成形スクリューがキャビティ４内に溶融樹脂ＭＰを充填し終わる直前にストッパー８Ａ，８Ｂを解除して摺動ピン５Ａ，５Ｂをキャビティ４内に突出させるストッパー駆動用エアシリンダ９とによって、ストッパー解除手段が構成されている。さらに、制御装置１１からの信号線１１Ｃを介しての制御信号によって、振動子駆動電源１０から支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子に所定の電力が供給される。
【００３９】
なお、図３においては説明の便宜のため、摺動ピン５Ａについては、ストッパー８Ａがストッパー駆動用エアシリンダ９によって持ち上げられて、支持板６Ａがコイルスプリング７Ａの付勢力に抗して上昇位置にあり、摺動ピン５Ａが後退した状態を示しており、摺動ピン５Ｂについては、ストッパー８Ｂが解除されて支持板６Ｂがコイルスプリング７Ｂの付勢力によって下降位置にあり、摺動ピン５Ｂがキャビティ４内に突出した状態を示しているが、実際には同時にこのような状態になることはなく、ストッパー８Ａ，８Ｂはストッパー駆動用エアシリンダ９によって一体に駆動され、摺動ピン５Ａ，５Ｂは同時に前進・後退する。
【００４０】
かかる構造を有する本実施の形態の射出成形用金型１における射出成形の手順について、図３及び図４を参照して説明する。まず、図示しない射出成形機に射出成形用金型１が固定され、可動型である下型３を下降させてキャビティ４を開き、離型剤を塗布する。続いて、下型３を上昇させ固定型である上型２と合わせてキャビティ４を形成するとともに、ストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げて、摺動ピン５Ａ，５Ｂを後退させておく。
【００４１】
この状態で図示しない射出成形シリンダを下降させて先端を射出成形用金型１のスプルーブッシュ２ａに密着させ、射出成形スクリューを前進させて射出成形シリンダ内の溶融樹脂を図示しないゲートを通して、キャビティ４内に流入させる。この時、図４に示されるように、射出圧力は一気に上昇してキャビティ４内に溶融樹脂が完全に充填された時に最大圧力となる。
【００４２】
制御装置１１は、信号線１１Ａを介して射出成形スクリューの位置を検知し、射出成形スクリューが前進を開始するとともに信号線１１Ｃを介して振動子駆動電源１０を作動させ、振動子駆動電源１０から電力線１０Ａ，１０Ｂを通じて支持板６Ａ，６Ｂに取付けられた図示しない電気振動子に所定の電力が供給されて、支持板６Ａ，６Ｂが約１００ｋＨｚの振動数で微振動し、これによって摺動ピン５Ａ，５Ｂも約１００ｋＨｚの振動数で微振動する。
【００４３】
そして、図４に示されるように、キャビティ４内に溶融樹脂が約９０％充填された時点で、ストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを下降させて解除し、この結果コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力で摺動ピン５Ａ，５Ｂが前進して、約１００ｋＨｚの振動数で微振動しながらキャビティ４内に突出する。
【００４４】
これによってキャビティ４内に溶融樹脂が約９０％充填された比較的軟らかい状態で摺動ピン５Ａ，５Ｂが押し込まれるので、コイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力による低圧でも容易に貫通穴Ｈを開けることができる。さらに、摺動ピン５Ａ，５Ｂが約１００ｋＨｚの振動数で微振動しながら押し込まれるので、固化しかかった溶融樹脂の摺動ピン５Ａ，５Ｂに接触した部分が流動状態となり、極めて精度良く摺動ピン５Ａ，５Ｂを前進させて貫通穴Ｈを形成させることができる。
【００４５】
その後、図４に示されるように、摺動ピン５Ａ，５Ｂがキャビティ４を貫通した時点で制御装置１１によって信号線１１Ｃを介して振動子駆動電源１０による電力の供給が停止され、摺動ピン５Ａ，５Ｂの微振動が停止する。保圧・冷却の期間内も摺動ピン５Ａ，５Ｂは前進してキャビティ４を貫通した状態に保たれ、所定の冷却時間が経過したら下型３を下降させてキャビティ４を開き、エジェクタ板３ａを上昇させて、図示しない複数のエジェクタピンで射出成形品Ｗを押し上げて射出成形品Ｗの取出しが行われる。
【００４６】
この時、下型３の下降に伴って、上型２とともに摺動ピン５Ａ，５Ｂも突出した状態で射出成形品Ｗの貫通穴Ｈから引き抜かれる。その後、再びコイルスプリング７Ａ，７Ｂの付勢力をストッパー駆動用エアシリンダ９によってストッパー８Ａ，８Ｂを持ち上げて受け止め、摺動ピン５Ａ，５Ｂを後退させてキャビティ４内に突出しないように停止させてから、下型３を上昇させてキャビティ４を閉じて次の射出成形が同様に実施される。
【００４７】
このようにして、本実施の形態にかかる射出成形用金型１及び射出成形方法においては、貫通穴Ｈを有する射出成形品Ｗの成形において、ウエルドラインを発生させることなく、生産性が良好で、射出成形品Ｗの肉厚に制限がなく、精度良く貫通穴Ｈを形成することができる。
【００４８】
本実施の形態においては、貫通穴として円形の貫通穴Ｈを４個形成する例について説明しているが、貫通穴の形状は円形に限られるものではなく、矩形・三角形・多角形・楕円形等、あらゆる形状の貫通穴を必要な数だけ精度良く形成することができる。
【００４９】
また、本実施の形態においては、射出成形材料としてＰＰＥ（ポリフェニレンエーテル）樹脂を用いて、射出成形品として燃料電池用セパレータを成形する例について説明しているが、射出成形材料としてはこの他にも熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂を始めとするあらゆる射出成形材料を用いることができ、また射出成形品としては燃料電池用セパレータよりも肉厚のずっと厚い成形品であっても良好に貫通穴を形成することができる。
【００５０】
さらに、本実施の形態においては、射出成形スクリューが前進を開始するとともに摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与するように制御しているが、もっと以前から、例えば射出成形用金型１が閉じられた時点から摺動ピン５Ａ，５Ｂに微振動を付与するように制御しても良い。
【００５１】
射出成形用金型のその他の構造、形状、材質、大きさ、数量、接続関係等についても、射出成形方法のその他の工程についても、本実施の形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】図１（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法によって成形される射出成形品の全体構造を示す斜視図、（ｂ）は射出成形品の従来の射出成形方法におけるウエルドラインの発生を説明する説明図である。
【図２】図２（ａ）は本発明の実施の形態にかかる射出成形方法において摺動ピンが突出する前の状態を示す模式図であり、（ｂ）は摺動ピンが突出した後の状態を示す模式図である。
【図３】図３は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型の全体構造を示す縦断面図である。
【図４】図４は本発明の実施の形態にかかる射出成形用金型及び射出成形方法における摺動ピンの微振動及び前進・後退のタイミングを示す説明図である。
【符号の説明】
【００５３】
１ 射出成形用金型
２ 上型（一方の金型）
３ 下型（他方の金型）
４ キャビティ
５，５Ａ，５Ｂ 摺動ピン
７Ａ，７Ｂ コイルスプリング（ばね）
８Ａ，８Ｂ ストッパー
９，１１ ストッパー解除手段
１０ 微振動付与手段
Ｈ 貫通穴
ＭＰ 溶融樹脂
Ｗ 射出成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形用金型であって、
前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、
前記キャビティの前記貫通穴部分に突出可能に前記一方の金型または前記他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、
該摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、
前記摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、
前記ばねの付勢力を受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、
射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させるストッパー解除手段と
を具備することを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形方法であって、
前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた前記貫通穴を形成するための摺動ピンを前記キャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させる工程と、
前記摺動ピンに微振動を付与する工程と、
射出成形スクリューを前進させて前記キャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、
前記射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させる工程と、
前記摺動ピンが前記キャビティ内を貫通した時点で前記摺動ピンに付与されていた前記微振動を停止させる工程と、
前記キャビティ内に充填された前記溶融樹脂を冷却固化させる工程と、
前記一方の金型及び前記他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程と
を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
前記摺動ピンに付与される前記微振動の振動数は１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型または請求項２に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記ストッパーを解除するタイミングは前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に前記溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の射出成形用金型若しくは請求項２または請求項３に記載の射出成形方法。
【請求項１】
１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形用金型であって、
前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型及び他方の金型と、
前記キャビティの前記貫通穴部分に突出可能に前記一方の金型または前記他方の金型に摺動自在に設けられた摺動ピンと、
該摺動ピンを突出方向に付勢するばねと、
前記摺動ピンに微振動を付与する微振動付与手段と、
前記ばねの付勢力を受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させておくストッパーと、
射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させるストッパー解除手段と
を具備することを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
１または２以上の貫通穴を有する射出成形品を成形するための射出成形方法であって、
前記射出成形品を成形するためのキャビティを形成する一方の金型または他方の金型に摺動自在に設けられた前記貫通穴を形成するための摺動ピンを前記キャビティ方向に付勢するばねの付勢力をストッパーで受け止めて前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出しないように停止させる工程と、
前記摺動ピンに微振動を付与する工程と、
射出成形スクリューを前進させて前記キャビティ内に溶融樹脂を流入させる工程と、
前記射出成形スクリューの位置を検知して前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に溶融樹脂を充填し終わる直前に前記ストッパーを解除して前記摺動ピンを前記キャビティ内に突出させる工程と、
前記摺動ピンが前記キャビティ内を貫通した時点で前記摺動ピンに付与されていた前記微振動を停止させる工程と、
前記キャビティ内に充填された前記溶融樹脂を冷却固化させる工程と、
前記一方の金型及び前記他方の金型を開いて射出成形品を取り出す工程と
を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項３】
前記摺動ピンに付与される前記微振動の振動数は１ｋＨｚ〜１ＭＨｚの範囲内であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型または請求項２に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記ストッパーを解除するタイミングは前記射出成形スクリューが前記キャビティ内に前記溶融樹脂を８５％〜９５％の範囲内で充填した時点であることを特徴とする請求項１または請求項３に記載の射出成形用金型若しくは請求項２または請求項３に記載の射出成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２００６−２９７７３８（Ｐ２００６−２９７７３８Ａ）
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１２２２７６（Ｐ２００５−１２２２７６）
【出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１１月２日（２００６．１１．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２０日（２００５．４．２０）
【出願人】（０００１００７８０）アイシン化工株式会社 (171)
【Ｆターム（参考）】
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