射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法
【課題】固定側型と可動側型とのパーティング面、及び複数に分割された分割入れ子同士の密着を確実にし、成形不良の発生を長期にわたり防止することができる低コストの射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法を提供する。
【解決手段】第１の金型１３の入れ子収納部に配設される第１の入れ子１４、第２の金型２４の入れ子収納部に配設される第２の入れ子２６のパーティングライン面が、第１の金型および第２の金型のパーティングライン面Ｐに対して突出し、第１の入れ子および第２の入れ子のパーティングライン面の一部が形成された面及び第１の金型および第２の金型の入れ子収納部と対向する面を除く他の面と、第１の金型および第２の金型の入れ子収納部のそれぞれ対向する面とが隙間を有している。
【解決手段】第１の金型１３の入れ子収納部に配設される第１の入れ子１４、第２の金型２４の入れ子収納部に配設される第２の入れ子２６のパーティングライン面が、第１の金型および第２の金型のパーティングライン面Ｐに対して突出し、第１の入れ子および第２の入れ子のパーティングライン面の一部が形成された面及び第１の金型および第２の金型の入れ子収納部と対向する面を除く他の面と、第１の金型および第２の金型の入れ子収納部のそれぞれ対向する面とが隙間を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱可塑性樹脂を成形する射出成形用金型は、製品が成形されるキャビティを含む溶融した成形材料の注入空間を形成する固定側型及び可動側型を備え、この固定側型及び可動側型を金属製の複数の構成部材で構成している。従来、射出成形用金型においては、キャビティに連通し、キャビティ内の空気及び成形材料から発生するガスを排気する排気通路を１つもしくは複数設けている。そして、樹脂を成形するときは、可動側型を進出させて可動側型の構成部材と固定側型の構成部材とを接合させ、溶融した成形材料をキャビティ内に注入する。この場合、成形材料からガスが発生するが、このガスは排気通路から排出されていく。その後、成形材料がある程度固化したところで、可動側型を後退させてキャビティを開き、製品を取出す。このような工程の繰り返しにより、製品を成形する。
【０００３】
このような射出成形用金型において、キャビティ内に溶融樹脂を充填する際にキャビティ内のガスが円滑に排出されない場合には、キャビティ内のガスが圧縮加熱され、ガス焼けやショートショット、ウェルドライン、シルバー、色ムラ、曇り等の成形不良が発生する。
【０００４】
また、溶融樹脂は高圧でキャビティ内に射出されるために、キャビティ内には高い内部圧力が発生し、パーティング面に隙間が生じると溶融状態の樹脂がパーティング面よりはみ出し、バリを発生させる。この内部圧力に打ち勝つ型締め力を型締め装置によって射出成形用金型に作用させることで、パーティング面より樹脂がはみ出すことを防止している。このようにパーティング面を構成する接触面には大きな接触面圧が作用するために、接触面には硬度を高くする焼入れ等の熱処理が施される。
【０００５】
そのために、射出成形用金型は、一般に、耐摩耗性や耐腐食性等を考慮して、ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−１２等の合金工具鋼やＳＵＳ４２０Ｊ２等のステンレス焼入れ鋼等から形成されることが多いが、溶融樹脂の成形時のコアモールドとキャビティモールドとの衝合の際の衝突等によるバリの発生や摩耗等に対応するため、その表面にＴｉＣ、ＴｉＮ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主としてプラズマ溶射等の適宜の方法により、金型の表面に溶射することにより、保護用の皮膜が形成されることもある。
【０００６】
特に、パーティング面とキャビティやコアとの境界部は、樹脂の成形に際して金型同士の合わせ目となり、バリや欠損が生し易いため、これらの境界部にＷＣ−１２Ｃｏ、ＷＣ−１７Ｃｏ、ＷＣ２７−ＮｉＣｒ、ＷＣ−１４ＣｏＣｒ、ＷＣ／ＴｉＣ−１７Ｎｉ、Ｃｒ３Ｃ２−２５ＮｉＣｒのうちのいずれか又は複数の炭化物サーメットを皮膜材料として溶射して皮膜を形成することにより、金型の欠損やバリの発生を効果的に抑制する金型の表面加工方法が開示されている（特許文献１参照：特開２００４−３１４３３５）。
【０００７】
また、固定側型と可動側型とのパーティング面のいずれか一方、あるいは両方に、他方のパーティング面に接触して隙間を形成する複数個の着脱自在なサポートブロックを取り付け、隙間全体をガスベントとして機能させるようにするとともに、バリの発生を防止するために、型締め時のパーティング面の隙間が５〜２５μｍとなるように、サポートブロックの高さを調整するようにした射出成形用金型も開示されている（特許文献２参照：特開２００３−５３７９８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１４３３５（４頁、５頁、図２）
【特許文献２】特開２００３−５３７９８（２頁、３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、射出成形用金型の開きに関しては、パーティング面の隙間を略２０μｍ以下に維持しなければバリの発生を抑えることが難しいことが経験的に知られている。したがって、パーティング面を構成する接触面に隙間を設けた場合には、射出成形用金型の僅かな変形により接触面同士が少しでも離れると、バリが発生する隙間の上限値をすぐに超えてしまうために、成形条件に制限を加えることによって接触面同士の離脱を防止する処置も実施されている。
【００１０】
しかし、このような成形条件に制限を加える方策を採用できない場合には、型締め力を上昇させてパーティング面を構成する接触面の接触面圧を大きくする方法が採用されるが、この方法では、成形機を大型化する必要があり、設備コスト、操業コストとも大きくなる問題がある。
また、同じ型締め力の成形機を使用しながら、パーティングライン面における入れ子同士の接触面積を小さくすることによって、接触面圧を大きくする方法も採用されるが、必要以上の接触面圧を接触面に作用させると、接触面の損傷やヘタリが発生するため、かえってバリの原因にもなる。更に、複雑な製品形状に対応する場合には、入れ子を複数の入れ子から構成することが行われているが、型締め方向と直角方向にパーティング面が発生し、金型の加工精度及び組立精度を向上させても、バリを効果的に抑制できないという問題があった。
【００１１】
また、パーティング面を構成する接触面、更にはパーティング面とキャビティやコアとの境界部に、炭化物サーメットを皮膜材料として溶射して皮膜を形成した場合であっても、必ずしも金型表面への充分な密着力を得ることができず、繰り返し衝撃等を受けているうちに皮膜が金型の表面から剥離し、本来の機能を十分に発揮させることができない問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、固定側型と可動側型とのパーティング面、及び複数に分割された分割入れ子同士の密着を確実にし、成形不良の発生を長期にわたり防止することができる射出成形用金型の製造方法及びこれを用いた射出成形用金型を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、請求項１記載の射出成形用金型は、
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子、とからなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の射出成形用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記パーティングライン面に対する突出量が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の縦弾性歪量以下であり、
前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面と対向する面を除く他の面と、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記入れ子収納部の対向する面との隙間が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の横弾性歪量以下である、
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の射出成形用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の少なくとも一方の入れ子が、複数に分割されて、前記固定側型板に設けられた前記入れ子収納部、又は前記可動側型板に設けられた前記入れ子収納部に並接して配設された、
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の射出成型用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の全面、又はそれぞれの入れ子が配設される前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面とそれぞれ接する面を除く面が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮ、ＤＬＣのうちのいずれか一つ又は複数の皮膜で被覆されている、
ことを特徴とする。
【００１７】
前記課題を解決するために、請求項５記載の射出成型用金型の製造方法は、
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固定側型と可動側型とのパーティング面、及び複数に分割された分割入れ子同士の密着を確実にし、成形不良の発生を長期にわたり防止することができる低コストの射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る射出成型用金型の全体構成図
【図２】本発明に係る射出成形用金型の固定側型及び可動側型の構成図
【図３】本発明に係る固定側型及び可動側型の入れ子の加工寸法を説明した図
【図４】本発明に係る固定側型及び可動側型の入れ子の縦弾性歪及び横弾性歪の算出過程を説明した図
【図５】成形機の型締め能力に対応した入れ子の縦弾性歪及び横弾性歪の算出例を示した図
【図６】本発明に係る入れ子の追い込み加工の切削加工値を説明した図
【図７】本発明に係る射出成形用金型を使用した射出成形の作用を説明した図
【図８】本発明に係る射出成形用金型と比較例の射出成形用金型の修理回数の例を示した図
【図９】本発明に係る射出成形用金型と比較例の射出成形用金型のオーバーホールまでの成形ショット数の例を示した図
【図１０】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例を説明した図
【図１１】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例の可動側型の入れ子の加工寸法を説明した図
【図１２】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例の射出成形用金型の作用を説明した図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、可動側型が固定側型に対して進退する方向をＺ軸方向、金型のパーティングライン面と平行な方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【実施例１】
【００２１】
（概略構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る射出成形用金型は、製品が成形されるキャビティＣを含む溶融した成形材料の注入空間を形成する第１の金型１（固定側型１）と第２の金型２（可動側型２）を備え、注入空間に連通した接合部を形成する金属製の複数の構成部材を備えている。
【００２２】
固定側型１を構成する構成部材としては、固定側取付板１１と、ランナーストリッパープレート１２と、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４とがある。固定側取付板１１，ランナーストリッパープレート１２、及び入れ子１４が配設された固定側型板１３は順に接合されている。固定側取付板１１には成形材料が供給される構成部材としてのロケートリング１５が設けられている。固定側取付板１１及びランナーストリッパープレート１２には、ロケートリング１５に連通し成形材料の注入空間としての通路を形成する構成部材としてのスプルーブッシュ１６が設けられている。また、固定側型板１３の固定側型板１１側には注入空間としてのスプルーランナー部１７が形成されている。１８はスプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲートである。
【００２３】
可動側型２を構成する構成部材としては、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４とがある。可動側型板２４の固定側型１側には、第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６が接合により取付けられている。
【００２４】
３０は可動側型２に設けられ各種構成部材で構成されたエジェクタ機構である。エジェクタ機構３０は、可動側取付板２１と受け板２３との間に架設されたエジェクタガイドピン３１及びサポートピン３２に沿って移動可能な一対のエジェクタプレート３３と、エジェクタプレート３３に設けられエジェクタプレート３３と同動する複数のエジェクタピン３４と、エジェクタプレート３３に設けられエジェクタプレート３３と同動するとともに上記センターピン２９に同軸で摺動可能に設けられたエジェクタスリーブ３５とを備えて構成されている。そして、エジェクタプレート３３は常時は図示外の付勢手段によって後退位置に位置させられ、脱型時に図示外の駆動手段によって進出させられて、エジェクタピン３４及びエジェクタスリーブ３５を入れ子２６から突出させ、これによりキャビティＣ内の製品を押圧して第２の入れ子２６から製品を離間させる。
【００２５】
（固定側型１および可動側型２の構成）
図２及び図３を参照しながら、固定側型１について詳細に説明する。固定側型１は、固定側取付板１１と、ランナーストリッパープレート１２と、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面、およびパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４とから構成される。可動側型２は、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４、および可動側型板２４の固定側型１側に、キャビティＣを形成し固定側型板１３の入れ子収納部に配設された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む面２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６から構成される。
尚、可動側型２については、第２の入れ子２６が、第１の入れ子１４のキャビティ面に望む面２５を有した構成以外は固定側型１と共通することから、以下の説明においては、その説明を省略する。
【００２６】
図３は、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４との、互いに嵌入すべき面同士の加工寸法を説明した図である。
【００２７】
固定側型板１３の入れ子収納部の底面と、パーティングライン面の一部が形成された面との距離をＨ１、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面およびパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４の固定側型１のＺ軸方向高さをＨ２、型締め力による第１の入れ子１４の縦弾性歪による圧縮変形量をδ１としたとき、第１の入れ子１４はＨ２＝Ｈ１＋δ１の関係を満たす高さＨ２に設定される。
【００２８】
第１の入れ子１４の他の面は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）を、それぞれＷ１、Ｗ２、固定側型板１３の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）を、それぞれ、Ｖ１、Ｖ２、としたとき、第１の入れ子１４に型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、第１の入れ子１４のＸ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｘ、Ｙ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｙとして、Ｗ１＝Ｖ１−δ２ｘ、Ｗ２＝Ｖ２−δ２ｙの関係を満たす幅Ｗ１及びＷ２に設定される。
【００２９】
図４及び図５を参照しながら、縦弾性歪による圧縮変形量δ１を算出する過程を説明する。射出成形用金型は、成形される樹脂成形品に応じて適宜選択された射出成形機の型締め装置（図示せず）に取り付けられ、射出成形機の型締め能力に応じて、必要な型締め力が適宜設定される。型締め力は、キャビティ内圧力、キャビティの投影面積、ランナーの投影面積等をもとに推定し、型締め力の余裕と適用される射出成形機の運転費用を考慮した上で、射出成形機の有する最大型締め力の８０％程度を基準に設定される。この型締め力による第１の入れ子１４の縦弾性歪による圧縮変形量δ１（Ｚ軸方向）は、型締め力をＦ、第１の入れ子１４の底面部面積をＳ，第１の入れ子１４のＺ軸方向の高さをＨ、第１の入れ子１４を構成する金型材料の縦弾性係数をＥ、とした場合、δ１＝Ｈ×（Ｆ／Ｓ）／Ｅに基づいて計算される（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３０】
次に、第１の入れ子１４のＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、第１の入れ子１４には、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪が発生する。第１の入れ子１４を構成する金型材料のポアソン数をｍとすると、横弾性歪によるＸ軸方向の膨張変形量δ２ｘは、δ２ｘ＝δ１×（１／ｍ）×（Ｗ１／Ｈ）、同様にＹ軸方向の膨張変形量δ２ｙは、δ２ｙ＝δ１×（１／ｍ）×（Ｗ２／Ｈ）に基づいて計算される（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３１】
図５に、使用される射出成形機の型締め能力を、それぞれ、１５トン、５０トン、７５トン、１００トン、１８０トン、３５０トンとした場合の、想定される型板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の寸法、及びこの型板の入れ子収納部に配設される入れ子の底面部面積Ｓ、に対して、各入れ子に発生する縦歪及び横歪を計算した結果を示した。尚、計算に際して、金型材料の縦弾性係数Ｅを２０５８００Ｎ／ｍｍ２、ポアソン定数の逆数であるポアソン比１／ｍを０．３とした。使用される射出成形機の型締め力と、射出成形製品の形状及び寸法によって、適宜選択される入れ子の底面部面積Ｓに応じて、縦歪量及び横歪量は適宜設定することができる。
【００３２】
以下、図６ないし図８を参照しながら、第１の入れ子１４のキャビティ面、パーティングライン面および他の面の加工過程を説明する。
【００３３】
第１の入れ子１４のキャビティ面の加工方法については、特に制約はなく、常法によればよいが、キャビティＣは、一般的には放電加工によって加工される。この放電加工は、まず、加工用電極（放電マスタ）を加工し、この加工用電極と加工対象物である第１の入れ子１４（導電金属）との間の放電の作用により、第１の入れ子１４の表面層を除去する加工方法であり、加工液中に加工用電極と加工対象物である第１の入れ子１４とを対向させ、高周波パルス電源を用いて電圧を与える毎にその隙間にスパークを発生させて、第１の入れ子１４の表面層を少しずつ除去する。
【００３４】
第１の入れ子１４の他の面、即ち、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面およびパーティングライン面Ｐは、一般的には切削加工によって形成され、加工面は研磨によって仕上げられる。尚、切削加工および研磨による加工段階では、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆による膜厚相当分を、追い込み加工する。
【００３５】
具体的には、第１の入れ子１４のキャビティ面およびパーティングライン面、及び他の面（Ｘ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面）に表面被覆される皮膜の膜厚をＭとしたとき、第１の入れ子１４の高さＨ２、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）Ｗ１、Ｗ２は、おのおのｈ２＝Ｈ２−Ｍ、ｗ１＝Ｗ１−２×Ｍ、ｗ２＝Ｗ２−２×Ｍまで追い込み加工される。追い込み加工の切削加工値は、以下に記載する表面被覆材料の膜厚によって適宜選択される（図６（ａ）、（ｂ）参照）。
尚、第１の入れ子１４の底面、すなわち固定側型板１３の底面と接する面を含めて、全面を表面被覆する場合は、上記Ｚ軸方向の高さは、ｈ２＝Ｈ２−２×Ｍまで追い込み加工される。
【００３６】
次に、第１の入れ子１４の全面、又は固定側型板１３の入れ子収納部の底面と接する面を除く面、すなわち、キャビティの一部を構成するキャビティ面、およびパーティングライン面の一部が形成された面、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちのいずれか一つ又は複数で被覆される。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣの被覆方法については、特に制限はなく、常法によればよいが、一例として、物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いることができる。これらの蒸着法には、それぞれ得失があり、その目的によって選択できるが、処理温度が２００°Ｃから６００°Ｃと低く、金型材料の焼戻し温度以下で処理できるプラズマＣＶＤ法やＰＶＤ法が好適である。
【００３７】
被覆材料の膜厚Ｍは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮのうちのいずれか単層で被覆される場合は、２μｍないし５μｍ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層で被覆される場合は、５μｍないし７μｍである。特に、入れ子の耐摩耗性、耐焼付性を向上するためには、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆が好適である。３層被覆する場合は、追い込み加工された入れ子の表面粗さを研磨により、Ｒａ０．２に仕上げた後、洗浄し、ＴｉＣｌ、Ｈ２ＣＨ４の混合ガス中で、金型材料に密着性の良いＴｉＣを被覆し、さらに洗浄とＮ２ガスを追加してＴｉＣＮを被覆、最後にＴｉＣＬ４、Ｈ２、Ｎ２ガスにより、ＴｉＮを被覆する。
【００３８】
金型材料としては、固定側型１、可動側型２には耐摩耗性や耐腐食性等を考慮して、ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−１２等の合金工具鋼やＳＵＳ４２０Ｊ２等の快削ステンレス鋼等が使用されるが、成形時における固定側型１と可動側型２との衝合の際の衝突等によるバリの発生や摩耗等に対応する必要がある。本実施例に係る金型においては、その表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主として物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いて蒸着する。また、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆とすることで、ＴｉＣの金型表面への充分な密着力を得ることができ、繰り返し衝撃等を受けても皮膜が金型の表面から剥離する問題を回避することができる。
尚、固定側型１、可動側型２には、コスト低減のために、Ｓ５５Ｃ鋼が使用されることがあり、さらにコスト低減のためにＳ４５Ｃ鋼、Ｓ３５Ｃ鋼等の低炭素鋼の使用が望まれている。
しかし、Ｓ５５Ｃ鋼でもそのまま使用すると硬度が低く、接触面にヘタリなどが発生することから、接触面の硬度を上昇させるために火炎焼入れを施すことが多いが、Ｓ５５Ｃ鋼より炭素含有量の低い低炭素鋼では焼入れで硬度を上昇させることは困難であり、一般には、その使用は、金型部品の一部に限定されている。本実施例に係る金型においては、その表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主として物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いて蒸着することにより、Ｓ５５Ｃ鋼や、更に炭素含有量の低い低炭素鋼を使用することもできる。
【００３９】
実施例１の固定側型１について、具体的に説明する。固定側型１を構成する第１の入れ子１４と、使用される射出成形機の総型締め力との具体的な例は図５に示した。射出成形機の総型締め力が公称１００トンの場合、その８０％を型締め力とし、Ｘ軸方向の一辺が３００ｍｍ、Ｙ軸方向の一辺が４００ｍｍ、Ｚ軸方向の高さが７０ｍｍの固定側型板１３に配設される、第１の入れ子１４のＸ軸方向の一辺が１２０ｍｍ、Ｙ軸方向の一辺が１８０ｍｍ、すなわち、底面部面積が２１６００ｍｍ２、高さが５０ｍｍの場合、金型材料の縦弾性係数Ｅを２０５８００Ｎ／ｍｍ２として、δ１＝Ｈ×（Ｆ／Ｓ）／Ｅに基づいて計算された縦歪量は８．８μｍ、ポアソン比を０．３として、横歪量はＸ軸方向で６．４μｍ、Ｙ軸方向で９．５μｍとなる。
【００４０】
次に、第１の入れ子１４は、キャビティ面を放電加工によって加工し、パーティングライン面の一部が形成された面は、切削加工によって加工した後、研磨によって仕上げた。尚、切削加工および研磨による加工段階では、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆による膜厚相当分を、追い込み加工し、追い込み加工後の仕上がり寸法は、固定側型板１３の入れ子収納部の高さより、上記計算された縦歪量である８．８μｍから表面被覆の膜厚相当分減じた寸法とした。この後、以下に説明するＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮによる表面被覆の膜厚を３μｍに管理することで、第１の入れ子１４は、型締め力による縦弾性歪量と略等しい突出量を有することになる。
【００４１】
第１の入れ子１４の他の面、即ち、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面は、切削加工によって加工した後、加工面は研磨によって仕上げた。尚、型締め力による横歪量はＸ軸方向で６．４μｍ、Ｙ軸方向で９．５μｍとなるため、固定側型板１３の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離より、それぞれの横歪量相当値及び、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆の膜厚相当分３μｍを見込んで、追い込み加工した。
【００４２】
追い込み加工された第１の入れ子１４のキャビティ面、及びパーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、Ｙ軸方向の対向する面に、比較的低温度の２００°Ｃないし６００°Ｃで処理可能なアークプラズマＰＶＤ法を用いてＴｉＮ又はＣｒＮを膜厚３μｍ被覆した。
【００４３】
ＴｉＮ又はＣｒＮで表面被覆した第１の入れ子１４を、固定側型板１３の入れ子収納部に配接した場合、第１の入れ子１４のパーティングライン面の一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面より、縦弾性歪量に相当した突出量を有することになる。
一方、第１の入れ子１４のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面は、被覆されたＴｉＮ又はＣｒＮの膜厚を含んで固定側型本体の入れ子収納部と、縦弾性歪に基づく横弾性歪に相当する隙間を有しているが、第１の入れ子１４のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面は、ＴｉＮ又はＣｒＮによって被覆されていることから、固定側型板１３の入れ子収納部の内面との摺動抵抗が少なく、固定側型１の組み立て作業が容易となる。
【００４４】
第１の入れ子１４のキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面を同様に、アークプラズマＰＶＤ法を用いてＤＬＣを各々膜厚約１μｍ被覆しても良い。この場合、ＤＬＣによる表面被覆はＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮによる表面被覆に対して、膜厚が約１μｍと薄いことから、第１の入れ子１４の、パーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面を膜厚相当分、追い込み加工せず、射出成形機の型締め力を増加させることで対応することもできる。また、ＤＬＣにより被覆した面は、摩擦係数が０．１と小さく、固定側型本体の凹部の内面との摺動抵抗が少なく、固定側型１の組み立て作業はより容易となる。
【００４５】
また、第１の入れ子１４のキャビティＣの一部を構成するキャビティ面、及びパーティングライン面の一部が形成された面を同様に、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層で被覆しても良い。この３層被覆においては、被覆膜厚は５μｍないし７μｍとなる。第１の入れ子１４の高さＨ２を、膜厚増加分、すなわち、５μｍないし７μｍ予め減じて、追い込み切削する。そうすることにより、第１の入れ子１４のパーティングライン面の一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面より、型締め力による弾性変形と略等しい突出量を有することになる。
３層被覆する場合は、追い込み加工された入れ子の表面粗さを研磨により、Ｒａ０．２に仕上げた後、洗浄し、ＴｉＣｌ、Ｈ２ＣＨ４の混合ガス中で、金型材料に密着性の良いＴｉＣを被覆し、さらに洗浄とＮ２ガスを追加してＴｉＣＮを被覆、最後にＴｉＣＬ４、Ｈ２、Ｎ２ガスにより、ＴｉＮを被覆する。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆とすることで、ＴｉＣの金型表面への充分な密着力を得ることができ、繰り返し衝撃等を受けても皮膜が金型の表面から剥離する問題を回避することができる。
【００４６】
（作用）
次に、上記実施の形態に係る、固定側型１を含む、射出成形用金型を使用した射出成形の作用について、図７を参照しながら説明する。尚、図７においては、金型の要部としての、固定側型板１３、第１の入れ子１４、可動側型板２４、第２の入れ子２６の関係のみを図示し、スプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８等は省略している。
【００４７】
型締め装置（図示せず）は、当該型締め装置を構成する型締めシリンダ（図示せず）が作動してトグル機構（図示せず）を動作させ、可動側型２を固定側型１に向けて移動させ、固定側型１と可動側型２とを閉じる。金型が閉じられると、第１の入れ子１４のパーティングライン面Ｐの一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面からδ１だけ凸状態に突出しており、型締め力による圧縮力で、Ｚ軸方向にはδ１の縦弾性歪が発生する。同時に、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪δ２ｘ、δ２ｙが発生する。
しかるに、第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６の、型締め前における固定側型１及び可動側型２のパーティング面からの突出量が縦弾性歪δ１によって吸収され、固定側型１に配設された第１の入れ子１４と、可動側型２に配設された第２の入れ子２６のパーティング面には、縦弾性歪δ１に応じた圧縮応力が発生し、確実かつ強固な密着状態を得ることができる。第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面と、固定側型板１３、可動側型板２４の入れ子収納部との間には、横弾性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙに対応した隙間が設定されていることから、縦弾性歪による横弾性歪を吸収することができる。
【００４８】
射出成形用金型の準備が完了すると、溶融した樹脂は、射出成形機のノズル（図示せず）とスプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８とを経て、キャビティＣに充填される。キャビティ内に溶融樹脂が充填される際に、キャビティＣに内部圧力が発生するが、第１の入れ子１４と第２の入れ子２６で構成されるパーティング面は、Ｚ軸方向にδ１の縦弾性歪が発生することにより確実かつ強固に密着し、溶融樹脂がはみ出すことを防止している。
【００４９】
射出成形用金型が完全に閉じて、溶融樹脂がキャビティＣ内に射出されると、そのキャビティＣ内にあった空気を圧縮する。この空気および溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分を排気するために、パーティングライン面には、ガスベント溝が設けられる。ガスベント溝は、空気および溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分を排気でき、射出された溶融樹脂の流れ込みを防止する観点から、通常は０．０１ｍｍないし０．０２ｍｍ、幅３ｍｍないし１０ｍｍ程度の溝として加工されている。本実施例に係る金型においては、ガスベント溝にもＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の皮膜が形成され、耐食性、耐酸化性が向上することから、溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分がデポジットとして付着しにくく、長期にわたって、ガスベントの排気機能が維持される。
成形材料としての溶融樹脂がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）の場合、金型温度も１３０°Ｃないし１５０°Ｃと高く、溶融樹脂の粘性が低いため、僅かな隙間であっても溶融樹脂のはみ出しが発生しやすく、ガスベント溝は０．００５ｍｍないし０．０１ｍｍの深さに管理する必要があるが、本実施例の金型によれば、ガスベント溝が設けられたパーティング面は、Ｚ軸方向に発生した縦弾性歪に基づく応力により確実かつ強固に密着して、バリの発生を防止しながら、上記ガスベント溝から、溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分の排気を長期にわたって維持することができ、特に好適である。
同様に、成形材料としてＰＯＭ（ポリアセタール）を使用し、金型温度を１２０°Ｃないし１３０°Ｃと高く設定した場合も、バリの発生を防止することができる。
【００５０】
金型への溶融樹脂の充填後、金型内部は保圧状態を維持され、金型が冷却されてスプルー部分が凝固点に達すると、保圧は終了され、型締め装置の型締めシリンダがトグル機構を動作させて、可動側型２を固定側型１から離間させ、型開きを行う。このとき、エジェクタプレート３３は、脱型時に図示外の駆動手段によって進出させられて、エジェクタピン３４及びエジェクタスリーブ３５を第２の入れ子２６から突出させ、これによりキャビティＣ内の製品を押圧して第２の入れ子２６から製品を離間させる。
第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６は、それぞれに発生する歪が弾性限度内の歪であるため、型開き後は、固定側型板１３及び可動側型板２４の入れ子収納部へ配設された状態に復元し、応力は緩和される。従って、バリを発生させない確実かつ強固な密着を実現しながら、メンテナンスにおいては型板と入れ子の間で、かじりを発生させない保守性に優れた金型が実現される。
【００５１】
固定側型板１３と第１の入れ子１４は、成形時の熱膨張を等しくするために、一般的には同一材料で構成されるが、同じ材質で、互いに僅かな隙間で嵌入する場合は、面同士がかじりやすい条件となる。このかじりは固定側型板１３と第１の入れ子１４との組み込み作業時や分解作業時に発生しやすい。特に、一定の成形を繰り返した後に、金型のメンテナンスをするために分解する場合は、かじり部分が外れなかったり、破損して成形不良となることがある。
本実施例の金型によれば、型締め中に発生する第１の入れ子１４の歪は弾性変形歪の範囲内であるため、型開き後は、固定側型板１３の入れ子収納部へ嵌入された状態に復元し、応力は緩和され、更に第１の入れ子１４の、固定側型板１３の入れ子収納部との接触面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を表面被覆しているため、面同士のかじりを防止できる。また、ＤＬＣで被覆した場合は、摩擦係数が０．１と極めて小さく、耐かじり性を更に向上させることができる。
【００５２】
図８に、型締め力が１８トンから１００トンの射出成形機に、本発明による射出成形用金型をとりつけて、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ／ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂アロイ）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の各種樹脂材料を使って成形作業を繰り返した場合の金型修理回数を、比較例との対比で示した。修理回数は、成形作業を繰り返し継続した場合に成形不具合が発生したために、金型を分解し、修理した回数を示す。
成形不具合としては、一般的に、入れ子やスライドコアのかじり、成形品の白化や離型不良、ショートモールド、バリ、ガス焼け、そり等がある。また、オーバーホール（ＯＨ）のみの回数とは、金型修理の作業として、カジリ箇所の磨き、研磨、表面溶接等の作業、バリが発生した場合の溶接や仕上げ加工、入れ子同士の当接状態の調整作業等を必要とせず、金型のクリーニング作業のみで不具合が解消された回数と定義した。
【００５３】
図８に示した修理回数に占める、オーバーホール（ＯＨ）のみの比率が高い場合は、成形作業を繰り返し継続した場合に、金型におけるかじりやバリの発生が少ないことを示している。成形製品ＡないしＩにおいて、射出成形機の型締め力や、成形材料が異なっても、本発明による実施例では比較例に対して、修理回数に占めるオーバーホール（ＯＨ）のみの比率が向上し、かじりやバリの発生が減少した。
【００５４】
図９を参照しながら、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ｍＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＣ／ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂アロイ）等の各種樹脂材料を使用した本実施例における金型のオーバーホール（ＯＨ）について更に説明する。
一般に射出成形作業を継続すると、金型表面には溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分がデポジットとして付着するが、このデポジットはガスの通り抜ける場所に集中する。このガスは、金型のパーティング面に設けたガスベント溝のみならず、意図しない入れ子のパーティング面同士の変形による密着不良が発生した場所からも排出される。このようなガスの排出場所には、成形作業を継続すると、成形材料としての溶融樹脂に含まれる添加剤などの有機物が固着し、金型の表面に凹凸を発生させ、ガスの排気を阻害する。尚、デポジットの付着が始まると、ガスの排出を妨げ、更にデポジットが付着しやすくなるという悪循環になる。この状態で成形作業を継続すると、遂にはガスベント溝が塞がり、入れ子のパーティング面の隙間は拡大し、成形製品にガス焼け、ショートショット、表面不良、バリ等が発生し、オーバーホール（ＯＨ）が必要になる。
【００５５】
本実施例においては、入れ子のキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された面、入れ子収納部の底面を除く面がＣｒＮやＴｉＮで表面被覆されていることから、入れ子表面の耐食性、耐酸化性が向上し、デポジットが付着しにくく、かつ、入れ子のパーティング面同士は、弾性歪を吸収すべく確実かつ強固に密着していることから、パーティング面同士の変形による密着不良が発生することもなく、オーバーホール（ＯＨ）期間を大幅に伸ばすことができた。
図９に示したように、成形製品ａにおいては、比較例として、約１００００回程度の成形ショット数でオーバーホール（ＯＨ）していた金型が、本実施例においては、約１５０００回までオーバーホール（ＯＨ）期間を延ばすことができた。同様に、成形製品ｂ、ｃ、ｄ、ｅにおいても、それぞれオーバーホール（ＯＨ）期間を延ばすことができた。更に、入れ子のパーティング面同士は、成形サイクル毎に、弾性変形限度内で密着と解放を繰り返し、その表面は耐摩耗、耐食性に優れたＣｒＮやＴｉＮで表面被覆されていることから、デポジットの除去に砥石を使用した研磨作業を必要とせず、ブラシ等を使用した軽微なクリーニング作業で終了することができ、入れ子の表面被覆を長期わたり維持することができた。
【実施例２】
【００５６】
図１０は本発明に係る実施例２の射出成形用金型の説明図であり、実施例１の図３に対応する図である。
尚、実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。実施例２の射出成形用金型は、可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６が複数の分割入れ子で構成される点で、実施例１における射出成形用金型と相違する。尚、製品形状が複雑な場合や、製品形状の一部の仕様が異なる場合には、例えば、可動側型２を構成する可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６を分割した入れ子で構成し、入れ子の加工を容易にしたり、仕様に対応した入れ子を分割して加工し、この分割された入れ子を仕様に応じて交換して、成形することが行われている。
【００５７】
図１０及び図１１を参照しながら、可動側型２について詳細に説明する。可動側型２は、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４、および可動側型板２４の固定側型１側に、キャビティＣを形成し固定側型板１３の入れ子収納部に配接された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６から構成される。更に、第２の入れ子２６は、複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割され、板状の可動側型板２４に形成された入れ子収納部に並接して配設される。尚、固定側型１については、実施例１で説明した構成と共通することから、以下の説明においては、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、入れ子収納部が形成された可動側型板２４と、可動側型板２４の入れ子収納部に配設され、固定側型板１３の入れ子収納部に配設された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５及びパーティングライン面Ｐの一部が形成された第２の入れ子２６との、互いに嵌入すべき面同士の加工寸法を説明した図であり、実施例１の図４に対応する図である。
【００５９】
可動側型板２４の入れ子収納部の底面と、パーティングライン面の一部が形成された面との距離をＧ１、可動側型板２４の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面ＣＦおよびパーティングライン面Ｐの一部が形成された入れ子２６ａ、２６ｃの可動側型２のＺ軸方向高さをＧ２、型締め力による入れ子２６ａ、２６ｃの縦弾性歪による圧縮変形量をδ１としたとき、入れ子２６ａ、２６ｃはＧ２＝Ｇ１＋δ１の関係を満たす高さＧ２に設定される。
【００６０】
入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃの他の面は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離を、それぞれＵ１（＝Ｕ１ａ＋Ｕ１ｂ＋Ｕ１ｃ）、Ｕ２（＝Ｕ２ａ＋Ｕ２ｂ＋Ｕ２ｃ）、可動側型板２４の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離を、それぞれ、Ｔ１、Ｔ２、としたとき、入れ子２６ａ、２６ｃに型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、入れ子２６ａ、２６ｃのＸ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｘ、Ｙ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｙとしたとき、Ｕ１＝Ｔ１−２×δ２ｘ、Ｕ２＝Ｔ２−２×δ２ｙの関係を満たす幅Ｕ１及びＵ２に設定される。
【００６１】
入れ子２６ａ、２６ｃに型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪による圧縮変形量δ１を算出する過程は、実施例１における第１の入れ子１４の場合と同様である。また、入れ子２６ａ、２６ｃのＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、入れ子２６ａ、２６ｃには、同様にＸ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪が発生し、その算出する過程は実施例１における第１の入れ子１４の場合と同様である。但し、Ｚ軸方向のパーティング面のみを有する分割入れ子（例えば２６ｂ）には、型締め力によるＺ軸方向の圧縮力は作用しないことから、Ｚ軸方向の縦弾性歪による圧縮変形量δ１も、更には縦弾性歪に基づく横断性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙも発生しない。
【００６２】
複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割された第２の入れ子２６の具体的な加工方法についても、実施例１と同様である。また、実施例１における第１の入れ子１４と同様に、その表面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちのいずれか一つ又は複数で被覆される。更に、金型材料としても、実施例１の第１の入れ子１４と同様の材料を使用することができる。
【００６３】
（作用）
次に、図１２を参照しながら、上記実施例２に係る、可動側型２を含む、射出成形用金型を使用した射出成形の作用について説明する。
【００６４】
型締め装置（図示せず）は、当該型締め装置を構成する型締めシリンダ（図示せず）が作動してトグル機構（図示せず）を動作させ、可動側型２を固定側型１に向けて移動させ、固定側型１と可動側型２とを閉じる。金型が閉じられると、入れ子２６ａ、２６ｃのパーティングライン面Ｐの一部が形成された面は、可動側型板２４のパーティングライン面からδ１だけ凸状態に突出しており、型締め力による圧縮力で、Ｚ軸方向にはδ１の縦弾性歪が発生する。同時に、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪δ２ｘ、δ２ｙが発生する。しかるに、固定側型１に配置された第１の入れ子１４と、可動側型２に配置された入れ子２６ａ、２６ｃのパーティング面には、縦弾性歪δ１に対応した圧縮応力が発生し、確実かつ強固な密着状態を得ることができる。更に、可動側型２は分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃから構成され、入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃと可動側型板２４の入れ子収納部との間には、横弾性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙに対応した隙間が設定されていることから、縦弾性歪による横弾性歪を吸収するとともに、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態となる。
【００６５】
射出成形用金型の準備が完了すると、溶融した樹脂は、射出成形機のノズル（図示せず）とスプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８とを経て、キャビティＣに充填される。キャビティ内に溶融樹脂が充填される際に、キャビティＣに内部圧力が発生するが、第１の入れ子１４と入れ子２６ａ、２６ｃで構成されるパーティング面は、Ｚ軸方向にδ１の縦弾性歪が発生することにより確実かつ強固に密着し、溶融樹脂がはみ出すことを防止している。更に、第２の入れ子２６は、複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割され、可動側型板２４に形成された入れ子収納部に並接して配設され、入れ子２６ａと２６ｂのパーティング面、入れ子２６ｃと２６ｂのパーティング面には、バリが発生しやすい条件となるが、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横弾性歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態となり、バリの発生を抑制する。
【００６６】
可動側型２を構成する可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６を分割した複数の入れ子で構成して成形作業を継続する場合、分割された第２の入れ子２６ａと２６ｂのパーティング面、入れ子２６ｃと２６ｂのパーティング面を完全に密着させて組み立てることは困難であり、特に縦バリ、即ち成形製品のＺ軸方向にバリが発生しやすく、デポジットの付着が始まると、パーティング面の隙間は拡大し、成形製品にガス焼け、ショートショット、表面不良、バリ等が発生し、入れ子２６が分割されていない金型に比較して、より短期間でオーバーホールが必要になる。
本実施例においては、金型の型締め力による縦弾性歪に応じて、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横弾性歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態が維持されるとともに、各入れ子表面はＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等で表面被覆されていることから、入れ子表面の耐食性、耐酸化性が向上し、デポジットが付着しにくく、オーバーホール期間を大幅に伸ばすことができた。
また、金型のクリーニングを目的としたオーバーホール作業においては、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ同士の密着は、成形サイクルごとに解放されていることから、金型の分解に際して、分割された入れ子同士のかじりの発生もなく、オーバーホール作業を効率化することができた。
尚、本実施例においては、可動側型２を構成する第２の入れ子２６が、それぞれ、２６ａ、２６ｂ、２６ｃの３つの入れ子に分割された場合について説明したが、第２の入れ子２６の分割は製品形状や仕様に対応して、適宜決定されることはいうまでもない。
【００６７】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 固定側型
２ 可動側型
１１ 固定側取付板
１２ ランナーストリッパープレート
１３ 固定側型板
１４ 入れ子
１５ ロケートリング
１６ スプルーブッシュ
１７ スプルーランナー部
１８ ゲート
２１ 可動側取付板
２２ スペーサブロック
２３ 受け板
２４ 可動側型板
２５ 入れ子凸部
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 入れ子
３０ エジェクタ機構
３１ エジェクタガイドピン
３２ サポートピン
３３ エジェクタプレート
３４ エジェクタピン
３５ エジェクタスリーブ
Ｃ キャビティ
Ｐ パーティング面
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、熱可塑性樹脂を成形する射出成形用金型は、製品が成形されるキャビティを含む溶融した成形材料の注入空間を形成する固定側型及び可動側型を備え、この固定側型及び可動側型を金属製の複数の構成部材で構成している。従来、射出成形用金型においては、キャビティに連通し、キャビティ内の空気及び成形材料から発生するガスを排気する排気通路を１つもしくは複数設けている。そして、樹脂を成形するときは、可動側型を進出させて可動側型の構成部材と固定側型の構成部材とを接合させ、溶融した成形材料をキャビティ内に注入する。この場合、成形材料からガスが発生するが、このガスは排気通路から排出されていく。その後、成形材料がある程度固化したところで、可動側型を後退させてキャビティを開き、製品を取出す。このような工程の繰り返しにより、製品を成形する。
【０００３】
このような射出成形用金型において、キャビティ内に溶融樹脂を充填する際にキャビティ内のガスが円滑に排出されない場合には、キャビティ内のガスが圧縮加熱され、ガス焼けやショートショット、ウェルドライン、シルバー、色ムラ、曇り等の成形不良が発生する。
【０００４】
また、溶融樹脂は高圧でキャビティ内に射出されるために、キャビティ内には高い内部圧力が発生し、パーティング面に隙間が生じると溶融状態の樹脂がパーティング面よりはみ出し、バリを発生させる。この内部圧力に打ち勝つ型締め力を型締め装置によって射出成形用金型に作用させることで、パーティング面より樹脂がはみ出すことを防止している。このようにパーティング面を構成する接触面には大きな接触面圧が作用するために、接触面には硬度を高くする焼入れ等の熱処理が施される。
【０００５】
そのために、射出成形用金型は、一般に、耐摩耗性や耐腐食性等を考慮して、ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−１２等の合金工具鋼やＳＵＳ４２０Ｊ２等のステンレス焼入れ鋼等から形成されることが多いが、溶融樹脂の成形時のコアモールドとキャビティモールドとの衝合の際の衝突等によるバリの発生や摩耗等に対応するため、その表面にＴｉＣ、ＴｉＮ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主としてプラズマ溶射等の適宜の方法により、金型の表面に溶射することにより、保護用の皮膜が形成されることもある。
【０００６】
特に、パーティング面とキャビティやコアとの境界部は、樹脂の成形に際して金型同士の合わせ目となり、バリや欠損が生し易いため、これらの境界部にＷＣ−１２Ｃｏ、ＷＣ−１７Ｃｏ、ＷＣ２７−ＮｉＣｒ、ＷＣ−１４ＣｏＣｒ、ＷＣ／ＴｉＣ−１７Ｎｉ、Ｃｒ３Ｃ２−２５ＮｉＣｒのうちのいずれか又は複数の炭化物サーメットを皮膜材料として溶射して皮膜を形成することにより、金型の欠損やバリの発生を効果的に抑制する金型の表面加工方法が開示されている（特許文献１参照：特開２００４−３１４３３５）。
【０００７】
また、固定側型と可動側型とのパーティング面のいずれか一方、あるいは両方に、他方のパーティング面に接触して隙間を形成する複数個の着脱自在なサポートブロックを取り付け、隙間全体をガスベントとして機能させるようにするとともに、バリの発生を防止するために、型締め時のパーティング面の隙間が５〜２５μｍとなるように、サポートブロックの高さを調整するようにした射出成形用金型も開示されている（特許文献２参照：特開２００３−５３７９８）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−３１４３３５（４頁、５頁、図２）
【特許文献２】特開２００３−５３７９８（２頁、３頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかるに、射出成形用金型の開きに関しては、パーティング面の隙間を略２０μｍ以下に維持しなければバリの発生を抑えることが難しいことが経験的に知られている。したがって、パーティング面を構成する接触面に隙間を設けた場合には、射出成形用金型の僅かな変形により接触面同士が少しでも離れると、バリが発生する隙間の上限値をすぐに超えてしまうために、成形条件に制限を加えることによって接触面同士の離脱を防止する処置も実施されている。
【００１０】
しかし、このような成形条件に制限を加える方策を採用できない場合には、型締め力を上昇させてパーティング面を構成する接触面の接触面圧を大きくする方法が採用されるが、この方法では、成形機を大型化する必要があり、設備コスト、操業コストとも大きくなる問題がある。
また、同じ型締め力の成形機を使用しながら、パーティングライン面における入れ子同士の接触面積を小さくすることによって、接触面圧を大きくする方法も採用されるが、必要以上の接触面圧を接触面に作用させると、接触面の損傷やヘタリが発生するため、かえってバリの原因にもなる。更に、複雑な製品形状に対応する場合には、入れ子を複数の入れ子から構成することが行われているが、型締め方向と直角方向にパーティング面が発生し、金型の加工精度及び組立精度を向上させても、バリを効果的に抑制できないという問題があった。
【００１１】
また、パーティング面を構成する接触面、更にはパーティング面とキャビティやコアとの境界部に、炭化物サーメットを皮膜材料として溶射して皮膜を形成した場合であっても、必ずしも金型表面への充分な密着力を得ることができず、繰り返し衝撃等を受けているうちに皮膜が金型の表面から剥離し、本来の機能を十分に発揮させることができない問題があった。
【００１２】
本発明は、上記事実に鑑みてなされたものであり、固定側型と可動側型とのパーティング面、及び複数に分割された分割入れ子同士の密着を確実にし、成形不良の発生を長期にわたり防止することができる射出成形用金型の製造方法及びこれを用いた射出成形用金型を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記課題を解決するために、請求項１記載の射出成形用金型は、
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子、とからなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする。
【００１４】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の射出成形用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記パーティングライン面に対する突出量が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の縦弾性歪量以下であり、
前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面と対向する面を除く他の面と、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記入れ子収納部の対向する面との隙間が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の横弾性歪量以下である、
ことを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の射出成形用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の少なくとも一方の入れ子が、複数に分割されて、前記固定側型板に設けられた前記入れ子収納部、又は前記可動側型板に設けられた前記入れ子収納部に並接して配設された、
ことを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかに記載の射出成型用金型において、
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の全面、又はそれぞれの入れ子が配設される前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面とそれぞれ接する面を除く面が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮ、ＤＬＣのうちのいずれか一つ又は複数の皮膜で被覆されている、
ことを特徴とする。
【００１７】
前記課題を解決するために、請求項５記載の射出成型用金型の製造方法は、
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、固定側型と可動側型とのパーティング面、及び複数に分割された分割入れ子同士の密着を確実にし、成形不良の発生を長期にわたり防止することができる低コストの射出成形用金型及び射出成形用金型の製造方法得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る射出成型用金型の全体構成図
【図２】本発明に係る射出成形用金型の固定側型及び可動側型の構成図
【図３】本発明に係る固定側型及び可動側型の入れ子の加工寸法を説明した図
【図４】本発明に係る固定側型及び可動側型の入れ子の縦弾性歪及び横弾性歪の算出過程を説明した図
【図５】成形機の型締め能力に対応した入れ子の縦弾性歪及び横弾性歪の算出例を示した図
【図６】本発明に係る入れ子の追い込み加工の切削加工値を説明した図
【図７】本発明に係る射出成形用金型を使用した射出成形の作用を説明した図
【図８】本発明に係る射出成形用金型と比較例の射出成形用金型の修理回数の例を示した図
【図９】本発明に係る射出成形用金型と比較例の射出成形用金型のオーバーホールまでの成形ショット数の例を示した図
【図１０】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例を説明した図
【図１１】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例の可動側型の入れ子の加工寸法を説明した図
【図１２】本発明に係る射出成形用金型の他の実施例の射出成形用金型の作用を説明した図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例としての実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。また、以下の図面を使用した説明において、図面は模式的なものであり、各寸法の比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。尚、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、可動側型が固定側型に対して進退する方向をＺ軸方向、金型のパーティングライン面と平行な方向をＸ軸方向及びＹ軸方向とする。
【実施例１】
【００２１】
（概略構成）
図１に示すように、本発明の実施の形態に係る射出成形用金型は、製品が成形されるキャビティＣを含む溶融した成形材料の注入空間を形成する第１の金型１（固定側型１）と第２の金型２（可動側型２）を備え、注入空間に連通した接合部を形成する金属製の複数の構成部材を備えている。
【００２２】
固定側型１を構成する構成部材としては、固定側取付板１１と、ランナーストリッパープレート１２と、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４とがある。固定側取付板１１，ランナーストリッパープレート１２、及び入れ子１４が配設された固定側型板１３は順に接合されている。固定側取付板１１には成形材料が供給される構成部材としてのロケートリング１５が設けられている。固定側取付板１１及びランナーストリッパープレート１２には、ロケートリング１５に連通し成形材料の注入空間としての通路を形成する構成部材としてのスプルーブッシュ１６が設けられている。また、固定側型板１３の固定側型板１１側には注入空間としてのスプルーランナー部１７が形成されている。１８はスプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲートである。
【００２３】
可動側型２を構成する構成部材としては、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４とがある。可動側型板２４の固定側型１側には、第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６が接合により取付けられている。
【００２４】
３０は可動側型２に設けられ各種構成部材で構成されたエジェクタ機構である。エジェクタ機構３０は、可動側取付板２１と受け板２３との間に架設されたエジェクタガイドピン３１及びサポートピン３２に沿って移動可能な一対のエジェクタプレート３３と、エジェクタプレート３３に設けられエジェクタプレート３３と同動する複数のエジェクタピン３４と、エジェクタプレート３３に設けられエジェクタプレート３３と同動するとともに上記センターピン２９に同軸で摺動可能に設けられたエジェクタスリーブ３５とを備えて構成されている。そして、エジェクタプレート３３は常時は図示外の付勢手段によって後退位置に位置させられ、脱型時に図示外の駆動手段によって進出させられて、エジェクタピン３４及びエジェクタスリーブ３５を入れ子２６から突出させ、これによりキャビティＣ内の製品を押圧して第２の入れ子２６から製品を離間させる。
【００２５】
（固定側型１および可動側型２の構成）
図２及び図３を参照しながら、固定側型１について詳細に説明する。固定側型１は、固定側取付板１１と、ランナーストリッパープレート１２と、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面、およびパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４とから構成される。可動側型２は、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４、および可動側型板２４の固定側型１側に、キャビティＣを形成し固定側型板１３の入れ子収納部に配設された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む面２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６から構成される。
尚、可動側型２については、第２の入れ子２６が、第１の入れ子１４のキャビティ面に望む面２５を有した構成以外は固定側型１と共通することから、以下の説明においては、その説明を省略する。
【００２６】
図３は、入れ子収納部が形成された固定側型板１３と、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４との、互いに嵌入すべき面同士の加工寸法を説明した図である。
【００２７】
固定側型板１３の入れ子収納部の底面と、パーティングライン面の一部が形成された面との距離をＨ１、固定側型板１３の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面およびパーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子１４の固定側型１のＺ軸方向高さをＨ２、型締め力による第１の入れ子１４の縦弾性歪による圧縮変形量をδ１としたとき、第１の入れ子１４はＨ２＝Ｈ１＋δ１の関係を満たす高さＨ２に設定される。
【００２８】
第１の入れ子１４の他の面は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）を、それぞれＷ１、Ｗ２、固定側型板１３の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）を、それぞれ、Ｖ１、Ｖ２、としたとき、第１の入れ子１４に型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、第１の入れ子１４のＸ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｘ、Ｙ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｙとして、Ｗ１＝Ｖ１−δ２ｘ、Ｗ２＝Ｖ２−δ２ｙの関係を満たす幅Ｗ１及びＷ２に設定される。
【００２９】
図４及び図５を参照しながら、縦弾性歪による圧縮変形量δ１を算出する過程を説明する。射出成形用金型は、成形される樹脂成形品に応じて適宜選択された射出成形機の型締め装置（図示せず）に取り付けられ、射出成形機の型締め能力に応じて、必要な型締め力が適宜設定される。型締め力は、キャビティ内圧力、キャビティの投影面積、ランナーの投影面積等をもとに推定し、型締め力の余裕と適用される射出成形機の運転費用を考慮した上で、射出成形機の有する最大型締め力の８０％程度を基準に設定される。この型締め力による第１の入れ子１４の縦弾性歪による圧縮変形量δ１（Ｚ軸方向）は、型締め力をＦ、第１の入れ子１４の底面部面積をＳ，第１の入れ子１４のＺ軸方向の高さをＨ、第１の入れ子１４を構成する金型材料の縦弾性係数をＥ、とした場合、δ１＝Ｈ×（Ｆ／Ｓ）／Ｅに基づいて計算される（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３０】
次に、第１の入れ子１４のＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、第１の入れ子１４には、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪が発生する。第１の入れ子１４を構成する金型材料のポアソン数をｍとすると、横弾性歪によるＸ軸方向の膨張変形量δ２ｘは、δ２ｘ＝δ１×（１／ｍ）×（Ｗ１／Ｈ）、同様にＹ軸方向の膨張変形量δ２ｙは、δ２ｙ＝δ１×（１／ｍ）×（Ｗ２／Ｈ）に基づいて計算される（図４（ａ）、（ｂ）参照）。
【００３１】
図５に、使用される射出成形機の型締め能力を、それぞれ、１５トン、５０トン、７５トン、１００トン、１８０トン、３５０トンとした場合の、想定される型板のＸ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向の寸法、及びこの型板の入れ子収納部に配設される入れ子の底面部面積Ｓ、に対して、各入れ子に発生する縦歪及び横歪を計算した結果を示した。尚、計算に際して、金型材料の縦弾性係数Ｅを２０５８００Ｎ／ｍｍ２、ポアソン定数の逆数であるポアソン比１／ｍを０．３とした。使用される射出成形機の型締め力と、射出成形製品の形状及び寸法によって、適宜選択される入れ子の底面部面積Ｓに応じて、縦歪量及び横歪量は適宜設定することができる。
【００３２】
以下、図６ないし図８を参照しながら、第１の入れ子１４のキャビティ面、パーティングライン面および他の面の加工過程を説明する。
【００３３】
第１の入れ子１４のキャビティ面の加工方法については、特に制約はなく、常法によればよいが、キャビティＣは、一般的には放電加工によって加工される。この放電加工は、まず、加工用電極（放電マスタ）を加工し、この加工用電極と加工対象物である第１の入れ子１４（導電金属）との間の放電の作用により、第１の入れ子１４の表面層を除去する加工方法であり、加工液中に加工用電極と加工対象物である第１の入れ子１４とを対向させ、高周波パルス電源を用いて電圧を与える毎にその隙間にスパークを発生させて、第１の入れ子１４の表面層を少しずつ除去する。
【００３４】
第１の入れ子１４の他の面、即ち、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面およびパーティングライン面Ｐは、一般的には切削加工によって形成され、加工面は研磨によって仕上げられる。尚、切削加工および研磨による加工段階では、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆による膜厚相当分を、追い込み加工する。
【００３５】
具体的には、第１の入れ子１４のキャビティ面およびパーティングライン面、及び他の面（Ｘ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面）に表面被覆される皮膜の膜厚をＭとしたとき、第１の入れ子１４の高さＨ２、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面間距離（幅）Ｗ１、Ｗ２は、おのおのｈ２＝Ｈ２−Ｍ、ｗ１＝Ｗ１−２×Ｍ、ｗ２＝Ｗ２−２×Ｍまで追い込み加工される。追い込み加工の切削加工値は、以下に記載する表面被覆材料の膜厚によって適宜選択される（図６（ａ）、（ｂ）参照）。
尚、第１の入れ子１４の底面、すなわち固定側型板１３の底面と接する面を含めて、全面を表面被覆する場合は、上記Ｚ軸方向の高さは、ｈ２＝Ｈ２−２×Ｍまで追い込み加工される。
【００３６】
次に、第１の入れ子１４の全面、又は固定側型板１３の入れ子収納部の底面と接する面を除く面、すなわち、キャビティの一部を構成するキャビティ面、およびパーティングライン面の一部が形成された面、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちのいずれか一つ又は複数で被覆される。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣの被覆方法については、特に制限はなく、常法によればよいが、一例として、物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いることができる。これらの蒸着法には、それぞれ得失があり、その目的によって選択できるが、処理温度が２００°Ｃから６００°Ｃと低く、金型材料の焼戻し温度以下で処理できるプラズマＣＶＤ法やＰＶＤ法が好適である。
【００３７】
被覆材料の膜厚Ｍは、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮのうちのいずれか単層で被覆される場合は、２μｍないし５μｍ、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層で被覆される場合は、５μｍないし７μｍである。特に、入れ子の耐摩耗性、耐焼付性を向上するためには、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆が好適である。３層被覆する場合は、追い込み加工された入れ子の表面粗さを研磨により、Ｒａ０．２に仕上げた後、洗浄し、ＴｉＣｌ、Ｈ２ＣＨ４の混合ガス中で、金型材料に密着性の良いＴｉＣを被覆し、さらに洗浄とＮ２ガスを追加してＴｉＣＮを被覆、最後にＴｉＣＬ４、Ｈ２、Ｎ２ガスにより、ＴｉＮを被覆する。
【００３８】
金型材料としては、固定側型１、可動側型２には耐摩耗性や耐腐食性等を考慮して、ＳＫＤ−１１、ＳＫＤ−１２等の合金工具鋼やＳＵＳ４２０Ｊ２等の快削ステンレス鋼等が使用されるが、成形時における固定側型１と可動側型２との衝合の際の衝突等によるバリの発生や摩耗等に対応する必要がある。本実施例に係る金型においては、その表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主として物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いて蒸着する。また、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆とすることで、ＴｉＣの金型表面への充分な密着力を得ることができ、繰り返し衝撃等を受けても皮膜が金型の表面から剥離する問題を回避することができる。
尚、固定側型１、可動側型２には、コスト低減のために、Ｓ５５Ｃ鋼が使用されることがあり、さらにコスト低減のためにＳ４５Ｃ鋼、Ｓ３５Ｃ鋼等の低炭素鋼の使用が望まれている。
しかし、Ｓ５５Ｃ鋼でもそのまま使用すると硬度が低く、接触面にヘタリなどが発生することから、接触面の硬度を上昇させるために火炎焼入れを施すことが多いが、Ｓ５５Ｃ鋼より炭素含有量の低い低炭素鋼では焼入れで硬度を上昇させることは困難であり、一般には、その使用は、金型部品の一部に限定されている。本実施例に係る金型においては、その表面にＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を、主として物理的蒸着法であるＰＶＤ法や、化学的蒸着法であるＣＶＤ法を用いて蒸着することにより、Ｓ５５Ｃ鋼や、更に炭素含有量の低い低炭素鋼を使用することもできる。
【００３９】
実施例１の固定側型１について、具体的に説明する。固定側型１を構成する第１の入れ子１４と、使用される射出成形機の総型締め力との具体的な例は図５に示した。射出成形機の総型締め力が公称１００トンの場合、その８０％を型締め力とし、Ｘ軸方向の一辺が３００ｍｍ、Ｙ軸方向の一辺が４００ｍｍ、Ｚ軸方向の高さが７０ｍｍの固定側型板１３に配設される、第１の入れ子１４のＸ軸方向の一辺が１２０ｍｍ、Ｙ軸方向の一辺が１８０ｍｍ、すなわち、底面部面積が２１６００ｍｍ２、高さが５０ｍｍの場合、金型材料の縦弾性係数Ｅを２０５８００Ｎ／ｍｍ２として、δ１＝Ｈ×（Ｆ／Ｓ）／Ｅに基づいて計算された縦歪量は８．８μｍ、ポアソン比を０．３として、横歪量はＸ軸方向で６．４μｍ、Ｙ軸方向で９．５μｍとなる。
【００４０】
次に、第１の入れ子１４は、キャビティ面を放電加工によって加工し、パーティングライン面の一部が形成された面は、切削加工によって加工した後、研磨によって仕上げた。尚、切削加工および研磨による加工段階では、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆による膜厚相当分を、追い込み加工し、追い込み加工後の仕上がり寸法は、固定側型板１３の入れ子収納部の高さより、上記計算された縦歪量である８．８μｍから表面被覆の膜厚相当分減じた寸法とした。この後、以下に説明するＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮによる表面被覆の膜厚を３μｍに管理することで、第１の入れ子１４は、型締め力による縦弾性歪量と略等しい突出量を有することになる。
【００４１】
第１の入れ子１４の他の面、即ち、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面は、切削加工によって加工した後、加工面は研磨によって仕上げた。尚、型締め力による横歪量はＸ軸方向で６．４μｍ、Ｙ軸方向で９．５μｍとなるため、固定側型板１３の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離より、それぞれの横歪量相当値及び、以下に説明する第１の入れ子１４の表面被覆の膜厚相当分３μｍを見込んで、追い込み加工した。
【００４２】
追い込み加工された第１の入れ子１４のキャビティ面、及びパーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、Ｙ軸方向の対向する面に、比較的低温度の２００°Ｃないし６００°Ｃで処理可能なアークプラズマＰＶＤ法を用いてＴｉＮ又はＣｒＮを膜厚３μｍ被覆した。
【００４３】
ＴｉＮ又はＣｒＮで表面被覆した第１の入れ子１４を、固定側型板１３の入れ子収納部に配接した場合、第１の入れ子１４のパーティングライン面の一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面より、縦弾性歪量に相当した突出量を有することになる。
一方、第１の入れ子１４のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面は、被覆されたＴｉＮ又はＣｒＮの膜厚を含んで固定側型本体の入れ子収納部と、縦弾性歪に基づく横弾性歪に相当する隙間を有しているが、第１の入れ子１４のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面は、ＴｉＮ又はＣｒＮによって被覆されていることから、固定側型板１３の入れ子収納部の内面との摺動抵抗が少なく、固定側型１の組み立て作業が容易となる。
【００４４】
第１の入れ子１４のキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面を同様に、アークプラズマＰＶＤ法を用いてＤＬＣを各々膜厚約１μｍ被覆しても良い。この場合、ＤＬＣによる表面被覆はＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮによる表面被覆に対して、膜厚が約１μｍと薄いことから、第１の入れ子１４の、パーティングライン面の一部が形成された面、及びＸ軸方向、及びＹ軸方向のそれぞれ対向する面を膜厚相当分、追い込み加工せず、射出成形機の型締め力を増加させることで対応することもできる。また、ＤＬＣにより被覆した面は、摩擦係数が０．１と小さく、固定側型本体の凹部の内面との摺動抵抗が少なく、固定側型１の組み立て作業はより容易となる。
【００４５】
また、第１の入れ子１４のキャビティＣの一部を構成するキャビティ面、及びパーティングライン面の一部が形成された面を同様に、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層で被覆しても良い。この３層被覆においては、被覆膜厚は５μｍないし７μｍとなる。第１の入れ子１４の高さＨ２を、膜厚増加分、すなわち、５μｍないし７μｍ予め減じて、追い込み切削する。そうすることにより、第１の入れ子１４のパーティングライン面の一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面より、型締め力による弾性変形と略等しい突出量を有することになる。
３層被覆する場合は、追い込み加工された入れ子の表面粗さを研磨により、Ｒａ０．２に仕上げた後、洗浄し、ＴｉＣｌ、Ｈ２ＣＨ４の混合ガス中で、金型材料に密着性の良いＴｉＣを被覆し、さらに洗浄とＮ２ガスを追加してＴｉＣＮを被覆、最後にＴｉＣＬ４、Ｈ２、Ｎ２ガスにより、ＴｉＮを被覆する。ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣの３層被覆とすることで、ＴｉＣの金型表面への充分な密着力を得ることができ、繰り返し衝撃等を受けても皮膜が金型の表面から剥離する問題を回避することができる。
【００４６】
（作用）
次に、上記実施の形態に係る、固定側型１を含む、射出成形用金型を使用した射出成形の作用について、図７を参照しながら説明する。尚、図７においては、金型の要部としての、固定側型板１３、第１の入れ子１４、可動側型板２４、第２の入れ子２６の関係のみを図示し、スプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８等は省略している。
【００４７】
型締め装置（図示せず）は、当該型締め装置を構成する型締めシリンダ（図示せず）が作動してトグル機構（図示せず）を動作させ、可動側型２を固定側型１に向けて移動させ、固定側型１と可動側型２とを閉じる。金型が閉じられると、第１の入れ子１４のパーティングライン面Ｐの一部が形成された面は、固定側型板１３のパーティングライン面からδ１だけ凸状態に突出しており、型締め力による圧縮力で、Ｚ軸方向にはδ１の縦弾性歪が発生する。同時に、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪δ２ｘ、δ２ｙが発生する。
しかるに、第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６の、型締め前における固定側型１及び可動側型２のパーティング面からの突出量が縦弾性歪δ１によって吸収され、固定側型１に配設された第１の入れ子１４と、可動側型２に配設された第２の入れ子２６のパーティング面には、縦弾性歪δ１に応じた圧縮応力が発生し、確実かつ強固な密着状態を得ることができる。第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６のＸ軸方向、及びＹ軸方向の面と、固定側型板１３、可動側型板２４の入れ子収納部との間には、横弾性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙに対応した隙間が設定されていることから、縦弾性歪による横弾性歪を吸収することができる。
【００４８】
射出成形用金型の準備が完了すると、溶融した樹脂は、射出成形機のノズル（図示せず）とスプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８とを経て、キャビティＣに充填される。キャビティ内に溶融樹脂が充填される際に、キャビティＣに内部圧力が発生するが、第１の入れ子１４と第２の入れ子２６で構成されるパーティング面は、Ｚ軸方向にδ１の縦弾性歪が発生することにより確実かつ強固に密着し、溶融樹脂がはみ出すことを防止している。
【００４９】
射出成形用金型が完全に閉じて、溶融樹脂がキャビティＣ内に射出されると、そのキャビティＣ内にあった空気を圧縮する。この空気および溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分を排気するために、パーティングライン面には、ガスベント溝が設けられる。ガスベント溝は、空気および溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分を排気でき、射出された溶融樹脂の流れ込みを防止する観点から、通常は０．０１ｍｍないし０．０２ｍｍ、幅３ｍｍないし１０ｍｍ程度の溝として加工されている。本実施例に係る金型においては、ガスベント溝にもＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の皮膜が形成され、耐食性、耐酸化性が向上することから、溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分がデポジットとして付着しにくく、長期にわたって、ガスベントの排気機能が維持される。
成形材料としての溶融樹脂がＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）の場合、金型温度も１３０°Ｃないし１５０°Ｃと高く、溶融樹脂の粘性が低いため、僅かな隙間であっても溶融樹脂のはみ出しが発生しやすく、ガスベント溝は０．００５ｍｍないし０．０１ｍｍの深さに管理する必要があるが、本実施例の金型によれば、ガスベント溝が設けられたパーティング面は、Ｚ軸方向に発生した縦弾性歪に基づく応力により確実かつ強固に密着して、バリの発生を防止しながら、上記ガスベント溝から、溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分の排気を長期にわたって維持することができ、特に好適である。
同様に、成形材料としてＰＯＭ（ポリアセタール）を使用し、金型温度を１２０°Ｃないし１３０°Ｃと高く設定した場合も、バリの発生を防止することができる。
【００５０】
金型への溶融樹脂の充填後、金型内部は保圧状態を維持され、金型が冷却されてスプルー部分が凝固点に達すると、保圧は終了され、型締め装置の型締めシリンダがトグル機構を動作させて、可動側型２を固定側型１から離間させ、型開きを行う。このとき、エジェクタプレート３３は、脱型時に図示外の駆動手段によって進出させられて、エジェクタピン３４及びエジェクタスリーブ３５を第２の入れ子２６から突出させ、これによりキャビティＣ内の製品を押圧して第２の入れ子２６から製品を離間させる。
第１の入れ子１４及び第２の入れ子２６は、それぞれに発生する歪が弾性限度内の歪であるため、型開き後は、固定側型板１３及び可動側型板２４の入れ子収納部へ配設された状態に復元し、応力は緩和される。従って、バリを発生させない確実かつ強固な密着を実現しながら、メンテナンスにおいては型板と入れ子の間で、かじりを発生させない保守性に優れた金型が実現される。
【００５１】
固定側型板１３と第１の入れ子１４は、成形時の熱膨張を等しくするために、一般的には同一材料で構成されるが、同じ材質で、互いに僅かな隙間で嵌入する場合は、面同士がかじりやすい条件となる。このかじりは固定側型板１３と第１の入れ子１４との組み込み作業時や分解作業時に発生しやすい。特に、一定の成形を繰り返した後に、金型のメンテナンスをするために分解する場合は、かじり部分が外れなかったり、破損して成形不良となることがある。
本実施例の金型によれば、型締め中に発生する第１の入れ子１４の歪は弾性変形歪の範囲内であるため、型開き後は、固定側型板１３の入れ子収納部へ嵌入された状態に復元し、応力は緩和され、更に第１の入れ子１４の、固定側型板１３の入れ子収納部との接触面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等の硬度や耐摩耗性に優れる金属や合金を表面被覆しているため、面同士のかじりを防止できる。また、ＤＬＣで被覆した場合は、摩擦係数が０．１と極めて小さく、耐かじり性を更に向上させることができる。
【００５２】
図８に、型締め力が１８トンから１００トンの射出成形機に、本発明による射出成形用金型をとりつけて、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＣ／ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂アロイ）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の各種樹脂材料を使って成形作業を繰り返した場合の金型修理回数を、比較例との対比で示した。修理回数は、成形作業を繰り返し継続した場合に成形不具合が発生したために、金型を分解し、修理した回数を示す。
成形不具合としては、一般的に、入れ子やスライドコアのかじり、成形品の白化や離型不良、ショートモールド、バリ、ガス焼け、そり等がある。また、オーバーホール（ＯＨ）のみの回数とは、金型修理の作業として、カジリ箇所の磨き、研磨、表面溶接等の作業、バリが発生した場合の溶接や仕上げ加工、入れ子同士の当接状態の調整作業等を必要とせず、金型のクリーニング作業のみで不具合が解消された回数と定義した。
【００５３】
図８に示した修理回数に占める、オーバーホール（ＯＨ）のみの比率が高い場合は、成形作業を繰り返し継続した場合に、金型におけるかじりやバリの発生が少ないことを示している。成形製品ＡないしＩにおいて、射出成形機の型締め力や、成形材料が異なっても、本発明による実施例では比較例に対して、修理回数に占めるオーバーホール（ＯＨ）のみの比率が向上し、かじりやバリの発生が減少した。
【００５４】
図９を参照しながら、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）、ｍＰＰＥ（変性ポリフェニレンエーテル）、ＰＣ／ＡＢＳ（ＡＢＳ樹脂とポリカーボネート樹脂アロイ）等の各種樹脂材料を使用した本実施例における金型のオーバーホール（ＯＨ）について更に説明する。
一般に射出成形作業を継続すると、金型表面には溶融樹脂から発生した揮発成分やガス成分がデポジットとして付着するが、このデポジットはガスの通り抜ける場所に集中する。このガスは、金型のパーティング面に設けたガスベント溝のみならず、意図しない入れ子のパーティング面同士の変形による密着不良が発生した場所からも排出される。このようなガスの排出場所には、成形作業を継続すると、成形材料としての溶融樹脂に含まれる添加剤などの有機物が固着し、金型の表面に凹凸を発生させ、ガスの排気を阻害する。尚、デポジットの付着が始まると、ガスの排出を妨げ、更にデポジットが付着しやすくなるという悪循環になる。この状態で成形作業を継続すると、遂にはガスベント溝が塞がり、入れ子のパーティング面の隙間は拡大し、成形製品にガス焼け、ショートショット、表面不良、バリ等が発生し、オーバーホール（ＯＨ）が必要になる。
【００５５】
本実施例においては、入れ子のキャビティ面及びパーティングライン面の一部が形成された面、入れ子収納部の底面を除く面がＣｒＮやＴｉＮで表面被覆されていることから、入れ子表面の耐食性、耐酸化性が向上し、デポジットが付着しにくく、かつ、入れ子のパーティング面同士は、弾性歪を吸収すべく確実かつ強固に密着していることから、パーティング面同士の変形による密着不良が発生することもなく、オーバーホール（ＯＨ）期間を大幅に伸ばすことができた。
図９に示したように、成形製品ａにおいては、比較例として、約１００００回程度の成形ショット数でオーバーホール（ＯＨ）していた金型が、本実施例においては、約１５０００回までオーバーホール（ＯＨ）期間を延ばすことができた。同様に、成形製品ｂ、ｃ、ｄ、ｅにおいても、それぞれオーバーホール（ＯＨ）期間を延ばすことができた。更に、入れ子のパーティング面同士は、成形サイクル毎に、弾性変形限度内で密着と解放を繰り返し、その表面は耐摩耗、耐食性に優れたＣｒＮやＴｉＮで表面被覆されていることから、デポジットの除去に砥石を使用した研磨作業を必要とせず、ブラシ等を使用した軽微なクリーニング作業で終了することができ、入れ子の表面被覆を長期わたり維持することができた。
【実施例２】
【００５６】
図１０は本発明に係る実施例２の射出成形用金型の説明図であり、実施例１の図３に対応する図である。
尚、実施例２の説明において、前記実施例１の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明は省略する。実施例２の射出成形用金型は、可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６が複数の分割入れ子で構成される点で、実施例１における射出成形用金型と相違する。尚、製品形状が複雑な場合や、製品形状の一部の仕様が異なる場合には、例えば、可動側型２を構成する可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６を分割した入れ子で構成し、入れ子の加工を容易にしたり、仕様に対応した入れ子を分割して加工し、この分割された入れ子を仕様に応じて交換して、成形することが行われている。
【００５７】
図１０及び図１１を参照しながら、可動側型２について詳細に説明する。可動側型２は、可動側取付板２１と、スぺーサブロック２２を介して可動側取付板２１に取付けられる受け板２３と、受け板２３に接合される板状の可動側型板２４、および可動側型板２４の固定側型１側に、キャビティＣを形成し固定側型板１３の入れ子収納部に配接された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５を有した構成部材としての第２の入れ子２６から構成される。更に、第２の入れ子２６は、複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割され、板状の可動側型板２４に形成された入れ子収納部に並接して配設される。尚、固定側型１については、実施例１で説明した構成と共通することから、以下の説明においては、その説明を省略する。
【００５８】
図１１は、入れ子収納部が形成された可動側型板２４と、可動側型板２４の入れ子収納部に配設され、固定側型板１３の入れ子収納部に配設された第１の入れ子１４のキャビティ面に望む凸部２５及びパーティングライン面Ｐの一部が形成された第２の入れ子２６との、互いに嵌入すべき面同士の加工寸法を説明した図であり、実施例１の図４に対応する図である。
【００５９】
可動側型板２４の入れ子収納部の底面と、パーティングライン面の一部が形成された面との距離をＧ１、可動側型板２４の入れ子収納部に配設され、キャビティＣの一部を構成するキャビティ面ＣＦおよびパーティングライン面Ｐの一部が形成された入れ子２６ａ、２６ｃの可動側型２のＺ軸方向高さをＧ２、型締め力による入れ子２６ａ、２６ｃの縦弾性歪による圧縮変形量をδ１としたとき、入れ子２６ａ、２６ｃはＧ２＝Ｇ１＋δ１の関係を満たす高さＧ２に設定される。
【００６０】
入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃの他の面は、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離を、それぞれＵ１（＝Ｕ１ａ＋Ｕ１ｂ＋Ｕ１ｃ）、Ｕ２（＝Ｕ２ａ＋Ｕ２ｂ＋Ｕ２ｃ）、可動側型板２４の入れ子収納部のＸ軸方向、及びＹ軸方向の対向する面間距離を、それぞれ、Ｔ１、Ｔ２、としたとき、入れ子２６ａ、２６ｃに型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、入れ子２６ａ、２６ｃのＸ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｘ、Ｙ軸方向に発生する横弾性歪による膨張変形量をδ２ｙとしたとき、Ｕ１＝Ｔ１−２×δ２ｘ、Ｕ２＝Ｔ２−２×δ２ｙの関係を満たす幅Ｕ１及びＵ２に設定される。
【００６１】
入れ子２６ａ、２６ｃに型締め力が作用した際に発生するＺ軸方向の縦弾性歪による圧縮変形量δ１を算出する過程は、実施例１における第１の入れ子１４の場合と同様である。また、入れ子２６ａ、２６ｃのＺ軸方向の縦弾性歪に伴って、入れ子２６ａ、２６ｃには、同様にＸ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪が発生し、その算出する過程は実施例１における第１の入れ子１４の場合と同様である。但し、Ｚ軸方向のパーティング面のみを有する分割入れ子（例えば２６ｂ）には、型締め力によるＺ軸方向の圧縮力は作用しないことから、Ｚ軸方向の縦弾性歪による圧縮変形量δ１も、更には縦弾性歪に基づく横断性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙも発生しない。
【００６２】
複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割された第２の入れ子２６の具体的な加工方法についても、実施例１と同様である。また、実施例１における第１の入れ子１４と同様に、その表面は、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のうちのいずれか一つ又は複数で被覆される。更に、金型材料としても、実施例１の第１の入れ子１４と同様の材料を使用することができる。
【００６３】
（作用）
次に、図１２を参照しながら、上記実施例２に係る、可動側型２を含む、射出成形用金型を使用した射出成形の作用について説明する。
【００６４】
型締め装置（図示せず）は、当該型締め装置を構成する型締めシリンダ（図示せず）が作動してトグル機構（図示せず）を動作させ、可動側型２を固定側型１に向けて移動させ、固定側型１と可動側型２とを閉じる。金型が閉じられると、入れ子２６ａ、２６ｃのパーティングライン面Ｐの一部が形成された面は、可動側型板２４のパーティングライン面からδ１だけ凸状態に突出しており、型締め力による圧縮力で、Ｚ軸方向にはδ１の縦弾性歪が発生する。同時に、Ｘ軸方向、及びＹ軸方向にも横弾性歪δ２ｘ、δ２ｙが発生する。しかるに、固定側型１に配置された第１の入れ子１４と、可動側型２に配置された入れ子２６ａ、２６ｃのパーティング面には、縦弾性歪δ１に対応した圧縮応力が発生し、確実かつ強固な密着状態を得ることができる。更に、可動側型２は分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃから構成され、入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃと可動側型板２４の入れ子収納部との間には、横弾性歪による膨張変形量δ２ｘ、δ２ｙに対応した隙間が設定されていることから、縦弾性歪による横弾性歪を吸収するとともに、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態となる。
【００６５】
射出成形用金型の準備が完了すると、溶融した樹脂は、射出成形機のノズル（図示せず）とスプルーブッシュ１６、スプルーランナー部１７、スプルーランナー部１７と第１の入れ子１４のキャビティ面とを連通する注入空間としてのゲート１８とを経て、キャビティＣに充填される。キャビティ内に溶融樹脂が充填される際に、キャビティＣに内部圧力が発生するが、第１の入れ子１４と入れ子２６ａ、２６ｃで構成されるパーティング面は、Ｚ軸方向にδ１の縦弾性歪が発生することにより確実かつ強固に密着し、溶融樹脂がはみ出すことを防止している。更に、第２の入れ子２６は、複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃに分割され、可動側型板２４に形成された入れ子収納部に並接して配設され、入れ子２６ａと２６ｂのパーティング面、入れ子２６ｃと２６ｂのパーティング面には、バリが発生しやすい条件となるが、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横弾性歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態となり、バリの発生を抑制する。
【００６６】
可動側型２を構成する可動側型板２４に配設される第２の入れ子２６を分割した複数の入れ子で構成して成形作業を継続する場合、分割された第２の入れ子２６ａと２６ｂのパーティング面、入れ子２６ｃと２６ｂのパーティング面を完全に密着させて組み立てることは困難であり、特に縦バリ、即ち成形製品のＺ軸方向にバリが発生しやすく、デポジットの付着が始まると、パーティング面の隙間は拡大し、成形製品にガス焼け、ショートショット、表面不良、バリ等が発生し、入れ子２６が分割されていない金型に比較して、より短期間でオーバーホールが必要になる。
本実施例においては、金型の型締め力による縦弾性歪に応じて、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃのＸ軸方向、及びＹ軸方向の面同士には、横弾性歪に応じた圧縮応力が作用し、パーティング面間は強固な密着状態が維持されるとともに、各入れ子表面はＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ、ＣｒＮ、ＤＬＣ等で表面被覆されていることから、入れ子表面の耐食性、耐酸化性が向上し、デポジットが付着しにくく、オーバーホール期間を大幅に伸ばすことができた。
また、金型のクリーニングを目的としたオーバーホール作業においては、分割された複数の入れ子２６ａ、２６ｂ、２６ｃ同士の密着は、成形サイクルごとに解放されていることから、金型の分解に際して、分割された入れ子同士のかじりの発生もなく、オーバーホール作業を効率化することができた。
尚、本実施例においては、可動側型２を構成する第２の入れ子２６が、それぞれ、２６ａ、２６ｂ、２６ｃの３つの入れ子に分割された場合について説明したが、第２の入れ子２６の分割は製品形状や仕様に対応して、適宜決定されることはいうまでもない。
【００６７】
以上、本発明の実施形態を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００６８】
１ 固定側型
２ 可動側型
１１ 固定側取付板
１２ ランナーストリッパープレート
１３ 固定側型板
１４ 入れ子
１５ ロケートリング
１６ スプルーブッシュ
１７ スプルーランナー部
１８ ゲート
２１ 可動側取付板
２２ スペーサブロック
２３ 受け板
２４ 可動側型板
２５ 入れ子凸部
２６、２６ａ、２６ｂ、２６ｃ 入れ子
３０ エジェクタ機構
３１ エジェクタガイドピン
３２ サポートピン
３３ エジェクタプレート
３４ エジェクタピン
３５ エジェクタスリーブ
Ｃ キャビティ
Ｐ パーティング面
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記パーティングライン面に対する突出量が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の縦弾性歪量以下であり、
前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面と対向する面を除く他の面と、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記入れ子収納部の対向する面との隙間が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の横弾性歪量以下である、
ことを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の少なくとも一方の入れ子が、複数に分割されて、前記固定側型板に設けられた前記入れ子収納部、又は前記可動側型板に設けられた前記入れ子収納部に並接して配設された、
ことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の全面、又はそれぞれの入れ子が配設される前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面とそれぞれ接する面を除く面が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮ、ＤＬＣのうちのいずれか一つ又は複数の皮膜で被覆されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の射出成形用金型。
【請求項５】
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
【請求項１】
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする射出成形用金型。
【請求項２】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記パーティングライン面に対する突出量が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の縦弾性歪量以下であり、
前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面と対向する面を除く他の面と、それぞれの入れ子が配設される前記固定側型板又は前記可動側型板の前記入れ子収納部の対向する面との隙間が、型締め時の型締め力から予測される前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の横弾性歪量以下である、
ことを特徴とする請求項１記載の射出成形用金型。
【請求項３】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の少なくとも一方の入れ子が、複数に分割されて、前記固定側型板に設けられた前記入れ子収納部、又は前記可動側型板に設けられた前記入れ子収納部に並接して配設された、
ことを特徴とする請求項１または２記載の射出成形用金型。
【請求項４】
前記第１の入れ子及び前記第２の入れ子の全面、又はそれぞれの入れ子が配設される前記固定側型板及び前記可動側型板の前記入れ子収納部の底面とそれぞれ接する面を除く面が、ＴｉＮ、ＴｉＣＮ、ＴｉＣ，ＣｒＮ、ＤＬＣのうちのいずれか一つ又は複数の皮膜で被覆されている、
ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の射出成形用金型。
【請求項５】
第１の金型と第２の金型をパーティングライン面で合わせて型締めすることによりキャビティが形成される射出成形金型において、
前記第１の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した固定側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティの一部を構成するキャビティ面及び前記パーティングライン面の一部が形成された第１の入れ子と、からなり、
前記第２の金型は、
前記パーティングライン面に臨ませて入れ子収納部を形成した可動側型板と、前記入れ子収納部に配設され、前記キャビティ面に望む凸部及び前記パーティングライン面の一部が形成された第２の入れ子と、からなり、
前記第１の入れ子は、パーティングライン面が、前記固定側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第１の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記固定側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設され、
前記第２の入れ子は、パーティングライン面が、前記可動側型板の前記パーティングライン面に対して突出するとともに、前記第２の入れ子の前記パーティングライン面の一部が形成された面及び前記入れ子収納部の底面と接する面を除く他の面が、前記可動側型板の前記入れ子収納部のそれぞれ対向する面との間に隙間を有して配設された、
ことを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−２２７３６（Ｐ２０１３−２２７３６Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６１７８（Ｐ２０１１−１５６１７８）
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５１２０３２４０１）ＴＡＫＡＨＡＴＡ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＥＲ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１４日（２０１１．７．１４）
【出願人】（５１２０３２４０１）ＴＡＫＡＨＡＴＡ ＰＲＥＣＩＳＩＯＮ Ｒ＆Ｄ ＣＥＮＴＥＲ株式会社 (2)
【Ｆターム（参考）】
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