説明

射出成形用金型装置

【課題】ホットランナーと併用されるコールドランナーでの溶融樹脂材料の流動性を確保して、その樹脂材料の固化を防ぐとともに、メンテナンス性に優れた射出成形用金型装置を提供する。
【解決手段】コアブロック側の分割ブロック16,17における分割面18とキャビティブロック2側の分割面20との間に、ホットランナーとして機能するランナースリーブ12を延長するかたちでそのランナースリーブ12と直列にコールドランナー4を設けてある。コールドランナー4を形成している溝部19に断熱層23を形成してある。断熱層23を有するコールドランナー4のうちランナースリーブ12に近い部分が断熱層23aとともに分割ブロック16として分割されている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、射出成形用金型装置に関し、特にホットランナーとこのホットランナーを延長するべく当該ホットランナーと直列に設けられるコールドランナーとを併用するようにした射出成形用金型装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
自動車のバンパーフェイシアに代表されるような長尺で且つ大型の樹脂成形品を射出成形する場合に、開閉可能なバルブ付き多点ゲート(複数のバルブゲート)を用いてゲートを順次開閉して溶融樹脂材料を射出・充填するようにした成形法がある。このような成形法にはホットランナーシステムの採用が前提とされ、一般にカスケード射出成形法等と呼ばれている。
【0003】
その一方、このようなホットランナーシステムとバルブゲートを用いた射出成形法において、バルブゲートによって開閉されるホットランナーとは別に、このホットランナーを延長するべく当該ホットランナーと直列に設けられるコールドランナーを併用するようにした金型装置が例えば特開2004−209904号公報にて提案されている。
【0004】
また、一般的な射出成形用金型において、成形性の向上を目的として製品形状部空間であるキャビティ壁面等に断熱層を形成したものが特開平8−25428号公報や特開平8−66927号公報のほか、特許文献1,2にて提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開2000−108156号公報
【特許文献2】国際公開第2007/015390号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、ホットランナーと併用されるコールドランナーの長さが長くなればなるほどホットランナー側から供給される溶融樹脂材料の流動性をコールドランナー側にて安定して維持することが困難となり、なおも改善の余地を残している。特に特許文献1,2に記載された技術では、ホットランナーとコールドランナーとを併用することはおろか、コールドランナーの長さが長くなった場合の溶融樹脂材料の流動性の確保については何ら考慮されていない。
【0007】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、ホットランナーと併用されるコールドランナーでの溶融樹脂材料の流動性を確保して、その樹脂材料の固化を防ぐとともに、メンテナンス性に優れた射出成形用金型装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、請求項1に記載のように、溶融樹脂材料が供給されるホットランナーと、一端が上記ホットランナーに接続されるとともに他端がゲートを介してキャビティに接続されたコールドランナーとを備えていて、成形品取り出し時に型開きされる一対の金型要素同士の分割面に上記コールドランナーが形成されている射出成形用金型装置であることを前提としている。
【0009】
その上で、少なくともいずれか一方の金型要素の分割面のうち上記コールドランナーの空間に臨んで当該コールドランナーを形成している部位に断熱層を形成してあるとともに、上記コールドランナーの空間に臨む部分に断熱層が形成されたいずれか一方の金型要素のうちホットランナーに近い部分を分割ブロックとして断熱層とともに分割してある。この断熱層としては例えばセラミックシート等を用いるものとする。
【0010】
したがって、本発明では、ホットランナーと直列関係にあるコールドランナーの長さが長くなっても、当該コールドランナーでの溶融樹脂材料の流動性を確保することが可能となる。さらに、コールドランナーのうちホットランナーに近い部分では、ホットランナー側からの流入射出圧を繰り返し受けることで断熱層が劣化または破損することも予想されるが、その部分が分割ブロックとして分割されていることで、万が一断熱層が劣化または破損した場合にも容易に交換することが可能となる。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、コールドランナーでの溶融樹脂材料の流動性を確保することでその樹脂材料の固化を未然に防ぐことができ、成形に必要な射出速度および射出圧力の最適な制御が可能となり、特に自動車のバンパーフェイシアのような長尺で且つ大型の樹脂成形品を成形する場合でも無理なく成形することが可能となる。
【0012】
また、コールドランナーのうちホットランナーに近い部分において、ホットランナー側からの流入射出圧を繰り返し受けることで断熱層が劣化または破損したとしても、その部分が分割ブロックとして分割されていることで、当該部分だけを容易に交換することが可能であり、メンテナンス性にも優れたものとなる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本発明に係る射出成形用金型装置を実施するための第1の形態を示す図で、射出成形による成形品の一例として自動車のバンパーフェイシアの概略構造を示す斜視図。
【図2】図1のバンパーフェイシアを射出成形するための金型装置のうち図1のQ部相当部の構造を示す断面説明図。
【図3】図2のコールドランナーの詳細を示す拡大断面説明図。
【図4】図3の型開き状態におけるC方向矢視図。
【図5】図3のA−A線に沿う拡大断面説明図。
【図6】図3のR部相当部の拡大図。
【図7】図5に示した段越構造の変形例を示す断面説明図。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図1〜4は本発明に係る射出成形用金型装置を実施するためのより具体的な形態を示し、特に図1は射出成形による成形品の一例として自動車のバンパーフェイシアBfを示し、図2は上記バンパーフェイシアBfを射出成形するための金型装置のうち図1のQ部相当部の構造を示している。
【0015】
図1に示すように、バンパーフェイシアBfは自動車用樹脂部品のなかでも長尺で且つ大型の部品に属し、しかもいわゆるふところの長さ(バンパーフェイシアBfの前後方向長さ)が大きいために、先に述べたようにホットランナーブロックや複数のバルブゲートを併用したカスケード射出成形法によって成形される。
【0016】
この場合において、バンパーフェイシアBfの大部分は複数のバルブゲートを順次開閉することでいわゆるランナーレス方式にて成形されることになるものの、バンパーフェイシアBfの一部、例えば図1に示すバンパーフェイシアBfにおけるバンパーサイド部Sbについては、ホットランナーブロックのレイアウト上の制約等から、コールドランナーを併用するかたちで成形しようとしている。
【0017】
図1はそのコールドランナー4の痕跡であるコールドランナー跡Rsおよびゲート跡Gsが非製品部領域として成形品であるバンパーフェイシアBfのバンパーサイド部Sb上部に付帯したままで金型装置から取り出された後の状態を示していて、コールドランナー跡Rsおよびゲート跡Gsは後工程において成形品であるバンパーフェイシアBfから切断除去されることになる。
【0018】
図2において、1は一方の金型要素としてのコアブロック、2は同じく他方の金型要素としてのキャビティブロック、3はそれらのコアブロック1とキャビティブロック2との型締め状態にておいて形成される製品形状部空間としてのキャビティを示す。また、図2の紙面と直交方向でオフセットするかたちで図1のコールドランナー跡Rsに相当するコールドランナー4が設けられている。
【0019】
ここで、図1から明らかなように、バンパーサイド部Sbとその上方に付帯するコールドランナー跡Rsとは、左右方向で位置的に一部オーバーラップしていることから、図2のキャビティ3のうちバンパーサイド部Sbに相当する部分とコールドランナー4との関係についても、実際にはバンパーフェイシアBfの左右方向(図2では上下方向)で両者が位置的に一部オーバーラップしていることになる。ただし、図2では同図面上での両者の重複による錯綜化を回避するため、キャビティ3のうちバンパーサイド部Sbに相当する部分に対してコールドランナー4を外側に位置をずらして描いてある。
【0020】
キャビティブロック2側にはホットランナーブロック5が付帯していて、このホットランナーブロック5にはスプルーブッシュ6を介して射出ノズル7から溶融樹脂材料が供給される。また、ホットランナーブロック5側からキャビティ3に向けて実質的にホットランナーとして機能する複数のランナースリーブ8が臨んでいて(ただし、図2では一つのみ図示)、各ランナースリーブ8にはシリンダ10によって進退駆動されるバルブピン9が内挿されている。そして、バルブピン9によりランナースリーブ8の先端側のゲート11を積極的に開閉することで、キャビティ3に対する溶融樹脂材料の射出とその遮断が可能となっており、これによってバルブゲートとしての機能が発揮されることになる。
【0021】
また、ホットランナーブロック5にはホットランナーとして機能する別のランナースリーブ12が付帯しているとともに、このランナースリーブ12にもシリンダ14によって進退駆動されるバルブピン13が内挿されていて、ランナースリーブ12はコールドランナー4の二次スプルー部15に臨ませてある。そして、バルブピン13によりランナースリーブ12の先端側の二次スプルー部15をゲートとして積極的に開閉することで、コールドランナー4に対する溶融樹脂材料の射出とその遮断が可能となっており、これによってバルブゲートとしての機能が発揮されることになる。すなわち、ホットランナーブロック5やランナースリーブ12によって形成されるホットランナーを延長するかたちでランナースリーブ12と直列にコールドランナー4が設けられていて、両者の接続部である二次スプルー部15においてバルブゲートの機能が発揮されることになる。
【0022】
なお、ホットランナーブロック5やそれぞれのランナースリーブ8,12は、周知のように図示しないヒータにより所定温度の加熱状態とされ、それらの内部の溶融樹脂材料の流動性が保たれている。
【0023】
図3は図2に示したコールドランナー4の詳細を示しており、また図4は図3の型開き状態でのC方向矢視図を示している。さらに、図5は図3のA−A線に沿う拡大断面図を示している。コールドランナー4は一方の金型要素である図2のコアブロック1の一部として機能する分割ブロック16,17と図2のキャビティブロック2との間に形成されていて、これらの分割ブロック16,17とキャビティブロック2は成形品であるバンパーフェイシアBfの取り出し時にその都度開閉、すなわち型開きされる。
【0024】
なお、コールドランナー4を形成しているコアブロック1の一部を分割ブロック16,17による割型構造とし且つ脱着可能な構造としているのは、後述する断熱層23の破損または劣化に際してその部分の交換を容易にするためである。そして、双方の分割ブロック16,17のうち少なくともホットランナーとして機能するランナースリーブ12に近い側の分割ブロック16については、低熱伝導材にて形成されていることが望ましい。
【0025】
より詳しくは、分割ブロック16,17のうちキャビティブロック2との分割面18に図5に示すように断面略半円状の溝部19が形成されれいて、型締め時においてキャビティブロック2側の分割面20がその溝部19を閉塞することでいわゆる半円状(ハーフラウンド)のコールドランナー4が形成される。コールドランナー4の長手方向の一端部(終端部)には製品形状部空間として機能するキャビティ3につながるサイドゲート21が形成されているとともに、サイドゲート21側の端末部はコールドスラグ等を溜めるためのスラグウェル22とされている。また、コールドランナー4の長手方向の他端部(始端部)は先に述べたように二次スプルー部15として機能するようになっていて、この二次スプルー部15には図2に基づいて先に述べたようにバルブゲートとして機能するランナースリーブ12を臨ませてある。
【0026】
ここで、ホットランナーとして機能するランナースリーブ12を延長するかたちで当該ランナースリーブ12と直列にコールドランナー4が形成されてはいても、そのコールドランナー4の長さが長くなるとホットランナーと併用したことによる効果が半減してしまい、コールドランナー4において溶融樹脂材料が固化が必要以上に促進されてしまう可能性がある。その対策として、本形態では、コールドランナー4としての流路に断熱層23を設けて、溶融樹脂材料がコールドランナー4を流通する過程での冷却固化が緩慢なものとなるように考慮してある。
【0027】
より詳しくは、図3,4および図5に示すように、双方の分割ブロック16,17側の分割面18のうちコールドランナー4の空間に臨んで当該コールドランナー4を形成している部位、すなわちコールドランナー4として双方の分割ブロック16,17側に形成された断面略半円状の溝部19の底部相当部であって且つスラグウェル22として機能する部分を除いた部分に、長手方向に沿って例えばセラミックシートを貼り付けて所定厚みの断熱層23を形成してある。この断熱層23の厚みは溝部19の最深部から当該溝部19の開放側または分割面18の一般部に向かって、すなわちキャビティブロック2側の分割面20に向かって漸次小さくなるように徐変していて、溝部19が形成された分割面18の一般部(分割面18のうち溝部19以外の部分)に至る直前で消失している。つまり、溝部19に設けられた断熱層23の断面形状は、図5から明らかなようにほぼ三日月状のものとなっている。
【0028】
これにより、コールドランナー4として機能することになる溝部19の深さ方向において、断熱層23による断熱効果に熱勾配を持たせたかたちとなっている。同時に、溝部19のうちでも分割面18の一般部に近い部分と、分割面18それ自体、およびもう一方の分割面20については、断熱層23が設けられておらず、いわゆる非断熱構造となっている。
【0029】
ここで、図6は図3のR部を拡大した詳細を示している。図3および図6から明らかなように、コアブロック1の一部として機能する双方の分割ブロック16,17がコアブロック1から分割されていることで、双方の分割ブロック16,17同士の突き合わせ部24の発生が不可避とされ、当該突き合わせ部24の一部はコールドランナー4の空間に臨んでいる。同時に、双方の分割ブロック16,17同士の突き合わせ部24に相当する位置では、断熱層23もまたコールドランナー4の長手方向で分割されている。ここでは、分割ブロック16側に付帯する断熱層を23aとし、分割ブロック17側に付帯する断熱層を23bとする。
【0030】
そこで、突き合わせ部24をはさんでその両側に位置する断熱層23a,23bの端末部25a,25bについては、突き合わせ部24側に向かってその肉厚が漸次小さくなるように徐変させて、実質的に突き合わせ部24に向かって下り勾配をもって傾斜するテーパ状のものとして形成してある。その上で、それぞれのテーパ状の端末部25a,25bが突き合わせ部24に至る直前で消失していて、突き合わせ部24の両側のわずかな領域Cでは断熱層23が存在せずに非断熱構造となっている。つまり、領域Cでは双方の分割ブロック16,17そのものの材質を直接露出させてある。なお、図6に示したテーパ状の端末部25a,25bに代えて、円弧面をもって傾斜する形状のものとしても良い。
【0031】
したがって、このように構成された射出成形用金型装置によれば、図1に示したようなバンパーフェイシアBfを成形するにあたって、バンパーフェイシアBfの大部分は複数のバルブゲートを順次開閉することでいわゆるランナーレス方式にて成形される一方、バンパーフェイシアBfにおけるバンパーサイド部Sbの上部付近については、ランナースリーブ12に相当するホットランナーと直列関係にあるコールドランナー4を併用するかたちで成形が行われることは先に述べたとおりである。
【0032】
そして、バルブゲートして機能するランナースリーブ12をバルブピン13により開くと、ランナースリーブ12側から二次スプルー部15を介してコールドランナー4側に溶融樹脂材料が射出され、さらに溶融樹脂材料はコールドランナー4からサイドゲート21を経由してキャビティ3側に射出されて、バンパーフェイシアBfのうちバンパーサイド部Sbの一部を形づくることになる。
【0033】
この場合において、コールドランナー4の長手方向に沿って断熱層23を設けてあるため、溶融樹脂材料がそのコールドランナー4を通流する過程での冷却固化作用が緩慢なものとなり、仮にコールドランナー4の長さが長くなっても溶融樹脂材料の固化促進を防いで、バンパーフェイシアBfの成形に必要な射出速度および射出圧力の制御が可能となる。
【0034】
また、コールドランナー4の深さ方向(溝部19の深さ方向)において断熱層23の厚み変化に応じた熱勾配を持たせてあることにより、溝部19の最深部に近い部分ほど断熱効果が大きく、分割ブロック16,17による冷却効果が緩慢となる一方、コールドランナー4のうちでもキャビティブロック2側の分割面20に近い部分ほど断熱効果が乏しく、キャビティブロック2そのものによる冷却促進効果を受けやすくなる。そして、図5から明らかなように、分割ブロック16,17側の分割面18における一般部とキャビティブロック2側の分割面20とが突き合わされる部分(いわゆるパーティングライン相当部)では断熱層23が消失していて、分割ブロック16,17あるいはキャビティブロック2そのものの材質が露出したいわゆる非断熱構造となっている。そのために、いわゆるパーティングライン相当部あるいは溝部19のうちでも当該パーティングライン相当部にきわめて近い部分では断熱効果が発揮されずに、分割ブロック16,17あるいはキャビティブロック2そのものによる溶融樹脂材料の冷却固化が促進される。その結果として、いわゆるパーティングライン相当部でのばりの発生を未然に防止することが可能となる。
【0035】
なお、断熱層23のよる断熱効果が大きくなりすぎると相対的に冷却促進効果が緩慢となりすぎて、成形品取り出し時に冷却固化不足による取り出し不良が発生することがあるので、断熱層23のよる断熱効果と分割ブロック16,17等の露出による冷却促進効果の両立・調整は、断熱層23の厚み寸法の調節にて行うものとする。
【0036】
ここで、図3から明らかなように、コーールドランナー4のうちホットランナーとして機能するランナースリーブ12が臨んでいる二次スプルー部15では、ランナースリーブ12側からの流入射出圧を面直角方向で繰り返し受けることになるので、当該部分の断熱層23aが他の部位に比べて早期に劣化または破損することが予想される。その対策として、コールドランナー4のうちランナースリーブ12に近い部分であって且つ二次スプルー部15を含む部分を分割ブロック16として分割構造としてあるため、先に述べたように二次スプルー部15に相当する部分の断熱層23aが劣化または破損した場合には、分割ブロック16を脱着して、当該分割ブロック16に付帯している断熱層23aを分割ブロック16ごと交換するものとする。
【0037】
また、分割ブロック16,17同士の突き合わせ部分24において、図6に示したように双方の断熱層23a,23bの端末部25a,25bをテーパ状のものとすることなく単に突き合わせたままであると、断熱層23a,23bによる断熱効果のために溶融樹脂材料が固化しにくいものとなり、分割ブロック16,17同士の突き合わせ部24の隙間に溶融樹脂材料が入り込み、樹脂漏れによるばりの発生や金型の破損を招くおそれがあることは否めない。
【0038】
この点、本形態では、図6に示したように、分割ブロック16,17同士の突き合わせ部24の両側に相当する領域Cでは断熱層23a,23bが途切れていて、双方の分割ブロック16,17の材質が直接コールドランナー4の空間に露出している構造となっている。そのため、領域Cに相当する部分では分割ブロック16,17の材質により溶融樹脂材料の固化を促進することで、突き合わせ部24の隙間に溶融樹脂材料が入り込むのを未然に防ぐことができるほか、型開き時に図1に示したコールドランナー跡Rsが分割ブロック16,17側に食い付いたままとなるのを未然に防止することができる。
【0039】
また、双方の分割ブロック16,17における断熱層23a,23bの端末部25a,25bがテーパ状のものとなっていることにより、先に述べた分割ブロック16の交換時に分割ブロック16,17同士が干渉したとしても断熱層23a,23bの破損等を未然に防止することが可能となる。
【0040】
ここで、図1に示したように、コールドランナー4およびサイドゲート21の痕跡が非製品部領域であるコールドランナー跡Rsおよびゲート跡Gsとして成形品(製品)であるバンパーフェイシアBfのバンパーサイド部Sbの上部に付帯したままで金型装置から取り出されることは先に述べたとおりである。このバンパーフェイシアBfの取り出しに際しては、成形後に図2に示したコアブロック1とキャビティブロック2とを同図の左右方向に離間させて型開きすると、バンパーフェイシアBfはコアブロック1側に残されることになる。
【0041】
そこで、図1のバンパーサイド部Sbの端末部におけるフランジ部Fのアンダーカットを回避するべく、コアブロック1側の図示外のスライドコアの自由度を使って左右のバンパーサイド部Sbの端末部を互いに離間する方向にわずかに弾性変形させる。こうすることにより、バンパーサイド部Sbの端末部におけるフランジ部Fのアンダーカットが回避され、バンパーサイド部Sbがコアブロック1から剥離するとともに、そのバンパーサイド部Sbに付帯しているコールドランナー跡Rsおよびゲート跡Gsもまた図3の分割ブロック16,17から剥離するようにして抜け出ることになる。この後、バンパーフェイシアBfを図1のb方向に突き出すことでコアブロック1からスムーズに脱型される。
【0042】
さらに、図7に示すように、必要に応じて、溝部19に設けた断熱層23とは別に、キャビティブロック2側の分割面20のうち分割ブロック16,17側の溝部19と対向する位置に所定厚みの断熱層33を設けることも可能である。この場合には、コールドランナー4を形成している分割ブロック16,17およびキャビティブロック2側の双方にて断熱層23,33による断熱効果を期待でき、特にコールドランナー4の長さが一段と長くなった場合に好都合となる。
【符号の説明】
【0043】
1…コアブロック(金型要素)
2…キャビティブロック(金型要素)
3…キャビティ
4…コールドランナー
5…ホットランナーブロック
8…ランナースリーブ(ホットランナー)
9…バルブピン
12…ランナースリーブ(ホットランナー)
13…バルブピン
16…分割ブロック(金型要素)
17…分割ブロック(金型要素)
18…分割面
19…溝部
20…分割面
21…サイドゲート
23…断熱層
23a…断熱層
23b…断熱層
24…突き合わせ部
25a…端末部
25b…端末部
33…断熱層
Bf…バンパーフェイシア(成形品)
Rs…コールドランナー跡

【特許請求の範囲】
【請求項1】
溶融樹脂材料が供給されるホットランナーと、
一端が上記ホットランナーに接続されるとともに他端がゲートを介してキャビティに接続されたコールドランナーと、
を備えていて、
成形品取り出し時に型開きされる一対の金型要素同士の分割面に上記コールドランナーが形成されている射出成形用金型装置であって、
少なくともいずれか一方の金型要素の分割面のうち上記コールドランナーの空間に臨んで当該コールドランナーを形成している部位に断熱層を形成してあるとともに、
上記コールドランナーの空間に臨む部分に断熱層が形成されたいずれか一方の金型要素のうちホットランナーに近い部分を分割ブロックとして断熱層とともに分割してあることを特徴とする射出成形用金型装置。
【請求項2】
上記コールドランナーは一方の金型要素の分割面に形成された溝部と他方の金型要素の分割面とから形成してあり、
上記溝部に断熱層を形成してあるとともに、
上記溝部が形成された一方の金型要素のうちホットランナーに近い部分を分割ブロックとして断熱層とともに分割して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装置。
【請求項3】
上記断熱層はその断面形状が三日月形状のものであることを特徴とする請求項2に記載の射出成形用金型装置。
【請求項4】
上記分割ブロックに形成されてコールドランナーとして機能する溝部の始端部には、ホットランナーからの流入射出圧を面交差方向から受ける部分を含むものであることを特徴とする請求項3に記載の射出成形用金型装置。
【請求項5】
上記一方の金型要素と分割ブロックとの突き合わせ部分がコールドランナーの空間に臨んでいて、
この突き合わせ部分には断熱層を設けることなく非断熱構造としてあることを特徴とする請求項4に記載の射出成形用金型装置。
【請求項6】
上記ホットランナーはホットランナーブロックをもって形成してあるとともに、
上記ホットランナーとコールドランナーとの接続部ではバルブゲートによりその開閉が行われるようになっていることを特徴とする請求項4または5に記載の射出成形用金型装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2012−187775(P2012−187775A)
【公開日】平成24年10月4日(2012.10.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−52289(P2011−52289)
【出願日】平成23年3月10日(2011.3.10)
【出願人】(000003997)日産自動車株式会社 (16,386)
【Fターム(参考)】