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技術 射出成形装置及び射出成形品の冷却方法

出願人 セイコーエプソン株式会社
発明者 宮嵜健太郎塩原慶一横田啓山下誠一郎
出願日 2008年2月12日 (13年8ヶ月経過) 出願番号 2008-030460
公開日 2009年8月27日 (12年1ヶ月経過) 公開番号 2009-190187
状態 未査定
技術分野 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 冷却用溝 熱交換ガス 傾斜流路 水平流路 出口構造 代替フロンガス 冷媒供給装置 成形プロセス中
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (5)

課題

型閉じ状態から型開き状態に亘って連続的に射出成形品の冷却を行えるようにすることによって射出成形品の成形サイクルを短縮して良質の射出成形品を効率良く生産できるようにする射出成形装置及び射出成形品の冷却方法を提供する。

解決手段

可動型3と固定型4の型開き時に射出成形品が保持される側の型の分割面における射出成形領域の近傍位置に設けられる冷却用溝6と、可動型と固定型の前記冷却用溝が設けられていない側の型に設けられ、分割面に出口24が開口される冷媒導入流路9とを備え、冷媒導入流路は可動型と固定型が型閉じ状態にあるときは前記冷却用溝の一部と連通することで該冷却用溝内に冷媒を導き、一方、可動型と固定型が型開き状態にあるときは保持されている射出成形品に対して直接、冷媒が作用するように指向されている。

概要

背景

射出成形によって成形されるプラスチック成形品固化を促進させる従来の冷却構造としては、例えば金型中に冷媒が流れる冷媒流路を配設することによって金型の温度を下げキャビティ内のプラスチック成形品を間接的に冷却するという構造が採られていた。しかし、上記のような間接的な冷却構造のみでは、熱交換に費やす冷却時間が長くかかり、プラスチック成形品の冷却、固化が円滑に行えないことによって、プラスチック成形品の一連成形サイクルの短縮を図る上において大きな障害になっていた。

また、下記の特許文献1、2には、型開き状態でのプラスチック成形品の冷却を目的にした冷却構造が開示されている。これらの冷却構造は、型開き状態のプラスチック成形品に対して直接、あるいは当該プラスチック成形品と連接するスプルー近傍に冷却風を吹きかけることによってプラスチック成形品を冷却してプラスチック成形品の固化を促進させるようにした冷却構造である。
特開平11−192650号公報
特開2002−187180号公報

概要

型閉じ状態から型開き状態に亘って連続的に射出成形品の冷却を行えるようにすることによって射出成形品の成形サイクルを短縮して良質の射出成形品を効率良く生産できるようにする射出成形装置及び射出成形品の冷却方法を提供する。可動型3と固定型4の型開き時に射出成形品が保持される側の型の分割面における射出成形領域の近傍位置に設けられる冷却用溝6と、可動型と固定型の前記冷却用溝が設けられていない側の型に設けられ、分割面に出口24が開口される冷媒導入流路9とを備え、冷媒導入流路は可動型と固定型が型閉じ状態にあるときは前記冷却用溝の一部と連通することで該冷却用溝内に冷媒を導き、一方、可動型と固定型が型開き状態にあるときは保持されている射出成形品に対して直接、冷媒が作用するように指向されている。

目的

本発明の目的は、型閉じ状態での射出成形品の冷却効率を向上させること、型開き状態では射出成形品全体を直接冷却して冷却時間を短縮させること、そして型閉じ状態から型開き状態に亘って連続的に射出成形品の冷却を行えるようにすることによって、射出成形品の成形サイクルを短縮して良質の射出成形品を効率良く生産できるようにする射出成形装置及び射出成形品の冷却方法を提供することにある。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

可動型固定型型開き時射出成形品が保持される側の型の分割面における射出成形領域の近傍位置に設けられる冷却用溝と、可動型と固定型の前記冷却用溝が設けられていない側の型に設けられ、分割面に出口が開口される冷媒導入流路とを備え、前記冷媒導入流路は、可動型と固定型が型閉じ状態にあるときは前記冷却用溝の一部と連通することで該冷却用溝内に冷媒を導き、一方、可動型と固定型が型開き状態にあるときは保持されている射出成形品に対して直接、冷媒が作用するように指向されていることを特徴とする射出成形装置

請求項2

請求項1に記載の射出成形装置において、冷媒は冷却温度設定装置を介して前記冷媒導入流路に導入されるように構成されていることを特徴とする射出成形装置。

請求項3

請求項2に記載の射出成形装置において、前記冷却温度設定装置は冷媒の温度を可変に構成されていることを特徴とする射出成形装置。

請求項4

請求項1から3のいずれか1項に記載の射出成形装置において、冷媒は液体冷媒であることを特徴とする射出成形装置。

請求項5

請求項4に記載の射出成形装置において、型開き状態での射出成形品に対する液体冷媒の噴霧量は、液体冷媒が射出成形品に付着後、周囲に流出する前に蒸発して消失する量に設定されていることを特徴とする射出成形装置。

請求項6

型閉じ状態で射出成形領域内に原料注入し、冷媒導入流路から射出成形領域の近傍位置に設けられている冷却用溝に冷媒を供給し、該冷媒によって射出成形領域内の射出成形品を金型を介して間接的に冷却する間接冷却工程と、型開き状態で一方の型に保持されている射出成形品に対して、冷媒導入流路から直接、冷媒を作用させて冷却する直接冷却工程とを備え、前記間接冷却工程と直接冷却工程は一連に実行されることを特徴とする射出成形品の冷却方法

技術分野

0001

本発明は、成形された射出成形品を冷却する構造を備えた射出成形装置及び射出成形品の冷却方法に関するものである。

背景技術

0002

射出成形によって成形されるプラスチック成形品固化を促進させる従来の冷却構造としては、例えば金型中に冷媒が流れる冷媒流路を配設することによって金型の温度を下げキャビティ内のプラスチック成形品を間接的に冷却するという構造が採られていた。しかし、上記のような間接的な冷却構造のみでは、熱交換に費やす冷却時間が長くかかり、プラスチック成形品の冷却、固化が円滑に行えないことによって、プラスチック成形品の一連成形サイクルの短縮を図る上において大きな障害になっていた。

0003

また、下記の特許文献1、2には、型開き状態でのプラスチック成形品の冷却を目的にした冷却構造が開示されている。これらの冷却構造は、型開き状態のプラスチック成形品に対して直接、あるいは当該プラスチック成形品と連接するスプルー近傍に冷却風を吹きかけることによってプラスチック成形品を冷却してプラスチック成形品の固化を促進させるようにした冷却構造である。
特開平11−192650号公報
特開2002−187180号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかし、上記冷却構造は、型開き状態の固定型可動型のそれぞれの分割面の間に形成された空間の側方から冷却風を吹きかけるだけの構造であるため、キャビティ或いはコアによって保持されているプラスチック成形品の側表面の一部にしか上記冷却風は作用しない。従って、プラスチック成形品全体の効率的な冷却効果は期待できない。また、型閉じ状態から型開き状態に亘って連続的にプラスチック成形品を冷却するような冷却構造は従来、存在しなかった。

0005

本発明の目的は、型閉じ状態での射出成形品の冷却効率を向上させること、型開き状態では射出成形品全体を直接冷却して冷却時間を短縮させること、そして型閉じ状態から型開き状態に亘って連続的に射出成形品の冷却を行えるようにすることによって、射出成形品の成形サイクルを短縮して良質の射出成形品を効率良く生産できるようにする射出成形装置及び射出成形品の冷却方法を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

本発明の第1の態様に係る射出成形装置は、可動型と固定型の型開き時に射出成形品が保持される側の型の分割面における射出成形領域の近傍位置に設けられる冷却用溝と、可動型と固定型の前記冷却用溝が設けられていない側の型に設けられ、分割面に出口が開口される冷媒導入流路とを備え、前記冷媒導入流路は、可動型と固定型が型閉じ状態にあるときは前記冷却用溝の一部と連通することで該冷却用溝内に冷媒を導き、一方、可動型と固定型が型開き状態にあるときは保持されている射出成形品に対して直接、冷媒が作用するように指向されていることを特徴とするものである。

0007

本態様によれば、射出成形領域であるキャビティ及びコアの近傍位置に冷却用溝がその周囲を囲むように設けられているから、型閉じ状態における射出成形品の冷却効率が向上する。また、従来の冷媒流路との併用によって射出成形品の冷却時間の一層の短縮が図られる。また、型閉じ状態では上記冷却用溝に冷媒を導き、型開き状態では直接、キャビティ或いはコアによって保持されている射出成形品の外表面に冷媒を直接作用させる導入流路を備えているので、上記型閉じ状態から型開き状態に移行する全工程において、射出成形品を連続的且つ効果的に冷却できるようになり、射出成形品の成形サイクルの短縮と成形品質の向上とを図ることができる。

0008

本発明の第2の態様は、前記第1の態様に係る射出成形装置において、冷媒は冷却温度設定装置を介して前記冷媒導入流路に導入されるように構成されていることを特徴とするものである。
本態様によれば、射出成形品に対して予め設定しておいた所定温度の冷媒を継続して供給することが可能になり、射出成形品のムラのない冷却によって成形品質の向上等が図られる。

0009

本発明の第3の態様は、前記第2の態様に係る射出成形装置において、前記冷却温度設定装置は冷媒の温度を可変に構成されていることを特徴とするものである。
本態様によれば、前記第2の態様に係る射出成形装置の作用効果に加えて、射出成形品の形状、大きさ、或いは材質に応じて冷媒の温度を最適に設定して冷却することができる。また、型閉じ状態と型開き状態とで冷媒の温度を変更して実行することも可能である。

0010

本発明の第4の態様は、前記第1の態様から第3の態様のいずれか一つに係る射出成形装置において、冷媒は液体冷媒であることを特徴とするものである。
本態様によれば、液体冷媒の気化熱に伴う冷却効果が加わるので、射出成形品の冷却効率を更に一層向上させることができる。

0011

本発明の第5の態様は、前記第4の態様に係る射出成形装置において、型開き状態での射出成形品に対する液体冷媒の噴霧量は、液体冷媒が射出成形品に付着後、周囲に流出する前に蒸発して消失する量に設定されていることを特徴とするものである。

0012

本態様によれば、液体冷媒が長時間、金型に作用することによって生ずる金型の錆の発生等を防止することができる。また成形のその都度、金型表面に残留した液体冷媒を拭き取る等の作業が不要になるため、金型のメンテナンスが容易になる。

0013

本発明の第7の態様に係る射出成形品の冷却方法は、型閉じ状態で射出成形領域内に原料注入し、冷媒導入流路から射出成形領域の近傍位置に設けられている冷却用溝に冷媒を供給し、該冷媒によって射出成形領域内の射出成形品を金型を介して間接的に冷却する間接冷却工程と、型開き状態で一方の型に保持されている射出成形品に対して、冷媒導入流路から直接、冷媒を作用させて冷却する直接冷却工程とを備え、前記間接冷却工程と直接冷却工程は一連に実行されることを特徴とするものである。

0014

本態様によれば、型閉じ状態から型開き状態までの射出成形品の一連の成形プロセス中において、連続的且つ効率的に射出成形品を冷却することが可能になるから、成形時間の短縮化を実現することができる。

発明を実施するための最良の形態

0015

以下、本願発明に係る射出成形装置および当該装置を使用することによって実行される射出成形品の冷却方法を図面に基づいて説明する。尚、以下の説明では射出成形によって成形されるプラスチック成形品Aを例に採り、可動型3と固定型4のみによって構成される単純な構造の金型2を使用してプラスチック成形品Aの成形を行う場合について説明する。

0016

図1は本発明の冷却構造を適用した射出成形装置の金型と成形品を示す分解斜視図、図2は同射出成形装置における可動型を示す平面図である。図3は同射出成形装置の型閉じ状態の金型を示す縦断面図、図4は同射出成形装置の型開き状態の金型を示す縦断面図である。

0017

図示の実施の形態に係る射出成形装置1は、上方に固定型4、下方に可動型3を配した金型2を適用対象としており、上記固定型4と可動型3の構成を一部改変することによって構成されている。

0018

具体的には、当該射出成形装置1は、下方の可動型3の上面5に対して設けられている冷却用溝6と、上方の固定型4の下面7と外側面8との間に貫通するように形成されている導入流路9と、該導入流路9に冷媒Bを供給する冷媒供給装置10とを備えることによって基本的に構成されている。また、図示の実施の形態にあっては、固定型4と可動型3のそれぞれに冷媒Bが流れる冷媒流路11が一例として2本ずつ、計4本設けられている。上記導入流路9と冷媒供給装置10とをつなぐ連絡流路12の途中には、冷媒Bの温度を設定する冷却温度設定装置13が設けられている。

0019

可動型3は、金属製の図示のような矩形ブロック状の部材で、可動型3の分割面となる上面5には、プラスチック成形品Aの裏面側を形作るためのコア(雄型)14が一例として設けられている。また、上記コア14の周囲を取り囲むようにその近傍位置に上述した冷却用溝6が設けられている。

0020

冷却用溝6は、図2に示すように、角溝状の溝で上記コア14の形状に沿うようにこれらの周囲に刻設されている冷却作用溝15と、一端が上記冷却作用溝15に接続され、他端が上記導入流路9側に延びて、型閉じ状態において導入流路9と連通される連通溝16と、一端が上記冷却作用溝15に接続され、他端が可動型3の外側面17まで延びている排出溝18とを備えている。また、可動型3の上記コア14の下方には、前面から後面にかけて貫通する上述した2本の冷媒流路11、11が設けられている。

0021

固定型4は、上記可動型3と同様、金属製の図示のような矩形ブロック状の部材で、固定型4の分割面となる下面7には、プラスチック成形品Aの表面側を形作るためのキャビティ(雌型)20が刻設されている。そして、上記導入流路9は、上記可動型3と固定型4が型閉じ状態にある時は、上記冷却用溝6の連通溝16と連通することで上記冷却作用溝15に冷媒Bを導き、一方、可動型3と固定型4が型開き状態にある時は、コア14によって保持されているプラスチック成形品Aに対して直接、冷媒Bが作用するように指向されている。

0022

具体的には、上記冷媒Bの導入流路9は、屈曲部21を境に固定型4の一方の外側面8にかけて延びている水平流路22と、屈曲部21を境に固定型4の分割面である下面7にかけて延びている傾斜流路23とを備えている。そして、上記傾斜流路23先端の出口24は、図4に示す型開き状態において、コア14によって保持されているプラスチック成形品Aに対して直接、冷媒Bが作用するような形状及び傾斜角度に形成されている。

0023

冷媒供給装置10は、冷媒Bが液体冷媒である場合にはポンプ、冷媒Bが気体冷媒である場合にはエアコンプレッサファンあるいはブロワ等が使用でき、上記冷媒供給装置10によって上記導入流路9に供給する冷媒としては常温またはドライアイス等によって冷却されたエアや代替フロンガス等の熱交換ガス等の気体冷媒の他、水その他の液体冷媒が使用可能である。

0024

尚、冷媒Bとして液体冷媒を使用する場合には、型開き状態でコア14によって保持されているプラスチック成形品Aの表面に当該液体冷媒を噴霧した時、液体冷媒がプラスチック成形品Aの表面に付着後、周囲に流出する前に蒸発して消失し得る量に液体冷媒の噴霧量を設定しておくことが望ましい。因みに、このような量に液体冷媒の噴霧量を設定した場合には、液体冷媒が長時間、金型2に接触する状態を避けることができ、金型2の錆の発生等を防止でき、成形のその都度必要になってくる金型2の表面に残留した液体冷媒を拭き取る等のメンテナンス作業が不要になる。

0025

尚、冷媒Bとして液体冷媒を使用した場合で、その噴霧量が前記「プラスチック成形品Aの表面に付着後、周囲に流出する前に蒸発して消失する量」より多い場合には、可動型3と固定型4のそれぞれの分割面5、7間での液漏れが起こることになるから、上記分割面5、7間のシール性を保持するための図示しないシール構造を設けることが望ましい。

0026

冷却温度設定装置13としては、熱交換装置等が使用でき、冷媒Bの温度をプラスチック成形品Aの材質、形状あるいは大きさ等に応じて、冷媒の温度を最適に設定して冷却することができる。また、型閉じ状態と型開き状態とで冷媒の温度を変更して実行することも可能であるので、冷却温度についてきめ細かな調節を行うことができる。因みに、このような冷却温度設定装置13を設けた場合には、予め設定しておいた所定温度の冷媒Bを継続して導入流路9に供給することが可能になる。これによりプラスチック成形品Aのムラのない冷却によってプラスチック成形品Aの成形品質の向上等が図られる。

0027

次に、このようにして構成される本実施例の射出成形装置1を使用することによって実行されるプラスチック成形品の冷却方法を説明する。このプラスチック成形品の冷却方法は、(1)間接冷却工程と、(2)直接冷却工程とを連続的に実行することによって構成されている。

0028

(1)間接冷却工程(図3参照)
間接冷却工程は、型閉じ状態でキャビティ20内に原料Cを注入後、冷媒の導入流路9からコア14の周囲を取り囲むようにその近傍位置に形成されている冷却用溝6に対して冷媒Bを供給し、金型2を介してキャビティ20内のプラスチック成形品Aを間接的に冷却する工程である。

0029

即ち、可動型3が上方に移動して上方の固定型4に密着する型閉じ状態を形成する。そして、金型2のキャビティ20内には図示しない射出成形機によって射出された所定量の原料Cがスプルー25を介して注入される。また、型閉じ状態の形成完了後、あるいは原料Cの注入後に冷媒供給装置10を駆動して連絡流路12に冷媒Bを供給する。

0030

連絡流路12に供給された冷媒Bは、途中、冷却温度設定装置13を通って所定の温度に冷却され、その一部は冷媒流路11に供給されて金型2の冷却に使用される。また、冷却温度設定装置13によって冷却された他の冷媒Bは、固定型4に形成されている導入流路9に導かれ、水平流路22、屈曲部21、傾斜流路23を通って傾斜流路23先端の出口24から可動型3の上面5に形成されている冷却用溝6の連通溝16に導入される。そして、連通溝16に導入された冷媒Bは、コア14の周囲の冷却作用溝15内を流れることによってキャビティ20内のプラスチック成形品Aを金型2を介して間接的に冷却し、更に排出溝18を通って金型2外に排出される。
(2)直接冷却工程(図4参照)
直接冷却工程は、冷媒の導入流路9からコア14によって保持されているプラスチック成形品Aに対して直接、冷媒Bを作用させて冷却する工程である。

0031

即ち、可動型3が下方に移動して分割面5、7が離間する型開き状態を形成する。そして、当該型開き状態でも冷媒供給装置10と冷却温度設定装置13は駆動されており、導入流路9には引き続き、所定の温度に冷却された冷媒Bが導入されている。そして導入流路9内に導入された冷媒Bは、水平流路22、屈曲部21、傾斜流路23を通って傾斜流路23先端の出口24からプラスチック成形品Aの表面に噴霧ないし噴射されてプラスチック成形品Aを直接冷却する。

0032

従って、型閉じ状態では冷媒流路11と冷却用溝6を流れる冷媒Bによってプラスチック成形品Aは金型2を介して間接的に冷却され、一方、型開き状態では出口24から噴霧ないし噴射された冷媒Bがプラスチック成形品Aに直接作用することによって型閉じ状態から型開き状態までの間、プラスチック成形品Aを連続的且つ効果的に冷却できるようになり、プラスチック成形品の成形サイクルの短縮と成形品質の向上とを図ることが可能になっている。

0033

本発明に係る射出成形装置1及びプラスチック成形品の冷却方法は、以上述べたような構成を基本とするものであるが、本願発明の要旨を逸脱しない範囲内の部分的構成の変更や省略等を行うことも勿論可能である。

0034

例えば、本発明の適用対象となる金型2は、可動型3及び固定型4の他に入れ子等を備える複雑な構造の金型2であってもよいし、冷媒の導入流路9をコア14側に設け、冷却用溝6をキャビティ20側に設ける構成であってもよい。

0035

また、冷却用溝6の本数を増やすこと等によって型閉じ状態でも冷却効率が向上して、十分な冷却効果が得られる場合には冷媒流路11を省略することが可能である。また、冷媒の導入流路9を複数本設けたり、枝分かれさせることによって複数の出口構造24から冷却用溝6に冷媒Bを導入したり、プラスチック成形品Aに複数の方向から冷媒Bを作用させるようにすることも可能である。また、冷却用溝6の排出溝18と連絡流路12とを連絡する図示しない循環流路を設けて、冷媒Bを循環させて繰り返し利用することも可能である。

図面の簡単な説明

0036

本発明の冷却装置を適用した金型と成形品を示す分解斜視図。
本発明の冷却装置を適用した可動型を示す平面図。
本発明の冷却装置を適用した型閉じ状態の金型を示す縦断面図。
本発明の冷却装置を適用した型開き状態の金型を示す縦断面図。

符号の説明

0037

1射出成形装置、2金型、3可動型、4固定型、5 上面(分割面)、6冷却用溝、7 下面(分割面)、8 外側面(外表面)、9 (冷媒の)導入流路、10冷媒供給装置、11冷媒流路、12連絡流路、13冷却温度設定装置、14コア(雄型)、15冷却作用溝、16連通溝、17 外側面、18排出溝、20キャビティ(雌型)、21屈曲部、22水平流路、23傾斜流路、24出口、25スプルー、Aプラスチック成形品、B 冷媒、C 原料

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