JP2004299085A - 射出成形用金型およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】射出成形用金型において、溶融樹脂が高速で充填される場合であっても、キャビティ内のガスを円滑に排出させることができると共に、バリが生じるのを防止する。
【解決手段】溶融樹脂が充填されるキャビティ４を形成する射出成形用金型１において、キャビティ４の金型面の一部をなす先端面を有するガス抜き部材９が、その先端部をキャビティ４に対して出没可能に備えられ、ガス抜き部材９の先端部に、キャビティ４内に表出した側面に開放してキャビティ４外に連通する気孔を有する多孔質金属体からなる通気部９Ｂと、金型面をなす先端面を形成する成形部９Ｃとが設けられている。
【選択図】 図１
【解決手段】溶融樹脂が充填されるキャビティ４を形成する射出成形用金型１において、キャビティ４の金型面の一部をなす先端面を有するガス抜き部材９が、その先端部をキャビティ４に対して出没可能に備えられ、ガス抜き部材９の先端部に、キャビティ４内に表出した側面に開放してキャビティ４外に連通する気孔を有する多孔質金属体からなる通気部９Ｂと、金型面をなす先端面を形成する成形部９Ｃとが設けられている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂をキャビティに充填して所望形状の成形品を形成する射出成形用金型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、型内にキャビティを形成する射出成形金型では、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所望形状の部品を製造する際に、溶融樹脂から発生するガスがキャビティ内に残留すると成形不良となるため、型合わせ面やコアピン、エジェクタピン外周に形成される小さな隙間を通じて、キャビティ内部から金型の外部にガスを放出させる構造となっている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−０２８９５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、各種装置の小型化、薄型化が進んでおり、これに伴って機器の部品や筐体の一層の小型化、薄肉化が要求されている。
しかしながら、薄肉部品を射出成形によって製造する場合、溶融樹脂を高圧で射出すれば薄いキャビティの隅々まで溶融樹脂を行き渡らせやすい一方で、充填時間が短くなることによりキャビティ内にガスが残留しやすくなるという問題が生じる。
【０００５】
これに対して、型合わせ面間の隙間や、コアピン、エジェクタピン外周の隙間等からガスを逃がす構造では、ガス抜き性を向上させるためには隙間の寸法を大きくすることが考えられる。しかしながら、大きい隙間には溶融樹脂が入り込みやすく、成形品にバリが発生する虞がある。
【０００６】
また、バリの発生を抑えるために隙間の寸法を小さくすると、ガス抜き性能が期待通りに得られず、不十分となり、さらにこの隙間にガス化した樹脂が固化し付着するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、射出成形用金型において、溶融樹脂が高速で充填される場合であっても、キャビティ内のガスを円滑に排出させることができると共に、バリが生じるのを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に係る射出成形用金型は、溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、キャビティの金型面の一部をなす先端面を有するガス抜き部材が、その先端部をキャビティに対して出没可能に備えられ、ガス抜き部材の先端部に、キャビティ内に表出した側面に開放してキャビティ外に連通する気孔を有する多孔質金属体からなる通気部と、金型面をなす先端面を形成する成形部とが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、キャビティ内に溶融樹脂が射出された際、キャビティ内に既存の空気や溶融樹脂の発するガスを、表面積が大きい通気部を介して円滑に効率よくキャビティ外へ排出させることができるので、ガスの固化による溶融樹脂の詰まりが生じ難い。また、成形時にはガス抜き部材を没入させて先端面を金型面と同一面とすることができ、余計な凹凸を成形品の表面に残すことなく正確な成形が可能になる。
なお、ガス抜き部材は、キャビティの形状等から容易に予測できる溶融樹脂の最終充填箇所（溶融樹脂が最後に充填されるところ）に配置することが望ましい。
【００１０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型は、請求項１の射出成形用金型において、通気部を介してキャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、キャビティ内から排出されたガスを、通気部を介して通気孔へと流入させ、より円滑に型外に排出させることができる。
【００１２】
請求項３の発明に係る射出成形用金型は、請求項１または２の射出成形金型において、ガス抜き部材が、キャビティに充填された溶融樹脂の樹脂圧よりも弱い力で、突出方向に付勢保持されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４の発明に係る射出成形用金型は、請求項１または２の射出成形用金型において、ガス抜き部材をキャビティに出没駆動する駆動機構を備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ごく簡素な構造によって、充填前には先端をキャビティ内に突出させているガス抜き部材を、溶融樹脂の充填によって没入させて金型面に面一とすることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明のように、ガス抜き部材の移動は、駆動機構を使用して強制的に行ってもよい。この場合、たとえば成形機を駆動する油圧や空気圧等を用いることができる。
【００１６】
請求項５の発明に係る射出成形用金型は、請求項１から４の射出成形用金型において、ガス抜き部材の成形部が、気孔を持たない溶製材によって形成されていることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、ガス抜き部材によって効率よくガスの排気できるとともに、溶製材によって平滑な成形面を有する成形体を成形することが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明に係る射出成形用金型は、請求項１から４の射出成形用金型において、ガス抜き部材の成形部が、微細な気孔を有する多孔質金属からなる緻密層によって形成され、通気部が、緻密層よりも大きな気孔を有する多孔質金属からなる高通気層によって形成されていることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、ガス抜き部材がなす金型面（成形面）を、平滑な面の形成が可能かつ通気性を有する緻密層とするので、より効率のよいガスの排出が可能となる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１から４の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、このスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、通気部を製造することを特徴としている。
【００２１】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金属粉末を圧縮せずに焼結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項６の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、積層されたスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、このグリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、緻密層および高通気層を一体に製造することを特徴としている。
【００２３】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、成形部および通気部の気孔径や気孔率、硬度等の性質を使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有するガス抜き部材を製造することができる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項６の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、成分が異なる各スラリーからなる各スラリー層のうち、高通気層を形成するスラリー層に含有させた発泡剤を発泡させて発泡グリーンシートとする発泡工程と、発泡グリーンシートを乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、緻密層および高通気層を一体に製造することを特徴としている。
【００２５】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（金型外部側）ほど大きな気孔を形成してガス抜き性を向上させる多層構造の通気部を有するガス抜き部材を製造することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
図１および図２はこの発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型を示す図であって、図１は射出成形用金型の概略図、図２および図３は同じく射出成形用金型の要部を示す拡大図、図４はガス抜き部材の通気部を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図、図５はガス抜き部材の通気部の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
【００２７】
図１に示す射出成形用金型（以下、金型と略称す）１は、固定金型２と可動金型３とから構成され、両型２、３間に溶融樹脂が充填されて成形品を得るためのキャビティ４が形成されている。
【００２８】
固定金型２は、概略的には、固定側取付板５の表面に固定金型板６が取り付けられ、固定金型板６の表面にキャビティ４が形成されている。可動金型３は、可動側取付板７の上に配置された可動金型板８と、可動金型板８を貫通するピン挿通孔１４内に嵌合されたガス抜き部材（ガス抜きピン）９とを備えている。ピン挿通孔１４およびガス抜きピン９は、キャビティ４内に充填された溶融樹脂が最後に到達する最終充填部近傍に設けられている。
【００２９】
ピン挿通孔１４は、キャビティ４側から最も内径が小さい小径部１４ａと、小径部１４ａよりも内径が大きい中径部１４ｂと、最も内径が大きい大径部１４ｃとが同軸に設けられて可動金型板８を貫通する貫通している。
【００３０】
このピン挿通孔１４内に嵌められたガス抜きピン９は、ピン挿通孔１４の大径部１４ｃの内周面に嵌合するフランジ部９ａおよび中径部１４ｂの内周面に対して空間１５ａを有する円柱部９ｂを有する基部９Ａと、この基部９Ａの先端側に固定されて小径部１４ａの内周面に嵌合する通気部９Ｂと、通気部９Ｂの表面に形成され溶融樹脂の成形面をなす成形部９Ｃとを有している。
【００３１】
そして、フランジ部９ａと可動金型３との間に設けられた付勢部材１３によって、キャビティ４側へ向かって付勢され、可動金型３に形成された端面とフランジ部９ａとが当接することにより、キャビティ４内に対する突出状態および没入状態の位置決めがなされている。付勢部材１３は、キャビティ４内に充填された溶融樹脂によるガス圧で圧縮されず、かつガス抜きピン９の先端面を押す樹脂圧によって圧縮される程度の付勢力を有している。
【００３２】
通気部９Ｂは、平均気孔径５０μｍ程度の微細な気孔によって通気性を有する多孔質金属体からなる高通気層であり、成形部９Ｃはより微細な気孔（平均気孔径１０μｍ程度）を有し、ガスは容易に通過するが溶融樹脂は通過できない通気性を有する緻密層である。そして、これら通気部９Ｂおよび成形部９Ｃは、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して一体に形成されており、基部９Ａに対してロウ付けや拡散接合等によって固定されている。なお、基部９Ａは、通気性を有する必要はない。
【００３３】
ここで、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃの製造に用いられる原料粉末としては、それぞれの求められる特性に応じて任意の材料の粉末を用いる。例えば、射出成形の原料として腐食性ガスを発生させる樹脂を用いる場合には、耐食性を有する材料、例えばニッケル基合金、特にハステロイ（登録商標）Ｃ−２２の粉末を用いる。また、通気部としての小外径部１０ａの耐磨耗性を向上させたい場合には、少なくとも緻密層１２の製造に用いられる原料粉末として、耐磨耗性を有する材料、例えば超硬合金の粉末を用いる。
【００３４】
以上説明した通気部９Ｂおよび成形部９Ｃをキャビティ４内に突没可能に保持されたガス抜きピン９は、図１および図２に示すように、溶融樹脂の充填前には通気部９Ｂの中間部分までをキャビティ４内に突出させている。そして、この通気部９Ｂは、ガス抜きピン９がいずれの位置にあるときにも空間１５ａに対してその側面が表出するように設けられている。また、フランジ部９ａには、フランジ部９ａの背面側と可動金型３との空間１５ｂと空間１５ａとを連通させる連通孔９ｃが複数設けられている。また、可動取付板７と可動金型板８との間には、空間１５ｂと型外とを連数させる連通溝１５ｃが設けられている。
【００３５】
つまり、これらの空間１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなる通気孔１５は、通気部９Ｂの側面と型外とを常に連通させている。したがって、ガス抜きピン９がキャビティ４内に突出して通気部９Ｂの側面がキャビティ４内に表出しているとき、キャビティ４内と型外とは、通気部９ｂおよび通気孔１５を介して連通される。
【００３６】
上記のように構成されたガス抜きピン９を有する金型１は、従来の金型と同じく、型締め装置によって可動金型２と固定金型３とを型締めされた状態で使用される。
当初、ガス抜きピン９は付勢部材１３に付勢され、先端部分をキャビティ４内に突き出させて、通気部（高通気層）９Ａの周面をキャビティ４内に露出させている（図１および図２参照）。そして、溶融樹脂が図示しない射出機構によって、スプールブッシュ１０およびランナ１１を通じて、キャビティ４に設けられたゲート１２からキャビティ４内に射出される。
【００３７】
キャビティ４内に溶融樹脂が射出されると、キャビティ４内の空気や溶融樹脂の発するガス（以下はこれらを総じてガスとする）が、キャビティ４に流れ込んでくる溶融樹脂に加圧され、高通気層９Ｂの周面に開放した気孔からその内部に押し込まれる。高通気層９Ｂに押し込まれたガスは、連通気孔を通じて通気孔１５に流出して、金型１の外に排出される。
【００３８】
可動金型板８の金型面（成形面）から突出したガス抜きピン９に溶融樹脂が接すると、ガス抜きピン９にこの溶融樹脂の樹脂圧が作用する。この樹脂圧のうち、ガス抜きピン９の周面に作用する圧力は全方向からピンの軸線中心に向けて作用するため、その押推力は相殺される。一方、ガス抜きピン９の先端面に作用する樹脂圧は、付勢部材１３の付勢力に抗してガス抜きピン９をキャビティ４から押し出す方向に作用し、ガス抜きピン９をキャビティ４の成形面から後退させてピン挿通孔１４に没入させる。
【００３９】
ピン挿通孔１４内に没入したガス抜きピン９は、フランジ部９ａが可動取付板７に当接することにより、先端面が可動金型板８の金型面（成形面）と同一平面をなす位置で停止する。ガス抜きピン９はこの位置において、成形部（緻密層）９Ｃの表面のみをキャビティ４に露わにするだけとなる。
そして、最後までキャビティ４内に残っていたガスは、溶融樹脂の射出圧力に後押しされ、緻密層９Ｃの微細な連通気孔を通じて高通気層９Ｂに押し込まれて通気孔１５に流出し、金型１の外に排出される。
【００４０】
なお、緻密層（成形部）９Ｃの表面に開放する気孔は非常に小さいので、粘性の強い溶融樹脂は流れ込むことができない。したがって、ガス抜きピン９が没入してしまうと、溶融樹脂がガス抜きピン９およびその周囲からキャビティ４の外に漏れ出したりすることはない。
【００４１】
このように、ガスがガス抜きピン９から型外へと排出されながらキャビティ４内に溶融樹脂が充填されることで、充填不良のないキャビティ４の成形面に沿った成形品が得られるようになっている。
なお、キャビティ４内に充填された樹脂が硬化した後、可動機構によって可動金型３が固定金型２から離れるとともに、図示しないエジェクタピン（突き出しピン）が突出して成形品を突き出すことで、金型１から成形品が抜けるようになっている。
【００４２】
すなわち、上記の金型１においては、キャビティ４に溶融樹脂が供給されると、キャビティ４内のガスが、気孔率の高い通気部９Ｂを通じて排出され、ガスの排出が大きな抵抗を生じることなく進行するため、ガスの抜けがよく、成形品に充填不良による鬆（す）ができたり、気泡が形成されてしまうことがない。そして、従来のようにピンと金型とのわずかな隙間のみからガスを抜くのではなく、キャビティ４内に突出したガス抜きピン９の先端に多孔質状の通気部９Ｂを設けてガスの通り道を隙間以外にも確保し、さらにキャビティ４から溶融樹脂が漏れ出すことがないように成形部（緻密層）９Ｃおよび通気部（高通気層）９Ｂの気孔率を調整したことにより、溶融樹脂の詰まりが解消される。
【００４３】
ここで、通気部（高通気層）９Ｂおよび成形部（緻密層）９Ｃの製造方法を説明する。
まず、このグリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、キャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００４４】
シート形成区間には、成形部（緻密層）９Ｃの原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられている。この第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００４５】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末（金属粉末）と水溶性バインダーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施形態では、第一スラリーの成分は、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）３０〜７０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％を含み、残りが水となっている。この第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００４６】
さらに、シート形成区間において、第一のドクターブレード２７の下流側には、通気部（高通気層）９Ｂの原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられている。この第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のスラリー層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００４７】
ここで、第二スラリーとしては原料粉末（金属粉末）、バインダー、界面活性剤および発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施形態では、第二スラリーは、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を３０〜８０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％および界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．０５〜５重量％、発泡剤としてヘキサン０．５〜１０重量％含み、残りが水となっている。
【００４８】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二のスラリー層Ｌ１，Ｌ２を、高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられている。恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第２スラリー層Ｌ１，Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌを乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００４９】
つまり、グリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２を連続的に形成して、グリーンシートとするものである。
【００５０】
そして、成形部９Ｃおよび通気部９Ｂは、このように形成されたグリーンシートを加工・成形して所望の形状を付与し、脱脂・焼結することにより、２層の多孔質金属体（焼成体）として製造される。
【００５１】
つぎに成形部９Ｃおよび通気部９Ｂの製造方法について、工程を順に追いながら説明する。
〔スラリー層形成工程〕
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーが連続的に供給され、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第一スラリー層Ｌ１に成形される。
【００５２】
〔スラリー層積層工程〕
シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から発泡剤を含有する第二スラリーが連続的に供給され、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第二スラリー層Ｌ２が成形され、２層に積層された複合スラリー層Ｌが形成される。
【００５３】
なお、本実施形態では２層からなる通気部２０を製造するため、グリーンシート製造装置２１に備えられたホッパーおよびドクターブレードは２個であり、スラリー層積層工程は１回のみ行う。たとえば３層以上の多層の通気部を製造する場合には、グリーンシート製造装置２１に備えるホッパーおよびドクターブレードの設置数を増やして、このスラリー層積層工程を繰り返せばよい。
【００５４】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理（本実施形態では湿度９０％、温度４０℃で２０分間）が施される。この熱処理により、複合スラリー層Ｌの一方の表面をなす第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が気化し、第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
なお、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われているので、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２に含まれるバインダー（メチルセルロース）は揮発せず、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２内に留まる。したがって、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡され、ひび割れ等を生じずにスポンジ状となる。
【００５５】
〔乾燥工程〕
第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、加熱処理（本実施形態では空気中で温度８０℃、１５分間）により各スラリー層に含まれる水分が飛ばされ、複合グリーンシートＳとなる。
【００５６】
〔成形工程〕
ここで、複合グリーンシートＳを加工・成形して、通気部２０としての形状を付与する。本実施形態では、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃは円板状材であるから、複合グリーンシートＳから円板状の部材をたとえばワイヤーカット等により切り出せばよい。
【００５７】
〔焼成工程〕
通気部９Ｂおよび成形部９Ｃの形状を有する複合グリーンシートＳを、図示しない脱脂装置および焼結炉に順次送り込み、脱脂・焼結処理を行って焼成体とする。この焼成体は、原料粉末の粒子同士が圧縮されずに焼結により結合されたものであるから、発泡剤を含まない第一スラリーからなる層では微細な気孔が形成され、発泡剤を含む第二スラリーからなる層では発泡により大きく間隔が空けられた粒子間に大きな気孔が形成された状態となり、各層の気孔が互いに連通した多孔質金属体である。
【００５８】
脱脂装置は、たとえば空気中で温度５００℃、１５分間の熱処理を行うものであり、この処理によって複合グリーンシートＳ中に含まれるバインダー（糊成分）が飛ばされ、原料粉末の粒子間に空隙が形成された状態となる。
焼結炉としては、たとえば真空炉が用いられるが、真空炉による焼結では酸化する虞のある材質を原料粉末として用いている場合には還元雰囲気下、たとえば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で処理を行うものとする。本実施形態では、真空雰囲気下で温度１２００℃、１００分間の熱処理を行うことにより、各スラリーの原料粉末を焼結させる。
【００５９】
このようにして得られた焼成体は、図５に示すように第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が微細気孔を有する成形部（緻密層）９Ｃ，第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分がより大きな気孔を有する通気部（高通気層）９Ｂとなる。
【００６０】
この時点で、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の空隙率は２０〜６０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の空隙率は８５〜９８％の範囲内である。このようにして得られた焼成体に、必要に応じて圧延処理を施して所望の厚みあるいは空隙率を得ることができる。なお、焼成体を圧延しても、各層は厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００６１】
このようにして得られた、表面から背面まで連通した気孔を有する通気部９Ｂおよび成形部９Ｃを有するガス抜き部材（ガス抜きピン）９を、射出成形用金型１のキャビティ４において突没可能に配置したことにより、射出充填時のキャビティ４内のガスを、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃを介して金型１外部に円滑に排出させることができ、ガス抜き不全による充填不良等を防止することができる。また、キャビティ４の成形面をなす成形部９Ｃを微細な気孔を有する緻密層としたことにより、溶融樹脂が気孔内に入り込んで噛み合ったりバリとなったりすることがなく、平滑な成形面を有する成形体を得ることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態においては、ガス抜き部材として、ガス抜きのためだけに金型１に設けられたガス抜きピン９について説明したが、本発明のガス抜き部材はこのようなガス抜き専用のピンに限らず、例えば成形品に所定の形状を付与するコアピンや、成形品を突き出すエジェクタピンとしての機能を兼ね備えたものであってもよい。また、ガス抜き部材はピンの形態には限定されず、先端面が金型面の広い領域を占める大型の部材であっても構わない。
【００６３】
また、上記実施形態では、付勢保持してキャビティ４内に突出させたガス抜きピン（ガス抜き部材）９を樹脂圧により没入させる構造としたが、溶融樹脂の射出圧力がさほど高くない場合などには、油圧シリンダ、エアシリンダ等の駆動機構によってガス抜き部材を突没駆動させる構造とすることもできる。この場合のガス抜き部材の移動のタイミングは、成形機の溶融樹脂の射出のタイミングに応じて、たとえば溶融樹脂の単位時間あたりの射出量や型の形状から決定した時間を契機にして、制御することが望ましい。
【００６４】
駆動機構によってガス抜き部材を駆動するように構成された金型１においては、上記第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、溶融樹脂の射出圧力に関係なくガス抜き部材を強制的に移動させるので、成形品の完成度が高まり、歩留まりの向上が期待できる。
【００６５】
さらに、ガス抜き部材の形状は、上記実施形態のように単なる円柱状の基部ではなく、図６および図７に示すように通気用の溝および貫通孔を有するものとしてもよい。これらの図に示すガス抜き部材２０は、円柱状の基部２１と、基部５１の先端に配置された多孔質金属体からなる通気部２２と、ガス抜き部材２０の先端面をなす成形部２３とを有している。
【００６６】
この通気部２２は、上記各実施形態と同様に、図３に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して形成され、基部２１の上端面にロウ付けにより固定されている。
そして、成形部２３は、本実施形態では通気性がなく円滑な表面を有する溶製材からなり、通気部２２に対してロウ付けにより固定されている。
【００６７】
基部２１は、図７に示すように、上端面２１ａに形成され径方向に延びる４本の溝部２１ａと、これら溝部２１ａに連通して下端側で部材外に開放される通気孔２１ｂとを有しており、上端面側と下端側とが溝部２１ａおよび通気孔２１ｂを介して連通されている。
【００６８】
すなわち、本実施形態のガス抜き部材２０によれば、キャビティ４内のガスが、通気部２１の周面から各溝部２１ａおよび通気孔２１ｂを介して型外へ放出される、すなわち通気部２２内全体をガスが通過ので、より効率よくガスをキャビティ４内から型外へと排出させることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る射出成形用金型によれば、キャビティ内に溶融樹脂が射出された際、キャビティ内に既存の空気や溶融樹脂の発するガスを、表面積が大きい通気部を介して円滑に効率よくキャビティ外へ排出させることができるので、ガスの固化による溶融樹脂の詰まりが生じ難い。また、成形時にはガス抜き部材を没入させて先端面を金型面と同一面とすることができ、余計な凹凸を成形品の表面に残すことなく正確な成形が可能になる。
また、ガス抜き部材を、溶融樹脂の最終充填箇所（溶融樹脂が最後に充填されるところ）に配置することにより、さらに効率のよいガス排出が可能となり、より成形性の優れた射出成形が実現できる。
【００７０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型によれば、キャビティ内から排出されたガスを、断面積が広くガスが流れやすい通気孔へと流入させるので、より円滑に型外に排出させることができる。
【００７１】
請求項３および請求項４の発明に係る射出成形用金型によれば、ごく簡素な構造によって、充填前には先端をキャビティ内に突出させているガス抜き部材を、溶融樹脂の充填によって没入させて金型面に面一とすることができる。
【００７２】
また、たとえば成形機を駆動する油圧や空気圧等を用いて、ガス抜き部材の移動を駆動機構を使用して強制的に行えば、樹脂圧が低い場合にも確実にガス抜き産材を没入させることができる。
【００７３】
請求項５の発明に係る射出成形用金型によれば、ガス抜き部材によって効率よくガスの排気できるとともに、溶製材によって平滑な成形面を有する成形体を成形することが可能となる。
【００７４】
請求項６の発明に係る射出成形用金型によれば、ガス抜き部材がなす金型面（成形面）を、平滑な面の形成が可能かつ通気性を有する緻密層とするので、より効率のよいガスの排出が可能となる。
【００７５】
請求項７の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金属粉末を圧縮せずに結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００７６】
請求項８の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、成形部および通気部の平均気孔径や気孔率、硬度等の性質を使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有するガス抜き部材を製造することができる。
【００７７】
請求項９の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（金型外部側）ほど大きな気孔を形成してガス抜き性を向上させる多層構造の通気部を有するガス抜き部材を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】固定金型に設置されたピンを示す要部断面図であって、特にピンの先端がキャビティに突出した状態を示す図である。
【図３】同じく、固定金型に設置されたピンを示す要部断面図であって、特にピンの先端がキャビティから後退した状態を示す図である。
【図４】ガス抜き部材を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図である。
【図５】ガス抜き部材の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る射出成形用金型に備えられたガス抜き部材の構成を示す図である。
【図７】図６におけるＶＩ−ＶＩ線を示す矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 可動金型
３ 固定金型
４ キャビティ
９ ガス抜きピン（ガス抜き部材）
９Ａ 基部
９Ｂ 通気部（高通気層）
９Ｃ 成形部（緻密層）
１３ 付勢部材
１４ ピン挿通孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂をキャビティに充填して所望形状の成形品を形成する射出成形用金型およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、型内にキャビティを形成する射出成形金型では、キャビティ内に溶融樹脂を射出して所望形状の部品を製造する際に、溶融樹脂から発生するガスがキャビティ内に残留すると成形不良となるため、型合わせ面やコアピン、エジェクタピン外周に形成される小さな隙間を通じて、キャビティ内部から金型の外部にガスを放出させる構造となっている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−０２８９５５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年、各種装置の小型化、薄型化が進んでおり、これに伴って機器の部品や筐体の一層の小型化、薄肉化が要求されている。
しかしながら、薄肉部品を射出成形によって製造する場合、溶融樹脂を高圧で射出すれば薄いキャビティの隅々まで溶融樹脂を行き渡らせやすい一方で、充填時間が短くなることによりキャビティ内にガスが残留しやすくなるという問題が生じる。
【０００５】
これに対して、型合わせ面間の隙間や、コアピン、エジェクタピン外周の隙間等からガスを逃がす構造では、ガス抜き性を向上させるためには隙間の寸法を大きくすることが考えられる。しかしながら、大きい隙間には溶融樹脂が入り込みやすく、成形品にバリが発生する虞がある。
【０００６】
また、バリの発生を抑えるために隙間の寸法を小さくすると、ガス抜き性能が期待通りに得られず、不十分となり、さらにこの隙間にガス化した樹脂が固化し付着するという問題が生じる。
【０００７】
この発明は、このような事情を考慮してなされたもので、射出成形用金型において、溶融樹脂が高速で充填される場合であっても、キャビティ内のガスを円滑に排出させることができると共に、バリが生じるのを防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、本発明の請求項１に係る射出成形用金型は、溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、キャビティの金型面の一部をなす先端面を有するガス抜き部材が、その先端部をキャビティに対して出没可能に備えられ、ガス抜き部材の先端部に、キャビティ内に表出した側面に開放してキャビティ外に連通する気孔を有する多孔質金属体からなる通気部と、金型面をなす先端面を形成する成形部とが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この発明によれば、キャビティ内に溶融樹脂が射出された際、キャビティ内に既存の空気や溶融樹脂の発するガスを、表面積が大きい通気部を介して円滑に効率よくキャビティ外へ排出させることができるので、ガスの固化による溶融樹脂の詰まりが生じ難い。また、成形時にはガス抜き部材を没入させて先端面を金型面と同一面とすることができ、余計な凹凸を成形品の表面に残すことなく正確な成形が可能になる。
なお、ガス抜き部材は、キャビティの形状等から容易に予測できる溶融樹脂の最終充填箇所（溶融樹脂が最後に充填されるところ）に配置することが望ましい。
【００１０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型は、請求項１の射出成形用金型において、通気部を介してキャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴としている。
【００１１】
この発明によれば、キャビティ内から排出されたガスを、通気部を介して通気孔へと流入させ、より円滑に型外に排出させることができる。
【００１２】
請求項３の発明に係る射出成形用金型は、請求項１または２の射出成形金型において、ガス抜き部材が、キャビティに充填された溶融樹脂の樹脂圧よりも弱い力で、突出方向に付勢保持されていることを特徴としている。
【００１３】
また、請求項４の発明に係る射出成形用金型は、請求項１または２の射出成形用金型において、ガス抜き部材をキャビティに出没駆動する駆動機構を備えることを特徴としている。
【００１４】
請求項３の発明によれば、ごく簡素な構造によって、充填前には先端をキャビティ内に突出させているガス抜き部材を、溶融樹脂の充填によって没入させて金型面に面一とすることができる。
【００１５】
また、請求項４の発明のように、ガス抜き部材の移動は、駆動機構を使用して強制的に行ってもよい。この場合、たとえば成形機を駆動する油圧や空気圧等を用いることができる。
【００１６】
請求項５の発明に係る射出成形用金型は、請求項１から４の射出成形用金型において、ガス抜き部材の成形部が、気孔を持たない溶製材によって形成されていることを特徴としている。
【００１７】
この発明によれば、ガス抜き部材によって効率よくガスの排気できるとともに、溶製材によって平滑な成形面を有する成形体を成形することが可能となる。
【００１８】
請求項６の発明に係る射出成形用金型は、請求項１から４の射出成形用金型において、ガス抜き部材の成形部が、微細な気孔を有する多孔質金属からなる緻密層によって形成され、通気部が、緻密層よりも大きな気孔を有する多孔質金属からなる高通気層によって形成されていることを特徴としている。
【００１９】
この発明によれば、ガス抜き部材がなす金型面（成形面）を、平滑な面の形成が可能かつ通気性を有する緻密層とするので、より効率のよいガスの排出が可能となる。
【００２０】
請求項７に係る発明は、請求項１から４の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、このスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、通気部を製造することを特徴としている。
【００２１】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金属粉末を圧縮せずに焼結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００２２】
請求項８に係る発明は、請求項６の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、積層されたスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、このグリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、緻密層および高通気層を一体に製造することを特徴としている。
【００２３】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、成形部および通気部の気孔径や気孔率、硬度等の性質を使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有するガス抜き部材を製造することができる。
【００２４】
請求項９に係る発明は、請求項６の射出成形用金型の製造方法であって、金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、成分が異なる各スラリーからなる各スラリー層のうち、高通気層を形成するスラリー層に含有させた発泡剤を発泡させて発泡グリーンシートとする発泡工程と、発泡グリーンシートを乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、焼成体あるいはグリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、緻密層および高通気層を一体に製造することを特徴としている。
【００２５】
この発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（金型外部側）ほど大きな気孔を形成してガス抜き性を向上させる多層構造の通気部を有するガス抜き部材を製造することが可能となる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図を参照して説明する。
図１および図２はこの発明の第１の実施の形態に係る射出成形用金型を示す図であって、図１は射出成形用金型の概略図、図２および図３は同じく射出成形用金型の要部を示す拡大図、図４はガス抜き部材の通気部を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図、図５はガス抜き部材の通気部の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
【００２７】
図１に示す射出成形用金型（以下、金型と略称す）１は、固定金型２と可動金型３とから構成され、両型２、３間に溶融樹脂が充填されて成形品を得るためのキャビティ４が形成されている。
【００２８】
固定金型２は、概略的には、固定側取付板５の表面に固定金型板６が取り付けられ、固定金型板６の表面にキャビティ４が形成されている。可動金型３は、可動側取付板７の上に配置された可動金型板８と、可動金型板８を貫通するピン挿通孔１４内に嵌合されたガス抜き部材（ガス抜きピン）９とを備えている。ピン挿通孔１４およびガス抜きピン９は、キャビティ４内に充填された溶融樹脂が最後に到達する最終充填部近傍に設けられている。
【００２９】
ピン挿通孔１４は、キャビティ４側から最も内径が小さい小径部１４ａと、小径部１４ａよりも内径が大きい中径部１４ｂと、最も内径が大きい大径部１４ｃとが同軸に設けられて可動金型板８を貫通する貫通している。
【００３０】
このピン挿通孔１４内に嵌められたガス抜きピン９は、ピン挿通孔１４の大径部１４ｃの内周面に嵌合するフランジ部９ａおよび中径部１４ｂの内周面に対して空間１５ａを有する円柱部９ｂを有する基部９Ａと、この基部９Ａの先端側に固定されて小径部１４ａの内周面に嵌合する通気部９Ｂと、通気部９Ｂの表面に形成され溶融樹脂の成形面をなす成形部９Ｃとを有している。
【００３１】
そして、フランジ部９ａと可動金型３との間に設けられた付勢部材１３によって、キャビティ４側へ向かって付勢され、可動金型３に形成された端面とフランジ部９ａとが当接することにより、キャビティ４内に対する突出状態および没入状態の位置決めがなされている。付勢部材１３は、キャビティ４内に充填された溶融樹脂によるガス圧で圧縮されず、かつガス抜きピン９の先端面を押す樹脂圧によって圧縮される程度の付勢力を有している。
【００３２】
通気部９Ｂは、平均気孔径５０μｍ程度の微細な気孔によって通気性を有する多孔質金属体からなる高通気層であり、成形部９Ｃはより微細な気孔（平均気孔径１０μｍ程度）を有し、ガスは容易に通過するが溶融樹脂は通過できない通気性を有する緻密層である。そして、これら通気部９Ｂおよび成形部９Ｃは、図４に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して一体に形成されており、基部９Ａに対してロウ付けや拡散接合等によって固定されている。なお、基部９Ａは、通気性を有する必要はない。
【００３３】
ここで、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃの製造に用いられる原料粉末としては、それぞれの求められる特性に応じて任意の材料の粉末を用いる。例えば、射出成形の原料として腐食性ガスを発生させる樹脂を用いる場合には、耐食性を有する材料、例えばニッケル基合金、特にハステロイ（登録商標）Ｃ−２２の粉末を用いる。また、通気部としての小外径部１０ａの耐磨耗性を向上させたい場合には、少なくとも緻密層１２の製造に用いられる原料粉末として、耐磨耗性を有する材料、例えば超硬合金の粉末を用いる。
【００３４】
以上説明した通気部９Ｂおよび成形部９Ｃをキャビティ４内に突没可能に保持されたガス抜きピン９は、図１および図２に示すように、溶融樹脂の充填前には通気部９Ｂの中間部分までをキャビティ４内に突出させている。そして、この通気部９Ｂは、ガス抜きピン９がいずれの位置にあるときにも空間１５ａに対してその側面が表出するように設けられている。また、フランジ部９ａには、フランジ部９ａの背面側と可動金型３との空間１５ｂと空間１５ａとを連通させる連通孔９ｃが複数設けられている。また、可動取付板７と可動金型板８との間には、空間１５ｂと型外とを連数させる連通溝１５ｃが設けられている。
【００３５】
つまり、これらの空間１５ａ，１５ｂ，１５ｃからなる通気孔１５は、通気部９Ｂの側面と型外とを常に連通させている。したがって、ガス抜きピン９がキャビティ４内に突出して通気部９Ｂの側面がキャビティ４内に表出しているとき、キャビティ４内と型外とは、通気部９ｂおよび通気孔１５を介して連通される。
【００３６】
上記のように構成されたガス抜きピン９を有する金型１は、従来の金型と同じく、型締め装置によって可動金型２と固定金型３とを型締めされた状態で使用される。
当初、ガス抜きピン９は付勢部材１３に付勢され、先端部分をキャビティ４内に突き出させて、通気部（高通気層）９Ａの周面をキャビティ４内に露出させている（図１および図２参照）。そして、溶融樹脂が図示しない射出機構によって、スプールブッシュ１０およびランナ１１を通じて、キャビティ４に設けられたゲート１２からキャビティ４内に射出される。
【００３７】
キャビティ４内に溶融樹脂が射出されると、キャビティ４内の空気や溶融樹脂の発するガス（以下はこれらを総じてガスとする）が、キャビティ４に流れ込んでくる溶融樹脂に加圧され、高通気層９Ｂの周面に開放した気孔からその内部に押し込まれる。高通気層９Ｂに押し込まれたガスは、連通気孔を通じて通気孔１５に流出して、金型１の外に排出される。
【００３８】
可動金型板８の金型面（成形面）から突出したガス抜きピン９に溶融樹脂が接すると、ガス抜きピン９にこの溶融樹脂の樹脂圧が作用する。この樹脂圧のうち、ガス抜きピン９の周面に作用する圧力は全方向からピンの軸線中心に向けて作用するため、その押推力は相殺される。一方、ガス抜きピン９の先端面に作用する樹脂圧は、付勢部材１３の付勢力に抗してガス抜きピン９をキャビティ４から押し出す方向に作用し、ガス抜きピン９をキャビティ４の成形面から後退させてピン挿通孔１４に没入させる。
【００３９】
ピン挿通孔１４内に没入したガス抜きピン９は、フランジ部９ａが可動取付板７に当接することにより、先端面が可動金型板８の金型面（成形面）と同一平面をなす位置で停止する。ガス抜きピン９はこの位置において、成形部（緻密層）９Ｃの表面のみをキャビティ４に露わにするだけとなる。
そして、最後までキャビティ４内に残っていたガスは、溶融樹脂の射出圧力に後押しされ、緻密層９Ｃの微細な連通気孔を通じて高通気層９Ｂに押し込まれて通気孔１５に流出し、金型１の外に排出される。
【００４０】
なお、緻密層（成形部）９Ｃの表面に開放する気孔は非常に小さいので、粘性の強い溶融樹脂は流れ込むことができない。したがって、ガス抜きピン９が没入してしまうと、溶融樹脂がガス抜きピン９およびその周囲からキャビティ４の外に漏れ出したりすることはない。
【００４１】
このように、ガスがガス抜きピン９から型外へと排出されながらキャビティ４内に溶融樹脂が充填されることで、充填不良のないキャビティ４の成形面に沿った成形品が得られるようになっている。
なお、キャビティ４内に充填された樹脂が硬化した後、可動機構によって可動金型３が固定金型２から離れるとともに、図示しないエジェクタピン（突き出しピン）が突出して成形品を突き出すことで、金型１から成形品が抜けるようになっている。
【００４２】
すなわち、上記の金型１においては、キャビティ４に溶融樹脂が供給されると、キャビティ４内のガスが、気孔率の高い通気部９Ｂを通じて排出され、ガスの排出が大きな抵抗を生じることなく進行するため、ガスの抜けがよく、成形品に充填不良による鬆（す）ができたり、気泡が形成されてしまうことがない。そして、従来のようにピンと金型とのわずかな隙間のみからガスを抜くのではなく、キャビティ４内に突出したガス抜きピン９の先端に多孔質状の通気部９Ｂを設けてガスの通り道を隙間以外にも確保し、さらにキャビティ４から溶融樹脂が漏れ出すことがないように成形部（緻密層）９Ｃおよび通気部（高通気層）９Ｂの気孔率を調整したことにより、溶融樹脂の詰まりが解消される。
【００４３】
ここで、通気部（高通気層）９Ｂおよび成形部（緻密層）９Ｃの製造方法を説明する。
まず、このグリーンシート製造装置２１は、グリーンシートを形成するための下地としてキャリアシート２２を用いるものであって、キャリアシート２２が巻き回された巻き出しリール２３と、巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取る巻き取りリール２４と、巻き出しリール２３と巻き取りリール２４との間で巻き出しリール２３から引き出されたキャリアシート２２の少なくとも一部区間を水平状態に保持する複数の支持ロール２５とを有しており、キャリアシート２２において支持ロール２５によって保持される区間が、グリーンシート形成に供されるシート形成区間とされる。
【００４４】
シート形成区間には、成形部（緻密層）９Ｃの原料となる第一スラリーをキャリアシート２２上に連続的に供給する第一のホッパー２６が設けられている。この第一のホッパー２６の下流側には、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリーを、所望の厚みの第一スラリー層Ｌ１に成形する第一のドクターブレード２７が設けられている。
【００４５】
ここで、第一スラリーとしては、原料粉末（金属粉末）と水溶性バインダーとの混合体、または必要に応じてこの混合体に界面活性剤を添加したものが用いられる。
本実施形態では、第一スラリーの成分は、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）３０〜７０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％を含み、残りが水となっている。この第一スラリーに界面活性剤を添加する場合には、界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムが用いられる。
【００４６】
さらに、シート形成区間において、第一のドクターブレード２７の下流側には、通気部（高通気層）９Ｂの原料となる第二スラリーをキャリアシート２２上の第一スラリー層Ｌ１上に連続的に供給する第二のホッパー２８が設けられている。この第二のホッパー２８の下流側には、第二のホッパー２８から第一スラリー層Ｌ１上に供給されてキャリアシート２２とともに下流側に移動する第二スラリーを、所望の厚みの第二のスラリー層Ｌ２に成形する第二のドクターブレード２９が設けられている。
【００４７】
ここで、第二スラリーとしては原料粉末（金属粉末）、バインダー、界面活性剤および発泡剤の混合体からなるものが用いられる。
本実施形態では、第二スラリーは、原料粉末としてＳＵＳ３１６Ｌの粉末（平均粒径１２μｍ）を３０〜８０重量％、バインダーとしてメチルセルロース０．５〜２０重量％、グリセリン０．１〜１５重量％および界面活性剤としてドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウムを０．０５〜５重量％、発泡剤としてヘキサン０．５〜１０重量％含み、残りが水となっている。
【００４８】
シート形成区間において第二のドクターブレード２９の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第二のスラリー層Ｌ１，Ｌ２を、高湿度雰囲気下で加熱する恒温・高湿度槽３１が設けられている。恒温・高湿度槽３１の下流側には、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一、第２スラリー層Ｌ１，Ｌ２からなる複合スラリー層Ｌを乾燥させて複合グリーンシートＳとする乾燥槽３２が設けられている。
【００４９】
つまり、グリーンシート製造装置２１は、巻き取りリール２４によって巻き出しリール２３からキャリアシート２２を巻き取ってシート形成区間でキャリアシート２２を移動させることで、キャリアシート２２上に第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２を連続的に形成して、グリーンシートとするものである。
【００５０】
そして、成形部９Ｃおよび通気部９Ｂは、このように形成されたグリーンシートを加工・成形して所望の形状を付与し、脱脂・焼結することにより、２層の多孔質金属体（焼成体）として製造される。
【００５１】
つぎに成形部９Ｃおよび通気部９Ｂの製造方法について、工程を順に追いながら説明する。
〔スラリー層形成工程〕
まず、キャリアシート２２の移動に伴って、第一のホッパー２６からキャリアシート２２上に第一スラリーが連続的に供給され、この第一スラリーが第一のドクターブレード２７によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第一スラリー層Ｌ１に成形される。
【００５２】
〔スラリー層積層工程〕
シート形成区間において第一のドクターブレード２７よりも下流側で、キャリアシート２２とともに下流側に移動する第一スラリー層Ｌ１上に、第二のホッパー２８から発泡剤を含有する第二スラリーが連続的に供給され、この第二スラリーが第二のドクターブレード２９によって所望の厚み（本実施形態では２００μｍ）の第二スラリー層Ｌ２が成形され、２層に積層された複合スラリー層Ｌが形成される。
【００５３】
なお、本実施形態では２層からなる通気部２０を製造するため、グリーンシート製造装置２１に備えられたホッパーおよびドクターブレードは２個であり、スラリー層積層工程は１回のみ行う。たとえば３層以上の多層の通気部を製造する場合には、グリーンシート製造装置２１に備えるホッパーおよびドクターブレードの設置数を増やして、このスラリー層積層工程を繰り返せばよい。
【００５４】
〔発泡工程〕
このようにしてキャリアシート２２上に積層された複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って恒温・高湿度槽３１内に搬入されて、高湿度雰囲気下での熱処理（本実施形態では湿度９０％、温度４０℃で２０分間）が施される。この熱処理により、複合スラリー層Ｌの一方の表面をなす第二スラリー層Ｌ２に含まれる発泡剤が気化し、第二スラリー層Ｌ２が発泡してスポンジ状となる。
なお、この加熱処理は高湿度雰囲気下で行われているので、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２に含まれるバインダー（メチルセルロース）は揮発せず、第一、第二スラリー層Ｌ１，Ｌ２内に留まる。したがって、第二スラリー層Ｌ２は、容易に塑性変形可能な状態で発泡され、ひび割れ等を生じずにスポンジ状となる。
【００５５】
〔乾燥工程〕
第二スラリー層Ｌ２の発泡が行われた複合スラリー層Ｌは、キャリアシート２２の移動に伴って乾燥槽３２に搬入されて、加熱処理（本実施形態では空気中で温度８０℃、１５分間）により各スラリー層に含まれる水分が飛ばされ、複合グリーンシートＳとなる。
【００５６】
〔成形工程〕
ここで、複合グリーンシートＳを加工・成形して、通気部２０としての形状を付与する。本実施形態では、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃは円板状材であるから、複合グリーンシートＳから円板状の部材をたとえばワイヤーカット等により切り出せばよい。
【００５７】
〔焼成工程〕
通気部９Ｂおよび成形部９Ｃの形状を有する複合グリーンシートＳを、図示しない脱脂装置および焼結炉に順次送り込み、脱脂・焼結処理を行って焼成体とする。この焼成体は、原料粉末の粒子同士が圧縮されずに焼結により結合されたものであるから、発泡剤を含まない第一スラリーからなる層では微細な気孔が形成され、発泡剤を含む第二スラリーからなる層では発泡により大きく間隔が空けられた粒子間に大きな気孔が形成された状態となり、各層の気孔が互いに連通した多孔質金属体である。
【００５８】
脱脂装置は、たとえば空気中で温度５００℃、１５分間の熱処理を行うものであり、この処理によって複合グリーンシートＳ中に含まれるバインダー（糊成分）が飛ばされ、原料粉末の粒子間に空隙が形成された状態となる。
焼結炉としては、たとえば真空炉が用いられるが、真空炉による焼結では酸化する虞のある材質を原料粉末として用いている場合には還元雰囲気下、たとえば５％の水素分子ガスを含む窒素ガス雰囲気下で処理を行うものとする。本実施形態では、真空雰囲気下で温度１２００℃、１００分間の熱処理を行うことにより、各スラリーの原料粉末を焼結させる。
【００５９】
このようにして得られた焼成体は、図５に示すように第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分が微細気孔を有する成形部（緻密層）９Ｃ，第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分がより大きな気孔を有する通気部（高通気層）９Ｂとなる。
【００６０】
この時点で、第一スラリー層Ｌ１によって構成される部分の空隙率は２０〜６０％の範囲内であり、第二スラリー層Ｌ２によって構成される部分の空隙率は８５〜９８％の範囲内である。このようにして得られた焼成体に、必要に応じて圧延処理を施して所望の厚みあるいは空隙率を得ることができる。なお、焼成体を圧延しても、各層は厚み方向に圧縮されるだけであって、いびつな形状に変形することはなく、内部の連続気孔は維持される。
【００６１】
このようにして得られた、表面から背面まで連通した気孔を有する通気部９Ｂおよび成形部９Ｃを有するガス抜き部材（ガス抜きピン）９を、射出成形用金型１のキャビティ４において突没可能に配置したことにより、射出充填時のキャビティ４内のガスを、通気部９Ｂおよび成形部９Ｃを介して金型１外部に円滑に排出させることができ、ガス抜き不全による充填不良等を防止することができる。また、キャビティ４の成形面をなす成形部９Ｃを微細な気孔を有する緻密層としたことにより、溶融樹脂が気孔内に入り込んで噛み合ったりバリとなったりすることがなく、平滑な成形面を有する成形体を得ることができる。
【００６２】
なお、上記実施形態においては、ガス抜き部材として、ガス抜きのためだけに金型１に設けられたガス抜きピン９について説明したが、本発明のガス抜き部材はこのようなガス抜き専用のピンに限らず、例えば成形品に所定の形状を付与するコアピンや、成形品を突き出すエジェクタピンとしての機能を兼ね備えたものであってもよい。また、ガス抜き部材はピンの形態には限定されず、先端面が金型面の広い領域を占める大型の部材であっても構わない。
【００６３】
また、上記実施形態では、付勢保持してキャビティ４内に突出させたガス抜きピン（ガス抜き部材）９を樹脂圧により没入させる構造としたが、溶融樹脂の射出圧力がさほど高くない場合などには、油圧シリンダ、エアシリンダ等の駆動機構によってガス抜き部材を突没駆動させる構造とすることもできる。この場合のガス抜き部材の移動のタイミングは、成形機の溶融樹脂の射出のタイミングに応じて、たとえば溶融樹脂の単位時間あたりの射出量や型の形状から決定した時間を契機にして、制御することが望ましい。
【００６４】
駆動機構によってガス抜き部材を駆動するように構成された金型１においては、上記第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、溶融樹脂の射出圧力に関係なくガス抜き部材を強制的に移動させるので、成形品の完成度が高まり、歩留まりの向上が期待できる。
【００６５】
さらに、ガス抜き部材の形状は、上記実施形態のように単なる円柱状の基部ではなく、図６および図７に示すように通気用の溝および貫通孔を有するものとしてもよい。これらの図に示すガス抜き部材２０は、円柱状の基部２１と、基部５１の先端に配置された多孔質金属体からなる通気部２２と、ガス抜き部材２０の先端面をなす成形部２３とを有している。
【００６６】
この通気部２２は、上記各実施形態と同様に、図３に示すグリーンシート製造装置２１を用いて製造されたグリーンシートを焼成して形成され、基部２１の上端面にロウ付けにより固定されている。
そして、成形部２３は、本実施形態では通気性がなく円滑な表面を有する溶製材からなり、通気部２２に対してロウ付けにより固定されている。
【００６７】
基部２１は、図７に示すように、上端面２１ａに形成され径方向に延びる４本の溝部２１ａと、これら溝部２１ａに連通して下端側で部材外に開放される通気孔２１ｂとを有しており、上端面側と下端側とが溝部２１ａおよび通気孔２１ｂを介して連通されている。
【００６８】
すなわち、本実施形態のガス抜き部材２０によれば、キャビティ４内のガスが、通気部２１の周面から各溝部２１ａおよび通気孔２１ｂを介して型外へ放出される、すなわち通気部２２内全体をガスが通過ので、より効率よくガスをキャビティ４内から型外へと排出させることができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の請求項１に係る射出成形用金型によれば、キャビティ内に溶融樹脂が射出された際、キャビティ内に既存の空気や溶融樹脂の発するガスを、表面積が大きい通気部を介して円滑に効率よくキャビティ外へ排出させることができるので、ガスの固化による溶融樹脂の詰まりが生じ難い。また、成形時にはガス抜き部材を没入させて先端面を金型面と同一面とすることができ、余計な凹凸を成形品の表面に残すことなく正確な成形が可能になる。
また、ガス抜き部材を、溶融樹脂の最終充填箇所（溶融樹脂が最後に充填されるところ）に配置することにより、さらに効率のよいガス排出が可能となり、より成形性の優れた射出成形が実現できる。
【００７０】
請求項２の発明に係る射出成形用金型によれば、キャビティ内から排出されたガスを、断面積が広くガスが流れやすい通気孔へと流入させるので、より円滑に型外に排出させることができる。
【００７１】
請求項３および請求項４の発明に係る射出成形用金型によれば、ごく簡素な構造によって、充填前には先端をキャビティ内に突出させているガス抜き部材を、溶融樹脂の充填によって没入させて金型面に面一とすることができる。
【００７２】
また、たとえば成形機を駆動する油圧や空気圧等を用いて、ガス抜き部材の移動を駆動機構を使用して強制的に行えば、樹脂圧が低い場合にも確実にガス抜き産材を没入させることができる。
【００７３】
請求項５の発明に係る射出成形用金型によれば、ガス抜き部材によって効率よくガスの排気できるとともに、溶製材によって平滑な成形面を有する成形体を成形することが可能となる。
【００７４】
請求項６の発明に係る射出成形用金型によれば、ガス抜き部材がなす金型面（成形面）を、平滑な面の形成が可能かつ通気性を有する緻密層とするので、より効率のよいガスの排出が可能となる。
【００７５】
請求項７の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、金属粉末を圧縮せずに結することができるので、ガスを通過させるのに十分な気孔を有する多孔質金属体を製造することができる。
【００７６】
請求項８の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、成分が異なる多層の多孔質金属体を製造することができるので、成形部および通気部の平均気孔径や気孔率、硬度等の性質を使用する溶融樹脂に応じて適宜調節し、適切な成形性やガス抜き性を有するガス抜き部材を製造することができる。
【００７７】
請求項９の発明に係る射出成形用金型の製造方法によれば、発泡剤を含有させて発泡させることにより、より大きな気孔を形成することができるので、たとえばキャビティに面しては溶融樹脂を通過させない緻密な気孔を有する層を形成して平滑な成形面の成形を可能とする一方、キャビティから遠い側（金型外部側）ほど大きな気孔を形成してガス抜き性を向上させる多層構造の通気部を有するガス抜き部材を製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態を示す図であって、金型の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】固定金型に設置されたピンを示す要部断面図であって、特にピンの先端がキャビティに突出した状態を示す図である。
【図３】同じく、固定金型に設置されたピンを示す要部断面図であって、特にピンの先端がキャビティから後退した状態を示す図である。
【図４】ガス抜き部材を形成するのに用いるグリーンシート製造装置を示す説明図である。
【図５】ガス抜き部材の断面構成を概略的に示す拡大説明図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係る射出成形用金型に備えられたガス抜き部材の構成を示す図である。
【図７】図６におけるＶＩ−ＶＩ線を示す矢視断面図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 可動金型
３ 固定金型
４ キャビティ
９ ガス抜きピン（ガス抜き部材）
９Ａ 基部
９Ｂ 通気部（高通気層）
９Ｃ 成形部（緻密層）
１３ 付勢部材
１４ ピン挿通孔
Claims (9)
- 溶融樹脂が充填されるキャビティを形成する射出成形用金型であって、
前記キャビティの金型面の一部をなす先端面を有するガス抜き部材が、その先端部を前記キャビティに対して出没可能に備えられ、
前記ガス抜き部材の前記先端部に、前記キャビティ内に表出した側面に開放して前記キャビティ外に連通する気孔を有する多孔質金属体からなる通気部と、前記金型面をなす先端面を形成する成形部とが設けられていることを特徴とする射出成形用金型。 - 前記通気部を介して前記キャビティ内部と型外とを連通させる通気孔が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の射出成形用金型。
- 前記ガス抜き部材が、前記キャビティに充填された溶融樹脂の樹脂圧よりも弱い力で、突出方向に付勢保持されていることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形金型。
- 前記ガス抜き部材を前記キャビティに出没駆動する駆動機構を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形用金型。
- 前記ガス抜き部材の成形部が、気孔を持たない溶製材によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の射出成形用金型。
- 前記ガス抜き部材の成形部が、微細な気孔を有する多孔質金属からなる緻密層によって形成され、
前記前記通気部が、該緻密層よりも大きな気孔を有する多孔質金属からなる高通気層によって形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の射出成形用金型。 - 請求項１から４のいずれかに記載の射出成形用金型の製造方法であって、
金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
該スラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体あるいは前記グリーンシートを加工成形して前記通気部としての形状を付与する成形工程とを行うことにより、前記通気部を製造することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。 - 請求項６に記載の射出成形用金型の製造方法であって、
金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、
積層されたスラリー層を乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体あるいは前記グリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、前記緻密層および前記高通気層を一体に製造することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。 - 請求項６に記載の射出成形用金型の製造方法であって、
金属粉末を含むスラリーをドクターブレード法によりキャリアシート上に延ばしてスラリー層を形成するスラリー層形成工程と、
前記スラリーとは異なる成分からなるスラリーを前記スラリー層上にドクターブレード法により延ばしてスラリー層を積層する工程を１回以上行うスラリー層積層工程と、
成分が異なる前記各スラリーからなる各スラリー層のうち、前記高通気層を形成するスラリー層に含有させた発泡剤を発泡させて発泡グリーンシートとする発泡工程と、
該発泡グリーンシートを乾燥させてグリーンシートとする乾燥工程と、
該グリーンシートを脱脂・焼結して焼成体とする焼成工程と、
該焼成体あるいは前記グリーンシートを加工成形して形状を付与する成形工程とを行うことにより、前記緻密層および前記高通気層を一体に製造することを特徴とする射出成形用金型の製造方法。
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