JP2008173887A - 射出成形型用ガス抜き部材 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性が高く、先端の通気部に荷重がかかる型用部品にも適用することができる射出成形型用ガス抜き部材を提供する。
【解決手段】内部を貫通する挿通孔３９が形成され、端部の外周に沿って筒状部３１ｂが設けられた本体部３１と、該本体部３１の筒状部３１ｂの内方に、前記挿通孔３１の開口端３９ａに面して設けられた通気部３３とを備え、前記通気部３３の気孔率は、前記本体部３１の気孔率よりも大きい所定範囲の値に設定され、これらの本体部３１及び通気部３３は、それぞれが結晶粒が連続して形成されることにより、一体に形成されてなることを特徴とするガス抜きピン２９である。
【選択図】図２

Description

本発明は、溶融樹脂をキャビティ内に射出及び充填して所望形状の成形品を形成する射出成形型に用いられるガス抜き部材に関する。

従来から、射出成形型を用いて樹脂の成形品を作製する技術が知られている。前記射出成形型のキャビティ内に溶融樹脂を射出して充填させると、溶融樹脂からガスが発生する。このガスがキャビティ内に残留すると成形不良が生じるため、キャビティ外にガスを排出するガス抜き部材を射出成形型に設ける技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２００４−２９９０８４公報

しかしながら、前記特許文献１に記載されたガス抜き部材は、円筒状の基部と、該基部の先端にロウ付けされた通気部とから構成されている。即ち、これらの基部及び通気部は互いに別部品であり、両者をロウ付けによって接合しているため、接合強度が低かった。従って、ガス抜き部材を長期間使用すると、先端の通気部が基部から外れるおそれがあった。また、先端の通気部に荷重がかかるイジェクターピン等の型用部品に前記ガス抜き部材を適用することは困難であった。

そこで、本発明は、耐久性が高く、先端の通気部に荷重がかかる型用部品にも適用することができる射出成形型用ガス抜き部材を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る射出成形型用ガス抜き部材は、内部を貫通する挿通孔が形成され、端部の外周に沿って筒状部が設けられた本体部と、該本体部の筒状部の内方に、前記挿通孔の開口端に面して設けられた通気部とを備え、前記通気部の気孔率は、前記本体部の気孔率よりも大きい所定範囲の値に設定され、これらの本体部及び通気部は、それぞれが結晶粒が連続して形成されることにより、一体に形成されてなることを特徴とする。

本発明に係る射出成形型用ガス抜き部材によれば、通気部と本体部の筒状部、通気部と本体部は、結晶粒が連続して形成されて一体になっているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従来は、前述したように、通気部を本体部にロウ付け等によって接合していたが、本発明によれば接着剤等を用いない。従って、ガス抜き部材を射出成形型に組み付けた場合、長い期間使用しても、ガス抜き部材から通気部のみが外れることはない。

また、ガス抜き部材を、荷重がかかる型用部品、例えば成形品を押し出すエジェクターピンとしても好適に用いることができる。

なお、上型と下型との型合わせ部分に隙間を設けて、該隙間からガスを排出させる構造とは全く異なるため、前記隙間に溶融樹脂が入り込んで成形品にバリが発生することもない。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。

[第１実施形態]
（射出成形型）
図１は、本発明の第１実施形態による射出成形型の断面図である。

射出成形型１の上側には、上型用取付板３及び該上型用取付板３に固定された上型５が設けられている。また、下側には、下型用取付板７及び該下型用取付板７にスペーサーブロック９を介して取り付けられた下型１１が設けられている。上型５の内面５ａと下型１１の内面１１ａとによってキャビティ１３が形成されている。下型１１には、内面１１ａの端部側に固定ピン１５が設けられ、内面１１ａの中央側にエジェクターピン１７が設けられている。これらの固定ピン１５及びエジェクターピン１７は、細長い円柱状のガス抜きピン（ガス抜き部材）に形成され、後述するように、上端には通気部が設けられている。また、固定ピン１５及びエジェクターピン１７の上端面１７ａは、下型１１の内面１１ａに面一になるように配置されている。そして、固定ピン１５の下端面１５ｂは保持プレート１９によって保持され、エジェクターピン１７の下端面１７ｂは上下２枚のエジェクタープレート２１，２３に固定されている。このエジェクタープレート２１，２３が上下に移動することにより、エジェクターピン１７が成形品を押し出すように構成されている。さらに、キャビティ１３は、ゲート２５及びランナー２７を介して、図外のスプルーに連通されている。なお、前記保持プレート１９には、固定ピン１５の下端１５ｂに当接する部位に貫通孔（図示せず）が設けられ、エジェクタープレート２３にも、エジェクターピン１７の下端面１７ｂに当接する部位に図外の貫通孔が設けられている。

（ガス抜きピンの構造）
図２は、本発明の第１実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

このガス抜きピン２９は、本体部３１及び通気部３３から構成されている。本体部３１は、下端につば部３１ａが形成され、上端に筒状部３１ｂが形成されている。該筒状部３１ｂは、本体部３１の上端部の外周に沿って円筒状に形成されており、本体部３１には長軸方向に沿って内部を貫通する挿通孔３９が形成されている。

また、筒状部３１ｂの内方には、前記挿通孔３９の開口端３９ａに面して通気部３３が形成されている。この通気部３３の気孔率は、本体部３１及び本体部３１の筒状部３１ｂの気孔率よりも高い所定範囲内に設定されている。具体的には、キャビティ１３内の溶融樹脂が浸透せず、かつ、キャビティ１３内のガスが通気する範囲である。そして、本体部３１及び本体部３１の筒状部３１ｂの気孔率は、溶融樹脂及びガスのいずれも浸透及び通気しない範囲に設定されている。

図３は図２のＡ−Ａ線による断面図、図４は図２のＢ−Ｂ線による断面図である。

図３に示すように、筒状部３１ｂよりも下側の本体部３１の断面は、径方向中心に挿通孔３９を有する円筒状に形成され、図４に示すように、本体部３１の筒状部３１ｂ及び通気部３３の断面は、径方向中心部に通気部３３が設けられている。

（ガス抜きピンの製造方法）
次いで、本実施形態によるガス抜きピン２９の製造方法を説明する。本実施形態では、一実施例として金属光造形複合加工法によってガス抜きピン２９を製造する方法を説明する。

この金属光造形複合加工法は、金属粉末を所定厚さに積層し、レーザーを照射して焼結を施し、この焼結した金属層の上に再度、金属粉末を積層してレーザーを照射して焼結を施すことを複数回繰り返して金属部材を製造する方法である。

図５は、図３の部分を金属光造形複合加工法を用いて製造している状態を示す概念図である。

図５に示すように、筒状部３１ｂよりも下側の本体部３１については、所定厚さに積層した円板状の金属粉末に対して、矢印に示すように上方からレーザー光線Ｌを往復させながら照射することにより、金属粉末を焼結させる。ここで、本体部３１の挿通孔３９に相当する中央部の円形部位には、レーザー照射を行わない。これによって、挿通孔３９に相当する部位は、金属粉末の状態で、その他の円筒状の部位はレーザー光線Ｌによって金属粉末が焼結されて金属層が形成される。これらの工程を繰り返すことによって、本体部３１の下端から筒状部３１ｂの下端までの本体部３１の製造が行われる。

また、これに続けて、図６に示すように、筒状部３１ｂ及び通気部３３を金属光造形複合加工法によって形成する。

具体的には、金属粉末を円板状に所定厚さ分だけ積層し、図６（ａ）に示すように、筒状部３１ｂに相当する部位にレーザー光線Ｌを照射して金属粉末を焼結させる。次に、図６（ｂ）に示すように、通気部３３に相当する部位にレーザー光線Ｌを照射する。このとき、通気部３３の焼結に用いるレーザー強度を、筒状部３１ｂのレーザー強度よりも小さく設定する。なお、筒状部３１ｂの焼結に用いるレーザー強度は、筒状部３１ｂよりも下側の本体部３１を焼結する際のレーザー強度と同等である。また、前記金属粉末としては、例えば、ＳＣＭ４４０（ＪＩＳ）などを用いることが好ましい。

図７は、図２のＸ部を拡大した結晶状態を示す概念図である。

上下に沿った一点鎖線よりも左側は、通気部３３に形成され、右側は筒状部３１ｂに形成されている。同図において、小さい粒は結晶粒４１を示す。通気部３３の結晶粒４１は、筒状部３１ｂの結晶粒４１と連続して形成されている。また、通気部３３は、やや大きな気孔４３が多数形成された高通気層に形成されているが、筒状部３１ｂは、結晶粒が緻密に配列された緻密層に形成されており、高通気層よりも気孔４３が非常に小さい。従って、通気部３３はガスが通過しやすく、筒状部３１ｂはガスが通過しにくい構造となっている。

図８は、図７に対応する断面写真である。

図８の左右両端部及び下端部（一点鎖線の外側に配置されたＵ字状の部位）は、前記緻密層４５に形成されている。この緻密層４５の内方には、高通気層４７が形成されており、やや大きな気孔４３が多数見られる。なお、一点鎖線は緻密層４５と高通気層４７とを区別しやすくするために仮想的に引いたものである。

（ガス抜きピンの作用効果）
図１に示す射出成形型１のキャビティ１３内でガスが発生すると、ガスが図２に示すガス抜きピン２９の通気部３３から侵入して該通気部３３内を通過し、挿通孔３９からガス抜きピン２９の外部に排出される。

ここで、通気部３３と本体部３１の筒状部３１ｂ、通気部３３と本体部３１は、結晶粒が連続して形成されて一体になっているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従って、ガス抜きピン２９を長い期間使用した場合でも、ガス抜きピン２９から通気部３３のみが外れることはない。また、ガス抜きピン２９を、成形品を押し出すエジェクターピン１７としても好適に用いることができる。

[第２実施形態]
次いで、本発明の第２実施形態について説明する。ただし、前述した第１実施形態と同一構造の部位は同一符号を付して説明を省略する。

前記第１実施形態では、ガス抜きピン２９の全体を金属光造形複合加工法によって製造したが、第２実施形態では、鋼材からなる本体部を予め用意し、該本体部に金属光造形複合加工法によって通気部を形成する。

図９は、本発明の第２実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

本実施形態によるガス抜きピン４９は、鋼材からなる本体部５１と該本体部５１の上側に形成された通気部３３とから構成されている。この鋼材としては、例えば、Ｓ５５Ｃ、ＳＣＭ４４０及びＳＫＨ（ＪＩＳ）などを用いることが好ましい。

この本体部５１と通気部３３との境界部には、ロウ付け等による接合層が設けられておらず、本体部５１と通気部３３とが直接に接合されている。これによって本体部５１及び通気部３３は一体に形成されている。また、図９及び図１０に示すように、通気部３３は、円柱状に形成されており、本体部５１の挿通孔３９の上端に設けられた開口端３９ａに面している。

このガス抜きピン４９を製造する工程を簡単に説明する。

まず、本体部５１を構成する円筒状の鋼材を準備する。この鋼材の径方向中心には、長軸方向に沿って挿通孔３９が貫通して形成されている。

次いで、本体部５１の上面に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層し、該金属粉末の全面にレーザーを照射する。このレーザーの照射強度は、第１実施形態における通気部製造時の場合と同等とする。

この工程を繰り返し行うことにより、鋼材からなる本体部５１の上部に通気部３３を一体に形成することができる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

ガスが図９に示すガス抜きピン４９の通気部３３から侵入して該通気部３３内を通過し、挿通孔３９からガス抜きピン４９の外部に排出される。

ここで、通気部３３と本体部５１とは、接合層を介することなく、直接に接合されて一体になっているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従って、ガス抜きピン４９を長い期間使用した場合でも、ガス抜きピン４９から通気部３３のみが外れることはない。また、ガス抜きピン４９を、成形品を押し出すエジェクターピン１７として用いることができる。

[第３実施形態]
次いで、本発明の第３実施形態について説明する。ただし、前述した第１及び第２実施形態と同一構造の部位は同一符号を付して説明を省略する。

前記第２実施形態では、鋼材からなる本体部５１を予め用意し、該本体部５１に金属光造形複合加工法によって通気部３３を形成した。第３実施形態においては、鋼材からなる本体部を予め用意し、該本体部に金属光造形複合加工法によって筒状部及び通気部を形成する。

図１１は、本発明の第３実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

本実施形態によるガス抜きピン５３は、鋼材からなる本体部５１と、該本体部５１の上部に形成された筒状部５５と、該筒状部５５の内方に設けられた通気部３３とから構成されている。

本体部５１と筒状部５５とは、接合層を介することなく、直接に接合されており、これによって本体部５１及び筒状部５５は一体に形成されている。さらに、本体部５１と通気部３３とは、接合層を介することなく、直接に接合されており、これによって本体部５１及び通気部３３は一体に形成されている。また、通気部３３における結晶粒は、筒状部５５の結晶粒に連続して配置されており、これによって通気部３３は、筒状部５５に一体に形成されている。

このガス抜きピン５３を製造する工程を簡単に説明する。

まず、本体部５１を構成する円筒状の鋼材を準備する。この鋼材の径方向中心には、長軸方向に沿って挿通孔３９が形成されている。

次いで、本体部５１の上面に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層する。そして、第１実施形態の図６で説明したように、筒状部５５に相当する部位にレーザー光線を照射して金属粉末を焼結させ、通気部３３に相当する部位には、筒状部５５の場合よりも照射強度が小さいレーザー光線を照射する。

この工程を繰り返し行うことにより、鋼材からなる本体部５１の上部に通気部３３を一体に形成することができる。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

ガスが図１１に示すガス抜きピン５１の通気部３３から侵入して該通気部３３内を通過し、挿通孔３９からガス抜きピン５１の外部に排出される。

ここで、本体部５１と筒状部５５、及び本体部５１と通気部３３とは直接に接合され、筒状部５５と通気部３３とは、互いの結晶粒が連続して一体に形成されているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従って、ガス抜きピン５３を長い期間使用した場合でも、ガス抜きピン５３から通気部３３が外れることはない。また、ガス抜きピン５３を、成形品を押し出すエジェクターピン１７としても好適に用いることができる。

[第４実施形態]
次いで、本発明の第４実施形態について説明する。ただし、前述した第１〜第３実施形態と同一構造の部位は同一符号を付して説明を省略する。

前記第２実施形態では、鋼材からなる本体部５１を予め用意し、該本体部５１に金属光造形複合加工法によって通気部３３を形成した。第４実施形態においては、鋼材からなる本体部を予め用意し、該本体部に金属光造形複合加工法によって介設部及び通気部を形成する。

図１２は、本発明の第４実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

本実施形態によるガス抜きピン５７は、鋼材からなる本体部５１と、該本体部５１の上部に形成された介設部５９と、該介設部５９の上部に設けられた通気部３３とから構成されている。これらの本体部５１と介設部５９とは直接に接合され、介設部５９と通気部３３とは、互いの結晶粒が連続して一体に形成されている。

このガス抜きピン５７を製造する工程を簡単に説明する。

まず、本体部５１を構成する円筒状の鋼材を準備する。この鋼材の径方向中心には、長軸方向に沿って挿通孔３９が形成されている。

次いで、本体部５１の上面に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層する。そして、第１実施形態の図３で説明したように、本体部５１に相当する部位にレーザー光線を照射して金属粉末を焼結させ、挿通孔３９に相当する部位にはレーザー光線を照射しない。このレーザー光線の照射強度は、第１実施形態の図３で説明した場合と同等とする。

この工程を繰り返し行うことにより、鋼材からなる本体部５１の上部に、挿通孔６１を有する円筒状の介設部５９を一体に形成することができる。

さらに、介設部５９の上部に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層する。そして、第２実施形態における図１０で説明したように、金属粉末の全面に亘ってレーザー光線を照射することにより、介設部５９の上部に通気部３３を形成する。なお、通気部３３の下端面は、介設部５９の挿通孔６１の開口端６１ａに面している。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

ガスが図１２に示すガス抜きピン５７の通気部３３から侵入して該通気部３３内を通過し、介設部５９の挿通孔６１から本体部５１の挿通孔３９を介して、ガス抜きピン５７の外部に排出される。

ここで、本体部５１と円筒状の介設部５９とは直接に接合され、介設部５９と通気部３３とは、互いの結晶粒が連続して一体に形成されているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従って、ガス抜きピン５７を長い期間使用した場合でも、ガス抜きピン５７から通気部３３が外れることはない。また、ガス抜きピン５７を、成形品を押し出すエジェクターピン１７としても好適に用いることができる。

[第５実施形態]
次いで、本発明の第５実施形態について説明する。ただし、前述した第１〜第４実施形態と同一構造の部位は同一符号を付して説明を省略する。

前記第４実施形態においては、鋼材からなる本体部５１を予め用意し、該本体部５１に金属光造形複合加工法によって、通気部３３及び円筒状の介設部５９を形成した。本実施形態では、鋼材からなる本体部の上部に設けた介設部を、底部を有する有底円筒部とし、該有底円筒部の内方に通気部を形成する。

図１３は、本発明の第５実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

本実施形態によるガス抜きピン６３は、鋼材からなる本体部５１と、該本体部５１の上部に形成された、有底円筒部（介設部）６５と、該有底円筒部６５の内方に設けられた通気部３３とから構成されている。これらの本体部５１と有底円筒部６５とは直接に接合され、有底円筒部６５と通気部３３とは、互いの結晶粒が連続して一体に形成されている。また、有底円筒部６５は、円筒状の底部６５ａと、該底部６５ａの外周側端部に周方向に沿って立設された筒状部６５ｂとが一体に形成されたものであり、底部６５ａ及び筒状部６５ｂが緻密層に形成されている。

このガス抜きピン６３を製造する工程を簡単に説明する。

まず、本体部５１を構成する円筒状の鋼材を準備する。この鋼材の径方向中心には、長軸方向に沿って挿通孔３９が形成されている。

次いで、本体部５１の上面に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層する。そして、第１実施形態の図３で説明したように、有底円筒部６５の底部６５ａに相当する部位にレーザー光線を照射して金属粉末を焼結させ、挿通孔６７に相当する部位にはレーザー光線を照射しない。このレーザー光線の照射強度は、第１実施形態の図３で説明した場合と同等とする。

この工程を繰り返し行うことにより、鋼材からなる本体部５１の上部に、挿通孔６７を有する有底円筒部６５の底部６５ａを一体に形成することができる。

さらに、有底円筒部６５の底部６５ａの上部に、所定厚さの円板状の金属粉末を積層する。そして、第１実施形態の図６で説明したように、筒状部６５ｂに相当する部位にレーザー光線を照射して金属粉末を焼結させ、通気部３３に相当する部位に、筒状部６５ｂの場合よりも強度の小さいレーザー光線を照射する。なお、通気部３３の下端面は、有底円筒部６５の底部６５ａに設けられた挿通孔６７の開口端６７ａに面している。

以下に、本実施形態による作用効果を説明する。

ガスが図１３に示すガス抜きピン６３の通気部３３から侵入して該通気部３３内を通過し、有底円筒部６５の底部６５ａの挿通孔６７から本体部５１の挿通孔３９を介して、ガス抜きピン６３の外部に排出される。

ここで、本体部５１と有底円筒部６５とは直接に接合され、有底円筒部６５と通気部３３とは、互いの結晶粒が連続して一体に形成されているため、それぞれの界面における接合強度が高い。従って、ガス抜きピン６３を長い期間使用した場合でも、ガス抜きピン６３から通気部３３が外れることはない。また、ガス抜きピン６３を、成形品を押し出すエジェクターピン１７としても好適に用いることができる。

以上、本発明を第１実施形態〜第５実施形態によって説明したが、本発明はこれらに限定されず、種々の変形及び変更が可能である。

例えば、前記実施形態では、ガス抜き部材を細長い円筒状のガス抜きピンとしたが、押出駒、形状入子、角形状のエジェクターピンなどをガス抜き部材とすることができる。

本発明の第１実施形態による射出成形型の断面図である。 本発明の第１実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。 図２のＡ−Ａ線による断面図である。 図２のＢ−Ｂ線による断面図である。 図３の部分を金属光造形複合加工法を用いて製造している状態を示す概念図である。 図４の部分を金属光造形複合加工法を用いて製造している状態を示す概念図であり、（ａ）は外周側の筒状部を製造している状態を示し、（ｂ）は内周側の通気部を製造している状態を示している。 図２のＸ部を拡大した結晶状態を示す概念図である。 図７に対応する、等倍率の断面写真である。 本発明の第２実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。 図９のＣ−Ｃ線による断面図である。 本発明の第３実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。 本発明の第４実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。 本発明の第５実施形態によるガス抜きピンを示す断面図である。

符号の説明

１…射出成形型
１５…固定ピン（ガス抜きピン）（ガス抜き部材）
１７…エジェクターピン（ガス抜きピン）（ガス抜き部材）
２９，４９，５３，５７，６３…ガス抜きピン（ガス抜き部材）
３１，５１…本体部
３１ｂ，５５…筒状部
３３…通気部
３９…挿通孔
３９ａ…開口端
４１…結晶粒
５９…介設部
６５…有底円筒部（介設部）

Claims (5)

1. 内部を貫通する挿通孔が形成され、端部の外周に沿って筒状部が設けられた本体部と、該本体部の筒状部の内方に、前記挿通孔の開口端に面して設けられた通気部とを備え、
   前記通気部の気孔率は、前記本体部の気孔率よりも大きい所定範囲の値に設定され、これらの本体部及び通気部は、それぞれが結晶粒が連続して形成されることにより、一体に形成されてなることを特徴とする射出成形型用ガス抜き部材。
2. 内部を貫通する挿通孔が形成され、鋼材からなる本体部と、該本体部の端部に、前記挿通孔の開口端に面して設けられた通気部とを備え、
   前記通気部の気孔率は、前記本体部の気孔率よりも大きい所定範囲の値に設定され、これらの本体部及び通気部は、直接に接合されることにより一体に形成されてなることを特徴とする射出成形型用ガス抜き部材。
3. 前記本体部の端部の外周に沿って設けられた筒状部を更に備え、該筒状部の内方に前記通気部を形成し、前記本体部と筒状部、及び本体部と通気部とは直接に接合されて一体に形成されると共に、前記筒状部と通気部とは、結晶粒が連続して形成されることにより一体に形成されてなることを特徴とする請求項２に記載の射出成形型用ガス抜き部材。
4. 内部を貫通する挿通孔が形成され、鋼材からなる本体部と、該本体部の端部に設けられ、前記本体部の挿通孔に連通する連通孔を有する介設部と、該介設部の連通孔の開口端に面して設けられた通気部とを備え、
   前記通気部の気孔率は、前記本体部及び介設部の気孔率よりも大きい所定範囲の値に設定され、前記本体部と介設部とは直接に接合されて一体に形成されると共に、前記介設部と通気部とは、結晶粒が連続して形成されることにより一体に形成されてなることを特徴とする射出成形型用ガス抜き部材。
5. 前記介設部は、底部を有する有底筒状部に形成され、該有底筒状部の内方に前記通気部を形成し、前記本体部と有底筒状部とは直接に接合されて一体に形成されると共に、前記有底筒状部と通気部とは、結晶粒が連続して形成されることにより一体に形成されてなることを特徴とする請求項４に記載の射出成形型用ガス抜き部材。