JP2015189075A - 金型および射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度分布の均一化を図ることができる金型を提供する。【解決手段】本発明による金型は、固定金型１０Ａおよび可動金型１０Ｂの少なくとも一方に、熱媒体を流入する熱媒体入口２１Ａ、２１Ｂから熱媒体を流出する熱媒体出口２２Ａ、２２Ｂまでの間をキャビティ１５に沿うように延在する熱媒体流路２０Ａ、２０Ｂを備えている。熱媒体流路２０Ａ、２０Ｂは、熱媒体入口２１Ａ、２１Ｂ側から熱媒体出口２２Ａ、２２Ｂ側に近付くにつれてキャビティ１５との離間距離が小さくなる勾配が付いている。【選択図】図１

Description

本発明は、固定金型と可動金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティ内に流動性を有する成形材料が射出または流入される金型に関する。

射出成形法あるいはダイキャスト成形法等に代表されるように、金型中に樹脂材料や溶湯等の流動性を有する成形材料を充填、硬化することで、成形品を高生産、高精度に製造する技術は、現在、様々な製品の筐体部品等に適用され、ものづくりにおける主要な生産手段の１つとなっている。射出成形法を例に挙げると、成形機のシリンダ内で溶融樹脂材料を意図する形状に加工された金型内に充填し、金型内で冷却固化した樹脂材料を金型から取り出すことにより、目的とする成形品を得ることができる。

射出成形法の重要な要素の一つに金型の温度制御が挙げられる。その理由は、金型の温度制御が成形品の品質や生産性に大きく関わるためである。まず、品質に関しては、成形品の外観不良となる樹脂の合流部に発生するウエルドライン、金型表面への樹脂の転写ムラ、冷却条件によって発生するヒケ、さらには成形品の収縮不均一により発生する反り変形は、いずれも金型温度制御に問題がある場合に発生しやすい品質問題である。次に生産性に関しては、射出成形法の成形時間の中で、金型内で溶融樹脂を冷却固化する冷却時間は、大きなウエイトを占めるが、金型の温度制御が不十分な箇所があると、その部分の冷却固化時間が長くなり、成形時間が延びて生産性を悪化させる主要因となる。また、樹脂材料に結晶化樹脂を使用する場合は、金型温度制御による結晶化度の管理が成形後の樹脂材料物性や成形収縮に大きく関わってくるため、金型温度制御は、より重要となってくる。

以上のように、この種の成形工法における金型温度制御は、成形品の品質や生産性を大きく左右する重要な要素であるが、金型温度制御の一般的な方法は、金型内に熱媒体流路を形成し、前記熱媒体流路に温度制御した水や油等の熱媒体（温度制御媒体、冷媒とも云う）を循環させることで、金型温度制御を行なっている。しかし、熱媒体流路の加工が困難な場合や、成形時の樹脂の射出圧力に耐え得る金型構造が要求されることから、必ずしも温度制御設計が優先された構造にできない場合があり、金型温度制御に起因する成形品品質や生産性の課題は、重要な問題となっていた。

金型熱媒体流路の加工性に関する制約を解消し、金型温度制御性能を高めることを目的として、例えば特許文献１には、レーザ光を用いて金属粉末を焼結する光造形法によって製造された金型が開示されている。この金型は、図５に示されるように、金型１０の内部に、金型造形の際に同時に造形された熱媒体流路１２を有している。このような熱媒体流路は三次元水管等とも呼ばれ、従来の機械加工にて形成された熱媒体流路と比べ、キャビティ形状に沿った配管とすることができるため、温調性能の改善が期待できる。

尚、特許文献２には、機械加工にて形成されるものであるが、熱媒体流路を特定の形状とした金型が開示されている。特許文献２に開示された金型は、成形された光ディスクの反りを低減することを目的とし、キャビティの外周部から内周部に行くにしたがって距離が近くなるように形成された複数の溝部から成る熱媒体流路を備えている。これにより、スプルが接続され、より熱容量が大きいキャビティ内周部側を外周部よりも冷却するようにしている。

特開平１１−３４８０４５号公報 特開２００６−１９２６５１号公報

株式会社松浦機械製作所ホームページ「金属光造形複合加工とは？」（http://www.matsuura.co.jp/japan/contents/products/new-lumex03.html）

特許文献１に開示された例をも含め、光造形法によって形成された熱媒体流路は、キャビティ形状に沿った配管にできる反面、熱媒体流路の長さ（経路長）が長くなる傾向にある。

一方、熱媒体は熱媒体流路内に入ってから出てくるまでの間に金型内の樹脂温度の影響で段々と上昇するため、熱媒体入口付近と熱媒体出口付近とで熱媒体の温度差が生じる。とりわけ、光造形法によって形成されたもののように熱媒体流路の長さが長い場合は、熱媒体入口付近と熱媒体出口付近とにおける熱媒体の温度差は、かなり大きくなる。この熱媒体の温度差は、キャビティ表面の温度差を招来し、成形不良を来す虞がある。

それ故、本発明の課題は、温度分布の均一化を図ることができる金型を提供することである。

本発明によれば、固定金型と可動金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティ内に流動性を有する成形材料が射出または流入される金型であって、前記固定金型および前記可動金型の少なくとも一方に、熱媒体を流入する熱媒体入口から熱媒体を流出する熱媒体出口までの間を前記キャビティに沿うように延在する熱媒体流路を備え、前記熱媒体流路は、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に近付くにつれて前記キャビティとの離間距離が小さくなる勾配が付いていることを特徴とする金型が得られる。

また、本発明によれば、前記金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法であって、前記金型の前記熱媒体入口および前記熱媒体出口を介して前記熱媒体流路に熱媒体を流通させて熱交換を行うことによって金型の温度調整を行う金型温調工程と、金型温調された前記金型の前記キャビティ内に加熱溶融させた樹脂材料を射出した後、保圧および冷却することによって樹脂製品を成形する成形工程とを有することを特徴とする射出成形方法が得られる。

本発明による金型は、温度分布の均一化を図ることができる。

（ａ）、（ｂ）は、本発明による金型の実施形態１を示す縦断面図、横断面図である。 （ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、図１に示された金型における熱媒体流路の部分的な横断面図、縦断面図、拡大横断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明による金型の実施形態３を示す縦断面図、断熱層の縦断面図である。 （ａ）、（ｂ）は、本発明による金型の実施形態３の変形例を示す縦断面図、断熱層の縦断面図である。 関連技術による金型を示す断面図である。

本発明による金型は、固定金型と可動金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティ内に流動性を有する成形材料が射出または流入される金型であって、固定金型および前記可動金型の少なくとも一方に、熱媒体を流入する熱媒体入口から熱媒体を流出する熱媒体出口までの間をキャビティに沿うように延在する熱媒体流路を備えている。

とりわけ、本金型においては、熱媒体流路は、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に近付くにつれて前記キャビティとの離間距離が小さくなる勾配が付いている。

上記構成により、本発明による金型は、温度分布の均一化を図ることができる。

以下、図面を参照して、本発明による金型のより具体的な実施形態を説明する。ただし、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定されているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。

尚、以下の説明で参照する図１（ａ）、図３（ａ）および図４（ａ）は、断面図ではあるが、説明の便宜上、単一の切断面による断面図ではなく、複数の切断面による複数の界面を単一の図面内に図示している。

［実施形態１］
図１（ａ）を参照すると、本発明の実施形態１の金型は、図示しない射出成型機側に取り付けられる固定金型１０Ａと、この固定金型１０Ａに対して進退する可動金型１０Ｂとによって構成されている。本実施形態の金型は、ピンゲート、３プレート型であり、固定金型１０Ａは、固定金型部１１Ａと、ランナ板１２Ａとから成っている。

固定金型１０Ａ（固定金型部１１Ａ）と可動金型１０Ｂとの当接領域には、成形品形状の空間であるキャビティ１５が形成されており、図示しない射出成型機から射出される溶融樹脂が固定金型１０Ａ側に設けられたスプル・ランナ部１３Ａを介してキャビティ１５に射出される。スプル・ランナ部１３Ａは、射出成型機側から順に、第１スプル孔１３ａ、ランナ溝１３ｂおよび第２スプル孔１３ｃから成っている。尚、キャビティ１５を規定する固定金型１０Ａ側の面をキャビティ面１５ａと記載し、可動金型１０Ｂ側の面をキャビティ面１５ｂと記載する。

また、可動金型１０Ｂには、成形品のサイズ形状に応じた数量および配置のイジェクトピンを貫通させるイジェクトピン孔が形成されているが、煩雑さを避けるため、図示していない。

固定金型１０Ａ、可動金型１０Ｂはそれぞれ、水や油等の熱媒体が流通する熱媒体流路２０Ａ、２０Ｂを備えている。熱媒体流路２０Ａ、２０Ｂは、基本的に同様の構成であるため、以下では、主に、固定金型１０Ａにおける熱媒体流路２０Ａについて説明する。

固定金型１０Ａにおいて、熱媒体流路２０Ａ（２０Ｂ）は、熱媒体入口２１Ａと熱媒体出口２２Ａ（熱媒体入口２１Ｂと熱媒体出口２２Ｂ）との間に形成されており、熱媒体入口２１Ａと熱媒体出口２２Ａ（熱媒体入口２１Ｂと熱媒体出口２２Ｂ）には、温調機（図示せず）が接続され、熱媒体を用いた温調回路が構成されている。

温調機から供給される熱媒体は、熱媒体流路２０Ａの熱媒体入口２１Ａから入り、金型内の熱媒体流路２０Ａを経由して、熱媒体流路２０Ａの熱媒体出口２２Ａを通り、再び温調機に戻って、温度制御されるという循環になっている。即ち、温調機は、図示しないが、射出成型機に設けた樹脂温度センサ、金型に設けた金型温度センサ、熱媒体の温度センサ等に基づき、金型温度を調整すべく、金型から流出される熱媒体を熱変換によって温度調整（通常、冷却）すると共に、温度調整を行った熱媒体をポンプ手段によって金型に流入すべく圧送する装置である。

これにより、キャビティ１５に射出された溶融樹脂と熱媒体流路２０Ａとの間で熱交換が行なわれる。ここで、固定金型１０Ａにある熱媒体流路２０Ａは、図１に示しているとおり、熱媒体入口２１Ａに近いほど、キャビティ１５（キャビティ面１５ａ）との離間距離が最も離れており、熱媒体出口２２Ａに近付くにつれて、キャビティ１５（キャビティ面１５ａ）との距離が近くなるような勾配が付けられている。このような勾配とすることにより、熱媒体流路２０Ａ内を循環する熱媒体が、設定温度に近い熱媒体入口２１Ａ付近では、キャビティ１５との距離が遠いため、キャビティ１５内に充填される樹脂に対する冷却効果が最も小さい。

一方、熱媒体は、熱媒体流路２０Ａ内を循環することにより、金型内に充填される樹脂を冷却するが、熱媒体温度は樹脂温度を奪うことにより上昇していき、熱媒体出口２２Ａ付近で最も温度が高くなる。そしてこの時に熱媒体流路２０Ａは、キャビティ１５に最も近い位置にあるため、キャビティ１５内に充填される樹脂に対する冷却効果が最も大きい。

つまり、本発明の金型構造は、熱媒体流路２０Ａのキャビティ１５との離間距離と熱媒体温度の関係を調整し、キャビティ１５内に充填される樹脂に対する金型温度分布を一定に保つことにより、キャビティ１５に充填される樹脂を均一に冷却することができ、成形品の品質を向上させることを可能にしている。

同様に、可動金型１０Ｂに関しても、熱媒体流路２０Ｂは、熱媒体入口２１Ｂに近いほど、キャビティ１５（キャビティ面１５ｂ）との離間距離が最も離れており、熱媒体出口２２Ｂに近付くにつれて、キャビティ１５（キャビティ面１５ｂ）との距離が近くなるように勾配が付けられている。

ここで、固定金型１０Ａの横断面図である図１（ｂ）をも併せ参照すると、キャビティ面１５ａの投影面より大きくなるように熱媒体流路２０Ａが形成されており、それぞれの熱媒体流路２０Ａは少なくともキャビティ面１５ａ直下において、熱媒体入口２１Ａに近いほど、キャビティ１５との離間距離が最も離れており、熱媒体出口２２Ａに近付くにつれて、キャビティ１５との距離が近くなるように配置されており、かつ仕切壁２５によって熱媒体流路間を分割し、キャビティ面１５ａに対応する領域全域に亘って熱媒体が滞留することなく流通するように、熱媒体流路パターンが形成されている。

それぞれの熱媒体流路間は、仕切壁２５で分割されているが、仕切壁２５の厚さは金型強度を保つ範囲でなるべく薄くすることが熱媒体流路２０Ａ全体の表面積を増やし、金型温度分布を均一化する上で望ましく、金型の規模にもよるが、例えば厚さ２ｍｍ程度が好ましい。

尚、熱媒体流路２０Ａとキャビティ１５（キャビティ面１５ａ）との離間距離の関係、即ち、熱媒体流路２０Ａの勾配度については、キャビティ１５形状や成形時の樹脂温度、成形サイクル、熱媒体流路構造等の影響で、温度分布が変わってくるため、これらの影響を加味し、金型温度の均一化を図ることを目的に、決定する。一例としては、熱媒体流路とキャビティ面１５ａとの離間距離は、最も近い熱媒体出口２２Ａ付近で２〜１０ｍｍに設計することができる。これを基準に、熱媒体入口２１Ａ付近と熱媒体出口２２Ａ付近との温度差の発生により、キャビティ１５からの距離を調整するが、目安として、温度差１℃に対して、キャビティ１５からの距離を５〜１０ｍｍ離すことによって、温度差を無くし、キャビティ面１５ａの温度分布均一化を図る。また、図１に示した例では、熱媒体入口２１Ａから熱媒体出口２２Ａに至るまでの熱媒体流路２０とキャビティ１５（キャビティ面１５ａ）の距離の関係は、一定の割合で変化している場合を示しているが、必ずしも一定の割合で変化している必要は無く、温度差が生じないような箇所においては、部分的に等距離の箇所があってもよい。

さらに、固定金型１０Ａ（可動金型１０Ｂ）に形成されている熱媒体流路２０Ａ（２０ｂ）には、図２（ａ）〜（ｃ）に示されるように、支持柱２３が形成されている。これにより、型締め圧力に応じた負荷がかかる金型であっても、支持柱を持たない熱媒体流路を有する金型に比べ、強度に優れている。

強度確保の一方で、熱媒体流路２には、熱媒体入口から熱媒体出口に至るまで、開口断面積が急変しないように、一定の開口断面積を保ったままであることが望まれる。本金型においては、複数の支持柱２３は、相互に同一の断面形状およびサイズであると共に等間隔かつ連続する列同士が０．５ピッチずらして交互に配列されており、さらに、当該断面形状は、本例のごとく細身の六角形等、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している。これにより、図２（ｃ）に示されるように、熱媒体の流通方向に対する流路の開口断面積（支持柱２３の間隙の断面積）がｓ＋ｓ、ｓ２、ｓ＋ｓ、ｓ２・・・の繰り返し、即ち、開口断面積が一定となっている。尚、支持柱の尖鋭形状は、熱媒体の流通抵抗を低減することにも寄与する。

さて、支持柱２３を含んだ熱媒体流路２０は、一般的な機械加工では加工が困難な構造となる場合が多く、本発明の熱媒体流路２０を形成する方法としては、金属粉末をレーザにて、５０μｍ程度の所定の厚みで積層造形することで目的の形状を得る粉末積層造形により形成することができる。中でも、例えば非特許文献１に開示された、粉末積層造形とマシニング加工とを組み合わせた金属光造形複合加工法においては、積層造形時の金型表面をマシニング加工により良好な状態に仕上げながら積層造形を行なうことが可能であるため、金型用途の積層造形加工に適している。

固定金型１０Ａおよび可動金型１０Ｂの材質は、一般的な金型材料、例えば、鋼材（Ｓ５０Ｃ、ＳＫＤ６１、ＳＵＳ４２０、ＳＫＤ１１等）を用いることができるが、前記した粉末積層造形法により加工することを考えると、粉末積層造形に適した材料を選定することが望ましい。一例としてはマルエージング鋼があげられ、造形後に時効処理を行なうことで金型としての十分な耐久性を確保することが可能となる。時効処理条件の例として、４８０℃で３時間保持するとよい。

熱媒体流路２０に形成される支持柱２３の材質は、前記した積層造形加工法により形成した場合には、基本的には金型材質と同じもので形成する。支持柱２３の形状は、丸、菱形、多角形等、熱媒体の流通方向に対して尖鋭形状であれば、特に限定されない。支持柱２３は、基本的には同一形状で等間隔に配置することが望ましい。その理由は、支持柱２３のサイズや配置密度が一定でないと、熱媒体流路２０に熱媒体を循環させて金型温調する際に、望まれない温度分布が発生する要因となり、適正な金型温度制御が行い難くなるためである。

また、熱媒体流路２０内に支持柱２３を配置する目的は、成形時の射出圧力によって、金型が変形しないようにするためである。支持柱２３の配置設計に関しては、金型が変形しないことを前提にして、成形品材質および形状、金型材質および形状、さらには目的とする温調制御によって適正値を選定することが望ましく、一例を示すと、成形品材料をＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）樹脂として成形時の最大圧力を５０Ｍｐａとし、金型材料をマルエージング鋼としてそのヤング率を１８６ＧＰａとした場合、成形品３から熱媒体流路２０との離間距離を２．５ｍｍ、即ちキャビティ面１５ａと熱媒体流路２０の間の金型板厚を２．５ｍｍとし、各支持柱２３間の金型撓み量を金型板厚の０．２％以下になるようにしたい場合、各支持柱２３間の間隔は１１ｍｍ以下とすることが望ましい。また、熱媒体流路２０中に支持柱２３の面積が占める割合は、２０％以上を目安にすることが望ましい。

また、本発明の金型には、図１（ｂ）、図２（ａ）および（ｂ）に示されるように、スプル・ランナ部１３Ａ（第２スプル孔１３ｃ）と熱媒体流路２０とを気密にシールするシール壁２７を備えている。シール壁２７の断面形状は、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している。シール壁の尖鋭形状は、熱媒体の流通抵抗を低減することに寄与する。シール壁２７の厚さについては、１ｍｍ程度が目安となるが、本例で示したスプル・ランナ部１３Ａのように射出圧力がかかる場合は、射出圧力による撓み量を考慮しておく必要がある。また、熱媒体流路２０を貫通するスプル・ランナ部１３Ａ等の部材を熱媒体流路貫通部材とすると、シール壁２７は、熱媒体流路貫通部材が熱媒体流路２０を貫通する貫通領域に設けられていることになる。このとき、温調部貫通部材は、スプル・ランナ部１３Ａに限定するものではない。尚、本発明において、シール壁は、上記のごとく固定金型に形成されるスプル孔に限らず、例えば、可能金型に形成されるイジェクトピン孔や、固定金型、可動金型に形成される型温センサ類の挿通孔等、熱媒体流路を貫通して金型内部に向かって延在するように金型に形成される孔部と熱媒体流路との境界領域に形成される。

キャビティ１５に充填する樹脂材料としては、成形品に使用される材料としては、非結晶性樹脂であれば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂等であり、結晶性樹脂であれば、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂、液晶ポリマー、ポリ乳酸等を使用することができる。これらの材料は２種類以上混合して使用することも可能である。また、成形品の弾性率を向上させたり、樹脂に難燃性を付与したりする目的で、樹脂中にガラス繊維等の無機フィラー、シリコーン等の有機フィラーを添加して使用することもできる。

熱媒体流路２０に循環させる熱媒体は、水や油等、熱媒体として一般的なものを、温調機によって温度制御することにより使用することができる。この場合、温調機の性能にもよるが、水の場合は１４０℃程度までとなり、それ以上の温度で温調したい場合は、油を使用することが一般的である。

［実施形態２］
次に、本発明の実施形態２として、図１（ａ）および（ｂ）に示された実施形態１による金型を用いて実施する射出成型方法について説明する。

まず、金型の温調については、温調機により、所定の温度に制御された熱媒体を熱媒体流路２０Ａ、２０Ｂに循環させる。即ち、固定金型１０Ａについては、温調機からキャビティ面１５ａとの離間距離が最も離れている熱媒体入口２１Ａより熱媒体を流入させ、キャビティ面１５ａとの離間距離が最も近い熱媒体出口２２Ａから出た熱媒体を再び温調機に戻し、温度制御を行なう。これにより、固定金型１０Ａの熱媒体流路２０Ａにより、キャビティ１５の温度制御を行なう。

可動金型１０Ｂについても同様に、温調機からキャビティ面１５ａとの離間距離が最も離れている熱媒体入口２１Ｂより熱媒体を流入させ、キャビティ面１５ｂとの離間距離が最も近い熱媒体出口２２Ｂから出た熱媒体を再び温調機に戻し、温度制御を行なう。これにより、可動金型１０Ｂの熱媒体流路２０Ｂにより、キャビティ１５の温度制御を行なう。

ここで、固定金型１０Ａの熱媒体流路２０Ａ、可動金型１０Ｂの熱媒体流路２０Ｂそれぞれを循環させる熱媒体温度は、金型温度の均一化を図ることを目的に同じ温度設定にすることが基本となるが、成形品の反り量を調整したり、金型表面への樹脂の転写性を調整する目的で、固定金型１０Ａの熱媒体温度と可動金型１０Ｂの熱媒体温度を異なる温度設定とするために、異なる熱媒体温度としてもよい。

続いて、固定金型１０Ａと可動金型を所定の型締め力で閉じて、溶融樹脂をスプル・ランナ部１３Ａから圧力を加えて射出することにより、キャビティ１５に溶融樹脂を注入する。

次いで、金型内で、注入した樹脂を冷却することによって硬化させるが、従来の金型構造の場合、熱媒体は金型に充填された樹脂の温度の影響により、熱媒体出口に近付くにつれて熱媒体温度が上昇する。特に、熱媒体流路がキャビティ１５に忠実に形成され、熱媒体流路の距離が長くなる程、熱媒体温度は上昇する。その結果、熱媒体流路の熱媒体入口付近と熱媒体出口付近のキャビティ面１５ａの温度差が生じ、成形外観不良や生産性の悪化要因となる。

しかし、本発明の金型構造のように、熱媒体が設定温度に近い熱媒体入口２１Ａ付近では、キャビティ面１５ａとの距離を大きくすることにより温調効果を制御し、逆に熱媒体温度が高くなる熱媒体出口２２Ａ付近ではキャビティ面１５ａとの距離を小さくすることにより温調効果を制御することで、キャビティ面１５ａ全体の熱媒体入口２１Ａ付近と熱媒体出口２２Ａ付近の温度分布が均一化される。その結果、キャビティ面１５ａの温度差が無くなり、冷却工程において均一に冷却されることで、成形品外観や生産性が向上する。

同様に、熱媒体が設定温度に近い熱媒体入口２１Ｂ付近では、キャビティ面１５ｂとの距離を大きくすることにより温調効果を制御し、逆に熱媒体温度が高くなる熱媒体出口２２Ｂ付近ではキャビティ面１５ｂとの距離を小さくすることにより温調効果を制御することで、キャビティ面１５ｂ全体の熱媒体入口２１Ｂ付近と熱媒体出口２２Ｂ付近の温度分布が均一化される。その結果、キャビティ面１５ｂの温度差が無くなり、冷却工程において均一に冷却されることで、成形品外観や生産性が向上する。

冷却工程終了後、金型を開いて、冷却が完了した成形品を取り出すことにより、本発明の金型を用いて成形品を製造することができる。

熱媒体温度の設定例としては、一般的な金型による樹脂の冷却温度（例えば使用樹脂はＡＢＳ樹脂の場合は、４０〜６０℃、ポリカーボネートであれば、８０〜１００℃）に設定し、順次、保圧工程、冷却工程、取り出し工程、型閉め工程と移行することができる。

［実施形態３］
本発明の実施形態３に係る金型は、断熱層を有する点が、実施形態１と異なっている。このため、実施形態１と同一または同様の部分については、実施形態１における説明および図面を援用することとし、詳細な説明は省略する。

図３（ａ）および（ｂ）を参照すると、本発明の実施形態３に係る金型は、固定金型１０Ａに断熱層４１Ａを、可動金型１０Ｂに断熱層４１Ｂを備えている。

断熱層を形成する目的は、熱媒体流路内を循環する熱媒体の温度をキャビティ１５に効率的に伝達させることで、金型温度の均一化を図ることである。したがって、断熱層は、金型内のキャビティ１５の平面図投影面を中心に可能な限り広範囲に亘って形成することが望ましい。断熱層は、断熱作用が高く、成形時の型締め力や射出圧力に耐え、変形しないまたは微小な変形に収まることが条件となる。

具体的には、断熱層４１Ａ（４１Ｂ）は、図３（ｂ）に示されるように、固定金型部１１Ａ（可動金型１０Ｂ）と同材料から成り、金型の開閉方向（図３（ｂ）中、上下方向）に延在する複数の柱状部４１ａと、柱状部４１ａ間の空隙部４１ｂとによって構成されている。尚、空隙部４１ｂが断熱機能をなすため、断熱層４１Ａ（４１Ｂ）中に占める空隙部４１ｂの容積比率が高いほど断熱効果に優れるが、その反面、金型の強度は低下するため、所望の金型性能に応じて断熱層４１Ａ（４１Ｂ）における柱状部４１ａと空隙部４１ｂとの比率や配置プロファイルを決定する。尚、第２スプル孔１３ｃと断熱層４１Ａとの境界にも、シール壁が設けられることは云うまでもない。

あるいは、実施形態３の変形例として、図４（ａ）および（ｂ）に示されるように、固定金型１０Ａに断熱層４２Ａを、可動金型１０Ｂに断熱層４２Ｂを備えていてもよい。

断熱層４２Ａ（４２Ｂ）は、図４（ｂ）に示されるように、固定金型部１１Ａ（可動金型１０Ｂ）と同材料から成り、金型の開閉方向（図４（ｂ）中、上下方向）に延在する複数の柱状部４２ａと、固定金型部１１Ａ（可動金型１０Ｂ）の本体よりも熱伝導率が低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂などの断熱材料から成り、柱状部４２ａ間に形成された断熱部４２ｂとによって構成されている。尚、断熱部４２ｂが断熱機能をなすため、断熱層４２Ａ（４２Ｂ）中に占める断熱部４２ｂの容積比率が高いほど断熱効果に優れるが、その反面、金型の強度は低下するため、所望の金型性能に応じて断熱層４２Ａ（４２Ｂ）における柱状部４２ａと断熱部４２ｂとの比率や配置プロファイルを決定する。尚、第２スプル孔１３ｃと断熱層４２Ａとの境界にも、シール壁が設けられることは云うまでもない。

上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。

（付記１）
固定金型と可動金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティ内に流動性を有する成形材料が射出または流入される金型であって、
前記固定金型および前記可動金型の少なくとも一方に、熱媒体を流入する熱媒体入口から熱媒体を流出する熱媒体出口までの間を前記キャビティに沿うように延在する熱媒体流路を備え、
前記熱媒体流路は、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に近付くにつれて前記キャビティとの離間距離が小さくなる勾配が付いていることを特徴とする金型。

（付記２）
前記熱媒体流路は、前記キャビティに沿った単一の空隙部と、該空隙部内に形成された複数の仕切壁とによって構成され、つづら折れ状に延在している付記１に記載の金型。

（付記３）
前記熱媒体流路の内壁面のうちの金型開閉方向に対向する箇所間に延在するように形成された複数の支持柱を有する付記１または２に記載の金型。

（付記４）
前記複数の支持柱は、相互に同一の断面形状およびサイズであると共に等間隔に配列されており、さらに、当該断面形状は、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している付記３に記載の金型。

（付記５）
前記熱媒体流路は、熱媒体の流通方向に対して垂直な断面における開口断面積が一定となっている区間を有する付記１乃至４のいずれかに記載の金型。

（付記６）
前記熱媒体流路を貫通して前記キャビティに向かって延在するように前記固定金型または前記可動金型に形成された孔部と該熱媒体流路との境界領域には、熱媒体の漏えいを防ぐためのシール壁が形成されており、シール壁の断面形状は、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している付記１乃至５のいずれかに記載の金型。

（付記７）
前記熱媒体流路は、前記キャビティの投影面よりも広範囲に亘って形成されている付記１乃至６のいずれかに記載の金型。

（付記８）
前記固定金型または前記可動金型における、前記熱媒体流路の前記キャビティとは反対側に、該固定金型または該可動金型の本体よりも熱伝導率が低い断熱層を有する付記１乃至７のいずれかに記載の金型。

（付記９）
前記断熱層は、前記固定金型または前記可動金型と同材料から成り、金型の開閉方向に延在する複数の柱状部と、該柱状部間の空隙部とによって構成されている付記８に記載の金型。

（付記１０）
前記断熱層は、前記固定金型または前記可動金型と同材料から成り、金型の開閉方向に延在する複数の柱状部と、前記固定金型または前記可動金型の本体よりも熱伝導率が低い断熱材料から成り、前記柱状部間に形成された断熱部とによって構成されている付記８に記載の金型。

（付記１１）
前記断熱材料は、エポキシ樹脂である付記１０に記載の金型。

（付記１２）
前記熱媒体流路は、前記固定金型および前記可動金型のそれぞれに備えられている付記１乃至１１のいずれかに記載の金型。

（付記１３）
付記１乃至１２のいずれかに記載の金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法であって、
前記金型の前記熱媒体入口および前記熱媒体出口を介して前記熱媒体流路に熱媒体を流通させて熱交換を行うことによって金型の温度調整を行う金型温調工程と、
金型温調された前記金型の前記キャビティ内に加熱溶融させた樹脂材料を射出した後、保圧および冷却することによって樹脂製品を成形する成形工程とを有することを特徴とする射出成形方法。

（付記１４）
前記固定金型と前記可動金型とを異なる温度で金型温調する付記１３に記載の射出成形方法。

本発明は、以上説明した実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された技術範囲内であれば、種々の変形が可能であることは云うまでもない。

１０Ａ 固定金型
１０Ｂ 可動金型
１１Ａ 固定金型部
１２Ａ ランナ板
１３Ａ スプル・ランナ部
１３ａ 第１スプル孔
１３ｂ ランナ溝
１３ｃ 第２スプル孔
１５ キャビティ
１５ａ、１５ｂ キャビティ面
２０Ａ、２０Ｂ 熱媒体流路
２１Ａ、２１Ｂ 熱媒体入口
２２Ａ、２２Ｂ 熱媒体出口
２３ 支持柱
２５ 仕切壁
２７ シール壁
４１Ａ、４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂ 断熱層
４１ａ、４２ａ 柱状部
４１ｂ 空隙部
４２ｂ 断熱部

Claims (10)

1. 固定金型と可動金型とを備え、これらの当接領域に形成されたキャビティ内に流動性を有する成形材料が射出または流入される金型であって、
   前記固定金型および前記可動金型の少なくとも一方に、熱媒体を流入する熱媒体入口から熱媒体を流出する熱媒体出口までの間を前記キャビティに沿うように延在する熱媒体流路を備え、
   前記熱媒体流路は、前記熱媒体入口側から前記熱媒体出口側に近付くにつれて前記キャビティとの離間距離が小さくなる勾配が付いていることを特徴とする金型。
2. 前記熱媒体流路は、前記キャビティに沿った単一の空隙部と、該空隙部内に形成された複数の仕切壁とによって構成され、つづら折れ状に延在している請求項１に記載の金型。
3. 前記熱媒体流路の内壁面のうちの金型開閉方向に対向する箇所間に延在するように形成された複数の支持柱を有する請求項１または２に記載の金型。
4. 前記複数の支持柱は、相互に同一の断面形状およびサイズであると共に等間隔に配列されており、さらに、当該断面形状は、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している請求項３に記載の金型。
5. 前記熱媒体流路は、熱媒体の流通方向に対して垂直な断面における開口断面積が一定となっている区間を有する請求項１乃至４のいずれか一項に記載の金型。
6. 前記熱媒体流路を貫通して前記キャビティに向かって延在するように前記固定金型または前記可動金型に形成された孔部と該熱媒体流路との境界領域には、熱媒体の漏えいを防ぐためのシール壁が形成されており、シール壁の断面形状は、熱媒体の流通方向に向かって尖鋭形状を呈している請求項１乃至５のいずれか一項に記載の金型。
7. 前記熱媒体流路は、前記キャビティの投影面よりも広範囲に亘って形成されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載の金型。
8. 前記固定金型または前記可動金型における、前記熱媒体流路の前記キャビティとは反対側に、該固定金型または該可動金型の本体よりも熱伝導率が低い断熱層を有する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の金型。
9. 請求項１乃至８のいずれか一項に記載の金型を用いて樹脂製品を射出成形する射出成形方法であって、
   前記金型の前記熱媒体入口および前記熱媒体出口を介して前記熱媒体流路に熱媒体を流通させて熱交換を行うことによって金型の温度調整を行う金型温調工程と、
   金型温調された前記金型の前記キャビティ内に加熱溶融させた樹脂材料を射出した後、保圧および冷却することによって樹脂製品を成形する成形工程とを有することを特徴とする射出成形方法。
10. 前記固定金型と前記可動金型とを異なる温度で金型温調する請求項９に記載の射出成形方法。

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