成形金屬模與成形方法
2023-05-31 09:32:51
專利名稱：成形金屬模與成形方法
背景技術：
本發明涉及熱固性樹脂注射模塑成形的成形金屬模與成形方法。目的在於，在注射模塑成形時，通過使注射模塑成形機與金屬模腔室間的澆道部中存有的熔化樹脂不硬化而保持可成形粘度，將該部分樹脂在下次成形時使用，從而可減少廢棄樹脂、提高樹脂的材料的利用率。
在熱塑性樹脂注射模塑成形中，為提高樹脂的材料利用率(從而使樹脂使用量降低)，已進行了加長噴嘴、熱流道等的適用性研究，並使之實用化。
另一方面，在熱固性樹脂注射模塑成形中，由熱引起的樹脂的反應、硬化成了大的障礙，作為提高樹脂材料利用率的措施只不過是部分地被實用化了。
作為這種方法之一是將澆道部做成與金屬模本體分別獨立的結構的套，由熱水、熱油等熱介質或加熱器，或將其合併使用，將澆道套保持一定溫度(如，日本專利特開昭50-82166號公報所記述)。由於使用了該澆道套，可將該部分熱固性樹脂維持於可成形的熔化粘度，可將該澆道部的樹脂有效使用於下次成形中，這樣，這才有可能在壓鑄(スプル-レス)成形中連續成形。
但是，為了將熱水、熱油等熱介質調節為一定溫度，通常需要專用的溫度調節機；另外，必須把澆道套做成不洩漏熱介質的構造。從而，不得不使用精密構造的澆道套，因此其造價變高。
本發明，即是在熱固性樹脂的注射模塑成形中，為解決上述這些課題而所完成的各種研究成果，其目的在於提供將澆道部的樹脂不硬化地保持為可成形的熔化粘度，使該部分樹脂能在下次成形中使用而成形為成形品的成形金屬模及成形方法。
為了達到這種目的，本發明的成形金屬模，其基本構造是，將金屬模的澆道部做成套構造，在該澆道套外側與金屬模間設有空隙，在該空隙部流通著空氣等非液體冷卻介質，不需要像現有溫度調節型澆道套那樣的專用溫度調節機和精密構造繞道套，可以進行良好的連續成形。
本發明涉及一種具有澆道套構造的金屬模，其特徵在於，在這種使用於熱固性樹脂的注射模塑成形的成形金屬模中，澆道部為套構造，為使熱固性樹脂維持於熔化狀態，在該澆道套外側與金屬模間設置用於流通空氣等非液體的冷卻介質的空隙部。
為有效保持澆道部樹脂的溫度，最好在澆道套外周上設置多個凹凸，以提高冷卻介質的冷卻效率；另外，最好在空隙部設置2塊或2塊以上的隔板，將空隙部沿與澆道套長度方向(樹脂流動方向)相同的方向進行分割，以使冷卻介質從空隙部入口到達其後方後再流至空隙部出口。
而當擔心較低溫的樹脂材料流入側的樹脂冷卻、固化時，為防止此種情況發生，最好在樹脂材料流入側的空隙部設置絕熱部，減小冷卻介質的流路；另外，為減小來自金屬模的傳熱，最好在前述空隙部外周設置圓筒狀絕熱部。
本發明的成形金屬模，如上所述，由於在澆道套與金屬模間的空隙部流通著空氣等非液體冷卻介質，澆道部冷卻更均勻，而且可更有效地進行冷卻，澆道部內的熔化樹脂不硬化、不固化地保持為可成形粘度，在下次成形時充填於金屬模腔室內，成形為成形品。從而，可得到良好的連續成形，可以有效地使用現有通常的成形中的每次成形捨棄的澆道部樹脂。從而可實現每回成形的樹脂使用量的節減。
另外，不需要現有技術中部分地使用著的溫度調節型澆道套那樣的不洩漏液體的精密構造的澆道套與用於液體加溫的溫度調節機。本發明的成形金屬模，金屬模構造簡單，作為冷卻介質由於使用了空氣等非液體介質，不必擔心有漏水、漏油，或生鏽、汙染的發生。
另外，即使在成形中發生故障，澆道套的澆道部內樹脂硬化了(或日固化)的情況下，也可容易地將硬化物(或日固化物)推出到分型(バ-デイング)側。
另外，本發明的澆道套，由於構造簡單、重量輕、所以操作容易，完成成形之後，可以很容易地撥出澆道管，很容易地除去澆道內的殘留物(硬化物或固化物)。
從以上說明可以很清楚看到，本發明的成形金屬模，通過將澆道部做成套構造，在金屬模與澆道套間設置空隙部，在該空隙部中流通空氣等非液體冷卻介質，從而成為簡單的金屬模構造。這種金屬模構造，通過將澆道套內的樹脂保持於可成形的熔化狀態，將該樹脂在下一次成形中充填入金屬模腔室中、成形為成形品，可提高樹脂的材料利用率。
而且，由於具有冷卻效率高與冷卻均勻性外的優點，空氣等冷卻介質，其冷卻程度可小些，可在接近於室溫的溫度下使用。另外，由於使用了空氣等非液體冷卻介質，極少發生液體洩漏等故障。從而可以很好地使用於熱固性樹脂的注射模塑成形。
圖1是具有現有的溫度調節型澆道套構造的成形裝置(一例)的概略剖面圖；圖2是具有本發明的澆道套構造的成形裝置(一例)的概略剖面圖；圖3是圖1澆道套部的放大剖面圖；圖4是圖3澆道套部的正視圖；圖5是表示圖2澆道套部一例的放大剖面圖；圖6是圖5澆道套部正視圖；圖7是圖5澆道套的VII-VII剖面圖；圖8是圖2的澆道套部的其他例子的放大剖面圖；圖9是圖8澆道套部的IX-IX剖面圖；圖10是圖2的澆道套部又一例子的放大剖面圖；圖11是圖10的澆道套正視圖；圖12是圖10的澆道套水平剖面圖；圖13是圖2澆道套部再一例子的放大剖面圖；圖14是圖13的澆道套的XIV-XIV剖面圖；圖15是圖2的澆道套部的又一例子的放大剖面圖；圖16是圖15的澆道套的XVI-XVI剖面圖；圖17是圖15的澆道套的XVII-XVII剖面圖；圖18是圖2的澆道套的另外一例子的放大剖面圖；圖19是圖18的澆道套的XIX-XIX剖面圖；圖20是圖18的澆道套的XX-XX剖面圖。
下邊借附圖來說明具有現有的調溫型澆道套與本發明的澆道套構造的成形金屬模。
圖1是使用了現有的調溫型澆道套的成形裝置(一例)的概略剖面圖；圖2是使用了具有本發明的澆道套構造的成形金屬模的成形裝置(一例)的概略剖面圖。
在圖1與圖2中，被投入在注射模塑成形機的漏鬥1中的熱固性樹脂，藉助缸2與螺旋3而被熔化。熔化樹脂4由注射模塑成形機注射，通過澆道套5或13，注入金屬模8的腔室9中，成形為成形品。在圖1與圖2所示的成形裝置中，在本次成形時及直到下次成形之間，在澆道套5或13的澆道6或16中的樹脂都保持著非硬化的熔化狀態。
圖3是圖1的現有成形裝置的澆道套部放大剖面圖；圖4是圖3澆道套部的正視圖。
在圖3的金屬模中，在澆道套5中，通過對澆道部6的外筒101的外周進行切削加工而形成螺旋狀溝102，為了密封該溝102，在其外周包覆著套筒狀零件103。成形時，在前述螺旋狀溝102中，通過圖4所示的出入口105，106流通熱水、熱油等流體介質，由此，使澆道部6的樹脂保持一定溫度。在圖4中，107是澆道部6的入口。由此，澆道部內的樹脂不硬化而被保持為可成形的熔化粘度；成形時，充填入金屬模8的腔室9中，成形為成形品。
圖5是圖2的本發明成形裝置澆道套部(一例)的放大剖面圖；圖6是圖5的澆道套部的正視圖；圖7是圖5的澆道套部的VII-VII剖面圖。
在該金屬模中在金屬模7中插入澆道套13。澆道套13外形大致為圓筒狀，中央有澆道部16。金屬模7被切削加工成其與澆道套外側間形成空隙部11。該空隙部11成為介質通路。
另外，如圖6所示，通入到空隙部11的介質的出入口18，19設在澆道套13的注射模塑成形機一側的面上。該出入口也可以設在澆道套的外側的金屬模7上。這樣，通過在澆道套13與金屬模7間的空隙部11中流通空氣等非液體冷卻介質，可使澆道部16的樹脂保持一定溫度。在圖6上，17是澆道部入口。由此，澆道部16內的樹脂，在成形時，充填入金屬模8的腔室9內，成形為成形品。
在作為本發明其他例子的圖8的成形金屬模中，在澆道套23的外周形成了多個凹凸24。圖9是圖8的澆道套部IX-IX剖面圖。圖中符號21是成為介質流路的空隙部，28，29是通向空隙部21的介質的出入口；26是澆道部；27是澆道部26的入口。由於在澆道套外周設有多個凹凸，與不設凹凸的情況相比，套外周的表面積變大了，故可提高冷卻效率。
在作為本發明另一例子的圖10所示的成形金屬模中，為提高介質的冷卻效率，澆道套33的空隙部被隔板35所分割，形成了空隙部31，32。圖11是圖10澆道套的正視圖；圖12是圖10的澆道套的水平剖面圖；空隙部31，32成為介質流路。隔板35的外側與金屬模7相接著；但空隙部31，32並不是完全被分隔開，澆道套33的與離開設於注射模塑成形機一側的冷卻介質出入口最深的分型面接近的部分，不設隔板，流體通過兩空隙部31與32間。隔板通常是2塊，但為適應提高冷卻效率的需要，可設3塊以上。另外，圖中符號38，39是通向空隙部31，32的介質的出入口，36是澆道部；37是澆道部36的入口。
作為本發明再一例子的圖13所示的成形金屬模中，在澆道套43的、樹脂材料流入側的空隙部41中留出冷卻介質流路42地設置了絕熱部40。圖14是圖13的澆道套部的XIV-XIV剖面圖。圖中符號41是空隙部；48，49是介質出入口；46是澆道部；47是澆道部46的入口。
在樹脂材料流入側的空隙部41中以陶瓷、石膏、層壓材料、塑料等傳熱率低的材料設置了絕熱部40，而使冷卻介質流路42變小。因此，由於在與冷卻介質出入口48，49相近的部分(與射出缸相近的部分)冷卻介質產生的冷卻效率不大，故可以防止原本溫度較低的樹脂材料因澆道部過冷而固化。另一方面，在遠離冷卻介質出入口48，49的部分(與分型面相近的部分)，雖然處於由於來自腔室部金屬模8的熱而使樹脂溫度升高的傾向，但由於冷卻介質與澆道套43的有效接觸，而可進行有效地冷卻，抑制了樹脂溫度的上升，故可保持澆道內樹脂溫度的均一。
再者，由於將無絕熱部40的空隙部由隔板分割開，可以進一步提高與分型面相近的部分的冷卻效率；由於用傳熱良好的材料做隔板，實際上可進一步增大澆道外周表面積，可進一步提高冷卻效率。在設置了絕熱部40的澆道套部分的外周上也可以不形成凹凸部分。
在作為本發明又一例子的圖15所示的成形金屬模中，金屬模7，為了防止向金屬模傳熱，在其空隙部外周(金屬模7切削麵內側)上設置圓筒狀絕熱部50。圖16是圖15的澆道套部XVI-XVI剖面圖；圖17是圖15的澆道套部XVII-XVII剖面圖。
在該成形金屬模中，在金屬模切削麵內側設置了由陶瓷、石膏、層壓材料、塑料等傳熱率低的材料構成的圓筒狀絕熱部50，在澆道套53的外周上設置多個凹凸54。由於設置了絕熱部50，與單是在澆道套外周只設置多個凹凸的情況相比，可有效防止從金屬模來的傳熱，可由澆道套外周凹凸有效進行冷卻介質對樹脂的冷卻。再就是，為了在金屬模7與絕熱部50間進行了更有效的隔熱，最好設置氣隙60。另外，由於用隔板55分割了空隙部，故可更進一步提高介質冷卻效率。圖中符號51，52是被分割開的空隙部；58，59是介質出入口；56是澆道部；57是澆道部56的入口。
在作為本發明另外一個例子的圖18所示的成形金屬模中，金屬模7，在其空隙部外周上設置圓筒狀絕熱部50；而在其樹脂材料流入側的空隙部中留有冷卻介質流路42地設置絕熱部40。無絕熱部40的空隙部用隔板55分割開。圖19是圖18澆道套部XIX-XIX剖面圖；圖20是圖18的XX-XX剖面圖。這樣，可將近剖面部分的冷卻效率進一步提高。
另外，為了更有效地進行隔熱，最好在金屬模7與絕熱部50間設置氣隙60。
這種金屬模使用於由於樹脂材料特性與成形條件的原因，澆道部溫度控制比較困難的情況。在圖18～20中，在與前述圖15的實施例相同構成部分上賦予相同符號，而省略其說明。
權利要求
1.一種成形金屬模，在這種用於熱固性樹脂的注射模塑成形的成形金屬模中，其特徵在於，將澆道部做成套結構；為了將熱固性樹脂維持於熔化狀態，在該澆道套外側與金屬模間設置用於使空氣等非液體冷卻介質流通的空隙部。
2.如權利要求1所述的成形金屬模，其特徵在於，澆道套外周上設置著多個凹凸。
3.如權利要求2所述的成形金屬模，其特徵在於，在該空隙部設置2塊或2塊以上隔板，將前述空隙部沿與澆道套長度方向(樹脂流動方向)相同的方向進行分割，以使冷卻介質從前述空隙部入口到達其後方之後再流至前述空隙部出口。
4.按權利要求2所述的成形金屬模，其特徵在於，在樹脂材料流入側的空隙部設置絕熱部，以使冷卻介質的流路縮小。
5.按權利要求3所述的成形金屬模，其特徵在於，在樹脂材料流入側的空隙部設置絕熱部，以使冷卻介質流路縮小。
6.按權利要求2所述的成形金屬模，其特徵在於，空隙部外周上設置著圓筒狀絕熱部。
7.按權利要求3所述的成形金屬模，其特徵在於，空隙部外周上設置著圓筒狀絕熱部。
8.按權利要求4所述的成形金屬模，其特徵在於，空隙部外周上設置著圓筒狀絕熱部。
9.按權利要求6所述的成形金屬模，其特徵在於，在金屬模與絕熱部間設置氣隙。
10.按權利要求7所述的成形金屬模，其特徵在於，在金屬模與絕熱部之間設置氣隙。
11.按權利要求8所述的成形金屬模，其特徵在於，在金屬模與絕熱部之間設置氣隙。
12.一種熱固性樹脂的注射模塑成形方法，其特徵在於，使用權利要求1～11中任一項所記述的金屬模，一邊使空氣等非液體冷卻介質流通於空隙部、一邊進行成形。
全文摘要
一種成形金屬模,它能使澆道部的熔化樹脂保持可成形粘度。在下次成形中使用,從而提高了樹脂的材料利用率。該金屬模結構簡單,製造成本低。其特徵是,在本發明的使用於熱固性樹脂注射模塑成形的成形金屬模中,澆道部為套結構,為將熱固性樹脂維持於熔化狀態,在該澆道套外側與金屬模間設置用於使空氣等非液體冷卻介質流通的空源部。
文檔編號B29C45/27GK1241479SQ99108910
公開日2000年1月19日 申請日期1999年6月24日 優先權日1999年6月24日
發明者日比野史智 申請人:住友電木株式會社