JP2000015421A - 金型冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 局部的な冷却を希望範囲に限定することがで
きると共に、成形時の各工程に併せて、冷却タイミング
を任意に設定可能な金型冷却装置を提供する。 【解決手段】 可動金型１のキャビティのランナー部２
２の背後に減圧室１４が設けられ、この減圧室１４内に
冷却水を噴霧するノズル１０を配置する。そして、キャ
ビティ内に溶融物が充填された後、制御バルブ５、配管
４、冷却水供給道３及びノズル支持管９を介して、ノズ
ル１０から冷却水を、減圧室１４の先端面のターゲット
２４に噴射する。減圧室１４のその他の面は断熱材１１
により被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はプラスチック成形金
型及び金属鋳造金型等に使用される金型冷却装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】この種のプラスチック成形又は金属鋳造
のような成形金型を使用した成形は、一般的に冷却水管
に通水することにより金型の温度制御を実施している
が、近時、成形品の薄肉化及び表面仕上がりの品質向上
が要求されている。これらの要求により、溶融材料の流
動性確保等のため、成型時の金型温度は高温化する傾向
にあり、溶融材料を冷却固化させるための時間が長くな
り、生産性を悪化させるという問題点があった。

【０００３】特に、製品部分と非製品部分であるランナ
ー部は、その肉厚が異なり、一般にランナー部の方が肉
厚が厚いため、より長い冷却時間が必要である。このよ
うに、非製品部の方が冷却時間が長くなり、生産性を悪
化させるため、ランナー部等のような局部的な部分を冷
却することにより、生産性の向上を図っている。

【０００４】例えば、特開平９−１３６３２５には、冷
却水と蒸気との供給を切り替えて制御する金型装置が提
案されている。また、特開平６−３１５７５１には、金
型を局部的に冷却する金型冷却装置が提案されている。

【０００５】図３は特開平９−１３６３２５号公報に記
載された金型装置を示す。金型本体４１のキャビティ面
４２の背面側にチャンバ４３が設けられ、チャンバ４３
を貫通するパイプ４４が給水ポンプ４５とボイラ４６に
切換可能に接続され、更にチャンバ４３がパイプ４８に
て真空ポンプ４９に接続されている。そして、金型本体
４１を冷却するときには、チャンバ４３内に冷却水を噴
射すると共に、真空ポンプ４９にてチャンバ４３内を所
定の圧力に減圧する。また、ボイラ４６から蒸気を供給
して金型本体４１を加熱する。

【０００６】図４は特開平６−３１５７５１号公報に記
載された金型冷却装置を示す図である。金型部材６１の
所望箇所に冷却用穴６２が形成され、穴６２に冷却用パ
イプ６３が挿入されている。冷却用パイプ６３は有底筒
状をなし、その軸方向に複数のノズル孔６３ａが配列さ
れている。冷却用パイプ６３の内部は冷却水の往路６２
ａをなし、冷却用パイプ６３と穴６２との間は冷却水の
復路６２ｂをなす。符号６８は往路配管、符号６９は復
路配管、符号６７は冷却用パイプ６３等を配置するため
のホルダである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の公報に記載された従来技術においては、加熱対象範囲
と冷却対象範囲との境界が明確でなく、非加熱部分又は
冷却すべき部分との境界線をなす構成がない。

【０００８】このため、加熱と冷却の対象となる部分の
熱容量が大きくなり、射出成形などの短時間での加熱と
冷却の切換が遅れる。

【０００９】その結果、本来希望しない部分も同時に加
熱又は冷却されることによって、得られる製品の品質が
悪化し、冷却希望箇所の冷却効果が発揮されるまでのタ
イムラグが発生するため、生産性の向上が十分ではない
という欠点がある。

【００１０】更には、ランナー部など局部的な冷却希望
範囲の周辺の製品部までもが大きな温度変化をもたらす
ために、成形品品質の悪化を招くという問題もある。

【００１１】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
のであって、局部的な冷却を希望範囲に限定することが
できると共に、成形時の各工程に併せて、冷却タイミン
グを任意に設定可能な金型冷却装置を提供することを目
的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る金型冷却装
置は、１対の金型の合わせ面に形成されるキャビティに
溶融物を注入して凝固させる金型の冷却装置において、
一方の第１金型のキャビティ面の背後に設けられた減圧
室と、この減圧室に連通し外部の排気手段に接続された
吸引道と、前記キャビティ内に配設されたノズルと、こ
のノズルに接続され外部の冷媒供給手段からの冷媒を前
記ノズルに供給する冷媒供給道とを有し、前記ノズルは
冷媒を前記減圧室の前記キャビティ面側の面に向けて噴
射することを特徴とする。

【００１３】この金型冷却装置において、前記減圧室に
おける前記ノズルから冷媒が噴射される面以外の面は少
なくともその一部が断熱材に被覆されていることが好ま
しい。

【００１４】本発明においては、減圧室内において、ノ
ズルから冷媒を金型のキャビティ面の近傍に噴射するの
で、冷媒噴射面のみを局部的に冷却することができ、そ
の周囲部分での温度低下を抑制することができる。これ
により、成形品質の向上と生産性の向上を図ることがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について添
付の図面を参照して具体的に説明する。図１は本発明の
実施例に係る金型冷却装置を説明する金型断面図であ
る。

【００１６】本実施例の金型は、可動側金型１及び固定
側金型２からなり、可動側金型１は分割金型１ａと分割
金型１ｂとに分割されている。金型１及び金型２には、
各金型の温度制御のために、冷却水管１２が設けられて
おり、この金型１と金型２とを重ねることにより、両者
間にキャビティが形成される。このキャビティは製品部
２３と、ランナー部２２と、両者間のゲートとからな
る。固定金型２には、このランナー部２２に対して、溶
融物を供給するスプルー２１が設けられている。

【００１７】一方、可動金型１には、ランナー部２２の
背後に、密閉空間の減圧室１４が設けられており、この
減圧室１４に連通する吸引道８が金型１に形成されてい
る。この吸引道８は外部の配管７に連通されており、こ
の配管７は真空ポンプ６に接続されている。

【００１８】また、減圧室１４内には、減圧室１４にお
けるランナー部２２の背後の面である噴霧ターゲット２
４に冷却水を噴霧する噴霧ノズル１０が配置されてい
る。このノズル１０はノズル支持管９に連通して支持さ
れており、このノズル支持管９は金型１に設けた冷却水
供給道３に連通しており、この冷却水供給道３は外部の
配管４を介して冷却水の供給源に接続されている。この
配管４にはバルブ５が介装されており、このバルブ５を
調節することにより、ノズル５から噴出する冷却水の量
を調整できるようになっている。

【００１９】分割金型１ｂの減圧室内面には、減圧室側
面を被覆する筒状の断熱材１１が配設されている。この
断熱材１１は冷却効果が周囲に及ぶことを防ぐととも
に、冷却対象部分の見かけ上の熱容量を小さくすること
により、冷却装置作動時の応答性の向上をはかるための
ものである。また、分割金型１ａと分割金型１ｂとの合
わせ面には、減圧室１４を気密的に遮蔽するためのＯリ
ング１３が設けられている。分割金型１ａと分割金型１
ｂとを分割することにより、断熱材１１等を減圧室１４
に配置し、又は取り出すことができる。

【００２０】次に、上述の如く構成された金型冷却装置
の動作について説明する。先ず、プラスチック射出成型
の場合の動作ついて説明する。成形工程は、大きく分け
て材料の溶融工程、射出充填工程、冷却工程、製品取出
工程の４つの工程に分けられる。射出充填工程について
さらに詳細に述べると、金型内の空隙に溶融材料を注入
することであるが、溶融材料はスプルー２１より充填が
開始され、ランナー部２２を経由して、製品部２３に至
り、空隙末端まで材料が充填するまで注入される。この
とき、充填工程中は、溶融材料の流動性を確保するため
に、その流動路の温度は高い方が望ましい。また、製品
部２３における金型表面の転写性など、製品の品質向上
のためにも、金型温度は高い方が有利である。しかしな
がら、充填完了後の冷却工程においては、当然のことな
がら、金型温度は低い方が冷却固化までの時間、即ち、
取り出し可能になるまでの時間が短縮されるため、生産
性が高くなる。しかも、殆どの場合、ランナー部は製品
に比べ肉厚が大きく、冷却されにくいため、冷却時間と
はランナー部の冷却に依存する部分が極めて大きい。そ
こで、溶融材料の流動中は金型全体の温度調整を冷却管
１２に冷却水を流すことで行い、制御バルブ５は閉じた
ままで、冷却水の減圧室１４内への噴霧は停止してお
く。

【００２１】溶融材料が充填完了となったところで、制
御バルブ５を開き、減圧室１４内の噴霧ターゲット２４
に冷却水を噴霧する。減圧室１４内は、真空ポンプ６に
よって減圧環境に保ってあるため、噴霧ターゲット２４
に付着した冷却水は気化し、効率的な冷却効果を発揮す
る。噴霧ターゲット２４以外の部分は断熱材１１によっ
て遮断しているため、周囲の不要な部分への冷却効果の
波及は妨げられる。製品形成部２３に充填された溶融材
料は、金型１，２により熱を奪われて冷却固化する。金
型全体の冷却は冷却水管１２に冷却水などの熱媒体を流
すことによりなされる。

【００２２】所定の冷却工程が終了した後、金型１，２
を開いて固化した製品を取り出す。この段階では、制御
バルブ５を閉じて、冷却水の噴霧を止め、減圧室１４内
の気化した蒸気は、真空ポンプ６によって、外部に排出
されると共に、次回サイクルの減圧室１４の内部を減圧
する。

【００２３】その後、金型１，２を閉じて溶融材料充填
工程に移行し、これらの各工程が繰り返されていく。

【００２４】本実施例においては、溶融材料流動中は、
冷却装置停止状態で、金型温度は冷却水管１２により制
御され、材料充填後に冷却装置の稼働により製品形成部
２３に影響を与えず、ランナー部２２を限定して急冷す
ることにより、製品の品質低下をもたらすことなく、生
産性を向上させることができる。図２は本発明の他の実
施例に係る金型冷却装置を示す。この実施例は、図１に
示す実施例と基本的構成は同一であり、同一構成物には
同一符号を付してその詳細な説明を省略する。本実施例
においては、冷却水噴霧タイミングの制御方法を改善し
たものである。なお、図２は金型冷却装置の部分を抜き
出している。この図２に示すように、本実施例において
は、減圧室１４内の噴霧ターゲット２４に温度センサー
３１を取り付けてある。

【００２５】これにより、噴霧ターゲット２４、即ち局
部冷却を要する部分が一定温度以上になった場合に、制
御バルブ５を開き、該当部分を冷却し、所定温度以下に
なった場合に冷却水の供給を停止することによって、該
当部分を一定温度に制御することができる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
溶融材料の流動中は金型温度の不要な冷却をせずに、充
填完了後にランナー部等の局部的に急冷が必要な部分の
みに冷却効果を付与することができる。

【００２７】また、本発明においては、この局部冷却の
ための冷媒の量を制御バルブによって任意のタイミング
で調節することが可能であり、冷却タイミングの調整及
びその度合いの調整が容易である。

【００２８】また、減圧室に断熱材を設けることによ
り、冷却範囲が噴霧ターゲットに制限され、これにより
冷却対象部分の熱容量が小さくなるため、急冷が可能と
なり、本金型冷却装置停止後に、周辺温度への復帰も素
早くなる。

【００２９】更に、冷却範囲を限定することで、製品な
ど金型温度がその品質に大きな影響を及ぼす部分を切り
離して、生産性の向上を図ることができる。

【００３０】従って、本発明の金型冷却装置を使用する
ことによって、金型温度を通常より高くして、製品品質
の向上を図りながら、冷却時間を短縮でき、生産性の向
上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る金型冷却装置を示す断面
図である

【図２】本発明の第２実施例を示す部分拡大断面図であ
る

【図３】従来の金型冷却装置を示す図である。

【図４】従来の他の金型冷却装置を示す図である。

【符号の説明】

１：可動側金型 ２：固定側金型 ３：冷却水供給道 ４：配管 ５：制御バルブ ６：真空ポンプ ７：配管 ８：吸引道 ９：噴霧ノズル支持管 １０：噴霧ノズル １１：断熱材 １２：冷却水管 １３：Ｏリング １４：減圧室 ２１：スプルー ２２：ランナー部 ２３：製品形成部 ２４：噴霧ターゲット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 １対の金型の合わせ面に形成されるキャ
   ビティに溶融物を注入して凝固させる金型の冷却装置に
   おいて、一方の第１金型のキャビティ面の背後に設けら
   れた減圧室と、この減圧室に連通し外部の排気手段に接
   続された吸引道と、前記キャビティ内に配設されたノズ
   ルと、このノズルに接続され外部の冷媒供給手段からの
   冷媒を前記ノズルに供給する冷媒供給道とを有し、前記
   ノズルは冷媒を前記減圧室の前記キャビティ面側の面に
   向けて噴射することを特徴とする金型冷却装置。
2. 【請求項２】 前記減圧室における前記ノズルから冷媒
   が噴射される面以外の面は少なくともその一部が断熱材
   に被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の金
   型冷却装置。
3. 【請求項３】 前記減圧室における前記ノズルから冷媒
   が噴射される面は、前記キャビティにおけるランナー部
   の背面の位置にあることを特徴とする請求項１又は２に
   記載の金型冷却装置。
4. 【請求項４】 前記減圧室が設けられた第１金型に対と
   なる第２金型には、前記ランナー部に溶融物を注入する
   スプルーが設けられていることを特徴とする請求項１乃
   至３のいずれか１項に記載の金型冷却装置。
5. 【請求項５】 前記キャビティにおける前記ランナー部
   は製品を鋳込む製品部に連通していることを特徴とする
   請求項１乃至４のいずれか１項に記載の金型冷却装置。
6. 【請求項６】 前記減圧室が設けられた第１金型は前記
   減圧室が２分割される分割金型であり、これらの分割金
   型を合わせることにより、前記第１金型が組み立てられ
   ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記
   載の金型冷却装置。