專(zhuān)利名稱(chēng)：合成樹(shù)脂成形用金屬模具的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在熱塑性樹(shù)脂和熱固性樹(shù)脂等的射出成形和壓縮成形等中使用的金屬模具，尤其涉及模腔表面交替地被加熱、冷卻的合成樹(shù)脂成形用金屬模具。
背景技術(shù)：
存在因產(chǎn)生熔合痕而損害成形品的外觀品質(zhì)的問(wèn)題。
熔合痕在將熔融樹(shù)脂填充到金屬模具中時(shí)在從不同的方向流來(lái)的樹(shù)脂之間的前端的合流部分上產(chǎn)生。由于前端的熔融樹(shù)脂接觸模腔表面而在樹(shù)脂表面上形成固化層，結(jié)果即使完全填充樹(shù)脂并施加保持壓力，金屬模具表面也無(wú)法充分地轉(zhuǎn)印到樹(shù)脂合流部的固化層上，從而形成微小的V字狀槽，殘留在表面上。
例如，在使用圖11及圖12所示的現(xiàn)有樣式的金屬模具3對(duì)圖9那樣的存在許多開(kāi)口部2的成形品1進(jìn)行成形時(shí)，從直澆口4經(jīng)由流道5并從澆口6填充到模腔空間7中的熔融樹(shù)脂被形成開(kāi)口部2的型芯部8分開(kāi)，從型芯部8起到樹(shù)脂流動(dòng)方向的下游側(cè)，樹(shù)脂合流，從而產(chǎn)生如圖13所示的熔合痕9。
該成形品的材料是聚碳酸脂(透明)，成形品尺寸是長(zhǎng)100mm×寬50mm×厚1.2mm，金屬模具的澆口是一個(gè)側(cè)澆口。
為了抑制熔合痕的產(chǎn)生，在將熔融樹(shù)脂填充到金屬模具中及填充后施加保持壓力時(shí)，只要預(yù)先升高金屬模具的溫度即可，但升高金屬模具的溫度會(huì)使后面的冷卻工序需要與此相應(yīng)的時(shí)間，結(jié)果使成形周期加長(zhǎng)。另外，由于成形品無(wú)法充分冷卻，故從金屬模具中脫模會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。
因此，如下所示，提出了各種只在將熔融樹(shù)脂填充到金屬模具中這段時(shí)間內(nèi)加熱金屬模具的模腔表面的技術(shù)。
A.熱水冷水切換方式這種方式通過(guò)使冷水和熱水交替地流入金屬模具溫度調(diào)節(jié)用水管來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、專(zhuān)利文獻(xiàn)2及專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，可在普通式樣的金屬模具中使用，另外，附加設(shè)備的投資少。
這種方式的缺點(diǎn)在于，由于金屬模具溫度調(diào)節(jié)用水管的位置離開(kāi)金屬模具表面，故溫度的上升、下降慢，另外，由于加熱溫度的上限是160℃，故?；瘻囟雀叩臉?shù)脂不能取得很好的效果。
B.冷熱切換方式(蒸汽加熱式)這種方式通過(guò)使蒸汽和冷水交替地流入金屬模具溫度調(diào)節(jié)用流路來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)4及專(zhuān)利文獻(xiàn)5)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，金屬模具的表面溫度上升得比熱水快，另外，由于使介質(zhì)流動(dòng)的回路布置得很密，故金屬模具表面的溫度差小。
這種方式的缺點(diǎn)在于由于金屬模具表面溫度的上限是155℃，故使用的樹(shù)脂受到限制；鍋爐和介質(zhì)切換裝置這樣的生產(chǎn)設(shè)備價(jià)格極高；即使用密封劑封堵，金屬模具仍易于生銹；由于用加強(qiáng)筋支撐分開(kāi)的鑲塊，故必須有可維持金屬模具強(qiáng)度的厚度，從而使流路無(wú)法設(shè)置在金屬模具表面附近。
C.金屬模具表面隔熱方式這種方式通過(guò)在金屬模具表面上設(shè)置陶瓷等的薄膜隔熱層使樹(shù)脂與金屬模具的熱傳導(dǎo)變差來(lái)推遲冷卻固化(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)6)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，不必引入新的生產(chǎn)設(shè)備，另外，由于是表面鍍層，故不必直接加工金屬模具即可實(shí)現(xiàn)。
這種方式的缺點(diǎn)在于由于金屬模具表面溫度上升小，故熔合痕并不消失；無(wú)法對(duì)外觀面模腔進(jìn)行追加加工；另外，無(wú)法控制金屬模具表面溫度。
D.高頻感應(yīng)加熱方式這種方式通過(guò)對(duì)位于接近金屬模具表面的位置上的感應(yīng)線圈通以電流產(chǎn)生磁場(chǎng)，使金屬模具表面產(chǎn)生電流，并用該焦耳熱使溫度上升(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)7)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，可以使金屬模具表面的溫度足夠高(可以大于等于250℃)，金屬模具的表面溫度上升快，另外，由于從外部加熱，故無(wú)需加工金屬模具。
這種方式的缺點(diǎn)在于由于無(wú)法對(duì)感應(yīng)線圈之間的間隙加熱，故金屬模具表面的溫度不均大；無(wú)法制作與復(fù)雜的模腔形狀匹配的感應(yīng)線圈；另外，由于無(wú)法在成形過(guò)程中加熱，故成形周期變長(zhǎng)。
E.輻射加熱方式這種方式中，在開(kāi)模時(shí)用鹵燈照射金屬模具表面(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)8)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，由于從外部照射，故不必加工金屬模具。
這種方式的缺點(diǎn)在于，金屬模具表面的溫度上升需要時(shí)間，另外，無(wú)法應(yīng)對(duì)金屬模具表面的高低差。
F.通電加熱方式這種方式中，使用在金屬模具表面上涂敷絕緣層、再在絕緣層上涂敷導(dǎo)電層的金屬模具，通過(guò)直接設(shè)置電極通電進(jìn)行發(fā)熱(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)9)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，溫度上升快，能使金屬模具表面溫度成為高溫(大于等于250℃)，金屬模具幾乎無(wú)需加工。
這種方式的缺點(diǎn)在于，由于電流流過(guò)電極間的最短距離，故無(wú)法進(jìn)行均勻的發(fā)熱。
G.筒形加熱器方式這種方式中，利用在金屬模具中設(shè)有的筒形加熱器對(duì)金屬模具進(jìn)行加熱(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)10及專(zhuān)利文獻(xiàn)11)。
這種方式的優(yōu)點(diǎn)在于，可以將金屬模具保持在高溫區(qū)域，另外，設(shè)置容易。
這種方式的缺點(diǎn)在于，改變金屬模具溫度需要時(shí)間(一般地，在成形周期中無(wú)法進(jìn)行溫度調(diào)節(jié))，無(wú)法對(duì)具有高低差的金屬模具表面均勻地加熱(因?yàn)橥残渭訜崞鞑灰讖澢?，另外，為了減小加熱差，需要增加加熱器數(shù)。
無(wú)論哪種方式都有長(zhǎng)處和短處，在使冷熱用介質(zhì)流入金屬模具的方式和將筒形加熱器插入金屬模具的方式中，需在金屬模具上形成冷熱用介質(zhì)的流路和加熱器的插入孔，由于以往進(jìn)行的來(lái)自外壁的鉆頭的孔加工只能形成直線的流路或設(shè)置加熱器，故無(wú)法相對(duì)于具有凹凸的立體形狀的模腔表面形成相等的距離，從而無(wú)法均勻地加熱模腔表面溫度。
為了避開(kāi)因孔加工的限制而引起的上述問(wèn)題，也可以將鑲塊分割成多個(gè)，形成立體的回路，但在介質(zhì)是流體的情況下，為了防止介質(zhì)本身的泄漏，必須密封整個(gè)流路。然而，由于被密封的面成為無(wú)法頂住鑲塊的面，故無(wú)法支撐鑲塊，從而無(wú)法確保足夠的金屬模具強(qiáng)度。另外，在該鑲塊分割中，如果對(duì)距離模腔表面小于等于4mm的面進(jìn)行切削加工，那么還會(huì)派生出產(chǎn)生加工變形的其它問(wèn)題。
利用流體加熱時(shí)，在回路的入口與出口會(huì)產(chǎn)生溫度差。另外，利用加熱器加熱時(shí)，由于無(wú)法稠密地配置加熱器，故存在溫度不均的問(wèn)題。
如果在距離模腔表面小于等于4mm的位置上設(shè)置寬度大于等于4mm的介質(zhì)流路或加熱器插入孔所需的空間部，那么與該空間部相當(dāng)?shù)哪Ｇ槐砻鏁?huì)因金屬模具內(nèi)樹(shù)脂的成形壓力而撓曲，從而在樹(shù)脂成形品的表面上產(chǎn)生光澤不均，產(chǎn)生外觀品質(zhì)的缺陷。
為了避免這樣的問(wèn)題，必須在距離模腔表面大于等于4mm的位置上設(shè)置介質(zhì)流路或加熱器插入孔所需的空間部，但因?yàn)榧訜峤橘|(zhì)至模腔表面的距離與傳熱的關(guān)系，模腔表面溫度的升溫時(shí)間變慢。
消除成形品外觀的缺點(diǎn)即融合痕，就可取消用于掩蓋熔合痕而進(jìn)行的裝飾涂敷，作為降低成本的方法，是寄予了很大期待的長(zhǎng)久課題。
眾所周知，作為該課題的解決方法，通過(guò)使金屬模具的表面溫度比平常高，熔合痕的槽深會(huì)變淺，如果進(jìn)一步使金屬模具的表面溫度上升到材料固有的溫度，那么熔合痕便會(huì)消失。然而，如果使金屬模具的溫度始終保持在高溫狀態(tài)，那么成形品表面會(huì)在柔軟狀態(tài)下從金屬模具中脫模出，此時(shí)，會(huì)產(chǎn)生成形品變形的問(wèn)題。因此，必須在填充樹(shù)脂時(shí)及施加保持壓力時(shí)保持高溫，而在脫模時(shí)保持在使樹(shù)脂處于固化狀態(tài)的溫度。
因此，要求在射出成形加工的一個(gè)周期中對(duì)金屬模具表面溫度進(jìn)行加熱和冷卻的溫度調(diào)節(jié)技術(shù)，如上所述，提出了各種方法，但現(xiàn)狀是每種方法都有缺點(diǎn)，因此還沒(méi)有作為確立的技術(shù)而普及。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1日本專(zhuān)利特開(kāi)平09-314628號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2日本專(zhuān)利特開(kāi)平10-100156號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3日本專(zhuān)利特開(kāi)平11-115013號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)4日本專(zhuān)利特開(kāi)2001-18229號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)5日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-316341號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)6日本專(zhuān)利特開(kāi)2002-172655號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)7日本專(zhuān)利特開(kāi)平10-80938號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)8日本專(zhuān)利特開(kāi)2000-238104號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)9日本專(zhuān)利特開(kāi)平04-265720號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)10日本專(zhuān)利特開(kāi)平08-230005號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)11日本專(zhuān)利特開(kāi)2004-74629號(hào)公報(bào)發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種不受模腔表面的形狀影響、因無(wú)論在模腔表面的任何位置都可以足夠接近地設(shè)置電加熱器而可以在沒(méi)有溫度上升的不均的狀態(tài)下將金屬模具急速加熱到所需溫度、不會(huì)使成形周期變長(zhǎng)、能夠可靠地防止熔合痕的產(chǎn)生的合成樹(shù)脂成形用金屬模具。
技術(shù)方案1的發(fā)明的合成樹(shù)脂成形用金屬模具的主要特征在于，金屬模具包括具有模腔空間的鑲塊和支撐所述鑲塊的母模，通過(guò)在所述模腔空間中填充熔融樹(shù)脂來(lái)成形轉(zhuǎn)印有模腔表面的成形品，金屬模具的鑲塊分割成具有模腔表面的鑲塊外構(gòu)件和沒(méi)有模腔表面的鑲塊內(nèi)構(gòu)件，在所述鑲塊外構(gòu)件上，從所述鑲塊外構(gòu)件的背面?zhèn)瘸蛩瞿Ｇ槐砻嫘纬捎写┻^(guò)所述模腔表面的附近部位的槽，在所述槽內(nèi)收容電加熱器，用所述鑲塊內(nèi)構(gòu)件封住所述槽，使所述電加熱器安置在槽的最深部。
電加熱器收容用的所述槽除了形成為多個(gè)并列的直線狀或曲線狀外，如圖6及圖7所示，也可以形成為一個(gè)或多個(gè)的螺旋狀或圓周狀，另外，也可以沿著該槽的前進(jìn)方向增加高低或臺(tái)階，立體地彎曲而形成。
電加熱器可以使用彎曲形狀的一個(gè)電加熱器，也可以并聯(lián)使用多個(gè)電加熱器并對(duì)每個(gè)加熱器進(jìn)行溫度管理。
技術(shù)方案2的發(fā)明的合成樹(shù)脂成形用金屬模具的特征在于，在技術(shù)方案1的發(fā)明的所述結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，所述電加熱器使用變形自由度高的細(xì)管加熱器。
在技術(shù)方案1的發(fā)明的合成樹(shù)脂成形用金屬模具中，金屬模具的鑲塊分割成具有模腔表面的鑲塊外構(gòu)件和沒(méi)有模腔表面的鑲塊內(nèi)構(gòu)件，由于電加熱器收容用的所述槽從所述鑲塊外構(gòu)件的背面?zhèn)瘸蛩瞿Ｇ槐砻胬们邢骷庸ぴ谒鲨倝K外構(gòu)件上形成，故與從金屬模具的側(cè)面方向直線狀地穿孔加工筒形加熱器的裝填孔的現(xiàn)有方式不同，所述槽不受模腔表面形狀的影響，即，在模腔表面具有臺(tái)階部、凹凸部或彎曲部時(shí)，通過(guò)沿著該臺(tái)階部、凹凸部或彎曲部對(duì)所述槽進(jìn)行切削加工，可以形成為與模腔表面的個(gè)別具體的形狀對(duì)應(yīng)的最佳形態(tài)，在沿所述槽的長(zhǎng)度方向上的任何部位上，模腔表面與槽之間的距離都可以設(shè)定為相等。另外，通過(guò)將電加熱器安置、保持在該槽的最深部而在模腔表面的所有部位上都設(shè)定相等的傳熱距離，因此可以在沒(méi)有溫度上升不均的狀態(tài)下急速、均勻地加熱到所需溫度。
這樣，由于金屬模具的鑲塊外構(gòu)件與鑲塊內(nèi)構(gòu)件可在沒(méi)有溫度上升不均的狀態(tài)下急速加熱，保持在所需的高溫區(qū)域，故在從不同方向流入的樹(shù)脂之間的前端合流的部分的樹(shù)脂表面上不會(huì)產(chǎn)生固化層，能夠可靠地防止熔合痕的產(chǎn)生，從而可以提高成形品的外觀品質(zhì)。
采用技術(shù)方案1的發(fā)明的合成樹(shù)脂成形用金屬模具，可以使模腔表面溫度大于等于250℃，可以急速加熱到大于等于合成樹(shù)脂的?；瘻囟?。另外，通過(guò)使電加熱器的設(shè)置密度變密，可以防止模腔表面溫度的不均。除了電源裝置之外不需要特別的設(shè)備，成形裝置整體可以低價(jià)地構(gòu)成。由于可以任意確定鑲塊的厚度，故可保持必要的足夠的金屬模具強(qiáng)度。另外，由于不使用加熱及冷卻介質(zhì)，故防銹能力也強(qiáng)。
另外，由于只要分離鑲塊外構(gòu)件與鑲塊內(nèi)構(gòu)件即可使電加熱器收容用的所述槽的全長(zhǎng)開(kāi)放，因此電加熱器的維修與更換操作可以簡(jiǎn)單地進(jìn)行。
在技術(shù)方案2的發(fā)明的合成樹(shù)脂成形用金屬模具中，由于所述電加熱器由變形自由度高的細(xì)管加熱器構(gòu)成，故即使模腔表面的形狀是立體的，高度不同，由于可以將電加熱器彎曲后插入所述槽內(nèi)，故通過(guò)調(diào)整槽深使其與模腔表面形狀相適，可以使立體的模腔表面上升到均勻的溫度或任意的溫度。
由于加熱器可以彎曲地設(shè)置，故可以使用一個(gè)加熱器在大范圍內(nèi)升溫，廉價(jià)。
由于加熱器可容易地彎曲，故可以設(shè)置在具有高低差的部分及自由曲面及側(cè)面上，可以設(shè)置在離開(kāi)金屬模具表面相等距離的位置上。


圖1是本發(fā)明的一實(shí)施例的合成樹(shù)脂成形用金屬模具的概略縱剖視圖。
圖2是圖1的金屬模具的鑲塊部分在分離狀態(tài)下的主視圖。
圖3是圖1的金屬模具的鑲塊部分在分離狀態(tài)下的縱剖視圖。
圖4是圖1的金屬模具的鑲塊部分在裝配狀態(tài)下的縱剖視圖。
圖5是圖1的金屬模具的可動(dòng)金屬模具的鑲塊外構(gòu)件的俯視圖。
圖6是圖5的鑲塊外構(gòu)件的底視圖。
圖7是圖5的鑲塊外構(gòu)件的右側(cè)視圖。
圖8是本發(fā)明的其他實(shí)施例的合成樹(shù)脂成形用金屬模具的鑲塊構(gòu)件部分在裝配狀態(tài)下的縱剖視圖。
圖9是用本發(fā)明的實(shí)施例的金屬模具成形的成形品的俯視圖。
圖10是表示本發(fā)明的實(shí)驗(yàn)例中的模腔表面的溫度變化的曲線圖。
圖11是現(xiàn)有樣式的合成樹(shù)脂成形用金屬模具的概略俯視圖。
圖12是圖11的金屬模具的概略縱剖視圖。
圖13是用圖11的金屬模具成形的成形品的俯視圖。
(元件符號(hào)說(shuō)明)10金屬模具11固定金屬模具12可動(dòng)金屬模具13可動(dòng)金屬模具的母模14固定金屬模具的母模
15可動(dòng)金屬模具的鑲塊外構(gòu)件16可動(dòng)金屬模具的鑲塊內(nèi)構(gòu)件17固定金屬模具的鑲塊外構(gòu)件18固定金屬模具的鑲塊內(nèi)構(gòu)件19可動(dòng)金屬模具的鑲塊外構(gòu)件的槽20固定金屬模具的鑲塊外構(gòu)件的槽21可動(dòng)金屬模具的電加熱器22固定金屬模具的電加熱器23可動(dòng)金屬模具的鑲塊內(nèi)構(gòu)件的加強(qiáng)筋24固定金屬模具的鑲塊內(nèi)構(gòu)件的加強(qiáng)筋25模腔空間26可動(dòng)金屬模具的冷卻介質(zhì)用流路27固定金屬模具的冷卻介質(zhì)用流路28模腔表面29模腔表面具體實(shí)施方式
實(shí)施例圖1至圖7表示的是技術(shù)方案1的發(fā)明的一實(shí)施例，金屬模具10與公知的樹(shù)脂成形用金屬模具一樣，包括可動(dòng)金屬模具11和固定金屬模具12(另外，省略了與金屬模具10相連的其它的成形裝置部分的圖示)。
由于該金屬模具10用于成形如圖9所示的成形品1那樣的扁平的板狀成形品，故模腔空間25形成為扁平空間。
可動(dòng)金屬模具11包括母模13和鑲塊，該鑲塊分割成鑲塊外構(gòu)件15和鑲塊內(nèi)構(gòu)件16。固定金屬模具12包括母模14和鑲塊，該鑲塊分割成鑲塊外構(gòu)件17和鑲塊內(nèi)構(gòu)件18。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15的平整的頂面上預(yù)先形成有在寬度方向上深度相同的凹陷部，在用固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17的平整的底面(與模腔表面29相當(dāng)?shù)牟糠?閉合該凹陷部時(shí)，形成所述模腔空間25。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15上從平整的底面?zhèn)?、即與模腔表面28相反的一側(cè)的面朝向模腔表面28等間隔、相互平行且相同深度地形成相對(duì)于模腔表面28成直角的多個(gè)槽19。在固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17上從平整的頂面?zhèn)取⒓磁c模腔表面29相反的一側(cè)的面朝向模腔表面29等間隔、相互平行且相同深度地形成相對(duì)于模腔表面29成直角的多個(gè)槽20。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊內(nèi)構(gòu)件16的平整的頂面?zhèn)鹊乳g隔、相互平行地突出形成多個(gè)加強(qiáng)筋23，加強(qiáng)筋23的配置間隔與所述槽19相同，加強(qiáng)筋23的寬度尺寸是正好嵌合在所述槽19中的尺寸，加強(qiáng)筋23的突出長(zhǎng)度設(shè)定為比所述槽19的深度正好短電加熱器21的外側(cè)直徑。因此，在裝配可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15與鑲塊內(nèi)構(gòu)件16時(shí)，被所述加強(qiáng)筋23的前端壓住的電加熱器21安置、保持在所述槽19的最深部。
通過(guò)相互連接這些槽19的最深部而形成的直線與所述模腔表面28平行，收容在槽中的各電加熱器21與模腔表面28之間的距離最好設(shè)定為小于等于4mm。
這樣，通過(guò)使電加熱器21緊靠在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15上，電加熱器21的熱量易于傳給鑲塊外構(gòu)件15。
在固定金屬模具12的鑲塊內(nèi)構(gòu)件18的平整的底面?zhèn)鹊乳g隔、相互平行地突出形成多個(gè)加強(qiáng)筋24，加強(qiáng)筋24的配置間隔與所述槽20相同，加強(qiáng)筋24的寬度尺寸是正好嵌合在所述槽20中的尺寸，加強(qiáng)筋24的突出長(zhǎng)度設(shè)定為比所述槽20的深度正好短電加熱器22的外側(cè)直徑。因此，在裝配固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17與鑲塊內(nèi)構(gòu)件18時(shí)，被所述加強(qiáng)筋24的前端壓住的電加熱器22安置、保持在所述槽20的最深部。
通過(guò)相互連接這些槽20的最深部而形成的直線與所述模腔表面29平行，收容在槽中的各電加熱器22與模腔表面29之間的距離最好設(shè)定為小于等于4mm。
這樣，通過(guò)將電加熱器22緊靠在固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17上，電加熱器22的熱量易于傳給鑲塊外構(gòu)件17。
圖8表示的是技術(shù)方案1的發(fā)明的其它實(shí)施例，金屬模具10與公知的樹(shù)脂成形用金屬模具一樣，包括可動(dòng)金屬模具11和固定金屬模具12(另外，與上述實(shí)施例相同，省略了與金屬模具10相連的其它的成形裝置部分的圖示)。
圖8的金屬模具10用于成形彎曲的板狀成形品，模腔空間25形成為向上凸的彎曲空間。
可動(dòng)金屬模具11包括母模13和鑲塊，該鑲塊分割成鑲塊外構(gòu)件15和鑲塊內(nèi)構(gòu)件16。固定金屬模具12也包括母模14和鑲塊，該鑲塊分割成鑲塊外構(gòu)件17和鑲塊內(nèi)構(gòu)件18。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15的頂面中央的彎曲面部分上形成有在寬度上深度相同的凹陷部，在利用固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17的底面中央部的彎曲的模腔表面29來(lái)閉合該凹陷部時(shí)，形成所述模腔空間25。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15上，從平整的底面?zhèn)?、即與模腔表面28相反的一側(cè)的面朝向模腔表面28在上下方向形成多個(gè)等間隔、相互平行的槽19。
這些槽19的深度設(shè)定為使相互連接各槽19的最深部而形成的彎曲線成為與所述模腔表面28平行的彎曲線。即，形成槽19使槽19與所述模腔表面28之間的最短距離對(duì)所有的多個(gè)槽19來(lái)說(shuō)都相等。
收容在各槽19內(nèi)的各電加熱器21和所述模腔表面28之間的距離最好設(shè)定為小于等于4mm。這樣，通過(guò)使電加熱器21緊靠在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15上，電加熱器21的熱量易于傳給鑲塊外構(gòu)件15。
在固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17上，從平整的頂面?zhèn)?、即與模腔表面29相反的一側(cè)的面朝向模腔表面29在上下方向形成多個(gè)等間隔、相互平行的槽20。
這些槽20的深度設(shè)定為使相互連接各槽20的最深部而形成的彎曲線成為與所述模腔表面29平行的彎曲線。即，形成槽20使槽20與所述模腔表面29之間的最短距離對(duì)所有的多個(gè)槽20來(lái)說(shuō)都相等。
在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊內(nèi)構(gòu)件16的平整的頂面?zhèn)鹊乳g隔、相互平行地突出形成多個(gè)加強(qiáng)筋23，加強(qiáng)筋23的配置間隔與所述槽19相同，加強(qiáng)筋23的寬度尺寸是正好嵌合在所述槽19中的尺寸。
這些加強(qiáng)筋23的突出長(zhǎng)度設(shè)定為使相互連接各加強(qiáng)筋23的前端部而形成的彎曲線成為與所述模腔表面28平行的彎曲線。即，形成加強(qiáng)筋23使加強(qiáng)筋23與所述模腔表面28之間的最短距離對(duì)所有的多個(gè)加強(qiáng)筋23來(lái)說(shuō)都相等。
對(duì)于任一個(gè)加強(qiáng)筋23，加強(qiáng)筋23的突出長(zhǎng)度設(shè)定為比對(duì)應(yīng)位置上的所述槽19的深度正好短電加熱器21的外側(cè)直徑。因此，在裝配可動(dòng)金屬模具的鑲塊外構(gòu)件15和鑲塊內(nèi)構(gòu)件16時(shí)，被所述加強(qiáng)筋23的前端壓住的電加熱器21安置、保持在所述槽19的最深部。
收容在各槽19中的各電加熱器21與所述模腔表面28之間的距離最好設(shè)定為小于等于4mm。
這樣，通過(guò)將電加熱器21緊靠在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊外構(gòu)件15上，電加熱器21的熱量易于傳給鑲塊外構(gòu)件15。
在固定金屬模具12的鑲塊內(nèi)構(gòu)件18的平整的底面?zhèn)鹊乳g隔、相互平行地突出形成多個(gè)加強(qiáng)筋24，加強(qiáng)筋24的配置間隔與所述槽20相同，加強(qiáng)筋24的寬度尺寸是正好嵌合在所述槽20中的尺寸。
這些加強(qiáng)筋24的突出長(zhǎng)度設(shè)定為使相互連接各加強(qiáng)筋24的前端部而形成的彎曲線成為與所述模腔表面29平行的彎曲線。即，形成加強(qiáng)筋24使加強(qiáng)筋24與所述模腔表面29之間的最短距離對(duì)所有的多個(gè)加強(qiáng)筋24來(lái)說(shuō)都相等。
對(duì)于任一個(gè)加強(qiáng)筋24，加強(qiáng)筋24的突出長(zhǎng)度設(shè)定為比對(duì)應(yīng)位置上的所述槽20的深度正好短電加熱器22的外側(cè)直徑。因此，在裝配固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17和鑲塊內(nèi)構(gòu)件18時(shí)，被所述加強(qiáng)筋24的前端壓住的電加熱器22安置、保持在所述槽20的最深部。
收容在各槽20中的各電加熱器22與所述模腔表面29之間的距離最好設(shè)定為小于等于4mm。
這樣，通過(guò)將電加熱器22緊靠在固定金屬模具12的鑲塊外構(gòu)件17上，電加熱器22的熱量易于傳給鑲塊外構(gòu)件17。
在任何一實(shí)施例中，對(duì)電加熱器21、22的電源使用滑線電阻調(diào)壓器、閘流晶體管、穩(wěn)定化電源等中的任一種對(duì)輸出功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，利用射出成形機(jī)的合模信號(hào)和定時(shí)器使動(dòng)作與成形周期聯(lián)動(dòng)。
由于除了對(duì)金屬模具10整體進(jìn)行調(diào)溫的金屬模具溫度調(diào)節(jié)器之外，還在可動(dòng)金屬模具11的鑲塊內(nèi)構(gòu)件16上設(shè)置冷卻介質(zhì)流路26，在固定金屬模具12的鑲塊內(nèi)構(gòu)件18上設(shè)置冷卻介質(zhì)流路27，故通過(guò)將流動(dòng)冷卻水的回路連接到所述冷卻介質(zhì)流路26、27上，并利用電磁閥對(duì)冷卻水進(jìn)行開(kāi)閉，可以在任何時(shí)間進(jìn)行各鑲塊的冷卻。
加熱時(shí)間不僅由定時(shí)器來(lái)控制，還可通過(guò)在金屬模具上裝入溫度傳感器來(lái)控制金屬模具的表面溫度。
即使使所述各鑲塊外構(gòu)件15、17的厚度大于等于4mm，十分厚，也可以將電加熱器21、22以任意的槽深設(shè)置。因此，可以得到足夠的金屬模具強(qiáng)度，在機(jī)械加工時(shí)不會(huì)產(chǎn)生變形。
通過(guò)使所述各模腔表面28、29與抵在電加熱器21、22的表面上的所述各鑲塊外構(gòu)件15、17的槽19、20的底之間的距離小于等于4mm，可以縮短傳熱時(shí)間，可以在短時(shí)間內(nèi)使模腔表面溫度上升到規(guī)定溫度。這使得升溫所需的熱能少，也可以加快所述模腔25的冷卻。
使所述各鑲塊外構(gòu)件15、17的槽19、20為不因金屬模具內(nèi)的樹(shù)脂壓力而產(chǎn)生撓曲的槽寬，即小于等于4mm。
由于所述各鑲塊外構(gòu)件15、17不需要電加熱器21、22設(shè)置用的槽19、20以外的空間，金屬模具的結(jié)構(gòu)牢固，故無(wú)需采取加強(qiáng)措施。
在將電加熱器21、22設(shè)置到所述各鑲塊外構(gòu)件15、17的槽19、20中后，通過(guò)用所述各鑲塊內(nèi)構(gòu)件16、18的加強(qiáng)筋23、24壓住電加熱器21、22，使電加熱器21、22緊靠在所述各鑲塊外構(gòu)件15、17上，從而不會(huì)產(chǎn)生熱量的傳輸損失，可以使模腔表面溫度高效地上升。
由于通過(guò)使用控制回路不同的多個(gè)電加熱器21、22可以進(jìn)行各不相同的溫度控制，故可以調(diào)整成形品的外觀品質(zhì)。
在使電加熱器21、22的直徑為小于等于4mm的細(xì)徑時(shí)，可使加熱器之間的距離緊密配置，可使模腔表面溫度均勻，另外，具有曲線部或高低差的部分也可以簡(jiǎn)單地用手彎曲后插入。
采用本發(fā)明的上述加熱器設(shè)置方式，在短時(shí)間內(nèi)使金屬模具的溫度上升、下降，可以延遲樹(shù)脂的流動(dòng)及保持壓力中的樹(shù)脂的固化。由于這不僅具有提高成形品外觀品質(zhì)的效果，還可以提高樹(shù)脂的流動(dòng)性，故可以成形以往用不完全射出成形(日文シヨ一トシヨツト)的厚度的成形品。
另外，在樹(shù)脂射出成形以外也可以取得同樣的這種效果，是一種在使用以擠壓流動(dòng)熔融的流體、使其在規(guī)定的形狀下冷卻、固化為目的的模具的所有成形加工中都有效的方法。
實(shí)驗(yàn)例制作圖9所示的成形品1的實(shí)驗(yàn)用金屬模具10，用加熱器以1300W的輸出功率加熱模腔表面時(shí)的溫度變化用代表值表示在圖10中。成形品1的材料是聚碳酸酯(透明)，成形品尺寸是長(zhǎng)度100mm×寬度50mm×厚度1.2mm，金屬模具的澆口是一個(gè)側(cè)澆口。
預(yù)先從金屬模具溫度調(diào)節(jié)器向金屬模具通以90℃的水來(lái)進(jìn)行溫度調(diào)節(jié)，通過(guò)用電加熱器(外管直徑1.6mm，單位長(zhǎng)度的發(fā)熱量975W/m，制造商株式會(huì)社岡崎製作所，規(guī)格H35微型加熱器)加熱15秒，可以使模腔表面溫度上升到175℃。
成形的一個(gè)周期如下進(jìn)行。
(1)開(kāi)始開(kāi)模的同時(shí)向電加熱器通電，開(kāi)始加熱。
(2)在利用電加熱器加熱的同時(shí)，從金屬模具中取出成形品，合上金屬模具。
(3)一旦合模完成，那么在將熔融樹(shù)脂射入金屬模具中后，施加保持壓力。利用電加熱器進(jìn)行的加熱可在從合模完成的階段起到保持壓力工序結(jié)束之間的任意時(shí)間內(nèi)進(jìn)行。
(4)在保持壓力工序后，一旦開(kāi)始冷卻工序便打開(kāi)冷卻水用電磁閥，使冷卻水流入鑲塊的冷卻用水管，降低溫度一直到加熱開(kāi)始前的狀態(tài)。
(5)成形的一個(gè)周期完成，返回到(1)在本實(shí)驗(yàn)例中，模腔表面是175℃，由于高于成形樹(shù)脂的?；瘻囟?聚碳酸酯是144℃)，故即使熔融樹(shù)脂與模腔表面接觸也不會(huì)完全固化，起到抑制熔合痕的產(chǎn)生的效果。
如果用激光顯微鏡測(cè)定用以往的方式成形的成形品上產(chǎn)生的熔合痕，那么熔合痕的深度約為5μm，熔合痕的寬度約為15μm，但用本發(fā)明的金屬模具進(jìn)行成形，可以使熔合痕處于即便用激光顯微鏡也無(wú)法測(cè)定的狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種合成樹(shù)脂成形用金屬模具，包括具有模腔空間的鑲塊、以及支撐所述鑲塊的母模，通過(guò)在所述模腔空間中填充熔融樹(shù)脂來(lái)成形轉(zhuǎn)印有模腔表面的成形品，其特征在于，金屬模具的鑲塊分割成具有模腔表面的鑲塊外構(gòu)件和沒(méi)有模腔表面的鑲塊內(nèi)構(gòu)件，在所述鑲塊外構(gòu)件上，從所述鑲塊外構(gòu)件的內(nèi)表面?zhèn)瘸蛩瞿Ｇ槐砻嫘纬捎写┻^(guò)所述模腔表面的附近部位的槽，將電加熱器收容在所述槽中，用所述鑲塊內(nèi)構(gòu)件封住所述槽，使所述電加熱器安置在所述槽的最深部。
2.如權(quán)利要求1所述的合成樹(shù)脂成形用金屬模具，其特征在于，所述電加熱器是變形自由度高的細(xì)管加熱器。
全文摘要
本發(fā)明提供一種不受模腔表面的形狀影響、可在沒(méi)有溫度上升不均的狀態(tài)下急速加熱金屬模具、不會(huì)使成形周期變長(zhǎng)、能夠可靠地防止熔合痕的產(chǎn)生的合成樹(shù)脂成形用金屬模具。將金屬模具的鑲塊分割成具有模腔表面的鑲塊外構(gòu)件和沒(méi)有模腔表面的鑲塊內(nèi)構(gòu)件，在所述鑲塊外構(gòu)件上，從所述鑲塊外構(gòu)件的內(nèi)表面?zhèn)瘸蛩瞿Ｇ槐砻嫘纬捎写┻^(guò)所述模腔表面的附近部位的槽，將電加熱器收容在所述槽中，用所述鑲塊內(nèi)構(gòu)件封住所述槽，使所述電加熱器安置在所述槽的最深部。
文檔編號(hào)B29C33/38GK1954987SQ20061011114
公開(kāi)日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月25日
發(fā)明者吉野隆治, 竹野內(nèi)修 申請(qǐng)人:山下電氣株式會(huì)社