多件注射成型方法和模具与流程

本发明涉及利用注射成型手段生产西洛克风扇和涡轮风扇这样的高速旋转使用方式的树脂制品的技术，具体而言，是涉及如下的注射成型方法和模具的技术：所述注射成型品具备能不需要不均衡的平衡调整的均匀密度特性，并且为了能进行多件成型，并用热流道的温度调整和冷流道的压力调整双方来控制熔融树脂的流动性，使均匀密度特性和多件成型能并存。

背景技术：

在注射成型中，如果能够多件成型则能够大幅缩短制造时间，因此其优势明显。可是，在多件成型时，使连接多个型腔之间的流道的个数和长度增加，所以因流路内的温度变化会产生粘性变化和各向异性导致的变形等问题，或出现残余应力带来的弊病。因此，在要求高速旋转下的平衡的风扇这样的注射成型件中，从树脂密度的分布管理和流道的设计等观点考虑，通常不采用多件成型。

考虑所述流道设计时，大多使用能通过增加流动性以提高成型件的品质的热流道。采用热流道时，即使将流道加长，由于能在即将进入型腔之前进行加热，所以即便是叶片部这种狭窄的流路，也能预防“填充不足(欠注)”和“熔接痕”的发生，此外，由于仅取出成型件，所以存在如下的优势：不需要流道的粉碎工序和用于再次使用的工序，有助于环境问题和废塑料对策，使产品化能力实质性提高等。

可是，另一方面，熔融树脂的温度过高时也存在因热劣化而变脆等，使温度管理困难的问题。此外，公知的是，使熔融树脂在叶片部这种狭窄部分高速度流动时，构成树脂的分子在流动方向被拉伸，产生在流动方向排列的“流动定向”或“分子定向”的现象。因此，在风扇这样的要求从低速旋转至高速旋转不发生振动的特性的注射成型件中，需要所述流动速度的调节，这种调节对是否需要不均衡的平衡调整产生影响。

如上所述，在限制噪声和振动的高精度高品质的西洛克风扇、涡轮风扇或者鼓风机这样的高速旋转物的注射成型件中，在多件(multi-piece)注射成型困难的现状下，仍然需求能够以高精度进行高平衡的风扇的多件成型的技术。在风扇和鼓风机这样的高速旋转的装置中，规定的平衡十分重要，在型腔内，熔融树脂的流动速度和温度压力等各种条件都需要均匀。

此外，由于为了多件成型而加强流动性从而使树脂的温度过高时，会带来因树脂的热劣化而变脆的问题以及流动性的不均匀成为振动和噪声的原因，所以多件成型的问题较多。在此，如果能够多件成型，存在成本降低和能缩短制造时间的明显优势。

另外，近年来利用计算机分析塑料成形加工中的流动状态的CAE(Computer Aided Engineering：计算机辅助工程)得到开发。可是，在注射成型中，由于是熔融的树脂向冷却的模具高速流通并以高压力凝固的工艺，所以成型动作非常复杂，特别是存在送风用的风扇这样的带有薄而长的叶片部分的注射成型件的流动状态分析比较困难的问题。

鉴于这种现状，以往提出了各种技术方案。例如，提出了“不发生成型件表面出现微小气孔、注射中途的迟滞和注射末期的过剩压力等问题的合成树脂注射成型用模具”的技术成为公知技术(参照专利文献1)。更具体而言，“在型腔的表面被交替加热冷却的合成树脂注射成型用模具中，将树脂供给流道设为冷流道方式或半热流道方式，在树脂供给流道的至少一部分上设置加热冷却介质流路，对树脂供给流道交替加热冷却。另外，在上述模具中，代替交替加热冷却树脂供给流道的至少一部分，可以在树脂供给流道的至少一部分上设置隔热层。”

此外，提出了“能对应成型件的形状迅速且简单地改变型腔形状，采用能充分满足小批量生产、缩短交货期、低成本化要求的简易模具的注射成型装置”的技术成为公知技术(参照专利文献2)。更具体而言，该技术为：“注射成型装置具备简易模具及控制简易模具的开闭动作的控制部，所述简易模具具有形成了型腔的交换部和固定于装置主体部的固定部。交换部具有：固定于固定部的固定板；相对于固定板离合的可动板；以及使成型件分离的突出机构。固定部形成有用于把熔融树脂在熔融状态下向型腔送出的热流道。固定板形成有用于把热流道送出的熔融树脂导向型腔的冷流道”。

此外，提出了“确保与热流道并用的冷流道中的熔融树脂材料的流动性，防止该树脂材料固化，并且预先防止冷料混入成型件”的技术成为公知技术(参照专利文献3)。更具体而言，“以将热流道延长的方式，与所述热流道串联设置冷流道。冷流道由分割模块侧的分割面上形成的断面大体半圆状的槽部和型腔模块侧的分割面形成。通过在槽部侧形成隔热层，冷流道具有隔热效果。冷流道的终端部成为捕集冷料的冷料井，所述冷料井不设置隔热层，形成非隔热结构”。

上述任意的现有技术都通过并用冷流道和热流道来提高成型件的精度，这点与本发明的用于解决课题的手段相通。可是，所述文献2和所述文献3的技术并未涉及多件成型的课题，也未记载或教示在提高精度的情况下能与此并行地多件成型，并未解决上述问题。此外，文献3中尽管在附图2中图示了多件成型，但是所述附图不过是记载了一般的多件成型的现有示例，未记载并用热流道和冷流道的多件成型。

专利文献1：日本专利公开公报特开2002-210795号

专利文献2：日本专利公开公报特开2004-209904号

专利文献3：日本专利公开公报特开2012-187842号

技术实现要素：

本发明鉴于上述问题，主要特征是着眼于并用热流道150和冷流道160，利用热流道150的高精度温度管理以及冷流道160的压力和速度管理，能进行以往不可能实现的要求高密度分布的成型件的多件成型。

为了实现上述目的，本发明的多件注射成型方法是能进行要求高度的树脂密度分布的注射成型件的多件成型的注射成型方法，包括：分配工序，从注射装置利用等长流道将熔融树脂材料多路分配；树脂密度调整工序，对从所述分配工序分配的各所述熔融树脂材料的树脂密度分布进行调整；以及填充工序，把利用所述树脂密度调整工序实现了树脂密度调整的熔融树脂材料填充到成为成型件的区域，所述树脂密度调整工序包括并用热流道工序和冷流道工序的并用工序，所述热流道工序通过对所述熔融树脂材料重新进行温度调整而调整流动性，所述冷流道工序调整压力和速度，所述并用工序借助直浇道和分路流道将所述熔融树脂材料从热流道分配到多个所述冷流道，在一个模具中，从所述分配工序至所述填充工序的一系列工序多个同时进行。

此外，本发明的所述多件注射成型方法的特征还在于，从多个所述冷流道向所述填充区域的所述熔融树脂材料的填充，采用规则地等间隔分散配置的多个针状浇口形式。

此外，本发明的所述多件注射成型方法所采用的注射成型用的模具包括：分配结构，从注射装置利用等长流道将熔融树脂材料多路分配；树脂密度调整结构，通过利用所述分配结构进行分配而调整各所述熔融树脂材料的树脂密度分布；以及填充结构，把由所述树脂密度调整结构实现了树脂密度调整的所述熔融树脂材料向成为成型件的区域填充。

在所述多件注射成型方法中，优选从所述分配结构至所述树脂密度调整结构的树脂的流通路径在同一节圆上等角分散。

多件注射成型用模具的特征在于，所述树脂密度调整结构包括并用热流道和冷流道的并用流道结构，所述热流道通过对所述熔融树脂材料重新进行温度调整来调整流动性，所述冷流道调整压力和速度，所述并用结构借助直浇道和分路流道将所述熔融树脂材料从热流道分配到多个所述冷流道，在一个模具中，从所述分配结构至所述填充结构的一系列结构具备多个，且多个所述一系列结构同时工作。

此外，本发明的多件注射成型模具的特征还在于，从多个所述冷流道向所述填充区域的所述熔融树脂材料的填充，采用规则地等间隔分散配置的多个针状浇口结构。

在所述多件注射成型模具中，优选从所述分配结构至所述树脂密度调整结构的树脂的流通路径在同一节圆上等角配置。

按照本发明的多件注射成型方法和模具，通过具备不需要不均衡的平衡调整的均匀密度特性并且能多件成型，从而能够发挥缩短生产时间的优良效果。

此外，按照本发明的多件注射成型方法和模具，即使在利用近年来不断开发的CAE也难以分析熔融树脂材料的流动状态的形状的成形中，不依赖上述分析技术，也能对应各自的形状和尺寸，利用热流道喷嘴的温度调整以及改变冷流道160的流路内径或节流条件，发挥容易地导出最佳状态的优良效果。

此外，按照本发明的注射成型方法，发挥能制造不必进行平衡调整的风扇的优良效果。此外，通过加热而使粘性变小，所以即使在狭窄流路内也能良好地浸透，可以制造出细小的突起等形状。

附图说明

图1是表示本发明的多件注射成型方法的工序的流程图。

图2是表示本发明的两件成型时的结构的主视图。

图3是说明热流道和冷流道的并用的放大主视图。

图4是本发明的两件成型时的可动侧的俯视图。

图5是本发明的两件成型时的固定侧的仰视图。

附图标记说明

1 模具

10 分配工序

20 树脂密度调整工序

22 热流道工序

24 冷流道工序

30 填充工序

100 固定侧模具

110 固定侧安装板

120 直浇道

130 流道

140 热流道喷嘴

150 热流道

152 冷料井

154 分路流道

160 冷流道

170 阴模

180 型腔

190 分流器

200 可动型模具

210 可动侧安装板

220 阳模

230 挤出销

240 挤出板(上)

250 挤出板(下)

260 冷却装置

具体实施方式

本发明最大的特征在于，并用热流道150和冷流道160，并且进一步连接等长的多个流道，由此具有高精度并且能进行多件成型。

以下，根据附图说明实施例。另外，本发明不限于附图所示的形状和尺寸，可以在本说明书所表示的技术构思的创作要点的技术范围内进行变更。

图1是表示本发明的多件注射成型方法所采用的工序的流程图。本发明是能对要求均匀密度分布的成型件进行多件成型的注射成型方法。具体而言，例如对于西洛克风扇和涡轮风扇这样的每分钟数千转旋转的送风用的风扇等高速旋转的成型件，需要填充成使树脂的密度均匀。

在分配工序10中，利用等长的流道，把熔融树脂材料从注射装置的直浇道120多路分配，并将从所述分配工序10供给的所述熔融树脂材料供给到热流道系统。另外，由于图2至图5表示了两件成型时的实施例，因此尽管流道是以直浇道120为中心的等长的直线状，但是例如如果是三件成型则流道成为120度间隔的三方向的流道，如果是四件成型则流道成为90度间隔的四方向的流道。

树脂密度调整工序20是调整熔融树脂材料的树脂密度分布的工序，采用将热流道工序22和冷流道工序24并用的结构。热流道150和冷流道160借助分路流道154连接配置。另外，所述分路流道154是以热流道喷嘴140为中心呈放射状延伸的流道，图2和图3所示的分路流道154是在以作为成型件的风扇的轴心为中心的同一节圆上的六个部位，有规则地排列冷流道160的实施例。另外，优选在流道的前端设置冷料井152。

在注射装置中被加热而成为熔融状态的树脂在即将向型腔180内填充之前，热流道工序22重新使其过热。热流道工序22可以提高流动性，用作实现树脂密度均匀化的第一方法。此外，优选分流器190的加热采用一般的加热器等，保持稳定的熔融状态。另外，热流道喷嘴140具有喷嘴的前端开放恢复的开放浇口式和带有开闭机构的阀浇口式，使用哪种形式没有限定，由于阀浇口式具有浇口的开闭机构，所以浇口的关闭良好，尽管模具的价格略高，但是相比于开放浇口式，浇口部的温度设定容易，所以成为本发明的课题对象的旋转风扇等优选图2所示的阀浇口式。

在利用所述热流道喷嘴140而成为高温的熔融树脂材料向型腔180内填充时，冷流道工序24用于调整流入速度和压力。特别是在成型件为西洛克风扇的叶片部这样具有极薄的流动部的情况下，如果流动性过高，则所述狭窄流路中填充速度增高，构成树脂的分子在流动方向被拉伸，发生在流动方向排列的流动定向或分子定向的现象，从而产生残余应力等问题。因此，为了利用前工序的热流道150的优点，通过并用冷流道160，并且使从高温区域向低温区域的流路的温度差和冷流道160中的节流产生的压力差以物理方式起作用，来调整熔融树脂的流动特性。

填充工序30是将利用所述树脂密度调整工序20实现了树脂密度调整的所述熔融树脂材料，从所述各型腔180的规定位置且等角位置填充的工序。另外，利用试验来探讨各种配置结构，其结果发现，当所述配置为6等分时，能得到特别优良的均匀树脂密度。

另外，此后的冷却工序是利用通常的空气进行空冷或利用冷却水进行水冷等，由于脱模工序也与利用挤出销230和挤出板240、250等的挤出等一般工序相同，所以省略了此后的冷却工序。

图2是成型件为西洛克风扇时的两件成型的实施例主视图。特征部分是并存使用热流道150和冷流道160，如附图所示，两者构成串联配置结构，温度调节后的熔融树脂利用规定的节流而被调整压力，由此以均匀速度和性状填充大体圆筒状的风扇形状。另外，从注射装置供给的熔融树脂一般在过于高温化时会产生热劣化，成为产生变形和残余应力的原因。因此，以往从所述温度的设定上限流出的流道的长度较长的情况下，温度显著变化，有时产生这种弊病。此外，采用热流道150时不会残留不必要的流道，经济性良好，而在本发明中，相比于热流道150的所述优点，使冷流道160的填充速度和压力调整优先，特意并用了流道的残留的冷流道160。更具体而言，把由注射装置加热而得到流动性的熔融树脂材料用型腔跟前的热流道喷嘴140再次加热，从而使熔融树脂材料的流动性进一步提高的情况下，熔融树脂材料的流速在叶片部分的薄通路中增加。于是，会产生上述弊病。因此，通过对冷流道160的喷嘴部和冷流道160的流路进行节流从而调整压力，同时实现了流速的均匀化。进而，优选通过设置多个针状浇口(pin gate)，进一步调节流速，确保良好的流动状态。

图2是表示西洛克风扇的两件成型时的结构的侧视图，图3是表示熔融树脂材料的流路的放大图，图4和图5是与图2对应的两件成型时的可动侧俯视图(图4)和固定侧仰视图(图5)。各附图虽然是以西洛克风扇作为实施例，但是它们也应用于汽车的空调，成型件的叶片薄且叶片枚数可多达30～60枚。因此，成型件需要均匀的树脂密度分布。

此外，本申请的发明人除此之外还对螺旋桨风扇、涡轮风扇、鼓风机风扇等各种形式进行了试验，通过对所有形式都设置为可以进行热流道150的温度控制及对冷流道160的流路直径、节流、喷嘴形状或浇口的有无等进行选择，发现对任意的风扇形式进行多件成型都获得了良好的结果。

另外，模具1并不具有特别的结构，而是如图2至图5所示这样的通常的2板或3板模具即可，可动侧模具具备阳模220，固定侧模具100具有阴模170。此外，图5中图示了冷流道160的前端从型腔180的轴心各向同性地设置在6个部位，但是不限于上述的数量和位置，可以对应压力和流速的调整而改变个数。另外，在附图所示的西洛克风扇的情况下，从6个部位供给在物理性质上优异，因此对其进行了例示。

如图2和图3所示，热流道150系统是对从直浇道借助等长的流道供给的熔融树脂材料重新加热以提高流动性的系统，固定侧模具100具备热流道喷嘴140和分流器190。热流道喷嘴140只要是能对内设的加热器进行电控制并加热即可，也可以是一般性构件，如上所述，存在喷嘴的前端开放恢复的开放浇口式以及带有开闭机构的阀浇口式，使用哪种形式没有限定，但是由于阀浇口式具有浇口的开闭机构，所以浇口的关闭良好，浇口部的温度设定容易，所以成为本发明的课题对象的旋转风扇等优选阀浇口式。