| 【発明の名称】 |
射出成形方法 |
| 【発明者】 |
【氏名】辻 文規
|
| 【要約】 |
【課題】射出成形方法における成形時間を短縮しながら、脱型時の糸引き現象を十分に抑制する。
【解決手段】射出成形機１の加熱シリンダ１０から成形型２までの樹脂通路１３にシャットオフ弁３２を設け、該シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３に臨んでプランジャ２７を設ける。キャビティ５への樹脂材料の充填の後に、シャットオフ弁３２を閉じかつプランジャ２７を前進させて、該シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３からキャビティ５までの保圧を開始する。前記シャットオフ弁３２を閉じた後に前記射出スクリュ１１を後退させて、計量工程を開始し、該計量工程の後期に、前記シャットオフ弁３２を閉じたままプランジャ２７を後退させて、該シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３からキャビティ５までを減圧する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 成形型と、該成形型に取り付けられる射出成形機とを備え、該射出成形機のシリンダ内に収容した射出スクリュにより前記シリンダ内の溶融樹脂材料を、該シリンダ内に連通する成形型のキャビティへ射出し充填するようにした射出成形方法であって、前記シリンダからキャビティまでの樹脂通路に開閉弁を設けるとともに、該開閉弁よりも下流側の樹脂通路に臨んで駆動装置により進退されるプランジャを設け、前記キャビティへの樹脂材料の充填の後に、前記開閉弁を閉じかつプランジャを前進させて、該開閉弁よりも下流側の樹脂通路からキャビティまでの保圧を開始するとともに、該保圧工程の開始と略同期して前記射出スクリュを後退させて、シリンダ内に新たに供給される樹脂材料の計量を開始し、該計量工程の後期に、前記開閉弁を閉じたままプランジャを後退させて、該開閉弁よりも下流側の樹脂通路からキャビティまでを減圧することを特徴とする射出成形方法。
|
【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、樹脂材料の計量、射出充填及び保圧の各工程を連続的に行う射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、一般に、樹脂材料の射出成形方法としては、材料の計量、射出充填及び保圧の各工程が連続して順番に行われている。すなわち、まず、計量工程では、成形機の加熱シリンダ内において射出スクリュを回転させつつ、新しい材料を供給し、該射出スクリュを所定位置まで後退させることにより、材料の計量を行う。続いて、射出充填工程では射出スクリュを前進させ、溶融状態の樹脂材料を加熱シリンダ内から押し出して成形型のキャビティへ射出し充填する。そして、保圧工程では、該キャビティの樹脂材料を冷却して凝固させる間、射出スクリュをさらに前進させて材料の圧力状態を維持するようにしている。
【０００３】このような従来の一般的な成形方法では、保圧工程において材料の圧力状態を維持するために射出スクリュを使用しているので、この保圧工程が完了するまでは次の成形サイクルの計量工程に移行することができず、全体として成形時間の短縮が困難であった。
【０００４】これに対し、例えば特開平５−２６１７８０号公報や特開平９−８５７９０号公報でそれぞれ提案されているように、加熱シリンダから成形型のキャビティまでの樹脂通路に開閉弁を設け、その開閉弁の下流側の樹脂通路に射出スクリュとは別に樹脂通路内の樹脂材料を加圧する専用の保圧機構を設けたものがある。これら提案例は、開閉弁を閉じて保圧機構を作動させることによって該開閉弁よりも下流側の樹脂材料の圧力状態を維持すると同時に、上流側では射出スクリュを後退させ、つまり、保圧工程と計量工程とを並行して行えるようにして、成形時間を短縮するものである。尚、前者の提案例（特開平５−２６１７８０号）には、保圧機構を金型に設けることが、また、後者の提案例（特開平９−８５７９０号）には、保圧機構として成形機における加熱シリンダからノズルまでの間の樹脂通路に油圧駆動のプランジャを設けることが、それぞれ開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前記の提案例の射出成形方法においては、成形品を成形型から取り外すとき（脱型時）に、成形機のノズルから溶融樹脂が糸状になって出てくる糸引き現象が起こり、これにより、糸状の溶融樹脂が成形型及び成形品に付着してしまいこれを成形型から除去するのに時間がかかるとともに成形品が不良となる場合があるなどの問題がある。
【０００６】本発明は斯かる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、射出成形方法の各工程の手順に工夫を凝らし、成形時間を短縮しながら糸引き現象を十分に抑制することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するために、本発明の解決手段では、保圧工程の開始と略同期して計量工程を開始し、この計量工程の後期に樹脂通路内を減圧するようにした。
【０００８】具体的には、請求項１の発明では、成形型と、該成形型に取り付けられる射出成形機とを備え、該射出成形機のシリンダ内に収容した射出スクリュにより前記シリンダ内の溶融樹脂材料を、該シリンダ内に連通する成形型のキャビティへ射出し充填するようにした射出成形方法を前提とする。前記シリンダからキャビティまでの樹脂通路に開閉弁を設けるとともに該開閉弁よりも下流側の樹脂通路に臨んで駆動装置により進退させるプランジャを設け、前記キャビティへの樹脂材料の充填の後に、前記開閉弁を閉じかつプランジャを前進させて、該開閉弁よりも下流側の樹脂通路からキャビティまでの保圧を開始するとともに、該保圧工程の開始と略同期して前記射出スクリュを後退させて、シリンダ内に新たに供給される樹脂材料の計量を開始し、該計量工程の後期に、前記開閉弁を閉じたままプランジャを後退させて、該開閉弁よりも下流側の樹脂通路からキャビティまでを減圧する。
【０００９】前記の方法によれば、射出成形機のシリンダから成形型のキャビティまでの樹脂通路を開閉弁によって閉じて、該開閉弁の下流側のプランジャを前進させて保圧工程を行う一方、これと並行して上流側で射出スクリュによって計量工程を行うため成形時間を短縮できる。また、その計量工程後期に樹脂通路からキャビティまでを減圧することで、脱型時の糸引き現象をなくして成形工程の効率化と成形品の不良化防止ができる。さらに、前記保圧工程と減圧工程との両方をプランジャの進退によって行うことができるため、射出成形機を簡単な構造かつ安価なものとすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１１】図１は、本発明の実施形態に係る射出成形機及び成形型の概略図を示し、１が射出成形機、２が成形型である。成形型２は、第１成形型３と第２成形型４とからなり、これら第１成形型３及び第２成形型４を型締めした状態で、両者間に樹脂材料が充填されるキャビティ５が形成され、この状態で射出成形機１が取り付けられるようになっている。また、第１成形型３にはキャビティ５に臨むように開口したダイレクトゲート６が設けられ、このダイレクトゲート６が、後述する射出成形機１側の樹脂通路と連通するようになっている。
【００１２】一方、射出成形機１は、１回の成形サイクルに用いる樹脂材料を溶融及び計量し、これを射出スクリュにより押し出して、前記成形型２のダイレクトゲート６からキャビティ５に射出し充填するものである。すなわち、この射出成形機１には、円筒状の加熱シリンダ１０内に射出スクリュ１１が同軸に位置するように設けられており、該加熱シリンダ１０の上流側（図の左側）には新しい樹脂材料を供給するためのホッパ１２が設けられている。一方、加熱シリンダ１０の下流側の端部は、下流側ほど縮径するテーパ状に形成され、その中央部分には、加熱シリンダ１０の上流側の内径よりも小径の樹脂通路１３を有する略円筒状の小径部１４が設けられている。該小径部１４の下流端側は、下流側ほど縮径するテーパ状に形成されていて、該小径部１４の先端面に開口するノズル１５が、この小径部１４内の樹脂通路１３と前記第１成形型３のダイレクトゲート６とを連通させるようになっている。
【００１３】また、前記射出スクリュ１１の上流側端部には、該射出スクリュ１１と同軸に位置して上流側へ突出するようにロッド１６が設けられている。さらに、前記ロッド１６は図示しない駆動モータ及び進退駆動装置に連結され、樹脂材料の計量工程では、ロッド１６（射出スクリュ１１）は回転しながら後退し、また射出工程では、回転されることなく前進するようになっている。
【００１４】また、加熱シリンダ１０の外周部には、長さ方向の略中央部から下流端部まで、該加熱シリンダ１０の外周部を覆うように複数の円筒状の加熱ヒータ２３が互いに所定の間隔を空けて配設されている。
【００１５】前記射出成形機１側の樹脂通路１３の途中には、この樹脂通路１３内からキャビティ５に亘る閉空間の圧力を制御する圧力制御機構２５が設けられている。この圧力制御機構２５は、樹脂通路１３の内周壁に臨むように開口するシリンダ部２６と該シリンダ部２６に内装されるプランジャ２７と該プランジャ２７を移動させる油圧シリンダ装置２８（駆動装置）とからなる。前記プランジャ２７は、前記シリンダ部２６の軸方向に沿って摺動するようになっており、シリンダ部２６の内径と略同径とされた円柱状のプランジャ部２９と該プランジャ部２９に同軸に取り付けられた軸部３０とを有している。この軸部３０の外端部は前記油圧シリンダ装置２８に連結されており、該油圧シリンダ装置２８は、制御装置３１からの信号を受けて作動して、前記プランジャ部２９を樹脂通路１３に対して前進及び後退させるようになっている。前記プランジャ２７は、樹脂通路１３の内周壁よりも該樹脂通路１３の内方へ前進しないようにされており、一方、後退した状態では、詳細は後述するが、プランジャ２７による保圧工程（２次保圧工程）が十分に行える分量の溶融樹脂材料が貯留されるようになっている。
【００１６】また、前記射出成形機１側の樹脂通路１３において、圧力制御機構２５の上流側にはシャットオフ弁３２（開閉弁）が設けられ、これにより、樹脂通路１３を加熱シリンダ１０内と連通状態及び遮断状態に切り換えるようにしている。このシャットオフ弁３２は、樹脂通路１３の断面形状よりも若干、大きい板状の弁体３３と、この弁体３３と一体的に設けられる回転軸３３ａとからなる。該回転軸３３ａは、樹脂通路１３の延びる方向と直交するように配設され、両端部が前記小径部１４に支持されており、図示しないアクチュエータにより回動されるようになっている。そして、樹脂通路１３の遮断状態（シャットオフ弁３２の閉状態）では、前記アクチュエータによって弁体３３の外周部を樹脂通路１３の内周壁に当接させるように前記回転軸３３ａを回動させる一方、連通状態（シャットオフ弁３２の開状態）では回転軸３３ａを略９０゜回動させて前記遮断状態にある弁体３３を樹脂通路１３の延びる方向に向けるようにする。また、このシャットオフ弁３２のアクチュエータは、前記圧力制御機構２５の油圧シリンダ装置２８を制御する制御装置３１からの信号を受けて作動するようになっている。
【００１７】次に、前記射出成形機１を用いた射出成形方法について、図２〜図４に基づいて説明する。尚、図２は、本発明の成形方法及び従来の成形方法のそれぞれの工程を比較して示す説明図であり、図中のｔ０及びｔ１は、それぞれ従来の成形方法及び本発明の成形方法における１回の成形サイクルに要する時間を示している。
【００１８】まず、型締めした成形型２の第１成形型３に対して射出成形機１を取り付け、射出成形機１側の樹脂通路１３と第１成形型３側の樹脂通路であるダイレクトゲート６とを連通させる。そして、初回の成形サイクルにおける樹脂材料の計量工程を開始するときには、前記プランジャ２７のプランジャ部２９は後退させておき、前記シャットオフ弁３２は開状態としておく。この計量工程においては、前記駆動モータによって射出スクリュ１１を回転させるとともに前記進退駆動装置によって射出スクリュ１１を後退させると、前記ホッパ１２内の粒状の樹脂材料が加熱シリンダ１０内に落下して該加熱シリンダ１０の下流側へと圧送されていく。このときに、前記加熱シリンダ１０のヒータ２３による加熱と射出スクリュ１１の回転に伴う樹脂材料の剪断力により発生する熱とにより次第に該樹脂材料が溶融していく。
【００１９】前記溶融状態となった樹脂材料は、前記圧力制御機構２５のシリンダ部２６に貯留されるとともに、射出スクリュ１１の下流側に溜まっていき、同時に前記進退駆動装置によって射出スクリュ１１が上流側へ徐々に移動（後退）していく。そして、該射出スクリュ１１が所定の位置（Ｐ１）に達したところで前記駆動モータ及び進退駆動装置を停止させて計量工程を完了する（図３（ａ））。この射出スクリュ１１の後退位置によって、該射出スクリュ１１の下流側に溜める樹脂材料を計量するようにしており、キャビティ５へ充填する樹脂材料の量に対応する位置を前記Ｐ１としている。
【００２０】その後、射出工程に移行して、前記進退駆動装置によりＰ１に位置する射出スクリュ１１を下流側へ向かってＰ２の位置まで前進させて、前記加熱シリンダ１０内の下流側に溜まった溶融樹脂材料を前記キャビティ５へ射出する。このときに、樹脂材料は、まず射出成形機１側の樹脂通路１３を通って前記ノズル１５から成形型２側のダイレクトゲート６を経てキャビティ５に流入する。この射出工程が完了すると、成形型２の隅々まで樹脂材料を行き渡らせるために、射出スクリュ１１を下流側のＰ３の位置までさらに前進させて充填工程を行うことにより、さらに樹脂材料がキャビティ５に流入する（図３（ｂ））。ここまでの各工程に要する時間については、従来の成形方法の各工程に要する時間と同じである（図２）。
【００２１】前記充填工程が完了すると樹脂材料の圧力状態を維持する保圧工程を開始する。すなわち、キャビティ５からの樹脂材料の逆流を防止し、また、溶融状態の樹脂材料が冷却により収縮した分量をキャビティ５に補充して成形品の欠陥を防ぐようにしている。この保圧工程は、１次保圧工程と２次保圧工程とからなり、１次保圧工程は前記充填工程に連続して射出スクリュ１１を下流側のＰ４の位置までさらに前進させて、前記した冷却による収縮分に相当する樹脂材料をキャビティ５に新たに流入させる（図３（ｃ））。
【００２２】一方、２次保圧工程は前記圧力制御機構２５により行われる。すなわち、前記１次保圧工程が完了したときに、前記制御装置３１は前記シャットオフ弁３２のアクチュエータに対して該シャットオフ弁３２を閉状態とさせる信号を出力し、樹脂通路１３が前記の如く遮断状態とされる（図４（ａ））。その後、前記制御装置３１は前記プランジャ２７の油圧シリンダ装置２８に対し該プランジャ２７を前進させる信号を出力し、この信号を受けた該油圧シリンダ装置２８がプランジャ２７のプランジャ部２９を前進させて、該プランジャ部２９の先端部と樹脂通路１３の内周壁とを大略同一面に位置させる（図４（ｂ））。このことにより、前記シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３からキャビティ５までの樹脂材料に圧力が加えられて２次保圧工程に移行する。
【００２３】また、前記樹脂通路１３をシャットオフ弁３２により遮断状態としたときに、これと同期して前記した初回の成形サイクルと同様に射出スクリュ１１を回転させながら後退させ計量工程を開始するようにしている（図４（ｃ））。すなわち、この実施形態では２次保圧工程の開始と同期して計量工程を開始するようにしており、図２に示すように、従来の成形方法と比べて２次保圧工程に要する時間ｔ２だけ早く計量工程を開始している。
【００２４】そして、前記した２次保圧工程が完了すると、射出スクリュ１１がＰ５まで後退して計量工程の後期となるまでプランジャ２７及びシャットオフ弁３２は２次保圧工程のときの状態としておき、該計量工程の後期になると、前記制御装置３１は前記プランジャ２７の油圧シリンダ装置２８に対し該プランジャ２７を後退させる信号を出力する。この信号を受けた油圧シリンダ装置２８が前記プランジャ２７を後退させることにより、プランジャ部２９が後退し前記シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３からキャビティ５までの樹脂材料に加わっている圧力が減圧されていき（図４（ｄ））、プランジャ２７が完全に後退した状態になると減圧工程が完了する。
【００２５】そして、前記減圧工程の完了時期は、射出スクリュ１１が図４（ｄ）に一点鎖線で示すＰ１まで後退して前記計量工程が完了した時期と同時期としているため、計量工程と減圧工程とを同時に完了させることができ、減圧工程を設けたことによって成形時間が延長することはない。また、減圧工程の完了時期と同時期に、前記制御装置３１は前記シャットオフ弁３２のアクチュエータに対して該シャットオフ弁３２を開状態とする信号を出力し、該シャットオフ弁３２よりも下流側の樹脂通路１３が加熱シリンダ１０内と連通状態となり、次の成形サイクルにおける射出工程に備える。また、この減圧工程が完了すると成形型２の第１成形型３から射出成形機１を取り外して、該第１成形型３及び第２成形型４を型開きして成形品を取り外す（脱型する）。尚、この場合、射出成形機１は、型開き時に第１成形型３に取り付けた状態としておき、型開き後に第１成形型３から取り外すようにしてもよい。
【００２６】したがって、この実施形態に係る射出成形方法によると、射出成形機１側の樹脂通路１３をシャットオフ弁３２によって遮断状態として、射出スクリュ１１による計量工程とシャットオフ弁３２の下流側に設けた圧力制御機構２５による２次保圧工程とを並行して行うことができ、このことで成形時間をｔ２時間短縮できる（図２）。また、計量工程の後期にプランジャ２７を後退させて、シャットオフ弁３２下流の樹脂通路１３の樹脂材料に加わっている圧力を確実に減少させることができ、これにより、成形品の成形型２からの取り外しに際して射出成形機１を成形型２から取り外したとき、あるいは、射出成形機１を第１成形型３に取り付けた状態で型開きして成形型２から成形品を取り出したとき、溶融樹脂がノズル１５から流出しにくくなるため、糸引き現象が大幅に抑制され、糸状の溶融樹脂の成形型２及び成形品への付着が防止できる。さらに、保圧工程と減圧工程とを射出成形機１に設けたプランジャ２７の進退によって行うため、射出成形機１を簡単な構造かつ安価なものとすることができる。
【００２７】（他の実施形態）尚、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、その他の種々の実施形態を包含するものである。すなわち、前記実施形態では、減圧工程の完了時期と計量工程の完了時期とを同時期としているが、これに限らず、例えば減圧工程の完了時期を計量工程のそれよりも若干、早くしてもよく、また、遅くしてもよい。
【００２８】また、前記実施形態では、射出成形を開始するに際して、型締めした状態の成形型２の第１成形型３に対して射出成形機１を取り付けるようにしたが、これに限らず、型開きした状態の第１成形型３に対して射出成形機１を取り付けるようにして射出工程を開始するまでに型締めしてもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に係る射出成形方法によると、射出スクリュによる計量工程とプランジャによる保圧工程と並行して行うことができ、これにより成形時間を短縮できる。また、計量工程の後期に樹脂通路内を減圧することで、脱型時の糸引き現象を大幅に抑制することができる。
|
| 【出願人】 |
【識別番号】３９００２６５３８
【氏名又は名称】西川化成株式会社
|
| 【出願日】 |
平成１３年２月１９日（２００１．２．１９） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００７７９３１
【弁理士】
【氏名又は名称】前田 弘 （外７名）
|
| 【公開番号】 |
特開２００２−２４０１１４（Ｐ２００２−２４０１１４Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１４年８月２８日（２００２．８．２８） |
| 【出願番号】 |
特願２００１−４１８６９（Ｐ２００１−４１８６９） |
|