JP2000108155A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常のパーティングライン
（フラットな分割面）を持った金型を使用する射出成形
方法において、バリの発生防止を含む成形品の品質を低
下させることなく型締力を大幅に小さくすることが可能
な射出成形方法を提供することである。 【解決手段】 金型キャビティ内に溶融樹脂
を射出充填（１次射出）し賦形完了後、該溶融樹脂が流
動可能な時間内で、一旦該金型を僅かに開く途中かまた
は該金型の型開後に溶融樹脂を更に射出（２次射出）す
るとともに、成形品表面と金型キャビティ面との間に隙
間を設けて一定時間保持し、更に該表面側溶融樹脂が流
動可能な時間内で再度該金型を閉じるようにした射出成
形方法において、最初の射出充填量（１次射出充填量）
を全射出充填量の７０％〜９７％とし、２次射出時に射
出充填を完了するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は通常のパーティング
ラインを持った金型を使用する射出成形方法において、
成形中のキャビティ内の樹脂圧力を低くすることにより
型締力を小さくしても、バリの発生を防止できる射出成
形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】射出成形においては、金型キャビティ内
に溶融樹脂を高圧で射出するとともに、溶融樹脂の冷却
固化に伴う体積減少を補うため、保圧工程において射出
中よりも高い樹脂圧力を射出側から金型キャビティ内の
樹脂に負荷していた。このため、金型内の樹脂圧力の総
和より大きな型締力を金型に負荷する必要があった。型
締力が小さいと、この樹脂圧力に負けて金型が開き、バ
リが発生していた。このように通常の射出成形において
は非常に大きな型締力を必要としていた。この問題を解
決する技術の一つとして、射出圧縮成形方法や射出プレ
ス成形方法がある。しかしながら、これらの成形方法に
おいては射出中に金型が開くのでバリが発生する。これ
を防止するため、喰切り構造を持った特殊な金型を必要
としていた。このため成形品形状が制限されたり、金型
の寿命が短くなる等の金型構造に起因する問題ととも
に、成形品表面にヘジテーションマークが発生する等の
成形上の問題もあった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常のパーティングラ
イン（フラットな分割面）を持った金型を使用する射出
成形方法において、バリの発生防止を含む成形品の品質
を低下させることなく型締力を大幅に小さくすることが
可能な射出成形方法を提供することである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、金型キャビティ内に溶
融樹脂を射出充填（１次射出）し賦形完了後、該溶融樹
脂が流動可能な時間内で、一旦該金型を僅かに開く途中
かまたは該金型の型開後に溶融樹脂を更に射出（２次射
出）するとともに、成形品表面と金型キャビティ面との
間に隙間を設けて一定時間保持し、更に該表面側溶融樹
脂が流動可能な時間内で再度該金型を閉じるようにした
射出成形方法において、最初の射出充填量（１次射出充
填量）を全射出充填量の７０％〜９７％とし、２次射出
時に射出充填を完了するようにした。

【０００５】

【作用】射出充填工程においては、流動中の樹脂の流動
末端の樹脂圧力はゼロであるが、充填完了と同時にこの
流動末端の樹脂圧力は上昇を開始する。この末端の樹脂
圧力の上昇と同時にゲート部の樹脂圧力も上昇する。通
常の射出成形においては金型キャビティ内の樹脂圧力の
平均値は３００ｋｇｆ／ｃｍ２程度と言われている。一
方、本願発明においては、１次射出する溶融樹脂量を全
充填樹脂量の７０％〜９７％、好ましくは８５％〜９５
％としたため、この樹脂圧力の平均値は大幅に低くなっ
ている。具体的には、金型形状にもよるが、７０〜１５
０ｋｇｆ／ｃｍ２程度となる。

【０００６】１次射出後、時間の経過とともに金型キャ
ビティ面に接する溶融樹脂の表面にはスキン層と呼ばれ
る固化層が成長してくる。このため、固化層形成後に金
型を開いて成形品表面と金型キャビティ面との間に隙間
を設けても、樹脂圧力が低下するのでスキン層（固化
層）を突き破ってバリを発生させることはない。

【０００７】その後、２次射出を行うが、金型が開いて
いるので樹脂圧力は上昇せず、この段階でもバリを発生
させることはない。更に、金型キャビティ面と成形品表
面との間に隙間を設けているので断熱層としての空気層
が存在しており、成形品の表面側（断熱層側）の樹脂の
冷却は反表面側の樹脂に比べて大幅に遅くなっている。
一方、再型締により必然的に樹脂流動を伴うが、この溶
融樹脂の流動可能な時間が延長されることになる。この
ため、反表面側（金型に接している）の樹脂が流動を停
止した後でも、表面側（断熱層側）の樹脂は流動可能な
状態に保持されている。この状態で再度金型を閉じるこ
とにより成形品を所定の形状に賦形することができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下に、図面に基づいて本発明の
実施例の詳細について説明する。図１〜図３は本発明の
実施例に係り、図１は本発明に係る射出成形装置の全体
構成図、図２は本発明に係る射出成形方法のフローチャ
ート図であり、図３は本発明の効果の確認実験に使用し
た成形品の平面図および縦断面図である。

【０００９】図１に示すように、本発明による射出成形
装置１００は射出装置２００、型締装置３００、金型装
置４００、制御装置５００とで構成されている。金型装
置４００は、固定盤４０１に取り付けられた固定金型４
０３と可動盤４０２に取り付けられた可動金型４０４と
からなり、可動盤４０２および可動金型４０４は型締装
置の型締シリンダ３０１で前後進できるように構成され
ている。型締装置３００は、金型装置の金型の型開、型
閉を作動する型締シリンダ３０１を備えており、可動金
型が固定金型に対して図示しないタイバーに案内されて
前後進する。

【００１０】射出装置２００は、射出ユニット２０１と
射出シリンダー２０２および油圧モータ２０３とで構成
されている。一方、制御装置５００は、図１に示すよう
に、成形装置制御部５０１、成形材料樹脂の可塑化と溶
融樹脂の金型キャビティ内への射出を制御する射出制御
部５１０、金型の開閉や型締力を制御する型締制御部５
２０と型開タイミングを制御する比較制御部５３０等か
ら構成されている。比較制御部５３０は切替タイミング
条件設定部５３４、タイマ５３３、温度モニタ部５３２
および型締制御部５２０と接続されている。また、型締
制御部５２０は成形装置制御部５０１、型締位置モニタ
部５２２、型締条件設定部５２１、比較制御部５３０等
に接続されている。

【００１１】なお、本実施例では、直圧式の型締装置を
有する射出成形機を用いたが、トグル式型締装置の射出
成形機や、あるいは竪型の射出成形機または電動式の型
締装置を有する射出成形機を使用してもよい。

【００１２】次に、本発明の射出成形方法の概要と運転
方法について図２のフローチャートに基づいて説明す
る。成形材料として冷却・固化に伴う体積減少の大きな
ＰＰ（ポリプロピレン）樹脂を使用した成形方法を例に
とって詳細に説明する。成形品としては、図３に示すよ
うな形状の直径３４０ｍｍのリブ付・窓付の円板であ
り、円板部の厚みは２．５ｍｍであり、リブ部の厚みは
２ｍｍである。ゲート形状は直径が２ｍｍのピンポイン
トゲートである。

【００１３】射出成形機としては型締力３５０トンのマ
シンを使用した。型締装置３００により所定の型締力で
型締された金型キャビティ内に、射出装置２００により
溶融状態のＰＰ樹脂を予め設定した量を１次射出すると
ともにタイマー５３３（ｔ１）を起動する。射出充填完
了後ｔａ秒経過した時点で、成形品表面と金型キャビテ
ィ面との隙間が０．１〜０．５ｍｍとなるように型締装
置３００により可動金型４０４を後退させる。１次射出
完了後は保圧状態に入るが、この保圧状態では２次射出
が１次射出完了時より継続して行なわれている（詳細は
後述する）。タイマー５３３（ｔ１）がｔｂ秒経過した
時点で保圧（２次射出）を終了する。

【００１４】次に、タイマー５３３（ｔ１）がｔｃ秒経
過した時点で型締装置３００により可動金型４０４を前
進させて所定の型締力で再型締を行い、最終賦形と冷却
・固化を実施する。この状態（冷却・固化工程）をタイ
マー５３３（ｔ１）がｔｄに達するまで保持し、ｔｄ秒
経過後に、型開きの上、成形品６００を取出して，１成
形サイクルを完了して次サイクルに備える。

【００１５】なお、１次射出と２次射出の区別は以下の
通りである。即ち、金型を開くために型締力を除去する
動作を開始する迄にキャビティ内に溶融樹脂を射出する
動作を１次射出とし、金型を開くために型締力を除去す
る動作を開始した後に射出する動作を２次射出とした。
従って、１次射出と２次射出をそれぞれ別個（不連続
的）に行ってもよいし、１次射出の後に連続して行う保
圧操作（工程）で２次射出を行ってもよい。

【００１６】次に、本発明による射出成形方法と従来よ
り実施されている射出成形方法との比較を行うために確
認実験を行った。その結果を表１に示す。

【表１】 注記： （１）注１の補足説明：樹脂量が不足しているので、最
終充填位置ではスキン層がなく、２次射出によりバリが
発生した。 （２）成形材料はＰＰ樹脂である。 （３）タイマー設定値は以下の通りである。 ｔａ：３秒、 ｔｂ：８秒、 ｔｃ：１３秒、 ｔｄ：
１９秒 （４）型開量は０．３ｍｍである。 （５）射出圧力は設定値を樹脂圧換算値１４００ｋｇｆ
／ｃｍ２としたが、実際の射出圧力は相当小さかった
（流動抵抗分しか立たなかった）。

【００１７】次に、１次射出で金型キャビティ内に射出
する溶融樹脂量を全射出樹脂量の７０％〜９７％とした
のは以下の理由である。即ち、７０％以上の樹脂を１次
射出することにより、金型キャビティ内の最終充填位置
の溶融樹脂を圧縮せずに金型キャビティ内に一時的に疑
似充満させることが出来る。このため、ほぼ成形品形状
のスキン層が形成されるので、２次射出後の再型締操作
によりバリを発生させることがない。すなわち、２次射
出によって形成されたスキン層がショートショットの状
態では、その後の２次射出及び再型締操作によりスキン
層を破壊して樹脂が再流動するためバリを発生するが、
最低１次射出量が全射出樹脂量の７０％以上あればバリ
を発生させずに成形を行うことが出来る。この値は金型
形状・樹脂の流動性・樹脂温度・金型温度・射出速度等
の成形条件によって変化するが、８５％〜９５％の範囲
内であれば殆どの条件下でバリが発生しないで型締力を
低圧化することができる。また、これ以上の樹脂を１次
射出すると型締力の低圧化の効果がなくなる１次射出量
が全樹脂量の９７％である。尚、１次射出によりほぼ成
形品形状のスキン層を形成させているため、ヘジテーシ
ョンマークが発生することも無い。

【００１８】以上のように、本発明の射出成形方法によ
ると必要型締力の最大値は１次射出終了直前の、溶融樹
脂の流動抵抗が最大値を示す時である。一方、従来技術
による射出成形方法においては射出工程に引き続き保圧
工程に移行する。この保圧工程においてゲートから離れ
た部分のヒケを防止するために大きな樹脂圧力を負荷す
る。しかも冷却の進行に合わせて樹脂を補充する必要が
あり、平均型内圧が３００ｋｇｆ／ｃｍ２以上となるの
が一般的な値である。このため保圧時の必要型締力が通
常の射出成形における必要最大型締力となる。従って、
本発明による射出成形方法と従来の射出成形方法では、
最大型締力が必要となる時期と大きさが異なり、この違
いにより本発明による射出成形方法では型締力の大幅な
低圧化が可能となる。

【００１９】また、本発明で懸念されることは成形品の
表面状態（金型の転写性とヘジテーションマーク）と賦
形性であるが、これらは従来の射出成形方法と何ら変る
ことなく良好な状態であったことを付言しておく。

【００２０】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形実施できることは言うまでもない。

【発明の効果】以上説明したように、本発明による射出
成形方法によれば、通常の金型（喰切り構造ではなく、
フラットな分割面を持った金型）を用いても１次射出量
を全射出量の７０％〜９７％にすることにより成形品の
品質を低下させることなく、型締力を大幅に小さくする
ことが可能となる。特に冷却・固化に伴う体積減少の大
きな結晶性樹脂においては、従来の射出成形方法では溶
融樹脂の固化・収縮に伴う体積減少が大きいので、高い
保圧力を負荷して補償充填を行う必要があり、このため
キャビティ内の樹脂圧力の総和よりも大きな型締力を負
荷する必要があった。表１に記載した確認実験結果から
も明らかなように、型締力を従来の半分以下に低減する
ことが可能となった。これにより、射出成形機の型締装
置をコンパクトにすることができるとともに、成形運転
を省エネルギーにて行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出成形装置の全体構成図であ
る。

【図２】本発明に係る射出成形方法のフローチャート図
である。

【図３】本発明の効果の確認実験に使用した成形品の平
面図および縦断面図である。

【符号の説明】

１００ 射出成形装置 ２００ 射出装置 ２０１ 射出ユニット ２０２ 射出シリンダ ２０３ 油圧モータ ３００ 型締装置 ３０１ 型締シリンダ ４００ 金型装置 ４０１ 固定盤 ４０２ 可動盤 ４０３ 固定金型 ４０４ 可動金型 ５００ 制御装置 ５０１ 成形装置制御部 ５１０ 射出制御部 ５２０ 型締制御部 ５２１ 型締条件設定部 ５２２ 型締位置モニタ部 ５２３ 位置検出センサ ５３０ 比較制御部 ５３１ 温度センサ ５３２ 温度モニタ部 ５３３ タイマ ５３４ 切替タイミング条件設定部 ６００ 成形品

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型キャビティ内に溶融樹脂を射出充填
   （１次射出）し賦形完了後、該溶融樹脂が流動可能な時
   間内で、一旦該金型を僅かに開く途中かまたは該金型の
   型開後に溶融樹脂を更に射出（２次射出）するととも
   に、成形品表面と金型キャビティ面との間に隙間を設け
   て一定時間保持し、更に該表面側溶融樹脂が流動可能な
   時間内で再度該金型を閉じるようにした射出成形方法に
   おいて、最初の射出充填量（１次射出充填量）を全射出
   充填量の７０％〜９７％とし、２次射出時に射出充填を
   完了するようにしたことを特徴とする射出成形方法。