JP2001277315A - 射出圧縮成形方法及びその方法を実施する射出圧縮成形装置 - Google Patents

射出圧縮成形方法及びその方法を実施する射出圧縮成形装置

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玲 宮本
Masahiko Yamaki
政彦 山喜
Kenji Kuwahata
研二 桑畑
Hirofumi Yoshimitsu
洋文 善光
Katsuyuki Morita
勝幸 盛田
Hideto Ogasawara
英人 小笠原
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Mitsui Chemicals Inc
三井化学株式会社
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    • B29C2045/2687Plurality of independent mould cavities in a single mould controlling the filling thereof

Abstract

(57)【要約】 【課題】高精度の成形品の多数個取りが迅速に効率よく
行われ得る射出圧縮成形方法及び装置を提供することを
目的とする。 【解決手段】本発明の方法は; 型2,3を閉じたのち、
型に設けた複数のキャビティ1A,1B内に、各キャビ
ティごとに設けられたホットランナー10A,10Bを
通じて溶融樹脂を分流させて充填するステップと;各キ
ャビティ内の樹脂の充填状態を個別に検出し、所定の充
填状態に達したときゲートを完全に閉じる操作を、キャ
ビティごとに独立に行うステップと;キャビティの可動
型コア5A,5Bの先端をキャビティ内に進出させ、キ
ャビティ内の圧力を所定値まで高める操作を、キャビテ
ィごとに独立に行うステップと;一定の冷却時間経過後
に成形品を取り出すステップと;を順次遂行することを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、射出圧縮成形方法
及びその方法を実施する装置に関し、特に、同一形状の
成形品を複数個成形するいわゆる多数個取り射出圧縮成
形方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック成形方法のひとつである射
出成形では、成形機で溶融混練した高温の樹脂を金型内
の成形空間(キャビテイ)に流し込み、金型内で冷却固
化することにより、プラスチックを所定の形状に賦形す
る。射出成形において、生産性をあげるために、一度に
複数のキャビティに樹脂を注入し、複数個の成形品をつ
くる多数個取りは一般的に行われている。このような多
数個取りにおいて、各キャビティに樹脂を充填する過程
を、未充填品で観察したり、可視化した金型で観察する
と、たとえ流路長を等しくしても、各キャビティの充填
時間にバラツキがあり、不均一充填となっている。
【0003】充填された樹脂は、金型により冷却される
際に収縮するため、この収縮を補償するように、成形機
によりさらに樹脂を充填し保圧をかける。多数個取りに
おいては、各キャビティに充填された樹脂量のバラツキ
により、各キャビティ間に圧力差が生じるため、収縮率
が異なり、その結果、寸法精度の異なる成形品ができて
しまう。また、高い寸法精度を要求されるCD−R、D
VD、DVD−Rなどの光ディスク、あるいはJIS
(日本工業規格)2級以上の精密ギヤやコンプレッサー
バルブ、インペラーなどのプラスチック製高精度機械部
品では、一般に射出圧縮成形が採用されている。これ
は、基本的には従来の射出成形機と同様であるが、金型
に圧縮動作を付与することにより、成形品のひずみや転
写性、光学特性などを向上させる方法である。
【0004】金型の圧縮方法としては、印籠型構造の金
型を使用し、型締め圧により、可動側金型を制御し、圧
縮圧を付加する全面圧縮タイプと、可動側に独立した加
圧装置を装備し、金型内に具備した可動型金型部品によ
りキャビティを加圧するコア圧縮タイプがある。本発明
は、主として後者の方法に好ましく適用できる。
【0005】而して、従来の射出圧縮成形においては、
多数個取りをする場合においても、各キャビティを同時
に圧縮するため、充填の際に生じた不均一充填によるバ
ラツキは解消されず、各成形品の精度にはバラツキが生
じやすかった。従って、射出圧縮成形による場合でも、
上記のような高精度成形品については、現在も1個取り
が主流であり、2個取り以上とすると、取り数が増える
にしたがい寸法精度が低下せざるを得ない状況にある。
【0006】多数個取りを目的とした射出圧縮成形金型
の具体例としては、例えば日本の特開昭61−1258
24号公報に記載のものが挙げられる。その金型では、
複数のキャビティごとに設けた複数の可動入駒を共通に
駆動する加圧シリンダに加えて、各可動入駒を個別に駆
動する微調用加圧シリンダを補助的に設け、各可動入駒
を微調整駆動することにより、各キャビティ間の格差を
なくすこととしている。即ち、各キャビティ内の圧力を
樹脂だまりに設けた各々の圧力センサーにより検出し、
それらの検出値に基づいて、各々の微調用加圧シリンダ
の加圧力を制御するようにしている。
【0007】しかしながら、それらの複数のキャビティ
は、ゲートを通じて互いに連通しているため、各キャビ
ティを独立に加圧しても、充填の際に生じた不均一充填
によるバラツキは完全には解消されず、各成形品の精度
にバラツキが生じる。また、圧力の検出もキャビティの
外に設けた樹脂だまりの樹脂圧で行うため、キャビティ
内の圧力変化と若干のタイムラグがあり、迅速かつ正確
な加圧が困難であるという問題もある。
【0008】多数個取りを目的とした射出圧縮成形装置
のもう一つの具体例としては、特開昭61−21101
2号公報に記載のものが挙げられる。その装置において
は、前記特開昭61−125824号公報に記載の金型
における可動入駒の独立微調整制御に加えて、ランナ部
に圧力検出ピン及び両開型調整弁を取り付け、溶融樹脂
の供給を、樹脂だまりの圧力に基づき調整するようにし
ている。そのため、前記特開昭61−125824号公
報のものより更に機構が複雑になり、キャビティ内の圧
力変化とのタイムラグや、ランナ部の調整弁の制御動作
による樹脂注入操作の遅れ等により、迅速かつ正確な作
動が困難であるという問題がある。
【0009】これらの問題点を解決する装置として、特
開平6−208734号公報に記載の発明が挙げられ
る。この発明は、金型の内圧を検出し、圧力が所定の値
に達したときにスプルを封止して、所定の時間が経過し
た後、キャビティを圧縮するものであり、それらの動作
をキャビティ毎に独立で行うことを提案している。この
発明は、圧力の検出を突き出しスリーブの後端に設けた
圧力センサーで行っている。この突き出しスリーブと、
その内周に接触するゲートカット機構は両者共に摺動す
る。このため、長時間成形すると摺動抵抗が摩耗により
経時変化し、その結果、圧力の検出値が変化することが
ある。
【0010】また、圧縮コアを個別に制御する多数個取
り金型として、特開平6−304981号公報に係わる
発明が挙げられる。この発明は、複数のキャビティの圧
縮コアとゲートをカットするカットパンチを個別に制御
するものである。しかし、この方法は、キャビティ内の
樹脂の状態を検出しておらず、圧縮コアとカットパンチ
の制御を時間を基準として行っている。そのため、各キ
ャビティの最適条件を定めるのに多くの工数を要する。
また、CD−R、DVD、DVD−Rなどの光学特性の
必要な成形品の場合、ゲート直前のランナー部で樹脂が
合流すると、成形品の光学特性を損ねるといった問題が
発生する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
を解決するためなされたものであり、その目的とすると
ころは、従来の射出圧縮成形の欠点を解消し、高精度の
成形品の多数個取りが迅速に効率よく行われ、光学特性
を必要とする成形品についてもその光学特性を損ねるこ
となく、装置の構成も簡易なもので済む射出圧縮成形方
法及びその方法を実施する射出圧縮成形装置を提供する
ことにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、型を閉じ
たのち、型に設けた複数のキャビティ内に、各キャビテ
ィごとに設けられたホットランナーを通じて溶融樹脂を
分流させて充填するステップと;各キャビティ内の樹脂
の充填状態を個別に検出し、所定の充填状態に達したと
きにゲートを完全に閉じる操作を、キャビティごとに独
立に行うステップと;キャビティの可動型コアの先端を
キャビティ内に進出させ、キャビティ内の圧力を所定値
まで高める操作を、キャビティごとに独立に行うステッ
プと;一定の冷却時間経過後に成形品を取り出すステッ
プと;を順次遂行することを特徴とする射出圧縮成形方
法によって達成できる。
【0013】各キャビティ内の樹脂の充填状態の検出
は、例えば、各キャビティ内の圧力を個別に検出するこ
とにより行なったり、或いは、各キャビティ内における
可動型コアの位置を個別に検出することにより行なうこ
とが可能である。なお、各可動型コアに予め所定の圧力
をかけ、それらをパーティングライン側へ前進させてお
いた状態でキャビティ内へ樹脂の充填を開始し、樹脂の
充填に伴い上記圧力に抗して可動型コアが次第に後退
し、これが所定位置に達したときゲートを完全に閉じる
よう構成することが推奨される。
【0014】また、キャビティ内へ規定量より多量の樹
脂を充填した後、可動型コアをキャビティ内へ押し出し
てキャビティ内の樹脂の一部をゲートを通じて逆流さ
せ、その過程で可動型コアの先端が所定位置に達したと
きゲートを完全に閉じるよう構成することも推奨され
る。ゲートの開閉は、ホットランナーとしてバルブゲー
ト型のものを用いた場合には、そのバルブによりゲート
の開閉を行なうが、ホットランナーがバルブゲート型で
ない場合には、キャビティ内をゲートへ向けて進退する
パンチにより行なうように構成することが推奨される。
【0015】また、本発明に係る上記の射出圧縮成形方
法は、型を閉じたとき複数のキャビティが形成されるよ
う構成された可動側金型及び固定側金型と;射出ノズル
から押し出した溶融樹脂を分流させて上記複数のキャビ
ティに同時に充填するよう、固定側金型に各キャビティ
ごとに設けられる複数のホットランナーと;先端がキャ
ビティ内に進出することにより、キャビティ内に充填さ
れた溶融樹脂の圧力を高めるよう、可動側金型に各キャ
ビティごとに設けられる複数の可動型コアと;各キャビ
ティ内の樹脂の充填状態を個別に検出するセンサーと;
型の開閉動作、射出ノズルからの溶融樹脂の供給動作、
複数のゲートの開閉動作、可動型コアの進退動作を制御
する制御装置と;を備え、上記制御装置による制御が、
型を閉じ、各キャビティにそれぞれのホットランナーか
ら溶融樹脂を充填しつつ、上記センサーにより各キャビ
ティ内の樹脂の充填状態を個別に検出し、所定の充填状
態に達したキャビティについては、そのゲートを完全に
閉じたのち、可動型コアをキャビティ内に進出させ、キ
ャビティ内の圧力を所定値まで高める操作を各キャビテ
ィごとに独立に行い、一定の冷却時間経過後に成形品を
取り出す操作を順次遂行するよう構成されたこと;を特
徴とする射出圧縮成形装置によって好適に実施すること
ができる。
【0016】上記装置において、各キャビティ内の樹脂
の充填状態を検出するセンサーとしては、例えば、各キ
ャビティ内の圧力を検出する圧力センサーを用いたり、
各キャビティ内における可動型コアの位置を求めるセン
サーを用いることができる。ホットランナーとしては、
バルブゲート型ホットランナーを好適に用いることがで
きる。
【0017】特に、良好な光学特性を必要とする成形品
を成形する場合には、各バルブゲート型ホットランナー
のゲート開閉部が、キャビティに近接しておらず、ゲー
ト開閉部とキャビティの間に1ショット分以上の溶融樹
脂を溜めるよう構成されたバルブゲート型ホットランナ
ーを用いることが推奨される。バルブゲート型ではない
ホットランナーを用いる場合には、ゲートの開閉のた
め、キャビティ内をゲートへ向けて進退するパンチを設
けることが推奨される。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明に係る射出圧縮成形
方法を実施するための本発明に係る射出圧縮成形装置の
一実施例の要部を、そのキャビティに溶融樹脂を充填す
る第1段階の状態において示す概略断面図、図2はその
第2段階を示す概略断面図、図3はその第3段階を示す
概略断面図、図4は本発明で用いるバルブゲート型ホッ
トランナーの第一実施例を示す断面図、図5は本発明で
用いるバルブゲート型ホットランナーの第二実施例を示
す断面図、図6は図1〜3に示す実施例に従って射出圧
縮成形を行う場合のタイミングチャートの一例、図7は
本発明に係る射出圧縮成形装置に備えられる制御装置の
一例を示す説明図である。
【0019】また、図8は本発明に係る射出圧縮成形方
法を実施するための本発明に係る射出圧縮成形装置のも
う一つの実施例の要部を、そのキャビティに溶融樹脂を
充填する第1段階の状態において示す概略断面図、図9
はその第2段階を示す概略断面図、図10はその第3段
階を示す概略断面図、図11は図8〜10に示す実施例
に従って射出圧縮成形を行う場合のタイミングチャート
の一例、図12は複数のキャビティのうち任意の一つの
キャビティへの溶融樹脂の充填状態を、可動型コアの位
置を求めることにより判別するように構成した実施例の
要部を、溶融樹脂の充填過程に従って段階的に示す説明
図、図13は図12に示す実施例に従って射出圧縮成形
を行う場合のタイミングチャートの一例である。
【0020】また、図14は本発明を実施する場合にお
ける溶融樹脂の充填方法のより望ましい形態を示す説明
図、図15は図14に示す実施例に従って射出圧縮成形
を行う場合のタイミングチャートの一例、図16は本発
明における各キャビティ内の圧力変化を示すグラフ、図
17は従来技術における各キャビティ内の圧力変化を示
すグラフである。
【0021】以下、図面を参照しつゝ本発明を具体的に
説明する。図1ないし図3に示す実施例において、1
A,1Bはキャビティ、2は可動側金型、3は固定側金
型、4は射出ノズル、5A,5Bはキャビティ1A,1
Bに対してそれぞれ設けた可動型コア、6A,6Bは可
動型コアの後端に設けた圧力センサー、7は金型装置全
体の動作を制御する制御装置、10A,10Bはキャビ
ティ1A,1Bに対してそれぞれ設けたバルブゲート型
ホットランナー(その具体的な二つの例を図4及び図5
に示す。)である。
【0022】図1ないし図3に示した射出圧縮成形装置
の特徴は、 (1)キャビティ1A,1B内に充填された溶融樹脂を
各々独立に加圧するため、可動側金型2に各々独立に制
御できる可動型コア5A,5Bを設けたこと; (2)キャビティ1A,1B内への溶融樹脂の充填状態
を個別に検出するため、可動型コア5A,5Bの後端
に、各キャビティ1A,1B内の圧力を検知し得る圧力
センサー6A,6Bを設けたこと;
【0023】(3)各キャビティへ溶融樹脂を注入する
各々のランナーとして、樹脂が固化することなく分流す
るように、流れる樹脂の温度を制御しうる加熱手段を備
えると共に、ゲートを完全に塞ぐことのできるニードル
弁13A,13Bを備えたバルブゲート型ホットランナ
ー10A,10Bを用いたこと; (4)圧力センサー6A,6Bにより各キャビティ1
A,1B内の圧力をそれぞれ独立に検出し、キャビティ
内の圧力が所定の圧力に達した段階で、そのキャビティ
のバルブゲート型ホットランナー10A又は10Bのゲ
ートをニードル弁により独立に閉じて溶融樹脂の流れを
堰き止め、さらに可動型コア5A又は5Bを独立に押圧
することにより、キャビティ内の樹脂を均一に加圧する
という一連の操作を自動的に行う制御装置7を設けたこ
と;等々である。
【0024】なお、本発明で用いるバルブゲート型ホッ
トランナーとは、ノズル自体に、溶融樹脂の温度低下を
防止するためのヒーターを設けると共に、ノズルゲート
を開閉し得るニードル弁を備えたランナーを指すもので
あり、その第一実施例を図4を参照しつつ説明する。同
図に示すバルブゲート型ホットランナー10A(10
B)は、ホットノズル11、ヒーター12、ニードル弁
13、アクチュエーター14、リミットバー15等々か
ら構成される。アクチュエーター14は、ピストン14
a、シリンダー室14b、ピストンロッド14c等から
成る。
【0025】溶融樹脂は、ホットノズル11の入口11
aから導入され、内孔11bを通過して、先端のゲート
11cからキャビティ内へ注入、充填される。この樹脂
充填期間中は、ニードル弁13の先端は、図4に示すよ
うにホットノズル11内の位置aに止まっているため、
ゲート11cは開口状態にあり、溶融樹脂は容易にキャ
ビティ内へ流出できる。このようにして、溶融樹脂がキ
ャビティ内に所要の充填状態を満たすよう充填された
後、アクチュエーター14を作動させて、ニードル弁1
3の先端をホットノズル11の先端近傍の位置bまで前
進させることにより、ゲート11cを完全に閉鎖するこ
とができる。
【0026】なお、型が閉じている期間中は、ニードル
弁13の先端が位置bを越えて前進しないように、図示
した例においては、ピストンロッド14cの上端に取り
付けたリミットバー15が、図では省略したストッパに
阻止されて、ニードル弁13がそれ以上は前進(下降)
しないようになっている。また、図5には、バルブゲー
ト型ホットランナーの第二実施例が示されている。この
実施例では、ゲート開閉部がキャビティに近接しておら
ず、ゲート開閉部とキャビティの間に少なくとも1ショ
ット分の溶融樹脂を加熱溶融状態に保って溜める得るよ
うになっている。
【0027】このような形態のバルブゲート型ホットラ
ンナーであると、ゲート開閉部がキャビティから離れて
おり、内孔11bに溜めておいた1ショット分以上の溶
融樹脂がキャビティ内に注入、充填されるので、ニード
ル弁13による溶融樹脂の合流の影響を受けることな
く、光学特性の必要な成形品を、その特性を損ねること
なく成形できる。
【0028】図1〜3に示した射出圧縮成形装置を用い
て本発明に係る射出圧縮成形方法を実施する場合のタイ
ミングチャートの一例を図6に示す。また、制御装置7
の一例を図7に示す。なお、図7中、7aは入力信号処
理プロセッサー、71はそのプロセスカード、72はI
/Oカード、7bは制御用出力信号発信プロセッサー、
73はそのプロセスカード、74はI/Oカードであ
る。6A,6Bは前記圧力センサーであり、6A’,6
B’は後述する如く、別の位置に設けた圧力センサー、
6Cは、図12もしくは図14に示す実施例において用
いられる位置検出センサーである。また、5a,5b
は、可動型コア5A,5Bを駆動するためのシリンダの
サーボバルブ、10a,10bは、バルブゲート型ホッ
トランナー10A,10Bのニードル弁13A,13B
を開閉駆動するためのバルブゲートシリンダのサーボバ
ルブ、9a,9bは、図8〜10に示す実施例における
パンチ9A,9Bを駆動するためのパンチシリンダのサ
ーボバルブである。
【0029】而して、図1〜3に示した装置により射出
圧縮成形を行う場合、射出成形機において溶融可塑化し
た樹脂を、射出ノズル4から固定側金型3内に形成した
分流路3a,3bを通じて各バルブゲート型ホットラン
ナー10A,10Bへ分流させ、各ランナーの先端のゲ
ートを通じて各キャビティ1A,1B内へ充填する(図
1参照)。このとき射出前の段階で、可動側コア5A、
5Bに予め所定の圧力P1をかけ可動側コア5A、5B
をパーティングライン側に前進させておいた状態で、樹
脂の充填を開始する。キャビティ1A、1Bに次第に樹
脂が充填され、キャビティ内圧が上記P1以上になる
と、その圧力によって可動側コア5A、5Bが次第に後
退する。
【0030】各キャビティ1A,1Bへ溶融樹脂が充分
に充填されたか否かを判別するため、各キャビティ1
A,1B内の圧力を、それぞれのキャビティについて設
けた可動型コア5A,5Bの後端に設けた圧力センサー
6A,6Bによって検出し、その出力を制御装置7にも
たらすようにする。具体例を挙げると、圧力センサー6
A,6Bは歪みゲージを使用したもので、キャビティ内
の樹脂圧力をコアの歪みとして検出し、その歪みを校正
して圧力として検出する。成形品に圧力センサーの跡が
ついてもよいものに関しては、図1の6A’,6B’に
示す位置に圧力センサーを設けた方がキャビティ内の樹
脂圧力を直接検出できるので好ましい。このときの圧力
センサーは、歪みゲージよりも、水晶に力をかけた時に
発生する電位を校正して圧力として検出する圧電素子の
方が、取り付けスペースおよび精度上好ましい。
【0031】キャビティ1A及び1Bがフルに充填さ
れ、圧力が上昇し、まず最初にキャビティ1Aが所定の
圧力に達したとすると、制御装置7からキャビティ1A
のバルブゲート型ホットランナー10Aの駆動装置(図
7のバルブゲートシリンダのサーボバルブ10a)へ信
号を送り、図2に示すように、そのニードル弁13Aを
ゲート側へ移動させてゲートを完全に閉鎖する。次に可
動型コア5Aをキャビティ1A内へ向けて前進させ、キ
ャビティ内の溶融樹脂を圧縮することによりキャビティ
内の圧力分布を均一にすると同時に、キャビティ1A内
の樹脂圧力が所定値に達するまで圧縮する。
【0032】次いで、キャビティ1Bが所定の圧力に達
すると、前記と同様に制御装置7からキャビティ1Bの
バルブゲート型ホットランナー10Bの駆動装置(図7
のバルブゲートシリンダのサーボバルブ10b)へ信号
を送り、図3に示すように、そのニードル弁13Bをゲ
ート側へ移動させてゲートを完全に閉鎖すると共に、可
動型コア5Bをキャビティ1B内へ向けて前進させ、キ
ャビティ内の溶融樹脂を圧縮することによりキャビティ
内の圧力分布を均一にすると同時に、キャビティ1B内
の樹脂圧力が所定値に達するまで圧縮する。
【0033】このときの可動型コア及びバルブゲート型
ホットランナーを制御するための各検出値のスキャニン
グタイムは2msec以下である。好ましくは1mse
c以下、更に好ましくは500μsec以下である。本
発明においては、これらの操作を、各キャビティ1A,
1Bごとに独立して行なうため、キャビティ1Aとキャ
ビティ1Bの間で生じる圧力の変化を同じ形とすること
ができる。
【0034】即ち、図16には、キャビティ1Aと1B
の圧力の変化が示してあり、このグラフに示すように、
本発明によるときは、両キャビティの最高圧力とその保
持時間を同一にすることができる。このような一定時間
の樹脂の加圧と、金型による樹脂の冷却により、樹脂が
固化し、形状その他の特性にバラツキのない高精度の成
形品を得ることができる。
【0035】これに対して、従来技術ではキャビティ1
A及び1Bを同時に圧縮するため、図17に示すよう
に、キャビティ1Bの圧力はキャビティ1Aの最高圧力
に達することなく圧力低下し、そのため、成形後の収縮
率がキャビティ1Aの成形品より大きく、その結果、最
終製品に寸法バラツキが生じる。なお、図示した実施例
は、2個取りであるが、キャビティの数と、これに応じ
てバルブゲート型ホットランナー及び可動型コアの数を
増やすことにより、さらに取り数を増やすことができ
る。
【0036】本発明によるときは、現在コア圧縮成形法
により1個取りで生産されているJIS2級ギヤやイン
ペラーの4個取りが可能となる。また、現在全面圧縮成
形法を適用して1個取りで生産されているCD−R、D
VD、DVD−R等の光ディスクについても、本発明に
よるコア圧縮成形法を適用することにより、2〜4個取
りが可能となる。
【0037】次に、図8〜10に示した実施例について
説明する。この実施例が、図1〜3に示した実施例と相
違する点は、図1〜3の実施例ではホットランナーとし
てバルブゲート型のものを用いたのに対して、図8〜1
0の実施例では、バルブゲート型のものを用いることな
く、ゲートを当該ゲートへ向けて進退するパンチにより
開閉するように構成した点である。図8〜10中、10
A,10Bはキャビティ1A,1Bに対してそれぞれ設
けたホットランナー、8A,8Bはキャビティ1A,1
Bに対して設けたゲート、9A,9Bはゲート8A,8
Bを開閉するために設けたパンチであり、その他、図1
〜3と同一の参照番号を付したものは、図1〜3に示し
たものと同一又は同等の構成要素を示している。
【0038】図8〜10に示した射出圧縮成形装置を用
いて本発明に係る射出圧縮成形方法を実施する場合のタ
イミングチャートの一例を図11に示す。前記実施例の
場合と同様に、まず、射出成形機において溶融可塑化し
た樹脂を、射出ノズル4から固定側金型3内に形成した
分流路3a,3bを通じて各ホットランナー10A,1
0Bへ分流させ、各ランナーの先端のゲート8A,8B
を通じて各キャビティ1A,1B内へ充填する(図8参
照)。
【0039】このとき射出前の段階で、可動側コア5
A、5Bに予め所定の圧力P1をかけ可動側コア5A、
5Bをパーティングライン側に前進させておいた状態
で、樹脂の充填を開始する。キャビティ1A、1Bに次
第に樹脂が充填され、キャビティ内圧が上記P1以上に
なると、その圧力によって可動側コア5A、5Bが次第
に後退する。各キャビティ1A,1B内の圧力は、それ
ぞれのキャビティについて設けた可動型コア5A,5B
の後端に設けた圧力センサー6A,6Bによって検出
し、その出力を制御装置7にもたらすようにする。この
場合、圧力センサーの種類及び位置は、前記バルブゲー
トを用いる場合と同様である。
【0040】キャビティ1A及び1Bがフルに充填さ
れ、圧力が上昇し、まず最初にキャビティ1Aが所定の
圧力に達したとすると、制御装置7からキャビティ1A
のパンチ9Aの駆動装置(図7のパンチシリンダのサー
ボバルブ9a)へ信号を送り、図9に示すように、パン
チ9Aをゲート8A側へ移動させてゲート8Aを完全に
閉鎖する。次に可動型コア5Aをキャビティ1A内へ向
けて前進させ、キャビティ内の溶融樹脂を圧縮すること
によりキャビティ内の圧力分布を均一にすると同時に、
キャビティ1A内の樹脂圧力が所定値に達するまで圧縮
する。
【0041】次いで、キャビティ1Bが所定の圧力に達
すると、前記と同様に制御装置7からキャビティ1Bの
パンチ8Aの駆動装置(図7のパンチシリンダのサーボ
バルブ9b)へ信号を送り、図10に示すように、その
パンチ9Bをゲート8B側へ移動させてゲート8Bを完
全に閉鎖すると共に、可動型コア5Bをキャビティ1B
内へ向けて前進させ、キャビティ内の溶融樹脂を圧縮す
ることによりキャビティ内の圧力分布を均一にすると同
時に、キャビティ1B内の樹脂圧力が所定値に達するま
で圧縮する。
【0042】このときの可動型コア及びパンチを制御す
るための各検出値のスキャニングタイムは2msec以
下である。好ましくは1msec以下、更に好ましくは
500μsec以下である。これらの操作は、各キャビ
ティ1A,1Bとも独立して行われるため、図1〜3に
示した実施例の場合と同様に、キャビティ1Aとキャビ
ティ1Bの間で生じる圧力の変化を同じ形とすることが
できる。
【0043】而して、これまでの実施例においては、各
キャビティ内への樹脂の充填状態の適否を、キャビティ
内の圧力を個別に検出することにより判別するようにし
たが、キャビティ内の圧力は、金型内やその他の部位の
汚染等によって経時的に変化することが多く、そのため
キャビティ内への樹脂の充填状態の判別手段として必ず
しも好適ではない場合がある。摺動部の後端に圧力セン
サーを設ける場合、その摺動抵抗が摩耗や潤滑油の影響
で経時変化することにより、キャビティ内の樹脂圧力の
検出値が変化する。
【0044】そのため、この方法は好適とはいえない場
合が多い。圧力センサーをキャビティに直接設ける場合
は、成形品にセンサーの跡が付くこと、及び、センサー
を設ける位置の僅かな違いから圧力の検出値が異なるこ
とがあり、好適ではない場合が多い。そのような問題点
を解決するため、図12及び図14に示す実施例では、
各キャビティ内における可動型コアの位置によりキャビ
ティ内への樹脂の充填状態を判別するように構成してあ
る。
【0045】なお、図12及び図14では、1つのキャ
ビティに対する樹脂の充填操作を段階的に示してある
が、複数のキャビティについてそれぞれ個別、独立に同
様の操作を行なうことは、前記実施例と同様であり、ま
た、ホットランナーとしてバルブゲート型ホットランナ
ーを用いる代わりに、図8〜10のようにパンチを用い
てゲートの開閉を行なうことも可能である。
【0046】まず、図12に示す実施例について説明す
る。図中、1Aはキャビティ、2は可動側金型、3は固
定側金型、PLはパーティングライン、5Aは可動型コ
ア、10Aはバルブゲート型ホットランナー、13Aは
ニードル弁である。この実施例により射出圧縮成形を行
うときのタイミングチャートの一例を図13に示す。射
出前の段階で、図12(a)に示すように、可動型コア
5Aに予め所定の圧力P1をかけ可動型コア5Aをパー
ティングラインPL側へ前進させておいた状態で、バル
ブゲート型ホットランナー10Aからキャビティ1A内
へ樹脂の充填を開始する。
【0047】キャビティ1A内に次第に樹脂が充填さ
れ、キャビティ内圧力が上記圧力P1以上になると、そ
の圧力によって可動型コア5Aが図12(b)に示すよ
うに次第に後退する。可動型コア5Aが後退を続け、そ
の先端5A−1が図12(c)に示す如く予め定めた所
定の位置Cに達したとき(即ち、キャビティ内に成形品
に必要な所定量の樹脂が充填されたとき)、これを検出
し、バルブゲート型ホットランナー10Aのニードル弁
13Aを作動させてランナーゲートを閉じる。可動型コ
ア5Aの先端5A−1がキャビティ内において上記所定
位置Cに達したことを検出するには、例えばキャビティ
外の所望の位置C' でセンサー6Cにより可動型コア5
Aの後端を検出したり、可動型コア5Aの駆動装置内の
所望箇所で検出し、それらから可動型コアの先端位置を
求めることが可能である。そのような位置検出センサー
としては、エンコーダー、リミットスイッチ等々、任意
の公知の手段を利用できる。
【0048】このときの位置検出センサーの分解能は5
μm以下である。好ましくは1μm以下、更に好ましく
は0. 5μm以下である。また、位置センサーの検出値
のサンプリングタイムは1msec以下である。好まし
くは50μsec以下、更に好ましくは25μm以下で
ある。このときの可動型コア及びバルブゲート型ホット
ランナーを制御するための各検出値のスキャニングタイ
ムは2msec以下である。好ましくは1msec以
下、更に好ましくは500μsec以下である。
【0049】ゲートを閉じた後、圧縮成形を行なうべ
く、図12(d)に示すように可動型コア5Aに圧力P
2をかけ、キャビティ内の樹脂圧を高めた状態で、キャ
ビティ内の樹脂を冷却、固化させる。以上の操作を、各
キャビティごとに独立に行ない、すべてのキャビティ内
の樹脂が固化した時点で、型を開いて成形品を取り出
す。次に、図14に示す実施例について説明する。この
ときのタイミングチャートの一例を図15に示す。
【0050】図14(a)に示すように、予め可動型コ
ア5Aを、これが所定の樹脂充填量により後退する位置
Cよりも大きめの位置Dまで後退させておく。これによ
り、図14(b)に示すように、キャビティ内へ成形品
に必要な規定量より多量の樹脂を充填する。次いで、図
14(c)に示すように、ゲートは開いたままの状態
で、ホットランナーからの注入圧よりも高い圧力P3を
可動型コア5Aに加えて可動型コア5Aをキャビティ内
へ押し戻すことにより、キャビティ内に充填された樹脂
の一部をゲートを通じてホットランナー側へ逆流させ
る。この逆流操作により、キャビティ内の圧力分布を均
一化することができる。
【0051】また、キャビティ内に樹脂を過剰充填する
と過大な圧力が発生するので、樹脂を少な目に充填して
おき、可動型コア5Aをキャビティ内へ押し戻し、逆流
させてもよい。このようにして可動型コア5Aをキャビ
ティ内へ押し戻す過程で、図14(d)に示す如くキャ
ビティ内の樹脂が規定量に達した時点、即ち、可動型コ
アの先端がCの位置に至った時点でこれを検出して、ニ
ードル弁13Aを作動させてホットランナーのゲートを
閉じる。このとき、コア位置ではなく、キャビティ内の
圧力を検出し、ゲートを閉じる方法でもよい。
【0052】ゲートを閉じた後、圧縮成形を行なうべ
く、図14(e)に示すように可動型コア5Aに圧力P
2をかけ、キャビティ内の樹脂圧を高めた状態で、キャ
ビティ内の樹脂を冷却、固化させることは、これまでの
実施例と同様である。以上の操作を、各キャビティごと
に独立に行ない、すべてのキャビティ内の樹脂が固化し
た時点で、型を開いて成形品を取り出す。
【0053】上記の如き構成を有する本発明によるとき
は、多数個取り成形品を精度よく成形できる。制御方法
の種類毎に、製品の重量バラツキに基づいて成形品の品
質を評価すると以下のようになる。 1)×:キャビティ内の樹脂充填状態を検出しない方法
(個別制御なし)。 2)○:キャビティ内の圧力により充填状態を検出する
方法(圧力に基づく個別制御)。 3)◎:可動型コアの位置により樹脂充填状態を検出す
る方法(位置に基づく個別制御)。
【0054】×>>○>◎の順に成形品の密度等の特性
のバラツキが大きい。キャビティ内の圧力に基づいて樹
脂の充填状態を検出して制御する方法が好ましい。可動
型コアの位置を検出して制御する方法が更に好ましい。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものでなく、そ
の目的の範囲内において上記の説明から当業者が容易に
想到し得るすべての変更実施例を包摂するものである。
【0055】
【発明の効果】以上の如く、本発明においては、キャビ
ティ内への樹脂の充填状態を個別に検出してゲートを個
別に閉じ、キャビティごとに独立に圧縮成形を行なうよ
うにしたものであるから、ランナー部の調整弁の制御動
作による樹脂注入操作の遅れ等もなく、比較的簡単な装
置で、高精度の成形品の多数個取りが迅速に効率よく行
われ得る射出圧縮成形方法及び装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る射出圧縮成形方法を実施するため
の本発明に係る射出圧縮成形装置の一実施例の要部を、
そのキャビティに溶融樹脂を充填する第1段階の状態に
おいて示す概略断面図である。
【図2】図1に示した実施例において溶融樹脂を充填す
る第2段階を示す概略断面図である。
【図3】図1に示した実施例において溶融樹脂を充填す
る第3段階を示す概略断面図である。
【図4】本発明で用いるバルブゲート型ホットランナー
の第一実施例を示す断面図である。
【図5】本発明で用いるバルブゲート型ホットランナー
の第二実施例を示す断面図である。
【図6】図1〜3に示す実施例に従って射出圧縮成形を
行う場合のタイミングチャートの一例である。
【図7】本発明に係る射出圧縮成形装置に備えられる制
御装置の一例を示す説明図である。
【図8】本発明に係る射出圧縮成形方法を実施するため
の本発明に係る射出圧縮成形装置のもう一つの実施例の
要部を、そのキャビティに溶融樹脂を充填する第1段階
の状態において示す概略断面図である。
【図9】図8に示した実施例において溶融樹脂を充填す
る第2段階を示す概略断面図である。
【図10】図8に示した実施例において溶融樹脂を充填
する第3段階を示す概略断面図である。
【図11】図8〜10に示す実施例に従って射出圧縮成
形を行う場合のタイミングチャートの一例である。
【図12】複数のキャビティのうち任意の一つのキャビ
ティへの溶融樹脂の充填状態を、可動型コアの位置を求
めることにより判別するように構成した実施例の要部
を、溶融樹脂の充填過程に従って段階的に示す説明図で
ある。
【図13】図12に示す実施例に従って射出圧縮成形を
行う場合のタイミングチャートの一例である。
【図14】本発明を実施する場合における溶融樹脂の充
填方法のより望ましい形態を示す説明図である。
【図15】図14に示す実施例に従って射出圧縮成形を
行う場合のタイミングチャートの一例である。
【図16】本発明における各キャビティ内の圧力変化を
示すグラフである。
【図17】従来技術における各キャビティ内の圧力変化
を示すグラフである。
【符号の説明】
1A キャビティ 1B キャビティ 2 可動側金型 3 固定側金型 3a 分流路 3b 分流路 4 噴射ノズル 5A 可動型コア 5B 可動型コア 5a サーボバルブ 5b サーボバルブ 6A 圧力センサー 6B 圧力センサー 6A’ 圧力センサー 6B’ 圧力センサー 6C 位置検出センサー 7 制御装置 7a 入力信号処理プロセッサー 7b 制御用出力信号発信プロセッサー 71 プロセスカード 72 I/Oカード 73 プロセスカード 74 I/Oカード 8A ゲート 8B ゲート 9A パンチ 9B パンチ 9a サーボバルブ 9b サーボバルブ 10A ホットランナー 10B ホットランナー 10a サーボバルブ 10b サーボバルブ 11 ホットノズル 11a 入口 11b 内孔 11c ゲート 12 ヒーター 13A ニードル弁 13B ニードル弁 14 アクチュエーター 14a ピストン 14b シリンダー室 14c ピストンロッド 15 リミットバー PL パーティングライン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願2000−15806(P2000−15806) (32)優先日 平成12年1月25日(2000.1.25) (33)優先権主張国 日本(JP) (72)発明者 桑畑 研二 愛知県名古屋市南区丹後通2丁目1番地 三井化学株式会社内 (72)発明者 善光 洋文 愛知県名古屋市南区丹後通2丁目1番地 三井化学株式会社内 (72)発明者 盛田 勝幸 愛知県名古屋市南区丹後通2丁目1番地 三井化学株式会社内 (72)発明者 小笠原 英人 愛知県名古屋市南区丹後通2丁目1番地 三井化学株式会社内 Fターム(参考) 4F202 AP06 AP13 AP19 AR07 CA11 CB01 CK03 CK06 CK07 CK18 CK35 CK89 4F206 AP064 AP13 AP19 AR076 JA03 JA07 JL02 JM05 JM16 JN12 JN15 JN25 JQ54 JQ81 JQ88 JT05

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 型(2,3)を閉じたのち、型に設けた
    複数のキャビティ(1A,1B)内に、各キャビティご
    とに設けられたホットランナー(10A,10B)を通
    じて溶融樹脂を分流させて充填するステップと;各キャ
    ビティ内の樹脂の充填状態を個別に検出し、所定の充填
    状態に達したときにゲートを完全に閉じる操作を、キャ
    ビティごとに独立に行うステップと;キャビティの可動
    型コア(5A,5B)の先端をキャビティ内に進出さ
    せ、キャビティ内の圧力を所定値まで高める操作を、キ
    ャビティごとに独立に行うステップと;一定の冷却時間
    経過後に成形品を取り出すステップと;を順次遂行する
    ことを特徴とする射出圧縮成形方法。
  2. 【請求項2】 各可動型コア(5A,5B)に予め所定
    の圧力(P1)をかけ、それらをパーティングライン
    (PL)側へ前進させておいた状態でキャビティ内へ樹
    脂の充填を開始し、樹脂の充填に伴い上記圧力(P1)
    に抗して可動型コア(5A,5B)が次第に後退し、こ
    れが所定位置(C)に達したときゲートを完全に閉じる
    請求項1に記載の射出圧縮成形方法。
  3. 【請求項3】 キャビティ内へ規定量より多量の樹脂を
    充填した後、可動型コア(5A,5B)をキャビティ内
    へ押し出してキャビティ内の樹脂の一部をゲートを通じ
    て逆流させ、その過程で可動型コア(5A,5B)が所
    定位置(C)に達したときゲートを完全に閉じる請求項
    1に記載の射出圧縮成形方法。
  4. 【請求項4】 各キャビティ内の樹脂の充填状態の検出
    を、各キャビティ内の圧力を個別に検出することにより
    行なう請求項1に記載の射出圧縮成形方法。
  5. 【請求項5】 各キャビティ内の樹脂の充填状態の検出
    を、各キャビティ内における可動型コア(5A,5B)
    の位置を個別に検出することにより行なう請求項1に記
    載の射出圧縮成形方法。
  6. 【請求項6】 ホットランナー(10A,10B)がバ
    ルブゲート型であり、そのバルブによりゲートの開閉を
    行なう請求項1から5までのいずれか一項に記載の射出
    圧縮成形方法。
  7. 【請求項7】 ゲートの開閉を、キャビティ内をゲート
    へ向けて進退するパンチ(9A,9B)により行なう請
    求項1から5までのいずれか一項に記載の射出圧縮成形
    方法。
  8. 【請求項8】 型を閉じたとき複数のキャビティ(1
    A,1B)が形成されるよう構成された可動側金型
    (2)及び固定側金型(3)と;射出ノズル(4)から
    押し出した溶融樹脂を分流させて上記複数のキャビティ
    (1A,1B)に同時に充填するよう、固定側金型
    (3)に各キャビティごとに設けられる複数のホットラ
    ンナー(10A,10B)と;先端がキャビティ内に進
    出することにより、キャビティ内に充填された溶融樹脂
    の圧力を高めるよう、可動側金型に各キャビティごとに
    設けられる複数の可動型コア(5A,5B)と;各キャ
    ビティ内の樹脂の充填状態を個別に検出するセンサー
    (6A,6B,6C)と;型の開閉動作、射出ノズルか
    らの溶融樹脂の供給動作、複数のゲートの開閉動作、可
    動型コアの進退動作を制御する制御装置(7)と;を備
    え、上記制御装置(7)による制御が、 型(2,3)を閉じ、各キャビティ(1A,1B)にそ
    れぞれのホットランナー(10A,10B)から溶融樹
    脂を充填しつつ、上記センサー(6A,6B,6C)に
    より各キャビティ内の樹脂の充填状態を個別に検出し、
    所定の充填状態に達したキャビティについては、そのゲ
    ートを完全に閉じたのち、可動型コア(5A,5B)を
    キャビティ内に進出させ、キャビティ内の圧力を所定値
    まで高める操作を各キャビティごとに独立に行い、一定
    の冷却時間経過後に成形品を取り出す操作を順次遂行す
    るよう構成されたこと;を特徴とする射出圧縮成形装
    置。
  9. 【請求項9】 各キャビティ内の樹脂の充填状態を検出
    するセンサーが、各キャビティ内の圧力を検出する圧力
    センサー(6A,6B)である請求項8に記載の射出圧
    縮成形装置。
  10. 【請求項10】 各キャビティ内の樹脂の充填状態を検
    出するセンサーが、各キャビティ内における可動型コア
    (5A,5B)の位置を求めるセンサー(6C)である
    請求項8に記載の射出圧縮成形装置。
  11. 【請求項11】 ホットランナー(10A,10B)が
    バルブゲート型である請求項8から10までのいずれか
    一項に記載の射出圧縮成形装置。
  12. 【請求項12】 バルブゲート型ホットランナーのゲー
    ト開閉部が、キャビティに近接しておらず、ゲート開閉
    部とキャビティの間に1ショット分以上の溶融樹脂を溜
    めるよう構成された請求項11に記載の射出圧縮成形装
    置。
  13. 【請求項13】 ゲートの開閉のため、キャビティ内を
    ゲートへ向けて進退するパンチ(9A,9B)を設けた
    請求項8から10までのいずれか一項に記載の射出圧縮
    成形装置。
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