JP2001505833A - 射出成形体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 可塑化材料を加工する射出成形機で射出成形体を製造するプロセスにおいて、射出成形ユニット（１３）によって、制御された圧力を逐次に加える。少なくとも、注入口から遠い成形範囲において、成形キャビティの制御された容積変更によって、圧力を逐次に形成する。かくして、複雑な成形体の場合にも、逐次の加圧段階の間、逐次の圧力を確実に分布させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の名称］ 射出成形体の製造法 ［関連出願との関係］ 本願は、１９９６年１２月１３日提出のドイツ特許出願第１９６５１８７９． ２号の優先権を主張し、その開示内容はこれをもって明確に本願の対象とされる 。 ［技術分野］ 本発明は、請求項１の前置部（上位概念）記載の射出成形体の製造法に関する 。 概念“貫流横断面積”とは、成形キャビティの各部分について、可塑化可能な 材料の射出注入に際して上記材料が実際に貫流する横断面積を意味する。型の成 形キャビティは、射出時に可塑化材料が貫流するすべての成形キャビティを含み 、即ち、場合によっては、注入口（スプルー）も含む。 ［背景技術］ 視される方法に依拠する。可塑化材料の射出前に、間隙（キャビティSpalt）を 残して型を閉じ、上記間隙内に可塑化材料を完全に射出注入し、次いで、射出成 形体を射出プレスして間隙を閉じる場合、この同一視は正しい。基本的に、射出 時に、既に閉じられている型を再び開くか、型閉鎖のために既に加えられている 力を再び減少する方式も考えられる。この方法は、例えば、ＣＤのような薄肉の 部材を製造するために使用される。なぜならば、この場合、通常の射出操作によ って、可塑化材料を成形キャビティの最後のコーナまで充填するのに問題がある からである。 可塑化材料の射出注入後、射出成形体の形成まで可塑化材料を冷却する。この 冷却段階において、材料（例えば、液状合成樹脂）の収縮 が必然的に現れ、この収縮は、通常、後加圧段階において可塑化スクリュによっ て補償される。このため、可塑化スクリュは、後加圧段階中、所定のプロフィル に応じて加圧保持される。この圧力プロフィルは、典型的に、射出段階から後加 圧段階への切換後に、最大後加圧圧力が形成され、次いで、後加圧段階の終端へ 向かって漸減するよう、構成される。加圧プロフィルの推移は、各材料に典型的 なｐＶＴ図表にもとづく冷却段階中の圧力および温度による容積減少推移から誘 導される。 この方法は、通常の成形品の成形のために以前から知られているが、成形品が 、貫流横断面積の異なる複数範囲を有し、従って、ゲートまたは注入口が冷却段 階において早期にシールされ、その結果、上記範囲の後加圧圧力を正しく維持で きない場合、問題が生ずる。 ドイツ実用新案ＤＥ−Ｕ８８０６８０５には、射出成形型の補足の運動を型締 運動から誘導する形式の射出成形型が記載されている。上記運動は、射出成形体 の全体または一部の冷却直前に、即ち、シール直前に行われる。この場合、射出 成形型内の間隙は、縮小され、材料は、中心から両側の型キャビティへとプレス される。従って、この操作は、射出プレス加工と同一視され、かくして、後加圧 圧力は調節されない。 ［発明の開示］ 本発明の課題は、上記先行技術から出発して、複雑な成形品の場合も、後加圧 段階において後加圧圧力を確実に分布させることにある。 この課題は、請求項１の特徴を有する方法によって解決される。 本方法の場合、さもなければ貫流横断面積の小さい範囲のシール後にもはや達 成不可能な型キャビティの厚肉範囲においても、少なくともこの（厚肉）範囲に おいて成形品の収縮を型締ユニットによる成形キャビティの制御された容積変更 によって補償することによって、可塑化材料の収縮を適切に実現できる。射出成 形ユニットによって構成される後加圧(ないし増締 Nachdruck)圧力によって達 成されうる他 の範囲では、成形品の収縮は、射出成形ユニットによって、場合によっては、型 締ユニットまたは押圧手段と組合せて、補償される。かくして、射出成形体の各 個別範囲は、後加圧圧力に関して適切に制御でき、この場合、基本的に、異なる 複数の範囲において後加圧圧力を変化させ、かくして、後加圧圧力を漸次的に低 下させて、過冷の溶融体においても材料の移動によって成形品の内部応力の発生 を回避する方式も考えられる。その前提条件は、単に、後加圧圧力に関して射出 成形ユニットを制御できると共に、このために必要な力に関して成形キャビティ の容積変化を制御できることのみに存する。 後加圧圧力を制御するユニットは、相互に無関係に、共通の圧力プロフィルま たはカプロフィルを形成できる。かくして、後加圧圧力は、請求項２にもとづき 、射出成形ユニットおよび型締ユニットの共働によって、場合によっては、上記 双方のユニットと別個の押圧手段との共働によって調節される。極端な場合、例 えば、スクリュの引戻しによって成形キャビティを積極的に解放できる。 成形品が、注入口と注入口から遠い範囲との間にある注入口に近い範囲を有す る場合は、注入口から遠い範囲に後加圧圧力が形成、低下される前に、注入口近 傍の範囲がシールされても問題はない。注入口から遠い範囲では、型締ユニット によって後加圧圧力を調節できる。 ［図面の簡単な説明］ 第１図は、射出成形機および関連の調節系の略図であり、 第２図は、射出成形体のスクリュ依存のプレス工程の流れ図であり、 第３図は、成形キャビティの型ストローク依存の充填工程の流れ図であり、 第４図は、本方法にもとづき負荷された射出成形体の略図であり、 第５図は、射出プレス加工を付加した状態の第４図と同様の略図である。 ［発明を実施するための最良の形態］ さて、実施例を示す添付の図面を参照して本発明を詳細に説明する。 もちろん、実施例は、発明コンセプトを特定の物理的装置に限定するものではな い単なる例である。 本方法は、可塑化可能な材料を加工する射出成形機で製造される射出成形体の 製造のために使用される。可塑化可能な材料として、合成樹脂、粉体材料または セラミック材料が対象となる。本方法は、基本的に、任意の射出成形機で実施で きるが、以下では、図示の合成樹脂射出成形機の構造を参照する。 この種の射出成形機は、第１図に示した如く、その型ホルダの間に型１２を受 容する型締ユニット１１を有する。型１２は、実施例にもとづき、閉鎖状態にお いて相互間に成形キャビティ１０を包含する２つの部分１２ｂからなる。成形キ ャビティは、可塑化可能な材料（例えば、可塑化された熱可塑性合成樹脂）を成 形キャビティに導入するための注入口を介して外部と連通する。可塑化可能な材 料は、射出成形ユニット１３の可塑化シリンダ１８において、好ましくは、送り 手段として構成された送りスクリュによって可塑化され、対応して配量された量 として注入口チャンネルに供給される。 成形操作の開始時に、型締ユニット１１は、射出成形体の製造に必要な完全な 閉鎖力は加えられない、あるいは、それどころか、閉鎖力が全く加えられない位 置に型１２の部分１２ｂを移行する。射出成形ユニットによって、可塑化材料は 、このように閉じたまたはほぼ閉じた型内の成形キャビティに射出注入される。 可塑化材料の射出注入後、射出成形体の製造に必要な閉鎖力を加える。かくして 、まず、型に充填を行い、次いで、射出成形体１２が形成されるよう、可塑化材 料を冷却する必要がある。 冷却中に射出成形体の収縮に対抗するため、射出成形ユニット１３から制御さ れた後加圧圧力を加える。この場合、射出成形ユニット１３の射出注入ユニット １９は、調節弁１５を介して制御される。調節弁１５は、２つの管路を介して射 出注入ユニット１９の双方のシリンダチャンバに接続され、他方、他の双方の管 路は、一方では、圧力源 （接続ポートＰ）に接続され、他方では、液圧媒体をもどすためタンク（接続ポ ートＴ）に接続されている。射出成形ユニット１３に至る双方の管路２０には、 双方の管路２０の圧力実際値Ｐ_Ist,A，Ｐ_Ist,Bを測定する圧力センサ２１，２２ が設けてある。このように求めた圧力実際値の差圧は、送りスクリュによって成 形キャビティ１０に加えられる圧力または力に対応する。圧力実際値は、圧力目 標椎移図表にもとづき所定の圧力目標値Ｐ_Sollに圧力を調節する調節器２３に送 られる。もちろん、電動式射出成形ユニットの場合、当業者に周知の如く、同様 な数値が他の方法で得られる。 さて、しかしながら、例えば、型締側で型締ユニット１１によって、成形キャ ビティ１０の容積を変更することによって、後加圧圧力も適切に制御できる。し かしながら、この後加圧圧力は、特に、成形キャビティの注入口から遠い貫流横 断面積の大きい範囲１０ａに作用するのみならず、さもなければ成形キャビティ の早期にシールされる貫流横断面積の小さい範囲１０ｃを介して射出成形ユニッ トから加えられる後加圧圧力から遮断される射出成形体の対応する範囲に作用す る。このため、型締ユニットは、調節弁１６から管路２４を介して液圧媒体の供 給を受ける。この調節弁も、一方では、圧力源（接続ポートＰ）に接続され、他 方では、タンク（接続ポートＴ）に接続されている。圧力センサ２５（好ましく は、型内圧センサ）によって、型に負荷される、閉鎖力に対応する圧力実際値Ｐ_Ist, Wkzを測定する。実際値は、力または圧力目標椎移図表にもとづき力目標値 Ｐ_Sollを実際値に追従させる調節器２６に送られる。型締ユニットのみによって 容積変更を行う代わりに、別個に且つ型締ユニットとは無関係に調節できる他の 押圧手段（例えば、プレスダイないしロッド３０）と共働して容積変更を行うこ ともできる。 調節自在の射出成形ユニットと閉鎖力に関して調節自在の型締ユニットとの組 合せによって、制御された後加圧圧力を成形キャビティ１０の異なる範囲に２つ の側から適切に加えることができる。射出成形 体における後加圧圧力実際値は、第１図にＰ／Ｐ_Ist（任意）を使用した記号に よって任意に示した如く、もちろん、型内圧センサによって測定することもでき る。上記の場合、同じく、調節弁１５，１６において調節を行う。 少なくとも、注入口から遠い貫流横断面積の大きい範囲１０ａにおいて、型締 ユニット１１によって制御下に閉鎖力を加えることによって後加圧圧力を制御下 に低下すれば、射出成形体を取出すことができる。第４図に、対応する両側の後 加圧圧力調節によって制御できる成形キャビティ１０を示した。この成形キャビ ティにおいて製造される射出成形体は、例えば、コンパクト・ディスクである。 同図において、範囲１０ｃでＣＤを示した。中心の注入口１４によって、まず、 注入口に近い貫流横断面積の大きい範囲１０ｂを構成する。この範囲１０ｂは、 注入口に近い貫流横断面積の小さい範囲１０ｃを経て注入口から遠い貫流横断面 積が同じく大きい範囲１０ａに移行する。先行技術において公知の方法にもとづ きこの種の成形品を製造する場合、範囲１０ｃが早期にシールされるので、注入 口から遠い範囲１０ａにおいて後加圧圧力を正しく加えることはできない。従っ て、注入口１４を介して成形キャビティ１０に供給される可塑化材料は、注入口 に近い範囲１０ｃまで、射出成形ユニット１３によって調節された後加圧圧力の 影響を受ける。かくして、注入口に近い厚肉の範囲１０ｂも、後加圧圧力に関し て射出成形ユニット１３によって影響され、この場合、後加圧圧力Ｐ_Sが生ずる 。他方、注入口から遠い範囲１０ａでは、射出成形ユニットから加えられる後加 圧圧力は、全く影響を与えない。従って、この場合、後加圧圧力は、型締ユニッ ト１１を介する閉鎖保持力調節によって、後加圧圧力Ｐ_Fの形で加えられる。 射出注入操作自体は、射出注入操作後にまたは操作中に閉じられる間隙δ（第 １図）に射出注入されるよう行われる。この操作は、例えば、型を完全には閉じ ないことによってまたは、例えば、最大閉鎖保持力未満の力範囲まで閉じること によって、行うことができる。ある いは、既に閉じられている型を、可塑化材料の射出注入時に、射出圧力によって 再び開く方式も考えられる。この場合、型１２の部分１２ｂが、相互に引離され る。この際、開放が行われなければ、射出注入時に、少なくとも、まだ完全には 加えられていない閉鎖保持力を減少できる。次いで、射出成形体１０の製造に必 要な閉鎖保持力を加えると、この際に起きる変形によって、射出プレス加工と同 等のプロセスが誘起される。対応する操作推移を第２図に示した。 工程Ｓ１において、プレス間隙ｓｐを残して型を閉じる。次いで、工程Ｓ２に おいて、可塑化材料の射出注入が開始される。工程３において応答にもとづき送 りスクリュ１７が所定のストローク標識に達すると、工程Ｓ４において型が閉じ られる。この箇所において、後加圧圧力を調節する双方の方式を使用する。工程 Ｓ５において、射出成形ユニットの側において、後加圧圧力推移を制御下に調節 する。型締側で、工程Ｓ６にもとづき、閉鎖力プログラムが始まる。双方のプロ グラムにもとづき、最終的に、後加圧圧力が低下すると、冷却実施後、毛程Ｓ７ において型が開かれ、工程Ｓ８において、成形品を取出すことができる。 しかしながら、代替方策として、閉鎖運動時に型の可動の型半部が所定の経路 （ストローク）を通過すると直ちに、射出注入操作を開始する方式も可能である 。対応する操作推移を第３図に示した。同図において、第２図の既述の操作推移 と同等の工程には同一の参照記号を付した。操作推移は、工程Ｓ９にもとづき型 閉鎖プロセスとともに始まる。型締時に、工程Ｓ１０にもとづき型の閉鎖直前に または僅かな閉鎖力において所定のストローク標識に達すると、工程Ｓ１１にも とづき射出注入プロセスが始まる。この筒所において、双方の後加圧圧力調節が 、工程Ｓ５にもとづき射出成形側の後加圧圧力の形で且つ工程Ｓ６にもとづき型 締側の閉鎖力プログラムの形で再び始まる。後加圧圧力調節の終了後、次いで、 工程Ｓ７において型を再び開けることができ、工程Ｓ８において成形品を取出す ことができる。 上記変更例の利点は、型締の位置決め時間が節減されるという点にある。 成形キャビティの充填に必要な可塑化材料の容積を、射出注入過程中、完全に は射出注入せず、スクリュの前に、以降の調節のための材料パッド（Massepolst er）を設けるのが好ましい。後加圧圧力の低下は、型締側で、最大閉鎖力を低下 することによって行う。 成形キャビティ１０の容積変更時、同時に、このために必要な型ストロークｓ ｐ（第５図）にもとづき、貫流横断面積の大きい範囲１０ａと貫流横断面積の小 さい範囲１０ｃとの間の接続が遮断され、これは、ゲートまたは注入口の切離し と同等である。 第２，３図において、型締側で、工程Ｓ６にもとづく閉鎖力プログラムに関し て、任意に、型をプログラムにもとづき開閉する方式（破線の枠内に示した）を 加える。この操作は、例えば、射出注入時に射出注入圧にもとづき型１２の部分 １２ｂを相互に引離し、次いで、この際に生ずるプレス間隙δ（第１図）または ｓｐ（第５図）を型締ユニット１１の作用によって再び閉じることによって行う ことができる。 更に、第５図から明らかな如く、型部分をプレス間隙ｓｐまで一緒に走行させ ることができる。この場合、射出プレス操作時に行われる運動は、同時に、貫流 横断面積の大きい範囲１０ａと貫流横断面積の小さい範囲１０ｃとの間の接続な いし結合を遮断するのに利用することもできる。 更に、射出成形側および型締側で異なる後加圧圧力プロフィルを受ける成形キ ャビティの各種範囲によって、各種の射出成形体を成形できる。 もちろん、上記実施例において、関連の請求項と等価の範囲の多様な設計変更 が可能である。 ［符号の説明］ １０ 成形キャビティ １０ａ 注入口から遠い貫流横断面積の大きい範囲 １０ｂ 注入口に近い貫流横断面積の大きい範囲 １０ｃ 注入口に近い貫流横断面積の小さい範囲 １１ 型締ユニット １２ 型 １２ｂ １２の部分 １３ 射出成形ユニット １４ 注入口（スプルー） １５，１６ 調節弁 １７ 送りスクリュ １８ 可塑化シリンダ １９ 配量モータ ２０，２４ 管路 ２１，２２，２５ 圧力センサ ２３，２６ 調節器 ２７ 力目標推移図表 ２８ 圧力目標推移図表 ３０ プレスダイ（ロッド） δ 間隙 Ｐ_Ist,Ａ 圧力実際値 Ｐ_Ist,Ｂ 圧力実際値 Ｐ_Soll 圧力目標値 Ｐ_Ist,Wkz 圧力実際値 Ｐ_F，Ｐ_S 後加圧圧力

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１０年７月２８日（１９９８．７．２８） 【補正内容】 明細書（補正） 補正（２ａ頁） （明細書翻訳文第２頁第２０行[発明の開示]の前へ挿入） 可塑化シリンダから出発して、開いた型には射出注入が行われるが、射出注入 中に型が閉じられよう、後加圧圧力を制御することは、ドイツ特許公告第１１２ ７５７９号から公知である。この場合、常に、ノズルが閉じないような十分な量 の材料を可塑化シリンダから射出しなければならない。この場合、射出注入プロ セスの終了時に型を完全に閉じることが基本である。更に、調節可能な後加圧圧 力をノズルから公知の態様で加えなければならないが、後加圧圧力の調節は、型 締側からは行われないので、射出成形型内で制御された後加圧圧力の重畳は行わ れない。 材料を射出成形ユニットを介して成形キャビティに射出注入することは、日本 公開公報５８−００８６２２から公知である。射出注入操作自体は、閉じた型に おいて行われる。しかしながら、型の壁の一部は、可動であるので、後加圧圧力 を加えた後も、成形キャビティの大きさに影響を与えることはできる。しかしな がら、後加圧圧力は、射出成形ユニットによって加えられる。射出成形側の後加 圧圧力の調節も射出成形型内の可動部分による後加圧圧力の調節も議論の対象と はなっていない。 射出注入前に射出成形型内に真空を形成することは、ヨーロッパ特許公開第３ ４８１２９号から公知である。この場合、材料は、圧力衝撃によって射出される ので、表面に早期の固化が起きることはない。次いで、ノズルを閉じ、型締側で のみ後加圧圧力の調節を行う。制御された後加圧圧力による成形キャビティの両 側の制御は行われていない。 請求の範囲（補正） １． 注入口（１４）を有し且つ射出成形ユニット（１３）によって可塑化材料 を射出注入する少なくとも１つの成形キャビティ（１０）を備えると共に型締ユ ニット（１１）に受容される型（１２）を有し、可塑化可能な材料を加工する射 出成形機で射出成形体を製造する方法であって、成形キャビティ（１０）が、貫 流横断面積の大きい範囲（１０ａ）と貫流横断面積の小さい範囲（１０ｃ）とを 有し、上記方法が、下記工程：即ち、 −射出成形体の製造に必要な完全な閉鎖保持力がまだ加えられない位置に型（１ ２）の部分（１２ ｂ）を移行する工程と、 −注入口（１４）を介して型（１２）の成形キャビティ（１２１）に可塑化材料 を射出注入する工程と、 −必要な閉鎖保持力を加える工程と、 −射出成形ユニット（１３）によって制御された後加圧圧力を加える工程と、 −射出成形体（１０）を取出す工程と、 を有する形式のものにおいて、 一方では、射出成形ユニットによって注入口に近い貫流横断面積の小さい範囲 （１０ｃ）にまで、他方では、型締ユニット（１１）によって、注入口に近い貫 流横断面積の大きい範囲に射出成形ユニット(１３)によって加えられる後加圧圧 力と重畳して、且つ注入口から遠い貫流横断面積の大きい範囲（１０ａ）に、閉 鎖力プログラムにもとづき型（１２）を移動して成形キャビティの制御された容 積変更を行うことによって、夫々制御された後加圧圧力を形成することを特徴と する方法。 ２． 別個に調節できる押圧手段（３０）によって成形キャビティ(１０)の補足 的容積変更を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 射出注入時に射出注入圧にもとづき型（１２）の部分（１２ｂ）を相互に 引離すことを特徴とする請求項１に記載の方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 注入口（１４）を有し且つ射出成形ユニット（１３）によって可塑化材料 を射出注入する少なくとも１つの成形キャビティ（１０）を備えると共に型締ユ ニット（１１）に受容される型（１２）を有し、可塑化可能な材料を加工する射 出成形機で射出成形体を製造する方法であって、成形キャビティ（１０）が、貫 流横断面積の大きい範囲（１０ａ）と貫流横断面積の小さい範囲（１０ｃ）とを 有し、上記方法が、下記工程：即ち、 −射出成形体の製造に必要な完全な閉鎖保持力がまだ加えられない位置に型（１ ２）の部分（１２ｂ）を移行する工程と、 −注入口（１４）を介して型（１２）の成形キャビティ（１２１）に可塑化材料 を射出注入する工程と、 −必要な閉鎖保持力を加える工程と、 −射出成形ユニット（１３）によって制御された後加圧圧力を加える工程と、 −射出成形体（１０）を取出す工程と、 を有する形式のものにおいて、 一方では、射出成形ユニットによって、注入口に近い貫流横断面積の小さい範 囲（１０ｃ）にまで、他方では、型締ユニット（１１）によって、注入口に近い 貫流横断面積の大きい範囲および注入口から遠い貫流横断面積の大きい範囲（１ ０ａ）に、閉鎖力プロフィルにもとづき、後加圧圧力を成形キャビティの制御さ れた容積変更の下に、形成することを特徴とする方法。 ２． 別個に調節できる押圧手段（３０）によって成形キャビティ（１０）の補 足的容積変更を行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ３． 射出注入時に射出注入圧にもとづき型（１２）の部分（１２ｂ）を相互に 引離すことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４． 射出注入時、閉鎖力プロフィルにもとづき、まだ完全には加えられていな い閉鎖保持力を変更することを特徴とする請求項１に記載の方法。 ５． 必要な閉鎖保持力を加える際に、射出成形体（１０）の射出プレス操作を 少なくとも部分的に行うことを特徴とする請求項１に記載の方法。 ６． 閉鎖過程において型（１２）の可動部分が所定のストロークを通過したな らば直ちに、所定のプロフィルにもとづき射出注入操作を開始することを特徴と する請求項１に記載の方法。 ７． 閉鎖過程において型（１２）の可動部分が所定のストロークを通過したな らば直ちに、所定のプロフィルにもとづき後加圧圧力の印加操作を開始すること を特徴とする請求項１に記載の方法。 ８． 成形キャビティの充填に必要な可塑化材料の容積を、射出注入操作中、完 全には射出注入しないこと、及び 射出成形ユニットを介して後加圧圧力を調節するとともに残りの容積を供給す ること、を特徴とする請求項１に記載の方法。 ９． 少なくとも、注入口から遠い貫流横断面積の大きい範囲（１０ａ）におい て、型内圧センサによって求めた当該の型内圧に依存して閉鎖力によって後加圧 圧力を調節することを特徴とする請求項１に記載の方法。 １０． 成形キャビティ（１０）の容積変更時、同時に、貫流横断面積の大きい 範囲（１０ａ）と貫流横断面積の小さい範囲（１０ｃ）との間の接続を遮断する ことを特徴とする請求項１に記載の方法。