JP2002059450A

JP2002059450A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2002059450A
Application number: JP2000249148A
Authority: JP
Inventors: Shinji Aoki; 伸爾青木
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-08-21
Filing date: 2000-08-21
Publication date: 2002-02-26

Abstract

(57)【要約】【課題】金型装置の構造を簡素化することができ、金型
装置のコストを低くすることができ、成形サイクルを短
くすることができるようにする。【解決手段】固定金型及び可動金型を備えた金型装置
と、シリンダ部材及び射出部材を備えた射出装置と、射
出部材を高速で前進させ、成形材料を高速でキャビティ
空間に充填（てん）する射出制御手段と、射出部材が充
填終了位置に到達したときに、射出部材を停止させ、樹
脂を冷却する発泡制御手段とを有する。固定金型は、可
動金型側に近づくほど断面積が大きくされたキャビティ
を備え、可動金型は、固定金型側に近づくほど断面積が
小さくされたコアを備え、かつ、突出装置を備えない。
成形材料のコアへの抱付力を小さくすることができるの
で、金型装置の型開きが行われる際に、可動金型から発
泡成形品を容易に離型させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、射出成形機は、射出装置、金型装
置及び型締装置を備え、射出装置において加熱シリンダ
内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設さ
れるようになっている。また、金型装置は固定金型及び
可動金型を備え、前記型締装置によって前記可動金型を
進退させることにより、前記金型装置の型閉じ、型締め
及び型開きが行われ、型締めに伴って、前記固定金型と
可動金型との間にキャビティ空間が形成される。

【０００３】そして、計量工程においてスクリューを回
転させることによって、スクリューヘッドの前方に樹脂
を蓄え、射出工程においてスクリューを前進させること
によって、スクリューヘッドの前方に蓄えられた樹脂が
射出ノズルから射出され、金型装置のスプルー、ランナ
及びゲートを介してキャビティ空間に充填（てん）され
る。続いて、冷却工程において、キャビティ空間内の樹
脂が冷却され、成形品が成形される。そして、再び計量
工程が開始され、その間に金型装置の型開きが行われ、
このとき可動金型から成形品が突き出され、離型させら
れる。

【０００４】ところで、例えば、成形品が容器である場
合、前記固定金型は、可動金型側に近づくほど断面積が
大きくされたキャビティを備え、前記可動金型は、固定
金型側に近づくほど断面積が小さくされたコアを備え、
前記キャビティ空間は前記キャビティ内にコアを挿入す
ることによって形成される。この場合、キャビティ空間
に充填された樹脂が冷却されるのに伴って収縮すると、
樹脂のコアへの抱付きが発生し、可動金型から容器を離
型させるのが困難になってしまう。

【０００５】そこで、可動金型にストリッパ等を備えた
突出し装置が配設され、該突出し装置によって、型開き
に伴って容器の先端を固定金型側に押し、可動金型から
容器を強制的に離型させるようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来の射出成形機においては、可動金型に突出し装置を配
設する必要があるので、金型装置の構造が複雑になるだ
けでなく、金型装置のコストが高くなってしまう。ま
た、前記容器が完全に離型させられるまで、次の型閉じ
を行うことができないので、成形サイクルが長くなって
しまう。

【０００７】本発明は、前記従来の射出成形機の問題点
を解決して、金型装置の構造を簡素化することができ、
金型装置のコストを低くすることができ、成形サイクル
を短くすることができる射出成形機を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そのために、本発明の射
出成形機においては、固定金型、及び該固定金型と対向
させて進退自在に配設された可動金型を備え、型締め時
に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間を形成す
る金型装置と、シリンダ部材、及び該シリンダ部材内に
おいて回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部
材を備えた射出装置と、前記射出部材を高速で前進さ
せ、樹脂に発泡材料を混入することによって得られた成
形材料を高速で前記キャビティ空間に充填する射出制御
手段と、前記射出部材が前進限位置より後方に設定され
た充填終了位置に到達したときに、前記射出部材を停止
させ、樹脂を冷却する発泡制御手段とを有する。

【０００９】そして、前記固定金型は、可動金型側に近
づくほど断面積が大きくされたキャビティを備える。ま
た、前記可動金型は、固定金型側に近づくほど断面積が
小さくされたコアを備え、かつ、突出し装置を備えな
い。

【００１０】本発明の他の射出成形機においては、さら
に、前記キャビティ空間の横方向の断面は円形の形状を
有する。

【００１１】本発明の更に他の射出成形機においては、
さらに、前記キャビティ空間の横方向の断面は、頂点を
５個以上備えた多角形の形状を有する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１３】図１は本発明の実施の形態における射出成
形機の概略図、図２は本発明の実施の形態における射出
工程時の成形材料の状態を示す図、図３は本発明の実施
の形態における冷却工程が完了したときの成形材料の状
態を示す図である。

【００１４】図において、１１はシリンダ部材としての
加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内において回
転自在に、かつ、進退（図１における左右方向に移動）
自在に配設された射出部材としてのスクリュー、１３は
第１の駆動手段としての射出シリンダ、１４は第２の駆
動手段としての油圧モータである。なお、前記加熱シリ
ンダ１１、スクリュー１２、射出シリンダ１３及び油圧
モータ１４によって射出装置が構成される。前記加熱シ
リンダ１１には、後方（図１における右方）の所定の位
置にホッパ１１ａが、前端（図１における左端）に射出
ノズル２０が形成され、前記ホッパ１１ａに、樹脂等に
発泡材料を混入することによって得られた成形材料が投
入される。そして、該成形材料は、加熱シリンダ１１内
に供給され、前記射出ノズル２０から射出される。ま
た、前記スクリュー１２の表面には、螺（ら）旋状にフ
ライト１２ａが形成され、該フライト１２ａに沿って溝
２１が形成される。なお、本実施の形態においては、第
１の駆動手段として射出シリンダ１３を、第２の駆動手
段として油圧モータ１４を使用しているが、前記射出シ
リンダ１３に代えて電動の射出用モータを、油圧モータ
１４に代えて電動の計量用モータを使用することもでき
る。

【００１５】前記射出シリンダ１３は進退自在に配設さ
れたピストン１３ａを備え、該ピストン１３ａの後方に
第１の油室１６が、前方（図１における左方）に第２の
油室１７が形成され、第１、第２の油室１６、１７は図
示されない切換弁を介して図示されない油圧供給源に接
続される。この場合、前記第１の油室１６に油圧を供給
し、第２の油室１７の油圧をドレーンすることによって
スクリュー１２を前進（図１における左方に移動）させ
たり、第１の油室１６の油圧をドレーンし、第２の油室
１７に油圧を供給することによってサックバックを行っ
たり、油圧モータ１４を駆動することによって、スクリ
ュー１２を回転させて計量を行ったりすることができ
る。また、計量を行うときに、第１の油室１６に油圧を
供給することによって、スクリュー１２に背圧を加える
ことができる。

【００１６】そして、前記ピストン１３ａと連結させて
スクリュー１２の位置、すなわち、スクリュー位置を検
出する位置センサ２２が、第１の油室１６に対応させて
スクリュー１２の背圧を検出する背圧センサ２３が、加
熱シリンダ１１内の前方に成形材料の圧力を検出する圧
力検出器２４が配設される。前記位置センサ２２、背圧
センサ２３及び圧力検出器２４の各検出信号は制御部２
６に送られる。

【００１７】次に、前記構成の射出成形機の動作につい
て説明する。

【００１８】まず、計量工程が開始され、該計量工程に
おいて、制御部２６の図示されない計量制御手段は、油
圧モータ１４を駆動して前記スクリュー１２を正方向に
回転させる。このとき、ホッパ１１ａに投入された成形
材料は、成形材料供給口Ｑ１を介して加熱シリンダ１１
内に供給され、溝２１内を前進させられ、スクリューヘ
ッド１２ｂの前方に蓄えられ、それに伴ってスクリュー
１２が計量開始位置から計量終了位置まで後退（図１に
おける右方に移動）させられる。なお、計量工程におい
て、前記第１の油室１６に所定の油圧が供給され、スク
リュー１２に背圧が加えられる。

【００１９】次に、前記計量工程が完了し、射出工程が
開始される。該射出工程において、制御部２６の図示さ
れない射出制御手段は、前記射出シリンダ１３を駆動し
てスクリュー１２を充填開始位置から充填終了位置まで
前進させる。この間、前記位置センサ２２によってスク
リュー位置が検出され、検出信号が制御部２６に送られ
る。該制御部２６の図示されない位置制御手段は、あら
かじめ設定されたスクリュー位置の設定値と、検出され
たスクリュー位置との偏差を算出し、該偏差が０になる
ようにフィードバック制御を行う。なお、前記設定値
は、図示されないパターン設定器を操作することによっ
て設定される。本実施の形態においては、前記充填開始
位置は計量終了位置と同じであるが、前記計量工程が完
了した後、サックバックを行ってスクリュー１２を所定
の距離だけ後退させる場合には、充填開始位置は計量終
了位置より後方に設定される。

【００２０】そして、前記スクリュー１２の前進に伴っ
て、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材
料は、射出ノズル２０から射出され、金型装置６１内の
図示されないスプルー、ランナ６２及びゲート６３を介
してキャビティ空間Ｃに充填される。なお、スクリュー
ヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材料が逆流しない
ように、図示されない逆流防止装置が配設される。ま
た、金型装置６１においては、図示されない型締装置に
よって、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

【００２１】続いて、スクリュー１２があらかじめ設定
された充填終了位置に到達すると、前記制御部２６の図
示されない発泡制御手段は、前記スクリュー１２を停止
させ、成形材料の充填を終了し、前記射出工程を完了す
るとともに、冷却工程を開始し、キャビティ空間Ｃ内の
成形材料を冷却する。これによって、発泡材料が気泡化
させられて、成形材料が発泡した成形品、すなわち、発
泡成形品が成形される。なお、冷却工程において、スク
リュー１２に保圧は加えられない。

【００２２】この場合、前記発泡材料として、例えば、
熱に反応して炭酸ガスを発生させる発泡剤が使用され、
該発泡剤を気泡化させながら成形を行うことによって、
多数の気泡を含有する発泡成形品を成形することができ
る。該発泡成形品は、断熱性が高く、また、軽量化され
るので、高温の食品等を収容する容器として使用するの
に適する。なお、前記加熱シリンダ１１の所定の位置
（例えば、加熱シリンダ１１の軸方向におけるほぼ中
央）、又はスクリュー１２の所定の位置（例えば、スク
リュー１２の軸方向におけるほぼ中央）に図示されない
ガス注入ノズルを開口させ、図示されないガス供給源か
ら供給された発泡材料としての炭酸ガス、窒素ガス等の
発泡用のガスを、前記ガス注入ノズルを介して加熱シリ
ンダ１１内又はスクリュー１２内に注入し、樹脂に混入
することによって、成形材料を得ることもできる。ま
た、前記樹脂として、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレ
ン、ナイロン（商品名）等を使用することができる。

【００２３】このようにして、前記冷却工程が完了する
と、再び計量工程が開始される。

【００２４】ところで、本実施の形態においては、射出
工程時におけるスクリュー１２の速度、すなわち、射出
速度Ｖ_Sが、成形材料を発泡させないで成形品を成形す
る場合より高くされ、３００≦Ｖ_S≦１０００〔ｍｍ／ｓ〕の範囲、好ましくは、５００≦Ｖ_S≦８００〔ｍｍ／ｓ〕の範囲に設定され、スクリュー１２を高速で前進させる
ことによって高速で成形材料のキャビティ空間Ｃへの充
填が行われる。また、充填時間ｔ_Sは、０．０５≦ｔ_S≦０．２〔ｓ〕の範囲に設定される。

【００２５】この場合、射出工程において高速で成形材
料のキャビティ空間Ｃへの充填が行われることによっ
て、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材
料は、高速で射出ノズル２０から射出され、前記スプル
ー及びランナ６２を高速で通過し、ゲート６３を介して
キャビティ空間Ｃに充填され、キャビティ空間Ｃ内を高
速で移動させられる。このとき、成形材料は、極めて大
きい剪（せん）断応力が加わり、剪断発熱によって膨張
させられ、体積が大きくなる。この間、成形材料中の発
泡剤は、成形材料の高い流動圧を受けて樹脂に溶解した
状態に置かれる。

【００２６】次に、前記発泡制御手段は、位置センサ２
２から送られる検出信号に基づいて、スクリュー１２が
前記充填終了位置に到達したかどうかを判断し、スクリ
ュー１２が充填終了位置に到達したと判断すると、射出
シリンダ１３の駆動を停止させ、スクリュー１２を停止
させることによって充填を終了する。

【００２７】前記充填終了位置は、キャビティ空間Ｃ内
の全体に成形材料が満たされるまでスクリュー１２を前
進させたときのスクリュー１２の前進限位置より後方に
設定される。そして、前記充填開始位置から充填終了位
置までの距離をＬ１とし、充填開始位置から前進限位置
までの距離をＬ２としたとき、距離Ｌ２に対する距離Ｌ
１の比Ｌ１／Ｌ２は、０．９≦Ｌ１／Ｌ２≦０．９８の範囲に設定される。

【００２８】一方、前記冷却工程において、成形材料
は、剪断応力が加わらなくなるので冷却されて大きく収
縮する。また、冷却工程が開始された時点において、キ
ャビティ空間Ｃに充填された成形材料の先端の部分は、
図２に示されるように、ゲート６３から最も離れた部分
に到達していない。このとき、キャビティ空間Ｃ内の成
形材料において、金型装置６１の固定金型６４及び可動
金型６５に接触する部分だけが先行して冷却されて固化
し、固定金型６４及び可動金型６５から離れた中央の部
分は冷却されず固化していない。

【００２９】したがって、冷却工程において成形材料が
冷却によって収縮するのに伴って、成形材料の比容積が
小さくなる分だけ発泡材料は気泡化する。その結果、成
形材料が十分に発泡させられ、成形材料の体積が大きく
なる。

【００３０】そして、冷却工程が進行し、成形材料が更
に冷却されると、発泡材料の気泡化に伴って発生させら
れたガスが過剰になり、成形材料中に留（とど）まるこ
とができなくなって、成形材料における固定金型６４及
び可動金型６５と接触する面に漏れ出し、成形材料を固
定金型６４及び可動金型６５から剥（はく）離させる。

【００３１】ところで、例えば、発泡成形品が有底のコ
ップ状の形状を有する容器である場合、発泡成形品の側
壁にテーパが形成される。そのために、前記固定金型６
４は、可動金型６５側に近づくほど断面積が大きくされ
たキャビティ６４ａを備え、前記可動金型６５は固定金
型６４側に近づくほど断面積が小さくされたコア６５ａ
を備え、前記キャビティ空間Ｃは前記キャビティ６４ａ
内にコア６５ａを挿入することによって形成される。こ
の場合、キャビティ空間Ｃに充填された成形材料が冷却
するのに伴って収縮すると、成形材料のコア６５ａへの
抱付きが発生し、可動金型６５から発泡成形品を離型さ
せるのが困難になってしまう。

【００３２】ところが、発泡材料の気泡化に伴って発生
させられたガスによって成形材料が固定金型６４及び可
動金型６５から剥離させられるので、成形材料のコア６
５ａへの抱付力を小さくすることができる。したがっ
て、金型装置６１の型開きが行われる際に、可動金型６
５から発泡成形品を容易に離型させることができる。ま
た、エアブローを行い、可動金型６５側から発泡成形品
に向けて空気を吹き出すだけで可動金型６５から発泡成
形品を離型させたり、ロボット等の発泡成形品取出機に
よって発泡成形品を取り出すだけで可動金型６５から発
泡成形品を離型させたりすることもできる。

【００３３】そして、可動金型６５にストリッパ等を備
えた突出し装置を配設する必要がないので、可動金型６
５を一体構造にすることができる。したがって、金型装
置６１の構造を簡素化することができるだけでなく、金
型装置６１のコストを低くすることができる。さらに、
型開きが行われた後、発泡成形品を完全に離型させるま
での時間が短くなるので、直ちに次の型閉じを行うこと
ができる。したがって、成形サイクルを短くすることが
できる。

【００３４】なお、本実施の形態において、キャビティ
空間Ｃ及び発泡成形品の横方向の断面は円形の形状を有
するが、５個以上の頂点を有する多角形の形状を有する
こともできる。その場合、発泡成形品の各頂点の部分に
おいて、成形材料のコアへの抱付力を小さくすることが
できる。

【００３５】なお、本発明は前記実施の形態に限定され
るものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させ
ることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除す
るものではない。

【００３６】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、射出成形機においては、固定金型、及び該固定金
型と対向させて進退自在に配設された可動金型を備え、
型締め時に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間
を形成する金型装置と、シリンダ部材、及び該シリンダ
部材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設され
た射出部材を備えた射出装置と、前記射出部材を高速で
前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって得ら
れた成形材料を高速で前記キャビティ空間に充填する射
出制御手段と、前記射出部材が前進限位置より後方に設
定された充填終了位置に到達したときに、前記射出部材
を停止させ、樹脂を冷却する発泡制御手段とを有する。

【００３７】そして、前記固定金型は、可動金型側に近
づくほど断面積が大きくされたキャビティを備える。ま
た、前記可動金型は、固定金型側に近づくほど断面積が
小さくされたコアを備え、かつ、突出し装置を備えな
い。

【００３８】この場合、前記成形材料のキャビティ空間
への充填が終了すると、成形材料は、剪断応力が加わら
なくなるので冷却されて大きく収縮する。また、成形材
料が冷却によって収縮するのに伴って、成形材料の比容
積が小さくなる分だけ発泡材料は気泡化する。その結
果、成形材料が十分に発泡させられ、成形材料の体積が
大きくなる。

【００３９】そして、成形材料が更に冷却されると、発
泡材料の気泡化に伴って発生させられたガスが過剰にな
り、成形材料中に留まることができなくなって、成形材
料における固定金型及び可動金型と接触する面に漏れ出
し、成形材料を固定金型及び可動金型から剥離させる。

【００４０】一方、前記固定金型は、可動金型側に近づ
くほど断面積が大きくされたキャビティを備え、前記可
動金型は、固定金型側に近づくほど断面積が小さくされ
たコアを備え、かつ、突出し装置を備えない。

【００４１】この場合、成形材料のコアへの抱付力を小
さくすることができるので、金型装置の型開きが行われ
る際に、可動金型から発泡成形品を容易に離型させるこ
とができる。また、可動金型に突出し装置を配設する必
要がないので、可動金型を一体構造にすることができ
る。したがって、金型装置の構造を簡素化することがで
きるだけでなく、金型装置のコストを低くすることがで
きる。さらに、型開きが行われた後、発泡成形品を完全
に離型させるまでの時間が短くなるので、直ちに次の型
閉じを行うことができる。したがって、成形サイクルを
短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における射出成形機の概略
図である。

【図２】本発明の実施の形態における射出工程時の成形
材料の状態を示す図である。

【図３】本発明の実施の形態における冷却工程が完了し
たときの成形材料の状態を示す図である。

【符号の説明】

１１加熱シリンダ１２スクリュー１３射出シリンダ１４油圧モータ２６制御部６１金型装置６４固定金型６４ａキャビティ６５可動金型６５ａコアＣキャビティ空間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F202 AA11 AA13 AA29 AB02 AG20 AK02 AP02 AP06 AR07 AR08 AR14 CA11 CK06 CK19 CK54 4F206 AA11 AA13 AA29 AB02 AG20 AK02 AP022 AP062 AR072 AR082 AR14 JA04 JF04 JL02 JM04 JN25 JQ81 JQ88

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）固定金型、及び該固定金型と対向
させて進退自在に配設された可動金型を備え、型締め時
に固定金型と可動金型との間にキャビティ空間を形成す
る金型装置と、（ｂ）シリンダ部材、及び該シリンダ部
材内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された
射出部材を備えた射出装置と、（ｃ）前記射出部材を高
速で前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって
得られた成形材料を高速で前記キャビティ空間に充填す
る射出制御手段と、（ｄ）前記射出部材が前進限位置よ
り後方に設定された充填終了位置に到達したときに、前
記射出部材を停止させ、樹脂を冷却する発泡制御手段と
を有するとともに、（ｅ）前記固定金型は、可動金型側
に近づくほど断面積が大きくされたキャビティを備え、
（ｆ）前記可動金型は、固定金型側に近づくほど断面積
が小さくされたコアを備え、かつ、突出し装置を備えな
いことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】前記キャビティ空間の横方向の断面は円
形の形状を有する請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】前記キャビティ空間の横方向の断面は、
頂点を５個以上備えた多角形の形状を有する請求項１に
記載の射出成形機。