JP2004074550A

JP2004074550A - 射出成形機の圧力保持方法

Info

Publication number: JP2004074550A
Application number: JP2002237227A
Authority: JP
Inventors: Naoki Toda; 戸田　直樹; Toshihiko Kariya; 苅谷　俊彦; Hiroshi Terayama; 寺山　　寛; Yukio Tamura; 田村　幸夫
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2002-08-16
Filing date: 2002-08-16
Publication date: 2004-03-11

Abstract

【課題】射出成形機のシリンダ内の圧力を維持することにより、発泡製品に大きな発泡セルを生じないようにすること。
【解決手段】射出成形機１には、シリンダ４が設けられ、シリンダ４の内部には、可塑化スクリュ７が回転可能に設けられている。スクリュ７は、その回転軸１８の周囲に樹脂５をスクリュ７の基端側から先端側へ送り出す螺旋状のフライト２４を形成している。射出成形機１は、スクリュ７の可塑化完了時から射出開始、そして射出開始から終了時まで、スクリュ７の回転を低速に維持して運転する。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融樹脂のガス発泡の成形時に必要となるガス又はガス状物質（これらを併せてガス状物質とも呼ぶ）を、シリンダ内の溶融樹脂に溶解させる際に、シリンダ内の圧力の低下を防止する射出成形機の圧力保持方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂可塑化スクリュには、射出成形機と押出成形機とがある。これらのうち射出成形機は、スクリュの回転による推進力によって樹脂を移送し、金型のキャビティ内に溶融樹脂を送り出すのに、スクリュ自体を軸方向に前進移動させて溶融樹脂を射出するようにしている。
また、樹脂を金型のキャビティ内で発泡させて熱可塑性樹脂を得る方法には、ガス発泡と化学発泡とがあり、ガス発泡は発泡剤としてＣＯ_２、Ｎ_２等の不活性ガスを超臨界状態にして樹脂の溶融段階にて溶融樹脂に注入し、ガス状物質を溶融樹脂に分散・溶解（浸透）させて、金型のキャビティ内で発泡させる。これにたいして、化学発泡は予め発泡剤を樹脂に混入させておき、キャビティ内にて樹脂を化学発泡させているが、ガス発泡は、化学発泡のように高価な発泡剤を必要としないので、コストを大幅に下げる利点がある。
【０００３】
図３は、それらの樹脂可塑化スクリュのうち、従来の射出成形機１と射出成形機１が溶融樹脂を射出する成形金型２を示す。
射出成形機１は、ホッパ６に供給された樹脂５をシリンダ４内に供給し、シリンダ４の内部にスクリュ７が設けられ、スクリュ７は回転軸の周囲に螺旋状の一条のフライト２４を形成している。スクリュ７が回転すると、フライト溝に導入された樹脂５がスクリュ７の推進力でシリンダ４の先端側に位置する成形金型２側へ移送され、その移送の途中で樹脂５がヒータ１７により加熱されて溶融される。また、シリンダ４の中間部には、溶融樹脂を成形金型３内でガス発泡させるためのガス状物質の注入口２６が設けられている。溶融樹脂にガスまたは液状ガスを高圧力の下で注入し、溶融樹脂中に分散・溶解させる。そして、射出成形機１により樹脂５を成形金型２のキャビティ１５内に射出した後、溶融樹脂５をガス発泡させて、冷却・固化させた後金型から製品を取り出すようにしている。
【０００４】
図４は、樹脂の可塑化から射出までのスクリュ回転数（鎖線）、チェックリング上流のスクリュ部内圧（実線）およびスクリュの位置（二点鎖線）を示している。図に示すように、可塑化時ではスクリュ回転数が０ｒｐｍから徐々に大きくなり、例えば１５０ｒｐｍで一定回転する。そして、可塑化完了時に０回転になり、射出が終了するまで回転が停止される。この際、シリンダの内圧は、可塑化時にスクリュ７の回転とともに、徐々に大きくなり樹脂の可塑化が完了すると、スクリュの回転の停止に伴って、徐々に圧力が減少する。次いで、射出が開始するとその圧力がさらに減少する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
可塑化装置のシリンダ内に圧力は、スクリュの回転が低下すると下がりはじめ、射出後はさらに圧力が低下し、０〜１Ｍｐａレベルの値となる。このように、スクリュの内圧が低くなると、樹脂中のガスの溶解量が少なくなる。また、ガスは樹脂に溶解される前に樹脂に混入した状態となるが、その濃度分布の大きい部分では、大きな圧力がないとガスは溶解しにくい。さらには、圧力が低いと樹脂中の溶解したガス物質が発泡し気体となり、一旦、気体となったガス物質は再溶解しにくく、特に可塑化装置の先端部の溶融樹脂は、直ぐに金型に射出されてしまうので、溶解するまでの時間がなく、気体が溶融樹脂に溶解されない。その結果、成形品に大きな発泡セルを形成してしまう。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、射出成形機のシリンダ内の圧力を維持することにより、発泡製品に大きな発泡セルを生じないようにさせることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の樹脂可塑化スクリュの圧力保持方法は、シリンダ内に設けられた回転可能なスクリュの基端側に樹脂を供給し、スクリュを回転しながら発泡用のガスまたはガス状物質を樹脂に注入し、樹脂を溶融可塑化しながらスクリュの先端側に搬送し、可塑化完了後に溶融樹脂を金型内に射出する射出成形機の圧力保持方法において、樹脂の可塑化完了時から射出開始までの間及び射出開始から射出終了時までの間に、上記スクリュを回転状態に維持するようにした。
上記射出成形機の圧力保持方法は、上記シリンダ内の樹脂の圧力を検出する圧力計を設け、圧力計により求めた樹脂圧力と、時間に対するスクリュの位置から上記樹脂圧力が一定範囲内になるようにスクリュの回転数を制御部により設定することができる。
また、上記射出成形機の圧力保持方法は、上記樹脂の可塑化完了時から射出開始までの間の樹脂圧力よりも、射出開始から射出終了時までの間の樹脂圧力を小さくすることができる。
さらに、上記射出成形機の圧力保持方法は、上記射出開始から射出終了時までの間のみスクリュの回転を停止することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における第１の実施の形態による射出成形機の圧力維持方法について、図面を参照しながら説明する。
図１は、射出成形装置の樹脂を溶融させる樹脂可塑化スクリュとしての射出成形機１と、この射出成形機１により溶融した樹脂が射出される成形金型２を示す。
射出成形機１は、基台３に制御部８とともに支持されたシリンダ４が設けられ、シリンダ４の基端側（図面右側）にはシリンダ４内に原料である樹脂５を供給するホッパ６が設けられている。シリンダ４の内部には、可塑化スクリュ７がシリンダ４軸と同心の回転軸１８を有し、スクリュ７はこの回転軸１８により回転するとともに、スクリュ７自体が制御部８に設けられた油圧系に駆動されて、シリンダ４の軸方向ａに前後動するように構成されている。スクリュ７の先端部には、溶融可塑化された樹脂５を成形金型２へ射出するノズル１６が設けられている。
【０００９】
スクリュ７は、その回転軸１８の外周部に樹脂５をスクリュ７の基端側から先端側へ送り出すネジ山状のフライト２４を形成するとともに、基端部が駆動モータ９に連結されている。スクリュ７は、駆動モータ９により回転駆動されて、ホッパ６から供給された樹脂５を溶融しながら、その先端側へ移送することができる。
シリンダ４の中間部には、ＣＯ_２やＮ_２などの超臨界状態の不活性ガスをシリンダ４内に供給するガス注入口２６が設けられ、ガス注入口２６は、ガス供給源１０がバルブ１１を介して接続されている。また、シリンダ４の周囲には樹脂を加熱するヒータ１７が配設されている。
【００１０】
シリンダ４内の先端側に配設されているチェックリング１９の上流側には、スクリュ７の樹脂圧力を検知するための圧力計２０を、シリンダ４の内周壁部に配設している。圧力計２０のシリンダ内の樹脂圧力値は、電気的に接続した制御部８に出力される。
成形金型２は、基台１２上に固定されている固定金型１３と、水平方向に移動が可能である可動金型１４とが配設され、これらの金型１３，１４には射出成形機１のノズル１６から溶融樹脂５ｂが射出されるキャビティ１５が形成されている。
【００１１】
次に、本発明の実施の形態における樹脂可塑化スクリュの作用について説明する。
射出成形機１は、未溶融樹脂５が、ホッパ６からシリンダ４内のスクリュ７回転軸１８の周囲に供給され、駆動モータ９の駆動力によりスクリュ７が回転する。すると、樹脂５はスクリュ７の推進力によりフライト溝に沿ってシリンダ４の先端側に移送され、移送されている間にヒータ１７により加熱されて溶融可塑化される。
【００１２】
図２は、可塑化から射出までのスクリュ回転数（鎖線）、チェックリング上流のスクリュ内圧（実線）およびスクリュの位置（二点鎖線）を示している。
スクリュ７は可塑化初期時に、回転数が数回転例えば、１〜３ｒｐｍで維持された状態であり、スクリュ７を停止させていない。この可塑化時ではスクリュ回転数が１〜３ｒｐｍから徐々に大きくなり、例えば１５０ｒｐｍの高回転数で一定回転とする。このとき、シリンダ４内の内圧もスクリュ７の回転に伴い、徐々に圧力が大きくなる。そして、可塑化完了直前にスクリュ７の回転を落とし可塑化完了時には５回転程度若しくはさらに低回転とし、それ以後の射出開始が始まるまでの間もスクリュ７の回転を停止することなく、低速状態を維持する。
【００１３】
この間、圧力計２０によりシリンダ４内の樹脂圧力を検知しながら、時間及びスクリュ位置を、制御部８に入力し、制御部８をこれらの値を演算して各時間のスクリュ回転数を設定する。すなわち、シリンダ４内の溶融樹脂圧力を一定範囲内に維持することができる。このように、シリンダ内の樹脂圧を一定以上に維持すると、樹脂に混入したガスが溶解するようになる。さらには、樹脂中の溶解したガスが発泡し気体となることを阻止することができる。射出時のスクリュ７の位置は、従来の位置と同じになるようにし、射出開始後は、さらにスクリュの回転数を低く維持し、シリンダ４内の溶融樹脂の圧力を一定範囲内に維持する。
そして、溶融樹脂５ｂは、スクリュ７の軸方向への前進移動により、射出時に各成形品体積に応じた量の溶融樹脂５が、ノズル１６を介して成形金型２のキャビティ１５内に射出され、成形した後に冷却、固化されて製品が形成される。
キャビティ１５内の溶融樹脂は、充分にガスが溶融しているので、キャビティ１５内で減圧されて発泡し、品質の良い発泡製品を成形することができる。
【００１４】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
例えば、上記実施の形態では、可塑化完了以後、射出の終了時までスクリュを回転状態に維持させたが、射出開始から射出終了まで間スクリュを停止してもよい。
【００１５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の射出成形機の圧力保持方法によれば、シリンダ内に設けられた回転可能なスクリュの基端側に樹脂を供給し、スクリュを回転しながら発泡用のガスまたはガス状物質を樹脂に注入し、樹脂を溶融可塑化しながらスクリュの先端側に搬送し、可塑化完了後に溶融樹脂を金型内に射出する射出成形機の圧力保持方法において、樹脂の可塑化完了時から射出開始までの間及び射出開始から射出終了時までの間に、上記スクリュを回転状態に維持するようにしたので、可塑化完了後にもシリンダ内の溶融樹脂にガスを充分に溶融することができ、シリンダ内において溶融樹脂に溶融、混入しているガスの発泡を、抑えることができるようになった。
また、上記発明は、上記シリンダ内の樹脂の圧力を検出する圧力計を設け、圧力計により求めた樹脂圧力と、時間に対するスクリュの位置から上記樹脂圧力が一定範囲内になるようにスクリュの回転数を制御部により設定することにより、上述の効果よりもより大きな効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による射出成形機の圧力保持方法に用いた射出成形機と成形金型の側面図である。
【図２】図１に示す射出成形機のスクリュ回転数と、シリンダ内の樹脂圧と、スクリュ位置を示すグラフ線図である。
【図３】従来の射出成形機と成形金型の側面図である。
【図４】図３に示す射出成形機のスクリュ回転数と、シリンダ内の樹脂圧と、スクリュ位置を示すグラフ線図である。
【符号の説明】
１　射出成形機
２　成形金型
３，１２　基台
４　シリンダ
５　樹脂
６　ホッパ
７　スクリュ
９　駆動モータ
１０　ガス供給源
１１　バルブ
１３　固定金型
１４　可動金型
１５　キャビティ
１７　ヒータ
１８　回転軸
１９　チェックリング
２０　圧力計
２４　フライト
２６　ガス注入口

Claims

シリンダ内に設けられた回転可能なスクリュの基端側に樹脂を供給し、スクリュを回転しながら発泡用のガスまたはガス状物質を樹脂に注入し、樹脂を溶融可塑化しながらスクリュの先端側に搬送し、可塑化完了後に溶融樹脂を金型内に射出する射出成形機の圧力保持方法において、樹脂の可塑化完了時から射出開始までの間及び射出開始から射出終了時までの間に、上記スクリュを回転状態に維持するようにした射出成形機の圧力保持方法。
上記シリンダ内の樹脂の圧力を検出する圧力計を設け、圧力計により求めた樹脂圧力と、時間に対するスクリュの位置から上記樹脂圧力が一定範囲内になるようにスクリュの回転数を制御部により設定したことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の圧力保持方法。
上記樹脂の可塑化完了時から射出開始までの間の樹脂圧力よりも、射出開始から射出終了時までの間の樹脂圧力を小さくしたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機の圧力保持方法。
上記射出開始から射出終了時までの間のみスクリュの回転を停止するようにしたことを特徴とする請求項１または２に記載の射出成形機の圧力保持方法。