JP2006346941A - 射出成形方法および射出成形型 - Google Patents

Abstract

【課題】段替え時や稼働休止時の冷却に際してホットランナー内の樹脂中に気泡が発生するのを確実に抑え、もって銀条対策として十分な射出成形方法を提供する。
【解決手段】成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナー１０を通して金型キャビティに射出し、段替え時や稼働休止時に、ホットランナー１０内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、スプルー２０の入口を逆流防止機構により閉じると共に、ノズル１３の出口１３ａをステム１５により閉じて、ホットランナー１０を密閉して冷却を行う。そして、冷却途中の適宜の段階で、または温度降下に応じて、マニホールド１２に設けた可動ブロック４０を押込んで、ホットランナー１０内の樹脂の収縮を抑えるか、樹脂収縮分に補填し、樹脂にヒケが生じるのを抑制して、固化樹脂中に気泡が発生するのを抑える。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナーを通して金型キャビティに射出する射出成形方法および射出成形型に関する。

ホットランナーを備えた射出成形型は、一般に図８に示すような構造となっている。同図中、１は、固定側取付板２にスペーサ部３を介して取付けられた固定型、４は、可動側取付板５に取付けられた可動型であり、ホットランナー１０は、前記固定型１と固定側取付板２との間の、スペーサ部３により囲まれた空所内に配置されている。可動型４は、型開閉・型締手段（図示略）により固定型１に対して型閉じおよび型締めされるようになっており、図示の型閉じ状態で固定型１と可動型４との合せ部には、成形空間としてのキャビティ（金型キャビティ）６が形成される。

ホットランナー１０は、成形機のノズル７から溶融樹脂を受入れるスプルー１１と、スプルー１１に受入れた溶融樹脂を前記金型キャビティ５に沿って誘導するマニホールド１２と、マニホールド１２内から金型キャビティ５に溶融樹脂を射出する複数のノズル１３とを有しており、スプルー１１、マニホールド１２およびノズル１３は、それらの周りに配設したヒータ（バンドヒータ）１４によって加熱されるようになっている。この種のホットランナーとしては、図９に示されるように、ノズル１３の出口１３ａ（ノズル出口）を開閉する弁機構を備えた、いわゆるバルブゲート式のものがあり、このものでは、図示のようにノズル１３内を延ばしたステム１５をマニホールド１２に配置したシリンダ１６により軸方向移動させることで、前記ノズル出口１３ａが開閉されるようになる。なお、図９に示したバルブゲート式ホットランナーを備えた射出成形型は、例えば、特許文献１にも記載されている。

ところで、射出成形品に発生する不具合の一種に銀条（シルバーストリーク）がある。この銀条は、樹脂に含まれる揮発成分の気化によって生じたガス（主として、水蒸気）や樹脂中に取込まれていた気泡が表面にすじ状の疵として現われたもので、特に上記したホットランナー１０を用いる場合に発生し易くなっている。これは、射出成形型の段替え時または射出成形機の稼働休止時に、成形機ノズル７をスプルー１１のノズルタッチ部１７から離間させかつホットランナー１０の加熱を停止すると、ホットランナー１０の樹脂流路１８の内圧が低下し、これにより樹脂中の揮発成分の蒸発が進んで、気化ガスが固化樹脂中に気泡１９（図９）として残ることに加え、スプルー１１の入口１１ａ（スプルー入口）から樹脂流路１８内にエアが侵入して同様に固化樹脂中に気泡１９として残ることが影響していると考えられる。そして、このようにホットランナー１０内の樹脂中に気泡１９が残る場合は、段替え後の次の成形時や射出成形機の稼働再開時に、該気泡１９がホットランナー１０内の溶融樹脂と一緒に金型キャビティ５に射出され、前記銀条が発生し易くなる。段替え後や稼働再開後の初回射出成形品に銀条不良が多く発生するのは、前記したホットランナー１０内の気泡１９が大きく影響したためであり、このことが、多種少量生産の不良率を増大させる大きな原因になっていた。

そこで最近、上記銀条対策として、ホットランナー１０のスプルー１１に逆流防止機構を設けることにより、段替え時や稼働休止時（以下、これらを段替え時等という）に該逆流防止機構を作動させて、スプルー入口１１ａを閉じることが検討されている。この対策によれば、該逆流防止機構によるスプルー入口１１ａの閉鎖と前記ステム１５（弁機構）によるノズル１３の出口１３ａの遮断とによりホットランナー１０が密閉されることから、成形機ノズル７がノズルタッチ部１１ａから離れても、ホットランナー１０内に保圧がかかり、上記した気化ガスおよび侵入エアに起因する気泡１９の発生が抑えられるようになる。

なお、例えば、特許文献２に記載されるものでは、銀条対策として、金型キャビティに射出される樹脂の射出速度を高めることにより、樹脂の圧力を、該樹脂が発生するガスの飽和圧力以上に高めることを行っているが、樹脂流動が停止する段替え中のホットランナーにこのような対策を適用することはできない。
特開平４−６７９２３号公報 特開２００４−９６０８号公報

しかるに、本発明者等が、上記した段替え時等にホットランナーを密閉する銀条対策について種々実験を試みたところ、ある程度の効果が認められるものの、依然として段替え後や稼働再開後の初回成形品に銀条が多く発生し、銀条対策として不十分であることが分った。そして、この原因について、本発明者等が鋭意検討した結果、ホットランナー内の樹脂の収縮が影響している、との結論に至った。すなわち、段替え時等にホットランナーが冷却されると、その内部の樹脂が収縮してヒケが発生し、このヒケに起因してホットランナー内が負圧となる。すると、例えば、スプルー入口１１ａを閉じる逆流防止機構内のわずかな隙間やノズル出口１３ａを閉じる弁機構内のわずかな隙間、あるいはホットランナー構成要素の結合部内のわずかな隙間などを通してホットランナー１０内にエアが侵入し、これらのエアが前記気泡１９の発生原因となる。また、樹脂の収縮に伴ってホットランナーの内圧が低下することで、樹脂中の揮発成分が蒸発し、その気化ガスが前記気泡１９の発生原因となる。

本発明は、上記した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、段替え時等の冷却に際してホットランナー内の樹脂中に気泡が発生するのを確実に抑え、もって銀条対策として十分な射出成形方法を提供し、併せて該射出成形方法の実施に用いて好適な射出成形型を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る射出成形方法としての第１の方法発明は、成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、ホットランナーのスプルー入口とノズル出口とを閉じて冷却を行い、遅くともホットランナー内の樹脂がその流動限界温度まで降温した段階で、該樹脂の結晶化温度における比容積と同等かそれより小さな比容積となるように該樹脂を加圧することを特徴とする。

本第１の方法発明においては、遅くとも樹脂の流動限界温度まで冷却した段階で樹脂を加圧し、結晶化温度における比容積とすることで、その後に冷却が進んでも樹脂収縮が実質的に起こらず、したがって、ホットランナー内の樹脂にヒケが発生することはない。また、樹脂に高圧を加えるので、樹脂中の揮発成分が蒸発することもない。すなわち、ホットランナーの密閉に加え、ホットランナー内の樹脂のヒケ防止を図ることで、ホットランナー内へのエアの侵入が著しく抑えられると共に、樹脂からのガス発生が防止され、結果として、銀条発生の原因となる固化樹脂中における気泡発生が抑えられる。

本発明に係る射出成形方法としての第２の方法発明は、成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、ホットランナーのスプルー入口とノズル出口とを閉じて冷却を行い、この冷却過程で、ホットランナーのマニホールドに配設した可動ブロックを樹脂温度の降下に応じて、樹脂の飽和水蒸気圧以上の圧力で徐々に押込んで、ホットランナー内の溶融樹脂の収縮分を補填することを特徴とする。

本第２の方法発明においては、ホットランナー内の樹脂の収縮分を可動ブロックの押込みにより補填するので、ホットランナー内の樹脂にヒケが発生することはなくなり、その上、樹脂の飽和水蒸気圧以上の圧力で可動ブロックを押込むので、樹脂中の揮発成分が蒸発することもない。したがって、第１の方法発明と同様に、銀条発生の原因となる固化樹脂中における気泡発生が大幅に抑えられる。

本発明に係る射出成形方法としての第３の方法発明は、成形機から吐出された溶融樹脂をゲートバルブ式ホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂に成形機から保圧をかけながら、ノズルタッチ部から離れた部位からノズルタッチ部へ向けて順次樹脂を冷却および固化させることを特徴とする。

本第３の方法発明においては、成形機からホットランナー内に保圧をかけながら、ノズルタッチ部から離れた部位からノズルタッチ部へ向けて順次樹脂を冷却および固化させるので、冷却によって樹脂が収縮しても温度が高い側から樹脂が補填され、したがって、固化樹脂中にヒケが生じることはない。また、冷却に応じて樹脂中から発生したガスは、高温を維持する溶融樹脂中へ逃げるので、固化樹脂中に捕捉されることはない。すなわち、ホットランナーを完全密閉することなく、銀条発生の原因となる固化樹脂中における気泡発生を抑えることができ、完全密閉する必要がない分、ホットランナーの製作に要するコストは低減する。

一方、本発明に係る射出成形型としての第１の装置発明は、上記した第１および第２の方法発明の実施に用いられるもので、成形機から吐出された溶融樹脂を受入れるスプルーと、該スプルーに受入れた溶融樹脂を金型キャビティに沿って誘導するマニホールドと、該マニホールド内から金型キャビティに溶融樹脂を射出するノズルとを有するホットランナーを備えてなる射出成形型において、前記ホットランナーは、前記スプルーからの溶融樹脂の逆流を防止する逆流防止機構と前記ノズルのゲートを開閉する弁機構とを備えると共に、前記マニホールドに、該マニホールド内の樹脂流路に進退出可能な可動ブロックと該マニホールド内の樹脂温度を検知する温度センサとを設けていることを特徴とする。

本第１の装置発明においては、温度センサによる検知信号に基づいて、適宜のタイミングで可動ブロックを移動させることで、ホットランナー内の樹脂に所定の圧力を加え、あるいは樹脂収縮に見合う分だけホットランナー内の樹脂流路を縮小させることができる。

本発明に係る射出成形型としての第２の装置発明は、上記した第３の方法発明の実施に用いられるもので、成形機から吐出された溶融樹脂を受入れるスプルーと、該スプルーに受入れた溶融樹脂を金型キャビティに沿って誘導するマニホールドと、該マニホールド内から金型キャビティに溶融樹脂を射出するノズルとを有するホットランナーを備えてなる射出成形型であって、前記ホットランナーが、前記ノズルのゲートを開閉する弁機構を備えているものにおいて、前記ホットランナーは、樹脂流路に沿ってゾーン分けされたゾーンごとにヒータを配置すると共に、各ゾーン内の温度を検知する温度センサを備えていることを特徴とする。

本第２の装置発明においては、温度センサで検知した樹脂温度に基づいて各ゾーンのヒータに対する通電を順次遮断することで、ホットランナー内の樹脂を一方向へ向けて順次固化させることができる。

本発明に係る射出成形方法および射出成形型によれば、段替え時や稼働休止時の冷却に際してホットランナー内の樹脂中に気泡が発生するのを確実に抑えることができ、銀条対策として十分となって、特に多種少量生産に向けて好適となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の第１の実施形態としての射出成形方法を実施するための射出成形型に装備されたホットランナーを示したものである。なお、本発明に係る射出成形型の全体的構造は、前出図８に示したものと同じであるので、ここでは、ホットランナー１０以外の構成要素については図示を省略する。また、ホットランナー１０の基本構造は、前出図９に示したバルブゲート式のものと同じであるので、ここでは、同一部分に同一符号を付し、重複する説明を省略する。本第１の実施形態において、ホットランナー１０のスプルー２０は、ホットランナー１０内からの溶融樹脂の逆流を防止する逆流防止機構付きとなっている。また、ホットランナー１０を構成するマニホールド１２には複数の可動ブロック４０と、温度センサ４１と圧力センサ４２とが配設されている。

上記逆流防止機構付きスプルー２０は、本発明者等により開発されたもので、既に出願済みである。したがって、ここでは、図２を参照して概略の説明に留めることとする。この逆流防止機構付きスプルー２０は、マニホールド１２にボルト２１を用いて固定された分割構造のスプルー本体２２を備えている。スプルー本体２２の内部には、一端開口が前記マニホールド１２内に連通し、他端開口がスプルー本体２２の上端に形成された球面状のノズルタッチ部２３に連通する大径穴２４が形成されており、この大径穴２４内には、スライドピン２５が配設されている。スライドピン２５は、前記大径穴２４の内面に周方向に等配して（９０°間隔で）形成した複数条のガイド突起２６により摺動案内されるようになっており、このスライドピン２５の周りの空所は樹脂供給路２７として画成されている。

上記スライドピン２５は、ノズルタッチ部２３側に位置する上端部がシリンダ部２５ａとなっており、このシリンダ部２５ａ内には、後述のサブスライドピン２８の移動範囲を制限するストッパーピン２９が位置固定的に配置されている。なお、スライドピン２５のシリンダ部２５ａには、その内部と前記樹脂供給路２７とを連通する複数の連通孔３０が形成されている。サブスライドピン２８は、その基端部が前記スライドピン２５のシリンダ部２５ａに摺動可能に嵌合されると共に、その先端部がノズルタッチ部２３に通じる開口３１内に出入り可能となっている。サブスライドピン２８はまた、シリンダ部２５ａに内装したばね３２により常時はスライドピン２５に対する伸長方向へ付勢されると共に、シリンダ部２４ａの開口端部に螺合したキャップ３３によりスライドピン２５に対する伸長端に位置決めされている。サブスライドピン２８の上端は、前記ノズルタッチ部２３の球面に倣う凹面２８ａとなっており、該サブスライドピン２８の伸長端において、その凹面２８ａがノズルタッチ部２３の面と面一に合わされるようになっている。なお、キャップ３３の周囲には、樹脂圧を受けるリブ３３ａが等間隔に形成されている。

上記のように構成された逆流防止機構付きスプルー２０においては、そのノズルタッチ部２３に当接させた成形機ノズル７から樹脂が吐出されると、その圧力でサブスライドピン２８がばね３２の付勢力に抗して短縮側へ移動する。そして、サブスライドピン２８は、ストッパーピン２９に当接して移動停止し、キャップ３３内に完全に没入した状態となる。その後は、成形機ノズル７からの樹脂圧を受けてスライドピン２５と一体にキャップ３３が後退し、キャップ３３の先端がノズルタッチ部２３の背面から離間する。これにより、ノズルタッチ部２３に通じる開口３１が前記スライドピン２５の周りの樹脂供給路２７に開通し、成形機ノズル７から吐出された樹脂は、樹脂供給路２７を経てマニホールド１２内の樹脂流路１８へと供給される。なお、キャップ３３は、大径穴２４内のガイド突起２６の上端に後端面３３ｂ当接させる位置が後退端となっている。

上記した状態から、成形機ノズル７がノズルタッチ部２３から離間すると、マニホルダー１２内の樹脂圧（逆流圧）が、キャップ３３のリブ３３ａおよび後端面３３ｂに作用し、これによりキャップ３３およびスライドピン２５が上動する。そして、キャップ６０の先端がノズルタッチ部２３の背面に密着し、これにより開口３１からの樹脂の逆流が防止される。また、この時、樹脂供給路２７内の樹脂の一部が連通孔３０からスライドピン２５のシリンダ部２５ａ内に流入し、これによってサブスライドピン２８が伸長して前記開口３１に嵌入する。この時、サブスライドピン２８は、その上端の凹面２８ａがノズルタッチ部２３の面と面一となるように位置決めされる。したがって、その後、成形機ノズル７がノズルタッチ部２３に当接すると、サブスライドピン２８の上端も成形機ノズル７に隙間なく当接し、これにより、射出成形の再開に際し、開口３１からホットランナー１０内に余分なエアが侵入することはなくなる。

一方、上記した各可動ブロック４０は、図１に示されるように、マニホールド１２に形成した筒状ガイド４３に摺動可能に嵌装され、その先端部がマニホールド１２内の樹脂流路１８に進退出できるようになっている。なお、この筒状ガイド４３は、マニホールド１２と一体に形成しても、あるいは別体に形成してマニホールド１２に結合一体化するようにしてもよい。可動ブロック４０は、図１の右側に示されるように、その先端部に形成したフランジ４０ａをマニホールド１２の内面に形成した凹部１２ａに嵌合させた位置が後退端（上昇端）となっており、この後退端で、その端面がマニホールド１２の内面と面一に合わされるようになっている。また、可動ブロック４０の、マニホールド１２の外部に延出する後端部（上端部）にはばね受４４が嵌着されており、このばね受４４とマニホールド１２の筒状ガイド４３との間にはばね（圧縮ばね）４５が介装されている。可動ブロック４０は、常時は前記ばね４５により後退端に位置決めされ、後述のタイミングでその後端に駆動手段４６から外力を受けることで、その先端部がマニホールド１２内の樹脂に押込まれるようになる。

本第１の実施形態は、段替え時に上記可動ブロック４０の押込みを行うもので、上記駆動手段４６は、射出成形機の外に設定した加圧ステーション内に配置されている。射出成形型の段替えに際しては、射出成形機内において弁機構を構成するシリンダ１６の作動によりステム１５を軸方向移動させ、図１に示されるようにホットランナー１０のノズル１３の出口１３ａ（ノズル出口）をステム１５により閉じ、続いて、成形機ノズル７をスプルー２０のノズルタッチ部２３から離間させる。成形機ノズル７がノズルタッチ部２３から離間すると、上記したようにマニホルダー１２内の樹脂圧（逆流圧）によって、スプルー２０に設けられた逆流防止機構を構成するキャップ３３、スライドピン２５、サブスライドピン２８が上動し、ノズルタッチ部２３に通じる開口３１（スプルー入口）が閉じられる（図２参照）。すなわち、ホットランナー１０は、そのスプルー入口３１とノズル出口１３ａとが閉じられて密閉状態となる。なお、この間、ヒータ１４によるホットランナー１０の加熱は継続され、ホットランナー１０内の樹脂は溶融状態を維持する。

段替えに際しては、前出図８に示した固定型１、固定側取付板２およびホットランナー１０を含む固定側部分と、可動型４および可動側取付板５を含む可動側部分とがそれぞれ一つの塊として成形機から切離されるが、固定側部分については、前記加圧ステーションに搬入される。そして、加圧ステーションにおいて、可動ブロック４０が駆動手段４６に作動連結され、その後、ヒータ１４に対する通電が遮断されて、ホットランナー１０内の樹脂の温度が次第に下がる。本第１の実施形態においては、樹脂温度が温度センサ４３により監視されており、樹脂温度が所定の温度まで降下したら、駆動手段４６を作動させて可動ブロック４０をホットランナー１０内に押込み、樹脂を所定の圧力で加圧する。この加圧に際しては、圧力センサ４２により検知した圧力に基づいて駆動手段４６をフィードバック制御し、所定の樹脂圧が得られるようにする。なお、駆動手段４６は、各可動ブロック４０に対して設置して、これらを同期して作動させるようにしてもよいが、例えば、プレス機械を利用することで、複数の可動ブロック４０を一括して押込むことができる。

ここで、上記可動ブロック４０を押込む時の樹脂温度および可動ブロック４０による加圧力の大きさは、当該樹脂の材料特性に基づいて、より詳しくは図３に示すＰＶＴ線図に基づいて決定される。図３は、ポリプロピレン系材料のＰＶＴ線図を示したもので、その成形温度は２３０℃程度、その流動限界温度は１６０℃程度、その結晶化温度（固化温度）は１３０℃程度となっている。一方、樹脂中に気泡１９（図９参照）が発生する限界温度は前記結晶化温度（１３０℃）と推定され、この温度では、樹脂圧が０ＭＰａとなることから、樹脂の比容積は１.０１ｃｍ³／ｇとなる。本第１の実施形態においては、この材料特性に注目し、ホットランナー１０内の樹脂がその流動限界温度（１６０℃）まで降温した段階で、該樹脂の結晶化温度（１３０℃）における比容積１.０１ｃｍ³／ｇとなるように樹脂を加圧する。この場合に必要とする加圧力は、前記ＰＶＴ線図から１２０ＭＰａであることが分かり、本実施形態においては、流動限界温度（１６０℃）までホットランナー１０内の樹脂が降温したことを温度センサ４３により確認したら、駆動手段４６を作動させて可動ブロック４０を押込み、１２０ＭＰａの圧力を樹脂に印加する。

上記したように加圧することで、その後に樹脂温度が降下しても、結晶化温度（１３０℃）まで樹脂収縮は実質的に起こらず、したがって、ホットランナー１０内の樹脂にヒケが発生することはない。そして、樹脂にヒケが発生しないことから、ホットランナー１０内が負圧になることがなく、例えば、スプルー入口３１を閉じる逆流防止機構付きスプルー２０内のわずかな隙間やノズル出口１３ａを閉じる弁機構内のわずかな隙間、あるいはマニホールド１２とノズル１３との結合部内のわずかな隙間などを通してホットランナー１０内にエアが侵入することはなくなる。また、樹脂に高圧を加えるので、樹脂中の揮発成分が蒸発することもなく、前記ヒケ防止と相俟って固化樹脂中における気泡発生が著しく抑えられる。この結果、段替え後の次の射出成形に際し、ホットランナー１０内の固化樹脂を再溶融し、金型キャビティ５（図８）に射出しても、初回成形品に銀条不良が発生することはほとんどなくなり、特に多種少量生産における不良率が著しく低減する。

なお、上記第１の実施形態においては、射出成形機の外に加圧ステーションを設定し、該加圧ステーション内で可動ブロック４０による加圧を行うようにしたが、本発明は、射出成形機内で可動ブロック４０による加圧を行うようにしてもよい。ただし、この場合は、固定側取付板２の背面側に稼働ブロック４０を押込むための適宜の駆動手段を配設する必要がある。このように射出成形機内で稼働ブロック４０による加圧を行えるようにした場合は。稼働休止時にもホットランナー１０内の樹脂中における気泡発生を抑えることができ、その利用価値は増大する。

図４は、本発明の第２の実施形態を示したものである。本第２の実施形態の特徴とするところは、加圧ステーション内のフロア上に設置したベース５０上に付勢手段５１を配置し、射出成形型の段替えに際して、前出固定型１、固定側取付板２およびホットランナー１０を含む固定側部分を、前記ベース５０上に固定した支持台５２に反転して載置し、この状態で、前記ホットランナー１０のマニホールド１２に設けた可動ブロック４０を付勢手段５１内の作動ロッド５３に衝合させ、該付勢手段５１の付勢力により可動ブロック４０をホットランナー１０内に押込むようにした点にある。なお、同図中、５４は、前記固定側部分を支持台５２に載置させる際、該固定側部分を水平方向に位置決めするための位置決めガイドである。

上記付勢手段５１は、上記ベース５０上に固定される固定板５５と、この固定板５５上に立設された複数（通常、４本）のガイドピン５６と、このガイドピン５６により上下方向へ案内される昇降板５７と、この昇降板５７と固定板５５との間に介装され、常時昇降板５７を上方向へ付勢する複数のコイルスプリング５８とを備えており、前記作動ロッド５３は、その基端部が昇降板５７の上面に支承されている。昇降板５７は、各ガイドピン５６の上端に設けたストッパ部材５８に当接する位置が上昇端となっており、一方、コイルスプリング５８は、全体として後述の圧力以上の付勢力を発生するように個々のばね力が設定されている。

ここで、再び図３のＰＶＴ線図を参照すると、成形時（段替え直前）の樹脂温度２３０℃でかつ樹脂圧力４０ＭＰａにおける樹脂の比容積はほぼ１.１１となっており、したがって、この状態で逆流防止機構（キャップ３３、スライドピン２５、サブスライドピン２８）によりスプルー入口３１を閉じかつ弁機構（ステム１５、シリンダ１６）によりノズル出口１３ａを閉じるて保圧すると、ホットランナー１０内の樹脂はほぼ１.０１の比容積を維持することになる。一方、結晶化温度（１３０℃）における樹脂の比容積は、前記したように樹脂圧０ＭＰａでほぼ１.０１となっており、したがって、ホットランナー１０を密閉して保圧をかけた状態でホットランナー１０内の樹脂を結晶化温度まで冷却させると、該樹脂は、約９％の収縮を起こすことになる。本第２の実施形態は、この樹脂の収縮量〈９％）を可動ブロック４０の押込みにより補填するようにしたもので、この樹脂補填によりホットランナー１０内の樹脂にヒケが発生することはなくなる。

一方、ホットランナー１０内の樹脂からは、その冷却に応じてガスが発生する。この場合、発生するガスの大部分は水蒸気であり、したがって、この水蒸気の発生を防止するには、飽和水蒸気圧以上の圧力をホットランナー１０内の樹脂に印加すればよいことになる。ところで、この飽和水蒸気圧は、図５に示されるように、成形温度２３０℃で３ＭＰａ弱となっている。本第２の実施形態においては、上記付勢手段５１のコイルスプリング５８のばね力を適当に設定することで、ホットランナー１０内の樹脂に常時３ＭＰａ以上の圧力がかかるようにしている。

本第２の実施形態においては、第１の実施形態におけると同様に、射出成形型の段替えに際し、射出成形機内において弁機構を作動させてノズル出口１３ａを閉じると共に、ノズルタッチ部２３からの成形機ノズル７の離間に応じて逆流防止機構を作動させてスプルー入口３１を閉じ、ホットランナー１０を密閉状態とする。そして、ヒータ１４によるホットランナー１０の加熱を継続したまま、固定型１、固定側取付板２およびホットランナー１０を含む固定側部分を加圧ステーションに搬入し、図４に示したように、該固定側部分を反転状態として支持台５２に載置する。すると、ホットランナー１０のマニホールド１２に設けた可動ブロック４０が付勢手段５１内の作動ロッド５３に衝合し、ホットランナー１０の自重が付勢手段５１のコイルスプリング５８に作用する。これにより、図４の左側に示されるように昇降板５７がコイルスプリング５８を縮ませて下降し、可動ブロック４０を介してホットランナー１０内の溶融樹脂にコイルスプリング５８のばね力で定まる所定の付勢力が作用する。

本第２の実施形態においては、上記した状態でホットランナー１０のヒータ１４に対する通電を遮断し、ホットランナー１０内の樹脂を冷却する。すると、この樹脂の冷却に応じてホットランナー１０内の樹脂圧が低下し、これに応じて可動ブロック４０が昇降板５７と一体に徐々に上動し、可動ブロック４０は、図４の右側に示されるようにホットランナー１０内の樹脂中に押込まれる。一方、ホットランナー１０内の樹脂は、温度降下に応じて収縮するが、前記可動ブロック４０の押込みにより樹脂の収縮量（収縮分）が補填され、これにより樹脂が、その結晶化温度（１３０℃）まで降温しても樹脂にヒケが発生することはない。そして、樹脂にヒケが発生しないことから、ホットランナー１０内が負圧になることはなく、例えば、スプルー入口３１を閉じる逆流防止機構付きスプルー２０内のわずかな隙間やノズル出口１３ａを閉じる弁機構内のわずかな隙間、あるいはマニホールド１２とノズル１３との結合部内のわずかな隙間などを通してホットランナー１０内にエアが侵入することなくなる。また、上記降温中、樹脂には可動ブロック４０から飽和水蒸気圧以上の圧力がかかっているので、樹脂から水蒸気（ガス）が発生することはなく、上記ヒケ防止と相俟って固化樹脂中における気泡発生が著しく抑えられる。この結果、第１の実施形態と同様、段替え後の次の射出成形に際し、ホットランナー１０内の固化樹脂を再溶融し、金型キャビティ５（図８）に射出しても、初回成形品に銀条不良が発生することはほとんどなくなり、特に多種少量生産における不良率が著しく低減する。

本第２の実施形態においては、ホットランナー１０内における樹脂の収縮量を補填する程度に可動ブロック４０を押込めばよいので、第１の実施形態のごとき高圧で可動ブロック４０を押込みむ必要がなく、その分、ホットランナー１０から樹脂が漏出する危険もなくなって、成形は安定する。また、本第２の実施形態においては特に、射出成形型の可動側部分を反転させて、付勢手段５１内のコイルスプリング５８にホットランナー１０の自重をかけるようにしたので、初期段階でコイルスプリング５８を撓ませる特別の手段が不要になり、付勢手段５１自体の構造は簡単となる。

なお、この第２の実施形態において、上記付勢手段５１は、コイルスプリング５８に代えて、シリンダを備えた構成としてもよいものである。また、射出成形型の可動部分を反転させることなく可動ブロック４０に付勢力を作用させるようにしてもよいことはもちろんで、この場合は、射出成形機内でも樹脂補填を行うことができるので、稼働休止時においても気泡発生を抑えることができ、利用価値が増大する。

さらに、上記第２の実施形態の変形例として、可動ブロック４０を上記第１の実施形態で用いたごとき駆動手段４６（図１）により強制的に移動させるようにしてもよい。この場合は、可動ブロック４０の移動量（押込量）を検知する変位センサ（図示略）の検出信号と温度センサ４３との信号に基づいて、樹脂温度の降下に応じて定量ずつ可動ブロック４０を押込むことで、第２の実施形態と同様に樹脂収縮量を効果的に補填して気泡発生を抑えることができる。

図６は、本発明の第３の実施形態を示したものである。本第３の実施形態の特徴とするところは、ホットランナー１０として、従来汎用のバルブゲート式ホットランナー（図９）を用い、該ホットランナー１０を樹脂流路１８に沿って複数ゾーンＡ〜Ｄに分け、段替え時または稼働休止時に、ホットランナー１０内の溶融樹脂に成形機ノズル７から保圧をかけながら、ノズルタッチ部１１ａ（図９）から離れた部位からノズルタッチ部１１ａへ向けて順次樹脂を冷却および固化させるようにした点にある。このため、本第３の実施形態においては、各ゾーンＡ〜Ｄごとに独立のヒータ１４Ａ〜１４Ｄを配置すると共に、各ゾーンＡ〜Ｄ内の温度を検知する温度センサ４３Ａ〜４３Ｄを設け、各温度センサ４３Ａ〜４３Ｄの検知信号に基づいてヒータ１４Ａ〜１４Ｄに対する通電を制御する。なお、ゾーンＡ〜Ｄの分け方は任意であるが、ここでは、ゾーンＡはノズル１３の先端部，ゾーンＢはノズル１３の中上部、ゾーンＣはマニホールド１２、ゾーンＤはスプルー１１にそれぞれ対応して設定されている。

本第３の実施形態においては、段替え時または稼働休止時に、先ず、シリンダ１６（図９参照）の作動によりステム１５を軸方向移動させてノズル出口１３ａを閉じ、スプルー１１のノズルタッチ部１７（図８）に対する成形機ノズル７のノズルタッチは継続しながら、図７に示す手順で各ヒータ１４Ａ〜１４Ｄに対する通電を順次遮断する。すなわち、ステップＳ１で、ノズル１３の先端部のゾーンＡに設置したヒータ１４Ａに対する通電を遮断（ＯＦＦ）し、次のステップＳ２で、温度センサ４３Ａの信号に基づいて該ゾーンＡ内の温度（樹脂温度）が結晶化温度である１３０℃まで降温したか否かを判断する。そして、ゾーンＡ内の温度が１３０℃以下まで降下したら、次のステップＳ３でノズル１３の中上部のゾーンＢに設置したヒータ１４Ｂに対する通電を遮断する。一方、ステップＳ２で温度が１３０℃まで降下していない場合は、ステップＳ１に戻ってヒータ１４Ａに対する通電の遮断を継続し、ゾーンＡ内の温度が１３０℃以下になるまでステップＳ２の判断を繰返す。その後は、ステップＳ４でノズル１３の中上部のゾーンＢに設置したヒータ１４Ｂに対する通電を遮断し、ステップＳ５でゾーンＢ内の温度が１３０℃まで降下したか否かを判断し、以降、ステップＳ５〜Ｓ９と処理を進めて、最終的にスプルー１１内の樹脂を冷却および固化させる。

このようにホットランナー１０内に成形機による保圧をかけながら、ノズルタッチ部１７から離れたノズル出口１３ａ側からノズルタッチ部１７へ向けて順次樹脂を冷却および固化させるので、冷却によって樹脂が収縮しても温度が高い側から樹脂が補填され、したがって、固化樹脂中にヒケが生じることはなくなる。また、冷却に応じて樹脂中からガスが発生しても、該ガスは、高温を維持する溶融樹脂中へ逃げるので、固化樹脂中に捕捉されることはない。本第３の実施形態によれば、ホットランナーを完全密閉することなく、銀条発生の原因となる固化樹脂中における気泡発生を抑えることができるので、スプルー１１を、第１、第２の実施形態のごとく逆流防止機構付きとする必要がなく、その分、ホットランナー１０の製作に要するコストは低減する。また、第１、第２の実施形態において必須とした可動ブロック４０を始め、該可動ブロック４０を押圧するための駆動手段４６（図１）や付勢手段５１（図４）が不要になるので、本射出成形方法の実施に要する設備コストも低減する。

本発明の第１の実施形態としての射出成形方法を実施するための射出成形型に装備したホットランナーの構造を示す断面図である。 図１に示したホットランナーに設けた逆流防止機構を示す断面図である。 本発明の実施に利用する樹脂の材料特性としてのＰＶＴ線図を示すグラフである。 本発明の第２の実施形態としての射出成形方法の実施状況を示す断面図である。 樹脂の飽和水蒸気圧を示すグラフである。 本発明の第３の実施形態としての射出成形方法の実施状況を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態としての射出成形方法の処理フローを示すフローチャートである。 ホットランナーを備えた一般的な射出成形型の構造を示す断面図である。 バルブゲート式のホットランナーの構造を示す断面図である。

符号の説明

１０ ホットランナー
１１ スプルー
１１ａ スプルーの入口（スプル入口）
１２ マニホールド
１３ ノズル
１３ａ ノズルの出口（ノズル出口）
１５ ステム（弁機構）
１６ シリンダ（弁機構）
１７ ノズルタッチ部
１８ 樹脂流路
２０ 逆流防止機構付きスプルー
３１ 開口（スプルー入口）
４０ 可動ブロック
４３ 温度センサ
４６ 駆動手段
５１ 付勢手段
５８ コイルスプリング
Ａ〜Ｄ ゾーン
１４Ａ〜１４Ｄ 各ゾーンのヒータ
４３Ａ〜４３Ｄ 各ゾーンの温度センサ

Claims (9)

1. 成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、ホットランナーのスプルー入口とノズル出口とを閉じて冷却を行い、遅くともホットランナー内の樹脂がその流動限界温度まで降温した段階で、該樹脂の結晶化温度における比容積と同等かそれより小さな比容積となるように該樹脂を加圧することを特徴とする射出成形方法。
2. 段替え時等におけるホットランナー内の樹脂の加圧を、ホットランナーのマニホールドに配設した可動ブロックの押込みにより行うことを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
3. 成形機から吐出された溶融樹脂をホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、ホットランナーのスプルー入口とノズル出口とを閉じて冷却を行い、この冷却過程で、ホットランナーのマニホールドに配設した可動ブロックを樹脂温度の降下に応じて、樹脂の飽和水蒸気圧以上の圧力で徐々に押込んで、ホットランナー内の溶融樹脂の収縮分を補填することを特徴とする射出成形方法。
4. 可動ブロックを、駆動手段により強制的に移動させることを特徴とする請求項３に記載の射出成形方法。
5. 可動ブロックを、付勢手段の付勢力により移動させることを特徴とする請求項３に記載の射出成形方法。
6. 段替えすべき金型と一体にホットランナーを反転させて、該ホットランナーの自重を可動ブロックを介して付勢手段に加えることを特徴とする請求項５に記載の射出成形方法。
7. 成形機から吐出された溶融樹脂をゲートバルブ式ホットランナーを通して金型キャビティに射出し、段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂を固化させる射出成形方法において、前記段替え時等に、前記ホットランナー内の溶融樹脂に成形機から保圧をかけながら、ノズルタッチ部から離れた部位からノズルタッチ部へ向けて順次樹脂を冷却および固化させることを特徴とする射出成形方法。
8. 成形機から吐出された溶融樹脂を受入れるスプルーと、該スプルーに受入れた溶融樹脂を金型キャビティに沿って誘導するマニホールドと、該マニホールド内から金型キャビティに溶融樹脂を射出するノズルとを有するホットランナーを備えてなる射出成形型において、前記ホットランナーは、前記スプルーからの溶融樹脂の逆流を防止する逆流防止機構と前記ノズルのゲートを開閉する弁機構とを備えると共に、前記マニホールドに、該マニホールド内の樹脂流路に進退出可能な可動ブロックと該マニホールド内の樹脂温度を検知する温度センサとを設けていることを特徴とする射出成形型。
9. 成形機から吐出された溶融樹脂を受入れるスプルーと、該スプルーに受入れた溶融樹脂を金型キャビティに沿って誘導するマニホールドと、該マニホールド内から金型キャビティに溶融樹脂を射出するノズルとを有するホットランナーを備えてなる射出成形型であって、前記ホットランナーが、前記ノズルのゲートを開閉する弁機構を備えたものにおいて、前記ホットランナーは、樹脂流路に沿ってゾーン分けされたゾーンごとにヒータを配置すると共に、各ゾーン内の温度を検知する温度センサを備えていることを特徴とする射出成形型。

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