JP2009012447A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する際に、加熱筒内から成形材料より発生するガス、水分等の排気体を十分に除去することができる射出成形方法を提供する。
【解決手段】 真空状態とした加熱筒内で成形材料２７を溶融状態にして金型６のキャビティ６ａに射出する射出成形方法において、スクリュ５の軸部５ｂがシールされ成形材料供給経路がシール可能な加熱筒内を真空ポンプ４１により減圧して真空度を６．３３ｋＰａ以下とするとともに、前記加熱筒内に成形材料を飢餓状態となるように供給して、溶融された成形材料から発生する成分を吸引する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法に関するものである。

加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法においては、加熱筒内で成形材料の溶融に伴ってガス、水分等の成分が発生する。そしてそれらの成分が溶融材料とともに金型キャビティへ射出される結果、成形品の表面にシルバーストリークを発生させる、成形品の変色を惹起させる、金型キャビティ面にガス成分からなる異物を附着させるといった問題が生じていた。前記問題に対応するものとして、特許文献１ないし特許文献４に記載されるような真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法が知られている。前記特許文献１ないし特許文献４における真空度としては、特許文献１では６００ｔｏｒｒ（８０．０ｋＰａ）、特許文献２では１００ｔｏｒｒ（１３．３ｋＰａ）、特許文献３では２５０ｍｍＨｇ（３３．３ｋＰａ）、特許文献４では５０ｋＰａの真空度により吸引を行っていた。しかしこれらの真空度では、成形材料から発生するガス、水分等の成分が加熱筒内から十分に除去できないという問題があった。そしてその結果、成形品に上記の成形品のシルバーストリーク、変色、および金型への異物付着といった問題が完全に解決できなかった。また特許文献１ないし特許文献４では加熱筒の温度制御、可塑化時間、背圧等の成形条件について明確な記載がされていないが、真空度に加えて前記の成形条件を最適な値とすることが出来なかったので、効率的なガス等の排気体の除去を行うことができなかった。また従来では加熱筒後部ゾーンの温度は中部ゾーンと比較して２０℃〜３０℃程度低くして樹脂の溶融の進行を抑えるのが一般的であった。

特開２００５−４７０５０号公報（００３６） 特開２００１−２５２９４６号公報（００１０） 特開平６−８３２号公報（００１１） 特開２００３−３１１８０１号公報（００３９）

本発明では上記の問題を鑑みて、真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する際に、加熱筒内から成形材料より発生するガス、水分等の成分を十分に除去することができる射出成形方法を提供することを目的とする。そしてその結果、成形品のシルバーストリーク等の発生を防止することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出成形方法は、真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法において、スクリュの軸部がシールされ成形材料供給経路がシール可能な加熱筒内を真空ポンプにより減圧して真空度を６．３３ｋＰａ以下とするとともに、前記加熱筒内に成形材料を飢餓状態となるように供給して、溶融された成形材料から発生する成分を吸引することを特徴とする。

本発明の請求項２に記載の射出成形方法は、請求項１において、加熱筒の中部ゾーンの設定温度に対して、ハウジングに最も近い後部ゾーンの設定温度を、マイナス１５℃〜プラス１５℃の範囲とすることを特徴とする。

本発明の請求項３に記載の射出成形方法は、請求項１または請求項２において可塑化工程においてスクリュに加えられる背圧を２〜８ＭＰａとすることを特徴とする。

本発明の請求項４に記載の射出成形方法は、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、金型内において成形品を冷却する冷却時間の４０％以上の時間をかけて可塑化工程を行うことを特徴とする。

本発明の請求項５に記載の射出成形方法は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項において、可塑化工程においてスクリュを回転駆動させて成形材料の可塑化を行うとともに、フィードスクリュを回転駆動させ飢餓状態となるよう成形材料を内孔内に供給することを特徴とする。

本発明の射出成形装置は、真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法において、スクリュの軸部がシールされ成形材料供給経路がシール可能な加熱筒内を真空ポンプにより減圧して真空度を６．３３ｋＰａ以下とするとともに、前記加熱筒内に成形材料を飢餓状態となるように供給して、溶融された成形材料から発生する成分を吸引するようにしたので、加熱筒内から成形材料より発生するガス、水分等の成分を十分に除去することができ、成形品の不良を減少させることができる。

本実施形態の射出成形方法とそれに使用する射出成形装置について、図１、図２を参照して説明する。図１は、可塑化工程におけるスクリュ正回転時の射出成形装置の断面図である。図２は、可塑化工程におけるスクリュ逆回転時の加熱筒とスクリュの状態を示す断面図である。

射出装置１は、ノズル孔２ａを備えたノズル２が前端部に固着され、ハウジング８が後端部に固着された加熱筒３を備える。加熱筒３は溶融樹脂２８の圧力に耐えるため所定肉厚の円筒部材であり、ノズルゾーンＨ１やスクリュヘッドゾーンＨ２とは別に、スクリュヘッドゾーンＨ２に隣接する前部ゾーンＨ３、中部ゾーンＨ４、ハウジング８に最も近い後部ゾーンＨ５の各ゾーンにそれぞれ区分されている。そして各ゾーンにはヒータ３２と熱電対３３がそれぞれ配設され、制御装置３０から各ゾーン毎に温度制御可能となっている。そして前記加熱筒３およびハウジング８には、前記ノズル孔２ａに連通される内孔２９が形成され、該内孔２９にはスクリュ５が回転可能かつ前後進可能に配設されている。なお前記加熱筒３の温度制御ゾーンについては３ゾーンに限定されるものではなく、中部ゾーンＨ４、後部ゾーンＨ５などがそれぞれ複数の温度制御ゾーンを有するものでもよい。

スクリュ５の前方側には、可塑化工程の際に溶融樹脂２８を前方に送り射出時に溶融樹脂２８の後方への移動を阻止するリングバルブ４が取付けられている。そしてスクリュ５は、図２に示されるように螺旋条のフライト５ａを有し、前方側から軸部５ｂが大径に形成されたメタリングゾーンＭ、軸部５ｂが前方側に向けてテーパー状に拡径されたコンプレッションゾーンＣ、軸部５ｂの直径が小径に形成されたフィードゾーンＦとなっている。なお本実施例では、スクリュ５のフライト５ａがある部分の長さＬをフライト５ａの直径で除算したＬ／Ｄの値が２０のものが使用されるが、本発明にはＬ／Ｄは１８〜３０のものが好適に用いられる。なお加熱筒３とスクリュ５の関係では、スクリュ５が最前進位置にある場合、メタリングゾーンＭが前部ゾーンＨ３、コンプレッションゾーンＣが中部ゾーンＨ４、フィードゾーンＦが後部ゾーンＨ５に略対応する。そして中部ゾーンＨ４が複数の温度制御ゾーンからなる場合、本発明の請求項２において、ハウジングに最も近い後部ゾーンと温度比較される中部ゾーンとは、前記スクリュ５が最前進位置においてフィードゾーンＦからコンプレッションゾーンＣに切換わった位置から見てノズル側にある最も近い温度制御ゾーンを指す。

ハウジング８の前面には、加熱筒３が固着され、上面には落下口１７が穿孔されている。そして前記落下口１７の上部には落下筒３４が配設されている。そして前記落下筒３４を介して成形材料である樹脂ペレット２７の搬送量を調節する調節手段３１が固着されている。またハウジング８の落下口１７の前方には、ハウジング８の温度を調整する温調手段である媒体流路３５が配設されている。なお本実施形態では媒体流路３５へは通水を行い、ハウジング８は４０〜６０℃に冷却されるが、ハウジング８または落下筒３４を温調して一定温度とするようにしてもよい。またハウジング８の後端側には、スクリュ５の軸部５ｂを軸支する図示しないベアリングが取付けられるとともに、シール部材３６が設けられ、スクリュ５の軸部５ｂ（スクリュ５の軸部５ｂに別の延長部材が接続されたものを含む）とハウジング８の間隙がシールされている。

そして射出装置１のハウジング８と平行に設けられた可動盤１５には、スクリュ５の軸部５ｂが回転自在かつ軸方向移動不能に取付けられている。そして可動盤１５の後面に固着された計量用サーボモータ１６の出力軸が、前記スクリュ５の軸部５ｂの後端部に固着されている。そして可塑化時においては前記計量用サーボモータの回転により成形材料である樹脂ペレット２７の可塑化を行う。またハウジング８には射出用サーボモータ９が固定され、プーリ１０、ベルト１１、プーリ１２を介してハウジング８に軸支されたボール螺子１３が回転駆動されるようになっている。またボール螺子１３は、可動盤１５に配設されたボールナット１４に挿通され、ボール螺子１３の回転駆動により、ハウジング８に対して可動盤１５が前後進移動されるようになっている。そして射出時には射出用サーボモータ９の駆動により可動盤１５およびスクリュ５が高速で前進移動され、溶融状態の溶融樹脂２８を金型６のキャビティ６ａに射出する。また可塑化工程の際には射出用サーボモータ９のトルクによりスクリュ５に背圧を付与する。なお本発明の射出装置１の駆動機構は上記に限定されず、別の配置のものや油圧を用いたものでもよい。

調節手段３１は、搬送筒１８の内部にモータ２０によって回転駆動されるフィードスクリュ１９が前記スクリュ５と平行に配設されている。また搬送筒１８の前記フィードスクリュ１９の基部側上面には、成形材料供給経路がシール可能であって樹脂ペレット２７を調節手段３１に供給する供給手段２２が配設されている。また搬送筒１８の前方側の上面には、真空手段２１への管路３７が接続され、前記管路３７にはフィルタ４４が配設されている。供給手段２２は、上面に材料投入口２６を有し下面は前記調節手段３１に連通する開口を有する筒状の供給筒２３と、供給筒２３の上部と下部で水平方向に移動して供給筒２３の内部空間を開閉自在に区画するシャッタ２４，２５等からなる。シャッタ２４，２５の間に形成される貯留室４３には、真空手段２１への管路３８が接続されている。従って成形材料供給経路は、供給手段２２、調節手段３１、および落下口１７から少なくとも形成される。なお本実施形態以外の調節手段により加熱筒内に樹脂ペレットの供給量を制御して供給するようにしてもよい。また調節手段３１の搬送筒１８または供給手段２２の貯留室４３を加熱可能とし、その部分で樹脂ペレット２７の予備加熱および予備乾燥を行うようにしてもよい。

真空手段２１としては、前記管路３７，３８が合流した管路３９に電磁開閉弁４０が配設され、前記電磁開閉弁４０を介して真空ポンプ４１が接続されている。また管路３９には加熱筒内の真空度を計測する真空計４２が配設されている。本実施形態で用いられる真空ポンプ４１は、ルーツ型４段のドライポンプであり、排気速度は９１０Ｌ／ｍｉｎ、到達真空度−１０１ｋＰａ（絶対真空度０．３３ｋＰａ）の能力を有する。なお真空ポンプは回転翼型の油回転ポンプ等を用いてもよい。そして真空ポンプの能力に余裕がある場合は、２台以上の射出成形機に前記真空手段を接続してもよく、大型の射出成形機で加熱筒内の容量が大きい場合は、更に能力の大きい真空ポンプや２台以上の真空ポンプを用いて真空吸引を行ってもよい。ただし現在のところではゲージ圧が大気圧基準（ゲージ圧基準）で−９５ｋＰａ以下（絶対圧基準で６．３３ｋＰａ以下）であれば、望ましいガス吸引効果が得られるので、ゲージ圧が−１０１ｋＰａ以下となるような高い真空度を得る真空ポンプはコストとの関係で採用するとオーバースペックとなる。なお真空手段２１は落下口１７、ハウジング８の内孔におけるスクリュ５の軸部５ｂ近傍など、他の部分において加熱筒内と接続されるものでもよく、フィルタ等を備える。

そして加熱筒３、ハウジング８、落下筒３４、搬送筒１８、および供給筒２３等の接続部は、すべて図示しないＯリング等によりシールされている。従って本実施形態ではシャッタ２５により区画される部分全体が略同条件で真空化される。よって本発明において「加熱筒内」という場合に、加熱筒３およびハウジング８の内孔２９に加え、落下筒３４内、搬送筒１８内、供給筒２３のシャッタ２５よりも下部、および管路３７，３８，３９内も含まれる。なお落下筒３４にシャッタを設け、該シャッタよりも下部のみを真空化または上部に比べて高真空化してもよい。

次に本実施形態の射出成形方法について説明する。まず射出装置１は、ノズル２及び加熱筒３が制御装置３０からヒータ３２をＯＮ・ＯＦＦ制御することにより、所定の設定温度に昇温されている。本実施形態では成形に用いる材料は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファルドであり、ノズルゾーンＨ１が３２０℃、スクリュヘッドゾーンＨ２が３１０℃、加熱筒３の前部ゾーンＨ３が３００℃、中部ゾーンＨ４が３００℃、後部ゾーンＨ５が３００℃に温度設定されている。なお本発明では中部ゾーンＨ４の設定温度に対して、ハウジング８に最も近い後部ゾーンＨ５の設定温度を、マイナス１５℃〜プラス１５℃とすることが望ましい。何故ならマイナス１５℃以下では樹脂ペレット２７の溶融が進行せず、プラス１５℃以上では溶融が進行しすぎてフィードゾーンにおける溶融材料の搬送が不安定となる。またこのハウジング８に最も近い後部ゾーンＨ５の設定温度は、中部ゾーンＨ４に対してマイナス１０℃〜プラス１０℃の範囲とすることが更に望ましい。そして次に真空手段２１の真空ポンプ４１を作動させて加熱筒内を真空引きする。加熱筒内の真空度は真空計４２により計測される。本実施形態では真空ポンプ４１の能力は前記のように０．３３ｋＰａまで到達可能であるが、実質的には加熱筒内の真空度は、僅かなリークがあり大気圧基準（ゲージ圧基準）で−９８ｋＰａ、絶対圧基準で３．３３ｋＰａ程度となっている。なお−９５ｋＰａ（６．３３ｋＰａ）よりも真空度が低くなる（大気圧に近くなる）と効率的な真空引きができないので、どのような条件でも前記値よりも真空度が低下しないようにする。更には−９８ｋＰａ（３．３３ｋＰａ）〜−１００ｋＰａ（１．３３ｋＰａ）とすることがより一層望ましい。高真空側の限度を−１００ｋＰａとしたのは、−１００ｋＰａ以下としても成形品の状態に変化はなく、加熱筒のシール構造、真空ポンプの能力と価格のバランス、電気消費量の関係から−１００ｋＰａ以下とすることが経済的合理性を欠くからである。本実施形態において真空ポンプ４１は、原則として成形中に停止されることなく連続作動される。

そして材料投入口２６から投入された成形材料である樹脂ペレット２７は、閉鎖したシャッタ２４の上面に堆積される。次に制御装置３０からの信号により、シャッタ２５が閉鎖された後、シャッタ２４が開放されることにより、シャッタ２４の上面に堆積された樹脂ペレット２７はシャッタ２５の上面に落下して堆積される。そして再びシャッタ２４が閉鎖され貯留室４３を形成し、前記貯留室４３内を真空引きした後、シャッタ２５を開放することにより加熱筒内シールが解放されシャッタ２５の上面に堆積した樹脂ペレット２７は調節手段３１に供給される。そして調節手段３１のモータ２０を駆動させることによりフィードスクリュ１９が回転駆動され、前記樹脂ペレット２７は前方に運ばれ、落下口１７から内孔内へ樹脂ペレット２７が供給される。その際シャッタ２４又はシャッタ２５のいずれかのシャッタが閉鎖されシールされているので、常時加熱筒内の気密を保ちつつ供給手段２２によって樹脂ペレット２７を供給することが可能となる。

次に可塑化工程について説明する。可塑化工程では、射出装置１が前方に移動され、ノズル２が前回射出された樹脂がキャビティ６ａおよびスプル内に残留している金型６のノズルタッチ面に当接され、ノズル孔２ａは閉塞されている。なお図示しないシャフトオフバルブでノズル孔が閉塞されるようにしてもよい。そして計量用サーボモータ１６の回転とともにスクリュ５が回転駆動（正回転）され、フィードスクリュ１９から供給された樹脂ペレット２７が、スクリュ５のフライト５ａによりフィードゾーンＦから前方のコンプレッションゾーンＣ、メタリングゾーンＭへ送られ、リングバルブ４の間を通ってスクリュ５の前方の内孔２９内に貯留される。その際制御装置３０からの指令により計量用サーボモータ１６によるスクリュ５の回転速度は、１００ｒ．ｐ．ｍ．に制御され、射出用サーボモータ９によるスクリュ５の背圧は３ＭＰａに制御されている。従って加熱筒３の内孔２９での溶融樹脂２８の前方への供給は低速で行われる。

なお本発明におけるスクリュ５の回転速度は５０〜１３０ｒ．ｐ．ｍ．程度が望ましく、背圧は２〜８ＭＰａ程度が望ましい。この背圧の値は、従来技術の１／３程度であるが、その理由としては、スクリュ５の回転数（回転速度）が遅いので高い背圧をかけると溶融樹脂２８をスクリュ５の前方に送ることができなくなることと、加熱筒内を真空化しているので、背圧を低くしてもガス等の排気体が溶融樹脂２８に混入しないことが挙げられる。そして溶融状態の溶融樹脂２８の背圧が低いことは溶融樹脂２８の変質を防止する点で有利である。なお本実施形態の可塑化工程に要する時間（計量用モータ回転開始から逆回転を含む回転停止までの時間）は、１８秒となっており、そのうち正回転のみの時間は１５秒となっており、従来の２〜４倍となっている。そして本実施形態の金型６内における成形品の冷却時間は、４０秒である。なお金型６における成形品の冷却時間（射出終了から型開開始までの時間）に対して、前記可塑化工程に要する時間は４０％以上、更に望ましくは５０％以上とし、なるべく可塑化工程に要する時間を長くすることが望ましい。その理由は、なるべくゆっくり可塑化工程を行った方がガス等の排気体の真空吸引のために有利であるからである。また通常は可塑化工程に要する時間は、冷却時間内（１００％以内）であるが、成形品によっては冷却時間よりも可塑化工程の時間の方が長い場合もあり得る。なお可塑化工程の最後にスクリュ５の逆回転を行うことはより望ましい態様ではあるが必須ではない。

そして前記可塑化工程におけるスクリュ５の回転駆動の間、制御装置３０からの指令により調節手段３１のモータ２０がスクリュ５の回転に同期して回転制御され、１ショット分の樹脂ペレット２７を僅かづつ内孔２９内に落下させる。このことによりスクリュ５のフィードゾーンＦには微量づつ樹脂ペレット２７が供給され、前方へ送られるから加熱筒内に樹脂ペレット２７および溶融樹脂２８が充満していない飢餓状態となるように供給することができる。なお調節手段３１であるフィードスクリュ１９は、サーボモータで回転されるものでもよい。そしてフィードスクリュ１９による樹脂ペレットの供給制御は、時間当りの供給量が算出されており、フィードスクリュ１９の回転時間が所定時間に制御されるものや、加熱筒内の樹脂ペレット２７の量を反射式のセンサや計量モータのトルクから検出して、フィードスクリュ１９のモータの回転時間や回転速度を制御して飢餓率を調節するもの、またはシャッタ２４，２５の間に形成される貯留室４３の開閉のタイミングにより飢餓率を調節するもの等でもよい。なお本発明では飢餓率（加熱筒容積に占める樹脂ペレットの量）は、２０〜５０％とすることが望ましい。そして本実施形態では、加熱筒３のハウジング８に最も近い後部ゾーンＨ５が中部ゾーンＨ４と同温に設定されているので、飢餓状態にて供給された樹脂ペレット２７の溶融の進行または従来よりも急速な加熱がフィードゾーンＦの落下口１７に近い部分から発生する。従って本発明では、樹脂ペレット２７から発生するガスを、（１）飢餓状態でフライト５ａ，５ａ間の樹脂ペレット２７に隙間がある状態で落下口１７から真空吸引することができる。（２）加熱筒３のハウジング８に最も近い部分の温度が高いので、従来よりも落下口に近い部分で樹脂ペレット２７の溶融がなされ、ガスが発生するので容易に真空吸引することができる。（３）従来よりも高い真空度により落下口１７から強力に真空吸引することができる。というメリットがあり、それは成形品に反映される。

そしてフィードゾーンＦから溶融し始めた溶融材料である溶融樹脂２８は、コンプレッションゾーンＣで圧縮されるとともにせん断発熱を受けて溶融樹脂２８となり、その割合は搬送が進むにしたがって多くなる。前記のように溶融樹脂２８は、フライト５ａの正進行（ＡＮ）方向の壁面（前側の壁面）から搬送力を受けるので、その前側の壁面に集中して堆積する。溶融樹脂２８は、メタリングゾーンＭに到達するときには、完全に溶融状態となるとともに、スクリュ５、フライト５ａ及び内孔２９の壁面で形成される空間を空隙なく充填される。なお本実施形態では、全ての樹脂ペレット２７が完全に溶融する位置についても、ほとんどの場合において従来よりも後部側（落下口側）となる。

溶融樹脂２８は、前記したように、フライト５ａの正進行（ＡＮ）に対抗する圧力を有しているので、スクリュ５は射出用サーボモータ９がボール螺子１３を介して生成する背圧力に抗して後退する。この後退距離は、成形品の容積等に応じて予め設定してあり、スクリュ５はその計量設定値まで到達したときに正回転（ＲＮ）を停止して溶融樹脂２８の供給が終了する。その後直ちに、スクリュ５は前記供給時の正回転（ＲＮ）の回転方向とは反対の逆回転（ＲＲ）の回転方向で回転を開始するが、その際に射出用サーボモータ９をサーボロックしてスクリュ５が現位置を保持するようにする。

なお本実施形態でスクリュ５を逆回転させる回転数は４回転であるが、１〜６回転逆回転、更に望ましくは３〜５回転逆回転させることが、ガス等の排気体を除去する際に有利であり、正回転と逆回転を繰り返してもよい。スクリュ５を逆回転させる理由としては、スクリュ５が逆回転（ＲＲ）されると、図２に示すように、フライト５ａは逆進行（ＡＲ）方向に進行し、溶融樹脂２８の蓄圧は解除されるとともに、フライト５ａの正進行（ＡＮ）方向前方の面に集中して堆積していた溶融樹脂２８は、その面から混練されつつ離隔する。そのため、溶融樹脂２８中に包含されていたガス、水分等の成分が溶融樹脂２８から放出される。そして放出された排気体などの成分は、フライト５ａ，５ａ間の樹脂ペレット２７が疎であって空隙のあるスクリュ５の後部へ流動し、落下口１７を経由して真空手段２１の真空ポンプ４１により真空吸引され排出される。なおスクリュ５の逆回転（ＲＲ）の回転速度は、一例として６０ｒ．ｐ．ｍ．であるが、回転速度が速い方が排気体は多く放出される傾向がある。その後、ノズル２からの溶融樹脂２８の鼻たれを防止するため、スクリュ５を僅か後退させるサックバックの必要がある場合にはそれを行って可塑化工程を終了する。

なお可塑化工程においては、調節手段３１のフィードスクリュ１９によって行われる樹脂ペレット２７の供給は、正回転終了まで行われるが、計量設定値の所定距離手前に到達したときに、比較的低速に切換え、樹脂ペレット２７の供給量を減らすようにすると効果的である。ただしスクリュ逆回転時や射出時についても樹脂ペレット２７を供給するようにしてもよい。そして可塑化工程が終了すると、成形品の冷却時間の方が長い場合はその終了を待って、型開、成形品取出、型締を行う。その際にノズル２の先端から金型６へ熱が奪われないために射出装置１を一時的に後退させる場合もある。型締が完了すると射出工程（射出・保圧）に移行する。そして射出工程完了によりスクリュ５が前進すると再び可塑化工程に移行する。

本発明にとって特に有用な成形品としては、表面の肌の綺麗さが要求される成形品、ゲート形状等からシルバーストリーク（成形品の表面にできる筋状に銀白色の模様）が発生しやすい成形品、加熱筒内でガス等の排気体が多い成形材料を使用した成形品、および冷却時間が長い肉厚の厚い成形品（成形サイクルを延長する必要がない）等である。また溶融状態とするまでの時間を長くするため計量ストロークがスクリュ径の２倍以下となるような成形品が望ましい。そして本発明は、未乾燥や乾燥時間を減少させた樹脂ペレット、または未乾燥の樹脂ペレットを混ぜたものや、常温の樹脂ペレットを使用してもシルバーストリーク等の不良品の発生を抑えて成形品を成形することができる。

図３に示されるのは、本発明の射出成形方法と従来技術の射出成形方法（真空無しおよび−８０ｋＰａ程度の低真空）について、加熱筒内の真空度および成形材料の状態を変更して比較テストを行った結果である。使用した射出成形機は型締力３５０ｔ、射出装置１のスクリュ径６０ｍｍのトグル式射出成形機を用い、一般的な金型６を使用して衣裳ケースカバーを成形した。本テストに使用される成形材料は、全てＡＢＳであり新材料（バージンペレット）と再生材料（粉砕材料）の配合品、および再生材料のみからなる材料である。そして成形条件については、下記のように統一して、全てのテストを行った。射出装置１の加熱筒３の温度設定は、ノズル２２０℃、シリンダヘッド２２０℃、前部ゾーン２２０℃、中部ゾーン２２０℃、後部ゾーン２１０℃とした。また可塑化工程におけるスクリュ５に加えられる背圧は、３ＭＰａとした。そして可塑化工程の時間は、３０秒であり、スクリュ５の回転速度は、１００ｒ．ｐ．ｍ．とした。またフィードスクリュ１９により加熱筒内へ送られる成形材料である樹脂の供給量は、加熱筒内の飢餓率が３０％となるように調整した。そして射出時における射出速度は、５０ｍｍ／ｓｅｃであり、射出率は１４１．３ｃｃ／ｓｅｃで成形を行った。

テスト結果（衣裳ケースカバーの外観目視評価）については、乾燥新材料５０％＋未乾燥再生材料５０％の場合、未乾燥新材料５０％＋乾燥再生材料５０％の場合は、いずれも真空無しの場合と真空度−８０ｋＰａ（以下いずれもゲージ圧）では明確なシルバーストリークが発生し、真空度−９０ｋＰａでも僅かにシルバーストリークが発生した。そして真空度−９５ｋＰａでは製品によっては問題のない程度のシルバーストリークとなった。また特に真空度−９８ｋＰａでは、シルバーストリークの発生は皆無であって肌の綺麗な成形品が成形された。また未乾燥再生材料１００％では真空度−８０ｋＰａでは明確なシルバーストリークが発生し、真空度−９０ｋＰａでは、僅かにシルバーストリークが発生し、真空度−９５ｋＰａと−９８ｋＰａでは製品によっては問題のない程度のシルバーストリークとなった。以上のテスト結果から、従来行われていた−８０ｋＰａ程度までの真空度では、明らかにシルバーストリークが発生し、真空度−９０ｋＰａでも僅かにシルバーストリークが発生したが、本発明の−９５ｋＰａ以下の領域ではいずれも良好な成形品が成形できることが確認された。

なお本テストや他のテストの結果、再生材料は粉砕により表面積が大きくなっているので、新材料と比較して、本発明の射出成形方法がより有効に作用することが確認された。従って例えば成形されたランナやスプルを粉砕装置で粉砕した後、そのまま乾燥せずに成形に用いる（新材料と混合する場合を含む）ことができる。また乾燥材料の比率が５０％よりも更に高いものや乾燥材料１００％のものでは、より一層肌の綺麗な成形品が成形できる。従って本発明は、未乾燥樹脂を使用することも出来るし、乾燥樹脂を使用して従来よりも優れた成形品を成形することも可能である。

本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。本実施形態は、本発明は、成形材料が熱可塑性樹脂であるＰＰＳ樹脂である場合について説明したが、熱硬化性樹脂、金属材料、セラミックス、含水有機材料等の成形材料にも用いることができる。

可塑化工程におけるスクリュ正回転時の射出成形装置の断面図である。 可塑化工程におけるスクリュ逆回転時の加熱筒とスクリュの状態を示す断面図である。 本発明の射出成形方法と従来技術の射出成形方法について、加熱筒内の真空度を変更して比較テストを行った結果である。

符号の説明

１ 射出装置
３ 加熱筒
５ スクリュ
６ 金型
６ａ キャビティ
９ 射出用サーボモータ
１６ 計量用サーボモータ
１９ フィードスクリュ
２１ 真空手段
２２ 供給手段
２７ 樹脂ペレット
２８ 溶融樹脂
３０ 制御装置
３１ 調節手段
３２ ヒータ
４１ 真空ポンプ
４２ 真空計
Ｈ３ 前部ゾーン
Ｈ４ 中部ゾーン
Ｈ５ 後部ゾーン
Ｃ コンプレッションゾーン
Ｆ フィードゾーン
Ｍ メタリングゾーン

Claims (5)

1. 真空状態とした加熱筒内で成形材料を溶融状態にして金型のキャビティに射出する射出成形方法において、
   スクリュの軸部がシールされ成形材料供給経路がシール可能な加熱筒内を真空ポンプにより減圧して真空度を６．３３ｋＰａ以下とするとともに、前記加熱筒内に成形材料を飢餓状態となるように供給して、溶融された成形材料から発生する成分を吸引する射出成形方法。
2. 加熱筒の中部ゾーンの設定温度に対して、ハウジングに最も近い後部ゾーンの設定温度を、マイナス１５℃〜プラス１５℃の範囲とすることを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
3. 可塑化工程においてスクリュに加えられる背圧を２〜８ＭＰａとすることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形方法。
4. 金型内において成形品を冷却する冷却時間の４０％以上の時間をかけて可塑化工程を行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の射出成形方法。
5. 前記可塑化工程においてスクリュを回転駆動させて成形材料の可塑化を行うとともに、フィードスクリュを回転駆動させ飢餓状態となるよう成形材料を内孔内に供給することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の射出成形方法。

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