JP2011126186A - Resin molding process and injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、薄肉の樹脂成形品を得るための樹脂成形方法、及び、この樹脂成形方法に適した射出成形装置に関する。 The present invention relates to a resin molding method for obtaining a thin resin molded product, and an injection molding apparatus suitable for the resin molding method.
従来、樹脂の射出成形に用いる金型での固定型(雌型)と可動型(雄型)との隙間(以下、「キャビティ」と呼ぶことがある)に溶融樹脂を流し込んで充填し、樹脂部品を成形することが行われている。ここで、キャビティを狭くするほど薄肉で軽量化した樹脂製品ができあがる。しかしながら、この場合、キャビティに流し込まれた溶融樹脂は、キャビティの隅々に行き渡るまでに冷却して固化してしまう。そこで、キャビティの隅々にまで溶融樹脂を行き渡らせるための様々な試みが行われている。 Conventionally, molten resin is poured into a gap (hereinafter sometimes referred to as “cavity”) between a fixed mold (female mold) and a movable mold (male mold) in a mold used for resin injection molding, and the resin is filled. Molding of parts is performed. Here, a thinner and lighter resin product is produced as the cavity is narrowed. However, in this case, the molten resin poured into the cavity is cooled and solidified before reaching every corner of the cavity. Therefore, various attempts have been made to spread the molten resin to every corner of the cavity.
第一の例として、成形に用いる樹脂に溶解したときの流動性に優れたものを用いることが行われている(例えば、特許文献1)。 As a first example, a material having excellent fluidity when dissolved in a resin used for molding is used (for example, Patent Document 1).
第二の例として、樹脂に二酸化炭素を溶解して樹脂の流動性を高めることが行われている(例えば、特許文献2)。 As a second example, carbon dioxide is dissolved in a resin to improve the fluidity of the resin (for example, Patent Document 2).
しかしながら、第一の例の場合、そもそも用いることができる樹脂の種類が限定されてしまう。一方、第二の例の場合、溶解樹脂が冷却するまでに二酸化炭素の気泡が生じて、成形された樹脂部品の表面が平滑にならなくなってしまう等の不具合が生じる。 However, in the first example, the types of resins that can be used are limited. On the other hand, in the case of the second example, carbon dioxide bubbles are generated before the molten resin is cooled, and the surface of the molded resin part is not smoothed.
本発明は、成形に用いる樹脂の物性や特性を変更せずに成形を行って薄肉の良質な樹脂製品を得ることである。 An object of the present invention is to obtain a thin, high-quality resin product by performing molding without changing the physical properties and characteristics of the resin used for molding.
本発明の射出成形方法は、固定金型と可動金型との間に形成されたキャビティに溶融樹脂を射出して成形する樹脂成形方法であって、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第1の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第1の温度よりも低い第2の温度にする第1の工程と、前記第1の工程の後に行われ、前記キャビティに溶融樹脂を射出して成形する第2の工程と、を備える。 The injection molding method of the present invention is a resin molding method for injecting molten resin into a cavity formed between a fixed mold and a movable mold, and molding either of the fixed mold and the movable mold. The temperature of one of the molds is set to a flow stop temperature at which the molten resin starts to solidify or a first temperature equal to or lower than the glass transition point, and the temperature of the other mold of the fixed mold and the movable mold is set to the first temperature. A first step of setting a second temperature lower than the first temperature; and a second step performed after the first step and injecting a molten resin into the cavity and molding the second cavity.
本発明の射出成形装置は、射出口を有し、溶融樹脂を前記射出口から射出する射出装置と、前記射出口から射出された溶融樹脂が通過する流路を有する固定金型と、前記固定金型に当接して前記流路に射出された溶融樹脂が流れ込むキャビティを前記固定金型との間に形成する閉位置と、前記固定金型から離反し前記キャビティを開放する開位置と、の間で移動自在の可動金型と、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第1の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第1の温度よりも低い第2の温度にする温度調整装置と、を備える。 The injection molding apparatus of the present invention has an injection port, an injection device for injecting molten resin from the injection port, a fixed mold having a flow path through which the molten resin injected from the injection port passes, and the fixing A closed position in which a cavity into which the molten resin injected into the flow path abuts against the mold flows is formed between the fixed mold and an open position in which the cavity is separated from the fixed mold and opened. The temperature of any one of the movable mold movable between the fixed mold and the movable mold is set to a flow stop temperature at which the molten resin starts to solidify or a first temperature lower than the glass transition point. And a temperature adjusting device for setting the temperature of one of the stationary mold and the movable mold to a second temperature lower than the first temperature.
本発明によれば、一方の金型を加熱する事で溶融樹脂の固化が遅れ、溶融樹脂がキャビティの隅々まで行き渡るので、成形に用いる樹脂の物性や特性を変更せずに成形を行っても薄肉の良質な樹脂製品を得ることができる。また、薄肉なのでキャビティ内樹脂の熱量が少なく、他方の金型温度は低温なので、温度調整装置の温度設定が成形中一定であっても十分な成形サイクルで薄肉成形品の生産が可能である。 According to the present invention, the solidification of the molten resin is delayed by heating one mold, and the molten resin spreads to every corner of the cavity. Therefore, molding can be performed without changing the physical properties and characteristics of the resin used for molding. Even thin-walled high-quality resin products can be obtained. In addition, since the resin is thin in the cavity, the amount of heat in the resin in the cavity is small, and the other mold temperature is low, so that a thin molded product can be produced in a sufficient molding cycle even if the temperature setting of the temperature adjusting device is constant during molding.
実施の一形態を、図1に基づいて説明する。図1は、射出成形装置101の模式図である。射出成形装置101は、射出装置201と、固定金型301と、可動金型302と、温度調整装置401と、を備える。
One embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of an
射出装置201は、先端に射出口202を形成するシリンダ203を有する。シリンダ203には、バンド状のヒータ(図示せず)が巻かれていて、このヒータにより加熱される。また、シリンダ203には、スクリュ205が挿入されている。このスクリュ205には、スクリュ205の位置を検出するためのリニアスケール208が取り付けられている。また、シリンダ203には、ホッパ204が取り付けられている。このホッパ204からは、材料である固形ペレット状の樹脂SQがシリンダ203内に供給される。樹脂SQは、スクリュ駆動装置206の駆動によってスクリュ205が回転することで射出口202に向かう方向に輸送され、シリンダ203との摩擦熱とヒータの熱とにより溶融し液状の溶融樹脂LQとなる。スクリュ205の先端に送られた溶融樹脂LQは、その圧力でスクリュ205を後退させる。スクリュ駆動装置206は、スクリュ205の位置が保圧切替位置又はユーザが設定した任意位置に到達したことを検知すると、成形品の成形に必要な量の溶融樹脂LQがスクリュ205の先端とシリンダ203との間に集まったとして、スクリュ205の回転を止め、スクリュ205を前進させてキャビティSP内に溶融樹脂LQを射出させる。
The
固定金型301は、成形品形状をなす凹面303を有し、この凹面303から周囲にパーティング(P.L.)面303aを形成している。固定金型301には、凹面303から裏面304に貫通する流路305が形成されている。固定金型301の裏面304側に開口している流路305の端部には、射出装置201の射出口202が連結していて、射出口202から射出される溶融樹脂LQが凹面303に注入される。
The fixed
可動金型302は、固定金型301の凹面303に入り込む凸面306を有する。そして、可動金型302では、凸面306の周囲に、固定金型301のパーティング(P.L.)面303aに当接するパーティング(P.L.)面306aを形成する。このような可動金型302は、パーティング(P.L.)面306aを固定金型301のパーティング(P.L.)面303aに当接させることで、固定金型301との間にキャビティSPを形成する。このキャビティSPは、流路305と連通している。また、可動金型302は、このように固定金型301との間にキャビティSPを形成する閉位置302Cと、固定金型301から離反する開位置302Oとの間で移動自在となっている。この可動金型302は、開閉駆動部307の駆動によって閉位置302Cと開位置302Oとのいずれかに位置付けられる。
The
温度調整装置401は、冷却部402と加熱部403と制御部としての制御回路404とを備える。冷却部402は、可動金型302の温度を調整して、溶融樹脂LQが固化するのに充分に低い温度である樹脂冷却温度(第2の温度)に保つ。また、加熱部403は、固定金型301の温度を調整して、溶融樹脂LQの流動停止温度又はガラス転移点付近でこれ以下の温度(第1の温度)に保つ。なお、流動停止温度又はガラス転移点は、溶融樹脂LQが固化し始める温度であり、樹脂冷却温度よりも高い。
The
ところで、キャビティSP内で成形される溶融樹脂LQの成形品は薄肉なものであるため、このキャビティSP内に射出された溶融樹脂LQに蓄えられた熱量はそもそも少ない。そして、射出された溶融樹脂LQは可動金型302に接しており、この可動金型302から熱が逃げて冷却される。ここで、別の実施の形態として、制御回路404に、リニアスケール208からの電気信号を受けてスクリュ205が変位しキャビティSP内に溶融樹脂LQが射出されたか否かを判定させ、射出されたと判定した場合に、加熱部403を停止し、冷却部402を駆動して固定金型301を冷却し、この固定金型301の温度を樹脂冷却温度に近づけてキャビティSP内の溶融樹脂LQを一層素早く冷却させてもよい。
Incidentally, since the molded product of the molten resin LQ molded in the cavity SP is thin, the amount of heat stored in the molten resin LQ injected into the cavity SP is small in the first place. The injected molten resin LQ is in contact with the
また、固定金型301の温度は、時間の経過とともに低下し、成形品を取り出すために可動金型302が開位置302Oに位置付けられた場合にさらに低下する。そこで、さらに別の実施の形態として、固定金型301に温度センサ(図示せず)を取り付け、制御回路404に、温度センサからの電気信号によって固定金型301の温度が所定温度(例えば、流動停止温度(又はガラス転移点)と樹脂冷却温度との中間の温度)以下になったと判定した場合に加熱部403を駆動して固定金型301の温度を流動停止温度(又はガラス転移点)付近まで上昇させるようにしてもよい。
In addition, the temperature of the fixed
このような射出成形装置101において、温度調整装置401は、固定金型301の温度を流動停止温度(又はガラス転移点)付近でこれ以下の温度にし、可動金型302の温度を樹脂冷却温度にする。この状態で、溶融樹脂LQが射出装置201の射出口202から射出されると、溶融樹脂LQは流路305を経てキャビティSPに入り込む。キャビティSPに入り込んだ溶融樹脂LQは、可動金型302の凸面306に接触すると、可動金型302によって冷却されて固化が始まる。このため、凸面306の表面に沿って、溶融樹脂LQのスキン層SL(図2及び図3参照)が表出する。一方、キャビティSPに入り込んだ溶融樹脂LQのうち、固定金型301の凹面303側の部分は、可動金型302の凸面306よりも固化しにくい。これは、固定金型301の温度が、溶融樹脂LQの流動停止温度又はガラス転移点に近いためである。これにより、流路305を通過してキャビティSPに入り込んだ溶融樹脂LQは、スキン層SLの表面を伝い、スキン層SLの外縁に辿りつき、キャビティSPの隅々まで行き渡る。したがって、本実施の形態の射出成形装置101によれば、成形に用いる溶融樹脂LQの物性や特性を変更せずに成形を行って薄肉の良質な樹脂製品を得ることができる。
In such an
さらに、キャビティSPに溶融樹脂LQが充填された後に固定金型301が冷却させた場合、より短い時間で溶融樹脂LQを固化させることができ、樹脂成形にかかる時間を短縮できる。
Furthermore, when the fixed
また、固定金型301に温度センサ(図示せず)を取り付けて温度が低下した固定金型301を再び加熱するようにした場合、次の成形品を得るまでに要する時間が短くなり、ひいては、成形品の製造効率が上昇する。
In addition, when a temperature sensor (not shown) is attached to the fixed
そして、この射出成形装置101では、可動金型302の温度を溶融樹脂LQの流動停止温度又はガラス転移点付近でこれ以下の温度(第1の温度)に設定し、固定金型301の温度を樹脂冷却温度(第2の温度)に設定してもよい。この場合、射出口202から射出される溶融樹脂LQは、流路305及び固定金型301の凹面303に触れてもすぐには固化せず、可動金型302の凸面306まで到達する。そして、固定金型301の凹面303の表面に沿ってスキン層SLが表出し、可動金型302の凸面306とスキン層SLとの間を溶融樹脂LQが流れて、キャビティSPの隅々まで溶融樹脂LQが行き渡る。
In this
[実施例1] 図2は、射出成形装置101を用いた樹脂成形でのキャビティSP内の溶融樹脂LQの変化を示す説明図である。発明者は、ポリプロピレン樹脂を摂氏230度に加熱して溶融し、射出装置201に充填した。また、発明者は、温度調整装置401の冷却部402を調整して可動金型302の温度を摂氏40度にした。また、発明者は、温度調整装置401の加熱部403を調整して固定金型301の温度を摂氏120度にした。そして、発明者は、自動車の樹脂製バンパーカバーを成形すべく、平均厚さ1.5ミリメートル、横幅2.5メートル、高さ500〜700mmのキャビティSPを形成する固定金型301及び可動金型302を用いて、射出成形を行った。このとき、固定金型301の温度は、摂氏120度のままである。
Example 1 FIG. 2 is an explanatory diagram showing changes in the molten resin LQ in the cavity SP in resin molding using the
キャビティSPに流し込まれて固化途中にある溶融樹脂LQの様子を、図2に示す。溶融樹脂LQのうち可動金型302に接する部分の温度は、摂氏40度であった。また、溶融樹脂LQのうち固定金型301に接する部分の温度は、摂氏120度であった。そして、キャビティSP中の溶融樹脂LQは、可動金型302側のスキン層SLと固定金型301側の流動部分LLとに分かれた。そして、時間の経過ととともに、このスキン層SLが固定金型301側に移動して、スキン層SLが厚くなっていき、最終的には、キャビティSPに流し込まれた全ての溶融樹脂LQが固化した。
FIG. 2 shows a state of the molten resin LQ that is poured into the cavity SP and is solidified. The temperature of the part in contact with the
[実施例2] 図3は、射出成形装置101を用いた樹脂成形でのキャビティSP内の溶融樹脂LQの変化を示す説明図である。発明者は、前述の実施例1での条件に加え、キャビティSPへの溶融樹脂LQの充填後に固定金型301を摂氏120度から摂氏40度に変化するよう温度調整装置401を制御した。
Example 2 FIG. 3 is an explanatory diagram showing changes in the molten resin LQ in the cavity SP in resin molding using the
温度調整装置401を制御する前の段階では、図2に示すように、キャビティSPに流し込まれて固化途中にある溶融樹脂LQのうち可動金型302側の部分はスキン層SLとなり、固定金型301側の部分は流動部分LLとなっている。その後、温度調整装置401の制御が始まって固定金型301の温度が摂氏120度から低くなると、図3に示すように、溶融樹脂LQのうち可動金型302に接する部分に新たなスキン層SL2が生じ、時間の経過とともに、スキン層SLとスキン層SL2とが、互いに近づくように移動して、最終的には、キャビティSPに流し込まれた全ての溶融樹脂LQがスキン層SLとなった。実施例2において溶融樹脂LQが固化するのに要した時間は、実施例1において溶融樹脂LQが固化するのに要した時間よりも短かった。
In the stage before controlling the
101 射出成形装置
201 射出装置
202 射出口
301 固定金型
302 可動金型
302C 閉位置
302O 開位置
305 流路
401 温度調整装置
404 制御回路(制御部)
LQ 溶融樹脂
DESCRIPTION OF
LQ molten resin
Claims (4)
前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第1の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第1の温度よりも低い第2の温度にする第1の工程と、
前記第1の工程の後に行われ、前記キャビティに溶融樹脂を射出して成形する第2の工程と、
を備える射出成形方法。 A resin molding method in which a molten resin is injected into a cavity formed between a fixed mold and a movable mold and molded.
The temperature of one of the fixed mold and the movable mold is set to a flow stop temperature at which the molten resin starts to solidify or a first temperature lower than the glass transition point, and the fixed mold and the movable mold are set. A first step of setting the temperature of either one of the molds to a second temperature lower than the first temperature;
A second step, which is performed after the first step, and injects a molten resin into the cavity to be molded;
An injection molding method comprising:
請求項1記載の射出成形方法。 A third step that is performed after the second step and cools the one mold;
The injection molding method according to claim 1.
前記射出口から射出された溶融樹脂が通過する流路を有する固定金型と、
前記固定金型に当接して前記流路に射出された溶融樹脂が流れ込むキャビティを前記固定金型との間に形成する閉位置と、前記固定金型から離反し前記キャビティを開放する開位置と、の間で移動自在の可動金型と、
前記固定金型及び前記可動金型のいずれか一方の金型の温度を前記溶融樹脂が固化し始める流動停止温度又はガラス転移点以下の第1の温度にし、前記固定金型及び前記可動金型のいずれか他方の金型の温度を前記第1の温度よりも低い第2の温度にする温度調整装置と、
を備える射出成形装置。 An injection device having an injection port and injecting molten resin from the injection port;
A stationary mold having a flow path through which the molten resin injected from the injection port passes;
A closed position in which a cavity into which the molten resin injected into the flow path abuts the fixed mold flows is formed between the fixed mold, and an open position in which the cavity is opened away from the fixed mold. , Movable mold that can move between,
The temperature of one of the fixed mold and the movable mold is set to a flow stop temperature at which the molten resin starts to solidify or a first temperature lower than the glass transition point, and the fixed mold and the movable mold are set. A temperature adjusting device for setting the temperature of any one of the other molds to a second temperature lower than the first temperature;
An injection molding apparatus comprising:
請求項3記載の射出成形装置。 The temperature adjusting device cools the one mold after the injection device injects the molten resin.
The injection molding apparatus according to claim 3.
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2009
- 2009-12-18 JP JP2009287874A patent/JP2011126186A/en active Pending
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