JP2021126775A - 射出成形方法及びホットランナ - Google Patents

Abstract

【課題】シルバーストリークスの発生を抑制すること。【解決手段】射出成形方法は、成形機７０から押し出される溶融樹脂Ｒを、ホットランナ１４の導入口２１から通路１５に導入するとともに導出口４１から成形型１０のキャビティ１３内に導出して成形品Ｍを成形する。上記方法は、成形終了後、第１開閉機構５０により導出口４１を閉鎖した状態で成形機７０から溶融樹脂Ｒを押し出すことにより、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を所定の大きさまで上昇させる昇圧工程と、昇圧工程の後において第２開閉機構６０により導入口２１を閉鎖する導入口閉鎖工程と、導入口閉鎖工程の後において導入口２１と成形機７０との接続を解除する接続解除工程とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形方法及びホットランナに関する。

特許文献１には、ホットランナを用いた射出成形方法が開示されている。
特許文献１に記載の射出成形方法においては、樹脂が溶融状態を保つように、ヒータにより加熱されたホットランナが用いられる。成形機から押し出される溶融樹脂が、ホットランナの樹脂注入スプルー及びマニホールド内の通路を通り、更にゲートノズル内へと流入する。ゲートノズル内には、マニホールドからゲートに向けてバルブピンが挿入されている。バルブピンが後退しており、ゲートが開放されている状態で、成形機から溶融樹脂を射出することにより、射出された溶融樹脂が金型の製品形状部内に充填される。また、保圧完了後にバルブピンを前進させることでゲートが閉鎖される。

特開２００２−３０７４９３号公報

ところで、こうしたホットランナを用いた射出成形方法においては、樹脂注入ゲートと成形機との接続を解除した後、再び接続を行うと、以下の不都合が生じる。すなわち、ホットランナのヒータに対する通電が停止されてホットランナ内の樹脂の温度が２００度近くから常温まで低下すると、樹脂の体積が収縮し、これに伴って外部の空気がホットランナの通路内に引き込まれる。また、通路内の樹脂が導入口から流れ落ちる際に、外部の空気がホットランナの通路に引き込まれる。その結果、導入口に成形機を再び接続して樹脂を射出する際に、通路内に存在する空気がゲートから製品形成部内に流出する際に弾けることで製品の表面にきらきらした、すじ状の模様、すなわちシルバーストリークスが発生することとなる。

本発明の目的は、シルバーストリークスの発生を抑制できる射出成形方法及びホットランナを提供することにある。

上記目的を達成するための射出成形方法は、成形機から押し出される溶融樹脂を、ホットランナの導入口から通路に導入するとともに導出口から成形型のキャビティ内に導出して成形品を成形する。上記射出成形方法は、成形終了後、第１開閉機構により前記導出口を閉鎖した状態で前記成形機から溶融樹脂を押し出すことにより、前記通路内の溶融樹脂の圧力を所定の大きさまで上昇させる昇圧工程と、前記昇圧工程の後において第２開閉機構により前記導入口を閉鎖する導入口閉鎖工程と、前記導入口閉鎖工程の後において前記導入口と前記成形機との接続を解除する接続解除工程と、を備える。

同方法によれば、成形終了後、第１開閉機構により導出口が閉鎖された状態で成形機から溶融樹脂を押し出すことにより、通路内の溶融樹脂の圧力が上記所定の大きさまで上昇される（昇圧工程）。ここで、上記所定の大きさとしては、ホットランナのヒータに対する通電停止後に通路内の樹脂が冷却により体積収縮しない大きさであることが好ましい。続いて、第２開閉機構により導入口が閉鎖される（導入口閉鎖工程）。続いて、ホットランナの導入口と成形機との接続が解除される（接続解除工程）。このため、ホットランナのヒータに対する通電が停止されることで通路内の樹脂が冷却されても、通路内の樹脂の圧力が低下するだけで樹脂の体積収縮は生じない。これにより、樹脂の体積収縮に起因した通路内へのエアの引き込みが抑制されるようになる。したがって、シルバーストリークスの発生を抑制できる。

上記射出成形方法において、前記導入口閉鎖工程において、前記通路内の溶融樹脂の圧力または前記成形機から押し出される溶融樹脂の圧力を圧力センサにより検出するとともに、前記圧力センサにより検出される前記圧力が、前記所定の大きさ以上であると判断した場合に、前記第２開閉機構により前記導入口を閉鎖することが好ましい。

同方法によれば、通路内の溶融樹脂の圧力または成形機から押し出される溶融樹脂の圧力が上記所定の大きさ以上に上昇したか否かを圧力センサの検出結果に基づいて容易に確認できる。このため、通路内の溶融樹脂の圧力または成形機から押し出される溶融樹脂の圧力が上記所定の大きさまで上昇したことを確認した上で、第２開閉機構によって導入口を閉鎖することができる。これにより、ホットランナのヒータに対する通電が停止されることで通路内の樹脂が冷却された際の樹脂の圧力及び体積を的確に制御できる。したがって、シルバーストリークスの発生を一層抑制できる。

上記射出成形方法において、成形に先立ち、前記通路内の樹脂を溶融させるべく、前記第１開閉機構により前記導出口を閉鎖した状態であり、且つ前記第２開閉機構により前記導入口を閉鎖した状態において前記ホットランナのヒータに対する通電を開始する通電開始工程と、前記通電開始工程の後であり、且つ前記導入口と前記成形機との接続を行う前において、前記第２開閉機構により前記導入口を開放することで前記通路内の溶融樹脂の圧力を低減する減圧工程を備えることが好ましい。

昇圧工程、導入口閉鎖工程、及び接続解除工程を経た後のホットランナを用いて成形を行う際には、当該成形に先立ち、通路内の樹脂を溶融させるべく、ホットランナのヒータに対する通電が開始される。

このとき、ホットランナの導入口と成形機との接続を行った後に、第２開閉機構により導入口を開放するとともに第１開閉機構により導出口を開放すると、通路内に高圧の状態で封入されていた溶融樹脂がキャビティ内に導出されることで、キャビティ内から成形型の型割面同士の間に溶融樹脂がはみ出しやすく、バリが発生する。

この点、上記方法によれば、通電開始工程の後であり、且つホットランナの導入口と成形機との接続を行う前において、第２開閉機構により導入口が開放されることで通路内の溶融樹脂の圧力が低減される（減圧工程）。このため、ホットランナの導入口と成形機との接続を行った後に、第１開閉機構により導出口を開放すると、減圧された溶融樹脂がキャビティ内に導出されるようになる。これにより、キャビティ内から成形型の型割面同士の間に溶融樹脂がはみ出すことを抑制でき、バリの発生を抑制できる。

また、上記目的を達成するためのホットランナは、成形機から押し出される溶融樹脂を導入する導入口及び前記溶融樹脂を成形型のキャビティ内に導出する導出口を有する通路を備える。上記ホットランナは、前記導出口を前記通路側から開閉可能な第１開閉機構と、前記導入口を前記通路側から開閉可能な第２開閉機構と、を備え、前記第２開閉機構は、前記通路内に設けられ、前記導入口を開閉する弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動部と、を有する。

同構成によれば、成形終了後、第１開閉機構により導出口が閉鎖された状態で成形機から溶融樹脂を押し出すことにより、通路内の溶融樹脂の圧力が上記所定の大きさまで上昇される。続いて、第２開閉機構により導入口が閉鎖される。ここで、上記構成によれば、第２開閉機構が導入口を開閉する弁体と、弁体を開閉駆動する駆動部とを有しているため、導入口の開閉を的確に行うことができる。続いて、ホットランナの導入口と成形機との接続が解除される。このため、ホットランナのヒータに対する通電が停止されることで通路内の樹脂が冷却されても、通路内の樹脂の圧力が低下するだけで樹脂の体積収縮は生じない。これにより、樹脂の体積収縮に起因した通路内へのエアの引き込みが抑制されるようになる。したがって、シルバーストリークスの発生を抑制できる。

上記ホットランナにおいて、前記弁体は、前記導入口の軸線方向に沿って延在するニードル弁であり、前記駆動部は、前記通路外に設けられ、前記弁体を前記軸線方向に沿ってスライド駆動することが好ましい。

同構成によれば、弁体が導出口の軸線方向に沿って延在するニードル弁であるため、導入口から通路内に導入される溶融樹脂の流れを邪魔しにくい。また、駆動部が通路外に設けられるため、駆動部が通路を流れる溶融樹脂の流れを邪魔しない。したがって、第２開閉機構を追加することによって溶融樹脂の流れが邪魔されることを抑制できる。

本発明によれば、シルバーストリークスの発生を抑制できる。

射出成形方法及びホットランナの一実施形態について、ホットランナを中心とする成形装置の断面図。 昇圧工程において、第１開閉機構により導出口が閉塞されている状態を示す断面図。 昇圧工程において、成形機から溶融樹脂を押し出している状態を示す断面図。 導入口閉鎖工程において、第２開閉機構により導入口が閉鎖されている状態を示す断面図。 接続解除工程において、導入口と成形機との接続が解除されている状態を示す断面図。 減圧工程において、第２開閉機構により導入口が開放されている状態を示す断面図。 成形に先立ち、導入口と成形機とが接続された状態を示す断面図。

以下、図１〜図７を参照して射出成形方法及びホットランナの一実施形態について説明する。
図１に示すように、本実施形態の射出成形方法に用いられる成形装置は、ホットランナ１４が取り付けられた固定型１１と、固定型１１に対して進退可能に設けられた可動型１２とを有する成形型１０と、成形機７０とを備えている。

固定型１１と可動型１２との対向面には、成形品Ｍを成形するキャビティ１３が形成されている。
ホットランナ１４は、成形機７０から押し出される溶融樹脂Ｒを導入する導入口２１及び溶融樹脂Ｒをキャビティ１３内に導出する導出口４１を有する通路１５を備えている。

詳しくは、ホットランナ１４は、導入口２１を有する通路１５が形成されたスプルーブッシュ２０と、スプルーブッシュ２０の通路１５に連通される通路１５を有するマニホールド３０と、マニホールド３０の通路１５に連通されるとともに導出口４１が設けられた通路１５を有するノズルブッシュ４０とを備えている。スプルーブッシュ２０、マニホールド３０、及びノズルブッシュ４０には、通電により加熱されるヒータ（図示略）が設けられている。

スプルーブッシュ２０の通路１５は、可動型１２の進退方向（図１の左右方向）に沿って延在している。導入口２１は、スプルーブッシュ２０の通路１５において可動型１２とは反対側に向かって開口している。

マニホールド３０の通路１５は、スプルーブッシュ２０の通路１５に連通され、上記進退方向に沿って可動型１２側に向かって延在するとともに、分岐して可動型１２の進退方向に直交する方向に沿って延在し、その先端において屈曲して上記進退方向に沿って可動型１２側に向かって延在している。

ノズルブッシュ４０の通路１５は、マニホールド３０の通路１５に連通され、可動型１２側ほどスプルーブッシュ２０から離間するように傾斜して延在するとともに、その先端において屈曲して上記進退方向に沿って可動型１２側に向かって延在している。導出口４１は、ノズルブッシュ４０の通路１５において可動型１２側に向かって開口している。

ホットランナ１４には、導出口４１を通路１５側から開閉可能な第１開閉機構５０が設けられている。第１開閉機構５０は、ノズルブッシュ４０の通路１５内に設けられ、導出口４１を開閉する弁体５１と、弁体５１を開閉駆動する駆動部５２とを有する。弁体５１は、導出口４１の軸線方向（同図の左右方向）に沿って延在するニードル弁である。駆動部５２は、通路１５外において弁体５１の基端に連結して設けられ、弁体５１を軸線方向に沿ってスライド駆動するエアシリンダである。

ホットランナ１４には、導入口２１を通路１５側から開閉可能な第２開閉機構６０が設けられている。第２開閉機構６０は、スプルーブッシュ２０及びマニホールド３０の通路１５内に設けられ、導入口２１を開閉する弁体６１と、弁体６１を開閉駆動する駆動部６２とを有する。弁体６１は、導入口２１の軸線方向（同図の左右方向）に沿って延在するニードル弁である。駆動部６２は、通路１５外において弁体６１の基端に連結して設けられ、弁体６１を軸線方向に沿ってスライド駆動するエアシリンダである。

第１開閉機構５０及び第２開閉機構６０の駆動は、図示しない制御装置により制御される。
ホットランナ１４には、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を検出する圧力センサ１６が設けられている。圧力センサ１６は、制御装置に電気的に接続されている。

成形機７０は、ホットランナ１４の導入口２１に対して着脱可能に取り付けられている。
次に、成形装置を用いた射出成形方法について説明する。
図１に示すように、成形機７０から押し出される溶融樹脂Ｒを、ホットランナ１４の導入口２１から通路１５に導入するとともに導出口４１から成形型１０のキャビティ１３内に導出することにより成形品Ｍが成形される。

成形終了後、図２に示すように、第１開閉機構５０により導出口４１を閉鎖する。
この状態において、図３に示すように、成形機７０から溶融樹脂Ｒを押し出すことにより、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を所定の大きさまで上昇させる（以上、昇圧工程）。ここで、上記所定の大きさとしては、ホットランナ１４のヒータに対する通電停止後に通路１５内の樹脂Ｒが冷却により体積収縮しない大きさ（例えば１００〜１５０ＭＰａ）であることが好ましい。

昇圧工程の後において、図４に示すように、第２開閉機構６０により導入口２１を閉鎖する（導入口閉鎖工程）。本実施形態では、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を圧力センサ１６により検出するとともに、制御装置によって、圧力センサ１６により検出される圧力が、上記所定の大きさ以上であると判断した場合に、第２開閉機構６０により導入口２１を閉鎖する。

導入口閉鎖工程の後において、図５に示すように、導入口２１と成形機７０との接続を解除する（接続解除工程）。
次に、成形を再開する際には、当該成形に先立ち、通路１５内の樹脂Ｒを溶融させるべく、第１開閉機構５０により導出口４１を閉鎖した状態であり、且つ第２開閉機構６０により導入口２１を閉鎖した状態において、ホットランナ１４のヒータに対する通電を開始する（通電開始工程）。

通電開始工程の後であり、且つ導入口２１と成形機７０との接続を行う前において、図６に示すように、第２開閉機構６０により導入口２１を開放することで通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を低減する（減圧工程）。

その後、図７に示すように、導入口２１と成形機７０との接続を行う。
次に、本実施形態の作用について説明する。
成形終了後、第１開閉機構５０により導出口４１が閉鎖された状態で成形機７０から溶融樹脂Ｒを押し出すことにより、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力が上記所定の大きさまで上昇される（昇圧工程）。続いて、第２開閉機構６０により導入口２１が閉鎖される（導入口閉鎖工程）。続いて、ホットランナ１４の導入口２１と成形機７０との接続が解除される（接続解除工程）。このため、ホットランナ１４のヒータに対する通電が停止されることで通路１５内の樹脂Ｒが冷却されても、通路１５内の樹脂Ｒの圧力が低下するだけで樹脂Ｒの体積収縮は生じない。これにより、樹脂Ｒの体積収縮に起因した通路１５内へのエアの引き込みが抑制されるようになる（以上、作用１）。

昇圧工程、導入口閉鎖工程、及び接続解除工程を経た後のホットランナ１４を用いて成形を行う際には、当該成形に先立ち、通路１５内の樹脂Ｒを溶融させるべく、ホットランナ１４への通電が開始される。

このとき、ホットランナ１４の導入口２１と成形機７０との接続を行った後に、第２開閉機構６０により導入口２１を開放するとともに第１開閉機構５０により導出口４１を開放すると、以下の不都合が生じるおそれがある。すなわち、通路１５内に高圧の状態で封入されていた溶融樹脂Ｒがキャビティ１３内に導出されることで、キャビティ１３内から成形型１０の型割面同士の間に溶融樹脂Ｒがはみ出しやすく、バリが発生する。

この点、本実施形態の上記方法によれば、通電開始工程の後であり、且つホットランナ１４の導入口２１と成形機７０との接続を行う前において、第２開閉機構６０により導入口２１が開放されることで通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力が低減される（減圧工程）。このため、ホットランナ１４の導入口２１と成形機７０との接続を行った後に、第１開閉機構５０により導出口４１を開放すると、減圧された溶融樹脂Ｒがキャビティ１３内に導出されるようになる（以上、作用２）。

以上説明した本実施形態に係る射出成形方法及びホットランナによれば、以下に示す効果が得られるようになる。
（１）上記作用１を奏することから、成形型１０の段替えが行われた直後におけるシルバーストリークスの発生を抑制できる。
（２）導入口閉鎖工程において、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力を圧力センサ１６により検出するとともに、圧力センサ１６により検出される圧力が、所定の大きさ以上であると判断した場合に、第２開閉機構６０により導入口を閉鎖する。

こうした方法によれば、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力が上記所定の大きさ以上に上昇したか否かを圧力センサ１６の検出結果に基づいて容易に確認できる。このため、通路１５内の溶融樹脂Ｒの圧力が上記所定の大きさまで上昇したことを確認した上で、第２開閉機構６０によって導入口２１を閉鎖することができる。これにより、ホットランナ１４のヒータに対する通電が停止されることで通路１５内の樹脂Ｒが冷却された際の樹脂Ｒの圧力及び体積を的確に制御できる。したがって、シルバーストリークスの発生を一層抑制できる。

（３）上記作用２を奏することから、キャビティ１３内から成形型１０の型割面同士の間に溶融樹脂Ｒがはみ出すことを抑制でき、バリの発生を抑制できる。
（４）ホットランナ１４は、成形機７０から押し出される溶融樹脂Ｒを導入する導入口２１及び溶融樹脂Ｒを成形型１０のキャビティ１３内に導出する導出口４１を有する通路１５を備える。ホットランナ１４は、導出口４１を通路１５側から開閉可能な第１開閉機構５０と、導入口２１を通路１５側から開閉可能な第２開閉機構６０とを備える。第２開閉機構６０は、通路１５内に設けられ、導入口２１を開閉する弁体６１と、弁体６１を開閉駆動する駆動部６２とを有する。

こうした構成によれば、上記作用１を奏することが可能となる。したがって、シルバーストリークスの発生を抑制できる。
（５）第２開閉機構６０の弁体６１が導出口４１の軸線方向に沿って延在するニードル弁であるため、導入口２１から通路１５内に導入される溶融樹脂Ｒの流れを邪魔しにくい。また、駆動部６２が通路１５外に設けられるため、駆動部６２が通路１５を流れる溶融樹脂Ｒの流れを邪魔しない。したがって、第２開閉機構６０を追加することによって溶融樹脂Ｒの流れが邪魔されることを抑制できる。

（６）第２開閉機構６０の駆動部６２がエアシリンダであるため、通路１５内が高圧下であっても弁体６１によるシールを確実に行うことができる。
＜変形例＞
本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

・駆動部６２は、エアシリンダに限定されるものではなく、油圧シリンダなどの他のアクチュエータであってもよい。
・バリの発生を許容できる場合には、減圧工程を省略することもできる。
・通路１５内の溶融樹脂の圧力を検出する圧力センサ１６に代えて、成形機７０内に、成形機７０から押し出される溶融樹脂の圧力を検出する圧力センサを設けるようにしてもよい。
・導入口閉鎖工程において、圧力センサにより検出される圧力とは無関係に第２開閉機構６０により導入口２１を閉鎖するようにしてもよい。

１０…成形型
１１…固定型
１２…可動型
１３…キャビティ
１４…ホットランナ
１５…通路
１６…圧力センサ
２０…スプルーブッシュ
２１…導入口
３０…マニホールド
４０…ノズルブッシュ
４１…導出口
５０…第１開閉機構
５１…弁体
５２…駆動部
６０…第２開閉機構
６１…弁体
６２…駆動部
７０…成形機
Ｍ…成形品
Ｒ…樹脂

Claims (5)

1. 成形機から押し出される溶融樹脂を、ホットランナの導入口から通路に導入するとともに導出口から成形型のキャビティ内に導出して成形品を成形する射出成形方法であって、
   成形終了後、第１開閉機構により前記導出口を閉鎖した状態で前記成形機から溶融樹脂を押し出すことにより、前記通路内の溶融樹脂の圧力を所定の大きさまで上昇させる昇圧工程と、
   前記昇圧工程の後において第２開閉機構により前記導入口を閉鎖する導入口閉鎖工程と、
   前記導入口閉鎖工程の後において前記導入口と前記成形機との接続を解除する接続解除工程と、を備える、
   射出成形方法。
2. 前記導入口閉鎖工程において、前記通路内の溶融樹脂の圧力または前記成形機から押し出される溶融樹脂の圧力を圧力センサにより検出するとともに、前記圧力センサにより検出される前記圧力が、前記所定の大きさ以上であると判断した場合に、前記第２開閉機構により前記導入口を閉鎖する、
   請求項１に記載の射出成形方法。
3. 成形に先立ち、前記通路内の樹脂を溶融させるべく、前記第１開閉機構により前記導出口を閉鎖した状態であり、且つ前記第２開閉機構により前記導入口を閉鎖した状態において前記ホットランナのヒータに対する通電を開始する通電開始工程と、
   前記通電開始工程の後であり、且つ前記導入口と前記成形機との接続を行う前において、前記第２開閉機構により前記導入口を開放することで前記通路内の溶融樹脂の圧力を低減する減圧工程を備える、
   請求項１または請求項２に記載の射出成形方法。
4. 成形機から押し出される溶融樹脂を導入する導入口及び前記溶融樹脂を成形型のキャビティ内に導出する導出口を有する通路を備えるホットランナにおいて、
   前記導出口を前記通路側から開閉可能な第１開閉機構と、
   前記導入口を前記通路側から開閉可能な第２開閉機構と、を備え、
   前記第２開閉機構は、前記通路内に設けられ、前記導入口を開閉する弁体と、前記弁体を開閉駆動する駆動部と、を有する、
   ホットランナ。
5. 前記弁体は、前記導入口の軸線方向に沿って延在するニードル弁であり、
   前記駆動部は、前記通路外に設けられ、前記弁体を前記軸線方向に沿ってスライド駆動する、
   請求項４に記載のホットランナ。

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