JP2022120264A - 射出成形方法及び射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティに供給する溶融樹脂の温度を、大型化が抑制された簡単な構成により調整できる。【解決手段】射出成形方法の高温樹脂供給工程では、溶融樹脂１２の供給開始時に、第１温度域の高温樹脂をキャビティ４２に供給する。また、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２がせん断発熱により昇温して第１温度域となるように、バルブピン４８によりバルブゲート４６の開度を調整する。低温樹脂供給工程では、高温樹脂供給後に、第１温度域よりも低い第２温度域の低温樹脂をキャビティ４２に供給する。また、高温樹脂供給工程よりもバルブゲート４６の開度を大きくすることで、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２を第２温度域にする。【選択図】図３

Description

本発明は、溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を、金型のキャビティに供給する射出成形方法及び射出成形装置に関する。

溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を金型のキャビティに供給して射出成形品を得る射出成形装置として、例えば、特許文献１記載のものが知られている。この射出成形装置は、ホットランナユニットを備え、該ホットランナユニットに、溶融樹脂供給源からキャビティに至るまでの流路が形成されている。この流路は、一回の成形でキャビティに供給される１ショット分の溶融樹脂を保持することが可能な長さとなっている。

また、ホットランナユニットには、流路の溶融樹脂供給源側に低温流路部が設けられ、流路のキャビティ側に高温流路部が設けられている。低温流路部は、保温ヒータ等を有し、流路内の溶融樹脂を所定の保温温度に維持する。高温流路部は、昇温ヒータ等を有し、流路内の溶融樹脂を加熱して、保温温度よりも高い加熱温度とする。

上記のように構成された射出成形装置では、１ショット分の溶融樹脂のうち、注入初期にキャビティに供給される分を、高温流路部で加熱した加熱温度とすることができる。また、１ショット分の溶融樹脂のうち、注入初期より後にキャビティに注入される分を、低温流路部で保温した保温温度（注入初期よりも低温）とすることができる。つまり、ホットランナユニットを介することで、供給タイミングに応じて温度が異なる溶融樹脂をキャビティに供給することができる。

この場合、射出成形品の外側の部分である表面層が、注入初期の高温で粘度が低い溶融樹脂から形成されるため、射出成形品の外観不良の発生を抑制することができる。また、射出成形品の内側の部分であるコア層が、注入初期より後の低温の溶融樹脂から形成されるため、キャビティ内の溶融樹脂が固化するまでの時間を短縮して、効率的に射出成形品を得ることができる。

特開２０２０－４０２９３号公報

上記のホットランナユニットは、１ショット分の溶融樹脂を保持可能な長さの流路と、保温ヒータ等を有する低温流路部と、昇温ヒータ等を有する高温流路部とを備える必要がある分、大型化したり、構成が複雑化したりし易い。このため、キャビティに供給する溶融樹脂の温度を大型化が抑制された簡単な構成により調整して、外観不良が抑制された射出成形品を効率的に得ることは困難であった。

本発明は、この種の問題を解決するものであり、キャビティに供給する溶融樹脂の温度を、大型化が抑制された簡単な構成により調整できる射出成形方法及び射出成形装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様は、溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を、バルブピンにより開閉されるバルブゲートを介して金型のキャビティに供給する射出成形方法であって、前記キャビティに対する前記溶融樹脂の供給開始時に、第１温度域の前記溶融樹脂である高温樹脂を前記キャビティに供給する高温樹脂供給工程と、
前記キャビティに前記高温樹脂を供給した高温樹脂供給後に、前記第１温度域よりも低い第２温度域の前記溶融樹脂である低温樹脂を前記キャビティに供給する低温樹脂供給工程と、を有し、前記高温樹脂供給工程では、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂がせん断発熱により昇温して前記第１温度域となるように、前記バルブピンにより前記バルブゲートの開度を調整し、前記低温樹脂供給工程では、前記高温樹脂供給工程よりも前記バルブゲートの開度を大きくすることで、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂を第２温度域にする。

本発明の別の一態様は、溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を、金型のキャビティに供給する射出成形装置であって、前記キャビティに連通するバルブゲートと、前記バルブゲートを開閉するバルブピンと、前記バルブゲートを全開する全開位置及び前記バルブゲートを全閉する全閉位置の間で前記バルブピンの位置調整を行うことで、前記バルブゲートの開度を調整可能な調整部と、を備え、前記調整部は、前記キャビティに対する前記溶融樹脂の供給開始時には、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂がせん断発熱により昇温して第１温度域の高温樹脂となるように前記バルブゲートの開度を調整し、前記キャビティに前記高温樹脂を供給した高温樹脂供給後には、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂が前記第１温度域よりも低い第２温度域の低温樹脂となるように前記バルブゲートの開度を大きくする、

バルブゲートを流れる溶融樹脂の速度は、バルブゲートの内壁面に近接する側で遅く、内壁面から離間する側（中心側）で速くなる。このように異なる速度で移動する隣接した層流間の摩擦によって溶融樹脂にはせん断発熱が生じる。せん断発熱は、バルブゲートの開度が小さいほど高くなる。

本発明では、バルブゲートを介してキャビティに溶融樹脂を供給する際、バルブゲートを開閉するバルブピンの位置を調整でき、これによって、バルブゲートの開度を調整できる。バルブゲートを通過する溶融樹脂のせん断発熱量は、バルブゲートの開度に応じた大きさとなる。このため、バルブゲートの開度をバルブピンにより調整するという、大型化が抑制された簡単な構成により、キャビティに供給する溶融樹脂の温度を調整することができる。

従って、キャビティに対する溶融樹脂の供給開始時には、バルブゲートの開度を調整することで、バルブゲートを通過する溶融樹脂をせん断発熱により昇温させて高温樹脂とすることができる。また、キャビティへの高温樹脂供給後には、バルブゲートの開度を大きくして、せん断発熱量を小さくすることで、第１温度域よりも低い第２温度域とした低温樹脂をキャビティに供給することができる。その結果、不良が抑制された射出成形品を効率的に得ることが可能になる。

本実施形態に係る射出成形装置の概略全体構成図である。 型閉じ状態にある射出成形装置の部分断面図である。 図３Ａは、バルブピンが全閉位置にあるときのバルブゲートの拡大説明図であり、図３Ｂは、高温樹脂供給工程におけるバルブゲートの拡大説明図であり、図３Ｃは、徐冷工程におけるバルブゲートの拡大説明図であり、図３Ｄは、低温樹脂供給工程におけるバルブゲートの拡大説明図である。

本発明に係る射出成形方法及び射出成形装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下の図において、同一又は同様の機能及び効果を奏する構成要素に対しては同一の参照符号を付し、繰り返しの説明を省略する場合がある。

図１に示す本実施形態に係る射出成形装置１０は、例えば、ポリプロピレン等の溶融樹脂１２（図２）を射出成形して、自動車車体の外装品であるフロントバンパ等を射出成形品（不図示）として得る場合に好適に適用できる。しかしながら、特にこれには限定されず、射出成形装置１０では、射出成形可能な種々の種類の溶融樹脂１２から、種々の種類の射出成形品を得ることができる。

図１に示すように、射出成形装置１０は、制御部１４と、溶融樹脂供給源１６と、フレーム１８と、固定盤２０と、可動盤２２と、型締駆動機構２４と、金型２６とを備える。制御部１４は、不図示のＣＰＵ等を備えるマイクロコンピュータとして構成され、制御プログラムに従って所定の演算を実行し、射出成形装置１０の種々の処理や制御を行う。

溶融樹脂供給源１６は、加熱バレル２８と、ノズル部３０と、射出駆動部３２とを有する。加熱バレル２８は、ホッパ３４を介して供給された樹脂を所定の温度の溶融樹脂１２として貯留する。ノズル部３０は、加熱バレル２８の先端に設けられる。また、ノズル部３０は、金型２６に設けられたランナー３６と、加熱バレル２８とを連通させる。

射出駆動部３２は、加熱バレル２８の内部に移動可能に設けられる不図示の射出プランジャを有し、射出プランジャを移動させることで、加熱バレル２８内の溶融樹脂１２を、ノズル部３０を介して金型２６のランナー３６（図２）に射出する。また、射出駆動部３２は、制御部１４の制御によって、ノズル部３０から射出される溶融樹脂１２の圧力や、流量、流速等を調整することが可能である。

フレーム１８は、射出成形装置１０の土台である。固定盤２０は、フレーム１８に固定されている。可動盤２２は、不図示のリニアガイド等を介して移動可能にフレーム１８に固定されている。型締駆動機構２４は、固定盤２０に対して接近又は離間する方向に可動盤２２を移動させることが可能である。

金型２６は、固定金型３８及び可動金型４０を有する。固定金型３８は、固定盤２０に取り付けられている。可動金型４０は、可動盤２２に取り付けられている。このため、型締駆動機構２４により可動盤２２を移動させることで、可動金型４０を固定金型３８に対して接近又は離間する方向に移動させることが可能となっている。図２に示すように、固定金型３８に対して可動金型４０が接近することで型閉じされ、互いの間に射出成形品の形状に応じたキャビティ４２が形成される。

本実施形態では、固定金型３８に、上記のランナー３６と、ゲート機構４４とが設けられている。ランナー３６は、溶融樹脂供給源１６のノズル部３０から射出された溶融樹脂１２をゲート機構４４のバルブゲート４６に導く。

ゲート機構４４は、バルブゲート４６と、バルブピン４８と、調整部５０とを有している。本実施形態では、バルブゲート４６は、キャビティ４２の他部位よりも厚さが厚い肉厚部４２ａに連通するように配設されている。バルブゲート４６には、ゲート流路５２と、挿通孔５４とが設けられている。ゲート流路５２は、溶融樹脂供給源１６からランナー３６を介して供給された溶融樹脂１２をキャビティ４２へと導く。挿通孔５４は、バルブピン４８の延在方向に沿って延在し、バルブピン４８が移動可能に挿通されている。

ゲート流路５２は、挿通孔５４との連通が遮断された状態で、基端側（ゲート機構４４側、上流側）から先端側（キャビティ４２側、下流側）に向かって延在した後、挿通孔５４の先端側に向かって延在する。これによって、ゲート流路５２と挿通孔５４とは、各々の先端側で互いに連通する。また、ゲート流路５２及び挿通孔５４はともに、バルブゲート４６の先端側に設けられたゲート開口５６を介してキャビティ４２に連通する。

バルブピン４８は、バルブゲート４６の挿通孔５４内を溶融樹脂１２の射出方向に移動可能である。図２及び図３Ａに示すように、バルブピン４８が挿通孔５４内をキャビティ４２に接近する側に移動して、バルブゲート４６のゲート開口５６を閉塞することで、ゲート流路５２が全閉される。これにより、バルブゲート４６のゲート流路５２を介したキャビティ４２への溶融樹脂１２の供給が停止される。

一方、図３Ｂ～図３Ｄに示すように、バルブピン４８がバルブゲート４６内をキャビティ４２から離間する側に移動して、バルブゲート４６のゲート開口５６を開放することでゲート流路５２が開かれる。これにより、バルブゲート４６のゲート流路５２を介したキャビティ４２への溶融樹脂１２の供給が開始される。

なお、図２には、ノズル部３０とゲート機構４４とを連通させる１個のランナー３６と、キャビティ４２に連通する１個のゲート機構４４とが記載されている。しかしながら、ゲート機構４４は、キャビティ４２の複数箇所に連通するように複数個設けられてもよい。この場合、ノズル部３０から射出される溶融樹脂１２を各ゲート機構４４に導くべく、ランナー３６もゲート機構４４の個数に応じて複数個設けられる。

調整部５０は、図３Ａに示す全閉位置と、図３Ｄに示す全開位置との間でバルブゲート４６に対するバルブピン４８の位置調整を行う。全閉位置にあるバルブピン４８は、ゲート開口５６を閉塞する。全開位置にあるバルブピン４８は、ゲート開口５６から離間することで、バルブゲート４６の開度を最大値とする。バルブゲート４６の開度は、ゲート開口５６近傍に形成される溶融樹脂１２の流路の最小断面積である。上記のようにして、調整部５０によりバルブピン４８の位置調整を行うことで、バルブゲート４６の開度を調整することができる。

不図示ではあるが、調整部５０は、例えば、アクチュエータ及び駆動ロッドから構成することができる。この場合、バルブピン４８は駆動ロッドに取り付けられている。アクチュエータは、電子制御式であり、不図示のモータを用いたボールネジ駆動等により、駆動ロッドを進退させる。アクチュエータが駆動ロッドを繰り出すことにより、バルブピン４８は全閉位置に向かって移動する。一方、アクチュエータが駆動ロッドを引き込むことにより、バルブピン４８は全開位置に向かって移動する。

また、アクチュエータは、駆動ロッドを進退の途中で停止させることが可能である。駆動ロッドの停止に伴ってバルブピン４８も停止する。このため、調整部５０は、例えば、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、バルブピン４８を全閉位置と全開位置の間の任意の位置に停止させることができる。つまり、バルブゲート４６の開度を所定の大きさに設定することができる。

制御部１４は、キャビティ４２に対する溶融樹脂１２の供給タイミングに応じて、調整部５０を制御する。この制御により調整部５０は、キャビティ４２に対する溶融樹脂１２の供給開始時には、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２がせん断発熱により昇温して第１温度域の高温樹脂となるようにバルブゲート４６の開度を調整する。

第１温度域は、溶融樹脂１２の種類、キャビティ４２の形状、射出圧力、射出速度等に応じて設定され、通常の射出成形時にキャビティ４２に供給される溶融樹脂１２の温度である。なお、例えば、ポリプロピレンの溶融樹脂１２からフロントバンパを射出成形する場合、第１温度域は２００℃～３００℃とすることが挙げられるが、特にこれには限定されない。バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が第１温度域の高温樹脂となるバルブゲート４６の開度は、予めの実験やシミュレーション等によって求めることができる。

また、上記のようにしてキャビティ４２に所定量の高温樹脂を供給した後である高温樹脂供給後には、調整部５０は、制御部１４の制御により、バルブゲート４６の開度を大きくする。これにより、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２を第１温度域よりも低い第２温度域の低温樹脂とする。

第２温度域は、溶融樹脂１２の種類、キャビティ４２の形状、射出圧力、射出速度等に応じて設定され、溶融樹脂１２の流動可能限界温度以上であって、第１温度域よりも低い温度である。なお、例えば、ポリプロピレンの溶融樹脂１２からフロントバンパを射出成形する場合、第２温度域は、第１温度域よりも１５℃～２０℃低い温度とすることが挙げられるが、特にこれには限定されない。バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が第２温度域の低温樹脂となるバルブゲート４６の開度は、予めの実験やシミュレーション等によって求めることができる。

本実施形態では、図３Ｄに示すように、バルブピン４８が全開位置にあるとき、該バルブピン４８の先端とゲート流路５２内の溶融樹脂１２との接触面積が最小となる。また、本実施形態では、バルブピン４８が全開位置にあるとき、すなわち、バルブゲート４６の開度を最大にしたとき、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が第２温度域となるように設定されている。この設定は、例えば、ゲート開口５６の面積との関係において、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６に供給される溶融樹脂１２の温度、射出圧力、射出速度等を制御部１４により制御することにより行うことができる。

また、本実施形態では、キャビティ４２への高温樹脂供給後、調整部５０は、バルブゲート４６の開度を段階的に大きくして、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が低温樹脂となるバルブゲート４６の開度に到達させる。これにより、バルブゲート４６を介してキャビティ４２に供給される溶融樹脂１２は、第１温度域の高温樹脂から段階的に降温して第２温度域の低温樹脂となる。

本実施形態に係る射出成形装置１０は、基本的には上記のように構成される。以下、本実施形態に係る射出成形方法について、射出成形装置１０を用いて射出成形品を得る場合を例に挙げて説明する。この射出成形方法では、図２に示すように、型締駆動機構２４により可動盤２２を固定盤２０に接近させることで、固定金型３８及び可動金型４０を型閉じし、互いの間にキャビティ４２を形成する。また、ホッパ３４を介して加熱バレル２８に樹脂を供給し、該加熱バレル２８内に所定の温度の溶融樹脂１２を貯留しておく。

さらに、射出駆動部３２により加熱バレル２８内の溶融樹脂１２を、ノズル部３０を介して金型２６のランナー３６に射出する。この際、調整部５０は、バルブピン４８を全閉位置に配置する。これにより、バルブゲート４６のゲート開口５６は閉塞される。このため、ランナー３６からバルブゲート４６のゲート流路５２に供給された溶融樹脂１２は、該ゲート流路５２内で留まり、キャビティ４２には供給されない。本実施形態では、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６のゲート流路５２に供給される溶融樹脂１２の温度は、第１温度域よりも低温に設定されている。

次に、図３Ｂに示すように、調整部５０によりバルブピン４８をキャビティ４２から離間する側に移動させて、ゲート開口５６を開くことにより、キャビティ４２に対する溶融樹脂１２の供給を開始する。この供給開始時に、第１温度域の高温樹脂をキャビティ４２に供給する高温樹脂供給工程を行う。

ところで、バルブゲート４６のゲート流路５２を流れる溶融樹脂１２の速度は、バルブゲート４６の内壁面に近接する側で遅く、内壁面から離間する側（中心側）で速くなる。このように異なる速度で移動する隣接した層流間の摩擦によって溶融樹脂１２にはせん断発熱が生じる。せん断発熱は、バルブゲート４６の開度が小さいほど高くなる。

高温樹脂供給工程では、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２がせん断発熱により昇温して第１温度域となるように、バルブピン４８によりバルブゲート４６の開度を調整した状態で、溶融樹脂１２の供給を開始する。この際のバルブゲート４６の開度は、バルブピン４８の先端がゲート開口５６に近接して配置されることにより、ゲート開口５６の面積よりも小さくなっている。

高温樹脂供給工程では、上記のようにバルブゲート４６の開度を小さくする方向に調整することで、ゲート流路５２を通過する溶融樹脂１２のせん断発熱量を大きくすることができる。このため、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６に供給される溶融樹脂１２よりも高温の高温樹脂をキャビティ４２に供給することができる。高温樹脂供給工程において、キャビティ４２に供給される高温樹脂の供給量（高温樹脂供給量）は、溶融樹脂１２の種類や、キャビティ４２の形状等に応じて設定される。高温樹脂供給量は、後述するように射出成形品の表面層を形成可能な量であることが好ましい。

上記のようにして高温樹脂をキャビティ４２に供給した高温樹脂供給後、図３Ｃに示すように、調整部５０によりバルブピン４８をキャビティ４２から離間する側にさらに移動させて、バルブゲート４６の開度を大きくする徐冷工程を行う。徐冷工程では、高温樹脂供給工程におけるバルブピン４８の位置よりもキャビティ４２から離間する側であって、全開位置よりもキャビティ４２に接近する側にバルブピン４８を配置する。これによって、第１温度域の高温樹脂よりも低温であって、第２温度域の低温樹脂よりも高温である溶融樹脂１２をキャビティ４２に供給することができる。

なお、徐冷工程では、図３Ｃに示すバルブピン４８の位置のみではなく、図３Ｂに示す高温樹脂供給工程におけるバルブピン４８の位置と、図３Ｄに示す全開位置との間の複数の位置にバルブピン４８を配置しつつ、溶融樹脂１２をキャビティ４２に供給することが好ましい。すなわち、バルブピン４８を、図３Ｃの位置から図３Ｄの位置に向かって徐々に（段階的に）移動させつつ、溶融樹脂１２をキャビティ４２に供給することが好ましい。この場合、バルブゲート４６を介してキャビティ４２に供給される溶融樹脂１２の温度を第１温度域から第２温度域へと降温する速度を遅くして、溶融樹脂１２を効果的に徐冷することが可能になる。

次に、図３Ｄに示すように、調整部５０によりバルブピン４８を全開位置に移動させて、バルブゲート４６の開度を最大にする。これにより、第２温度域の低温樹脂をキャビティ４２に供給する低温樹脂供給工程を行う。つまり、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６に供給される溶融樹脂１２の温度は、バルブピン４８により開度を最大にしたバルブゲート４６を通過することで第２温度域となる温度に設定されている。

低温樹脂供給工程によりキャビティ４２に供給された低温樹脂は、キャビティ４２に先行して供給されていた高温樹脂の内側を、該高温樹脂を押しながら流れる。つまり、高温樹脂は、キャビティ４２の内壁に近接する側を流れ、低温樹脂は、キャビティ４２の内壁から離間する側を流れる傾向にある。

キャビティ４２に対して所定量の低温樹脂を供給した後、調整部５０によりバルブピン４８を全閉位置に移動させる。これにより、キャビティ４２に対する溶融樹脂１２の供給を停止する。低温樹脂供給工程においてキャビティ４２に供給される低温樹脂の供給量（低温樹脂供給量）は、高温樹脂供給工程における高温樹脂供給量よりも少ない。また、低温樹脂供給量は、溶融樹脂１２の種類や、キャビティ４２の形状等に応じて設定される。

低温樹脂供給工程の後、キャビティ４２内の溶融樹脂１２が降温させて固化する固化工程を経て、射出成形品が得られる。この射出成形品は、型締駆動機構２４により固定金型３８及び可動金型４０を型開きした後、不図示の押出機構等によって押圧されることで金型２６から取り外される。

射出成形方法及び射出成形装置１０では、上記の工程を繰り返し実行可能であり、例えば、射出成形品を１回成形する動作をサイクル動作として繰り返すことが可能である。一連のサイクル動作を実行する時間をサイクルタイムという。

固化工程において、キャビティ４２内の高温樹脂が固化することで、射出成形品の外側の部分である表面層が形成される。また、キャビティ４２内の低温樹脂が固化することで、射出成形品の内側の部分であるコア層が形成される。

このように、射出成形品の表面層が、せん断発熱により昇温されて粘度が低下した高温樹脂から形成されるため、射出成形品の外観不良の発生を抑制することができる。また、射出成形品のコア層が、高温樹脂より低温の低温樹脂から形成されるため、例えば、射出成形品の全体を高温樹脂から形成する場合よりも、溶融樹脂１２が固化する時間を短縮できる。すなわち、射出成形品を効率的に得ることができ、サイクルタイムを短縮することが可能になる。

以上から、本実施形態に係る射出成形方法及び射出成形装置１０によれば、バルブゲート４６を介してキャビティ４２に溶融樹脂１２を供給する際、バルブゲート４６を開閉するバルブピン４８の位置を調整でき、これによって、バルブゲート４６の開度を調整できる。バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２のせん断発熱量は、バルブゲート４６の開度に応じた大きさとなる。このため、バルブゲート４６の開度をバルブピン４８により調整するという、大型化が抑制された簡単な構成により、キャビティ４２に供給する溶融樹脂１２の温度を調整することができる。

従って、上記の通り、キャビティ４２に対する溶融樹脂１２の供給開始時には、バルブゲート４６の開度を調整することで、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２をせん断発熱により昇温させて高温樹脂とすることができる。また、キャビティ４２への高温樹脂供給後には、バルブゲート４６の開度を大きくして、せん断発熱量を小さくすることで、第１温度域よりも低い第２温度域とした低温樹脂をキャビティ４２に供給することができる。その結果、大型化が抑制された簡単な構成により、外観不良が抑制された射出成形品を効率的に得ることが可能になる。

上記の実施形態に係る射出成形方法では、高温樹脂供給工程と低温樹脂供給工程との間に、徐冷工程を行い、徐冷工程では、バルブゲート４６の開度を段階的に大きくして溶融樹脂１２を第１温度域から第２温度域へと段階的に降温させつつキャビティ４２に供給することとした。

また、上記の実施形態に係る射出成形装置１０では、調整部５０は、高温樹脂供給後、バルブゲート４６の開度を段階的に大きくして、バルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が低温樹脂となるバルブゲート４６の開度に到達させることとした。

これらの場合、溶融樹脂１２の温度を第１温度域から第２温度域へと段階的に降温させながらキャビティ４２に供給することができる。これにより、最終的に得られる射出成形品にフローマーク等の外観不良が生じることを一層効果的に抑制することが可能になる。

ここで、例えば、特許文献１（特開２０２０－４０２９３号公報）に記載のホットランナユニット（不図示）では、キャビティに供給する溶融樹脂の温度を、高温流路部での加熱温度と、低温流路部での保温温度との２段階に調整できるのみである。このようなホットランナユニットにおいて、キャビティに供給する溶融樹脂の温度を、加熱温度から保温温度へと段階的に調整するためには、高温流路部と低温流路部との間に、加熱温度と保温温度との間の温度となるように溶融樹脂を加熱するヒータ等をさらに備える必要がある。このため、溶融樹脂の温度を調整するための構成が大型で複雑となる。

一方、本実施形態に係る射出成形方法及び射出成形装置１０では、調整部５０によりバルブピン４８の位置を調整することで溶融樹脂１２の温度を調整することが可能である。このため、溶融樹脂１２を第１温度域から第２温度域へと徐冷しながらキャビティ４２に供給しても、射出成形装置１０が大型化や複雑化することを効果的に回避できる。なお、射出成形方法は、徐冷工程を有していなくてもよい。

上記の実施形態に係る射出成形方法では、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６に供給される溶融樹脂１２は、バルブピン４８により開度を最大にしたバルブゲート４６を通過して前記第２温度域となる温度であり、低温樹脂供給工程では、バルブゲート４６の開度を最大にすることとした。

また、上記の実施形態に係る射出成形装置１０では、溶融樹脂供給源１６がバルブゲート４６に供給する溶融樹脂１２は、バルブピン４８により開度を最大にしたバルブゲート４６を通過することで第２温度域となる温度であり、調整部５０は、低温樹脂をキャビティ４２に供給する際、バルブゲート４６の開度を最大にすることとした。

これらの場合、図３Ｂに示すバルブゲート４６を通過する溶融樹脂１２が高温樹脂となるバルブピン４８の位置から、図３Ｄに示す全開位置までの間を有効に利用して、溶融樹脂１２の温度を第１温度域と第２温度域との間で容易に調整することが可能になる。

また、キャビティ４２に高温樹脂を供給する際、バルブピン４８は、高温樹脂の温度に応じて高温になっている。上記の通り、バルブピン４８が全開位置にあるとき、該バルブピン４８の先端とゲート流路５２内の溶融樹脂１２との接触面積が最小となる。このため、高温樹脂供給後に、溶融樹脂１２がバルブピン４８との接触により昇温することを抑制でき、キャビティ４２に供給する溶融樹脂１２の温度を精度よく調整することが可能になる。

なお、上記には限定されず、溶融樹脂供給源１６からバルブゲート４６に供給される溶融樹脂１２は、バルブピン４８により最大開度よりも小さい開度にしたバルブゲート４６を通過して第２温度域となる温度であってもよい。

上記の実施形態に係る射出成形方法では、低温樹脂供給工程でキャビティ４２に供給される低温樹脂の供給量（低温樹脂供給量）は、高温樹脂供給工程でキャビティ４２に供給される高温樹脂の供給量（高温樹脂供給量）よりも少ないこととした。この場合、射出成形品の外観不良の発生を一層効果的に抑制しつつ、射出成形品を効率的に得ることができる。

上記の実施形態に係る射出成形方法では、バルブゲート４６は、キャビティ４２の他部位よりも厚さが厚い肉厚部４２ａに連通し、低温樹脂供給工程でキャビティ４２に供給された低温樹脂は、バルブゲート４６の近傍で固化して射出成形品を形成することとした。

この場合、バルブゲート４６の近傍に供給された低温樹脂を、速やかに降温させて固化することができるため、溶融樹脂１２の逆流等を抑制でき、射出成形品の外観不良を一層効果的に抑制できる。

また、キャビティ４２の肉厚部４２ａに供給される低温樹脂の割合を大きくすることができる。肉厚部４２ａは、キャビティ４２の他部位に比して体積が大きい分、降温速度が遅くなり易い。このため、上記のように、肉厚部４２ａに供給される低温樹脂の割合を大きくすることで、肉厚部４２ａを速やかに降温させ、射出成形品を効率的に得ることが可能になる。

本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改変が可能である。

１０…射出成形装置 １２…溶融樹脂
１６…溶融樹脂供給源 ２６…金型
４２…キャビティ ４２ａ…肉厚部
４６…バルブゲート ４８…バルブピン
５０…調整部

Claims (8)

1. 溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を、バルブピンにより開閉されるバルブゲートを介して金型のキャビティに供給する射出成形方法であって、
   前記キャビティに対する前記溶融樹脂の供給開始時に、第１温度域の前記溶融樹脂である高温樹脂を前記キャビティに供給する高温樹脂供給工程と、
   前記キャビティに前記高温樹脂を供給した高温樹脂供給後に、前記第１温度域よりも低い第２温度域の前記溶融樹脂である低温樹脂を前記キャビティに供給する低温樹脂供給工程と、
   を有し、
   前記高温樹脂供給工程では、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂がせん断発熱により昇温して前記第１温度域となるように、前記バルブピンにより前記バルブゲートの開度を調整し、
   前記低温樹脂供給工程では、前記高温樹脂供給工程よりも前記バルブゲートの開度を大きくすることで、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂を第２温度域にする、射出成形方法。
2. 請求項１記載の射出成形方法において、
   前記高温樹脂供給工程と前記低温樹脂供給工程との間に、徐冷工程を行い、
   前記徐冷工程では、前記バルブゲートの開度を段階的に大きくして前記溶融樹脂を前記第１温度域から前記第２温度域へと段階的に降温させつつ前記キャビティに供給する、射出成形方法。
3. 請求項２記載の射出成形方法において、
   前記溶融樹脂供給源から前記バルブゲートに供給される前記溶融樹脂は、前記バルブピンにより開度を最大にした前記バルブゲートを通過して前記第２温度域となる温度であり、
   前記低温樹脂供給工程では、前記バルブゲートの開度を最大にする、射出成形方法。
4. 請求項１～３の何れか１項に記載の射出成形方法において、
   前記低温樹脂供給工程で前記キャビティに供給される前記低温樹脂の供給量は、前記高温樹脂供給工程で前記キャビティに供給される前記高温樹脂の供給量よりも少ない、射出成形方法。
5. 請求項１～４の何れか１項に記載の射出成形方法において、
   前記バルブゲートは、前記キャビティの他部位よりも厚さが厚い肉厚部に連通し、
   前記低温樹脂供給工程で前記キャビティに供給された前記低温樹脂は、前記バルブゲートの近傍で固化して射出成形品を形成する、射出成形方法。
6. 溶融樹脂供給源から供給される溶融樹脂を、金型のキャビティに供給する射出成形装置であって、
   前記キャビティに連通するバルブゲートと、
   前記バルブゲートを開閉するバルブピンと、
   前記バルブゲートを全開する全開位置及び前記バルブゲートを全閉する全閉位置の間で前記バルブピンの位置調整を行うことで、前記バルブゲートの開度を調整可能な調整部と、
   を備え、
   前記調整部は、
   前記キャビティに対する前記溶融樹脂の供給開始時には、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂がせん断発熱により昇温して第１温度域の高温樹脂となるように前記バルブゲートの開度を調整し、
   前記キャビティに前記高温樹脂を供給した高温樹脂供給後には、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂が前記第１温度域よりも低い第２温度域の低温樹脂となるように前記バルブゲートの開度を大きくする、射出成形装置。
7. 請求項６記載の射出成形装置において、
   前記調整部は、前記高温樹脂供給後、前記バルブゲートの開度を段階的に大きくして、前記バルブゲートを通過する前記溶融樹脂が前記低温樹脂となる前記バルブゲートの開度に到達させる、射出成形装置。
8. 請求項６又は７記載の射出成形装置において、
   前記溶融樹脂供給源が前記バルブゲートに供給する前記溶融樹脂は、前記バルブピンにより開度を最大にした前記バルブゲートを通過することで前記第２温度域となる温度であり、
   前記調整部は、前記低温樹脂を前記キャビティに供給する際、前記バルブゲートの開度を最大にする、射出成形装置。

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