JP2662023B2 - 射出成形方法及びその装置 - Google Patents

射出成形方法及びその装置

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、成形キャビティを区画する射出成形型を同
射出成形型を流れる熱媒体によって加熱又は冷却する形
式の合成樹脂材料の射出成形方法及び中子と型、加熱又
は冷却する熱媒体の貫流チャンネル並びに成形キャビテ
ィを有する射出成形装置に関する。
［従来の技術］ なし ［発明が解決しようとする課題］ 本発明は、複雑な流れ特性（kritisches Flussverha
lten）を有する極めて敏感な合成樹脂材の寸法及び形状
を正確にかつ経済的に製造可能にして、更に肉厚が薄
く、射出成形型内に長い流動路を必要とするような製品
も製造できる合成樹脂製造方法を提供することを目的と
する。
更に、本発明は上記製造法に適した射出成形装置及び
方法を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 前記した目的を達成するために本願第１発明は、所望
の形状をなすキャビティ及び同キャビティに樹脂材料を
導入するための湯口を備えた成形型と、同成形型を循環
し、前記キャビティの形状にほぼ追従する形状をなす内
方熱媒体循環路と、内方熱媒体循環路から分離され、さ
らには前記キャビティ及び湯口を時間差をもって、別個
に加熱及び冷却すべく湯口領域を包囲する外方熱媒体循
環路と、同内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循環路内の
熱媒体の通過を規制して、成形型の加熱を所望の温度に
制御するとともに、前記湯口から離間した領域から冷却
を開始して、時間差をもって湯口に向かって冷却を進め
る制御手段とを設けたことをその要旨とする。
また、本願第２発明は、キャビティを有する成形型を
設けることと、樹脂材料を射出するに先立ち、成形型中
に熱媒体を循環させて成形型の温度を樹脂材料のの融点
以上に上昇させることと、成形型に樹脂材料が射出され
たとき、成形型内の熱媒体の流れを停止させることと、
同キャビティが射出された樹脂材料によって満たされた
後、熱媒体を循環させて成形型の温度を樹脂材料の冷却
点よりも下降させることとからなる。
［作用］ 上記した手段を採用したことにより、本願第１発明は
成形型の湯口を介してキャビティ内に注入された樹脂材
料は、成形型が内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循環路
にて加熱されているため、たキャビティ内にくまなく行
き渡る。このあと、キャビティは内方熱媒体循環路及び
外方熱媒循環路によって冷却され、さらに湯口は制御手
段の作用に基づき外方熱媒体循環路によってキャビティ
主要部よりも遅れて冷却される。
また、本願第２発明は樹脂材料を射出するに先立ち、
成形型中に熱媒体を循環させて成形型の温度を樹脂材料
のの融点以上に上昇させ、成形型に樹脂材料が射出され
たとき、成形型内の熱媒体の流れを停止させてキャビテ
ィ内に静圧を付与し、キャビティが射出された樹脂材料
によって満たされた後、熱媒体を循環させて成形型の温
度を樹脂材料の冷却点よりも下降させる。
［実施例］ 以下、添付した図面を参照して本発明を具体化した一
実施例を詳細に説明する。
まず、射出成形装置の細部、特に、射出成形型及び熱
媒体に関連する装置について説明する。
図面において、射出成形機１は合成樹脂材料を射出成
形型３に供給するためのノズル２を備えている。
射出成形型３は、Ａ−Ａ線に沿って分割されており、
左方の射出成形型部分５と右方の射出成形型部分６とを
備えている。
射出成形プロセスを実施する場合、射出成形型３を閉
成させ、両射出成形型部分5,6を相互に押圧させる。前
記射出成形型３には成形キャビティ７（分り易いように
射出注入された合成樹脂材料８が充填された状態を図示
する）を備え、内側の薄肉状の区画壁９及び外側の同じ
く薄肉状をなす区画壁10によって区画されている。外側
の区画壁10には、射出成形型３の注入口範囲まで延びる
湯口ブッシュ11が形成されている。内側の区画壁９は射
出成形型３の中子12とは別個の挿入部材として構成さ
れ、同中子12に固定されている。そして、この区画壁９
の一部は射出成形型３の中子12の周囲に外殻部材13を形
成している。
本実施例においては、区画壁9,中子12等からなるユニ
ットは、左側の射出成形型部分５内に配設されている。
成形キャビティ７とは反対側に位置する区画壁９の内側
面は、中子12の周囲にスリーブ状に延びていて熱媒体内
側循環路17に接続された貫流チャンネル14の１つの壁を
形成している。
更に、熱媒体内側循環路17は中子12のほぼ中子範囲を
通り、同熱媒体内側循環路17に接続された帰還チャンネ
ル15を備えている。この熱媒体内側循環路17の入口18
は、中子12を囲み、且つ内側の区画壁９の形状に対応し
て延びる環状チャンネル19に接続されている。内側の区
画壁９は、外側の射出成形型部分21に対して空隙20によ
って断熱して配置されている。
外側の区画壁10は、同じく挿入部材の形に形成され、
右側の射出成形部分６に設けてある。前記外側の区画壁
10のために、熱媒体外側循環路22が別個に設けてある。
外側の区画壁10の成形キャビティ７とは反対側にある面
は直接に熱媒体外側循環路22の貫流チャンネル23の１つ
の境壁を形成している。前記した熱媒体外側循環路22は
成形キャビティ７の大径範囲を囲む第１チャンネル部分
24と、このチャンネル部分24に連続していて一体の湯口
ブッシュ11をスリーブ状に囲む小径の第２チャンネル部
分25とを有している。
前記熱媒体外側循環路22の入口26は第１チャンネル部
分24に接続され、また熱媒体外側循環路22の出口27は第
２チャンネル部分25に接続されている。更に、入口26及
び出口27は、射出成形型３のほぼ直径方向において互い
に対向している。これにより、両チャンネル部分24,25
の径が異なるにもかかわらず、これらチャンネル部分2
4,25には熱媒体が均一に貫流する。なお、本実施例の場
合、熱媒体外側循環路22は射出成形型３の右方射出成形
型部分６に構成されている。
前記射出成形型３の外側の区画壁10は、射出成形型３
の空隙29によって断熱されるように配置されている。更
に、空隙によって、左方及び右方の射出成形型部分5,6
間の伝熱が阻止されている。
射出成形型３の左端部においてエゼクタ30はエゼクタ
ピン32を担持するエゼクタプレート31を有し、射出成形
型３において射出成形品Ｗの成形が終了した後に、これ
を排出するようになっている。射出成形品Ｗの成形後、
射出成形型部分5,6をＡ−Ａ線の範囲において矢印で示
すように互いに引離す。この場合、射出成形品Ｗは、左
方の射出成形型部分５に設けた内側の区画壁９に付着し
た状態に保持される。上記したように、左方の射出成形
型部分５を操作するときに、エゼクタピン32は対応する
チャンネル内に入り、射出成形型３の内側の区画壁９か
ら射出成形品Ｗを押出す。上記のように、射出成形型３
から射出成形品Ｗを取出した後、左右の射出成形型部分
5,6を再び閉鎖させ、エゼクタ装置30を基本姿勢に戻
す。
更に、対応する制御弁36,37によって熱媒体内側循環
路17及び熱媒体外側循環路22に接続される加熱装置34及
び冷却装置35が設けられている。
以下に、前記の射出成形装置の詳細及びその操作方法
について説明する。
射出成形機１は、合成樹脂材料、例えば射出可能なフ
ッ素系合成樹脂材（例えば、PFA,PVDF）のような敏感な
合成樹脂材を処理する。前記合成樹脂材の溶融温度は約
300〜400℃の範囲にある。別の合成樹脂材、特に複雑な
流れ特性を有する合成樹脂材も射出成形機１における通
常の態様で処理できる。前記射出成形機１における合成
樹脂材料の処理中、射出成形型３（特に、内側の区画壁
９及び外側の区画壁10）を熱媒体内側循環路18と熱媒体
外側循環路22と、これら循環路17,22に対応する貫流チ
ャンネルとを介して合成樹脂材の融点よりも高い温度に
加熱する。
上記の場合、熱媒体内側循環路17及び熱媒体外側循環
路22はともに熱媒体を加熱する加熱装置35に接続され
る。液状熱媒体としては例えば、オイルを使用するのが
好ましい。このようにして、加熱装置35により加熱され
た液状熱媒体は、加熱装置35から流出して、熱媒体内側
循環路17及び熱媒体外側循環路22を循環する。射出成形
型３の内外側の区画壁9,10は適切に加熱されるので、合
成樹脂材の融点以上の温度へのこの加熱は、エネルギー
を節減し、かつ比較的短い時間内に達成できる。
この射出成形機１にて材料を処理すると、射出成形プ
ロセスが開始され、射出成形機１のノズル２を介して射
出成形型３の成形キャビティ７に材料が射出注入され
る。この射出注入プロセスの開始時、熱媒体内側循環路
17及び熱媒体外側循環路22における貫流は阻止されるの
で、上記熱媒体循環路17,22に対応する貫流チャンネル
には、液状熱媒体が完全に充填される。
チャンネル内において充填された液状熱媒体は両循環
路17,22内において静圧として内外側の区画壁9,10に作
用する。従って、区画壁9,10には全域にわたって均等な
圧力が付与され、成形キャビティ７内に樹脂材料が噴射
注入されている間も区画壁9,10を安定した状態で保持す
る。よって、区画壁9,10が樹脂材料の注入圧にて変形さ
れることがない。
この射出成形型３は、成形キャビティ７内に射出注入
される流動性の合成樹脂材料の融点以上に加熱されるの
で、射出注入された材料は成形キャビティ７の最外側端
まで流動することができる。従って、成形キャビティ７
内には流動可能な状態の合成樹脂材料が完全に充填され
る。
射出注入プロセスが終わると、熱媒体内側循環路17及
び熱媒体外側循環路22は冷却装置34に接続され、剪断破
壊の危険性が確実に回避され、かつ射出成形品Ｗが十分
な形状安定性を有するよう、射出成形型３の成形キャビ
ティ７内の合成樹脂材料の冷却制御が行われる。
このため、特に冷却は湯口から遠い箇所、即ち成形キ
ャビティ７における湯口ブッシュ11から最も離れた範囲
から開始され、これに当たってはまず最初に熱媒体内側
循環路17が冷却装置34に接続される。前記内側循環路17
は区画壁９を介して成形キャビティ７の内側内壁面を冷
却する。すると、区画壁９の内側付近に滞留する樹脂材
料の凝固が始まる。続いて、熱媒体外側循環路22が冷却
装置34に接続される。循環路22は湯口ブッシュ11から最
も離間した位置から区画壁10の外側内壁面を冷却し、同
外側内壁面近傍における樹脂材料の凝固を促す。この
後、熱媒体外側循環路22は湯口領域を冷却し、同湯口領
域に滞留する樹脂材料を凝固させる。このように、キャ
ビティ７内の樹脂材料は別個に設けた両熱媒体循環路1
7,22によって湯口から離れた箇所から時間差をもって冷
却される。従って、通常の射出成形時において、キャビ
ティに注入された樹脂材料を一挙に冷却する際に現れる
材料の収縮が最小限に留まる。よって、射出成型品Ｗの
寸法誤差は極めて小さなものになる。
また、成形キャビティ７が長い流動路を備え、薄肉の
射出成形品Ｗを形成する場合も、上記の制御された冷却
によって、均一で高品質な射出成形品Ｗが得られる。こ
のプロセスの推移は、被加工合成樹脂材料毎に適合させ
ることができ、全装置の若干の試験運転を行うだけでよ
い。全装置の試験運転に基づき、時間的推移に関しても
最適な操作条件を求めることができる。
さらには、外側の射出成形型部分21,28に対して内外
側の区画壁9,10を断熱するために設けた空隙20,29によ
って、操作時に最適な温度管理を確実に行うことがで
き、熱損失を減少させることができる。
この場合、特に短時間内に目標とする比較的高い温度
に射出形成型３を加熱することができ、射出成形プロセ
スのサイクル時間を射出成形機１に有効に調和させるこ
とができる。
［発明の効果］ 以上詳述したようにこの発明は、複雑な流れ特性を有
する極めて敏感な合成樹脂材の寸法及び形状を正確にか
つ経済的に製造可能にして、更に肉厚が薄く、射出成形
型内に長い流動路を必要とするような製品も製造できる
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明に係る射出成形装置を示す断面図である。 １……成形型、７……キャビティ、８……合成樹脂材
料、11……湯口、17……内方熱媒体循環路、22……外方
熱媒体循環路、34,35……制御手段としての制御弁。

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所望の形状をなすキャビティ及び前記キャ
    ビティに合成樹脂材料を導入するための湯口を備えた成
    形型と、 前記成形型を循環し、前記キャビティの形状にほぼ追従
    する形状をなす内方熱媒体循環路と、 前記内方熱媒体循環路から分離され、さらには前記キャ
    ビティ及び湯口を時間調節可能な方法で徐々に、かつ別
    個に加熱及び冷却すべく湯口領域を包囲する外方熱媒体
    循環路と、 前記内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循環路内の熱媒体
    の通過を規制して、成形型の加熱を所望の温度に制御す
    るとともに、前記湯口から離間した領域から冷却を開始
    して、時間差をもって湯口に向かって冷却を進める制御
    手段と からなる射出成形装置。
  2. 【請求項２】前記キャビティと湯口領域とを区画するた
    めの挿入手段を備えてなる請求項１に記載の射出成形装
    置。
  3. 【請求項３】前記挿入手段はキャビティを形成すべく互
    いに離間して配置された２つの薄壁状部材を備えてなる
    請求項２に記載の射出成形装置。
  4. 【請求項４】前記成形型は相対移動可能な２個の金型と
    内部コアとを有し、一方の薄壁状部材は一方の金型内に
    おいて内部コアの外形に沿って延び、かつ同内部コアに
    対して連結固定された内部部材である請求項１乃至３の
    いずれかに記載の射出成形装置。
  5. 【請求項５】前記挿入部材の他方の薄壁状部材は、他方
    の金型内に配置された外部部材であり、前記キャビティ
    としての空間を形成すべく内部部材に対して距離を置い
    て配置されている請求項４に記載の射出成形装置。
  6. 【請求項６】前記成形型の湯口領域には湯口ブッシュを
    設けるとともに、前記外部部材は湯口ブッシュに一体的
    に連結されている請求項５に記載の射出成形装置。
  7. 【請求項７】前記成形型は外方成形部と、挿入手段及び
    外方成形部間において両者の熱絶縁を行うための絶縁手
    段を備えてなる請求項２に記載の射出成形装置。
  8. 【請求項８】前記絶縁手段は挿入手段及び外方成形部間
    における空隙である請求項７に記載の射出成形装置。
  9. 【請求項９】前記成形型の湯口領域において湯口ブッシ
    ュを有し、前記湯口ブッシュは挿入手段に一体的に連結
    されている請求項２乃至８のいずれかに記載の射出成形
    装置。
  10. 【請求項１０】前記挿入手段は前記キャビティに対して
    離間して対向する内壁及び外壁を形成し、これら内壁及
    び外壁がそれぞれ前記内方熱媒体循環路及び外方熱媒体
    循環路を構成する請求項２乃至９のいずれか１項に記載
    の射出成形装置。
  11. 【請求項１１】前記成形型は内方領域及び外方領域を備
    え、前記内方熱媒体循環路は内方領域に、また外方熱媒
    体循環路は外方領域に形成されている請求項１に記載の
    射出成形装置。
  12. 【請求項１２】前記成形型は内部コア及び外部成形部を
    備え、前記内方熱媒体循環路は内部コアに、また外方熱
    媒体循環路は外部成形部に形成されている請求項11に記
    載の射出成形装置。
  13. 【請求項１３】前記内方熱媒体循環路中の通路のうちの
    １個は、成形型の内部コアにおいてほぼ中央に延びる帰
    還チャンネルである請求項12に記載の射出成形装置。
  14. 【請求項１４】前記外方熱媒体循環路は成形型の対角線
    上において対向するように配置した入り口及び出口を有
    する請求項１に記載の射出成形装置。
  15. 【請求項１５】前記外方熱媒体循環路の出口は湯口領域
    の近傍に形成されている請求項14に記載の射出成形装
    置。
  16. 【請求項１６】加熱装置及び冷却装置を備え、これら装
    置は内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循環路に連結され
    ている請求項１に記載の射出成形装置。
  17. 【請求項１７】前記内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循
    環路を前記加熱装置及び冷却装置に選択的に接続し、前
    記成形型を所望の温度に加熱及び冷却制御するための制
    御弁を設けてなる請求項16に記載の射出成形装置。
  18. 【請求項１８】前記成形型内に収容され、前記キャビテ
    ィと湯口領域とを区画し、さらにはキャビティに樹脂材
    料を射出中に前記制御手段により加熱装置及び冷却装置
    から遮断された内方熱媒体循環路及び外方熱媒体循環路
    の通路内の熱媒体により支持される挿入手段を設けてな
    る請求項17に記載の射出成形装置。
  19. 【請求項１９】前記成形型は２個の金型を有し、前記内
    方熱媒体循環路の入り口及び出口は一方の金型に設けら
    れ、さらには外方熱媒体循環路の入り口及び出口は他方
    の金型に設けられている請求項18に記載の射出成形装
    置。
  20. 【請求項２０】薄壁状部材により区画されたキャビティ
    を有する成形型を設けることと、樹脂材料を射出するに
    先立ち、成形型中に熱媒体を循環させて成形型の温度を
    樹脂材料の融点以上に上昇させることと、 成形型に樹脂材料が射出されたとき、成形型内の熱媒体
    の流れを停止させることと、 前記キャビティが射出された材料によって満たされた
    後、熱媒体を循環させて成形型の温度を樹脂材料の冷却
    点よりも下降させ、湯口より離間した領域から冷却を始
    め、湯口領域に達するまで連続して時間制御をしながら
    徐々に冷却することと からなる樹脂材料の射出成型方法。
  21. 【請求項２１】成形型は湯口領域とコア領域とを有し、
    湯口領域はコア領域から分離されて加熱及び冷却される
    請求項20に記載の樹脂材料の射出成型方法。
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