JP2808057B2

JP2808057B2 - 複合射出成形方法

Info

Publication number: JP2808057B2
Application number: JP3354952A
Authority: JP
Inventors: 吉哉谷口
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 1991-12-19
Filing date: 1991-12-19
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2013-10-08
Also published as: JPH05169492A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スキン層形成材料を
充填した後、コア層形成材料を充填する複合射出成型方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】複合射出成形方法では、スキン層を構成
する成形材料をまず金型に充填し、次いでその後コア層
を形成する材料を充填し、最後にまたスキン層形成材料
を少量充填するいわゆるサンドイッチ成形プロセスが用
いられている。この方法は具体的には、図５に摸式的に
示される射出成形機を用いて行われている。この射出成
形機(H)は、スキン層形成材料(S)用の押出装置(Ts)とコ
ア層形成材料(K)用の押出装置(Tk)とを備え、これらの
押出装置の各ノズル(Ns)(Nk)を金型(M)に切換接続する
切換部(E)を有するものである。

【０００３】このような射出成形機(H)を使って上記サ
ンドイッチ成形プロセスを行うには、通常、図８に示す
充填プログラムに従って図５〜７のように作動されてい
る。すなわち上記プログラムでは、単位サイクル時間
（t₀→tc）のうち、最初の一定時間（t₀→ta）はスキン
層形成材料(S)を所定量だけ充填し（図５）、その後押
出装置(Ts)の作動を止めて切換部(E)によりノズル(Nk)
を金型に切換接続した後、次の一定時間（ta→tb）は押
出装置(Tk)からコア層形成材料(K)の一定量を充填し
（図６）、再び切換部(E)によりノズル(Ns)を金型に切
換接続して一定時間（tb→tc）スキン層形成材料(S)を
押出装置(Ts)により押し出してゲート部へ少量充填して
（図７）、射出単位サイクルを完了するよう作動されて
いる。

【０００４】しかしながら、上記のような作動プログラ
ムでは、時刻t₀→taにおける第１スキン層形成材料充填
動作と、時刻tb→tcにおける第２スキン層形成材料充填
動作との間は連続しておらず、またスキン層形成材料
(S)充填過程とコア層形成材料(K)充填過程との間には時
間差が存在しており、このために得られる射出成形品の
外部スキン層にはヘジテーションマークが発生し、商品
価値が下がるという問題がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明の目的
は、成形品のスキン層表面にヘジテーションマーク等が
生じなく商品価値の高い射出成形品を作製しうる複合射
出成形方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かくして本願『請求項
１』にかかる発明によれば、『スキン層形成材料（Ｊ
１）の射出充填途中の一定時間（ｔ _３ →ｔ _６）、スキン
層形成材料（Ｊ１）の射出充填量を減少させると共にこ
の充填量減少期間にコア層形成材料（Ｊ２）の射出充填
を並行して行う複合射出成形方法において、スキン層形
成材料（Ｊ１）の射出充填速度の減速開始と同時にコア
層形成材料（Ｊ２）の射出充填開始を行うこどを特徴と
する複合射出成形方法』が提供される。

【０００７】本発明の方法は、スキン層形成材料(J1)の
充填動作に中間停止が無く、またスキン層形成材料(J1)
の充填とコア層形成材料(J2)の充填との間には時間差が
生じないものであり、スキン層成形材料(J1)をまず金型
に充填して第１スキン層とし、次いでその後コア層形成
材料(J2)を所定量充填し、最後にまたスキン層形成材料
(J2)を少量充填して第２スキン層とするいわゆる従来の
サンドイッチ成形プロセスに好適に用いることができ
る。

【０００８】本発明の方法において、射出充填量は射出
充填の全過程を通じて一定量に調節されることが好まし
い。従って、スキン層形成材料(J1)の充填動作とコア層
形成材料(J2)の充填動作とが並行されるときは、必然的
にスキン層形成材料(J1)の充填量を減少して両者の充填
量の和が全体の充填量となるように調節される。この場
合、『請求項２』に示すように、『コア層形成材料(J2)
の射出充填開始と同時にスキン層形成材料(J1)の射出充
填量が減少し、所定時間後にコア層形成材料(J2)の射出
充填量がスキン層形成材料(J1)の射出充填量よりも多く
なり、一定時間経過後にコア層形成材料(J2)の射出充填
が完了されると共にスキン層形成材料(J1)の射出充填量
が復帰される』ように調節されることが好ましい。

【０００９】本願発明の方法を達成するには、スキン層
形成材料(J1)充填装置及びコア層形成材料(J2)充填装置
とを互いに独立して金型に接続する構成か、又はこれら
の充填装置を１つの合流部を介して金型に接続し各充填
装置での押出量を設定して押出した後合流部から供給す
る構成を有する射出成形装置を用いることが好ましい。

【００１０】

【作用】本願『請求項１』に係る発明によれば、射出充
填の全過程（t₀→t₈）を通じてスキン層形成材料(J1)の
充填動作が継続されているので、成形物表面は中間停止
することなく流動充填されるスキン層により形成される
ことになり、成形物表面にヘジテーションマーク等が発
生しなくなる。

【００１１】また本願『請求項２』に係る発明によれ
ば、コア層形成材料(J2)の射出充填が並行されるときは
コア層形成材料(J2)の充填量が主となるが、この間もス
キン層形成材料(J1)の充填動作は継続されているので、
意図する量のコア層形成材料(J2)が充填されると共に射
出充填の全過程（t₀→t₈）を通じて流動充填されるスキ
ン層により成形物表面が形成される。

【００１２】

【実施例】以下実施例により本発明を具体的に説明する
が、これによって本発明は限定されるものではない。実施例１図１は本願発明の方法を実施する複合射出成形機の一例
の平面図である。同図の複合射出成形機(A)は、中央に
樹脂射出装置(B)が設置されており、その両側に第１加
熱筒(C)並びに第２加熱筒(D)が平行に設置されており、
第１，第２加熱筒(C)(D)の先端に設けた第１，第２接続
筒(28)(29)によって樹脂射出装置(B)に接続されてい
る。第１，第２加熱筒(C)(D)の構造は既知の構造であ
り、第１，第２ホッパ(15)(16)から供給された各樹脂ペ
レットは内部の混練用スクリュ(17)(18)の回転によって
加熱混練されて前方に次第に押し出されて行く。

【００１３】上記樹脂射出装置(B)は図示しない支持台
上に固定されており、支持台は図示しないガイドレール
にて摺動自在に支持されている。支持台はセンタ軸(21)
を介して主駆動シリンダ(22)に接続されていて主駆動シ
リンダ(22)によって樹脂射出装置(B)及び両加熱筒(C)
(D)の全体が前後に移動し、樹脂射出装置(B)の外筒体
(1)の先端が金型(4)のスプルーブッシュ(23)に接離する
ようになっている。(24)は、主駆動シリンダの後部を固
定する固定支点である。

【００１４】第１，第２加熱筒(C)(D)は、センタ軸(21)
の両側に平行に配設されているサイド軸(25)に沿って樹
脂射出装置(B)と共にスライドするようになっている。
(26)は、第１，第２加熱筒(C)(D)に連なる第１，第２加
熱筒(C)(D)の本体部分(C1)(D1)に設けられたスライダで
あり、(27)は、サイド軸(25)を支持する支持サイド台で
ある。(15)(16)は、原料ペレットを供給するためのホッ
パで、第１，第２加熱筒(C)(D)に連なる本体部分(C1)(D
1)にそれぞれ設けられている。(C2)(D2)は、混練用スク
リュ(17)(18)を回転させるためのモータである。

【００１５】図２は、シリンダ部内蔵型樹脂射出装置
(B)の概略断面図である。主構造は、外筒体(1)、内筒体
(2)並びにニードル(3)、内筒体(2)を前進・後退させる
内筒用駆動シリンダ(B1)、内筒体(2)と共に移動し、ニ
ードル(3)を前進・後退させるニードル用駆動シリンダ
(B2)、ニードル(3)の位置を検出するための位置検出装
置(40a)、内筒体(2)の位置を検出するための位置検出装
置(40b)、ＣＰＵ(41)、内筒用駆動シリンダ(B1)を制御
する内筒用比例弁(42)、ニードル用駆動シリンダ(B2)を
制御するニードル用比例弁(43)とで構成されている。前
記比例弁(42)(43)はサーボ弁でもよい事は言うまでもな
い。

【００１６】外筒体(1)の前半は混練された第１樹脂(J
1)を充填するための第１樹脂充填射出部であり、後半部
分が作動部であって外筒シリンダ部(8)となっている。
この第１樹脂充填射出部である第１樹脂通過路(6)は外
筒体(1)の内周と内筒体(2)の外周とで構成されている。
更に、外筒体(1)の先端部には金型(4)に接続される外筒
ノズル孔(5)が穿設されており、その先端部内周面に
は、前進した内筒体(2)の前端外周面が接して前記第１
樹脂通過路(6)を閉塞する第１樹脂シール部(7)が形成さ
れている。外筒体(1)に接続された第１接続筒(28)は、
第１加熱筒(C)の先端部分を前記第１樹脂通過路(6)に連
通するように接続されている。

【００１７】内筒体(2)の前半は、混練された第２樹脂
(J2)を充填するための第２樹脂充填射出部であり、後半
部分が作動部であってその内周には内筒シリンダ部(11)
が形成されており、外周は外筒用ピストン部(10)となっ
ており、外筒シリンダ部(8)内に摺動自在に配設されて
いる。この第２樹脂充填射出部である第２樹脂通過路(1
2)は内筒体(2)の内周とニードル(3)の外周とで構成され
ている。更に、内筒体(2)の先端部には外筒ノズル孔(5)
に対応して内筒ノズル孔(9)が穿設されており、その先
端部内周面には、前進したニードル(3)の前端外周面が
接して前記第２樹脂通過路(12)を閉塞する第２樹脂シー
ル部(13)が形成されている。外筒体(1)に接続された第
２接続筒(29)は、第２加熱筒(D)の先端部分を前記第２
樹脂通過路(12)に連通するように接続されている。

【００１８】ニードル(3)の前半部分は、細径の樹脂充
填射出部で、後半部分が作動部であり、内筒用ピストン
部(14)となっていて前記内筒体(2)の内筒シリンダ部(1
1)にスライド自在に収納されている。ニードル(3)の前
半部の先端部分は、ニードル(3)が前進した時に内筒体
(2)の先端内周に形成された第２樹脂シール部(13)に挿
入されて第２樹脂通過路(12)を閉塞すると同時に金型
(4)内の樹脂に保圧をかける事が出来るようになってい
る。即ち、図３に示すように第２樹脂シール部(13)の入
り口部分とニードル(3)の先端挿入部(30)とが間隔(pf→
pe)だけ開いている状態から前進して両者が一致した地
点で第２樹脂シール部(13)が閉塞され、更に(pe→pd)だ
け前進することにより挿入代分だけ金型(4)内の樹脂に
近接した位置で強く保圧をかける事が出来るのである。

【００１９】位置検出装置(40a)は、ニードル(3)の後端
露出部に装着されていてニードル(3)と共に移動するも
のでニードル(3)の位置検出のために用いられるもの
で、例えば、ポテンショメータやエンコーダなどが使用
される。位置検出装置(40b)も同様で、内筒体(2)の後端
露出部に装着されていて内筒体(2)と共に移動し、内筒
体(2)の位置検出に用いられる。

【００２０】ＣＰＵ(41)は、位置検出装置(40a)(40b)か
らの信号の入力を受け、内筒用シリンダ部(B1)やニード
ル用シリンダ部(B2)の制御を行う比例弁(42)(43)又はサ
ーボ弁のフィードバック制御を行うものである。いまＣ
ＰＵ(41)は、単位サイクル時間（ｔ₀→ｔ₈）における内
筒体(2)及びニードル(3)の各位置を図３に示すように制
御すると共に、上記単位サイクル時間における第１樹脂
の射出速度（V₁）及び第２樹脂の射出速度（V₂）を図４
に示すプログラムに従って制御するよう設定されてい
る。すなわち、各時刻(t)における外筒体(1)に対する内
筒体(2)の先端の位置(P)との関係は、 t₀＝Pa，t₀→t₂
＝Pa→Pc，t₂→t₃＝Pc→Pb，t₃→t₆＝Pb，t₆→t₇＝Pb→
Pc，t₇→t₈＝Pc であり、一方各時刻(t)における内筒
体(2)に対するニードル(3)の先端の位置(p)との関係
は、t₀→t₂＝pe，t₂→t₄＝pe→pf，t₄→t₅＝pf，t₅→t₆
＝pf→pe，t₆→t₈＝pe となるように設定されている。

【００２１】以上の構成及び設定のもとで、第１樹脂(J
1)をスキン層形成用樹脂ペレット、第２樹脂(J2)をコア
層形成用樹脂ペレットとして説明する。まず、第１，第
２樹脂(J1)(J2)の樹脂ペレットを第１，第２ホッパ(15)
(16)に投入し、モータ(C2)(D2)を作動させて混練用スク
リュ(17)(18)を回転させると共に第１，第２加熱筒(C)
(D)の外周に巻着されているヒータ(H1)(H2)で樹脂ペレ
ット(J1)(J2)を加熱溶融させつつ混練し、順次前方に送
り出す。

【００２２】第１，第２加熱筒(C)(D)で十分に混練され
た第１，第２樹脂(J1)(J2)は、第１，第２接続筒(28)(2
9)を通って樹脂射出装置(B)の第１，第２樹脂通過路(6)
(12)にそれぞれ送り込まれるようになっている。

【００２３】成形開始前において、内筒用ピストン部(1
4)を作動させてニードル(3)を前進させその先端を内筒
体(2)の所定位置(pe)に位置させて第２樹脂シール部(1
3)を閉塞し、第２樹脂(J2)が内筒体(2)の先端の内筒ノ
ズル孔(9)から漏れないようにする。一方、内筒体(2)の
先端を外筒体(1)の所定位置(Pc)まで後退させて第１樹
脂シール部(7)を開放しておく。この状態で第１加熱筒
(C)のスクリュー(17)を作動させると先端部分に次第に
混練された第１樹脂(J1)が溜って行き、これに合わせて
スクリュ(17)が後退して行く。この作動によって所定量
の第１樹脂(J1)を溜めておき、再び内筒体(2)を所定位
置(Pa)まで前進させて外筒体(1)を閉塞しておく。次
に、ニードル(3)の先端を後方位置(pf)に移動させてニ
ードル(3)の先端挿入部(30)と第２樹脂シール部(13)と
の間を開放し、この状態で第２加熱筒(D)のスクリュー
(18)を作動させて同様にして所定量の第２樹脂(J2)を先
端部分に溜めておき、その後、ニードル(3)を前方位置
(pe)まで前進させて第２樹脂シール部(13)を閉塞してお
く。

【００２４】成形開始時（時刻t₀）において、内筒体
(2)の先端を外筒体(1)の開放位置(Pc)に向けて後退させ
ていき、スクリュー(17)を前進させると、先端部分に貯
留した混練第１樹脂(J1)が押し出される。押し出された
混練第１樹脂(J1)は第１接続筒(28)を通って第１樹脂通
過路(6)に入り、開放されている第１樹脂シール部(7)を
通って外筒体(1)の先端の外筒ノズル孔(5)から金型(4)
内に射出が開始される。この第１樹脂の射出速度は内筒
体(2)の先端が開放位置(Pc)に達した時刻(t₁)で最大射
出速度（V₁c）となり、この最大射出速度は時刻(t₂)ま
で維持される。

【００２５】時刻（ｔ２）において、内箇体（２）を前
進させ、ニードル（３）を後方に移動させると同時にス
クリュー（１８）を前進させ、先端部分に貯溜した混練
第２樹脂（Ｊ２）を押し出す。上記動作により、第１樹
脂（Ｊ１）の射出量が絞られると同時にその射出速度
（Ｖ１）も減少していき、内筒体（２）の先端が外箭体
（１）の中間位置（Ｐｂ）にきた時刻（ｔ３）で内筒体
（２）の前進が停止され、このとき射出速度は低速（Ｖ
１ｂ）となり、この射出速度（Ｖ１ｂ）は時刻（ｔ６）
まで維持される。一方第２樹脂（Ｊ２）は解放されてい
る第２樹脂シール部（１３）を通って内筒体（２）の内
筒ソズル孔（９）、外箇体（１）の先端の外筒ノズル孔
（５）を経て金型（４）内に射出が開始される。この第
２樹脂（Ｊ２）の射出速度（Ｖ２）はニードル（３）の
先端が内笥体（２）の後方位置（Ｐｆ）まで後退した時
刻（ｔ４）のとき最大（Ｖ２ｆ）となり、時刻（ｔ５）
までニードル（３）の先端がこの位置（Ｐｆ）に保持さ
れるので、上記最大射出速度（Ｖ２ｆ）は時刻（ｔ５）
まで維持される。時刻（ｔ５）においで、ニードル
（３）が前進されて第２樹脂（Ｊ２）の射出量が絞られ
ると同時にその射出速度（Ｖ２）も低減していき、ニー
ドル（３）の先端が内筒体（２）の前方位置（Ｐｅ）に
きた時刻（ｔ６）で内筒体（２）が閉塞され、第２樹脂
（Ｊ２）の射出が停止される。

【００２６】時刻(t₆)において、内筒体(2)が外筒体(1)
の後方位置(Pc)に向けて後退し、第１樹脂の射出量が増
加しその射出速度(V₁)も上昇して、内筒体(2)の先端が
後方位置(Pc)に停止した時刻(t₇)のとき最大(V₁c)とな
る。この最大射出速度(V₁c)は時刻(t₈)まで維持され
る。上記時刻(t₈)で射出の単位サイクルが終了する。

【００２７】以上の作動により、射出開始時(t₀)から射
出終了時(t₈)までスキン層を形成する第１樹脂(J1)の射
出が継続されていることになり、単位サイクル間、常に
流動する第１樹脂(J1)に包まれて第２樹脂(J2)が射出充
填されるので、第２樹脂(J2)の射出充填は成形品の表面
層に影響を与えないこととなる。従って成形品の表面層
の性状は第１樹脂(J1)の充填速度によって決定されるこ
とになるが、この第１樹脂(J1)は単位サイクルの間を通
じて充填が続けられるので、得られる成形品の表面層に
は、ヘジテーションマーク等が発生しなくなる。

【００２８】なお、上記時刻(t₈)の後、内筒体(2)を前
進させてその先端を前方位置(Pa)に位置させて第１樹脂
シール部(7)を閉塞し、かつニードル(3)を前進させてそ
の先端を前方位置(pe)に位置させて第２樹脂シール部(1
3)を閉塞した状態で、さらにニードル(3)を前進させて
その先端を内方位置(pd)に位置させると、金型内の充填
樹脂に強く圧力がかかることとなる（保圧工程）。これ
により、中心部分に第２樹脂(J2)が、その外周を第１樹
脂(J1)が囲繞したスキン−コア型の成形品で、かつ密度
が十分高く冷却時の成形体の収縮並びに取出後の後収縮
もほとんどなく、キャビティ形状に極めて忠実な形状の
成形体が得られることとなる。

【００２９】

【発明の効果】本願発明によれば、スキン層形成材料の
射出が射出成形の単位サイクル間を通じて常に継続され
ているので、その間にコア層形成材料の射出が間欠的に
導入されてもその影響を受けず、滞留なく流動するスキ
ン層により成形品の表面にヘジテーションマーク等が生
じなくなる。これによって、商品価値の高い射出成形品
を作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の方法を実施する複合射出成形機の一
例の平面図

【図２】図１の成形機のシリンダ部内蔵型樹脂射出装置
の断面外略図

【図３】図２の射出装置の外筒体と内筒体とニードルの
位置関係を説明する要部拡大図

【図４】単位サイクルにおける射出制御の一例のプログ
ラム図

【図５】従来例の射出成形機による射出作動を説明する
模式図

【図６】従来例の射出成形機による射出作動を説明する
模式図

【図７】従来例の射出成形機による射出作動を説明する
模式図

【図８】従来例の射出成形機の単位サイクルにおける射
出制御の一例のプログラム図

【符号の説明】

(1)…外筒体 (2)…内筒体 (3)…ニードル (4)…金型 (5)…外筒ノズル孔 (6)…第１樹
脂通過路 (7)…第１樹脂シール部 (9)…内筒ノ
ズル孔 (12)…第２樹脂通過路 (13)…第２樹
脂シール部 (40a)…ニードル位置検出装置 (40b)…内筒
体位置検出装置 (41)…ＣＰＵ (42)…内筒用
比例弁 (43)…ニードル用比例弁 (A)…複合射出成形機 (B)…樹脂射
出装置 (C)…第１加熱筒 (D)…第２加
熱筒

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】スキン層形成材料の射出充填途中
の一定時間、スキン層形成材料の射出充填量を減少させ
ると共にこの充填量減少期間にコア層形成材料の射出充
填を並行して行う複合射出成形方法において、スキン層形成材料の射出充填速度の減速開始と同時にコ
ア層形成材料の射出充填開始を行うことを特徴とする複
合射出成形方法。
【請求項２】コア層形成材料の射出充填開始と同
時にスキン層形成材料の射出充填量が減少し、所定時間
後にコア層形成材料の射出充填量がスキン層形成材料の
射出充填量よりも多くなり、一定時間経過後にコア層形
成材料の射出充填が完了されると共にスキン層形成材料
の射出充填量が復帰される請求項１記載の複合射出成形
方法。