JP2846968B2 - プラスチックから中空射出成形品を製造する方法およびこの方法を実施するための装置 - Google Patents
プラスチックから中空射出成形品を製造する方法およびこの方法を実施するための装置Info
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Description
た概ね閉鎖した射出成形金型のキャビティに所定量のプ
ラスチック溶融材料を射出し、該プラスチック溶融材料
を加圧された気体を用いて成形品に成形する、断面が薄
肉部と厚肉部を有する中空射出プラスチック成形品を製
造する方法、およびこの方法を実施するための装置に関
する。
230により公知である。この方法によれば、成形品
の外側の輪郭に対応して形成された金型の内部空間(キ
ャビティ)にプラスチックの溶融材料を射出する。この
場合、プラスチックの溶融材料は薄肉部を形成する断面
部に進入する前に、材料に対する抵抗が最小の領域、す
なわち、キャビティの断面積が最大の領域に優先的に集
まる。射出成形すべき成形品の多く、たとえば自動車製
造に用いるセンターコンソール、ライニング部材、ひじ
掛けなど、または甲板、ひじ掛け、背もたれなどの家具
部材、あるいはその他考えられるすべての用途における
任意の部材において、互いに隣接する厚肉部と薄肉部の
断面積比がしばしば大きすぎるため、それらの断面積移
行部を良好に形成することかできない。隣接する肉厚の
薄い領域と厚い領域の移行部は、実際にはこのような射
出成形品において、つねに臨界的な領域(厚肉部と薄肉
部の断面積比がある値を越すと物理的性質が不連続に変
化する領域)をなす。なぜならば、この製造プロセスで
プラスチック溶融材料を成形する際に、薄肉部に対する
厚肉部の断面積比が大きすぎる場合は特に、移行部で成
形品が壊れやすいということがしばしば不可避だからで
ある。
ークおよびひけ(シンクマーク)が多数生じる。なぜな
らば、溶融材料をキャビティ内壁において外方に押し付
けるために溶融材料中に圧入した気体は移行部で大きい
抵抗に会い、キャビティ全体に均一に分布せず、溶融材
料が不均一に成形されるからである。厚肉部と薄肉部の
移行部が狭すぎるると、実際には溶融材料が金型の薄肉
部にまったく進入できないか、不均一に分布するため、
公知の方法によって製造した成形品は不良品率が高い。
する厚肉部と薄肉部の間の断面積比が特別に大きい場合
にも、射出成形品を正確な輪郭で欠陥なく製造できるよ
うに前述の方法を改良し、製品の不良品率を最少にする
ことにある。
で、本発明による方法によって確実に作動する装置を提
供することである。
融材料を成形品に成形するために成形品の厚肉部を形成
する実質的な領域においてキャビティの断面積を変化さ
せることによって解決される。それによって、キャビテ
ィに射出された溶融材料は特に金型の厚肉部の内部空間
(以下の記載で内部空間とは、特定領域のキャビティ例
えば厚肉部領域、薄肉部領域のキャビティ部分のことで
ある。)に集まることはなく、金型の断面積がどのよう
な割合で変化するかに応じて、成形工程中に適切に金型
の薄肉部の内部空間に圧入される。
成形品を最終的に成形する前に予備成形が行われる。本
発明の提案により、予備成形作業は公知の方法に比べて
大幅に減るため、射出サイクルは短縮され、射出性能が
著しく増大する。
融材料注入開始時に最も小さく、遅くとも気体の注入が
終了した後にキャビティは最大容積に拡大することが得
策である。それによって金型の容積が漸次大きくなる間
に金型の薄肉部への溶融材料の進入が促進される。それ
によって移行部における厚肉部の範囲と薄肉部の範囲と
の比も同様に漸次変化する。
ィが漸次拡大して溶融材料が成形される前にまず溶融材
料の全量がキャビティに射出されるような大きさに保つ
ことが得策である。キャビティの初期容積と最終容積の
比をどのように選ぶかは射出すべき成形品の種類と輪郭
に依存する。
内部空間の範囲におけるキャビティの容積の変化が溶融
材料の成形に対応して1回に、段階的に、また連続的に
行われる。容積変化を1回に行うことは最も簡単な技術
的解決と思われるが、小さい段階で不連続的に拡大し、
または連続的に拡大すると、成形中に溶融材料の流れを
より良好に制御でき、それによってより高品質の成形品
を得ることができる。溶融材料を成形するためにどの時
点で気体をキャビティに注入するかは、2つの異なる実
施態様に基づいて請求項5および6に開示されている。
実際においていずれの可能性を利用するかは、加工者の
判断に委ねられる。
肉部の内部空間の容積が可変で移動自在の少なくとも1
個の補助金型によって解決する。このような移動自在の
補助金型は実際には非常に簡単に実現でき、本発明の提
案によると、その補助金型は金型の厚肉部の内部空間に
進入自在な1または数個の突出部、たとえばラム、リン
グなどを具備している。補助金型が厚肉部の内部空間に
どれだけ進入するかに応じて、金型の内部空間が任意に
変えられる。装置の望ましい実施例態様が請求項9から
12に開示されている。
装置を図面に基づいて詳しく説明する。
号1で示す金型を含んでいる。金型1は主として金型上
部2、金型下部3および補助金型4からなる。補助金型
4は金型上部2および金型下部3の壁によって限定され
たキャビティ5に出入りできる。キャビティ5は、図1
および2ではすでに射出材料が充填されている。図1と
図2を比較すると、補助金型4の、全体の金型に対する
その時その時の使用位置に応じてキャビティ5の容積が
可変であることが分かる。図1は最小のキャビティ容積
を示し、図2は拡大した最終のキャビティ容積を示す。
出成形品6は周縁部を包囲する中空断面のウエブ(Steg)
8と周縁部から対角線状に内方に延びるウエブ9とを有
する薄肉板からなる。断面をそれぞれ管状に形成したキ
ャビティの厚肉部中空断面のウエブ8,9は相互に結合
し、成形品の下面図(図3)において中央10′のはめ
管(Stutzen) 10のところで終る。成形室の内側の空間
のそれぞれの輪郭は、製造すべき成形品6に与えられる
べき外形から定められる。
3の外方かつ下方に配置した底板11からなる。底板1
1には、成形品6の厚肉部中空断面のウエブ8,9の所
望の輪郭に応じて、金型上部2に向いたウエブ12,1
3が形成されている。ウエブ12,13の長さは、金型
1の金型下部3に設けられ寸法合わせされた軸受案内部
を貫通し、補助金型4が、図1に示されているような上
方位置にあるときに金型キャビティ5中に突出するよう
に選ばれている。ウエブ12,13の輪郭によって1
4,16で示されている厚肉部の内部空間が形成され
る。残りの内部空間断面は薄肉部空間15を囲んでい
る。補助金型4が上方位置にあるとき金型1の厚肉部内
部空間のの初期容積が決まり、補助金型4が下方位置に
あるとき金型1の厚肉部内部空間の最終容積が決まる。
画然と定まらない移行部によって互いに対応する成形品
6の厚肉部の領域と薄肉部の領域が、図3に特に明瞭に
示されている。金型上部2と金型下部3は、各射出工程
が終了した後に、成形品6を取り出すために図示しない
公知の方法で互いに分離できる。補助金型4は金型下部
と金型上部が分離する際には金型下部3の動きに追従す
るが、本発明ではキャビティ5の容積を変えるために、
駆動体をなすピストン・シリンダユニット18によって
独立に駆動される。
金型上部2でキャビティ5に周期的に射出できる。管路
19は図示の例では金型1の中央に位置しているが、他
の任意の適当な箇所に配置できる。金型上部の孔20を
通って気体がキャビティに圧入される。図示の実施例の
変形として、気体および溶融材料の供給路をそれぞれ1
個ではなく、複数個設けることが可能なことは言うまで
もない。気体と溶融材料の共通の管を通してキャビティ
に注入することもできる。溶融材料および気体の供給
を、システムの種類に応じて上方また下方のいずれから
行うことも可能である。
て最初に溶融材料を射出する前に、補助金型4が図1に
よるピストン・シリンダユニット17,18によって上
方位置に移動する。キャビティに突出するウエブ12,
13の外輪郭とキャビティ5の内面の間には間隔があ
る。この間隔は成形すべき成形品6の板厚にほぼ対応す
る。金型下部3または金型上部2の厚肉部の内部空間の
大きさは常に、キャビティに突出するウエブ12,13
の端部それぞれの上方の輪郭部が厚肉部の内部空間の内
面と隙間を形成して金型内に存在するように選ばれてい
る。すなわち、ウエブ12,13の上方周縁部は溶融材
料によって包囲される。
に進入するので成形品は最初に中実品(内部に孔がない
部材)として予備成形され、その結果、この製造工程の
予備成形段階では薄肉部と後に厚肉部になる部分との間
にはっきりとした移行部はまだ生じていない。この予備
成形段階において成形品の広範囲に均一な肉厚が得られ
る。なぜならば、溶融材料はキャビティの薄肉部と厚肉
部の双方において概ね厚さの等しい隙間に自由に均一に
分布できるため、溶融材料が最初に抵抗の小さい厚肉部
の内部空間に拡がり、薄肉部には同様に均一には拡がら
ないという危険が避けられるからである。気体がキャビ
ティに圧入されると、溶融材料の供給中または供給後に
かかわらず、ピストン・シリンダユニット17,18を
適当に操作し制御することにより、補助金型4は連続
的、段階的または衝撃的に1回で下方最終位置(図2)
に移動する。補助金型が後退するに連れて、ウエブ1
2,13は当初小さい厚肉部の隙間断面(図1)を漸次
拡大して最大の最終容積(図2)にする。常に抵抗が最
小の場所を求めて膨張しようとする気体も、厚肉部を形
成するより大きい断面部に膨張し、溶融材料を内方から
外方のキャビティ内壁に押し付ける。それによって成形
品全体にわたって一様に、管路および中間結合部材8,
9,10′,10(図3)を介して連通するキャビティ
が成形品内部に形成される。その結果、成形品全体にお
いて緩やかな移行部および均一に成形された断面の輪郭
が得られる。溶融材料が硬化した後に金型下部3と金型
上部2を分離することによって金型が開かれ、気体圧力
が大気に対して、またはその他の方法で解放され、開い
た金型から完成した成形品が取り出され、または突き出
される。
様が可能である。たとえば、前記の補助金型4はさらに
案内コラムまたは案内ピン上を動かすことができる。ま
た、初期段階で補助金型の初期位置として、必ずしも常
に最小のキャビティ断面積を選ぶ必要はなく、初期容積
が最初になんらかの中間段階をとられることも言うまで
もなく可能である。つまり、最初にまず溶融材料の全量
がキャビティに射出される大きさに初期容積を保ち、次
にキャビティが漸次拡大して溶融材料が成形される。前
記の例はいずれも、キャビティの断面積が成形品の厚肉
部が形成される領域で可変であることを前提としていた
が、本発明の枠内で、製造工程において容積変化を薄肉
部で、または薄肉部と厚肉部の双方で行うことも言うま
でもなく可能である。これは最終的に射出された材料と
成形品の自由最終容積の百分比または所望の成形品の実
際の断面形成に依存している。
置の垂直断面図である。
図である。
2のIII −III 面で切断した図である。
Claims (11)
- 【請求項1】 プラスチックの溶融材料をキャビティ
(5)中に射出して薄肉の断面をもつ薄肉部と厚肉の断
面とをもつ厚肉部(8,9)を有する成型部品を製造す
る方法であって、厚肉部は中空射出成形された成型体
(6)として形成される、成型部品の製造方法におい
て、 射出サイクル期間中に溶融材料の射出に先立って、1ま
たは複数のウエブ(12,13)を備えた補助金型
(4)を、ウエブ(12,13)の外部輪郭からキャビ
ティ(5)の内表面までの距離が、形成しようとしてい
る成型体(6)の壁の厚さにほぼ該当する位置に移動さ
せ、 溶融材料を成形するために、前記補助金型(4)を移動
させることによって成型しようとする肉厚部におけるキ
ャビティ(5)の断面積を変化させ、加圧されたガスに
よってその成型体(6)を形成する、成形部品の製造方
法 。 - 【請求項2】 厚肉部におけるキャビティの初期容積
が、溶融材料の注入開始時に最も小さく、遅くとも気体
の注入が終了した後にキャビティはその最大容積に拡大
することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 キャビティが拡大されて溶融材料が成形
される前に、まず溶融材料の全量がキャビティに射出さ
れるような大きさに最初に初期容積を保つことを特徴と
する請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 溶融材料の成形に対応して厚肉部のキャ
ビティの範囲を1回に、段階的に、または連続的に拡大
することによってキャビティの最終容積を達成すること
を特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に
記載の方法。 - 【請求項5】 まず 溶融材料をキャビティに射出し、
次に気体を注入することを特徴とする請求項1ないし請
求項4のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項6】 溶融材料と気体を同時にキャビティに導
入することを特徴とする請求項1から請求項5のいずれ
か一項に記載の方法。 - 【請求項7】 薄肉の断面をもつ部分と厚肉の断面をも
つ部分とを有し、厚肉の断面をもつ部分は中空射出成形
された成型体(6)として形成される成型部品を製造す
るためのキャビティと、 1または複数のウエブ(12,13)を備えた補助金型
(4)とを有し、 前記補助金型(4)は、キャビティ(5)へ溶融材料を
射出するのに先立って、ウエブ(12,13)の外部輪
郭からキャビティ(5)の内表面までの距離が、形成し
ようとしている成型体(6)の壁の肉厚にほぼ該当する
位置に移動させることができ、 前記補助金型(4)は、溶融材料を成形するために、成
型予定の厚肉の断面をもつ部分におけるキャビティ
(5)の断面積を変化させ、成型体(6)は加圧された
ガスによって形成される、 請求項1に記載の方法を実施するための装置 。 - 【請求項8】 補助金型が案内コラムまたは案内ピンに
よりキャビティに対して相対的に移動自在であることを
特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 補助金型がピストン・シリンダユニット
によって駆動されることを特徴とする請求項7または請
求項8のいずれか一項に記載の装置。 - 【請求項10】 気体および溶融材料が共通の管を介し
て金型のキャビティに射出または注入可能であることを
特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれか一項に記
載の装置。 - 【請求項11】 気体および溶融材料がそれぞれ1また
は数個の別々の管を介して金型の内部空間に注入可能で
あることを特徴とする請求項1ないし請求項9のいずれ
か一項に記載の装置。
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