JP2914699B2 - 二層射出圧縮成形方法および圧縮成形金型 - Google Patents

二層射出圧縮成形方法および圧縮成形金型

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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、射出成形に較べて格段に低い圧を用いて、
大面積を有する自動車部品や、家電部品等の比較的肉薄
の二層成形部品を効率よく成形することが出来る二層射
出圧縮成形方法およびこれに用いられる圧縮成形金型に
関する。
［従来の技術および解決しようとする課題］ 従来、射出圧縮成形によって大面積の部品を成形する
には、射出機より所定量の溶融樹脂を、固定された下金
型躯体内に穿設されたホットランナーを介して、ゲート
から固定金型面に供給し、これをプレス機構によって上
下方向に駆動させる上金型で圧縮して、成形が行なわれ
るが、一点のゲートでは、これを圧縮成形しても、溶融
樹脂が金型全体に行きわたらず、未充填箇所が発生す
る。
そのため、ホットランナーの先端部を分岐して複数の
ゲートを設け、下金型の所要の点に溶融樹脂を供給し、
次いでホットランナー入口に設けられている開閉自在な
シャットオクバルブを閉として、溶融樹脂の逆流を防止
した後、上金型を降下させて圧縮成形している。
しかし、上記方法においては、各ゲートから下金型上
面に供給される樹脂の量はほぼ同じで、一つのゲートか
ら供給される樹脂によって形成される成形体の面積は同
じなため、部分的な充填不足部分が発生し易い。
これを避けるため、各部分に樹脂の不足が生じないよ
うに、樹脂の充填量を過剰とすれば、製品の設計厚みよ
り厚い成形品となる。
全体的な過剰充填を避けるため、未充填発生部分にゲ
ートを追加してこれを捕えば、上記問題は解決出来るよ
うに思はれるが、現在の金型予測技術では、最適ゲート
の位置、数の確定が困難なため、これらをトライアンド
エラで選ばねばならず、これに要する費用は極めて大き
く、不可能に近い。
また、下金型上面に部分的にゲートを増加して、樹脂
を供給すると、成形時にプレスによって駆動される上金
型の部分的変位を招き、金型のカジリや、圧縮される樹
脂の流動の不均一性を生じ、また多点ゲート化の際に
は、プレスによって駆動される上金型はレベルコントロ
ール付きのものが使用されることが多く、設備の点で割
高なものとならざるを得ない。
このような、射出圧縮成形装置によって二層の成型品
をつくるべし、射出機のインラインスクリューで溶融計
量した一定量の樹脂をホットランナーを介して、圧入
し、シャットオクバルブを閉じて樹脂Ａを圧縮成形した
ところ充填不足な部分や肉厚部分を生じ、ゲートの適正
配置が必要なことを示す。次いで、樹脂Ａと同量の樹脂
Ｂを圧入して圧縮成形したところ、A,B樹脂が入り混ざ
った製品価値のない成形品得られる。
上記同量のA,B樹脂が、各ゲートに振分けられる樹脂
量はいずれも同じであり、また過剰充填を防ぐためシャ
ットオクバルブを閉じないで圧縮すると、樹脂は逆流
し、充填量が不足する。このように、射出圧縮成形では
二層成形品の成形は困難であった。
そのため二層成形品は射出成形によってつくられる
が、例えば成形面積が2000cm2以上の二層構造の二色成
形を行なうには、反転機構フレームの剛性の点から型縮
圧1500トン以上の成形機が必要となり、成形機の構造が
大型化し、製品に占める固定費も高く、経済的でなくな
る。
本発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、大面積
で肉薄の二層成形品を低い圧で、かつ効率よくつくるこ
とが出来る二層射出圧縮成形方法およびこれに用いられ
る圧縮成形金型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］ 上記の問題を解決するため、本発明の二層射出圧縮成
形方法は、 ２台の射出機および固定された下金型とプレス機構に
よって上下に駆動される上金型とを有する圧縮成形機を
用いる二層射出圧縮成形方法であって、 入口が金型外面に開口し、この入口近傍には入口を開
閉する開閉機構を有し、先端が複数分岐された２つのホ
ットランナーが躯体内に設けられ、これらホットランナ
ーの分岐部は、金型上面に開口する上記分岐数と同じ数
のゲートにそれぞれ一つづつ接続され、このゲート近傍
の分岐部には、これを通過する樹脂の量を数値制御する
コントロール機構がそれぞれ設けられている下金型を用
い、 他方のホットランナーの入口開閉機構を閉とし、一方
のホットランナーの入口開閉機構を開とし一方の射出機
より一定量の溶融樹脂を、コントロール機構が数値制御
されている一方のホットランナーに圧入し、各ゲートよ
りそれぞれ金型上面に樹脂を供給した後、一方のホット
ランナーの入口開閉機構を閉として、供給された樹脂を
上金型で圧縮し、上金型を上昇せしめるとともに、他方
のホットランナーの入口開閉機構を開としてコントロー
ル機構が数値制御されている他方のホットランナーに、
他方の射出機より異なる樹脂の所定量を圧入し、各ゲー
トより上記圧縮成形した樹脂の上面に異なる樹脂を供給
した後、開閉機構を閉して、供給した樹脂を上金型で圧
縮成形する。
また圧縮成形金型は、 固定された下金型と、プレス機構によって上下に駆動
される上金型とを有する圧縮成形金型において、 下金型が、金型側面に入口が開口し、先端が複数に分
岐されている、躯体内に穿設された２つのホットランナ
ーと、これら２つのホットランナーの入口近傍にそれぞ
れ設けられた開閉自在なシャットオフバルブと、上金型
と対向する面に設けられ、上方向に向って賦勢され、押
圧することによって賦勢に抗して短縮される筒体が周囲
を囲繞して取付けられるともに、上記各ホットランナー
の先端分岐が一つづつ接続されている、ホットランナー
の分岐と同数のゲートと、ホットランナーの分岐のゲー
ト近傍にそれぞれ設けられ、数値制御によって通過する
樹脂量を調整するコントロールバルブとを有する。
以下図面を参照して本発明を説明する。
第１図は、本発明の射出圧縮成形方法において用いら
れる装置の一例を示すもので、図中符号1,1′はそれぞ
れ２台の射出機、11は圧縮成形機である。
射出機1,1′は通常同じ型のものが用いられ、ホッパ
2,2′にチャジされた、樹脂を加熱溶融、混ねりしなが
ら後退し、次いでピストン状に前進して一定量の溶融さ
れた樹脂を押出口3,3′より押出すインラインスクリュ
ー4,4′が内蔵されている公知のものが用いられる。
また、圧縮成形機11は、第２図にその詳細を示すよう
に、固定さた下金型12と、プレス機構11aによって上下
方向に駆動され、下金型12上の樹脂を圧縮成形する上金
型13とを有する。
上記下金型12の躯体内には、金型側面に入口が開口し
ている２つのホットランナー14,14′が穿設されてい
る。これらホットランナー14,14′の入口15,15′の近傍
には、それぞれ開閉自在なシャットオフバルブ16,16′
が取付けられている。またホットランナー14,14′の先
端はそれぞれ３つの分岐部14a,14b,14c,14′a,14′b,1
4′ｃに分岐されている。これら分岐部は、第３図に示
すように下金型12の上面に開口する３つのゲート17、…
に各ホットランナー14,14′の分岐部が１つづつ接続さ
れている。また上記ゲート17…には、それぞれのゲート
を囲繞して円筒体18,19,20が設けられている。これら円
筒体18,19,20は、上方に向って賦勢され、上金型13が降
下して当接し下方に押圧されると賦勢に抗して短縮され
るようになっている。
また上記ゲート17…の近傍のホットランナー14,14′
の分岐部14a,14b,14c,14′a,14′b,14′ｃには、数値制
御によって開度調節自在で、かつ閉とすることが出来る
コントロールバルブ21,22,23,21′,22′,23′がそれぞ
れ取付けられている。
これらコントロールバルブ21,22,23,21′,22′,23′
は絞り弁構造で、分岐部14a,14b,14c,14′a,14′b,14′
ｃに対して、それぞれ直角に位置し、コックのように回
転して開度が調節され、また閉とされる。
上記コントロールバルブの開度調節は次のようにして
行なわれる。すなわち各コントロールバルブには、それ
ぞれ変位形が取付けられており、開度がアナログ信号と
して出力され、この信号はデジタル信号に変換され、設
定値と比較し、各コントロールバルブをそれぞれ別個に
駆動するステッピングモータ（以上図置せず）のそれぞ
れの変位量が設定出来るフィードバックコントロールシ
ステムが設けられている。
また、上記下金型12の上面周縁には、下金型外周面と
摺動し、成形の際樹脂が周縁より流出しないようにす
る、外周金型24が設けられている。この外周金型24は、
スライドコア25によって上方にスライドされ、エアシリ
ンダ26によって突出されるスペーサ27が、外周金型24の
下面に挿入され、上下金型12,13を型締めした場合の間
隔を広げることが出来るようになっている。
上記射出機1,1′の押出口3,3′は、圧縮成形機11の下
金型12のホットランナー14,14′の入口15,15′に接続さ
れ、射出圧縮成形装置が構成されている。
上記射出成形装置を用いて、二層成形品をプレス成形
するには、第４図ないし第７図に示す手順によって行な
われる。
すなわち、先ずッコントロールバルブ21,22,23の開度
を調整し、21′,22′,23′を閉とするとともに、シャッ
トオクバルブ16を開、16′を閉とする。
次いで、射出機１のホッパー２にチャジされた樹脂Ａ
がインラインスクリュー４で加熱可塑化され計量され
る。インラインスクリュー４を前進させ計量された樹脂
を押出口３、入口15を介してホットランナー14内に圧入
する。圧入された樹脂は、第４図に示すように各分岐さ
れたホットランナー分岐部14a,14b,14cに設けられたコ
ントロールバルブ21,22,23の予め設定された開度に応じ
て、各ゲート17…より押出される。押出された樹脂は円
筒体18,19,20の上開口部から溢流し、下金型12の上面に
堆積される。
インラインスクリュー４が一定量の樹脂を押きると、
第５図に示すようにシャットオクバルブ16、コントロー
ルバルブ21,22,23が閉となり、上金型が降下して、押出
した樹脂Ａを圧縮成形する。この場合、円筒体18,19,20
は上金型13の下面に押圧されて短縮される。次いでこの
樹脂Ａを圧縮した上金型13は上方に移動される。
この際、第６図に示すように、スライドコア25によっ
て外周金型24が持上げられ、エアシリンダ26によってス
ペーサ27が外周金型24の下面に挿入され、上金型13が降
下して型締した場合、上下金型12,13の間隙が広く保持
される。
次いでコントロールバルブ21,22,23が閉、21′,22′,
23′がそれぞれ所定の開度に調制されるとともに、シャ
ットオクバルブ16′が開となる。同時に射出機１′より
樹脂Ｂの所定量をホットランナー14′に圧入する。樹脂
Ｂはコントロールバルブ21′,22′,23′によって流量制
御され、円筒体18,19,20より押出される。この場合円筒
体18,19,20に残留している樹脂Ａは、先に押出され、圧
縮成形された樹脂Ａと一体化し、その上に、樹脂Ｂが堆
積するので、樹脂A,Bが混合することがない。
射出機１′が樹脂Ｂを押切ると、第７図に示すように
シャットオクバルブ16′、コントロールバルブ21′,2
2′,23′は閉となり、上金型13が降下して樹脂Ｂを押圧
するが、上下金型12,13の間はスペーサ27によって広げ
られ、樹脂Ｂが広がる間隙が保持されているので、樹脂
Ｂは、樹脂Ａの面上に広がり二層成形品が得られる。成
形品は、上金型13を上昇した後、突上げピンにより突上
げられて取出される。
なお、上記説明において、上金型13で圧縮する際、シ
ャットオクバルブ、およびコントロールバルブの両方を
閉としたが、コントロールバルブは、開度調節した状態
に保持して、シャットオクバルブのみを閉、或いは開と
するか、シャットオクバルブを開としておいて、コント
ロールバルブ21,22,23或い21′,22′,23′を開或いは閉
としてもよい。しかし、ホットランナー14,14′の連通
を防止するためには、それぞれのシャットオクバルブ、
コントロールバルブを共に閉または開とするのが好まし
い。
また第１層、或は二層を圧縮成形する際は上金型の面
に、ニット、ポリ塩化ビニリデン、不織布、トリコッ
ト、などの単独、或いは、クッション材としてウレタ
ン、発泡ポリプロピレン、綿布、不織布、ポリプロピレ
ンをエチレンポリプロピレンゴムで編成した材料で表裏
したものをとり付けて押圧すると、低圧で、表皮一体の
成形品が得られる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係る射出圧縮成形方
法、および圧縮成形金型は、先端が複数分岐され、これ
ら分岐部にはそれぞれ分岐部を通る樹脂量を数値制御す
るコントロール機構を有する２つのホットランナーが躯
体内に設けられている下金型を用いているので、ホット
ランナーの分岐部の位置を変えることなく、分岐部より
押出される樹脂量を種々調整することによって、金型予
測技術によっては予測困難な面を補って、樹脂の未充填
部分が発生せず、また設計値より肉厚となることのない
二層成形品をつくることが出来る。また、２種類の樹脂
は混合することなく、上下の圧縮金型によって、比較的
低圧で圧縮され、大面積の肉薄二層成形品が効率よく得
られる等、多くの長所を有する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明の射出圧縮成形方法に用いる装置の説
明図、第２図は、圧縮成形金型の詳細説明図、第３図
は、ゲイト近傍の詳細説明図、第４図ないし第７図は、
二層成形品を圧縮成形する場合の手順を示すもので、第
４図は、溶融樹脂Ａを上下の金型間にチャージした図、
第５図は、樹脂Ａを圧縮成形している図、第６図は圧縮
成形した樹脂Ａの上面に溶融樹脂Ｂをチャジした図、第
７図は、樹脂Ｂを圧縮して、二層射出圧縮成形品を形成
した状態を示す図である。 1,1′……射出機、2,2′……ホッパ、3,3′……押出
口、4,4′……インラインスクリュー、11……圧縮成形
機、11a……プレス機構、12……下金型、13……上金
型、14,14′……ホットランナー、14a,14b,14c……分岐
部、14′a,14′b,14′ｃ……分岐部、15,15′……入
口、16,16′……シャットオクバルブ、17……ゲート、1
8,19,20……円筒体、21,22,23,21′,22′,23′……コン
トロールバルブ、24……外周金型、25……スライドコ
ア、26……エアシリンダ、27……スペーサ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 9:00 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B29C 43/14 B29C 43/18 - 43/20 B29C 43/32 - 43/42 B29C 43/58 B29C 45/03 - 45/18 B29C 45/26 B29C 45/46 - 45/70

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】２台の射出機および固定された下金型とプ
    レス機構によって上下に駆動される上金型とを有する圧
    縮成形機を用いる二層射出圧縮成形方法であって、 入口が金型外面に開口し、この入口近傍には入口を開閉
    する開閉機構を有し、先端が複数分岐された２つのホッ
    トランナーが躯体内に設けられ、これらホットランナー
    の分岐部は、金型上面に開口する上記分岐数と同じ数の
    ゲートにそれぞれ一つづつ接続され、このゲート近傍の
    分岐部には、これを通過する樹脂の量を数値制御するコ
    ントロール機構がそれぞれ設けられている下金型を用
    い、他方のホットランナーの入口開閉機構を閉とし、一
    方のホットランナーの入口開閉機構を開とし、一方の射
    出機より一定量の溶融樹脂を、コントロール機構が数値
    制御されている一方のホットランナーに圧入して、各ゲ
    ートよりそれぞれ金型上面に樹脂を供給した後、一方の
    ホットランナーの入口開閉機構を閉として、供給された
    樹脂を上金型で圧縮し、上金型を上昇せしめるととも
    に、他方のホットランナーの入口開口機構を開として、
    コントロール機構が数値制御されている他方のホットラ
    ンナーに、他方の射出機より樹脂の所定量を圧入し、 上記圧縮した樹脂の上面に異なる樹脂を供給した後、開
    閉機構を閉として、供給した樹脂を上金型で圧縮成形す
    ることを特徴とする二層射出圧縮成形方法。
  2. 【請求項２】固定された下金型と、プレス機構によって
    上下に駆動される上金型とを有する圧縮成形金型におい
    て、 下金型が、金型側面に入口が開口し、先端が複数に分岐
    されている、躯体内に穿設された２つのホットランナー
    と、これら２つのホットランナーの入口近傍にそれぞれ
    設けられた開閉自在なシャットオフバルブと、上金型と
    対向する面に設けられ、上方向に向って賦勢され、押圧
    することによって賦勢に抗して短縮される筒体が周囲を
    囲繞して取付けられるともに、上記各ホットランナーの
    先端分岐が一つづつ接続されている、ホットランナーの
    分岐部と同様のゲートと、ホットランナーの分岐部のゲ
    ート近傍にそれぞれ設けられ、数値制御によって通過す
    る樹脂量を調整するコントロールバルブとを有すること
    を特徴とする圧縮成形金型。
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