JP2926355B2 - 射出プレス成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、射出プレス成形方法に係わり、特には歪み
の少ない、転写性の良い品質の成型品を得る射出プレス
成形方法に関する。

（従来の技術） 従来、広く実施されている射出成形法では、型締状態
で樹脂を高圧で射出し、充満後、ゲートより射出２次圧
（保圧）を加えている。

また、射出プレス成形方法として、特開昭61−22917
号公報に示されているように、型締動作を途中で停止若
しくは減速し、キャビティ空間に溶融樹脂を供給し、溶
融樹脂の供給が終了すると同時に若しくは直前に再型締
又は再増速してプレス成形するものがある。

さらに射出圧縮成形法においては、圧縮圧力を高圧か
ら低圧まで数次に渡り段階的に変更している。

（発明が解決しょうとする課題） しかしながら、上記従来の射出成形法では、樹脂流動
時の歪みが残り易く、また成型品各部に加えられる圧力
が不均一となるため、歪みは小さいものの、金型への転
写性の良い成型品が得られない。

射出プレス成形方法によれば、型締動作を途中で停止
又は減速するため、可動盤を途中の位置で精度良く停止
又は減速するのには金型キャビティ空間内に供給された
溶融樹脂の反力により可動盤が後退又は傾くため、圧縮
シロが変化してしまい成形不良が生じる。また溶融樹脂
の反力により可動盤の後退又は平行に圧縮しない等、可
動盤の動きが不安定となり、安定した成型品が得られな
い。さらに、適量開いた金型に溶融樹脂を供給し、その
後に型締して圧縮成形するため、供給口を閉鎖する場合
に供給口の閉鎖と圧縮とのタイミングが悪いと型締圧縮
時にゲート部より溶融樹脂が逆流しゲート部近傍に凹み
が生じたり、重量が不足したりして成型品の安定性が損
なわれると言う問題がある。

また、射出圧縮成形法においては、歪み及び転写性は
多少向上するが、まだ充分によい成型品が得られていな
いと言う問題がある。

本発明は上記従来の問題点に着目し、成型品を安定し
た品質で成形する射出プレス成形方法の提供を目的とし
ている。

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明に係わる第１発明
では、金型が開いた状態で溶融樹脂を射出し、射出中又
は射出後に、固定金型と可動金型の平行を保ちつつ型締
し、かつ型締力を調整しプレスして成型する射出プレス
成形方法において、可動金型を移動し、射出及びプレス
で溶融樹脂をキャビティ内に充満した後、可動金型が最
終成型品形状厚さより少量厚くなる厚さまでの所定の位
置なったか否かを検出し、前記位置になったとき金型増
が平行で、かつ低圧での圧縮を所定時間だけ加え、その
後に型締力を大きくして最終成型品形状の厚さとする。
また、第２発明では、所定の位置は、製品厚さの0.5〜2
0％増の範囲の位置であると良い。また第３発明では、
低圧時の圧縮の所定時間ｔは、1.5×固化時間Θ≦所定
時間ｔ≦2.5×固化時間Θであると良い。

（作用） 上記構成によれば、樹脂がキャビティ内に充満した後
に、流動時の歪みが緩和するまでは型締を低圧とし、そ
の後に型締を高圧とする。すなわち、射出及びプレスで
溶融樹脂がキャビティ内に充満した後の型締力（プレス
力）を最終の製品形状が得られるキャビティ厚さよりも
少量厚くなる程度の低圧とし、その後に型締力を大きく
して所定の厚さにする。このとき、低圧時のキャビティ
厚さの増大度が所定のキャビティ厚さの約0.5から20％
とする。また、低圧時である時間ｔを、1.5×固化時間
Θ≦時間ｔ≦2.5×固化時間Θ、の中に入るように設定
する。この固化時間Θはつぎの式より求める。

Θ＝（D²/2πα）×log［（π×４）×Ｔ］ ……
（１） ここで、Ｔ（Tx−Td）／（Tc−Td）、α＝k/（ρ×C
p）、Ｄは成型品厚さ（cm）、Ｔは温度低下率、Txは流
動可能温度（℃）、Tdは金型温度（℃）、Tcは樹脂温度
（℃）、αは熱拡散率（cm²/s）、ｋは熱伝導率（cal/s
/℃/cm）、ρは密度（g/cm³）、Cpは比熱（cal/℃/g）
である。これにより、歪みの少ない、転写性の品質の良
い製品が得られる。

（実施例） 以下、実施例を図面を参照にし詳説明する。第１図は
射出プレス成形装置例の全体構成図、第２図は上記射出
プレス成形装置例の回路図、第３図は射出プレス成形の
フローチャート、第４図は上金型位置と時間との関係
図、第５図は型締力と時間との関係図である。

第１図において、１は射出プレス成形装置であり、４
本のリフトガイドロッド２と、リフトガイドロッド２に
よって支持され上下方向に移動するリフトフレーム３
と、リフトフレーム３に内蔵された４本の圧縮シリンダ
４によって支持されたアッパーダイプレート５と、４本
のリフトガイドロッド２にそれぞれ固定された、リフト
フレーム３をキャッチするキャッチャケース６、キャッ
チャケース６に内蔵されたリフトフレーム３をロックす
るロックシリンダ７及びリフトフレーム３の昇降用リフ
トシリンダ８（以下「リフトシリンダ８」と言う。）
と、リフトガイドロッド２を個別に上下方向に調整する
ためにモータ9aにより駆動されてベルト及びウオームギ
ヤ等を介して作動するハイトアジャスタ９に上部ネジに
て係合したリフトガイドロッド２を下部ネジ係合支持す
るダイプレート10と、ダイプレート10を載置固定するフ
レーム11とが配設されている。

可動盤30はリフトフレーム３及びアッパーダイプレー
ト５により、固定盤40はダイプレート10及びフレーム11
により、また機械式固定装置50はキャッチャケース６、
ロックシリンダ７、リフトシリンダ８及びリフトガイド
ロッド２を有して構成される。

ロックシリンダ７は、第２図に示すように、可動盤30
が機械式固定装置50で機械的にロックされたか否かを検
出する第１位置センサ71等のロック検出装置70が設けら
れている。アッパーダイプレート５には上金型12が、ダ
イプレート10には下金型13と上金型12の位置を検出する
位置センサ14等の金型位置検出装置80とが固設されてい
る。射出装置100は射出機構110と、ゲート部開閉機構12
0と、樹脂通路可変機構130と、制御部140とを有して構
成され、ダイプレート10の下方に設けられている。

第２図の回路図に示す通り、圧縮シリンダ４、ロック
シリンダ７及びリフトシリンダ８はポンプ15からの油圧
を第１〜第３電磁弁16a、16b、16cを介して受け作動す
る。また、ロックシリンダ７が作動してリフトフレーム
３をロックしすると、これを第１位置センサ71等のロッ
ク検出装置70で検出している。さらに、圧縮シリンダ４
の回路には第１流量調整弁17が設けられ、第２位置セン
サ14によって得た上金型12の上下動の速度に合わせて制
御部140からの信号に応じて流量を調整し、上金型12が
平行に上下するように、調整している。この平行移動を
達成する移動制御装置60は、第２位置センサ14、第１流
量調整弁17、制御部140、圧縮シリンダ４を有して構成
されている。尚、この回路は一つのポンプで作動させて
いるが別々に作動させてもよく、またポンプで流動を調
整しても良く、さらに電磁弁と流量調整弁は１個でも良
い。

出射機構110はスクリュ111と、スクリュ回転モータ11
2と、出射シリンダ113と、第２流量調整弁114と、第４
電磁弁115と、調圧弁116とを有してなり、スクリュ回転
モータ112によるスクリュ111の回転で混練し計量し、第
２流量調整弁114で調整された流量により出射シリンダ1
13の滑動を制御して溶融樹脂の出射速度を制御し、また
調圧弁116による圧力で溶融樹脂の出射圧力を制御して
いる。出射する樹脂量の計量は射出シリンダ113の滑動
の位置を第３位置センサ117で検出し行う。下金型13と
射出機構110との間のゲート121には、ゲート部開閉機構
120と樹脂通路可変機構130とが設けられ、制御部140か
らの指令に基づきサーボモータ141を作動させゲート部
開閉機構120のバルブ122を開閉し、樹脂通路可変機構13
0の通路との相対位置を可変にし、通路面積の大小を決
めている。

上記構成において、次に作動を説明する。

先ず射出プレス成形装置の圧縮ストロークの設定につ
いて第１図を参照し説明する。リフトフレーム３を最下
点（リフトシリンダ８を最短ストロークエンド）にし、
かつ圧縮シリンダ４も最短ストロークエンドの状態でハ
イトアジャスタ９によって上金型12と下金型13を密接さ
せる。このとき、ハイトアジャスタ９は４本のリフトガ
イドロッド２の高さをそれぞれ個別に調整できるので密
接するできる。密接した位置でロックシリンダ７により
リフトフレーム３をキャッチャケース６に機械式固定装
置50で機械的にロックし、その後にリフトシリンダ８の
ポート8aに油圧を送り、バックラッシュを無くす。この
位置を原点として、ハイトアジャスタ９により、最終成
型品形状のキャビティ厚さより少量厚くなる厚さまでの
圧縮ストロークの必要分だけ４本のリフトガイドロッド
２を上方に移動させる。このとき、リフトガイドロッド
２の高さをそれぞれ個別にハイトアジャスタ９により調
整できるので初期状態の平行度を保てる。この位置の高
さでロックシリンダ７が機械的にリフトガイドロッド２
を介してリフトフレーム３を固定するように、第１位置
センサ71等のロック検出装置70のセット位置を制御部14
0に入力し、この位置で上金型12を停止する。

次に運転に入ると、初期状態では第１図の如く、ロッ
クシリンダ７を解除し、圧縮シリンダ４を最短ストロー
クのままリフトシリンダ８のポート8bに油圧を送ってリ
フトフレーム３を上昇させる。第３図のフローチャート
の射出プレス成型時では、制御部140はこの信号を受
け、サーボモータ141を作動させ、ゲート部開閉機構120
のバルブ122を開く（ステップ201）。射出機構110内の
溶融計量された樹脂を、当初設定された射出速度及び射
出圧力となるように、射出シリンダ113の油圧と油量と
を制御部140により制御し、スクリュ111を滑動させて樹
脂をキャビティ内へ所定量だけ射出し充填する（ステッ
プ202）、所定の樹脂量が射出されたか否かは、従来と
同様、スクリュ位置を検出する第３位置センサ117によ
って行う。キャビティ内に製品の樹脂量が充填されたこ
とが第３位置センサ117により検出されると、制御部140
はその信号を受け、バルブ122を閉じる指令を出力し、
サーボモータ141を作動させてゲート不開閉機構120のバ
ルブ122を閉じる（ステップ203）。樹脂が所定量射出さ
れると、第３位置センサ117より信号が制御部140に送ら
れ、制御部140はその信号を受け、樹脂の圧縮開始の指
令信号を第１電磁弁16aに送り（ステップ204）、ポンプ
15からの油圧を圧縮シリンダ４に送ってキャビティ内に
樹脂を充満するように、圧縮を開始する。このとき、上
金型12の位置はダイプレート10の４隅に設けた金型位置
検出装置80で研修され、制御部140に送られて制御部140
で上金型12の速度を演算し、下降が平行か否かを検出し
（ステップ205）、その信号を元に上金型12が平行に下
降するように、圧縮シリンダ４に送る油量を制御部140
の指令により第１流量調整弁17で制御している（ステッ
プ206、207）。

次にリフトシリンダ８を最短の方向のストロークに
し、最終成型品形状のキャビティ厚さより少量厚くなる
まで（最終成型品形状のキャビティ厚さの0.5％〜20
％）金型が所定の位置に下降したか否かを金型位置検出
装置80で検出し（ステップ208）、否の場合はステップ2
05に戻り、可の場合は制御部140より第２電磁弁16bに信
号を送り、油圧を作動させてロックシリンダ７でリフト
フレーム３を機械的に固定する。

次に制御部140では、再度樹脂の圧縮開始の指令信号
を第１電磁弁16aに送り、ポンプ15からの油圧を圧縮シ
リンダ４に送り、キャビティ内の樹脂を第５図のtbから
tcまで低圧で圧縮する。低圧の時間（第５図のtbからtc
の間）が1.5×固化時間Θ≦所定時間ｔ≦2.5×固化時間
Θ、の所定の時間が経過したか否かを判断し（ステップ
210）、所定時間ｔ経過したら、制御部140は、再度樹脂
の圧縮開始の指令信号を第１電磁弁16aに送り（ステッ
プ211）、ポンプ15からの油圧を圧縮シリンダ４に送
り、型締力を大きくして所定の最終成型品形状のキャビ
ティ厚さとする（ステップ212）。樹脂が所定量だけ圧
縮されたら樹脂が冷却されるまで維持する（ステップ21
3）。冷却後に圧縮シリンダ４及びロックシリンダ７に
油圧を送り機械式固定装置50を解放し、リフトシリンダ
８を移動させて金型を開き、製品を取り出す。第１図に
示す射出プレス成形装置１で次の実験を実施した。

実施例１ 材料:PC（三菱ガス化学、コーピロンH4000） 金型：直径300mm、厚さ1.2mm円板成形用型 条件：樹脂温度300℃、型温度120℃、加圧時間30秒 固化時間：約1.2秒 判定：歪は偏光板を用いて目視観察し、型への転写性
は成型品のソリにて評価する。

上表１の結果の通り、実験例、は比較例〜に
比べ歪み及び転写ともに良好な結果が得られた。

実施例２ 材料:PP（三井石油化学、J440） 成型品形状:250×140×3mm厚さの箱状品 条件：樹脂温度240℃、型温度40℃、加圧時間:4秒、 固化時間：約14秒 判定：歪及び転写性の総合の結果とし、箱の内ゾリ量
を評価する。

上表２の結果の通り、実験例は比較例〜に比べ
ソリに良好な結果が得られた。

上記例において、ロックシリンダ７でリフトフレーム
３をロックすると共にポート8aに油圧を送りバックラッ
シュを無くしたが、ロック前に又はロック後にバックラ
ッシュを無くしてもよい。また金型間が平行に移動する
のに第２位置センサ14で上金型12の動きを検出したが、
アッパーダイプレート５や圧縮シリンダ４のロッド等の
作動で検出しても良い。

また、圧縮ストロークの設定について上下金型12、13
を密接させたが、寸法が判明しているときは初めにハイ
トアジャスタ９を個別に調整して初期状態の平行度を保
っても良い。さらに上記実施例では、機械的に固定した
が、油圧で維持し固定しても良い。上記では樹脂を充填
した後に上金型12を下降させて圧縮プレス成形したが、
樹脂を充填しながら圧縮プレス成形して樹脂をキャビテ
ィ内に充満させても良い。ハイトアジャスタ９により上
下金型12、13間の圧縮シロを調整したが、リフトシリン
ダ８等の油圧シリンダを用いて調整しても良い。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明によれば、樹脂がキャビ
ティ内に充満した後に最終の製品形状が得られるキャビ
ティ厚さよりも少量厚くなるまでの流動時の歪みが緩和
するように型締を低圧とし、その後に所定の厚さになる
まで型締を高圧として転写性を向上する。このため、残
留歪みのない転写性の良い優れた成型品が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の１実施例のプレスの成形装置の正面
図。 第２図は本発明の１実施例のプレスの成形装置の回路
図。 第３図は本発明の１実施例のフローチャート。 第４図は上金型位置と時間との関係図。 第５図は型締力と時間との関係図。 1:プレスの成形装置 3:リフトフレーム 4:圧縮シリンダ 5:アッパーダイプレート 7:ロックシリンダ 8:昇降用リフトシリンダ 9:ハイトアジャスタ 10:ダイプレート 12:上金型 13:下金型 14、117:位置センサ 17、114:流量調整弁 30:可動盤 40:固定盤 50:機械式固定装置 60:移動制御装置 70:ロック検出装置 80:金型位置検出装置 100:射出装置 110:射出機構 120:ゲート部開閉機構 121:ゲート 122:バルブ 130:樹脂通路可変機構 140:制御部

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/20 - 33/24

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】金型が開いた状態で溶融樹脂を射出し、射
   出中又は射出後に固定金型と可動金型との平行を保ちつ
   つ型締し、かつ型締力を調整しプレスして成型する射出
   プレス成形方法において、可動金型を移動し、射出及び
   プレスで溶融樹脂をキャビティ内に充満させた後、可動
   金型が最終成型品形状厚さよりも少量厚くなる厚さまで
   の所定の位置になったか否かを検出し、前記位置になっ
   たとき金型間が平行で、かつ低圧での圧縮を所定時間だ
   け加え、その後に型締力を大きくして最終成型品形状の
   厚さとすることを特徴とする射出プレス成形方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の射出プレス成形方法におい
   て、所定の位置は、製品厚さの0.5〜20％増の範囲の位
   置であることを特徴とする射出プレス成形方法。
3. 【請求項３】請求項１又は２記載の射出プレス成形方法
   において、低圧時の圧縮の所定時間ｔは、1.5×固化時
   間Θ≦所定時間ｔ≦2.5×固化時間Θ、であることを特
   徴とする射出プレス成形方法。