JP3011874B2 - 熱可塑性樹脂射出圧縮成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の大
型製品、例えばフォークリフト用パレット、コンクリー
トパネル或いは自動車用バンパー等の大形成形品のハイ
サイクルな加工が可能となる熱可塑性樹脂射出圧縮成形
機に関するものである。又、本発明は、従来の一般的な
射出成形機を僅かに設計変更することにより安価に、数
倍の大形成形品のハイサイクルな成形が可能となる熱可
塑性射出圧縮成形機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂の成形において、三
次元的形状の複雑なものを成形する代表的成形法には、
射出成形法がある。この成形法は周知の通り、なるべく
製品肉厚を薄く、寸法精度を安定させ、外観上もひけ
（シンクマーク）、ばり等のない美しい成形品とするた
めに、熱可塑性樹脂原料を溶融し、型締された金型内に
高射出圧力で射出し、金型内で冷却固化して成形品とす
るものである。

【０００３】そのために、高射出圧力に耐え得る型締力
が必要となり、金型は高射出圧力に耐え得る堅牢なもの
が要求される。成形機もその金型を締付け、高射出圧力
に耐え得る型締力の強力なものが要求されている。

【０００４】一般に、射出成形機メーカーの各社のカタ
ログ仕様書によれば、射出成形機は機械の大小にかかわ
らず、１２００〜２５００kg/cm²の射出圧力を持つ射出
機が装備されている。そして、同一機械では射出圧力と
射出容量とは反比例する関係にあり、前記のような寸法
精度が安定した美しい成形品を得るためには、高射出圧
力を必要とするから、堅牢で大きな成形機の割には小さ
な成形品しか成形できないという結果になっていた。

【０００５】このように、従来の射出成形法で高射出圧
力が必要となるのは、型締され、冷却された金型キャビ
ティに溶融樹脂を完全充填する作業と、ひけ（シンクマ
ーク）の防止に樹脂の持つ圧力で対処しようとするため
である。

【０００６】また、大形成形品の成形に当たっては、溶
融樹脂が射出されるとき、厚さに比例して流動長が限定
されるため、多点のピンポイントゲートが必要となる。
そのため、金型キャビティ空間に熱可塑性溶融樹脂を射
出供給する際、溶融樹脂は射出開始と同時に細いゲート
の狭い空間を流動し、金型により冷却され、温度が下が
ると粘度を増し、高粘度化して行く。

【０００７】それに、射出成形機における高射出圧力
は、溶融樹脂が細いゲートから広い金型キャビティ空間
に射出されるため、分散されるから、ゲート通過時点で
圧力低下を起こし、射出圧力の低下分だけ樹脂充填に長
く時間を要する。

【０００８】そのため、金型キャビティ空間に設定量の
樹脂充填が完了する時点では、成形品表面では溶融樹脂
の冷却固化が始まり、スキン層が発生し始める。

【０００９】また、前記したように溶融樹脂は温度低下
と共に高粘度化して行くから、金型キャビティ空間内で
の流速が遅くなり、急速に金型に熱を奪われ、スキン層
の厚みが増加し、圧力を伝達する圧力伝導部の溶融樹脂
部分が少なくなる。これにより圧力伝導部も狭くなり、
圧力伝導部で溶融樹脂の高粘度化が進み、更に、冷却時
の成形品の厚み中央部に向かって樹脂収縮を起こす力
は、樹脂流動の大きな抵抗力となって射出圧力に対抗す
ることになる。

【００１０】それ故に、金型が溶融樹脂を冷やす熱交換
器として働き、ひけ（シンクマーク）を修正するには、
更なる高射出圧力が必要となるのである。しかしその効
果はあまり期待できず、時には補助的に発泡剤を混合し
て成形している。ところが発泡剤からの発泡ガスが成形
品表面にシルバーマークとして現れ、流れ模様が表れて
表面美観を損なうことがある。

【００１１】最近では、高圧ガスを溶融樹脂と共に金型
キャビティに供給する特殊装置を使用し、局部的に成形
品の肉厚部内部にボイド（空洞）を発生させ、表面ひけ
の発生防止に苦心している現状である。

【００１２】以上のように、熱可塑性溶融樹脂は温度が
低下すると高粘度になって流動性に限度があり、また溶
融樹脂には成形品の厚さが薄い程、流れの長さが短くな
るという、厚さに対して流れの長さが比例する性質があ
る。このため従来技術では投影面積が広く、肉厚の薄い
成形品を成形する金型では、多数個のピンポイントゲー
トを配置しなければ、金型キャビティに溶融樹脂を充填
し、更にひけを防止することはできないものであった。

【００１３】また、このような大形成形品であればこ
そ、強度を補強するために、ガラス繊維（長さ１〜２m
m）を補強複合剤として使用したいことが往々にしてあ
る。しかし、ガラス繊維を複合剤として混入して溶融樹
脂を成形するピンポイントゲート設計の金型では、ガラ
ス繊維の流動時にゲート摩耗が起こり、ゲートが太くな
り、成形品を金型より離型させるとき、良好にゲート切
れができない。そして、成形品のゲート部分に剥離を起
こしたり、或いは成形品のゲート部分にクラックが生じ
たりして良品成形ができないことが多い。このような理
由により、多点ピンポイントゲートによる大形成形品
に、ガラス繊維等の摩耗を促進させる補強複合剤は使用
できないという短所がある。

【００１４】前述したように、熱可塑性溶融樹脂は、液
体の状態で金型キャビティ空間へ樹脂供給、充填はされ
ても、温度が下がると粘度を増し、高射出圧が必要であ
り、その途中で冷却固化されるから、より高射出圧が必
要となる。

【００１５】このように、従来の射出成形法は、冷却→
固化→樹脂収縮という樹脂の持っている性質に真っ向か
ら対抗する成形法である。この射出成形法の他、三次元
的形状の成形品を成形する成形法には射出圧縮成形法が
公知である。

【００１６】ところが、従来の射出圧縮成形法は、以下
のような理由で使用されていない。

【００１７】（１）例えば、家庭用のざるのように、多
数の小さな網目で構成されている成形品は、圧縮によっ
て小さな網目部分がばりになって網目を構成することが
できない。

【００１８】（２）例えば、糸巻きボビンのような製品
形状のもの、即ち金型を割り型構造の設計にしなけれ
ば、成形できない種類のものの成形には向かない。

【００１９】（３）成形品が多数個取りで、パーティン
グ面にランナーを走らせ、成形品キャビティにサイドゲ
ートを使って溶融樹脂を供給して成形するものでは、金
型のパート面に成形品キャビティとランナー、ゲート等
の樹脂通路を設けてあるので、ばりが発生し、成形には
適さない。

【００２０】従来の射出圧縮成形法の場合、例えば配向
歪みが出て、成形品が変形を起こして困る場合、その投
影面積を計算し、１１０ｔの型締力を必要とする場合
に、１００ｔ程度に型締力を設定しておく。すると、溶
融樹脂の射出の際、その流動圧力で金型が開き、充填完
了と同時に自動的にこの金型にかかった型締力が、全面
に平均した圧縮力となって樹脂冷却→収縮過程にある樹
脂にその過程の進行に合せて作用する。このように、樹
脂冷却→収縮過程にある樹脂に、型締力による圧縮力が
重複して作用するため、型締力が小さくて済む。このこ
とにより、充填の過程で発生した分子配向は型締の際に
緩和され、配向歪みのない成形品が得られることにな
り、そのことを目的とした成形品の場合のみに利用され
る成形法であった。

【００２１】従来の射出圧縮成形法には、上記の様な欠
点が多数あるため、利用頻度も少なく、メリットも少な
い成形法であると常識化されている現状である。そし
て、いかなる大形成形品でも、高価な射出成形機と高剛
性を持った高価な金型が必要であり、高射出圧力と高型
締力を掛けなければ、成形不可能という固定観念が常識
となっている。

【００２２】上記の様な理由から大形成形品の樹脂化が
進まず、又射出成形であるため、リサイクル原料をその
ままで使用することができず、産業廃棄物のリサイクル
化が進まない最大の原因ともなっている。

【００２３】この産業廃棄物のリサイクル化を進めるた
めには、従来の堅型型締機構に装着したフォークリフト
用パレット金型を上下に開き、下型上面に本願発明者の
発明に係る特公平７−６３９９７号公報のノズルを出し
入れして、溶融樹脂を射出供給し、型締動作により樹脂
を圧縮成形する方法がある。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明者の発明に係
る特公平７−６３９９７号公報の大容量射出機構におけ
る型締機構の型締ｔ数は、従来の射出成形機で成形する
同一投影面積において必要とされるｔ数の１／５弱で済
み、機械価格は従来の射出成形機と比較して、格段に安
く提供でき、さらに従来の射出成形機と同サイクルで成
形できるという利点があり、成形機として満足すべきも
のであった。

【００２５】しかし、大きな成形品に対しては、大きな
金型が必要なため、機械構造も大きくなり、射出機構先
端のノズルを出し入れする動作分だけロスタイムが生じ
るという難点があった。

【００２６】また、大きな成形品の場合には、成形品表
面にコールドマーク（下型上面に供給した溶融樹脂の温
度差による模様）が現れる問題点があり、射出成形機で
得るものと同等の美しい外観の成形品を得るには、溶融
樹脂を固定側金型と可動側金型とのキャビティ面に接触
させて流動させなければ、このコールドマークの発生を
阻止できないという問題点があった。

【００２７】本発明は前記問題点に鑑み、安価な設備費
で、ハイサイクル化が可能な熱可塑性樹脂射出圧縮成形
機を提供することを目的とする。

【００２８】また、本発明は、全て荒粉砕のままのリサ
イクル原料で安定した可塑化温度、混練度が得られる特
公平７−６３９９７号公報の大容量射出成形機構Ａ或い
は従来の射出成形機に射出計量シリンダーを付設した増
容量射出成形機構Ｄを利用して、機械製造コストを上昇
させることなく、より大きな成形品をロスタイムがなく
成形できる熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を提供すること
を目的とする。

【００２９】さらに、本発明は、冷却→固化→樹脂収縮
という樹脂の性質に自然体で対応して加圧圧縮し、圧縮
効果が顕著に現れ、圧力が有効に作用し、低い充填圧力
でも充填が可能な熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を提供す
ることを目的とする。

【００３０】本発明は射出圧力が低圧で良い熱可塑性樹
脂射出圧縮成形機を提供することを目的とする。

【００３１】又本発明は型締圧力が低くても成形可能な
熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を提供することを目的とす
る。

【００３２】

【課題を解決するための手段】前述した課題を解決する
ために、本発明のうち請求項１記載の発明は型締機構お
よび射出機構からなる熱可塑性樹脂射出圧縮成形機であ
って、金型の型閉じ完了時点で、型締前進油圧回路方向
切換弁をニュートラルに切換えることによって、型締シ
リンダーの前進側給油ポートをドレン回路に連結させ、
型締前進油圧回路を無圧の状態とし、型閉じされた金型
内に溶融樹脂を供給することにより、可動側金型を後退
させ、型締機構が横型の場合のみ前記方向切換弁とニュ
ートラル時に連結するドレン回路間に絞り弁を設け、溶
融樹脂供給時に型締前進油圧回路を背圧調節が可能な油
圧回路とし、前記金型のキャビティ空間への溶融樹脂の
設定量充填完了時に、前記方向切換弁を前進側に切換え
ることにより高圧が発生する型締機構とし、この型締機
構と、押出成形機スクリューを挿嵌した固定ピストンに
対して、計量シリンダーと摺動自在とした押出成形機を
利用した大容量射出成形機構とを組合せ、前記型締機構
の固定側金型中央部に、型閉じされた金型キャビティ空
間に開口するノズルを設け、このノズルと大容量射出成
形機構の溶融樹脂出口との間に樹脂通路を設け、このノ
ズルのノズル穴より熱可塑性溶融樹脂を前記型締機構の
型閉じされた無圧或いは無圧に近い金型キャビティ空間
に圧入供給し、この圧入供給される樹脂圧力により可動
側金型を固定側金型より押し開き、この金型キャビティ
空間内に溶融樹脂を抵抗なく流動させ、設定量の樹脂の
供給完了時にノズル穴を閉塞させ、型締力によって金型
キャビティ空間内における溶融樹脂の逆流を防止すると
同時に、閉塞完了信号によりニュートラル状態の前記方
向切換弁を前進側に切換え、型締機構に型締力を発生さ
せ、成形品を所定の厚みまで型締することを特徴とする
熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を特徴とするものである。

【００３３】上記大容量射出成形機構は、本願発明者の
発明に係る特公平７−６３９９７号公報によるものであ
る。

【００３４】本発明のうち請求項２記載の発明は、型締
機構と射出機構からなる熱可塑性樹脂射出圧縮成形機で
あって、金型の型閉じ完了時点で、型締前進油圧回路方
向切換弁をニュートラルに切換えることによって、型締
シリンダーの前進側給油ポートをドレン回路に連結さ
せ、型締前進油圧回路を無圧の状態とし、型閉じされた
金型内に溶融樹脂を供給することにより、可動側金型を
後退させ、型締機構が横型の場合のみ前記方向切換弁と
ニュートラル時に連結するドレン回路間に絞り弁を設
け、溶融樹脂供給時に型締前進油圧回路を背圧調節が可
能な油圧回路とし、前記金型のキャビティ空間への溶融
樹脂の設定量充填完了時に前記方向切換弁を前進側に切
換えることにより高圧が発生する型締機構とし、従来の
射出成形機の射出シリンダー先端にこれより内径が大き
く、この射出成形機と同一ストロークを有する射出計量
シリンダーを連結して設け、この射出成形機のスクリュ
ー先端に連結して射出計量シリンダー内に挿嵌するスク
リューヘッドを設け、このスクリューヘッドをスクリュ
ーヘッド先端とスクリューヘッド基端とに分割自在に連
結し、スクリューヘッド基端の先端部を細径とし、この
細径部に逆流防止用リングバルブを設け、細径部基端に
このリングバルブ用弁座を形成し、スクリューヘッド先
端を射出計量シリンダーヘッドの先細テーパ孔に嵌合す
る先細テーパ部とし、その周囲に逆流防止用リングバル
ブの出口と連結するスクリューヘッド樹脂通路溝を設け
た増容量射出成形機構とし、前記型締機構と増容量射出
成形機構とを組合せた 熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を
特徴とするものである。

【００３５】上記射出圧縮成形機において、射出機構は
従来法と同様に、スクリューヘッドをスクリューヘッド
先端とスクリューヘッド基端とに分割自在に連結し、ス
クリューヘッド基端の先端部を細径とし、この細径部に
逆流防止用リングバルブを設ける。

【００３６】この細径部基端にリングバルブ用弁座を設
け、スクリューヘッド先端を射出計量シリンダーヘッド
の先細テーパ孔に嵌合する先細テーパ部とし、その周囲
に逆流防止用リングバルブの出口と連結するスクリュー
ヘッド樹脂通路溝を設ける。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下に本発明の熱可塑性樹脂射出
圧縮成形機の実施例を示した添付図面に基づいて、本発
明の実施の形態を詳細に説明する。

【００３８】図１は型閉じ完了時に型締前進油圧回路方
向切換弁をニュートラルにすることによって型締シリン
ダーの前進側給油口をドレン回路に連結させ、溶融樹脂
の設定量充填が完了すれば、前記切換弁を前進側とする
型締機構と、押出成形機を利用した大容量射出成形機構
とを組合せた熱可塑性樹脂射出圧縮成形機を示す。図２
は前記型締機構の型締前進油圧回路の一例の概略を示
し、図３は大容量射出成形機構の概略を示したものであ
る。

【００３９】図４はフォークリフトパレットの下金型を
固定側金型とした竪型配置の上下金型の中央縦断面図を
示したもので、図５は図４のV −V 線断面図を示したも
のである。

【００４０】図６は型締機構と射出機構とがインライン
で作動する横型型締機構における、射出機構の樹脂通路
とノズルを固定側に設けた成形機の場合の、固定側金型
のみの中央縦断面図を示したものである。

【００４１】図７は従来の射出成形機の射出シリンダー
先端に、このシリンダーより大径の射出計量シリンダー
を付設した増容量射出成形機構を示したものである。図
８は型締機構と図７の射出機構がインラインで作動する
横型型締機構のノズル構造を示したものである。

【００４２】図１に示す符号Ａは、本願発明者の発明に
係る特公平７−６３９９７号公報の押出成形機を利用し
た大容量射出成形機構で、ホッパーＢからのリサイクル
原料等を図３に示す押出成形スクリュー２内蔵の加熱シ
リンダー１に供給する。この加熱シリンダー１先端に、
スクリュー２を回転自在に挿嵌し、押出機シリンダー
（加熱シリンダー１）先端に固定した固定ピストン３を
設ける。固定ピストン３を挿嵌する計量シリンダー４を
設け、固定ピストン３に沿って油圧シリンダーによって
摺動自在とし、加熱シリンダー１からの溶融樹脂を固定
ピストン３先端から計量シリンダー４内にチャージす
る。そして、溶融樹脂のチャージと共に計量シリンダー
４を前方に摺動させ、チャージが完了すれば、計量シリ
ンダー４を固定ピストン３に沿って後方に油圧シリンダ
ーによって摺動させ、計量シリンダー４内の溶融樹脂を
固定ピストン３で押圧して溶融樹脂出口４ｂよりノズル
アーム（樹脂通路）５に供給する。

【００４３】符号Ｃは竪型の型締機構であり、下部固定
台６上に上部可動台７を五本の型締シリンダー７１で降
下させ、二本の上昇シリンダー８で上部可動台７を上昇
させる。そして、上部可動台７に装着した上金型９を下
部固定台６に装着した下金型１０に押付けて型締するも
のである。

【００４４】この竪型の型締装置Ｃは、装着された上下
金型９，１０の型閉じ完了時点で、図２に示すように、
型締シリンダー７１の型締前進油圧回路方向切換弁７２
をニュートラルに切替え、型締シリンダー７１の前進側
給油ポートをドレン回路に連結させる。そして、これら
金型のキャビティ空間に溶融樹脂の設定量充填が完了す
れば、前記方向切換弁７２を前進側に切替え、後述のノ
ズル２０を閉塞して溶融樹脂の供給を停止するものであ
る。

【００４５】この上下金型９，１０は、フォークリフト
用パレットの金型で、固定側の下金型１０の金型取付板
１１を竪型型締機構Ｃの下部固定台６に固定し、可動側
の上金型９の金型取付板１２をこの型締機構Ｃの上部可
動台７に固定する。

【００４６】そして、この下金型１０は、下金型取付板
１１上に複数本のサポートピラー１３を介して付設した
圧受板１４上に外枠１６を配して雌型キャビティ１５を
設備したもので、金型キャビティ空間１５１を有するも
のである。

【００４７】この圧受板１４に複数本のエジェクターピ
ン１７を挿嵌し、各エジェクターピン１７の基端が固定
されたエジェクター板１７１を押し上げることにより、
成形品を突出すものである。

【００４８】また、前記上金型９は、金型取付板１２の
下面に雄型キャビティ１８を設備したもので、この上金
型９を下金型１０上に型締するものである。この型締の
際に、下金型１０の外枠１６上にストッパーピン１９，
１９を設け、雌雄型キャビティ１５，１８の嵌合度合い
を調節し、成形品の厚みを決定する。

【００４９】下金型１０の中央下部に金型キャビティ空
間１５１に開口するノズル２０を設け、ノズル２０と大
容量射出成形機構Ａのノズルアーム（樹脂通路）５とを
周囲にヒーター２１１を施した樹脂通路２１で連結す
る。そして、溶融樹脂をノズルアーム５からキャビティ
１５，１８間の金型キャビティ空間１５１に供給する。

【００５０】ここで、エジェクターピン１７を押し上げ
るエジェクター板１７１には、下金型１０の中央下部に
設備したノズル２０と連結する樹脂通路２１の通過用切
欠１７２と、中央部の円形サポートピラー１３を挿通す
る貫通孔１７３を設ける。

【００５１】このノズル２０はノズル２０の下部に設け
たノズルバルブ作動用アクチュエーター２０２によりバ
ルブロッド２０３をノズル穴２０１に挿抜して、開閉を
行う。

【００５２】また、ノズル２０の構造は、一般の射出成
形機に使用されているバルブノズルなら、どのような構
造でもよいが、この大容量射出成形機構Ａでは、射出圧
力が小さいため、溶融樹脂の流動抵抗が少なく、ノズル
径の大きな構造のものが好ましい。ノズル内部にばねを
装着したノズル構造のものは、溶融樹脂の流動抵抗のた
めに、作動が不正確になり、不適切である。

【００５３】このノズル２０には、空気圧や油圧等での
外部作動が可能で、熱の影響を受けない前記した構造の
バルブノズル（シャットオフノズル）が好ましい。

【００５４】これを使用するに当たっては、大容量射出
成形機構Ａのノズル穴２０１より溶融樹脂を竪型型締機
構Ｃの型閉じの完了した上下金型９，１０の金型キャビ
ティ空間１５１に圧入供給する。そのとき、この型締機
構Ｃは、ニュートラルになっており、型締シリンダー７
１の前進側給油ポートをドレン回路に連結させたから、
型締力は無圧、或いは無圧に近い状態になり、圧入供給
される樹脂圧力により可動側金型９を金型取付板１２等
の重量に抗して押し開かせる。そして、計量シリンダー
４で計量された設定量の溶融樹脂が金型キャビティ空間
１５１に供給されると、型締力は無圧或いはそれに近い
状態となっているから、溶融樹脂は抵抗の少ない金型キ
ャビティ空間１５１内に流れる。そして、可動側金型９
は、設定量の溶融樹脂が供給されると一定位置まで開
き、自動的に停止する。したがって大型成形品を作る場
合であっても、溶融樹脂の供給は、下金型中央部一箇所
からの射出で十分に行える。

【００５５】例えば、竪型型締機構Ｃにおいて、下金型
１０が固定側であり、フォークリフト用パレット等の大
型成形品を作る場合には、上金型９の重量と型締機の金
型取付板１２等の可動側機構との総重量は約５〜６ｔ程
度になる。しかし、下金型１０の中央部から供給される
溶融樹脂の圧力が５０〜６０kg／cm² 程あれば、その樹
脂が金型キャビティ空間１５１に直径約２０cm位の面積
に供給されると、上金型９は、浮き上がり始めるので、
所期の目的は達せられる。

【００５６】次に、金型キャビティ空間１５１内に溶融
樹脂を抵抗なく流動させ、一定位置に開いた可動側と固
定側金型９，１０間に設定量の溶融樹脂を供給完了する
と同時にノズルバルブ作動用アクチュエーター２０２を
作動させる。そして、このアクチュエーター２０２によ
りバルブロッド２０３をノズル穴２０１に挿入し、溶融
樹脂の通路を閉塞する。

【００５７】このノズル穴２０１の閉塞は、型締力によ
って金型キャビティ空間１５１内からの溶融樹脂の逆流
を防止するものである。

【００５８】このノズル穴２０１の閉塞完了と同時に、
閉塞完了信号によりニュートラル状態の前記型締前進油
圧回路方向切換弁７２を前進側に切替え、型締機構Ｃに
型締力を発生させ、成形品を所定の厚みまで型締する。

【００５９】図６は竪型型締機構の上型が固定型である
場合と、又は型締機構と射出機構がインラインで作動す
る横型型締機構の成形機を使用するときの金型構造にお
ける固定側金型を示したものである。そして、横型型締
機構の場合は、図４に示す竪型配置の上金型９を固定側
とし、同下金型１０を可動側として横方向に配置したも
ので、雌雄型キャビティ１５，１８が垂直方向となり、
左右に開くものである。この場合、固定側金型１０の中
央部に設けた前記同様のノズル２０のノズル穴２０１一
点より射出しても、左右方向は勿論、上下方向の溶融樹
脂も放射状に平均した半径で円形を保ちながら流動し、
良好な成形品を得ることができる。また、この場合に
は、方向切換弁７２とニュートラル時に連結するドレン
回路間に絞り弁７３を設け、型締シリンダー７１に背圧
をかけ、上下流動差をなくすようにする。

【００６０】また、図７は、従来の射出成形機の射出シ
リンダー２２先端にこのシリンダー２２より内径が大き
く、この射出成形機と同一ストロークを可能にした射出
計量シリンダー２３を付設した増容量射出成形機構Ｄを
示したものである。そして、ノズル２０後方に、従来の
射出成形機の型締機構を請求項１の竪型型締機構Ｃと同
様に改造した型締機構を設備したものである。

【００６１】従来の射出成形機では、射出シリンダー２
２内に挿嵌され、回転するスクリュー２４は、その先端
部に溶融樹脂がチャージされると、その体積分だけシリ
ンダー２２内を後退して行く。

【００６２】本発明の請求項２記載の発明においては、
内径が大きな射出計量シリンダー２３は、射出シリンダ
ー２２の先端にこのシリンダーと内径を連続して固定し
たものであり、例えば射出シリンダー２２の内径の２倍
の内径を持つようにする。こうすることにより、例えば
７０ccの射出量が計算値で４倍の２８０ccの増容量の射
出量になる。もちろん、この増容量射出成形機構Ｄの射
出ストロークは、従来の射出成形機の持つストロークで
あり、射出圧力は１／４となる。そして、従来の射出成
形機が装備している射出圧力と型締力で、従来の数倍の
大きさの投影面積を有する成形品の成形が可能となる。

【００６３】また、従来の射出成形機の射出圧力が１／
４となっても、本発明の射出圧縮成形機には、充分余力
を持った射出圧力となるものである。また、樹脂可塑化
チャージのためのスクリュー２４の回転トルクも、後述
のスクリューヘッド２５が溶融状態の樹脂の中での回転
に必要なトルクが加算されるだけで、さほど必要としな
い。

【００６４】さらに、従来の射出成形機の場合は、金型
キャビティ空間１５１に溶融樹脂を充填完了しても、成
形品のひけを防止するために、ゲートが冷却固化するま
で、射出圧力をかけなければならなかった。だから、そ
の間は、スクリューを回転させての樹脂の可塑化計量は
できなかったので、一回当たりのサイクルに長時間を要
していた。しかし、前記大容量射出成形機構Ａと同様
に、増容量射出成形機構Ｄでも、溶融樹脂を金型９，１
０の金型キャビティ空間１５１に供給完了と共に樹脂の
可塑化計量を行うことができ、各サイクルに長時間を要
せず、ハイサイクル化が可能となる。

【００６５】上記射出機構Ｄにおいて、射出計量シリン
ダー２３より僅かに小径で、シリンダー２３に挿入可能
なスクリューヘッド２５を設け、スクリューヘッド２５
の基部に成形した雄ねじ２５１をスクリュー２４の先端
部に穿設した雌ねじ２４１に螺合する。

【００６６】このスクリューヘッド２５を中間で、先端
２５２と基端２５３に分割し、スクリューヘッド先端２
５２の基端部に成形した雄ねじ２５４をスクリューヘッ
ド基端２５３の先端部に穿設した雌ねじ２５５に螺合
し、連結自在とする。そして、スクリューヘッド基端２
５３の先端部を細径とし、この細径部２５６にシリンダ
ー２３内に挿嵌して摺動する逆流防止用リングバルブ２
６を挿入して設け、細径部２５６基端にこのリングバル
ブ用弁座２５７を形成する。

【００６７】スクリューヘッド先端２５２の先端部は、
射出計量シリンダー２３先端に固定した射出計量シリン
ダーヘッド２３１の先細テーパ孔２３２に嵌合する先細
テーパ部２５８とする。スクリューヘッド基端２５３の
細径とした先端部と逆流防止用リングバルブ２６の先端
部内面とで構成される円環状出口２６１と連結するスク
リューヘッド樹脂通路溝２５９を、先細テーパ部２５８
の周囲に設ける。

【００６８】射出計量シリンダーヘッド２３１先端にノ
ズル固定フランジ２０４で固定した前記同様のノズル２
０を、射出成形機の射出シリンダー２２と改造した型締
機構とをＬ字型配置にする様に設ける。そして、前記同
様にノズル２０の後部に設けたノズルバルブ作動用アク
チュエーター２０２により、バルブロッド２０３をノズ
ル穴２０１に挿抜して、開閉を行う。

【００６９】図８は図７の射出機構と改造した型締機構
とがインラインで作動する横型型締機構のノズル構造を
示したもので、ノズル２０を射出成形機の射出シリンダ
ー２２と直線（インライン）状に設けたものである。こ
の場合、ノズル穴２０１に挿抜して開閉を行う前記ノズ
ルバルブ作動用アクチュエーター２０２やバルブロッド
２０３を設けることは、不可能なので、その替わりに、
ノズル開閉用回転バルブ２７を付設する。図６において
も図７に示すノズル構造を使用したい場合には、型締機
構に対して射出機構をＬ字型に配置すれば良い。

【００７０】前記改造した型締機構と増容量射出成形機
構Ｄとを組合せたものを使用するに当たっては、射出成
形機の射出シリンダー２２内のスクリュー２４が回転
し、可塑化された溶融樹脂が図７に示す矢印方向に移送
される。このとき、逆流防止用リングバルブ２６は溶融
樹脂のチャージ圧力でスクリューヘッド先端２５２の基
端に押しつけられており、逆流防止用リングバルブ２６
はリングバルブ用弁座２５７と離れ、リングバルブ２６
は開いている。そして、円環状出口２６１からスクリュ
ーヘッド樹脂通路溝２５９を通ってスクリューヘッド先
端２５２の先細テーパ部２５８と計量シリンダーヘッド
２３１の先細テーパ孔２３２間に溶融樹脂は蓄えられ
る。

【００７１】先細テーパ部２５８と先細テーパ孔２３２
間に蓄えらた溶融樹脂によりスクリューヘッド先端２５
２は、スクリュー２４と共に後退する。そして、従来の
射出成形機の有する全ストロークＬの内、溶融樹脂が設
定されたストローク分チャージされると、スクリュー２
４の回転が停止され、射出開始と共に、逆流防止用リン
グバルブ２６はスクリューヘッド基端２５３のリングバ
ルブ用弁座２５７に射出圧により当接する。

【００７２】射出計量シリンダー２３内にチャージされ
た溶融樹脂は、スクリュー２４が前進し、射出完了する
まで逆流防止用リングバルブ２６により逆流を防止され
る。

【００７３】この射出された溶融樹脂は、ノズル２０の
ノズル穴２０１より前記同様に改造した型締機構の金型
キャビティ空間１５１に圧入供給され、この樹脂圧力に
より前記同様に可動側金型９と金型取付板１２等を重量
に抗して押し開かせる。

【００７４】すると、溶融樹脂は前記型締機構で型閉じ
された上下金型９，１０の僅かに開かれた金型キャビテ
ィ空間１５１内面に接しながら抵抗の少ない金型９，１
０内面にノズル穴２０１より放射状に、平均した半径長
さで円形を保ちながら流動し、その面積を広げて行く。

【００７５】型締前進油圧回路の無圧状態を前進方向に
切替える方向切換弁７２の作動により、型締力が発生
し、成形品の所定の厚みまで高圧型締を行う。

【００７６】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂射出圧縮成形機に
よると、数１０Kgの大型成形品が安価な成形機と金型と
で容易に成形できる。

【００７７】請求項１の、大容量射出成形機構Ａと前記
型締機構Ｃとを組合せた射出圧縮成形機では、産業廃棄
物とされていたプラスチックをリサイクルし、ガラス繊
維等の複合剤を使用して、より機械的強度の大きい成形
品を成形することができる。

【００７８】従来の射出成形法では、ヒンジ（線状極薄
凹み部を成形し、蝶番と同様に折り曲げ自在とした部
分）の成形が困難であったが、本発明の射出圧縮成形機
では、ヒンジ部が長くても、短くても、その数が何本あ
っても、溶融樹脂を金型内に流動させてからの圧縮であ
るため、成形が簡単となる。そして、三次元的立体の商
品、例えば家庭用衣裳箱等も、ヒンジを折曲しての組立
てが可能となり、金型も平面的な展開図のような単純な
金型で済み、その成形品も平面的なものとなり、輸送
費、保管費が著しく節減できる。

【００７９】近年益々高騰している輸送費、保管費を節
減するためにも、この種ヒンジを多用した商品デザイン
が激増することが予想されるが、本発明はこのような社
会動向にも充分対応し得るものである。

【００８０】また請求項２の、従来の射出成形機の射出
機構を利用した増容量射出成形機構Ｄと前記改造した型
締機構との組合せによる射出圧縮成形機は、元の射出成
形機の出力、即ちモーター馬力はそのままで、数倍の重
量と投影面積のある大形成形品が成形可能となる。

【００８１】この従来の射出成形機を利用した射出圧縮
成形機では、プラスチックの廃棄物原料は、前工程とし
て押出機によるペレット化が必要となり、プラスチック
のリサイクル化に貢献する所は少ないが、本発明の改造
型締機構を組み合わせることにより、小さな容量の射出
成形機で大型成形品の成形ができ、射出圧縮成形機が安
価に製造できる。

【００８２】また、この増容量の射出圧縮成形機は射出
圧が低くて済み、改造した型締機構の型締力も従来の射
出成形法の二割程度の低圧で済み、金型も高剛性のもの
は必要なく、安価となる。

【００８３】昨今、世界の動向が、大量生産→大量消費
の時代から多品種少量生産へと変化し、種々の商品開発
がなされ、それらのものを樹脂化するためには、イニシ
ャルコストとしての金型の価格低減化が求められている
が、本発明の射出圧縮成形機は、その要求に対応でき
る。

【００８４】本発明の射出圧縮成形機は、射出圧および
型締力が小さく低圧成形なので、金型としてアルミ製の
ものでも充分大形成形品の成形ができる。

【００８５】本発明の射出圧縮成形機を利用すると、高
付加価値製品の多品種少量生産に対応し得ることとな
り、産業空洞化を起こしつつあるプラスチック成形業界
とその関連業界に活性を与え、製品開発意欲をもたら
し、この種業界に寄与すること大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】型閉じが完了すると型締前進油圧回路バルブを
ニュートラルとし、溶融樹脂の充填が完了すれば前進側
とする型締機構と押出成形機を利用した大容量射出成形
機構とを組合せた熱可塑性樹脂成形用射出圧縮成形機の
側面図である。

【図２】図１の型締機構の型締前進油圧回路の一例を示
した概略配管図である。

【図３】大容量射出成形機構の概略を示した要部中央横
断面図である。

【図４】フォークリフトパレットの下金型を固定側金型
とした竪型配置の上下金型の中央縦断面図である。

【図５】図４のV −V 線断面図である。

【図６】竪型型締機構の上型が固定型である場合と、又
は型締機構と射出機構がインラインで作動する横型型締
機構の成形機を使用するときの金型構造における固定側
金型の中央縦断面図である。

【図７】従来の射出成形機の射出シリンダー先端に射出
計量シリンダーを付設した増容量射出成形機構の概略を
示したもので、型締機構に対して射出機構をＬ字型に配
した要部中央縦断面図である。

【図８】図７の型締機構と射出機構がインラインで作動
する横型型締機構のノズル構造の概略を示した要部中央
縦断面図である。

【符号の説明】

１ 加熱シリンダー ２ 押出成形スクリュー ３ 固定ピストン ４ 計量シリンダー ４ｂ 溶融樹脂出口 ５ ノズルアーム（樹脂通路） ６ 下部固定台 ７ 上部可動台 ７１ 型締シリンダー ７２ 型締前進油圧回路方向切換弁 ７３ 絞り弁 ８ 上昇シリンダー ９ 上金型 １０ 下金型 １１ 下金型取付板 １２ 上金型取付板 １３ サポートピラー １４ 圧受板 １５ 雌型キャビティ １５１ 金型キャビティ空間 １６ 外枠 １７ エジェクターピン １７１ エジェクター板 １７２ 切欠 １７３ 貫通孔 １８ 雄型キャビティ １９ ストッパーピン ２０ ノズル ２０１ ノズル穴 ２０２ ノズルバルブ作動用アクチュエーター ２０３ バルブロッド ２０４ ノズル固定フランジ ２１ 樹脂通路 ２１１ ヒーター ２２ 射出シリンダー ２３ 射出計量シリンダー ２３１ 射出計量シリンダーヘッド ２３２ 先細テーパ孔 ２４ スクリュー ２４１ 雌ねじ ２５ スクリューヘッド ２５１ 雄ねじ ２５２ スクリューヘッド先端 ２５３ スクリューヘッド基端 ２５４ 雄ねじ ２５５ 雌ねじ ２５６ 細径部 ２５７ リングバルブ用弁座 ２５８ 先細テーパ部 ２５９ スクリューヘッド樹脂通路溝 ２６ 逆流防止用リングバルブ ２６１ 円環状出口 ２７ ノズル開閉用回転バルブ Ａ 大容量射出成形機構 Ｂ ホッパー Ｃ 竪型の型締機構 Ｄ 増容量射出成形機構

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型締機構および射出機構からなる熱可塑
   性樹脂射出圧縮成形機であって、金型の型閉じ完了時点
   で、型締前進油圧回路方向切換弁をニュートラルに切換
   えることによって、型締シリンダーの前進側給油ポート
   をドレン回路に連結させ、型締前進油圧回路を無圧の状
   態とし、型閉じされた金型内に溶融樹脂を供給すること
   により、可動側金型を後退させ、型締機構が横型の場合
   のみ前記方向切換弁とニュートラル時に連結するドレン
   回路間に絞り弁を設け、溶融樹脂供給時に型締前進油圧
   回路を背圧調節が可能な油圧回路とし、前記金型のキャ
   ビティ空間への溶融樹脂の設定量充填完了時に、前記方
   向切換弁を前進側に切換えることにより高圧が発生する
   型締機構とし、この型締機構と、押出成形機スクリュー
   を挿嵌した固定ピストンに対して、計量シリンダーと摺
   動自在とした押出成形機を利用した大容量射出成形機構
   とを組合せ、前記型締機構の固定側金型中央部に、型閉
   じされた金型キャビティ空間に開口するノズルを設け、
   このノズルと大容量射出成形機構の溶融樹脂出口との間
   に樹脂通路を設け、このノズルのノズル穴より熱可塑性
   溶融樹脂を前記型締機構の型閉じされた無圧或いは無圧
   に近い金型キャビティ空間に圧入供給し、この圧入供給
   される樹脂圧力により可動側金型を固定側金型より押し
   開き、この金型キャビティ空間内に溶融樹脂を抵抗なく
   流動させ、設定量の樹脂の供給完了時にノズル穴を閉塞
   し、閉塞完了信号によりニュートラル状態の前記方向切
   換弁を前進側に切換え、型締機構に型締力を発生させ、
   成形品を所定の厚みまで型締することを特徴とする熱可
   塑性樹脂射出圧縮成形機。
2. 【請求項２】 型締機構と射出機構からなる熱可塑性樹
   脂射出圧縮成形機であって、金型の型閉じ完了時点で、
   型締前進油圧回路方向切換弁をニュートラルに切換える
   ことによって、型締シリンダーの前進側給油ポートをド
   レン回路に連結させ、型締前進油圧回路を無圧の状態と
   し、型閉じされた金型内に溶融樹脂を供給することによ
   り、可動側金型を後退させ、型締機構が横型の場合のみ
   前記方向切換弁とニュートラル時に連結するドレン回路
   間に絞り弁を設け、溶融樹脂供給時に型締前進油圧回路
   を背圧調節が可能な油圧回路となし、前記金型のキャビ
   ティ空間への溶融樹脂の設定量充填完了時に前記方向切
   換弁を前進側に切換えることにより高圧が発生する型締
   機構とし、従来の射出成形機の射出シリンダー先端にこ
   れより内径が大きく、この射出成形機と同一ストローク
   を有する射出計量シリンダーを連結して設け、この射出
   成形機のスクリュー先端に連結して射出計量シリンダー
   内に挿嵌するスクリューヘッドを設け、このスクリュー
   ヘッドをスクリューヘッド先端とスクリューヘッド基端
   とに分割自在に連結し、スクリューヘッド基端の先端部
   を細径とし、この細径部に逆流防止用リングバルブを設
   け、細径部基端にこのリングバルブ用弁座を形成し、ス
   クリューヘッド先端を射出計量シリンダーヘッドの先細
   テーパ孔に嵌合する先細テーパ部とし、その周囲に逆流
   防止用リングバルブの出口と連結するスクリューヘッド
   樹脂通路溝を設けた増容量射出成形機構とし、前記型締
   機構と増容量射出成形機構とを組合せたことを特徴とす
   る熱可塑性樹脂射出圧縮成形機。