JP4028683B2 - Injection molding method and injection molding machine - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可塑化装置により可塑化される溶融樹脂を第1、2の射出プランジャユニットに蓄積し、そしてこれらの第1、2の射出プランジャユニットから金型のキャビテイに射出して成形品を得る射出成形方法およびこの方法の実施に使用される射出成形機に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
射出成形機は、従来周知のように、概略的には可塑化装置と金型装置とからなっている。可塑化装置は、加熱シリンダと、この加熱シリンダの内部に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから構成され、金型装置は固定側金型と可動側金型とからなっている。そして、これらの金型の型合面にはキャビテイが形成されている。したがって、スクリュを回転駆動して樹脂材料を可塑化して加熱シリンダの先方の計量室に所定量を計量し、そしてスクリュを軸方向に駆動して型締めされた金型のキャビテイに射出充填し、冷却固化を待って可動金型を開くと、所定形状の成形品が得られる。
【0003】
上記のようにして、標準的な射出成形機により標準的な容量の成形品を成形することはできるが、射出成形機の加熱シリンダの計量室の容積、金型の型締力等には限度があるので、大型成形品あるいは容量の大きい成形品を成形するときは、それに見合った大型の射出成形機を選定する必要がある。ところで、射出成形機が大きくなると、価格は飛躍的に高くなるが、成形品の価値が高いときは、高価格で提供できるので問題は小さい。しかしながら、比較的価値の低い成形品、例えば廃棄プラスチックから得られる成形品には、価格に上乗せすることができ難いので問題がある。さらに詳しく説明すると、廃棄プラスチックには、化学的性質および物理的性質の異なる種々のプラスチックが含まれているので、高品質の成形品の成形材料には適していない。また、成形品は強度的にも劣る。したがって、一般に肉厚な成形品例えば排水溝の側溝、公園等に設置されるベンチ、フエンス等の成形に利用されているが、このような価値の低い成形品を高価格の大型の射出成形機で成形すると、コスト的に不利になる。
【0004】
そこで、比較的小さな可塑化装置で大型の成形品を成形することができる射出成形機が例えば特許第2771512号公報により提案されている。この射出成形機は、図5に示されているように、可塑化装置200と金型装置207との間に直列的に2個の第1、2の射出プランジャユニット211、212を備えている。したがって、開閉バルブ206を閉じ、開閉バルブ202〜205を開いて、スクリュ201を回転駆動すると、従来周知のように樹脂材料は可塑化され、そして第1、2の射出プランジャユニット211、212に蓄積される。したがって、開閉バルブ202と205とを閉じ、そして第1の射出プランジャユニット211を駆動すると、第1の射出プランジャユニット211の溶融樹脂が金型207のキャビテイに充填される。また、開閉バルブ204を閉じ、開閉バルブ205、206を開いて第2の射出プランジャユニット212を駆動すると、第2の射出プランジャユニット212の溶融樹脂が射出される。開閉バルブ202を閉じ、開閉バルブ203〜206を開いて第1、2の射出プランジャユニット211、212を同じに駆動すると、第1、2の射出プランジャユニット211、212の溶融樹脂がキャビテイ208に充填される。冷却固化を待って金型を開くと、従来周知のようにして成形品が得られる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
上記の射出成形機によると、第1、2の射出プランジャユニット211、212を備えているので、これらの第1、2の射出プランジャユニット211、212の容積を大きくすることにより、標準の射出成形機により容量の大きい成形品も例えば廃棄プラスチック成形品も比較的安価に成形できる利点は認められる。しかしながら、改良すべき点も認められる。例えば、成形サイクルが長くなり、生産性が落ちる恐れがある。すなわち、第1の射出プランジャユニット211から射出して、保圧するときは、開閉バルブ202を閉じなければならないので、第1の射出プランジャユニット211には勿論のこと、その下流側にある第2の射出プランジャユニット212にも溶融樹脂を供給できない。したがって、第1の射出プランジャユニット211から射出するときは、可塑化動作を中止しなければならず、成形サイクルが長くなる。もっとも、このようなときには可塑化装置200のスクリュ201の前方の計量室209に蓄積しておき、射出後に蓄積した溶融樹脂を第1の射出プランジャユニット211に供給するように実施することはできるが、計量室209の容積は小さいので、第1の射出プランジャユニット211に満たすには時間が掛かる。また、上記射出成形機の第1、2の射出プランジャユニット211、212の容積は同じになっているので、さらには開閉バルブ202〜206だけで樹脂通路を切り替えるようになっているので、必ずしも使い勝手は良くない。
本発明は、上記したような従来の問題を解決した射出成形方法および射出成形機を提供することを目的とし、具体的には大型の成形品あるいは容積の大きい成形品を成形することができるにも拘わらず、比較的成形サイクルが短く、また使い勝手の良い射出成形方法およびこの方法の実施に使用される射出成形機を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機により可塑化される溶融樹脂を第1、2の射出プランジャユニットに蓄積し、そして前記第1、2の射出プランジャユニットから金型装置のキャビテイに射出して成形品を得るとき、前記射出機、前記第1、2の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって前記第1、2の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには前記射出機から溶融樹脂を供給するように構成される。請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の成形方法において、溶融樹脂が廃棄プラスチックから得られる溶融樹脂であるように、請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の成形方法において、溶融樹脂が発泡剤が混入あるいは注入された溶融樹脂であるように構成される。
請求項4に記載の発明は、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機と、金型装置と、前記射出機と金型装置との間に配置される射出プランジャ装置とからなり、前記射出プランジャ装置は、第1、2の射出プランジャユニットと、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型装置との間の樹脂通路を適宜切り替える1個の管路切替装置とを備え、前記管路切替装置は、略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第1、2の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成され、前記第1、2の射出プランジャユニットは、前記管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられるように構成される。請求項5に記載の発明は、請求項4に記載の射出成形機において、第1、2の射出プランジャユニットは、その蓄積部の容積が互いに異なっているように、請求項6に記載の発明は、請求項4に記載の射出成形機において、第1、2の射出プランジャユニットは、その駆動部のピストン部の受圧面積は等しく、蓄積部の溶融樹脂を押出すロッド部の面積は互いに異なっているように構成される。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1に示されているように、本実施の形態に係る射出成形機は、可塑化装置1と、金型装置10と、これらの装置1、10の間に取り外し自在に設けられている射出プランジャ装置20とから構成されている。可塑化装置1は、従来周知のように、軸方向に所定長さの加熱シリンダ2と、この加熱シリンダ2の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュ3とから構成されている。この加熱シリンダ2の前方は計量室4となり、その先端部は射出ノズル5となっている。また、図には示されていないが、加熱シリンダ2の後方に寄った位置には樹脂材料供給口が、そして後端部にはスクリュ駆動装置が設けられている。さらには、加熱シリンダ2の外周部には個々に発熱温度が制御されるヒータが設けられている。また、可塑化時にはスクリュ3に所定の背圧がかけられるようにもなっている。したがって、射出プランジャ装置20を取り外すと、通常の射出成形機として使用することができる。また、射出プランジャ装置20を取り付けスクリュ3を後退させることなく定位置で回転駆動することにより、可塑化される溶融樹脂を射出プランジャ装置20に蓄積することもできる。なお、計量室4に所定量計量した後に射出プランジャ装置20に蓄積するように実施できることは明らかである。
【0008】
金型装置10は、従来周知のように固定側金型11と可動側金型12とからなり、これらの金型11、12の型合面Pに成形品を成形するためのキャビテイ14が形成されている。そして、このキャビテイ14には、固定側金型11に形成されているスプル15がゲートを介して連通している。なお、図1には固定側金型11が取り付けられる固定盤、可動側金型12が取り付けられる可動盤、型締装置、成形品取り出し用のエジェクタ装置等は示されていない。
【0009】
射出プランジャ装置20は、図1に示されている実施の形態では、対向的に配置されている一対の第1、2の射出プランジャユニット21、21’と、溶融樹脂の供給管体40と、溶融樹脂の射出管体50と、管路切替装置60とからなっている。第1、2の射出プランジャユニット21、21’は、第2の射出プランジャユニット21’の蓄積部の容積の方が、第1の射出プランジャユニット21のそれよりも小さいだけで構造的には同じであるので、第2の射出プランジャユニット21’には、同じ参照数字にダッシュ「’」を付けて重複説明はしない。
【0010】
第1の射出プランジャユニット21は、油圧シリンダ22と、この油圧シリンダ22の内部に往復動可能に設けられているプランジャすなわち油圧ピストン30とからなっている。油圧シリンダ22は、比較的大径の大径部と、この大径部より小径の小径部とからなり、小径部の先端部に、図2の(イ)に示されているようにフランジ23が一体的に形成されている。このフランジ23により管路切替装置60に接続される。油圧シリンダ22の大径部の内部は駆動部24となり、小径部の内部は蓄積部25となっている。駆動部24には油圧ピストン30のピストン部31が位置し、蓄積部25にはロッド部32が位置している。このロッド部32が軸方向に駆動されると、蓄積部25に蓄積されている溶融樹脂が射出される。蓄積部25の先端から開放端向けて樹脂通路26が形成されている。この樹脂通路26には、プランジャ用シャットオフバルブ27が設けられている。
【0011】
溶融樹脂の供給管体40は、直線状を呈し、一方の端部は射出ノズル5の形状にマッチした形状に構成され、他端部には図2の(イ)に示されているように、フランジ41が一体的に形成されている。このような供給管体40の内部に、この供給管体40を軸方向に貫通する形で樹脂供給通路42が形成されている。この樹脂供給通路42には、樹脂供給用シャットオフバルブ43が設けられている。
【0012】
溶融樹脂の射出管体50も、直線状を呈し、一方の端部には図2の(イ)に示されているように、フランジ51が一体的に形成されている。他端部は固定側金型11のロケートリングにマッチした形状に形成されている。このような射出管体50の内部にも、軸方向に射出通路52が形成されている。この射出通路52には、射出用シャットオフバルブ53が設けられている。
【0013】
管路切替装置60は、図2に拡大して示されているように、略立方体を呈する弁箱61と、略円柱状を呈する弁体70とからなっている。弁箱61の中心部には、弁体70が挿入される円形の弁孔62が明けられている。そして、この弁孔62の周囲には、4個の第1〜4のポート63〜66が形成されている。これらのポート63〜66は、図示されているように組み立てられると、第1、2の射出プランジャユニット21、21’の樹脂通路26、26’、樹脂供給管体40の樹脂供給通路42および射出管体50の射出通路52にそれぞれ連通する。このようにポートが形成されている弁箱61の4辺のそれぞれにフランジ67が形成されている。これらのフランジ67に、前述した第1、2の射出プランジャユニット21、21’のフランジ23、23’、溶融樹脂の供給管体40および射出管体50のフランジ41、51が結合され、図1あるいは図2の(イ)に示されているように射出プランジャ装置20が組み立てられる。
【0014】
弁体70は、弁箱61の弁孔62に挿着されて、軸方向すなわち図2の(イ)において紙面に垂直方向と回転方向とに駆動可能に設けられている。軸方向には、図2の(ロ)に示されているように、最上方に位置する第1位置Aと、中間に位置する第2位置Bと、最下方に位置する第3位置Cを取るようになっている。そして、第1位置Aには、その周囲に、所定回転位置において弁箱61の4個のポート63〜66と連通する4個の第1〜4の弁ポート71〜74が形成されている。第1、2の弁ポート71、72は、円弧状の樹脂通路75で互いに連通し、第3、4の弁ポート73、74も円弧状の樹脂通路76で連通している。また、第2位置Bには、3個の第5〜7の弁ポート77〜79が形成されている。第5、6の弁ポート77、78は互いに向き合った位置に形成され、直線上の樹脂通路80で連通している。第7の弁ポート79は、第5、6の弁ポート77、78の中間位置に形成され、樹脂通路80と略直角に交わる樹脂通路81により第5、6の弁ポート77、78に連通している。第3位置Cには、第8、9の2個の弁ポート82、83が対向位置に形成され、この第8、9の弁ポート82、83は直線上の樹脂通路84で連通している。したがって、弁体70を軸方向と回転方向に適宜駆動し、所定位置にすると、図3に示されているように、弁ポート71〜74、77〜79、82、83の所定の弁ポートが、第1〜4のポート63〜66の所定のポートと整合し、所定の樹脂通路が形成されることになる。なお、弁体70を軸方向と回転方向に駆動する駆動装置は、図1、2には示されていない。
【0015】
次に、上記実施の形態に係る射出成形機による成形例について説明する。
▲1▼ 弁体70を第1位置Aへ軸方向に駆動し、そして回転して弁体70の第1の弁ポート71を弁箱61の第1のポート63と整合させる。そうすると、弁体70は、図1に示されている状態に切り替わる。図1は、第1の射出プランジャユニット21の蓄積部25に所定量の溶融樹脂が蓄積された状態を示すと仮定する。プランジャ用シャットオフバルブ27と射出用シャットオフバルブ53を開き、第1の射出プランジャユニット21の駆動部24に圧力油を供給する。そうすると、蓄積部25の溶融樹脂は、油圧ピストン30のロッド部32により押し出され、管路切替装置60、射出管体50の射出通路52およびスプル15を通って型締めされたキャビテイ14に射出される。保圧、冷却後可動側金型12を開くと、所定容積の成形品が得られる。このとき、管路切替装置60の弁体70は、図1に示されている位置に切り替わっているので、上記射出動作と平行して可塑化する。すなわち、供給管体40の樹脂供給用シャットオフバルブ43と第2の射出プランジャユニット21’のプランジャ用シャットオフバルブ27’とを開き、可塑化装置1のスクリュ3を回転駆動する。そうすると、加熱シリンダ2に供給される樹脂材料は、従来周知のようにして加熱シリンダ2の前方へ送られる過程で可塑化される。スクリュ3の後退位置を規制しておくと、可塑化された溶融樹脂は計量室4から供給管体40を通って第2の射出プランジャユニット21’の蓄積部25’に蓄積される。このとき、駆動部24’の作動油は適宜排出する。これにより、射出工程と可塑化工程がが同時に実施され、成形サイクルが短縮される。なお、上記のようにして可塑化するとき、可塑化装置1では従来周知のように可塑化し、計量室4に満たされた溶融樹脂が第2の射出プランジャユニット21’の方へ蓄積されるように実施することもできる。
【0016】
▲2▼ キャビテイ14の容積が、蓄積部25の容積よりも大きいときは、弁体70を回転駆動して、弁体70の第1の弁ポート71を弁箱61の第2のポート64と整合させる。そうすると、弁体70は、図3(イ)に示されている状態に切り替わる。プランジャ用シャットオフバルブ27’と樹脂射出用シャットオフバルブ53とを開き、第2の射出プランジャユニット21’の駆動部24’に圧力油を供給する。そうすると、ロッド部32’により蓄積部25’に蓄積されている溶融樹脂が射出管体50を通ってキャビテイ14に補充的に射出充填される。第1の射出プランジャユニット21は、既に射出され蓄積部25は空になっているので、樹脂供給用シャットオフバルブ43とプランジャ用シャットオフバルブ27とを開き前述したようにして可塑化し、蓄積する。このときも、射出工程と可塑化工程とが平行して実施される。
なお、第1、2の射出プランジャユニット21、21’の駆動部24、24’の受圧面積は同じであるが、第2の射出プランジャユニット21’の蓄積部25’のロッド部32’の面積は小さいので、同じ圧力の作動油が第1、2の射出プランジャユニット21、21’の駆動部24、24’に供給されても、第2の射出プランジャユニット21’の射出圧力は高くなる。したがって、このとき高い射出圧力でキャビテイ14へ充填されることになる。
【0017】
▲3▼ 第1、2の射出プランジャユニット21、21’から同時に射出する場合、すなわち高速で射出する場合は、弁体70を第2位置Bへ駆動し、そして回転駆動して弁体70の第7の弁ポート79を弁箱61の第2のポート64と整合させる。そうすると、弁体70は、図3(ロ)に示されている状態に切り替わる。このとき、第1、2の射出プランジャユニット21、21’には、前述したようにして、溶融樹脂を蓄積しておく。射出用シャットオフバルブ53を開き、第1、2の射出プランジャユニット21、21’の駆動部24、24’に圧力油を供給する。そうすると、蓄積部25、25’の溶融樹脂が射出管体50を通って金型装置10のキャビテイ14に高速で充填される。冷却固化を待って可動側金型12を開いて成形品を取り出す。
【0018】
▲4▼ 第1、2の射出プランジャユニット21、21’に同時に蓄積するときは、第2位置Bにおいて、弁体70の第7の弁ポート79を弁箱61の第4のポート66と整合させる。そうすると、弁体70は、図3(ニ)に示されている状態に切り替わる。供給管体40の樹脂供給用シャットオフバルブ43、プランジャ用シャットオフバルブ27、27’を開いて、可塑化装置1のスクリュ3を回転駆動する。そうすると、樹脂材料は前述したようにして可塑化され、そして第1、2の射出プランジャユニット21、21’の蓄積部25、25’に同時に蓄積される。
【0019】
▲5▼ 射出プランジャ装置20は、前述したように取り外すことができるので、取り外すと、可塑化装置1と金型装置10とにより、従来周知のようにして成形できるが、取り付けた状態でも次のようにして成形できる。すなわち、管路切替装置60の弁体70を第3位置Cへ駆動し、弁体70の第8の弁ポート82を弁箱61の第4のポート66と整合させる。そうすると、弁体70は、図3(ハ)に示されている状態に切り替わる。この状態で、供給管体40の樹脂供給用シャットオフバルブ43と、射出管体50の射出用シャットオフバルブ53を開くと、従来周知の射出ノズル部が長くなった状態になっている。したがって、従来周知のようにして成形する。
【0020】
上記成形例においては、樹脂材料の種類は格別に限定されていないが、廃棄プラスチックから同様にして、擬木、ベンチ、椅子、排水溝の側溝、パネル、フエンス等が成形できることは明らかである。また、固定側金型11と可動側金型12の型合面Pに隙間を設けておき、キャビテイ14に溶融樹脂を射出充填後に隙間が無くなるように型締めすることにより、射出圧縮成形できることも、これとは逆に射出充填中に隙間を形成して拡張成形できることも明らかである。これらの成形方法により内部歪みのない成形品あるいは外観に優れた成形品を得ることができる。
【0021】
また、前記したようにして可塑化するときに、発泡剤を混入することにより、軽量で、ヒケ、ソリ等の成形不良の少ない熱可塑性発泡体を得ることもできる。このとき、発泡剤に化学的発泡剤を使用することもできる。化学的発泡剤は、成形温度で分解してガスを発生する低分子量の有機物で、樹脂材料に0.1〜3重量%程度混入して可塑化して、前述したように第1、2の射出プランジャユニット21、21’の蓄積部25、25’に蓄積し、そして射出して熱可塑性発泡体を得ることもできる。また、化学的発泡剤が混入されているペレットを可塑化装置1で可塑化して、前述したようにして熱可塑性発泡体を得ることもできる。
【0022】
発泡剤に物理的発泡剤例えば二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを適用することもできる。物理的発泡剤は、可塑化装置に注入するのが望ましく、その実施の形態が図4に示されている。この図4に示されている可塑化装置100は、特願平11−300473号により提案しているので、詳しい説明はしないが、概略的にはスクリュシリンダ101と、このスクリュシリンダ101の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュ120とから構成されている。
【0023】
スクリュシリンダ101は、軸方向に所定長さを有し、その略中間位置においてスクリュシリンダ101の外部から内部に達する、超臨界ガス圧以上の圧力の不活性ガスあるいは不活性流体を供給するための、ガス供給孔102が開けられている。そして、このガス供給孔102に不活性ガス供給装置110に連なっているガス管103が気密的に接続されている。本実施の形態では、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスは、超臨界ガス圧の数MPa〜20MPa程度の圧力で溶融状態の樹脂材料に注入されるが、そのため不活性ガス供給装置110には、圧縮機、圧力制御弁等が内蔵されている。なお、不活性ガス供給装置110には、不活性ガスを超臨界温度以上に加熱する特別な加熱装置はないが、注入されると高温の溶融樹脂により超臨界温度以上に加熱される。このとき、スクリュシリンダ101内の溶融状態の樹脂材料の温度低下を避けるために、例えば廃熱を利用して予熱することはできる。
【0024】
スクリュシリンダ101の、図1において左方の先端部寄りは計量室104となり、その先端部に射出ノズル105が設けられている。この射出ノズル105にはシャットオフ弁106が設けられている。スクリュシリンダ101の、後端部寄りに材料供給孔107が開けられている。そして、後端部にスクリュ駆動装置108が設けられている。スクリュ駆動装置108は、例えば回転モータとピストンユニットとを備え、回転モータの出力軸とスクリュ120の後端部のスクリュ軸は、スプライン軸、滑りキー等の機械的手段により接続されている。したがって、スクリュ120は回転駆動されるときも軸方向に移動可能である。また、ピストンユニットのピストンにより、計量時に溶融樹脂に超臨界圧力をかけることも、計量された溶融樹脂を射出することも、さらには超臨界圧力をかけた状態で前述した第1、2の射出プランジャユニット21、21’の蓄積部25、25’に供給することもできる。このようなスクリュシリンダ101と射出ノズル105の外周部には個々に温度が制御される複数個の加熱ヒータが設けられ、スクリュシリンダ101内の温度が超臨界温度以上、例えば100℃以上に保たれるが、これらのヒータは図4には示されていない。なお、このように実施するときは射出プランジャ装置20の内部も超臨界温度以上に保たれる。
【0025】
熱可塑性樹脂材料Jは、本実施の形態では制御された量がスクリュシリンダ101に供給されるようになっている。そのために、機械式のスクリュ式フィーダ130が設けられ、その供給筒131がスクリュシリンダ101の材料供給孔107に接続されている。スクリュ式フィーダ130は、従来周知のように、搬送シリンダ132と、この搬送シリンダ132の内部に回転駆動されるように設けられている搬送スクリュ133と、この搬送スクリュ133を回転駆動するフィーダ駆動装置134とからなっている。そして、搬送シリンダ132にはホッパ135が取り付けられている。したがって、フィーダ駆動装置134の回転数を制御することにより、スクリュシリンダ101に供給される熱可塑性樹脂材料Jの供給量が制御され、後述する減圧部Gにおける溶融樹脂の量が制御されることになる。
【0026】
スクリュ120は、可塑化時および射出時には軸方向に移動するが、スクリュシリンダ101に一応対応して、後端部が第1ステージS1、先端部が第2ステージS2となっている。第1ステージS1は、供給部Kと、この供給部Kの先方の第1圧縮部A1と、その先方の第1メタリング部M1とからなっている。供給部Kは、スクリュシリンダ101の材料供給孔107に対応し、そのスクリュ溝121は比較的深くなっている。第1圧縮部A1のスクリュ溝121は、供給部Kの溝深さから第1メタリングM1のスクリュ溝深さまで暫時変化している。第1メタリング部M1のスクリュ溝121は浅くなっている。スクリュ120の回転により供給部Kから送られてくる熱可塑性樹脂材料Jは、スクリュシリンダ101に設けられた加熱ヒータからの熱を受けると共に、第1圧縮部A1で圧縮と剪断を受けながら溶融し、第1メタリング部M1では熱可塑性樹脂材料Jは完全に溶融されている。これにより、注入される不活性ガスが供給部Kの方へ漏れることが防止される。すなわち、溶融樹脂によりシールされることになる。
【0027】
第2ステージS2は、第1ステージS1に続く減圧部Gと、その先方の第2圧縮部A2と、さらにその先方の第2メタリング部M2とからなっている。減圧部Gのスクリュ溝121は、深くなっている。これにより、第1ステージS1から送られてくる溶融樹脂は、減圧され、溶融樹脂が満たされない減圧部が生じる。その結果、不活性ガスあるいは不活性流体の注入が容易になる。また、この減圧部Gは、スクリュ120が軸方向に移動してもガス供給孔102をカバーできる長さに選定されている。第2圧縮部A2のスクリュ溝121は比較的浅く、第2メタリング部M2のスクリュ溝121は浅くなっており、溶融樹脂で満たされている。これにより、注入された不活性ガスは、第2メタリング部の溶融樹脂によりシールされることになる。
【0028】
なお、スクリュ120の減圧部Gのスクリュ溝121は、深くなってフライト123、123間の容積は大きくなっているが、スクリュ溝121を深くする代わりに、フライト123の幅を狭くしてフライト123、123間の容積を大きくすることもできる。また、フライト123のピッチを広げ、フライト123、123間の容積を大きくすることもできる。さらには、スクリュ溝121を深くし、フライト123の幅を狭くし、ピッチを広げることができることも明らかである。
【0029】
本実施の形態に係わる可塑化装置は、制御器、タイマー等からなるコントローラ140も備えている。コントローラ140には、設定器141が設けられている。そして、この設定器141により可塑化に必要な各種の値、例えば不活性ガスの圧力の上下限値、不活性ガスの供給開始時期、および停止時期等を設定するタイマーの設定、スクリュ駆動装置108の回転モータの回転速度、可塑化時の背圧値、スクリュ式フィーダ130の駆動装置134の駆動速度、スクリュシリンダ101および射出ノズル105の外周部に設けられている加熱ヒータの温度等が設定できるようになっている。そして、上記の各種の値が設定値に維持されるように、制御器により例えばフィードバック制御される。また、不活性ガスの圧力が上下限値を超えたときは、アラーム等が作動すると共に、可塑化装置が停止するようにもなっている。このようなコントローラ140と、ガス管103に設けられている圧力計111とは信号ラインaにより接続され、不活性ガス供給装置100とは信号ラインbにより、それぞれ接続されている。同様にコントローラ140と、スクリュシリンダ101の第2メタリング部M2に設けられている圧力計112とは信号ラインcにより、計量室104に設けられている圧力計113とは信号ラインdにより、スクリュ駆動装置108とは信号ラインeにより、そしてフィーダ駆動装置134とは信号ラインfによりそれぞれ接続されている。
【0030】
次に、上記可塑化装置を使用した可塑化について説明する。ホッパ135に熱可塑性樹脂材料Jを入れる。コントローラ140に付属している設定器141により、上記したような各種の値を設定する。シャットオフ弁106を開き、射出ノズル105を管路切替装置60の樹脂供給管体40の端部に密に接続する。そうして、フィーダ駆動装置134により搬送スクリュ133を駆動する。熱可塑性樹脂材料Jは、設定された割合でスクリュシリンダ101に供給される。また、スクリュ駆動装置108によりスクリュ120を回転駆動して計量工程を開始する。熱可塑性樹脂材料Jは、スクリュ120の供給部Kに供給される。スクリュ120の回転により送られる樹脂材料Jは、加熱ヒータから加えられる熱と、スクリュ120の回転による摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより、溶融し、第1圧縮部A1を経て第1メタリング部M1へと送られる。第1メタリング部M1で完全に溶融され、そして次の第2ステージS2へと送られる。このときの、スクリュシリンダ101内の温度は、不活性ガスの超臨界温度以上の例えば100℃以上になっている。
【0031】
コントローラ140のタイマーがタイムアップを計時すると、第2ステージS2の減圧部Gに、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスが不活性ガス供給装置110から注入される。この第1メタリング部M1の溶融樹脂により、注入された不活性ガスが供給部Kの方へ漏れることが防止される。また、注入されるとき、減圧部Gのスクリュ溝121は深くなって、溶融樹脂の圧力は低くなっている。したがって、超臨界ガス圧以上ではあるが、数MPa〜20MPa程度の比較的低い圧力で注入することができる。注入された不活性ガスは、超臨界状態になっているので、スクリュ120の回転により溶融樹脂中に容易に浸透する。そうして、第2ステージS2の第2圧縮部A2を経て第2メタリング部M2へと送られる。このときも、第2圧縮部A2および第2メタリング部M2の圧力が超臨界圧力以下にならないように、不活性ガスが供給される。注入される不活性ガスは、第2メタリング部M2における溶融樹脂により、スクリュシリンダ101の先方へ漏れることが防止される。
【0032】
不活性ガスあるいは流体が浸透した溶融樹脂は、計量室4へと送られ、そして前述したように第1、2の射出プランジャユニット21、21’の蓄積部25、25’に適宜供給される。このとき、計量室104の圧力は圧力計113で計測され、計測される圧力が超臨界圧力以下にならないように、第1、2の射出プランジャユニット21、21’の駆動部25、25’の作動油の圧力を制御する。以下、前述したように管路切替装置60の弁体70を適宜駆動して第1、2の射出プランジャユニット21、21’から金型装置10のキャビテイ14に射出する。これにより、熱可塑性樹脂発泡体が得られる。
【0033】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機により可塑化される溶融樹脂を第1、2の射出プランジャユニットに蓄積し、そして第1、2の射出プランジャユニットから金型装置のキャビテイに射出して成形品を得るので、第1、2の射出プランジャユニットの容量を大きくすることにより、標準的な射出機により容量の大きい成形品を成形できる。このとき、前記射出機、前記第1、2の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成されるので、第1、2の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには射出機から溶融樹脂を供給するので、上記のように容量の大きい成形品を短い成形サイクルで成形できるという、本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、第1、2の射出プランジャユニットを使用しているので、廃棄プラスチックから大型の成形品、例えば擬木、ベンチ、椅子、排水溝の側溝、パネル、フエンス等を安価に成形することもできる。さらには、大型の発泡成形品も成形できる。
請求項4に記載の射出成形機の発明によると、前記のような効果が得られると共に、管路切替装置は略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第1、2の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成されるようになっているので、上記したように一方の射出プランジャユニットから射出しているときに他方の射出プランジャユニットに溶融樹脂を供給できると共に、第1、2の射出プランジャユニットから同時に射出することも、さらには第1、2の射出プランジャユニットに同時に溶融樹脂を供給することもできる、また第1、2の射出プランジャユニットを使用することなく、従来の射出機と同様に可塑化し、そして射出成形することもできる。
さらには、前記第1、2の射出プランジャユニットは、前記1個の管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられているので射出成形機がコンパクトになる効果がさらに得られる。
また、第1、2の射出プランジャユニットの蓄積部の容積が互いに異なっている発明によると、第1、2の射出プランジャユニットを使い分けて、成形品の大きさにきめ細かに対応できる。さらには、駆動部のピストン部の受圧面積は等しく、蓄積部の溶融樹脂を押出すロッド部の面積が互いに異なっている発明によると、同一のキャビテイに第1、2の射出プランジャユニットから前後して射出するとき、後から射出する射出プランジャユニットに、ロッド部の面積の小さい射出プランジャユニットを使用すると、同じ圧力の作動油により高い射出圧力で射出充填することができる。これにより、ヒケ、ソリ等のない高品質の成形品を得ることができる。しかも、同じ圧力の作動油を使用できるので、油圧系が安価になる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる射出成形機の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図2】管路切替装置部分の拡大図で、その(イ)は断面図、その(ロ)は
、弁体の斜視図である。
【図3】管路切替装置の弁体が、複数の異なった切り替え位置へ切り替えられている状態を示す断面図である。
【図4】可塑化装置の他の実施の形態を一部断面にして示す断面図である。
【図5】従来の射出成形機を示す断面図である。
【符号の説明】
1 可塑化装置 10 金型装置
14 キャビテイ 20 射出プランジャ装置
21、21’ 第1、2の射出プランジャユニット
25、25’ 蓄積部 60 管路切替装置
61 弁箱 70 弁体
63〜66 第1〜第4のポート
71〜74 第1〜第4の弁ポート
77〜79 第5〜第7の弁ポート
82、83 第8、第9の弁ポート
100 可塑化装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
In the present invention, the molten resin to be plasticized by the plasticizing apparatus is accumulated in the first and second injection plunger units, and the molded product is injected from these first and second injection plunger units into the mold cavity. The present invention relates to an injection molding method to be obtained and an injection molding machine used to carry out this method.
[0002]
[Prior art]
As is well known in the art, an injection molding machine is roughly composed of a plasticizing device and a mold device. The plasticizing apparatus is composed of a heating cylinder and a screw provided inside the heating cylinder so as to be able to be driven in the rotational direction and the axial direction. The mold apparatus is composed of a fixed mold and a movable mold. It has become. Cavities are formed on the mold mating surfaces of these molds. Therefore, the screw is rotationally driven to plasticize the resin material, and a predetermined amount is measured in the measuring chamber at the end of the heating cylinder, and the screw is driven in the axial direction to be injected and filled into the mold cavity that is clamped, When the movable mold is opened after cooling and solidification, a molded product having a predetermined shape is obtained.
[0003]
As described above, a standard injection molding machine can be used to mold a standard capacity molded product, but there are limits to the volume of the measuring chamber of the heating cylinder of the injection molding machine, the mold clamping force, etc. Therefore, when molding a large molded product or a molded product having a large capacity, it is necessary to select a large injection molding machine corresponding to the molded product. By the way, as the injection molding machine becomes larger, the price increases dramatically. However, when the value of the molded product is high, the problem is small because it can be provided at a high price. However, there is a problem with relatively low-value molded products such as molded products obtained from waste plastic because it is difficult to add to the price. More specifically, waste plastics are not suitable as molding materials for high-quality molded products because they contain various plastics having different chemical and physical properties. Also, the molded product is inferior in strength. Therefore, it is generally used for molding thick molded products such as side grooves in drains, benches and fences installed in parks, etc., but such low-value molded products are expensive large-scale injection molding machines. If it is molded with, it is disadvantageous in terms of cost.
[0004]
Therefore, an injection molding machine capable of molding a large molded product with a relatively small plasticizing apparatus has been proposed in, for example, Japanese Patent No. 2771512. As shown in FIG. 5, the injection molding machine includes two first and second
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
According to the above injection molding machine, since the first and second
An object of the present invention is to provide an injection molding method and an injection molding machine that have solved the above-described conventional problems. Specifically, a large molded product or a molded product having a large volume can be molded. Nevertheless, an object of the present invention is to provide an injection molding method having a relatively short molding cycle and being easy to use, and an injection molding machine used for carrying out this method.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first aspect of the present invention provides the first and second injection plunger units that use the molten resin to be plasticized by an injection machine provided with a screw that can be driven in the plasticizing direction and the injection direction. And when communicating with the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold, respectively, when the molded product is obtained by injection from the first and second injection plunger units into the cavity of the mold apparatus. When a valve body having a substantially cylindrical shape, which is provided so as to be drivable in the axial direction and the rotational direction, is placed in a predetermined position in a valve box having a substantially cubic shape of the pipe switching device, the predetermined port of the valve box and the A predetermined valve port of the valve body is aligned, and a predetermined resin passage is formed between the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold, whereby the first and second Injection plunger Even when it is emitted from one of the injection plunger unit of Tsu bets, configured to provide molten resin from the injection machine to the other of the injection plunger unit. The invention according to
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an injection machine including a screw that can be driven in a plasticizing direction and an injection direction, a mold apparatus, and an injection plunger apparatus disposed between the injection machine and the mold apparatus. The injection plunger device comprises a first and a second injection plunger unit, and a single resin passage between the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold device. A pipe switching device, the valve switching device having a substantially cubic shape, and a valve body having a substantially cylindrical shape provided in the valve box so as to be driven in an axial direction and a rotational direction. The valve box is formed with a port communicating with the injector, the first and second injection plunger units, and the mold device, and the valve body is formed with a plurality of valve ports, and the valve body At a predetermined position with respect to the valve box, A predetermined port and a predetermined valve port of the valve body are aligned, and a predetermined resin passage is formed between the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold apparatus, The first and second injection plunger units are provided so as to face both sides of the pipeline switching device, and the injection machine and the mold device face each other. According to a fifth aspect of the present invention, in the injection molding machine according to the fourth aspect of the present invention, the first and second injection plunger units are different from each other in the volume of the accumulating portion thereof. In the injection molding machine according to
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the injection molding machine according to the present embodiment includes a plasticizing device 1, a
[0008]
The
[0009]
In the embodiment shown in FIG. 1, the
[0010]
The first
[0011]
The molten
[0012]
The molten
[0013]
As shown in an enlarged view in FIG. 2, the
[0014]
The
[0015]
Next, a molding example by the injection molding machine according to the above embodiment will be described.
{Circle around (1)} The
[0016]
(2) When the volume of the
The pressure receiving areas of the
[0017]
(3) When simultaneously injecting from the first and second
[0018]
(4) When accumulating simultaneously in the first and second
[0019]
(5) Since the
[0020]
In the above molding example, the type of the resin material is not particularly limited, but it is clear that a pseudo tree, a bench, a chair, a side groove of a drainage groove, a panel, a fluence, and the like can be molded from waste plastic in the same manner. Also, injection compression molding can be performed by providing a gap in the mold mating surface P of the fixed side mold 11 and the
[0021]
In addition, when plasticizing as described above, a foaming agent is mixed to obtain a thermoplastic foam that is lightweight and has few molding defects such as sink marks and warps. At this time, a chemical foaming agent may be used as the foaming agent. The chemical foaming agent is a low molecular weight organic substance that decomposes at the molding temperature to generate gas. It is mixed with the resin material by about 0.1 to 3% by weight and plasticized, and as described above, the first and second injections. A thermoplastic foam can also be obtained by accumulating in the accumulating
[0022]
A physical foaming agent such as carbon dioxide gas or an inert gas such as nitrogen gas can also be applied to the foaming agent. The physical blowing agent is preferably injected into the plasticizing apparatus, an embodiment of which is shown in FIG. The
[0023]
The
[0024]
A
[0025]
In the present embodiment, a controlled amount of the thermoplastic resin material J is supplied to the
[0026]
The
[0027]
The second stage S2 includes a decompression section G following the first stage S1, a second compression section A2 ahead, and a second metering section M2 ahead. The
[0028]
The
[0029]
The plasticizing apparatus according to the present embodiment also includes a
[0030]
Next, plasticization using the plasticizing apparatus will be described. The thermoplastic resin material J is put into the
[0031]
When the timer of the
[0032]
The molten resin infiltrated with the inert gas or fluid is sent to the
[0033]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the molten resin to be plasticized by the injection machine including the screw that can be driven in the plasticizing direction and the injection direction is accumulated in the first and second injection plunger units, and the first Since a molded product is obtained by injecting the mold from the second injection plunger unit into the cavity of the mold apparatus, by increasing the capacity of the first and second injection plunger units, a large-capacity molded product can be obtained by a standard injection machine. Can be molded. At this time, it is provided in the valve box which presents a substantially cube of the pipe switching device communicating with the injection machine, the first and second injection plunger units and the mold, respectively, so as to be driven in the axial direction and the rotation direction. When the valve body having a substantially cylindrical shape is in a predetermined position, the predetermined port of the valve box and the predetermined valve port of the valve body are aligned, and the injection machine, the first and second injection plunger units, A predetermined resin passage is formed between the mold and a predetermined resin passage is formed between the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold. Even when injection is performed from one injection plunger unit of the two injection plunger units, molten resin is supplied from the injection machine to the other injection plunger unit. That can be molded at cycle, unique effects are obtained in the present invention. In addition, according to another invention, since the first and second injection plunger units are used, a large molded product such as a pseudo tree, a bench, a chair, a side groove of a drainage groove, a panel, a fluence, etc. can be made inexpensively from waste plastic. It can also be molded. Furthermore, a large foam molded product can be molded.
According to the invention of the injection molding machine according to
Further, the first and second injection plunger units are respectively provided opposite to both sides of the one pipe switching device, and the injection machine and the mold device are provided opposite to the other sides. Therefore, the effect that the injection molding machine becomes compact can be further obtained.
In addition, according to the invention in which the volumes of the storage portions of the first and second injection plunger units are different from each other, the first and second injection plunger units can be used properly to precisely cope with the size of the molded product. Further, according to the invention, the pressure receiving area of the piston portion of the drive portion is the same, and the areas of the rod portions that extrude the molten resin of the accumulation portion are different from each other, the same cavity is moved back and forth from the first and second injection plunger units. When an injection plunger unit having a small rod area is used as an injection plunger unit to be injected later, injection filling can be performed with a high injection pressure with hydraulic oil having the same pressure. Thereby, it is possible to obtain a high-quality molded product free from sink marks, warps and the like. Moreover, since hydraulic oil with the same pressure can be used, the hydraulic system becomes inexpensive.There is also an effect.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an embodiment of an injection molding machine according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of the pipe switching device part, (a) is a cross-sectional view, (b) is
It is a perspective view of a valve body.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state where the valve body of the pipeline switching device is switched to a plurality of different switching positions.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the plasticizing apparatus in partial cross section.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a conventional injection molding machine.
[Explanation of symbols]
1
14
21, 21 'first and second injection plunger units
25, 25 '
61
63-66 1st to 4th ports
71-74 First to fourth valve ports
77-79 5th-7th valve ports
82, 83 8th and 9th valve ports
100 Plasticizing equipment
Claims (6)
前記射出機、前記第1、2の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって
前記第1、2の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには前記射出機から溶融樹脂を供給することを特徴とする射出成形方法。The molten resin to be plasticized by an injection machine having a screw that can be driven in the plasticizing direction and the injection direction is accumulated in the first and second injection plunger units, and the molds are drawn from the first and second injection plunger units. When a molded product is obtained by injection into the equipment cavity,
In a valve box representing a substantially cubic body of a pipe switching device communicating with the injection machine, the first and second injection plunger units and the mold, a substantially circular shape is provided so as to be driven in the axial direction and the rotational direction. When a columnar valve body is set to a predetermined position, a predetermined port of the valve box and a predetermined valve port of the valve body are aligned, and the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold When a predetermined resin passage is formed between the injection plunger unit and the injection plunger unit of the first and second injection plunger units, the other injection plunger unit also has a molten resin from the injection machine. An injection molding method comprising supplying
前記射出プランジャ装置は、第1、2の射出プランジャユニットと、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型装置との間の樹脂通路を適宜切り替える1個の管路切替装置とを備え、
前記管路切替装置は、略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第1、2の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第1、2の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成され、
前記第1、2の射出プランジャユニットは、前記管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられていることを特徴とする射出成形機。An injection machine including a screw that can be driven in a plasticizing direction and an injection direction, a mold device, and an injection plunger device disposed between the injection machine and the mold device;
The injection plunger device includes first and second injection plunger units, and one pipe switching device that appropriately switches a resin passage between the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold device. And
The pipe switching device includes a valve box that has a substantially cubic shape, and a valve body that has a substantially cylindrical shape that can be driven in an axial direction and a rotation direction in the valve box. A port communicating with the injection machine, the first and second injection plunger units, and the mold device is formed; a plurality of valve ports are formed in the valve body; When the position is set, a predetermined port of the valve box and a predetermined valve port of the valve body are aligned, and a predetermined port is provided between the injector, the first and second injection plunger units, and the mold apparatus. A resin passage is formed,
The first and second injection plunger units are provided so as to face both sides of the pipe switching device, and the injection machine and the mold device are provided to face the other sides. Injection molding machine.
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