JP4191572B2 - ゴム射出成形システム及びゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ゴム射出成形システム及びゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法に関する。

ゴムの射出成形装置としては、例えば図２に示すようなものがある。これは一般にインジェクション成形装置と呼ばれているもので、金属ケース１内に、スクリュー２を備え可塑化計量機能をもつ押出機３と、該押出機３に逆止弁４をもつ通路５により連結した射出ポット６と、該射出ポット６内にて摺動するプランジヤ７とを設け、前記ポット６先端の射出通路となる部分（以下射出ポット先端部分という）８と、該射出ポット先端部分８の先端に装着した射出ノズル９とから構成され、前記金属ケース１の下端付近を支持部材１１等に適宜支持されている。

そして、上記射出成形装置では、まず、原料ゴムを押出機３に投入して、スクリュー２により図２の左へ送りつつ可塑化し、このような可塑化ゴムを計量しつつ、逆止弁４を経て通路５により射出ポット６内へ送入し、プランジャ７を可塑化ゴムの投入圧力により上昇せしめる。次にプランジャ７を押下させて、射出ポット６内の可塑化ゴムを射出ポット先端部分８、射出ノズル９を経て前記金型１０内に送入し、スプルー１２、ランナー１３、ゲート１４を経て金型１０内のキャビティ１５、１６に圧入し、成形加硫が行われるのである。

上記ゴムの射出成形装置の加硫条件の設定において、加硫時間はゴム自体のもつ加硫速度と射出充填ゴム温度及び金型の温度で決定されるが、上記射出充填ゴム温度は、計量ゴム温度と充填中の射出圧力で、又、上記計量ゴム温度は押出機バレルの温調（温度調整）温度とスクリュウ回転数で、更に上記の充填中の射出圧力は、射出成形装置の最大射出圧力以内での使用では射出速度（プランジャの下降速度）で各々決定されると考えられていた。

従って上記のように成形加硫が行われるゴム射出成形加硫製品における成形加硫条件の設定は、まず条件決定のための複数の試作を行ない、そのときの最適品の加硫時間、押出機バレルの温調温度、スクリュウ回転数、射出速度、更に金型温度等を、量産時の射出装置の作動条件と加硫時間として設定し、これによって事前試作時と同等の品質、性能が得られると考え、実行していた。

しかしながら、最近の研究に依れば、ゴムの射出成形には次のような多くの問題点のあることが判ってきた。即ち、１）ゴムは配合が同一であっても、練り毎に加硫速度や粘度に大きなバラツキを生ずる性質をもっており、（１）ゴム自体の加硫速度が変わると射出成形条件が同一でも最適加硫時間が変動し、加硫不足（半生）或いは加硫過多（焼け）が生ずる。

（２）ゴムの粘度が変わると、押出機バレル温調温度とスクリュウ回転数が同じとしても、計量ゴム温度は変化し、粘度が低いときは低温に、又粘度が高いときは高温になる。（３）またゴムの粘度が変化すると、射出速度を同じにしても充填中の射出圧力が変化し、粘度が低いときは低圧に、又粘度が高いときは高圧になる。

２）射出成形装置も、経時的に射出条件が変化し、（１）たとえばスクリュウが摩耗すると、押出機バレル温調温度とスクリュウ回転数が同じとしても、計量ゴム温度は少しずつ高温化し、（２）射出ノズルが摩耗すると充填中の射出圧力も低下して行くのである。

以上の結果、前記従来の射出成形加硫条件設定方法では、ゴム自体の加硫速度や計量ゴム温度、充填中の射出圧力の変化によって、結果的に最適加硫時間の設定ができず、ゴム製品が加硫不足或いは加硫過多を来たして、成形製品の品質、性能に著しくバラツキを生じていた。

そして、上記のように品質、性能にバラツキを生ずる事態となったときは、その都度事態に対応していたのが実情で、直前に成形したロットの製品について検査し、加硫不足いわゆる半生か、加硫過多いわゆる焼けか否かを判定し、前者であれば、加硫時間を延長する、押出機のバレル温調温度を上げる、或いはノズル径を細くするなどの手段を取る。又、後者であれば、上記前者と逆の手段を取っていたが十分ではなく、対応するための時間、コストも多大であった。

いずれにしても、従来の射出成形加硫条件設定方法では、ゴム自体の性質又は射出成形装置の摩耗等に起因する加硫時間の変動に的確に対応することができなかったのが実情である。

プラスティックの射出成形装置においては、成形条件の設定方法、システムなどについていくつかの発明、技術が見られるが、物性の異なるゴムの射出成形装置においては、対応が遅れており、本願発明者、出願人による研究が進められているのみである。
特開平０５−３１８５１８号

本発明の解決しようとする課題は、射出成形するゴム自体の加硫速度のバラツキや射出成形装置の押出機、ノズルの摩耗にかかわらず常に一定の品質、性能を有するゴム成形品が得られる、ゴム射出成形システム及び同システム用射出成形加硫条件設定方法を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明のゴム射出成形システムは、金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該射出ポット内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機を介して供給する投入口とを形成し、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設したゴム射出成形装置と、該ゴム射出成形装置に設置された、前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力センサ及び前記射出ポット内の流動性材料の温度を検出するゴム温度センサと、前記投入口から前記射出ポット内に供給される流動性材料の加硫速度を測定するゴム加硫速度測定機と、射出成形加硫条件自動制御装置とを備え、該射出成形加硫条件自動制御装置は、前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力と前記射出成形加硫条件自動制御装置に予め集積しておいた最適数値とを比較し、前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力が前記最適数値と異なる場合には、要制御機器及び視認機構へ指示出力を送るものである。

本発明のゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法は、金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該射出ポット内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機を介して供給する投入口とを形成し、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設したゴム射出成形装置と、該ゴム射出成形装置に設置された、射出時に前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力センサ及び前記射出ポット内の射出直前の流動性材料の温度を検出するゴム温度センサと、前記投入口から前記射出ポット内に供給される流動性材料の加硫速度を測定するゴム加硫速度測定機と、射出成形加硫条件自動制御装置とを備え、前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力と前記射出成形加硫条件自動制御装置に予め集積しておいた最適数値とに基づいて、最適な計量ゴム温度及び加硫時間を求め、求めた計量ゴム温度及び加硫時間が得られるように前記射出ポットの温度調整機構及び前記押出機の温度調整機構へ温調指示出力を送るものである。

本発明によれば、射出成形するゴム自体の加硫速度のバラツキや射出成形装置の押出機、ノズルの摩耗にかかわらず常に一定の品質、性能を有するゴム成形品が得られる、ゴム射出成形システム及び同システム用射出成形加硫条件設定方法を提供する効果がある。

本発明の好ましい実施の形態を、図１により、図２と同一のものは同一符号を付して説明すると、本発明のゴム射出成形システムは、金属ケース１に、射出ノズル９を設けた射出ポット６と該ポット６内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機３を介して供給する投入口５ａとを形成し、前記射出ポット６内に摺動可能にプランジャ７を配設したゴム射出成形装置と、該成形装置に設置された、前記プランジャ７にかかる圧力を検出する圧力センサ１７及び前記射出ポット６内の流動性材料温度を検出するゴム温度センサ１８と、射出成形加硫条件自動制御装置１９とを設け、該自動制御装置１９を前記圧力センサ１７、ゴム温度センサ１８及びゴム加硫速度測定機２０の出力を入力可能とするとともに、前記自動制御装置より要制御機器及び視認機構へ指示出力を送るよう構成したものである。

また、本発明のゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法は、金属ケース１に、射出ノズル９を設けた射出ポット６と該ポット６内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機３を介して供給する投入口５ａとを形成し、前記射出ポット６内に摺動可能にプランジャ７を配設したゴム射出成形装置と、該成形装置に設置された、前記プランジャ７にかかる圧力を検出する圧力センサ１７及び前記射出ポット６内の流動性材料温度を検出するゴム温度センサ１８と、射出成形加硫条件自動制御装置１９とを設け、該自動制御装置１９を前記圧力センサ１７、ゴム温度センサ１８及びゴム加硫速度測定機２０の出力を入力可能とするとともに、前記自動制御装置１９より要制御機器及び視認機構へ指示出力を送るよう構成したものを用い、ゴム練り毎に予め加硫速度測定機２０により測定しておいた当該練りの加硫特性データ、射出直前の前記流動性材料の計量ゴム温度及び射出圧力に換算される前記プランジャ７にかかる圧力を射出成形加硫条件自動制御装置１９に入力し、該制御装置１９により予め集積された最適数値と比較演算せしめ、当該練りに最適な計量ゴム温度、加硫時間を設定し、必要に応じ前記射出ポット６及び押出機３の温度調整機構２１、２２への温調指示出力を送るものである。

図１に示す実施例について更に詳細に説明すると、射出成形加硫条件自動制御装置１９は、ゴム自体の加硫特性、流動性材料の計量ゴム温度、射出圧力に射出成形装置の押出機３のスクリュウ２の摩耗、射出ノズル９の摩耗による係数を勘案し、あらゆるケースについて最適の加硫速度、時間を演算し、これを集積することができるものである。

また、前記射出ポット６及び押出機３の温度調整機構２１、２２は、金属ケース１内において射出ポット６及び押出機３のスクリュウ２の周囲に環状に形成した穴２１ａ、２２ａ内に温度制御し得る熱媒油を滞留又は流通するようにしたもので、前記自動制御装置１９により温度制御される。

上記のように構成した本発明ゴム射出成形システム及びゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法を実施するときは、まず、加硫速度測定機２０により測定した今回の配合ゴムの加硫速度と、計量ゴム温度及び充填中の射出圧力を少なくとも１回は変えた３種以上の条件で試作を行い、その結果を前記自動制御装置１９に投入して演算し、当該製品固有の実行加硫時間計算式を求める。

配合ゴムの加硫速度データから、前記自動制御装置１９を介して射出ポット６に可塑化計量する計量ゴム温度を設定し、ゴム温度センサ１８を計測を勘案して、必要に応じて前記射出ポット６及び押出機３の温度調整機構２１、２２に信号を送り制御する。

上記のように作動条件を設定した後、押出し機３により射出ポット６内に流動性材料を必要量計量し、射出ノズル９をスプルー１２に押付け、シリンダ７ａによりプランジャ７に圧力をかければ、射出ポット６からスプルー１２、ランナー１３を経てキャビティ１５、１６に流動性材料が注入され、設定通りの品質、性能を有する製品が得られる。

本発明に係る射出成形システムの一実施例の断面略図である。 従来の射出成形システムの一実施例の断面略図である。

符号の説明

１ 金属ケース
２ スクリュー
３ 押出機
４ 逆止弁
５ 通路
５ａ 投入口
６ 射出ポット
７ プランジャ
７ａ シリンダ
８ 射出ポット先端部分
９ 射出ノズル
１０ 金型
１１ 支持部材
１２ スプルー
１３ ランナー
１４ ゲート
１５、１６ キャビテイ
１７ 圧力センサ
１８ 温度センサ
１９ 射出成形加硫条件自動制御装置
２０ 加硫速度測定機
２１、２２ 温度調整機構。

Claims (2)

1. 金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該射出ポット内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機を介して供給する投入口とを形成し、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設したゴム射出成形装置と、
   該ゴム射出成形装置に設置された、前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力センサ及び前記射出ポット内の流動性材料の温度を検出するゴム温度センサと、
   前記投入口から前記射出ポット内に供給される流動性材料の加硫速度を測定するゴム加硫速度測定機と、
   射出成形加硫条件自動制御装置とを備え、
   該射出成形加硫条件自動制御装置は、前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力と前記射出成形加硫条件自動制御装置に予め集積しておいた最適数値とを比較し、前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力が前記最適数値と異なる場合には、要制御機器及び視認機構へ指示出力を送ることを特徴とするゴム射出成形システム。
2. 金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該射出ポット内へ可塑化状態にある流動性材料を押出機を介して供給する投入口とを形成し、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設したゴム射出成形装置と、
   該ゴム射出成形装置に設置された、射出時に前記プランジャにかかる圧力を検出する圧力センサ及び前記射出ポット内の射出直前の流動性材料の温度を検出するゴム温度センサと、
   前記投入口から前記射出ポット内に供給される流動性材料の加硫速度を測定するゴム加硫速度測定機と、
   射出成形加硫条件自動制御装置とを備え、
   前記圧力センサ及び前記ゴム温度センサ及び前記ゴム加硫速度測定機の出力と前記射出成形加硫条件自動制御装置に予め集積しておいた最適数値とに基づいて、最適な計量ゴム温度及び加硫時間を求め、求めた計量ゴム温度及び加硫時間が得られるように前記射出ポットの温度調整機構及び前記押出機の温度調整機構へ温調指示出力を送ることを特徴とするゴム射出成形システム用射出成形加硫条件設定方法。

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