JP4539536B2 - 射出成形装置及び射出成形方法 - Google Patents
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Description
この射出成形装置を用いて成形品を成形するには、まず、第1の成形型に対して第2の成形型を閉じる。成形型を閉じると、第1の成形型の表側キャビティ面と第2成形型の裏側キャビティ面によって形成されるキャビティに、樹脂射出部から溶融した樹脂を射出する。キャビティに射出された溶融樹脂は、冷却されて成形品となり、その後にキャビティから取り出される。キャビティに射出された溶融樹脂は、冷却して凝固する際に収縮する。溶融樹脂が収縮すると、成形品がキャビティ面から剥離する。成形品がキャビティ面から剥離すると、成形品を意図した形状に仕上げることができないという問題が生じる。
この射出成形装置では、キャビティに射出された溶融樹脂を冷却する際に、第2流体供給管に配されたバルブを開いて、流体供給源からの流体を第2の成形型の各流路に供給する。各流路に供給された流体は、成形品の裏面へ供給され、成形品の裏面を裏側キャビティ面から剥離させると共に、成形品の意匠面を表側キャビティ面に押付ける。従って、成形品の意匠面が表側キャビティ面から剥離することが防止され、成形品の意匠面を意図した表面形状に仕上げることができる。成形品の裏面は裏側キャビティ面から剥離するため意図した形状に仕上げることができないが、成形品の裏面は使用者や需要者等の目に触れることが少ないため問題はない。
しかしながら、新たな射出成形技術では、キャビティの溶融樹脂の加圧と各流路に流体を供給することで、成形品の意匠面を意図した形状に射出成形するのに要する圧力を低減できる反面、各流路に供給する流体の圧力が低くなることによって、下記の問題が生じる。
すなわち、流路に供給する流体の圧力が低下すると、キャビティに射出された溶融樹脂が冷却して固化する際に、流路の裏側キャビティ面への開口部近傍に溶融樹脂が付着し易くなる。特に、第2の成形型に複数の流路を設けると、各流路の長さの相違や、各流路の開口部周辺のキャビティ形状の相違等に基づく溶融樹脂の圧力差によって、流路毎に流路抵抗が異なることがある。かかる場合、流体の供給圧力が低いと、流路抵抗の大きな流路には極めて少量の流体しか流れず、その流路の開口部近傍へ溶融樹脂が付着し易い。一旦、流路の開口部近傍に溶融樹脂が付着すると、その流路の流路抵抗が増加するので、その流路に流体がさらに流れ難くなる。このため、その流路の開口部への溶融樹脂の付着量が増加し、その流路近傍では成形品の裏面が裏側キャビティ面から十分に剥離しないという問題が生じる。
この射出成形装置では、第2の成形型の複数の流路内を各々流れる流体の流量を調節する流体流量調節手段が設けられている。このため、各流路の流路抵抗が異なる場合には、流体流量調節手段によって、それぞれの流路の流路抵抗を調節することができ、各流路に適切な流量の流体を流すことができる。これによって、流路の開口部近傍への溶融樹脂の付着を防止することができる。
上述した射出成形装置は、第1の成形型には、第1の成形型内を貫通し、表側キャビティ面に開口しており、樹脂射出部から供給される溶融樹脂をキャビティ内に導入するゲートが形成されており、表側キャビティ面のうちのゲートの開口部が形成されている面と、裏側キャビティ面のうちの少なくとも1つの流路の開口部が形成されている面とが対向しており、ゲートの開口部と前記1つの流路の開口部とが、対向しない位置にあることが好ましい。
また、上述した射出成形装置は、キャビティ内の溶融樹脂が所定の温度まで冷却されたら、樹脂射出部によりキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えるのを停止し、その後は流体供給部のみによってキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えた状態で溶融樹脂を冷却させることが好ましい。
この成形型によっても、成形型の各流路に流量調節手段がそれぞれ設けられているため、各流路に適切な流量の流体を流すことができる。
すなわち、本発明の射出成形方法は、キャビティに溶融樹脂を射出することによって成形品を成形する射出成形方法であり、キャビティに溶融樹脂を射出する射出工程と、キャビティに射出された溶融樹脂を冷却する冷却工程と、溶融樹脂の冷却後にキャビティから成形品を取り出す成形品取出工程と、を有する。そして、冷却工程中の少なくともその一部の期間において、裏側キャビティ面に開口する流路から射出された溶融樹脂と裏側キャビティ面との間に流体が供給され、成形品取出工程では、前記流路から裏側キャビティ面に向かって少なくとも1回流体をブローすることを特徴とする。
この射出成形方法では、成形品取出工程で流路から裏側キャビティ面に向かって流体をブローする。流路から裏側キャビティ面に向かって流体をブローすると、流路の開口部近傍に付着した樹脂等を吹き飛ばすことができる。このため、仮に冷却工程で流路の開口部近傍へ溶融樹脂が付着しても、その付着した溶融樹脂が流体ブローによって吹き飛ばされ、流路の詰りを未然に防止することができる。
なお、上記のブローは成形品取出工程中に行うため、成形品は凝固して固まっており、成形品の仕上がりに影響はない。また、ブローを成形品取出工程と平行して行うことで、射出成形のサイクルタイムが長くなることを防止できる。
(形態1)射出成形装置は、金型(成形型)と、金型のキャビティに溶融樹脂を射出する樹脂射出部と、金型のキャビティに空気を供給する空気供給部を有している。
(形態2)金型は、雌金型と、雌金型に対して進退動する雄金型によって構成されている。雌金型に雄金型が当接することで金型が閉じられ、雌金型に対して雄金型が離間することで金型が開かれる。
(形態3)雌金型は成形品の意匠面を成形するための表側キャビティ面を有している。雄金型は成形品の裏面を成形するための裏側キャビティ面を有している。金型が閉じた状態では、表側キャビティ面と裏側キャビティ面によってキャビティが形成される。
(形態4)雌金型は表側キャビティ面に開口するゲートを備えている。樹脂射出部から射出された溶融樹脂は、ゲートを介してキャビティに射出される。
(形態5)雄金型は裏側キャビティ面に開口する空気流路を複数備えている。空気供給部から供給される空気は、雄金型の空気流路を介してキャビティに供給される。
(形態6)空気供給部は、ポンプ(空気供給源)と、ポンプにその一端が接続された空気供給管と、空気供給管に接続された複数の分岐管を有している。分岐管は雄金型の各空気流路に接続されている。
(形態7)各分岐管には流量調節弁が配置されている。流量調節弁は制御装置によって開閉制御される。流量調節弁は、接続される空気流路毎に、予め設定された開度に開くように調整されている。
(形態8)流量調節弁の開度は、雄金型の各空気流路に適切な流量の空気が流れるように設定されている。
(形態9)金型から成形品を取り出す際に、雄金型の各空気流路を空気でブローする。空気流路の空気ブローは空気流路毎に行われる。
図1に示す成形品10は自動車用の樹脂バンパである。成形品10は、自動車に組みつけられたときに自動車の表側の面となる意匠面12と、裏側の面となる裏面14を有している。意匠面12は、使用者や需要者に視認される面であり、意図した表面形状となるように精密に仕上げる必要がある。裏面14は、需要者に視認されない面であり、表面形状が重視されない。したがって、本実施例では、裏面14側から空気を供給し、意匠面12側から溶融樹脂を射出するようにしている。図1の符号16a、16b、16cは成形品10の裏面14に空気を供給するための空気供給経路を示しており、図1の符号17は溶融樹脂の射出経路を示している。
なお、本実施例の射出成形装置は、図1に示す自動車用バンパ以外にも種々の部品(例えば、自動車等に組み付けられる部品(ダッシュボード等))を成形することができる。また、本実施例の射出成形装置は、後述するように溶融樹脂を低圧で射出するため、自動車用バンパ等の大形の成形品を成形するのに適している。
ゲート28の反キャビティ面側の端部は雌金型22の外表面に開口している。ゲート28の反キャビティ面側の端部には樹脂射出部34より樹脂が供給される。供給された樹脂は、ゲート28を通ってゲート28のキャビティ面22a側の端部よりキャビティ26に射出されるようになっている。すなわち、ゲート28はキャビティ26に溶融樹脂を導く射出流路であり、図1の樹脂射出経路17に相当する。
流路24eの一端はキャビティ面24aの一端近傍に開口し、その開口部24bにはベント36aが配設されている。ベント36aは、空気を通過させる一方で溶融樹脂を通過させない小孔を有している。従って、溶融樹脂をキャビティ26に充填しても、溶融樹脂が流路24eに流れ込むことはない。流路24eの他端は、雄金型24の外部に開口している。流路24eの他端には後述する空気供給部46が接続され、空気供給部46からの空気が流路24eに供給される。空気供給部46から供給された空気は、流路24eを通ってベント36aからキャビティ26に供給される。したがって、流路24eはキャビティ26に空気を供給するための空気流路であり、図1の空気供給経路16aに相当する。
流路24fの一端はキャビティ面24aの他端近傍に開口し、その開口部24cにはベント36bが配設されている。ベント36bは、上述したベント36aと同様に構成されている。流路24fの他端は、雄金型24の外部に開口している。流路24fの他端にも空気供給部46が接続され、空気供給部46から供給された空気が流路24fを通ってキャビティ26に供給されるようになっている。したがって、流路24fはキャビティ26に空気を供給するための空気流路であり、図1の空気供給経路16bに相当する。
流路24gの一端はキャビティ面24aの略中央に開口し、その開口部24dにはベント36cが配設されている。ベント36cは、上述したベント36a、36bと同様に構成されている。流路24gの他端は、雄金型24の外部に開口している。流路24gの他端にも空気供給部46が接続され、空気供給部46から供給される空気が流路24gを通ってキャビティ26に供給されるようになっている。したがって、流路24gはキャビティ26に空気を供給するための空気流路であり、図1の空気供給経路16cに相当する。
また、図1に示すように、雄金型24の流路24g(空気供給経路16c)は、雌金型22のゲート28(樹脂射出経路17)に対して高さ方向にずらした位置に設けられている。このため、ゲート28から射出される溶融樹脂の圧力が、流路24gの開口部24d(すなわち、ベント36c)に直接加わらない。これにより、ゲート28から射出される溶融樹脂の圧力によってベント36cが破損することが防止されている。
ポンプ44には第2空気配管42dの一端が接続されている。第2空気配管42dには、第1空気配管42a、42b、42cがそれぞれ接続されている。第1空気配管42a、42b、42cの他端には、雄金型24の流路24e、24f、24gにそれぞれ接続されている。
第1空気配管42a、42b、42cには、バルブ40a、40b、40cがそれぞれ設けられている。バルブ40a、40b、40cの開閉は、図示しない制御装置によって制御される。バルブ40a、40b、40cを開いたときの開度は、雄金型24の各流路24e、24f、24gを流れる空気の流量が略同一となるように設定されている。上述したように、雄金型24の各流路24e、24f、24gは流路抵抗が異なるので、バルブ40a、40b、40cの開度は流路24e、24f、24gの流路抵抗にあわせてバルブ毎に設定されている。なお、各流路24e、24f、24gからキャビティ26に供給される空気の圧力は1MPa程度とすることができる。
図3に示すように、まず、雌金型22に対して開いている雄金型24を駆動機構によって雌金型22に向かって移動させ、雄金型24と雌金型22を当接させて金型20を閉じる(型閉め工程)。型締め工程中は、流体供給部46のポンプ44はONされている一方で、バルブ40a、40b、40cは閉じられている。このため、ポンプ44は空気を吸入・圧縮して第2空気配管42d及び第1空気配管42a、42b、42cへ供給しているが、バルブ40a、40b、40cが閉じられているため、雄金型24の流路24e、24f、24gへは空気が供給されていない。
なお、型締め工程を行う前に、雄金型24のキャビティ面24aと雌金型22のキャビティ面22aに離型剤を塗布するようにしてもよい。キャビティ面22a、24aに離型剤を塗布することで、後述する成形品取出工程で金型20から成形品10を容易に取り出すことができる。
なお、従来の射出成形方法では、成形品10と同程度の大きさの成形品を射出成形するのに、流路からキャビティへ20MPa程度の圧力で空気を供給しなければ、成形品の意匠面を意図した表面形状に精密に仕上げることができなかった。本実施例の射出成形装置18では、空気の供給圧力は1MPa程度、溶融樹脂の補充圧力は8MPa程度という低い圧力でも、意匠面の形状を意図した表面形状に精密に仕上げることがでる。
また、各流路24e、24f、24gに供給する空気圧力を低圧とすると、各流路24e、24f、24gの開口部24b、24c、24dの近傍に樹脂が付着し易くなる。しかし、本実施例の射出成形装置18は、バルブ40a、40b、40cによって、各流路24e、24f、24gを流れる空気を適切な流量に調節している。従って、開口部24b、24c、24dの近傍への樹脂の付着が抑制される。但し、本実施例の射出成形装置18は、流路から供給する空気の圧力が1MPaと低圧であるため、開口部24b、24c、24dの近傍に微量の樹脂が付着することがある。
キャビティ26に充填された溶融樹脂が十分に冷却されて成形品10となると、次に、金型20を開いて(型開き工程)、キャビティ26から成形品10を取り出す(成形品取出工程)。すなわち、バルブ40a、40b、40cを閉じ、次いで、図示しない駆動機構によって雄金型24を雌金型22に対して離間する方向に移動させて金型20を開き、金型20から成形品10を取り出す。なお、上述した流路24e、24f、24gからの空気供給によって、成形品10は雄金型24のキャビティ面24aから剥離されているため、成形品10の取り出しは成形品10を雌金型22のキャビティ面22aから引き剥がすだけでよい。
なお、上記の空気ブローは成形品取出工程中に行うため、キャビティ26に射出された溶融樹脂は凝固して成形品10となっており、成形品10の仕上がりに影響はでない。また、型開き工程、成形品取出工程中に空気をブローするため、射出成形のサイクルタイムが長くなることが防止される。また、流路毎に空気ブローを行うため、各流路24e、24f、24gを流れる空気の圧力が大きくなり、開口部24b、24c、24dに付着した樹脂等を効果的に除去でき、流路24e、24f、24gの詰りを効果的に解消することができる。
また、本実施例では、成形品取出工程中に、雄金型24の流路24e、24f、24gの開口部24b、24c、24dを個々に空気ブローする。このため、各開口部24b、24c、24dに付着した樹脂等が吹き飛ばされ、流路24e、24f、24gの詰まりを防止することができる。また、成形品取出工程中に空気をブローするため、空気ブローによって射出成形のサイクルタイムが長時間となることはない。
また、上述した実施例では、雄金型24の各流路24e、24f、24gの空気流量が略同一となるようにバルブ40a、40b、40cを調節したが、本発明はこのような形態に限られず、成形される成形品の形状や空気供給位置(流路の開口位置)に応じて流路毎に異なる流量となるように調節してもよい。
さらに、上述した実施例では、雄金型の各流路のそれぞれに対して流量調節用のバルブを設けたが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、雄金型の各流路に対して単なる開閉バルブ(すなわち、開度が調節できないバルブ)を設けるようにしてもよい。すなわち、単なる開閉バルブを用いると各流路に流量差が生じるが、成形品取出工程で空気ブローを行うことによって、各流路の流量差が拡大してゆくことが抑制される。このため、各流路の時間の経過に伴う詰りを抑制することができ、各流路の流量差が成形品の形状に大きな影響を与えないようにすることができる。
あるいは、ポンプに接続された第2空気配管に開閉バルブ(開度が調節できないバルブ)を配し、第2空気配管から分岐した各第1空気配管には手動で開度が調節できる流量調節バルブを配するようにしてもよい。このような構成によると、制御装置によって開閉されるバルブの数を減らしながら、各流路の流量を調節することができる。
さらに、上述した実施例では、雄金型24の各流路24e、24f、24gに接続される第1流体配管42a、42b、42cのそれぞれに対して、バルブ40a、40b、40cを設けたが、本発明はこのような形態に限られない。例えば、第1流体配管42a、42bにのみバルブ40a、40bを設けても良い。このような構成によると、バルブ40a、40bの開度の調節によって、流路24e、24fの空気流量だけでなく、24gの空気流量も調節することができる。
本明細書または図面に説明した技術要素は、単独であるいは各種の組み合わせによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時請求項記載の組み合わせに限定されるものではない。また、本明細書または図面に例示した技術は複数目的を同時に達成するものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
12:意匠面
14:裏面
16a、16b、16c:空気供給経路
17:樹脂射出経路
18:射出成形装置
20:金型
22:雌金型
22a:キャビティ面
24:雄金型
24a:キャビティ面
24b、24c、24d:開口部
24e、24f、24g:流路
26:キャビティ
28:ゲート
30:ノズル
32:ランナー
34:樹脂射出部
36a、36b、36c:ベント
40a、40b、40c:バルブ
42a、42b、42c:第1流体供給管
42d:第2流体供給管
44:ポンプ
46:流体供給部
Claims (4)
- キャビティに溶融樹脂を射出することによって成形品を成形する射出成形装置であり、
成形品の表側の面を成形する表側キャビティ面を有する第1の成形型と、
成形品の裏側の面を成形する裏側キャビティ面を有する第2の成形型と、
第2の成形型内を貫通し、裏側キャビティ面に開口する複数の流路と、
キャビティに加圧した溶融樹脂を射出する樹脂射出部と、
複数の流路に対して所定圧力の流体を供給し、裏側キャビティ面側からキャビティ内の溶融樹脂に対して流体圧を加える流体供給部と、
複数の流路内を各々流れる流体の流量を調節する流量調節手段と、
を備えており、
樹脂射出部によりキャビティ内に溶融樹脂を充填した後に、樹脂射出部によりキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えた状態を維持しながら流体供給部によりキャビティ内の溶融樹脂に流体圧を加え、樹脂射出部と流体供給部の両方で圧力を加えた状態で溶融樹脂を冷却させることを特徴とする射出成形装置。 - 第1の成形型には、第1の成形型内を貫通し、表側キャビティ面に開口しており、樹脂射出部から供給される溶融樹脂をキャビティ内に導入するゲートが形成されており、
表側キャビティ面のうちのゲートの開口部が形成されている面と、裏側キャビティ面のうちの少なくとも1つの流路の開口部が形成されている面とが対向しており、
ゲートの開口部と前記1つの流路の開口部とが、対向しない位置にあることを特徴とする請求項1に記載の射出成形装置。 - キャビティ内の溶融樹脂が所定の温度まで冷却されたら、樹脂射出部によりキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えるのを停止し、その後は流体供給部のみによってキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えた状態で溶融樹脂を冷却させることを特徴とする請求項1または2に記載の射出成形装置。
- 成形品の表側の面を成形する表側キャビティ面を有する第1の成形型と、
成形品の裏側の面を成形する裏側キャビティ面を有する第2の成形型と、
第2の成形型内を貫通し、裏側キャビティ面に開口する複数の流路と、
キャビティに加圧した溶融樹脂を射出する樹脂射出部と、
複数の流路に対して所定圧力の流体を供給し、裏側キャビティ面側からキャビティ内の溶融樹脂に対して流体圧を加える流体供給部と、
複数の流路内を各々流れる流体の流量を調節する流量調節手段と、
を備える射出成形装置のキャビティに溶融樹脂を射出することによって成形品を成形する射出成形方法であり、
樹脂射出部によりキャビティ内に溶融樹脂を充填した後に、樹脂射出部によりキャビティ内の溶融樹脂に圧力を加えた状態を維持しながら流体供給部によりキャビティ内の溶融樹脂に流体圧を加え、樹脂射出部と流体供給部の両方で圧力を加えた状態で溶融樹脂を冷却させる冷却工程を備えていることを特徴とする射出成形方法。
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