JP4711079B2 - 射出発泡成形装置および射出発泡成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、コアバック方式の射出発泡成形装置および射出発泡成形方法に関する。

コアバック方式の射出発泡成形は、型開閉可能な一対の金型の一方（通常、可動型）を後退（コアバック）させて、キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材を発泡させるものであるが、最近では、表面の強度および意匠性を高める目的で、キャビティに発泡樹脂材を射出、充填した後、表面に所定厚さのスキン層が形成されるのを待って、一方の金型をコアバックさせ、スキン層内部の溶融樹脂材を発泡させることも多く行われている（例えば、特許文献１参照）。

ところで従来、この種のコアバック方式の射出発泡成形では、特許文献１にも記載されるように、金型を型開閉方向へコアバックさせるようにしていた。この場合、型開閉方向（コアバック方向）に直交する成形面の部分では、初期型間距離にコアバック量を加算した製品厚さとなるが、型開閉方向に傾斜する成形面の部分では、その傾斜角度に相当する分だけ製品厚さが減少することになる。そして、このように製品厚さが減少する部分では、発泡程度が不足するため、質感（柔らかさ）が悪化し、その上、耐熱性が低下して使用中にフクレが生じ易くなり、人との接触が多い箇所や直射日光を受ける箇所での使用が不適となる。

なお、上記対策として、一部では、金型にスライド（キャビティスライド）を組込んで、このスライドを型開閉方向に対して傾斜する方向へコアバックさせることが行われている。しかし、このような対策では、金型が複雑、大型化してその製作に多大のコストを要することに加え、スライドをコアバックさせるための面倒な制御が必要になり、さらにはコアバック方向の変更要求にも実質対応できず、その対策は断念せざるを得ない状況にあった。

特開２００５−２８９００４号公報

本発明は、上述した技術的背景に鑑みてなされたもので、その課題とするところは、金型自体に特別の変更を加えることなく任意の方向へコアバックできるようにし、もって品質的に優れた発泡成形品をコスト安にかつ効率よく得ることができる射出発泡成形装置および方法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明に係る射出発泡成形装置は、型開閉可能な一対の金型の一方をコアバックさせて、キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材を発泡させる射出発泡成形装置において、前記一方の金型の全体を任意の方向へコアバックさせるコアバック手段を設けたことを特徴とする。このように構成した射出発泡成形装置においては、金型の全体を任意の方向へコアバックさせるので、金型自体の改造は不要になる。しかも、任意の方向へコアバックできるので、成形すべき発泡成形品の形状に応じて最適の方向へコアバックさせることができる。

本射出発泡成形装置において、上記コアバック手段は、該金型を型開閉方向へ直線移動させる第１移動手段と、該金型を型開閉方向と直交する方向へ直線移動させる第２移動手段と、前記第１および第２移動手段の作動を同期して制御する制御手段とを備えている構成とすることができる。このように構成した場合は、第１移動手段と第２移動手段とによる直線移動だけで、金型を任意の方向へコアバックさせることができるので、制御は簡単となる。

この場合、コアバック方向は、第１移動手段による金型の移動速度と第２移動手段による金型の移動速度との速度比で決まるので、上記制御手段は、前記速度比が所定の比率となるように制御するのが望ましい。

上記課題を解決するため、本発明に係る射出発泡成形方法は、型開閉可能な一対の金型の一方をコアバックさせて、キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材を発泡させる射出発泡成形方法において、前記キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材に所定厚さのスキン層が形成されるのを待って、前記一方の金型の全体を、型開閉方向に対して傾斜する方向へコアバックさせることを特徴とする。このように行う射出発泡成形方法においては、所定厚さのスキン層が形成されてから金型を斜め方向へコアバックさせるので、コアバックに応じて一対の金型の相互間に隙が生じても、スキン層が外部への発泡樹脂の漏出を抑えるので、安定して射出発泡成形を行うことができる。

本発明に係る射出発泡成形装置および方法によれば、金型自体に特別の変更を加えることなく任意の方向へコアバックさせることができるので、品質的に優れた発泡成形品をコスト安にかつ効率よく得ることができ、発泡成形品の適用範囲も拡大する。

以下、本発明を実施するための最良の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る射出発泡成形装置の一つの実施形態を示したものである。同図において、１は、固定型２と可動型３とからなる金型であり、固定型２は固定プラテン４に、可動型３は可動プラテン５にそれぞれ支持されている。可動プラテン５は、図示を略す型開閉手段により固定プラテン４に対して進退動するようになっており、この可動プラテン５の前進に応じて、可動型３が固定型２に対して型閉じされ、この型閉じ状態で固定型２と可動型３との間には、成形空間としてのキャビティ６が画成される。なお、固定プラテン４は型開閉方向へ移動可能に配設されている。

本実施形態において、上記固定プラテン４の周りには、固定型２の全体を任意の方向へコアバックさせるコアバック装置（コアバック手段）１０が配設されている。このコアバック装置１０は、固定プラテン４の前面に鉛直方向へ摺動可能に配置されたスライドプレート１１を含んでおり、固定型２は、このスライドプレート１１上に固定されている。コアバック装置１０は、固定プラテン４を介して固定型２を型開閉方向へ直線移動させる第１移動手段１２と、前記スライドプレート１１を介して固定型２を型開閉方向と直交する方向へ直線移動させる第２移動手段１３と、前記第１および第２移動手段１２、１３の作動を同期して制御する制御手段１４とから概略構成されている。

第１移動手段１２は、ここでは油圧サーボシリンダ１５からなっている。油圧サーボシリンダ１５は、固定プラテン４の背後に位置固定的に配置されており、そのピストンロッド１６の先端を可動プラテン５に連結させている。固定プラテン４は、この油圧サーボモータ１５のピストンロッド１６の伸長および短縮動作に応じて型開閉方向へ直線移動し、これに応じて固定型２も型開閉方向へ直線移動する。なお、この第１移動手段１２としての油圧サーボシリンダ１５は、ここでは２台設置されているが、その設置台数は任意であり、金型１の大きさに応じて１台または３台以上とすることができる。

一方、第２移動手段１３は、サーボモータ１７と、該サーボモータ１７の回転を直線運動に変換するボールねじ機構（運動変換機構）１８とからなっている。ボールねじ機構１８は、サーボモータ１７により回転駆動されるねじ軸１８ａとこのねじ軸１８ａにボールを介して螺合されたナット部材１８ｂとからなっており、そのナット部材１８ｂが前記スライドプレート１１に固結されている。第２移動手段１３は、固定プラテン４に支持されており、サーボモータ１７の回転に応じてボールねじ機構１８のねじ軸１８ａが回転することで、ナット部材１８ｂを介してスライドプレート１１が、固定プラテン４上を型開閉方向に直交する鉛直方向へ直線移動し、これに応じて固定型２も鉛直方向へ直線移動する。なお、この第２移動手段１３の設置数も任意であり、金型１の大きさに応じて適宜台数が設置される。

このように構成されたコアバック装置１０においては、図１に示す型閉じ状態から、第１移動手段１２の油圧サーボシリンダ１５により固定型２を可動型３に対して離間する方向（水平方向）Ａへ移動させると共に、第２移動手段１３のサーボモータ１７により固定型２を下方向（鉛直方向）Ｂへ移動させると、固定型２は、型開閉方向に対して傾斜する方向Ｃへコアバックされる。

この場合、上記したコアバック方向Ｃは、第１移動手段１２による固定型２の水平方向の移動速度と第２移動手段１３による固定型２の鉛直方向の移動速度との比で決まる。すなわち、図２に示されるように、水平方向速度Ｖ１に対する鉛直方向速度Ｖ２の速度比（Ｖ２／Ｖ１）が大きくなるほど、型開閉方向に対するコアバック方向Ｃの角度が大きくなる（Ｃ１→Ｃ２→Ｃ３）。したがって、発泡成形品の形状に応じてコアバックさせたい方向（角度）を予め決定することで、前記速度比（Ｖ２／Ｖ１）は自動的に決まり、このような速度比となるように第１移動手段１２と第２移動手段１３との作動を制御すれば、固定型２を希望する方向へコアバックさせることができる。

制御手段１４は、固定型２をコアバックさせるタイミングを制御する機能と、希望する方向へコアバックさせるために必要な速度比（Ｖ２／Ｖ１）が得られるように第１および第２移動手段１２、１３の作動を制御する機能と、所定のコアバック速度が得られるように第１および第２移動手段１２、１３の作動を制御する機能とを有している。

以下、上記のように構成された射出発泡成形装置による射出発泡成形方法を説明する。

射出発泡成形に際しては、図１に示したように、予め成形開始位置に位置決めされた固定型２に対して可動プラテン５の前進により可動型３を型閉じし、固定型２に設けられた図示を略すランナ・ゲートから加熱溶融された発泡樹脂材をキャビティ６内に射出、充填させる。このとき、発泡樹脂材は、発泡しない程度に内圧が高められており、そのまま暫時放置することで、金型１の内面に接触する発泡樹脂材の表面にスキン層が形成される。

そして、スキン層が所定の厚さに形成されるタイミングで、制御手段１４から第１、第２移動手段１２、１３にコアバック指令が出力される。これにより第１移動手段１２としての油圧サーボシリンダ１５と第２移動手段１３を構成するサーボモータ１７とが作動し、図３に示されるように、固定型２が型開閉方向に対して所定の角度で下向き傾斜する方向Ｃへコアバックされる。すると、このコアバックによりキャビティ６内の圧力が低下し、スキン層に封じ込められていた発泡樹脂材が発泡し、これによりスキン層と内部の発泡層とからなる２層構造の発泡成形品が成形される。このとき、前記固定型２のコアバックにより該固定型２と可動型３との間に隙Ｓが形成されるが、この段階では、スキン層によって隙Ｓが塞がれているので、発泡樹脂が外部へ漏れ出ることはなく、安定して発泡成形が進行する。なお、ここでは、下向き傾斜方向へコアバックさせる場合を示したが、上向き傾斜方向へコアバックさせる場合は、当然に固定型２が上方向へ移動されることになる。

発泡成形終了後は、図示を略す型開閉手段により可動プラテン５と一体に可動型３が型開き方向へ後退し、これにより発泡成形品Ｐは可動型３に張付いて固定型２から脱型され、その後、図示を略す押出機構によって可動型３から離型される。一方、前記可動型３の後退に合せて、第１、第２移動手段１２、１３がコアバック時と逆方向へ作動され、これによって固定型２が元の成形開始位置に戻る。

なお、上記実施形態においては、コアバック装置１０を構成する第２移動手段１３の運動変換手段としてボールねじ機構１８を用いたが、この運動変換機構の種類は任意であり、ボールねじ機構１８に代えて、例えば、ラックピニオン機構を用いることができる。

また、上記実施実施形態においては、コアバック装置１０を構成する第１移動手段１２として油圧サーボシリンダ１５を、第２移動手段１３としてサーボモータ１７をそれぞれ用いるようにしたが、本発明は、これと逆に第１移動手段１２としてサーボモータを、第２移動手段１３として油圧サーボシリンダをそれぞれ用いるようにしてもよいものである。ただし、サーボモータに代えた場合は、上記したボールねじ機構１８のごとき運動変換機構が必要になることは、いうまでもない。

また、上記実施形態においては、固定型２を任意の方向へコアバックさせるようにしたが、本発明は、これに代えて可動型３を任意の方向へコアバックさせるようにしてもよいものである。この場合、例えば、可動プラテン５の前面に上記スライドプレート１１と同様のスライドプレートを配置して、このスライドプレートに可動型３と固定すると共に、可動プラテン５に前記スライドプレートを鉛直方向へ移動させる移動手段を持たせるようにすればよい。

さらに、上記実施形態においては、固定型２と可動型３とを水平方向に配列した横型形式として構成したが、本発明は、固定型と可動型とを上下方向に配列した縦型形式として構成してもよいものである。

本発明の一つの実施形態としての射出発泡成形装置の要部を模式的に示す断面図である。 本射出発泡成形装置における移動手段による直線移動の速度比とコアバック方向との関係を示すグラフである。 本射出発泡成形装置におけるコアバック後の状態を模式的に示す断面図である。

符号の説明

１ 金型
２ 固定型
３ 可動型
４ 固定プラテン
５ 可動プラテン
６ キャビティ
１０ コアバック装置（コアバック手段）
１１ スライドプレート
１２ 第１移動手段
１３ 第２移動手段
１４ 制御手段
１５ 油圧サーボシリンダ
１７ サーボモータ

Claims (4)

1. 型開閉可能な一対の金型の一方をコアバックさせて、キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材を発泡させる射出発泡成形装置において、前記一方の金型の全体を任意の方向へコアバックさせるコアバック手段を設けたことを特徴とする射出発泡成形装置。
2. コアバック手段が、金型を型開閉方向へ直線移動させる第１移動手段と、該金型を型開閉方向と直交する方向へ直線移動させる第２移動手段と、前記第１および第２移動手段の作動を同期して制御する制御手段とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の射出発泡成形装置。
3. 制御手段が、第１移動手段による金型の移動速度と第２移動手段による金型の移動速度とが所定の比率となるように制御することを特徴とする請求項２に記載の射出発泡成形装置。
4. 型開閉可能な一対の金型の一方をコアバックさせて、キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材を発泡させる射出発泡成形方法において、前記キャビティ内に射出、充填された発泡樹脂材に所定厚さのスキン層が形成されるのを待って、前記一方の金型の全体を、型開閉方向に対して傾斜する方向へコアバックさせることを特徴とする射出発泡成形方法。
   
   

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