JP4743595B2 - 発泡成形品の射出成形装置 - Google Patents
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特に近年は、製品に対する樹脂の使用量を減らして軽量化するために樹脂を発泡させる手法が用いられ、軽量化はコストの低減につながることもあいまって発泡成形品の分野を更に広げている。
そして、発泡ガスのスキン層への巻き込みによる表面性の低下を防止して表面が緻密で肌荒れの少ない成形方法として、発泡剤を含む溶融樹脂を金型キャビティにフル充填し表面層が固化してスキン層が形成された後、金型キャビティを拡大することにより樹脂を発泡させる高圧法が知られている。この高圧法では、金型キャビティの拡大量は成形品の発泡倍率、気泡径や成形品肉厚等に影響を及ぼす重要な因子であり、高精度に再現性高く制御することが要求される。(特許文献1参照)
また、クロスヘッド28の位置データを用いた可動盤2の位置制御でクロスヘッド28を型開方向へ移動させても、溶融樹脂の樹脂温度や金型温度が安定していない成形立ち上がり時においては、トグル式型締機構8を押し戻して図9に示す型厚調節機構9のタイバーナット5とタイバー7の型開方向のねじの隙間δ5及びリアプラテン4とタイバーナット5との型閉方向の隙間δ6を解消することができず、発泡倍率、気泡径や成形品肉厚がバラツキ、高品質な発泡成形品が得られないといった問題を有していた。
前記固定盤又固定盤又は可動盤の一方に圧流体シリンダが用いられトグル式型締機構又は型締装置の前記金型キャビティの拡大に連動して可動盤を押動するとともに、前記トグル式型締機構が有する不可避的隙間を解消するキャビティ拡大機構を設けることとした。
トグル式型締機構の駆動手段は油圧駆動方式及び電動サーボ駆動方式が挙げられるが、制御の安定性や自由度から電動サーボ駆動方式とすることが好ましい。
そして、キャビティ拡大機構は、前記圧流体シリンダを固定盤上面部へ2個所、固定盤側面下部の図示しないマシンベースに2箇所設けてピストンロッドを可動盤に当接させる構成としても良く、また、可動盤の金型取り付け面に前記圧流体シリンダを設けてピストンロッドを固定盤に当接させる構成であっても良い。
さらに、圧流体シリンダを油圧シリンダまたは空圧シリンダとし、ピストンロッドを可動金型と固定金型とが離間する方向へ移動させて可動盤又は固定盤の一方に当接して押圧し金型キャビティを拡大するようにしたので、キャビティ拡大機構を射出成形装置に設けるに際して、取り付けスペースの制約を受けることがない。
図1に示すように、本発明の射出成形装置100は、金型15、型締装置20、射出装置30及び型締装置20と射出装置30を制御する制御装置60とを備えている。金型15は、図1に示すように固定金型16と可動金型17とを備えており、固定金型16と可動金型17とは半押込み構造であり嵌合部で嵌め合わされ、該嵌め合わされた状態で固定金型16に形成されたキャビティ面と可動金型17に形成されたキャビティ面とが組み合わされて、金型キャビティ18を形成する構造となっている。そして、半押込み構造の嵌合部は金型キャビティ面全周にわたって形成され、射出充填後に金型キャビティ18の容積を拡大しても金型キャビティ18に充填した樹脂が金型15から漏れ出すことを防止している。
なお、金型15を所定のストローク開いても金型キャビティ18に充填した樹脂が漏れ出すことのない半押込み構造の金型を用いたが、これに限るものではなく、発泡成形に適用可能であればそれ以外の平押し構造等の金型を使用しても良い。
また、型締装置20に備えたリンク駆動機構26のクロスヘッド駆動軸27には、クロスヘッド28の位置を検出するための位置センサとしてのストロークセンサ66が取り付けられており、ストロークセンンサ66によってクロスヘッド28の位置を正確に検出することができる。
さらに、型締装置20には、型開閉ストロークを検出する型開閉センサとして、可動盤位置センサ65が可動盤2の位置を検出するように配されており、可動盤位置センサ65の計測値から金型15の開閉ストローク及び金型キャビティ拡大量を検出する。
キャビティ拡大機構10は、固定盤1に設けられたシリンダ本体11に図示しない圧源より供給される圧力流体によってピストンロッド12の先端は可動盤2を押動して金型キャビティ18を拡大するとともに、トグル式型締機構8を型開方向へ移動させる構成となっている。
そして、トグルピンは可動盤2に固着された構成となっている。
図1に示す射出装置30は、バレル32と、バレル32に内装されフライトを有するスクリュ34と、バレル32内に成形樹脂材料を供給するホッパ38とを備え、該スクリュ34を前後進させるスクリュ移動手段40と、該スクリュ34を回転駆動するスクリュ回転駆動手段42が設けられている。そして、前記バレル32の外周面には、図示しないヒータが取り付けられている。
図1に示すように、本実施形態における射出移動手段40とスクリュ回転手段42は電動サーボモータを用いた構成としたが、本発明に適用できる本実施形態に限らず、スクリュ移動手段に油圧シリンダを用い、スクリュ回転手段に油圧モータを用いても良い。
本発明に適用できる成形樹脂材料は、射出成形が可能なポリスチレンやポリプロピレン等に代表される熱可塑性樹脂材料に発泡剤を混合したものである。そして、発泡剤には、重炭酸ソーダに代表される無機発泡剤やアゾジカルボンアミドに代表される有機発泡剤の化学発泡剤等が使用される。
保圧工程は、射出充填完了とともに計時を開始するタイマの出力信号に基づく方法とし、設定時間は、成形品の肉厚、形状、金型温度、樹脂温度及び成形樹脂材料等によって異なり、成形品の形状を見ながら設定することが望ましい。そして、表面層が固化したスキン層の形成後は、金型キャビティ18を拡大して発泡工程へ移行する。
図4及び図5に示すように、キャビティ拡大機構10のピストンロッド12はトグル式型締機構8又は型締装置20の前記金型キャビティの拡大に連動して作動するように制御され、金型キャビティ容積の拡大制御の際においてはピストンロッド12の先端と可動盤2とは離間することがない。
このように、金型キャビティの拡大を行なって金型キャビティ18を拡大することで、金型キャビティ内の樹脂圧力が減少し始め、同時に充填した樹脂の発泡が起こり始めるが、例えば、成形の立ち上がり時であって、発泡剤の熱分解によって発生する発泡ガスの量や圧力が安定せず、可動盤2に作用する樹脂発泡圧力が十分に得られない場合であっても、金型キャビティ18の拡大量が確実に確保されることから、発泡倍率、気泡径や成形品肉厚にバラツキのない高品質な発泡成形品を得ることができるのである。
しかし、従来のトグル機構を有する型締装置を用いた射出成形装置にはリンク節の隙間や型厚調節機構に隙間があり、金型キャビティ拡大後の樹脂の発泡圧力が十分に得られない場合には、可動盤2を押し戻せずに所望する金型キャビティの拡大量を得ることが出来ず、また、クロスヘッドの位置データを用いた可動盤2の位置制御でも型厚調節機構9の隙間を解消できず、発泡倍率、気泡径や成形品の肉厚がバラツキ、高品質な発泡成形品が得られないといった問題を有していた。
そして、金型温度や樹脂温度が安定せず、金型キャビティ内において十分な樹脂発泡圧力を得ることができない成形立ち上がり時の第1ショットから発泡倍率、気泡径や成形品肉厚にバラツキのない高品質な発泡成形品を得ることができた。
2 可動盤
8 トグル式型締機構
9 型厚調節機構
10 キャビティ拡大機構
11 シリンダ本体
12 ピストンロッド
15 金型
16 固定金型
17 可動金型
18 金型キャビティ
20 型締装置
26 リンク駆動機構
30 射出装置
60 制御装置
100 射出成形装置
Claims (3)
- トグル式型締機構を有する型締装置を用い可動盤に取り付けられた可動金型と、固定盤に取り付けられた固定金型との間に形成される金型キャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を充填し、該充填後に可動金型を型開方向に移動させて金型キャビティを拡大して成形する発泡成形品の射出成形装置において、
前記トグル式型締機構のクロスヘッドの位置データにより前記可動盤を位置制御する型締制御部を備え、
前記固定盤又は可動盤の一方に圧流体シリンダが用いられトグル式型締機構又は型締装置の前記金型キャビティの拡大に連動して可動盤を押動するとともに、前記トグル式型締機構が有する不可避的隙間を解消するキャビティ拡大機構を設けたことを特徴とする発泡成形品の射出成形装置。 - キャビティ拡大機構で可動盤を押動するに際して、前記圧流体シリンダのピストンロッドを可動金型と固定金型とが離間する方向へ移動させ可動盤又は固定盤の一方に当接して行なうことを特徴とする請求項1に記載の発泡成形品の射出成形装置。
- 前記圧流体シリンダが油圧シリンダ又は空圧シリンダであることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の発泡成形品の射出成形装置。
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