JP5370824B2 - ガスカウンタープレッシャー成形方法。 - Google Patents
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Description
ガスカウンタープレッシャー成形方法は、樹脂の発泡射出成形等で、金型キャビティ内で樹脂を充填する際において、樹脂の発泡が必要以上に進まないようにコントロールするために利用されるようなケースが多い。
樹脂を充填する際におけるガス圧力の制御装置として、例えば、特許文献1に開示されるようなガス注入・排出装置が公知である。
特許文献1に示された従来技術においては、金型キャビティにガス注入口とガス排出口を設けて、ガス注入口にガス圧力検知機とリリーフバルブを配するとともに、ガス排出口に電磁バルブとリリーフバルブを配して、該ガス排出口の電磁バルブを射出成形装置のスクリュ位置により切り替えられるように構成している。
しかしながら、リリーフバルブだけを単独に使用した場合は、金型キャビティ内のガス圧力を最終的に零の状態にすることができないから、樹脂の充填完了時において、金型キャビティ内に残るガスを零にすることはできないし、又、大量のガスを一気に放出することができない。従って、電磁バルブ等を設置して開閉する方法が適していた。
樹脂の充填時にガス圧力が上昇して問題となる部分が1カ所だけであれば、この装置の実用性は高いと思われる。しかし、実際に成形品を製造する上で、ガス圧力が上昇する部分は、1カ所だけとは限らないし、また、当該ガス圧力が上昇する部分について言えば、ガス圧力が上昇するタイミングも、それぞれ異なっている。
例えば、金型のガス排出口に電磁バルブを取り付けて、射出装置からの射出開始信号によりタイマを始動させて所定のタイミングにて電磁バルブを開くという制御方法が知られているが、射出動作が常に時間通りに精度良く再現して挙動する保証がないから、多数点を制御することが難しい。
(1) ガスにより加圧雰囲気とした金型キャビティ内に、射出装置から発泡性の樹脂を射出して充填し、樹脂の充填が完了した時点で、金型キャビティ内に射出した樹脂の発泡の度合いにあわせて、段階的に、金型キャビティ容積を増加させて樹脂の発泡成形するガスカウンタープレッシャー成形方法であって、該金型キャビティ内の複数箇所に、金型キャビティに設けたガス排出口から分岐してリリーフバルブと開閉可能な電磁バルブに延びるガスの排気路を形成することによりガス排気手段を形成し、該金型キャビティに樹脂を射出して充填する際に、該射出装置のスクリュの位置に応じて、複数箇所に設けたガス排気手段の電磁バルブの開閉状態を、それぞれ個別に制御することにより、それぞれのガス排気手段を設けた位置において、該ガス排気手段の排気路に備えたリリーフバルブにより予め定めた一定圧力以上のガスを金型キャビティ外に排出し、かつ、樹脂が充填されるタイミングのスクリュウ位置に応じて、該ガス排気手段の排気路に備えた電磁バルブを開状態とすることによりガスを金型キャビティ外に排出する。
従って、成形時に、ガス圧力が上昇する部分が複数箇所にあり、ガス圧力が上昇するタイミングが、それぞれに異なっているような金型でも簡単に対応できる。
従って、前記複数箇所に設けたガス排気手段の位置に樹脂が充填されるスクリュウ位置を基準にして、ガス排気手段を開状態とすれば、不必要に金型キャビティ内のガス圧力を下げることなく効率良くガスが排気できる。
本発明の構成の射出成形装置であれば、複数箇所のガス排気手段に対し、それぞれ好ましいスクリュウ位置で電磁バルブ等を切り替える信号を発信することが可能である。
図1は本実施形態に係わりガスカウンタープレッシャー成形装置の構成を概念的に説明する図である。図2は本実施形態に係わり金型内における樹脂の挙動と排気手段の開閉を説明する図であり、図3はガスカウンタープレッシャー成形方法の工程を説明する図である。図3は従来技術によるガスカウンタープレッシャー成形方法の工程を説明する図である。
本実施形態に用いたCP成形装置は、金型10と、射出成形装置30、及び図示しない型締装置等を備えている。ここで、射出成形装置30は、樹脂の射出成形に使用される一般的な射出成形装置と同様にスクリュウ31やホッパ38等の射出成形装置として基本的な構成を備えるとともに、さらに、スクリュウ位置を検出するスクリュウ位置検出装置32と、スクリュウ位置検出信号を受信して金型10に取り付けられた電磁バルブに開閉信号を送信する電磁バルブ制御装置50を備えている。
なお、本発明に適用できるスクリュウ位置検出装置32が、前述の実施形態に限定されないことは勿論であって、技術思想を逸脱しない範囲で、他のスクリュウ位置検出装置、並びにスクリュウ位置検出方法を使用することが可能である。例えば、電動式のスクリュウ前進駆動装置を使用した場合は、サーボモータの回転信号などを利用してスクリュウ位置を検出することが好ましい構成の一つである。
本実施形態に用いた金型10は、図1に示すように可動型である雌型5と固定型である雄型3とを備えて、雌型5と雄型3を組み合わせることにより、金型10内に金型キャビティを形成する。
また、本実施形態に用いた金型10の雌型5を射出成形装置側からの視野で示した図を図2に示す。本実施形態においては、二等辺三角形の形状の平板を成形することができるように金型キャビティの形状が作られているともに、当該三角径の各頂点部付近の金型キャビティには、ガス排出口P1,P2,P3が加工されている。
図1に示すように、本実施形態においては、ガス排出口P2を排気口とするガス排気手段は、ガス排出口P2から金型キャビティ外部へ延在する排気路と、該排気路に設けられて開閉することにより該排気路を流れるガスの流れを流通、又は遮断する電磁バルブV2と、を備えた構成であって、該排気路は、ガス排出口P2から電磁バルブV2に到るまでの間に分岐して、分岐した管路の先端にはリリーフバルブR2が配されている。
なお、本実施形態においては、前述したガス排出口P2を排気口とするガス排気手段と同様な構成により、ガス排出口P3を排気口とするガス排気手段が、電磁バルブV3、リリーフバルブR3等により形成されている。
なお、本実施形態において、ガス排出口P1は、ガス注入口として兼用する構成となっている。そのため、ガス排出口P1を排気口とするガス排気手段の排気路は、ガス排出口P1から電磁バルブV1に到るまでの間に分岐し、分岐した管路はその先で、さらに2つに分岐して、一方の先端にリリーフバルブR1が配されるとともに、他方の先端は電磁バルブV4を介してアキュムレータ(ACCと称することもある)等を含むガス供給装置が接続されている。
本実施形態において金型10を流れる樹脂の挙動について、詳細は後述することとするが、図2にその挙動を概念的に示した。
本実施形態によるCP成形方法の流れを説明すれば、第1の工程として、金型の雄型3と雌型5を図示しない型締装置で型締めして、組み合わせることにより金型キャビティを形成すると共に、金型10に備えたシャットオフバルブ3Aを閉状態として、金型キャビティ内のガスがゲート部から外部に漏れ出さない状態とする。
なお、本実施形態においては、金型10に配したシャットオフバルブ3Aを利用したが、シャットオフバルブ3Aがない場合などには、射出成形装置30の射出ノズルを金型10にノズルタッチさせて、金型キャビティ内のガスがゲート部から外部に漏れ出さない状態としても良い。
なお、本実施形態においては、後述する第3の工程において、発泡性の樹脂を射出して、発泡成形を行うために、ガス圧力は、発泡性樹脂が放出する発泡ガスの圧力より、やや高めになるよう設定した。
第3の工程により、金型キャビティ内に樹脂が充填されるにつれて、金型キャビティ内に充填されていた加圧雰囲気のガスがさらに圧縮される。前述したように金型キャビティには、金型パーティング面やエジェクタピン設置部等、ガスが漏れ出す隙間があるので、圧縮されたガスは、金型キャビティ内に樹脂が充填されるにつれて、該隙間より相当量が漏れ出す。しかし、樹脂の充填が進むにつれて、金型キャビティの充填末端部に、金型キャビティから漏れ出すことのできなかったガスが集合する。
図2(1)の状態から樹脂を充填された金型キャビティ内において、最初に、ガス排出口P2,及びガス排出口P3の部分に樹脂が到達してくる。従って、図2に示すような金型キャビティ形状の場合、三角径の頂点にあたるガス排出口P2,及びガス排出口P3の部分で、ガスが急圧縮されて、ガス圧力が異常に上昇する可能性がある。
本実施形態においては、予めガス排出口P2,及びガス排出口P3の部分に樹脂が到達してくるスクリュウ位置を予測しておき、電磁バルブ制御装置50に当該予測したスクリュウ位置を設定する。そして、射出成形中に、スクリュウ位置検出装置32で測定されたスクリュ位置検出信号が、前述した予め設定したスクリュウ位置になった時点で、電磁バルブV2,及びV3に開信号を送信する。
なお、本実施形態においては、ガス排出口P2及びP3に対してリリーフバルブR2,R3を設けることにより、金型キャビティ内のガスが一定の圧力以上になった時点から、ガス排出口P2,P3より放出することができる。
そして射出成形中に、スクリュウ位置検出装置32で測定されたスクリュ位置検出信号が、前述した予め設定したスクリュウ位置になった時点で、図2(6)のように、電磁バルブV1に開信号を送信する。電磁バルブV1が開になることにより、ガス排出口P1の部分において、ガスが急圧縮されることなく、金型10外に効率よく排出される。
一般的に、成形時におけるガスの流れは複雑であって、ガスが1カ所に集中するといったケースは希である。特許文献1に開示された従来技術においては、ガスが最も集中する部分にのみ1カ所だけ排気手段を配しているが、ガスが集中して圧力が上昇する部分は、1カ所だけではないことがほとんどである。通常の射出成形であれば、問題にならないガス圧力の上昇であっても、加圧雰囲気とした状態からさらにガス圧力が上昇する可能性のあるCP成形方法においては、成形不良の原因となる。
本実施形態による射出成形装置は、複数箇所のガス排気手段に対し、それぞれ好ましいスクリュウ位置で電磁バルブ等を切り替える信号を発信することが容易にできるという点において、好ましい構成である。
従って、射出成形装置の設定画面に対して、電磁バルブの制御装置の設定画面を組み込めば、射出成形装置の操作中に、スクリュ位置を設定するだけで、複数箇所にあるガス排出口の開閉タイミングを制御でき、簡単な操作で多数のバルブの切り替えを自在に制御できるので、実用性が極めて高い。
さらに、前記ガス排気手段については、金型キャビティに設けた排出口、該排出口から金型キャビティ外部へ延在する排気路、及び該排気路に設けられて開閉することにより排気路を流れるガスの流れを流通、又は遮断するバルブにより構成すれば、設備が簡単で、金型内でも設置し易いという利点がある。
5 雌型
10 金型
30 射出成形装置
31 スクリュウ
32 スクリュウ位置検出装置
50 電磁バルブ制御装置
P1 排出口
P2 排出口
P3 排出口
R1 リリーフバルブ
R2 リリーフバルブ
R3 リリーフバルブ
V1 電磁バルブ
V2 電磁バルブ
V3 電磁バルブ
V4 電磁バルブ
Claims (1)
- ガスにより加圧雰囲気とした金型キャビティ内に、射出装置から発泡性の樹脂を射出して充填し、樹脂の充填が完了した時点で、金型キャビティ内に射出した樹脂の発泡の度合いにあわせて、段階的に、金型キャビティ容積を増加させて樹脂の発泡成形するガスカウンタープレッシャー成形方法であって、
該金型キャビティ内の複数箇所に、金型キャビティに設けたガス排出口から分岐してリリーフバルブと開閉可能な電磁バルブに延びるガスの排気路を形成することによりガス排気手段を形成し、該金型キャビティに樹脂を射出して充填する際に、該射出装置のスクリュの位置に応じて、複数箇所に設けたガス排気手段の電磁バルブの開閉状態を、それぞれ個別に制御することにより、それぞれのガス排気手段を設けた位置において、該ガス排気手段の排気路に備えたリリーフバルブにより予め定めた一定圧力以上のガスを金型キャビティ外に排出し、かつ、樹脂が充填されるタイミングのスクリュウ位置に応じて、該ガス排気手段の排気路に備えた電磁バルブを開状態とすることによりガスを金型キャビティ外に排出することを特徴としたガスカウンタープレッシャー成形方法。
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