JP5496649B2

JP5496649B2 - 射出成形方法及び射出成形装置

Info

Publication number: JP5496649B2
Application number: JP2009299000A
Authority: JP
Inventors: 勝助横山; 光雄金子
Original assignee: 株式会社富士精工
Priority date: 2009-12-28
Filing date: 2009-12-28
Publication date: 2014-05-21
Anticipated expiration: 2029-12-28
Also published as: JP2011136515A; KR20110076799A; CN102152442A; KR101242991B1

Description

本発明は、固定金型と可動金型とを閉じた状態で、キャビティ内に溶融した合成樹脂を射出充填し、且つこの合成樹脂を型内で圧縮するようにした射出成形方法及び射出成形装置に関する。

合成樹脂の射出成形方法は、例えば特許文献１などに開示されているように、溶融した合成樹脂を射出する前に成形品の表面側を成形する表面側キャビティ形成面を加熱し、転写性の向上を図る技術が提案されている。

特開平６−２５４９２４号公報

しかしながら、合成樹脂を射出成型金型内で圧縮するようにしたプレス機能付きの射出成形方法にあっては、固定金型と可動金型のキャビティを形成する合わせ面を充填された合成樹脂をプレスする分だけ余分に開けておいて、溶融した合成樹脂を注入した後、両金型の合わせ面を閉め、型閉めをして合成樹脂をプレスしているため、合成樹脂成形品にバリが発生しやすくなり、バリを抑えるために圧縮量（プレス量）を多くすることができないという問題があった。

このため、薄肉製品ならよいが、厚肉の圧縮量の多い製品にあっては、両金型の合わせ面を大きく開けておく必要があり、その状態でプレスを行うと、合わせ面に多量のバリが発生することとなる。

勿論、この問題を解決するためには、バリが発生しないような金型構造が必要であり、その場合には金型の製作難易度が上がり、コスト高になると共に金型の耐久性を低下させることがあった。また、合成樹脂の軟化点以下の温度でのプレスになるため、合成樹脂注入部とこの注入部から遠い部位とでは、合成樹脂の温度に差ができて、プレスした際に合成樹脂の圧縮密度に差が生じて、合成樹脂成形品の外観品質の差がでてしまうという問題が発生する。

そこで本発明は、上記の点に鑑み、キャビティ内の合成樹脂を型内で圧縮できるようにし、バリが生じないようして、外観品質が良好な合成樹脂成形品を製造でき、金型の製作難易度が高くなくとも足り、コストも抑えられると共に金型の耐久性の向上も図ることを目的とする。

このため第１の発明は、固定金型と可動金型とを閉じた状態で、キャビティ内に溶融した合成樹脂を射出充填して成形する射出成形方法において、
前記キャビティを形成する入れ子駒とこの入れ子駒の外側に設けられた入れ子駒取付体とを備えた前記固定金型又は可動金型の少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を第１加熱手段により加熱し、
前記固定金型又は可動金型の前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱して前記合成樹脂の軟化点以上に昇温したら、溶融した前記合成樹脂を前記キャビティ内に注入充填して保圧し、
この保圧の終了に前後して、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を第２加熱手段により加熱して熱膨張させ、
前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱することを止めて第１冷却手段により冷却して、前記合成樹脂の射出圧力以上の圧力でこの合成樹脂を圧縮させながら硬化させ、
この硬化により合成樹脂成形品が成形されたら、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱することを止めて第２冷却手段により冷却して熱収縮させる
ことを特徴とする。

また第２の発明は、固定金型と可動金型とを閉じた状態で、キャビティ内に溶融した合成樹脂を射出充填して成形する射出成形装置において、
前記固定金型又は可動金型の少なくとも一方の金型を前記キャビティを形成する入れ子駒と、この入れ子駒の外側に設けられた入れ子駒取付体とから構成し、
前記少なくとも一方の金型の入れ子駒及び入れ子駒取付体に第１及び第２加熱手段と、第１及び第２冷却手段とを設け、
前記固定金型又は可動金型の前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱して前記合成樹脂の軟化点以上に昇温したら、溶融した前記合成樹脂を前記キャビティ内に注入充填して保圧し、この保圧の終了に前後して、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱して熱膨張させ、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱することを止めて第１冷却手段により冷却して前記合成樹脂の射出圧力以上の圧力でこの合成樹脂を圧縮させながら硬化させ、この硬化により合成樹脂成形品が成形されたら、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱することを止めて第２冷却手段により冷却して熱収縮させることを特徴とする。

本発明によれば、キャビティ内の合成樹脂を型内で圧縮できるようにし、バリが生じないようして、外観品質が良好な合成樹脂成形品を製造でき、金型の製作難易度が高くなくとも足り、コストも抑えられると共に金型の耐久性の向上も図ることができる。

射出成形金型の縦断正面図である。射出成形方法の第１段階を説明するための要部断面図である。同じく第２段階を説明するための要部断面図である。同じく第３段階を説明するための要部断面図である。同じく第４段階を説明するための要部断面図である。

以下図１乃至図５に基づき、本発明の実施の形態について説明する。先ず、図１に基づいて、本発明の第１の実施の形態の射出成形金型の全体構成について説明する。１は図示しない固定プラテンにボルトによって取り付けられた固定側組立体であり、この固定側組立体１は固定側第１ベースプレート２と、この固定側第１ベースプレート２にボルトによって固定された固定側第２ベースプレート３と、この固定側第２ベースプレート３にボルトによって固定された固定側第３ベースプレート４と、この固定側第３ベースプレート４の凹部内に配設されてこの固定側第３ベースプレート４にボルトにより固定される固定金型部６と、前記固定側第１ベースプレート２の前記固定プラテン寄りに設けられ固定側第１ベースプレート２を固定プラテンに対して位置決めするロケートリング７と、このロケートリング７に隣設して配設されたスプルーブッシュ８等から成る。

そして、前記スプルーブッシュ８の中心には図示しない射出ノズルから射出される溶融した合成樹脂を通すための第１スプルー９が形成され、その下端部には第１ランナー１０が形成され、この第１ランナー１０の出口たる第２スプルー１１が形成され、更にこの第２スプルー１１の下端部には第２ランナー１２が形成され、この第２ランナー１２の出口たるゲート（サイドゲート）１３が形成される。このゲート１３は前記固定金型部６のキャビティＳ端部においてこのキャビティＳ端部に開設された開口部に側方から連通する。

一方、２０は図示しない可動プラテンにボルトによって取り付けられた可動側組立体であり、この可動側組立体２０は可動側第１ベースプレート２１と、この可動側第１ベースプレート２１にボルトによって固定された可動側第２ベースプレート２２（エジェクタプレート）と、この可動側第２ベースプレート２２を囲むように前記可動側第１ベースプレート２１にボルトによって固定された可動側第３ベースプレート２３と、この可動側第３ベースプレート２３にボルトによって固定された可動側第４ベースプレート２４と、この可動側第４ベースプレート２４の凹部内に嵌合してこの可動側第４ベースプレート２４に固定される可動金型部２６等から成る。

そして、前記可動側第３ベースプレート２３に立設されたガイド棒（図示せず）を、固定側第３ベースプレート４に設けられたガイド孔に挿入して、このガイド孔に前記ガイド棒が案内されて可動側組立体２０が上下可能となる。

この可動金型部２６上面と前記固定金型部６下面とでキャビティＳが形成され、このキャビティＳ内に溶融した合成樹脂が注入され、合成樹脂成形品が作製される。

固定金型部６は入れ子駒６Ａと入れ子駒６Ａの外側（上側）に断熱材２７を介して配置された入れ子駒取付体６Ｂとからなり、可動金型部２６は入れ子駒２６Ａと入れ子駒２６Ａの外側（下側）に断熱材２８を介して配置された入れ子駒取付体２６Ｂとからなる。入れ子駒６Ａ及び２６Ａは合成樹脂成形金型に適した特殊鋼（例えば、日立金属株式会社のＣＥＮＡ１）の鋼材で作られている。また、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂは熱膨張係数の高い、例えばアルミニウム合金で作られており、それぞれ断熱材２７、２８で被覆されている。即ち、入れ子駒取付体６Ｂは、断熱材２７により前記固定側第３ベースプレート４との間、入れ子駒６Ａとの間が断熱されている。また、入れ子駒取付体２６Ｂは、断熱材２８により前記可動側第４ベースプレート２４との間、入れ子駒２６Ａとの間が断熱されている。

前記固定側第３ベースプレート４及び可動側第４ベースプレート２４には、温度調整手段が設けられ、常時所定温度に維持される。即ち、２９は固定金型部６寄りの前記固定側第３ベースプレート４に形成された熱媒体通路で、３０は可動金型部２６寄りの可動側第４ベースプレート２４に形成された熱媒体通路で、これらの熱媒体通路２９、３０にはキャビティＳ内に注入される合成樹脂に適した温度に応じて適宜な熱媒体が供給され、前記固定側第３ベースプレート４、固定金型部６、可動側第４ベースプレート２４及び可動金型部２６が常時所定温度に維持される。

前記固定金型部６のキャビティＳに近い入れ子駒６Ａには、加熱手段及び冷却手段が設けられている。即ち、３１は前記固定金型部６のキャビティＳに近い入れ子駒６Ａ内にこのキャビティＳに沿って形成された熱媒体通路で、この熱媒体通路３１内に各供給源から熱媒体入口３１Ａを介して流入した加熱用媒体である蒸気、各種油又は加熱水や、冷却用媒体である冷却水又は冷気を流して、固定金型部６のキャビティ形成面側を加熱又は冷却し、熱媒体入口３１Ａから熱媒体通路３１に流入した加熱用媒体又は冷却用媒体は熱媒体出口３１Ｂから流出する。

また、３２は前記固定金型部６の入れ子駒取付体６Ｂ内全体に形成された水平方向に延びた通路とこれに連通する垂直方向に延びた通路とから構成される熱媒体通路で、この熱媒体通路３２内に熱媒体入口３２Ａから流入した加熱用媒体である蒸気、各種油又は加熱水や、冷却用媒体である冷気又は冷却水を流して入れ子駒取付体６Ｂ全体を加熱又は冷却し、熱媒体入口３２Ａから熱媒体通路３２に流入した加熱用媒体又は冷却用媒体は熱媒体出口３２Ｂから流出する。縦方向に延びた前記熱媒体通路３２内には流路を形成する区画板３３が設けられている。

また、３４は前記可動金型部６のキャビティＳに近い入れ子駒２６Ａ内にこのキャビティＳに沿って形成された熱媒体通路で、この熱媒体通路３４内に熱媒体入口３４Ａから流入した加熱用媒体である蒸気、各種油又は加熱水や、冷却用媒体である冷却水又は冷気を流して、可動金型部６のキャビティ形成面側を加熱又は冷却し、熱媒体入口３４Ａから熱媒体通路３４に流入した加熱用媒体又は冷却用媒体は熱媒体出口３４Ｂから流出する。

また、３５は前記可動金型部２６の入れ子駒取付体２６Ｂ内全体に形成された水平方向に延びた通路とこれに連通する垂直方向に延びた通路とから構成される熱媒体通路で、この熱媒体通路３５内に熱媒体入口３５Ａから流入した加熱用媒体である蒸気、各種油又は加熱水や、冷却用媒体である冷気又は冷却水を流して入れ子駒取付体２６Ｂ全体を加熱又は冷却し、熱媒体入口３５Ａから熱媒体通路３５に流入した加熱用媒体又は冷却用媒体は熱媒体出口３５Ｂから流出する。縦方向に延びた前記熱媒体通路３５内には流路を形成する区画板３６が設けられている。

なお、前記入れ子駒６Ａ、入れ子駒取付体６Ｂ、入れ子駒２６Ａ及び入れ子駒取付体２６Ｂに設けられる加熱手段、冷却手段は、熱媒体通路、加熱用媒体、冷却用媒体に限られず、その他の手段でもよく、加熱手段は、例えば電気ヒータでもよい。

次に、特に図２乃至図５に基づいて、成形動作について説明する。まず、上述した熱媒体通路２９、３０に熱媒体が供給されて、固定金型部６と可動金型部２６とは、常時所定温度に維持されている。そして、固定金型部６と可動金型部２６とを型閉めした状態で、図２に示すように、固定金型部６の入れ子駒６Ａ下面と可動金型部２６の入れ子駒２６Ａ上面との間に合成樹脂が充填されるキャビティＳが形成されている。

この状態で、転写性の向上のために、入れ子駒６Ａ及び２６Ａの熱媒体通路３１及び３４にそれぞれ加熱用媒体を流して入れ子駒６Ａ及び２６Ａを加熱し、キャビティＳに注入される合成樹脂の軟化点以上の温度に昇温させる。

その後、射出ノズルをスプルーブッシュ８に通して、溶融した合成樹脂を第１スプルー９、第１ランナー１０、第２スプルー１１、第２ランナー１２及びゲート１３を介して可動金型部２６と固定金型部６との間のキャビティＳ内に射出注入し、キャビティＳ内に充填された合成樹脂の圧縮密度を高めるべく注入圧力を維持して保圧する。

また、図３に示すように、合成樹脂の保圧の終了に前後して（保圧の終了と同時に、或いは保圧の終了より僅か前に又は後でもよい。）、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂの熱媒体通路３２及び３５に加熱用媒体を流し、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂを急速に加熱して昇温させて、熱膨張させる。また、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂの熱膨張が開始したら、入れ子駒６Ａ及び２６Ａの熱媒体通路３１及び３４内の加熱用媒体を排出した後に冷却用媒体を流して、入れ子駒６Ａ及び２６Ａを冷却する。この場合、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂを熱膨張させて、合成樹脂の圧縮密度がある密度に高まったら、入れ子駒６Ａ及び２６Ａの冷却を開始させるようにする。

この結果、図４に示すように、固定金型部６では入れ子駒取付体６Ｂが熱膨張して入れ子駒６Ａを押し下げ、可動金型部２６では入れ子駒取付体２６Ｂが熱膨張して入れ子駒２６Ａを押し上げ、キャビティＳを狭めるとともに、キャビティＳを形成する入れ子駒６Ａ及び２６Ａが冷却されるため、キャビティＳに充填された合成樹脂は射出圧力以上の圧力で圧縮（プレス）されながら硬化し、合成樹脂成形品Ｊとなる。

このようにしてキャビティＳ内の合成樹脂が圧縮・硬化し、合成樹脂成形品Ｊが成形されたら、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂの熱媒体通路３２及び３５内の加熱用媒体を排出し、代わりに熱媒体通路３２及び３５内に冷却用媒体を流すことにより、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂが熱収縮させて、前記保圧を解除する。従って、図５に示すように、キャビティＳ内には合成樹脂成形品Ｊの上下に僅かな隙間Ｇ１及びＧ２が形成される。しかる後に、固定金型部６と可動金型部２６とを型開きし、合成樹脂成形品Ｊを取り出す。

以上の本実施態様によれば、型閉めした状態で入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂの熱膨張を利用して、キャビティＳ内の合成樹脂を無理なく適度に圧縮・硬化させることができ、型開きの際には合成樹脂成形品Ｊの表面と入れ子駒６Ａ及び２６Ａとの間に隙間Ｇ１及びＧ２が形成され、型開きをスムーズに行うことができる。

従って、合成樹脂を射出成型金型内でプレス圧縮して硬化させて、成形品を作製するために、従来はバリが発生しないような金型構造が必要であり、その場合には金型の製作難易度が上がり、コスト高になると共に金型の耐久性を低下させることがあり、また合成樹脂の軟化点以下の温度でのプレスになるため、合成樹脂注入部とこの注入部から遠い部位とでは樹脂温度に差ができて、プレスした際に合成樹脂の圧縮密度に差が生じて、合成樹脂成形品の外観品質の差がでてしまうという問題が発生したが、かかる問題点を解消することができる。

即ち、合成樹脂成形品にバリ生じないようして、また全体として外観を損なわないようにでき、金型を安価に構成できると共に金型の耐久性を高めることができる。

なお、前述したように、本実施形態は、キャビティＳに充填された合成樹脂を型内圧縮するために、また空間Ｇ１及びＧ２を作るために、両金型部６、２６の入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂを加熱すると共に入れ子駒６Ａ及び２６Ａを冷却し、入れ子駒取付体６Ｂ及び２６Ｂを熱膨張させて前記合成樹脂の射出圧力以上の圧力でこの合成樹脂を圧縮させながら硬化させるようにした。しかし、これに限らず、固定金型部６の入れ子駒取付体６Ｂ又は可動金型部２６の入れ子駒取付体２６Ｂの少なくともいずれか一方のみを加熱すると共に、入れ子駒６Ａ又は２６Ａの少なくともいずれか一方のみを冷却するようにしてもよい。

以上のように、本発明の実施態様について説明したが、上述の説明に基づいて当業者にとって種々の代替例、修正又は変形が可能であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で前述の種々の代替例、修正又は変形を包含するものである。

６固定金型部
６Ａ入れ子駒
６Ｂ入れ子駒取付体
２６可動金型部
２６Ａ入れ子駒
２６Ｂ入れ子駒取付体
３１熱媒体通路
３２熱媒体通路
３４熱媒体通路
３５熱媒体通路
Ｇ１、Ｇ２隙間
Ｊ射出成形品
Ｓキャビティ

Claims

固定金型と可動金型とを閉じた状態で、キャビティ内に溶融した合成樹脂を射出充填して成形する射出成形方法において、
前記キャビティを形成する入れ子駒とこの入れ子駒の外側に設けられた入れ子駒取付体とを備えた前記固定金型又は可動金型の少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を第１加熱手段により加熱し、
前記固定金型又は可動金型の前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱して前記合成樹脂の軟化点以上に昇温したら、溶融した前記合成樹脂を前記キャビティ内に注入充填して保圧し、
この保圧の終了に前後して、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を第２加熱手段により加熱して熱膨張させ、
前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱することを止めて第１冷却手段により冷却して、前記合成樹脂の射出圧力以上の圧力でこの合成樹脂を圧縮させながら硬化させ、
この硬化により合成樹脂成形品が成形されたら、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱することを止めて第２冷却手段により冷却して熱収縮させる
ことを特徴とする射出成形方法。
固定金型と可動金型とを閉じた状態で、キャビティ内に溶融した合成樹脂を射出充填して成形する射出成形装置において、
前記固定金型又は可動金型の少なくとも一方の金型を前記キャビティを形成する入れ子駒と、この入れ子駒の外側に断熱材を介して設けられた入れ子駒取付体とから構成し、
前記少なくとも一方の金型の入れ子駒及び入れ子駒取付体に第１及び第２加熱手段と、第１及び第２冷却手段とを設け、
前記固定金型又は可動金型の前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱して前記合成樹脂の軟化点以上に昇温したら、溶融した前記合成樹脂を前記キャビティ内に注入充填して保圧し、この保圧の終了に前後して、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱して熱膨張させ、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒を前記第１加熱手段により加熱することを止めて第１冷却手段により冷却して前記合成樹脂の射出圧力以上の圧力でこの合成樹脂を圧縮させながら硬化させ、この硬化により合成樹脂成形品が成形されたら、前記少なくとも一方の金型の前記入れ子駒取付体を前記第２加熱手段により加熱することを止めて第２冷却手段により冷却して熱収縮させることを特徴とする射出成形装置。