JP6316793B2

JP6316793B2 - シーケンシャルインジェクションにより成形品を製造するための成形装置及び成形方法

Info

Publication number: JP6316793B2
Application number: JP2015239053A
Authority: JP
Inventors: マウリツィオ・バッツォ
Original assignee: Inglass SpA
Current assignee: Inglass SpA
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2015-12-08
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2035-12-08
Also published as: CN105818319B; DE102015121454B4; DE102015121454A1; US9919462B2; US20160167264A1; JP2016147480A; CN105818319A

Description

この発明は、一般的には、インジェクション成形（射出成形）されたプラスチック材料からなる製品の製造に関し、より詳しくは、シーケンシャルインジェクション成形装置に関する。
に関する。

このような装置は、キャビティを有するモールドと、このモールドのキャビティ（以下、「モールドキャビティ」とも言う）に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された複数のインジェクタとを備え、これらのインジェクタの作動はシーケンシャルサイクルに従って起こる。上記シーケンシャルサークルでは、まず、中央のインジェクタが開き、続いて、中間のインジェクタ、そして、端のインジェクタが開く。これらのインジェクタはシャッタタイプのものであり、ノズルによって形成され、その内部で、ディストリビュータから来るプラスチック材料の導入を制御するシャッタピンがモールドキャビティ内を軸方向に移動できる。

インジェクション成形産業において、各インジェクタのシャッタピンの作動（駆動）に関する大きな変化が現在進行中である。事実、通常の流体アクチュエータの代わりに、インジェクタのシャッタピンの位置と移動速度との双方を最大精度で変更することを可能とする電子制御システムを通じて制御される電子アクチュエータの使用が増加し続けている。そのようなインジェクタの例が例えば、この出願人のEP2679374A1に記載され、図示されている。

添付図面のうち図１は、シーケンシャルインジェクション成形を介して得られる物を概略的に示している。その物は、例えば、相当大きいボディ（例えば、自動車のスポイラーＳ等）によって構成される。スポイラーＳの形状は明らかにモールドキャビティに対応しており、シーケンシャルインジェクションに用いられるインジェクタはそれぞれ、中央のインジェクタすなわちモールドキャビティの中心線に位置するインジェクタについてはＡで、中央のインジェクタＡからキャビティの両側へと順次進んだところに位置する中間のインジェクタについてはＢ−Ｃで、そして、キャビティの両端付近に配置されたインジェクタについてはＤで示されている。

図２は物Ｓを作るための従来のシーケンシャルインジェクション方法を示した図であり、グラフは、時間の関数として、中央のインジェクタＡ、中間のインジェクタＢ−Ｃ，そして端のインジェクタＤのシャッタピンが取る位置を、閉位置「０」から始めて、最大開位置「１００」に対するパーセンテージで示している。見て分かるように、これらのインジェクタは、キャビティ充填工程の間、例えば、中央のインジェクタＡから初めて、同じ速度で完全開度（１００％）になるまで、順次（in a cascade fashion）開かれるが、必ずしも等しい間隔を置いてではない。完全開度に達すると、全てのインジェクタは保圧工程（packing step) の最後まで完全開位置に保持され、その後同時に閉位置に戻される。

図３は、図２に従って行われた従来のシーケンシャルインジェクションに関して、インジェクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄでのモールドキャビティ内で検知された圧力の進展つまり変化（development）を時間の関数として示したものであり、見て分かるように、開き中は、モールドキャビティの充填に応じて、均一ではない相当の圧力変動が生じる。続く保圧工程において、全てのインジェクタは完全開状態に保持されるのであるが、その工程では、中央のインジェクタＡと中央に近い方の中間のインジェクタＢに対応する圧力は他の中間のインジェクタＣ及び端のインジェクタＤに対応する圧力よりもかなり高い。

この圧力の進展（development)は、シーケンシャルインジェクションサイクルの最後で、圧力線に応じて、成形品Ｓへの反審美的な表面欠陥の形成の原因となる。

本発明の目的は、上記の欠点を克服して、モールドキャビティ内の圧力を、充填工程中、より均一かつ規則的にし、保圧工程においてその圧力を減らして均一化して、成形品の表面品質を向上させることである。

本発明によれば、この目的は、上述したタイプのシーケンシャルインジェクション成形装置であって、インジェクタの電子制御システムが、
− 中央のインジェクタが最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられその最小開度値に保持され、
− 中間及び端のインジェクタが、順次、上記中央のインジェクタの最大開度値より低く上記中央のインジェクタの最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれた後、それぞれの最大開度値に保持され、その後、上記中央のインジェクタの最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持される
ように構成されていることを特徴とする装置によって達成できる。

この解決法のアイデアは、モールドキャビティの種々の箇所において、充填工程中のより高い規則性と均一性（均質性）及び保圧工程中の圧力のかなりの減少と均一性とを得ることを可能とするものである。したがって、これは直接に、圧力線によって引き起こされる成形品の表面欠陥を実用上無くし、したがって、より良好な審美的品質を得ることとなり、さらに、保圧工程中の圧力がより低いことよって、反り（bowing)を生じさせることなく、インジェクションプレスのトン数したがってモールドを作るのに必要な材料を全体として減らすことができる利点もある。

これらの効果をさらに改善するために、本発明に係る成形装置は、上記インジェクタの電子制御システムが、次の更なる特徴の１または２以上にしたがってシーケンシャルサイクルを行うように構成されてもよい。

− 上記中央のインジェクタＡの最大開度値が完全開度よりも低い。

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタは、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中央のインジェクタが上記最小開度値へと部分的に閉じている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれる。

− 上記中央のインジェクタの最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタの上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われる。

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタのそれぞれの最大開度値への開きは、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、上記中央のインジェクタからの距離が大きくになるにつれて、次第に急速になるように行われる。

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタの最大開度値は、好ましくは、しかし、必ずではないが、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、この場合も上記中央のインジェクタからの距離が大きくになるにつれて、次第に増大する。

− 上記中間のインジェクタ及び上記端のインジェクタのそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタから上記端のインジェクタへと、つまり、この場合も上記中央のインジェクタからの距離が大きくなるにつれて、次第に増大する。

本発明は、上記シーケンシャルインジェクション装置を介して実施される方法にも関する。

シーケンシャルインジェクションによる成形品とインジェクタの相対配置を概略的に示す。従来技術によるシーケンシャルインジェクション方法を示す図面である。図２の従来技術によるシーケンシャルインジェクションに対応するモールドキャビティ内の圧力の進展を示す図である。図２と同様の図で、本発明によるシーケンシャルインジェクションサイクル方法を示す。図４によるシーケンシャルサイクルに関する図３と同様の図である。従来技術によるシーケンシャルインジェクション及び本発明によるシーケンシャルインジェクションにそれぞれ対応する保圧圧力の進展を比較している。

図１，２，３については、従来技術に従って実施されるシーケンシャルインジェクションサイクルに関して本明細書の冒頭で説明した。

図４のチャートは、本発明に係るシーケンシャルインジェクション成形装置により得られるインジェクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを開くための独特の方法を示している。先に説明したとおり、各インジェクタは、それぞれのシャッタピンを備えている。それらのシャッタピンは、それぞれの電気アクチュエータ、例えば、上記EP2679374A1に記載され図示されたタイプの回転式電気モータにより、完全閉位置と完全開位置との間を軸方向に移動可能である。そして、この電気モータは本発明の原理に従って働くように構成（設定）された電子制御部を介して作動（駆動）される。

各インジェクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄについて、図４のチャートは、関連するシャッタピンの位置を、時間の関数として、完全開位置に対するパーセンテージ（０％−１００％）で示している。

グラフに見られるように、シーケンシャルインジェクションサイクルの初めにおいて、中央のインジェクタＡは比較的急速に、つまり、それぞれのシャッタピンの高移動速度で、完全開度に対応し得る最大値まで、または、図示の例にあるように、全開度の略８０％の部分開度まで、開かれる。その後、このインジェクタＡはこの開位置に保持され、その間に、中間のインジェクタＢが、より遅い開き速度で開き始め、部分最大開度値、例えば、完全開度に対して略３０％になるまで開く。あるいは、図４に示すように、中間のインジェクタＢの開きは中央のインジェクタＡが閉じ始めた後に始まってもよい。中央のインジェクタＡは最小開度値、例えば、完全開度に対して約２０％になるまで閉じ、充填工程（filling step)及びそれに続くプラスチック材料をモールドＳに詰め込む保圧工程の間、その最小開度値に保持される。この工程において、あるいは、すでに中央のインジェクタＡが最大開位置に保持されている工程中に、中間のインジェクタＣと端のインジェクタＤは、中央のインジェクタＡのよりも遅く、かつ、おそらくは中間のインジェクタＢのよりも僅かに早いそれぞれのシャッタピンの移動速度で、それぞれの部分最大開度値４０％またはそれ以下になるまで次々に開けられる。成形されるべき製品の形状によっては、図４に示すように、インジェクタＣ，Ｂと中央のインジェクタＡとの距離が大きくなるにつれて、これらの値は同様にまたは次第に増加する。

充填工程を完全にするために、インジェクタＢ，Ｃ，Ｄは上記最大部分開度値に保持され、それから、保圧工程の間中ずっと、それぞれの最小部分開度値に閉じられる。保圧工程中、これらの最小部分開度値は、中央のインジェクタＡの最小部分開度値よりも僅かに高く、かつ、インジェクタＢ，Ｃ，Ｄと中央のインジェクタＡとの距離が大きい程、高くなる。

保圧工程が完了すると、全てのインジェクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄは同時に、完全に閉じられる。

つまり、本発明の特徴的概念は次のようにまとめられる。

− 最初に急速に開けられた後、よりゆっくりと部分的に閉じられる中央のインジェクタＡは、モールドキャビティの中央領域における詰め込み（packing)を制限するために、部分的に開いた状態にしておくべきである。

− 中間のインジェクタＢ，Ｃと端のインジェクタＤとは、成形品の表面品質に悪影響を及ぼす可能性のあるモールドキャビティにおける相当量のプラスチック材料間の衝突、衝撃を避けるべく、中央のインジェクタＡの速度よりも遅い速度で開ける。

− 充填工程中の中間のインジェクタＢ，Ｃ及び端のインジェクタＤの開き速度及び開度は好ましくは、しかし必ずではないが、中央のインジェクタＡからの距離が大きくなるに従って、増大する。

− 充填工程の終了時に、中間のインジェクタＢ，Ｃ及び端のインジェクタＤは、おそらくは中央のインジェクタＡからの距離が大きくなるに従って次第に増す閉じ速度で、部分的に閉じる。

− 保圧工程において、中央のインジェクタＡ、中間のインジェクタＢ，Ｃ及び端のインジェクタＤの部分開度は、このサイクルの最後まで変化しない状態に保つべきである。そして、開度値は、中央のインジェクタＡからの距離が大きくになる程次第に高くなり得る。

図５は種々のインジェクタＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄに関してモールドキャビティＳ中の圧力の進展（変化）を示す。図３と比較して分かるように、圧力の増加は、充填工程中はより規則的で、線形であり、保圧工程中はより均質、一様である。これは、圧力線に起因する成形品の表面欠陥を劇的に減らし、または全体的に無くすことにさえなる。

加えて、本発明の場合に最大保圧圧力が従来技術のものよりも低ければ、成形装置のインジェクションプレスのトン数を減らし、したがって、モールドの作成に使用される材料の観点でかなりの節約ができるという利点がさらに得られる。そのような保圧圧力（packing pressure)の減少は図６に見られる。図６において、線Ｌ_１は、本発明による装置によって得ることのできる、モールドキャビティＳ内の保圧圧力の動きを定性的に示しており、従来技術の場合の同様な圧力の進展（動き）を示している線Ｌ_２と対比している。見て分かるように、中央のインジェクタＡのところで測定された保圧圧力は、本発明の場合、相当低く、また、従来技術の場合に観測され得る圧力よりも低く、上述の利点がある。そして、中間のインジェクタＢ，Ｃ及び端のインジェクタＤのところで測定された保圧圧力に対して僅かに高いだけである。それと同時に、保圧圧力の進展は成形品の全長にわたって一様であるべきでなく、成形品の中央領域に対応する圧力は、上述の通り、成形品の中間領域及び端領域における圧力に対して僅かに高くあるべきである。

明らかに、成形装置及び関連する電子制御システムの操作方法の構成細部は、特許請求の範囲に記載された本発明の保護範囲から逸脱することなく広く変更できるものである。

Claims

キャビティ（Ｓ）を有するモールドと、このモールドのキャビティ（以下、「モールドキャビティ」という）（Ｓ）に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された電気的に作動される複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）と、これらのインジェクタを、中央のインジェクタ（Ａ）をまず開け、続いて、中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）、そして、端のインジェクタ（Ｄ）を開けるシーケンシャルサイクルに従って作動させるように上記インジェクタを制御する電子制御システムとを備えた、シーケンシャルインジェクタによって成形品を製造するための成形装置において、
上記電子制御システムは、
− 充填工程において、上記中央のインジェクタ（Ａ）が完全開度以下の最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられ、保圧工程の最後までその最小開度値に保持され、
− 充填工程において、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）が、順次、上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値より低く上記中央のインジェクタ（Ａ）の最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれ、続いて、それぞれの最大開度値に保持され、その後、充填工程の終了時に、上記中央のインジェクタ（Ａ）の最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、保圧工程の最後までその最小開度値に保持される
ように構成されていて、
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、充填工程中における上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のところでのモールドキャビティ（Ｓ）の圧力の増加が、規則的かつ線形になるようにし、かつ、
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、保圧工程における、上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のところでの上記モールドキャビティ（Ｓ）の圧力の増加が均質化されており、かつ、上記中央のインジェクタ（Ａ）のところでのモールドキャビティ（Ｓ）の圧力が、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）のところでの圧力よりも高くなるようにした
ことを特徴とする成形装置。
上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値が完全開度よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。
上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）は、上記中央のインジェクタ（Ａ）が上記最小開度値へと部分的に閉じられている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれることを特徴とする請求項１又は２に記載の成形装置。
上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタ（Ａ）の上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１つに記載の成形装置。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれの最大開度値までの開きは、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと次第に急速になるように行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１つに記載の成形装置。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）の最大開度値は、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと、次第に増大することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１つに記載の成形装置。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと、次第に増大することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１つに記載の成形装置。
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の最小開度値は、上記モールドキャビティ（Ｓ）内のプラスチック材料の保圧工程に対応しており、この保圧工程において、上記中央のインジェクタ（Ａ）のところでのモールドキャビティの圧力は、上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、低く、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）のところでの圧力よりも高いことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１つに記載の成形装置。
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の完全な閉じが同時に起こることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１つに記載の成形装置。
モールドキャビティ（Ｓ）に関して中央位置、中間位置、及び端位置にそれぞれ配置された電気的に作動される複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）による上記モールドキャビティ（Ｓ）におけるシーケンシャルインジェクションによって成形品を製造するための成形方法であって、それらのインジェクタは、中央のインジェクタ（Ａ）をまず開け、続いて、中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）、そして、端のインジェクタ（Ｄ）を開けるシーケンシャルサイクルに従って作動され、
− 充填工程において、上記中央のインジェクタ（Ａ）が完全開度以下の最大開度値まで比較的急速に開かれた後、その最大開度値に保持され、その後、最小開度値まで部分的に閉じられ、保圧工程の最後までその最小開度値に保持される工程と、
− 充填工程において、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）が、順次、上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値より低く上記中央のインジェクタ（Ａ）の最小開度値より高いそれぞれの最大開度値まで、より小さな速度で開かれ、続いて、それぞれの最大開度値に保持され、その後、充填工程の終了時に、上記中央のインジェクタ（Ａ）の最小開度値よりも高いそれぞれの最小開度値まで部分的に閉じられ、その最小開度値に保持される工程と
を備えて、
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、充填工程中における、上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のところでのモールドキャビティ（Ｓ）の圧力の増加が、規則的かつ線形になるようにし、かつ、
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、保圧工程における、上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）のところでの上記モールドキャビティ（Ｓ）の圧力の増加が均質化されており、かつ、上記中央のインジェクタ（Ａ）のところでのモールドキャビティ（Ｓ）の圧力が、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）のところでの圧力よりも高くなるようにしたことを特徴とする成形方法。
上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値が完全開度よりも低いことを特徴とする請求項１０に記載の成形方法。
上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）は、上記中央のインジェクタ（Ａ）が上記最小開度値へと部分的に閉じられている間及びその後に、それぞれ相次いで開かれることを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の成形方法。
上記中央のインジェクタ（Ａ）の最大開度値から最小開度値までの部分閉じは、上記中央のインジェクタ（Ａ）の上記最大開度値への開きよりもゆっくりと行われることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれか１つに記載の成形方法。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれの最大開度値までの開きは、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと次第に急速になるように行われることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれか１つに記載の成形方法。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）の最大開度値は、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと、次第に増大することを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれか１つに記載の成形方法。
上記中間及び端のインジェクタ（Ｂ，Ｃ，Ｄ）のそれぞれの最小開度値は、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）から上記端のインジェクタ（Ｄ）へと、次第に増大することを特徴とする請求項１０乃至１５のいずれか１つに記載の成形方法。
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の最小開度値は、上記モールドキャビティ（Ｓ）内のプラスチック材料の保圧工程に対応しており、この保圧工程において、上記中央のインジェクタ（Ａ）のところでのモールドキャビティの圧力は、上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）を順次完全開状態まで開き、保圧工程の最後まで完全開位置に保持する場合に比べて、低く、上記中間のインジェクタ（Ｂ，Ｃ）及び上記端のインジェクタ（Ｄ）のところでの圧力よりも高いことを特徴とする請求項１０乃至１６のいずれか１つに記載の成形方法。
上記複数のインジェクタ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）の完全な閉じが同時に起こることを特徴とする請求項１０乃至１７のいずれか１つに記載の成形方法。