JP7035640B2 - 射出成形方法および射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュの回転軸方向の位置を固定したままで回転させることで溶融樹脂を金型キャビティに充填させるイントリュージョン（intrusion）充填が適用される射出成形方法および射出成形機に関する。

シリンダバレル（cylinder-barrel）の内部にスクリュを回転可能かつ前進・後退可能に設けるインラインスクリュ式射出成形機は、よく知られているように、一対の金型を閉じて高圧で型締めする型締工程と、樹脂ペレットをシリンダバレルの内部で加熱、溶融して可塑化させる可塑化工程と、可塑化された溶融樹脂を金型キャビティに射出して充填する射出充填工程と、金型キャビティに充填された溶融樹脂が冷却固化するまでスクリュに付与する背圧を制御する保圧工程とを備える。そして所定時間の保圧工程の後に、金型を開いて成形品を取り出す。なお、可塑化工程においては、シリンダバレルの前方に設けられる貯留部に必要な量の溶融樹脂が貯められることから計量工程とも称される。

通常、射出充填工程は、スクリュの回転を停止させてからスクリュを所定の速度で前進させる。ところが、スクリュを前進させる通常の射出充填工程においては、例えば特許文献１にも記載されるように、シリンダバレルの貯留部に貯めることのできる溶融樹脂の容積の約８０％までしか安定した成形が困難である。シリンダバレルの容量を大きくすればこの課題を一応は解決できるが、シリンダバレルの大容量化は、装置コストの増大、射出圧力の低下、投影面積の大きい成形品における型締力の増大によるコスト増大といった課題を招いてしまう。

そこで、イントリュージョン充填が提案されている。イントリュージョン充填は、特許文献１、特許文献２などにも開示されているが、その回転軸方向の位置を定位置に固定したままでスクリュを回転させて、スクリュの回転による移送力のみで溶融樹脂を金型キャビティに充填する。イントリュージョン充填は、イントリュージョン射出、計量射出などとも称されるが、スクリュを前進させる通常の射出と比べて溶融樹脂に加えられる圧力が小さい。そこで、本願においては、通常の射出と区別するためにイントリュージョン充填という表現を用いる。

特開平１１－２４５２７１号公報 特開２０００－２１８６６７号公報

イントリュージョン充填は、通常射出に比べて、低速かつ低圧で行われるので、樹脂流動の速度が遅い。これにより、年輪のように見えるリング模様が成形不良として発生するおそれがある。また、充填に要する時間が長くかかるために溶融樹脂から発生するガス量が増加し、このガスが成形品へ巻き込まれることによるシルバーストリーク（silver streak：銀条）が成形不良として発生するおそれがある。

そこで本発明は、イントリュージョン充填を適用しながらも、リング模様、シルバーストリークといった成形不良が発生するのを軽減できる射出成形方法および射出成形機を提供することを目的とする。

本発明は、シリンダバレルの内部においてスクリュを回転および進退移動させる射出成形方法であって、スクリュを回転させてスクリュの前方に樹脂材料を移送する間に可塑化させ、シリンダバレルの前方の貯留部に溶融樹脂を貯める計量工程と、スクリュを前進させて、溶融樹脂を金型キャビティに射出する第一射出工程と、スクリュを回転させて、溶融樹脂を金型キャビティに充填するイントリュージョン充填工程と、スクリュを前進させて、溶融樹脂を金型キャビティに射出する第二射出工程と、を順に行う。

本発明の好ましい射出成形方法は、第一射出工程の完了時のスクリュ位置が、イントリュージョン充填工程におけるスクリュの回転位置である。
また、本発明の好ましい射出成形方法は、イントリュージョン充填工程におけるスクリュの回転時間、スクリュの回転速度、および、スクリュに付与する背圧の、少なくとも一つに基づいて、イントリュージョン充填工程が行われる。

本発明は以上の射出成形方法を実行する射出成形機を提供する。この射出成形機は、スクリュと、スクリュが回転可能に、かつ、スクリュの回転軸方向に進退可能に設けられるシリンダバレルと、スクリュの回転および進退を制御して、計量工程、第一射出工程、イントリュージョン充填工程、および、第二射出工程を順に実行させるコントローラと、を備える。
本発明の射出成形機におけるコントローラは、計量工程において、スクリュを回転させることにより樹脂材料をスクリュの前方に移送する間に可塑化させ、シリンダバレルの前方の貯留部に溶融樹脂を貯める。また、第一射出工程において、スクリュを前進させて、溶融樹脂を金型キャビティに射出する。さらに、イントリュージョン充填工程において、スクリュを回転させて、溶融樹脂を金型キャビティに充填する。さらに、第二射出工程において、スクリュを前進させて、溶融樹脂を金型キャビティに射出する。

本発明における好ましいコントローラは、第一射出工程の完了時のスクリュ位置を、イントリュージョン充填工程におけるスクリュの回転位置と設定する。
また、本発明における好ましいコントローラは、イントリュージョン充填工程におけるスクリュの回転時間、スクリュの回転速度、および、スクリュに付与させる背圧の、少なくとも１つが、予め設定されている。

本発明によれば第一射出および第二射出に加えて、イントリュージョン充填を行う。これにより、第一射出および第二射出に対応する容量の溶融樹脂に加えて、イントリュージョン充填に対応する容量の溶融樹脂を金型キャビティに射出、充填できる。

しかも、本発明は、イントリュージョン充填に先行して第一射出を行うことにより、金型キャビティの表面に波打ち等の不均一さが抑制されたスキン層を形成する。この後に溶融樹脂の樹脂流動の速度、圧力の小さいイントリュージョン充填を行っても、該溶融樹脂は先行して形成されている該スキン層の表面を流動する。したがって、本発明によれば、イントリュージョン充填を行うにも関わらず、成形品の表面にリング模様が現れるのを軽減できる。

また、本発明は、イントリュージョン充填に先行して第一射出を行う。これにより、イントリュージョン充填では金型キャビティから排出できないガス成分を金型の外部に排出できる。しかも、イントリュージョン充填の後にも第二射出を行うことにより、金型キャビティに含まれるガス成分を金型の外部に排出できる。したがって、本発明によれば、イントリュージョン充填を行うにも関わらず、シルバーストリークの発生を軽減できる。

本発明の実施形態に係る射出成形機の概略構成を示す部分断面図である。 図１の射出成形機における操作パネルの一例を示す図である。 図１の射出成形機におけるスクリュの動作を示し、（ａ）はスクリュの初期の位置を示し、（ｂ）は計量工程を完了したときを示し、（ｃ）は第一射出工程を完了したときを示す。 図３に続いて、（ａ）はイントリュージョン充填工程を完了したときを示し、（ｂ）は第二射出充填工程を完了したときを示す。 リング模様が軽減される理由を説明する図であり、（ａ）はイントリュージョン充填による溶融樹脂Ｍの流動をイメージし、（ｂ）は第一充填による溶融樹脂の流動をイメージし、（ｃ）は第一充填の後にイントリュージョン充填を行うときの溶融樹脂の流動をイメージしている。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る射出成形機１について説明する。
本実施形態に係る射出成形機１は、図１に示すように、型締ユニット１０と、可塑化ユニット３０と、これらのユニットの動作を制御するコントローラ５０とを備えている。射出成形機１は、計量工程が完了した後に行われる金型キャビティへの溶融樹脂の射出充填工程が、第一射出工程、イントリュージョン充填工程および第二射出工程から構成される。
以下、型締ユニット１０、可塑化ユニット３０およびコントローラ５０の概略構成、動作について説明し、次いで、射出成形機１による射出成形方法の手順について説明する。

［型締ユニット１０］
型締ユニット１０は、図１に示すように、固定金型１３が取り付けられる固定ダイプレート１５と、可動金型１７が取り付けられる可動ダイプレート１９とを備えている。固定ダイプレート１５はベースフレーム１１の上に固定され、可動ダイプレート１９は図示を省略するアクチュエータによる動力によってベースフレーム１１の上を進退移動（図中矢印方向）する。
型締ユニット１０は、以上の要素に加えて、型締めをするのに必要な要素として、図示を省略するタイバー、油圧シリンダなどを備えている。

型締ユニット１０は、射出成形を行う際に可動ダイプレート１９を図１に示す位置まで移動させて可動金型１７を固定金型１３に当接させてからその位置を固定する。そして、図示を省略する例えば油圧シリンダを作動させることにより、固定金型１３に可動金型１７を押し付けて型締めを行う。これで固定金型１３に可動金型１７の間に樹脂が充填される金型キャビティ２１が形成され、型締ユニット１０における溶融樹脂の射出の準備が整う。

［可塑化ユニット３０］
可塑化ユニット３０は、図１に示すように、筒型のシリンダバレル３１と、シリンダバレル３１の前方側に設けられる吐出ノズル３３と、シリンダバレル３１の内部に回転可能かつ進退可能に設けられるスクリュ３５と、原料であるペレット１００をシリンダバレル３１の内部に供給するホッパ３７とを備えている。
スクリュ３５は、周囲にフライト３４を備えるとともに、前方に溶融樹脂の逆止弁であるチェックリング３６を備えている。

可塑化ユニット３０は、スクリュ３５を正転又は逆転させる第一電動機３９と、スクリュ３５を進退させる第二電動機４１とを備えている。第一電動機３９および第二電動機４１はコントローラ５０の指示にしたがって必要な動作を行なう。なお、可塑化ユニット３０において、吐出ノズル３３が設けられる側を前と、また、その逆側で第一電動機３９などが設けられる側を後と定義する。

スクリュ３５の後端には、第一電動機３９の回転運動をスクリュ３５に回転運動として伝える第一伝達系４３と、第二電動機４１の回転運動をスクリュ３５に直線運動として伝える第二伝達系４５とを備える。第一伝達系４３は、スクリュ３５の後端に固定された入力軸４３Ａと、第一電動機３９の出力軸４３Ｂと、入力軸４３Ａと出力軸４３Ｂの間に介在される歯車列４３Ｃとを備えている。また、第二伝達系４５は、第二電動機４１の出力軸４５Ａと、入力軸４３Ａに固定される移動ディスク４５Ｂを備える。出力軸４５Ａはボールねじ軸を構成し、その外周におねじが形成されている。また、移動ディスク４５Ｂには、出力軸４５Ａのボールねじ軸とかみ合うボールねじナット４５Ｃが形成されている。

可塑化ユニット３０の概略の動作は以下の通りである。
シリンダバレル３１の内部に設けられるスクリュ３５が回転すると、ホッパ３７から供給される熱可塑性樹脂からなるペレット１００は、シリンダバレル３１の下流端の吐出ノズル３３に向けて移送され、その間に可塑化（溶融）される。連続して移送されるペレット１００の溶融に伴いスクリュ３５の前方（貯留部Ｒ／図３（ｂ））に貯まる溶融状態の熱可塑正樹脂（溶融樹脂Ｍ／図３（ｂ））の容積が増加するため、スクリュ３５は貯留部Ｒの溶融樹脂Ｍに背圧を付与しながら予め定められる計量完了位置まで後退し、計量工程が完了する。この後、通常の射出成形であれば、スクリュ３５が後退限位置から予め定められる射出前進限位置まで前進することで射出充填工程が完了する。ところが、射出成形機１は、計量完了位置から射出前進限位置までの間の任意の位置でイントリュージョン充填が行われる。

［コントローラ５０］
次に、コントローラ５０について説明する。
コントローラ５０は、射出成形機１から送られる種々の検知情報を用い、あるいは、コントローラ５０が予め備える情報を用いて、射出成形機１が型締工程、計量工程、射出充填工程…の各工程に必要な動作を行うように、動作指令情報を生成する。加えて、コントローラ５０は、射出成形機１の各駆動部に向けて動作指令情報を送信する。射出成形機１の各駆動部は、受信した動作指令情報に基づいて射出成形を行うのに必要な動作を実行する。
コントローラ５０は、コンピュータ装置から構成され、図１に示すように、操作パネル５１を備えている。

操作パネル５１は、射出成形機１のオペレータが射出成形機１の動作を制御するパラメータを入力する。また、操作パネル５１は、入力されたパラメータ、射出成形機１から送られてくる検知情報などを表示する。
操作パネル５１は、例えばタッチパネルから構成されており、図２（ａ）に示すように、その一部にイントリュージョン充填工程に関するイントリュージョン操作領域５３を備えている。なお、図２は、イントリュージョン操作領域５３以外の部分の表示を省いている。

イントリュージョン操作領域５３は、イントリュージョン充填工程を使用するか否かを切り換えるスイッチ５４と、イントリュージョン充填工程を行うときのスクリュ３５の位置を入力する位置入力スペース５５と、を備える。このスクリュ３５の位置は、本実施形態においては第一充填工程の完了時のスクリュ３５の位置と一致させている。また、イントリュージョン操作領域５３は、イントリュージョン充填工程のときのスクリュ３５の回転速度および回転を継続する時間、つまり回転時間をそれぞれ入力する回転速度入力スペース５６と時間入力スペース５７を備える。また、イントリュージョン操作領域５３は、入力されたパラメータの設定を完了する設定ボタン５８を備えている。
また、図示を省略するが、イントリュージョン充填工程において、スクリュ３５に付与する背圧を設定することもできる。スクリュ３５の回転速度およびスクリュ３５に付与する背圧は、いずれか一方または双方を任意の値に設定できる。

スイッチ５４は、例えば押すたびに使用／不使用が交互に表示される。図２（ａ）には「使用」が表示されている。
位置入力スペース５５には、例えば図示を省略するテンキーからオペレータが入力することで、イントリュージョン充填工程を行うときのスクリュ３５の位置が表示される。この位置は、吐出ノズル３３からチェックリング３６までの距離として定義されるが、本実施形態においては任意の値を入力、設定できる。以下のスクリュ３５の回転速度、回転時間についても同様である。

回転速度入力スペース５６は、同様に、イントリュージョン充填工程のときのスクリュ３５の回転速度が表示される。
時間入力スペース５７は、同様に、イントリュージョン充填工程のときのスクリュ３５の回転時間が表示される。
なお、ここでは回転速度および回転時間は、任意の値としているが、固定値とすることもできる。この場合、回転速度入力スペース５６および時間入力スペース５７を設けなくてもよい。また、回転速度入力スペース５６および時間入力スペース５７の一方を任意の値とし、他方を固定値にすることもできる。

以上のパラメータを全て入力した後に設定ボタン５８を押すと設定が完了する。なお、設定が完了したことを操作者にアナウンスするため、図２（ｂ）に示すように、設定が完了したことを示すポップアップ画面を表示させてもよい。これで、射出成形機１は、射出充填工程を第一射出工程、イントリュージョン充填および第二射出工程の順で行う準備が整う。

［射出成形の手順］
以上の要素を備える射出成形機１は、以下の手順で射出成形が行なわれる。
射出成形は、型締工程、計量工程、射出充填工程、保圧工程、型開き工程および取り出し工程を備える。この中で、本実施形態に係る射出成形機１に関連する計量工程および射出充填工程について、図３～図５を参照して説明する。

［計量工程］
計量工程では、ペレット１００をシリンダバレル３１の上流側のホッパ３７から供給する。可塑化、つまり計量の開始時にはスクリュ３５は図３（ａ）に示すようにシリンダバレル３１の前方に位置しているが、その後にスクリュ３５を回転させて計量工程が始まる。スクリュ３５を回転させることで、スクリュ３５とシリンダバレル３１の間に供給されたペレット１００は、シリンダバレル３１の外周面に配置されたバンドヒータ等の加熱手段による加熱や、ペレット１００同士あるいはペレット１００及び回転するフライト３４やシリンダバレル３１内周面間に発生するせん断力による熱エネルギを受けて加熱、溶融しながら前方に向けて移送される。
ペレット１００の供給を継続するとともに、スクリュ３５を回転し続けると、溶融樹脂Ｍがシリンダバレル３１の前方に搬送され、かつ、溶融樹脂Ｍの移送圧力により開放状態が維持されるチェックリング３６を経由してスクリュ３５よりも前方の貯留部Ｒに貯まる。スクリュ３５の前方に貯まった溶融樹脂Ｍの圧力は、スクリュ３５の後退を抑制する背圧と略等しく維持され、スクリュ３５は貯留部Ｒに貯まる溶融樹脂Ｍの容積の増加に伴い後退する。１ショットの射出成形に必要な量の溶融樹脂Ｍが計量されたところ（計量完了位置）で、スクリュ３５の回転及び後退が停止して計量工程が完了する（図３（ｂ））。
計量が完了したとき（計量完了位置）の、スクリュ３５のチェックリング３６よりも前方の貯留部Ｒに貯えられる溶融樹脂Ｍの量を容量１とする。

［射出充填工程］
計量工程が完了すると、射出充填工程に移行する。本実施形態における射出充填工程は、第一射出工程と、イントリュージョン充填工程と、第二射出工程とがこの順に行われる。スクリュ３５を射出前進限位置まで前進させる通常の射出充填であれば、金型キャビティ２１に充填される溶融樹脂Ｍは容量１である。ところが、射出成形機１は、容量２の溶融樹脂Ｍを金型キャビティ２１に充填するイントリュージョン充填工程を備えており、この工程によって容量１に加えて容量２の溶融樹脂Ｍを金型キャビティ２１に充填できる。また、イントリュージョン充填を挟んだ前後に第一射出工程および第二射出工程を行うことにより、リング模様、シルバーストリークといった成形不良を軽減できる。

＜第一射出工程（図３（ｂ）～図３（ｃ））＞
第一射出工程は、スクリュ３５が計量完了位置Ｐ０から予め設定された第一前進位置Ｐ１まで所定の射出速度で前進する。このとき、スクリュ３５の回転は停止している。本実施形態においては、第一前進位置Ｐ１が第一射出工程の完了時におけるスクリュ３５の位置であり、先に設定されているイントリュージョン充填が行われるスクリュ３５の位置に相当する。
貯留部Ｒに貯えられる溶融樹脂Ｍは、スクリュ３５の前進にともなって吐出ノズル３３から射出され金型キャビティ２１に充填される。ただし、第一射出工程で金型キャビティ２１に充填されるのは貯留部Ｒの溶融樹脂Ｍの容量１の中の一部である容量１’であり、容量１’を除いた容量１の残部である容量１”は貯留部Ｒに留まる（図３（ｃ））。なお、理想的には容量１＝容量１’＋容量１”であるが、現実の射出成形においては、容量１’＋容量１”が容量１よりも微小量だけ多いこともあれば少ないこともある。また、図３（ｃ）の金型キャビティ２１内に、充填された溶融樹脂Ｍが図示されているが、これは金型キャビティ２１内に容量１’の溶融樹脂Ｍが充填されていることを示すものであって、金型キャビティ２１内における溶融樹脂Ｍの実際の充填状態を示すものではない。
第一射出をイントリュージョン充填に先行して行うことにより、リング模様およびシルバーストリークの発生を軽減する効果があるが、このことについては追って説明する。

＜イントリュージョン充填工程（図３（ｃ）～図４（ａ））＞
第一射出を終える（図３（ｃ））と、次にイントリュージョン充填が開始される。
本実施形態においては、イントリュージョン充填は、第一射出工程を終えたときの位置、つまり第一前進位置Ｐ１を定位置としてスクリュ３５を回転することにより行われる。スクリュ３５は、新たに容量２の溶融樹脂Ｍが連続して貯留部Ｒに補充されるようにコントローラ５０に設定された回転速度、回転時間などのパラメータに従って回転する。
スクリュ３５が回転すると、チェックリング３６より後方から新たに容量２の溶融樹脂Ｍが連続して貯留部Ｒに補充される。貯留部Ｒに貯えられていた溶融樹脂Ｍにはスクリュ３５により背圧が付与されているので、先行して貯留部Ｒに貯えられていた溶融樹脂Ｍ（容量１”）は補充された溶融樹脂Ｍに押し出されることにより金型キャビティ２１に充填される。

イントリュージョン充填は、予め操作パネル５１を介してコントローラ５０に設定されている回転時間が経過するとスクリュ３５の回転が停止して完了する（図４（ａ））。
イントリュージョン充填の間に貯留部Ｒに補充される溶融樹脂Ｍの量は先に説明したとおり容量２である。すなわち、イントリュージョン充填工程の完了時に金型キャビティ２１に充填されている溶融樹脂Ｍの容量は、第１射出工程による容量１’とイントリュージョン充填工程における容量２の合計（容量１’＋容量２）となる。なお、図４（ａ）においても、金型キャビティ２１内に、充填された溶融樹脂Ｍが図示されているが、これは金型キャビティ２１内に容量１’＋容量２の溶融樹脂Ｍが充填されていることを示すものであって、金型キャビティ２１内における溶融樹脂Ｍ（容量１’＋容量２）の実際の充填状態を示すものではない。

イントリュージョン充填は、スクリュ３５の回転だけで溶融樹脂Ｍを移送するものである。したがって、金型キャビティ２１に充填される溶融樹脂Ｍの樹脂流動の速度および圧力は第一射出および第二射出に比べると小さいが、後述するように、本実施形態によればリング模様、シルバーストリークといった成形不良が軽減される。

＜第二射出工程（図４（ａ）～図４（ｂ））＞
イントリュージョン充填の終了後、図４（ｂ）に示すように、予め設定された第二前進位置Ｐ２まで所定の射出速度でスクリュ３５が前進する。本実施形態においては、第二前進位置Ｐ２は射出前進限位置に相当するものとする。そうすると、貯留部Ｒに貯まった溶融樹脂Ｍの圧力が上昇しチェックリング３６が閉止状態に移行すると共に、溶融樹脂Ｍは吐出ノズル３３から金型キャビティ２１に向けて射出される。第二射出においては、貯留部Ｒに貯まった溶融樹脂Ｍ（容量１”）が金型キャビティ２１内に充填される。その結果、第二射出工程の完了時に金型キャビティ２１に充填されている溶融樹脂Ｍの容量は、第１射出工程による容量１’とイントリュージョン充填工程における容量２と第２射出工程による容量１”の合計（容量１’＋容量１”＋容量２）、すなわち、容量１＋容量２となり（図４（ｂ））、金型キャビティ２１を溶融樹脂Ｍで満たす。
以後は、保圧工程と、型開き工程と、取り出し工程を経て、１サイクルの射出成形が完了し、次のサイクルの型締め工程に進む。

＜成形不良の軽減＞
次に、第一射出、イントリュージョン充填および第二射出を通じて、リング模様、シルバーストリークといった成形不良を軽減できる理由を、リング模様、シルバーストリークの順に説明する。
イントリュージョン充填は、スクリュ３５の回転による移送力で溶融樹脂Ｍを金型キャビティ２１に充填するので、どうしても溶融樹脂Ｍは低速かつ低圧で金型キャビティ２１に充填される。このため、溶融樹脂Ｍの金型キャビティ２１への溶融樹脂流動は、スクリュ３５の前進による一般的な射出に比べて、単位時間当たりの流動量が少なくかつ波打った不均一な樹脂流動となる。このような樹脂流動下で、金型キャビティ２１の内面に接触した溶融樹脂Ｍは、図５（ａ）に示すように、厚みが不均一（波打った）なスキン層１０１となる。そして、このような樹脂流動下で充填量が増えていくに従い、少しずつ形成された不均一なスキン層１０１が、最終的には成形品の表面にリング模様として表れる。

ところが、イントリュージョン充填の前に行われる第一射出は、イントリュージョン充填に比べて高速かつ高圧で溶融樹脂Ｍが金型キャビティ２１に充填される。これにより、溶融樹脂Ｍの金型キャビティ２１への溶融樹脂流動は、スクリュ３５の回転によるイントリュージョン充填に比べて、単位時間当たりの流動量が多く、波打ち等の不均一さが抑制された樹脂流動となる。このような樹脂流動下で金型キャビティ２１に溶融樹脂が充填されるので、図５（ｂ）に示すように、波打ち等の不均一さが抑制されたスキン層１０１が形成される。次に行われるイントリュージョン充填は、溶融樹脂が低速かつ低圧ではあるが、図５（ｃ）に示すように、少なくとも、第一射出で形成されたスキン層１０１の表面を流動して積層される範囲では、第一射出で形成されたスキン層１０１が断熱層となり、リング模様が形成されにくく、また、第一射出で形成されたスキン層１０１が表面側となるため、例え軽微なリング模様が形成されたとしても成形品の表面に表れにくい。こうして、本実施形態によれば、イントリュージョン充填を行うものの、イントリュージョン充填による低圧かつ低速の、単位時間当たりの流動量が少なくかつ波打った不均一な溶融樹脂の樹脂流動は、直接的に金型の表面に触れる範囲が小さいために、リング模様の発生が軽減される。

次に、シルバーストリークの軽減について説明する。
シルバーストリークは、成形材料の中に含まれている揮発ガス、空気が、成形品の表面に現れることによって生じる。揮発ガスは、原料である樹脂材料を可塑化する際に樹脂から放出される。また、空気は、シリンダバレル３１に元々存在している。さらに、空気は、樹脂材料を可塑化する際に、ホッパ３７からシリンダバレル３１内に供給されるペレット１００と共にスクリュ３５の回転でシリンダバレル３１内に巻き込まれるのに加えて、金型キャビティ２１にも元々存在している。金型キャビティ２１に元々存在している空気は、スクリュ３５を前進させる一般的な射出においては、金型キャビティ２１内への溶融樹脂の樹脂流動により、固定金型１３と可動金型１７の合せ面や金型内で摺動する押出ピンの摺動隙間（図示せず）や、積極的に金型キャビティ２１内のガス抜きを行うために金型に設けられるガス抜き用ベント等から外部に排出され得る。ところが、イントリュージョン充填だと溶融樹脂が低速かつ低圧で充填されるために、空気を含めたガス成分を金型の外部に排出するのに十分な樹脂流動を得ることができない。

そこで、本実施形態は、イントリュージョン充填に先行して第一射出を行うことで、金型キャビティ２１に含まれているガス成分を高速かつ高圧な樹脂流動により金型の外部に排出させる。また、イントリュージョン充填において溶融樹脂からガス成分が発生するが、このガス成分は第二射出による高速かつ高圧の樹脂流動により金型の外部に排出される。つまり、本実施形態によれば、成形品の内部へのガス成分の巻き込みの発生を抑制できるように、第一射出工程および第二射出により、金型キャビティ２１のガス成分を金型の外部へ積極的に排出させる。

［効果］
射出成形機１および射出成形機１が実行する成形方法が奏する効果を説明する。
射出成形機１は、第一射出および第二射出に加えて、イントリュージョン充填を行う。これにより、計量工程終了後に貯留部Ｒに貯められている容量１に加えて容量２の溶融樹脂Ｍを追加して金型キャビティ２１に充填できる。
しかも、射出成形機１は、イントリュージョン充填に先行して第一射出を行う。これにより、金型キャビティ２１の表面に波打ち等の不均一さが抑制されたスキン層が形成される。したがって、後にイントリュージョン充填を行ったとしても、該スキン層の表面を、イントリュージョン充填による低圧かつ低速で樹脂が流動するために、少なくとも、第一射出で形成されたスキン層１０１の表面を流動して積層される範囲では、リング模様の発生が軽減される。
また、イントリュージョン充填に先行して第一射出を行うことで、金型キャビティ２１に含まれていた空気を含むガス成分は金型の外部に排出される。また、イントリュージョン充填において発生するガス成分は、イントリュージョン充填に続く第二射出により金型の外部に排出される。したがって、本実施形態によれば、成形品の内部へのガス成分の巻き込みを抑制し、シルバーストリークの発生が軽減される。

また、射出成形機１は、イントリュージョン充填を行う位置を任意に設定できる。これにより、射出成形機１で射出しようとする樹脂材料の種類、製造する成形品の形状、つまり金型キャビティ２１の形状などの射出成形の仕様に応じて、イントリュージョン充填を開始する位置、イントリュージョン充填を行う時間を設定できる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることができる。

ここで、イントリュージョン充填は、スクリュ３５を回転させる点において計量工程におけるスクリュ３５の動作と同じである。しかし、第一射出および第二射出との溶融樹脂Ｍの樹脂流動の速度および圧力の差を小さくするために、イントリュージョン充填においては、スクリュ３５の回転速度を計量工程のときよりも速くすることが好ましい。同様に、スクリュ３５により貯留部Ｒの溶融樹脂Ｍに付与する背圧も同様に、計量工程において付与する背圧よりも大きくすることが好ましい。これらにより、イントリュージョン充填中における充填性の向上、金型キャビティ２１内の、空気を含むガス成分の金型外への排出の促進が期待され、先に述べた成形不良の軽減に寄与する。

本発明において、イントリュージョン充填はスクリュ３５が射出充填の工程において進退する全範囲の任意の位置で行うことができる。第一射出、イントリュージョン充填および第二射出の順における前述した効果を十分に得るために、イントリュージョン充填を行う好ましい位置や、好ましいイントリュージョン充填における各種設定、具体的には、溶融樹脂の充填量、スクリュ回転時間、スクリュ回転速度、および、スクリュにより溶融樹脂に付与する背圧等は、成形品や成形条件により様々な相関関係があるため、テスト成形等で適宜求めればよい。

１ 射出成形機
１０ 型締ユニット
１３ 固定金型
１７ 可動金型
２１ 金型キャビティ
３０ 可塑化ユニット
３１ シリンダバレル
３３ 吐出ノズル
３５ スクリュ
３６ チェックリング
３７ ホッパ
３９ 第一電動機（スクリュ回転駆動用）
４１ 第二電動機（スクリュ進退駆動用）
４３ 第一伝達系（スクリュ回転駆動用）
４５ 第二伝達系（スクリュ進退駆動用）
５０ コントローラ
５１ 操作パネル
１００ ペレット
１０１ スキン層
Ｍ 溶融樹脂
Ｒ 貯留部

Claims (6)

1. シリンダバレルの内部においてスクリュを回転および進退移動させる射出成形方法であって、
   前記スクリュを回転させて前記スクリュの前方に樹脂材料を移送する間に可塑化させ、前記シリンダバレルの前方の貯留部に溶融樹脂を貯める計量工程と、
   前記スクリュを前進させて、金型キャビティにスキン層が形成されるように前記溶融樹脂を前記金型キャビティに射出する第一射出工程と、
   前記第一射出工程の完了時の前記スクリュの位置において前記スクリュを回転させて、前記溶融樹脂を前記金型キャビティの前記スキン層の表面を流動させて前記金型キャビティに充填するイントリュージョン充填工程と、
   前記第一射出工程の完了時の前記スクリュの位置であって前記イントリュージョン充填工程における前記スクリュの回転位置から前記スクリュを前進させて、前記溶融樹脂を前記金型キャビティに射出する第二射出工程と、を順に行うことを特徴とする射出成形方法。
2. 前記計量工程が完了した計量完了位置における、前記スクリュのチェックリングよりも前方の前記貯留部に貯えられる前記溶融樹脂の量を容量１とすると、
   前記第二射出工程の完了時に前記金型キャビティに充填されている前記溶融樹脂の容量は、
   前記第一射出工程による容量１’と前記イントリュージョン充填工程における容量２と前記第二射出工程による容量１”の合計である容量１（容量１’＋容量１”）＋容量２である、
   請求項１に記載の射出成形方法。
3. 予め設定されている、前記イントリュージョン充填工程における前記スクリュの回転時間、前記スクリュの回転速度、および、前記スクリュに付与する背圧の、少なくとも一つに基づいて、前記イントリュージョン充填工程が行われる、
   請求項１または請求項２に記載の射出成形方法。
4. スクリュと、前記スクリュが回転可能に、かつ、前記スクリュの回転軸方向に進退可能に設けられるシリンダバレルと、前記スクリュの回転および進退を制御して、計量工程、第一射出工程、イントリュージョン充填工程、および、第二射出工程を順に実行させるコントローラと、を備え、
   前記コントローラは、
   前記計量工程において、
   前記スクリュを回転させることにより樹脂材料を前記スクリュの前方に移送する間に可塑化させ、前記シリンダバレルの前方の貯留部に溶融樹脂を貯め、
   前記第一射出工程において、
   前記スクリュを前進させて、金型キャビティにスキン層が形成されるように前記溶融樹脂を前記金型キャビティに射出し、
   前記イントリュージョン充填工程において、
   前記第一射出工程の完了時の前記スクリュの位置において前記スクリュを回転させて、前記溶融樹脂を前記金型キャビティの前記スキン層の表面を流動させて前記金型キャビティに充填し、
   前記第二射出工程において、
   前記第一射出工程の完了時の前記スクリュの位置であって前記イントリュージョン充填工程における前記スクリュの回転位置から前記スクリュを前進させて、前記溶融樹脂を前記金型キャビティに射出する、
   ことを特徴とする射出成形機。
5. 前記コントローラは、
   前記計量工程が完了した計量完了位置における、前記スクリュのチェックリングよりも前方の前記貯留部に貯えられる前記溶融樹脂の量を容量１とすると、
   前記第二射出工程の完了時に前記金型キャビティに充填されている前記溶融樹脂の容量は、
   前記第一射出工程による容量１’と前記イントリュージョン充填工程における容量２と前記第二射出工程による容量１”の合計である容量１（容量１’＋容量１”）＋容量２となるように前記スクリュの動作を制御する、
   請求項４に記載の射出成形機。
6. 前記コントローラは、
   前記イントリュージョン充填工程における前記スクリュの回転時間、前記スクリュの回転速度、および、前記スクリュに付与する背圧の、少なくとも１つが、予め設定されている、
   請求項４または請求項５に記載の射出成形機。

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