JPH0313053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出圧縮成形装置に関する。

射出成形においては、金型構造によつて厳密に
固定されたキヤビテイー中へ溶融樹脂を射出充填
し、ゲート部の細い部分が固化するまで保圧と呼
ばれる操作によつて射出シリンダよりスプルやラ
ンナ部の樹脂を介して圧力を付加し、キヤビテイ
ー部の樹脂が逆流しないようにし、ゲート固化後
はキヤビテイー内樹脂のもつ熱量を金型へ伝熱し
て冷却させ製品とすることが行なわれる。

溶融した樹脂の密度は、固体の密度より小さい
のが通常であつて、溶融した樹脂が固化していく
につれて体積が小さくなつていき、すなわち、収
縮が起こる。一例としてφ100mm、肉厚10mmの製
品を考え、樹脂密度が溶融状態で1.17、固体状態
で1.20であるとして、溶融状態の体積がキヤビテ
イーの体積（78.54c.c.）と等しい状態から固化し
常温になると、76.57c.c.となる。仮にいまこの減
少した体積を厚さ方向だけに収縮が起こるとする
と、出来上つた製品の厚さは9.75mmとなり、0.25
mmの肉厚不足となる。

このような収縮に対処するため、金型がパーテ
イングラインでわずかに開くまでオーバパツクし
てやる方法が検討され、その際の金型開き量を制
御する方法（特開昭50−39351号）や、オーバパ
ツクしやすいようなキヤビテイーを用いる
Rolinx法（“New concept in injection
molding、Rolinx process extended
application of plastics”Plastics、30、330、
Apr.（1965））が提案されている。また金型内に
キヤビテイーコアを前進後退できるように小さな
油圧シリンダを埋めこんでおくか、エジエクタ用
シリンダを用いるかして、意識的にキヤビテイー
を大きくして射出し、充填完了後油圧シリンダを
前進させてキヤビテイーを小さくし、所定の厚さ
の成形品を得ることが提案され、マイクロモルダ
ー法として知られている（H.Holt：“New
techniques in shrinkage control”SPE J.
P519、Jun.（1964））。

勿論、最も初歩的な方法は、この収縮を見込ん
でキヤビテイーを大きく設計することであるが、
肉厚製品、偏肉であるような製品などの場合、こ
のような設計は事実上不可能であり、トライアン
ドエラーの繰り返しをおこなうことが必要であ
る。

前記のオーバパツクの方法も高射出圧を要する
という欠点とともに、製品が偏肉である場合には
収縮の小さい肉薄部で収縮補正効果が制限される
ことが認められている。マイクロモルダー法の場
合には、シリンダラムの前進は収縮にともなつて
起こり、移動コア側の製品面が精度良く出来上る
ものの対面の精度は充分でない。

かかる現況に鑑み、型締力を用いて圧縮操作を
行ないうる射出圧縮成形法がENGEL社
（LUDWIG ENGEL KG MACHINEN
FABRIK，Ａ−4311 SCHWERTBERG
AUSTRIA）により提案されているが、この方
法はトグル式の型締力を圧縮圧として用いるよう
に、射出工程ではトグルを完全に伸ばしきらない
ように保持し、圧縮工程で伸ばしきるという画期
的なものである。

しかしながら、トグルによる圧縮方法では、圧
縮圧の制御ができないという欠点がある。圧縮圧
の制御が必要であることは「樹脂に付加される圧
力−樹脂の比容−樹脂の温度」の関係を示す
PVT曲線により次のようにして説明できよう。
横軸に樹脂温度Ｔをとり、縦軸に樹脂の比容Ｖを
とり、一定の付加圧力Ｐ（反作用としての樹脂の
圧力と考えても良い）のもとでの樹脂のＶ，Ｔの
関係を示したのが第１図のPVT曲線である。

前述のような射出圧縮成形装置を用いて、金型
のキヤビテイーに樹脂を射出し圧縮し取出すまで
をこのグラフの上で追つてみよう。射出一次圧終
了点を（Ｖ→Ｐ）Ａで示すと、射出によつて樹脂
温度が下がりながら樹脂圧力が増大する過程Ａ−
Ｂがあり、保圧が完了しても樹脂温度は下りつづ
け、外からの圧力がないので体積が収縮し圧力の
低い時の比容となるため過程Ｂ−Ｃをたどる。こ
こで逆流に配慮しつつトグルを伸ばし切つて圧縮
操作を行なうと、樹脂温度がほとんど冷えない間
に樹脂圧力が増大し、過程Ｃ−Ｄとなる。この時
トグルが伸び切つているとすると、その後は樹脂
温度が下がり、圧力が減少するという過程がＤ−
Ｅである。このとき比容が低下するので、樹脂は
動かされることになり、流動性が悪くなつた状態
で樹脂に圧力を付加するため歪を生じる。この後
取出し温度に達して金型を開くと、樹脂圧力は外
部圧力が減少するため比容を増大させる過程Ｅ−
Ｆとなり、大気圧の中で樹脂温度が常温となる過
程Ｆ−Ｇがそれに続き成形が完了する。

この場合の成形収縮率はＥとＧの比容の差から
求めることができる。トグルによる圧縮方法では
腕の長さが固定されているため位置決めによつて
圧力を調節するが、その圧力は金型温度、タイバ
ー温度、位置の設定によつて異なるためその圧力
を固定することが困難である。このため圧縮圧力
を制御するのが困難で、PVT曲線上で言えばト
グルを伸ばし切つた状態での終点がＤであるのか
D′であるのか不明であり制御することもできな
い。

一方、直圧方式の油圧による圧縮方法では、そ
の最大圧縮圧は厳密に調整することができ、第２
図のように樹脂温度が低下するに伴ない樹脂の比
容が一定となるように圧縮圧力を低下させる制御
をするならば、固化していく過程で樹脂は全く変
形しないので歪が生じることもない。このことは
第２図の上のＡ〜Ｇの工程を追つていけば一定の
成形収縮率を有する成形が可能なことを示してい
る。この場合キヤビテイーと樹脂の体積の違いは
ＤとＧの比容の違いになる。キヤビテイーの体積
を一定に保つ制御は可能なので、これによりサイ
クルからサイクルへ一定の成形収縮率を有する成
形が可能になる。

以上の考察から、本発明は直圧式の圧縮を可能
ならしめる射出圧縮成形装置を提案するもので、 (1) いかにしてキヤビテイーの体積を大きくする
か、またその制御をどうするか、 (2) いかにして製品を取出すための型の開閉をス
ムーズに行なうか、 (3) いかにして圧縮の制御が可能な圧縮工程を得
るか、 の問題点を解決することを目的としている。

本発明は上記問題を達成するために、シリンダ
ラムが可動側ダイプレートに直結された長ストロ
ークの金型開閉用の第１の油圧シリンダと、前記
第１の油圧シリンダが固定され、かつ成形機ベツ
ドに固定されるとともに、タイバーが固定された
タイバー固定盤と、前記成形機ベツド上を摺動可
能であり、かつ前記タイバーを支持する固定側ダ
イプレートと、前記固定側ダイプレートに固定さ
れ、かつ前記タイバーの一端をシリンダラムとす
る圧縮用の第２の油圧シリンダと、前記タイバー
固定盤と前記可動側ダイプレートとの間に設けら
れた長さ変更可能な調整手段と、さらに前記タイ
バー固定盤と前記可動側ダイプレートとの間に前
記調整手段を介して挿脱可能に設けられたキーと
を具備し、射出圧縮時には前記キーを前記調整手
段と前記可動側ダイプレートまたは前記タイバー
固定盤とに当接するように挿入し、製品取出し時
には取り外すように構成したものである。

第３図は本発明の射出圧縮成形装置における各
工程別のダイプレート間距離、タイバー固定盤と
可動側ダイプレートとの距離、タイバー長の相関
関係を示し、これを用いて本発明の概念を説明す
る。

第３図ａは低圧の型締時における各プレート間
の距離を示しており、タイバー長はｌである。固
定側ダイプレート１と可動側ダイプレート２の距
離l′は金型厚さに対応する。可動側ダイプレート
２とタイバー固定盤３の距離l″はシリンダラムに
よる可動側ダイプレート２の移動によつて可変で
きるようになつている。この間に、l″の距離を厳
密に設定できる距離設定手段を設けて射出時には
シリンダラムを後退させ、後退限で停止させる。
この時の各配置は第３図ｂのようになる。

金型はパーテイングラインＰ，Ｌまたは他の型
板間でわずかに開き、金型厚さを（l′＋δ）とす
る。このδを圧縮しろという。その際l″を（l″−
δ）とすれば上記の設定が可能である。

射出時には射出圧力がかかつても（l″−δ）と
ｌを保持するようになつていることが本発明の一
つの特徴である。射出時には、射出圧力によつて
キヤビテイー容積はわずかに大きくなり、これに
よりｌがわずかに伸びることや（l″−δ）がわず
かに圧縮されることが起るが、ここでは無視して
いる。

射出後の圧縮工程に必要な圧縮シリンダを、固
定側ダイプレート１上にあつてタイバー端をシリ
ンダラムとするるように設けておき、シリンダの
固定側ダイプレートの方に高圧の油を送り、シリ
ンダラムを後退させると、第３図ｃのように、結
果的にｌは短かくなつて（ｌ−δ）となり、ダイ
プレート間距離の部分はl′となり、射出時の
（l′＋δ）からl′に圧縮されることになる。このと
きタイバー固定盤３を成形機ベツドに固定してお
き、固定側ダイプレート１をベツド上をスライド
できるようにしておくと、圧縮工程により、固定
側ダイプレート１はタイバー固定盤３の方へ前進
する。

本発明は、射出充填時に射出圧力がかかつても
可動側ダイプレート２とタイバー固定盤３の距離
を（l″−δ）に維持する手段に関するもので、射
出後に圧縮操作を固定側ダイプレート１上に設け
られタイバー自身をシリンダラムとするような圧
縮用油圧シリンダにより実行でき、製品を取出す
ための型開や次のサイクルのための型閉は自由に
でき、さらに圧縮しろをミクロン（μｍ）単位で
精密に設定できる手段を可動側ダイプレート２と
タイバー固定盤３との間に設けた射出圧縮成形装
置に関するものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。本発明における圧縮しろ設定手段をモデル的
に表わしたのが第４図ａであり、第４図ｂは第４
図ａのＸ−Ｘ矢視図である。固定側ダイプレート
１と可動側ダイプレート２の間に金型がおかれて
おり、固定側の取付け板４、型板５と可動側の型
板６とでキヤビテイー７が構成されている。可動
側型板６はエジエクタ機構を組みこむために複雑
な構造になるのが簡単のために省略している。固
定側ダイプレート１と成形機ベツドに固定された
タイバー固定盤３のそれぞれの四隅の間にかけわ
たされたタイバー１３はその一端を固定側ダイプ
レート１に固定された圧縮用油圧シリンダ１４の
シリンダラムとし、他端はタイバー固定盤３に固
定され、可動側ダイプレート２はタイバー固定盤
３に取付けられた型開閉シリンダ９の型開閉シリ
ンダラム８に直結されてタイバー１６に沿つて移
動可能であり、タイバー固定盤３と可動側ダイプ
レート２の間に圧縮しろ設定の手段が設けられて
いる。各シリンダ内の破線部は油が送られている
側を示している。

第４図ａにおいて、キー１０がタイバー固定盤
３に取付けられた１１と１２からなる圧縮しろ設
定のための調整手段と可動側ダイプレート２との
間に挿入されるとともに、このキー１０は可動側
ダイプレート２上に、型開閉シリンダラム８に外
嵌してその周りを回動可能に設けられ、シリンダ
ラム８が後退した状態が第４図ａ上部の射出時の
状態であり、第３図ｂの状態になる。第４図ａ下
部の図では、タイバー１３の一端をシリンダラム
とした圧縮用油圧シリンダ１４の前側に高圧油が
送られタイバー１３を介して固定側ダイプレート
１がタイバー固定盤３の方へ前進し、タイバー長
が短かくなり、ダイプレート間距離がこの操作に
よつて縮まり、わずかに大きく設定されていたキ
ヤビテイー容積は製品所定の厚みとなる。ここ
で、キヤビテイー内に樹脂を射出するためのノズ
ル１５は所定圧力で固定側の取付け板４に押し付
けられており、固定側ダイプレート１の移動に追
従して移動するように構成されている。

樹脂が冷却するにつれて圧縮圧を落としてい
き、圧縮が完了したら圧縮用油圧シリンダ１４の
後側に油を送つてタイバー１３を長くして、キー
１０を回転させ、たとえば第４図ｂに示すような
十字型のキー１０を圧縮しろ設定のための調整手
段１１に設けた孔部１６に対応させて第５図下部
のようにキー１０をはずし、型開閉シリンダラム
８を後退させて、製品取出しのために金型を開
く。製品取り出しが完了したら再び射出可能な状
態とするように、型開閉シリンダラム８を前進さ
せ、キー１０を差し入れ、型開閉シリンダラム８
を後退させ射出可能な状態とする。これが第５図
上部の図である。このときのキー１０の回転は、
たとえば可動側ダイプレート２に油圧またはエア
シリンダをダイプレート表面に平行に設けて、キ
ー１０を回転させることにより実現できる。

調整手段１１，１２、キー１０は第４図ａ及び
第５図に示したようなシリンダラム８を中心とす
るように一組配置したり、その他タイバーを中心
とするように配置したり、タイバーやシリンダラ
ム以外の空間に配置したりすることが可能であ
る。また調整手段１１，１２は可動側ダイプレー
ト２に取付けられてもよい。

第６図ａでは、キー１０の数が２個の場合につ
いて、圧縮しろ設定のための調整手段１１，１２
に、該調整手段と縦並びの取付け棒１６に取付け
られたキー１０が取付け棒１６を中心に回転して
さしこまれた状態の位置関係を示している。第６
図ｂでは、取付け棒１６は調整手段と横並びにな
つている。いずれの場合も、たとえば可動側ダイ
プレート２に油圧またはエアシリンダをダイプレ
ート表面に平行に設けてキー１０を回転駆動する
ことにより実現できる。第６図ｃではキー１０は
１個で、シリンダラム８に取付けられ、調整手段
１１，１２に挿し込まれるようになつている。こ
の挿し込む力は油圧シリンダ、エアシリンダやモ
ータなどによつて適宜付加することができる。圧
縮しろ設定のための調整手段の数は２個に限定さ
れず数個設定することができるし、第６図ｃのよ
うに一体物として構成することができる。

第７図ａは型開閉シリンダラムの外周に４本の
足をもち型開閉ストローク以上の長さをもつブロ
ツクをキーとして用いる場合で、圧縮しろ設定の
ための調整手段としてはｂやｃのようにａの４本
の足があたる位置と、45゜回転させるとあたらな
くなつて自由に内部に入り込む位置とに切換える
ことができ、型の自由な開閉ができるようにな
る。また調整手段１１，１２とキー１０の形状を
第８図のようにすることも有効である。

第６図、第７図、第８図に用いられるキーは回
転型であつたが、エアシリンダや油圧シリンダに
より駆動されるスライド型のキーが用いられう
る。その例は第９図に示されている。型開閉シリ
ンダラム８の外周に、圧縮しろ設定のための調整
手段１１，１２に相当する円環２０が設けられ、
そこへキー２１が油圧シリンダ２２に駆動され
て、ガイド２３に沿つてスライドし、図の破線で
示された位置まで来ると、キーが充分に挿入され
たことになる。この場合の構成を横からみると第
９図ｂのようになつており、キー２１がシリンダ
ラム８から離れた状態では型の開閉は自由にでき
る。油圧シリンダ２２はタイバー固定盤３、可動
側ダイプレート２あるいはタイバー上に固定する
ことができる。

以上射出時に高圧型締をせずして所定の厚さの
圧縮しろをとつた射出を行ない、後に製品取出し
のための自由な型の開閉を行ないうる手段につい
て詳細に説明した。

次に、圧縮しろδの設定を行なう方法として、 (i) 圧縮しろ設定のための調整手段を棒の長さや
円環の長さを直接変化させるように構成して行
なう。

(ii) 圧縮しろ設定のための調整手段を一定の長さ
の棒の取付け位置を変化させるように構成して
行なう。

ことが考えられる。

第１の方法のときにはロツドの先端にマイクロ
メータヘツドを取付けることによつてミクロン単
位の長さの調節が可能である。すなわちマイクロ
メータヘツドでそれぞれの棒の長さを等しくする
ように調節すれば良い。マイクロメータヘツドの
代用としては精密ネジを用いることができる。こ
の場合ミクロン単位の設定をするためには、ネジ
径を大きくとるとか、あるいは角度割り出しの機
構が良いものでなければ、数個のロツド長のバラ
ンスをとることが困難である。

第１０図ａはキーが長さを変えうる場合もある
ことを示している。しかしｂの馬蹄形のキーでは
長さを調整する機構を持たせることは困難であ
る。

第２の方法は、調整手段をロツド２４で構成
し、その取付け位置を調節することによるもの
で、モデル的には第１１図に示されているよう
に、ネジ部のしめこみによつて結果的にロツド長
Ｌが変る。

このことを用いた一例としては第１１図ｂに示
すように、外周にネジ部をもち、タイバー固定盤
３に結合されている位置調整ベース２５に、内周
にネジ部を有する位置調整板２６を取付けるとロ
ツド長の変化はタイバー固定盤３と位置調整板２
６との間の〓間として調整しろΔLが得られ、有
効ロツド長はＬとなる。圧縮しろ調整手段のロツ
ド２４は全数の長さを一定長にそろえておき、取
付けはバネ２７で位置調整板２６に押しつける方
法をとつている。この方法によるときは、位置調
整ベース２５の径を大きくすることができるので
精度の良い調整が可能である。たとえばφ400mm
のベースでかつネジのピツチが３mmであれば、外
周での距離10mmあたり24μｍの前進後退が可能で
かつ変化が直線的で非常にコントロールしやす
い。第７図に示された一体型のロツドの場合には
大きな径のネジを用いることができるので、棒の
長さそのものを調節する方式の方が扱いやすい。

第１２図に第７図ｃの構造を用いてロツド長変
更を可能にする場合の構造を示す。第７図ｃの構
造は圧縮しろ調整棒をそのロツド部３２を調整ネ
ジ板３１に取付けたもので代替させており、この
調整ネジ板３１を調整ベース３０に取付けると第
４図の圧縮しろ設定のための調整手段１１と１２
の長さの和は、３０，３１，３２の組み立てた長
さＬに相当し、Ｌは３０と３１のネジ嵌着部によ
つてΔLだけ可変できる。ΔLは 最大金型厚−最小金型厚＋圧縮しろδ まで必要であるが近似的には 最大金型厚−最小金型厚 で表わされる。

以上述べたごとく、本発明は射出成形装置にお
いて、射出時には、圧縮しろをとるためにタイバ
ーの固定盤と可動側ダイプレートの距離を一定に
する調整手段とキーにより、金型内キヤビテイー
の厚さを増して体積を増大でき、しかも圧縮しろ
の維持は型開閉シリンダの型締め力によらずに、
前記調整手段とキーによつて維持でき、キヤビテ
イー内に充填完了後は、圧縮用油圧シリンダの型
締力を用いて圧縮を行なえ、かつ製品取出しのた
めの型の開閉は自由に行なえるようにしたことに
より、固化していく過程で樹脂は全く変形せず、
歪の生じない製品を得ることができるものであ
る。

なお本発明になる成形装置を用いて、第４図ａ
下部の状態で発泡剤を含んだ樹脂を射出し、次に
第４図ａ上部のように金型を開くと射出された樹
脂が発泡して射出発泡成形を行なうことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂に付加される圧力をパラメータと
して、樹脂温度に対する比容の変化を示したいわ
ゆるPVT曲線上で、トグル式の圧縮工程により
射出圧縮成形を行なつたときの変化を示した図、
第２図は同じPVT曲線で、直圧式の圧縮工程に
より射出圧縮成形を行なつたときの理想的な過程
を示した図、第３図は本発明の射出圧縮成形装置
を用いるときの低圧型締時ａ、射出時ｂ、圧縮時
ｃの３プレート間の距離関係を示した図、第４図
ａは本発明における圧縮しろ設定手段をモデル的
に表したもので、上部に射出時の各要素の配置
を、下部に圧縮時の配置を示した図、第４図ｂは
第４図ａのＸ−Ｘ矢視図、第５図は上部の射出時
の配置と、下部のエジエクシヨンのための型開時
における配置とを比較した図、第６図はキーの数
が２個と１個の場合について、圧縮しろ設定のた
めの調整手段とキーの相対配置を示した図、第７
図は調整手段やキーを一体ものとして構成する場
合の例を示した図、第８図は一体ものの回転型の
キーとそれに適した調整手段の配置を示した図、
第９図はスライド型のキーを示し、中心の円環状
をはさむように両側からスライドしてくるところ
を示した図、第１０図は長さが変えられるキーの
モデル図、第１１図はロツドの取付位置を調節す
ることによつて圧縮しろの微小設定を行なうこと
を示し、ａはタイバーの固定盤にネジ部をもつロ
ツドを螺合して長さＬを調節する例、ｂは位置調
整ベースを設けてそれとタイバー固定盤との距離
を変えることで調整する例を示す図、第１２図は
第７図ｃの構造を用いてロツド長を変更する場合
の例を示す図である。 １…固定側ダイプレート、２…可動側ダイプレ
ート、３…タイバー固定盤、５，６…型板、７…
キヤビテイー、８…型開閉シリンダラム、９…型
開閉シリンダ、１０…キー、１１，１２…圧縮し
ろ設定のための調整手段、１３…タイバー、１４
…圧縮用油圧シリンダ、２４…調整ロツド、２５
…位置調整ベース、２６…位置調整板、２７…バ
ネ、３０…調整ベース、３１…調整ネジ板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ シリンダラムが可動側ダイプレートに直結さ
   れた長ストロークの金型開閉用の第１の油圧シリ
   ンダと、前記第１の油圧シリンダが固定され、か
   つ成形機ベツドに固定されるとともに、タイバー
   が固定されたタイバー固定盤と、前記成形機ベツ
   ド上を摺動可能であり、かつ前記タイバーを支持
   する固定側ダイプレートと、前記固定側ダイプレ
   ートに固定され、かつ前記タイバーの一端をシリ
   ンダラムとする圧縮用の第２の油圧シリンダと、
   前記タイバー固定盤と前記可動側ダイプレートと
   の間に設けられた長さ変更可能な調整手段と、さ
   らに前記タイバー固定盤と前記可動側ダイプレー
   トとの間に前記調整手段を介して挿脱可能に設け
   られたキーとを具備し、射出圧縮時には前記キー
   を前記調整手段と前記可動側ダイプレートまたは
   前記タイバー固定盤とに当接するように挿入し、
   製品取出し時には取り外すように構成した射出圧
   縮成形装置。