JPH032012A

JPH032012A - 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法

Info

Publication number: JPH032012A
Application number: JP13791589A
Authority: JP
Inventors: Akira Yokota; 明横田
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 1989-05-31
Filing date: 1989-05-31
Publication date: 1991-01-08
Anticipated expiration: 2010-06-14
Also published as: JPH0755511B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、耐衝撃性、耐摩耗性、自己潤滑性、耐薬品性
等に優れており、しがも暗度の高い成形を行うことが可
能であることがら、最近各種機械部品、家庭用品等の用
途に広く使用されつつある、超高分子量ポリエチレンの
射出成形方法に関し、特に、本射出成形方法においては
溶融樹脂を金型キャビティ内へ高剪断速度で射出するこ
とが不可欠であるが、このような高剪断速度付与機構を
射出成形機側に設け、成形の自由度を増すと共に、金型
を安価に製作することを目的とする超高分子量ポリエチ
レンの射出成形方法に関する。

（従来の技術）超高分子量ポリエチレンの射出成形方法については従来
、特公昭５７−３００６７に見られるように高剪断速度
にて射出されたフラッシュフロー状態の樹脂を金型キャ
ビティ内へ射出することが述べられている。一般に前記
剪断速度は、と＝４Ｑ／πＲ２で表される。但し、γ：
剪断速度（ｓｅｃ−’）、Ｑ：射出率（ｃｃ／５ｅｃ）
、Ｒ：注入口半径（ｃ　ｍ３　とする。前記の式におい
て高剪断速度を与えるには、Ｑを大きくするがＲを小さ
くすることが必要となるが、Ｑの最大値は射出成形機の
最大射出能力により決められるものであり、超高分子量
ポリエチレンの射出成形方法においては通常、高剪断速
度を達成するためにＲをＦｌ整することとなる。例えば
、一般に市販されている型締力５０トンクラスの射出成
形機では、射出率が１００　ｃ　ｃ　／　ｓ　ｅ　ｃ前
後であるために、この射出率で特公昭５７−３００６７
に記載されているごとき５００００ｓｅｃ−’以上の剪
断速度を得ようとする場合には、Ｒを０．１３７ｃｍ以
下としなければならない。即ち、餅脂流路中に前記のご
とき高剪断速度を得る個所を設けなければならなｔ）が
、この個所は通常第３図に示されるように固定金型２１
のゲート部２１ａあるいはランナ部２１ｂに設置されて
いる。第４図は３枚型の金型を示す図で、固定金型２１
及び可動金型２３の間に中間金型２４より構成されてい
るが、ゲート部２１ａを小さくしようとするとスプルー
ランナ２１ｂ取り出し用のために中間金型２４に細工を
施すことが必要となる。尚、２５は成形品である。

（発明が解決しようとする課題）前記従来の技術において、高剪断速度を得る個所を金型
に設置する場合には、金型は既に掘り込まれたもので自
由度がないために成形条ｆ牛、例えば射出率Ｑが変化す
ると溶融樹脂を試射して、試行錯誤によってＲを所定値
に決定しなければならず多大の工数を要していた。また
、超高分子量ポリエチレンの射出成形方法には特公昭５
７−３００６７にも述べられているごとく、射出される
溶融樹脂が微細な綿菓子状にフラ・ノシュされる作用及
びこの微細な樹脂がキャビティ内に一様に分布される作
用を促進させられた後、前記超高分子量ボＪエチレン２
６が金型キャビティ全体にわたって融着一体化され、且
つ、内部に空隙を有しなし１硬質成形品を得るために圧
縮成形することが重要である。このような圧縮成形を行
うには、第５図に示されるようにピストン２２を右行さ
せて金型キャビティ内の超高分子量ポリエチレン２６を
圧縮するが、圧縮成形中にゲート部２１ａより金型キャ
ビティ内の超高分子量ポリエチレン２６が射出成形機の
加熱シリンダ２７のスクリュー２８側に逆流する現象が
生じ、成形品に十分な圧縮力を（ヤ用させることができ
ない。このためにゲート部２１ａを機械的にジャシトオ
フする方式も考えられるが、金型内にこの方式を採用す
ると金型がｆｆ１ｌとなると共に、大型化して製作費用
が嵩んでしまうという間趙があった。

（課題を解決するための手段）本発明は前記従来の技術における課題を解決するために
なされたもので、射出成形機のノズル先端に取り付けた
ロータリバルブの開度とスクリューの移動速度によって
、樹脂に付与される剪断速度の選定調整を行い、金型キ
ャビティ内へ綿状の樹脂を供給し、スクリューの予め選
定された所定ストロークを射出後は直ちにロータリバル
ブを全閉とすると同時に、金型キャビティを圧縮するこ
とを特徴とする超高分子量ポリエチレンの射出成形方法
により目的を達成するようにした。

（作用）射出成形機のノズル先端には、樹脂の射出速度設定値と
は独立に設定可能な絞り開度設定器により制御されるロ
ータリバルブが設けられており、該ロータリバルブ部で
の超高分子量ポリエチレンの剪断速度は前記射出速度設
定値（Ｑ）と前記ロータリバルブ開度設定値（Ｒ；絞り
開度により剪断遠度を与える水力学的相当円半径Ｒが可
変となる）によって決められる。前記のごとく、ロータ
リバルブ部で高剪断速度を付与された超高分子量ポリエ
チレンは、特公昭５７−３００６７に述べられているよ
うなフラッシュ７０−状態を形成し、金型のキャビティ
内へ充填される。所定の射出量をフラッシュ７０−状態
にて金型キャビティ内へ充填した後は前記ロークリバル
ブを全閉とし、同時に金型キャピテイを圧縮する工程へ
と進行する。

金型キャビティ内に充填されたｆｆｔ脂の状態は綿状の
ため、圧縮前の状態でキャビティ内にて計量を行うこと
は困難であるが、スクリュー内では超高分子量ポリエチ
レンに付与される剪断速度は１０〜１０”５ｅｃ−’程
度であり、この状態では超高分子量ポリエチレンは溶融
した高粘度状態であり綿状のフラッシュフローではない
ため、前記金型キャビティ内へ充填する所定樹脂量はス
クリューのストロークによって容易に、しかも高精度に
計量することができる。

（実施例）以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。

第１図は本発明における超高分子量ポリエチレンの射出
成形方法を実施するための装置を示す図で、１は射出成
形機のシリンダー２内へ嵌装されたスクリュー、３は前
記スクリュー１を押圧して超高分子量ポリエチレンを射
出するための射出シリンダ、４は超高分子量ポリエチレ
ンに高剪断速度を付与するためのロークリバルブ、５は
前記ロークリバルブ４によって高剪断速度を付与された
超高分子量ポリエチレンを固定金型６のゲート部６ａに
導くためのノズル、７は前記固定金型６及びピストン８
と共に金型キャビティ９を形成するための可動金型、１
０は前記射出シリンダ３のピストンロッド３ａに対して
軸方向の動きを固定されたスクリュー位置検出器、１１
は前記スクリュー３のストローク設定器、１２はスクリ
ュー３のストロークの設定値と実測値を比較するための
比較器、１３は前記比較器１２からの信号によって制御
される射出速度設定器、１４は射出速度設定器１３の信
号によって油圧源１５から射出シノンダ３への作動油供
給量を制御するための射出速度制御装置、１６は前記比
較器１２からの信号によって制御されるバルブ開度設定
器、１７は前記バルブ開度設定器ＩＧの信号によって制
御されるロークリバルブ４の駆動装置、１８は前記バル
ブ開度設定器１６からの信号によって金型キャビティ９
内の超高分子量ポリエチレンに圧縮力を与えるための圧
縮力設定器、１９は前記圧縮力設定器１８の信号に基づ
いて油圧源２０からの作動油をピストン８の作動油室８
ａに供給して、金型キャビティ９内の超高分子量ポリエ
チレンに圧縮力を与えるための圧縮力制御装置である。

次に作用について説明する。まず射出工程では、射出速
度設定器１３、バルブ開度設定器１６に設定された設定
値に従って、射出速度制御装置Ｉ４及びバルブ駆動装置
１７によって、スクリュー１の移動速度（射出率Ｑはこ
の値により決めらｉする）及びロータリバルブ４の開度
が決められ、この二つの値によって決まる所定の剪断速
度により、超高分子量ポリエチレンが金型キャビティ９
内へ射出される。Ｔｈｊ記超高分子量ポリエチレンの射
出量は予め設定されたスクリューストローク設定器１１
の値をスクリュー１が移動する量で決められる。即ち射
出開始後はスクリュー１の移動に伴ってスクリュー位置
検出器１０がその移動ストロークを検出し、スクリュー
ストローク設定器１１に設定された値とを比較５１２に
て比較する。そし“Ｃ１両者が一致したとき射出速度制
御装置１４にスクリュ。

−１の移動を停止する指令、即ち、射出を中止する指令
及びバルブ駆動装置１７にロータリバルブ４を全開とす
る指令を発し、同時に金型キャビティ９を圧縮するため
の圧縮力制御装置１９に圧縮開始の指令を発すると、ピ
ストン８の作動油室８ａに油圧源１５ａから圧縮力制御
装置１９を介して作動油が供給され、作動油室８ｂの作
動油がタンク２０に戻されるので、ピストン８により金
型キャビティ９内にある綿状の超高分子量ポリエチレン
が圧縮され、図示しないタイマー期間中鎖圧縮が継続さ
れる。第２図は前記第１図に示された装置における射出
速度制御装置１４、バルブ駆動装置１７および圧縮力制
御装置１９の作動のタイミングを示す図である。第２図
の説明については前記第１図にて説明されているため省
略する。

（発明の効果）以上詳述した如く、本発明によるときは次の効果を奏す
る。

（１）超高分子量ポリエチレンの高剪断速度付与は射出
成形機に設けたロータリバルブの開度と射出速度設定に
て自由に調整設定できる。

４２）金型のスプルーランナは一定の状態に加工されて
いても、剪断速度を与えるための調整装置が射出成形機
側に設置されているため、金型の手直し修正が不要とな
る。

（３）金型キャピテイへの甜脂の充填量は、スクリュー
の位置（ストローク）によって正確に計量することがで
きる。

（４）圧縮工程時にはロータリバルブを全閉にすること
により、金型キャビティから射出成形機側へ甜脂が逆流
するのを防止できるため、圧縮圧力を高く設定でき、良
質の成形品を得ることができる。

（５）全型内成形品のゲートはダイレクトゲートにして
も成形可能のため、ゲートを大きくすることもできるの
で複雑な３枚型等にすることもなく金型を安価に製作す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の超高分子量ポリエチレンの射出成形方
法を実施するための装置を示す図、第２図は前記第１図
に示す装置における射出速度制御装置１４、バルブ駆動
装置１７および圧縮力制御装置１９の作動のタイミング
を示す図、第３図〜第５図は従来の技術を示す図である
。・スクリュー・シリンダ・射出シリンダ・ロークリバルブ・ノズル・固定金型・可動金型・ピストン９　・１０　・１１　・工　２　・１３　・ｌ　４　・ｌ　５　、ｌ　６　・１７　・Ｉ　８　・ｌ　９　・２０　・・金型キャビティ・スクリュー位置検出器・スクリューストローク設定器・比較器・射出速度設定器・射出速度制御装置１５ａ・・・油圧源・バルブ開度設定器・バルブ駆動装置・・圧縮力設定器・・圧縮力制御装置・タンク

Claims

【特許請求の範囲】

射出成形機のノズル先端に取り付けたロータリバルブの
開度とスクリューの移動速度によって、樹脂に付与され
る剪断速度の選定調整を行い、金型キャビティ内へ綿状
の樹脂を供給し、スクリューの予め選定された所定スト
ロークを射出後は、直ちにロータリバルブを全閉とする
と同時に、金型キャビティを圧縮することを特徴とする
超高分子量ポリエチレンの射出成形方法。