JPH0548735B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】

本発明は射出圧縮成形方法及び当該射出成形方
法に使用する射出圧縮成形装置に関し、特に非球
面光学レンズの様に組成的均一性が高度に要求さ
れ、しかも研削成形工程に適さない成形品を工業
的量産程で成形することができる様にした射出圧
縮成形方法及び当該方法に使用する射出圧縮成形
装置に関する。

【従来の技術】

例えば、非球面レンズの様に研削成形工程に適
さない製品を量産化する手法として射出圧縮成形
工法が近年特に注目されている。 精密成形品を射出圧縮成形により得る場合、従
来は成形収縮率の低減を主眼として、熱可塑性樹
脂その他の熱可塑性材料の自然放熱に追従してキ
ヤビテイ内圧を制御する様に成形プロセスをコン
トロールしている。 より具体的には、従来の成形プロセスのコント
ロールは、可塑化した熱可塑性材料を製品取り出
し温度に保持されたキヤビテイ内に射出した後
に、当該熱可塑性材料の自然放熱による温度低下
に伴つてキヤビテイ内圧を低下させることにより
熱可塑性材料の比容積を当該熱可塑性材料の常温
常圧時における比容積に維持する様にしたもので
あり、換言すればキヤビテイ内圧の制御により成
形収縮率の低減を図るものである。

【発明が解決しようとする問題点】

ところで、メルト状態にある熱可塑性材料は、
線状高分子が異方性を有し、冷却に伴つて分子間
隔が狭まり、分子間結合力が強くなるとともに、
ガラス転位点を通過する時の加圧力によつて分子
間隔に相違が生じることは周知の通りである。 そして、組成的に均質な成形品を得る為には成
形品各部の分子間結合力が均一であることが必要
とされるが、上記従来のプロセスコントロールは
成形収縮率を低減することを意図し、冷却に伴う
熱可塑性材料の収縮に追従してキヤビテイ内圧を
低下させることにより、単純に比容積を維持する
ものであり、(1)ガラス転位点を通過する時に成形
品各部が均一な温度になる様に冷却されること、
(2)ガラス転位点を通過する時の動的剛性率の変動
に対応した適正な加圧力を加えること、など分子
間結合力の均一性を維持するためには特別の配慮
をはらつていないために、組成的均一性の維持が
高度に要求される製品を成形するためのプロセス
としては必ずしも適切なものとはいい難いという
問題がある。

【問題点を解決するための手段】

本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたもの
であり、成形品各部の組成的な均質性が特に高度
に要求される成形品を得るのに適切な射出圧縮成
形方法及び当該方法に使用する射出圧縮成形装置
を提供することを目的とするものである。 要約すれば、本発明の射出圧縮成形方法は：キ
ヤビテイ内に溶融されて射出された熱可塑性材料
が該熱可塑性材料固有のガラス転位点に至る以前
の溶融した領域において、該熱可塑性材料を保圧
状態を維持して該熱可塑性材料固有のガラス転位
点の近傍に至る以前の温度まで冷却する第１のプ
ロセスと、：前記熱可塑性材料が該熱可塑性材料
固有のガラス転位点の近傍のその動的剛性率が特
異的に変動する領域において、該熱可塑性材料
を、少なくとも該熱可塑性材料の自然放熱時間よ
りも十分に長い時間をかけて冷却するとともに、
その冷却による該熱可塑性材料の動的剛性率の増
加を相殺して該熱可塑性材料が一定の動的剛性率
を維持する様に減圧する第２のプロセスと、：前
記熱可塑性材料が該熱可塑性材料固有のガラス転
位点を通過した領域において、該熱可塑性材料を
保圧状態を維持して取り出し温度まで冷却する第
３のプロセスとを有しており、熱可塑性材料の動
的剛性率が特異的に変動するガラス転位点を含む
温度領域において、成形品各部を均一に冷却する
（尚、ここにおいて及び以下において、成形品各
部を均一に冷却するとは成形品各部の温度差が少
なくなる様に冷却することを意味する。）ととも
に、その動的剛性率の変動に対応して適切な圧力
を加えるプロセスコントロールを可能としてい
る。 更に、要約すれば、本発明の射出圧縮成形装置
は：指令温度が設定されると、キヤビテイ内温度
を前記指令温度に追従させる様に制御する温度制
御手段と：指令圧力が設定されると、キヤビテイ
内圧力を前記指令圧力に追従させる様に制御する
圧力制御手段と：前記キヤビテイ内に溶融されて
射出された熱可塑性材料固有のガラス転位点に至
る以前の温度領域に属する少なくとも１以上の第
１の指令温度列を発生する第１の指令温度列発生
手段と：該第１の指令温度列発生手段と連動し、
前記キヤビテイ内に射出された熱可塑性材料の比
容積が当該熱可塑性材料の常温且つ常圧時におけ
る比容積と一致する様な少なくとも１以上の第１
の指令圧力列を発生する第１の指令圧力列発生手
段と：前記熱可塑性材料固有のガラス転位点の近
傍のその動的剛性率が特異的に変動する温度領域
に属する第２の指令温度列を、少なくとも該熱可
塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間間
隔で順次発生する第２の指令温度列発生手段と：
該第２の指令温度列発生手段と連動し、前記熱可
塑性材料の冷却による該熱可塑性材料の動的剛性
率の増加を相殺して該熱可塑性材料が一定の動的
剛性率を維持する前記第２の指令温度列の各々と
対応する第２の指令圧力列を発生する第２の指令
圧力列発生手段と：前記熱可塑性材料固有のガラ
ス転位点を通過した以後の温度領域に属する最終
的には当該熱可塑性材料の取り出し温度に相当す
る少なくとも１以上の第３の指令温度列を発生す
る第３の指令温度列発生手段と：該第３の指令温
度列発生手段と連動し、最終的には当該熱可塑性
材料の保圧圧力に相当する少なくとも１以上の第
３の指令圧力列を発生する第３の指令圧力列発生
手段とを有することにより、成形品各部を均一に
冷却するとともに、動的剛性率の変動に対応して
適切な圧力を加えることを可能ならしめている。

【作用】

メルト状態にある熱可塑性材料は、冷却に伴つ
て分子間隔が狭まり、分子間結合力が強くなると
ともに、ガラス転位点を通過する時の加圧力によ
つて分子間結合力に相違が生じ、成形品各部の分
子間結合力を均一にするためには(1)ガラス転位点
を通過する時に成形品各部が均一に冷却され、
又、(2)ガラス転位点を通過する時の動的剛性率の
変動に対応して加圧力を制御することが要求され
ることは上記の通りであるが、本発明の射出圧縮
成形方法によれば、メルト状態にある熱可塑性の
材料がガラス転位点を通過する時に前記熱可塑性
材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間をかけ
て前記熱可塑性材料を冷却する様になされている
ので、成形品の各部を概ねに均一に冷却すること
が可能になり、又、冷却に伴う熱可塑性材料の動
的剛性率の増加を相殺して熱可塑性材料が一定の
動的剛性率を維持する様に加圧力を減じていくの
で、分子間結合力の不均一や塑性変形を防止する
ことが可能になる。 又、メルト状態にある熱可塑性の材料は、一般
的にガラス転位点を通過する時にその動的剛性率
が大幅に上昇するが、本発明の射出圧縮成形装置
は、キヤビテイ内温度を制御する温度制御手段
と、キヤビテイ内圧力を制御する圧力制御手段と
を独立して備えているので、メルト状態にある熱
可塑性材料がガラス転位点を通過する時に該熱可
塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間を
費やすことが可能となり、成形品各部を概ね均一
に冷却することが可能となるとともに、この様に
ガラス転位点の通過時間を十分に大きくすること
が可能となるため加圧力制御用のサーボ系が十分
に追従することが可能となるので、常時変動する
動的剛性率に適合した加圧力を加えることがで
き、均質な成形品を得るプロセスコントロールが
可能となる。

【実施例】

以下、図面を参照して本発明の１実施例を詳細
に説明する。 尚、以下においては熱可塑性樹脂を熱可塑性材
料の代表として説明する。 先ず、第１図は樹脂の温度（単位はＣ）と動的
剛性率〔単位はlogG（dyn／cm²）〕の関係をカーブ
ａに示すとともに、樹脂の温度と適切な加圧力
（bar）の関係をカーブｂに示しており、第１図
を参照して本発明の基本原理を説明する。 尚、第１図において、領域は熱可塑性樹脂が
溶融状態の温度領域を、領域は上記熱可塑性樹
脂のガラス転位点の近傍の温度変化に対応してそ
の動的剛性率が特異的に変化する温度領域を、領
域は熱可塑性樹脂がガラス転位点を通過して樹
脂が固化する温度領域を各々示しており、これら
の領域の内領域′は動的剛性率が特に著しく変
化する温度領域を示している。 先ず、領域において、樹脂は完全に溶融され
た状態にあり、この状態にある樹脂はキヤビテイ
内に射出することが可能であるとともに、キヤビ
テイに外部より圧力を加えることにより、キヤビ
テイ内の樹脂の圧力分布を均一にすることができ
る。 従つて、この温度領域において、キヤビテイ内
の樹脂に適当な加圧力を加えることにより所謂ヒ
ケやソリを防止することが可能となる。 又、この温度領域において、樹脂は十分な弾性
を保つているので、急速に冷却しても分子間密度
にムラが発生することはない。 次に、領域において、樹脂はその放熱状態や
熱伝導特性等に応じて、溶融状態と固化状態とが
混在しており、固化に伴つてその動的剛性率が大
幅に向上する。 この状態において、成形品各部が均一に冷却固
化され、又、冷却に伴う動的剛性率の増大に反比
例して（尚、本明細書で、反比例とはカーブｂが
カーブｂを裏返した形状になることを意味し、加
圧力の具体的な数値は樹脂により異なる。）加圧
力を減少しない場合には、以下に説明する様に成
形品各部の不均質を招来する。 第１に、成形品中の冷却が進んだ箇所は動的剛
性率が高くなるので、加圧力を加えても分子間隔
が詰ることは極めて少ないが、冷却の未だ進んで
いない箇所は加圧により分子間隔が詰まり、成形
品各部の密度に大幅な変動を生じる。 第２に、成形品中の冷却が進んで動的剛性率が
高くなつている箇所は、物理的な自由度が低いた
めに大きな加圧力を加え続けた場合に塑性変形を
生じる。 そこで、本発明では領域において、前記樹脂
の自然放熱時間よりも十分に長い時間をかけて前
記樹脂を冷却することにより、成形品各部を概ね
に均一に冷却して、成形品各部の密度のムラを防
止するとともに、樹脂に対する加圧力を当該樹脂
の冷却固化に伴う動的剛性率の増加を相殺して一
定の動的剛性率を維持する様に加圧力を制御する
ことにより、成形品の塑性変形を防止する様にし
ている。 この領域は成形品の組成的均一性を決定する
重要な成形ポイントであり、(1)．キヤビテイ形状
や樹脂の温度伝導率により異なるが、温度降下速
度を最大でも毎分1.5℃〜２℃前後にすることが
望まれ、(2)．樹脂の温度差をキヤビテイ全域で最
大0.5℃以内（温度サーボを使用する場合は通常
温度センサを３チヤンネル以上必要とするであろ
う。）にすることが望まれる。 次に、領域において、樹脂は全域において冷
却固化が進行し、その動的剛性率が高いので、塑
性変形を生じる様な大きな圧力を加えない限り、
物性的に極めて安定しており、この領域において
は急速に冷却しても成形品各部の密度にムラが生
じることはない。 次に、上記の様な制御動作を行うための装置例
を第２図を参照して説明しよう。 第２図は本発明の１実施例にかかる射出圧縮成
形装置を示したものであり、図中１は射出装置を
示し、射出装置１の構造自体は従来より周知のも
のである。 即ち、射出装置１はホツパ１ａから供給された
熱可塑性の材料樹脂を射出シリンダ１ｂにより加
熱溶融し、溶融された樹脂を図示せぬスクリユー
により射出シリンダ１ｂの先端の射出孔１ｃから
射出するものである。 又、２は型締装置を示し、型締装置２は固定側
ダイプレート２ａ、可動ダイプレート２ｂ、シリ
ンダ側ダイプレート２ｃ、型締シリンダ２ｄ、ピ
ストン２ｅ、タイロツド２ｆ，２ｆ、雄型２ｇ、
雌型２ｈ、ランナ取出板２ｉを有している。 先ず、固定側ダイプレート２ａとシリンダ側ダ
イプレート２ｃとはタイロツド２ｆ・２ｆにより
平行状態を保つて固定されており、固定側ダイプ
レート２ａには射出シリンダ１ｂの射出孔１ｃが
結合され、又、シリンダ側ダイプレート２ｃには
型締シリンダ２ｄが搭載されている。 又、可動ダイプレート２ｂは上記タイロツド２
ｆ，２ｆに沿つて固定側ダイプレート２ａとシリ
ンダ側ダイプレート２ｃの間を移動可能とされて
おり、可動ダイプレート２ｂにはピストン２ｅが
固定されている。従つて、ピストン２ｅを型締シ
リンダ２ｄ内で前進・後退させることにより可動
ダイプレート２ｂはタイロツド２ｆ，２ｆに沿つ
て移動する。 この可動ダイプレート２ｂには雄型２ｇが取り
付けられるとともに、この雄型２ｇと嵌合する雌
型２ｈは固定側ダイプレート２ａに固定されたラ
ンナ取出板２ｉと連結されている。従つて、雄型
２ｇと雌型２ｈにより形成されるキヤビテイ２ｊ
内に樹脂を射出した状態において、ピストン２ｅ
の圧力を制御することによりキヤビテイ内圧力を
制御することができる。 そして、雄型２ｇ内にはキヤビテイ２ｊ内圧力
を検出する圧力センサPSが設けられ、圧力セン
サPSの検出出力は圧力制御装置３１にフイード
バツクされ、圧力制御装置３１はフイードバツク
圧が後述する指令圧力に追従する様に圧力制御弁
４１を制御する。 又、雄型２ｇ内にはキヤビテイ２ｊ内温度を検
出する温度センサTSが設けられ、温度センサTS
の検出出力は温度制御装置３２にフイードバツク
され、温度制御装置３２はフイードバツク温度が
後述する指令温度に追従する様に雌型２ｈの周囲
に設けられたヒータ４を制御する。 尚、第２図では温度センサTSは１個のみ示す
が、温度センサTSは３チヤンネル以上設けられ
ることが望ましいことは前述の通りである。 又、雌型２ｈと雄型２ｇの外周端面が接触した
時に、キヤビテイ内に射出されたメルト状態の樹
脂の比容積が当該樹脂の常温・常圧時の比容積と
一致する様になされている。 更に、３３は系全体の制御をする主制御装置、
３４は例えば紙テープリーダやフロツピイドライ
バやその他の補助記憶装置、４３は方向切り換え
弁、OTはオイルタンクを、Ｐはオイルポンプを
各々示す。 次ぎに、第３図は本実施例の制御システムのブ
ロツク図であり、３１，３２，３３・３４は第２
図においても示した圧力制御装置３１・温度制御
装置３２・主制御装置３３・補助記憶装置３４を
各々示している。尚、第３図では射出装置１や方
向切り換え弁４３を制御する為の系は省略してい
る。 本実施例では、圧力制御装置３１及び温度制御
装置３２は各々指令値追従式のフイードバツク制
御をするものを想定しており、この指令値は主制
御装置３３によつてソフトウエアで設定される様
になされている。 即ち、主制御装置３３はCPU３３ａ・メモリ
３３ｂの他に温度設定器３３ｃ・温度入力部３３
ｄ・圧力設定器３３ｅ・圧力入力部３３ｆ及びカ
ウンタ３３ｇを（又は、これらの機能手段を）有
している。 先ず、温度設定器３３ｃ及び温度入力部３３ｄ
は共にレジスタ機能を有し、温度設定器３３ｃに
は指令温度がCPU３３ａにより書き込まれ、又、
温度入力部３３ｄには温度の現在値が温度制御装
置３２から書き込まれ、CPU３３ａにフイード
バツクされる。 又、圧力設定器３３ｅ及び圧力入力部３３ｆも
共にレジスタ機能を有し、圧力設定器３３ｅには
指令圧力がCPU３３ａにより書き込まれ、又、
圧力入力部３３ｆには圧力の現在値が圧力制御装
置３１から書き込まれ、CPU３３ａにフイード
バツクされる。 そして、CPU３３ａは温度入力部３３ｄから
フイードバツクされた温度の現在値及び圧力入力
部３３ｆからフイードバツクされた圧力の現在値
を監視しながら、指令値列（指令温度列及び指令
圧力列）を時間順次に更新し、更新された指令値
列を温度設定器３３ｃ及び圧力設定器３３ｅに対
して設定していく。 次ぎに、圧力制御装置３１はデジタル−アナロ
グ変換器３１ａ・差動アンプ３１ｂ・ドライバ３
１ｃ・アナログ−デジタル変換器３１ｄを有して
おり、又、４１は第１図において示した圧力制御
弁４１（詳細には圧力制御弁のソレノイド）を、
PSも第１図において示した圧力センサを各々示
す。 尚、図中ではドライバ３１ｃのバイアス電源は
省略している。 先ず、デジタル−アナログ変換器３１ａは主制
御装置３３の圧力設定器３３ｅに設定された指令
圧力をアナログ電圧に変換するものであり、アナ
ログ電圧に変換された指令圧力は差動アンプ３１
ｂの正相入力に加えらている。そして、この差動
アンプ３１ｂの逆相入力には圧力センサPSから
フイードバツクされる現在圧力が加えられてい
る。 従つて、差動アンプ３１ｂの出力電圧は指令圧
力と現在圧力の差に対応したレベルになり、この
差動アンプ３１ｂの出力電圧に対応してドライバ
３１ｃとソレノイド４１に流れる駆動電流が制御
される。 又、圧力センサPSが検出した現在圧力はアナ
ログ−デジタル変換器３１ｄで符号化されて主制
御装置３３の圧力入力部３３ｆに入力される様に
なされている。 次ぎに、温度制御装置３２はデジタル−アナロ
グ変換器３１ａ・差動アンプ３２ｂ・ドライバ３
２ｃ・アナログ−デジタル変換器３２ｄを有して
おり、又、４は第１図において示したヒータを、
TSも第１図において示した温度センサを各々示
す。 尚、図中ではドライバ３２ｃのバイアス電源は
省略している。 先ず、デジタル−アナログ変換器３２ａは主制
御装置３３の温度設定器３３ｅに設定された指令
温度をアナログ電圧に変換するものであり、アナ
ログ電圧に変換された指令温度は差動アンプ３２
ｂの正相入力に加えられている。そして、この差
動アンプ３２ｂの逆相入力には温度センサTSか
らフイードバツクされる現在温度が加えられてい
る。 従つて、差動アンプ３２ｂの出力電圧は指令温
度と現在温度の差に対応したレベルになり、この
差動アンプ３２ｂの出力電圧に対応してドライバ
３２ｃとヒータ４に流れる駆動電流が制御され
る。 又、温度センサTSが検出した現在温度はアナ
ログ−デジタル変換器３２ｄで符号化されて主制
御装置３３の温度入力部３３ｄに入力される様に
なされている。 それでは、上記事項及び第４図に示すフローチ
ヤートを参照して本実施例の動作を説明しよう。 尚、以下に述べる動作例は、そのガラス転位点
の近傍の動的剛性率が特異的に変動する温度領域
〔〕が130℃〜110℃の範囲にある樹脂を材料と
して使用した例を示しており、溶融状態にある樹
脂を温度領域〔〕の直前温度である140℃迄は
約100秒間で急速冷却し、130℃〜110℃の動的剛
性率が特異的に変動する領域では約500秒を費や
して、20段階のステツプで冷却するとともに、冷
却に伴う動的剛性率の増加を相殺して一定の動的
剛性率を維持する様に加圧力を制御し、しかる後
に取り出し温度まで急速に冷却する様にした例を
示している。 先ず、システム起動後ホツパ１ａから投入され
た材料樹脂は、射出シリンダ１ｂ内において加熱
溶融される。 又、CPU３３ａは140℃という温度を温度設定
器３３ｃに設定し、温度入力部３３ｄからフイー
ドバツクされる現在温度を監視する。 温度設定器３３ｃにセツトされた140℃という
温度はデジタル−アナログ変換器３２ａでアナロ
グ電圧に変換されて差動アンプ３２ｂに加えら
れ、差動アンプ３２ｂはこの指令温度と現在温度
の差に対応する電圧をドライバ３２ｃに加えて、
ヒータ４の駆動電流を制御する。 そして、キヤビテイ２ｊ内の温度は温度センサ
TSによつて差動アンプ３２ｂの逆相入力にフイ
ードバツクされて、差動アンプ３２ｂの出力電圧
としてヒータ４の駆動電流に反映されるので、温
度センサTSが検出する現在温度は指令温度に追
従する。 又、この温度センサTSが検出した現在温度は
アナログ−デジタル変換器３２ｄによつて符合化
されて主制御装置３３の温度入力部３３ｄに加え
られる。 そして、CPU３３ａは、温度入力部３３ｄに
加えられた現在温度が指令温度である140℃にな
ると射出装置１に起動をかけ、溶融された樹脂を
射出孔１ｃからキヤビテイ２ｊ内に射出させる。
そしてこの時点では圧力設定器３３ｅの指令圧力
は０であるので、射出された樹脂圧によりピスト
ン２ｅは後退する。そして、この射出処理が完了
すると、射出装置１側の図示せぬ制御装置によつ
て射出孔１ｃは遮蔽される。 引き続いて、CPU３３ａは圧力設定器３３ｅ
に1750Kgｆ／cm²という圧力を設定するとともに、
圧力保持時間の計時を開始する。尚、この計時動
作は主制御装置３３内にタイマを設けても良い
し、又、CPU３３ａのタイマ機能を使用しても
よい。 さて、この様にして圧力設定器３３ｅにセツト
された1750Kgｆ／cm²という圧力はデジタル−アナ
ログ変換器３１ａでアナログ電圧に変換されて差
動アンプ３１ｂに加えられ、差動アンプ３１ｂは
この指令圧力と現在圧力の差に対応する電圧をド
ライバ３１ｃに加えて、圧力制御弁４１の励磁電
流を制御する。 そして、この時点では方向切り換え弁４３は型
締シリンダ２ｄの前進方向に切り換えられてお
り、ポンプＰにより組み上げた作動油によつてピ
ストン２ｅは、そのアドバンスエンドまで前進し
て雌型２ｈ雄型２ｇとの外周の端面が接触し、キ
ヤビテイ２ｊ内圧力は1750Kgｆ／cm²に上昇する。 又、射出シリンダ１ｂからキヤビテイ２ｊ内に
溶融された樹脂が射出されることにより、キヤビ
テイ２ｊ内の温度は上昇するが、キヤビテイ２ｊ
内の温度は温度センサTSによつて差動アンプ３
２ｂの逆相入力にフイードバツクされて、差動ア
ンプ３２ｂの出力電圧としてヒータ４の駆動電流
に反映されるので、温度センサTSが検出する現
在温度は指令温度である140℃に追従し、キヤビ
テイ２ｊ内の樹脂は冷却される。この樹脂の冷却
に伴つてキヤビテイ２ｊ内の圧力は減少するが、
この時点では雄型２ｇと雌型２ｈの端面は接触し
ているので、キヤビテイ２ｊ内の容積はシリンダ
２ｄの圧力にかかわりなく一定であり、キヤビテ
イ２ｊ内の樹脂は0.839という一定の比容積を保
つて冷却される。 又、温度センサPSによつて検出された現在温
度はアナログ−デジタル変換器３２ｄによつて符
号化されて、主制御装置３３の温度入力部３３ｄ
に記憶される。 一方、CPU３３ａは温度入力部３３ｄにフイ
ードバツクされた現在温度を監視しており、樹脂
の射出後の現在温度が140℃になると、計時開始
後100秒の保持時間が経過した後にガラス転位点
の直前の温度である130℃という温度を温度設定
器３３ｃに設定するとともに、圧力保持時間の計
時を再度開始し、引続き温度入力部３３ｄからフ
イードバツクされる現在温度を監視する。 温度設定器３３ｃに130℃という温度が新たな
指令値として設定されることにより、差動アンプ
３２ｄの出力はマイナスになり、ヒータ３２ｃの
駆動電流を減少させるので、キヤビテイ２ｊ内温
度は低下し、温度センサTSが検出した現在温度
は新たな指令値に追従する。即ち、温度制御装置
３２は全体として、温度設定器３３ｃに設定され
ている最新の指令値に追従する様に作動し、現在
温度を主制御装置３３の温度入力部３３ｄに遂次
書き込む。 そして、CPU３３ａは温度入力部３３ｅに書
き込まれた現在温度が130℃になると、樹脂温度
が130℃の時の動的剛性率に対応した860Kgｆ／cm²
という指令圧力を圧力設定器３３ｅに設定する。
従つて、圧力制御装置３１はキヤビテイ２ｊ内の
圧力が新たな指令圧力である860Kgｆ／cm²になる
様に作動し、圧力センサPSが検出した現在圧力
を圧力入力部３３ｆに書き込む。 そして、CPU３３ａは圧力入力部３３ｆに書
き込まれた現在圧力が860Kgｆ／cm²になると、計
時開始から25秒経過した後に、以下に詳述する様
にして、材料樹脂の動的剛性率が特異的に変動す
る110℃迄の温度領域を500秒という長時間を費や
して、材料樹脂の冷却をするとともに、冷却に伴
う動的剛性率の変化に対応してキヤビテイ２ｊ内
の圧力を制御する。 より詳細には、CPU３３ａはカウンタ３３ｇ
（初期状態においてカウンタ３３ｇの計数値は０
になつている。）を１加算する。 尚、このカウンタ３３ｇはガラス転位点の近傍
の動的剛性率が特異的に変化する130℃〜110℃の
温度領域を細分化した、冷却・減圧ステツプの回
数をカウントするためのものであり、従つて、現
在の動作例（即ち、ガラス転位点の近傍を20ステ
ツプで冷却する場合）ではカウンタ３３ｇは最終
的に20カウントすることになる。尚、以下におい
てカウンタ３３ｇの計数値をＮ（Ｎは１〜20の自
然数）と表示する。 さて、この様にしてカウンタ３３ｇを１加算し
た後に、CPU３３ａは温度設定器３３ｃの指令
値を更新し、（130−１×Ｎ）℃という温度をセツ
トし、新たな計時動作を開始する。 尚、（130−１×Ｎ）℃という温度は130℃〜110
℃に至る20℃の間を20ステツプで冷却させるため
に（即ち、１ステツプにつき１℃冷却するため
に）算出されたものであり、細分化されたステツ
プ数やガラス転位点の範囲によつてこの減算する
値が変動することはいうまでもない。 そして、この様にして温度設定器３３ｃの指令
温度が更新されると、温度制御装置３２は、全体
として温度センサTSによつて検出される樹脂の
現在温度がこの新たに更新された指令温度に追従
する様に作動し、やがて温度センサTSが検出す
る現在温度は（130−１×Ｎ）℃という値を示し、
この値がアナログ−デジタル変換器３２ｄを介し
て、主制御装置３３の温度入力部３３ｄに与えら
れる。 そして、CPU３３ａは温度入力部３３ｄに書
き込まれた現在温度が（130−１×Ｎ）℃を示す
と、温度が（130−１×Ｎ）℃の時の樹脂の動的
剛性率に対応した圧力である（860−38N）Kg
ｆ／cm²という値を圧力設定器３３ｅに設定し、圧
力制御装置３１は全体として圧力センサPSによ
つて検出される現在圧力が新たに設定された指令
圧力に追従する様に作動し、やがて圧力センサ
PSが検出する現在圧力は（860−38N）Kgｆ／cm²
という値を示し、この値がアナログ−デジタル変
換器３１ｄを介して、主制御装置３３の圧力入力
部３３ｆに書き込まれる。 尚、ここで（860−38×Ｎ）Kgｆ／cm²という圧
力は樹脂が130℃の時の動的剛性率に対応した860
Kgｆ／cm²という圧力から樹脂が110の時の動的剛
性率に対応した100Kgｆ／cm²という圧力までの760
Kgｆ／cm²の間を20ステツプで減圧するために（即
ち、１ステツプで38Kgｆ／cm²減圧するために）算
出されたものであり、細分化されたステツプ数や
ガラス転位点の周囲によつてこの減算する値が変
動することはいうまでもない。 CPU３３ａは圧力入力部３３ｆに書き込まれ
た現在圧力が（860−38×Ｎ）Kgｆ／cm²という値
を示すと、上記新たな計時動作の開始後25秒が経
過した後に次のステツプに進み、以後カウンタ３
３ｇの計数値が20を示す迄、上記動作を繰り返
す。 尚、この25秒という保持時間はガラス転位点の
近傍を通過する500秒の時間を20ステツプに分割
することにより算出される時間であり、ガラス転
位点を通過するのに要する時間やその間のステツ
プ数が変更すれば、これに伴つて変更されること
はいうまでもない。 更に、本動作例では指令温度を−１℃の等差数
列的に更新するとともに、指令圧力に関しても−
38Kgｆ／cm²の等差数列的に更新する様にした例を
示しているが、これはガラス転位点の近傍の温度
領域において、温度を等差数列的に変化させた時
に、冷却に伴う動的剛性率に反比例した圧力制御
をするためには圧力も等差数列的に変化させるこ
とが要求される様な樹脂を使用した場合を想定し
たものであり、樹脂の性質によつては温度の変化
率に対する圧力の変化率の関数が変動することも
十分に考えられ。 この様に本実施例では材料樹脂固有のガラス転
位点の近傍の動的剛性率が特異的に変動する温度
領域を、１ステツプにつき25秒の20ステツプ（即
ち、合計500秒）という長時間をかけて、しかも
少なくとも３チヤネル以上の温度フイードバツク
系を使用して冷却しているので、キヤビテイ２ｊ
内の材料樹脂各部の温度差を極めて少ないものと
することができる。 従つて、成形品はその各部が概ね均一な動的剛
性率を維持しながら冷却固化されることになり、
その間の加圧力分布の差による分子間密度の差を
極小ならしめることが可能となる。 更に、本実施例ではこの温度領域において、加
圧力を冷却に伴う動的剛性率に略反比例する様に
制御するので、加圧に伴う塑性変形も有効に防止
され、しかも、上記の様にこの温度領域を十分な
時間をかけて冷却しているので、加圧力制御用の
サーボ系（即ち、圧力制御装置３１）も十分に追
従することができる。 そして、上記20段階の冷却・減圧ステツプが終
了して、カウンタ３３ｇの計数値が20に達する
と、CPU３３ａは次ぎに説明する様に、樹脂を
取出温度で100秒間保圧する。 即ち、CPU３３ａは温度設定器３３ｃに取出
温度である100℃という値をセツトするとともに、
圧力設定器３３ｅに40Kgｆ／cm²という値をセツト
し、新たな計時動作を開始する。 そして、上述の様に温度制御装置３２は温度セ
ンサTSが検出する現在温度が新たな指令温度で
ある100℃に追従する様に、又、圧力制御装置３
１は圧力センサPSが検出する現在圧力が新たな
指令圧力である40Kgｆ／cm²に追従する様に作動す
る。 そして、現在温度は温度入力部３３ｄを介し
て、又、現在圧力は圧力入力部３３ｆを介して、
各々CPU３３ａにフイードバツクされ、CPU３
３ａは温度入力部３３ｄが示す現在温度が100℃
になり、圧力入力部３３ｆが示す現在圧力が40Kg
ｆ／cm²になると新たな計時動作開始後100秒が経
過した時に、方向切り換え弁４３を作動させてピ
ストン２ｅを型締シリンダ２ｄ内に後退させ、成
形品を取り出す。 そして、製品取り出しに伴い、製品は加圧力の
減少により一時的に緊張するが、その後冷却に伴
つて常温・常圧時において比容積に戻る。 そして、所望される個数の製品を成形するまで
上記動作を繰り返す。 尚、本発明の射出圧縮成形方法は、熱可塑性材
料固有のガラス転位点の近傍の動的剛性率が特異
的に変動する温度領域において、成形品各部の温
度ムラが生じない様に、自然放熱時間よりも十分
に長い時間をかけて前記熱可塑性材料を冷却する
とともに、その冷却により増加する熱可塑性材料
の動的剛性率に略反比例した加圧力を加えること
を本質とするものであり、又、本発明の射出圧縮
成形装置はキヤビテイ内温度を指令温度に追従さ
せる温度制御手段と、キヤビテイ内圧力を指令圧
力に追従させる圧力制御手段とを各々独立して備
えるとともに、ガラス転位点の近傍の動的剛性率
が特異的に変動する温度領域において、少なくと
も該熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長
い時間間隔で指令温度列を上記温度制御手段に順
次与える指令温度列発生手段と、該指令温度列発
生手段と連動し、前記熱可塑性材料の冷却に伴い
増加する該熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例
した前記指令温度列の各々と対応する指令圧力列
を前記圧力制御手段に順次与える指令圧力列発生
手段とを備えることを本質とするものであり、ガ
ラス転位点の範囲や通過速度、ガラス転位点の通
過ステツプ等は適宜変更することができ、又、使
用する熱可塑性材料も限定されるものではない。 又、上記ではガラス転位点の近傍の温度領域を
通過する時に等差数列的な演算により指令温度列
と指令圧力列を順次発生する様にした例を示した
が、指令温度列のデータテーブルと指令圧力列の
データテーブル（この指令圧力のデータテーブル
は使用材料毎に異なる第１図のカーブｂ上の数値
であることはいうまでもない。）をメモリ３３ｂ
内に予め用意し、ガラス転位点の温度領域を通過
する時に熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分
に長い時間間隔で上記の指令温度列を読みだして
温度制御装置３２に与えるとともに、現在温度が
指令温度に追従したことを確認してから対応する
指令圧力列を読み出して圧力制御装置３１に与え
られる様にしてもよい。 又、上記では熱可塑性材料を熱可塑性材料の一
例として使用する例を想定して説明したが、熱可
塑性の材料である限り、ガラス等であつても使用
することはいうまでもない。 更に、装置や方法の細部に多くの変更を加える
ことができることもいうまでもない。

【発明の効果】

以上説明した様に、本発明によれば、熱可塑性
材料固有のガラス転位点の近傍の動的剛性率が特
異的に変動する温度領域を、熱可塑性材料の自然
放熱時間よりも十分に長い時間をかけて冷却する
ので、成形品の各部の均一な冷却が可能となる。 従つて、成形品はその各部が概ね均一な動的剛
性率を維持しながら冷却固化されることになり、
その間の加圧力分布の差による分子間密度の差を
極めて少ないものとすることが可能となる。 更に、本発明では上記温度領域において、冷却
に伴う動的剛性率に略反比例する様に加圧力を制
御するので、加圧に伴う塑性変形や分子間密度の
不均一も有効に防止され、しかも、上記の様にこ
の温度領域を十分な時間をかけて冷却しているの
で、加圧力制御様のサーボ系も十分に追従するこ
とができる。 更に、本発明では、熱可塑性材料固有のガラス
転位点の近傍の動的剛性率が特異的に変動する温
度領域の前後の温度領域では、急速冷却が可能で
あるので、全体としての成形時間が長期化するこ
ともない。 従つて、本発明によれば、例えば非球面光学レ
ンズの様に高度な組成的均質性が要求されるとと
もに、研削成形に適合しない成形品を工業的量産
過程で成形することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱可塑性材料温度と動的剛性率の関係
及び熱可塑性材料温度と適切な加圧力の関係を示
す特性図、第２図は本発明の１実施例に係る射出
圧縮成形装置の構成図、第３図は本発明の１実施
例に係る射出圧縮成形装置の制御システムのブロ
ツク図、第４図は本発明の１実施例に係る射出成
形方法のフローチヤート。 １…射出装置、１ａ…ホツパ、１ｂ…射出シリ
ンダ、２…型締装置、２ｂ…可動ダイプレート、
２ｄ…型締シリンダ、２ｇ…雄型、２ｈ…雌型、
２ｊ…キヤビテイ、３１…圧力制御装置、３２…
温度制御装置、３３…主制御装置、３３ａ…
CPU、３３ｂ…メモリ、３３ｃ…温度設定器、
３３ｄ…温度入力部、３３ｅ…圧力設定器、３３
ｆ…圧力入力部、３３ｇ…カウンタ、４…ヒー
タ、４１…圧力制御弁、TS…温度センサ、PS…
圧力センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤビテイ内に溶融されて射出された熱可塑
   性材料が該熱可塑性材料固有のガラス転位点に至
   る以前の溶融した領域において、該熱可塑性材料
   を保圧状態を維持して該熱可塑性材料固有のガラ
   ス転位点の近傍に至る以前の温度まで冷却する第
   １のプロセスと、 前記熱可塑性材料が該熱可塑性材料固有のガラ
   ス転位点の近傍のその動的剛性率が特異的に変動
   する領域において、該熱可塑性材料を、少なくと
   も該熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長
   い時間をかけて冷却するとともに、その冷却によ
   る該熱可塑性材料の動的剛性率の増加を相殺して
   該熱可塑性材料が一定の動的剛性率を維持する様
   に減圧する第２のプロセスと、 前記熱可塑性材料が該熱可塑性材料固有のガラ
   ス転位点を通過した領域において、該熱可塑性材
   料を保圧状態を維持して取り出し温度まで冷却す
   る第３のプロセスと、 を有する射出圧縮成形方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の射出圧縮成形方
   法において、 前記第１のプロセス及び前記第３のプロセスを
   前記第２のプロセスよりも時間的に十分に短くし
   たことを特徴とする射出圧縮成形方法。 ３ 指令温度が設定されると、キヤビテイ内温度
   を前記指令温度に追従させる様に制御する温度制
   御手段と、 指令圧力が設定されると、キヤビテイ内圧力を
   前記指令圧力に追従させる様に制御する圧力制御
   手段と、 前記キヤビテイ内に溶融されて射出された熱可
   塑性材料固有のガラス転位点に至る以前の温度領
   域に属する少なくとも１以上の第１の指令温度列
   を発生する第１の指令温度列発生手段と、 該第１の指令温度列発生手段と連動し、前記キ
   ヤビテイ内に射出された熱可塑性材料の比容積が
   当該熱可塑性材料の常温且つ常圧時における比容
   積と略一致する様な少なくとも１以上の第１の指
   令圧力列を発生する第１の指令圧力列発生手段
   と、 前記熱可塑性材料固有のガラス転位点の近傍の
   その動的剛性率が特異的に変動する温度領域に属
   する第２の指令温度列を、少なくとも該熱可塑性
   材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間間隔で
   順次発生する第２の指令温度列発生手段と、 該第２の指令温度列発生手段と連動し、前記熱
   可塑性材料の冷却による該熱可塑性材料の動的剛
   性率の増加を相殺して該熱可塑性材料が一定の動
   的剛性率を維持する前記第２の指令温度列の各々
   と対応する第２の指令圧力列を発生する第２の指
   令圧力列発生手段と、 前記熱可塑性材料固有のガラス転位点を通過し
   た以後の温度領域に属する最終的には当該熱可塑
   性材料の取り出し温度に相当する少なくとも１以
   上の第３の指令温度列を発生する第３の指令温度
   列発生手段と、 該第３の指令温度列発生手段と連動し、最終的
   には当該熱可塑性材料の保圧圧力に相当する少な
   くとも１以上の第３の指令圧力列を発生する第３
   の指令圧力列発生手段と、 を有することを特徴とする射出圧縮成形装置。