JPH06226806A - 射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形サイクルを短縮する。 【構成】 型閉工程中、固定型51と可動型52とが接した
時点で、射出工程を開始する。この時点では、型閉装置
５により固定型51と可動型52とに加えられる型締力はま
だほとんどない。しかし、射出工程の初期には、キャビ
ティ内に入った樹脂が固定型51と可動型52とを開く力は
まだ小さく、問題はない。樹脂が固定型51と可動型52と
を開く力が大きくなったときには、型締力は十分に大き
くなっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、樹脂の射出成形方法に
係わり、特に、型閉工程および射出工程を含めた工程の
制御に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形においては、型
閉、射出、保圧、計量、冷却、型開の各工程が行われ
る。型閉工程では、固定型と可動型とを互いに閉じ、さ
らに、これら固定型と可動型とに所定の型締力を加え
る。型閉工程の次の射出工程では、型閉された固定型と
可動型との間に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を充
填する。この射出工程においては、高圧で溶融樹脂がキ
ャビティ内に充填され、その結果、固定型と可動型とに
も高圧がかかるので、その圧力に抗して固定型と可動型
とを確実に閉じた状態に保持するために、前述のように
固定型と可動型とに所定の型締力を加えておかなければ
ならない。型閉工程において、固定型と可動型とは、通
常、はじめ高速で閉じ、ついで低速で閉じて所定の型締
力まで到達させる。はじめ高速で閉じるのは、成形サイ
クルを短くするためであり、型閉の速度を落とすのは、
異物の挟み込みなどの異常に対処し、また、最終的に十
分な型締力を生じさせるためである。なお、キャビティ
内で硬化した樹脂である製品を取り出すための型開工程
においては、逆に、固定型と可動型とをはじめ低速で開
き、ついで高速で開く。そして、従来は、型締終了後す
なわち固定型と可動型とに所定の型締力が加えられた状
態になった後、さらに、安全のための 0.1〜 0.2秒の遅
延時間を経て、射出工程を開始していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記従来の方
法では、型締が終了してから射出工程を開始していたた
め、成形サイクルが長くなり、生産性が悪い問題があっ
た。

【０００４】本発明は、このような問題点を解決しよう
とするもので、従来の成形機や金型に特別な構造を加え
ることなく、かつ、成形に支障をきたすことなく、成形
サイクルを短縮することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の射出成形方法
は、前記目的を達成するために、複数の金型部材を開閉
させるとともに閉じた金型部材に所定の型締力を与える
型閉装置と、閉じた金型部材間に形成されるキャビティ
内に可塑状態の樹脂を送り出す射出装置とを備えた成形
機を用い、複数の金型部材を閉じ、さらにこれら金型部
材に型締力を加える型閉工程と、閉じた金型部材間に形
成されたキャビティ内に可塑状態の樹脂を送り出す射出
工程とを有し、型閉工程中、複数の金型部材がほぼ接し
た後であって、かつ、金型部材に加えられる型締力が前
記所定の型締力に達する前に射出工程を開始するもので
ある。

【０００６】

【作用】本発明の射出成形方法では、型閉工程中、複数
の金型部材がほぼ接した後であって、かつ、金型部材に
加えられる型締力が所定の型締力に達する前に射出工程
を開始するが、キャビティ内に樹脂が満たされていない
射出工程のはじめの段階では、もともと樹脂から金型部
材に加わる圧力は低いので、型締力が所定の型締力に達
していなくても問題はなく、樹脂圧により金型部材が開
いたりはしない。また、キャビティ内に樹脂が満たされ
ていくのに伴い、この樹脂から金型部材に加わる圧力も
大きくなっていくが、この段階では、型閉装置により金
型部材に加えられる型締力は所定の型締力に達してお
り、強い樹脂圧により金型部材が開くことが防止され
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。まず、使用する成形機の構成を説
明する。この射出成形機は、インラインスクリュー方式
のものである。図３において、１は固定側プラテン、２
はタイバー、３は可動側プラテン、４は基盤である。可
動側プラテン３は、型閉装置５の駆動によりタイバー２
に沿って移動し、前記固定側プラテン１に対して接近お
よび離反するものである。前記型閉装置５は、サーボモ
ーター６により駆動されるトグル機構７と、前記基盤４
に設けられタイバー２に作用する油圧駆動機構８とから
なっている。前記サーボモーター６には、その制御のた
めに、コンピューターなどからなる制御手段９が駆動手
段10を介して接続されている。また、前記油圧駆動機構
８も、その制御のために、駆動手段11を介して制御手段
９に接続されている。

【０００８】つぎに、射出装置20の構成を説明する。21
は内部が樹脂溜め部をなす加熱シリンダーで、この加熱
シリンダー21は、固定側プラテン１に対して可動側プラ
テン３と反対側に位置しており、ノズル22を左側先端部
に有している。そして、このノズル22には、これを開閉
するロータリーバルブ23が設けられている。このロータ
リーバルブ23は、図３に詳しく示すように、円柱形状に
なっていて、ノズル22内の樹脂通路24中に形成された弁
座25に回転摺動自在に嵌合されており、径方向に貫通し
た通孔26を有している。そして、油圧駆動され、鎖線で
示すように樹脂通路24と通孔26とが連なって開き、実線
で示すように90°回転して閉じるものである。また、加
熱シリンダー21には、バンドヒーター27が外周面に設け
られているとともに、ホッパー28が右部上側に設けられ
ている。そして、前記加熱シリンダー21内には、押圧部
材としてのスクリュー29が図示左右方向へ摺動自在に嵌
合されている。このスクリュー29は、歯車列30を介して
モーター31の出力軸に軸方向へは移動可能に連結されて
おり、このモーター31により回転駆動されるものであ
る。また、前記スクリュー29は、スラストベアリング32
を介してスライダー33に回転自在に連結されているが、
このスライダー33にボールスクリューねじ34が螺貫され
ている。このボールスクリューねじ34は、歯車列35を介
してサーボモーター36の出力軸に連結されている。この
構成により、サーボモーター36の出力軸が回転すると、
この回転が歯車列35を介してボールスクリューねじ34に
伝達されるとともに、このボールスクリューねじ34の回
転に伴い、スライダー33とともにスクリュー29が前進ま
たは後退するものである。前記モーター31，36には、そ
の制御のために、前記制御手段９が駆動手段37，38を介
してそれぞれ接続されている。また、前記スラストベア
リング32部分には、スクリュー29に加わる圧力を検出す
るためのロードセル39が組み込まれており、このロード
セル39には、前記制御手段９が検出手段40を介して接続
されている。そして、前記スクリュー29の前進および後
退は、サーボモーター36の回転に基づいて検出されるス
クリュー29の位置および速度に応じて制御されるか、あ
るいは、ロードセル39により検出される圧力と時間とに
応じて制御されるようになっている。

【０００９】つぎに、金型50の構成について、図３を参
照しながら説明する。この金型は、ホットランナー金型
50であり、前記固定側プラテン１に取り付けられる固定
型51と、前記可動側プラテン３に取り付けられる可動型
52とからなっており、ＶＨＳビデオテープのカセットハ
ーフを成形するものである。そして、型閉装置５の駆動
により、金型部材である固定型51と可動型52とが可動側
プラテン３の移動に伴って開閉し、型閉時に固定型51と
可動型52との間に製品形状のキャビティ53を形成するも
のである。これとともに、固定型51と可動型52とは、型
閉装置５により閉じた状態で所定の、例えば150tの型締
力を与えられるものである。前記固定型51は、キャビテ
ィ53を形成する固定側型板54の背面に受け板55，56およ
びスペーサーブロック57を介して固定側取付板58が固定
されており、これら受け板56と固定側取付板58との間に
マニホールド59が設けられている。そして、固定側取付
板58には、前記成形機のノズル12が接続されるスプルー
ブッシュ60が貫通状態で固定されており、このスプルー
ブッシュ60の内部がスプルー61になっている。なお、ス
プルーブッシュ60の周囲にはヒーター62が設けられてい
る。また、前記マニホールド59内には、前記スプルー61
に連通するランナー63が形成されているとともに、ヒー
ター64が設けられている。さらに、固定側型板54および
受け板55，56に貫通孔65が形成されており、この貫通孔
65内に埋め込まれたブッシュ66内にスピアー67が設けら
れている。なお、前記ブッシュ65内にマニホールド59の
ランナー63が連通している。また、前記貫通孔65の先端
部がキャビティ53へ開口するゲート68になっている。一
方、前記可動型52は、キャビティ53を形成する可動側型
板69の背面に、図示していないが、受け板およびスペー
サーブロックを介して可動側取付板が固定されており、
これら受け板と可動側取付板との間に突き出し板が設け
られている。なお、前記固定型51および可動型52には、
キャビティ53を囲んで冷却水路70が形成されている。

【００１０】つぎに、前記成形機および金型50を用いた
射出成形方法について説明する。成形機側においては、
計量工程、射出工程および保圧工程が順次繰り返され
る。計量工程においては、ロータリーバルブ23がノズル
22を閉じている状態で、加熱シリンダー21内に供給され
た熱可塑性樹脂のパレットが、ヒーター27による加熱と
スクリュー29の回転に伴う剪断力とによって溶融する。
こうして溶融する樹脂は、スクリュー29が回転しながら
後退することにより、加熱シリンダー21内の先端部に所
定量溜められる。この計量工程の終了後であって、か
つ、型閉時に射出工程が行われる。この射出工程におい
ては、ロータリーバルブ23が開いた後、スクリュー29が
前進して加熱シリンダー21内の溶融樹脂がノズル22から
金型50内へと射出される。この射出工程に引き続き、保
圧工程となり、スクリュー29に対して前方へ所定の圧力
が加えられる。その後、ロータリーバルブ23が閉じ、計
量工程が再び始まる。表１に示すように、スクリュー29
は、射出工程では、速度と位置とに応じて制御され、保
圧工程では、圧力と時間とに応じて制御される。

【００１１】

【表１】

【００１２】表１において、Ｖはスクリュー29の速度、
HPは保圧力であるが、それぞれ最大速度、最大圧力の百
分率で表してある。また、位置Ｓの単位はmm、時間Ｔの
単位は秒である。計量工程の終了時点で、スクリュー29
は、S0の位置にある。射出工程では、スクリュー29の速
度が４段階に切り替わり、順次Sn（ｎ＝１，２，３，
４）の位置まで、それぞれVnの速度でスクリュー29が前
進する。また、スクリュー29がS4の位置に達すると、保
圧工程となり、Ｔ秒間、HPの圧力でスクリュー29が加圧
される。なお、図１にも示してあるように、射出工程
は、約0.75秒で終了する。また、この射出工程の終了か
ら0.2 秒後にロータリーバルブ23が閉じる。さらに、ロ
ータリーバルブ23が閉じてから0.3 秒後に計量工程が始
まる。

【００１３】金型50の方は、成形機の型閉装置５によ
り、射出工程に先立って型閉工程が行われる。この型閉
においては、固定型51に対する可動型52の速度が次第に
遅くなっていく。その設定は、段階的に最大速度の70
％、60％、40％である。その際、まずトグル機構７によ
り固定型51に対して可動型52がおおむね閉じられる。つ
いで、油圧駆動機構８により、樹脂圧に抗せる十分な例
えば150tの型締力が固定型51および可動型52に加えられ
る。時間的には、図１に示すように、型閉の開始から
0.6秒で可動型52は固定型51に接する（金型タッチ）。
この時点では、単に接しているのみであって、型締力は
生じていない。それからさらに 0.3秒経った時点で、最
終的な所定の型締力に到達する。そして、射出工程は、
型閉の開始から0.6秒後の金型タッチの時点で始まる。
この射出工程において、成形機のノズル23から射出され
た溶融樹脂は、スプルー61、マニホールド59のランナー
63、スピアー67の周囲を順次通って、ゲート68からキャ
ビティ53内に流入する。射出工程の間に、このキャビテ
ィ53内に溶融樹脂が充填される。射出工程に引き続く保
圧工程においては、金型50内の樹脂に圧力が加えられる
ことにより、キャビティ53からの溶融樹脂の逆流が防止
されるとともに、樹脂の冷却、硬化に伴う収縮分の樹脂
がキャビティ53内に補われる。そして、キャビティ53内
の樹脂すなわち製品が十分に冷却、硬化した後、型開が
行われ、製品が取り出される。なお、成形機側で、型開
の直前に一定時間ロータリーバルブ23が開き、サックバ
ックが行われる。図２には、１成形サイクルを通じての
ロータリーバルブ23の開閉のタイミングを示してある。
そして、１成形サイクルの時間は、約13秒になる。ま
た、全工程を通じて、ヒーター62，64の加熱により、金
型50のスプルー61、ランナー63および貫通孔65内の樹脂
は、常時溶融状態に保たれる。

【００１４】ところで、前述のように射出工程は、固定
型51および可動型52に最終的な所定の型締力が加えられ
る前に始まるが、キャビティ53内に樹脂が満たされてい
ない射出工程の始めの段階においては、樹脂から固定型
51および可動型52に加わる圧力は低く、樹脂圧により固
定型51および可動型52が互いに開くのを防ぐために大き
な型締力は必要ないので、実際固定型51と可動型52とが
開いたりせず、型締終了前に射出工程を始めても問題は
ない。これに対して、キャビティ53内に樹脂が満たされ
ていくのに従い、樹脂が固定型51および可動型52を開く
ように作用する力が大きくなっていくが、その段階で
は、型締が既に終了しており、固定型51および可動型52
に十分な型締力が加えられているので、強い樹脂圧に抗
して、固定型51と可動型52とが開くことが確実に防止さ
れる。

【００１５】また、保圧工程の開始からロータリーバル
ブ23が閉じるまでの間は、成形機のスクリュー29により
直接金型50内の溶融樹脂が加圧されるが、ロータリーバ
ルブ23が閉じてからは、スクリュー29による直接の加圧
は効かなくなる。ロータリーバルブ23が閉じる時点で
は、ゲート68部を含めて、キャビティ53内の樹脂は、ま
だ硬化はしておらず、保圧工程の途中である。しかしな
がら、保圧工程の開始からロータリーバルブ23が閉じる
までの間において、スクリュー29の加圧により、金型50
内のマニホールド59のランナー63を中心とした樹脂通路
内の溶融樹脂の圧力が十分に高まる。そして、ロータリ
ーバルブ23が閉じた後は、前述のようにランナー63など
の内部の樹脂圧が十分高く保たれていることにより、キ
ャビティ53内の樹脂の硬化に伴う収縮分の樹脂が貫通孔
65内からキャビティ53内へ補われることになる。

【００１６】こうして、前記実施例の構成によれば、型
締終了前の金型タッチの時点で射出工程を開始すること
により、型閉開始から射出工程開始までの時間が従来よ
り 0.4秒短くなり、成形サイクルを短縮できる。それに
加えて、保圧工程の途中から計量工程を始めることによ
り、他の条件が同じ従来の方法で19秒ほどかかっていた
１成形サイクルの時間を14秒程度まで大幅に短縮でき
る。しかも、既に説明したように、型締終了前の金型タ
ッチの時点で射出工程を開始しても、成形に支障をきた
すことはない。そして、このような時間短縮は、従来の
成形機や金型に特別な構造を加えることなく可能であ
る。

【００１７】なお、本発明は、前記実施例に限定される
ものではなく、種々の変形実施が可能である。例えば、
各工程の時間、型締力、スクリューの位置や速度、保圧
力の設定などは、成形される製品や他の条件に応じて、
当然変わってくる。また、前記実施例では、型開工程か
ら型閉工程までの間、ロータリーバルブ23を閉じていた
が、図５に示すように開いたままでもよい。さらに、金
型や成形機は、前記実施例のものに限らない。例えば、
成形機は、前記実施例のようなインラインスクリュー方
式のものの他、プリプラ方式のものなどでもよい。ま
た、型閉装置も、前記実施例のような機械・油圧併用式
のものに限らず、油圧駆動による直圧型のもの、ダブル
トグル型のものなど任意のものでよい。さらに、金型
も、スピアーシステムのものの他、バルブシステムのも
のなども可能である。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、型閉工程中、複数の金
型部材がほぼ接した後であって、かつ、金型部材に加え
られる型締力が所定の型締力に達する前に射出工程を開
始するので、従来の成形機や金型に特別な構造を加える
ことなく、かつ、射出工程のはじめの段階ではもともと
大きな型締力が不要であることから、成形に支障をきた
すこともなく、成形サイクルを短縮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すもので、型閉から計量
までの工程を示すタイミングチャートである。

【図２】同上バルブの開閉のタイミングチャートであ
る。

【図３】同上射出成形機の概略説明図である。

【図４】同上金型の断面図である。

【図５】本発明の他の実施例におけるバルブの開閉のタ
イミングチャートである。

【符号の説明】

５ 型締装置 20 射出装置 51 固定型（金型部材） 52 可動型（金型部材） 53 キャビティ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の金型部材を開閉させるとともに閉
   じた金型部材に所定の型締力を与える型閉装置と、閉じ
   た金型部材間に形成されるキャビティ内に可塑状態の樹
   脂を送り出す射出装置とを備えた成形機を用い、複数の
   金型部材を閉じ、さらにこれら金型部材に型締力を加え
   る型閉工程と、閉じた金型部材間に形成されたキャビテ
   ィ内に可塑状態の樹脂を送り出す射出工程とを有し、型
   閉工程中、複数の金型部材がほぼ接した後であって、か
   つ、金型部材に加えられる型締力が前記所定の型締力に
   達する前に射出工程を開始することを特徴とする射出成
   形方法。