JPH06254928A - 射出成形開始方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ショートショットあるいはゲート詰まりを生
ずることなく射出成形金型を立ち上げること。 【構成】 まず、スプル１２およびホットランンーブロ
ック１０のヒートアップを開始する（ステップ１０
０）。次に、スプル１２のヒートアップが終了し、ホッ
トランナーブロック１０が中間設定温度に達した後（ス
テップ１０１，１０２）、ホットランナーノズル２０の
ヒートアップを開始する（ステップ１０３）。ホットラ
ンナーブロックのヒートアップが終了し、かつ、ホット
ランナーノズルのヒートアップが終了した後（ステップ
１０４，１０５）、射出スクリュウを駆動して第１回目
のショットを実施する（ステップ１０６）。その後、射
出キャビティ型４０および射出コア型５０にチラー水の
供給を開始し（ステップ１０７）、プリフォームが離型
温度まで冷却された後にプリフォームの離型を行う（ス
テップ１０８）。これにより、ショートショットあるい
はゲート詰まりが生ずることなく金型の立上げが完了す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ホットランナーノズル
が常時射出キャビティ型に接触しているタイプの射出成
形装置での、射出成形開始方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の射出成形装置として、例えばホ
ットパリソン方式或いは１ステージ方式のブロー成形装
置の射出成形ステーションに用いられるプリフォームの
射出成形装置が知られている。この装置は、射出ノズル
がノズルタッチするスプルを備えたホットランナーブロ
ックと、このホットランナーブロックを経由した樹脂を
射出するホットランナーノズルと、を有し、このホット
ランナーノズルは射出キャビティ型のゲートに常に接触
している。

【０００３】そして、スプル、ホットランナーブロック
およびホットランナーノズルは、成形樹脂材料例えばポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボン
（ＰＣ）あるいはポリプロピレン（ＰＰ）等の各樹脂固
有の温度に加熱される一方で、射出キャビティ型には、
射出成形されたプリフォームを離型可能な温度に冷却す
るために冷却媒体が循環される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の射
出成形装置にて射出成形を開始する際に、射出キャビテ
ィ型内にショートショットされたり、あるいは射出キャ
ビティ型のゲート部にて樹脂が冷却固化されてゲート詰
まりが生ずることがあった。

【０００５】この原因を本発明者が追及したところ、ス
プル、ホットランナーブロックおよびホットランナーノ
ズルのヒートアップ手順、さらには射出キャビティ型の
冷却開始タイミングに起因していることが判明した。

【０００６】例えば、スプル、ホットランナーブロック
およびホットランナーノズルのヒートアップを同時に開
始すると、質量の小さなホットランナーノズルがかなり
早く昇温完了してしまう。そうすると、ホットランナー
ノズル内に残留する樹脂の膨張分は、未だ昇温が完了せ
ずかつ完全に溶融していない樹脂が残存するホットラン
ナーブロック側に移動するよりむしろ、樹脂が全く存在
しない射出キャビティ型のゲートに向けて移動すること
になる。このような樹脂の膨張分は通常の１ショット量
よりももちろん十分少ない量であり、ショートショット
となって射出キャビティ型内にて冷却固化してしまう。
また、この樹脂はゲート部にて冷却固化することでゲー
ト詰まりを生じさせる。このゲート詰まりは、射出キャ
ビティ型への冷却媒体の循環開始を、ホットランナーノ
ズルのヒートアップより早く行なうことで助長される。

【０００７】このように、一旦射出キャビティ型内にシ
ョートショットが生じた場合には、特に射出キャビティ
型と射出コア型とを型開きしてリップ型にてそのリップ
部を保持してプリフォームを離型する射出成形装置で
は、ショートショットしたプリフォームがリップ型に保
持されずキャビティ型内に残存してしまう。従って、シ
ョートショットの場合もゲート詰まりの場合も、加熱し
たロッドなどを射出キャビティ型のゲートに挿入して樹
脂の通り道を開ける直す作業が必要であった。この作業
は、狭い領域に手を挿入する繁雑な作業であることに加
え、加熱したロッドを金型のャビティ面に接触させて金
型を破損させてしまう恐れが多かった。

【０００８】そこで、本発明の目的とするところは、シ
ョートショットやゲート詰まりを生ずること無く射出成
形型の立上げを行なうことが可能な射出成形開始方法を
提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、冷媒通路が形
成された射出キャビティ型と、ホットランナーノズルを
備えたホットランナーブロックとを有し、ホットランナ
ーノズルが常時射出キャビティ型に接触している射出成
形装置にて、射出成形を開始するにあたり、前記ホット
ランナーブロックの加熱を開始し、前記ホットランナー
ブロックが予め定められた中間温度に達した後に、前記
ホットランナーノズルの加熱を開始し、前記ホットラン
ナーブロックおよび前記ホットランナーノズルが設定温
度に達した後に、１回目のショットを実施し、１回目の
ショット後に前記射出キャビティ型の冷却を完了するこ
とを特徴とする。

【００１０】ここで、前記ホットランナーブロックのス
プルの加熱を、前記ホットランナーブロックの加熱開始
時とほぼ同時に開始し、前記スプルが設定温度に達した
後に、前記ホットランナーノズルの加熱を開始すること
もできる。

【００１１】さらに、前記ホットランナーノズルと前記
射出キャビティ型との間に樹脂断熱層を形成した場合、
１回目のショット前の前記ホットランナーノズルの加熱
工程にて、樹脂断熱層を溶融状態に維持しておくことが
望ましい。

【００１２】

【作用】本発明では、ホットランナーブロックより後に
ホットランナーノズルのヒートアップが開始され、この
ノズルが早期にヒートアップされることがないので、ノ
ズル内にて加熱により膨張した樹脂は、既に樹脂が溶融
しているホットランナーブロック側に移動することはあ
っても、射出キャビティ型に移動することが低減する。
このため、キャビティ型側に樹脂が移動することで生ず
るショートショットが防止される。また、第１回目のシ
ョット後に射出キャビティ型の冷却が完了するようにな
っているので、第１回目のショット前あるいはショット
中にゲート詰まりが生ずることがない。

【００１３】また、スプルの加熱開始をホットランナー
ノズルの加熱開始より早く行うことで、ホットランナー
ブロック内の樹脂の膨張分をスプル側より排出できる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明をプリフォームの射出成形開始
方法に適用した一実施例について、図面を参照して具体
的に説明する。

【００１５】まず、図２および図３を参照して、本実施
例の射出成形装置の金型構造に就いて説明する。本実施
例では、樹脂入口側にスプル１２を備え、樹脂出口側に
ノズル本体２０を備えたホットランナーブロック１０
と、ノズル本体２０が常時ノズルタッチする射出キャビ
ティ型４０と、この射出キャビティ型４０に対して型締
めされてキャビティ５２を形成する射出コア型５０とを
有している。なお、図示してはいないが、射出キャビテ
ィ型４０の上方には、プリフォームのリップ部を規定す
るリップキャビティ面を備えたリップ型が配置され、こ
のリップ型は、射出成形されたプリフォームを次工程に
搬送する搬送型としても機能する。

【００１６】ホットランナーブロック１０は、スプル１
２に連通するランナー１６を有し、このランナー１６は
ノズル本体２０内に形成されたランナー２２と連通して
いる。本実施例装置では、プリフォームの同時射出成形
個数が４であり、従って１つのホットランナーブロック
１０に対して４つのノズル本体２０が配置されている。
そして、ホットランナーブロック１０に形成されたラン
ナー１６は、１つのスプル１２より４つのノズル本体２
０に至る各樹脂経路がトーナメント形状に形成され、各
樹脂通路の長さを全て等しくした、いわゆるバランス型
として構成されている。

【００１７】スプル１２，ホットランナーブロック１０
およびノズル本体２０にはそれぞれ第１，第２，第３の
ヒータ１４，１８，２６が設けられている。スプル１２
を加熱する第１ヒータ１４は、略円筒状のスプル１２の
外周面に巻回されたバンドヒータとして構成される。ホ
ットランナーブロック１０を加熱する第２ヒータ１８
は、ブロック１０内のランナー１６近接する位置に埋め
込み配置された、例えばカートリッジ式の内蔵ヒータと
して構成される。ノズル本体２０を加熱する第３ヒータ
２６は、略円筒状のノズル本体２０の外周面に巻回され
たバントヒータとして構成されている。第１，第２，第
３ヒータ１４，１８，２６は、プリフォームの成形樹脂
材料固有の成形温度条件を維持するように、例えば熱電
対での測定温度をフィードバックしてほぼ一定温度にコ
ントロールされる。なお、本実施例においては、第２，
第３ヒータ１８，２６は位相制御に従って供給電力を制
御するいわゆるＰＩＤ制御にてヒートコントロールさ
れ、第１ヒータ１４は電圧制御によってヒートコントロ
ールされている。

【００１８】さらに、本実施例ではノズル本体２０の上
面、すなわち射出キャビティ型４０と接触する領域に樹
脂断熱部３０を形成している。この樹脂断熱部３０とし
ては、ノズル本体２０の射出口２４付近に円形凹部３２
を有し、この円形凹部３２の周縁部をリング状にさらに
深く削り込んだリング状スリット部３４としている。こ
の円形凹部３２およびリング状スリット部３４内に充填
され、かつ射出キャビティ型４０からの冷却により固化
した樹脂が滞留することで、ノズル本体２０の射出口２
４を射出キャビティ型４０より断熱している。

【００１９】射出キャビティ型４０は、ノズル２０に連
通するゲート４２を有し、このゲート４２と連通したキ
ャビティ面４４を有している。このキャビティ面４４
は、射出成形されるプリフォームの外壁面を規定するも
のである。射出キャビティ型４０内部には、キャビティ
面４４付近の領域に冷却ジャケット４６が設けられてい
る。冷却ジャケット４６には給水口４８ａおよび排水口
４８ｂが連通し、バルブ４８ｃのＯＮ，ＯＦＦ制御によ
り、射出キャビティ型４０内部に冷却媒体、例えばチラ
ー水が循環供給されるようになっている。このチラー水
は冷凍機により例えば５℃〜１０℃程度に冷却され、射
出成形されたプリフォームを離型可能な温度まで冷却可
能としている。

【００２０】図２は、射出キャビティ型４０および射出
コア型５０の型締状態を示し、両金型にて規定されるキ
ャビティ５２内にゲート４２を介してプリフォーム射出
成形樹脂が充填され、プリフォームが射出成形される。

【００２１】次に、上記射出成形装置での動作を停止さ
せ、その後再度金型を立上げる射出成形開始方法につい
て、図１に示すフローチャートを参照して説明する。

【００２２】なお、本実施例においては、ホットランナ
ーブロック１０，スプル１２およびノズル本体２０は、
それぞれ最終の加熱到達温度が２７０〜２９０℃に設定
されるものとする。

【００２３】前回の射出成形停止によって、ホットラン
ナーブロック１０，スプル１２およびノズル本体２０内
にはプリフォーム成形樹脂材料が残留している。この状
態において、まず、ホットランナーブロック１０および
スプル１２のヒートアップを開始する（ステップ１０
０）。すなわち、スプル１２に巻回された第１ヒータ１
４を電圧制御により、ホットランナーブロック１０内に
設けられた第２ヒータ１８をＰＩＤ制御により、それぞ
れヒートアップを開始する。スプル１２は電圧制御のた
めヒートアップに比較的時間を要するが、ホットランナ
ーブロック１０に対して十分質量が小さいため、同時に
ヒートアッップを開始した場合には、スプル１２が最初
に最終到達温度に達する。そこで、スプル１２がヒート
アップ終了したが否かを判断する（ステップ１０１）。
ステップ１０１がＹＥＳであれば、次にホットランナー
ブロック１０が、最終到達温度である２７０〜２９０℃
に達しない中間の設定温度に達したか否かを判断する
（ステップ１０２）。

【００２４】ステップ１０２がＹＥＳであれば、次にホ
ットランナーノズル２０のヒートアップを開始する（ス
テップ１０３）。その後、ホットランナーブロック１０
のヒートアップが終了したか否かを判断している（ステ
ップ１０４）。ステップ１０４の判断がＹＥＳであれ
ば、次にホットランナーノズル２０のヒートアップが終
了したか否かを判断する（ステップ１０５）。なお、ス
テップ１０２では、中間温度以上の温度に達したか否か
を判断してもよく、このステップ１０２にてブロック１
０が最終到達温度に達したか否かを判断してもよい。こ
の場合、ステップ１０４は不要である。

【００２５】ステップ１０５の判断がＹＥＳであれば、
ホットランンーブロック１０，スプル１２およびノズル
本体２０がそれぞれプリフォーム射出成形樹脂固有の成
形温度に達したこととなり、射出スクリュウを駆動して
の第１回目のショットが可能となる。そこで、ステップ
１０６にて第１回目のショットを実施する。この第１回
目のショットの終了は、射出スクリューのポジションを
検出することで判断できる。

【００２６】この第１回目のショットの実施により、ホ
ットランナーブロック１０，スプル１２およびノズル本
体２０内に残存していた樹脂がノズル本体２０を介して
射出キャビティ型４０側に射出され、プリフォームが射
出成形される。この第１回目のショット時には、射出キ
ャビティ型４０の冷却が行われていないため、ゲート４
２にてゲート詰まりが生ずることはなく、樹脂は円滑に
キャビティ５２内に射出される。また、樹脂断熱部３０
内の樹脂も溶融状態であり、射出キャビティ型４０によ
り未だ冷却されていないので、樹脂の充填が円滑に行わ
れる。さらに、ノズル本体２０は最後にヒートアップさ
れるので、このヒートアップ完了時にはホットランナー
ブロック１０側が既にヒートアップ完了している。従っ
て、ノズル本体２０内での樹脂の膨張分は、重力に従っ
てブロック１０側に移動することはあっても、重力に逆
らってゲート４２側にショートショットされることはな
くなる。

【００２７】そして、この第１回目のショット終了後に
射出キャビティ型４０の冷却を完了させるために、本実
施例では、この第１回目のショット終了後に射出キャビ
ティ型４０および射出コア型５０へのチラー水の供給を
開始している（ステップ１０７）。各金型４０，５０に
チラー水を循環供給することで、各金型４０，５０が冷
却され射出成形されたプリフォームの離型が可能な温度
となる。なお、チラー水の供給開始は、必ずしも第１回
目のショット後に開始するものに限らず、その前から開
始しても良い。この場合にも、射出キャビティ型４０の
冷却が完了するのは第１回目のショット後であれば良
い。要は、第１回目のショット開始前に、目的とする冷
却温度まで射出キャビティ型４０が冷却されてしまい、
１回目のショット時にゲート詰まりが生ずるもので無け
れば良い。

【００２８】射出キャビティ型４０が離型可能な温度に
達したら、射出キャビティ型４０、５０およびリップ型
（図示せず）をそれぞれ離型駆動することで、射出成形
されたプリフォームの取出が行われる（ステップ１０
８）。

【００２９】このとき、ショートショットが生じずにリ
ップ型まで十分に樹脂が充填されているので、リップ型
にそのネック部が保持されたプリフォームの離型を確実
に行うことができる。この１回目のショットはいわゆる
ダミーショットであり、この１回目のショットにより樹
脂が確実に射出キャビティ型４０内に充填され、ほぼ完
全なプリフォームが離型できたことが確認されること
で、金型の立上げが完了する。そして、この後２回目以
降の量産のためのショットが連続して行われることにな
る。なお、射出キャビティ型４０にチラー水を循環供給
することで、ノズル本体２０の樹脂断熱部３０すなわち
円形凹部３２およびリング状スリット３４内に停留して
いる樹脂は、その射出口２４に臨む中心流路内の樹脂を
除いて冷却固化され、２回目以降のショットにおいて、
この樹脂断熱部３０内にて冷却固化された樹脂を用いた
樹脂断熱を実現することができる。

【００３０】上記の金型立上げの各作業は、スプル１
２，ホットランナーブロック１０およびノズル本体２０
の計測温度を表示する温度計を観察しながらマニュアル
にて実施することも可能であるが、図４に示す制御系を
用いて自動立上げを行うことも可能である。図４はその
制御系ブロック図を示し、ＣＰＵ６０のバスラインに
は、第１ヒータ用電圧制御部６２，第２ヒータ用ＰＩＤ
制御部６４，第３ヒータ用ＰＩＤ制御部６６およびチラ
ー水用バルブ制御部６８がそれぞれ接続されている。ま
た、ホットランナーブロック１０，スプル１２およびノ
ズル本体２０の各温度を計測するために、第１ヒータ用
温度センサ７０，第２ヒータ温度センサ７２および第３
ヒータ用温度センサ７４が接続されている。メモリ７６
は、図１のフローチャートに示す金型立上げプログラム
を記憶するとともに、図１中のステップ１０１，１０
２，１０４および１０５の判断を行うための各比較温度
を記憶している。

【００３１】図４に示す制御ブロック系を用いれば、図
１に示す各判断ブロック１０１，１０２，１０４および
１０５のための比較温度をいったん設定しておくことに
より、図に示すフローチャートに従ってスプル１２，ホ
ットランナーブロック１０およびノズル本体２０のヒー
トアップを開始し、最後にチラー水の循環供給を開始す
ることで、金型の自動立上げが可能となる。

【００３２】上記実施例は、単層のプリフォームを射出
成形する場合に適用したものであるが、図５に示すよう
に多層プリフォームを射出成形する場合にも本発明を適
用できる。図５は、中間層として例えば二酸化炭素に対
するバリア性の高い樹脂、例えばエチレンビニルアルコ
ール共重合体樹脂（ＥＶ−ＯＨ）とし、その内外層をＰ
ＥＴ樹脂とした三層構造のプリフォームを射出成形する
装置を示している。同図に示すように、この装置は、Ｅ
Ｖ−ＯＨ樹脂用の射出ノズルにノズルタッチするスプル
８２を備えた第１のホットランナーブロック８０と、Ｐ
ＥＴ樹脂用の射出ノズルにノズルタッチするスプル９２
を備えた第２ホットランナーブロック９０とを上下に積
層配置し、上段の第２のホットランナーブロック９０に
ノズル本体１００を配置している。この第１，第２のホ
ットランナーブロック８０，９０およびノズル本体１０
０の詳細については、例えば特開平４−１６８０１２５
号公報に開示された構造を採用することができる。

【００３３】このように複数種の樹脂を用いてプリフォ
ームを射出成形する場合にも、第１実施例と同様にホッ
トランナーブロック，スプル，ノズル本体の各ヒートア
ップ順序および射出キャビティ型４０へのチラー水の供
給順序は第１実施例と同様であるが、第１，第２のホッ
トランナーブロック８０，９０のヒートアップを下記の
手順に従って行うとよい。すなわち、複数のホットラン
ナーブロックのヒートアップを順番に開始するに際して
は、熱安定性の良い樹脂を導入するスプルを備えたブロ
ックを最初にヒートアップ開始し、熱安定性の悪い樹脂
を導入するスプルを備えたブロックを最後にヒートアッ
プするとよい。ＰＥＴ樹脂とＥＶ−ＯＨ樹脂のための各
ブロック８０，９０を備えている場合には、熱安定性の
悪いＥＶ−ＯＨ樹脂を導入する第１のホットランナーブ
ロック８０を後にヒートアップするとよい。さらに、Ｅ
Ｖ−ＯＨ樹脂の固有成形温度は例えば１９０〜２３０℃
であり、ＰＥＴ樹脂の固有成形温度である２７５℃に比
べてかなり低温であるため、後にヒートアップを開始し
たとしても両者はほぼ同時にヒートアップを完了するこ
とができる。このように、ＥＶ−ＯＨ樹脂のヒートアッ
プを遅く開始することで、熱安定性の悪いＥＶ−ＯＨ樹
脂が長時間高温にさらされることがなくなり、樹脂劣化
を防止して品質の高いプリフォームの射出成形が可能と
なる。

【００３４】なお、本実施例は上記実施例に限定される
ものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施
が可能である。上記実施例は、本発明をホットパリソン
方式あるいは１ステージ方式のブロー成形装置に備えら
れた射出成形ステーションでの金型立上げに適用した
が、これ以外の方式、いわゆるコールドパリソン方式あ
るいは２ステージと称されるブロー成形装置の射出ステ
ーションでの金型立上げに適用できることはいうまでも
ない。また、本発明は、ショートショットが生じた場合
に成形品の取り出しが不可能なプリフォームの射出成形
装置に適用することが有利となるが、それ以外の各種成
形品を成形する射出成形装置にも同様に適用可能であ
る。

【００３５】また、上記各実施例ではスプル１２のヒー
トアップの開始をホットランナーブロック１０のヒート
アッップ開始と同時に行ったが、スプル１２のヒートア
ップ完了は、ノズル本体２０のヒートアップ完了前後で
あっても、ショートショットあるいはゲート詰まりの原
因にはならないので、他の任意の時にスプル１２のヒー
トアップを開始してもよい。

【００３６】さらに，本発明の応用として、ショット毎
に射出キャビティ型からホットランナーノズルを離す場
合にこれを適用する意義もある。特に、ノズル先端に断
熱紙を有するタイプの場合、全型立上げ時にノズルから
の樹脂もれに起因した断熱紙の破壊という問題を解決で
きる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ノ
ズル本体のヒートアップに先駆けてホットランナーブロ
ックのヒートアップを開始し、両者が到達温度まで加熱
された後に第１回目のショットを行い、この第１回目の
ショットの後に射出キャビティ型の冷却が完了するよう
にしたので、ショートショットあるいはノズル詰まりが
生ずることなく射出成形型の立上げを行なうことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をプリフォームの射出成形開始方法に適
用した一実施例を示すフローチャートである。

【図２】図１に示す実施例方法を実施するプリフォーム
射出成形金型の概略断面図である。

【図３】図２に示すプリフォーム射出成形金型の概略斜
視図である。

【図４】図１に示す実施例方法を自動化するための制御
系ブロック図である。

【図５】本発明方法が適用される多層のプリフォーム射
出成形金型を示す概略斜視図である。

【符号の説明】

１０，８０，９０ ホットランナーブロック １２，８２，９２ スプル １４，１８，２６ ヒータ １６，２２ ランナー ２０ ノズル本体 ３０ 樹脂断熱部 ４０ 射出キャビティ型 ４２ ゲート ４６ 冷却ジャケット ５０ 射出コア型

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷媒通路が形成された射出キャビティ型
   と、ホットランナーノズルを備えたホットランナーブロ
   ックとを有し、ホットランナーノズルが常時射出キャビ
   ティ型に接触している射出成形装置にて、射出成形を開
   始するにあたり、 前記ホットランナーブロックの加熱を開始し、 前記ホットランナーブロックが予め定められた中間温度
   以上に達した後に、前記ホットランナーノズルの加熱を
   開始し、 前記ホットランナーブロックおよび前記ホットランナー
   ノズルが設定温度に達した後に、１回目のショットを実
   施し、 １回目のショット後に前記射出キャビティ型の冷却を完
   了することを特徴とする射出成形開始方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記ホットランナーブロックのスプルの加熱を、前記ホ
   ットランナーブロックの加熱開始時とほぼ同時に開始
   し、前記スプルが設定温度に達した後に、前記ホットラ
   ンナーノズルの加熱を開始することを特徴とする射出成
   形開始方法。
3. 【請求項３】 請求項１又は２において、 前記ホットランナーノズルと前記射出キャビティ型との
   間に樹脂断熱層が形成され、１回目のショット前の前記
   ホットランナーノズルの加熱工程にて、少くなくとも前
   記樹脂断熱層の中心の樹脂通路を溶融状態に維持してお
   くことを特徴とする射出成形開始方法。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれかにおいて、 前記ホットランナーノズルは複数種の樹脂を射出するも
   のであり、前記ホットランナーブロックは、一の樹脂を
   導入するスプルをそれぞれ有するブロック毎に断熱部を
   介して積層されたものであり、 前記ホットランナーブロックの加熱開始工程では、複数
   種の樹脂の中で最も熱安定性の良好な樹脂を導くスプル
   を備えたブロックの加熱を最初に開始することを特徴と
   する射出成形開始方法。