JPH07227871A - 流体アシスト射出成形方法及びその装置 - Google Patents

流体アシスト射出成形方法及びその装置

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JPH07227871A
JPH07227871A JP2007194A JP2007194A JPH07227871A JP H07227871 A JPH07227871 A JP H07227871A JP 2007194 A JP2007194 A JP 2007194A JP 2007194 A JP2007194 A JP 2007194A JP H07227871 A JPH07227871 A JP H07227871A
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JP
Japan
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fluid
plunger
gas
injection molding
screw
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Application number
JP2007194A
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Hiroshi Takeuchi
宏 竹内
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SHINKO SELLBICK KK
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/53Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using injection ram or piston
    • B29C45/54Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using injection ram or piston and plasticising screw
    • B29C45/541Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using injection ram or piston and plasticising screw using a hollow plasticising screw co-operating with a coaxial injection ram
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1734Nozzles therefor
    • B29C45/1735Nozzles for introducing the fluid through the mould gate, e.g. incorporated in the injection nozzle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】ガス等の流体の注入圧を高圧ボンベによること
なく射出圧を利用できる構成とし、構成の簡易化を図る
とともに成形性の向上を図る。 【構成】 射出ユニット6には、加熱シリンダ22と、
コニカルスクリュ24とが備えられている。コニカルス
クリュ24の内部には、混練空隙28を遮断するスリー
ブ32が軸心方向に進退自在に設けられており、スリー
ブ32内には同じ軸心方向をもってプランジャ34が進
退自在に挿入されている。プランジャ34の内部には、
流体を上端側から供給して下端側(ノズル20側先端)
から吐出させるための流体供給路38が軸心方向に沿っ
て形成されており、下端部には流体の逆戻りを阻止する
チェックバルブ40が設けられている。流体供給路38
からガスGを供給して溶融樹脂PaとガスGとを直列に
位置付けて射出すると、溶融樹脂PaとガスGが同じ射
出圧で金型装置4内へ射出される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、射出成形時にガスや
液体等を注入して成形体内部の中空化や複層化を図る流
体アシスト射出成形方法及びその装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】近時、射出成形時にガスを注入して成形
体内部に中空部を作るいわゆるガスアシスト射出成形が
自動車部品やOA機器等に適用されるようになったた
め、従来の射出成形では不可能だった偏肉設計や中空設
計が可能となり、これによって大幅な軽量化が実現でき
るようになった。
【0003】また、薄肉化による材料費の低減に加え、
樹脂の保圧をガス圧で効率的に代替できるようになった
ことから成形の低圧化を実現でき、大幅な製造コストの
低減をももたらしている。
【0004】従来、このようなガスアシスト射出成形で
は、ノズル近傍の射出経路に使用ガスが充填された高圧
ボンベの吐出口を交差状態にジョイントしてガスを注入
する方式が採られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
な従来のガス注入方式では、射出圧に比べてガスの注入
圧が著しく低い(例えば射出圧2000kg/cm2 に対し、
注入圧100 〜200 kg/cm2 )ため、樹脂圧がある程度
低くなった時点でガスを注入しなければならなかった
り、あるいはガスチャネル部(ガスの通り道)が接近し
た場合には樹脂圧の低下が進まずに後注入のチャネル部
への注入が困難となるためチャネル部のレイアウトに制
約を受ける等の問題を生じている。また、この種のガス
アシスト射出成形では、リブやボス等の厚肉部における
ヒケやソリ等の成形不良の改良も目的の一つであるが、
射出圧と注入圧との間の圧力差があまりにも大きいこと
から、必ずしも満足すべきものではなかった。
【0006】また、このような成形上の問題に加え、高
圧ボンベの管理並びにその存在による設備スペースの増
大化が問題となっていた。
【0007】そこでこの発明は、設備の増大を来すこと
なく射出圧との間に圧力差を生じない状態でガス等の流
体の注入を行うことができ、よって圧力差による成形上
の制約を回避できるとともに設備スペースの縮小化に寄
与し得る流体アシスト射出成形方法及びその装置の提供
をその目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成すべく創案されたもので、その特徴は、スクリュ内
にその軸心方向をもって進退自在に設けられたプランジ
ャの内部を経由して流体を供給し、計量された溶融樹脂
と流体とをプランジャの駆動による同一射出圧で金型内
へ射出する工程にある。
【0009】また、この発明の他の特徴は、加熱シリン
ダの内方にスクリュが回転可能に設けられているととも
に、加熱シリンダの内面とスクリュの外面との間には加
熱シリンダの軸心に交差する面に拡がる先絞り形の混練
空隙が形成され、混練空隙の縮径側にはノズルが設けら
れた射出成形装置において、上記スクリュの内部には、
混練空隙を遮断するスリーブと該スリーブ内に挿入され
るプランジャとがそれぞれ該スクリュの軸心方向をもっ
て個別に進退自在に設けられ、上記プランジャはそのノ
ズル側先端から流体を供給可能に形成されているととも
に流体の逆戻りを阻止可能に形成されている構成にあ
る。
【0010】また、この発明によれば、上記混練空隙が
加熱シリンダの軸心に略直交する面に拡がる構成とする
ことができる。
【0011】また、請求項2又は3記載の発明では、プ
ランジャの内部には流体供給路が軸方向に形成されてい
るとともに、ノズル側先端部には流体の逆戻りを阻止す
るチェックバルブが設けられている構成とすることがで
きる。
【0012】
【作用】この発明によれば、スリーブの前進駆動によっ
て混練空隙が遮断されて溶融樹脂が計量される。その後
プランジャの後退動作後あるいは後退動作に伴ってプラ
ンジャ内からガス等の流体が所定量供給され、例えばノ
ズル側から溶融樹脂、流体の順で直列に位置付けられ
る。次いで流体の逆戻りが阻止された状態でプランジャ
が前進駆動され、溶融樹脂と流体が同じ射出圧で金型内
へ射出される。
【0013】
【実施例】図1乃至図3はこの発明の一実施例を示す。
竪型の流体アシスト射出成形装置2には、金型装置4と
射出ユニット6とが備えられている。なお、金型装置4
の開閉機構並びに射出ユニット6の駆動機構等は省略し
ている。
【0014】金型装置4には、ロケートリング8を備え
た固定側受板10と固定側型板12、可動側受板14と
可動側型板16が備えられており、固定側型板12と可
動側型板16との間にはキャビティ18が形成されてい
る。なお、スペーサブロックエジェクタプレート等の他
の要素は省略している。
【0015】射出ユニット6には、下端中央部にノズル
20を有するとともに略円錐形の内面(加熱面)を有す
る加熱シリンダ22と、この加熱シリンダ22の内面に
略合致する略円錐形の外面(可塑化面)を有するいわゆ
るコニカルスクリュ24とが備えられている。コニカル
スクリュ24の外面には螺旋溝26が形成されており、
これによって加熱シリンダ22の内面とコニカルスクリ
ュ24の外面との間には、加熱シリンダ22の軸心に交
差する面に拡がる先絞り形の混練空隙28が形成されて
いる。
【0016】また、加熱シリンダ22には、混練空隙2
8に略平行に且つ放射状に複数のヒータ30が埋設され
ており、混練空隙28の縮径側へ向けて可塑化進度に応
じた温度勾配が自動的に得られるようになっている。符
号31は螺旋溝26に連通する樹脂材料Pの投入口を示
す。なお、コニカルスクリュ24は加熱シリンダ22に
対して接離可能に設けられており、溶融樹脂Paの粘度
等の条件に応じて混練空隙28の厚みを調整できるよう
になっている。
【0017】コニカルスクリュ24の内部には、混練空
隙28を遮断するスリーブ32が軸心方向に進退自在に
設けられており、スリーブ32内には同じ軸心方向をも
ってプランジャ34が進退自在に挿入されている。スリ
ーブ32の先端面32aは加熱シリンダ22の内面に合
致する傾斜面に形成されており、前進駆動によって混練
空隙28を気密状態に遮断できるようになっている。ま
た、プランジャ34の後退量の加減によって、コニカル
スクリュ24の内部を中心として、溶融樹脂Paの貯溜
空間36が任意の容積に形成される。
【0018】また、プランジャ34の内部には、流体を
上端側から供給して下端側(ノズル20側先端)から吐
出させるための流体供給路38が軸心方向に沿って形成
されており、下端部には流体の逆戻りを阻止するチェッ
クバルブ40が設けられている。
【0019】次に、流体アシスト射出成形装置2による
成形工程を説明する。図1に示すように、投入口31か
ら供給された樹脂材料Pは、コニカルスクリュ24の形
状特性によってノズル20側へ向けて漸次圧縮率を高め
られながら可塑化され、成形に適した溶融樹脂Paとな
る。貯溜空間36に所定量の溶融樹脂Paが溜まると、
スリーブ32が前進して混練空隙28を遮断し、これに
よって溶融樹脂Paの計量がなされる。
【0020】次いで、図2に示すように、プランジャ3
4が後退駆動され、プランジャ34内の流体供給路38
を介してガスGが貯溜空間36へ供給される。この場
合、ガスGはプランジャ34が後退した後供給してもよ
く、あるいは後退動作と共に供給することもできる。ま
た、プランジャ34の早引き動作によって貯溜空間36
を負圧状態とすれば、供給装置を設けることなくガスG
を供給することができる。
【0021】所定量のガスGの供給が完了すると、溶融
樹脂PaとガスGがノズル20側から順に直列に位置付
けられ、射出準備状態となる。なお、流体の供給に伴う
プランジャ34の後退量は、ガスGや液体の圧縮比や供
給圧に対応して実験的に設定することができるものであ
る。
【0022】射出準備状態からプランジャ34を前進駆
動すると、図3に示すように、ガスGはチェックバルブ
40によって逆戻りを阻止されるので、ガスGと溶融樹
脂Paは同じ射出圧で金型装置4内へ射出される。この
射出状況を説明すると、溶融樹脂Paが射出され終わっ
た時点におけるスプル始端の粘性は、図4に示すよう
に、固化速度の遅い中心部位が最も低いため、後から押
し出されるガスGは中心部位に入り込み、図5に示すよ
うに、溶融樹脂Pa全体に均等に圧力を付与しながらキ
ャビティ18内に流入する。これによって、中空部41
を有する均等な厚みの成形品Nが成形される。なお、チ
ェックバルブ40又は逆戻りを阻止する構成は、プラン
ジャ34の後端側に設けることもできる。
【0023】このようにガスGと溶融樹脂Paとが同じ
圧力で射出されるので、従来のように溶融樹脂Paの圧
力低下を待つたり、ガスチャネル部のレイアウトに注意
を払う等の制約がなくなり、成形の作業性の向上並びに
成形サイクルの短縮を図ることができる。また、厚肉部
における応力均一化も容易に達成することができる。
【0024】ガスGの供給圧は極めて小さくても、プラ
ンジャ34の後退量の加減によってガスGの圧縮比が考
慮された容積が確保されれば、プランジャ34による圧
縮によって結果的にガスGを射出圧と同じ高圧で供給し
たことになる。
【0025】また、上記のような成形上のメリットに加
え、従来のような高圧ボンベを必要としないので、特殊
資格による管理を要しないとともに設備スペースの縮小
化を図ることができる。
【0026】さらにまた、金型装置4内へ射出された溶
融樹脂Paの保持圧に対するガスGの圧力による代替効
率が従来より一層向上するので、成形の低圧化を一層促
進させることができる。
【0027】次に図6は他の実施例を示すもので、混練
空隙が加熱シリンダの軸心に略直交するタイプである。
射出ユニット44には、底面中央部にノズル46を有す
る略筒形の加熱シリンダ48と、この加熱シリンダ48
内に挿入される柱状のスクリュ50とが備えられてい
る。スクリュ50の下端面には渦巻き状の螺旋溝52が
形成されており、これによって加熱シリンダ48とスク
リュ50との間には水平に拡がる円板状の混練空隙54
が形成されている。符号56は樹脂材料Pの投入口を示
し、符号58は混練空隙54に略平行に且つ放射状に埋
設されたヒータを示す。
【0028】スクリュ50の内部には、平坦な下端面6
0aをもって混練空隙54を遮断する筒状のスリーブ6
0とこのスリーブ60内に挿入されるプランジャ62と
が軸心方向に進退自在に設けられている。上記例と同様
にプランジャ62には流体供給路64が形成されている
とともにチェックバルブ66が設けられている。機能は
上記例と同様である。
【0029】なお、上記各例では各構成要素を特定の形
状で示したが、これに限定されるものではなく、上記成
形機能を満足する範囲で適宜に設計変更できるものであ
る。また、流体としてガスGによる適用例を示したが、
液体も同様に適用することができ、例えば流体を異質な
いし特性の異なる樹脂とすれば複数樹脂による積層成形
を行うことができる。
【0030】
【発明の効果】この発明によれば、樹脂圧の低下を待つ
たり、ガスチャネル部のレイアウトに注意を払う等の制
約を受けることなく成形作業を行うことができるととも
に、厚肉部における応力均一化を容易に達成することが
でき、よって成形の作業性の向上、成形品質の向上並び
に成形サイクルの短縮化を図ることができる
【0031】また、従来のような高圧ボンベを必要とし
ないので、特殊資格による管理を要しないとともに設備
スペースの縮小化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る流体アシスト射出成形装置の一
実施例を示す要部断面図である。
【図2】ガスを供給している状態の要部断面図である。
【図3】溶融樹脂とガスを同じ圧力で射出した状態を示
す要部断面図である。
【図4】ガスの射出始めにおけるスプル始端の粘性を示
すグラフである。
【図5】ガスによる中空部の形成状況を示す要部拡大断
面図である。
【図6】他の実施例におけるガス供給状態を示す要部断
面図である。
【符号の説明】
20,46 ノズル 22,48 加熱シリンダ 24 コニカルスクリュ(スクリュ) 28,54 混練空隙 32,60 スリーブ 34,62 プランジャ 38,64 流体供給路 40,66 チェックバルブ 50 スクリュ G ガス(流体)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリュ内にその軸心方向をもって進退自
    在に設けられたプランジャの内部を経由して流体を供給
    し、計量された溶融樹脂と流体とをプランジャの駆動に
    よる同一射出圧で金型内へ射出してなる流体アシスト射
    出成形方法。
  2. 【請求項2】計量された溶融樹脂と流体とを溶融樹脂が
    ノズル側となるように直列に位置付けて射出してなる請
    求項1記載の流体アシスト射出成形方法。
  3. 【請求項3】加熱シリンダの内方にスクリュが回転可能
    に設けられているとともに、加熱シリンダの内面とスク
    リュの外面との間には加熱シリンダの軸心に交差する面
    に拡がる先絞り形の混練空隙が形成され、混練空隙の縮
    径側にはノズルが設けられた射出成形装置において、 上記スクリュの内部には、混練空隙を遮断するスリーブ
    と該スリーブ内に挿入されるプランジャとがそれぞれ該
    スクリュの軸心方向をもって個別に進退自在に設けら
    れ、上記プランジャはそのノズル側先端から流体を供給
    可能に形成されているとともに流体の逆戻りを阻止可能
    に形成されていることを特徴とする流体アシスト射出成
    形装置。
  4. 【請求項4】上記混練空隙が加熱シリンダの軸心に略直
    交する面に拡がる請求項3記載の流体アシスト射出成形
    装置。
  5. 【請求項5】上記プランジャの内部には流体供給路が軸
    方向に形成されているとともに、ノズル側先端部には流
    体の逆戻りを阻止するチェックバルブが設けられている
    請求項3又は4記載の流体アシスト射出成形装置。
JP2007194A 1994-02-17 1994-02-17 流体アシスト射出成形方法及びその装置 Withdrawn JPH07227871A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0729821A2 (en) * 1995-02-28 1996-09-04 Tuois K.K. Plasticizing and injection moulding mechanism and method
DE102009049675A1 (de) * 2009-10-13 2011-06-16 Ckt Kunststoffverarbeitungstechnik Gmbh Chemnitz Vorrichtung zum Plastifizieren und Einspritzen von Kunststoffen

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