JPH0952253A - 樹脂の多層成形方法および型締装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成形機の改造をほとんど必要とせず、圧力制
御のみの極めて簡単な制御システムで再現性の高い高精
度な型締位置制御を行ない、高品質な多層成形品を低コ
ストで安定して供給する。 【解決手段】 油圧式の型締シリンダによってトグル機
構を駆動させ型締可能な射出成形装置を用いて樹脂の多
層成形を行なう際に、前記トグル機構が伸び切らない状
態下で充填された樹脂圧によって可動金型が開くことを
許容する第１の型締力を負荷させて型締を行なった後、
金型キャビティ内に第１層溶融樹脂を射出充填し、引続
き前記第１の型締力よりも小さい第２の型締力を負荷さ
せ、次いで可動金型と第１層充填物との隙間に第２層溶
融樹脂を射出充填した後、前記トグル機構を伸び切る方
向へ伸延させて高圧型締を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】金型内に第１層溶融樹脂を射
出充填させた後、第２層溶融樹脂または塗装コーティン
グ材を射出充填させて、第１層充填物の表面に積層成形
させるか、あるいは第２層溶融樹脂を第１層充填物の内
部に射出充填させて複合成形する樹脂の多層成形方法お
よび型締装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、家電、建材などに使用さ
れる樹脂成形部品は、付加価値を高めたり、あるいは成
形工程の省力化によるコストダウンのため、成形と同時
に金型内で次のような多層成形が行なわれている。

【０００３】すなわち、 付加価値を高めるために樹脂成形部品の表面に例え
ば、ソフト感を有した樹脂層、あるいは高級感を有した
着色樹脂層を貼合せる（貼合せ成形） 成形工程の省力化によるコストダウンのために樹脂
成形部品の表面に塗装コーティングをする（インモール
ドコーティング成形） リサイクル材の有効利用及び補強のために樹脂成形
部品の内部にリサイクル材または、補強材入り樹脂など
を充填する（サンドイッチ成形）などの多層成形を実施
する方法が実用化されつつある。

【０００４】これらの成形方法は第１層および第２層溶
融樹脂を射出充填する際に金型の隙間、すなわち型開量
を制御すれば、比較的成形が容易となることから型締側
の型開制御が比較的容易とされている油圧式の型締シリ
ンダで型締を行なう直圧式の型締機構の射出成形機で行
なわれていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来技
術においては次のような問題点があった。 （１）作動油の圧縮性、温度変化による粘性などの物性
変化により、油圧シリンダの制御精度が変動する。ま
た、一般的に長ストロークの型締シリンダであるので制
御応答性が低い。

【０００６】（２）型締シリンダストローク制御量と型
開量、すなわち金型の移動量が１対１であるので型開量
の制御精度は数百μｍが限界とされており、多層成形を
行なうにあたっては、精度が低く、高品質な成形品を得
ることはできない。

【０００７】そこで、上記問題点を解決しようとして、
次のような構造のものが一部実用化されている。すなわ
ち、 可動金型と固定金型の間あるいは、可動金型と可動
盤の間にスライド式の例えば台形状のスペーサを挿入し
て、スペーサのスライド移動量を調整して型開量制御を
行なう。 メカロックが可能なストッパ機構を可動盤あるいは
型締シリンダロッドに装備して、ストッパのメカロック
位置の調整により型開量制御を行なう。 可動盤と固定盤の間に、圧縮シリンダなどを装備し
た型締別ユニットを取付けて、型開量制御および樹脂の
圧縮制御を取付けた別ユニットで行なう。

【０００８】しかしながら、上記の件については、使
用する金型毎にスペーサの取付け、調整を必要とするた
め、生産性は極めて低い。また、スペーサを金型の摺動
部において、カジリ、異常摩耗などのトラブル発生によ
り、金型の寿命低下を招く。さらに、スペーサの加工に
は高い精度が要求されるとともに、複数のスペーサの動
きを同調させる必要性により、操作性は極めて低く、実
用の域に達していない。

【０００９】また、上記の件については、成形機の大
幅な改造を必要とするとともに、多層成形における多段
の型開量制御は困難である。また、圧縮工程へ移行する
際には、一旦、ストッパを解除してから行なうため、タ
イムラグが生じ、その結果、金型内の樹脂流動の不連続
性に起因するフローマークなどの欠陥発生により、高品
質な成形品を得ることは難しい。

【００１０】さらに、上記の件については、成形機本
体の改造は、ほとんど必要としないものの、別ユニット
取付による金型取付有効寸法のスペックダウン、重量増
による摺動部、駆動系への過負荷となって成形機へ与え
るダメージは大きい。さらに、成形機本体との動作タイ
ミングを同調させるための制御信号の接続などを必要と
するため、操作性は極めて悪い。

【００１１】したがって、近年では前述したように貼合
わせ成形、インモールドコーティング成形ならびにサン
ドイッチ成形などの多層成形を高精度な型開量制御を行
なう目的で、可動盤に複数の油圧シリンダなどで形成さ
れたレベリング制御機構を具備した成形機を用いて多層
成形を行なうようにしている。

【００１２】しかしながら、依然として次のような問題
が残る。すなわち、長ストロークの型締シリンダによる
直圧式の型締機構に比べて、型開量の制御精度は、かな
り高精度化されたが、作動油の圧縮性、温度変化による
粘性などの物性変化の影響をいまだ受けるため、１００
〜５０μｍ程の型開量制御が限界とされており、１０μ
ｍあるいはこれ以下の型開量制御を必要とする。多層成
形には、制御精度は低く、その結果、高品質な成形品を
安定して供給することはできない。

【００１３】さらに、レベリング制御機構の組込みによ
る成形機の複雑化・大型化、および複数の油圧シリンダ
の動きを同調させ、かつ成形機本体とのタイミング信号
の同期化を必要とするため、制御システムも複雑化・大
型化となり、その結果、大幅なコスト高、操作性の複雑
化によって生産性は著しく低下する。

【００１４】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
で成形機の改造をほとんど必要とせず、圧力制御のみの
極めて簡単な制御システムで再現性の高い高精度な型締
位置制御を行ない、高品質な多層成形品を低コストで安
定して供給する樹脂の多層成形方法および型締装置を提
供するものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、油圧式の型締シリン
ダによってトグル機構を駆動させ型締可能な射出成形装
置を用いて樹脂の多層成形を行なう際に、前記トグル機
構が伸び切らない状態下で充填された樹脂圧によって可
動金型が開くことを許容する第１の型締力を負荷させて
型締を行なった後、金型キャビティ内に第１層溶融樹脂
を射出充填し、引続き前記第１の型締力よりも小さい第
２の型締力を負荷させ、次いで可動金型と第１層充填物
との隙間に第２層溶融樹脂を射出充填した後、前記トグ
ル機構を伸び切る方向へ伸延させて高圧型締を行なう。
第２の発明では、タイバに組込んだ型締力センサを用い
て、両金型がタッチした状態を検知した後、トグル機構
と連結された型締シリンダのストロークを原点設定し、
第１の型締力および第２の型締力を前記型締力センサで
検知した後、該原点設定位置からの各々の型締シリンダ
のストローク前進量で設定するとともに、第１層および
第２層溶融樹脂の射出充填中は各々設定した前進位置に
可動金型を保持するように型締シリンダの油圧を制御す
る。また、第１および第２の発明を主体とする第３の発
明では、第２層溶融樹脂を塗装コーティング材とし、さ
らに、第１および第２の発明を主体とする第４の発明で
は、第２層溶融樹脂の射出充填を、第１層充填物の内部
に充填するようにする。

【００１６】そして、第５の発明では第１層および第２
層溶融樹脂を射出充填する際の第１の型締力および第２
の型締力を設定する型締力設定部と、型締シリンダのス
トロークを検出する型締シリンダストロークセンサと、
型締工程における金型タッチ点の検知をタイバに組込ん
だ型締力センサで行ない、該型締力センサの検出信号に
基づいて型締シリンダのストロークを原点設定する金型
タッチ点設定部と、前記型締力設定部の各々の設定値
と、前記型締力センサの検出信号と、前記型締シリンダ
ストロークセンサの検出信号を比較して、トグル機構と
連結される型締シリンダのストロークを制御して型締を
行なう型締制御部を備えるとともに、第１層溶融樹脂の
射出充填完了を検知して、前記型締制御部へ第２の型締
力信号を発信させるとともに、前記型締シリンダストロ
ークセンサの検出信号が前記第２の型締力設定値に達し
たことを検知して、第２層溶融樹脂の射出充填開始信号
を発信させ、かつ、第２層溶融樹脂の射出充填完了を検
知して、型締制御部へ型締開始信号を発信させるタイミ
ング制御部を有した構成にする。

【００１７】

【発明の実施の形態】あらかじめ、タイバに組込んだ型
締力センサで、両金型がタッチした状態を検知して、ト
グル機構と連結された型締シリンダのストロークを原点
設定した後、第１層および第２層溶融樹脂を射出充填す
る際の、トグル機構が伸び切らない状態で充填された樹
脂圧によって金型が開くことを許容する第１の型締力及
び第２の型締力を型締力センサで検知して、型締シリン
ダのストローク原点設定値からの各々のストローク前進
量で型締位置設定を行なう。初期設定完了後は、型締シ
リンダストロークセンサの検出信号に基づいて型締を行
なう。

【００１８】まず、設定した第１の型締力位置に金型を
保持した後、第１層溶融樹脂を射出充填する。次いで、
設定した第２の型締力位置に金型を保持した後、第１層
充填物と金型との隙間へ第２層溶融樹脂を射出充填す
る。第２層溶融樹脂の射出充填後、トグル機構を伸び切
る方向へ伸長させて高圧型締を行なう。

【００１９】こうすることにより、トグル機構の倍力特
性により、すなわち、型締シリンダストロークセンサの
検出信号に基づいて各々の設定した型締位置に型締を行
なう際、型締シリンダストロークが、例えば１ｍｍ変動
したとしても、金型の位置変動は１／１０ｍｍ（１００
μｍ）以下であり、型締位置の設定精度は極めて高い。
実際には、型締シリンダストロークは１／１０ｍｍの精
度で型締制御は容易にできるので、型締位置の設定精度
は１／１００ｍｍ（１０μｍ）以下の極めて高精度、か
つ再現性の高い型締位置制御が容易に実現できる。

【００２０】さらに、第１層および第２層溶融樹脂の射
出充填に応じて金型は型開挙動（この場合はタイバが伸
長することによって生じる）を示すので、金型キャビテ
ィ内の樹脂は低圧化されるので高速充填が可能となり、
加えて、型締側からの圧縮作用の負荷により、変形・反
りのない、かつ２つの樹脂層の密着度の高い多層成形品
が得られる。

【００２１】したがって成形機を大幅に改造することな
く、例えば樹脂成形部品の表面に表面材としての機能を
付加させた特殊樹脂層、あるいは装飾を目的とした着色
樹脂層を積層／貼合せ形成した高品質な多層成形品を安
定して低コストで供給できる。

【００２２】また、第２層溶融樹脂を塗装コーティング
材とすることにより、均一な薄膜に塗装コーティングさ
れた（インモルドコーティング成形）樹脂成形部品が安
定して供給できる。

【００２３】さらに、第２層溶融樹脂の射出充填を、第
１層充填物の内部に向けて行なうことにより、例えば樹
脂成形部品の内部に、リサイクル材の再利用を目的とし
たリサイクル樹脂層、あるいは強度アップを目的とした
補強材入り樹脂層を形成させた（サンドイッチ成形）多
層成形品が安定して供給できる。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明に係る実施例を図面を用いて
詳細に説明する。

【００２５】図１は本発明に係る実施例１の射出成形機
の制御概念図、図２は型締力とタイバの伸び量の関係を
示す関係図、図３は型締初期条件の設定手順を示すフロ
ー図、図４は成形動作手順を示すフロー図、図５は実施
例１の成形動作の手順を示す説明図、図６は本発明に係
る実施例２の射出成形機の制御概念図、図７は実施例２
の成形動作の順序を示す説明図である。

【００２６】実施例１ 図１に示す如く実施例１における射出成形装置１００
は、トグル式型締装置２０、射出装置４０および制御部
６０から構成されている。

【００２７】図１はトグル式型締装置２０を備えた射出
成形装置１００を示し、中心線より上半分は第２層溶融
樹脂の射出充填中の低圧型締状態を示し、中心線より下
半分は圧縮工程完了後の高圧型締状態を示している。図
１におけるトグル式型締装置２０は、リンクハウジング
１、固定盤（固定プラテン）２、可動盤（可動プラテ
ン）３、金型４（固定金型４ｂおよび可動金型４ａ）、
キャビティ５、トグル機構６、クロスヘッド７、型締シ
リンダ（ダイロックシリンダ）８、ピストンロッド９お
よびガイドロッド１０より構成される。

【００２８】トグル式型締装置２０を備えた射出成形装
置１００では、図１に示すように、可動盤３とリンクハ
ウジング１との間に３つのトグルリンク６ａ、６ｂ、６
ｃからなる上下一対のトグル機構６を備え、リンクハウ
ジング１の外端面の略中心部に型締シリンダ（ダイロッ
クシリンダ）８を装着し、型締シリンダ８のピストンロ
ッド９の先端をクロスヘッド７に連結し、該クロスヘッ
ド７を進退自在に挿通したガイドロッド１０に沿って前
後進させるとともに、該クロスヘッド７を介して前記ト
グル機構６を作動させ、固定盤２に対して可動盤（可動
プラテン）３を移動して型締動作を行なうようになって
いる。符号１１はタイバを示す。

【００２９】次に、射出装置４０について述べる。本実
施例における射出装置４０はコア材用としての第１層溶
融樹脂４３をキャビティ５へ射出充填する第１射出ユニ
ット４１と、表皮材用としての第２層溶融樹脂４４をキ
ャビティ５へ射出充填する第２射出ユニット４２から構
成されている。

【００３０】次に、制御部６０について述べる。型締制
御部６１、型締シリンダストロークセンサ６２、型締力
設定部６３、タイミング制御部６４、タイマ６５、金型
タッチ点設定部６６、型締力センサ６７、油圧制御弁６
８および油圧供給源６８ｂから構成されている。

【００３１】タイミング制御部６４は型締制御部６１と
第１射出ユニット４１および第２射出ユニット４２に接
続され、トグル式型締装置２０と射出装置４０とを同期
させるように構成されている。

【００３２】型締制御部６１は型締シリンダ８の動作を
制御する油圧制御弁６８に接続されている。なお、６８
ｂは簡略化した油圧供給源である。さらに、タイミング
制御部６４はタイマ６５と型締力設定部６３にそれぞれ
接続されている。

【００３３】型締シリンダ８のピストンロッド９途上の
反クロスヘッド７側には型締シリンダストロークセンサ
６２が配設されており、設定型締圧に達したときの型締
シリンダ８のストロークを検知して、その位置を保持す
ることにより型締シリンダ８の動作を固定させるための
手段として用いる。なお、型締シリンダストロークセン
サ６２はクロスヘッド７に直接取付けてもよく、エンコ
ーダやリニアスケールなどを用いてもよい。

【００３４】また、タイバ１１に組込まれた型締力セン
サ６７は金型タッチ点設定部６６に接続されている。こ
こで型締力センサ６７をタイバ１１に組込むことによ
り、トグル機構の型締力の発生原理のタイバ１１の伸長
状態（応力変化挙動）を直接計測しているので、高精度
かつ高応答の型締力検知ができる。

【００３５】また、ニードルバルブ７０は第１射出ユニ
ット４１からコア材としての第１層溶融樹脂をキャビテ
ィ５内へ射出充填する際に、表皮材としての第２層溶融
樹脂通路側へ流入するのを防止するためのものであり、
例えば油圧式駆動シリンダとピストンとの組合せから構
成されている。

【００３６】以上のように構成された射出圧縮成形装置
の作用について述べる。

【００３７】まず、射出充填された樹脂圧によって金型
が開くことを許容する第１及び第２の型締力の設定に際
して、トグル機構６の型締力の発生原理である型締力と
タイバ伸び量の関係について図２を用いて説明する。す
なわち、トグルを前進させて、両金型４ａ、４ｂがタッ
チした状態（型締力Ｐ₀ ＝０、タイバ伸び量△ｌ₀ ＝
０）からさらにタイバ１１を伸ばしながら（△ｌ₀ →△
ｌｍａｘ）トグルを前進させてトグルが伸び切ったいわ
ゆる（タイバ伸び量＝△ｌｍａｘ）のときに、最大型締
力Ｐｍａｘが生じる。

【００３８】すなわち、このタイバ１１の最大伸び量△
ｌｍａｘが射出充填の際の型開量の最大調整可能範囲と
なる。したがって、第１層溶融樹脂４３を射出充填する
際の型締力Ｐ₁ （タイバ伸び量＝△ｌ₁ ）とすると、型
開量はＸ₁ ＝△ｌｍａｘ−△ｌ₁ が確保できる。

【００３９】同様に第２層溶融樹脂４４を射出充填する
際の型締力Ｐ₂ （タイバ伸び量＝△ｌ₂ ）とすると、型
開量はＸ₂ ＝△ｌｍａｘ−△ｌ₂ が確保できる。

【００４０】ここで、射出充填による型開挙動は、型締
力Ｐ₁ またはＰ₂ ＜射出充填樹脂圧の条件下で初めて生
じる。すなわち、このことは射出充填を行なう際の型締
力Ｐ ₁ またはＰ₂ の設定が変動すると、型開挙動がバラ
ツクこととなりその結果成形品の品質のバラツキの原因
となる。従って、高品質な成形品を安定して供給するた
めには高精度かつ再現性の高い型締力Ｐ₁ 、Ｐ₂ が要求
される。なお、第２層溶融樹脂４４充填時のキャビティ
空間＜第１層溶融樹脂４３充填時のキャビティ空間であ
るため、第２層溶融樹脂４４充填時の型開挙動を容易に
するためには、第２層溶融樹脂４４充填時の型締力Ｐ₂
を第１層溶融樹脂４３充填時の型締力Ｐ ₄ より小さく
（すなわちＰ₁ ＞Ｐ₂ ）型締力設定部６３で設定する。

【００４１】このような型締力とタイバ伸び量（すなわ
ち、射出充填時の型開量）の相関関係が求まると、次に
図３を用いて型締初期条件設定手順について述べる。

【００４２】あらかじめダイハイト調整により型締圧縮
工程時（トグル機構６は直線状態）の最大型締力（Ｐｍ
ａｘ）を設定しておく。

【００４３】型締制御部６１で油圧制御弁６８を動作し
て可動金型４ａを固定金型４ｂ側へ前進させる。タイバ
１１に組込んだ型締力センサ６７で両金型４ａ、４ｂが
タッチしたことを検知すると、可動金型４ａの前進動作
を停止させるとともに、型締シリンダストロークセンサ
６２でトグル機構６と連結される型締シリンダストロー
クを検出して金型タッチ点（Ｓ₀ ）として金型タッチ点
設定部６６で原点設定する。

【００４４】金型タッチ点設定後、さらに型締前進動作
を行ない、型締力センサ６７の検出信号が先に型締力設
定部６３で設定した第１層溶融樹脂４３を射出充填する
際の第１の型締力設定値Ｐ₁ 値に達したときの型締シリ
ンダストロークを型締シリンダストロークセンサ６２で
検出して、第１の型締力位置設定値（Ｓ₁ 値）として型
締力設定部６３へ記憶させる。

【００４５】第１の型締力位置設定後、可動金型４ａを
後退移動させ、型締力センサ６７の検出信号が、先に型
締力設定部６３で設定した第２層溶融樹脂４４を射出充
填する際の第２の型締力設定値Ｐ₂ 値に達したときの型
締シリンダストロークを型締シリンダストロークセンサ
６２で検出して、第２の型締力位置設定値（Ｓ₂ 値）と
して、型締力設定部６３へ記憶させる。

【００４６】初期設定完了後は、設定した第１および第
２の型締力位置設定値（Ｓ₁ 、Ｓ₂）に基づいて、第１
層およびで第２層溶融樹脂４３、４４充填の際の型締動
作を制御する。

【００４７】こうすることにより、トグル機構の倍力特
性により、すなわち、型締シリンダストロークセンサの
検出信号に基づいて各々の設定した型締位置に型締を行
なう際、型締シリンダストロークが、例えば１ｍｍ変動
したとしても、金型の位置変動は１／１０ｍｍ（１００
μｍ）以下であり、型締位置の設定精度は極めて高い。
実際には、型締シリンダストロークは１／１０ｍｍの精
度で型締制御は容易にできるので、型締位置の設定精度
は１／１００ｍｍ（１０μｍ）以下の極めて高精度、か
つ再現性の高い型締位置制御が容易に実現できる。

【００４８】次に図４および図５を用いて成形動作の順
序を説明する。まず、先に型締力設定部６３で設定した
第１の型締力位置設定値（Ｓ₁ ）に基づいて型締動作を
行なう。型締シリンダストロークセンサ６２の検出信号
が設定値に達した後は設定値（Ｓ₁ ）を保持するように
型締シリンダ８の油圧を制御して位置保持制御を行なう
（低圧型締状態、すなわちトグルは屈折状態で、かつメ
カロック状態）（図５（ａ））。

【００４９】ニードルバルブ７０を閉じた状態で第１射
出ユニット側のシャットオフバルブ４５を用いて、コア
材となる第１層溶融樹脂４３を金型キャビティ５内に射
出充填する。なお、充填樹脂量≦キャビティ容積となる
ようにあらかじめ金型設計を行なっておくことが望まし
い。ここで、第１の型締力設定値Ｐ₁ は、充填された樹
脂圧によって金型が開く（この場合は、タイバ１１が伸
長することによって型開挙動を示す）ことを許容する型
締力であるので、第１層溶融樹脂４３の射出充填に応じ
て型開挙動を示し、その結果、射出充填による金型キャ
ビティ５内の樹脂の圧力偏差が解消されて、残留歪の少
ないかつ、変形・反りのない高品質のコア成形体が得ら
れるとともに、金型キャビティ５内の樹脂圧の低圧化に
よって、高速射出充填が可能となり、その結果、樹脂の
温度低下がなく射出充填されて、コア成形体の高品質化
が助長される。さらに、タイバ１１の伸長による弾性回
復力が、射出充填に応じて適度に樹脂に負荷されている
ので、再び可動金型４ａは閉じる方向へ作用し、その結
果コア成形体の形成が同時に行なわれることになる（図
５（ｂ））。

【００５０】第１層溶融樹脂４３の射出充填完了をタイ
ミング制御部６４で検知した後、第１射出ユニット４１
側のシャットオフバルブ４５を閉じるとともに、先に型
締力設定部６３で設定した第２の型締力位置設定値（Ｓ
₂ ）に基づいて型締動作を行なう。型締シリンダストロ
ークセンサ６２の検出信号が設定値に達した後は、設定
値（Ｓ₂ ）を保持するように型締シリンダ８の油圧を制
御して位置保持制御を行なう（低圧型締状態、すなわ
ち、トグルは屈折状態で、かつメカロック状態）（図５
（Ｃ））。なお、型締力切替動作は第１層溶融樹脂４３
の冷却固化状態に応じて、充填完了直後から任意の時間
で設定される遅延時間を経た後の範囲内で選択される。

【００５１】第２の型締設定状態に達したことをタイミ
ング制御部６４で検知した後、ニードルバルブ７０を開
くとともに第２射出ユニット側のシャットオフバルブ４
６を用いて、表皮材となる第２層溶融樹脂４４を、コア
成形体と可動金型４ａとの隙間へ射出充填する。この場
合においても第１層溶融樹脂４３の射出充填の場合と同
様に射出充填に応じて型開挙動を示し、その結果、残留
応力の少ない、かつ変形・反りのない高品質の表皮材の
成形が達成できる。ここで、第２層溶融樹脂４４に、質
感や高級感あるいはカラーリングを目的として、例えば
塩化ビニル樹脂（ＰＶＣ）、着色したポリプロピレン
（ＰＰ）などの熱可塑性樹脂やポリウレタン（ＰＵ）な
どの熱硬化性樹脂を用いれば、コア成形体の表面に表皮
材としての機能を付加させた樹脂層を形成させた貼合せ
成形品が得られる。

【００５２】また、例えば、不飽和ポリエステル樹脂、
エポキシアクリレートオリゴマーなどの過酸化物触媒に
よって硬化するバインダー成分を主体とした１液型コー
ティング材や、エポキシ樹脂／ポリアミン硬化系、ポリ
オール樹脂／ポリイソシアネート硬化系などの充填直前
に主剤／硬化剤を混合する２液型コーティング材を用い
れば、コア成形体の表面に塗装コーティングさせたイン
モールドコーティング成形品が得られる。

【００５３】特に、この場合においては、コーティング
層厚さは通常１０μｍ以下と極めて薄い場合が多い。従
来の射出成形機の型締装置では型停止制御精度は１００
〜５０μｍ程度が限界であったのに対して、本発明で
は、１０μｍ以下の極めて高精度、かつ再現性の高い型
停止制御精度が容易に実現でき、これによって射出充填
された場合の型開量制御も極めて高精度、かつ高い再現
性が得られるので高品質なインモールドコーティング成
形品を安定して供給できる。

【００５４】なお、第１層溶融樹脂４３はシート・モー
ルディング・コンパウンド（ＳＭＣ）、バルク・モール
ディング・コンパウンド（ＢＭＣ）などの熱硬性樹脂
や、ポリエチレン（ＰＥ）、ＰＰ、ＡＢＳなどの熱可塑
性樹脂を用いることができる（図５（ｄ））。

【００５５】第２層溶融樹脂４４の射出充填完了をタイ
ミング制御部６４で検知した後、ニードルバルブ７０お
よび第２射出ユニット４２側のシャットオフバルブ４６
を閉めるとともに、トグル機構６を伸び切る方向へ伸延
させて高圧型締を行なう（圧縮工程）。ここで、樹脂の
冷却固化収縮挙動に応じた、型締側での樹脂への圧縮力
の負荷により、射出充填の際に生じた金型キャビティ５
内の樹脂の圧力偏差および残留歪が緩和されて、変形・
反りが皆無となるとともに、コア成形体と第２層溶融樹
脂４４の密着度が強化され、さらに第１層および第２層
溶融樹脂４３、４４の射出充填する際の型開挙動による
効果と相乗して、極めて高品質な多層成形品を得ること
ができる（図５（ｅ））。

【００５６】圧縮工程における型締側および射出側の制
御は高圧型締の開始と同時に起動するタイマ６５のタイ
ムアウト信号に基づいて行なわれる。すなわち、計量開
始時間ｔ₁ 経過後は次回の成形に備えて第１射出ユニッ
ト４１および第２射出ユニット４２にて計量が行なわれ
る。

【００５７】また、冷却完了時間ｔ₂ （充填する樹脂の
物性、金型の冷却能力などから樹脂の冷却完了時間を算
出）経過後は可動金型４ａを後退させ型開し、製品取出
しを行なう（図５（ｆ））。

【００５８】実施例２ 図６を用いて実施例２を説明するが、射出成形装置１０
０は図１（実施例１）に示す構造と同一部分について説
明を省略し異なる部分についてのみ説明する。

【００５９】固定盤２の反面側に配設された凹部に第１
射出ユニット４１と第２射出ユニット４２から射出され
る樹脂通路を共有するミキシングノズル７１の先端部が
当接配設されている。このミキシングノズル７１の途上
にはロータリバルブ７２が配設され、切替えることによ
り第１射出ユニット４１または第２射出ユニット４２の
いずれかの樹脂をキャビティ５内に射出充填可能に構成
されている。

【００６０】また、第１射出ユニット４１はサンドイッ
チ成形品の表皮材としての第１層溶融樹脂４３をキャビ
ティ５内へ射出充填するもので例えば、ＰＰ、ＰＥ、Ａ
ＢＳなどの熱可塑性樹脂が用いられる。

【００６１】さらに、第２射出ユニット４２はサンドイ
ッチ成形品のコア材として第２層溶融樹脂４４をキャビ
ティ５内へ射出充填するもので、例えばＰＰ、ＰＥ、Ａ
ＢＳなどの熱可塑性樹脂のリサイクル材、ガラス繊維な
どの補強材を混入させた樹脂材が用いられる。

【００６２】次に前記図６に示すように構成された射出
圧縮成形装置の作用について述べる。なお、第１層およ
び第２層溶融樹脂４３、４４を射出充填する際の型締力
（Ｐ ₁ 、Ｐ₂ ）設定は図２（実施例１）と、また、型締
初期条件設定手順は図３（実施例１）と同様である。図
４および図７を用いて成形動作の順序を示す。

【００６３】まず、先に型締力設定部６３で設定した第
１の型締力位置設定値（Ｓ₁ ）に基づいて型締動作を行
なう。型締シリンダストロークセンサ６２の検出信号が
設定値に達した後は設定値（Ｓ₁ ）を保持するように型
締シリンダ８の油圧を制御して位置保持制御を行なう
（低圧型締状態、すなわちトグルは屈折状態で、かつメ
カロック状態）（図７（ａ））。

【００６４】ミキシングノズル７１内のロータリーバル
ブ７２を第１射出ユニット４１側に経路を切替えた後、
第１射出ユニット４１側のシャットオフバルブ４５を開
いて、表皮材となる第１層溶融樹脂４３を金型キャビテ
ィ５内に射出充填する。なお、あらかじめ、充填樹脂量
≦キャビティ容積となるように金型設計を行っておくこ
とが望ましい。

【００６５】ここで、第１の型締力設定値Ｐ₁ は、充填
された樹指圧によって金型が開く（この場合は、タイバ
１１が伸長することによって型開挙動を示す）ことを許
容する型締力であるので、第１層溶融樹脂４３の射出充
填に応じて型開挙動を示し、その結果、金型キャビティ
５内の樹脂圧の低圧化によって高速充填が可能となり、
樹脂の温度低下がなく射出充填できる。このことは、第
２層溶融樹脂４４を、第１層充填物の内部に射出充填す
る際、第１層充填物が未だ高温状態、すなわち高い流動
性を有している状態であるので、第２層溶融樹脂の充填
に伴なう第１層充填物の拡張挙動が極めて容易に行なわ
れ、その結果、第２層溶融樹脂４４は無理なく充填でき
る（図７（ｂ））。なお、タイバ１１伸長による弾性回
復力が金型キャビティ５内の樹脂への圧縮力として負荷
されるため、再び可動金型４ａは閉じる方向へ作用す
る。

【００６６】第１層溶融樹脂４３の射出充填完了をタイ
ミング制御部６４で検知した後、第１射出ユニット４１
側のシャットオフバルブ４５を閉じるとともに、ロータ
リーバルブ７２を第２射出ユニット４２側に経路を切替
えて、先に型締力設定部６３で設定した第２の型締力位
置設定値（Ｓ₂ ）に基づいて型締動作を行なう。型締シ
リンダストロークセンサ６２の検出信号が設定値に達し
た後は、設定値（Ｓ₂）を保持するように型締シリンダ
８の油圧を制御して位置保持制御を行なう（低圧型締状
態＝トグルは屈折状態で、かつメカロック状態）（図７
（Ｃ））。

【００６７】第２の型締力設定状態に達したことをタイ
ミング制御部６４で検知した後、第２射出ユニット４２
側のシャットオフバルブ４６を用いて、コア材となる第
２層溶融樹脂４４を第２層充填物の内部に向けて射出充
填する。 このとき、第１層充填物は未だ高い流動性を
有していること、かつ、第１層充填物の表層部は金型に
接触しているため薄いスキン層を形成していること、さ
らに、第２層溶融樹脂４４の射出充填に応じて型開挙動
を示すことにより、コア材の充填は極めて容易となり、
コア材充填による表皮材の拡張挙動も極めてスムーズに
行なわれ、その上、コア材が表皮材を突破って表面に出
ることも全くなくなり、その結果、極めて高品質なサン
ドイッチ成形品が容易に得られる。（図７（ｄ））。

【００６８】第２層溶融樹脂４４の射出充填完了をタイ
ミング制御部６４で検知した後、ロータリーバルブ７２
を第１射出ユニット４１側に経路を切替えるとともに第
２射出ユニット側のシャットオフバルブ４６を閉めて、
トグル機構６を伸び切る方向へ伸延させて高圧型締を行
なう（圧縮工程）。ここで、樹脂の冷却固化収縮挙動に
応じた、型締側での樹脂への圧縮力の負荷により、射出
充填の際に生じた金型キャビティ５内の樹脂の圧力偏差
および残留歪が緩和されて、変形・反りが皆無となると
ともに、コア成形体を表皮材の密着度が強化され、さら
に、第１層および第２層溶融樹脂４３、４４を射出充填
する際の型開挙動による効果と相乗して、極めて高品質
な多層成形品を得ることができる。

【００６９】なお、第２層溶融樹脂４４を射出充填後、
圧縮工程を行なう前に、一旦、第１層溶融樹脂４３を適
量射出充填することによって、 コア材充填の跡が成形品外観に残らない。 ミキシングノズル内が第１層溶融樹脂で充満されてい
るので、次成形サイクル時に表皮材とコア材の混入がな
くなる（図７（ｅ））。

【００７０】圧縮工程における型締側および射出側の制
御は高圧型締の開始と同時に起動するタイマ６５のタイ
ムアウト信号に基づいて行なわれる。すなわち、計量開
始時間ｔ₁ 経過後は次回の成形に備えて第１射出ユニッ
ト４１および第２射出ユニット４２にて計量が行なわれ
る。

【００７１】また、冷却完了時間ｔ₂ （充填する樹脂の
物性、金型の冷却能力などから樹脂の冷却完了時間を算
出）経過後は可動金型４ａを後退させ型開し、製品取出
しを行なう（図７（ｆ））。

【００７２】なお本実施例では、低圧型締→第１層溶融
樹脂４３射出→型締力低下→第２層溶融樹脂４４射出→
高圧型締の成形動作を基本としているが、成形に関する
全ての型締位置範囲において、１０μｍ以下の極めて高
い精度の型停止制御が可能なことから、必要に応じて、
以下に示す成形動作の応用も実現可能である。

【００７３】（１）第１層溶融樹脂４３を射出充填する
際の型締制御として、例えばコア成形体を一旦完全成形
させたい場合には、低圧型締→射出→高圧型締としても
よく、または型締動作の簡略化のために、高圧型締→射
出としてもよい。

【００７４】また、（２）第２層溶融樹脂４４を射出充
填する際の型締制御としては、例えば表皮材の質感の損
傷を防止するために低圧型締→射出→型締としてもよ
い。

【００７５】さらに、上記（１）および（２）の組合わ
せと基本動作との組合わせによって成形動作を行なって
もよい。

【００７６】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、 （１）あらかじめ、タイバに組込んだ型締力センサで、
両金型がタッチした状態を検知して、トグル機構と連結
された型締シリンダのストロークを原点設定した後、第
１層および第２層溶融樹脂を射出充填する際のトグル機
構が伸び切らない状態で、充填された樹脂圧によって金
型が開くことを許容する第１の型締力および第２の型締
力を型締力センサで検知して、型締シリンダのストロー
ク原点設定位置からの各々のストローク前進量で型締位
置設定を行なう。初期設定完了後は型締シリンダストロ
ークセンサの検出信号に基づいて型締を行なうことによ
り、成形機を大幅に改造することなく、また、複雑・高
性度なレベリング装置は付加されることなく、トグル機
構の倍力特性により、１０μｍ以下の極めて高精度、か
つ再現性の高い型締位置制御が容易に実現でき、その結
果、極めて高品質な多層成形品を低コストで安定して供
給できる。 （２）コア材となる第１層溶融樹脂の射出充填に応じて
型開挙動を示し、さらに表皮材となる第２層溶融樹脂を
第１層充填物と金型キャビティとの隙間に充填し、充填
に応じて型開挙動を示し、その後、高圧型締を行なうこ
とにより、変形・反りのない、かつコア材と表皮材の密
着度の高い高品質な貼合せ成形の多層成形品が得られ
る。 （３）さらに、第２層溶融樹脂を塗装コーティング材と
することで、上記（２）により高品質なインモールドコ
ーティング成形の多層成形品が得られる。 （４）また、第１層溶融樹脂を表皮材とし、第２層溶融
樹脂をコア材とするとともに、第２層溶融樹脂を第１層
充填物の内部に向けて射出充填することで、上記（２）
により、高品質なサンドイッチ成形の多層成形品が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る実施例１の射出成形機の制御概念
図である。

【図２】型締力とタイバの伸び量の関係を示す関係図で
ある。

【図３】型締初期条件の設定手順を示すフロー図であ
る。

【図４】Ｓ₁ およびＳ₂ の成形動作手順を示すフロー図
である。

【図５】実施例１の成形動作の順序を示す説明図であ
る。

【図６】本発明に係る実施例２の射出成形機の制御概念
図である。

【図７】実施例２の成形動作の順序を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ リンクハウジング ２ 固定盤 ３ 可動盤 ４ 金型 ４ａ 可動金型 ４ｂ 固定金型 ５ キャビティ ６ トグル機構 ６ａ、６ｂ、６ｃ トグルリンク ７ クロスヘッド ８ 型締シリンダ ９ ピストンロッド １０ ガイドロッド １１ タイバ ２０ トグル式型締装置 ４０ 射出装置 ４１ 第１射出ユニット ４２ 第２射出ユニット ４３ 第１層溶融樹脂 ４４ 第２層溶融樹脂 ４５ 第１射出ユニット側のシャットオフバルブ ４６ 第２射出ユニット側のシャットオフバルブ ４７ 第１射出ユニット用ノズル ４８ 第２射出ユニット用ノズル ６０ 制御部 ６１ 型締制御部 ６２ 型締シリンダストロークセンサ ６３ 型締力設定部 ６４ タイミング制御部 ６５ タイマ ６６ 金型タッチ点設定部 ６７ 型締力センサ ６８ 油圧制御弁 ７０ ニードルバルブ ７１ ミキシングノズル ７２ ロータリバルブ １００ 射出成形装置

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 油圧式の型締シリンダによってトグル機
   構を駆動させ型締可能な射出成形装置を用いて樹脂の多
   層成形を行なう際に、前記トグル機構が伸び切らない状
   態下で充填された樹脂圧によって可動金型が開くことを
   許容する第１の型締力を負荷させて型締を行なった後、
   金型キャビティ内に第１層溶融樹脂を射出充填し、引続
   き前記第１の型締力よりも小さい第２の型締力を負荷さ
   せ、次いで可動金型と第１層充填物との隙間に第２層溶
   融樹脂を射出充填した後、前記トグル機構を伸び切る方
   向へ伸延させて高圧型締を行なうことを特徴とする樹脂
   の多層成形方法。
2. 【請求項２】 タイバに組込んだ型締力センサを用い
   て、両金型がタッチした状態を検知した後、トグル機構
   と連結された型締シリンダのストロークを原点設定し、
   第１の型締力および第２の型締力を前記型締力センサで
   検知した後、該原点設定位置からの各々の型締シリンダ
   のストローク前進量で設定するとともに、第１層および
   第２層溶融樹脂の射出充填中は各々設定した前進位置に
   可動金型を保持するように型締シリンダの油圧を制御す
   ることを特徴とする請求項１記載の樹脂の多層成形方
   法。
3. 【請求項３】 第２層溶融樹脂を塗装コーティング材と
   することを特徴とする請求項１および２記載の樹脂の多
   層成形方法。
4. 【請求項４】 第２層溶融樹脂の射出充填を、第１層充
   填物の内部に充填することを特徴とする請求項１および
   ２記載の樹脂の多層成形方法。
5. 【請求項５】 第１層および第２層溶融樹脂を射出充填
   する際の第１の型締力および第２の型締力を設定する型
   締力設定部と、型締シリンダのストロークを検出する型
   締シリンダストロークセンサと、型締工程における金型
   タッチ点の検知をタイバに組込んだ型締力センサで行な
   い、該型締力センサの検出信号に基づいて型締シリンダ
   のストロークを原点設定する金型タッチ点設定部と、前
   記型締力設定部の各々の設定値と、前記型締力センサの
   検出信号と、前記型締シリンダストロークセンサの検出
   信号を比較して、トグル機構と連結される型締シリンダ
   のストロークを制御して型締を行なう型締制御部を備え
   るとともに、第１層溶融樹脂の射出充填完了を検知し
   て、前記型締制御部へ第２の型締力信号を発信させると
   ともに、前記型締シリンダストロークセンサの検出信号
   が前記第２の型締力設定値に達したことを検知して、第
   ２層溶融樹脂の射出充填開始信号を発信させ、かつ、第
   ２層溶融樹脂の射出充填完了を検知して、型締制御部へ
   型締開始信号を発信させるタイミング制御部を有したこ
   とを特徴とする樹脂の多層成形の型締装置。