JPH10128819A - 中空射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 立ち上がり時と安定時とでガス注入部の温度
を分けて制御することにより、立ち上がり時におけるガ
ス注入不良を防止する。 【解決手段】 型閉じされた状態で内部に所定形状のキ
ャビティを形成する開閉可能な成形型４と、前記キャビ
ティ内に溶融樹脂５を射出する射出ユニットと、該射出
ユニットにより射出された溶融樹脂５の内部に中空部を
形成すべくガスを注入するガス供給手段７とを備えた中
空射出成形装置において、前記ガス供給手段７における
ガス注入部１８を加熱するための加熱手段（電気ヒータ
２９）と、前記ガス注入部１８の温度が所定時間稼働停
止した後における立ち上がり時においては安定稼働時よ
り高くなるように前記加熱手段（電気ヒータ２９）を制
御する制御手段とを付設して、ガスの注入タイミングが
遅れ勝ちとなり、しかも型温度の低い立ち上がり時にお
いてガス注入が不完全となったり、未注入となったりす
ることをなくすようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、中空射出成形装
置に関し、さらに詳しくは中空射出成形装置における注
入ガス温度制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、中空射出成形装置では、型閉じ
された状態で内部に所定形状のキャビティを形成する開
閉可能な成形型の前記キャビティ内に射出ユニットから
溶融樹脂を射出するとともに、射出された溶融樹脂の内
部にガス（例えば、不活性ガスである窒素ガス等）を注
入することによって中空部を有する成形品を成形するよ
うにしている。この場合、溶融樹脂の内部へのガス注入
位置は、キャビティ内で溶融樹脂が固化する際の熱収縮
が顕著に現れる部位、例えばキャビティの型閉じ方向に
厚肉となる成形品肉厚部に対応する溶融樹脂の部分とさ
れ、この熱収縮によるヒケを防止するためにガス注入す
ることにより成形品の品質を安定させるようにしてい
る。

【０００３】また、ガス注入を溶融樹脂の複数個所に行
うことにより、溶融樹脂の内部に複数の中空部を形成す
ることも行われている。

【０００４】上記したガス注入による中空部形成時にお
いては、注入ガスの温度が低すぎると、溶融樹脂が冷却
固化するおそれがあり、ガス注入が不完全あるいは未注
入となるおそれがある。そこで、ガス注入を円滑に行う
ために、ガス供給手段におけるガス注入部（即ち、注入
ノズル）を加熱手段により所定温度に加熱し、ガス注入
部分における溶融樹脂の固化を防止するようにしたもの
が提案されている（例えば、特開平４−３１０１５号公
報参照）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、中空射出成
形装置の場合、稼働停止後所定時間が経過した立ち上が
り時と、連続稼働中の安定時とで溶融樹脂の物性（例え
ば、粘度等）および成形型の温度が大幅に相異するとい
う特性をもっている。

【０００６】例えば、立ち上がり時においては、射出ユ
ニットにおいて溶融樹脂が所定時間高温状態を保持され
ているので射出される溶融樹脂の粘度が低下している。
このため、溶融樹脂が成形型のキャビティに過充填され
てしまうこととなり、図４に示すように、型内圧Ｐが安
定稼働時に比べて高くなる。一方、ガスの注入圧Ｐ
₁は、射出成形開始時に予め設定されているのが通例で
ある。従って、ガス注入のタイミングが安定稼働時にお
けるタイミングＸからＸ′に移動することとなり、注入
タイミングの遅れ（即ち、タイムラグ）ｔ₁が生ずるこ
ととなる。

【０００７】また、上記公知例におけるように、注入ノ
ズルを加熱することにより、ガス注入部における溶融樹
脂の状態を制御するようにしたとしても、立ち上がりの
成形型の温度が安定時に比べて低いため、前記した注入
タイミングの遅れと型温度との影響によりガス注入部分
の溶融樹脂の固化が進み、ガス注入が不完全あるいは未
注入となってしまうおそれがある。

【０００８】さらに、ガス注入を溶融樹脂の複数個所に
行う場合、それぞれのガス注入部での注入タイミングが
異なるため、該注入タイミングの相異に対応したガス注
入部の温度制御も必要となる。

【０００９】本願発明は、上記の点に鑑みてなされたも
ので、立ち上がり時と安定稼働時とでガス注入部の温度
を分けて制御することにより、立ち上がり時におけるガ
ス注入不良を防止することを目的とするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明の基本構成で
は、上記課題を解決するための手段として、型閉じされ
た状態で内部に所定形状のキャビティを形成する開閉可
能な成形型と、前記キャビティ内に溶融樹脂を射出する
射出ユニットと、該射出ユニットにより射出された溶融
樹脂の内部に中空部を形成すべくガスを注入するガス供
給手段とを備えた中空射出成形装置において、前記ガス
供給手段におけるガス注入部を加熱するための加熱手段
と、前記ガス注入部の温度が所定時間稼働停止した後に
おける立ち上がり時においては安定稼働時より高くなる
ように前記加熱手段を制御する制御手段とを付設してい
る。

【００１１】上記のように構成したことにより、ガスの
注入タイミングが遅れ勝ちとなり、しかも型温度の低い
立ち上がり時においてガス供給手段におけるガス注入部
の温度が安定稼働時より高めに制御されることとなり、
ガス注入部における溶融樹脂の固化が防止されることと
なる。従って、ガス注入が不完全となったり、未注入と
なったりすることがなくなる。

【００１２】本願発明の基本構成において、前記ガス供
給手段を、ガス注入部となる複数のガス注入ノズルを有
して構成し且つ前記加熱手段を、前記ガス注入ノズルを
それぞれ加熱する電気ヒータにより構成するとともに、
該各ガス注入ノズルの温度を立ち上がり時と安定稼働時
とでそれぞれ所定値に設定する設定手段を付設した場
合、各ガス注入ノズル毎に立ち上がり時および安定稼働
時の最適温度が設定できることとなり、すべてのガス注
入ノズルでのガス注入が円滑に行える。

【００１３】また、前記設定手段を、射出ユニットの射
出口に近いガス注入ノズルほど立ち上がりの温度上昇度
が高くなるように設定するものとした場合、複数のガス
注入ノズルにおける立ち上がり時および安定稼働時のガ
ス注入のバランスを取ることができることとなり、すべ
てのガス注入ノズルでの円滑なガス注入が得られる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して、本
願発明の好適な実施の形態について詳述する。

【００１５】この中空射出成形装置は、図１に示すよう
に、樹脂の射出成形品である自動車用バンパ１の内部に
中空部２，２，２を形成する際に用いられるものであ
り、型閉じされた状態で内部に所定形状のキャビティ３
を形成する開閉可能な成形型４と、前記キャビティ３内
に溶融樹脂５（例えば、熱可塑性樹脂等）を射出する射
出ユニット６と、該射出ユニット６により前記キャビテ
ィ３内に射出口９を介して射出された溶融樹脂５の内部
に中空部２，２，２を形成すべくガスＧ（例えば、窒素
ガス）を注入するガス供給手段７とを備えて構成されて
いる。

【００１６】前記成形型４は、固定式の上型１０と、該
上型１０に対して昇降移動可能な可動式の下型１１とか
らなっており、上型１０に下型１１を接合して型閉じし
たときに上型１０と下型１１との間にキャビティ３が形
成されるようになっている。符号８は型開き時に成形品
（即ち、バンパ１）を下型１１から離脱させるためのノ
ックアウトピンである。

【００１７】また、前記上型１０には、前記射出ユニッ
ト６から射出された溶融樹脂５をキャビティ３内に導入
するためのホットランナ１２が設けられている。一方、
前記下型１１には、溶融樹脂５（換言すれば、バンパ
１）の内部で中空部２，２，２を必要とする中空部成形
部に対応するキャビティ３に臨む部分に、それぞれ高圧
ガス注入用の開口部１３，１３，１３が設けられてい
る。

【００１８】前記射出ユニット６は、樹脂溶融手段（図
示省略）により溶融された樹脂を送り出すスクリュー１
４を備えており、溶融された樹脂５は、前記スクリュー
１４の送り作用によりホットランナ１２へ供給されるこ
ととなっている。

【００１９】前記ガス供給手段７は、例えば１５０ｋｇ
ｆ／ｃｍ²の窒素ガスを貯溜しているガスボンベ１５に
一端が接続された主ガス供給路１６から分岐し、前記開
口部１３，１３，１３に先端が臨む分岐ガス供給路１
７，１７，１７を備えており、該分岐ガス供給路１７，
１７，１７の先端には、後に詳述するガス注入部となる
ガス注入ノズル１８，１８，１８がそれぞれ設けられて
いる。

【００２０】前記主ガス供給路１６の途中には、注入ガ
ス量を計量するためのガス計量シリンダ１９が介設され
ている。該ガス計量シリンダ１９は、ピストン２０によ
り前記主ガス供給路１６に連通する圧力室１９ａと大気
に連通する作動室１９ｂとに区画されており、前記ピス
トン２０は、サーボモータ２１によりガス計量シリンダ
１９内を往復作動せしめられることとなっている。符号
２２はピストン２０の動作位置を検出するための位置検
出器、２３はガスボンベ１５からガス計量シリンダ１９
へ圧送される窒素ガスを例えば３０ｋｇｆ／ｃｍ²に調
圧する圧力調整弁、２４は流量制御弁、２５は開閉制御
弁、２６は一端が大気に開放されたベント通路２７の開
閉を行うベントバルブである。

【００２１】前記各ガス注入ノズル１８は、図２に示す
ように、前記開口部１３内に臨まされた分岐ガス供給路
１７の先端に位置しており、ボール弁タイプの逆止弁２
８をそれぞれ備えている。該逆止弁２８は、分岐ガス供
給路１７から所定圧力のガスＧが圧送されてきたとき、
開口部１３に充填されている溶融樹脂５の圧力（即ち、
型内圧Ｐ）に抗して開弁し、開口部１３に充填された溶
融樹脂５内にガスＧが注入されることとなっている。

【００２２】また、前記各ガス注入ノズル１８には、該
各ガス注入ノズル１８を加熱するための加熱手段として
作用する電気ヒータ２９と、該ガス注入ノズル１８の温
度を検出する温度センサー３０とがそれぞれ付設されて
おり、該各温度センサー３０からの温度情報に基づいて
各電気ヒータ２９への通電制御をそれぞれ行い、それに
より各ガス注入ノズル１８の温度を所定温度にそれぞれ
維持するようになっている。

【００２３】前記温度センサー３０からの温度情報はコ
ントローラ３１に入力され、該コントローラ３１からは
電気ヒータ２９，２９，２９に対して通電制御のための
制御信号が出力されることとなっている。つまり、コン
トローラ３１は、ガス注入ノズル１８，１８，１８の温
度が所定時間稼働停止した後における立ち上がり時にお
いては安定稼働時よりそれぞれ高くなるように前記電気
ヒータ２９，２９，２９をそれぞれ制御する制御手段と
しての機能と、前記ガス注入ノズル１８，１８，１８の
温度を、立ち上がり時と安定稼働時とでそれぞれ所定値
に設定する設定手段としての機能とを有しているのであ
る。例えば、安定稼働時におけるガス注入ノズル１８，
１８，１８の温度設定値Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃と、立ち上がり
時のガス注入ノズル１８，１８，１８の温度設定値
Ｔ₁′，Ｔ₂′，Ｔ₃′との関係は表１のように定められ
る。ここで、Ｔ₁，Ｔ₁′は射出口９に最も近いガス注入
ノズル１８の温度、Ｔ₂，Ｔ₂′は射出口９に２番目に近
い注入ノズル１８の温度、Ｔ₃，Ｔ₃′は射出口９から１
番遠い注入ノズル１８の温度である。

【００２４】

【表１】

【００２５】上記のように設定した理由は、射出口９に
近い程溶融樹脂５の温度が高くなるとともに、それぞれ
の注入ノズル１８におけるガス注入タイミングが異なる
ので、溶融樹脂温度およびガス注入タイミングとのバラ
ンスをとるためである。

【００２６】次に、図３に示すフローチャートを参照し
て、本実施の形態にかかる中空射出成形装置の作用を説
明する。

【００２７】まず、ステップＳ₁において立ち上がり時
および安定稼働時の注入ノズル１８の温度設定を行い
（表１参照）、ステップＳ₂において運転状態を監視
し、ステップＳ₃において温度センサー３０からの温度
情報Ｔを読み込む。

【００２８】ついで、ステップＳ₄において成形型４の
交換等による運転停止時間ｔが所定時間ｔ₀以上となっ
たか否かの判定を行い、ここでｔ＜ｔ₀と判定された場
合には、成形型４の温度降下も少なく、射出ユニット６
における溶融樹脂５の温度上昇も少ない安定稼働時と推
定し、ステップＳ₅において注入ノズル１８，１８，１
８の温度が安定稼働時の設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃になる
ように電気ヒータ２９への通電制御を行う。

【００２９】一方、ステップＳ₄においてｔ≧ｔ₀と判定
された場合には、成形型４の温度降下も大きく、射出ユ
ニット６における溶融樹脂５の温度上昇も大きい立ち上
がり時と推定し、ステップＳ₆において注入ノズル１
８，１８，１８の温度が立ち上がり時の設定温度
Ｔ₁′，Ｔ₂′，Ｔ₃′になるように電気ヒータ２９への
通電制御を行う。

【００３０】そして、ステップＳ₇において成形ショッ
ト数Ｎが予め定められた設定数Ｎ₀以上となったか否か
の判定を行い、ここでＮ＜Ｎ₀と判定された場合には、
未だ安定稼働時に移行していないと推定して、ステップ
Ｓ₆へリターンし、前記したように注入ノズル１８，１
８，１８の温度が立ち上がり時の設定温度Ｔ₁′，
Ｔ₂′，Ｔ₃′になるように電気ヒータ２９への通電制御
を行うが、ステップＳ₇においてＮ≧Ｎ₀と判定された場
合には、安定稼働時に移行したと推定して、ステップＳ
₅へ進み、前記したように注入ノズル１８，１８，１８
の温度が安定稼働時の設定温度Ｔ₁，Ｔ₂，Ｔ₃になるよ
うに電気ヒータ２９への通電制御を行う。

【００３１】上記したように、本実施の形態において
は、ガスの注入タイミングが遅れ勝ちとなり、しかも型
温度の低い立ち上がり時においてガス注入ノズル１８，
１８，１８の温度が安定稼働時より高めに制御されるこ
ととなり、ガス注入ノズル１８，１８，１８における溶
融樹脂の固化が防止されることとなる。従って、ガス注
入が不完全となったり、未注入となったりすることがな
くなり、得られる成形品（例えば、バンパ１）には、所
望の位置に中空部２，２，２が形成されることとなるの
である。

【００３２】また、複数のガス注入ノズル１８，１８，
１８の温度を、立ち上がり時と安定稼働時とでそれぞれ
所定値に設定するとともに、立ち上がり時における温度
上昇度を、射出ユニット６の射出口９に近いガス注入ノ
ズル１８ほど高くなるようにしているため、各ガス注入
ノズル１８毎に立ち上がり時および安定稼働時の最適温
度が設定できるとともに、複数のガス注入ノズル１８，
１８，１８における立ち上がり時および安定稼働時のガ
ス注入のバランスを取ることができることとなり、すべ
てのガス注入ノズル１８，１８，１８でのガス注入が円
滑に行える。

【００３３】

【発明の効果】本願発明によれば、ガスの注入タイミン
グが遅れ勝ちとなり、しかも型温度の低い立ち上がり時
においてガス注入部の温度を安定稼働時より高めに制御
するようにしているので、ガス注入部における溶融樹脂
の固化が防止されることとなり、ガス注入が不完全とな
ったり、未注入となったりすることがなくなる。従っ
て、得られる成形品の所望の位置に中空部を確実に形成
することができるという優れた効果がある。

【００３４】また、複数のガス注入ノズルの温度を、立
ち上がり時と安定稼働時とでそれぞれ所定値に設定する
ようにした場合、各ガス注入ノズル毎に立ち上がり時お
よび安定稼働時の最適温度が設定できることとなり、す
べてのガス注入ノズルでのガス注入が円滑に行える。

【００３５】また、前記設定手段を、射出ユニットの射
出口に近いガス注入ノズルほど立ち上がり時の温度上昇
度が高くなるように設定するものとした場合、複数のガ
ス注入ノズルにおける立ち上がり時および安定稼働時の
ガス注入のバランスを取ることができることとなり、す
べてのガス注入ノズルでのより円滑なガス注入が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の実施の形態にかかる中空射出成形装
置の要部を示す断面図である。

【図２】本願発明の実施の形態にかかる中空射出成形装
置における注入ノズル部分の構造を示す拡大図である。

【図３】本願発明の実施の形態にかかる中空射出成形装
置の作用を説明するためのフローチャートである。

【図４】一般の中空射出成形装置における立ち上がり時
および安定稼働時の型内圧の時間的変化を示すタイムチ
ャートである。

【符号の説明】

１は成形品（バンパ）、２は中空部、３はキャビティ、
４は成形型、５は溶融樹脂、６は射出ユニット、７はガ
ス供給手段、９は射出口、１８はガス注入部（ガス注入
ノズル）、２９は加熱手段（電気ヒータ）、３０は温度
センサー、３１はコントローラ、Ｇはガス（窒素ガ
ス）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 型閉じされた状態で内部に所定形状のキ
   ャビティを形成する開閉可能な成形型と、前記キャビテ
   ィ内に溶融樹脂を射出する射出ユニットと、該射出ユニ
   ットにより射出された溶融樹脂の内部に中空部を形成す
   べくガスを注入するガス供給手段とを備えた中空射出成
   形装置であって、前記ガス供給手段におけるガス注入部
   を加熱するための加熱手段と、前記ガス注入部の温度が
   所定時間稼働停止した後における立ち上がり時において
   は安定稼働時より高くなるように前記加熱手段を制御す
   る制御手段とが付設されていることを特徴とする中空射
   出成形装置。
2. 【請求項２】 前記ガス供給手段は、ガス注入部となる
   複数のガス注入ノズルを有し、前記加熱手段は、前記ガ
   ス注入ノズルをそれぞれ加熱する電気ヒータとされてお
   り、該各ガス注入ノズルの温度を立ち上がり時と安定稼
   働時とでそれぞれ所定値に設定する設定手段が付設され
   ていることを特徴とする前記請求項１記載の中空射出成
   形装置。
3. 【請求項３】 前記設定手段は、射出ユニットの射出口
   に近いガス注入ノズルほど立ち上がり時における温度上
   昇度が高くなるように設定するものとされていることを
   特徴とする前記請求項２記載の中空射出成形装置。