JPS5939529A - 射出成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明け、合成樹脂の射出成形方法及びその成形装置
に関する。

合成樹脂の射出成形において、成形機の射出ヘッドと金
型のキャビティ間の樹脂を、常時、射出可能な溶融状態
に保つようにしたランナレス成形は、スノ゛ル９ランソ
ーによる成形材料のロスが無く、また製品の寸法梢Ｉｆ
や強朋の同上をもたらすので、近時広く採用さＪする卸
向におる。

従来のランナレス成形にＱ寸、袖々のシステムが採用さ
れて寂り、例えば ■　射出成形機から直接、金型のキャビティへ射出する
ようにしたエクステンションノズル方式■　スプル・ラ
ン力の周囲の樹脂は非溶融状態として断熱に利用し、中
心部の樹脂を溶融状態に保つようにしたウェルタイプノ
ズル方式（又はインシュレーテッドランナ方式） ■　ランナ部を強制加熱して、樹脂を溶融状態に保つよ
うにしたホットラン力方式がある。

上記の各システムは、それぞれに一長一短があり、例え
ば ■のエクステン７ヨンノズル方式は、金型のスプルブツ
シュが不要となり、金型が簡単になる利点を有するが他
方、ノズルが直接に、金型のキャビティプレートに接触
するため、ノズルから金型に熱が伝導し易く、その結果
ノズル温度が低下して、樹脂の固化によるノズルのつま
りを生じたり、或いは反対に、樹脂の同化が伝導熱で妨
げられて、ゲートシールがうまく行われない事があるな
どの欠点があり、ノズルの伝熱対策が面倒となる。

■のウェルタイプノズル方式は、ウェル内の溶融樹口旨
を、常にその融点以上に強制加熱する訳でＦｉないから
、ウェル中心部の樹脂が固化するおそれもあり、温度に
対し、て敏感な樹脂や、成形サイクルの長いものの場合
は不適当である。また通常、１個数しかできない。

又、インシュレーテッドランナ方式は、ランカ径を十分
に太くして、ラン力中心部の樹脂を、次の射出時迄溶触
状輯に保つようにしであるが、特にゲート部が固化し易
く、樹脂もほとんどポリエチレンに限定されており、寸
法′ｎ！度の高い成形品には小適当である。

これに対して、■のホットラン力方式は、ランナの固冷
を防止するために、積極的にヒータを用いるから、ラン
ナ中の圧損が少なく、射出圧力を比較的低くして、成形
品の内部ひずみを小さくすることができる。葦だ、ニー
ドルバルブを用いたバルブゲートの採用が可能となり、
鼻タレを防止できるし、成形品の精度や物性も大巾に改
善されるなど、幾多の利点がある。

しかしながら、反面、金型構造が極めて複雑で、金型が
尚価になる。特にバルブゲートを併用すると、その開閉
機構が複雑で、保守も容易でないなどの問題点がある。

この発明は、上述したような従来の射出成形方式の神々
の問題点を解決するためになされたもので、エクステン
ションノズル方式に、ホットランカ一方式と、浮動ノズ
ルチップからなるバルブゲート方式とを組み込んだ新規
な成形システムとすることにより、極めて構造簡単な安
価で金型で、高寸法精度、高物性の成形品を、高サイク
ル生産し得る射出成形方法及びその装置を提供すること
を目的としている。

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図ないし第３図は、この発明の第１実施例を示す図
である。図において、ｌはインラインスクリュ式射出成
形機の基部、２はこの基部ｌ上に載置した射出ユニット
、３は型締め装置を示している。

射出ユニット２について説明すると、４け射出ノズルで
、列部ｙｒヒータ５を巻き付けた加熱筒６の内部に、ス
クリュ１を備えて９る。８け加熱筒支持兼材料什込板で
、射出ノズル４内に成形材料を供給するホッパ９をｅし
１である。ＩＯは、減速機１１を介してスクリュ１を回
転させる駆動モータ、１２は、スクリュ１を加熱筒６内
で前後進させる射出用アクチュエータで、射出ピストン
１３分内蔵している。

上記のように構成された射出ユニット２は、基部ｌにｉ
＋！＝’ｌ定し、たスライドペース１４に、キャリッジ
１５を介して取り伺け、このスライドベース１４に設け
である射出コ、ニット移動用シリンダ（キャリッジシリ
ンダ）１６で、キャリッジ１５をスライドさせることに
より、前後に移動できるようにしである。更にこの発明
にあっては、後述するように、射出ヘッド４ａを、成形
サイクル毎に、前後に、規制範囲内で移動させる必要が
ある。そのため、例えば、ネジで前進限度のストップ位
置を調節できるようにしたストッパ１７と、後進限度位
置を調節できるようにしたリミットスイッチ１８（その
接点を、キャリッジシリンダ１６の図示しない油圧系統
に挿入した１１ｖ＆弁開閉回路に、組み込んである）と
からなる、射出ヘッドの前後進制御手段１９を、スライ
ドベース１４ＶＣ形成しである。もつともこの前後進制
御手段１９としては、上記に限定されるものではなく、
その他例えば、マグネスケール（商品名）の如きもの、
或いは光電式のもの等　一般的な位置検出・制御手段を
用いることができる。

型締め装置３について述べると、２０は基部ｌに固定し
た固定盤、２１はこの固定盤２０と協同して金型２２を
保持する可動盤である。この可動盤２１は、前記固定盤
２０に取り付けたタイバー２３に案内され、図外の型締
めピストンで駆動される型締めラム２４により、前後に
移動する。これによって、金型２２の開閉を行う。

この発明の射出成形機の加熱筒６端である射出ヘッド４
ａには、延長部（エクステンションノズル）２５を別途
形成しである。２５ａはこの延長部２５の暇付具である
。前記延長部２５には、射出ノズル４のスクリュ軸の延
長上に穿ち、末端を會蓋２６で密閉した、比較的細い長
穴からなる第１通路２７が形成しである。そして、この
第１通路２１の密閉端近くに、第１通路２７と直交して
外部に通じる放射状の第２通路を穿ち、その穴に、滑動
自在に、ノズルチップ２８を嵌合させである。

そしてこのノズルチップ２８には、先端に溶融樹脂射出
用のオリフィス２８ａを形成しである。これにより、前
記第１通路２７の端末に”は、該通路と交叉する方向に
、該通路内の樹脂圧力に応じて渭Ｍ　Ｉｌｌ能とし、た
オリフィス（以下、浮動オリフィスという）が形成さｊ
るのである。

また、前記延Ｍ部２５の第１通路２７の周囲には、第１
通路２７内の溶融樹脂を、常時溶融状態のま＼に保つた
めの加熱体２１）と、その加熱温度を検出する感熱体３
０とよりなる温度制御手段３１を備えている。これらの
加熱体２９およが感熱体３０け、それぞれ、図外の電飾
およびその制御回路に接続するようにしである。

一方、第２図に示すように、金型２２のキャビティプレ
ートには、前記射出ノズル４の延長部２５を、断熱のだ
めのエアギャップ４を保って差し込めるようにしたボア
３２を形成し、このボア３２の周囲に、複数個のキャビ
ティ８８を、放射状にバランスよく配設しである。３４
は断熱リングである。これは、前記キャビティ３８のゲ
ートランドに連なる通路を、谷キャビティ３３と対応す
る位置に設け、かつ前記ボア３２の固定側型板８５の内
壁と、可動９１１１型板３６の内壁とに分割して取り付
けである。この断熱リング３４は、成形機の射出ノズル
４の延長部２５から金型２２への間の伝熱を、最小限と
する目的で用いるものであるが、もともと延長部２５は
、エアギャップＡを保っており、キャビティプレートに
直接接触する部分（すなわち金型合わせ而）は、面積の
小さなノズルチップ２８の端面のみとしである。よって
断熱リング３４は必ずしも常に必要とｉう訳ではない０ ただし、例えば、ナイロン樹脂のように、高い温度で成
形する場合などには、断熱リングを用いると、金型合わ
せ面が有効に断熱できるから、ノズルチップ２８のオリ
フィス２８ａが金型２２に熱を奪われて冷却し、溶融樹
脂がオリフィス２８ａで固化してしまう現象を防止する
のに好適となる。なお３１は突出しピンである。なおま
た、図示しないが、上記射出成形機は、各油圧シリンダ
の駆動源である油圧ユニットや油圧操作板、電気系統操
作板等を備えている。

次に、上記実施例の使用態様につき説明する。

なお、成形サイクルにおける従来周知の工程と同様の内
容については、詳細な説明を省く。

当初は、射出ノズル４は大きく後退させ、その延長部２
５は金型２２及び固定盤２０から完全に抜き出しである
。成形サイクルがスタートすると、射出ユニットの前記
延長部２５は、金型２２の固定側型板８５のボア３２内
に差し込む。しかし、金型開放工程（第３図）では、射
出ユニットのキャリッジ１５Ｆｉ、前後進制御手段１９
の後退位置規制用のリミットスイッチ１８に当接させ、
射出ノズル４の延長部２５の浮動オリフィス２８ａは、
キャビティゲート部に連通ずることなく、隔離された状
態となっている。そして、浮動オリフィス２８ａの射出
口は、固定側型＆３５のボア内壁に取り付けた断熱リン
グ３４に当接して、閉塞されている。この浮動オリフィ
ス２８ａの射出口の閉塞状態は、次の開型の際も変らな
い。すなわち、この状態の浮動オリフィス２８ａは、従
来のバルブゲート方式において、ゲートが閉じた場合に
相当する機能を果す。従って、射出ノズル４および延長
部２５内の溶融樹脂を、予圧して圧縮状態に保つことが
可能である。

この発明の射出工程では、溶融樹脂をキャビティ内へ射
出するに当り、まず、成形機の射出端、すなわち射出ノ
ズル４の延長部２５先端を、その軸方向に前進移動させ
、浮動オリフィス２８ａの射出口を断熱リング３４のゲ
ートランド通路に合致せしめる（第２図か照）。この操
作は、射出ユニット２のキャリッジシリンダ１６を、図
外の油圧源で駆動させて、キャリッジ１５を、予め位置
調整したストッパＩ７に当接する迄、前進移動させるこ
とにより行われる。射出用アクチュエータ１２に晶曲庄
を力１１え、スクリュ７を前進させ′Ｃ行う溶酸１１４
☆１月旨の力＋＋　ｔ＋＋のタイミングは、任；緯に調
整できるが、従来のバルブゲート方式の場合と同様に、
浮動オリフィス２８ａの射出口をキャビティのゲートに
連通させる前に、予圧してＰ〈ようにしてよい。その場
合は、浮動オリフィス２８ａがキャビティ３３のゲート
に連通ずると同時に、その予圧力で溶融樹脂が急速にキ
ャビティ３３内に流れ込む。射出用アクチュエータ１２
の射出ピストン１３は、その後を追い、キャピテイが充
満する迄前進する。浮動オリフィス連通時の樹脂膨張は
極めて速く、キャビティ３３へは迅速に充填がなされて
、たとえ薄肉成形品であっても、射出樹脂が同面する１
メ前に、キャビティ充満が完了するから、非常に梢複の
よい成形品を得ることができる。この射出中、ノズルチ
ップ２８の金型合わせ面は、射出圧力によって強く断熱
リング３４内壁に、自動的に圧接されているから、その
自封作用で樹脂洩ハを防止できてパリも発生しない。射
出後の保圧中に、キャビティ３３のゲート部の樹脂は同
面し、その後のキャビティ３３内の樹脂圧による樹脂の
逆流を防ぐ。保圧終了と同時に、キャリッジシリンダ１
６に圧油を送り、キャリッジ１５を後退させる。これに
より、射出ノズル４の延長部２５の先端を、前記射出時
の前進移ｌｌ１７１と１反対方向に、リミットスイッチ
１８で規制される位置迄移ＩｔＩＩＩ（後退）させる。

この後退で、浮動オリフィス２８ａの射出口からキャビ
ティ３３のゲートに連なっているゲートランドの半固化
状の射出樹脂は、射出口でせん断され、同時に射出口は
断熱リング３４で閉塞される。従って溶融状態で極めて
低粘度になる、例えばナイロン樹脂の射出成形などで、
従来はとかく問題となった、いわゆる［−妹タレ」や「
糸引き」現象も、完全に防止することができる。

引続く冷却工程中に、次の成形材料を投入し、新たに溶
融加圧し、射出準備が完了する。所定時間冷却後、金型
２２は開放され、固化した成形品Ｂが取り出される（第
３図参照）。以下、上記のサイクルを繰返すことにより
、自動的に成形品を１産することができる。

との発明のノズルチップ２８の作動は、全て樹脂圧に応
じて自動的になされるから、従来のバルブゲートのよう
な、例えは油１［シリンダやスプリング等による複雑な
機構を要せず、簡単な構造でバルブゲート機能を全うす
ることが可能である。

又ｆ＝、記サイすル中、延長部２５の温度を、温度制御
手段３Ｉで、積極的に所定範囲内に加熱制御して、第１
通路２７から浮動オリスイス２８ａに至る内部の樹脂を
、常に溶融状態に保つから、いわゆるホットランノ一方
式の利点を確保することが可能である。

第４図には、この発明の第２実施例を示す。

この実施例は、射出ノズル４の延長部２５の第１通路２
７の内径を、スクリュ１が収納できる程度に太くシ、か
つスクリュ７の長さを延長して、前記第１通路２７の密
閉端近く迄及ぶようにした点が、−上記第１実施例と異
なっている。

第５図には、更に第３実施例を示す。

この実施列は、この発明を熱硬化性樹脂のプランジャ式
移送成形に適用した場合である。

射出シリンダ４の延長部２５の第１通路２７の内径は、
プランジャ４１が収納できる太さとし、かつプランジャ
４１の長さを、前記第１通路２７の密閉端近く迄延長し
である。

ホッパー９から、タブレット化した熱硬化性樹脂よりな
る成形材料を、射出／リンダ４内に入れて、比較的低温
に加熱する。流動化した樹脂はプランジャ４１により射
出され、上記各実施例と同様に浮ｆ（のオリフィス２８
ａを経て、金型に充填され、この金）φ内で高温に加熱
さねで硬化される。

以上説明してきたように、この発明によれば、その構成
を成形機の射出ヘッドの延長部に形成した第１通路と、
この第１通路の密閉端近くに放射状に配し、少くとも射
出時には、キャビティに向けて突出させ、金型と密着で
きるように形成した浮動オリフィスと、前記第１通路の
周囲に配し、該第１通路内の樹脂を溶融状態に保つ加熱
体、およびその加熱温度を検出する感熱体よりなる温度
制御手段とを備え、かつ、成形機の射出ヘッドの前後進
を、ｌショット毎に所定範囲内に制御する前後進制御手
段を形成してなる射出成形装置としである。そして、こ
の射出成形装置の射出端を金型に差し込み、射出時に、
その軸方向に射出端を移動さ１ｔ１　この柊ｌ１ＩＩＪ
方向と交叉する方向に配したキャピテイ内に、射出端か
ら放射状に突出したオリフィスを介して、溶融樹脂を射
出し、その後、射出端を前記移動とＱ１反対力向に移動
させることに、ｒす、ｉｌｌ　Ｍｌ″！オリフィスの射
出１１をせん断するよりにした射出成形方法として夕】
る。そのため、次のような梢々の利点がイ（すらねる。

Ｇ）金ノ４Ｑ構造が極めて簡単にな力、かつ従来の各挿
ボットチッププシングの如き精密加工を必要としないか
ら、大幅なコストダウンが実現できる。

■　エクステンションノズル方式として、エアギャップ
を自由にとり、かつノズルとキャピテイプレートとの接
触面積を最小にできるから、ショット毎の′金ノ１．Ｑ
への熱入力が少なく、成形品の冷却時間が短かくなり、
ショットサイクルは著しく節約される。

（リ　浮動オリフィスによるバルブゲート機能を有し、
また各キャビティは各オリフィスから均等に配設できる
から、多数１面取りでも、商寸法梢用の成形品を得る精
密成形が可能である。

■　ノズル後退で自動的にゲート口を閉ざし、かつせん
断するから、Ｆ４−タレや糸引きが防止できる。

■　浮動オリフィス式パルプゲートの採用で、内部応力
とひずみの小さい、縄物性の成形品が得られる。

（′ｆり構成部品が簡単で、かつ着脱容易のため、装置
の保守管理が極めて容易である・

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る一実施例の部分側面図、第２図
は第１図に示すものの要部断面図、第３図は第２図に対
応する部分の開型時の場合を示す断面図、第４図は他の
実施例を示し第２図に対応する要部断面図、第５図は更
に他の実施例の第２図に対応する要部断面図である。 ”　　　　　　　　　−１４７− ４・・・・・・・・・・・・射出ノズル４ａ・・・・・
・・・・射出ヘッド １９・・・・・・・・・前後進制御手段２２・・・・・
・・・・金　型 ２５・・・・・・・・・延長部 ２１・・・・・・・・・第１通路 ２８・・・・・・・・・ノズルチップ ２８ａ・・・・・・浮動オリフィス ２９・・・・・・・・・加熱体 ３０・・・・・・・・・感熱体 ３１・・・・・・・・・温度制御手段 ３３・・・・・・・・・キャピテイ １８− 第４図 ３７ 第５図 １４８−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型に差し込んだ成形機の射出端を、射出時に、
   その軸方向に移動させ、この移動方向と交叉する方向に
   配したキャビティー内に、射出端から放射状に突出した
   オリフィスを介して、溶融樹脂を射出し、その後、射出
   端を前記移動とは反対方向に移動させることにより、前
   記オリフィスの射出口をせん断するようにしたことを特
   徴とする射出成形方法っ
2. （２）成形機の射出ヘッドの延長部に形成した第１通路
   と、この第１通路の密閉端近くに放射状に配し、少くと
   も射出時には、キャビティーに向けて突出させ、金型と
   密着できるように形成した浮動オリフィスと、前記第１
   通路の周囲に配し、該第１通路内の樹脂を溶融状態に保
   つ加熱体、およびその加熱温度を検出する感熱体よりな
   る温度側　　−御手段とを備え、かつ、成形機の射出ヘ
   ッドの前後進を、１シヨツト毎に所定範囲内に制御する
   前後進制御手段を形成してなる射出成形装置。
3. （３）成形機の射出ヘッドを延長して形ｂＺ　Ｌだ第１
   通帖の密閉端近く迄、スクリューを延長したことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の射出成形装置。
4. （４）成形機の射出ヘッドを延長して形成した第１通路
   の密閉端近く迄、プランジャを延長したことを特徴とす
   る特１１・ｎ−１求の範囲第２］ＪＩ記載の射出成形装
   置。