JPS60212317A - 射出圧縮成形法 - 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】 ［技術分野］ 本発明は、射出圧縮成形法に関する。

［従来技術］ 従来、射出圧縮成形による成形方法は、樹脂な射出し、
次いでキャビティー内に充填された樹脂がゲートから逆
流しないようにゲートをシールした状態で圧縮し、加圧
状態でその樹脂を冷却固化した後、金型を開き、成形品
を取り出す方法が一般的であった。しかし、この方法に
よると、厚肉品、偏肉品等を成形する場合には「ひけ」
と呼ばれる成形品表面に生じる陥没現象が厚肉部に生じ
やすかった。これは、冷却が薄い部分から始まり、冷却
には体積収縮が伴うので、冷却の遅い部分の表面に′生
じるものである。また、冷却時に固化の速い部分に、集
中的に圧縮力がかかり残留弾性応力が残り、この部分が
弾性回復することにより歪が生じて成形品の形状が悪く
なる欠点が生じやすかった。これらの欠点は、圧縮力が
不十分であったり、冷却速度が大きいとき等に顕著に起
こった。

このような欠点を防、止するために、従来は次のような
方法を採用する・ことが一般的であった。すなわち、冷
却時に成形品内部の温度分布差が大きくならないように
、冷却時間を長くする方法がある。しかし、：この方法
によると成形時間がきわめて長くかかり生産性が悪い欠
点がある。

また、冷却時に成形品内部に多少の温度分布差が生じて
も、ひけ、残留応力歪が生じないように、射出圧力や圧
縮力をかなり高圧にして樹脂の充填を均一にする方法も
採用されている。しかし、この高圧を生み出すためには
高価な大型の射出圧縮成形機を使用することが必要であ
り、経済的でない。

また、特開昭５８−１２７３９号には「型締め一射出一
冷却一金型再加熱一圧縮冷却一型開き」からなる工程に
よって、成形部中心部まで、一旦冷却固化させてから、
表面層を一様に加熱して圧縮し、射出充填時の残留応力
の除去を行う方法も提案されている。しかし、「冷却−
金型再加熱−圧縮冷却」の過程において、エネルギーロ
スが大キく、全工程のサイクルが長いという問題点があ
る。

［発明の目的］ 本発明の目的は、上記した従来技術の欠点、すなわち、
樹脂冷却に多大な時間を要する生産性の″悪さを解消し
、高い射出圧若しくは圧縮力を得るだめの高価で大型の
成形機の使用の必要性がなく、更には、成形サイクルが
長くエネルギーロスも大きい等の欠点のない射出圧縮成
形法を提供することにある。本発明の他の目的は、ひけ
及び残留応力歪を防止して、面精度の高い成品を効率良
く製造することが可能な射出圧縮成形法を提供すること
にある。

［発明の構成］ 本発明は、射出圧縮成形法において、金型をあらかじめ
圧縮方向に開いて型締し、原料を前記金型のキャビティ
ー内に射出充填し、ゲートシールした後、キャビティー
内に充填された原料を圧縮し、加圧状態のままで冷却し
て成形を行う射出圧縮成形法において、加圧状態のまま
で冷却する過程に際して、キャビティー内原料の冷却固
化の進みにくい部分の冷却を促進すると同時に、冷却固
化の進みやすい部分の固化が冷却固化の進みにくい部分
より先に固化したままの状態になるのを防ぐよう金型温
度を制御することを特徴とする射出圧縮成形法である。

以下、本発明の射出圧縮成形法を図面に基づいて具体的
に説明する。

第１図は本発明の射出圧縮成形法に使用する金型装置の
一例の可動側部材の模式縦断面図、第２図は、第１図の
装置のキャビティーを形成する可動部の近傍正面図、第
３図は、第１図の装置の型締めをした状態での第２図の
ＡＡ’断面図である。

まず、可動側コア１ａを油圧シリンダー２によって後退
させ、所定のキャビティーを設定する。

次いで、成形品原料である溶融樹脂の所定量を適当な射
出圧により、ランナ一部６を介してキャビティー内に射
出充填する。この際、可動側コア１ａと非可動側コア１
ｂのキャビティーを形成する面を成形品を最終的にキャ
ビティー内から取り出すときの成形品の温度までは加温
しておいてもよい。これ以上の加温は冷却時にエネルギ
ー的及び時間的ロスを伴う。この加温は加熱冷却管４，
５゜６ａ、６ｂのいずれか若しくはいくつかを使用し、
熱媒あるいは蒸気等を通すことにより実施する。

次にゲートカット用シリンダー７によりゲートカッター
８を前進させ、ゲートを閉じ、キャビティー内樹脂を加
圧した際、樹脂が逆流しないようにする。

次に、油圧シリンダー２により、可動側コア１ａを前進
させ、キャビティー内の樹脂を所定の圧力で圧縮する。

この加圧は、成形品全体が冷却されるまで、加え続けら
れるが、全加圧過程において、必ずしも一定圧である必
要はなく段階的に変化させてもよい。

この加圧と同時に、キャビティー内の樹脂の冷却が開始
される。冷却開始後適当な時に、加熱冷却管の６ａ　９
６ｂに冷水若しくは冷媒を通し、成形樹脂厚肉部に対応
する部位のコア表面温度を低下させ、厚肉部の冷却を促
進させる。

上記のようにして厚肉部の冷却を促進しても、こ扛だけ
では依然として薄肉部の固化がより速く進行してしまう
場合が多い。そこで、このような冷却過程において、厚
肉部がまだガラス転移温度以上で流動状態であり、冷却
の速い薄肉部が固化状態になる直前あるいは固化状態に
なった後に、高温気体発生装置９により発生した高温気
体をディストリビュータ−１０さらに噴射用〜ラド１１
を介して噴射用ノズル穴１２からフィン１６へ噴射する
。こうすることによって、フィン１６に取り囲まれた、
樹脂薄肉部に対応する部位のキャビティー近傍の型部材
１４の温度を上げ樹脂薄肉部についても流動状態を保つ
ようにする。

もし、このときまでに加熱冷却管６ａ、６ｂによる厚肉
部の冷却促進をしていなかったら、同時にその冷却促進
を加え、また、この高温気体噴射以前に加熱冷却管６ａ
、６ｂによる冷却促進を行っていたら、そのまま、その
冷却を続ける。厚肉部が固化状態になる以前に再び薄肉
部の温度が下がり、固化したままの状態にならないよう
に、フィン１６への高温気体噴射による加熱を連続的に
あるいは断続的に適宜実施する。

高温気体発生装置９は、例えば内部にヒーターが設けら
れて構成され、空気等を通すことにより、それが加熱さ
れるものであり、図のようにこの金型装置に一体化して
設置されていてもよいし、あるいは外部の高温発生装置
で形成した高温気体をディストリビュータ−１０に引き
込み使用してもよい。

フィン１６は冷却の速い樹脂薄肉部のみを温度上昇させ
、流動状態に保つことができるように、その薄肉部近傍
を取り囲むようにリング状に型板に取り付けられている
。

フィン１６内へ高温気体を噴射するためにディストリビ
ュータ−１０から必要数に応じた数だけの噴射用ヘッド
１１をフィン１６まで引き出し、フィン１３内への入口
に噴射用ノズル穴１２を設ける。熱の奪われた気体をフ
ィン１３から排出できるように必要数設けられた排気パ
イプ１５により排気する。気体の比熱は小さいので、冷
却された部分にフィン１６を通して気体が触れたとき、
急激に熱が奪われ、管に液体を通して加熱する方法、あ
るいはヒーターによる加熱では困難ηあった局部的かつ
急激な加熱が可能となる。

加熱冷却管６ａ＋６ｂは、キャビティー内樹脂厚肉部の
冷却促進が可能なように、キャビティー近傍で、キャビ
ティーの厚内部付近の可動側圧縮用コア１ａ及び／又は
非可動側コア１ｂ内部に設ける。

厚肉部の冷却促進により、その部分が塑性変形しないよ
うな固化状態、すなわち、その樹脂のガラス転移温度以
下になったら、高温気体噴射により、まだ流動状態に保
っである周辺部も加熱冷却管５を用い冷却促進する。あ
るいは厚肉部が固化した後でなくても、厚肉部と薄肉部
が同時程度に固化するように、加熱冷却管５による薄肉
部の冷却促進を始めてもよい。

そして、樹脂全体が所定の成形品の取り出し温度まで冷
却されたら、可動側コア１ａを油圧シリンダー２により
後退させ、成形品を取り出す。

従来の成形法によれば、キャビティー内樹脂の冷却過程
において、第４図のようにその薄肉部が固化状態２３と
なったときに、厚肉部の内部は、まだ流動状態２４にあ
るためひけが生じたり、圧縮力が固化した薄肉部に集中
的に加わるため、残留応力歪が生じたりする。しかし、
上記した本発明の成形法によれば、樹脂は第５図のよう
な状態をとり、固化状態部分２６への圧力の集中は、流
動状態部分２４゛によって避けることが可能なため残留
応力歪が生じないうえに、薄肉部及び厚肉部の冷却速度
をひけが生じないように制御することが可能なので・、
面精度の高い成品を成形することが可能となる。

又、上記した方法では、樹脂充填後の冷却により、樹脂
薄肉部も冷却され、固化状態に近づいてからあるいは固
化状態になってから高温気体で加熱したが、射出後、薄
肉部が固化状態に近づく前にあらかじめここだけ高温気
体により加熱し、固化するまでの時間を遅らせ、同時に
加熱冷却管６ａ、６ｂにより厚肉部の冷却を促進し、薄
肉部が厚肉部より先に固化しないようにしても、ひけや
残留応力歪のない成形ができる。

上記の説明は、凸状のレンズを成形す、る場合の例であ
るが、望みの形状の成形品を同様′な方法によって成形
することができ、る。可動側コア及び非可動側コアのキ
ャビティー形成面を成形品の形状に応じて作成し、冷却
の遅い部分の冷却が促進できるような形状、大きさの冷
却管をその部分近傍のコア内部あるいは型板部に設け、
冷却の速い部分を選択的に加熱できるように、その部分
の形状、大きさに応じた加熱用フィンを冷却の速い部分
近傍のコア内部あるいは型板部に設けた金型装置によっ
て成形することにより、ひけや残留応力歪のない成形が
できる。

又、不均一の厚さのものばかりでなく、均一の厚さをも
つが、たとえば薄物、長物、円板状の成形品のように、
射出時の溶融樹脂の流動長が長く初めに充填された部分
と後で充填された部分のように温度分布差ができてしま
うような成形品においても成形品の冷却が進みやすい部
分が冷却の進みにくい部分より先に固化状態のままにな
らないように加熱用フィン及び加熱冷却管を装備した金
型を使用することにより、ひけや残留応力歪のない成品
を成形することができる。

［効果］ 射出圧縮成形において成形される厚肉品、偏肉品等は、
ひけや残留応力歪が生じやすかったが、その防止のため
に従来採用される方法は、充填樹脂の冷却に多大な時間
を要し生産性が悪かったり、射出時若しくは圧縮時にか
なりの高射出圧若しくは高圧縮力を必要とするため高価
な射出圧縮成形機が必要であったり、あるいは全サイク
ルが長くしかも多くのエネルギーロスを伴う等の何らか
の欠点も合わせもっていた。しかし、本発明による射出
圧縮法によって、上記の欠点を伴うことなくひけや残留
応力歪が防止でき、面精度の高い成形品を得ることが可
能となった。

また、本発明は、充填樹脂の冷却の遅い部分の冷却を促
進し、その部分の冷却速度に合わすように他の部分の冷
却速度を制御して成形するので、成形のサイクルアップ
が従来法よりいっそう大きくなり、さらに、従来法では
圧縮時に固化しやすい部分に余分な圧力が加わっていた
が、本発明の方法ではそのようなことがないので、従来
法より圧縮力を小さくすることができる。

さらに、従来の加熱管あるいはヒーター等の加熱部を装
備した金１型装置では、伝熱に方向性をもたすことが困
難で大がかりな断熱層を内蔵する必要がある場合が多か
ったが、本発明のフィンへの高温気体噴射の加熱法によ
り、伝熱に方向性をもたすこと及び、局部的な加熱が可
能となり、大がかりな断熱層が不用となり、さらには急
激な加熱も可能となった。

さらに、成形時の加圧冷却過程において、周辺部あるい
は薄肉部等を加熱して流動状態にするために、樹脂充填
後最初に加えた圧力のみでなく、前記過程中に加えられ
る圧力のコントロールによっても成形品の厚さを制御す
ることが可能なので、成形品の厚さを従来法による場合
に比較し自由に変化させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の射出圧縮成形法に使用する金型装置
の一例の可動側部材の模式縦断面図、第２図は、第１図
の装置のキャビティーを形成する可動部の近傍の正面図
、第６図は、第１図の装置を型締めした状態での第２図
のＡＡ’断面図である。 第４図は、従来法の射出圧縮成形法により成形される凸
レンズの加圧冷却過程中の一状態図、第５図は、本発明
の射出圧縮成形法により成形される凸レンズの加圧冷却
過程中の一状態図である。 １ａ：可動側コア　１ｂ＝非可動側コア２：°油圧シリ
ンダー　６＝ランナ一部４．５．６ａ、６ｂ：　加熱冷
却管 ７：ゲートカッター用シリンダー ８、ゲートカッター・　９：高温気体発生装置１０：高
温気体分配用ディストリビュータ−１１：噴射用ヘッド
　１２：噴射用ノズル穴１６；フィン　１４：可動側型
板部 １５：排気管　１６：スペーサーブロツク１７：可動側
取付板　１８ニスブルーロックピン１９：６ａへの送管
　２０　：　６ａからの排管２１：パーティングライン ２２：断熱層　、２６：固化状態部分 ２４：流動状態部分

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型を所定の位置で型締し、原料を前記金型のキ
   ャビティー内に射出充填し、ゲートシールした後、キャ
   ビティー内に充填された原料を圧縮し、加圧状態のまま
   で冷却して成形を行う射出圧縮成形法において、加圧状
   態のままで冷却する過程に際して、キャビティー内原料
   の冷却固化の進みにくい部分の冷却を促進すると同時に
   、冷却固化の進みやすい部分の固化が冷却固化の進みに
   くい部分より先に固化したままの状態になるのを防ぐよ
   う金型温度を制御することを特徴とする射出圧縮成形法
   。