JPS61106217A - 熱硬化性樹脂の射出成形方法 - 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】

Ｌ１上二田月分１ この発明は、熱硬化性樹脂の射出温度をほぼ一定にして
成形する、射出成形に関する。

【米層 ゴムやフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂を射出成形に
より成形することは、一般に行なわれている。この場合
には、特に、金型、射出シリンダー及びノズルの温度に
注意しなければならない。 すなわち、金型温度が高すぎると、熱硬化性樹脂が流入
した順に、金型内で急速かつ不均一に、加硫などの硬化
反応が進行する。その結果、成形品の部分部分で物性が
異り、耐久、性などの物性値にバラつきが生じ、品質を
悪くすることになる。 また射出シリンダ一温度が高すぎると、射出前に、射出
シリンダー内で硬化反応が進行し、熱硬化性樹脂が流動
性を失う、スコーチ現象を起し、成形不能の事態を生ず
るからである。 しかし、これらの温度を低くすれば、成形が容易となる
反面、硬化時間をいたずらに長くするから、成形サイク
ルが長くなり、量産に不向きである。 そこで、従来の熱硬化性樹脂における射出成形は、経験
により、射出速度や射出圧力 などの射出条件を選択し、可詣な限り、金型及び射出シ
リンダ一温度を高温に維持して、しかも短時間に射出す
るようになっている。 このとき、射出シリンダーの温度は一定にされているが
、射出シリンダー先端のノズルが、射出樹脂の摩擦によ
り、次第に高温になり、しかも樹脂自体も内部発熱する
。そこで、この点も考慮して、ノズル部を通過する射出
樹脂の温度を、射出開始より終了に向けて、徐々に昇温
させ、かつ最終温度が、スコーチ現象の起きる手前に来
るように、射出条件を設定しである。しかし、この射出
条件の設定は、主として、経験に頼るものであって、非
常に難しいものである。しかも、射出樹脂の温度勾配が
一定していないから、品質上の問題は、どうしても残る
。 そこで、ノズル部を通過する射出樹脂の温度を制御する
ことが必要となる。この従来例を、図面に基いて説明す
る。第１図は、ゴムの成形における、ノズル部を通過す
るゴムの温度の変化を示すグラフである。 これは、特公昭５８−４５９４４号公報に、記載されて
いる発明であり、ノズルを加熱しながら、かつ温度上昇
を制御して、一定の温度勾配で直線状に、前記スコーチ
現象の限界温度（１８０℃）まで上昇させ、全体の硬化
反応の終了時点を一致させようとするものである。 また、ノズルの温度制御を厳密にしているので、射出終
了段階の直前に、瞬間的に、スコーチ現象を発生させる
限界温度まで、上昇させることができる。 また硬化時間も、射出終了と同時に、全体が硬化するか
ら、非常に短時間となる。 そのうえ、品質も均一なものとなる。 更釆致生［菟 この従来例では、スコーチ現象を発生させ易いという欠
点がある。すなわち、射出後の硬化反応を急速に行う必
要があるから、最終温度をできるだけ、スコーチ現−象
発生の限界温度まで、近ずけなければ、ならないからで
ある。 またこの方法では、ノズルや金型入口付近における摩擦
熱の影響が予測困難であり、金型内の反応の変化予測を
含めて温度制御することは、著しく困難である。しかも
これができなければ、折角、射出樹脂の温度勾配を一定
にしても、その効果が、埋没さ れてしまう。そのうえ、短時間で、しかも高速で、ノズ
ル部を通過する熱硬化性樹脂の温度を、一定比率で昇温
させるには、特殊な構造のノズルが必要となり、加えて
、低電圧、大電流を要するなど、高性能の加熱装置と、
精度の高い制御技術を必要し、困難でコストが高い方法
である。 本発明は、このような問題点を解決するためのものであ
り、スコーチ現象を発生することのなく、かつ、温度制
御が容易で、コストが安い、射出成形方法を提供するこ
とにある。 棒−一基 ゴムやフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の射出成形に
おいて、 射出シリンダー先端にあるノズル内を通過する、熱硬化
性樹脂の温度を、スコーチ現象を発生することのない量
産時の上限温度まで、射出初期の段階で、急速に上昇さ
せ、その後、平均温度を、この温度に維持させたまま、
射出を続行しかつ終了させることを特徴とする、熱硬化
性樹脂の射出成形方法。 艶−一」 第２図に示すように、射出シリンダー１の先端にある、
ノズル５内を通過する、熱硬化性樹脂の温度を、射出開
始後、急速に、熱硬化性樹脂の自己発熱又は外部からの
加熱により、射出初期段階の比較的短時間ｔ１で、スコ
ーチ現象を発生することのなく、安全に量産できる量産
時の上限温度、例えば１５０°Ｃまで上昇させる。 その後、この温度（例えば、１５０℃）に、平均温度を
維持させたまま、スコーチ現象を発生することなく、安
全に射出を続行し、時間ｔ２経過時点で、射出を終了さ
せる。 また、を内に射出された樹脂は、比較的短い時間ｔ３で
硬化する。 この結果、射出及び硬化に要する時間Ｔは、Ｔ＝ｔ２＋
ｔ３である。 したがって、実施例のようなＳＢＲ主体のゴムコンパウ
ンド４００ｃｃを射出成形する場合における、通常の所
要時間を示すと、量産時の上限温度（例えば、１５０°
Ｃ）到達時間ｔ１は、３〜１０秒程度であり、射出終了
時間ｔ２は、１０〜２０秒以内 射出終了後硬化完了に必要な時間ｔ３は、１００〜２０
０秒程度である。ゆえに、射出及び硬化に要する時間Ｔ
は、２３０秒以下となる。 汰−−】 以上の通り、本発明によれば、容易かつ効率的な、射出
成形方法を、提供することができる。 すなわち、射出される樹脂の温度を、徐々に昇温するも
のと相違し、急速に昇温させる。そのうえ、比較的高温
で樹脂を射出するから、射出樹脂の受は取る熱エネルギ
ーは非常に大きく、そのため、硬化時間が短縮され、射
出及び硬化に要する時間も短縮し、全体のサイクルが短
くなる。 さらに、射出中の温度変化や、型内の硬化反応の進行状
況など、複雑な、各種の変数を考慮しながら、温度制御
をする必要がなく、単に、所定の上限温度に維持させる
だけでよいので、温度制御が非常に容易である。 しかも、射出中に維持されている所定の上限温度は、安
全に量産できる量産時の上限温度に設定され、温度制御
されているから、射出中にスコーチ現象を発生すること
がない。 Ｌ息遣 本発明の実施例を、第３図により説明する。第３図は、
本発明の実施装置である射出成形機及びその金型を示す
。この実施例においては、ＳＢＲ主体のコンパウンドで
あり、スコーチ発生の限界温度が１８０℃のゴム、４０
０ｃｃを射出成形する場合上説明する。 射出シリンダー１の内部には、スクリュー２が配置され
ている。スクリュー２の後部は、油圧室３に接続し、油
圧室３は、電磁弁からなる流量調節バルブ４により流量
を制御され、射出速度を調節している。射出シリンダー
１の先端には、ノズル５が着脱自在に取付られている。 ノズル５の長さは、通常５０〜１５０ｍｍ程度であり、
本実施例では、１００ｍｍとなっている。射出シリンダ
ー１及びノズル５の周囲には、シリンダ一温度調節装置
６、ノズル温度調節装置７が配されている。 これらは、それぞれ、シリンダージャケット８及びノズ
ルジャケット９に保温又は冷却用の液体を供給している
。またノズル温度：Ａｗｉ装置７は、ノズルの周囲に、
油状物質からなり、約１２０　’Ｃにされている冷却液
を循環させており、射出開始前は、ノズルを１２０℃に
保温し、射出開始後は、ノズルを冷却する。このとき、
冷却液の温度が上昇すると、ノズル温度調節装置７内に
おいて、後述する、温度センサー及び制御回路の作用に
より、冷却液を冷水が冷却するようになっている。 流量調節バルブ４及びノズル温度調節装置７は、制御回
路１０に、それぞれ接続している。 また、第４図に示すように、ノズル５には、樹脂を射出
するための管路１１が、その内部を貫通している、管路
１１の直径は、通常５ｍｍ以下がよく、本実施例では、
直径が３．８ｍｍである。ノズルには、サーミスタなど
、適宜なものからなる、温度センサー１２が取り付けら
れ、管路１１内へ部分的に露出している。温度センサー
１２は、ノズル内を通過する射出樹脂の温度を直接検出
している。温度センサー１２は、制御回路１０に接続し
、これらの検出された温度情報を、制御回路１０にフィ
ードバックしている。 制御回路１０には、マイクロコンピュータ−を組込んで
あり、温度センサー１２からインブｙ　ｌ・される温度
情報により、マイクロコンピュータ−が、必要な演算を
行い、流量調節バルブ４及びノズル温度調節装置７に制
御指令を出すようになっている。 すなわち、流ｍ　：Ａ　節バルブ４に対しては、温度セ
ンサー１２からフィードバックされる温度情報により、
温度変化を監視し、予じめ設定された上限（下限）温度
、を検知すると、これに対処すべき妥当な射出速度及び
この射出速度を実現するために要する流量とそのための
１１節量並びに制御電流の大きさ等を、予じめ組込まれ
ているプログラムにより計算し、決定された制御電流を
流して、流量′Ａ節バルブ４の電磁弁を開閉調節して、
流量を制御する。なおこの制御は、デジタル的にもアナ
ログ的にもできる。 またノズル温度調節装置７に対しては、温度センサー１
２からフィードバックされる温度情報を受けて、予じめ
設定された温度を越えると、制御回路１０が、ノズル温
度調節装置７内に指令を送って、冷却回路をＯＮＬ、逆
に、維持温度である１２０°Ｃになると、冷却回路をＯ
ＦＦさせるようになっている。 ノズル５の前方には、分割型１３があり、ノズル５に対
向する位置には、射出口１４が形成され、内部のキャビ
ティ１５に連通している。 射出成形時には、ノズル５は、射出口１４に密接させら
れ、射出樹脂は、射出口１４より、キャビティ１５内へ
充填される。 次に、射出成形の工程を説明する。 射出開始時には、射出シリンダー１は８０℃、ノズル５
は、比較的高温であるが、スコーチ発生のおそれが、全
くない安全温度、１２０℃に加熱されている。また、分
割型１３は、硬化反応が迅速かつ比較的均一に行われる
ための適正温度、２００°Ｃに加温されている。射出条
件は、射出速度２０ｃｃ／ｓ、射出圧力２００ｋｇ／ｃ
ｎｆとする（通常の射出速度は、１０〜５０　ｃ　ｃ　
／　ｓ　　であり、射出圧力は、成形機の性能により自
由に変更できる）。この条件で、射出を開始すれば、射
出されるゴムは、ノズル内において、管路１１を通過す
るとき、摩擦により急速に発熱する。したがって、ノズ
ル内を通過するゴムは、通常５〜１０秒、本実施例では
、５秒という短時間で、安全に成形できる量産時の上限
温度である１５０℃に到達する。 なお、射出されるゴムと常時直接接触している温度セン
サー１２が、直接、ゴム温度を検知しており、射出開始
後、温度が上昇を始めると直ちに、温度情報が、ノズル
温度調節装置７の制御回路１０にフィードバックされ、
冷却液の冷却が開始される。 また、量産時の上限温度である１５０℃に到達すると、
その旨の温度情報を、流量調節バルブ４の制御回路１０
にフィードバックする。 すると、制御回路１０が、制御電流を流して、流量調節
７＜ルブ４を作動させて、流量を絞り、射出速度を下げ
る。 この結果、摩擦熱による内部発熱が減少することと、冷
却液により、ノズル周囲を強制冷却することにより、ノ
ズル内を通過するゴムの温度を下げ、１５０°Ｃより上
昇しないように規制する。 逆に、上記温度制御により、ノズル内を通過するゴムの
温度が下がり続け、予じめ設定された下限温度、例えば
、１４５℃になると、再び、温度センサー１２がこれを
検知し、その温度情報を、制御回路１０にフィードバッ
クし、制御回路１０が再び制御電流を流す。これにより
、流量調節バルブ４が作動して、電磁弁を開放し、流量
を増大させ、射出速度を上げる。 この結果、再び、摩擦が増大し、ノズル内を通過するゴ
ムの自己発熱も著しくなり、その温度が上昇する。 したがって、これを繰り返すことにより、ノズル内を通
過するゴムは、平均して、成形時の上限温度である、１
５０℃という、一定温度に維持されたまま、射出が続行
され、第２図のような温度曲線を描いて、約２０秒で、
ゴムの射出を終了する。 なお、上限、下限等の設定温度は、成形樹脂の種類や組
成及び射出条件により、いうまでもなく。 任意に決定できる。 一方、分割型１３内に充填されたゴムは、射出成形時に
、高温（１２０〜１５０℃）にされていることと、高い
型温により、比較的短時間の、約ｌ４０秒で、急速に反
応をすることができる。 したがって、射出と硬化に要する合計時間を、約１６０
秒という短時間に短縮できるる。 （その他の実施例） なお、温度制御方法は、摩擦熱の発生量や、冷却液の冷
却を、連続的に制御するようにすることもできる。すな
わち、ノズル内を通過する樹脂の温度を、直接検出し、
この検出した温度情報を、常時、流量調節バルブとノズ
ル温度調節装置の制御回路にフィードバックさせ、かつ
、制御回路にマイクロコンピュータ−を組み込んでおき
、フィードバックされた温度情報を変数とするプログラ
ムにより５時々刻々と変化する温度に対応して、温度上
昇（下降）速度、これに対処すべき妥当な射出速度及び
この射出速度を実現するために要する流量とそのための
調節量並びに制御電流の大きさ等を演算し、油圧回路の
流量調節を連続的に行い、射出速度等を変化させ、摩擦
熱の発生を制御する。また、同様にして、冷却液を冷却
する冷却水の供給量を、連続的に制御することができる
。 なお、冷却液により、ノズル温度を制御する方法として
は、冷却液の供給を断続的に行ったり。 冷却液の供給量を、連続的に変化させて、制御すること
もできる。　さらに、事前に実験を重ねて、ノズル内を
通過する樹脂の温度を、直接検出し、この検出した温度
情報を、常時、制御回路にフィードバックさせることに
より、射出速度等の制御バター像記憶させた、制御プロ
グラムを作成しておき、実際の量産においては、ノズル
内を通過する樹脂の温度を、直接検出することなく、こ
のプログラムにより制御させることもできる。 なお、射出速度の検出には、射出距離によってもよい。 すなわち、射出プランジャーの　移動距離／時間　を射
出速度と見なして、射出プランジャーの移動距離を検出
することにより制御するものである。 また、冷却液の冷却を制御する回路と射出速度を制御す
る回路を、個々に設けることもできる。 さらに、制御方法を、強制冷却によるものと射出速度に
よるもののいずれか一方だけにしてもよも）。 さらに、射出樹脂の加熱手段は、電熱等、外部からのも
のであってもよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例の射出樹脂の温度変化を示すグラフであ
る。第２図は、本発明の射出樹脂の温度変化を模式的に
示すグラフである。第３図は、本発明の実施装置を示す
断面図である。第４図は本発明のノズルを示す断面図で
ある。 符号の説明 １・・・・・・射出シリンダー、２・・・・・・スクリ
ュー、３・・・・・・油圧室、４・・・・・・流量調節
バルブ、５・・・・・・ノズル、６・・・・・・シリン
ダ一温度調節装置、７・・・・・・ノズル温度：Ａ節装
置、８・・・・・・シリンダーシャケ・ント、９・・・
・・・ノズルジャケット、ｌＯ・・・・・・制御回路、
１１・・・・・・管路、１２・・・・・・温度センサー
。 第１図 翌 始　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　ｊ第２図 溜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ゴムやフェノール樹脂などの熱硬化性樹脂の射出成形に
   おいて、 射出シリンダー先端にあるノズル内を通過する、熱硬化
   性樹脂の温度を、スコーチ現象を発生することのない量
   産時の上限温度まで、射出初期の段階で、急速に上昇さ
   せ、その後、平均温度を、この温度に維持させたまま、
   射出を続行しかつ終了させることを特徴とする、熱硬化
   性樹脂の射出成形方法。