JPS62156920A - 射出圧縮成形方法及び射出圧縮成形装置 - Google Patents

射出圧縮成形方法及び射出圧縮成形装置

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JPS62156920A
JPS62156920A JP29900485A JP29900485A JPS62156920A JP S62156920 A JPS62156920 A JP S62156920A JP 29900485 A JP29900485 A JP 29900485A JP 29900485 A JP29900485 A JP 29900485A JP S62156920 A JPS62156920 A JP S62156920A
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thermoplastic material
pressure
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只好 上原
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    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/76Measuring, controlling or regulating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
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    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
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    • B29C45/56Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould using mould parts movable during or after injection, e.g. injection-compression moulding
    • B29C45/561Injection-compression moulding

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

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】 【産業上の利用分野] 本発明は射出圧縮成形方法及び当該射出成形方法に使用する射出圧縮成形装置に関し、特に非球面光学レンズの様に組成的均一性が高度に要求され、しかも研削成形工程に適さない成形品を工業的量産過程で成形することができる様にした射出圧縮成形方法及び当該方法に使用する射出圧縮成形装置に関する。 【従来の技術】
例えば、非球面レンズの様に研削成形工程に適さない製
品を量産化する手法として射出圧縮成形工法が近年特に
注目されている。 精密成形品を射出圧縮成形により得る場合、従来は成形
収縮率の低減を主眼として、熱可塑性樹脂その他の熱可
塑性材料の自然放熱に追従してキャビティ内圧を制御す
る様に成形プロセスをコントロールしている。 より具体的には、従来の成形プロセスのコントロールは
、可塑化した熱可塑性材料を製品取り出し温度に保持さ
れたキャビティ内に射出した後に、当該熱可塑性材料の
自然放熱による温度低下に伴ってキャビティ内圧を低下
させることにより熱可塑性材料の比容積を当該熱可塑性
材料の常温常圧時における比容積に維持する様にしたも
のであり、換言すればキャビティ内圧の制御により成形
収縮率の低減を図るものである。
【発明が解決しようとする問題点】
ところで、メルト状態にある熱可塑性材料は、線状高分
子が異方性を有し、冷却に伴って分子間隔が挟まり、分
子間結合力が強くなるとともに、ガラス転位点を通過す
る時の加圧力によって分子間隔に相違が生じることは周
知の通りである。 そして、組成的に均質な成形品を得る為には成形品各部
の分子間結合力が均一であることが必要とされるが、上
記従来のプロセスコントロールは成形収縮率を低減する
ことを意図し、冷却に伴う熱可塑性材料の収縮に追従し
てキャビティ内圧を低下させることにより、単純に比容
積を維持するものであり、(1)ガラス転位点を通過す
る時に成形品各部が均一な温度になる様に冷却されるこ
と、(2)ガラス転位点を通過する時の動的剛性率の変
動に対応した適性な加圧力を加えること、など分子間結
合力の均一性を維持するためには特別の配慮をはらって
いないために、組成的均一性の維持が高度に要求される
製品を成形するためのプロセスとしては必ずしも適切な
ものとはいい難いという問題がある。
【問題点を解決するための手段】
本発明はこの様な問題点に鑑みてなされたものであり、
成形品各部の組成的な均質性が特に高度に要求される成
形品を得るのに適切な射出圧縮成形方法及び当該方法に
使用する射出圧縮成形装置を提供することを目的とする
ものである。 要約すれば、本発明の射出圧縮成形方法は:キャビティ
内に溶融されて射出された熱可塑性材料が該熱可塑性材
料固有のガラス転位点に至る以前の溶融した領域におい
て、該熱可塑性材料を保圧状態を維持して該熱可塑性材
料固有のガラス転位点の近傍に至る以前の温度まで冷却
する第1のプロセスと、:前記熱可塑性材料が該熱可塑
性材料固有のガラス転位点の近傍のその動的剛性率が特
異的に変動する領域において、該熱可塑性材料を、少な
くとも該熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長い
時間をかけて冷却するとともに、その冷却により増加す
る該熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例して減圧する
第2のプロセスと、:前記熱可塑性材料が該熱可塑性材
料固有のガラス転位点を通過した領域において、該熱可
塑性材料を保圧状態を維持して取り出し温度まで冷却す
る第3のプロセスとを有しており、熱可塑性材料の動的
剛性率が特異的に変動するガラス転位点を含む温度領域
において、成形品各部を均一に冷却する(尚、ここにお
いて及び以下において、成形品各部を均一に冷却すると
は成形品各部の温度差が少なくなる様に冷却すること意
味する。)とともに、その動的剛性率の変動に対応して
適切な圧力を加えるプロセスコントロールを可能として
いる。 更に、要約すれば、本発明の射出圧縮成形装置は:指令
温度が設定されると、キャビティ内温度を前記指令温度
に追従させる様に制御する温度制御手段と二指余圧力が
設定されると、キャビティ内圧力を前記指令圧力に追従
させる様に制御する圧力制御手段と:前記キャビティ内
に溶融されて射出された熱可塑性材料固有のガラス転位
点に至る以前の温度領域に属する少なくとも1以上の第
1の指令温度列を発生する第1の指令温度列発生手段と
:該第1の指令温度列発生手段と連動し、前記キャビテ
ィ内に射出された熱可塑性材料の比容積が当該熱可塑性
材料の常温且つ常圧時における比容積と一致する様な少
なくとも1以上の第1の指令圧力列を発生する第1の指
令圧力列発生手段と:前記熱可塑性材料固有のガラス転
位点の近傍のその動的剛性率が特異的に変動する温度領
域に属する第2の指令温度列を、少なくとも該熱可塑性
材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間間隔で順次発
生する第2の指令温度列発生手段と;該第2の指令温度
列発生手段と連動し、前記熱可塑性材料の冷却に伴い増
加する該熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例した前記
第2の指令温度列の各々と対応する第2の指令圧力列を
発生する第2の指令圧力列発生手段と:前記熱可塑性材
料固有のガラス転位点を通過した以後の温度領域に属す
る最終的には当該熱可塑性材料の取り出し温度に相当す
る少なくとも1以上の第3の指令温度列を発生する第3
の指令温度列発生手段と:該第3の指令温度列発生手段
と連動し、最終的には当該熱可塑性材料の保圧圧力に相
当する少なくとも1以上の第3の指令圧力列を発生する
第3の指令圧力列発生手段とを有することにより、成形
品各部を均一に冷却するとともは、動的剛性率の変動に
対応して適切な圧力を加えることを可能ならしめている
【作用】
メルト状態にある熱可塑性材料は、冷却に伴って分子間
隔が挟まり、分子間結合力が強くなるとともに、ガラス
転位点を通過する時の加圧力によって分子間結合力に相
違が生じ、成形品各部の分子間結合力を均一にするため
には(1)ガラス転位点を通過する時に成形品各部が均
一に冷却され、又、(2)ガラス転位点を通過する時の
動的剛性率の変動に対応して加圧力を制御することが要
求されることは上記の通りであるが、本発明の射出圧縮
成形方法によれば、メルト状態にある熱可塑性の材料が
ガラス転位点を通過する時に前記熱可塑性材料の自然放
熱時間よりも十分に長い時間をかけて前記熱可塑性材料
を冷却する様になされているので、成形品の各部を概ね
に均一に冷却することが可能になり、又、冷却に伴い上
昇する前記熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例した加
圧力を加えているので、分子間結合力の不均一や塑性変
形を防止することが可能になる。 又、メルト状態にある熱可塑性の材料は、一般的にガラ
ス転位点を通過する時にその動的剛性率が大幅に上昇す
るが、本発明の射出圧縮成形装置は、キャビティ内温度
を制御する温度制御手段と、キャビティ内圧力を制御す
る圧力制御手段とを独立して備えているので、メルト状
態にある熱可塑性材料がガラス転位点を通過する時に該
熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間を費
やすことが可能となり、成形品各部を概ね均一に冷却す
ることが可能となるとともに、この様にガラス転位点の
通過時間を十分に大きくすることが可能となるため加圧
力制御用のサーボ系が十分に追従することが可能となる
ので、常時変動する動的剛性率に適合した加圧力を加え
ることができ、均質な成形品を得るプロセスコントロー
ルが可能となる。
【実施例】
以下、図面を参照して本発明の1実施例を詳細に説明す
る。 尚、以下においては熱可塑性樹脂を熱可塑性材料の代表
として説明する。 先ず、第1図は樹脂の温度(単位はC)と動的剛性率〔
単位は1ogG (dyn/cJ) )の関係をカーブ
aに示すとともに、樹脂の温度と適切な加圧力(bar
)の関係をカーブbに示しており、第1図を参照して本
発明の基本原理を説明する。 尚、第1図において、領域(1)は熱可塑性樹脂が溶融
状態の温度領域を、領域(II)は上記熱可塑性樹脂の
ガラス転位点の近傍の温度変化に対応してその動的剛性
率が特異的に変化する温度領域を、領域(I[[)は熱
可塑性樹脂がガラス転位点を通過して樹脂が固化する温
度領域を各々示しており、これらの領域の内領域(■゛
)は動的剛性率が特に著しく変化する温度領域を示して
いる。 先ず、領域(I)において、樹脂は完全に溶融された状
態にあり、この状態にある樹脂はキャビティ内に射出す
ることが可能であるとともに、キャビティに外部より圧
力を加えることにより、キャビティ内の樹脂の圧力分布
を均一にすることができる。 従って、この温度領域において、キャビティ内の樹脂に
適当な加圧力を加えることにより所謂ヒケやソリを防止
することが可能となる。 又、この温度領域において、樹脂は十分な弾性を保って
いるので、急速に冷却しても分子間密度にムラが発生す
ることはない。 次に、領域(II)において、樹脂はその放熱状態や熱
伝導特性等に応じて、溶融状態と固化状態とが混在して
おり、固化に伴ってその動的剛性率が大幅に増大する。 この状態において、成形品各部が均一に冷却固化され、
又、冷却に伴う動的剛性率の増大に反比例して(尚、本
明細書で、反比例とはカーブbがカーブbを裏返した形
状になることを意味し、加圧力の具体的な数値は樹脂に
より異なる。)加圧力を減少しない場合には、以下に説
明する様に成形品各部の不均質を招来する。 第1に、成形品中の冷却が進んだ箇所は動的剛性率が高
くなるので、加圧力を加えても分子間隔が詰ることは極
めて少ないが、冷却の未だ進んでいない箇所は加圧によ
り分子間隔が詰まり、成形品各部の密度に大幅な変動を
生じる。 第2に、成形品中の冷却が進んで動的剛性率が高くなっ
ている箇所は、物理的な自由度が低いために大きな加圧
力を加え続けた場合に塑性変形を生じる。 そこで、本発明では領域(旧において、前記樹脂の自然
放熱時間よりも十分に長い時間をかけて前記樹脂を冷却
することにより、成形品各部を概ねに均一に冷却して、
成形品各部の密度のムラを防止するとともに、樹脂に対
する加圧力を当該樹脂の冷却固化に伴って上昇する動的
剛性率に略反比例する様に制御することにより、成形品
の塑性変形を防止する様にしている。 この領域(旧は成形品の組成的均一性を決定する重要な
成形ポイントであり、(1)、キャビティ形状や樹脂の
温度伝導率により異なるが、温度降下速度を最大でも毎
分1.56C〜2’C前後にすることが望まれ、(21
,[脂の温度差をキャビティ全域で最大0.58C以内
(温度サーボを使用する場合は通常温度センサを3チャ
ネル以上必要とするであろう。)にすることが望まれる
。 次に、領域(n[)において、樹脂は全域において冷却
固化が進行し、その動的剛性率が高いので、塑性変形を
生じる様な大きな圧力を加えない限り、物性的に極めて
安定しており、この領域においては急速に冷却しても成
形品各部の密度にムラが生じることはない。 次に、上記の様な制御動作を行うための装置例を第2図
を参照して説明しよう。 第2図は本発明の1実施例にかかる射出圧縮成形装置を
示したものであり、図中1は射出装置を示し、射出装置
1の構造自体は従来より周知のものである。 即ち、射出装置1はホッパ1aから供給された熱可塑性
の材料樹脂を射出シリンダ1bにより加熱溶融し、溶融
された樹脂を図示せぬスクリューにより射出シリンダ1
bの先端の射出孔ICから射出するものである。 又、2は型締装置を示し、型締装置2は固定側グイプレ
ート2a1可動ダイプレート2b、シリンダ側グイプレ
ート2C1型締シリンダ2d、ピストン2e、タイロッ
ド2f・2f、雄型2g、雌型2h、ランナ取出板21
を有している。 先ず、固定側グイプレー1−28とシリンダ側グイプレ
ート2Cとはタイロッド2f・2fにより平行状態を保
って固定されており、固定側グイプレート2aには射出
シリンダ1bの射出孔1cが結合され、又、シリンダ側
グイプレート2cには型締シリンダ2dが搭載されてい
る。 又、可動グイプレート2bは上記タイロッド2f・2f
に沿って固定側グイプレート2aとシリンダ側グイプレ
ート2cの間を移動可能となされており、可動グイプレ
ート2bにはピストン2eが固定されている。従って、
ピストン2eを型締シリンダ2d内で前進・後退させる
ことにより可動グイプレート2bはタイロッド2f・2
fに沿って移動する。 この可動ダイプレート2bには雄型2gが取り付けられ
るとともに、この雄型2gと嵌合する雌型2hは固定側
グイプレート2aに固定されたランナ取出板21と連結
されている。従って、雄型2gと雌型2hにより形成さ
れるキャビティ2j内に樹脂を射出した状態において、
ピストン2eの圧力を制御することによりキャビティ内
圧力を制御することができる。 そして、雄型2g内にはキャビティ2j内圧力を検出す
る圧力センサPSが設けられ、圧力センサpsの検出出
力は圧力制御装置31にフィードバックされ、圧力制御
装置31はフィードバック圧が後述する指令圧力に追従
する様に圧力制御弁41を制御する。 又、雄型2g内にはキャビテイ2j内温度を検出する温
度センサTSが設けられ、温度センサTSの検出出力は
温度制御装置32番こフィードバックされ、温度制御装
置32はフィードバック温度が後述する指令温度に追従
する様に雌型2hの周囲に設けられたヒータ4を制御す
る。 尚、第2図では温度センサTSは1個のみ示すが、温度
センサTSは3チャネル以上設けられることが望ましい
ことは前述の通りである。 又、雌型2hと雄型2gの外周端面が接触した時に、キ
ャビティ内に射出されたメルト状態の樹脂の比容積が当
該樹脂の常温・常圧時の比容積と一致する様になされて
いる。 更に、33は系全体の制御をする主制御装置、34は例
えば紙テープリーダやフロッピィドライバやその他の補
助記憶装置、43は方向切り換え弁、OTはオイルタン
クを、Pはオイルポンプを各々示す。 次ぎに、第3図は本実施例の制御システムのブロック図
であり、31・32・33・34は第2図においても示
した圧力制御袋231・温度制御装置32・主制御装置
33・補助記憶装置34を各々示している。尚、第3図
では射出装置1や方向切り換え弁43を制御する為の系
は省略している。 本実施例では、圧力制御装置31及び温度制御装置32
は各々指令値追従式のフィードバック制御をするものを
想定しており、この指令値は主制御装置33によってソ
フトウェアで設定される様になされている。 即ち、主制御装置33はCPU33 a・メモリ33b
の他に温度設定器33C・温度入力部33d・圧力設定
器33e・圧力入力部33f及びカウンタ33gを(又
は、これらの機能手段を)有している。 先ず、温度設定器33c及び温度入力部33dは共にレ
ジスタ機能を有し、温度設定器33cには指令温度がC
PU33 aにより書き込まれ、又、温度入力部33d
には温度の現在値が温度制御装置32から書き込まれ、
CPU33aにフィードバックされる。 又、圧力設定器33e及び圧力入力部33fも共にレジ
スタ機能を有し、圧力設定器33eには指令圧力がCP
U33 aにより書き込まれ、又、圧力入力部33fに
は圧力の現在値が圧力制御語W31から書き込まれ、C
PU33aにフィードバックされる。 そして、CPU33 aは温度入力部33dからフィー
ドバックされた温度の現在値及び圧力入力部33fから
フィードバックされた圧力の現在値を監視しながら、指
令値列(指令温度列及び指令圧力列)を時間順次に更新
し、更新された指令値列を温度設定器33c及び圧力設
定器33eに対して設定していく。 次ぎに、圧力制御装置31はデジタル−アナログ変換器
31a・差動アンプ31b・ドライバ31C・アナログ
−デジタル変換器31dを有しており、又、41は第1
図において示した圧力制御弁41 (詳細には圧力制御
弁のソレノイド)を、PSも第1図において示した圧力
センサを各々示す。 尚、図中ではドライバ31cのバイアス電源は省略して
いる。 先ず、デジタル−アナログ変換器31aは主制御装置3
3の圧力設定器33eに設定された指令圧力をアナログ
電圧に変換するものであり、アナログ電圧に変換された
指令圧力は差動アンプ31bの正相入力に加えられてい
る。そして、この差動アンプ31bの逆相入力には圧力
センサPSからフィードバックされる現在圧力が加えら
れている。 従って、差動アンプ31bの出力電圧は指令圧力と現在
圧力の差に対応したレベルになり、この差動アン131
bの出力電圧に対応してドライバ31Cとソレノイド4
1に流れる駆動電流が制御される。 又、圧力センサPSが検出した現在圧力はアナログ−デ
ジタル変換器31dで符合化されて主制御装置33の圧
力入力部33fに入力される様になされている。 次ぎに、温度制御装置32はデジタル−アナログ変換器
32a・差動アンプ32b・ドライバ32C・アナログ
−デジタル変換器32dを有しており、又、4は第1図
において示したヒータを、TSも第1図において示した
温度センサを各々示す。 尚、図中ではドライバ32Cのバイアス電源は省略して
いる。 先ず、デジタル−アナログ変換器32aは主制御装置3
3の温度設定器33eに設定された指令温度をアナログ
電圧に変換するものであり、アナログ電圧に変換された
指令温度は差動アンプ32bの正相入力に加えられてい
る。そして、この差動アンプ32bの逆相入力には温度
センサTSからフィードバックされる現在温度が加えら
れている。 従って、差動アンプ32bの出力電圧は指令温度と現在
温度の差に対応したレベルになり、この差動アンプ32
bの出力電圧に対応してドライバ32cとヒータ4に流
れる駆動電流が制御される。 又、温度センサTSが検出した現在温度はアナログ−デ
ジタル変換器32dで符合化されて主制御装置33の温
度入力部33dに入力される様になされている。 それでは、上記事項及び第4図に示すフローチャート及
び第5図のPVT曲線を参照して本実施例の動作を説明
しよう。 尚、第5図のPVT線図は圧力Pをパラメータとして、
温度(横軸)と比容積V(縦軸)の関係を示している。 尚、以下に述べる動作例は、そのガラス転位点の近傍の
動的剛性率が特異的に変動する温度領域(n)が130
°C〜110°Cの範囲にある樹脂を材料として使用し
た例を示しており、溶融状態にある樹脂を温度領域(n
)の直前温度である140″C迄は約100秒間で急速
冷却し、1306C〜110°Cの動的剛性率が特異的
に変動する領域では約500秒を費やして、20段階の
ステップで冷却するとともに、動的剛性率に略反比例し
て加圧力を制御し、しかる後に取り出し温度まで急速に
冷却する様にした例を示している。 先ず、システム起動後ホッパ1aから投入された材料樹
脂は、射出シリンダ1b内において加熱溶融される。 又、CPU33 aは140°Cという温度を温度設定
器33cに設定し、温度入力部33dからフィードバッ
クされる現在温度を監視する。 温度設定器33cにセットされた140°Cという温度
はデジタル−アナログ変換器32aでアナログ電圧に変
換されて差動アンプ32bに加えられ、差動アンプ32
bはこの指令温度と現在温度の差に対応する電圧をドラ
イバ32cに加えて、ヒータ4の駆動電流を制御する。 そして、キャビティ2j内の温度は温度センサTSによ
って差動アンプ32bの逆相入力にフィードバックされ
て、差動アンプ32bの出力電圧としてヒータ4の駆動
電流に反映されるので、温度センサTSが検出する現在
温度は指令温度に追従する。 又、この温度センサTSが検出した現在温度はアナログ
−デジタル変換器32dによって符合化されて主制御装
置33の温度入力部33dに加えられる。 そして、CPU33 aは、温度入力部33dに加えら
れた現在温度が指令温度である1 40 ”Cになると
射出装置1に起動をかけ、溶融された樹脂を射出孔1c
からキャビティ2j内に射出させる。そしてこの時点で
は圧力設定器33eの指令圧力はOであるので、射出さ
れた樹脂圧によりピストン2eは後退する。(PVT曲
線上のポイントP、)そして、この射出処理が完了する
と、射出装置1側の図示せぬ制御装置によって射出孔I
Cは遮蔽される。 引き続いて、CPU33aは圧力設定器33eに175
0 kgf/catという圧力を設定するとともに、圧
力保持時間の計時を開始する。尚、この計時動作は主制
御装置33内にタイマを設けても良いし、又、CPU3
3 aのタイマ機能を使用してもよい。 さて、この様にして圧力設定器33eにセットされた1
 750 kgf/aJいう圧力はデジタル−アナログ
変換器31aでアナログ電圧に変換されて差動アン13
1bに加えられ、差動アンプ31bはこの指令圧力と現
在圧力の差に対応する電圧をドライバ31cに加えて、
圧力制御弁41の励磁電流を制御する。 そして、この時点では方向切り換え弁43は型締シリン
ダ2dの前進方向に切り換えられており、ホンプPによ
り組み上げた作動油によってピストン2eは、そのアド
バンスエンドまで前進して雌型2hと雄型2gの外周の
端面が接触し、キャビティ2j内圧力は1750kgf
/aJに上昇する。 (PVT曲線上のポイントP2) 又、射出シリンダ1bからキャビティ2j内に溶融され
た樹脂が射出されることにより、キャビティ2j内の温
度は上昇するが、キャビティ2j内の温度は温度センサ
TSによって差動アンプ32bの逆相入力にフィードバ
ックされて、差動アンプ32bの出力電圧としてヒータ
4の駆動電流に反映されるので、温度センサTSが検出
する現在温度は指令温度である140”Cに追従し、キ
ャビティ2j内の樹脂は冷却される。この樹脂の冷却に
伴ってキャビティ2j内の圧力は減少するが、この時点
では雄型2gと雌型2hの端面ば接触しているので、キ
ャビティ2j内の容積はシリンダ2dの圧力にかかわり
なく一定であり、キャビティ2j内の樹脂は0.839
という一定の比容積を保って冷却される。(PVT曲線
上のポイントPi) 又、温度センサPSによって検出された現在温度はアナ
ログ−デジタル変換器32dによって符合化されて、主
制御袋W33の温度入力部33dに記憶される。 一方、CPU33aは温度入力部33dにフィードバッ
クされた現在温度を監視しており、樹脂の射出後の現在
温度が140°Cになると、計時開始後100秒の保持
時間が経過した後にガラス転位点の直前の温度である1
30’Cという温度を温度設定器33Cに設定するとと
もに、圧力保持時間の計時を再度開始し、引続き温度入
力部33dからフィードバックされる現在温度を監視す
る。 温度設定器33Cに130°Cという温度が新たな指令
値として設定されることにより、差動アンプ32dの出
力はマイナスになり、ヒータ32Cの駆動電流を減少さ
せるので、キャビテイ2j内温度は低下し、温度センサ
TSが検出した現在温度は新たな指令値に追従する。即
ち、温度制御装置32は全体として、温度設定器33C
に設定されている最新の指令値に追従する様に作動し、
現在温度を主制御装置33の温度入力部33dに逐次書
き込む。 そして、CPU33 aは温度入力部33eに書き込ま
れた現在温度が130°C(PVT曲線上のポイントP
4)になると、樹脂温度が1306Cの時の動的剛性率
に対応した8 60kgf/cJという指令圧力を圧力
設定器33eに設定する。従って、圧力制御装置31は
キャビティ2j内の圧力が新たな指令圧力である8 6
0kgf/cIaになる様に作動し、圧力センサPSが
検出した現在圧力を圧力入力部33fに書き込む。 そして、CPU33 aは圧力入力部33fに書き込ま
れた現在圧力が860 kgf/calになると、計時
開始から25秒経過した後に、以下に詳述する様にして
、材料樹脂の動的剛性率が特異的に変動する110°迄
の温度領域を500秒という長時間を費やして、材料樹
脂の冷却をするとともに、冷却に伴う動的剛性率の変化
に対応してキャビ、ティ2j内の圧力を制御する。 より詳細には、CPU33 aはカウンタ33g(初期
状態においてカウンタ33gの計数値はOになっている
。)を1加算する。 尚、このカウンタ33gはガラス転位点の近傍の動的剛
性率が特異的に変化する130°〜1106の温度領域
を細分化した、冷却・減圧ステンプの回数をカウントす
るためのものであり、従って、現在の動作例〔即ち、ガ
ラス転位点の近傍を20ステツプで冷却する場合〕では
カウンタ33gは最終的に20カウントすることになる
。尚、以下においてカウンタ33gの計数値をN (N
は1〜20の自然数)と表示する。 さて、この様にしてカウンタ33gを1加算した後に、
CPU33 aは温度設定器33cの指令値を更新し、
(130−IXN)  6Cという温度をセットし、新
たな計時動作を開始する。 尚、(130−IXN)’Cという温度は1306C〜
110°Cに至る20°Cの間を20ステツプで冷却さ
せるために(即ち、1ステツプにつき1°C冷却するた
めに)算出されたものであり、細分化されたステップ数
やガラス転位点の範囲によってこの減算する値が変動す
ることはいうまでもない。 そして、この様にして温度設定器33cの指令温度が更
新されると、温度制御装置32は、全体として温度セン
サTSによって検出される樹脂の現在温度がこの新たに
更新された指令温度に追従する様に作動し、やがて温度
センサTSが検出する現在温度は(130−IXN)’
Cという値を示し、この値がアナログ−デジタル変換器
32dを介して、主制御装置33の温度入力部33dに
与えられる。 そして、CPU33aは温度入力部33dに書き込まれ
た現在温度が(130−1xN)’Cを示すと、温度が
(130−1xN)’Cの時の樹脂の動的剛性率に対応
した圧力である(860−38 N) kgf/cjA
という値を圧力設定器33eに設定し、圧力制御装置3
1は全体として圧力センサPSによって検出される現在
圧力が新たに設定された指令圧力に追従する様に作動し
、やがて圧力センサPSが検出する現在圧力は(860
−38N) kgf/a(という値を示し、この値がア
ナログ−デジタル変換器31dを介して、主制御装置3
3の圧力入力部33fに書き込まれる。 尚、ここで(86038XN) kgfloaという圧
力は樹脂が130°Cの時の動的剛性率に対応した8 
60 kgf/c+aという圧力から樹脂が1100の
時の動的剛性率に対応した1 00kgf/cnという
圧力までの760kgf/−の間を20ステツプで減圧
するために(即ち、1ステツプで38kgf10ak圧
するために)算出されたものであり、細分化されたステ
ップ数やガラス転位点の範囲によってこの減算する値が
変動することはいうまでもない。 CPU33aは圧力入力部33fに書き込まれた現在圧
力が(860−38xN) kgf/a(という値を示
すと、上記新たな計時動作の開始後25秒が経過した後
に次のステップに進み、以後カウンタ33gの計数値が
20を示す迄、上記動作を繰り返す。 尚、この25秒という保持時間はガラス転位点の近傍を
通過する500秒の時間を20ステツプに分割すること
により算出される時間であり、ガラス転位点を通過する
のに要する時間やその間のステップ数が変更すれば、こ
れに伴って変更されることはいうまでもない。 更に、本動作例では指令温度を一1°Cの等差数列的に
更新するとともに、指令圧力に関しても38 kgf/
aflの等差数列的に更新する様にした例を示している
が、これはガラス転位点の近傍の温度領域において、温
度を等差数列的に変化させた時に、冷却に伴う動的剛性
率に反比例した圧力制御をするためには圧力も等差数列
的に変化させることが要求される様な樹脂を使用した場
合を想定したものであり、樹脂の性質によっては温度の
変化率に対する圧力の変化率の関数が変動することも十
分に考えられる。 この様に本実施例では材料樹脂固有のガラス転位点の近
傍の動的剛性率が特異的に変動する温度領域を、1ステ
ツプにつき25秒の20ステツプ(即ち、合計500秒
)という長時間をかけて、しかも少なくとも3チャネル
以上の温度フィードバック系を使用して冷却しているの
で、キャビティ2j内の材料樹脂各部の温度差を極めて
少ないものとすることができる。 従って、成形品はその各部が概ね均一な動的剛性率を維
持しながら冷却固化されることになり、その間の加圧力
分布の差による分子間密度の差を極小ならしめることが
可能となる。 更に、本実施例ではこの温度領域において、加圧力を冷
却に伴う動的剛性率に略反比例する様に制御するので、
加圧に伴う塑性変形も有効に防止され、しかも、上記の
様にこの温度領域を十分な時間をかけて冷却しているの
で、加圧力制御用のサーボ系(即ち、圧力制御装置31
)も十分に追従することができる。 そして、上記20段階の冷却・減圧ステップが終了して
、カウンタ33gの計数値が20に達すると、CPU3
3 aは次ぎに説明する様に、樹脂を取出温度で100
秒間保圧する。 即ち、CPU33 aは温度設定器33cに取出温度で
ある1000Cという値をセットするとともに、圧力設
定器33eに40 kgf/c+(という値をセントし
くPVT曲線上のポイントP、)、新たな計時動作を開
始する。 そして、上述の様に温度制御装置32は温度センサTS
が検出する現在温度が新たな指令温度である100°C
に追従する様に、又、圧力制御装置31は圧力センサp
sが検出する現在圧力が新たな指令圧力である4 0 
kgf/ailに追従する様に作動する。 そして、現在温度は温度入力部33dを介して、又、現
在圧力は圧力入力部33fを介して、各々CPU33 
aにフィードバックされ、CPU33aは温度入力部3
3dが示す現在温度が100”Cになり、圧力入力部3
3fが示す現在圧力が40kgf/cJになると新たな
計時動作開始後100秒が経過した時に、方向切り換え
弁43を作動させてピストン2eを型締シリンダ2d内
に後退させ、成形品を取り出す。 そして、製品取り出しに伴い、製品は加圧力の減少によ
り一時的に膨張するが(PVT曲線上のポイントP6)
、その後冷却に伴って常温・常圧時における比容積に戻
る。(PVT曲線上のポイントP?) そして、所望される個数の製品を成形するまで上記動作
を繰り返す。 尚、本発明の射出圧縮成形方法は、熱可塑性材料固有の
ガラス転位点の近傍の動的剛性率が特異的に変動する温
度領域において、成形品各部の温度ムラが生じない様に
、自然放熱時間よりも十分に長い時間をかけて前記熱可
塑性材料を冷却するとともに、その冷却により増加する
熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例した加圧力を加え
ることを本質とするものであり、又、本発明の射出圧縮
成形装置はキャビティ内温度を指令温度に追従させる温
度制御手段と、キャビティ内圧力を指令圧力に追従させ
る圧力制御手段とを各々独立して備えるとともに、ガラ
ス転位点の近傍の動的剛性率が特異的に変動する温度領
域において、少なくとも該熱可塑性材料の自然放熱時間
よりも十分に長い時間間隔で指令温度列を上記温度制御
手段に順次与える指令温度列発生手段と、該指令温度列
発生手段と連動し、前記熱可塑性材料の冷却に伴い増加
する該熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例した前記指
令温度列の各々と対応する指令圧力列を前記圧力制御手
段に順次与える指令圧力列発生手段とを備えることを本
質とするものであり、ガラス転位点の範囲や通過速度、
ガラス転位点の通過ステップ等は適宜変更することがで
き、又、使用する熱可塑性材料も限定されるものでない
。 又、上記ではガラス転位点の近傍の温度領域を通過する
時に等差数列的な演算により指令温度列と指令圧力列を
順次発生する様にした例を示したが、指令温度列のデー
タテーブルと指令圧力列のデータテーブル(この指令圧
力のデータテーブルは使用材料毎に異なる第1図のカー
ブb上の数値であることはいうまでもない。)をメモリ
33b内に予め用意し、ガラス転位点の温度領域を通過
する時に熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に長い
時間間隔で上記の指令温度列を読みだして温度制御装置
32に与えるとともに、現在温度が指令温度に追従した
ことを確認してから対応する指令圧力列を読みだして圧
力制御装置31に与える様にしてもよい。 又、上記では熱可塑性樹脂を熱可塑性材料の一例として
使用する例を想定して説明したが、熱可塑性の材料であ
る限り、ガラス等であっても使用することはいうまでも
ない。 更に、装置や方法の細部に多くの変更を加えることがで
きることもいうまでもない。
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明によれば、熱可塑性材料固有
のガラス転位点の近傍の動的剛性率が特異的に変動する
温度領域を、熱可塑性材料の自然放熱時間よりも十分に
長い時間をかけて冷却するので、成形品の各部の均一な
冷却が可能となる。 従って、成形品はその各部が概ね均一な動的剛性率を維
持しながら冷却固化されることになり、その間の加圧力
分布の差による分子間密度の差を極めて少ないものとす
ることが可能となる。 更に、本発明では上記温度領域において、冷却に伴う動
的剛性率に略反比例する様に加圧力を制御するので、加
圧に伴う塑性変形や分子間密度の不均一も有効に防止さ
れ、しかも、上記の様にこの温度領域を十分な時間をか
けて冷却しているので、加圧力制御様のサーボ系も十分
に追従することができる。 更に、本発明では、熱可塑性材料固有のガラス転位点の
近傍の動的剛性率が特異的に変動する温度領域の前後の
温度領域では、急速冷却が可能であるので、全体として
の成形時間が長期化することもない。 従って、本発明によれば、例えば非球面光学レンズの様
に高度な組成的均質性が要求されるとともに、研削成形
に適合しない成形品を工業的量産過程で成形することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は熱可塑性材料温度と動的剛性率の関係及び熱可
塑性材料温度と適切な加圧力の関係を示す特性図、第2
図は本発明の1実施例に係る射出圧縮成形装置の構成図
、第3図は本発明の1実施例に係る射出圧縮成形装置の
制御システムのブロック図、第4図は本発明の1実施例
に係る射出成形方法のフローチャート、第5図は熱可塑
性材料の圧力と温度と比容積の関係を示すPVT線図。 1・・・射出装置     1a・・・ホッパ1b・・
・射出シリンダ

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)、キャビティ内に溶融されて射出された熱可塑性
    材料が該熱可塑性材料固有のガラス転位点に至る以前の
    溶融した領域において、該熱可塑性材料を保圧状態を維
    持して該熱可塑性材料固有のガラス転位点の近傍に至る
    以前の温度まで冷却する第1のプロセスと、 前記熱可塑性材料が該熱可塑性材料固有のガラス転位点
    の近傍のその動的剛性率が特異的に変動する領域におい
    て、該熱可塑性材料を、少なくとも該熱可塑性材料の自
    然放熱時間よりも十分に長い時間をかけて冷却するとと
    もに、その冷却により増加する該熱可塑性材料の動的剛
    性率に略反比例して減圧する第2のプロセスと、 前記熱可塑性材料が該熱可塑性材料固有のガラス転位点
    を通過した領域において、該熱可塑性材料を保圧状態を
    維持して取り出し温度まで冷却する第3のプロセスと、 を有する射出圧縮成形方法。
  2. (2)、特許請求の範囲第1項記載の射出圧縮成形方法
    において、 前記第1のプロセス及び前記第3のプロセスを前記第2
    のプロセスよりも時間的に十分に短くしたことを特徴と
    する射出圧縮成形方法。
  3. (3)、指令温度が設定されると、キャビティ内温度を
    前記指令温度に追従させる様に制御する温度制御手段と
    、 指令圧力が設定されると、キャビティ内圧力を前記指令
    圧力に追従させる様に制御する圧力制御手段と、 前記キャビティ内に溶融されて射出された熱可塑性材料
    固有のガラス転位点に至る以前の温度領域に属する少な
    くとも1以上の第1の指令温度列を発生する第1の指令
    温度列発生手段と、 該第1の指令温度列発生手段と連動し、前記キャビティ
    内に射出された熱可塑性材料の比容積が当該熱可塑性材
    料の常温且つ常圧時における比容積と略一致する様な少
    なくとも1以上の第1の指令圧力列を発生する第1の指
    令圧力列発生手段と、前記熱可塑性材料固有のガラス転
    位点の近傍のその動的剛性率が特異的に変動する温度領
    域に属する第2の指令温度列を、少なくとも該熱可塑性
    材料の自然放熱時間よりも十分に長い時間間隔で順次発
    生する第2の指令温度列発生手段と、該第2の指令温度
    列発生手段と連動し、前記熱可塑性材料の冷却に伴い増
    加する該熱可塑性材料の動的剛性率に略反比例した前記
    第2の指令温度列の各々と対応する第2の指令圧力列を
    発生する第2の指令圧力列発生手段と、 前記熱可塑性材料固有のガラス転位点を通過した以後の
    温度領域に属する最終的には当該熱可塑性材料の取り出
    し温度に相当する少なくとも1以上の第3の指令温度列
    を発生する第3の指令温度列発生手段と、 該第3の指令温度列発生手段と連動し、最終的には当該
    熱可塑性材料の保圧圧力に相当する少なくとも1以上の
    第3の指令圧力列を発生する第3の指令圧力列発生手段
    と、 を有することを特徴とする射出圧縮成形装置。
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