JPS63139720A - 射出圧縮成形方法 - 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】 【産業上の利用分野】

本発明は射出圧縮成形システム、特に直圧式の型締機構
を有する射出圧縮成形装置を使用して。 例えば非球面光学レンズの様に高度な成形精度が要求さ
れる成形品の製造に最適な射出圧縮成形システムに関す
る。

【従来の技術】

熱可塑性樹脂を使用して精密な成形品を得るため射出圧
縮成形システムが近時注目されている。 例えば、ＰＭＭＡ　（メタクリル樹脂）等の熱可塑性の
樹脂は、溶融状態から温度を低下させることによりその
動的剛性率が上昇して硬化し、又。 温度低下に伴ってその体積が減少する。 即ち、熱可塑性の樹脂は冷却による硬化により固体とし
ての製品形状を整えるが、ただ単純に冷却硬化させただ
けでは、溶融状態よりも体積が減少するためにヒケやソ
リ等の成形不良を生じる。 そこで、一般には金型接合面に予め成形収縮率に見合う
だけの圧縮代をとった状態で射出した後に型締力を加え
た状態で冷却硬化させる。このためのプロセスコントロ
ールとしては、従来より種々の手法が提唱されているが
、基本的には、冷却効率を高めるために予め金型温度を
取り出し温度の付近に設定しておき、射出完了後直ちに
金型内容積が常温常圧時における成形品の体積と一敗す
る様な圧力を加え、以後冷却に伴う収縮に見合う様に加
圧力を徐々に減少させる様なコントロールをしている。

【発明が解決しようとする問題点】

即ち、従来のプロセスコントロールは、°冷却に伴う収
縮に起因する形状寸法の不良を改善するために、冷却中
の各温度において常温常圧時の体積を保つ様に圧力をコ
ントロールするものであり。 形状寸法の安定性という、ダにのみ着眼した場合には満
足のいく成形品を得られる様になってきている。 ところで、熱可塑性の樹脂は高温から常温までの間その
動的剛性率が一様に上昇するものではなく、成る温度（
ガラス転位点Ｔｇ）を境に急激に動的剛性率が上昇して
硬化する。 従って、冷却中にガラス転位点を通過する時に樹脂の各
部に温度差が生じると、温度差によって部分的に固化状
態と溶融状態が混在することになり、固化状態にある部
分と溶融状態にある部分を均一に加圧し続けた場合、固
化状態にある部分が塑性変形しやすく、又、成形品の内
部組成が不均一になり易いという問題がある。 勿論予め金型温度を高めに設定しておき、十分に時間を
かけて冷却すれば、樹脂各部の温度差が減少するので、
上記の問題はある程度緩和されるが、成形品の形状寸法
が大きい場合や部分的な肉厚差が大きい場合にも温度差
が生じない様に冷却速度を遅くすると１作業能率が極め
て悪化する。

【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、
樹脂が硬化する過程の所要時間、特にガラス転位点を通
過する過程の所要時間を短縮しても樹脂各部に大きな温
度差が生じず、内部組成の均質性に優れた成形品を得る
ことができる様にした新規な射出圧縮成形システムを提
供することを目的とする。 ＰＭＭＡの様な熱可塑性の樹脂は冷却に伴って動的剛性
率が上昇して硬化し、特に、ガラス転位・点を通過する
時にこの動的剛性率が急激に上昇するという属性を有す
ることは既述の通りであるが。 この種の樹脂は加圧力を上昇させた場合には同一の温度
であっても動的剛性率が上昇し、ガラス転位点も高温側
にシフトするという属性を有する。 第１図はＰＭＭＡを熱可塑性樹脂の一例として温度と動
的剛性率の関係を圧力をパラメータとして示したもので
ある。 図において、ａ−ｂ−ｃ・ｄ−ｅ−ｆの各カーブは各々
１ｂａｒ　・２００ｂａ「　・４００ｂａｒ　・６００
ｂａｒ　　・８００ｂａｒ　　・１０００ｂａｒ時にお
ける温度と動的剛性率の関係を示しており、ＰＭＭＡの
温度と動的剛性率の関係を示すカーブは圧力が１ｂａｒ
上昇する毎に、０．０２５°Ｃだけ高温側にシフトする
。 又、第１図において＋　ａｌ　”ｂ＋　　’（：１　　
’ｄｌ・ｅｌ　・ｆｌの各ポイントは各圧力時にＰＭＭ
Ａが硬化を開始するポイント＋ａＦ　　・ｂ、・Ｃ！　
・ｄｚ−ｅｚ　　・ｆ、の各ポイントは各圧力時にＰＭ
ＭＡがガラス転位点の手前迄硬化するポイント。 ａ３　・ｂ３　・　３　・ｄ３　・　３　・ｆ、の各ポ
インＣｅ トは各圧力時にＰＭＭＡがガラス転位点以上に硬化する
ポイント＋　　ａｍ　　・ｂ、・ｃ４　・ｄ４　・ｅ４
・ｆ４の各ポイントは各圧力時にＰＭＭＡが完全に硬化
するポイントを各々示す。 今、　１ｂａｒという圧力条件下で見ると、ＰＭＭＡは
１３０°Ｃ以上の温度領域においては完全に溶融した状
態にあり、この圧力下で冷却した場合約１２５°Ｃ前後
において硬化を開始し、　、１２０　’Ｃでガラス転位
点の直前の動的剛性率・を得、１１５”Ｃでガラス転位
点以上の動的剛性率を得、約１００°Ｃで完全に固体化
する。 一方、１ＯＯＯｂａｒという圧力条件下で見ると。 ＰＭＭＡは１５５°Ｃ以上の温度領域においては完全に
溶融した状態にあるが、この圧力下で冷却した場合約１
５０６Ｃ前後において既に硬化を開始し、１４５°Ｃで
ガラス転位点の直前の動的剛性率を得、１４０＠Ｃでガ
ラス転位点以上の動的剛性率を得、約１２５°Ｃでは完
全に固体化する。 、このことはＰＭＭＡは高圧を加えれば、相対的に高温
（即ち、１２５＠Ｃという様な常圧下では溶融する襟な
温度）でも容易に硬化することを意味する。 本発明は熱可塑性樹脂のこの様な属性１ｍち。 加圧により硬化する属性に着目してなされたものである
。 即ち９本発明は溶融状態にある熱可塑性樹脂を加圧によ
り硬化させることにより、僅かな温度変化め範囲で硬化
を完了させ、硬化中の樹脂各部の温度差を低減する様に
している。 このため１本発明の射出圧縮成形システムは以下に述べ
る様な手段を有する。 （ａ）、金型内圧を検出して金型内圧が設定圧力になる
様に型締力を制御する圧力制御手段と、金型内温度を検
出して金型内温度が設定温度になる様に金型温度を制御
する温度制御手段とを有する直圧式の射出圧縮成形装置
を使用する。 山）、金型内に射出された樹脂が低圧下で硬化を開始す
る以前の温度に初期金型温度を設定し、射出動作を行う
。 （Ｃ）、金型内に射出された樹脂が常圧下では硬化を開
始せず、加圧下では硬化を開始する温度に迄冷却された
時に当該温度において少なくともガラス転位点の動的剛
性率以上の動的剛性率が得られる金型内圧力が得られる
様に型締力を制御する。 ｃｄ）、金型内圧力を維持しながら、常温常圧時の動的
剛性率が得られる温度まで樹脂を冷却する。 （ｅ）、常温常圧時の動的剛性率が得られるまで、樹脂
温度が低下すると、樹脂を取り出し温度まで冷却すると
もに、冷却に伴う動的剛性率の上昇を相殺する様に加圧
力を減少させて常温常圧時の動的剛性率を維持しながら
成形を完了する。

【作用】

即ち１本発明の射出圧縮成形システムによれば。 金型内に射出された樹脂は金型との熱交換により金型の
初期設定温度まで急速に冷却される。 この金型の初期設定温度は低圧下で樹脂が硬化を開始す
る温度よりも高いので、初期設定温度までの冷却過程に
ある樹脂は溶融状態を保っており。 加圧力が均等に加わる状態にある。 既述の通り、樹脂は温度を低下させなくとも加圧力を上
昇させれば、その動的剛性率が上昇して硬化するので、
金型内に射出された樹脂が常圧下では硬化を開始せず、
加圧下では硬化を開始する温度まで冷却された時に、当
該温度において少なくともガラス転位点の動的剛性率以
上の動的剛性率が得られる金型内圧力が得られる様に型
締力を制御すれば１．樹脂はその加圧開始時の温度から
の温度低下なしく或いは僅かな温度低下の内）に硬化し
、その動的剛性率はガラス転位点の動的剛性率以上にな
る。そして、この様な加圧硬化によりガラス転位点を通
過した樹脂は初期設定温度まで冷却された時点では常温
常圧時における動的剛性率が得られ、この時点では完全
に硬化する。 この様に加圧により硬化した樹脂は、常圧下では溶融す
る温度にあるので、その状態から加圧力を減少させれば
、その動的剛性率が低下して再度軟化するが、既述の遺
り、この種の樹脂には冷却に伴って動的剛性率が上昇す
る属性もある。 そこで、この様にして加圧により硬化した樹脂を取り出
し温度まで冷却するとともに、冷却に伴う動的剛性率の
上昇を相殺するだけ、加圧力を減少させれば、当該樹脂
は常温常圧時における動的剛性率を維持しながら成形さ
れる。

【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
。 本発明の射出圧縮成形システムは、型締力をシリンダに
よって加える直圧式の射出圧縮成形装置に適用でき、そ
の−例である射出圧縮成形装置の全体構成を第２図に断
面図で示す。 先ず１本発明の射出圧縮成形装置はフレーム１によ、り
全体形状が箱型に形成され、フレームｌは隔壁に劣って
各々室２・３・４・５に分割されている。 先ず、室２は油が充填された油タンクになっており、油
圧ポンプ６が収納されている。 又、室３には油圧ポンプ６を駆動するためのモータ７が
収納され、油圧ポンプ６とモータ７とは室２・３を区分
する隔壁８に形成された貫通孔を通って連結されている
。そして、油圧ポンプ６とモータ７によって公知の油圧
ユニットが形成され。 全体の油圧機器に油を供給する。 次ぎに、室４の上方空間には型締装置９がｉ！置されて
いる。 先ず、室４の上部壁面には固定側グイプレート１０が固
定され、この固定側グイプレート１０の四隅に垂直に植
設されたタイバー１１の上端部には型締シリンダ１２を
搭載したシリンダ固定プレート１３が固着されている。 型締シリンダ１２のピストンロッド１４には可動側グイ
プレート１５が上記のタイバー１１に沿って昇降可能に
固定されている。 又、固定側グイプレート１０に固定金型１６が。 可動側ダイプレー）１１に可動金型１７が各々交換可能
に固定されている。 次に、１８は射出動作に先立って金型接合面に一定の圧
縮代をとるための圧縮代形成シリンダであり、圧縮代形
成シリンダ１８は各タイバー１１毎に設けられる。尚、
圧縮代とは溶融状態の樹脂を圧縮成形した際に生じる樹
脂体積の減少分を見込んで、金型接合面に予め形成する
隙間のことを意味する。 第３図はこの圧縮代調整シリンダ！８の部分を拡大して
示した断面図であり、第２図と同一の要素は第２図と同
一の符号を付している。 タイバー１１の下端にはボルトｌｌａが形成され、固定
側グイプレート１０に形成された貫通孔１０ａを貫通し
ている。又、圧縮代調整シリンダ１８の上面には上記ポ
ル）ｌｌａに適合するナツト１８ａが形成され、ボルト
ｌｌａとナツト１８ａを締めつけることにより、タイバ
ー１１及び圧縮代調整シリンダ１８が固定側グイプレー
ト１０に固定される。 圧縮代調整シリンダ１８の下側には室１８ｂが形成され
、ピストン１８ｃは室１８ｂ内に上下摺動自在に収納さ
れている。この室１８ｂの下側開口部はピストンロッド
１８ｄを摺動自在に通過させる貫通孔を有するキャブ１
８ｅによって密閉されている。又、１８ｆは圧縮代調整
シリンダ１８のボートである。 次に、１８ｇは有底筒状のケースであり、ケース１８ｇ
の底部中央に形成されたナツト１８ｈとピストンロッド
１８ｄの下端部分に形成されたボルト１Ｂ＋が螺合して
いる。 又、固定側ダイプレー）１０に形成されたガイド孔ｔｏ
ｂにはピン１９が昇降自在に挿入されており、ピン１９
の下端はケース１８ｇの上端面で支えられている。 そして、スペーサリング２０はタイバー１１の周囲に沿
って昇降自在に設けられており、従って、ポー）１８ｆ
から油を供給することによってピストン１８ｃを室１８
ｂ内に後退させれば、ピストンロッド１８ｄ・ケース１
８ｇ・ピン１９・スペーサリング２０もこれと一体とな
って上昇する。 一方、可動側グイプレート１５の下面にはタイバー１１
の外周を覆う様に筒状の中間部材２１が固定されている
。そして、上記の様にしてスペーサリング２０が押し上
げられると、可動側グイプレート１５は中間部材２１と
ともに押し上げられて圧縮代が形成される。尚、この中
間部材２１はスペーサリング２０を下降させた時には型
締動作の妨げとならず、且つ、スペーサリング２０を上
昇させることにより圧縮代を形成するのに十分な長さと
する。 さて、上記の圧縮代調整シリンダ１８及びその付属機構
は精密成形品を得るために正確な圧縮代を設定するため
のものである。 具体的には、ピストンロッド１４を前進させて圧縮代を
０とした状態で圧縮代調整シリンダ１８を型締シリンダ
１２に抗して作動させることにより所定の圧縮代を形成
し、この圧縮代が設定値に達した後に金型内に樹脂を射
出し、射出完了後に圧縮代調整シリンダ１８の圧を抜く
とともに、ピストンロッド１４を前進させて型締動作を
行う様になさ一九でいる。 そして１本実施例において特徴的な点は圧縮代が設定値
に達したタイミングで圧縮代調整シリンダ１８のボート
１８ｆに至る油圧回路を完全に遮蔽することにより圧縮
代ｍＷシリンダ１８を実Ｃ的に所謂メカロックと同様に
機能させることによって、圧縮代を正確に固定する様に
していることである。 従うて、圧縮代調整シリンダ１８を作動させるためのパ
ルプ機構は微少流量の制御が可能で遮蔽時の高速応答性
を有することが要求される。 第４図はこの圧縮代調整シリンダ１８を作動させるため
のバルブ機構の一例を示す断面図であり。 このバルブ機構２２はパルス発振器２３が発生するパル
スに同調してステップ状に油を吐出する。 第４図に示すバルブ機構２２は流入口２２ａと吐出口２
２ｂ間に並列な流路２２Ｃ・２２ｄが形成されており、
パルス発振器２３が発生するパルスに同期して、上記流
路２２ｃ・２２ｄを短時間交互に開放することにより油
を通過させる様になされている。 より具体的には、軟磁鉄性のドライブピン２２ｅは、軸
２２ｆによって磁界内に揺動自在に支持されており、捲
着されたコイル２２ｇ・２２ｈに対してパルス発振器２
３からパルスが加えられる毎に、その極性が反転して横
動運動をする。 、　そして、第４図に示す状態においては、パイロット
圧源２２ｉから加えられたバイロフト圧によりパイロッ
トパルプ２２３内の球体２２ｋがピン２２１とともに押
し上げられており、王室２２ｍと圧室２２ｎにバイロフ
ト圧が加えられている。 従って、ポベフ）２２０は弁座２２ｐを開放するがポペ
ッ）２２ｑが弁座２２ｒを遮蔽するので流路２２Ｃは全
体としては遮蔽され、ポペット２２３は弁座２２ｔを開
放するがボペ−／　）　２２　ｕが弁座２２Ｖをａ蔽す
るので流路２２ｄは全体としては４蔽されて、流入口２
２ａから吐出口２２ｂに油は流れない。 さて、この状態でパルス発振器２３が発生するパルスの
極性が反転すると、ドライブピン２２ｅの左右の極性も
反転するので、ドライブピン２２ｅは図面上で時計廻り
に回転する。従って、パイロット圧源２２ｉから加えら
れたバイロフト圧によりバイロフトバルブ２２Ｗ内の球
体２２ｘがピン２２ｙとともに押し上げられて、圧室２
２Ａと圧室２２Ｂにパイロット圧が加えられる。 従って、圧室２２Ａに加えられたパイロット圧によりポ
ペット２２０が弁座２２ｐを閉じるとともに士ペット２
２ｕが弁座２２Ｖを開放し、圧室２２Ｂに加えられたパ
イロット圧によりポペット２２３が弁座２２ｔを閉じる
とともにポペット２２ｑが弁座２２ｒを開放するが、パ
イロ７）パルプ２２Ｗと圧室２２Ｂの間にはオリフィス
２２Ｄが゛設けられているので、ポペット２２ｕが弁座
２２ｖを開放してからポペッ）２２ｇが弁座２２ｔを閉
じるまでには時間的な遅延があり、この遅延時間に流入
口２２ａから吐出口２２ｂに流路２２ｄを通って油が流
れる。 そして、パルス発振器２３が発生するパルスの極性が再
度反転すると、圧室２２ｍと圧室２２ｎに再度パイロッ
ト圧が加えられてバルブ機構２２は第４図に示す状態に
復帰するが、パイロ７）バルブ２２ｊと圧室２２ｎの間
にはオリフィス２２Ｅが設けられているので、ポペフ）
２２０が弁座２２ｐを開放してからポペン）２２ｑが弁
座２２ｒを閉じるまでには時間的な遅延があり、この遅
延時間に流入口２２ａから吐出口２２ｂに流路２２Ｃを
通って油が流れる。 この様に第４図に示すバルブ機構２２はパルス発振器２
３が発生するパルスの極性が反転する毎に、オリフィス
２２Ｄ・２２Ｂで設定される遅延時間だけ流入口２２ａ
から吐出口２２ｂに油を流すので、全体としての流量は
パルス周波数によって正確に制御されるとともに、パル
ス発振器２３を停止させることによって流入口２２ａか
ら吐出口２２ｂに至る油圧回路をポペットにより完全に
遮蔽することが可能となり１本発明の要求を満足する。 次に第２図において、３０はノズルが垂直上方に向けら
れた射出装置、４０は原料樹脂を可塑化して射出装置３
０に供給する可塑化装置を示し。 射出装置３０は室４内に、可塑化装Ｗ１４０は室５内に
各々配置され、射出装置３０と可塑化装置４０とは各々
連結されている。 本実施例では可塑化装置４０は台車４０ａ上に載置され
て、射出装置３０とともにレール４０ｂに沿って移動し
、又、軸４０Ｃを中心にして垂直平面上を回動する。そ
して、ノズル３１は台車４０ａの走行によって位置決め
され、軸４０ｃを中心にした回動によって固定側グイプ
レート１０のスプルブシェ１０ｃと接続される。 さて、上記の射出装置３０や可塑化装５！４０及びその
付属機構は適切な温度で溶解された樹脂を正確に計量し
て、射出することができるものでなくてはならず、射出
装置３０及び可塑化装置４０の具体例を第５図に断面図
として示す。 尚、第５図においても既に説明した要素と同一の要素は
既に説明した要素と同一の符号を付して重複した説明は
省略している。 先ず、射出シリンダ３２の下側開口部にはプランジ中３
３が挿入されており、このプランジャ３３は油圧シリン
ダ３４によって上下に移動する。 又、射出シリンダ３２の先端部にはチェンキバルブ３５
が設けられている。 射出シリンダ３２の内周面は、油圧シリンダ３４側の内
周面３２ａの径がノズル３１例の内周面３２ｂの径より
も小さく、内周面３２ａと内周面３２ｂの間には段差が
できており、内周面３２ａとプランジ中３３の外周面３
３ａはシールされている。そして内周面３２ｂとプラン
ジ中３３の外周面３３ａとの間には空隙ができ、射出シ
リンダ３２内にはこの空隙を通過して可塑化された樹脂
が流入する。 そして、プランジ中３３は、射出シリンダ３２内の樹脂
圧と油圧シリンダ３４の差圧によって移動する。 又、３６は射出シリンダ３２を加熱するヒータ。 ＴＳｌは射出シリンダ３２内の樹脂温度を検出する温度
センサ、ｐｓ、は射出シリンダ３２内の圧力を検出する
圧力センサを示す、又、３７はプランジャ３３の後退量
を検出するための例えば光電式の位置センサであり、温
度センサＴＳ、、圧力センサＰ　Ｓ　ｒ　及び位置セン
サ３７の出力により一回の射出動作で射出する樹脂量を
計量する。尚。 位置センサ３７はプランジ中３３の後退量を検出するこ
とができる限り、その配設箇所は上記に限定されない。 次に、可塑化装置４０はホッパ４１によって可塑化シリ
ンダ４２内に投入された原料樹脂をヒータ４３による加
熱よって溶融させるためのものである。尚、スクリュー
４４は油圧モータ４５によって回転する。 又、可塑化シリンダ４２から射出シリンダ３２に至る樹
脂の流路にはポペット４６が設けられ。 このポペット４６はシリンダ４７によって駆動されて可
塑化シリンダ４２と射出シリンダ３２間の、　流路を開
閉する。 そして、これら既述の機構は例えば第６図に示す様なシ
ステムで制御される。 尚、第６図においても既に説明した要素はこれまでの説
明と同一の符号を付して重複した説明は省略し、これま
でに説明していない要素に関して説明する。 先ず、５０は、電気−油圧変換式の公知のサーボパルプ
及び公知の圧力制御パルプを有するパルプ機構であり、
型締シリンダ１２のポート１２ａ・１２ｂに接続されて
いる。そして、バルブ機構５０を介してポート１２ａに
油を供給することによりピストンロッド１４は前進する
。 同様に５１は、電気−油圧変換式の公知のサーボバルブ
を有するバルブ機構であり、射出シリンダ１４のポート
３４ａ・３４ｂに接続されている。 そして、バルブ機構５１を介してボート３４ａに対して
油を供給することにより射出動作がなされる。 次に、５２はシリンダ４７に油を供給する電磁式の切り
換えパルプであり、切り換えパルプ５２の状態によって
シリンダ４７は圧源又はドレーンの何れかと接続される
。 又、５３は圧縮代形成シリンダ１８の油圧回路を遮断す
るためのシャフトオフパルプである。 次に、５４は圧縮代を検出するためのセンサの一例であ
るフォトインクラブタであり、可動側グイプレート１５
の後退に伴ってフォトインクラブタ２０が発生するパル
スは制御装置５６に入力される。 又、５５は金型内の樹脂温度を決定するヒータであり、
ヒータ５５の配置位置は金型形状により異なる。又、５
７は公知の入力装置、５Ｂはメモリ、５９は補助記憶装
置を各々示す。 又、’ｒｓａは金型内の樹脂一度を検出す゛る温度セン
サ、ＰＳ諺は金型内の樹脂圧力を検出する圧力センサ、
ＴＳｓ　は可塑化シリンダ４２内の樹脂温度を検出する
温度センサを、各々示す。 更に、６０は金型１６が有するゲートシール用の電磁パ
ルプであり、より具体的な構成は第７図の拡大図に示さ
れる。 即ち、電磁バルブ６０はシリンダ６１に接続されており
、電磁バルブ６０の励磁によりシリンダ６１はロフト６
２を前進させて、ゲートシールを行い、電磁バルブ６０
の消磁によりシリンダ６１はロッド６２を後退させてゲ
ートを開放する。 次に上記事項を参照して本実施例の動作を説明する。 先ず９本実施例の射出圧縮成形システムの動作は、（ｌ
）可塑化シリンダ４２による樹脂の可塑化動作、（２）
型締シリンダ１２及び圧縮代形成シリンダ１８による圧
縮代形成動作、（３）射出シリンダ３２による射出動作
、（４）型締シリンダ１２及び金型１６・１７による圧
縮成形動作に大別され、以下に上記順序で説明する。 先ず、各種のデータ、例えば射出前の樹脂温度−回の成
形動作で射出される樹脂の量、射出圧や射出速度、圧縮
代の大きさ、金型内の温度データ列や型締力データ列等
は人力装２５７から入力され、メモリ５８や補助記憶装
置５９に入力記憶されている。 先ず、ヒータ４３は材料樹脂の一例であるＰＭＭＡの射
出前の温度である１９０°Ｃに保持されている。 又、初期状態において、制御装置５６は切り換えパルプ
５２を消磁しており、シリンダ４７は切り損えパルプ５
２を介してドレーンに接続されている。 従って、ポペット４６は可塑化シリンダ４２と一射出シ
リンダ３２の間を開放している。 さて、ホッパ４１から投入されたＰＭＭＡはヒータ４３
で加熱されて溶融する。 そして、可塑化シリンダ４２内のＰＭＭＡ温度が１９０
°Ｃになったことを温度センサＴ　Ｓ　ｓの出力によっ
て検出すると、制御装置５６はモータ４５を駆動し、ス
クリュー４４を回転させる。 そして、この時点においてバルブ機構５１は油圧シリン
ダ３４のボート３４ａとボート３４ｂの圧を均衡させて
おり、従って、プランジャ３３は外圧によって射出シリ
ンダ３２内を自由に移動し得る状態にある。 又、初期状態ではロッド６２はゲートシールしているの
で、スクリエー４４の回転に伴って可塑化シリンダ４２
から射出シリンダ３２へ溶融したＰＭＭＡが流入すると
、プランジ中３３は後退してゆく。 さて、射出シリンダ３２内にＰＭＭＡが充満するのに伴
って、プランジ中３３は後退し、その後退量は位置セン
サ３７によって検出される。そして、＄Ｉ目１装置５６
は１位置センサ３７の出力によって射出シリンダ３２内
に所望量のＰＭＭＡが蓄積されたことを知ると、切り換
えパルプ５２を励磁する。 この切り換えパルプ５２の励磁に伴って、シリンダ４７
は圧源と接続され、シャントオフパルプ４６は可塑化シ
リンダ４２と射出シリンダ３２の間を閉鎖するので、射
出シリンダ３２内には所望量のＰＭＭＡが蓄えられる。 尚、上記の様に本実施例では射出シリンダ３２内に所望
量のＰＭＭＡが充填されたことを位置センサ３２の出力
によって検出しているが、ＰＭＭＡの体積は温度や圧力
により若干変動する。 そこで１本実施例では圧力センサＰＳＩ　及び温度セン
サＴ　Ｓ　＋　の出力によってシリンダ４７を閉鎖する
ための条件を補正している。 より具体的には、ＰＭＭＡはその圧力が高い程体積が減
少する。そこで、制御ｍ装置５６は、圧力センサＰＳ１
の検出圧力が高い程位置センサ３７の検出出力に対する
基準値を低くする様に補正し。 圧力センサＰＳ１の検出圧力が低い程位置センサ３７の
検出出力に対する基準値を高くする様に補正する。 又、°ＰＭＭＡはその温度が低い程体積が減少する。そ
こで、制御装置５６は、温度センサＴＳＩの検出温度が
低い程位置センサ３７の検出出力に対する基準値を低く
する様に補正し、温度センサＴ　Ｓ　ｔ　の検出温度が
高い程位置センサ３７の積出出°力に対する基準値を高
くする様に補正する。 さて、この様にして射出シリンダ３２内に、所望量のＰ
ＭＭＡが充填されると、制御装置５６は圧縮代の形成動
作を制御する。 本実施例では圧縮代調整シリンダ１８が型締シリンダ１
２に抗して圧縮代を形成するので、型締シリンダ１２の
内径をＡ１その油圧をＰｌ　と定義するとともに、圧縮
代調整シリンダ１８の内径をＡ、その油圧をＰ！と定義
した場合に、Ｐ＋’Ａ１　〈Ｐ！　・Ａ８の関係が成立
するとともに上記不等式の差が極めて僅かなものとなる
様にバルブ機構５０及びバルブ機構２２は調整される。 更に、シャフトオフパルプ５３は消磁されて圧縮代調整
シリンダ１８のポート１８ｆを開放しており、又、パル
ス発振器２３は発振動作を停止している。 この状態で制御装置５６はパルプ機構５０を作動させ、
ボー）１２ａに油を供給する。この時圧縮代調整シリン
ダ１８は圧が抜けているので、ピストンロッド１４は前
進し、可動金型１７と固定金型１６の間の圧縮代３は０
となり、可動金型１７と固定金型１６の接合面にはＰ、
・Ａ１の力が加わる。 圧縮代Ｓが０になると、制御装置５６はシャットオフパ
ルプ５３を励磁し、パルス発振器２３を作動させるとと
もに、フォトインタラプタ５４が発生するパルスを受は
付ける。 パルス発振器２３がパルスを発生すると、そのパルスエ
ツジ毎にバルブ機構２２は油をステップ状に吐出し、又
、シャットオフバルブ５３は励磁されることにより遮蔽
されるので、バルブ機構２２が吐出した油は圧縮代調整
シリンダ１Ｂのボート１８ｆに供給される。 型締シリンダ１２が発生する力Ｐ１　・Ａ１　と圧縮代
調整シリンダ１８が発生する力Ｐ２　・Ａ８との間には
Ｐｌ　・Ａ、＜Ｐ、　　・Ａｓの関係が成立するので、
第３図に示すピストン１８ｃは室１８ｂ内に後退し、ケ
ース１８ｇもピン１９・スペーサリング２０・中間部材
２１・可動側グイプレート１５を押し上げながら上昇す
るので、圧縮代Ｓも増大する。 この可動側ダイプレー）１５の上昇に伴って。 フォトインタラプタ５４はパルスを発生し、制御’ｊｔ
　Ｗ　５６はフォトインクラブタ５４が発生したパルス
を加算して圧縮代Ｓの現在値を知り、これがメモリ５８
内に記憶されている圧縮代Ｓの設定値に達すると、パル
ス発振器２３を停止させる。 既述の通りパルプ機構２２は、パルス発振器２３からパ
ルスが加えられなくなると流入口２２ａと吐出口２２ｂ
の間の流路２２Ｃ・２２ｄがポペット機構によって完全
に遮蔽され、又、シャフトオフパルプ５３も遮蔽されて
いるので、圧縮代調整シリンダ１８内に供給された油は
完全に退路を断たれることになる。 そして、型締シリンダ１２はＰＬ　−Ａ１の力を圧縮代
調整シリンダ１８に加えているので、圧縮代調整シリン
ダ１８はＰｌ　・Ａ　１　”　Ｐ　富’・Ａ寞の関係を
満足した状態で、その長さが完全に固定され、圧縮代３
も固定される。 尚、この時圧縮代調整シリンダ１８の圧はＰ。 からＰ２°　に変化するが、これに伴う圧縮代調整シリ
ンダ１８内の油の圧縮は圧縮代３に比べて実質的に無視
できる数値範囲にある。 さて、この様にして適正な圧縮代が設定されると、制御
袋Ｗ１５６はＰＭＭＡの射出動作を制御する。 先ず、射出動作に先立って金型のヒータ５５の目標値は
ＰＭＭＡが常圧時に硬化を開始する以前の温度の一例で
ある１２５°Ｃに設定される。 又、射出シリンダ３２のヒータ３６．の目標値はＰＭＭ
Ａがいかなる加圧状態でも硬化を開始しない温度の一例
である１９０＠Ｃに常に設定されている。従って、射出
シリンダ３２内のＰ　Ｍ　Ｍ　Ａは完全に溶融している
。 制御装置５６は第７図に示す電磁パルプ６０を消磁して
ゲートシールを解除した後に、パルプ機構５１を作動さ
せて油圧シリンダ３４のポート３４ａに油を供給する。 従って、プランジ中３３は射出シリンダ３２内を前進し
、溶融したＰＭＭＡは可動金型１７と固定金型１６によ
って形成されるキャビティに射出される。。 尚、この時の射出圧によって圧縮代調整シリンダ１８内
の圧力は微少変化をするが、圧縮代調整シリンダ１８内
の圧力は固定側グイプレート１０と可動側グイプレート
１５間に作用する力に対する反力であって外部の油圧回
路には依存しない性質のものであり、しかも射出圧は極
めて微少なものであるので、圧縮代Ｓは殆ど変化しない
。 そして、射出完了後に電磁パルプ６０を励磁してゲート
シールを行った後にシャフトオフパルプ５３を消磁して
圧縮代調整シリンダ１８の圧を抜くことによりＰＭＭＡ
の圧縮成形が可能になる。 金型内に射出された樹脂は初期設定温度である１２５＠
Ｃまでは金型との熱交換により急速に冷却される。 又、金型内の温度センサＴ　Ｓ　ｔの検出値は１９０＠
Ｃに加熱されているＰＭＭＡが射出されることにより一
気に上昇するが、このＰＭＭＡの冷却に伴って、温度セ
ンサＴＳ２の検出値は再度低下する。 さて、既述の通り、ＰＭＭＡは１　ｂａｒ　という圧力
下では、その温度が１２５°Ｃ程度まで低下するまでは
硬化しないが、１０００ｂａｒ　という圧力下では１５
０＠Ｃ前後で既に硬化を開始する。 そこで１本実施例ではＰＭＭＡが低圧下では未だ硬化を
開始しないが５加圧下では硬化を開始する温度になった
ことを温度センサＴＳ、が検出すると、パルプ機構５０
を制御して型締シリンダ１２の型締力を急激に上昇させ
て、金型内のＰＭＭＡを一気に加圧し、僅かな温度低下
の範囲内でガラス転位点の動的剛性率以上の動的剛性率
を得る様にしている。 第８図の太線で示すカーブはこの硬化時の温度と圧力の
制御曲線の例を示している。 金型内にＰＭＭＡが射出されると、その温度はゲートシ
ール後しばらくして１４５°Ｃまで低下する。尚、製品
形状が大きい場合にはゲートシール以前に部分的に…脂
温度が１４５°Ｃまで低下する場合も考えられるが、そ
の場合は射出速度を速くしたり、或いは、初期金型温度
を１２５°Ｃよりも高く設定することにより、１４５’
Ｃ前後までＰＭＭＡ各部が均等に冷却される様に制御す
る。 さて、ＰＭＭＡは常圧時には１４５６Ｃ前後まで冷却さ
れた時点では完全に熔融しており、　　ＰＭＭＡ各部に
圧力が均等に加わる状態にある。 そして１本実施例ではＰＭＭＡが完全に溶融状態を保っ
ている温度領域において、ＰＭＭＡに対する加圧力を急
激に上昇させることによりＰＭＭＡが僅かに温度低下す
る間にその動的剛性率を急激に上昇させる。 温度センサＴＳ、の検出温度が１４５°Ｃに達すると（
第８図のポイントｐ、）、制御装置５６はバルブ機構５
０を制ｍ　して型締シリンダ１２のボート１２Ｍに加え
る圧を上昇させ、金型内のＰＭＭＡに例えば６００ｂａ
ｒの圧力を加える。 この加圧によってＰＭＭＡの動的剛性率は上昇し、ＰＭ
ＭＡ温度が１３５°Ｃまで冷却された時点（第８図のポ
イントｐｍ）ではその動的剛性率はＥ　Ｘ　１０　（ｄ
ｙｎ／　ｃｊ）に達し、ガラス転位点の直前の状態にな
る。尚、Ｅは樹脂により異なる係数である。 ＰＭＭＡが１３５６Ｃまで冷却されたことを温度センサ
Ｔ　Ｓ　ｚが検出すると、制御装置５６はバルブ機構５
０を制御して型締シリンダ１２のボート１２ａに加える
圧を上昇させ、金型内のＰＭＭＡに１０００ｂａｒの圧
力を加える。 この加圧によってＰＭＭＡの動的剛性率は更に上昇し、
１３３＠Ｃまで冷却された時点（第８図のポイントｐｓ
）ではガラス転位を完全に通過し。 １３０°Ｃまで冷却された時点（第８図のポイントｐ４
）で殆ど硬化を完了し、１２５°Ｃまで冷゛却された時
点（第８図のポイントｐｓ）で完全に固体になる。 上記の様な制御をした場合には、ＰＭＭＡは１３５＠Ｃ
〜１３３°Ｃまで僅か２°Ｃ冷却される間にガラス転位
点を通過するので、ガラス転位点を通過する間にＰＭＭ
Ａ各部に温度差が生じない様に、この間の冷却速度を十
分に遅くしても、全体としての冷却時間は極めて短くな
り０作業能率が向上する。 尚、このガラス転位点を通過する間の適切な冷却速度は
樹脂の温度伝導率や製品形状等によって異なることは云
うまでもなく、大型の成形品を得る場合や肉厚の偏りが
ある成形品を得る場合には。 金型温度をより高く設定したり、又、金型温度をより段
階的に低下させることにより、ガラス転位点通過時にお
ける樹脂各部の温度差が僅かなもの°になる様にする。 さて、この様に１０００ｂａｒという加圧状態ではＰＭ
ＭＡは１２５°Ｃで完全に固体化するが。 第１図及び第８図からも明らかな様に、１２５゜Ｃとい
う温度は常圧時にはＰＭＭＡが僅かに硬化を開始する温
度であり、この温度にあるＰＭＭＡを常圧に戻した場合
にはＰＭＭＡは再度軟化してしまうので、成形品を取り
出すためには、常圧時においてもＰＭＭＡが完全に固体
化している温度（即ち、１００”Ｃ）まで冷却すること
が必要となる。 そこで１本実施例ではバルブ機構５０から型締シリンダ
１２のボート１２ａに圧を加えた型締状態において、金
型内のヒータ５５の設定温度を段階的に低下させて、Ｐ
ＭＭＡを取り出し温度である１００′″Ｃまで冷却する
が、硬化状態にあるＰＭＭＡを１０００ｂａｒという様
な高圧で加圧し続けた場合には成形品に塑性変形が生じ
る。 ところでＰＭＭＡが成る動的剛性率の時の温度は加圧力
が１　ｂａｒ変動する毎に０．０２５°Ｃ変動すること
は既述の通りである。 そこで、制ｍ装置５６は金型内の温度センサＴＳ２の検
出温度を監視しながらバルブ機構５０を制御し、ＰＭＭ
Ａ温度が１°Ｃ低下する毎にＰＭＭ、Ａに対する圧力を
４０ｂａｒずつ低下させてゆくことによりＰＭＭＡの動
的剛性率を均等に維持しながら成形する。 尚、゛この時の温度制御及び圧力制御自体は公知の指令
値追従制御を行う。 上記の様に１”Ｃの温度低下毎に４０ｂａｒ減圧した場
合は、１２０’Ｃでは８００ｂａｒまで減圧され、１１
５°Ｃでは６００ｂａｒまで減圧され。 １’Ｉ　Ｏ”　Ｃでは４００ｂａｒまで減圧され、１０
５９Ｃでは２００ｂａｒまで減圧され、１０Ｇ＠Ｃで常
圧に至る。 この様にして成形動作が完了すると、制御装置５６はパ
ルプ機構５０を制御して型締シリンダ１２のボート１２
ｂに油を供給することにより可動金型１７を上昇させ９
図示せぬ公知のエジェクタ機構によって成形品を取り出
す。 尚１本発明は常圧下では溶融状態にあるが、加圧するこ
とにより硬化を開始する温度にある樹脂を加圧すること
によって硬化させ、僅かな温度低下の内にガラス転位点
を通過させることを本質とするものであり、射出前の樹
脂の温度や金型の初期設定温度、加圧開始時の温度、加
圧力等は樹脂の種類や製品の大きさ・製品形状等によっ
て異なり、成形時間もこれらの条件によって異なってく
ることは云うまでもなく最適な成形条件は各成形品毎に
決定しなければならないこともいうまでもない。 又、上記では射出装置や可塑化装置に関しても具体例に
言及したが、これらは射出前の樹脂温度を適切に制御す
ることができ、しかも正確に樹脂を計量することができ
る限りその構成は問わない。 更に、上記では圧縮代を形成するための機構に関しても
言及したが、これも圧縮代の調整精度が満足できる限り
上記に限定されない。

【効果】

以上説明した様に９本発明では射出された樹脂が常圧下
では溶融状態を保っているとともに、加圧する事により
硬化を開始する温度にまで冷却された時に、樹脂を加圧
することによって樹脂をガラス転位点の動的剛性率以上
の動的剛性率が得られる様に硬化させているので、樹脂
は僅かに温度低下をする間にガラス転位点を通過する。 従って、成形中の樹脂がガラス転位点を通過するのに必
要な温度低下が極めて僅かなものとなるので、この間に
樹脂各部に温度差が生じない様に冷却速度を遅くしても
、ガラス転位点の１ｆｆｉ過時間が僅かなものですむ。 又１本発明によれば、金型の初期設定温度が樹脂が常圧
時においても硬化を開始する温度よりも高く設定されて
おり、加圧開始前の樹脂は未だ完全に溶融した状態にあ
るので、樹脂各部、に加圧力が均等に加わり、成形中の
樹脂に固化状態にある部分と溶融状態にある部分が混在
しないので１部分的な塑性変形や、内部組成の不均質が
生じに（く、内部組成の均質性に優れた成形品を容易に
得ることができる。 更に９本発明は硬化を完了した樹脂を取り出し温度まで
冷却する間も、温度低下に伴う動的剛性率の上昇と圧力
低下に伴う動的剛性率の低下とが相殺する様に温度及び
圧力を制御しているので。 冷却中の樹脂は一定の動的剛性率を維持し、冷却中に成
形品性質を損なうこともない。

【図面の簡単な説明】

第１図は熱可塑性の樹脂の一例であるＰＭＭＡの温度と
動的剛性率の関係を圧力をパラメータとして表示した特
性図、第２図は本発明の実施例に係る直圧式の射出圧縮
成形装置の断面図、第３図は圧縮代調整機構の一例であ
る圧縮代調整シリンダの断面図、第４図は第３図に示す
圧縮代調整シリンダの駆動用のバルブ機構の一例を示す
断面図。 第５図は可塑化装置と射出装置の一例を示す断面図、第
６図は本発明の制御システムの一例を示す回路図、第７
図はゲートシールのための機構例を示す断面図、第８図
は成形時の制御特性を示す特性図。 ９・・・型締袋Ｗ　　１０・・・固定側グイプレート１
１・・・タイバー　　　　　１２・・・型締シリンダ１
３・・・シリンダ固定プレート １４・・・ピストンロンド １５・・・可動側グイプレート １６・・・固定金型　　　　１７・・・可動金型１８・
・・圧縮代調整シリンダ ２２・・・バルブ機構 ３０・−・射出装置　　　　４０・・・可塑化装置５０
・・・パルプ機構　　　５１・・・パルプａ横３６・４
３・５５・・・ヒータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）、金型内圧力を検出して金型内圧力が設定圧力に
   なる様に型締力を制御する圧力制御手段と、金型内温度
   を検出して金型内温度が設定温度になる様に制御する温
   度制御手段と、圧縮代を設定する圧縮代設定手段とを有
   する直圧式の射出圧縮成形装置と、所定温度で溶融され
   た樹脂を所定量計量して金型内に射出する射出装置とを
   少なくとも有して構成される射出圧縮成形システムにお
   いて、射出開始以前の金型内温度を樹脂が常圧状態で硬
   化を開始する以前の温度になる様に初期設定し、金型内
   に射出された樹脂が常圧状態では硬化を開始せず、加圧
   下状態では硬化を開始する温度まで冷却された時に、金
   型内圧力を上昇させて樹脂を硬化させ、 金型内圧力を維持しながら、常温常圧時の動的剛性率が
   得られる温度まで樹脂が冷却されると、金型内設定温度
   を低下させながら樹脂を取り出し温度まで冷却するとも
   に、冷却に伴う動的剛性率の上昇を相殺する様に金型内
   設定圧力を減少させる様に、 前記圧力制御手段及び前記温度制御手段を構成したこと
   を特徴とする射出圧縮成形システム。
2. （２）、特許請求の範囲第１項記載の射出圧縮成形シス
   テムにおいて、 射出開始以前の金型内温度を樹脂が常圧状態で硬化を開
   始する以前の温度になる様に初期設定し、加圧状態にお
   いて常温常圧時の動的剛性率が得られる温度まで金型内
   温度の検出値が低下すると、金型内設定温度を取り出し
   温度まで段階的に低下させながら樹脂を冷却する様に、 前記温度制御手段を構成し、 金型内に射出された樹脂が常圧状態では硬化を開始せず
   、加圧状態では硬化を開始する温度まで冷却された時に
   、金型内圧力を上昇させて樹脂を硬化させ、 金型内温度が、加圧状態において常温常圧時の動的剛性
   率が得られる温度以下になると、冷却に伴う動的剛性率
   の上昇を相殺する様に金型内設定圧力を減少させる様に
   、 前記圧力制御手段を構成したことを特徴とする射出圧縮
   成形システム。