JPS6315126B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出圧縮成形装置に関する。

射出成形においては、金型構造によつて厳密に
固定されたキヤビテイー中へ溶融樹脂を射出充填
し、ゲート部の細い部分が固化するまで保圧と呼
ばれる操作によつて射出シリンダよりスプルやラ
ンナ部の樹脂を介して圧力を付加し、キヤビテイ
ー部の樹脂が逆流しないようにし、ゲート固化後
はキヤビテイー内樹脂のもつ熱量を金型へ伝熱し
て冷却させ製品とすることが行なわれる。

溶融した樹脂の密度は、固体の密度より小さい
のが通常であつて、溶融した樹脂が固化していく
につれて体積が小さくなつていき、すなわち、収
縮が起こる。一例としてφ100mm、肉厚10mmの製
品を考え、樹脂密度が溶融状態で1.17、固体状態
で1.20であるとして、溶融状態の体積がキヤビテ
イーの体積（78.54c.c.）と等しい状態から固化し
常温になると、76.57c.c.となる。仮にいまこの減
少した体積を庫さ方向だけに収縮が起こるとする
と、出来上つた製品の厚さは9.75mmとなり、0.25
mmの肉厚不足となる。

このような収縮に対処するため、金型がパーテ
イングラインでわずかに開くまでオーバパツクし
てやる方法が検討され、その際の金型開き量を制
御する方法（特開昭50−39351号）や、オーバパ
ツクしやすいようなキヤビテイーを用いる
Rolinx法（“New concept in injection
molding，Rolinx process extended
application of plastics”Plastics，30，330，
Apr.（1965））が提案されている。また金型内に
キヤビテイーコアを前進後退できるように小さな
油圧シリンダを埋めこんでおくか、エンジエクタ
用シリンダを用いるかして、意識的にキヤビテイ
ーを大きくして射出し、充填完了後油圧シリンダ
を前進させてキヤビテイーを小さくし、所定の厚
さの成形品を得ることが提案され、マイクロモル
ダー法として知られている（H.Holt：“New
techniques in shrinkage control”SPE J.
P519，Jun.（1964））。

勿論、最も初歩的な方法は、この収縮を見込ん
でキヤビテイーを大きく設計することであるが、
肉厚製品、偏肉であるような製品などの場合、こ
のような設計は事実上不可能であり、トライアン
ドエラーの繰り返しをおこなうことが必要であ
る。

前記のオーバパツクの方法も高射出圧を要する
という欠点とともに、製品が偏肉である場合には
収縮の小さい肉薄部で収縮補正効果が制限される
ことが認められている。マイクロモルダー法の場
合には、シリンダラムの前進は収縮にともなつて
起こり、移動コア側の製品面が精度良く出来上る
ものの対面の精度は充分でない。

かかる現況に鑑み、型締力を用いて圧縮操作を
行ないうる射出圧縮成形法がENGEL社
（LUDWIG ENGEL KG MACHINEN
FABRIK，Ａ−4311SCHWERTBERG
AUSTRIA）により提案されているが、この方
法はトグル式の型締力を圧縮圧として用いるよう
に、射出工程ではトグルを完全に伸ばしきらない
ように保持し、圧縮工程で伸ばしきるという画期
的なものである。

しかしながら、トグルによる圧縮方法では、圧
縮圧の制御ができないという欠点がある。圧縮圧
の制御が必要であることは「樹脂に付加される圧
力−樹脂の比容−樹脂の温度」の関係を示す
PVT曲線により次のようにして説明できよう。
横軸に樹脂温度Ｔをとり、縦軸に樹脂の比容Ｖを
とり、一定の付加圧力Ｐ（反作用としての樹脂の
圧力と考えても良い）のもとでの樹脂のＶ，Ｔの
関係を示したのが第１図のPVT曲線である。

前述のような射出圧縮成形装置を用いて、金型
のキヤビテイーに樹脂を射出し圧縮し取出すまで
をこのグラフの上で追つてみよう。射出一次圧終
了点を（Ｖ→Ｐ）Ａで示すと、射出によつて樹脂
温度が下がりながら樹脂圧力が増大する過程Ａ−
Ｂがあり、保圧が完了しても樹脂温度は下りつづ
け、外からの圧力がないので体積が収縮し圧力の
低い時の比容となるため過程Ｂ−Ｃをたどる。こ
こで逆流に配慮しつつトグルを伸ばし切つて圧縮
操作を行なうと、樹脂温度がほとんど冷えない間
に樹脂圧力が増大し過程Ｃ−Ｄとなる。この時ト
グルが伸び切つているとすると、その後は樹脂温
度が下り、圧力が減少するという過程がＤ−Ｅで
ある。このとき比容が低下するので、樹脂は動か
されることになり、流動性が悪くなつた状態で樹
脂に圧力を付加するため歪を生じる。この後取出
し温度に達して金型を開くと、樹脂圧力は外部圧
力が減少するため比容を増大させる過程Ｅ−Ｆと
なり、大気圧の中で樹脂温度が常温となる過程Ｆ
−Ｇがそれに続き成形が完了する。

この場合の成形収縮率はＥとＧの比容の差から
求めることができる。トグルによる圧縮方法では
腕の長さが固定されているため位置決めによつて
圧力を調節するが、その圧力は金型温度、タイバ
ー温度、位置の設定によつて異なるためその圧力
を固定することが困難である。このため圧縮圧力
を制御するのが困難で、PVT曲線上で言えばト
グルを伸ばし切つた状態での終点がＤであるのか
D′であるのか不明であり制御することもできな
い。

一方、直圧方式の油圧による圧縮方法では、そ
の最大圧縮圧は厳密に調整することができ、第２
図のように樹脂温度が低下するに伴ない樹脂の比
容が一定となるように圧縮圧力を低下させる制御
をするならば、固化していく過程で樹脂は全く変
形しないので歪が生じることもない。このことは
第２図の上のＡ〜Ｇの工程を追つていけば一定の
成形収縮率を有する成形が可能なことを示してい
る。この場合キヤビテイーと樹脂の体積の違いは
ＤとＧの比容の違いになる。キヤビテイーの体積
を一定に保つ制御は可能なので、これによりサイ
クルからサイクルへ一定の成形収縮率を有する成
形が可能になる。

以上の考察から、本発明は直圧式の圧縮を可能
ならしめる射出圧縮成形装置を提案するもので、 (1) いかにしてキヤビテイーの体積を大きくする
か、またその制御をどうするか、 (2) いかにして製品を取出すための型の開閉をス
ムーズに行なうか、 (3) いかにして圧縮圧力の制御が可能な圧縮工程
を得るか、 の問題点を解決することを目的としている。

本発明の射出圧縮成形装置は、通常の射出成形
装置の型締シリンダまたは型締トグルリングのほ
かに、固定側ダイプレートに圧縮用油圧シリンダ
を設け、さらに可動側ダイプレートを２枚構成に
して金型側の１枚と固定側ダイプレートとに金型
の型板を取付け、この金型側の１枚を前記圧縮用
油圧シリンダで引張ることによつて圧縮操作を可
能ならしめて歪の生じない製品を得るようにする
とともに、可動側ダイプレートの型締シリンダ側
のプレートを型締シリンダまたは型締トグルリン
クに接続して高速型締を行なえるようにしたもの
である。

第３図は本発明の射出圧縮成形装置における各
工程別のダイプレート間隔（デイライト）、射出
時および低圧型締（高速型締）時の型締シリンダ
固定盤またはこれに固定されたタイバー支持板と
可動側ダイプレートとの距離、タイバー長の相関
関係を示し、これを用いて本発明の概念を説明す
る。

第３図ａは低圧型締時における各プレート間の
距離を示しており、タイバー長はｌであり、固定
側ダイプレート１と可動側ダイプレートの金型側
プレート２の距離l′は金型厚さに対応し、可動側
ダイプレートの型締シリンダ側プレート３の距離
l″はシリンダラムの移動によつて可変できるよう
になつている。

通常射出成形も可能なようにするには、高速型
締機構部にも充分な高圧型締が可能なようにして
おく必要がある。高圧型締をおこなつた状態は第
３図ｂに示されている。低圧型締で金型が充分に
結合されている時には、高圧型締ではl′はほとん
ど変化しないと考えて良いが、タイバー長はΔだ
け伸びて、（ｌ＋Δ）となり、その伸びた分はほ
ぼl″の距離の変化に対応し、（l″＋Δ）となる。

本発明における射出圧縮成形装置では、射出時
の状態では型締を最後まで行なわずに、第３図ｃ
のように、金型をパーテイングライン（P.L）ま
たは他の型板間でわずかに開き、金型厚さは
（l′＋δ）とする。このδを圧縮しろという。こ
のとき高圧型締は行なわれていない訳で、タイバ
ー長はｌのままで圧縮しろ、δ分はl″の変化をも
たらし、（l″−δ）となる。

射出後の圧縮工程では可動側ダイプレートの金
型側プレート２が固定側ダイプレート１より引つ
張られ前進するので、（l′＋δ）はl′になるまで圧
縮され、所定の製品厚さの製品が得られることに
なる。この圧縮操作によつてはタイバーは伸び
ず、可動側ダイプレートの金型側プレート２と型
締シリンダ側プレート３の間にδの隙間ができ
る。

射出工程において射出圧が増大すると、（l″−
δ）が固定されうる成形装置では、タイバー長は
わずかに伸び（ｌ＋Δ′）となるので、金型厚さ
は（l′＋δ＋Δ′）となりその状態からl′になるま
で圧縮すると実際に圧縮される量は、 （δ＋Δ′） となる。

射出工程に先き立つて金型を開く量δは、製品
の形状、樹脂の温度、射出圧などを考慮して実験
的に求められねばならない。このため容易にδを
調整しなおすことができ、しかも精度の出る圧縮
しろ調整機構が極めて大切である。

本発明は、射出充填時に射出圧がかかつても、
また圧縮操作のときでも（l″−δ）を維持しうる
機構に関するものでは、射出後２枚の可動側ダイ
プレートのうち型締シリンダ側プレート３を高速
型締機構と接続し、金型側プレート２を固定側ダ
イプレート１に設けられた圧縮用油圧シリンダに
より引つ張ることで圧縮操作を行なうようにした
圧縮機構を有し、かつ製品を取出すための型開や
次のサイクルのための型閉は自由にでき、さらに
圧縮しろをミクロン（μm）単位で設定できる機
構を設けたことを特徴とする射出圧縮成形装置に
関するものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。本発明の射出圧縮成形の原理と工程を満たす
装置を第４図に示す。第４図の上半分の断面図に
おいては、タイバー支持板４に設けられた型寸開
きシリンダ５が後退し、圧縮しろ調整部７を有す
る微調機構６が引き抜かれ、型締シリンダラム８
により可動側ダイプレートの型締シリンダプレー
ト３と金型側プレート２が後退し、型開きの状態
を示している。次に下半分の断面図のように型締
シリンダラム８を前進させ、一度型締を行ない、
型寸開きシリンダ５を前進させ、微調機構６をタ
イバー支持板４と可動側ダイプレートの型締シリ
ンダ側プレート３の間に挿入し微調機構６の圧縮
しろ調整部７を回転して必要とする圧縮しろに相
当する寸法αを調整することにより金型の圧縮し
ろδを設定する。

次に第５図上半分の断面図のように型締シリン
ダラム８を後退させると２枚構成の可動側ダイプ
レートが後退し、型締シリンダ側プレート３が微
調機構６の調整部７の端面に当接され、第４図の
圧縮しろδは金型の合わせ面に移行する。この時
タイバー支持板４と可動側ダイプレートの型締シ
リンダ側プレート３間の寸法は微調機構６が型締
シリンダ側プレート３の後退限となり、一定の寸
法（l″−δ）に維持規制される。そこで、次に金
型のキヤビテイ９に射出ノズル１０から溶融され
た樹脂が射出充填されて射出圧力がかかわつても
可動側ダイプレートは後退せず、タイバー１１が
伸びて金型厚さがl′＋δ＋Δ′と変化し、圧縮しろ
はδ＋Δ′と変化する。射出後の圧縮工程の第５
図下半分の断面図では、固定側ダイプレート１に
埋設された圧縮用油圧シリンダ１２により金型側
プレート２が引張られて前進し、金型厚さl′にな
るまで圧縮される。この時も微調機構６が型締シ
リンダ側プレート３の後退限となり、タイバー支
持板４との間の寸法（l″−δ）は維持され、金型
合わせ面の圧縮しろδ＋Δ′が型締シリンダ側プ
レート３と金型側プレート２の間に移行する。

このように、本発明の射出圧縮成形装置では、
２枚構成の可動側ダイプレートの後退限となる規
制機構と第２図のPVT曲線に従つた圧縮冷却工
程に必要な圧縮しろ設定機構を持ち、ミクロン単
位で精度良く調整できる特徴を有する。

第６図は微調機構と前進規制機構を固定側ダイ
プレート１と可動側ダイプレートの金型側プレー
ト２の間に設けた他の実施例を示す。１５は金型
側ダイプレート２に取付けられた微調機構で、第
６図Ｆ，Ｇに示すようにその調整部１６は周部に
複数の凹溝１７を有し、第６図Ａの上半分の断面
図に示すように、型開き状態で調整部１６により
必要とする圧縮しろに相当する寸法αを調整する
ようになつている。１８は固定側ダイプレート１
に取付けられた前進限規制機構で、第６図Ｆ，Ｈ
に示すように調整部１６の凹溝１７に挿入できる
突条１９を形成する切欠部２０を有し、この突条
１９が圧縮しろ調整部１６の凹溝１７に入らない
位置（第６図Ｄ）と入る位置（第６図Ｅ）とに設
定可能である。次に第６図Ｂの下半分の断面図に
示すように型締シリンダラム８を前進させて可動
側ダイプレートを前進させ、金型側プレート２に
取付けた微調機構１５の調整部１６の端面と前進
限規制機構１８を当接させ、型締は最後まで行な
わずに金型の合わせ面に圧縮しろδを形成し、金
型キヤビテイ９に樹脂を射出充填する。そして第
６図Ｃの断面図のように前進限規制機構１８を回
転して調整部１６の凹溝１７に入る位置（第６図
Ｅ）に回転設定し、固定側ダイプレート１に埋設
された圧縮用油圧シリンダ１２を後退させて金型
側プレート２を引張ることにより金型合わせ面の
圧縮しろδ＋Δ′が２枚構成の可動側ダイプレー
トの型締シリンダ側プレート３と金型側プレート
２の間に移行する。このように固定側ダイプレー
ト１と可動側ダイプレートの前進限を規制して圧
縮しろを金型に設定し、固定側ダイプレート１よ
り可動側ダイプレートの金型側プレート２を引張
つて圧縮することにより、簡単にスムーズに金型
の開閉と圧縮ができ品質の安定した厚肉成形品が
成形できる。

以上本発明によれば、固定側ダイプレート圧縮
用油圧シリンダを設け、さらに可動側ダイプレー
トを２枚構成にして金型側プレートと固定側ダイ
プレートとに金型の型板を取り付け、この金型側
プレート前記圧縮用油圧シリンダで引張ることに
よつて圧縮操作を可能ならしめたので、射出時に
は圧縮しろをとることができ、従つて圧縮後の固
化していく過程で樹脂は全く変形せず、歪の生じ
ない製品を得ることができるとともに、可動側ダ
イプレートの型締側プレートを型締シリンダまた
は型締トグルリンクに接続して高速型締を行なえ
るようにすることができる利点を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図はトグルによる圧縮方法の「樹脂に付加
される圧力−樹脂比容−樹脂温度」の関係を示す
PVT曲線図でＡは射出一次圧終了点、Ｂは保圧
完了点、Ｃは圧縮開始点、Ｄ，D′は圧縮完了点、
Ｅ，E′は型開き直前点、Ｆは型開き点、Ｇは常温
点を示し、第２図は本発明の直圧方式による
PVT曲線図、第３図は本発明の原理を示す概念
図、第４図および第５図は本発明の一実施例を示
す断面図、第６図Ａ〜Ｃは他の実施例を示す断面
図、第６図ＤはＢにおける要部横断面図、第６図
ＥはＣにおける要部横断面図、第６図Ｆは微調機
構および前進限規制機構の斜視図、第６図Ｇおよ
び第６図Ｈはそれぞれの要部横断面図である。 １……固定側ダイプレート、２，３……可動側
ダイプレートの金型側プレートおよび型締シリン
ダ側プレート、４……タイバー支持板、５……型
寸開きシリンダ、６……微調機構、７……圧縮し
ろ調整部、８……型締シリンダラム、９……金型
キヤビテイ、１１……タイバー、１２……圧縮用
油圧シリンダー、１５……微調機構、１６……圧
縮しろ調整部、１８……前進限規制機構。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 可動側ダイプレートを２枚構成にし、タイバ
   ー支持板と２枚構成の可動側ダイプレートの型締
   側プレート間に金型に必要な圧縮しろを調整でき
   る圧縮しろ調整用微調整機構を設け、さらに樹脂
   射出充填工程および圧縮工程で可動側ダイプレー
   トの後退限を規制し、タイバー支持板と可動側ダ
   イプレートの型締側プレート間の寸法を変化なく
   一定に維持する後退限規制機構を設け、圧縮工程
   で可動側ダイプレートの金型側プレートを引張つ
   て圧縮操作を行なうように固定側ダイプレートに
   圧縮用油圧シリンダを設け、前記微調機構および
   後退限規制機構の解除により型開きが可能となる
   射出圧縮成形装置。 ２ 可動側ダイプレートを２枚構成にし、２枚構
   成の可動側ダイプレートの金型側プレートと固定
   側ダイプレートの間に金型に必要な圧縮しろを調
   整できる圧縮しろ調整用微調機構を設け、さらに
   樹脂射出充填工程で可動側ダイプレートの前進限
   を規制し、可動側ダイプレートの金型側プレート
   と固定側プレート間の寸法を変化なく一定に維持
   する前進限規制機構を設け、圧縮工程で可動側ダ
   イプレートの金型側プレートを引張つて圧縮操作
   を行なうように固定側ダイプレートに圧縮用油圧
   シリンダを設け、前記微調機構および前進限規制
   機構の解除により圧縮操作が可能であるとともに
   可動側ダイプレートの型締側プレートの後退によ
   り型開きが可能となる射出圧縮成形装置。