KR20220077068A

KR20220077068A - 수지의 점성 상태 판정 방법, 사출 장치 및 사출 성형기

Info

Publication number: KR20220077068A
Application number: KR1020210142361A
Authority: KR
Inventors: 타카시 아카기; 카즈마 나카가와; 카즈마 하마다
Original assignee: 가부시끼가이샤 니혼 세이꼬쇼
Priority date: 2020-11-30
Filing date: 2021-10-25
Publication date: 2022-06-08
Also published as: JP2022085982A; CN114571688A; TW202225661A

Abstract

[과제] 수지의 점성 상태를 확인하는 방법을 제공한다.
[해결 수단] 성형 사이클의 개시 전에 검사 공정을 실시한다. 즉 사출 장치(3)에 있어서 수지를 계량한다. 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시켜서, 규정 압력의 압력 제어에 의해 스크류(18)를 전진시켜서 수지를 압출한다. 규정 시간으로 스크류(18)가 전진한 길이, 압출 스트로크를 측정한다. 이 압출 스트로크가 적정한 범위인 적정 스트로크 범위에 있는지 없는지를 체크하고, 수지의 점성 상태를 확인한다. 적정 스트로크 범위는 성형 조건이 변경되었을 때에 준비 공정을 실시해서 미리 결정해 둔다. 준비 공정도 수지의 계량을 실시해서, 규정 압력의 압력 제어에 의해 스크류(18)를 규정 시간만큼 전진시켜, 압출 스트로크를 얻도록 하고, 얻어진 압출 스트로크에 의거하여 적정 스트로크 범위를 결정한다.

Description

수지의 점성 상태 판정 방법, 사출 장치 및 사출 성형기{METHOD FOR DETERMINING VISCOSITY STATE OF THE RESIN, INJECTION DEVICE AND INJECTION MOLDING MACHINE}

본 발명은, 수지를 금형에 사출하는 사출 성형기에 있어서 수지의 점성 상태를 판정하는 판정 방법, 및 수지의 점성 상태를 판정하는 사출 성형기, 및 사출 성형기에 관한 것이다.

사출 성형기에 있어서는, 성형품마다 성형에 적합한 성형 조건을 설정하고 있다. 성형 조건에는 가열 실린더 온도, 형체력, 사출 압력, 사출 속도, 사출 스트로크, 보압 압력, 보압 시간 등의 데이터가 있다. 품질이 높은 성형품을 얻기 위해서는 이것들을 적절한 값으로 설정할 필요가 있다.

그런데 수지의 점도는 유동성에 영향을 준다. 유동성의 변화는 성형 불량의 원인이 되고, 예를 들면 유동성이 클 경우 오버팩 등의 원인이 되고, 작을 경우에는 전사성의 저하나 미성형 등의 원인으로 된다. 수지의 점도는 수지 온도에 의해 변화되므로 가열 실린더 온도를 적절히 설정하고, 제어함으로써 소망의 유동성이 얻어질 것이다. 그러나 수지의 점도는 건조 상태에 의해서도, 또는 다른 조건에 의해서도 변화된다. 수지 메이커로부터 제공되고 있는 수지는 제품 로트에 의해 수지의 상태가 다를 가능성이 있고, 수지의 점도 및 유동성에 영향을 미친다.

수지의 점도를 정확하게 얻기 위해서는, 사출 성형기에 점도 센서를 설치해서 측정하고, 또는 금형 내 등의 수지 유로에 압력 센서를 설치하고 압력차를 얻어서 점도를 계산할 필요가 있다. 즉 점도를 측정하기 위해서 전용의 장치, 센서를 설치할 필요가 있다.

특허문헌 1 일본 특허 제 3732821호 공보

특허문헌 1에 있어서, 사출 성형기에 있어서 각별히 점도 센서나 압력 센서를 설치하지 않고 수지의 점도를 측정하는 방법이 제안되어 있다. 이 문헌에 기재된 방법은, 사출 노즐을 금형으로부터 이간시킨 상태에서 스크류 속도를 일정의 조건으로 사출을 실시한다. 이 때에 측정되는 실측 사출 압력값과, 사출 노즐의 수지 유로 내경, 수지 유로 길이 등으로부터 수지의 점도를 계산한다. 이것을 사출 성형기의 컨트롤러의 모니터에 표시해서 오퍼레이터에게 통지한다.

수지의 정확한 점도를 측정하기 위해서는, 사출 성형기에 점도 센서나 압력 센서를 설치할 필요가 있어, 비용이 높아져 버린다. 특허문헌 1에 기재된 방법은 각별히 점도 센서 등을 설치할 필요가 없어 비용은 작다. 그러나, 실측 사출 압력값, 사출 노즐의 수지 유로 내경, 수지 유로 길이 등으로부터 계산하는 점도는 반드시 높은 정밀도는 기대할 수 없다. 또한 단지 점도를 표시하는 것 만으로는 오퍼레이터가 사출 성형을 적절히 실시할 수 있는지 없는지의 판단을 할 수 없다.

그래서 본 개시에 있어서, 수지의 점도의 데이터 그 자체보다, 수지의 점성 상태가 적절한 범위에 있는지 없는지, 환언하면 수지의 유동 상태가 적절한 범위에 있는지 없는지를 확인하고, 이와 같은 정보를 오퍼레이터에 제공하는 수지의 점성 상태 확인 방법, 이와 같은 방법을 실시하는 사출 장치, 및 사출 성형기를 제공한다.

그 밖의 과제와 신규인 특징은, 본 명세서의 기술 및 첨부 도면으로부터 분명해질 것이다.

본 개시의 수지의 점성 상태 확인 방법은 다음과 같이 구성한다. 우선, 사출 장치에 있어서 수지를 계량한다. 사출 노즐을 금형으로부터 이간시킨 상태에서, 규정 압력의 압력 제어에 의해 스크류를 전진시킨다. 즉 수지를 압출한다. 규정 시간으로 스크류가 전진한 길이, 즉 압출 스트로크를 측정한다. 이 압출 스트로크가 적정한 범위인 것을 나타내는 적정 스트로크 범위에 있는지 없는지를 체크한다.

본 개시에 의해서, 압출 스트로크가 적정 스트로크 범위에 있으면, 수지의 점성 상태는 적절한 범위에 있다고 판단하고, 범위를 일탈하고 있으면 수지의 점성 상태에 문제가 있다고 판단할 수 있다. 각별히 점도 센서를 설치할 필요는 없고, 수지 압력 센서를 설치할 필요도 없어, 저비용으로 실시할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 사출 성형기를 나타내는 정면도이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 사출 장치를 나타내는 정면 단면도이다.
도 3a는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법을 실시하고 있는, 본 실시형태에 따른 사출 장치의 정면 단면도이다.
도 3b는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법을 실시하고 있는, 본 실시의 형태에 따른 사출 장치의 정면 단면도이다.
도 3c는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법을 실시하고 있는, 본 실시형태에 따른 사출 장치의 정면 단면도이다.
도 3d는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법을 실시하고 있는, 본 실시형태에 따른 사출 장치의 정면 단면도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법의 준비 공정을 나타내는 플로우차트이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법의 검사 공정을 나타내는 플로우차트이다.
도 6은 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법을 실시할 때의, 스크류 속도, 스크류 압력, 스크류 위치의 각각의 변화를 나타내는 그래프이다.

이하, 구체적인 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 단, 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 설명을 명확히 하기 위해, 이하의 기재 및 도면은 적당히 간략화되어 있다. 각 도면에 있어서, 동일한 요소에는 동일한 부호가 붙여져 있고 필요에 따라서 중복 설명은 생략되어 있다. 또한, 도면이 번잡해지지 않도록 해칭이 생략되어 있는 부분이 있다.

본 실시형태를 설명한다.

<사출 성형기>

본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는 일반적인 사출 성형기와 마찬가지로 구성되어 있다. 즉, 도 1에 나타내어져 있는 바와 같이, 베드(B)에 설치되어 있는형체 장치(2)와 사출 장치(3)로부터 개략 구성되고, 컨트롤러(4)에 의해 제어되도록 되어 있다. 형체 장치(2)는 직압식으로 구성할 수도 있지만, 본 실시형태에 있어서는 토글식으로 이루어진다. 즉 형체 장치(2)는, 고정반(7)과, 가동반(8)과, 형체 하우징(9)과, 형체 하우징(9)과 고정반(7)을 연결하고 있는 타이바(10, 10, …)와, 토글 기구(11)로 구성되고, 금형(13, 14)이 고정반(7)과 가동반(8)에 설치되어 있다. 토글 기구(11)를 구동하면 금형(13, 14)이 형체결되도록 되어 있다.

<사출 장치>

본 실시형태에 따른 사출 장치(3)도 일반적인 사출 성형기(3)와 마찬가지로 구성되고, 그 전체가 도 1에 개략적으로, 그리고 그 단면이 도 2에 나타내어져 있다. 사출 장치(3)는 가열 실린더(7)와 이 가열 실린더(17)에 넣어져 있는 스크류(18)로 구성되어 있다. 가열 실린더(17)의 상류측에는 호퍼(20)가, 선단에는 사출 노즐(21)이 각각 설치되어 있다. 사출 장치(3)는 노즐 터치 장치(23)를 구비하고, 사출 장치(3)를 형체 장치(2) 방향으로 구동해서 사출 노즐(21)을 금형(13)에 터치시키거나, 역방향으로 구동해서 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시키거나 하도록 되어 있다.

<컨트롤러>

본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는 이와 같이 장치, 부재 등에 대해서는 일반적인 사출 성형기와 마찬가지로 구성되어 있지만, 컨트롤러(4)에 있어서 실시되는 처리에 특징이 있다. 구체적으로는, 본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는, 성형 사이클이 정지된 상태로부터 성형 사이클을 개시할 때, 그 개시에 앞서 수지의 점성 상태가 적정한 범위에 있는지 없는지를 확인하도록 되어 있다. 컨트롤러(4)는, 예를 들면 CPU(Central Processing Unit)와 기억부를 갖는다. 기억부는, 예를 들면 ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory), NVRAM(Non-Volatile Random Access Memory), 플래시 메모리, SSD(Solid State Drive) 등의 반도체 메모리를 갖는다. 즉, 사출 성형기(1)는 CPU 및 반도체 메모리를 포함하는 컴퓨터를 구비하고 있다. 기억부는, 예를 들면 하드디스크 드라이브 등의 반도체 메모리와는 다른 메모리를 구비하고 있어도 좋다. 컨트롤러(4)에는 이 확인 방법을 실시하기 위한 처리를 행하는 프로그램이 메모리 등의 기억부에 격납되어 있다. 컨트롤러(4)는 기억부에 격납된 프로그램을 실행함으로써 각종 기능을 실현한다. 본 실시형태에서는, 기억부가 프로그램을 격납한 기록 매체에 해당한다. 컨트롤러(4)는, 사출 성형기(1)에 설치되고, 형체 장치(2)와 사출 장치(3)를 제어하도록 구성되어 있으면 좋다. 컨트롤러(4)는 사출 장치(3)에 장착되어도 좋다. 예를 들면, 컨트롤러(4)와 사출 장치(3)는 일체적으로 설치되어도 좋다.

이어서, 이 프로그램에 대해서 상세히 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 도 1, 도 2를 적당히 참조한다.

이 프로그램은, 준비 수단(30), 검사 수단(40), 판정 수단(50) 및 점도 산출 수단(60)의 서브 프로그램으로 구성되어 있다. 준비 수단(30)은 성형 조건을 변경했을 때에 실시하는 준비 공정을 위한 서브 프로그램이다. 검사 수단(40)은, 성형 사이클이 정지된 상태로부터 개시할 때에 실시하는 검사 공정을 위한 서브 프로그램이다. 판정 수단(50)은, 검사 공정의 결과에 의거하여 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지를 판정하는 판정 공정을 실시하기 위한 서브 프로그램이다. 점도 산출 수단(60)은, 참고로서 점도를 계산해서 컨트롤러(4)의 모니터에 표시하는 점도 산출의 처리를 실시하는 점도 산출 공정을 위한 서브 프로그램이다. 준비 수단(30)과 검사 수단(40)은 복수의 처리를 실시하도록 되어 있고, 이들 처리를 실시하는 복수의 수단으로 구성되어 있다.

<준비 공정>

본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는, 성형 사이클이 정지된 상태로부터 성형 사이클을 개시할 때에, 후에 설명하는 검사 공정에 의해 수지의 점성 상태가 적정한 범위인지 아닌지를 확인하도록 한다. 적정한 범위인지 아닌지는 소정의 기준, 즉 적정 스트로크 범위에 의거하여 확인하도록 하고 있다. 용어 「적정 스트로크 범위」의 의미에 대해서는, 이하의 설명에서 분명해지므로 여기에서는 설명하지 않는다. 적정 스트로크 범위는 오퍼레이터가 경험에 의거하여 결정해도 좋지만, 본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)에 있어서는, 준비 공정에 의해 결정하도록 되어 있다.

적정 스트로크 범위는 계량 조건에 의해 바뀐다. 여기에서, 계량 조건이란, 예를 들면, 사용하는 수지의 종류, 수지 온도, 사출 노즐의 수지 유로의 내경이나 사출 노즐의 수지 유로 길이, 보압력, 스위칭 압력이다. 그래서 사출 성형기(1)에 있어서 성형 조건을 변경했을 경우, 컨트롤러(4)를 조작해서 준비 수단(30)을 실행하여 적정 스트로크 범위를 얻게 된다.

<준비 공정 계량 스텝>

컨트롤러(4)에 있어서 준비 수단(30)을 실행하면 준비 공정이 개시된다. 준비 공정은, 도 4에 나타내어져 있는 바와 같이, 최초에 계량 스텝(S11)을 실시한다. 계량 스텝(S11)은 준비 수단(30)의 계량 수단(31)에 의해 실시된다. 이 계량 스텝(S11)에 의해 사출 장치(3)에 있어서 수지를 계량한다. 계량 스텝(S11)은 본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)에 있어서는 사출 노즐(21)이 금형(13)으로부터 이간된 상태에서 실시한다. 이 모양이 도 3a에 나타내어져 있다.

계량 스텝(S11)은, 비교적 점도가 높은 수지를 대상으로 하고 있을 경우에는 스크류(18)에 배압을 인가해서 실시해도 좋다. 비교적 점도가 낮은 수지를 대상으로 하고 있을 경우에는 스크류(18)를 후퇴시키면서 계량을 실시하도록 해도 좋다. 또한, 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간된 상태에서 계량 스텝(S11)을 실시하고 있으므로, 도 3b에 있어서 부호 25로 나타내어져 있는 바와 같이, 사출 노즐(21)의 선단으로부터 공기가 들어갈 경우가 있다. 계량이 완료되면 계량 스텝(S11)을 완료한다.

<준비 공정 측정 스텝>

이어서, 컨트롤러(4)는 측정 수단(32)에 의해 도 4에 나타내는 측정 스텝(S12)을 실시한다. 측정 스텝(S12)은 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시킨 상태에서 실시한다. 이 측정 스텝(S12)은 2단계의 처리로 이루어진다. 우선, 최초의 단계의 처리에 의해, 스크류(18)를 속도 일정한 속도 제어에 의해 전진시켜서 수지를 사출 노즐(21)로부터 압출한다. 도 6에는 스크류(18)의 속도, 즉, 스크류 속도(71)의 변화가 나타내어져 있다. 속도 일정 제어의 개시 직후에 있어서는 부호 71a로 나타내어져 있는 바와 같이 속도가 0부터 급속하게 증가하고, 소정의 속도에 도달한 후, 부호 71b로 나타내어져 있는 바와 같이 일정해진다. 이 때, 스크류(18)의 위치 즉 스크류 위치(72)는, 개시 직후는 부호 72a로 나타내어져 있는 바와 같이 완만하게 전진하지만, 그 뒤 바로 부호 72b로 나타내어져 있는 바와 같이 일정한 비율로 전진한다. 스크류(18)의 압력 즉 스크류 압력(73)은 부호 73a로 나타내어져 있는 바와 같이 가해진다.

스크류(18)를 속도 제어에 의해 전진시키면, 즉시 수지가 사출 노즐(21)의 선단으로부터 압출된다. 사출 노즐(21)의 선단에 들어가 있던 공기가 수지와 함께 압출된다. 그리고, 스크류 압력(73)은 즉시 컨트롤러(4)에 있어서 설정된 스위칭 압력에 도달한다. 이 조작에 의해, 수지의 상태, 특히 밀도의 편차가 저감된다. 이 상태가 도 3c에 나타내어져 있다. 이 타이밍에 있어서의 스크류(18)의 위치가 부호 26으로 나타내어져 있다.

스크류 압력(73)이 스위칭 압력에 도달하면, 컨트롤러(4)는 다음 단계의 처리를 실시한다. 즉, 스크류(18)의 구동을 규정 압력의 압력 제어로 스위칭한다. 도 6 에 나타내어져 있는 바와 같이, 스크류 압력(73)은 규정 압력의 압력 제어로 스위칭된 후에, 부호 73b와 같이 압력이 일정해진다. 압력 제어로 스크류(18)를 압출하고 있을 때의 스크류 속도(71)와 스크류 위치(72)의 변화가, 각각 부호 71c와 부호 72c로 나타내어져 있다.

스크류(18)를 규정 압력의 압력 제어로 전진을 개시하고나서 규정 시간 후에 스크류(18)의 전진을 정지한다. 이 상태가 도 3d에 나타내어져 있다. 컨트롤러(4)는, 규정 시간으로 스크류(18)가 진행한 거리, 즉 부호 26과 부호 27의 각각의 스크류 위치의 차를 계산한다. 이것을 압출 스트로크로서 기억부에 기억한다.

압출 스트로크는 수지의 점성 상태와 관계가 크다. 점도가 높으면 압출 스트로크는 짧아지고, 낮으면 길어진다. 이 압출 스트로크는 스크류(18)의 선단에 들어가 있는 공기에 의해 영향을 받는다. 본 실시형태에서는, 측정 스텝(S12)에 있어서 스크류(18)의 구동은 속도 제어에 의해 개시하고 있다. 계량 스텝(S11)에 있어서 사출 노즐(2)을 금형(13)으로부터 이간시켜서 계량했을 때에 도 3b에 나타내는 바와 같이 사출 노즐(21)의 선단에 공기가 들어가서 수지의 밀도에 편차가 생기고 있었다고 해도, 이 처리에 의해 수지의 밀도의 편차를 저감할 수 있다.

그런데, 스크류(18)를 전진시킬 때, 최초에 일정 속도로 속도 제어하고, 그리고 소정의 압력으로 속도 제어로부터 압력 제어로 스위칭해서, 그 후 일정 압력으로 압력 제어하도록 하고 있다. 이것들은 일반적인 사출 성형기에 있어서 준비되어 있는 각종 설정에 의해 용이하게 실시할 수 있다. 속도 제어에 의해 스크류(18)를 전진시키는 것은, 소위 「사출」 설정에 의해, 속도 제어로부터 압력 제어로의 스위칭은 「보압 스위칭」 설정에 의해, 그리고, 압력 제어에 의해 스크류(18)를 전진시키는 것은 「보압」 설정에 의해 실현된다.

<준비 공정 적정 스트로크 범위의 결정>

측정 스텝(S12)이 완료되면, 컨트롤러(4)는, 도 4에 나타내는 스텝(S13)에 있어서, 계량 스텝(S11)과 측정 스텝(S12)을 실시한 횟수를 체크한다. 이 횟수가 규정 준비 횟수에 도달하면, 도 4에 나타내는 스텝(S14)으로 이행한다. 도달하지 않으면 스텝(S11)으로 돌아간다. 또한, 처음에는 계량 스텝(S11)과 측정 스텝(S12)을 1회밖에 실시하고 있지 않으므로 스텝(S11)으로 돌아간다.

계량 스텝(S11)과 측정 스텝(S12)을 규정 준비 횟수 실시하면, 규정 준비 횟수분의 압출 스트로크가 얻어진다. 이들 압출 스트로크에 의거하여 스텝(S14)에 있어서 적정 스트로크 범위를 결정한다. 본 실시형태에 있어서, 적정 스트로크 범위의 최소값은, 규정 준비 횟수분의 압출 스트로크 중의 최소의 압출 스트로크로부터, 적정 스트로크 범위의 최대값은, 규정 준비 횟수분의 압출 스트로크 중의 최대의 압출 스트로크로부터 각각 결정하고 있다. 그러나, 예를 들면 규정 준비 횟수분의 압출 스트로크로부터 평균값(m)과 분산(σ)을 얻어서, 이것들에 의거하여 적정 스트로크 범위를 결정하도록 할 수도 있다. 즉, 적정 스트로크 범위를 m±2σ, 또는 m±3σ 등과 같이 할 수 있다. 적정 스트로크 범위가 결정되면 준비 공정을 완료한다.

<검사 공정>

본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는, 성형 사이클이 정지된 상태로부터 성형 사이클을 개시할 때, 또는 성형 불량이 발생했을 경우에 검사 공정을 실시하고, 수지의 점성 상태가 적정한 범위인지 아닌지를 확인한다. 검사 공정은 컨트롤러(4)에 있어서 검사 수단(40)을 실행하면 개시된다.

<검사 공정 계량 스텝>

검사 공정에서는, 최초에 도 5에 나타내어져 있는 바와 같이, 계량 스텝(S21)을 실시한다. 계량 스텝(S21)은 검사 수단(40)의 계량 수단(41)에 의해 실시된다. 검사 공정에 있어서의 계량 스텝(S21)은, 준비 공정에 있어서의 계량 스텝(S11)과 마찬가지의 처리를 행한다. 즉, 사출 장치(3)에 있어서 수지를 계량한다. 계량 스텝(S21)은, 본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)에 있어서는 사출 노즐(21)이 금형(13)으로부터 이간된 상태에서 실시한다.

<검사 공정 측정 스텝>

계량 스텝(S21)이 완료되면, 컨트롤러(4)는 측정 수단(42)에 의해 도 5에 나타내는 측정 스텝(S22)을 실시한다. 검사 공정의 측정 스텝(S22)도 준비 공정의 측정 스텝(S12)과 마찬가지의 처리를 행한다. 즉, 측정 스텝(S22)은 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시킨 상태에서 실시하도록 하고, 2단계의 처리로 이루어진다. 처음에는 스크류(18)를 속도 제어에 의해 전진시킨다. 스크류(18)의 압력이 스위칭 압력에 도달하면, 컨트롤러(4)는 다음 단계의 처리를 실시한다. 즉, 스크류(18)의 구동을 규정 압력의 압력 제어로 스위칭한다. 규정 시간 후에 스크류(18)의 전진을 정지하고, 압출 스트로크를 얻는다.

<검사 공정 비교 스텝>

측정 스텝(S22)이 완료되면, 컨트롤러(4)는 비교 수단(43)에 의해 도 5에 나타내는 비교 스텝(S23)을 실시한다. 비교 스텝(S23)에서는, 측정 스텝(S22)에서 얻어진 압출 스트로크를, 준비 공정에서 얻어진 적정 스트로크 범위와 비교한다. 즉 압출 스트로크가 적정 스트로크 범위에 들어 있는지 아닌지를 체크한다.

비교 스텝(S23)이 완료되면, 컨트롤러(4)는, 도 5에 나타내는 스텝(S24)에 있어서, 계량 스텝(S21)과 측정 스텝(S22)과 비교 스텝(S23)을 실시한 횟수를 체크한다. 이 횟수가 규정 검사 횟수에 도달하면, 도 5에 나타내는 판정 공정(S25)으로 이행한다. 달하지 않으면 스텝(S21)으로 돌아간다.

<판정 공정>

검사 공정에 있어서 규정 검사 횟수분, 계량 스텝(S21)과 측정 스텝(S22)과 비교 스텝(S23)을 실시하면, 컨트롤러(4)는 판정 수단(50)에 의해 판정 공정(S25)을 실시한다. 판정 공정(S25)은, 규정 검사 횟수분의 판정 스텝(S23)의 결과로부터, 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지를 판정하는 공정이다. 판정 스텝(S23)에 있어서 압출 스트로크가 적정 스트로크 범위에 들어간 횟수가, 기준이 되는 적정 기준 횟수 이상이면 수지의 점성 상태는 적정하다고 판정하고, 기준이 되는 적정 기준 횟수를 밑돌면 부적정하다고 판정한다. 예를 들면, 규정 검사 횟수가 5회, 적정 기준 횟수가 3회라고 한다. 이 때, 5회의 판정 스텝(S23)의 결과 중에서 압출 스트로크가 적정 스트로크 범위에 들어간 횟수가, 3회 이상일 경우에는 적정하다고 판단하고, 2회 이하일 경우에는 부적정하다고 판단한다.

<경보 출력>

도 5에 나타내는 스텝(S26)의 처리에서, 수지의 점성 상태가 부적정하다고 판단되면, 컨트롤러(4)는 도 5에 나타내는 경보 출력(S27)을 실시한다. 즉 컨트롤러(4)에 부속되어 있는 스피커로부터 경보를 출력한다. 또는, 부속되어 있는 모니터에 수지의 점성 상태가 부적정인 취지의 메시지를 표시한다. 오퍼레이터는 성형 사이클을 개시하기 전에, 수지의 점성 상태에 문제가 있는 것을 인식할 수 있고, 적절한 대응을 취할 수 있다.

<수지의 점도 산출 공정>

본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)는, 측정 스텝(S22)에서 얻어진 압출 스트로크로부터, 수지의 점도를 계산해서 참고값으로 해서 컨트롤러(4)의 모니터에 표시할 수 있다. 압출 스트로크로부터 계산해서 얻어지는 수지의 점도는 반드시 정밀도가 높은 것은 아니므로, 사출 성형기(1)의 운전에 있어서 필수는 아니다. 따라서 점도의 계산은 생략해도 좋다. 그러나, 점도를 참고값으로 해서 오퍼레이터에 제공함으로써, 성형 사이클의 개시의 가부를 판단하는 정보의 하나로 될 수 있다. 본 실시형태에 있어서는, 스텝(S26)의 처리에서 수지의 점성 상태가 적정하다고 판단되면, 또는 경보 출력(S27)이 완료되면, 도 5에 나타내는 수지의 점도 산출 공정(S28)을 실시한다.

수지의 점도 산출 공정(S28)에서는 이미 얻어져 있는 규정 검사 횟수분의 압출 스트로크로부터 평균값을 얻는다. 평균값의 압출 스트로크에 의해 이하의 (2식)에 의해 수지 점도(η)[Pa·s]를 계산한다. 얻어진 점도(η)를 참고값으로 해서 컨트롤러(4)에 부속된 모니터에 표시한다. 처리가 완료된다.

본 실시형태에 있어서는, 준비 공정의 계량 스텝(S11)(도 4 참조)도 검사 공정의 계량 스텝(S21)(도 5 참조)도, 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시킨 상태에서 실시하도록 설명했다. 그러나 사출 노즐(21)을 금형(13)에 터치시킨 상태에서 계량 스텝(S11, S21)을 실시하도록 해도 좋다. 터치시킨 상태에서 계량하면, 사출 노즐(21)의 선단으로부터의 공기의 침입을 방지할 수 있다. 그 후에 사출 노즐(21)을 금형(13)으로부터 이간시켜서 측정 스텝(S12(도 4 참조), S22(도 5 참조))을 실시할 때, 사출 노즐(21)로부터 공기를 내보낼 필요가 없으므로, 2단계의 처리를 실시할 필요는 없다. 즉 측정 스텝(S12, S22)은 스크류(18)를 규정 압력에 의한 압력 제어로 개시하도록 해도 좋다.

<실험>

본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법에 의해, 수지의 점성 상태를 적절히 판정할 수 있을지 없을지를 확인하기 위해서 실험을 행했다.

(1) 본 실시형태에 따른 사출 성형기(1)를 사용하고, 이하의 조건에 의해 준비 공정을 실시했다.

사용 수지: 폴리카보네이트(PC)

가열 실린더(선단부)의 설정 온도: 290℃

계량 스텝(S11)의 조건

실시 조건: 사출 노즐(21)은 금형(13)으로부터 이간해서 실시.

계량 완료: 스크류 위치가 85㎜로 되었을 때에 완료.

측정 스텝(S12)의 조건

속도 제어: 스크류 속도는 10㎜/s

압력 제어로 스위칭하는 스위칭 압력: 3㎫

압력 제어에 있어서의 규정 압력: 10㎫, 30㎫

규정 시간: 1s

규정 준비 횟수: 10회

규정 압력을 10㎫로 했을 때, 및 30㎫로 했을 때의 각각에 대해서, 규정 준비 횟수만큼 계량 스텝(S11)과 측정 스텝(S12)을 반복하여 실시해서, 압출 스트로크를 얻은 바 다음 표와 같이 되었다.

(2) 규정 압력이 10㎫와 30㎫인 각각에 있어서의, 압출 스트로크의 최소값과 최대값을 표로부터 판독해서, 다음과 같이 적정 스트로크 범위를 결정했다.

규정 압력이 10㎫일 때: 적정 스트로크 범위는 11.42~12.26

규정 압력이 30㎫일 때: 적정 스트로크 범위는 43.34~44.21

(3) 이어서, 가열 실린더(선단부)의 설정 온도만을 5℃만큼 높은 값으로 변경하여 검사 공정을 실시했다. 다른 조건은 모두 준비 공정에 있어서의 조건과 동일하게 했다.

사용 수지: 폴리카보네이트(PC)

가열 실린더(선단부)의 설정 온도: 295℃(+5℃)

계량 스텝(S21)의 조건

실시 조건: 사출 노즐(21)은 금형(13)으로부터 이간해서 실시.

계량 완료: 스크류 위치가 85㎜로 되었을 때에 완료.

측정 스텝(S22)의 조건

속도 제어: 스크류 속도는 10㎜/s

압력 제어로 스위칭하는 스위칭 압력: 3㎫

압력 제어에 있어서의 규정 압력: 10㎫, 30㎫

규정 시간: 1s

규정 검사 횟수: 규정 압력이 10㎫일 때는 3회, 30㎫일 때는 10회

규정 압력을 10㎫로 했을 때, 및 30㎫로 했을 때의 각각에 대해서, 규정 검사 횟수만큼 계량 스텝(S21)과 측정 스텝(S22)을 반복하여 실시해서, 압출 스트로크를 얻은 바 다음 표와 같이 되었다.

규정 압력이 10㎫일 때도, 30㎫일 때도, 규정 검사 횟수분의 압출 스트로크는 모두 적정 스트로크 범위를 초과해서 커져 있었다. 수지 온도가 +5℃ 높아져서, 수지의 유동성이 커져 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법에 의해, 수지의 점성 상태를 적절히 판정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

(4) 이어서, 미건조 상태의 수지를 사용해서 검사 공정을 실시했다. 다른 조건은 모두 준비 공정에 있어서의 조건과 동일하게 했다.

사용 수지: 폴리카보네이트(PC) 미건조 상태의 것을 사용

가열 실린더(선단부)의 설정 온도: 290℃

계량 스텝(S21)의 조건

실시 조건: 사출 노즐(21)은 금형(13)으로부터 이간해서 실시.

계량 완료: 스크류 위치가 85㎜로 되었을 때에 완료.

측정 스텝(S22)의 조건

속도 제어: 스크류 속도는 10㎜/s

압력 제어로 스위칭하는 스위칭 압력: 3㎫

압력 제어에 있어서의 규정 압력: 10㎫, 30㎫

규정 시간: 1s

규정 검사 횟수: 규정 압력이 10㎫일 때는 3회, 30㎫일 때는 5회

규정 압력이 10㎫일 때도, 30㎫일 때도, 규정 검사 횟수분의 압출 스트로크는 모두 적정 스트로크 범위를 초과해서 커져 있었다. 수지가 미건조 상태일 때, 수지의 유동성이 커져 있는 것을 확인할 수 있었다. 즉, 본 실시형태에 따른 수지의 점성 상태 확인 방법에 의해, 수지의 점성 상태를 적절히 판정할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 의거하여 구체적으로 설명했지만, 본 발명은 이미 서술한 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에 있어서 여러가지 변경이 가능한 것은 말할 필요도 없다. 이상에서 설명한 복수의 예는 적당하게 조합해서 실시될 수도 있다.

1 사출 성형기 2 형체 장치
3 사출 장치 4 컨트롤러
13 금형 14 금형
17 가열 실린더 18 스크류
21 사출 노즐 23 노즐 터치 장치
30 준비 수단 31 계량 수단
32 측정 수단 40 검사 수단
41 계량 수단 42 측정 수단
43 비교 수단 50 판정 수단
60 점도 산출 수단

Claims

사출 장치로부터 규정 압력의 압력 제어에 의해 압출되는 수지의 점성 상태를 확인하는 점성 상태 확인 방법으로서,
사출 장치에 있어서 수지를 계량하는 계량 스텝과,
상기 사출 장치의 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 규정 압력의 압력 제어에 의해 스크류를 전진시켜서 계량한 수지를 압출하고, 규정 시간으로 전진한 상기 스크류의 스트로크인 압출 스트로크를 얻는 측정 스텝과,
상기 압출 스트로크를 적정한 압출 스트로크의 범위인 적정 스트로크 범위와 비교하는 비교 스텝을 포함하는 검사 공정을 구비하는, 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 1 항에 있어서,
성형 조건을 변경했을 때에 실시하는 준비 공정을 더 구비하고,
상기 준비 공정은, 상기 계량 스텝과 상기 측정 스텝을 규정의 횟수인 규정 준비 횟수 반복하여 실시하고, 상기 규정 준비 횟수분의 상기 압출 스트로크에 의거하여 상기 적정 스트로크 범위를 결정하는 수지의 점성 상태 판정 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 계량 스텝은 상기 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 실시하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 스텝은, 미리 상기 스크류를 속도 제어에 의해 전진을 개시해서, 상기 스크류의 압력이 스위칭 압력에 도달한 후에 압력 제어로 스위칭해서 실시하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교 스텝에 있어서 얻어진 상기 압출 스트로크와, 가열 실린더의 내경과, 상기 사출 노즐의 내경과, 상기 사출 노즐의 수지 유로 길이에 의거하여 수지의 점도를 계산하는, 점도 산출 공정을 더 구비하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 공정을 실시해서, 상기 비교 스텝에 있어서의 비교 결과에 의거하여 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지를 판정하는 판정 공정을 더 구비하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 6 항에 있어서,
상기 판정 공정은, 상기 검사 공정을 규정의 횟수인 규정 검사 횟수 실시했을 때에, 실시한 상기 검사 공정 중, 상기 비교 스텝에 있어서 상기 압출 스트로크가 상기 적정 스트로크 범위에 들어갔지만 횟수에 의해 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지 판정하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 판정 공정에서는, 수지의 점성이 부적정으로 판정되었을 경우에 경보를 출력하는 수지의 점성 상태 확인 방법.
선단에 사출 노즐이 설치되어 있는 가열 실린더와,
상기 가열 실린더 내에 넣어져 있는 스크류와,
수지의 점성 상태를 검사하는 검사 수단을 구비하고,
상기 검사 수단은,
상기 스크류를 회전시켜서 수지를 용융해서 상기 가열 실린더 내에 계량하는 계량 수단과,
상기 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 규정 압력의 압력 제어에 의해 상기 스크류를 전진시켜서 계량한 수지를 압출하고, 규정 시간으로 전진한 상기 스크류의 스트로크인 압출 스트로크를 얻는 측정 수단과,
상기 압출 스트로크를 적정한 압출 스트로크의 범위인 적정 스트로크 범위와 비교하는 비교 수단을 포함하는 사출 장치.
제 9 항에 있어서,
성형 조건을 변경했을 때에 실시하는 준비 수단을 더 구비하고,
상기 준비 수단은, 상기 계량 수단과 상기 측정 수단을 규정의 횟수인 규정 준비 횟수 반복하여 실시하고, 상기 규정 준비 횟수분의 상기 압출 스트로크에 의거하여 상기 적정 스트로크 위를 결정하는 사출 장치.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 계량 수단은 상기 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 실시하는 사출 장치.
제 9 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 수단은, 미리 상기 스크류를 속도 제어에 의해 전진을 개시하고, 상기 스크류의 압력이 스위칭 압력에 도달한 후에 압력 제어로 스위칭해서 실시하는 사출 장치.
제 9 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교 수단에 있어서 얻어진 상기 압출 스트로크와, 가열 실린더의 내경과, 상기 사출 노즐의 내경과, 상기 사출 노즐의 수지 유로 길이에 의거하여 수지의 점도를 계산하는 점산출 수단을 더 구비하는 사출 장치.
제 9 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 수단을 실시해서, 상기 비교 수단에 있어서의 비교 결과에 의거하여 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지를 판정하는 판정 수단을 더 구비하는 사출 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 판정 수단은, 상기 검사 수단을 규정의 횟수인 규정 검사 횟수 실시하고, 실시한 상기 검사 수단 중, 상기 비교 수단에 있어서 상기 압출 스트로크가 상기 적정 스트로크 범위에 들어갔지만 횟수에 의해 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지 판정하는 사출 장치.
제 14 항 또는 제 15 항에 있어서,
상기 판정 수단에서는, 수지의 점성이 부적정하다고 판정되었을 경우에 경보를 출력하는 사출 장치.
수지를 계량하고 사출하는 사출 장치와, 금형을 형체결하는 형체 장치와, 상기 사출 장치와 상기 형체 장치를 제어 가능한 컨트롤러를 구비하고,
상기 사출 장치는,
선단에 사출 노즐이 설치되어 있는 가열 실린더와,
상기 가열 실린더 내에 넣어져 있는 스크류를 구비하고,
상기 컨트롤러는,
수지의 점성 상태를 검사하는 검사 수단을 구비하고,
상기 검사 수단은,
상기 스크류를 회전시켜서 수지를 용융해서 상기 가열 실린더 내에 계량하는 계량 수단과,
상기 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 규정 압력의 압력 제어에 의해 상기 스크류를 전진시켜서 계량한 수지를 압출하고, 규정 시간으로 전진한 상기 스크류의 스트로크인 압출 스트로크를 얻는 측정 수단과,
상기 압출 스트로크를 적정한 압출 스트로크의 범위인 적정 스트로크 범위와 비교하는 비교 수단을 포함하는 사출 성형기.
제 17 항에 있어서,
상기 컨트롤러는 성형 조건을 변경했을 때에 실시하는 준비 수단을 더 구비하고,
상기 준비 수단은, 상기 계량 수단과 상기 측정 수단을 규정의 횟수인 규정 준비 횟수 반복하여 실시하고, 상기 규정 준비 횟수분의 상기 압출 스트로크에 의거하여 상기 적정 스트로크 범위를 결정하는 사출 성형기.
제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
상기 계량 수단은 상기 사출 노즐이 금형으로부터 이간된 상태에서 실시하는 사출 성형기.
제 17 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 측정 수단은, 미리 상기 스크류를 속도 제어에 의해 전진을 개시해서, 상기 스크류의 압력이 스위칭 압력에 도달한 후에 압력 제어로 스위칭해서 실시하는 사출 성형기.
제 17 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 비교 수단에 있어서 얻어진 상기 압출 스트로크와, 가열 실린더의 내경과, 상기 사출 노즐의 내경과, 상기 사출 노즐의 수지 유로 길이에 의거하여 수지의 점도를 계산하는 점도 산출 수단을 더 구비하는 사출 성형기.
제 17 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 검사 수단을 실시해서, 상기 비교 수단에 있어서의 비교 결과에 의거하여 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지를 판정하는 판정 수단을 더 구비하는 사출 성형기.
제 22 항에 있어서,
상기 판정 수단은, 상기 검사 수단을 규정의 횟수인 규정 검사 횟수 실시하고, 실시한 상기 검사 수단 중, 상기 비교 수단에 있어서 상기 압출 스트로크가 상기 적정 스트로크 범위에 들어갔지만 횟수에 의해 수지의 점성 상태가 적정한지 아닌지 판정하는 사출 성형기.
제 22 항 또는 제 23 항에 있어서,
상기 판정 수단에서는, 수지의 점성이 부적정하다고 판정되었을 경우에 경보를 출력하는 사출 성형기.