WO1992002352A1 - Injection-compression-molding method - Google Patents

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WO1992002352A1
WO1992002352A1 PCT/JP1991/000978 JP9100978W WO9202352A1 WO 1992002352 A1 WO1992002352 A1 WO 1992002352A1 JP 9100978 W JP9100978 W JP 9100978W WO 9202352 A1 WO9202352 A1 WO 9202352A1
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synthetic resin
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PCT/JP1991/000978
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Akira Yokota
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Komatsu, Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to an injection compression molding method, and more particularly to an injection compression method which is optimally applied to a thermoplastic resin having a high melt viscosity and a low fluidity.
  • the injection molding method enables molding with high dimensional accuracy, and among various injection molding materials, for example, ultra-high molecular weight polyethylene, fluorine resin, etc. have excellent impact resistance, wear resistance, self-lubrication, chemical resistance, etc. Therefore, it is being widely used for various machine parts and household goods.
  • these thermoplastic synthetic resins have high melt viscosities and extremely low fluidity, so that molding by ordinary injection molding methods is difficult.
  • Various molding methods have been proposed for injection molding thermoplastic resins with high melt viscosities. The following two injection molding methods are examples.
  • the first method is an injection molding method for ultra-high molecular weight polyethylene disclosed in Japanese Patent Publication No. 30G67 No. 30G 1982 (1982).
  • the cavity volume is set to 1.5 to 3.0 times the volume of the injected resin, and then the melt-plasticized ultra-high molecular weight polyethylene is sheared at the injection port at a shear rate of 50,000 se 1.
  • the cavity volume is reduced to a volume not more than 2.0 times the injection resin amount and smaller than the initial capacity of the cavity after the injection charging is completed. It compresses ultra-high molecular weight polyethylene inside the cavity.
  • the second method is an injection compression method for ultra-high molecular weight polyethylene, fluororesin, etc., disclosed in Japanese Patent Publication No.
  • the cavity volume is set to the same volume as the molded product volume, and then the melt-plasticized resin is injected and filled into the cavity through a part of the runner at a shearing rate at which it becomes a powder.
  • the mold is inserted at any time from immediately before injection charging to the point where there is a pressure difference between a part of the runner and the cavity after the end of injection and the material resin in the runner does not solidify.
  • the second method involves a very complicated process for introducing the melt-plasticized thermoplastic resin into the cavity in a powder state.
  • the injection pressure into the cavities is not high enough, the filling of individual cavities cannot be balanced, and the weight of the molded product for each cavity is reduced.
  • the problem of variation Furthermore, in order to inject and charge the material resin into the cavity in a powder state, it is necessary to inject at a low shear rate until the injection filling is completed.
  • the filling pressure gradually increases as the material resin is filled.
  • the filling speed is reduced, and the material resin to be injected is changed from a powder state to a nodule state. If the material resin is injected and filled into the cavity in this nodule state, a shear stress remains between the molecules of the material resin and molecular orientation occurs.
  • the molecular orientation is the phase of the linear expansion coefficient between the orientation direction and its perpendicular direction. Due to the difference, residual stress is generated after injection molding, causing shrinkage and stress distortion, resulting in caging (net-like cracks), cracking (cracks), and layer separation.
  • the second method when the cavity is expanded, there is a pressure difference between a part of the runner and the cavity immediately after the end of the injection charging and after the end of the injection charging and the runner is increased.
  • An arbitrary point in time until the material resin of the part does not solidify must be determined.
  • the time immediately before the end of injection charging can be easily determined from the injection time.
  • the time when the material resin is not solidified in the resin flow path is the melting point temperature, injection temperature, mold temperature, and cavity volume of the material resin. It also depends on molding conditions such as injection time. Even if these molding conditions are kept constant, it is impossible to observe the phenomena inside the mold from the outside.Therefore, experiments were repeated with different times until the cavity was expanded after the end of injection charging. It is necessary to determine when to expand the cavity by opening the mold and observing the condition of the resin inside the cavity. In addition, the expansion of the cavities must be performed each time the material resin used and the molding conditions are changed, which is extremely time-consuming.
  • An object of the present invention is to provide an injection compression molding method which is excellent in workability and which does not cause shrinkage or stress distortion due to molecular orientation in resin, with the object of solving the above-mentioned problems. What you are trying to provide o
  • the injection compression molding method according to the present invention basically comprises:
  • the resin's pressure of the filled plasticized synthetic resin recovers at least. It is preferable to perform injection filling until the pressure rises to generate a stress, and it is preferable to reduce the injection pressure immediately after injection filling the plasticized synthetic resin into the cavity. It is preferable to set restrictions on the amount of expansion of the cavity volume due to '
  • the decrease or increase in the pressing force applied from behind the movable mold is controlled by the movement of the plate, which is a compression engaged with a compression cylinder driven by supplying and discharging hydraulic oil.
  • the supply and discharge of pressure oil to and from the compression cylinder are provided on a pressure oil line between the compression cylinder and the pressure oil source, and between the electromagnetic switching valve and the compression cylinder installed on the pressure oil line. It is preferably controlled by a relief valve and a check valve or a pilot check valve arranged in parallel.
  • the capillaries are added from behind to reduce the capacities.
  • the volume of the cavity is expanded due to the elastic recovery stress of the plasticized synthetic resin compressed and filled inside the cavity.
  • the plasticizing compound created during the injection process The molecular orientation of the resin is disturbed, and even if the cavity volume is contracted again, the molecular orientation remains in the disturbed state, so the molded product is creased by residual stress caused by the molecular orientation. Does not cause cracking, layered separation, etc.
  • the elastic recovery stress for disturbing the molecular orientation is satisfied by injecting a plasticizable synthetic resin into the cavity and filling the plasticized synthetic resin until the resin pressure inside the cavity is sufficiently increased. Is done.
  • the injection pressure is reduced immediately after injection of the plasticized synthetic resin into the cavity to prevent excess plasticized synthetic resin from flowing into the cavity through the gate when the volume of the cavity is expanded.
  • a molded article having a predetermined weight can be obtained.
  • the amount of expansion of the cavity volume due to the elastic recovery stress of the compressed plasticized synthetic resin is regulated by the stopper provided in the movable mold, so that the interior of the cavity is the cavity. Negative pressure due to inertia of components does not occur, and no void is generated.
  • An example of a control means for controlling a decrease or an increase in the pressing force applied from behind the movable mold is a compression press engaged with a compression cylinder driven by supplying and discharging pressurized oil. There is one movement.
  • the supply and discharge of pressure oil to and from the compression cylinder are provided on a pressure oil line between the compression cylinder and the pressure oil source, and between an electromagnetic switching valve installed on the pressure oil line and the compression cylinder. Since it is controlled by a relief valve and a check valve or a pilot check valve which are arranged in parallel, the mold side and the injection molding machine side are connected as in the injection compression molding method of the present invention. If they are not driven at the same time, one pressure oil source can be used for both the mold side and the injection molding machine side, and the hydraulic circuit can be simplified.
  • FIG. 1 to 9 are drawings for explaining a preferred embodiment of the injection compression molding method according to the present invention.
  • FIG. 1 is a semi-illustrated vertical cross-sectional view of the entire injection molding apparatus
  • FIG. 2 is an enlarged vertical sectional view of a main part of FIG. 1,
  • Fig. 3 is a sequence diagram illustrating the molding process
  • FIG. 4 is a half-schematic vertical cross-sectional view of the entire injection molding apparatus having different hydraulic circuits
  • Fig. 5 is a sequence diagram illustrating the molding process.
  • Fig. 6 is a semi-illustrated vertical cross-sectional view of the entire injection molding apparatus with different hydraulic circuits
  • Fig. 7 is a sequence diagram explaining the molding process
  • FIG. 8 is a sequence diagram illustrating the molding process
  • FIG. 9 is a sequence diagram illustrating a molding step. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
  • the material resin used in each example is ultra-high molecular weight polyethylene, which has a much higher molecular weight than ordinary polyethylene, and has extremely high melt viscosity among the synthetic resins used for injection molding. It is known as a synthetic resin that is more difficult to mold than a resin.
  • ultra-high molecular weight polyethylene is obtained, for example, by cider polymerization and has an intrinsic viscosity [] in decalin of 135 or more, especially 10 i3 ⁇ 4 / g or more, and a melt index (ASTMD 1238 FMI 120 ) Is polyethylene of 0.01 g / 10 min or less.
  • TM / g As an example of such an ultra-high molecular weight polyethylene, in each embodiment, Kusumirion 340M (Mitsui Petrochemical Co., Ltd., Meltoindex 0.01 g / 10 min or less, intrinsic viscosity [7?] 16. TM / g) was used.
  • the injection temperature is not particularly limited as long as it is higher than the melting point of the ultra-high molecular weight polyethylene and lower than the decomposition temperature, but is generally 150 to 300, more preferably 170 to 240 t. Set.
  • FIG. 1 shows an outline of an entire injection molding machine and an injection molding apparatus 1 including a hydraulic circuit
  • a mold 10 for molding an injection molded article, and an injection molding machine 11 in a nozzle section 12 are shown.
  • a mold 10 for molding an injection molded article, and an injection molding machine 11 in a nozzle section 12 are shown.
  • the molten plasticized material resin is measured and the nozzle portion is measured.
  • the cavity 15 of the mold 10 is injected and filled through the flow path 15 formed in the mold 12 and the runner section 16 and the gate section 17 of the mold 10 (see FIG. 2).
  • Screen 19 is installed.
  • the screw 19 is rotated by a screw rotation motor 20 for melting and kneading the material and resin pellets of the screw 19.
  • the screw 19 and the screw rotation motor 20 are mounted on a base 21, and the base 21 controls a flow control valve 22 and an electromagnetic relief valve 23 by a control device 24.
  • the pressure oil is supplied to and discharged from the hydraulic oil device 27 via the line 26 from the pressure oil source 25, and is driven left and right in the figure.
  • the metering of the plasticized synthetic resin to be injected and the injection of the metered plasticized synthetic resin into the cavity 18 of the mold 10 are performed before the nozzle portion 12 of the screw 19 for filling.
  • a predetermined pressing force is applied to the screw 19 for moving the plasticized synthetic resin inside the cylinder 13 to a predetermined pressure, etc. by supplying and discharging hydraulic oil to and from the hydraulic screw device 27. Done through the infrastructure 21.
  • the forward / backward movement of the screen 19 is based on the stroke set value set in the stroke setting unit 28.
  • ⁇ is controlled by the controller 24. That is, the stroke setting value is compared with the position value of the screw 19 measured by the screw position detector 29 engaged on the base 21 in the comparator 30, and the stroke value is compared with the stroke setting value.
  • a signal indicating the comparison result is supplied from the comparator 30 to the control device 24 that controls the hydraulic system, and the amount of hydraulic oil supplied from the hydraulic oil source 25 to the hydraulic biston device 27 is controlled by the flow control valve 22 and the electromagnetic relief valve. 23 controls the forward / backward movement of the screw 19. It goes without saying that the rotation or stop of the screw rotation motor 20 is also performed by a signal given from the control device 24 in connection with the forward / backward movement of the screw 19.
  • the mold 10 includes a fixed mold 31 joined to the nozzle 12 of the injection molding machine 11, an intermediate mold 32 forming the cavity 18, and a compression mold.
  • the compression volume is changed by moving the compression plate 33 forward and backward.
  • the compression plate 33 is engaged with the piston rod 35 of the compression cylinder 34, and the piston rod 35 controls the electromagnetic switching valve 36 and the electromagnetic relief valve 37 by the control device 24 to control the compression.
  • the oil is supplied from the oil source 38 to the compression cylinder via lines 39a and 39b, and is driven to the left and right in the figure.
  • the solenoid a of the solenoid-operated directional control valve 36 is excited, and the pressure oil is supplied from the pressure oil source 38 to the piston side 34a of the compression cylinder 34, so that the screw rod 35 is positioned as shown in FIG.
  • the compression plate 33 moves forward and the cavity contracts.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 34 is de-energized and the solenoid b is energized, the pressure oil supplied to the biston side 34a of the compression cylinder 34 is discharged, and the piston rod 35 is discharged.
  • the compression plate 33 is retracted and the capacity 18 is enlarged.
  • a return pin 40 is provided on the compression plate 33.
  • the return pin 40 When the return plate 40 comes into contact with the intermediate mold 32 when the compression plate 33 moves forward, the return pin 40 is provided. The forward movement of the plate 33 is restricted to secure the minimum volume of the cavity 18. ⁇ Also, a stop 41 is provided behind the compression plate 33, so that the compression plate 33 moves backward when it is retracted. When the plate 33 comes into contact with the flange 41, the compression plate 33 is restricted from retreating and the maximum volume of the cavity 18 is set.
  • the mold 10 is closed by a known means.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 When the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited with the mold 10 closed, the pressure oil is supplied from the pressure oil source 38 to the piston side 34a of the compression cylinder 34 via the line 39a. Then, the piston plate 35 is driven to the right in the drawing to advance the compression plate 33, and contracts the cavity 18 to the initial volume, that is, the molded product volume or less. Confirmation that the capacity of the cavity 18 has been set to the initial volume is performed by pressing the return pin 40 against the intermediate mold 32 on the compression plate 33.
  • Pressure oil is supplied from the pressure oil source 25 to the hydraulic screw device 27 via the pipe line 26, and the screw 19 is advanced by the predetermined stroke set value set in the stroke setting device 28.
  • a predetermined amount of melt-plasticized ultra-high molecular weight polyethylene in the cylinder 13 is injected into the cavity 18 at high pressure and at high speed.
  • the elastic recovery stress of the melt plasticized ultra high molecular weight polyethylene inside the cavity 18 is sufficiently relaxed and the gate portion 17 is solidified, but the melt plasticized ultra high molecular weight polyethylene inside the cavity 18 does not solidify.
  • the degree of relaxation time is maintained with the cavity 18 expanded.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited to supply the pressure oil set at the relief valve 37 to the piston side 34a of the compression cylinder 34.
  • the compression plate 33 moves forward by moving the inlet pad 35 to the right in the figure, and contracts the volume of the cavity 18 to a predetermined molded product volume.
  • the molded product is taken out of the mold 10 by using the compression cylinder 34 as an eject cylinder for taking out the molded product.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited.
  • the piston rod 35 moves to the right in the drawing to advance the compression plate 33 to protrude the molded product from behind and release it from the mold 10.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized and the solenoid b is energized, the piston rod 35 moves to the left in the figure, causing the compression plate 33 to retreat. To prepare for the next molding cycle.
  • the melt plasticized ultra-high molecular weight polyethylene is injected at high speed and high pressure into the cavity 18 contracted to the molded product volume or less, and the melt plasticized compressed state is filled.
  • the ultra-high molecular weight polyethylene expands the capacity of 18 cavities beyond the molded product volume by elastic recovery stress, and the molecular orientation that was disturbed during the expansion of the cavity volume remains disturbed. It is compressed to a predetermined molded product volume. Therefore, no residual stress due to molecular orientation is generated, and no caging, cracking, laminar separation, etc., occur. Furthermore, by compressing the once expanded cavity to a predetermined molded product volume after injection filling, it is possible to prevent the occurrence of sink marks in the molded product and improve the dimensional accuracy. it can.
  • the compression plate 33 was made to perform the same reciprocating operation as in the first embodiment, and the The process of forming a polyethylene having a molecular weight of polyethylene will be described.
  • the same reference numerals as those in FIG. 1 denote the same functions, and a description thereof will be omitted. In this case, a part that overlaps with the first embodiment is omitted.
  • FIG. 4 which schematically shows the entirety of the injection molding apparatus 2
  • a conduit 39 is provided from the hydraulic oil source 25 to the biston side 34 a of the compression cylinder 34, and an electromagnetic switch on the conduit 39 is provided.
  • An electromagnetic relief valve 50 and a check valve 51 are provided in parallel in a pipe 39a between the valve 36 and the piston side 34a of the compression cylinder 34, and the electromagnetic switching valve 36 and the electromagnetic relief valve are provided.
  • the piston rod 35 is controlled by the control device 24 to control the piston rod 35 with the pressure oil supplied and discharged from the pressure oil source 25 to the compression cylinder 34 through the line 39 and the line 39 a or 39 b. It is driven in the left-right direction in the figure. That is, in this embodiment, the pressurized oil is supplied and discharged from one pressurized oil source 25 to the injection cylinder 27 and the compression cylinder 34.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 When the mold 10 is closed, the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to the maximum value in the settable range.
  • the highest pressure oil is supplied from the pressure oil source 25 to the biston side 34a of the compression cylinder 34 via the lines 39 and 39a, and the pressure oil is supplied to the piston side of the compression cylinder 34 by the action of the check valve 51.
  • 34 a the piston side 34a of the compression cylinder 34
  • the piston rod 35 also drives to the right in the figure, and the compression plate 33 moves forward, causing the cavity 18 to contract to the initial volume, that is, the molded product volume or less. .
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized. Even if the excitation of the solenoid a is cut off, the pressure on the piston side 34a of the compression cylinder 34 maintains the maximum value due to the action of the pressurized oil sealed in the piston side 34a of the compression cylinder 34. Then, the compression plate 33 is pressed from behind, and the cavity 18 maintains the initial volume following the previous process. In a state where the volume of the cavity 18 is contracted, the screw 19 is advanced by a predetermined stroke set value, so that a certain amount of the melt plasticized ultra-high molecular weight polyethylene in the cylinder 13 is obtained. Into the cavity 18 at high pressure and speed.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to an arbitrary lower value A (kg / cm 2 ) from the highest value in the previous process.
  • A the pressure on the piston side 34a of the compression cylinder 34 becomes A (kg / cm 2 ), and the pressing force from behind on the compression plate 33 decreases. Accordingly, the compression plate 33 retreats leftward in the drawing due to the elastic recovery stress of the compressed melt-plasticized ultrahigh molecular weight polyethylene inside the cavity 18, and the volume of the cavity 18 is enlarged.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 is set to B (kg / cm 2 ).
  • the compression cylinder 34 The pressure on the piston side 34a becomes B (kg / ctn 2 ), and the piston rod 35 moves upward in the figure, causing the compression plate 33 to move forward and the capacity 18 of the cavity 18 to become the molded product volume. Shrink to product.
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 can be set within the range shown by oblique lines in the drawing according to the molding conditions of the ultra-high molecular weight polyethylene.
  • the mold 10 is opened by a known means in a state where the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is turned off.
  • the solenoid rod a of the electromagnetic switching valve 36 is excited to move the piston rod 35 rightward in the drawing, thereby advancing the compression plate 33 to protrude the molded product from behind and release the molded product from the mold 10. .
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized and the solenoid b is energized, and the set pressure value at the electromagnetic relief valve 50 is set to the lowest value, the piston rod 35 will move to the left in the figure. To move the compression plate 33 backward to prepare for the next molding cycle.
  • a conduit 39 is provided to the compression cylinder 34 on the side 34a of the piston, and a line 39a between the electromagnetic switching valve 36 on the conduit 39 and the side 34a of the compression cylinder 34 on the side of the cylinder.
  • An electromagnetic relief valve 50 and a pie port check check valve 52 are provided in parallel with each other.
  • the pilot check valve 52 is configured to receive a pilot pressure from a pipe 39 b communicating with the piston rod 35 of the compression cylinder 34.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to the maximum value, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 is set to B (kg / cm 2 ), the result is compression
  • the piston side of the cylinder 34 becomes B (kg / cm 2 ), and the piston plate 35 moves to the right in the figure, so that the compression plate 33 moves forward and the capacity of the cavity 18 becomes a molded product.
  • Shrink to volume the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 can be set within the range shown by oblique lines in the drawing according to the molding conditions of ultra-high molecular weight polyethylene.
  • the contracted cavity 18 volume is fixed by applying the highest pressing force from behind to the cavity 18 before and during the injection, so that the volume of the contracted cavity 18 is fixed.
  • the pressing force from behind was reduced to increase the capacity of the cavity once, and the pressing force was applied again from behind the cavity 18 to compress it to the volume of the molded product.
  • the cavity volume may be increased, and after the injection is completed, a larger pressing force may be applied to compress the cavity so as to have a predetermined molded product volume.
  • the molding step by such a method is performed by the same injection molding apparatus 2, 3 as used in the second and third embodiments.
  • the molding step of molding using the following will be described in the following fourth and fifth embodiments.
  • the mold 10 is closed by a known means.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to C (kg / cm 2 ). 8 is shrunk to the initial volume equivalent to the volume of the molded product.
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to C (kg / cm 2 ), and the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized.
  • a predetermined amount of the melt plasticized ultra-high molecular weight polyethylene in the cylinder 13 can be cooled at high pressure and at high speed. Inject into the inside of the c c As the molten plasticized ultra-high molecular weight polyethylene fills the inside of the cabin 18, the resin pressure inside the cabin 18 increases, and this resin pressure and the pressing force from behind As a result, the compression plate 33 is pushed back and the capacity of the cavity is expanded.
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 can be set within a range up to the upper limit C kg / cm 2 indicated by oblique lines on the drawing according to the molding conditions of ultrahigh molecular weight polyethylene.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited.
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 is D (kg / cm 2 )
  • the piston side of the compression cylinder 34 will be D (kg / cm 2 ) as a result, and the piston rod
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 can be set within a range up to the upper limit D kg / cm 2 shown by oblique lines in the drawing, according to the molding conditions of the ultrahigh molecular weight polyethylene.
  • the mold 10 is opened by a known means in a state where the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is turned off.
  • FIG. 6 A molding process using the same injection molding apparatus 3 (FIG. 6) as in the third embodiment will be described with reference to a molding process sequence diagram shown in FIG. (1) Mold closing step, (2) Cavity shrinking step, (3) Injection * Cavity enlarging step are the same as those in the fourth embodiment, and therefore description thereof is omitted. (4) Cooling and compression process
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 50 is set to the maximum value, and the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 is set to D. (kg / cm 2 ), as a result, the piston side of the compression cylinder 34 becomes D (kg / cm 2 ), and the piston plate 35 moves to the right in the figure, resulting in a compression plate. Advance 33 to shrink the capacity of the cavity 18 to the volume of the molded product.
  • the set pressure value of the electromagnetic relief valve 23 can be set within a range up to the upper limit D kg / cm 2 shown by oblique lines in the drawing according to the molding conditions of the ultra-high molecular weight polyethylene.
  • the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is excited to move the piston rod 35 to the right in the figure, thereby advancing the compression plate 33 and protruding the molded product from behind to form a die. Release from 10 Next, when the solenoid a of the electromagnetic switching valve 36 is de-energized and the solenoid b is energized, the piston rod 35 moves leftward in the figure by the action of the pilot check valve 52. By doing so, the compression plate 33 is retracted to prepare for the next molding cycle.
  • the molded product obtained in the second to fifth embodiments does not generate residual stress due to molecular orientation, and has no cleaving, cracking, It was of high quality without causing layer separation or the like.
  • ultra-high molecular weight polyethylene which is a synthetic resin that is difficult to mold because of its extremely high melt viscosity
  • injection compression Although the molding method has been described, the injection compression molding method of the present invention can be compared ⁇ ] Even when applied to the molding of a synthetic resin having a low molecular weight or a low melt viscosity, a high quality molded product can be obtained.
  • thermoplastic resin having a lower molecular weight or a lower melt viscosity than ultra-high molecular weight polyethylene, for example, polystyrene, polyamide, polypropylene Etc. to obtain high quality molded products.

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Description

明 細 書
射出圧縮成形方法 技術分野
本発明は射出圧縮成形方法に関し、 特に詳しく は溶融粘度が高く 流動性の低い熱可塑性樹脂に適用して最適な射出圧縮方法に関する ものである。
背景技術
射出成形方法は寸法精度の高い成形ができ、 また種種の射出成形 材料の中でも、 例えば超高分子量ポリエチレン、 フッ素榭脂等は耐 衝擊性、 耐摩耗性、 自己潤滑性、 耐薬品性等に優れることから、 各 種機械部品、 家庭用品等の用途に広く使用されつつある。 しかし、 これらの熱可塑性合成樹脂は溶融粘度が高く 極めて流動性が低く た めに、 通常の射出成形方法では成形が困難である。 溶融粘度の高い 熱可塑性樹脂を射出成形するための様々な成形方法が提案されてお り、 次に述べる 2 つの射出成形方法はその一例である。
第 1 の方法は昭和 57年（ 1982年） 第 30G 67 号日本国公告特許公報 に開示されている超髙分子量ポリエチレンの射出成形方法である。 本方法は、 まずキヤ ビティ容積を射出樹脂量の 1. 5〜3. 0 倍の容積 に設定しておき、 次いで溶融可塑化された超高分子量ポリエチレン を注入口における剪断速度 50， 000 se 1以上でキヤ ビティ 内へ射出 充塡し、 射出充塡完了後にキヤ ビティ容積を射出樹脂量の 2. 0 容量 倍以下で、 且つキヤ ビティ の初期容積より も小さい容積までキヤ ビ ティ容積を減少させるこ とのよりキヤ ビティ 内部の超高分子量ポリ エチレンを圧縮するものである。 また、 第 2の方法は昭和 60年 （19 85年） 第 5801G 号日本国公告特許公報に開示されている超高分子量 ポリエチレン、 フッ素樹脂等の射出圧縮方法である。 本方法は、 ま ずキヤ ビティ容積を成形品容積と同じ容積に設定し、 次いで溶融可 塑化された材料榭脂をランナ一部を介してキヤ ビティ 内部へ粉末状 態になる剪断速度で射出充填.する。 さ らに、 射出充塡直前時から射 充塡終了後でランナ一部とキヤ ビティ との間に圧力差があり且つ ランナ 部の材料樹脂が固化しない時点までに任意の時点に、 金型 を瞬間的に開いてキヤ ビティ容積を初期容積の 1. 2 倍以上に拡大す ることによりキヤ ビティ 内部へ溶融可塑化された材料樹脂を粉末状 態にて導入させ、 次いでキヤ ビティ 内部の材料樹脂が溶融状態にあ る間にキヤ ビティ を成形品容積と同じ容積まで圧縮する方法である < しかしながら、 第 1の方法は 1個取りの射出成形では比較的良好 な結果が得られるが、 多数個取りの場合は金型のランナ一部に樹脂 が残るために成形品重量および/または形状にばらつきが生じると いう問題点がある。
また、 第 2 の方法は溶融可塑化した熱可塑性樹脂を粉末状態でキ ャ ビティ 内部に導入させるために非常に複雑な工程を柽ている。 多 数個取りの金型にて射出成形を行なう場合、 キヤ ビティ 内部への射 出圧力は充分高く なければ個々のキヤ ビティへの充塡のパランスが 取れず、 キヤ ビティ毎の成形品重量にばらつきを生じるという問題 .点がある。 さらに、 粉末状態で材料樹脂をキヤ ビティ 内部に射出充 塡するためには、 射出充塡完了まで髙剪断速度で射出する必要があ る。 ところが、 本方法のようにキヤ ビティ容積が固定された状態で 溶融可塑化された材料樹脂をキヤ ビティ 内部へ射出充塡すると、 材 料樹脂が充塡されるに伴って徐徐に充塡圧力が上昇するために、 充 塡速度が低下して射出充塡される材料樹脂が粉末状態から団塊状態 へと変化する。 この団塊状態のまま材料樹脂がキヤ ビティ 内部へ射 出充塡されると、 材料樹脂の分子間に剪断応力が残存して分子配向 が生じる。 分子配向は配向方向とその垂直方向との線膨張係数の相 違によ り、 射出成形後に残存応力を生じて収縮や応力歪みを起こざ せ、 ク レージング （網状亀裂） 、 クラ ッキング （亀裂） 、 層状剝離 の原因となる。 したがって、 第 2 の方法においては、 キヤ ビティ を 拡大する時点と して射出充塡終了直前時から射出充塡終了後でラ ン ナ一部とキヤ ビティ との間に圧力差があり且つラ ンナー部の材料榭 脂が固化しない時点までの任意の時点を決定しなければならない。 射出充塡終了直前時点は射出時間から容易に決定する こ とができる カ^ 樹脂流路に材料樹脂が固化していない時点は材料樹脂の融点温 度、 射出温度、 金型温度、 キヤ ビティ 容積、 射出時間等の成形条件 によっても異なる。 これらの成形条件を一定にしたと しても、 金型 内部の現象を外部から観察する ことは不可能であるから、 射出充塡 終了後にキヤ ビティ を拡大するまでの時間を変えた実験を繰り返し 行い、 金型を開いてキヤ ビディ 内部の樹脂がどのよ うな状態にある かを観察する ことによ りキヤ ビティ を拡大する時点を決定しなけれ ばならない。 しかも、 このキヤ ビティ を拡大する時点は使用する材 料樹脂や成形条件を変更する都度に行わなければならず、 極めて手 間がかかるという問題点がある。
本発明は、 前述のような問題点を解決する ことを目的と して、 作業性に優れるとと もに、 榭脂中の分子配向に起因する収縮や応力 歪みを起こさせない射出圧縮成形方法を提供しよう とする ものであ る o
発明の開示
本発明による射出圧縮成形方法は、 前述された目的を達成するた めに、 基本的には、
(a) 可動金型の背後から押圧力を付加する こ とによ り 目的の成形品 容積以下に収縮させたキヤ ビティ 内部へ可塑化合成樹脂を射出充 塡し、 (b) 前記可塑化合成樹脂を射出充塡終了後、 可動金型の背後から付 加する押圧力を低下させ、
(c) 前記キヤ ビティ 内部に圧縮されて充塡された可塑化合成樹脂の 弾性回復応力によりキヤ ビティ容積を成形品容積以上に拡大ざせ.
(d) 前記弾性回復応力が緩和された後、 再び前記可動金型の背後か ら付加する押圧力を上昇させることによりキヤビティ容積を成形 品容積まで圧縮することを特徵とするものである。
なお、 前記目的の成形品容積以下に収縮させたキ-ャビティ 内部へ 前記可塑化合成樹脂を射出充塡する際には、 充塡された可塑化合成 樹脂の榭脂'圧力が少なく とも弾性回復応力を生ずる圧力に上昇する まで射出充塡することが好ま しく、 キヤ ビティ 内部へ可塑化合成樹 脂を射出充塡した後、 直ちに射出圧力を低下させることが好ま しい < さらに、 前記弾性回復応力によるキヤ ビティ容積の拡大量に規制を 設けることが好ま しい。 '
前記可動金型の背後から付加する押圧力の低下または上昇は、 圧 油を給排するこ とによ り駆動する圧縮シ リ ンダに係合された圧縮.プ レー トの移動により制御され、 圧縮シリ ンダへの圧油の給排は、 こ の圧縮シリ ンダと圧油源との間の圧油管路上に設けられるとともに、 この圧油管路上に設置される電磁切換弁と圧縮シリ ンダとの間に並 列に配置されるリ リーフ弁および、 チヱッ ク弁またはパイロッ トチ エック弁により制御されることが好ま しい。
.本発明の射出圧縮成形方法においては、 前記目的の成形品容積以 下に収縮させたキヤ ピティ に可塑化合成樹脂を射出充塡後、 キヤ ピ ティ容積を収縮させるためにキヤ ビティ背後から付加していた押圧 力を低下させると、 キヤ ビティ 内部に圧縮されて充塡された可塑化 合成樹脂の'弾性回復応力によりキヤ ビティ容積が拡大される。 この キヤ ビティ容積が拡大される間に、 射出工程中に生じた可塑化合成 榭脂の分子配向は乱され、 再度キヤ ビティ容積を収縮させても、 分 子配向は乱されたままの状態を維持しているため、 成形品は分子配 向に起因する残留応力によってク レージング、 クラ ッキング、 層状 剝離等を起こさない。
前記分子配向を乱すための弾性回復応力は、 キヤ ビティ 內部に可 塑化合成樹脂を射出充塡し、 キヤ ビティ 内部の榭脂圧力が充分上昇 するまで可塑化合成樹脂を充塡することにより充足される。 また、 キヤ ビティ 内部に可塑化合成樹脂を射出充塡後、 直ちに射出圧力を 低下させるこ とにより、 キヤ ビティ容積拡大時に過剰の可塑化合成 榭脂がゲー トを通じてキヤ ビティ 内部に流入することを防ぎ、 所定 重量の成形品を得ることができる。 さ らに、 圧縮された可塑化合成 樹脂の弾性回復応力によるキヤ ビティ 容積の拡大量は、 可動金型に 設けられたス ト ツパによ り規制されているため、 キヤ ビティ 内部は キヤ ビティ構成部品の慣性による負圧にはならず、 ボイ ドを生じる こ とがない。
前記可動金型の背後から付加する押圧力の低下または上昇を制御 する制御手段の一例と しては、 圧油を給排する こ と によ り駆動する 圧縮シリ ンダに係合された圧縮プレ一トの移動によるものがある。 圧縮シリ ンダへの圧油の給排は、 この圧縮シリ ンダと圧油源との間 の圧油管路上に設けられ、 この圧油管路上に設置される電磁切換弁 と圧縮シリ ンダとの間に並列に配置される リ リ ーフ弁および、 チェ ッ ク弁またはパイロ ッ トチヱッ ク弁によ り制御されるため、 本発明 の射出圧縮成形方法のよう に金型側と射出成形機側とが同時に駆動 しない場合は、 1 つの圧油源を金型側と射出成形機側とで兼用する ことができ油圧回路を簡略化できる。 図面の簡単な説明
第 1図乃至第 9図は本発明による射出圧縮成形方法の好ま しい実 施例を説明するための図面であって、
第 1図は射出成形装置の全体の半図解式縦断面図、
第 2図は第 1 図の要部拡大縦断面図、
第 3図は成形工程を説明するシーケンス図、
第 4図は油圧回路が異なる射出成形装置の全体の半図解式縦断面 図、
第 5図は成形工程を説明するシーケンス図、
第 6図は油圧回路が異なる射出成形装置の全体の半図解式縦断面 図、
第 7図は成形工程を說明するシーケンス図、
第 8図は成形工程を説明するシーケンス図、
第 9図は成形工程を説明するシーケンス図である。 発明を実施するための最良の形態
次に、 本発明による射出圧縮成形方法の具体的な実施例について 図面を参照しつつ説明する。
.各実施例において用いる材料樹脂は超高分子量ポリエチレンであ り、 通常のポリエチレンより もはるかに大きい分子量を有し、 射出 成形に用いられる合成樹脂のうちでも溶融粘度が極めて高いため、 他の合成樹脂に比べて成形困難な合成樹脂として知られている。 一 般に、 超高分子量ポリエチレンは例えばチ一ダラー重合により得ら れ、 135 でのデカリ ン中において極限粘度 〔 〕 が 3 以上、 特 に 10i¾ /g以上で且つメルトイ ンデッ クス （A S T M D 1238 F M I 120 ) が 0. 01g/10m i n 以下のポリエチレンである。 なお、 このような超高 分子量ポリエチレンの一例として、 各実施例においては 「ハイゼッ クス ミ リオン 340M」 （ 三井石油化学社製、 メル トイ ンデッ クス 0. 01 g/ 10m i n 以下、 極限粘度 〔 7?〕 16. TM /g )を使用した。 また、 射出 温度は該超高分子量ポリエチレンの融点より も高く 且つ分解温度よ り も低い温度である限り特に制限はないが、 一般に 150〜 300 で、 より好ま しく は 170〜 240 tの範囲内で設定する。
(第 1 実施例）
まず、 射出成形機および油圧回路を合む射出成形装置 1 の全体の 概略が示されている第 1 図において、 射出成形品を成形する金型 10 に、 射出成形機 1 1はノズル部 12において接合している。 この射出成 形機 11のシリ ンダ 13内部において、 材料ホッパ 14から供給される可 塑化合成樹脂の材料樹脂ペレツ トを溶融混練しつつ、 溶融可塑化さ れた材料樹脂を計量してノズル部 12に穿設されている流路 15、 さ ら には金型 10におけるラ ンナー部 16およびゲー ト部 17 (第 2 図参照） を介してその金型 10のキヤ ビティ 18に射出充塡するスク リ ユ ー 19が 内装されている。 このスク リ ユ ー 19の材料榭脂ペレツ 卜の溶融混練 等のための回転はスク リ ユ ー回転モータ 20により行われる。 また、 スク リ ユ ー 19およびスク リ ュ一回転モータ 20は基盤 2 1に取り付けら れており、 この基盤 2 1は流量制御弁 22および電磁リ リ ーフ弁 23を制 御装置 24によ り制御操作することによ り圧油源 25から管路 26を介し て油圧ビス ト ン装置 27に給排される圧油でもって、 図上において左 右に駆動される。 言い換えれば、 射出される可塑化合成樹脂の計量 および計量された可塑化合成樹脂の金型 10のキヤ ビティ 18への射出 充塡等のためのスク リ ュ一 19のノズル部 12に向かつての進退、 さ ら にはシリ ンダ 13内部の可塑化合成樹脂を所定圧力とするためのスク リ ユ ー 19に対する所定押圧力の付与等は、 油圧ビス ト ン装置 27への 圧油の給排により基盤 2 1を介して行われる。 なお、 スク リ ユー 19の 進退動作はス トローク設定器 28に設定されたス ト ローク設定値にし δ たがって制御装置 24によつて制御される。 すなわち、 このス トロー ク設定値は基盤 21上に係合されたスク リ ユ ー位置検出器 29により実 測されたスク リ ュ一 19の位置値とが比較器 30において比較され、 そ .の比較結果を示す信号が比較器 30から油圧系統を制御する制御装置 24に与えられ、 圧油源 25から油圧ビス トン装置 27への圧油供給量が 流量制御弁 22および電磁リ リ ーフ弁 23により制御されることにより スク リ ユ ー 19の進退動作を決定する。 スク リ ユ ー回転モータ 20の回 転または停止も、 スク リ ユ ー 19の進退動作との関連下に制御装置 24 から与えられる信号により行われることは言うまでもない。
ところで、 第 1 図および第 2図に示されているように、 金型 10は 射出成形機 11のノズル部 12に接合する固定金型 31とキヤ ビティ 18を 形成する中間金型 32および圧縮プレー ト 33とより構成されて、 この 圧縮プレー ト 33の進退によりキヤ ビティ容積を変化させる。 この圧 縮プレー ト 33は圧縮シリ ンダ 34のピス トンロッ ド 35に係合され、 ピ ス ト ンロ ッ ド 35が電磁切換弁 36および電磁リ リーフ弁 37を制御装置 24により制御操作することにより圧油源 38から管路 39 a 、 39b を介 して圧縮シリ ンダに給排される压油でもって、 図上において左右に 駆動される。 言い換えれば、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aが励磁さ れて圧油源 38から圧縮シリ ンダ 34のビス ト ン側 34a に圧油が供給さ れてビス トンロッ ド 35が図上においてお方へ駆動されるために、 圧 縮プレー ト 33は前進してキヤ ビティ は収縮する。 また、 電磁切換弁 34のソレノィ ド aの励磁が断たれてソレノィ ド bが励磁されると、 圧縮シリ ンダ 34のビス トン側 34a に供給された圧油は排出されてピ ス トンロッ ド 35が図上において左方へ駆動されるために、 圧縮プレ ― ト 33は後退してキヤ ビティ 18容積は拡大する。 なお、 圧縮プレー ト 33上にリ ターンピン 40が設けられており、 圧縮プレー ト 33の前進 時にこのリ ターンピン 40が中間金型 32に当接することにより圧縮プ レー ト 33の前進を規制してキヤ ビティ 18の最小容積を確保している < また、 圧縮プレー ト 33の背後にはス ト ツバ 41が設けられて、 圧縮プ レー ト 33の後退時に圧縮プレー ト 33がこのス ト ツバ 41に当接するこ とにより圧縮プレー ト 33の後退を規制してキヤ ビティ 18の最大容積 を設定している。
次に、 前述されたよ うな射出成形機 11を合む射出成形装置 1 を用 いて、 本発明による射出圧縮成形方法を超高分子量ポ リ エチ レンの 成形に適用 した場合について、 成形の各工程を第 3図に示されてい るような、 射出成形機 11、 電磁切換弁 36および圧縮シリ ンダ 34の動 作を示すシーケ ンス図を参照しつつ説明する。
(1) 型閉じ工程
公知の手段によ り金型 10の型閉じを行なう。
(2) キヤ ビティ収縮工程
金型 10が閉じ られた状態において、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを励磁すると圧油源 38から管路 39 a を介して圧縮シリ ンダ 34の ビス ト ン側 34a に圧油が供給されて、 ピス ト ン口 ッ ド 35が図上右 方へ駆動するこ とによ り圧縮プレー ト 33を前進させ、 キヤ ビティ 18を初期容積すなわち成形品容積以下に収縮させる。 キヤ ビティ 18容積が初期容積に設定されたこ との確認は圧縮プレー ト 33はリ ターンピン 40が中間金型 32に当接することにより行なう。
(3) 射出工程
圧油源 25から管路 26を介して油圧ビス ト ン装置 27に圧油を供給 してスク リ ユ ー 19をス ト ローク設定器 28に設定された所定のス ト ローク設定値分だけ前進させることにより、 シリ ンダ 13内の所定 量の溶融可塑化された超高分子量ポリ ェチレンを高圧且つ高速に てキヤ ビティ 18内部へ射出する。
(4) キヤ ビティ拡大工程 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを非励磁状態とする。 ソ レノイ ド aが非励磁状態となると、 圧縮シリ ンダ 34のピス ト ン側 34a と ピ 'ス トン口ッ 35側とは管路 39 a および 39 b を介してタンク側に通じ るので、 圧縮プレー ト 33を背後から押圧してキヤ ビティ Γ8の容積 を収縮させていた圧力は解放される。 したがって、 圧縮プレー ト 33はキヤビティ 18内部の圧縮された溶融可塑化超髙分子量ポリェ チレンが有する弾性回復応力により図面上左方へ後退し、 キヤ ビ ティ 18容積は拡大する。 このキヤ ビティ 18容積が拡大する際に溶 融可塑化された超高分子量ポ'リエチレンの分子配向は乱される。 なお、 圧縮プレー ト 33の後退量、 すなわちキヤ ビティ 18容積の拡 大量は圧縮プレ一 ト 33がス ト ツパ 41に当接することにより規制さ れている。
(5) 冷却 · 圧縮工程
キヤ ビティ 18内部の溶融可塑化超髙分子量ポリエチレンの弾性 回復応力が充分に緩和され、 且つゲー ト部 17が固化されるがキヤ ビティ 18内部の溶融可塑化超高分子量ポリエチレンは固化しな.い 程度の緩和時間をキヤ ビティ 18を拡大した状態で保持する。 応力 緩和時間柽過後、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aが励磁されてリ リ ーフ弁 37において設定された圧力の圧油を圧縮シリ ンダ 34のビス ト ン側 34a に供給すると、 ピス ト ン口ッ ド 35が図上右方へ移動す ることにより圧縮プレー ト 33が前進してキヤ ビティ 18容積を所定 .の成形品容積まで収縮させる。 このキヤ ビティ 18収縮の際には、 前述の ) キヤ ビティ拡大工程において乱された溶融可塑化超高 分子量ポリエチレンの分子配向は、 乱された状態を維持して成形 品は所定容積に成形される。
(6) 型開ぎ工程
キヤ ビティ 18内部の溶融可塑化超高分子量ポリエチレンが冷却 されて固化すれば、 電磁切換弁 36のソ レノ ィ ド a の励磁を断った 状態において公知の手段で金型 10を開く 。
(7) ェジヱク ト工程
本実施例においては、 圧縮シリ ンダ 34を成形品を取り出すため のェジ ク ト シリ ンダと して用いて成形品を金型 10から取り出す, まず、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを励磁してピス ト ンロ ッ ド 35 が図上右方へ移動する ことにより圧縮プレー ト 33を前進させて成 形品を背後から突き出して金型 10から離型させる。 次いで、 電磁 切換弁 3 6のソ レノ ィ ド aを励磁を断ちソ レノ ィ ド bを励磁すれば、 ピス ト ンロ ッ ド 35が図上左方へ移動する ことにより圧縮プレー ト 33を後退させて次の成形サイクルに備える。
以上のよう に、 成形品容積以下に収縮させたキヤ ビティ 18内部へ 高速且つ高圧にて溶融可塑化超高分子量ポリ ェチ レ ンを射出充塡し、 圧縮状態に充塡された溶融可塑化超高分子量ポリエチ レ ンに弾性回 復応力によ りキヤ ビティ 18容積を成形品容積以上に拡大させ、 キヤ ビティ 容積が拡大される間に乱された分子配向が乱されたままの状 態で所定の成形品容積まで圧縮される。 したがって、 分子配向に起 因する残留応力は発生せず、 ク レージ ング、 クラ ッキング、 層状剝 離等を起こさない。 さ らに、 一旦拡大させたキヤ ビティ を射出充塡 後に所定の成形品容積まで圧縮するこ とによ り、 成形品にヒケが生 じる こ とを防止し、 かつ寸法精度を高めることができる。
(第 2実施例）
次に、 第 1 実施例で用いた射出成形装置 1 において油圧回路を変 形させた射出成形装置を用いて、 圧縮プレー ト 33に第 1 実施例にお けると同じ進退動作をさせて超高分子量ポ リ エチ レンを成形するェ 程を説明する。 ただし、 第 4 図中において第 1 図と同じ符号は同じ 機能を表すものと して説明を省略し、 また各工程についての説明に おいても第 1実施例と重複する部分については省略する。
射出成形装置 2の全体の概略が示されている第 4図において、 圧 油源 25から圧縮シリ ンダ 34の ビス トン側 34a へ通じる管路 39が設け られるとともに、 この管路 39上の電磁切換弁 36と圧縮シリ ンダ 34の ビス ト ン側 34 aとの間の管路 39 aに電磁リ リーフ弁 50およびチェッ ク弁 51が並列に設けられており、 電磁切換弁 36および電磁リ リーフ 弁 50を制御装置 24.により制御操作することにより圧油源 25から管路 39および管路 39 aまたは 39 bを介して圧縮シリ ンダ 34に給排される 圧油でもってピス ト ンロッ ド 35が図上左右方向に駆動される。 すな わち、 本実施例においては 1つの圧油源 25から射出シリ ンダ 27と圧 縮シリ ンダ 34とに圧油を給排する。
次に、 前述されたような射出成形装置 2を用いて本発明の射出圧 縮成形方法による成形の各工程を、 第 5図に示されているような、 電磁リ リ ーフ弁 50、 23、 電磁切換弁 36の動作、 および圧縮シリ ンダ 34内の圧力値を示すシーケ ンス図を参照しつつ説明する。 ただし、 第 5図中において、 電磁リ リ ーフ弁 50、 . 23の設定圧力値のうち一点 鎖線で示されている部分については、 圧縮プレー ト 33の動作に関係 しないため説明を省略する。
(1) 型閉じ工程 - 公知の手段により金型 10の型閉じを行なう。
(2) キヤ ビティ収縮工程
金型 10が閉じられた状態において、 電磁切換弁 36のソレノイ ド aを励磁するとともに、 電磁リ リ ーフ弁 50の設定圧力値を設定可 能範囲の最高値にする。 圧縮シリ ンダ 34のビス トン側 34a に圧油 源 25から管路 39および 39 a を介して最高圧力の圧油が供給され、 チェック弁 51の作用により圧油は圧縮シリ ンダ 34のピス トン側 34 a に封じ込まれる。 このとき、 圧縮シリ ンダ 34のピス トン側 34a の圧力も最高値となって、 ピス ト ンロ ッ ド 35が図上右方へ駆動す ることにより圧縮プレー ト 33が前進して、 キヤ ビティ 18を初期容 積すなわち成形品容積以下に収縮させる。
(3) 射出工程
電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを非励磁状態とする。 ソ レノィ ド aの励磁が断たれても圧縮シリ ンダ 34のビス ト ン側 34a に封じ込 まれた圧油の作用によ り圧縮シリ ンダ 34のビス ト ン側 34a の圧力 は最高値を維持して、 圧縮プレー ト 33は背後から押圧されてキヤ ビティ 18は前工程に引き続き初期容積を保っている。 このキヤ ビ ティ 18容積が収縮された状態において、 スク リ ユ ー 19を所定のス ト ローク設定値分だけ前進させることにより、 シリ ンダ 13内の所 定量の溶融可塑化超高分子量ポリ エチ レンを高圧且つ高速にてキ ャ ビティ 18内部へ射出する。
(4) キヤ ビティ 拡大工程
前工程に引き続き電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを非励磁状態と して、 電磁リ リ ーフ弁 50における設定圧力値を前工程における最 高値から任意の低い値 A (kg/cm 2)まで低下させると、 圧縮シリ ン ダ 34のビス ト ン側 34a の圧力は A (kg/cm2)となって圧縮プレー ト 33への背後からの押圧力が低下する。. したがって、 圧縮プレー ト 33はキヤ ビティ 18内部の圧縮された溶融可塑化超髙分子量ポリェ チレンが有する弾性回復応力によ り図面上左方へ後退し、 キヤ ビ ティ 18容積は拡大される。 なお、 電磁リ リ ーフ弁 50における設定 圧力値 Aを " 0 " にするのではなく 、 弾性回復応力により圧縮プ レー ト 33を後退させる充分に低い圧力値、 すなわち図面上斜線で 示される範囲に設定すれば、 キヤ ビティ 18内部が負圧なる ことは なく 弾性回復応力による圧縮プレー ト 33の後退量は規制されるた め、 ス ト ツバ 41の設置を省略する ことができる。 (5) 冷却 · 圧縮工程 ·
弾性回復応力緩和時間柽過後、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを 励磁するとともに、 電磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値を B (k g/cm 2 ) とすると、 結果として圧縮シリ ンダ 34のピス ト ン側 34 aの圧力は B (k g/ctn 2 )となり、 ビス ト ンロッ ド 35が図上お方へ移動すること により圧縮プレー ト 33が前進させてキヤ ビティ 18容積を成形品容 積まで収縮させる。 なお、 電磁リ リーフ弁 23の設定圧力値は超高 分子量ポリエチレンの成形条件に応じて、 図面上斜線で示される 範囲内で設定できる。
(6)型開き工程
キヤ ビティ 18内部の溶融可塑化超高分子量ポリエチレンが冷却 されて固化すれば、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aの励磁を断った 状態において公知の手段で金型 10を開く。
(7) ェジェク ト工程
電磁切換弁 36のソレノイ ド aを励磁してピス ト ンロッ ド 35が図 上右方へ移動することにより、 圧縮プレー ト 33を前進させて成形 品を背後から突き出して金型 10から離型させる。 次いで、 電磁切 換弁 36のソレノィ ド aを励磁を断ってソレノィ ド bを励磁すると ともに、 電磁リ リ ーフ弁 50における設定圧力値を最低値とすれば、 ピス トンロッ ド 35が図上左方へ移動することにより圧縮プレー ト 33を後退させて次の成形サイクルに備える。
(第 3実施例）
次に、 第 2実施例で用いた射出成形装置において圧縮シリ ンダ 34 への油圧回路の一部を変形させた射出成形装置を用いて、 圧縮プレ ー ト 33に第 1実施例および第 2実施例におけると同じ進退動作をさ せて超高分子量ポリエチレンを成形する工程を説明する。 ただし、 第 6図中において第 1 図および第 4図と同じ符号は同じ機能を表す ものと して説明を省略する。 また、 各工程についての説明において も第 1 実施例および第 2実施例と重複する部分については省略する < 射出成形装置 3 の全体の概略が示されている第 6図において、 圧 油源 25から圧縮シリ ンダ 34のビス ト ン側 34a へ通じる管路 39が設け られるとともに、 この管路 39上の電磁切換弁 36と圧縮シリ ンダ 34の ビス ト ン側 34 a との間の管路 39 a に電磁リ リ 一フ弁 50およびパイ口 ッ トチェ ッ ク弁 52が並列に設けられている。 なお、 このパイロ ッ ト チェッ ク弁 52は、 圧縮シリ ンダ 34のピス ト ンロ ッ ド 35側に連通する 管路 39 bからパイ ロ ッ ト圧力が導入される ものとなっている。 電磁 切換弁 36および電磁リ リ ーフ弁 50を制御装置 24により制御操作する ことによ り圧油源 25から管路 39および管路 39 aまたは 39 b を介して 圧縮シリ ンダ 34に給排される圧油でもってビス ト ンロ ッ ド 35が図上 左右方向に駆動される。
次に、 前述されたよ うな射出成形装置 3 を用いて本発明の射出圧 縮成形方法による成形の各工程を、 第 7 図に示されているような、 電磁リ リ ーフ弁 50、 23、 電磁切換弁 36の動作、 および圧縮シリ ンダ 34内の圧力値を示すシーケ ンス図を参照しつつ說明する。 ただし、 第 7 図中において、 電磁リ リ ーフ弁 50、 23の設定圧力値のうち一点 鎖線で示されている部分については、 圧縮プレー ト 33の動作に関係 しないため説明を省略する。
( 1) 型閉じ工程、 （2) キヤ ビティ収縮工程、 （3) 射出工程および、
(4) キヤ ビティ拡大工程の各工程については第 2実施例と同じであ るから、 説明を省略する。
(5) 冷却 · 圧縮工程
弾性回復応力緩和時間後、 電磁切換弁 36のソ レノ ィ ド aを励磁 するとともに、 電磁リ リ —フ弁 50の設定圧力値を最高値、 電磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値を B (kg/cm 2)とすると、 結果と して圧縮 シ リ ンダ 34の ピス ト ン側は B (kg/cm 2)となり、 ピス ト ンロ ッ ド 35 が図上右方へ移動することにより圧縮プレー ト 33が前進してキヤ ビティ 18容積を成形品容積まで収縮させる。 なお、 電磁リ リーフ 弁 23の設定圧力値は超高分子量ポリエチ レンの成形条件に応じて、 図面上斜線で示される範囲内で設定できる。
(6)型開き工程
第 2実施例と同じであるから説明を省略する。
(7) ェジヱク ト工程- 電磁切換弁 36のソレノ ィ ド. aを励磁してピス トンロッ ド 35が図 上右方へ'移動することにより圧縮プレー ト 33が前進して成形品を 背後から突き出して金型 1.0から離型させる。 次いで、 電磁切換弁 36のソレノィ ド aを励磁を断ってソレノィ ド bを励磁すると、 パ イロッ トチヱック弁 52の作用により ピス ト ンロッ ド 35が図上左方 へ移動することにより圧縮プレー ト 33を後退させて次の成形サイ クルに備える。
前述の第 1 実施例乃至第 3実施例においては、 射出前および射出 中にキヤ ビティ 18に背後から最高の押圧力を付加することにより、 収縮させたキヤ ビティ 18容積を固定しておき、 射出終了後に背後か らの押圧力を低下させてキヤ ビティ容積を一旦拡大させ、 再度キヤ ビティ 18の背後から押圧力を付加して成形品容積まで圧縮したが、 射出前および射出中における背後からの押圧力を若干の圧力値にと どめ、 樹脂がキヤ ビティ 内部へ充塡されるにつれて上昇するキヤ ビ ティ 内の樹脂圧力と背後からの押圧力との平衡により可動金型を押 し戻すようにキヤ ビティ容積を拡大させ、 射出終了後さらに大きな 押圧力を付加して所定の成形品体積となるようにキヤ ビティを圧縮 するようにしてもよい。 この うな方法による成形工程を、 前述の 第 2実施例および第 3実施例で使用したと同じ射出成形装置 2、 3 を用いて成形する成形工程について、 次の第 4実施例および第 5実 施例において説明する。
(第 4実施例）
第 2実施例と同じ射出成形装置 2 (第 4図） を用いた成形工程を. 第 8図に示されている成形工程シーケ ンス図を参照しつつ説明する,
( 1 ) 型閉じ工程
公知の手段によ り金型 10の型閉じを行なう。
(2 ) キヤ ビティ 収縮.工程
金型 10が閉じられた状態において、 電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを励磁するとともに、 電磁リ リ ーフ弁 50の設定圧力値を C (k g/ cm 2 )と して、 キヤ ビティ 1 8を成形品容積と同等の初期容積に収縮 させる。
(3) 射出 · キヤ ビティ 拡大工程
前工程に引き続き電磁リ リ —フ弁 50の設定圧力値を C ( k g/cm 2 ) と し、 電磁切換弁 36のソ レノイ ド aを非励磁状態とする。 この状 態において、 スク リ ユー 1 9を所定のス ト ローク設定値分だけ前進 させる ことにより、 シリ ンダ 13内の所定量の溶融可塑化超高分子 量ポリ エチレンを高圧且つ高速にてキヤ ビティ 18内部へ射出する c 溶融可塑化超髙分子量ポ リ エチ レンがキヤ ビティ 18内部へ充塡さ れるにしたがってキヤ ビティ 18内部の樹脂圧力が上昇し、 この樹 脂圧力と背後からの押圧力との平衡により圧縮プレー ト 33は押し 戻されてキヤ ビティ容積は拡大される。 なお、 電磁リ リ ーフ弁 50 の設定圧力値は超髙分子量ポリ エチレンの成形条件に応じて、 図 面上斜線で示される上限 C kg /cm 2までの範囲内で設定できる。
(4) 冷却 · 圧縮工程
所定量の溶融可塑化超高分子量ポリ エチ レ ンをキヤ ビティ 18内 部へ射出充塡した後、 電磁切換弁 36のソ レノ ィ ド aを励磁すると ともに、 電磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値を D (k g/cm 2 )とすると、 結果として圧縮シリ ンダ 34のピス トン側は D (k g/cm 2 )となり、 ピ ス ト ンロ ッ ド 35が図上右方へ移動する ことにより圧縮プレー ト 33 を前進させてキヤ ピティ 18容積を成形品容積まで収縮させる。 な お、 電磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値は超高分子量ポリエチレンの 成形条件に応じて、 図面上斜線で示される上限 D kg /cm 2までの範 囲内で設定できる。
(5)型開き工程
キヤ ビティ 18内部の溶融可塑化超高分子量ポリェチレンが冷却 されて固化すれば、 電磁切換弁 36のソレノイ ド aの励磁を断った 状態において公知の手段で金型 10を開く。
( 6 ) ェジ ク ト工程 '
電磁切換弁 36のソ レノィ ド aを励磁してピス トンロッ ド 35が図 上右方へ移動することによ り圧縮プレー ト 33が前進させて成形品 を背後から突き出して金型 10から離型させる。 次いで、 電磁切換 弁 36のソレノィ ド aを励磁を断ってソ レノィ ド bを励磁するとと もに、 電磁リ リーフ弁 50における設定圧力値を最低値とすれば、 ピス ト ンロ ッ ド 35が図上左方へ移動することにより圧縮プレー ト
• 33を後退させて次の成形サイクルに備える。 圧縮プレー ト 33を後 退させる場合は、 電磁リ リ ーフ弁 50の圧力設定値を最低値 ^設定 する。
(第 5実施例）
第 3実施例と同じ射出成形装置 3 (第 6図） を用いた成形工程を、 第 9図に示されている成形工程シーケンス図を参照しつつ説明する。 ( 1) 型閉じ工程、 （2 ) キヤ ビティ収縮工程、 （3 ) 射出 * キヤ ビティ 拡大工程の各工程については第 4実施例と同じであるから、 説明を 省略する。 (4) 冷却 · 圧縮工程
弾性回復応力緩和時間柽過後、 電磁切換弁 36のソレノィ ド aを 励磁するとともに、 電磁リ リ 一フ弁 50の設定圧力値を最高値、 電 磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値を D ( k g/ cm 2 )とすると、 結果と して 圧縮シリ ンダ 34のピス ト ン側は D (k g/cm 2 )となり、 ピス ト ンロッ ド 35が図上右方へ移動することにより圧縮プレー ト 33を前進させ てキヤ ビティ 18容積を成形品容積まで収縮させる。 なお、 電磁リ リ ーフ弁 23の設定圧力値は超髙分子量ポリエチレンの成形条件に 応じて、 図面上斜線で示される上限 D kg / cm 2までの範囲内で設定 できる。
( 5 ) 型開き工程
第 4 実施例と同じであり、 説明を省略する。
( 6 ) ェジェク ト工程
電磁切換弁 3 6のソ レノィ ド aを励磁してピス ト ンロ ッ ド 35が図 上右方へ移動する こ とによ り圧縮プレー ト 33を前進させて成形品 を背後から突き出して金型 1 0から離型させる。 次いで、 電磁切換 弁 36のソ レノィ ド aを励磁を断ってソ レノィ ド bを励磁すると、 パイ ロ ッ トチヱ ッ ク弁 52の作用によ り ピス ト ンロ ッ ド 35が図上左 方へ移動する ことにより、 圧縮プレー ト 33を後退させて次の成形 サイクルに備える。
前述の第 2実施例乃至第 5実施例において得られる成形品も、 第 1 実施例に得られた成形品と同様に、 分子配向に起因する残留応力 は発生せず、 ク レージング、 クラ ッキング、 層状剝離等を起こさな い高品質のものであった。
また、 前述の各実施例においては、 射出成形に用いられる種種の 合成樹脂のうちでも溶融粘度が極めて高いために成形困難な合成樹 脂である超高分子量ポリエチ レンを材料榭脂と してその射出圧縮成 形方法を説明したが、 ·本発明の射出圧縮成形方法は比較^]低分子量 または溶融粘度が小さい合成樹脂の成形に適用しても、 高品質の成 形品が得られる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 前述されたような成形困難な超高分子量ポリェ チレンのみではなく 、 超高分子量ポリエチレンより も低分子量また は溶融粘度の低い熱可塑性樹脂、 例えばポリ スチレン、 ポリアミ ド、 ポリ プロピレン等にも適用でき、 高品質の成形品を得ることができ

Claims

請求の範囲
1. (a) 可動金型の背後から押圧力を付加することにより目的の成形 品容積以下に収縮させたキヤ ビティ 内部へ可塑化合成樹脂を射 出充塡し、
(b) 前記可塑化合成樹脂を射出充塡終了後、 可動金型の背後から 付加する押圧力を低下させ、
(c) 前記キヤ ビティ 内部に圧縮されて充塡された可塑化合成樹脂 の弾性回復応力によりキヤ ビティ容積を成形品容積以上に拡大 させ、
(d) 前記弾性回復応力が緩和された後、 再び前記可動金型の背後 から付加する押圧力を上昇させるこ とによ り キヤ ビティ容積を 成形品容積まで圧縮することを特徴とする射出成形圧縮方法。
2. 前記目的の成形品容積以下に収縮させたキヤ ビティ 内部に、 キ ャ ビティ 内部へ射出充塡された可塑化合成樹脂の樹脂圧力が少な く とも弾性回復応力を生ずる圧力に上昇するまで可塑化合成樹脂 を射出充塡することを特徴とする請求項 1 に記載の射出圧縮成形 方法。
3. 前記キヤ ビティ 内部へ可塑化合成樹脂を射出充塡した後、 直ち に射出圧力を低下させることを特徴とする請求項 1 または 2 に記 載の射出圧縮成形方法。
4. 前記弾性回復応力によるキヤ ビティ容積の拡大量に規制を設け ることを特徵とする請求項 1乃至 3のいずれかに記載の射出圧縮 成形方法。
5. 前記可動金型の背後から付加する押圧力の低下または上昇は、 圧油を給排するこ と によ り駆動する圧縮シリ ンダに係合された圧 縮プレー トの移動により制御されることを特徴とする請求項 1乃 至 4 のいずれかに記載の射出圧縮成形方法。
6. 前記圧縮シリ ンダへの圧油の給排は、 この圧縮シリ ンダと圧油 源との間の圧油管路上に設けられるとともに、 この圧油管路上に 設置される電磁切換弁と圧縮シリ ンダとの間に並列に配置される リ リ ーフ弁および、 チェック弁またはパイロッ トチェック弁によ り制御されること特徵とする請求項 5 に記載の射出圧縮成形方法,
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