JP2000141435A - 熱可塑性プラスチックからなるプラスチック成形体を射出成形するための方法および装置 - Google Patents
熱可塑性プラスチックからなるプラスチック成形体を射出成形するための方法および装置Info
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Abstract
をプラスチックとガスとの混合物中で正確に製造するこ
とができ、再現可能であるように、公知の射出成形法を
さらに発展させる。 【解決手段】 射出成形用金型(5)のキャビティ
(8)内への熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体
(4)との混合物の射出を可塑化/射出スクリュー
(2)の並進移動によって行ない、流体(4)を、少な
くとも一時的に可塑化/射出スクリュー(2)のスクリ
ュー区間(7)が存在する軸線方向の位置(6)でスク
リューシリンダー(3)中へ導入し、スクリューシリン
ダー(3)中への流体(4)の供給の間に過程c)によ
り流体(4)の圧力(pF)と熱可塑性プラスチック溶
融液(1)中の圧力(pS)との間の圧力差(Δp)を
十分に一定に維持する。
Description
の回転によって熱可塑性プラスチック溶融液を製造し; b)スクリューシリンダー中への流体の供給によって熱
可塑性プラスチック溶融液に流体を添加し; c)流体が添加された熱可塑性プラスチック溶融液を可
塑化/射出スクリューの回転運動の実施によって十分に
混合させ; d)熱可塑性プラスチック溶融液と流体との混合物を射
出成形用金型のキャビティ内に射出することを有する熱
可塑性プラスチックからなるプラスチック成形部材を射
出成形するための方法に関する。更に、本発明は、この
方法を実施するための装置に関する。
チック成形部材を製造するためには、ガス内圧法が公知
である。この方法は、例えばドイツ特許出願公開第37
34164号公報A1に記載されている。この方法の場
合には、最初に溶融液は、射出成形用金型のキャビティ
内に射出され、引続き窒素ガスが注入される。このガス
は、溶融液の内部に空隙を形成させ;ガス圧は、溶融液
を冷却の間、キャビティ壁面に向かって圧縮し、したが
って冷却に不可避的な容量の収縮を補償させることがで
き、成形部材の表面は、陥没個所を有していない。
G)の製造のために発泡剤の使用を目的としている。こ
の場合には、密度は外側から内側に向かって減少する。
この方法の場合、熱可塑性プラスチック溶融液の発泡剤
は、可塑化ユニットの領域内で混合される。射出温度
は、使用される発泡剤の所謂開始温度に依存して定めら
れる。それというのも、発泡剤の発泡は、金型キャビテ
ィ内で初めて行なわれることが望ましいからである。
法は、ドイツ特許第3020122号明細書C2の記載
から公知である。この場合には、ガスは直接にスクリュ
ーシリンダー中に注入され、その中でプラスチック溶融
液と混合される。次に、プラスチック溶融液とガスとの
混合物は、金型キャビティ内に射出される。記載された
ドイツ特許明細書には、このために特殊な溶融液貯蔵容
器を備えた可塑化スクリューが開示されている。この場
合には、スクリュー中での最も僅かな材料圧力の点に適
合させるために、ガスの量を定量供給し、ガスの導入の
時点を正確に制御することが必要とされる。記載された
ドイツ特許明細書には、このために2個の接続された定
時継電器を備えた回路装置が開示されている。
場合の欠点は、一般に特別仕様として製造されなければ
ならない軸線方向に固定されたスクリューが使用される
ことにある。
書C2に記載の方法は、殊に大型の発泡された成形部
材、例えば板を正確に製造するためには、安全な生産で
十分に作業を行なうものではないという欠点を有してい
る。
は、生産の安全性を高め、また、大型の成型部材をプラ
スチックとガスとの混合物中で正確に製造することがで
き、再現可能であるように、前記の公知の射出成形法を
さらに発展させることにある。更に、この方法および所
属する装置は、常用の射出成形機を言うに値する程の改
造費用なしに使用することができることを可能にするは
ずである。
解決は、射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内へ
の熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体(4)との
混合物の射出を可塑化/射出スクリュー(2)の並進移
動によって行ない、流体(4)を、少なくとも一時的に
可塑化/射出スクリュー(2)のスクリュー区間(7)
が存在する軸線方向の位置(6)でスクリューシリンダ
ー(3)中へ導入し、スクリューシリンダー(3)中へ
の流体(4)の供給の間に流体(4)の圧力(pF)と
熱可塑性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)と
の間の圧力差(Δp)を十分に一定に維持するか、或い
はスクリューシリンダー中への流体(4)の供給の間に
流体の容量定量供給および/または容量制御を行なう
か、或いはスクリューシリンダー(3)中への流体
(4)の供給の間に流体(4)の圧力(pF)と熱可塑
性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)との間の
圧力差(Δp)を十分に一定に維持し、その際に望まし
い圧力差(Δp)の維持のために流体の容量定量供給お
よび/または容量制御を行なうことによって特徴付けら
れる。
望ましい稠度を正確に維持することができる程度に、プ
ラスチック溶融液中への流体、殊にガスの混入に影響を
及ぼすことが達成される。これは、意外なことに、高い
流体圧力と低い溶融液圧力との間の正確な圧力差、例え
ば20バールを維持することが、望ましい溶融液−ガス
混合物の形成に安定して影響を及ぼすことが判明したこ
とから明らかである。
性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)を少なく
とも流体(4)の供給の間に低い水準に維持することが
設けられている。これは、溶融液−ガス混合物の望まし
い稠度の形成を有利なものにする。圧力低下の基準の大
きさは、射出成形の際にスクリュー領域内に存在する通
常の圧力である。特に、この圧力は、本発明によれば、
50%だけ低下する。このために、当業者に公知の通常
の射出成形パラメーター(例えば、可塑化の際のスクリ
ューの回転速度)は、相応して影響を及ぼされる。
用金型(5)のキャビティ(8)内への熱可塑性プラス
チック溶融液(1)と流体(4)との混合物の射出の間
にも他の流体(4)を供給することが設けられていても
よい。
(7)の領域内に流体(4)が供給される多重帯域スク
リューを可塑化/射出スクリュー(2)として使用する
場合に、特に有利に運転させることができる。特に好適
な多重帯域スクリューは、入口帯域、圧縮帯域、定量供
給帯域、脱圧縮帯域、他の圧縮帯域および発射帯域を有
する六帯域スクリューである。
下は、好ましくは多重帯域スクリューを使用することに
よって行なうこともでき、この場合多重帯域スクリュー
の脱圧縮帯域は、ガスの供給個所が存在する領域内にあ
ることができる。
ビティ(8)の容積を変えるために移動可能な要素を有
する射出成形用金型(5)、即ち呼吸型金型(ein atme
ndesWerkzeug)と関連して使用されることができる。更
に、型押過程を実施する射出成形用金型(5)が適して
おり、即ち型押金型が使用されることが設けられていて
もよい。呼吸する心材および型押金型は、好ましくは組
み合わされて使用されてもよい。好ましくは、射出は、
キャビティ間の間隙が特に0mmである射出成形用金型
のキャビティの初期容積の場合に開始され、この場合キ
ャビティ容積は、射出の間に増大され、型押過程の実施
によって射出の終結に向かって再び減少される。
泡に影響を及ぼすために、少なくとも一時的に射出成形
用金型(5)のキャビティ(8)内への熱可塑性プラス
チック溶融液(1)と流体(4)との混合物の射出の間
にキャビティ(8)内に逆圧を形成させ、維持すること
が設けられている。この逆圧は、設定された時間的プロ
フィールにより制御されてもよいし、調節されてもよ
い。
チックからなるプラスチック成形部材を射出成形するた
めの装置は、次の要素:− 熱可塑性プラスチック溶融
液(1)を製造するためのスクリューシリンダー(3)
およびその中に存在する、回転運動可能ならびに並進運
動可能な可塑化/射出スクリュー(2)および− スク
リューシリンダー(3)の軸線方向の射出位置(6)で
流体(4)を射出するための手段(11)を有してい
る。
とも一時的に可塑化/射出スクリュー(2)のスクリュ
ー区間(7)が存在するスクリューシリンダー(3)の
軸線方向の位置(6)に配置されており、スクリューシ
リンダー(3)内の熱可塑性プラスチック溶融液中の圧
力(pS)を測定するための手段(12)および流体
(4)の圧力(pF)を測定するための手段(13)な
らびに流体(4)の圧力(pF)と熱可塑性プラスチッ
ク溶融液(1)中の圧力(pS)との間の圧力差(Δp
=pF−pS)を測定するための手段(14)および/ま
たは溶融液中に供給された流体(4)の容量を測定およ
び/または定量供給するための手段が備えられているこ
とが設けられている。
形パラメーターを流体(4)の圧力(pF)と熱可塑性
プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)との間の圧
力差(Δp)が少なくとも或る程度の時間間隔に亘って
十分に一定のままであるように制御することができる、
射出成形機を制御するための制御手段(15)が備えら
れていることが設けられている。また、このためには、
さらに圧力に影響を及ぼすために当業者に周知である、
制御もしくは調節のための射出成形パラメーター、即ち
スクリューの回転数および軸線方向の射出力ならびにス
クリューの射出速度が当てはまり、他方で、勿論、流体
圧力(ガス圧力)それ自体も当てはまる。
明する。
ができる。スクリューシリンダー3には、可塑化/射出
スクリューが回転可能および軸線方向に移動可能である
ように配置されている。熱可塑性プラスチック溶融液1
の製造の目的のために、スクリュー2は、最初に軸線方
向の運動なしにスクリューシリンダー3中で回転する。
る。ガスは、圧縮機9に供給され、望ましい圧力にもた
らされる。ガスは、圧縮機9から導管を介して、スクリ
ューシリンダー3に取り付けられている射出ノズル11
に到達する。注入されるガスの容量を調節することがで
きる容量制御装置は図示されていない。ガス4は、ノズ
ル11によって制御され、スクリューシリンダー3中、
ひいてはプラスチック溶融液1中に注入される。これ
は、勿論、ガス圧pFが溶融液中の圧力pSよりも高い、
即ち圧力差 Δp=pF−pS がプラスでなければならない場合にのみ成功する。
介して、少なくとも一時的に、即ち溶融液の可塑化の間
にスクリュー2のスクリュー区間7が存在する軸線方向
の位置6で行なわれることである。
合物が生産されている場合には、混合物は、射出成形機
5のキャビティ8内に射出されてもよく、例えばこれは
図2に見ることができる。この場合には、ガス4をノズ
ル11を介してスクリューシリンダー3中にさらに添加
することができるが、しかし、不要なことである。
差Δpが少なくとも例えば2バールであることができる
所定の許容範囲内で十分に一定のままであることが配慮
されている。
Sを測定するための圧力センサー12、ガス圧pFを測定
するためのマノメーター13ならびに圧力差Δp=pF
−p Sを測定するための差分画像装置(Differenzbilde
r)14が装備されている。測定された圧力差は、射出
成形機の制御装置15に導入され、この制御装置は、プ
ログラムにより前記値が所定の許容バンド内に留まるよ
うに配慮することができる。関与の可能性として、当業
者に周知の射出成形パラメーター、例えばスクリューの
回転数および溶融液の射出の際の軸線方向の力が使用さ
れる。射出力の減少は、溶融液圧力を減少させ、その上
で関与の可能性があることは、明らかなことである。他
方で、望ましい圧力差Δpを維持するために、ガス圧p
Fは相応して調節されてもよい。
体、即ち溶融液が添加されてもよい。
ック−ガス混合物から得られ、陥没個所を全く有しない
ことが達成される。それによって、殊に大型の発泡され
たプラスチック板は、処理にとって安全で安価に得るこ
とができる。
な方法で改造することができる。
物またはプラスチック−液体混合物の早期の発泡を回避
させるために、キャビティ内での混合物の射出前に逆圧
を形成させることができ、この逆圧により初めて徐々に
混合物の侵入はなくなり、それによってガスクッション
は溶融液の流れの前面に対向することになる。それによ
って、発泡は制御されることができるし、調節されるこ
とができる。
出成形機を示す略図。
の混合物の射出の間の後の処理段階を示す略図。
スクリュー、 3 スクリューシリンダー、 4 流
体、 5 射出成形用金型、 6 スクリューシリンダ
ー3中の軸線方向の射出位置、 7 可塑化/射出スク
リュー2のスクリュー区間、 8 射出成形用金型のキ
ャビティ、 9 圧縮機、 10 貯蔵容器、 11
射出ノズル、 12 溶融液中の圧力pSを測定するた
めの手段、13 流体の圧力pFを測定するための手
段、 14 圧力差Δp=pF−pSを測定するための手
段、 15 射出成形機の制御手段、 pS 熱可塑性
プラスチック溶融液1中の圧力、 pF 流体4の圧
力、 Δp 圧力差=pF−pS
Claims (15)
- 【請求項1】 a)スクリューシリンダー(3)中の可
塑化/射出スクリュー(2)の回転によって熱可塑性プ
ラスチック溶融液(1)を製造し; b)スクリューシリンダー(3)中への流体(4)の供
給によって熱可塑性プラスチック溶融液(1)に流体
(4)を添加し; c)流体(4)が添加された熱可塑性プラスチック溶融
液(1)を可塑化/射出スクリュー(2)の回転運動の
実施によって十分に混合させ; d)熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体(4)と
の混合物を射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内
に射出する工程を有する熱可塑性プラスチックからなる
プラスチック成形体を射出成形する方法において、 射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内への熱可塑
性プラスチック溶融液(1)と流体(4)との混合物の
射出を可塑化/射出スクリュー(2)の並進移動によっ
て行ない、 流体(4)を、少なくとも一時的に可塑化/射出スクリ
ュー(2)のスクリュー区間(7)が存在する軸線方向
の位置(6)でスクリューシリンダー(3)中へ導入
し、 工程c)によるスクリューシリンダー(3)中への流体
(4)の供給の間に、流体(4)の圧力(pF)と熱可
塑性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)との圧
力差(Δp)を十分に一定に維持することを特徴とす
る、熱可塑性プラスチックからなるプラスチック成形体
を射出成形する方法。 - 【請求項2】 a)スクリューシリンダー(3)中の可
塑化/射出スクリュー(2)の回転によって熱可塑性プ
ラスチック溶融液(1)を製造し; b)スクリューシリンダー(3)中への流体(4)の供
給によって熱可塑性プラスチック溶融液(1)に流体
(4)を添加し; c)流体(4)が添加された熱可塑性プラスチック溶融
液(1)を可塑化/射出スクリュー(2)の回転運動の
実施によって十分に混合させ; d)熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体(4)と
の混合物を射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内
に射出する工程を有する熱可塑性プラスチックからなる
プラスチック成形体を射出成形する方法において、 射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内への熱可塑
性プラスチック溶融液(1)と流体(4)との混合物の
射出を可塑化/射出スクリュー(2)の並進移動によっ
て行ない、 流体(4)を、少なくとも一時的に可塑化/射出スクリ
ュー(2)のスクリュー区間(7)が存在する軸線方向
の位置(6)でスクリューシリンダー(3)中へ導入
し、 工程c)によるスクリューシリンダー(3)中への流体
(4)の供給の間に、供給される流体の容量定量供給お
よび/または容量制御を行なうことを特徴とする、熱可
塑性プラスチックからなるプラスチック成形部材を射出
成形する方法。 - 【請求項3】 a)スクリューシリンダー(3)中の可
塑化/射出スクリュー(2)の回転によって熱可塑性プ
ラスチック溶融液(1)を製造し; b)スクリューシリンダー(3)中への流体(4)の供
給によって熱可塑性プラスチック溶融液(1)に流体
(4)を添加し; c)流体(4)が添加された熱可塑性プラスチック溶融
液(1)を可塑化/射出スクリュー(2)の回転運動の
実施によって十分に混合させ; d)熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体(4)と
の混合物を射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内
に射出する工程を有する熱可塑性プラスチックからなる
プラスチック成形体を射出成形する方法において、 射出成形用金型(5)のキャビティ(8)内への熱可塑
性プラスチック溶融液(1)と流体(4)との混合物の
射出を可塑化/射出スクリュー(2)の並進移動によっ
て行ない、 流体(4)を、少なくとも一時的に可塑化/射出スクリ
ュー(2)のスクリュー区間(7)が存在する軸線方向
の位置(6)でスクリューシリンダー(3)中へ導入
し、 工程c)によるスクリューシリンダー(3)中への流体
(4)の供給の間に、流体(4)の圧力(pF)と熱可
塑性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)との圧
力差(Δp)を十分に一定に維持し、望ましい圧力差
(Δp)の維持のために供給される流体の容量定量供給
および/または容量制御を行なうことを特徴とする、熱
可塑性プラスチックからなるプラスチック成形体を射出
成形する方法。 - 【請求項4】 熱可塑性プラスチック溶融液(1)中の
圧力(pS)を少なくとも流体(4)の供給の間に低い
水準に維持することを特徴とする、請求項1から3まで
のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 射出成形用金型(5)のキャビティ
(8)内への熱可塑性プラスチック溶融液(1)と流体
(4)との混合物の射出の間にも請求項1、2または3
に記載の工程d)によりさらに流体(4)を供給するこ
とを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項に
記載の方法。 - 【請求項6】 可塑化/射出スクリュー(2)として多
重帯域スクリューを使用し、スクリュー区間(7)の領
域内に流体(4)を供給することを特徴とする、請求項
1から5までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 多重帯域スクリューが六帯域スクリュー
であり、これは入口帯域、圧縮帯域、定量供給帯域、脱
圧縮帯域、他の圧縮帯域および発射帯域を有することを
特徴とする、請求項6記載の方法。 - 【請求項8】 射出成形用金型(5)が射出成形用金型
(5)のキャビティ(8)内の容積を変えるために移動
可能な要素を有していること(呼吸型金型)を特徴とす
る、請求項1から7までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項9】 射出成形用金型(5)が型押工程を実施
するのに適していること(型押金型)を特徴とする、請
求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項10】 射出工程を射出成形用金型のキャビテ
ィの初期容積の際に開始し、次に射出成形用金型のキャ
ビティ容積を射出の間増大させ、射出の終結に向かって
射出成形用金型のキャビティ容積を型押工程の実施によ
って再び減少させることを特徴とする、請求項8または
9に記載の方法。 - 【請求項11】 少なくとも一時的に射出成形用金型
(5)のキャビティ(8)内への熱可塑性プラスチック
溶融液(1)と流体(4)との混合物の射出の間に請求
項1、2または3に記載の工程d)によりキャビティ
(8)内に逆圧を形成させ、維持することを特徴とす
る、請求項1から8までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項12】 逆圧を設定可能な時間的プロフィール
により制御するかまたは調節することを特徴とする、請
求項11記載の方法。 - 【請求項13】 熱可塑性プラスチック溶融液(1)を
製造するためのスクリューシリンダー(3)およびその
中に存在する、回転運動可能ならびに並進運動可能な可
塑化/射出スクリュー(2);スクリューシリンダー
(3)の軸線方向の射出位置(6)で流体(4)を射出
するための手段(11)を有する、請求項1から12ま
でのいずれか1項に記載の方法を実施するための熱可塑
性プラスチックからなるプラスチック成形体を射出成形
するための装置において、 手段(11)が、少なくとも一時的に可塑化/射出スク
リュー(2)のスクリュー区間(7)が存在するスクリ
ューシリンダー(3)の軸線方向の位置(6)に配置さ
れており、 スクリューシリンダー(3)内の熱可塑性プラスチック
溶融液(1)中の圧力(pS)を測定するための手段
(12)および流体(4)の圧力(pF)を測定するた
めの手段(13)ならびに流体(4)の圧力(pF)と
熱可塑性プラスチック溶融液(1)中の圧力(pS)と
の間の圧力差(Δp=pF−pS)を測定するための手段
(14)が設けられていることを特徴とする、請求項1
から12までのいずれか1項に記載の方法を実施するた
めの熱可塑性プラスチックからなるプラスチック成形部
材を射出成形するための装置。 - 【請求項14】 選択された射出成形パラメーターを、
流体(4)の圧力(pF)と熱可塑性プラスチック溶融
液(1)中の圧力(pS)との間の圧力差(Δp)が少
なくとも一定時間間隔に亘って十分に維持されるように
制御することができる、射出成形機を制御するための制
御手段(15)が設けられていることを特徴とする、請
求項13記載の装置。 - 【請求項15】 熱可塑性プラスチック溶融液(1)を
製造するためのスクリューシリンダー(3)およびその
中に存在する、回転運動可能ならびに並進運動可能な可
塑化/射出スクリュー(2);スクリューシリンダー
(3)の軸線方向の射出位置(6)で流体(4)を射出
するための手段(11)を有する、請求項1から12ま
でのいずれか1項に記載の方法を実施するための熱可塑
性プラスチックからなるプラスチック成形体を射出成形
するための装置において、 手段(11)が、少なくとも一時的に可塑化/射出スク
リュー(2)のスクリュー区間(7)が存在するスクリ
ューシリンダー(3)の軸線方向の位置(6)に配置さ
れており、 溶融液中に供給された流体(4)の容量を測定および/
または定量供給するための手段が設けられていることを
特徴とする、熱可塑性プラスチックからなるプラスチッ
ク成形体を射出成形するための装置。
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