JP2001232656A - 少なくとも1個の空隙を有する成形体の射出成形方法、及びこれを行うための装置 - Google Patents
少なくとも1個の空隙を有する成形体の射出成形方法、及びこれを行うための装置Info
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Abstract
得られる成形体の品質に悪影響を及ぼすことのない射出
成形方法およびこのための装置を得る。 【解決手段】 プラスチック溶融体によるキャビティ
(5)の充填を、キャビティにプラスチック溶融体を完
全に充填せずにより行い、溶融体状のプラスチック材料
に熱容量の大きな流体を噴射してキャビティ(5)の表
面を完全に被覆することを特徴とする方法熱可塑性プラ
スチック材料から少なくとも1個の空隙(1)を有する
成形体(2)を射出成形する方法、およびこの方法を行
うために用いられる、成形体(2)の空隙(1)に存在
する流体の除去手段(13)を有し、この流体として熱
容量の大きな流体を用いることを特徴とする装置を提供
する。
Description
て、噴射装置から熱可塑性プラスチック材料を溶融体状
で噴射し、 b)未だ溶融体状のプラスチック材料に流体を噴射し、
これによりキャビティ壁部にプラスチック材料を押付
け、 c)このプラスチック材料を、自己保持性の成形体が形
成されるまで冷却し、 d)射出成形金型のキャビティから成形体を離型する、 各工程を含む、熱可塑性プラスチック材料から少なくと
も1個の空隙を有する成形体を射出成形する方法に関す
る。
から少なくとも1個の空隙を有する成形体を射出成形す
る装置に関する。
がガス内圧法として公知であり、広く使用されている。
この様な方法は例えば米国特許第4101617号明細
書により公知である。この方法では、溶融体状のプラス
チック溶融体に、加圧流体を導入する。これにより、溶
融体内部に施された圧力が溶融体を射出成形金型のキャ
ビティ壁部に押しつける。冷却による容量収縮により生
ずる「ひけ」が減少するものである。
一般には窒素ガスが使用される。このように不活性ガス
を用いることにより、加熱した溶融体において化学反応
が生じないという利点が得られるが、製造段階での窒素
ガスが高価につくという欠点を有する。更に、この射出
成形装置では、容器から窒素ガスを供給するか、または
分子フィルターを用い、ガスを現場で−大量のガスを供
給して−製造するかのいずれかを行わなければならな
い。
従って、得られる成形体をできる限り高品質とすると共
に、更に射出成形サイクルを短時間化することが要求さ
れている。サイクルを短時間化するために、種々の装置
が用いられている。
報には、溶融体へのガス注入の後、ガスを、噴射部材か
ら離れた位置で再度抜き出し、次いで得られた空隙を通
してガスを循環させる方法が開示されている。このガス
循環においては、冷却装置が不可欠である。これによ
り、閉鎖された循環路に冷却ガスが給送されるため、溶
融体の冷却処理がより迅速に行われる。
号では、溶融体への噴射に冷却ガスが用いられる。この
場合には、特に使用するガスが−160℃まで冷却され
る。この方法では、プラスチック材料をなるべく早く冷
却する必要があり、射出成形金型への溶融体の噴射から
離型までの時間が短縮される。
して、高価な窒素が必要であるばかりではなく、ガスの
熱容量が小さいことにより、いかなる措置を講じても冷
却効果が低いままであるという不都合を有する。更に、
これとは別に、溶融体とガスとの著しい粘度差により成
形体表面の所々にフローマークが生じ、これが得られる
成形体の品質に悪影響を及ぼすという問題点がある。
あり、その課題は、上述の不都合点を有さず、更に発展
した射出成形方法を提供することにある。この方法およ
びこれを行うための装置では、高価な窒素が必要とされ
ない。また、冷却時間の短縮を行い、これにより射出成
形工程が顕著に短縮された方法および装置を得るもので
ある。更に、本発明では射出成形金型で可能な限り均一
な溶融体の流動経路が確保されるため、切り替えマーク
(Umschaltmarkierungen)が大幅に減少される。
め、本発明は、上述の工程a)により、プラスチック溶
融体によるキャビティ(5)の充填を、キャビティにプ
ラスチック溶融体を完全に充填せず、好ましくはキャビ
ティ容量に対して最大80%まで充填することにより行
い、前記工程b)において、未だ溶融体状のプラスチッ
ク材料に噴射される流体として、熱容量の大きな流体を
使用し、溶融状態のプラスチック材料にまず流体を噴射
することにより、キャビティ(5)の表面を完全に被覆
することを特徴とする方法を提供するものである。
噴射される流体として、熱容量の大きな流体を使用し、
これがキャビティの部分的充填と関連して、主にプラス
チック材料の使用が効率化を計ることである。キャビテ
ィの溶融体による部分的充填と、熱容量の大きな流体の
使用とを組み合わせることにより、冷却工程が迅速化さ
れるため、射出成形サイクルのサイクル時間が顕著に短
縮される。しかるに、上記特徴を有する本発明の方法に
よれば、ガス内圧法により発生、観察されるフローマー
クをほとんど有さないという効果が得られる。これは、
流体状の溶融体粘度が、噴射される大熱容量の流体の粘
度に匹敵することに起因する。
の間に、未だ溶融体状のプラスチック材料の一部を、キ
ャビティ(5)から、離型可能な副キャビティ(8)中
に排除する。プラスチック材料の、キャビティ(5)か
ら副キャビティ(8)への流動は、予めなされた時間的
設定により開閉する弁部材(9)により制御されるのが
好ましい。これにより、主キャビティから副キャビティ
までの溶融体のオーバーフローに適切な影響が与えられ
る。
て、軸部(11)を経て、キャビティ(5)内に噴射さ
れるか、または噴射ノズル(10)により直接キャビテ
ィ(5)に噴射される。
ティ(5)内に存在するプラスチック材料の一部を、噴
射流体によりキャビティ(5)から噴射装置(3)の方
向に取り出せることが有効である。
(5)に噴射する前に、ガスを導入して周囲の圧力より
も高い圧力をもたらすと、溶融体の流動状態を更に向上
させること、または流動状態を制御することができる。
この場合、ガス圧を上記工程b)の間に徐々に低下させ
ることが可能である。ガス圧の低下は、流体の噴射圧の
上昇などに依存して制御または調整される。
は、流体の噴射の後、及びプラスチックの冷却の前また
は間に、流体によりプラスチックに形成された空隙
(1)に更に加圧ガスを導入する。
プラスチック材料中に噴射する以前の流体の温度調整を
行う。この場合、特に、流体を所定温度に冷却すること
が一般的である。この場合0℃から20℃、好ましくは
4℃から15℃の温度範囲とすることが特に好ましい。
更に、例えば衝撃性冷却により悪影響を受ける材料の場
合には、この流体を所定温度範囲に暖めることも必要で
ある。この様な場合、温度範囲を20℃〜150℃、特
に40℃〜100℃とすることが極めて好ましい。
は射出成形装置中にあるもの)を除去することも重要で
ある。これについて、本発明における種々の可能性を示
す。
下の処理工程を設けてもよい。
流体がプラスチック材料に噴射される通路に沿って押込
み、流体を成形体(2)の空隙(1)から、少なくとも
一カ所の放出部位(12)で放出する。この放出部位
(12)は流体の導入部位から離れた位置に設ける。
溶融体流動経路の範囲内に配置されているのが好まし
い。
を設けてもよい。c”)加圧ガス、好ましくは加圧空気
を、流体をプラスチック材料に対して噴射する位置から
離れたガス導入部位で押込み、流体をプラスチック材料
に対して噴射する位置で、成形体(2)の空隙(1)か
ら放出する。
引することも可能である。この場合、以下の処理工程を
設ける。
(1)から吸引するために、流動的に、流体で充填され
た空隙(1)と結合する位置で減圧を行う。
圧されるという利点が得られる。
の硬化の間の、媒体圧力を制御または調整することによ
り、成形体形成工程に好ましい影響が与えられる。従っ
て、上記工程b)および/またはc)の間に、プラスチ
ック溶融体中にもたらされた流体に上述の時間分布によ
り調整または制御された圧力付加が行われる利点が得ら
れる。圧力分布はパルス状の上昇勾配または下降勾配を
有する過程により調整または制御される。この場合、設
定された所定の圧力値に対して、好ましくはサイン(正
弦)状に圧力が推移することが特に好ましい。第一の時
間相の圧力を、第一の(好ましくは一定の)圧力水準
に、この後の第二の時間相における圧力を、第二の(好
ましくは一定の)圧力水準に調整または制御し、この第
一の圧力水準を第二の圧力水準よりも低くするように設
定することも可能である。
が重要である。
装置は、噴射装置(3)、溶融体状プラスチック材料を
キャビティ(5)に導入する際に用いられる溶融体流動
経路(4)を備えたキャビティ(5)を有する射出成形
金型(6)、および流体噴射手段(10)、を有する。
(1)に存在する流体の除去手段(13)、好ましくは
吸引手段を有し、この流体が熱容量の大きな流体である
という特徴を有する。
放出するために用いられるノズルであるのが好ましい。
或いは、この手段が減圧状態を得るための装置であり、
流体噴出手段(10)に連結されていてもよい。
合、射出成形金型(6)のキャビティ(5)中に流体
(W)またはガス(G)のいずれも吹き込み可能である
という装置技術における利点を生ずる。この噴射素子
は、使用媒体を他の種類の媒体とする、切り替え可能性
も有するものである。
る。
置を示す。この装置により、慣用の方法でプラスチック
溶融体を得、射出成形金型6に噴出するものである。金
型6はキャビティ壁部7を具備するキャビティ5を有す
るものである。これにより、プラスチック溶融体は溶融
体流動経路4に沿って、噴射装置3から金型6に噴出さ
れる。
するため、得られた成形体は軽く材料の使用量も少量と
され、更にキャビティ5での溶融体の冷却の間に、部材
をキャビティ壁部に押しつけることが可能である。この
ため、得られた成形体2は、非常に優れた表面品質を有
する。
/または流体の導入の間に、溶融体の一部がオーバーフ
ローキャビティ8に溢れ出る。この溢出は、弁部材9に
より制御または調整される。
れる。流体は図示されているように、溶融体流動経路4
に沿ってキャビティ5の方向に拡散する。
きな流体が使用される。これによりサイクル時間を顕著
に短縮することが可能であり、流体がプラスチック溶融
体から大量の熱を奪うことが可能となる。従ってプラス
チック溶融体は短時間に硬化し、このため離型工程を、
公知方法の場合に比較して早期に行うことできる。
的に、好ましくは容量の80%以下充填する。次いで流
体、好ましくは水を噴射する。流体の温度調節、特に4
℃〜15℃の間に冷却することにより、プラスチック溶
融体が非常に迅速に硬化可能とされる。この場合、自己
保持性が得られるまでプラスチック材料が冷却される。
4に沿った流体の導入の様子が描かれている。射出成形
金型の範囲の詳細な形態については、図2および3おい
て記載する。
ティ5の軸部11に放出される。この溶融体は、既に上
述したように、主キャビティ5から副キャビティ8への
流動経路を、オーバーフローを調節する弁部材9を介し
て流れる。少なくとも部分的に硬化した後、空隙1に充
填されている流体を再度除去しなければならない。この
ため、流体10用の噴射ノズルに加圧空気を導入する。
流体が導入されると、空隙1はキャビティ5上を副キャ
ビティに向かって伸長する。オーバーフローキャビティ
8の範囲、すなわち流体放出部位12に放出ノズル13
を配置する。ノズル10による加圧空気噴射により、空
隙から全流体を再度放出することが可能である。流体は
放出ノズル13から放出される。この場合、補助的方法
として、放出ノズル13を減圧してもよい。
に記載されているように流体の放出を行うことが可能で
ある。
流体(水)Wまたは加圧空気(ガス)Gのいずれかが噴
射される場合の、装置において特に好ましい実施の形態
を示す。図4では流体と気体用の噴射ノズル10が、金
型キャビティ内の噴射装置3の溶融体流動経路4の範囲
まで延びている。もちろん、液体および気体用の噴射素
子14を、対応のノズルから液体またはガスが金型のキ
ャビティに直接噴射されるように組み合わせて配置して
もよい。
ことも有効である。例えば、複数のプラスチック成分か
ら成る成形体を射出成形により得る場合(2-K-法)に
もこの方法を好ましく用いることができる。
し、二媒体の放出を行い、圧力制御によりこれらを相互
に融合させることも可能である。この技術自体は公知の
ものである。
体を給送する分配用ノズルで流体の導入を行うことも可
能である。
である。
形金型の略断面図である。
Claims (29)
- 【請求項1】 a)射出成形金型(6)のキャビティ
(5)の溶融体流動経路(4)に沿って、噴射装置
(3)から熱可塑性プラスチック材料を噴射し、b)未
だ溶融体状のプラスチック材料に流体を噴射し、これに
よりキャビティ (5)の壁部(7)にプラスチック材料を押付け、 c)このプラスチック材料を、自己保持性の成形体が形
成されるまで冷却し、 d)射出成形金型(6)のキャビティ(5)から成形体
(2)を離型する各工程を含む、熱可塑性プラスチック
材料から少なくとも1個の空隙(1)を有する成形体
(2)を射出成形する方法において、 前記工程a)におけるプラスチック溶融体によるキャビ
ティ(5)の充填を、キャビティにプラスチック溶融体
を完全に充填せず、好ましくはキャビティ容量に対して
最大80%まで充填することにより行い、 前記工程b)において、未だ溶融体状のプラスチック材
料に噴射される流体として、熱容量の大きな流体を使用
し、 溶融状態のプラスチック材料にまず流体を噴射すること
により、キャビティ(5)の表面を完全に被覆すること
を特徴とする方法。 - 【請求項2】 請求項1に記載の上記製造工程b)の間
に、未だ溶融体状のプラスチック材料の一部を、キャビ
ティ(5)から、離型可能な副キャビティ(8)中に排
除することを特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 プラスチック材料の、キャビティ(5)
から副キャビティ(8)への流動が、時間的設定に従っ
て開閉する弁部材(9)により制御されることを特徴と
する請求項2に記載の方法。 - 【請求項4】 流体が、溶融体流動経路(4)に沿っ
て、軸部(11)を経て、キャビティ(5)内に噴射さ
れることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の
方法。 - 【請求項5】 流体を噴射ノズル(10)からキャビテ
ィ(5)に直接噴射することを特徴とする請求項1〜3
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項6】 請求項1に記載の工程b)の間に、キャ
ビティ(5)内に存在するプラスチック材料の一部を、
噴射流体によりキャビティ(5)から噴射装置(3)の
方向に取り出すことを特徴とする請求項5に記載の方
法。 - 【請求項7】 請求項1に記載の工程a)における熱可
塑性プラスチック溶融体のキャビティ(5)への噴射前
に、ガスを導入して周囲の圧力よりも高い圧力をもたら
すことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の方
法。 - 【請求項8】 請求項1に記載の工程b)におけるガス
圧を除々に低下させることを特徴とする請求項7に記載
の方法。 - 【請求項9】 ガス圧の低下を、請求項1に記載の工程
b)の間の流体噴射圧の上昇に依存して制御または調整
することを特徴とする請求項8に記載の方法。 - 【請求項10】 請求項1に記載の工程b)の後かつ工
程c)の前に、更なる加圧ガスを、流体により形成され
た空隙(1)に導入することを特徴とする請求項1〜9
のいずれかに記載の方法。 - 【請求項11】 請求項1に記載の工程a)の後に、未
だ溶融状態のプラスチック材料に対する噴射前の流体の
温度制御を行うことを特徴とする請求項1〜10のいず
れかに記載の方法。 - 【請求項12】 流体を所定温度範囲に冷却することを
特徴とする請求項11に記載の方法。 - 【請求項13】 所定温度範囲が0℃から20℃、好ま
しくは4℃から15℃の範囲である請求項12に記載の
方法。 - 【請求項14】 所定温度範囲が20℃から150℃、
好ましくは40℃から100℃の範囲である請求項12
に記載の方法。 - 【請求項15】 以下の工程c’)、すなわち c')加圧ガス、好ましくは加圧空気を、流体がプラス
チック材料に噴射される通路に沿って押込み、流体を成
形体(2)の空隙(1)から少なくとも一カ所の放出部
位(12)で放出し、放出部位(12)が流体の導入部
位から離れた位置に設けられていることを特徴とする工
程、を請求項1に記載の工程c)の後で、かつ工程d)
の前に行うことを特徴とする請求項1〜14のいずれか
に記載の方法。 - 【請求項16】 放出部位(12)が、プラスチック材
料の溶融体流動経路内に配置されていることを特徴とす
る請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 以下の工程c”)、すなわち c”)加圧ガス、好ましくは加圧空気を、流体をプラス
チック材料に対して噴射する位置から離れたガス導入部
位で押込み、流体をプラスチック材料に対して噴射する
位置により、成形体(2)の空隙(1)から流体を放出
する工程、 を請求項1に記載の工程c)の後で、かつ工程d)の前
に行うことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項18】 以下の工程c”’)、すなわち c”’)空隙(1)に存在する流体を空隙(1)から吸
引するために、流動的に、流体で充填された空隙(1)
と結合する位置で減圧を行う工程、 を請求項1に記載の工程c)の後で、かつ工程d)の前
に行うことを特徴とする請求項1〜14のいずれかに記
載の方法。 - 【請求項19】 流体噴射ノズル(10)が減圧されて
いることを特徴とする請求項18に記載の方法。 - 【請求項20】 所定時間分布により調整または制御す
ることにより、プラスチック溶融体に対して導入した液
体を、請求項1に記載の工程b)および/またはc)の
間に加圧することを特徴とする請求項1〜19のいずれ
かに記載の方法。 - 【請求項21】 圧力をパルス状の上昇勾配または下降
勾配を有して分布するように調整または制御することを
特徴とする請求項20に記載の方法。 - 【請求項22】 設定された所定の圧力値に対して、好
ましくはサイン(正弦)状に圧力が推移することを特徴
とする請求湖21に記載の方法。 - 【請求項23】 第一の時間相における圧力を、第一
の、好ましくは一定の水準に、この後の第二の時間相に
おける圧力を、第二の、好ましくは一定の水準に調整ま
たは制御し、第一の圧力水準が第二の圧力水準よりも低
いことを特徴とする請求項22に記載の方法。 - 【請求項24】 流体として水を使用することを特徴と
する請求項1〜23のいずれかに記載の方法。 - 【請求項25】 流体として油を使用することを特徴と
する請求項1〜23のいずれかに記載の方法。 - 【請求項26】 噴射装置(3)、溶融体状プラスチッ
ク材料をキャビティ(5)に導入する際に用いられる溶
融体流動経路(4)を備えたキャビティ(5)を有する
射出成形金型(6)、および流体噴射手段(10)、を
有する請求項1〜24のいずれかに記載の方法を行うた
めに使用される、熱可塑性プラスチック材料から少なく
とも1個の空隙(1)を有する成形体(2)を射出成形
する装置であって、 成形体(2)の空隙(1)に存在する流体の除去手段
(13)、好ましくは吸引手段を有し、この流体が熱容
量の大きな流体であることを特徴とする装置。 - 【請求項27】 流体除去手段(13)が、流体を空隙
(1)から放出するために用いられるノズルであること
を特徴とする請求項26に記載の装置。 - 【請求項28】 流体除去手段(13)が減圧状態を得
るための装置であり、流体噴出手段(10)に連結され
ていることを特徴とする請求項26に記載の装置。 - 【請求項29】 噴射素子(14)を有し、これにより
射出成形金型(6)のキャビティ(5)中に流体(W)
または気体(G)のいずれも吹き込み可能であることを
特徴とする請求項26〜28のいずれかに記載の装置。
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