JP2023151745A - 成形方法および射出成形機システム - Google Patents

Abstract

【課題】金型内に適切に樹脂を充填でき品質の高い成形品を得ることができる成形方法を提供する。
【解決手段】液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を硬化温度に制御した金型（２０、２１）に充填し硬化させ成形品を得る成形方法を対象とする。射出シリンダ（２３）とスクリュ（２４）とを備えた射出装置（８）と、射出シリンダ（２３）に樹脂を供給する樹脂供給装置（３）とを使用する。金型（２０、２１）へ樹脂を充填する充填工程において、スクリュ（２４）を回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程Ｓ３を設け、樹脂供給装置（３）からの樹脂の供給圧力を、他の工程に比して高くなるように制御する。
【選択図】図３

Description

本発明は、液体状の熱硬化性樹脂を硬化温度に制御した金型に射出して硬化させ成形品を得る成形方法、および射出成形機システムに関するものである。

射出成形機の射出装置が備える射出容量に比して大型の成形品を成形する場合、例えば特許文献１に記載されている、フローモールド成形が適している。フローモールド成形は、金型に樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えている。フロー充填工程は、スクリュの回転により樹脂を溶融しながら金型に送るようにするので、スクリュのストローク量によって規定される射出容量の制限を受けない。つまり射出容量を超える量の樹脂を金型に充填することができる。

特開平６－２１０６８５号公報

特許文献１に記載の成形方法は熱可塑性樹脂を対象としているが、フローモールド成形は液体状の熱硬化性樹脂に対しても適用することができる。すなわち、金型を硬化温度に制御し、この金型に樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させるフロー充填工程を設けるようにすればよい。樹脂は金型内で硬化する。なお、必要に応じて最初と最後にスクリュを前進させる射出動作により樹脂を充填する射出充填工程を実施してもよい。つまり充填工程を、射出充填工程、フロー充填工程、射出充填工程の順で実施する。このようにすると、金型内に適切に樹脂を充填できると共に、射出装置の射出容量による制約を受けずに色々な成形品を成形することができる。

液体状の熱硬化性樹脂においても、充填工程においてフロー充填工程を設けるようにすると射出容量による制限を受けずに成形品を成形することができる。特に、シリコーン樹脂から成形される成形品は比較的多品種少量生産されるものが多く、射出容量による制限を受けないフロー充填工程は適していると言える。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。具体的には、フロー充填工程は樹脂の充填速度や充填圧力を十分に高くできず、適切に充填できない場合がある。

本開示において、金型内に適切に樹脂を充填でき品質の高い成形品を得ることができる成形方法、およびそのような成形方法を実施することができる射出成形機システムを提供する。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を硬化温度に制御した金型に充填し硬化させ成形品を得る成形方法を対象とする。この成形方法では射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出装置と、射出装置に樹脂を供給する樹脂供給装置とを使用するようにする。そして本開示は、金型へ樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えるようにし、樹脂供給装置からの樹脂の供給圧力を、他の工程に比してフロー充填工程で高くなるように制御する。

本開示は、金型に適切に樹脂を充填して品質の高い成形品を得ることができる。

本実施の形態に係る射出成形機システムを示す正面図である。 本実施の形態に係る成形方法のフローチャートである。 本実施の形態に係る成形方法を実施したときの、射出速度、スクリュ回転数、樹脂供給圧力、射出圧力のそれぞれの変化を示すグラフである。 第２の形態に係る成形方法を実施したときの、射出速度、スクリュ回転数、樹脂供給圧力、射出圧力のそれぞれの変化を示すグラフである。

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

本実施の形態を説明する。
＜射出成形機システム＞
本実施の形態に係る射出成形機システム１は、液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂によって成形品を成形するシステムになっている。図１に示されているように、射出成形機システム１は、射出成形機２と、射出成形機２に対して樹脂を供給する樹脂供給装置３と、後で説明する金型２０、２１に熱媒体を供給して加熱する金型温調装置４と、を備えている。

＜射出成形機＞
射出成形機２は、ベッドＢに設けられている型締装置７と、同様にベッドＢに設けられている射出装置８と、これらを制御する制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、射出成形機２だけでなく、樹脂供給装置３と金型温調装置４についても制御するようになっている。

＜型締装置＞
型締装置７は、ベッドＢに固定されている固定盤１２と、ベッドＢ上をスライド自在に設けられている可動盤１３と、同様にベッドＢ上をスライド自在に設けられている型締ハウジング１４と、を備えている。固定盤１２と型締ハウジング１４は複数本のタイバー１６、１６、…により連結されており、可動盤１３は固定盤１２と型締ハウジング１４の間でスライド自在になっている。型締ハウジング１４と可動盤１３の間には型締機構が、つまり本実施の形態においてはトグル機構１８が設けられている。固定盤１２と可動盤１３には、それぞれ固定側金型２０と可動側金型２１とが設けられている。従って、トグル機構１８を駆動するとこれらの金型２０、２１が型開閉される。

＜射出装置＞
射出装置８は、射出シリンダ２３と、射出シリンダ２３内に設けられているスクリュ２４と、スクリュ駆動装置２５と、を備えている。射出シリンダ２３はスクリュ駆動装置２５に支持されており、スクリュ２４はスクリュ駆動装置２５によって回転方向と軸方向とに駆動されるようになっている。射出シリンダ２３の先端には射出ノズル２７が設けられており、固定側金型２０にタッチしている。本実施の形態において、樹脂供給装置３は射出シリンダ２３に接続されており、液体状の熱硬化性樹脂が射出シリンダ２３内に供給されるようになっている。

＜樹脂供給装置＞
本実施の形態に係る射出成形機システム１は、いわゆる２液型のシリコーン樹脂からなる樹脂により成形品を成形するようになっている。したがって本実施の形態において、樹脂供給装置３は２液型のシリコーン樹脂の供給装置になっている。図１には示されていないが、樹脂供給装置３は、主剤を入れる容器と硬化剤を入れる容器と、これら容器のそれぞれに設けられているポンプと、それぞれのポンプによって送り出された主剤と硬化剤とを所定の割合で混合するミキサーとを備えている。本実施の形態に係る樹脂供給装置３は、制御装置１０の指令によりポンプの出力を制御できるようになっており、射出シリンダ２３内に供給する樹脂の供給圧力を変化させるようになっている。

＜金型温調装置＞
金型温調装置４は、オイル等の熱媒体を金型２０、２１に供給するようになっている。金型温調装置４は制御装置１０によって制御され、金型２０、２１をシリコーン樹脂が硬化する硬化温度、例えば１２０～１８０℃に制御するようになっている。

＜成形方法＞
本実施の形態に係る成形方法を説明する。最初に、射出シリンダ２３への樹脂の計量が完了した状態、つまり待機状態から説明する。また金型２０、２１は制御装置１０が金型温調装置４を制御して、樹脂が硬化する硬化温度に調整されているものとする。

図２に示されているように、制御装置１０は最初に型締工程Ｓ１を実施する。すなわち、型締装置７において金型２０、２１を型締めする。図３のグラフにおいて、型締工程Ｓ１は待機に含まれている。このとき、制御装置１０は樹脂供給装置３（図１参照）を制御して樹脂の圧力つまり樹脂供給圧力が符号３１に示されているように低くなるように維持している。

次いで制御装置１０は金型２０、２１に樹脂を充填する充填工程を実施する。本実施の形態において充填工程は３工程からなる。まず第１の射出充填工程Ｓ２を実施する。射出装置８（図１参照）においてスクリュ２４を軸方向に前進させる。スクリュ２４には図示されていない逆流防止装置が設けられており、樹脂はスクリュ２４の前進に伴って送り出される。図３においてスクリュ２４の前進速度つまり射出速度が符号３２で示されている。

本実施の形態に係る成形方法では、第１の射出充填工程Ｓ２の開始と同時に制御装置１０が樹脂供給装置３を制御して樹脂供給圧力を符号３３で示されているように高くする。第１の射出充填工程Ｓ２において射出シリンダ２３内から金型２０、２１に送り出された樹脂が速やかに補充されると共に、次に説明するフロー充填工程Ｓ３において樹脂の充填速度と充填圧力を高くすることができるからである。金型２０、２１内にはキャビティとゲートが形成されている。スクリュ２４のスクリュ位置が予め設定した位置に達したら制御装置１０はスクリュ２４の前進を停止する。すなわち第１の射出充填工程Ｓ２を完了する。このスクリュ位置は、樹脂の先端がゲートに到達する位置、あるいはキャビティに所定量だけ充填される位置になっている。射出速度はゼロに戻る。

図２に示されているように第１の射出充填工程Ｓ２の完了後、制御装置１０は速やかにフロー充填工程Ｓ３を実施する。フロー充填工程Ｓ３では、射出装置８（図１参照）においてスクリュ位置を維持した状態でスクリュ２４を回転させ、樹脂を送り出す。スクリュ回転数は、図３において符号３４で示されている。ところで樹脂供給圧力は図３において符号３３で示されているように高い状態で制御されている。粘度が小さいシリコーン樹脂は高い樹脂供給圧力によって効率よく送り出される。つまり金型２０、２１のキャビティ内への樹脂の充填速度、および充填圧力は共に高くすることができ、効率よく充填される。図３の符号３５に示されているように、フロー充填工程Ｓ３において樹脂の充填圧力が高くなっていることが分かる。

なお、フロー充填工程Ｓ３において設定すべき樹脂供給圧力については、使用する樹脂の種類によって変更してもよい。例えば比較的粘性が大きい樹脂では樹脂供給圧力を高めにすることが考えられる。キャビティに所定量樹脂が充填されたらスクリュ２４の回転を停止する。すなわちフロー充填工程Ｓ３が完了する。

制御装置１０は引き続き、図２に示されているように第２の射出充填工程Ｓ４を実施する。つまり、射出装置８（図１参照）においてスクリュ２４を軸方向に前進させ樹脂を送り出す。スクリュ２４のスクリュ速度つまり射出速度が符号３６により示されている。スクリュ２４の前進により樹脂を充填するので、充填圧力は図３の符号３７に示されているように高くなる。したがって樹脂は金型２０、２１内のキャビティの隅々まで適切に充填される。キャビティへの樹脂の充填が完了したら、スクリュ２４の前進を停止する。すなわち第２の射出充填工程Ｓ４が完了する。３工程からなる充填工程が完了する。

制御装置１０は図２に示されているように保圧工程Ｓ５を実施する。保圧工程Ｓ５では、スクリュ２４は回転させないが圧力制御のため前後進させるようにする。樹脂供給装置３からの樹脂供給圧力は図３に示されているように高く維持する。金型２０、２１内で樹脂の硬化が進行するとき、ヒケを防止することができる。

次いで制御装置１０は計量工程Ｓ６を実施する。計量工程Ｓ６では、スクリュ２４を回転して樹脂を射出シリンダ２３の前方に溜める。すなわち計量する。このとき制御装置１０は樹脂供給装置３を制御して図３において符号３８に示されているように、樹脂供給圧力を低下させる。ただし、樹脂供給圧力は待機における圧力より高くなるようにする。これによって樹脂は効率よく前方に送られて短時間で計量される。なお図３には計量によって後退するスクリュ２４のスクリュ速度が符号４０によって、そしてスクリュ２４の回転数が符号４１によってそれぞれ示されている。スクリュ２４のスクリュ位置が規定の位置に達したらスクリュ２４の回転を停止して計量工程Ｓ６を完了する。

計量工程Ｓ６が完了したら、制御装置１０は樹脂供給装置３を制御して樹脂供給圧力を小さくする。つまり待機状態にする。このように本実施の形態において、待機状態において樹脂供給圧力を低下させるので樹脂漏れ等の発生が防止される。ところで、計量工程Ｓ６が完了したとき、金型２０、２１内の樹脂はすでに硬化した状態になっている。図２に示されているように型開・突出工程Ｓ７を実施する。すなわち制御装置１０は型締装置７（図１参照）を駆動して型開きする。図に示されていない突出装置を駆動して成形品を突き出す。制御装置１０は次の成形サイクルに移行する。すなわち図２に示されているように、型締工程Ｓ１に戻る。

＜関連する他の方法との比較＞
比較例として成形サイクルにおいて樹脂供給装置３による樹脂供給圧力は一定で制御する場合を考える。この方法によって成形サイクルを実施するときの樹脂供給圧力が図３において符号４５で示されている。成形サイクルを実施すると、フロー充填工程Ｓ３において符号４６で示されているように充填圧力が低い状態になる。したがって、金型２０、２１への充填速度が低く充填に要する時間が長い。さらに充填圧力が低いのでキャビティ内に適切に充填できない可能性もある。また計量工程Ｓ６において樹脂供給圧力が本実施の形態に係る成形方法に比して低いので計量に要する時間が長い。一方、待機状態において樹脂供給圧力は十分に低い状態ではないので、樹脂漏れの危険がある。このような比較例の方法に対し、本実施の形態に係る成形方法は、樹脂供給圧力を成形サイクルにおいて変化させているので、これらの問題を全て解決している。

＜第２の実施の形態＞
本実施の形態は色々な変形が可能である。例えば、成形方法を変形することができる。図４には第２の実施の形態に係る成形方法を実施するときの、射出速度、スクリュ回転数、樹脂供給圧力等の変化が示されている。第２の実施の形態に係る成形方法では、いくつかの点において第１の実施の形態と相違している。まず、射出速度は第２の射出充填工程Ｓ４において、符号４５で示されているように、若干低く制御している。樹脂の充填速度を低くすることにより金型２０、２１内のキャビティから外部に漏れてバリが発生することを防止している。

次にスクリュ回転数は符号４６、４７、４８で示されているように、フロー充填工程Ｓ３において３段階に変化させている。成形対象の成形品において、くびれ等の形状があり樹脂の流速を低下させることが好ましい場合、スクリュ回転数を変化させて対応することにより対応することができる。

樹脂供給圧力は、この実施の形態においては第１の射出充填工程Ｓ２において低い状態で制御しており、フロー充填工程Ｓ３において高くなるように制御している。ただし、フロー充填工程Ｓ３においては、符号５０、５１、５２で示されているように樹脂供給圧力を３段階に変化させている。符号４６、４７、４８で示されているスクリュ回転数の変化と同期させており、成形品の形状に対応して樹脂の充填時の流速を調整している。第２の射出充填工程Ｓ４において樹脂供給圧力は符号５３で示されているように若干高くして、キャビティに適切に充填できるようにしている。

＜他の変形例＞
他にも変形が可能である。本実施の形態において使用する樹脂は、２液型のシリコーン樹脂であると説明した。しかしながら１液型のシリコーン樹脂を使用することもできる。この場合には樹脂供給装置３（図１参照）は１液型に対応した構造にすればよい。さらには液体状の熱硬化性樹脂であればシリコーン樹脂以外の他の樹脂であってもよい。金型温調装置４も変形が可能である。金型温調装置４は、金型２０、２１内に埋め込んだヒータと、このヒータに電力を供給する電力装置とから構成することもできる。

充填工程を変形することもできる。本実施の形態において充填工程は第１の射出充填工程Ｓ２と、フロー充填工程Ｓ３と、第２の射出充填工程Ｓ４の３工程からなるように説明した。しかしながら、第１、２の射出充填工程Ｓ２、Ｓ４のいずれかを省いて、充填工程を２工程から構成することもできる。あるいは第２の射出充填工程Ｓ４の後に、他の方法による充填工程を増やす等して、４工程、あるいは５工程以上から構成することもできる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

１ 射出成形機システム ２ 射出成形機
３ 樹脂供給装置 ４ 金型温調装置
７ 型締装置 ８ 射出装置
１０ 制御装置 １２ 固定盤
１３ 可動盤 １４ 型締ハウジング
１６ タイバー １８ トグル機構
２０ 固定側金型 ２１ 可動側金型
２３ 射出シリンダ ２４ スクリュ
２５ スクリュ駆動装置 ２７ 射出ノズル

Claims (12)

1. 液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を硬化温度に制御した金型に充填し硬化させ成形品を得る成形方法であって、
   射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出装置と、前記射出装置に樹脂を供給する樹脂供給装置とを使用するようにし、
   前記金型へ樹脂を充填する充填工程は、前記スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えるようにし、
   前記樹脂供給装置からの樹脂の供給圧力は前記フロー充填工程において、他の工程に比して高くなるように制御する、成形方法。
2. 前記充填工程は、前記射出シリンダ内で前記スクリュを前進させて樹脂を送り出す射出充填工程を備え、
   前記充填工程は、前記射出充填工程である第１の射出充填工程と、次いで実施する前記フロー充填工程と、次いで実施する前記射出充填工程である第２の射出充填工程とを備えている、請求項１に記載の成形方法。
3. 前記フロー充填工程において前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力は、成形品の形状に応じて前記金型への充填中に変化させる、請求項１または２に記載の成形方法。
4. 前記フロー充填工程において前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力は、樹脂の種類に応じて変更する、請求項１または２に記載の成形方法。
5. 前記成形方法は、前記スクリュを前記射出シリンダ内で後退させて前記射出シリンダ内に樹脂を計量する計量工程を備え、
   前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力は、前記計量工程の完了後に低下させる、請求項１または２に記載の成形方法。
6. 前記液体状の熱硬化性樹脂はシリコーン樹脂からなる、請求項１または２に記載の成形方法。
7. 金型を型締する型締装置と液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を前記金型に充填する射出装置とを備えた射出成形機と、
   前記金型を硬化温度に制御する金型温調装置と、
   樹脂を前記射出装置に供給する樹脂供給装置と、
   制御装置と、を備え、
   前記射出装置は、射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備え、前記樹脂供給装置からの樹脂は前記射出シリンダに供給されるようになっており、
   前記制御装置は、前記射出装置を制御して前記金型に樹脂を充填する充填工程を実施するようになっていると共に、前記充填工程は前記スクリュを回転して樹脂を送り出すフロー充填工程を備え、
   前記制御装置は前記フロー充填工程において、前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力を他の工程に比して高くなるように制御する、射出成形機システム。
8. 前記充填工程は前記射出シリンダ内で前記スクリュを前進させて樹脂を送り出す射出充填工程を備え、
   前記制御装置は、前記射出充填工程である第１の射出充填工程と、次いで実施する前記フロー充填工程と、次いで実施する前記射出充填工程である第２の射出充填工程とを備えた前記充填工程を実施する、請求項７に記載の射出成形機システム。
9. 前記制御装置は、前記フロー充填工程において前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力を、成形品の形状に応じて前記金型への充填中に変化させる、請求項７または８に記載の射出成形機システム。
10. 前記制御装置は、前記フロー充填工程において前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力を、樹脂の種類に応じて変更する、請求項７または８に記載の射出成形機システム。
11. 前記制御装置は、前記スクリュを前記射出シリンダ内で後退させて前記射出シリンダ内に樹脂を計量する計量工程を実施するようにし、前記樹脂供給装置から供給する樹脂の供給圧力を、前記計量工程の完了後に低下させる、請求項７または８に記載の射出成形機システム。
12. 前記液体状の熱硬化性樹脂はシリコーン樹脂からなる、請求項７または８に記載の射出成形機システム。
    

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