JP3398408B2 - 中空射出成形方法及び装置 - Google Patents
中空射出成形方法及び装置Info
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Blow-Moulding Or Thermoforming Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、金型内において溶融し
た熱可塑性樹脂中に高圧ガスを注入し、任意の場所に中
空領域を形成する中空射出成形方法及び装置に関する。
た熱可塑性樹脂中に高圧ガスを注入し、任意の場所に中
空領域を形成する中空射出成形方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、熱可塑性樹脂を射出成形する場
合、溶融した樹脂を所定の射出圧力をもって温度の低い
金型内に充填し、冷却固化させているが、厚肉の成形品
においては重量が増大するとともに、冷却時の収縮によ
って真空泡が成形品内部に発生して強度を低下させると
ともに成形品表面にヒケ不良が発生するという問題があ
った。この問題を解決するために、金型内に充填した溶
融状態の樹脂に窒素等の高圧ガスを注入し、成形品の所
定部分内に中空領域を形成する中空射出成形が行われて
おり、閉断面である中空領域を一体成形することによっ
て高い剛性を得ることができるから、薄肉化することで
重量を軽減させることができるとともに成形品表面のヒ
ケを防止できるものである。
合、溶融した樹脂を所定の射出圧力をもって温度の低い
金型内に充填し、冷却固化させているが、厚肉の成形品
においては重量が増大するとともに、冷却時の収縮によ
って真空泡が成形品内部に発生して強度を低下させると
ともに成形品表面にヒケ不良が発生するという問題があ
った。この問題を解決するために、金型内に充填した溶
融状態の樹脂に窒素等の高圧ガスを注入し、成形品の所
定部分内に中空領域を形成する中空射出成形が行われて
おり、閉断面である中空領域を一体成形することによっ
て高い剛性を得ることができるから、薄肉化することで
重量を軽減させることができるとともに成形品表面のヒ
ケを防止できるものである。
【０００３】中空射出成形方法としては、金型内に樹脂
を注入する樹脂注入口と高圧ガス注入口とを別個に設け
たもの（例えば、特公昭48− 41264号公報参照）、或い
は樹脂注入口と高圧ガス注入口とを同じにしたもの（例
えば、特公昭57− 14968号公報参照）があり、何れの方
法においても、成形品の内部に安定した形状並びに大き
さをもって中空領域を形成するためには、樹脂注入量、
注入する高圧ガスの圧力、高圧ガスを注入するタイミン
グ等を制御する必要がある。
を注入する樹脂注入口と高圧ガス注入口とを別個に設け
たもの（例えば、特公昭48− 41264号公報参照）、或い
は樹脂注入口と高圧ガス注入口とを同じにしたもの（例
えば、特公昭57− 14968号公報参照）があり、何れの方
法においても、成形品の内部に安定した形状並びに大き
さをもって中空領域を形成するためには、樹脂注入量、
注入する高圧ガスの圧力、高圧ガスを注入するタイミン
グ等を制御する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記中
空射出成形方法においては、中空領域の形状並びに大き
さが不適正であることが発生し得る（例えば、中空領域
が過小であると樹脂量過多となってヒケを生じ、中空領
域が過大であると不必要な薄肉部を生じて強度が低下す
る）が、このような不適正な中空領域を生じた成形品を
外観から判定することが困難である。従来、不良品の検
査方法として、成形品の重量を測定する方法、または成
形中の高圧ガスの供給圧力を監視する方法等が知られて
いるが、このような検査方法は、１個の成形品内の中空
領域が連続した１個として形成される場合にのみ有効で
あるが、１個の成形品内に複数の互いに独立した中空領
域を形成する場合は、不良品を検出できないという問題
があった。即ち、１個の成形品に対して、複数の高圧ガ
ス注入口から同時に高圧ガスを注入して複数の中空領域
を形成する場合に、１個の高圧ガス注入口からのみ高圧
ガスが注入され、他の高圧ガス注入口から高圧ガスが注
入されないと、高圧ガスが注入された部位にのみ中空領
域が形成され、他の部位には中空領域が形成されないこ
とになるが、形成された１個の中空領域の体積が、形成
されるべき複数の中空領域の体積の和に略等しくなり、
成形品の重量及び高圧ガスの供給圧力には変化を生じな
いため、不良品の検出ができないものである。
空射出成形方法においては、中空領域の形状並びに大き
さが不適正であることが発生し得る（例えば、中空領域
が過小であると樹脂量過多となってヒケを生じ、中空領
域が過大であると不必要な薄肉部を生じて強度が低下す
る）が、このような不適正な中空領域を生じた成形品を
外観から判定することが困難である。従来、不良品の検
査方法として、成形品の重量を測定する方法、または成
形中の高圧ガスの供給圧力を監視する方法等が知られて
いるが、このような検査方法は、１個の成形品内の中空
領域が連続した１個として形成される場合にのみ有効で
あるが、１個の成形品内に複数の互いに独立した中空領
域を形成する場合は、不良品を検出できないという問題
があった。即ち、１個の成形品に対して、複数の高圧ガ
ス注入口から同時に高圧ガスを注入して複数の中空領域
を形成する場合に、１個の高圧ガス注入口からのみ高圧
ガスが注入され、他の高圧ガス注入口から高圧ガスが注
入されないと、高圧ガスが注入された部位にのみ中空領
域が形成され、他の部位には中空領域が形成されないこ
とになるが、形成された１個の中空領域の体積が、形成
されるべき複数の中空領域の体積の和に略等しくなり、
成形品の重量及び高圧ガスの供給圧力には変化を生じな
いため、不良品の検出ができないものである。
【０００５】本発明の目的は、１個の成形品に対して、
複数の高圧ガス注入口から同時に高圧ガスを注入して複
数の独立した中空領域を形成する場合において、個々の
中空領域が確実に形成されたことを確認することのでき
る中空射出成形方法及び装置を提供することである。
複数の高圧ガス注入口から同時に高圧ガスを注入して複
数の独立した中空領域を形成する場合において、個々の
中空領域が確実に形成されたことを確認することのでき
る中空射出成形方法及び装置を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の中空射出成形方法は、窒素等の高圧ガスを複
数のガス注入口から金型内に充填された溶融状態の樹脂
に注入する中空射出成形方法であって、ガス注入ノズル
に熱伝対等の温度センサから成るノズル温度検出手段を
配設してガス注入ノズル温度を検出するものであり、中
空領域成形中における高圧ガス流入時のガス注入ノズル
温度、または中空領域成形終了後の高圧ガス流出時のガ
ス注入ノズル温度を検出する。また、ガス注入ノズル温
度により中空領域の成形不良を検出すると、ガス供給圧
を高めて成形不良を検出したガス注入ノズルに高圧ガス
を供給し、ガス注入ノズル内を清掃する。
に本発明の中空射出成形方法は、窒素等の高圧ガスを複
数のガス注入口から金型内に充填された溶融状態の樹脂
に注入する中空射出成形方法であって、ガス注入ノズル
に熱伝対等の温度センサから成るノズル温度検出手段を
配設してガス注入ノズル温度を検出するものであり、中
空領域成形中における高圧ガス流入時のガス注入ノズル
温度、または中空領域成形終了後の高圧ガス流出時のガ
ス注入ノズル温度を検出する。また、ガス注入ノズル温
度により中空領域の成形不良を検出すると、ガス供給圧
を高めて成形不良を検出したガス注入ノズルに高圧ガス
を供給し、ガス注入ノズル内を清掃する。
【０００７】
【作用】高圧ガスが流入する際、または高圧ガスが流出
する際にガス注入ノズルが高圧ガスによって冷却されて
ガス注入ノズル温度が低下するから、ガス注入ノズルに
ノズル温度検出手段を配設してガス注入ノズル温度を検
出するすることにより、高圧ガスが樹脂内に注入された
ことを確認することができ、中空領域の成形不良を判定
することができる。また、中空領域の成形不良を検出し
た場合には、ガス注入ノズル温度が低下しなかったガス
注入ノズル、即ち成形不良を検出したガス注入ノズルに
高圧ガスを供給し、ガス注入ノズル内を自動的に清掃す
ることで、次の成形作業における中空領域の成形不良を
防止する。
する際にガス注入ノズルが高圧ガスによって冷却されて
ガス注入ノズル温度が低下するから、ガス注入ノズルに
ノズル温度検出手段を配設してガス注入ノズル温度を検
出するすることにより、高圧ガスが樹脂内に注入された
ことを確認することができ、中空領域の成形不良を判定
することができる。また、中空領域の成形不良を検出し
た場合には、ガス注入ノズル温度が低下しなかったガス
注入ノズル、即ち成形不良を検出したガス注入ノズルに
高圧ガスを供給し、ガス注入ノズル内を自動的に清掃す
ることで、次の成形作業における中空領域の成形不良を
防止する。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を図を参照して説明する。一
実施例として、図３に示すバンパーを成形する場合につ
いて説明すると、熱可塑性樹脂で成形されたバンパー３
は、車幅方向に延びる複数（本実施例では４箇所）の厚
肉部30を備え、それぞれの厚肉部30内に車幅方向に延び
る中空領域31が設けられている。所定位置（例えば、中
央位置）において各中空領域31にそれぞれ連通する複数
のガス注入口32が設けられている。
実施例として、図３に示すバンパーを成形する場合につ
いて説明すると、熱可塑性樹脂で成形されたバンパー３
は、車幅方向に延びる複数（本実施例では４箇所）の厚
肉部30を備え、それぞれの厚肉部30内に車幅方向に延び
る中空領域31が設けられている。所定位置（例えば、中
央位置）において各中空領域31にそれぞれ連通する複数
のガス注入口32が設けられている。
【０００９】図１において、中空射出成形装置は、上方
に配置された固定金型１と、下方に配置された可動金型
２とを供え、固定金型１の成形面と可動金型２の成形面
との間にバンパー３の成形空間（図３のＩ−Ｉ線断面形
状に合致する）が形成され、該成形空間空間に熱可塑性
樹脂を溶融状態で注入するための樹脂注入口４が可動金
型２に設けられ、溶融した樹脂を注入するホットランナ
ー41が樹脂注入口４に接続されている。
に配置された固定金型１と、下方に配置された可動金型
２とを供え、固定金型１の成形面と可動金型２の成形面
との間にバンパー３の成形空間（図３のＩ−Ｉ線断面形
状に合致する）が形成され、該成形空間空間に熱可塑性
樹脂を溶融状態で注入するための樹脂注入口４が可動金
型２に設けられ、溶融した樹脂を注入するホットランナ
ー41が樹脂注入口４に接続されている。
【００１０】バンパー３の各中空領域31に連通する各ガ
ス注入口32に対応して、可動金型２にガス注入ノズル５
がノズル室21内に進退自在に設けられ、油圧シリンダ６
がガス注入ノズル５を支持ロッド61を介して移動させ
る。各ガス注入ノズル５にはガス弁８を有する個別ガス
路７がそれぞれ接続され、主ガス配管９にまとめられて
ガス注入装置10に接続される。図２に示すように、ガス
注入ノズル５が進退自在に挿入されるノズル室21上端の
ノズル開口22は、周囲に断熱材23を備え、断熱材23に穿
設された貫通口24内にガス注入ノズル５が進退自在に嵌
装されている。なお、図２は成形作業終了後にガス注入
ノズル５を後退させた状態である。
ス注入口32に対応して、可動金型２にガス注入ノズル５
がノズル室21内に進退自在に設けられ、油圧シリンダ６
がガス注入ノズル５を支持ロッド61を介して移動させ
る。各ガス注入ノズル５にはガス弁８を有する個別ガス
路７がそれぞれ接続され、主ガス配管９にまとめられて
ガス注入装置10に接続される。図２に示すように、ガス
注入ノズル５が進退自在に挿入されるノズル室21上端の
ノズル開口22は、周囲に断熱材23を備え、断熱材23に穿
設された貫通口24内にガス注入ノズル５が進退自在に嵌
装されている。なお、図２は成形作業終了後にガス注入
ノズル５を後退させた状態である。
【００１１】また、各ガス注入ノズル５には熱伝対等の
ノズル温度検出手段11がそれぞれ配設されてガス注入ノ
ズル５のノズル温度、特にガス注入ノズル５先端のノズ
ル温度を検出し、ノズル温度検出信号を温度変換装置12
を介してコントローラ13に入力する。コントローラ13は
ノズル温度検出信号に基づいて、個別ガス路７の各ガス
弁８を開閉する操作信号と、ガス注入装置10にガス供給
圧力制御信号を出力する。
ノズル温度検出手段11がそれぞれ配設されてガス注入ノ
ズル５のノズル温度、特にガス注入ノズル５先端のノズ
ル温度を検出し、ノズル温度検出信号を温度変換装置12
を介してコントローラ13に入力する。コントローラ13は
ノズル温度検出信号に基づいて、個別ガス路７の各ガス
弁８を開閉する操作信号と、ガス注入装置10にガス供給
圧力制御信号を出力する。
【００１２】次に、射出成形動作を説明する。可動金型
２を上昇させて固定金型１と合致させ、ホットランナー
41から樹脂注入口４を介して加熱溶融した樹脂を成形空
間内に注入する。この時固定金型１と可動金型２は低温
（例えば、40〜50℃）である。次いで、ガス注入装置10
より主ガス配管９及び個別ガス路７を介して、前進位置
にあり、所定温度（例えば、200 ℃）に予め加熱保温さ
れたガス注入ノズル５から窒素等の不活性高圧ガスが樹
脂内に注入される。
２を上昇させて固定金型１と合致させ、ホットランナー
41から樹脂注入口４を介して加熱溶融した樹脂を成形空
間内に注入する。この時固定金型１と可動金型２は低温
（例えば、40〜50℃）である。次いで、ガス注入装置10
より主ガス配管９及び個別ガス路７を介して、前進位置
にあり、所定温度（例えば、200 ℃）に予め加熱保温さ
れたガス注入ノズル５から窒素等の不活性高圧ガスが樹
脂内に注入される。
【００１３】図４のタイムチャートに示すように、時刻
ｔ1 にガス注入ノズル５がノズル開口22の貫通口24内に
前進すると、断熱材23に接触してガス注入ノズル５先端
のノズル温度Ｔn が低下し、時刻ｔ2 にガス注入を開始
し、供給ガス圧Ｐが高くなると、ガス注入ノズル５内の
流速が増大してガス注入ノズル５が空冷され、最大ガス
圧Ｐmax.に達するまでガス注入ノズル５先端のノズル温
度Ｔn が急激に低下し、時刻ｔ2 に最大ガス圧Ｐmax.に
達した時にノズル温度Ｔn が供給時最低温度Ｔnsに低下
する。この供給時最低温度Ｔnsが第１ガス注入状態判定
閾値Ｔ1 以下になると、十分に高圧ガスが注入されたも
のと判定する。
ｔ1 にガス注入ノズル５がノズル開口22の貫通口24内に
前進すると、断熱材23に接触してガス注入ノズル５先端
のノズル温度Ｔn が低下し、時刻ｔ2 にガス注入を開始
し、供給ガス圧Ｐが高くなると、ガス注入ノズル５内の
流速が増大してガス注入ノズル５が空冷され、最大ガス
圧Ｐmax.に達するまでガス注入ノズル５先端のノズル温
度Ｔn が急激に低下し、時刻ｔ2 に最大ガス圧Ｐmax.に
達した時にノズル温度Ｔn が供給時最低温度Ｔnsに低下
する。この供給時最低温度Ｔnsが第１ガス注入状態判定
閾値Ｔ1 以下になると、十分に高圧ガスが注入されたも
のと判定する。
【００１４】供給ガス圧Ｐが最大ガス圧Ｐmax.に達した
後、供給ガス圧Ｐを所定の圧力Ｐoに低下させて所定時
間（例えば、20秒間）保持することにより、注入された
高圧ガスは中空領域31を形成し、中空領域31内部から樹
脂を金型の成形空間内壁面に押しつけ、樹脂を樹脂自体
で形状保持できるまで冷却固化させる。この時、ガスの
流れが停止するから、ノズル温度Ｔn が上昇して略ガス
注入前の温度に復帰する。
後、供給ガス圧Ｐを所定の圧力Ｐoに低下させて所定時
間（例えば、20秒間）保持することにより、注入された
高圧ガスは中空領域31を形成し、中空領域31内部から樹
脂を金型の成形空間内壁面に押しつけ、樹脂を樹脂自体
で形状保持できるまで冷却固化させる。この時、ガスの
流れが停止するから、ノズル温度Ｔn が上昇して略ガス
注入前の温度に復帰する。
【００１５】所定時間経過後、時刻ｔ4 にガス弁８を閉
じ、ガス注入ノズル５を後退させる（図２参照）と、中
空領域31内の冷却されたガスがノズル室21内に排出さ
れ、この排出ガスがガス注入ノズル５の先端を冷却して
ノズル温度Ｔn を低下させ、ガス抜け終了時刻ｔ5 に排
出時最低温度Ｔnoに低下する。この排出時最低温度Ｔno
が第１ガス注入状態判定閾値Ｔ1 以下になると、成形作
業時に十分に高圧ガスが注入されていたものと判定す
る。
じ、ガス注入ノズル５を後退させる（図２参照）と、中
空領域31内の冷却されたガスがノズル室21内に排出さ
れ、この排出ガスがガス注入ノズル５の先端を冷却して
ノズル温度Ｔn を低下させ、ガス抜け終了時刻ｔ5 に排
出時最低温度Ｔnoに低下する。この排出時最低温度Ｔno
が第１ガス注入状態判定閾値Ｔ1 以下になると、成形作
業時に十分に高圧ガスが注入されていたものと判定す
る。
【００１６】なお、供給時最低温度Ｔnsまたは排出時最
低温度Ｔnoが第１ガス注入状態判定閾値Ｔ1 以下に低下
しない場合（図４の点線）には、該当するガス注入ノズ
ル５から高圧ガスが十分に注入されなかったことを示す
から、この時の成形品を不良と判定し、図５のフローチ
ャートに示すように、成形作業を停止し、ガス供給条件
を変更して供給ガス圧を高く（例えば、200 kg／cm2 以
上）して該当するガス注入ノズル５のガス弁８のみを開
き、ガスをガス供給が不十分であったガス注入ノズル５
にのみ供給してガス注入ノズル５を清掃する、即ちガス
注入ノズル５内の樹脂等の詰まりを高圧ガスで除去し、
ガスの流通を確認した後、ガス供給を数回繰り返してか
ら、ガス供給条件を元の条件に戻して成形作業を再開す
る。
低温度Ｔnoが第１ガス注入状態判定閾値Ｔ1 以下に低下
しない場合（図４の点線）には、該当するガス注入ノズ
ル５から高圧ガスが十分に注入されなかったことを示す
から、この時の成形品を不良と判定し、図５のフローチ
ャートに示すように、成形作業を停止し、ガス供給条件
を変更して供給ガス圧を高く（例えば、200 kg／cm2 以
上）して該当するガス注入ノズル５のガス弁８のみを開
き、ガスをガス供給が不十分であったガス注入ノズル５
にのみ供給してガス注入ノズル５を清掃する、即ちガス
注入ノズル５内の樹脂等の詰まりを高圧ガスで除去し、
ガスの流通を確認した後、ガス供給を数回繰り返してか
ら、ガス供給条件を元の条件に戻して成形作業を再開す
る。
【００１７】なお、第１ガス注入状態判定閾値Ｔ1 より
も低い温度である第２ガス注入状態判定閾値Ｔ2 を設定
し、供給時最低温度Ｔns及び排出時最低温度Ｔnoを比較
し、供給時最低温度Ｔnsまたは排出時最低温度Ｔnoが第
２ガス注入状態判定閾値Ｔ2低くなると、高圧ガス供給
量が過大であると判定する。
も低い温度である第２ガス注入状態判定閾値Ｔ2 を設定
し、供給時最低温度Ｔns及び排出時最低温度Ｔnoを比較
し、供給時最低温度Ｔnsまたは排出時最低温度Ｔnoが第
２ガス注入状態判定閾値Ｔ2低くなると、高圧ガス供給
量が過大であると判定する。
【００１８】
【発明の効果】本発明は上述のとおり構成されているか
ら、以下に述べるとおりの効果を奏する。ガス注入ノズ
ル温度を検出するすることにより、全ての中空領域にお
ける高圧ガス注入状態、即ち高圧ガスが樹脂内に注入さ
れたことを確認することができ、全ての中空領域の成形
不良を判定することができる。また、中空領域の成形不
良を検出した場合には、成形不良を検出したガス注入ノ
ズルに高圧ガスを供給し、ガス注入ノズル内を自動的に
清掃することで、次の成形作業における中空領域の成形
不良を防止する。
ら、以下に述べるとおりの効果を奏する。ガス注入ノズ
ル温度を検出するすることにより、全ての中空領域にお
ける高圧ガス注入状態、即ち高圧ガスが樹脂内に注入さ
れたことを確認することができ、全ての中空領域の成形
不良を判定することができる。また、中空領域の成形不
良を検出した場合には、成形不良を検出したガス注入ノ
ズルに高圧ガスを供給し、ガス注入ノズル内を自動的に
清掃することで、次の成形作業における中空領域の成形
不良を防止する。
【図１】 本発明に係る中空射出成形装置の概略断面図
である。
である。
【図２】 本発明に係る中空射出成形装置の要部拡大断
面図である。
面図である。
【図３】 本発明を適用する中空射出成形品の一例であ
るバンパーの正面図である。
るバンパーの正面図である。
【図４】 ノズル温度と供給ガス圧のタイムチャートで
ある。
ある。
【図５】 不良判定時の動作を示すフローチャートであ
る。
る。
１ 上金型、２ 下金型、３ バンパー（中空射出成形
品の一例） ４ 樹脂注入口、５ ガス注入ノズル、６ 油圧シリン
ダ、７ 個別ガス路 ８ ガス弁、９ 主ガス配管、10 ガス注入装置、11
ノズル温度検出装置 12 温度変換装置、13 コントローラ、31 中空領域
品の一例） ４ 樹脂注入口、５ ガス注入ノズル、６ 油圧シリン
ダ、７ 個別ガス路 ８ ガス弁、９ 主ガス配管、10 ガス注入装置、11
ノズル温度検出装置 12 温度変換装置、13 コントローラ、31 中空領域
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(56)参考文献 特開 平４−31015（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B29C 45/00
B29C 45/76
Claims (4)
- 【請求項１】 複数のガス注入口から高圧ガスを、同時
に各ガス注入ノズルより金型内の溶融状態の樹脂に注入
することにより、複数の中空領域を形成する射出成形方
法であって、 ガス注入装置よりの高圧ガスを個別ガス路を介して各ガ
ス注入ノズルから注入し、 当該ガス注入ノズルの温度を検出し、 この検出したノズル温度から当該ガス注入ノズルにおけ
る高圧ガス注入状態を判定し、 この判定により上記中空領域の形成の良否を判定する こ
とを特徴とする中空射出成形方法。 - 【請求項２】 ガス注入ノズル温度の検出を中空領域成
形中に行なうことを特徴とする請求項１記載の中空射出
成形方法。 - 【請求項３】 ガス注入ノズル温度の検出を中空領域成
形終了後に行なうことを特徴とする請求項１記載の中空
射出成形方法。 - 【請求項４】 金型内に開口する複数のガス注入口を備
えた中空射出成形装置において、ガス注入装置に接続さ
れた複数の個別ガス路と、該個別ガス路に接続されて各
ガス注入口に望ませて配置された複数のガス注入ノズル
と、当該ガス注入ノズルに設置されたノズル温度検出手
段と、検出したノズル温度から当該ガス注入ノズルにお
ける高圧ガス注入状態を判定し、高圧ガス注入状態判定
結果に基づいて中空領域の形成の良否を判定する温度変
換装置とを設けたことを特徴とする中空射出成形装置。
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