JP3615650B2 - ガスアシスト射出成形法及びガスアシスト射出成形装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスアシスト式の射出成形法及び射出成形装置に関するものであり、特に溶融樹脂の無駄の少ない方法，装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形法は射出ユニットにより溶融樹脂を金型のキャビティに射出する成形法である。射出成形用の型の設計では、「ひけ」や「反り」防止のためにできるだけ均一な肉厚にすることが必要であり、そのために金型に肉盗みを施す複雑な加工が余儀なくされ金型製造費が高くなり、メンテナンスの手間も大きくなる。
【０００３】
そこで、このような問題点を解消するための手段としてガスアシスト射出成形法が開発された。図２は従来のガスアシスト射出成形法を説明するための概念図である。図中（１１）は金型であり、（１２）は金型内に形成されたキャビティである。（１３）は金型に設けられたガス導入口であり、キャビティ（１２）に連通している。（１０）はガス供給装置（１０）である。
【０００４】
（１４）はキャビティ（１２）と連通した「捨てキャビ」と呼ばれる空間であり、「捨てキャビ」（１４）とキャビティ（１２）との間の通路には開閉部材（１５）が備えられている。
【０００５】
図２（Ａ）に示したように射出ユニット（２０）により金型（１１）のキャビティ（１２）に溶融樹脂（Ｐ）を射出する。このときキャビティと「捨てキャビ」（１４）との間の通路は開閉部材（１５）により閉鎖されている。そのため、溶融樹脂（Ｐ）はキャビティ（１２）に充填されるが、「捨てキャビ」（１４）には充填されない（尚、通路の位置や形状により開閉部材（１５）がなくても溶融樹脂（Ｐ）が「捨てキャビ」（１４）に充填されないようにすることも可能である）。
【０００６】
次に、開閉部材（１５）を開状態としてキャビティ（１２）と「捨てキャビ」（１４）との間の通路を開けて、図２（Ｂ）に示したようにガス供給装置（１０）から供給されたガスをガス導入口（１３）を通してキャビティ（１２）に充填する。ガスとしては圧縮された空気等が使用される。
【０００７】
キャビティ（１２）内に充填されたガスの圧力により、キャビティ内（１２）の溶融樹脂（Ｐ）は圧迫され、「捨てキャビ」（１４）に押出される。射出ユニット（２０）側は溶融樹脂（Ｐ）を射出したスクリュ（２１）が金型（１１）側に押し出されているので、溶融樹脂（Ｐ）は射出ユニット（２０）側に逆流することはなく「捨てキャビ」（１４）に流れ込む。
【０００８】
溶融樹脂（Ｐ）の「捨てキャビ」（１４）への移動により、キャビティ内に中空の部分（１６）ができる。この中空部（１６）の位置や大きさが適当となるようにガス導入口（１３）を設けると、厚肉部と薄肉部が共存していても「ひけ」や「反り」等の問題を生じにくい。
【０００９】
したがって、金型製作において傾斜コア，スライドコア等の複雑な加工が不要となり、金型構造を簡略化することができる。これにより、金型製造費を安くすることができ、金型（１０）のメンテナンスの手間も少なくなる。
【００１０】
また、偏肉設計が可能となるので、設計上の制約事項が少なくなり自由な設計が可能となる。例えば、従来法では３，４部品にわけて成形していたものを一体で成形できることになり部品点数を減らしてコスト減を図ることができる。
【００１１】
また、中空部（１６）を有するので、同じ形状であれば従来の方法で成形した場合よりも成形品の重量を軽減することができる。更に、中空部（１６）により金型内の樹脂量が少なくなるので、樹脂の硬化時間が短く、成形のサイクルを短くして生産性を高めることもできる。
【００１２】
しかしながら、このようなガスアシスト射出成形にも問題がある。すなわち、「捨てキャビ」（１４）に流れ込んだ樹脂は射出毎に捨てられており、材料費や資源の有効利用の点で好ましくない。尚、「捨てキャビ」に流れ込んだ樹脂をペレット化し、再度溶融することも考えられるが、樹脂の性格が変わってしまうので新規の樹脂材料として使用することができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、樹脂の無駄がないガスアシスト射出成形法と、そのためのガスアシスト射出成形装置が求められている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のガスアシスト射出成形法は、射出ユニット(20)のスクリュ (21)により金型(1)のキャビティ(2)に溶融樹脂(P)を射出した後に、該キャビティ(2)にガスを送り込み、キャビティ(2)内のガスの圧力によりキャビティ(2)内の溶融樹脂(P)を射出ユニット(20)に逆流させ、逆流した樹脂の圧力によって射出ユニット (20) のスクリュ (21) を後退させ、スクリュ (21) の後退制御はスクリュ (21) の背圧を制御することにより行うことを特徴とする。
本発明の請求項２のガスアシスト射出成形法は、射出ユニット (20) のスクリュ (21) により金型 (1) のキャビティ (2) に溶融樹脂 (P) を射出した後に、該キャビティ (2) にガスを送り込み、キャビティ (2) 内のガスの圧力によりキャビティ (2) 内の溶融樹脂を射出ユニット (20) に逆流させ、ガスの送り込み量に応じて射出ユニット (20) のスクリュ (21) を後退させ、スクリュ (21) の後退制御は後退位置あるいは後退速度を制御することにより行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１および２のガスアシスト射出成形法によれば、キャビティ(2)に充填されたガスによってキャビティ(2)から射出された溶融樹脂(P)は、「捨てキャビ」ではなく射出ユニット(20)に逆流する。そして、射出ユニット(20)に逆流した溶融樹脂(P)は未硬化であるので次回の成形に利用することができるので、樹脂の無駄がほとんど無い。
【００１７】
本発明の請求項２のガスアシスト射出成形法によれば、ガスの供給やスクリュ(21)の後退を制御して、キャビティ(2)内が過度に減圧されることを防止することができる。よって、キャビティ(2)内の溶融樹脂(P)が必要以上に逆流することを防止すると共に金型(1)に接触している溶融樹脂(P)が金型から剥がれて成形不良となることを防止することができる。
【００１８】
請求項３のガスアシスト射出成形装置は、金型(1)にはキャビティ(2)に連通するガス導入口(3)が備えられており、ガス導入口(3)には加圧されたガスをキャビティ(2)に送り込むためのガス供給装置(5)が接続されており、射出ユニット (20) にはスクリュ (21) の前進，後退を司る射出用サーボモータが備えられており、ガス供給装置 (5) とガス導入口 (3) との間にはガス流入計が設けられており、ガス流入計により測定されたガスの充填量に対応して射出ユニット (20) のスクリュ (21) を所定の位置まで後退させるように射出用サーボモータを制御することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、ガス供給装置(5)によってキャビティ(2)にガスを充填して、キャビティ(2)内の溶融樹脂(P)を射出ユニット(20)に逆流させるという上記請求項２のガスアシスト射出成形法を容易に実施することができる。
【００２１】
また、スクリュ (21) を後退させることにより逆流する溶融樹脂(P)の圧力が適当な範囲となるように制御することができ、上記請求項２のガスアシスト射出成形法を容易に実施することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
［実施例］
図１は本実施例を説明するための図である。
【００２３】
図中において（１）は金型、（２）は金型（１）に形成されたキャビティである。（３）は金型（１）に設けられたガス導入口であり、キャビティ（２）と連続している。また、ガス導入口（３）にはガス供給装置（５）が接続されている。ガス導入口（３）の位置や数は成形品を中空にする箇所の位置，形状，数等により定められる。金型（１）には従来のような「捨てキャビ」は備えられていない。
【００２４】
ガス供給装置（５）としては、実施例ではガスとしてはポンプにより圧縮されたエアタンク内の空気を用いたが、高圧窒素ガス等を利用することもできる。
【００２５】
まず、図１（Ａ）に示すように、射出ユニットのスクリュを前進させることにより、加熱筒の先端部に蓄えられた溶融樹脂（Ｐ）をキャビティ（２）に射出する。その後、図１（Ｂ）に示したようにガス供給装置（５）よりガス導入口（３）を通ってキャビティ（２）にガスを供給する。
【００２６】
キャビティ（２）内に充填されたガスによりキャビティ（２）内の溶融樹脂（Ｐ）は圧迫を受けるが、従来のような「捨てキャビ」はないので、溶融樹脂（Ｐ）は加熱筒（２２）に逆流する。
【００２７】
溶融樹脂（Ｐ）の逆流により従来のガスアシスト射出成形法と同様に中空部（４）が形成され、ガスアシスト射出成形法の長所はそのまま活かすことができる。
【００２８】
逆流した溶融樹脂（Ｐ）は未硬化であるので次回の射出に利用することができ、樹脂を無駄なく有効に利用することができる。これにより、材料費の低減や資源の有効利用を図ることができる。又、次回の射出の際には成形品に使用された分だけ溶融樹脂（Ｐ）を新たに補充すればよいので、必要な量の溶融樹脂（Ｐ）が溜まるまでの時間が短く、成形のサイクルを速くすることができる。
【００２９】
ガス充填時には加熱筒に溶融樹脂（Ｐ）が逆流することになるが、スクリュはガスの送り込み量に応じて能動的に後退させてもよいし、スクリュを自由に進退できるようにしておいて逆流した樹脂圧を受けた際に受動的に後退するようにしてもよい。
【００３０】
スクリュの後退がガスの充填量に対して速すぎるとキャビティ内が大きく減圧され、金型と接触している溶融樹脂（Ｐ）が剥がれ落ちたり、凹む等して成形品の不良の原因となる。そこで、このような弊害が生じないように制御装置により逆流する樹脂の圧力を制御している。
【００３１】
具体的には、本実施例ではガス供給装置(5)とガス導入口(3)との間に設けたガス流入計によりガスの充填量を測定し、ガス充填量に対応してスクリュ(21)を所定の位置まで後退させるようにスクリュ(21)の前進，後退を司る射出用サーボモータを制御することにより、逆流する樹脂の圧力を制御している。
【００３２】
スクリュの後退制御は実施例のように後退位置を制御してもよいが、後退速度の制御やスクリュの背圧を制御してもよい。更に、スクリュの後退の制御に代えて、又はスクリュの後退の制御と共にガスの充填速度，ガス圧等を制御することにより逆流する樹脂の圧力を制御してもよい。
【００３３】
尚、射出後に型を冷却してキャビティ内の溶融樹脂（Ｐ）がある程度硬化した後に型を開いて成形品を取り出すのは従来と同様であるが、「捨てキャビ」の樹脂を捨てて次回の射出に備える必要がないので、その分の手間を省くことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によりガスアシスト射出成形法において、成形品に用いられない無駄な樹脂の量を大幅に減少させ、材料費の軽減と資源の有効利用を図ることができる。又、次回の射出のために新たに補充しなければならない樹脂量が少なくてよいので、成形のサイクルを速くすることができ、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスアシスト射出成形法を説明する図。
【図２】従来のガスアシスト射出成形法を説明する図。
【符号の説明】
（１） 金型
（２） キャビティ
（３） ガス導入口
（５） ガス供給装置
（２０） 射出ユニット
（２１） スクリュ
（２２） 加熱筒
（Ｐ） 溶融樹脂
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガスアシスト式の射出成形法及び射出成形装置に関するものであり、特に溶融樹脂の無駄の少ない方法，装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形法は射出ユニットにより溶融樹脂を金型のキャビティに射出する成形法である。射出成形用の型の設計では、「ひけ」や「反り」防止のためにできるだけ均一な肉厚にすることが必要であり、そのために金型に肉盗みを施す複雑な加工が余儀なくされ金型製造費が高くなり、メンテナンスの手間も大きくなる。
【０００３】
そこで、このような問題点を解消するための手段としてガスアシスト射出成形法が開発された。図２は従来のガスアシスト射出成形法を説明するための概念図である。図中（１１）は金型であり、（１２）は金型内に形成されたキャビティである。（１３）は金型に設けられたガス導入口であり、キャビティ（１２）に連通している。（１０）はガス供給装置（１０）である。
【０００４】
（１４）はキャビティ（１２）と連通した「捨てキャビ」と呼ばれる空間であり、「捨てキャビ」（１４）とキャビティ（１２）との間の通路には開閉部材（１５）が備えられている。
【０００５】
図２（Ａ）に示したように射出ユニット（２０）により金型（１１）のキャビティ（１２）に溶融樹脂（Ｐ）を射出する。このときキャビティと「捨てキャビ」（１４）との間の通路は開閉部材（１５）により閉鎖されている。そのため、溶融樹脂（Ｐ）はキャビティ（１２）に充填されるが、「捨てキャビ」（１４）には充填されない（尚、通路の位置や形状により開閉部材（１５）がなくても溶融樹脂（Ｐ）が「捨てキャビ」（１４）に充填されないようにすることも可能である）。
【０００６】
次に、開閉部材（１５）を開状態としてキャビティ（１２）と「捨てキャビ」（１４）との間の通路を開けて、図２（Ｂ）に示したようにガス供給装置（１０）から供給されたガスをガス導入口（１３）を通してキャビティ（１２）に充填する。ガスとしては圧縮された空気等が使用される。
【０００７】
キャビティ（１２）内に充填されたガスの圧力により、キャビティ内（１２）の溶融樹脂（Ｐ）は圧迫され、「捨てキャビ」（１４）に押出される。射出ユニット（２０）側は溶融樹脂（Ｐ）を射出したスクリュ（２１）が金型（１１）側に押し出されているので、溶融樹脂（Ｐ）は射出ユニット（２０）側に逆流することはなく「捨てキャビ」（１４）に流れ込む。
【０００８】
溶融樹脂（Ｐ）の「捨てキャビ」（１４）への移動により、キャビティ内に中空の部分（１６）ができる。この中空部（１６）の位置や大きさが適当となるようにガス導入口（１３）を設けると、厚肉部と薄肉部が共存していても「ひけ」や「反り」等の問題を生じにくい。
【０００９】
したがって、金型製作において傾斜コア，スライドコア等の複雑な加工が不要となり、金型構造を簡略化することができる。これにより、金型製造費を安くすることができ、金型（１０）のメンテナンスの手間も少なくなる。
【００１０】
また、偏肉設計が可能となるので、設計上の制約事項が少なくなり自由な設計が可能となる。例えば、従来法では３，４部品にわけて成形していたものを一体で成形できることになり部品点数を減らしてコスト減を図ることができる。
【００１１】
また、中空部（１６）を有するので、同じ形状であれば従来の方法で成形した場合よりも成形品の重量を軽減することができる。更に、中空部（１６）により金型内の樹脂量が少なくなるので、樹脂の硬化時間が短く、成形のサイクルを短くして生産性を高めることもできる。
【００１２】
しかしながら、このようなガスアシスト射出成形にも問題がある。すなわち、「捨てキャビ」（１４）に流れ込んだ樹脂は射出毎に捨てられており、材料費や資源の有効利用の点で好ましくない。尚、「捨てキャビ」に流れ込んだ樹脂をペレット化し、再度溶融することも考えられるが、樹脂の性格が変わってしまうので新規の樹脂材料として使用することができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、樹脂の無駄がないガスアシスト射出成形法と、そのためのガスアシスト射出成形装置が求められている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１のガスアシスト射出成形法は、射出ユニット(20)のスクリュ (21)により金型(1)のキャビティ(2)に溶融樹脂(P)を射出した後に、該キャビティ(2)にガスを送り込み、キャビティ(2)内のガスの圧力によりキャビティ(2)内の溶融樹脂(P)を射出ユニット(20)に逆流させ、逆流した樹脂の圧力によって射出ユニット (20) のスクリュ (21) を後退させ、スクリュ (21) の後退制御はスクリュ (21) の背圧を制御することにより行うことを特徴とする。
本発明の請求項２のガスアシスト射出成形法は、射出ユニット (20) のスクリュ (21) により金型 (1) のキャビティ (2) に溶融樹脂 (P) を射出した後に、該キャビティ (2) にガスを送り込み、キャビティ (2) 内のガスの圧力によりキャビティ (2) 内の溶融樹脂を射出ユニット (20) に逆流させ、ガスの送り込み量に応じて射出ユニット (20) のスクリュ (21) を後退させ、スクリュ (21) の後退制御は後退位置あるいは後退速度を制御することにより行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項１および２のガスアシスト射出成形法によれば、キャビティ(2)に充填されたガスによってキャビティ(2)から射出された溶融樹脂(P)は、「捨てキャビ」ではなく射出ユニット(20)に逆流する。そして、射出ユニット(20)に逆流した溶融樹脂(P)は未硬化であるので次回の成形に利用することができるので、樹脂の無駄がほとんど無い。
【００１７】
本発明の請求項２のガスアシスト射出成形法によれば、ガスの供給やスクリュ(21)の後退を制御して、キャビティ(2)内が過度に減圧されることを防止することができる。よって、キャビティ(2)内の溶融樹脂(P)が必要以上に逆流することを防止すると共に金型(1)に接触している溶融樹脂(P)が金型から剥がれて成形不良となることを防止することができる。
【００１８】
請求項３のガスアシスト射出成形装置は、金型(1)にはキャビティ(2)に連通するガス導入口(3)が備えられており、ガス導入口(3)には加圧されたガスをキャビティ(2)に送り込むためのガス供給装置(5)が接続されており、射出ユニット (20) にはスクリュ (21) の前進，後退を司る射出用サーボモータが備えられており、ガス供給装置 (5) とガス導入口 (3) との間にはガス流入計が設けられており、ガス流入計により測定されたガスの充填量に対応して射出ユニット (20) のスクリュ (21) を所定の位置まで後退させるように射出用サーボモータを制御することを特徴とする。
【００１９】
これによれば、ガス供給装置(5)によってキャビティ(2)にガスを充填して、キャビティ(2)内の溶融樹脂(P)を射出ユニット(20)に逆流させるという上記請求項２のガスアシスト射出成形法を容易に実施することができる。
【００２１】
また、スクリュ (21) を後退させることにより逆流する溶融樹脂(P)の圧力が適当な範囲となるように制御することができ、上記請求項２のガスアシスト射出成形法を容易に実施することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を好適な実施例を用いて説明する。
［実施例］
図１は本実施例を説明するための図である。
【００２３】
図中において（１）は金型、（２）は金型（１）に形成されたキャビティである。（３）は金型（１）に設けられたガス導入口であり、キャビティ（２）と連続している。また、ガス導入口（３）にはガス供給装置（５）が接続されている。ガス導入口（３）の位置や数は成形品を中空にする箇所の位置，形状，数等により定められる。金型（１）には従来のような「捨てキャビ」は備えられていない。
【００２４】
ガス供給装置（５）としては、実施例ではガスとしてはポンプにより圧縮されたエアタンク内の空気を用いたが、高圧窒素ガス等を利用することもできる。
【００２５】
まず、図１（Ａ）に示すように、射出ユニットのスクリュを前進させることにより、加熱筒の先端部に蓄えられた溶融樹脂（Ｐ）をキャビティ（２）に射出する。その後、図１（Ｂ）に示したようにガス供給装置（５）よりガス導入口（３）を通ってキャビティ（２）にガスを供給する。
【００２６】
キャビティ（２）内に充填されたガスによりキャビティ（２）内の溶融樹脂（Ｐ）は圧迫を受けるが、従来のような「捨てキャビ」はないので、溶融樹脂（Ｐ）は加熱筒（２２）に逆流する。
【００２７】
溶融樹脂（Ｐ）の逆流により従来のガスアシスト射出成形法と同様に中空部（４）が形成され、ガスアシスト射出成形法の長所はそのまま活かすことができる。
【００２８】
逆流した溶融樹脂（Ｐ）は未硬化であるので次回の射出に利用することができ、樹脂を無駄なく有効に利用することができる。これにより、材料費の低減や資源の有効利用を図ることができる。又、次回の射出の際には成形品に使用された分だけ溶融樹脂（Ｐ）を新たに補充すればよいので、必要な量の溶融樹脂（Ｐ）が溜まるまでの時間が短く、成形のサイクルを速くすることができる。
【００２９】
ガス充填時には加熱筒に溶融樹脂（Ｐ）が逆流することになるが、スクリュはガスの送り込み量に応じて能動的に後退させてもよいし、スクリュを自由に進退できるようにしておいて逆流した樹脂圧を受けた際に受動的に後退するようにしてもよい。
【００３０】
スクリュの後退がガスの充填量に対して速すぎるとキャビティ内が大きく減圧され、金型と接触している溶融樹脂（Ｐ）が剥がれ落ちたり、凹む等して成形品の不良の原因となる。そこで、このような弊害が生じないように制御装置により逆流する樹脂の圧力を制御している。
【００３１】
具体的には、本実施例ではガス供給装置(5)とガス導入口(3)との間に設けたガス流入計によりガスの充填量を測定し、ガス充填量に対応してスクリュ(21)を所定の位置まで後退させるようにスクリュ(21)の前進，後退を司る射出用サーボモータを制御することにより、逆流する樹脂の圧力を制御している。
【００３２】
スクリュの後退制御は実施例のように後退位置を制御してもよいが、後退速度の制御やスクリュの背圧を制御してもよい。更に、スクリュの後退の制御に代えて、又はスクリュの後退の制御と共にガスの充填速度，ガス圧等を制御することにより逆流する樹脂の圧力を制御してもよい。
【００３３】
尚、射出後に型を冷却してキャビティ内の溶融樹脂（Ｐ）がある程度硬化した後に型を開いて成形品を取り出すのは従来と同様であるが、「捨てキャビ」の樹脂を捨てて次回の射出に備える必要がないので、その分の手間を省くことができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によりガスアシスト射出成形法において、成形品に用いられない無駄な樹脂の量を大幅に減少させ、材料費の軽減と資源の有効利用を図ることができる。又、次回の射出のために新たに補充しなければならない樹脂量が少なくてよいので、成形のサイクルを速くすることができ、生産効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のガスアシスト射出成形法を説明する図。
【図２】従来のガスアシスト射出成形法を説明する図。
【符号の説明】
（１） 金型
（２） キャビティ
（３） ガス導入口
（５） ガス供給装置
（２０） 射出ユニット
（２１） スクリュ
（２２） 加熱筒
（Ｐ） 溶融樹脂
Claims (3)
- 射出ユニットのスクリュにより金型のキャビティに溶融樹脂を射出した後に、該キャビティにガスを送り込み、キャビティ内のガスの圧力によりキャビティ内の溶融樹脂を射出ユニットに逆流させ、逆流した樹脂の圧力によって射出ユニットのスクリュを後退させ、スクリュの後退制御はスクリュの背圧を制御することにより行うことを特徴とするガスアシスト射出成形法。
- 射出ユニットのスクリュにより金型のキャビティに溶融樹脂を射出した後に、該キャビティにガスを送り込み、キャビティ内のガスの圧力によりキャビティ内の溶融樹脂を射出ユニットに逆流させ、ガスの送り込み量に応じて射出ユニットのスクリュを後退させ、スクリュの後退制御は後退位置あるいは後退速度を制御することにより行うことを特徴とするガスアシスト射出成形法。
- 金型にはキャビティに連通するガス導入口が備えられており、ガス導入口には加圧されたガスをキャビティに送り込むためのガス供給装置が接続されており、射出ユニットにはスクリュの前進，後退を司る射出用サーボモータが備えられており、ガス供給装置とガス導入口との間にはガス流入計が設けられており、ガス流入計により測定されたガスの充填量に対応して射出ユニットのスクリュを所定の位置まで後退させるように射出用サーボモータを制御することを特徴とするガスアシスト射出成形装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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