JP3767465B2 - 薄肉成形品の製造方法及びそれに用いる成形金型装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、形状の一部または全体に肉厚の薄い部分を有する樹脂の薄肉成形品の製造方法及びそれに用いる成形金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
通常の射出成形では、１ｍｍ以下の薄肉形状を持つ樹脂の薄肉成形品を射出成形により製造する場合、射出中に樹脂が金型で冷却されて樹脂の流動性が低下し、キャビティ内への樹脂の充填が困難になる。
【０００３】
これを解消するため、キャビティ内で樹脂が高速で流動するように高射出圧力で射出する方法、また金型及び樹脂温度を上げるなど、金型のキャビティ内で樹脂の粘度が上昇しないようにすることが必要となるが、成形時の樹脂圧力を過大にする必要がある、樹脂の断熱圧縮による発熱によって熱分解したり、成形サイクルが長くなったりする等の問題が生じる。
【０００４】
また、他の対応策として、金型のキャビティ空間を所定厚さ以上に設定しておき、溶融樹脂を射出しながら型締めをして、所定のキャビティ空間に戻す工程をとる射出圧縮成形の応用も考えられる。このような例として、例えば特開昭６０−１１０４１９号公報に開示される射出圧縮成形法がある。しかしかかる従来例では、特に肉厚が１ｍｍ以下のような薄肉成形品の成形においては、充填の最終段階で発生するキャビティ内圧により型締めが阻害され、必要以上の型締め力が必要になることから、所定の肉厚を得ることが困難となる。また薄肉成形品においては、射出工程時のゲート側、反ゲート側（ゲート側と反対の側のゲートから最も離れた部分）の圧力差は圧縮工程中に完全に解消されないため、ゲート側、反ゲート側において、溶融樹脂の流動による分子配向及び密度の差により内部応力を生じ、成形品に反り、未充填といった成形トラブルを生じやすいという問題がある。
【０００５】
本発明は叙述の点に鑑みてなされたものであって、成形加工時における過大な射出圧力をかけることなく、密度が均一で成形トラブルのない薄肉成形品を得ることができる薄肉成形品の製造方法及びそれに用いる成形金型装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明の請求項１の薄肉成形品の製造方法は、一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、一対の金型を合致させて一対の金型間に薄肉のキャビティを形成するとき一方の金型の複数の分割駆動型にてキャビティのゲート側の流路断面積をキャビティの反ゲート側の流路断面積より大きく設定しておき、この状態で溶融樹脂をゲートを介してキャビティ内に射出し、溶融樹脂が固化する前に上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように動作させて所定の肉厚の成形品を形成することを特徴とする。ゲートからキャビティに樹脂を射出してキャビティに樹脂を充填するときゲート側の流路断面積が大きいために樹脂の流動抵抗を減らすことができ、過大な射出圧力をかけることなくキャビティの隅々まで樹脂を充填することができる。溶融樹脂をキャビティに充填した状態で分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように動作させて所定の肉厚の成形品を形成していることにより、全体に樹脂が行き亙った薄肉の樹脂成形品を得ることができるのは勿論、溶融樹脂を圧縮するときに余分な樹脂がゲート側にスムーズに移動することにより、樹脂の射出時に偏って分布している樹脂圧力を均等にすることができ、薄肉成形品の品質を向上させることができる。さらに複数の分割駆動型を別々に駆動して圧縮するために一層樹脂圧力を均等にできて薄肉成形品の品質を向上できる。従って成形加工時における過大な射出圧力、速度をかけることなく、密度が均一で成形トラブルのない薄肉成形品を得ることができる。
【０００７】
また本発明の請求項２の薄肉成形品の製造方法は、請求項１において、一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に配置した圧力センサーにて成形中の樹脂圧力をモニタリングすることにより、樹脂の状況に合わせて分割駆動型の作動量を制御することを特徴とする。この場合、溶融樹脂を圧縮するときキャビティ内の樹脂圧力を検知しながら分割駆動型の駆動速度を調整できるため、キャビティ内の樹脂圧力を急激に上昇させることなく、所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することが可能である。これによりより品質のよい薄肉成形品を得ることができる。
【０００８】
また本発明の請求項３の薄肉成形品の製造方法は、請求項２において、ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に点在させた圧力センサーで樹脂圧力をモニタリングするようにしたことを特徴とする。この場合、溶融樹脂を圧縮するときキャビティ内の樹脂圧力をさらに正確に検知しながら分割駆動型の駆動を制御でき、一層所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することができる。
【０００９】
また本発明の請求項４の薄肉成形品の成形金型装置は、互いに合致させることにより間に薄肉のキャビティを形成する一対の金型を具備し、一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、これら分割駆動型を夫々独立に駆動されるように設け、溶融樹脂の射出を開始するときはキャビティのゲート側の流路断面積を反ゲート側の流路断面積より大きくなるように分割駆動型を駆動するようにすると共にキャビティに射出した溶融樹脂が固化する前には所定の肉厚の成形品を得るために上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように駆動することを特徴とする。分割駆動型の駆動を制御することにより、請求項１の薄肉成形品の製造方法を容易に実現できる。
【００１０】
また請求項５の薄肉成形品の成形金型装置は、請求項４において、一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に樹脂の圧力を検出する圧力センサーを設けたことを特徴とし、請求項６の薄肉成形品の成形金型装置は、請求項５において、ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に圧力センサーを点在させたことを特徴とし、請求項７の薄肉成形品の成形金型装置は請求項５または請求項６において、分割駆動型には圧力センサーからの信号により分割駆動型の作動量を制御する駆動装置を設けたことを特徴とする。このようにすることで請求項２や請求項３の薄肉成形品の製造方法を容易に実現できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
成形金型装置は一対の金型にて主体が構成されている。本例の場合、一対の金型は図１のように本図上方向の固定金型１と本図下方向の可動金型２とで構成されている。下の可動金型２は本図において上下方向に駆動されるものであり、可動金型２を上に上昇するように駆動して固定金型１に合致させることにより固定金型１と可動金型２との間にキャビティ３を形成し、可動金型２を下に下降させるように駆動して固定金型１から離間させることによりキャビティ３から成形品４を取り出すことができるようになっている。なお、固定金型１と可動金型２とは固定金型１が上に位置し、可動金型２が下に位置するように図示しているが、固定金型１と可動金型２とは図示のように上下に位置するものでも、左右方向に位置して可動金型２が左右方向に移動するものでもよい。キャビティ３の一端にはゲート５が設けられており、このゲート５と反対のゲート５から最も離れた位置である反ゲート側にはエアベント６が設けられている。
【００１２】
上記可動金型２のキャビティ３やゲート５に対応する部分は複数の分割駆動型７で構成してあり、各分割駆動型７が夫々独立して上下に駆動されるようになっている。上記分割駆動型は少なくとも２つ以上あればよいが、図示の例の場合、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅで示す５個の分割駆動型７で構成してある。各分割駆動型７にはこの分割駆動型７を駆動する駆動装置として夫々型部駆動装置８が設けてあり、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す５個の型部駆動装置８がある。この型部駆動装置８は例えば、図２に示すような油圧―サーボのハイブリッド駆動機構を用いており、シリンダ９、ピストン１０、ピストンロッド１１、可変油圧ポンプ１２、サーボモータ１３、サーボコントローラ１４等で構成されている。入力信号にてサーボコントローラ１４でサーボモータ１３が制御され、このサーボモータ１３で可変油圧ポンプ１２が駆動されてシリンダ９に送る油圧が制御され、ピストンロッド１１が上下に駆動されるようになっている。このときシリンダ９にはピストン１０の位置を検出するリニアセンサー１６が設けられており、これにより検出した位置情報がサーボコントローラ１４にフィードバックされるようになっている。ピストンロッド１１は上記分割駆動型７に連結してあり、分割駆動型７を上下に駆動できるようになっている。
【００１３】
次に上記のように構成せる成形金型装置にて薄肉成形品を成形する動作を説明する。先ず、図１（ａ）に示すように可動金型２を上昇させて固定金型１と可動金型２とを型締めして固定金型１と可動金型２との間にキャビティ３を形成する。このときゲート側の流路断面積が反ゲート側の流路断面積より大きくなるように各分割駆動型７を駆動しておく。本例の場合、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す分割駆動型７をこの順に固定金型１に対して大きく離間するように駆動しておく。このようにキャビティ３内の肉厚を段階的に変化させることにより、製品となる成形品４の本来の肉厚より厚く且つ滑らかに変化させることができる。次に図１（ｂ）に示すようにゲート５からキャビティ３内に矢印ａのように溶融樹脂１５の射出を開始してキャビティ３に溶融樹脂１５を充填する。このとき、反ゲート側からゲート側に向けて漸次流路断面積を大きくしているために射出工程中に樹脂の流動抵抗を減らすことができ、過大な射出圧力をかけることなく薄肉部分への樹脂の充填が可能となる。また溶融樹脂１５の射出工程中は分割駆動型７に樹脂圧を支える駆動力を与え続ける。次に、射出を完了すると、溶融樹脂１５を圧縮するように（矢印ｂのように）分割駆動型７を駆動する。このとき反ゲート側からゲート側に向かって順に所定肉厚になるまで圧縮を行う動作を行う。この分割駆動型７の圧縮動作工程中には矢印ｃのように樹脂がゲート５に向かって移動することにより、射出時に偏って分布している樹脂圧力を均等にすることができ、成形される成形品４の品質を向上することができる。次に図１（ｄ）に示すように分割駆動型７の移動を完了して成形品４を成形した後、可動金型２を下降させて型開きを行い、図１（ｅ）に示すように成形品４を取り出す。
【００１４】
上記のように成形を行うとき、分割駆動型７の駆動を行うが、上記符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す分割駆動型７の駆動のシーケンスを示すと図３の通りとなる。図３で縦軸に成形の時間経過を示し、横軸に型部駆動装置８の駆動ストロークを示す。
【００１５】
また図４に示す成形金型装置では分割駆動型７の溶融樹脂１５に接触する部位に圧力センサー１７を設置してある。これにより成形中の樹脂圧力をモニタリングし、樹脂の状況に合わせて分割駆動型７の作動量を制御するようになっている。図５は圧力センサー１７が検出する樹脂圧力の一例を示し、図６に示すように圧力センサー１７の圧力情報をサーボコントローラ１４に入力して分割駆動型７の作動量を制御するようになっている。つまり、射出成形後の分割駆動型７の駆動時にキャビティ３内に発生する圧力を圧力センサー１７で検出し、閾値を越えないように分割駆動型７の移動速度のフィードバック制御を行う。このように成形を行うと、射出工程終了後の樹脂圧縮時に、キャビティ３内の樹脂圧力を検知しながら分割駆動型７の駆動速度を調整できるため、キャビティ３内の樹脂圧力を急激に上昇させることなく、所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することが可能になる。
【００１６】
また上記圧力センサー１７は、キャビティ３のゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に点在させてある。本例の場合、符号Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅに示す５個の分割駆動型７に夫々圧力センサー１７を設けてある。このように３点以上の圧力センサー１７を設けてあると、キャビティ３内の各部の樹脂圧力を正確に検出でき、より適切に分割駆動型７を駆動し、所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することが可能になる。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の請求項１の発明は、一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、一対の金型を合致させて一対の金型間に薄肉のキャビティを形成するとき一方の金型の複数の分割駆動型にてキャビティのゲート側の流路断面積をキャビティの反ゲート側の流路断面積より大きく設定しておき、この状態で溶融樹脂をゲートを介してキャビティ内に射出し、溶融樹脂が固化する前に上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように動作させて所定の肉厚の成形品を形成するものであって、ゲートからキャビティに溶融樹脂を射出してキャビティに樹脂を充填するときゲート側の流路断面積が大きいために樹脂の流動抵抗を減らすことができ、過大な射出圧力をかけることなくキャビティの隅々まで樹脂を充填することができるものであり、しかも溶融樹脂をキャビティに充填した状態で分割駆動型を順に溶融樹脂を圧縮するように動作させて所定の肉厚の成形品を形成していることにより、全体に樹脂が行き亙った薄肉の樹脂成形品を得ることができるのは勿論、溶融樹脂を圧縮するときに余分な樹脂がゲート側にスムーズに移動することにより、樹脂の射出時に偏って分布している樹脂圧力を均等にすることができ、薄肉成形品の品質を向上させることができるものであり、さらに複数の分割駆動型を別々に駆動して圧縮するために一層樹脂圧力を均等にできて薄肉成形品の品質を向上できるものである。従って成形加工時における過大な射出圧力、速度をかけることなく、密度が均一で成形トラブルのない薄肉成形品を得ることができるものである。
【００１８】
また本発明の請求項２の発明は、請求項１において、一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に配置した圧力センサーにて成形中の樹脂圧力をモニタリングすることにより、樹脂の状況に合わせて分割駆動型の作動量を制御するので、溶融樹脂を圧縮するときキャビティ内の樹脂圧力を検知しながら分割駆動型の駆動速度を調整できるため、キャビティ内の樹脂圧力を急激に上昇させることなく、所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することが可能であり、従って品質のよい薄肉成形品を得ることができるものである。
【００１９】
また本発明の請求項３の発明は、請求項２において、ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に点在させた圧力センサーで樹脂圧力をモニタリングするようにしたので、溶融樹脂を圧縮するときキャビティ内の樹脂圧力をさらに正確に検知しながら分割駆動型の駆動を制御でき、一層所定の肉厚まで均一な樹脂圧力分布で圧縮することができるものである。
【００２０】
また本発明の請求項４の発明は、互いに合致させることにより間に薄肉のキャビティを形成する一対の金型を具備し、一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、これら分割駆動型を夫々独立に駆動されるように設け、溶融樹脂の射出を開始するときはキャビティのゲート側の流路断面積を反ゲート側の流路断面積より大きくなるように分割駆動型を駆動するようにすると共にキャビティに射出した溶融樹脂が固化する前には所定の肉厚の成形品を得るために上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように駆動するので、分割駆動型の駆動を制御することにより、請求項１の薄肉成形品の製造方法を容易に実現できるものである。
【００２１】
また本発明の請求項５の発明は、請求項４において、一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に樹脂の圧力を検出する圧力センサーを設けものであり、請求項６の発明は、請求項５において、ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に圧力センサーを点在させたものであり、請求項７の発明は請求項５または請求項６において、分割駆動型には圧力センサーからの信号により分割駆動型の作動量を制御する駆動装置を設けたものであり、このようにすることで請求項２や請求項３の薄肉成形品の製造方法を容易に実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の薄肉成形品の製造方法及び成形金型装置の一例を示す断面図であって、（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）（ｅ）は各工程を示す。
【図２】同上の型部駆動装置の構造を説明する説明図である。
【図３】同上の分割駆動型の駆動のシーケンスを示す図である。
【図４】同上の他の例の成形金型装置を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】同上の圧力センサーの検出する圧力の一例を示す説明図である。
【図６】同上の型部駆動装置の構造を説明する説明図である。
【符号の説明】
１ 固定金型
２ 可動金型
３ キャビティ
４ 成形品
５ ゲート
６ エアベント
７ 分割駆動型
８ 型部駆動装置
１５ 溶融樹脂
１７ 圧力センサー

Claims (7)

1. 一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、一対の金型を合致させて一対の金型間に薄肉のキャビティを形成するとき一方の金型の複数の分割駆動型にてキャビティのゲート側の流路断面積をキャビティの反ゲート側の流路断面積より大きく設定しておき、この状態で溶融樹脂をゲートを介してキャビティ内に射出し、溶融樹脂が固化する前に上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように動作させて所定の肉厚の成形品を形成することを特徴とする薄肉成形品の製造方法。
2. 上記一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に配置した圧力センサーにて成形中の樹脂圧力をモニタリングすることにより、樹脂の状況に合わせて分割駆動型の作動量を制御することを特徴とする請求項１記載の薄肉成形品の製造方法。
3. ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に点在させた圧力センサーで樹脂圧力をモニタリングするようにしたことを特徴とする請求項２記載の薄肉成形品の製造方法。
4. 互いに合致させることにより間に薄肉のキャビティを形成する一対の金型を具備し、一対の金型のうち一方の金型のキャビティに対応する部分をゲート側から反ゲート側に向かって複数設けた分割駆動型で構成し、これら分割駆動型を夫々独立に駆動されるように設け、溶融樹脂の射出を開始するときはキャビティのゲート側の流路断面積を反ゲート側の流路断面積より大きくなるように分割駆動型を駆動するようにすると共にキャビティに射出した溶融樹脂が固化する前には所定の肉厚の成形品を得るために上記一方の金型の分割駆動型を反ゲート側からゲート側に向かって順に溶融樹脂を圧縮するように駆動することを特徴とする薄肉成形品の成形金型装置。
5. 上記一方の金型の溶融樹脂に接触する部位に樹脂の圧力を検出する圧力センサーを設けたことを特徴とする請求項４記載の成形金型装置。
6. ゲートから反ゲート方向に樹脂が流れる方向と直交する方向の略中央で上記樹脂が流れる方向の少なくとも３点に圧力センサーを点在させたことを特徴とする請求項５記載の成形金型装置。
7. 分割駆動型には圧力センサーからの信号により分割駆動型の作動量を制御する駆動装置を設けたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の成形金型装置。

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