JP5531814B2 - 射出成形方法 - Google Patents
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Description
射出成形方法の中の一つである前者の射出プレス成形方法について説明すれば、所望する製品の形状より大きく形成した金型キャビティ内に樹脂を射出した後、可動型を固定型側の方向に移動させる等して、型閉動作によりキャビティ内の樹脂を流動させて金型キャビティ内の隅々まで行きわたらせる方法である。
また、この成形方法は、場合によっては、溶融樹脂を金型キャビティ内の隅々まで行きわたらせた後に、さらに溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積を徐々に減少させることもある。
また、この成形方法も場合によっては、前述した射出プレス成形方法と同様に、溶融樹脂を金型キャビティ内の隅々まで行きわたらせた後に、さらに溶融樹脂の熱収縮に合わせながら金型キャビティの容積を徐々に減少させることもある。
この2つの射出成形方法の利点について説明すれば、溶融樹脂を射出する際の樹脂圧力を低減化することができ、その結果、射出圧力の低減化に伴う射出ユニット及び型締装置の小型化、型締め動作により樹脂を充填することによる金型内樹脂圧力の平均化、等の有利な効果が図れ、流動性の悪い樹脂を成形する際、或いは、製品に成形時の応力ひずみを残したくない精密成形品の成形等に、広く用いられている。
そして、成形中に該金型キャビティの容積量が所望する大きさとなった際に、シャットオフバルブを閉じて金型内外の樹脂流通を即時に遮断することにより、前述した金型キャビティ内への樹脂の充填量のばらつきという問題を解決しようとしている。
しかしながら、可動型と固定型の開き量、或いは可動盤と固定盤の離間距離、等を測定しなければならない特許文献1に開示の方法は、金型を交換する度に、型開量センサを取付けなおす、或いは、センサの再設定をする必要性が生じる。
この様な動物の皮や樹木の表皮等は、成形時に圧縮されて厚み寸法等が変わってしまうので、金型キャビティ内における樹脂の圧力が異なると、製品寸法又製品重量等に、大きな影響を与え、ばらつきが生じてしまう。
本発明は、前記従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、連続成形する製品の重量安定等に優れた射出成形方法を提供することを目的とする。
(1) 型締力を測定可能な型締装置を備えた射出成形装置に、射出ユニットと金型キャビティとの間を流通する樹脂を遮断できるシャットオフバルブを配し、該型締装置に取り付けた雄雌両金型で形成した金型のキャビティ内にシャットオフバルブを介して樹脂を射出し、該樹脂の射出中、或いは樹脂の射出完了後に、該金型の型締力が、予め設定した値になった際に、シャットオフバルブを閉じるように制御した。
図1〜図4は本発明の実施の形態に係り、図1は本発明による射出成形装置の全体構成図である。図2及び図3は本発明の実施形態に係わり金型装置内の樹脂の状態と挙動を説明する概念図であり、図2は射出プレス成形方法に関するものであり、図3は射出圧縮成形方法に関するものである。図4は本発明の実施形態に係わり、その工程を説明するためのフローチャートである。
そして、型締装置20に取り付けられた金型装置10は、雌型である固定型3と雄型である可動型4を備えて、雄雌両金型が組み合わされてからなり、該両金型は、シャーエッジ構造、所謂、くいきり構造の嵌合部で嵌め合わされて、該嵌め合わされた状態でその内部に金型キャビティ15を形成する構造となっている。
なお、前述したくいきり構造の嵌合部(くいきり部と称することもある)は金型キャビティ15の全周にわたって形成されている。
なお、参考までに説明すれば、後述する図2(3)においては、固定型3と可動型4の間で、金型開閉方向に対して略直行する方向に伸びているパーティング面の間の距離を、離間距離Sとして記載しており、これが金型10の型開量(型開き寸法と称することもある)を表す数値となる。
本発明において、金型10をわずかに開くというのは、金型キャビティ内の樹脂が成形中に外部に漏れ出さない程度の型開量を意味しており、例えば、図1に示す第1実施形態においては、固定型3と可動型4について、くいきり構造の嵌合部が外れてしまわない程度の型開き寸法を言う。
また、本発明において、金型10が閉じきらない状態とは、固定型3と可動型4の金型開閉方向に対して略直行する方向に伸びているパーティング面が互いに接触していない状況、例えば、後述する図2(3)において、離間距離Sが零になっていないような状況を意味する。
図1に示した型締装置20は、可動盤2、固定盤1、型締シリンダ22、型締シリンダ22に駆動によって作動するトグル式型締機構8(トグル機構8と称することもある)、並びに、型締シリンダ22に所望の油圧を供給する図示しない油圧源等を備えて、可動盤2は、固定盤1とエンドプレート5との間に架設した4本のタイバー7に案内されて、型締シリンダ22で駆動されたトグル機構8により、可動型4とともに前後進できるよう構成されている。
なお、図1に示した実施形態においては、型締装置20の駆動装置として、油圧式でトグルタイプの型締機構を使用したが、これに限るものではなく、例えば、ボールネジとサーボモータを使用する電動式の型締装置等を使用しても良い。
スクリュ34の前方に送られ、溶融した樹脂(溶融樹脂と称することもある)は、射出シリンダ40により前進するスクリュ34によって、バレル32の先端部にあるノズル39から射出することができる。
図1に示した射出成形装置100においては、前述の構成によって、シャットオフバルブ31を開とした状態で射出ユニット30と金型キャビティ15の間の樹脂の流通を可能とし、シャットオフバルブ31を閉とした状態で射出ユニット30と金型キャビティ15の間の樹脂の流れを遮断する。
なお、第1実施形態は、予め金型をわずかに開いた状態で射出する射出成形方法であって、前述したように、所謂、射出プレス成形方法と呼ばれることのある射出成形方法に対して、本発明の方法を適応した例である。
ここで、型開量1.0mmとした金型10の金型キャビティ寸法及び容積量は、所望する成形品の寸法及び容積量より大きなものになっている。従って、型開量1.0mmとした金型10内において、金型キャビティ15の中に充填した樹脂の量は、所望する製品の樹脂量より大きなものになっている。
なお、この際に重要な点は、第1実施形態で前述した第1型締力は、トグル機構8を延伸させるための設定値であって、型締力の実測値ではないというところにある。
一般的に、トグル機構8を用いた射出成形装置100の型締装置20においては、トグルの延伸量を制御してタイバー7の伸び量を制御することにより型締力を調整する。
つまり、トグル機構8を用いた型締装置20は、通常、金型10を型締力ゼロでタッチさせて閉じた状態を基準位置とし、該基準位置からのトグルの延伸量とタイバー7の伸び量の関係を予め割り出してデータ化(型締力データ表と称することもある)しておくことによって、タイバー7の伸び量から型締力を算出する。
従って、型締力を設定するというのは、基準位置から所望する型締力を発生させるに必要な位置までトグル機構8を延伸させる距離を設定する、ということを意味する場合がある。そして、本実施形態において第1型締力を設定するということは、第1の型締力を発生させるに必要な位置までトグル機構8を延伸させるということ意味する。
そして、本実施形態においては、その状態で、トグル機構8のリンクをロッキングし、延伸させたトグル機構8が型開力により屈曲しないようにする。
金型10をわずかに開いた状態で、かつ、金型キャビティ15内に樹脂が充填されている状況下において、前述した第1型締力を発生させるに必要な位置までトグル機構8を延伸させると、タイバー7の伸びは、型が開いていない状態に比べて、型開寸法分だけ大きく伸びるため、型締力データ表より、大きく上昇して、予め設定した第1型締力をはるかに超えて大きくなる。なお、この際において、正確な型締力は、型締力データ表から算出することが困難なため、型締力センサL(センサLと称することもある)を用いて測定することにより把握する。
その結果、シャットオフバルブ31を通して樹脂が、射出ユニット30と金型キャビティ15内との間を流れながらバランスしようとする。
そして、センサLで測定した型締力が、予め設定した第2の型締力(本実施形態においては1200KN)にまで低下した時に、図4(7)から図4(8)の工程に進み、シャットオフバルブ制御装置から信号を送信して、シャットオフバルブ31を閉じることによって、射出ユニット30と金型キャビティ15内との間で樹脂の流通を遮断する。
なお、本実施形態における第2の型締力は、センサLで測定した型締力であるから、第1型締力の定義とは異なるものであることに注意する必要がある。
つまり、ある一定の金型開量を基準として金型キャビティ15内に樹脂を充填し、その後、金型キャビティ内に充填された樹脂が受ける圧力を精度良く制御すれば、金型キャビティ15内の樹脂の量を、精度良く制御できる。
また、第1の実施形態では、第1の型締力と第2の型締力を設定して、金型10内で樹脂がバランスするまでの圧力降下を勘案したが、成形の状況によっては、第2の型締力のみを設定して、昇圧完了直後にシャットオフバルブ31を閉じても良い。
なぜなら、本発明は、型締力を基準として金型内に充填する樹脂の挙動を制御するが、金型内に充填する樹脂の挙動は、金型の開量によって影響を受ける。
金型の開量と型締力との間に関係を有するタイプの型締装置を使用すれば、成形中に型締装置の型締力を測定することによって、金型の開量の検知にもつながるので、金型内における樹脂の挙動を制御するため装置として好ましい。
言い換えれば、金型の開量と型締力との間に関係を有するタイプの型締装置を使用すれば、金型10の型開量の変化をとらえて型締力が変化するから、型締力により、金型内における樹脂の挙動を的確に把握して制御できる。
前述した理由から第1実施形態は好ましい形態の1つとして、タイバー7に型締力を測定する型締力センサLを備えた油圧式のトグル機構8の型締装置20を使用した。
なお、第2実施形態は、型締装置の型締力を小さくすることにより、樹脂の射出中に射出圧力によって金型をわずかに開いた状態とする射出成形方法であって、前述したように、所謂、射出圧縮成形方法と呼ばれる射出成形方法に対して、本発明の方法を適応した例である。
なお、第2実施形態においては、第1の型締力を小さく設定して、樹脂の射出中に射出圧力によって金型がわずかに開いた状態となるようにする。
第2実施形態においては、成形サイクルがスタートしてから、型締装置20に配した型締シリンダ22を作動させてトグル機構8を延伸させることにより、可動盤2を固定盤1の方向に移動させて金型10を型閉動作して第1の型締力を発生させる。
この状態における樹脂の挙動を、図3(1)に示す。樹脂の射出が進んで行く過程において、第1の型締力が樹脂の射出圧力に負けて、金型10が徐々に開き始める。
なお、第2実施形態においても、前述した第1実施形態と同様に、金型装置10がわずかに開いた状態になっても、固定型3と可動型4の間に形成したくいきり構造の嵌合部によりシールされおり、金型キャビティ15内の溶融樹脂が金型装置10の外に漏れ出すことはない。
なお、この状態において、トグル機構8の伸び状態をホールドすると、樹脂の射出中は金型10が開いた分だけ圧縮量が増えて、金型10に負荷される型締力が上昇して増加する。
第2実施形態においては、シャットオフバルブ31閉じた後、金型キャビティ15内の樹脂が収縮することにより、金型10の型開量がわずかに減少して型締力が低下するが、金型キャビティ15内に充填された樹脂の量に変化はない。そして、この後、十分に冷却された成形品を金型10から製品として取出す。
従って、前述した型締力が上昇する際に限らず、上昇した型締力が予め設定した第2の型締力まで低下した際に、シャットオフバルブ31を閉じることによって、金型内外での樹脂の流通を遮断するという方法であっても良い。
第3実施形態は、樹脂の射出前に金型内に表皮材(第3実施形態においては本杢シート)を配した形態であり、それ以外は、基本的に、第1の実施形態と同様な工程により、射出成形方法を実施した。
なお、表皮材を配する実施形態として、第2の実施形態と同様な射出成形方法を採用することも勿論可能である。
2 可動盤
3 固定型
4 可動型
5 エンドプレート
7 タイバー
8 トグル式型締機構(トグル機構)
10 金型装置
15 金型キャビティ
20 型締装置
22 型締シリンダ
30 射出ユニット
60 制御装置
100 射出成形装置
L 型締力センサ
S 離間距離(型開量)
Claims (5)
- 型締力を測定可能な型締装置を備えた射出成形装置に、射出ユニットと金型キャビティとの間を流通する樹脂を遮断できるシャットオフバルブを配し、
該型締装置に取り付けた雄雌両金型で形成した金型のキャビティ内にシャットオフバルブを介して樹脂を射出し、該樹脂の射出中、或いは樹脂の射出完了後に、該金型の型締力が、予め設定した値になった際に、シャットオフバルブを閉じるように制御した樹脂の射出成形方法。 - 前記型締装置がトグル式の型締機構であって、前記金型のキャビティ内に樹脂を射出開始する際に型締装置に取り付けた金型をわずかに開いた状態として、該樹脂の射出中、或いは射出完了後に、該金型が閉じきらない状態で型締力を昇圧するとともに、
該樹脂の射出完了後かつ該型締力の昇圧完了後において、該金型の型締力が、予め設定した値まで低下した際に、シャットオフバルブを閉じるように制御した請求項1に記載の射出成形方法。 - 前記型締装置がトグル式の型締機構であって、前記金型のキャビティ内に樹脂を射出開始する際に、該トグルを伸ばしきった状態で、射出充填する樹脂の圧力により、金型がわずかに開く状態で、金型を型締めするとともに、
該樹脂の射出中に、該金型の型締力が、予め設定した値に上昇した際に、シャットオフバルブを閉じるように制御した請求項1に記載の射出成形方法。 - 前記型締装置がトグル式の型締機構であって、前記金型のキャビティ内に樹脂を射出開始する際に、該トグルを伸ばしきった状態で、射出充填する樹脂の圧力により、金型がわずかに開く状態で、金型を型締めするとともに、
該樹脂の射出完了後において、該金型の型締力が、金型が開くことによって上昇した状態から、予め設定した値にまで低下した際に、シャットオフバルブを閉じるように制御した請求項1記載の射出成形方法。 - 前記樹脂の射出を開始する前の金型のキャビティ内に表皮材を配した請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の射出成形方法。
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