JP5855951B2 - Manufacturing method of injection molded body - Google Patents
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Description
本発明は、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing an injection molded body capable of manufacturing an injection molded body having a shape closer to a design value while suppressing an increase in the cooling period.
一般に、射出成形体は、溶融樹脂を金型に射出した後に冷却することによって成形されるが、冷却期間の長期化を抑える等の理由から射出成形体の内部に空間を設ける場合がある。このような中空部を有する射出成形体に関して、例えば、下記特許文献に記載された射出成形方法が提案されている。 Generally, an injection-molded body is molded by injecting molten resin into a mold and then cooled, but there are cases where a space is provided inside the injection-molded body for reasons such as suppressing an increase in the cooling period. For an injection molded body having such a hollow portion, for example, an injection molding method described in the following patent document has been proposed.
この射出成形方法では、第1金型と第2金型とを型締めすることによって形成されるキャビティ内に、溶融樹脂が射出され、その射出後からキャビティ内に加圧流体が注入される。この注入により、溶融樹脂に中空部が形成された後、その中空部を通じて溶融樹脂が金型内壁と前方に押され、やがてキャビティの末端部分で突き破られる。このようにして溶融樹脂が突き破られた以後も加圧流体の注入が継続され、当該加圧流体によって溶融樹脂が冷却され固化することで、中空部を有する射出成形体が得られる。なお、このような加圧流体自体を冷却させることが、冷却期間の長期化を抑える観点からより好ましいとされている。 In this injection molding method, molten resin is injected into a cavity formed by clamping a first mold and a second mold, and a pressurized fluid is injected into the cavity after the injection. By this injection, after a hollow portion is formed in the molten resin, the molten resin is pushed forward with the inner wall of the mold through the hollow portion, and is finally broken through at the end portion of the cavity. After the molten resin is pierced in this manner, the injection of the pressurized fluid is continued, and the molten resin is cooled and solidified by the pressurized fluid, whereby an injection molded body having a hollow portion is obtained. In addition, it is more preferable to cool such a pressurized fluid itself from the viewpoint of suppressing a prolonged cooling period.
しかしながら、溶融樹脂は、加圧流体によって突き破られるまでの間も、当該加圧気体によって冷却され続けている。このため、加圧気体の注入部位に比べて、突き破られた部位の冷却度合いが低くなるといった冷却ムラが生じ易い傾向となる。この傾向は、加圧気体の注入部位と、溶融樹脂が突き破られた部位との間の距離が長いほど顕著となる。そして、この冷却ムラが生じた場合、当該冷却ムラがない場合に比べて、冷却期間が長期化するという問題が生じてしまう。 However, the molten resin continues to be cooled by the pressurized gas until it is pierced by the pressurized fluid. For this reason, compared with the injection | pouring site | part of pressurized gas, it becomes the tendency for the cooling nonuniformity that the cooling degree of the pierced site | part becomes low to produce easily. This tendency becomes more prominent as the distance between the pressurized gas injection site and the site where the molten resin is broken is longer. And when this cooling nonuniformity arises, the problem that a cooling period becomes long will arise compared with the case where the said cooling nonuniformity does not exist.
一方、加圧気体自体を冷却した場合、当該加圧気体自体を冷却しない場合に比べて、冷却ムラに起因する冷却期間の長期化を若干抑えることができるが、中空部を形成する樹脂の内壁が外壁よりも先に固化するといった傾向が高くなる。そして、中空部を形成する樹脂の内壁が外壁よりも先に固化した場合、その内壁に対して加圧流体により与えられる圧力が外壁に伝わり難くなって外壁にヒケが生じ、設計値と異なる形状の射出成形体が得られてしまうという問題が生じてしまう。 On the other hand, when the pressurized gas itself is cooled, compared to the case where the pressurized gas itself is not cooled, the lengthening of the cooling period due to uneven cooling can be slightly suppressed, but the inner wall of the resin forming the hollow portion Tends to solidify before the outer wall. And when the inner wall of the resin that forms the hollow portion is solidified before the outer wall, the pressure applied by the pressurized fluid to the inner wall is difficult to be transmitted to the outer wall, causing a sink on the outer wall, and a shape different from the design value There arises a problem that an injection molded body of the above is obtained.
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法を提案しようとするものである。 The present invention has been made in consideration of the above points, and intends to propose an injection molded body manufacturing method capable of manufacturing an injection molded body having a shape closer to the design value while suppressing an increase in the cooling period. It is.
かかる課題を解決するため本発明は、射出成形体の製造方法であって、型締状態にある第1金型及び第2金型によって形成されるキャビティに、溶融樹脂を射出する樹脂射出工程と、前記キャビティに加圧気体を注入し、前記加圧気体により前記溶融樹脂に中空部を形成させた後に前記中空部を通じてキャビティに沿って前記溶融樹脂を流動させ、前記溶融樹脂の流動末端で前記溶融樹脂を突き破らせる加圧気体注入工程と、前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を前記溶融樹脂が突き破られた以後に開放し、前記中空部に冷却用媒体を経由させる冷却工程とを備え、前記冷却工程では、前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路から前記溶融樹脂が突き破られた部位を介して前記冷却用媒体を前記中空部に注入し、前記加圧気体の注入部位から前記冷却用媒体を排出させることを特徴とするものである。 In order to solve such a problem, the present invention is a method for manufacturing an injection-molded body, and includes a resin injection step of injecting a molten resin into a cavity formed by a first mold and a second mold in a clamped state. Injecting pressurized gas into the cavity, forming a hollow portion in the molten resin with the pressurized gas, then flowing the molten resin along the cavity through the hollow portion, and at the flow end of the molten resin A pressurized gas injection step of breaking through the molten resin, and a cooling step of opening the path connected to the flow end of the molten resin after the molten resin is broken through and passing the cooling medium through the hollow portion And in the cooling step, the cooling medium is injected into the hollow portion through a portion where the molten resin is pierced from a path connected to the flow end of the molten resin, and the pressurized gas Injection It is characterized in that for discharging the cooling medium from the position.
このような製造方法の加圧気体注入工程では、中空部を通じてキャビティに沿って溶融樹脂が流動しているとき、当該溶融樹脂はその流動方向に沿って加圧流体により冷却され始めている。一方、冷却工程では、溶融樹脂の流動末端に連絡される経路からその溶融樹脂が突き破られた部位を介して中空部に冷却用媒体が注入され、その冷却用媒体は加圧気体の注入部位から排出される。つまり、溶融樹脂の流動方向とは逆の方向に流れる冷却用媒体によって、当該溶融樹脂が冷却される。このため、加圧気体の注入部位と、溶融樹脂が突き破られた部位との冷却ムラは、これら部位間の距離にかかわらず低減することができる。したがって、加圧流体自体又は冷却用媒体自体を冷却しなくても、冷却ムラに起因する冷却期間の長期化を抑えることができる。つまり、加圧流体自体又は冷却用媒体自体を冷却することで、溶融樹脂の外側よりも内側が先に固化して外壁にヒケが生じるといったことを未然に回避することができる。こうして、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法が提供される。 In the pressurized gas injection step of such a manufacturing method, when the molten resin flows along the cavity through the hollow portion, the molten resin starts to be cooled by the pressurized fluid along the flow direction. On the other hand, in the cooling step, the cooling medium is injected into the hollow portion through the portion where the molten resin is pierced from the path connected to the flow end of the molten resin, and the cooling medium is the injection portion of the pressurized gas. Discharged from. That is, the molten resin is cooled by the cooling medium that flows in the direction opposite to the flow direction of the molten resin. For this reason, the cooling nonuniformity of the injection | pouring site | part of a pressurized gas and the site | part by which the molten resin was pierced can be reduced irrespective of the distance between these site | parts. Therefore, even if the pressurized fluid itself or the cooling medium itself is not cooled, the lengthening of the cooling period due to the cooling unevenness can be suppressed. That is, by cooling the pressurized fluid itself or the cooling medium itself, it is possible to avoid the occurrence of sink marks on the outer wall due to the solidification of the inner side of the outer side of the molten resin. Thus, there is provided an injection molded body manufacturing method capable of manufacturing an injection molded body having a shape closer to the design value while suppressing an increase in the cooling period.
また、前記第1金型及び前記第2金型の少なくとも一方には前記キャビティを形成する凹部が設けられ、前記凹部の表面若しくは表面近傍には、前記第1金型及び前記第2金型における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材が設けられることが好ましい。 In addition, at least one of the first mold and the second mold is provided with a concave portion that forms the cavity, and the surface of the concave portion or the vicinity of the surface is provided with the first mold and the second mold. It is preferable that a heat insulating member having a heat penetration rate lower than the heat penetration rate is provided.
このようにした場合、金型凹部の表面に断熱部材が設けられていない場合に比べて、樹脂射出工程を経てキャビティに射出された溶融樹脂の固化を遅らせることができる。したがって、加圧気体注入工程における溶融樹脂の流動性を向上させることができ、この結果、冷却ムラをより一段と低減させることができる。また、金型凹部の表面に対する溶融樹脂の転写性を向上させることもできる。 In this case, solidification of the molten resin injected into the cavity through the resin injection process can be delayed as compared with the case where the heat insulating member is not provided on the surface of the mold recess. Therefore, the fluidity of the molten resin in the pressurized gas injection process can be improved, and as a result, the cooling unevenness can be further reduced. In addition, the transferability of the molten resin to the surface of the mold recess can be improved.
また、前記溶融樹脂が突き破られた時点から所定の期間が経過するまで前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を閉塞した状態で、前記冷却用媒体の注入を待機する保圧工程
をさらに備え、前記冷却工程では、前記期間が経過した以後に前記加圧気体の注入を停止させるとともに前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を開放し、前記中空部に前記冷却用媒体を経由させることが好ましい。
And a pressure holding step of waiting for injection of the cooling medium in a state in which a path connected to the flow end of the molten resin is closed until a predetermined period has elapsed since the molten resin was pierced. And in the cooling step, after the period has elapsed, the injection of the pressurized gas is stopped, the path connected to the flow end of the molten resin is opened, and the cooling medium is passed through the hollow portion. It is preferable.
このようにした場合、溶融樹脂が突き破られた時点以後一定の期間、キャビティ内での加圧気体の流れ(通過)が抑止され、当該期間では、主に金型への熱伝導によって、溶融樹脂の外側が冷却される。このため、加圧流体自体又は冷却用媒体自体を冷却していないにもかかわらず、溶融樹脂脂の外側よりも内側が先に固化してしまうことを防止することができる。また、中空部が形成される溶融樹脂の内壁と外壁との間の厚みにかかわらず、当該溶融樹脂の外側よりも内側が先に固化してしまうことを防止することもできる。一方、当該期間が経過した以後には、冷却用媒体の流れ(通過)によって溶融樹脂が速やかに冷却されるため、冷却期間の長期化を抑えることができる。 In this case, the flow (passage) of the pressurized gas in the cavity is suppressed for a certain period after the molten resin is pierced, and during this period, the molten resin is melted mainly by heat conduction to the mold. The outside of the resin is cooled. For this reason, although the pressurized fluid itself or the cooling medium itself is not cooled, it is possible to prevent the inside of the molten resin fat from solidifying earlier than the outside. Moreover, it can also prevent that an inner side solidifies earlier than the outer side of the said molten resin irrespective of the thickness between the inner wall and outer wall of the molten resin in which a hollow part is formed. On the other hand, after the period has elapsed, the molten resin is rapidly cooled by the flow (passage) of the cooling medium, so that it is possible to suppress an increase in the cooling period.
以上のように、本発明によれば、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法が提供される。 As described above, according to the present invention, there is provided an injection molded body manufacturing method capable of manufacturing an injection molded body capable of manufacturing an injection molded body having a shape closer to a design value while suppressing an increase in the cooling period. The
以下、本発明に係る射出成形体の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。 Hereinafter, a preferred embodiment of a method for producing an injection-molded body according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1に示すように、本実施形態に係る射出成形体の製造方法を用いた射出成形装置1は、制御ユニット10、溶融樹脂射出ユニット20、加圧気体注入ユニット30、冷却用空気注入ユニット40、及び、金型組立体50を主な構成要素として備える。
As shown in FIG. 1, an injection molding apparatus 1 using the method of manufacturing an injection molded body according to this embodiment includes a
制御ユニット10は、射出成形装置1全体の統括的な制御を司るユニットである。この制御ユニット10は、溶融樹脂射出ユニット20、加圧気体注入ユニット30、冷却用空気注入ユニット40又は金型組立体50に適宜指令を与えて各種制御処理を実行する。
The
溶融樹脂射出ユニット20は、制御ユニット10の指令に基づいて、溶融状態にある樹脂(以下、溶融樹脂という)を金型組立体50に射出するユニットである。
The molten
溶融樹脂射出ユニット20で用いるべき樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂;ポリアミド6、ポリアミド66、ポリアミドMXD6等のポリアミド系樹脂;ポリオキシメチレン(ポリアセタール,POM)樹脂;ポリエチレンテレフタレート(PET)樹脂、ポリブチレンテレフタレート(PBT)樹脂等のポリエステル系樹脂;ポリフェニレンサルファイド樹脂;ポリスチレン樹脂、ABS樹脂、AES樹脂、AS樹脂といったスチレン系樹脂;メタクリル系樹脂;ポリカーボネート樹脂;変性ポリフェニレンエーテル(PPE)樹脂;ポリスルホン樹脂;ポリエーテルスルホン樹脂;ポリアリレート樹脂;ポリエーテルイミド樹脂;ポリアミドイミド樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリエーテルケトン樹脂;ポリエーテルエーテルケトン樹脂;ポリエステルカーボネート樹脂;液晶ポリマーを例示することができる。
The type of resin to be used in the molten
なお、溶融樹脂射出ユニット20で用いるべき樹脂には、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、防かび剤、滑剤、着色剤、架橋剤、耐衝撃強化剤、充填剤などのいずれか1つあるいは複数が混合されていても良い。
The resin to be used in the molten
加圧気体注入ユニット30は、制御ユニット10の指令に基づいて、規定値の圧力が加えられた気体(以下、加圧気体という)を金型組立体50に注入するユニットである。この加圧気体注入ユニット30は、金型組立体50との経路に開閉弁31を有しており、この開閉弁31が開放状態にある場合、加圧気体が金型組立体50に注入される。
The pressurized
加圧気体注入ユニット30で用いるべき気体は、常温及び常圧の際に気体であれば特に制限されるものではないが、溶融樹脂射出ユニット20で用いられる樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、あるいは、空気等が挙げられるが、安全性や経済性などを考慮すると、窒素ガス、あるいは、ヘリウムガスが好ましい。
The gas to be used in the pressurized
冷却用空気注入ユニット40は、制御ユニット10の指令に基づいて、例えば0.2MPa以上5MPa以下となる範囲程度の圧力が加えられた冷却用空気を金型組立体50に注入するユニットである。
The cooling
この冷却用空気注入ユニット40は、金型組立体50との経路又は図示しない大気連絡口との経路に切り換え可能な三方弁41を有しており、この三方弁41が冷却用空気注入ユニット40と金型組立体50とを繋ぐ状態にある場合、冷却用空気が金型組立体50に注入される。また、三方弁41が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合、加圧気体注入ユニット30から注入された加圧気体が金型組立体50を介して大気中に排出される。
The cooling
金型組立体50は、図2に示すように、第1金型51と第2金型52とを有する。これら第1金型51及び第2金型52は、制御ユニット10の指令に基づいて、互いに離れた状態(以下、型開状態という)と、第1金型51の一面と第2金型52の一面とを規定値の圧力で重ね合わした状態(以下、型締状態という)とを相互に移行可能とされる。なお、この図2は、型締状態にある金型組立体50を示している。
As shown in FIG. 2, the
これら第1金型51及び第2金型52の表面には凹部が形成され、その凹部の表面は断熱部材53で被覆される。この断熱部材53は、第1金型51及び第2金型52における熱浸透率よりも低い熱浸透率であり、かつ、樹脂の充填圧力や加圧気体の圧力に耐え得る部材とされる。
A concave portion is formed on the surfaces of the
なお、断熱部材53の材料として、例えば、アルミナやジルコニア等のセラミックス、あるいは、エンジニアリングプラスチックスなどが挙げられる。また、断熱部材53を凹部表面に設ける手法として、例えば、プラズマパウダースプレー法やHVOF(High Velocity Oxygen Fuel)等の溶射法により断熱部材53をコーティングする手法、あるいは、入れ子として断熱部材53を設置する手法などが挙げられる。
Examples of the material of the
このような金型組立体50の第1金型51と第2金型52とが型締状態にある場合、当該第1金型51の凹部と第2金型52の凹部とによって空間(以下、キャビティという)が形成される。具体的には、成形目的の成形品を象ったキャビティ(以下、成形キャビティという)SPC1、余分な溶融樹脂を貯留させるキャビティ(以下、オーバーフローキャビティという)SPC2、及び、成形キャビティSPC1とオーバーフローキャビティSPC2とを連通するキャビティ(以下、連通キャビティ)SPC3が形成される。
When the
成形キャビティSPC1には、溶融樹脂を射出するためのゲート(以下、樹脂射出ゲートという)GTが形成され、この樹脂射出ゲートGTは金型外側と連通される。また、加圧気体を注入するノズル(以下、気体注入ノズル)NLを挿入するための孔(以下、ノズル挿入孔という)HLが形成され、このノズル挿入孔HLも金型外側と連通される。この実施形態の場合、樹脂射出ゲートGT及びノズル挿入孔HLの形成位置は、成形キャビティSPC1において連通キャビティSPC3が形成される末端側とは逆の末端側近傍とされる。 In the molding cavity SPC1, a gate (hereinafter referred to as a resin injection gate) GT for injecting molten resin is formed, and the resin injection gate GT communicates with the outside of the mold. Further, a hole (hereinafter referred to as a nozzle insertion hole) HL for inserting a nozzle (hereinafter referred to as gas injection nozzle) NL for injecting pressurized gas is formed, and this nozzle insertion hole HL is also communicated with the outside of the mold. In the case of this embodiment, the resin injection gate GT and the nozzle insertion hole HL are formed in the vicinity of the end side opposite to the end side where the communication cavity SPC3 is formed in the molding cavity SPC1.
気体注入ノズルNLは、制御ユニット10の指令に基づいて、ノズル先端がキャビティ内にある位置(以下、開始位置という)PXと、ノズル先端がキャビティ外にある位置(以下、退避位置)PYとにノズル挿入孔HLを介して移動可能とされる。
Based on the command of the
一方、オーバーフローキャビティSPC2のうち、連通キャビティSPC3から流入する溶融樹脂の流動方向の末端とされる金型内壁には、金型外側に向かって陥入する凹部60が形成される。この凹部60の外形は例えば円錐台状とされ、凹部空間が凹部底(金型外側)に向かって先細りとなっている。このような凹部60の凹部底には管(以下、連通管という)61が連結され、その連通管61によってオーバーフローキャビティSPC2と金型外側とが連通される。
On the other hand, in the overflow cavity SPC2, a
次に、本実施形態に係る射出成形体の製造方法について説明する。図3に示すように、本実施形態に係る射出成形体の製造方法は、金型型締工程P1、樹脂射出工程P2、加圧気体注入工程P3、保圧工程P4、加圧気体排出工程P5、冷却工程P6、及び、金型型開工程P7を主な工程として備える。 Next, the manufacturing method of the injection molded body according to the present embodiment will be described. As shown in FIG. 3, the manufacturing method of the injection molded body according to the present embodiment includes a mold clamping step P1, a resin injection step P2, a pressurized gas injection step P3, a pressure holding step P4, and a pressurized gas discharge step P5. The cooling process P6 and the mold opening process P7 are provided as main processes.
<金型型締工程P1>
この金型型締工程P1では、第1金型51と第2金型52とが型締状態にされ、図2に示したように、成形キャビティSPC1、オーバーフローキャビティSPC2及び連通キャビティSPC3が形成される。また、図2に示したように、気体注入ノズルNLが、退避位置PYからノズル挿入孔HLを通じて開始位置PXに移動され、成形キャビティ内に気体注入ノズルNLの一部が挿入される。
<Mold clamping process P1>
In this mold clamping step P1, the
<樹脂射出工程P2>
この樹脂射出工程P2では、開閉弁31(図1)が閉塞状態にされ、三方弁41(図1)が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にされる。この状態において、溶融樹脂射出ユニット20(図1)から樹脂射出ゲートGT(図2)を介してキャビティ内に溶融樹脂が射出され始める。そして、規定射出量の溶融樹脂が射出された時点で溶融樹脂の射出が停止される。こうして、図4に示すように、溶融樹脂がキャビティ内に充填される。
<Resin injection process P2>
In the resin injection process P2, the on-off valve 31 (FIG. 1) is closed, and the three-way valve 41 (FIG. 1) is connected to the
なお、三方弁41は閉塞状態にされていても良い。ただし、三方弁41が閉塞状態にある場合、三方弁41が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合に比べて、各キャビティSPC1〜SPC3における単位時間当たりの大気排出量が少なくなり、キャビティ内圧が溶融樹脂の射出を妨げる可能性がある。したがって、このような可能性を防止する観点では、三方弁41が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合のほうが好ましい。
The three-
<加圧気体注入工程P3>
この加圧気体注入工程P3では、三方弁41(図1)が閉塞状態にされる。この状態において、溶融樹脂の射出停止時以降に開閉弁31(図1)が開放状態にされ、気体注入ノズルNL(図2)を介してキャビティ内に加圧気体が注入され始める。これにより図5に示すように、成形キャビティSPC1に射出された溶融樹脂には、キャビティ内に流入する加圧気体によって中空部HWが形成される。そして、この中空部HWは、図6に示すように、溶融樹脂を金型内壁と前方に押して進む。この結果、溶融樹脂は、金型内壁に沿って、成形キャビティSPC1、連通キャビティSPC3、オーバーフローキャビティSPC2の順に流動し、図7に示すように、オーバーフローキャビティの末端部分となる凹部60に流入し始める。続いて、図8に示すように、オーバーフローキャビティの凹部60に流入した溶融樹脂が、凹部底に至るまでに突き破られ(以下、ブローアウトという)、中空部HWと連通管61とが連通状態となる。このようにして加圧気体注入工程P3では、中空部HWを通じてキャビティ面に溶融樹脂が転写されるとともに、当該中空部HWと、キャビティ末端部分の凹部60に連絡される連通管61とが連通される。
<Pressurized gas injection process P3>
In this pressurized gas injection process P3, the three-way valve 41 (FIG. 1) is closed. In this state, the on-off valve 31 (FIG. 1) is opened after the molten resin injection stops, and pressurized gas begins to be injected into the cavity via the gas injection nozzle NL (FIG. 2). As a result, as shown in FIG. 5, a hollow portion HW is formed in the molten resin injected into the molding cavity SPC1 by the pressurized gas flowing into the cavity. Then, as shown in FIG. 6, the hollow portion HW advances by pushing the molten resin forward with the mold inner wall. As a result, the molten resin flows in the order of the molding cavity SPC1, the communication cavity SPC3, and the overflow cavity SPC2 along the inner wall of the mold, and as shown in FIG. 7, starts to flow into the
ところで、ブローアウト時点において三方弁41が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合、各キャビティSPC1〜SPC3での圧力が急速に下がり易く、その圧力変動に起因して、第1金型51又は第2金型52の内壁面や加圧気体注入ノズルから溶融樹脂が剥離する傾向にある。そして、加圧気体注入ノズルから溶融樹脂が剥離すると、その剥離部分から加圧気体が漏れて、キャビティ内圧の制御が困難となる場合があり、この場合にはヒケが生じてしまう。しかしながら、この加圧気体注入工程P3では、ブローアウト時において三方弁41が閉塞状態にあるため、ブローアウトに起因するキャビティ内圧の変動を抑止することができ、この結果、加圧気体の漏洩、ヒケの発生を防止できる。
By the way, when the three-
また、凹部60に流入した溶融樹脂が凹部底に至るまでに、その溶融樹脂をブローアウトさせることによって、連通管61が閉塞されることを未然に防止することができる。なお、凹部60に流入した溶融樹脂を凹部底に至るまでにブローアウトさせることは、各キャビティSPC1〜SPC3の体積に応じて、溶融樹脂の射出量や加圧気体の注入タイミングなどを調整することで実現可能である。このことは、既に本発明者らの実験等により確認されている。
Moreover, it is possible to prevent the
<保圧工程P4>
この保圧工程P4では、ブローアウト時点から、冷却用空気を注入せずに待機すべき所定期間(以下、待機期間という)が経過するまで、三方弁41が閉塞状態のまま加圧気体の注入が継続され、待機期間が経過した時点で加圧気体の注入が停止される。したがって、キャビティ内を加圧気体が流れる(通過する)ことなく、キャビティ内の圧力が一定に保持される。この保圧工程P4では、キャビティ内を加圧気体が流れる(通過する)ことが抑止されるため、主に第1金型51及び第2金型52への熱伝導によって溶融樹脂が冷却される。
<Pressure holding process P4>
In this pressure-holding step P4, the pressurized gas is injected while the three-
なお、待機期間として、溶融樹脂の外側が固化し十分な剛性を持ち始める程度の期間を確保することが望ましく、主に、成形キャビティSPC1における溶融樹脂の厚み(金型内壁と中空部HWとの間の幅)と、溶融樹脂の温度と、金型の温度とを基準として規定される。具体的には、溶融樹脂の厚みが大きいほど、溶融樹脂や金型の温度が高いほど待機期間が長くなるが、例えば、成形キャビティSPC1における溶融樹脂の厚みが3mmであり、溶融樹脂の温度が300℃であり、金型の温度が80℃である場合、待機期間は40秒とされる。 As a waiting period, it is desirable to secure a period in which the outside of the molten resin is solidified and starts to have sufficient rigidity. Mainly, the thickness of the molten resin in the molding cavity SPC1 (the inner wall of the mold and the hollow portion HW ), The temperature of the molten resin, and the temperature of the mold. Specifically, the waiting period becomes longer as the thickness of the molten resin is larger and the temperature of the molten resin or mold is higher. For example, the thickness of the molten resin in the molding cavity SPC1 is 3 mm, and the temperature of the molten resin is When the temperature is 300 ° C. and the mold temperature is 80 ° C., the standby period is 40 seconds.
<加圧気体排出工程P5>
この加圧気体排出工程P5では、待機期間が経過した以後に三方弁41が金型組立体50と大気連絡口とを繋ぐ状態にされる。これにより各キャビティSPC1〜SPC3にある加圧気体が大気中に排出される。
<Pressurized gas discharge process P5>
In this pressurized gas discharge process P5, the three-
<冷却工程P6>
この冷却工程P6では、気体注入ノズルNLが、開始位置PX(図2)から退避位置PY(図2)に移動される。また、三方弁41(図1)が冷却用空気注入ユニット40と金型組立体50とを繋ぐ状態にされる。これにより冷却用空気は、連通管61から流入し、オーバーフローキャビティSPC2、連通キャビティSPC3、成形キャビティSPC1を順に経由して、ノズル挿入孔HLから排出される。この冷却用空気がキャビティ内を流動することによって、溶融樹脂が速やかに冷却される。
<Cooling process P6>
In the cooling process P6, the gas injection nozzle NL is moved from the start position PX (FIG. 2) to the retracted position PY (FIG. 2). Further, the three-way valve 41 (FIG. 1) connects the cooling
<金型型開工程P7>
この金型型開工程P7では、第1金型51と第2金型52とが型開締状態にされ、各キャビティSPC1〜SPC3にて成形された成形体が取り出される。そして、この成形体から、不要部分(連通キャビティSPC3及びオーバーフローキャビティSPC2部分)が分断され、成形目的の成形品(成形キャビティSPC1部分)が得られる。
<Mold mold opening process P7>
In this mold opening process P7, the
以上の説明のとおり、本実施形態の射出成形体の製造方法の加圧気体注入工程P3では、気体注入ノズルNLから成形キャビティSPC1に加圧気体を注入し、当該加圧気体により溶融樹脂に中空部HWを形成させた後に中空部HWを通じてキャビティに沿って溶融樹脂を流動させ、当該溶融樹脂の流動末端で溶融樹脂をブローアウトさせる。 As described above, in the pressurized gas injection step P3 of the manufacturing method of the injection molded body of the present embodiment, the pressurized gas is injected from the gas injection nozzle NL into the molding cavity SPC1, and the molten resin is hollowed by the pressurized gas. After forming the part HW, the molten resin is caused to flow along the cavity through the hollow part HW, and the molten resin is blown out at the flow end of the molten resin.
この加圧気体注入工程P3では、中空部HWを通じてキャビティに沿って溶融樹脂が流動しているとき、当該溶融樹脂はその流動方向に沿って加圧流体により冷却され始めている。 In the pressurized gas injection step P3, when the molten resin flows along the cavity through the hollow portion HW, the molten resin starts to be cooled by the pressurized fluid along the flow direction.
一方、冷却工程P6では、溶融樹脂の流動末端に連絡される経路(連通管61)をブローアウト以後に開放し、中空部HWに冷却用空気を経由させる。具体的には、連通管61からブローアウト部位(凹部60)を介して中空部HWに冷却用空気を注入し、加圧気体の注入部位(ノズル挿入孔HL)から冷却用空気を排出させる。
On the other hand, in the cooling process P6, the path (communication pipe 61) connected to the flow end of the molten resin is opened after blowout, and cooling air is passed through the hollow portion HW. Specifically, cooling air is injected from the
つまり、この冷却工程P6では、溶融樹脂の流動方向とは逆の方向に流れる冷却用空気によって溶融樹脂が冷却される。このため、加圧気体の注入部位(ノズル挿入孔HL)と、ブローアウト部位(凹部60)との冷却ムラは、これら部位間の距離にかかわらず低減される。したがって、加圧流体自体又は冷却用空気自体を冷却しなくても、冷却ムラに起因する冷却期間の長期化を抑えることができる。つまり、加圧流体自体又は冷却用空気自体を冷却することで、溶融樹脂の外側よりも内側が先に固化して外壁にヒケが生じるといったことを未然に回避することができる。 That is, in this cooling process P6, the molten resin is cooled by the cooling air flowing in the direction opposite to the flowing direction of the molten resin. For this reason, the cooling nonuniformity of the injection site | part (nozzle insertion hole HL) of pressurized gas and a blowout site | part (recessed part 60) is reduced irrespective of the distance between these parts. Therefore, even if the pressurized fluid itself or the cooling air itself is not cooled, it is possible to suppress an increase in the cooling period due to uneven cooling. That is, by cooling the pressurized fluid itself or the cooling air itself, it is possible to avoid the occurrence of sink marks on the outer wall due to the solidification of the inner side of the outer side of the molten resin.
こうして、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法が提供される。 Thus, there is provided an injection molded body manufacturing method capable of manufacturing an injection molded body having a shape closer to the design value while suppressing an increase in the cooling period.
また、本実施形態では、第1金型51及び第2金型52における凹部の表面に、当該第1金型51及び第2金型52における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材53が設けられる。 Moreover, in this embodiment, the heat insulation member which becomes a heat | fever permeability lower than the heat | fever permeability in the said 1st metal mold | die 51 and the 2nd metal mold | die 52 on the surface of the recessed part in the 1st metal mold | die 51 and the 2nd metal mold | die 52. 53 is provided.
この断熱部材53を設けた場合、当該断熱部材53が設けられていない場合に比べて、樹脂射出工程P2を経て成形キャビティSPC1に射出された溶融樹脂の固化を遅らせることができる。したがって、加圧気体注入工程P3における溶融樹脂の流動性を向上させることができ、この結果、冷却ムラをより一段と低減させることができる。また、第1金型51及び第2金型52における凹部の表面に対する溶融樹脂の転写性を向上させることもできる。
When the
さらに、本実施形態では、溶融樹脂のブローアウト時点から所定の期間(待機期間)が経過するまで連通管61を三方弁41により閉塞した状態で、冷却用空気の注入を待機する保圧工程P4が備えられる。そして、冷却工程P6では、待機期間が経過した以後に加圧気体の注入を停止させるとともに連通管61を三方弁41により開放し、中空部HWに冷却用空気を経由させる。
Further, in the present embodiment, the pressure holding step P4 for waiting for the injection of cooling air while the
この保圧工程P4では、溶融樹脂が突き破られた時点以後一定の期間、キャビティ内での加圧気体の流れ(通過)が抑止され、当該期間では、主に金型への熱伝導によって、溶融樹脂の外側が冷却される。 In this pressure-holding step P4, the flow (passage) of the pressurized gas in the cavity is suppressed for a certain period after the molten resin is pierced, and in this period, mainly by heat conduction to the mold, The outside of the molten resin is cooled.
したがって、加圧流体自体又は冷却用媒体自体を冷却していないにもかかわらず、溶融樹脂の外側よりも内側が先に固化してしまうことを防止することができる。また、中空部HWを形成する溶融樹脂の内壁と外壁との間の厚みにかかわらず、当該溶融樹脂の外側よりも内側が先に固化してしまうことを防止することもできる。一方、待機期間が経過した以後には、冷却用媒体の流れ(通過)によって溶融樹脂が速やかに冷却されるため、冷却期間の長期化を抑えることができる。 Therefore, it is possible to prevent the inside of the molten resin from solidifying earlier than the outside of the molten resin, although the pressurized fluid itself or the cooling medium itself is not cooled. Moreover, it can also prevent that an inner side solidifies earlier than the outer side of the said molten resin irrespective of the thickness between the inner wall and outer wall of the molten resin which form the hollow part HW. On the other hand, after the standby period elapses, the molten resin is rapidly cooled by the flow (passage) of the cooling medium, so that it is possible to suppress an increase in the cooling period.
なお、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 The above embodiment is merely an example, and the present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、上記実施形態では、冷却工程P6で用いられる冷却用媒体として空気が適用された。しかしながら、冷却用媒体は空気に限定されるものではない。例えば、窒素ガス、炭酸ガスあるいはヘリウムガス等の気体や、水等の液体、あるいは、ミスト状の水を含んだ気体を冷却用媒体として用いることができる。ただし、溶融樹脂と反応や混合しないものが望ましく、安全性や経済性などを考慮すると、空気、窒素ガス、ヘリウムガスあるいは水などが好ましい。また、冷却用媒体は高圧の状態で注入されても良い。ただし、構成簡易化の観点では、例えば0.2MPa以上5MPa以下の範囲程度の高圧ではない状態で注入したほうが、コンプレッサー等を簡易化できるため好ましい。 For example, in the above embodiment, air is applied as the cooling medium used in the cooling process P6. However, the cooling medium is not limited to air. For example, a gas such as nitrogen gas, carbon dioxide gas or helium gas, a liquid such as water, or a gas containing mist-like water can be used as the cooling medium. However, those that do not react with or mix with the molten resin are desirable, and air, nitrogen gas, helium gas, water, or the like is preferable in view of safety and economy. The cooling medium may be injected in a high pressure state. However, from the viewpoint of simplifying the configuration, it is preferable to inject in a state where the pressure is not high, for example, in the range of 0.2 MPa to 5 MPa because the compressor and the like can be simplified.
また、上記実施形態では、待機期間が経過する時点で加圧気体の注入が停止されたが、待機期間が経過する前の時点で加圧気体の注入が停止されても良い。ただし、待機期間が経過する時点まで加圧気体の注入が継続されているほうが好ましい。これは、型締状態にある金型51と52との境界(金型51及び52の割)等から加圧気体が漏洩している場合であっても、加圧気体の圧力によって、溶融樹脂を金型51及び52に押し続けることができる。このため、溶融樹脂から金型51及び52への熱伝達効率を向上することができるからである。
Further, in the above embodiment, the injection of the pressurized gas is stopped when the standby period elapses. However, the injection of the pressurized gas may be stopped before the standby period elapses. However, it is preferable that the pressurized gas is continuously injected until the standby period elapses. Even if the pressurized gas leaks from the boundary between the
また、上記実施形態では、キャビティ内に注入された加圧気体の排出先が連通管61とされたが、ノズル挿入孔HLとしても良い。具体的には、三方弁41(図1)が閉塞状態にされたままで、気体注入ノズルNLが開始位置PX(図2)から退避位置PY(図2)に移動され、その移動により得られるノズル挿入孔HLから加圧気体が排出される。このようにすれば、連通管61を加圧気体の排出用経路として用いなくても加圧気体の排出が可能となるため、当該連通管61を、専ら冷却用空気の注入用経路として用いることが可能となる。したがって、三方弁41(図1)を、開閉弁21と同様のものに代えて、経路切替工程を省略することができるとともに、金型組立体50(連通管61)と大気連絡口とを繋ぐ経路を省略することができる。また、冷却工程P6にて冷却用空気を流すことで、加圧気体を大気中に排出することが可能となる。このため、上記実施形態のように、加圧気体排出工程P5にて三方弁41を開放して加圧気体を排出した後に、冷却工程P6にて冷却用空気を流す場合に比べて、冷却用空気を溶融樹脂の冷却用のみならず加圧気体の排出用としても共用でき、工程を簡易化できる。この結果、射出成形体の製造方法の簡易化や射出成形装置1の小型化を図ることができる。また、連通管61から注入された冷却用媒体を金型51と52との境界(金型51及び52の割)等から排出する場合に比べて、排出面積を大きく確保することができ、より多量の冷却用媒体を溶融樹脂の中空部に経由させることが可能となる。
Moreover, in the said embodiment, although the discharge destination of the pressurized gas inject | poured in the cavity was made into the communicating
また、上記実施形態では、加圧気体が注入される前から三方弁41が閉塞状態にされた。しかしながら、三方弁41を閉塞状態とする時期は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加圧気体の注入時点から、溶融樹脂のブローアウト時点の直前までの期間のいずれかの時点とすることができる。要するに、ブローアウト以前に三方弁41が閉塞状態にあれば、上記実施形態と同様に、ブローアウトに起因する圧力変動を抑止することができる。
In the above embodiment, the three-
また、上記実施形態では、溶融樹脂の射出が停止された時点以後に加圧気体の注入が開始された。しかしながら、加圧気体の注入時期は上記実施形態に限定されるものではなく、溶融樹脂の射出が開始された後から停止される前までの期間のいずれかの時点とすることができる。 Moreover, in the said embodiment, injection | pouring of pressurized gas was started after the time of injection | pouring of molten resin being stopped. However, the injection timing of the pressurized gas is not limited to the above embodiment, and can be any point in the period from the start of the injection of the molten resin to the stop.
また、上記実施形態では、第2金型52に形成される凹部60の外形が円錐台状とされた。しかしながら、凹部60の外形はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば円筒形状などでもよい。ただし、成形品の離型を良くする観点などでは、凹部空間が金型外側に向かって先細りとなっていたほうが望ましい。また、凹部底に対する溶融樹脂の到達を回避する観点では、凹部の開口の直径をD深さをHとしたときH/Dの値が1.2以上、好ましくは2以上、より好ましくは5以上であると良い。なお、凹部60が形成される部位は、第1金型51と第2金型52との割(境界)との距離が長いほど好ましい。これは、凹部60が形成される部位が割に近いと、割から加圧気体が漏洩する可能性を有するからである。
Moreover, in the said embodiment, the external shape of the recessed
また、上記実施形態では、型締状態にある第1金型51と第2金型52との双方に形成される凹部によって各キャビティSPC1〜SPC3が形成されたが、型締状態にある第1金型と第2金型との一方に形成される凹部によってキャビティが形成されても良い。また、キャビティSPC2又はSPC3が省略されても良い。
In the above embodiment, the cavities SPC1 to SPC3 are formed by the recesses formed in both the
上記実施形態では、第1金型51及び第2金型52における形成される凹部の表面に断熱部材53が設けられたが、当該表面近傍の内側に断熱部材が設けられていても良い。また、断熱部材53は省略されていても良い。ただし、樹脂射出工程P2を経て成形キャビティSPC1に射出された溶融樹脂の固化を遅らせる観点、あるいは、溶融樹脂の転写性を向上させる観点では、断熱部材53を設ける場合のほうが好ましい。
In the above embodiment, the
また、上記実施形態では、制御ユニット10が、溶融樹脂射出ユニット20、加圧気体注入ユニット30及び冷却用空気注入ユニット40それぞれを制御するものとされたが、これらユニットを別々に制御する複数の制御ユニットが適用されても良い。また、溶融樹脂射出ユニット20を制御するユニットが、加圧気体注入ユニット30及び冷却用空気注入ユニット40それぞれを制御するようにしても良い。
In the above embodiment, the
本発明は、中空部を有する物品を取り扱う分野において利用可能性がある。 The present invention can be used in the field of handling articles having hollow portions.
1・・・射出成形装置
10・・・制御ユニット
20・・・溶融樹脂射出ユニット
30・・・加圧気体注入ユニット
31・・・開閉弁
40・・・加圧気体注入ユニット
41・・・三方弁
50・・・金型組立体
51・・・第1金型
52・・・第2金型
60・・・凹部
61・・・連通管
70・・・冷却用空気注入ユニット
SPC1・・・成形キャビティ
SPC2・・・オーバーフローキャビティ
SPC3・・・連通キャビティ
GT・・・樹脂射出ゲート
HL・・・ノズル挿入孔
HW・・・中空部
NL・・・気体注入ノズル
PX・・・開始位置
PY・・・退避位置
P1・・・金型型締工程
P2・・・樹脂射出工程
P3・・・加圧気体注入工程
P4・・・保圧工程
P5・・・加圧気体排出工程
P6・・・冷却工程
P7・・・金型型開工程
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (1)
前記キャビティに加圧気体を注入し、前記加圧気体により前記溶融樹脂に中空部を形成させた後に前記中空部を通じてキャビティに沿って前記溶融樹脂を流動させ、前記溶融樹脂の流動末端で前記溶融樹脂を突き破らせる加圧気体注入工程と、
前記溶融樹脂が突き破られた時点から所定の期間が経過するまで前記加圧気体の流れを止め、前記溶融樹脂の外側を固化させる保圧工程と、
前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を前記期間が経過した以後に開放し、前記中空部に冷却用媒体を経由させる冷却工程と
を備え、
前記冷却工程では、前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路から前記溶融樹脂が突き破られた部位を介して前記冷却用媒体を前記中空部に注入し、前記加圧気体の注入部位から前記冷却用媒体を排出させ、
前記第1金型及び前記第2金型の少なくとも一方には前記キャビティを形成する凹部が設けられ、
前記凹部の表面若しくは表面近傍には、前記第1金型及び前記第2金型における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材が設けられる
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。 A resin injection step of injecting a molten resin into a cavity formed by the first mold and the second mold in a clamped state;
A pressurized gas is injected into the cavity, and after the hollow portion is formed in the molten resin by the pressurized gas, the molten resin is flowed along the cavity through the hollow portion, and the molten resin is melted at the flow end of the molten resin. A pressurized gas injection process for breaking through the resin;
A pressure-holding step of stopping the flow of the pressurized gas until a predetermined period has elapsed from the time when the molten resin is pierced, and solidifying the outside of the molten resin;
A path that communicates with the flow end of the molten resin is opened after the period has elapsed , and includes a cooling step of passing a cooling medium through the hollow portion,
In the cooling step, the cooling medium is injected into the hollow portion through a portion where the molten resin is pierced from a path connected to the flow end of the molten resin, and the pressurized gas is injected from the injection portion. Drain the cooling medium ,
At least one of the first mold and the second mold is provided with a recess that forms the cavity,
Near the surface or surfaces of said recess, leaving morphism you wherein the <br/> heat insulating member made of a low thermal effusivity than the thermal effusivity of the first mold and the second mold is provided Manufacturing method of a molded object.
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