JP7165179B2 - プリプラ式射出成形機の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュを内蔵する可塑化装置とプランジャを内蔵する射出装置を分離して構成したプリプラ式射出成形機の成形方法に関する。

従来、可塑化装置に内蔵したスクリュを回転させることにより投入された成形材料を可塑化し、かつ可塑化した樹脂を供給路を通して射出装置に供給する可塑化工程と、この可塑化工程後、前記供給路を閉じ、射出装置に内蔵したプランジャを前進させることにより供給された樹脂を射出ノズルから金型に射出充填する射出工程と、を少なくとも備えるプリプラ式射出成形機の成形方法としては、例えば、特許文献１に開示されるプリプラ式射出成形機の制御方法に用いる成形方法及び特許文献２に開示されるプリプラ式射出成形機の逆流防止方法に用いる成形方法が知られている。

特許文献１のプリプラ式射出成形機の制御方法は、可塑化シリンダに内蔵するスクリュを回転させて成形材料を可塑化溶融するとともに、溶融した樹脂を開状態の逆流防止弁を通して射出シリンダにチャージし、この射出シリンダに内蔵するプランジャを後退させて計量を行うものであり、特に、計量時に、プランジャが予め設定した計量終了位置に達したなら、スクリュの回転を停止させるとともに、予めスクリュの回転量及び回転速度により設定した制御条件により逆回転させ、この後、可塑化シリンダと射出シリンダ間に配設した逆流防止弁を閉状態にするようにしたものである。また、特許文献２のプリプラ式射出成形機の逆流防止方法は、プランジャを内装した射出シリンダと、先端に逆流防止弁を備えた可塑化用のスクリュを回転かつ進退自在に内装した可塑化シリンダとを、先端部にわたり設けた樹脂路により連通して並設し、その可塑化シリンダの後部にスクリュ移動手段と回転用のモータとを設け、そのスクリュ移動手段によるスクリュの進退移動により、逆流防止弁を開閉作動するプリプラ式射出成形機であって、特に、プランジャがスクリュの回転による材料チャージにより後退し、その後退位置が計量終了位置の直前に達したときに、スクリュの回転速度を低速に切換え、しかるのち開弁時よりも低圧で後退移動して閉弁してから、スクリュ回転を停止して、計量終了後における樹脂の可塑化シリンダ側への逆流を防止するようにしたものである。

特開２００４－２５５５８８号公報 特開平１１－２０７７９４号公報

しかし、上述した従来におけるプリプラ式射出成形機の成形方法は、次のような解決すべき課題も残されていた。

第一に、プリプラ式射出成形機をはじめとした各種射出成形機により成形品の生産を行う場合、通常、成形品の種類等にマッチングする樹脂温度等の可塑化条件及び射出速度等の射出条件を含む各種成形条件を設定して成形を行うが、最終的に得られる成形品にはある程度の成形不良が発生するとともに、特に、成形品の種類等によっては、成形不良が発生しやすい成形品も存在する。例えば、可塑化時間が短く樹脂に対して十分な熱が伝わりにくいハイサイクル成形品，粉砕材等の混入により通常のペレットに比べてペレット形状が不均一な傾向を有するリサイクルペレット材料を使用した成形品，一度に大容量の可塑化が求められる射出容量の大きい成形品等は、成形不良が発生しやすく歩留率（良品率）の低下を来しやすい。

このため、従来は、各種成形条件に対する精度の高い設定や制御の安定化などにより対応、例えば、樹脂に対する可塑化処理の場合、加熱温度に対する精度の高い設定やスクリュの回転速度及び可塑化時間等の最適化を図るなどにより対応していたが、このような対応を十分に行ったとしても、実際の生産現場では相当数の成形不良が発生するとともに、具体的な不良原因が解らないことも少なくなく、高い歩留率を確保には限界があった。

特に、高い歩留率を確保できない問題は、大型成形品や特殊樹脂成形品等の生産において、生産効率の低下や生産コストの上昇を招くのみならず、資源ロスの発生やエネルギー消費の無駄を招くことになり、従来のいわば限界的な歩留率をより高めるための新たな射出成形方法（射出成形機）の実現が要請されていた。

第二に、プリプラ式射出成形機の場合、可塑化工程において、樹脂（溶融樹脂）が射出装置に供給された際には、最初に射出シリンダ内におけるプランジャの手前に蓄積され、その後、順次前方（射出ノズル側）へ積層されるように蓄積される現象を生じる。一方、射出工程では、プランジャを前進移動させることにより、溶融樹脂を金型内に射出充填するが、この射出工程に続く保圧工程において金型内の樹脂に対して所定の保圧力を付与する必要があるため、通常、前進移動させるプランジャは、最前端位置よりも手前で停止させることにより、射出シリンダに所定量の樹脂を残留させている。

この場合、射出シリンダ内のプランジャは、スクリュのような回転は行わないとともに、前進移動と後退移動の反復的な繰り返し動作になるため、射出シリンダ内に残留した樹脂の一部はそのまま長時間にわたり滞留状態になりやすい。この結果、残留した樹脂は、徐々に変色や炭化等の劣化を来すことになり、成形品に混入した場合には、成形品の品質及び均質性の低下を招きやすい。また、この問題に対処する必要があることから、通常、定期的なメンテナンスにより射出シリンダ内のクリーニングを行う必要があり、生産時における、作業工数及び作業労力の増加、更には、これに伴う生産能率（生産効率）の低下を来す難点があった。

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したプリプラ式射出成形機の成形方法の提供を目的とするものである。

本発明に係るプリプラ式射出成形機の成形方法は、上述した課題を解決するため、可塑化装置Ｍｐの加熱シリンダ３ｃに内蔵したスクリュ３ｓを回転させることにより投入された成形材料を可塑化し、かつ可塑化した樹脂Ｒを供給路４を通して射出装置Ｍｉの射出シリンダ２ｃに内蔵したプランジャ２ｐの前方に供給する可塑化工程（Ｓ１）と、プランジャ２ｐを前進移動させることにより前方に蓄積された樹脂Ｒを射出ノズル２ｎから金型Ｃに射出充填する射出工程（Ｓ３）と、を備えるプリプラ式射出成形機の成形方法であって、スクリュ３ｓを所定長さＬｓに選定し、かつスクリュ３ｓのスクリュヘッド３ｓｈと加熱シリンダ３ｃの内壁３ｃｉ間に所定の隙間Ｇｓを設けるとともに、当該スクリュ３ｓを進退移動させる進退移動駆動部５を有する可塑化装置Ｍｐと、供給路４を少なくとも開閉可能な切換バルブ６とを設け、可塑化時に、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行った後、スクリュ３ｓを前進移動させて当該スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを後方へ相対的に還流させる還流処理工程（Ｓ１０２）を少なくとも一回行い、この後、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行う可塑化工程（Ｓ１）を設けたことを特徴とする。

また、本発明は、発明の好適な態様により、還流処理工程（Ｓ１０２）は、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させて行うことができるとともに、これに加えて、スクリュ３ｓを設定した回転数により逆回転させることにより行うこともできる。さらに、可塑化工程（Ｓ１）は、プランジャ２ｐが予め設定した目標位置Ａｔに到達するまで繰り返し行うことができる。一方、本発明に係る成形方法を実施するに際しては、射出工程（Ｓ３）後の保圧工程（Ｓ５）が終了した後、切換バルブ６により、射出ノズル２ｎ側を遮断し、プランジャ２ｐを最前進位置Ａｆまで前進移動させることによりプランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒｒを、供給路４を逆流させて可塑化装置Ｍｐに還流させる残留樹脂還流工程（Ｓ１２－Ｓ１６）を一回又は複数回の射出工程（Ｓ３）毎に行うことができる。

このような本発明に係るプリプラ式射出成形機Ｍの成形方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

（１） スクリュ３ｓを所定長さＬｓに選定し、かつスクリュ３ｓのスクリュヘッド３ｓｈと加熱シリンダ３ｃの内壁３ｃｉ間に所定の隙間Ｇｓを設けるとともに、当該スクリュ３ｓを進退移動させる進退移動駆動部５を有する可塑化装置Ｍｐと、供給路４を少なくとも開閉可能な切換バルブ６とを設けたため、可塑化時に、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行った後、スクリュ３ｓを前進移動させて当該スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを後方へ相対的に還流させる還流処理工程（Ｓ１０２）を少なくとも一回行い、この後、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行うことができる。この結果、加熱シリンダ３ｃ内において繰り返し可塑化処理することが可能となり、混練度の高い、より均質性に優れた溶融樹脂を得ることができ、不良品の削減により最終成形品の歩留率をより高めることができる。

（２） 好適な態様により、本発明に係る成形方法を実施するに際し、還流処理工程（Ｓ１０２）として、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させるようにすれば、スクリュ３ｓの前進動作のみで樹脂Ｒを還流させることができるため、制御処理を含めて実施の容易化を図ることができる。

（３） 好適な態様により、本発明に係る成形方法を実施するに際し、還流処理工程（Ｓ１０２）として、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させることに加え、設定した回転数により逆回転させるようにすれば、還流方向の圧力を低下させることができるため、還流処理を迅速に行うことができるとともに、回転速度を可変制御することにより容易に還流時間や還流量を調整することができる。

（４） 好適な態様により、射出工程（Ｓ３）後の保圧工程（Ｓ５）が終了した後、切換バルブ６により、射出ノズル２ｎ側を遮断し、プランジャ２ｐを最前進位置Ａｆまで前進移動させることによりプランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒｒを、供給路４を逆流させて可塑化装置Ｍｐに還流させる残留樹脂還流工程（Ｓ１２－Ｓ１６）を一回又は複数回の射出工程（Ｓ３）毎に行うようにすれば、プランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒｒを、可塑化装置Ｍｐに戻して再可塑化処理を行うことができるため、射出シリンダ３ｃ内に滞留する樹脂を排除し、長時間にわたり残留する不具合を解消することができる。この結果、残留により劣化した樹脂が成形品に混入するのを回避できるため、成形品の品質をより高めることができるとともに、成形品の品質のバラツキを低減することができる。加えて、射出シリンダ内のクリーニングを行うメンテナンスを軽減できるなど、生産時における、作業工数及び作業労力の削減、更には、これに伴う生産能率（生産効率）の向上を図ることができるとともに、樹脂（資源）の無駄を削減することができる。

本発明の好適実施形態に係るプリプラ式射出成形機の構成図、 同プリプラ式射出成形機の可塑化装置におけるスクリュの前端付近を拡大して示す構成図、 同プリプラ式射出成形機の切換バルブを抽出して示す構成図、 同プリプラ式射出成形機を用いた本発明の好適実施形態に係る成形方法の各工程を順を追って示すフローチャート、 同成形方法における可塑化工程の詳細な処理を順を追って示すフローチャート、 同可塑化工程における還流処理工程の詳細な処理を順を追って示すフローチャート、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第一の説明図、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第二の説明図、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第三の説明図、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第四の説明図、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第五の説明図、 同成形方法による成形時の作用を原理的に示す第六の説明図、

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

まず、本実施形態に係る成形方法を実施できるプリプラ式射出成形機Ｍの構成について、図１－図３を参照して説明する。

プリプラ式射出成形機Ｍは、図１に示すように、大別して、可塑化装置Ｍｐと射出装置Ｍｉを備える。射出装置Ｍｉは、図示を省略した機台上に水平に設置し、前部に射出シリンダ２ｃを備えるとともに、後部に射出駆動部１１を備える。射出シリンダ２ｃは、進退変位自在のプランジャ２ｐを内蔵するとともに、射出シリンダ２ｃの前端には射出ノズル２ｎを備え、射出シリンダ２ｃの内部前端の中央位置と射出ノズル２ｎは樹脂路１２により連通する。また、射出駆動部１１は、駆動ピストン１１ｐを内蔵する油圧駆動シリンダ１１ｄにより構成し、駆動ピストン１１ｐから前方に突出するピストンロッド１１ｐｒの先端はプランジャ２ｐの後端に結合する。その他、図中、５４は、プランジャ２ｐの前後方向位置を検出する光学センサ等のプランジャ位置センサを示す。なお、射出シリンダ２ｃ及び射出ノズル２ｎの外周面には図示を省略した加熱ヒータが装着されている。

一方、可塑化装置Ｍｐは、図１に示すように、前部に加熱シリンダ３ｃを備えるとともに、後部に進退移動駆動部５及び可塑化駆動部２１を備え、全体を前下がりに傾斜させることにより、加熱シリンダ３ｃの前端部を、内部に供給路４を形成した供給路ブロック２２を介して射出ノズル２ｎの中間部位に設けたバルブブロック２３の上端面に結合する。加熱シリンダ３ｃは、スクリュ３ｓを内蔵するとともに、加熱シリンダ３ｃの後部位置には、成形材料を加熱シリンダ３ｃの内部に投入するホッパー２４を備える。

この場合、図１に示すスクリュ３ｓは所定長さＬｓに選定する。本発明に係る成形方法では、後述する切換バルブ６により加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行った後、スクリュ３ｓを前進移動させて当該スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを後方へ相対的に還流させる還流処理工程を少なくとも一回行うため、スクリュ３ｓの長さＬｓが長いほど、余裕をもって還流させることができる。したがって、スクリュ３ｓの長さＬｓは、無用に大型化しないことを条件にできるだけ長く選定することができる。また、図２に示すように、スクリュ３ｓのスクリュヘッド３ｓｈと加熱シリンダ３ｃの内壁３ｃｉ間には所定の隙間Ｇｓを設定する。例示の場合、スクリュヘッド３ｓｈの径を、スクリュ３ｓのフライト部３ｓｆを除いたスクリュ軸３ｓｍの径と同一に選定した。勿論スクリュヘッド３ｓｈの径をスクリュ軸３ｓｍよりも大きくすることにより任意の隙間Ｇｓの大きさに選定することができる。

さらに、この加熱シリンダ３ｃと前述した射出シリンダ２ｃのサイズの条件は、次のように選定（設定）する。即ち、射出シリンダ２ｃを構成するに際し、プランジャ２ｐの前方に樹脂Ｒを蓄積可能な容積Ｖｉを、スクリュ３ｓの前方に樹脂Ｒを蓄積可能な容積Ｖｓの２倍以上に設定する。このように設定すれば、後述する可塑化工程を、プランジャ２ｐが予め設定した目標位置Ａｔに到達するまで繰り返し行うことが可能になるため、可塑化装置Ｍｐの小型化が可能となり、大幅なコスト削減を実現できるとともに、小型の可塑化装置Ｍｐであっても小型成形品のみならず、かなりの大型成形品まで成形を行うことができ、汎用性の高い射出成形機として提供できる。

また、進退移動駆動部５は、片ロッドピストン５ｐを内蔵する油圧駆動シリンダ５ｄにより構成する。そして、片ロッドピストン５ｐの前方に突出するピストンロッド５ｐｒの先端はスクリュ３ｓの後端に結合する。この進退移動駆動部５により、スクリュ３ｓを進退移動させることができる。可塑化駆動部２１は、オイルモータ２１ｍにより構成し、このオイルモータ２１ｍの回転出力軸２１ｍｓは片ロッドピストン５ｐの後端にスプライン係合させる。この可塑化装置Ｍｐは、スクリュ３ｓに対する正逆回転機能を備えている。その他、図中、５５は、オイルモータ２１ｍの回転速度（回転数）を検出するロータリエンコーダ等のモータ回転センサを示す。なお、加熱シリンダ３ｃの外周面には図示を省略した加熱ヒータが装着されている。

他方、上述したバルブブロック２３には、図３に拡大して示す切換バルブ６を内蔵する。この場合、バルブブロック２３の中央部位には、水平方向に貫通する樹脂路１２を有するため、この樹脂路１２の中途位置に切換バルブ６を配するとともに、供給路ブロック２２に設けた供給路４の先端口を弁体部６ｍの上端部に臨ませる。例示の切換バルブ６は、周面の一部を切欠いて形成した弁部６ｃを有する全体を円柱状に形成した弁体部６ｍを備える。なお、図３中、２５は、切換バルブ６を回動操作により切換を行う切換シリンダを示す。

これにより、切換シリンダ２５を駆動制御し、切換バルブ６を図３に仮想線で示す位置（図１に示す位置）、即ち、第一ポジションＰ１に切換えれば、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、かつ射出シリンダ２ｃと射出ノズル２ｎ間を連通させることができるとともに、弁体部６ｍを９０〔゜〕回動変位させ、切換バルブ６を図３に実線で示す位置、即ち、第二ポジションＰ２に切換えれば、射出ノズル２ｎ側を遮断し、かつ加熱シリンダ３ｃと射出シリンダ２ｃ間を連通させることができる。このような切換バルブ６を用いれば、切換バルブ６により、供給路４の開閉のみならず射出ノズル２ｎ側を遮断することができるため、後述する射出工程（Ｓ３）が終了した後、直ちに可塑化処理を行ったり、射出工程（Ｓ３）終了後の保圧工程（Ｓ５）が終了した後、プランジャ２ｐを最前進位置Ａｆ（図７参照）まで前進移動させることによりプランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒを、供給路４を逆流させて可塑化装置Ｍｐに還流させることができるなど、各種の多様な処理を行うことができる。

さらに、プリプラ式射出成形機Ｍは、図１に示す成形機コントローラ５１及びこの成形機コントローラ５１に制御される油圧回路により構成した油圧駆動部５２を備える。油圧駆動部５２は、油圧駆動シリンダ１１ｄ，油圧駆動シリンダ５ｄ，オイルモータ２１ｍ，及び切換シリンダ２５にそれぞれ接続し、かつ成形機コントローラ５１に接続するとともに、プランジャ位置センサ５４及びモータ回転センサ５５は成形機コントローラ５１の入力ポートに接続する。また、成形機コントローラ５１は、シーケンス制御プログラムを内蔵し、後述する本実施形態に係る成形方法を実施することができる。即ち、シーケンス制御プログラムに従って油圧駆動部５２に制御指令を付与し、油圧駆動シリンダ１１ｄ，油圧駆動シリンダ５ｄ，オイルモータ２１ｍ，及び切換シリンダ２５をシーケンス制御することができる。

次に、本実施形態に係るプリプラ式射出成形機Ｍの成形方法について、図７－図１２を参照しつつ図４－図６に示すフローチャートに従って説明する。なお、図７－図１２において、Ｃは、固定型Ｃｃと可動型Ｃｍからなる金型Ｃを示す。また、成形品としては、サイズの大きい大型成形品Ｇｍを成形する場合を例示する。

最初に、図４に示す可塑化工程を実行する（ステップＳ１）。可塑化工程の詳細な処理手順を、図５（及び図６）にフローチャートにより示す。可塑化工程を行うに際しては、まず、図７に示すように、切換バルブ６を第一ポジションＰ１に切換える（ステップＳ１０１）。これにより、供給路４が遮断状態になるため、この状態で、還流処理工程を実行する（ステップＳ１０２）。この還流処理工程の詳細な処理手順を、図６にフローチャートにより示す。

図６に示すように、還流処理工程（ステップＳ１０２）では、可塑化装置Ｍｐのオイルモータ２１ｍを駆動制御し、予め設定した正方向の回転速度（回転数）によりスクリュ３ｓを回転制御する（ステップＳ１０２１）。これにより、ホッパー２４内の成形材料（ペレット材料）は加熱シリンダ３ｃ内に投入され、スクリュ３ｓにより可塑化溶融される可塑化処理が行われる。通常、可塑化された樹脂Ｒは、供給路４を通して射出装置Ｍｉ側に供給されるが、本発明に係る成形方法では、供給路４が遮断されるため、可塑化された樹脂Ｒは、スクリュ３ｓの前方における加熱シリンダ３ｃ内に蓄積される（ステップＳ１０２２）。この結果、スクリュ３ｓは徐々に後退変位する。図７がスクリュ３ｓが後退した状態を示している。この可塑化処理は、スクリュ３ｓが予め設定した位置，又は設定時間にわたって行われる。

そして、この後、還流処理が行われる。なお、還流処理を行うか否かは、樹脂の種類や成形品の種類等により、予め選択することが可能である。還流処理を行わない場合には、前述した可塑化処理が終了した時点において、切換バルブ６を第二ポジションＰ２に切換えればよく、これにより、還流処理を省略することができる（ステップＳ１０２３，Ｓ１０３）。この場合、ステップ１０１において切換バルブ６を第一ポジションＰ１に切換えることなく、最初から第二ポジションＰ２に切換えることにより可塑化された樹脂Ｒをそのまま射出装置Ｍｉ側に供給することもできる。

これに対して、還流処理を行う場合には、油圧駆動シリンダ５ｄを駆動制御し、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより、設定したストローク量だけ前進移動させる（ステップＳ１０２３，Ｓ１０２４）。図８がスクリュ３ｓを前進移動させた状態を示している。これにより、スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを、後方へ相対的に還流させる還流処理を行うことができる。このように、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させるようにすれば、スクリュ３ｓの前進動作のみで樹脂Ｒを還流させることができるため、制御処理を含めて実施の容易化を図ることができる。

一方、この場合、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより、設定したストローク量だけ前進移動させることに加え、設定した回転数により逆回転させることもできる。このように、スクリュ３ｓを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させるとともに、設定した回転数により逆回転させるようにすれば、還流方向の圧力を低下させることができるため、還流処理を迅速に行えるとともに、回転速度を可変制御することにより容易に還流時間や還流量を調整することができる。

そして、以上の還流処理が終了したなら、スクリュ３ｓを正回転させる可塑化処理を行う（ステップＳ１０２５）。これにより、可塑化された樹脂Ｒは、スクリュ３ｓの前方における加熱シリンダ３ｃ内に蓄積される（ステップＳ１０２６）。この結果、スクリュ３ｓは徐々に後退変位し、図７に示した状態と同じ状態になる。この場合、図７に示した最初の状態とは異なり、相対的にスクリュ３ｓの後方へ移動した可塑化された樹脂Ｒは、再度、可塑化処理される。即ち、加熱シリンダ３ｃ内において繰り返し可塑化処理することが可能となり、混練度の高い、より均質性に優れた溶融樹脂を得ることができ、不良品の削減により最終成形品の歩留率をより高めることができる。

以上の処理（ステップＳ１０２３－Ｓ１０２６）が、一回の還流処理となるため、同様の処理を予め設定した複数回（Ｎ回）実行する（ステップＳ１０２７）。Ｎ回の還流処理が終了すれば、還流処理工程（ステップＳ１０２）が終了する。還流処理工程（ステップＳ１０２）の終了により切換バルブ６を第二ポジションＰ２に切換える（ステップＳ１０３）。この結果、供給路４が連通状態になるとともに、切換バルブ６に対して樹脂路１２の下流側が遮断状態になる。

次いで、スクリュ３ｓを前進移動させることにより、スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを加熱シリンダ３ｃから流出させる（ステップＳ１０４）。これにより、樹脂Ｒは供給路４を通して射出装置Ｍｉ側に供給され（ステップＳ１０５）、プランジャ２ｐの前方における射出シリンダ２ｃ内に蓄積される（ステップＳ１０６）。即ち、一回目の蓄積処理が行われる。一回目の蓄積処理の終了により、プランジャ２ｓは樹脂Ｒの供給量に応じた位置まで後退変位する。図９は一回目の蓄積処理が終了した時点の状態を示し、大型成形品Ｇｍを成形するため、設定した目標位置Ａｔには到達していない。

この後、同様の処理（ステップＳ１０１－Ｓ１０６）を繰り返すことにより、二回目の蓄積処理を行う。即ち、切換バルブ６を第一ポジションＰ１へ切換え（ステップＳ１０１）、上述した還流処理工程（Ｓ１０２）を行うとともに、還流処理工程（Ｓ１０２）が終了したなら、切換バルブ６を第二ポジションＰ２へ切換え（ステップＳ１０３）、スクリュ３ｓを前進移動させる（ステップＳ１０４）。これにより、樹脂Ｒは供給路４を通して射出装置Ｍｉ側に供給され（ステップＳ１０５）、プランジャ２ｐの前方における射出シリンダ２ｃ内に蓄積される二回目の蓄積処理が行われる（ステップＳ１０６）。

そして、以上の蓄積処理をプランジャ２ｐが目標位置Ａｔに到達するまで実行する（ステップＳ１０７，Ｓ１０１…）。これにより、プランジャ２ｐが目標位置Ａｔに到達すれば、到達した時点で樹脂Ｒの供給を停止する。即ち、切換バルブ６を第一ポジションＰ１へ切換えて蓄積処理を終了させる（ステップＳ１０８）。これにより、一連の可塑化工程が終了する（ステップＳ１０９）。図１０は、四回の蓄積処理を行い、可塑化工程が終了した状態を示している。

本実施形態に係る成形方法では、射出シリンダ２ｃを構成するに際し、プランジャ２ｐの前方に樹脂Ｒを蓄積可能な容積Ｖｉを、スクリュ３ｓの前方に樹脂Ｒを蓄積可能な容積Ｖｓの２倍以上に設定するため、可塑化工程（ステップＳ１）を、プランジャ２ｐが予め設定した目標位置Ａｔに到達するまで複数回繰り返し行うことが可能になる。これにより、可塑化装置Ｍｐの小型化が可能となり、大幅なコスト削減を実現できるとともに、小型の可塑化装置Ｍｐであっても小型成形品のみならず、かなりの大型成形品Ｇｍまで成形を行うことができる。

また、例示のように大型成形品Ｇｍを成形する場合、直前に行った成形処理に伴う冷却工程が長引いている可能性がある。したがって、射出工程を行う前に、直前における成形品取出工程が終了し、次の型締工程が終了していることを確認する（ステップＳ２）。そして、型締工程が終了していることを確認したなら、射出駆動部１２を駆動制御し、予め設定した射出速度によりスクリュ３ｓを前進移動させる射出工程を実行する（ステップＳ３）。射出工程では、プランジャ２ｐの前方に蓄積された樹脂Ｒは、射出ノズル２ｎから金型Ｃに射出充填される。この際、プランジャ２ｐは、予め設定した射出終了位置Ａｅに到達したなら射出工程を終了させる（ステップＳ４）。図１１は、射出終了位置Ａｅに到達したプランジャ２ｐを示している。

射出工程が終了したなら（ステップＳ４）、金型Ｃに充填された樹脂Ｒに対しては保圧工程が行われる（ステップＳ５）。なお、保圧工程では金型Ｃに充填した溶融樹脂Ｒに対して、予め設定した保圧力を付加する必要があるため、前述したように、射出終了位置Ａｅであってもプランジャ２ｐの前方には所定量の溶融樹脂Ｒが残留している（図１１）。保圧工程に移行した後は、冷却工程が行われる（ステップＳ６）。これにより、金型Ｃ内の樹脂Ｒが固化するため、設定した冷却時間が経過したなら、冷却工程を終了する。この後、型開工程により金型Ｃを開くとともに、成形品Ｇｍを取り出す成形品取出工程を行う（ステップＳ７，Ｓ８）。即ち、可動型Ｃｍを型開方向へ移動させることにより型開きを行い、金型Ｃから成形品Ｇｍの取出しを行う。そして、次の成形（生産）が有る場合には、型締工程により金型Ｃに対する型締めを行う（ステップＳ９，Ｓ１０）。

他方、可塑化工程（ステップＳ１）が終了し、切換バルブ６を第一ポジションＰ１へ切換えた時点では、図１０に示すように、供給路４が遮断されるため、次の成形が有る場合には、直ちに、次の可塑化工程（ステップＳ１）を行うことができる（ステップＳ１１，Ｓ１２）。即ち、上述した可塑化装置ＭｐにおけるＮ回の還流処理を含む還流処理工程及び射出装置Ｍｉにおける複数回の蓄積処理を含む可塑化工程を行うことができる（ステップＳ１０２－Ｓ１０９）。この状態を図１２に示す。

ところで、図１１に示すように、射出工程（ステップＳ３）が終了した時点では、プランジャ２ｐの前方に所定量の樹脂Ｒｒが残留する。このため、このタイミングにおいて、直ちに、次の可塑化工程（ステップＳ１）を行うことなく、残留した樹脂Ｒｒを可塑化装置Ｍｐに還流させる残留樹脂還流工程を行なうことができる（ステップＳ１２）。残留樹脂還流工程を行なう場合には、保圧工程（ステップＳ５）が終了したことを確認（ステップＳ１３）し、このタイミングで切換バルブ６を第二ポジションＰ２に切換える（ステップＳ１４）。この後、プランジャ２ｐを最前進位置Ａｆまで移動させる（ステップＳ１５）。これにより、残留した樹脂Ｒｒを加熱シリンダ３ｃに戻すことができる。この場合、プランジャ２ｐを前進移動させて樹脂Ｒを加圧するとともに、同時に、スクリュ３ｓを逆回転させることにより、より円滑に還流させることも可能である。そして、以上の残留樹脂還流工程が終了したなら、切換バルブ６を第一ポジションＰ１に切換え（ステップＳ１６）、次の可塑化工程（ステップＳ１）を行うことができる。

このように、射出工程（Ｓ３）後の保圧工程（Ｓ５）が終了した後、切換バルブ６により、射出ノズル２ｎ側を遮断し、プランジャ２ｐを最前進位置Ａｆまで前進移動させることによりプランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒｒを、供給路４を逆流させて可塑化装置Ｍｐに還流させる残留樹脂還流工程（Ｓ１２－Ｓ１６）を一回又は複数回の射出工程（Ｓ３）毎に行うようにすれば、プランジャ２ｐの前方に残留した樹脂Ｒｒを、可塑化装置Ｍｐに戻して再可塑化処理を行うことができるため、射出シリンダ３ｃ内に滞留する樹脂を排除し、長時間にわたり残留する不具合を解消することができる。この結果、残留により劣化した樹脂が成形品に混入するのを回避できるため、成形品の品質をより高めることができるとともに、成形品の品質のバラツキを低減することができる。加えて、射出シリンダ内のクリーニングを行うメンテナンスを軽減できるなど、生産時における、作業工数及び作業労力の削減、更には、これに伴う生産能率（生産効率）の向上を図ることができるとともに、樹脂（資源）の無駄を削減することができる。

そして、次の可塑化工程（ステップＳ１）が終了したなら次の射出工程を行う（ステップＳ２，Ｓ３）。この場合、可塑化工程（ステップＳ１）の終了後、型締工程（ステップＳ１１）が終了していることを確認する。型締工程が終了していない場合には、型締工程（ステップＳ１１）が終了するのを待って射出工程（ステップＳ３）を行うとともに、型締工程（ステップＳ１１）が先に終了している場合には、可塑化工程（ステップＳ１）の終了後、直ちに射出工程（ステップＳ３）を行うことができる。以下、同様の工程処理が行われる（ステップＳ４…）。

よって、このような本実施形態に係るプリプラ式射出成形機Ｍの成形方法によれば、基本的な手法として、可塑化装置Ｍｐの加熱シリンダ３ｃに内蔵したスクリュ３ｓを回転させることにより投入された成形材料を可塑化し、かつ可塑化した樹脂Ｒを供給路４を通して射出装置Ｍｉの射出シリンダ２ｃに内蔵したプランジャ２ｐの前方に供給する可塑化工程（ステップＳ１）と、プランジャ２ｐを前進移動させることにより前方に蓄積された樹脂Ｒを射出ノズル２ｎから金型Ｃに射出充填する射出工程（ステップＳ３）と、を備える成形方法であって、スクリュ３ｓを所定長さＬｓに選定し、かつスクリュ３ｓのスクリュヘッド３ｓｈと加熱シリンダ３ｃの内壁３ｃｉ間に所定の隙間Ｇｓを設けるとともに、当該スクリュ３ｓを進退移動させる進退移動駆動部５を有する可塑化装置Ｍｐと、供給路４を少なくとも開閉可能な切換バルブ６とを設け、可塑化時に、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行った後、スクリュ３ｓを前進移動させて当該スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを後方へ相対的に還流させる還流処理工程（ステップＳ１０２）を少なくとも一回行い、この後、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行う可塑化工程（ステップＳ１）を設けたため、可塑化時に、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行った後、スクリュ３ｓを前進移動させて当該スクリュ３ｓの前方に蓄積された樹脂Ｒを後方へ相対的に還流させる還流処理工程（ステップＳ１０２）を少なくとも一回行い、この後、スクリュ３ｓを回転させて可塑化処理を行うことができる。この結果、加熱シリンダ３ｃ内において繰り返し可塑化処理することが可能となり、混練度の高い、より均質性に優れた溶融樹脂を得ることができ、不良品の削減により最終成形品の歩留率をより高めることができる。

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，数値等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

例えば、切換バルブ６は、少なくとも、加熱シリンダ３ｃ側を遮断し、かつ射出シリンダ２ｃと射出ノズル２ｎ間を連通させる第一ポジションＰ１，又は射出ノズル２ｎ側を遮断し、かつ加熱シリンダ３ｃと射出シリンダ２ｃ間を連通させる第二ポジションＰ２に切換可能に構成した場合を示したが、必須の構成要素となるものではなく、供給路４を少なくとも開閉可能な切換バルブ６であれば足りる。また、切換バルブ６は、第一ポジションＰ１と第二ポジションＰ２に切換える機能を有するものであれば、各種タイプの切換バルブ６を利用可能である。したがって、複数のバルブの組合わせにより構成する場合であってもよい。さらに、可塑化工程（Ｓ１）は、プランジャ２ｐが予め設定した目標位置Ａｔに到達するまで繰り返し行うことが望ましいが、必須の構成要素となるものではなく、繰り返すことなく一回で終了させる場合を排除するものではない。

一方、駆動方式として、油圧式射出成形機を例示して説明したが、電動式射出成形機，電動式と油圧式を組合わせたハイブリッド式射出成形機，空圧式射出成形機等、任意の駆動源を利用した射出成形機に適用可能である。なお、本発明では、射出工程と保圧工程を別工程として説明したが、必ずしも別工程として明確に区別されるものではない。例えば、次に記載する成形方式のように、保圧工程が存在しない成形方式或いは射出工程の中に保圧処理を含む場合もあるため、本発明における射出工程には、保圧工程を含む場合と含まない場合の広義の射出工程が含まれる。

他方、実施形態は、ベースとなる成形方式として一般的な成形方式を例示したが、その他、既に本出願人が提案した成形方式、即ち、少なくとも金型Ｃ内の樹脂の固化に伴って樹脂の自然圧縮が可能となる型締装置を使用し、予め、射出充填時に可動型Ｃｍと固定型Ｃｃ間に所定の型隙間が生じ、かつ良品成形可能な成形射出圧力と良品成形可能な成形型締力を求めて設定するとともに、成形時に、成形型締力により型締装置を型締し、かつ成形射出圧力をリミッタ圧力として設定して成形を行う、本出願人が既に提案した成形方式（国際公開ＷＯ２０１１／１６１８９９号公報等参照）をベースとした成形方法も可能である。

本発明に係る成形方法は、スクリュを内蔵する可塑化装置とプランジャを内蔵する射出装置を分離して構成した各種プリプラ式射出成形機の成形方法として利用できる。

Ｍ：プリプラ式射出成形機，Ｍｉ：射出装置，Ｍｐ：可塑化装置，２ｃ：射出シリンダ，２ｐ：プランジャ，２ｎ：射出ノズル，３ｃ：加熱シリンダ，３ｃｉ：加熱シリンダの内壁，３ｓ：スクリュ，３ｓｈ：スクリュヘッド，４：供給路，５：進退移動駆動部，６：切換バルブ，Ｒ：樹脂，Ｒｒ：残留した樹脂，Ｃ：金型，Ｌｓ：所定長さ，Ｇｓ：所定の隙間，Ｐ１：第一ポジション，Ｐ２：第二ポジション，Ａｔ：目標位置，Ａｆ：最前進位置，（Ｓ１）：可塑化工程，（Ｓ３）：射出工程，（Ｓ５）：保圧工程，（Ｓ１２－Ｓ１６）：残留樹脂還流工程，（Ｓ１０２）：還流処理工程

Claims (5)

1. 可塑化装置の加熱シリンダに内蔵したスクリュを回転させることにより投入された成形材料を可塑化し、かつ可塑化した樹脂を供給路を通して射出装置の射出シリンダに内蔵したプランジャの前方に供給する可塑化工程と、前記プランジャを前進移動させることにより前方に蓄積された樹脂を射出ノズルから金型に射出充填する射出工程と、を備えるプリプラ式射出成形機の成形方法であって、前記スクリュを所定長さに選定し、かつ前記スクリュのスクリュヘッドと前記加熱シリンダの内壁間に所定の隙間を設けるとともに、当該スクリュを進退移動させる進退移動駆動部を有する可塑化装置と、前記供給路を少なくとも開閉可能な切換バルブとを備え、可塑化時に、前記加熱シリンダ側を遮断し、前記スクリュを回転させて可塑化処理を行った後、前記スクリュを前進移動させて当該スクリュの前方に蓄積された樹脂を後方へ相対的に還流させる還流処理工程を少なくとも一回行い、この後、前記スクリュを回転させて可塑化処理を行う可塑化工程を備えてなることを特徴とするプリプラ式射出成形機の成形方法。
2. 前記還流処理工程は、前記スクリュを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させることを特徴とする請求項１記載のプリプラ式射出成形機の成形方法。
3. 前記還流処理工程は、前記スクリュを、設定した加圧力により加圧することにより設定したストローク量だけ前進移動させ、かつ設定した回転数により逆回転させることを特徴とする請求項２記載のプリプラ式射出成形機の成形方法。
4. 前記可塑化工程は、前記プランジャが予め設定した目標位置に到達するまで繰り返し行うことを特徴とする請求項１記載のプリプラ式射出成形機の成形方法。
5. 前記射出工程後の保圧工程が終了した後、前記切換バルブにより、前記射出ノズル側を遮断し、前記プランジャを最前進位置まで前進移動させることにより前記プランジャの前方に残留した樹脂を、前記供給路を逆流させて前記可塑化装置に還流させる残留樹脂還流工程を一回又は複数回の射出工程毎に行うことを特徴とする請求項１記載のプリプラ式射出成形機の成形方法。

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