JPH05138677A - 射出成形品のガス援用射出成形方法および装置 - Google Patents
射出成形品のガス援用射出成形方法および装置Info
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- JPH05138677A JPH05138677A JP3062379A JP6237991A JPH05138677A JP H05138677 A JPH05138677 A JP H05138677A JP 3062379 A JP3062379 A JP 3062379A JP 6237991 A JP6237991 A JP 6237991A JP H05138677 A JPH05138677 A JP H05138677A
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Abstract
や、過剰なガス圧の故にプラスチックが破裂する危険性
を低減することにある。 【構成】 キャビティ内の溶融プラスチック中にガスが
侵入するのを容易にするために、射出された溶融プラス
チックがガス注入前に一定量減圧される、射出成形品の
ガス援用射出成形方法及び装置である。
Description
プラスチック射出成形品の製造方法及び製造装置に関す
る。
おいて、溶融プラスチックの充填は、成形機から流路
(flow pass)を介して製品成形用の金型キャ
ビティ内に加圧下で射出されることにより行われる。標
準的な射出成形機は油圧ラムを用い、プラスチック射出
成形圧を20,000psi位まで加える。プラスチッ
クの流路は、射出成形機のノズルを含み、金型内ではそ
の流路は金型の形状等に応じ、スプルー、ランナー及び
ゲート等を含んでいる。
(gas−assistance)を利用することが、
近年注目されるようになってきた。このガスの機能は、
溶融プラスチック樹脂を貫通し、内部圧を働かせて金型
内のキャビティの壁面にプラスチックを完全に接触する
よう作用させることである。プラスチック射出成形にお
けるガス援用の利用はいくつかの利点がある。即ち、成
形品表面のひけの発生の低減や防止、樹脂消費量の軽
減、成形サイクル時間の短縮化や金型の型締トン数の低
減などである。ガス援用を利用したプラスチック射出成
形の基本的なプロセスは、USPNo.4,101,6
17(フリードリッヒ、1978年7月18日登録)に
開示されている。
者が解決すべき重要な課題の一つは、適正なガス注入圧
を決定することにある。もし、ガス注入圧が小さすぎる
と、ガスは流路内の加圧溶融プラスチックを動かすこと
ができないし、金型のキャビティ内にガスが入いること
も流路内のプラスチックによって妨げられてしまう。も
し、ガス注入圧が大きすぎると、溶融プラスチック塊を
貫通するものの、ガスはプラスチック塊内で破裂し金型
キャビティ内では変形した成形品を形成する結果とな
る。更に、ガスはプラスチック内に包含されることもあ
るが、リブや厚みのある部分から薄い部分に広がること
があり、有害な外観上の影響(例えば圧力キズ)や構造
上の影響(例えば内部歪)を与える場合がある。
ックの慣性抵抗が、ガス注入圧を決定する際のファクタ
ーである。注入されたガスがこの慣性抵抗を超えてしま
えばガスはキャビティ内の溶融プラスチックの流動し易
い中央部に侵入し、所望の効果をもたらす。しかし、も
しガス注入圧が大き過ぎると、ガスは溶融プラスチック
塊内に包含されず、プラスチックを破裂し、またガスは
成形品内に指定されたガスチャネルの範囲を超えてプラ
スチック内を移行し、外観上及び構造上の欠陥を生じる
ことになる。
内にガスを送り込む際、上記プラスチックによる抵抗の
問題に取り組み、そして本発明は、射出されたプラスチ
ック内をガスが侵入しガスを封じ込めるために、改良及
び制御されたガス援用手段を有するプラスチック成形品
の射出成形方法及びその装置を提供するものである。
スチック減圧工程を有し、ガス援用を利用した、プラス
チック成形品の射出成形方法及び装置の改良に関し、プ
ラスチック減圧工程はガス注入に先立ってプラスチック
流路中の溶融プラスチック圧を低くする。この減圧工程
は、製品成形用キャビティ内にガスを注入するために、
流路中のプラスチックの動きを容易にするものである。
プラスチックは、射出成形機の射出ラムの制御された後
退により減圧される。溶融プラスチックが通常の射出成
形圧下で流路を介してキャビティ内に射出された後にラ
ムは後退する。この後退は溶融プラスチックによって占
められる容積を増加せしめ、その分溶融プラスチック圧
を減少せしめる。また、射出ラムの後退は流路からプラ
スチック後部を引抜こうとする。ラムの後退によって移
動するプラスチックは、流路内でガスによって移動され
るべきプラスチックに相当する。成形用機械ノズルにお
ける遮断用バルブは、流路中の圧を安定にするために、
上記後退の後に閉じられることになる。それから、ガス
は所定の位置で注入され、ガスは抵抗を受けながらキャ
ビティ内に侵入する。
は、プラスチック流路の容積を効果的に増加するよう後
退しえる他の往復動可能な部材によっても実施すること
ができる。そのような例として、プラスチックは往復ピ
ンの利用によってゲート部で減圧されるもので、この往
復ピンは、溶融プラスチックの占める容積を効果的に増
加するよう後退できるものである。更に、このピンは、
金型キャビティ内の成形品の固化において加圧ガスを排
出するために第2段階の後退をすることが出来る。な
お、ガスの注入を、プラスチック減圧工程終了後のみな
らず、プラスチック減圧開始と同時に、又はプラスチッ
ク減圧中に開始しても良い。
すフローチャートである。
装填材料は製品成形用の金型キャビティ内に流路を介し
て加圧下にて射出される。この工程は常用手段で従来の
プラスチック射出成形機によって実施することができ、
ここで所定量のプラスチック粒はバレル内のスクリュー
によって溶融プラスチック塊に融解される。回転するス
クリューとヒーターバンドがプラスチックを加熱・溶解
し、成形機のノズル端にあるチャンバーまでその溶融プ
ラスチックを前進させる。それから、成形機のノスル端
にあるバルブを開放し、更に射出ラムとして油圧、電気
的又は機械的力によりスクリューを前進させることによ
って、溶融プラスチック塊の射出がなされる。次いで、
ラムの前進は、プラスチック射出成形圧を生み出し、流
路を介して溶融プラスチック塊を製品成形用の金型キャ
ビティ内に押し進める。
の結果、溶融プラスチックは一定量減圧される。より具
体的には、流路の容積を増加させるために往復動可能な
部材の後退によって実施される。本発明の態様の一つ
は、射出ラムの後退によってなすことである。他の態様
は、往復ピンを後退させることによってなされ、このピ
ンの先端はランナーの境界面の一部を画定する。
チック内に導入される。このガスは、該ガスをキャビテ
ィに導入できるようにするために、流路内のプラスチッ
クを動かすのに十分な予め決められたレベルに加圧され
る。但し、プラスチック塊が破裂するほど、或いはガス
が成形品中に設計されたチャネルから逃散するほど加圧
されてはいけない。予め決められたガス圧力はプラスチ
ックが工程2のように減圧されないときに要求されてい
るものより小さくなる。このガスの導入は、USPN
o.4,101,617やUSPNo.4,855,0
94に開示されているような公知の方法や装置によって
行うことができる。なお、図1とは別に、既に上述した
ように、工程3の操作を工程2において実施、即ち、往
復動可能な部材の後退と同時に又は後退中に開始しても
よい。
れ、その間、金型内でプラスチックが固化される。この
加圧ガスは、成形品表面をキャビティの壁にしっかり接
触させる推進力として、プラスチック内部に作用するよ
う機能する。
の後に排出される。ガスの排出工程は次のいずれかの方
法にて実施される。即ち、公知の方法として、USPN
o.4,101,617に開示されているように、金型
から機械ノズルを切離すことによってガスを排出するこ
とができる。本発明の新規な方法では、金型のランナー
域にて往復ピンの第2段階の後退によってガスを排出す
ることができる。
形品は公知の方法で金型から取り出される。
装置の詳細を示したものである。
10で示される。この成形機10は、内部に円筒形開口
部14を持つバレル12を有している。円筒形開口部1
4内にはスクリュー16があり、該スクリューは回転し
てプラスチック粒を混練、溶融し、溶融塊18に前進さ
せる。回転するスクリュー16とヒーターバンド17が
プラスチック粒を加熱し溶融し、射出成形機のノズル端
まで溶融塊18を前進させる。スクリュー16は、ま
た、進退可能なものであって、油圧、電気的又は機械的
力のような常用手段により、スクリュー16は成形機の
ノズル端にまで矢印A方向に前進し、プラスチック射出
成形圧下、溶融プラスチック塊18が射出される。
14とノズル24の間に挿入されている。ノズル24は
中央路26を有し、この中央路26は、バルブ20がそ
の開口位置である下方に移動したとき、通路22を介し
て円筒開口部14と連通される。図2においては、バル
ブ20はそれを閉じる、つまり、円筒形開口部14から
ノズル24へ溶融プラスチック18が流れるのを遮断す
る上方位置にある。
らなり、プラスチックの射出と凝固の成形サイクルの間
中、プラスチック射出成形圧とガス圧に適合した締付ト
ン数で通常の締付メカニズムによって互いに結合してい
る。
着している。スプルーブッシュは機械ノズル24と接合
しており、ノズル通路26とスプルー開口部38とが整
合されて溶融プラスチックがスプルーブッシュ内に供給
される。
を有するランナーシステム40と連結されている。ラン
ナーシステム40の上方の枝部は、このケースではその
末端が閉じているが、製品成形用キャビティに溶融プラ
スチックを供給するために開口され得る。また、ランナ
ーシステム40の下方の枝部は、このケースでは製品成
形用キャビティ44の入口位置にあるゲート42と接し
ている。これらから溶融プラスチックの流路は、円筒形
開口部14の頭部、バルブ通路22、ノズル通路26、
スプルー開口部38、ランナーシステム40及びゲート
42で画定されることになる。
36内の通路を介してスプルー開口部38と連結してい
る。このガス注入ライン46は、米国特許No.4,8
55,094に開示されている装置及び方法におけるガ
ス注入に用いられる装置構成に相当する。
ィ44に対してゲート42にて移動金型32に据えられ
ている。このピン装置70は、流体操作シリンダー82
と連結されているヘッド74を有する円筒形ピン72を
含んでいる。そのピンの作動チップ78はゲート42の
周辺でランナー40の境界面として機能する。そのピン
72は穿孔76内に収められる。シール性のよい、嵌め
合いを与えるために、穿孔76の径は、作動チップ78
の周囲において小さくなって、カラー80を形成する。
しかしながら、ピン72がカラー80から引込まれたと
き、ゲート42から回収ライン90に至るガス流路を形
成するために、穿孔76のカラーより後部の径は大きく
なっている。このガス回収ライン90はガス回収キット
92とつながっている。
てプラスチックの射出前の段階での、本発明の方法を実
施するための装置を示したものである。
に流路を介して溶融プラスチック塊18を射出する工程
を示す概略図である。図3は図1中の工程1に相当す
る。
位置にある。スクリュー16は前進し、バルブ開口部2
2、ノズル開口部26、スプルー開口部38、ランナー
システム40及びゲート42を介し更にキャビティ44
内に溶融プラスチック塊18を送り込むためにラムとし
て機能する。ピン72は、その伸長位置にある。ガスラ
イン46はプラスチック射出工程中は閉じている。
略図であり、図1の工程2に相当する。
了した後、つまりスクリュー16が前方のストローク位
置に達し、溶融プラスチックが流路を介してキャビティ
44に送られた後、溶融プラスチックはそのプラスチッ
ク路の容積を増加することによって一定量減圧される。
印A’方向にスクリュー16を後退させることによる。
スクリュー16の前面はプラスチック流路の境界面を実
際上規定する。
が可能な別手段又は同伴手段は、ピン72の初期後退に
よるものである。ピン72は、溶融プラスチックが穿孔
76内に流入するのを避けるために、カラー80の範囲
内で後退する。
は、ガスによって占められる容積と相関関係がある。上
記の例では、スクリュー16とピン72は互いに補足し
合った量によって後退する。しかしながら、他の例とし
て、その容積はピン72のみの後退によって増加するこ
とができる。このようなケースではピンの後退は、スク
リュー16とピン72とを互いに補足し合う場合よりも
大きくなる。
図1の工程3に相当する。
20をその閉鎖位置に動かすことである。もしスクリュ
ー16の後退がプラスチック減圧のために利用されるな
らば、スクリューの後退後直ちに遮断用バルブ20が閉
鎖される。もしピン72の後退がプラスチック減圧のた
めに利用されるならば、ピンの後退前に遮断用バルブ2
0をその閉鎖位置に動かしておくべきである。この場
合、遮断用バルブ20のノズル端面は、実際上、流路の
固定された境界面になる。
口部38に導入される。このガスは、スプルー内のプラ
スチックを動かし貫通するのに十分な所定レベルに加圧
される。ガスがプラスチック表面を貫通すれば、ガスは
スプルー38、ランナー40及びゲート42を介してキ
ャビティ44内に広がる。加圧ガスにとって最小抵抗の
路は、金型内のプラスチックのより高温で流動し易い内
部である。
目的は、キャビティ内にガスが入いるのを容易にするた
めにプラスチックの抵抗を低下させることである。導入
されるガスの予め決定された圧レベルの低下は、ガスに
よるプラスチックの破断や破裂の危険を最小限にまた回
避するものである。更に、ガスはプラスチック内に包含
され、成形品内のチャネル(例えばリブや厚みのある部
分)から薄い表面部分へのガスの移行も同様に避けられ
る。
ラスチック内に導入された後、キャビティ44内のプラ
スチックは冷却、固化され、その間ガスは加圧下に維持
されている。これは図1の工程4に相当する。
いて、金型内の加圧ガスは排出されなければならず、大
気中へ排出するか、又は次の成形サイクルで再加圧する
ために回収される。ガスの排気工程はいくつかの方法を
選択して実施しえる。
るには公知の方法による。この方法はUSPNo.4,
101,617に開示され、しばしば“スプルーブレイ
ク”と呼ばれている。多くの通常のプラスチック射出成
形装置は、金型部材30から成形機10を分離するため
に、バレル12がキャリジ(図示せず)により後退でき
るようになっている。この作動がスプルーの取りはずし
(ブレイク)である。この技術は、スプルー上流端直前
の又は上流端を介して広がるガスチャネルの存在を前提
としている。
は、図6に示すようにピン72の第2段階の後退を利用
することである。ピン72は第2の後退位置にあり、穿
孔76とピン72との間の半径隙間がガス通路の役目を
している。カラー80から離れた所でのピン72の位置
は、ゲート域にプラスチックの壁を残し、そのプラスチ
ックは内部のガス圧下に自然に破裂する。
スは大気へ逃がすか、或いは、図6に示すように回収ラ
イン90と回収メカニズム92を介して回収することに
なる。
進させることによってカラー80にある残留プラスチッ
ク物質を除去する工程を示し、そのピンは図2〜図4に
示した位置にまで到達する。これは次のサイクル操作の
ための準備をするためのものである。
とによって、成形品はキャビティ44から取り出され
る。典型的には、金型のコアサイドとして知られる金型
部分32を後退させ、突出ピン(図示せず)を用いて成
形品が取り出される。なお、遮断用バルブ及びバレル1
2内の円筒形開口部前部にある残留プラスチック物質
(図5の18’)は、高温かつ流動性を有したままなの
で、次の成形サイクルでのプラスチック装入材料の一部
となるものである。
が、特許請求の範囲の記載に鑑み、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。
スが入いり込まない危険性や、過剰なガス圧の故にプラ
スチックが破裂する危険性を低減したことである。重要
な操作上の利点は、より低い圧力でガス装置を操作で
き、また多段ガス圧縮装置等を必要としなくなることで
ある。これらの利点はガスを援用する射出成形プロセス
において、高品質で商品として大量生産可能なプラスチ
ック成形品を得るために重要なものである。
る。
ック射出成形装置の概略断面図である。
1の装置の部分拡大図である。
1の装置の部分図である。
の部分拡大図である。
の部分図である。
1の装置の部分拡大図である。
Claims (16)
- 【請求項1】 プラスチック成形品をガス援用を利用し
て射出成形する方法であって、(1)金型の製品成形用
キャビティ内に流路を介して加圧された溶融プラスチッ
クを射出する工程、(2)前記射出工程後、流路中の溶
融プラスチックの圧力を一定量減圧する工程、(3)キ
ャビティの形状に適合した製品を成形するのを補助する
ために、溶融プラスチックに所定のレベルに加圧された
ガスを導入する工程、(4)キャビティ内のプラスチッ
クが固化する間、ガスを加圧下に維持する工程、(5)
加圧ガスを排出する工程、及び(6)金型から成形品を
取出す工程、とを含むガス援用射出成形方法。 - 【請求項2】 溶融プラスチックの減圧工程が流路の容
積を増加することによって実施される請求項1に記載の
射出成形方法。 - 【請求項3】 溶融プラスチックの減圧工程が流路の境
界面の一定量の移動によって実施される請求項1に記載
の射出成形方法。 - 【請求項4】 流路の移動可能な境界面が、流路の一部
の境界となる往復動可能な部材の一部分である請求項3
に記載の射出成形方法。 - 【請求項5】 往復動可能な部材がラムであって、加圧
された溶融プラスチックがラムによって射出される請求
項4に記載の射出成形方法。 - 【請求項6】 往復動可能な部材が、流路の一部の境界
となる先端部を有するピンからなる請求項4に記載の射
出成形方法。 - 【請求項7】 ピンは伸長位置と後退位置を有し、流路
の容積は伸長位置から後退位置へのピンの移動によって
増加する請求項6に記載の射出成形方法。 - 【請求項8】 加圧ガスがキャビティより上流の溶融プ
ラスチックに導入される請求項1に記載の射出成形方
法。 - 【請求項9】 加圧ガスの排気工程が、流路内のプラス
チックを機械的に遮断することによってなされる請求項
1に記載の射出成形方法。 - 【請求項10】 プラスチック流路の機械的な遮断は、
内部のガス圧を低くするためにそのプラスチックの一部
を取り出すことによってなされる請求項9に記載の射出
成形方法。 - 【請求項11】 加圧ガスの排気工程が、プラスチック
流路の境界部分からその支持形成部分を除き、これによ
り、非支持領域でプラスチックの局所的な破裂を生じさ
せることによって実施される請求項1に記載の射出成形
方法。 - 【請求項12】 プラスチック流路の境界支持形成部分
の除去が、その境界支持形成部分によって規定される表
面を有する往復部材の移動によってなされる請求項11
に記載の射出成形方法。 - 【請求項13】 プラスチック射出成形品のガス援用射
出成形装置において、金型の製品成形用キャビティ内に
流路を介して加圧された溶融プラスチックを射出する、
プラスチック射出手段と、キャビティの形状に適合した
製品を成形するのを補助するために溶融プラスチックに
所定のレベルに加圧されたガスを導入する、ガス注入手
段とを有するものであって、 キャビティ内にガスが侵入するのを容易にするために、
プラスチック射出の後に加圧ガスの導入に先立って、溶
融プラスチックの圧力を制御された所定量減圧する、流
路に結合した減圧手段を有することを特徴とするガス援
用射出成形装置。 - 【請求項14】 溶融プラスチック減圧手段が、プラス
チック流路の容積を増加させる容積制御手段を有する請
求項13に記載の射出成形装置。 - 【請求項15】 容積制御手段がプラスチック流路の一
部をその境界面とする移動可能な部材を有する請求項1
4に記載の射出成形装置。 - 【請求項16】 移動可能な部材が、その境界面を流路
にまで近づける伸長位置を有し、またその境界面を流路
から遠ざける後退位置を有する請求項15に記載の射出
成形装置。
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