JPS6395919A - 射出成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は射出成形機における射出成形方法及び装置に関
するものである。

（従来の技術） 金型のキャビティに溶融樹脂を射出する射出成形方法に
おいて溶融樹脂がキャビティ内流動をすると金型に冷却
されて粘度が高くなり、流動性の著しく悪い層（スキン
層と呼ばれる）が生じる。これによりキャビティ表面か
らの転写性が悪くなったり、フローマーク、ウェルドラ
イン等の成形不良を生じやすくなる。

その対策としてキャビティ表面を樹脂の軟化温度以上に
高周波誘導加熱してから後、射出成形する方法（例えば
特公昭５８−４０５０４号公報）が提案されている。

第４図に示す様に金型１の固定側と１８と可動側１ｂの
間に、図示しない工業用ロボ・ノドにより移動される高
周波誘導加熱コイル２を設置する。

コイル２は、直径３鶴の鋼管を５　＋ｕ間隔で渦巻き状
に皿形状に沿わせて型づくりし、それを３個の厚さにな
る様にエポキシ樹脂で注型し、平板状に固定固化形成さ
れたものである。

射出成形において、成形品取り出し後の型開きで、図示
しない工業用ロボットによりコイル２を下げて固定側１
ａと可動側１ｂとの間に挟みこみ、そのままの状態で高
周波を通電してキャビティ表面１ｃを加熱させる。この
時金型１に冷却水は通水していない。

この金型の温度の測定例を第５図に示す（金型表面のＡ
点やＢ点のみ急激に昇温し、金型内部の０点１　Ｂ点は
高周波誘導加熱によっては温度の上昇がほとんどない）
。しかるのち金型１を一度開き、コイル２を固定側１ａ
及び可動側１ｂの間より抜き出し、再度金型１を閉じて
通常の射出成形と同様に充填工程、保圧工程からなる射
出工程、金型１に冷却水を通水して冷却する冷却工程を
行なう。

以上により、キャビティ表面が樹脂の軟化温度以上に加
熱された後射出されるので、キャビティ表面にスキン層
が生じにくくなり、転写性を著しく向上し、フローマー
ク、ウェルドライン等の成形不良が解決できる。

（発明が解決しようとする問題点） キャビティの形状が複雑な場合、その形状を完全に転写
したコイルを作るのが困難となり、コイルがキャビティ
に完全に接触しないので、キャビティの加熱の度合いに
差を生じる。これにより、フローマーク、ウェルドライ
ン等の成形不良が解決できないなどの問題があった。

前記従来の場合は、コイルを金型で挟みこんだ時のみ、
キャビティを加熱する為、コイルの出し入れ及び金型の
挟みごみの動作時間分、成形サイクルが伸びるなどの問
題があった。また室温、型開き、時間、成形品取出し時
間の変動によりキャビティの冷却が変動するので、同一
時間加熱してもキャビティ温度が変動し、そのため成形
品の品質が安定しないなどの問題があった。

更に射出工程中、キャビティの加熱をしていないため、
射出工程の後半にあたる保圧工程において、冷却の速度
の速い部分でスキン層の生成が生じるので、ゲートから
保圧により充填される樹脂層との間ですり応力を生じる
。このすり応力により、残留応力を生じ、この残留応力
により、変形、クランク、寸法精度不良の発生を生じ、
特に光ディスク、コンパクトディスクの基盤では、複屈
折の悪化の問題があった。

本発明は前記従来の問題点を解決するために提案された
ものである。

（問題点を解決するための手段） そのため本発明は、射出工程開始以前に金型キャビティ
表面を予め設定された樹脂の軟化温度以上の設定値に加
熱し、射出工程中同設定値を保つ様に制御し、冷却工程
に切換わると前記加熱を完了して金型を冷却するように
してなるもので、これを問題点解決のための手段とする
ものである。

また本発明は、キャビティを構成する面を磁性体で、そ
れ以外を非磁性体で構成し、内部に高周波誘導加熱コイ
ルと、キャビティ部分の温度を検出する温度検出器を設
けた金型と前記キャビティ温度検出器の検出温度とキャ
ビティ温度設定器の設定値を比較してキャビティ部分の
温度が同設定値になる様に閉ループ制御する金型温調器
とからなるもので、これを問題点解決のための手段とす
るものである。

（作用） 本発明では、高周波が流れているコイルより発生してい
る磁力線による電磁誘導により、キャビティ部分の磁性
体に渦電流が生じ、この渦電流と磁性体との抵抗による
ジュール熱でキャビティが加熱される。また非磁性体に
は電磁誘導による渦電流が生じないので、加熱されない
。

磁性体でキャビティを構成すれば、複雑な形状全体又は
キャビティの任意な１部分のみの加熱が可能となる。ま
た成形品を取り出した後、金型が開いていても、即加熱
開始できるため、従来より成形サイクルを短縮できる。

更にキャビティ温度を閉ループ制御するので、室温等の
外乱を補償できると共に、射出工程中加熱を持続できる
ので、キャビティ温度を軟化温度以上にでき、これによ
り射出工程中のスキン層の生成を防止できるので残留応
力を低減でき、成形不良を解決できる。

（実施例） 以下本発明を図面の実施例について説明すると、第１図
は本発明に用いられる金型１０の１実施例を示す。この
金型１０は光ディスク、コンパクトディスク等の基盤に
用いられるものである。

また金型１０は固定側１０ａと可動側１０ｂとから構成
され、同固定及び可動側の金型内面に取付けられた炭素
鋼（ＳＣ又は５ＫＤ）等の磁性体１１ａ、　ｌｌｂ、　
ｌｌｃ、　ｌｉｄによりキャビティ１５が形成されてい
る。

そしてこれ以外はオーステナイト系ステンレス鋼、（Ｓ
ＵＳ３０４等）、アルミ合金、セラミック等の非磁性体
が用いられている。また１２ａ。

１２ｂ、　１２ｃ、　１２ｄは高周波誘導加熱コイル、
１３はスプル、１４はゲート、１６ａ、１６ｂはキャビ
ティの表面温度を検出するキャビティ温度検出器である
。

第２図にキャビティ表面温度制御のブロック図を示す。

第２図において金型温調器１７は予め設定された樹脂の
軟化温度以上のキャビティ表面温度設定値Ｔｓｅｔを出
力するキャビティ温度設定器２０と、キャビティ表面温
度を検出するキャビティ温度検出器１６ａ、１６ｂの出
力Ｔを前記設定値Ｔｓｅｔより減算して偏差ｅ　（＝Ｔ
ｓｅｔ−Ｔ）を出力する比較器２１と、偏差ｅをＰＩＤ
制御（Ｐ・・・比例、ｌ−・積分、Ｄ・−微分）の上出
力する制御器２２と制御器２２の出力に応じて周波数可
変して加熱コイル１２ａ〜１２ｄへ出力する高周波発振
器２３からなる閉ループ制御系が構成されている。また
金型温調器１７と金型冷却水の通水をオンオフする金型
冷却水通水オンオフ弁２５をシーケンス制御するシーケ
ンサ２４がある。

なお、第２図では閉ループ系を１つにして示しているが
、固定側１０ａと可動側１０ｂでは、熱容量が違うので
、キャビティ温度検出器１６ａに対して１２ａ、１２ｃ
を同可動側１６ｂに対して１２ｂ、　１２ｄを夫々独立
して閉ループ制御するようになっている。

次に作用を説明すると、第３図に本発明の射出成形工程
の説明図を示す。先ず型開して製品取出し後、第２図に
示すシーケンサ２４の指令により金型温調器１７が作動
して金型１０のキャビティ表面の昇温を開始する。

次に加熱原理について説明する。ここで加熱コイル１２
ａ〜１２ｄに高周波を通電すると、その電流により磁力
線が発生し、その磁力線の中に磁性体１１２〜１１　ｄ
があると、磁性体１１ａ〜１１ｄの中に渦電流が流れる
。この渦電流と磁性体１１ａ〜ｌｉｄとの抵抗によるジ
ュール熱で、磁性体１１２〜ｌｉｄが加熱される。

この時の負荷インピーダンスＺは、式（１）で表わされ
る。

Ｚ＝Ｒ＋　ｊ　　（２πｆ　）　Ｌ−−−−−−−−−
−−（１１Ｒ−磁性体の高周波抵抗 Ｌ・・−加熱コイルのインダクタンス ｆ　−周波数 また磁性体１１３〜Ｉｌｄに流れる渦電流値■。

は式（２）で表わされる。

ＩＬ　＝Ｅ／Ｚ＝□−・−（２） Ｒ”　＋　（２πｆＬ）２ Ｅ−高周波発振器の出力電圧 また磁性体の発熱量は式（３）となる。

Ｐ　＝　Ｉ　Ｌ　”　Ｒ−−−−−−−−−−−（３）
次にキャビティ表面温度が前記作用により昇温されてく
ると、偏差ｅが小さくなる。偏差ｅが小さくなるにつれ
て制御器２２の指令により高周波発振器２３は、周波数
ｆを高くする。これにより式（２）に示す様に渦電流値
ＩＬが減少し、また周波数が高くなると、高周波発振器
２３の出カドランシスターのコレクタ・エミッタ電圧が
低下するのでＩ、、Ｅ共に低くなり、発熱量が減少する
。この調節により偏差ｅが零になる様にＰＩＤ制御を行
なう。

キャビティ表面温度が設定温度Ｔｓｅｔに到達すると、
型閉して射出工程が開始される。なお、この間前記ＰＩ
Ｄ！ＩＩ御によりキャビティ表面温度が設定値に保持さ
れる。

次に射出工程が完了して冷却工程に切換わると、シーケ
ンサ２４の指令により高周波の通電を停止し、金型冷却
水通水オンオフ弁により、金型１０に冷却水を通水する
。

次いで冷却工程が完了すると、シーケンサ２４の指令に
より金型１０への冷却水通水を停止して型開を始める。

次に前記最初のキャビティ表面の昇温を開始する工程に
戻り、以後前述の各工程を繰り返す。

また前記実施例に代え、磁性体の発熱量の調節を周波数
の可変ではな（、加熱コイルへの高周波通電時間を可変
とする方法に代えてもよい。

例えば、発熱量を５０％にする場合、オン１秒、オフ１
秒を連続で繰り返すようにしてもよい。

（発明の効果） 以上詳細に説明した如く本発明は構成されているので、
キャビティ表面のみを加熱でき、従来の様に加熱コイル
を挟みこむ工程が不要の為、サイクルが短縮できる。ま
たキャビティ表面温度を閉ループ制御する為、成形品の
品質がより安定する。更に射出工程の間、キャビティ表
面温度を樹脂の軟化温度以上に保持するため、スキン層
の生成が防止されて残留応力が低減し、変形、クランク
、複屈折の悪化等の成形不良を解決できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の実施例を示す射出成形機用金型の側断
面図、第２図はキャビティ表面温度制御のブロック図、
第３図は本発明の１実施例を示す射出成形工程のブロッ
ク図、第４図は従来の高周波誘導加熱による金型の側面
図、第５図は第４図の金型の温度分布例を示す線図であ
る。 図の主要部分の説明 １〇−金型 １１ａ、　ｌｌｂ、　Ｉｌｃ　−磁性体１２ａ、　１２
ｂ、　１２ｃ、　１２ｄ　−加熱コイル１６ａ、１６ｂ
　−キャビティ温度検出器１７−金型温調器 ｑフ （Ｄ Ｊ 副 酬 ○ ○Ｊ 槻 七

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）射出工程開始以前に金型キャビティ表面を予め設
   定された樹脂の軟化温度以上の設定値に加熱し、射出工
   程中同設定値を保つ様に制御し、冷却工程に切換わると
   前記加熱を完了して金型を冷却することを特徴とする射
   出成形方法。
2. （２）キャビティを構成する面を磁性体で、それ以外を
   非磁性体で構成し、内部に高周波誘導加熱コイルと、キ
   ャビティ部分の温度を検出する温度検出器を設けた金型
   と前記キャビティ温度検出器の検出温度とキャビティ温
   度設定器の設定値を比較してキャビティ部分の温度が同
   設定値になる様に閉ループ制御する金型温調器とからな
   ることを特徴とする射出成形装置。