JPH0289615A - プラスチック材料から製品を形成する方法およびその装置 - 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】 （イ）　産業上の利用分野 本発明は、圧力下、加熱材料を金型キャビティ内に導入
することにより、製品を成形する技術に関する。本発明
は、特に、例えばポリオレフィン、ポリアミド、および
ポリアセタール等のような結晶性プラスチック材料から
製品を成形する技術に関するが、非結晶性プラスチック
に適用することも可能である。

く口）　従来の技（も ポリエチレンおよびポリプロピレンのようなポリオレフ
ィン、を原料とする製品は、−ｆｆｌに、加熱射出成形
法によってＷＡ造されている。即ち、プラスチック材料
を流動可能な状態にまで加熱し、この状態にある間に、
圧力下、金型キャビティ内に射出する。

（ハ）　発明が解決しようとする課題 しかし、上記の場合、ポリオレフィン材料は、冷却時、
相当程度収縮し、このため、最終製品の容積は、それが
形成される金型キャビティの容積より小さくなる。

成形後の収縮の結果、最終製品の表面が歪み、所期の形
状を得ることができない。例えば、平坦な表面は、収縮
によってくぼみ、浅い凹所を形成するに至る。比較的剛
性な材料であるポリプロピレンの場合、製品の本体に気
泡が生じ、不良品となることがある。

収縮に起因する歪みは、比較的厚い部分および薄い部分
を有する製品にて特に問題となる。それは、こうした部
分では冷却速度に差があるからである。この点に関し、
ポリオレフィンは熱伝導性が良くなく、このため、冷却
率は、一部、金型本体との接触による熱伝導により決ま
る。厚い部分はＪい部分よりも収縮し、従って、金型本
体との接触を失ない易く、このため、空隙が生じ、関係
する材料部分の冷却速度が遅くなる。

上記課題を解決するため各種の提案が為されてきたが、
完全に成功したものは一つもない。１つの提案された解
決法は、プラスチック材料中に微細なタルクを充填する
ことであるが、これは製品の平滑な表面仕ｔげを実現し
得ないという欠点がある。発泡剤を使用しても同一の結
果となる。別の提案は、極めて高圧の射出圧力を使用し
、鋳型キャビティを過剰充填することであるが、これは
、早期の結晶化が生ずるため課題を完全に解決し得るも
のではない。

本発明の目的は、プラスチック材料から製品を形成する
改良した方法および装置を提供することである。

（ニ）　課題を達成するための手段 １実施態様に依ると、本発明は、一定量の材料を加熱し
、流動可能な状態にする段階と、加熱させた材料を金型
キャビティ内に導入し、且つ上記キャビティが上記材料
で少なくともおおむね溝なされるまで材料の導入を続行
する段階と、上記材料を冷却させ、上記キャビティ内に
保持された間、凝固させる段階と、上記冷却中、所定の
程度だけ上記キャビティの容積寸法を小さくし、上記材
料の収縮を少なくともおおむね補正する段階と、および
凝固した材料を上記キャビティから除去する段階とを備
えた、プラスチック材料から製品を形成する方法を提供
する。上記容積寸法を小さくすることは、徐々に、且つ
連続的な方法にて行うことが望ましい。

本発明の別の実施態様に依れば、２部分の金型キャビテ
ィの両方に熱流動可能なプラスチック材料をおおむね満
たす段階と、上記キャビティ内に保持する間、上記材料
を冷却させる段階と、流動可能な状態にある間に上記金
型キャビティ間にてＥ記材料を移し、上記材料の略全量
が上記キャビティの１方内に入っているようにする段階
と、および上記１方のキャビティ内にて上記材料を凝固
させる段階とを備えた、プラスチック材料から製品を形
成する方法が提供される。上記材料の移動は、１方のキ
ャビティから材料を積極的に排除し、これと同時に、材
料を他方のキャビティに移すことにより行うことが望ま
しい。かくて、キャビティの全体的容積寸法は小さくな
り、キャビティの形状および形状が所望の製品通りのも
のとなるまで徐々に材料を排除し続けることが望ましい
。

本発明のさらに別の実施態様に依れば、収縮補正部分お
よび製品形成部分を有するキャビティを内部に形成した
金型と、キャビティ同志が連通ずるための開口部と、材
料を上記キャビティ内に導入するための入口と、および
上記開口部を介して上記収縮補正部分から上記製品形成
部分まで材料を移す作用をする手段とを備える、プラス
チック材料から製品を成形する装置が提供される。

（ホ）　実施例 以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施態様につ
いて詳細に説明する。しかし、添付図面は、本発明を実
施する態様を示すためのものだけであり、図示した各種
の形態および配置は、本発明を限定するものと解釈して
はならない６第１図に１部図示した装置は、特定の製品
を製造するのに必要な形状としたキャビティ２を有する
金型１が示しである。従来の射出装置（図示せず）を設
け、同様に形状、寸法および位置の点で従来通りである
ゲート３からキャビティ内に流動可能なプラスチック材
料を射出することができる。

しかし、金型１は、キャビティ２が製品形成部分４とお
よび収縮補正部分５という２つの部分から構成されてい
ることを特徴とする。この収縮補正部分５は、開口部６
を介して製品形成部分４と連通ずる。図示した構造にお
いて、キャビティ部分５の寸法を変えるための手段が設
けてあり、これは、キャビティ部分５の底部７を可動表
面として形成することにより可能である。図示した例に
おいて、底部７は、キャビティ部分４に対して雛接可能
なプランジャ８の端面によって形成しである。

図示するように、キャビティ部分５は、キャビティ部分
４の略平坦な表面９を通じてキャビティ部分４に開放す
ることが望ましい。かかる配設は、必須ではないにして
も、キャビティ２の湾曲面に開口部６を形成するよりも
より都合がよい。上述のことは別にして、キャビティ部
分５の位置は、キャビティ部分４の形状およびキャビテ
ィ２内にて形成する製品の性質に合うよう選択すること
ができる。例えば、製品がハンドルを備えるならば、キ
ャビティ部分５は、ハンドルの外端部を形成し得るキャ
ビティ部分４に位置決めするすると都合よい。

図示した配設において、プランジャ８は、キャビティ部
分５内に摺動可能なように取付け、プランジャ８がキャ
ビティ部分４（第３図および第４図）に向けて動く結束
、キャビティ部分５の有効寸法か小さくなるようにする
ことが望ましい。この目的上、キャビティ部分らは、キ
ャビティ９の全体的平面を通って伸長する軸線を有する
円筒体として形成することが望ましい。従って、開口部
６は、全体的として円形であり、金型のゲート３がキャ
ビティ２と連通ずるための入口部分１０と比べ比較的大
きい寸法を備えている。しかし、キャビティの開口部６
は、プランジャ８が摺動するキャビティ部分５の円筒状
部分と比べ同一の寸法および形状、またはその何れか一
方とする必要はない。

例えば、プランジャ８およびキャビティ部分５は、段差
を設け、プランジャ８がキャビティ部分４に向けて動く
のを確実に阻止するよう係合する１対の対向当接面を提
供し得るようにすることができる。

プランジャ８は、退出位置と伸長位置間を動くことがで
きる。キャビティ部分５の容積寸法は、プランジャ８が
退出位置（第１図）にあるとき最大となり、伸長位置く
第５図）にあるとき最小となる。キャビティ部分５の有
効寸法は、１ランジヤ８が伸長位置にあるとき略零とな
り、プランジャ８の端面７は、キャビティ部分４の表面
９の１部を形成することが望ましいが、必らずしもそう
しなければならないものではない。

上述の説明から、プランジャ８がその退出位置く第１図
）にあるとき、金型１のキャビティ部分４は、キャビテ
ィ部分５によって横突起またはひけ穴が形成され、その
結果、キャビティ２は、所期の形状の製品を形成するこ
とができないことが分かる。即ち、金型キャビティ２内
に射出された材ｆ［は、キャビティ部分５に合った寸法
および形状の横突起と異なる所望の形状を有する製品を
形成する。しかし、プランジャ８が伸長位置（第５図）
にあるとき、上記突起は消え、キャビティ部分４は、所
期の製品の形状を有するスペースを密閉する。

キャビティ部分５の寸法は、特定の状況および・ｇ・要
条件に合うよう決めることができる。しかし、一般的に
キャビティ部分５はその最大在勤寸法にあるとき、その
容積がキャビティ部分４の容積の４乃至６％であるよう
にすると良好な結果を得られることが分かった。即ち、
この値は結晶性プラスチックの場合であり、非結晶性プ
ラスチックについては、上記値の１乃至２％の差が可能
である。

場合によっては、を２値を上廻り、または下廻る容積関
係とすることらできよう。ポリオレフィンで形成した射
出成形製品の場合、約３．８％の容積収縮が生じ、この
ため、かかる材ｆ″１の］１記収縮に対しては、通常、
容積の４乃至６％の材料を使用すれば十分に補正し得る
。

図示した配設において、金型ゲート３は、キャビティ部
分５内に開放することができるが、ゲート３が直接キャ
ビティ部分４内に開放することができるならば、かかる
配設は必須ではない。図示した配設の１つの利点は、プ
ランジャ８が伸長位置方向に動く間（第３図参照）、ゲ
ート３がプランジャ８によって確実に閉じられ、よって
、材料が逆流して金型キャビティ２から漏れるのを確実
に防止できることである。しかし、通常の状態時、かか
る逆流は、入口部分１０の寸法が比較的小さく、また、
材料がゲート３にて比鮫的息速に凝固するため、十分に
阻止できる。

上記型式の装置を使用する場合、加熱プラスチック材料
は、プランジャ８が図示するように退出位置にあるとき
、ゲー１〜３を通って、金型１内に導入される。金型１
に入った材料は、キャビティ部分５を通って、キャビテ
ィ部分４に入り、両キャビティ部分４．５を満たす。特
定の内圧または圧力を作用させる間、キャビティ２を完
全に満たす所定の時点にて材料の射出を停止する。

接続させたキャビティ部分４，５を加熱した流動可能な
材ト■で満たすことは、本発明の工程の第】段階を構成
する。第２段階は、プランジャ８がその伸長位置に向け
て動くことから始まる。これは、第１段階の終了時、ま
たは、それよりも若干遅く２または早く行なう。第２段
階は、プランジャ８が第５図に示すようにその伸長位置
に達したときに完了し、プランジャ８は、金型１が必要
程度冷却する間その位置に保持され、製品１２（第６図
）が立型ｌから取出されるまで退出しない。

プランジャの作動圧力は、材料を金型１内に射出する圧
力を一ヒ廻るか、または上廻る値とすることができる。

その選択は、少なくともある程度、金型キャビティの形
状如何による。１例において、作動圧力は射出圧力の約
１０乃至２０％とする。

プランジャ８の端面７は、キャビティ部分４の隣接面９
と合流し、または連続部を形成し、成形した製品１２の
最終的な外観を損わないよう平坦か、または湾曲させ、
あるいはパターンを描くことができる。

プランジャ８がその伸長位置に向けて動く前、および動
く間、あるいはその何れか１万の時点にて、金型キャビ
ティ２内に入れた材料４の周囲には表皮１３（第４図お
よび第５図）が形成される。

表皮】３は、金型１と材料間の境界における急速な冷却
により、キャビティ部分４．５の表面に形成される。即
ち、材ｒ↓の凝固は、射出材料１４と金型キャビティ２
の表面の境界にて始まる。故に、その結果生じる比較的
高温でそれほど凝固していない材料心は、両キャビティ
部分４，５間の想定上の境界（その時点における）と交
錯して伸長する。

プランジャ８がその伸長位置の方向に動くとき、プラン
ジャ８は、材料をキャビティ部分５から押し出し、キャ
ビティ部分４内に入れ、このキャビティ部分４内に入れ
た材料の量を徐々に増大させる。かかる増大により、冷
却中の収縮に起因するキャビティ部分４内の材料容積の
低下を少なくともおおむね補正し、また場合によっては
、収縮に起因する所定の容積の低下を上堰ることができ
る。

何れの場合でも、キャビティ部分４内の比較的高温の材
料心に材料を徐々に追加することで材料の表皮１３は金
型１の周囲の表面と接触状態を保ち、よって、材料の急
速な冷却を促進させる。第４１′２Ｉおよび第５図から
明らかなように、キャビティ部分５から排除された表皮
１３部分は、キャビデイ部分・１内の材ｆ１１４内に入
り込む。

また、キャビティ部分４内に材ｔ１を除々に追加するこ
とは、Ｊ″１．いおよび薄い製品部分の不均一な冷却に
通常（Ｐなう問題点を解消する。これは、比較的遅い冷
却中、厚い部分で膨張効果を維持できるからである。か
くて、かかる部分の収縮に起因する歪みは回避し、また
は少なくとも略軽減することができる。

この工程の第２段階は、キャビティプランジャ８が伸長
スｌ−ロー２を終了する時点にて完了する。

この時点にて、プランジャ８の外端は、その端面７が成
形製品２の表面グ）少なくとも１部分の形状および相対
位置を設定し得るように位置決めすることが望ましい。

金型］は、この第２段階が完了した後、適当な冷却時間
開した位置に保持することができる。成形した製品１２
は、適当な任官の方法にて金型１から取出すことができ
る。

工程の第２段階により、」二連のように表皮１３の１部
が中力に摺曲すると考えられる。上述の例において、プ
ランジャ８がその伸長位置に向けて動く間、キャビティ
部分４の円筒形表面の周囲に形成された表皮１３の部分
は、除々にキャビティ部分４内の材料１４に押込められ
ていく。この段階中、表皮の１部は、摺曲するが、かか
る摺曲によって製品１２の仕上り状態が損われることは
ない。１ランジヤ８によって加えられた圧力により、心
材は、摺曲した表皮部分に密に充填される。さらに、製
品の外観は、この表皮１３の摺曲により少なくとも著る
しく損われることはない。通常、摺曲に起因して製品１
２の外表面に形成される層割れ線は、拡大手段を用いな
ければ検出できないことも分かった。しかし、用心のた
め、製品は、層割れ線が製品表面の股部分、渭、張出部
、その他の不規則部分に生じ、よって通常の状態では検
出し得ないよう設計してもよい。

上述の方法に依れば、予想可能な正確な形状の仕上げ製
品の得られることが分かった。不均一な冷却速度および
大きい収縮率に起因する表面の歪みはおおむね解消され
、Ｖｔって、従来の射出成形技術によって形成し得なか
った複雑な形状の品質の１憂れた製品を製造することが
可能となる。

特許請求の範囲に記載した本発明の精神または趣旨から
逸脱することなく、上述の構成要素の構造および配設に
各種の変形例、応用例および追加あるいはその何れかを
為すことが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１目は、本発明の依る方法を実施するのに適した１実
施態様の装置の半線図的な断面図、第２図は、第１図の
線■−Ｈに関する断面図、第３図は、金型キャビティ内
に射出した材料を示す、図示した装置の一部の拡大図、 第４図は、さらに寸法を小さくした金型キャビティを示
す、第３図と同様の図、 第５図は、仕上げ寸法および形状まで小さくした金型キ
ャビティを示す、第４図と同様の図、および 第６図は、形成した製品を取出せるよう分離させた金型
を示す模式図である。 （主要符号の説明） １・・・・・金型 ３・・・・・ゲート ５・・・・・収縮補正部分 ７・・・・・底部 ９・・・・・表面 １２・・・製品 ２・・・・・キャビデイ ４・・・・・製品形成部分 ６・・・・・開口部 ８・・・・・プランジャ １０・・・入口部分 （外４名） 手 続 補 正 書 １、事件の表示 昭和６３年特許願第２４８号 ２、発明の名称 プラスチック材料から製品を形成する方法およびその装
置′３．捕１Ｆをする者 事件との関係　　特許出願人 住所 名　称　　キングスレー・ノミニーズ・プロプライアタ
リ−・リミテッド ４゜

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）一定量のプラスチックを加熱して流動可能な状態に
   する段階と、加熱した材料を金型キャビティ内に導入し
   前記キャビティが少なくともおおむね前記材料にて満た
   されるまで、前記材料の導入を続行する段階と、前記キ
   ャビティ内にて保持する間に前記材料を冷却し凝固させ
   る段階と、前記冷却中所定の程度だけ前記キャビティの
   容積寸法を小さくし前記材料の収縮を少なくともおおむ
   ね補正する段階と、凝固した材料を前記キャビティから
   除去する段階と、を備えることを特徴とするプラスチッ
   ク材料から製品を形成する方法。２）前記容積寸法を小
   さくする段階を徐々に、且つ連続的な方法にて行うこと
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載した方法。 ３）前記キャビティが収縮補正部分および製品形成部分
   を備え、前記容積寸法を小さくする段階の結果、材料が
   前記収縮補正部分から排除され、前記製品形成部分に移
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１項または第
   ２項に記載した方法。 ４）前記製品形成部分の容積寸法が略一定であることを
   特徴とする特許請求の範囲第３項に記載した方法。 ５）前記材料を排除する段階が、前記キャビティに材料
   を満たす段階の終了と略同時で、前記材料が流動可能な
   状態にある間に開始することを特徴とする特許請求の範
   囲第３項または第４項に記載した方法。 ６）前記材料の排除の結果、前記材料が前記収縮補正部
   分から略完全に排出されることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項または第４項に記載した方法。 ７）前記材料を前記収縮補正部分を介して前記製品形成
   部分に導入することを特徴とする特許請求の範囲第３項
   乃至第６項の何れかの項に記載した方法。 ８）前記材料を入口を介して前記収縮補正部分に導入し
   、前記入口に比べ大きい開口部を介して、前記２つのキ
   ャビティ部分を相接続することを特徴とする特許請求の
   範囲第７項に記載した方法。 ９）前記材料を移す間、前記入口を閉じておくことを特
   徴とする特許請求の範囲第８項に記載した方法。 １０）前記材料を加圧下、前記キャビティ内に導入し、
   前記収縮補正部分からの材料の排除を前記第１圧力を略
   下廻る圧力にて行なうことを特徴とする特許請求の範囲
   第３項乃至第９項の何れかの項に記載した方法。 １１）２部分から成る金型キャビティの両部分に高温で
   流動可能なプラスチック材料を略満たす段階と、前記キ
   ャビティ内に入ったまま前記材料を冷却させる段階と、
   流動可能な状態にある間前記金型キャビティ間にて前記
   材料を移し前記材料の略全量が前記キャビティ部分の１
   方に入るようにする段階と、前記１方のキャビティ部分
   内にて前記材料を凝固させる段階と、を備えることを特
   徴とするプラスチック材料から製品を形成する方法。 １２）前記材料を移す段階を連続的方法にて行うことを
   特徴とする特許請求の範囲第１０項に記載した方法。 １３）収縮補正部分および製品形成部分を有するキャビ
   ティを内部に形成した金型と、前記キャビティ部分同志
   が連通するための開口部と、前記キャビティ内に材料を
   導入する入口と、前記開口部を介して前記収縮補正部分
   から前記製品形成部分まで材料を移す作用をする手段と
   、を備えることを特徴とするプラスチック材料から製品
   を成形する装置。 １４）前記開口部が前記入口に比べ大きいことを特徴と
   する特許請求の範囲第１３項に記載した装置。 １５）プランジャを前記製品形成部分に対し離接し得る
   ように前記収縮補正部分内に摺動可能に取付け、および
   前記プランジャの端面が前記収縮補正部分の可動面を形
   成することを特徴とする特許請求の範囲第１３項または
   第１４項に記載した方法。 １６）前記プランジャが前記開口部から遠方の位置と前
   記端面が前記開口部に隣接する位置間を連続的に可動で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１５項に記載し
   た方法。