JPH0313050B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は射出圧縮成形装置に関する。

射出成形においては、金型構造によつて厳密に
固定されたキヤビテイー中へ溶融樹脂を射出充填
し、ゲート部の細い部分が固化するまで保圧と呼
ばれる操作によつて射出シリンダよりスプルやラ
ンナ部の樹脂を介して圧力を付加し、キヤビテイ
ー部の樹脂が逆流しないようにし、ゲート固化後
はキヤビテイー内樹脂のもつ熱量を金型へ伝熱し
て冷却させ製品とすることが行なわれる。

溶融した樹脂の密度は、固体の密度より小さい
のが通常であつて、溶融した樹脂が固化していく
につれて体積が小さくなつていき、すなわち、収
縮が起こる。一例としてφ100mm、肉厚10mmの製
品を考え、樹脂密度が溶融状態で1.17、固体状態
で1.20であるとして、溶融状態の体積がキヤビテ
イーの体積（78.54c.c.）と等しい状態から固化し
常温になると、76.57c.c.となる。仮にいまこの減
少した体積を厚さ方向だけに収縮が起こるとする
と、出来上つた製品の厚さは9.75mmとなり、0.25
mmの肉厚不足となる。

このような収縮に対処するため、金型がパーテ
イングラインでわずかに開くまでオーバパツクし
てやる方法が検討され、その際の金型開き量を制
御する方法（特開昭50−39351号）や、オーバパ
ツクしやすいようなキヤビテイーを用いる
Rolinx法（“New concept in injection
molding、Rolinx process extended
application of plastics”Plastics、30、330、
Apr.（1965））が提案されている。また金型内に
キヤビテイーコアを前進後退できるように小さな
油圧シリンダを埋めこんでおくか、エジエクタ用
シリンダを用いるかして、意識的にキヤビテイー
を大きくして射出し、充填完了後油圧シリンダを
前進させてキヤビテイーを小さくし、所定の厚さ
の成形品を得ることが提案され、マイクロモルダ
ー法として知られている（Ｈ。Holt：“New
techniques in shrinkage control”SPE Ｊ。
P519、Jun（1964））。

勿論、最も初歩的な方法は、この収縮を見込ん
でキヤビテイーを大きく設計することであるが、
肉厚製品、偏肉であるような製品などの場合、こ
のような設計は事実上不可能であり、トライアン
ドエラーの繰り返しをおこなうことが必要であ
る。

前記のオーバパツクの方法も高射出圧を要する
という欠点とともに、製品が偏肉である場合には
収縮の小さい肉薄部で収縮補正効果が制限される
ことが認められている。マイクロモルダー法の場
合には、シリンダラムの前進は収縮にともなつて
起こり、移動コア側の製品面が精度良く出来上る
ものの対面の精度は充分でない。

かかる現況に鑑み、型締力を用いて圧縮操作を
行ないうる射出圧縮成形法がENGEL社
（LUDWIG ENGEL KG MACHINEN
FABRIK、Ａ−4311 SCHWERTBERG
AUSTRIA）により提案されているが、この方
法はトグル式の型締力を圧縮圧として用いるよう
に、射出工程ではトグルを完全に伸ばしきらない
ように保持し、圧縮工程で伸ばしきるという画期
的なものである。

しかしながら、トグルによる圧縮方法では、圧
縮圧の制御ができないという欠点がある。圧縮圧
の制御が必要であることは「樹脂に付加される圧
力−樹脂の比容−樹脂の温度」の関係を示す
PVT曲線により次のようにして説明できよう。
横軸に樹脂温度Ｔをとり、縦軸に樹脂の比容Ｖを
とり、一定の付加圧力Ｐ（反作用としての樹脂の
圧力と考えても良い）のもとでの樹脂のＶ，Ｔの
関係を示すものが第１図のPVT曲線である。

前述のような射出圧縮成形装置を用いて、金型
のキヤビテイーに樹脂を射出し圧縮し取出すまで
をこのグラフの上で追つてみよう。射出一次圧終
了点を（Ｖ→Ｐ）Ａで示すと、射出によつて樹脂
温度が下がりながら樹脂圧力が増大する過程Ａ−
Ｂがあり、保圧が完了しても樹脂温度は下りつづ
け、外からの圧力がないので体積が収縮し圧力の
低い時の比容となるため過程Ｂ−Ｃをたどる。こ
こで逆流に配慮しつつトグルを伸ばし切つて圧縮
操作を行なうと、樹脂温度がほとんど冷えない間
に樹脂圧力が増大し、過程Ｃ−Ｄとなる。この時
トグルが伸び切つているとすると、その後は樹脂
温度が下がり、圧力が減少するという過程Ｄ−Ｅ
である。このとき収容が低下するので、樹脂は動
かされることになり、流動性が悪くなつた状態で
樹脂に圧力を付加するため歪を生じる。この後取
出し温度に達して金型を開くと、樹脂圧力は外部
圧力が減少するため比容を増大させる過程Ｅ−Ｆ
となり、大気圧の中で樹脂温度が常温となる過程
Ｆ−Ｇがそれに続き成形が完了する。

この場合の成形収縮率はＥとＧの比容の差から
求めることができる。トグルによる圧縮方法では
腕の長さが固定されているため位置決めによつて
圧力を調節するが、その圧力は金型温度、タイバ
ー温度、位置の設定によつて異なるためその圧力
を固定することが困難である。このため圧縮圧力
を制御するのが困難で、PVT曲線上で言えばト
グルを伸ばし切つた状態での終点がＤであるのか
D′であるのか不明であり制御することもできな
い。

一方、直圧方式の油圧による圧縮方法では、そ
の最大圧縮圧は厳密に調整することができ、第２
図のように樹脂温度が低下するに伴ない樹脂の比
容が一定となるように圧縮圧力を低下させる制御
をするならば、固化していく過程で樹脂は全く変
形しないので歪が生じることもない。このことは
第２図の上のＡ〜Ｇの工程を追つていけば一定の
成形収縮率を有する成形が可能なことを示してい
る。この場合キヤビテイーと樹脂の体積の違いは
ＤとＧの比容の違いになる。キヤビテイーの体積
を一定に保つ制御は可能なので、これによりサイ
クルからサイクルへ一定の成形収縮率を有する成
形が可能になる。

以上の考察から、本発明は直圧式の圧縮を可能
ならしめる射出圧縮成形装置を提案するもので、 (1) いかにしてキヤビテイーの体積を大きくする
か、またその制御をどうするか、 (2) いかにして製品を取出すための型の開閉をス
ムーズに行なうか、 (3) いかにして圧縮の制御が可能な圧縮工程を得
るか、 の問題点を解決することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、固定側
および可動側ダイプレートとタイバー支持盤を有
し、少なくとも前記タイバー支持盤あるいは可動
側ダイプレートに圧縮しろを調整可能に設定する
設定ロツドを設け、射出時にキヤビテイー体積を
大きくして圧縮しろをとるために、前記設定ロツ
ドに当接するように挿入されてタイバー支持盤と
可動側ダイプレートの距離を機械的に固定する挿
脱自在のキーを設け、射出充填前に前記キーを挿
入して可動側ダイプレートの圧縮しろをとり、充
填完了後に高圧型締により圧縮操作を行ない、キ
ーをはずして金型の開閉を可能にしたものであ
る。

第３図は本発明の射出圧縮成形装置における各
工程のダイプレート間距離、タイバー支持盤と可
動側ダイプレートとの距離、タイバー長の相関関
係を示し、これを用いて本発明の概念を説明す
る。

第３図ａは低圧の型締時における各プレート間
の距離を示しており、タイバー長はｌで固定側ダ
イプレート１と可動側ダイプレート２の距離l′は
金型厚さに対応する。可動側ダイプレート２とタ
イバー支持盤３の距離l″は型締シリンダラムによ
る可動側ダイプレート２の移動によつて可変でき
るようになつている。この状態から型締シリンダ
ラムを高圧の油圧で駆動した高圧型締の状態を第
３図ｂに示す。

このとき、低圧型締で金型が充分に結合されう
る時l′は高圧型締でもほとんど変化しないが、タ
イバー長は△だけ伸びて（ｌ＋△）となり、その
伸びた分はほぼl″の距離の変化に対応し、タイバ
ー支持盤３の距離は（l″＋△）となる。

本発明における射出圧縮成形装置では、射出時
の状態は高圧型締を行なわずに、第３図ｃのよう
に、金型はパーテイングラインＰ，Ｌまたは他の
型板間でわずかに開き、金型厚さは（l′＋δ）と
なる。δを圧縮しろという。この時、高圧型締は
行なわれていないのでタイバー長はｌのままであ
り、従つて圧縮しろδはl″の変化を招来し、タイ
バー支持盤３の距離は（l″−δ）となる。次に射
出後の圧縮工程では高圧型締が行なわれるので、
第３図ｂのように、金型厚さは（l′＋δ）から
l′になり、δの分だけ圧縮が行なわれる。

射出工程において射出圧が増大すると、（l″−
δ）が固定されている成形装置においては、タイ
バー長がわずかに伸びて（ｌ＋△′）となるので、
金型厚さは（l′＋δ＋△′）となり、その状態か
らl′になるまで圧縮すると、実際に圧縮される量
は （δ＋△′） となる。△′は150トンの型締力を有する成形装置
で0.3mm以下の程度である。

以上のことから、射出工程に先き立つて金型を
開く量すなわち圧縮しろδは、製品の形状、樹脂
の温度、射出圧などを考慮して実験的に求められ
る。このため容易にδを調整しなおすことがで
き、しかも精度の出る圧縮しろ調整手段が大事で
ある。

本発明は、射出充填時に射出圧がかわつても
（l″−δ）を維持しうる手段に関するもので、射
出後圧縮操作を高圧型締により実行できかつ製品
を取出すための型開や次のサイクルのための型閉
は自由にでき、さらに圧縮しろをミクロン（μ
ｍ）単位で精密に設定できる手段を可動側ダイプ
レート２とタイバー支持盤３の間に設けた射出圧
縮成形装置に関するものである。

以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明す
る。本発明における圧縮しろ設定手段をモデル的
に表わしたのが第４図である。固定側ダイプレー
ト１と可動側ダイプレート２の間に金型が置かれ
ており、固定側の取付け板４、型板５と可動側の
型板６とでキヤビテイー７が構成されている。可
動側型板６はエジエクタ機構を組みこむために複
雑な構造になるが簡単のために省略している。可
動側ダイプレート２に連結された型締シリンダラ
ム８を有する型締シリンダ９が取付けられ、かつ
タイバー１６を固定したタイバー支持盤３と、型
締シリンダ９の型締シリンダラム８によりタイバ
ー１６に沿つて移動する可動側ダイプレート２と
の間に圧縮しろ設定手段が設けられている。

第４図において、キー１０は、たとえば可動側
ダイプレート２に固定され、タイバー支持盤３に
支持案内される取付け棒１３に回転可能に設けら
れ、このキー１０が可動ダイプレート２およびタ
イバー支持盤３に取付けた圧縮しろ設定ロツド１
１，１２の間に挿入され、シリンダラム８が後退
すると第４図上部の射出可能状態になり、第３図
ｃの状態になる。第４図下部の図では圧縮操作が
行なわれ、圧縮しろにより射出圧を伝達していた
キー１０が可動になつたらキー１０は圧縮しろ設
定ロツド１１と１２の間からはずされて、次の製
品取出しのための型開に備えている。取付け棒１
３へのキー１０の取付け固定が射出圧によつて生
じた型内の樹脂圧力によつて型を開く力に対抗で
きるだけの剛性があれば、ロツド１１は省略する
ことができる。１４は固定側ダイプレート１に設
けられたノズルである。

第５図ａ，ｂはキー１０の数が２個の場合につ
いて、圧縮しろ設定ロツド１２とキー１０、取付
け棒１３の配置例を示しており、ａは１２と１３
が縦に並び、ｂは横に並んでいて、たとえば、可
動側ダイプレート２に油圧またはエアシリンダを
ダイプレート表面に平行に設けてキー１０を回転
駆動するか、キー１０にソレノイドを内蔵させ
て、取付け棒１３に対してキー１０を回転駆動す
る。第５図ｃはシリンダラム８に１個のキー１０
を取付けた例であり、たとえば可動側ダイプレー
ト２に油圧またはエアシリンダをダイプレート表
面に平行に設けてキー１０を回転駆動する。圧縮
しろ設定ロツド１２の数は２個に限定されること
はなく、数個設定することができるし、第５図に
示すように一本一本独立したものでなく、第６図
ｂのように一体物として構成することもできる。
第６図ｃはシリンダラム８の外周に４本の足をも
ち型開閉ストローク以上の長さをもつブロツクを
圧縮しろ設定ロツドとして用いる例であり、キー
は第６図ａのような一体のものを用い、キーを
45゜回転させると、圧縮しろ設定ロツドの４本の
足にあたる位置と、回転によりあたらなくなつて
自由に内部に入り込む位置とに切換えることがで
きる。また第７図のように、一体化され、キー１
０に対する相対位置をかえて、キーと同様の役割
を果すような圧縮しろ設定ロツド１２を用いるこ
ともできる。

第５図、第７図に用いられるキーは回転型であ
つたが、エアシリンダや油圧シリンダにより駆動
されるスライド型のキーも用いられる。その例を
第８図に示す。型締シリンダラム８の外周に圧縮
しろ設定ロツド１２に相当する円環（必ずしも円
環である必要はない）２０が設けられ、そこへキ
ー２１が油圧シリンダ２２に駆動されてガイド２
３に沿つてスライドし、図の破線で示された位置
までくると、キー２１が充分に挿入されたことに
なる。この場合の構成を横からみると第８図ｂの
ようになつており、キー２１が持ち上つた状態で
は型開は自由にできる。油圧シリンダ２２はタイ
バー支持盤３、可動側ダイプレート２、あるいは
タイバーに固定される。勿論、その際タイバーを
ガイドとして用いることができる。

以上、一組の型締シリンダを用いて、射出時に
高圧型締をせずして所定の厚さの圧縮しろをとつ
た射出を行ない、後に製品取出しのための自由な
型開閉を行ないうる機構について詳細に説明し
た。

次に、圧縮しろδの設定を行なう方法として、 (i) 圧縮しろ設定ロツドの長さ直接変化させる。

(ii) 圧縮しろ設定ロツドの取付位置を変更する。

の２つの方法が考えられる。第１の方法のときに
は、ロツドの先端にマイクロメータヘツドを取り
付けることによつてミクロン単位の長さの調節が
可能である。すなわちマイクロメータヘツドでそ
れぞれのロツド長を等しくするように調節すれば
良い。マイクロメータヘツドの代用としては精密
ネジを用いることができる。この場合、ミクロン
単位の設定をするためには、ネジ径を大きくとる
か、あるいは角度割り出しの機構が良いものでな
ければ、数個のロツド長のバランスをとることが
困難である。

第２の方法はロツドの取付け位置を調節する方
法である。モデル的には第９図ａに示されている
ように、圧縮しろ設定ロツド１２のネジ部のしめ
こみによつて結果的にロツド長Ｌが変る。

このことを用いた一例としては、第９図ｂに示
すように、外周にネジ部をもち、タイバー支持盤
３に結合されている位置調整ベース２５に、内周
にネジ部を有する位置調整板２６を取付けると、
ロツド長の変化はタイバー支持盤３と位置調整板
２６との間の〓間として調整しろ△Ｌが得られ、
有効ロツド長はＬとなる。圧縮しろ設定ロツド１
２は全数の長さを一定長さにそろえておき、取付
けはバネ２７で位置調整板２６に押しつける方法
をとつている。この方法によるときは、位置調整
ベース２５の径を大きくすることができるので精
度の良い調整が可能である。たとえばφ400mmの
ベースでかつネジのピツチが３mmであれば、外周
での距離10mmあたり24μｍの前進後退が可能でか
つ変化が直線的で非常にコントロールしやすい。
第６図に示された一体型のロツドの場合には大き
な径のネジを用いることができるので、ロツド長
そのものを調整する方式の方が扱いやすい。

第１０図に第６図ｃの構造を用いてロツド長変
更を可能にする場合の構造を示す。第６図ｃの構
造は圧縮しろ設定ロツドをそのロツド部３２を調
整ネジ板３１に取付けたもので代替させており、
この調整ネジ板３１をロツド長調整ベース３０に
取付けると第４図の圧縮しろ設定ロツド１２の長
さは３０，３１，３２の組みたてた長さＬに相当
し、Ｌは３０と３１のネジ嵌着部によつて△Ｌだ
け可変できる。△Ｌは 最大金型厚−最小金型厚＋圧縮しろδ まで必要であるが近似的には 最大金型厚−最小金型厚 で表わされる。

前述のような設定ロツドの役割をキーにもたせ
ることは容易に推測できる。すなわち前述の調整
ロツドは固定長にしておき、キーの長さを調節で
きるようにマイクロメータヘツドを取付けたり、
前述のような大口径ネジを用いるのである。

以上述べたごとく、本発明は射出成形装置にお
いて、射出時には、圧縮しろをとるために、タイ
バーの支持盤と可動側ダイプレートの距離を一定
にするキーにより、金型内キヤビテイーの厚さを
増して体積を増大でき、しかも圧縮しろの維持は
型締シリンダの型締め力によらずに、キーによつ
て維持でき、キヤビテイー内に充填完了後は、型
締力を用いて圧縮を行なえるようにしたことによ
り、固化していく過程で樹脂は全く変形せず歪の
生じない製品を得ることができるものである。し
かも、製品取出のための型開閉は、型締力を用い
た圧縮操作を行つて、キーが設定ロツドから離間
したときに、キーを抜くことにより、自由に行え
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は樹脂に付加される圧力をパラメータと
して、樹脂温度に対する比容の変化を示したいわ
ゆるPVT曲線上で、トグル式の圧縮工程により
射出圧縮成形を行なつたときの変化を示した図、
第２図は同じPVT曲線で、直圧式の圧縮工程に
より射出圧縮成形を行なつたときの理想的な過程
を示した図、第３図は本発明の射出圧縮成形装置
における各工程別のダイプレート間距離l′、タイ
バー支持盤と可動側ダイプレートの距離l″、タイ
バー長ｌの相関関数を示して本発明の概念を説明
する図で、ａは低圧型締時における各ダイプレー
ト間の距離を示し、ｂはこの状態から高圧の型締
をしたときの状態を示し、ｃは本発明の射出圧縮
成形装置が射出工程になつた状態を示した図、第
４図は本発明における圧縮しろ設定手段をモデル
的に表わした図、第５図はキーの数が２個と１個
の場合について、圧縮しろ設定ロツドとキー取付
け棒の配置例を示し、ａは縦並び、ｂは横並び、
ｃはシリンダラムに１個のキーを取付けた図、第
６図は圧縮しろ設定ロツドやキーの数個分を一体
ものとして構成した例を示す図、第７図は回転型
のキーを用いた例を示す図、第８図はスライド型
のキーを用いた例を示す図、第９図はロツドの取
付け位置を調節することによつて圧縮しろの微小
設定を行なうことを示し、ａはタイバー支持盤に
ネジ部をもつロツドを螺合して調整する例、ｂは
位置調整ベースを設けてそれとタイバー支持盤と
の距離を変えることでロツド長を調整する例を示
す図、第１０図は第６図ｃの構造を用いてロツド
長を変更する場合の例を示す図である。 １…固定側ダイプレート、２…可動側ダイプレ
ート、３…タイバー支持盤、５，６…型板、７…
キヤビテイー、８…型締シリンダラム、９…型締
シリンダ、１０…キー、１１，１２…圧縮しろ設
定ロツド、１３…取付け棒、２５…位置調整ベー
ス、２６…位置調整板、２７…バネ、３０…ロツ
ド長調整ベース、３１…調整ネジ板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 固定側および可動側ダイプレートとタイバー
   支持盤を有し、少なくとも前記タイバー支持盤あ
   るいは可動側ダイプレートに圧縮しろを調整可能
   に設定する設定ロツドを設け、射出時にキヤビテ
   イー体積を大きくして圧縮しろをとめるために、
   前記設定ロツドに当接するように挿入されてタイ
   バー支持盤と可動側ダイプレートの距離を機械的
   に固定する挿脱自在のキーを設け、射出充填前に
   前記キーを挿入して可動側ダイプレートの圧縮し
   ろをとり、充填完了後に高圧型締により圧縮操作
   を行ない、キーをはずして金型の開閉を可能にし
   た射出圧縮成形装置。