JPH04212822A - プラスチックから中空射出成形品を製造する方法およびこの方法を実施するための装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、等しい輪郭に形成され
た概ね閉鎖した射出成形金型のキャビティに所定量のプ
ラスチック溶融材料を射出し、該プラスチック溶融材料
を加圧された気体を用いて成形品に成形する、断面が薄
肉部と厚肉部を有する中空射出プラスチック成形品を製
造する方法、およびこの方法を実施するための装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】この種類の方法は、ＥＰ−Ａ　　０２８
９　　２３０により公知である。この方法によれば、成
形品の外側の輪郭に対応して形成された金型の内部空間
（キャビティ）にプラスチックの溶融材料を射出する。 この場合、プラスチックの溶融材料は薄肉部を形成する
断面部に進入する前に、材料に対する抵抗が最小の領域
、すなわち、キャビティの断面積が最大の領域に優先的
に集まる。射出成形すべき成形品の多く、たとえば自動
車製造に用いるセンターコンソール、ライニング部材、
ひじ掛けなど、または甲板、ひじ掛け、背もたれなどの
家具部材、あるいはその他考えられるすべての用途にお
ける任意の部材において、互いに隣接する厚肉部と薄肉
部の断面積比がしばしば大きすぎるため、それらの断面
積移行部を良好に形成することかできない。隣接する肉
厚の薄い領域と厚い領域の移行部は、実際にはこのよう
な射出成形品において、つねに臨界的な領域（厚肉部と
薄肉部の断面積比がある値を越すと物理的性質が不連続
に変化する領域）をなす。なぜならば、この製造プロセ
スでプラスチック溶融材料を成形する際に、薄肉部に対
する厚肉部の断面積比が大きすぎる場合は特に、移行部
で成形品が壊れやすいということがしばしば不可避だか
らである。

【０００３】このような箇所では、目に見えるフローマ
ークおよびひけ（シンクマーク）が多数生じる。なぜな
らば、溶融材料をキャビティ内壁において外方に押し付
けるために溶融材料中に圧入した気体は移行部で大きい
抵抗に会い、キャビティ全体に均一に分布せず、溶融材
料が不均一に成形されるからである。厚肉部と薄肉部の
移行部が狭すぎるると、実際には溶融材料が金型の薄肉
部にまったく進入できないか、不均一に分布するため、
公知の方法によって製造した成形品は不良品率が高い。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、隣接
する厚肉部と薄肉部の間の断面積比が特別に大きい場合
にも、射出成形品を正確な輪郭で欠陥なく製造できるよ
うに前述の方法を改良し、製品の不良品率を最少にする
ことにある。

【０００５】本発明のもう一つの課題は、構成が簡単で
、本発明による方法によって確実に作動する装置を提供
することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】方法に関する課題は、溶
融材料を成形品に成形するために成形品の厚肉部を形成
する実質的な領域においてキャビティの断面積を変化さ
せることによって解決される。それによって、キャビテ
ィに射出された溶融材料は特に金型の厚肉部の内部空間
（以下の記載で内部空間とは、特定領域のキャビティ例
えば厚肉部領域、薄肉部領域のキャビティ部分のことで
ある。）に集まることはなく、金型の断面積がどのよう
な割合で変化するかに応じて、成形工程中に適切に金型
の薄肉部の内部空間に圧入される。

【０００７】

【作用】キャビティの断面積が可変であることにより、
成形品を最終的に成形する前に予備成形が行われる。本
発明の提案により、予備成形作業は公知の方法に比べて
大幅に減るため、射出サイクルは短縮され、射出性能が
著しく増大する。

【０００８】キャビティの厚肉部の範囲の初期容積が溶
融材料注入開始時に最も小さく、遅くとも気体の注入が
終了した後にキャビティは最大容積に拡大することが得
策である。それによって金型の容積が漸次大きくなる間
に金型の薄肉部への溶融材料の進入が促進される。それ
によって移行部における厚肉部の範囲と薄肉部の範囲と
の比も同様に漸次変化する。

【０００９】最初にキャビティの初期容積を、キャビテ
ィが漸次拡大して溶融材料が成形される前にまず溶融材
料の全量がキャビティに射出されるような大きさに保つ
ことが得策である。キャビティの初期容積と最終容積の
比をどのように選ぶかは射出すべき成形品の種類と輪郭
に依存する。

【００１０】本発明の他の特徴によれば、特に厚肉部の
内部空間の範囲におけるキャビティの容積の変化が溶融
材料の成形に対応して１回に、段階的に、また連続的に
行われる。容積変化を１回に行うことは最も簡単な技術
的解決と思われるが、小さい段階で不連続的に拡大し、
または連続的に拡大すると、成形中に溶融材料の流れを
より良好に制御でき、それによってより高品質の成形品
を得ることができる。溶融材料を成形するためにどの時
点で気体をキャビティに注入するかは、２つの異なる実
施態様に基づいて請求項５および６に開示されている。 実際においていずれの可能性を利用するかは、加工者の
判断に委ねられる。

【００１１】本発明は、装置に関する課題を、金型の厚
肉部の内部空間の容積が可変で移動自在の少なくとも１
個の補助金型によって解決する。このような移動自在の
補助金型は実際には非常に簡単に実現でき、本発明の提
案によると、その補助金型は金型の厚肉部の内部空間に
進入自在な１または数個の突出部、たとえばラム、リン
グなどを具備している。補助金型が厚肉部の内部空間に
どれだけ進入するかに応じて、金型の内部空間が任意に
変えられる。装置の望ましい実施例態様が請求項９から
１２に開示されている。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明による方法と、これに用いる
装置を図面に基づいて詳しく説明する。

【００１３】図１および２に示す装置は、全体を参照番
号１で示す金型を含んでいる。金型１は主として金型上
部２、金型下部３および補助金型４からなる。補助金型
４は金型上部２および金型下部３の壁によって限定され
たキャビティ５に出入りできる。キャビティ５は、図１
および２ではすでに射出材料が充填されている。図１と
図２を比較すると、補助金型４の、全体の金型に対する
その時その時の使用位置に応じてキャビティ５の容積が
可変であることが分かる。図１は最小のキャビティ容積
を示し、図２は拡大した最終のキャビティ容積を示す。

【００１４】図２および図３に示すように、完成した射
出成形品６は周縁部を包囲する中空断面のウエブ（Ｓｔ
ｅｇ）８と周縁部から対角線状に内方に延びるウエブ９
とを有する薄肉板からなる。断面をそれぞれ管状に形成
したキャビティの厚肉部中空断面のウエブ８，９は相互
に結合し、成形品の下面図（図３）において中央１０′
のはめ管（Ｓｔｕｔｚｅｎ）　１０のところで終る。成
形室の内側の空間のそれぞれの輪郭は、製造すべき成形
品６に与えられるべき外形から定められる。

【００１５】補助金型４は図示の例において、金型下部
３の外方かつ下方に配置した底板１１からなる。底板１
１には、成形品６の厚肉部中空断面のウエブ８，９の所
望の輪郭に応じて、金型上部２に向いたウエブ１２，１
３が形成されている。ウエブ１２，１３の長さは、金型
１の金型下部３に設けられ寸法合わせされた軸受案内部
を貫通し、補助金型４が、図１に示されているような上
方位置にあるときに金型キャビティ５中に突出するよう
に選ばれている。ウエブ１２，１３の輪郭によって１４
，１６で示されている厚肉部の内部空間が形成される。 残りの内部空間断面は薄肉部空間１５を囲んでいる。補
助金型４が上方位置にあるとき金型１の厚肉部内部空間
のの初期容積が決まり、補助金型４が下方位置にあると
き金型１の厚肉部内部空間の最終容積が決まる。 画然と定まらない移行部によって互いに対応する成形品
６の厚肉部の領域と薄肉部の領域が、図３に特に明瞭に
示されている。金型上部２と金型下部３は、各射出工程
が終了した後に、成形品６を取り出すために図示しない
公知の方法で互いに分離できる。補助金型４は金型下部
と金型上部が分離する際には金型下部３の動きに追従す
るが、本発明ではキャビティ５の容積を変えるために、
駆動体をなすピストン・シリンダユニット１８によって
独立に駆動される。

【００１６】熔融材料は公知の方法で管路１９を通って
金型上部２でキャビティ５に周期的に射出できる。管路
１９は図示の例では金型１の中央に位置しているが、他
の任意の適当な箇所に配置できる。金型上部の孔２０を
通って気体がキャビティに圧入される。図示の実施例の
変形として、気体および溶融材料の供給路をそれぞれ１
個ではなく、複数個設けることが可能なことは言うまで
もない。気体と溶融材料の共通の管を通してキャビティ
に注入することもできる。溶融材料および気体の供給を
、システムの種類に応じて上方また下方のいずれから行
うことも可能である。

【００１７】本発明による製造法では、射出工程におい
て最初に溶融材料を射出する前に、補助金型４が図１に
よるピストン・シリンダユニット１７，１８によって上
方位置に移動する。キャビティに突出するウエブ１２，
１３の外輪郭とキャビティ５の内面の間には間隔がある
。この間隔は成形すべき成形品６の板厚にほぼ対応する
。金型下部３または金型上部２の厚肉部の内部空間の大
きさは常に、キャビティに突出するウエブ１２，１３の
端部それぞれの上方の輪郭部が厚肉部の内部空間の内面
と隙間を形成して金型内に存在するように選ばれている
。すなわち、ウエブ１２，１３の上方周縁部は溶融材料
によって包囲される。

【００１８】図１に示すように、補助金型がキャビティ
に進入するので成形品は最初に中実品（内部に孔がない
部材）として予備成形され、その結果、この製造工程の
予備成形段階では薄肉部と後に厚肉部になる部分との間
にはっきりとした移行部はまだ生じていない。この予備
成形段階において成形品の広範囲に均一な肉厚が得られ
る。なぜならば、溶融材料はキャビティの薄肉部と厚肉
部の双方において概ね厚さの等しい隙間に自由に均一に
分布できるため、溶融材料が最初に抵抗の小さい厚肉部
の内部空間に拡がり、薄肉部には同様に均一には拡がら
ないという危険が避けられるからである。気体がキャビ
ティに圧入されると、溶融材料の供給中または供給後に
かかわらず、ピストン・シリンダユニット１７，１８を
適当に操作し制御することにより、補助金型４は連続的
、段階的または衝撃的に１回で下方最終位置（図２）に
移動する。補助金型が後退するに連れて、ウエブ１２，
１３は当初小さい厚肉部の隙間断面（図１）を漸次拡大
して最大の最終容積（図２）にする。常に抵抗が最小の
場所を求めて膨張しようとする気体も、厚肉部を形成す
るより大きい断面部に膨張し、溶融材料を内方から外方
のキャビティ内壁に押し付ける。それによって成形品全
体にわたって一様に、管路および中間結合部材８，９，
１０′，１０（図３）を介して連通するキャビティが成
形品内部に形成される。その結果、成形品全体において
緩やかな移行部および均一に成形された断面の輪郭が得
られる。溶融材料が硬化した後に金型下部３と金型上部
２を分離することによって金型が開かれ、気体圧力が大
気に対して、またはその他の方法で解放され、開いた金
型から完成した成形品が取り出され、または突き出され
る。

【００１９】前記の本発明の実施例に枠内で、任意の仕
様が可能である。たとえば、前記の補助金型４はさらに
案内コラムまたは案内ピン上を動かすことができる。ま
た、初期段階で補助金型の初期位置として、必ずしも常
に最小のキャビティ断面積を選ぶ必要はなく、初期容積
が最初になんらかの中間段階をとられることも言うまで
もなく可能である。つまり、最初にまず溶融材料の全量
がキャビティに射出される大きさに初期容積を保ち、次
にキャビティが漸次拡大して溶融材料が成形される。前
記の例はいずれも、キャビティの断面積が成形品の厚肉
部が形成される領域で可変であることを前提としていた
が、本発明の枠内で、製造工程において容積変化を薄肉
部で、または薄肉部と厚肉部の双方で行うことも言うま
でもなく可能である。これは最終的に射出された材料と
成形品の自由最終容積の百分比または所望の成形品の実
際の断面形成に依存している。

【図面の簡単な説明】

【図１】補助金型が上方初期位置にある本発明による装
置の垂直断面図である。

【図２】補助金型が下方最終位置にある図１による断面
図である。

【図３】図１および２による装置で製造した成形品を図
２のＩＩＩ　−ＩＩＩ　面で切断した図である。

【符号の説明】

１　　　　射出成形金型 ２　　　　金型上部 ３　　　　金型下部 ４　　　　補助金型 ５　　　　金型キャビティ ６　　　　成形品 ８　　　　中空断面のウエブ ９　　　　中空断面のウエブ １０　　　　はめ管 １０′　　中央 １１　　　　補助金型の底板 １２　　　　補助金型のウエブ １３　　　　補助金型のウエブ １４　　　　金型もしくは成形品の厚肉部１５　　　　
金型もしくは成形品の薄肉部１６　　　　金型もしくは
成形品の薄肉部１７　　　　ピストン・シリンダユニッ
ト１８　　　　ピストン・シリンダユニット１９　　　
　溶融材料供給管路 ２０　　　　気体送入孔

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　概ね、閉鎖していて、かつ正確な輪郭
   に形成された射出成形金型のキャビティに所定量のプラ
   スチック溶融材料を射出し、該プラスチック溶融材料を
   加圧した気体を用いて成形品に成形する、断面が薄肉部
   と厚肉部を有する中空射出プラスチック成形品を製造す
   る方法において、溶融材料を成形品に成形するために、
   概ね成形品の厚肉部が形成される領域においてキャビテ
   ィの断面積を変化させることを特徴とする、プラスチッ
   クから中空射出成形品を製造する方法。
2. 【請求項２】　　キャビティの厚肉部の初期容積が、溶
   融材料の注入開始時に最も小さく、遅くとも気体の注入
   が終了した後にキャビティはその最大容積に拡大するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】　　キャビティが拡大されて溶融材料が成
   形される前に、まず溶融材料の全量がキャビティに射出
   されるような大きさに最初に初期容積を保つことを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】　　溶融材料の成形に対応して厚肉部のキ
   ャビティの範囲を１回に、段階的に、または連続的に拡
   大することによってキャビティの最終容積を達成するこ
   とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項
   に記載の方法。
5. 【請求項５】　　まず　　溶融材料をキャビティに射出
   し、次に気体を注入することを特徴とする請求項１ない
   し請求項４のいずれか一項に記載の方法。
6. 【請求項６】　　溶融材料と気体を同時にキャビティに
   導入することを特徴とする請求項１から請求項５のいず
   れか一項に記載の方法。
7. 【請求項７】　　概ね、閉鎖していて正確な輪郭に形成
   された射出成形金型のキャビティに所定量のプラスチッ
   ク溶融材料を射出し、該溶融材料を、加圧した気体を用
   いて成形品に成形する、断面が薄肉部と厚肉部を有する
   中空射出プラスチック成形品を製造する方法を実施する
   装置において、少なくとも金型の厚肉部の内部空間の容
   積を変化させることができる、移動自在の補助金型を有
   することを特徴とする、プラスチックから中空射出成形
   品を製造する装置。
8. 【請求項８】　　補助金型が金型の厚肉部の内部空間に
   進入自在の１または数個の突出部を具備していることを
   特徴とする請求項７に記載の装置。
9. 【請求項９】　　補助金型が案内コラムまたは案内ピン
   によりキャビティに対して相対的に移動自在であること
   を特徴とする請求項７または請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】　　補助金型がピストン・シリンダユニ
    ットによって駆動されることを特徴とする請求項７ない
    し請求項９のいずれか一項に記載の装置。
11. 【請求項１１】　　気体および溶融材料が共通の管を介
    して金型のキャビティに射出または注入可能であること
    を特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか一項
    に記載の装置。
12. 【請求項１２】　　気体および溶融材料がそれぞれ１ま
    たは数個の別々の管を介して金型の内部空間に注入可能
    であることを特徴とする請求項１ないし請求項１０のい
    ずれか一項に記載の装置。