JPH04347614A - 射出成形方法および射出成形装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、成形樹脂の予備可塑
化装置と射出装置とが別れて設けられ、プランジャによ
り成形樹脂を射出するプランジャ式射出成形機の射出成
形方法と射出成形装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば予備可塑化装置内にスクリ
ュを有したスクリュプリプラ式の射出成形装置は、ペレ
ット状樹脂を、予備可塑化装置内で加圧および加熱して
可塑化し、スクリュの回転に伴い、連結流路を経て射出
用加熱シリンダの樹脂溜りに送り出している。送り出さ
れた溶融樹脂は、射出用加熱シリンダ内のプランジャに
より、金型のキャビティ内に射出される。このとき、溶
融樹脂が予備可塑化装置内に逆流しないように連結流路
には逆止弁が取り付けられている。

【０００３】このプランジャ式射出成形機の射出成形装
置は、予備可塑化装置を有することにより、溶融樹脂を
押し出し成形装置のように安定した可塑化特性で供給す
ることができ、可塑化と射出を同軸上で行なうインライ
ンスクリュ式射出成形装置のように、スクリュの先端部
に逆流防止弁を設ける必要もないので、高速高圧で精確
な充填制御を行なうことができるものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術の場合
、溶融樹脂を高速高圧で射出するため、射出用加熱シリ
ンダの内径とプランジャ外径とのクリアランスは極めて
僅かであり、この僅かのクリアランスを適正に管理する
ことが極めて難しいという問題があった。これは、この
クリアランスが小さ過ぎるとプランジャとシリンダ内壁
との間でかじりが生じ、クリアランスが大きすぎると射
出時の樹脂漏れが増大するという相反する問題を考慮し
なければならないからである。さらに、プランジャと射
出用加熱シリンダの熱膨張率の違いによって、常温時と
射出成形時の昇温時との上記クリアランスは異なってお
り、一般にプランジャより射出用加熱シリンダの方が熱
膨張率が大きい場合が多く、これによって、常温時に適
切なクリアランスであっても、昇温時にはこのクリアラ
ンスが広がってしまうという問題がある。そして、これ
を防止するために、予めこのクリアランスを少なくしよ
うとしても、そのクリアランス自体が数μｍ程度の極め
て僅かのものであり、プランジャや射出用加熱シリンダ
の寸法公差により、上記クリアランスを狭めすぎると、
装置を組み立てること自体ができなくなるという問題も
生じる。

【０００５】また、上記クリアランスを適宜に調整でき
るものとしては、プランジャにピストンリングを嵌め込
んだものや、射出成形時の樹脂圧により拡開するリング
をプランジャに取り付けたりしたものも提案されている
。しかし、成形品の材質や形状によって射出成形時の圧
力は、１０００〜２５００ｋｇ／ｃｍ２と極めて広範囲
であり、上記リングの拡開の程度を定量的に算出するこ
とは難しいので局部的に過大な力が発生し、上記リング
の摩耗も激しいとういう欠点がある。

【０００６】この発明は、上記従来の技術の問題点に鑑
みて成されたもので、プランジャと射出用加熱シリンダ
の両方を適切に温度制御することにより、射出成形時の
両者のクリアランスを最適値に設定できるようにした射
出成形方法と射出成形装置を提供することを目的とする
。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は、プランジャ
内及び射出用加熱シリンダに各々ヒータを設け、各々独
立に温度を検出し、射出成形時のプランジャ温度と射出
用加熱シリンダの温度を各々制御する射出成形方法であ
る。

【０００８】さらにこの発明は、プランジャ内及び射出
用加熱シリンダに各々ヒータと温度センサを設け、プラ
ンジャと射出用加熱シリンダの各ヒータを作動させるヒ
ータ作動装置を各々設け、上記センサからの信号により
上記プランジャと射出用加熱シリンダを各々温度制御す
る制御装置を設けた射出成形装置である。

【０００９】

【作用】この発明は、プランジャと射出用加熱シリンダ
の両方を各々温度制御して、高温になった射出成形時の
プランジャと射出用加熱シリンダとのクリアランスを最
適値に設定可能にするものである。

【００１０】

【実施例】以下この発明の一実施例について図面に基づ
いて説明する。この実施例はスクリュプリプラ式射出成
形装置であり、射出装置１０と予備可塑化装置１２とを
有し、射出装置１０は、射出用加熱シリンダ１４内にプ
ランジャ１６が摺動自在に設けられている。射出用加熱
シリンダ１４の外周面にはバンドヒータ１８が取り付け
られているとともに、この射出用加熱シリンダ１４の温
度を検出するために、熱電対等の温度センサ２０が、所
定の取り付け孔に挿入されている。また、この射出用加
熱シリンダ１４の基端部内壁面には、プランジャ１６と
射出用加熱シリンダ１４のとのクリアランスから漏れ出
た樹脂を掻き落とすスクレーパーリング２２が取り付け
られ、その前方には上記掻き落とされた樹脂を排出する
樹脂排出口２４が形成されている。この射出用加熱シリ
ンダ１４の内壁面には、例えばＨＩＰ（Ｈｏｔ　Ｉｓｏ
ｓｔａｔｉｃ　Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）製法による高硬度の
ライニング材が用いられ、その外側の外筒はこのライニ
ング材と熱膨張率が近い構造用合金鋼が用いられている
。そして、この射出用加熱シリンダ１４は、射出部ハウ
ジング２６に取り付けられている。

【００１１】プランジャ１６の先端部には、その軸心部
に長手方向に沿ってカートリッジヒータ２８が挿入され
ており、さらに熱電対等の温度センサ３０も同心的に設
けられている。このカートリッジヒータ２８と温度セン
サ３０の各リード線３２，３４が、プランジャ１６の軸
心部を通って基端部からヒータ用回路３６及び制御装置
３８に接続している。ヒータ用回路３６は、カートリッ
ジヒータ２８に電力を供給するもので、制御装置３８は
、このヒータ回路３６およびその他この射出成形装置の
作動を制御するものである。また、プランジャ１６の基
端部は、接続カプリング４０を介して連結棒４２に接続
され、この連結棒４２は、図示しない射出用油圧シリン
ダのピストンに接続している。連結棒４２には、リニア
スケールアーム４４が取り付けられ、プランジャ１６の
位置を、このリニアスケールアーム４４と射出部ハウジ
ング２６との間に設けられた図示しないリニアスケール
とにより検出可能にしている。

【００１２】予備可塑化装置１２は、プリプラシリンダ
４６と、その内部に設けられたスクリュ４８とからなり
、プリプラシリンダ４６の外周にバンドヒータ５０が取
り付けられている。このプリプラシリンダ４６の先端部
には、連結部材５２が取り付けられ、連結部材５２が射
出用加熱シルンダ１４の先端部に取り付けられている。 連結部材５２には、連結流路５４が形成され、射出用加
熱シリンダ１４の連結流路５６に接続して、予備可塑化
装置１２と射出用加熱シリンダ１４とが連通可能に設け
られている。さらに、連結流路５４には、予備可塑化装
置１２から射出用加熱シリンダ１４側への樹脂の流入が
可能で、逆には流れないようにする逆止弁５８が取り付
けられている。

【００１３】射出用加熱シリンダ１４の先端部には射出
用のノズル６０が設けられ、このノズル６０に当接して
成形用の金型６２が位置している。そして、金型６２の
キャビティ６４と、射出用加熱シリンダ１４の樹脂溜り
６６が、ノズル６０で連通可能になっている。

【００１４】この実施例の射出成形装置の動作は、まず
、予備可塑化装置１２内で溶融された樹脂が、スクリュ
４８の回転によって連結流路５４、逆止弁５８を通過し
て射出用加熱シリンダ１４内の樹脂溜り６６に入り、プ
ランジャ１６を押し下げる。この時、リニアスケールア
ーム４４が後退するので、リニアスケールによってプラ
ンジャ１６の移動量を検出し、流入樹脂の量を制御装置
３８が演算し、所定量の樹脂が樹脂溜り６６に流入した
ところで可塑化計量工程を完了する。そして、次の射出
工程で、図示しない油圧シリンダを作動させて、プラン
ジャ１６を駆動し、樹脂溜り６６の樹脂を金型６２のキ
ャビティ６４内に射出する。

【００１５】射出成形時には、予備可塑化装置１２は、
バンドヒータ５０により加熱され、図示しない温度セン
サからのフィードバックにより、制御装置３８によって
一定の温度に制御されている。また、射出用加熱シリン
ダ１４は、バンドヒータ１８によって加熱され、温度セ
ンサ２０からのフィードバックにより、制御装置３８が
ヒータ用回路６８を制御して所定の温度に設定されてい
る。さらに、プランジャ１６も、カートリッジヒータ２
８によって所定の温度に加熱され、温度センサ３０から
制御装置３８に、温度データーがフィードバックされ、
ヒータ用回路３６を制御し所定の温度に設定されている
。これらの温度設定は、キーボード等の設定装置７０か
ら任意に入力可能になっている。

【００１６】通常プランジャ１６の熱膨張率は、射出用
加熱シリンダ１４の熱膨張率とほぼ等しいか若干小さく
なっているいるので、両者が均等に昇温されると、両者
のクリアランスが大きくなる。そこで、両者の温度制御
はこの熱膨張率の差を打ち消すように、プランジャ１６
の温度を射出用シリンダ１４の設定温度より高めに設定
する。例えば、シリンダ１６の熱膨張率が１．２×１０
−５で、プランジャ１４の方が１．１×１０−５の場合
、プランジャ１６の直径が３２ｍｍで、上記クリアラン
スを５μｍとし、射出用加熱シリンダ１４およびプラン
ジャ１６の設定温度をともに２５０度Ｃ、室温２０度Ｃ
とすると、上記クリアランスは、昇温に伴い３２×（１
．２−１．１）×１０−５×２３０＝７．３６×１０−
３ｍｍも増加する。これに対し、プランジャ１６の温度
を射出用加熱シリンダ１４よりさらに１５度Ｃ高くする
と、３２×１．１×１０−５×１５＝５．２８×１０−
３ｍｍだけ上記クリアランスの増加を押さえることがで
き、差し引き約２μｍのクリアランスの拡大に押さえる
ことができる。もちろん、１５度Ｃの温度上昇では、樹
脂の熱劣化のおそれはあまりない。

【００１７】この実施例の射出成形装置によれば、プラ
ンジャ１６を積極的に所定の温度に加熱し温度制御して
いるので、射出時の射出用加熱シリンダ１４とプランジ
ャ１６とのクリアランスを最適な状態に保持させること
ができる。さらに、成形樹脂が熱劣化しにくいものの場
合、プランジャ１６とシリンダ１４との温度差をさらに
大きめにとって、射出成形時の上記クリアランスを極め
て小さいものにすることもできる。また、従来は、予備
可塑化装置１２から射出用加熱シリンダ１４に流入した
樹脂は、プランジャ１６を経て熱が逃げるので、プラン
ジャ先端部に近付くほど温度が低くなるが、この実施例
の場合、このような温度低下がなく、安定した温度で成
形樹脂の射出が可能になる。なお、カートリッジヒータ
２８は、内部からの加熱方法なので、バンドヒータ１８
のような外部への熱放射もなく効率的であり小さな電力
ですむ。

【００１８】また、プランジャ１６と射出用加熱シリン
ダ１４の熱膨張率が同一の場合には、常温時の両者のク
リアランスをより大きくとった組み合わせとしても、射
出時の温度制御によって最適なクリアランスに設定する
こともできる。さらには、両者の寸法交差のばらつきに
よって両者のクリアランスが、ばらつきを生じている時
であっても、このクリアランス値と、両者の熱膨張率と
から、両者の温度差を制御装置で演算させて、両者の温
度差を制御することにより、このクリアランスを最適な
ものに制御こともできる。

【００１９】尚、この発明の射出成形装置は、上記実施
例に限定されるものではなく、予備可塑化装置にプラン
ジャが設けられたプランジャプリプラタイプの射出成形
装置にも利用できるものであり、その他、制御装置は種
々のＣＰＵを用いたコンピュータ制御や専用回路を利用
したものでも良い。また、ヒータやセンサの形状やタイ
プは適宜変更可能であることは言うまでもない。また、
制御方法は、射出用加熱シリンダの温度と、プランジャ
の温度を独立に制御してもよく、両者の温度差が一定の
ものになるよう関連させて制御するようにしても良いも
のである。

【００２０】

【発明の効果】この発明の射出成形方法および射出成形
装置は、プランジャと射出用加熱シリンダの温度を、各
々制御し、この両者のクリアランスが最適値になるよう
調整することができるので、射出成形時の上記クリアラ
ンスを小さくする事ができ、樹脂漏れによる損失が少な
くなる。しかも、射出成形時に、プランジャ側の溶融樹
脂の温度が低下することも防止でき、安定した溶融樹脂
温度で、射出成形を行なうことができる。さらに、プラ
ンジャと射出用加熱シリンダの両方の温度制御を行なう
ことにより、この両者のクリアランスにばらつきがある
場合でも、クリアランスを一定の最適値に設定すること
もでき、安定した射出成形を可能にするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の射出成形装置の部分縦断
面図である。

【図２】この実施例の射出成形装置の制御ブロック図で
ある。

【符号の説明】

１０　　　　射出装置 １２　　　　予備可塑化装置 １４　　　　射出用加熱シリンダ １６　　　　プランジャ １８　　　　バンドヒータ ２０，３０　　　　温度センサ ２８　　　　カートリッジヒータ ３６，６８　　　　ヒータ用回路 ３８　　　　制御装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　プランジャ内及び射出用加熱シリンダ
   に各々ヒータを設け、プランジャ及び射出用加熱シリン
   ダの温度を各々検出し、射出成形時のプランジャ温度と
   射出用加熱シリンダの温度を各々制御して、プランジャ
   外径と射出用加熱シリンダ内径とのクリアランスを最適
   値に調整することを特徴とする射出成形方法。
2. 【請求項２】　　プランジャ内及び射出用加熱シリンダ
   に各々ヒータと温度センサとを設け、各センサからの信
   号が入力されプランジャと射出用加熱シリンダの各ヒー
   タの作動を制御する制御装置を設け、この制御装置によ
   り制御され上記各ヒータを作動させるヒータ作動装置を
   設けたことを特徴とする射出成形装置。