JPH06297491A - 中空射出成形方法及びそれに用いる金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型キャビティ１内への溶融樹脂の射出と加
圧流体の圧入を行い、加圧流体の圧入時に、金型キャビ
ティ１に連通された副キャビティ４へ溶融樹脂を押し出
す中空射出成形において、型再現性及び表面状態の良好
な成形品を、成形条件の変更にも即応できる簡便な装置
で得る。 【構成】 副キャビティ４内に、溶融樹脂を介して作用
する加圧流体の圧入圧力によってバネ状部材６に抗して
押し込められるスライド部材５を設ける。 【効果】 加圧流体の圧入中から圧入完了後まで、金型
キャビティ１内がバネ状部材６の反発力に応じた圧力に
維持され、この圧力で樹脂が金型キャビティ１の内面に
押圧されるので、成形品の型再現性及び表面状態が向上
する。また、加圧流体の圧入量やバネ状部材６の交換に
よって成形条件の変更に即応できると共に、副キャビテ
ィ４の厳密な容積設定が不要となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型キャビティ内への
溶融樹脂の射出と加圧流体の圧入を行う中空射出成形方
法及びそれに用いる金型装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、金型キャビティ内への溶融樹脂の
射出と加圧流体の圧入を行う中空射出成形方法及びそれ
に用いる金型装置について、次の事項が知られている。

【０００３】（１）金型キャビティに連通した副キャビ
ティを設けておき、金型キャビティ内への溶融樹脂の射
出充填後、加圧流体の圧入に伴って、溶融樹脂を副キャ
ビティ内へ押し出し、加圧流体による中空部の形成を助
けること（特開平１−１９６３１８号公報、特開平２−
２９５７１４号公報）。

【０００４】（２）上記副キャビティ内へ押し出される
溶融樹脂量の調整を容易にするため、副キャビティの容
積を、螺合された栓体のねじ込み量を調整することで調
節できるようにすること（国際公開９０／４６６号明細
書）。

【０００５】（３）副キャビティへの不用意な溶融樹脂
の流入を防止するために、金型キャビティと副キャビテ
ィ間を連通させている連結路を開閉可能にすること（特
開平３−１２１８２０号公報）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記（１）
及び（２）の方法及び装置で成形品の良好な型再現性及
び表面状態を得るためには、所定量の加圧流体の圧入完
了時に、金型キャビティと共に副キャビティも満たされ
ていて、金型キャビティ内に必要な加圧流体の圧力が加
わった状態とすることが必要である。仮に加圧流体の圧
入完了時に副キャビティが満たされていないとすると、
更に溶融樹脂が副キャビティへ押し出されることで金型
キャビティ内の圧力が低下し、金型キャビティ内面への
樹脂の押し付け力が不足して、成形品の良好な型再現性
及び表面状態が得られなくなる。

【０００７】上記（１）の方法及び装置で上記条件を満
たすためには、加圧流体の圧入に伴って押し出される溶
融樹脂の量に応じた容積の副キャビティを予め加工して
おくことが必要となる。

【０００８】しかしながら、このような副キャビティの
容積は、多くの試験に基づいて経験的に定められるもの
で、副キャビティの容積を決定するのに多大の時間と労
力を要するばかりか、この容積の副キャビティを正確に
加工するのに多大の労力を要する問題がある。また、形
成する中空部の大きさの変更等の成形条件の変更に即応
することができない問題もある。

【０００９】また、上記（２）の方法及び装置の場合、
副キャビティの加工労力はある程度軽減されるが、副キ
ャビティの容積決定までに多大の時間と労力を要する
点、及び、成形条件の変更に即応できない点は前記
（１）の方法及び装置と同様である。

【００１０】一方、上記（３）の方法及び装置の場合、
加圧流体の圧入完了時に副キャビティが満たされていな
くとも、金型キャビティと副キャビティ間を遮断してし
まうことにより、加圧流体の圧入完了後の金型キャビテ
ィ内を必要な圧力に維持することが可能である。

【００１１】しかしながら、加圧流体の圧入時は、金型
キャビティと副キャビティ間は開放されており、加圧流
体の圧入に伴って溶融樹脂が副キャビティへ押し出され
てしまうので、金型キャビティ内の圧力を上昇させにく
く、この間に樹脂を金型キャビティ内面へ押し付ける力
が不足すると、やはり成形品の良好な型再現性及び表面
状態を得る妨げとなる。

【００１２】上記問題は、金型キャビティと副キャビテ
ィが常に連通状態にある上記（１）及び（２）の方法及
び装置にも共通する問題である。

【００１３】これを解消するためには、金型キャビティ
と副キャビティ間を連通させている連結路を、金型キャ
ビティ内が所定の圧力以上となった時のみ溶融樹脂の通
過を許容する断面形状及び大きさのものとすればよい。

【００１４】しかしながら、このような断面形状及び大
きさは、やはり多くの実験によって経験的に定められる
ものであるので、当該連結路の断面形状及び大きさの決
定に多大の時間と労力を要する問題がある。

【００１５】本発明は、このような問題点に鑑みてなさ
れたもので、副キャビティを用いた中空射出成形におい
て、型再現性及び表面状態に優れた成形品が、成形条件
の変更にも即応できる簡便な装置で得られるようにする
ことを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明では、図
３に示されるように、金型キャビティ１内へ溶融樹脂を
射出し、溶融樹脂中へ加圧流体を圧入して、金型キャビ
ティ内の溶融樹脂を、金型キャビティ１に連通された副
キャビティ４内へ押し出す中空射出成形方法において、
副キャビティ４の容積を、溶融樹脂を介して加わる加圧
流体の圧入圧力で徐々に押し広げることによって上記目
的を達成しているものである。

【００１７】また、請求項２の発明では、図１に示され
るように、金型キャビティ１に連通された副キャビティ
４内に、バネ状部材６によって金型キャビティ１との連
通側に押圧されたピストン状のスライド部材５が設けら
れている金型装置とすることによって上記目的を達成し
ているものである。

【００１８】

【実施例及び作用】まず、本発明の金型装置の一実施例
について説明する。図１に示されるように、金型２の金
型キャビティ１には、連結路３を介して副キャビティ４
が連通されている。

【００１９】この副キャビティ４は、一様な厚さの成形
品の成形用の金型２に設けてもよいが、部分的に厚肉部
を有する成形品の成形に有効で、特に金型キャビティ１
内の厚肉部に対応する部分に連通させておくことが好ま
しい。ひけを生じやすい厚肉部に積極的に中空部１３
（図３参照）を形成するためである。

【００２０】図示される副キャビティ４は１個である
が、１つの金型キャビティ１に対して複数個の副キャビ
ティ４を設けてもよい。例えば複数箇所に厚肉部を有す
る成形品の成形においては、その厚肉部の数だけ副キャ
ビティ４を設けて各厚肉部に対応する部分に連通させる
こともできる。

【００２１】また、副キャビティ４は、ゲート９からで
きるだけ離れた位置で金型キャビティ１と連通させてお
くことが好ましい。溶融樹脂の不用意な侵入を防止する
ためである。

【００２２】副キャビティ４内には、副キャビティ４内
をスライド移動するピストン状のスライド部材５が設け
られている。 スライド部材５は、その背面側に設けら
れたバネ状部材６によって、連結路３による金型キャビ
ティ１との連通側に押圧されており、図示される位置か
ら、スプリング６を圧縮することで後退可能となってい
る。

【００２３】スライド部材５の形状は、副キャビティ４
の形状に合わせて定めればよく、副キャビティ４の形状
もスライド部材５をスライド可能に収容できるものであ
れば特に制限はない。

【００２４】スライド部材５は、前進位置にある時、連
結路３に押し付けられるか、連結路３との間にわずかな
隙間を残す程度に連結路３に接近していて、不用意に多
量の溶融樹脂が副キャビティ４内に流入しないようにし
ておくことが好ましい。

【００２５】バネ状部材６としては、スライド部材５を
弾性的に押圧できるものであればよく、通常のスプリン
グの他、空気や窒素等の気体を密閉したシリンダー・ピ
ストン方式の部材を用いることもできる。

【００２６】尚、図中７は射出ノズル、８は加圧流体ノ
ズル、１０は加圧流体源である。

【００２７】上記金型装置を用いた本発明の中空成形方
法について図３で説明する。

【００２８】まず、図３（ａ）に示されるように、金型
キャビティ１内に溶融樹脂を射出する。この時スライド
部材５は前進位置にあり、連通路３をほぼ塞いだ状態と
なっているので、不用意に溶融樹脂が副キャビティ４へ
流入するのが防止される。これを確実にするためには、
バネ状部材６の強さを、溶融樹脂の射出によってスライ
ド部材５に加わる圧力では圧縮されず、加圧流体の圧入
によってスライド部材５に加わる圧力で圧縮される強さ
とすることが好ましい。

【００２９】そして、所定量の溶融樹脂の射出完了後又
は溶融樹脂の射出途中で加圧流体を金型キャビティ１内
に圧入すると、図３（ｂ）に示されるように、金型キャ
ビティ１内の溶融樹脂が、加圧流体の圧入圧力によって
スライド部材５を押圧して後退させ、副キャビティ４内
の容積を押し広げつつ副キャビティ４内に押し出され、
金型キャビティ１内の溶融樹脂中への中空部１３の形成
が促される。

【００３０】ところで、金型キャビティ１内の溶融樹脂
が副キャビティ４内に押し出されるためには、上記のよ
うにスライド部材５をバネ状部材６の押圧力に抗して後
退させることが必要になる。従って、加圧流体の圧入中
から圧入完了後に亙って、金型キャビティ１内の圧力は
バネ状部材６の反発力に応じた圧力に維持されるので、
バネ状部材６の反発力を適宜に調整しておくことで、加
圧流体の圧入中から圧入完了後に亙って、金型キャビテ
ィ１内の樹脂を金型キャビティ１の内面に十分圧接させ
ることができる。

【００３１】一方、形成すべき中空部１３の大きさを変
える時には、加圧流体の圧入量を変えると、それに応じ
てスライド部材５のスライド量が自動的に変わって副キ
ャビティ４内に押し出される溶融樹脂の量が調整され
る。また、バネ状部材６を交換してその強さを変える
と、上記加圧流体の圧入中から圧入完了後に亙る金型キ
ャビティ１内の圧力を調整することができる。従って、
成形条件の変化に即応できるばかりか、副キャビティ４
は余裕のある大きさにさえ形成すれば足り、その容積の
厳密な設定が不要である。

【００３２】上述のようにして加圧流体を圧入した後、
金型キャビティ１内の圧力を維持したまま、金型キャビ
ティ１内の樹脂を十分冷却し、必要に応じて中空部１３
内の加圧流体を排出してから金型２を開放して成形品を
取り出す。取り出された成形品には副キャビティ４で成
形された部分が付随するが、この部分は切除すればよ
い。

【００３３】加圧流体の圧入開始のタイミングや加圧流
体の圧入方法は、従来の中空射出成形と同様である。

【００３４】加圧流体の圧入開始のタイミングは、前記
のように、所定量の溶融樹脂の射出完了後又は溶融樹脂
の射出途中である。所定量の溶融樹脂の射出には、金型
キャビティ１内を満たすに十分な量の溶融樹脂を射出す
るフルショットと、金型キャビティ１内を満たすに足り
ない量の溶融樹脂を射出するショートショットがある。

【００３５】成形品の良好な型再現性及び表面状態を得
るためには、フルショットとすることが好ましく、更に
この溶融樹脂の射出完了後に加圧流体の圧入を行うこと
が好ましい。また、ショートショットであるかフルショ
ットであるかを問わず、溶融樹脂の射出完了後に加圧流
体の圧入を行う場合、加圧流体の圧入は、金型キャビテ
ィ１内の溶融樹脂が副キャビティ４へ流入できる流動性
を維持している間であればいつでも行うことができる。

【００３６】加圧流体の圧入は、例えば図示されるよう
に、射出ノズル７に、加圧流体源１０に連結された加圧
流体ノズル８を内蔵させておけば、ゲート９を介して行
うことができる。また、１箇所のゲート９からのみでは
なく、複数のゲート９を有する金型キャビティ１に対し
ては、複数のゲート９から同時に加圧ガスを圧入しても
よい。

【００３７】上記のような加圧流体ノズル８を内蔵した
射出ノズル７を用いずに、加圧流体の圧入口（図示され
ていない）を別途金型キャビティ１に設けておき、そこ
から加圧流体の圧入を行うこともできる。

【００３８】使用する樹脂としては、一般の射出成形あ
るいは押し出し成形等に使用される熱可塑性樹脂全般を
用いることができ、必要に応じて熱硬化性樹脂も使用で
きる。また、樹脂には必要に応じて各種添加剤を添加す
ることができる。

【００３９】加圧流体としては、常用常圧で気体又は液
体のものが使用される。具体的には、例えば窒素ガス、
炭酸ガス、空気、ヘリウムガス、水、グリセリン、流動
パラフィン、溶融樹脂等であるが、窒素ガス、ヘリウム
ガス等の不活性ガスが好ましい。また、加圧流体の圧力
は、一般に１０〜５００ｋｇ／ｃｍ² 程度である。

【００４０】図２は、本発明の金型装置の他の実施例を
示す断面図で、図１で説明した金型装置とは、連結路３
を開閉する栓体１１が設けられている点で相違してい
る。この栓体１１の作動は、油圧シリンダー１２で行わ
れるものとなっているが、油圧シリンダー１２に代え
て、空気シリンダーや電気動力装置等で行うこともでき
る。

【００４１】上記金型装置を用いた場合も、溶融樹脂の
射出はフルショットとすることが好ましく、この場合の
溶融樹脂の射出と、加圧流体の圧入と、栓体１１の後退
（連結路３の開放）のタイミングを説明する。

【００４２】（１）第１は、溶融樹脂の射出を完了した
後直ちに、加圧流体の圧入と栓体１１の後退の少なくと
もいずれかをを開始する方法である。

【００４３】この方法は、更に次の３つのタイミングに
分かれる。

【００４４】溶融樹脂の射出完了後直ちに、加圧流体
の圧入と栓体１１の後退を同時に開始する方法、溶融
樹脂の射出完了後直ちに加圧流体の圧入を開始し、加圧
流体の圧入途中で栓体１１の後退を開始する方法、溶
融樹脂の射出完了後直ちに栓体１１の後退を開始し、栓
体１１の後退途中で加圧流体の圧入を開始する方法であ
る。

【００４５】（２）第２は、溶融樹脂の射出を完了した
後、一定の保圧時間をおいてから、加圧流体の圧入と栓
体１１の後退を開始する方法である。

【００４６】この方法は、更に次の３つのタイミングに
分かれる。

【００４７】溶融樹脂の射出完了後、一定の保圧時間
をおいてから、加圧流体の圧入と栓体１１の後退を同時
に開始する方法、溶融樹脂の射出完了後、一定の保圧
時間をおいてから加圧流体の圧入を開始し、加圧流体の
圧入途中で栓体１１の後退を開始する方法、溶融樹脂
の射出完了後、一定の保圧時間をおいてから栓体１１の
後退を開始し、栓体１１の後退途中で加圧流体の圧入を
開始する方法である。

【００４８】（３）第３は、溶融樹脂の射出を完了する
前に、加圧流体の圧入と栓体１１の後退の少なくともい
ずれかを開始する方法である。

【００４９】この方法も、更に次の３つのタイミングに
分かれる。

【００５０】溶融樹脂の射出完了前に、加圧流体の圧
入と栓体１１の後退を同時に開始する方法、溶融樹脂
の射出完了前に加圧流体の圧入を開始し、加圧流体の圧
入途中で栓体１１の後退を開始する方法、溶融樹脂の
射出完了前に栓体１１の後退を開始し、栓体１１の後退
途中で加圧流体の圧入を開始する方法である。

【００５１】上記（１）〜（３）の内、肉厚変化の大き
な成形品の成形に際しては、確実に金型キャビティ１全
体に溶融樹脂を満たすことができることから、（１）又
は（２）の方法が好ましい。更にこの中でも、樹脂を強
く金型キャビティ１の内面に圧接させることができ、成
形品の型再現性及び表面状態が向上することから、又
はの方法が好ましい。

【００５２】

【発明の効果】本発明は、以上説明した通りのものであ
り、次の効果を奏するものである。

【００５３】（１）加圧流体の圧入中から圧入完了後に
亙って、金型キャビティ１内の圧力を所要の圧力に維持
することができ、樹脂を充分金型キャビティ１の内面に
圧接することができるので、型再現性及び表面状態に優
れた成形品を得ることができる。

【００５４】（２）また、加圧流体の圧入量やバネ状部
材６の強さを変えることで中空部１３の大きさや金型キ
ャビティ１内の圧力を調整できるので、成形条件の変化
に即応することができる。

【００５５】（３）副キャビティ４は余裕のある大きさ
にさえ形成すれば足り、その容積の厳密な設定が不要で
あるので、副キャビティ４を形成するための時間及び労
力が大幅に軽減される。

【００５６】（４）金型キャビティ１と副キャビティ４
間を開閉できるようにすれば、更に樹脂を金型キャビテ
ィ１の内面に圧接させることができ、成形品の型再現性
及び表面状態を一層向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る金型装置の一実施例を示す断面図
である。

【図２】本発明に係る金型装置の他の実施例を示す断面
図である。

【図３】本発明に係る中空射出成形方法の説明図であ
る。

【符号の説明】

１ 金型キャビティ ２ 金型 ３ 連結路 ４ 副キャビティ ５ スライド部材 ６ バネ状部材 ７ 射出ノズル ８ 加圧流体ノズル ９ ゲート １０ 加圧流体源 １１ 栓体 １２ 油圧シリンダー １３ 中空部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型キャビティ内へ溶融樹脂を射出し、
   溶融樹脂中へ加圧流体を圧入して、金型キャビティ内の
   溶融樹脂を、金型キャビティに連通された副キャビティ
   内へ押し出す中空射出成形方法において、副キャビティ
   の容積を、溶融樹脂を介して加わる加圧流体の圧入圧力
   で徐々に押し広げることを特徴とする中空射出成形方
   法。
2. 【請求項２】 金型キャビティに連通された副キャビテ
   ィ内に、バネ状部材によって金型キャビティとの連通側
   に押圧されたピストン状のスライド部材が設けられてい
   ることを特徴とする金型装置。
3. 【請求項３】 金型キャビティと副キャビティの間を開
   閉する栓体を有することを特徴とする請求項２の金型装
   置。