JPH0755511B2 - 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法 - Google Patents
超高分子量ポリエチレンの射出成形方法Info
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- JPH0755511B2 JPH0755511B2 JP13791589A JP13791589A JPH0755511B2 JP H0755511 B2 JPH0755511 B2 JP H0755511B2 JP 13791589 A JP13791589 A JP 13791589A JP 13791589 A JP13791589 A JP 13791589A JP H0755511 B2 JPH0755511 B2 JP H0755511B2
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- weight polyethylene
- injection molding
- injection
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、耐衝撃性、耐摩耗性、自己潤滑性、耐薬品性
等に優れており、しかも精度の高い成形を行うことが可
能であることから、最近各種機械部品、家庭用品等の用
途に広く使用されつつある、超高分子量ポリエチレンの
射出成形方法に関し、特に、本射出成形方法においては
溶融樹脂を金型キャビティ内へ高剪断速度で射出するこ
とが不可欠であるが、このような高剪断速度付与機構を
射出成形機側に設け、成形の自由度を増すと共に、金型
を安価に製作することを目的とする超高分子量ポリエチ
レンの射出成形方法に関する。
等に優れており、しかも精度の高い成形を行うことが可
能であることから、最近各種機械部品、家庭用品等の用
途に広く使用されつつある、超高分子量ポリエチレンの
射出成形方法に関し、特に、本射出成形方法においては
溶融樹脂を金型キャビティ内へ高剪断速度で射出するこ
とが不可欠であるが、このような高剪断速度付与機構を
射出成形機側に設け、成形の自由度を増すと共に、金型
を安価に製作することを目的とする超高分子量ポリエチ
レンの射出成形方法に関する。
（従来の技術） 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法については従
来、特公昭57−30067に見られるように高剪断速度にて
射出されたフラッシュフロー状態の樹脂を金型キャビテ
ィ内へ射出することが述べられている。一般に前記剪断
速度は、γ＝4Q/πR3で表される。但し、γ：剪断速度
（sec-1）、Q:射出率（cc/sec）、R:注入口半径（cm）
とする。前記の式において高剪断速度を与えるには、Ｑ
を大きくするかＲを小さくすることが必要となるが、Ｑ
の最大値は射出成形機の最大射出能力により決められる
ものであり、超高分子量ポリエチレンの射出成形方法に
おいては通常、高剪断速度を達成するためにＲを調整す
るととなる。例えば、一般に市販されている型締力50ト
ンクラスの射出成形機では、射出率が100cc/sec前後で
あるために、この射出率で特公昭57−30067に記載され
ているごとき50000sec-1以上の剪断速度を得ようとする
場合には、Ｒを0.137cm以下としなければならない。即
ち、樹脂流路中に前記のごとき高剪断速度を得る個所を
設けなければならないが、この個所は通常第３図に示さ
れるように固定金型21のゲート部21aあるいはランナ部2
1bに設置されている。第４図は３枚型の金型を示す図
で、固定金型21及び可動金型23の間に中間金型24より構
成されているが、ゲート部21aを小さくしようとすると
スプルーランナ21b取り出し用のために中間金型24に細
工を施すことが必要となる。尚、25は成形品である。
来、特公昭57−30067に見られるように高剪断速度にて
射出されたフラッシュフロー状態の樹脂を金型キャビテ
ィ内へ射出することが述べられている。一般に前記剪断
速度は、γ＝4Q/πR3で表される。但し、γ：剪断速度
（sec-1）、Q:射出率（cc/sec）、R:注入口半径（cm）
とする。前記の式において高剪断速度を与えるには、Ｑ
を大きくするかＲを小さくすることが必要となるが、Ｑ
の最大値は射出成形機の最大射出能力により決められる
ものであり、超高分子量ポリエチレンの射出成形方法に
おいては通常、高剪断速度を達成するためにＲを調整す
るととなる。例えば、一般に市販されている型締力50ト
ンクラスの射出成形機では、射出率が100cc/sec前後で
あるために、この射出率で特公昭57−30067に記載され
ているごとき50000sec-1以上の剪断速度を得ようとする
場合には、Ｒを0.137cm以下としなければならない。即
ち、樹脂流路中に前記のごとき高剪断速度を得る個所を
設けなければならないが、この個所は通常第３図に示さ
れるように固定金型21のゲート部21aあるいはランナ部2
1bに設置されている。第４図は３枚型の金型を示す図
で、固定金型21及び可動金型23の間に中間金型24より構
成されているが、ゲート部21aを小さくしようとすると
スプルーランナ21b取り出し用のために中間金型24に細
工を施すことが必要となる。尚、25は成形品である。
（発明が解決しようとする課題） 前記従来の技術において、高剪断速度を得る個所を金型
に設置する場合には、金型は既に彫り込まれたもので自
由度がないために成形条件、例えば射出率Ｑが変化する
と溶融樹脂を試射して、試行錯誤によってＲを所定値に
決定しなければならず多大の工数を要していた。また、
超高分子量ポタエチレンの射出成形方法には特公昭57−
30067にも述べられているごとく、射出される溶融樹脂
が微細な綿菓子状にフラッシュされる作用及びこの微細
な樹脂がキュビティ内に一様に分布される作用を促進さ
せられた後、前記超高分子量ポリエチレン26が金型キャ
ビティ全体にわたって融着一体化され、且つ、内部に空
隙を有しない硬質成形品を得るために圧縮成形すること
が重要である。このような圧縮成形を行うには、第５図
に示されるようにピストン22を右行させて金型キャビテ
ィ内の超高分子量ポリエチレン26を圧縮するが、圧縮成
形中にゲート部21aより金型キャビティ内の超高分子量
ポリエチレン26が射出成形機の加熱シリンダ27のスクリ
ュー28側に逆流する現象が生じ、成形品に十分な圧縮力
を作用させることができない。このためにゲート部21a
を機械的にシャットオフする方式も考えられるが、金型
内にこの方式を採用すると金型が複雑となると共に、大
型化して製作費用が嵩んでしまうという問題があった。
に設置する場合には、金型は既に彫り込まれたもので自
由度がないために成形条件、例えば射出率Ｑが変化する
と溶融樹脂を試射して、試行錯誤によってＲを所定値に
決定しなければならず多大の工数を要していた。また、
超高分子量ポタエチレンの射出成形方法には特公昭57−
30067にも述べられているごとく、射出される溶融樹脂
が微細な綿菓子状にフラッシュされる作用及びこの微細
な樹脂がキュビティ内に一様に分布される作用を促進さ
せられた後、前記超高分子量ポリエチレン26が金型キャ
ビティ全体にわたって融着一体化され、且つ、内部に空
隙を有しない硬質成形品を得るために圧縮成形すること
が重要である。このような圧縮成形を行うには、第５図
に示されるようにピストン22を右行させて金型キャビテ
ィ内の超高分子量ポリエチレン26を圧縮するが、圧縮成
形中にゲート部21aより金型キャビティ内の超高分子量
ポリエチレン26が射出成形機の加熱シリンダ27のスクリ
ュー28側に逆流する現象が生じ、成形品に十分な圧縮力
を作用させることができない。このためにゲート部21a
を機械的にシャットオフする方式も考えられるが、金型
内にこの方式を採用すると金型が複雑となると共に、大
型化して製作費用が嵩んでしまうという問題があった。
（課題を解決するための手段） 本発明は前記従来の技術における課題を解決するために
なされたもので、射出成形機のノズル先端に取り付けた
ロータリバルブの開度とスクリューの移動速度によっ
て、樹脂に付与される剪断速度の選定調整を行い、金型
キャビティ内へ綿状の樹脂を供給し、スクリューの予め
選定された所定ストロークを射出後は直ちにロータリバ
ルブを全閉とすると同時に、金型キャビティを圧縮する
ことを特徴とする超高分子量ポリエチレンの射出成形方
法により目的を達成するようにした。
なされたもので、射出成形機のノズル先端に取り付けた
ロータリバルブの開度とスクリューの移動速度によっ
て、樹脂に付与される剪断速度の選定調整を行い、金型
キャビティ内へ綿状の樹脂を供給し、スクリューの予め
選定された所定ストロークを射出後は直ちにロータリバ
ルブを全閉とすると同時に、金型キャビティを圧縮する
ことを特徴とする超高分子量ポリエチレンの射出成形方
法により目的を達成するようにした。
（作用） 射出成形機のノズル先端には、樹脂の射出速度設定値と
は独立に設定可能な絞り開度設定器により制御されるロ
ータリバルブが設けられており、該ロータリバルブ部で
の超高分子量ポリエチレンの剪断速度は前記射出速度設
定値（Ｑ）と前記ロータリバルブ開度設定値（R;絞り開
度により剪断速度を与える水力学的相当円半径Ｒが可変
となる）によって決められる。前記のごとく、ロータリ
バルブ部で高剪断速度を付与された超高分子量ポリエチ
レンは、特公昭57−30067に述べられているようなフラ
ッシュフロー状態を形成し、金型のキャビティ内へ充填
される。所定の射出量をフラッシュフロー状態にて金型
キャビティ内へ充填した後は前記ロータリバルブを全閉
とし、同時に金型キャビティを圧縮する工程への進行す
る。金型キャビティ内に充填された樹脂の状態は綿状の
ため、圧縮前の状態でキャビティ内にて計量を行うこと
は困難であるが、スクリュー内では超高分子量ポリエチ
レンに付与される剪断速度は10〜102sec-1程度であり、
この状態では超高分子量ポリエチレンは溶融した高粘度
状態であり綿状のフラッシュフローではないため、前記
金型キャビティ内へ充填する所定樹脂量はスクリューの
ストロークによって容易に、しかも高精度に計量するこ
とができる。
は独立に設定可能な絞り開度設定器により制御されるロ
ータリバルブが設けられており、該ロータリバルブ部で
の超高分子量ポリエチレンの剪断速度は前記射出速度設
定値（Ｑ）と前記ロータリバルブ開度設定値（R;絞り開
度により剪断速度を与える水力学的相当円半径Ｒが可変
となる）によって決められる。前記のごとく、ロータリ
バルブ部で高剪断速度を付与された超高分子量ポリエチ
レンは、特公昭57−30067に述べられているようなフラ
ッシュフロー状態を形成し、金型のキャビティ内へ充填
される。所定の射出量をフラッシュフロー状態にて金型
キャビティ内へ充填した後は前記ロータリバルブを全閉
とし、同時に金型キャビティを圧縮する工程への進行す
る。金型キャビティ内に充填された樹脂の状態は綿状の
ため、圧縮前の状態でキャビティ内にて計量を行うこと
は困難であるが、スクリュー内では超高分子量ポリエチ
レンに付与される剪断速度は10〜102sec-1程度であり、
この状態では超高分子量ポリエチレンは溶融した高粘度
状態であり綿状のフラッシュフローではないため、前記
金型キャビティ内へ充填する所定樹脂量はスクリューの
ストロークによって容易に、しかも高精度に計量するこ
とができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて詳述する。
第１図は本発明における超高分子量ポリエチレンの射出
成形方法を実施するための装置を示す図で、１は射出成
形機のシリンダー２内へ嵌装されたスクリュー、３は前
記スクリュー１を押圧して超高分子量ポリエチレンを射
出するための射出シリンダ、４は超高分子量ポリエチレ
ンに高剪断速度を付与するためのロータリバルブ、５は
前記ロータリバルブ４によつて高剪断速度を付与された
超高分子量ポリエチレンを固定金型６のゲート部6aに導
くためのノズル、７は前記固定金型６及びピストン８と
共に金型キャビティ９を形成するための可動金型、10は
前記射出シリンダ３のピストンロッド3aに対して軸方向
の動きを固定されたスクリュー位置検出器、11は前記ス
クリュー３のストローク設定器、12はスクリュー３のス
トロークの設定値と実測値を比較するための比較器、13
は前記比較器12からの信号によつて制御される射出速度
設定器、14は射出速度設定器13の信号によって油圧源15
から射出シリンダ３への作動油供給量を制御するための
射出速度制御装置、16は前記比較器12からの信号によつ
て制御されるバルブ開度設定器、17は前記バルブ開度設
定器16の信号によつて制御されるロータリバルブ４の駆
動装置、18は前記バルブ開度設定器16からの信号によつ
て金型キャビティ９内の超高分子量ポリエチレンに圧縮
力を与えるための圧縮力設定器、19は前記圧縮力設定器
18の信号に基づいて油圧源20からの作動油をピストン８
の作動油室8aに供給して、金型キャビティ９内の超高分
子量ポリエチレンに圧縮力を与えるための圧縮力制御装
置である。次に作用について説明する。まず射出工程で
は、射出速度設定器13、バルブ開度設定器16に設定され
た設定値に従って、射出速度制御装置14及びバルブ駆動
装置17によって、クスリュー１の移動速度（射出率Ｑは
この値により決められる）及びロータリバルブ４の開度
が決められ、この二つの値によって決まる所定の剪断速
度により、超高分子量ポリエチレンが金型キャビティ９
内へ射出される。前記超高分子量ポリエチレンの射出量
は予め設定されたスクリューストローク設定器11の値を
スクリュー１が移動する量で決められる。即ち射出開始
後はスクリュー１の移動に伴ってスクリュー位置検出器
10がその移動ストロークを検出し、スクリューストロー
ク設定器11に設定された値とを比較器12にて比較する。
そして、両者が一致したとき射出速度制御装置14にスク
リュー１の移動を呈しする指令、即ち、射出を中止する
指令及びバルブ駆動装置17にロータリバルブ４を全閉と
する指令を発し、同時に金型キャビティ９を圧縮するた
めの圧縮力制御装置19に圧縮開始の指令を発すると、ピ
ストン８の作動油室8aに油圧源15aから圧縮力制御装置1
9を介して作動油が供給され、作動油室8bの作動油がタ
ンク20に戻されるので、ピストン８により金型キャビテ
ィ９内にある綿状の超高分子量ポリエチレンが圧縮さ
れ、図示しないタイマー期間中該圧縮が継続される。第
２図は前記第１図に示された装置における射出速度制御
装置14、バルブ駆動装置17および圧縮力制御装置19の作
動のタイミングを示す図である。第２図の説明について
は前記第１図にて説明されているため省略する。
第１図は本発明における超高分子量ポリエチレンの射出
成形方法を実施するための装置を示す図で、１は射出成
形機のシリンダー２内へ嵌装されたスクリュー、３は前
記スクリュー１を押圧して超高分子量ポリエチレンを射
出するための射出シリンダ、４は超高分子量ポリエチレ
ンに高剪断速度を付与するためのロータリバルブ、５は
前記ロータリバルブ４によつて高剪断速度を付与された
超高分子量ポリエチレンを固定金型６のゲート部6aに導
くためのノズル、７は前記固定金型６及びピストン８と
共に金型キャビティ９を形成するための可動金型、10は
前記射出シリンダ３のピストンロッド3aに対して軸方向
の動きを固定されたスクリュー位置検出器、11は前記ス
クリュー３のストローク設定器、12はスクリュー３のス
トロークの設定値と実測値を比較するための比較器、13
は前記比較器12からの信号によつて制御される射出速度
設定器、14は射出速度設定器13の信号によって油圧源15
から射出シリンダ３への作動油供給量を制御するための
射出速度制御装置、16は前記比較器12からの信号によつ
て制御されるバルブ開度設定器、17は前記バルブ開度設
定器16の信号によつて制御されるロータリバルブ４の駆
動装置、18は前記バルブ開度設定器16からの信号によつ
て金型キャビティ９内の超高分子量ポリエチレンに圧縮
力を与えるための圧縮力設定器、19は前記圧縮力設定器
18の信号に基づいて油圧源20からの作動油をピストン８
の作動油室8aに供給して、金型キャビティ９内の超高分
子量ポリエチレンに圧縮力を与えるための圧縮力制御装
置である。次に作用について説明する。まず射出工程で
は、射出速度設定器13、バルブ開度設定器16に設定され
た設定値に従って、射出速度制御装置14及びバルブ駆動
装置17によって、クスリュー１の移動速度（射出率Ｑは
この値により決められる）及びロータリバルブ４の開度
が決められ、この二つの値によって決まる所定の剪断速
度により、超高分子量ポリエチレンが金型キャビティ９
内へ射出される。前記超高分子量ポリエチレンの射出量
は予め設定されたスクリューストローク設定器11の値を
スクリュー１が移動する量で決められる。即ち射出開始
後はスクリュー１の移動に伴ってスクリュー位置検出器
10がその移動ストロークを検出し、スクリューストロー
ク設定器11に設定された値とを比較器12にて比較する。
そして、両者が一致したとき射出速度制御装置14にスク
リュー１の移動を呈しする指令、即ち、射出を中止する
指令及びバルブ駆動装置17にロータリバルブ４を全閉と
する指令を発し、同時に金型キャビティ９を圧縮するた
めの圧縮力制御装置19に圧縮開始の指令を発すると、ピ
ストン８の作動油室8aに油圧源15aから圧縮力制御装置1
9を介して作動油が供給され、作動油室8bの作動油がタ
ンク20に戻されるので、ピストン８により金型キャビテ
ィ９内にある綿状の超高分子量ポリエチレンが圧縮さ
れ、図示しないタイマー期間中該圧縮が継続される。第
２図は前記第１図に示された装置における射出速度制御
装置14、バルブ駆動装置17および圧縮力制御装置19の作
動のタイミングを示す図である。第２図の説明について
は前記第１図にて説明されているため省略する。
（発明の効果） 以上詳述した如く、本発明によるときは次の効果を奏す
る。
る。
（１）超高分子量ポリエチレンの高剪断速度付与は射出
成形機に設けたロータリバルブの開度と射出速度設定に
て自由に調整設定される。
成形機に設けたロータリバルブの開度と射出速度設定に
て自由に調整設定される。
（２）金型のスプルーランナは一定の状態に加工されて
いても、剪断速度を与えるための調整装置が射出成形機
側に設置されているため、金型の手直し修正が不要とな
る。
いても、剪断速度を与えるための調整装置が射出成形機
側に設置されているため、金型の手直し修正が不要とな
る。
（３）金型キャビティへの樹脂の充填量は、スクリュー
の位置（ストローク）によって正確に計量することがで
きる。
の位置（ストローク）によって正確に計量することがで
きる。
（４）圧縮工程時にはロータリバルブを全閉にすること
により、金型キャビティから射出成形機側へ樹脂が逆流
するのを防止できるため、圧縮圧力を高く設定でき、良
質の成形品を得ることができる。
により、金型キャビティから射出成形機側へ樹脂が逆流
するのを防止できるため、圧縮圧力を高く設定でき、良
質の成形品を得ることができる。
（５）金型内成形品のゲートはダイレクトゲートにして
も成形可能なため、ゲートを大きくすることもできるの
で複雑な３枚型等にすることもなく金型を安価に製作す
ることができる。
も成形可能なため、ゲートを大きくすることもできるの
で複雑な３枚型等にすることもなく金型を安価に製作す
ることができる。
第１図は本発明の超高分子量ポリエチレンの射出成形方
法を実施するための装置を示す図、第２図は前記第１図
に示す装置における射出速度制御装置14、バルブ駆動装
置17および圧縮力制御装置19の作動のタイミングを示す
図、第３図〜第５図は従来の技術を示す図である。 １……スクリュー ２……シリンダ ３……射出シリンダ ４……ロータリバルブ ５……ノズル ６……固定金型 ７……可動金型 ８……ピストン ９……金型キャビティ 10……スクリュー位置検出器 11……スクリューストローク設定器 12……比較器 13……射出速度設定器 14……射出速度制御装置 15、15a……油圧源 16……バルブ開度設定器 17……バルブ駆動装置 18……圧縮力設定器 19……圧縮力制御装置 20……タンク
法を実施するための装置を示す図、第２図は前記第１図
に示す装置における射出速度制御装置14、バルブ駆動装
置17および圧縮力制御装置19の作動のタイミングを示す
図、第３図〜第５図は従来の技術を示す図である。 １……スクリュー ２……シリンダ ３……射出シリンダ ４……ロータリバルブ ５……ノズル ６……固定金型 ７……可動金型 ８……ピストン ９……金型キャビティ 10……スクリュー位置検出器 11……スクリューストローク設定器 12……比較器 13……射出速度設定器 14……射出速度制御装置 15、15a……油圧源 16……バルブ開度設定器 17……バルブ駆動装置 18……圧縮力設定器 19……圧縮力制御装置 20……タンク
Claims (1)
- 【請求項１】射出成形機のノズル先端に取り付けたロー
タリバルブの開度とスクリューの移動速度によって、樹
脂に付与される剪断速度の選定調整を行い、金型キャビ
ティ内へ綿状の樹脂を供給し、スクリューの予め選定さ
れた所定ストロークを射出後は、直ちにロータリバルブ
を全閉とすると同時に、金型キャビティを圧縮すること
を特徴とする超高分子量ポリエチレンの射出成形方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13791589A JPH0755511B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13791589A JPH0755511B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH032012A JPH032012A (ja) | 1991-01-08 |
| JPH0755511B2 true JPH0755511B2 (ja) | 1995-06-14 |
Family
ID=15209660
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13791589A Expired - Lifetime JPH0755511B2 (ja) | 1989-05-31 | 1989-05-31 | 超高分子量ポリエチレンの射出成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0755511B2 (ja) |
-
1989
- 1989-05-31 JP JP13791589A patent/JPH0755511B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH032012A (ja) | 1991-01-08 |
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