JPH0761662B2

JPH0761662B2 - 射出成形方法と装置

Info

Publication number: JPH0761662B2
Application number: JP1510617A
Authority: JP
Inventors: 菁堤
Original assignee: Seiki Corp
Current assignee: Seiki Corp
Priority date: 1988-10-13
Filing date: 1989-10-12
Publication date: 1995-07-05
Anticipated expiration: 2010-07-05
Also published as: BR8907118A; KR920700873A; WO1990003879A1; AU4349089A; CS582989A3; NO902601D0; DE68905177T2; NZ231019A; NO902601L; ATE86173T1; PT91997A; JPH03504477A; MY105675A; HK132593A; DE68905177D1; CA2000663A1; KR900701499A; FI902940A0; CN1032196C; EP0389646B1

Description

【発明の詳細な説明】技術分野本発明はプラスチック材料の射出成形、特に好ましくは
精密製品射出成形の方法と装置に関する。

背景技術先行技術によれば、プラスチック材料の射出成形装置は
スクリュープランジャ式の射出機と成形品が形成される
金型キャビティを規定したモールド構成体を含んで成
る。このモールド構成体は成形品用の単一金型、或いは
成形品用の主金型とランナ用のコールドランナモールド
から成り得る。コールドランナモールドに代り、装置は
単一金型と射出機の間にマニホールドと組合されたホッ
トランナモールドを具備し得る。ノズル流路はモールド
構成体と射出機本体との間に最も単純な単一キャビティ
の事例ではノズルによって、或いはホットランナモール
ド機構とノズルによって形成される。

このような装置において、従来の射出成形法は：ショッ
トサイクル毎にプラスチック材料を射出機本体内で加熱
する間に可塑化し計量する工程；この熱可塑化材料をノズル流路を通じて、モールドキャ
ビティに向けて加圧下で射出する工程；モールド機構が冷却される間にこの熱射出材料を少くと
も部分的にモールドキャビティ全体の中に加圧下で保持
し、それによってキャビティ内に成形品を提供すると共
にこれを冷却する工程；及びモールド構成体が開いた後、モールドキャビティからこ
の冷却成形品を取り出す工程を含んで成る。

例えば、上記基本工程を含む射出成形の具体的工程はこ
ゝに添付した表Ｉ或いは表IIに示されている。

成形品の品質に影響する重要なファクターの中で、前記
材料保圧工程が最も決定的に重要なものの１つであると
認識されている。もしもこの工程が適切な態様で実施さ
れないならば、得られた成形品ではショートショットに
よる望ましくないヒケ及び／或いはオーバパッキングに
よる望ましくないバリが生ずる。

材料保圧工程の時間はモールドキャビティ内で成形品を
冷却するに必要な時間に依存している。

一定の金型冷却能力と一定のモールドキャビティ容積に
あっては、肉薄成形品の方がモールドキャビティからの
取出すに充分な冷却をするために要する時間は肉厚成形
品の場合より短い。この関係から、肉厚成形品は、射出
工程と可塑計量工程の各々が肉薄品の場合と同じである
が、材料保圧工程にはより長い時間を要することにな
る。

先行技術によれば、材料保圧工程は、プランジャを具備
した射出機を用い、射出圧の後に、モールドキャビティ
とノズル流路の組合体の中の射出材料にモールドキャビ
ティに対する外圧保圧をプランジャによって作用させる
ことによって行われる。この従来技術では、射出機によ
って作用させる外圧保圧を無段階圧力よりむしろプラン
ジャの所定ストロークでステップする多段階圧力を形成
するように制御する。

これまでに発展した幾つかの理論はあるとはいえ、材料
保圧の機能と作用効果が未だ正確には判明していないが
故に、粘弾性の可塑化材料に対し多段階外圧アプローチ
による材料保圧工程に関し、これを改良する種々の試み
がこれまで行われている。この従来式アプローチでは、
当然のこととして所定ストローク位置で正確にステップ
した多段階圧力になるように制御することには深刻な難
しさがある。それは、圧力の隣り合ステップ間の時間が
0.01秒のオーダで非常に短くしかも隣り合う圧力ステッ
プにおけるストローク間の距離が0.1mmのオーダで非常
に短いものであり、他方射出機本体のバレル内径がこの
ような小さなストローク差に較べ相対的に非常に大きい
からである。このように状況下において、多段圧力制御
は手動操作に依存することは出来ない。それ故に、精密
品用の、特にその小サイズ品用の最近の射出機は、全て
制御パラメータ検出の高価な電子機器との関連で高価な
コンピュータを装備している。これに関連し、この種コ
ンピュータは可塑化計量工程と射出工程の制御にも使用
される。射出工程では、多くの場合、多段射出スピード
に係わる多段階射出法も採用されている。

更に、１ショットサイクル中の材料保圧工程が完了した
後に限り、次回のショットサイクルのための可塑化計量
工程が実施されることに注意すべきである。これは射出
機自体の射出プランジャが材料保圧工程に必須的に関与
しているからである。これは、可塑化計量工程で材料保
圧工程の完了からモールド構成体が成形品の取り出しの
ために開かれるときまでに要する時間を費すことが許容
されることを意味している。この時間は、シャットサイ
クル期間中で比較的短い、例えば表Ｉに示すように、1
4.50秒のシャットサイクルにおいて、材料保圧工程に5.
09秒（35％）を要するのに対し、4.6秒（34％）であ
る。

ショットサイクル時間（14.50秒）は可塑化計量時間
（4.6秒）、材料保圧時間（5.09秒）及びその他の工程
（5.41秒）の和である。

勿論、プラスチック射出成形産業において、より短いシ
ョットサイクル時間により精密品をより高い生産性で実
現することの強い要望がある。この要望は、それ故に、
１方において、成形精密品の品質をなお良好に保ちなが
ら材料保圧期間を短くすることを強制する。これは、モ
ールド冷却能力の改良だけでなく多段階の保圧と射出圧
及びこれらに関連したピストンストロークのコンピュー
タ制御を、改良されたモールド冷却と調和するように一
層の高精度を以って改良させるべき原因となっており、
その結果はコンピュータ制御それ自体がコンピュータ設
備に一層高い費用を伴う一段と高尚な或いは複雑なもの
にならざるを得ない。現時では、次の言葉は決して誇張
ではない。即ち、コンピュータの費用は射出機製造に要
する費用の大きな部分を占め、近年の機械製造が過去に
用いられたコンピュータ無装備で無段階圧と無段階射出
スピードに係わる単純操作によって運転されるオリジナ
ルの単純射出機の費用に較べ非常に高価なものになっ
た。これは当然に成形品の製造に要する費用を一層高い
ものにしてしまう。

他方においては、製造コストを低減するために、ショッ
トサイクル時間の短縮への種々の努力がこれまでこの業
界で勿論行われている。このような短縮サイクル時間は
可塑化計量工程の時間を従前の環境下で短縮させること
になる。しかし、可塑化計量工程の短縮は増大した動力
の供給と共に可塑速度や可塑化性能の増大を要求し、そ
の結果マシンコストとオペレーションコストの増大をき
たすという深刻な問題に直面することになる。

更に、射出機の増大可塑化能力が、スクリュープランジ
ャによって高分子材料の可塑化中にその高樹脂ポリマー
のチェンを破断することによるプラスチック材料損傷の
原因となる。これは成形品の劣化をもたらすことに注目
すべきである。

更にまた、増大した可塑化能力は材料の一層高い温度に
よる加熱を要求する。これは金型内の成形品の冷却に要
する時間を引き延す結果となり、従ってこの高められた
加熱がショットサイクル時間の短縮の試みに反対するよ
うに働く。それ故に、可塑化材料のこの品質低下と高め
られた加熱の組合せになることから、一層高性能な射出
機の製造コストの増大を無視したとしても、可塑化能力
の増大には限界が生じる。

この状況下において、本発明者は従来の技術におけるプ
ラスチック材料の射出成形方法と装置の改良と発展はそ
の限界に近づいているか或いは達してしまっていると認
識している。

発明の開示本発明の目的は射出成形方法と装置を、上述の方法では
なく、射出成形技術が更に発展出来る、即ち従来技術の
限界を越え得ると期待し得る新しい方向において提供す
ることにある。

本発明のもう１つの目的は、丁度オリジナルの射出機の
所謂「一速一圧式」のように射出工程とその後の材料保
圧工程の各々につき無段階圧力とそれに依存する無段階
プランジャスピードで以って操業し得る、斯ゝる従来式
射出機を如何る実質的コンピュータも装備することなく
用いるが、ショットサイクル時間が射出機の一定可塑化
能力において著しく短縮され；且つ射出機の可塑化能力
が一定ショットサイクル時間においては著しく減少して
も精密成形品の高品質が、ヒケの発生をもたらすショー
トショットやバリの発生をもたらすオーバパックが無い
ことの結果として、確保される点で改良された射出成形
方法と装置を提供することにある。

本発明の更にもう１つの目的は、材料保圧の正確な調整
を如何るコンピュータも使用することなく手操作で可能
となるように改良された精密成形品の射出成形方法と装
置を提供することにある。

本発明の更にもう１つの目的は、一段と小さい可塑化ス
クリュープランジャを有し、コンピュータの使用に関係
なく低価格の単純小規模及び／或いは低可塑化パワーの
射出機であって、相対的に大きなモールドクランプ力を
受ける相対的に大きな規模のモールド構成体と組合せて
も、高生産性で高品質の精密成形品の製造を可能にする
斯ゝる射出成形方法と装置を提供することにある。

本発明によれば、従来の射出成形方法のための上述の基
本工程を含んで成るが、ノズル流路が射出機本体内部と
モールドキャビティの間の連通をそれに沿った途中で、
射出工程の後ではあるが材料保圧工程が実施されている
間に、遮断される斯ゝる追加の特徴を備えた射出成形方
法が提供される。

この特徴の思想は上述の従来思想とは完全に異なる射出
成形技術の新な方向を規定するものである。この思想は
材料保圧工程が射出機によって行われるその直前の射出
との関係からこの射出機に依存しなければならないとい
うこれまでの固有の思想或いは共通の信念を超越するも
のである。

本発明によれば、材料保圧工程は：第１に、プランジャ
を以って全射出材料に第１の圧力を奏するように作動す
る射出機自体を用い；しかし第２には、上述のノズル流
路遮断により分離された射出材料の前部分に第２の圧力
を作用させる他の手段を用いて、実施される。

本発明によれば、可塑化、計量及び射出の従来式工程は
従来の単一バレル式或いは双バレル式射出機によって実
施され、第１材料保圧準工程は同じ従来式射出機によっ
て実施される。

本発明の１局面によれば、第１保圧は射出材料が全体と
してモールド構成体の冷却される間に収縮するにつれて
軸方向に移動する射出プランジャによって奏される段階
的或いは無段階的外静圧であり、第２保圧はモールドキ
ャビティと該他手段によって規定されたノズル流路の前
部分との組合せから成る固定閉空間に詰込まれた材料前
部分によって奏される無段階的内静圧である。

本発明の第２の局面によれば、第１保圧は第１局面のも
のと同じであるが、第２保圧はモールドキャビティと該
他手段によって規定されたノズル流路の前部分とから成
る閉空間であるが、当該閉空間が該他手段によって段階
的に変化させられるが次の段階変化が生じるまで固定さ
れている斯ゝる閉空間に詰込まれた材料前部分によって
奏される段階的内静圧である。

本発明の第３の局面によれば、第１保圧はモールドキャ
ビティと射出プランジャによって規定される後端を有す
る全ノズル流路との組合体を含んで成る固定閉空間に詰
込まれた全射出材料によって奏される内静圧であり、第
２保圧は第１局面のものと同じ内静圧である。

本発明の第４の局面によれば、第１保圧は第１局面のも
のと同じものであるが、第２保圧はモールドキャビティ
と該他手段によって規定されたノズル流路の前部分との
組合体から成る該他手段により容積が変り得る閉空間中
の全射出材料に該他手段によって奏される段階的外圧で
ある。

こゝで云う「外圧」とは外部手段によって材料に奏され
る圧力を表し、他方「内圧」とは材料それ自体によって
奏される圧力を表す。この外圧を奏す外的手段は、それ
によって閉じられしかもその移動により容積の変化する
空間に収容された材料に抗して圧力方向に移動するのに
対し、内圧を奏する材料は固定閉空間に収容されてい
る。従って、外圧は材料温度が加熱や冷却によって変化
することに関係なく一定であるが、内圧は温度変化に従
って変化させられる。

好ましくは、射出材料前部分の詰込まれた閉空間は、そ
の容積がモールドキャビティのものと実質的に同じとな
る程度の容積を有するように設計される。

該他手段は、ノズル流路遮断により分離された射出材料
前部分に第２保圧を奏するために射出機本体内部とモー
ルドキャビティ間の連通をノズル流路のそれに沿った途
中で遮断するように設けられている。好ましくは、該他
手段は、本発明の第１と第３の局面においては、ノズル
流路と組合された弁手段を構成することができる。或い
は、この流路遮断兼圧力発生手段は、プランジャを有し
てノズル流路に連通しているピストン−シリンダであっ
て、このプランジャが射出材料の前部分に抗した圧力の
下に所定ストロークに亘ってモールドキャビティの方へ
ノズル流路上の途中の流路局部を通じて移動して当該ス
トロークに至って一時的に固定され、それによって射出
機本体内部とモールドキャビティ間の連通をノズル流路
上の途中で遮断し且つ詰込まれた材料を内部に有する当
該閉空間を規定する、斯ゝるピストン−シリンダを構成
してもよい。ピストン−シリンダは直線的円筒中空延長
体を有し、その中にプランジャが滑動可能に適合してこ
の中空延長体に沿って移動可能である。ノズル流路はこ
の直線中空延長体の前部分を形成していて、プランジャ
が延長体前部分に侵入したときにノズル流路をこのプラ
ンジャにより遮断するようにしている。射出機本体に引
き続いており且つ直線中空延長体前部が後続しているノ
ズル流路のもう１つの部分が直線中空延長体から分岐し
て延長している。

上記弁機能ピストン−シリンダ手段は、本発明の第３局
面における該他手段としても使用される。この場合に
は、ピストンはステップバイステップに前進し、段階的
内圧が詰込み材料によって奏される。

本発明によれば、射出成形方法は、成形品を取出すため
にモールド構成体を開く前、但しノズル流路遮断の維持
されている間に、流路前部分を拡張することによりその
部分に残留している熱材料をサックバックする工程を含
む、それによって熱材料を過剰詰込みから解放するよう
にしている。ノズル流路の拡張は、ピストン−シリンダ
を装備している場合、プランジャの後退によって行われ
る。弁手段を装備している場合は、ノズル流路の１セク
ションが、シリンダ前部と弁手段を具備した貫通孔を有
し、このシリンダ部に動入可能なピストン後部とによっ
て構成されている。

成形品に後続したノズル流路に残留する熱材料の前端は
金型を冷却することにより固化される。固化した、即ち
冷材料前端は、サックバック工程が完了した後、但し次
回ショットの直前に一時的に与えられる瞬間的な熱によ
って溶融される。

この瞬間加熱は、過去に本発明者によって発明された手
段、即ち所謂「スペアシステム」によって行うのが好ま
しい。サックバック方法や手段はショットサイクル時間
が短く、従って金型冷却時間が短い場合に特に必要であ
る。

これは、冷材料端がノズル前部の内圧に抵抗するだけ充
分に固化せずその結果としてサックバックが圧力を減じ
得ないならば、材料が固化の不充分な材料端と共に漏れ
出ることになるからである。

ノズル流路遮断は、冷材料前端が溶ける前に次のショッ
トのためにモールドキャビティを射出機本体の内部と連
絡せしめるために解除される。定常状態においては、前
回のショットサイクルで射出された、その結果としての
成形品を除く、全ノズル流路を含む射出機に残留してい
る熱可塑化材料は、ノズル流路遮断解除に引き続いて冷
材料前端が溶融されるや、全ノズル流路を通じて新な可
塑化計量材料と共にモールドキャビティに向けて射出さ
れる。この新計量材料の量は成形品の量と実質的に等し
い。

本発明の第１局面或いは第３局面における弁手段がノズ
ル流路と組合されている場合には、固定閉空間に規定さ
れているノズル流路前部分はノズル遮断により分離され
た前部分である。第１材料保圧準工程の終りにおける射
出プランジャによる第１外圧或いは内圧は、第２材料保
圧準工程の始めにおける前記の詰込み材料による内圧に
実質的に等しい。

本発明の第１局面或いは第２局面におけるピストン−シ
リンダがノズル流路と組合されている場合には、閉空間
中に規定されているノズル流路前部分はノズル流路遮断
によって分離された前部分より所定容量だけ小さい。第
１材料外保圧準工程の終りにおける射出プランジャによ
る外圧は第２材料内保圧準工程の始めにおける詰込材料
による内圧よりも、この詰込材料になるために前記所定
容量だけ圧縮された材料による圧縮圧の増加分だけ小さ
い。

ノズル流路はノズルが接続されるスプルー口を有するマ
ニホールドと組合されたホットランナを構成している。
モールド構成体は成形製品を提供するための主モールド
と成形ランナを提供するコールドランナモールドを構成
するように設けてもよい。成形製品と成形ランナを併せ
たその組合体が、モールドキャビティ中の前記成形品を
構成することになる。

本発明者は、前述のノズル流路前部分を、前記他手段と
の組合で以って容量が固定されたものと段階的に変化す
るもののいづれであっても、「材料保圧室」と名付け、
更に本発明の方法と装置を「材料保圧室を組込んだ射出
成形システム」と名付けた。これは従来のアプローチと
は異なるこの新しいアプローチを用いた本発明を特定す
るための便宜上のものである。

本発明によれば、第２材料保圧準工程の期間は材料保圧
工程の期間全体の支配的部分を占める、好ましくは、ノ
ズル流路遮断は射出するやいなや行う。ノズル流路全体
を通じてモールドキャビティの方へ高スピードで流れる
間に材料に与えられる射出動圧が高レベルから低レベル
へステップダウンして本発明の第１と第２の局面におけ
る静保圧に変化するが、この静保圧の全射出材料への作
用は、射出完了後直にノズル流路遮断するや中断され
る。

第１保圧と射出圧は、無段階圧であるのが好ましいが、
勿論これらは必要に応じて多段階圧であってもよい。

本発明によれば、ノズル流路遮断するや、次のショッ
ト、即ち射出のための可塑化計量工程が射出機によって
実行される。従って、可塑化計量工程は、最長限第１射
出直後からモールド構成体が第２の射出のために閉じら
れる時までの期間に実質的に等しい相対的に長い期間に
亘って相対的に低い速度で以って実施することが可能で
ある。

最長時のこの工程の時間は第１射出から第２射出までの
ショットサイクル時間に殆んど等しい。

これは、材料保圧工程が射出機に依存した従来式アプロ
ーチを用いた先行技術では決して得られない本発明の最
も有益な特徴の１つである。この有益な特徴は可塑化計
量工程の時間を引き延ばす、例えば表Ｉに示されるよう
に、14.59秒の固定ショットサイクル時間中で3.5秒から
8.5秒に延長でき、その効果として射出機を例えば従来
の射出機の約2/5（3.5/8.5）の低い可塑化速度で作動す
るように設計することが出るし、より小さい動力しか消
費しないずっと小さいサイズの射出機を採用することが
出来るし、更にスクリュープランジャのL/D比をより大
きくすることが出来る。更に、一定可塑化速度の射出機
にあっては、ショットサイクル時間が著しく減する、例
えば表Ｉに示すように従来サイクル時間の約65％（9.59
/14.59）程度にまで減じることが出来る。

本発明のもう１つの重要な利益は内保圧を、特に第２材
料保圧準工程において用いることによって達成される。
この内保圧は、モールドキャビティ全体に保留される材
料の温度がモールド構成体の冷却により低下するに従っ
て連続的且つ自動的に減じられ、それによって冷成形品
を形成するものである。

適当な値の初期内圧を選定すると、如何る保圧制御も用
いずに局部的ヒケやバリの無い成形品が得られる。

一般的に、これは、第２準工程が材料保圧工程の支配約
部分を占めるが故に、保圧制御のためのコンピュータを
最早や必要としないことを意味している。更に、第１準
工程での保圧制御のためのコンピュータは最早や必要で
はない。それは第１準工程は非常に短いからである、換
言すれば本発明が材料保圧工程を実施するのに射出機に
実質的に依存していないからである。

上記のことに関連し、本発明は、材料保圧のための内保
圧力が取付けた目盛スケールに沿ってストロークを変化
させる単純な手操作により所望レベルに正確に調節出来
る点でも有益である。これはピストン−シリンダが大き
な値のL/D比を有するように設計されるからである。こ
れとは対照的に、射出機のL/D比は著しく小さく、望む
ようには大きくすることは許されず、その結果従来の材
料保圧工程は射出プランジャストロークの位置を正確に
検出する電子手段を伴うコンピュータを必要としてい
る。

ノズル流路を遮断するや行われる第２材料保圧準工程
は、勿論第１準工程が全射出材料に外静圧を奏する射出
プランジャを具備したピストン−シリンダを有する射出
機によって実施されるのと丁度同じように詰込材料に外
静圧を奏するピストン−シリンダを用いて実行すること
も出来る。しかしこれは場合によっては射出機の場合と
同様にコンピュータの使用を要求する。

図面の簡単な説明第１図と第２図はモールド構成体が組込まれ、材料保圧
工程の後半部分を実行するための弁を構成する手段を具
備した本発明に係わる射出成形装置を夫々示し；第３図はモールド構成体が組込まれ、材料保圧工程の後
半部分を実行するためのピストン−シリンダを構成する
手段を具備した本発明に係わる射出成形装置を示し；第４図（ａ）、第４図（ｂ）及び第４図（ｃ）は、材料
保圧準工程、材料サックバック工程及び材料射出工程に
引き続いた先行材料保圧準工程が実行されている第３図
のピストン−シリンダに設けたプランジャの位置を夫々
示し；第５図は第３図のものに対応してはいるが、モールドキ
ャビティ冷却用のガスノズルを具備しているモールド構
成体が組込まれている射出成形装置を示し；第６図と第７図は、第３図のピストン−シリンダとフロ
ーチャート或いは工程チャートを組合せて表現して、ま
た第１図の弁手段ともう１つのフローチャートを組合せ
て表現して、夫々射出成形方法の時系列を示しており；第８図〜第12図は従来装置と本発明装置によって実施さ
れる全材料保圧工程で作用する保圧を夫々示す定性的ダ
イヤグラムであり；第13図と第14図は本発明に係わる二部式射出装置を夫々
示し；第15図と第16図は夫々本発明装置により実施される全材
料保圧工程で作用する保圧の幾つか他のモードを示すも
ので、第８図〜第12図に対応した定性的ダイヤグラムで
ある。

発明を実施するための最良の形態第１図、第２図、第３図、第４図、第５図、第13図及び
第14図は本発明に係わる射出成形装置の三種の実施例を
示している。

その射出成形装置はゲートを有する少くとも１つのキャ
ビティ11を規定した半金型群11A,11Bを有するモールド
構成体10を組込んでおり、射出プランジャ21,21′Ａを
装備したピストン−シリンダの単一バレル式本体を有す
る射出機20,20′、及びノズルを含んでいて射出機本体2
2,22′Ａの内部とモールドキャビティ11間を連通するノ
ズル流路50,50′を構成している本体から延長した中空
延長体30,30′を含んで構成されている。この射出機は
本体22,22′Ａ内に本体22,22′Ａが加熱されている間に
プラスチック材料を可塑化計量し、そしてこの熱可塑化
計量材料をノズル流路50,50′を通じてモールドキャビ
ティ11に向けて射出し、そして射出材料の少くとも１部
を全モールドキャビティ11内に加圧下で保留するために
設けられている。半金型11A,11Bはモールド構成体10を
冷却する手段12を具備している。

本発明によれば、射出機本体22,22′Ａの内部とモール
ドキャビティ11の間の連通をノズル流路50,50′上のそ
の途中で遮断し、モールドキャビティ11とそれに通じた
ノズル流路50,50′の所定の前部分との組合体の固定閉
空間Ｘにノズル流路遮断により分離された射出材料の所
定部分を詰込み状態で具備せしめ、それによって詰込材
料が内圧を奏してそれ自体をモールドキャビティ11に対
して押圧するための手段が設けてある。

本発明の第１の具体的装置によれば、この流路遮断兼内
圧発生手段はノズル流路50に配設された弁40を形成して
いる。

第２と第３の具体例では、この手段は夫々ピストン−シ
リンダ60と弁40′を形成している。

第１図と第２図において、本発明の第１例の成形装置20
はモールドキャビティ11を規定する従来のモールド構成
体10を組込んだスクリュープランジャ式の従来のバレル
タイプ射出機である。マニホールドを組込んだ従来のホ
ットランナモールド15、貫通孔を有するブロック31及び
貫通孔を有するサブブロック32がその組合せにおいて射
出機本体22の内部とモールドキャビティ11を連通させる
ノズル流路50を有するノズル構成体を形成している。主
ブロック31は射出機20と共軸のシリンダを形成し、サブ
ブロック32はこのシリンダの中で固定前進ストロークだ
け移動可能な射出機20と共軸的に一体化した貫通孔付き
ピストンノズルを形成している。このシリンダはバンド
ヒータ18を具備していて、ノズル流路セクションの前部
を規定し、このピストンはノズル流路セクションの後部
を内部に具備している。サブブロック32はノズル流路の
モールドキャビティ11とマシン本体22内部の連通を遮断
するために弁40を具備している。

主ブロック31とサブブロック32の組合体は、ノズル流路
遮断が維持されている間、但し成形品がモールドキャビ
ティ11から取り出される前に、射出機20の後退動によっ
てノズル流路50の容積を軸方向に拡張せしめ、その効果
としてノズル流路前部分に残留する成形品を除く射出材
料の前部をサックバックさせてその加圧詰込み状態から
解放する。

ランナモールド15は、モールド構成体10がその冷却され
ている間に射出操作のために閉じられた時にランナ路の
自由先端におけるランナモールドの瞬間的加熱を行うた
めの所謂「スペアシステム」と称する手段17を具備して
いる。

ランナモールド15はこれを加熱する加熱カートリッヂの
ようなもう１つの手段16を具備し、これによりランナ路
とスプルーの中に残留している射出材料部分を熱間状態
に維持する。その間、ランナ自由端は第３図と第５図に
示す第２例のもののようにモールド冷却手段によってモ
ールドキャビティ内の成形品と共に冷却される。

第３図、第４図（ａ）〜第４図（ｃ）及び第５図はモー
ルド構成体を組込んだ本発明に係わる第２の実施例の射
出成形装置を示している。この装置20は材料保圧手段を
除き第１実施例と同じ構成を有している。加熱手段を有
し、ノズル構成体を形成しているブロック100はピスト
ン−シリンダ60を具備している。このピストン−シリン
ダ60は直線の中空円筒延長体61を有し、この中にロッド
プランジャ62が滑動可能に適合し、この中空延長体に沿
って移動可能である。ノズル流路50はこの直線中空延長
体61の前部61aを部分的に形成している。

射出機本体22に引続き、且つ直線中空延長体前部61aが
従続するノズル流路50のもう１つの部分53が分岐して直
線中空延長体61から延長し、それによってプランジャ62
が直線中空延長体前部61aに侵入したとき、このプラン
ジャ62がノズル流路遮断を引き起こすようになってい
る。ピストン−シリンダ60は、更にノズル流路遮断が維
持されている間、但し成形品がモールドキャビティ11か
ら取り出される前に、プランジャ62を前進ストロークか
ら後退させるように設けていて、その効果としてノズル
流路遮断により分離したノズル流路前部分に残留する成
形品を除く射出材料の前部Ａはサックバックされてこの
材料前部が加圧詰込みから解放される。

プランジャ62は所定値の固定ストロークに亘って更に移
動し、それによってノズル流路遮断により分離された材
料前部Ａがモールドキャビティ11と固定ストロークにお
いてプランジャ62により規定された後端を有するノズル
流路の前部分Ｘとの組合体の中に詰込まれる。その結
果、材料圧保持はモールドキャビティに対して材料に無
段階の内圧力を付与することにより行われる〔第４図
（ａ）〕。

第５図に示すように、各半金型11A,11Bにはキャビティ
内面にガスノズル17を形成してこのガスノズルから他方
の半金型の対面するキャビティ面にガスをスプレーする
手段を設け、それによってキャビティ面においてモール
ド構成体10の冷却を追加的に行うようにしてもよい。

ホットランナモールド15を組込んだモールド構成体を組
込んだ第１と第２の実施例装置は夫々第６図と第７図に
示すように作動する。即ち、本発明によれば、材料保圧
工程は、第１には射出材料に第１の無段階外圧力を奏す
る射出機20によって実行され、第２には弁40、或いはピ
ストン−シリンダ60によってノズル流路遮断が起きるや
無段階の或いは段階的内圧力を奏する詰込材料によって
実行される。ノズル流路遮断になるや、次のショットサ
イクルのための可塑化計量工程（III）が実行される。

第６図と第７図において、金型が閉じて型締めされた
後、但し射出プランジャ21が射出機本体22内部にサック
バックされたノズル流路遮断により分離された射出材料
後部及び新な可塑化計量材料の組合材料と共に後退した
直後に、ノズル流路遮断（ｉ）が解除される、即ちノズ
ル流路30が解放される。ノズル流路遮断（ｉ）は射出の
後の第１の材料外保圧工程（Ｉ）の直後に行われ、モー
ルド構成体10が冷成形品の取出しのために開く直前まで
続行される。

ノズル流路が遮断するや開始された可塑化計量工程（II
I）は最長でノズル流路遮断の解除されるまで、即ちノ
ズル流路が次回ショットサイクルのために開放される
（ii）まで続行し得る。即ち、可塑化計量操作は最長で
ショットサイクル時間（Ｔ）の中で（t₁＝Ｔ−t₂）の時
間だけ続行出来る。但し、t₂は射出開始時からノズル流
路遮断（ｉ）の生じた時点までの可成り短い時間であ
り、これは射出に続く射出プランジャ（21）による第１
の材料外保圧準工程（Ｉ）の実質的により短い時間を含
んでいる。

下記の表Ｉと表IIは、１ショットサイクルで実行され
る、各々従来の射出装置と第１例の射出装置（第１図、
第２図）を用いた射出成形の作業工程を示している。こ
れらの装置は、夫々プラスチックVHSハーフケース（単
位当り４ケースと２ケース）を製造するものと同じモー
ルド構成体を組込んでいる。

表IIに係わる従来装置は材料のノズルからの漏出を阻止
するためのノズルシャット−オフバルブを有している
が、本発明の第１例装置はこの種のノズルシャット−オ
フバルブを具備していない。この種の漏れは金型冷却に
よるノズル流路前端における材料の固化と材料のサック
バックの組合せにより阻止される。表Ｉに係わる別の従
来装置はシャット−オフバルブを有していない。

第２例装置の場合（第３図、第４図）、表Ｉと表IIに示
す第１例装置のものと同じ作業工程を実行出来る。

表Ｉと表IIにおいて、14.59秒のショットサイクル時間
の次回ショットサイクルのための本発明に係わる可塑化
計量工程（III）は約8.5秒（表Ｉ）と約11秒（表II）で
夫々行われるのに対し、従来式可塑化計量工程は約3.5
秒（表Ｉ）と約4.5秒（表II）で夫々行われる。

その結果得られた成形製品はバリもヒケもない高品質を
有している。

本発明の上記結果は先行技術のものに較べ驚くべきもの
である。これは、ノズル流路遮断するや可塑化材料の内
圧を利用し、そして同じく可塑化計量工程を開始する
「材料保圧室射出成形システム」の新しいアイデアに基
づいた本発明の非常に有益な効果である。

射出機は従来の射出機に較べ、サイズが小さくなり、及
び／或いは動力が低減され、そして大きく減じた可塑化
速度で以って作動する。この効果はコンピュータ制御な
しに達成し得る。

本発明例の射出機は第１外保圧を制御するコンピュータ
を具備せず、非常に短い時間だけ無段階の第１外圧力で
以って作動する、そしてノズル流路が遮断するや詰込材
料がコンピュータを使用せずに第２の無段階の或いは多
段階の内圧力を奏するように第２の材料保圧準工程が実
行される。

表Ｉと表IIに示すように、従来の射出機はコンピュータ
を用いて材料保圧工程の全体に多段階外圧を奏する（表
Ｉでは二段階圧力及び表IIでは三段階圧力）。

第１或いは第２の実施例装置では所謂「材料保圧室」
（Ｘ）は弁40或いはピストン−シリンダ60を含む、モー
ルド構成体10のゲートとノズル流路遮断（ｉ）の生じる
点の間に規定されたＸで示すノズル流路50によって形成
されている。

第８図において、従来射出機によって材料保圧の全工程
で奏される保圧としての外圧はモールド構成体が冷却さ
れるに従ってコンピュータによって制御された多段階状
に減少させられる。

本発明によれば、材料保圧工程はノズル流路遮断（ｉ）
により第１準工程（Ｉ）と第２準工程（II）に分けられ
る。第１準工程（Ｉ）は射出機によって実行され、第２
準工程は材料保圧室によって実行される。第１準工程
（Ｉ）では、第１外保圧力が第９図、第10図及び第11図
に示すようにコンピュータを要しない無段階の態様で射
出プランジャ21によって奏される。弁40を具備した保圧
室（Ｘ）（第１図と第２図）の場合、詰込材料によって
奏される第２内圧力はモールド構成体が冷却されるに従
って第９図に示すように、コンピュータを要せずに無段
階の態様で以って第１外圧力から減少する。

ピストン−シリンダ60を具備した別の保圧室（Ｘ）の場
合（第３図と第５図）、詰込材料によって奏される第２
の内保圧は第10図に示すように初期内圧がピストン−シ
リンダ60のロッドプランジャ62の前進動により増大した
圧縮圧部分だけ射出プランジャ21によって奏される第１
外圧より大きいことを除き、第９図のように無段階の状
態で減少する〔第４図（ａ）〕。この場合、材料保圧工
程のためにコンピュータは要求されない。

ピストン−シリンダ60はそのロッドプランジャ62が段階
的に移動するように作動されるならば、その結果の内圧
は第11図に示すように多段階になる。この場合、この段
階的内圧を制御するために、コンピュータの使用は好ま
しい。しかし、高尚なコンピュータの必要はない。それ
は、第３図と第４図に示すように、プランジャ62のL/D
比が大きいのでプランジャストロークの調整をメジャー
スケール65を使用して手作業でさえ容易にすることが出
来るからである。

第10図に示すように、第２材料保圧準工程（II）での多
段階内保圧はモールド構成体の冷却の間に段階的に１の
固定ストロークからもう１つの固定ストロークへ前進さ
せられるプランジャ62で以って詰込材料Ａによって奏さ
れる。

第15図に示すように第２材料保圧準工程（II）における
もう１つの多段階内圧は、モールド構成体の冷却の間、
１の固定ストロークからもう１つの固定ストロークへ段
階的に後退するプランジャ62と共に詰込材料Ａによって
奏される。この場合、ノズル流路遮断まで射出機によっ
て奏される第１保圧は従来の段階的外圧である。

第16図に示すように、第２材料保圧準工程（II）におけ
る多段階外圧は、射出プランジャを伴う射出機によって
奏される従来の多段階外保圧と丁度同じように、モール
ド構成体の冷却の間プランジャストロークを固定せずに
動力が段階的に減じる態様の斯ゝる動力の作用を受ける
プランジャ62を伴うピストン−シリンダ60によって奏さ
れる。

第16図に示すような段階的外保圧はコンピュータにより
好ましく制御され得るが、上述の理由から、即ちピスト
ン−シリンダ60のプランジャ62のL/D比が射出プランジ
ャのL/D比に較べ著しく大きくなるように設計され得る
との理由からこのコンピュータは高尚なものではない。

第13図と第14図は本発明の第３実施例装置を示してい
る。

射出機20′は、本体（第１）22′Ａを有する可塑化機械
部20′Ａと第２の本体22′Ｂを有する計量機械部20′Ｂ
に弁40′により分割されている。計量機械部20′Ｂは、
第１図と第２図のものに対応する上記弁40′を伴う第１
図、第２図、第３図及び第４図のものに対応するノズル
流路50′と連通している。弁40′はノズル流路50′と射
出機20′の両方に共通に組込まれており、これは互いに
直角に延長するように貫通した第１、第２の弁孔を有す
る回転可能ロッドであり、計量機械本体部20′Ｂと可塑
化機械本体部20′Ａの間の連通を計量が完了したときに
遮断するものである。

計量機械部20′Ｂは計量室26′Ｂとこの中で延長してい
る射出ロッドプランジャ23′Ｂを有するピストン−シリ
ンダ27′Ｂを含んで構成されている。射出ロッドプラン
ジャ21′Ｂはこれが射出のために前進動した後にその前
端において固定ストッパ24′Ｂに当接する。またこのプ
ランジャ21′Ｂは、もう１つ別のピストン−シリンダを
有する可塑化機械部20′Ａに設けた回転可能スクリュー
プランジャ21′Ａによって押される可塑化材料と共に後
退させられた後に、プランジャ後端においてもう１つの
調節可能スクリューストッパ25′Ｂに当接する。調節可
能ストッパ24′Ｂの位置は要求される可塑化材料の計量
に従って調節される。

ブロック30′はノズル流路50′の１セクションを形成
し、弁40′を具備している。このブロック30′とマニホ
ールド16を組込んだホットランナモールド15が、その組
合せにおいてノズル流路50′の全体を形成し、且つ機械
本体部22′Ａと22′Ｂの両者のセクションａとｂを形成
している。

この二部式射出機20′は、第１図と第３図の第１例と第
２例の射出機が属する従来の単一バレル式射出機と較べ
改良された正確計量効果を発揮して作動するように設け
られている。

この二部式射出機20′は、第１図或いは第３図のもと対
応するモールド構成体10と第１図或いは第３図のもに対
応するホットランナモールド15と組合されており、下記
の条件を除き弁40を具備した単一バレル式射出機20と同
様に第６図の作業フローチャートに示すように作動させ
られる。即ち、この場合、射出機前進動（ａ）と射出機
による詰込材料のサックバック（ｂ）はこの機械操作か
ら省かれている。

この装置の場合、対応する材料保圧工程は、第１準工程
（Ｉ）と第２準工程（II）に分かれている。第１準工程
（Ｉ）は射出の後にモールドキャビティ11及び固定スト
ッパ24′Ｂに当接する射出プランジャ21′Ｂによって規
定された後端を有する全ノズル流路50′の組合体によっ
て形成された空間であって、全射出材料が詰込まれそれ
によって射出材料がモールドキャビティに対してその材
料に第１の無段階内圧を奏するようにした斯ゝる第１の
固定閉空間Ｙを以って実行される（第12図）。

弁40′によってノズル流路遮断が行われるや、第２準工
程（II）は弁40′によって規定される空間であって、こ
れに弁40′によって分断された射出材料の前部が詰込ま
れそれによってこの詰込材料がモールドキャビティ11に
対してこの材料に第２の無段階内圧を奏すようにした斯
ゝる第２の固定閉空間Ｘを以って開始される（第12
図）。

ノズル流路が遮断するや、それと同時に、可塑化計量工
程（III）が次のショットのために開示される。

ノズル流路遮断（ｉ）の間、弁40′は第14図に示すよう
に第１弁孔において閉じ、そしてこれに直角の第２弁孔
において開いて計量機械部20′Ｂの計量室26′Ｂを可塑
化機械部20′Ａと連通させる。このノズル流路遮断
（ｉ）はモールド構成体10が閉じた直後に解除される。
即ちノズル流路30′が開く（ii）。

従って、二部式射出成形機20′では、第１図と第３図に
示す一般的な単一型式の射出成形機20の場合と同じ利益
が得られる。

ノズル流路遮断（ｉ）のときに弁40′によって規定され
るノズル流路50′の前部分の容積は、好ましくはモール
ドキャビティ11のものと同じになるように設計する。第
１図や第４図の機械の場合、弁40や弁機能ピストン−シ
リンダ60によってノズル流路遮断のときに規定されるノ
ズル流路50の前部の容積は、好ましくはモールドキャビ
ティ11のものと同じになるように設計する。

第１図の弁40と第13図の弁40′及び第３図の弁機能ピス
トン−シリンダ60はノズル流路の開度を射出流条件を調
整するために特定位置に調節する斯ゝる従来のノズル開
口調節弁の機能と同じ機能を発揮するように好ましくは
改変してもよい。

しかし、本発明の上記弁手段40,40′及び60は、従来の
ノズルシャット−オフバルブや従来のニードル弁ノズル
のようにノズル流路に残留している材料に関し、ノズル
がモールド構成体から離脱したとき、或いは成形品がモ
ールドキャビティから取出されたときにこの材料がノズ
ルから漏出するのを阻止する機能を発揮するように変更
することは出来ない。これは、材料保圧工程それ自体の
全期間の支配的部分から成る第２材料保圧準工程を実施
するためにノズル流路が遮断するや発揮される弁手段4
0,40′及び60の機能が、材料保圧工程全体が実質的に完
了するや発揮されるノズルシャット−オフバルブの固有
の機能と矛盾するからである。

要するに、材料保圧によって達成される成形品の外観品
質上の効果に関し、本発明の内圧システム、所謂「材料
保圧室システム」は高尚なコンピュータ制御が係わる従
来の外圧システムと実質的に同じかそれより優れてい
る。このことは、材料保圧室システムが本来的にコンピ
ュータ制御を要求しない事実によって際立たされる。更
に、本発明は、先行技術と比較して可塑化材料の品質が
高まり且つ機械コストと作業コストの両方が共に著しく
減じられるという斯ゝる効果を発揮しながら射出機性能
を著しく低減することが許容されるという事実にも拘わ
らず、成形生産性が金型冷却能力による限界内で著しく
増大するという驚くべき成果を達成する。

更に、本発明の上記驚くべき効果は、成形品の肉厚が増
大するにつれ、高まる。それはより肉厚な成形品がより
長い材料保圧工程を要求するからである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ピストンシリンダにより駆動される射出プ
ランジャを本体の内部に具備し、成形品を規定するモー
ルドキャビティが形成されているモールド構成体の当該
キャビティにノズル流路を介して連通している射出成形
機の当該本体において可塑性材料を加熱し、可塑化しそ
して計量する工程；射出プランジャによって計量可塑材
料をノズル流路を通じてモールドキャビティに向けて射
出する工程；射出材料に当該射出プランジャによって外
保圧を付与し、それによって射出材料をノズル流路とモ
ールドキャビティに詰め込み充填する工程；当該外保圧
が付与されている間に、ノズル流路を完全に遮断する手
段を起動させ、それにより当該流路遮断手段、その前方
のノズル流路部分及びモールドキャビティによって規定
された閉空間を提供する工程；前記ノズル流路の遮断さ
れている間に、次回の成形品のために該本体において新
な可塑性材料を加熱し、可塑化しそして計量する工程；
及び次回成形品のための当該加熱、可塑化、計量工程と
並行して、当回の成形品のためにモールド構成体を冷却
し、モールドキャビティにおける可塑材料部分を固化さ
せる工程を含んで成る射出成形方法において、前記流路遮断工程において、前記閉空間を一定容積に固
定された閉空間として提供し、それにより当該閉空間の
充填材料部分に対し前記外保圧から切り替えて、冷却に
従って自動的且つ連続的に低減する熱可塑材料自体によ
る内保圧を付与するようにしたことを特徴とする射出成
形方法。
【請求項２】該内保圧下の前記冷却固化工程が前記外保
圧工程より期間的に長い、請求の範囲第１項に記載の射
出成形方法。
【請求項３】モールド構成体が成形品を取出すために開
く直前であって、且つノズル流路遮断が維持されている
間に容積固定を解除して該閉空間をノズル流路において
機構的に拡大させ、それによりノズル流路に残留する熱
可塑材料をサックバックする工程を更に含んで成る、請
求の範囲第２項に記載の射出成形方法。
【請求項４】ノズル流路に残留する熱材料のゲートにお
ける材料前局部をモールド構成体の冷却によって固化せ
しめ、前記固化材料前局部を次回射出の直前に、一時的
に加熱することにより溶融させる、請求の範囲第１項〜
第３項のいづれか１項に記載の射出成形方法。
【請求項５】該固化材料前局部が溶融する前に、該ノズ
ル流路遮断を解除して、モールドキャビティを次回射出
のために該本体と連通させる、請求の範囲第４項に記載
の射出成形方法。
【請求項６】該流路遮断手段が超動するや、該モールド
構成体の冷却を開始する請求の範囲第５項に記載の射出
成形方法。
【請求項７】ピストンシリンダを装備して、成形品に成
形するための加熱可塑性材料を受容する本体を含んで成
る射出機；ピストンシリンダにより該本体内で制御され
た軸動を行う射出プランジャ；該本体から延長したノズ
ル流路を構成する中空延長体；キャビティを規定したモ
ールド構成体であって、ノズル流路を介して該本体と連
通するように射出機と組合され、該射出プランジャの制
御軸動により該本体に受容されている熱可塑材料が加圧
下で該本体から該ノズル流路を通じて当該モールドキャ
ビティへ射出されるようになっている斯かるモールド構
成体；該ノズル流路に対し射出の後に相対的に制御され
た弁動作が該本体と該モールドキャビティ間の連通を完
全に遮断し、それにより該モールドキャビティ及びこれ
に隣接したノズル流路部分を含んで成る閉空間を形成す
ると共に射出機が次回の成形品のための射出成形操作を
開始出来るように配設されている斯かる弁を含んで構成
された射出成形装置において、当該弁は非加圧式のノズル流路遮断手段であり、しかも
該閉空間は該弁、その前方の該ノズル流路部分及び該モ
ールドキャビティのみから規定され且つその容積が固定
されており、該弁がノズル流路を遮断することにより射
出材料の所定部分が当該固定閉空間に詰込充填され、そ
れによって当該充填材料が該モールド構成体に対してそ
れ自体を押付ける斯かる内保圧を奏するようにしたこと
を特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法を実施する
ための射出成形装置。
【請求項８】該弁の下流に配設され、該中空延長体の１
部分を構成した該モールド構成体に隣接するホットラン
ナモールドを含んで成る請求の範囲第７項に記載の射出
成形装置。
【請求項９】該モールドキャビティのゲートにおける射
出材料の局部を瞬間的に加熱するヒータを含んで成る請
求の範囲第７項又は第８項に記載の射出成形装置。
【請求項１０】該中空延長体が該本体の先端に設けた上
流部分を構成するノズル構成体とこれを滑動可能に受容
した下流部分から成り、該弁が当該ノズル構成体に装置
されており、サックバック作動により該閉空間の容積を
拡大出来るようにした請求の範囲第９項に記載の射出成
形装置。
【請求項１１】該固定閉空間が該モールドキャビティの
容積の略二倍の容積を有する請求の範囲第９項に記載の
射出成形装置。