JPH106375A - プラスチック製品の成形方法 - Google Patents

プラスチック製品の成形方法

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JPH106375A
JPH106375A JP9030334A JP3033497A JPH106375A JP H106375 A JPH106375 A JP H106375A JP 9030334 A JP9030334 A JP 9030334A JP 3033497 A JP3033497 A JP 3033497A JP H106375 A JPH106375 A JP H106375A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 プラスチック材料を成形キャビティに射出
し、成形キャビティを低圧で正確に充填し、プラスチッ
ク材料による成形キャビティのパッキングを阻止する方
法を提供する。 【解決手段】 壊れていない溶融前部84が形成された
後、材料の射出速度を溶融前部84の大きさに比例して
高める。所定量の材料を成形キャビティ40に注入した
後、溶融前部82を壊れていない状態に維持するための
速度によって規制される制御アルゴリズムに基づいて材
料を射出する。溶融前部84の表面の減少の徴候を検出
した後、圧力によって規制される制御アルゴリズムに基
づいて材料を射出する。成形キャビティ40の充填後、
プラスチック製品が成形キャビティ40内で硬化するま
で射出圧力を維持する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチック製品
の成形方法に関し、更に詳細には、プラスチック材料が
成形キャビティを過剰に充填すること即ちパッキング
(packing )を引き起こすことなく、プラスチック製品
を効果的に成形するため、射出したプラスチック材料の
前縁に沿った溶融前部の表面積の減少の徴候を検出した
後、圧力を用いた制御アルゴリズム(pressure-dominat
ed contral algorithm)に基づいて射出を行う、プラス
チック製品の成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】射出成形機は、一般的には、二区分成形
ユニットを含む。このユニットでは、第1区分が定置で
あり、第2区分が第1区分から遠ざかった開放位置と第
1区分と密封係合して成形キャビティを形成する閉鎖位
置との間で移動自在である。代表的には、第1区分に設
けられたゲート開口部によって、プラスチック材料を成
形キャビティ内に射出できる。
【0003】一旦、成形キャビティが形成されると、往
復動スクリュー又は同様の射出装置を使用してプラスチ
ック材料をゲート開口部を通して成形キャビティに射出
し、プラスチック材料を成形キャビティ内で経時的に硬
化させる。プラスチック材料を成形キャビティに射出す
るとき、プラスチック材料の前縁が溶融前部を形成し、
成形キャビティが充填されるにつれてこの溶融前部が成
形キャビティに亘って拡がる。プラスチック材料は、代
表的には、溶融前部が非常に迅速に硬化し、成形キャビ
ティを塞ぐことがないようにするため、成形キャビティ
に非常に高圧で非常に迅速に射出される。残念なこと
に、成形キャビティが充填されたとき、プラスチック材
料は逆流を開始し、乱流を生じ、大きなクランプ圧力及
び射出圧力を必要とする。
【0004】従来技術のプロセスと関連した逆流を解決
するため、及び成形キャビティがプラスチック材料で完
全に充填されるようにするため、成形キャビティの容積
よりも多いプラスチック材料を成形キャビティに射出
し、硬化が開始されるまで高圧が加わった状態に移動自
在する。過剰の量の材料を成形キャビティに射出するこ
とは、材料を成形キャビティ内に詰め込むため、圧力の
急激な増大を必要とする。この圧力の急激な増大は、多
くの場合、「スパイク」と呼ばれる。過剰のプラスチッ
ク材料を成形キャビティに射出すると、成形キャビティ
が成形プロセス中に完全に充填されるが、その結果とし
て生じるスパイクは、成形区分に大きな外方への圧力を
加え、成形区分及びクランプ装置の摩耗量を大きくす
る。従来技術の成形プロセスと関連した圧力スパイクに
対処するため、成形ユニットを鋼で製造したが、これら
の成形ユニットは早期に摩耗し、成形ユニットを修理の
ため、製造者に戻す必要があった。摩耗の程度及び製造
者の修理スケジュールによっては、摩耗した成形ユニッ
トは、数週間に亘って使用不能となる。割れが入った成
形ユニットの修理と関連した製造上の損失は、一般的に
は、非常に費用がかかる。
【0005】更に、成形区分に作用する外方への圧力
は、成形区分と互いから遠ざけることすらある。成形区
分を離れるように移動すると、プラスチック材料が成形
区分間の分割面に滲み出る。分割面に滲み出て完成した
プラスチック部品の一部として形成するプラスチック材
料は、多くの場合、「フラッシュ」と呼ばれる。この
「フラッシュ」は、完成したプラスチック部品で見苦し
いばかりでなく、材料の無駄になり、成形区分間の分割
面を不均等にする。クランプ装置が成形区分を分割面で
硬化するプラスチックに対してプレスするため、分割線
が変形し、不均等になり、これによって、次の成形でも
同様にフラッシュが形成されることとなる。
【0006】従来技術の高圧成形技術と関連した別の問
題点には、成形キャビティ内に置く必要があるプラスチ
ック材料の量が多いということ、並びに大量のプラスチ
ック材料を成形キャビティの限られた容積に詰め込むこ
とにより、成形された部品全体に亘って圧力勾配(pres
sure gradients)が形成されることが含まれる。場合に
よっては、圧力勾配は完成したプラスチック製品の狂い
(warpage )をもたらす程大きい。狂いが非常に大きい
場合いは、プラスチック製品は設計上の許容差に収まら
ない。
【0007】理論的には、成形キャビティを成形プロセ
スに亘ってゆっくりと充填するのが望ましいが、キャビ
ティ内での不均等な硬化及び閉塞を起こすことなくプラ
スチック材料をゆっくりと射出することは困難である。
成形キャビティをゆっくりと充填すると、成形キャビテ
ィに射出されるべきプラスチック材料の第1部分が、残
りの材料の射出中に硬化を開始する。この早期硬化は、
充填プロセス中に成形キャビティを閉塞する。このよう
な閉塞は、成形プロセスを中止し、部分的に硬化した材
料を廃棄する必要があるため、特に望ましくない。
【0008】本発明は、上文中に論じた従来技術の問題
点をかなり小さくする。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、必要
とされるクランプ力が従来技術のプラスチック射出成形
ユニットよりも小さい、プラスチック製品の射出成形方
法を提供することである。
【0010】本発明の別の目的は、プラスチック製品に
圧力勾配や狂いを残さずにプラスチック製品を射出で製
造するための方法を提供することである。
【0011】本発明の更に別の目的は、成形プロセスの
材料費を小さくする、プラスチック製品を射出成形する
ための方法を提供することである。
【0012】本発明の他の目的は、更に均等で再現可能
なプラスチック製品を製造する、プラスチック製品の成
形方法を提供することである。
【0013】本発明の更に他の目的は、成形ユニットの
成形キャビティを正確に充填するための方法を提供する
ことである。
【0014】本発明の別の目的は、溶融前部の表面積の
減少の徴候を検出した後、圧力を用いた制御アルゴリズ
ムに基づいて射出を行うことによって成形キャビティを
正確に充填するための方法を提供することである。
【0015】本発明のこれらの目的及び他の目的は、以
下の説明、図面、及び特許請求の範囲を読むことによっ
て明らかになるであろう。
【0016】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、従来の
問題点を解決することが提案された。この目的のため、
射出成形機の作動の方向を決め、制御するための方法が
提供された。第1成形区分及び第2成形区分が提供され
た。成形プロセスを開始するため、第2成形区分を第1
成形区分に押し込んでこれと密封係合させ、成形キャビ
ティを形成する。射出装置を成形キャビティと作動的に
係合させ、プラスチック材料を射出装置で成形キャビテ
ィに所定の速度及び圧力で射出する。プラスチック材料
を成形キャビティに射出するとき、プラスチック材料は
その前縁に沿って溶融前部を形成する。溶融前部の表面
積の減少の徴候を検出するための検出手段を設け、溶融
前部の表面積の減少の徴候をこの検出手段が検出した
後、射出装置に信号を送り、圧力を用いた制御アルゴリ
ズムに基づいて射出を行う。圧力を用いた制御アルゴリ
ズムに基づいて射出を行うことによって、成形キャビテ
ィをプラスチック材料で更に完全に充填する際に成形区
分を合わせておくのに必要なクランプ力の量が減少す
る。成形キャビティを完全に充填し、射出したプラスチ
ック材料が少なくとも部分的に硬化した後、結果的に得
られたプラスチック製品を成形キャビティから取り出
す。
【0017】本発明の好ましい実施例では、中央演算処
理装置が射出装置及び溶融前部の表面積の減少の徴候を
検出するための手段の両方に作動的に接続されている。
プラスチック材料を射出装置内に置いた後、中央演算処
理装置が射出装置に信号を送り、圧力を用いた制御アル
ゴリズムに基づいてプラスチック材料を成形キャビティ
に射出する。理想的には、プラスチック材料の射出は、
その前縁に沿った溶融前部が壊れない状態でプラスチッ
ク材料を成形キャビティに入れる所定速度で行われる。
その後、中央演算処理装置は射出装置に信号を送って射
出速度を高める。射出速度は、成形キャビティの約10
%がプラスチック材料で充填された後に高められる。好
ましくは、射出速度は、溶融前部を壊さないような速度
である。
【0018】プラスチック材料の射出中、中央演算処理
装置は、溶融前部の表面積の減少の徴候を検出するため
の手段によって溶融前部の状態を連続的に監視する。溶
融前部の表面積の減少の徴候を検出するための手段が実
際に溶融前部の表面積の減少の徴候を検出した後、中央
演算処理装置は射出装置に信号を送り、射出速度を圧力
設定限度を越えないように必要に応じて調節する。この
ようにして、プラスチック材料は、この後、圧力を用い
た制御アルゴリズムに基づいて射出される。射出圧力を
圧力設定点以下に保つことによって乱流をなくし、成形
キャビティをプラスチック材料で完全に充填できるよう
にし、これによって成形キャビティをプラスチック材料
で過剰に充填する必要をなくす。
【0019】
【発明の実施の形態】添付図面には、成形ユニット1
2、成形フレーム14、及び油圧ピストン16を含む成
形装置10が示してある。成形フレーム14は、第1プ
レート20及び第2プレート22にナット24で固定さ
れた四本の円筒形支持バー18を含む。キャリッジ26
が、その隅部に設けられたボアを通して支持バー18に
摺動自在に取り付けられている。支持ブロック28には
ボアが設けられ、キャリッジが支持バー18に沿って摺
動するときにキャリッジ26に対して追加の支持を与え
るため、キャリッジ26の隅部に取り付けられている。
キャリッジ26に亘って力を均等に分配するため、シリ
ンダブロック30がキャリッジ26に固定されている。
シリンダブロック30には、ピストンロッド32が固定
されている。ピストンロッド32は第2プレート22の
中央の孔を通過し、油圧シリンダピストン16に連結さ
れている。油圧シリンダピストン16及びピストンロッ
ド32が、油圧シリンダ34を構成する。
【0020】キャリッジ26のシリンダブロック30の
反対側には第1成形区分36が固定されている。この区
分は、第2成形区分38と嵌合して密封係合し、成形キ
ャビティ40を形成する。成形されるべきプラスチック
製品の形状は、第1成形区分36及び第2成形区分38
が構成する成形キャビティ40の寸法によって決定され
る。第2成形区分38は、第1プレート20に固定され
ており、この第1プレートは、成形フレーム14の成形
フレーム支持バー18に固定されている。第1プレート
20は、支持脚部42からなる第1対に固定されてお
り、第2プレート22は、支持脚部44からなる第2対
に固定されている。支持脚部42及び44が成形ユニッ
ト12を成形プロセスに適正な高さに位置決めする。
【0021】第1プレート20には、第2成形区分38
に設けられたランナー48に連結された入口スプルー4
6が設けられている。本発明の方法は、従来技術の方法
よりもゆっくりと射出を行うため、スプルー46の大き
さは、好ましくは、従来技術のスプルーよりも大きい。
スプルー46が大きいため、大量のプラスチック材料8
2をスプルー46を通して成形キャビティ40に進入さ
せることができる。従来技術の加熱スプルーと異なり、
本発明のスプルー46は、大きさが大きいため、加熱を
行う必要がない。ランナー48により、プラスチック材
料82は、スプルー46から成形キャビティ40内に通
過できる。
【0022】プラスチック材料82を準備し、これを成
形キャビティ40に射出する射出装置50が入口スプル
ー46と作動的に係合するようになっている。射出装置
50には、主フレーム54によって支持された射出バレ
ル52が設けられている。ノズルユニット56が射出バ
レル52の一端に設けられ、ホッパ58が射出バレル5
2の頂部に取り付けられている。プラスチック材料82
を可塑化し、射出バレル52内で前方にノズルユニット
56に向かって移動するためのフライト(図示せず)を
備えた往復動スクリュー60が射出バレル52内に同軸
に位置決めされている。射出成形プロセス中、可変容積
の圧力補正油圧ポンプ62が作動し、射出スクリュー6
0を射出バレル52に対して移動する。射出装置50に
は、射出スクリュー60を回転させてプラスチック射出
材料82を射出前に可塑化する大型の回転モータ72が
設けられている。
【0023】ノズルユニット56は、キャリッジ64が
主フレーム54に対して往復動するとき、スプルー46
と作動的に関連したりこれから外れるように移動でき
る。この往復動は、キャリッジ64と主フレーム54と
の間に相互に枢着された複動式シリンダ66の作動に応
じて起こる。複動式シリンダ66の作動は、主フレーム
54にキャリッジ64の制限部材70と協働係合するよ
うに取り付けられた線形移動量トランスジューサ68に
よって制御される。
【0024】射出装置50は、射出成形プロセスの進捗
状況を監視し、これに従って射出装置50に信号を送る
中央演算処理装置74に作動的に連結されている。図示
の中央演算処理装置74は、パソコンであるが、プラス
チックの射出成形の進捗状況を監視でき、これに応じて
射出を制御できるどのようなシステムであってもよいと
いうことは勿論である。線形トランスジューサ76は、
中央演算処理装置74に接続されており、射出スクリュ
ー60に連結されている。そのため、中央演算処理装置
74は、射出スクリュー60の移動距離を監視でき、従
ってプラスチック材料の射出速度を監視できる。線形ト
ランスジューサ76は、射出スクリュー60の移動を成
形キャビティ40内に射出した所定量のプラスチック材
料と相関させる。線形トランスジューサ76は、射出装
置50内のプラスチック材料82の各増分量を成形キャ
ビティ40に射出する度毎に、射出スクリュー60の関
連した増分移動を監視する。好ましくは、線形トランス
ジューサ76は、プラスチック材料82の増分をg単位
またはそれ以下の単位で計測し、これを代表的には、成
形作業について約4000個の増分に変換する。
【0025】中央演算処理装置74は、成形キャビティ
40に射出したプラスチック材料の圧力を計測でき、中
央演算処理装置74は、圧力モニター78に接続されて
おり、圧力モニター78は油圧ポンプ62に作動的に連
結されている。更に、中央演算処理装置74は、射出制
御装置80に作動的に連結されており、これによって、
プラスチック材料82の射出を操作できる。
【0026】成形プロセスを開始するため、油圧ピスト
ン16で第1成形区分36を第2金型区分38に押し込
んでこれと密封係合させる。ひとたび成形区分36及び
38を押し込んで密封係合させ、成形キャビティ40を
形成すると、複動式シリンダ66が射出装置50のノズ
ルユニット56を移動し、射出スプルー46と係合させ
る。プラスチック材料82をホッパ58内に入れ、往復
動スクリュー60をモータ72で回転させ、プラスチッ
ク材料82を可塑化し、プラスチック材料82をホッパ
58から射出バレル52内に移送する。往復動スクリュ
ー60は、当該技術分野で周知の可変背圧逃がし弁(図
示せず)に作動的に連結されている。可塑化工程中に中
央演算処理装置74が逃がし弁に送った指令が、プラス
チック材料82の状態、成形キャビティ40内に射出さ
れる前の増分を決定する。
【0027】適正に可塑化したプラスチック材料82で
射出バレル52が満たされているとき、往復動スクリュ
ー60がプラスチック材料82をノズルユニット56に
向かって押す。可塑化したプラスチック材料82は、こ
れによって、射出バレル52からスプルー46及びラン
ナー48内に移送される。プラスチック材料82は、ラ
ンナー48から成形キャビティに入る(図3のa参
照)。プラスチック材料82が成形キャビティ40の壁
上で早期硬化しないようにするため、第1成形区分36
及び第2成形区分38は、好ましくは、一定の温度に維
持される。これは、硬化速度を高めることによって生産
速度を上げるため成形区分を大きく冷却することを教示
する従来技術の方法とは全く異なっている。
【0028】成形キャビティ40内へのプラスチック材
料82の最初の射出は、従来技術の方法よりもかなり低
い速度で行われる。従来技術の方法は、プラスチック材
料82を成形キャビティ40内に亘って飛散し、これに
より望ましからぬ充填されていない空所ができてしま
う。本発明の方法では、所定の速度は、溶融前部84が
図3のaに示すように壊れないで成形キャビティ40に
入ることができるのに十分にゆっくりとした速度であ
る。この所定の初期射出速度は、試行錯誤によって決定
される。初期射出速度が高過ぎると、成形キャビティ4
0に入るプラスチック材料82が飛散してしまう。この
飛散は、従来技術で使用された高圧射出の結果であり、
成形キャビティが非対称に充填されることとなるため、
望ましくない。充填が非対称になされると、成形キャビ
ティ40内に多くの充填されていない部分ができてしま
う。これらの充填されていない部分が成形キャビティ4
0内にランダムに分散するため、従来の速度で加えられ
るプラスチック材料の量を増やすだけでは、これらの部
分を充填することはできない。
【0029】充填が部分的になされないというこの問題
点を解決するため、従来技術のプロセスは、過剰の量の
プラスチック材料82を極めて高い圧力で成形キャビテ
ィ40内に「詰め込む(pack)」。この高圧により、ク
ランプユニットに過剰の応力が生じ、内圧勾配によって
硬化させた部品を完成する。圧力勾配により、完成した
製品に狂いが生じることがあり、極端な場合には、プラ
スチック製品を使用不能であるとして廃棄することとな
る。更に、高圧は、「流出(flashing)」を引き起こ
し、これによって、材料が成形プロセス中に成形区分間
で滲出する。従来技術の幾つかの製品で明らかなこの
「流出」は、詰め込み工程即ちパッキング工程中に発生
した極めて高い圧力により、プラスチック材料が分割面
に沿って滲出するのに十分なだけ成形区分が僅かに離さ
れる場合に生じる。プラスチックが硬化するとき、完成
したプラスチック製品には、成形ユニットの分割面に沿
って硬化したプラスチックでできた押縁が残る。この流
出は、望ましくなく且つ無駄であるばかりでなく、クラ
ンプが成形区分を硬化したプラスチックに押し付けよう
とするため、成形区分の早期摩耗をもたらす。
【0030】これとは対照的に、本発明では、図3のa
に示すように、プラスチック材料82が成形キャビティ
40に進入するとき、成形キャビティ40内に最初の壊
れていない溶融前部84が形成される。初期射出速度を
決定するため、線形トランスジューサ76の移動を中央
演算処理装置74によって射出時間に対して相関する。
線形トランスジューサ76は、成形キャビティ40内へ
分散的増分をなして射出されるプラスチック材料82を
監視するように相関させてあるため、線形トランスジュ
ーサ76は、往復動スクリュー60の増分移動を検出
し、この情報を成形キャビティ40内に射出されたプラ
スチック材料82の各増分毎に中央演算処理装置74に
送る。
【0031】射出プロセス中、飛散及び金型の非対称充
填が起こらないようにするため、溶融前部84を無傷に
維持するのが有利である。更に多くのプラスチック材料
82を成形キャビティ40に射出すると、溶融前部84
は図3のbに示すように大きくなる。溶融前部84の表
面積が大きくなるにつれて、溶融前部84を壊すことな
く、成形キャビティ40内へのプラスチック材料82の
射出速度を高くすることができる。射出速度の増大が溶
融前部84の表面積の増大速度を越えない限り、射出速
度を増大しても、溶融前部84の任意の特定の箇所に沿
った実際の圧力は増大しない。溶融前部84の表面積が
図3のeに示すように減少した場合には、従来技術の方
法で行われていたようにプラスチック材料82を高速高
圧で射出し続けることは望ましくない。これとは異な
り、溶融前部84の表面積が図3のdに示すように減少
し始めると、射出圧力を圧力設定点以下に維持するた
め、圧力を用いた制御アルゴリズムを使用して射出を行
うのが好ましい。射出圧力を圧力設定点以下に維持する
ことによって、多くの利点が得られる。例えば、成形区
分36及び38を互いに保持するのに必要なクランプ圧
力が小さいという利点が得られる。従って、一般的に
は、成形装置10の摩耗が小さくなる。更に、「流出」
をなくすためのクランプ圧力が小さくなる。更に、圧力
勾配がプラスチック製品に残り難い。
【0032】圧力を用いた制御アルゴリズムに基づいて
プラスチック材料82の射出タイミングを実行し、射出
圧力を圧力設定点以下に維持するため、溶融前部84の
表面積の減少の徴候を検出するための手段が設けられて
いる。好ましい実施例では、図2に示すように、溶融前
部84の表面積の減少の徴候を検出するための手段は、
ノズルユニット56に設けた圧力トランスジューサ83
である。圧力トランスジューサ83は中央演算処理装置
74に接続されており、そのため、中央演算処理装置
は、成形キャビティ40内の圧力を監視できる。圧力ト
ランスジューサ83が成形キャビティ40内の圧力の大
きな上昇を検出したとき、これは、溶融前部84の表面
積の減少の徴候である。中央演算処理装置74は、次い
で、射出装置50に信号を送り、圧力を用いた制御アル
ゴリズムを使用して射出を行う。射出速度は、圧力設定
限度を越えないように必要に応じて調節される。中央演
算処理装置74は、射出制御装置80を通して射出装置
50に信号を送る。
【0033】溶融前部84の表面積の減少の徴候を検出
するための別の手段がある。図4に示すように、溶融前
部84の表面積の減少の徴候を検出するための手段は、
支持バー18に設けた歪ゲージ85であるのがよい。歪
ゲージ85は中央演算処理装置74に接続されており、
そのため、中央演算処理装置は支持バー18の歪を監視
できる。歪ゲージ85が支持バー18の歪の大きな増大
を検出したとき、これが溶融前部84の表面積の減少の
徴候である。この場合、中央演算処理装置74は、射出
装置50に信号を送り、圧力を用いた制御アルゴリズム
を使用して射出を行う。射出速度は、圧力設定限度を越
えないように必要に応じて調節される。中央演算処理装
置74は、射出制御装置80を通して射出装置50に信
号を送る。
【0034】変形例では、図5に示すように、溶融前部
84の表面積の減少の徴候を検出するための手段は、成
形区分36と38との間の距離ゲージ87であるのがよ
い。距離ゲージ87は中央演算処理装置74に接続され
ており、そのため、中央演算処理装置は成形区分36と
38との間の距離を監視できる。距離ゲージ87が成形
区分36と38との間の非常に僅かな分離を検出したと
き、これが溶融前部84の表面積の減少の徴候である。
この場合、中央演算処理装置74は、射出装置50に信
号を送り、圧力を用いた制御アルゴリズムを使用して射
出を行う。射出速度は、圧力設定限度を越えないように
必要に応じて調節される。中央演算処理装置74は、射
出制御装置80を通して射出装置50に信号を送る。
【0035】図6に示すように、溶融前部84の表面積
の減少の徴候を検出するための手段は、成形キャビティ
40のガス抜き孔89に連結したガス抜きメーター91
であるのがよい。ガス抜きメーター91は中央演算処理
装置74に接続されており、そのため、中央演算処理装
置は成形キャビティ40から流出する空気の量を監視で
きる。ガス抜きメーター91が成形キャビティ40から
流出する空気の量が大きく減少したことを検出したと
き、これが溶融前部84の表面積の減少の徴候である。
この場合、中央演算処理装置74は、射出装置50に信
号を送り、圧力を用いた制御アルゴリズムを使用して射
出を行う。射出速度は、圧力設定限度を越えないように
必要に応じて調節される。中央演算処理装置74は、射
出制御装置80を通して射出装置50に信号を送る。
【0036】図1に示すように、溶融前部84の表面積
の減少(図3のd参照)の徴候を検出するのにどのよう
な構造を使用するのか関わらず、プラスチック材料82
の増分の10%が成形キャビティ40内に射出されたと
いう情報を中央演算処理装置74が線形トランスジュー
サ76から受け取るまで、プラスチック材料82を成形
キャビティ40に所定の初期射出速度で射出する(図
1、図3のa、及び図8参照)。ひとたび増分の10%
を射出した後、中央演算処理装置74は、成形キャビテ
ィ40に射出したプラスチック材料82の量に比例して
射出速度を高める信号を射出速度80に送る。任意の所
与の時期の溶融前部84の表面積が成形キャビティ40
に射出したプラスチック材料82の量と比例するため、
成形キャビティ40に射出したプラスチック材料82の
量と比例して射出速度を高めると、射出速度は溶融前部
84の表面積と比例して上昇する。増大は、プラスチッ
ク材料82の約2%乃至5%が成形キャビティ40に射
出された後に開始されるのがよいということに着目すべ
きである。
【0037】プラスチック材料82の増分の20%が成
形キャビティ40内に射出されるまで、射出速度を溶融
前部84の表面積に比例して高める(図1、図3のb、
及び図8参照)。しかしながら、射出速度を溶融前部8
4の表面積に比例して無制限に高めると、減速が非常に
困難な、望ましからぬ程高い射出速度となる。従って、
プラスチック材料82の増分の20%を成形キャビティ
40に射出した後、速度を用いた制御アルゴリズム(ra
te-dominated contral algorithm)を使用して射出を続
け、溶融前部84を所望の射出速度に維持する。速度を
用いた制御アルゴリズムは、射出速度の増大後の任意の
時期に開始され、好ましくは、溶融前部84の表面積が
減少したことを中央演算処理装置74が確認したとき、
停止される。成形キャビティ40内へのプラスチック材
料82の射出速度を制御する正確な速度を用いた制御ア
ルゴリズムはそれ程重要なものではなく、特定の成形キ
ャビティ40の成形流分析に基づいて所望の充填特性を
提供するようにつくられているのがよい。
【0038】中央演算処理装置74は、溶融前部84の
表面積が減少したことを確認すると、射出制御装置80
に信号を送り、プラスチック材料82の大部分の射出に
使用した速度を用いた制御アルゴリズムでなく圧力を用
いた制御アルゴリズムに基づいてプラスチック材料82
を射出する。勿論、溶融前部84の表面積が減少し始め
る前に射出する必要があるプラスチック材料82の量を
予想できる場合には、所定量のプラスチック材料82を
射出した後、速度を用いた制御アルゴリズムから圧力を
用いた制御アルゴリズムに変えることができる。この場
合には、図7に示すように、圧力を用いた制御アルゴリ
ズムに移行する時期を決定するために溶融前部84にお
ける減少の徴候を検出するための手段を設ける必要がな
い。溶融前部84における減少の徴候を検出するための
手段が設けられていようといまいと、プラスチック材料
82の射出は、圧力を用いた制御アルゴリズムに基づい
て圧力設定限度を越えないように行われる。その結果、
従来技術の方法と関連した逆流及び乱流の問題が回避さ
れる。従来技術では、射出圧力とプラスチック材料82
で成形キャビティ40を充填する速度とが関連させてな
いため、成形キャビティ40を充填する上での終点を予
想するための方法がない。従って、従来の技術では、乱
流及び逆流をなくすために圧力を正確に減少するための
方法がない。確かに、従来技術の方法は、実際には最終
圧力を上昇し、溢れ量のプラスチック材料を成形キャビ
ティ内に強制的に押し込む。
【0039】速度を用いた制御アルゴリズムと同様に、
圧力を用いた制御アルゴリズムは、特定の成形キャビテ
ィ40の成形流れ特性に基づいて決定できる。中央演算
処理装置74は、圧力モニター78から入力を受け取
り、プラスチック材料82の圧力を維持する。好ましく
は、この圧力は、プラスチック材料82を撒き散らした
り成形キャビティ40の充填(図3のe参照)前に溶融
前部84を壊したりすることなく、成形キャビティ40
を完全に充填するのに十分である。
【0040】図3のd及び図9に示すように、射出プロ
セスの最後の部分中に溶融前部84を壊さないように圧
力を操作する。図3のeに示すように、本発明の方法
は、成形キャビティ40全体を均等に充填し、これによ
って、高過ぎる射出速度及び溶融前部の破壊によって生
じる未充填部分を充填するために必要な、従来技術の
「パッキング」技術に対する必要をなくす。中央演算処
理装置74は、射出制御装置80をトリガーし、成形キ
ャビティ40内へのプラスチック材料82の射出を、成
形キャビティ40を正確に充填する上での適正な点で停
止する。成形キャビティ40を充填するのに必要な正確
な量のプラスチック材料82を成形キャビティ40に入
れることによって、従来技術のパッキング方法と比較し
て、材料が節約される。中央演算処理装置74は、好ま
しくは、速度を用いた射出及び圧力を用いた射出によっ
て、一回分の送出量の大きさを調節し、成形キャビティ
40の迅速な充填と正確な充填とを適正に均衡させる。
【0041】従来技術のプロセスでは、成形サイクルの
終わりに、プラスチック材料が成形キャビティの終わり
に近付き逆流を開始するとき、圧力の急激な上昇即ち圧
力スパイクがある。この圧力は射出ゲートに跳ね返り、
成形区分をこの終了時圧力に対して互いに維持するのに
大きなクランプ力が必要である。硬化プロセス中、この
圧力がプラスチック材料全体に拡がるため、完成した部
品には、多くの場合、成形応力が残りこれにより、部品
が弱くなったり、色が褪めたりする。本発明では、パッ
キングを行わないため、成形プロセス中に成形キャビテ
ィ40を維持する上で必要なクランプ力が小さく、成形
された製品の応力が小さい。従来技術の成形作業では、
成形区分を合わせた状態に保持するのに6.45cm2
(1平方インチ)当たり2.5t乃至3tのクランプ圧
力を必要とするが、本発明の方法では、同様の部品を成
形する上で必要なクランプ圧力は、6.45cm2 (1平
方インチ)当たり0.5t乃至1tである。
【0042】本発明の方法は、図9に示すように、成形
プロセスの終了時の圧力スパイクをなくすから、成形区
分36及び38で必要とされる強度が低い。従って、軽
量のアルミニウムを使用して成形区分を製作することが
できる。更に、鋼製成形区分が圧力によって破損した従
来技術の成形機を本発明のアルミニウム製成形区分36
及び38で改造できる。このため、成形機を本発明の方
法を使用した作業に迅速に戻すことができる。更に、ク
ランプ力が減少したため、安価で軽量で小型のクランプ
を使用できる。更に、成形区分36及び38に作用する
応力が減少するため、本発明の成形区分は破損し難く、
従って破損に伴う費用のかかる停止時間が少なくなる。
【0043】一旦、成形キャビティ40を充填した後、
プラスチック材料82を成形キャビティ40(図3のe
参照)内で硬化させる。プラスチック材料82を硬化さ
せた後、油圧ピストン16を作動させ、移動自在の成形
区分36を定置の成形区分38から遠ざかるように移動
し、硬化させたプラスチック材料82を成形装置10か
ら取り出す。本発明では、従来技術の硬化工程中の過剰
の圧力をなくしたため、結果的に得られたプラスチック
製品には圧力勾配も狂いもない。これによって、本発明
では、更に均等で再現性のプラスチック製品を製造でき
る。
【0044】以上の説明及び図面は、本発明の単なる例
示である。本発明は、特許請求の範囲によって限定され
た範囲を除き、以上の説明及び図面の範囲に限定され
ず、本明細書を前にした当業者は、本発明の範囲から逸
脱することなく、変形及び変更を行うことができる。例
えば、成形プロセス中、両成形区分36及び38の一方
又は両方に対して織物を維持し、埋設織物カバーを持つ
完成したプラスチック製品を提供することは、本発明の
範疇にあるものと考えられる。本発明の大径のスプルー
46及びゆっくりとした射出により、織物に皺が寄った
り裂けたりすることを従来技術よりも少なくする。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を示すフローチャートである。
【図2】本発明に従ってノズルユニットに圧力トランス
ジューサが設けられた成形装置の側面図である。
【図3】成形キャビティでのプラスチック材料の前進を
示す、本発明の成形キャビティの部分断面平面図であ
る。
【図4】本発明に従って支持バーに歪ゲージが設けられ
た成形装置の側面図である。
【図5】本発明に従って成形区分間に距離ゲージが設け
られた成形装置の側面図である。
【図6】本発明に従って成形キャビティのガス抜き孔に
ガス抜きメーターが設けられた成形装置の側面図であ
る。
【図7】溶融前部の表面積の減少の徴候を検出するため
の手段を含まない成形装置の側面図である。
【図8】本発明の成形プロセス中の射出速度を示すグラ
フである。
【図9】本発明の成形プロセス中の射出圧力を示すグラ
フである。
【符号の説明】
10 成形装置 12 成形ユニッ
ト 14 成形フレーム 16 油圧シリン
ダピストン 18 円筒形支持バー 20 第1プレー
ト 22 第2プレート 24 ナット 26 キャリッジ 28 支持ブロッ
ク 30 シリンダブロック 32 ピストンロ
ッド 34 油圧シリンダ 36 第1成形区
分 38 第2成形区分 40 キャビティ 42、44 支持脚部 46 スプルー 48 ランナー 50 射出装置 52 射出バレル 54 主フレーム 56 ノズルユニット 58 ホッパ 60 往復動スクリュー 62 圧力補正油
圧ポンプ 64 キャリッジ 66 複動式シリ
ンダ 68 線形移動量トランスジューサ 70 制限部材 74 中央演算処理装置

Claims (38)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラスチック製品を成形するために成形
    キャビティ内にプラスチック材料の流れを注入し、制御
    する方法において、 (a)第1成形区分を提供する工程と、 (b)第2成形区分を提供する工程と、 (c)前記第2成形区分を前記第1成形区分に密封係合
    させてクランプし、成形キャビティを形成する工程と、 (d)前記成形キャビティに対して作動可能に連通した
    射出装置を提供する工程と、 (e)前記射出装置によって所定の速度及び圧力でプラ
    スチック材料を前記成形キャビティに射出し、前記プラ
    スチック材料の前縁に沿って所定の表面積を有する溶融
    前部を形成する工程と、 (f)前記成形キャビティ内で、前記プラスチック材料
    の前記前縁に沿って、前記溶融前部の前記表面積が減少
    する徴候を検出するための手段を提供する工程と、 (g)前記溶融前部の前記表面積の前記減少の前記徴候
    を前記検出手段によって検出する工程と、 (h)前記検出手段で前記溶融前部の前記表面積の前記
    減少の前記徴候を検出した後、前記射出装置に信号を発
    し、圧力によって規定される制御アルゴリズムに基づい
    て前記プラスチック材料を射出する工程と、 (i)前記プラスチック材料を前記成形キャビティに完
    全に充填した後であって、かつ、前記プラスチック材料
    が少なくとも部分的に硬化した後に、プラスチック製品
    を前記成形キャビティから取り出す工程と、 を有することを特徴とする、プラスチック製品を成形す
    るために成形キャビティ内にプラスチック材料の流れを
    注入し、制御する方法。
  2. 【請求項2】 前記成形キャビティ内へのプラスチック
    材料の射出速度を増加させる工程を更に含む、請求項1
    に記載の方法。
  3. 【請求項3】 プラスチック材料の射出速度を増加させ
    る前記工程は、射出速度を前記溶融前部の表面積に比例
    して増加させる工程を有する、請求項2に記載の方法。
  4. 【請求項4】 プラスチック材料の射出速度を増加させ
    る前記工程は、前記プラスチック材料の所定の部分を前
    記成形キャビティ内に射出した後にのみ実施される、請
    求項2に記載の方法。
  5. 【請求項5】 前記射出装置に信号を送り、圧力を用い
    た制御アルゴリズムに基づいて前記プラスチック材料を
    射出する前記工程は、前記プラスチック材料の所定の部
    分を前記成形キャビティ内に射出した後にのみ実施され
    る、請求項1に記載の方法。
  6. 【請求項6】 請求項2に記載の方法において、前記方
    法は、更に、 (a)前記射出装置に線形トランスジューサを設ける工
    程と、 (b)前記成形キャビティに射出された前記プラスチッ
    ク材料の量を前記線形トランスジューサで監視する工程
    と、 を有する、前記方法。
  7. 【請求項7】 前記プラスチック材料の前記射出工程と
    前記プラスチック材料の射出速度を高める前記工程と
    を、前記線形トランスジューサに作動的に接続された中
    央演算処理装置で更に制御する、請求項6に記載の方
    法。
  8. 【請求項8】 前記射出装置に信号を送り圧力を用いた
    制御アルゴリズムに基づいて前記プラスチック材料を射
    出する前記工程は、前記射出装置に作動可能に接続され
    た中央演算処理装置を提供することを含む、請求項1に
    記載の方法。
  9. 【請求項9】 プラスチック材料の射出速度を増加させ
    る前記工程は、速度によって規定される制御アルゴリズ
    ムを使用して前記成形キャビティ内に前記プラスチック
    材料を射出する工程を含む、請求項2に記載の方法。
  10. 【請求項10】 前記射出装置に信号を送り圧力を用い
    た制御アルゴリズムに基づいて前記プラスチック材料を
    射出した後、圧力によって規定される制御アルゴリズム
    を使用して前記プラスチック材料を前記成形キャビティ
    に射出する工程を更に含む、請求項1に記載の方法。
  11. 【請求項11】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記成
    形キャビティ内の圧力を監視する工程を含む、請求項1
    に記載の方法。
  12. 【請求項12】 前記成形キャビティ内の圧力を監視す
    る前記工程は、前記射出装置に圧力トランスジューサを
    設けることを含む、請求項11に記載の方法。
  13. 【請求項13】 前記圧力トランスジューサ及び前記射
    出装置に接続された中央演算処理装置を提供することを
    更に含む、請求項12に記載の方法。
  14. 【請求項14】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、 (a)少なくとも一つの支持バーであって、前記成形区
    分のうちの少なくとも一方が前記支持バーに沿って摺動
    自在である、支持バーを提供する工程と、 (b)前記支持バーに作用する歪を監視する工程と、 を含む、請求項1記載の方法。
  15. 【請求項15】 前記支持バーに作用する歪を監視する
    前記工程は、前記支持バーに少なくとも一つの歪ゲージ
    を設けることを含む、請求項14に記載の方法。
  16. 【請求項16】 前記歪ゲージ及び前記射出装置に接続
    された中央演算処理装置を提供する工程を更に有する、
    請求項15に記載の方法。
  17. 【請求項17】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記第
    1成形区分と前記第2成形区分との間の距離を監視する
    ことを含む、請求項1に記載の方法。
  18. 【請求項18】 前記第1成形区分と前記第2成形区分
    との間の距離を監視する前記工程は、前記第1成形区分
    と前記第2成形区分との間に距離ゲージを設けることを
    含む、請求項17に記載の方法。
  19. 【請求項19】 前記距離ゲージ及び前記射出装置に接
    続された中央演算処理装置を提供することを更に含む、
    請求項18に記載の方法。
  20. 【請求項20】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記成
    形キャビティからのガス抜けを監視することを含む、請
    求項1に記載の方法。
  21. 【請求項21】 前記成形キャビティからのガス抜けを
    監視する前記工程は、 (a)前記成形区分の少なくとも一方にガス抜き孔を設
    ける工程と、 (b)前記ガス抜き孔にガス抜きメーターを設ける工程
    と、 を含む、請求項20に記載の方法。
  22. 【請求項22】 前記ガス抜きメーター及び前記射出装
    置に接続された中央演算処理装置を提供することを更に
    含む、請求項21に記載の方法。
  23. 【請求項23】 プラスチック製品を成形するために成
    形キャビティ内にプラスチック材料の流れを注入し、制
    御する方法において、 (a)第1成形区分を提供する工程と、 (b)第2成形区分を提供する工程と、 (c)前記第2成形区分を前記第1成形区分と密封係合
    させてクランプし、成形キャビティを形成する工程と、 (d)前記成形キャビティに対して作動可能に連通した
    射出装置を提供する工程と、 (e)前記射出装置に線形トランスジューサを設ける工
    程と、 (f)前記線形トランスジューサと前記射出装置に作動
    的に接続された中央演算処理装置とを提供する工程と、 (g)前記中央演算処理装置の制御の下に、前記射出装
    置によって所定の速度及び圧力でプラスチック材料を前
    記成形キャビティに射出し、前記プラスチック材料の前
    縁に沿って所定の表面積を持つ溶融前部を形成する工程
    と、 (h)前記中央演算処理装置の制御の下に、速度によっ
    て規制される制御アルゴリズムを使用してプラクチック
    製品の射出成形速度を増加させる工程と、 (i)前記成形キャビティ内の前記プラスチック材料の
    前記前縁に沿った前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する工程と、 (j)前記検出手段で前記溶融前部の前記表面積の前記
    減少の前記徴候を検出する工程と、 (k)前記検出手段で前記溶融前部の前記表面積の前記
    減少の前記徴候を検出した後、前記射出装置に信号を送
    り、圧力によって規制される制御アルゴリズムに基づい
    て前記プラスチック材料を射出する工程と、 (l)前記成形キャビティを前記プラスチック材料で完
    全に充填した後であって、かつ、前記プラスチック材料
    が少なくとも部分的に硬化した後に、プラスチック製品
    を前記成形キャビティから取り出す工程と、 を含む、プラスチック製品を成形するために成形キャビ
    ティ内にプラスチック材料の流れを注入し、制御する方
    法。
  24. 【請求項24】 プラスチック材料の射出速度を高める
    前記工程は、射出速度を前記溶融前部の表面積に比例し
    て増加させることを含む、請求項23に記載の方法。
  25. 【請求項25】 プラスチック材料の射出速度を増加さ
    せる前記工程は、前記プラスチック材料の所定の部分を
    前記成形キャビティ内に射出した後にのみ実施される、
    請求項23に記載の方法。
  26. 【請求項26】 前記射出装置に信号を発し圧力によっ
    て規定される制御アルゴリズムに基づいて前記プラスチ
    ック材料を射出する前記工程は、前記プラスチック材料
    の所定の部分を前記成形キャビティ内に射出した後にの
    み実施される、請求項23に記載の方法。
  27. 【請求項27】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記成
    形キャビティ内の圧力を監視することを含む、請求項2
    3に記載の方法。
  28. 【請求項28】 前記成形キャビティ内の圧力を監視す
    る前記工程は、前記射出装置に圧力トランスジューサを
    設けることを含む、請求項27に記載の方法。
  29. 【請求項29】 前記圧力トランスジューサは前記中央
    演算処理装置に連結されている、請求項28に記載の方
    法。
  30. 【請求項30】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、 (a)少なくとも一つの支持バーであって、前記成形区
    分のうちの少なくとも一方が前記支持バーに沿って摺動
    自在である、支持バーを提供する工程と、 (b)前記支持バーに作用する歪を監視する工程と、 を含む、請求項23に記載の方法。
  31. 【請求項31】 前記支持バーに作用する歪を監視する
    前記工程は、前記支持バーに少なくとも一つの歪ゲージ
    を設けることを含む、請求項30に記載の方法。
  32. 【請求項32】 前記歪ゲージは前記中央演算処理装置
    に連結されている、請求項31に記載の方法。
  33. 【請求項33】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記第
    1成形区分と前記第2成形区分との間の距離を監視する
    工程を含む、請求項23に記載の方法。
  34. 【請求項34】 前記第1成形区分と前記第2成形区分
    との間の距離を監視する前記工程は、前記第1成形区分
    と前記第2成形区分との間に距離ゲージを設ける工程を
    含む、請求項33に記載の方法。
  35. 【請求項35】 前記距離ゲージは前記中央演算処理装
    置に連結されている、請求項34に記載の方法。
  36. 【請求項36】 前記溶融前部の前記表面積の減少の徴
    候を検出するための手段を提供する前記工程は、前記成
    形キャビティからのガス抜けを監視することを含む、請
    求項23に記載の方法。
  37. 【請求項37】 前記成形キャビティからのガス抜けを
    監視する前記工程は、 (a)前記成形区分の少なくとも一方にガス抜き孔を設
    ける工程と、 (b)前記ガス抜き孔にガス抜きメーターを設ける工程
    と、 を含む、請求項36に記載の方法。
  38. 【請求項38】 前記ガス抜きメーターは前記中央演算
    処理装置に連結されている、請求項37に記載の方法。
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