JPS62198428A - 射出圧縮成形法 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、樹脂、セラミックス、焼結金属などの成形
に適用される射出圧縮成形法に関する。

（従来の技術） 通常の射出圧縮成形法においては、金型のキャビティに
高温に加熱された樹脂などの成形材料を射出したのち、
ゲートをシールして成形するので、充填された成形材料
は、その冷却過程における温度低下にともなって収縮し
、温度変化の少いしたがって容積一定のキャビティの表
面との間に隙間を生じ、成形品にひけなどの成形不良を
発生しやすい。

この通常の射出成形法の欠点を補う方法として、キャビ
ティに成形材料を射出し、ゲートをシールしたのちに、
キャビティに充填された成形材料を加圧圧縮して成形す
る射出圧縮成形法がある。

この射出圧縮成形法における加圧圧縮方法として、１９
８４年５月、高分子学会主催の高分子可能性講座、講演
要旨集３頁〜５頁には、成形材料（樹脂）温度Ｔ、加圧
Ｐ、一定重量の成形材料が占める容積Ｖの間に、第７図
に示すＰ−ｖ−７曲線（ｌａ）。

（１ｂ）・・・の関係があり、キャビティに樹脂を射出
したのちに、このキャビティに充填された樹脂を。

常圧（Ｐ　＝　１　蹟／ａｄ）におけるＰ−ｖ−７曲線
（１ａ）上に点（２）から常圧常温における容積ν、と
等しい容積になるまで、直線（３）で示すように一気に
加圧圧縮し、その後直線（４）で示すように点（５）か
ら点（６）の冷却過程を経て成形することが示されてい
る。

そして、このような加圧圧縮では、２３０℃の溶融状態
のアクリル樹脂に対して、１．２ｔｏｎ／ａｄの加圧が
必要であることが示されている。

上記のようにキャビティに充填された樹脂を加圧圧縮し
、この樹脂を直線（４）で示す点（５）から点（６）の
過程を経て冷却すると、温度低下にともなう容積収縮と
圧力低下による容積膨張が相殺して、容積変化を生じな
い成形が可能となる。しかしこの射出圧縮成形法では、
上記のように非常に高い加圧力が必要であり、また加圧
力の変化を精密に制御する機構や、キャビティに充填さ
れる樹脂量を精密に制御する機構が必要となり、さらに
高い加圧力に耐える高精度、高剛性の金型機構お゛　よ
び成形機構が必要となる。

（発明が解決しようとする問題点） 上記のように金型のキャビティに成形材料を射出したの
ち、このキャビティに充填された成形材料を常温常圧に
おける容積と等しい容積まで一気に加圧圧縮しようとす
ると、射出直後の高温度の成形材料をその熱膨張に抗し
て圧縮しなければならないので、きわめて高い加圧力を
必要とする。

そこで、この発明は、かかる問題点を解決し、比較的低
い加圧力で所要の成形品を容易に成形することができる
射出圧縮成形法を得ようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、金型のキャビティに金型温度より高温の成
形材料を射出したのち、このキャビティに充填された成
形材料を加圧圧縮することにより上記成形材料に射出圧
を賊える型内圧を発生させて成形する射出圧縮成形法に
おいて、上記成形材料の加圧圧縮を常圧の等温結晶化に
おけるＶ−を曲線（ただしＶ：成形材料の比容積、ｔ：
時間）に基づいて設定される圧縮ストローク制御パター
ンにより制御するとともに、上記型内圧をｐ−ｖ−ｒｔ
ｍ線（ただしＰ：加圧力、Ｔ：成形材料の温度）と上記
Ｖ−を曲線とから設定される型内圧・時間制御パターン
により制御して成形するようにしたものである。

（作　用） キャビティに充填された成形材料の加圧圧縮およびこの
加圧圧縮により発生する型内圧を、それぞれ常圧の等温
結晶化におけるＶ−を曲線およびＰ−Ｖ−７曲線と上記
Ｖ−を曲線とに基づいて設定される圧縮ストローク制御
パターンおよび型内圧・時間制御パターンにより制御す
ると、成形材料の熱変形に即した制御をおこなうことが
でき、したがって、前記従来の射出圧縮成形法のように
大きな加圧力を必要とせず、比較的低い加圧力で所要の
成形品を成形することができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明を実施例に基づいて説明
する。

まず、金型のキャビティに金型温度より高温に加熱され
た成形材料を射出する。しかるのち、第１図（Ａ）およ
び（８）図に示す圧縮ストローク制御パターンおよび型
内圧・時間制御パターンを格納した制御部から上記圧縮
ストローク制御パターンに基づいて送出される指令によ
り、上記金型を構成する可動側金型または可動側金型の
入れ子を駆動して、上記キャビティに充填された成形材
料を加圧圧縮する。そして、その結果発生する型内圧を
センサで検出し、その検出信号を上記型内圧・時間制御
パターンの対応値と比較演算し、その結果。

センサで検出された型内圧が型内圧・時間制御パターン
の対応値を越えるときは、加圧圧縮をそのままの状態で
保持し、型内圧の低下を待って、圧縮ストローク制御パ
ターンに基づく加圧圧縮を続行する。そして、センサに
より検出される型内圧が所定値に達したとき、金型を開
いて、キャビティより成形品を取出す。

ところで、上記圧縮ストローク制御パターンおよび型内
圧・時間制（至）パターンは、下記のように設定された
ものである。

まず、第１図（Ａ）図に示した圧縮ストローク制御パタ
ーンの設定について述べる。

この圧縮ストローク制御パターンの設定は、第２図に示
すように、セル（１０）の一端にキャピラリ（１１）が
取付けられたガラス製デイラトメトリ（１２）を用い、
セル（１０）内に挿入された成形材料を水銀で封じこめ
る。そして、このデイラトメトリ（１２）を射出成形機
のシリンダ温度に保持されたオイルバスに浸漬して、封
入された成形材料をシリンダ温度にしたのち、すばやく
このデイラトメトリ（１２）を金型温度に保持されたオ
イルバスに移し換える。そして、キャピラリ（１１）中
の水銀柱の高さの時間的変化を読み取る。そして、水銀
の膨張やキャピラリ径などの補正をおこなって、成形材
料の比容積Ｖの時間的変化であるＶ−を曲線すなわち等
温結晶化曲線を求める。第３図に示す曲ｍ　（１３）は
常圧において測定されたその等温結晶化曲線である。

つぎに、この常圧で測定された等温結晶化における成形
材料の冷却速度は、セル（１０）内に挿入されたサンプ
ルサイズを金型により成形される成形品の肉厚と同じで
あり、保圧下にあるキャビティ内の成形材料の冷却速度
とほぼ等しいと仮定して、上記等温結晶化曲線（１３）
から冷却によって生ずる成形材料の収縮量を求める。そ
して、その収縮量の時間的変化にしたがってキャビティ
に充填された成形材料を加圧圧縮するように、上記収縮
量に相当する圧縮ストロークの時間的変化を算出して。

第１図（Ａ）図に曲線（１４）で示す圧縮ストローク制
御パターンを作成する。成形材料は、キャビティに射出
されたのち、このキャーティから成形品を取出すまでの
期間にＳで示すストローク量圧縮される。

型内圧・時間制御パターンの設定は、第４図に示す成形
特性測定装置を用い、セル（１６）内に成形材料を入れ
、ポンチ（１７）を万能材料試験機のクロスヘッドに取
付けて、上記成形材料を加圧し、その加圧力をセル（１
６）内にスペーサ（１８）を介して設置された圧力セン
サ（１９）で測定する。また、セルブロック（２０）を
ヒータ（２１）で加熱し、セルブロック（２０）に設置
された熱電対（２２）で測定されたセルブロック（２０
）の温度を成形材料の温度として、上記クロスヘッドの
変位量から成形材料の比容積Ｖを算出し、加圧力Ｐ、比
容積■、温度Ｔに関するＰ−Ｖ−７曲線を求める。第５
図に示す曲線（２３ａ）は、加圧力Ｐを常圧（１気圧）
にしたとき、また曲線（２３ｂ）は、加圧力Ｐを１気圧
以上にしたときの一例を示したものである。なお、横軸
に示したＴｏ。

Ｔｍはそれぞれ射出圧縮成形機により成形するときのシ
リンダ温度および金型温度である。

つぎに、前記常圧で測定された等温結晶化曲線（１３）
は、常圧以上の加圧下でも変化しないと仮定して、この
等温結晶化曲線（１３）を用いて、第５図に示したＰ−
Ｖ−７曲線の温度軸（Ｔ軸）を時間軸（を軸）に変換し
、第６図にＰａ、　Ｐｂ、　Ｐｈ、　Ｐａ、　Ｐ、で示
したように加圧力Ｐを１気圧以上にしたときのｐ−ｖ−
を曲線を求める。

さらに、キャビティに成形材料を射出したのち、このキ
ャビティに充填された成形材料を第１図（＾）図に示し
た圧縮ストローク制御パターンにしたがって、直線（２
４）で示すように射出圧Ｐ４からＰ２に加圧圧縮し、つ
づいて熱変形温度以上の任意温度Ｔｈにおける比容積ｖ
ｈが金型温度Ｔｍにおける常圧の比容積Ｖｍと等しくな
る点まで、点（２５）、（２６）間を直線（２７）で内
挿し、さらにこの直線（２７）につづいて。

常圧（ＰＯ）におけるｐ−ｖ−を曲線と交差する点（２
８）まで時間軸と平行に直線（２９）を内挿する。そし
て、コレラ各直線（２４）、　（２７）、（２９）と各
ｐ−ｖ−を曲線との交点を時間軸に投影して冷却時間を
読取ることにより、第１図（Ｄ）図に曲線（３０）で示
した型内圧・時間制御パターンが得られる。

ところで、上記のように成形材料の熱変形温度を越える
任意温度における比容積が金型温度における常圧の比容
積Ｖｒａになるように、かつキャビティに成形材料を充
填してからこの比容積Ｖｍになるまで徐々に圧縮するよ
うに設定された型内圧・時間制御パターンにより、キャ
ビティに充填された成形材料を制御して成形すると、従
来の射出圧縮成形のように高い加圧力を必−要とするこ
となく、比較的低い加圧力で転写性のよい所要の成形を
おこなうことができる。したがって、またこのような射
出圧縮成形法によれば、高い加圧力に耐える高精度、高
剛性の金型や成形機構を必要とすることなく成形をおこ
なうことができる。

また、この射出圧縮成形法では、キャビティに充填され
た成形材料の加圧圧縮を、等温結晶化におけるＶ−を曲
線に基づいて設定される圧縮ストローク制御パターンに
より制御するとともに、この加圧圧縮により発生する型
内圧を、　　ｐ−ｖづ曲線と上記Ｖ−を曲線とから設定
される型内圧・時間制御パターンにより制御して成形す
るので、所定の加圧圧縮を円滑におこなうことができる
。

さらに、この射出圧・綿成形法では、金型のキャビティ
に充填された成形材料の冷却速度を等温結晶化曲線を求
める際のサンプルの冷却速度に等しいと仮定して１等温
結晶化におけるＶ−を曲線により、ｌ）−Ｖ　−７曲線
の温度軸を時間軸に変換して、型内圧・時間制御パター
ンを設定するので、その制御パターンの作成が容易であ
る。

なお、この発明は、ポリメチルメタアクリレ−１へ、ポ
リカーボネ−１−、ナイロン６コンパウンド、ポリエス
テルなど合成樹脂の射出圧縮成形ばかりでなく、セラミ
ックスコンパウンド、焼結金属コンパウンドなどの射出
圧縮成形にも適用できる。

〔発明の効果〕

金型のキャビティに充填された成形材料の加圧圧縮を、
等温結晶化におけろＶ−Ｌ曲線に基づいて設定される圧
縮ス１−ローク制御パターンにより制御するとともに、
上記加圧圧縮により発生する型内圧を、Ｐ−Ｖ−７曲線
と上記Ｖ−を曲線とから設定される型内圧・時間制御パ
ターンにより制御し、キャビティに充填された成形材料
を、金型温度における常圧の比容積と等しくなるように
設定された成形材料の熱変形温度を越える任意温度にお
ける比容積になるまで、徐々に圧縮するようにしたので
、比較的低い加圧力で所要の成形をおこなうことができ
、かつ所定の加圧圧縮を円滑におこなうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）図はキャビティに充填された成形材料の加
圧圧縮を制御するための圧縮ストローク制御パターンの
図、同（８）図は成形材料の加圧圧縮により発生する型
内圧を制御するための型内圧・時間制御パターンの図、
第２図はデイラトメトりの断面図、第３図は常圧におけ
る成形材料の等温結晶化曲線を示す図、第４図は成形特
性？ｌ１１定装置の構成を示す図、第５図は成形材料の
Ｐ−Ｖ−７曲線を示す図、第６図は型内圧・時間制御パ
ターンを設定するためのｐ−ｖ−を曲線の図、第７図は
従来の射出圧縮成形法を説明するための図である。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金型のキャビティに金型温度より高温の成形材料
   を射出したのちこのキャビティに充填された成形材料を
   加圧圧縮することにより上記成形材料に射出圧を越える
   型内圧を発生させて成形する射出圧縮成形法において、 上記成形材料の加圧圧縮を常圧の等温結晶化におけるＶ
   −ｔ曲線（ただしＶ：成形材料の比容積、ｔ：時間）に
   基づいて設定される圧縮ストローク制御パターンにより
   制御するとともに上記型内圧をＰ−Ｖ−Ｔ曲線（ただし
   Ｐ：加圧力、Ｔ：成形材料の温度）と上記Ｖ−ｔ曲線と
   から設定される型内圧・時間制御パターンにより制御し
   て成形することを特徴とする射出圧縮成形法。
2. （２）デイラトメトリによる常圧測定で得られるＶ−ｔ
   曲線をキャビティに充填された成形材料の収縮率の時間
   的変化として圧縮ストローク制御パターンを設定し、こ
   の圧縮ストローク制御パターンにより上記キャビティに
   充填された成形材料の加圧圧縮を制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載の射出圧縮成形法。
3. （３）デイラトメトリによる常圧測定で得られるＶ−ｔ
   曲線によりＰ−Ｖ−Ｔ曲線のＴ軸を時間軸に変換したＰ
   −Ｖ−ｔ曲線によりキャビティに成形材料を充填したの
   ちの圧縮圧を常圧に暫減する型内圧・時間制御パターン
   を設定し、この型内圧・時間制御パターンにより上記キ
   ャビティに充填された成形材料の保圧を制御することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の射出圧縮成形法
   。
4. （４）成形材料の熱変形温度を越えた任意温度における
   比容積が金型温度における比容積と等しくなるように、
   キャビティに成形材料を充填したのちの圧縮圧を常圧に
   暫減する型内圧・時間制御パターンを設定し、この型内
   圧・時間制御パターンにより上記キャビティに充填され
   た成形材料の保圧を制御することを特徴とする特許請求
   の範囲第３項記載の射出圧縮成形法。
5. （５）キャビティに充填された成形材料の型内圧が型内
   圧・時間制御パターンの対応型内圧を越えるとき、可動
   側金型または可動側金型の入れ子の駆動を一時的に停止
   することにより上記成形材料の型内圧を制御することを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の射出圧縮成形法
   。