(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を射出成形する方法であって、
金型内の複数箇所で金型温度を計測し、１ケ所以上の計測温度が所定の温度以上に到達するまでは、金型温調機からの冷却媒体を金型を通さずに直接冷却媒体復流路へ流して金型温調機に戻しながら射出成形を実行する第１ステップと、
前記１ケ所以上の計測温度が前記所定の温度以上に到達した時点以降は、金型温調機からの冷却媒体を金型に導入しながら射出成形を実行する第２ステップと
を備えていることを特徴とする樹脂の成形方法。
【請求項２】
前記金型を複数のゾーンに分割し、前記第１および第２ステップでの金型温度計測制御および冷却媒体の金型への導入制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の樹脂の成形方法。
【請求項３】
装置起動後は冷却媒体を金型に常時供給している金型温調機と、この金型温調機からの冷却媒体を前記金型に供給する冷却媒体供給流路と、前記金型に供給された冷却媒体を前記金型温調機に復流する冷却媒体復流路とを有し、前記金型温調機からの冷却媒体を常時循環させながら熱可塑性樹脂を射出成形する金型温調装置であって、
前記金型温調機からの冷却媒体を前記冷却媒体復流路へ戻すためのバイパス路と、
前記冷却媒体供給流路中に配され、前記金型温調機からの冷却媒体を前記金型に供給する第１の状態と、前記金型温調機からの冷却媒体を金型を通さずに前記バイパス路を介して直接前記冷却媒体復流路へ流す第２の状態との何れかに流路を切換えるバルブ手段と、
前記金型内の複数箇所での金型温度を計測する複数の金型温度計測手段と、
これら複数の金型温度計測手段の計測値のうちの１つ以上の計測温度が所定の温度以上に到達するまでは、前記バルブ手段を前記第２の状態に制御して射出成形を実行させる第１の制御手段と、
前記複数の金型温度計測手段の計測値のうちの１つ以上の計測温度が前記所定の温度以上に到達した時点以降は、前記バルブ手段を前記第１の状態に制御して射出成形を実行させる第２の制御手段と
を備えていることを特徴とする金型温調装置。
【請求項４】
前記金型が複数のゾーンに分割され、
前記金型温度計測手段は、前記分割したゾーン毎に備えられ、
前記分割した各ゾーンには、前記金型温調機からの冷却媒体が別経路で供給されかつ復流される個別の冷却装置が夫々備えられ、
前記バルブ手段は、前記複数の冷却装置に対応して複数個備えられ、
前記第１および第２の制御手段は、前記金型温度計測手段の温度計測制御および前記複数のバルブ手段の切換え制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行することを特徴とする請求項３に記載の金型温調装置。
【請求項５】
前記金型と成形機プラテンとの間に断熱板を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の金型温調装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、熱可塑性樹脂を射出成形する射出成形機において、段取り終了後の量産化開始時のショートショットすなわち捨てショットの削減に関する樹脂の成形方法および金型温調装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、段取り終了後、良品を量産可能な金型温度に上昇するまで、捨てショットを繰返すことにより、樹脂の持っている熱量と、金型温調機から供給される熱媒体（冷却媒体）の熱量と、金型の持つ熱容量と、金型の大気中ヘの熱放散と、金形の成形機への熱伝導とのバランスをとることで、良品成形可能な金型温度を得るという、現場的な処置が一般的に行われている。
【０００３】
近来、ハイサイクル成形が一般化してきており、それに関する提案がされてきているが、それらの提案は、量産中のサイクルをいかに短縮するかということを中心に言及したものである。
【０００４】
例えば特開平７−２３２３４４号公報、特開平７−１９５４５２号公報等においては、溶融樹脂の持っている熱量を如何に効率よく熱交換するかという視点で、成形機周辺機器の冷却能力及び金型の冷却回路を増強することに関して言及している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、量産中のサイクルを短縮する為に、装置の冷却能力を増強すると、段取り終了時点での金型温度は低くなるので、良品成形可能な金型温度に達するまでの量産当初は、ショートショットなどが発生しやすい条件になってしまう。
【０００６】
すなわち、通常、この種の成形機においては、金形等の温度上昇を抑えるために、金型に冷却媒体を供給している金型温調機は、成形機が起動されると、常時冷却媒体を金型に供給するようになっている。これは、冷却媒体を連続的に供給したほうが、金型温度の安定性が高まり、供給モータの寿命も長くできることなどの理由による。したがって、量産サイクル開始前の、段取り中にも冷却媒体は、金型に送出され続けている。
【０００７】
このように、ハイサイクル成形を狙う為に、周辺設備及び金型の熱交換能力は従来に比較して数倍にアップしているのが最近の成形の特徴であるが、前述した理由によって、良品成形可能な温度になるまでの捨てショット数が増加せざるを得なくなっているのが現状である。
【０００８】
これは、段取り時に、所望の最適な冷却能力を発揮するような量産条件の設定を行ってしまう為であるが、これは、量産中に条件を変更する事が事実上かなりの煩雑さとリスクを負う事を考えればやむを得ない事である。
【０００９】
例えば、ＡＢＳ材料で平均肉厚３．０ｍｍ、成形品重量１ｋｇの成形品の量産までの捨てショット数が従来の一般成形の場合は８ショットであったものが、ハイサイクル成形の為に金型温度を２０°Ｃと低めに設定すると、段取り終了後の量産までの捨てショットは１５ショットと倍増してしまう。
【００１０】
また、難燃樹脂材料を使用する場合は、樹脂中の添加剤が金型表面に付着するため、量産途中に、金型表面、スライドの摺動面及び金型パーティングライン上に付着した添加剤成分を拭い取るという金型清掃作業を行わなければならないが、このような作業の後も、前述と同じ理由で金型温度が降下し、量産再開後の当初は、ショートショットが発生してしまう。
【００１１】
このように、上記従来技術では、量産中のサイクルを短縮することしか言及しておらず、段取り終了後での量産開始時における不良低減については全く言及していない。
【００１２】
この発明はこのような実情を考慮してなされたもので、量産開始時あるいは量産再開時におけるショートショットを低減して捨てショットを低減させる樹脂の成形方法および金型温調装置を提供することを解決課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の形態は、熱可塑性樹脂を射出成形する方法であって、金型内の複数箇所で金型温度を計測し、１ケ所以上の計測温度が所定の温度以上に到達するまでは、金型温調機からの冷却媒体を金型を通さずに直接冷却媒体復流路へ流して金型温調機に戻しながら射出成形を実行する第１ステップと、前記１ケ所以上の計測温度が前記所定の温度以上に到達した時点以降は、金型温調機からの冷却媒体を金型に導入しながら射出成形を実行する第２ステップとを備えていることを特徴とする樹脂の成形方法にある。
【００１４】
この発明では、射出成形開始後、１ケ所以上の金型温度が所定の温度以上になるまでは、金型温調機からの冷却媒体を金型温調機に戻し、金形の冷却制御は行わない。
【００１５】
そして、１ケ所以上の金型温度が所定の温度以上になると、金型温調機からの冷却媒体を金型に導入して金型の冷却制御を実行する。
【００１６】
したがって、この発明では、大物プラスチック部品特にハイサイクル成形を目指した成形時などの冷却能力が増強された場合でも、射出成形開始後、金型の温度が急速に良品成形可能な目標温度に達する事が可能になり、量産成形当初または成形が中断された後の成形再開時などのショートショット不良、捨てショットを低減することができる。また、量産中に機器の設定条件を変えるという煩雑さとリスクを負うこと無く、少ない不良数で、段取りから量産への安定した移行をなし得る。
【００１７】
本発明の第１の形態による樹脂の成形方法において、前記金型を複数のゾーンに分割し、前記第１および第２ステップでの金型温度計測制御および冷却媒体の金型への導入制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしてもよい。
【００１８】
この発明では、金型を複数のゾーンに分割し、前記金型温度計測制御および冷却媒体の金型への導入制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしており、これによりより高精度の温度管理が可能となり、捨てショット数を更に低減することが可能になる。
【００１９】
本発明の第２の形態は、装置起動後は冷却媒体を金型に常時供給している金型温調機と、前記金型温調機からの冷却媒体を前記金型に供給する冷却媒体供給流路と、前記金型に供給された冷却媒体を前記金型温調機に復流する冷却媒体復流路とを有し、前記金型温調機からの冷却媒体を常時循環させながら熱可塑性樹脂を射出成形する金型温調装置において、前記金型温調機からの冷却媒体を前記冷却媒体復流路へ戻すためのバイパス路と、前記冷却媒体供給流路中に配され、前記金型温調機からの冷却媒体を金型に供給する第１の状態と、前記金型温調機からの冷却媒体を金型を通さずに前記パイパス路を介して直接前記冷却媒体復流路へ流す第２の状態との何れかに流路を切換えるバルブ手段と、金型内の複数箇所での金型温度を計測する複数の金型温度計測手段と、前記複数の金型温度計測手段の計測値のうちの１つ以上の計測温度が所定の温度以上に到達するまでは、前記バルブ手段を前記第２の状態に制御して射出成形を実行させる第１の制御手段と、前記複数の金型温度計測手段の計測値のうちの１つ以上の計測温度が前記所定の温度以上に到達した時点以降は、前記バルブ手段を前記第１の状態に制御して射出成形を実行させる第２の制御手段とを備えるようにしたことを特徴とする。
【００２０】
本発明では、射出成形開始後で、１ケ所以上の金型温度が所定の温度以上になるまでは、金型温調機からの冷却媒体を金型温調機に戻し、金形の冷却制御は行わない。また、１ケ所以上の金型温度が所定の温度以上になると、金型温調機からの冷却媒体を金型に導入して金型の冷却制御を実行する。
【００２１】
したがって、この発明では、大物プラスチック部品特にハイサイクル成形を目指した成形時などの冷却能力が増強された場合でも、射出成形開始後、金型の温度が急速に良品成形可能な目標温度に達する事が可能になり、量産成形当初または成形が中断された後の成形再開時などのショートショット不良、捨てショットを低減することができる。また、量産中に機器の設定条件を変えるという煩雑さとリスクを負うこと無く、少ない不良数で、段取りから量産への安定した移行をなし得る。
【００２２】
本発明の第２の形態による金型温調装置において、前記金型を複数のゾーンに分割し、前記金型温度計測手段は、前記分割したゾーン毎に複数個備えられ、前記分割した各ゾーンには、前記金型温調機からの冷却媒体が別経路で供給されかつ復流される各別の冷却装置が夫々備えられ、前記バルブ手段は、前記複数の冷却装置に対応して複数個備えられ、前記第１および第２の制御手段は、前記金型温度計測手段の温度計測制御および前記複数のバルブ手段の切換え制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしてもよい。
【００２３】
この発明では、金型を複数のゾーンに分割し、前記金型温度計測制御および冷却媒体の金型への導入制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしており、これによりより高精度の温度管理が可能となり、捨てショット数を更に低減することが可能になる。
【００２４】
本発明の第２の形態による金型温調装置において、前記金型と成形機プラテンの間に断熱板を備えるようにしてもよい。
【００２５】
金型の段取り終了時、特に新規に段取した時は、成形機のプラテンそのものの温度が下がっていて当該金型の熱量がプラテンを介して奪われる為、金型の温度が目標温度に達する迄に時間がかかってしまう。そこで、この発明では、金型と成形機のプラテンとの間に断熱板を設置することで、金型をより高速に温度上昇できるようにしている。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照してこの発明の実施形態を説明する。
【００２７】
（実施形態１）
図１にこの発明の実施形態１の概念図を示す。
【００２８】
この実施形態では、平板形状をした比較的単純な成形品を射出成形する金型１を用いる場合を例にとって説明する。この場合、成形品が平板に近い単純な形状をしているので、金型温調制御系は１系統しか有していない。
【００２９】
金型１内には、冷却媒体が通過する熱交換器によって金型を温度を調節する金型冷却装置２が配設されている。
【００３０】
金型温調機３は、装置起動（電源オン）後は、冷却媒体を金型冷却装置２に常時供給している。金型温調機３から供給される冷却媒体は、冷却媒体供給流路４を介して金型冷却装置２に供給される。金型１内で熱交換された冷却媒体は、冷却媒体復流路５を経由して金型温調機３に復流される。
【００３１】
冷却媒体供給路４の途中には、ソレノイドバルブ８が設けられている。このソレノイドバルブ８は流路切換えバルブであり、金型温調機３から供給される冷却媒体を冷却媒体供給路を介して金型冷却装置２に供給する第１の状態と、金型温調機３から供給される冷却媒体をバイパス路９を介して冷却媒体復流路５に戻す第２の状態とのいずれかにバルブを切り替える。バルブ８が第２の状態をとると、金型温調機３から供給された冷却媒体はバイパス路９、冷却媒体復流路５を介して金型温調機３に戻される。
【００３２】
金型１内の複数箇所（この場合は３箇所）には、温度センサ６が設けられおり、これら複数の温度センサ６の検出信号は温度調節コントローラ７に入力されている。
【００３３】
温度調節コントローラ７は、温度センサ６の検出信号に基づいて金型温度を表示するとともに、複数の温度センサ６の検出信号に基づいてソレノイドバルブ８の切り替えを制御している。
【００３４】
以下、図２のフローチャートを参照して温度調節コントローラ７で行われる制御手順を説明する。
【００３５】
装置が起動されると（ステップ１００）、温度調節コントローラ７は、ソレノイドバルブ８を冷却媒体復流側に切り替える（ステップ１１０）。したがって、装置が起動されると、金型温調機３からは冷却媒体が送出されるが、ソレノイドバルブ８は冷却媒体復流側に切り替えられているので、金型温調機３から供給された冷却媒体はバイパス路９、冷却媒体復流路５を介して金型温調機３に戻される。すなわち、この段階では、冷却媒体は、金型１には供給されない。
【００３６】
この状態は、成形が開始されるまでは維持される（ステップ１２０）。
【００３７】
このように、装置起動後の段取り時においては、冷却媒体は全て金型温調機３に戻り、金型には供給されない。
【００３８】
その後、溶融樹脂が金型１に順次充填される量産成形が開始されと（ステップ１２０）、成形開始スイッチのオンなどによって温度調節コントローラ７はこれを検出する。そして、温度調節コントローラ７は、これ以降複数の温度センサ６の検出信号を用いて所定の温度条件が成立したか否かを判定する（ステップ１３０）。
【００３９】
上記温度条件においては、複数の温度センサの検出信号のうちの少なくとも１つが量産可能な所定の目標温度Ｃに到達した場合に、条件が成立したとする。この場合は、３個の温度センサ６のうちの２つが目標温度Ｃを超えると、上記温度条件が成立するとしている。
【００４０】
上記温度条件が成立すると、温度調節コントローラ７は、ソレノイドバルブ８を冷却媒体供給側に切り替える（ステップ１４０）。この結果、金型温調機３から送出される冷却媒体は、バルブ８、冷却媒体供給流路４を介して金型冷却装置２、すなわち金型１に導入されることになる。
【００４１】
金型温度が上記温度条件を満足した以降は、金型冷却装置２によって金型温度を上記目標温度Ｃに維持する温度制御が実行される（ステップ１５０）。
【００４２】
金型温度は、図３に示すように、成形開始後、溶融樹脂の充填によって徐々に上昇するが、この場合は、複数の温度センサの検出信号のうちの少なくとも１つが量産可能な所定の目標温度Ｃに到達するまでは、冷却媒体は金型１には供給されないので、目標温度Ｃまでの立ち上がりが急峻になり、この立ち上がり時間を短縮することができる。したがって、金型温度が低い状態のままで行われる量産当初の捨てショットが低減される。
【００４３】
（実施形態２）
図４にこの発明の実施形態２の概念図を示す。
【００４４】
この実施形態では、複雑な形状を有する成形品を射出成形する金型１０を用いる場合を例にとって説明する。この場合、成形品の形状が複雑なので熱のこもる部分がある為にその部分を集中的に冷却しなければならないということと、金型内での温度分布を抑える為には部分的な温調では不十分であるという理由から、金型１０を５つのゾーンに分割し各々のゾーンに２ケ所温度センサ６を設置している。また、３台の金型温調機３によって、５つのゾーンに対しての冷却媒体の供給をカバーしている。そして、この場合、金型温調制御系は５系統を有し、各系統に２つずつ、計１０個の温度センサ６を備えている。
【００４５】
すなわち、成形品の形状が複雑になってくると、当然のことながら金型で蓄熱しやすい場所ができやすくなり、金型に温度分布ができないようにするには、蓄熱部に冷却装置を配置することで、冷却装置を強化する必要がある。このためには、冷却装置そのものの本数を増強することは勿論、それに接続される金型温調機を増強つまり冷却能力を増強する必要がある。
【００４６】
そこで、この実施形態では、金型の蓄熱具合と金型のスペース的な制約を考慮して、金型を複数個のゾーンに分割し、これら分割した各ゾーンに冷却装置を設置することによって、金型の成形品に対する熱交換分布を均一にするようにしている。
【００４７】
図４において、金型１０内には、冷却媒体が通過する熱交換器によって金型を温度を調節する金型冷却装置２が、５系統に分割されて配設されている。
【００４８】
３台の金型温調機３は、装置起動（電源オン）後は、冷却媒体を各金型冷却装置２に常時供給していいる。先の実施例と同様、各金型温調機３から供給される冷却媒体は、冷却媒体供給流路４を介して金型冷却装置２に供給され、また金型１内で熱交換された冷却媒体は、冷却媒体復流路５を経由して金型温調機３に復流される。
【００４９】
各冷却媒体供給路４の途中には、ソレノイドバルブ８が夫々設けられている。これらのソレノイドバルブ８は、先の実施形態１と同様に、金型温調機３から供給される冷却媒体を冷却媒体供給路を介して金型冷却装置２に供給する第１の状態と、金型温調機３から供給される冷却媒体をバイパス路９を介して冷却媒体復流路５に戻す第２の状態とのいずれかにバルブを切り替える。
【００５０】
金型１内には、５分割された各ゾーン毎に、２個ずつ温度センサ６が設けられおり、これら１０個の温度センサ６の検出信号は温度調節コントローラ２０に入力されている。
【００５１】
温度調節コントローラ２０は、１０個の温度センサ６の検出信号に基づいて金型温度を表示するとともに、１０個の温度センサ６の検出信号に基づいて複数のソレノイドバルブ８の切り替え制御を実行する。
【００５２】
温度調整コントローラ２０は、先の図２で示した制御手順を、各ゾーン単位に独立して実行する。
【００５３】
すなわち、温度調整コントローラ２０は、装置が起動されてから、成形が開始されて当該ゾーンの前記温度条件が成立するまでは、当該ゾーンのソレノイドバルブ８を冷却媒体復流側に接続し、上記温度条件が成立した時点で当該ゾーンのソレノイドバルブ８を冷却媒体供給側に切り替えるように制御する。
【００５４】
上記温度条件では、例えば、各ゾーンにおいて、全ての（この場合２個）温度センサ６の検出信号が所定に目標温度Ｃに到達した時点で、当該ゾーンのバルブ８を切り替えて、冷却媒体を金型に導くようにする。
【００５５】
また、バルブ切り替えのための目標温度Ｃは、各ゾーン毎に最適な別々の温度値を設定している。
【００５６】
このように、この実施形態においては、金型を複数のゾーンに分割し、これら分割したゾーン毎に独立したバルブ切り替え制御を実行するようにしている。
【００５７】
なお、上記各実施形態では、段取り後の量産開始時に本発明を適用するようにしたが、量産途中に射出成形を一旦停止し、所要の作業を行って量産成形を再開するときなどにおいても本発明は勿論適用可能である。
【００５８】
なお、上記した冷却媒体の供給制御を行うと、つぎのような効果が得られることを確認できた。
【００５９】
基本肉厚：３．０ｍｍ、製品重量：１．０Ｋｇ、材料：ＡＢＳとした。
【００６０】
ハイサイクル仕様ではない金型では、量産開始時の捨てショット数は８ショットで、金型清掃後量産再開時の捨てショット数は２ショットであった。また、金型をハイサイクル仕様とすると、量産開始時の捨てショット数は１５ショットに増加し、金型清掃後量産再開時の捨てショット数は５ショットに増加した。
【００６１】
しかし、ハイサイクル仕様の金型を用いて上述した冷却媒体の供給制御を行うと、量産開始時の捨てショット数は３ショットに減少し、金型清掃後量産再開時の捨てショット数は１ショットに減少した。
【００６２】
ところで、図５に示すように、金型１と成形機プラテン（図示せず）の間には断熱板３０を備えるようにしたほうが好ましい。この場合は、金型１の成形機プラテンと当接する壁面に断熱板３０を配設するようにしている。
【００６３】
すなわち、金型１の段取り終了時、特に新規に段取した時は、成形機のプラテンそのものの温度が下がっていて当該金型１の熱量がプラテンを介して奪われる為、金型１の温度が目標温度に達する迄に時間がかかってしまう。そこで、金型１と成形機のプラテンとの間に断熱板３０を設置すれば、金型をより高速に温度上昇させることができる。
【００６４】
【発明の効果】
この発明では、射出成形開始後において、１ケ所以上の金型温度が所定の目標温度以上になるまでは、金型温調機からの冷却媒体を金型を通さずにバイパス路を介して直接冷却媒体復流路へ流して金型温調機に戻し、金形の冷却制御は行わず、１ケ所以上の金型温度が所定の温度以上になると、金型温調機からの冷却媒体を金型に導入して金型の冷却制御を実行するようにしたので、大物プラスチック部品特にハイサイクル成形を目指した成形時などにおいて冷却能力が増強された場合でも、射出成形開始後、金型の温度が急速に良品成形可能な目標温度に達する事が可能になり、これにより量産成形開始時または成形が中断された後の成形再開時などにおけるショートショット不良、捨てショットを低減することができる。また、量産中に機器の設定条件を変えるという煩雑さとリスクを負うこと無く、少ない不良数で、段取りから量産への安定した移行をなし得る。
【００６５】
またこの発明では、金型を複数のゾーンに分割し、前記金型温度計測制御および冷却媒体の金型への導入制御を前記分割した各ゾーン毎に独立して実行するようにしており、これによりより高精度の温度管理が可能となり、捨てショット数を更に低減することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態を示す概念図である。
【図２】第１実施形態でのバルブ切り替え制御を示すフローチャートである。
【図３】金型温度の経時変化を示す図である。
【図４】この発明の第２実施形態を示す概念図である。
【図５】金型に配置される断熱板を示す斜視図である。
【符号の説明】
１  金型
２  金型冷却装置
３  金型温調機
４  冷却媒体供給流路
５  冷却媒体復流路
６  温度センサ
７  温度調節コントローラ
８  ソレノイドバルブ
９  バイパス路
１０  金型
２０  温度調整コントローラ
３０  断熱板
【図１】
0003703339.tif 000002
【図２】
0003703339.tif 000003
【図３】
0003703339.tif 000004
【図４】
0003703339.tif 000005
【図５】
0003703339.tif 000006