(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出機で水分を多く含む成形材料を金型へ射出した後に、水分の除去を目的として前記金型を僅かに開くところの寸型開及びこの金型を再度締付けるところの再型締からなる寸型開制御を実施するときに、
金型の型内圧力を計測し、この型内圧力に基づいて前記寸型開及び再型締を行うことを特徴とする射出成形装置の寸型開制御方法。
【請求項２】
型内での飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力ＰＡを設定し、この圧力ＰＡより低い中間圧力ＰＢを設定し、この圧力ＰＢより低い再型締開始圧力ＰＣを設定しておき、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＣを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ未満であったら、さらに待ち時間の経過を待って型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＢ以上であるかを調べ、圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＢ以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＣを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間及び待ち時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ未満で且つ圧力ＰＢ未満であったら寸型開制御を終了し、型開並びにエジェクトに移行することを特徴とする請求項１記載の射出成形装置の寸型開制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は寸型開制御機能を備えた射出成形装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチックの成形に多用されている射出成形装置を、利用して紙繊維系材料の射出成形を実施する試みがなされている。しかし、紙繊維系材料は紙繊維に２０〜５０％もの水を混合したものであるため、成形段階で水を除去する工程が必須となる。例えば、特許第２９１６１３６号公報「紙繊維を利用した製品の成形方法」には、１２０〜２２０℃に金型を加熱して水分を蒸発させると共に、金型を０．０２〜０．５ｍｍ開いて蒸気を逃す工程を少なくとも１回以上実施する製造方法が記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報により、成形段階で金型を僅かに開けること（以下、寸（すん）型開と呼ぶことにする。）で蒸気を逃すことで、大量に水を含む紙繊維系材料の射出成形が可能になった。
【０００４】
しかし、寸型開は１回以上実施すると定められているだけで、その回数は別途定める必要があり、この結果、次の様な課題が生じる。
すなわち、必要以上多い回数を設定すると、脱水処理が終わっているにも拘らず寸型開を実施することから、作業時間の延長、そして生産性の低下を招く。
逆に、回数が少な過ぎると、脱水が未了の状態で成形品を脱型することとなり、成形品の品質低下（変形、形崩れなど）を招く虞れがある。
【０００５】
このように、従来は寸型開の回数を合理的に決定する技術が確立されていなかった。そこで、本発明の目的は適切な回数で寸型開を実施することのできる寸型開制御方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１は、射出機で水分を多く含む成形材料を金型へ射出した後に、水分の除去を目的として金型を僅かに開くところの寸型開及びこの金型を再度締付けるところの再型締からなる寸型開制御を実施するときに、金型の型内圧力を計測し、この型内圧力に基づいて寸型開及び再型締を行うことを特徴とする。
【０００７】
水分を多く含む成形材料には、例えば植物性繊維は紙繊維を含み、繊維性植物から直接的に得たバージン繊維及びこれの再生繊維を含む材料がある。
成形材料内の水分が蒸発することで型内圧力が上昇する。蒸気が少なくなれば型内圧力は下がる。すなわち、蒸気と型内圧力とは良好な相関関係が認められる。そこで、型内圧力に基づいて寸型開制御を実施することにした。この結果、過不足のない回数の寸型開を実行することができ、生産性の向上と成形品の品質維持との双方を達成できる。
【０００８】
請求項２では、型内での飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力ＰＡを設定し、この圧力ＰＡより低い中間圧力ＰＢを設定し、この圧力ＰＢより低い再型締開始圧力ＰＣを設定しておき、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＣを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ未満であったら、さらに待ち時間の経過を待って型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＢ以上であるかを調べ、圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＢ以上であったら寸型開を行って降圧させ、型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＣを下回ったら再型締を行って増圧させることを繰り返し、
所定の時間及び待ち時間が経過した後に計測した型内圧力Ｐａｃｔが圧力ＰＡ未満で且つ圧力ＰＢ未満であったら寸型開制御を終了し、型開並びにエジェクトに移行することを特徴とする。
【０００９】
請求項２は、請求項１に記載した寸型開制御の有力な具体策を示したものであり、寸型開開始圧力ＰＡ、中間圧力ＰＢ、再型締開始圧力ＰＣ、所定の時間並びに待ち時間を指定するだけで、容易に寸型開制御が開始でき、射出成形装置の運転を容易にすることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る射出成形装置の側面図であり、射出成形装置１０は、基台１１に射出機２０、不図示の同駆動装置及び型締機３０を載せると共に、基台１１に制御部の制御パネル１２を備えた横型射出成形装置である。
【００１１】
射出機２０は、スクリューを内蔵した加熱筒２１、この加熱筒２１に成形材料を供給するホッパー２２、スクリューを高速で押出すためのボールねじ機構２３及び射出用モータ２４などを備える。
【００１２】
不図示の射出機駆動装置は、射出機２０を一括して横移動する装置であり、シリンダ（電動シリンダ又は油圧シリンダ）がその主要素となるが、構造の説明は省略した。
【００１３】
型締機３０は、圧受盤３１、固定盤３２、タイバー３３・・・（・・・は複数を示す。以下同じ）、可動盤３４、この可動盤３４を型締方向へ押出すトグルリンク３５及び型締用モータ３６とからなり、固定盤３２に固定側金型３７を固定し、可動盤３４に可動側金型３８を固定することにより、可動側金型３８を型締方向及び型開き方向へ任意に移動させることができる。なお、この例ではトグルリンク式型締機を採用したが、シリンダで直接若しくは間接的に型締めするシリンダ式型締機であってもよく、型締機の形式は問わない。
【００１４】
図２は本発明に係る寸型開制御の原理図であり、可動側金型３８を移動する型締用モータ３６、このモータ３６の回転数を計測する回転計３９及び型締用モータ３６を駆動するモータドライバー４１は、既存の型締機の構成要素であり、これらに寸型開制御部４２及び条件設定器４３を付加する。さらに、型内圧力を計測するために圧力センサ４４を可動側金型３８に取付け、このセンサ４４で得た圧力情報を寸型開制御部４２に入力する。
【００１５】
なお、寸型開制御部４２は既存の制御部にその機能を追加し、及び／又は条件設定器４３は図１の制御パネル１２にその機能を追加すれば、機器の数を増す必要が無く、既存の射出成形装置（図１と同形）と同じ装置規模で本発明を実施することができる。
【００１６】
本発明の寸型開制御機能を作用図を用いて以下に説明する。
図３（ａ）〜（ｃ）は本発明に係る型締機の作用説明図である。
（ａ）は固定側金型３７から可動側金型３８が十分に離れたところの型開き状態を示す。この状態から型締用モータ３６を回転させることで、可動側金型３８を型締方向へ移動させる。
【００１７】
（ｂ）は型締完了を示し、可動側金型３８が所定の型締圧力で固定側金型３７に密着している。
（ｃ）において、固定側金型３７に当てたノズル９５から成形材料９６を射出する。
【００１８】
成形材料の成分例は次の通りである。
まず、新聞紙、紙パルプ、雑誌、段ボールなどから得た植物性繊維５０〜９０部と多価アルコール１０〜５０部とから配合物１００部を得る。この配合物１００部に水５０〜１００部を添加して混合物１００部を得る。この混合物１００部に非アルカリ金属の長鎖脂肪酸塩を０．３〜２．０部を添加した後に水分率を２０〜３２％に調整する。この調整物に含まれる多価アルコールのうちの１０〜５０％を生分解性樹脂により置換する。この一連の処理を施した植物性繊維を射出成形材料に適用する。
【００１９】
成形条件は次の通りである。
加熱筒の温度：１２０℃
金型の温度：１８０℃
射出速度：７０ｍｍ／ｓ
射出圧力：１０００ｋｇ／ｃｍ２
【００２０】
図４（ａ），（ｂ）は本発明に係る寸型開位置及び再型締位置の説明図であり、上述した通りに成形材料に多量の水を含むため、金型３７，３８内で蒸気化し、寸型開を行って蒸気を排出する。
（ａ）は可動側金型３８を開いて蒸気を排出している「寸型開」を示す。このときの開き位置を寸型開位置という。
【００２１】
（ｂ）は可動側金型３８を再型締位置まで閉じた「再型締」状態を示す。このときに、再型締位置は初期の型締位置と同じ又は異なる、の何れであってもよい。
以上の（ａ），（ｂ）を後述の制御フローに基づいて実施する。
【００２２】
図５は本発明に係る型内圧力−時間グラフであり、縦軸は型内圧力、横軸は時間、蛇行線は型内の圧力を表わす。縦軸に付した飽和は飽和蒸気圧、ＰＡは寸型開開始圧力、ＰＢは中間圧力、ＰＣは再型締開始圧力を意味する。
【００２３】
横軸の時間ｔ１で計測した型内圧力ｐ１がＰＡ以上であるから、寸型開を実行する。型内圧力ｐ１がＰＣを下回った時間ｔ２からタイマにて時間をカウントする。そして、所定の時間Ｔｓｔｄが経過した時間ｔ３で型内圧力ｐ３を調べ、それがＰＡ以上であるから、寸型開を再度実施する。次に所定の時間Ｔｓｔｄが経過した時間ｔ５で型内圧力ｐ５を調べたところ、型内圧力ｐ５はＰＡ未満であった。そこで、別のタイマで時間をカウントし、待ち時間Ｔｓｔｄ２の経過を待つ。待ち時間Ｔｓｔｄ２が経過した時間ｔ６で型内圧力ｐ６を調べたところ、この型内圧力ｐ６はＰＢ以上であったから、寸型開を実施する。このときの型内圧力ｐ６がＰＡを超えることは差支えない。
【００２４】
時間ｔ４以降で、所定の時間Ｔｓｔｄに待ち時間Ｔｓｔｄ２を加算した理由は次の通りである。
時間ｔ５の近傍では蒸発による圧力の上昇が鈍くなっているので、圧力ｐ５がＰＢを下回ることが予想される。圧力の上昇が鈍化に併せて判断時を遅らせるために所定の時間Ｔｓｔｄに待ち時間Ｔｓｔｄ２を加算した。
【００２５】
さらに、圧力の上昇が鈍り、時間（Ｔｓｔｄ＋Ｔｓｔｄ２）が経過したにも拘らず時間ｔ１０での型内圧力ｐ１０が圧力ＰＢ未満であった。この時点（時間ｔ１０）で寸型開制御を打切り、脱型に移行する。
以上の制御を制御フロー化したものを次に示す。
【００２６】
図６は本発明に係る寸型開制御のフロー図であり、ＳＴ××はステップ番号を示す。
ＳＴ０１：先ず、飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力ＰＡ、この圧力ＰＡより低い中間圧力ＰＢ、この圧力ＰＢより低い再型締開始圧力ＰＣを設定する。併せて、所定の時間Ｔｓｔｄ及び待ち時間Ｔｓｔｄ２を設定する。
ＳＴ０２：射出に備えて型締を行う。
ＳＴ０３：型締めされた金型へ射出機により水分を多く含む成形材料を射出する。
【００２７】
ＳＴ０４：タイマをリセットし、時間のカウントを開始する。
ＳＴ０５：タイマでカウントした時間Ｔｍが予め設定してある所定の時間Ｔｓｔｄに達するのを待つ。Ｔｍ≧ＴｓｔｄになったらＳＴ０６に進む。
ＳＴ０６：型内圧力Ｐａｃｔを制御部に読込む。
ＳＴ０７：型内圧力Ｐａｃｔが予め設定した寸型開開始圧力ＰＡ以上であるか否かを調べる。
【００２８】
ＳＴ０８：ＳＴ０７でＹｅｓ（Ｐａｃｔ≧ＰＡ）なら、ＳＴ０８で寸型開を実施する。これにより型内から蒸気が放出されると共に型内圧力は低下する。
ＳＴ０９：型内圧力Ｐａｃｔを制御部に連続的に読込む。
ＳＴ１０：型内圧力Ｐａｃｔが予め設定した再型締開始圧力ＰＣを下回ったら、ＳＴ１１に進む。
【００２９】
ＳＴ１１：再型締を実施する。金型を閉じたことにより、蒸気の発生が盛んであれば、型内圧力は急激に上昇する。そこで、ＳＴ０４に戻って、２回目の寸型開実施に備える。すなわち、ＳＴ０７がＹｅｓである限り、ＳＴ０４〜ＳＴ１１を繰り返す。
【００３０】
前記の繰り返しを実施すると、蒸気の発生が衰えて、いずれＳＴ０７はＮｏになる。ＳＴ０７がＮｏならば、ＳＴ１２へ進む。
ＳＴ１２：前記タイマと別のタイマをリセットして、時間のカウントを開始する。
ＳＴ１３：タイマでカウントした時間Ｔｍ２が予め設定してある待ち時間Ｔｓｔｄ２に達するのを待つ。Ｔｍ２≧Ｔｓｔｄ２になったらＳＴ１４に進む。
ＳＴ１４：型内圧力Ｐａｃｔを制御部に読込む。
【００３１】
ＳＴ１５：型内圧力Ｐａｃｔが中間圧力ＰＢ未満であるか否かを調べる。Ｎｏであれば、Ｐａｃｔは、ＰＢ≦Ｐａｃｔ＜ＰＡとなり、まだ型内圧力は高い。そこで、ＳＴ０８に進み、ＳＴ０８〜ＳＴ１１にて寸型開を実行する。
この寸型開を繰り返し実施することで、型内の蒸気発生はさらに衰え、いずれＳＴ１５はＹｅｓになる。ＳＴ１５でＹｅｓになれば、ＳＴ１６に進む。
【００３２】
ＳＴ１６：寸型開制御は必要なくなり、成形品の脱型を目指して型開を実施する。
ＳＴ１７：成形品を払出す。
【００３３】
図７は本発明に係る別の寸型開制御のフロー図であり、図６のＳＴ１２〜ＳＴ１５を削除した簡便なフロー図である。大部分は図６と重複するが、ＳＴ０１をＳＴ２１と読みかえるなどして、全ステップを記載する。
【００３４】
ＳＴ２１：先ず、飽和水蒸気圧より低い寸型開開始圧力ＰＡ、この圧力ＰＡより低い再型締開始圧力ＰＣを設定する。併せて、所定の時間Ｔｓｔｄを設定する。
ここでの寸型開開始圧力ＰＡは前記ＳＴ０１で用いたＰＢと同じか、ＳＴ０１でのＰＡとＰＢの中間値とする。
【００３５】
ＳＴ２２：射出に備えて型締を行う。
ＳＴ２３：型締めされた金型へ射出機により水分を多く含む成形材料を射出する。
【００３６】
ＳＴ２４：タイマをリセットし、時間のカウントを開始する。
ＳＴ２５：タイマでカウントした時間Ｔｍが予め設定してある所定の時間Ｔｓｔｄに達するのを待つ。Ｔｍ≧ＴｓｔｄになったらＳＴ２６に進む。
ＳＴ２６：型内圧力Ｐａｃｔを制御部に読込む。
ＳＴ２７：型内圧力Ｐａｃｔが予め設定した寸型開開始圧力ＰＡ以上であるか否かを調べる。
【００３７】
ＳＴ２８：ＳＴ２７でＹｅｓ（Ｐａｃｔ≧ＰＡ）なら、ＳＴ２８で寸型開を実施する。これにより型内から蒸気が放出されると共に型内圧力は低下する。
ＳＴ２９：型内圧力Ｐａｃｔを制御部に連続的に読込む。
ＳＴ３０：型内圧力Ｐａｃｔが予め設定した再型締開始圧力ＰＣを下回ったら、ＳＴ３１に進む。
【００３８】
ＳＴ３１：再型締を実施する。金型を閉じたことにより、蒸気の発生が盛んであれば、型内圧力は急激に上昇する。そこで、ＳＴ２４に戻って、２回目の寸型開実施に備える。すなわち、ＳＴ２７がＹｅｓである限り、ＳＴ２４〜ＳＴ３１を繰り返す。
【００３９】
前記の繰り返しを実施すると、蒸気の発生が衰えて、いずれＳＴ２７はＮｏになる。ＳＴ２７がＮｏならば、ＳＴ３２へ進む。
【００４０】
ＳＴ３２：寸型開制御は必要なくなり、成形品の脱型を目指して型開を実施する。
ＳＴ３３：成形品を払出す。
以上に述べた図７のフローは、図６のＳＴ１２〜ＳＴ１５を省いたものであるから、簡便な制御フローであると言える。
【００４１】
尚、請求項１での制御方法は、図６の制御フロー、図７の制御フロー及びこれに類するもの又は図６より複雑な制御フローによるものを含む。すなわち、請求項１は請求項２に限定するものではない。
【００４２】
また、本発明が対象とする成形材料は水分を多く含む材料であれば、種類を限るものではない。
【００４３】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１では、型内圧力に基づいて寸型開制御を実施することにした。この結果、過不足のない回数の寸型開を実行することができ、生産性の向上と成形品の品質維持との双方を達成できる。
【００４４】
請求項２は、請求項１に記載した寸型開制御の有力な具体策を示したものであり、寸型開開始圧力ＰＡ、中間圧力ＰＢ、再型締開始圧力ＰＣ、所定の時間並びに待ち時間を指定するだけで、容易に寸型開制御が開始でき、射出成形装置の運転を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形装置の側面図
【図２】本発明に係る寸型開制御の原理図
【図３】本発明に係る型締機の作用説明図
【図４】本発明に係る寸型開位置及び再型締位置の説明図
【図５】本発明に係る型内圧力−時間グラフ
【図６】本発明に係る寸型開制御のフロー図
【図７】本発明に係る別の寸型開制御のフロー図
【符号の説明】
１０…射出成形装置、１２…制御部の制御パネル、２０…射出機、３０…型締機、３７，３８…金型、４２…寸型開制御部、４４…圧力センサ。
【図１】
0003587809.tif 000002
【図２】
0003587809.tif 000003
【図３】
0003587809.tif 000004
【図４】
0003587809.tif 000005
【図５】
0003587809.tif 000006
【図６】
0003587809.tif 000007
【図７】
0003587809.tif 000008