(57)【要約】【課題】  保圧工程と冷却工程とに時間を要する成形において、材料の樹脂焼けを防止し、寸法精度の高い成形品を得る。【解決手段】  固定型26及び可動型27を開閉させる型締装置20と、閉じた固定型26及び可動型27間に形成されるキャビティ28と、固定型26に設けられキャビティ28に連通する樹脂通路29と、この樹脂通路29に接続されキャビティ28内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置１を用いる。射出工程後、樹脂通路29の樹脂が固定型26から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、樹脂通路29と射出装置１との接続を解除し、この射出装置１内の可塑状態の樹脂を排出した後、型開工程前に計量工程を行う。射出工程後、次の射出工程の前に樹脂を排出するため、保圧工程及び冷却工程が長時間であっても、射出前の可塑状態の樹脂が長時間高温状態に晒されることがなく、安定した品質の成形品が得られる。【選択図】  図１
2006102999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の金型部材を開閉させるとともに閉じた金型部材に所定の型締力を与える型締装置と、閉じた金型部材間に形成されるキャビティと、前記金型部材に設けられ前記キャビティに連通する樹脂通路と、この樹脂通路に接続され前記キャビティ内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置とを用い、前記複数の金型部材を閉じ、さらにこれら金型部材に型締力を加える型閉工程と、前記射出装置で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を前記射出装置からキャビティ内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を金型部材側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ内の樹脂を冷却する冷却工程と、複数の金型部材を開く型開工程とを有する射出成形方法において、射出工程後、前記材料通路の樹脂が前記金型部材から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、この樹脂通路と前記射出装置との接続を解除し、この射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行うことを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、計量工程前にパージを複数回行うことを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】
前記保圧工程と冷却工程の合計時間が１０分以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の射出成形方法。
【請求項４】
複数の金型部材を開閉させるとともに閉じた金型部材に所定の型締力を与える型締装置と、閉じた金型部材間に形成されるキャビティと、前記金型部材に設けられ前記キャビティに連通する樹脂通路と、この樹脂通路に接続され前記キャビティ内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置と、それら型締装置及び射出装置を制御する制御手段とを備え、前記複数の金型部材を閉じ、さらにこれら金型部材に型締力を加える型閉工程と、前記射出装置で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を前記射出装置からキャビティ内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を金型部材側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ内の樹脂を冷却する冷却工程と、複数の金型部材を開く型開工程とを有する射出成形方法に用いる射出成形機において、前記制御装置は、前記材料通路の樹脂が前記金型部材から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、この樹脂通路と前記射出装置との接続を解除し、この射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行うように制御することを特徴とする射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂の射出成形方法に係り、特に保圧工程と冷却工程に時間を要する成形品の射出成形方法とこれに用いる射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の射出成形においては、射出成形機とこれに取り付けられる開閉可能な金型とを用いる。そして、従来は、射出成形機において樹脂を可塑化するとともに計量し（計量工程）、この計量後、射出成形機から型閉した金型内へ樹脂を射出して、金型のキャビティ内に樹脂を充填する（射出工程）。その後、キャビティ内の樹脂が冷却される（冷却工程）。なお、射出工程後から冷却工程のはじめに、射出成形機から金型内の樹脂への加圧を続け、冷却に伴う収縮分の樹脂が補われる（保圧工程）。十分な冷却後、型開が行われ（型開工程）、これとともにキャビティ内などで固化した樹脂である製品が突き出される（突き出し工程）。ついで、再び型閉が行われ（型閉工程）、以上の成形サイクルが繰り返される。
【０００３】
例えば、インラインスクリュー式の射出成形機では、計量工程において、所定量の熱可塑性樹脂を可塑化してシリンダー本体内の先端側に溜め、射出工程において、前記シリンダー本体内の先端側に溜められた熱可塑性樹脂を成形用の金型内へ射出する。計量工程においては、シリンダー本体内に供給された熱可塑性樹脂が、ヒーターによる加熱とスクリューの回転による混練とにより溶融して可塑化される。この可塑化とともに、樹脂は、スクリューの回転によって前方へ送られ、シリンダー本体内の先端側に溜められる。一方、スクリューは、樹脂圧により後退する。なお、計量工程中も、油圧シリンダーにより、スクリューには前方への適当な背圧がかけられている。計量工程が終了すると、射出工程となる。この射出工程では、油圧シリンダーの駆動により、スクリューが前進し、シリンダー本体内の先端側の樹脂がシリンダー本体の先端部のノズルから射出される（例えば特許文献１）。
【０００４】
このような射出成形機を用いた射出成形方法においては、製品によって保圧工程と冷却工程に長時間を要する場合がある。例えば、１０ｍｍ以下の非球面レンズなどにおい、製品に極めて高い精度が要求されものでは、保圧工程に十分な時間を掛け、また、射出した溶融樹脂を常温まで徐々に冷却するため、保圧工程と冷却工程を合わせて１０〜３０分程度の時間を要する場合がある。
【特許文献１】特開平７−４０４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように射出後の保圧工程と冷却工程とに長時間を要すると、射出後にシリンダー本体内に残った樹脂が長時間高温状態に晒されるため、樹脂が焼けて炭化を生じ、このまま次の計量工程に移行すると、炭化した樹脂が混入するため、成形不良の原因となる。
【０００６】
本発明は、このような問題点を解決しようとするもので、保圧工程と冷却工程とに時間を要する成形において、材料の樹脂焼けを防止し、寸法精度の高い成形品が得られる射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、複数の金型部材を開閉させるとともに閉じた金型部材に所定の型締力を与える型締装置と、閉じた金型部材間に形成されるキャビティと、前記金型部材に設けられ前記キャビティに連通する樹脂通路と、この樹脂通路に接続され前記キャビティ内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置とを用い、前記複数の金型部材を閉じ、さらにこれら金型部材に型締力を加える型閉工程と、前記射出装置で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を前記射出装置からキャビティ内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を金型部材側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ内の樹脂を冷却する冷却工程と、複数の金型部材を開く型開工程とを有する射出成形方法において、射出工程後、前記材料通路の樹脂が前記金型部材から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、この樹脂通路と前記射出装置との接続を解除し、この射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行う射出成形方法である。
【０００８】
また、請求項２の発明は、前記射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、計量工程前にパージを複数回行う射出成形方法である。
【０００９】
また、請求項３の発明は、前記保圧工程と冷却工程の合計時間が１０分以上である射出成形方法である。
【００１０】
請求項４の発明は、複数の金型部材を開閉させるとともに閉じた金型部材に所定の型締力を与える型締装置と、閉じた金型部材間に形成されるキャビティと、前記金型部材に設けられ前記キャビティに連通する樹脂通路と、この樹脂通路に接続され前記キャビティ内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置と、それら型締装置及び射出装置を制御する制御手段とを備え、前記複数の金型部材を閉じ、さらにこれら金型部材に型締力を加える型閉工程と、前記射出装置で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を前記射出装置からキャビティ内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を金型部材側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ内の樹脂を冷却する冷却工程と、複数の金型部材を開く型開工程とを有する射出成形方法に用いる射出成形機において、前記制御装置は、前記材料通路の樹脂が前記金型部材から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、この樹脂通路と前記射出装置との接続を解除し、この射出装置内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行うように制御する射出成形機である。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１の構成によれば、射出工程後、次の射出工程の前に樹脂を排出するため、保圧工程及び冷却工程が長時間であっても、射出前の可塑状態の樹脂が長時間高温状態に晒されることがなく、安定した品質の成形品が得られる。そして、得られる成形品は、保圧工程に時間をかけると共に、冷却工程に時間をかけて徐々に冷却したものであるから、寸法精度に優れたものとなる。
【００１２】
また、請求項２の構成によれば、パージを複数回行うことにより、次に射出する樹脂の品質が安定したものになる。
【００１３】
また、請求項３の構成によれば、成形品は、保圧工程に時間をかけると共に、冷却工程に時間をかけて徐々に冷却したものであるから、寸法精度に優れたものとなる。
【００１４】
請求項４の構成によれば、この射出成形機を用いることにより、寸法精度に優れ、安定した品質の成形品が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。各実施例では、従来とは異なる新規な射出成形方法を採用することにより、従来にない射出成形方法が得られ、その射出成形方法について記述する。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の成形用金型装置の実施例について図１〜図４は本発明の実施例１を示し、同図において、１は射出装置であり、これは加熱シリンダー装置２に、ほぼ円筒状の筒体であるシリンダー本体２Ａを有し、このシリンダー本体２Ａには、加熱用のヒーター３が外周に設けられているとともに、ノズル４が先端部に設けられている。また、シリンダー本体２Ａの後部上側にはホッパー５が設けられている。そして、シリンダー本体２Ａ内には、押圧体としてのスクリュー６が回転自在にかつ軸方向（図示左右方向）に移動自在に収容されている。このスクリュー６の後側には、進退駆動手段としての油圧シリンダー11のピストンロッド12が固定して連結してある。すなわち、この油圧シリンダー11は、スクリュー６を軸方向に駆動するものである。また、スクリュー６は、回転駆動手段としてのサーボモーター13により回転駆動されるようになっている。このサーボモーター13からスクリュー６に回転を伝達するために、ピストンロッド12の外周に固定された軸状のスプライン筒14に、回転伝達用のギヤ15がスプライン嵌合してある。すなわち、ギヤ15は、スクリュー６に対して回り止めされているが、軸方向へは自在に動けるようになっている。なお、スクリュー６の軸方向の移動を許容しつつ、このスクリュー６に回転を伝達するための構成は、他にも種々のものが可能である。また、前記射出装置１は、油圧駆動式のシフトシリンダー７などにより、金型部材に対して接近及び離反する方向に移動可能に設けられている。
【００１７】
前記油圧シリンダー11は、サーボ弁などからなる油圧駆動装置16により駆動され、前記サーボモーター13は、サーボアンプなどからなるモーター駆動装置17により駆動されるものである。また、これら油圧駆動装置16およびモーター駆動装置17は、コンピューターなどからなる射出制御装置18により制御されるものである。また、前記スクリュー６またはピストンロッド12に対しては、このスクリュー６の軸方向の位置を検出する位置検出手段であるセンサー19が設けられている。このセンサー19としては、スクリュー６の位置をほぼ連続的に検出できるものであれば、ロータリーエンコーダーあるいはポテンシオメーターなどの各種のものを用いることができる。そして、センサー19により検出されたスクリュー６の位置に応じて、油圧シリンダー11およびサーボモーター13がそれぞれ制御されるようになっている。なお、詳しくは説明しないが、サーボモーター13は、その速度検出にも応じて制御され、また、油圧シリンダー11は、スクリュー６に加わる圧力の検出にも応じて制御されるようになっている。
【００１８】
型締装置20は、固定側プラテン21と可動側プラテン22とを備え、この可動側プラテン22は、タイバー23に沿って図示左右方向に移動自在になっており、油圧シリンダーにより型閉装置たる型締用ラム24を介して駆動されるものである。そして、固定側プラテン21には、成形用金型のうちの金型部材たる固定型26が取り付けられ、可動側プラテン22には、同可動型27が取り付けられる。これら固定型26および可動型27は、可動側プラテン22の移動に伴って開閉し、型閉時に相互間に製品形状のキャビティ28を形成するものである。図示のキャビティ28は、成形品101が非球面のレンズの場合を示している。また、固定型26には、射出装置１のノズル４が着脱自在に接続されキャビティ28に通じる樹脂通路29が形成されている。この材料通路29は前記ノズル４を接続するノズルタッチ部を有する。そして、前記型締用ラム24は型制御装置31により制御され、射出装置１と方締装置20とを備えた射出成形機は、前記射出制御装置18と前記型制御装置31とを含む制御手段たる制御装置32により制御される。
【００１９】
本射出成形機は、制御装置32により制御され、予め固定型26と可動型27を型閉めするとともに、型締力を加えて型閉工程とする。次にスクリュー６をノズル４から離れる方へ所定位置まで後退させてシリンダー本体２内の先端側に可塑状態の樹脂を溜める計量工程と、その後スクリュー６を、図１の所定位置まで前進させてシリンダー本体２内の先端側に溜まった樹脂をノズル４から金型内のキャビティ28へ射出する射出工程とを行うものである。計量工程においては、ホッパー５からシリンダー本体２Ａ内に成形材料である熱可塑性樹脂（可塑化前のペレットなど）が供給されると共に、ヒーター３の加熱とスクリュー６の回転による剪断力とによって樹脂が可塑化され、この可塑化された樹脂がシリンダー本体２Ａ内におけるノズル４（前側）に溜められる。この際、スクリュー６は、固定側プラテン21から離れる方向に後退する。また、射出工程の後に、シリンダー本体２Ａ内の先端側に溜まった樹脂を金型側へスクリュー６により加圧する保圧工程も行う。さらに、保圧工程に続いて冷却工程を行い、この冷却工程後に、固定型26と可動型27を開く型開工程を行なうとともに、成形品101を取り出すものである。
【００２０】
このような成形工程において、成形品101の寸法精度を得るため、保圧工程に時間をかけると共に樹脂を徐々に冷却することにより、保圧工程と冷却工程との合計時間を１０分以上、例えば１５〜３０分程度必要としている。そこで、図３に示すように、前記射出工程の後、前記ノズル４を接続した樹脂通路29のノズルタッチ部の樹脂が固定型26から反射出方向に漏れない程度に硬化したら、樹脂通路29とノズル４の接続を解除（接続解除）し、すなわち射出装置１を型締装置２から離れる方向に後退する。後退した位置で射出装置１の移動を停止したら、油圧シリンダー11及びモーター駆動装置17を駆動して、射出装置１のシリンダー本体２Ａ内に残留する可塑状態の樹脂をノズル４から排出（樹脂排出）する。これにより、射出装置１のシリンダー本体２Ａ内には可塑状態の樹脂がほとんど滞留していない状態となる。このようにして残留した樹脂を排出した後、所定時間が経過したら、型開工程の前までに、パージを複数回、例えば２〜３回程度行う（複数回パージ）。パージを行う前に所定時間が経過しても、シリンダー本体２Ａ内には可塑状態の樹脂がほとんど滞留していないから、樹脂の炭化を防止できる。前記パージは、ホッパー５からシリンダー本体２Ａ内に成形材料である熱可塑性樹脂を供給し、シリンダー本体２内の先端側に可塑状態の樹脂を溜め、この溜めた樹脂をノズル４から排出して行われ、所定回数のパージが終了した後、計量工程を行い、型開工程の前に、射出装置１のノズル４を樹脂通路29に接続し、型開工程を行い、成形品101を離型し、型締工程から始まる１サイクルが終了し、離型後、連続して次のサイクルの型締工程に移行する。尚、型開工程の直前に計量工程を完了することが好ましい。また、前記離型は型開工程において行われる。
【００２１】
このように本実施例では、請求項１に対応して、複数の金型部材たる固定型26及び可動型27を開閉させるとともに閉じた固定型26及び可動型27に所定の型締力を与える型締装置20と、閉じた固定型26及び可動型27間に形成されるキャビティ28と、固定型26に設けられキャビティ28に連通する樹脂通路29と、この樹脂通路29に接続されキャビティ28内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置１とを用い、固定型26及び可動型27を閉じ、さらにこれら固定型26及び可動型27に型締力を加える型閉工程と、射出装置１で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を射出装置１からキャビティ28内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を固定型26側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ28内の樹脂を冷却する冷却工程と、複数の固定型26及び可動型27を開く型開工程とを有する射出成形方法において、射出工程後、樹脂通路29の樹脂が固定型26から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、樹脂通路29と射出装置１との接続を解除し、この射出装置１内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行う射出成形方法であるから、射出工程後、次の射出工程の前に樹脂を排出するため、保圧工程及び冷却工程が長時間であっても、射出前の可塑状態の樹脂が長時間高温状態に晒されることがなく、安定した品質の成形品101が得られる。この成形品101は、保圧工程に時間をかけると共に、冷却工程に時間をかけて徐々に冷却したものであるから、寸法精度に優れたものとなる。
【００２２】
また、このように本実施例では、請求項２に対応して、射出装置１内の可塑状態の樹脂を排出した後、計量工程前にパージを複数回行うから、パージを複数回行うことにより、次に射出する樹脂の品質が安定したものになる。
【００２３】
また、このように本実施例では、請求項３に対応して、前記保圧工程と冷却工程の合計時間が１０分以上であるから、成形品101は、保圧工程に時間をかけると共に、冷却工程に時間をかけて徐々に冷却したものであるから、寸法精度に優れたものとなる。
【００２４】
このように本実施例では、請求項４に対応して、複数の固定型26及び可動型27を開閉させるとともに閉じた固定型26及び可動型27に所定の型締力を与える型締装置20と、閉じた固定型26及び可動型27間に形成されるキャビティ28と、固定型26に設けられキャビティ28に連通する樹脂通路29と、この樹脂通路29に接続されキャビティ28内へ可塑状態の樹脂を送り出す射出装置１と、それら型締装置20及び射出装置１を制御する制御手段たる制御装置32とを備え、前記固定型26及び可動型27を閉じ、さらにこれら固定型26及び可動型27に型締力を加える型閉工程と、前記射出装置１で可塑状態の樹脂を計量する計量工程と、この計量工程で計量された樹脂を射出装置１からキャビティ28内に送り出す射出工程と、この射出工程に引き続き可塑状態の樹脂を固定型26側へ加圧する保圧工程と、この保圧工程に引き続きキャビティ28内の樹脂を冷却する冷却工程と、固定型26及び可動型27を開く型開工程とを有する射出成形方法に用いる射出成形機において、制御装置32は、射出工程後、樹脂通路28の樹脂が固定型26から反射出方向に漏れない程度に硬化した後、この樹脂通路28と射出装置１との接続を解除し、この射出装置１内の可塑状態の樹脂を排出した後、前記型開工程前に前記計量工程を行うように制御するから、この射出成形機を用いることにより、寸法精度に優れ、安定した品質の成形品101が得られる。
【００２５】
尚、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において、種々の変形実施が可能である。例えば、パージの回数は適宜選定可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の実施例１を示す一部を切欠き断面とした説明図である。
【図２】同上、正面図である。
【図３】同上、バルブケーシング構成部材とこれらを組み立てたバルブケーシングを示す平面図である。
【図４】同上、１サイクルの工程を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  射出装置
20  型締装置
26  固定型（金型部材）
27  可動型（金型部材）
28  キャビティ
29  樹脂通路
32  制御装置（制御手段）
【図１】
2006102999.tif 000003
【図２】
2006102999.tif 000004
【図３】
2006102999.tif 000005
【図４】
2006102999.tif 000006