(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にスクリューが設けられると共に外周に加熱ヒータの装着された筒状の加熱シリンダと、該加熱シリンダの先端に構成され溶融された熱可塑性樹脂を射出する射出ノズルと、加熱シリンダの外側に装着され前記加熱シリンダ内に有する前記熱可塑性樹脂を溶融する複数の加熱ヒータと、これらの加熱ヒータの温度を検出する温度検出センサーを備えた射出成形機における熱可塑性樹脂の温度制御方法において、
前記射出成形機を稼動しているときに、該射出成形機の稼動を一時的に停止して前記複数の加熱ヒータにより前記熱可塑性樹脂の降温しながらの保温制御を行うときに、
前記熱可塑性樹脂が急激な降温により炭化しないようにするために、前記複数の加熱ヒータの温度を全て一定になるよう降温するとき、
前記保温制御が開始されてから前記熱可塑性樹脂に対して炭化の発生することのない保温限界温度になるまでを、保温処理段階として複数回の段階にわけ、
当該回数と、前記熱可塑性樹脂の種類に基づき予め決められた該熱可塑性樹脂の降温速度と、前記保温限界温度とを用いて、
各保温処理段階の終了時に、該各保温処理段階の終了時の基準温度に基づき予め設定した温度の範囲になるよう、制御手段が前記加熱ヒータの各々の温度を制御し、
前記射出成形機を稼動しているときに温度にばらつきのあった前記複数の加熱ヒータの全ての温度を前記保温限界温度になるように降温制御し、各々の加熱ヒータの温度が前記保温限界温度に達したら、当該各々の加熱ヒータの温度が一定になるよう温度制御することを特徴とする射出成形機における熱可塑性樹脂の温度制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、型閉された金型のキャビティに加熱シリンダの加熱ヒータで溶融された熱可塑性樹脂を射出する射出成形機に関し、特に加熱シリンダ内で溶融される熱可塑性樹脂の温度制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から用いられている一般的な射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂（ペレット）を送り、加熱シリンダ内に設けられた進退可能なスクリューにより樹脂を溶融しながら、スクリュー先端のノズル側に送り出し、スクリューの先端側に設けられた射出ノズルから金型装置のキャビティに溶融樹脂を射出させ、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化させた後、金型を開き、突出しピンなどにより金型に張り付いている成形物を金型から外すことにより、成形体が成形されている。
【０００３】
ところで、筒状の加熱シリンダの外側には、その長手方向に沿うようにして、加熱シリンダ内に供給されてきたペレット状の樹脂を加熱溶融するための加熱ヒータが複数設けられている構造のものがあり、複数の加熱ヒータが加熱されることにより、加熱シリンダ内に搬送されてきた樹脂は２００℃〜２５０℃ほどの高温に加熱溶融されるのだが、射出成形機の稼動を一時的に停止したときには、高温化された溶融樹脂が、加熱シリンダ表面からの放熱によって急激に温度低下（降温）され、それにより、樹脂が炭化して成形品に黒点なとの炭化物が発生することがある。
【０００４】
上記技術に関連するものとして、特許文献１には、成形中に成形機を一時停止し、成形を再開したときに、成形体に炭化による黒点が発生することを防止することを目的として、一時停止中のシリンダーの温度を制御する成形機の制御方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−２５４９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記特許文献１における温度制御は、成形機の停止中のシリンダーの温度を樹脂の成形温度より低い温度に保持することにより、成形品に黒点が発生することを防止しようという方法であるが、成形機が停止され、樹脂が急激に冷却されると、シリンダーの温度を樹脂の成形温度より低い温度になるよう制御したとしても、成形品の材料がアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等のいわゆる高温樹脂である場合には、黒点（炭化物）が発生することがあることから、このような問題点の改善が求められていた。
【０００７】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、射出成形機の通常の稼動を一時的に停止（中断）して加熱シリンダ内に有する熱可塑性樹脂の保温制御をする際、当該樹脂に炭化物が発生しないようにして保温制御することができる、射出成形機における熱可塑性樹脂の温度制御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】
【０００８】
請求項１に係る射出成形機における熱可塑性樹脂の温度制御方法は、
内部にスクリューが設けられると共に外周に加熱ヒータの装着された筒状の加熱シリンダと、該加熱シリンダの先端に構成され溶融された熱可塑性樹脂を射出する射出ノズルと、加熱シリンダの外側に装着され前記加熱シリンダ内に有する前記熱可塑性樹脂を溶融する複数の加熱ヒータと、これらの加熱ヒータの温度を検出する温度検出センサーを備えた射出成形機における熱可塑性樹脂の温度制御方法において、
前記射出成形機を稼動しているときに、該射出成形機の稼動を一時的に停止して前記複数の加熱ヒータにより前記熱可塑性樹脂の降温しながらの保温制御を行うときに、
前記熱可塑性樹脂が急激な降温により炭化しないようにするために、前記複数の加熱ヒータの温度を全て一定になるよう降温するとき、
前記保温制御が開始されてから前記熱可塑性樹脂に対して炭化の発生することのない保温限界温度になるまでを、保温処理段階として複数回の段階にわけ、
当該回数と、前記熱可塑性樹脂の種類に基づき予め決められた該熱可塑性樹脂の降温速度と、前記保温限界温度とを用いて、
各保温処理段階の終了時に、該各保温処理段階の終了時の基準温度に基づき予め設定した温度の範囲になるよう、制御手段が前記加熱ヒータの各々の温度を制御し、
前記射出成形機を稼動しているときに温度にばらつきのあった前記複数の加熱ヒータの全ての温度を前記保温限界温度になるように降温制御し、各々の加熱ヒータの温度が前記保温限界温度に達したら、当該各々の加熱ヒータの温度が一定になるよう温度制御することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、射出成形機で成形体を成形する通常の稼動から保温制御に切替えられた際、加熱シリンダ内に有する熱可塑性樹脂が急激な降温により炭化しないようにするため、射出成形機の通常の稼動中に温度にばらつきのあった複数の加熱ヒータを、炭化の発生することのない保温限界温度まで所定時間かけて降温し、降温された各加熱ヒータの温度を一定になるよう制御することができるので、加熱シリンダ内に有する熱可塑性樹脂に炭化物が発生することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一例の射出成形機に構成される加熱シリンダを示す構成図である。
【図２】加熱シリンダに設けられた加熱ヒータによる熱可塑性樹脂の保温制御を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図１及び図２により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施形態において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。
【００１２】
本発明の一例の射出成形機は、公知の射出成形機と同様の構成を有するので図示を省略するが、射出ユニット、型締ユニットを備えるものであり、射出ユニットには、図１に示す加熱シリンダ１が構成されている。
【００１３】
図１に示す筒型の加熱シリンダ１には、先端に射出ノズル２、外側に複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅ、内部に回転可能にスクリュー４、基端にホッパブロック５、ホッパブロック５の上部にホッパ６が設けられており、加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの各々の温度を検出する温度検出センサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,７ｅが各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅに対応して設けられている。また、温度検出センサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,７ｅで検出された各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度は、制御手段１０に出力され、当該制御手段１０で一元的に管理されるようになっており、加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅからの出力データに基づき制御手段１０が、各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度制御を行う。
【００１４】
また、本実施形態の射出成形機は、原料である粒状の熱可塑性樹脂（ペレット）がホッパ６に投入され、加熱シリンダ１の内部に設けられたスクリュー４が回転されることにより、加熱シリンダ１の後部へ供給された熱可塑性樹脂は射出ノズル２の設けられた加熱シリンダ１の先端側へ送り出され、複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅにより加熱シリンダ１内で加熱溶融され、図示しない、計量用モータ等からなる回転駆動手段によりスクリュー４が回転されることにより計量された後、図示しない、射出用モータ、ボールネジ機構等からなる進退駆動手段によりスクリュー４が前進されることで金型のキャビティへ所定量の熱可塑性樹脂が射出される。
【００１５】
また、加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅは、図１に示すように、加熱シリンダ本体の外周のほか、射出ノズル２の外周にも装着されており、加熱シリンダ１の長手方向に前記加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅが５つ間隔を空けて巻き付けられるようにして装着され、射出成形機で成形体を成形する稼動時には、各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅが２００℃以上の高温に加熱される。
【００１６】
ここで、射出成形機の稼動を一時的に停止した際、複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを熱源として、加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂の温度（保温）制御方法について図２に基づき以下に説明する。なお、加熱シリンダ１の先端側から基端側にかけて配列された複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅについては、加熱シリンダ１の先端側から基端側の順に、第１の加熱ヒータ３ａ、第２の加熱ヒータ３ｂ、第３の加熱ヒータ３ｃ、第４の加熱ヒータ３ｄ、第５の加熱ヒータ３ｅとして説明することとし、図２では、これら加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅに対応する温度検出センサー７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,７ｅで検出された温度を波形で表している。
【００１７】
図２は、射出成形機を稼動して、光学部品（導光板やレンズ）を製造するときにアクリル樹脂やポリカーボネイト樹脂等の高温樹脂（熱可塑性樹脂）を材料として用いて成形する成形中のときに、機器の異常によりアラームが発生し、それに伴い保温制御に切替えられ、射出成形機の稼動を一時的に停止して加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂の保温制御を行っているときの、第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度の変化を表している。
【００１８】
ところで、加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂に対し炭化が発生しないよう制御するためには、成形中に２００度以上の高温に加熱されている熱可塑性樹脂を、所定時間かけて所定の保温限界温度ｔ２になるまで降温したのち、保温限界温度ｔ２である１６０℃で一定になるよう保温制御する必要がある。そのため、本実施形態の第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅは、成形中においては、温度にばらつきがあるが、第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度が全て１６０℃になったら、その温度で全ての第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを１６０℃になるよう制御手段１０が保温制御する。なお、「保温限界温度」とは、樹脂の種類により決まるものであり、保温限界温度ｔ２である１６０℃未満に熱可塑性樹脂の温度が低下された場合には、射出成形機を保温制御から通常の稼動に戻したときに、樹脂焼けが発生するため、１６０℃の温度を保温限界温度として定義する。
【００１９】
図２に示すように、射出成形機を稼動した成形体の成形中（（ａ）〜（ｂ））において、何らかの原因より、アラームが発生されると（ｂ）、（ｂ）のタイミングで、射出成形機の稼動が一時的に中止され、保温制御が開始される。
【００２０】
本実施形態の保温制御（（ｂ）以降）においては、成形中（（ａ）〜（ｂ））に２００℃以上であった第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度を、段階的（図２の保温処理第１段階、保温処理第２段階、保温処理第３段階）に降温させる。
【００２１】
先ず、前記熱可塑性樹脂の降温速度（単位時間あたりの自然冷却速度）は、当該熱可塑性樹脂の種類により決まっているので、ここでは降温速度ａは１．５（℃／分）であり、各保温処理段階（保温処理第１段階,保温処理第２段階,保温処理第３段階,（保温処理第ｎ段階））の時間（分）をＴとし、第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅのうち成形中に最も高温の第２の加熱ヒータ３ｂの温度をｔ１（２５０℃）とし、保温限界温度をｔ２（１６０℃）とし、保温処理段階の回数をｎ回（本実施形態では３回）とした場合、下記数１の数式により、時間Ｔを算出する。
【００２２】
（数１）
（ｔ１−ｔ２）／（ｎ×Ｔ）＝ａ
※ｎは１以上とする
ｎ×Ｔは、保温限界温度ｔ２に達するまでの時間（ｂ）〜（ｅ）
【００２３】
上記数１の数式に前記数値を代入すると、（２５０（℃）−１６０（℃））／（３×Ｔ）＝１．５（℃／分）
であるから、Ｔ＝２０（分）となる。
【００２４】
そして、算出されたＴの数値により、保温処理第１〜第３段階における各時間が制御手段１０により決定される。
【００２５】
そして、Ｔは２０（分）であって、ａは１．５（℃／分）であることから、Ｔとａの数値を用いて、制御手段１０が、下記数２の数式により、保温処理第１〜第３段階の各段階の終了時（（ｃ）,（ｄ）,（ｅ））における各基準温度を、１段階あたり３０℃ずつ降温することを決定する（保温処理第１段階終了時は２２０℃（２５０℃−３０℃）,保温処理第２段階終了時は１９０℃（２５０℃−３０℃×２）,保温処理第３段階終了時は１６０℃（２５０℃−３０℃×３））。
【００２６】
（数２）
Ｔ×ａ＝２０（分）×１．５（℃／分）＝３０℃
【００２７】
そして、各保温処理段階終了時（（ｃ）,（ｄ））では、第１〜第５の全ての加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度が、前記基準温度の±１０℃（より好ましくは±５℃）の範囲になるよう、制御手段１０が各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを制御し、前記基準温度の±１０℃（より好ましくは±５℃）の範囲にしてから、次の保温処理段階に移行する。そして、図２に示すように、このような処理を、各段階毎に繰り返すことで、第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを、保温限界温度ｔ２である１６０℃に到達する保温処理第ｎ段階（本実施形態では保温処理第３段階）の終了時（ｅ）に１６０℃まで降温させる。そして、制御手段１０が、保温継続制御として、第１〜第５の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを１６０℃の状態を維持するよう制御を行う。
【００２８】
以上のような本実施形態における熱可塑性樹脂の温度制御方法によれば、射出成形機を稼動しているときに、該射出成形機の稼動を一時的に停止（中断）して、複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅにより、加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂の降温しながらの保温制御を行うときに、当該熱可塑性樹脂が急激な降温により炭化しないようにするために、複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度を全て一定になるよう降温するとき、保温制御が開始されてから（ｂ）保温限界温度になるまでを（ｅ）、保温処理段階として複数回の段階（保温処理第１段階〜保温処理第３段階）にわけ、当該回数（ｎ）と、熱可塑性樹脂の種類に基づき予め決められた該熱可塑性樹脂の降温速度（ａ）と、保温限界温度（ｔ２）等を用いて、各保温処理段階の終了時（（ｃ）,（ｄ））に、該各保温処理段階の終了時の基準温度（（ｃ）は２２０℃,（ｄ）は１９０℃）に基づき予め設定した温度の範囲（（ｃ）は２２０℃の±１０の範囲,（ｄ）は１９０℃の±１０℃の範囲）になるよう、制御手段１０が加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの各々の温度を制御し、射出成形機を稼動しているときに温度にばらつきのあった複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの全ての温度を、所定時間（ｎ×Ｔ）かけて保温限界温度（１６０℃）になるように降温制御し、該複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの全てが前記保温限界温度（１６０℃）に達したら、さらに前記複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの全ての温度が一定になるよう温度制御する。これにより、射出成形機で成形体を成形する通常の稼動から保温制御に切替えられた際、加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂が急激な降温により炭化しないようにするため、射出成形機の通常の稼動中に温度にばらつきのあった複数の加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅを、炭化の発生することのない保温限界温度ｔ２まで所定時間（ｎ×Ｔ＝３×２０＝６０分）かけて降温し、降温された各加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度を一定になるよう制御することで、加熱シリンダ１内に有する熱可塑性樹脂に炭化物が発生することを防止することが可能となる。
【００２９】
以上、本実施形態の一例を詳述したが、本発明は、前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で種々の変形実施が可能である。例えば、本実施形態においては、保温処理段階の回数を３回としているが、４回以上や３回未満でもよく、また、本実施形態では各保温処理段階終了時（（ｃ）,（ｄ））、第１〜第５の全ての加熱ヒータ３ａ,３ｂ,３ｃ,３ｄ,３ｅの温度が、前記基準温度の±１０℃の範囲にしてから次の保温処理段階に移行するが、前記基準温度に一致したときに次の保温処理段階に移行するようにしてもよく適宜選定できるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００３０】
１  加熱シリンダ
２  射出ノズル
３ａ  第１の加熱ヒータ
３ｂ  第２の加熱ヒータ
３ｃ  第３の加熱ヒータ
３ｄ  第４の加熱ヒータ
３ｅ  第５の加熱ヒータ
４  スクリュー
５  ホッパブロック
６  ホッパ
７ａ,７ｂ,７ｃ,７ｄ,７ｅ
１０  制御手段
ａ  降温速度
ｎ  保温制御時における保温処理段階の回数
ｔ１  成形中に最も高温の加熱ヒータ３の温度
ｔ２  保温限界温度
Ｔ  各保温処理段階の時間
【図１】
0005829889.tif 000002
【図２】
0005829889.tif 000003