(57)【要約】【課題】成形を始める射出始めにおいて、ゲートが詰まことなく射出ができるようにする。【解決手段】開閉可能で型閉時に製品キャビティ３を内部に形成する固定型１および可動型２と、固定型１に形成されゲート１４を介して製品キャビティ３に連通するランナー９と、ゲート１４を開閉するバルブ装置２１と、バルブ装置２１に装着するヒーター４１及び温度センサー４４とを備える。温度センサー４４によりバルブ装置２１の温度を検出して制御ボックス７１によりヒーター４１を、バルブ装置２１の樹脂通路２８ａ，２８ｂの樹脂を溶融して射出する設定温度に制御する。さらに制御ボックス７１により、射出始めにおいてヒーター４１を設定温度より高い温度に制御して射出する。この後に前記ヒーター４１を設定温度に制御して射出する。射出始めにおいてゲート１４での樹脂の固まりをなくすことができる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能で型閉時に製品キャビティを内部に形成する複数の型体と、この型体に形成されゲートを介して前記製品キャビティに連通する樹脂通路と、前記ゲートを開閉するバルブ装置と、このバルブ装置に装着するヒーター及び温度検出手段とを備え、前記温度検出手段により前記バルブ装置の温度を検出して制御手段により前記ヒーターを温度制御して、該ヒーターを前記バルブ装置の樹脂通路の樹脂を溶融状態に保つ設定温度に制御する射出成形方法であって、前記制御手段により、射出始めにおいて前記ヒーターを前記設定温度より高い温度に制御して射出し、この射出後に前記ヒーターを前記設定温度に制御して射出することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記温度検出手段が前記ゲートより離間している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】
前記設定温度より高い温度に維持制御する時間を、タイマーまたは射出数により制御することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記設定温度より高い温度は、射出始めのとき前記ゲートの温度が前記設定温度とほぼ同じに設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブにヒーター及び温度検出手段を備えた金型の射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の射出成形に用いられるホットランナー金型装置は、成形能率を高めるために、製品キャビティへのゲートまでの材料通路内の樹脂を加熱して常時溶融状態に保つものである。そして、金型装置においてはゲートを開閉するためバルブ装置が組み込まれている。このバルブ装置は、バルブケーシングの外周面に材料通路を加熱するバンドヒーター等のヒーターが嵌合されているものである。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００２−１５４１４０号公報（第５頁）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術のようなバルブ装置を備えた金型装置にあっては、ヒーターを制御するためにバルブ装置には温度検出手段が設けられており、そして、この温度検出手段の温度検出を温度制御手段に出力して、温度制御手段において予め設定した設定温度と検出温度を比較してバルブ装置、ひいては材料通路内の樹脂を所定温度に制御している。
【０００５】
しかしながら、温度制御手段はバルブ装置における材料通路内の樹脂の温度を検知する必要があるので、ゲート側ではなくバルブ装置のほぼ中央に配置されている。これに対してヒーターはバルブ装置の長手方向のほぼ全長に配置されている。このためにヒーターにより加熱されたバルブ装置の温度分布は、バルブ装置の長手方向の中央部の温度が高く、一方バルブ装置の長手方向の両側の温度が低くなる傾向がある。
【０００６】
そして、射出成形機に金型を取付け、樹脂を射出して成形する際には、予めヒーターによりバルブ装置は、温度制御手段により所定温度に加熱される。しかしながら、温度制御手段はバルブ装置の長手方向のほぼ中央部に配置された温度検出手段に基づいてヒータを加熱制御して、バルブ装置のほぼ中央部を所定の温度に加熱することになる。この結果、成形を始める射出始めにおいてはバルブ装置の先端側のゲートでは樹脂を溶融状態に保つ温度より低くなっており、ゲートが詰まる虞があった。
【０００７】
そこで、本発明は、ヒーター、温度検出手段を備えたバルブ装置を設けた金型の射出成形方法において、成形を始める射出始めにおいて、ゲートが詰まことなく射出ができるようにする射出成形方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、開閉可能で型閉時に製品キャビティを内部に形成する複数の型体と、この型体に形成されゲートを介して前記製品キャビティに連通する樹脂通路と、前記ゲートを開閉するバルブ装置と、このバルブ装置に装着するヒーター及び温度検出手段とを備え、前記温度検出手段により前記バルブ装置の温度を検出して制御手段により前記ヒーターを温度制御して、該ヒーターを前記バルブ装置の樹脂通路の樹脂を溶融状態に保つ設定温度に制御する射出成形方法であって、前記制御手段により、射出始めにおいて前記ヒーターを前記設定温度より高い温度に制御して射出し、この射出後に前記ヒーターを前記設定温度に制御して射出することを特徴とする射出成形方法である。
【０００９】
この請求項１の構成によれば、型体が常温にある射出始めにおいてはバルブ装置は、該バルブ装置の樹脂通路の樹脂を溶融して射出する設定温度よりも高い温度に設定されるので、ゲートの温度を上昇させることができる。
【００１０】
請求項２の発明は、前記温度検出手段が前記ゲートより離間していることを特徴とする請求項１記載の射出成形方法である。
【００１１】
この請求項２の構成によれば、温度検出手段が前記ゲートより離間していることにより、ゲートより離間した温度を温度検出手段が検知することとなるが、このような場合でもゲートを所定の温度に確保することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、前記設定温度より高い温度に維持制御する時間を、タイマーまたは射出数により制御することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法である。
【００１３】
この請求項３の構成によれば、射出始めのヒーターの温度の時間をタイマーまたは射出数により時間制御することができる。
【００１４】
請求項４の発明は、前記設定温度より高い温度は、射出始めのとき前記ゲートの温度が前記設定温度とほぼ同じに設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形方法である。
【００１５】
この請求項４の構成によれば、射出始めにおいてゲートを樹脂が固まらない温度に加熱することができる。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図を参照して説明する。図１に示すように、１は固定型、２は可動型で、型体であるこれら固定型１および可動型２は、図示上下方向（型開閉方向）に互いに移動して開閉し、型閉時に相互間に製品形状の製品キャビティ３を形成するものである。固定型１は、固定側型板６と、この固定側型板６の裏面すなわち可動型２と反対側の面に固定された固定側受け板７と、この固定側受け板７の裏側にスペーサーブロックを介して固定された固定側取り付け板（図示していない）とを備えており、この固定側取り付け板と固定側受け板７との間にはマニホールド８が設けられている。このマニホールド８は、材料通路であるランナー９が内部に形成されており、このランナー９内の成形材料である樹脂は、マニホールド８に設けられた図示していないヒーターの加熱により常時溶融状態に保たれるようになっている。
【００１７】
そして、固定型１の本体部を構成する固定側型板６に貫通形成された接合孔１１内には、固定側型板６や固定側受け板７とともに固定型１の本体部をなすゲートブッシュ１２が接合されている。このゲートブッシュ１２は、製品キャビティ３側がこの製品キャビティ３側へ向かって細くなるテーパー部１３になっており、このテーパー部１３の先端部に製品キャビティ３へ開口するゲート１４が開口形成されている。そして、接合孔１１の内面とゲートブッシュ１２との間には、冷却水通路１５が形成されている。
【００１８】
また、固定型１には、前記ゲート１４を開閉するバルブ装置２１が組み込まれている。つぎに、このバルブ装置２１の構成を説明する。固定型１の本体部を構成する前記固定側受け板７には、前記型開閉方向に貫通する組み込み孔２２が形成されており、前記ゲートブッシュ１２の内部は、前記組み込み孔２２に通じる組み込み孔２３になっている。そして、この組み込み孔２２，２３内にほぼ筒状のバルブケーシング２６が組み込まれている。このバルブケーシング２６の一端部はフランジ部２７になっていて前記マニホールド８および固定側受け板７に固定されている。
【００１９】
また、バルブケーシング２６の内部は、マニホールド８内のランナー９を前記ゲート１４に連通させる材料通路２８になっている。この材料通路２８は、前記型開閉方向を軸方向とするほぼ円柱形状の直線部２８ａと、この直線部２８ａにおけるゲート１４と反対側の端部から屈曲した入口部２８ｂとを有しており、この入口部２８ｂが前記ランナー８に連通している。
【００２０】
また、前記バルブケーシング２６の材料通路２８におけるゲート１４側の先端部内周面には、ゲート１４の先端部と間隔をおいて前記型開閉方向に延びるバルブピン支持部としての３枚の支持羽根２９が一体に形成されている。これら支持羽根２９は、材料通路２８の中心軸に対して１２０°ずつ離れて放射状に位置している。なお、支持羽根２９の内側縁は、ゲート１４と反対側の部分（図１における上側の部分）が凹弧状の湾曲部３０になっているが、他の部分は前記型開閉方向と直交して材料通路２８の内周面に至る下端縁部３０ａとなっている。なお、支持羽根２９の湾曲部３０は、成形材料である樹脂の流れに対する抵抗を減らすためのものである。そして、支持羽根２９間の凹溝状の部分が分割材料通路部３１になっている。この支持羽根２９はバルブケーシング２６のゲート１４側先端寄りに形成されるとともに、バルブケーシング２６の内周面は円柱形状部３２となっており、この円柱形状部３２からバルブケーシング２６の中心方向に向かって前記支持羽根２９が一体形成されている。このような支持羽根２９を一体に有するバルブケーシング２６は、例えば放電加工により製造できる。
【００２１】
そして、バルブケーシング２６には、固定側取り付け板に設けられた図示していない油圧シリンダーなどの駆動により前記型開閉方向に移動してゲート１４を開閉するバルブ体としてのバルブピン３６が内蔵されている。このバルブピン３６は、ゲート１４側の先端部に形成されたゲート閉塞部３７がゲート１４に挿脱自在に嵌合してこのゲート１４を閉じるものである。また、バルブピン３６は、前記型開閉方向を軸方向としており、前記バルブケーシング２６の支持羽根２９の内側縁に外周面が常時摺動自在に接触している。これにより、バルブピン３６のゲート１４側の先端部が支持されている。さらに、バルブピン３６は、バルブケーシング２６におけるマニホールド８側の端部では、バルブケーシング２６内に固定されたバルブピン支持部としてのガイドブッシュ３８により支持されている。すなわち、このガイドブッシュ３８内をバルブピン３６が摺動自在に貫通している。
【００２２】
また、前記バルブケーシング２６の外周面には、材料通路２８を加熱するバンドヒーター４１およびこのヒーター４１を外側から覆うほぼ円筒状のヒーターカバー４２が嵌合されている。そして、ヒーター４１は、バルブケーシング２６のゲート１４側先端部において支持羽根２９にバルブピン３６の径方向から対向する位置まで延設してあり、羽根対向部４３を有している。すなわち、ヒーター４１は、バルブ装置２１の長手方向のほぼ全域に沿って設けられている。そして、後述するバルブケーシング２６の側面に温度検出手段たる温度センサー４４が設けられ、この温度センサー４４の外側にはヒーター４１が配置されている。そして、この温度センサー４４はバルブケーシング２６のほぼ同一径となった長手方向の中央部に配置されている。すなわち温度センサー４４はバルブケーシング２６の先細な先端と、径大となるフランジ部２７との間に配置されている。
【００２３】
前記バルブケーシング２６のゲート１４側先端部の外周側には段部４６が形成されており、この段部４６に短い円筒状の断熱リング４７が嵌合されて固定されている。そして、断熱リング４７の外周面が前記ゲートブッシュ１２の組み込み孔２３内に形成された同径の円柱面状の嵌合面４８に嵌合している。そして、バルブケーシング２６のゲート１４側先端部には前記隙間４９ａを塞ぐための封止部材としての筒状部品５０からなる封止リング５１が設けられている。また、封止リング５１にはバルブピン３６の貫通孔５３が形成されている。この貫通孔５３には、材料通路２８側に開口するとともに、ゲート１４側へ向かって細くなるテーパー面５４が形成され、このテーパー面５４の径小側の先端開口５５がゲート１４に連通している。この封止リング５１の先端開口５５はゲート１４と同径に形成されている。また、封止リング５１は、金属材料あるいは本金型装置で成形される樹脂などの成形材料の熱により溶けない耐熱性および耐摩耗性に優れた金属などによって成形されている。そして、封止リング５１は成形時において材料通路２８側から射出される成形材料が封止リング５１の貫通孔５３を通過する際、その圧力によって成形材料の射出方向、すなわち、ゲート１４側に移動し、封止リング５１の先端面が前記ゲート１４の周縁に当接する。なお、５６は可動型２の可動側型板である。
【００２４】
前記バルブケーシング２６内の材料通路２８は、バルブピン３６が内部を同軸的に通った直線部２８ａと、この直線部２８ａの一端部から屈曲した入口部２８ｂとを有し、この入口部２８ｂが滑らかに湾曲した形状に形成されているが、前記バルブケーシング２６における入口部２８ｂのある部分は、バルブケーシング構成材である先細なバルブケーシング本体６１に組み込み孔６２が形成されており、この組み込み孔６２にバルブケーシング構成材である材料通路形成入子６３が埋め込まれて固定されている。さらに、この材料通路形成入子６３に貫通成形された組み込み孔６４に前記ガイドブッシュ３８が嵌合されて固定されている。そして、前記バルブケーシング本体６１と材料通路形成入子６３との間に材料通路２８の入口部２８ｂが形成されているが、この入口部２８ｂの一部はガイドブッシュ３８によっても形成されている。このようにバルブケーシング本体６１および材料通路形成入子６３、それにガイドブッシュ３８によって材料通路２８入口部２８ｂを形成しているのは、屈曲したこの入口部２８ｂを滑らかな形状に形成するためである。
【００２５】
次に図２を参照して説明する。前記固定型１には、複数の製品キャビティ３が形成されていると共に、それぞれの製品キャビティ３に、ヒーター４１と温度センサー４４を備えたバルブ装置２１をそれぞれ配置している。そして、それぞれのヒーター４１はタイマー７１Ａや図示しないマイコンなどを備えた制御手段たる制御ボックス７１に配線７２を介して接続している。同様にそれぞれの温度センサー４４は制御ボックス７１に配線７３を介して接続している。制御ボックス７１には、成形の「スタート」「停止」などのスタート・停止操作部７４の他に、ヒーター４１、ひいてはバルブケーシング２６の温度を予め設定するための温度や後述する時間を設定する操作部７５、設定温度／温度センサー温度／タイマー７１Ａの設定時間等の表示部７６が設けられており、表示部７６は切り替え操作部７６Ａにより表示切り替えができるようになっている。
【００２６】
つぎに、前記の構成についてその作用を説明する。予め操作部７５により、通常の製品成型を行なうための製品成型設定温度Ｈ１と、通常の製品成型を行なう前に行なう射出始めの設定温度Ｈ２と、この射出始め設定温度Ｈ２で射出する時間Ｔを設定する。ここで、製品成型設定温度Ｈ１は、前記温度センサー４４により検知され前記バルブ装置２１（バルブケーシング２６）の樹脂通路の樹脂を溶融状態に保つ設定温度である。また、射出始め設定温度Ｈ２は、金型が常温状態の際に始めて射出する射出始めにおいて前記温度センサー４４により検知され前記ゲート１４の樹脂を溶融状態に保つ設定温度であり、これは射出始めのとき前記ゲート１４の温度が前記設定温度Ｈ１とほぼ同じに設定されるときの温度センサー４４による検出温度であって、射出始め設定温度Ｈ２は前記設定温度Ｈ１より高い温度に設定される。
【００２７】
そして、スタート・停止操作部７４を操作してスタートさせる。成形にあたっては、まず固定型１と可動型２とを型閉して、これら固定型１および可動型２間に製品キャビティ３を形成した後、図１に示すように、バルブピン３６を可動型２から離れる方向へ移動させてゲート１４を開放する。
【００２８】
また、ヒーター４１に通電してバルブケーシング本体６１を加熱する。この加熱により、温度センサー４４による検出温度は、図３の一点鎖線で示すように製品成型設定温度Ｈ１を超えて射出始め設定温度Ｈ２に達すると、射出成形機から固定型１内に熱可塑性の成形材料である溶融した熱可塑性樹脂を射出する。この際には、ヒーター４１の熱によってゲート１４の周縁の温度は、図３のニ点鎖線で示すように製品成型設定温度Ｈ１に達している。そして、溶融状態の樹脂は、マニホールド８のランナー９などを通り、さらにバルブケーシング２６内の材料通路２８、バルブピン３６が嵌合している支持羽根２９間の分割材料通路部３１および円柱形状部３２に嵌合した封止リング５１内の貫通孔５３を通ってゲート１４から製品キャビティ３内に流入する。このとき、ゲート１４の周縁の温度は製品成型設定温度Ｈ１に達しているので、ゲート１４において樹脂が固まるようなことはなく、射出が予め制御ボックス７１内のタイマー７１Ａで設定した時間Ｔ中に射出及び成型が数ショット繰り返して継続する。この際、成型された成型品は設定温度Ｈ１より高い温度Ｈ２で直線部２８ａにおいて樹脂が加熱されているので、多少変質している可能性があるので必要に応じて廃棄する必要がある。なお、実施形態では射出始め設定温度Ｈ２の状態をタイマー７１Ａによって制御したが、射出回数によって制御してもよい。この場合には、始めの数ショットでは温度センサー４４が射出始め設定温度Ｈ２を検知するようにヒーター４１が制御され、そして設定された数ショット後において、温度センサー４４が設定温度Ｈ１を検知するようにヒーター４１が制御されるものである。
【００２９】
そして、この設定時間Ｔの後に制御ボックス７１により温度が製品成型温度Ｈ２に設定されると、ヒーター４１によりバルブケーシング２６は、一点鎖線で示すように製品成型温度Ｈ１となるように加熱される。この際には、ヒーター４１の熱によってゲート１４の周縁の温度は製品成型設定温度Ｈ１に維持されており、ゲート１４において樹脂が固まるようなことはなくなっており、引続き射出及び成型が繰り返し行われる。この際、成型された成型品は設定温度Ｈ１で直線部２８ａにおいて樹脂が加熱されているので、変質している可能性はなく、良好に射出成形を行うことができる。
【００３０】
なお、製品キャビティ３内に樹脂が充填された後においては、保圧を経て、バルブピン３６が可動型２の方へ移動し、ゲート１４に嵌合してこのゲート１４を閉じる。製品キャビティ３内の樹脂は冷却水通路１５を冷却水が通ることにより積極的に冷却される。そして、製品キャビティ３内の樹脂すなわち製品が冷却して固化した後、固定型１と可動型２とを型開して、成形された製品を取り出す。その後、再び型閉が行われて以上の工程が繰り返され、成形が繰り返される。
【００３１】
以上のように、前記実施形態では、開閉可能で型閉時に製品キャビティ３を内部に形成する固定型１および可動型２と、この固定型１に形成されゲート１４を介して前記製品キャビティ３に連通するランナー９と、前記ゲート１４を開閉するバルブ装置２１と、このバルブ装置２１に装着するヒーター４１及び温度センサー４４とを備え、前記温度センサー４４により前記バルブ装置２１の温度を検出して制御ボックス７１により前記ヒーター４１を、前記バルブ装置２１の樹脂通路２８ａ，２８ｂの樹脂を溶融して射出する設定温度Ｈ１に制御する射出成形方法であって、前記制御ボックス７１により、射出始めにおいて前記ヒーター４１を前記設定温度Ｈ１より高い前記設定温度Ｈ２に制御して射出し、この後に前記ヒーター４１を前記設定温度Ｈ１に制御して射出することにより、射出始めにおいて、ゲート１４の前記設定温度Ｈ１に近づけるようにし温度を高くすることで、射出始めにおいてゲート１４での樹脂の固まりをなくして射出成型を繰り返すことができる。
【００３２】
また、前記温度センサー４４は、バルブケーシング本体６１の細くなってゲート１４に近接した先端ではなく、ほぼ同一径となったバルブケーシング本体６１の長手方向の中央部に配置されて前記ゲート１４より離間していても、ゲート１４を前記設定温度Ｈ１に近づけるようにし温度を高くすることで、射出始めにおいてゲート１４での樹脂の固まりをなくして射出成型を繰り返すことができる。
【００３３】
また、前記設定温度Ｈ１より高い前記設定温度Ｈ２に制御する時間Ｔを、予め設定したタイマー７１Ａにより制御することにより、ゲート１４の温度が所定温度に達した後においては、自動的にヒーター４１を前記設定温度Ｈ１に設定できるので、ゲート１４が所定温度に達した後、自動的にヒーター４１の温度設定を正確に調節することができる。
【００３４】
しかも、前記設定温度Ｈ１より高い前記設定温度Ｈ２は、射出始めのとき前記ゲート１４の温度が前記設定温度Ｈ１とほぼ同じに設定することによって、射出始めにおいてゲート１４において樹脂が固まらない温度に加熱することができる。
【００３５】
なお、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施が可能である。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、開閉可能で型閉時に製品キャビティを内部に形成する複数の型体と、この型体に形成されゲートを介して前記製品キャビティに連通する樹脂通路と、前記ゲートを開閉するバルブ装置と、このバルブ装置に装着するヒーター及び温度検出手段とを備え、前記温度検出手段により前記バルブ装置の温度を検出して制御手段により前記ヒーターを温度制御して、該ヒーターを前記バルブ装置の樹脂通路の樹脂を溶融状態に保つ設定温度に制御する射出成形方法であって、前記制御手段により、射出始めにおいて前記ヒーターを前記設定温度より高い温度に制御して射出し、この射出後に前記ヒーターを前記設定温度に制御して射出することを特徴とする射出成形方法であり、射出始めにおいてゲート周辺の温度を上昇させてゲートの詰まりをなくすことができる。
【００３７】
請求項２の発明は、前記温度検出手段が前記ゲートより離間していることを特徴とする請求項１記載の射出成形方法であり、温度検出手段が前記ゲートより離間してもゲートを所定の温度に確保して、ゲートの詰まりをなくすことができる。
【００３８】
請求項３の発明は、前記設定温度より高い温度に維持制御する時間を、タイマーまたは射出数により制御することを特徴とする請求項１記載の射出成形方法であり、射出始めのヒーターの設定温度の時間を正確に設定することができる。
【００３９】
請求項４の発明は、前記設定温度より高い温度は、射出始めのとき前記ゲートの温度が前記設定温度とほぼ同じに設定されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形方法であり、射出始めにおいてゲートを樹脂が固まらない温度に確実に加熱することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態を示す配線図である。
【図３】本発明の一実施形態を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
１　固定型（型体）
２　可動型（型体）
３　製品キャビティ
９　ランナー（材料通路）
１４　ゲート
２８ａ，２８ｂ　樹脂通路
２１　バルブ装置
４１　ヒーター
４２　温度センサー（温度検出手段）
７１　制御ボックス（制御手段）
Ｈ１　Ｈ２　設定温度
Ｔ　時間
【図１】
2004114623.tif 000003
【図２】
2004114623.tif 000004
【図３】
2004114623.tif 000005