(57)【要約】【課題】成形品の取り数を多くすることができ、成形品に成形不良が発生するのを防止することができ、型締装置を小型化することができるようにする。【解決手段】射出部材を高速で前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって得られた成形材料を高速でキャビティ空間に充填（てん）し、前記射出部材が前進限位置より後方に設定された充填終了位置に到達したときに、前記射出部材を停止させ、その後、所定の距離だけ後退させる。高速で充填が行われた後の冷却によって成形材料が収縮するとともに、射出部材が後退させられるのに伴って、成形材料が戻されるので、発泡材料が十分に発泡させられ、成形材料の体積が大きくなる。成形品の取り数を多くしても、キャビティ空間内におけるゲートから離れた部分に十分な量の成形材料を容易に供給することができる。【選択図】　　　　　図１
2004009557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）射出部材を高速で前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって得られた成形材料を高速でキャビティ空間に充填し、
（ｂ）前記射出部材が前進限位置より後方に設定された充填終了位置に到達したときに、前記射出部材を停止させ、その後、所定の距離だけ後退させることを特徴とする発泡成形品の成形方法。
【請求項２】
前記射出部材は、充填が終了した直後に後退させられる請求項１に記載の発泡成形品の成形方法。
【請求項３】
射出速度ＶＳは、
３００≦ＶＳ≦１０００〔ｍｍ／ｓ〕
の範囲に設定される請求項１に記載の発泡成形品の成形方法。
【請求項４】
充填開始位置から充填終了位置までの距離をＬ１とし、充填開始位置から前進限位置までの距離をＬ２としたとき、距離Ｌ２に対する距離Ｌ１の比Ｌ１／Ｌ２は、
０．９≦Ｌ１／Ｌ２≦０．９８
の範囲に設定される請求項１に記載の発泡成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡成形品の成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形機は、射出装置及び金型装置を有し、射出装置において加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。また、金型装置は、固定金型及び可動金型を備え、該可動金型を進退させることによって、型閉じ、型締め及び型開きが行われるようになっている。
【０００３】
そして、前記金型装置において型締めが行われた状態で、樹脂を、射出装置の射出ノズルから射出し、金型装置内のスプルー、ランナ及びゲートを介してキャビティ空間に充填（てん）することによって、成形品を得るようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の射出成形機においては、成形品、特に、肉厚が小さく、０．８〔ｍｍ〕以下の成形品の取り数を多くすると、樹脂をキャビティ空間に充填したときに、キャビティ空間内におけるゲートから離れた部分まで樹脂を行きわたらせることができず、成形品にひけ、ショート、ボイド等の成形不良が発生してしまう。
【０００５】
そこで、射出工程において充填される樹脂の圧力、すなわち、充填圧力を高くするとともに、保圧工程においてキャビティ空間内に保持される樹脂の圧力、すなわち、保圧力を高くし、キャビティ空間内の樹脂の圧力が、前記ゲートから離れた部分においても十分に高くなるように、例えば、２５０〜６００〔ｋｇｆ／ｃｍ２〕になるようにしている。
【０００６】
ところが、キャビティ空間内の樹脂の圧力を高くすると、固定金型と可動金型との間のパーティングライン部にばりが発生しやすくなってしまう。
【０００７】
そこで、ばりが発生するのを防止するために、型締め時に発生させる型締力を大きくすることが考えられるが、型締力を大きくしようとすると、型締装置が大型化してしまう。
【０００８】
本発明は、前記従来の射出成形機の問題点を解決して、成形品の取り数を多くすることができ、成形品に成形不良が発生するのを防止することができ、型締装置を小型化することができる発泡成形品の成形方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そのために、本発明の発泡成形品の成形方法においては、射出部材を高速で前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって得られた成形材料を高速でキャビティ空間に充填し、前記射出部材が前進限位置より後方に設定された充填終了位置に到達したときに、前記射出部材を停止させ、その後、所定の距離だけ後退させる。
【００１０】
本発明の他の発泡成形品の成形方法においては、さらに、前記射出部材は、充填が終了した直後に後退させられる。
【００１１】
本発明の更に他の発泡成形品の成形方法においては、さらに、射出速度ＶＳは、
３００≦ＶＳ≦１０００〔ｍｍ／ｓ〕
の範囲に設定される。
【００１２】
本発明の更に他の発泡成形品の成形方法においては、さらに、充填開始位置から充填終了位置までの距離をＬ１とし、充填開始位置から前進限位置までの距離をＬ２としたとき、距離Ｌ２に対する距離Ｌ１の比Ｌ１／Ｌ２は、
０．９≦Ｌ１／Ｌ２≦０．９８
の範囲に設定される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施の形態における射出成形機の概略図、図２は本発明の実施の形態における射出成形機の動作を示すタイムチャート、図３は本発明の実施の形態における発泡工程時の成形材料の状態を示す図である。なお、図２において、ＳＧ１はスクリュー１２の回転方向を示す変量、ＳＧ２はスクリュー１２の進退方向を示す変量である。各変量ＳＧ１、ＳＧ２は、いずれも便宜上想定されたものであり、実際の制御量を表すものではない。
【００１５】
図において、１１はシリンダ部材としての加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内において回転自在に、かつ、進退（図１における左右方向に移動）自在に配設された射出部材としてのスクリュー、１３は第１の駆動手段としての射出シリンダ、１４は第２の駆動手段としての油圧モータである。前記加熱シリンダ１１には、後方（図１における右方）の所定の位置にホッパ１１ａが、前端（図１における左端）に射出ノズル２０が形成され、前記ホッパ１１ａに、樹脂等に発泡材料を混入することによって得られた成形材料が投入される。そして、該成形材料は、加熱シリンダ１１内に供給され、前記射出ノズル２０から射出される。また、前記スクリュー１２の表面には、螺（ら）旋状にフライト１２ａが形成され、該フライト１２ａに沿って溝２１が形成される。なお、本実施の形態においては、第１の駆動手段として射出シリンダ１３を、第２の駆動手段として油圧モータ１４を使用しているが、前記射出シリンダ１３に代えて電動の射出用モータを、油圧モータ１４に代えて電動の計量用モータを使用することができる。
【００１６】
前記射出シリンダ１３は進退自在に配設されたピストン１３ａを備え、該ピストン１３ａの後方に第１の油室１６が、前方（図１における左方）に第２の油室１７が形成され、第１、第２の油室１６、１７は図示されない切換弁を介して図示されない油圧供給源に接続される。この場合、前記第１の油室１６に油圧を供給し、第２の油室１７の油圧をドレーンすることによってスクリュー１２を前進（図１における左方に移動）させたり、第１の油室１６の油圧をドレーンし、第２の油室１７に油圧を供給することによってサックバックを行ったり、油圧モータ１４を駆動することによって、スクリュー１２を回転させて計量を行ったりすることができる。また、計量を行うときに、第１の油室１６に油圧を供給することによって、スクリュー１２に背圧を加えることができる。
【００１７】
そして、前記ピストン１３ａと連結させてスクリュー１２の位置、すなわち、スクリュー位置を検出する位置センサ２２が、第１の油室１６に対応させてスクリュー１２の背圧を検出する背圧センサ２３が、加熱シリンダ１１内の前方に成形材料の圧力を検出する圧力検出器２４が配設される。前記位置センサ２２、背圧センサ２３及び圧力検出器２４の各検出信号は制御部２６に送られる。
【００１８】
次に、前記構成の射出成形機の動作について説明する。
【００１９】
まず、タイミングｔ０において、計量工程が開始され、該計量工程において、制御部２６の図示されない計量制御手段は、油圧モータ１４を駆動して前記スクリュー１２を正方向に回転させる。このとき、ホッパ１１ａに投入された成形材料は、成形材料供給口Ｑ１を介して加熱シリンダ１１内に供給され、溝２１内を前進させられ、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられ、それに伴ってスクリュー１２が計量開始位置から計量終了位置まで後退（図１における右方に移動）させられる。なお、計量工程において、前記第１の油室１６に所定の油圧が供給され、スクリュー１２に背圧が加えられる。
【００２０】
また、タイミングｔ１において前記計量工程が完了し、射出工程が開始される。該射出工程において、制御部２６の図示されない射出制御手段は、前記射出シリンダ１３を駆動してスクリュー１２を充填開始位置から充填終了位置まで前進させる。この間、前記位置センサ２２によってスクリュー位置が検出され、検出信号が制御部２６に送られる。該制御部２６の図示されない位置制御手段は、あらかじめ設定されたスクリュー位置の設定値と、検出されたスクリュー位置との偏差を算出し、該偏差が０になるようにフィードバック制御を行う。なお、前記設定値は、図示されないパターン設定器を操作することによって設定される。本実施の形態においては、前記充填開始位置は計量終了位置と同じであるが、前記計量工程が完了した後、サックバックを行ってスクリュー１２を所定距離だけ後退させる場合には、充填開始位置は計量終了位置より後方に設定される。
【００２１】
そして、前記スクリュー１２の前進に伴って、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材料は、射出ノズル２０から射出され、金型装置６１内の図示されないスプルー、ランナ６２及びゲート６３を介してキャビティ空間Ｃに充填される。なお、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材料が逆流しないように、図示されない逆流防止装置が配設される。また、金型装置６１においては、図示されない型締装置によって、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。
【００２２】
続いて、タイミングｔ２において、スクリュー１２があらかじめ設定された充填終了位置に到達すると、成形材料の充填が終了され、前記射出工程が完了するとともに、発泡工程が開始され、発泡材料が発泡させられる。
【００２３】
この場合、前記発泡材料として、例えば、熱に反応して炭酸ガスを発生させる発泡剤が使用され、該発泡剤を発泡させながら成形を行うことによって、多数の気泡を含有する成形品としての発泡成形品を成形することができる。該発泡成形品は、断熱性が高く、また、軽量化されるので、高温の食品等を収容する容器として使用するのに適する。なお、前記加熱シリンダ１１の所定の位置（例えば、加熱シリンダ１１の軸方向におけるほぼ中央）、又はスクリュー１２の所定の位置（例えば、スクリュー１２の軸方向におけるほぼ中央）に図示されないガス注入ノズルを開口させ、図示されないガス供給源から供給された発泡材料としての炭酸ガス、窒素ガス等の発泡用のガスを、前記ガス注入ノズルを介して加熱シリンダ１１内に注入し、樹脂に混入することによって、成形材料を得ることもできる。また、前記樹脂として、ポリプロピレン樹脂、ポリスチレン、ナイロン（商品名）等を使用することができる。
【００２４】
そして、タイミングｔ３において、前記発泡工程が完了するとともに、再び計量工程が開始され、タイミングｔ４において、計量工程が完了する。
【００２５】
ところで、成形材料をキャビティ空間Ｃに充填したときに、キャビティ空間Ｃ内におけるゲート６３から離れた部分に十分な量の成形材料が供給されないと、ひけ、ショート、ボイド等の成形不良が発生してしまう。
【００２６】
そこで、前記キャビティ空間Ｃに充填される成形材料の圧力を高くすることが考えられるが、その場合、前記圧力が高くされるのに伴って、固定金型６４と可動金型６５との間のパーティングライン部にばりが発生しやすくなってしまう。また、キャビティ空間Ｃ内の成形材料の圧力が高くなるので、キャビティ空間Ｃ内において発泡材料を発泡させるのが困難になり、発泡率が低くなってしまう。その結果、発泡成形品の断熱性が低くなるだけでなく、発泡成形品を軽量化することができなくなってしまう。
【００２７】
そこで、本実施の形態においては、射出工程時におけるスクリュー１２の速度、すなわち、射出速度ＶＳが、発泡材料を発泡させないで成形する場合より高くされ、
３００≦ＶＳ≦１０００〔ｍｍ／ｓ〕
の範囲、好ましくは、
５００≦ＶＳ≦８００〔ｍｍ／ｓ〕
の範囲に設定され、スクリュー１２を高速で前進させることによって高速で充填が行われる。また、充填時間ｔＳは、
０．０５≦ｔＳ≦０．２〔ｓ〕
の範囲に設定される。
【００２８】
この場合、射出工程において高速で充填が行われることによって、スクリューヘッド１２ｂの前方に蓄えられた成形材料は、高速で射出ノズル２０から射出され、前記スプルー及びランナ６２を高速で通過し、ゲート６３を介してキャビティ空間Ｃに充填され、キャビティ空間Ｃ内を高速で移動させられる。このとき、成形材料は、極めて大きい剪（せん）断応力が加わり、剪断発熱によって膨張させられ、体積が大きくなる。続いて、膨張させられた成形材料は、充填が終了するのに伴って剪断応力が加わらなくなるので、冷却されて大きく収縮する。
【００２９】
また、前記発泡工程において、前記制御部２６の図示されない発泡制御手段は、位置センサ２２から送られる検出信号に基づいて、スクリュー１２が前記充填終了位置に到達したかどうかを判断し、スクリュー１２が充填終了位置に到達したと判断すると、射出シリンダ１３の駆動を停止させ、スクリュー１２を停止させることによって充填を終了する。そして、前記発泡制御手段は、充填が終了した直後に、前記射出シリンダ１３を駆動してスクリュー１２を前記充填終了位置から前記計量開始位置まで所定の距離だけ後退させる。
【００３０】
前記充填終了位置は、キャビティ空間Ｃ内の全体に成形材料が満たされるまでスクリュー１２を前進させたときのスクリュー１２の前進限位置より後方に設定される。そして、前記充填開始位置から充填終了位置までの距離をＬ１とし、充填開始位置から前進限位置までの距離をＬ２としたとき、距離Ｌ２に対する距離Ｌ１の比Ｌ１／Ｌ２は、
０．９≦Ｌ１／Ｌ２≦０．９８
の範囲に設定される。なお、発泡工程において、スクリュー１２に保圧は加えられない。
【００３１】
この場合、射出工程が完了した直後において、キャビティ空間Ｃに充填された成形材料は、金型装置６１の固定金型６４及び可動金型６５に接触する部分ＡＲ１だけが先行して冷却されて固化し、固定金型６４及び可動金型６５から離れた中央の部分ＡＲ２は冷却されず固化しない。
【００３２】
したがって、充填が終了した直後にスクリュー１２が後退させられるのに伴って、成形材料の固化していない部分ＡＲ２の一部がゲート６３を介してランナ６２側に戻される。なお、該ランナ６２側に戻される成形材料は、キャビティ空間Ｃの体積の２〜５〔％〕程度にされる。
【００３３】
このように、高速で充填が行われた後の冷却によって成形材料が収縮するとともに、スクリュー１２が後退させられるのに伴って、成形材料がランナ６２側に戻されるので、発泡材料が十分に発泡させられ、成形材料の体積が大きくなる。したがって、発泡成形品、特に、肉厚が小さく、０．８〔ｍｍ〕以下の発泡成形品の取り数を多くしても、キャビティ空間Ｃ内におけるゲート６３から離れた部分に十分な量の成形材料を容易に供給することができるので、発泡成形品にひけ、ショート、ボイド等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【００３４】
また、キャビティ空間Ｃに充填される成形材料の圧力を高くする必要がないので、前記パーティングライン部にばりが発生するのを防止することができる。
【００３５】
さらに、前記型締装置の型締力を大きくする必要がなく、通常の型締力の１／２〜１／３にすることができる。したがって、型締装置を小型化することができるだけでなく、型締装置のコストを低くすることができる。
【００３６】
そして、キャビティ空間Ｃ内の発泡可能量が大きくなるので、発泡材料の発泡に伴って成形材料の体積が大きくなっても、体積増加分を十分に吸収することができる。したがって、発泡材料を発泡させるのが容易になり、発泡率を高くすることができる。その結果、発泡成形品の断熱性を高くすることができるだけでなく、発泡成形品を軽量化することができる。
【００３７】
例えば、樹脂としてポリプロピレン樹脂を使用した場合、通常の射出速度ＶＳで射出を行うとともに、スクリュー１２を後退させない場合には、成形材料の収縮率は１３／１０００〜１８／１０００程度になるのに対して、射出速度ＶＳを、
３００≦ＶＳ≦１０００〔ｍｍ／ｓ〕
にして射出を行うとともに、スクリュー１２を後退させた場合には、成形材料の収縮率は５０／１０００〜１５０／１０００程度になる。
【００３８】
なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【００３９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、発泡成形品の成形方法においては、射出部材を高速で前進させ、樹脂に発泡材料を混入することによって得られた成形材料を高速でキャビティ空間に充填し、前記射出部材が前進限位置より後方に設定された充填終了位置に到達したときに、前記射出部材を停止させ、その後、所定の距離だけ後退させる。
【００４０】
この場合、高速で充填が行われた後の冷却によって成形材料が収縮するとともに、射出部材が後退させられるのに伴って、成形材料が戻されるので、発泡材料が十分に発泡させられ、成形材料の体積が大きくなる。したがって、成形品、特に、肉厚が小さく、０．８〔ｍｍ〕以下の成形品の取り数を多くしても、キャビティ空間内におけるゲートから離れた部分に十分な量の成形材料を容易に供給することができるので、成形品にひけ、ショート、ボイド等の成形不良が発生するのを防止することができる。
【００４１】
また、キャビティ空間に充填される成形材料の圧力を高くする必要がないので、固定金型と可動金型との間のパーティングライン部にばりが発生するのを防止することができる。
【００４２】
さらに、型締装置の型締力を大きくする必要がなく、通常の型締力の１／２〜１／３にすることができる。したがって、型締装置を小型化することができるだけでなく、型締装置のコストを低くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。
【図２】本発明の実施の形態における射出成形機の動作を示すタイムチャートである。
【図３】本発明の実施の形態における発泡工程時の成形材料の状態を示す図である。
【符号の説明】
１２　　スクリュー
Ｃ　　キャビティ空間
【図１】
2004009557.tif 000003
【図２】
2004009557.tif 000004
【図３】
2004009557.tif 000005