(57)【要約】【課題】長手方向に均一な厚肉長尺品を成形することができる射出成形方法を提供する。【解決手段】固定金型（１）と可動金型（１０）のパーティングライン（Ｐ）に平行に形成されている凹部（３、１３）と、これらの凹部に設けられているプランジャ（２０）とにより構成されるキャビティ（１４）に、射出・充填圧力によりプランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填する。このとき溶融樹脂を、プランジャの側部に形成されている凹溝（２２）と固定金型の凹部（３）の内周面とにより構成されるランナ（２３）を介してプランジャ（２０）の上面近傍から射出・充填する。【選択図】  図１
2005059219.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填するとき、
溶融樹脂を、前記プランジャの上面近傍から前記キャビティに射出・充填することを特徴とする厚肉長尺品の射出成形方法。
【請求項２】
固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填するとき、
溶融樹脂を、前記プランジャの側部に長手方向に形成されている凹溝と前記固定金型に形成されている凹部の内周面とにより構成されるランナを介して前記プランジャの上面近傍から前記キャビティに射出・充填することを特徴とする厚肉長尺品の射出成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出成形方法において、背圧を油圧により付与する厚肉長尺品の射出成形方法。
【請求項４】
固定金型と、可動金型と、プランジャとからなり、前記固定金型と可動金型のパーティングライン側には該パーティングラインに平行な凹部が形成され、前記プランジャが前記凹部内に背圧が付与された状態で長手方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とによりキャビティが構成さるようになっている金型であって、
前記プランジャの表面の側部には、一方は溶融樹脂が射出されるスプルに、他方が前記キャビティに達する凹溝が形成され、前記固定金型と固定金型とが型締めされると、前記凹溝と前記固定金型の凹部の内周面とによりランナが形成されることを特徴とする厚肉長尺品の射出成形用金型。
【請求項５】
請求項４に記載の金型において、固定金型の、プランジャに対向した、前記プランジャの上面から見てスプルを越えた位置には、前記プランジャの凹溝（２２）に摺動自在な凸部（６）が形成されている厚肉長尺品の射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに溶融樹脂を射出・充填し、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら成形する厚肉長尺品の射出成形方法および成形用金型に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、厚肉長尺品は、押出成形機を使用した押出成形方法により成形されている。押出成形機は、従来周知のように加熱シリンダ、この加熱シリンダの内部に回転駆動可能に設けられているスクリュ、前記加熱シリンダの先端部に設けられているダイス等から構成されている。したがって、スクリュを回転駆動して加熱シリンダ内で樹脂材料を溶融し、そしてダイスから押し出すと、成形品が得られる。このとき、連続的に押し出すことができるので、所定長さの長尺品も成形することができる。
【０００３】
しかしながら、押出成形機は装置が大型化する欠点があり、多品種少量の成形品の成形には適していない。また、押出成形には樹脂材料が押し出しグレード樹脂、つまり流動性が悪い特殊な樹脂に限定されるという致命的な欠点もある。
【０００４】
【特許文献１】特開平３−１３８１２２号公報
【特許文献２】特開昭６１−１９２５２９号公報
【０００５】
一方、本発明の先行技術として特許文献１、２を挙げることができる。特許文献１に開示されている厚肉成形品の成形装置は、図３に示されているように、固定金型５０、可動金型５１、可動片５２、エアシリンダ５３等からなっている。固定金型５０と可動金型５１のパーティングラインＰ’側にはキャビティ５５が形成され、このキャビティ５５内に可動片５２がエアシリンダ５３で背圧が付与された状態で設けられている。キャビティ５５と可動片５２との間に成形品に形を与えるキャビティＫ’が構成され、このキャビティＫ’の上方部分すなわち可動片５２と対向した位置にゲート５６が設けられている。
【０００６】
したがって、ゲート５６から溶融樹脂をキャビティＫ’に射出・充填すると、射出・充填圧力により可動片５２はエアシリンダ５３の圧力に抗して下降する。可動片５２を下降させながら射出・充填を続けることにより所定の厚み、あるいは長さの成形品を得ることができる。
【０００７】
また、特許文献２には、第１、２の型板、コア、バネ等からなる射出成形用金型が示されている。第１、２の型板の間には凹部が形成され、この凹部にコアがバネにより背圧が付与された状態で摺動自在に設けられている。そして、コアと対向した位置にはゲートが設けられている。これにより、凹部とコアとによりキャビティが構成されている。したがって、ゲートからキャビティに溶融樹脂を射出・充填すると、射出・充填圧力によりコアはバネを圧縮して下降する。これにより、所定厚みの成形品が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、特許文献１、２のそれぞれに記載されている射出成形方法によっても、射出・充填圧力により可動片あるいはコアは押し下げられて、キャビティは長くなるので、長尺品も理論的には成形することはできる。しかしながら、問題もある。すなわち、射出・充填の途中で充填圧力が変化し、成形品の品質が落ちる欠点がある。図３によりさらに詳しく説明すると、充填初期の段階では、射出・充填圧力は可動片５２の上面に直接的に作用する。したがって、可動片５２は射出・充填圧力により押し下げられる。しかしながら、充填が進むと、射出・充填圧力は、充填された樹脂を介して可動片５２に作用するようになる。そうすると、充填された樹脂の外周部は一部固化が始まり、固化が始まった樹脂の外周面とキャビティＫ’の内周面との間には摩擦力が生じ、充填された樹脂は動き難くなって初期の充填圧力では可動片５２は下降しなくなる。すなわち、射出・充填が進むにつれて充填圧力を次第に高くしなければ、充填できなくなる。このように射出・充填圧力が変化するので、長手方向に均一は成形品は得られない。特に、成形品が長くなると、充填圧力はさらに高くしなければならないので、長手方向に均一な長尺品を成形することはできなくなる。特許文献２に記載されている成形方法についても同様なことが言える。
本発明は、上記したような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、長手方向に均一な厚肉長尺品を成形することができる厚肉長尺品の射出成形方法および射出成形用金型を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、キャビティの一部を構成するために背圧が付与されたプランジャが適用されるが、射出を開始してから終了するまでのどの射出・充填段階においても、射出・充填圧力がプランジャに実質的に直接的に作用するように構成される。充填が進んでも、射出・充填圧力がプランジャに直接的に作用するので、プランジャを押し広げる圧力、あるいは押し下げる圧力は常に一定となり、したがって一定の射出・充填圧力により充填される。これにより、長手方向に均一な厚肉長尺品が得られるようになる。かくして、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填するとき、溶融樹脂を、前記プランジャの上面近傍から前記キャビティに射出・充填するように構成される。
請求項２に記載の発明は、固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填するとき、溶融樹脂を、前記プランジャの側部に長手方向に形成されている凹溝と前記固定金型に形成されている凹部の内周面とにより構成されるランナを介して前記プランジャの上面近傍から前記キャビティに射出・充填するように構成される。請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出成形方法において、背圧を油圧により付与するように構成される。
請求項４に記載の発明は、固定金型と、可動金型と、プランジャとからなり、前記固定金型と可動金型のパーティングライン側には該パーティングラインに平行な凹部が形成され、前記プランジャが前記凹部内に背圧が付与された状態で長手方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とによりキャビティが構成さるようになっている金型であって、前記プランジャの表面の側部には、一方は溶融樹脂が射出されるスプルに、他方が前記キャビティに達する凹溝が形成され、前記固定金型と固定金型とが型締めされると、前記凹溝と前記固定金型の凹部の内周面とによりランナが形成され、そして請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の金型において、固定金型の、プランジャに対向した、前記プランジャの上面から見てスプルを越えた位置には、前記プランジャの凹溝に摺動自在な凸部が形成されるように構成される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１に示されているように、本実施の形態に係わる射出成形用金型は、固定盤２に取り付けられている固定金型１、この固定金型１と対をなす可動金型１０、固定金型１と可動金型１０のパーティングラインＰ側に設けられ、後述するキャビティを構成するプランジャ２０、このプランジャ２０に背圧を与える油圧ピストンシリンダユニット３０等からなっている。
【００１１】
固定金型１のパーティングラインＰ側には、このパーテングラインＰに平行な所定長さの固定側凹部３が形成されている。そして、この凹部３の下方位置寄りに、一方がロケートリング４に連通した１個のスプル５が開口している。可動盤１１に取り付けられている可動金型１０にも、そのパーテングラインＰ側には固定側凹部３と対をなす可動側凹部１３が形成されている。これらの凹部３、１３により成形品に形が与えられる。可動盤１１と可動金型１０とにわたって、成形品を突き出すエジェクタ装置が設けられているが、型締装置と同様に図１には示されていない。
【００１２】
プランジャ２０は、図１に示されている実施の形態では、軸方向に所定長さのピストン部２１からなっている。この所定長さのピストン部２１により、所定長さの成形品が得られることになる。ピストン部２１は、図１に示されているように可動金型１０が固定金型１に対して型締めされるとき、固定側凹部３と可動側凹部１３とで構成される空間内を密な状態で摺動できる大きさになっている。これにより、固定側凹部３と可動側凹部１３とピストン部２１の上面とにより成形品を得るキャビティ１４が構成される。このように構成されているピストン部２１の表面の側部には、軸方向に凹溝２２が形成されている。この凹溝２２は、固定金型１のスプル５に対応し、固定側凹部３の内周面と共働して流路すなわちランナ２３を構成する。また、固定金型１の、スプル５よりも下方位置には、凸部６が形成されている。この凸部６は、プランジャ２０のピストン部２１の凹溝２２に摺動自在に嵌合している。したがって、後述するようにプランジャ２０が後退しても、溶融樹脂は凸部６によりも下方へは流れない。
【００１３】
本実施の形態によると、図１からも理解されるように、ランナ２３はピストン部２１の上面の側部に開口している。したがって、ランナ２３から射出・充填される溶融樹脂の圧力は、ピストン部２１の上面に直接的に作用することになる。また、図示の実施の形態によると、ランナ２３は固定側凹部３の内周面の内側に構成されているので、ランナ２３に充填される樹脂は成形品の一部となる。
【００１４】
上記のように構成されているプランジャ２０のロット２４は、金型１、１０から外部へ出て油圧ピストンシリンダユニット３０のピストン３１に取り付けられている。油圧ピストンシリンダユニット３０は、従来周知のように構成され、本実施の形態では可動金型１０の方に取り付けられている。油圧ピストンシリンダユニット３０のピストンヘッド室３２には、第１の油ホースあるいは油管３３が、そしてピストンロッド室３４には第２の油管３５がそれぞれ取り付けられている。そして、これらの第１、２の油管３３、３５は、４個のポートＡ、Ｂ、ＰおよびＴを有するタンデムセンタ形の方向切換弁３６を介して油圧ポンプＰおよびタンクＴに接続されている。第１の油管３３には、プランジャ２０に所定の背圧を与えるために、バランスピストン形のリリーフバルブ３７が設けられている。このリリーフバルブ３７の摘３８を調節することによりリリーフ圧力すなわち背圧が調節される。また、第２の油管３５には一方向弁３９が介装され、成形時にピストンロッド室３４に作動油が自吸されるようになっている。
【００１５】
次に、図２も参照して、上記金型を使用した成形方法について説明する。図１に示されているように、可動金型１０を固定金型１に対して型締めする。また、リリーフバルブ３７の摘３８を調節して、射出・充填圧力すなわち背圧を決める。方向切換弁３６をａポジション切り換える。そうすると、油圧ポンプＰから作動油が油圧ピストンシリンダユニット３０のピストンヘッド室３２に供給され、ピストンロット室３４の作動油はタンクＴへ排出される。これにより、プランジャ２０は、所定位置まで駆動される。所定位置まで駆動されたことを検知すると、方向切換弁３６はｂポジションに切り替わり、ピストンヘッド室３２とピストンロット室３４はロックされた状態になる。プランジャ２０が所定位置まで駆動され、固定側凹部３と可動側凹部１３とピストン部２１の上面とにより成形品を得るキャビティ１４が構成される。
【００１６】
別途可塑化された溶融樹脂を従来周知のようにして射出ノズル７から、射出する。溶融樹脂は、スプル５およびランナ２３を通ってキャビティ１４に充填される。充填圧力により、油圧ピストンシリンダユニット３０のピストンヘッド室３２には圧力が立つ。充填が進み、ピストンヘッド室３２の圧力が設定圧力に達すると、リリーフバルブ３７が開き、ピストンヘッド室３２中の作動油はその分だけタンクＴへ排出され、ピストンヘッド室３２の圧力は設定値になる。作動油が排出された分だけプランジャ２０は後退し、充填が続行される。このとき、溶融樹脂はプランジャのピストン部２１の上面近傍に射出されているので、射出・充填圧は直接的にピストン部２１の上面に作用する。このようにして射出・充填されている状態が図２の（イ）に示されている。
【００１７】
所定位置までプランジャ２０が後退すると、これを検知して、射出・充填を終わる。射出・充填が終わった状態が図２の（ロ）に示されている。冷却固化を待って可動金型１０を開く。本実施の形態によると、油圧ピストンシリンダユニット３０は、可動金型１０の方に取り付けられているので、油圧ピストンシリンダユニット３０も、図２の（ハ）に示されているように、可動金型１０について開かれる。エジェクタピンが突き出て、スプル５’とランナ２３’が付いた状態で成形品Ｓが突き出される。突き出されている状態が図２の（ニ）に示されている。スプル５’とランナ２３’を切り落とす。以下、前述したようにして成形する。保守・点検等のためにプランジャ２０を後退させるときは、方向切換弁３６をｃポジションに切り換える。そうすると、作動油が油圧ピストンシリンダユニット３０のピストンロット室３４に供給され、プランジャ２０は後退する。
【００１８】
本実施の形態によると、ランナ２３がピストン部２１の上面に開口しているので、射出・充填される溶融樹脂は、既に充填された樹脂を介することなく、直接的にピストン部２１の上面に作用する。したがって、射出・充填の進み程度に関係無く、常に設定されて射出圧力でプランジャ２０が後退し、一定の圧力で射出・充填される。したがって、長手方向に均一な成形品を得ることができる。また、ランナ２３が固定金型１の凹部３の内周面と共働して構成されているので、ランナ２３’は成形品Ｓの一部となり、スプル５’（ゲート６’）は１個で後処理が簡単になっている。さらには、プランジャ２０が後退してもプランジャ２０の凹溝２２は、凸部６で閉鎖された形になっているので、溶融樹脂は凸部６を越えて流れない。成形品Ｓにランナが付くようなことはない。
【００１９】
上記実施の形態では、プランジャ２０のピストン部２１は、成形品と略同じ長さになっているが、ランナ２３部分を確保できるような構造で実施すると、ピストン部２１は短くすることができる。短くなると、加工が容易になる効果が得られる。また、油圧ピストンシリンダユニット３０は、固定金型１の方に取り付けても、さらには図示されていない他の部材に取り付けても実施できる。また、油圧ピストンシリンダユニットに作動油を給排する油圧回路が図示の実施の形態に限定されないことは明らかである。
【００２０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、固定金型と可動金型に、これらの型で構成されるパーティングラインに平行な凹部が形成され、該凹部と同じ断面形状のプランジャが前記凹部内に軸方向に摺動自在に設けられ、前記凹部と前記プランジャの上面とにより構成されるキャビティに、射出・充填圧力により前記プランジャを背圧に抗して後退させながら射出・充填するとき、溶融樹脂を、前記プランジャの上面近傍から前記キャビティに射出・充填するので、射出・充填圧力は直接的にプランジャに作用する。したがって、成形品の長短に関係無く、常に一定の射出圧力により充填することができ、長手方向あるいは厚肉方向に均一な成形品を得ることができる。また、本発明によると、射出成形により厚肉長尺品を成形するので、樹脂の種類に限定されない効果も得られる。
また、他の発明によると、溶融樹脂をプランジャの側部に長手方向に形成されている凹溝と固定金型に形成されている凹部の内周面とにより構成されるランナを介して前記プランジャの上面近傍からキャビティに射出・充填するので、ランナに充填される樹脂は成形品の一部となり、上記のような効果に加えてランナを切り落とす等の仕上げ加工が不要になる効果がさらに得られる。
さらには、固定金型の、プランジャに対向した、プランジャの上面から見てスプルを越えた位置に、プランジャのランナを構成する凹溝に摺動自在な凸部が形成されている金型の発明によると、この金型により成形される成形品には、スプルとランナを介して充填されるにも拘わらずランナは付かない。したがって、成形品の仕上げ加工が簡単になる効果が付加される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を一部断面にして模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の実施の形態の作用を模式化して示す図で、その（イ）は、射出・充填がある程度進んだ状態を、その（ロ）は終了した状態を、その（ハ）は可動金型を開いた状態を、そしてその（ニ）は成形品が突き出されている状態を、それぞれ示す側面図である。
【図３】従来例を示す側面図である。
【符号の説明】
１      固定金型                        ３      固定側凹部
５      スプル                            ６      凸部
１０      可動金型                        １３      可動側凹部
１４      キャビティ                      ２０      プランジャ
２２      凹溝                          ２３      ランナ
３０      油圧ピストンシリンダユニット
Ｐ      パーティングライン
Ｓ      成形品
【図１】
2005059219.tif 000003
【図２】
2005059219.tif 000004
【図３】
2005059219.tif 000005
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月28日(2003.8.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005059219.tif 000006
【図２】
2005059219.tif 000007
【図３】
2005059219.tif 000008