(57)【要約】成形金型の温度が制御される場合において、キャビティー（５，５．１）への溶融体による充填過程の終了後に、射出成形機械の成形金型（１）内の１個のキャビティー（５，５．１）内の被成形部材の収縮を制御する方法であって、キャビティー（５，５．１）内の温度および／または内部圧力が監視され、また充填段階の終結から、あるいはキャビティー（５，５．１）内の圧力最大値（１３）から、噴射循環過程の終結に到るまで金型を温度調節することにより、基準変化過程を目標として補正される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形金型（１）の温度が制御される場合において、キャビティー（５，５．１）への溶融体による充填過程の終了後に、射出成形機械の成形金型（１）内の１個のキャビティー（５，５．１）内の被成形部材の収縮を制御する方法であって、
キャビティー（５，５．１）内の温度および／または内部圧力が監視され、また充填段階の終結からあるいはキャビティー（５，５．１）内の圧力最大値（１３）から、噴射循環過程の終結に到るまで金型を温度調節することにより、基準変化過程を目標として補正されることを特徴とする被成形部材の収縮を制御する方法。
【請求項２】
雰囲気圧力が、常に同一の金型温度に達するように温度調節が実行されることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
金型温度の検出が、キャビティー（５，５．１）の温度調節循環路（１６）の区域で実行されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
複数個の（広大面被成形部材に適用される）温度調節循環路（１６）を備えたキャビティー（５．１）において、温度調節循環路（１６）の各々が制御され、種々の温度が制御される時点は、雰囲気圧力に到達した際の金型内部圧力によって決定されることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１項記載の方法。
【請求項５】
実際の温度変化過程および／または圧力変化過程が、各々の基準変化過程を基準として表示されることを特徴とする請求項１ないし４の何れか１項記載の方法。
【請求項６】
キャビティー（５，５．１）に、あるいはキャビティー（５，５．１）のための１個の温度調節循環路（１６）に、温度センサ（１０）および／または内部圧力センサ（２０）が付設されたことを特徴とする請求項１ないし５の何れか１項記載の方法を実行するための装置。
【請求項７】
内部圧力センサ（２０）が、注入孔（９ないし９．５）の近傍に、また温度センサ（１０）が、溶融体の流通路の端部に対向して位置することを特徴とする請求項６項記載の方法。
【請求項８】
複数個の温度調節循環路（１６）を備えたキャビティー（５．１）の場合において、少なくとも注入孔に近接する（広大面被成形部材に適用される）温度調節循環路（１６）には１個の圧力センサ（２０）が、またすべての温度調節循環路（１６）には温度センサ（１０）が付設されたことを特徴とする請求項７項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、成形金型の温度が制御される場合において、キャビティーへの充填過程の終了後に、射出成形機械の成形金型内の１個のキャビティー内の被成形部材の収縮を制御する方法、ならびに前記方法に使用される装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、熱可塑性合成樹脂を使用して成形金型を充填させるための従来の方法では、充填過程は、最初の速度導入段階へ圧力導入段階を追随させるように制御され、それが充填過程の終了まで継続される。速度導入段階の終了間近、あるいは圧力導入段階の開始区域内において充填状態に到達し、その際金型空腔部は、可塑化された素材によって完全に湿潤され、金型空腔部内部の素材圧力は比較的低い状態である。それに引き続いて射出ピストンあるいは押出し機がさらに駆動されることにより、金型内部圧力の上昇が起こり、これに伴って単位体積が減少し、金型空腔部内にある成型素材の密度が上昇する。到達可能な圧縮の程度は、主体的な温度のみならず、作用する圧力の上昇および成形素材の特徴的性質によって種々異なるのである。
【０００３】
金型空腔部への溶融体の導入が停止されると、注入孔内の溶融体が硬化し始める。これにより金型空腔部が閉鎖され、それ以上は合成樹脂溶融体が導入されない。金型空腔部内の温度は降下し、最後は１バール等容積線に到達する。被成形部材が収縮し始め、最後には室温に達する。
【０００４】
被成形部材の収縮は、圧力変化および温度変化態様ならびに特にキャビティー内の溶融体の粘性によって決定される。被成形部材の収縮にとって重要な要素は、循環過程の終わりまでの充填段階の（あるいは圧力最大値の）終末におけるキャビティー内の温度分布である。循環過程から次の循環過程に到る様々の収縮は、温度変化過程の変動性と金型内部圧力変化過程の変動性とに由来する。
【０００５】
このことは、一個取り成形金型と多数個取り成形金型の何れに対しても当てはまる。多くの種類（合成樹脂、金属、セラミックその他）の射出成形部品の製造においては、複数個の部材が、一循環過程ごとに同時に製造されること（多数個取り成形金型）が多い。この場合、個々のキャビティーは、形状および切断点に関連して、個々のキャビティーの均衡を保たせ、被成形部材ができる限り同一品質になるようにする。ただし実際上、収縮の態様は、材質、温度およびそれによる粘度の変動に応じて常に様々であり、絶えず変化しやすい。
【発明の開示】
【０００６】
この発明の課題は、被成形部材の収縮の程度が、多数個取り成形金型の個々のキャビティーの相互間においても、また射出過程の循環過程から次の循環過程に到るまでにおいても、可能な限り均衡がとれるようにするための簡易な方法を提供することにある。
【０００７】
前記課題を解決するために、キャビティー内の温度および／または内部圧力が監視され、また充填段階の終結からあるいはキャビティー内の圧力最大値から、循環過程の終結に到るまで金型を温度調節することにより、基準変化過程を目標として補正される。
【０００８】
実際の温度ならびに金型内部圧力変化過程を、充填段階の終結から循環過程の終結に到るまで基準変化過程を目標として補正することにより、被成形部材の収縮が一定に保たれる。同様のことは、多数個取り成形金型の場合にも当てはまり、この場合、個々のキャビティーの温度変化過程ならびに金型内部圧力変化過程が、充填段階から循環過程の終結に到るまで監視され、また個々独立に制御される。
【０００９】
同程度の収縮に納まるようにするためには、雰囲気圧力を同一の金型側壁温度に到達させることが必要である。雰囲気圧力を規定するために金型内部圧力が測定され、同時に金型温度が検出される。適切な制御により、物理的条件が同一であれば、同程度の収縮を達成することが可能である。
【００１０】
流通路の長さによる金型内部圧力は、構造粘性に起因して絶えず減少するので、金型内部圧力センサを注入孔の近傍に設置して、できる限り多くの情報が得られるようにすることが望ましい。ただしこれは必ずしも強制的ではなくて、いわゆる余剰圧力の場合、すなわち雰囲気圧力に達しない場合に成形金型が変形する場合があることから、欠点となり得る可能性もないとは言えない。
【００１１】
温度センサの構成に関しては、以前の仮定とは相違して、内部圧力に対応する測定は、同一位置では厳密には実行できず、むしろ簡易化するための温度センサを、関連する温度調節循環路の区域に設置することができるということが明らかにされている。この場合、温度センサはさらに多くの課題を満足することが可能なので、温度センサは、好ましくは流通路の末端に設置される。
【００１２】
広大面被成形部材もまた、比較的大きなキャビティーを必要とする。それゆえ複数個の温度調節循環路が、流通路を経由して分布設置されることが必要である。収縮を制御するために、同じ温度調節循環路の区域に温度センサの設置が必要であり、そこには金型内部圧力センサも設置される。それに加えて、流通路までの温度調節循環路の区域には、各１個の温度センサを、必要に応じて圧力センサも内設することができ、それによりこの区域内の収縮も制御される。種々の温度が制御される時点は、金型内部圧力により雰囲気圧力に到達する際に規定される。温度調節媒体の温度は、きわめて長い期間にわたって適合される。すなわち、それは一方では、最大値から雰囲気圧力に到達するまでの金型内部圧力の変化過程が、また他方では、最大値から雰囲気圧力に到達するまでの金型温度の変化過程が、それぞれ予め規定された基準値に一致するまで（つまり良好状態）、という長い期間にわたってである。
【００１３】
この発明の好適な一実施例の場合は、温度変化過程および圧力変化過程の両パラメータが、時間的に相互に比較されるのではなくて、むしろ両者がグラフ表示されることにより絶対的に一致する場合は、４５°直線が形成される。
【００１４】
このような制御それ自体は、射出成形機械からは完全に無関係に達成され、成形金型の温度調節装置のみに関連する。
【００１５】
この発明の、その他の利点、特徴および独自性を、以下記載の実施例および図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（実施例１）
図１は、型締め状態の射出成形金型１を示す。基本的には２個の金型板２および３より成り、金型板３から心部材４が派生され、心部材４は、型締め状態で金型板２のキャビティー５内に挿入されている。心部材４およびキャビティー５により、各々１個づつの金型空腔部６が形成され、これに例えば合成樹脂溶融体が充填される。これはノズル８の高温管路７を通過して導入され、注入孔９内において金型空腔部６内へ噴射される。
【００１７】
この発明では、好ましくは各キャビティー５には、少なくともそれぞれ１個の温度センサ１０が付設される。この温度センサ１０は、キャビティー５の充填経路の一端部に設置され、好ましくは充填経路の９５ないし９８％に亙って設置される。さらにキャビティー５には、注入孔９に設けられた圧力センサ２０が付設されている。
【００１８】
ノズル８内には加熱管路１１があって、これを通過して高温管路７内の合成樹脂溶融体が所要の温度に保持される。他方、金型板２内でキャビティー５の区域に冷却管路１２があって、金型空腔部６内の合成樹脂を一定温度に下げ、そこで或る一定の時間で硬化され、成形された物品をキャビティー５から摘出することができる。
【００１９】
図２ａにより、キャビティー５が溶融体で充満された際に、圧力が最大値１３まできわめて急速に上昇し、次いで目印点１４まで徐々に降下し、その時点で注入孔が閉鎖されることが認識される。
【００２０】
その後、圧力はさらに１バールまで低下し、最後に温度も摂氏２０°まで降下する。
【００２１】
充填が完了後の過程が、温度に応じて図２ｂのように表示される場合は、点１３において最大値に達することが判る。その後温度は目印点１４まで降下し、さらにその後１バール等容積線１５まで降下し、この時点で被成形部材の収縮が開始する。この被成形部材は、ａの区域内で、温度が摂氏２０°に達するまで収縮する。その後被成形部材が、キャビティー５から摘出される。
【００２２】
以下この発明の機能を、図３ないし図５ｂに基づいて説明する。
【００２３】
図３は、多数個取り成形金型の機構説明図である。個々のキャビティー５の何れにも、例えば、冷却管路１２を備えた固有の温度調節循環路１６が付設されている。キャビティー５の各々には、さらに各１個の圧力センサ２０と温度センサ１０とが付設されている。
【００２４】
温度センサ１０により、キャビティー５内の温度が監視され、キャビティー５内の内部圧力が圧力センサ２０で検出される。温度と圧力との両パラメータの対応する測定は、同一位置で厳密に実行されることを要するのではなく、むしろ簡易化するために、関連する温度調節循環路の区域内で実行することができる。個々の温度調節循環路１６の制御は、一方では、最大値から雰囲気圧力に到達するまでの金型内部圧力の変化過程が、また他方では、最大値から雰囲気圧力に到達するまでの金型温度の変化過程が、それぞれ予め規定された基準値に一致するまで、という長い期間にわたって、温度調節媒質の温度を適合させることによって実行される。
【００２５】
図５ｂに示すように、温度および圧力の両パラメータは時間的に相互に比較されるのではなく、むしろ両者が共にグラフ表示されることにより、絶対的に一致する場合は、４５°直線が表示されるのである。この図示は、好ましくは、図５ａに関わりなく、依然として充填後の圧力変化過程が時間の関数として図示される。
【００２６】
成形金型内で広大面の被成形部材が製作される場合に、キャビティー５．１がかなり大きくなる。それ故、この種のキャビティー５．１には、複数個の注入孔９．１ないし９．５が備えられ、少なくとも注入孔９．１にもまた圧力センサ２０が付設される。必要に応じ、当然ながら他の注入孔９．２ないし９．５にも各１個づつの圧力センサ２０が付設される。ただしこれは必ずそうすべきだというわけではない。
【００２７】
さらにキャビティー５．１は複数個の温度調節循環路１６および複数個の温度センサ１０を備える。
【００２８】
制御は前記記載の通りに実行される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】射出成形金型の構造断面図
【図２ａ】キャビティーが充填された場合の圧力変化過程および温度変化過程の曲線図
【図２ｂ】キャビティーが充填された場合の圧力変化過程および温度変化過程の曲線図
【図３】多数個取り射出成形金型の各キャビティーの構造説明図
【図４】広大面被成形部材用の射出成形金型の１個のキャビティーの構造説明図
【図５ａ】１個のキャビティー内の射出成形部品の収縮の際の圧力降下の図示による曲線図
【図５ｂ】１個のキャビティー内の射出成形部品の収縮の際の圧力降下の図示による曲線図
【符号の説明】
【００３０】
１  成形金型
２  金型板
３  金型板
４  心部材
５  キャビティー
６  金型空腔部
７  高温管路
８  ノズル
９  注入孔
１０  温度センサ
１１  加熱管路
１２  冷却管路
１３  圧力最大値
１４  目印点
１５  等容積線
１６  温度調節循環路
２０  内部圧力センサ
ａ  区域
【図１】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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