(57)【要約】プラスチック材料を金型キャビティ内で成形する方法が説明され、それは、プラスチック材料溶融物に金型キャビティの全ての部分を満たさせるに要する圧力を供給するために金型の一部の運動に本質的に依存している。その方法は、弱い圧力を掛けて金型を閉鎖するステップと、予定量の溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に射出するに際して、プラスチック材料の射出によりキャビティを弱い閉鎖圧力の抵抗に抗して拡張させることができるような圧力で金型キャビティ内に射出するステップと、射出ステップの完了後に、高い圧力を掛けて金型を完全に閉鎖するステップとからなるものである。
2004520197.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチック材料溶融物に金型キャビティの全ての部分を満たさせるに要する圧力を供給するために、金型の一部を運動させることに本質的に依存する、金型キャビティ内においてプラスチック材料を成形する方法において、
弱い圧力を掛けて金型を閉鎖するステップと、
予定量の溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に射出するに際して、プラスチック材料の射出によりキャビティを弱い閉鎖圧力の抵抗に抗して拡張させることができるような圧力で金型キャビティ内に射出するステップと、
射出ステップの完了後に、高い圧力を掛けて金型を完全に閉鎖するステップとからなることを特徴とする成形方法。
【請求項２】
薄壁の成形品を射出圧縮成形するために、射出成形装置のプラテン間に設ける金型において、
第一金型部分と、コアと、該コアを囲むリム閉鎖部分とからなり、三つの部分は、協働して一つの金型キャビティを画定し、金型の開放及び閉鎖方向に互いに対して移動可能とされ、
リム閉鎖部分は、第一金型部分と封止下に係合し、コアとは封止摺動下の係合状態にあり、コアの移動が、金型キャビティ内に射出されたプラスチック材料が完全に収容された状態に保持されている間にキャビティの容積を変動させることができるようにしたことを特徴とする成形用金型。
【請求項３】
請求項２に記載の成形用金型において、金型キャビティの残り部分に対する可動コアの正確な整合を達成すべく、リム閉鎖部分を第一金型部分に対して整合させるための手段が装備された成形用金型。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の成形用金型において、第一金型部分からコアを離反させる動きに抗するための手段が装備された成形用金型。
【請求項５】
請求項４に記載の成形用金型において、第一金型部分からコアを離反させる動きに抗するための手段がスプリングからなる成形用金型。
【請求項６】
請求項４に記載の成形用金型において、第一金型部分からコアを離反させる動きに抗するための手段が制動手段からなる成形用金型。
【請求項７】
請求項２〜６の何れかに記載の成形用金型において、リム閉鎖部分を第一金型部分に対して弾力的に付勢する手段が装備された成形用金型。
【請求項８】
請求項２〜７の何れかに記載の成形用金型において、装置プラテンとコアとの間の力線上にロストモーション連結が配置された成形用金型。
【請求項９】
請求項２〜８の何れかに記載の成形用金型において、金型が複数の金型キャビティを備えて形成され、分配シリンダが各キャビティと連携されると共に、予定量の溶融プラスチック材料を連携するキャビティ内に射出するために第一金型部分内に配置された成形用金型。
【請求項１０】
請求項９に記載の成形用金型において、各分配シリンダがシリンダ内で往復運動可能なピストンを含み、該ピストンが、プラテンの作用により、投与量のプラスチック材料をシリンダから連携するキャビティ内に排出する方向にシリンダ内を移動させられる成形用金型。
【請求項１１】
請求項２〜１０の何れかに記載の成形用金型を使用して薄壁の成形品を射出圧縮成形する方法において、
金型の三つの部分を、それらが可変容積を有する封止されたキャビティを画定するようなそれらの閉鎖位置方向に移動させるステップと、
予定量のプラスチック材料をキャビティ内に射出するステップであり、該射出は、キャビティが完全に囲繞された後に終了し、コアは、キャビティ内へのプラスチック材料の射出中に、圧力下に射出された材料により及ぼされる力より小さい抵抗力を加えつつ第一金型部分から離反することを許容され、それによって、射出量の容積を収容するためにキャビティ容積を増加させることが可能になるようにしたステップと、そして
コアを第一金型部分内に押し戻し、射出プラスチック材料を圧縮すると共に該材料を、仕上がり成形品の薄壁区域を画定する金型キャビティの主要部内に流動させるステップとからなる成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料の射出成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きく、厚さの薄い成形品は、射出成形により成形することが困難であることは知られている。その理由は、金型の２部品間の間隔が小さく、また、成形装置により付加される圧力が、金型を満たすべくプラスチックを移動させるために射出点から間隙の遠端において適用されるには、材料が移動しなければならない距離が長過ぎることにある。要約すれば、「流動伝達路と厚さの比」が長過ぎるのである。
【０００３】
従来、厚さの薄い成形品は、真空又は圧縮成形により成形され、そこでは、プラスチック材料からなるシートが、金型の形状と一致するように延伸させられる。このような技法は、それらが、同じ壁厚さの成形品や増加又は減少する壁厚さの区域を有する成形品を生産することができないので、それらの利用において制限されることになる。これは、成形品の一表面のみが型で成形されており、どの点の厚さも、専ら原材料シートの厚さと変形の大きさによって決定されるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従って、成形品の全ての表面が金型キャビティの壁表面により画定されている、薄壁断面を有する成形品を成形することに適した方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の最も広い態様においては、プラスチック材料溶融物に金型キャビティの全ての部分を満たさせるに要する圧力を供給するために、金型の一部を運動させることに本質的に依存する、金型キャビティ内においてプラスチック材料を成形する方法が提供される。
【０００６】
前記成形方法は、
弱い圧力を掛けて金型を閉鎖するステップと、
予定量の溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に射出するに際して、プラスチック材料の射出によりキャビティを弱い閉鎖圧力の抵抗に抗して拡張させることができるような圧力で金型キャビティ内に射出するステップと、
射出ステップの完了後に、高い圧力を掛けて金型を完全に閉鎖するステップとからなるものである。
【０００７】
本発明は、概して、金属鍛造に使用される技法に類似した技法をプラスチック材料に適用するものと考えられてもよい。一定量の溶融プラスチック材料が金型キャビティ内にそれが最小容積でない間に入れられ、その後、プラスチック材料が金型を完全に閉鎖することにより圧縮され、それによりプラスチック材料が金型キャビティの全ての部分に押し込まれる。
【０００８】
プラスチック溶融物を従来の方法で金型キャビティ内に射出した後に追加的な圧縮を付与するために、金型の一部を移動させることは知られている。射出圧縮成形（ＩＣＭ）として知られているこの工程は、より長い流動伝達路、より薄壁及びより低レベルの材料応力という利点を提供する。これは、（内部応力が改善されているために）ＣＤ及びＤＶＤのような成形品の成形に適し、また（衝撃抵抗が改善されているために）車両本体及び計器盤の成形に適した工程である。
【０００９】
公知のＩＣＭ工程は、プラスチック溶融物が実質的な圧力の下に金型内に導入されること、及びプラスチック溶融物の射出の間中、金型部分が、射出中に金型キャビティを一定容積に維持させるに十分な力で一体に保持されることにおいて、本発明と相違している。それと対照すると、本発明では、プラスチック溶融物の射出が、金型部分を分離させ、金型キャビティを拡張させるものである。最初に金型を閉鎖させるために使用される弱い圧力は、始めは、金型キャビティからガスを排除することを意図されている。これは、キャビティ内にガスポケットが閉じ込められることを回避するためである。溶融物が金型内に導入されるとき、キャビティは、溶融物が金型キャビティ容積の主要部分を占めるべく比較的自由に流動するのに必要なだけ拡張してもよい。予定量の溶融プラスチック材料がひとたび金型内に導入された後は、金型の各部分が高圧力下に結合され、金型キャビティをその最終容積まで縮小させると共に溶融物をキャビティの全てに部分に流動させることになる。
【００１０】
上記説明から当然に、キャビティが全体的に一杯になって、背圧が金型内へのプラスチック材料の更なる射出を阻止するまで射出が単純に継続することはできないので、プラスチック材料の量は予め定められている必要があることになる。他方、先行技術においては、射出は、背圧により停止させられ、その時点で、プラスチック材料は、金型キャビティの約９０パーセントを既に占めていてもよい。金型キャビティにおける最終的な容積縮小は、部分的に固化したプラスチック材料を金型キャビティの残り１０パーセントに流し込ませるためにのみ使用される。
【００１１】
本発明の典型的な実施態様においては、圧力下における金型部分の相対的な変位は最終的な成形品厚さの１０倍を越えるが、最終的な成形品厚さの２００倍もの大きさであってもよい。これは、最終的な壁厚さの約２倍の対応する変位、即ち射出圧縮成形で典型的に使用される変位と対比されるべきである。
【００１２】
本発明と従来の射出圧縮成形の間の更なる重要な相違は、金型を閉鎖する速度と閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度にある。本発明においては、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力が漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させる。
【００１３】
しかしながら、本発明と初期の提案との間の最も重要な相違は、射出が行われている間に金型を閉鎖するために弱い圧力を掛けること、そして射出段階の完了後に射出プラスチック材料を圧縮するためにより高い圧力を掛けることにある。
【００１４】
この相違の妥当性は、飲用カップの成形に言及して説明され、この飲用カップは、本発明に特に向いている成形品の一例である。飲用カップを成形するとき、プラスチック材料がカップの基部に射出され、射出工程の完了後に金型を閉鎖するために高い圧力が掛けられて、プラスチック材料を基部から上方に流動させ、カップの側壁と口部を囲む唇状部を成形する。
【００１５】
このような適用では、ガスが、基部と側壁との間の接合部における金型キャビティの底部角内に閉じ込められることを回避することが不可欠である。このようなガスの圧縮は、その温度を上昇させ、仕上がり製品に容認し難い焼け痕を生じさせる。
【００１６】
仮にプラスチック材料が完全に開放されたキャビティ内に射出されたとすれば、それは、金型部品が高速で一体に集められるときに平坦化されるはずの小さな球体を形成し、ガスを金型の隅部に閉じ込めることになろう。本発明においては、射出プラスチック材料がまず第一に球体を形成しないので、これは回避される。実際、金型が弱い圧力下に閉鎖され、或いは少なくとも略閉鎖され、そして射出プラスチック材料が、半径方向に拡張し、必要ならば金型部分を分離させるディスクとしてカップの基部を全体的に満たすまで流動する。圧力が増加させられて、射出プラスチック材料をカップの側壁へと上昇させるとき、隅部に閉じ込められて焼け痕を生じるガスはなくなることになる。
【００１７】
プラスチック溶融物の射出開始後における全ての段階で、キャビティ容積が完全に保持されているべきことが重要である。キャビティの容積は可変でなければならないが、溶融物がキャビティから漏出することを許容してはならない。
【００１８】
本発明に係る方法の実施を可能にするために、本発明はさらに、薄壁の成形品を射出圧縮成形するために、射出成形装置のプラテン間に設ける金型を第二の態様に沿って提供する。その金型は、第一金型部分と、コアと、該コアを囲むリム閉鎖部分とからなり、三つの部分は、協働して一つの金型キャビティを画定し、金型の開放及び閉鎖方向に互いに対して移動可能とされている。その場合に、リム閉鎖部分は、第一金型部分と封止下に係合し、コアとは封止摺動下の係合状態にあり、コアの移動が、金型キャビティ内に射出されたプラスチック材料が完全に収容された状態に保持されている間にキャビティの容積を変動させることができる。
【００１９】
更なる態様においては、本発明は、先に説明された金型を用いて薄壁の成形品を射出圧縮成形する方法を提供するものである。
【００２０】
前記射出圧縮成形の方法は、
金型の三つの部分を、それらが可変容積を有する封止されたキャビティを画定するようなそれらの閉鎖位置方向に移動させるステップと、
予定量のプラスチック材料をキャビティ内に射出するステップであり、該射出は、キャビティが完全に囲繞された後に終了し、コアは、キャビティ内へのプラスチック材料の射出中に、圧力下に射出された材料により及ぼされる力より小さい抵抗力を加えつつ第一金型部分から離反することを許容され、それによって、射出量の容積を収容するためにキャビティ容積を増加させることが可能になるようにしたステップと、そして
コアを第一金型部分内に押し戻し、射出プラスチック材料を圧縮すると共に該材料を、仕上がり成形品の薄壁区域を画定する金型キャビティの主要部内に流動させるステップとからなるものである。
【００２１】
金型は、好ましくは、金型キャビティの残り部分に対する可動コアの正確な整合を達成すべく、リム閉鎖部分を第一金型部分に対して整合させるための手段を備えている。
【００２２】
好ましくは、第一金型部分から離反するコアの運動に抗するために、スプリング及び／又はダンパが配備される。
【００２３】
本発明の好ましい実施態様においては、装置プラテンとコアとの間の力線上にロストモーション連結が配置される。プラテンが、最初にキャビティを閉鎖する方向に移動するとき、コアがそれと共に移動し、リム閉鎖部分がキャビティを閉鎖する。プラスチック材料がキャビティ内に射出されるとき、ロストモーションの存在は、キャビティが拡張するように、或いは少なくともキャビティがプラテンの移動速度で縮小し続けないように、コアが、移動する装置プラテン方向に移動することを可能にしている。ロストモーションは、射出が完了し、その後、コアが再びプラテンと共に移動してキャビティをその最終の最小容積まで圧縮する時までに完全に回復させられる。
【００２４】
液体固着現象を伴う成形装置（即ち、金型部分に対して全ての必要な圧力を適用するために油圧アクチュエータのみを使用するもの）を用いて本発明を実施することが想定され得る。このような提案を採用したのでは、金型部分がそれらの閉鎖位置に接近するときに必要とされる圧力の急上昇のみならず、金型キャビティの必要な閉鎖速度を達成することは一層困難である。これは、従って、この目的に特化された装置の使用を必要とするかもしれない。この点において、プラスチック材料が金型表面と接触するときに冷却され、固化することに注目すべきであり、そしてこのために、金型部分の閉鎖によるプラスチック材料の流動ができるだけ早急に完了されるべきことが重要である。他方において、トグル式閉鎖機構を備えた射出成形装置が、最終的な閉鎖をもたらすために要する十分大きな力を与えるために好適であることが判明している。
【００２５】
最終的な閉鎖時におけるプラスチック材料内の圧力は十分大きいので、プラスチック材料が金型内に射出されるときに通過する射出ゲートは、最終的な金型の閉鎖前にバルブにより閉鎖されることが好ましい。これは、最終的な閉鎖中に器具から材料が排出することを回避するためである。
【００２６】
好ましくは、高い圧力下における金型の閉鎖は、仕上がり成形品の表面積の実質的部分上における金型部分ギャップの縮小を伴うものであり、それによって、薄い金型部分を通過するプラスチック材料の動きは（さもなければ、薄過ぎる金型部分と考えられるが）、最終的な閉鎖における最後の部分の期間にのみ行われることになる。
【００２７】
正確に予定された量の溶融プラスチック材料を導入するために、ホットランナシステムを用意することが好ましい。前記ホットランナシステムは、キャビティの各々のために一つの分配シリンダを組み込んだマニホルドからなり、各分配シリンダは、溶融プラスチック材料の共通圧力供給源に各々のバルブを介して連結され、ゲートバルブを介して、連携するキャビティに連結されている。
【００２８】
各分配シリンダは、必要量のプラスチック材料をその連携するキャビティに供給するために作動するピストンにより拘束された可変容積室からなる。プラスチック材料が圧力供給源から複数の分配シリンダ内に射出されるとき、それは先ず最小の抵抗を示す分配シリンダに流動し、このポットが一杯になるときプラスチック材料は抵抗に直面し、全ての分配シリンダが満杯になるまで他の分配シリンダに進路を変更する。各キャビティに分配されるプラスチック材料の量を微調整させ得るように、分配シリンダの各ピストンに調整可能な停止器が配備されてもよい。ゲートバルブが開放され、分配シリンダのピストンが加工室の容積を減少させる方向に移動させられるとき、収容されたプラスチック材料がゲートバルブを通ってキャビティ内に押し込まれ、反対方向への移動を阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明が、実施例により、添付図面に照らしてさらに説明される。
図１は、従来の成形装置の概要図である。
図２は、完全開放時の金型を通る断面図である。
図３は、プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
図４は、プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
図５は、金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
図６は、コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
図７は、ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【００３０】
図１に示される成形装置は広く知られており、従って本発明に係る射出衝撃圧縮法（ＩＩＣ）を理解するために要する細目について説明されるに過ぎない。成形装置１０は、４本のタイバー１６により互いに連結された２つの静止バルクヘッド１２及び１４からなる。図示される従来の金型１８は、二つの部分、即ちバルクヘッド１２に設けられた静止部分１８ａ及びタイバー１６に沿って摺動し得るプラテン２０に設けられた可動部分１８ｂから形成されている。プラテン２０は、バルクヘッド１２の方向及びそれから離れる方向に油圧ラム２２により移動させられる。該油圧ラムは、バルクヘッド１４に設けられ、トグル機構によりプラテン２０に連結されている。該トグル機構は、バルクヘッド１４に枢着されたレバー２４ａと、プラテン２０に枢着されたレバー２４ｂと、ラム２２に枢着されたレバー２４ｃとからなり、全ての三つのレバー２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの他端が他方の他端に枢着されている。トグル機構のレバーは、金型キャビティが開放され、そして金型キャビティを閉鎖するためにラムが図面右方向に移動するときにおけるそれらの位置で示され、前記ラムの移動により、レバー２４ｃがより垂直位置に移動し、レバー２４ａ及び２４ｂに作用してそれらを互いに整列させる方向に移動させ、従ってプラテン２０と金型部分１８を閉鎖方向に移動させることになる。
【００３１】
加熱されたスクリュー供給機構３０は、ホッパーから抜き出された粒状体をスクリューの回転により加熱、圧縮し、プラスチック溶融物を形成する。スクリューは、さらに軸方向に移動させられ、一組のランナを介して溶融物を金型キャビティ内に射出する。
【００３２】
始めに示したように、図１の装置は、射出成形用として既に知られている。従来、金型キャビティが閉鎖され、射出スクリューが進行して、キャビティを満たすように十分な溶融物を射出するために全ての必要な圧力を供給している。プラスチック材料が金型内に収容された後、それは開放され、成形品が排出され、そして新サイクルが開始される。
【００３３】
このような公知の操作方法は限界を有し、非常に薄壁区域を有する成形品を成形するためには使用されることができない。これは、プラスチック材料が射出されるときに金型表面と接触して非常に急速に冷却し、プラスチック材料が全キャビティを満たすことを妨げる大きな背圧を引き起こすからである。
【００３４】
本発明においては、射出スクリューは、閉鎖された金型キャビティを満たすのに十分な圧力を生み出すことを頼られていない。その代わりに、スクリューは、投与量の溶融物を金型内に射出するために使用され、その間、金型キャビティが圧力下に閉鎖されず、その後、金型部分がラム２２により急速に結合されてプラスチック材料を「鍛造」し、それが金型キャビティの全ての部分を満たすようにそれを急速に押し込むことになる。
【００３５】
そこで、図２乃至図５を参照して、操作サイクルがより詳細に考察される。
【００３６】
図１を参照して説明されたような従来の二つの金型部分１８ａ、１８ｂの代わりに、本発明に係る好ましい実施態様は、互いに関連して移動し得る四つの構成部品からなる金型アセンブリ５０を使用する。四つの構成部品における第一のものは、キャビティ５４を画定し、プラスチック溶融物がキャビティ内に射出されるときに通る供給ゲート５６を備えて形成されている静止キャビティアセンブリ５２である。キャビティアセンブリは、バルクヘッド１２に固定されている。供給ゲート５６及びそのゲートを開放及び閉鎖する制御ピンが、正確な量のプラスチック溶融物を金型キャビティ５４内に導入する方法との関連で、以下により詳細に説明される。
【００３７】
他の三つの構成部品は、協働してコアアセンブリを構成し、成形装置の可動プラテン２０に設けられている。三つの構成部品における第一のもの（ここでは圧力プレートと称される）は指示され、可動プラテン２０に固定されている。構成部品における第二のものは、リム閉鎖プレートと称され、図中、５８で指示されている。リム閉鎖プレートは、比較的強力なスプリング６０により圧力プレート５６から離れて偏位させられ、正確に整合させられ、そして突出ボス５９がキャビティアセンブリの金型部分４２における凹部５３内に嵌合するように案内されている。金型の構成部品における最後のものは、コア６２であり、該コアは、部分的に金型キャビティを画定し、リム閉鎖プレート５８に形成された貫通孔を自在に摺動し且つ該貫通孔内側に正確に案内された円柱部分を有している。
【００３８】
コア６２は、金型キャビティから離れたその遠端において拡張ヘッド６４を備えて形成され、該拡張ヘッドは、圧力プレート５６内に形成された小室６６内にピストンの態様で受容されている。小室６６内に配置された弱いスプリングは、コアを圧力プレートから環状停止プレート７０の方向に付勢し、該停止プレートは、圧力プレート５６に固定されると共にコア６２の円柱部分を囲繞している。圧力プレート５６と停止プレート７０との間に閉じ込められた拡張ヘッド６４は、コア６２と装置プラテン２０との間の作用線上に配列されたロストモーションカップリングを形成している。
【００３９】
図２乃至図４の実施態様においては、ヘッド６４は小室６６とシールを形成しておらず、停止プレート７０はコア６２に対してシールしていない。その代わりに、小さなクリアランスが空気の漏出を許し、コア６２の運動を弱めている。
【００４０】
図２は、一サイクルの終了時と次サイクルの開始時における位置にある金型を示している。キャビティは開放され、成形品、この場合は飲用カップが従来方法（図示されない）によってキャビティから排出されている。そして、トグル機構が、コアアセンブリをキャビティアセンブリの方向に、図３に示される位置に達するまで又は少なくともほぼ達するまで移動させる。この位置では、リム閉鎖プレート５８のボス５９がキャビティアセンブリ５２の凹部５３内に完全に嵌合し、強力なスプリング６０は、コアがなおも移動してキャビティ容積を変化させ得るとしても、金型キャビティからのプラスチック溶融物の退出を生じないようにキャビティが完全に囲繞されることを確実にしている。
【００４１】
次の段階で、プラスチック溶融物が、供給ゲート５６を介して比較的低い圧力で金型キャビティ内に導入される。この時点で、プラスチック溶融物の射出圧力は、コア６２を弱いスプリング６８の作用に抗して押し返すことができる。溶融物がキャビティに入るときにそれが溶融物と金型の隅部との間でガスを閉じ込めることなしにキャビティの隅部に広がるように、射出は、コアがキャビティ５４の底部に到達する直前又は直後に生じるように時間調整されてもよい。射出圧力は、しかしながら、プラスチック溶融物を金型キャビティの狭い部分、この場合は飲用カップの円錐形壁内に押し込むのに十分ではない。
【００４２】
最後に、圧力プレート５６がプラテン２０により移動させられ、弱いスプリング６８の完全な圧縮後にコア６２に直接的に力を加える。トグルレバーの機械的利益による拡大された油圧ラム２２の力の下にコアの運動から生じる圧力は十分に大きいので、溶融物を鍛造し、それによって金型の全ての部分を満たすことができる。
【００４３】
「鍛造」なる用語は、金型を閉鎖する速度及び閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度を強調するために使用されている。典型的には、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、従来技術の射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力がただ漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させるものである。
【００４４】
図６の実施態様は、コイルスプリング６８の代わりにガススプリング又は蓄圧器８０が使用されている点においてのみ前記実施態様と相違している。この場合、図中、Ｏリングにより表されるように、コア６２のヘッド６４′は小室６６の壁に対してシールし、停止プレート７０′はコア６２に対してシールしている。ヘッド６４′の両側にある二つの加工室は、圧力プレート５６内に形成された通路８２を介して、そして外部ライン８６並びに蓄圧器８０及び大気に通じる種々のバルブ８８を介して連結されている。機能は、コイルスプリング６８のそれに全く類似しており、そこでは、コア６２は、溶融物がキャビティ内に射出されるときの弱い抵抗に抗して移動することができるが、圧力プレート５６及びプラテン２０の最大力は、コアアセンブリがその工程の終期に到達するときにコア６２に作用する。
【００４５】
プラスチック材料が多重キャビティを有する金型内に正常に射出されるとき、溶融物は最も抵抗の小さい道に沿って移動する。従って、溶融物は、先ず供給スクリューに最も近いキャビティに向かって流動し、そのキャビティが満ちるとその抵抗が増加し、溶融物は他のキャビティに向かって流動するが、これは、全てのキャビティが一杯になるまで繰り返される。このようなアプローチは、本発明に使用されることができない。というのは、キャビティがその最大量のプラスチック材料を受け入れた後でさえも、溶融物が常時、殆ど抵抗を受けないからである。背圧に頼ることにより、全てのプラスチック材料が最初のキャビティに向かって流動し、他のキャビティには流動しないことであろう。
【００４６】
この問題を回避するために、本発明の好ましい実施態様は、図７に示されるように、プラスチック材料を個別のキャビティに分配するための特殊なホットランナシステムを使用する。全てのホットランナシステムに装備されるように、マニホルド１００は、スクリューに連結された単一の入口と、各々が個々のキャビティの供給ゲート５６により構成された幾つかの出口を有している。供給ゲートを開放及び閉鎖する制御ピン９４は全て、図面の平面を出入りするように移動する共通スライダ９６により作動させられる。
【００４７】
制御ピンは、またスプールバルブとしても作用する。特に、それらの一方の終端位置において、制御ピン９４は、プラスチック材料が入口９０から、個々の金型キャビティと連携された分配シリンダ９８の加工室１０２に流動することを可能にする。この間に、金型キャビティは閉鎖される。それらの他方の終端位置において、制御ピンは供給ゲートを開放し、分配シリンダ９８を入口９０から分離して、代わりに供給ゲートに連結する。そこでピストンが移動するとき、それは加工室１０２内に収容された所定量のプラスチック溶融物をその結合された金型キャビティ内に射出される。各ピストンのストロークを制限する停止器を調整することにより、金型キャビティ内に射出されるプラスチック材料の量が正確に且つ個々に計量されることができる。
【００４８】
分配シリンダ９８のピストンは、独立した機械的、電気的又は油圧機構により作動させられてもよいが、それに代えて、プラスチック溶融物をキャビティ内に射出するための力がプラテン２０の運動から引き起こされるように、ピストンが金型部品の相対運動の軸に平行に設けられるように配置することも可能である。特に、ピストンは、リム閉鎖プレート５８により作動させられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の成形装置の概要図である。
【図２】完全開放時の金型を通る断面図である。
【図３】プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
【図４】プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
【図５】金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
【図６】コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
【図７】ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【符号の説明】
【００５０】
５２  第一金型部分
５３  凹部
５６  圧力プレート
５８  リム閉鎖部分
５９  突出ボス
６０  スプリング
６２  コア
６８  スプリング
８０  ガススプリング又は蓄圧器
９８  分配シリンダ
【図１】
2004520197.tif 000003
【図２】
2004520197.tif 000004
【図３】
2004520197.tif 000005
【図４】
2004520197.tif 000006
【図５】
2004520197.tif 000007
【図６】
2004520197.tif 000008
【図７】
2004520197.tif 000009
【国際公開パンフレット】
2004520197.tif 000010
2004520197.tif 000011
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【手続補正書】
【提出日】平成15年9月25日(2003.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料の射出成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きく、厚さの薄い成形品は、射出成形により成形することが困難であることは知られている。その理由は、金型の２部品間の間隔が小さく、また、成形装置により付加される圧力が、金型を満たすべくプラスチックを移動させるために射出点から間隙の遠端において適用されるには、材料が移動しなければならない距離が長過ぎることにある。要約すれば、「流動伝達路と厚さの比」が長過ぎるのである。
【０００３】
従来、厚さの薄い成形品は、真空又は圧縮成形により成形され、そこでは、プラスチック材料からなるシートが、金型の形状と一致するように延伸させられる。このような技法は、それらが、同じ壁厚さの成形品や増加又は減少する壁厚さの区域を有する成形品を生産することができないので、それらの利用において制限されることになる。これは、成形品の一表面のみが型で成形されており、どの点の厚さも、専ら原材料シートの厚さと変形の大きさによって決定されるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、従って、成形品の全ての表面が金型キャビティの壁表面により画定されている、薄壁断面を有する成形品を成形することに適した方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の最も広い態様においては、プラスチック材料溶融物に金型キャビティの全ての部分を満たさせるに要する圧力を供給するために、金型の一部を運動させることに本質的に依存する、金型キャビティ内においてプラスチック材料を成形する方法が提供される。
【０００６】
前記成形方法は、
弱い圧力を掛けて金型を閉鎖するステップと、
予定量の溶融プラスチック材料を金型キャビティ内に射出するに際して、プラスチック材料の射出によりキャビティを弱い閉鎖圧力の抵抗に抗して拡張させることができるような圧力で金型キャビティ内に射出するステップと、
射出ステップの完了後に、高い圧力を掛けて金型を完全に閉鎖するステップとからなるものである。
【０００７】
本発明は、概して、金属鍛造に使用される技法に類似した技法をプラスチック材料に適用するものと考えられてもよい。一定量の溶融プラスチック材料が金型キャビティ内にそれが最小容積でない間に入れられ、その後、プラスチック材料が金型を完全に閉鎖することにより圧縮され、それによりプラスチック材料が金型キャビティの全ての部分に押し込まれる。
【０００８】
プラスチック溶融物を従来の方法で金型キャビティ内に射出した後に追加的な圧縮を付与するために、金型の一部を移動させることは知られている。射出圧縮成形（ＩＣＭ）として知られているこの工程は、より長い流動伝達路、より薄壁及びより低レベルの材料応力という利点を提供する。これは、（内部応力が改善されているために）ＣＤ及びＤＶＤのような成形品の成形に適し、また（衝撃抵抗が改善されているために）車両本体及び計器盤の成形に適した工程である。
【０００９】
ＣＤの形成に使用される公知の工程は、プラスチック溶融物が実質的な圧力の下に金型内に導入されること、及びプラスチック溶融物の射出の間中、金型部分が、射出中に金型キャビティを一定容積に維持させるに十分な力で一体に保持されることにおいて、本発明と相違している。それと対照すると、本発明では、プラスチック溶融物の射出が、金型部分を分離させ、金型キャビティを拡張させるものである。最初に金型を閉鎖させるために使用される弱い圧力は、始めは、金型キャビティからガスを排除することを意図されている。これは、キャビティ内にガスポケットが閉じ込められることを回避するためである。溶融物が金型内に導入されるとき、キャビティは、溶融物が金型キャビティ容積の主要部分を占めるべく比較的自由に流動するのに必要なだけ拡張してもよい。予定量の溶融プラスチック材料がひとたび金型内に導入された後は、金型の各部分が高圧力下に結合され、金型キャビティをその最終容積まで縮小させると共に溶融物をキャビティの全てに部分に流動させることになる。
【００１０】
上記説明から当然に、キャビティが全体的に一杯になって、背圧が金型内へのプラスチック材料の更なる射出を阻止するまで射出が単純に継続することはできないので、プラスチック材料の量は予め定められている必要があることになる。他方、ＣＤの形成に際しては、射出は、背圧により停止させられ、その時点で、プラスチック材料は、金型キャビティの約９０パーセントを既に占めていてもよい。金型キャビティにおける最終的な容積縮小は、部分的に固化したプラスチック材料を金型キャビティの残り１０パーセントに流し込ませるためにのみ使用される。
【００１１】
本発明の典型的な実施態様においては、圧力下における金型部分の相対的な変位は最終的な成形品厚さの１０倍を越えるが、最終的な成形品厚さの２００倍もの大きさであってもよい。これは、最終的な壁厚さの約２倍の対応する変位、即ち射出圧縮成形で典型的に使用される変位と対比されるべきである。
【００１２】
本発明と従来の射出圧縮成形の間の更なる重要な相違は、金型を閉鎖する速度と閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度にある。本発明においては、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力が漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させる。
【００１３】
しかしながら、本発明と初期の提案との間の最も重要な相違は、射出が行われている間に金型を閉鎖するために弱い圧力を掛けること、そして射出段階の完了後に射出プラスチック材料を圧縮するためにより高い圧力を掛けることにある。
【００１４】
この相違の妥当性は、飲用カップの成形に言及して説明され、この飲用カップは、本発明に特に向いている成形品の一例である。飲用カップを成形するとき、プラスチック材料がカップの基部に射出され、射出工程の完了後に金型を閉鎖するために高い圧力が掛けられて、プラスチック材料を基部から上方に流動させ、カップの側壁と口部を囲む唇状部を成形する。
【００１５】
このような適用では、ガスが、基部と側壁との間の接合部における金型キャビティの底部角内に閉じ込められることを回避することが不可欠である。このようなガスの圧縮は、その温度を上昇させ、仕上がり製品に容認し難い焼け痕を生じさせる。
【００１６】
仮にプラスチック材料が完全に開放されたキャビティ内に射出されたとすれば、それは、金型部品が高速で一体に集められるときに平坦化されるはずの小さな球体を形成し、ガスを金型の隅部に閉じ込めることになろう。本発明においては、射出プラスチック材料がまず第一に球体を形成しないので、これは回避される。実際、金型が弱い圧力下に閉鎖され、或いは少なくとも略閉鎖され、そして射出プラスチック材料が、半径方向に拡張し、必要ならば金型部分を分離させるディスクとしてカップの基部を全体的に満たすまで流動する。圧力が増加させられて、射出プラスチック材料をカップの側壁へと上昇させるとき、隅部に閉じ込められて焼け痕を生じるガスはなくなることになる。
【００１７】
プラスチック溶融物の射出開始後における全ての段階で、キャビティ容積が完全に保持されているべきことが重要である。キャビティの容積は可変でなければならないが、溶融物がキャビティから漏出することを許容してはならない。
【００１８】
金型は、好ましくは、金型キャビティの残り部分に対する可動コアの正確な整合を達成すべく、リム閉鎖部分を第一金型部分に対して整合させるための手段を備えている。
【００１９】
好ましくは、第一金型部分から圧力プレート内へのコアの退行に抗するために、スプリング及び／又はダンパが配備される。
【００２０】
液体固着現象を伴う成形装置（即ち、金型部分に対して全ての必要な圧力を適用するために油圧アクチュエータのみを使用するもの）を用いて本発明を実施することが想定され得る。このような提案を採用したのでは、金型部分がそれらの閉鎖位置に接近するときに必要とされる圧力の急上昇のみならず、金型キャビティの必要な閉鎖速度を達成することは一層困難である。これは、従って、この目的に特化された装置の使用を必要とするかもしれない。この点において、プラスチック材料が金型表面と接触するときに冷却され、固化することに注目すべきであり、そしてこのために、金型部分の閉鎖によるプラスチック材料の流動ができるだけ早急に完了されるべきことが重要である。他方において、トグル式閉鎖機構を備えた射出成形装置が、最終的な閉鎖をもたらすために要する十分大きな力を与えるために好適であることが判明している。
【００２１】
最終的な閉鎖時におけるプラスチック材料内の圧力は十分大きいので、プラスチック材料が金型内に射出されるときに通過する射出ゲートは、最終的な金型の閉鎖前にバルブにより閉鎖されることが好ましい。これは、最終的な閉鎖中に器具から材料が排出することを回避するためである。
【００２２】
好ましくは、高い圧力下における金型の閉鎖は、仕上がり成形品の表面積の実質的部分上における金型部分ギャップの縮小を伴うものであり、それによって、薄い金型部分を通過するプラスチック材料の動きは（さもなければ、薄過ぎる金型部分と考えられるが）、最終的な閉鎖における最後の部分の期間にのみ行われることになる。
【００２３】
正確に予定された量の溶融プラスチック材料を導入するために、ホットランナシステムを用意することが好ましい。前記ホットランナシステムは、キャビティの各々のために一つの分配シリンダを組み込んだマニホルドからなり、各分配シリンダは、溶融プラスチック材料の共通圧力供給源に各々のバルブを介して連結され、ゲートバルブを介して、連携するキャビティに連結されている。
【００２４】
各分配シリンダは、必要量のプラスチック材料をその連携するキャビティに供給するために作動するピストンにより拘束された可変容積室からなる。プラスチック材料が圧力供給源から複数の分配シリンダ内に射出されるとき、それは先ず最小の抵抗を示す分配シリンダに流動し、このポットが一杯になるときプラスチック材料は抵抗に直面し、全ての分配シリンダが満杯になるまで他の分配シリンダに進路を変更する。各キャビティに分配されるプラスチック材料の量を微調整させ得るように、分配シリンダの各ピストンに調整可能な停止器が配備されてもよい。ゲートバルブが開放され、分配シリンダのピストンが加工室の容積を減少させる方向に移動させられるとき、収容されたプラスチック材料がゲートバルブを通ってキャビティ内に押し込まれ、反対方向への移動を阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明が、実施例により、添付図面に照らしてさらに説明される。
図１は、従来の成形装置の概要図である。
図２は、完全開放時の金型を通る断面図である。
図３は、プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
図４は、プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
図５は、金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
図６は、コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
図７は、ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【００２６】
図１に示される成形装置は広く知られており、従って本発明に係る射出衝撃圧縮法（ＩＩＣ）を理解するために要する細目について説明されるに過ぎない。成形装置１０は、４本のタイバー１６により互いに連結された２つの静止バルクヘッド１２及び１４からなる。図示される従来の金型１８は、二つの部分、即ちバルクヘッド１２に設けられた静止部分１８ａ及びタイバー１６に沿って摺動し得るプラテン２０に設けられた可動部分１８ｂから形成されている。プラテン２０は、バルクヘッド１２の方向及びそれから離れる方向に油圧ラム２２により移動させられる。該油圧ラムは、バルクヘッド１４に設けられ、トグル機構によりプラテン２０に連結されている。該トグル機構は、バルクヘッド１４に枢着されたレバー２４ａと、プラテン２０に枢着されたレバー２４ｂと、ラム２２に枢着されたレバー２４ｃとからなり、全ての三つのレバー２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの他端が他方の他端に枢着されている。トグル機構のレバーは、金型キャビティが開放され、そして金型キャビティを閉鎖するためにラムが図面右方向に移動するときにおけるそれらの位置で示され、前記ラムの移動により、レバー２４ｃがより垂直位置に移動し、レバー２４ａ及び２４ｂに作用してそれらを互いに整列させる方向に移動させ、従ってプラテン２０と金型部分１８を閉鎖方向に移動させることになる。
【００２７】
加熱されたスクリュー供給機構３０は、ホッパーから抜き出された粒状体をスクリューの回転により加熱、圧縮し、プラスチック溶融物を形成する。スクリューは、さらに軸方向に移動させられ、一組のランナを介して溶融物を金型キャビティ内に射出する。
【００２８】
始めに示したように、図１の装置は、射出成形用として既に知られている。従来、金型キャビティが閉鎖され、射出スクリューが進行して、キャビティを満たすように十分な溶融物を射出するために全ての必要な圧力を供給している。プラスチック材料が金型内に収容された後、それは開放され、成形品が排出され、そして新サイクルが開始される。
【００２９】
このような公知の操作方法は限界を有し、非常に薄壁区域を有する成形品を成形するためには使用されることができない。これは、プラスチック材料が射出されるときに金型表面と接触して非常に急速に冷却し、プラスチック材料が全キャビティを満たすことを妨げる大きな背圧を引き起こすからである。
【００３０】
本発明においては、射出スクリューは、閉鎖された金型キャビティを満たすのに十分な圧力を生み出すことを頼られていない。その代わりに、スクリューは、投与量の溶融物を金型内に射出するために使用され、その間、金型キャビティが圧力下に閉鎖されず、その後、金型部分がラム２２により急速に結合されてプラスチック材料を「鍛造」し、それが金型キャビティの全ての部分を満たすようにそれを急速に押し込むことになる。
【００３１】
そこで、図２乃至図５を参照して、操作サイクルがより詳細に考察される。
【００３２】
図１を参照して説明されたような従来の二つの金型部分１８ａ、１８ｂの代わりに、本発明に係る好ましい実施態様は、互いに関連して移動し得る四つの構成部品からなる金型アセンブリ５０を使用する。四つの構成部品における第一のものは、キャビティ５４を画定し、プラスチック溶融物がキャビティ内に射出されるときに通る供給ゲート５６を備えて形成されている静止キャビティアセンブリ５２である。キャビティアセンブリは、バルクヘッド１２に固定されている。供給ゲート５６及びそのゲートを開放及び閉鎖する制御ピンが、正確な量のプラスチック溶融物を金型キャビティ５４内に導入する方法との関連で、以下により詳細に説明される。
【００３３】
他の三つの構成部品は、協働してコアアセンブリを構成し、成形装置の可動プラテン２０に設けられている。三つの構成部品における第一のもの（ここでは圧力プレートと称される）は指示され、可動プラテン２０に固定されている。構成部品における第二のものは、リム閉鎖プレートと称され、図中、５８で指示されている。リム閉鎖プレートは、比較的強力なスプリング６０により圧力プレート５６から離れて偏位させられ、正確に整合させられ、そして突出ボス５９がキャビティアセンブリの金型部分４２における凹部５３内に嵌合するように案内されている。金型の構成部品における最後のものは、コア６２であり、該コアは、部分的に金型キャビティを画定し、リム閉鎖プレート５８に形成された貫通孔を自在に摺動し且つ該貫通孔内側に正確に案内された円柱部分を有している。
【００３４】
コア６２は、金型キャビティから離れたその遠端において拡張ヘッド６４を備えて形成され、該拡張ヘッドは、圧力プレート５６内に形成された小室６６内にピストンの態様で受容されている。小室６６内に配置された弱いスプリングは、コアを圧力プレートから環状停止プレート７０の方向に付勢し、該停止プレートは、圧力プレート５６に固定されると共にコア６２の円柱部分を囲繞している。圧力プレート５６と停止プレート７０との間に閉じ込められた拡張ヘッド６４は、コア６２と装置プラテン２０との間の作用線上に配列されたロストモーションカップリングを形成している。
【００３５】
図２乃至図４の実施態様においては、ヘッド６４は小室６６とシールを形成しておらず、停止プレート７０はコア６２に対してシールしていない。その代わりに、小さなクリアランスが空気の漏出を許し、コア６２の運動を弱めている。
【００３６】
図２は、一サイクルの終了時と次サイクルの開始時における位置にある金型を示している。キャビティは開放され、成形品、この場合は飲用カップが従来方法（図示されない）によってキャビティから排出されている。そして、トグル機構が、コアアセンブリをキャビティアセンブリの方向に、図３に示される位置に達するまで又は少なくともほぼ達するまで移動させる。この位置では、リム閉鎖プレート５８のボス５９がキャビティアセンブリ５２の凹部５３内に完全に嵌合し、強力なスプリング６０は、コアがなおも移動してキャビティ容積を変化させ得るとしても、金型キャビティからのプラスチック溶融物の退出を生じないようにキャビティが完全に囲繞されることを確実にしている。
【００３７】
次の段階で、プラスチック溶融物が、供給ゲート５６を介して比較的低い圧力で金型キャビティ内に導入される。この時点で、プラスチック溶融物の射出圧力は、コア６２を弱いスプリング６８の作用に抗して押し返すことができる。溶融物がキャビティに入るときにそれが溶融物と金型の隅部との間でガスを閉じ込めることなしにキャビティの隅部に広がるように、射出は、コアがキャビティ５４の底部に到達する直前又は直後に生じるように時間調整されてもよい。射出圧力は、しかしながら、プラスチック溶融物を金型キャビティの狭い部分、この場合は飲用カップの円錐形壁内に押し込むのに十分ではない。
【００３８】
最後に、圧力プレート５６がプラテン２０により移動させられ、弱いスプリング６８の完全な圧縮後にコア６２に直接的に力を加える。トグルレバーの機械的利益による拡大された油圧ラム２２の力の下にコアの運動から生じる圧力は十分に大きいので、溶融物を鍛造し、それによって金型の全ての部分を満たすことができる。
【００３９】
「鍛造」なる用語は、金型を閉鎖する速度及び閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度を強調するために使用されている。典型的には、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、従来技術の射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力がただ漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させるものである。
【００４０】
図６の実施態様は、コイルスプリング６８の代わりにガススプリング又は蓄圧器８０が使用されている点においてのみ前記実施態様と相違している。この場合、図中、Ｏリングにより表されるように、コア６２のヘッド６４′は小室６６の壁に対してシールし、停止プレート７０′はコア６２に対してシールしている。ヘッド６４′の両側にある二つの加工室は、圧力プレート５６内に形成された通路８２を介して、そして外部ライン８６並びに蓄圧器８０及び大気に通じる種々のバルブ８８を介して連結されている。機能は、コイルスプリング６８のそれに全く類似しており、そこでは、コア６２は、溶融物がキャビティ内に射出されるときの弱い抵抗に抗して移動することができるが、圧力プレート５６及びプラテン２０の最大力は、コアアセンブリがその工程の終期に到達するときにコア６２に作用する。
【００４１】
プラスチック材料が多重キャビティを有する金型内に正常に射出されるとき、溶融物は最も抵抗の小さい道に沿って移動する。従って、溶融物は、先ず供給スクリューに最も近いキャビティに向かって流動し、そのキャビティが満ちるとその抵抗が増加し、溶融物は他のキャビティに向かって流動するが、これは、全てのキャビティが一杯になるまで繰り返される。このようなアプローチは、本発明に使用されることができない。というのは、キャビティがその最大量のプラスチック材料を受け入れた後でさえも、溶融物が常時、殆ど抵抗を受けないからである。背圧に頼ることにより、全てのプラスチック材料が最初のキャビティに向かって流動し、他のキャビティには流動しないことであろう。
【００４２】
この問題を回避するために、本発明の好ましい実施態様は、図７に示されるように、プラスチック材料を個別のキャビティに分配するための特殊なホットランナシステムを使用する。全てのホットランナシステムに装備されるように、マニホルド１００は、スクリューに連結された単一の入口と、各々が個々のキャビティの供給ゲート５６により構成された幾つかの出口を有している。供給ゲートを開放及び閉鎖する制御ピン９４は全て、図面の平面を出入りするように移動する共通スライダ９６により作動させられる。
【００４３】
制御ピンは、またスプールバルブとしても作用する。特に、それらの一方の終端位置において、制御ピン９４は、プラスチック材料が入口９０から、個々の金型キャビティと連携された分配シリンダ９８の加工室１０２に流動することを可能にする。この間に、金型キャビティは閉鎖される。それらの他方の終端位置において、制御ピンは供給ゲートを開放し、分配シリンダ９８を入口９０から分離して、代わりに供給ゲートに連結する。そこでピストンが移動するとき、それは加工室１０２内に収容された所定量のプラスチック溶融物をその結合された金型キャビティ内に射出される。各ピストンのストロークを制限する停止器を調整することにより、金型キャビティ内に射出されるプラスチック材料の量が正確に且つ個々に計量されることができる。
【００４４】
分配シリンダ９８のピストンは、独立した機械的、電気的又は油圧機構により作動させられてもよいが、それに代えて、プラスチック溶融物をキャビティ内に射出するための力がプラテン２０の運動から引き起こされるように、ピストンが金型部品の相対運動の軸に平行に設けられるように配置することも可能である。特に、ピストンは、リム閉鎖プレート５８により作動させられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】従来の成形装置の概要図である。
【図２】完全開放時の金型を通る断面図である。
【図３】プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
【図４】プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
【図５】金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
【図６】コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
【図７】ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【符号の説明】
【００４６】
５２  第一金型部分
５３  凹部
５６  圧力プレート
５８  リム閉鎖部分
５９  突出ボス
６０  スプリング
６２  コア
６８  スプリング
８０  ガススプリング又は蓄圧器
９８  分配シリンダ




【手続補正書】
【提出日】平成15年9月25日(2003.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄壁の成形品を射出圧縮成形するために射出成形装置のプラテン間に配置する成形用金型であって、
第一金型部分（５２）と、
金型が各々開放及び閉鎖される第一端及び第二端位置間を第一金型部分に対して移動可能である圧力プレート（５６）と、
圧力プレート（５６）により支持されると共に金型の開放及び閉鎖方向に圧力プレート（５６）に対して移動可能であるコア（６２）と、
コア（６２）を囲むと共にコア（６２）と封止下に係合し、第一金型部分（５２）と圧力プレート（５６）の間に配置されるリム閉鎖部分（５８）であって、第一金型部分（５２）、コア（６２）及びリム閉鎖部分（５８）は協働して金型キャビティを画定し、各々は他の二者に対して金型の開放及び閉鎖方向に移動可能であるようにされたリム閉鎖部分（５８）と、
力を加えて、コア（６２）を圧力プレート（５６）から離反して最小金型キャビティ容積の位置へと付勢する手段（６８；８０）とからなる成形用金型において、
前記手段（６８；８０）が、金型キャビティへの溶融プラスチック材料の射出によりキャビティ容積が増大させられることを許容するような力をコア（６２）に加えるように作用し、
第二端位置にあるとき、圧力プレート（５６）がコア（６２）と直接接触すると共に金型キャビティをその最小容積まで縮小し、それにより圧力プレート（５６）が成形装置によりその第二端位置に移動させられるときに、圧縮力がコア（６２）に加えられて、射出プラスチック材料が流動させられると共に全金型キャビティを満たすようにしたことを特徴とする成形用金型。
【請求項２】
請求項１に記載の成形用金型において、金型キャビティの残り部分に対する可動コア（６２）の正確な整合を達成すべく、リム閉鎖部分（５８）を第一金型部分（５２）に対して整合させるための手段（５３、５９）が装備された成形用金型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の成形用金型において、コア（６２）に力を加える手段が、圧力プレート（５６）内へのコア（６２）の退行に抗するスプリング（６８）からなる成形用金型。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の成形用金型において、コア（６２）に力を加える手段が、圧力プレート（５６）内へのコア（６２）の退行に抗する制動手段からなる成形用金型。
【請求項５】
請求項２〜４の何れかに記載の成形用金型において、リム閉鎖部分（５８）を圧力プレート（５６）から離れて第一金型部分（５２）の方向に弾力的に付勢するための手段（６０）が装備された成形用金型。
【請求項６】
請求項２〜４の何れかに記載の成形用金型において、金型が複数の金型キャビティを備えて形成され、分配シリンダ（９８）が各キャビティと連携されると共に、予定量の溶融プラスチック材料を連携するキャビティ内に射出するために第一金型部分内に配置された成形用金型。
【請求項７】
請求項６に記載の成形用金型において、各分配シリンダ（９８）がシリンダ内で往復運動可能なピストンを含み、該ピストンが、プラテンの作用により、投与量のプラスチック材料をシリンダから連携するキャビティ内に排出する方向にシリンダ内を移動させられる成形用金型。
【請求項８】
請求項２〜７の何れかに記載の成形用金型を使用して薄壁の成形品を射出圧縮成形する方法において、
コア（６２）及びリム閉鎖部分（５８）を第一金型部分（５２）の方向に移動させて最小容積の金型キャビティを画定するステップと、
予定量のプラスチック材料をキャビティ内に射出してコア（２６）を第一金型部分から離れるように移動させ、プラスチック材料がキャビティ内に射出されると同時にキャビティの容積を拡張するステップと、
圧力プレート（５６）を、コア（６２）と接触させると共にコア（２６）が第一金型部分内に押し戻されてキャビティをその最小容積まで縮小させるために第一金型部分の方向に移動させるステップであって、コア（６２）の移動が、射出プラスチック材料を圧縮すると共に仕上がり成形品の薄壁区域を画定する金型キャビティの主要部内に該材料を流動させるために作用するようにしたステップとからなる成形方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック材料の射出成形に関する。
【背景技術】
【０００２】
大きく、厚さの薄い成形品は、射出成形により成形することが困難であることは知られている。その理由は、金型の２部品間の間隔が小さく、また、成形装置により付加される圧力が、金型を満たすべくプラスチックを移動させるために射出点から間隙の遠端において適用されるには、材料が移動しなければならない距離が長過ぎることにある。要約すれば、「流動伝達路と厚さの比」が長過ぎるのである。
【０００３】
従来、厚さの薄い成形品は、真空又は圧縮成形により成形され、そこでは、プラスチック材料からなるシートが、金型の形状と一致するように延伸させられる。このような技法は、それらが、同じ壁厚さの成形品や増加又は減少する壁厚さの区域を有する成形品を生産することができないので、それらの利用において制限されることになる。これは、成形品の一表面のみが型で成形されており、どの点の厚さも、専ら原材料シートの厚さと変形の大きさによって決定されるからである。
【０００４】
特開平０４−２３８００９号公報（東洋機械金属株式会社）は、添付された請求項１の前文に説明されるように、薄壁の成形品を射出圧縮成形するために射出成形装置のプラテン間に配置する金型を開示している。詳細には、該金型は、第一金型部分と、金型が各々開放及び閉鎖される第一端及び第二端位置間を第一金型部分に対して移動可能である圧力プレートと、圧力プレートにより支持されると共に金型の開放及び閉鎖方向に圧力プレートに対して移動可能であるコアと、コアを囲むと共にコアと封止下に係合し、第一金型部分と圧力プレートの間に配置されるリム閉鎖部分と、力を加えて、コアを圧力プレートから離反して最小金型キャビティ容積の位置へと付勢する手段とからなり、前記第一金型部分、コア及びリム閉鎖部分は協働して金型キャビティを画定し、各々は他の二者に対して金型の開放及び閉鎖方向に移動可能である。
【０００５】
後者の金型を使用するに際しては、圧力プレートがその第二位置に到達すると同時に、即ち金型が閉鎖されるときに、コアが移動して金型キャビティの容積を最小にする。その後、コアが早急に退出し、金型キャビティの容積を増大させて射出速度を増加させる。この日本の参考例は、流動伝達路と厚さの比が大きい成形品を成形することに役立つ教示を与えるものではない。
【０００６】
米国特許第４，０８０，１４７号明細書は、本発明とより密接に関係しており、三つの部分で形成された金型を開示している。圧力プレートはコアを保持し、キャビティはコアを囲む二重の金型プレートにより画定されている。作業工程において、金型は、金型キャビティ容積がその最終の容積より大きいように、しかしそれでも完全に囲まれるように、部分的に閉鎖される。計量された量のプラスチック材料がキャビティ内に射出される。その後、圧力プレートが移動させられてキャビティをその最小容積まで縮小させ、それによってプラスチック材料を圧縮し、それが金型キャビティのより狭い区域部分を満たすようにさせる。この装置に関する問題点は、プラスチック材料が計量されてキャビティ内に供給されるときにキャビティが著しい容積の空気を含むことである。この空気の集まりがコアの運動により圧縮されると、その温度は上昇し、そして金型キャビティを脱気させるために特別のステップが取られなければ、これは仕上がり製品に焼け痕を生じ得ることになる。
【特許文献１】特開平０４−２３８００９号公報
【特許文献２】米国特許第４，０８０，１４７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、従って、プラスチック材料が計量されてキャビティ内に供給される間に金型キャビティ内に閉じ込められる空気の量を最少にする改良案を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一つの態様によれば、添付された特許請求の範囲の請求項１に以下記述されるような金型が提供される。さらに、本発明は、添付された特許請求の範囲の請求項８に記述されるような、薄壁の成形品を射出圧縮成形する方法を提供する。
【０００９】
本発明は、閉鎖位置にある圧力プレートがコアに直接圧力を掛けることにおいて、特開平０４−２３８００９号公報の教示とは相違している。本発明では、金型が圧力プレートの運動により閉鎖されるときに、金型キャビティ内に既に存在するプラスチック材料が圧縮される。
【００１０】
本発明は、プラスチック材料を閉鎖された金型キャビティ内に射出し且つプラスチック材料の射出圧力の下にコアを退出させることにより、金型内での空気の閉じ込めが最小にされるという、米国特許第４，０８０，１４７号明細書の教示に勝る利点を提示する。
【００１１】
本発明は、概して、金属鍛造に使用される技法に類似した技法をプラスチック材料に適用するものと考えられてもよい。一定量の溶融プラスチック材料が金型キャビティ内にそれが最小容積でない間に入れられ、その後、プラスチック材料が金型を完全に閉鎖することにより圧縮され、それによりプラスチック材料が金型キャビティの全ての部分に押し込まれる。
【００１２】
プラスチック溶融物を従来の方法で金型キャビティ内に射出した後に追加的な圧縮を付与するために、金型の一部を移動させることは知られている。射出圧縮成形（ＩＣＭ）として知られているこの工程は、より長い流動伝達路、より薄壁及びより低レベルの材料応力という利点を提供する。これは、（内部応力が改善されているために）ＣＤ及びＤＶＤのような成形品の成形に適し、また（衝撃抵抗が改善されているために）車両本体及び計器盤の成形に適した工程である。
【００１３】
ＣＤの形成に使用される公知の工程は、プラスチック溶融物が実質的な圧力の下に金型内に導入されること、及びプラスチック溶融物の射出の間中、金型部分が、射出中に金型キャビティを一定容積に維持させるに十分な力で一体に保持されることにおいて、本発明と相違している。それと対照すると、本発明では、プラスチック溶融物の射出が、金型部分を分離させ、金型キャビティを拡張させるものである。最初に金型を閉鎖させるために使用される弱い圧力は、始めは、金型キャビティからガスを排除することを意図されている。これは、キャビティ内にガスポケットが閉じ込められることを回避するためである。溶融物が金型内に導入されるとき、キャビティは、溶融物が金型キャビティ容積の主要部分を占めるべく比較的自由に流動するのに必要なだけ拡張してもよい。予定量の溶融プラスチック材料がひとたび金型内に導入された後は、金型の各部分が高圧力下に結合され、金型キャビティをその最終容積まで縮小させると共に溶融物をキャビティの全てに部分に流動させることになる。
【００１４】
上記説明から当然に、キャビティが全体的に一杯になって、背圧が金型内へのプラスチック材料の更なる射出を阻止するまで射出が単純に継続することはできないので、プラスチック材料の量は予め定められている必要があることになる。他方、ＣＤの形成に際しては、射出は、背圧により停止させられ、その時点で、プラスチック材料は、金型キャビティの約９０パーセントを既に占めていてもよい。金型キャビティにおける最終的な容積縮小は、部分的に固化したプラスチック材料を金型キャビティの残り１０パーセントに流し込ませるためにのみ使用される。
【００１５】
本発明の典型的な実施態様においては、圧力下における金型部分の相対的な変位は最終的な成形品厚さの１０倍を越えるが、最終的な成形品厚さの２００倍もの大きさであってもよい。これは、最終的な壁厚さの約２倍の対応する変位、即ち射出圧縮成形で典型的に使用される変位と対比されるべきである。
【００１６】
本発明と従来の射出圧縮成形の間の更なる重要な相違は、金型を閉鎖する速度と閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度にある。本発明においては、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力が漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させる。
【００１７】
しかしながら、本発明と初期の提案との間の最も重要な相違は、射出が行われている間に金型を閉鎖するために弱い圧力を掛けること、そして射出段階の完了後に射出プラスチック材料を圧縮するためにより高い圧力を掛けることにある。
【００１８】
この相違の妥当性は、飲用カップの成形に言及して説明され、この飲用カップは、本発明に特に向いている成形品の一例である。飲用カップを成形するとき、プラスチック材料がカップの基部に射出され、射出工程の完了後に金型を閉鎖するために高い圧力が掛けられて、プラスチック材料を基部から上方に流動させ、カップの側壁と口部を囲む唇状部を成形する。
【００１９】
このような適用では、ガスが、基部と側壁との間の接合部における金型キャビティの底部角内に閉じ込められることを回避することが不可欠である。このようなガスの圧縮は、その温度を上昇させ、仕上がり製品に容認し難い焼け痕を生じさせる。
【００２０】
仮にプラスチック材料が完全に開放されたキャビティ内に射出されたとすれば、それは、金型部品が高速で一体に集められるときに平坦化されるはずの小さな球体を形成し、ガスを金型の隅部に閉じ込めることになろう。本発明においては、射出プラスチック材料がまず第一に球体を形成しないので、これは回避される。実際、金型が弱い圧力下に閉鎖され、或いは少なくとも略閉鎖され、そして射出プラスチック材料が、半径方向に拡張し、必要ならば金型部分を分離させるディスクとしてカップの基部を全体的に満たすまで流動する。圧力が増加させられて、射出プラスチック材料をカップの側壁へと上昇させるとき、隅部に閉じ込められて焼け痕を生じるガスはなくなることになる。
【００２１】
プラスチック溶融物の射出開始後における全ての段階で、キャビティ容積が完全に保持されているべきことが重要である。キャビティの容積は可変でなければならないが、溶融物がキャビティから漏出することを許容してはならない。
【００２２】
金型は、好ましくは、金型キャビティの残り部分に対する可動コアの正確な整合を達成すべく、リム閉鎖部分を第一金型部分に対して整合させるための手段を備えている。
【００２３】
好ましくは、第一金型部分から圧力プレート内へのコアの退行に抗するために、スプリング及び／又はダンパが配備される。
【００２４】
液体固着現象を伴う成形装置（即ち、金型部分に対して全ての必要な圧力を適用するために油圧アクチュエータのみを使用するもの）を用いて本発明を実施することが想定され得る。このような提案を採用したのでは、金型部分がそれらの閉鎖位置に接近するときに必要とされる圧力の急上昇のみならず、金型キャビティの必要な閉鎖速度を達成することは一層困難である。これは、従って、この目的に特化された装置の使用を必要とするかもしれない。この点において、プラスチック材料が金型表面と接触するときに冷却され、固化することに注目すべきであり、そしてこのために、金型部分の閉鎖によるプラスチック材料の流動ができるだけ早急に完了されるべきことが重要である。他方において、トグル式閉鎖機構を備えた射出成形装置が、最終的な閉鎖をもたらすために要する十分大きな力を与えるために好適であることが判明している。
【００２５】
最終的な閉鎖時におけるプラスチック材料内の圧力は十分大きいので、プラスチック材料が金型内に射出されるときに通過する射出ゲートは、最終的な金型の閉鎖前にバルブにより閉鎖されることが好ましい。これは、最終的な閉鎖中に器具から材料が排出することを回避するためである。
【００２６】
好ましくは、高い圧力下における金型の閉鎖は、仕上がり成形品の表面積の実質的部分上における金型部分ギャップの縮小を伴うものであり、それによって、薄い金型部分を通過するプラスチック材料の動きは（さもなければ、薄過ぎる金型部分と考えられるが）、最終的な閉鎖における最後の部分の期間にのみ行われることになる。
【００２７】
正確に予定された量の溶融プラスチック材料を導入するために、ホットランナシステムを用意することが好ましい。前記ホットランナシステムは、キャビティの各々のために一つの分配シリンダを組み込んだマニホルドからなり、各分配シリンダは、溶融プラスチック材料の共通圧力供給源に各々のバルブを介して連結され、ゲートバルブを介して、連携するキャビティに連結されている。
【００２８】
各分配シリンダは、必要量のプラスチック材料をその連携するキャビティに供給するために作動するピストンにより拘束された可変容積室からなる。プラスチック材料が圧力供給源から複数の分配シリンダ内に射出されるとき、それは先ず最小の抵抗を示す分配シリンダに流動し、このポットが一杯になるときプラスチック材料は抵抗に直面し、全ての分配シリンダが満杯になるまで他の分配シリンダに進路を変更する。各キャビティに分配されるプラスチック材料の量を微調整させ得るように、分配シリンダの各ピストンに調整可能な停止器が配備されてもよい。ゲートバルブが開放され、分配シリンダのピストンが加工室の容積を減少させる方向に移動させられるとき、収容されたプラスチック材料がゲートバルブを通ってキャビティ内に押し込まれ、反対方向への移動を阻止される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明が、実施例により、添付図面に照らしてさらに説明される。
図１は、従来の成形装置の概要図である。
図２は、完全開放時の金型を通る断面図である。
図３は、プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
図４は、プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
図５は、金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
図６は、コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
図７は、ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【００３０】
図１に示される成形装置は広く知られており、従って本発明に係る射出衝撃圧縮法（ＩＩＣ）を理解するために要する細目について説明されるに過ぎない。成形装置１０は、４本のタイバー１６により互いに連結された２つの静止バルクヘッド１２及び１４からなる。図示される従来の金型１８は、二つの部分、即ちバルクヘッド１２に設けられた静止部分１８ａ及びタイバー１６に沿って摺動し得るプラテン２０に設けられた可動部分１８ｂから形成されている。プラテン２０は、バルクヘッド１２の方向及びそれから離れる方向に油圧ラム２２により移動させられる。該油圧ラムは、バルクヘッド１４に設けられ、トグル機構によりプラテン２０に連結されている。該トグル機構は、バルクヘッド１４に枢着されたレバー２４ａと、プラテン２０に枢着されたレバー２４ｂと、ラム２２に枢着されたレバー２４ｃとからなり、全ての三つのレバー２４ａ、２４ｂ及び２４ｃの他端が他方の他端に枢着されている。トグル機構のレバーは、金型キャビティが開放され、そして金型キャビティを閉鎖するためにラムが図面右方向に移動するときにおけるそれらの位置で示され、前記ラムの移動により、レバー２４ｃがより垂直位置に移動し、レバー２４ａ及び２４ｂに作用してそれらを互いに整列させる方向に移動させ、従ってプラテン２０と金型部分１８を閉鎖方向に移動させることになる。
【００３１】
加熱されたスクリュー供給機構３０は、ホッパーから抜き出された粒状体をスクリューの回転により加熱、圧縮し、プラスチック溶融物を形成する。スクリューは、さらに軸方向に移動させられ、一組のランナを介して溶融物を金型キャビティ内に射出する。
【００３２】
始めに示したように、図１の装置は、射出成形用として既に知られている。従来、金型キャビティが閉鎖され、射出スクリューが進行して、キャビティを満たすように十分な溶融物を射出するために全ての必要な圧力を供給している。プラスチック材料が金型内に収容された後、それは開放され、成形品が排出され、そして新サイクルが開始される。
【００３３】
このような公知の操作方法は限界を有し、非常に薄壁区域を有する成形品を成形するためには使用されることができない。これは、プラスチック材料が射出されるときに金型表面と接触して非常に急速に冷却し、プラスチック材料が全キャビティを満たすことを妨げる大きな背圧を引き起こすからである。
【００３４】
本発明においては、射出スクリューは、閉鎖された金型キャビティを満たすのに十分な圧力を生み出すことを頼られていない。その代わりに、スクリューは、投与量の溶融物を金型内に射出するために使用され、その間、金型キャビティが圧力下に閉鎖されず、その後、金型部分がラム２２により急速に結合されてプラスチック材料を「鍛造」し、それが金型キャビティの全ての部分を満たすようにそれを急速に押し込むことになる。
【００３５】
そこで、図２乃至図５を参照して、操作サイクルがより詳細に考察される。
【００３６】
図１を参照して説明されたような従来の二つの金型部分１８ａ、１８ｂの代わりに、本発明に係る好ましい実施態様は、互いに関連して移動し得る四つの構成部品からなる金型アセンブリ５０を使用する。四つの構成部品における第一のものは、キャビティ５４を画定し、プラスチック溶融物がキャビティ内に射出されるときに通る供給ゲート５５を備えて形成されている静止キャビティアセンブリ５２である。キャビティアセンブリは、バルクヘッド１２に固定されている。供給ゲート５５及びそのゲートを開放及び閉鎖する制御ピンが、正確な量のプラスチック溶融物を金型キャビティ５４内に導入する方法との関連で、以下により詳細に説明される。
【００３７】
他の三つの構成部品は、協働してコアアセンブリを構成し、成形装置の可動プラテン２０に設けられている。三つの構成部品における第一のもの（ここでは圧力プレートと称される）は指示され、可動プラテン２０に固定されている。構成部品における第二のものは、リム閉鎖プレートと称され、図中、５８で指示されている。リム閉鎖プレートは、比較的強力なスプリング６０により圧力プレート５６から離れて偏位させられ、正確に整合させられ、そして突出ボス５９がキャビティアセンブリの金型部分４２における凹部５３内に嵌合するように案内されている。金型の構成部品における最後のものは、コア６２であり、該コアは、部分的に金型キャビティを画定し、リム閉鎖プレート５８に形成された貫通孔を自在に摺動し且つ該貫通孔内側に正確に案内された円柱部分を有している。
【００３８】
コア６２は、金型キャビティから離れたその遠端において拡張ヘッド６４を備えて形成され、該拡張ヘッドは、圧力プレート５６内に形成された小室６６内にピストンの態様で受容されている。小室６６内に配置された弱いスプリングは、コアを圧力プレートから環状停止プレート７０の方向に付勢し、該停止プレートは、圧力プレート５６に固定されると共にコア６２の円柱部分を囲繞している。圧力プレート５６と停止プレート７０との間に閉じ込められた拡張ヘッド６４は、コア６２と装置プラテン２０との間の作用線上に配列されたロストモーションカップリングを形成している。
【００３９】
図２乃至図４の実施態様においては、ヘッド６４は小室６６とシールを形成しておらず、停止プレート７０はコア６２に対してシールしていない。その代わりに、小さなクリアランスが空気の漏出を許し、コア６２の運動を弱めている。
【００４０】
図２は、一サイクルの終了時と次サイクルの開始時における位置にある金型を示している。キャビティは開放され、成形品、この場合は飲用カップが従来方法（図示されない）によってキャビティから排出されている。そして、トグル機構が、コアアセンブリをキャビティアセンブリの方向に、図３に示される位置に達するまで又は少なくともほぼ達するまで移動させる。この位置では、リム閉鎖プレート５８のボス５９がキャビティアセンブリ５２の凹部５３内に完全に嵌合し、強力なスプリング６０は、コアがなおも移動してキャビティ容積を変化させ得るとしても、金型キャビティからのプラスチック溶融物の退出を生じないようにキャビティが完全に囲繞されることを確実にしている。
【００４１】
次の段階で、プラスチック溶融物が、供給ゲート５５を介して比較的低い圧力で金型キャビティ内に導入される。この時点で、プラスチック溶融物の射出圧力は、コア６２を弱いスプリング６８の作用に抗して押し返すことができる。溶融物がキャビティに入るときにそれが溶融物と金型の隅部との間でガスを閉じ込めることなしにキャビティの隅部に広がるように、射出は、コアがキャビティ５４の底部に到達する直前又は直後に生じるように時間調整されてもよい。射出圧力は、しかしながら、プラスチック溶融物を金型キャビティの狭い部分、この場合は飲用カップの円錐形壁内に押し込むのに十分ではない。
【００４２】
最後に、圧力プレート５６がプラテン２０により移動させられ、弱いスプリング６８の完全な圧縮後にコア６２に直接的に力を加える。トグルレバーの機械的利益による拡大された油圧ラム２２の力の下にコアの運動から生じる圧力は十分に大きいので、溶融物を鍛造し、それによって金型の全ての部分を満たすことができる。
【００４３】
「鍛造」なる用語は、金型を閉鎖する速度及び閉鎖工程中における金型キャビティ内の圧力増加速度を強調するために使用されている。典型的には、金型が閉鎖され、０．５秒以下、好ましくは０．３秒以下の時間内にキャビティ内で最大圧力に到達する。それと対照すると、従来技術の射出圧縮成形においては、プラスチック材料が圧力下に射出されて金型主要部分とキャビティを満たした後に、圧力がただ漸次上昇させられて、プラスチック材料を金型の残り部分を満たすように流動させるものである。
【００４４】
図６の実施態様は、コイルスプリング６８の代わりにガススプリング又は蓄圧器８０が使用されている点においてのみ前記実施態様と相違している。この場合、図中、Ｏリングにより表されるように、コア６２のヘッド６４′は小室６６の壁に対してシールし、停止プレート７０′はコア６２に対してシールしている。ヘッド６４′の両側にある二つの加工室は、圧力プレート５６内に形成された通路８２を介して、そして外部ライン８６並びに蓄圧器８０及び大気に通じる種々のバルブ８８を介して連結されている。機能は、コイルスプリング６８のそれに全く類似しており、そこでは、コア６２は、溶融物がキャビティ内に射出されるときの弱い抵抗に抗して移動することができるが、圧力プレート５６及びプラテン２０の最大力は、コアアセンブリがその工程の終期に到達するときにコア６２に作用する。
【００４５】
プラスチック材料が多重キャビティを有する金型内に正常に射出されるとき、溶融物は最も抵抗の小さい道に沿って移動する。従って、溶融物は、先ず供給スクリューに最も近いキャビティに向かって流動し、そのキャビティが満ちるとその抵抗が増加し、溶融物は他のキャビティに向かって流動するが、これは、全てのキャビティが一杯になるまで繰り返される。このようなアプローチは、本発明に使用されることができない。というのは、キャビティがその最大量のプラスチック材料を受け入れた後でさえも、溶融物が常時、殆ど抵抗を受けないからである。背圧に頼ることにより、全てのプラスチック材料が最初のキャビティに向かって流動し、他のキャビティには流動しないことであろう。
【００４６】
この問題を回避するために、本発明の好ましい実施態様は、図７に示されるように、プラスチック材料を個別のキャビティに分配するための特殊なホットランナシステムを使用する。全てのホットランナシステムに装備されるように、マニホルド１００は、スクリューに連結された単一の入口と、各々が個々のキャビティの供給ゲート５５により構成された幾つかの出口を有している。供給ゲートを開放及び閉鎖する制御ピン９４は全て、図面の平面を出入りするように移動する共通スライダ９６により作動させられる。
【００４７】
制御ピンは、またスプールバルブとしても作用する。特に、それらの一方の終端位置において、制御ピン９４は、プラスチック材料が入口９０から、個々の金型キャビティと連携された分配シリンダ９８の加工室１０２に流動することを可能にする。この間に、金型キャビティは閉鎖される。それらの他方の終端位置において、制御ピンは供給ゲートを開放し、分配シリンダ９８を入口９０から分離して、代わりに供給ゲートに連結する。そこでピストンが移動するとき、それは加工室１０２内に収容された所定量のプラスチック溶融物をその結合された金型キャビティ内に射出される。各ピストンのストロークを制限する停止器を調整することにより、金型キャビティ内に射出されるプラスチック材料の量が正確に且つ個々に計量されることができる。
【００４８】
分配シリンダ９８のピストンは、独立した機械的、電気的又は油圧機構により作動させられてもよいが、それに代えて、プラスチック溶融物をキャビティ内に射出するための力がプラテン２０の運動から引き起こされるように、ピストンが金型部品の相対運動の軸に平行に設けられるように配置することも可能である。特に、ピストンは、リム閉鎖プレート５８により作動させられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の成形装置の概要図である。
【図２】完全開放時の金型を通る断面図である。
【図３】プラスチック溶融物の射出直前における図１の金型を通る断面図である。
【図４】プラスチック溶融物の射出中における図１の金型を通る断面図である。
【図５】金型キャビティが完全に閉鎖された前図の金型を通る断面図である。
【図６】コイルスプリングの代わりに蓄圧器を使用する代替実施態様に係る金型を示す、図３に示すものに類似の断面図である。
【図７】ホットランナマニホルドの要部を通る概要断面図であり、共通の供給スクリューに連結された多重キャビティ金型を使用するときに、全てのキャビティが等量のプラスチック溶融物を受け取ることを確実にするために使用される分配シリンダの一つを示している。
【符号の説明】
【００５０】
５２  第一金型部分
５３  凹部
５６  圧力プレート
５８  リム閉鎖部分
５９  突出ボス
６０  スプリング
６２  コア
６８  スプリング
８０  ガススプリング又は蓄圧器
９８  分配シリンダ


【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2004520197.tif 000033
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2004520197.tif 000034
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2004520197.tif 000035
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2004520197.tif 000036
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図６】
2004520197.tif 000037
【国際調査報告】
2004520197.tif 000038
2004520197.tif 000039
2004520197.tif 000040