JPS6124972B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は熱可塑性樹脂の射出成形品の収縮率
を小さくし、射出成形品の寸法精度を高める射出
成形法およびそれに使用する型に関するものであ
る。

従来、熱可塑性樹脂の射出成形品の収縮率を小
さくするためには、成形圧力を高くして射出圧力
および保圧を高くすれば良いことが知られてい
る。しかし実際には型のゲート部でまず樹脂が冷
却凝固するため成形圧力がゲートで止められ、キ
ヤビテイー内へ十分伝えられない。このためキヤ
ビテイー内の保圧が十分でなく、結果として射出
成形品の寸法精度が上らない。この点に関しては
大きな断面積のゲートを採用することによりゲー
ト部の樹脂の冷却凝固をある程度おさえる事によ
りキヤビテイー内への成形圧の伝達をある程度改
善することが可能である。しかし、この場合には
射出成形品にゲート部の大きな跡が残り、その跡
を除去する後加工が必要となる。

本発明はかかる欠点のない、射出成型法および
型を使用するもので、型のゲート部の樹脂が凝固
しゲートを閉ざす直前に可動部材を後退させて型
のキヤビテイーの容積を増大させることによりキ
ヤビテイー内の樹脂圧力を低下させ、その結果生
じるキヤビテイー内の樹脂圧力と成形圧力との大
きな差により、凝固しかけているゲート部の樹脂
をキヤビテイー内へ押し込み、ゲート部には溶融
した新しい樹脂で置き変え、これにより成形圧を
ゲートを介してキヤビテイー内に伝え、キヤビテ
イー内の圧力を高め、結果として寸法精度の高い
成形品を得るものである。

すなわち、本発明の射出成型法は、キヤビテイ
ーの容積が変化しうるように該キヤビテイー内に
挿入した可動部材を有する成形型の該キヤビテイ
ーに、溶融した熱可塑性樹脂を細い通孔よりなる
ゲートを通して射出し、該キヤビテイー内に充填
する第１工程、上記キヤビテイー内の溶融した熱
可塑性樹脂が上記成形型により冷却され、上記ゲ
ートが冷却凝固する熱可塑性樹脂により実質的に
閉じられる直前に、前記可動部材を後退させて該
キヤビテイーの容積を増大させてキヤビテイー内
の樹脂圧力を低下させる第２工程、溶融した新し
い熱可塑性樹脂を該ゲートを通して再び該キヤビ
テイー内に導入する第３工程、上記キヤビテイー
内の熱可塑性樹脂が凝固した後、上記成形型より
熱可塑性樹脂成形品を取り出す第４工程とよりな
ることを特徴とするものである。

さらに、この射出成型法に使用する成形型は、
熱可塑性樹脂が射出成形されるキヤビテイーと該
キヤビテイー内に溶融した熱可塑性樹脂を導入す
るための細い通孔よりなるゲートを有する型本体
と、上記キヤビテイーを形成する型面の一部分に
設けられた可動部材と、上記可動部材を上記キヤ
ビテイーの容積を減じた状態に保持する第１係止
装置と、すくなくとも上記可動部材を上記キヤビ
テイーの容積を増加させる方向に動かす可動装置
と、上記可動部材を上記キヤビテイーの容積を増
加させた状態に保持する第２係止装置とよりなる
ことを特徴とするものである。

以下、本発明の射出成形法とそれに使用する成
形型を合せて説明する。

本発明の方法で成形される熱可塑性樹脂とは加
熱により溶融し冷却により凝固するポリエチレン
ABS等の熱可塑性プラスチツク、熱可塑複合材
例えばガラス繊維強化熱可塑性樹脂およびロスト
ワツクス等の有機物をいう。以下単に樹脂と称す
る。

本発明に使用する成形型は成形時にキヤビテイ
ー容積を増加し得る機能を有するもので、具体的
には成形型のキヤビテイー壁面にシリンダー状の
穴を形成し、ピストンに相当する可動部材を該穴
の奥に移動させることによりキヤビテイー容積を
増加させるシリンダー・ピストンタイプのもの、
および、キヤビテイーの一部壁面をゴム等の弾性
材の膜で形成し型本体と弾性材の膜で室を形成
し、その室内にある一部流体を型の外に移動させ
て弾性材を該室内に方向に変形させ、キヤビテイ
ー容積を増加させる膜タイプのものが考えられ
る。

シリンダー・ピストンタイプの代表的な成形型
の断面を第１図に示す。この成形型は従来の代表
的な射出成型用成形型と同様にロケツトリング
１、スプルブツシユ２、固定型取付板３、ランナ
ーストリツパ４、細い通孔よりなるゲート５１を
有する固定型５、可動型６、受板７、スペーサブ
ロツク８、エジエクタピン９、エジエクタプレー
ト１０、可動型取付板１１および本成形型を特色
ずけるスライドピン１２、ウエツジ１３、ウエツ
ジプレート１４と油圧装置１５とよりなる。なお
キヤビテイー１７は固定型５と可動型６の間に形
成される。ここで固定型取付板３および可動型取
付板１１は通常射出成形機に一体として組みこま
れる。固定取付板３の外側の面（射出成形機側の
面）にはロケツトリング１とスプルブツシユ２が
固定される。固定取付板３と可動取付板１１は相
対しており、ガイド（図示せず）にそつて相対し
た状態で相対位置が変化できる。これは通常可動
取付板１１の外側に設置された油圧装置（図示せ
ず）で第１図中左右に駆動される。可動取付板１
１の内側の面にはスペーサブロツク８、受板７お
よび可動型６が固定される。固定取付板３と可動
型６の間にはランナーストリツパ４と固定型５と
が上記ガイドにそつて左右に移動可能に設けられ
る。また、エジエクタプレート１０とエジエクタ
ーピン１２とが受板７と可動型６に関連して設け
られる。本成形型の上記した各部分およびそれら
の機能は従来の代表的な射出成型用型と同一であ
る。本成形型にはこれらの部分以外に、可動型取
付板１１に固定された油圧装置１５、油圧装置１
５のピストン先端に取り付けられたウエツジプレ
ート１４、ウエツジプレート１４の上下の動きに
より左右に駆動されるウエツジ１３、ウエツジ１
３に固定され、受板７を貫通し、可動型６の貫通
孔に挿入されたスライドピン１２が設けられてい
る。ここでスライドピンは本発明に使用する成形
型の可動部材に相当する。スライドピン１２の先
端端面は本成形型のキヤビテイー１７の型面の一
部を形成し、可動型６とスライドピン１２の相対
運動によりキヤビテイー１７の容積が変化する。
すなわち油圧装置１５によりスライドピン１２が
図面上左右に駆動されキヤビテイー１７の容積が
変えられる。この油圧装置１５はピストンとシリ
ンダーにより構成され、油圧源からの油圧でシリ
ンダーに対しピストンが駆動されピストンの動き
停止は油圧弁（図示せず）でコントロールされる
通常の油圧ピストンシリンダーである。すなわ
ち、キヤビテイー１７の容積の減少は油圧弁を開
いて油圧装置１５に油圧を供給しウエツジプレー
ト１４を図面上下側に駆動し、それによつてスラ
イドピン１２を左方向に動かすことにより達成さ
れる。逆に、キヤビテイー１７の容積の増大は、
油圧弁で油圧を逆方向に流すことにより達成され
る。すなわち油圧装置１５は本発明に使用する成
形型の第１係止装置、可動装置、第２係止装置を
含むものである。本成形型のキヤビテイー１７の
形状は、中心孔をもち、外周部と中心孔の部分が
肉厚となつている円盤状であり、その寸法は、外
径70mm、内径８mm、厚肉部８mm、薄肉部４mmであ
る。またエジエクタピン９とスライドピン１２は
各々４本ずつ存在し、交互に配置されている。ス
ライドピン１２の外径は５mmであり、スライドピ
ンの移動距離は最高2.5mmとした（キヤビテイ容
積増加率は０〜1.03％である）。

本成形型では、成形前にスライドピン１２の先
端をキヤビテイー１７内に所定量突出しておき、
成形時にスライドピン１２を後進させキヤビテイ
ー１７の容積を増大させるとともに目的とするキ
ヤビテイー形状を得るものである。また、本成形
型では成形時にスライドピン１２を目的とするキ
ヤビテイー形状以上に後退させ、その後スライド
ピン１２を前進させ所定のキヤビテイー形状とす
ることも可能である。この場合にはキヤビテイー
１７の容積は成形時にまず増加し後に減少する。

この実施例の成形型にあつてはスライドピン１
２のキヤビテイー１７への突出程度を任意に変更
することにより任意のキヤビテイー容積増加率を
達成することができる。さらに本成形型では容積
増加率を任意に設定しても常に同一形状の成形品
が得られる。

次に本成形型を用いて、本発明の射出成形法の
実施例を説明する。樹脂としてはポリアセタール
を用いた。

まず、第１図に示す成形型を型締力80トン、可
塑化能力５オンスの射出成型機に取り付けた。次
に油圧装置１５によりウエツジプレート１４、ウ
エツジ１３を駆動し、スライドピン１２の先端部
がキヤビテイー１７内に1.0mmないし2.5mm突出さ
せ、そこで油圧装置１５の弁を閉じてスライドピ
ン１２をその位置に係止させた。その次に射出成
型機より可塑化された樹脂を射出し、樹脂をキヤ
ビテイー１７内に充填した。その後1.5秒ないし
７秒経過後油圧装置１５を後退させることにより
キヤビテイー１７内に突出したスライドピン１２
の先端部を後退させて平坦なキヤビテイー平面と
しその位置にスライドピン１２を固定し、その状
態でキヤビテイー１７内の樹脂を十分に冷却し、
可動取付板１１を図面上左方向に駆動し、可動型
６を開き、成形品を取り出した。その後得られた
成形品の重量および外径を測定した。得られた成
形品の重量とキヤビテイー１７内に樹脂を充填し
た後スライドピン１２を元にもどすまでの時間と
の関係線図を第２図に示す。第２図中、横軸にス
ライドピン１２のもどすまでの時間（秒）を、縦
軸に得られた成形品の重量（ｇ）を示す。なおス
ライド戻し時間０秒の値は、スライドピン１２を
突出させず、初めから戻した位置で射出成形した
ものであり、従来から実施されている射出成形に
相当する。また図中符号〇はスライドピン１２を
2.5mm突出し2.5mm戻した場合の結果を示す。なお
2.5mmのスライドピン１２の移動によりキヤビテ
イー１７の容積は0.196ml、比率にして1.03％増
加する。また、符号△、□、×はそれぞれスライ
ドピン１２を2.0mm、1.5mm、1.0mm突出しその後元
の位置に戻したもので、それぞれの容積増加は
0.157ml（0.82％）、0.118ml（0.62％）、0.079ml
（0.41％）になる。第２図より本実施例の射出成
形においてはキヤビテイー容積の増加率が0.62％
以上、容積増加時間は樹脂をキヤビテイー内に充
填後３秒ないし４秒で成形品の重量が0.1〜0.5ｇ
と大きく増加しているのが認められた。成形品の
外径の収縮率でみると、成形品の重量が0.1〜0.5
ｇ増加している成形品の外経収縮率は2.2％ない
し2.3％であつたが重量増加の認められなかつた
成形品のそれらは2.4％であつた。これらの結果
より、本実施例の場合には、容積増加率が0.62％
以上で容積増加の時間が樹脂をキヤビテイーに充
填後３秒ないし４秒とした場合、成形品の寸法収
縮が少く、かつひけに相当する部分が少くなり、
よりすぐれた成形品が得られるのが確認された。

観点を変えると、3.5秒以内ではゲート部の樹
脂が凝固していないため、キヤビテイー容積の増
加によりゲート部の樹脂を新しい樹脂と置換した
効果が出ていない。逆に、4.5秒以上ではゲート
部の樹脂が強固に凝固しているため、キヤビテイ
ーの容積増加によりキヤビテイー内の圧力を下
げ、成形圧との間に大きな圧力差を形成してもゲ
ート部が新しい溶融樹脂で置換されず、結果とし
てキヤビテイー内の保圧が高くならない。

次に成形時にキヤビテイ容積を増加しその後キ
ヤビテイ容積を減少することにより、成形品を得
る例を説明する。上記の実施例と同じ成形型を使
用し、スライドピン１２の先端部をキヤビテイー
１７内に2.0mm突出させた。次に上記実施例と同
じポリアセタール樹脂を射出成形しキヤビテイー
１７内を溶融樹脂で充填した。充填時から3.5秒
後にスライドピン１２を2.0mm戻し、キヤビテイ
ー容積を0.157ml（0.82％）増加させた。さらに
充填時から５秒ないし20秒後に、スライドピン１
２の先端部を2.0mmキヤビテイー１７内に突出さ
せ、キヤビテイー容積を0.157ml（0.82％）減少
させ、その状態で冷却し成形品を得た。第３図
に、種々の方法で射出成形した場合の時間経過に
ともなうキヤビテイー内の樹脂圧力の関係を示
す。第３図中、縦軸はキヤビテイーの壁面に設け
た荷重計で測定された樹脂圧力（Kg／cm²）を、横
軸はキヤビテイー内に樹脂が充填されてからの時
間（秒）を示す。また点線（……）は従来法と同
じくキヤビテイーの容積変化がない状態で成形し
た場合の例を、実線（−）は、上記の実施例と同
じく樹脂充填3.5秒後にキヤビテイー容積を0.157
ml増加させた本発明の例、一点破線（−・−・
−）、二点破線（−・・−・・−・・−）、三点破
線（−・・・−・・・−・・・）および破線（−
−−−−）はそれぞれ、樹脂充填時から５秒、10
秒、15秒および20秒後にキヤビテイー容積を減少
させ、充填時のキヤビテイー容積に戻して成形し
た場合の例を示す。また得られた射出成形型品の
重量（ｇ）および外径収縮率（％）とキヤビテイ
ー容積を減少させた時間との関係線図を第４図に
示す。第４図中、横軸には樹脂充填からキヤビテ
イー容積を減少するまでの時間（秒）、左側縦軸
は成形品の重量、右側縦軸は外径収縮率を示す。
また図中〇印は外径収縮率を×印は重量の値を示
す。なお参考までに従来法と同じくキヤビテイー
容積の変化のない場合の成形品の重量および外径
収縮率を×^１，〇^１で表示し、さらに前記実施例
と同じくキヤビテイー容積を増加させただけの場
合の成形品の重量および外径収縮率を×^２，〇^２
で表示して第４図に示す。第４図から明らかなよ
うにキヤビテイー容積を減少させ元に戻す場合に
その時間が５秒と早い場合には、キヤビテイー容
積を減少させない方が収縮率の低いものが得られ
る。これは、５秒以内ではゲート部の樹脂が完全
に凝固していないため、キヤビテイー内のさらに
凝固の進んだ樹脂がゲート部に送られキヤビテイ
ー内の圧力を高めることなくゲートが閉ざされる
ためと考えられる。しかし時間が10秒ないし20秒
と長くなるとキヤビテイー容積を減少させないも
のよりさらに収縮率の低い良い成形品が得られて
いる。これは10秒以上となるとゲート部の樹脂が
完全に凝固し、そのため、キヤビテイー容積の減
少がそのままキヤビテイー圧力の増加となり成形
に寄与するからである。なお第３図と第４図を比
較すると明らかなように、収縮率の低い良い成形
品が得られた場合にはキヤビテイー内の樹脂圧が
長い時間にわたつて高く保たれているのがわか
る。

これらの実施例により明らかなようにキヤビテ
イー容積を増加させる時期は、キヤビテイーの大
きさ、形状、ゲート部の大、小、成形される樹脂
の種類等で異る。このため、本格的な成形に入る
まえに成形条件に合つたキヤビテイー容積増加の
時期をまず定めなければならない。最適な時期を
選び本発明の方法に従つて成形すれば寸法精度の
高い“ヒケ”の少いすぐれた射出成形品が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に使用する成形型の要部断面
図、第２図は第１図に示す成形型のスライドピン
戻し時間と得られた成形品の重量との関係を示す
線図、第３図は第１図に示す成形型のキヤビテイ
ー内の樹脂充填からの時間と樹脂圧との関係を示
す線図、第４図はキヤビテイーの容積を増加した
時間と得られた成形品の重量および収縮率との関
係を示す図である。 図中、符号１はロケツトリング、２はスプルブ
ツシユ、３は固定型取付板、４はランナーストリ
ツパ、５は固定型、６は可動型、７は受板、８は
スペーサブロツク、９はエジエクターピン、１０
はエジエクタープレート、１１は可動型取付板、
１２はスライドピン、１３はウエツジ、１４はウ
エツジプレートおよび１５は油圧装置を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ キヤビテイーの容積が変化しうるように該キ
   ヤビテイー内に挿入した移動部材を有する成形型
   を用い、該キヤビテイーに溶融した熱可塑性樹脂
   を細い通孔よりなるゲートを通して射出し、該キ
   ヤビテイー内に充填する第１工程、 上記キヤビテイー内の溶融した熱可塑性樹脂が
   上記成形型により冷却され、上記ゲートが冷却凝
   固する熱可塑性樹脂により実質的に閉じられる直
   前に、前記稼動部材を後退させて、該キヤビテイ
   ーの容積を増大させ、該キヤビテイー内の樹脂圧
   力を低下させる第２工程、 溶融した新しい熱可塑性樹脂を該ゲートを通し
   て再び該キヤビテイー内に導入する第３工程、 上記キヤビテイー内の熱可塑性樹脂が凝固した
   後、上記成形型より熱可塑性樹脂成形品を取り出
   す第４工程とよりなることを特徴とする射出成形
   法。