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1. WO2001078960 - PROCEDE ET DISPOSITIF DE MOULAGE PAR INJECTION

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[ JA ]
明 細 書 .

射出成形方法及び装置

技術分野

この発明は、溶融したプラスチック等の合成樹脂を閉じ込められた金型内に射 出し、その後、冷却固化した成形品を金型を開いて取りだし、目的物たる成形品 を得るようにした射出成形方法及び装置の改良に関する。

背景技術

従来より、プラスチック等の合成樹脂から比較的精密な成形品を得る射出成形 方法及び装置として各種の射出成形方法及び装置が提供されている。

特に上述した射出成形方法及び装置の中でも、近年は成形品の形成サイクル時 間を減少させるための射出成形方法及び装置が提供されている。

この従来の射出成形方法及び装置は、予圧を与えられた溶融樹脂を一時保留す るノズルと、このノズル内に出没自在に配設されたバルブピンからなり、このバ ルプピンによりゲートを解放して、予圧を与えた溶融樹脂を金型内のキヤピティ 一内に充填させ、また溶融樹脂の充填終了後は再びバルブピンによりゲートを閉 塞させるようにしたものである。

なお、比較的大型の成形品を得るため、従来では上述 Lたバルブピンを有する バルブを複数本金型内のチヤビティ一内に臨ませ、この複数本のノズルの各ゲー トから同時にキヤビティ一内に溶融樹脂を射出充填させるようにしている。 このような、射出成形方法及び装置によると、成形品を取り出す金型の型開き の時間中にノズル内にある溶融樹脂が予め圧縮されているから、溶融樹脂の射出 までの圧縮に要する無駄な時間が削減され、このため成形品の形成サイクル時間 が短縮されるという効果がある。

囟 8は上述した従来の射出成形装置 1の要部概念断面図で、特に中心に蚰受孔 が形成された円板形の成形品(例えば齒車等の成形品)を成形するための射出成 形装置 1を示したものである。

この射出成形装置 1は、溶融樹脂を予め圧縮する図示せぬバルブ本体が配設さ れた上金型 2と、円板形のキヤビティー 3が形成された下金型 4とからなり、こ のうち上金型 2内の所定位置には複数本のノズル 5が配設されている。

またこの複数本の各ノズル 5の下端であって、キヤビティ一3の上面 3 aには それぞれ円形の孔からなるゲート 6がノズル 5に対応して複数個穿設されており、 この複数個の各ゲー卜 6から円板形のキヤビティ一 3内へ同時に溶融樹脂を充填 するように構成されている。

また、上述した各ノズル 5内にはゲート 6と対向してバルブピン 7が上下方向 へ出没自在に配設され、このバルブピン 7を下動させてゲート 6を閉塞し、これ によりキヤビティ一 3内への溶融樹脂の射出を遮断(いわゆるゲートカット)す るように,している。

—方、下金型 4内に形成されたキヤビティー 3の中心には、充填された溶融樹 脂により成形される円板型成形品の中心孔を形成する円柱型のコア 8が配設され、 またこのコア 8の周囲にはキヤピティー 3内から冷却固化した形成品を取り出す ための突き出しピン 9が前記コア 8に対し昇降自在に配設されている。

次に上述した従来の射出成形装置 1の動作を説明する。

図 8で示すように、上方に後退したバルブピン 7の位置によると、ゲート 6は 解放された状態となつているので、図示せぬバルブ本体内で圧縮された溶融樹脂 は各矢印で示すように、複数個のノズル 5の各ゲート 6を介しキヤピティ一 3内 に射出され充填される。·

その際、図 8の A A概念断面図で示す図 9のように、キヤピティ一 3内には、 配設位置の相異なる複数個の各ゲー卜 6から、それぞれ矢印で示すように同心状 に溶融樹脂が射出され、それらがキャビティー 3内で衝突し混ざりあつて当該キ ャビティー 3内に充填される。

このように、複数個の各ゲート 6を介してキヤビティ一 3内に溶融樹脂が射出 され、その充填が完了すると、図 1 0の矢印で示すように、バルブピン 7が下降. して各ゲート 6を閉塞し、これによりキヤビティ一 3内への溶融樹脂の射出を遮 断する (いわゆるゲ一トカツト)。

しかる後、図示せぬ冷却手段を用いてキヤビティ一 3内へ充填された溶融樹脂 を冷却し固化させる。

このように、キヤビティー 3内へ充填された溶融樹脂を固化させた後、上金型 2と下金型 4との間を離間させて金型を開くと、下金型 4のキヤビティ一 3内に は溶融樹脂が固化した円扳形状の成形品 1 Όが残ることとなる。

その後、図 1 1で示すように、複数本の各突き出しピン 9をコア 8に沿って上 昇させると、円板型の成形品 1 0の下面が突き出しピン 9に支えられながら下金 型 4のキヤビティ一 3内から取り出される。

このような従来の射出成形装置 1によると、成形品 1 0の正面図を示す図 1 2 及び成形品 1 0の平面図を示す図 1 3のように、中心に軸受孔 1 0 aが形成され た円板形の成形品 1 0 (例えば平歯車等)が一体形成されることとなる。

ところで、上述した従来の射出成形方法および装置 1によると、図 9で示し たように、キヤビティー 3内には、配設位置がそれぞれ異なる複数個の各ゲート 6力、ら、それぞれ矢印で示すように同心状に溶融樹脂が射出され、それらがキヤ ビティ一 3内で衝突し混ざりあうようにして充填されるから、異なる各ゲー卜 6 から射出された溶融樹脂がキヤビティ一 3内で均一な溶融状態で混合することは なく、このため配置位置が異なる複数個の各ゲート 6から射出される各溶融樹脂 によりキヤピティ一 3内に溶融樹脂の境界領域が発生する虞がある。 - このように、配置位置が異なる複数個の各ゲート 6から射出される各溶融樹脂 によりキヤビティ一 3内で各溶融樹脂の境界領域が形成されると、冷却固化後に 取り出される成形品 1 0には、図 1 2の正面図及び図 1 3の平面図で示すように 各境界領域ごとに開始される成形収縮作用により、成形品 1 0の表面等に変形部 分 1 0 b、 1 0 c . いわゆる "ヒケ" が発生し、成形品 1 0の寸法不良の大きな 要因となっていた。

なお、 "ヒケ" が発生した成形品は後加工により寸法を整えなければならない ので成形品の製造コストも極めて高くなる難点が生ずる。

この発明は、上述した事情に鑑み、成形品の寸法不良を可及的に低減させるよ うにした射出成形方法及び装置を提供することを目的とする。

発明の開示

上述した課題を解決するため、この発明では、予圧されたプラスチック等の溶 融樹脂を保留するノズルから金型のキヤビティ一内にゲートを介し溶融樹脂を射

出し、前記キヤビティ一内に射出された溶融樹脂を冷却固化.して合成樹脂の成形 品を得るようにした射出成形方法において、 .前記ゲートを環状に形成し、該環状 のゲ一卜から溶融樹脂を前記キヤビティ一内に射出するようにしている。

図面の簡単な説明

図 1は、この発明に関わる射出成形方法を実施する射出成装置の概念断面図であ る α

'図 2は、溶融樹脂を案内するランナーの平面図。

図 3は、キヤビティー内における溶融樹脂の射出状態を示す図。

図 4は、この発明の射出成形装置の動作を示す概念断面図。

図 5は、この発明の射出成形装置の動作を示す概念断面図。

図 6は、この発明の射出成形装置により得られた成形品の正面図。

図 7は、この発明の射出成形装置により得られた成形品の平面図。

図 8は従来の射出成形装置の概念断面図。 ' 図 9は、従来の射出成形装置によるキヤビティ一内の溶融樹脂の射出状態を示 す図。

図 1 0は、従来の射出成形装置の動作を示す概念断面図。

図 1 1は、従来の射出成形装置の動作を示す概念断面図。

図 1 2は、従来の射出成形装置により得られた成形品の正面図。

図 1 3は従来の射出成形装置により.得られた成形品の平面図。

発明を実施するための最良の形態

以下この発明に関わる射出成形方法および装置の一実施例を詳述する。

図 1は、この発明に関わる射出成形方法を実施するための射出成形装置 2 0の 概念断面図で、図 8と同一部分を同一符号で示している。

この射出成形装置 2 0 (以下単に装置という)も、上金型 2 1と下金型 2 2と から構成されるが、この上金型 2 1内には溶融樹脂を射出するノズル 2 3は一つ だけしか配設されていない。

このノズル 2 3はコア 8を同心状に囲繞するよう環状(実施例では円筒型)に 形成されている。

また、この環状に形成された一つのノズル 23の下端には同様にコア 8を同心 状に囲繞するよう環状(実施例では円形)のゲート 24が形成されている。なお、 このゲート 24の径は、環状に形成されたノズル 23の径ょりも若干小さく形成 され、また、この環状に形成されたゲート 24のゲート幅 Sは極めて狭く実施例 では 0. 14〜0. 16ミリメートル程度に設定されている。

一方、上述した上金型 21内には加熱溶融された溶融樹脂を供給するマ二ホー ルド 25が配設され、その下端と環状のノズル 23との間は溶融樹脂を案内する ランナー 26介し連通している。

このランナー 26は図 1の B B断面で示す図 2のように、環状ノズル 23の外 周縁を部分的に囲繞する 3個の円弧通路(第 1の円弧通路 26 a、第 2の円弧通 路 26 b、第 3の円弧通路 26 c) とから構成されている。 .

なお、この各円弧通路のうち第 2の円弧通路 26 bと第 3の円弧通路 26 cは その通路長が同一に設定されている。

一方、環状のノズル 23の外周面には、そのの円周方向に沿って 90度づっ等 間隔で 4つの樹脂注入孔 23 a、 23 b、 23 c、 23 dが形成されている。 このうち、互いに隣接する樹脂注入孔 23 a、 23 bは対応する第 2の円弧通 路 26 bの各端部とそれぞれ連通し、また隣接する樹脂注入孔 23 c、 23 dは 対応する第 3の円瓜通路 26 cの各端部とそれぞれ連通している。

また、上述した第 2、第 3の各円弧通路 26 b、 26 cの各中央部は、ランナ —26のうち最もその通路長が長い第 1の円弧通路 26 aの対応する各端部にそ れぞれ連通している。

このような形状のランナー 26を使用すると溶融樹脂を供耠するマ二ホールド 25から、 4つの各樹脂注入孔 23 a、 23 b, 23 c、 23 dまでの各通路長 がそそれぞれ同一となるので、マ二ホールド 25から 4つの各樹脂注入孔 23 a、 23 b、 23 c、 23 d内へ流入する溶融樹脂の各種条件(温度、体積、粘度等 の各種条件)が同一となり、このため各樹脂注入孔 23 a、 23 b, 23 c, 2 3 d内から流入する各溶融樹脂は同一の状態で環状のノズル 23内に均一に注入 されることとなる。

次に上述した本願発明に係わる射出成形装置 20の作用を説明し、併せて構成 をより詳細に説明する。

図 1で示すように、図示せぬバルブ本体内で圧縮された溶融樹脂がマ二ホール ド 2 5内に圧送されると、その溶融樹脂は図 2の各矢印で示すように、 3個の円 弧通路 (第 1の円弧通路 2 6 a、第 2の円弧通路 2 6 b、第 3の円弧通路 2 6 c ) からなるランナー 2 6介し環状のノズル 2 3の各樹脂注入孔 2 3 a、 2 3 b、 2 3 c、 2 3 d内へ同一の状態で注入される。

一方、この各樹脂注入孔 2 3 a、 2 3 b、 2 3 c、 2 3 dから同一の状態で溶 融樹脂が環状のノズル 2 3内に注入され充填されると、その溶融樹脂は、図 1で 示す環状(円形)のゲート 2 4からキヤピティ一 3内に同時に射出される。

その際、図 1の C C概念断面図で示す図 3のように、キヤビティー 3内には、 環状に形成された一つのゲート 2 4から溶融樹脂が、矢印で示すように同時にキ ャビティ一 3の外周面 3 aおよび内周面 3 bへ向け均一かつ同一な溶融状態を維 持しつつ同心状に射出されて充填される。

従って、図 3で示す環状に形成された一つのゲート 2 4から矢印で示すように キヤビティ一 3め外周面 3 aおよび内周面 3 bへ向け同心状に射出された溶融樹 脂は互いにキヤピティ一 3内で均一かつ同一な溶融状態で混合するため、キヤビ ティ一 3内に溶融樹脂の境界領域が発生する虞が可及的に低減される。

このように、環状に形成された一つのゲート 2 4からキヤビティ一 3内に溶融 樹脂が射出され、図 4で示すようにその充填が完了した後、図示せぬバルブ本体 によるノズル 2 3内への溶融樹脂の予圧を解除する。

—方、この環状のゲート 2 4のゲート幅 Sは前述したように極めて狭く(実施 例では 0 . 1 4〜0 . 1 6ミリメートル程度)設定されているから、予圧を与え られていない溶融樹脂はそこから(環状のゲート 2 4から)新にキヤビティー 3 内へ漏洩することはなく、したがって、実施例のものでは単に溶融樹脂への予圧 を解除することによりキヤビティ一 3内への溶融樹脂の射出を遮断する(いわゆ るゲートカット)ことができることとなる。

しかる後、図示せぬ冷却手段を用いてキヤピティ一 3内へ充填された溶融樹脂 を冷却し固化させる。

このように、キヤピティー 3内へ充填された溶融樹脂を固化させると、キヤピ

ティー 3内には溶融樹脂が固化した円板形状の成形品 3 0が残ることとなる。 その後、上金型 2 1と下金型 2 2との間を離間させて金型を開き、図 5で示す ように、複数本の各突き出しピン 9をコア 8に沿って上昇させると、円板型の成 形品 3 0は、その下面が突き出しピン 9に支えられながら下金型 4のキヤビティ 一 3内から取り出される。

このような射出成形装置 2 0により得られた成形品 3 0によると、図 6の正面 図及び図 7の平面図で示すように、中心に軸受孔 3 0 aが形成された円板形の成 形品 3 0 (例えば平歯車等)がー体形成されることとなる。

一方、冷却固化後に取り出されるこの成形品 3 0は、図 3で示す環状のゲート 2 4からキヤビティ一 3内へ向け射出された溶融樹脂により、その境界領域が発 生することなく一様な環境条件で混合し得られたものであるから、冷却固化時に 各境界領域ごとに開始される不均一な成形収縮作用が可及的に阻止され、このた め成形品 3 0の表面等に発生する、いわゆる "ヒケ" 等の変形が阻止され、この ため極めて寸法精度の高い射出成形品 3 0が得られることとなる。

なお、上記実施例では環状のノズル 2 3を円筒形に形成し、また環状のゲート 2 4を円形に形成したがこの発明は、上記実施例に限定されることなく、これら ノズル 2 3及びゲート 2 4の形状は、要は環状であればよいので、これらを形状 を成形品の形状に対応して四角形、あるいは三角形等にしてもよく、その形状に 限定されない。

なお、この発明の射出方法および装置により成形される成形品の例として中心 に軸受孔が形成された円板形状の成形品 3 0を例示したが、もちろんこの発明の 射出方法および装置により成形される成形品としては、円板形状の成形品 3 0に 限定されることなく、平面が四角形、あるいは三角形等のものでも良く、その形 状に限定されない。 ·

従って、例えばコンパクトディスク(C D ) 、各種歯車、フロッピーディスク ケース、オーディオカセッ卜のカセットリール等の合成樹脂で形成される成形品 の全てに適用可能である。

以上説明したように、この発明の射出成形方法及び装置によると、環状に形成 されたゲートからキヤビティ一内に溶融樹脂を射出し、これによりキヤビティ一

内において溶融樹, fl旨を均一な溶融状態で混合させて、キヤビティ一内に溶融樹脂 の境界領域を発生させないようにしたから、溶融樹脂の冷却固化時に各境界領域 ごとに開始される不均一な成形収縮作用が可 ¾1的に阻止され、このため成形品の 表面等に発生する、いわゆる "ヒケ'' 等の変形が阻止され、このため極めて寸法 精度の高い射出成形品を提供することができる。

産業上の利用可能性

以上説明したように、この発明の射出成形方法及び装置は、成形品の寸法不良 を可及的に低減させるのに適している。