JP2006341421A

JP2006341421A - 射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法

Info

Publication number: JP2006341421A
Application number: JP2005167875A
Authority: JP
Inventors: Takashi Sanada; 隆眞田
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2005-06-08
Filing date: 2005-06-08
Publication date: 2006-12-21

Abstract

【課題】経済的に有利で、溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化することができ、大型薄肉の樹脂製品を、品質良く製造することができる射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法を提供する。
【解決手段】射出成形装置と複数のスプルーおよび複数のゲートを有する金型との間に、分岐機構４を有する射出成形システムであって、前記分岐機構が、溶融樹脂が注入する分岐した流路と分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構６とを有する分岐機構である射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法に関するものである。特に、自動車のバンパー、インストゥルメンタルパネルやドアパネルのような大型薄肉の樹脂製品を、品質良く製造することができる射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法に関するものである。

従来から、大型薄肉の樹脂製品を製造する方法としては、射出ユニットからランナ及び複数のゲートを介して金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出注入可能な射出成形装置を使用し、各ゲートへの注入開始順序を予め定め、この順序に従って各ゲートから溶融樹脂をキャビティ内へ順次注入する射出成形方法が知られている。

例えば、特開平６−６４００３号公報には、比較的大型で薄肉の樹脂製品を、ウェルドマークやフローマークを生じることなく成形することを目的として、同一の樹脂供給路から複数の樹脂注入部に溶融樹脂を分配・供給すると共に、複数の樹脂注入部からあらかじめ定めた注入順位に従って溶融樹脂をキャビティに射出注入して樹脂製品を成形する際に、先行順位の樹脂注入部から注入された溶融樹脂が、後順位の樹脂注入部の位置に達した後に、後順位の樹脂注入部からの溶融樹脂の射出注入を開始し、この時、先行順位の樹脂注入部と後順位の樹脂注入部とに、樹脂供給路を介して分配・供給される溶融樹脂の総量を増加せしめるようにする射出成形方法が記載されている。

また、特開平６−２５４８９５号公報には、金型内のキャビティに複数のゲートから所定の順位で溶融樹脂を射出注入してバンパー等の比較的大型で薄肉の樹脂製品を射出成形する場合に、ウェウルドマークや反り等の発生を防止することを目的として、第１順位のゲートからキャビティ内に射出注入された溶融樹脂の流頭が第２順位のゲートの位置に達した後に第２順位のゲートからキャビティ内に溶融樹脂を射出注入して、第２順位のゲートからの溶融樹脂を、第１順位のゲートからの溶融樹脂内部からその流頭の外方に湧出させつつキャビティ内に拡散せしめるようにする射出成形方法が記載されている。

そして、特開２００１−５４９２４号公報には、充填時間を短縮化させて良好な品質の製品を得ることを目的として、注入開始順序の第１順位に定めた第１ゲートからの樹脂注入を開始した後、第１ゲート近傍におけるキャビティ内の型内圧力を検出し、検出した型内圧力が予め定めた圧力変動パターンに一致するように射出ユニットの射出圧力を制御する射出成形方法が記載されている。

特開平６−６４００３号公報特開平６−２５４８９５号公報特開２００１−５４９２４号公報

近年では、樹脂製品をより薄肉化すること、幅広の樹脂製品を製造することや、突出部、湾曲部等を含む複雑な形状を有する樹脂製品を製造することが求められている。そして、このような製品を射出成形方法によって製造する場合、製造の際に生じる樹脂製品にウェルドマークや、歪み、反り、波うち等の変形を防止しなければならない。これらを防止するためには、できるだけ溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化することによって、圧力を低減させると共に、樹脂注入の妨げとなるスキン層の生成を低減させ、キャビティ内の圧力分布を均一に維持する方法が考えられる。

その方法としては、例えば、上記の特許公開公報等に記載されている方法であって、金型内で流路を分岐し、さらに各々の流路から注入される溶融樹脂の流動を開閉弁によって制御しながら、射出成形を行う方法が知られている。
しかし、複数の金型でこのような成形を行う場合には、各々の金型内に、分岐と開閉弁を組み込まねばならず、経済的な負担が多くなる。

また、上記の特許公開公報等に記載されている方法では、各々の流路から注入される溶融樹脂の流動の制御は、
射出成形機の射出パターンに合わせて、複数のゲートの開閉弁を開閉するだけであるため、制御できる範囲が限られており、必ずしも満足できる品質の製品が、得られない場合もあった。

かかる状況の下、本発明の目的は、経済的に有利で、溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化することができ、大型薄肉の樹脂製品を、品質良く製造することができる射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法を提供することにある。

本発明者は、検討の結果、本発明が、上記の課題を解決できることを見出し、本発明を完成させるに至った。
すなわち、本発明は、
射出成形装置と複数のスプルーおよび複数のゲートを有する金型との間に、分岐機構を有する射出成形システムであって、前記分岐機構が、溶融樹脂が注入する分岐した流路と分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構とを有する分岐機構である射出成形システムおよびそれを用いる射出成形方法に係るものである。

本発明によれば、特に、自動車のバンパー、インストゥルメンタルパネルやドアパネルのような大型薄肉の樹脂製品を、品質良く製造することができる。

本発明の射出成形システムは、射出成形装置と複数のスプルーおよび複数のゲートを有する金型との間に、溶融樹脂が注入する分岐した流路と分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構とを有する分岐機構を有する射出成形システムである。

前記の分岐機構によって、少ない数の射出成形装置から、金型へ溶融樹脂を注入する際に、溶融樹脂を多くの流路に分岐させ、注入させることができ、これによって、金型内の圧力を大幅に低減できる。

また、前記の分岐機構が有する分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構は、バルブの開度を調整する機構を有していることから、単に射出成形機の射出動作を制御するだけよりも、多様な金型内の樹脂の流動状態を実現することができる。

前記の分岐機構が有するバルブ調整機構を用いることによって、従来の射出成形機の射出制御に加え、金型内に注入される溶融樹脂の順序や流速を調整して、金型内の溶融樹脂の流動状態を制御することができ、ウエルド位置の制御、充填に必要は射出圧力の低減やバリの抑制を従来の方法より、より幅広い範囲で行うことができる。

溶融樹脂は、前記の分岐機構の内部で、ヒーターを用いて加熱され、溶融樹脂の融点以上であり、通常の成形サイクルにおいて過度の劣化が生じない温度以下に、溶融樹脂の温度を制御することによって、連続成形に耐えうる程度の溶融状態に保持されている。

本発明の射出成形システムが有する分岐機構は、射出成形装置の射出シリンダーと金型の間に取り付けて使用される。形状はいかなるものであってもよく、金型の種々の場所から、溶融樹脂を注入する必要がある場合は、形状としては、分岐した管状のものが好ましい。

また、金型の一方から分岐し注入するだけで、に分岐して注入する効果が十分に得られる場合は、金型に分岐機構を取り付け機構としては、分岐機構の一方に設けられた射出成形機の射出シリンダーの固定側プレートに取り付ける機構と、他方に設けられた射出成形機の固定側プレートと金型とを取り付ける従来と同様の機構が挙げられる。

前記の分岐機構が有する分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構は、分岐機構の金型に取り付られる側であってもよく、分岐した流路の途中にあってもよい。前記のバルブ機構を制御する方法は、分岐した流路ごとに制御する方法が望ましく、経済的な理由や制御上の理由から、いくつかの分岐した流路をまとめて制御する方法であってもよい。

本発明の射出成形システムを用いた射出成形方法は、種々の方法が挙げられ、例えば、次の方法が挙げられる。
注入開始順序の第１順位に定められた第１ゲートから樹脂注入を開始し、溶融樹脂の流頭が第２順位以降に定められたゲート（後順位ゲート）まで達した段階で、第２順位以降のゲートのバルブを開放して樹脂の注入を開始する。また、キャビティ内の第１ゲート近傍では、第１ゲートから樹脂の注入が開始された後、所定の圧力検出手段によってキャビティ内の型内圧力（溶融樹脂の圧力）を検出する。そして、検出した型内圧力が所定の圧力変動パターンに一致するように第１ゲートのバルブ開度を制御（フィードバック制御）する。さらに場合によっては、射出圧力、射出速度の制御も合わせえ行うことによって、広範囲の最適化が可能になる。

これらの射出圧力の変動パターンは成形の開始に先立って予め定めておき、樹脂製品の形状、サイズ等に応じて、種々のパターンを採用することができ、例えば、型内圧力を一定の時間だけ所定値に維持するパターンや、時間の経過と共に型内圧力を二次曲線状に変化させるパターン等を採用することができる。

複数のゲートを用いて、多段の射出を行う場合で、単純なフィードバック制御では、射出パターンの設計が困難な場合は、例えば、特開２００５−００７８６０号公報に記載されている自己収束型の射出パターン最適化プログラムを用いて、事前に解析して得られる製造パラメータを用いて制御する方法が好ましい。前記の自己収束型の射出パターン最適化プログラムは、例えば、キャビティへ複数の樹脂流入路を有する金型を用いて射出成形を行なう場合に、ウエルドの発生を制御するために、樹脂流入路からの溶融樹脂の流入量を、時間の経過に応じて設定される製造パラメータを、射出成形過程を計算する数値解析手法と計算機支援による最適化手法との組み合わせによって求めることができる自己収束型の射出パターン最適化プログラムである。

一般に、幅広の樹脂製品、突出部や湾曲部を含む複雑な形状を有する樹脂製品を射出成形によって製造する場合、キャビティ内の端部、突出部および湾曲部には、溶融樹脂を注入し難く、いわゆるショートショットが発生しやすい。このショートショットの発生を抑えるために、従来は、ランナを延長し、ゲートを増設することによって対処していたが、設備コストが増大し、金型も複雑な形状となってしまう。
これに対して、本発明の射出成形方法によれば、第１ゲートから溶融樹脂を注入した後、後順位ゲートから溶融樹脂を注入するように、バルブ機構で調整したり、注入を停止するタイミングを各ゲートごとに調整することによって、キャビティ内の端部、突出部および湾曲部にも、溶融樹脂を容易かつ確実に充填することが可能となり、かつ、設備コストの増大や金型の複雑化等を抑制することができる。

本発明の射出成形システムを使用するにあたり、キャビティ内の型内圧力を検出する型内圧検出手段を金型内の各所に組み込んでおくと、前述のように計算等で求めた射出パターンを、目的にあわせて最適に制御することが可能となる．

本発明の射出成形システムを用いれば、複数のゲートを持つことによって、型内圧を大幅に下げることができるとともに、キャビティ内の圧力分布を均一に維持することができるため、樹脂成形品のバリ、波うち、ウェルドマーク、反り等の発生を低減させることが可能となる。

また、本発明で用いられる分岐機構を、金型ひとつひとつに作りこむ場合や、射出成形装置本体に作りこむ場合に比べて、さらに、時間の経過に応じていくつもの金型や数多くの種々の射出成形装置を用いるシステムを確立することに比べて、経済的に有利である。

本発明の射出成形システムの好適な実施態様を、図１および図２に示す。
図１は、射出成形装置と金型の間に分岐機構を有する射出成形機の図であり、
（１）射出成形機ホッパー、
（２）射出シリンダー、
（３）固定側プレート、
（４）分岐機構、
（５）ヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路、
（６）各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ、
（７）金型（多点の流路入り口（ゲート）を持つ金型）、
（８）移動側プレート、
（９）型締め、可動ユニット
から構成される。

射出成形機ホッパー（１）から投入された樹脂は、射出シリンダー（２）で溶融混練され、固定側プレート（３）に取り付けられた分岐機構（４）のヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路（５）へ注入される。
そして、流路（５）へ注入された溶融樹脂は、分岐した流路を通り、分岐した流路の先端に設けられた各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ（６）から、型締め、可動ユニット（９）の移動側プレート（８）に取り付けられた金型（多点の流路入り口（ゲート）を持つ金型）（７）へ注入される。

図２は、本発明で用いられる分岐機構の概念図であり、
（１０）ヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路、
（１１）各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ、
（１２）本分岐機構への樹脂の流入口
から構成される。

溶融樹脂は、本分岐機構への樹脂の流入口（１２）から注入され、ヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路（１０）を通り、分岐した流路の先端に設けられた各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ（１１）へ流動し、バルブ（１１）から金型へ注入される。

図２に示すような分岐機構を、図１に示すように、射出成形装置と金型の間に取り付け、予め、自己収束型の射出パターン最適化プログラムを用いて解析した結果から得られた製造パラメータを用いて制御することによって、広く経済的に有利で、溶融樹脂を高速で射出して充填時間を短縮化することができ、大型薄肉の樹脂製品を、品質良く製造することができる。

具射出成形装置と金型の間に分岐機構を有する射出成形機の図分岐機構の概念図

符号の説明

１射出成形機ホッパー
２射出シリンダー
３固定側プレート
４分岐機構
５ヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路
６各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ
７金型（多点の流路入り口（ゲート）を持つ金型）
８移動側プレート
９型締め、可動ユニット
１０ヒーターによって樹脂の融点以上に温度制御された溶融樹脂の流路
１１各々の分岐部の射出流量を制御するバルブ
１２本分岐機構への樹脂の流入口

Claims

射出成形装置と複数のスプルーおよび複数のゲートを有する金型との間に、分岐機構を有する射出成形システムであって、前記分岐機構が、溶融樹脂が注入する分岐した流路と分岐した流路の先端に設けられたバルブ機構とを有する分岐機構である射出成形システム。
バルブ機構が、分岐した流路の先端に設けられたバルブの開度を調整する機構を有するバルブ機構であって、各バルブから各ゲートへの溶融樹脂の注入速度を、時間の経過に応じて制御することができる請求項１に記載の射出成形システム。
射出成形装置の射出シリンダーの固定側プレートと金型の間に取り付けて使用される分岐機構であって、分岐機構の一方に前記固定側プレートへの取り付け機構を有し、他方に、金型への取り付け機構を有する請求項１に記載の射出成形システム。
キャビティへ複数の樹脂流入路を有する金型を用い、前記樹脂流入路への溶融樹脂の流入量を、時間の経過に応じて設定された製造パラメータによって制御する請求項１記載の射出成形システムを用いる射出成形方法であって、前記製造パラメータが、事前に自己収束型の射出パターン最適化プログラムを用いた解析結果から得られた製造パラメータである射出成形方法。