JP2018016038A - 溶融材料の成形方法及び成形装置 - Google Patents
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Abstract
Description
割金型には、キャビティ内に溶融材料を充填する際、キャビティ内に存在するエア(空気)をキャビティ外に排出するため、エアベント孔が設けられている。
このような射出成形法に限らず、所定のキャビティ内に溶融材料を充填してキャビティ形状に合わせた形状に成形するという方法では、いずれも、エアベント孔の表面に気化した溶融材料或いは溶融材料成分の一部が付着残存し、放置するとエアベント孔が塞がり、エア抜き不良を起こす問題がある。このようなエアベント孔汚れを解消するために、成形を一定回数、或いは一定時間行った後、エアベント孔を布などによってクリーニングするという作業が行われていた。
特許文献1で提案されている手段は、キャビティを形成している一対の成形型を開いたときに、上記のガス流入路からクリーニング用のガスを供給することにより、成形型に設けられたガスベントのクリーニングを行うというものである。これによって、成形サイクルを中断することなく、ガスベントおよびその周辺部分のクリーニングを効果的に行うことができるというものである。
また、成形型から成形品を取り出した後、次の成形を行うに先立ってクリーニング工程を行うため、連続的に実施可能ではあるものの、クリーニング工程のための長い時間を確保する必要があり、生産スピードが遅くなってしまう虞があった。
また、本発明の溶融材料の成形装置は、前記溶融材料の成形方法により成形品を生産する装置であって、前記クリーニング用ガスを前記エアベント孔に供給するガス供給機構を有し、前記ガス供給機構には、前記キャビティ内に溶融材料の流動が開始してから成形品を取り出すまでの間に、前記エアベント孔へガスを供給するよう前記クリーニング用ガスの供給タイミングを制御する制御部が設けられていることにより、前記課題を解決するものである。
容器用プリフォーム成形装置100は、図2乃至図4に示すように、成形型110と、成形型110(ガス流入路118)にクリーニング用ガスGを供給するガス供給機構130とを有している。
コア金型111には、コア基部112と、容器用プリフォームMの主に内周面形状を象り、一部天面部形状を象った内周面形成部113とが設けられている。また、コア金型111には、ガス供給機構130から、首部割金型114a,114bで形成されるエアベント孔122にクリーニング用ガスを供給するためのガス流入路118が設けられている。
さらに、分割面115aの首部形成部116aに隣接する箇所には、浅く広い溝状のベント溝117が形成されている。また、ベント溝117の金型外方側には、排出補助溝117aが形成され、さらに、排出補助溝117aから首部割金型114aの外周に達するガス排出溝117cとが形成されている。分割面115aと分割面115bとを突合せると、ベント溝117と分割面115bとによってエアベント孔122が形成される。同様に、分割面の突き合わせで、排出補助溝117aと分割面115bによって排出補助流路117bが形成され、ガス排出溝117cと分割面115bとによってガス排出路117dが形成される。
これらの金型を所定の位置に突合せ、型閉することで、容器用プリフォームMの形状を象った空洞であるキャビティ123が成形型110内に形成される。
ガス供給機構130は、ガス流入路118へクリーニング用ガスGを供給可能に構成されている。また、ガス供給機構130には、クリーニング用ガスGの供給タイミングを制御可能な制御部(図示しない)が備えられている。
クリーニング用ガスGに用いるガスは、通常は圧縮空気が使用されるが、環境や成形型に悪影響を与えない限り、窒素ガスなどの不活性ガスや、炭酸ガス、その他のガスを使用することもできる。クリーニング用ガスGは無菌化処理されているガスが好ましい。クリーニング用ガスの好ましい圧力は0.3〜5.5MPaであり、より好ましい圧力は2.0〜4.5MPaである。このような圧力に設定することで、エアベント孔122(エアベント溝117)やその周辺のクリーニングを短時間で効果的に行うことができる。
まず、図5に示すように、コア金型111の内周面形成部113を囲むように首部割金型114a及び114bを突合せることで、図6に示すように、エアベント孔122と、プリフォームの首部Mbを象った空間を形成する。次に、首部割金型114を貫通しているコア金型111の内周面形成部113を胴部形成部120で内包するように、首部割金型114を胴部キャビティ金型119に突合せることで、図7に示すように、胴体部Maの形状を象った空間を形成する。これによって、成形型110内にプリフォームMのキャビティ123が形成される。
このとき、溶融樹脂Pの充填時にキャビティ123内に存在する残留空気Kは、図8(b)に示すように、エアベント孔122,排出補助流路117bを介してガス排出路117dから成形型110の外へ迅速に排出されるため、成形した容器用プリフォームMに気泡が混じったり、ショート成形などの不良を発生することがない。また、溶融樹脂Pに不可避的不純物として含まれる微量のオリゴマーも排出される残留空気Kの流れに乗ってエアベント孔122に到達し、付着する。なお、エアベント孔122(エアベント溝117)は深さが0.01〜0.05mm、幅は1〜10mm程度で十分狭く、また、各金型の突合せ面の隙間も十分に狭いか、あるいは、隙間がない。よって、エアベント孔122や各金型の突き合わせ面に溶融樹脂Pが大量に入り込むことはない。
クリーニング用ガスGはガス流入路118からエアベント孔122を通り排出補助流路117b、ガス排出路117dを通って成形型110の外に排出される。このとき、エアベント孔122に付着しているオリゴマーは、クリーニング用ガスGによって除去される。これによって、エアベント孔122やその周辺のオリゴマーの蓄積を効果的に防止できる。
さらに、キャビティ123内に流入したクリーニング用ガスGが、首部割金型114a(または114b)と胴部キャビティ金型119との間の隙間から大量に漏れ出すこともない。よって、クリーニング用ガスGが無駄な隙間から流出せず、エアベント孔122に集中して流入されるため、クリーニング用ガスGの供給量を抑えたままクリーニング効率を高くすることができる。
また、溶融樹脂Pの射出充填完了後にクリーニング用ガスGを供給するため、キャビティ123と溶融樹脂Pとの間にクリーニング用ガスGが入り込みにくくなり、成形したプリフォームMにエア跡などの跡が残らなくなる。さらに、保圧以降、溶融樹脂Pの冷却固化が進んだ段階でクリーニング用ガスGを供給すると、一層、成形したプリフォームMのエア跡抑制に効果的である。
上述した射出成形手順では、容器用プリフォームMを取り出すまでにエアベント孔122のクリーニングが終了しているため、エアベント孔122のクリーニング時間を別途設ける必要がなく、生産スピードが遅くなることがない。
クリーニング時間に関して、特に限定されず、通常、0.5〜1.5秒程度の時間でよいが、長いほどクリーニングをより効果的に行うことができる。
なお、上述した実施形態では、溶融材料の成形方法,装置として、容器用プリフォームの成形に適用するものとして説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、成形方法,装置は射出成形法,装置に限らず、溶融材料の圧縮成形法,装置でもよい。また、成形品はプリフォームなどの中間成形体に限らず、最終成形体でもよい。また、溶融材料は、熱可塑性樹脂に限らず、熱硬化性樹脂でもよいし、金属材料やガラス、さらに、これらの複合材料でもよい。
また、上述した実施形態では、コア金型、2つの首部割金型、胴部キャビティ金型の合計4個の金型を組み合わせた成形型を使用するものとして説明したが、成形型の割数や形状はこれに限定されず、例えば、キャビティ(空洞)を形成するための2個または3個、あるいは、5個以上の分割型でもよい。
また、上述した実施形態では、クリーニング操作を各成形サイクル毎に行うことが好適であると説明したが、クリーニング操作の頻度はこれに限定されず、例えば、所定のサイクル数おきにクリーニング操作を行ってもよく、成形サイクル数に関係なく所定の時間が経過した際にクリーニング操作を行ってもよい。
また、制御部によるクリーニング用ガスの供給、停止の制御は、樹脂の充填制御や、金型の開閉制御のタイミングと連動させてもよい。
110 ・・・ 成形型
111 ・・・ コア金型(雄型)
112 ・・・ コア基部
113 ・・・ 内周面形成部
114a、114b ・・・ 首部割金型(雌割型)
115a、115b ・・・ 分割面
116a、116b ・・・ 首部形成部
117 ・・・ ベント溝
117a ・・・ 排出補助溝
117b ・・・ 排出補助流路
117c ・・・ ガス排出溝
117d ・・・ ガス排出路
118 ・・・ ガス流入路
119 ・・・ 胴部キャビティ金型(雌型)
120 ・・・ 胴部形成部
121 ・・・ ゲート
122 ・・・ エアベント孔
123 ・・・ キャビティ
130 ・・・ ガス供給機構
M ・・・ 容器用プリフォーム(成形品)
Ma ・・・ 胴体部
Mb ・・・ 首部
P ・・・ 樹脂(溶融樹脂,材料,溶融材料)
K ・・・ 残留空気
G ・・・ クリーニング用ガス
Claims (8)
- 型閉によりキャビティを形成する複数の分割型からなる成形型の、前記分割型同士の突合わせ面である分割面の少なくとも一つに、ガス流入路および前記キャビティに通じているエアベント孔が形成されている分割型を含む前記成形型を用い、型閉された前記成形型の前記キャビティ内に加熱溶融された材料を充填,冷却固化して成形品を成形する溶融材料の成形方法であって、
前記成形型が型閉し、前記キャビティ内に材料が存在する状態で、前記ガス流入路から前記エアベント孔にクリーニング用ガスを供給し、前記ガス流入路とは別箇所から排出することを特徴とする溶融材料の成形方法。 - 前記キャビティ内で材料を冷却する工程中に、前記クリーニング用ガスを供給することを特徴とする請求項1に記載の溶融材料の成形方法。
- 前記成形型内から成形品を取り出すまでに、前記クリーニング用ガスの供給が止まることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の溶融材料の成形方法。
- 前記成形型は、雌型と雄型とを含み、前記雌型は複数の雌割型を含み、前記雌型と前記雄型とにより、前記キャビティが形成され、前記クリーニング用ガスは、前記ガス流入路から、前記雌割型同士の分割面の少なくとも一方に形成された前記エアベント孔に導入されることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の溶融材料の成形方法。
- 前記キャビティ内に加熱溶融された材料を射出充填することを特徴とする、請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の溶融材料の成形方法。
- 前記材料が合成樹脂であることを特徴とする、請求項1乃至請求項5のいずれかに記載の溶融材料の成形方法。
- 前記合成樹脂が熱可塑性樹脂であり、前記成形方法により容器のプリフォームを成形することを特徴とする、請求項6に記載の溶融材料の成形方法。
- 請求項1乃至請求項7のいずれかに記載の溶融材料の成形方法により成形品を生産する溶融材料の成形装置であって、
前記溶融材料の成形装置は、前記クリーニング用ガスを前記エアベント孔に供給するガス供給機構を有し、
前記ガス供給機構には、前記キャビティ内に溶融材料の流動が開始してから成形品を取り出すまでの間に、前記エアベント孔へガスを供給するよう前記クリーニング用ガスの供給タイミングを制御する制御部が設けられていることを特徴とする溶融材料の成形装置。
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