JP5684498B2

JP5684498B2 - 射出成形方法及び射出成形機

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Publication number: JP5684498B2
Application number: JP2010136028A
Authority: JP
Inventors: 一郎坂本
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2010-06-15
Filing date: 2010-06-15
Publication date: 2015-03-11
Anticipated expiration: 2030-06-15
Also published as: CN102328404A; US8709326B2; EP2397302A1; EP2397302B1; CN102328404B; CA2742230C; CA2742230A1; US20110304077A1; JP2012000803A

Description

本発明は、射出成形方法及び射出成形機に関するものである。

従来、樹脂製、例えば、ＰＥＴ樹脂製の容器を成形するための延伸ブロー成形方法においては、あらかじめ射出成形機によって予備的な成形品、すなわち、予備成型品としてのプリフォーム（有底のバリソン）が成形され、該プリフォームが延伸ブロー成形機内にセットされ、加熱されて軟化させられた状態で、機械的に軸方向に延伸させられ、空気の吹込みによって半径方向に延伸させられ、完成した成形品、すなわち、完成品としての容器が成形されるようになっている。

ところで、例えば、ねじ式のキャップによって密封することができるようにした容器においては、容器の注出口にねじ部が形成されるが、該ねじ部には十分に大きな強度が必要とされる。そのために、前記プリフォームの段階で、前記ねじ部が、完成品の容器と同じ寸法及び同じ形状を有するように形成される。

前記プリフォームを成形するための射出成形機においては、一般的な射出成形機と同様に、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂が金型装置内のキャビティ空間に充填され、該キャビティ空間内において冷却され、固化されてプリフォームが成形されるようになっている。

前記射出成形機は、前記金型装置、型締装置及び射出装置を有し、該射出装置は、前記加熱シリンダ、該加熱シリンダの前端に取り付けられ、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズル、前記加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリュー等を備える。また、前記金型装置は固定金型及び可動金型を備え、前記型締装置によって可動金型を進退させることにより、金型装置の型開閉、すなわち、型閉じ、型締め及び型開きが行われ、型締めに伴って、前記固定金型と可動金型との間にキャビティ空間が形成される。

そして、計量工程時に、前記スクリューが回転させられると、前記溶融させられた樹脂がスクリューの前方に溜められ、それに伴ってスクリューが後退させられ、この間に、金型装置の型閉じ及び型締めが行われる。続いて、射出工程時に、前記スクリューが前進させられ、該スクリューの前方に溜められた樹脂が射出ノズルから射出され、金型装置に形成されたホットランナ等のランナを通り、キャビティ空間に充填される。次に、冷却工程時に、前記キャビティ空間内の樹脂が冷却され固化されて、プリフォームが成形される。続いて、型開きが行われ、前記プリフォームが取り出される。

ところで、前記樹脂は、加熱シリンダ内で溶融させられ、ホットランナ内で加熱されている間に、ガスを発生させる。そして、発生したガスがキャビティ空間内に残留すると、プリフォームの表面にヒケが形成されたり、プリフォーム内に気泡が形成されたりしてしまう。特に、プリフォームのねじ部の表面にヒケが形成されたり、ねじ部内に気泡が形成されたりすると、完成した容器のねじ部とキャップとの間のシール性が低下し、容器をキャップによって密封することができなくなってしまう。

そこで、従来の金型装置においては、固定金型と可動金型とのパーティングラインに、わずかな深さの溝によってガスベントが形成され、該ガスベントを介してキャビティ空間内のガスが金型装置外に排出されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

特開平７−２８５１３５号公報

しかしながら、前記従来の金型装置においては、ガスベントを通る際にガスに含有される成分、例えば、オリゴマー（低分子樹脂）が前記ガスベントの内周面に異物として付着するので、ガスベントが短期間で詰まってしまう。したがって、金型装置を定期的に清掃し、付着したオリゴマーを除去する必要があるので、金型装置の保守・管理の作業が煩しいだけでなく、プリフォームの生産性が低下してしまう。

本発明は、前記従来の金型装置の問題点を解決して、ガスベントが詰まるのを抑制することができ、金型装置の保守・管理の作業を簡素化することができ、成形品の生産性を向上させることができる射出成形方法及び射出成形機を提供することを目的とする。

そのために、本発明の射出成形方法においては、型開閉が行われる方向と異なる方向において複数の型部材に分割された割金型を備える射出成形機に適用される。

そして、成形材料の充填開始後であって、キャビティ空間内において成形材料が割金型に到達する前の所定のタイミングで、前記各型部材の合せ面のうちの所定の合せ面に形成されたガス抜き部の流路断面を小さくする。

本発明によれば、射出成形方法においては、型開閉が行われる方向と異なる方向において複数の型部材に分割された割金型を備える射出成形機に適用される。

この場合、キャビティ空間への成形材料の充填が開始された後、ガス抜き部の流路断面が小さくされるので、成形材料の充填が開始されてから流路断面が小さくされる間に、ガス抜き部を流れるガスの流量を多くすることができる。したがって、異物がガス抜き部の内周面に付着するのを抑制することができ、ガス抜き部が詰まるのを抑制することができる。

その結果、金型装置を定期的に清掃して、付着した異物を除去する必要がないので、金型装置の保守・管理の作業を簡素化することができるだけでなく、成形品の生産性を向上させることができる。

本発明の実施の形態におけるスプリットのスライドブロックを示す図である。本発明の実施の形態における金型装置の断面図である。本発明の実施の形態における金型装置の要部の横断面図である。本発明の実施の形態における射出成形機の制御ブロック図である。本発明の実施の形態における射出成形機の動作を示すタイムチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、予備成形品としてのプリフォームを成形するための射出成形機について説明する。

図１は本発明の実施の形態におけるスプリットのスライドブロックを示す図、図２は本発明の実施の形態における金型装置の断面図、図３は本発明の実施の形態における金型装置の要部の横断面図である。

図において、１１は第１の金型としての固定金型、１２は該固定金型１１に対して進退自在に配設された第２の金型としての可動金型であり、前記固定金型１１及び可動金型１２によって金型装置が構成される。

また、前記固定金型１１は図示されない固定プラテンに、可動金型１２は図示されない可動プラテンにそれぞれ取り付けられ、該可動プラテンが型締力発生部としての図示されないトグル機構によって進退させられるのに伴って、前記可動金型１２が進退させられ、金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われ、型締め時に固定金型１１と可動金型１２とによって、プリフォームに対応する形状を有するキャビティ空間Ｃが形成される。なお、ＰＬは固定金型１１と可動金型１２との合せ面、すなわち、パーティング面を構成するパーティングラインである。そして、前記固定プラテン、可動プラテン及びトグル機構によって型締装置が構成される。該型締装置は、型締用の駆動部としての型締用モータを備え、該型締用モータを駆動することによって前記トグル機構を作動させ、可動プラテンを進退させることができる。また、前記トグル機構及び型締用モータに代えて型締用シリンダを使用することができる。

なお、本発明を説明するに当たり、固定金型１１側においては、可動金型１２に近づく方向を前方とし、可動金型１２から離れる方向を後方とする。また、可動金型１２側においては、固定金型１１に近づく方向を前方とし、固定金型１１から離れる方向を後方とする。

前記固定金型１１は、図示されないマニホルド、スペーサプレート１５、該スペーサプレート１５によって支持されたノズルユニット１６、前記スペーサプレート１５の前方に取り付けられたモールドプレート１７、該モールドプレート１７によって支持され、前記ノズルユニット１６の前端と当接させて配設された第１のキャビティとしてのボトムキャビティ１８、前記モールドプレート１７の前方に取り付けられたキャビティプレート２１、該キャビティプレート２１によって支持され、前記ボトムキャビティ１８の前端と当接させて配設された第２のキャビティとしてのサイドキャビティ（単に「キャビティ」ともいう。）２２、前記キャビティプレート２１及びサイドキャビティ２２の前方に取り付けられた第１の締付け部材としての環状のロッキングリング３０等を備える。なお、サイドキャビティ２２に対してロッキングリング３０の位置決め及び心合せを行うために、サイドキャビティ２２の前端に環状の凸部２２ａが形成され、ロッキングリング３０の穴と凸部２２ａとが嵌合させられる。

なお、前記マニホルドの後方に前記固定プラテンが配設され、該固定プラテンの後方に図示されない射出装置が配設される。該射出装置は、シリンダ部材としての加熱シリンダ、及び該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としてのスクリューを備えるとともに、該スクリューを回転させたり、前進させたりするために、計量用の駆動部としての計量用モータ、射出用の駆動部としての射出用モータ等を備える。そして、計量工程において、前記計量用モータを駆動してスクリューを回転させると、加熱シリンダ内におけるスクリューより前方に成形材料としての樹脂を溜めることができ、射出工程において、前記射出用モータを駆動してスクリューを前進させると、溜められた樹脂を加熱シリンダの前端に取り付けられた射出ノズルから射出し、前記キャビティ空間Ｃに充填することができる。

また、前記ノズルユニット１６は、円柱状の貫通穴２３を有するとともに、前端に貫通穴２３と連通させてノズル口２４が形成されたノズル２５、前記貫通穴２３内において進退自在に配設され、後退時にノズル口２４を開放し、前進時にノズル口２４を閉鎖する弁体としてのニードル２７、前記貫通穴２３の外周面に配設され、樹脂を、溶融させられた状態に維持するために加熱する加熱体としてのヒータ２８等を備える。そして、前記樹脂はマニホルドに形成された図示されないホットランナを通り、貫通穴２３に送られる。

また、前記ボトムキャビティ１８は、前端にプリフォームの底部に対応する形状を有する凹面ｓ１、及び前記ノズルユニット１６におけるノズル口２４と連通させられ、前記凹面ｓ１に開口するゲート３１を備える。該ゲート３１は貫通穴２３から送られた樹脂をキャビティ空間Ｃに供給する供給口として機能する。

そして、前記サイドキャビティ２２は、筒状の形状を有し、プリフォームの側部に対応する形状を有する凹面ｓ２を備える。

また、可動金型１２は、コア座３４、該コア座３４によって支持され、大径の基部３５、並びに該基部３５から前方に、かつ、前記ボトムキャビティ１８内及びサイドキャビティ２２内に向けて突出させて形成された筒状のコア型３６を備えたコア３７、該コア３７における所定の箇所、本実施の形態においては、基部３５の前方に取り付けられ、コア型３６を包囲して配設された第２の締付け部材としての環状のロッキングリング４１、該ロッキングリング４１の前方に移動自在に、コア型３６を包囲して配設された割金型としてのスプリット４３等を備える。

前記コア３７内には円柱状の穴５１が形成され、該穴５１内に、穴５１の内周面と所定の距離を置いて、かつ、前端をコア型３６の前端に臨ませて、筒状のパイプ５２が延在させられる。そして、図示されない冷却源から、冷却媒体としての水が前記パイプ５２内に供給される。前記水は、パイプ５２内の第１の流路を通り、パイプ５２の前端で反転させられ、穴５１の内周面とパイプ５２の外周面との間に形成された第２の流路を通り、その間にコア３７を冷却し、前記冷却源に戻る。

また、前記スプリット４３は、プリフォームのねじ部に対応する箇所に配設され、円周方向における所定の箇所で分割された複数の、本実施の形態においては、２個の型部材としてのスライドブロック４４、４５から成る。該各スライドブロック４４、４５は、半割構造を有し、金型装置の型開閉に連動して図示されないカムが作動させられ、該カムの作動に伴って径方向（図２における矢印Ａ、Ｂ方向）に移動させられる。各スライドブロック４４、４５は、いずれも、軸方向における中央部に形成されたフランジ部５５、該フランジ部５５から前方に向けて突出させて形成され、フランジ部５５より径の小さいハブ部５６、及び前記フランジ部５５から後方に向けて突出させて形成され、フランジ部５５より径の小さいハブ部５７を備える。

前記ハブ部５６は、前方ほど外径が小さくなるように形成されたテーパ面ｓａを、ハブ部５７は、後方ほど外径が小さくなるように成形されたテーパ面ｓｂを備える。

また、前記スライドブロック４４には、プリフォームのねじ部及び該ねじ部に隣接する首部を形成するための貫通穴６１が形成され、該貫通穴６１の前半部（サイドキャビティ２２側の部分）に平坦な円柱面６２が、貫通穴６１の後半部（ロッキングリング４１側の部分）にプリフォームのねじ部を形成するためのねじ溝６３が形成される。

ところで、前記スライドブロック４４、４５は、型開きが行われ、可動金型１２が固定金型１１から離れているときに、径方向外方の退避位置に置かれ、型閉じが行われ、可動金型１２が固定金型１１に当接させられると、径方向内方の作動位置に置かれ、ボトムキャビティ１８、サイドキャビティ２２、ロッキングリング４１等と共に、キャビティ空間Ｃを形成する。

また、前記ロッキングリング３０の前端部には、前記ハブ部５６と対応する形状を有する穴が形成され、該穴の内周面に、前記テーパ面ｓａと対応させて、前方ほど内径が大きくなるようにテーパ面ｓｃが形成される。そして、前記ロッキングリング４１の前端部には、前記ハブ部５７と対応する形状を有する凹部が形成され、該凹部の内周面に、前記テーパ面ｓｂと対応させて、前方ほど内径が大きくなるようにテーパ面ｓｄが形成される。

前記構成の金型装置において、型締装置が前記可動プラテンを前進させることによって可動金型１２を前進させ、型閉じを行うと、退避位置に置かれていたスライドブロック４４、４５は、カムの作動に伴って径方向内方に移動させられ、作動位置に置かれて互いに当接させられ、続いて、スプリット４３（スライドブロック４４、４５）とサイドキャビティ２２とが当接させられる。これに伴って、固定金型１１と可動金型１２との間、すなわち、固定金型１１におけるボトムキャビティ１８及びサイドキャビティ２２と、可動金型１２におけるコア３７との間に、キャビティ空間Ｃが形成される。

続いて、型締装置が型締力を発生させ、型締めを行うと、前記型締力によって可動金型１２が固定金型１１に押し付けられ、射出装置によって射出された樹脂は、前記ホットランナ、貫通穴２３及びゲート３１を通ってキャビティ空間Ｃに充填される。

このとき、前記テーパ面ｓａとテーパ面ｓｃとを摺動させることによって、ハブ部５６がロッキングリング３０の穴内に進入させられ、前記テーパ面ｓｂとテーパ面ｓｄとを摺動させることによって、ハブ部５７がロッキングリング４１の凹部内に進入させられ、それに伴って、スライドブロック４４とスライドブロック４５とが合せ面で強く当接させられる。したがって、キャビティ空間Ｃに充填された樹脂がスライドブロック４４とスライドブロック４５との隙間から漏れることがない。

そして、キャビティ空間Ｃに充填された樹脂が冷却され、固化すると、型締装置が前記可動プラテンを後退させ、型開きを行う。これに伴って、スライドブロック４４、４５は、カムの作動に伴って径方向外方に移動させられ、退避位置に置かれる。

ところで、前記樹脂をキャビティ空間Ｃに充填するのに伴って、該キャビティ空間Ｃ内の空気を金型装置外に排出する必要がある。また、前記樹脂は、加熱シリンダ内で溶融させられ、ホットランナ内で加熱されている間に、ガスを発生させる。そして、樹脂がキャビティ空間Ｃに充填された後、空気及び発生したガスがキャビティ空間Ｃ内に残留すると、プリフォームの表面にヒケが形成されたり、プリフォーム内に気泡が形成されたりしてしまう。特に、プリフォームのねじ部の表面にヒケが形成されたり、ねじ部内に気泡が形成されたりすると、完成品としての容器のねじ部とキャップとの間のシール性が低下し、容器をキャップによって密封することができなくなってしまう。

そこで、本実施の形態においては、スプリット４３において、スライドブロック４４とスライドブロック４５との間にガス抜き部としてのガスベント７１を形成し、該ガスベント７１を介してキャビティ空間Ｃ内の空気及びガスを金型装置外に排出するようにしている。

そのために、スライドブロック４４、４５の各合せ面のうちの一方、本実施の形態においては、スライドブロック４４の合せ面Ｓｍの所定の箇所、本実施の形態においては、貫通穴６１の内周面の近傍に、内周面のエッジｅｇ１、ｅｇ２から径方向外方にかけて、わずかな深さを有する所定の形状の、本実施の形態においては、矩形の凹部ＡＲ１、ＡＲ２が形成される。また、各凹部ＡＲ１、ＡＲ２から径方向外方に向けて、凹部ＡＲ１、ＡＲ２より深い第１の溝７３が、各凹部ＡＲ１、ＡＲ２からスライドブロック４４の前端に向けて、凹部ＡＲ１、ＡＲ２より深い第２の溝７４が形成される。

したがって、スライドブロック４４とスライドブロック４５とを合せ面で当接させると、前記凹部ＡＲ１、ＡＲ２によって第１のガスベント通路７５が、第１の溝７３によって第２のガスベント通路７６が、第２の溝７４によって図示されない第３のガスベント通路が形成されるので、樹脂がキャビティ空間Ｃに充填されるのに伴って、該キャビティ空間Ｃ内の空気及びガスを、第１のガスベント通路７５、第２のガスベント通路７６及び第３のガスベント通路を介して金型装置外に排出することができる。

その結果、プリフォームの表面にヒケが形成されたり、プリフォーム内に気泡が形成されたりするのを防止することができる。特に、プリフォームのねじ部の表面にヒケが形成されたり、ねじ部内に気泡が形成されたりするのを防止することができるので、容器のねじ部とキャップとの間のシール性を向上させることができ、容器をキャップによって十分に密封することができる。

ところで、前記ガスに含有される成分、例えば、オリゴマーがガスベント７１の内周面に異物として付着すると、ガスベント７１が短期間で詰まってしまう。そこで、ガスベント７１を大きくすることが考えられるが、ガスベント７１が大きいと、樹脂の充填が完了したときに、パーティング面にガスベント７１からの樹脂漏れ、すなわち、バリが発生してしまう。

そこで、本実施の形態においては、金型装置において型閉じが開始された後、所定の時間だけ、スライドブロック４４とスライドブロック４５とを合せ面で弱い力で当接させ、スライドブロック４４とスライドブロック４５との間の隙間、及びガスベント７１の流路断面を大きくするようにしている。

図４は本発明の実施の形態における射出成形機の制御ブロック図、図５は本発明の実施の形態における射出成形機の動作を示すタイムチャートである。

図４において、８１は制御部であり、該制御部８１は演算装置としてのＣＰＵ８２、及び記録部としての、かつ、記憶装置としてのメモリ８３を備える。また、８４は表示部、８５は操作部、８６は計量用モータ、８７は射出用モータ、８８は型締用モータである。

前記構成の射出成形機において、まず、可動金型１２は型開き位置Ｑ１に置かれ、スクリューは計量完了位置Ｒ１に置かれる。そして、タイミングｔ１で、ＣＰＵ８２の図示されない型開閉処理手段（型開閉処理部）は、型開閉処理を行い、型締用モータ８８を駆動し、型閉じを開始し、可動金型１２を前進させる。

次に、タイミングｔ２で可動金型１２が固定金型１１と当接すると、その後、型締力は徐々に大きくなり、タイミングｔ３で、可動金型１２が金型保護位置（固定金型１１と可動金型１２との間に異物が存在しているかどうかを確認するために設定された位置）に到達すると、固定金型１１と可動金型１２との間に異物が存在していないことが分かるので、前記型開閉処理手段は、型締力を大きくする。

続いて、タイミングｔ４で、前記型開閉処理手段は、第１の型締力Ｆ１による型締めを開始する。

この場合、第１の型締力Ｆ１は、スライドブロック４４とスライドブロック４５とが合せ面で弱い力で当接させられ、スライドブロック４４とスライドブロック４５との間の隙間、及びガスベント７１の流路断面が大きくなるように設定される。なお、このとき、前記型開閉処理手段は、流路断面設定処理手段（流路断面設定処理部）として機能する。

そして、タイミングｔ４の後の所定のタイミングｔ５で、ＣＰＵ８２の図示されない射出処理手段（射出処理部）は、射出処理を行い、計量完了位置Ｒ１に置かれているスクリューの前進を開始し、キャビティ空間Ｃへの樹脂の充填を開始する。

また、タイミングｔ６でスクリューが、前進限位置Ｒ３より手前の昇圧スクリュー位置Ｒ２に到達すると、前記型開閉処理手段は、型締力を大きくし、第２の型締力（設定型締力）Ｆ２にする。

なお、前記型開閉処理手段は、タイミングｔ４から所定の時間τ１が経過したタイミングｔ６で型締力を大きくし、第２の型締力（設定型締力）Ｆ２にすることもできる。

この場合、スクリューが昇圧スクリュー位置Ｒ２に到達するまでの間、樹脂の圧力で可動金型１２が後退させられるが、キャビティ空間Ｃに充填された樹脂はガスベント７１に到達しないので、樹脂がガスベント７１を通って金型装置外に漏れ出すことはない。

この場合、第２の型締力Ｆ２は、スライドブロック４４とスライドブロック４５とが合せ面で大きい力で当接させされ、スライドブロック４４とスライドブロック４５との間の隙間（パーティングラインＰＬの間隔）、及びガスベント７１の流路断面が小さくなるように設定される。なお、このとき、前記型開閉処理手段は、流路断面変更処理手段（流路断面変更処理部）として機能する。

その後、タイミングｔ７で前記スクリューは前進限位置Ｒ３に到達する。

このように、本実施の形態においては、タイミングｔ４からｔ６までの間、第１の型締力Ｆ１が発生させられるので、ハブ部５６がロッキングリング３０の穴内に、ハブ部５７がロッキングリング４１の凹部内に完全には進入せず、スライドブロック４４とスライドブロック４５との間の隙間、及びガスベント７１の流路断面が大きくされる。したがって、ガスベント７１を流れるガスの流量を多くすることができるので、オリゴマーがガスベント７１の内周面に付着するのを防止することができ、ガスベント７１が詰まるのを抑制することができる。

その結果、付着したオリゴマーを除去するために金型装置を頻繁に清掃する必要がないので、金型装置の保守・管理の作業を簡素化することができるだけでなく、プリフォームの生産性を向上させることができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

４３スプリット
７１ガスベント
ＰＬパーティングライン

Claims

型開閉が行われる方向と異なる方向において複数の型部材に分割された割金型を備える射出成形機の射出成形方法において、
成形材料の充填開始後であって、キャビティ空間内において成形材料が割金型に到達する前の所定のタイミングで、前記各型部材の合せ面のうちの所定の合せ面に形成されたガス抜き部の流路断面を小さくすることを特徴とする射出成形方法。
前記所定のタイミングで型締力を大きくすることによって、前記流路断面を小さくする請求項１に記載の射出形成方法。
前記型締力を大きくすることによって前記割金型の合せ面の間隔を小さくすることにより、前記流路断面を小さくする請求項２に記載の射出成形方法。
型開閉が行われる方向と異なる方向において複数の型部材に分割され、合せ面にガス抜き部が形成された割金型と、
該割金型の動作を制御する制御部とを有するとともに、
該制御部は、成形材料の充填開始後であって、キャビティ空間内において成形材料が割金型に到達する前の所定のタイミングで、前記各型部材の合せ面のうちの所定の合せ面に形成された前記ガス抜き部の流路断面を小さくする流路断面変更処理部を備えることを特徴とする射出成形機。
前記流路断面変更処理部は、前記所定のタイミングで型締力を大きくすることによって前記流路断面を小さくする請求項４に記載の射出成形機。
前記流路断面変更処理部は、前記型締力を大きくすることによって前記割金型の合せ面の間隔を小さくすることにより、前記流路断面を小さくする請求項５に記載の射出成形機。