JP3072217B2 - 射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、合成樹脂の射出成形方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、合成樹脂を射出成形する場合、図
３に示すような構成の射出成形装置が用いられており、
以下に説明する動作により合成樹脂成形体を製造してい
た。

【０００３】図３において、１０１は射出シリンダ１０
２内に樹脂ペレットを供給する合成樹脂供給部、１０３
は射出シリンダ１０２内に収容したスクリュウ、１０４
は射出シリンダ１０２内の樹脂ペレットを溶融可塑化す
る加熱装置、１０５はキャビテイ型１０６とコア型１０
７とにより構成される金型、１０８はキャビテイ型１０
６およびコア型１０７とで形成されるキャビイテイで、
ランナ１０９およびスプルー１１０よりなる樹脂通路を
介して射出シリンダ１０２のノズル１１１と連通してい
る。１１２はキャビテイ型１０６およびコア型１０７に
設けた熱媒体流路である。

【０００４】熱媒体流路１１２は、図４（ａ）に示すよ
うに小さい径の管を小さな間隔（ピッチ）で、キャビイ
テイ型１０６およびコア型１０７のキャビイテイ壁１１
３の近くに単列に形設したり、図４（ｂ）に示すように
大きい径の管を大きな間隔でキャビテイ型１０６および
コア型１０７の内部に単列に形設したりしていた。

【０００５】そして合成樹脂供給部１０１より射出シリ
ンダ１０２内に供給された樹脂は加熱装置１０４により
加熱されて溶融可塑化され、ついでノズル１１１から樹
脂通路を経てキャビテイ１０８にスクリュウ１０３によ
り射出充填される。

【０００６】この場合、熱媒体流路１１２には予め温水
が流され、キャビテイ型１０６およびコア型１０７、特
にキャビテイ１０８のキャビテイ壁１１３を加熱して溶
融樹脂の流動を容易にしており、樹脂充填後はそのまま
樹脂を冷却固化させている。温水を流してキャビテイ壁
を加熱する目的は、表面外観のよい成形体を得るためで
ある。

【０００７】特別な成形法として、キャビテイ１０８へ
の溶融樹脂の射出充填が終了する直前まで温水を熱媒体
流路１１２に流しキャビテイ壁を加熱し樹脂充填後は、
同じ熱媒体流路１１２に温水を冷水に切り替えて流し
て、キャビイテイ壁１１３の温度を低下させることによ
りキャビテイ１０８内に充填されている樹脂の表面温度
を下げ固化させて成形体として取り出している。但し、
この方法では、金型全体を加熱したり、冷却したりする
必要があり時間がかかる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般の合成樹脂の射出
成形においては、キャビテイに樹脂を充填する射出工程
には余り時間を要しなく、成形体をキャビテイより取り
出す前の冷却工程に多くの時間を要し、射出成形時間の
大半はこの冷却工程に費やされている。その冷却工程を
効率化して時間を短縮するために、射出が開始されると
熱媒体流路に温水を流すのを停止してキャビテイ壁の温
度上昇を抑え冷却工程に移り易くする試みもある。しか
し射出時にキャビイテイ壁の温度が低くなっていると、
次のような問題が発生するのでむしろ型温度を高くする
必要があり、その結果冷却に要する時間が短縮できない
問題点があった。 （１）例えばポリカーボネートのような粘度の高い合成
樹脂の場合は、射出時に型表面と接触した部分が急速に
冷却されていわゆるスキン層を形成し、その結果樹脂の
流路が狭くなって射出圧力を大きくする必要がある。 （２）薄肉成形をする場合も上記と同じく射出圧力が大
きくなる。 （３）表面転写性が悪くなる。 （４）成形体にウエルドラインが目立つようになる。 （５）湿度が高く金型が低温の時はキャビテイ表面が露
結しやすくなる。

【０００９】上記で説明した従来の射出成形装置にあっ
ては、射出により樹脂をキャビテイ１０８に充填する時
のキャビイテイ壁１１３の加熱および樹脂成形体をキャ
ビイテイ１０８より取り出す時のキャビテイ壁１１３の
冷却には、容積が大きく熱容量の大きな金型１０５を加
熱、冷却しなければならなく、それらに時間が長くかか
る問題点を有していた。

【００１０】また加熱、冷却する対象の容積が大きく、
熱容量が大きいと熱エネルギー損失も大きくなる問題点
を有していた。

【００１１】本発明は、キャビテイ型もしくはコア型、
特にキャビテイ壁の加熱、冷却に時間がかからなく、ま
た熱エネルギー損失の少ない射出成形方法を提供するこ
とを目的とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に用いるキャビテイ型もしくはコア型少なく
とも一方は、熱媒体流路を二系統としたものである。

【００１３】また二系統の熱媒体流路の一方の流路はキ
ャビテイ壁の近くに、また他方の流路はキャビテイ壁よ
り離間した位置に形設することが好ましい。

【００１４】さらに二系統の熱媒体流路の径がそれぞれ
異なるようにし、キャビテイ壁の近くに形設する流路の
径は他方の流路の径を超えない大きさとするのが効果的
である。

【００１５】さらに、上記目的を達成するために、本発
明の射出成形方法にあっては、金型の加熱時はキャビテ
イ壁近傍に形成した熱媒体流路に加熱媒体を、キャビテ
イ壁より離間した位置に形成した熱媒体流路に空気を流
入もしくは充満して熱伝導を阻止することにより加熱を
補強し、金型の冷却時はキャビテイ壁近傍の流路に冷却
媒体を流入し、キャビテイ壁より離間した流路にも冷却
媒体を流入もしくは充満させて冷却を補強させるもので
ある。

【００１６】

【作用】以上説明した射出成形方法にあっては、キャビ
テイ壁側に位置する熱媒体流路が、キャビテイ壁を加熱
し、冷却する機能をし、キャビテイ壁より離間した型内
部に位置する熱媒体流路が、上記加熱、冷却を補強もし
くは熱の伝導を阻止する機能をするので、キャビテイ壁
の加熱、冷却を効率よく短時間ですることができる。

【００１７】また樹脂をキャビテイ内に射出充填する時
はキャビイテイ壁に近く位置している一方の熱媒体流路
に加熱媒体である温水を流すか充満し、他方の流路に空
気を流すか充満するとキャビテイ壁は温水により容易に
加熱される。

【００１８】そして空気が存在する流路は断熱材として
機能し、型内部まで温水の熱が伝導することが少なくな
り、あたかもキャビテイ型、コア型の熱容量が従来の場
合よりも小さくなったと同じ状態となり、キャビテイ壁
は短時間で加熱される。

【００１９】さらに空気を流入、充満した流路の存在に
より型における熱伝導面積は相当減少するので、熱抵抗
が大きくなって熱の流れが少なくなり、その結果温水を
流入、充満した流路の熱は、型内部には伝わり難く、キ
ャビテイ壁側の加熱に大部分が利用でき、昇温時間が短
縮され、熱量も少なくてすむ。

【００２０】つぎに、キャビテイより樹脂成形体を取り
出すためにキャビテイ壁を冷却する時は、二系統の熱媒
体流路に水を流すか充満すると加熱されている部分は、
空気を流した流路とキャビテイ壁との間に存在する型部
分だけで熱容量が小さいので、キャビテイ壁は速やかに
短時間で冷却され温度が低下する。

【００２１】また型温度の上昇、降下は、上述のように
短時間で行えることから熱エネルギー損失が少なく、特
に型温度を上昇させる場合、空気が存在する流路の断熱
効果により熱エネルギー損失は少なくなるので、キャビ
テイ壁は加熱され易く従来の場合の型温度にするには供
給する温水の温度が従来の場合より低くても良く、また
従来の場合の温度の温水を用いるとキャビテイ壁の温度
を従来よりも高くすることができるので低圧成形も可能
となる。

【００２２】さらにキャビテイ壁の近傍に設けた熱媒体
流路の径は、他方の熱媒体流路の径の大きさを超えない
ようにすると、金型全体への熱交換量が大きく低減され
キャビテイ壁の加熱、冷却を効果的に行うことができ、
る。

【００２３】また二系統の熱媒体流路は、それぞれが重
ならないように一方の流路の間に他方の流路を位置させ
ると、それぞれの流路に流れる熱媒体を効率よくキャビ
テイ壁に作用させることができ、かつ両流路間に形成さ
れる熱伝導面積が小さくなり型内部への熱の流失が少な
くてキャビテイ壁の加熱冷却が容易となる。

【００２４】

【実施例】以下図１および図２により本発明の実施例に
ついて説明する。

【００２５】図１において、１は射出シリンダ２内に樹
脂ペレットを供給する合成樹脂供給部、３は射出シリン
ダ２内に収容したスクリュウ、４は射出シリンダ２内の
樹脂ペレットを溶融可塑化する加熱装置、５はキャビテ
イ型６とコア型７とにより構成される金型、８はキャビ
テイ型６およびコア型７とで形成されるキャビテイで、
ランナ９およびスプルー１０よりなる樹脂通路を介して
射出シリンダ２のノズル１１と連通している。１２はキ
ャビテイ型６およびコア型７内に穿孔した第一熱媒体流
路で、キャビテイ壁１３の近傍に位置している。１４は
キャビテイ型６およびコア型７内に穿孔された第二熱媒
体流路で、第一熱媒体流路１２よりもカビテイ壁に離間
して位置し大きな径からなりかつ流路１２間に位置して
重ならないように配置している。

【００２６】第一熱媒体流路１２は、切替弁１５を介し
て加熱媒源１６、冷却媒源１７にそれぞれ接続され二点
鎖線で示す循環流路１８を形成し、第二熱媒体流路１４
は切替弁１９を介して加熱媒源２０、冷却媒源２１、空
気源２２にそれぞれ接続されて一点鎖線で示す循環流路
２３を形成している。なおコア型７における循環流路１
８、２３につていは図示を省略している。

【００２７】つぎに以上説明した構成の射出成形装置の
動作について説明する。まず射出成形工程における金型
５の加熱時には第一熱媒体流路１２に加熱媒源１６より
温水を流し、第二熱媒体流路１４には空気源２２より常
温の空気を充満するとキャビテイ壁１３は温水により加
熱される。

【００２８】この場合第二熱媒体流路１４に充満されて
いる空気が断熱効果を発揮するので温水により加熱され
る型部分は、キャビテイ壁１３と第二熱媒体流路１４の
表面までの部分すなはち図２におけるＡ部分となって型
全体でないため熱容量が小さく昇温時間が短くキャビテ
イ壁１３は短時間で所定の温度に到達する。

【００２９】さらに空気が充満されている第二熱媒体流
路１４の存在により型の熱伝導面積が減少して熱抵抗が
大きくなって型内部への熱伝導が少なくなり熱エネルギ
ーの損失は従来に比べ少なくなる。

【００３０】キャビテイ壁１３が加熱された状態で合成
樹脂供給部１より射出シリンダ２内に供給された樹脂ペ
レットは、加熱装置４により溶融可塑化されノズル１１
から樹脂通路を通ってキャビテイ８内にスクリュウ３に
より射出充填される。

【００３１】つぎの冷却工程における金型５の冷却時に
は、第一熱媒体流路１２には冷却媒源１７より、第二熱
媒体流路１４には冷却媒源２１よりそれぞれ常温の冷却
水を流入すると熱媒体流路１２、１４が重ならない状態
で位置しているので、キャビテイ壁１３の全表面から熱
移動が起こり、また冷却する部分（図２のＡ部分）は熱
容量がちいさいので、キャビテイ壁１３は速やかに短時
間で低温に冷却され成形体の取り出しが容易となる。

【００３２】したがってキャビテイ型６およびコア型
７、特にキャビテイ壁１３の加熱、冷却を短時間に効率
よく行うことができる。

【００３３】なお上記では、キャビテイ型６およびコア
型７の両方に熱媒体流路１２、１４を埋設した例を示し
たが、いずれか一方にのみ埋設した場合でも充分に効果
を奏することが確認されている。また上記では、加熱時
に第一熱媒体流路１２に温水を流入し、第二熱媒体流路
１４に空気を充満し、冷却時には両流路１２、１４に冷
却水を流入する例を示したが、熱エネルギーの損失を多
少犠牲にしても加熱、冷却時間の短縮を図る場合は、つ
ぎのようにしても良い。

【００３４】すなはち、 （ａ）加熱時は両流路１２、１４に温水を流し、冷却時
は両流路１２、１４に冷却水を流す。

【００３５】（ｂ）第一熱媒体流路１２には、加熱時に
温水を、冷却時に冷却水を流し、第二熱媒体流路１４に
は、加熱時、冷却時ともに冷却水を充満または流入した
ままとする。

【００３６】さらに、上記実施例では第一熱媒体流路１
２、及び第二熱媒体流路１４は、型に穿孔して形成した
複数本の孔状通路からなる例を示したが、銅のような熱
伝導性がよく耐食性にすぐれ、加工性が容易な材料で構
成された管を型に蛇行状に埋設して形成してもよい。

【００３７】また第一熱媒体流路１２と第二熱媒体流路
１４との大きさ、配置は図２に示すようにすると熱効率
の面から好ましい。すなはち図２（ａ）の場合は第一熱
媒体流路１２の径ｄは小さく、第二熱媒体流路１４の径
は大きくかつ流路１２のピッチｐと同じにし、また図２
（ｂ）の場合は、両流路１２、１４の径およびピッチを
同じにして流路１２の間に流路１４を位置させ、金型に
おける熱伝導面積を小さくするとともにキャビテイ壁１
３の全面に流路が対向するようにしている。図２（ｃ）
の場合は、第二熱媒体流路１４の径を大きくしてその大
部分が第一熱媒体流路１２と重ならないようにして熱伝
導面積を小さくしている。

【００３８】径が３．０ｍｍの孔管を用い、孔管間のピ
ッチが６．０ｍｍになるようにキャビテイ型６およびコ
ア型７内のキャビテイ壁１３の近傍に形成して第一熱媒
体流路１２とし、径が６．０ｍｍの孔管を用い図２
（ａ）のように第一熱媒体流路１２から離して孔管間の
ピッチが３．０ｍｍになるようにキャビテイ壁に離間し
て形成させ第二熱媒体流路１４とし、流路１２に約１２
０℃の加圧水を流し、流路１４に常温の空気を充満した
場合、キャビテイ壁１３が所定の温度（１００℃）まで
加熱される時間は約３０秒であり、ついで両流路１２、
１４に常温の冷却水を流した場合、キャビテイ壁１３が
所定の温度（４０℃）まで冷却される時間は約４０秒で
あった。

【００３９】一方径が３．０ｍｍの孔管を用い孔管間の
ピッチが６．０ｍｍになるようにキャビテイ壁１１３の
近傍に穿孔して図４（ａ）のような熱媒体流路１１２と
し、約１２０℃の加圧水で加熱した場合の時間は約６０
秒、ついで常温の冷却水で冷却した場合の時間は約３０
０秒を要し、本実施例の場合の方がキャビテイ壁の加
熱、冷却に時間がかからないことがわかる。

【００４０】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、以下に記載されるような効果を奏する。

【００４１】樹脂をキャビテイ内に射出充填する際は、
キャビテイ壁を、その近傍に位置する熱媒体流路内に存
在する加熱媒体により効率良く、速やかに短時間で加熱
できるので良好な射出充填ができ、またキャビテイ内よ
り樹脂成形体を取り出す際は、キャビテイ壁を、その近
傍に位置する熱媒体流路内に存在する冷却媒体により同
じく短時間で冷却して成形体を離型できるので成形時間
を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における射出成形装置の断面
図である。

【図２】同射出成形装置における金型の要部断面図であ
る。

【図３】従来における射出成形装置の断面図である。

【図４】同射出成形装置における金型の要部断面図であ
る。

【符号の説明】

６ キャビテイ型 ７ コア型 ８ キャビテイ １２ 第一熱媒体流路 １３ キャビテイ壁 １４ 第二熱媒体流路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 キャビテイ型もしくはコア型の少なくと
   も一方のキャビテイ壁面の近傍およびキャビテイ壁面よ
   り離間した位置にそれぞれ熱媒体流路を形成し、キャビ
   テイへの樹脂の充填前および充填時は、前記キャビテイ
   壁近傍の流路に加熱媒体を、前記キャビテイ壁より離間
   した流路に空気をそれぞれ流入もしくは充填し、成形体
   冷却時は前記キャビテイ壁近傍の流路および前記キャビ
   テイ壁より離間した流路にそれぞれ冷却媒体を流入もし
   くは充填する射出成形方法。