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技術 合成樹脂製射出成形品の製造方法および装置

出願人 ギュンター・ハイスカナルテヒニク・ゲゼルシヤフト・ミト・ベシユレンクテル・ハフツング
発明者 ルードルフ・ゲルリッヒ
出願日 1997年8月8日 (23年6ヶ月経過) 出願番号 1997-215170
公開日 1998年4月21日 (22年9ヶ月経過) 公開番号 1998-100210
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の成形用の型 プラスチック等の射出成形
主要キーワード 中間貯蔵装置 温度調節要素 往復シリンダ 合成樹脂部品 補正ばね 流れ技術的 成形物質 幾何学的形
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この項目の情報は公開日時点(1998年4月21日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

一緒固化するスプルー分配部を省略し、小さな射出容積のきわめて小さな部品を非常に低価格で製作する。

解決手段

1個の射出成形金型内で熱可塑性ポリマーまたは網状ポリマーから多数の小さな射出成形品を同時に製造する方法の場合、射出シリンダ6と射出ピストン7と温度調節可能な前室9を備えた射出装置1が設けられている。搬送スクリュー10から来る合成樹脂溶融物は温度調節可能なスプルー通路11を経て前室9に達し、第2のステップで射出ピストン7によって射出ノズル8を経て複数のキャビティ5に供給される。キャビティ5は互いに別々に充填される。

概要

背景

ポリマー材料からなる射出成形品を製造するために、射出成形機内に挿入される金型が使用される。小さな合成樹脂部品の場合一般的に、1個の射出成形金型に複数の同一の金型キャビティが設けられている。従来は、合成樹脂星形または櫛形スプルー分配部を経て金型キャビティに充填される。このスプルー分配部内の材料は成形品と共に固化し、一部だけが再使用可能であり、再び粒状にした後で初めて再使用可能である。

例えば電子部品またはマイクロシステム部品のような非常に少ない射出容積のきわめて小さい部品の場合には、一緒に固化するこのスプルー部分によって、有効容積の何倍もの合成樹脂が失われる。特に高価な高性能ポリマー材料の場合には、製品が非常に高価になる。問題のある添加剤(例えば防火剤)の場合には、廃棄処理するために付加的なコストがかかる。

部品の製造単価下げるために、1個の金型にできるだけ多くの金型キャビティを設けることが望まれる。しかし、最近の高性能ポリマー材料の場合には、1個の金型に多数のキャビティが設けられている場合、中央のスプルーから射出ノズルを経て射出するときに不均一の流動抵抗および流路長さによって現在まで解決できていない充填問題が生じる。

米国特許第5069840号明細書により、背圧方式または振動方式の装置が知られている。この方式によって、成形品の結合部の強度が低下する。1個の成形品あたり複数のスプルーを有する場合、結合部は避けられない。ここで提案されている方法の場合、成形品を充填するために、各々のキャビティのために少なくとも2個の射出ノズルが必要である。成形材料供給装置からキャビティに供給され、同時に2個の圧力シリンダに供給される。この圧力シリンダに成形材料が充填されると、供給装置に通じる接続部が弁によって閉鎖され、圧力シリンダのピストンが移動する。それによって、キャビティ内の成形物質が固化するまで振動し、固化層が相対的に摺動する。それによって、結合部の強度が高められる。この方法は複数のスプルーを必要とする大きな成形品にのみ適し、装置のために必要スペースは非常に小さな成形品には大きすぎる。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第4133435号公報に記載された方法の場合には、キャビティを必要な時間だけ充填するのに押出能力が充分でないような大きな成形品が、廃棄合成樹脂によって製造される。圧力シリンダを備えた加熱される中間貯蔵装置内で、金型充填のために充分な量の溶融材料が集められる。押出し機が多すぎる材料を搬送するので、多数の成形品を同時に製造することによって必要材料を最少にするときにのみ、経済的な製造が可能である。

概要

一緒に固化するスプルー分配部を省略し、小さな射出容積のきわめて小さな部品を非常に低価格で製作する。

1個の射出成形金型内で熱可塑性ポリマーまたは網状ポリマーから多数の小さな射出成形品を同時に製造する方法の場合、射出シリンダ6と射出ピストン7と温度調節可能な前室9を備えた射出装置1が設けられている。搬送スクリュー10から来る合成樹脂溶融物は温度調節可能なスプルー通路11を経て前室9に達し、第2のステップで射出ピストン7によって射出ノズル8を経て複数のキャビティ5に供給される。キャビティ5は互いに別々に充填される。

目的

そこで、本発明の課題は、スプルーなしにかつ1個の金型あたり多数のキャビティを用いて、従来の射出成形機で小さな部品を製造するための方法と装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

流動性材料のための温度調節可能な通路を備えたスプルーブロックと、多数の金型キャビティを備えた金型ブロックとを備え、各々の金型キャビティに射出ノズル流出通路が1つずつ付設されている、1個の射出成形金型内で熱可塑性ポリマーまたは網状ポリマーから多数の小さな射出成形品を同時に製造するための方法において、搬送スクリュー(10)によって供給された材料がスプルー通路(11,26)を経て、付設の金型キャビティ(5)の容積を有する前室(9,25)に直接供給され、この段階では材料は金型キャビティ(5,32)に達しておらず、第2の段階で射出ピストン(7,18)が射出ノズル(8,17,33)を経て金型キャビティ(5,32)に材料を押し込み、射出ピストン(7,18)によって発生した射出圧力が搬送スクリュー(10)の搬送圧力と無関係であることを特徴とする方法。

請求項2

各々の前室(9,25)に通じるスプルー通路(11,26)の長さが自由に選択可能であり、金型キャビティ(5,32)の充填に影響を与えないことを特徴とする請求項1記載の方法。

請求項3

静止位置で閉じている射出シリンダ(16)の射出ノズル(17)を開放した後で、合成樹脂溶融物が金型キャビティ(5,32)に供給可能であることを特徴とする請求項1または2記載の方法。

請求項4

射出シリンダ(6,16)と射出ピストン(7,18)と射出ノズル(8,17,33)と射出ピストン(7,18)用操作装置を備えた、請求項1記載の方法を実施するための射出装置において、射出シリンダ(6,16)と射出ピストン(7,18)と射出ノズル(8,17,33)が前室(9,25)を形成し、かつ一直線上に配置され、前室(9,25)が温度調節可能なスプルー通路(11,26)を介して搬送スクリュー(10)に接続していることを特徴とする射出装置。

請求項5

射出ノズル(33)が複数の流出通路(34)を備え、各々の流出通路(34)が金型キャビティ(32)に開口していることを特徴とする請求項4記載の射出装置。

請求項6

射出ノズル(17)を閉鎖するための軸方向に摺動可能な閉鎖機構(27)が射出シリンダ(16)内に設けられていることを特徴とする請求項4記載の射出装置。

請求項7

閉鎖機構(27)が1個の射出ノズル(33)の複数の流出通路(34)を閉鎖することを特徴とする請求項5または6記載の射出装置。

請求項8

閉鎖機構(27)が射出ピストン(18)の縦穴(29)内で摺動可能に案内されていることを特徴とする請求項6または7記載の射出装置。

請求項9

補正ばね(23)が前室(25)と反対側の射出ピストン(18)の端面(18′)に設けられていることを特徴とする請求項4〜8のいずれか一つに記載の射出装置。

請求項10

スプルーブロック(2,15)内に温度調節要素(12)が設けられ、この温度調節要素がスプルー通路(11,26)と前室(9,25)内の合成樹脂溶融物を射出ノズル(8,17,33)までその処理温度に保持することを特徴とする請求項4〜9のいずれか一つに記載の射出装置。

請求項11

温度調節要素(12)がそれぞれ個々の射出シリンダ(6)に付設されていることを特徴とする請求項10記載の射出装置。

請求項12

温度調節要素(12)がブロック状に設けられた射出シリンダ(16)を温度調節するために設けられていることを特徴とする請求項10記載の射出装置。

技術分野

0001

本発明は、請求項1記載の合成樹脂ポリマー材料)製の射出成形品を製造するための方法と、請求項4記載の射出装置に関する。

背景技術

0002

ポリマー材料からなる射出成形品を製造するために、射出成形機内に挿入される金型が使用される。小さな合成樹脂部品の場合一般的に、1個の射出成形金型に複数の同一の金型キャビティが設けられている。従来は、合成樹脂が星形または櫛形スプルー分配部を経て金型キャビティに充填される。このスプルー分配部内の材料は成形品と共に固化し、一部だけが再使用可能であり、再び粒状にした後で初めて再使用可能である。

0003

例えば電子部品またはマイクロシステム部品のような非常に少ない射出容積のきわめて小さい部品の場合には、一緒に固化するこのスプルー部分によって、有効容積の何倍もの合成樹脂が失われる。特に高価な高性能ポリマー材料の場合には、製品が非常に高価になる。問題のある添加剤(例えば防火剤)の場合には、廃棄処理するために付加的なコストがかかる。

0004

部品の製造単価下げるために、1個の金型にできるだけ多くの金型キャビティを設けることが望まれる。しかし、最近の高性能ポリマー材料の場合には、1個の金型に多数のキャビティが設けられている場合、中央のスプルーから射出ノズルを経て射出するときに不均一の流動抵抗および流路長さによって現在まで解決できていない充填問題が生じる。

0005

米国特許第5069840号明細書により、背圧方式または振動方式の装置が知られている。この方式によって、成形品の結合部の強度が低下する。1個の成形品あたり複数のスプルーを有する場合、結合部は避けられない。ここで提案されている方法の場合、成形品を充填するために、各々のキャビティのために少なくとも2個の射出ノズルが必要である。成形材料供給装置からキャビティに供給され、同時に2個の圧力シリンダに供給される。この圧力シリンダに成形材料が充填されると、供給装置に通じる接続部が弁によって閉鎖され、圧力シリンダのピストンが移動する。それによって、キャビティ内の成形物質が固化するまで振動し、固化層が相対的に摺動する。それによって、結合部の強度が高められる。この方法は複数のスプルーを必要とする大きな成形品にのみ適し、装置のために必要スペースは非常に小さな成形品には大きすぎる。

0006

ドイツ連邦共和国特許出願公開第4133435号公報に記載された方法の場合には、キャビティを必要な時間だけ充填するのに押出能力が充分でないような大きな成形品が、廃棄合成樹脂によって製造される。圧力シリンダを備えた加熱される中間貯蔵装置内で、金型充填のために充分な量の溶融材料が集められる。押出し機が多すぎる材料を搬送するので、多数の成形品を同時に製造することによって必要材料を最少にするときにのみ、経済的な製造が可能である。

発明が解決しようとする課題

0007

そこで、本発明の課題は、スプルーなしにかつ1個の金型あたり多数のキャビティを用いて、従来の射出成形機で小さな部品を製造するための方法と装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0008

この課題は本発明に従い、流動性材料のための温度調節可能な通路を備えたスプルーブロックと、多数の金型キャビティを備えた金型ブロックとを備え、各々の金型キャビティに射出ノズルの流出通路が1つずつ付設されている、1個の射出成形金型内で熱可塑性ポリマーまたは網状ポリマーから多数の小さな射出成形品を同時に製造するための方法において、搬送スクリューによって供給された材料がスプルー通路を経て、付設の金型キャビティの容積を有する前室に直接供給され、この段階では材料は金型キャビティに達しておらず、第2の段階で射出ピストンが射出ノズルを経て金型キャビティに材料を押し込み、射出ピストンによって発生した射出圧力が搬送スクリューの搬送圧力と無関係であることによって、あるいは射出シリンダと射出ピストンと射出ノズルと射出ピストン用操作装置を備えた、射出装置において、射出シリンダと射出ピストンと射出ノズルが前室を形成し、かつ一直線上に配置され、前室が温度調節可能なスプルー通路を介して搬送スクリューに接続していることによって解決される。

0009

本発明による方法は、射出成形機の中央の射出圧力経過やスプルー通路の不可避の変化によって充填パラメータが左右されないようにする。本発明による射出シリンダを射出成形機からキャビティへの溶融物流れ内に配置したことにより、ポリマー加工において全く新しい製造方法となる。射出成形機は先ず最初に、スプルー通路を経て射出シリンダの前室に材料を押込む。前室のこの充填は問題がない。なぜなら、前室の幾何学的形状が簡単で薄壁を備えていないからである。そして、材料は射出シリンダのピストンによって高圧でキャビティに直接射出される。

0010

材料の充填パラメータと加工パラメータは、この圧力技術的および流れ技術的分離によって各々のキャビティにとって最適となる。というのは、金型充填のための射出圧力が射出成形機によって中央からではなく、射出シリンダによって中央から離れて発生し、材料がキャビティに直接達するからである。射出シリンダのピストンは個別的にまたは一緒に操作可能である。この場合、操作力液圧空気圧または機械的に発生する。一緒に操作する場合には、あらゆる種類の誤差補正するために、個々のピストンをばねによって分離すると有利である。

0011

スプルー通路と射出シリンダは加工すべきポリマー材料の要求に応じて温度調節される。熱可塑性物質を加工する場合には、スプルー通路と射出シリンダが加熱され、いわゆる加熱通路として形成されている。それによって、材料を流動させてかつ高い圧力でキャビティに射出することが可能である。これに対して、キャビティを有する金型ブロックは冷却される。それによって、溶融物が固化し、離型可能である。

0012

例えばゴムのような網状ポリマーの加工は上記とは逆の温度調節を必要とする。すなわち、スプルーブロックが冷却され、金型ブロックが加熱される。それによって、キャビティ内で初めて合成樹脂が網状化され、固化される。本発明による方法と装置は、温度調節装置を適当に形成することによって両方の種類のポリマーのために適用可能である。

0013

射出シリンダは非常に細く形成可能である。それによって、単位面積あたりの密度が高く、従って1個の金型に多数のキャビティを設けることができる。射出シリンダの温度調節は個別的に行うこともできるし、また複数の射出シリンダを温度調節される1個の加熱ブロックに組み込むこともできる。個別的な温度調節は各々のキャビティの微調節を可能にし、ブロック調節では、一層密集させて配置することができ、かつ装置コストを低減することができる。

発明を実施するための最良の形態

0014

次に、図を参照して本発明の実施の形態を詳しく説明する。図1はスプルーブロック2を備えた射出装置1を示している。このスプルーブロックは射出時に分離面3で金型ブロック4に押しつけられる。この金型ブロック4内には、合成樹脂溶融物を収容するための金型キャビティ5がある。スプルーブロック2内には射出シリンダ6が設けられている。この射出シリンダは分離面3まで延び、その中で射出ピストン7が摺動可能に案内されている。分離面3寄りの射出シリンダ6の端面には、小さな横断面の射出ノズル8が設けられている。射出ピストン7は静止状態で射出シリンダ6内で次のような位置を占める。すなわち、射出ノズル8とこの射出ノズル寄りの射出ピストン7の端面7′との間に、合成樹脂溶融物を収容する前室9が形成されるような位置を占める。合成樹脂溶融物は略示した搬送スクリュー10によって温度調節可能なスプルー通路11を経て前室9に供給される。

0015

加熱要素または冷却要素の形をした温度調節要素12が射出シリンダ6とスプルー通路11を温度調節する。射出ピストン7を操作するために供給管路13が設けられている。この供給管路から圧力媒体が射出シリンダ6に供給可能である。圧力媒体は射出ピストン7に連結された操作ピストン14に作用する。

0016

射出時に、射出ピストン7は先ず最初に図1に示す静止位置にある。前室9内には搬送スクリュー19によって供給された合成樹脂溶融物がある。操作ピストン14を圧力媒体で付勢した後、射出ピストン7は射出ノズル8の方へ摺動し、前室9内にある合成樹脂溶融物を金型キャビティ5に供給する。射出工程が終了した後、射出ピストン7は流入する合成樹脂溶融物の作用を受けて再び静止位置に戻る。この場合、前室9には再び合成樹脂溶融物が充填される。それによって、射出装置1は新しいサイクルのための準備がなされ、前室9内の合成樹脂溶融物は処理可能な温度調節された状態にあり、金型キャビティ5内の成形品は適当な温度調節によってその所望状態となる。

0017

図2は本発明の第2の実施の形態を示している。この場合にも、スプルーブロック15内に射出シリンダ16が設けられている。射出シリンダはそれぞれ射出ノズル17を備え、射出シリンダ内で各々1個の射出ピストン18が摺動可能に案内されている。摺動可能な往復横材19がスプルーブロック15から分離されて延びている。この往復横材は盲穴20を備えている。この盲穴内で射出ピストン18のフランジ21が摺動可能に案内されている。盲穴20は環状ねじ22によって閉鎖可能であり、この環状ねじ22とフランジ21の間には補正ばね23のセットが設けられている。往復横材19は往復シリンダ24のピストンロッド24′に連結されている。この実施の形態の場合更に、射出ピストン18と射出ノズル17の間に前室25が設けられている。温度調節可能なスプルー通路26を経てこの前室に合成樹脂溶融物を供給可能である。

0018

この実施の形態の場合、射出ノズル17は静止位置で閉鎖機構27によって閉鎖されている。この閉鎖機構の円錐尖端部28は同様に円錐状の射出ノズル17に係合している。閉鎖機構27は射出ピストン18の縦穴29を通って他の往復横材30まで延びている。この往復横材は他の往復シリンダ31のピストンロッド31′によって操作可能である。その際、閉鎖機構27は往復横材30に固定連結されている。

0019

この実施の形態の場合の操作は、第1の実施の形態の場合と同じように行われるがしかし、静止位置では差し当たり射出ノズル17が閉じている。射出ピストン18によって射出工程を開始する前に、閉鎖機構27が往復横材30によって上方へ引っ張られ、射出ノズル17を開放する。射出工程は往復横材19を操作することによって行われる。この往復横材は複数の射出ピストン18を一緒に摺動させ、それによって合成樹脂溶融物は射出ノズル17から出る。

0020

その際、補正ばね23は個々の射出ピストン18を機械的に互いに分離するために役立つ。それによって、あらゆる種類の誤差が補正される。射出ピストン18を後退させ、閉鎖機構27の尖端部28を射出ノズル17に挿入した後で、合成樹脂溶融物がスプルー通路26を通って再び前室25に供給され、射出装置は新しいサイクルのために準備される。

0021

図3は、1個の射出装置で操作できるような複数の小さな金型キャビティ32を有する射出装置の他の実施の形態を示している。そのために、射出ノズル33は複数の流出通路34を備えている。流出通路34はそれぞれ金型キャビティ32に開口している。

図面の簡単な説明

0022

図1射出装置の概略部分断面図である。
図2射出装置の第2の実施の形態の概略断面図である。
図3多重ノズルを備えた射出装置の断面図である。

--

0023

1射出装置
2,15スプルーブロック
4金型ブロック
5,32金型キャビティ
6,16射出シリンダ
7,18射出ピストン
8,17,33射出ノズル
9,25前室
10搬送スクリュー
11,26スプルー通路
12温度調節要素
23補正ばね
27閉鎖機構
29縦穴
34 流出通路

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