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技術 発泡成形方法及び射出成形機

出願人 日精樹脂工業株式会社
発明者 依田穂積村田博文春日信一
出願日 2019年7月5日 (2年7ヶ月経過) 出願番号 2019-125817
公開日 2021年2月4日 (1年0ヶ月経過) 公開番号 2021-011057
状態 特許登録済
技術分野 プラスチック等の射出成形 プラスチック等の特殊発泡成形、タイヤ成形
主要キーワード 型隙間 距離測定センサー 体積制御 多段制御 製造数量 速度圧 監視モニター 金型パーティングライン
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

肉厚発泡状態バラツキセンサー腐食センサー位置決めの煩雑さ等を解決できる新しい発泡成形方法及び射出成形機を提供する。

解決手段

所定の成形型締力Pcで型締めされた金型2に、樹脂Rを所定の成形射出圧力Piで充填する樹脂充填工程と、その充填時に金型2の型隙間Lmを監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、樹脂Rの充填を停止する充填停止工程と、樹脂Rの充填を停止した後に、樹脂Rの表層を一定時間硬化させるとともに充填樹脂Rを一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、樹脂Rの表層を硬化させる一定時間後に型締力下げ体積増を制御する体積制御工程と、体積制御を行った後であって充填樹脂Rを冷却させる一定時間後に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し工程とを有する発泡成形方法である。

概要

背景

自動車部品の軽量化が要請されており、特に大型部品については軽量化を実現できる発泡成形品が要求されている。例えば、自動車ドアトリムドア内張り)を発泡成形品として軽量化することで、省エネルギー効果を高めることができる。また、部品の内部を発泡成形品とすることで防音効果上がり、従来防音材とセットで組み立てていた箇所では、部品を削減することができ、経済効果も高くなる。そうした要求に対応した先行技術が幾つか提案されている。

特許文献1は、型内圧センサーで型内圧が負圧にならないよう発泡樹脂膨張速度を制御しながらコアバックする技術を提案している。具体的には、射出発泡成形機による金型の寸開(コアバック)時に、可動ダイプレートを平行に移動するようにして、発泡成形品の板厚を均等にできる射出発泡成形機と射出発泡成形方法を提案している。この技術は、金型キャビティ射出充填した溶融樹脂を、金型を寸開して発泡させる際に、型内圧センサーの検出した型内圧がマイナスにならぬように寸開速度を制御するとともに、発泡時の型寸開に複数のボールねじ式のジャッキを使用し、同ジャッキを駆動するサーボモータ同調制御するというものである。

特許文献2は、型内圧センサーで発泡体寸法制御を行う技術を提案している。具体的には、寸法の制御が簡便であり、安定して所望の寸法の発泡体が得られる製造方法及び寸法制御を簡便に行うことができ、更に安定して所望の寸法の発泡体が得られる製造装置を提案している。この技術は、発泡剤を含有しない収縮性成形材料金型内注入し金型内の圧力が減少し始める時点の圧力をP2とし、金型内の圧力のP2からの減少量をΔP2とし、一方、発泡剤を含有する収縮性成形材料を金型内に注入し終えた時点から金型内の圧力が増加し始めるまでの間の最低の圧力をP3とし、金型内の圧力のP3からの増加量をΔP3とし、このΔP2とΔP3との和ΔP4を、予め得られた発泡体の寸法変化とΔP4との相関に基づいて制御し、得られる発泡体の寸法を調整して、所望の寸法の発泡体を得るというものである。

特許文献3は、圧力センサー発泡状態を検知して型締めを行う技術を提案している。具体的には、発泡性樹脂を用いて内部に多数の泡状の気体が入った、多孔質成形品成形する場合には、樹脂射出後の型締のタイミングを決定することが困難であるという問題を解決した射出圧縮成形方法であって、型閉完了前の金型のキャビティ内に発泡性溶融樹脂を射出し、これの発泡状態を検知して型締を行うことによって、発泡性溶融樹脂を圧縮して成形品を成形するようにしたもの、又は、型閉完了前の金型のキャビティ内に発泡性溶融樹脂を射出し、あらかじめ設定した時間が経過した後、型締を行うことによって、発泡性溶融樹脂を圧縮して成形品を成形するようにしたものである。

概要

肉厚や発泡状態のバラツキセンサー腐食センサー位置決めの煩雑さ等を解決できる新しい発泡成形方法及び射出成形機を提供する。 所定の成形型締力Pcで型締めされた金型2に、樹脂Rを所定の成形射出圧力Piで充填する樹脂充填工程と、その充填時に金型2の型隙間Lmを監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、樹脂Rの充填を停止する充填停止工程と、樹脂Rの充填を停止した後に、樹脂Rの表層を一定時間硬化させるとともに充填樹脂Rを一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、樹脂Rの表層を硬化させる一定時間後に型締力下げ体積増を制御する体積制御工程と、体積制御を行った後であって充填樹脂Rを冷却させる一定時間後に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し工程とを有する発泡成形方法である。

目的

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、型内圧センサーを用いなくても肉厚や発泡状態のバラツキを解決することができるとともに、センサーの腐食の問題やセンサー位置決めの問題等を解決することができる、新しい発泡成形方法及び射出成形機を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

所定の型締力型締めされた固定型可動型からなる金型に対して、所定の射出圧力発泡剤入り樹脂充填して成形を行う発泡成形方法であって、前記所定の型締力で型締めされた金型に、前記樹脂を前記所定の射出圧力で充填する樹脂充填工程と、前記充填時に前記金型の型隙間監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、前記充填を停止する充填停止工程と、前記充填を停止した後に、前記樹脂の表層を一定時間硬化させるとともに前記充填樹脂を一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、前記樹脂の表層を硬化させる一定時間後に前記型締力を下げ体積増を制御する体積制御工程と、前記体積制御を行った後であって前記充填樹脂を冷却させる一定時間後に、前記金型を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し工程と、を有する、ことを特徴とする発泡成形方法。

請求項2

前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを、表示パネルで表示する、又は表示及び設定をする、請求項1に記載の発泡成形方法。

請求項3

前記表層硬化及び充填樹脂冷却工程での表層硬化時間と樹脂冷却時間を開始する起算点を、前記型隙間データと経過時間とをグラフ化したときに前記型隙間が所定の型隙間値に達した時点から行う、請求項1又は2に記載の発泡成形方法。

請求項4

前記体積制御工程での前記体積増の制御は、前記金型に加えられた所定の型締力と、樹脂の発泡に基づく内圧による型開力、金型が備えるスプリングによる型開力、及び型締シリンダーによる機械的型開力から選ばれる1又は2以上の力とで制御され、前記型締力を下げて前記型隙間を所定値まで拡大して行う、請求項1〜3のいずれか1項に記載の発泡成形方法。

請求項5

前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを予め設定して、前記設定されたデータから所定値を設定する条件設定工程を備える、請求項1〜4のいずれか1項に記載の発泡成形方法。

請求項6

所定の型締力で型締めされる固定型と可動型からなる金型を備えた型締装置と、前記型締装置が備える前記金型に所定の射出圧力で発泡剤入り樹脂を充填する射出装置と、前記型締装置と前記射出装置の動作を制御する制御装置とを有する射出成形機であって、前記制御装置は、前記射出装置によって,前記所定の型締力で型締めされた金型に、前記樹脂を前記所定の射出圧力で前記金型内に充填する樹脂充填制御と、前記充填時に前記金型の型隙間を監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、前記充填を停止する充填停止制御と、前記充填を停止した後に、前記樹脂の表層を一定時間硬化させるとともに前記充填樹脂を一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却制御と、前記樹脂の表層を硬化させる一定時間後に前記型締力を下げて体積増を制御する体積制御と、前記体積制御を行った後であって前記充填樹脂を冷却させる一定時間後に、前記金型を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し制御とを行う、ことを特徴とする射出成形機。

請求項7

前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを表示する、又は表示及び設定をする表示パネルを備える、請求項6に記載の射出成形機。

請求項8

前記制御装置は、前記表層硬化及び充填樹脂冷却制御において、表層硬化時間と樹脂冷却時間を開始する起算点を、前記型隙間データと経過時間とをグラフ化したときに前記型隙間が所定の型隙間値に達した時点から行う、請求項6又は7に記載の射出成形機。

請求項9

前記制御装置は、前記体積制御での前記体積増の制御を、前記金型に加えられた所定の型締力と、樹脂の発泡に基づく内圧による型開力、金型が備えるスプリングによる型開力、及び型締シリンダーによる機械的型開力から選ばれる1又は2以上の力と行い、前記型締力を下げて前記型隙間を所定値まで拡大する、請求項6〜8のいずれか1項に記載の射出成形機。

技術分野

0001

本発明は、発泡成形方法及び射出成形機に関し、さらに詳しくは、成形金型内ジャストパックする射出圧力と、その射出圧力で射出成形したときに金型パーティングラインの開きが現れる型締力とを利用し、金型パーティングラインの隙間センサーからの情報を活用した発泡成形方法及び射出成形機に関する。

背景技術

0002

自動車部品の軽量化が要請されており、特に大型部品については軽量化を実現できる発泡成形品が要求されている。例えば、自動車ドアトリムドア内張り)を発泡成形品として軽量化することで、省エネルギー効果を高めることができる。また、部品の内部を発泡成形品とすることで防音効果上がり、従来防音材とセットで組み立てていた箇所では、部品を削減することができ、経済効果も高くなる。そうした要求に対応した先行技術が幾つか提案されている。

0003

特許文献1は、型内圧センサーで型内圧が負圧にならないよう発泡樹脂膨張速度を制御しながらコアバックする技術を提案している。具体的には、射出発泡成形機による金型の寸開(コアバック)時に、可動ダイプレートを平行に移動するようにして、発泡成形品の板厚を均等にできる射出発泡成形機と射出発泡成形方法を提案している。この技術は、金型キャビティ射出充填した溶融樹脂を、金型を寸開して発泡させる際に、型内圧センサーの検出した型内圧がマイナスにならぬように寸開速度を制御するとともに、発泡時の型寸開に複数のボールねじ式のジャッキを使用し、同ジャッキを駆動するサーボモータ同調制御するというものである。

0004

特許文献2は、型内圧センサーで発泡体寸法制御を行う技術を提案している。具体的には、寸法の制御が簡便であり、安定して所望の寸法の発泡体が得られる製造方法及び寸法制御を簡便に行うことができ、更に安定して所望の寸法の発泡体が得られる製造装置を提案している。この技術は、発泡剤を含有しない収縮性成形材料金型内注入し金型内の圧力が減少し始める時点の圧力をP2とし、金型内の圧力のP2からの減少量をΔP2とし、一方、発泡剤を含有する収縮性成形材料を金型内に注入し終えた時点から金型内の圧力が増加し始めるまでの間の最低の圧力をP3とし、金型内の圧力のP3からの増加量をΔP3とし、このΔP2とΔP3との和ΔP4を、予め得られた発泡体の寸法変化とΔP4との相関に基づいて制御し、得られる発泡体の寸法を調整して、所望の寸法の発泡体を得るというものである。

0005

特許文献3は、圧力センサー発泡状態を検知して型締めを行う技術を提案している。具体的には、発泡性樹脂を用いて内部に多数の泡状の気体が入った、多孔質成形品成形する場合には、樹脂射出後の型締のタイミングを決定することが困難であるという問題を解決した射出圧縮成形方法であって、型閉完了前の金型のキャビティ内に発泡性溶融樹脂を射出し、これの発泡状態を検知して型締を行うことによって、発泡性溶融樹脂を圧縮して成形品を成形するようにしたもの、又は、型閉完了前の金型のキャビティ内に発泡性溶融樹脂を射出し、あらかじめ設定した時間が経過した後、型締を行うことによって、発泡性溶融樹脂を圧縮して成形品を成形するようにしたものである。

先行技術

0006

特開2004−98582号公報
特開2002−1751号公報
特公昭6−22835号公報
WO2011/161899A1

発明が解決しようとする課題

0007

発泡成形品の製造方法として、いわゆるコアバック発泡成形技術が採用されている。この方法は、キャビティの容積可変可能とした金型を用い、その金型内に発泡性溶融樹脂を充填する際にはキャビティの容積を小さくしておき、充填した後にキャビティの容積を拡大して発泡させる方法である。しかし、従来のコアバック発泡成形技術では、成形品の発泡状態が不均一となることがあり、成形品の肉厚バラツキやすかった。また、射出充填量がスクリューストロークで管理されるため、スクリュー先端にある樹脂逆流防止弁閉鎖するタイミングを常に一定に制御できないこともあって、充填量が定まらず、発泡状態にバラツキが生じることがあった。

0008

また、発泡成形品の肉厚や発泡状態のバラツキを解決する技術として、上記特許文献1〜3では、型内圧センサーで型内圧を監視する技術が提案されている。しかし、型内圧センサーは、樹脂充填時の発生ガス腐食してしまうという問題や、製品の形状や大きさで圧力分布偏りが出るためセンサー位置決めが難しい上に、金型設計時にセンサー位置の検討が必要となるという問題があった。

0009

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、型内圧センサーを用いなくても肉厚や発泡状態のバラツキを解決することができるとともに、センサーの腐食の問題やセンサー位置決めの問題等を解決することができる、新しい発泡成形方法及び射出成形機を提供することにある。

課題を解決するための手段

0010

本発明者は、成形金型内にジャストパックする射出圧力(成形射出圧力ともいう。)と、その成形射出圧力で射出成形したときに金型パーティングライン(P/L面ともいう。)の開きが現れる型締力(成形型締力ともいう。)とを利用し、さらに金型のパーティング開き量を監視する隙間センサーを利用し、その隙間センサーからの情報を活用することにより、上記課題を解決できることを知見し、本発明を完成させた。

0011

(1)本発明に係る発泡成形方法は、所定の型締力(成形型締力)で型締めされた固定型可動型からなる金型に対して、所定の射出圧力(成形射出圧力)で発泡剤入り樹脂を充填して成形を行う発泡成形方法であって、
前記所定の型締力で型締めされた金型に、前記樹脂を前記所定の射出圧力で充填する樹脂充填工程と、
前記充填時に前記金型の型隙間を監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、前記充填を停止する充填停止工程と、
前記充填を停止した後に、前記樹脂の表層を一定時間硬化させるとともに前記充填樹脂を一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、
前記樹脂の表層を硬化させる一定時間後に前記型締力を下げ体積増を制御する体積制御工程と、
前記体積制御を行った後であって前記充填樹脂を冷却させる一定時間後に、前記金型を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し工程と、を有する、ことを特徴とする。

0012

この発明によれば、(ア)所定の型締力(成形型締力)で型締めされた金型内に樹脂をジャストパックする所定の射出圧力(成形射出圧力)で充填するので、樹脂の充填量を射出圧力で制御でき、安定した樹脂充填を実現できる。また、射出充填量をスクリューのストロークで管理する必要がないので、射出位置制御や逆流防止弁の動作に左右されることなく、金型内に充填される樹脂量を一定にすることができる。(イ)所定の型締力(成形型締力)で型締めされた金型内への樹脂充填は、金型の型隙間が所定の型隙間値に達したとき停止させるので、その停止動作に用いるセンサーとして、従来のようなキャビティ内に設ける型内圧センサーではなく、キャビティ外に設ける隙間センサーを採用できる。(ウ)型隙間は、型隙間センサーで監視でき、その型隙間センサーは、発生ガスの影響を受けない金型外面に任意に取り付けることができる。製品の形状や大きさが異なる場合には成形金型に歪みが生じたり片寄りが生じたりする場合があるが、その場合であっても、最終的に得られる成形品に影響されない金型外面に型隙間センサーを設けることができるので、歪みや片寄りが生じる場合でも、型隙間センサーで正確な計測を行うことができる。なお、樹脂充填を停止するタイミングは、測定した型隙間データを監視する監視モニターに表示することができ、その監視モニターを監視位置設定器として停止のタイミングを入力することができる。(エ)充填を停止した後においては、冷却を開始して表層の硬化と充填樹脂の冷却を行うが、表層を硬化する一定時間後に型締力を下げて体積増を制御するので、硬化した表層を有する発泡成形品を得ることができる。(オ)体積制御を行った後でかつ充填樹脂を冷却する一定時間後に、金型を型開きして発泡成形品を取り出すので、均質な発泡状態の発泡成形品を得ることができる。

0013

本発明に係る発泡成形方法において、前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを、表示パネルで表示する、又は表示及び設定をする。こうすることにより、表示パネルでデータを表示すること、又は表示と設定をすることが容易となり、作業性と管理性を向上させることができる。

0014

本発明に係る発泡成形方法において、前記表層硬化及び充填樹脂冷却工程での表層硬化時間と樹脂冷却時間を開始する起算点を、前記型隙間データと経過時間とをグラフ化したときに前記型隙間が所定の型隙間値に達した時点から行う。こうすることにより、表層硬化を開始する起算点を制御でき、予め設定された表層硬化時間に至ったときに体積制御を開始することができる。その結果、表層が適切に硬化した発泡成形品を得ることができる。また、型隙間を監視することで樹脂冷却を開始する起算点を制御でき、予め設定された冷却時間を経過したときに成形品を取り出すことができる。その結果、均質な発泡状態の発泡成形品を得ることができる。

0015

本発明に係る発泡成形方法において、前記体積制御工程での前記体積増の制御は、前記金型に加えられた所定の型締力と、樹脂の発泡に基づく内圧による型開力、金型が備えるスプリングによる型開力、及び型締シリンダーによる機械的型開力から選ばれる1又は2以上の力とで制御され、前記型締力を下げて前記型隙間を所定値まで拡大して行う。こうすることにより、型隙間が所定の型隙間値まで拡大することを監視しながら体積増を制御することができる。型隙間は、型隙間センサーで型隙間データを監視して行うことができる。

0016

本発明に係る発泡成形方法において、前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを予め設定して、前記設定されたデータから所定値を設定する条件設定工程を備える。こうすることにより、予め設定したデータから所定値を設定するので、その設定値を製造時の各工程で適用させることで、安定した発泡成形品を製造することができる。

0017

(2)本発明に係る射出成形機は、所定の型締力(成形型締力)で型締めされる固定型と可動型からなる金型を備えた型締装置と、前記型締装置が備える前記金型に所定の射出圧力(成形射出圧力)で発泡剤入り樹脂を充填する射出装置と、前記型締装置と前記射出装置の動作を制御する制御装置とを有する射出成形機であって、
前記制御装置は、前記射出装置によって,前記所定の型締力で型締めされた金型に、前記樹脂を前記所定の射出圧力で前記金型内に充填する樹脂充填制御と、前記充填時に前記金型の型隙間を監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、前記充填を停止する充填停止制御と、前記充填を停止した後に、前記樹脂の表層を一定時間硬化させるとともに前記充填樹脂を一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却制御と、前記樹脂の表層を硬化させる一定時間後に前記型締力を下げて体積増を制御する体積制御と、前記体積制御を行った後であって前記充填樹脂を冷却させる一定時間後に、前記金型を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し制御とを行う、ことを特徴とする。

0018

本発明に係る射出成形機において、前記型締力、前記射出圧力、前記型隙間、前記型隙間値、前記表層の硬化時間、前記充填樹脂の冷却時間、及び、前記体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを表示する、又は表示及び設定する表示パネルを備える。

0019

本発明に係る射出成形機において、前記制御装置は、前記表層硬化及び充填樹脂冷却制御において、表層硬化時間と樹脂冷却時間を開始する起算点を、前記型隙間データと経過時間とをグラフ化したときに前記型隙間が所定の型隙間値に達した時点から行う。

0020

本発明に係る射出成形機において、前記制御装置は、前記体積制御での前記体積増の制御を、前記金型に加えられた所定の型締力と、樹脂の発泡に基づく内圧による型開力、金型が備えるスプリングによる型開力、及び型締シリンダーによる機械的型開力から選ばれる1又は2以上の力と行い、前記型締力を下げて前記型隙間を所定値まで拡大する。

発明の効果

0021

本発明によれば、型内圧センサーを用いなくても製品の肉厚や発泡状態のバラツキ等を解決することができるとともに、センサーの腐食の問題やセンサー位置決めの問題を解決することができる、新しい発泡成形方法及び射出成形機を提供することができる。

図面の簡単な説明

0022

射出成形機の一例を示す外観構成図である。
各工程における金型の型隙間についての説明図であり、(a)は射出充填前の型隙間であり、(b)は樹脂を所定の成形射出圧力Piで金型内に充填した時(ジャストパック時)の型隙間であり、(c)は樹脂の表層を一定時間硬化させた時(表面硬化ポイント)の型隙間であり、(d)は成形型締力Pcを型締力Pc’に下げて体積増を制御した時(コアバック中)の型隙間である。
各工程で計測される金型の型隙間と時間との関係を説明するグラフである。
発泡成形方法の工程フローの説明図である。
発泡成形条件を予め設定する工程フローの説明図である。
射出成形機の機構図の一例である。
制御装置の機構図の一例である。

実施例

0023

本発明に係る発泡成形方法及び射出成形機について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形形態応用形態包含する。

0024

本発明に係る発泡成形方法は、所定の型締力(成形型締力Pc。以下同じ。)で型締めされた固定型2cと可動型2mからなる金型2に対して、所定の射出圧力(成形射出圧力Pi。以下同じ。)で発泡剤入り樹脂Rを充填して成形を行う発泡成形方法である。そして、その特徴は、成形型締力Pc(所定の型締力)で型締めされた金型2に、樹脂Rを成形射出圧力Pi(所定の射出圧力)で充填する樹脂充填工程と、その充填時に金型2の型隙間Lmを監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、樹脂Rの充填を停止する充填停止工程と、樹脂Rの充填を停止した後に、樹脂Rの表層を一定時間硬化させるとともに充填樹脂Rを一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、樹脂Rの表層を硬化させる一定時間後に型締力を下げて体積増を制御する体積制御工程と、体積制御を行った後であって充填樹脂Rを冷却させる一定時間後に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し工程と、を有することにある。また、本発明に係る射出成形機10は、この発泡成形方法を実施する型締装置13と射出装置12と制御装置51とを備えることに特徴がある。

0025

この発泡成形方法について、本発明者は、金型2内にジャストパックする成形射出圧力Piと、その成形射出圧力Piで射出成形したときに金型パーティングライン(P/L面ともいう。)の開きが現れる成形型締力Pcとを利用し、さらに金型2のパーティング開き量を監視する隙間センサー9を利用し、その隙間センサー9からの情報を活用することで従来の問題を解決できることを知見し、完成させたものである。

0026

すなわち、この発泡成形方法は、(ア)成形型締力Pc(所定の型締力)で型締めされた金型2内に樹脂Rをジャストパックする成形射出圧力Pi(所定の射出圧力)で充填するので、樹脂Rの充填量を射出圧力で制御でき、安定した樹脂充填を実現できる。また、射出充填量をスクリュー16のストロークで管理する必要がないので、射出位置制御や逆流防止弁の動作に左右されることなく、金型2内に充填される樹脂量を一定にすることができる。(イ)成形型締力Pcで型締めされた金型2内への樹脂充填は、金型2の型隙間Lmが所定の型隙間値に達したとき停止させるので、その停止動作に用いるセンサーとして、従来のようなキャビティ内に設ける型内圧センサーではなく、キャビティ外に設ける隙間センサー9を採用できる。(ウ)型隙間Lmは、型隙間センサー9で監視でき、その型隙間センサー9は、発生ガスの影響を受けない金型外面に任意に取り付けることができる。製品の形状や大きさが異なる場合には成形金型に歪みが生じたり片寄りが生じたりする場合があるが、その場合であっても、最終的に得られる成形品に影響されない金型外面に型隙間センサー9を設けることができるので、歪みや片寄りが生じる場合でも、型隙間センサー9で正確な計測を行うことができる。なお、樹脂充填を停止するタイミングは、測定した型隙間データを監視する監視モニター8に表示することができ、その監視モニター8を監視位置設定器として停止のタイミングを入力することができる。(エ)充填を停止した後においては、冷却を開始して表層の硬化と充填樹脂Rの冷却を行うが、表層を硬化する一定時間後に型締力を下げて体積増を制御するので、硬化した表層を有する発泡成形品を得ることができる。(オ)体積制御を行った後でかつ充填樹脂Rを冷却する一定時間後に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出すので、均質な発泡状態の発泡成形品を得ることができる。

0027

(本出願人の先行技術との差異点
本発明に係る発泡成形方法は、本出願人が開発した先行技術(特許文献4参照)をベースにして、発泡成形特有の課題を解決した発明である。先ず、一般的な成形方法について説明する。一般的な成形方法は、金型2に高圧の型締力を付加して型締を行った後に射出成形を行う。この場合、型締条件(型締力)を固定条件として設定し、その型締力下での射出条件(射出圧力)を設定する。しかし、射出圧力を的確に設定した場合であっても、金型2に充填された樹脂Rは、金型2や型締装置13の温度が変動すると、成形品の品質均質性が影響を受けてしまう。また、成形する際の主な条件は、射出速度、速度切換位置、速度圧力切換位置、射出圧力、保圧力等の射出条件や、樹脂の正確な計量条件等、射出装置12で設定しており、樹脂の正確な計量等を行い難い射出装置12での制御では限界があった。しかも、通常、射出速度に対する多段制御保圧制御等の一連の制御が行われるため、成形サイクル時間が長くなり、成形サイクル時間の短縮化や量産性に限界があった。

0028

本出願人が開発した先行技術(特許文献4参照)は上記従来の成形方法での問題を解決したものであり、所定の型締力(成形型締力Pc)で型締された金型2(固定型2cと可動型2m)に所定の射出圧力(成形射出圧力Pi)で樹脂Rを充填して成形を行う方法である。型締装置13としては、金型2内の樹脂Rの固化に伴って樹脂の圧縮(自然圧縮)が可能となる型締装置を使用する。この型締装置13を用い、事前条件出しとして、射出充填時に可動型2mと固定型2cとの間に所定の型隙間Lmが生じ且つ良品成形可能な成形射出圧力Piと成形型締力Pcとを求める。こうして求めた条件(成形射出圧力Piと成形型締力Pc)に基づいて、生産時に、成形型締力Pcにより型締めし、成形射出圧力Piをリミット圧力として樹脂Rを射出し、所定の冷却時間の経過後に成形品の取出しを行う。

0029

この技術を発泡成形に適用しようとした場合、成形射出圧力Piと成形型締力Pcについては、先行技術とほぼ同様とし、具体的には、金型2内にジャストパックする成形射出圧力Piと、その成形射出圧力Piで射出成形したときにP/L面の開きが現れる成形型締力Pcとを利用する。こうすることで、金型2内に発泡剤入り樹脂Rをジャストパックすることができ、樹脂Rの充填量を射出圧力で制御でき、安定した樹脂充填を実現できる。一方、発泡成形では、充填した後にキャビティの容積を拡大して発泡させるコアバックという体積制御手段が採用されるが、本発明では、成形射出圧力Piと成形型締力Pcを利用した上で、発泡成形特有のコアバックを行う際に、所定の型隙間値に到達した時を表層硬化の開始点(起算点)として一定時間表層を硬化させた後にコアバックを行う点に特徴がある。さらに、表層を硬化する一定時間後に型締力を下げて体積増を制御する点に特徴がある。こうした特徴的な手段を採用することにより、樹脂Rの表面を硬化させた状態で中心側の溶融部を発泡させることができるので、良質で均質な発泡状態で成形できる。

0030

以下、各構成要素を説明する。

0031

[射出成形機]
射出成形機10は、成形型締力Pcで型締めされた金型2に対して、成形射出圧力Piで発泡剤入り樹脂Rを充填して成形を行う装置であり、本発明に係る発泡成形方法を実施するものである。図1の例では、機台11上に、型締装置13と射出装置12と制御装置51とを備えている。射出装置12と型締装置13の駆動部には、カバー20、安全ドア29、カバー30が設けられている。図1の例は横型の射出成形機10であるが、竪型の射出成形機であってもよく、特に限定されない。また、駆動方式も限定されず、電気駆動であってもよいし油圧駆動であってもよい。なお、表示装置14は、通常、射出成形機10に取り付けられているが、射出成形機10から離れた作業場所に設けられていてもよい。

0032

(型締装置)
型締装置13は、型締めや型開型閉を行う装置であり、図1及び図6に示すように、固定型2cと可動型2mからなる金型2を備え、その金型2に成形型締力Pcで型締めすることができる。成形型締力Pcで型締めされた金型2には、発泡剤入り樹脂R(樹脂Rともいう。)が、射出装置12によって成形射出圧力Piで充填される。樹脂Rの充填は、射出装置12が備える加熱シリンダー17の先端ノズルから樹脂が射出されて行われる。この型締装置13では、充填された樹脂Rを発泡させた後に、金型2が型開きされ、突き出しシリンダー34等によって発泡成形品が取り出される。

0033

(射出装置)
射出装置12は、図1及び図6に示すように、成形型締力Pcで型締めされた金型2に、成形射出圧力Piで発泡剤入り樹脂Rを充填する装置である。射出装置12は、樹脂Rを可塑化する加熱シリンダー17と、加熱シリンダー17に供給される樹脂Rを貯蔵するホッパー18と、射出シリンダー19とで主に構成されている。加熱シリンダー17の内部には、スクリュー16が設けられている。ホッパー18から加熱シリンダー17の内部に供給された樹脂Rは、外周に巻かれたヒータ(図示しない)で加熱され、可塑化されながら計量が行われ、スクリュー16の回転動作で先端側に送られ、スクリュー16が前進して先端ノズルから射出される。射出シリンダー19では、駆動動力源として油圧駆動装置電動駆動装置が用いられる。この射出装置12での樹脂の機械的計量は従来同様の精度で行われるが、本発明では、金型2内に発泡剤入り樹脂Rをジャストパックする成形射出圧力Piで充填量を制御する。その結果、従来の機械的計量に比べ、安定した樹脂充填を実現できる。

0034

(制御装置)
制御装置51は、型締装置13と射出装置12の動作を制御する装置である。この制御装置51は、成形型締力Pcで型締めされた金型2に、樹脂Rを成形射出圧力Piで充填する樹脂充填制御と、その充填時に金型2の型隙間Lmを監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、充填を停止する充填停止制御と、充填を停止した後に、樹脂Rの表層を一定時間硬化させるとともに充填樹脂Rを一定時間冷却させる表層硬化及び充填樹脂冷却制御と、樹脂Rの表層を硬化させる一定時間後に成形型締力Pcを型締力Pc’に下げて体積増を制御する体積制御と、体積制御を行った後であって充填樹脂Rを冷却させる一定時間後に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出す取り出し制御とを行う。

0035

(発泡成形方法)
本発明に係る発泡成形方法は、上記した型締装置13と射出装置12の動作制御で行われる方法であり、上記した樹脂充填制御を行う樹脂充填工程と、充填停止制御を行う充填停止工程と、表層硬化及び充填樹脂冷却制御を行う表層硬化及び充填樹脂冷却工程と、体積制御を行う体積制御工程と、発泡成形品の取り出し制御を行う発泡成形品取り出し工程とを有する。これら各工程を以下に順に説明することにより、上記射出成形機10での各制御についても併せて説明する。

0036

最初に生産時の発泡成形方法の各工程を図4を参照して説明し、その後に、事前の条件設定の際の各工程を図5を参照して説明する。なお、図2は、各工程における金型の型隙間についての説明図であり、図2(a)は射出開始前の型隙間であり、図2(b)は樹脂を所定の成形射出圧力Piで金型内に充填した後の型隙間であり、図2(c)は樹脂の表層を一定時間硬化させた後の型隙間であり、図2(d)は成形型締力Pcを型締力Pc’に下げて体積増を制御したときの型隙間である。また、図3は、各工程で計測される金型の型隙間と時間との関係を説明するグラフであり、符号Aは射出充填前からジャストパック時までの樹脂充填時間であり、符号Bはジャストパック時から表層硬化停止時までの表層硬化時間であり、符号Cはジャストパック時から冷却停止時までの冷却時間であり、符号Dは表面硬化停止ポイントからコアバック停止までの、型隙間を開いて発泡させるコアバック時間である。

0037

(樹脂充填工程)
樹脂充填工程は、成形型締力Pcで型締めされた金型2に、発泡剤入り樹脂Rを成形射出圧力Piで充填する工程である。この樹脂充填工程は、図4において、ステップ21〜23で表される。成形型締力Pcと成形射出圧力Piは、図5に示す条件出しフローにて予め条件設定される。

0038

先ず、発泡剤入り樹脂R(以下「樹脂R」という。)が可塑化される(ステップ21)。樹脂Rの可塑化は、射出装置12を構成する加熱シリンダー17を加熱し、かつスクリュー16を回転して行われる。なお、樹脂Rや含有させる発泡剤は目的とする発泡成形品に応じて任意に選択され、そうした材料に応じて後述する種々の条件が最適化される。このステップ21と同時又は前後して、可塑化された樹脂Rを充填するための金型2を成形型締力Pcで型締めする(ステップ22)。成形型締力Pcでの型締めは、型締装置13が備える型締機構で行う。

0039

図2(A)射出充填工程前には、可動型2mと固定型2cとの金型パーティングライン(P/L)の金型分割面(P/L面)は、図2(A)に示すように隙間がない(Lm=0)ように当接させる。

0040

なお、型締装置13は、例えば図6に示すように、型締シリンダー(油圧シリンダー)35の駆動ピストン4により可動型2mを変位させる直圧方式の油圧式型締装置が好ましく用いられる。油圧式型締装置を用いることにより、成形射出圧力Piによって可動型2mを変位させ、必要な型隙間Lmを生じさせることができる。型締装置13は、図6に示すように、離間して配した固定盤31と、型締シリンダー35と、その固定盤31と型締シリンダー35との間に架設された複数のタイバー32にスライド自在に装填した可動盤33とを有している。可動盤33は、型締シリンダー35の駆動ピストン4から前方に突出したピストンロッド4rの先端を固定している。固定盤31には固定型2cが取付けられ、可動盤33には可動型2mが取り付けられている。固定型2cと可動型2mとからなる金型2は、型締シリンダー35により型開閉及び型締めされる。符号34は、金型2を開いた際に、可動型2mに付着した成形品の突き出し(取り出し)を行う突出しシリンダーである。なお、型締シリンダー35や射出シリンダー19等を制御する油圧回路の説明は、公知の技術と同様であるのでここではその説明を省略する。

0041

次に、型締めされた金型2内に、可塑化した樹脂Rを成形射出圧力Piで射出して充填する(ステップ23)。成形射出圧力Piでの射出は、図5に示す条件出しフローにて予め条件設定した設定データに基づいて行われ、射出装置12が備える圧力センサーで検知しつつ行う。樹脂Rを射出充填すると、金型内の圧力が上昇し、成形型締力Pcで型締された金型2の型隙間Lmが、図2(B)及び図3に示すように、成形型締力Pcに抗して拡大する(ステップ24)。この型隙間Lmの拡大は、図3に示すように、監視モニターでグラフ化され、その状態を把握することができる。

0042

図3のグラフは、金型2の型隙間Lmと経過時間との関係の一例を示している。図3の例では、経過時間0秒の点から射出が開始し、約0.8秒から成形型締力Pcに抗して型隙間Lmが拡大し始める。図3の例では、約1.2秒の時点で、成形射出圧力Piとなる所定の型隙間Lmに到達する。樹脂充填を開始して所定の型隙間Lmに到達するまでの時間が、「樹脂充填時間A」である。こうした成形型締力Pcと成形射出圧力Piは、図5に示す条件設定工程により、樹脂Rの種類、成形品の大きさ、それに応じた金型2の大きさ、射出量、射出圧力、成形時間、製品の肉厚等に基づいて事前に設定される。図3に例示するように、同じ成形型締力Pcで型締めした場合、射出圧力を高くした充填では、成形射出圧力Piとなる所定の型隙間Lmはやや大きくなり、射出圧力を低くした充填では、成形射出圧力Piとなる所定の型隙間Lmはやや小さくなる。こうした成形型締力Pcと成形射出圧力Piは、良好な樹脂充填状態となることを前提とした上で、型締力に抗して所定の型隙間Lmとなる射出圧力を最適化することでそれぞれ条件設定される。その結果、樹脂Rの充填量を射出圧力で制御することを可能とし、良好な樹脂充填状態を安定して実現できる。また、射出充填量をスクリュー16のストロークで管理する必要がないので、射出位置制御や逆流防止弁の動作に左右されることなく、金型2内に充填される樹脂量を一定にすることができる。

0043

型隙間Lmは、型隙間センサー9で監視できる。型隙間センサー9は、従来の型内圧センサーとは異なり、図2に示すように、従来のようなキャビティ内ではなく、発生ガスの影響を受けない金型外面の任意の位置に取り付けることができる。その結果、従来のような腐食の問題を防ぐことができる。さらに、成形品の形状や大きさが異なる場合には、成形金型に歪みが生じたり片寄りが生じたりする場合があるが、その場合であっても、最終的に得られる成形品に影響されない金型外面に型隙間センサー9を設けることができるので、歪みや片寄りが生じる場合でも、型隙間センサー9で正確な計測を行うことができる。

0044

型隙間センサー9は特に限定されないが、一般的に使用されている高精度の距離測定センサー等を採用できる。具体的には、図2に示すように、金型2の外面に距離測定センサーからなるセンサー素子9aと、プレート9bとを取り付け、センサー素子9aからプレート9bまでを計測することで型隙間Lmを計測できる。なお、その型隙間Lmの計測データは、図3に示す形態の監視モニター8でグラフ表示される。表示されたグラフ又は計測データに基づいて、例えば設定した型隙間値に達した時点で、その後の制御を行うことができる。例えば、後述する充填停止、表層硬化開始冷却開始、型開制御(コアバック開始と停止)等を行うことができる。また、例えば設定した型隙間値にどの程度近づいたか否かで、その後の制御の開始のタイミングを制御することもできる。こうした制御は、表示されたグラフ又は計測データに基づいて行うものであれば特に限定されない。

0045

(充填停止工程)
充填停止工程は、充填時に金型2の型隙間Lmを監視して予め設定した所定の型隙間値に達したときに、充填を停止する工程である。図3中の樹脂充填時間Aは、樹脂充填を開始して所定の型隙間Lmに到達するまでの時間である。この充填停止工程は、図4において、ステップ24で表される。所定の型隙間値に達したとき又は所定の型隙間値に近づいたときのその後の制御の開始は、前の段落で説明したとおりである。

0046

ステップ24は、ステップ23での樹脂Rの射出充填によって金型内の圧力が上昇し、成形型締力Pcで型締された金型2の型隙間Lmが成形型締力Pcに抗して所定の型隙間値に達したとき、樹脂充填を停止するステップである。樹脂充填の停止は、所定の型隙間値に到達した時点で停止する。なお、具体的な充填停止動作は、射出装置12が備えるバルブピン閉鎖動作等で行うことができる。樹脂充填の停止は、測定した型隙間データを監視する監視モニター8に表示し、その監視モニター8を監視位置設定器として停止のタイミングを任意に設定して実行することも可能である。

0047

この工程によれば、成形型締力Pcで型締めされた金型2内への樹脂充填が、金型2の型隙間Lmが所定の型隙間値に達したとき停止させるので、その停止動作に用いるセンサーとして、従来のようなキャビティ内に設ける型内圧センサーではなく、キャビティ外に設ける隙間センサー9を採用できる。その結果、樹脂充填時の発生ガスで腐食してしまうことがない。

0048

(表層硬化及び充填樹脂冷却工程)
表層硬化及び充填樹脂冷却工程は、ステップ24における充填の停止と同時又は連続して、樹脂Rの表層を一定時間硬化させるとともに、充填樹脂を一定時間冷却させる工程である。この表層硬化工程と充填樹脂冷却工程は、充填の停止と同時又は連続して開始するので、充填停止工程と同じステップ24で表される。

0049

ステップ24は、図3の型隙間データと経過時間との関係のグラフに示すように、表層硬化時間Bと樹脂冷却時間Cを開始する起算点を、樹脂充填が停止して型隙間が所定の型隙間値に達した時点とするステップである。この表層硬化の起算点は、充填が停止された時間と一致する。すなわち、表層硬化は、樹脂充填が停止した時点から始まる。表層硬化を行う時間(表層硬化時間B)は、樹脂充填を停止した時点から行う。なお、タイマーカウントの代わりに型隙間値を監視して行うことも可能である。こうすることにより、表層硬化を開始する起算点を制御でき、予め設定された表層硬化時間(又は型隙間値)に至ったときに体積制御を開始する。その結果、表層が適切に硬化した発泡成形品を得ることができる。

0050

「一定時間(表層硬化時間B)」は、図5で後述する条件設定工程により、樹脂Rの種類、成形品の大きさや形状、それに応じた金型2の大きさや形状、樹脂量、製品の肉厚等に基づいて事前に設定される。図3の例では、所定の型隙間値に達した約1.2秒の地点での充填停止と同時に表層硬化を開始し、約2.8秒までの約1.6秒間を所定の「一定時間」として表層硬化時間Bとしている。なお、この表層硬化工程では、樹脂冷却も同時に行われるので、図2(C)及び図3のグラフに示すように、樹脂の自然収縮により隙間Lmが徐々に小さくなっている。加熱された樹脂の充填が停止すると樹脂冷却が始まり、最初に充填樹脂の表層の温度が下がって表層が硬化する。一定時間(表層硬化時間B)の表層硬化により、成形品の表面は緻密で薄い平坦樹脂層となり、外観のよい発泡成形品とすることができる。一定時間の長さは、時間でコントロールするが、自然収縮する型隙間Lmでコントロールしてもよい。時間でコントロールする場合には、タイマーカウントで設定でき、型隙間Lmでコントロールするときは、型隙間センサー9で測定したデータで設定できる。この一定時間の長さや型隙間Lmを予め条件設定することにより、緻密な表層の厚さを厚くしたり薄くしたりすることができ、要望に応じた発泡成形品を製造することができる。

0051

なお、充填樹脂Rの冷却を開始するステップもステップ24である。一方、冷却を停止するステップ27は、下記のステップ25,26の体積制御工程(コアバック工程)の後まで継続する工程であり、充填樹脂Rを冷却して発泡成形品とするまでの工程である。冷却開始の起算点は、表層硬化を開始する起算点と同じである。

0052

(体積制御工程)
体積制御工程は、樹脂Rの表層を硬化させる一定時間(表層硬化時間B)後に成形型締力Pcを型締力Pc’に下げて体積増を制御する工程である。この体積制御工程は、図4において、表層硬化の停止と同時又は連続して行われるコアバックの開始(ステップ25)とコアバックの停止(ステップ26)でと構成される。体積増の制御は、図2(D)に示すように、成形型締力Pcを型締力Pc’に下げて型隙間Lmを所定値まで拡大して行う。型締力を下げて行う型隙間Lmの拡大は、型隙間センサー9での型隙間データを監視して行うことができる。型隙間Lmの拡大速度(型隙間拡大速度ともいう。)は、型締力の低下速度等を制御して行うことができる。

0053

体積増の制御は、金型2に加えられた所定の型締力と、樹脂Rの発泡に基づく内圧による型開力、金型2が備えるスプリングによる型開力、及び型締シリンダー35による機械的型開力から選ばれる1又は2以上の力とで制御される。この制御により、成形型締力Pcを型締力Pc’まで下げて型隙間Lmを所定値まで拡大する。型隙間Lmの拡大は、型隙間Lmが所定の型隙間値になるのを監視しながら制御することができる。樹脂Rの発泡に基づく内圧による型開力と、金型2が備えるスプリングによる型開力と、型締シリンダー35による機械的型開力とは、金型2に加えられた所定の型締力に抗する逆向きの力である。これらの各力のバランスをとって、型隙間Lmを所定値まで拡大することになる。樹脂Rの発泡に基づく内圧は必ず存在するが、その内圧による型開力だけでは金型2に加えられた所定の型締力に抗することできない。したがって、金型2が備えるスプリングによる型開力と型締シリンダー35による機械的型開力の一方又は両方を利用して制御することになる。

0054

型隙間Lmの大きさは、発泡の程度や発泡成形品の強度に影響するので、それらを考慮した上で、型隙間Lmをどの程度拡大するかが設定される。その設定値は、後述する事前の条件設定で設定する。

0055

(発泡成形品の取り出し工程)
発泡成形品の取り出し工程は、体積制御(ステップ25,26)を行った後であって充填樹脂の冷却時間Cが経過した後(ステップ27)に、金型2を型開きして発泡成形品を取り出す工程である。この取り出し工程は、図4において、ステップ28で表される。この取り出し工程で取り出された発泡成形品は、均質な発泡状態の発泡成形品になっている。なお、発泡成形品を金型から取り出す際には、金型の型開きと突き出しシリンダー34の動作とで取り出すが、こうした機構は従来の技術と同じであるので、ここではその説明を省略する。

0056

発泡成形品の取り出し工程の後は、製造を継続するか終了するかを選択するステップ29により、製造が継続するか終了する。このステップ29での選択は、製造前に予め設定されたものでもよいし、その都度行ってもよい。予め行う設定は、投入した樹脂量に応じたものでもよいし、製造数量に応じたものでもよい。

0057

(その他)
本発明において、型隙間Lmを監視モニター8で監視することが望ましい。監視モニター8は、型締力、射出圧力、型隙間、型隙間値、表層の硬化時間、充填樹脂の冷却時間、及び、体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータを表示する、又は表示と設定をする表示パネルを備える。こうした監視モニター8により、表示パネルでデータを表示する、又は表示と設定をすることが容易となり、監視についての作業性と管理性を向上させることができる。監視モニター8には、例えば図3に示すグラフが時間の経過とともに描画されながらリアルタイムで表れる。「表示パネル」としては、図1に示す表示装置14等を例示でき、設定器を含む。なお、「型隙間拡大速度」とは、型隙間が拡大する速度であり、図3のグラフでのコアバック動作時の傾きから算出できる。

0058

(条件設定)
本発明に係る発泡成形方法は、上記した型締力、射出圧力、型隙間、型隙間値、表層の硬化時間、充填樹脂の冷却時間、及び、体積増のための型締力又は型隙間値又は型隙間拡大速度、から選ばれる1又は2以上のデータは、事前の条件設定工程により予め設定され、その設定されたデータから製造時の所定値を設定する条件設定工程を備える。この条件設定工程により、予め設定したデータから製造時の所定値を設定するので、その設定値を量産製造時の各工程条件として適用させることで、安定した発泡成形品を製造することができる。

0059

図5は、発泡成形条件を予め設定(条件だし)する工程フローの説明図である。最初に、成形型締力Pcと成形射出圧力Piとを設定して、発泡前の樹脂充填状態が適切であるかの条件出しをステップ11〜14で行う。その後に、樹脂充填時間A、表層硬化時間B、冷却時間C、体積制御時間Dと型隙間Lmの拡大長さ等を、ステップ15〜18で設定する。

0060

先ず、ステップ11は、発泡剤入り樹脂Rを可塑化するステップである。ステップ12は、型締装置13の能力に基づいて設定した型締力の最適化を行うステップであり、ステップ13は、射出装置12の能力に基づいて設定した射出圧力の最適化を行うステップである。型締力の最適化は射出圧力に応じて行われ、射出圧力の最適化も型締力に応じて行われるので、それぞれの最適化は、P/L面に所定の型隙間Lmが現れるか否か(ステップ13)、及び、金型内に均一及び均質に樹脂が充填(ジャストストパック)されているか否(ステップ14)を考慮して設定される。すなわち、型隙間Lmは、型締力と射出圧力とで調整され、金型2内にジャストパックする射出圧力(成形射出圧力Pi)と、その成形射出圧力Piで射出成形したときにP/L面の開き(所定の型隙間Lm)が現れる型締力(成形型締力Pc)とが設定される。成形型締力Pcと成形射出圧力Piとを最適化できるまで、ステップ11〜ステップ14が繰り返される。

0061

次に、ステップ15は、ステップ11〜ステップ14で得られた成形型締力Pcと成形射出圧力Piとにより生じた型隙間Lmがどの程度の型隙間値に達したときに、樹脂充填を停止して表層硬化と樹脂冷却を開始するかを決定するステップである。型隙間値の決定は、金型の形状や構造、製品の肉厚等によって異なるので、大きな型隙間Lmを型隙間値とするか、小さな型隙間Lmを型隙間値とするかを決定する。

0062

ステップ16は、決定した型隙間値に達したときに樹脂充填を停止し、停止した後の表層硬化時間Bをどの程度とするかの条件出しを行うステップである。ステップ17は、表層硬化時間Bに達した後に、どの程度の型隙間Lmになるまで型締力を下げて体積増を行うかを条件出しするステップである。ステップ18は、どの程度の時間まで冷却するかを条件出しするステップである。ステップ19は、成形した発泡成形品を取り出して、成形状態と発泡状態を確認するステップである。こうしたステップ15〜19により、各条件を設定する。

0063

設定された条件は、図4に示す製造工程での設定条件として入力され、発泡成形品の製造を行うことができる。

0064

このように、金型2内にジャストパックする成形射出圧力Piと、その成形射出圧力Piで射出成形したときにP/L面の開き(型隙間Lm)が現れる成形型締力Pcとを、事前に条件設定する。得られた条件で量産することにより、金型2内に発泡剤入り樹脂Rをジャストパックすることができ、樹脂Rの充填量を射出圧力で制御でき、安定した樹脂充填を実現できる。一方、発泡成形では、充填した後にキャビティの容積を拡大して発泡させるので、成形射出圧力Piと成形型締力Pcを利用した上で、所定の型隙間値に到達した時を表層硬化の開始点として一定時間硬化させた後にコアバックを行う条件を事前に設定する。こうした事前設定により、良質で均質な発泡状態を有する発泡成形品を量産できる。

0065

こうした本発明によれば、1)圧力を中心として制御するので、充填圧力によりP/L面の開き(型隙間Lm)を監視することで充填量のバラツキを解消することができる。その結果、従来技術に比べて製品の寸法と質量を安定させることができる。また、インラインスクリュー式成形機で生じやすい押出し量(充填量)のバラツキを解消することができる。2)また、監視モニター8でグラフを見ながらジャストバックのポイントを容易に制御することができるので、成形技能者の負担軽減歩留まりアップとなる。3)監視モニター8に表示するグラフで発泡製品の表面が硬化するタイミングが判る。4)型隙間センサー9は金型の外面に設けられるので、発生ガスによる腐食が生じることがなく、それに基づいたセンサーの故障交換等が生じない。この型隙間センサー9は、後から任意の位置に取り付けることができ、さらに、センサー特有の温度ドリフト心配もないという利点がある。

0066

(制御装置の例)
図7は、制御装置51の一例を示す構成図である。制御装置51は成形機コントローラであり、表示装置14(図1参照)が付属する。表示装置14にはタッチパネル付設され、このタッチパネルが備える設定器により各種設定操作及び選択操作等を行うことができる。成形機コントローラ51は、図7に示す構成に限定されず、これ以外の構成であってもよい。

0067

図7において、例えばサーボモータ39は、成形機コントローラ51に内蔵するサーボアンプ53に接続するとともに、バルブ回路(図示しない)は成形機コントローラ51の制御信号出力ポートに接続する。ロータリエンコーダ40は成形機コントローラ51の入力ポートに接続する。バルブ回路の一次側には、油圧を検出する圧力センサー62を接続するとともに、油温を検出する温度センサー63を接続し、圧力センサー62及び温度センサー63は成形機コントローラ51の制御信号出力ポートに接続する。

0068

成形機コントローラ51には、図7に示すように、コントローラ本体55とサーボアンプ53が含まれる。コントローラ本体55は、CPU及び内部メモリ等のハードウェアを内蔵するコンピュータ機能を備えている。内部メモリには、各種演算処理及び各種制御処理を実行するため制御プログラム55pを格納するとともに、各種データ類を記憶するデータメモリ55mが含まれる。制御プログラム55pには、成形方法の少なくとも一部を実現するための制御プログラムが含まれる。サーボアンプ53は、圧力補償部56、速度リミッタ57、回転速度補償部58、トルク補償部59、電流検出部60及び速度変換部61等を備えている。圧力補償部56にはコントローラ本体55から、成形射出圧力Pi又は成形型締力Pcが付与されるとともに、速度リミッタ57には速度限界値VLが付与される。これにより、圧力補償部56からは圧力補償された速度指令値が出力し、速度リミッタ57に付与される。速度リミッタ54から出力する速度指令値は、回転速度補償部58に付与されるとともに、この回転速度補償部58から出力するトルク指令値はトルク補償部59に付与される。トルク補償部59から出力するモータ駆動電流がサーボモータ39に供給され、サーボモータ39が駆動される。なお、ロータリエンコーダ40から得るエンコーダパルスは、速度変換部61により速度検出値に変換され、回転速度補償部58に付与されることにより、回転速度に対するマイナループのフィードバック制御が行われる。

0069

本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、細部の構成、形状、数量、手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更、追加、削除することができる。また、新しい樹脂Rの種類等に応じて変更可能である。

0070

2金型
2c固定型
2m可動型
3型締シリンダー
4駆動ピストン
4rピストンロッド
6 P/L面
8監視モニター
9隙間センサー
9aセンサー素子
9bプレート
10射出成形機
11機台
12射出装置
13型締装置
14表示装置
16スクリュー
17加熱シリンダー
18ホッパー
19射出シリンダー
20カバー
29 安全ドア
30 カバー
31固定盤
32タイバー
33可動盤
34 突出しシリンダー
35 型締シリンダー
39サーボモータ
40ロータリエンコーダ
51制御装置(成形機コントローラ)
53サーボアンプ
62圧力センサー
63温度センサー
55コントローラ本体
55p制御プログラム
55mデータメモリ
55p 制御プログラム
56圧力補償部
57速度リミッタ
58 回転速度補償部
59トルク補償部
60電流検出部
61速度変換部
R樹脂
Lm 所定の隙間(型隙間)
Pi成形射出圧力(金型内にジャストパックする所定の射出圧力)
Pc成形型締力(成形射出圧力で射出成形したときに金型P/Lの開きが現れる型締力)
VL 速度限界値

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