JP2010162854A - エジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 キャビティ内に窒素ガスを送り込むだけでは、どうしても空気を追い出すのに時間がかかっていた。 また、時間をかけたとしても、キャビティ内の空気を完全に追い出すことが出来ない場合もあった。
【解決手段】 射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａに、エジェクターピン１２４の周囲を使って減圧しながら、そこにエジェクターピン１２４の周囲を使って窒素ガスを送り込み、少なくとも金型１１１、１１２をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから、その後キャビティ１１０ａに溶融した樹脂を送り込むことを特徴としている。
【選択図】図１

Description

本発明は、エジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、エジェクターピンの周囲を使って窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、エジェクターピンの周囲を使って減圧を行なう排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものである。

従来の、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術として、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換することが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この場合、金型を０．５ｍｍ開いた状態まで型締して、窒素ガスを約１５秒通過させ、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換し、こののち完全な型締を行なう技術が示されている。
特開昭６３−１７８０１８

しかしながら、このような従来の技術に関しては、以下に示すような多くの課題があった。

即ち、キャビティ内に窒素ガスを送り込むだけでは、どうしても空気を追い出すのに時間がかかっていた。

更に、時間をかけたとしても、キャビティ内の空気を完全に追い出すことが出来ない場合もあった。

本発明は、射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａに、エジェクターピン１２４の周囲を使って減圧しながら、そこにエジェクターピン１２４の周囲を使って窒素ガスを送り込み、少なくとも前記金型１１１、１１２をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから、その後前記キャビティ１１０ａに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、減圧する時点は、前記金型１１１、１１２をタッチさせて以降であることを特徴とし、更には、減圧する時点は、前記金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その停止している間であることを特徴とし、更には、停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とし、更には、減圧する時点は、前記金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、そのままの速度で、または移動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであることを特徴とし、更には、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とし、更には、減圧してから窒素ガスを送り込む順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

また本発明は、射出成形機１００の金型１１１、１１２に位置しているエジェクターピン１２４の周囲を使って窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とし、更には、エジェクターピン１２４の周囲を使って減圧することが出来るように形成した排気回路７０を配設したことを特徴とし、更には、前記エジェクターピン１２４のエジェクタープレート１２１側には、前記金型１１２の端部に位置させてシールリング１３１を設けたことを特徴とし、更には、前記エジェクターピン１２４の外周に、流体が円滑に流れるように溝１２４ａを形成したことを特徴とし、更には、前記コントローラは、前記金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止させている間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、またはタッチしている間減圧し窒素ガスを送り込む制御をすることが可能であるであることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。

第一に、射出成形機の金型によって形成されたキャビティに、エジェクターピンの周囲を使って減圧しながら、そこにエジェクターピンの周囲を使って窒素ガスを送り込み、少なくとも金型をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、確実にキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第二に、減圧する時点は、金型をタッチさせて以降であることで、より確実にキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第三に、減圧する時点は、金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その停止している間であることで、一つの応用例としてキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第四に、停止する時間は、０．０１〜４秒であることで、割合短時間でキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第五に、減圧する時点は、金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、そのままの速度で、または動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであることで、非常に短時間で確実にキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第六に、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることで、窒素ガスの無駄な排出も少なく抑えた状態でキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第七に、減圧してから窒素ガスを送り込む順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、特に確実にキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第八に、射出成形機の金型に位置しているエジェクターピンの周囲を使って窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことで、射出成形機に構成されている部分を有効に活用してキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第九に、エジェクターピンの周囲を使って減圧することが出来るように形成した排気回路を配設したことで、射出成形機に構成されている更に別の部分を有効に活用してキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第十に、エジェクターピンのエジェクタープレート側には、金型の端部に位置させてシールリングを設けたことで、射出成形機の構成に簡単な配慮をするだけでキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

第十一に、エジェクターピンの外周に、流体が円滑に流れるように溝を形成したことで、射出成形機の構成に簡単な加工を行なうだけでキャビティ内の気体を窒素ガスに置き換えることを可能にした。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の窒素ガス供給と排気にエジェクターピンを使用した金型の断面図であり、図２は、本願発明の気体の流れを示した図であり、図３は、排気の詳細を示した図であり、図４は、窒素ガス供給の詳細を示した図である。

図１、図２、図３、図４に見られるように、１００は射出成形機であって、全てを具体的に図示していないが、型締装置と、射出装置と、コントローラと、これ等の装置を取付けるフレームから構成されている。 但し、コントローラに関しては、別の場所に置くことも考えられる。 所で、型締装置と射出装置に関しては、油圧によるものや電動によるものが考えられるが、本願発明に於いては両者に該当すると考えて良い。 また、型締装置に関しても、直圧式型締装置やトグル式型締装置が考えられるが、この場合も本願発明に於いては両者に該当すると考えて良い。

そして、射出成形機１００は、型締装置として、成形品を作り出すキャビティ１１０ａを形成した固定金型１１１と移動金型１１２より成る金型１１１、１１２と、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込み固化することで作り出した成形品を突き出すための、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３やエジェクタープレート１２１やエンドプレート１２２やエジェクターロッド１２６やエジェクター板１２７やエジェクトシリンダー１２８等から構成されている。

加えて、具体的に図示していないが、型締装置としては、固定金型１１１を取付ける固定盤は射出側に位置し、フレームにボルトで固定されている。 更に、移動金型１１２を取付ける可動盤はタイバーにガイドされて、金型１１１、１１２の開閉動作を行なっている。 尚、タイバーは固定盤と可動盤を支えて金型１１１、１１２開閉動作のガイドをしていて、トグル式型締装置の型締めをした場合には、このタイバーが伸びて後の弾性回復力によって型締力を発生させている。 そして、金型１１１、１１２を開閉し、型締力を発生させるのは型締シリンダーであり、直圧式型締装置の場合には、ピストンが直接可動盤に接続されていて、トグル式型締装置の場合には、この間にトグルリンク機構があってこれにより力の拡大を行なっている。

また、具体的に図１に示していないが、コントローラが、この金型１１１、１１２が開閉するのに際して、開閉の時点や、金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させる時点または位置や、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込む時点や送り込む量の確保（時間または位置）や、その他にも各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて色々な制御をすることが出来るように構成しているのである。

更に、射出成形機１００には、その他にも射出装置として、ノズルの部分も含めて可塑化シリンダーや、射出シリンダーや、スクリュー駆動装置や、移動シリンダーや、ホッパーや、旋回台等も構成しているが、本発明には直接関係ないので図１には具体的に示していない。

この場合、可塑化シリンダーはバレルとスクリュー等から成っている。 そして、バレルに於いて、外周部には内部を加熱して樹脂を溶融する複数のヒータが、先端部にはヘッドが、更に内側には回転可能でかつ軸方向に対して移動可能にはめあわされたスクリューが位置している。 また、スクリューの先端側には、押し金や逆流防止リングやスクリューヘッドを配設している。

尚、可塑化シリンダーを構成しているバレルの比較的後方の上部には、樹脂の材料であるペレットを貯留しているホッパーが位置していて、樹脂を可塑化シリンダーに落下させた後に、スクリューがスクリュー駆動装置の回転によって前方に送ることが可能なようになっている。 即ち、ホッパーから供給されてくる樹脂材料をヒータによって加熱して、可塑化シリンダー内に構成されているスクリューがスクリュー駆動装置の回転によって溶融と混錬を繰り返しながら、その溶融樹脂をスクリューの後退により可塑化シリンダーの先端部内に計量し、所定量の溶融樹脂が計量されると、スクリューの回転を停止して、同じく可塑化シリンダーによってスクリューが前進させられることにより、計量された溶融樹脂を金型１１１、１１２に射出することで送り込むことが可能となっているのである。

また、射出シリンダーは、スクリューを前進させると同時に、コントローラと共に射出圧力や背圧や射出速度を制御することを可能とし、スクリュー駆動装置は、スクリューに回転を与える油圧モータより成り、移動シリンダーは、金型１１１、１１２のスプール１１０ｘにノズルをタッチさせたり離したりするのに設けられている。

一方、金型１１１、１１２は、スプール１１０ｘとランナー１１０ｙとキャビティ１１０ａを形成することによって、可塑化シリンダーから射出された溶融樹脂が、スプール１１０ｘとランナー１１０ｙを通ってキャビティ１１０ａに送り込まれるようになっているのである。 この場合、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると、成形品として取出すことが可能になるのである。

所で、樹脂を溶融して成形する射出成形機１００に於いては、樹脂が溶融している間の酸化が問題となっている。 具体的には、樹脂の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生等の問題である。 更には、ガスが成形品に焼きついたり、ヤニが成形品に付着したり、ガス抜き（ベント）にヤニが詰まったりしたり、ヂーゼル効果による成形品の焼け等、色々の問題を発生する。 また、発生したガスは金型のキャビティ１１０ａのコーナー部に留まりやすく、注入された樹脂が届かず、成形品のコーナー部が鋭角にならず、いわゆるダルな状態となる。 これがＣＤデスク、ＤＶＤデスク等の転写性を阻害する原因となっているのである。

そして、この酸化が発生するのは、樹脂の材料であるペレットの周りに空気を含んで樹脂を溶融し混錬する可塑化シリンダーによる「可塑化工程」と、この「可塑化工程」で作り出された溶融樹脂を金型１１１、１１２の間に挟まれた空気の満ちた状態のキャビティ１１０ａ内に射出する「射出工程」である。 尚、本願発明では、この「射出工程」に於ける酸化を防ぐことを目的とするものである。

ここで、移動金型１１２を取付けている可動盤は、型締シリンダーの往復運動を使用することや、時には電動モーターの回転運動を往復運動に変換させたものを使用することで、その作動を行なっている。 そして、「射出工程」ではそのキャビティ１１０ａに可塑化シリンダーで溶融し混錬された溶融樹脂が射出されるようになっているのである。 この場合、図１、図２に於いては、二つのキャビティ１１０ａが見られるが、一つでも三つでもそれ以上の数でも構わない。

尚、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると成形品として取出すことが可能になるのであるが、同様に固化したスプール１１０ｘやランナー１１０ｙと共に、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３によって突き出すことが可能となっている。 尚、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は、エジェクタープレート１２１に一体になっていて、エジェクターロッド１２６が押し出されると、エジェクタープレート１２１を介してエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３を押し出すようになっている。

一方、エジェクターロッド１２６が引き下がると、バネ１２５によりエジェクタープレート１２１が引き下がり、同時にエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は元に戻るのである。 この場合、エジェクターロッド１２６は、エジェクター板１２７を介してエジェクトシリンダー１２８によって作動させているのである。 尚、エジェクトシリンダー１２８は、シリンダー１２８ｂとピストンロッド１２８ａから構成されていて、このピストンロッド１２８ａがエジェクター板１２７と接続することで、往復運動を伝えるようになっているのである。

所で、本願発明は、従来から射出成形機１００で使われていた、エジェクターピン１２４の部分を使用したことである。 即ち、移動金型１１２である金型１１２の側には、固定金型１１１と移動金型１１２の間に形成したキャビティ１１０ａに位置する成形品を突き出すことを目的とするエジェクターピン１２４を配設しているが、そのエジェクターピン１２４の周囲の隙間を使って、キャビティ１１０ａ内を減圧することが出来るようにしているのである。 また、そのエジェクターピン１２４の周囲の隙間を使って、キャビティ１１０ａに窒素ガスを送り込むことが出来るようにしているのである。

この場合、移動金型１１２のエジェクターピン１２４が収納されている部分の周囲となる穴の所に、即ちエジェクターピン１２４の概ね外周と、移動金型１１２の端面の排気口７０ａとの間に、排気回路７０を形成しているのである。 そして、排気口７０ａを介して、排気チューブ６０が接続していて、図２には具体的に示していないが、その端部には真空ポンプや真空エジェクター等の減圧を目的とする減圧手段を接続している。 この場合、当然のことながら排気チューブ６０の途中には、減圧を開始したり停止したりする電磁弁を位置させている。 そして、電磁弁は、コントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としているのである。

また、移動金型１１２のエジェクターピン１２４が収納されている部分の周囲となる穴の所に、即ちエジェクターピン１２４の概ね外周と、移動金型１１２の端面の窒素ガス入口５０ａとの間に、窒素ガス供給回路５０を形成しているのである。 そして、窒素ガス入口５０ａを介して、窒素ガスチューブ４０が接続していて、図２には具体的に示していないが、その先端では窒素ガス発生装置に接続していて、その途中には窒素ガスの流れを開閉させる電磁弁を位置させている。 尚、電磁弁は、後に述べるコントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としている。

ここで、窒素ガス発生装置に関しては、液体窒素ガスや、分離膜方式によるものや、ＰＳＡ方式によるもの等色々の方法を考えることが出来る。 また、圧力を高める為の増圧弁等の増圧装置も、配設することは可能と考えて良い。

尚、一つのキャビティ１１０ａに対して複数のエジェクターピン１２４が収納されている場合には、前述の内容が達成されるが、一つのキャビティ１１０ａに対して一つのエジェクターピン１２４が収納されている場合には、窒素ガス供給回路５０と排気回路７０を兼用することも考えられる。 当然のことながらその際には、減圧を行なってから、その後窒素ガスを供給するという配慮は必要である。

所で、減圧や窒素ガスの供給に関係する全てのエジェクターピン１２４のエジェクタープレート１２１の側には、その摺動部である隙間より気体が洩れるのを防止する目的で、移動金型１１２の端部に位置させてシールリング１２７を設けている。

更に、移動金型１１２のエジェクターピン１２４が収納されている穴の部分と、エジェクターピン１２４周囲との隙間が狭い場合には、流体が円滑に流れるようにエジェクターピン１２４の外周に中心線と平行な状態で溝１２４ａを形成することも考えられる。尚、溝１２４ａの数に関しては、図３、図４に於いては、三本のものを示しているが、一本でも、二本でも、四本でも、それ以上でも構わない。 また、溝１２４ａに関しては、中心線と平行ということにこだわる必要は無く、螺旋状ということも考えられる。

さて、具体的に図示していない中で、これまでにも色々な形でコントローラについて述べてきたが、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るようになっている。

そこで先ず、コントローラは、計時や計算や記憶等の機能を持っている。 従って、開始からの累計の時間を求めることや、ある時点からある時点までの時間を求めることや、これ等の時間を記憶するようなことは複数件であっても可能であり、その値を使用して計算を行なうことも得意とする所である。

次に、コントローラは、金型１１１、１１２が閉じてタッチした状態と、全開の状態までを考えた時、金型１１１、１１２のタッチした状態を零点として、一方金型１１１、１１２が全開の状態（距離）を含めて、更に移動金型１１２である金型１１２のタッチした状態の零点からの任意の距離を設定することを可能としている。 この場合、設定という意味としては、単純にはリミットスィッチを設定したいと思っている各々の場所に位置させるということも考えられるし、全開の状態の位置（長さ）等の予め知られている値と型締シリンダーを流れる作動油の流量（速度）と時間を含めた計算によって求めることも可能である。

更に、コントローラは、作動油を流す配管の途中に電磁弁を位置させてコントローラと接続し、作動油を送ったり止めることを電磁弁の開閉ということで行い、それによってその先に接続しているシリンダーを作動させたり停止させることをコントローラで制御することも可能なのである。 この事は、減圧と窒素ガスを送り込むことでも、同じことが言える。

従って、キャビティ１１０ａにエジェクターピン１２４の周囲を使って減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むということや、金型１１１、１１２をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから溶融した樹脂を送り込むことや、減圧する時点は金型１１１、１１２をタッチさせて以降であることや、減圧する時点は金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させている間であることや、停止する時間は０．０１〜４秒であることや、減圧する時点は金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態からそのままの速度でまたは移動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであることや、隙間は０．０５〜４ｍｍであることや、減圧してから窒素ガスを送り込む順で開始の時期を一寸ずらしたことに関しては、前述の内容を組み合わせると可能となるのである。

本発明による、エジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置は前述したように構成されており、以下にその動作について詳細に説明する。

一般には、射出成形機１００の動作としては、先ず可塑化シリンダーが樹脂をスクリューの回転とヒータの加熱による溶融によって混錬した状態で計量しながら貯留し（可塑化工程）、次に金型１１１、１１２を閉じ（型閉工程）、更に溶融樹脂を固定金型１１１と移動金型１１２の間に形成されたキャビティ１１０ａに射出し（射出工程）、最後に固化した状態の成形品として作り出している（型開工程）。

ここに別の観点も加えて述べていくと、射出成形機１００の動作としては、実態としては前述の動作を複合して組み込まれていて、「可塑化工程」を完了し計量された状態から（１）「型閉工程」が行なわれる。 この場合、本願発明に於いては、この「型閉工程」が中心を成すものであり、一つの例としては、「型閉工程」の開始から、当初は低速で、途中で高速に、再び低速に、最終部分は弱い力で閉じることが考えられる。 引き続いて、（２）「型締工程」によって、金型１１１、１１２のタッチ完了時に金型１１１、１１２は強い力で締付け、更に（３）「ノズルタッチ」ということで、射出装置を前進させてノズルが金型１１１、１１２に押付けるようにしている。

そこで、次の（４）「射出工程」では、スクリューをピストンの役目をもたせながら前進させ、スクリューの前方に溜まった溶融樹脂を金型１１１、１１２の間に形成されているキャビティ１１０ａに射出する。 この場合、溶融された樹脂の温度は高くて、金型１１１、１１２の温度は低いので、射出された樹脂は金型１１１、１１２に接触した部分から冷却されて固化するが、収縮やへこみや気泡等を発生させる可能性が有るので、保圧（二次圧）ということで射出圧をしばらくの間かけ続けて溶融樹脂を補給することが大切な事である。

このとき、逆流防止リングは押し金の前端部に押付けられることにより、貯留中の溶融樹脂はホッパー側に逆流するのを防止している。 従って、バレル内の逆流防止リングより前方は高圧になるが、逆流防止リングより後方はそれほど高圧にはならない。 また、逆流防止リングより後方は、材料供給口に近づくほど未溶融樹脂の割合が増加し、材料供給口の近傍は未溶融樹脂だけになり、未溶融樹脂が容易に分散移動し易い状態になっている。

そして、金型１１１、１１２内のキャビティ１１０ａに射出された溶融樹脂は、冷却されて固化するまで時間がかかるので、この間を使って（５）「可塑化工程」に於いて可塑化シリンダーによって樹脂を溶融している。

詳細に述べるならば、この「可塑化工程」に於いては、加熱を目的として配設されたヒータに通電するとともに、スクリューをスクリュー駆動装置の回転運動によって回転駆動されることにより、ホッパー内の樹脂は、バレルの材料供給口を通り、更にスクリューの螺旋溝に沿って前方のノズル側に移送され、加熱及びせん断作用によって溶融されて混錬し、スクリューヘッドの前側の溶融樹脂貯留部に順次貯留される。 この間、貯留部の溶融樹脂の圧力によりスクリューは後退させられる。 所定量の溶融樹脂が貯留されると、スクリューの回転が停止して、「可塑化工程」が終了する。

更に、（６）「射出装置後退」を行なってノズルが金型１１１、１１２によって冷却されるのを防止する目的で射出装置を金型１１１、１１２より離脱させてから、（７）「型開工程」によって金型１１１、１１２を開いて成形品を落下させるのであるが、大半の場合エジェクターピン１２４によって成形品を突出す方法を取っている。 そして最後に、（８）「停止」ということで一定の時間の間所定量の溶融樹脂が貯留された状態のままで射出成形機１００の作動を停止して、安全や品質の確保を図っている。 但し、「ノズルタッチ」と「射出装置後退」の両方、及び、「停止」に関しては、必要に応じて省略するということも考えられる。

ここで、本発明に於いては、金型１１１、１１２を閉じて、溶融樹脂を可塑化シリンダーから射出し、金型１１１、１１２の間に形成されているキャビティ１１０ａ内に溶融樹脂を充満してから、溶融樹脂を冷却し、その後金型１１１、１１２を開いて、最終的に成形品をエジェクターピン１２４によって突出すことでキャビティ１１０ａより取出すことを繰り返す中に於いて、真空ポンプや真空エジェクター等の減圧を目的とする減圧手段を作動させ、電磁弁を開放の状態にすることで、図２、図３に見られるように、排気チューブ６０での流体４４０や、排気回路７０での流体４３０や、エジェクターピン１２４の周囲と接続しているキャビティ１１０ａでの流体４２０の流れを発生させているのである。この場合、当初は大半の流体４４０、４３０、４２０は大気ということになるが、時間の経過と共に、特に流体４２０には窒素ガスが混在し、最終的には純度の高い窒素ガスとなる。

一方、減圧手段と同時にまたはタイミングを遅らせて窒素ガス発生装置を作動させ、電磁弁を開放の状態にすることで、キャビティ１１０ａ内が減圧されていることも併せて、図２、図４に見られるように、窒素ガスチューブ４０での窒素ガス４００や、窒素ガス供給回路５０での流体４１０や、エジェクターピン１２４の周囲と接続しているキャビティ１１０ａでの流体４２０の流れを発生させているのである。 この場合、当然のことながら流体４１０、４２０も窒素ガスということになる。 結果として、キャビティ１１０ａ内の流体４２０は、大気から窒素ガスに置き換わることになるのである。

従って、本発明に於いては、キャビティ１１０ａの内部は、「型閉工程」の直前の動作である「停止」の動作に於いては大気の状態であることになる。 一方、本願発明の最も関係の深いと見られる「型閉工程」の動作に於いては、二回目の低速時に、又はその後の弱い力で閉じる時に、更に「型締工程」に於いては、強い力で締付けた時に、特に「型閉工程」の弱い力で閉じる時に、時には「射出工程」と併せて以下に述べる動作を行なうことになる。

即ち、キャビティ１１０ａにエジェクターピン１２４の周囲を使って減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むということや、金型１１１、１１２をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから溶融した樹脂を送り込むことや、減圧する時点は金型１１１、１１２をタッチさせて以降であることや、減圧する時点は金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させている間であることや、停止する時間は０．０１〜４秒であることや、減圧する時点は金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態からそのままの速度でまたは移動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであることや、隙間は０．０５〜４ｍｍであることや、減圧してから窒素ガスを送り込む順で開始の時期を一寸ずらしたことで、窒素ガスの送り込む等である。 尚、前述のこれ等の動作は、複合して行なわれることも十分に考えられる。

その事によって、全体としてキャビティ１１０ａ内の流体４２０が減圧状態になり、早い時点にその流体４２０が実態としては窒素ガスに置き換わることになるのである。 そして、流体４２０が窒素ガスに置き換わったその時点が、「型締工程」と「ノズルタッチ」を終えて「射出工程」を行なう最も良い時点であると言えるのであり、当然ながらそのタイミングを狙って動作を設定することが望ましい。

そうして、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、キャビティ１１０ａ内の窒素ガスの純度を、より高い状態で入れ替えることが可能となるのである。 特に、減圧する時点は、金型１１１、１１２をタッチさせて以降であるという、密閉性を確保していることを重視した発明に於いては、大気を窒素ガスに入れ替える意味で確実に顕著な効果を見ることが出来るのである。 このことに関しては、時間を短縮する意味から、「型締工程」と場合によっては「ノズルタッチ」の動作の時点を含むことも可能である。

加えて、減圧する時点は、金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その停止している間であるという、窒素ガスの濃度に多少のバラつきが在っても可とするという発明に於いては、大気を窒素ガスに入れ替える意味でそれなりの効果を見ることが出来るのである。

更に、減圧する時点は、金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、そのままの速度で、または移動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであるという、サイクルタイムを重視する発明に於いては、大気を素早く窒素ガスに入れ替える意味で効果を見ることが出来るのである。 このことに関しては、時間を短縮する意味から、「型締工程」と場合によっては「ノズルタッチ」の動作の時点を含むことも可能である。

また、減圧を行わず、窒素ガスの供給だけを行なうということも、特に確保した状態でまたは状態からの場合には有効である。

尚、隙間としては、０．１〜２ｍｍとするのが最も望ましいが、狭すぎると制御する面で閉じる際の速度を遅くする必要があるし、広すぎると窒素ガスの洩れということが問題となる。 また、停止する時間としては、１〜２秒とするのが最も望ましいが、短すぎると窒素ガスが充填しない可能性があるし、長すぎるとサイクルタイムが長くなるという問題がおきるのである。

この発明は、エジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、エジェクターピンの周囲を使って窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、エジェクターピンの周囲を使って減圧を行なう排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものであり、成形品の品質の向上を意図したものである。

本願発明の窒素ガス供給と排気にエジェクターピンを使用した金型の断面図 本願発明の気体の流れを示した図 排気の詳細を示した図 窒素ガス供給の詳細を示した図

４０・・・・・・窒素ガスチューブ
５０・・・・・・窒素ガス供給回路
５０ａ・・・・・窒素ガス入口
６０・・・・・・排気チューブ
７０・・・・・・排気回路
７０ａ・・・・・排気口
１００・・・・・射出成形機
１１０ａ・・・・キャビティ
１１０ｘ・・・・スプール
１１０ｙ・・・・ランナー
１１１・・・・・固定金型（金型）
１１２・・・・・移動金型（金型）
１２１・・・・・エジェクタープレート
１２２・・・・・エンドプレート
１２３・・・・・スプールエジェクターピン
１２４・・・・・エジェクターピン
１２４ａ・・・・溝
１２５・・・・・バネ
１２６・・・・・エジェクターロッド
１２７・・・・・エジェクター板
１２８・・・・・エジェクトシリンダー
１２８ａ・・・・ピストンロッド
１２８ｂ・・・・シリンダー
１３１・・・・・シールリング
４００・・・・・窒素ガス
４１０・・・・・流体
４２０・・・・・流体
４３０・・・・・流体
４４０・・・・・流体

Claims (12)

1. 射出成形機（１００）の金型（１１１、１１２）によって形成されたキャビティ（１１０ａ）に、エジェクターピン（１２４）の周囲を使って減圧しながら、そこにエジェクターピン（１２４）の周囲を使って窒素ガスを送り込み、少なくとも前記金型（１１１、１１２）をタッチさせた状態で減圧と窒素ガスを送り込むことを終了してから、その後前記キャビティ（１１０ａ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とするエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
2. 減圧する時点は、前記金型（１１１、１１２）をタッチさせて以降であることを特徴とする請求項１に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
3. 減圧する時点は、前記金型（１１１、１１２）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その停止している間であることを特徴とする請求項１に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
4. 停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とする請求項３に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
5. 減圧する時点は、前記金型（１１１、１１２）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、そのままの速度で、または移動速度を遅くしながらタッチする迄の間に行なうものであることを特徴とする請求項１に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
6. 隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
7. 減圧してから窒素ガスを送り込む順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
8. 射出成形機（１００）の金型（１１１、１１２）に位置しているエジェクターピン（１２４）の周囲を使って窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路（５０）と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とするエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
9. エジェクターピン（１２４）の周囲を使って減圧することが出来るように形成した排気回路（７０）を配設したことを特徴とする請求項８に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
10. 前記エジェクターピン（１２４）のエジェクタープレート（１２１）側には、前記金型（１１２）の端部に位置させてシールリング（１３１）を設けたことを特徴とする請求項８または請求項９に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
11. 前記エジェクターピン（１２４）の外周に、流体が円滑に流れるように溝（１２４ａ）を形成したことを特徴とする請求項８ないし請求項１０のいずれか１項に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
12. 前記コントローラは、前記金型（１１１、１１２）を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止させている間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、またはタッチしている間減圧し窒素ガスを送り込む制御をすることが可能であるであることを特徴とする請求項８ないし請求項１１のいずれか１項に記載のエジェクターピンの周囲を使って射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。

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