JP2021053814A - 射出成形機のガス置換方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】射出成形機のスクリューシリンダ内を簡単な装置と制御で効率的にガス置換できる射出成形機のガス置換装置を提供する。【解決手段】供給手段１１から供給された射出材料を加熱溶融する加熱溶融部２０と、上記加熱溶融部２０で溶融された射出材料を先端の射出穴１２に向かって押出すスクリュー３０を有するスクリューシリンダ１０とを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ１０内のガスを置換する装置であって、不活性ガスを噴出する噴出ノズル４０をさらに備え、上記噴出ノズル４０は、上記スクリューシリンダ１０における上記加熱溶融部２０よりも上記供給手段１１側において不活性ガスを噴出し、上記噴出ノズル４０のノズル開口４１は、上記スクリューシリンダ１０の射出穴１２側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。これにより、スクリューシリンダ１０内を簡単な装置と制御で効率的にガス置換できる。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形機のスクリューシリンダ内をガス置換する射出成形機のガス置換方法および装置に関するものである。

プラスチック樹脂製品の製造方法として、射出成形法が現在最も普及している。上記射出成形法を実施する射出成形機は、プラスチック素材を装置内部で加熱溶融し、溶融した素材を加圧して金型に注入した後に冷却固化させて成型品を得る装置である。

上記射出成形機は、樹脂素材を貯蔵、供給するためのホッパー、上記樹脂素材を加熱溶融するためのヒーター、上記樹脂素材を加圧供給するスクリュー・シリンダー、溶融させた樹脂素材を金型に注入する噴出ノズル等から構成されている。

上記射出成形機は、スクリュー・シリンダーの内部で樹脂素材を加熱溶融するため、空気中の酸素によって樹脂素材に酸化（焼け）が発生する。これにより、成型機の内部に樹脂が焼きついたり、焼けた樹脂が成型品内に混入して不良品が発生したりするという問題が生じる。

上記のような現象を抑制するため、ホッパーからスクリュー・シリンダー内に不活性ガス（窒素，アルゴン等）をパージガスとして注入し、スクリュー・シリンダーの内部雰囲気を置換する対策が行われてきた。

このようなガス置換技術に関する先行技術文献として、本出願人は、下記の特許文献１および２を把握している。

特開平３−２４８８２６号公報 特開平９−１０９１０号公報

上記特許文献１は、「射出成形機用ガス置換装置」に関するものであり、つぎの記載がある。
〔２．特許請求の範囲〕
（１）熱可塑性樹脂を射出成形する射出成形機の樹脂射出部に、ガス吸引，噴出および樹脂射出用切換弁を設けることにより構成したことを特徴とする射出成形機用ガス置換装置。
〔公報第２頁左上欄第１８行目〜第２０行目〕
１は射出成形機の樹脂射出部であるノズルで、このノズル１の先端部に取付け枠２を介して本発明のガス置換装置３が装備されている。
〔公報第２頁右上欄第７行目〜第１０行目〕
また、前記取付用ノズル体５には、前記取付け枠２に固定したモータ７の回転駆動軸８を介して回転自在にガス吸引，噴出および樹脂射出用切換え弁９が装備されている。
〔公報第２頁右下欄第８行目〜第１２行目〕
しかる後、ガス吸引，噴出切換バルブ１３を作動して導管１２の端部１２ｂが導管１５に接続されて前記ガス吸引，噴出孔１１がロータリーポンプ１６に連結されるとともに同ポンプ１６の作動によって金型内の空気を吸引する。
〔公報第２頁右下欄第１７行目〜第３頁左上欄第９行目〕
そこで、前記ロータリーポンプ１６を介する吸引工程の終了後、ロータリーポンプ１６の停止に関連して切換バルブ１３を切換えて導管１２を不活性ガス噴出装置１４に接続し同装置１４を作動せしめて前記工程にて同装置１４に貯溜される不活性ガスを吸引，噴出孔１１およびノズル穴４を介して金型内に噴出してキャビティ内を不活性ガスにて置換する。
そして、前記不活性ガス噴出装置１４を停止した後、再度モータ７を作動して切換弁９を回転して、再度切換弁９の樹脂射出孔１０をノズル穴４および６に合致せしめて両ノズル穴４および６を連通した後、ノズル１より樹脂を射出する。

上記特許文献２は、「軽合金射出材料の射出成形方法および射出成形機」に関するものであり、つぎの記載がある。
〔０００５〕
・・・上記のように成形しているときも、連続して、または間欠的にホッパ内部を不活性ガス雰囲気にする。ホッパ内部を不活性ガス雰囲気にすることにより、ホッパ下のスクリュウ供給部も不活性ガス雰囲気にする。・・・
〔００１２〕
成形開始準備期間中、不活性ガス置換治具５０を、駆動装置例えば図に示されていない油圧ピストン機構によりスライドさせて、図１に示されているように、開口５２が射出ノズル３と軸方向に整合する第１の位置にする。そうしてピストン・シリンダ装置５のピストンロッド側の油圧室８に圧油を供給する。そうすると、射出ノズル３が不活性ガス置換治具５０の開口５２にタッチする。そこで、第２の圧力容器４１’の元栓４２’を開く。そうすると、第２のガス供給管路４６により、圧力調整器４８で所定圧力に調整された不活性ガスが、不活性ガス置換治具５０のガス通路５１から開口５２に供給される。これにより、射出ノズル３の先端部が不活性ガス雰囲気に置かれる。また、第１の圧力容器４１の元栓４２も開く。そうすると、第１のガス供給管路４３により、圧力調整器４４で所定圧力に調整され、そして流量調整器４５により所定流量に制御された不活性ガスが、分岐管４３’、４３”からホッパ２０の本体２１と供給口２４近傍とに供給される。これにより、ホッパ２０の本体２１の内部と、供給口２４近傍と、ホッパ２０下のスクリュウ供給部１６とが不活性ガス雰囲気に置かれる。

上記特許文献１に開示された技術では、ノズル１の先端部に複雑な構造のガス置換装置３を装備し、金型のキャビティ内を、吸引したのち不活性ガスを導入してガス置換する。このように、金型のキャビティの内部だけをガス置換したとしても、上記ノズル１には、ホッパーからの樹脂材料が空気とともに供給される。したがって、ノズル１内で樹脂が溶融するときに、溶融する樹脂に生じる樹脂の焼けを防止することができない。つまり、ノズル１（スクリュー・シリンダー）の内部で加熱溶融される樹脂の焼けによる、樹脂の焼きつきや不良品が発生する問題を根本的に解決しうるものではない。

上記特許文献２に開示された技術は、ホッパ２０の本体２１と供給口２４近傍に不活性ガスを供給する。しかしながら、これでは、ホッパ２０下のスクリュウ供給部１６が不活性ガス雰囲気に置かれるにとどまる。このため、上記特許文献２では、射出ノズル３の先端にも不活性ガス置換治具５０を設け、射出ノズル３の先端部を不活性ガス雰囲気に置くことが行われている。つまり、ホッパ２０の本体２１と供給口２４近傍に不活性ガスを供給するだけでは、溶融する樹脂に生じる樹脂の焼けを十分に防止することができないため、わざわざ射出ノズル３の先端にも不活性ガス置換治具５０を設けている。このように、装置が複雑となり、その制御も複雑になるという問題がある。

このように、従来のガス置換方法では、ホッパー部から不活性ガスを注入し、ホッパー内部およびホッパー下部に位置するシリンダー部の雰囲気を置換するものである。しかしながら、射出成形機はシリンダー部にガス抜き口が設けられていないため、ホッパー部から注入されたパージガスがシリンダー部を通過することができない。上記パージガスは注入箇所からシリンダー部の端部のみを通過し、その後Ｕターンするようにホッパー上部に抜けている。このように、従来の方法ではパージが有効に機能せず、シリンダー部の雰囲気置換に長時間を要している。このため、射出成形機が稼働を停止しているあいだもパージガスの注入を続けることが行われている。

本発明は、上記課題を解決するため、つぎの目的をもってなされたものである。
射出成形機のスクリューシリンダ内を簡単な装置と制御で効率的にガス置換できる射出成形機のガス置換方法および装置を提供する。

上記目的を達成するため、請求項１記載の射出成形機のガス置換方法は、つぎの構成を採用した。
供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する加熱溶融部と、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出すスクリューを有するスクリューシリンダとを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する方法であって、
不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備え、
上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出し、
上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。

請求項２記載の射出成形機のガス置換方法は、請求項１記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルは、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつようになっている。

請求項３記載の射出成形機のガス置換方法は、請求項１または２記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える。

請求項４記載の射出成形機のガス置換方法は、請求項３記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている。

上記目的を達成するため、請求項５記載の射出成形機のガス置換装置は、つぎの構成を採用した。
供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する加熱溶融部と、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出すスクリューを有するスクリューシリンダとを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する装置であって、
不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備え、
上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出し、
上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。

請求項６記載の射出成形機のガス置換装置は、請求項５記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルは、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつようになっている。

請求項７記載の射出成形機のガス置換装置は、請求項５または６記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える。

請求項８記載の射出成形機のガス置換方法は、請求項７記載の構成に加え、つぎの構成を採用した。
上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている。

請求項１記載の射出成形機のガス置換方法は、スクリューシリンダを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する方法である。上記スクリューシリンダは、加熱溶融部とスクリューを有する。上記加熱溶融部は、供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する。上記スクリューは、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出す。本発明の方法は、不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備える。上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出する。上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。
このため、供給手段から供給されて溶融する前の射出材料の周りにある空気が不活性ガスと置換され、その状態の射出材料が溶融され押出されて射出される。したがって、従来に比べ、簡単な装置と制御で効率的にスクリューシリンダ内をガス置換し、樹脂の焼けによるスクリューシリンダ内の焼きつきや不良品の発生を根本的に解決できる。

請求項２記載の射出成形機のガス置換方法は、上記噴出ノズルが、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつ。
スクリューシリンダの軸に対して所定の傾斜で不活性ガスを噴出すれば、スクリューシリンダ内のガスが噴出された不活性ガスに押されて排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

請求項３記載の射出成形機のガス置換方法は、上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える。
不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替えれば、スクリューシリンダ内に大きい噴出流量で不活性ガスを送り込み、噴出流量が小さいあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出される。たとえば、不活性ガスの噴出と停止を間欠的に繰り返せば、不活性ガスの噴出によってスクリューシリンダ内に不活性ガスを送り込み、噴出を停止しているあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

請求項４記載の射出成形機のガス置換方法は、上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている。
上記噴出流量が小さい時間のあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出され、その後の上記噴出流量が大きい時間のあいだに不活性ガスがスクリューシリンダ内に送り込まれる。これにより、効果的にガス置換できる。

請求項５記載の射出成形機のガス置換装置は、スクリューシリンダを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する装置である。上記スクリューシリンダは、加熱溶融部とスクリューを有する。上記加熱溶融部は、供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する。上記スクリューは、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出す。本発明の装置は、不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備える。上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出する。上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。
このため、供給手段から供給されて溶融する前の射出材料の周りにある空気が不活性ガスと置換され、その状態の射出材料が溶融され押出されて射出される。したがって、従来に比べ、簡単な装置と制御で効率的にスクリューシリンダ内をガス置換し、樹脂の焼けによるスクリューシリンダ内の焼きつきや不良品の発生を根本的に解決できる。

請求項６記載の射出成形機のガス置換装置は、上記噴出ノズルが、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつ。
スクリューシリンダの軸に対して所定の傾斜で不活性ガスを噴出すれば、スクリューシリンダ内のガスが噴出された不活性ガスに押されて排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

請求項７記載の射出成形機のガス置換装置は、上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える。
不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替えれば、スクリューシリンダ内に大きい噴出流量で不活性ガスを送り込み、噴出流量が小さいあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出される。たとえば、不活性ガスの噴出と停止を間欠的に繰り返せば、不活性ガスの噴出によってスクリューシリンダ内に不活性ガスを送り込み、噴出を停止しているあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

請求項８記載の射出成形機のガス置換装置は、上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている。
上記噴出流量が小さい時間のあいだにスクリューシリンダ内のガスが排出され、その後の上記噴出流量が大きい時間のあいだに不活性ガスがスクリューシリンダ内に送り込まれる。これにより、効果的にガス置換できる。

本発明の実施形態の射出成形機のガス置換装置を説明する構成図である。 上記実施形態の射出成形機のガス置換方法を説明する線図である。 実施例として行った実証試験の試験装置を説明する構成図である。 上記試験装置を説明する図である。 第２試験の噴出流量変化を説明する模式図である。

つぎに、本発明を実施するための形態を説明する。

〔概要〕
図１は、本発明の実施形態の射出成形機のガス置換装置を説明する構成図である。
本実施形態は、スクリューシリンダ１０を備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ１０内のガスを置換する装置および方法である。

〔スクリューシリンダ１０〕
上記スクリューシリンダ１０は、先端部がすぼまって前後に延びる円筒状のシリンダ本体１０Ａを有する。上記シリンダ本体１０Ａの先端には、加熱溶融された射出材料が射出される射出穴１２が形成されている。上記スクリューシリンダ１０は、加熱溶融部２０とスクリュー３０を有する。

〔加熱溶融部２０〕
上記加熱溶融部２０は、供給手段１１から供給された射出材料（図示していない）を加熱溶融するためのものである。上記加熱溶融部２０は、シリンダ本体１０Ａの先端側の外周に複数のヒータ２１が設けられることにより構成される。上記ヒータ２１によりシリンダ本体１０Ａが加熱され、内部に充填された射出材料が加熱溶融される。

〔スクリュー３０〕
上記スクリュー３０は、上記加熱溶融部２０で溶融された射出材料を先端の射出穴１２に向かって押出すためのものである。上記スクリュー３０は、シリンダ本体１０Ａの内部に、シリンダ本体１０Ａと同軸状になるよう挿入されている。上記スクリュー３０の先端は、シリンダ本体１０Ａのすぼまった先端部近傍に位置している。上記スクリュー３０の後端は、図示しないモータに連結されている。上記スクリュー３０には、シリンダ本体１０の後端開口から射出材料を漏出させないためのフランジ３１が設けられている。上記スクリュー３０の上記フランジ３１より先端側の外周には、射出材料を先端側に向かって送るためのらせん突条３２が形成されている。

〔供給手段１１〕
上記供給手段１１は、一時的に貯留した射出材料を上記スクリューシリンダ１０内に供給するためのものである。上記供給手段１１は、この例では、ホッパ部１１Ａとシュート部１１Ｂとを含んで形成されている。上記ホッパ部１１Ａは上広がりの漏斗状であり、射出材料を受け入れて貯留する。上記シュート部１１Ｂは、上記ホッパ部１１Ａの下端開口１３と上記シリンダ本体１０Ａに形成された供給口１４を接続する管状体である。

上記シリンダ本体１０Ａの供給口１４は、上記加熱溶融部２０よりも根元側に形成されている。つまり、スクリューシリンダ１０の上記加熱溶融部２０よりも根元側で、スクリュー３０のフランジ３１より先端側に、上記供給口１４が設けられる。上記供給口１４から新しい射出材料がスクリューシリンダ１０内に供給される。

〔射出材料〕
上記射出材料は、熱可塑性樹脂等の樹脂材料や軽合金等の金属材料を用いることができる。上記射出材料は、ペレット状の材料が供給手段１１のホッパ部１１Ａに供給される。上記射出材料は、ペレット状のままシュート部１１Ｂを通過してスクリューシリンダ１０内に供給される。スクリューシリンダ１０内で上記射出材料は、スクリュー３０の回転によって先端側に徐々に送られ、加熱溶融部２０に達すると加熱されて溶融する。溶融した射出材料は、射出穴１２から射出され、図示しない金型のキャビティ内に注入される。

〔噴出ノズル４０〕
本実施形態は、不活性ガスを噴出する噴出ノズル４０をさらに備えている。
上記噴出ノズル４０は、上記スクリューシリンダ１０における上記加熱溶融部２０よりも上記供給手段１１側において不活性ガスを噴出する。上記噴出ノズル４０のノズル開口は、上記スクリューシリンダ１０の射出穴１２側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。この例では、上記噴出ノズル４０は、ノズル開口４１から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダ１０の軸に対して傾斜角をもつようになっている。

上記噴出ノズル４０には、図示しない不活性ガスの供給源から不活性ガスが供給される。上記不活性ガスとしては、窒素ガスやアルゴンガスを用いることができる。

この例では、上記噴出ノズル４０は、上記供給手段１１のシュート部１１Ｂ内に配置されている。図示した例の噴出ノズル４０は、上記シュート部１１Ｂ内を上下に延びるように配置され、下側の先端部が所定の傾斜角で屈曲されることにより、先端のノズル開口４１から不活性ガスが、上記スクリューシリンダ１０の軸に対して傾斜角をもつ噴出方向で噴出する。

上記傾斜角度としてたとえば、０°を超える角度で、６０°程度以下の角度に設定することができる。

上記噴出ノズル４０は、上記不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替えることが好ましい。具体的には、上記噴出ノズル４０に不活性ガスを導入するための導入路に設けた開閉弁４２の開閉制御等により実現することができる。図において符号４３は、上記開閉弁４２を制御する制御部４３である。

図２は、上記実施形態の射出成形機のガス置換方法の一例を説明する線図である。具体的には、上記噴出ノズル４０から不活性ガスを噴出させるときの噴出流量の変化を示す。横軸が経過時間、縦軸が流量である。

この例では、上記開閉弁４２の開閉制御は、弁を開く動作や閉じる動作を徐々に行うのではなく、一気に弁を開き一気に弁を閉じるオンオフ制御である。このため、弁を開いたときは急峻な増加率で流量が一気に増えて一定流量となり、弁を閉じたときは即時に流量がゼロになる。

上記噴出ノズル４０が不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量が小さい時間ＴＳを、不活性ガスの噴出流量が大きい時間ＴＯと同等かまたはそれ以上となるよう設定するのが好ましい。たとえば、上記ＴＳを上記ＴＯの１．５倍以上とすることができる。また、上記ＴＳを上記ＴＯの４〜５倍以下とすることができる。好ましくは、上記ＴＳを上記ＴＯの２倍以上３倍以下とすることができる。上記ＴＳがＴＯよりも短くなると、スクリューシリンダ１０内のガスの排出が行われにくく、置換効率が良くならないおそれがある。

上記ＴＯは、たとえば１〜２秒とすることができる。上記ＴＳは、上述したように、上記ＴＯに対して１．５倍以上４〜５倍以下に設定できる。

〔実施形態の効果〕

上記実施形態では、スクリューシリンダ１０を備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ１０内のガスを置換する方法および装置である。上記スクリューシリンダ１０は、加熱溶融部２０とスクリュー３０を有する。上記加熱溶融部２０は、供給手段１１から供給された射出材料を加熱溶融する。上記スクリュー３０は、上記加熱溶融部２０で溶融された射出材料を先端の射出穴１２に向かって押出す。本実施形態は、不活性ガスを噴出する噴出ノズル４０をさらに備える。上記噴出ノズル４０は、上記スクリューシリンダ１０における上記加熱溶融部２０よりも上記供給手段１１側において不活性ガスを噴出する。上記噴出ノズル４０のノズル開口４１は、上記スクリューシリンダ１０の射出穴１２側に向かうように上記不活性ガスを噴出する。
このため、供給手段１１から供給されて溶融する前の射出材料の周りにある空気が不活性ガスと置換され、その状態の射出材料が溶融され押出されて射出される。したがって、従来に比べ、簡単な装置と制御で効率的にスクリューシリンダ１０内をガス置換し、樹脂の焼けによるスクリューシリンダ１０内の焼きつきや不良品の発生を根本的に解決できる。

上記実施形態は、上記噴出ノズル４０が、ノズル開口４１から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダ１０の軸に対して傾斜角をもつ。
スクリューシリンダ１０の軸に対して所定の傾斜で不活性ガスを噴出すれば、スクリューシリンダ１０内のガスが噴出された不活性ガスに押されて排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

上記実施形態は、上記噴出ノズル４０が不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える。
不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替えれば、スクリューシリンダ１０内に大きい噴出流量で不活性ガスを送り込み、噴出流量が小さいあいだにスクリューシリンダ１０内のガスが排出される。たとえば、不活性ガスの噴出と停止を間欠的に繰り返せば、不活性ガスの噴出によってスクリューシリンダ１０内に不活性ガスを送り込み、噴出を停止しているあいだにスクリューシリンダ１０内のガスが排出される。これにより、効果的にガス置換できる。

上記実施形態は、上記噴出ノズル４０が不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間ＴＳが、不活性ガスの噴出流量の大きい時間ＴＯと同等かまたはそれ以上となるよう設定されている。
上記噴出流量が小さい時間ＴＳのあいだにスクリューシリンダ１０内のガスが排出され、その後の上記噴出流量が大きい時間ＴＯのあいだに不活性ガスがスクリューシリンダ１０内に送り込まれる。これにより、効果的にガス置換できる。

〔実施例〕
▽試験装置
図３は、実施例として行った実証試験の試験装置を説明する構成図である。
この試験装置では、上述したシリンダ本体１０Ａとシュート部１１Ｂを樹脂製のパイプ材によって模型にしたモデルシリンダ５０を準備した。上記モデルシリンダ５０は、シリンダ本体１０Ａに対応するシリンダモデル部５０Ａと、シュート部１１Ｂに対応するシュートモデル部５０Ｂとを有している。

図４は、上記試験装置を説明する図であり、モデルシリンダ５０の詳細を示す。（Ａ）は第１例であり、（Ｂ）は第２例である。

上記シリンダモデル部５０Ａとシュートモデル部５０Ｂは、いずれも樹脂パイプを所定の長さに切断したものを用いて作成した。上記シリンダモデル部５０Ａの根元側に上記シュートモデル部５０Ｂを９０°の角度で接合した。上記シリンダモデル部５０Ａの先端は先キャップ５１で閉塞し、上記シリンダモデル部５０Ａの根元端部も根元キャップ５２で閉塞した。上記シュートモデル部５０Ｂの上部開口を、排気管５５つきの栓５３で閉塞した。

上記栓５３に上記噴出ノズル４０に対応するノズル管を設けた。図４（Ａ）第１例が第１ノズル管５４Ａ、図４（Ｂ）第２例が第２ノズル管５４Ｂである。

図４（Ａ）第１例の第１ノズル管５４Ａは、先端部を４５°屈曲させ、不活性ガスの噴出方向がシリンダモデル部５０Ａの先端側に向かうようにした。
図４（Ｂ）第２例の第２ノズル管５４Ｂは、不活性ガスの噴出方向がシリンダモデル部５０Ａの軸に対して直交するようにした。

図３に戻って説明すると、上記ノズル管には、窒素ガスボンベ６１から不活性ガスとして窒素ガスが導入される。上記窒素ガスボンベ６１には窒素ガス製造装置６５から窒素ガスが補充される。窒素ガスの導入管６２には、流量制御器６３と開閉弁６４を並列で接続した。上記開閉弁６４が、図１の装置における開閉弁４２に相当する。上記ノズル管からの窒素ガスの連続的な噴出に上記流量制御器６３を用い、上記ノズル管からの窒素ガスの間欠的な噴出に開閉弁６４を用いた。

上記シリンダモデル部５０Ａには、先端近傍に先端ポート７２を設け、先端と根元の中間部分に中間ポート７１を設けた。上記中間ポート７１には、サンプリングポンプ７３と酸素濃度計７４を接続し、シリンダモデル部５０Ａからサンプリングしたガスの酸素濃度を測定するように、上記サンプリングポンプ７３には、パージライン７５を接続し、酸素濃度計７４の窒素パージを可能とした。上記中間ポート７１からサンプリングしたガスの酸素濃度を酸素濃度計７４で計測し、ガス置換の評価を行った。上記先端ポート７２には空気パージライン７７と空気圧縮機７６を接続し、シリンダモデル部５０Ａ内部の空気によるパージを可能とした。一度の測定が終了するごとに、シリンダモデル部５０Ａ内部を空気でパージして状態をリセットした。

▽第１試験
まず、上記シリンダモデル部５０Ａに空気を入れた状態から、ノズル管から窒素ガスを一定時間噴出したのち、中間ポート７１からサンプリングしたガスの残留酸素濃度を測定した。ガス置換の程度を、その最大値で評価した。この数値が小さいほど、ノズル管から窒素ガスを噴出することによって、シリンダモデル部５０Ａの内部が良好にガス置換されたと評価した。ノズル管から窒素ガスを噴出するときの流量は全て１０Ｌ／分で統一した。連続噴出は、流量１０Ｌ／分で連続して窒素ガスを噴出した。間欠噴出では、窒素ガスの噴出をＯＮ／ＯＦＦさせ、平均の噴出流量が１０Ｌ／分となるようにした。同じ時間であれば第１例も第２例も同じ量の窒素が噴出されている。その結果をつぎの表１に示す。

表１からわかるように、噴出時間が長くなると残留酸素濃度が低下する傾向がある。つまり、噴出時間が長いほどシリンダモデル部５０Ａ内部のガス置換が進むことがわかる。また、連続噴出と間欠噴出を比較すると、間欠噴出のほうが残留酸素濃度が低く、ガス置換が進んでいることがわかる。また、噴出方向を比較すると、下向きの第２例よりも傾斜角度をもたせた第１例のほうが残留酸素濃度が低く、ガス置換が進んでいる。たとえば、１２０分後の結果は第２例の連続噴射で残留酸素濃度が７３，０００ｐｐｍ、第１例の間欠噴射が４７，７００ｐｐｍである。第２例と第１例を比較すると、第１例の残留酸素濃度が約３５％低い。

▽第２試験
つぎに、窒素ガスの噴出流量を間欠的に切り替えるときの噴出流量を変化させてパージ効果を比較した。

図５は、第２試験の噴出流量変化を説明する模式図である。
図５（Ａ）は、実験例１の噴出流量変化を説明する図である。間欠噴出流量（図示の斜線Ａの領域）を１０Ｌ／分とし、連続噴出流量をゼロＬ／分とした。つまり、一時的に噴出流量がゼロとなる間欠パターンである。
図５（Ｂ）は、実験例２〜６の噴出流量変化を説明する図である。間欠噴出流量（図示の斜線Ａの領域）を９Ｌ／分、８Ｌ／分、７Ｌ／分、６Ｌ／分、５Ｌ／分、と変化させ、連続噴出流量（図示の斜線Ｂの領域）を１Ｌ／分、２Ｌ／分、３Ｌ／分、４Ｌ／分、５Ｌ／分、と変化させた。つまり、一定量が連続的に噴出されているところに間欠的に噴出量を増加させたパターンである。
図５（Ｃ）は、実験例７の噴出流量変化を説明する図である。連続噴出流量（図示の斜線Ｂの領域）を１０Ｌ／分とした。つまり、一定量が連続的に噴出されているパターンである。
いずれのパターンにおいても噴出流量の平均は、１０Ｌ／分あり、同じ時間であれば同じ量の窒素ガスが噴出される。

上記実験例１〜７において、それぞれ噴出時間を３０分、６０分、１２０分とした後のシリンダモデル部５０Ａの酸素濃度の測定値を下記の表２に示す。

上記表２に示すように、窒素ガスを噴出流量を間欠的に切り替えた場合（実験例１〜６）は、窒素ガスを連続噴出した場合（実験例７）に比べて良好な結果が得られている。間欠噴出流量が少なくなるにつれて結果は悪くなる傾向にある。窒素ガスの噴出を一時的に完全に止めることで、シリンダモデル部５０Ａのガスの流動を促進していると考えることができる。

また、窒素ガスの噴出を完全に止めなくても、噴出流量を間欠的に切り替えることで、結果が良好になる傾向がある。具体的には、間欠噴出流量の割合が９０％以上（実験例２）であれば、実験例１と同程度の効果がある。一方、間欠噴出流量の割合が８０％以下（実験例３〜６）では効果が小さくなる。

〔まとめ〕
窒素ガスをシリンダモデル部５０Ａに斜め上方向から噴出することにより、シリンダモデル部５０Ａ内のガスを水平方向に押して動かす作用が生じ、窒素ガスを間欠的に噴出することでシリンダモデル部５０Ａのガスを押さえ込むことなく、流動させることができたためと考えられる。

〔変形例〕
以上は本発明の特に好ましい実施形態について説明したが、本発明は図示した実施形態に限定する趣旨ではなく、各種の態様に変形して実施することができ、本発明は各種の変形例を包含する趣旨である。

たとえば、上記各実験例では、不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える場合、噴出流量が小さいときの流量と、噴出流量が大きいときの流量をそれぞれ固定したが、噴出流量が小さいときの流量と、噴出流量が大きいときの流量を、それぞれ段階的に設定することもできる。

１０：スクリューシリンダ
１０Ａ：シリンダ本体
１１：供給手段
１１Ａ：ホッパ部
１１Ｂ：シュート部
１２：射出穴
１３：下端開口
１４：供給口
２０：加熱溶融部
２１：ヒータ
３０：スクリュー
３１：フランジ
３２：らせん突条
４０：噴出ノズル
４１：ノズル開口
４２：開閉弁
４３：制御部
５０：モデルシリンダ
５０Ａ：シリンダモデル部
５０Ｂ：シュートモデル部
５１：先キャップ
５２：根元キャップ
５３：栓
５４Ａ：第１ノズル管
５４Ｂ：第２ノズル管
５５：排気管
６１：窒素ガスボンベ
６２：導入管
６３：流量制御器
６４：開閉弁
６５：窒素ガス製造装置
７１：中間ポート
７２：先端ポート
７３：サンプリングポンプ
７４：酸素濃度計
７５：パージライン
７６：空気圧縮機
７７：空気パージライン

Claims (8)

1. 供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する加熱溶融部と、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出すスクリューを有するスクリューシリンダとを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する方法であって、
   不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備え、
   上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出し、
   上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する
   ことを特徴とする射出成形機のガス置換方法。
2. 上記噴出ノズルは、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつようになっている
   請求項１記載の射出成形機のガス置換方法。
3. 上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える
   請求項１または２記載の射出成形機のガス置換方法。
4. 上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている
   請求項３記載の射出成形機のガス置換方法。
5. 供給手段から供給された射出材料を加熱溶融する加熱溶融部と、上記加熱溶融部で溶融された射出材料を先端の射出穴に向かって押出すスクリューを有するスクリューシリンダとを備えた射出成形機において、上記スクリューシリンダ内のガスを置換する装置であって、
   不活性ガスを噴出する噴出ノズルをさらに備え、
   上記噴出ノズルは、上記スクリューシリンダにおける上記加熱溶融部よりも上記供給手段側において不活性ガスを噴出し、
   上記噴出ノズルのノズル開口は、上記スクリューシリンダの射出穴側に向かうように上記不活性ガスを噴出する
   ことを特徴とする射出成形機のガス置換装置。
6. 上記噴出ノズルは、ノズル開口から噴出する不活性ガスの噴出方向が、上記スクリューシリンダの軸に対して傾斜角をもつようになっている
   請求項５記載の射出成形機のガス置換装置。
7. 上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える
   請求項５または６記載の射出成形機のガス置換装置。
8. 上記噴出ノズルが不活性ガスの噴出流量を間欠的に切り替える際、不活性ガスの噴出流量の小さい時間が、不活性ガスの噴出流量の大きい時間と同等かまたはそれ以上となるよう設定されている
   請求項７記載の射出成形機のガス置換装置。

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