JP2645395B2 - 射出成形方法及び射出成形装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、広くは射出成形技術に関し、より詳しくは
高圧下で行う射出成形方法及び射出成形装置に関する。

本発明は特に、成形スプルー及び成形空間（モールド
スペース）に流入する溶融プラスチックの流れ内に高圧
下でガスを噴射することに応用できるものである。しか
しながら、当業者には、本発明が広範囲の応用例を有し
ておりかつ他の多くの射出成形技術に適用できるもので
あることが理解されよう。

現在では、射出成形金型内の溶融プラスチック材料に
圧力を作用することによって溶融プラスチック材料を外
側に押し出して、金型の表面と接触させるのが良いこと
が理解されるようになっている。これにより、プラスチ
ック材料の外表面を、金型の表面により形成される正確
な形状に成形することが可能になる。また、成形空間が
長かったり狭かったりして、通常は溶融プラスチックを
充満させ難い成形空間であっても、圧力の付与によって
成形空間を充満できるようになる。かような圧力は、成
形空間内のプラスチック材料内に噴射される流体によっ
て付与される。これにより、成形された部品（製品）の
プラスチック材料消費量を少なくできるので、部品を中
実に成形する場合よりも軽量にできるという利点があ
る。

これ迄、従来の射出成形装置では、加圧された流体
（圧力流体）と溶融プラスチック材料とを同時に成形空
間内に射出することが試みられている。しかしながら、
プラスチック材料を高圧で射出する必要がある場合には
幾つかの困難がある。なぜならば、その場合には高圧力
流体［好ましくは、4,000〜15,000psi（約280〜1,050kg
/cm²）のガス］が更に必要になるからである。従来の射
出成形装置では、溶融プラスチック材料の流れの中にガ
スを噴射させる必要がある場合には、ピストン−シリン
ダ型ポンプのようなポンプ装置を用いてガスを加圧して
いた。具合の悪いことに、従来のピストン−シリンダ型
ポンプ装置によりガスを適当な高圧に加圧する場合の応
答時間は、約２〜３秒必要とされる。しかしながら、通
常、射出成形工程自体は２〜３秒以内に完了してしまう
ため、ピストン−シリンダ型ポンプ装置によりガスが成
形空間［例えば、約9,000psi（約630kg/cm²）］内に充
分流入できる圧力まで加圧される前に、溶融プラスチッ
クの射出成形が完了してしまう。この時点でガスが成形
空間内に噴射されると、既に成形されているプラスチッ
ク部品が加圧され、成形空間内に溶融プラスチックが残
留している限り、溶融プラスチックは成形空間の表面に
向かって移動される。

市販されている加圧型シリンダ装置等では、約4,000
〜15,000psi（約280〜1,050kg/cm²）の範囲の高圧に加
圧されたガスを得ることはできないことに注目すべきで
ある。今や、或る地域においては6,000psi（約420kg/cm
²）のガスシリンダを入手できることが真実であるとは
いえ、一般には、2,500psi（約170kg/cm²）に加圧でき
るガスシリンダを入手できるに過ぎない。従って、従来
のガス供給源からのガスは、該ガスが射出成形工程に使
用される前に加圧されなくてはならない。もし、射出成
形工程が開始される前にかような加圧が行われない場合
には、一般にガスは、溶融プラスチックが既に射出され
た後に、射出圧力まで充分に加圧されるに過ぎない。

一例を挙げると、成形空間が、一部固化した溶融プラ
スチックで90％充満されており、成形される部品に多数
のボス、隆起部（リッジ）及びリブがある場合には、圧
力ガスが成形空間内に流入する前に、射出成形製品（成
形部品）には好ましくない多数の「ひけ」（sink・mar
k）が生じるであろう。溶融プラスチックの射出後に圧
力ガスが噴射されると、圧力ガスによってプラスチック
が外側に押され、ひけが成形空間の表面に対して押し付
けられる。しかしながら、これにより、プラスチック製
品にはシャドウマークが付される。かようなシャドウマ
ークは非常にはっきりと表れるものであり、Ａ級仕上げ
を満足させるものではない。また、プラスチック材料の
流動が実質的に無くなった後に成形空間内に流入したガ
スは、予想通りに、厚い領域よりも薄い領域において、
より強くプラスチックを押圧する。換言すれば、ガスに
よってプラスチックは、外側に向かってだけでなく幾分
側方に向かっても押し出される。このため、プラスチッ
ク製品の末端部には依然としてひけが生じる。

これに対し、射出成形製品に多数のリブ、隆起部及び
ボス等が無く、プラスチックが元々流動しない場合に
は、成形空間内に非充満領域が生じるであろう。ガスが
成形空間内に流入すると、残留する溶融プラスチックを
非充満領域内に押し込むため、成形空間のあらゆる表面
がプラスチックによって覆われることになろう。しかし
ながら、射出成形製品の表面には、プラスチック材料の
最初の流動が無くなった後にガスによって再び流動され
たことを示す境界線が明瞭に表れる。この境界線もま
た、Ａ級仕上げには受け入れられないものである。上記
両場合には、塗装のような成形後の処理が必要になり、
このため射出成形製品が高価なものになってしまう。

従って、上記及び他の困難な問題点を解決できかつ全
体として優れた結果を得ることができる新規で改良され
た射出成形方法及び射出成形装置の開発が要望されてい
る。

本発明によれば、射出成形製品を製造するための新規
で改良されたプロセスが提供される。

特に本発明によれば、プラスチック材料の溶融流れ
が、射出に伴う所定のプラスチック圧力で成形空間内に
導入される。貯蔵チャンバ内には、少なくともこのプラ
スチック圧力以上の第１の所定のガス圧力で、大量のガ
スが貯蔵されている。ガスが導入される位置を溶融プラ
スチック材料が通過した直後に、プラスチック材料の溶
融流れの中にガスが導入され、これにより、溶融プラス
チック材料内にガスキャビティが形成される。このガス
は、該ガスを包囲するプラスチック材料を成形空間の表
面に対して押し付ける働きをなす。成形空間内にはプラ
スチック材料が連続的に供給され、同時にガスキャビテ
ィ内にはガスが連続的に噴射される。成形空間の表面が
溶融材料によって完全に覆われると、溶融プラスチック
材料の供給とガスの噴射が中止される。

本発明の特に大きな特徴は、ガスキャビティからガス
を排出する工程が２段階に分かれており、更にこのガス
の排出速度が制御されることである。

先ず、最初のガスの排出は、上記溶融プラスチック材
料の供給とガス噴射の噴射が中止された後、ガスキャビ
ティ内が第２の所定のガス圧力になるまで行われる。そ
して、このガスの排出の後プラスチック材料の本格的な
冷却が行われる。

プラスチック材料を冷却するとき、ガスキャビティ内
は所定の圧力が維持された状態に保たれる。

２回目のガスの排出は、上記冷却によって、プラスチ
ック材料がその軟化点以下にまで冷却されてから、ガス
キャビティ内が大気圧になるまで行われる。

本発明の別の特徴によれば、ガスは約2,000〜15,000p
si（約140〜1,050kg/cm²）の間の圧力で導入される。ガ
スは、窒素のような不活性ガスであるのが好ましい。

上記ガス排出工程において、好ましくは、ガスはノズ
ルに設けた通路を通して排出される。また、プラスチッ
ク材料内にガスを導入する工程及びガスキャビティ内に
ガスを連続的に噴射する工程は、ノズル内に設けた通路
を介して行われる。

本発明の更に他の特徴は、本発明の射出成形方法が、
貯蔵チャンバ内にガスを再充填（再補充）する工程を有
していることである。この再充填工程は、ポンプに低圧
でガスを導入し、圧力が第１の所定のガス圧力に等しく
なるまで、ポンプによってガスを貯蔵チャンバ内に導入
する。

本発明の更に他の特徴によれば、成形空間内に導入さ
れるガスの量は直接測定されず、ガスの圧力のみが制御
される。

本発明の更に他の特徴によれば、プラスチックで作ら
れた射出成形製品を製造するための射出成形装置が提供
される。

本発明の射出成形装置は、溶融プラスチック材料を所
定の圧力で成形空間内に導入する手段を有している。ガ
スを少なくともプラスチック圧力以上の第１のガス圧力
まで加圧するためのガス加圧手段と共に、ガス供給源が
設けられている。また、ガスを第１の所定のガス圧力で
貯蔵して、ガスを直ちに使用できるようにする貯蔵チャ
ンバが設けられている。ガスが導入される位置を溶融プ
ラスチック材料が通過した後に、貯蔵チャンバから第１
の所定のガス圧力でガスの流れを開始させる手段も設け
られている。更に、プラスチック材料が冷却するとき及
びプラスチック材料が金型によって定められた形状を維
持できるようになるまで、成形空間の表面に対して溶融
プラスチック材料を押し付けておく圧力を維持する手段
が設けられている。

本発明の更に他の特徴によれば、本発明の射出成形装
置は更に、溶融プラスチック材料が成形空間に供給され
る間は、成形空間内に第１の所定のガス圧力でガスを連
続的に供給する手段を有している。

本発明の更に他の特徴によれば、ガスキャビティから
ガスを排出させる手段が設けられている。このガス排出
手段は、ノズルと、該ノズルを通って延びているボア
と、該ボアと流体運通している導管と、該導管を通るガ
スの排出速度を制御できる制量弁と、この制量弁の下流
側に設けられた減圧弁とを備えており、ガスキャビティ
内のガス圧力を第２の所定のガス圧力まで降下させるガ
スの排出と、及び、ガスキャビティ内のガス圧力を大気
圧まで降下させるガスの排出とを、ガスの排出速度を制
御しながら行うものとなっている。

本発明の１つの利点は、プラスチック材料の溶融流れ
が未だ流動している間に、プラスチック材料の溶融流れ
内にガスを導入する新規な射出成形方法を提供すること
にある。

本発明の他の利点は、ガスが導入される位置をプラス
チック材料の溶融流れが通過した直後に、プラスチック
材料の溶融流れ内にガスを導入して、できる限り迅速に
溶融プラスチック材料内にガスキャビティを形成する射
出成形法を提供することにある。

本発明の更に別の利点は、プラスチック材料の溶融流
れが成形空間内に導入される間に、成形空間内にガスを
連続的に供給又は射出することによって、プラスチック
とガスとを成形空間内に均一に射出できるようにし、か
つ射出成形された部品内に実質的に一定の直径をもつガ
ス噴射チャンネルを形成できるように構成された射出成
形方法及び装置を提供することにある。このように構成
することによって、ガスが、成形空間の全表面に対して
ほぼ同じ力で溶融プラスチック材料を押し付けて接触さ
せることが可能になる。

本発明の更に他の利点は、約9,000〜15,000psi（約63
0〜1,050kg/cm²）の圧力で射出成形することが必要とさ
れるアクリル樹脂、ポリカーボネート及び硬質PVC（硬
質塩化ビニル）等の硬質プラスチックから部品を射出成
形するのに使用できる射出成形方法及び射出成形装置を
提供することにある。

本発明の更に他の利点は、圧力ガスを射出成形工程に
瞬時に利用できるように構成された射出成形装置を提供
することにある。

本発明の更に他の利点は、ガスキャビティ内に流入す
るガスの流量を測定する必要がない射出成形装置を提供
することにある。換言すれば、本発明の射出成形方法及
び装置は、成形空間内に噴射されるガスの堆積が必要量
より幾分多くても又は少なくても射出成形方法に何らの
差異も生じさせないものであるから、従来の射出成形方
法及び装置よりも一層簡単に使用することができる。

本発明の更に他の利点は、成形空間からノズルを取り
外す必要なくして、ガスキャビティからガスを排出する
ことができる手段を提供することにある。

本発明の更に別の特徴及び利点は、添付図面を参照し
て述べる本発明の実施例についての以下の詳細な説明に
より明らかになるであろう。

図面は、本発明の好ましい実施例を示すことのみを目
的とし、本発明の範囲を制限することを意図するもので
はない。第１図は、射出成形装置Ａに使用する本発明の
新規なガス供給装置（システム）を示すものである。こ
のガス供給装置は、成形空間のスプルーの位置でガスを
噴射するものとして本来的に設計されており、かつ以下
の説明においてもそのように説明するけれども、本発明
に包含される全体的な発明概念は、成形空間の他の位置
において噴射されるガスにも首尾良く適用できるもので
ある。

本発明を実施するため、圧力下で溶融プラスチック材
料を成形空間11内に射出する射出成形装置Ａが設けられ
ている。溶融プラスチック材料を成形空間11内に押し出
すため（但し、詰め込むことのないように）、高圧下で
ガスが導入される。この結果得られる射出成形製品は、
ひけ量が最小限で、Ａ級仕上げとして容認できる外表面
を有している。射出成形プレスは、成形空間11を形成す
る一対の金型半部9,10を有している。また、ハウジング
12内には、溶融プラスチック材料を成形空間11内に射出
するための流体スクリューラム13が収容されている。ス
クリューラム13は、ノズル14と供給チャンバ15とを有し
ている。加熱された溶融プラスチック材料は、供給チャ
ンバ15のノズル14からスプルー18内に入り、更に成形空
間11内に流入する。

また第１図には、金型のスプルーハウジング19のスプ
ルー18の口部において溶融プラスチック材料内にガスを
噴射するのに使用される圧力ガス供給装置が示されてい
る。この圧力ガス供給装置は、ガス供給タンク41と、高
圧ガスポンプ組立体32と、貯蔵チャンバすなわち高圧ガ
ス貯蔵タンク28とを有している。制御弁29は、ノズル14
への高圧ガス方向切換え弁であり、ライン22を介してノ
ズル14をガス貯蔵タンク28に連結している。貯蔵チャン
バすなわちガス貯蔵タンク28とガスポンプ組立体32との
間に設けられた逆止弁25によって、ガスポンプ組立体32
へのガスの逆流が防止されている。

成形サイクルの開始に先立って、窒素等のような不活
性ガスが高圧ガス貯蔵タンク28内に貯蔵される。これ
は、ガスポンプ組立体32のガス圧縮ポンプ35を付勢する
ことによって行われる。ガス圧縮ポンプ35は、ガス供給
シリンダすなわちガス供給タンク41からガス通路42を介
してポンプ35の吸入側にガスを吸引する。圧力ゲージ37
及び限圧弁38は制御弁39と協働して、ポンプ35の吸入側
通路42に流入するガス圧力を制御する。

ガスは、第１の所定のガス圧力に到達することによっ
て、圧力スイッチ27での圧力設定が付勢されるまで、逆
止弁25を介してタンク28内に圧送される。この圧力は4,
000〜15,000psi（約280〜1,050kg/cm²）に範囲に設定す
るのが望ましく、圧力ゲージ26に表示される。所望の圧
力設定値（第１の所定のガス圧力）に到達すると、ポン
プ35は圧力スイッチ27によって停止される。圧力スイッ
チ27のガス圧力設定は、射出成形されるプラスチックの
種類に基づいて選定される。例えば、ポリエチレンのよ
うな軟質プラスチックの場合には、低い圧力に設定する
ことが必要とされる。これに対し、アクリル樹脂、ポリ
カーボネート、硬質PVC又はアクリロニトリル等のよう
な粘調プラスチックに対しては、圧力スイッチ27に高い
圧力を設定することが必要である。なぜならば、これら
のプラスチックは、高圧で成形空間11内に射出されるか
らである。すなわち、例えばアクリロニトリルの場合は
高い圧力設定に、ポリエチレンの場合は低い圧力設定に
するように、プラスチックのそれぞれの種類に応じて圧
力を調節することが必要である。もしも、ポリエチレン
製品を成形する場合に圧力スイッチ27の設定値を非常に
高くすると、この高い圧力のガスによって、プラスチッ
ク内に空洞が生じるというよりは、プラスチックが吹き
飛ばされてしまうであろう。

ポンプ35が停止する瞬間に逆止弁25が閉じ、これによ
り、二方向ガス弁すなわち制御弁29と逆止弁25との間に
高圧ガスが保持される。制御弁29は、エアシリンダ23に
よって開閉作動される二方向エア弁で構成するのが望ま
しい。

高圧ガス貯蔵タンク28が所望の圧力に充填されかつ電
磁制御型二方向エア弁である制御弁29と後述する制量弁
30が閉鎖位置にあるとき、成形サイクルの開始準備が整
ったことになる。

成形サイクルを開始するには、従来使用されている金
型プレスクランピングユニット（図示せず）を閉じて、
金型半部9,10を圧力下に保持する。次に、流体シリンダ
17を付勢してノズル遮断弁16を上方に移動させ、該ノズ
ル遮断弁16に設けられた孔５と、流体ラムボディすなわ
ちハウジング12に設けられた通路とを整合させる。この
時点でスクリューラム13が付勢され、該スクリューラム
13が前方に移動すると、溶融プラスチック材料が成形空
間11内に射出される。

スクリューラム13の前進運動により、スプルー18が溶
融プラスチック材料で充分に充満される時間が経過した
後、エアシリンダ23を付勢して制御弁29を開放する。制
御弁29が開かれると、その瞬間に、貯蔵チャンバすなわ
ち高圧ガス貯蔵タンク28からの高圧ガスが、ガスライン
22を通り、ノズル14の中央部に設けられたガス入口通路
６内に流入する。ガス入口通路６はノズル14の出口まで
延在しており、これにより、プラスチックの射出成形工
程を続行する間に、ガスをスプルー18の口部に供給して
プラスチック材料の溶融流れに流入させることができる
ようになっている。

溶融プラスチック材料自体はかなり容易に流れること
ができ、通常、約２〜３秒以内に所望量の溶融プラスチ
ック材料が成形空間11内に射出させることに再度注目す
べきである。このため、一旦プラスチック材料の溶融流
れがスプルー18に流入したならば、ガスを直ちに利用で
きる状態にすることが必須条件である。ガスは一旦流れ
始めると、溶融プラスチック材料よりも速く流れるの
で、ガス圧力によって溶融プラスチック材料が成形空間
11内に押し込まれ、成形される射出成形製品Ｂ内にガス
キャビティ21が形成される。ガス入口通路６を通るガス
の流量は制御されることがなく、成形サイクル中に変化
する。しかしながら、貯蔵チャンバすなわちガス貯蔵タ
ンク28内のガスの圧力は制御される。

すなわち、充分な量のガスがガス入口通路６を通って
流れることにより、貯蔵チャンバすなわち高圧ガス貯蔵
タンク28内の圧力が、圧力スイッチ27での圧力設定値
（第１の所定のガス圧力）よりも低下したときには、ポ
ンプ35が始動して、貯蔵タンク28内のガス圧力を第１の
所定のガス圧力まで上昇させ、これにより、入口通路６
から成形中空部分すなわちガスキャビティ21に流入する
ガスの圧力を維持できるようになっている。

しかしながら、高圧ガス貯蔵タンク28内のガス圧力を
大気圧から再充填する必要はなく、貯蔵タンク28内での
ガスの圧力降下のみを補えばよいことに注目すべきであ
る。ポンプ35は、射出成形サイクル中に生じた貯蔵タン
ク28内の圧力降下を補うべく、少量の高圧ガスを充分迅
速に発生しさせて、貯蔵タンク28内の圧力を第１の所定
のガス圧力に維持できる形成のポンプであることが好ま
しい。好ましくはガスは、成形空間11内に連続的に噴射
される。これにより、溶融プラスチック材料及びガスの
両方を成形空間11内に均一に射出できかつ成形される部
品内に実質的に一定直径のガスチャンネルを形成できる
ので都合がよい。また、射出成形製品Ｂ内にガスキャビ
ティが形成されると、ガスが溶融プラスチック材料を押
圧して、該溶融プラスチック材料をほぼ同じ大きさの力
で金型の全表面と接触させることが可能になる。

別の方法として、射出成形製品Ｂ内に２つ以上の不連
続中空部を形成したい場合には、ガス入口通路６を通し
てガスを不運続的に流すか、或いは成形空間11内への１
つ以上のガス噴射個所を設けることもできる。

成形サイクル中に、溶融プラスチック材料の射出圧力
は多少変化するかもしれない。しかしながら、ガス入口
通路６を通って噴射されるガスの圧力は比較的一定であ
る。これは、ポンプ組立体32によって、高圧ガス貯蔵タ
ンク28内のガス圧力が、実質的に、圧力スイッチ27によ
る設定圧力に維持されるからである。

本発明の射出成形方法は従来の射出成形方法に比べて
より簡単に実施できる。なぜならば、ガスキヤビティ21
内に流入するガスの体積は計量する必要がなく、単にガ
スの圧力を制御すればよいからである。本発明の射出成
形方法にとっては、ガスチャンネル21内に噴射されるガ
スの体積が所望の量より多いか少ないかは重要なことで
はない。むしろ、ガスの圧力がほぼ所与のレベル（第１
の所定のガス圧力）に維持されるように調節することが
重要である。もちろん、成形空間11内に流入するガスの
体積を各成形サイクルについて直接測定する必要はない
が、ガス圧力、溶融プラスチック材料の射出圧力及び金
型の設計を調節することによって、特定の成形サイクル
についてのガスの体積を調節することはできる。

スプルー18に流入するガスの圧力は、該スプルー18に
流入する溶融プラスチック材料のプラスチック圧力と少
なくとも同じ（好ましくは、プラスチック圧力よりも大
きな圧力）である第１の所定のガス圧力にする。或るプ
ラスチックの場合には、ガス圧力は9,000〜15,000psi
（約280〜1,050kg/cm²）の範囲内にあり、かような高圧
のガスが貯蔵チャンバすなわち貯蔵タンク28内に貯蔵さ
れて、溶融プラスチック材料と同時に噴射する必要があ
る場合には、このガスを瞬間的に利用できるようになっ
ている。ガス流れの終了時点は、溶融プラスチック材料
の射出工程の完了と実質的に一致するようにタイミング
が合わされ、制御弁29によって行われる。好ましくは、
スクリューラム13がその前進運動を停止し、成形空間11
内への溶融プラスチック材料の射出が終了する直前まで
ガスを流し続ける。

スクリューラム13がその前進運動を終了すると、アク
チュエータすなわち流体シリンダ17によってノズル遮断
弁16が閉鎖されて、溶融プラスチック材料の供給が中止
されると共に、ガスで加圧された供給チャンバ15の領域
とスクリューラム領域８との間の連通が阻止される。ま
た、ガスの供給も中止される。ガスキャビティ21、金型
のスプルー18、ノズル14及びガスライン22内に補足され
たガスは、制量弁30が開放されるまで保持される。この
制量弁30は、検出された流速や予め定められた設定値に
基づいて、エアシリンダ24によってその開放度合いが制
御され、これによってガスの排出速度を制御できるもの
である。

溶融プラスチック材料の供給とガスの噴出が中止され
た後、制量弁30がエアシリンダ24によって適宜の開度で
開放され、ガスキャビティ21、スプルー18、ノズル14及
びガスライン22内の圧力が第２の所定のガス圧力に降下
するまで、制量弁30の下流側に設けられている減圧弁31
を介してガスが排出される。この減圧弁31は、例えばガ
スキャビティ21からガスライン22内のガス圧力を約1,00
0psi（約70kg/cm²）まで減圧できるように、約1,000psi
に設定される。

上記ガスの排出の後、ガスキャビティ21からガスライ
ン22内の圧力は、成形空間11内の溶融プラスチック材料
が充分に冷却されて、自立（立て掛ける）できるように
なるまで（軟化点以下に冷却されるまで）維持される。
成形空間11内のプラスチック材料が自立できるようにな
るまで充分に冷却されたとき、減圧弁31が付勢されて、
ガスキャビティ21からガスライン22内に残留している圧
力ガスが排出され、ガスキャビティ21からガスライン22
内の圧力が大気圧になるまで減圧される。この時点で金
型半部9,10が分離されて、射出成形製品Ｂを取り出すこ
とができるようになる。

ところで本発明は、溶融プラスチック材料の射出と同
時にガスをプラスチック材料の溶融流れ中に導入するも
ので、このときのガス圧力である第１の所定のガス圧力
は、射出された溶融プラスチック材料のプラスチック圧
力と同等以上の高い圧力とする必要がある。射出完了時
点では、溶融プラスチック材料中に形成されたガスキャ
ビティ21内の圧力はこの高い圧力である第１の所定のガ
ス圧力となっており、プラスチック材料は極めて強く成
形空間11の表面に押し付けられてた状態にある。この状
態のままプラスチック材料を冷却してしまうと、得られ
る射出成形製品Ｂが大きな内部応力を有するものとなっ
てしまい、反りや歪みを生じる原因となる。また、プラ
スチック材料が成形空間11の表面に強く押し付けられ過
ぎて、得られる射出成形製品Ｂに白化を生じる原因とも
なる。

本発明では、上記の問題点を解消するために、ガスの
排出を２段階に分け、射出完了後、先ず第２の所定のガ
ス圧力までガスキャビティ21内のガス圧力を低下させ、
この状態でプラスチック材料の必要な冷却を進めること
としているものである。つまり、本発明では、適宜の第
２の所定のガス圧力下とすることで、プラスチック材料
を適切な力で成形空間11の表面に押し付けつつ冷却を進
めることができるようにし、これによって上記の問題点
を解消しているものである。

しかしながら、上記第２のガス圧力までガスキャビテ
ィ21内のガス圧力を低下させる工程は、溶融プラスチッ
ク材料の射出完了後、冷却がさほど進行していないでき
るだけ早い時期に行うことが好ましい。従って、成形空
間11内のプラスチック材料のほとんどがまだ溶融状態に
ある時期に行われることになる。そして、この第２のガ
ス圧力までの降下を、排出するガスの流速を制御するこ
となく一気に行うと、急激なガスの流れによってガスが
溶融プラスチック材料内に入り込んで無用な気泡を形成
し、場合によっては得られる射出成形製品Ｂの表面にま
で悪影響を及ぼすことになる。また、このような急激な
ガスの排出は騒音の原因ともなる。

本発明では、上記の問題点を解消するために、ガスの
排出をその排出速度を制御しながら行うこととしている
ものである。つまり、本発明では、穏やかなガスの排出
ができるようにすることで、上記２段階に分けたガスの
排出を行う際の問題点を解消しているものである。

また、制御弁29が閉じられるときに、流体シリンダア
クチェェータ17によってノズル遮断弁16が閉じられるこ
とに注目すべきである。この状態でスクリューラム13が
回転されて、次の射出サイクルに使用するための溶融プ
ラスチック材料が溜められる。

射出成形製品Ｂを金型から取り出す間、圧力スイッチ
27によってガスポンプ組立体32が付勢され、これによ
り、高圧ガス貯蔵タンク28内の圧力が圧力ゲージ26に表
示された設定圧力（第１の所定のガス圧力）に到達する
まで、貯蔵タンク28が再充填される。この時点で圧力ス
イッチ27が遮断され、弁16,29及び30が閉鎖されて、次
の成形サイクルを繰り返す準備が整ったことになる。

例えば、射出成形製品Ｂを製造するため、通常160オ
ンス（約4,5000g）のプラスチックを使用して成形空間1
1を充満させなければならないものと仮定しよう。完成
部品の重量の10％を節約できれば、16オンス（約450g）
のプラスチックを節約できる［すなわち、146オンス
（約4,050g）のプラスチックを射出成形すればよい］。
１オンスのプラスチックをガスで置き換えるには、約2i
n³（約32cm³）のガスが必要であり、従って、16オンス
のプラスチックをガスで置き換えるには約32in³（約512
cm³）のガスが必要になる。また、高圧ガス貯蔵タンク2
8のサイズは、約20〜25in³（約320〜400cm³）の圧力ガ
スを得ることができる大きさにすることができる。必要
とされる残りのガスは、ポンプ組立体32を付勢すること
によって高圧ガス貯蔵タンク28及び成形空間11に供給さ
れる。もちろん、充分な数の高圧ガス貯蔵タンク（貯蔵
チャンバ）28を設けておくことによって、射出成形工程
中にポンプ組立体32を付勢する必要のないように構成す
ることもできる。

本発明の方法を用いるのに特に適した差出成形製品
は、リブのような厚い領域によって支持された大きな表
面積をもつ成形品である。溶融プラスチックの流れの中
にガスを噴射し、各リブ等に沿ってプラスチックを膨張
させることにより、成形されるプラスチック材料を金型
の全表面に対して押し付ける。一般に、射出成形製品Ｂ
の厚い部分には、第１図に示すようなガスキャビテイ21
が形成される。

以上、本発明の好ましい実施例について説明したが、
本明細書を読みかつ理解することによって、当業者なら
ば本発明の変形及び修正を行うことができるであろう。
本発明は、かような変形及び修正が本発明の特許請求の
範囲に含まれるものである限り、これらの変形及び修正
をも含むことを意図している。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明によるガス加圧装置（該装置は概略的
に示してある）を組み込んだ射出成形プレスの金型及び
スクリューラムを断面で示す側面図である。 ６……ガス入口通路、9,10……金型半部、11……成形空
間、 13……スクリューラム、14……ノズル、16……ノズル遮
断弁、 18……スプルー、21……ガスキャビティ、22……ガスラ
イン、 26……圧力ゲージ、27……圧力スイッチ、28……高圧ガ
ス貯蔵タンク、 29……制御弁、30……制量弁、31……減圧弁、32……ポ
ンプ組立体、 35……ガス圧縮ポンプ、41……ガス供給タンク。

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガス供給源からのガスを利用して、射出成
   形された射出成形製品を製造する射出成形方法であっ
   て、 所定のプラスチック圧力でプラスチック材料の溶融流れ
   を成形空間内に導入する工程と、 該導入工程前に、前記ガス供給源からのガスを加圧し
   て、少なくとも前記プラスチック圧力以上の第１の所定
   のガス圧力でガスを貯蔵チャンバ内に貯蔵する工程と、 該ガスを導入する入口通路が設けられた位置を前記溶融
   プラスチック材料が通過した後に、前記ガスを前記第１
   の所定のガス圧力で前記入口通路から前記プラスチック
   材料の溶融流れの中に導入して、溶融プラスチック材料
   の中にガスキャビティを形成しかつガスを包囲するプラ
   スチック材料を前記ガス圧力によって前記成形空間の表
   面に対して押圧させる工程と、 前記成形空間内にプラスチック材料を供給し続ける工程
   と、 該プラスチック材料の連続供給工程中に、前記ガスキャ
   ビティ内にガスを同時に噴射し続ける工程と、 前記プラスチック材料の連続供給工程中及びガスの噴射
   工程中に、前記ガス入口通路における前記ガス圧力を実
   質的に前記第１の所定のガス圧力に維持する工程と、 前記成形空間の表面を完全に覆うのに充分な量の溶融プ
   ラスチック材料の供給後に、このプラスチック材料の供
   給と前記ガスキャビティ内へのガスの噴射を中止する工
   程と、 該プラスチック材料供給及びガス噴射中止工程後、前記
   ガスキャビティ内が第２の所定のガス圧力になるまで、
   ガスの排出速度を制御しながら前記ガスキャビティから
   ガスを排出する工程と、 該ガス排出工程後プラスチック材料がその軟化点以下に
   冷却されるまで、前記ガスキャビティ内を所定のガス圧
   力に維持する工程と、 該ガス圧力維持工程後、ガスキャビティ内が大気圧にな
   るまで、ガスの排出速度を制御しながら前記ガスキャビ
   ティからガスを再度排出する工程とを有していることを
   特徴とする射出成形方法。
2. 【請求項２】ガスキャビティからのガス排出工程は、第
   ２の所定のガス圧力までの排出と大気圧までの排出の両
   者共に、プラスチック材料の溶融流れの導入工程が行わ
   れる、ノズルに設けた通路を介して行われることを特徴
   とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】ガスをプラスチック材料の溶融流れの中に
   導入する工程と、ガスキャビティ内にガスを噴射し続け
   る工程とが、ノズルに設けた通路を介して行われること
   を特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 【請求項４】プラスチック材料で作られた射出成形製品
   を製造する射出成形装置であって、 ガスを供給するためのガス供給源と、ガスを第１の所定
   のガス圧力まで加圧するためのガス加圧手段と、溶融プ
   ラスチック材料を所定のプラスチック圧力で成形空間内
   に導入する手段とを有しており、 前記第１の所定のガス圧力は少なくとも前記プラスチッ
   ク圧力以上の圧力であり、ガスを直ちに利用できるよう
   にすべく、ガスを前記第１の所定のガス圧力で貯蔵する
   ための貯蔵チャンバと、溶融プラスチック材料がガス導
   入位置を通過した後に、前記第１の所定のガス圧力で前
   記貯蔵チャンバから前記成形空間内へのガスの流入を開
   始する手段と、プラスチック材料が冷却されるとき及び
   プラスチック材料が金型によって定められた形状を維持
   できるようになるまで、成形空間の表面に対して溶融プ
   ラスチック材料を押し付けるガス圧力を維持する手段
   と、プラスチック材料内のガスキャビティからガスを排
   出する手段とを更に有しており、 前記ガス排出手段が、ノズルと、該ノズルを通って延び
   ているボアと、該ノズルのボアと流体連通している導管
   と、該導管を通るガスの排出速度を制御できる制量弁
   と、この制量弁の下流側に設けられた減圧弁とを備えて
   おり、前記ガスキャビティ内のガス圧力を第２の所定の
   ガス圧力まで降下させるガスの排出と、前記ガスキャビ
   ティ内のガス圧力を大気圧まで降下させるガスの排出と
   を、ガスの排出速度を制御しながら行うものであること
   を特徴とする射出成形装置。