JP3251772B2 - ガス注入ノズル - Google Patents

ガス注入ノズル

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1734Nozzles therefor
    • B29C45/1736Nozzles therefor provided with small holes permitting the flow of gas therethrough, e.g. using a porous element of sintered material

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ひけや反りのない外観
の美麗な成形品を射出成形する装置に使用するガス注入
ノズルに関する。更に詳しくは、金型内に射出注入され
た溶融樹脂内部に金型内より加圧ガスを圧入して中空構
造を有する射出成形品を製造する際に使用するガス注入
ノズルに関するものである。
【0002】
【従来の技術】溶融した熱可塑性樹脂を射出成形により
成形する際、ひけや反りのない外観の美麗な成形品を得
るため、特開昭64−14012号公報等に溶融した熱
可塑性樹脂を金型内に射出し、該溶融した熱可塑性樹脂
内に加圧ガスを導入して熱可塑性樹脂にガス含有中空部
を造り、その後金型が開く前にガス含有中空部内のガス
圧を大気中に解放する熱可塑性樹脂の製造装置が開示さ
れている。
【0003】又、上記加圧ガスを導入する弁構成の一実
施態様として、中心孔を有し、該中心孔を通ってガスが
熱可塑性樹脂中に導かれ、該中心孔の出口端に球を用い
た逆止弁を配設しておき、該逆止弁によって熱可塑性樹
脂も排出ガスも逆流するのを防止する構造が開示されて
いる。
【0004】しかしながら、従来技術では、成形品内の
ガス体の解放時に伴う樹脂片やごみの飛沫同伴により、
或いは、樹脂材料の残存により、弁構成内の逆止弁の周
りに樹脂材料が付着し、樹脂材料の金型空間への充填時
に該逆止弁が正常な動作を行わず、微量の溶融樹脂が該
逆止弁を逆流してガス配管系へ流入する不都合が生ずる
場合があった。
【0005】上記逆流が生じた場合、逆止弁を逆流した
樹脂を成形品側へ押戻すことによるクリーニング方法も
あるが、逆止弁近傍の樹脂は完全に除去できず、樹脂が
蓄積される場合は、冷却固化された樹脂でガス配管系を
閉塞してしまい、ガス体を溶融樹脂内に導入できなくな
る場合があった。
【0006】又、中空構造を有する射出成形品を製造す
る際に、特開平1−157823号公報にガス注入ノズ
ルとして0.13〜10mmφのオリフィスの使用が開
示されているが、当該オリフィスの使用では樹脂の種
類、樹脂の粘度、射出圧力等の諸条件により、オリフィ
スが閉塞する場合がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来技術の課題を解決し、加圧ガスの溶融樹
脂内部への円滑な圧入を行うためのガス注入ノズルを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
を重ねた結果、金型内に注入された溶融樹脂の内部に加
圧ガスを圧入し、中空構造を有する成形品を成形するた
めのガス注入ノズルに、該ガス注入ノズルの先端に摺動
可能なピンを配設し、溶融樹脂の金型キャビティへの射
出時に該ピンにより溶融樹脂がガス注入ノズルに逆流す
るのを防止し、一方、ガス注入時に該ピンを摺動させて
ガス体導通管、該ピストン、通気性部材を経て、ガス体
流入部よりガス体を溶融樹脂内部に導入させることによ
り、上記課題を解決しうることを見出し、本発明に到達
した。
【0009】すなわち、本発明は、射出成形機を使用し
て熱可塑性樹脂を成形する際に金型内に射出した溶融樹
脂の内部に加圧ガスを圧入し、中空構造を有する成形品
を成形するためのガス注入ノズルであって、該ガス注入
ノズルの先端に摺動可能なピンを有し、ピンとハウジン
グと通気性部材の組み合わせにより弁が構成ささること
を特徴とするガス注入ノズルに関する発明である。
【0010】本発明において使用する通気性部材の孔の
平均空孔径が1×10-3〜1×10 -2mmφであれば、
仮に成形異常により充填圧力が異常に高くなり、溶融樹
脂充填時の異常充填圧力が発条力に打ち勝ち、ピンが後
退し、溶融樹脂がガス体流入部を逆流した場合でも該通
気性部材は溶融樹脂の通過を完全に阻止することが可能
である。
【0011】本発明において使用する通気性部材の孔の
平均空孔径が1×10-2mmφを越える径であると、仮
に成形異常により充填圧力が異常に高くなり、溶融樹脂
充填時の異常充填圧力が発条力に打ち勝ち、ピンが後退
し、溶融樹脂がガス体流入部を逆流した場合、該通気性
部材が目詰まりを起こし、溶融樹脂内にガスを導入でき
ないことがある。
【0012】本発明において使用する通気性部材の孔の
平均空孔径が1×10-3mmφ未満であると、ガスを溶
融樹脂内に導入する際の抵抗が大きくなり、所望のガス
量通過を妨げる恐れがある。
【0013】本発明の実施例に用いた通気性部材の材質
は、焼結金属等であるが、その材質には焼結金属の他、
通気性を有したポーラスなもの、例えばセラミック等も
用いることができる。
【0014】本発明のガス注入ノズルは、該ガス注入ノ
ズルの先端に設けられたガス吐出のための開口部と開口
部に連結する配管系から構成されており、通気性部材は
前述の開口部に配設されたガス体流入部のガス体の流れ
方向に対し上流側、且つ、ガス体流入部の近傍が望まし
い。
【0015】本発明におけるガス注入ノズルの先端に摺
動可能なピンを有し、該ピンと金型ガス体流入部のクリ
アランスは通常の金型の突き出しピンと同様であり、且
つ、該ピンは発条力によりガス吐出部内に流入した溶融
樹脂の充填圧力では後退せず、それらにより溶融樹脂流
入時による溶融樹脂の逆流を完全に阻止出来る。また、
ガス体を流入する際のガス体圧力により該ガス注入ノズ
ル内のピストンがガス体流れ方向の上流側に後退して、
同時に該ピストンに連結されたピンも連動して後退し、
ガス体流入部が解放され、ガス体導通管、該ピストン、
通気性部材を経て、ガス体流入部よりガス体を溶融樹脂
内部に導入する。以下に本発明の実施態様について説明
する。
【0016】後述する本発明の実施例において、ピン直
径は1mmφであり、溶融樹脂の充填圧力2000kg
/cm2 が該ピンにかかった場合、ガス体流動軸方向の
上流方向に約63kgの軸方向負荷が生ずるが、発条は
その軸方向負荷に打ち勝つものを使用し、約70kg前
後の設定軸方向負荷でピストンが後退し、該ピストンに
連結されたピンも連動し後退して、ガス体流入部が解放
されるものを用いた。
【0017】また、本発明の実施例でのガス体の圧力は
80kg/cm2 であり、ピストンリング直径を含むピ
ストン直径は24mmφを採用したことから、ガス体の
圧力が該ピストンにかかった場合、ガス体流動軸方向の
上流方向に約360kgの軸方向負荷が生じ、前記した
発条の設定負荷より大きくなり、ガス体の圧力により該
ピストンが後退し、該ピストンに連結されたピンも連動
し後退して、ガス体流入部が解放されるものである。
【0018】従って、本発明の明細書に記載されたガス
ノズルの寸法、圧力、発条のばね常数等の諸元に関わら
ず、本発明のピンの前後進の関係は溶融樹脂の充填圧
力、ガス体の圧力のバランスにより発条、ピストン直径
等の諸元を決める必要がある。
【0019】また、本発明の実施例の発条はコイルスプ
リングを用いているが、ピン径の径が大きくなった場合
は大きなばね常数のばねが必要であり、この様な場合は
ばね常数を大きく設計できる皿ばね等の使用も良い。本
発明のピンの前後進は発条およびガス体の圧力でもって
行われているが、該発条の代わりに磁性体、油圧等を用
いることも可能である。
【0020】本発明において、金型内で所望の形状に構
成された成形品は、中空構造部に圧入されている加圧ガ
スの圧力作用を維持しながら冷却され、冷却が完了する
と金型から取り出されるが、成形品を金型から取り出す
際に、前記中空構造部に残存している加圧ガスの圧力作
用によって成形品が変形するのを防止するために、金型
を開くに先立ってガス注入ノズルを、例えば、往復運動
によって移動し、中空構造部の加圧ガスを解放する。こ
の場合、本発明のガス注入ノズルを用いることにより中
空構造内のガス体の放圧に伴う樹脂片やごみの飛沫同伴
によるガス配管系の閉塞防止することができる。
【0021】ここで、本発明によるガス注入ノズルは特
開平4−31016号公報に開示されている様にガス注
入ノズル先端を加熱装置で加熱することも効果的であ
る。
【0022】
【作用】本発明のガス注入ノズルの先端に摺動可能なピ
ンを有し、ピンとハウジングと通気性部材の組み合わせ
により弁が構成されることを特徴とするガス注入ノズル
を使用することにより、ガス配管内への溶融樹脂の逆流
を完全に阻止し、樹脂のガス配管系への蓄積を完全に防
止することができる。
【0023】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 図1〜4に示す構造のガス注入ノズルを有する金型を使
用し、中空成形品を成形した。図1において、金型の可
動型1側に油圧シリンダー6の駆動によって往復運動す
るガス注入ノズル5を設けた。図2に示す如く、このガ
ス注入ノズル5は先端にピンを用いたガス体流入部8と
ガス体の流れ方向に対し上流側に、平均空孔径が7×1
-3mmの孔を有するステンレス製通気性部材(焼結金
属)19を設けた。又、可動型1に設置されているガス
注入孔13は、金型キャビィティ4に向けて開口してお
り、ガス注入ノズル5が成形時に金型と密着し、溶融樹
脂12がガス注入ノズルの外へ流出するのを防止できる
構造とした。
【0024】一次成形として、ガラス繊維強化ポリカー
ボネート樹脂(三菱エンジニアリングプラスチックス
(株)製、商品名:ユーピロンGS−2030自然色)
を射出成形機シリンダー3内にて樹脂温度280℃に溶
融、可塑化した。型締め後、ガス体注入ノズル5を油圧
シリンダー6にて可動側1に設けたガス注入口13に密
着させた後、射出圧力1130kg/cm2 にて前記金
型キャビティ4内に射出注入した。射出開始後3.0秒
後に射出動作を停止し、同時に、ガス注入ノズル5より
80kg/cm2 の圧縮窒素ガスを圧入した。60秒間
冷却した後、成形品内の圧縮窒素ガスをシリンダー6に
てガス注入ノズルを後退させ大気中に解放し、型開きを
行い、成形品を取り出した。得られた成形品には、厚肉
部に貫通した中空構造が形成されており。ガス体注入ノ
ズルの機能は十分果たしている。
【0025】次に該ガス注入ノズルを掃除せずに成形を
行い、ポリアセタール樹脂(三菱エンジニアリングプラ
スチックス(株)製、商品名:ユピタールF40−03
自然色)を射出成形機シリンダー3内にて樹脂温度20
0℃に溶融、可塑化した。型締め後、ガス体注入ノズル
5を油圧シリンダー6にて可動側1に設けたガス注入口
13に密着させた後、射出圧力1130kg/cm2
て前記金型キャビティ4内に射出注入した。射出開始後
3.0秒後に射出動作を停止し、同時に、ガス注入ノズ
ル5より80kg/cm2 の圧縮窒素ガスを圧入した。
【0026】60秒間冷却した後、成形品内の圧縮窒素
ガスをシリンダー6にてガス注入ノズルを後退させ大気
中に解放し、型開きを行い、成形品を取り出した。得ら
れた成形品には、厚肉部に貫通した中空構造が形成され
ており、ガス注入ノズルの機能は十分果たしている。上
記実験結果から、ガラス繊維を含んだポリカーボネート
樹脂の射出成形後、掃除をせずに溶融粘度の違うポリア
セタール樹脂の成形を行ったのにも関わらず、圧縮窒素
ガスが溶融樹脂12内へ正常に圧入できた。
【0027】比較例1 図6に示すごとく、ガス注入ノズル5に特開昭64−1
4012号公報等に開示された加圧ガスを導入する弁構
成として、中心孔を有し、該中心孔を通ってガスが熱可
塑性樹脂中に導かれ、該中心孔の出口端に球を用いた逆
止弁を配設し、以下は、実施例の操作を繰り返した。得
られた成形品は、厚肉部に貫通した中空構造が形成され
ておらず、圧縮窒素ガスの溶融樹脂内への圧入が行われ
ないことが観察できたので、ガス注入ノズルを取り外し
調べてみたところ、ポリアセタール樹脂が逆止弁を介し
てガス注入ノズル5内のガス体の流路11、及び、ガス
体の流路11に通ずるガス体導通管7にまで達し固化し
ていた。原因はガラス繊維を含んだポリカーボネート樹
脂23が逆止弁22に付着し、該逆止弁22は正常に作
動せず溶融樹脂の逆流を阻止できなかったことがわか
る。
【0028】
【発明の効果】本発明のガス注入ノズルの先端に摺動可
能なピンを有し、ピンとハウジングと通気性部材の組み
合わせにより、弁が構成されることを特徴とするガス注
入ノズルを使用することにより、ガス配管内への溶融樹
脂の逆流を完全に阻止でき、樹脂のガス配管系への蓄積
を防止することでき、ガス注入ノズルへの樹脂の逆流に
伴うガス流路の閉塞がなく、かつ金型キャビィティ内の
溶融樹脂の内部に円滑に加圧ガス体の注入を行うことが
でき、その結果安定した連続サイクルで所望の中空構造
を有する成形品を射出成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のガス注入ノズルの設置場所を示す断
面模式図である。
【図2】 図1のA部の拡大断面模式図で、ピンが後退
し、ガス体が金型内に流入している状態を示す断面模式
図である。
【図3】 ピンが前進した状態を示す金型断面模式図で
ある。
【図4】 ピンが後退した状態を示す金型断面模式図で
ある。
【図5】 ピストンの断面模式図である。
【図6】 比較例の樹脂付着の状況を示す断面模式図で
ある。
【符号の説明】
1 可動型 2 固定型 3 射出成形機シリンダー 4 金型キャビィテ
ィ 5 ガス注入ノズル 6 油圧シリンダー 7 ガス体導通管 8 ガス体流入部 9 ピン 10 ガス体注入孔 11 ガス体流路 12 溶融樹脂 13 ガス体注入口 14 ヒーター 15 形成されたガス体流路 16 発条 17 ピストン 18 ピストンリン
グ 19 通気性部材 20 大気解放孔 21 ストッパー 22 ボール球を用
いた逆止弁 23 樹脂片 24 ハウジング
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B29L 22:00 B29L 22:00 (56)参考文献 特開 平4−31016(JP,A) 特開 平1−157823(JP,A) 特開 昭64−14012(JP,A) 実開 平4−47518(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/00 - 45/74 B29K 101:12 B29L 22:00

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 射出成形機を使用して熱可塑性樹脂を成
    形する際に金型内に射出した溶融樹脂の内部に加圧ガス
    を圧入し、中空構造を有する成形品を成形するためのガ
    ス注入ノズルであって、該ガス注入ノズルの先端に摺動
    可能なピンを有し、ピンとハウジングと通気性部材の組
    み合わせにより弁が構成さることを特徴とするガス注
    入ノズル。
  2. 【請求項2】 ガス注入ノズルの先端に配設された摺動
    可能なピンが、金型キャビティに溶融樹脂を注入時に発
    条により金型キャビティ側の面に押しつけられて溶融樹
    脂の逆流を防止し、かつガス注入時にガス圧により発条
    を後退させて溶融樹脂内にガスを注入しうる構造である
    請求項1に記載のガス注入ノズル。
  3. 【請求項3】 通気性部材の孔の平均空孔径が1×10
    -3〜1×10-2mmφである請求項1もしくは2に記載
    のガス注入ノズル。
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