JP3545746B2

JP3545746B2 - 内部空隙が無く外側のヒケが存在しない均質な射出成形品を製造する方法及びその成形装置

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Publication number: JP3545746B2
Application number: JP2002066671A
Authority: JP
Inventors: ジェームズ・ワトソン・ヘンドリー
Original assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Current assignee: Asahi Kasei Chemicals Corp
Priority date: 1992-10-15
Filing date: 2002-03-12
Publication date: 2004-07-21
Anticipated expiration: 2019-07-21
Also published as: DE69319825T2; EP0593308B1; DE69319825D1; JP2002264181A; ATE168617T1; EP0593308A1; US5344596A; JP2002264182A; JP3340531B2; JP3544539B2; JPH06315947A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、金型キャビティ内にプラスチックを射出した後に、流動性のプラスチック材料を流体圧縮し、これにより、内部空隙が無い、即ち、略歪み無しでありかつ仕上げ等級Ａの面でヒケ（ｓｉｎｋ）が無い表面を有する、均等な射出成形品を製造する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形金型は、典型的に、固定半体及び可動半体（即ち、コア側とキャビティ側）を備えており、これら半体を閉じかつ相互に締め付けて、熱可塑性組成物から物品を成形するための金型キャビティをその間に形成する。熱可塑性樹脂は溶融状態に加熱されて、スクリューラムによりノズルを通して加圧状態で金型キャビティ内に射出される。ゲート部分における射出圧力は、２０００−１００００ｐｓｉであるのが普通である。プラスチックは、十分に固化するように冷却され、その後に金型を開放して、固化した物品を取り出す。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラスチック成形方法の問題点は、冷却中にプラスチックの体積が縮む（即ち、収縮する）結果、成形品の裏側のリブ、又はボスに起因して外側表面に変形、即ち「ヒケマーク」が形成されることである。更に、キャビティを充填するための高圧の射出圧力、充填圧力により、又はゲートにおける射出圧力が成形品の両端における圧力よりも高圧であることに起因して、圧力勾配が不均一となる結果、そり、又は部分的な変形が生ずる。高圧である射出圧力の結果、固化した物品に歪みマークが生じ、又は、歪み状態で成形され、そのため、直ちに、又は、成形後、長時間を経過してから、或はその成形品が高圧の場所で最終的に使用される場合にそりが生ずる。収縮差によって成形品にリブが形成される場合、肉厚対リブの形状の結果、リブが成形品を屈折させ、又は曲げる可能性がある。プラスチックがゲートから成形品の端部まで流動することのできない射出面積の大きい成形品の場合、高温のランナー金型が必要であり、又、金型半体を共に保持するために大きい締付け力が必要とされる。こうした金型は、多額の製造費用を必要とし、又、多数のゲートがある場合、製品に溶接線が残る結果となる。こうした溶接線は、成形品の外観を損ない、又、弱体化させる。又、大きい締付け力を提供し得る機械は、運転コストが高くつく。
【０００４】
「ガス利用の射出成形法」と称される方法では、不活性ガスは、プラスチック射出ノズルを通じて射出され、溶融した熱可塑性樹脂の厚い領域内に直接、入り、これにより、成形品の内部に中空部分を形成する。このガス利用の成形方法によれば、ヒケマーク及びそりの発生を最小にすることができ、場合によっては、完全に解消することも可能である。ガスは、成形品の表面とリブのような裏側の要素との間に形成される中空部分（即ち、ガス通路）を通じて導入される。この場合、リブの底部は、ガスの通路を案内し易くするために厚くしなければならないか、これは、収縮を解消するためにリブを可能な限り薄くしなければならない通常のプラスチックに対する設計方法と反対のものである。ガス通路がリブの底部にある場合、材料は、断面の中心にて最も高温となるため、成形品が冷却するとき、材料は通路の内面から収縮して離れる。故に、冷却中に、プラスチック成形品が収縮すると、外部から見える外面におけるヒケマークは最小となる。
【０００５】
かかるガスを利用する成形方法の欠点は、金型を開ける前にガス通路内のガス圧力を逃がさなければならないことであり、このためには、通常、加圧ガスを大気中に排出し、次に、この穴を密封するか、又は仕上げるといった、コストの嵩む成形後の工程が必要とされる。成形品の外観又は機能が影響を受ける場合、又はクロムめっき又は塗装のような二次的な工程中に各種の化学浴で成形品が汚れる可能性を解消するために、この排気穴を密封しなければならないことが多い。
【０００６】
更に、成形品の厚さの厚い部分のガス抜き穴に起因するシャドウマークにより及びこの厚い部分内に保持されず、成形品の肉厚部分に溢れ出すガスに起因するガスの透過により、等級Ａの表面を実現することが不可能となる。その結果、壁、隆起部分が薄くかつ弱体化し、又かぶりマークが生ずる。
【０００７】
ガスを利用する成形方法において、成形工程中に使用されるガスは、ある程度、回収することができるが、成形したポリマーからの揮発成分で一杯となり、これら揮発成分を除去しなければならない。更に、揮発性ガスにより不活性ガスを圧縮する虞れがある（例えば、火災の危険性がある）。
【０００８】
更に、ガスを利用する成形方法の場合、ガスを金型中に導入するため、ガス圧縮装置、ノズル、ピン等の形態の高価な装置が必要とされる。更に、これらの装置を高圧（例えば、９０００ｐｓｉ）で作動させるためには、高価なエネルギーを必要とし、使用されかつ損失するガスのためにコストは増大し、又多額の保守費用も必要である。
【０００９】
加圧ガス源を利用して成形品を射出成形することは、１９９０年６月１４日に国際公開された国際出願第ＷＯ９０／０６２２０号「射出成形方法及び装置（ＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄＭｅｔｈｏｄａｎｄＡｐｐａｒａｔｕｓ）」に記載されており、この明細書の内容は、引用して本明細書の一部に含めてある。この方法は、本明細書に記載した型式の物品の成形には適するものの、安価な物品を製造する方法の改良が不断に要望されている。
【００１０】
本発明の主たる目的は、応力無しで等級Ａの表面であり、外面に「ヒケマーク」又は「かぶりマーク」が存在せず、成形品の内部にガスが含まれず、又はプラスチックの内部に空隙が存在せず、透過線又は観察線が無く、成形品中の流体圧力を逃す必要がなく、又成形物品を成形するのに使用する溶融プラスチックの内面に一定のガス圧力を付与し、更に、工程で再使用するため、揮発成分の少ない状態で流体（即ち、ガス）を回収することを許容する、プラスチック成形品の低廉な製造を改良する方法及び装置を提供することである。
【００１１】
本発明の別の目的は、ガスを遠方の位置に供給するためのガス通路を不要とし、これにより、自立ボス、補強材及びその他の構造上の構成要素を形成する成形装置を提供することである。
【００１２】
本発明の更に別の目的は、成形及び固化中、成形ガスが熱可塑性樹脂の周りを移動し、仕上げ面を形成するのに使用される金型キャビティ面から成形したプラスチックを押し出すのを阻止するか、又は金型部分の分割線を横断して、金型キャビティから外方に逃げるのを阻止する、自己密封機構を提供することである。特に、本発明による方法及び装置は、成形品の製造に使用される流動性の射出した熱可塑性樹脂の内面全体が等しい均一な圧力に露呈され、熱可塑性樹脂がガス密封リングを形成し得るように協働することに起因して、外面が成形ガスを受け入れるのを阻止し得ないような方法で利用される。
【００１３】
本発明の更に別の目的は、望ましいように、補強リブ又は内部ガスキャビティを必要とせずに、射出成形しかつガス圧縮し、寸法的に安定した肉厚の薄い熱可塑性樹脂成形品を提供することである。
【００１４】
本発明の更に別の目的は、効率的であり、低圧で成形品を成形することができ、成形品を圧力に抗して共に保持するのに必要な締付け力が小さく、排気を不要にし、又、金型部分を開放したとき、少なくとも成形圧力の一部を利用して、仕上げ成形品を射出するのを促進し得るようにした方法を提供することである。
【００１５】
本発明の更に別の目的は、射出した熱可塑性樹脂の内面全体に均一なガス圧力を付与しかつ従来のノズル及び射出弁よりも低廉で効率的な流体入口を提供することである。
【００１６】
本発明の更に別の目的は、成形品の冷却を促進するガス再循環機構を提供することである。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内部空隙が無く、等級Ａの仕上げ面でヒケが無い表面を有する歪み無しの成形品を形成するため、射出成形したプラスチック材料を流体圧縮する方法及び装置が提供される。該装置は、所望成形品の形状の金型キャビティを形成し得るように開放位置と閉位置との間を動く固定金型部分及び可動金型部分と、溶融したプラスチックを金型キャビティ内に射出する少なくとも１つのプラスチック射出弁と、加圧ガスを金型キャビティ内に導入する少なくとも１つのガス入口弁とを備えている。該金型部分は、閉じて分割線を形成し、又、対向する金型キャビティ面を形成し、更に、固定金型部分には、金型キャビティ内に開放する１又は複数のガス入口が設けられる。
【００１８】
本発明によれば、プラスチックは、金型部分の一方を通じて、又は分割線を通じて横方向に金型キャビティ内に射出することができるが、固定金型部分を通じて中央に射出されるように図示してある。窒素のような加圧不活性ガスがガス入口を通じて金型キャビティ内に導入され、溶融熱可塑性プラスチックを一方の金型部分のキャビティ壁からその他方の金型部分のキャビティ壁に均一に付勢して、成形品の仕上げた外面を形成する。
【００１９】
このガスは、プラスチックの射出後に導入し、又、金型部分を付勢して分離させ、これにより、金型キャビティの容積を増大し、ガスを熱可塑性樹脂の全体に均一に分配するために使用することができる。その後に、該金型部分は、共に組み付けて、金型キャビティ内のガスが圧縮されるようにする。
【００２０】
又、これらの金型部分を分離させ、その後に、加熱した熱可塑性樹脂及び加圧ガスを金型キャビティ内に導入する。その後、金型部分を共に組み付ける。
【００２１】
金型キャビティから分割線等を介してガスが逃げるのを阻止し、又、射出したプラスチックの内面の周りから成形品の仕上げた外面まで移動するのを阻止するため、金型キャビティ、又はコア側の何れかの金型面に連続的な凹所を形成し、ガス入口に対して包み込む関係となるようにし、又、金型キャビティの外側でかつ金型部分の対向面により形成される分割線に略同心状の１対の連続的な溝が形成される。凹所は、射出成形段階中に、凹所に付勢される熱可塑性樹脂を受け取り、その熱可塑性樹脂の冷却及び収縮中、加圧ガスは、熱可塑性樹脂を凹所の１つの壁に連続的に付勢する働きをし、これにより、成形品の内面から伸長する密封リングを形成し、ガスが金型キャビティから逃げるのを阻止する。内側溝は、金型キャビティからガスを制御状態で再循環させる等のための低圧通路を提供し、外側溝はＯリングを受け入れ、内側溝の周りにシールを形成し得るような寸法にされる。
【００２２】
本発明によれば、金型部分の一方（例えば、コア側）は、自立ボスを形成する複数の凹所か、又は熱可塑性樹脂が満たされる、リブを形成する複数のチャンバを有する、上方に伸長するコア本体を備えることが望ましい。これらのチャンバは、成形品の内側にリブを形成し、これらのリブは、連続的で中断部分がなく、又、凹所と組み合わせて使用して、自立ボスを形成することができる。更に、リブを形成するチャンバの壁には、段付き部分を形成し、この段付き部分はプラスチックが流動し、プラスチックを外方に付勢させる大きい容積領域を形成し、これにより、成形品の収縮を阻止し、又その外面が金型キャビティの表面と接触する状態を脱するのを阻止し得るようにすることができる。
【００２３】
本発明の方法及び装置は、従来のガス利用による射出成形方法に必要とされるように、伸長するガス通路を必要とせずに、自立するボス及びリブを形成することを許容する点で有利である。これは、設計の自由度を許容し、成形品を補強するための全てのリブが不要となるのみならず、金型の厚い部分の遠方領域の収縮を阻止するためのリブをも不要にすることができる。
【００２４】
更に、成形品は、低圧及び小さい締付け力で製造することができ、高温のランナーを不要にするものである。
【００２５】
加圧ガスは、プラスチックを金型部分の一方からその他方の金型部分に均一に付勢させ、成形品が収縮してその他方の金型部分の金型面から離れるのを阻止し、又、この加圧ガスを利用して、成形品を金型キャビティから突き出し、これにより、表面にへこみを生ずる虞れがある突き出しピンの使用を不要にする点で有利である。
【００２６】
利用されるガスの制御により、エネルギコスト及びガスのコストを削減し、又、そのガスを再循環して、冷却効果を向上させ、サイクル間で金型が冷却するのに必要な時間を短縮し得る点が有利である。
【００２７】
リブを形成する通路を備える金型装置の更なる利点は、透過マーク、かぶりマーク等の存在しない、ヒケ無しで等級Ａの仕上げ面を有する表面を提供する一方、強化された構造体成形品を提供する点である。
【００２８】
更に、射出成形したプラスチックをガス圧縮することは、薄い及び厚い断面の構造体成形品を製造することを許容するものである。
【００２９】
【実施例】
添付図面を参照すると、本発明による成形装置は、ヒケ無しの仕上げ等級Ａの外面を有する構造体成形品を形成するために使用される。本発明は、補強リブを必要とし又は必要とせずに、或は自立ボスを備え又は補強リブ及び自立ボスを備え、又は壁部分のようなその他の構造体要素と組み合わされる、形状の異なる成形品を製造するために適用可能であることを理解すべきである。更に、本発明を実施するとき、プラスチック横方向から導入するような場合、ガスは、金型キャビティの一側部又は両側部から導入することができる。
【００３０】
次に、図１及び図３を参照すると、本発明によれば、成形品１０は、成形装置１２により製造される。成形装置１２は、可動金型部分１４及び固定金型部分１６を備えており、可動金型部分１４は、金型部分が互いに離間されて、仕上げ成形品１０を取り出すことのできる開放位置（図示せず）と閉位置（図示する位置）との間で相対的に可動である。これら金型部分が閉位置にあるとき、金型部分は、成形品１０を製造する金型キャビティ１８を協働して画成する。固定金型部分は図示されていないが、従来の成形機械及び従来のスクリューラムに固定され、金型キャビティ１８内に射出された溶融プラスチック材料を受け取る。更に、閉位置にあるとき、金型半体同士を保持すためるためにクランプ装置が金型部分に接続される。該スクリューラム及びクランプ装置は、従来型式であり、当業者に理解されよう。上記の引用した国際出願第ＷＯ９０／０６２２０号の明細書に記載された装置がその一例である。
【００３１】
可動金型部分１４は、金型キャビティの外側となる第１面部分２０と、金型キャビティの内部を形成しかつ所望の成形品の仕上げ外面を形成する第２面部分２２とを有する底面を備える。図示するように、内面部分２２は、平坦な上方壁２２ａと、端部壁２２ｂとを備えている。
【００３２】
固定金型部分１６は、金型キャビティの外側となり、該当する外面部分２０の支持面を形成する第１面部分２４と、第２面部分２６とを有する頂部面を備えている。第１外面部分２０、２４は、分割線「Ｐ」を形成する。金型キャビティ１８は、対向する内面部分２２、２６により形成される。プラスチックスプルーブッシュ２８は、射出した溶融熱可塑性樹脂が第２面部分２６を通って金型キャビティ内に流動するのを許容するように配置される。溶融プラスチックの体積は、金型キャビティを略一杯にするが、該キャビティを完全に充填するのに必要な量よりは少ない所定量である。射出された量は、キャビティ全容積の９０−９９．９％の範囲であるが、一実施例において、プラスチックは、金型キャビティの全容積の約９７．４％を満たす。
【００３３】
窒素のような不活性の加圧ガスは、固定金型部分１６の第２面部分２６に形成された１又は複数のガス入口３０を通じて金型キャビティ１８内に射出され、これによりキャビティのコア側を加圧し、溶融したプラスチック材料を可動金型部分１４の面２２ａ、２２ｂに付勢させる。樹脂の分配を均一にするため、ガスの入口は、略対称に配置され、その各々がガス入口管３２を介して所定の圧力のガス源に接続される。各ガス入口は、共通のガス源に別個に接続された状態で示してあるが、ガス入口の各々は、別個の圧力源に接続してもよい。
【００３４】
本発明の重要な特徴によれば、（１）キャビティ内の圧力を減圧するため、及び（２）高温の溶融熱可塑性樹脂を圧縮するのに使用されるガスの再循環を許容することにより、成形品を供給するために複数のガス出口３４が設けられる。これらガス出口３４は、面２６を介してキャビティ１８に連通し、ガスが戻し管３６を介してキャビティから外部に流動するのを許容する。
【００３５】
窒素ガスは、加圧容器３８で示すように、窒素源から入口管３２に供給される。容器３８は、遮断弁４０、圧力調整弁４２、それぞれ工程圧力及び容器内の圧力を表示する圧力計４４、４６を備えている。ガスは電気作動式方向制御弁４８を介して所望の圧力で供給される。
【００３６】
成形工程中、及び成形工程後に、ガスを除去し、節約しかつ再利用するためのガス循環装置が設けられる。戻し管３６は、相互に接続されており、更に、逆止弁５０、ガス方向弁５２、減圧弁５４及び窒素容器５６に直列に接続される。圧力スイッチ５８が窒素を熱交換器のような冷却器６０、ポンプ６２、逆止弁６４に接続し、箇所６６で供給源３８に入る。ポンプ６２を使用して、金型キャビティからのガスを圧縮し（即ち、加圧し）、冷却しかつ加圧された窒素を装置に直接的に再供給する。一回の運転にて供給源３８からの窒素ガスは、ポンプにより２４００ｐｓｉに加圧し、圧力調整弁４２は、１０００ｐｓｉに設定した。
【００３７】
ガスを再捕集する本発明の特徴によれば、金型部分１６の面２４には、１対の同心状の外側溝７２及び内側溝７４が形成される。外側溝７２は、面２０、２４により圧縮され、金型キャビティの周りにガスシールを形成するＯリングを受け入れる寸法としてある。内側溝７４は、プラスチックと接触することにより加熱されたキャビティ内のガスを減圧弁７８及び方向制御弁８０を介して窒素容器５６への低圧の出口戻し管７６と連通させる。所望であれば、このガスは、方向制御弁５０内に直接連通させ、又はバイパス管８２を介して弁５０を迂回させることもできる。
【００３８】
本発明によれば、図４及び図５、図６及び図７、図８及び図９、図１０、及び図１１には、ガスが金型キャビティから逃げたり、又は熱可塑性樹脂の外面に移動するのを阻止するために利用されるガス密封装置が図示されている。プラスチックを金型キャビティ内に射出した後、プラスチックは、収縮する傾向となる。射出したガスが熱可塑性樹脂の「内側」のガス圧縮側から、面２２ａ、２２ｂにより形成された金型キャビティの壁の間に付与された境界面内に移動しなければならず、面が、成形品１０の形状を仕上げる外面（即ち、プラスチックの外側「圧縮面」）を形成する場合、ガスは、プラスチックを金型から離れる方向に付勢させ、等級Ａの表面の形成を妨害する。この状態を防止するため、面２６から遠方の位置にて金型部分１６には、連続的な凹所がガス入口３０を取り囲む関係で形成されており、ガスがこの凹所からキャビティ内に導入される。凹所は、キャビティ内に熱可塑性樹脂を射出する間に、その熱可塑性樹脂を受け取り、その後、熱可塑性樹脂は、冷却中に固化し、連続的なリングを形成する。冷却段階中、ガスは、溶融したプラスチックを該凹所の面に連続的に付勢させ、金型部分間の分割線の閉塞部分を介してガスが金型キャビティから逃げるのを阻止する。
【００３９】
図４に図示した実施例において、連続的なＶ字形凹所８４がガス入口３０及びガス出口３４に対し囲繞する関係となるように金型部分１６の面２６に形成されている。凹所８４は、面２６から下方に伸長し、又、ガス入口に向けて内方に伸長し、これにより、垂直壁８８と相互に作用する傾斜壁８６を備えている。図５において、加熱し溶融した流動性の熱可塑性樹脂９０は、金型キャビティ内に射出され、その一部は、凹所８４内に射出される。加圧されたガスは、プラスチックの外面９０ｂを面２２ａ、２２ｂに向けて付勢させ、面２６と熱可塑性樹脂の内面９０ａとの間に小さいガスキャビティ９２を形成する。冷却中及び圧力が維持される間に、該ガスキャビティ部分は、幾分収縮する。しかし、プラスチック材料を傾斜壁８６に絶えず付勢させるガスの作用により、ガスが金型キャビティから逃げるのが阻止され、その結果、シールリング９４が形成される。図３に図示するように、ガスシールリングは、成形品１０の後側１０ｂに形成される。
【００４０】
図６、図７には、コア本体９６、コア本体と可動金型部分１４との間に形成された環状体９６ａと、面２６に形成された連続的なＶ字形凹所８４ａとを備える金型部分１６が示してある。凹所８４ａ内に押し込まれたプラスチックは、シールリング９４ａを形成し、シールリング９４ａは、ガスが金型キャビティから逃げたり、又は仕上げ面に達するのを阻止する。
【００４１】
図８及び図９には、コア本体９６の上面に形成された連続的なＶ字形凹所８４ｂが示されている。この実施例において、図１４―１７に関して説明したようなケーキ皿状の物品を形成することができる。ガスシールリング９４ｂが成形品の裏側でかつ該成形品の平坦壁と円筒状壁との接続部に隣接する外から見えない部分に形成される。
【００４２】
図１０は、図４に関して説明したものと同様の図であり、分割線の下方を垂直に伸長する連続的な「直角の」凹所８４ｃが示されている。熱可塑性樹脂は、この凹所内に射出され、連続的な環状壁を形成し、これにより、ガスが金型から逃げるのを阻止するシールリング９４ｃを形成する。
【００４３】
図１１は、図６に関して説明したものと同様の図であり、ガスシールリングが面２４に平坦で浅い環状凹所８４ｄにより形成され、シールリングは、分割線面「Ｐ」の下方を伸長し、その一部は、金型部分１４の下方及び金型キャビティ内に配置される。環状凹所８４ｄは、プラスチックを受け入れ、連続的なガスシールリング９４ｄを形成する。このシールリング９４は、成形工程後に除去される「バリ」である。
【００４４】
本発明の別の重要な特徴によれば、図１２及び図１３には、ガスを金型キャビティに供給する新規なガス入口３０の詳細が示されている。同心状の複数のＣ字形壁部分９８、１００、１０２（及び円筒状に伸長する関係したガス通路１０４、１０６、１０８及び半径方向に伸長する通路１０３、１０５、１０７）が面２６に同心状に配置されており、ガス管３２の開口部３３は、中央壁部分９８の中央に配置されている。これら中央壁部分９８は、チャンバ１１０内に配置されており、チャンバ１１０は、面２６の下方の凹所１１１内にあり、円形の多孔性焼結金属ディスク１１２により覆われている。図示するように、Ｃ字形壁部分９８、１０２の内側及び外側は、中央のＣ字形形部分１０４におけｒ半径方向通路１０５の方向と反対方向を向いた半径方向通路１０３、１０７を有する。この構成の結果、軸方向へのガスの流動速度が速くなり、又ガスはガス通路の周りで旋回動作し、それにより、ガスの循環が促進されるため、成形品の仕上げ面に関して有利な利点が得られる。
【００４５】
ディスク１１２は、所望の圧力低下に適合する任意の適当な密度とすることができる（即ち、開口部のμｍの寸法が小さければ小さい程、圧力低下は増大し、又その逆である）。フィルタディスクは２−４０μｍの範囲とする一方、５μｍのフィルタディスクが好適であると考えられる。
【００４６】
別個のガス入口が図示されているが、熱可塑性樹脂の内面全体で均一なガス圧力を実現するためには、固定金型部分１６の全面２６には、相互に接続された一連のガス流動路及び１又は複数の関係したガス入口３３を設けることが可能であることを理解すべきである。本明細書では、多孔性金属ディスクについて説明したが、上記国際出願第ＷＯ９０／０６２２０号の明細書に記載された型式のポペット弁を使用することも可能である。
【００４７】
別の重要な特徴は、補強リブ、又は取り付けに必要とされるボスのような自立の構造体要素を形成することが可能なことである。図１に図示するように、複数の円筒状凹所１１４が面２６に形成されており、これら複数の凹所１１４は、成形品の底面から突出する、該当する一連のボス１１６を協働して形成する。
【００４８】
図１―１３の装置により形成される成形品１０は、図３に図示されており、その後方面１０ｂ（即ち、底面）には、シールリング９４、及びシールリング９４により囲繞される一連のボス１１６が形成されている。符号１０ａで示した頂部面は、ヒケ無しで等級Ａの仕上げ面である外面を形成する。
【００４９】
本発明によれば、ケーキ皿物品１１８は、図１―１６に図示した成形装置１２０で製造される。成形装置は、支持面１２４及び支持面１２４から上方に伸長する円筒状コア本体１２６を備える固定金型部分１２２と、コア本体１２６を受け入れかつその間に金型キャビティ１３０を形成する寸法とした凹所を有する可動金型部分１２８とを備えている。可動金型部分１２８は、成形品の仕上げ外面１１８ａを形成する平坦面１３２及び円筒状面１３４を備えている。コア部材１２６は、略円筒状であり、円筒状面１３４に対向する円筒状外面１３６と、平坦面１３２に対向する平坦上面１３８とを備えている。これら円筒状面１３６及び平坦面１３８は、ケーキ皿状の成形品１１８の内面１１８ｂを形成する。
【００５０】
本発明によれば、成形品１１８に関係する平面状リブ１４２を形成し得るように複数のリブ形成チャンバ１４０がコア本体１２６に設けられることが望ましい。図示するように、４つのチャンバ１４０は、円筒状外面１３６から半径方向内方にかつ平坦面１３８から軸方向下方に伸長する。これらチャンバは、コア本体の幾何学的中心「Ｃ」の手前で終端となり、又、離間した１対の平行な側壁１４３、１４５を形成し、これら側壁間の分離距離は、成形品１１８の円筒状壁の厚さ（即ち、キャビティの内面１３４と外面１３６との間に略形成される距離）に略等しく、又はこれよりも僅かに短い。これらチャンバは、コア本体１２６を略４つの等しい四分体に分割し、チャンバの各々は、金型キャビティ内に射出されたプラスチックを受け入れ得るようにされており、チャンバの各々が非連続的なリブ１４２を形成する。
【００５１】
コア本体１２６の平坦な上面１３８は、所望であれば、成形品１０に関して説明したように、自立するボス１１６を形成する適当な凹所１１４を備えるようであってもよい。更に、スプルーブッシュ２８からの出口及びガス入口３０も又、このスペースに設けることができる。ガス及びプラスチックの入口は、その他の箇所に設けてもよい。
【００５２】
成形装置１２０で製造した構造体成形品１１８は、内面及び外面を有する略円形板の形態の平坦な端部壁と、同心状の内面及び外面を有する円筒状スカートの形態の側壁と、端部壁の内面１１８ｂから突出する複数の自立ボス１１６と、複数の平面状リブ１４２とを有するケーキ皿状部材を備えている。リブ１４２は、平坦な端部壁及び円筒状スカートと一体に形成されており、リブの各々は、端部壁の内面から略垂直下方にかつスカートの内面から半径方向内方に伸長する。
【００５３】
本発明の重要な特徴は、リブ１４２と円筒状側壁及び平坦な端部壁との関係にある。以下に説明するガスの圧縮中、リブを形成するのに利用される材料は、成形品１１８の寸法上の安定性を増し、外面を仕上げたヒケ無しの状態にし、成形後の工程を直ぐに行い得るようにする。
【００５４】
図１７―１９に図示した成形装置１４４は、成形品１１８と同様であるが、連続的で互いに交差する複数の補強リブ１４８が設けられた成形品１４６を製造する。コア本体１５０は、リブ形成チャンバ１５２を形成し、その頂部面にボス１１６を形成する凹所１１４を有する４つの四半体を備えている。理解され得るように、本発明の方法は、符号１４２で成形品１１８上に図示するような非連続的なリブの使用にのみ限定されるものではない。重要なことは、自立リブ１４８及びボス１１６の双方を設けることが可能なことである。
【００５５】
図２０及び図２１には、略矩形であり、リブ１４２を形成する状態を示す、リブ形成チャンバ１４０が示してある。これら各図面において、チャンバ１４０は、プラスチックを射出する前後のチャンバを示すために右半分及び左半分に分割されている。
【００５６】
右半分の図２０において、ある量の溶融プラスチック圧縮材料が金型キャビティ内に、更にリブ形成チャンバ１４０内に射出されている。その後に金型キャビティに導入された加圧ガスが溶融プラスチック内面に作用し、プラスチックを金型部分及びチャンバ内に押し付け、これによりリブ１４２を形成する。その後、圧力が維持され、成形品は冷却することが許容される。熱可塑性樹脂の冷却中、加圧ガスのため、成形品の仕上げ面には、リブチャンバに隣接する材料の収縮に起因するヒケマークが存在しないことが確実となる。ガス圧力は、常に上方金型部分の壁面に向けて冷却材料を上方に付勢させ、これにより、成形品の冷却中にリブ１４２に隣接する材料の収縮を阻止する。
【００５７】
本発明の別の特徴による図２１において、コア本体１２６の平坦面１３８は、「段部分」が設けられた形態で示してあり、これにより、リブを形成するチャンバ１４０の各々には、プラスチックが流動し、プラスチックを可動金型部分の内面に向けて半径方向外方にかつ垂直方向上方に押し付けるための大きいプラスチック容積領域１５４が設けられる。図示した実施例において、円弧状のＣ字形面部分がコアの面１３８から下方に伸長し、チャンバのそれぞれの側壁１４３、１４５の各々に入り、面部分は凹状段部分１５４を形成する。ガス面部分は、「直角の段」部分を形成するような別の形態としてもよい。
【００５８】
本発明の方法の実施に使用可能である熱可塑性樹脂には、何ら制限はない。一例として、該方法は、ポリオレフィン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂、メタアクリル樹脂及びフッ素系樹脂のような汎用プラスチックのみならず、ナイロン、飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン及び改質ポリフェニレンエーテル樹脂のようなエンジニアリングプラスチックにも適用可能である。又、本発明の方法は、繊維強化樹脂にも適用することが可能である。例えば、適当なＡＢＳ熱可塑性組成分は、ゼネラルエレクトリック（ＧｅｎｅｒａｌＥｌｅｃｔｒｉｃ）の商標名であるサイコラック（Ｃｙｃｏｌａｏ）、又はユニロイヤル（Ｕｎｉｒｏｙａｌ）の商標名であるクライラスティック（Ｋｒｙｌａｓｔｉｃ）のような比較的堅いポリマーとすることができる。
【００５９】
本発明の方法において、金型部分は閉じられ、電気的に制御される方向制御弁４８、５２、８０は、非作動状態にされる（即ち、閉じられる）。高温の溶融した流動性熱可塑性樹脂は、スプルーブッシュ２８を通じて金型キャビティ１８、所定の形状の凹所８４、更に、設けられている場合には、凹所１１４及びチャンバ１４２内に射出される。射出されたプラスチックは、キャビティを略完全に満たすが、該キャビティを完全には充填しない量とする。その後、直ちに、又は遅延時間後、方向制御弁４８を作動させ（即ち、開放させ）、その結果、容器３８がら所望の圧力のガスが入口管３２及びガス入口３０を通って金型キャビティ内に流動する。不活性ガスは、プラスチックを金型の反対側に付勢させるのに十分な圧力でガス入口から供給され、内部空隙が無く、収縮及び歪みマークの存在しない均質な成形品を完全に形成する。ポリマーが冷却する前に、ガスは、溶融プラスチックを金型の凹所及びチャンバのそれぞれの壁に向けて押し付ける。
【００６０】
１−１５秒間、その圧力が維持され、その後、ガス方向制御弁４８が閉じられ（即ち、非作動状態となる）、これにより、更なるガスがキャビティに入るのが阻止され、成形品は、ガスの作用により圧縮されて固化することが許容される。ガスシールリング９４は、ガスが金型キャビティから逃げるのを阻止する。この時間は、ガス入口側のプラスチックの全「内」面が等圧力を感知し、プラスチックを金型のコア側から持ち上げる。ガスがシールリング９４を越えて溝７４に達する場合、溝７２内のＯリングは、その動きを停止する。方向制御弁８０が作動され（即ち、開放し）、これにより、高温の高圧ガスは、戻し管７６を通りかつ通路９２に沿って、方向制御弁８０の周りで窒素容器５６内に流動する。高温のガスは、再使用のために貯蔵することができる。次に、方向制御弁８０は、非作動状態にする（即ち、閉じられる）。
【００６１】
最初のガス発生圧力は、連続的な段階、又は間欠的に第２圧力まで減圧し、成形品が液体状態から固体状態に変化する間に過度の高圧に露呈されないことを確実にする。さもなければ、この間に成形品には、歪みが加えられる可能性がある。その減圧した第２圧力は、収縮を防止するのに依然、十分である。金型キャビティから除去した高温ガスは補集し、冷却しかつ再循環することができる。
【００６２】
従って、所定の時間後、方向制御弁５２を作動される（即ち、開放する）。次に、高温ガスは、出口３４を通り、更に方向制御弁５２を通って窒素容器５６内に流動する。
【００６３】
更に、成形品に接触することにより加熱された金型キャビティ内のガスは、除去し、冷却しかつ加圧し、更にキャビティ内に新しいガスとして再導入する一方、金型キャビティ内に所望の圧力を維持し、これにより、ガスを連続的に循環させ、プラスチックを冷却しかつその収縮を阻止する低温のガス流を提供することが望ましい。高温のプラスチックを冷却しない場合、ヒケが生じる可能性がある。この点に関し、方向制御弁４８、５２及び８０を作動させる。スイッチ５８は、所定の圧力で投入され、ポンプ６２が始動して、戻しガス圧力を容器３８内の圧力まで上昇させる。
【００６４】
成形品の固化に続き、金型部分１４、１６を分離し、これにより、取り込まれた窒素ガスは、成形品を突き出し、又はその突き出しを促進する。これは、突き出しピンにより生ずるような表面のマークを解消する点で有利である。
【００６５】
図示しないが、加圧ガスが維持される圧力値及びその持続時間を制御するため、従来の装置が設けられる。
【００６６】
本発明を実施する際、射出成形中の溶融樹脂の温度、射出圧力及び射出速度、射出ガスのタイミング、量、圧力及び速度、金型の冷却時間のような条件は、使用される樹脂の種類及び金型キャビティの形状に応じて選択しかつ制御されるため、条件を特定することはできない。本発明を説明するため、以下にいくつかの例を記載する。
【００６７】
一例において、図１７―１９に示したものと同様のケーキ皿状成形品（非連続的な補強リブを有する）を製造した。ＡＢＳを金型キャビティ内に射出した後、約１−５秒、望ましくはその後、約２．５秒で、プラスチック射出ノズル弁を閉じ、約５秒間で５００−１０００ｐｓｉ、望ましくは約６５０ｐｓｉの窒素ガスを金型キャビティ内に導入した。次いで、ガス入口を閉じ、ガスを約３−６０秒、望ましくは約４０秒間、保持した。その後、成形品を突き出した。
【００６８】
第２例において、上述のようであってポリプロピレンを射出したが、窒素ガスは、３００−５５０ｐｓｉ、望ましくは５００ｐｓｉの圧力とした。
【００６９】
本発明によれば、図２２―３２には、射出成形したプラスチック材料を流体圧縮し、内部空隙が無く、外側にヒケが存在しない成形品を製造する方法及び装置の更に別の実施例が示してある。成形品の圧縮成形中、金型半体は、部分的に分離させ、高温溶融流動性の熱可塑性樹脂の内面面積全体が均一な圧力に露呈されるようにした。図２２及び図３２に示した成形装置は、図１―２１に図示したものと同様であり、その各々の特定の構成要素は、特に記載した場合を除いて、同一の参照符号で表示する。
【００７０】
図２２において、成形装置１５６は、係合面２４、２０を有する相対的に固定金型部分１６及び可動金型部分１４を備えており、係合面２４、２０は、当接して分割線「Ｐ」及び内部金型キャビティ１８を形成する成形品形成面２６及び２２を形成する。１対の固定プラテン１５８、１６０が複数の軸方向連結バー１６２により互いに接続されかつ離間した関係に維持され、固定金型部分１６が該プラテン１６０に固定状態に接続される。第３プラテン１６４が連結バーに対して及びプラテン１５８、１６０の間で軸方向に動き得るように、連結バーに結合され、金型部分１６に対する分離動作及び閉塞動作可能なように可動金型部分１４を固定状態に支持する。
【００７１】
スプルーブッシュ２８は、固定金型部分１６内に配置されており、その開口部は、金型キャビティ１８に達している。プラスチック射出ノズル１６６は、スプルーブッシュ内に着座しかつスクリュープランジャ１６８に接続されて、高温の溶融プラスチックを射出貯蔵スペース（図示せず）から金型キャビティ内に供給する。遮断弁１６９は、金型キャビティ内に溶融プラスチックが導入された後に、ノズルを閉じ、これにより、プラスチックが射出成形機械内に供給されて戻るのを阻止し得るようであってある。
【００７２】
液圧により駆動されるクランプラム１７０が可動プラテン１６４に接続され、可動金型部分１４を固定金型部分に対して組み付ける。クランプラム１７０は、端部分１７４、１７６の間を軸方向に伸長する中央本体１７２を有し、「キャップ」端部分１７４は、軸方向の両端面１７４ａ、１７４ｂを有するピストンとして大きく形成されており、又、「ロッド」端部分１７６は、可動プラテン１６４に固定状態に接続されている。ピストン１７４は、流体チャンバ１７８内に受け入れられ、流体チャンバ１７８を２つのチャンバ１７８ａ、１７８ｂに分割し、該チャンバ１７８ａ、１７８ｂは、ピストンが移動する間、及びクランプラムが作動する間にその容積を変化させる。
【００７３】
加圧流体（例えば、油）は、流体通路１８０、液圧流体方向制御弁１８２、電子制御式液圧逃し弁１８４、及び電気モータ１８８により駆動される液圧ポンプ１８６を備える液体通路に沿って可変容積チャンバ１７８ａに供給されかつ可変容積チャンバ１７８ａから排出される。圧力逃し弁１８４が作動されると、加圧流体は、圧力逃し弁１８４の設定圧力にて、流体チャンバ１７８ａ内に供給される。
【００７４】
複数のガス出口３０は、可動金型部分１４に配置されており、それぞれのガス入口管から加圧ガスを受け取り、そのガスを金型キャビティ内に導入する。ガスは、高圧ガス減圧弁１９０、及びガス方向制御弁４８を通じて高圧ガス源３８からガス供給管３２を介してガス入口管に供給される。上述のように、高圧源３８は、窒素のような不活性ガスの供給分を約４０００−５０００ｐｓｉの圧力で貯蔵することのできるガス容器とすることができる。ガス出口３０は、焼結金属ディスク１１２、又はポペット弁を備えるようであってもよい。
【００７５】
更に、熱可塑性樹脂の内面に対向する金型キャビティの面の大部分は、ガス出口を形成し得る形状としてもよい。このガス出口は、ガスが最初に導入されたとき、金型キャビティの全体に均一に分配され、熱可塑性樹脂の全内面に押し付けられるようにするガス分配機構を提供する点で有利である。
【００７６】
プラテン１６４の動き（図２２の左側への）を感知し、これによりクランプラム１７０の軸方向への移動を制限しかつ可動金型部分１４が固定金型部分１６から分離する程度を制限する電子式スイッチが設けられる。多くの適当な形態が可能であるが、図示したスイッチ１９２は、可動金型部分１４が固定金型部分１６から所定の程度、離れる動きに起因して、プラテン１６４に係合し得るようにしたリード１９４を備えるリミットスイッチである。リード１９４が「投入」されると、スイッチ１９２は電子式制御弁装置１９６に電気信号を送り、制御弁装置１９６は圧力逃し弁１８４と電気回路の関係にある。その結果、制御装置１９６は、液圧方向制御弁１８４を作動させるための電気信号を送り、これにより、ポンプ１８６からの加圧流体が流体チャンバ１７８ａに送られる。
【００７７】
チャンバ１７８ａ内の流体圧力は、ピストン面１７４ａに作用して、金型キャビティ１８内の加圧ガスに起因する分離力に打ち勝つのに十分な閉塞力を発生させ、これにより、クランプラム１７０を金型の閉じる方向（図２２の右方向）に駆動する。ピストン面１７４ａ及びチャンバ１７８ａ内の流体圧力の積が第１力を形成し、また可動金型１４の金型キャビティ面２２の面積と金型キャビティ１８内のガス圧力との積が第２力を形成する。これらの力の値は、クランプラム及び金型部分１４が固定金型部分に向けて押し付けられるが、又は固定金型部分から分離されるかを決定する。
【００７８】
本発明の１つの重要な特徴によれば、クランプラム１７０及びスイッチ１９２を使用して、可動金型部分１４が固定金型部分１６から離れ、また固定金型部分及び支持面２０、２４が所定の程度だけ互いに分離するのを許容する。金型部分１４、１６がクランプ係合状態から分離することは、金型キャビティの容積を僅かに増大させるが、より重要なことは、可動金型部分１６から金型キャビティ内に導入された高圧ガスが金型キャビティの全体に均一に配分され、これにより、高熱の流動性プラスチックの外面を固定金型部分１６の金型キャビティ面２６に均一に付勢させることである。
【００７９】
係合面が締め付けた関係から分離することは、ガスが金型キャビティから逃げるのを許容する空隙を形成するのに十分ではあるが、金型部分は、図４―１１に関して図示するような環状凹所を有する形状とし、この環状凹所は、プラスチックと協働して、分割線の周りに連続的な環状のガスシールを形成し、かかるガスの逃げるのを阻止する。係合面２０、２４の分離程度は、プラスチックが（例えば、除去することを要するバリのようなものに）入ることを許容するのに十分ではない。更に、上述したように、金型部分の間の分割線内に導入されたガスは、図示しかつ符号７４、７６で示した上述の構成等により戻し管を介して再補集される。
【００８０】
図２２―３２には、ガスシールリングを形成するのに使用される本発明による環状凹所の実施例が示されている。図２２及び図２３には、Ｖ字形断面の環状凹所２００が設けられたコア本体１９８を有する可動金型部分１４が示されている。図２６及び図２９には、矩形断面の環状凹所２０２及びＶ字形断面の環状凹所２０４が設けられた金型部分１４がそれぞれ示されている。
【００８１】
図２４、図２７及び図３０には、高温の溶融流動性プラスチックを金型キャビティ１８内に導入する状態が示されている。この溶融プラスチックは、凹所２００、２０２、２０４内に流動し、これにより、それぞれ連続的なガスシールリング２０６、２０８を形成する。
【００８２】
図２５、図２８、図３１には、加圧ガスを金型キャビティ内に導入する状態が示されている。この加圧ガスは、可動金型部分１４とプラスチックの内面との間にガスクッションを形成し、これにより、熱可塑性樹脂の外面を固定金型部分１６の金型キャビティ面に押し付ける。このガス圧力は、金型部分１４及びクランプラム１７０を軸方向に駆動して、固定金型部分１６から分離させ、これにより、これらの金型部分を距離「Ｇ」だけ分離させ、可動金型部分１８の容積を増大させる力を発生させるのに十分である。
【００８３】
図２８に図示するように、凹所２０２内に形成された環状矩形のガスシールリング２０８は、金型キャビティの面に押し付けられ、ガスが空隙から逃げるのを阻止する。
【００８４】
図３１に図示するように、環状Ｖ字形のガスシールリング２１０は、通常、点線で示したスペース内にあるが、金型部分が軸方向に分離動作をすること、及び凹所２０４に対するシールリング２１０の幾何学的形状のため、ガスシールリング２１０の傾斜した外向き面２１２は、動かされて、凹所２０４の傾斜した内向き壁２１４との接触を脱し、ガスが逃げるのを許容する。しかし、金型キャビティ内の高圧ガスは、シールリング２１０及びその傾斜面２１２を傾斜壁２１４に常に偏倚させ、ガスの密封状態を維持する。
【００８５】
図２２に図示した実施例において、ガスは、可動金型部分１４から導入され、又プラスチックは固定金型部分１６から導入される。プラスチック及びガスは、図１に図示するように同一の金型部分から金型キャビティ内に導入し得ることを理解すべきである。更に、ガスシールを形成する凹所は、一例に過ぎず、図示したもの以外の形態とすることが可能である。
【００８６】
作用について説明すると、流体チャンバ１７８ａは加圧される。その結果、クランプラム１７０は、金型部分１４を右方向に駆動し（図２２に示すように）、金型部分１６に押し付け、これにより、金型部分は閉じられる。金型部分は、流体チャンバ１７８が弁１８２を介して加圧流体を受け取る結果、電子制御式の液圧逃し弁１８４の設定圧力にて、ラムにより強固に相互に締め付けられる。
【００８７】
次に、所定量の高温の流動性プラスチックが金型キャビティ１８内に導入される。上述したように、プラスチックは、キャビティの９０−９９．５％を満たすのに十分であるが、該キャビティを完全には充填しない。プラスチック遮断弁１６９は閉じられる。１−５秒程度の短時間の遅れ後、ガス方向制御弁４８が作動されて、容器３８からの高圧ガスがガス減圧弁１９０の設定圧力にて、ガス管３２、ガス出口３０を通って金型キャビティ１８に入るのを許容する。この高圧のガスは、プラスチックを可動金型部分１４の金型キャビティ面から離れるように押し出し、固定金型部分１６のキャビティ面２４に向けかつキャビティ面２４に完全に押し付ける。
【００８８】
ガス圧力源３８に接続された高圧減圧弁１９０の圧力設定値は、熱可塑性樹脂が冷却する前に、ガス開口部からプラスチックを金型の反対側に付勢させるのに十分に高い圧力に設定される。この高圧のガスは、可動金型部分１４に作用し、圧力逃し弁１８４の圧力により生じる締付け力を上廻る分離力を発生させて、クランプラム１７０及び金型部分１４を付勢して固定金型部分１６から離し、又金型部分の係合面を分離させて、分割線及び金型キャビティの面に沿って空隙「Ｇ」を形成して、成形品を形成する金型キャビティを分離させ、その金型キャビティの容積を増大させる。
【００８９】
この金型部分が分離する結果、加圧ガスは、金型キャビティの全体に均一に配分され、成形品の内面に均一に押し付けられる。金型部分１４の分離動作によって形成された金型キャビティ１８の容積の増大に応対すべく、等しい圧力の更なるガスを金型キャビティ内に導入し、プラスチックに所望の圧力を維持し得るようにする。このようにした形成された環状のガスシールリングは協働して、ガスを金型キャビティ内に保持する。
【００９０】
高圧ガスがクランプラム１７０を所定の距離だけ左方向に駆動した後、可動プラテン１６４は、リミットスイッチ１９２のリード１９４に係合して、このリード１９４を「励起」させる。次いで、このスイッチは、電子式制御装置１９６に信号を送り、この電子式制御装置１９６が圧力逃し弁１８４を作動させる。次に、ガス弁１９０により設定されたキャビティ内のガス圧力により付与される分離力に打ち勝つのに十分な閉塞力を発生させるのに十分な高圧で加圧流体が流体チャンバ１７８ａ内に送出される。この閉塞力は、ピストン領域１７４ａに作用して、クランプラム及び可動金型部分１４を固定金型部分１６に向けて駆動する。これが行われるとき、成形品を形成する金型キャビティ内の圧力は、圧縮され、ガス圧力は増大する。
【００９１】
ある適用側の場合、クランプラムが復帰したとき、金型部分は、完全には閉じず、僅かな程度だけ分離したままである。これは、射出されたガスを完全に圧縮することができず、又、成形装置に必然的に作用する大きい力を制限することができないという普通の理由による。圧力調整弁２４４の設定値が低い場合、金型の面は締め付けられる（即ち、金型は閉じられる）。
【００９２】
１つの実施例において、弁１９０の適当なガス圧力の設定値は、５００−３０００ｐｓｉであり、望ましくは、約１５００ｐｓｉであることが判明しており、又、好適な分離程度は、約０．０２５４−０．１２７ｍｍ（約０．００１−０．００５インチ）、望ましくは、約０．０７６２ｍｍ（約０．００３インチ）であることが判明している。弁１８４に起因して流体チャンバ１７８ａ内の圧力が高圧である結果、クランプラム１７０は、キャビティ１８内の窒素ガスを約１５００ｐｓｉから約２０００ｐｓｉまで圧縮し、空隙は０．０１２７ｍｍ（約０．０００５インチ）だけ縮小する。
【００９３】
成形品が冷却したときに、金型部分を分離して、その成形品を取り出す。上述のように、最初にガスを回収し、次に、成形品を取り出し、ガスは、再循環させて冷却を行う。
【００９４】
図３２において、成形装置１５６と同様の成形装置２１８は、上述の係合面と、及び金型を閉じたときに金型キャビティを形成する成形品形成面とを有する固定金型部分１６及び可動金型部分１４を備えている。可動金型部分１４は、金型キャビティにガスを供給するガス出口３０を有し、往復運動するクランプラム１７０は、その一端がピストン１７４として形成され、その他端は、クランプラム１７０に固定状態に接続されている。このピストン１７４は、流体チャンバ１７８内で往復運動可能に配置されており、２つの可変容積チャンバ部分１７８ａ、１７８ｂを形成する。複数の連結バー１６２が固定プラテン１５８、１６０、１６４に固着されており、成形装置を互いに接続し、又、プラスチック射出ラムが固定金型部分に隣接して配置されて、高温の溶融熱可塑性樹脂を金型キャビティ内に射出する。固定プラテン１６４は、クランプラムのロッド端に固定状態に接続され、可動金型部分１４を固定金型部分１６に対して移動可能であるように固定状態に支持する。
【００９５】
この一例としての実施例によれば、液圧流体は、２つの可変容積チャンバ部分１７８ａ、１７８ｂの各々に供給される。特に、液圧流体は、ピストンのキャップ側１７４ａ上のチャンバ部分１７８ｂと連通する第１流体管２２２を介し、及びピストンのロッド側１７４ｂ上のチャンバ部分１７８ａと連通する第２流体管２２４を介して、電磁弁２２０ａ、２２０ｂを有する４方向液圧制御方向弁２２０により所望のチャンバ部分に供給される。流体は、ポンプ１８６及びモータ１８８に連通する、電子作動式の液圧逃し弁１８４を介して方向制御弁２２０に供給される。
【００９６】
クランプラム１７０が固定金型部分から離れて軸方向に動く程度は、可動プラテン１６４と固定プラテン１６０との間で作動する線形電位差計２２８の形態をした電気スイッチにより制限される。該線形電位差計は、その固定端がプラテン１６０に接続され、その「励起端」が可動プラテンに取り付けられた電子スイッチ２３０に対して動く軸方向ロッド２２８ａを備えている。スイッチ２３０は、プラテン１６４が所定の程度、軸方向に動いた後に、方向線形弁２２０を「励起」させるべく、線２３２により液圧逃し弁１８４に電気的に接続されている。弁２２０は、作動されて、加圧された液圧流体を、液体管２２２を介してチャンバ部分１７８ａ内に供給し、これにより、ラムに作用する分離力を上廻るのに十分な閉塞力を提供し、クランプラムを反対の金型閉塞方向に駆動する。
【００９７】
高温の溶融成形材料を圧縮成形するための加圧ガスは、ガス圧力源３８、手動操作ガス遮断弁２３４、ガス圧力調整弁１９０、電磁作動式ガス方向制御弁２３６、一方向逆止弁２３８、及び金型キャビティ内に開放するガス出口３０に達するガス入口管３２を備える経路に沿って金型キャビティ内に射出される。加圧ガスは、ガス入口管３２、第２のガス方向制御弁２４２への排気管２４０、第２ガス圧力調整弁２４４を備える経路に沿って、更に、手動操作ガス流量制御弁２４６を通って金型キャビティから排出することができる。更に、加圧ガスは、ガス入口管３２、排気管２４８、第３ガス方向制御弁２５０を備える経路に沿って、更に、手動操作式ガス流量制御弁２５２を通って金型キャビティから排出することができる。
【００９８】
作用について説明すると、ガス方向制御弁２３６、２４２、２５０は閉じられる。プラテン面１７４ａに作用するチャンバ部分内の流体圧力は、増大し、これにより、閉塞力がクランプラムを右方向に駆動し、金型部分は共にその閉位置にされ、係合面はそのクランプ状態にされる。高温の溶融熱可塑性樹脂は、スクリューラム１６８を介して金型キャビティ内に射出され、これにより、成形品を製造する。プラスチックの導入後にノズル遮断弁１６９が閉じられ、このため、プラスチックが射出成形機械内に押し戻されることはない。
【００９９】
ガス方向制御弁２３６を作動させ、これにより、ガス貯蔵チャンバ３８からの窒素ガスが弁２３４、ガス圧力調整弁１９０、逆止弁２３８を通って、金型キャビティに達するガス入口管３２に流動するのを許容する。所望であれば、圧力が過度に高圧になるのを防止するための安全手段として、圧力逃し弁２５６を設けることもできる。圧力調整弁１９０は、ガス供給容器３８内のガス圧力を調整し、これにより、弁２３６におけるガス圧力は、容器３８内のガス圧力よりも低い圧力に維持される。
【０１００】
金型キャビティ内の加圧ガスは、可動金型キャビティに作用する分離力がピストン面１７４ａに作用する締付け力よりも大きくするのに十分、高圧であり、この分離力は、可動金型１４及びプラテン１６４を押して固定金型部分１６から離れさせる。重要なことは、成形ガスが溶融熱可塑性樹脂の成形内面の全体に均一に配分されることである。プラテン１６４の動きにより、線形電位差計のロッドが伸長し、電子スイッチ２３０を励起させ、これにより、電子的に調整された電子作動式圧力逃し弁１８４に信号を送る。所定の圧力にある弁１８４が作動されて、チャンバ１７８ａを加圧する。この所定の圧力は、分離力を上廻るのに十分な大きさのピストン面に作用する力を発生させ、これにより、プラテン１６４を右方向に駆動して、金型部分１４を金型部分１６に向けて押し付け、金型部分を略閉じる。
【０１０１】
所望であれば、金型キャビティ内の圧縮ガスの圧力は、減圧することが可能である。その理由は、金型半体がガス方向制御弁２３６の高圧で開放する場合、成形品は、吹き飛ばされる虞れがあり、これは危険な状態である。成形圧力よりも低い圧力まで金型キャビティを減圧することは、成形品を「突き出す」ことを許容する。
【０１０２】
作用について説明すると、収縮させずに、成形品を冷却させ得るように選択した時間の経過後、ガス方向制御弁２３６を非作動状態とし（即ち、閉じる）、第２ガス方向制御弁２４２を作動させる（即ち、開放する）。又、ガス方向制御弁２５０も閉じる。従って、加圧ガスは、ガス圧力調整弁１９０の圧力よりも低圧の第２ガス圧力調整弁に入る。
【０１０３】
更に、所望であれば、金型キャビティは成形後に減圧することができる。かかる方法の場合、第２ガス方向制御弁２４２を非作動状態とし（即ち、閉じる）、ガス方向制御弁２５０を作動させ（即ち、開放する）、これにより、ガスは、ガス流量制御弁２５２を通って減圧され、大気中に排出される。
【０１０４】
更に、所望であれば、クランプラム１７０は液圧により付勢させることができる。かかる作動の場合、電磁弁２２０ａを作動させ、チャンバ部分１７８ａは、通路２２２を介して流体により加圧され、流体は、通路２２４を介してチャンバ部分１７８ｂから戻り、金型部分１４、１６は、クランプ状態にされる。その後に、高温の流動性プラスチックを金型キャビティ内に射出して、ノズル遮断弁１６９を閉じる。次に、電磁弁２２０ａを非作動状態とし、電磁弁２２０ｂを作動される。従って、加圧流体は、通路２２４を介してチャンバ部分１７８ｂに入り、このチャンバ部分１７８ｂから通路２２２を介して進み、プラテン１６４及び電位差計のロッドがスイッチ２３０を「励起」させる時点まで、ピストン１７４を左方向に付勢して、プラテン１６４及び金型部分１４を引っ張って固定金型部分１６から分離させる。この時点に達したならば、ソレノイド２２０ｂは非作動状態とし、弁２３６を作動させ、成形品の一側部のガスが成形材料をその成形品の反対側部に押し付ける。短時間、この圧力が保持される。その後に、ソレロイド２２０ａを作動させ、これにより、クランプラム及び金型部分１４を金型部分１６に付勢させる。
【０１０５】
図３２に図示した構成は、成形圧力、増強圧力、突き出し圧力、及び零圧力に関する制御を許容する点で有利である。
【０１０６】
好適な実施例において、プラスチックは、キャビティの容積の９０−９９．５％を満たすが、該キャビティを完全には充填しない。特別な状況のとき、金型はプラスチックで完全に充填することが望ましいことが判明している。特に、本発明の別の好適な実施例によれば、ピストンヒ／シリンダは、加圧して、金型を閉じ、又、所定の締付け力で金型部分を互いに保持し、次に、物品を形成するキャビティ内の両側壁の間で該キャビティを完全に充填し得る量の溶融プラスチックを射出する。次に、シリンダは、加圧して、クランプラム１７０をして金型部分を所定の程度だけ分離させ、これにより、金型キャビティの容積を増大させる。従って、プラスチックは、該キャビティを完全に充填しない。次に、前と同様に、キャビティ内に所定量の加圧ガスを導入し、キャビティの一壁に溶融プラスチックを押し付けるガスクッションを形成し、プラスチックが固化するのに十分な時間、その圧力を維持する。次に、その金型部分は、互いに付勢させ、又、キャビティ内のガスの圧力を圧縮して、より高圧にする。適用例にかんにより、係合面を駆動して、当接させるか、又は、離間した関係となるようにする。
【０１０７】
上記の説明は、本発明の好適な実施例に関するものであるが、本発明は、その適正な範囲、又は添付図面の公平な意義の範囲から逸脱しない限り、変形例、応用例及び変更が可能であることが理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【図１】射出成形装置の一部が閉じた位置にあって金型キャビティを形成し、ガスを除去し、節約しかつ再使用する再循環装置を示す、本発明の断面図である。
【図２】成形装置の固定コア側を示す、図１の線２−２に沿った成形装置の分割線に関する平面図である。
【図３】図１の射出成形装置に従って製造された射出圧力成形品の底面の斜視図である。
【図４】ガスが金型の分割線を介して金型キャビティから逃げ、又はコア側から成形品の仕上げ面まで移行するのを阻止するガスシール機構を示す、図１の成形装置の略線４に沿ったプラスチック射出前の断面図である。
【図５】ガスが金型の分割線を介して金型キャビティから逃げ、又はコア側から成形品の仕上げ面まで移行するのを阻止するガスシール機構を示す、図１の成形装置の略線４に沿ったプラスチック射出後の断面図である。
【図６】ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図７】ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図８】ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図９】ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図１０】図ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図１１】ガスシール機構の更に別の好適な実施例を示す図である。
【図１２】本発明によるガス入口の詳細を示す、図１の成形装置の略線８に沿った断面図である。
【図１３】本発明によるガス入口の詳細を示す、図１の成形装置の略線８に沿った平面図である。
【図１４】特に、非連続的な補強リブを提供する射出成形装置の別の実施例を示す断面図である。
【図１５】成形装置の固定コア側を示す、図１４の線１２−１２に沿った平面図である。
【図１６】図１４及び図１５の成形装置で製造した成形品の底面の斜視図である。
【図１７】本発明成形装置の別の好適な実施例を示す、図１４と同様の断面図である。
【図１８】本発明成形装置の別の好適な実施例を示す、図１５と同様の平面図である。
【図１９】図１７及び図１８の成形装置で製造した成形品の底面の斜視図である。
【図２０】熱可塑性樹脂及びガスを金型キャビティ内に導入する前の２つの半体に分割されたリブ形成チャンバを示す、図１５の線１６−１６に沿った断面図である。
【図２１】ガス支管を有するリブ形成チャンバの別の実施例を示す、図２０と同様の図である。
【図２２】１対の金型半体及び該金型半体を共に分離させかつ付勢させる液圧クランプラムとにより形成される可変容積の金型キャビティを有する成形装置の別の特徴を示す断面図である。
【図２３】閉じた位置にある図２２に示した金型半体の図である。
【図２４】一部閉じた位置にある図２２に示した金型半体の図である。
【図２５】一部閉じた位置にある図２２に示した金型半体の図である。
【図２６】閉じた位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例を示す図である。
【図２７】一部閉じた位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例を示す図である。
【図２８】一部閉じた位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例を示す図である。
【図２９】閉じた位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例を示す図である。
【図３０】閉じた位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例の図である。
【図３１】分離した位置にある図２２に示した金型半体の更に別の実施例を示す図である。
【図３２】１対の金型半体と、該金型半体を分離させかつ共に付勢させる液圧クランプラムとにより形成された可変容積の金型キャビティを有する成形装置の別の特徴を示す断面図である。
【符号の説明】
１０仕上げ成形品１２金型装置
１４可動金型部分１６固定金型部分
１８金型キャビティ２０可動金型部分の外側面部分
２２可動金型部分の内側面部分２２ａ上方壁
２２ｂ端部壁２４固定金型部分の外側部分
２６固定金型部分の内側部分２８プラスチック吐出ブッシュ
３０ガス入口３２ガス入口管
３４ガス出口３６戻し管
３８加圧容器４０遮断弁
４２圧力調整弁４４圧力計
４６圧力計４８制御弁
５０逆止弁５２ガス方向制御弁
５４減圧弁５６窒素容器
５８圧力スイッチ６０冷却器
６２ポンプ６４逆止弁
７２外側溝７４内側溝
７６出口戻し管７８減圧弁
８０制御弁８２バイパス管
１１４円筒状凹所

Claims

フレームと、前記フレーム上に支持された金型であって、固定部分及び可動部分を有し、少なくとも一方がその他方の面から移動しかつ該他方の面から離れる対向面を有する金型とを備え、前記対向面が、金型が閉じたときに前記固定部分と可動部分との間で金型キャビティ用の接続面を形成し、前記可動部分の少なくとも一方の金型面に連続的な凹所を形成され、前記凹所が、前記接続面に対し略垂直でありかつその寸法が成形材料を受け取り、ガスシールリングを形成し、前記接続面からガスが横断して漏洩するのを阻止するのに十分であり、所定量の高温流動性熱可塑性樹脂を前記金型キャビティ内に射出する第１入口と、前記プラスチック入口から分離しかつ該プラスチック入口から離間し、前記金型キャビティ内に加圧ガスを導入する第２入口と、前記フレーム上に支持された流体シリンダを有するクランプラム手段であって、外端が前記可動部分に接続され、ピストン端が前記シリンダ内で可動であるように配置されたクランプラム手段と、前記ラム上で作用する第１制御手段であって、前記係合面が共にクランプ止めされ、前記金型キャビティ面が閉じて、前記熱可塑性樹脂を受け入れる金型キャビティを形成する第１位置に、前記金型部分を位置決めすると共に、該係合面が互いに分離されて前記金型キャビティの容積を増大させる第２位置と、前記第１位置と前記第２位置との中間の第３位置と、前記成形部品の取り出しを許容する第４位置とに位置決めする第１制御手段と、前記金型部分が前記第１位置にあるとき、高温溶融熱可塑性樹脂及び加圧ガスを前記金型キャビティ内に導入する射出手段と、前記第１位置及び前記第２位置に一致するように前記ガスの射出順序を制御する第２制御手段とを備えた、射出成形装置。
金型キャビティ内に樹脂を充填し、次いで加圧ガスを金型キャビティ内に導入して内部空間が無い射出成形品を得る方法であって、前記金型キャビティ面に連続的な凹所を設け、該凹所に成形材料を充填してガスシールリングを形成し、金型接続面からガスが漏洩することを阻止する自己密封機構を有する金型を用いた、射出成形法。
連続的で互いに交差する複数の補強リブを有する成形品を製造する、請求項２に記載の射出成形法。