JP3576708B2 - 中空射出成形用加圧流体圧入装置、および中空射出成形品の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、中空射出成形用加圧流体圧入装置、および中空射出成形品の製造方法に関する。さらに詳しくは、金型キャビティ内の溶融樹脂中に、加圧流体を圧入することによって製品の中央部分に中空部を形成するための中空射出成形用加圧流体圧入装置、および、この中空射出成形用加圧流体圧入装置を用いて中空射出成形品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、金型キャビティ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入して、製品の中央部分に中空部を有する中空射出成形方法が提案され、実用化されている。この中空射出成形方法において、金型キャビティ内の溶融樹脂に直接加圧流体を圧入する加圧流体圧入装置としては、特開平３−１６４２２２号公報、特開平６−２５４９５６号公報、特開平５−１７７６６８号公報など記載のものが知られている。
【０００３】
特開平３−１６４２２２号公報には、中空針の内部に中空針の軸方向に摺動可能にされた針芯体が配設されており、針芯体には中空針の先端の開口部で開口隙間を有する半径方向に向いた弁が形成されており、更に、中空針はこれを収納したスリーブ内で摺動して、一時的に金型キャビティ内に前進、後退可能に組み立てられている。このような中空針は、加圧流体通路への溶融樹脂の逆流が無く、加圧流体を効率よく確実に溶融樹脂中に圧入できる旨記載されている。
【０００４】
特開平６−２５４９５６号公報には、金型キャビティに射出された溶融樹脂に加圧流体を圧入するノズルに関し、金型に対して前進、後退の往復運動可能とされており、かつ、加圧流体の供給用弁の動作により加圧流体の圧入、排出可能とされている。また、ノズルの中心孔の出口端にはプラスチック材が逆流することがないように逆止弁、多孔フィルタが設けられ、さらにこれらが設けられたノズル先端の部分に加熱ヒーターが配置されており、加圧流体注入ノズルへの溶融樹脂逆流がなく、金型キャビティ内の溶融樹脂の内部に円滑に加圧流体を注入できる旨記載されている。
【０００５】
特開平５−１７７６６８号公報には、先端が金型キャビティ内空間に開口したスリ−ブ内に、加圧流体通路を残してスリ−ブの先端面より突出した軸芯が挿入されており、加圧流体通路の少なくとも金型側開口部は、加圧流体は流過させるが溶融樹脂は進入させない隙間にされていると共に、スリ−ブ先端部の周囲には金型キャビティ内空間に連続する溝が形成されているものである。この装置によると、加圧流体通路への溶融樹脂の逆流がなく、加圧流体が溶融樹脂と金型キャビテイ−面との隙間に洩れることがなく、確実に溶融樹脂の深部に加圧流体を圧入できる旨記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特開平３−１６４２２２号公報に記載の装置によると、中空針と針芯体との隙間は溶融樹脂の加圧流体通路への逆流を防止できるが、溶融樹脂から揮発した物質は加圧流体通路に逆流し、温度が低下するにつれて揮発物質が凝縮・固化し、加圧流体通路を閉塞して、加圧流体を注入できなくなることがある。また、溶融樹脂の温度が低下するにつれて、中空針の先端部分と溶融樹脂との間に空隙ができ、次いで、溶融樹脂と金型キャビテイ面との境界面の空隙から加圧流体が漏れ出して中空部を形成できなくなったり、中空部内に必要な流体圧力維持ができなくなって金型キャビテイ面との密着性が悪化し、成形不良または外観の不良な成形品となってしまうと言う欠点がある。
【０００７】
特開平６−２５４９５６号公報に記載の装置によると、逆止弁の廻りのヒ−タ−が断線した場合は、逆止弁と多孔フィルタ部分の溶融樹脂が固化して、加圧流体を圧入できなくなる。また、ヒ−タ−に過電流が流れた場合には、溶融樹脂が過加熱され、加圧流体を圧入できるが、加圧流体を排気する場合に、樹脂が溶融状態にあり、加圧流体の圧入口付近の通路が溶融樹脂で閉塞され、加圧流体を排気できなくなることがある。さらに、逆止弁廻りの樹脂が、ヒ−タ−による過加熱により逆止弁に付着劣化し、逆止弁から溶融樹脂から揮発した物質が加圧流体通路に逆流し、加圧流体通路を閉塞することがある。
【０００８】
特開平５−１７７６６８号公報に記載の装置によると、スリ−ブ先端部の周囲に金型空間に連続する溝が形成されているため、溶融樹脂と金型キャビテイ−面との間の空隙に加圧流体が漏れることがないが、溶融樹脂から揮発した物質は加圧流体通路に逆流し、温度が低下するにつれて揮発性物質が凝縮・固化し、加圧流体通路を閉塞して、加圧流体が注入できなくなることがある。
【０００９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、次のことを目的とする。
１．加圧流体通路へ、溶融樹脂の逆流および溶融樹脂から揮発した物質の逆流がなく、ヒ−タ−も必要なく、加圧流体を確実に溶融樹脂中に圧入できる加圧流体圧入装置を提供すること。
２．この加圧流体圧入装置を用いて、中空部を有する中空射出成形品を効率よく製造する方法を提供すること。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、第１の発明は、金型キャビテイ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入して、中空部を有する中空射出成形体を成形するための加圧流体圧入装置において、スリーブと、このスリーブの内部先端側に、栓体の外壁面とスリーブ内壁面との間に加圧流体通路としての隙間を形成して挿入された栓体とを備え、このスリーブの先端面と栓体の先端部（頭部）裏面側のとの間に、加圧流体は通すが溶融樹脂は侵入させない大きさとされている隙間が形成され、かつ、このスリーブの先端面にはスリーブ先端に挿入された栓体の先端部を取り囲んだ凹部が形成されており、さらに、スリーブの後端側に逆止弁が設けられていることを特徴とする中空射出成形用加圧流体圧入装置を提供する。
【００１１】
また、第２の発明は、スリーブ進退用開口を有する金型の金型キャビテイ内に溶融樹脂を射出し、その溶融樹脂中に加圧流体を圧入することによって中空部を形成し、その溶融樹脂を冷却固化した後、中空部内の加圧流体を排出し、型開きして成形品を取り出す中空射出成形品の製造方法において、請求項１に記載の加圧流体圧入装置を用い、加圧流体を圧入する際には、スリーブ先端部を金型キャビテイ内に突出させ、加圧流体を排出する際には、スリーブ先端部を金型キャビテイ面より後退させることを特徴とする中空射出成形品の製造方法を提供する。
【００１２】
【発明の実施の態様】
以下、本発明を図面に基いて詳細に説明する。
図１は、本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置を装備した射出成形金型の一例であって、加圧流体圧入時の状態を示す縦断面図、図２は、加圧流体排出時の状態を示す縦断面図、図３は、本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置の一例の縦断面図、図４は、本発明に係る加圧流体圧入装置を構成するスリ−ブ先端部と栓体の斜視図、をそれぞれ示す。
【００１３】
本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置によると、図１および図２に示されるように、表裏に面を有し、中央部に中空部を有する中空射出成形品が得られる。図１および図２において、１は金型、１ａは固定型、１ｂは可動型、１ｃはスリ−ブ進退用開口であり、２は金型キャビテイ−、３は加圧流体圧入装置、４はスリ−ブ、５は栓体、６は加圧流体通路、７は加圧流体供給管、８は油圧シリンダ−、１０は中空射出成形品、１０ａは中空部である。
【００１４】
中空射出成形品１０を成形する射出成形金型１には、加圧流体圧入装置３を備えている。この加圧流体圧入装置３は、その先端部分が、スリ−ブ４と栓体５とより構成されてなり、図３および図４に示されるように、スリ−ブ４の内部先端側には、栓体５が挿入されている。加圧流体圧入装置３は、加圧流体の圧入時には、スリ−ブ４を金型キャビテイー２の内側に達するまで前進させて（図１参照）、スリ−ブ先端を溶融樹脂に突入させて加圧流体を圧入する機能を果し、また、加圧流体の圧入終了後には、スリ−ブ４を金型キャビテイー２から後退させて（図２参照）、成形品中空部の加圧流体を排出させる機能を果す。スリ−ブ４を、金型キャビテイー２に対して前進・後退させるために、スリ−ブ４の後方に油圧シリンダ−８が連接されてなる。
【００１５】
加圧流体圧入装置３のスリ−ブ４には、その長さ方向中央部に貫通した加圧流体通路６が設けられ、スリ−ブ４の先端部から栓体５を加圧流体通路６に挿入され、栓体５の軸部５ｃに形成されたねじ部５ｄが加圧流体通路６にねじ込まれている。加圧流体通路６の内壁面と栓体５の軸部５ｃ外壁面との間に、加圧流体は通すが溶融樹脂は侵入させない大きさとされている隙間を形成する。この隙間は、成形時および成形後に、加圧流体のみを通過させる機能を果たす。加圧流体圧入装置３は、成形品の形状、大きさなどにより、一個の成形品に複数個設けることもできる。
【００１６】
栓体５のねじ部５ｄには、その軸方向に溝５ｅを形成し、かつ、ねじ部５ｄ以外の軸部５ｃは直径を小さくする。スリ−ブ４と栓体５の軸部５ｃとの間に形成されるこの間隙は、一般的には０．０５〜３ｍｍの範囲で選ぶのが好ましい。間隙を上記範囲とすると、加圧流体は容易に通過させるが、溶融樹脂から揮発した物質の通過を阻止し、揮発物質が通過した場合にはその固化を遅延させる。間隙の特に好ましい範囲は、０．１〜０．２ｍｍである。
【００１７】
栓体５は、軸部５ｃと、その先端部５ａに設けられ、軸部５ｃより直径を大きくされた頭部５ｂとから構成されている。スリ−ブ４の先端部４ａの内側には、栓体５の軸部５ｃを挿入する孔が穿設された内側先端部４ｂを設ける。内側先端部４ｂと外周壁４ｇとの間には、凹部４ｄを形成する。外周壁４ｇと内側先端部４ｂとは、同一面を形成するようにしてもよいが、外周壁４ｇを内側先端部４ｂより外側に延在させるのが好ましい。スリ−ブ４の直径は、成形品の形状、大きさなどにより変わるが、通常、４〜１０ｍｍの範囲で選ばれ、内側先端部４ｂの直径もまた、成形品の形状、大きさなどにより変わるが、通常、３〜６ｍｍの範囲で選ばれる。
【００１８】
内側先端部４ｂには、加圧流体通路６の中心軸から凹部４ｄに放射状に伸びる浅い溝４ｃを形成する。内側先端部４ｂと栓体５の頭部５ｂは、それぞれの直径をほぼ同じ大きさにするのが好ましい。両者の直径をほぼ同じ大きさにすると、スリ−ブ４の長さ方向中央部に貫通して設けられた挿入用孔（加圧流体通路６）に軸部５ｃを挿入したときに、溝４ｃは栓体５の頭部５ｂの裏面とによって、溶融樹脂への加圧流体の出入り口が形成される。
【００１９】
加圧流体の出入り口を形成する溝４ｃの深さは、０．０３〜０．２ｍｍの範囲で選ぶのが好ましく、中でも好ましいのは０．０５〜０．１である。加圧流体通路６を通った加圧流体は、スリ−ブ４の先端部４ａの浅い溝４ｃと栓体５の頭部５ｂの裏面とで形成された出入り口から溶融樹脂内に供給されるが、この際、加圧流体は、加圧流体圧入装置３の先端部の出入り口から横方向に噴出することになる。
【００２０】
すなわち、加圧流体は、成形品の肉厚方向ではなく、成形品の表裏面に沿って圧入されるので成形品全体に広がりやすく、均一な中空部１０ａが安定的に形成しやすい利点がある。また、スリ−ブ４の先端面４ｂには凹部４ｄが形成されているので、金型キャビテイ２に射出した溶融樹脂に、加圧流体を注入した際に圧力保持が確実にされ、かつ、スリ−ブ４の先端部この凹部４ｄを設けられているので、中空成形品が冷却する途中で加圧流体が漏れるのを防止することができる。
【００２１】
スリ−ブ４の後端部には、加圧流体供給管７を有するサポ−ト部４ｆがねじ込まれており、スリ−ブ４とサポ−ト部４ｆとの連結部には、溶融樹脂から揮発する物質の加圧流体供給管７への逆流を防止するため、逆止弁４ｅを設ける。逆止弁４ｅは、加圧流体供給管７より直径を若干大きくされた部分を形成し、この部分に球体を遊嵌して逆止弁４ｅを形成するのが好ましい。球体を配置した逆止弁４ｅは、加圧流体を金型キャビテイ−に注入するときは、加圧流体の圧力で開く機構とし、一方、溶融樹脂から揮発した物質が加圧流体供給管７に進入しようとした場合は、逆止弁４ｅが閉じる機構とするのが好ましい。
【００２２】
次に、本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置を備えた金型１を用いて、中空射出成形品を製造する方法を説明する。まず、固定型１ａと可動型１ｂからなり、可動型１ｂにスリ−ブ進退用開口１ｃを有する金型１を型締すると共に、油圧シリンダ−８に油圧を供給しスリ−ブ４の先端を金型キャビテイ−２内に達するまで前進させ、図１に示されるように、スリ−ブ４を前進位置に保持する。次に、溶融樹脂を金型キャビテイ−２内に射出する。加圧流体の圧入は、金型キャビテイ−２内に成形に必要な全溶融樹脂の一部を射出した後、残りの溶融樹脂の射出しつつ行うか、または、成形に必要な全溶融樹脂の射出完了後に行われる。
【００２３】
金型キャビテイ−２内の溶融樹脂中に注入された加圧流体は、溶融樹脂を金型キャビテイ−２の表面に押圧する。この間、金型キャビテイ−２内の溶融樹脂は冷却されて固化する。金型キャビテイ−２内の溶融樹脂がその少なくとも表面が固化し、金型から取り出しても変形が生じない程度まで冷却したあとに、油圧シリンダ−８に油圧を供給して加圧流体圧入装置３を、図２に示す位置に後退させ、スリ−ブ進退用開口１ｃを通して加圧流体を排出する。スリ−ブ進退用開口１ｃは、ガス排出を短時間で行うため、５°程度のテ−パ−加工を施しておくのが好ましい。上記操作により、射出成型品の中空部内の加圧流体は、短時間で大気に放出される。中空部内の加圧流体を排出した後、金型１を型開きして中空射出成形体１０を取り出す。
【００２４】
本発明の第２発明によって中空射出成形品を製造する際に使用できる樹脂は、特に制約はなく、通常、射出成形が適用できる熱可塑性樹脂全般が挙げられる。本発明において、加圧流体とは、常温・常圧下で気体または液体のものであって、溶融樹脂に接触したり、加圧した際に化学変化しないものを言う。具体的には、空気、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、アルゴンなどの気体、水、グリセリン、流動パラフィンなどの液体が挙げられる。これらの中では、窒素ガス、ヘリウムガスなどの不活性ガスが好ましい。
【００２５】
本発明の第２発明によって製造できる中空射出成形品としては、ラジオ、テープレコーダ、ＣＤプレーヤー、ファミリーコンピュータ（ファミコン）、テレビジョンなどの外箱、テレビジョン載置台などの家庭電気製品、パーソナルコンピュータ、オフィスコンピュータ、複写機、プリンターのハウジングなどのＯＡ機器製品、自動車ドアノブ、インスルメントパネルなどの自動車部品、などの内部に中空部を有する各種の成形品が挙げられる。これらの例示は、本発明を限定するものではない。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、次の様な特別に有利な効果を奏し、その産業上の利用価値は極めて大である。
１．本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置は、スリ−ブとスリーブの内部先端側に、加圧流体通路としての隙間を形成して挿入された栓体とを備え、かつ、スリーブ先端に挿入された栓体の先端部を取り囲んだ凹部が形成されており、さらに、スリ−ブの後端部には、逆止弁が設けられていることにより、加圧流体通路への溶融樹脂の逆流、および溶融樹脂から揮発した物質の逆流がなく、ヒ−タ−も必要なく、加圧流体を確実に溶融樹脂中に圧入できる。
２．本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置は、加圧流体は、成形品の肉厚方向ではなく、成形品の表裏面に沿って平行に圧入されるので成形品全体に広がりやすく、成形品に均一な中空部を安定的に形成することができる。
３．本発明に係る中空射出成形品の製造方法によると、加圧流体圧入装置を油圧シリンダ−で前進、後退させることにより、加圧流体の圧入、排気を確実に行うことができ、中空射出成形品を効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置を装備した射出成形金型の一例であって、加圧流体圧入時の状態を示す縦断面図である。
【図２】加圧流体排出時の状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明に係る中空射出成形用加圧流体圧入装置の一例の縦断面図である。
【図４】本発明に係る加圧流体圧入装置を構成するスリ−ブ先端部と栓体の斜視図である。
【符号の説明】
１：金型
１ａ：固定型
１ｂ：可動型
１ｃ：スリ−ブ進退用開口
２：金型キャビテイ−
３：加圧流体圧入装置
４：スリ−ブ
４ａ：先端部
４ｂ：内側先端部
４ｃ：溝
４ｄ：凹部
４ｅ：逆止弁
４ｆ：サポ−ト部
４ｇ：外周壁
５：栓体
５ａ：先端部
５ｂ：頭部
５ｃ：軸部
５ｄ：ねじ部
５ｅ：溝
６：加圧流体通路
７：加圧流体供給管
８：油圧シリンダ−
１０：中空射出成形体
１０ａ：中空部

Claims (3)

1. 金型キャビテイ内に射出された溶融樹脂中に加圧流体を圧入して、中空部を有する射出成形体を成形するための加圧流体圧入装置において、スリーブと、このスリーブの内部先端側に、栓体の外壁面とスリーブ内壁面との間に加圧流体通路としての隙間を形成して挿入された栓体とを備え、このスリーブの先端面と栓体の先端部（頭部）裏面側との間に、加圧流体は通すが溶融樹脂は侵入させない大きさとされている隙間が形成され、かつ、このスリーブの先端面にはスリーブ先端に挿入された栓体の先端部を取り囲んだ凹部が形成されており、さらに、スリーブの後端側に逆止弁が設けられていることを特徴とする中空射出成形用加圧流体圧入装置。
2. スリーブ先端部は、外側から内側方向に順に、外周壁、凹部、加圧流体通路を穿設した内側先端部がそれぞれ形成されてなり、この内側先端部には溝が放射状に刻設され、この内側先端部に穿設した加圧流体通路には、内側先端部とほぼ同じ直径の頭部を有する栓体が挿入されてなり、内側先端部に刻設された溝と栓体の頭部裏面側とによって加圧流体は通すが溶融樹脂は侵入させない大きさとされている隙間を形成してなる、請求項１記載の中空射出成形用加圧流体圧入装置。
3. スリーブ進退用開口を有する金型の金型キャビテイ内に溶融樹脂を射出し、その溶融樹脂中に加圧流体を圧入することによって中空部を形成し、その溶融樹脂を冷却固化した後、中空部内の加圧流体を排出し、型開きして成形品を取り出す中空射出成形品の製造方法において、請求項１に記載の加圧流体圧入装置を用い、加圧流体を圧入する際には、スリーブ先端部を金型キャビテイ内に突出させ、加圧流体を排出する際には、スリーブ先端部を金型キャビテイ面より後退させることを特徴とする中空射出成形品の製造方法。

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