JP3734672B2

JP3734672B2 - 射出成形装置の不活性ガス吹込み部構造

Info

Publication number: JP3734672B2
Application number: JP2000105804A
Authority: JP
Inventors: 誠中沢
Original assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Current assignee: Nissei Plastic Industrial Co Ltd
Priority date: 2000-04-07
Filing date: 2000-04-07
Publication date: 2006-01-11
Anticipated expiration: 2020-04-07
Also published as: JP2001287240A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は射出成形装置の不活性ガス吹込み部の構造改良技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂の射出成形法では、金型内のキャビティに高圧の溶融樹脂を射出してキャビティに樹脂を充填し、凝固させることにより射出成形品（以下、成形品と略す。）を得る。このとき、キャビティに存在している空気の流れを考えると、この空気は射出樹脂で押されてキャビティの隅へ流れる。そして、固定型と可動型の間のパーティングライン（分割面）や、入れ子やスライドコアの隙間を通って型外に排出される。これで、気泡や欠けのない成形品が得られる。
【０００３】
しかし、空気は高圧の樹脂で押されて断熱圧縮状態になり、多量の熱が発生し、結果、成形品に黒い焼け跡が発生することがある。これを「焼け」という。
この焼けは成形品の品質を著しく低下させるために好ましくない。その対策の一つに、空気を窒素ガスや不活性ガスに置き換え、この置換ガスを樹脂で押出すことで焼けを回避する方法が知られている。
【０００４】
例えば、特開平１０−２８６８４０号公報「合成樹脂の新規なる成形法」には、炭酸ガスなどのガス体を金型に吹込み、次に樹脂を注入する成形法が記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報の図２では、ノズル先端３（同公報に記載の符号を流用する。以下同様。）をニードル弁４で閉じておき、通路８から空間７を介してノズル先端３からガス体を図示せぬ金型へ吹込む。次に、ニードル弁４を図右へ移動することにより、ニードル弁４を開き、樹脂をノズル先端３に送ると言うものである。
このときに、樹脂はノズル先端３だけでなく、通路８へも進入（侵入）する。空間７及び通路８には炭酸ガスなどのガス体が存在しているが、ガス体は圧縮性流体であり、非圧縮性流体である樹脂の侵入を抑える力は乏しいからである。
【０００６】
そこで、上記公報の図３には、ガス体は通過できるが、合成樹脂は通過できない細孔１９（公報の第６頁左欄第９行〜第１０行参照。）を通じてガス体を流す金型構造が示されている。このときの細孔１９は、いわゆる半透膜と同じ性能を発揮するものであり、樹脂の分子（大きい分子）とガス体の分子（小さい分子）との中間の大きさの孔径にする必要があり、ごく小径にする必要がある。ごく小径であれば、ガス体を流す際の流路抵抗が大きく、必要な量のガス体を迅速に金型へ充填することはできない。すなわち、ガス充填に時間が掛り、生産のサイクルタイムが大幅に延び、結果として、生産性は低下する。
【０００７】
この様に上記公報の発明には、ガス流路に樹脂が侵入するか又はサイクルタイムの延長による生産性の低下という課題が残る。
そこで、本発明の目的は不活性ガス吹込み部の構造を改良して、樹脂の侵入を防止し且つサイクルタイムの短縮を図って生産性を高めることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の不活性ガス吹込み部構造は、成形金型（１１）にスプルブッシュ（１２）を収納するブッシュ収納部（１３）を設け、このブッシュ収納部（１３）にスライド可能にスプルブッシュ（１２）を収納し、ブッシュ収納部（１３）に窒素ガスなどの不活性ガスを吹込むガス通路の出口（１５）を臨ませ、このガス通路の出口（１５）をスプルブッシュ（１２）のスライド動作で開閉できるように構成するとともに、ガス通路の出口（１５）に至るガス管（２３）に、不活性ガスを計量し且つ圧送するガス計量・注入シリンダ（２２）、このガス計量・注入シリンダ（２２）で圧送したガスの逆流を防止する逆止弁（２４）及びこの逆止弁（２４）よりガス通路の出口（１５）でのガス圧力を計測する圧力センサ（２６）を介在させ、キャビティに封じ込めた不活性ガスの圧力を正確に制御できるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
スプルブッシュをスライドさせてガス通路の出口を開にする。そして、このガス通路を通じて成形金型のキャビティへ不活性ガスを吹込み、キャビティ内部の空気を追い出す。次に、スプルブッシュをスライドさせてガス通路の出口を閉にする。この状態で、スプルブッシュを介してキャビティへ樹脂を射出する。ガス通路の出口は閉じているので、樹脂がガス通路に侵入することはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る射出成形装置の不活性ガス吹込み部（第１実施例）の構造図であり、この不活性ガス吹込み部１０では、成形金型（固定型）１１にスプルブッシュ１２を収納するブッシュ収納部１３を設け、このブッシュ収納部１３に図左右にスライド可能にスプルブッシュ１２を収納し、ブッシュ収納部１３に窒素ガスなどの不活性ガスを吹込むガス通路の出口１５を臨ませ、このガス通路の出口１５をスプルブッシュ１２のスライド動作で開閉できるように構成したことを特徴とする。
【００１３】
詳しくは、ブッシュ収納部１３の奥にガス通路の出口１５を臨ませ、この出口１５に通じるガス通路１６を成形金型１１に形成する。そして、成形金型１１外にガス容器１７を配置し、このガス容器１７から窒素ガス等の不活性ガスを導く第１ガス管１８に制御弁１９及び第１逆止弁２１を介設した上で、この第１ガス管１８をガス計量・注入シリンダ２２に繋ぐ。そして、このガス計量・注入シリンダ２２からは第２ガス管２３を延ばして前記ガス通路１６に接続する。なお、第２ガス管２３（又はガス通路１６）に第２逆止弁２４を介設し、この第２逆止弁２４とガス通路の出口１５との間から分岐通路２５を分岐させ、この分岐通路２５の端部に圧力センサ２６を取付ける。
【００１４】
また、ブッシュ収納部１３に収納したスプルブッシュ１２は、スプリング２８にて加熱筒３０のノズルヘッド３１側へ押出す。ただし、ブッシュ収納部１３からスプルブッシュ１２が外れぬように適当な形状若しくは構造のストッパ３２でスライドの量を制限する。
【００１５】
以上の構成からなる不活性ガス吹込み部（第１実施例）の作用を次の図２，３で説明する。
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係る不活性ガス吹込み部（第１実施例）の作用説明図（その１）である。
【００１６】
（ａ）：加熱筒３０を矢印▲１▼のごとく前進させてノズルヘッド３１をスプルブッシュ１２に当てる。ただし、スプルブッシュ１２を押込まず、それの口を塞ぐ程度の押圧力で当てる。また、制御弁１９を開き、同時にガス計量・注入シリンダ２２を矢印▲２▼のごとく作動させる。これで、ガス容器１７の不活性ガスを第１ガス管１８を通じて矢印▲３▼のごとくガス計量・注入シリンダ２２に吸引することができる。ガス計量・注入シリンダ２２は内径にピストンストロークを乗じることでガスの吸引量を正確に計量することができる。この段階ではキャビティ（図示せず）、ランナ３３及びブッシュ収納部１３には空気が溜まっている。
【００１７】
（ｂ）：次に、ガス計量・注入シリンダ２２を矢印▲４▼のごとく作動させる。すると、不活性ガスは矢印▲５▼のごとく第２ガス管２３、第２逆止弁２４及びガス通路１６を通じてブッシュ収納部１３及びランナ３３に至り、図示せぬキャビティを満たす。このときに第１逆止弁２１の逆止作用により、高圧化した不活性ガスがガス容器１７に戻ることはない。成形金型の微小隙間（パーティングラインなど）から不活性ガスで空気を押出すことにより、キャビティを非酸化性雰囲気に置換することができる。
【００１８】
キャビティに封じ込めた不活性ガスの圧力は圧力センサ２６で検出することができる。この圧力センサ２６で検出した圧力が基準圧を満たしていれば次の工程に進み、基準圧より低いときには不活性ガス充填不足であるから対策を講じてばよい。この様に圧力センサ２６で圧力を監視することにより、安定した射出成形が維持できる。
【００１９】
図３（ａ），（ｂ）は本発明に係る不活性ガス吹込み部（第１実施例）の作用説明図（その２）である。
（ａ）：加熱筒３０を前進させ、スプルブッシュ１２を矢印▲６▼のごとくブッシュ収納部１３に進入させる。この結果、スプルブッシュ１２でガス通路の出口１５を閉じることができる。
【００２０】
（ｂ）：次に、矢印▲７▼の如く樹脂３５を射出する。この射出に引き続いて高圧不活性ガスを噴射することでガスインジェクション成形を実施させることができる。すなわち、図３（ｂ）から加熱筒３０を後退させることで、スプルブッシュ１２を後退させる。この状態は図２（ａ）と同様となる。そこで、図２（ａ），（ｂ）で説明した要領でランナ３３に不活性ガスを圧入する。この様な成形法をガスインジェクション成形といい、ガスで樹脂に中空部を形成する。比較的低い中空率の場合は中空部の形成と共にヒケやソリの発生を有効に防止することで品質の向上が期待できる。
ガスインジェクション成形は、家電製品の中空フレーム、中空台、自動車部品としてのインストルメントパネル、家具などの製造に好適である。
【００２１】
なお、図３（ｂ）ではガス通路の出口１５をスプルブッシュ１２で塞いだため、樹脂３５がガス通路１６へ廻り込む心配はない。
また、図２（ｂ）において、開放状態のガス通路の出口１５を通じて不活性ガスを吹込むため、十分な量の不活性ガスを短い時間で吹込むことができ、サイクルタイムを短めることができる。
この様に、図１の不活性ガス吹込み部１０によれば、ガス通路１６への樹脂の侵入を防止し且つガスの吹込みに要する時間を短め、生産性を高めることができる。
【００２２】
図４は射出成形装置の不活性ガス吹込み部の参考図であり、図１と共通部分は図１での符号を流用し、詳しい説明は省略する。
この不活性ガス吹込み部４０では、加熱筒３０に固定した固定ノズルヘッド４１に被せるヘッド収納部４２を備えた可動ノズルヘッド４３を、固定ノズルヘッド４１にスライド可能に取付け、この可動ノズルヘッド４３に設けたノズルヘッド収納部４２に窒素ガスなどの不活性ガスを吹込むガス通路の出口１５を臨ませ、相対的に移動する固定ノズルヘッド４１でガス通路の出口１５を開閉できるように構成したことを特徴とする。
【００２３】
図１と同様に、２８はスプリング、３２はストッパ、１１は成形金型、１２はスプルブッシュ、１７はガス容器、１８は第１ガス管、１９は制御弁、２１は第１逆止弁、２２はガス計量・注入シリンダ、２３は第２ガス管、２４は第２逆止弁、１６はガス通路である。
【００２４】
以上の構成からなる不活性ガス吹込み部４０の作用を次に述べる。
図５（ａ），（ｂ）は図４の作用説明図（その１）である。
【００２５】
（ａ）：加熱筒３０を矢印ａのごとく前進させ、可動ノズルヘッド４３をスプルブッシュ１２に当てる。ただし、可動ノズルヘッド４３へ固定ノズルヘッド４１を押込まず、可動ノズルヘッド４３でスプルブッシュ１２の口を塞ぐ程度に押し当てる。また、制御弁１９を開き、同時にガス計量・注入シリンダ２２を矢印ｂのごとく作動させる。これで、ガス容器１７の不活性ガスを第１ガス管１８を通じて矢印ｃのごとくガス計量・注入シリンダ２２に吸引することができる。
【００２６】
（ｂ）：次に、ガス計量・注入シリンダ２２を矢印ｄのごとく作動させる。すると、不活性ガスは矢印ｅのごとく第２ガス管２３、第２逆止弁２４及びガス通路１６を通じてノズルヘッド収納部４２及びランナ３３に至り、図示せぬキャビティを満たす。このときに第１逆止弁２１の逆止作用により、高圧化した不活性ガスがガス容器１７に戻ることはない。成形金型の微小隙間（パーティングラインなど）から不活性ガスで空気を押出すことにより、キャビティを非酸化性雰囲気に置換することができる。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）は図４の作用説明図（その２）である。
（ａ）：加熱筒３０を矢印ｆのごとく前進させ、可動ノズルヘッド４３に固定ノズルヘッド４１を進入させる。この結果、固定ノズルヘッド４１でガス通路の出口１５を閉じることができる。構造的には可動ノズルヘッド４３が固定ノズルヘッド４１に対してスライドするが、ここでは静止状態の可動ノズルヘッド４３へ固定ノズルヘッド４１をスライドさせる。このことを相対的に固定ノズルヘッド４３が移動するといい、何れのノズル４１又は４３が他方のノズル４３又は４１に対して移動してもよいことにする。
【００２８】
（ｂ）：次に、矢印ｇの如く樹脂３５を射出する。ガス通路の出口１５を固定ノズルヘッド４１で塞いだため、樹脂３５がガス通路１６へ廻り込む心配はない。
また、図５（ｂ）において、開放状態のガス通路の出口１５を通じて不活性ガスを吹込むため、十分な量の不活性ガスを短い時間で封入することができ、サイクルタイムを短めることができる。
この様に、図４の不活性ガス吹込み部４０によれば、ガス通路１６への樹脂の侵入を防止し且つガスの吹込みに要する時間を短め、生産性を高めることができる。
【００２９】
尚、不活性ガスは狭義の不活性ガス（ネオン、アルゴン、キセノンなど）、非酸化性ガスである窒素ガスや炭酸ガスを加えた広義のガスをさす。
また、実施例では樹脂射出前のガスパージと射出後のガスインジェクションとに本発明の不活性ガス吹込み部構造を適用したが、ガスインジェクションのみに適用することは差支えない。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の不活性ガス吹込み部構造は、成形金型にスプルブッシュを収納するブッシュ収納部を設け、このブッシュ収納部にスライド可能にスプルブッシュを収納し、ブッシュ収納部に窒素ガスなどの不活性ガスを吹込むガス通路の出口を臨ませ、このガス通路の出口をスプルブッシュのスライド動作で開閉できるように構成するとともに、ガス通路の出口に至るガス管に、不活性ガスを計量し且つ圧送するガス計量・注入シリンダ、このガス計量・注入シリンダで圧送したガスの逆流を防止する逆止弁及びこの逆止弁よりガス通路の出口でのガス圧力を計測する圧力センサを介在させ、キャビティに封じ込めた不活性ガスの圧力を正確に制御できるようにしたことを特徴とする。
先ず、スプルブッシュをスライドさせてガス通路の出口を開にし、この状態で成形金型のキャビティへ不活性ガスを吹込み、キャビティ内部の空気を追い出す。ガスの流れは円滑となり、ガスの注入に要する時間を短くすることができる。
次に、スプルブッシュをスライドさせてガス通路の出口を閉にし、この状態で、スプルブッシュを介してキャビティへ樹脂を射出する。ガス通路の出口は閉じているので、樹脂がガス通路に侵入することはない。
さらには、ガス通路の出口に至るガス管に、不活性ガスを計量し且つ圧送するガス計量・注入シリンダ、このガス計量・注入シリンダで圧送したガスの逆流を防止する逆止弁及びこの逆止弁よりガス通路の出口でのガス圧力を計測する圧力センサを介在させたので、キャビティに封じ込めた不活性ガスの圧力を正確に制御できる。
【００３１】
従って、請求項１によれば、樹脂がガス通路へ侵入する虞れはなく且つガス注入に要する時間を縮めることでサイクルタイムを短縮し、成形品の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る射出成形装置の不活性ガス吹込み部（第１実施例）の構造図
【図２】本発明に係る不活性ガス吹込み部（第１実施例）の作用説明図（その１）
【図３】本発明に係る不活性ガス吹込み部（第１実施例）の作用説明図（その２）
【図４】射出成形装置の不活性ガス吹込み部の参考図
【図５】図４の作用説明図（その１）
【図６】図４の作用説明図（その２）
【符号の説明】
１０，４０…不活性ガス吹込み部、１１…成形金型、１２…スプルブッシュ、１３…ブッシュ収納部、１５…ガス通路の出口、３０…加熱筒、４１…固定ノズルヘッド、４２…ヘッド収納部、４３…可動ノズルヘッド。

Claims

成形金型（１１）にスプルブッシュ（１２）を収納するブッシュ収納部（１３）を設け、このブッシュ収納部（１３）にスライド可能にスプルブッシュ（１２）を収納し、前記ブッシュ収納部（１３）に窒素ガスなどの不活性ガスを吹込むガス通路の出口（１５）を臨ませ、このガス通路の出口（１５）を前記スプルブッシュ（１２）のスライド動作で開閉できるように構成するとともに、前記ガス通路の出口（１５）に至るガス管（２３）に、不活性ガスを計量し且つ圧送するガス計量・注入シリンダ（２２）、このガス計量・注入シリンダ（２２）で圧送したガスの逆流を防止する逆止弁（２４）及びこの逆止弁（２４）より前記ガス通路の出口（１５）でのガス圧力を計測する圧力センサ（２６）を介在させ、キャビティに封じ込めた不活性ガスの圧力を正確に制御できるようにしたことを特徴とする射出成形装置の不活性ガス吹込み部構造。