JP5292649B2 - 金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、移動金型が移動することによって閉じていき固定金型にタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させた時点、または隙間を確保して以降の時点に、金型内での溶融樹脂の酸化防止の目的で、外部に流出することが最小になるように配慮して、金型の合わせ面を経由してキャビティに窒素ガスを送り込むようにした技術について述べたものなのである。

従来、金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置に関する技術としては、キャビティ内の溶融樹脂の酸化を防止する方法として、キャビティ内の空気を真空ポンプによって吸引し、減圧することによって酸素量を少なくする方法によって酸化を防止することが一般的であった。

しかしながら、このような従来の金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置に関しては、以下に示すような課題があった。

即ち、金型は多数のブロックの組合せであり、ブロックの合わせ面が多く、更にキャビティに空気抜きを行なうためのエアーベントが設けられている為に、空気抜きによる減圧には限度があった。即ち、溶融樹脂の酸化で発生するガスを吸い出すことにより、ヤニの発生を防止することを中心とする対応と言うことが出来る。

本発明は、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込み、排出は合わせ面を使用することが出来るようにする中で、前記移動金型２３が移動することによって閉じていき前記固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態で一旦停止させ、引き続いて窒素ガスを送り込み、その後再び前記移動金型２３を移動させ、最終的に前記固定金型２２にタッチさせることを特徴とし、更には、停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とし、更には、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、前記移動金型２３が移動することによって閉じていき前記固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込み、最終的に前記固定金型２２にタッチさせることを特徴とし、更には、隙間Ａとは、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

また、本発明は、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込み、排出は合わせ面を使用することが出来るようにする中で、前記移動金型２３が移動することによって閉じていき前記固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態で一旦停止させ、引き続いて窒素ガスを送り込み、その後再び前記移動金型２３を移動させ、最終的に前記固定金型２２にタッチさせることを特徴とし、更には、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、前記移動金型２３が移動するこ とによって閉じていき前記固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込み、最終的に前記固定金型２２にタッチさせることを特徴とし、
更には、前記キャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにした流路２３ｖと、前記キャビティ２３ａと前記流路２３ｖを連絡し前記移動金型２３が前記固定金型２２にタッチした時点では前記流路２３ｖに比べ断面積の非常に小さい通路２３ｗと、前記移動金型２３の停止時間や移動距離や移動速度を設定して制御することが出来るコントローラ２５を配設したことを特徴とし、更には、前記コントローラ２５は、前記移動金型２３が移動することによって閉じていき前記固定金型２２にタッチする直前の隙間Ａとして０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、前記隙間Ａを確保した状態で一旦停止させた時点、または前記隙間Ａを確保して以降の時点に窒素ガスを送り込むことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。

以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。

第一に、移動金型と固定金型による合わせ面のキャビティから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにした流路と、キャビティと流路を連絡し移動金型が固定金型にタッチした時点では流路に比べ断面積の非常に小さい通路と、移動金型の停止時間や移動距離や移動速度を設定して制御することが出来るコントローラを配設したことで、成形品の形状に影響を与えること無く、移動金型と固定金型の間に確実な状態で窒素ガスを送り込むことが可能となり、その結果として樹脂の焼け、黒点、黄変、ヤニ等の発生に見られる不良の原因を防止することが可能となった。特に、断面積の非常に小さな通路を設けることで、キャビティ内に窒素ガスを供給する口を設ける必要もなく、成形品のバリや溶融樹脂の逆流等の心配をする必要もないのである。

第二に、コントローラは、移動金型が移動することによって閉じていき固定金型にタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止させた時点、または隙間を確保して以降の時点に窒素ガスを送り込むことで、窒素ガスが外部に流出することを考えると理想的なタイミングで窒素ガスを送り込むことが可能となった。しかも、この様な形で窒素ガスを供給することによって、キャビティ内に窒素ガスの圧力は大気圧であり、エアーベントの変更や成形条件の変更を行なう必要はないのである。

第三に、コントローラは、隙間を確保した状態の停止時間として０．０１〜４秒の間に制御することが可能であり、その停止時間の間に窒素ガスを送り込むことで、窒素ガスが外部に流出することを考えると最も理想的なタイミングで窒素ガスを送り込むことが可能となった。しかも、停止時間が、この様に短い時間であるために、サイクルタイムに対する影響は、殆どないと言うことが出来るのである。

第四に、コントローラは、隙間を確保して以降に移動速度を遅くすることが可能であり、移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込むことで、窒素ガスが外部に流出することを考えると最も理想的なタイミング形で窒素ガスを送り込むことが可能となった。

第五に、通路は、磨きやメッキで滑らかにしたものであることで、円滑に窒素ガスを送り込むことが可能となった。

第六に、通路は、深さが０．００１〜０．０２ｍｍであることで、より円滑に窒素ガスを送り込むことが可能となった。従って、成形品にバリが発生するということは、全く考えられない。

第七に、流路は、窒素ガス配管を経由してコントローラの制御によって開閉が自由に出来るように電磁弁に接続していることで、必要に応じて窒素ガスを送り込むことが可能となった。

以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の全体の配置を示した図であり、図２は、金型が隙間を確保した状態を示した図であり、図３は、金型がタッチして閉じた状態でキャビティに窒素ガスを閉じ込めた状態を示した図であり、図４は、固定金型の側から移動金型を見た図である。

図１、図２、図３、図４に見られるように、２０は射出成形機であって、可塑化シリンダー２１と、固定金型２２と、移動金型２３と、移動手段２４と、コントローラ２５から構成されている。尚、図１に於いては、射出成形機２０を示しているが、金型２２、２３を構成している樹脂成形機であれば、中空成形機や押出し成形機等のほかのものでも構わない。

この場合、可塑化シリンダー２１は、ホッパー（図示していない）から供給された樹脂材料を、加熱しながら可塑化シリンダー２１内に構成されているスクリューの回転により溶融・混錬し、その溶融樹脂をスクリューの後退により可塑化シリンダー２１の先端部内に計量し、所定量の溶融樹脂が貯留されると、スクリューの回転が停止して、スクリュー駆動装置の軸方向駆動部によってスクリューが前進することにより、貯留された溶融樹脂が金型２２，２３に射出することが可能となっている。

一方、固定金型２２と移動金型２３より成る金型２２，２３は、樹脂供給路２２ｖとキャビティ２３ａを形成することで、可塑化シリンダー２１から射出された溶融樹脂が、樹脂供給路２２ｖを通ってキャビティ２３ａに送り込まれるようになっている。この場合、キャビティ２３ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると、成形品として取出すのである。

そして、成形品として取出すために、成形品が冷却することで固化した状態で移動金型２３を移動させることによって金型２２，２３を開き、キャビティ２３ａから成形品として取出したり落下させたりしているのである。尚、樹脂供給路２２ｖで冷却することで硬化した樹脂に関しても、固定金型２２を何等かの方法で分離して落下するように配慮されている。

また、金型２２，２３の合わせ面に窒素ガスを供給することが出来るように、移動金型２３のランド部２３ｂのキャビティ２３ａから離れた位置に連絡するように、流路２３ｖを移動金型２３に形成し、その流路２３ｖに、窒素ガス注入口４４である継手４４と、窒素ガス配管４３と、何等かのタイミングで開閉する電磁弁４２と、窒素ガス配管４１に接続し、最終的には具体的に図示していないが窒素ガス発生装置に接続することで、窒素ガスを供給することが可能となっている。この場合、流路２３ｖの穴径といては、１〜４ｍｍのものが考えられるのである。

加えて、移動金型２３には、キャビティ２３ａと流路２３ｖを連絡し移動金型２３が固定金型２２にタッチした時点では流路２３ｖに比べ断面積の非常に小さい通路２３ｗを形成している。この場合、移動金型２３が固定金型２２にタッチした時点では流路２３ｖに比べ断面積の非常に小さいという意味は、タッチした状態でなく、何等かの隙間Ａを確保した状態で窒素ガスを送り込むという意味を含めてのことである。

そして、通路２３ｗは、窒素ガスが円滑に流れるように、磨きやメッキで滑らかにしている。更に、通路２３ｗは、射出に際してのバリが発生するのを防止する意味で、深さを０．００１〜０．０２ｍｍに制限している。この場合、深さを０．００１〜０．０１ｍｍにするのが最も望ましい。

ところで、図１、図２、図３に於いては、キャビティ２３ａと流路２３ｖと、通路２３ｗのすべてが、移動金型２３に形成されているが、移動金型２３に形成することにこだわる必要は無く、一部または全部を固定金型２２と移動金型２３の一方に形成しても固定金型２２と移動金型２３の両方に形成しても構わない。

尚、窒素ガス発生装置に関しては、窒素ガスを貯留している窒素ガスボンベに接続するとか、中空糸の膜内に圧縮空気を通過させることで膜を透過する速度の違いによって酸素ガスを分離して窒素ガスを作り出す分離膜方式によるものや，同様に高圧力下で特定のガスを吸着し低圧力下で特定のガスを吐きガス吸着材によるＰＳＡ方式によるもの等が考えられる。

更に、移動金型２３には、移動手段２４が一体となっている。この場合、移動手段２４は、移動金型２３を移動させるものであり、電動モータや油圧シリンダーによるものが考えられる。そして、金型２２，２３が閉じた状態で溶融樹脂が送り込まれた場合に、その溶融樹脂によって金型２２，２３が開こうとするのを防止する型締めの機能もその中にまたは別に形で持っている。

一方、コントローラ２５は、移動手段２４に対して開始や終了や何等かの速度の指示を行なう信号５１を、電磁弁４２に対して開放や閉鎖の指示を行なう信号５２を送ることが出来るようになっている。従って、コントローラ２５に備わっている時計の機能と何等かの形で位置検出の機能を持っていることで、速度を制御することからも可能になるのである。この事は、電動モータの回転数や油圧シリンダーを流れる流体の流量によって速度を換算して記憶させ、その値から時間との関係で位置を求めるということも可能なのである。

本発明による、金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。

一般的な射出成形機２０の動作としては、先ず金型２２，２３がタッチして閉じた状態で、可塑化シリンダー２１より溶融樹脂が射出されることで樹脂供給路２２ｖを経由してキャビティ２３ａに送り込まれ、その後キャビティ２３ａ内の成形品が冷却したら、金型２２，２３を開くことで成形品を取出すか落下させ、再び金型２２，２３が閉じた状態にして、以下前述の動作が繰り返されることになる。

そして、本願発明に於いては、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、移動金型２３が移動することによって閉じていき固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態で一旦停止させ、引き続いて窒素ガスを送り込み、その後再び移動金型２３を移動させ、最終的に固定金型２２にタッチして閉じた状態で、溶融樹脂を射出することで、金型２２，２３内での溶融樹脂の酸化を防止しているのである。

この場合には、移動金型２３の停止する時間としては、０．０１〜４秒に設定し制御している。そして、停止する時間としては、理想的には０．０１〜２秒であることが望ましい。尚、この値は隙間Ａとの関係によって設定されるべきものであり、当然のことながら隙間が狭いと窒素ガスを送り込む時間も少なくて良いということになるのであるが、少なすぎるとキャビティ２３ａ内に送り込まれる窒素ガスの量が確保出来ないという問題も出てくる。

また、本願発明の別の発明に於いては、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、移動金型２３が移動することによって閉じていき固定金型２２にタッチする直前に隙間Ａを確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込み、最終的に固定金型２２にタッチして閉じた状態で、溶融樹脂を射出することで、金型２２，２３内での溶融樹脂の酸化を防止しているのである。尚、移動速度を遅くするという内容を具体的に述べるならば、隙間Ａの距離を０．０１〜４秒位の速度で進むということになる。

この場合には、移動金型２３が移動することによって閉じていき固定金型２２にタッチする直前の隙間Ａとしては、０．０５〜４ｍｍに制御している。そして、隙間Ａとしては、理想的には０．１〜２ｍｍであることが望ましい。ところで、この値は本願発明の前に記載した発明にも該等することが出来るのである。尚、隙間Ａに関しては、狭い方が望ましいと言えるが、金型２２、２３がタッチした状態では一定の断面積を持った通路２５ｗを確保する必要があり、その場合には成形品にバリを形成するという問題が出てくるのであって、隙間Ａという発想が必要なのである。

ここで、前述の二つの発明には、移動金型２３と固定金型２２による合わせ面のキャビティ２３ａから離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにするという内容が記載されているが、その意味するところは、窒素ガス発生装置（具体的に図示せず）からの窒素ガスを、窒素ガス配管４１と電磁弁４２と窒素ガス配管４３と窒素ガス注入口４４である継手４４と流路２３ｖを経由して、金型２２，２３の合わせ面に供給することが出来るということである。

この様にして、金型２２、２３の合わせ面から通路２３ｗを経由してキャビティ２３ａに窒素ガスを送り込むことによって、キャビティ２３ａ内の空気は追い出されてもキャビティ２３ａ内の窒素ガスは大気圧であるため、エアーベントの変更や成形条件の変更等を行なう必要はない。

本発明は、金型内での溶融樹脂の酸化防止方法および酸化防止装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、移動金型が移動することによって閉じていき固定金型にタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させた時点、または隙間を確保して以降の時点に、窒素ガスを送り込むようにした技術であって、射出成形機を含む各種の樹脂成形機の金型内での溶融樹脂の酸化防止に対応したものなのであり、その結果として樹脂の焼け、黒点、黄変、ヤニ等の発生に見られる各種の不良の防止に役立つようになったのである。

本願発明の全体の配置を示した図 金型が隙間を確保した状態を示した図 金型がタッチして閉じた状態でキャビティに窒素ガスを閉じ込めた状態を示した図 固定金型の側から移動金型を見た図

符号の説明

２０・・・・・・射出成形機
２１・・・・・・可塑化シリンダー
２２・・・・・・固定金型（金型）
２２ｖ・・・・・樹脂供給路
２３・・・・・・移動金型（金型）
２３ａ・・・・・キャビティ
２３ｂ・・・・・ランド部
２３ｖ・・・・・流路
２３ｗ・・・・・通路
２４・・・・・・移動手段
２５・・・・・・コントローラ
４１・・・・・・窒素ガス配管
４２・・・・・・電磁弁
４３・・・・・・窒素ガス配管
４４・・・・・・継手（窒素ガス注入口）
５１・・・・・・信号
５２・・・・・・信号
Ａ・・・・・・・隙間

Claims (8)

1. 移動金型（２３）と固定金型（２２）による合わせ面のキャビティ（２３ａ）から離れた位置に窒素ガスを送り込み、排出は合わせ面を使用することが出来るようにする中で、前記移動金型（２３）が移動することによって閉じていき前記固定金型（２２）にタッチする直前に隙間（Ａ）を確保した状態で一旦停止させ、引き続いて窒素ガスを送り込み、その後再び前記移動金型（２３）を移動させ、最終的に前記固定金型（２２）にタッチさせることを特徴とする金型内での溶融樹脂の酸化防止方法。
2. 停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とする請求項１に記載の金型内での溶融樹脂の酸化防止方法。
3. 移動金型（２３）と固定金型（２２）による合わせ面のキャビティ（２３ａ）から離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、前記移動金型（２３）が移動することによって閉じていき前記固定金型（２２）にタッチする直前に隙間（Ａ）を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込み、最終的に前記固定金型（２２）にタッチさせることを特徴とする金型内での溶融樹脂の酸化防止方法。
4. 隙間（Ａ）とは、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の金型内での溶融樹脂の酸化防止方法。
5. 移動金型（２３）と固定金型（２２）による合わせ面のキャビティ（２３ａ）から離れた位置に窒素ガスを送り込み、排出は合わせ面を使用することが出来るようにする中で、前記移動金型（２３）が移動することによって閉じていき前記固定金型（２２）にタッチする直前に隙間（Ａ）を確保した状態で一旦停止させ、引き続いて窒素ガスを送り込み、その後再び前記移動金型（２３）を移動させ、最終的に前記固定金型（２２）にタッチさせることを特徴とする金型内での溶融樹脂の酸化防止装置。
6. 移動金型（２３）と固定金型（２２）による合わせ面のキャビティ（２３ａ）から離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにする中で、前記移動金型（２３）が移動 することによって閉じていき前記固定金型（２２）にタッチする直前に隙間（Ａ）を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら窒素ガスを送り込み、最終的に前記固定金型（２２）にタッチさせることを特徴とする金型内での溶融樹脂の酸化防止装置。
7. 前記キャビティ（２３ａ）から離れた位置に窒素ガスを送り込むことが出来るようにした流路（２３ｖ）と、前記キャビティ（２３ａ）と前記流路（２３ｖ）を連絡し前記移動金型（２３）が前記固定金型（２２）にタッチした時点では前記流路（２３ｖ）に比べ断面積の非常に小さい通路（２３ｗ）と、前記移動金型（２３）の停止時間や移動距離や移動速度を設定して制御することが出来るコントローラ（２５）を配設したことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の金型内での溶融樹脂の酸化防止装置。
8. 前記コントローラ（２５）は、前記移動金型（２３）が移動することによって閉じていき前記固定金型（２２）にタッチする直前の隙間（Ａ）として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、前記隙間（Ａ）を確保した状態で一旦停止させた時点、または前記隙間（Ａ）を確保して以降の時点に窒素ガスを送り込むことを特徴とする請求項７に記載の金型内での溶融樹脂の酸化防止装置。

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