JP5977748B2 - 内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型およびその金型を用いて行われる空気抜き取りのためのエア抜き方法 - Google Patents

Description

本発明は、プラスチック材料部品の射出成形産業に適用可能であり、より具体的には、射出成形金型および射出成形方法の分野に関する。

より具体的には、本発明の目的は、射出プロセス中に内部から空気を抜き取ることを可能にするプラスチック射出成形金型と、その金型を使用して空気を抜き取るエア抜き方法である。

熱可塑性プラスチック射出成形金型は、構成部品の中でも特に、１つはキャビティプレートと呼ばれ１つはダイプレートと呼ばれる２つの成形プレートと、射出成形品を突き出す働きをする、複数の突き出しピンが収容された突き出しプレートセットと、によって形成される。

射出成形金型は、１つまたは複数の成形キャビティを有することができ、射出時に、適切に溶解されたプラスチック材料が、各キャビティが完全に充填されるまで加圧下で射出ノズルまたは先端を介して導き入れられる。

各金型は、射出されたプラスチックを冷却しその成形品を硬化させる働きをする、成形プレートに機械加工された孔で構成される冷却回路を含む。

ダイプレートに構造的に構成されたハウジングの中を通して配置された突き出しピンは、突き出しプレートを介して作動し、プラスチックの硬化が完了したら成形品をキャビティから取り出す役割を果たす。

上記ハウジングは、その長さ全体に沿って均一な直径を有するのではなく、キャビティに最も近い部分は、突き出しピンが標準的な規定によって示される極めて狭いクリアランスで非常に密接して嵌合される。残りの部分では、突き出しピンとの不必要な摩擦を防ぐために、ハウジングはより大きな直径を有する。

射出プロセス中、金型は閉じられるので、キャビティは空気で満たされている。プラスチック材料が射出されると空気は徐々に圧縮されてその体積を縮小し、その圧力を増加させる。この圧力により、プラスチック材料の充填が複雑になる。

このプロセス全体では多くの場合、金型キャビティ全体を充填することができるように、主として厄介な構成を有する領域で、射出圧力を大きくするだけでなくプラスチック塊の温度を上昇させる必要がある。そのため、適切に硬化された成形品を型から抜き取ることができるまでに長い冷却時間がかかる。

多くの場合、キャビティの充填のためにプラスチック材料に加えられる温度／圧力が過剰となるため、寸法の安定性が失われ、製品の最終的な品質に悪影響を及ぼすような内部応力がその成形品自体に生じる。

こういった問題を解決するために、空気の流出を可能にするがそれと同時に射出された材料の流出を防止するいくつかの解決策が知られている。

そういった解決策には、キャビティの外周、通常は射出先端から最も遠い領域に配置された空気除去管路の作成が含まれる。各突き出しピンとそれらのハウジングの間にある小さなクリアランスを介しても、キャビティから空気塊が流出する。

突き出し管路のアクセス口に施栓要素を配置することにより、空気の流出を可能にして、射出された材料の流出を防止することも知られている。

この施栓要素は場合により、空気透過性フィルタで構成され、場合によってはばねの作用によって開位置に留まる傾向を有するキャップまたは閉鎖要素で構成される。この閉鎖要素は、空気の除去を可能にし、射出された材料の圧力がばねの押しに打ち勝つと自動的に閉じる。したがってこの閉鎖要素は、除去管路を介した上記の射出された材料の流出を防止するが、この解決策は全ての材料に適用できるわけではない。

こういった金型は空気除去手段に関して複数の欠点を有する。最も注目すべき欠点は、射出された材料が除去管路を通して空気を押すプランジャとして機能し、それによってより大きな射出圧力が必要であること、射出される材料が空気と接触しているため冷え易いため、その後のエネルギーコストを伴うより高い温度で上記材料を射出する必要があることである。空気を除去する際により大きな効果を実現するために、施栓要素を射出ノズルと反対側の端に配置し、溶解された材料が、流動性がより低い状態でこの領域に達する必要がある。このプロセスで成形品を得るには、より大きなエネルギーおよび製造コストを費やす必要がある。

さらに、これらの問題はまた、成形品に気泡が閉じ込められ、特定の構成ではクリアランスが形成されることから、得られる成形品の品質にも影響を及ぼす。不十分な空気の抜き取りにより射出成形品の外面に溝が発生し、金型の充填中に射出材料は応力を受け、その応力により、得られた成形品に不完全性と変形が生じる。

本発明の射出成形金型は、上記で指摘した問題を解決すると同時に、金型から空気を完全に抜き取るための効率的な代替策を構成する。

そのために、本発明の内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型は、このタイプの金型の従来の要素をベースとして構成、すなわち型閉手段と、液体状態の高温の材料を導くための少なくとも１つの射出ノズルを備える１つまたは複数の射出キャビティと、突き出しピンのセットで形成される少なくとも１つの突き出し装置と、を備える。突き出しピンは、それぞれのハウジングを通りピン自体の動きと共に成形品を押し出す役割を果たす。

キャビティの内部からの空気の抜き取りをより簡単にするために、本発明の金型は、真空ポンプまたは吸引要素と連通する内部回路を備え、その吸引要素は、射出プロセスの前かつその間に空気を金型キャビティから抜き取る役割を果たす。

上記回路は、具体的には金型の構造体自体に穿設された管路で構成され、この管路は、突き出しピンのハウジングを横切り、突き出しピンとそのハウジングの間にある間隙を介したキャビティの空気の連通を作り出すことで、その吸引を引き起こす。

射出プロセス中のその空気の抜き取りに利用可能な時間は限られているので、射出時間を増やさないため、真空ポンプまたは吸引要素が可能な限り最大の効率および性能で働くように間隙はいずれも閉じる必要がある。したがって、本発明の金型は、突き出し要素のそれぞれに配置されるブッシングシールの構成を可能にし、このブッシングシールは、ダイプレートに適切に固定され、成形領域すなわち射出領域の反対側の部分に配置されて、突き出しピンとそのハウジング間に存在する間隙を閉じる。この部分における間隙は、キャビティと接触する領域に見られるものよりも大きなクリアランスを有する。

突き出し装置を介して吸引できる空気は大部分の射出方法では十分ではないので、本発明の金型は、金型キャビティからの空気の除去速度を可能な限り上げるために、突き出し回路に接続され成形キャビティ自体に収容される遮断弁の使用を可能にする。この遮断弁はピストンによって作動する。このピストンおよび弁要素はまた、実行される射出プロセスのタイプに応じて弁が開閉しなければならない時間を示す役割を果たすタイマによって制御される。

したがって、上述した金型を使用することにより、金型内部の空気の存在が防止されるような射出成形品製造の動作方法を得ることができる。この方法は、
ａ）金型を閉じるステップと、
ｂ）突き出し装置の突き出しピンのハウジングを横切り、金型からの空気の吸引を引き起こす、真空ポンプまたは吸引装置に接続された空気ダクトを作動させるステップと、
ｃ）プラスチックを金型に射出するステップと、
ｄ）金型（１）を充填するステップと、
ｆ）成形品を冷却し突き出すステップと、を含み、
空気ダクトおよび吸引装置は、金型への材料の射出の間中作動する。

以下の説明を補完するために、かつ本発明の特徴のよりいっそうの理解を助けるために、本明細書に図面一式が添付される。各図面は以下の事柄を例示的かつ非限定的に表すものである。

本発明による射出成形金型の平面概略図と正面断面図である。 本発明の可能な実施形態による前図の金型で使用される突き出し装置の１つの正面図である。 本発明の可能な実施形態による射出成形金型の正面断面概略図とその詳細図である。

各図から分かるように、本発明の内部空気抜き取り射出成形金型（１）は、本発明の好ましい実施形態に従って、型閉手段（図示せず）と、液体状態の高温の材料を導くための少なくとも１つの射出ノズル（図示せず）を備える１つまたは複数の射出キャビティ（２）と、成形品を突き出すための少なくとも１つの突き出し装置とをベースとして構成される。突き出し装置は、突き出しピン（４）のためのハウジング（３）をベースとして構成され、突き出しピンは、その動きと共に成形品を押し出す役割を果たす。

本発明の好ましい実施形態によると、金型（１）は、突き出しピン（４）のハウジング（３）を横切り、突き出しピン（４）と上記ハウジング（３）の間に存在する間隙を介した金型（１）の内部からの空気の吸引を引き起こす、真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された空気ダクト（６）を備える。

また、本発明の好ましい実施形態によると、各図、特に図２および３から分かるように、突き出し装置は、突き出しピン（４）とハウジング（３）の間に存在する間隙を封止するブッシングシール（５）を有しており、吸引効果の喪失を引き起こすより大きな体積からなる下側の間隙と上記の間隙がつながらないようになっている。

したがって、突き出しピン（４）とハウジング（３）の壁の間にある上記間隙を封止するために、上記ブッシングシール（５）はいわゆるダイプレート（８）の下側部分に配置される。

ハウジング（３）と突き出しピン（４）の間に含まれる間隙は、内部から空気を抜き取るのに十分だが、溶解された材料がそこを通って流出できるには不十分なものでなければならない。

そのために、図２で確認できる本発明の好ましい実施形態によると、上記ハウジング（３）は２つの異なる直径を有する。そのハウジングでは射出キャビティ（２）の近くにより小さな直径が配置され、その直径は、溶解された材料はそこを通って流出できないが空気の通過を可能にするようになっており、この規制に応じた公差によって、突き出しピン（４）より０．００２ｍｍ大きい程度に規定される。一方で、上記図２から分かるように、上記のより小さな直径を有する領域の下に、上記突き出しピン（４）とそのハウジング（３）の間の摩擦を低減するための拡幅を生み出すより大きな直径を有する別の領域が存在する。その拡幅により、空気ダクト（６）を横切る、空気が中を通って金型（１）の内部から抜き取られる間隙が構成される。

本発明の別の可能な現実的実施形態によると、突き出しピンを含んだハウジング（３）と交差する空気ダクト（６）は、そこを通る空気の循環速度の上昇とチャンバまたは射出キャビティに含まれる空気のベンチュリ効果による吸引とを引き起こすための区画を備える領域を有する。

上記突き出し装置を介して行われるものによって金型（１）の内部から空気を抜き取ることが十分ではない場合、あるいはより急速に行う必要がある場合、本発明の可能な好ましい実施形態によると、金型（１）はさらに追加の空気除去管路を有することができる。図３から分かるように、この追加の管路は、やはり吸引ポンプ（７）に接続された空気ダクト（６）との交差の結果として空気の抜き取りを可能にする弁手段（１０）を作動させる役割を果たすピストン（９）を備える。

上記ピストン（９）および弁（１０）要素はさらに、実行される射出プロセスのタイプに応じて弁が開閉しなければならない時間を示す役割を果たすタイマによって制御される。したがって、この射出プロセスは、プラスチックが射出キャビティ（２）内に射出される前に上述の弁（１０）が閉じるように空気の抜き取りと同期される。

したがって、上述した金型（１）を使用することにより、金型（１）内部の空気の存在が防止されるような射出成形品製造の動作方法を得ることができ、この方法は、
ａ）金型（１）を閉じるステップと、
ｂ）突き出し装置の突き出しピン（４）のハウジング（３）を横切り、金型（１）からの空気の吸引を引き起こす、真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された空気ダクト（６）を作動させるステップと、
ｃ）プラスチックを金型（１）に射出するステップと、
ｄ）金型（１）を充填するステップと、
ｆ）成形品を冷却し突き出すステップと、を含み、
空気ダクト（６）および吸引装置（７）は、金型（１）への材料の射出の間中作動する。

本発明の可能な実施形態によると、上記方法では、金型（１）が空気を抜き取るための追加の管路を有し、この方法は、金型（１）が閉じられると、突き出し装置を介した空気の抜き取りと同時だが、プラスチックを金型（１）に射出する前に、
ａ１）上記追加の管路および弁（１０）を作動させるステップと、
ａ２）空気ダクト（６）と追加の管路との交差を介して金型（１）の内部から空気を抜き取るステップと、
ａ３）弁（１０）を閉じるステップと、を含む。

Claims (5)

1. 型閉手段と、
   液体状態の高温の材料を導くための少なくとも１つの射出ノズルを備える１つまたは複数の射出キャビティ（２）と、
   成形品を抜き取る役割を果たす突き出しピン（４）のためのハウジング（３）によって形成された少なくとも１つの突き出し装置と、を備える、内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型（１）であって、
   突き出しピン（４）の少なくとも１つのハウジング（３）を横切り、前記突き出しピン（４）と前記ハウジング（３）の間に存在する間隙を介した金型（１）の内部からの空気の吸引を金型（１）への材料の射出の間中引き起こすための、真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された空気ダクト（６）をさらに備え、
   前記真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された前記空気ダクト（６）と交差する追加の空気除去管路を含み、
   前記追加の管路が、弁手段（１０）を作動させる役割を果たすピストン（９）を備え、その弁手段（１０）とピストン（９）の両方が、実行される射出プロセスのタイプに応じて前記弁手段（１０）が開閉しなければならない時間を示す役割を果たすタイマによって制御されることを特徴とする、内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型（１）。
2. 前記突き出し装置が、前記突き出しピン（４）と前記ハウジング（３）の間に存在する間隙を封止するブッシングシール（５）を有することを特徴とする、請求項１に記載の内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型（１）。
3. 前記ブッシングシール（５）が、ダイプレートに適切に固定された前記突き出し装置のそれぞれに配置されることを特徴とする、請求項２に記載の内部空気抜き取りプラスチック射出成形金型（１）。
4. ａ）金型（１）を閉じるステップと、
   ｂ）突き出し装置の突き出しピン（４）のハウジング（３）を横切り、金型（１）からの空気の吸引を引き起こす、真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された空気ダクト（６）を作動させるステップと、
   ｃ）プラスチックを金型（１）に射出するステップと、
   ｄ）金型（１）を充填するステップと、
   ｆ）成形品を冷却し突き出すステップと、を含む、請求項１〜３のいずれか１項に記載の射出成形金型（１）内の空気を抜き取るエア抜き方法であって、
   空気ダクト（６）および吸引装置（７）が、金型（１）への前記プラスチックを射出するステップの間中作動することを特徴とする方法。
5. 請求項４に記載の射出成形金型（１）内の空気を抜き取るエア抜き方法であって、金型（１）が閉じられると、突き出し装置を介した空気の抜き取りと同時だが、プラスチックを金型（１）に射出する前に、
   ａ１）前記真空ポンプまたは吸引装置（７）に接続された前記空気ダクト（６）と交差する追加の空気除去管路および弁手段（１０）を作動させるステップと、
   ａ２）空気ダクト（６）と前記追加の管路との交差を介して金型（１）の内部から空気を抜き取るステップと、
   ａ３）弁手段（１０）を閉じるステップと、をさらに含むことを特徴とする方法。

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