JP6920915B2 - 射出成形金型内の空気の吸引及びその後に成形品を排出するための装置及び方法 - Google Patents

Description

［0001］ 本発明は、射出成形金型内の空気の吸引及びその後に成形品を排出するための装置及び方法に関する。

［0002］ 射出成形金型は、一つ又はいくつかの形状キャビティを有し、射出成形プロセス中、十分に融解したプラスチック材料を、圧力を使用して、入口又は射出成形点を通して金型キャビティの各々に導き入れることができる。このことは、各キャビティの完全な充填が達成されたことを意味する。

［0003］ 金型は、溶融した塊を冷却し、金型から成形品を固体状態で金型を取り外すことができるように十分に設計された冷却回路を組み込む。

［0004］ 射出成形プロセス中、溶融プラスチック材料は、金型キャビティ内に取り囲まれた空気への圧力の印加を開始し、空気を圧縮し、エジェクタ及びこの目的のために作られた小さな機構ならびに各キャビティが有することができるインサートをもつ領域を通して、空気を強制的に排気口に送る。

［0005］ このプロセス全体は、主に困難な構造をもつ領域において、金型キャビティを完全に充填するために、プラスチックの塊の温度の増大及びより高い射出圧力が要求され、それ故に、十分に凝固した成形品が離型できるようになる前に、プラスチック材料のためのより長い冷却時間が要求される。

［0006］ 多くの場合では、キャビティを充填するためにプラスチック材料に印加される過度な温度及び圧力に起因して、成形品に内部応力が作り出され、これは、寸法安定性に影響を及ぼし、製品の最終品質に悪影響を与えることを意味する。

［0007］ 多孔質材料又は微小孔にできるいくつかの部分を有するインサートであるので、金型キャビティの中身から空気を排出できるが、射出成形されたプラスチック材料の排出を阻止できるいくつかの解決策が知られている。これらのシステムの主な不都合は、非常に簡単に詰まり、継続的なメンテナンスが要求され、これが生産を遅らせ、成形品を高価にすることである。

［0008］ これらのプロセスは、成形品に捕捉されて残る気泡が存在してしまい、これが特定の構造における接続線を作り出すことがあり、このことが寸法安定性及び機械抵抗に影響を与え、そしてまた射出成形プロセス中の不十分な温度に起因して変色を引き起こすことがあり、得られる成形品の品質に影響を与えることがある。空気の不十分な抽出も、射出成形プロセス中に気体を捕捉することがあり、これらの状況において射出成形された成形品、ならびに射出成形された材料の目に見える面に、得られる成形品に欠陥及び変形を引き起こす応力を受け易いしわがもたらされることがある。

［0009］ キャビティから成形品を排出するために、通常、凝固すると直ぐに成形品を抽出できる十分に分配された エキスペラーが使用される。

［0010］ 本願と同じ所有者からの文献、西国公開特許第２３４８９０１Ａ１号において、最適な成形品品質を達成するために、熱可塑性物質の射出成形に進む前に、金型のキャビティから空気を除去するシステムが記載されている。

［0011］ このシステムによって著しい改善が為されたが、特別な エキスペラーを通して維持される吸引が十分な真空準位を提供しないので、完璧な射出成形はなおも達成されなかった。さらに、金型が完全に密閉されていない場合に、射出信号が与えられてからプラスチックが実際にキャビティに入るまでの短い時間の間に、大気圧が金型の内部における圧力のバランスをとろうとして、得られた真空の効率性の一部が失われることが観察された。

［0012］ このシステムでは、金型を完全に密閉してもキャビティ内の空気の最大９０％が除去される。真空準位を維持するために、エキスペラーを通して空気を吸引し続けたとしても、材料を入れ始めたときに、キャビティの充填をしようとするプラスチックが、 エキスペラーが位置付けられた領域を詰まらすことによって、 エキスペラーを通す吸引を維持する効率性が徐々に減少する。この結果、期待されるようなキャビティ内の真空は達成されない。

［0013］ 本発明の目的は、ベンチュリーシステムの同じ実験値において、射出成形サイクルのこの第二の部分における空気の容積を減少することである。

［0014］ そのために、最適な結果を得るための特定の特性をもつ、金型における第二のベンチュリーユニットを使用する。

［0015］ この第二のベンチュリーユニットは、弁及び空気圧ピストンを通して作動するのではなく、金型キャビティに設置された同一順序において作動する多孔質のインサートを通してそのように作動する。言い換えれば、現在のシステムの弁が閉じた瞬間から、新規のシステムが、射出成形サイクル全体の間、専ら多孔質のインサートを通して吸引を継続する。すべての場合において、この多孔質のインサートは、プラスチックの塊の経路の端部が材料の最も冷たくなるところであり、それ故に、流動性が少ないので、単に、射出成形された材料における多孔質材料の微小孔を詰まらせない目的で、プラスチック塊の経路の最後に収容する必要がある。この装置は、複動ピストンを通して、ベンチュリーダクト又は多孔質材料を洗浄するための圧力空気のためのダクトを開閉する分配器を組み込む。

［0016］ 故に、新規のシステムは、金型に独立しているが、進行中のシステムに接続された可撓管を手段として連結すべきである装置であり、これは、それを通して、ベンチュリーへの供給と、そして金型キャビティの吸引が、複動ピストンを手段として実行される、多孔質材料を手段として実行される、又は多孔質材料にわたって同じダクトを通して空気を吹き出すので、洗浄するための供給とを受け入れる。金型が閉じられるのと同時に、実行可能なダクトのみが多孔質材料を通してキャビティからの空気を吸い込むように、ベンチュリー通路を作動させるために入るのと同じ空気が複動ピストンを作動させ、その一方で、洗浄するための空気がシステムに入るときに、この同じ空気が、複動ピストンを反対方向に作動させることによって、ベンチュリー通路を閉じて、多孔質のインサートを洗浄するために、その圧力のすべてを多孔質のインサートに集中させる。

［0017］ 本発明の装置及び方法は、言及した欠点を解決し、下記する他の利点を提供する。

［0018］ 第一の態様に従い、本発明は、請求項１に従う、射出成形金型における空気の吸引、及びその後に成形品を排出するための装置に関する。

［0019］ 文献、西国公開特許第２３４８９０１Ａ１号に従う、射出成形金型における空気の吸引のための装置は、大きい吸引流（大気圧において空気を吹き込み、それ故に、低気圧と参照されることを思い出されたい）を可能にするように開かれる空気圧ピストンによって作動される弁を通して金型キャビティに接続されたベンチュリーエジェクタを備えており、そして所望の真空準位に達すると直ぐに、ピストンが弁を閉じて、ベンチュリー吸引も閉じるが、この目的のために設計された特別なエジェクタを通して、射出成形サイクル全体の間、吸引を継続することができる。

［0020］ 本発明に従う装置において、 エキスペラーが省かれ、そしてまた、 エキスペラーのすべての位置と主吸引ダクトに接続された回路とを接続するように製作されるはずであった、金型内の機械加工されたすべてのダクトも省かれる。本発明に従う装置では、 エキスペラーの代わりに、金型に、多孔質材料で作られたインサートを取り付け、インサートを通して第二のベンチュリーを用いた吸引プロセス全体を実行する。

［0021］ 多くのプラスチック材料は腐食性成分を組み込むことがあるので、多孔質材料は、好ましくは、青銅又はステンレス鋼で作られる。

［0022］ 吸引は、弁が閉じられるときである、プログラムされた真空値に達するまで実行され、この時点から、第二のベンチュリーのみが多孔質のインサートを通して、キャビティから空気を吸引している間、プラスチック材料がキャビティに入ることを開始するときに、プラスチック材料それ自体が残存空気を圧縮するピストンとして作用し、その排出圧力を増大するので、ベンチュリー吸引の力及びそれ自体の射出圧力の両方によって除去される、吸引される空気の容積が比例的に減少し、これは、システムの効率性が相当に改善されたことを意味する。

［0023］ このシステムでは、本発明に従い、多孔質領域が、それが到着したときにプラスチックの流動性が正確に少ない射出成形経路の最後の部分に正確に位置付けられるので、空気の容積は、ベンチュリーエジェクタの９０％の効率性の同じ実験値において、射出成形サイクルの第二の部分において減少される。それ故に、同じ条件において、多孔質材料の微小孔がより詰まり難くなる。

［0024］ 多孔質材料に起因して、充填される金型キャビティの容積の減少が減る一方、吸引パーセンテージが継続的に９０％に維持されるため、どの時点でも吸引において微小孔が詰まらないので、吸引された空気の現実のパーセンテージが、先行するモデルよりも遥かに高い。

［0025］ 第二の態様に従い、本発明は、請求項６に従う、射出成形金型における空気の吸引、及び成形品のその後の排出のための方法にも関する。

［0026］ 本発明に従う装置及び方法の選択的な特性は、従属請求項に記載されている。

［0027］ 前の記載をより容易に理解できることを助ける目的のために、概略的に、そして例証を目的とし、限定することを目的としない実施形態を示す一連の図面を添付する。

［0028］本発明に従う装置の複動ピストンを示す。 本発明に従うベンチュリーエジェクタを示す。 ［0029］第一の実施形態に従う、本発明の装置の接続の略図である。機械に既に取り付けられているシステムの完全な略図が示されている。ボックスＡは、文献西国公開特許第２３４８９０１Ａ１号に従う機構を示し、ボックスＢは、本発明に組み込まれた差異を示し、そしてボックスＣは、機械の弁を示す。 ［0030］前述の第一の実施形態に従う、本発明の装置が組み込む金型の概略図である。 ［0031］第二の実施形態に従う本発明の装置の接続の略図である。機械に既に取り付けられているシステムの略図が示されている。ボックスＢは、本発明に組み込まれた差異を示し、そしてボックスＣは、機械の弁を示す。

［0032］ 本発明に従う装置は、好ましくは、同じ金型に取り付けられた二つの機構を備える。しかしながら、両方の機構が、下記するものとは異なる利益をもち、別々に動くことができることも留意すべきである。

［0033］ 組み合わされた装置は、主として、大きな金型用、又はそれらの特性のために、高い技術概念が要求される金型用として意図され、その一方で、それらは、複数のキャビティをもつ小さな金型用、又は最終製品の品質が、高い技術的な分解能パラメータを必要としない成形品用に別々に使用できる。

［0034］ 完全な装置を簡単に理解可能なように記載するため、（図２のＡとして示す）文献、西国公開特許第２３４８９０１Ａ１号にあるのと同じ電空機構を参照し、その一方で、（同じ図のＢに示す）空気圧機構が、本願の目的である。

［0035］ 空気圧機構Ｂは、基本的に、ベンチュリーエジェクタ１１が収容される、好ましくはアルミニウムで作られた本体、複動ピストン１０、消音器１２及び圧縮空気吸入口を接続するための二つの接続、洗浄空気吸入口１３、ならびにベンチュリーエジェクタからの空気吸入口１４で構成されている。さらに、これは、Ｏリング１６を通して金型に連結される接続ノズル１５、及びその締め付けのための一組のねじ１７を備え、図１にそのすべてが示されており、装置は概略的に示され、ベンチュリーエジェクタ１１、複動ピストン１０、消音器１２、金型を接続するための接続ノズル１５、Ｏリング１６、空気吸入口１３、１４の位置、及び金型に締め付けるための締め付けねじ１７の位置付けを示す。

［0036］ 図２は、文献、西国公開特許第２３４８９０１Ａ１号に記載されているのと同じである機構Ａを示し、これは、以下の構成要素、すなわち、ベンチュリーエジェクタ１、内部弁２３、ピストン２４、流れ弁２５、及び真空計２６を備える。それらの機能は後述する。

［0037］ 図２は、機構Ａ、Ｂが、迅速な接続のために可撓管１８を手段として、金型内でどのように相互接続を継続するかも示し、一つの接続管は、第一の弁２１からベンチュリーエジェクタ１、１１に供給するためのものであり、その一方で、他の管は、第二の弁２２からであり、多孔質材料の洗浄機能のみが意図される。第一の弁２１及び第二の弁２２は、それ自体が金型機械の機器の一部である。

［0038］ 第一の実施形態に従う、本発明に従う方法を以下に記載する。金型が閉じられると、電空機構Ａの内部回路全体に接続する第一の弁２１が作動する。この空気流は、この機構Ａ内に入ると、ピストン２４の作動を通して金型吸引流れ弁２５を開く内部弁２３に接続された第一のダクト、ベンチュリーエジェクタ１に接続された第二のダクト、及び管を通してベンチュリーエジェクタ１１と相互接続された第三のダクトの三つのダクト内に分割される。真空流がプログラムされた値に達すると、真空計２６が機構の内部弁２３を作動し、金型弁２５の通路を閉じ、それ故に、ベンチュリーエジェクタ１の吸引も閉じる。この時点から、射出成形サイクルの最後まで、空気圧機構Ｂに配置された多孔質のインサート３１を通した、ベンチュリーエジェクタ１１のみで吸引を継続する。この時点に到達すると、第一の弁２１が閉じられ、故に、システムの内部回路全体が閉鎖を継続する。

［0039］ 金型の排出が作動したこの時点において、機構Ｂの複動ピストン１０を作動させる第二の弁２２が動作し始め、ベンチュリーエジェクタ１１の方向における通路を閉じ、すべてのその圧力を、多孔質材料３１の洗浄をするためのみに集中させる。吹き込み洗浄時間は、必要に応じて、プログラムすることができる。

［0040］ 図３に示すように、インサート３１の多孔質材料の吸引表面全体の完全な利点を得ることを目的として、その設計において、平坦な面、及び金型のパンチに備え付けられたときに、ベンチュリーエジェクタ１を通した吸引が実行されているときの間、そしてまた洗浄されているときの間、自由空気循環のいくつかの領域を維持するために、小さな突起をもつ面を既に含有するものが提供される。これらの小さな突起は、「針のむしろ」のように作用し、言い換えれば、その締め付けのための十分な接触表面、そしてまたその完璧な機能性のための十分な通気をもたらす表面を有する。

［0041］ 図４は、電空機構Ａが存在しない、本発明に従う装置の第二の実施形態を示す。この実施形態は、製品の形状に起因して、真空弁を利用するための領域又は十分な空間を有さない、いくつかの小さなキャビティをもつ金型用であり、減少した空気容積によって、ベンチュリーエジェクタ１１の直接吸引が、インサート３１の多孔質材料を通してこれらの小さなキャビティを空にすることができるので、空気圧機構Ｂのみを利用できる。

［0042］ 空気圧機構Ｂのみをもつ本発明に従う装置の動作は、図４に概略的に表される。簡潔さのために、電空機構Ｂ及び機械弁が使用される実施形態と同じ又は同様のコンポーネントを特定するために、同じ参照番号が使用される。一つのみのインサート３１を図４に示すけれども、第一の前の実施形態に具現できるように、好ましくは、二つ以上のインサート３１が使用されることに留意すべきである。

［0043］ 前述の第二の実施形態に従う本発明に従う方法を、以下に記載する。

［0044］ 機械が閉じられると、ベンチュリーエジェクタ１１に空気を付与する第一の弁２１が作動し、すべてのキャビティに接続する回路を通して空気の吸引を開始する。次に、射出成形が実行される。

［0045］ この時点から、射出成形時間全体の間、ベンチュリーエジェクタ１１は、多孔質材料で作られたインサート３１にもかかわらず、吸引を継続する。射出成形サイクルが終了すると、ベンチュリーエジェクタ１１に空気を付与する第一の弁２１が閉じられる。金型からの排出が作動するときに、第二の弁２２が動作し始め、複動ピストン１０を作動させ、ベンチュリーエジェクタ１１の方向における通路を閉じ、すべてのその圧力を多孔質材料の洗浄のみに集中させる。吹き込み洗浄時間は、必要に応じて、プログラムすることができる。

［0046］ 本発明の特定の実施形態が参照されたという事実にかかわらず、添付の特許請求の範囲によって定義された保護範囲から逸脱することなく、記載した装置及び方法に数々のバリエーション及び変更を加えることができ、及びすべての上述の詳細を他の技術的に同等のものと代替できることが当業者に明らかである。

Claims (5)

1. 金型が閉じられたときに金型キャビティ内の空気を吸引する、第一の弁（２１）に接続されたベンチュリーエジェクタ（１１）を備え、射出成形金型内の空気の吸引及びその後に成形品を排出するための装置であって、
   吸引経路を形成する連絡ダクトと通じる多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）と、
   プラスチック材料の凝固後に、前記多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）に向かって空気を吹き出し、前記多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）を洗浄する第二の弁（２２）と、
   を備え、
   前記ベンチュリーエジェクタ（１１）は、ピストン（１０）を通して、前記多孔質材料で作られたインサート（３１）に接続され、
   前記ピストン（１０）は、前記ベンチュリーエジェクタ（１１）を前記第一の弁（２１）に接続するダクト、又は、前記第二の弁（２２）に接続されて多孔質材料を洗浄するための圧力空気のためのダクトを開閉することを特徴とする、装置。
2. 前記多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）は、青銅又はステンレス鋼で作られている、
   請求項１に記載の装置。
3. 前記多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）は、平坦な面及び複数個の突起が設けられた面を備える、
   請求項１又は２に記載の装置。
4. 射出成形金型内の空気の吸引及びその後に成形品を排出するための方法であって、
   多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）及び一つのベンチュリーエジェクタ（１１）を介して前記空気の吸引を行うために第一の弁（２１）を作動させることと、
   射出成形サイクルの間、前記空気の吸引を維持するようにプラスチック材料を射出成形することと、
   前記射出成形の終了時に、前記第一の弁（２１）によって、前記ベンチュリーエジェクタ（１１）からの前記空気の通路を閉じることと、
   前記射出成形の後、前記プラスチック材料が凝固するまで前記プラスチック材料を冷却することと、
   前記射出成形された成形品の前記排出時において、前記多孔質材料で作られた少なくとも一つのインサート（３１）を洗浄するために空気を吹き出す第二の弁（２２）を作動させることと、
   を含み、
   前記吸引を行っている間、吸引ダクトはピストン（１０）を通して開放され続け、
   前記吸引ダクトは、前記ベンチュリーエジェクタ（１１）を前記第一の弁（２１）に接続するものであるか、又は、前記第二の弁（２２）に接続されて多孔質材料を洗浄するための圧力空気のためのものである、ことを特徴とする、方法。
5. 前記吸引は、真空率が９０％に達するまで実行される、
   請求項４に記載の方法。

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