KR102399122B1

KR102399122B1 - 사출 장치 및 사출 장치의 가스 용해 방법

Info

Publication number: KR102399122B1
Application number: KR1020200142173A
Authority: KR
Inventors: 요시카즈 쿠보
Original assignee: 가부시키가이샤 소딕
Priority date: 2019-11-11
Filing date: 2020-10-29
Publication date: 2022-05-17
Also published as: TW202118613A; TWI748929B; CN112776246A; TW202142384A; KR20210056905A; CN115972479A; CN112776246B; TW202202314A; TWI830037B; US20210138707A1

Abstract

사출축이 후퇴하여 사출실 내에 가스가 공급된 후, 사출축을 전진시켜 사출실 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해시키는 사출 장치에 있어서, 정확하게 가스의 공급량을 제어할 것이 요망된다.
본 발명의 사출 장치는, 사출축의 내부에 뚫려져 마련되고 또한 사출축의 선단면에 개구된 가스 공급홀을 통하여 사출실 내에 가스를 공급한다. 본 발명의 사출 장치 및 그 가스 용해 방법은 사출축의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행한다. 본 발명의 사출 장치는 사출축의 외주면에 적어도 하나의 씰 링과 적어도 하나의 피스톤 링을 축방향으로 나란히 나열하여 갖는다.

Description

사출 장치 및 사출 장치의 가스 용해 방법{Injection device and gas dissolution method of injection device}

본 발명은 가스를 압축 용해시킨 성형 재료를 사출하여 성형품을 얻는 사출 성형기의 사출 장치 및 그 사출 장치의 가스 용해 방법에 관한 것이다.

사출 성형기에 구비하는 사출 장치의 하나로서, 종래, 예를 들면 특허문헌 1∼3에 개시되어 있는 바와 같이, 열가소성(熱可塑性)의 성형 재료를 가소화 스크류로 가소화시키는 가소화부와, 가소화부에서 가소화된 용융 상태의 성형 재료를 사출축으로 밀어 금형 내에 사출하는 사출부를 별개로 마련하여 이루어지는, 소위 프리플라식(preplasticating) 사출 장치가 알려져 있다. 또한, 예를 들면 특허문헌 3에 개시되어 있는 바와 같이, 열경화성의 성형 재료와 첨가제를 혼합축으로 혼합시키는 혼합부와, 혼합부에서 혼합된 액상의 성형 재료를 사출축으로 밀어 금형 내에 사출하는 사출부를 별개로 마련하여 이루어지는 프리플라식 사출 장치도 알려져 있다. 또한, 예를 들면 열경화성의 성형 재료와 첨가제를 스태틱 믹서(static mixer)로 혼합시키는 혼합부와, 혼합부에서 혼합된 액상의 성형 재료를 사출축으로 밀어 금형 내에 사출하는 사출부를 별개로 마련하여 이루어지는 프리플라식 사출 장치도 알려져 있다. 사출축은, 예를 들면, 사출 플런저 또는 사출 스크류 등이 사용되고 있다.

또 다른 사출 장치의 하나로서, 종래, 하나의 사출축에 의해 가소화와 사출 둘 모두를 수행하는 인라인 스크류식 사출 장치가 알려져 있다. 또한 하나의 사출축에 의해 혼합과 사출 둘 모두를 수행하는 인라인 스크류식 사출 장치도 알려져 있다. 사출축은, 예를 들면, 인라인 스크류가 사용되고 있다.

일반적인 사출부의 사출 제어는, 사출 공정에 있어서, 사출축의 이동 속도를 우선적으로 제어하여, 사출축을 크게 전진시켜 금형 내에 성형 재료를 사출시킨 후, 보압(保壓) 공정에 있어서 사출축에 부여하는 압력을 우선적으로 제어하여, 금형 내의 성형 재료가 식어 수축되는 만큼을 보충시킨다.

다른 한편, 예를 들면 특허문헌 4에 나타나 있는 바와 같이, 사출 성형법으로 성형하는 대상의 수지가 고점도이고 난성형(難成形) 수지인 경우, 그 난성형 수지에 고압 하에서 가스를 용해시켜 난성형 수지의 점도를 저하시키는 것이 알려져 있다. 그리고, 난성형 수지에 가스를 용해시키는 기법으로서 특허문헌 4에는, 난성형 수지에 대하여 가스 봄베로부터 직접 가스를 공급하는 방법이나 플런저 펌프 등을 사용하여 가압 공급하는 방법이 나타나 있다.

일본 특허 공개 평 3-97518호 공보 일본 특허 제2615334호 공보 US-2018-0133940-A1 일본 특허 제4148583호 공보

그러나, 본 발명자들의 연구에 따르면, 종래의 사출 장치의 사출부에 있어서 성형 재료를 수용한 사출실 내에서 사출축을 후퇴, 전진시켜, 사출실 내에 공급한 가스를 사출실 내의 성형 재료에 압축 용해시키는 수단으로서 적용하면, 가스의 공급량을 정확하게 제어하기가 어려워진다는 문제가 발생할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 사출 장치에 있어서, 공급량을 정확하게 제어하면서 사출축으로 성형 재료에 가스를 압축 용해시킬 수 있는 사출 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 나아가 본 발명은, 그러한 사출 장치를 구현할 수 있는 사출 장치의 가스 용해 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 따른 사출 장치는, 성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서, 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와, 사출실 내에 공급된 성형 재료에 가스를 압축 용해시키기 위하여 그 사출실 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동함과 아울러, 내부에 뚫려져 마련되고 또한 일측의 단부가 사출실의 벽면의 일부를 형성하는 선단면에 개구되어 타측의 단부가 가스 공급부에 접속되어 그 가스 공급부로부터의 가스를 그 사출실 내로 안내하는 가스 공급홀이 형성되어 있는 사출축과, 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와, 사출 구동 장치를 제어하여, 사출실을 확대, 축소하도록 사출축을 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 그 사출축이 후퇴하여 사출실 내에 가스 공급홀을 매개로 가스가 공급된 후 그 사출축을 전진시켜 사출실 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해시키는 사출 제어 장치를 구비한다.

본 발명에 따른 사출 장치는, 성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서, 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와, 사출실 내에 공급된 성형 재료에 가스를 압축 용해시키기 위하여 사출실 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동하는 사출축과, 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와, 사출 구동 장치를 제어하여, 사출실을 확대, 축소하도록 사출축을 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 사출축이 후퇴하여 사출실 내에 상기 가스가 공급된 후 사출축을 전진시켜 사출실 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해시키고, 사출실 내의 성형 재료에 소정량의 가스를 압축 용해시킴에 있어서, 사출축의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행시키는 사출 제어 장치를 구비한다.

본 발명에 따른 사출 장치는, 성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서, 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와, 사출실 내에 공급된 성형 재료에 가스를 압축 용해시키기 위하여 사출실 내에 가스를 공급하는 가스 공급부와, 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동하는 사출축과, 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와, 사출 구동 장치를 제어하여, 사출실을 확대, 축소하도록 사출축을 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 사출축이 후퇴하여 사출실 내에 가스가 공급된 후 사출축을 전진시켜 사출실 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해시키는 사출 제어 장치를 구비하고, 사출축은, 자세를 유지하기 위한 적어도 하나의 피스톤 링과, 가스의 누설을 방지하기 위한 적어도 하나의 씰 링을 사출축의 외주면에 축방향으로 나란히 나열하여 갖는다.

본 발명에 따른 사출 장치의 가스 용해 방법은, 가스를 압축 용해시킨 성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치의 가스 용해 방법에 있어서, 사출 실린더의 사출실을 확대, 축소하도록 사출축을 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 사출축을 후퇴시켜 사출실 내에 가스를 공급시킨 후, 사출축을 전진시켜 사출실 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해시키고, 사출실 내의 성형 재료에 소정량의 가스를 압축 용해시킴에 있어서, 사출축의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행시킨다.

본 발명의 사출 장치 및 본 발명의 사출 장치의 가스 용해 방법에 따르면, 가스의 공급량을 올바르게 제어 가능해진다. 그 상세한 이유는 나중에 실시 형태에 입각하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프리플라식 사출 장치에 있어서의 가스 주입 장치의 개략 구성을 나타내는 도면.
도 2는 상기 가스 주입 장치의 일부를 확대하여 나타내는 단면도.
도 3은 전회의 보압 공정이 종료된 상태를 나타내는 개략도.
도 4는 사출 노즐의 사출홀을 폐쇄한 상태를 나타내는 개략도.
도 5는 가스 공급홀을 통하여 사출실 내에 가스를 들여보내면서 사출 플런저가 소정의 위치까지 후퇴한 상태를 나타내는 개략도.
도 6은 사출 플런저가 전진하여 사출실 내의 성형 재료에 사출실 내의 가스가 압축 용해된 상태를 나타내는 개략도.
도 7은 가스 공급홀을 통하여 사출실 내에 가스를 들여보내면서 사출 플런저가 소정의 위치까지 후퇴한 상태를 나타내는 개략도.
도 8은 사출 플런저가 전진하여 사출실 내의 성형 재료에 사출실 내의 가스가 압축 용해된 상태를 나타내는 개략도.
도 9는 사출실 내의 성형 재료에 소정량의 가스를 압축 용해시킨 후, 사출 플런저를 전회의 보압 공정이 종료된 시점의 위치로 되돌린 상태를 나타내는 개략도.
도 10은 계량 공정이 종료된 상태를 나타내는 개략도.
도 11은 사출 플런저가 전진하여 사출실 내의 성형 재료에 대한 가스의 압축 용해를 촉진함과 아울러 사출실 내의 성형 재료에 가스가 압축 용해된 상태를 유지한 상태를 나타내는 개략도.
도 12는 사출 노즐의 사출홀을 개방한 상태를 나타냄과 아울러 사출 공정이 종료된 상태를 나타내는 개략도.
도 13은 보압 공정이 종료된 상태를 나타내는 개략도.
도 14는 사출 플런저와 사출 실린더 사이의 실링 구조의 다른 예를 나타내는 개략도.
도 15는 상기 실링 구조의 또 다른 예를 나타내는 개략도.
도 16은 상기 실링 구조의 또 다른 예를 나타내는 개략도.

이하, 열가소성 수지를 성형 재료로 하는 프리플라식 사출 장치를 일례로 하여, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 대하여 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 프리플라식 사출 장치(1)(이하, 단순히 사출 장치(1)라고 함)의 개략 구성을 나타내는 도면이다. 이 사출 장치(1)는, 성형 재료를 가소화하는 가소화부(2)와, 가소화부(2)로부터 공급된 가소화된 용융 상태의 성형 재료(이하, 단순히 성형 재료라고 함)를 금형(4)의 캐비티 공간(41) 내에 사출하는 사출부(3)와, 가소화부(2) 및 사출부(3)의 각 내부 공간을 연통시키는 연통로(3a, 5a)와, 가스 공급부(8)를 구비하고 있다. 가소화부(2) 및 사출부(3)는 연결 부재(5)로 연결되어 있다. 연결 부재(5)는 연통로(5a)가 형성되어 있다. 아울러 사출 성형기는, 사출 장치(1)와, 금형(4)을 탑재하는 도시하지 않은 형 체결(형 조임, 型締) 장치와, 그들을 제어하는 도시하지 않은 제어 장치로 적어도 구성되어 있다. 사출 장치(1) 및 형 체결 장치는, 도시하지 않은 기대(機臺) 위에 배치되어 있다. 덧붙여 이하에서는, 성형 재료로서 열가소성 수지를 사용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 성형 재료는, 열가소성 수지 외에 열경화성 수지나 그들 수지와 금속의 복합 재료 등을 사용할 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 가소화부(2)는 성형 재료를 사출부(3)에 공급하는 공급부이다. 아울러 이하에서는, 공급부로서 가소화부(2)를 채용하는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다. 공급부는 가소화부(2) 외에, 예를 들면 성형 재료가 열경화성 수지이면, 열경화성 수지와 첨가제를 혼합한 후, 첨가제가 섞인 열경화성 수지를 사출부(3)에 공급하는 혼합부 등을 채용할 수도 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 또한 공급부는 단순히 성형 재료를 사출부(3)에 공급하는 장치일 수도 있다.

가소화부(2)는, 가소화 실린더(20)와, 가소화 실린더(20)의 내부에 배치된 가소화 스크류(21)와, 가소화 스크류(21)를 회전시키는 회전 구동 장치(22)와, 역류 방지 기구(6)를 갖는다. 또한, 가소화 실린더(20)의 후단측으로부터 수지 재료를 공급하기 위한 호퍼(7)가 마련되어 있다. 호퍼(7), 가소화 실린더(20) 및 역류 방지 기구(6)는 호퍼 부착 부재(2a)에 부착되어 있다. 회전 구동 장치(22)는 역류 방지 기구(6)에 부착되어 있다. 호퍼(7)의 재료 배출구와 가소화 실린더(20)의 재료 공급구는 호퍼 부착 부재(2a)의 내부에서 연통되어 있다. 가소화 실린더(20)는, 예를 들면, 외주에 감긴 히터에 의해 실린더 내부까지 가열되어 있다. 아울러 열경화성 수지 재료를 성형 재료로 하는 프리플라식 사출 장치의 혼합부는, 예를 들면, 혼합축과, 혼합축을 수용하는 혼합 실린더를 포함한다. 혼합 실린더는, 외주에 냉각 매체를 흘리는 배관이 감겨 있어 냉각되어 있으면 좋다.

가소화 실린더(20)의 내부는 연결 부재(5)의 연통로(5a) 및 사출부(3)의 연통로(3a)를 매개로 사출부(3)의 사출실(34)과 연통되어 있다. 연통로(5a)의 가소화부측 개구(5b)는 가소화 스크류(21)의 축선 상에 위치해 있다. 가소화 스크류(21)의 선단은 끝이 날카롭고 뾰족한 원뿔형으로 형성되어 있다. 회전 구동 장치(22)가 구동되면, 역류 방지 기구(6) 및 호퍼 부착 부재(2a) 내에 배열된 도시하지 않은 구동 전달 기구를 매개로 가소화 스크류(21)가 회전한다. 호퍼(7)로부터 가소화 실린더(20)로 공급된 성형 재료는, 예를 들면 히터에 의한 가소화 실린더(20)의 가열 및 가소화 스크류(21)의 압축과 회전에 따른 전단(剪斷) 발열에 의해 용융된다. 연결 부재(5)는, 예를 들면, 외주에 감긴 히터에 의해 부재 내부까지 가열되어 있다. 덧붙여 열경화성 수지 재료를 성형 재료로 하는 프리플라식 사출 장치의 연결 부재(5)는 외주에 냉각 매체를 흘리는 배관이 감겨 있어 냉각되어 있으면 좋다.

역류 방지 기구(6)는, 후술되는 사출 플런저(31)에 의해 사출실(34) 내에 압력이 걸렸을 때, 사출실(34) 내의 성형 재료가 가소화 실린더(20) 내에 역류되는 것을 방지하기 위하여 마련되어 있다. 그 구체적인 구성으로는, 예를 들면 US-2018-0133940-A1에 나타나 있는 바와 같이, 역류 방지 기구(6)로 가소화 스크류(21)를 전진시켜, 가소화 스크류(21)의 선단에서 연통로(5a)의 가소화부측 개구(5b)를 막는 구성 등을 채용할 수 있다. 또한, 역류 방지 기구(6)는 연통로(5a)의 도중을 막는 체크 밸브, 로터리 밸브 또는 니들 밸브 등의 개폐 밸브를 채용할 수도 있다.

사출부(3)는 사출 실린더(30)와, 사출 실린더(30)의 내부에 배치된 사출축(31)과, 사출 실린더(30)의 전단에 부착된 사출 노즐(32)을 갖는다. 사출 노즐(32)에는 사출 실린더(30)의 내부에 형성되어 있는 사출실(34)에 연통하여 외부에 개구된 사출홀(32a)이 그 사출 노즐(32)의 전(全) 길이에 걸쳐 뚫려져 마련되어 있다. 사출 노즐(32)의 선단부에는 사출홀(32a)을 개폐하는 사출홀 개폐 밸브(33)가 마련되어 있다. 사출홀 개폐 밸브(33)는, 예를 들면, 체크 밸브, 로터리 밸브 또는 니들 밸브 등을 채용할 수도 있다. 아울러 사출 실린더(30) 및 사출 노즐(32)은, 예를 들면, 외주에 감긴 히터에 의해 실린더 내부까지 가열되어 있다. 덧붙여 열경화성 수지 재료를 성형 재료로 하는 프리플라식 사출 장치의 사출부는, 예를 들면, 사출 실린더 및 사출 노즐의 외주에 냉각 매체를 흘리는 배관이 감겨 있어 냉각되어 있으면 좋다.

사출축(31)는, 사출 플런저(31) 또는 도시하지 않은 사출 스크류 등이다. 이제부터는 사출 플런저(31)를 일례로 하여 설명하기로 한다. 사출 플런저(31)의 중심부에는 그 사출 플런저(31)의 전체 길이에 걸쳐 연장되는 가스 공급홀(31a)이 뚫려져 마련되어 있고, 이 가스 공급홀(31a)의 선단부(사출 노즐(32) 측의 단부)에는 가스 공급홀(31a)을 개폐 가능한 스프링식 밸브(31b)가 수납되어 있다. 가스 공급홀(31a)은 가스 공급부(8)로부터 공급되는 가스를 사출실(34) 내로 안내한다.

도 1에 있어서, 사출부(3)의 이상 설명한 구성은 개략적으로 도시되어 있다. 도 2는 이상의 구성을 보다 상세하게 나타내는 단면도이다. 아울러, 이 도 2에서는, 사출 플런저(31)가 가능한 한 사출 노즐(32) 측에 위치해 있는 상태를 나타내고 있다. 이 도 2에 도시되는 바와 같이 스프링식 밸브(31b)는 코일 스프링(31s)에 의해 도면 중 우방(右方)으로 탄성 바이어스(付勢)되어 있고, 외력이 작용하지 않으면 이 탄성 바이어스력에 의해 가스 공급홀(31a)을 폐쇄한 상태를 유지한다. 또한 동 도면에 도시한 바와 같이, 개략 원기둥 형상의 사출 플런저(31)의 외주면에는 적어도 하나의 씰 링(31c) 및 적어도 하나의 피스톤 링(31d)이 사출 플런저(31)의 축방향으로 나란히 끼워져 장착되어 있다. 사출 플런저(31)는 이들 씰 링(31c) 및 피스톤 링(31d)이 사출 실린더(30)의 내주면과 슬라이딩(摺動)함으로써 사출 실린더(30)와의 사이에서 기밀(氣密)상태를 유지하여 그 사출 실린더(30)의 실린더 축방향으로 상대 이동 가능하게 되어 있다. 주로 씰 링(31c)은 사출실(34) 내의 가스가 사출 실린더(30)의 내주면과 사출 플런저(31)의 외주면과의 사이로부터 누설되는 것을 방지한다. 주로 피스톤 링(31d)은 사출 실린더(30) 내를 슬라이딩하는 사출 플런저(31)를 중심 조정(調心)하고 또한 사출 플런저(31)의 자세를 유지하여 사출 플런저(31)의 이동을 원활하게 함과 아울러, 사출 실린더(30)의 내주면과 사출 플런저(31)의 외주면과의 사이의 틈새를 균일하게 하여 씰 링(31c)이 확실하게 모든 틈새를 실링하여 틈새로부터 사출실(34) 내의 가스가 누설되는 것을 방지한다.

씰 링(31c) 중 적어도 하나는, 예를 들면, 재질이 금속일 수도 있다. 바람직하게는, 사출 플런저(31)의 외주면에는 3개 이상의 금속으로 된 씰 링(31c)이 사출 플런저(31)의 축방향으로 나란히 끼워져 장착되어 있으면 좋다. 구체적인 예로서 도 14에 금속으로 된 씰 링(31c)이 사출 플런저(31)의 축방향으로 3개 나란히 나열되어 끼워져 장착되어 있는 예를 나타내었다. 아울러 이 도 14에 있어서, 앞에서 설명한 도 2 중의 것과 동등한 요소에는 동일 번호를 붙였으며, 그들에 대한 설명은 특별히 필요가 없는 한 생략하기로 한다(이하, 동일).

씰 링(31c) 중 적어도 하나는, 예를 들면, 탄성 바이어스 부재(付勢部材)를 가요성(可撓性) 부재로 피복하여 구성되어 있으면 좋다. 탄성 바이어스 부재는, 예를 들면, 스프링이다. 가요성 부재는, 예를 들면, 높은 내열성과 높은 내마모성을 가지며, 추가로 높은 미끄럼성을 가지면 좋다. 가요성 부재의 재질은, 예를 들면, 불소 수지를 포함하면 좋다. 도 15에 탄성 바이어스 부재(130)를 가요성 부재(132)로 피복하여 구성하도록 하여 형성된 씰 링(131c)의 일례를 나타내었다. 이와 같이 구성되어 있는 씰 링(131c)은 필요 이상으로 변형하여 부착 위치로부터 이동하는 것을 방지하기 위하여, 백업 링(131b)과 함께 사출 플런저(31)에 부착될 수도 있다.

나아가 도 16에 일례를 나타낸 바와 같이, 사출 플런저(31)의 외주에는 씰 링(231c)에 대하여 사출 플런저(31)의 전진 측의 부분에 적어도 하나의 환형(環狀) 홈(231b)이 사출 플런저(31)의 축방향으로 씰 링(231c)과 나란히 나열하여 형성되어 있으면 좋다.

이하, 도 1 및 도 2로 돌아가 설명을 계속하기로 한다. 사출 실린더(30)는, 도 2에 도시한 바와 같이, 후단부에 냉각 장치(42)를 구비하면 좋다. 냉각 장치(42)는 히터로 가열되어 있는 사출 실린더(30)의 후단부의 열팽창을 억제한다. 열팽창이 억제된 사출 실린더(30)의 후부의 내주면과 그에 대면하는 사출 플런저(31)의 외주면과의 사이의 틈새는 히터의 가열에 의해 커지는 것이 억제되어, 그 틈새로부터 사출실(34) 내의 가스가 누설되는 것을 방지한다.

냉각 장치(42)는, 예를 들면, 냉각 배관(43)을 구비하여 사출 실린더(30)의 후단부에 부착되어 있는 스크레이퍼 링(scraper ring)일 수도 있다. 냉각 배관(43)을 구비하는 스크레이퍼 링은, 냉각 배관(43)의 입구로부터 공급되어 출구로부터 배출되는 냉각 매체에 의해 사출 실린더(30)의 후단부를 냉각할 수 있다. 아울러 스크레이퍼 링은 사출 플런저(31)를 관통시켜, 사출 플런저(31)의 외주면에 부착되는 얇은 막 형상의 성형 재료를 제거하기 위한 장치이다. 냉각 장치(42)는 스크레이퍼 링과는 별도의 단일체(單體)의 장치일 수도 있다.

사출 실린더(30)의 내부 공간 중 사출 플런저(31)보다 전측(前側) 즉 사출 노즐(32) 측의 공간이 전술한 사출실(34)로 되어 있다. 또한 사출 실린더(30)의 후방측 즉 도 1 중에서 우측에는 구동 장치 홀딩부(保持部)(35)가 마련되고, 이 구동 장치 홀딩부(35)에는 사출 구동 장치(36)가 홀딩(保持)되어 있다.

사출 구동 장치(36)는 예를 들면 유압식(油壓式) 등의 피스톤 실린더 장치 등으로 형성되어, 로드(37)를 사출 플런저(31)의 축방향으로 이동시키도록 구성되어 있다. 이 로드(37)는 사출 플런저(31)에 연결되어 있다. 따라서 그 로드(37)가 위에서 설명한 바와 같이 이동하면, 사출 플런저(31)가 전진, 후퇴한다. 사출실(34)의 용적은 사출 플런저(31)가 전진하면 축소되고, 사출 플런저(31)가 후퇴하면 확대된다. 여기서, 전진이란 도 1 중에서 좌방으로의 이동이고, 후퇴란 동 도면 중에서 우방으로의 이동이다. 사출 플런저(31)의 위치는 예를 들면 리니어 엔코더, 로터리 엔코더 등의 도시하지 않은 위치 검출기로 검출되어 있으면 좋다. 사출 구동 장치(36)의 구동은 사출 제어 장치(38)에 의해 제어된다. 사출 제어 장치(38)는 사출 성형기 전체를 제어하는 전술한 제어 장치에 포함될 수도 있다. 사출 제어 장치(38)는 전술한 위치 검출기의 검출값에 따라 사출 구동 장치(36)를 제어하면 좋다. 아울러 사출 구동 장치(36)는 유압식 외에도 예를 들면 공압식(空壓式), 전동식(電動式) 등의 각종 방식으로 구성될 수도 있다.

단, 전술한 형 체결 장치는 금형(4)을 개폐시키는 기구를 가지며, 금형(4)에 성형 재료가 충전되었을 때 충분한 압력(형 체결력)을 거는 구조로 되어 있다. 형 체결력을 걺으로써 녹은 수지 재료가 금형(4)에 들어올 때의 압력에 지지 않도록 하여 금형(4)으로부터 수지 재료가 밖으로 나오지 않도록 하고 있다.

가스 공급부(8)는, 예를 들면, 이산화 탄소 등의 가스를 저장한 가스 공급원으로서의 고압 가스 봄베(80)와, 이 고압 가스 봄베(80)로부터 토출되는 가스를 상기 로드(37)의 내부 통로(도시하지 않음)를 매개로 사출 플런저(31)의 가스 공급홀(31a) 내로 보내는 가스 통로(81)와, 가스 통로(81)에 고압 가스 봄베(80)의 측으로부터 순서대로 개재되어 마련된 감압 밸브(82), 압력계(83) 및 전환 밸브(84)를 가지고 있다. 가스 공급부(8)는 추가로, 전환 밸브(84)의 하류측 즉 고압 가스 봄베(80)와 반대측에 있어서 가스 통로(81)로부터 분기된 분기 통로(85)와, 이 분기 통로(85)에 개재되어 마련된 전환 밸브(86)를 가지고 있다. 아울러 가스 통로(81)는 전술한 사출 플런저(31)의 가스 공급홀(31a)과 함께 본 발명에 있어서의 가스 통로를 구성하고 있다.

본 예에서는 통상적으로 전환 밸브(84)가 개방됨과 아울러 전환 밸브(86)가 폐쇄되어, 고압 가스 봄베(80)에 저장되어 있는 가스가 가스 공급홀(31a) 내로 보내지도록 되어 있다. 이와 같이 하여 가스 공급홀(31a) 내로 보내지는 가스의 압력은 감압 밸브(82)의 조작에 의해 바람직한 값으로 설정할 수 있다. 또한 이 가스의 압력은 압력계(83)에 의해 확인할 수 있다. 그 한편, 예를 들면 사출부(3)의 보수(保守), 관리 등을 위하여, 상기와는 반대로 전환 밸브(84)를 폐쇄함과 아울러 전환 밸브(86)를 개방하여, 가스 공급홀(31a)부터 전환 밸브(86)까지의 가스 통로(81) 내의 가스의 일부를 외부에 배출시켜 가스 공급홀(31a)부터 전환 밸브(86)까지의 가스 통로(81) 내의 가스의 압력을 대기압까지 감압하는 것도 가능하게 되어 있다. 또한 가스 공급부(8)는 필요에 따라 가스 통로(81)의 필요한 곳에 예를 들면, 릴리프 밸브 등의 압력 제어 밸브(92)를 적어도 하나 구비할 수도 있다. 아울러, 도 1에는 2개 구비한 예를 도시하였다. 압력 제어 밸브(92)는 가스 통로(81) 내의 가스의 압력이 소정의 압력값 이상이 되면 외부로 가스를 배출하여, 가스 통로(81) 내의 가스의 압력이 소정의 압력값 이상이 되지 않도록 제어한다.

가스 공급부(8)는 추가로, 예를 들면, 분기 통로(85)의 하류측에 있어서 가스 통로(81)에 개재되어 마련된 유량 센서(88)와, 이 유량 센서(88)에 접속된 적산(積算) 유량 컨트롤러(89)와, 이 적산 유량 컨트롤러(89)에 접속된 적산 유량 모니터(90)를 가지고 있다. 유량 센서(88), 적산 유량 컨트롤러(89) 및 적산 유량 모니터(90)는 가스의 적산 유량을 계측하는 가스 적산 유량 계측 장치(91)를 구성하고 있으며, 이 가스 적산 유량 계측 장치(91)는 전술한 사출 제어 장치(38)에 접속되어 있다. 예를 들면, 가스 통로(81)를 통하여 가스 공급홀(31a) 내로 보내진 가스의 적산 유량을 나타내는 신호가 적산 유량 모니터(90)로부터 사출 제어 장치(38)로 입력된다. 적산 유량 컨트롤러(89)와 적산 유량 모니터(90)는 사출 제어 장치(38) 또는 전술한 제어 장치에 포함될 수도 있다. 유량 센서(88)는 매스 플로미터(mass flow meter)이면 좋다. 또한 가스 공급부(8)는 유량 센서(88) 대신 가스의 유량을 검출함과 아울러 가스의 유량을 제어할 수 있는 매스 플로 컨트롤러를 구비할 수도 있다. 매스 플로 컨트롤러는, 유량 센서와, 유량 제어 밸브와, 유량 센서의 출력에 따라 유량 제어 밸브를 제어하는 제어부를 구비하고 있다. 가스 공급부(8)는 매스 플로 컨트롤러에 의해 원하는 일정한 유량으로 가스를 공급할 수 있다. 아울러, 매스 플로미터에는 적산 유량 컨트롤러(89)의 기능을 구비하는 것이 있다. 매스 플로미터에는 적산 유량 모니터(90)의 기능을 구비하는 것이 있다. 매스 플로 컨트롤러에는 적산 유량 컨트롤러(89)의 기능을 구비하는 것이 있다. 매스 플로 컨트롤러에는 적산 유량 모니터(90)의 기능을 구비하는 것이 있다. 적산 유량 컨트롤러(89)는 매스 플로미터 또는 매스 플로 컨트롤러가 갖는 적산 유량 컨트롤러(89)의 기능을 이용할 수도 있다. 적산 유량 모니터(90)는 매스 플로미터 또는 매스 플로 컨트롤러가 갖는 적산 유량 모니터(90)의 기능을 이용할 수도 있다.

이하, 상기 사출 장치(1)의 작용에 대하여 도 3∼도 13을 참고하면서 설명하기로 한다. 일반적으로 사출 성형은, 형 닫힘(Mold Close) 및 형 체결(Mold Clamping), 사출(Injection), 보압(Packing & Holding), 냉각(Cooling), 계량(Measuring), 형 열림(Mold Open), 취출(取出, Ejecting)의 각 공정이 순서대로 이루어지고, 이 성형 사이클을 반복하여 성형된 제품이 얻어진다. 도 3∼도 13은 하나의 제품을 성형함에 있어서 상기 보압이 종료된 시점부터 다음 제품을 성형할 때의 보압이 이루어지기까지의 사출 플런저(31), 스프링식 밸브(31b) 및 사출홀 개폐 밸브(33)의 상태를 시간 경과에 따라 개략적으로 나타내고 있다. 아울러, 도 3에서는, 도면 중의 모든 요소에 번호를 붙여 나타내었으나, 도 4∼도 13에서는 도면의 번잡화를 피하기 위하여 설명에 필요한 요소에만 번호를 붙여 나타내었다.

또한, 사출 실린더(30) 내에 있어서의 사출 플런저(31)의 전진, 후퇴 위치는, 전술한 바와 같이 사출 제어 장치(38)에 의해 제어되는 사출 구동 장치(36)의 동작에 의해 정해진다. 그러나 이하의 설명에서는, 특별히 필요한 경우 이외에는, 사출 제어 장치(38)의 제어 및 사출 구동 장치(36)의 동작에 대해서는 순차적으로 설명하지 않고, 사출 플런저(31)의 동작 혹은 위치만을 설명하는 경우도 있다.

먼저, 상기 보압 공정이 종료된 시점에 있어서, 사출 플런저(31)의 위치는 도 3에 나타낸 상태로 되어 있다. 또한 사출홀 개폐 밸브(33)는 사출 노즐(32)의 사출홀(32a)을 개방한 상태로 되어 있다. 이 때, 사출 플런저(31) 앞의 사출실(34)에는 성형 재료가 남아 있다. 또한 이 때 역류 방지 기구(6)는 연통로(5a)를 폐쇄하고 있다. 이 역류 방지 기구(6)의 동작은, 예를 들면 사출 제어 장치(38)에 의해 제어되는데, 그에 한정되지 않으며, 사출 성형기 전체의 동작을 제어하는 제어 장치에 의해 제어될 수도 있다.

이상의 상태로부터 다음으로, 도 4에 나타낸 바와 같이, 예를 들면 전자(電磁) 밸브 등으로 이루어지는 사출홀 개폐 밸브(33)는 사출 노즐(32)의 사출홀(32a)을 폐쇄하는 상태로 바뀐다. 이 사출홀 개폐 밸브(33)의 동작은, 예를 들면 사출 제어 장치(38)에 의해 제어되는데, 그에 한정되지 않으며, 사출 성형기 전체의 동작을 제어하는 제어 장치에 의해 제어될 수도 있다. 사출홀 개폐 밸브(33)가 이상의 상태로 바뀐 후, 형 체결 장치로 금형(4)을 개방하는 형개방의 공정 및 개방된 금형(4)에서 냉각한 성형품을 꺼내는 취출 공정이 이루어진다.

다음 도 5에 나타낸 바와 같이, 도 1에 나타낸 가스 통로(81)를 통하여 가스 공급홀(31a) 내에 가스를 들여보내면서, 사출 플런저(31)가 소정의 속도로 소정의 위치까지 후퇴시켜진다. 이 때의 가스의 압력은, 도 1에 나타낸 감압 밸브(82)에 의해, 예를 들면 5 MPa 이하 정도로 설정된다. 이 가스의 압력 및 사출 플런저(31)의 후퇴에 따른 음압(負壓)에 의해, 스프링식 밸브(31b)는 코일 스프링(31s)의 탄성 바이어스력에 대항하여 가스 공급홀(31a)을 개방한다. 그에 따라, 가스 공급홀(31a)로부터 사출 실린더(30)의 내부 공간(사출실(34))으로 가스가 보내진다. 이 가스는 압력이 상기 정도로 그다지 높지 않으므로, 사출실(34) 내에 남아 있는 성형 재료에 용해되는 것은 기본적으로 회피된다.

다음 도 6에 나타낸 바와 같이, 사출 플런저(31)가 소정의 압력으로 소정의 시간만큼 전진시켜진다. 그에 따라, 사출실(34)로 보내지던 가스가 그 사출실(34)에 남아 있는 성형 재료에 압축 용해된다. 아울러, 스프링식 밸브(31b)는 도 2에 나타낸 바와 같은 구성을 가지므로, 사출실(34)로 보내진 가스가 가스 공급홀(31a)로 역류하는 것을 방지 가능하다. 스프링식 밸브(31b)는 사출실 내의 가스의 압력과 코일 스프링(31s)의 탄성 바이어스력을 모두 더한 압력이 가스 공급홀(31a) 내의 가스의 압력보다 커지면 가스 공급홀(31a)을 폐쇄한다.

다음으로 도 7에 나타낸 바와 같이, 도 5에 나타낸 것과 동일하게 하여, 사출 플런저(31)가 소정의 속도로 소정의 위치까지 후퇴시켜진다. 그에 따라, 가스 공급홀(31a)로부터 사출 실린더(30)의 사출실(34)로 가스가 보내진다. 이 경우에도 사출실(34) 내에 남아 있는 성형 재료에 가스가 용해되는 것은 기본적으로 회피된다.

다음으로 도 8에 나타낸 바와 같이, 도 6에 나타낸 것과 동일하게 하여, 사출 플런저(31)가 소정의 압력으로 소정의 시간만큼 전진시켜진다. 그에 따라, 사출실(34)로 보내지던 가스가 그 사출실(34)에 남아 있는 성형 재료에 압축 용해된다.

이상과 같이 하여, 사출 플런저(31)의 후퇴 및 전진이 복수 사이클 반복된다. 그 동안, 도 1에 나타낸 유량 센서(88)가 가스 통로(81)를 흐르는 가스의 유량을 검출하고, 적산 유량 컨트롤러(89)가 이 가스의 유량으로부터 적산 유량을 산출한다. 그리고, 그 적산 유량이 적산 유량 모니터(90)에 의해 감시되고, 이 적산 유량을 나타내는 신호가 사출 제어 장치(38)에 입력된다. 사출 제어 장치(38)는 이 신호가 나타내는 적산 유량이 목표값(사출실(34) 내에 공급시키고자 하는 원하는 양)에 도달하면, 사출 구동 장치(36)의 동작을 제어하여 사출 플런저(31)의 위치를 최초의 보압 공정이 종료된 시점의 위치로 되돌린다. 도 9는 이 때의 상태를 나타내고 있다. 적산 유량 모니터(90)는 사출 제어 장치(38)에 적산 유량이 미리 설정한 목표값에 도달하면, 그것을 나타내는 신호를 출력하도록 할 수도 있다. 사출 제어 장치(38)는 적산 유량이 미리 설정한 목표값에 도달한 것을 나타내는 신호가 입력되면, 사출 플런저(31)의 위치를 최초의 보압 공정이 종료된 시점의 위치로 되돌리도록 사출 구동 장치(36)의 동작을 제어할 수도 있다. 사출 제어 장치(38)는 적산 유량 모니터(90)를 포함하여, 적산 유량 컨트롤러(89)에서 산출된 적산 유량을 나타내는 신호가 입력되어, 적산 유량이 미리 설정한 목표값에 도달하면, 사출 플런저(31)의 위치를 최초의 보압 공정이 종료된 시점의 위치로 되돌리도록 사출 구동 장치(36)의 동작을 제어할 수도 있다. 사출 제어 장치(38)는 적산 유량 컨트롤러(89) 및 적산 유량 모니터(90)를 포함하여, 유량 센서(88)에서 검출된 가스의 유량을 나타내는 신호가 입력되어, 이 가스의 유량으로부터 적산 유량을 산출하여, 적산 유량이 미리 설정한 목표값에 도달하면, 사출 플런저(31)의 위치를 최초의 보압 공정이 종료된 시점의 위치로 되돌리도록 사출 구동 장치(36)의 동작을 제어할 수도 있다.

다음으로 사출 제어 장치(38)는 연통로(5a)를 개방하고, 사출 구동 장치(36)에 의해 사출 플런저(31)에 소정의 배압(背壓)을 걸면서, 도 1의 회전 구동 장치(22)를 구동시켜 가소화 스크류(21)를 회전시키고, 호퍼(7)로부터 용융된 성형 재료를 가소화 실린더(20) 내에 공급시킨다. 아울러, 이와 같이 사출 제어 장치(38)가 회전 구동 장치(22)의 구동을 직접 제어하는 것 외에, 회전 구동 장치(22)의 구동을 제어하는 전용의 회전 구동 제어부를 마련하여, 그 회전 구동 제어부를 사출 제어 장치(38)가 제어하도록 할 수도 있다. 가소화 실린더(20) 내에 공급된 성형 재료는 회전하는 가소화 스크류(21)에 의해 혼련(混練)되면서 전방, 즉 연통로(5a) 쪽으로 급송(給送)된다. 연결 부재(5)의 가소화부측 개구(5b)로부터 연통로(5a) 내로 보내진 성형 재료는 연통로(3a)를 거쳐 사출부(3)의 사출실(34)로 보내진다.

도 10은 이 때의 상태를 나타내고 있으며, 도시한 바와 같이 사출 플런저(31)는 사출실(34)에 공급된 성형 재료에 밀려 후퇴하고 있다. 사출실(34)에 새로 공급된 성형 재료에는, 사출실(34) 속(中)에서 이미 가스가 압축 용해된 성형 재료와 서로 섞임으로써, 그 사출실(34)에 공급되던 가스가 고압 하에서 압축 용해된다. 도 1에 나타낸 사출 제어 장치(38)는 사출 플런저(31)를 계량이 완료된 위치, 즉 계량된 성형 재료의 양이 소정량에 도달한 위치에서 정지시킨다. 도 9 및 도 10 중의 부호 L1은 도 9의 위치부터 이 정지한 위치까지의 사출 플런저(31)의 후퇴 길이를 나타내고 있다.

상기 계량이 완료되고, 역류 방지 기구(6)가 연통로(5a)를 폐쇄한 후, 사출 제어 장치(38)는 성형 재료를 금형(4) 내에 사출하는 공정이 시작되기까지 사출 플런저(31)를 소정의 압력으로 전진시킨다. 도 11은 이 전진이 이루어진 후의 상태를 나타내고 있다. 도 10 및 도 11 중의 부호 L2는 이 전진의 길이를 나타내고 있다. 이와 같이 하여 사출 플런저(31)를 전진시킴으로써, 성형 재료 및 가스가 추가로 압축되어, 성형 재료에 대한 가스의 용해가 촉진되어, 그리고, 성형 재료에 가스가 압축 용해되어 있는 상태가 유지된다. 성형 재료는 이와 같이 하여 가스가 용해됨으로써 점도가 저하하여, 가소성이 높여진다.

다음으로 사출 제어 장치(38)는, 예를 들면 내부 메모리에 기억하고 있는, 성형 재료 계량 완료 시의 사출 플런저(31)의 위치를 상기 전진이 이루어진 후의 위치로서 보정한다. 성형 재료 계량 완료 시의 사출 플런저(31)의 위치는 성형 재료를 금형(4) 내에 사출할 때, 사출 플런저(31)가 전진을 시작하는 위치이다.

이어서, 사출홀 개폐 밸브(33)가 사출 노즐(32)의 사출홀(32a)을 개방하는 상태로 바뀐 후, 사출 제어 장치(38)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 사출 플런저(31)를 소정의 속도로 소정의 거리만큼 전진시킨다. 도 11 및 도 12 중의 부호 L3은 이 전진의 길이를 나타내고 있다. 이와 같이 하여 사출 플런저(31)를 전진시킴으로써, 가스가 용해되어 저점도화되어 있는 성형 재료가 사출 노즐(32)의 사출홀(32a)을 통하여 금형(4) 속에 사출된다.

이어서 사출 제어 장치(38)는, 도 13에 나타낸 바와 같이, 금형(4) 속의 게이트 부분의 성형 재료가 냉각 고화(固化)되기까지, 사출 플런저(31)를 소정의 압력으로 소정 시간 전진시키는 보압을 수행한다. 도 12 및 도 13 중의 부호 L4는 이 때의 사출 플런저(31)의 전진 길이를 나타내고 있다.

사출 제어 장치(38) 또는 전술한 제어 장치는, 본 발명의 사출 장치(1)를 구현할 수 있는 사출 장치의 가스 용해 방법을 따라 사출 장치(1)를 제어하면 좋다. 사출 제어 장치(38) 또는 전술한 제어 장치는, 본 발명의 사출 장치(1)를 구현할 수 있는 사출 장치의 프로그램을 저장한 기억 매체(39)로부터 도시하지 않은 읽음(讀出) 장치를 사용하여 읽어낸 해당 프로그램을 따라 사출 장치(1)를 제어하면 좋다.

본 실시 형태에서는, 사출 플런저(31)에 가스 공급홀(31a)이 뚫려져 마련되어 있다. 가스 공급홀(31a)은 사출 플런저(31)의 선단면에 개구되고, 사출 플런저(31)가 후퇴하면, 사출실(34) 내에 있어서의, 사출 플런저(31)의 선단면과 사출실(34) 내의 성형 재료와의 사이의 공간에 연통된다. 가스 공급홀(31a)이 연통되는 공간은, 사출 플런저(31)를 후퇴시킴으로써, 용적이 확대됨으로써 발생하는 음압에 의해 공간 내의 압력이 내려간다. 가스는, 가스 공급홀(31a) 내의 압력보다 음압에 의해 공간 내의 압력이 작아짐으로써 가스 공급홀(31a)의 개구로부터 사출실(34) 내로 공급된다.

일반적으로, 보압 공정 후의 사출 노즐(32) 내 및 사출실(34) 내에는 성형 재료가 남아 있다. 예를 들면, 가스 공급홀(31a)이 사출 노즐(32) 내에 개구되어 있는 경우, 혹은 가스 공급홀(31a)이 사출 플런저(31)의 선단면에 대면하는 사출실(34)의 벽면에 개구되어 있는 경우, 가스는 가스 공급홀(31a)의 개구를 덮는 성형 재료를 일시적으로 밀어젖혀서(밀어내서), 음압에 의해 내부 압력이 저하된 공간에 도달한다.

가스 공급홀(31a)로부터 음압에 의해 내부 압력이 저하된 공간 내로 흐르는 가스는, 음압에 의해 내부 압력이 저하된 공간 내의 압력과 가스 공급홀(31a) 내의 압력과의 사이의 압력차가 작아짐에 따라 유량이 작아지고, 가스 공급홀(31a)의 개구를 덮고 있던 성형 재료를 밀어젖힐 수 없게 되는 경우가 있다. 다시 가스 공급홀(31a)의 개구의 적어도 일부를 덮은 성형 재료는, 가스 공급홀(31a)로부터의 가스의 공급을 도중에 정지시키는 원인이 되는 경우가 있다.

보압 공정 후에 사출실(34) 내에 남는 성형 재료의 양은, 성형 사이클마다 편차가 있다. 보압 공정 후에 가스 공급홀(31a)의 개구를 덮는 성형 재료의 양은, 성형 사이클마다 편차가 있다. 전술한 이유로 가스의 공급이 정지되는 타이밍은 성형 사이클마다 들쭉날쭉해지는 경우가 있다. 가스의 공급이 정지되는 타이밍이 들쭉날쭉해짐으로써, 사출실(34) 내에 공급되는 가스의 공급량이 성형 사이클마다 들쭉날쭉해지는 경우가 있다.

본 실시 형태에서는, 사출 플런저(31)의 선단면에 가스 공급홀(31a)의 개구를 마련하고, 가스를 공급할 때 사출 플런저(31)를 후퇴시키므로, 가스를 공급하고 있는 도중에 가스 공급홀(31a)의 개구의 적어도 일부가 성형 재료에 덮이는 일이 없다. 본 실시 형태에서는, 성형 사이클마다 소정량의 가스를 정확하게 사출실(34) 내에 공급하는 것이 가능해져, 가스의 공급량을 올바르게 제어하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 사출 플런저(31)가 후퇴를 시작한 직후부터 가스 공급홀(31a)의 개구의 전방에 공간이 형성된다. 본 실시 형태에서는, 사출 플런저(31)가 후퇴를 시작한 직후라도 전술한 압력차가 있으면 가스의 공급을 시작할 수 있으므로, 사출 플런저(31)가 후퇴하는 스트로크를 짧게 할 수 있다.

본 실시 형태에서는, 사출실(34) 내의 성형 재료에 소정량의 가스를 압축 용해시키기 위하여 사출 플런저(31)의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행시키도록 하고 있다.

일반적으로, 보압 공정 후의 사출 노즐(32) 내 및 사출실(34) 내에는 성형 재료가 남아 있다. 보압 공정에서는 성형 재료를 금형 내에 사출한 후, 사출실(34) 내에 남는 성형 재료 및 사출 노즐(32) 내에 남는 성형 재료를 매개로 금형 내의 성형 재료에 사출 플런저(31)로 소정의 유지 압력을 부여하고 있다. 이 때, 사출실(34) 내의 성형 재료는 성형 재료의 탄성에 따라 수축된다. 보압 공정이 완료되면, 사출 플런저(31)는 유지 압력이 부여되지 않게 된다. 사출실(34) 내에서 수축되어 있던 성형 재료는, 원래대로 되돌아가고자 반발력을 발생시킨다. 보압 공정이 완료되면, 사출 플런저(31)는 성형 재료의 탄성에 의한 반발력으로 후퇴 방향으로 밀려서 되돌아온다.

보압 공정 후의 사출실(34) 내에 남는 성형 재료의 양은, 성형 사이클마다 편차가 있다. 보압 공정 후에 반발하는 성형 재료에 의해 후퇴 방향으로 이동하는 사출 플런저(31)의 스트로크는 성형 사이클마다 편차가 있다. 그들 편차가 원인으로, 음압이 발생하기 전의 사출실(34) 내의 압력은 성형 사이클마다 들쭉날쭉해지는 경우가 있다. 그 후 사출 플런저(31)를 후퇴시켰을 때, 음압에 의해 내부 압력이 저하되는 사출실(34) 내의 압력도 성형 사이클마다 들쭉날쭉해지는 경우가 있다. 가스는, 전술한 바와 같이, 압력차에 의해 가스 공급홀(31a)의 개구로부터 사출실(34) 내로 공급된다. 사출 플런저(31)를 한 번만 후퇴시켜, 소정량의 가스를 한 번에 사출실(34) 내에 공급하는 경우, 가스의 공급량은 성형 사이클마다 들쭉날쭉해지는 경우가 있다.

본 실시 형태에서는, 소정량의 가스가 사출실(34) 내에 공급되기까지 소정량의 가스보다 적은 양의 가스를 사출실(34) 내에 공급한 후, 사출실(34) 내의 성형 재료에 가스를 압축 용해하는 것을 반복함으로써 성형 사이클마다 소정량의 가스를 정확하게 사출실(34) 내에 공급하는 것이 가능해져, 가스의 공급량을 올바르게 제어하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에서는, 사출 플런저(31)의 후퇴, 전진을 한 번만 수행하는 경우와 비교하면, 사출 플런저(31)의 왕복 이동의 스트로크를 보다 짧게 설정 가능하다.

일반적으로, 사출 플런저(31)의 왕복 이동의 스트로크를 비교적 길게 설정하려면, 사출 실린더(30)를 비교적 긴 전체 길이를 갖도록 형성할 필요가 있다. 그와 같이 사출 실린더(30)의 전체 길이가 비교적 길면, 사출 플런저(31)는 가소화 실린더(20)나 사출실(34)로부터 이격되어 저온으로 되어 있는 사출 실린더(30)의 일부도 통과하게 된다. 그러한 경우에는, 사출실(34)에서 사출 플런저(31)에 부착된 용융 상태의 성형 재료가 식어 얇게 고화될 수가 있다.

이 고화된 성형 재료가 사출 실린더(30)의 내주면에 불균일하게 남으면, 사출 실린더(30)의 내주면과 사출 플런저(31)의 외주면과의 사이의 틈새가 불균일해진다. 해당 불균일한 틈새는 사출 플런저(31)에 부착한 씰 링(31c)으로도 실링할 수 없어, 사출실(34) 내의 가스를 누설시키는 원인이 되는 경우가 있다. 사출 플런저(31)의 왕복 이동의 스트로크를 비교적 길게 설정하면, 가스의 공급량을 올바르게 제어할 수 없다는 문제가 생길 수 있다. 그에 대하여, 사출 플런저(31)의 왕복 이동의 스트로크를 보다 짧게 설정할 수 있다면, 위에서 설명한 바와 같은 문제를 회피하여 가스의 공급량을 올바르게 제어 가능해진다.

본 발명의 사출 장치 및 본 발명의 사출 장치의 가스 용해 방법은 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 취지를 벗어나지 않는 범위에 있어서 적당히 변경 가능하다.

1…프리플라식 사출 장치
2…가소화부
2a…호퍼 부착 부재
3…사출부
3a…사출부의 연통로
4…금형
5…연결 부재
5a…연결 부재의 연통로
6…역류 방지 기구
7…호퍼
8…가스 공급부
20…가소화 실린더
21…가소화 스크류
22…회전 구동 장치
30…사출 실린더
31…사출 플런저
31a…가스 공급홀
31b…스프링식 밸브
31c, 131c, 231c…씰 링
31d…피스톤 링
31s…코일 스프링
32…사출 노즐
32a…사출홀
33…사출홀 개폐 밸브
34…사출실
35…구동 장치 홀딩부
36…사출 구동 장치
37…로드
38…사출 제어 장치
39…기억 매체
41…캐비티 공간
42…냉각 장치
43…냉각 배관
80…고압 가스 봄베
81…가스 통로
82…감압 밸브
83…압력계
84…전환 밸브
85…분기 통로
86 전환 밸브
88…유량 센서
89…적산 유량 컨트롤러
90…적산 유량 모니터
91…가스적산 유량 계측 장치
92…압력 제어 밸브

Claims

성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서,
상기 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와,
상기 성형 재료에 용해 가능한 압력보다 낮은 압력의 가스를 상기 사출실 내에 공급하는 가스 공급부와,
상기 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동함과 아울러, 내부에 뚫려져 마련되고 또한 일측의 단부가 상기 사출실의 벽면의 일부를 형성하는 선단면에 개구되어 타측의 단부가 상기 가스 공급부에 접속되어 그 가스 공급부로부터의 상기 가스를 그 사출실 내로 안내하는 가스 공급홀이 형성되어 있는 사출축과,
상기 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와,
상기 사출 구동 장치를 제어하여, 상기 사출실을 확대, 축소하도록 상기 사출축을 상기 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 그 사출축이 후퇴하여 상기 사출실 내에 상기 가스 공급홀을 매개로 가스가 공급된 후, 그 사출축을 전진시켜 상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 해당 사출실 내의 상기 가스를 압축 용해시키는 사출 제어 장치를,
구비하는 사출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 사출 제어 장치는, 상기 사출 구동 장치를 제어하여, 상기 사출실 내에 상기 성형 재료를 공급하기 전에, 상기 사출축을 후퇴, 전진시켜 그 사출실 내에 남는 상기 성형 재료에 상기 가스를 압축 용해시키는 사출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 사출축이 후퇴할 때 상기 가스 공급홀의 상기 일측의 단부의 개구를 개방하고, 그 사출축이 전진할 때 상기 가스 공급홀의 상기 일측의 단부의 개구를 폐쇄하는 밸브를 추가로 갖는 사출 장치.
청구항 1에 있어서,
상기 성형 재료를 상기 사출실 내에 공급하는 공급부를 구비하고,
상기 사출축은, 사출 플런저인 사출 장치.
성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서,
상기 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와,
상기 성형 재료에 용해 가능한 압력보다 낮은 압력의 가스를 상기 사출실 내에 공급하는 가스 공급부와,
상기 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동하는 사출축과,
상기 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와,
상기 사출 구동 장치를 제어하여, 상기 사출실을 확대, 축소하도록 상기 사출축을 상기 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 그 사출축이 후퇴하여 상기 사출실 내에 상기 가스가 공급된 후, 그 사출축을 전진시켜 상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 해당 사출실 내의 상기 가스를 압축 용해시키고, 상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 소정량의 상기 가스를 압축 용해시킴에 있어서, 상기 사출축의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행시키는 사출 제어 장치를
구비하고,
상기 복수 사이클 중 1 사이클에서 상기 사출실 내에 공급되는 가스의 양은 상기 소정량보다 적은 양인 사출 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 사출 제어 장치는, 상기 사출 구동 장치를 제어하여, 상기 사출실 내에 상기 성형 재료를 공급하기 전에, 상기 사출축을 후퇴, 전진시켜, 그 사출실 내에 남는 상기 성형 재료에 상기 가스를 압축 용해시키는 사출 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 사출실 내에 공급된 상기 가스의 적산 유량을 계측하는 가스 적산 유량 계측 장치가 추가로 마련되고,
상기 사출 제어 장치는, 상기 가스 적산 유량 계측 장치가 계측한 적산 유량이 소정의 목표값에 도달하면 상기 사출축의 후퇴를 정지하여 그 사출축을 전진시킨 후, 상기 가스의 공급 및 그 가스의 압축 용해을 완료시키는 사출 장치.
청구항 5에 있어서,
상기 성형 재료를 상기 사출실 내에 공급하는 공급부를 구비하고,
상기 사출축은, 사출 플런저인 사출 장치.
성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치에 있어서,
상기 성형 재료를 수용하는 사출실이 형성되어 있는 사출 실린더와,
상기 성형 재료에 용해 가능한 압력보다 낮은 압력의 가스를 상기 사출실 내에 공급하는 가스 공급부와,
상기 사출실 내를 실린더 축방향으로 왕복 이동하는 사출축과,
상기 사출축을 실린더 축방향으로 왕복 이동시키는 사출 구동 장치와,
상기 사출 구동 장치를 제어하여, 상기 사출실을 확대, 축소하도록 상기 사출축을 상기 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고, 그 사출축이 후퇴하여 상기 사출실 내에 상기 가스가 공급된 후, 그 사출축을 전진시켜 상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 해당 사출실 내의 상기 가스를 압축 용해시키는 사출 제어 장치를 구비하고,
상기 사출축은,
자세를 유지하기 위한 적어도 하나의 피스톤 링과,
상기 가스의 누설을 방지하기 위한 적어도 하나의 씰 링을 그 사출축의 외주면에 축방향으로 나란히 나열하여 갖는 사출 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 씰 링 중 적어도 하나는, 금속으로 된 사출 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 씰 링 중 적어도 하나는, 탄성 바이어스 부재와 상기 탄성 바이어스 부재를 덮는 가소성 부재로 구성되어 있는 사출 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 사출축은, 상기 씰 링에 대하여 그 사출축의 전진측의 부분 또한 그 사출축의 외주면에 적어도 하나의 환형 홈이 축방향으로 그 씰 링과 나란히 나열되어 형성되어 있는 사출 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 사출 실린더는, 후단면에 냉각 장치를 구비하는 사출 장치.
청구항 9에 있어서,
상기 성형 재료를 상기 사출실 내에 공급하는 공급부를 구비하고,
상기 사출축은, 사출 플런저인 사출 장치.
가스를 압축 용해시킨 성형 재료를 금형 내에 사출하는 사출 장치의 가스 용해 방법에 있어서,
사출 실린더의 사출실을 확대, 축소하도록 사출축을 그 사출실 내에서 후퇴, 전진시키고,
상기 사출축을 후퇴시켜 상기 사출실 내에 상기 가스를 공급시킨 후, 상기 사출축을 전진시켜 상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 해당 사출실 내의 상기 가스를 압축 용해시키고,
상기 사출실 내의 상기 성형 재료에 소정량의 상기 가스를 압축 용해시킴에 있어서, 상기 사출축의 후퇴, 전진을 복수 사이클 수행시키고,
상기 사출실 내에 공급될 때의 상기 가스의 압력은 상기 성형 재료에 용해 가능한 압력보다 낮은 압력이고,
상기 복수 사이클 중 1 사이클에서 상기 사출실 내에 공급되는 가스의 양은 상기 소정량보다 적은 양인 사출 장치의 가스 용해 방법.
청구항 15에 있어서,
상기 사출실 내에 상기 성형 재료를 공급하기 전에, 상기 사출축을 후퇴, 전진시켜 그 사출실 내에 남는 상기 성형 재료에 상기 가스를 압축 용해시키는 사출 장치의 가스 용해 방법.