JPH02223421A - 射出成形機及びガス供給装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、射出成形された熱可塑性部品を作成するため
の装置及び方法、特に平滑な外側スキンと中空のコアを
有する部品のガス補助式射出成形に関する。

〔従来の技術〕

これまでに、より少ない材料を使用して重量及びコスト
の減少を達成すると同時に、構造的な特性を維持し且つ
研磨その他の仕上げの必要のない平滑な外側表面即ちス
キンを作成することについて、種々の射出成形技術が提
案されてきている。ガスをも含めた発泡剤を使用して、
多孔質の、気泡のある、或いはセル構造のコアを生成す
ることができ、また幾つかの場合には中空のコアを生成
することもできる。中空のコアを形成するためにガスが
使用される場合、ガスはノズルから、或いは金型内へと
直接に、好ましくは所望とするコア構造を得るべく制御
された方法でもって、溶融プラスチックの流れの中へ向
けて注入できる。

ヘンドリーの米国特許第４，４７４，７１７号には、ガ
ス注入プローブによってガスを金型内へと注入する幾つ
かの装置及び方法が開示されている。

最初に少量のプラスチックが金型内へと射出されてガス
注入プローブを包み込み、その後このプローブを通して
ガスが注入されると同時にプラスチックの射出が継続さ
れて、所望とするコア構造が形成される。成形作業の終
了時には、プローブを通して金型キャビティを排気する
ことにより金型内のガス圧が緩和されるが、この場合プ
ローブは減圧弁として働くものである。

これと同様の金型内ガス注入−減圧弁は、セイヤーの米
国特許第４，７４０，１５０号にも開示されている。ガ
ス注入プローブ又はノズルは、ヘンドリー及びセイヤー
の何れの米国特許においても、往復動スクリュー射出成
形機などからプラスチックが射出される金型半体に向か
い合う側の金型半体に設けられるものとして示されてい
る。

ヘンドリー及びセイヤーの米国特許によって教示された
ところに従いガスを金型キャビティ内に注入及び／又は
排気することは、所望とされるコア構造をもたらすのに
十分なものであろうが、ガス注入ノズル又はプローブに
対応するために金型のそれぞれについて改造を行うこと
が必要である。これは特に金型キャビティが多数の場合
や既存の金型を後から取り付ける場合にコストが嵩み、
またガス注入ノズルの位置の選定に腐心しなければなら
ない。

フリードリッヒの米国特許第４，１０１，６１７号に示
された如く、金型キャビティよりも前にプラスチック射
出成形機のノズル部分から溶融プラスチックの流れの中
へとガス又は発泡剤を導入することや、オラビシの米国
特許第４．１３６，２２０号に示された如く特別なマニ
ホールドによってプラスチックの射出の後にキャビティ
内へとガス又は発泡剤を導入することなどの、他のガス
注入技術もまた提案されてきている。しかしこれらの場
合でも、ノズル又はマニホールドを改造することはやは
りコストがかかり、また成形機によって成形される部品
に応じ、異なる用途ごとにノズル又はマニホールドを変
えることが必要とされる。

他のガス注入位置もまた提案されている。ガハンの米国
特許第４，４９８，８６０号は金型半体に設けられる伸
縮自在の傾斜したピストンを開示しているが、これは伸
長して逆向きにテーバしたスプルー通路を閉ざすことが
でき、それによりスプルーを遮断するものである。ガス
が金型領域を通ってプラスチックと共に流動するように
プラスチック材料中へとガスを注入するための、ピスト
ンと同心の小さなバイブが開示されている。だがやはり
この場合にも、スプルー開閉ピストン用のホルダーに対
応するために、金型を比較的精密に改造することが必要
となる。ガス注入管の向きが傾斜されているために、金
型に入るプラスチック中でガスが不均一な分散を生じ、
或いは有効なガス注入が損なわれることも確実である。

ガスがセイヤー及びヘンドリーの特許におけるようにし
て金型内へと注入される場合でも、或いはフリードリッ
ヒの特許におけるようにして金型よりも前で溶融樹脂流
中に注入される場合でも、ガスの注入を正確に制御する
ためには、これらのガスの注入は色々なガス注入システ
ムとの両立性を持たねばならない。このためノズル又は
金型のさらなる改造が必要となることがあるが、これは
特に以前は中実であった部品を中空コアを持つ部品にし
ようとしてガス注入システムを後から既存の金型に取り
付ける場合にコストを増加させるものである。

新しい装置の場合も同様であるが、既存の射出成形機及
び金型に後から取り付ける場合について、ガスの注入を
より正確に制御して長期の製造工程にわたり所望とする
コア構造を繰り返して得るための、各種の技術が提案さ
れてきている。一つの試みが前述したセイヤーの米国特
許第４，７４０，１５０号中に概括的な用語でもって記
載されており、また該特許で言及されている英国特許明
細書筒２．１３９．５４８号では、予め定められ又は計
量された容積の圧縮ガスが成形サイクルの各々の間に金
型内へと注入される。

また−船釣にプリセット圧力という用語で既述されるも
のを使用する方法が、１９８７年５月５日に出願され１
９８７年１２月１２日に公報８７１５２号で公開第０２
５００８０Ａ２として発行されたバクシーの欧州特許出
願第８７３０４００２．６号において提案されている。

この方法によれば、予め定められた容積を用いる技術と
は対照的に、金型内に導入されるガスの量は直接的には
計量されず、ガスの圧力だけが制御される。ガスをプリ
セット圧力にまで圧縮するためにガス圧縮装置と共にガ
ス供給源が設けられるが、このプリセット圧力は少なく
とも溶融プラスチック材料が金型内に導入される圧力程
度には大きい。プラスチック材料の射出が開始された場
合にガスを直ちに利用できるようにするために、ガスを
プリセット圧力で貯蔵するための貯蔵チャンバーが備え
られる。プラスチックの冷却に際して、本質的に中空の
部品をもたらすべくプラスチックが金型によって指定さ
れた形状を維持できるようになるまで、ガスの圧力はプ
ラスチックを金型キャビティの内側表面に対して保持す
る。欧州特許公報第０．２５０．０８０号に記載されて
いる如く、プラスチックの射出に先立って、高圧ガス貯
蔵タンクがその成形作業用にプリセットされた圧力でも
って完全に充填される。プラスチックの射出が開始され
た直後に、貯蔵タンクからの高圧ガスは、ノズルにある
供給チャンバーによって溶融プラスチックの流れの中へ
と注入される。高圧タンクは圧力スイッチによって制御
されているポンプにより充填及び再充填され、かくして
高圧タンク内においてプリセット圧力にある十分なガス
が常に利用できるようにされる。１９７３年１０月２５
日に出願され１９８２年３月２７日に特公昭５７−１４
９６８号として公告された旭ダウ株式会社の特願昭４８
−１２０３１８号は、高圧ピストン又はラム及びノズル
にある注入口を介してガスを注入するための同様の構成
を示している。

〔発明の解決しようとする課題〕

従来技術で記述されている予め定められた即ちプリセッ
ト容積及びプリセット圧力による方法は、正確に制御さ
れていないガスの注入とは対照的に、十分に良好な結果
をもたらしうるものではあるが、しかし何れの方法もガ
スの注入の制御の正確で再現性のある制御が行われない
という欠点がある。即ち容積を一定とする方法の場合に
は、長期の使用及び経時に伴う摩耗その他の変動により
生ずる、定容積シリンダ及びピストンという構成に固有
の変化のために、多数の成形サイクルにわたって再現性
を保つことは困難である。またプリセット圧力による方
法では、使用する高圧の圧力貯蔵タンクは充填されねば
ならず、ガスがタンクから解放されまたポンプによって
再充填されるにつれて、注入サイクルの間にプリセット
圧力が変化しうるからである。

従って、前述した課題及びその他の困難を克服すると同
時に、全体により良好でより利点のある結果をもたらす
、中空部品を射出成形するだめの改良された方法及び装
置を提供することが望ましい。

〔課題を解決するための手段〕

本発明によれば、中空の射出成形部品を製造するための
新規且つ改良された方法及び装置が提供される。

より詳しくは、本発明の重要な側面の一つによれば、平
滑な表面又はスキンを有するプラスチック射出成形部品
を作成するための方法及び装置が提供され、そこにおい
て熱可塑性材料は溶融した流れとして、金型に固定され
たスプルーブシュを通って金型キャビティ内へと射出さ
れる。同時に未計量の量の不活性ガスが、溶融した流れ
と実質的に同心に、且つ熱可塑性材料を貫通して金型内
で溶融した材料中にガスのキャビティを形成するのに十
分な圧力でもって、スプルーブシュのところでアダプタ
ーを通して溶融した流れの中へと導入される。既存の金
型に後から取り付けるために、既存のスプルーブシュに
対してアダプターを付は加えることもできる。新しい金
型については、スプルーブシュはノズル側が改造される
。

本発明の別の側面によれば、プラスチックの射出の間、
プラスチックが自己支持性（ｓｅｌｆｓｕｐｐｏｒｔｉ
ｎｇ）となるまでプラスチックを金型表面に対して保持
するよう、ガスは予め定められた一定の適当な高圧に維
持される。このガスは金型が開く前にスプルーブシュ及
びアダプターを通って戻り、金型から排気される。金型
までのガス圧カラインにある圧力センサーによって制御
される容積置換用部材を内部に有する大きなシリンダに
より、プリセットされた適当な高圧がガス供給源におい
て維持されて、射出及び冷却の間にキャビティ内におけ
る適当なプリセットガス圧力が維持される。

本発明の基本的な目的は従来技術におけるガス補助式射
出成形の欠点を克服し、或いは少なくとも最小限とし、
内部に中空のキャビティを有しまた平滑な外側表面を持
ち、さらにひげや部分的なそりが少ない優れたプラスチ
・ンク部品を製造するガス補助式射出成形のための方法
及び装置であって、効果的で効率的で経済的であり、通
常の射出成形機を使用する大きな融通性をもたらすもの
を提供することである。

〔実施例〕

本発明の上述の目的及びその他の特徴、利点は以下の詳
細な説明、特許請求の範囲及び添付図面から明らかとな
ろう。

なお添付図面は単に本発明の好ましい実施例を図示した
ものであって、特許請求の範囲には他の実施例もまた包
含されるものであることは理解されるであろう。

第１図に示されている成形機を全体的に参照してみると
、固定側金型半体１０及び可動側金型半体１２がそれら
の閉鎖位置で示されていて、外殻１８及び中空のコア２
０を有するプラスチック部品１６を成形するための金型
キャビティ１４を画定している。プラスチックは、スプ
ルーブシュのアダプター２４及びスプルーブシュ２６を
通してキャビティ１４内へと射出される。全体が２８で
示された供給装置からのガスが溶融樹脂の流れの中に、
アダプター２４を介してスプルー通路３８において導入
される。ここで説明する実施例においてアダプター２４
は、−船釣なスプルーブシュ２６を既に有する既存の金
型に対して後から取り付けられている。既存の金型に対
しては、中実の部品の成形をコア２０の如き中空のコア
を有する同じ部品の成形に変換することが望ましい場合
に後から取り付けがなされる。

第１図から第３図を詳細に検討すると、スプルーブシュ
２６はフランジ付きのヘッド３０を有しており、このヘ
ッドは圧入及び金型半体１０にボルト止めされた保持プ
レート３４によって、凹部３２に設けられている。ヘッ
ド３０と一体になっているスプルーブシュのスリーブ３
６が金型半体１０を通って延びると共に、第１図で見て
左側においてキャビティ１４内へと開口するよう外側に
向かって広がっているスプルー通路３８を有している。

スリーブ３６もまた、金型半体１０に圧入されている。

スプルー通路３８の細い方の端部は半球状の凹部４０に
おいてヘッド３０に開口しているが、この凹部は後から
アダプターを取り付ける前に射出成形機のノズル４２の
ためのシートを提供していたものである。射出の完了時
には、スプルー通路３８は大体４１で示した領域におい
てスプルーを含んでおり、そしてこのスプルーはそれを
通るガスチャネル４３を有する。

一般によく知られているように、スプルーブシュ２６の
ようなブシュは金型のための安価な保護手段である。す
なわち損傷はブシュ部分に生じ、ブシュはコストを余り
かけずに交換することができる。この目的のためスブル
−フ゛シュ２６は典型的には、配置時及び繰り返しての
射出サイクルの間の両方において、射出圧力がスプルー
ブシュ２６とノズル４２の境界面に加えられるに際して
のノズルの衝撃に耐える焼き入れ鋼から製造される。

スプルー通路３８は通常は研磨され非常に磨かれた仕上
げのものであり、溶融樹脂との摩擦を最小とし、それに
より最終製品に劣化や焼けを生ずるようなプラスチック
の摩擦発熱を最小限にする。スプルー通路３８を通ずる
繰り返しての射出を長期にわたって行うと、プラスチッ
ク材料の研磨性によって表面に掻き傷がついたりスコー
チを生じたりする。この摩耗及び表面の不完全性は、例
えばガラス充填プラスチックによって発生する。摩耗し
たスプルー通路はまた、特に高速の射出サイクルにおい
て、壁面に乱流及び摩擦流をも生じ、望ましくない圧力
降下を生成して金型の適切な充填を妨げ、金型の隅々ま
でのプラスチックの流動を損なう。いずれにせよ通常の
スプルーブシュは、ブシュを交換することによって損傷
を修復するという安価な方途を提供している。スプルー
ブシュ２６は加熱されないものとして図示されているが
、本発明は加熱されるスプルーブシュを用いる用途にも
等しく適用されることは理解されるべきである。

スプルーブシュのアダプター２４は、一体の魚雷状のウ
ェブ５２を有するスチール製の本体５０からなり、この
ウェブは本体５０内の貫通路５４を横切って、貫通路５
４を魚雷状のウェブにおける２つの開口５６へと分割し
ている。本体５０もまた焼き入れ綱からなり、貫通路５
４の入口側においてノズルシート５１を有している。本
体５０は５８で示す個所においてスプルーブシュ２６に
ボルト止めされており、ヘッド３０と凹部４０の境界面
におけるばりを除去するために銀ロウ付けされている。

ウェブ５２は、スプルー通路３８内を同心に延びており
且つガス通路６２を内部に有する一体で針状のガス注入
ノズル即ちプローブ６０を有している。

アダプター２４は向かい合った半径方向のガス入口及び
排出通路６４．６６を有しており、これらはウェブ５２
を通って延びると共に内端部分でノズルのプローブ６０
内のガス通路６２とＴ字型に接続して連通している。ガ
ス入口通路６４はその外端部分が高圧ライン６５を介し
てガス供給装置２８に接続されている。ガス排出通路６
６は、ソレノイド作動弁７０及びライン７２を介して減
圧バフル６８へと接続されている。好ましくはガス排出
通路６６はガス入口通路６４よりも例えば２倍大きな直
径を有しており、キャビティ１４が減圧された場合にプ
ラスチックが吸い戻されたとしても閉塞しないようにな
っている。プローブ６０はスプルー通路３８の中へ僅か
に突き出したものとして図示されているが、これは特定
の用途に応じてより長く又は短くすることができる。一
つの適用例においてはプローブは凹部３２とスプルー通
路３８の接合部分と大体整列して開口し、また別の適用
例においてはキャビティ１４の付近まで延伸するといっ
た具合である。しかしながら何れの場合でも、ガス通路
６２はスプルーブシュと同心であって、溶融材料の流動
する方向において溶融樹脂流中へとガスを同心に注入す
る。

射出成形機２２は、通常の往復動するスクリュー７４と
シリンダ作動の遮断弁７６を有している。

第１図においてスクリュー７４は、プラスチック部品１
６が実質的に完全に形成されるよう遮断弁７６を閉じる
直前の、その行程の最後のところで示されている。

射出行程の間に圧縮ガスは高圧のチャンバー８２から逆
止弁アセンブリ８４及びソレノイド８８により作動され
る弁８６を通り、高圧ライン６５を介してスプルーブシ
ュのアダプター２４へと供給される。チャンバー８２内
のガス圧はガス圧インジケーターセンサー９０によって
モニターされ、ガス圧がプリセット圧力以下に下がった
場合に導線９４を介してコントローラ９２へと電気的出
力信号が供給される。チャンバー８２内のガスが逆止弁
アセンブリ８４及び弁８６を通って高圧ライン６５へと
供給されると、ピストンロッド９６はコントローラ９２
により作動されている油圧シリンダ９８によって動かさ
れ、チャンバーの容積を減少させて圧力を一定に保つ。

ピストンロッド９６はチャンバー８２内へと突き出して
いるが、チャンバー壁９９上には何も摺動シールは有し
ていない。

ピストンロッド９６は油圧シリンダ９８及びチャンバー
８２の壁、及び油圧シリンダ９８内のピストン１０２に
ついての湿潤金属シール１００を通って下方へと延びて
いる。低圧のガスが、供給タンク１０４から減圧弁１０
６及び逆止弁アセンブリ８４を介してチャンバー８２へ
と供給されている。このガスは好ましくは窒素である。

成形サイクルの開始に先立って、ソレノイド作動弁７０
及び８６は閉じられており、第１図に見られるようにピ
ストンロッド９６を引っ込めてピストン１０２を押し下
げるようにコントローラ９２及び油圧シリンダ９８を作
動させることにより、不活性ガスがチャンバー８２内に
貯蔵される。これにより比較的低圧のガスが供給タンク
１０４から、空のチャンバー８２へと引かれる。ガスは
チャンバー８２内の圧力が、減圧弁１０６により設定さ
れ圧力ゲージ１０８により指示された、供給タンク１０
４から入ってくるガスの圧力と等しくなるまで、チャン
バー８２内へと流入する。チャンバー８２内のガス圧は
、例えば１５０ｐｓｉ　（１０３０ｋＰａ）から２５０
ｐｓｉ　（１７２０ｋＰａ）と比較的低い。逆止弁アセ
ンブリ８４は、ガスが供給タンク１０４へと戻るのを防
止する。次いで油圧シリンダ９８が作動されてピストン
ロッド９６をチャンバー８２内へと延伸させ、圧力イン
ジケーターセンサー９０により設定され指示されている
例えば ２０００ｐｓ　ｉ　（１３７９０ｋＰａ　）以上のプリ
セントされた所望の高圧へとチャンバー８２内のガスを
圧縮する。

一般に、ガス圧は少なくともスプルーブシュ２６及びキ
ャビティ１４の個所におけるプラスチック射出圧力より
も大きくなるように設定される。

必要とされた所望の圧力において、ピストン１０２は導
線９４からの制御信号に応じて停止し、後続の射出作動
の間、所要のプリセットされたガス圧力以下に圧力が下
がる時まで、この上昇した位置に留まる。チャンバー８
２が所望のプリセット圧力まで完全に充填され、ソレノ
イド作動弁７０、逆止弁アセンブリ８４及び弁８６が閉
じている状態で、成形サイクルは開始位置にある。

成形サイクルを開始するためには、金型型締めユニット
（図示せず）が閉じられて、プラスチック溶融物の射出
圧力及びガス注入圧力を越える型締め力の下に、金型半
体１０及び１２を閉鎖保持する。射出成形機２２用の射
出サイクルコントローラ（図示せず）の制御の下にノズ
ルの遮新井７６が開かれて、ノズル４２、アダプター２
４、スプルーブシュ２６を通して金型キャビティ１４内
へと熔融プラスチック１１０を押し込むようにスクリュ
ー７４が作動される。溶融したプラスチックがガス注入
用のプローブ６０を通過してスプルーブシュ２６に入っ
たならば、サイクルコントローラによって弁８６が直ち
に開かれ、高圧のガスがチャンバー８２から高圧ライン
６５を通ってガス入口通路６４及びガス通路６２へと流
れ、スプルー通路３８内の溶融樹脂の流れの中へと注入
されることを可能ならしめる。ガスの注入は、前述した
ヘンドリーの米国特許第４，４７４．７１７号に開示さ
れているのと同様の仕方で、ガスの流れが始まる直前に
ノズル即ちプローブ６０の出口端部が溶融プラスチック
で包み込まれるように開始することが好ましい。プラス
チックの射出の間、排出用のソレノイド作動弁７０は閉
じたままとされる。

ガスがスプルー通路３８内の溶融樹脂の流れに入ると、
より高いこのガスの圧力によって溶融プラスチックは迅
速に金型キャビティ１４の方へ、またキャビテイ壁部に
対して押され、プラスチックの冷却につれて中空のコア
２０を形成する。

プラスチックの射出の間に溶融樹脂の流れの中に入り、
また冷却の間にガスチャネル４３を介してコア２０内に
保持されるガスの圧力は一定であり、成形サイクルの間
に大きく変化することはない。チャンバー８２内のガス
圧が降下し始めると、圧力インジケーターセンサー９０
がコントローラ９２を付勢してピストン１０２を上方へ
と動かし、ピストンロッド９６をチャンバー８２内へと
さらに延伸させて、チャンバー８２及びコア２０内にお
けるガス圧を所定のレベルに保つ。

スクリュー７４がその前方への移動を終えたとき、溶融
プラスチックを金型表面に対して当てかうために、ガス
流は短期間だけ継続する。次いで弁８６がサイクルコン
トローラによって閉じられる。コントローラサイクル（
図示せず）によって設定された期間の間、金型キャビテ
ィ１４内の溶融プラスチックの外殻１８が十分に冷却し
て自己支持性を持つに至るまで、このガス圧は一定に保
たれる。この後にガス排出用のソレノイド作動弁７０が
サイクルコントローラによって開かれて、ガスをキャビ
ティ１４からスプルー４１内に開いたガスチャネル４３
を通って戻して減圧し、貫通路５４、ガス排出通路６６
、ライン７２を通り、減圧バフル６８を介して大気中へ
と排気ガスを抜気する。続いて金型を開き、成形された
プラスチック部品１６を金型から取り出すことができる
。

成形サイクルの間のキャビティ内４における減圧時間の
間に、油圧シリンダ９８はピストン１０２及びピストン
ロッド９６を引っ込める。チャンバー８２は再充填され
、次いでピストンロッド９６はチャンバー８２内のガス
圧がガス圧インジケーターセンサー９０のインジケータ
における所望の設定値に達するまで伸長される。こうし
てこの装置は、弁８６及びソレノイド作動弁７０が閉じ
た状態で、サイクルを繰り返す準備ができる。

〔発明の効果〕

上述した構成において、ガス注入用のプローブ６０は溶
融樹脂の流れと同じ方向において、スプルーブシュ２６
内にスプルー通路３８と同心に開口している。このこと
は、標準的なスプルーブシュ又は開口の設計を変更する
ことなしに、金型に開口する標準的なスプルーブシュを
使用することを可能ならしめる。これは特に後から取り
付けを行う場合に重要である。なぜならその場合に、ス
プルー通路３Ｂがキャビティ内のどこに開口しているか
を含めて、スプルーブシュの形状を変化させることは必
要ないからである。

かくして標準的なスプルー設計におけるプラスチックの
流れのパラメータが変動されることはない。

スプルーブシュにおいてガスを注入することの別の利点
は、ガスがノズル部分で注入されまた排気される場合に
存在するコールドスラグを排除できるということである
。ガスがノズルを介して排出されると、ノズルの先端が
僅かにガスによって冷却され、同化及びコールドスラグ
を生ずるからである。

材料の流れの方向におけるスプルーブシュでの同心のガ
ス注入のさらなる利点を考えてみると、ガスの人口が溶
融樹脂の流れによって包み込まれた後にプラスチック及
びガスの流入が継続すると、包囲体が形成され、これが
金型キャビティ１４内へと移動してキャビティの隅々ま
で膨張し、その間この包囲体は十分に流動性であってガ
スの圧力下に膨張する。包囲体がキャビティを充填して
外殻１８を形成したならば、特にこの外殻内の圧力が一
定に保たれた状態で、外殻はそれが自己支持性となる時
まで壁面に対して当てかわれる。スプルーブシュにおけ
る溶融樹脂の流れの中へのガスの同心での注入は、溶融
樹脂の流れ、及び金型キャビティ中で膨張するについて
の包囲体中におけるガス及びガスの圧力の均一な分散を
もたらす。スプルーブシュにおけるガスの同心での注入
はまた、溶融樹脂の流れが常に粘稠である個所において
ガスが樹脂中に入ることを確かなものとする。溶融樹脂
の流れの方向におけるスプルーブシュでの同心のガス注
入はさらに、最終製品中において独立気泡を生ずるよう
な溶融樹脂の流れにおける乱流を最小限のものとする。

以上においては、スプルーブシュにおけるガスの注入を
、定圧ガス供給装置２８と関連した好ましい実施例にお
いて説明したが、その利点は例えば前述した従来技術に
開示された如き型式の他のガス供給装置についても有用
なものである。

同様に、スプルーブシュにおけるガス注入はこれまで既
存の金型に後から取り付ける場合について説明してきた
が、これは新しい金型についても等しく有利なものであ
る。新しい金型に適用する場合については、安価な標準
的なスプルーブシュを使用できる。アダプター２４はス
プルーブシュに固定され、ばりを防ぐために境界面にお
いて銀ロウ付けすることが好ましい。特別なスプルーブ
シュが必要とされる場合には、アダプターの一部をブシ
ュと一体の部材として製造することができる。しかしな
がら、既存の金型に後から取り付ける場合でも、また新
しい金型に適用する場合でも、ガス注入機構はスプルー
ブシュの一部をなしており、かかる機構がノズルに存し
ていたり或いは金型に直接にある場合とは対照的なもの
である。かくして金型及び射出成形機のいずれをも大き
く改造する必要はない。スプルーブシュ又はアダプター
が摩耗したり又は損傷を受けた場合には、簡単に取り外
して交換することができる。

スプルーブシュは多くの用途について好ましいものであ
るが、幾つかの用途については金型にスプルーブシュを
設ける必要がないことは理解されよう。その場合はガス
の注入を行うアダプター２４を金型上に設けて溶融樹脂
の流れをキャビティに運ぶようにし、ガス及び溶融樹脂
の流れが一緒に金型キャビティに入るようにする。

かかる用途においてはスプルーのゆえに、成形される部
品はプラスチックが射出注入された個所において、非機
能性であったり、ランナーの一部であったり、或いは後
で最終製品から除去される他の何らかの部分といった幾
つかの部分を有する。従って広い意味において本発明は
、部品又は部品のランナーのスプルー又はスプルー状部
分において、ノズルとは無関係にその下流側で溶融樹脂
の流れの中にガスを注入するアダプターの使用を意図し
たものである。

〔別の実施例及び効果〕

第４図は本発明の別の実施例を示すものであり、そこに
おいて金型キャビティ（図示せず）は、通常ホットドロ
ップとして知られている４つのホットドロップスプルー
１２０を有している。

ホットドロップスプルー１２０の各々はホットランナ−
１２２，１２３によって、通常は射出成形機のノズルか
らプラスチックを受は取る主たるスプルーブシュ１２４
へと接続されている。アダプター２４のようなアダプタ
ーをスプルーブシュ１２４に設けることにより、４つの
ホットドロップスプルー１２０の各々へと分散するため
のガスを熔融樹脂流中に導入することができる。ホラト
ド０ツブスプルーの各々に対するガスの均等な分散をよ
り一層確実ならしめるために、ガスを注入するプローブ
を分岐してホットランナ−１２３゜１２２を通って延ば
し、第４図に点線で示したチューブ１２６により示され
ているようにしてホットドロップスプルーの各々へ入る
ように構成することができる。これらのチューブ１２６
は各々のホットドロップスプルー１２０中で同心に、且
つ金型内への溶融樹脂の流れの方向において、溶融樹脂
流中に開口している。

ガス供給装置２８もまた、前述した従来技術による供給
装置に対して利点を有する。ガス供給装置２８は射出及
び金型内での冷却の間一定の圧力を保ち、成形されるプ
ラスチック部品が自己支持性となるまで該部品が金型壁
部との完全な接触状態で当てかわれることを確実にする
。ガスが幾らかでもチャンバー８２から放出されると直
ちにピストンロッド９６が瞬間的且つ自動的にチャンバ
ー８２内へと延ばされ、放出されたガスの分を置換して
圧力を一定に保つため、定圧が実現されるものである。

このことば定容のシステムとは対照的である。かがるシ
ステムでは射出の間にガスの圧力が降下し、従来の技術
はピストン、ポンプその他によって実質的に一定の圧力
を達成しようとしていたのである。

チャンバー８２、ピストンロッド９６及びピストン１０
２の行程は、チャンバー８２が射出の各々について十分
な以上のガスを含有し、且つピストンロッド９６がチャ
ンバーの壁に絶対に当接することがないように選ばれる
。その結果、チャンバー８２が一旦所望のプリセット圧
力にまで圧縮されたならば、ガスを使用に伴って置換す
ることにより、この圧力を射出の間ずっと維持すること
ができる。このことはまた、ガス圧縮シリンダ中のピス
トンを使用することと対照的である。なぜならチャンバ
ー８２内には各々の射出に十分なよりも多い圧縮ガスが
貯蔵されるからである。ピストンロッド９６は、チャン
バー８２内にピストンリングその他の乾燥摺動シールを
必要としない。ガス中に潤滑剤を導入することは、成形
されるプラスチック部品の表面仕上げを損ない、或いは
望ましくない表面や気泡を生ずることになる。シール１
００は油圧シリンダ９日中の油圧流体によって湿潤され
ているが、チャンバー８２内へと油圧流体が漏出するこ
とを防止するためのかかる金属シールの設計は周知のも
のである。チャンバー８２内では移動するシールの摩擦
によって余分な熱は発生されないから、より長い寿命と
より信軌の置ける作動が達成される。

前述したように、ガス供給装置２８は高圧のシステムで
ある。プリセット圧力は各々の用途についての成形パラ
メータに応じて変化するものであるが、通常は２０００
から７０００ｐｓ　＋　（１３７９０ｋから４８２７０
ｋＰａ）の範囲、及びさらにより高いガス圧が意図され
ており、ガスの注入圧力はガスが注入される個所におけ
る溶融樹脂の圧力以上となるように選択される。典型的
には、ポリプロピレン及びポリエチレンのような汎用性
ポリマーはこの範囲の下限であって、スプルーブシュ２
６において例えば１８００ｐｓｉ（１２４１０ｋＰａ）
であり、ガスはそこからこれよりも僅かに高い、２００
０ｐｓ　１（１３７９０ｋＰａ）を越える圧力でもって
注入される。

例えばガラスやマイカを充填したナイロン、ＡＢＳ及び
ポリカーボネート（商標名Ｌｅｘａｎ）の場合はこの範
囲の上限付近となり、３５００から７０００ｐｓｉ　（
２４１３０ｋから４８２７０ｋＰａ）程度のより高い溶
融樹脂圧力がプリセットされ、インジケーターセンサー
９０におけるガスのプリセット圧力はこの場合もこの溶
融樹脂圧力を越えるものとなる。

スプルーブシュ２６におけるガス注入は各種のガス供給
装置について使用することができ、またガス供給装置２
８はスプルーブシュ以外の個所においてガスを注入する
ためにも使用することができるが、ガス供給装置２８の
一定のガス圧を使用してスプルーブシュにおいてガス注
入を行うという組み合わせが好ましい。これら二つの特
徴は、より良い成形部品を得るために特に適合し合うも
のである。溶融樹脂の流れはスプルーブシュにおいて、
また一定圧力でのガスの注入が可能な圧力下において、
依然として非常に粘稠なものであり、成形部品への効果
的なコア空は及び仕上げを必要としない平滑な表面が達
成される。

以上においては射出成形装置及び方法は説明を行う目的
の下に記述されたものでありで、本発明の限定及び修正
を意図したものではないことを理解すべきである。本発
明の範囲は、添付の特許請求の範囲に記載されている。

最後に本発明の理解の便に資するため、本発明の要約を
記すと、本発明によれば平滑な表面又はスキン及び中空
のコアを有するプラスチック射出成形部品を作成するた
めの方法及び装置が提供され、そこにおいて熱可塑性材
料は溶融した流れとして、金型に固定されたスプルーブ
シュを通って金型キャビティ内へと射出される。

同時に未計量の量の不活性ガスが、溶融した流れと実質
的に同心に、且つ熱可塑性材料を貫通して金型内で溶融
した材料中にガスのキャビティを形成するのに十分な圧
力でもって、スプルーブシュのところでアダプターを通
して溶融した流れの中へと導入される。既存の金型に後
から取り付けるために、既存のスプルーブシュに対して
アダプターを付は加えることもできる。

プラスチックの射出及び金型内における冷却の間、プラ
スチックが自己支持性となるまでプラスチックを金型表
面に対して保持するよう、ガスは予め定められた一定の
適当な高圧に維持される。このガスは金型が開く前にス
プルーブシュ及びアダプターを通って戻り、金型から排
気される。金型までのガス圧カラインにある圧力センサ
ーによって制御される容積置換用部材を内部に有する大
きなシリンダにより、プリセットされた適当な高圧がガ
ス供給源において維持されて、キャビティ内における適
当なプリセットガス圧力が維持される。

【図面の簡単な説明】

第１図はスプルーブシュを備えた金型、スプルーブシュ
アダプター、回転スクリュー式射出成形機及び圧縮ガス
供給装置を概略的に図示している、一部を断面で示した
部分的な立面図であり； 第２図は第１図の２−２線に沿って取った拡大部分断面
図であり； 第３図は第１図の３−３線に沿って取った拡大部分断面
図であり；及び 第４図は金型キャビティに４つの開口を有する金型に適
用された本発明の別の実施例を示す概略図である。 １〇−金型半休（固定側） １２・−金型半休（可動側） １４−キャビティ　　１６−プラスチック部品１８−・
外殻　　２０−コア　　２２−射出成形機２４−アダプ
ター　　２６−スプルーブシュ２８・−ガス供給装置　
　３０−ヘッド３８−スプルー通路　　４２−ノズル ５１−　ノズルシート　　５２−　ウェブ５４−貫通路
　　６０−プローブ ６２−ガス通路　　６４−ガス入ロ通路６ローガス排出
通路　　８２−チャンバー９０−ガス圧インジケーター
センサー ９２−　コントローラ　　９６−　　ピストンロッド９
８−油圧シリンダ　　９９−チャンバー壁１００−−シ
ール　１０４−供給タンク出願人代理人　　古　谷　　
　馨 同　　溝部孝彦 同　　古谷　聡 ｐｉｇ−４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　金型と、該金型により担持され該金型内の金型キャ
   ビティへと開口しているスプルー通路を有するスプルー
   手段と、ガス供給装置と、前記スプルー手段を介して前
   記キャビティ内へと溶融プラスチックを射出する手段と
   を有し、前記プラスチック射出手段がノズルを有するガ
   ス補助式プラスチック射出成形機において、前記プラス
   チック射出手段が作動時に前記金型と共働する場合に前
   記ノズルと前記スプルー通路との間に配置されるガス注
   入手段を含み、該ガス注入手段が前記ガス供給装置と接
   続するよう構成されていると共に、前記スプルー通路を
   通過する溶融プラスチック内にガスを注入するよう前記
   スプルー通路に開口しているガス注入口を有することを
   特徴とする射出成形機。 ２　前記スプルー手段は前記金型に着脱自在に設けられ
   たスプルーブシュであり、前記ガス注入手段は前記キャ
   ビティから遠い方の前記ノズルと係合する端部において
   前記スプルーブシュに設けられたアダプターである、請
   求項１記載の射出成形機。 ３　前記アダプターは前記ノズルから前記スプルー通路
   へと溶融プラスチックの流れを導く貫通路を有し、前記
   ガス注入口は前記スプルー通路において前記溶融プラス
   チックの流れと直接に連絡する、請求項２記載の射出成
   形機。 ４　前記アダプターはガス入口通路及びガス排出通路を
   有し、これらはいずれも前記ガス注入開口と連通する、
   請求項３記載の射出成形機。 ５　前記ガス注入開口は前記スプルー通路と実質的に同
   心であり、前記アダプター及び前記スプルーブシュを通
   る溶融プラスチックの流れの方向において実質的に開口
   している、請求項３記載の射出成形機。 ６　前記アダプターは前記アダプターの貫通路を横切っ
   て延びるほぼ魚雷状の形状のウェブを有し、該ウェブは
   ガス入口通路及びガス排出通路を有し、これらの通路は
   いずれもガス注入通路と連通し、該ガス注入通路が前記
   溶融プラスチックの流れと実質的に同心に開口している
   前記ガス注入開口を形成している、請求項５記載の射出
   成形機。 ７　前記ガス注入通路が前記スプルー通路内へと実質的
   に同心に延びている、請求項６記載の射出成形機。 ８　前記アダプターは前記スプルーブシュ内のスプルー
   通路内へと突き出しているガス注入用のプローブを含む
   、請求項２記載の射出成形機。 ９　前記スプルー手段は焼き入れ鋼からなる標準的なス
   プルーブシュであって、研磨されたスプルー通路及びノ
   ズルシートを有するヘッド部分を有し、前記アダプター
   は前記ヘッド部分に設けられ、前記アダプターもまた鋼
   からなり前記ノズルと係合するノズルシートを有する、
   請求項１記載の射出成形機。 １０　金型と、該金型により担持され該金型内の金型キ
   ャビティへと開口している貫通スプルー通路を有するス
   プルー手段と、ガス供給装置と、前記スプルー手段を介
   して前記キャビティ内へと溶融プラスチックの流れを射
   出する手段とを有し、前記プラスチック射出手段がノズ
   ルを有する成形機を用いて外殻と中空のコアを有するプ
   ラスチック部品を成形するためのガス補助式方法におい
   て、前記ノズルの下流で実質的に前記溶融プラスチック
   の流れの方向において前記スプルー手段のところで前記
   溶融プラスチックの流れの中にガスを注入することを特
   徴とする方法。 １１　ガスをプラスチック内に予め選択した圧力で導入
   し、該圧力をガスが導入される個所における溶融プラス
   チックの射出圧力よりも高くし、前記外殻が自己支持性
   となるよう十分に冷却するまでガスの圧力を前記コア内
   において維持することからなる、外殻と中空のコアを有
   するプラスチック部品等のガス補助式射出成形方法であ
   って、 ガス源からある量のガスを前記予め選択し た圧力において可変容積チャンバー内に貯蔵し、該ある
   量を部品の作成に必要なよりも多くし、 前記チャンバーからガスが前記プラスチッ ク内へと導入されるガス注入領域を介して、金型内への
   溶融プラスチックの射出を開始し、溶融プラスチックが
   最初に前記領域へと入 った直後に、前記予め選択した圧力において前記領域内
   へと前記チャンバーからガスを導入し、 ガスの圧力の何らかの変動を検出すべくガ スが前記チャンバーから放出される間に前記チャンバー
   におけるガスの圧力をモニターし、前記予め選択された
   圧力からのガス圧力の 変動の検出に応じて前記チャンバーの容積を自動的に減
   少させて前記チャンバーから放出されたガスの分を補償
   し、かくしてプラスチックの射出が終了し前記外殻が自
   己支持性となるまで前記予め選択したガスの圧力を実質
   的に一定に維持し、 前記外殻が自己支持性となった後にガスの 供給を遮断し、 前記外殻を減圧すべく前記コアを排気する ことにより、プラスチックの射出及び冷却の間一定の予
   め選択したガスの圧力を保つことを特徴とする方法。 １２　前記ある量のガスが前記予め選択した圧力よりも
   低い圧力において前記可変容積チャンバーへと給送され
   、次いで前記溶融プラスチック内へのガスの導入を開始
   するに先立ち、前記チャンバーの容積が減少されて前記
   ある量のガスを前記予め選択した圧力にまで圧縮する、
   請求項１１記載の方法。 １３　前記予め選択したガスの圧力は少なくとも約２０
   ００ｐｓｉ（１３７９０ｋＰａ）よりも大きい、請求項
   １１記載の方法。 １４　ガスが前記プラスチック内へと、前記金型のスプ
   ルーブシュにおいて注入される、請求項１１記載の方法
   。 １５　プラスチックが金型内へと射出され、溶融プラス
   チックの射出圧力よりも高い予め選択した圧力において
   ガスが前記プラスチック内へと導入され、外殻が自己支
   持性となるよう十分に冷却するまで前記コアにおけるガ
   スの圧力が維持される、外殻及び中空のコアを有するプ
   ラスチック部品等のガス補助式射出成形に用いるための
   ガス供給装置において、該ガス供給装置が部品の作成に
   必要とされるよりも多いある量のガスを前記予め選択し
   た圧力において供給する手段と、前記ある量のガスを貯
   蔵する貯蔵チャンバーと、前記予め選択した圧力からの
   ガス圧力の逸脱を検出する手段と、ガスの導入の開始後
   にガス圧力の変動の検出に応じて前記チャンバーの容積
   を自動的に減少させて前記チャンバーから放出されたガ
   スの分を補償し、かくしてプラスチックの射出が終了し
   前記外殻が自己支持性となるまで前記予め選択したガス
   の圧力を実質的に一定に維持する手段と、前記プラスチ
   ック内へのガスの導入を遮断する手段と、前記コアを排
   気して前記外殻を減圧する手段とからなることを特徴と
   するガス供給装置。 １６　前記ガス供給手段が比較的低圧のガス源からなり
   、該低圧のガスが該低圧において前記チャンバーへと供
   給され、前記チャンバーの容積を減少させる手段が前記
   ある量のガスを予め選択された圧力へと圧縮する、請求
   項１５記載のガス供給装置。 １７　前記予め選択したガスの圧力は少なくとも約２０
   ００ｐｓｉ（１３７９０ｋＰａ）よりも大きい、請求項
   １５記載のガス供給装置。 １８　前記チャンバーの容積を減少させる手段は前記チ
   ャンバー内へと移動可能な容積置換部材を圧縮する、請
   求項１５記載のガス供給装置。 １９　前記部材には貯蔵チャンバーの壁を摺動するシー
   ルがなく且つ該壁との摩擦係合もなく、前記部材はチャ
   ンバーの壁の開口を通過し、該開口にシールが設けられ
   ている、請求項１５記載のガス供給装置。 ２０　前記部材は油圧シリンダによって動かされ、前記
   シールは該シリンダ内の油圧流体によって潤滑されてお
   り、前記部材は前記チャンバーにおける圧力変化に応答
   するコントローラにより作動される油圧シリンダにより
   動かされる、請求項１９記載のガス供給装置。 ２１　前記金型のスプルーブシュと、該スプルーブシュ
   とプラスチック射出成形機のノズルの間に配置されたガ
   ス注入用アダプターとをさらに含み、前記スプルーブシ
   ュがその中にスプルー通路を有し、前記ガス注入用アダ
   プターが前記貯蔵チャンバーに接続されていると共に前
   記スプルーブシュを通過する溶融プラスチック内へとガ
   スを注入するよう前記スプルーブシュに開口しているガ
   ス注入口を有している、請求項１５記載のガス供給装置
   。