(57)【要約】【課題】非酸化性ガスで置換された空間内で成形を行うことにより樹脂焼けによる品質劣化のない射出成形品を得る。【解決手段】射出成形機１２により成形品７３を成形する射出成形装置１０において、可動型２６と固定型２４の間の空間（置換室４３）を気密に覆う隔壁４２と、この隔壁４２に設けられた給気管５８及び排気管６０と、給気管５８から置換室４３に窒素ガス（Ｎ２ガス）を供給する非酸化性ガス発生装置１４とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機により成形品を成形する射出成形装置において、
少なくとも可動型と固定型の間の空間を気密に覆う隔壁と、
当該隔壁に設けられたガス導入孔及びガス排出孔と、
前記ガス導入孔から前記空間に非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス供給手段と、を備える
ことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記空間は、可動側ブロック部材、固定側ブロック部材、及び前記隔壁で覆われている
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記隔壁には酸素除去ユニットを介して送風手段が取付けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記空間の酸素濃度を計測する酸素濃度計測手段と、
当該酸素濃度計測手段の出力に基づき非酸化性ガスを前記空間に供給又は前記空間から排出する量を制御する制御手段と、を備えている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形装置。
【請求項５】
射出成形機により成形品を成形する射出成形方法において、
可動型と固定型の間の空間を隔壁で気密に覆い非酸化性ガスで充満させる工程と、
前記空間を非酸化性ガスで充満させてから成形品を成形する工程と、を有する
ことを特徴とする射出成形方法。
【請求項６】
前記空間は、可動側ブロック部材、固定側ブロック部材、及び前記隔壁で覆われている
ことを特徴とする請求項５に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機を用いて成形品を成形する射出成形装置及び射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形機を用いて成形品を成形する場合、樹脂焼け対策として窒素ガス（Ｎ２）等の非酸化性ガスをホッパから射出シリンダ内のスクリューに至る樹脂経路に供給し、酸素の混入に起因する樹脂焼けを防止する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
樹脂は石油製品であるため、熱を加えると劣化してやがては炭化する（例えば、射出シリンダ内に滞留した樹脂が熱劣化して炭化する）。また、高温の樹脂は空気に触れることによって酸化され、さらに劣化が進む。
【０００４】
すなわち、樹脂を加熱しすぎると樹脂が酸化し、樹脂が酸化すると粘度が低下するとともに、樹脂の表面が茶色に変色する。
【特許文献１】特許第３２８２９００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、射出ユニット側での樹脂焼けは防止できても、金型側における酸化や成形装置の段取り時の残存酸素に起因する樹脂焼けには効果はなかった。
このため、金型側における酸化に起因する樹脂焼けを防止する技術が要望されていた。
【０００６】
本発明は斯かる課題を解決するためになされたもので、非酸化性ガスで置換された空間内で成形を行うことにより樹脂焼けによる品質劣化のない射出成形品を得ることのできる射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、
射出成形機により成形品を成形する射出成形装置において、
少なくとも可動型と固定型の間の空間を気密に覆う隔壁と、
当該隔壁に設けられたガス導入孔及びガス排出孔と、
前記ガス導入孔から前記空間に非酸化性ガスを供給する非酸化性ガス供給手段と、を備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の射出成形装置において、
前記空間は、可動側ブロック部材、固定側ブロック部材、及び前記隔壁で覆われていることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の射出成形装置において、
前記隔壁には酸素除去ユニットを介して送風手段が取付けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明は、請求項１又は２に記載の射出成形装置において、
前記空間の酸素濃度を計測する酸素濃度計測手段と、
当該酸素濃度計測手段の出力に基づき非酸化性ガスを前記空間に供給又は前記空間から排出する量を制御する制御手段と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明は、
射出成形機により成形品を成形する射出成形方法において、
可動型と固定型の間の空間を隔壁で気密に覆い非酸化性ガスで充満させる工程と、
前記空間を非酸化性ガスで充満させてから成形品を成形する工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の射出成形方法において、
前記空間は、可動側ブロック部材、固定側ブロック部材、及び前記隔壁で覆われていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、射出成形機の可動型と固定型の間の空間を気密に覆って非酸化性ガスで置換し、その置換した空間内で成形を行うことにより、樹脂焼けによる品質劣化のない射出成形品を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、第１の実施の形態の射出成形装置１０−１の断面正面図である。
【００１５】
この射出成形装置１０−１は、ベース１１に支持された射出成形機１２と、射出成形機１２の一部を覆う隔壁４２内に非酸化性ガス（例えば窒素ガス）を供給する非酸化性ガス供給手段としての非酸化性ガス発生装置１４と、射出成形機１２に隣接して配置された成形品の取出し装置１５（図２参照）とを有している。
【００１６】
射出成形機１２は、射出成形用金型１６と、射出ユニット１８と、型締めユニット２０とを備えている。射出成形用金型１６は、射出充填された溶融樹脂を所望の形状に成形するものであり、型締めユニット２０によって型開閉方向（Ｘ−Ｘ方向）に開閉される。射出ユニット１８は、樹脂を可塑化して移送、混練、溶融等を行って所定量を射出成形用金型１６に射出するものである。
【００１７】
以上において、射出成形用金型１６は、パーティングライン（ＰＬ）を挟んで対向配置された固定型２４及び可動型２６、固定型２４を支持する固定側ブロック部材２８、可動型２６を支持する可動ブロック３０、この可動ブロック３０を型開閉方向（Ｘ−Ｘ方向）に移動可能に支持する可動側ブロック部材３２を有している。そして、型締め状態において、固定型２４と可動型２６との間にはキャビティ７４が形成されている。
【００１８】
固定側ブロック部材２８と可動側ブロック部材３２は、タイバー３４により所定間隔を隔てて一体的に連結固定されている。
可動ブロック３０は、スライドガイド３６に沿って型開閉方向（Ｘ−Ｘ方向）に移動可能となっている。この可動ブロック３０は、可動型２６の支持側と反対側をボールネジ（型締め機構）３８を介して可動側ブロック部材３２に連結されている。このボールネジ３８は外周側をベローズ４０によって覆われている。
【００１９】
また、本実施形態では、固定側ブロック部材２８と可動側ブロック部材３２との間の空間（置換室４３）を、隔壁４２によって外部空間に対して気密に覆っている。これにより、固定型２４及び可動型２６は、型締めから製品取出しまでの全工程において外部空間に対して気密に保持されることになる。
【００２０】
射出ユニット１８は、樹脂供給ユニットとしてのホッパ４４と、混錬・射出駆動ユニット４６と、溶融・混錬ユニット４８とを有している。ホッパ４４内には粒状（ペレット状）の成形材料５０（例えばポリカーボネート）が混練された状態で収容されている。溶融・混錬ユニット４８には、スクリュー５２が内蔵されている。射出時には、このスクリュー５２が前進してキャビティ７４内に樹脂が充填される。また、スクリュー５２の外周側には成形材料５０を加熱するヒータ５４が内蔵されている。
【００２１】
非酸化性ガス発生装置１４は、例えばガスボンベ等であり、非酸化性ガス（例えば窒素ガス）を置換室４３内に供給する役目をなす。隔壁４２には、ガス導入孔としての給気管５８、及びガス排出孔としての排気管６０が設けられている。給気管５８には給気バルブ５９が設けられ、また排気管６０には排気バルブ６１が設けられている。
【００２２】
成形時には、非酸化性ガス発生装置１４からの窒素ガス（Ｎ２ガス）の供給により、隔壁４２内の置換室４３を窒素ガスで充満させてから成形品の成形を行う。この場合、置換室４３の酸素濃度を２％以下の状態で成形を行うのが好ましい。発明者の実験によれば、酸素濃度が２％以上の場合は、加熱された成形材料５０が酸化して着色が発生するおそれがあるためである。
【００２３】
なお、隔壁４２内の酸素濃度を測定し、その測定濃度に基づき、不図示の制御部により隔壁４２内の酸素濃度を自動的に２％以下に制御するようにしてもよい。
また、本実施形態では、固定側ブロック部材２８と可動側ブロック部材３２との間の空間を、隔壁４２によって覆った場合を例として説明したが、これに限らない。例えば、固定型２４と可動型２６との間の空間を隔壁４２によって覆ってもよい。この場合は、離型時においても置換室４３内を非酸化性ガスで充満した状態を維持できるようにするのが好ましい。
【００２４】
図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図であり、射出成形用金型１６とこの射出成形用金型１６から成形品７３を取出す取出し装置１５の構成を示している。
射出成形用金型１６に隣接して隔壁６２が取付けられている。そして、この隔壁６２内に形成された置換室６５内に取出し装置１５が配置されている。この置換室６５内も窒素ガス等で置換されている。このため、例えば射出成形用金型１６の置換室４３と、取出し装置１５の置換室６５とを連通させるようにしてもよい。
【００２５】
取出し装置１５は、型開閉方向（Ｘ−Ｘ方向）及びこれと直交方向（Ｙ−Ｙ方向）に移動自在なＸＹロボット６３と、このＸＹロボット６３に取付けられたアームベース６４と、このアームベース６４に取付けられた取出しアーム６６と、この取出しアーム６６に取付けられ９０°回転位置決め可能なロータリアクチュエータ６８と、このロータリアクチュエータ６８に取付けられたチャック７０とを有している。
【００２６】
また、隔壁６２の底部に敷設されたレール７１には、成形品７３を載置するパレット７２が配置されている。
次に、本実施形態の作用について説明する。
【００２７】
図１において、射出成形に先立ち、固定型２４と可動型２６とをパーティングライン（ＰＬ）を挟んで離間した型開き状態とする。この状態で、隔壁４２で囲まれた置換室４３内を窒素ガス（Ｎ２ガス）などの非酸化性ガスで置換する。そのために、給気バルブ５９と排気バルブ６１を開放し、非酸化性ガス発生装置１４から窒素ガスを置換室４３内に送り込む。こうして、置換室４３内の空気が窒素ガスで置換された後に給気バルブ５９と排気バルブ６１を閉める。
【００２８】
次に、型締めユニット２０を駆動して、固定型２４と可動型２６とをパーティングライン（ＰＬ）を挟んで密接させて型締めを行う。このとき、固定型２４と可動型２６とで形成されるキャビティ７４内は窒素ガスで置換された状態になっている。こうして、溶融・混錬ユニット４８内のスクリュー５２を前進させて、スプルー７５からキャビティ７４内に成形材料５０を射出する。
【００２９】
この場合、キャビティ７４内は窒素ガスで置換されているため、射出された成形材料５０が射出された瞬間においても酸化することはない。こうして、成形材料５０の樹脂焼けが防止される。
【００３０】
その後、射出された樹脂を所定の圧力で保圧し、その後、冷却して所定温度に冷却される。さらに、固定型２４と可動型２６を開いて成形品７３が離型される。
次に、図２に示した取出し装置１５により離型された成形品７３を取り出す。
【００３１】
なお、隔壁６２で囲まれた置換室６５内も予め窒素ガスで置換されているものとする。このため、射出成形用金型１６の置換室４３内に、取出し装置１５の取出しアーム６６等が進入して、置換室４３と置換室６５とが連通したとしても両室内の雰囲気は変わらないようになっている。
【００３２】
また、成形品７３は、型開きで離型したときに可動型２６に残っている。
そこで、取出しアーム６６を固定型２４と可動型２６との間に移動し、成形品７３をチャック７０でつかむ。そして、可動型２６から成形品７３を引き抜いてパレット７２に載置する。さらに、パレット７２をレール７１に沿って搬送することで成形品７３を取出すことができる。
【００３３】
なお、成形装置の段取り時には、射出成形用金型１６側の隔壁４２を開放して型交換や温調管の段取り、取出し装置１５のメンテナンス等を実施することができる。また、サーボモータ等を有する射出ユニット１８、型締めユニット２０、溶融・混錬ユニット４８の駆動装置は、置換室４３の外部に設置されているので、これらから発生するパーティクル（粒子）による置換室４３内の雰囲気に影響を及ぼすことはない。
【００３４】
本実施形態によれば、非酸化性ガス発生装置１４を備えたことにより、置換室４３内を窒素ガスで充満させた状態で成形を行うことができるので、キャビティ７４内に酸素が残留しないため、成形材料５０である樹脂が酸化されるのを防止することができる。これにより、クリーンで樹脂焼けのない成形品７３を得ることができる。
【００３５】
また、射出成形用金型１６の置換室４３から成形品７３を取出すときに、取出し装置１５を収容した隔壁６２内を窒素ガスで充満させた状態で取出しアーム６６等を置換室４３内に進入させて取出すので、置換室４３内に空気（酸素）が入り込むことはない。すなわち、置換室４３内のクリーン度を維持したまま成形品７３を取り出すことができる。
［第２の実施の形態］
図３は、第２の実施の形態の射出成形装置１０−２の断面正面図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００３６】
本実施形態では、固定側ブロック部材２８と可動側ブロック部材３２との間の空間を覆う隔壁４２の一部に開口部７６が形成されている。そして、この開口部７６を塞ぐようにファンユニット７８が配置されている。
【００３７】
また、非酸化性ガスの排気管６０にガス循環用配管７９を接続し、このガス循環用配管７９にファンユニット７８を接続している。さらに、ガス循環用配管７９の中途部に酸素除去ユニット８０を配設している。なお、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００３８】
酸素除去ユニット８０は、中空部材の周囲に酸素分離特性を付与した高分子樹脂膜が形成された気体分離膜を有する装置である。そして、この中空部材内にガスを通過させることにより、酸素濃度１％以下のガスを得ることができる。
【００３９】
これにより、置換室４３から排気管６０で排出されたガスは、酸素除去ユニット８０を介してファンユニット７８から置換室４３内に還流される。この循環経路により、置換室４３内はクリーンな低酸素濃度雰囲気に保たれる。
【００４０】
一般に、置換室４３内は射出成形用金型１６が成形工程を繰り返すことで、わずかながら内部で発生したパーティクル（粒子）や外部から酸素が混入することが想定される。この場合、排気バルブ６１を開きファンユニット７８を駆動することで、酸素除去ユニット８０により置換室４３内の酸素が分離され、酸素濃度１％以下のガスを置換室４３内に送り込むことができる。
【００４１】
なお、前述したように、酸素濃度２％以下であれば樹脂焼けは生じないと考えられているので、酸素濃度１％以下なら樹脂焼けによる品質劣化は生じない。
本実施形態によれば、非酸化性ガス発生装置１４から置換室４３内に窒素ガスを送り込んだ後は、給気バルブ５９を閉じ、排気バルブ６１を開いておけば、置換室４３内は常時酸素濃度１％以下のガスで充満された状態を維持することができる。
【００４２】
これにより、射出ユニット１８から射出された樹脂が酸素に触れることがなくなるため、樹脂焼けを防止することができ、クリーンで樹脂焼けによる品質劣化のない成形品７３を得ることができる。
［第３の実施の形態］
図４は、第３の実施の形態の射出成形装置１０−３の断面正面図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４３】
本実施形態では、排気管６０に分岐管８１を取り付け、この分岐管８１の端部に酸素濃度計測手段としての酸素濃度計８２を取付けている。また、この酸素濃度計８２と給気バルブ５９との間に、制御手段としての制御部８４を設けている。なお、その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。
【００４４】
この制御部８４は、酸素濃度計８２の出力に基づき非酸化性ガスを置換室４３内に供給する量、又は置換室４３から排出する量を制御するものである。この制御部８４により、酸素濃度計８２によって検出された酸素濃度に基づき給気バルブ５９の絞りを自動的に調整することができる。
【００４５】
これにより、置換室４３内の酸素濃度を所定値以下に制御することができる。このような低酸素濃度雰囲気下で成形することで、加熱された樹脂に酸素が接触することはなくなり、樹脂焼けの発生を防止することができる。
【００４６】
なお、本実施形態において、窒素濃度計ではなく酸素濃度計８２を用いたのは、空気中の窒素濃度を直接検出するよりも酸素濃度を検出する方が簡単だからである。従って、酸素濃度計８２の代わりに窒素濃度計を用いてもよい。
【００４７】
本実施形態によれば、酸素濃度計８２で検出された酸素濃度に基づき、制御部８４により給気バルブ５９の絞りを自動的に調整することで、置換室４３内の酸素濃度を所定値以下に制御することができる。
【００４８】
これにより、射出ユニット１８から射出された樹脂が酸素に触れることがなく、樹脂焼けによる品質劣化を防止してクリーンで樹脂焼けのない成形品７３を得ることができる。
［第４の実施の形態］
図５は、第４の実施の形態の射出成形装置１０−４の断面正面図である。なお、第１の実施の形態と同一又は相当する部材には同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
本実施形態では、３つの射出成形装置１０−４１〜１０−４３が、共通の非酸化性ガス発生装置１４を有し、また、各射出成形装置１０の夫々の排気管６０が共通のセレクタバルブ８８に接続されている。
【００５０】
さらに、セレクタバルブ８８には酸素濃度計９０が接続されている。また、これらセレクタバルブ８８及び酸素濃度計９０と各射出成形装置１０−４１〜１０−４３の給気バルブ５９との間には、制御手段としての制御部９２が接続されている。
【００５１】
セレクタバルブ８８は、３つの射出成形装置１０−４１〜１０−４３から送られてくる窒素ガスを一定時間で切り替えて酸素濃度計９０に送る。制御部９２では、酸素濃度計９０からの情報に基づき各射出成形装置１０−４１〜１０−４３の夫々の給気バルブ５９を制御する。こうして、各射出成形装置１０−４１〜１０−４３の夫々の置換室４３の酸素濃度が制御されるようになっている。
【００５２】
本実施形態によれば、セレクタバルブ８８を備えたことで、高価な酸素濃度計９０を各射出成形装置１０−４１〜１０−４３ごとに具備する必要がなくなる。こうして、設備コストを抑制することができる。
【００５３】
また、本実施形態によれば、各射出成形装置１０−４１〜１０−４３における各置換室４３内の酸素濃度を所定値以下に抑制することができる。
これにより、射出ユニット１８から射出された樹脂が酸素に触れることがなくなり、樹脂焼けを防止することができる。こうして、クリーンで樹脂焼けによる品質劣化のない成形品７３を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】第１の実施の形態の射出成形装置の断面正面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】第２の実施の形態の射出成形装置の断面正面図である。
【図４】第３の実施の形態の射出成形装置の断面正面図である。
【図５】第４の実施の形態の射出成形装置の断面正面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０−１〜１０−４  射出成形装置
１１      ベース
１２      射出成形機
１４      非酸化性ガス発生装置
１５      取出し装置
１６      射出成形用金型
１８      射出ユニット
２０      型締めユニット
２４      固定型
２６      可動型
２８      固定側ブロック部材
３０      可動ブロック
３２      可動側ブロック部材
３４      タイバー
３６      スライドガイド
３８      ボールネジ
４０      ベローズ
４２      隔壁
４３      置換室
４４      ホッパ
４６      混錬・射出駆動ユニット
４８      溶融・混錬ユニット
５０      成形材料
５２      スクリュー
５４      ヒータ
５８      給気管
５９      給気バルブ
６０      排気管
６１      排気バルブ
６２      隔壁
６３      ＸＹロボット
６４      アームベース
６５      置換室
６６      取出しアーム
６８      ロータリアクチュエータ
７０      チャック
７１      レール
７２      パレット
７３      成形品
７４      キャビティ
７５      スプルー
７６      開口部
７８      ファンユニット
７９      ガス循環用配管
８０      酸素除去ユニット
８１      分岐管
８２      酸素濃度計
８４      制御部
８６      分岐管
８８      セレクタバルブ
９０      酸素濃度計
９２      制御部
【図１】
2010064370.tif 000003
【図２】
2010064370.tif 000004
【図３】
2010064370.tif 000005
【図４】
2010064370.tif 000006
【図５】
2010064370.tif 000007