(57)【要約】      （修正有）【課題】成形品不良を生じることのない射出成形用金型のエアー抜き弁装置を提供する。【解決手段】逆円錐台形状を有する弁体頭部７と、弁体頭部の軸線と共通する軸線を有し逆円錐台形状における小円部から延在する弁体胴部８と、突出する方向に弁体を付勢する付勢部材６とを有する弁体と、流通してくる溶融物質を収容しかつ弁体頭部が露出する溶融物質収容室５と、前記溶融物質収容室５への溶融物質が流入可能な開口部２０が弁体頭部７よりも上方に位置するように設けられていることを特徴とするエアー抜き弁装置１。【選択図】図１
2014213573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機に取り付けられた金型内の空気を抜くエアー抜き弁装置であって、
逆円錐台形状を有する弁体頭部と、弁体頭部の軸線と共通する軸線を有し、逆円錐台形状における小円部から延在する弁体胴部とを有する弁体と、
前記弁体胴部が挿入される弁体収容部と、
この弁体収容部と隣接し、前記弁体頭部の逆円錐台形状と同じ傾斜角を有する円錐台周側面を有する弁体頭部収容室と、
前記弁体頭部収容室に隣接して形成されるとともに、流通してくる溶融物質を収容し、かつ弁体頭部が露出する溶融物質収容室と、
前記弁体頭部を前記溶融物質収容室に突出する方向に弁体を付勢する付勢部材と、
前記弁体頭部収容室に溶融物質が流入可能に開口する開口部を備え、前記弁体の軸線が鉛直方向にあると想定した場合に、前記開口部が、前記弁体頭部よりも上方に位置するように、設けられてなる溶融物質流通路と、
を有することを特徴とするエアー抜き弁装置。
【請求項２】
射出成形機から供給される溶融樹脂を受け入れるキャビティを有する射出成形用金型であって、
射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルーと、スプルーに連続するランナーと、そのランナーに設けられた複数の分岐ランナーと、前記ランナーの、溶融物質の流入方向における先端、又は前記スプルーから最も遠い位置にある分岐ランナーに接続される前記請求項１に記載のエアー抜き弁装置とを有することを特徴とする射出成形用金型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はエアー抜き弁装置及び射出成形用金型に関し、さらに詳しくは、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とをキャビティから除去することのできるエアー抜き弁装置、及び残留ガスによる成形品不良を生じることのない射出成形用金型に関する。
【背景技術】
【０００２】
溶融物質を射出成形する装置として金型が知られており、金型内部のエアー抜き装置としてエアー抜き弁装置が知られている。
【０００３】
金型には、多数の成形品を一挙に射出成形する多数個取りの金型がある。
多数個取りの金型は、射出成形機のノズルから射出された溶融物質が流入するスプルーと、前記スプルーから分岐し、前記スプルーを通じて移送された溶融物質が流入するランナーと、前記ランナーの途中に複数設けられ、ランナーによって移送された溶融物質が流入する分岐ランナーと、分岐ランナーの先端に設けられ、溶融物質を受け入れるキャビティと、前記キャビティ、スプルー及びランナー内に存在するエアーを除去するエアー抜き弁装置とを有する。
【０００４】
溶融物質を射出し、金型を用いて成形品を成形する場合に、金型内部に残留した空気が存在すると、以下の２つの問題が生じる。まず、溶融物質を金型内へ押圧するのに必要な圧力が大きくなる。次に、キャビティ内に残留した空気が、流入する溶融物質によって圧縮されることにより高温になり、圧縮空気の周辺の成形部が熱により変性され、成形後の製品が黒く焼け焦げてしまう等の不良品となってしまう。
【０００５】
また、高温の溶融物質を成形する際に、溶融物質の分解物、溶融物質中の添加剤、水分等が揮発してガス化する。このガスが成形時に排出されないと、この残留ガスが、冷却後に固形物となって、キャビティ内面に付着する。キャビティ内面に付着した付着物は、成形品の表面に付着するなどして成形品の品質を低下させることがある。したがって、成形品の品質向上のためには金型内のガス抜きが必須である。金型内のガス抜きが十分でないときには、不良成形品が形成されるのみならず、キャビティ内面を清掃する等のメンテナンスを行う頻度が増大する。
【０００６】
さらに、金型内部に残留した空気若しくは溶融物質から発生するガスが、射出成形時に金型外部へ排出されない場合には、製造される成形品内部に気泡が残留し、空洞が生じてしまうことがある。成形品内部に生じた気泡による空洞は、製品の強度の低下や破壊の原因となる。したがって、内部に気泡のある成形品は不良品である。透明な成形品の場合を除いては、成形品内部の気泡を成形品表面の外観から確認することはできない。不良な成形品を検知する場合にはＸ線を用いた検査を行う必要がある。したがって、不良品発見のために前記検査をすることは成形品の製造者にとって大きな負担となる。
【０００７】
従来、金型における弁装置の技術として、特許文献１には、「弾性体による押圧力を対向面側から受ける摺動部材であって、溶融素材の流動方向に形成された有底穴並びに該有底穴に連通しかつ前記溶融素材の流動方向と交差する向きに開口する少なくとも１個の側面開口を有する摺動部材と、前記摺動部材を溶融素材の流動方向に並行する方向に摺動可能に受容し、前記溶融素材の流動圧を受けない初期状態において前記摺動部材の側面開口と連通していて、その後前記摺動部材が溶融素材の流動先端部によって前記弾性体に抗する方向に摺動せしめられた際に閉塞される気体放出口を有する摺動部材受容体と、からなる金型内の気体放出構造」（請求項１）が開示され、「本発明に係る金型内の気体放出構造は、射出成形、ダイカスト成形等に不可欠の金型において、ゲートから遠い側に位置する溶融素材流動路の途中ないし末端付近で、溶融素材流先端部によって押圧力を受ける部位に装着される。」（段落番号００１９）と開示されている。
【０００８】
特許文献１に記載された気体放出構造は、摺動部材１０の外周面と摺動部材受容体２０の内周面とが摺動することができるように、摺動部材１０を摺動部材受容体２０に収容しているのであるから、高温の溶融素材の先端面が摺動部材１０の正面に接触すると、摺動部材１０の熱膨張により、摺動部材１０の外周面と摺動部材２０の内周面とが緊密に接触してしまい。その結果として摺動部材１０が摺動部材受容体２０に対して円滑に摺動することができなくなる恐れがある。
また、摺動部材１０が摺動部材受容体２０に対して円滑に摺動することができなくなると、摺動部材１０に形成されている有底穴１２に溶融素材が進入し、ついには摺動部材受容体２０に形成されている気体放出口２１から溶融素材が流出する恐れが生じる。
このような恐れは、特許文献１に記載の摺動部材が摺動部材受容体に摺動可能に装着されていること、摺動部材の正面に有底穴が形成され、この有底穴が側面開口１３と連通し、その側面開口１３が気体放出口２１に連通する構造を有すること、に起因しているものと考えられる。
【０００９】
また、特許文献２には、「樹脂成形型によって形成されたキャビティ内の気体を、樹脂充填時に該樹脂成形型の外に排出するための樹脂成形型のエアベントにおいて、該エアベントは、円筒状の固定部と、該固定部の一方の開口に該開口を開閉可能に設けられると共に開方向に付勢された可動ピンとを備え、該一方の開口を閉じたときに該可動ピンの上面がキャビティ面に面すると共に、他方の開口が該樹脂成形型の外に連通するように該固定部を該キャビティ面に埋設し、該可動ピンの周辺に気体が存在するときには、該一方の開口を通して気体を該樹脂成形型の外に排出し、該可動ピンに樹脂が接触することにより該可動ピンが該一方の開口を閉じることを特徴とする樹脂成形型のエアベント」（請求項１）が開示されている。
【００１０】
ここで、特許文献２のエアベントは、可動ピンの上面がキャビティ面に面するようにエアベントが樹脂成形型に装着される。したがって、このエアベントは、キャビティ毎に装着されることになるから、例えば多数個取りの金型においては、その金型に装備されるキャビティ毎にエアベントを装備させねばならなくなる。故に、特許文献２に記載のエアベントは、金型の構造が複雑になり、金型設計が煩雑となる。また、キャビティのそれぞれにエアベントが設置できるように加工するので、金型のコストも増大するという問題がある。
【００１１】
また、特許文献２のエアベントでは、エアベントの上面とキャビティ内の溶融物の流路の下面とが略一直線上にあるため、実際にエアベント内を樹脂が流入してきた際には、樹脂がエアベントを押込むことで開口が閉じられる前に、開口内に溶融物が流入してしまい、成形品にバリが発生し、しかも可動ピンが運動不可能になってしまうという問題があった。一方で、この問題を解決するためには、固定部と開口部との間隙を小さくすることが考えられるが、その場合には金型内のエア抜きが不十分になってしまうという問題が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４４５５６７６号
【特許文献２】特開２００１−１６２６２５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
この発明は、このような問題を解消し、間隙から溶融物質が漏出して成形品にバリを生じさせることなく、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とを確実に成形前にキャビティから放出できるエアー抜き弁装置を提供することを課題とし、別の発明は、キャビティ毎にエアー抜き弁装置を取り付ける必要がなく、金型内部の残留空気と場合により溶融物質から発生するガス成分とにより成形品不良が発生することのない射出成形用金型を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明の前記課題を解決するための手段は、
（１）  射出成形機に取り付けられた金型内の空気を抜くエアー抜き弁装置であって、
逆円錐台形状を有する弁体頭部と、弁体頭部の軸線と共通する軸線を有し、逆円錐台形状における小円部から延在する弁体胴部とを有する弁体と、
前記弁体胴部が挿入される弁体収容部と、
この弁体収容部と隣接し、前記弁体頭部の逆円錐台形状と同じ傾斜角を有する円錐台周側面を有する弁体頭部収容室と、
前記弁体頭部収容室に隣接して形成されるとともに、流通してくる溶融物質を収容し、かつ弁体頭部が露出する溶融物質収容室と、
前記弁体頭部を前記溶融物質収容室に突出する方向に弁体を付勢する付勢部材と、
前記弁体頭部収容室に溶融物質が流入可能に開口する開口部を備え、前記弁体の軸線が鉛直方向にあると想定した場合に、前記開口部が、前記弁体頭部よりも上方に位置するように、設けられてなる溶融物質流通路と、
を有することを特徴とするエアー抜き弁装置であり、
（２）  射出成形機から供給される溶融樹脂を受け入れるキャビティを有する射出成形用金型であって、
射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルーと、スプルーに連続するランナーと、そのランナーに設けられた複数の分岐ランナーと、前記ランナーの、溶融物質の流入方向における先端、又は前記スプルーから最も遠い位置にある分岐ランナーに接続される前記（１）に記載のエアー抜き弁装置とを有することを特徴とする射出成形用金型である。
【発明の効果】
【００１５】
この発明のエアー抜き弁装置においては、通常は弁体頭部の一部又は全部が付勢部材により弁体頭部収容室内に突出しているので、弁体頭部における逆円錐台形状の円錐台周側面と、弁体頭部収容室における円錐台周側面との間に間隙が形成されている。射出成形を行う場合に、ランナーに溶融物質が押し出されると、ランナー内に存在する空気、及び分岐ランナー内に存在する空気が押し出され、金型内部の空気の圧力が一時的に高められる。金型内部で圧力を高められた空気は、エアー抜き弁装置において高速で金型外部へ排出される。そして、ベルヌーイの定理に従うと、流体の速度が速くなればなるほど空気の圧力は小さくなるので、エアー抜き弁装置において高速流動する空気の圧力は金型内部の空気と比較して小さくなる。よって、金型内部の空気が陰圧によりエアー抜き弁装置へと吸引され、ランナー、分岐ランナー及びキャビティ内に存在する空気が前記間隙を通じて金型外に排出される。そして、このエアー抜き弁装置は、ランナーの、スプルーから最も遠い位置、すなわち通常はランナー内を流れる溶融物質の流動方向におけるランナーの先端位置に接続されているので、又はランナーから分岐する複数の分岐ランナーのうち、スプルーから最も遠い位置に接続されている分岐ランナーの先端位置に接続されているので、射出された溶融物質がキャビティ及びエアー抜き弁装置に到達するより前に、金型内の空気、及び場合により溶融物質から発生するガスを金型外部へ排出することができる。
【００１６】
一方、ランナー内を高速で移動する溶融物質が溶融物質流通路から開口部を通じて溶融物質収容室に流れ込んだときに、弁体の中心軸線を鉛直にした状態を想定した場合に前記開口部が弁体頭部よりも高い位置にあるので、流れ込んだ溶融物質の先端部が必ず弁体頭部に接触し、更に流れ込む溶融物質の量に基づく圧力によって、弁体頭部が、付勢部材の付勢力に抗して、弁体頭部収容室に押し込められる。溶融物質収容室になおも供給される溶融物質により押し込められた弁体頭部における逆円錐台形状の周側面と、弁体頭部収容室の円錐台周側面とが、密着する。逆円錐台形状の周側面と円錐台周側面との密着により、エアー抜きが完了し、前記間隙を通じて溶融物質が金型の外に漏出することがない。エアー抜きが完了しているので、溶融物質の流動圧により溶融物質がキャビティ内に圧入される。したがって、ボイドや欠けのない射出成形品が形成されることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、この発明のエアー抜き弁装置の一例を示す縦断面図であり、弁体が溶融物質の押圧力を受けず、弁体頭部における逆円錐台の周側面部と、弁体頭部収容室の円錐台周側面との間に間隙が形成されている状態を示す。
【図２】図２は、この発明のエアー抜き弁装置の一例を示す縦断面図であり、弁体が溶融物質の押圧力を受け、弁体頭部における逆円錐台の周側面部と、弁体頭部収容室の円錐台周側面とが密着している状態を示す。
【図３】図３は、金型におけるエアー抜き弁装置の取り付け位置の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１に示されるように、この発明の一例であるエアー抜き弁装置１は、弁体２と弁体収容部３と弁体頭部収容室４と溶融物質収容室５と付勢部材６とを有する。
【００１９】
弁体２は、弁体頭部７と、この弁体頭部７と一体に形成された弁体胴部８と、を有する。弁体頭部７は、大円部９と小円部１０と逆円錐台の周側面部１１とを有する逆円錐台の形状に形成される。弁体頭部７における大円部９は、弁体頭部７における先端面でもあり、大円部である先端面は、平らであっても、凸状又は凹状に湾曲した湾曲面であっても良い。加工の容易性からすると、大円部である先端面は平坦面であることが好ましい。弁体頭部７と弁体胴部８とは共通の中心軸線を有するように一体に形成されることができる。つまり、弁体頭部７と弁体胴部８とを分離不可分な一体物として製造されても良い。もっとも弁体頭部７と弁体胴部８とを別々に形成し、別々に形成された弁体頭部７と弁体胴部８とを適宜の結合手段例えばボルトとネジ穴とにより一体化して弁体２とすることもできる。弁体胴部８は、弁体頭部７における小円部１０から延在するところの、小円部１０と同じ直径を有する円筒体に形成される。弁体胴部８の外周には、弁体胴部８の外周面から弁体胴部８の直径方向に突出するストッパー１２例えばナットが、設けられる。弁体２は、溶融物質が有する温度に対する耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限り、様々の素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００２０】
弁体収容部３は、弁体胴部８を収容する空間を形成する内面を有する。また、弁体収容部３の内面は、弁体頭部７の小円部１０から所定の部位までの弁体胴部８の外周面に相対する小径内周面１３と弁体胴部８の前記所定の部位から弁体胴部８の後端部までの外周面に相対する大径内周面１４とを有する。弁体収容部３の小径内周面１３と弁体胴部８の外周面とには間隙が生ずるように、弁体収容部３の小径内周面１３における直径が決定される。また、弁体収容部３の大径内周面１４と弁体胴部８の外周面とには間隙が生ずるように、弁体収容部３の大径内周面１４における直径が決定される。弁体収容部３における大径内周面１４の直径は、小径内周面１３の直径よりも大きくされている。したがって、小径内周面１３と大径内周面１４とによって段差部が形成される。また、この段差部は、大径内周面１４から小径内周面１３を見ると円盤面状に形成され、また段差部における円盤面には切欠状のガス逃げ溝１５が設けられており、好ましくは、ガス逃げ溝１５は、円周上に４〜６個設けられている。図１のようにストッパー１２が前記段差部の円盤面に当接してストッパー１２が前記段差部に係止していても、段差部の円盤面上に複数箇所設けられたガス逃げ溝１５を介して、金型内の空気が外部へ排出されることができる。金型内の空気を外部へ排出することができる限りにおいて、ガス逃げ溝１５における溝の深さ及び長さ等を適宜に変更することができる。
【００２１】
弁体収容部３に弁体胴部８が収容された状態において、弁体胴部８の端面が向かう弁体収容部３の内壁面には、空気放出孔１６が開設され、また付勢部材６例えばコイルスプリングが取り付けられる。この空気放出孔１６から、弁体収容部３内の気体が排出される。弁体収容部３の内壁面に設けられる空気放出孔１６の数、及び大きさ等は、金型内部の残留空気と溶融物質から発生するガス成分とを、射出成形前にキャビティから放出できる限りにおいて、自由に変更することができる。
【００２２】
付勢部材６の一端は、弁体胴部８の後端面が向かう弁体収容部３の内壁面に結合され、付勢部材６の他端は、弁体胴部８の例えば後端面に結合される。したがって、弁体２が、弁体収容部３からその外部に突出するように付勢される。弁体胴部８の外周面に設けられたストッパー１２が前記段差部に係止することにより、弁体２自体が弁体収容部３から抜け出てしまわないようになっている。また、弁体２が弁体収容部３からその外部に突出するように付勢力を与えられる限りにおいて、付勢部材６の結合位置を設計変更することができる。結合位置として、例えば、付勢部材６の一端は、弁体胴部８の後端面が向かう弁体収容部３の内壁面に結合され、付勢部材６の他端は、ストッパー１２の下端面に結合することが挙げられる。
【００２３】
なお、図１に示される例においては、ストッパー１２が小径内周面１３と大径内周面１４とで形成される段差に係止されることにより、弁体２自体が弁体収容部３から抜け出ないように形成されているが、弁体２自体が弁体収容部３から抜け出ないようにすることができるのであれば、前記ストッパー１２と段差との組合せによる機構に限らず、設計変更として他の機構を採用することができる。例えば、弁体２自体が弁体収容部３から抜け出ないようにする設計変更として、弁体収容部３の中心軸線方向に沿う内周面全体を小径内周面にし、その小径内周面に、弁体２の中心軸線方向に平行な方向に沿って一定長さに開設されたキイ溝と、そのキイ溝を摺動すると共に前記弁体胴部８の周面に設けられたキイとを有し、キイ溝に嵌りこんだキイがキイ溝の端面に阻止されることにより弁体２が弁体収容部３から抜け出ないようにする機構を一例として挙げることができる。
【００２４】
弁体収容部３を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限り、様々の素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００２５】
弁体頭部収容室４は、弁体収容部３における小径内周面１３に連続して形成され、換言すると弁体収容部３に隣接して形成される。また、弁体頭部収容室４は、前記小径内周面１３と同じ直径を有する小径部１７と、前記小径部１７における直径よりも大きな直径を有する大径部１８と、前記小径部１７及び大径部１８とを連絡するように形成された円錐台周側面１９とを有する。小径部１７から大径部１８までの中心軸線方向長さは、円錐台周側面１９と弁体頭部７における逆円錐台の周側面部１１とが接触することにより、溶融物質収容室５と弁体収容部３とが気密に遮断されることができる限り適宜に決定することができる。例えば、円錐台周側面１９と弁体頭部７における周側面部１１とが接触することにより、弁体頭部７の大円部９が弁体頭部収容室４内に位置するように小径部１７から大径部１８までの中心軸線方向長さを決定してもよく、また、弁体頭部７の大円部９が弁体頭部収容室４における大径部１８と一致するように小径部１７から大径部１８までの中心軸線方向長さを決定してもよく、また、弁体頭部７の大円部９が溶融物質収容室５に位置するように小径部１７から大径部１８までの中心軸線方向長さを決定してもよい。
【００２６】
弁体頭部収容室４における円錐台周側面１９の傾斜角度と、弁体頭部７における逆円錐台形状における逆円錐台の周側面部１１の傾斜角度とは、同じである。弁体頭部収容室４における円錐台周側面１９の傾斜角度と、弁体頭部７における逆円錐台の周側面部１１の傾斜角度とが同じであるから、弁体頭部７における逆円錐台の周側面部１１と円錐台周側面１９とが接触すると、弁体頭部７により弁体収容部３と溶融物質収容室５とが気密に遮断される。逆円錐台の周側面部１１と円錐台周側面１９との傾斜角度、中心軸線方向の長さ、傾斜部の表面積等は、金型内の残留空気及び溶融物質がガス化した物質を金型外部へと排出できることと、エアー抜き弁装置１を構成する部材の熱膨張によっても弁体２がその中心軸線方向に沿って往復動可能に形成されることとが達成される限りにおいて、適宜に設計変更することができる。
【００２７】
弁体頭部収容室４を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００２８】
溶融物質収容室５は、弁体頭部収容室４に連通するように、かつ溶融物質を収容することができる空間を形成する内面を有する。弁体２が溶融物質による押圧力を受けない図１の状態においては、弁体頭部７の大円部９である先端面が溶融物質収容室５の内部空間に面している。溶融物質収容室５には、溶融物質流通路の開口部２０が設けられている。開口部２０を有する溶融物質流通路は、射出成形機のノズルより射出された溶融物質が流入するスプルー２１に連続するランナー２２の、溶融物質の流入方向における先端に結合され、又は、ランナー２２に設けられた複数の分岐ランナー２３の内の、前記スプルー２１から最も遠い位置にある分岐ランナー２３に結合されている。開口部２０の上流には、射出成形機が設けられているので、開口部２０から溶融物質収容室５へと、金型内の空気、溶融物質から発生するガス状の物質又は溶融物質が流入する。溶融物質収容室５を形成する材料は、耐熱性を有し、かつ使用状況下で適度の強度を有する限りさまざまの素材を採用することができ、通常は金属製である。
【００２９】
開口部２０が開設される位置は、弁体２の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定したときに、弁体頭部７の先端面よりも上方となるように、決定される。溶融物質は粘性及び表面張力を有するので、溶融物質流通路を通って流通して来た溶融物質が開口部２０から膨満頭状になって溶融物質収容室５に流入し、膨満頭状になって弁体頭部７の先端面に流下することとなり、弁体頭部７における逆円錐台の周側面部１１と弁体頭部収容室４における円錐台周側面１９との間に溶融物質が入り込むより前に、溶融物質が弁体頭部７を付勢部材６の付勢力に抗して弁体頭部７を後退させる。なお、弁体２の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定したときには、「弁体頭部７の後退」は「弁体頭部７の押し下げ」と記載することができる。開口部２０の位置は、逆円錐台の周側面部１１と円錐台周側面１９との間に溶融物質が入り込む以前に溶融物質が弁体頭部７を付勢部材６の付勢力に抗して弁体頭部７を後退させることができる限りにおいて、適宜設計変更することができる。
【００３０】
弁体２の中心軸線方向が鉛直方向以外の方向、例えば弁体２の中心軸線方向が水平方向にあるようにエアー抜き弁装置の姿勢を想定した場合にあっても、開口部２０から膨満頭状になって溶融物質収容室５に流れ込んで来た溶融物質は、その膨満頭状の先端が弁体頭部７の先端面に到達し、溶融物質が溶融物質収容室５に更に供給されることにより、溶融物質が弁体頭部７を押圧し、弁体頭部７を付勢力に抗して後退させる。
【００３１】
弁体２の中心軸線の角度は、射出成形する物質の種類等によって、適宜設計変更することができる。溶融物質が比較的に高粘度であるときには、この弁体２の中心軸線が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を調整するのが好ましい。比較的に高粘度の溶融状態になる物質として、例えば有機高分子の樹脂を挙げることができ、例えば溶融樹脂の溶融粘度が１〜２００Ｐａ・Ｓである有機高分子の樹脂を挙げることができる。また、溶融物質が比較的に低粘度であるときには、この弁体２の中心軸線が水平方向となるようにエアー抜き弁装置の姿勢を調整しても良い。比較的に低粘度の溶融状態になる物質として例えば溶融物質の溶融粘度が０．０００１〜０．００１Ｐａ・Ｓであるアルミニウム等を挙げることができる。
【００３２】
図３は、本願発明に係るエアー抜き弁装置が射出成形用金型内において設けられる位置を示す説明図である。
【００３３】
射出成形用金型は、ノズルより射出された溶融物質が流入するスプルー２１と、スプルー２１に連絡するランナー２２と、そのランナー２２に設けられた複数の分岐ランナー２３と、溶融物質を受け入れるキャビティ２４と、エアー抜き弁装置１を有する。
【００３４】
射出成形用金型は、射出成形する樹脂を溶融するに必要な加熱温度によって変性乃至変形しない限り、様々の材質乃至材料で形成することができ、通常は金属で形成される。
スプルー２１は、射出成形機のノズルより射出された溶融物質がランナー２２へと至る溶融物質の流通路であり、通常、鉛直下向きに溶融物質が流れるように配置され、流通路の軸線方向に直交する断面が円形をなす流通空間である。スプルー２１の断面形状が円形であるときのその円形の直径は、通常、７〜８ｍｍである。このスプルー２１は、通常、その内径が、射出成形機側からランナー２２側に向かって大きくし、より好ましくは、３〜５°のテーパー形状となるように調整される。
【００３５】
ランナー２２は、スプルー２１に連続し、スプルー２１から分岐ランナー２３へと至る溶融物質の流入路である。ランナー２２は、通常、鉛直下向きに配置されるスプルー２１に対して水平方向に設けられる溶融物質の流通路であり、ランナー２２の軸線方向に直交する方向における断面は円形又は台形である。多数個取りの金型では、溶融物質が複数のキャビティに同時に、しかも均等に流入するようランナー２２が配置されている限りにおいて、スプルー２１から分岐するランナー２２の数、中心軸線方向の長さ、径の大きさ等を適宜に設計変更することができる。スプルー２１から分岐するランナー２２の好ましい数は２である。ランナー２２の材質は、高温条件下でも変性しない限りにおいて様々であり、通常は金属製である。
【００３６】
分岐ランナー２３は、ランナー２２の中途部に設けられ、キャビティ２４へと至る溶融物質の流入路である。分岐ランナー２３は、ランナー２２の軸線を含むとともにスプルー２１の軸線に直交する平面において、前記ランナー２２の軸線に直交する方向に前記ランナー２２から分岐する第１分岐路と、この第１分岐路の先端で前記平面において第１分岐路から直交し、かつ互いに反対側に向かう二方向に分岐する第２分岐路と、この第２分岐路から前記平面に対して直交する方向であって前記平面より下方に延在する第３分岐路とを有する流路であり、この流路の断面は円形である。多数個取りの金型においては、分岐ランナー２３はランナー２２の中途部から複数分岐する。分岐ランナー２３は、鉛直下向きに伸びる部分において、キャビティに向かうにつれて徐々に断面径が小さくなるテーパー形状を有することが望ましい。
多数個取り金型では、溶融物質が複数のキャビティ２４に均等に流入することが可能である限りにおいて、分岐ランナー２３の分岐数、中心軸線方向の長さ、及び径の大きさ等を適宜に設計変更することができる。分岐ランナー２３の材質は、高温条件下でも変性しない限りにおいて様々のものを採用することができ、通常は金属製である。
【００３７】
キャビティ２４は成形品の外形をその内面にかたどった凹形の空間を有し、分岐ランナー２３から流入した溶融物質が、キャビティ２４の内部で冷却固化されることにより、成形品が完成する。キャビティの大きさ、形状等は、成形品の種類によって適宜変更される。キャビティ２４は、通常金属製である。
【００３８】
ランナー２２又は分岐ランナー２３の先端部は、エアー抜き弁装置１の開口部２０に接続される。スプルー２１から押し出された溶融物質は、ランナー２２又は分岐ランナー２３を通って開口部２０へと到るほか、金型内の空気もランナー２２又は分岐ランナー２３を通って開口部２０へと到る。
エアー抜き弁装置１は、ランナー２２の溶融物質の流入方向における先端、又はスプルー２１から最も遠い位置にある分岐ランナー２３に接続される。言い換えると、ランナー２２若しくは分岐ランナー２３のうち、スプルー２１からの経路長が最も長く、溶融物質が到達するのに最も時間を要する位置に、エアー抜き弁装置１が設けられる。スプルー２１から複数のランナー２２が分岐する場合、分岐したランナー２２の１系統あたり少なくとも１個ずつエアー抜き弁装置１が設けられる。図３には、ランナー２２の溶融物質の流入方向における両端にエアー抜き弁装置１が設けられる例を示す。このような位置にエアー抜き弁装置１を設けることによって、射出された溶融物質がスプルー２１、ランナー２２を通ってエアー抜き弁装置１へと到達する時間、及び溶融物質がスプルー２１、ランナー２２、分岐ランナー２３を通ってキャビティ２４へと到達する時間よりも、キャビティ２４、分岐ランナー２３、及びランナー２２内の空気が陰圧によりエアー抜き弁装置１へ到達する時間の方が短くなる。よって、溶融物質がエアー抜き弁装置１に到達する前及び溶融物質がキャビティ２４へと到達するより前に、金型内の空気及び溶融物質から発生するガスがエアー抜き弁装置１を通じて金型外へ排出されるため、残留空気による成形品不良を防止することができる。
【００３９】
エアー抜き弁装置１は、ランナー２２又は分岐ランナー２３と一体に形成されていてもよく、エアー抜き弁装置１とランナー２２又は分岐ランナー２３とを別々に形成した後、エアー抜き弁装置１をランナーに取り付けてもよいが、エアー抜き弁装置１のメンテナンス及び部品交換の容易さを考慮すると、エアー抜き弁装置１とランナー２２又は分岐ランナー２３とを別々に形成することが望ましい。エアー抜き弁装置１をランナーに取り付ける方法としては、ランナーの配管とエアー抜き弁装置１の開口部２０近傍とをフランジ継手により接続させる方法、又はランナーの接続部とエアー抜き弁装置１の開口部２０近傍との内面に、切込みを設け、ネジ状に締め込んで接続させる方法が、具体例として挙げられる。
【００４０】
なお、１回の射出工程で１個の製品のみを成形する、いわゆる一個取りの金型に、本願発明のエアー抜き弁装置１を用いる場合には、エアー抜き弁装置１の取付位置は、請求項２に記載された位置に限定されるものではなく、キャビティ面に設けられてもよい。
【００４１】
次に、この発明のエアー抜き弁装置及び射出成形用金型の作用について説明する。
【００４２】
溶融物質がランナー２２の末端に設置されたエアー抜き弁装置１に到達する前の初期状態では、弁体２は付勢部材６の付勢力によって溶融物質収容室５へと突出し、弁体頭部７の逆円錐台の周側面部１１と弁体頭部収容室４の円錐台周側面１９とによって間隙が形成されている。また、弁体胴部８の外側面に取り付けられたストッパー１２が、弁体収容部３の小径内周面１３と大径内周面１４とによって形成された段差部に係止することにより、弁体頭部７は弁体頭部収容室５に向かって突出しすぎることなく、所定の位置に弁体２が固定される。
【００４３】
射出成形を開始すると、射出成形機のノズルから圧出された溶融物質は、スプルー２１、ランナー２２、分岐ランナー２３を順に通り、キャビティ２４若しくはエアー抜き弁装置１へ流入する。射出成形機のノズルから溶融物質が押し出されるに従い、金型内部の空気の圧力が一時的に高められる。一方で、エアー抜き弁装置１における逆円錐台の周側面部１１と円錐台周側面１９とによって形成される間隙は、ランナー２２の断面に比べて、空気の進行方向と垂直な断面の断面積が小さい。そのため、金型内部で圧力を高められた空気は、エアー抜き弁装置１において高速で金型外部へ排出される。そして、ベルヌーイの定理に従うと、流体の速度が速くなればなるほど空気の圧力は小さくなるので、エアー抜き弁装置１において高速流動する空気の圧力は金型内部の空気と比較して小さくなる。よって、金型内の空気、及び溶融物質から発生するガスが陰圧によりエアー抜き弁装置１へと吸引される。吸引された空気は、逆円錐台の周側面部１１と円錐台周側面１９との間隙、ガス逃げ溝１５、及び空気放出孔１６を通って金型外部へと排出される。
【００４４】
エアー抜き弁装置１は、ランナー２２の溶融物質の流入方向における先端、又はスプルー２１から最も遠い位置にある分岐ランナー２３に設けられていることから、溶融物質がエアー抜き弁装置１へ到達するより前、及び溶融物質がキャビティ２４内へ流入するより前に、ランナー２２、分岐ランナー２３、及びキャビティ２４の内部に残留する空気がエアー抜き弁装置１によって高速吸引され、空気放出孔１６を介して金型外部へ排出される。そのため、キャビティ２４の内部に空気が残ったまま成形が行われることによって、黒焦げなどの成形不良を生じることがない。
【００４５】
また、溶融物質から発生することのあるガス成分も、溶融物質がエアー抜き弁装置１へ到達する前、及び溶融物質がキャビティ２４内へ流入する前に、エアー抜き弁装置１によって吸引され、空気放出孔１６を介して金型外部へ排出される。そのため、ガス成分がキャビティ２４の内部に残留することによって成形品を汚染したり、キャビティ内面に付着したガス成分が冷却固化することによって、キャビティ内面の劣化を生じさせることがない。
【００４６】
そして、溶融物質の成形前に、金型内の空気と溶融物質から発生するガス成分とが、エアー抜き弁装置１を介して金型外へ放出されるため、残留した空気が成形品内部で気泡となって空洞が発生し、成形品の強度低下や破壊の原因となる不良成形品を生じさせることがない。
【００４７】
さらに、溶融物質がキャビティ２４内を充満する前には、金型内の残留空気及びガス成分はエアー抜き弁装置１を介して金型外部へと排出されているため、キャビティ２４の末端まで溶融物質を充満させるのに必要となる、射出成形機の押圧力が大きくなることはない。
【００４８】
金型内部の残留空気及びガス成分がすべて外部へと排出された後で、溶融物質が開口部２０を通ってエアー抜き弁装置１の内部へと進入する。開口部２０は、弁体２の中心軸線方向が鉛直方向となるようにエアー抜き弁装置１の姿勢を想定したときに、弁体頭部７の先端面よりも上方に設けられているので、膨満頭状の溶融物質先端が開口部２０から弁装置２の大円部９に向かって流下することにより、弁体２に押圧力を加える。押圧力を加えられた弁体２は、付勢部材６の付勢力に抗して後退することになり、弁体頭部７の逆円錐台の周側面部１１と、弁体頭部収容室４の円錐台周側面１９とが密接する。そのため、金型内の空気及びガス成分が全て外部へと排出され、金型内に溶融物質が充満した後は、エアー抜き弁装置１を介して溶融物質が金型外部へと漏出することがなく、成形品にバリが発生することがない。また、密接部は円錐台形の周側面によって形成されていることと弁体胴部８と弁体収容部３との間には隙間が設けられていることとによって、高温の溶融物質を用いた場合であっても、熱膨張によって弁体２が円滑に摺動できなくなることがない。
【符号の説明】
【００４９】
１          エアー抜き弁装置
２          弁体
３          弁体収容部
４          弁体頭部収容室
５          溶融物質収容室
６          付勢部材
７          弁体頭部
８          弁体胴部
９          大円部
１０        小円部
１１        逆円錐台の周側面部
１２        ストッパー
１３        小径内周面
１４        大径内周面
１５        ガス逃げ溝
１６        空気放出孔
１７        小径部
１８        大径部
１９        円錐台周側面
２０        開口部
２１        スプルー
２２        ランナー
２３        分岐ランナー
２４        キャビティ
【図１】
2014213573.tif 000003
【図２】
2014213573.tif 000004
【図３】
2014213573.tif 000005