(57)【要約】【課題】高分子射出成形時に生ずるアウトガスをコンタミネーションを抑制しながら収集することができるアウトガス収集機構の技術に関する。【解決手段】本発明ではアウトガス収集機構の内部を真空排気できること、保圧弁、逆止弁、種々バルブを配することで、外部からのコンタミネーションを抑制し、かつ実成形時の金型内部圧を保持したままアウトガスの収集を可能にした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高分子射出成形用金属製金型に直接フィティングを取り付け、導管を介してガスバッグに至る間に、金型側からストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えが可能な３方バルブおよびストップバルブを順に配置することを特徴とするアウトガス収集機構。
【請求項２】
フィティング、導管、ストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えが可能な３方バルブおよびストップバルブがステンレス鋼、アルミニウム、銅、および真鍮からなる群から選ばれる1種類の金属材料からなり、ガスバッグの材質がフルオロエチレン系高分子からなることを特徴とした請求項１記載のアウトガス収集機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は高分子射出成形に用いる金型から成形時に発生するガス（アウトガス）を収集するための機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
（高分子射出成形の現状と課題）
プラスチック成形品の形状複雑化によって生成ガスが原因となる金型内部での充填不良(ショートショット)およびガス焼けと呼ばれる成形品の変色、変性現象の発現が顕在化している。従来から、これらの不具合に関してはガスベントの設置や金型のクリーニング頻度を高めるなどの対策がなされてきたが、ガスベント位置の設定、金型クリーニングのタイミングなどは現場技術者の経験、勘などの属人的な対応が中心に行われていた。
【０００３】
最近では海外製品との差別化などのため、複雑な形状品の成形、充填圧の増加が顕著になっており、属人的な対応では限界があり、ガスが関わる不具合回避について科学的な根拠に基づいた対応が強く求められるようになってきた。
【０００４】
（ガス収集）
アウトガス成分は金型内部での化学反応を反映しているため、実成形時に直接金型からガスを収集し、成分を分析することが極めて重要になると考えられる。アウトガス収集に関しては、空気、その他成形とは関係のないガスの混入を極力抑制することが重要でこれに関するガスバッグ等の技術開発（特許文献１）が行われてきている。しかしながら、実成形時に直接金型からガスを収集しガスバッグに送り込む収集機構に関する技術開発は見当たらない現状がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１９８１０１号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】茂木、鈴木、黒岩、福島ら  成形加工シンポジア‘10、147〜148ページ（2010）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
（アウトガスを直接採集する技術の重要性）
【０００８】
これまで、高分子の射出成型時に起こるショートショットおよびガス焼けの主要因はそれぞれ空気等の金型内閉塞部への滞留、滞留部などにおける空気等の断熱圧縮と考えられてきた。しかし、最近の研究報告（非特許文献１）では成形器内の金属部高分子、および空気を含むガスの接触界面で金属の触媒作用によるプロトン（H）、および炭素（C）比（H/C比）が高い炭化水素類が生成するなど、成形機内でおこる化学反応も、不具合の要因になる可能性が指摘されている。このように、実成形におけるアウトガスを直接収集し分析に供すための技術が不具合発生対策を科学的に考える上で重要である。
【０００９】
（課題解決に向けた本発明の目的と本発明で解決しようとする具体的な技術課題）
そこで、本発明者らは実成形金型に直接取付け、金型の内部圧力を維持したまま実成形中のアウトガスをガスバッグに取り込むための機構（以下、アウトガス収集機構）について鋭意開発研究を行った結果、金型に直接フィティングを取付け導管を介してガスバッグに至る間に、金型側からストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えができる３方バルブおよびストップバルブを順に配置したアウトガス収集機構が有効であることを見出し発明の完成に至った。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
すなわち、本発明は（１）高分子射出成形用金属製金型に直接フィティングを取り付け、導管を介してガスバッグに至る間に、金型側からストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えが可能な３方バルブおよびストップバルブを順に配置することを特徴とするアウトガス収集機構であり、（２）フィティング、導管、ストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えが可能な３方バルブおよびストップバルブがステンレス鋼、アルミニウム、銅、および真鍮からなる群から選ばれる1種類の金属材料からなり、ガスバッグの材質がフルオロエチレン系高分子からなることを特徴とした（１）記載のアウトガス収集機構に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のアウトガス収集機構によると、高分子の実成形において発生するアウトガスを外部からのコンタミネーションを抑制しかつ、成形圧力を保持しながらガスバッグに収集することができ、射出成形機内部で起こる化学反応に関する情報を把握することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本件発明の概要図
【図２】成形を７ショット連続で行った時の金型内部の温度プロフィール
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、本発明について実施例を開示するが、これは本発明を説明するためのものであり、発明の範囲を限定的に捉えることを目的とするものではない。
【実施例１】
【００１４】
（アウトガス収集機構の基本構成）
【００１５】
アウトガス収集機構の備えるべき条件として、ア．外部からのコンタミネーションをできる限り抑制できること、イ．実成形時の金型内圧を保持したままガス収集できること、ウ．収集機構を構成する部材が化学反応に対して不活性であることが求められる。従ってアおよびイを満たすために、アウトガス収集機構の基本構成は高分子射出成型用金属製金型に直接導管を接続できるフィティングを有し、導管を介してガスバッグに至るまでの間に、金型側からストップバルブ、チェックバルブ、保圧弁、真空ポンプとの接続切り替えが可能な３方バルブおよびストップバルブを順に配置されることが重要である。特に本発明では、保圧弁を有することと、真空ポンプとの接続切り替えすることでアウトガス収集機構内部を減圧することによって実成形時の金型内圧の保持と外部からのコンタミネーションを抑制できる特徴を有する。
【００１６】
（アウトガス収集機構の詳細構成）
アウトガス収集機構の詳細は図１に示すように金型(mold)から直接フィティングを介しガスバッグ（GSB）に至るまでの導管に金型側からストップバルブ１（SV1）、チェックバルブ（CHV）、保圧弁（PMV）、３方切り替えバルブ（SD-SV）、およびストップバルブ２（SV2）を順に配する。3D-SVには真空ポンプ（VP）を接続しGSB−SV2−３D-SV−PMV−CHV−SV1の区間を排気できる機構になっている。
【００１７】
（導管、バルブおよびガスバッグの素材）
導管、バルブの素材にはステンレス管、アルミニウム管、銅管、真鍮管などが好ましく、ステンレス管、アルミニウム管がより好ましく、ステンレス管が最も好ましい。ガスバッグにはフルオロエチレン系高分子など気体分子の透過が少なく、化学的に安定な素材が好ましい。ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニリデンなどの高分子はガス透過が大きいためガスバッグの素材には適さない。これはアウトガス収集機構の基本構成のウで述べたように、収集機構を構成する部材が化学反応に対して不活性であるために必要である。
【００１８】
（導管径）
導管径は内径2mmφ以上4mmφ以下が望ましい。この範囲未満では配管抵抗が高く、アウトガス量が多い場合の収集が困難になる虞がある。この範囲を超過した場合には、死容積が増えるため望ましくない。
【実施例２】
【００１９】
（アウトガス収集機構を用いた実成形ガス成分分析）
実成形実験にはアウトガス収集機構の導管を直接接続するフィティングを取り付け、図１に示す収集機構によりポリブチレンテレフタレート（ジュラネックス＃2000、ポリプラスチックス社製）を成形機（SE-180DUZ-HP、住友重機工業製）で射出成形する際のアウトガスをガスバッグに収集した。ポリブチレンテレフタレートは射出成形に先立って120℃で4時間アニーリングし、これを成形機のホッパーに移し、スクリュー部温度260℃、射出速度300mm/secで金型に射出した。なお、射出前の金型内温度は65℃とした。金型には赤外線温度センサを取り付け、ガラスファイバーを通して内部温度を計測した。
【００２０】
図２にはポリブチレンテレフタレートの成形を7ショット連続して行った時の金型内部の温度プロフィールを示す。成形直後から型内温度が上昇し、最大温度は298℃〜330℃だった。この時に、アウトガス収集機構によって取集したガス組成は水素、二酸化炭素、メタン、エタン、およびブタジエンがそれぞれ27.8％、39.6％、5.5％、13.6％および13.5％であった。このように、実成形時に収集されたアウトガス中には水素の他に、H/Cが大きいメタン（H/C比4）、エタン（H/C比3）などの炭化水素が含まれていた。
【００２１】
ポリブチレンテレフタレートは化１のようなモノマーユニットをもちH/C比は1である。従って、水素およびH/C比が1を上回る炭化水素が生じていることが分かる例である。逆にポリブチレンテレフタレートではH/Cが下がることになり、燃焼とは別に水素やH/C比の高いガスが発生することによる炭化様現象の発現を窺うことができる。
【００２２】
【化１】
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【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明により高分子実成形時のアウトガスを正確に収集することができ、アウトガスの成分を分析することによって、属人性を排除し科学的根拠に基づいた合理的な不具合回避が可能になる。プラスチック射出成形業においては、製品不良率の低下、生産効率の向上、より複雑な高付加価値生産が可能になるなど、産業界における重要性はますます高まる。
【符号の説明】
【００２４】
SV1    ストップバルブ１
SV2    ストップバルブ２
CHV    チェックバルブ
PMV    保圧弁
3D-SV  ３方切り替えバルブ
GSB    ガスバッグ
VP      真空ポンプ。
【図１】
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【図２】
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