(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料を収容する容器と、この容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを備えた射出成形装置であって、
前記容器はその底部に成形材料を射出するノズル孔とこのノズル孔の周囲に設けられたシール面とを有しており、
前記金型は前記容器の下側に設置されるもので、上部に前記ノズル孔に連通するスプルーとこのスプルーの周囲に設けられたシール面とを有しており、
また前記金型は複数の積重ね部材を積重ねて形成されるものであり、
各積重ね部材は互いに接触する部分にそれぞれシール面を有しており、
前記ノズル孔と前記スプルーの周囲にそれぞれ設けられた前記シール面どうし、および各積重ね部材に設けられたシール面どうしは前記推力のみによってそれぞれ全周にわたって密着されると共に、いずれのシール面どうしの間にも成形材料の流出を防ぐためのパッキンは配置されておらず、各積重ね部材のシール面は、互いに密着した状態で空気は排出するが成形材料は排出しない面粗度になされていることを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
請求項１記載の射出成形装置において、
成形材料が弗素樹脂であり、プッシャによって加圧されたときの成形材料の射出圧をＰ、各シール面に加わるシール圧をＰａとすると、以下の条件
Ｐａ／Ｐ＞０．３２が成り立つことを特徴とする射出成形装置。
【請求項３】
請求項１または２記載の射出成形装置において、
複数の積重ね部材のうちの少なくともいずれか１つが成形後の成形体の一部を成すことを特徴とする射出成形装置。
【請求項４】
請求項１，２または３記載の射出成形装置において、
プッシャからの推力に抗して複数の積重ね部材のいずれか１つを支える弾性変形可能な支持部材を有することを特徴とする射出成形装置。
【請求項５】
請求項１，２，３または４記載の射出成形装置において、
容器は、両端が開放した筒体と、ノズル孔を備え前記筒体の下端に上下動可能に嵌め合わされた底板と、この底板より下方に位置して前記筒体に設けられることにより前記筒体と底板との分離を防止し、成形材料の射出時に前記底板に接触可能な止め部材とを有することを特徴とする射出成形装置。
【請求項６】
成形材料を収容する容器と、複数の積重ね部材からなり前記容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを用いる射出成形方法において、
前記容器に設けられたノズル孔と、これに続くスプルーの周囲にそれぞれ設けられたシール面どうし、および前記各積重ね部材に設けられたシール面どうしを前記推力のみによってそれぞれ全周にわたって密着させることにより、いずれのシール面どうしの間にも成形材料の流出を防ぐためのパッキンを配置せず、各積重ね部材のシール面を互いに密着した状態で空気は排出するが成形材料は排出しない面粗度にして前記金型の型締めを実質的に行ない、前記プッシャによって成形材料を金型内に射出することを特徴とする射出成形方法。
【請求項７】
請求項６記載の射出成形方法において、
成形材料が弗素樹脂であり、成形材料の射出圧をＰ、各積重ね部材のシール面に加わるシール圧をＰａとすると、以下の条件
Ｐａ／Ｐ＞０．３２
が成り立つことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形装置および射出成形方法に関し、例えば電磁流量計の測定管内のライニングの成形や樹脂製配管の成形等に用いて好適な射出成形装置および射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
測定管内を流れる導電性流体の流量を電磁誘導現象を利用して測定する電磁流量計は、流体中で発生した起電力とステンレス鋼等の非磁性体からなる測定管との短絡を防止するために、通常測定管の接液面である内周面および測定管の両端部に一体的に設けたフランジの配管が接続される面（以下、配管接続端面という）をライニング材によって被覆している。ライニング材としては、耐熱性、耐食性、電気絶縁性等が要求されるため、通常弗素樹脂等の絶縁材が使用されており、射出成形によって測定管の内周面およびフランジの配管接続端面に形成されている。
【０００３】
このようなライニングが施された測定管をトランスファー成形機によって成形する場合は、ライニングが施されていない測定管を金型内に装填し、金型をライニング材の溶融温度以上に加熱し、溶融したライニング材を金型内に加圧注入して測定管の内周面およびフランジの配管接続端面をライニング材で被覆する。
【０００４】
測定管のライニングに際して、ライニング材として使用される弗素樹脂は金属との密着性が悪く、測定管から剥離し易いことから、通常パンチングプレートと呼ばれる多孔板によって形成した補強管を測定管の内部に予め取付けておき、この補強管をライニング材によって覆うことにより、ライニング材と測定管との機械的な結合強度を高めてライニング材の剥離を防止するとともに、測定管内の温度変化や圧力変化によるライニング材の変形等を防止している（特公平５−４８８４６号公報、特公平５−４８８４５号公報、実公平２−２８４１１号公報等）。
【０００５】
図１６は測定管の成形に用いられる従来の射出成形装置を示す断面図である。この射出成形装置１は、上型２および下型３とからなる金型４と、図示を省略した射出ノズルとを備え、下型３を第１の下型５、第２の下型６および中子７とで構成し、金型４内に形成したキャビティ８に弗素樹脂等の溶融した成形材料９を加圧注入して第２の下型６の内周面およびそのフランジ１０の配管接続端面１０ａに設けた環状凹部１５にライニングを施すことにより、第２の下型６を測定管１１として取り出すようにしている。すなわち、この射出成形装置１は、ライニングが施されていない測定管１１を第２の下型６として用い、アウトサート成形によって測定管１１にライニングを施すものである。なお、１６は第２の下型６の内部にスペーサ１７を介して取付けられた補強管、１８は金型４の冷却回路である。
【０００６】
測定管の射出成形に際しては、成形圧力（射出圧力）に対して金型４の締付圧力（型締力）が不十分な場合、上型２と第２の下型６との接合部１２Ａおよび第１の下型５と第２の下型６との接合部１２Ｂ（以下、シール部という）から溶融した成形材料９が漏出し、固化した後に成形体の表面にバリとして残ってしまう。また、過剰に漏出した場合には金型４内に樹脂が十分に充填されず成形不能になる。このため、例えば複数本のボルト１３と型締め板１４とによって金型４を型締めするか、または油圧による型締め機構によって型締めし、シール部１２Ａ，１２Ｂが開かないようにしている。
【０００７】
シール部１２Ａ，１２Ｂが開かないための条件は、成形品の総投影面積をＤ（ｃｍ2 ）、射出圧力をＰ（Ｋｇ／ｃｍ2 ）、型締力をＷ（Ｋｇ）とすると、以下の条件
ＤＰ＜Ｗ
を満たす必要がある。なお、総投影面積Ｄというのは、金型４の溶融樹脂と接触する内壁面を型締力方向（ボルト１３の軸線方向）に見通した面積のことである。したがってＤＰは、金型４が溶融樹脂から受ける力の型締方向の分力を表している。
【０００８】
このような射出成形方法に関する公知文献としては、例えば特開平５−１４７０６１号公報に開示された「熱可塑性樹脂のトランスファー成形方法および熱可塑性樹脂の母材への被覆方法」が知られている。この特開平５−１４７０６１号公報の第３頁右欄第４〜６行には、「押出成形機を・・・被覆用母材装着金型を連結・型締めした別のポットに連結」すると記載されていることからして、詳述はされていないが何らかの型締め手段を備えていることは明らかである。
【０００９】
また、米国デュポン社発行の技報「Preliminary Infomation from PlasticTechnical Services Laboratry about DU PONT TEFLON FLUOROCARBON RESIN,DU PONT TEFZEL FLUOROPOLYMER FLUOROCARBONS DIVISION,PLASTICS DEPARTMENT,E.T.DU PONT DE NEMOURS & CO.(INC.),WILM.,DEL.19898 PBI#36(Revised)
August 1973」には、配管の内側に弗素樹脂製のライニングをトランスファー形成するための金型、成形装置および成形方法が詳述されている。すなわち、同技報の第２３頁第１０〜１３行には、「溶融ポットの面積がゲートの面積よりもずっと大きいので、溶融ポット組立を金型にボルト締結する必要はない。結果として、金型とノズルとの間のシール力は、溶融物による力よりもはるかに大きい。
(It isnot necessary to bolt the melt pot assembly to the mold asthe melt pot area is much greater than the gate area.As a resalt,the "sealing force" between the mold and nozzle is far greater than theforce exerted by the melt at the nozzle/sprue bushing interface.)」
旨の記載があり、溶融物の射出圧力を利用して溶融ポットのノズルと金型のスプルー孔(sprue bushing )との界面のシール性を保つことができる点が開示されている。しかしながら、金型自体をボルト締結により型締めする必要がある点については、図１６に示した従来技術と同様である。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上記したように従来の射出成形装置１は、シール部１２Ａ，１２Ｂからの成形材料９の漏出を防止するために金型４をボルト１３と型締め板１４、または油圧による型締め機構によって型締めしていた。しかしながら、ボルト１３と型締め板１４による型締め作業は、１回の成形毎に作業者が型締め板１４の取付け、取外し作業を行わなければならないために作業者の負担が大きく、作業性および生産性が著しく低くなるという問題があった。
【００１１】
一方、油圧による型締め機構は、射出成形機自体が大掛かりになり、高価になるという問題があった。
【００１２】
本発明の目的は、上述のボルト１３や油圧による型締め機構といった専ら型締めのために設けられる手段を全く必要としない射出成形装置および射出成形方法を提供することにある。
【００１３】
また、本発明は金型が塑性変形したり破壊されたりすることがなく、良好に成形し得るようにした射出成形装置および射出成形方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために第１の発明は、成形材料を収容する容器と、この容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを備えた射出成形装置であって、前記容器はその底部に成形材料を射出するノズル孔とこのノズル孔の周囲に設けられたシール面とを有しており、前記金型は前記容器の下側に設置されるもので、上部に前記ノズル孔に連通するスプルーとこのスプルーの周囲に設けられたシール面とを有しており、また前記金型は複数の積重ね部材を積重ねて形成されるものであり、各積重ね部材は互いに接触する部分にそれぞれシール面を有しており、前記ノズル孔と前記スプルーの周囲にそれぞれ設けられた前記シール面どうし、および各積重ね部材に設けられたシール面どうしは前記推力のみによってそれぞれ全周にわたって密着されると共に、いずれのシール面どうしの間にも成形材料の流出を防ぐためのパッキンは配置されておらず、各積重ね部材のシール面は、互いに密着した状態で空気は排出するが成形材料は排出しない面粗度になされているものである。
このような構成においては、成形材料を加圧するためにプッシャに実質的に付与される推力によって、ノズル孔周囲のシール面とスプルー周囲のシール面、および各積重ね部材のシール面どうしを密着させることで実質的に型締めを行っているので、従来の型締め手段を設ける必要がない。
プッシャの推力付与手段は、プッシャを直接下方に移動させて推力を付与するものと、プッシャを固定しておき、容器を上方に移動させることにより相対的にプッシャに下方への推力を付与するもののいずれであってもよい。
【００１５】
また、第２の発明は、上記第１の発明において、成形材料が弗素樹脂であり、プッシャに加圧されたときの成形材料の射出圧をＰ、各シール面に加わるシール圧をＰaとすると、以下の条件
Ｐａ／Ｐ＞０．３２が成り立つようにするものである。
このような構成においては、各成形材料に応じて、各シール面から成形材料が漏れることのないようにシール圧を決めることができ、金型を適切に設計できる。
【００１６】
また、第３の発明は、上記第１または第２の発明において、複数の積重ね部材のうちの少なくともいずれか１つが成形後の成形体の一部を成すようにするものである。
このような構成においては、成形体の一部を積重ね部材が兼用するので、別途金型を必要としない。
【００１７】
また、第４の発明は、上記第１、第２または第３の発明において、プッシャからの推力に抗して複数の積重ね部材のいずれか１つを支える弾性変形可能な支持部材を有するようにするものである。
このような構成においては、積重ね部材の機械的強度が十分でない場合に、その積重ね部材に加わる力を弱めて積重ね部材に塑性変形や破壊が生じるのを防ぐことができる。
【００１８】
また、第５の発明は、上記第１、第２、第３または第４の発明において、容器は、両端が開放した筒体と、ノズル孔を備え前記筒体の下端に上下動可能に嵌め合わされた底板と、この底板より下方に位置して前記筒体に設けられることにより前記筒体と底板との分離を防止し、成形材料の射出時に前記底板に接触可能な止め部材とを有するようにするものである。
このような構成においては、容器を金型の上面に設置するときには、筒体の下端が金型の上面に当接するので、容器の据わりが良く、ノズル孔とスプルーとの位置合わせ作業を容易に行うことができる。
推力付与手段によりプッシャに推力が与えられたとき、プッシャの外周面と筒体の内周面との隙間に成形材料が入り込んで固化し筒体を上方へ引き上げ金型上面から離間させる。そして、筒体がやや上昇したところで止め部材が底板に当たり、筒体を停止させる。筒体が上昇してその下端が金型上面から離れると、推力は専らノズル孔の周囲のシール面からスプルーの周囲のシール面に対して伝達される。したがって、大きなシール圧が得られ、これらのシール面の間から成形材料が漏れ出すことがない。
【００１９】
また、第６の発明は、成形材料を収容する容器と、複数の積重ね部材からなり前記容器から射出された成形材料が充填される金型と、前記容器内の成形材料を加圧するプッシャと、前記プッシャまたは前記金型に前記プッシャが前記容器内の成形材料を実質的に加圧する方向の推力を付与する推力付与手段とを用いる射出成形方法において、前記容器に設けられたノズル孔と、これに続くスプルーの周囲にそれぞれ設けられたシール面どうし、および前記各積重ね部材に設けられたシール面どうしを前記推力のみによってそれぞれ全周にわたって密着させることにより、いずれのシール面どうしの間にも成形材料の流出を防ぐためのパッキンを配置せず、各積重ね部材のシール面を互いに密着した状態で空気は排出するが成形材料は排出しない面粗度にして前記金型の型締めを実質的に行ない、前記プッシャによって成形材料を金型内に射出するものである。
このような構成においては、成形材料を加圧するために付与される推力が、ノズル孔周囲のシール面とスプルー周囲のシール面、および各積重ね部材のシール面どうしを密着させ実質的に型締めを行うので、格別な型締め手段を設ける必要がない。
【００２０】
さらに、第７の発明は、上記第６の発明において、成形材料が弗素樹脂であり、プッシャによって加圧されたときの成形材料の射出圧をＰ、各シール面に加わるシール圧をＰａとすると、
以下の条件
Ｐａ／Ｐ＞０．３２
が成り立つようにするものである。
このような構成においては、弗素樹脂からなる成形材料に対して、各シール面から成形材料が漏れることのないようにシール圧を決めることができ、金型を適切に設計できる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面に示す実施の形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明に係る射出成形装置の第１の実施の形態の一部を破断して示す概略構成図、図２は射出成形用金型の第１、第２の実施の形態を示す断面図、図３は底板の上から見た投影面積を示す図、図４は上型の下から見た投影面積を示す図、図５はシール面付近の拡大断面図である。本実施の形態は、電磁流量計用測定管のライニングのための成形に用いられるポット式の竪型射出成形装置２０に適用した例を示す。なお、図３において、斜線部が投影面積を示し、内側から２番目の円が底板上面に形成した円錐形の凹部の外形線を示している。図４において、斜線部が投影面積を示し、外側から２番目の円が上型底面に形成した環状凹部の外形線を示し、外側から３番目の円が円錐形の凹部の外形線を示している。
【００２２】
図１において、床面に設置された脚付きのベースプレート２１と、油圧シリンダ２２が固定されたシリンダ取付板２３と、これらを連結する４本の支柱２４とにより十分な機械的強度を持つ枠組２５が構成されている。この枠組２５は、油圧シリンダ２２と協働して、後述するプッシャ３２へ推力を与える推力付与手段として働くものである。さらに、前記ベースプレート２１上に設置された金型取付板２６、この金型取付板２６上にセラミック等の断熱材２７を介して設置された射出成形用の金型３０、この金型３０の上に載置された有底円筒状のトランスファポット３１（容器）、トランスファポット３１内の溶融した成形材料９を加圧する前記プッシャ３２、このプッシャ３２を降下させる前記油圧シリンダ２２（推力付与手段）等によってポット式の竪型射出成形装置２０を構成している。
【００２３】
前記油圧シリンダ２２は、前記支柱２４の上方に架設された前記シリンダ取付板２３に下向きに設置されており、昇降自在なプランジャ３３を有している。プランジャ３３は油圧によって下降するとその下端面が前記プッシャ３２の上面に当たり、上昇復帰すると前記プッシャ３２の上面から離間するように構成されている。
【００２４】
前記プッシャ３２は円盤状に形成され、前記トランスファポット３１内に嵌挿されている。トランスファポット３１の内周面とプッシャ３２との間には適宜な隙間が設けられており、この隙間から空気を逃がすことで、プッシャ３２をトランスファポット３１に嵌め込む作業を容易にしている。
【００２５】
前記トランスファポット３１は、円筒体３１Ａと、この円筒体３１Ａの下方側開口部を覆う円盤状の底板３１Ｂとで構成されている。前記円筒体３１Ａの下端部内周面には、前記底板３１Ｂが嵌合する環状溝３５が形成されている。環状溝３５の内周面と底板３１Ｂの外周面との間には殆ど隙間がない状態（すなわち溶融した成形材料９が漏れ出ない状態）で摺動可能とされている。円筒体３１Ａと底板３１Ｂとが分離しないように、円筒体３１Ａの下端内周には複数のピン（止め部材）３７が突設されており、これにより底板３１Ｂを支持し円筒体３１Ａからの脱落を防止している。底板３１Ｂは、環状溝３５により円筒体３１Ａの内周面に形成された段部３８と前記ピン３７とによって上下方向の変位量が規制されている。また、底板３１Ｂは中央に貫通孔からなるノズル孔４０を有し、下面中央には前記ノズル孔４０を取り囲む円錐状の突起４１が一体に突設されている。この突起４１の周面下端部は、前記射出成形用金型３０とのシール面４１ａを形成している。
【００２６】
前記射出成形用金型３０は、積重ね部材を構成する上型４４および下型４５によって構成されている。前記上型４４は、下面中央に形成された円錐形の凹部４７と、肉厚内に形成された環状の冷却回路４８を有している。上型４４がさらに第１、第２の上型部材４４Ａ，４４Ｂの２部材とからなるのは、前記冷却回路４８を形成するためであり、冷却回路４８を形成した後、第１、第２の上型部材４４Ａ，４４Ｂは、ボルトによって締結されることにより一体化されている。
【００２７】
前記上型４４の凹部４７は、後述する中子５７とともに湯道４９を形成するもので、特に上型４４の上面に開口し前記ノズル孔４０に連通する部分がスプルー５０を形成し、キャビティ８に連通する下端部がゲート５１を形成している。前記上型４４の上面中央で前記スプルー５０の周囲には円錐形の凹部５３が形成されており、この凹部５３に前記底板３１Ｂの突起４１が嵌合している。そして、凹部５３の内壁面は前記突起４１の前記シール面４１ａが密接するシール面５３ａを形成しており、これらのシール面４１ａ，５３ａによってシール部Ｃを形成している。
【００２８】
前記トランスファポット３１を上型４４の上に載置するとき、底板３１Ｂの突起４１を上型４４の凹部５３に嵌合してそのシール面４１ａ，５３ａを互いに密接させると、ノズル孔４０とスプルー５０が自動的に位置決めされて連通し、前記シール部Ｃを形成する。シール部Ｃの面積は、後述する他の２つのシール部Ａ，Ｂの各面積に比べて十分小さく設定されている。なお、トランスファポット３１が上型４４の上に載置された状態で、円筒体３１Ａの下端は上型４４の上面に当たっており、トランスファポット３１の座りを良くしている。トランスファポット３１は上型４４に対して単に載置されているだけで何ら固定されていないので、プッシャ３２が油圧シリンダ２２から推力を受けていない状態であれば、上型４４の上に載せたままで前記突起４１と凹部５３を回転軸として水平面内において回転することも可能である（後述のスプルー切断作業において必要である）。
【００２９】
前記下型４５は、第１、第２の下型５５，５６（いずれも積重ね部材）および前記中子５７とで構成されている。また、第１の下型５５は、積層配置された第１、第２の下型部材５５Ａ，５５Ｂとで構成され、前記金型取付板２６の上に前記断熱材２７を介して位置決めされて固定されている。第１の下型５５の上には、前記第２の下型５６と中子５７が同じく位置決めされて設置されており、さらにこれらの上に前記上型４４が同じく位置決めされて設置されている。上型４４と第２の下型５６の互いに密接する接合部は前記シール部Ａを形成し、第１、第２の下型５５，５６の互いに密接する接合部は前記シール部Ｂを形成している。シール部Ａとシール部Ｂの面積は略等しい。
【００３０】
前記第１の下型部材５５Ａは、中央に前記中子５７が貫通する孔６０を有し、また上面には前記孔６０の周囲を取り囲む環状の凹部６１が形成されている。凹部６１の底面外周部は、前記第２の下型５６の下面が密接するシール面６１ａを形成している。
【００３１】
前記第２の下型５６としては、ライニング処理されていない電磁流量計用の測定管が用いられる。この第２の下型５６は、内径が前記中子５７の外径より大きい円筒状の管本体５６ａと、この管本体５６ａの両端開口部に一体に設けられるかまたは溶接によって固定された同一形状からなる２つのフランジ５６ｂ，５６ｃとで構成されている。管本体５６ａの内部には、多孔板によって形成した補強管１６がスペーサ１７を介して配設されている。
【００３２】
各フランジ５６ｂ，５６ｃの配管接続端面には、成形材料９が充填される環状溝６３Ａ，６３Ｂがそれぞれ形成されている。上側のフランジ５６ｂの環状溝６３Ａより外側の表面は、上型４４のシール面６５ａが密接するシール面６３ａを形成しており、これらのシール面６３ａ，６５ａによって前記シール部Ａを形成している。前記シール面６５ａは、前記上型４４の下面に形成した環状凹部６５の底面外周部とされる。
【００３３】
前記下側のフランジ５６ｃの環状溝６３Ｂより外側の表面は、第１の下型５５の前記シール面６１ａが密接するシール面６３ｂを形成しており、これらのシール面６１ａ，６３ｂによって前記シール部Ｂを形成している。
【００３４】
前記中子５７は、円柱状の中子本体５７Ａと、この中子本体５７Ａに嵌合した円筒体５７Ｂと、中子本体５７Ａと円筒体５７Ｂの上面に溶接によって固定された円錐体５７Ｃとからなり、内部に冷却回路６６が形成されている。中子５７と前記第１、第２の下型５５，５６との間に設けられた空間は、成形材料９が充填される前記キャビティ８を形成している。前記円錐体５７Ｃは、前記上型４４の凹部４７に適宜な隙間を保って同軸に挿入され、この隙間が成形材料９の通る前記湯道４９を形成し、前記キャビティ８に連通する下端部が前記ゲート５１を形成している。
【００３５】
前記上型４４の第１の上型部材４４Ａと第１の下型５５との間には、複数本の支持部材７０が設けられている。この支持部材７０は、第１の下型５５に立設されており、上端に連結ボルト７１が螺合され、その頭部が前記第２の上型部材４４Ｂの下面に当接しており、成形条件によって装着するか取り外すかを選択できるようになっている。ここではまず、取り外した状態を想定して説明するので、支持部材７０および連結ボルト７１は全て描かれていないものとして図２を参照されたい。なお、図２の通り支持部材７０および連結ボルト７１が装着されている状態については後述する。
【００３６】
このような射出成形用金型３０は、上型４４、下型４５およびトランスファポット３１を単に自重によって積み重ね配置して組み立てているだけで、図１６に示したボルト１３と型締め板１４または油圧による型締め機構を全く備えておらず、前記プッシャ３２で成形材料９を加圧する力を利用して３つのシール部Ａ，Ｂ，Ｃをシールして成形を行う点で従来の金型と基本的に相違している。
【００３７】
このような射出成形装置２０を用いて第２の下型５６の内周面と各フランジ５６ｂ，５６ｃの環状溝６３Ａ，６３Ｂにライニングを施して電磁流量計の測定管を成形するには、金型３０をトランスファポット３１および成形材料９とともに加熱炉の中に設置し、所定温度（３５０〜３７０℃）に加熱する。
【００３８】
成形材料９を加熱溶融している間、プッシャ３２はトランスファポット３１から外されて室温に保持されており、溶けた成形材料９をキャビティ８に注入する作業の直前にトランスファポット３１に装着される。加熱された金型３０およびトランスファポット３１を、金型取付板２６上に設置し、油圧シリンダ２２を駆動し、プランジャ３３によってプッシャ３２を押圧することによりプッシャ３２に所定の推力Ｆｌを与える。プッシャ３２が推力Ｆｌを付与されて成形材料９を加圧すると、成形材料９は底板３１Ｂのノズル孔４０からスプルー５０、湯道４９およびゲート５１を通ってキャビティ８に加圧注入される。プッシャ３２による成形材料９の加圧注入時間は、２分程度で、キャビティ８内の空気をプッシャ３２による射出圧力Ｐによってシール部Ａ，Ｂから外部へ排出する。すなわち、シール部Ａ，Ｂは、空気は排出するが溶融樹脂は排出しない程度の面粗度に加工されている。空気と溶融樹脂とは、それぞれの粘性が大きく異なるために、シール部Ａ，Ｂの面粗度を調節すれば、このようなことが可能になる。
【００３９】
また、プッシャ３２を押し下げて溶融した成形材料９を加圧すると、成形材料９は底板３１Ｂを下方に加圧しつつノズル孔４０から射出されるとともに、トランスファポット３１とプッシャ３２との径方向の隙間（通常片側０．３〜１．０ｍｍ程度）を通って上方へ漏れ出ようとする。プッシャ３２の温度が成形材料９の温度よりも低く設定されていると、プッシャ３２に接触した部分の成形材料９が急冷固化して隙間を塞ぎパッキンとして作用するので、溶融した成形材料９が外部へ漏れ出ることはない。さらに、溶融している成形材料９は、その圧力によって隙間で固化した成形材料９を上方へと押し上げる。隙間で固化した成形材料９は、トランスファポット３１との間の摩擦力により、トランスファポット３１を上方へ持ち上げるように作用する。そして、トランスファポット３１の円筒体３１Ａの下端が上型４４の上面から離れる。やがてピン３７が底板３１Ｂの下面に当たると、トランスファポット３１はそれ以上持ち上げられるのを阻止される。この状態でトランスファポット３１と上型４４とはシール部Ｃのみで接しており、プッシャ３２に与えられた推力Ｐｌの大部分がシール部Ｃに付加される。前述の通り、シール部Ｃの面積はシール部Ａ，Ｂのいずれの面積よりも小さいので、シール部Ｃには十分に大きなシール圧が発生し、シール部Ｃからの溶融した成形材料９の漏れを防止することができる。
【００４０】
油圧シリンダ２２がプッシャ３２を押し下げる力Ｆｌは、プッシャ３２の下面の面積Ｓｌに作用して、トランスファポット３１の内部で溶融している成形材料９に射出圧力Ｐを発生させる。この射出圧力Ｐを受けて底板３１Ｂに発生する力Ｆｎは下向きで、シール部Ｃを介して上型４４を第２の下型５６に押しつけるように働く。厳密にはプッシャ３２、トランスファポット３１、成形材料９および上型４４の重量も上型４４を下向きに押しつけるように働くが、後述の通り、Ｆｎに対して無視できるほど小さい。第２の下型５６は第１の下型５５に押し付けられることにより、これらの間にも同じ大きさの締付け力が発生する。底板３１Ｂの金型３０に対する押付力Ｆｎは、底板３１Ｂの受圧面を力Ｆｌ方向に見通した投影面積Ｓｎ（図３の斜線部）と射出圧力Ｐから求められる。
Ｆｎ＝Ｐ・Ｓｎ＝Ｆｌ・Ｓｎ／Ｓｌ
【００４１】
反対に、金型３０には射出圧力Ｐにより上方への推力（第２の下型５６から上型４４を引き離そうとする力）Ｆｍが発生する。この推力Ｆｍは、上型４４の投影面積Ｓｍ（図４の斜線部）と射出圧力Ｐから求められる。
Ｆｍ＝Ｐ・Ｓｍ＝Ｆｌ・Ｓｍ／Ｓｌ
【００４２】
したがって、底板３１Ｂの上型４４に対する押付力Ｆｎによって上型４４が第２の下型５６のシール部Ａ（シール部Ｂも同様）を押し付ける力Ｆは、
Ｆ＝Ｆｎ−Ｆｍ
となる。
ＦｎがＦｍより小さくなると、押付力Ｆが負になるため、上型４４が持ち上げられてシールが損なわれる。
シール部Ａの面積をＳａ、シール部Ａに発生する圧力（シール圧）をＰａとすると、シール圧Ｐａは、
0003954346.tif 000002
となる。
【００４３】
ここで、成形材料９、上型４４、第２の下型５６、トランスファポット３１等の重量が実際にシール比（シール圧Ｐａを射出圧力Ｐで除した値）Ｋにどの程度影響するかについて検討したところ、測定管の口径が１００ｍｍの場合と４０ｍｍの場合における成形材料９、上型４４、第２の下型５６、トランスファポット３１等の総重量をそれぞれ２１．５Ｋｇ、４．３Ｋｇ程度とすると、底板３１Ｂによる押付力Ｆｎ（口径１００ｍｍの場合：５１４８Ｋｇｆ、口径４０ｍｍの場合：１８２５Ｋｇｆ）、推力Ｆｍ（口径１００ｍｍの場合：３３８２Ｋｇｆ、口径４０ｍｍの場合：１３７８Ｋｇｆ）に比べて総重量がきわめて小さいため、シール比Ｋへの影響がきわめて少なく、誤差範囲として無視し得ることが判った。なお、さらに後述するが、前記シール比Ｋは、口径１００ｍｍの場合、２．０４、口径４０ｍｍの場合、１．４１であった。
【００４４】
シール部Ａからの成形材料９の漏出を防止するためには、シール圧Ｐａが正の値であることが最低条件（すなわち必要条件）であるが、どの程度の圧力であれば成形材料９が漏出しなくなるかを実験で追求した。
上記式からも明らかなようにプッシャ３２の推力を高くすれば、射出圧力Ｐとシール圧Ｐａは高くなる。しかし、プッシャ３２の推力を過剰に高くすると成形品に内部応力が残り、変形やクラックによる割れの原因となるため好ましくないことが判った。
【００４５】
ここでシール比Ｋという概念を導入する。すなわち、Ｋ＝Ｐａ／Ｐ＝（Ｆｎ−Ｆｍ）／Ｓａ・Ｐ＝（Ｓｎ−Ｓｍ）／Ｓａ
シール比Ｋは、射出成形用金型３０の設計時に決定される無次元の数値であり、成形材料９がシール部Ａから漏出しないようにするための条件（すなわち十分条件）はＫ＝Ｐａ／Ｐ＞Ｃである。ただし、Ｃは実際の成形において成形材料９の種類、粘度、温度等によって決まる定数値で、実験によって帰納的に求められる値である。この定数値Ｃよりシール比Ｋが小さいと成形材料９がシール部Ａから漏出し、大きいと漏出しなくなる。シール比Ｋ、成形材料９の種類、粘度および温度を変えて実際に成形を行い、成形材料９の漏出が止まった時点のシール比Ｋの値を定数Ｃとする。例えば、シール比Ｋを０．３として成形を行ったときに成形材料９のシール部Ａからの漏出が止まったと仮定すると、定数値Ｃは０．３となる。したがって、成形材料９がシール部Ａから漏出しないようにするためには、シール比Ｋを０．３より大きくする必要がある。実験に際しては、シール面積Ｓが大きい金型を製作して成形を行い、シール部Ａを少しずつ削ってシール面積Ｓを徐々に小さくすることによりシール比Ｋを大きくして成形を繰り返し行い、成形材料９のシール部Ａからの漏出が止まったときのシール比Ｋを定数値Ｃとみなす。なお、ここまでシール部Ａを例にとって述べてきたが、シール部Ｂについても同様に考えることができる。また前述の通り、シール部Ｃは面積が小さいので、かなり大きなシール比を得られ、実際上問題になることはない。
【００４６】
成形材料９の注入が終了した後、油圧シリンダ２２からの推力Ｆｌを保ったまま数分放置して成形体の残留応力の分布を均一化させる。次に、冷却回路６６に冷却媒体としてのエアを供給して金型３０を内側から一定時間冷却し、キャビティ８内の成形材料９を固化させる。金型の冷却については後述する実施の形態において詳述する。
【００４７】
成形材料９が固化した後、トランスファポット３１を回転させると、ノズル孔４０とスプルー５０との接続部分で成形材料９を容易に切断できる。次に、上型４４をトランスファポット３１とともに上昇させて第２の下型５６を第１の下型５５から取出し、ばり、湯道４９、ゲート５１部分で固化した成形材料９を切断することにより成形を終了する。この第２の下型５６は、内周面およびフランジ５６ｂ，５６ｃの配管接続端面がライニング材によって被覆された成形品である測定管として用いられる。引き続き測定管の成形を行う場合は、新たな第２の下型５６を第１の下型５５の上に設置し、さらにその上に上型４４およびトランスファポット３１を設置し、上記した手順にしたがって成形を行う。
【００４８】
【実施例】
三井デュポンフロロケミカル社製のＰＦＡ樹脂４５０ＨＰ−Ｊを成形材料９として用いた場合、金型温度を３６０°Ｃ、樹脂温度を３６０°Ｃとし、シール比Ｋを０．３２としたとき、樹脂の漏出が発生しないことが確認された。
【００４９】
上記では図２において支持部材７０および連結ボルト７１を取り外して成形を行う場合を説明した。しかし、押付力Ｆ＝Ｆｎ−Ｆｍが大きく、かつ金型３０、特に成形品となる第２の下型５６が肉薄で強度が低い場合は、第２の下型５６が座屈により塑性変形したり破壊されるおそれがある。
【００５０】
そこで、次にこのような問題を解決するために、図２において支持部材７０および連結ボルト７１を装着して成形する場合の実施例について説明する。
本実施の形態においては上型４４と第１の下型５５との間に前記支持部材７０を介在させ、連結ボルト７１の上端を上型４４に当接することで、上型４４から第２の下型５６へ伝わる押付力Ｆｎの一部を前記支持部材７０によって受け止め、第２の下型５６に加わる押付力Ｆを低減するようにしている。
【００５１】
前記支持部材７０は、圧縮弾性変形可能な円柱状に形成され、前記第１の下型５５の外周寄りに周方向に等間隔おいて４本垂直に立設されることにより上端が第１の下型５５の上方に延在し、上面中央に前記連結ボルト７１が螺合するねじ孔７３を有している。支持部材７０の材質としては焼き入れ鋼等が用いられる。
【００５２】
前記連結ボルト７１は焼入れ鋼製で、前記各支持部材７０のねじ孔７３に螺合され、頭部が上型４４の下面に当接するように調節される。なお、その他の構造は上記した第１の実施の形態と略同一である。
【００５３】
このような構造からなる射出成形用金型３０において、プッシャ３２に推力Ｆｌを与えてトランスファポット３１内の溶融した成形材料９を加圧し金型３０のキャビティ８に注入すると、押付力Ｆｎは金型３０と、この金型３０を介して支持部材７０に加わる。このため、主として支持部材７０が撓むが、このとき支持部材７０の弾発力（反力）Ｒが上型４４に作用し、突っ張り棒として機能する。したがって、金型３０に加わる押付力Ｆが低減され、第２の下型５６が強度の低いものであっても座屈により塑性変形したり破壊されることがなく、高圧を必要とする樹脂によるライニングや、強度が低い測定管の成形に対しても適用することが可能である。
【００５４】
次に、射出成形用金型３０におけるシール比Ｋについて説明する。
支持部材７０と第２の下型５６は射出圧力ＰによってΔｌだけ縮む。
【００５５】
【数１】
0003954346.tif 000003
【００５６】
【数２】
0003954346.tif 000004
【００５７】
ここで、
Ｐは射出圧力
Ｓｎは底板の上から見た投影面積
Ｓｍは上型の下から見た投影面積
Ｓａはシール面積
Ｓｒは支持部材（支持部材本体）の断面積
Ｓｐは第２の下型の断面積
Ｆｎは射出圧力によって発生する底板の下向きの力（＝Ｐ・Ｓｎ）
Ｆｍは射出圧力によって金型を押し上げようとする力（＝Ｐ・Ｓｍ）
Ｆｒは支持部材に加わる力
Ｆｐは第２の下型に加わる力
Ｌｐは第２の下型のフランジ間の長さ
Ｌｒは支持部材の長さ
Δｌは支持部材の縮み量
Ｅは支持部材のヤング率（第２の下型のヤング率と同じと仮定）
ｎは支持部材の本数である。
第２の下型５６のフランジ部５６ｂ，５６ｃと連結ボルト７１は変形しないものと仮定する。
【００５８】
力の釣り合いを考えると
（Ｆｎ−Ｆｍ）＝ｎＦｒ＋Ｆｐ          ・・・（２）
上記（Ａ）式を（２）式に代入数ると
【００５９】
【数３】
0003954346.tif 000005
【００６０】
上記（Ｂ）式を用いてシール比Ｋを求める。シール圧Ｐａは次式によって表される。
【００６１】
【数４】
0003954346.tif 000006
上記（４）式の両辺をＰで除してシール比Ｋを求める。
【数５】
0003954346.tif 000007
【００６２】
【数６】
0003954346.tif 000008
【００６３】
上記（６）式の前項は、通常のシール比、後項は支持部材による減少分で、シール比の低減率は次式で表される。
【００６４】
【数７】
0003954346.tif 000009
【００６５】
図６は本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、第２の下型５６のフランジ５６ｂ，５６ｃの外径が大きく面間距離（配管接続端面間の距離）が長い測定管に適用した例を示している。また、本実施の形態は、弾性変形可能な複数本の支持部材７０を第２の下型５６のフランジ５６ｂ，５６ｃ間に介在させ、各支持部材７０を２本の連結ボルト７１によって第２の下型５６の上側と下側のフランジ５６ｂ，５６ｃにそれぞれ連結している。このため、支持部材７０は上下面中央に前記ボルト７１がねじ込まれるねじ孔７３をそれぞれ有している。その他の構造は、上記した実施の形態と略同一である。
【００６６】
このような構造においても支持部材７０が突っ張り棒として機能し、上下のフランジ５６ｂ，５６ｃの間隔を略一定に保持するため、押付力Ｆｎによって第２の下型５６が座屈したり破壊されることはない。
【００６７】
図７は本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
この実施の形態は、第１の実施の形態と同様に第２の下型５６のフランジ５６ｂ，５６ｃの外径が小さいウエハタイプの測定管に適用した例を示している。また本実施の形態は、弾性変形可能な支持部材７０を１つの筒状体で構成して上型４４と第１の下型５５の間に介在させ、上面で上型４４を直接支持している。その他の構造は、上記した第１の実施の形態と略同一である。
【００６８】
また、プランジャの成形材料を押圧する力を利用して下型と上型のシール面に面圧を発生させ、弗素樹脂からなる成形材料が外部へ漏れ出るのを防止するようにしたので、ボルトによる締結や油圧による型締め機構によって金型を型締めする必要がなく、射出成形装置の簡素化および金型製作費の低減を達成するとともに、金型の組立、分解作業が容易で生産性を向上させることができる。また、成形材料の漏出がないため、不良率を低減することができる。
また、Ｐａ／Ｐ＞０．３２の条件を満たす範囲内において金型設計を行うことができるので、設計の自由度を向上させることができる。
【００６９】
図８は本発明の第５の実施の形態を示す射出成形用金型の断面図、図９は第２の下型部材の平面図、図１０は中子の底面図、図１１（ａ）〜（ｄ）は図１０のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面図、図１２はゲートリングの平面図、図１３は同ゲートリングの断面図、図１４は同射出成形装置の要部の拡大断面図である。
【００７０】
電磁流量計の測定管は、フランジタイプの場合、上記実施の形態において示したライニングを施す前の測定管である前記第２の下型５６は、通常フランジ５６ｂ，５６ｃを管本体５６ａの両端部外周に嵌合し溶接によって接合することで製作されている。このため、寸法精度が低く管本体５６ａとフランジ５６ｂ，５６ｃの軸線が一致していなかったり、フランジ５６ｂ，５６ｃが管本体５６ａに対して傾いて取付けられることがある。それ故、射出成形したときライニング材の肉厚に偏肉が生じたり、補強管１６が外部に露出して不良品になるという問題があった。このような問題は、特に配管接続端面間の距離が長い測定管ほど偏肉が大きくなるため、成形品の品質を著しく低下させるものである。
【００７１】
本発明の第５の実施形態は上記した問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、成形材料９の偏肉の発生を確実に防止することができ、またウエルドラインの発生を防止し得るようにしたものである。以下、詳細に説明する。なお、上記した第１〜第４の実施の形態と同一または同等の構成部材、部分については同一符号をもって示し、その説明を適宜省略する。
【００７２】
図８において、射出成形用金型３０は、上型４４、下型４５およびゲートリング１１０等で構成され、内部に冷却機構（冷却回路）６６を備えている。前記上型４４は、下面中央に形成された円錐形の凹部４７を有し、前記下型４５の上に前記ゲートリング１１０を介して設置されている。前記下型４５は、第１、第２の下型５５，５６と、中子５７とで構成されている。前記上型４４と第１の下型５５の間には、複数本の支持部材７０および連結ボルト７１が介在されている。
【００７３】
前記第２の下型５６は、筒状に形成されて前記第１の下型５５の上に位置決めされて設置されている。第２の下型５６としては、ライニング処理されていない電磁流量計用の測定管が用いられる。このため、管本体５６ａと、この管本体５６ａの両端部外周面にそれぞれ嵌合され溶接１３８によって接合された上下一対のフランジ５６ｂ，５６ｃとで構成されている。また、管本体５６ａの内部には、多孔板によって形成した補強管１６がスペーサ１７を介して固定されている。
【００７４】
前記中子５７は、円柱状の中子本体５７Ａと、この中子本体５７Ａの外周に嵌合された円筒体５７Ｂと、この円筒体５７Ｂの上面に溶接によって固定された円錐体５７Ｃとで構成され、前記第１、第２の下型５５，５６の内部に所定の隙間を保って嵌挿されることにより、これらの下型５５，５６とともに成形材料９が充填されるキャビティ８を形成している。なお、上型４４および下型４５は、上記した実施の形態と略同一である。
【００７５】
前記金型３０の前記冷却機構６６は、第１〜第６の冷却回路１１６Ａ〜１１６Ｆを有している。第１の冷却回路１１６Ａは、第１の下型部材５５Ａの下面側に形成した環状溝１３５と、第２の下型部材５５Ｂに設けた貫通孔からなり前記環状溝１３５にそれぞれ連通するエア供給口１３６およびエア排出口１３７等で構成されている。エア供給口１３６は図示を省略したエア供給源に接続され、エア排出口１３７は大気に開放している。
【００７６】
前記第２〜５の冷却回路１１６Ｂ〜１１６Ｅは、前記中子５７の内部に形成されるもので、中子本体５７Ａの外周面に軸線方向に離間して形成された環状溝１５０〜１５３をそれぞれ有し、これらの環状溝１５０〜１５３を中子本体５７Ａの内部に形成したエア供給通路１５４ａ〜１５４ｄとエア排出通路１５５に、連通路１５６ａ〜１５６ｄ、１５７ａ〜１５７ｄ（図１０、図１１）を介してそれぞれ連通させている。前記エア供給通路１５４ａ〜１５４ｄは、前記中子本体５７Ａの下面に開放する不貫通孔からなり、前記エア排出通路１５５の周囲に周方向に所要角度離間して形成されている。すなわち、図１０に示すように、エア供給通路１５４ａ〜１５４ｄは、時計方向に１３５°ずつ離間するように形成されている。このため、エア供給通路１５４ｂは、エア供給通路１５４ａに対して時計方向に１３５°離間し、エア供給通路１５４ｃはエア供給通路１５４ｂに対して時計方向に１３５°離間し、エア供給通路１５４ｄはエア供給通路１５４ｃに対して時計方向に１３５°離間している。前記エア排出通路１５５は、前記中子本体５７Ａの下面中央に開放する不貫通孔からなり、前記エア供給通路１５４ａ〜１５４ｄより大きな穴径を有している。
【００７７】
図９において、前記第２の下型部材５５Ｂには、前記各エア供給通路１５４ａ〜１５４ｄ、エア排出通路１５５と連通する通路１６０ａ〜１６０ｄ，１６１が形成されている。これらの通路１６０ａ〜１６０ｄ，１６１は、第２の下型部材５５Ｂの上下面に貫通する貫通孔によって形成されている。前記各通路１６０ａ〜１６０ｄはエア供給源にそれぞれ接続され、通路１６１は大気中に開放している。
【００７８】
前記第６の冷却回路１１６Ｆは、前記上型４４内に形成された環状溝４８と、この環状溝４８に連通するエア供給口１１８およびエア排出口１１９を有している。エア供給口１１８は図示を省略したエア供給源に接続され、エア排出口１１９は大気中に開放している。
【００７９】
前記ゲートリング１１０は、前記中子５７を第２の下型５６に対して位置決めするとともに、湯道４９と金型３０のキャビティ８を連通させるためのもので、前記上型４４と前記第２の下型５６との間に位置するように前記円筒体５７Ｂの上端部外周に着脱自在に嵌着されている。このため、ゲートリング１１０は、前記中子５７が貫通する中心孔１６８（図１２、図１３）を有し、この中心孔１６８と前記中子５７のはめ合い公差は、これら両部材の軸線が略一致するように小さく設定されている。ゲートリング１１０の上面は平坦面からなり、前記上型４４の環状溝１２１に嵌合して密接することによりシール部Ａ1 （図１４）を形成している。前記ゲートリング１１０の上面１１０ａの一部と前記環状溝１２１の底面１２１ａの一部は、互いに密接することによりシール面を形成しており、これらのシール面によって前記シール部Ａ1 を形成している。
【００８０】
また、ゲートリング１１０は下面側に環状溝１６９を有し、この環状溝１６９が第２の下型５６の上側のフランジ５６ｂの配管接続端面に突設した突起１４２ａに嵌合し、この突起１４２ａと環状溝１６９の互いに密接する部分がシール面１４２ｂ，１６９ａを形成し、これらのシール面によってシール部Ａ2 を形成している。シール面１４２ｂは、突起１４２ａの上面とされ、シール面１６９ａは環状溝１６９の底面とされる。
【００８１】
さらに、前記ゲートリング１１０は、上型４４と中子５７とによって形成される前記湯道４９を前記環状溝１６９を介して金型３０のキャビティ８に連通させるゲート１７０を有している。このゲート１７０は、図１２に示すようにゲートリング１１０の中心を中心とする同一円周上にそれぞれ形成された貫通孔からなる複数個の小径ゲート１７０Ａと大径ゲート１７０Ｂとで構成されている。また、小径ゲート１７０Ａと大径ゲート１７０Ｂは、交互に隣り合うように形成され、図１４に示すように前記上側フランジ５６ｂの環状溝６３Ａの外周寄りに位置している。このようなゲートリング１１０は、前記突起１４２ａと環状溝１６９の嵌合によって上側のフランジ５６ｂの上面に設置されると、中子５７を第２の下型５６に対して位置決めし中心を一致させる。このため、中子５７は第１の下型５５に対して径方向に僅かではあるが移動可能に配設されている。
【００８２】
このような構造からなる射出成形装置１００によって電磁流量計の測定管を成形するには、金型３０を金型取付板２６（図１参照）の上に設置する。このとき、中子５７をゲートリング１１０によって位置決めする。すなわち、ゲートリング１１０の環状溝１６９に予め中子５７の上部をに嵌装し、このゲートリング１１０を上側のフランジ５６ｂの環状突起１４２ａに嵌合すると、第２の下型５６とゲートリング１１０の軸線が一致し、中子５７の軸線を強制的に第２の下型５６の軸線と一致させる。したがって、中子５７は、第２の下型５６に対して位置ずれしたり傾いたりすることがなく、第１、第２の下型４５，４６の中心に位置づけられる。ゲートリング１１０によって中子５７を位置決めした後、さらに上型４４の環状溝１２１をゲートリング１１０に上方から嵌合して、上型４４と第２の下型５６の軸線を一致させ、さらにその上にトランスファポット３１を設置する。
【００８３】
次に、金型３０をトランスファポット３１および成形材料９とともに加熱炉の中に設置し、所定温度（３５０〜３７０℃）に加熱する。この溶融した成形材料９をプッシャ３２によって加圧してノズル孔４０、スプルー５０および湯道４９を通ってキャビティ８にゆっくり加圧注入する。注入時間は２分程度で、キャビティ８内の空気をプッシャ３２による射出圧力Ｐによってシール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂから外部へ排出する。
【００８４】
プッシャ３２を押し下げて溶融した成形材料９を加圧すると、成形材料９は底板３１Ｂを下方に加圧しつつノズル孔４０から射出されるとともに、トランスファポット３１とプッシャ３２との隙間（通常０．３〜１．０ｍｍ程度）を通って上方へ漏れ出ようとする。プッシャ３２の温度が成形材料９の温度よりも低く設定されていると、プッシャ３２に接触した部分の成形材料９は急冷固化してトランスファポット３１との間に摩擦力が発生し、トランスファポット３１を上方へ持ち上げるように作用する。このとき、底板３１Ｂはプッシャ３２の射出圧力Ｐでピン３７を押圧し、トランスファポット３１が上方へ持ち上げられるのを阻止する。
【００８５】
プッシャ３２によって溶融した成形材料９を加圧し金型３０のキャビティ８に注入すると、射出圧力Ｐが金型３０全体に直接加わり金型３０を圧縮する。このとき、支持部材７０も射出圧力Ｐを受けて僅かに撓み、射出圧力Ｐに対抗する反力を上型４４に付与する。したがって、第２の下型５６が射出圧力Ｐによって塑性変形したり破壊されることがなく、高圧を必要とする樹脂や、強度が低い成形品であっても成形することができる。
【００８６】
図１５に金型３０の冷却の手順を示す。冷却の全工程において、油圧シリンダからプッシャ３２へ推力Ｆｌを与え続けて、トランスファポット３１の内部に残っている溶融した成形材料９の圧力Ｐを保ち続ける。成形材料９の注入が終了した後、数分間放置して成形体の残留応力の分布を均一化させる。次に、圧縮空気２００を第１〜第６の冷却回路１１６Ａ〜１１６Ｆに所定の時間をおきながら順次供給して金型３０を冷却し、キャビティ８内の成形材料９を下から上方に向かって徐々に固化させる。このようにすると、キャビティ８内の成形材料９の固化により発生する体積収縮に応じて、トランスファポット３１から溶融状態の成形材料９が補給され、ヒケのないきれいな成形体を得ることができる。
【００８７】
成形材料９が完全に固化して成形が完了すると、離型して成形品である第２の下型５６を取り出す。成形品の取出しに当たっては、先ずトランスファポット３１を回転させて湯道４９内の成形材料９を底板３１Ｂから切断する。次に、上型４４をトランスファポット３１とともに上昇させて第２の下型５６を第１の下型５５から取出し、ばり、湯道４９部分で固化した成形材料９を切断する。この取り出された第２の下型５６は、内周面およびフランジ５６ｂ，５６ｃの配管接続端面がライニング材によって被覆された成形品である測定管として用いられる。引き続き測定管の成形を行う場合は、新たな第２の下型５６を第１の下型５５の上に設置し、さらにその上に上型４４およびトランスファポット３１を設置し、上記した手順にしたがって成形を行う。
【００８８】
次に、成形材料９がシール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂから漏出しない理由について説明する。
（１）支持部材７０を用いない場合
溶融した成形材料９がプッシャ３２によって金型３０のキャビティ８内に加圧注入されると、プッシャ３２の推力に応じて射出圧力Ｐが金型３０全体に発生する。これにより底板３１Ｂには下方への推力（押付力）Ｆｎが発生し、上型４４を第２の下型５６に押し付けることにより、上型４４と第２の下型５６との間に締付け力が発生する。同様に、第２の下型５６は第１の下型５５に押し付けられることにより、これらの間にも同様な締付け力が発生する。底板３１Ｂの金型３０に対する押付力Ｆｎは、底板３１Ｂの投影面積Ｓｎと射出圧力Ｐから求められる。
Ｆｎ＝Ｐ・Ｓｎ
【００８９】
反対に、金型３０には射出圧力Ｐにより上方への推力（第２の下型５６から上型４４を引き離そうとする力）Ｆｍが発生する。この推力Ｆｍは、上型４４の投影面積Ｓｍと射出圧力Ｐから求められる。
Ｆｍ＝Ｐ・Ｓｍ
【００９０】
したがって、底板３１Ｂの上型４４に対する押付力Ｆｎによって金型３０のシール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂを押し付ける力Ｆは、
Ｆ＝Ｆｎ−Ｆｍ
となる。
ＦｎがＦｍより小さくなると、上型４４は持ち上げられるためシールが損なわれる。
【００９１】
各シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ の面積をＳ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 とし、各シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂに発生する圧力（シール圧）をＰａ1 ，Ｐａ2 ，Ｐａ3 とすると、シール部Ａ1 におけるシール圧Ｐａ1 は
Ｐａ1 ＝（Ｆｎ−Ｆｍ）／Ｓ1 ＝（Ｓｎ−Ｓｍ）Ｐ／Ｓ1
となる。
シール部Ａ2 におけるシール圧Ｐａ2 は
Ｐａ2 ＝（Ｆｎ−Ｆｍ）／Ｓ2 ＝（Ｓｎ−Ｓｍ）Ｐ／Ｓ2
となる。
シール部Ｂにおけるシール圧Ｐａ3 は
Ｐａ3 ＝（Ｆｎ−Ｆｍ）／Ｓ3 ＝（Ｓｎ−Ｓｍ）Ｐ／Ｓ3
となる。
【００９２】
ここで、シール比Ｋ（Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 ）は、シール圧Ｐａ1 ，Ｐａ2 ，Ｐａ3 を射出圧力Ｐで除した値Ｐａ1 ／Ｐ，Ｐａ2 ／Ｐ，Ｐａ3 ／Ｐである。このシール比Ｋは無次元単位の数値で、金型の設計時に決定される。シール比Ｋがある値より大きくなるように設計すると、シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂから成形材料９が漏出せず、小さいと漏出する。漏出するか否かを決定する値は、成形材料９によって決まる定数値Ｃであり、成形材料９の種類、粘度、成形温度等によって異なる。
【００９３】
測定管の口径が１００ｍｍの場合と４０ｍｍの場合における成形材料９、上型４４、第２の下型５６、トランスファポット３１等の総重量をそれぞれ２１．５Ｋｇ、４．３Ｋｇ程度とすると、底板３１Ｂによる押付力Ｆｎ（口径１００ｍｍの場合：５１４８Ｋｇｆ、口径４０ｍｍの場合：１８２５Ｋｇｆ）、推力Ｆｍ（口径１００ｍｍの場合：３３８２Ｋｇｆ、口径４０ｍｍの場合：１３７８Ｋｇｆ）に比べて総重量がきわめて小さいため、シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 への影響もきわめて少なく、誤差範囲として無視し得る。つまり、シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 は、成形材料９、上型４４、第２の下型５６、トランスファポット３１等の重量によっては殆ど影響を受けることがない。なお、シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 は、口径１００ｍｍ、口径４０ｍｍの場合のいずれも１〜３であった。
【００９４】
シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂからの成形材料９の漏出を防止するためには、シール圧Ｐａ1 ，Ｐａ2 ，Ｐａ3 がそれぞれ正の値であることが最低条件である。上記式からも明らかなようにプッシャ３２の推力を高くすれば、射出圧力Ｐは高くなり、シール圧Ｐａ1 ，Ｐａ2 ，Ｐａ3 を高くすることができる。しかし、プッシャ３２の推力を過剰に高くすると成形品に内部応力が残り、変形やクラックによる割れの原因となるため好ましくない。
【００９５】
各シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 は、射出成形装置１００の設計時に決定されるが、上記した通り実際の成形において成形材料９の種類、粘度、温度等によって決まる定数値Ｃより小さいと成形材料９がシール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂから漏出し、大きいと漏出しなくなる。定数値Ｃは、実験によって帰納的に求められる値で、シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 、成形材料９の種類、粘度および温度を変えて実際に成形を行い、成形材料９の漏出が止まった時点のシール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 の値である。例えば、シール比Ｋ1 を０．３として成形を行ったときに成形材料９のシール部Ａ1 からの漏出が止まったと仮定すると、定数値Ｃは０．３となる。したがって、成形材料９がシール部Ａ1 から漏出しないようにするためには、シール比Ｋ1 を０．３より大きくする必要がある。つまり、成形材料９がシール部Ａ1 ，Ａ2 から漏れないようにするためには、
Ｐａ／Ｐ＞Ｃ
の条件を満足させればよい。
【００９６】
実験に際しては、シール面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 が大きい金型を製作して成形を行い、シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂを少しずつ削ってシール面積Ｓ1 ，Ｓ2 ，Ｓ3 を徐々に小さくすることによりシール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 を大きくして成形を繰り返し行い、成形材料９のシール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂからの漏出が止まったときのシール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｋ3 を定数値Ｃとする。
【００９７】
（２）支持部材７０を用いた場合
支持部材７０を用いた場合は、射出圧力Ｐを上型４４と支持部材７０とで受け止めるため、シール部Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂを押し付ける力Ｆは小さくなる。したがって、シール比Ｋ1 ，Ｋ2 ，Ｂは減少する。
【００９８】
このような射出成形装置１００においても、金型３０を型締めする必要がないので、図１６に示した従来の射出成形用金型４に比べて構造が簡単で部品点数を削減でき、また射出成形サイクルを短縮することができ、生産性を向上させることができる。
【００９９】
また、中子５７は第１の下型５５上に径方向に移動可能に設置されているため、ゲートリング１１０を第２の下型５６の上に位置決めして設置すると、ゲートリング１１０が中子５７を第２の下型５６に対して位置決めし、軸線を略一致させる。したがって、偏肉が発生せず、成形体の肉厚の寸法精度を高めることができ、不良率を低減することができる。
【０１００】
また、ゲートリング１１０のゲート１７０を交互に隣り合う複数個の小径ゲート１７０Ａと大径ゲート１７０Ｂとで構成したので、ウエルドラインの発生を防止することができる。すなわち、ゲート１７０を同一の大きさからなる複数個の孔で構成すると、各孔を通過した直後の成形材料９はいずれも速度が略一定な層流となって互いに接触する。したがって、その接触部がウエルドラインとなり成形品の表面に縞模様ができる。ウエルドラインの発生を最小限にするためには、ゲート径を小さくするとともにゲート間隔を小さくすることが有効である。しかし、ゲート径と成形材料の流れ易さは、一般にゲート径の３乗に比例するので、ゲート径を小さくすればするほど流れにくくなり、成形時間が長くなるばかりか、成形不良の原因となるため好ましくない。
【０１０１】
そこで、ゲート１７０を穴径が異なる大小２種類のゲート１７０Ａ，１７０Ｂで構成し、これらを交互に配列して実験を行ったところ、ウエルドラインの発生を著しく減少させることができた。ウエルドラインが減少する理由は明確ではないが、小径ゲート１７０Ａと大径ゲート１７０Ｂを通過する成形材料９の流速が異なるので、各ゲートを通過した直後の成形材料９は層流であっても互いに接触すると速度の違いから互いに混ざり合うことによりウエルドラインを発生し難くするものと考えられる。
【０１０２】
ここで、上記した実施の形態は、いずれも測定管の内周面とフランジの配管接続端面にライニングを施す射出成形装置に適用した例を示したが、本発明はこれに何等特定されるものではなく、例えば容器やカップ状のもの、特に半導体製造工場のクリーンルームで使用されるものは、略１００％弗素樹脂製なので、本発明による射出成形装置を用いることにより、安価に製作することができる。また、管状の成形品に限らず、例えば板状の成形品にも適用することが可能である。
【０１０３】
また、上記した実施の形態においては、成形品が測定管なため、金型３０の下型４５を第１、第２の下型５５，５６および中子５７とで構成し、第２の下型５６を測定管で構成した例を示したが、成形品によっては金型が１つの下型と上型のみで構成されるものであってもよい。
【０１０４】
また、金型のシール部Ａ（Ａ1 ，Ａ2 ），Ｂは水平な面に限らず、斜面であってもよい。
また、プッシャ３２の推力付与手段としては、油圧シリンダ２２によってプランジャ３３を下降させプッシャ３２を押し下げるものではなくて、逆に、プッシャ３２を固定しておき、油圧ジャッキを用いて金型３０を上昇させることでプッシャ３２に相対的に推力を付与するものであってもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明に係る射出成形装置および射出成形方法は、成形材料を加圧するために付与される推力を、ノズル孔周囲のシール面とスプルー周囲のシール面、および各積重ね部材のシール面どうしを密着させることにも利用するので、従来の型締め手段を設ける必要がなく、構造を簡素化することができる。
【０１０６】
また、各成形材料に応じて、各シール面から成形材料が漏れることのないようにシール圧を決めることができ、金型を適切に設計できる。
【０１０７】
また、成形体を成す部品の一部を金型として兼用するので、別途金型を必要としない。
【０１０８】
また、積重ね部材の機械的強度が十分でない場合に、その積重ね部材に加わる力を弱めて積重ね部材に塑性変形や破壊が生じるのを防ぐことができる。
【０１０９】
また、容器を金型の上面に設置するときには、容器を構成する筒体の下端が金型の上面に当接するので、容器の据わりが良く、ノズル孔とスプルーとの位置合わせ作業を容易に行うことができる。
【０１１０】
さらに、推力付与手段によりプッシャに推力が与えられたとき、プッシャの外周面と容器の筒体の内周面との隙間に成形材料が入り込んで固化し筒体を上方へ引き上げるが、筒体がやや上昇したところで止め部材が底板に当たり、筒体の上昇が停止する。筒体の下端が金型上面から離れるので、推力は専らノズル孔の周囲のシール面からスプルーの周囲のシール面に対して伝達される。したがって、大きなシール圧を得られるため、これらのシール面の間から成形材料が漏れ出すことがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る射出成形装置の第１の実施の形態の一部を破断して示す概略構成図である。
【図２】  第１の実施の形態に係る射出成形用金型の第１、第２の実施の形態を示す断面図である。
【図３】  底板の上から見た投影面積を示す図である。
【図４】  上型の下から見た投影面積を示す図である。
【図５】  図５はシール面付近の拡大断面図である。
【図６】  本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図７】  本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図８】  本発明の第５の実施の形態を示す断面図である。
【図９】  第２の下型部材の平面図である。
【図１０】  中子の底面図である。
【図１１】  （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ図１０のＡ−Ａ線、Ｂ−Ｂ線、Ｃ−Ｃ線、Ｄ−Ｄ線断面図である。
【図１２】  ゲートリングの平面図である。
【図１３】  同ゲートリングの断面図である。
【図１４】  図１３の一部拡大断面図である。
【図１５】  冷却のシーケンスを示す図である。
【図１６】  従来の射出成形装置用金型の断面図である。
【符号の説明】
８…キャビティ、９…成形材料、２０…射出成形装置、２２…油圧シリンダ、３０…射出成形用金型、３１…トランスファポット、３１Ａ…円筒体、３１Ｂ…底板、３２…プッシャ、３７…ピン（止め部材）、４０…ノズル孔、４１ａ…シール面、４４…上型、４５…下型、４９…湯道、５０…スプルー、５１…ゲート、５３ａ…シール面、５５…第１の下型、５６…第２の下型、５６ｂ，５６ｃ…フランジ、５７…中子、６１ａ，６３ａ，６３ｂ，６５ａ…シール面、７０…支持部材、１００…射出成形装置、１１０…ゲートリング、１７０…ゲート、１７０Ａ…小径ゲート、１７０Ｂ…大径ゲート、Ａ，Ａ1 ，Ａ2 ，Ｂ，Ｃ…シール部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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