(57)【要約】【課題】  気泡跡が無い射出成形品を得る。【解決手段】  射出成形金型１００のキャビティ１１０内を一旦真空にしてから、該キャビティ１１０内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形装置において、前記キャビティ１１０に連通するスプルーブッシュ１２０と該スプルーブッシュ１２０に溶融樹脂を射出する射出ノズル１３０との接触部で、スプルーブッシュ１２０の先端の突出円筒部１２０ＴＥにＯリング１２０Ｒを嵌め込んで接触部をＯリング１２０Ｒでシールした。この結果、接触部からの外部空気の侵入が無くなり、キャビティ１１０内の真空状態が良くなり、気泡が無い外観品質の優れた成形品を得ることが可能になり、また歩留まりが向上し、作業性も改善され、射出成形加工におけるトータル的な製品コストの削減が可能になった。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形金型のキャビティ内を真空状態にした後、該キャビティ内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形装置において、前記キャビティに連通するスプルーブッシュと該スプルーブッシュに向け溶融樹脂を射出する射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部をシールしたことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記Ｏリングは、前記スプルーブッシュの先端に設けた突出円筒部に嵌め込まれてスプルーブッシュ端に装着さ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Ｏリングは、前記射出ノズルの先端に設けた突出円柱部に嵌め込まれて、射出ノズルの樹脂射出孔周辺に装着さ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４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の射出成形装置を用い、射出成形金型のキャビティ内を真空状態にしておいてから、該キャビティ内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形方法において、前記キャビティに連通するスプルーブッシュと該スプルーブッシュに向け溶融樹脂を射出する射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部をシールすることでキャビティ内の真空度を高めたことを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂の射出成形装置および射出成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明の従来技術を図４、図５用いながら説明する。
【０００３】
図４は、従来の射出成形装置の一例で、金型部分は断面図で、その他の部分は配管模式図で示し、図５は、図４で示した従来の射出成形装置の本体側に設けた射出ノズルと、金型側に設けたスプルーブッシュとの接触部を、三種類拡大断面図で示し、図５（ａ）は、スプルーブッシュの接触部凹球面の曲率半径が、射出ノズルの先端の曲率半径より大きい場合を、図５（ｂ）は、スプルーブッシュの接触部凹球面内に、射出ノズル先端と同じ曲率半径の突出部を設けた場合を、図５（ｃ）はスプルーブッシュの接触部凹球面と同じ曲率半径の突出部を射出ノズル先端部に設けた場合を示す。
【０００４】
射出成形において、溶融樹脂を金型のキャビティ内に充填する際、キャビティ内の空気や、溶融樹脂から発生するガスにより、射出成形製品内部に気泡跡が形成され、外観品質上問題を生じることが多かった。このトラブルを解決する対策の一例として、例えば、下記の特許文献１で開示した従来技術１があった。
【０００５】
【特許文献１】特開平７−１７８７８３号公報
【０００６】
以下、特許文献１に開示された技術を、図４を用いて説明する。
【０００７】
図４の射出成形金型１では、固定側型板２は固定側取付板３に取付けられ、可動側型板４は可動側取付板５に取付けられ、可動側取付板５の移動により射出成形金型１の開閉を行っていた。また、固定側型板２の中央部にはスプルー６を設け、溶融樹脂は、このスプルー６を通してキャビティ７内に充填され、射出成形品を成形していた。ところで、従来技術１では、キャビティ７内の空気や、溶融樹脂から発生するガスにより、射出成形製品内部に気泡跡が形成されるトラブルを避ける為、溶融樹脂の充填に先立ち、高温気体をキャビティ７内に先ず充填し、次に、真空引きすることで、キャビティ７内を高温の真空状態にしておいてから、溶融樹脂をキャビティ７内に射出して成形品を成形していた。この為、高温気体発生装置１２で製造した高温気体を、切換弁１３、供給通路１１、１０を通って高温気体の供給部８からキャビティ７に供給し、更に、高温気体の排出部９から、排出通路１４、１５を経由し、切換弁１７を経て真空装置１６により排出していた。
【０００８】
ところで、従来技術１の射出成形装置で、キャビティ７内を真空引きする際は、排気回路から空気が漏洩しないように配管する必要がある。図４で示した特許文献１の図面に、想像線を用いながら説明用として追記したスプルーブッシュ１８と射出ノズル１９の接触部は、射出成形品を工業的に量産する場合、圧接と分離を繰返すので、空気漏れ対策が特に難しい箇所の一つであった。この接触部に関しては、例えば、下記の特許文献２で開示された従来技術がある。
【０００９】
【特許文献２】特開２００４−１７３４７号公報
【００１０】
そこで特許文献２に開示された技術を、従来技術２として図５を用いながら三種類説明する。
【００１１】
図５（ａ）は射出ノズル２１とスプルーブッシュ２２との接触部の従来の典型的な構成を示す。即ち、固定側型板２３と可動側型板２４でキャビティ２５を形成し、固定側型板２３に設けたスプルーブッシュ２２の凹球面２２OUの曲率半径を、射出ノズル２１の先端に設けた凸球面２１TOの曲率半径より少し大きく加工し、両者は、凹凸の球面接触をしている。このため、スプルーブッシュ２２と射出ノズル２１は隙間の少ない接触が可能になり、また、位置合わせも容易のため従来から広く用いられてきた。
【００１２】
また、図５（ｂ）では、射出ノズル３１の先端の温度を降下し易くして、糸引き（金型より射出成形品を取出す時、棒状のスプルー突出部の先端に糸状の樹脂が発生する現象）発生を防止するため、図５（ａ）の改良型として、スプルーブッシュ３２の凹球面３２OU内に突出部３２TOを設け、かつ、該突出部３２TOの先端の凹球面の曲率半径を射出ノズル３１の先端の凸球面３１TOの曲率半径と同じにしており、また図５（ｃ）では、射出ノズル４１先端側にスプルーブッシュ４２の凹球面４２OUと同じ曲率半径の突出部４１TOを設けていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
射出成形においては、キャビティ内の空気や、キャビティ内壁や充填溶融樹脂から発生するガスの悪影響を避ける為、キャビティ内を真空に保っておく必要があり、このため、例えば、射出ノズルとスプルーブッシュとの接触部に、図５（ａ）の構成を用いたり、また、図５（ａ）の構成の変形としての図５（ｂ）、図５（ｃ）方式を用いたりしていたが、キャビティ内を高真空に維持する為のシール性という点ではいずれも不十分で、キャビティ内の空気や、溶融樹脂から発生するガスにより、成形品内部に気泡跡が形成され、外観品質上の問題発生は避けられなかった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するために成されたものであり、解決する手段として、本発明の請求項１記載に係わる射出成形装置は、射出成形金型のキャビティ内を真空状態にしておいてから、該キャビティ内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形装置において、前記キャビティに連通するスプルーブッシュと該スプルーブッシュに向け溶融樹脂を射出する射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部をシールしたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２記載に係わる本発明の射出成形装置は、前記Ｏリングが、前記スプルーブッシュの先端に設けた突出円筒部に嵌め込まれてスプルーブッシュ端に装着されていることを特徴とする。
【００１６】
また、本発明の請求項３記載に係わる射出成形装置は、前記Ｏリングが、前記射出ノズルの先端に設けた突出円柱部に嵌め込まれて、射出ノズルの樹脂射出孔周辺に装着されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４記載に係わる本発明の射出成形方法は、本発明の請求項の射出成形装置を用い、金型のキャビティ内を真空状態にしておいてから、該キャビティ内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形方法において、前記キャビティに連通するスプルーブッシュと該スプルーブッシュに向け溶融樹脂を射出する射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部をシールすることでキャビティ内の真空度を高めたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
続いて本発明の効果を説明する。本発明の効果として、請求項１記載にかかわる本発明の射出成形装置では、スプルーブッシュと射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させてシールしたので、配管内の気密性が高まり、キャビティ内の真空度を高めることが可能になり、その結果、射出成形品に気泡跡が見られなくなり、射出成形品の外観品質が向上した。また、射出成形品の寸法精度が安定し、製品歩留まりが向上した。また、真空度を高める為新たに追加した構成は簡単で、従って、金型のコストアップは僅かで済んだ。また、射出成形後、製品と一緒に取出すスプルー部分にもボイドが無くなることでスプルー部分の強度がアップしたので、射出成形品の取出し工程でのスプルー折損によるトラブルが無くなり、射出成形作業全体の能率が向上する効果を得られた。また、通常、キャビティ部分に樹脂を空隙無く充填する為には、溶融樹脂をキャビティ部分から少量オーバーフローさせなくてはならなかったが、このオーバーフロー量を減少させる事が可能になり、この結果、製品取出し後のオーバーフロー部切除作業も簡単になり、作業性アップと樹脂材料の削減の結果が製品コストの削減へと繋がった。
【００１９】
また、本発明の効果として、請求項２記載にかかわる本発明の射出成形装置では、Ｏリングを、スプルーブッシュの先端に設けた突出円筒部に嵌め込んでスプルーブッシュ端に装着したので、射出成形機のユーザー側が設計製作する金型の一部であるスプルーブッシュに夫々好適な加工を施し、射出成形機のメーカー側では、従来通りの汎用的射出ノズルを提供すればすむ効果が得られた。
【００２０】
また、本発明の効果として、請求項３記載にかかわる本発明の射出成形装置では、Oリングを、射出ノズルの先端に設けた突出円柱部に嵌め込んで、射出ノズルの樹脂射出孔周辺に装着したので、射出成形機のメーカー側で、追加工を施した射出ノズルを準備する必要はあるが、この方式が広く普及した時は、量産効果により、射出成形機のユーザーが個々に加工する場合より反って安く製造できる可能性を秘めている。
【００２１】
また、本発明の効果として、請求項４記載にかかわる本発明の射出成形方法では、射出成形金型のキャビティ内を真空状態にしておいてから、該キャビティ内に溶融樹脂を充填して成形品を成形する射出成形方法において、前記キャビティに連通するスプルーブッシュと溶融樹脂をスプルーに向け射出する射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部をシールしたので、キャビティ内の真空度が高まり、その結果、射出成形品に気泡跡が見られなくなり、射出成形品の外観品質が向上し、また、射出成形品の寸法精度安定化で、製品歩留まりが向上し、また、スプルー部分のボイドが無くなることで射出成形品の取出し工程でのスプルー折損によるトラブルが無くなり、射出成形作業全体の能率が向上する効果を得られた。また、キャビティからの溶融樹脂のオーバーフロー量を減少させる事で、後処理作業が簡単になり、製品コストの削減へと繋がった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、発明を実施するための最良の形態を、実施例１〜２として図１〜３を用いながら説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１は、本発明の実施例１におけるプラスチック射出成形用の金型構造の断面図で、図２は、図１に示した金型構造のスプルーブッシュ部へ射出ノズルを接触させた時の部分拡大断面図である。
【００２４】
図１では、射出成形用金型１００のキャビティ１１０を構成する固定金型１０１は固定側受板１０２に固定され、更に固定側取付板１０３を介して射出成形機の固定側プラテンに固定されている。一方、キャビティ１１０を構成する可動金型１０４は可動側受板１０５に固定され、更に可動側取付板１０６を介して射出成形機の可動側プラテンに固定されている。そして、可動側取付板１０６の移動で射出成形金型１００の開閉を行っている。
【００２５】
固定側取付板１０３から、キャビティ１１０方向に向け、固定側受板１０２、固定金型１０１を貫通しながら溶融樹脂の通り道となるスプルーブッシュ１２０が設けてある。このスプルーブッシュ１２０は略円筒状で、一端面に鍔部１２０Ｔを有し、中心軸に沿って貫通孔１２０Ｋが設けられ、該貫通孔１２０Ｋは孔径が徐々に拡大しつつキャビティ１１０内に通じている。
【００２６】
このスプルーブッシュ１２０を通して溶融樹脂をキャビティ１１０内に充填し、射出成形品を成形するが、実施例１では、溶融樹脂の充填に先立ち、キャビティ１１０内を真空引きする。この為、実施例１では、射出ノズル１３０からキャビティ１１０迄の溶融樹脂が充填する部分の全ての通路を真空引きする為の排気流路が設けてある。
【００２７】
この流路はキャビティ１１０の下流側に設けている。このため、先ず、可動金型１０４の底面にキャビティ１１０に通じる排気流路１０４Ｈを設け、更にこの排気流路１０４Ｈは、可動側受板１０５に設けたL型排気流路１０５Ｈの一端と通じ、該L型排気流路１０５Ｈの他端は、可動側受板１０５の端面に設けた吸引口１０５Kに通じている。また、前記吸引口１０５Kは真空ポンプ（図示省略）に接続されている。また、外部の空気が漏洩し易い流路の継ぎ目部分で排気流路内に空気が漏洩してこない様に、可動側受板１０５と可動金型１０４の合わせ面では、排気流路１０４Hの周囲をOリング１０５Rでシールしている。
【００２８】
また、キャビティ１１０の上流側では、スプルーブッシュ１２０の外周を通って空気が漏洩してこないように固定金型１０１とスプルーブッシュ１２０の外周との間をＯリング１０１Rでシールしている。また、固定金型１０１と可動金型１０４の合わせ面もＯリング１０４Rでシールしている。
【００２９】
更に、本実施例で特徴的なシールとして、スプルーブッシュ１２０の鍔側端面に、貫通孔１２０Ｋを中心に突出円筒部１２０ＴEを設け、該突出円筒部１２０ＴEにはＯリング１２０Ｒを嵌合装着している。そして、固定側取付板１０３に固定するロケートリング１２１により、Ｏリングホルダー１２２を介して、前記Ｏリング１２０Ｒの外周をスプルーブッシュ１２０の鍔部１２０Ｔに軽く圧接している。
【００３０】
続いて、上述した実施例１の射出成形用金型１００の利用法を説明する。利用に際しては、先ず、固定金型１０１に可動金型１０４を密着させ、この状態で、射出ノズル１３０をスプルーブッシュ１２０の突出円筒部１２０TEに圧接する。これにより、スプルーブッシュ１２０の貫通孔１２０Kと射出ノズル１３０の樹脂射出孔１３０Jとが連通するが、この時、射出ノズル１３０外側の先端斜面１３０Sがスプルーブッシュ１２０の突出円筒部１２０TEに設けたOリング１２０Rによってシールされ、キャビティ１１０やスプルーブッシュ１２０内は外部の大気から遮断される。
【００３１】
この状態で、射出ノズル１３０からキャビティ１１０迄の間の溶融樹脂を充填する全ての空間を真空引きする。即ち、可動側受板１０５の端面に設けた吸引口１０５Kに接続されている真空ポンプ（図示省略）を用いて可動金型１０４の底面の排気流路１０４Hおよび可動側受板１０５に設けたL型排気流路１０５Hを通し、キャビティ１１０内と、スプルーブッシュ１２０内の大気やガスを排気する。
【００３２】
この後、引き続いて溶融樹脂の充填を開始し、キャビティ１１０内の樹脂の充填が完了し、更に、この樹脂が硬化した段階で、排気流路１０４H、１０５Hからの真空引きを停止し、射出ノズル１３０をスプルーブッシュ１２０の突出円筒部１２０ＴＥから分離し、更に可動金型１０４を開いて、スプルー付きの射出成形製品を取出す。
【００３３】
続いて実施例１の射出成形装置で得られた効果の説明を行う。実施例１では、スプルーブッシュと射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部での気密性を確保したので、キャビティ内の真空度を高めることが可能になり、その結果、射出成形品に気泡跡の発生が無くなり射出成形品の外観品質が向上し、また、同時に射出成形品の寸法精度も安定して、製品歩留まりが向上する効果が得られた。また、真空度を高める為追加した構成は簡単で、従って、金型のコストアップも僅かで済み、また、射出成形製品と一緒に取出すスプルー部分にもボイド発生が無くなることで強度がアップし、その結果、射出成形品の取出し工程でのスプルー折損トラブルが無くなり、射出成形作業全体の能率が向上する効果も得られた。また、キャビティ部分に樹脂を空隙無く充填する為のオーバーフロー量を減少させる事が可能になり、これが製品コストの削減へと繋がった。また、実施例１の射出成形装置では、Ｏリングを、スプルーブッシュの先端に設けた凸部に嵌め込んで装着したので、射出成形機のメーカーが提供する汎用的射出ノズルを用い、射出成形機のユーザー側でスプルーブッシュに夫々好適な改良を施すことが可能になる効果が得られた。
【実施例２】
【００３４】
次に、図３を用いながら本発明の実施例２の金型構造を説明する。図３（ａ）は本発明の射出成形装置の装置本体側に設けた射出ノズルと、金型側に設けたスプルーブッシュとの接触部近傍の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部拡大図である。尚、実施例２の要部（即ち、射出ノズルとスプルーブッシュの接触部）以外は既に説明した実施例１の場合と実質的に同一であり、従って同一部分に関しては、図面は省略した。
【００３５】
図３（ａ）、図３（ｂ）に於ては、キャビティ２１０は固定金型２０１と可動金型２０４で構成され、固定金型２０１に設けたスプルーブッシュ２２０の貫通孔２２０Kがキャビティ２１０内に連通している。また、実施例２の場合は、射出ノズル２３０の先端に突出円柱部２３０ＴＥを有し、該突出円柱部２３０ＴＥの端面はスプルーブッシュ２２０の凹面２２０OUと同じ曲率半径を持つ凸面にしてある。また、突出円柱部２３０ＴＥにはＯリング２３０Rが挿入装着され、該Ｏリング２３０Ｒは、突出円柱部２３０ＴＥに刻設した溝部に嵌合したＯリングホルダー２３０ＲＨにより、射出ノズル２３０の太径側に軽く押圧され、射出ノズル２３０上での移動や抜け落ちが防止されている。
【００３６】
次に本発明の実施例２におけるプラスチック射出成形用金型の利用法の説明に移る。実施例２の場合は、射出ノズル２３０とスプルーブッシュ２２０の接触部以外の構成は既に説明した実施例１の場合と同一であり、従って同一部分の説明は簡単に留める。
【００３７】
金型を閉じた状態で、先ず、射出ノズル２３０をスプルーブッシュ２２０方向に移動させて、スプルーブッシュ２２０の凹面２２０OUに圧接する。射出ノズル２３０先端の突出円柱部２３０ＴＥの端面はスプルーブッシュ２２０の凹面２２０OUと同じ曲率半径の凸面になっているので、両面は密着し、その結果、スプルーブッシュ２２０の貫通孔２２０Kと射出ノズル２３０の樹脂射出孔２３０Jは連通し、更に、突出円柱部２３０TEに挿入装着されていたＯリング２３０Rが、スプルーブッシュ２２０の凹面２２０OUに圧接して、シールされ、キャビティ２１０やスプルーブッシュ２２０内は外部の大気から遮断される。
【００３８】
この状態で、射出ノズル２３０からキャビティ２１０迄の溶融樹脂充填部分の全空間を実施例１の場合と同様に真空ポンプを用いて真空引きする。そして、キャビティ２１０内と、スプルーブッシュ２２０内が真空状態になったら、溶融樹脂の充填を開始し、樹脂の充填が完了し、続いて、キャビティ２１０内の樹脂が硬化した段階で、排気流路を通した金型内部の真空引きを停止し、射出ノズル２３０をスプルーブッシュ２２０の凹面２２０OUから引き離し、その後、金型を開いて、スプルー付き射出成形製品を金型から取出し、スプルー部分を切断して射出成形製品が完成する。
【００３９】
次に実施例２の効果の説明に移る。先ず、従来例と実施例２の射出成形装置を比較すると、スプルーブッシュと射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させてシールした場合の効果、即ち、配管内の気密性が高まり、キャビティ内の真空度を高めることが可能になり、その結果、射出成形品に気泡跡が無くなり成形品の外観品質が向上し、また、射出成形品の寸法精度の安定により製品歩留まりが向上した。また、新たに追加した構成は簡単で、従って、金型のコストアップは僅かで済み、また、ボイドが無くなってスプルー部分の強度もアップしたので、スプルー折損トラブルが無くなり、射出成形作業全体の能率が向上する効果を得られた。また、キャビティ部分に樹脂を空隙無く充填する為のオーバーフロー量を減少させる事が可能になり、これが製品コストの削減へとつながった。
【００４０】
更に、実施例２では、Ｏリングを、射出ノズルの先端に設けた突出円柱部に嵌め込んで、シールしているが、この方式だと、射出成形機のメーカー側で、追加工を施した射出ノズルを準備する必要があり、一見不都合の様にも見える。しかし、本発明のスプルーブッシュと射出ノズルとの接触部にＯリングを介在させて接触部での気密性を確保するシール方式が広く普及すれば、量産効果により、射出成形機のユーザーが個々に加工する場合より反って安く製造できる可能性を秘めていることも実施例２に特有の効果としてあげられる。
【００４１】
最後に本発明全体の効果を総括する。本発明では、スプルーブッシュと射出ノズルの接触部をＯリングでシールすることで、接触部からの漏れが無くなり、キャビティ内の真空状態が良くなり、気泡跡が無い外観品質の優れた成形品を得ることができるようになり、また、成形性が安定して歩留まりが向上し、後工程での作業性も良くなり、射出成形加工におけるトータル的な製品コストの削減が可能になる効果が得られた。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の実施例１における射出成形用金型の断面図である。
【図２】図１に示した本発明の射出成形用金型のスプルーブッシュと、射出ノズルとの接触部近傍の拡大断面図である。
【図３】本発明の実施例２における射出成形用金型のスプルーブッシュと、射出ノズルとの接触部近傍の断面図で、図３（ａ）は、スプルーブッシュと射出ノズルとの接触部近傍の断面図、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ部拡大断面図である。
【図４】従来の射出成形装置の一例を示し、金型部分は断面図で、その他の部分は配管模式図である。
【図５】図４で示した従来の射出成形装置の射出ノズルと、スプルーブッシュとの接触部近傍を、三種類拡大断面図を用いて示し、図５（ａ）は、スプルーブッシュの接触部凹球面の曲率半径が、射出ノズルの先端の曲率半径より大きい場合を、図５（ｂ）は、スプルーブッシュの接触部凹球面内に、射出ノズル先端と同じ曲率半径の突出部を設けた場合を、図５（ｃ）はスプルーブッシュの接触部凹球面と同じ曲率半径の突出部を射出ノズル先端部に設けた場合を示す。
【符号の説明】
【００４３】
１００  射出成形金型
１１０  キャビティ
１２０  スプルーブッシュ
１２０R  Ｏリング
１２０ＴＥ  突出円筒部
１３０  射出ノズル
２３０  射出ノズル
２３０Ｊ  樹脂射出孔
２３０Ｒ  Ｏリング
２３０ＴＥ  突出円柱部
【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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