(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空プラスチック物品を射出成型するための方法であって、
該物品の少なくとも一部を画成する形状を有する金型空間の中に流動性のあるプラスチックの特定量を射出し、
該金型空間の中に特定量の加圧ガスを導入することにより、該金型空間から、該金型空間とは別の可変体積を有し該金型空間に開口チャネルを介して連通した可変体積を有するスピル・キャビティの中に該プラスチックの一部を移動させ、
射出された該プラスチックを固化させ、
該金型空間から該ガスを排気し、
該金型から該プラスチック物品を取り出すステップを有する方法であって、
該流動性のあるプラスチックの特定量は少なくとも該金型空間の体積に対応するが、該金型空間の体積を超える流動性プラスチックの超過分はスピル・キャビティを部分的に充填するだけであり、
流動性のあるプラスチックを射出する間、流動性のあるプラスチックの該超過分を射出圧力で該スピル・キャビティに流入させて該スピル・キャビティの該可変体積を、該スピル・キャビティの該可変体積を画成する少なくとも一つの壁に加えられた第１外部圧力に抗して、超過分の流動性のあるプラスチックの圧力下で、その最小体積から流動性のあるプラスチックの該超過分で完全に充填された第１体積まで受動的に増大させ、
該流動性のあるプラスチックの特定量の射出が実質的に完了した段階で該金型空間に特定量の加圧ガスを導入し、
該移動させるステップの間、該スピル・キャビティの該可変体積を、流動性のあるプラスチックの圧力下で、第２外部圧力に抗して、第２体積まで更に受動的に増大させる
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
シリンダーの中に滑動可能に取り付けられたピストンであって、かつ、上昇位置と下降位置とを有するピストンの上面により、上記  スピル・キャビティの体積が少なくとも部分的に画成されており、かつ、上記方法が該ピストンを上昇位置まで動かすために該ピストンの下面に加わる圧力を上昇させるステップを更に有し、かつ、上記スピル・キャビティの体積を増大させる第２ステップが、該ピストンの下面に加わった圧力を減少させるステップを含むことを特徴とする請求の範囲１に記載の方法。
【請求項３】
上記排気ステップの後に上記スピル・キャビティから上記プラスチックの一部を取り出すために、該ピストンの下面に加わった圧力を上昇させて、上記ピストンを上昇位置まで移動するステップを更に有することを特徴とする請求の範囲２に記載の方法。
【請求項４】
請求の範囲１〜３のいずれかの方法において、
流動性のあるプラスチック樹脂をスプルー・チャンネルを介して金型空間の中へ射出し、
該金型空間の中に既に射出されたプラスチック樹脂の中へ加圧ガスを、該金型空間がプラスチック樹脂で完全に充填された段階で射出し、
流動性の残っているプラスチック樹脂の一部を、該加圧ガスでもって、該プラスチック物品の中空とすべき部分から、該金型空間と開口チャンネルを経由して連通している体積可変型補償用スピル・キャビティの中へ移動し、
この場合、該体積可変型補償用スピル・キャビティの体積を受動的に増大させることにより、プラスチック樹脂の受け入れ量を制御するために、該スピル・キャビティの中で力が加わっている隔離具の力に対抗して行い、この力は、プラスチックを該金型空間に充填する間は、該プラスチックにより該隔離具に加えられた力よりも大きいが、該補償用スピル・キャビティの中へのプラスチック樹脂の移動が開始される段階では、該金型空間の中の該プラスチック樹脂の中へ射出された該ガスにより該隔離具に加えられた圧力よりも小さく、
該プラスチック樹脂を冷却し、かつ、固化し、
ガスの射出により形成された該中空部分の中の圧力を開放し、
該プラスチック物品及び該体積可変型補償用スピル・キャビティの中へ移動させられた該プラスチックを脱型するステップを有する
ことを特徴とする方法。
【請求項５】
上記隔離具に加えられた上記力が、加圧された流体により発生し、かつ、該流体の圧力が調節可能であることを特徴とする請求の範囲４に記載の方法。
【請求項６】
上記プラスチック樹脂の中へ射出された上記加圧流体が、上記隔離具に上記力を加えるために使用された同一のガスであることを特徴とする請求の範囲５に記載の方法。
【請求項７】
上記隔離具に作用している上記ガスの圧力と体積が、体積可変型補償用スピル・キャビティの中へ予め定められた体積の上記プラスチック樹脂が移動した後で、かつ、該隔離具が適切に後退した後に、該隔離具の両面で圧力平衡が達成されるように調節され、かつ、大きさを有することを特徴とする請求の範囲６に記載の方法。
【請求項８】
上記隔離具に加えられた上記力により、上記体積可変型補償用スピル・キャビティの中へ移動させられて、かつ、脱型中に固化させられた上記プラスチックが、上記隔離具により押し出されることを特徴とする請求の範囲４〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
中空プラスチック物品を射出成型するためのシステムであって、
該中空プラスチック物品の少なくとも一部（３３７、３５２）を画成する形状を有する金型空間（１３６、２１、３３６）の中に、流動性のあるプラスチックの特定量を射出する手段（３２６）と、
該金型空間（２１、１３６、３３６）とは別の可変体積であって該金型空間（２１、１３６、３３６）に開口チャネルを介して連通した可変体積を有するスピル・キャビティ（２４、１３４、３２５）の中へ、金型空間（２１、１３６、３３６）から該プラスチックの一部を移動するために、該金型空間に特定量の加圧ガスを導入する手段（３３２、３３９、３４１、３５６、３４０）と
該金型空間（２１、１３６、３３６）から該ガスを排気するための手段（３４２、３４３）とを有するシステムであって、
流動性のあるプラスチックの特定量は少なくとも金型空間（２１、１３６、３３６）の体積であって、金型空間（２１、１３６、３３６）の体積を超える流動性のあるプラスチックの超過分はスピル・キャビティ（２４、１３４、３２５）を充填するだけであり、
スピル・キャビティ（２４、１３４、３２５）の可変体積はシリンダ（１３２、３２７）とシリンダ（１３２、３２７）内に往復運動可能に搭載されたピストン（３０、１３０、２３４、３２９）とにより画成され、
流動性のあるプラスチックを射出する間は、流動性のあるプラスチックの該超過分を射出圧力で該スピル・キャビティ（２４、１３４、３２５）に流入させてピストン（３０、１３０、２３４、３２９）を、第１外部圧力に抗して、その当初位置から流動性のあるプラスチックの該超過分で完全に充填された第１体積を画成する第１位置まで受動的に移動させる手段（３０、１３０、２３４、３２９、１６６、３４０、３４７、３４８、３４９、３５０）であって、かつ、該移動させるステップの間は、ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）を、流動性のあるプラスチックの圧力下で、第２外部圧力に抗して、第２体積を画成する第２位置まで更に受動的に移動させる手段（３０、１３０、２３４、３２９、１６６、３４０、３４７、３４８、３４９、３５０）と
ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）がシリンダ（１３２、３２７）の外に出ることを阻止する手段と
を有するシステム。
【請求項１０】
上記システムが、該シリンダー（１３２、３２７）の中での該ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）の制御された動きのために該ピストンに加えられた圧力を制御する手段（１６６、３４０、３４７、３４９、３５０）を更に有することを特徴とする請求の範囲９に記載のシステム。
【請求項１１】
上記制御手段が、上記ピストン（２３４）に加わる圧力を制御するためのエアー・スプリング（１８８）を有することを特徴とする請求の範囲１０に記載のシステム。
【請求項１２】
上記制御用手段が、上記ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）の下面（３２）に加わる空気圧を制御する空気制御回路（１６６）を有することを特徴とする請求の範囲１０に記載のシステム。
【請求項１３】
上記阻止する手段が該ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）及び該シリンダー（１３２、３２７）の内の１つに取り付けられたストップ（１４２、３５８）を有することを特徴とする請求の範囲１２に記載のシステム。
【請求項１４】
上記ストップが、上記ピストンと一緒に動くように該ピストン（３０、１３０、２３４、３２４）に連結されたストップ・ピン（１４４、３５７）を有することを特徴とする請求の範囲１３に記載のシステム。
【請求項１５】
上記ストップ・ピン（１４４’’’）が、上記ピストンの上記下面（１３０’’’）を上記空気制御回路（１６６）と流体的に連通させるために、該ストップ・ピンの中に形成された穴（１３７’’’）を有することを特徴とする請求の範囲１４に記載のシステム。
【請求項１６】
上記シリンダーが、上記ピストン（３０、１３０、２３４、３２９）の上記下面（８２）を上記空気制御回路（１６６、３４０、３４７、３４９、３５０）とを流体的に連通させるために、該シリンダーの中に開口を有することを特徴とする請求の範囲１２に記載のシステム。
【請求項１７】
上記プラスチックの一部を上記スピル・キャビティ（１３４’’’’）から押し出すための手段（１８６’’’’）を更に有することを特徴とする請求の範囲９に記載のシステム。
【請求項１８】
上記押出し手段が押出しピン（１８６’’’’）を有することを特徴とする請求の範囲１７に記載のシステム。
【請求項１９】
請求の範囲９〜１８のいずれかに記載されたシステムであって、
金型（３２２、３２４）の中に配置された、少なくとも１つの金型空間（３３６）と、
流動性のあるプラスチック樹脂を圧力の下で射出するための少なくとも１つのスプルー・チャンネル（３３０、３３４）と、
該金型空間（３３６）の中に既に射出されたプラスチック樹脂の中へ加圧されたガスを射出するための該ガス用の穴（３３２、３５５）を少なくとも１つと、
該金型（３２２、３２４）の中で、かつ、該金型空間（３３６）の外側に配置され、かつ、チャンネル（３３８、３５４）により該金型空間と連通している体積調節可能な補償用スピル・キャビティ（３２５）を少なくとも１つと、
該補償用スピル・キャビティ（３２５）の中にある滑動式に移動可能な隔離具（３２９）とを有し、
該隔離具（３２９）に力を加える手段であって、このことにより、該補償用スピル・キャビティ（３２５）の体積が該金型空間（３３６）の方向に向かって減少し、この力は、該金型空間（３３６）にプラスチックを入れる間は該プラスチックの圧力により該隔離具（３２９）に加わっている力よりも大きいが、該補償用スピル・キャビティ（３２５）を部分的に充填する間は該隔離具（３２９）に加わっている力よりも小さく、かつ、補償用スピル・キャビティ（３２５）の中への該プラスチックの移動が開始される段階では、該金型空間（３３６）の中にある該プラスチック樹脂の中へ射出された該ガスの圧力により該隔離具（３２９）に加えられた力よりも小さいことを特徴とする手段を有するシステム。
【請求項２０】
上記隔離具が穴（３２７）の中でシールされた滑動可能なピストン（３２９）からなることを特徴とする請求の範囲１９に記載のシステム。
【請求項２１】
上記ピストン（３２９）に力を加えることが、加圧された流体により行われることを特徴とする請求の範囲２０に記載のシステム。
【請求項２２】
上記プラスチック樹脂の中へ射出された加圧ガスが、上記加圧流体として使用されることを特徴とする請求の範囲２１に記載のシステム。
【請求項２３】
圧力調節弁（３４７）及び／又は流量調節弁（３５０）が、上記ピストン（３２９）のための上記穴（３２７）と連結された加圧流体ライン（３４８）に配置されていることを特徴とする請求の範囲２１又は２２に記載のシステム。
【請求項２４】
上記ピストン（３２９）がガスケット・リング（３３１）を有し、圧力解除穴（３３３）が、上記ピストン（３３５）の後面から延びており、かつ、該後面において、上記加圧流体が上記ガスケット・リング（３３１）の下側の空間に導入されることを特徴とする請求の範囲２１〜２３のいずれかに記載のシステム。
【請求項２５】
上記移動可能な隔離具（３２９）が、上記補償用スピル・キャビティ（３２５）の中に移動して、次に固化させた上記プラスチック樹脂のための押出し機として作動することを特徴とする請求の範囲１８〜２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２６】
機械的ストップ（３５８、３６０）が具備されており、かつ、該ストップにより上記ピストン（３２９）が上記穴（３２７）の中の最終的な位置に制限されることを特徴とする請求の範囲１８〜２４のいずれかに記載のシステム。
【請求項２７】
加圧下のガスを導入することにより、中空となる上記プラスチック物品（３３７、３５２）の中空部分（３４４、３５３）の端で、かつ、上記金型半分（３２２）の中に上記スピル・キャビティ（３２５）が配置されており、かつ、上記２つの金型半分（３２２、３２４）の間の分割面（３２３）の領域にあるチャンネル（３２８、３５４）が、上記金型空間（３３６）を上記補償用スピル・キャビティ（３２５）と連結し、かつ、加圧ガスを導入することにより中空となる該プラスチック物品（３３７、３５２）の該中空部分（３４４、３５３）の始めの部分に、該プラスチック樹脂の中へ加圧ガスを射出するための開口（３３２、３５５）が配置されていることを特徴とする請求の範囲１９〜２６のいずれかに記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
関連出題
本願は、本発明の譲受人と同一譲受人を有し、ここに本願に引用される「加圧流体をコントロールする方法及びシステム並びにその中で使用される弁組立体」という名称の1993年12月13日に出願された米国特許出願シリアル番号08／166,255に関連する。
技術分野
本発明は、プラスチック射出成型に、及び、特に、スピル・キャビティを含むプラスチック射出成型に関連する。
背景技術
プラスチック射出成型分野において物品設計者が常に直面する目標は、物品の用途に応じて要求される強度と満足できる外観の為の均一な表面品質を有するが、過剰な重量、材料使用、及びサイクル・タイムを回避する物品を設計することである。
強度とプラスチック厚の間での設計上の妥協が往々にしてなされなければならない。物品中の比較的厚いプラスチック部分、例えば構造リブはより大きな重量、材料使用、サイクル・タイムをもたらし、厚肉部分の領域中での熱勾配によるシンクマーク及び他の表面欠陥を引き起す。
ヘンドリーへの米国特許第5,048,637号公報中に示された物品のプラスチック成型に関連して加圧ガスを使用することは、プラスチック成型分野では公知である。加圧ガスは典型的にはプラスチックの射出の完了時、又はその近い時点で金型キャビティに注入される窒素ガスである。加圧流体は幾つかの役割を果す。第一に、成形される物品に中空内部を作り、重量と材料の節約となる。第二に、金型キャビティ内の加圧流体は物品が固化する間外向きの圧力を加えてプラスチックを金型表面に押し付ける。第三に、加圧ガスがプラスチックのもっとも流れ易い内側体積を通過して移動してより長い冷却サイクルを要するこれらの領域のプラスチックを置換するので、サイクルタイムが低減される。第四に、ガス圧がプラスチックを金型表面に押し付け、それにより、金型からの最大の冷却効果が得られる。
しかしながら、成形物品のサイズが大きくなるにつれて、ガスは、キャビティ内で物品を形成することを補償するために金型キャビティの体積の中を通って移動する為により多くの仕事をしなければならない。もし金型キャビティに入るガスの圧力があまりに大きいと金型キャビティ内でプラスチックが破裂したり、吹き出す、つまりガスがプラスチック内に封じ込められないというリスクがある。それ故、プラスチック成形分野においてガス射出の利用を行うには現実的な制約があった。
ヘンドリーへの上記の米国特許は、これらの問題のほとんどを解決する。この公知の射出成型装置において、金型キャビティを補償用スピル・キャビティと結合するチャンネルは、常に開放され、この補償用スピル・キャビティの容積は、この補償用スピル・キャビティにネジの形式の挿入体を入れ、又は出すことにより多少の程度、調整可能である。
この公知の装置とプロセスは、多くの用途において実用性を有するが、より厚い端領域、若しくはウェブ又はリブのようなより厚い領域のある部分を有するパーツのケースの場合に単独でキャビティとともに設けられるべきものであるが、加圧ガスが、金型キャビティ内に前に注入されたプラスチック樹脂中に、特に比較的薄い壁領域中に侵入可能であり、部品の予期しない弱体化が起るので困難がある。
公知の装置を使用する時に、補償用スピル・キャビティが射出成型サイクルの過程内において優勢の一時的な条件に対応するように調整できなく、物品形状の変化又はプラスチック化合物の変化への最良の対応は射出成型機が停止している時に得られるというのが欠点であると判明した。
図１〜図４中に示すように、もう一つのアプローチはブロック・ピン20とシム26を有する体積固定型スピル・キャビティ24をスピル・キャビティ24に進入するプラスチックの容積をコントロールする為に使用することである。このアプローチはフェロマチック・ミラクロン・マシネンバウ・ＧｍｂＨに譲渡されたＥＰ特許第3,393,315号公報中に記載されている。
ブロック・ピン20は、金型キャビティが最初にプラスチック樹脂により完全に充満された後でのみ、加圧流体によりプラスチック物品の依然流動性のコアの置換を許可すべく機能する。更に、依然流動性のあるプラスチックの移動は、移動されるべき流動性のあるコアの残りが各放出開口をブラグ様の態様でプラスチック物品の壁厚が減少しないような態様で閉止する。それにもかかわらず置換されるべき流動性のあるコアの置換は圧力に抗することなく実現されかつ、プラスチック物品を射出成型するときに射出成型機による各ショットの体積はショット毎に変化しうるので、この装置は、各ショットの間、放出開口が常に事実上ブラグ様の態様で閉止されることを保証しない。再度、ブロック・ピン20を閉止することは、放出開口が事実常にブラグ機態様で閉止されることを保証するものでもない。更に、この公知の装置の中において射出成型機のショット体積が例えば金型キャビティの体積より大きければ、金型キャビティが充満され、かつ、ブロック・ピン20が閉止された時、突然大きな圧力が発生し、射出成型機が対応して高クランプ力を発揮できなければならず、かつ、加圧ガスを金型キャビティ中に前に射出されたプラスチック樹脂の中に射出することによる射出成型の利点、つまり、比較的低いクランプ力で射出成型機上で大きなプラスチック物品を作る可能性は最早与えられない。
図１において、ブロック・ピン20は上昇位置にあり、プラスチックの流れを物品画成キャビティ12中の成型体からランナー23を介してスピル・キャビティ24中への流れるのをブロックしている。
図２〜図４において、ブロック・ピン20はその下降位置にあり、プラスチックがガスの圧力によりプラスチックがスピル・キャビティ24に行くのを許可する。しかしながら、射出成型機はショット毎に同じ量のプラスチックを供給しない。ストレート・コンパクト射出成型を行う時、金型が満杯になって高圧パッキングが始まった後に、スクリューの前のプラスチックのクッションが、各ショットにおいて同じ量のプラスチックをスクリュー・ラムが供給できないという不正確さを修正する。つまり、クッションはコンパクト射出成型における困難を伴うことなく10ｍｍから５ｍｍに低下する。
しかしながら、幾つかのパーツでは成型品をパッキングすることを希望しない。或る者はキャビティを単に満杯にするだけのことを欲する。もし或る者が成型品をパッキングすれば、歪パターンが成型品の内部にすでに存在することになり、そのパーツを中空にしても成型品中にすでに存在する歪みを解放できない。
図２は、物品を画成するキャビティ内の成型品中のガス圧の損失を引き起こすスピル・キャビティ24中のブローアウトを示す。この一つの結果は物品を画成するキャビティ中の成型品中のガス圧力の損失による縮みが起こり得ることである。ガス漏れが金型の合わせ目で起り得る。
図３は、番号26の位置でシンクマークが生じ得るほど余りに多くのプラスチックを使用する場合を示す。
最後に、図４はシム26の追加を示す。しかしながら、図２及び図３中に各々示す過充填及びブローアウトが依然起り得る。
本発明の要約
本発明の１目的は、体積可変型スピル・キャビティを活用する射出成型用の方法及びシステムを提供することであり、体積可変型スピル・キャビティは、
（１）固定容積遮断状況での遮断ピンの必要性をなくし、
（２）ガスチャンネル中のガス圧の損失を起しガスチャンネルの壁の崩壊を生ずる、オーバー・フロー領域中のブローアウトをなくし、
（３）各ショットごとに同じプラスチック量を供給するためにスクリューラム中の不正確さをなくし、及び、
（４）スピル・キャビティ中にプラスチックを積極的に移動させて、図２中で示すようなブローアウトを無くし、又は図３中で示す中実体の作成を確実にし、歪みのない成型品（つまり過充填のない）の作成を可能にする。
本発明の別の目的は、上記の性格の射出成型装置及びプロセスを改善し、かつ、少なくとも一部分中空であるプラスチック物品を生産するためのプロセスであって、狭い許容差内にショット体積を制御する費用のかかるコンピュータ支援コントロールを必要とすることなく、精密に画定された態様で繰り返し実現可能な均一な壁厚を有する中空部分を生産可能にするプロセスと射出成型装置を改良することである。
本発明の上記目的及び他の目的を実行するに際し、中空のプラスチック物品を射出成型する方法が提供される。この方法は物品の少なくとも一部分を画成する形状を有する金型キャビティ中に特定量の流動性のプラスチックを射出する工程、金型キャビティからプラスチックの一部分を、加圧ガスを金型キャビティ中に導入することにより、金型キャビティと流体的に結合された容積を有するスピル・キャビティ中に移動する工程、射出されたプラスチックを固化する工程；ガスを金型キャビティから排気する工程、そして金壁からプラスチック物品を除去する工程を含む。本方法の改良点は、実質的に歪みのない中空プラスチック物品を製造するために、上記の移動させるステップで、金型空間の中に特定量の加圧ガスを導入することにより、金型空間から、該金型空間とは別の可変体積を有し該金型空間に開口チャネルを介して連通した可変体積を有するスピル・キャビティの中にプラスチックの一部を移動させ、該移動させるステップの間、該スピル・キャビティの該可変体積を、流動性のあるプラスチックの圧力下で、第２外部圧力に抗して、第２体積まで更に受動的に増大させるステップを含む。
好ましくは、キャビティの体積は、シリンダー中に往復運動ができるように登載されたピストンの上表面により画成される。
実施態様において、本方法はピストンの下表面への圧力を上げてピストンを上昇位置に移動する工程及びピストンの下表面への圧力を下げてピストンを下降位置まで移動する工程を更に含む。
更に本発明の上記目的及び他の目的を実行するさいに上記の方法の工程を実行するシステムが提供される。
本発明の上記の目的及び他の目的を実行するさいにプラスチック物品を射出成型する別の方法が提供される。この方法は特定量の流動性のプラスチックを少なくとも物品の一部を画成する金型キャビティ中に射出する工程、金型キャビティからプラスチックの一部分を金型キャビティと流体的に結合した体積を有するスピル・キャビティ中に流入させる工程、射出されたプラスチックを固化させる工程、さらに、金型からプラスチック物品を除去する工程を含む。本方法の改良点には、実質的に歪みのないプラスチック物品を作るために、流動性のプラスチックを金型キャビティ中に射出する工程において、金型キャビティ中に射出される流動性のプラスチックの特定量は少なくとも金型キャビティの体積に対応するが、該金型キャビティの体積を超える流動性のあるプラスチックの超過分はスピル・キャビティを部分的に充填するだけであり、流動性のあるプラスチックを射出する間、流動性のあるプラスチックの該超過分を射出圧力で該スピル・キャビティに流入させて該スピル・キャビティの該可変体積を、該スピル・キャビティの該可変体積を画成する少なくとも一つの壁に加えられた第１外部圧力に抗して、超過分の流動性のあるプラスチックの圧力下で、その最小体積から流動性のあるプラスチックの該超過分で完全に充填された第１体積まで受動的に増大させる工程を含む。
或る実施態様において、本発明の方法及びシステムは空気圧を利用し、その結果スクリュー・ラムにより射出されたプラスチックの圧力が空気ピストンの下表面上の空気圧（以下、「第１外部圧力」と呼称する）に打ちかった時、ピストンは下方に移動し、成型品が充填圧より大きな圧力を受けることが確実にないようにする。
それ故、中空プラスチックパーツはほぼ歪みがなくなる。この方法により、各ショット毎に同量のプラスチックを供給するためにスクリュー・ラムの不正確さが補償される。
本発明の上記目的及び他の目的を更に実行する際、可動隔離具が補償用体積可変型スピル・キャビティ中に配置可能である。この可動隔離具は、金型キャビティの方向に向かって補償用スピル・キャビティの体積を低減する力を受け、この場合の力は、補償用スピル・キャビティの体積を大きくすることによりプラスチック樹脂のコントロールされた受容をさせるために、金型キャビティの充填フェイズの間はプラスチックの圧力により隔離具に掛かる力より大きく、そして遅くともプラスチック樹脂が補償用スピル・キャビティ中に移動を開始する時には、金型キャビティ中のプラスチック樹脂中に射出されるガスの圧力により隔離具上に掛かる力より小さい力を受ける。隔離具は、好ましくは、ボアの内側にシールされたスライド可能なピストンからなり、隔離具は射出手順の開始時に補償用スピル・キャビティの最小可能体積を画成するストップと接触するが、この場合、ピストンへの圧力付加は好ましくは圧力媒体により、そして特に、プラスチック樹脂中に射出されるべき加圧ガスにより為される。
ピストンに掛かる力、つまり加圧ガスを使用する時のガスの圧力は、たとえプラスチックが金型の充填の間に補償用スピル・キャビティの為のチャンネル中に既に流入したとしても、プラスチックの射出手順が所定の低圧で依然進行中であるかぎり、つまり、壁部分に隣接し、又は小断面を示す金型キャビティの領域中の射出されたプラスチック樹脂の固化がいまだ始まっていない間は、このプラスチックが補償用スピル・キャビティ中に流入しないように、設定されるべきである。
金型キャビティの充填の間、及び、先に金型キャビティ中に射出されたプラスチック樹脂中への加圧ガスの射出が開始される時、ピストンに掛かる圧力はプラスチック樹脂中に射出されるガスの圧力と等しくてよい。所定量のプラスチック樹脂で金型キャビティが充填され、そして、このプラスチック樹脂が冷却し、金型キャビティの内壁に隣接したところで固化して、コア中の依然流動性のあるプラスチック樹脂の移動が開始できる時点で、ピストンに掛かるガス圧力は、ピストンの後退と、プラスチック樹脂の補償用スピル・キャビティ中への移動をさせるために低減されなければならない。
他方、もし射出成型機により生成されたショット体積が金型キャビティの体積より大きい場合、金型キャビティへのプラスチック樹脂の射出の間、補償用スピル・キャビティ中へ直接一部分が移動し、そして加圧下のピストンは、射出成型機のクランプ圧を変更する必要のないように、射出圧力の増加が全くなくても後退する。
先に金型キャビティ中に射出されたプラスチック樹脂中に加圧ガスが射出される時、このガスの圧力は通常、流動性のプラスチック樹脂用の射出圧力より大きいので、圧力制御弁及び、又はフロー制御弁をピストン用のボアと連通する圧力媒体のライン中に配置するのが好ましい。圧力制御弁は、ピストンに掛かる加圧ガスの圧力（以下、この圧力を「第２外部圧力」と呼称する）を、少なくとも射出圧力に等しく、かつ、先に金型キャビティ中に射出されたプラスチック樹脂中に射出されたガスのガス圧力より小さい、所定の値に保持する。このように、補償用スピル・キャビティ中にプラスチック樹脂をコントロールして受入れさせると同時に、フロー調整弁の手段によって、プラスチック樹脂が補償用スピル・キャビティの内側に受入れられる間、ピストンの調整された移動が達成される。
プラスチック物品、及び補償用スピル・キャビティ中に移動したプラスチックを金型から取出すために金型が開けられる時、ピストン上に掛かるガス圧力は、大気圧までは完全には低下せず、むしろ好ましくは調整可能な値で安定するので、ピストンは、補償用スピル・キャビティ中に移動され、かつ固化されたプラスチック樹脂の押出し機として使用可能である。
ガス圧力の効果に応答して、その穴からピストンが出ないようにする為に、ピストンはシーリング・ガスケット及び圧力媒体が加えられるピストンの後面からシール下部の部分まで延びている圧力解放穴を有することもある。ピストンが圧力解放穴を周囲の空気と連結するためにその穴の外側に充分前進するや否やガスはピストンがそれ以上移動しないように解放穴を介して流出することができる。
ピストンをその最終位置に保持する機械式ストップを提供することも可能である。このストップは好ましくはピストンの穴から出るシールされたピストンロッド、その外側上に配置し、その最終位置にピストンが到着する時、ストップと接触するピストンヘッドからなる。通常、射出成型機で常に利用できる圧媒液は、ピストンに圧力を掛けるための加圧媒体として使用できる。
最初に述べた本発明の目的及び他の目的を実行するために、少なくとも一部分中空であるプラスチック物品を製造する以下の工程を含むプロセスが提供される。
・スプルー・チャンネルから金型キャビティ中へ流動性のプラスチック樹脂を射出すること。
・遅くとも金型キャビティがプラスチック樹脂で充填された時、先に金型キャビティ中に射出されたプラスチック樹脂中に加圧ガスを射出すること。
・チャンネルを介して金型キャビティと連通する体積可変型スピル・キャビティ中に、中空に作られるべきプラスチック物品の部分からの依然流動性のプラスチック樹脂の一部分を移動すること。
・補償用スピル・キャビティの体積を大きくすることによりプラスチック樹脂を受入れるために、補償用スピル・キャビティの内部で力が付加される隔離具の力に抗して、この力は、金型キャビティの充填の間かつ遅くともプラスチック樹脂が補償用スピル・キャビティ中に移動を開始する時隔離具にプラスチックにより付加される圧力より大きいが、金型キャビティの内側のプラスチック樹脂中に射出されるガスにより隔離具に付加される圧力より小さい。
・プラスチック樹脂を冷却してそして、固化すること。
・ガスの射出により、形成される中空セクション中の圧力を解放すること。
・プラスチック物品と補償用スピル・キャビティ中に移動されたプラスチックを取出すこと。
隔離具上にかかっている力は、好ましくは、その圧力が調整可能である圧力媒体により、特に、先に金型キャビティ中に射出されたプラスチック樹脂中に射出された加圧ガスにより発生させられる。
隔離具上にかかるガスの圧力及び体積がひとたびプラスチック樹脂の所定の体積が補償用スピル・キャビティ中に移動され、隔離具が適宜後退する分、隔離具の両側上にて実現される圧力平衡が実現されるように調整され、決められる場合、少なくとも一部分中空であるプラスチック物品を調整して生成するために要するその体積のプラスチック樹脂が補償用スピル・キャビティ中に移動する。更にこのガス圧は、隔離具上にかかる力により、補償用スピル・キャビティ中に移動され、固化したプラスチックの排出取出を実行するためにも使用可能である。
図５から図７は、本発明の方法とシステムを図示するが、ここで図４のピンとシム26は除去されて、その体積がピストン30により調整され、その下側表面32が制御回線（図示しない）からのガス圧力にさらされる体積可変型スピル・キャビティに置換されている。
図５は、物品を画成するキャビティ21及びランナー23の中にプラスチックを射出する間金型が閉じられた状態での、上昇位置にあるガスピストン30を図示する。
図６は、スクリューラムにより供給されるショット重量の不正確さが、参照記号Ｚで示されるスピル・キャビティ24の上側部分により吸収され（この場合のスピル・キャビティの体積を以下、「第１体積」と呼称し、この場合のピストンの位置を「第１位置」と呼称する）、物品画成キャビティ21中にプラスチックが射出された後でのプラスチックの位置を図示する。
もし金型を充填するプラスチックの射出圧力が、例えば70バール（1000psi）であれば、その時、Ｚは70バール（1000psi）を吸収してスクリューラムが70バール（1000psi）よりはるかに高い圧力でのパッキング・フェイズに移らせない。
もし、この圧力が70バール（1000psi）より大きくなった場合、物品画成キャビティ21中の成型品に歪みを生じたであろう。
空隙34を作るために物品画成キャビティ21中の成型品中にガスが射出された時、過剰のプラスチックがスピル・キャビティ24中に排出され、吸収されるが、その量が図７中の参照文字Ｗで示される（この場合のスピル・キャビティの体積を以下、「第２体積」と呼称し、この場合のピストンの位置を「第２位置」と呼称する）。
本発明は、様々な物品フィールド中で使用される自動車用の一対の端ウィングを有するバンパーのような比較的大きなサイズの携造品の成型に適合する。
本発明の上記の目的及び他の目的、特徴、並びに利点は、以下の本発明を実施するための最適実施態様の詳細説明を添付の図面とともに見ることにより、容易に明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
図１は、体積固定型スピル・キャビティ中に流入するプラスチックを阻止するピンを利用する従来技術の射出成型方法についての一部切欠の断面図である。
図２は、下降位置にあるピンを有する図１と類似の図であり、物品画成キャビティ中のプラスチックの量が充分でないことにより、スピル・キャビティ中でブローアウトしていることを示す。
図３は、図２と類似の図であるが、あまりに多くのプラスチックを利用してシンクマークを生ずる場合を示す。
図４は、図２と図３とに類似の図であるが、スピル・キャビティの底部に位置するシムを追加した図である。
図５は、本発明の方法とシステムを示した図１から図４に類似の図であるが、ピンを利用せず、空気圧で制御されるピストンを含んだ図である。
図６は、図５に類似の図であるが、プラスチックの射出工程後の図である。
図７は、図６に類似の図であるが、中空部分を形成するために金型キャビティ中に加圧ガスを導入した後の図である。
図８は、本発明の方法の実施において含まれる基本工程を示すフローチャートである。
図９は、図５から図７のピストンがストップに結合されていることを示す一部切欠き断面図である。
図10は、図９と類似の図であるが、ピストンが上昇位置にある図である。
図11は、ピストンと共に使用し、体積可変型スピル・キャビティを共に画成するシリンダーの断面図である。
図12は、図11に類似の図であるが、加圧ガスをピストンの下側表面に供給するためにシリンダー中に穴を含む図である。
図13は、図12に類似の図であるが、ピストンの下側表面に加圧ガスを供給するためにストップピンを通過して穴が形成された図である。
図14は、加圧ガスを供給するためのオフセットされた穴を有するシリンダーの平面図である。
図15は、ガス流路及びガスをシリンダーに入れ、又はシリンダーから出すためのガスパイプを図示する一切切欠き、一部断面とされた側面図である。
図16は、図15の16−16の線に沿って得られた端面図であり、金型中の切目中のガスパイプを図示する。
図17は、シリンダーへ及びシリンダーからのガスのフローを制御するためのガス制御回路のダイアグラム図である。
図18は、スピル・キャビティから引出された図化されたプラスチックを押出すための押出しピンが示された一部切欠きの断面図である。
図19は、本発明のシステム中で空気バネが利用された部分切欠きの断面図である。
図20は、金型の断面図とともに少くとも一部が中空であるプラスチック物品を作るために使用される射出成型機の別の実施態様を示す図である。
図21は、ガスの射出を変更し、金型キャビティと補償用スピル・キャビティの間の別のチャンネルを有する、少なくとも一部が中空である別のプラスチック物品のための金型の部分断面図であり、本発明を実施するための最適実施態様図８は、本発明のプロセスを実施する工程のフローチャートである。
工程110において、特定量の溶融プラスチックが射出成型機から物品画成金型キャビティ21（つまり図５から図７）に射出される。プラスチックはほとんど熱可動性プラスチックで、一般にゼネラル・エレクトリック・カンパニーのValoxのブランドで知られるガラス又は鉱物の充填された熱可動性ポリエステルが特に都合が良い。
この量は金型キャビティを充満させるのに十分であり、特に図５中に示したスピル・キャビティ24を部分的に充満させるのに十分である。プラスチックの射出の前に、ピストン30はその下側表面32上にかかる圧力により、図５中に示されるように最も上側位置にある。
図６は、ピストン30が、プラスチックの射出の間に、過剰のプラスチック（つまり「Ｚ」）を吸収するために下方にいかに移動するかを示す。
工程112において（つまり図７）溶融プラスチックの特定量の射出が実質的に完了すると直ちに金型に加圧ガスが注入される。
工程114において、金型中へのガス・フローは加圧下で、その量と時間は調節された量のプラスチックが物品画成金型キャビティから、ランナー23により金型キャビティ21に流体的に結合された、スピル・キャビティ24中に移動するのに十分なものに維持される。これは付加的量のプラスチック「Ｗ」をスピル・キャビティ24中に流入させる。ガスは金型キャビティの中心部分中のもっとも熱くもっとも流動性のプラスチックを移動させる傾向がある。その結果、成型されたプラスチック物品は中空内部を有し、この部分ではもっとも粘りの少ないプラスチックが移動されている。ガスの存在は、重量を下げ、材料使用の節約に役立つ。その他の利点は、ガスにより発揮される外向きの圧力により表面品質が向上すること、物品の中心部分から比較的熱いプラスチックが移動することによるサイクルタイムの短縮化である。
工程116において、内部のガス圧が保持されている間に金型キャビティ21内で物品が固化される。
工程118において、金型の開放に備え、加圧ガスは成型された物品の内部から脱気される。脱気の方法は、フリードリッヒへの米国特許第4,101,617号公報中に記載されるように数多くの方法が可能である。
工程120において、プラスチック物品は金型から取出される。
工程122において、押出され又は移動されたプラスチックはスピル・キャビティ24又は貯留部から除去される。ピストン36はスピル・キャビティ24中を加圧ガスにより上方に押される。もしピストン30がそれに固定されたストップを有するならば、ストップはピストン36が金型から出るのを防止する。あるケースでは、工程120と工程122は成型された成型品の物品画成キャビティ21とスピル・キャビティ24からの排出について共通の操作を行うことが可能である。
図９及び図10を参照すれば、ランナー138を介して物品画成キャビティ136と流体的に結合された体積可変型スピル・キャビティ134を共同で画成するシリンダー132内に往復可能に設けられたピストン130の第２の実施態様を示されている。
ピストン130は図９において下降位置にあり、スピル・キャビティ134はｘ軸に沿って、排出されるのを待っているプラスチックで充満され得る。
図10は、上昇位置にあるピストン130を示し、この位置で、金型の合せ目140が示され、つ、約１ｍｍ（誇張されている）が、一般的に144で示されるピストン130の反対端でネジで固定されているストップ・ピンのストップ142の間のスペイスとして示される。
典型的には、ピストン130は図10中に示すように、金型中にプラスチックが注入される間、上昇位置にある。
本発明の方法とシステムは、雄型ストップを使用又は使用しないで、実施できる。
図11には、ピストン130の為に雄型ストップが何も利用されないとき、134'位置のシリンダー132′中への可能なガス注入位置を示す。
図12に図示するように、シリンダー１３２″を通過するガス注入穴の代りの位置がシリンダー132″のカーブした壁中で成型された位置134″である。穴136″ガスの注入とガス排出のためのガス・パイプ138″の金型の側面中に形成され得る。
図13は、他の実施態様を図示するもので、リセス135″がピストン130″′の下側表面に形成され、ガスが下側表面上で機能するようにする。ガスは、一般に144″′で示されるストップ・ピンをその長手方向軸に沿って通過して、リセス135″′と流体的に通じているこの横方向に延びる穴134″′を流体的に通じているガス穴137″′まで流れる。
図14を参照すれば、シリンダー152の肉厚の厚いエッジ部上に設けられるガスラインのためのスペースを設けるためのオフセットされたシリンダー穴150が図示される。
図15は、それぞれプラグ158と160により流体的に通じている穴150と156がいかに栓をされるかを図示する。ガスパイプ162は、図16中で更に図示されるように、金型中に形成された切れ目164中に配置されている。
図17を参照すれば、本発明の方法とシステムと共に使用される、166で一般的に示されるガス又は空気制御回路の一例を図示する。制御回路166は、ガス源170と結合する方向弁168を含む。方向弁168は、また、チェック弁174を通過して、シリンダー132により画成されるスピル・キャビティ134に流体的に結合している圧力低減弁172に結合されている。スピル・キャビティ134は、また、方向弁178のみならず、排気弁176にも流体的に結合している。方向弁178は、また、第二の圧力低減弁180に結合している。
図９、10、及び17を参照すれば、当初は方向弁168は金型が閉じられ、プラスチックの射出が開始する前に起動される。圧力低減弁172からの圧力はピストン130をシリンダー152内で完全に上昇位置にまで上方に押し上げる。プラスチックが物品画成キャビティ136中に射出された。プラスチックの射出が停止された時、弁178は起動され、弁168は停止される。スピル・キャビティ134中のピストンが物品画成キャビティ136の厚い部分からゲート138を介してスピル・キャビティ134中に押されているプラスチックからの圧力を吸収又は受入れることが可能となるような圧力をセットする。
ガス圧が物品画成キャビティ136中の成形品中に射出される時、ピストン130の下側表面上のガス圧力より大きい。それ故、ピストン130はピストン130の両面上の圧力が等しくなるまで下方に移動する。それで、ピストンの下側表面上のガス圧力が保持される。
成形品中に射出されるガス圧力がピストン136の下側表面上のガス圧力と等しい時、スピル・キャビティ134中にプラスチックがそれ以上注入されない。
物品画成キャビティ136中でパーツがセットアップされた後には、ガスをピストン130の下側表面から脱気するため、スプルーブレイクのようなよく知られた方法、或は、弁178を停止し、弁176を作動させて、ガスを脱気する。金型が開放された時、弁168と180は停止され、弁172より低い圧力で弁180をセットしてそれぞれ作動される。弁180はピストン130を調節して、上方移動を開始して、それにより、固化されたオーバーフローのプラスチックをスピル・キャビティ134から移動させる。ピストン130が、スピル・キャビティ134の頂部に到達した時、弁168と178は停止される。この時点において、本システムは次のサイクルの準備ができる。
好ましくは、それぞれピストン30、130、130″及び130″′は、ガス・シール31（図５〜図７）、131（図９〜図10）、131″（図12）及び131″′（図13）を含む。また好ましくは、ガスシール133（図９から10）、133'（図12）、及び133″（図13）がそれぞれのシリンダー132、132″及び132″′中にそれらそれぞれのピン・ストップ144、144″及び144″′のあたりに配置される。
１回毎の射出のサイズが変化するので、ピストン30、130、130″及び130″′が動く距離は、射出量の変化を補償するために変化する。
更に、物品画成キャビティ２１内の金型内のガス圧とピストン30の下面32に加わるガス圧との間の圧力を一致させることが、本願発明の重要な特徴の１つである。これらの圧力が同じであれば、スピル・キャビティ24の中でのピストン30の動きはなくなる。更に、このシステムは閉システムとすることもできるが、この場合には、ガスを追加したり、ガスを脱気することもない。
このシリンダー132は、金型の中に挿入されたブッシングで、硬化鋼のブッシングとすることもでき、更に場合によっては硬化され、かつ、精密に研磨されたスタンダードなＤ.Ｍ.Ｅ.Ｓhoulder pinタイプのブッシングとすることもできる。物品画成キャビティ136から樹脂の追加分を受け入れるために、これらよりも大きなシリンダーが必要な場合には複数のブッシングあるいは鉄製チューブのスペーサーをこれらの間にシール用に配置されたローリングと共に使用することもできる。
好ましくは、ピストン130は微細結晶型のガス・ピストンであるが、この場合にはストップ・ピン144等のストップ・ピンがない場合にピストン130が金型から飛び出さないように、ピストン130の下面から、ピストン130の側壁面に延びるガス安全排出口を有する。
物品画成キャビティ21の中に加圧ガスを射出するために、利用する方法には数多くのものがある。例えば、第５図〜第７図に図示されているように、金型の中にガスを入れる為に金型の肉厚の大きな部分の近傍にガス・ピンを配置することもできる。
ピストン30の下面22に流体性を加えるために、ガス圧のかわりに油圧を利用することもできる。しかしながら、ピストン30の下面32に加わる圧力として窒素ガスを使うことが好ましいが、この理由は、かかる制御可能なガス源は物品画成キャビティ21の中の成形体の中に空隙34を形成するために既に利用されているからである。
更にピストン30の動きと、スピル・キャビティ24の中から固化した樹脂を押し出すことによって、ランナー・システム23が破損して、もし、物品画成キャビティ21の近傍に配置されたガス・ピンを通して、成形体の中のガスを排気させないと成形体の中のガスが逃げてしまう結果になる。
第18図には、ピストン130″″の下面に加圧ガスを送り込むための開口182″″を有するシリンダー132″″の中に入ったピストン130″″が図示されている。
スピル・キャビティ134″″の可変体積が固化した樹脂で充たされたところが図示されている。
押し出しピン182″″の一方の端に取り付けられたオーバー・フロープラスチック184″″がスピル・キャビティ134″″から固化した樹脂を引き出し、この樹脂がスピル・キャビティ134″″から引き出された後に押出しピン186″″がその樹脂を押し出す。次に、第19図には、空気制御回路166の代りに従来のエアースプリング188が図示されているが、これはピストン234と共に利用することもできる。このピストン234はガイド・ポスト・ブッシング232等の焼き入れ型ブッシングの中に取り付けられている。
このブッシング232は、ロッド・ガス・シール238によりシールされた第２のブッシング236に取り付けられている。ガス・シール242により、ダウン・ストップ240がシールされている。コネクター244により、ガスは開口246を通ってピストン234の中にある穴248まで流れることができる。
第19図の方法とシステムを実施するに当っては、下記のステップが利用される。
１．金型が閉じたときには、ピストン234は上にある。
２．ピストン234に加わる圧力は、プラスチック射出圧と同じである。
３．プラスチックを射出している間は、成形体を充填するために必要な量を超えた分のプラスチックは、ブッシング232により画成されたスピル・オーバーの中に入るが、その時の圧力は単に射出圧である。このことにより、(ａ)成形体の過充填（over packing）、及び、(ｂ)各射出毎に同じ量のプラスチックを供給するために射出量の不正確さが解消される。
エアースプリング188に加えられたガス圧は一定となり、プラスチックが入るときに上昇することはないが、この理由は射出圧にセットされた（ここには図示されていない）ガス開放弁に連通しているからである。
４．ガスが成形体の中に射出された場合、ピストン234に加わっている圧力はガス射出圧の、例えば２分の１に自動的に減少する。
５．ピストン234に加わっている圧力が固定されるので、プラスチックがオーバー・フロー領域に押し出されるにつれて、ピストン234に加わっている圧力はこのピストンの下方への動きに直接比例して増加する。
６．ガスの射出による圧力が、トラップされてピストン234に加わっている圧力と同じになると、それ以上プラスチックが合うピル・オーバーの中に移動することはなくなる。スピル・オーバーの中にプラスチックが充分入らない場合には、ピストン234に加わっている圧力を減少させるか、ガスの射出圧力を増大させる。スピル・オーバーに入るプラスチックの量が多過ぎる場合には上述の操作を逆にする。（即ち、ピストン234に加わる圧力を増大させるガスの導入圧力を減少させる。）
７．金型を開けてブッシング232の中のあふれ出た材料を、ピストン234に圧力を加えることにより押し出す。このピストン234は、ブッシング232から離れることはないが、この理由は、ピストン234の最上端面が金型の合わせ目と同じ高さになったときには、エアー・スプリング188はそのストロークの最大値に達しているからである。この構造によれば、物品画成キャビティとスピル・オーバーとの間に遮断ピンが不要にもなる。この構造によれば、更に、金型空間の過充填がなくなり、かつ、各サイクル毎に正確な射出重量のものを吐出させるためにスクリューの不正確さを解消させる。少なくとも一部において中空なプラスチック物品337を製造するための射出成型装置を示す第20図について、金型半分部分322、324の２つが、それらの間にある分割面323と共に図示されている。金型の１つの半分部分322には、分割面323に始まり金型半分部分322の内部で終了している円筒形の穴327の形状をしたスピル・キャビティ325が更に一体化されてついている。ピストン329が穴327の内部で滑りながらそれに沿って動き、このピストン329はガスケット・リング331によりこの穴327との間がシールされている。
金型半分324の内部には金型空間336が配置されており、この金型空間336は、射出ノズルにより、スプルー・チャンネル334及びブッシング328の中の穴330を通って供給された流動性のプラスチック樹脂により充填することができる。加圧ガスのガスライン339はブッシング328の中の穴332のところで連通しており、このことにより、加圧ガスを穴330と交差する穴332を通って、金型空間336の中に既に射出されたプラスチック樹脂の中に射出することが可能となる。
この金型空間336は、分割面323の領域に配置されたチャンネル38を経由して補償用スピル・キャビティ325と連通している。加圧ガスは、加圧ガスのガスライン348を経由してピストン335の一方の面に加えることができる。この目的のために使用するものは、一方で遮断弁あるいは圧力制御弁341を経由する加圧ガスのガスライン356を通じて、加圧ガスのガスライン339と連通し、かつ、他方で、遮断弁あるいは圧力制御弁347を通じて加圧ガスのガスライン348と連通する加圧ガス源340であり、このガスライン348は、更に、穴327及びピストン335の加圧された後面にまで延びている。
この加圧ガスは、加圧ガスのガスライン339から遮断弁を通って、かつ、場合によっては流量制御弁343を通って、貯留部345あるいは外気へ導くことも可能である。これと同じ目的は、加圧ガスを加圧ガスのガスライン348から貯留部351あるいは外気に導くための遮断弁349及び場合によっては、流量制御弁350によっても達成される。
加圧ガスは通常窒素なので、貯留部345及び351に戻すことにより、排気された窒素を捕獲して再使用のために加圧ガス源340に戻すことを達成することも可能である。
空胴部分344を有するプラスチック物品337を製造するためには、ここには図示されていない射出成型装置を使って、流動性のプラスチック樹脂を、射出ノズル326とブッシング328の中の穴330とスプルー・チャンネル334を通って金型空間336の中に射出する。プラスチック樹脂を射出している間は、遮断弁あるは圧力制御弁347を開けることによりピストン329の片面335に圧力が加えられることとなり、この結果、このピストン329の位置は上になる（破線で図示されている）が、この場合、ピストン329の前面は、分割面323の領域で金型半分324と接することとなる。
金型空間336に流動性のあるプラスチック樹脂が一定の量だけ射出されたら、遮断弁341が開けられ、加圧ガスのガスライン339と穴332を経由して金型空間336の中に既に射出されているプラスチック樹脂の中に加圧ガスが射出される。
金型空間336がプラスチック樹脂で完全に充填される前に、このプラスチック樹脂の中への加圧ガスの射出が開始されると、部分的に空洞となった物品337を製造するために必要な量が射出されるまでこのプラスチックの射出が続けられる。このプラスチック樹脂の射出が継続している間に、プラスチック樹脂の中には既に加圧ガスが射出されており、この加圧ガスが空洞部分344を形成することにより、これと同時に、金型空間336の壁面346に対してこのプラスチック樹脂を押し付けることとなる。
金型空間336がプラスチック樹脂で完全に充填される前に、このプラスチック樹脂の中に加圧ガスが射出されるか、あるいは、金型空間336がプラスチック樹脂で完全に充填された後にのみ加圧ガスの射出が始まるかを問わず、どちらの場合においても金型空間336の中に加わっている圧力はまた比較的低いので、金型空間336と補償用スピル・キャビティ325とを連通させるチャンネル338の中を通って流れるプラスチック樹脂の先端領域が加圧されたピストン329と接することとなり、金型空間336の中の圧力がピストン335の後面に加えられたガス圧を超えた後でのみこのピストン329を移動させることとなる。
このガス圧は、圧力制御弁347又はショット・オフ弁349及び流量制御弁350により、ピストン329の移動が制御された状態で起こり、その結果、補償用スピル・キャビティ325の体積を増大させることによりプラスチック樹脂を制御しながら受け入れることが出来るような方法でこのガス圧を制御することができる。
このプラスチック樹脂が金型空間336の中と補償用スピル・キャビティ325の中で一旦冷却されて固化したら、このガス圧は、中空部分344から、スプルー・チャンネル334、穴330、閉口332、加圧ガスのガスライン339、ショット・オフ弁332及び流量制御弁343を通して、空洞344の中と外気とが実質的に同一の圧力になるまで制御された状態で排気される。
この段階で、金型半分部分322と324の２つを離すことが可能となり、プラスチック物品337を補償用スピル・キャビティ325の中にあるプラスチックと共に脱型することが可能となる。このプラスチック物品337を脱型するためには通常の押出しピンを使うことが可能であるが、補償用スピル・キャビティ325の中にあるプラスチックを脱型するためにピストン329を使うことが可能で、この場合には、ピストン335の後面に加わっている圧力により、このピストンが押出しピンのように機能することとなる。
第20図によるプラスチック物品337には、空洞部分344がより精密には画成されていないが、第21図には、比較的壁の厚さが薄いプラスチック物品352が分割面323の近傍のエッジ領域では、壁の厚さが厚くなっていることが判るが、この部分は加圧ガスを射出することにより、ガスを吹き込んで空洞を作ることとなる。プラスチック物品342の場合には、例えば、それが自動車の細長いバンパーであることもあるが、この場合にはそのエッジ部分353は補強されている。この場合には、ここには図示されていないスプルー・チャンネルにより、この金型空間はプラスチック樹脂により完全に充填される。肉厚の厚いエッジ部分353の一方の端はトンネル型チャンネル354によりスピル・キャビティ325と連結されている。ピストン329の位置は上になっているが、この理由は、加圧ガスのガスライン348と連結されている穴356を経由してピストン335の後面に制御可能な圧力が加えられているからである。内部が空洞の針355に連結された加圧ガスのガスライン339を経由して、この内部が空洞の針355により、加圧ガスを肉厚の厚くなったエッジ部分353の反対側の端に加えることが可能である。
射出サイクルにおいて、金型空間の中に、その金型空間が許容出来るよりも多量のプラスチック樹脂を射出成型機が射出した場合には、このプラスチック樹脂の余分な部分は、射出圧力又はこの金型空間内に加わっている圧力を目に見える程上昇させることなく、トンネル型チャンネル354を通って補償用スピル・キャビティ325の中に流れて、この余分な体積に相当するストローク長さの分だけ加圧ガスの圧力に対抗してピストン329を移動させる。この段階で、肉厚の厚いエッジ部分353の反対側の端のところで、加圧ガスが中空の針355を経由して、まだ流動性の肉厚の厚いエッジの中心部分に射出されて、このことにより、まだ流動性のこの部分が補償用スピル・キャビティ325の中に移動して、肉厚の厚いエッジ部分353の中に中空部分が形成される。
第20図に図示された弁347と349が閉じられると、ピストン329の両面での圧力が平衡に達するまで、スピル・キャビティ325の中に移動したプラスチック樹脂によるピストン329の動きにより、ガス圧が上昇することとなる。肉厚の厚いエッジ部分353の中にある空洞の空間内のガス圧は、プラスチック物品352が脱型出来るまでに充分冷えて固化するまで維持される、脱型の途中で、プラスチック物品352がその内部に加わっているガス圧により破損することが確実に起こらないように、このガス圧は、中空針355を通して調節された速さで、先ず最初に排気されるが、この場合、第20図に図示された遮断弁342が開けられて、流量制御弁343を通して制御された速さでこのガスが排気される。
このガス圧が外気と一致した後、あるいは、レシーバー・タンク内の低い圧力と一致した後に、金型半分部分322と324の２つが離され、その後、プラスチック物品352を金型から取り出すことが可能となり、補償用スピル・キャビティ325の中にあるプラスチックが、ガス圧の加わったピストン329により押し出される。
この中空針355は、このプラスチック樹脂の流れに影響を与えないようにして、かつ、このプラスチック樹脂によりつまることがないようにするために、場合によっては後退が出来るような構造とすることもある。
加圧ガス源340により供給された加圧ガスの圧力が、第20図の中空部分344あるいは第21図の肉厚の厚いエッジ部分353の中の空洞空間を形成するために必要な圧力よりも大きい場合には、この遮断弁341は圧力制御弁の形態となることもある。加圧ガス源340により供給された加圧ガスの圧力がこのプラスチック樹脂の中に射出するために必要な圧力と同じである場合には、この弁341は、遮断弁の形態となることもある。
プラスチック物品337又は352が固化する間に保持圧が金型空間の中に既に射出されたプラスチック樹脂の中に射出されたガスの圧力と同じである場合には、この弁342は遮断弁の形態となることもある。この保持圧が低くなる場合には、弁342は圧力制御弁として作ることも可能で、こうすることにより、一定時間後にこの圧力制御弁342を使って低い保持圧を達成することが出来る。
最初のフェーズの間にピストン335の後面に加えられたガス圧が、加圧ガス源340により供給された加圧ガスの圧力と同等である場合には、この弁347は遮断弁としての機構を有することも可能である。この場合には、金型空間336から補償用スピル・キャビティ325へのプラスチック樹脂の動きが正に始まろうとするときには、ピストン335の後面に加えられたガス圧は低い値に設定する必要がある。この場合には、必要となる対抗圧力は、圧力制御弁の形態で作られた弁349により設定することが可能であり、場合によっては、流量制御弁350により、制御された速度で外気圧、あるいは貯留タンク351の中の圧力にまで低下させることが出来る。
加圧ガス源340により供給された圧力よりも低い圧力が、ピストン335の後面に最初から加えられるのであれば、この弁347は圧力制御弁として作ることもできる。
ピストン329の後面335に加えられたガス圧が、プラスチック物品337あるいは352を脱型するときまで、ずっと維持させるのであれば、上述のように、このピストン329は、補償用スピル・キャビティ325の中に存在する固化したプラスチック用の押し出し具として作動するが、しかしながら、この場合には、金型半分部分322と324が分離されたときに、このガス圧により、ピストンの入った穴327からピストン329が押し出されないようにすることが必要である。このことは、第20図の実施態様では、圧力開放穴333により達成されるが、この穴333は、ピストン335の後面から、ガスケット・リング331の下側の部分まで延びており、かつ、このピストン329がこのピストンの入った穴327から出て、この圧力開放穴333の高さまで達すると同時にピストン335の後面に加わる圧力を開放する。
これとは対照的に、第21図による実施態様では、ピストン329には、このピストン329に取り付けられたピストン・ロッド357と、このピストン・ロッドに取り付けられたヘッド358と金型半分324の表面にある停止面360とを有する機械式ストッパーが図示されている。このピストン・ロッド357はガスケット・リング359により外部に対してシールされており、第21図に図示された位置の場合には、ピストン329の前面が、分割面323のところで金型半分322の表面と接することになるので、ヘッド358は停止面360とはこの段階では未だ接していない。プラスチック物品352と補償用スピル・キャビティ325の中に移動したプラスチックを脱型するために金型半分である322と324とがこの段階でピストン329の軸に平衡に相互から離れるように動くと、このピストン329はピストン335の後面に加えられたガス圧に応答することにより、補償用スピル・キャビティ325の中に移動したプラスチック樹脂の体積に対応する後退位置から第21図に図示された位置まで移動し、更にその位置を越えてヘッド358が停止面360に当たるまで移動し、このことにより、ピストン329がガス圧により、ピストンの入った穴327から押し出されて、この穴の外に出ることなく、補償用スピル・キャビティ325の中に移動して固化したプラスチックの押し出し器として作動することとなる。
本願発明を実施する上での最良の形態が詳細に説明されているが、本願発明が関連する技術を知っている者には、下記の特許請求の範囲により規定された発明を実施するための各種の代替の設計及び代替の実施例が判るであろう。
【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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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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