(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形のためのガス供給装置であって、
ガス供給源（１）、ガス昇圧機器（２）およびガス注入制御機器（３）がそれぞれの間の減圧弁（Ａ）、（Ｂ）を介して直列に接続されると共に、
ガス供給源（１）の出口後の減圧弁（Ａ）の下流からガス昇圧機器（２）をバイパスしてガス注入制御機器（３）に通ずるガス流路（４）を有し、
前記ガス供給源（１）のガス圧より高圧ガスの注入時には、前記ガス供給源（１）からのガスを減圧弁（Ａ）、ガス昇圧機器（２）、減圧弁（Ｂ）およびガス注入制御機器（３）を通して行うとともに、前記ガス流路（４）をブロックし、前記ガス供給源（１）のガス圧より低圧ガスの注入時には、前記ガス供給源（１）からのガスを減圧弁（Ａ）、前記ガス流路（４）およびガス注入制御機器（３）を通して行うとともに、前記ガス昇圧機器（２）をブロックした状態とすることを特徴とする射出成形用ガス供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形のためのガス供給装置に関するものであり、詳しくは、高圧から低圧までのガスを所定の圧力に制御しながら供給できる射出成形用ガス供給装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、軽量にして高剛性で外観が良好な樹脂射出成形品を得るために、金型内の溶融樹脂中にガスを注入する方法が知られている。この方法によれば、溶融樹脂の内部にガスチャンネル等の中空部が形成され、中空部内の高圧ガスが溶融樹脂を金型の内面に密着させるので、成形品の表面に「ひけ」等の不具合が発生することを防止でき、軽量でありながら充分な強度および剛性を有するうえ、外観品質が良好な成形品が得られる。
【０００３】
ここにおける注入ガスの供給設備は、専ら金型内の溶融樹脂中に注入する高圧ガス（たとえば、１０ＭＰａ程度）の供給設備であり、図２に示すように、ガス供給源（１）、ガス昇圧機器（２）およびガス注入制御機器（３）を直列に接続したものである。その接続路には、それぞれ減圧弁（Ａ）、（Ｂ）が設けられており、所定の圧力が保たれるようになっている。
【０００４】
ところが、近年、比較的低圧のガスを用いて樹脂の射出成形をおこなう技術が開発されている。たとえば、特開平９−１６４５４７号公報には、ガスの注入を射出シリンダー中の可塑化溶融樹脂に対して行い、ガスを含んだ溶融樹脂を射出成形して中空部を有する樹脂成形品を得る方法が開示されている。この方法によれば、比較的低圧のガスで樹脂の射出成形が可能である。
【０００５】
また、本出願人は、特願平９−１１６９２０号において、補強用繊維を含有する溶融樹脂を繊維のスプリングバック現象を利用して金型内で膨張させて成形するに際し、金型内にガスを注入して、型の転写性を向上させる方法を提案した。この場合においても、注入するガスの圧力は比較的低圧でよい。
このように、ガス注入を行う射出成形の技術は多様化しており、そのためのガスは高圧のみでなく低圧のものも要求されるようになっている。ところが、上記したような従来の高圧ガスの供給設備では、これに十分に対応できない。たとえば、１ＭＰａ程度の低圧ガスを従来のガス供給設備から得ようとすれば、ガス昇圧機器（２）の負荷を逓減した状態で運転し、減圧弁（Ｂ）を経由してガスを取り出すことになるが、比較的高圧領域での圧力制御を意図したこの減圧弁（Ｂ）からは、低圧領域で圧力の安定したガスが得られ難く、ガスの注入操作が不安定となるのを避けることができない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形技術の多様化に対応して、高圧から低圧までのガスを所定の圧力に制御しながら供給できる射出成形用ガス供給装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、上記課題につき鋭意検討した結果、従来の高圧ガスの供給設備において特定のガス流路を併設することによりこれが解決できることを見出し、本発明を完成させるにいたった。
すなわち、本発明は、
ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形のためのガス供給装置であって、
ガス供給源（１）、ガス昇圧機器（２）およびガス注入制御機器（３）がそれぞれの間の減圧弁（Ａ）、（Ｂ）を介して直列に接続されると共に、
ガス供給源（１）の出口後の減圧弁（Ａ）の下流からガス昇圧機器（２）をバイパスしてガス注入制御機器（３）に通ずるガス流路（４）を有し、
前記ガス供給源（１）のガス圧より高圧ガスの注入時には、前記ガス供給源（１）からのガスを減圧弁（Ａ）、ガス昇圧機器（２）、減圧弁（Ｂ）およびガス注入制御機器（３）を通して行うとともに、前記ガス流路（４）をブロックし、前記ガス供給源（１）のガス圧より低圧ガスの注入時には、前記ガス供給源（１）からのガスを減圧弁（Ａ）、前記ガス流路（４）およびガス注入制御機器（３）を通して行うとともに、前記ガス昇圧機器（２）をブロックした状態とすることを特徴とする射出成形用ガス供給装置を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について詳細に説明する。
本発明の対象とする「ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形」とは、熱可塑性樹脂の射出成形であって溶融樹脂中にガス注入を行うものであれば特に限定されるものではない。前記したような、金型内の溶融樹脂中に比較的高圧のガスを注入する成形や、射出シリンダー中の可塑化溶融樹脂中に比較的低圧のガスを注入する成形、金型内の強化繊維含有の溶融樹脂中に比較的低圧のガスを注入する成形等、高圧から低圧まで（たとえば、１０ＭＰａ〜１ＭＰａ程度）のガスを用いる各種の射出成形に対応できるのが、本発明の利点である。
【０００９】
本発明の、射出成形用ガス供給装置は、図１に例示されるように、ガス供給源（１）、ガス昇圧機器（２）およびガス注入制御機器（３）がそれぞれの間の減圧弁（Ａ）、（Ｂ）を介して直列に接続されると共に、ガス供給源（１）の出口後の減圧弁（Ａ）の下流からガス昇圧機器（２）をバイパスしてガス注入制御機器（３）に通ずるガス流路（４）を有するものである。
【００１０】
本発明のガス供給装置を構成するガス供給源（１）は、射出成形に用いられる窒素等のガスを提供するものであり、具体的には、窒素ガスボンベ、液体窒素タンク、窒素ガス製造設備等である。中でも簡便に使用できる窒素ガスボンベが好適である。
また、本発明におけるガス昇圧機（２）は、射出成形のために比較的高圧のガスを注入する場合に、ガス供給源（１）から提供されるガスの圧力を所要の圧力にまで高めるためのものであり、レシプロタイプのコンプレッサー等が用いられる。ガス昇圧機（２）の入口と出口に位置する減圧弁（Ａ）、（Ｂ）は、ガス昇圧機（２）の安定した操作と所望の圧力でのガス注入ができるように機能する。
【００１１】
さらに、本発明におけるガス注入制御機器（３）は、射出成形機に連動して、溶融樹脂中へのガス注入のタイミング制御等を行うものであり、たとえば、空気圧制御されたシャット・オフバルブ等が用いられる。
なお、射出成形機におけるガスの注入箇所は、各種成形法に応じて、射出ノズル、金型内ランナー、金型キャビティ、可塑化スクリュー先端部、射出シリンダー等である。
【００１２】
本発明のガス供給装置を用いて、比較的高圧のガスを射出成形に供する場合には、ガス供給源（１）から供給される低圧ガス（たとえば、２〜３ＭＰａ程度）を減圧弁（Ａ）を介してガス昇圧機器（２）に導入し、次いで昇圧した高圧ガス（たとえば、３０ＭＰａ程度）を減圧弁（Ｂ）を介して所望の圧力（たとえば、１０ＭＰａ程度）に調整し、ガス注入制御機器（３）を通して、ガス注入を行う。なお、この際、ガス昇圧機器（２）をバイパスするガス流路（４）はブロックされた状態とする。
【００１３】
一方、本発明のガス供給装置を用いて、比較的低圧のガスを射出成形に供する場合には、ガス供給源（１）から供給される低圧ガス（たとえば、２〜３ＭＰａ程度）を減圧弁（Ａ）により所望の圧力（たとえば、１ＭＰａ程度）に調節し、これをガス昇圧機器（２）をバイパスするガス流路（４）によりガス注入制御機器（３）に導き、ガス注入を行う。なお、この際、ガス昇圧機器（２）はブロックされた状態とする。
【００１４】
このように、射出成形で注入するガスの圧力がガス供給源（１）のガス圧よりも高い場合には、ガス昇圧機器（２）によりガス圧を高めて供給され、逆に、射出成形で注入するガスの圧力がガス供給源（１）のガス圧よりも低い場合には、ガス昇圧機器（２）をバイパスしてガスの供給がなされる。（なお、この選択に際しては、ガス供給源（１）からガス注入箇所に至るまでの圧力損失も考慮する必要がある。）前者の場合、注入ガスの圧力は比較的高圧領域での圧力制御に好適な減圧弁（Ｂ）によりなされ、後者の場合、注入ガスの圧力は比較的低圧領域での圧力制御に好適な減圧弁（Ａ）によりなされるので、本発明のガス供給装置によれば、高圧から低圧に至るまで圧力が安定に制御されたガスの注入が可能となる。また、注入ガスの圧力を減圧弁に付帯した圧力計により視覚で確認する場合にも、適切な表示範囲を有する圧力計で正確に確認することができる。
【００１５】
【実施例】
本発明について、更に、実施例により詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１に示す射出成形用ガス供給装置を用い、ガス供給源としての窒素ガスボンベ（１）から出た減圧弁（Ａ）の下流から、ガス昇圧機器としてのレシプロ・コンプレッサー（２）をバイパスするガス流路（４）を経由し、ガス注入制御機器（３）に通ずる流れにより、射出成形機金型内へ低圧ガスを供給する実験を行った。
金型内に注入されるガスの圧力設定は２ＭＰａとし、減圧弁（Ａ）の出口設定圧を２．５ＭＰａとして、ガス供給装置を運転した。なお、減圧弁（Ａ）における圧力計の仕様は、入口１５ＭＰａ／出口３ＭＰａである。
ガス注入制御機器（３）から排出されるガス圧を圧力計（５）で測定したところ、１．９〜２．１ＭＰａであり、ガス圧の変動はほとんど見られず安定していた。
【００１６】
〔比較例１〕
図２に示す射出成形用ガス供給装置で、ガス供給源として窒素ガスボンベ（１）、ガス昇圧機器としてレシプロ・コンプレッサー（２）を有するものを用い、コンプレッサー（２）の負荷を逓減した状態で運転し、実施例１と同様に金型内に注入されるガスの圧力設定を２ＭＰａとし、コンプレッサー出口の減圧弁（Ｂ）により注入ガスの圧力制御を行いながらガス供給装置を運転した。なお、減圧弁（Ｂ）における圧力計の仕様は、入口３０ＭＰａ／出口１０ＭＰａである。
ガス注入制御機器（３）から排出されるガス圧を圧力計（５）で測定したところ、１．０〜２．５ＭＰａであり、ガス圧の変動は大きく不安定であった。
【００１７】
【発明の効果】
本発明によれば、ガス注入を行う熱可塑性樹脂射出成形のためのガス供給装置において、高圧のガス以外は安定した圧力で供給することができなかった従来のガス供給装置に、特別のガス流路を付設するという改造をするだけで、高圧ガスから低圧ガスまで広範囲に、安定した圧力のガスを供給することが可能となる。したがって、多様化するガス注入射出成形法に対しても、１つのガス供給装置で賄うことができる。
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一例としての射出成形用ガス供給装置
【図２】従来の射出成形用ガス供給装置
【符号の説明】
１：ガス供給源
２：ガス昇圧機器
３：ガス注入制御機器
４：バイパス用ガス流路
５：圧力計
Ａ：減圧弁
Ｂ：減圧弁
【図１】
0003810905.tif 000002
【図２】
0003810905.tif 000003