JP3414459B2 - ガス注入ノズル - Google Patents

ガス注入ノズル

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    • B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/1703—Introducing an auxiliary fluid into the mould
    • B29C45/1734—Nozzles therefor

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ひけや反りのない外観
の美麗な成形品を射出成形する装置に使用するガス注入
ノズルに関する。更に詳しくは、金型に設けられた金型
キャビティ内に射出された溶融樹脂内部に加圧ガスを圧
入して中空構造を有する射出成形品を製造する際に使用
するガス注入ノズルに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】溶融した熱可塑性樹脂を射出成形により
成形する際、ひけや反りのない外観の美麗な成形品を得
るため、特開昭６４−１４０１２号公報等に溶融した熱
可塑性樹脂を金型に設けられたキャビティ内に射出し、
該溶融した熱可塑性樹脂内に加圧ガスを導入して熱可塑
性樹脂にガス含有中空部を造り、その後、金型が開く前
にガス含有中空部内のガスを大気中に解放する成形品の
製造装置が開示されている。
【０００３】例えば上記公開公報で示されているガス注
入ノズルの場合、熱可塑成樹脂中に加圧ガスを圧入する
前にガス注入ノズル先端のガス吐出部内に溶融樹脂が充
填された後、ガス吐出部内のガス吐出孔から加圧ガスが
圧入される。この時、ガス注入ノズル先端のガス吐出部
内に充填された溶融樹脂の中心部には成形品内にガス含
有中空部を造るためのガス流路が形成され、且つ、固化
の始まった半溶融の溶融樹脂がガス吐出部内壁に加圧ガ
スでもって密着し、加圧ガスの濾洩を防ぐ作用がある。
【０００４】しかしながら、従来技術ではガス注入ノズ
ル先端のガス吐出孔から加圧ガスを圧入する際に加圧ガ
スがガス吐出部に充填された溶融樹脂を吹き飛ばしてし
まい加圧ガスが濾洩し、所望のガス含有中空部を有する
熱可塑性樹脂製の成形品が得られない場合がある。具体
的には、樹脂の種類、樹脂の粘度、ガス圧入圧力、ガス
圧入のタイミング等の成形条件によって上記吹き飛ばし
現象が生じ、安定した所望のガス含有中空部を有する熱
可塑性樹脂製の成形品が得られない場合がある。
【０００５】このような吹き飛ばし現象が生じた場合、
ガス圧入圧力の調整やガス圧入タイミングの調整で改善
できることもあるが、所望とするガス含有中空部を有す
る熱可塑性樹脂製の成形品の美麗な外観や中空率が得ら
れないおそれがある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
したような従来技術の課題を解決し、加圧ガスの溶融樹
脂内部への円滑な圧入を行うためのガス注入ノズルを提
供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決する装置について鋭意研究を重ねた結果、ガス注
入ノズルの先端のガス吐出部内壁に凹凸形状を有するこ
とで、詳しくは、加圧ガスの流れ方向に対して垂直方向
に連続した凹部又は凸部を１又は複数設けることで、あ
るいは又、ガス吐出部内壁に加圧ガスの流れ方向に沿っ
て連続した凹部又は凸部を複数設けることで、あるいは
又、ガス吐出部内壁に孔又は瘤を複数個設けることで、
あるいは又、ガス吐出部内壁底部の一部をカットするこ
とにより、ガス注入ノズル先端のガス吐出孔から加圧ガ
スを圧入する際に加圧ガスがガス吐出部に充填された溶
融樹脂を吹き飛ばすことなく、加圧ガスが濾洩せず、所
望のガス含有中空部を有する熱可塑性樹脂製の成形品が
得られ得ることを見出し、本発明に到達した。
【０００８】すなわち、本発明は、射出成形機シリンダ
ーから金型に設けられた金型キャビティ内に溶融樹脂射
出部を介して射出された溶融樹脂の内部に加圧ガスを圧
入し、中空構造を有する成形品を成形するためのガス注
入ノズルであって、該ガス注入ノズルの先端のガス吐出
部内壁が凹凸形状を有することを特徴とするガス注入ノ
ズに関する発明である。
【０００９】本発明において、ガス注入ノズルの先端の
ガス吐出部内壁に設けられた凹凸形状は、以下の実施態
様であることが望ましい。
【００１０】 ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内
壁には、加圧ガスの流れ方向に対して垂直方向に連続し
た凹部が一個以上設けられ、該凹部は円周方向に連続で
あり、その深さは、ガス吐出部の内径に対して１０〜３
０％であることが望ましい。凹部は、流れ方向に対して
対称でも非対称であってもよい。
【００１１】具体的な実施態様を図４に示す。図４の左
図は加圧ガスの流れ方向に平行な面の断面図であり、右
図は流れ方向に垂直な面の断面図である。
【００１２】図６及び図７において、左図に加圧ガスの
流れ方向に平行な面の断面図を示し、右図に流れ方向に
垂直な面の断面図をそれぞれ示す。
【００１３】 ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内
壁には、加圧ガスの流れ方向に対して垂直方向に連続し
た凸部が一個以上設けられ、その高さは、ガス吐出部の
内径に対して１０〜３０％であることが望ましい。凸部
は、流れ方向に対して対称でも非対称であってもよい。
【００１４】具体的な実施態様を図５に示す。
【００１５】図５、図８及び図９において、左図に加圧
ガスの流れ方向に平行な面の断面図を示し、右図に流れ
方向に垂直な面の断面図をそれぞれ示す。
【００１６】 ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内
壁には孔が設けられ、該孔は流れ方向に対称、もしくは
非対称の位置に２個以上設けられ、その深さはガス吐出
部の内径に対して１０〜５０％であることが望ましい。
【００１７】具体的な実施態様を図１０及び図１１に示
す。図１０及び図１１において、左図に加圧ガスの流れ
方向に平行な面の断面図を示し、右図に流れ方向に垂直
な面の断面図をそれぞれ示す。
【００１８】 ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内
壁には溜が設けられ、該溜は流れ方向に対称、もしくは
非対称の位置に２個以上設けられ、その高さはガス吐出
部の内径に対して１０〜５０％であることが望ましい。
【００１９】具体的な実施態様を図１２及び図１３に示
す。図１２及び図１３において、左図に加圧ガスの流れ
方向に平行な面の断面図を示し、右図に流れ方向に垂直
な面の断面図をそれぞれ示す。
【００２０】 ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内
壁の該内壁底部にカット部が設けられ、その位置はガス
注入孔近傍の位置が望ましく、その深さはガス吐出部の
内径に対して１０〜５０％であることが望ましい。
【００２１】具体的な実施態様を図１４及び図１５に示
す。図１４及び図１５において、左図に加圧ガスの流れ
方向に平行な面の断面図を示し、右図に流れ方向に垂直
な面の断面図をそれぞれ示す。
【００２２】本発明のガス注入ノズルにおいて、垂直方
向に連続した凹部または凸部、加圧ガスの流れ方向に沿
って連続した凹部または凸部、孔又は溜の深さ及び高さ
については、上記深さ及び高さより小であれば効果が少
なく、一方上記深さ及び高さより大であれば成形後のガ
ス吐出部に形成された成形品の一部に離型不良が生ずる
場合があり、連続した成形サイクルに支障をきたすおそ
れがあるので好ましくない。
【００２３】本発明の吐出部内壁カットの深さについて
は、浅ければ効果が少なく、深すぎると焼け樹脂の蓄積
等によりガスの圧入が安定しないことがある。
【００２４】但し、本発明のガス注入ノズルにおいて、
ガス吐出部内の凹凸形状が連続した微細な凹凸形状、す
なわちシボ加工等のような加工を施した場合は、前述し
た深さ、高さの制限等はなく、微細な凹凸形状でも良好
な効果が期待できることはいうまでもない。
【００２５】本発明のガス注入ノズルは、ガス注入ノズ
ルの先端に設けられたガス吐出のための開口部と開口部
に連結する配管系から構成されており、ガス注入ノズル
の先端のガス吐出部内壁の凹凸形状は、前述の開口部に
配設された逆止弁の近傍に位置することが望ましい。
【００２６】本発明のガス注入ノズルを用いて金型に設
けられた金型キャビティ内の溶融樹脂の内部に加圧ガス
を圧入し、所望の形状に成形された成形品は、中空構造
に圧入されている加圧ガスの圧力作用を維持しながら冷
却され、冷却が完了すると金型から取り出されるが、成
形品を金型から取り出す際に、前記中空構造に残存して
いる加圧ガスの圧力作用によって成形品が変形するのを
防止するために、金型を開くに先立ってガス注入ノズル
を、例えば、往復運動によって移動し、中空構造の加圧
ガスを解放する態様においては、本発明のガス注入ノズ
ルを用いることにより該ガス注入ノズル先端のガス注入
孔から加圧ガスを圧入する際に加圧ガスでもってガス吐
出部に充填された溶融樹脂を吹き飛ばすことなく、加圧
ガスが濾洩せず、所望のガス含有中空部を有する熱可塑
性樹脂製の成形品が得られる。
【００２７】ここで、本発明における、ガス注入ノズル
の先端のガス吐出部内壁に凹凸形状を付与したガス注入
ノズルにおいては、特開平４−３１０１６号公報に開示
されている様に、ガス注入ノズル先端を加熱装置で加熱
することも効果的である。
【００２８】
【作用】本発明のガス注入ノズルにおいては、ガス注入
ノズルの先端のガス吐出部内壁に凹凸形状を有する、詳
しくは、加圧ガスの流れ方向に対し垂直方向に連続した
凹部又は凸部を１又は複数設け、あるいは又、ガス吐出
部内壁に加圧ガスの流れ方向に連続した凹部又は凸部を
複数設け、あるいは又、ガス吐出部内壁に孔又は瘤を複
数個設け、あるいは又、ガス吐出部内壁底部を一部カッ
トすることで、ガス吐出部内に加圧ガスを圧入する際に
加圧ガスでもって該ガス吐出部に充填された溶融樹脂を
吹き飛ばすことなく、加圧ガスが濾洩せしめないことが
できる。
【００２９】
【実施例】以下、図面を参照して本発明を好ましい実施
例に基づき説明する。
【００３０】尚、所定の窒素ガス圧をかけたときの評価
の記載は、以下の記号によった。 ○：吹き飛ばしなし △：成形毎に吹き飛ばしがあったり、なかったり ×：吹き飛ばしあり
【００３１】実施例１〜１２ 図１に示す構造のガス注入ノズルを有する金型を使用
し、中空成形品を成形した。図１において、金型の可動
型１側に油圧シリンダー６の駆動によって往復運動する
ガス注入ノズル５を設けた。図２に示す如く、ガス注入
ノズル５の先端に逆止弁１１を配設し、ガス吐出部８内
壁にそれぞれ加工を施したガス注入ノズルで実験を行っ
た。又、可動型１に設置されているガス注入口１３は、
金型キャビィティ４に向けて開口しており、ガス注入ノ
ズル５が成形時に金型と密着し、溶融樹脂１２がガス注
入ノズルの外へ流出するのを防止できる構造とした。
【００３２】ポリカーボネート樹脂（三菱ガス化学
（株）製、商品名：ユーピロンＳ３０００Ｒ 自然色）
を射出成形機シリンダー３内にて樹脂温度２８０℃に溶
融、可塑化した。金型を型締め後、図４〜図１５に示す
ガス注入ノズル５をそれぞれ使用して、油圧シリンダー
６にて可動型１側に設けたガス注入口１３に密着させた
後、射出圧力１１３０ｋｇ／ｃｍ2にて前記金型キャビ
ティ４内に射出した。射出開始後３．０秒後に射出動作
を停止し、同時に、ガス注入ノズル５よりそれぞれ８
０、１３０、１８０ｋｇ／ｃｍ2の三水準の圧縮窒素ガ
スを圧入し、ガス吐出部内の溶融樹脂の吹き飛ばし現象
を見極めた。吹き飛ばしが認められず、ガス保持ができ
た場合には６０秒間冷却した後、成形品内の圧縮窒素ガ
スを油圧シリンダー６にてガス注入ノズルを後退させ大
気中に解放し、型開きを行った。
【００３３】図４〜図１５に示すガス注入ノズルを使用
した場合の評価結果を表１〜表３に示す。
【００３４】 ［表１］実施例番号 １ ２ ３ ４ ガス吐出部内壁 円周方向に 円周方向に 流れ方向に 流れ方向に の形状 １つの凹部 １つの凸部 ２つの凹部 ３つの凹部 図 番 図４ 図５ 図６ 図７ 窒素ガス圧力 80 kgf/cm2 ○ ○ ○ ○ 130 kgf/cm2 ○ ○ △ ○ 180 kgf/cm 2 ○ ○ × ○
【００３５】 ［表２］実施例番号 ５ ６ ７ ８ ガス吐出部内壁 流れ方向に 流れ方向に 孔２個 孔３個 の形状 ２つの凸部 ３つの凸部 図 番 図８ 図９ 図１０ 図１１ 窒素ガス圧力 80 kgf/cm2 ○ ○ ○ ○ 130 kgf/cm2 △ ○ × ○ 180 kgf/cm 2 × ○ × ○
【００３６】 ［表３］実施例番号 ９ １０ １１ １２ ガス吐出部内壁 瘤２個 瘤３個 底部一部 底部一部 の形状 カット カット 図 番 図１２ 図１３ 図１４ 図１５ 窒素ガス圧力 80 kgf/cm2 ○ ○ ○ ○ 130 kgf/cm2 △ ○ ○ ○ 180 kgf/cm 2 × ○ ○ ○（焼けあり）
【００３７】比較例１ ガス注入ノズル５に設けたガス吐出部８壁面に何等加工
をしない（図３）以外は、実施例の操作を繰り返した。
【００３８】各窒素ガス圧力での評価結果を下記に示
す。 80 kgf/cm2 ：△ 130 kgf/cm2 ：× 180 kgf/cm2 ：×
【００３９】図３に示すごとく、80kgf/cm2を越えると
ガス吐出部の溶融樹脂が吹き飛ばされた。
【００４０】
【発明の効果】本発明のガス注入ノズルの先端のガス吐
出部内壁に凹凸形状を有する、詳しくは、加圧ガスの流
れ方向に対し垂直方向に連続した凹部又は凸部を１又は
複数設け、あるいは又、ガス吐出部内壁に加圧ガスの流
れ方向に連続した凹部又は凸部を複数設け、あるいは
又、ガス吐出部内壁に孔又は瘤を複数個設け、あるいは
又、ガス吐出部内壁底部を一部カットすることで、ガス
吐出部内に加圧ガスを圧入する際に加圧ガスでもってガ
ス吐出部に充填された溶融樹脂を吹き飛ばすことなく、
加圧ガスが濾洩せずに、溶融樹脂の内部に円滑に加圧ガ
スの圧入を行うことができ、安定した連続サイクルで所
望の中空構造を有する成形品を射出成形することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明のガス注入ノズルの設置場所を示す模
式図である。
【図２】 図１の本発明におけるガス注入ノズルＡを拡
大した断面模式図である。
【図３】 比較例１で使用した図１におけるＡ部を拡大
した模式図である。
【図４】 ガス吐出部壁面に円周方向に１つの連続した
凹部を設けた場合の断面模式図である。
【図５】 ガス吐出部壁面に円周方向に１つの連続した
凸部を設けた場合の断面模式図である。
【図６】 ガス吐出部壁面に流れ方向に２つの連続した
凹部を設けた場合の断面模式図である。
【図７】 ガス吐出部壁面に流れ方向に３つの連続した
凹部を設けた場合の断面模式図である。
【図８】 ガス吐出部壁面に流れ方向に２つの連続した
凸部を設けた場合の断面模式図である。
【図９】 ガス吐出部壁面に流れ方向に連続した３つの
凸部を設けた場合の断面模式図である。
【図１０】 ガス吐出部壁面に孔２個を対称に設けた場
合の断面模式図である。
【図１１】 ガス吐出部壁面に孔を３個設けた場合の断
面模式図である。
【図１２】 ガス吐出部壁面に瘤を対称の位置に２個設
けた場合の断面模式図である。
【図１３】 ガス吐出部壁面に瘤を３個設けた場合の断
面模式図である。
【図１４】 ガス吐出部内壁面の底部を一部カットした
場合の模式図である。
【図１５】 ガス吐出部内壁面の底部を一部カットした
場合の模式図である。
【符号の説明】
１：可動型 ２：固定型 ３：射出成形機シリンダー ４：金型キャビィティ ５：ガス注入ノズル ６：油圧シリンダー ７：ガス体導通管 ８：ガス吐出部 ９：ガス体注入孔 １０：ガス体流路 １１：逆止弁 １２：溶融樹脂 １３：ガス注入口 １４：ヒーター １５：形成されたガス体流路 １６：ガス吐出孔
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平６−198677（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339624（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 49/00 - 49/80

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】固定型と可動型を備えた金型において使用
    され、射出成形機シリンダーから該金型に設けられた金
    型キャビティ内に該固定型に設けられた溶融樹脂射出部
    を介して射出された溶融樹脂の内部に加圧ガスを圧入
    し、中空構造を有する成形品を成形するためのガス注入
    ノズルであって、該ガス注入ノズルは、該金型キャビティに向けて開口し
    ており、 該ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内壁が凹凸形状を
    有することを特徴とするガス注入ノズル。
  2. 【請求項２】ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内壁に
    は、加圧ガスの流れ方向に対して垂直方向に連続した凹
    部又は凸部が、１又は複数、設けられていることを特徴
    とする請求項１に記載のガス注入ノズル。
  3. 【請求項３】ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内壁に
    は、加圧ガスの流れ方向に沿って連続した凹部又は凸部
    が、複数、設けられていることを特徴とする請求項１に
    記載のガス注入ノズル。
  4. 【請求項４】ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内壁に
    は、孔又は瘤が、複数個、設けられていることを特徴と
    する請求項１に記載のガス注入ノズル。
  5. 【請求項５】ガス注入ノズルの先端のガス吐出部内壁底
    部の一部がカットされていることを特徴とする請求項１
    に記載のガス注入ノズル。
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