JP4397051B2 - 中空状プラスチック製構成部品を製造する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、中に閉封された空洞を有するプラスチック製品を製造する方法に関しており、前記方法は次の工程から成っている：
加圧されたプラスチック材の型のキャビティへの射出、
型のキャビティの壁に最も近いプラスチック材の冷却、
冷却されたプラスチック材により囲まれている流動性プラスチック材への加圧されたガスの射出、
プラスチック材に空洞を形成するため、型のキャビティの外部に配置され、かつ、型のキャビティと通じている少なくとも一つの溢流室への、射出されたガスによる流動性プラスチック材の射出、および
溢流室内のプラスチック材の型のキャビティ内のプラスチック材からの分離。
本発明はまた、移動可能な壁により形成された型のキャビティを有する射出成形装置に関しており、この装置は、加圧された流動性プラスチック材を型のキャビティへ射出する手段、加圧されたガスを型のキャビティ内のプラスチック材へ射出する手段、型のキャビティの外部に配置され、かつ、型のキャビティと通じている少なくとも一つの溢流室、射出されたガスにより押し出されたプラスチック材を受け入れるように配置された前記溢流室、および溢流室との流通路を開き、分離する手段から成っている。
通常の射出成形におけるように、最初に型のキャビティを完全に充填し、その後、ガスにより、中心の材料を溢流室へ押し出し、これにより、製品内の空洞が形成される、中空のプラスチック製品を製造する方法は、一般に”ブローガス射出法”と呼ばれ、例えば、米国特許５，２０４，０５１に述べられている。この既知の方法では、型のキャビティと溢流室との間の流通路は、プラスチック材の射出中に閉じられたままで、型のキャビティが完全に充填された後、およびプラスチック材の表面が少し硬化された後にのみ開かれる。ここの空気の排出は、型の半体の間からの漏洩により行われ、これは、プラスチック材に対する逆の圧力が比較的に大きいことを意味する。
この過程において、型のキャビティへ射出されたプラスチック材はすべて、キャビティに残っている。これは、射出の始めに、型の射出器のノズル内とそれに最も近くにあって、特に、流路の領域が大きい場合、プラスチック材の残りより低温で低品質であるプラスチック材が、最終的に、型のキャビティへの入口から最も遠く離れた位置の型のキャビティ内にあることを意味する。これは、特に、熱硬化樹脂およびまたは、いわゆる架橋結合プラスチックを射出する場合に発生する。
本発明の目的は、序言で述べた種類の方法と装置を達成することであり、これにより、上述の不利な点は解消され、従って、さらに均一な壁の厚さと一様な品質の両方が、製造されたプラスチック製品に得られる。
これは、所定の流動領域との流通が、流動性のプラスチック材の射出中に、型のキャビティと溢流室との間に維持され、大きい所定の流動領域との流通が、ガスの射出中に、型のキャビティと溢流室との間に維持されることにより達成される。
小さい流動領域との流通は、空気がすべてキャビティから押し出され、かつ、少量のプラスチック材が溢流室へ押し出されるような長時間の間、維持される。本発明による方法は、均一な壁の厚さと一様な品質を有する製品を得るばかりでなく、空気の型のキャビティからの排出が、空気の排出が二つの型の半体の間の通常の漏洩により行われる場合より、一層速く行われることから、生産サイクルを短縮することを可能にする。速い排出は、また、プラスチック材に形成する小さい空気の泡の危険を低減する。
この方法を実行する射出成形装置は、所定の流動領域との流通が、流動性プラスチック材の射出中に、型のキャビティと溢流室との間に維持され、より大きい所定の流動利用域との流通が、ガスの射出中に、型のキャビティと溢流室との間に維持されるという特徴を有する。
本発明は、添付図面に示された実施例に関し、以降に詳細に述べられており、図１は、本発明による図示された射出成形装置の断面を示している。図２は、自動車用ラジエターグリルの形のプラスチックパネルの背面の見取り図を示しており、この製品は本発明による方法と装置により製造され、図３は、図２の線III−IIIに沿った断面図を示し、図４は、図３の線IV−IVに沿った断面図を示している。
図１の１は一般に型を示し、型は、型の上部半体２と下部半体３から成り、これらは一体になり型のキャビティ４を形成しており、かつ、ここに詳細に示されていない手段により、示されたピストンから相互に動いて離れ、型のキャビティ４を開く。型の射出器のノズル６は、型の上部半体２を通る流路５へ開いている。型の射出器は、シリンダー７と、シリンダー内を軸方向に移動するピストン８を有し、これにより、シリンダー７内の流動性プラスチックは、型のキャビティ４へ押し込められる。
型の半体２と３は、型のキャビティ４のほかに、独立した流路１０を経て型のキャビティ４と流通している、一組のいわゆる溢流室９を有する。案内プレート１１が各流路１０へ開いており、押し出しピン１２が各穴１１内に移動可能に配置されている。対応する押し出しピン１３が、穴１４内に配置され、各溢流室９へ開いている。ガス針１５が、流路５と反対方向へ伸長し、開口１５ａを備えており、これを通って、ガスが型のキャビティ４内のプラスチック材へ射出される。ガス針１５は、示された位置に固定されているか、または、型のキャビティ４から引き抜かれる。
図１の１６は制御器を示し、１７は圧縮ガス源を示し、１８と１９は、ピストン８と押し出しピン１２をそれぞれ駆動する駆動手段を示している。図１は中心の平面Ａに関して対称であり、平面Ａの左側には、ピストン８がシリンダー７の底へ移動した後の状態が示されており、型のキャビティ４が流動性プラスチック”ｂ”で完全に充填され、空気と少量のプラスチック材”ｃ”が溢流室９へ押し出されている。プラスチックの射出段階で、制御器６は、駆動手段１９により図１の左側に示された位置に押し出しピン１２を保持し、この位置において、押し出しピン１２の上部の端面１２ａは、細い通路１０ａを開けており、これを通って、最初に空気、次ぎにプラスチック材が溢流室９へ流れる。
プラスチックの射出が完了すると、すべての空気、あるいは少量のプラスチックが、溢流室９へ排出される。次ぎに、制御器１６は圧縮ガス源１７を起動して、加圧されたガス（好適には窒素）が、ガス針１５よりその開口１５ａを通り、まだ硬化していないプラスチックへ導入され、続いて、プラスチックは、図１の左側に示されているように、完全に充填されるまで、流路１０を通り溢流室９へ押し込まれる。ガス射出段階において、制御器１６は、押し出しピン１２を図１の右側に示された位置に保持し、この位置で、その端面１２ａは高さが低く、流路１０の全流動断面積を開く。
プラスチック材が硬化すると、型のキャビティ４が開き、制御器１６は押し出しピン１２の駆動手段１９を起動して、ピン１２を押し上げて、プラスチック製品を型の下半体１３から持ち上げる。ピン１２が通路１１を移動すると、型のキャビティ内のプラスチック材は、溢流室９内のプラスチック材から切断されて、後者は押し出しピン１３により排出される。
図２，３，及び４は、自動車用ラジエターグリル２０の形でプラスチック製品を示しており、これは上述の方法とガス射出の成形装置により製造される。
示されたラジエターグリルは、一般に２１で示された四角形のフレームから成り、これは水平な上部フレーム部材２２、水平な下部フレーム部材２３および二つの垂直な側部フレーム部材２４から構成しており、フレーム部材２４は上部と下部のフレーム部材２２と２３を相互に接続している。フレーム部材２２と２３の間には、一組の垂直な成形物２５が伸長しており、これらと各側部フレーム部材２４の間には、一組の水平な成型物２６と２７が伸長している。最後に、水平な成型物２８が、垂直な成型物２５を経て、一つの側部フレーム部材２４から他の部材２４へ伸長している。
示された上述の構成部品２２〜２８のすべては、上述のようにガス射出成形法で相互に単一体に製作され、従って、空洞は、フレーム部材２２と２３、および成型物２６，２７および２８にそれぞれ形成されている。フレーム部材と成型物の全長にわたって伸張しているこれらの空洞は、図３に２９，３０，３１，３２および３３で示されている。
図２の４０は、加圧されたガスが、ガス射出成形工程中に、まだ硬化していないプラスチック材へ吹き込まれたガス針の後に形成された穴を示す。図１に見られるように、端へ向かって次第に減少している断面積を有する型のキャビティにより、型のさらに平衡した充填が、流路がその全長に沿って同一断面積を有する場合であるよりも確実になる。従って、針１５の片側のプラスチック材が、針の他の側のプラスチック材よりも型のキャビティへ向かってより速く流れる傾向があるならば、前者のプラスチック材と反対方向の圧力が、型のキャビティの先細部分に達すると増加し、従って、ガス圧は、型のキャビティの対応する反対側の先細部分に達していない後者のプラスチック材に対し増加し、この様にして、充填を平衡状態にする。

Claims (6)

1. 加圧されたプラスチック材を型へ射出し、型のキャビティへ最も接近したプラスチック材を冷却し；
   冷却されたプラスチックにより囲まれた流動性プラスチックへ加圧されたガスを射出し；
   プラスチック内に空洞を形成するように射出されたガスにより、型のキャビティの外部に配置され、かつ、型のキャビティと通じている少なくとも一つの溢流室へ流動性プラスチックを押し出し；
   型のキャビティ内のプラスチックから溢流室内のプラスチックを分離する工程を含み；
   流動性プラスチック材の射出中には、型のキャビティと溢流室との間の流動領域はその後のガスの射出中より狭められた状態に維持されることを特徴とする密閉された空洞を有するプラスチック製品を製造する方法。
2. ガスが、端に向かって小さくなる断面を有する伸長した型のキャビティの両端の間の中間に射出されることを特徴とする伸長した流路の形の空洞を有するプラスチック製品の製造に関する請求項１に記載の方法。
3. 流動性プラスチックを型のキャビティへ加圧して射出する手段と、加圧されたガスを型のキャビティ内のプラスチックへ射出する手段と、型のキャビティの外部に配置され、型のキャビティと通じ、かつ、射出されたガスにより押し出されたプラスチックを受け入れるように配置された、少なくとも一つの溢流室と、および溢流室との流通路を開き、分離する手段と、を含んでいる射出成形装置において：溢流室（９）との流通路を開き、分離する手段（１２，１９）およびプラスチック材を射出する手段（７，８，１８）が、制御器（１６）により制御され、これにより、型のキャビティ（４）と溢流室（９）との間の流通路が、プラスチック材の射出中に部分的に開かれ、ガスの射出中に完全に開かれることを特徴とする移動可能な壁により形成された型のキャビティを有する射出成形装置。
4. 型のキャビティ（４）と溢流室（９）との間の流通路（１０，１１）が、押し出しピンの形の弁要素（１２）を含んでおり、前記押し出しピンは、流通路を完全に閉じている第一位置、流通路を部分的に開いている第二位置、および流通路を完全に開いている第三位置を有し、前記押し出しピンが開いた位置から閉じた位置へ移動すると、前記押し出しピンは溢流室（９）内のプラスチック材（ｃ）を型のキャビティ（４）内のプラスチック材（ｂ）から分離し、その後、連続した移動中に、型のキャビティが開いた後、プラスチック製品を型のキャビティから排出するように前記押し出しピンが配置されていることを特徴とする請求項３に記載の射出成形装置。
5. 溢流室（９）が、型のキャビティ（４）が開かれると開くように配置され、他の押し出しピン（１３）が、溢流室内のプラスチック材を排出するように、溢流室と連結して配置されていることを特徴とする請求項４に記載の射出成形装置。
6. 型のキャビティ（４）が、端部へ向かって減少する断面積を有する端部分を有し、プラスチック材を射出する手段（７，８，１８）が、加圧された流動性プラスチック材を、そして、ガスを射出する手段（１５、１６、１７）が、加圧されたガスを、型のキャビティの中央から型のキャビティへ注入するように配置されていることを特徴とする請求項３〜５に記載の射出成形装置。

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