JPH0720637B2

JPH0720637B2 - 中空型物の射出成形方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0720637B2
Application number: JP33508989A
Authority: JP
Inventors: 武弘渋谷; 靖介石原; 進今井
Original assignee: 旭化成工業株式会社
Priority date: 1988-12-26
Filing date: 1989-12-26
Publication date: 1995-03-08
Anticipated expiration: 2010-03-08
Also published as: JPH02289327A; GB9010467D0; DE3991547C2; GB2232632A; GB2232632B; US5173241A; WO1990007415A1

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、溶融合成樹脂の他に加圧ガスを金型内に注入
して中空型物を成形する射出成形方法及びその装置に関
するもので、特に加圧ガスの供給と回収に関する。

［従来の技術］特公昭57−14968号公報には、中空型物の射出成形方法
として、金型のキャビティを満たすに不十分な量の溶融
合成樹脂をキャビティに注入した後、引続き同じ入口よ
り加圧ガスを単独で或は溶融合成樹脂を注入しつつ圧入
してキャビティを満たす方法が記載されている。また、
この公告公報には、この方法を実施するための装置の一
例として、開閉弁を介してガス源に接続された一組のシ
リンダー及びピストンからなり、ピストン後退時にガス
源からガスを吸引し、ピストン前進時にこの吸引したガ
スを昇圧して送り出す昇圧装置と、逆止弁を介して上記
昇圧装置に接続されたガスノズルを内蔵する射出ノズル
と、この射出ノズルが圧接されて、当該射出ノズルから
溶融合成樹脂と加圧ガスが注入される金型とを有する装
置が記載されている。

ところで、上記方法及び装置によると、中空型物はその
中空部内に加圧ガスが充満した状態で成形されるが、上
記特公昭57−14968号公報には、金型から成形された中
空型物を取出すに先立って、中空型物内に充満している
加圧ガスをどのようにして金型内（成形された中空型物
の中空部内）から放出させるかについては特に開示がな
い。仮にこの中空型物取出しに先立つ中空型物内の加圧
ガスの放出を、金型から射出ノズルを離すことで行うと
すると、金型から射出ノズルを離した途端に中空型物内
の加圧ガスが一気に抜けることになる。このような加圧
ガスの一気の抜けは、騒音源となると共に、得られる中
空型物の型再現性を悪化させる原因となる。また、加圧
ガスは必然的に大気中に放出されてしまうので、ガスの
再利用ができず、無駄が大きいばかりか、ガスの種類に
よっては作業環境を悪化させるおそれもある。

そこで、上述のような欠点を軽減させるために、特公昭
61−59899号公報においては、中空型物内からの加圧ガ
スの放出に際し、加圧ガスの排出速度を制御しつつ圧力
容器に回収することが提案されている。具体的には、前
記特公昭57−14968号公報に示される装置における射出
ノズルと昇圧装置の間を分岐して圧力容器を接続した装
置を用い、中空型物内の加圧ガスをまず圧力容器に回収
し、次いで昇圧装置のピストン後退時にこの圧力容器内
に回収したガスを吸引させて再利用に供することが提案
されている。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記方法及び装置では、中空型物内の加
圧ガスを圧力容器内に回収するに際し、圧力容器が小型
であると、わずかな量の加圧ガスを回収しただけで、中
空型物内と圧力容器内の圧力が平衡状態となり、十分な
量の加圧ガスを回収できなくなる。従って、圧力容器と
して大型のものを用意しなければならず、設備のコスト
的問題の他、設置面積をとる問題もある。また、圧力容
器として大きなものを用いたとしても、中空型物内に、
圧力容器内と同じ圧力の加圧ガスが残留し、これが金型
開放時に大気に放出されることを完全に防止できるもの
ではない。

特に従来の方法及び装置では、一組のシリンダー及びピ
ストンからなる昇圧装置で加圧ガスの供給を行っている
ことから、次のような問題も有する。

第一に、一組のシリンダー及びピストンからなる昇圧装
置では、エネルギーロスが大きく、駆動に大きな電力消
費を伴なう。特に、油圧でガス体を昇圧する場合は、エ
ネルギー交換に伴うロスが大きい。また、大量の加圧ガ
スを使用する場合、昇圧装置が大きくなって設置場所を
とり、射出成形機の付属設備としての機能を損うばかり
でなく、設備費用が高くなる。

第二に、一組のシリンダー及びピストンから成る昇圧装
置では、金型内に加圧ガスを供給する場合のガス圧及び
ガス圧入速度の制御が困難である。

第三に、一組のシリンダー及びピストンから成る昇圧装
置では、次の成形サイクルのための再昇圧を短時間で実
施するための急速昇圧を行うにはどうしても大きな昇圧
装置が必要となる。

本発明は、上述の従来の問題点に鑑みてなされたもの
で、溶融合成樹脂の他に加圧ガスを金型内に注入して中
空型物を成形する射出成形において、金型内に注入した
加圧ガスの回収率を向上させると共に、金型への加圧ガ
スの供給及び排出を、制御しやすく効率の良い小型の装
置にて行えるようにすることを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］上記目的は、射出工程、ガス注入工程、冷却固化工程、
ガス排出工程及び取出し工程の各工程を有する中空型物
の射出成形方法において、多段式圧縮機によって加圧さ
れた加圧ガスを金型内に注入することによってガス注入
工程を行うと共に、加圧ガス注入時の位置で、射出ノズ
ルの樹脂注入口とガスノズルのガス注入口を金型に圧接
したまま、中空型物内の加圧ガスを、ガス注入口を介し
て、多段式圧縮機の吸入側に接続された回収容器に回収
することで達成されるものである。また、この方法は、
吸気側から取り込んだガスを排気側から加圧ガスとして
送り出す多段式圧縮機と、多段式圧縮機の排気側に接続
されたガスノズル及び射出ノズルと、当該射出ノズルか
ら溶融合成樹脂が注入され、当該ガスノズルから加圧ガ
スが注入される金型と、多段式圧縮機の排気側とガスノ
ズルとの間に設けられた第１開閉弁と、第１開閉弁とガ
スノズルとの間に接続され、上流側から下流側に向って
第２開閉弁と回収容器とを順次介して先端が多段式圧縮
機の吸気側に接続されたガス流路とを有する中空型物の
成形装置によって容易に実施できるものである。

［実施例及び作用］以下、本発明を図面に基づいて更に詳細に説明する。

第１図は、本発明に係る装置の第一の実施例を示す図
で、まずこれに基づいて本方法の発明と装置の発明を更
に説明する。

第１図に示されるように、金型５は、開閉可能な雄型5a
と雌型5bとから構成されている。

射出ノズル４は、スクリュー９の回転によって溶融合成
樹脂10をその先端の射出口11から射出するもので、その
やや内方にガスノズル３を内蔵している。

この射出ノズル４は、金型５に対して進退可能なもの
で、前進して先端部が金型５のスプルー12に圧接された
状態で、溶融合成樹脂10の射出と、ガスノズル３からの
加圧ガスの注入を行うものである。

射出ノズル４に内蔵されているガスノズル３は、その周
囲に溶融合成樹脂10を通す隙間を持って配置されてお
り、射出ノズル４の射出口11を介して金型５内に加圧ガ
スを注入するものである。

ガスノズル３は、第１開閉弁６を介して多段式圧縮機１
の排気側に接続されている。多段式圧縮機１としては、
必要な加圧ガスを多段で供給できるものであれば、往復
式、ターボ式、軸流式のいずれでもよい。

第１開閉弁６とガスノズル３との間には、第２開閉弁７
が介在されたガス流路が接続されており、その先端は、
回収容器17を介して多段式圧縮機１の吸気側に接続され
ている。また、回収容器17には、ガス供給用開閉弁31と
減圧弁33を介してガス源32が接続されている。

第１開閉弁６とガスノズルとの間には、非常用として、
大気放出弁25が介在されて先端が大気開放口２となった
ガス流路を接続しておくことが好ましい。この大気開放
弁25は必ずしも必要なものではないが、これを設けてお
くと、後述するガス排出工程における中空型物８内の加
圧ガスの回収が不十分であったときに、大気開放弁25の
開放によって中空型物８内の加圧ガスの排出を行うこと
ができる。大気開放弁25は、第１図に一点鎖線で示した
ように、ガスノズル３から直接ガス流路を延ばしてそこ
に取付けてもよい。尚、本明細書において第１開閉弁６
とガスノズル３の間とは、ガスノズル３自体をも含むも
のである。

本成形装置を用いて容易に行うことができる本方法の発
明は、射出工程、ガス注入工程、冷却固化工程、ガス排
出工程及び取り出し工程に分けることができ、以下この
各工程毎に分けて本装置の作動と共に本方法の発明を説
明する。

（１）射出工程［第２図（ａ）］金型５を閉じ、射出ノズル４を前進させて、射出ノズル
４の先端を金型５のスプルー12に圧接させた後、スクリ
ュー９を作動させて溶融合成樹脂10を金型５内に射出す
る。このとき、通常は第１及び第２開閉弁6,7及び大気
開放弁25は閉じられているが、第１開閉弁６は、ガス注
入工程の項で説明するように、所定のタイミングで開か
れる場合もある。

溶融合成樹脂10としては、射出成形できる熱可塑性樹
脂、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂のいずれでも
よく、これらと従来公知の添加剤やフィラーとの配合物
も使用できるが、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー
及び公知の添加剤、安定剤、フィラー、ガラス繊維など
の強化材との配合物が好ましい。

射出工程は、単一樹脂（非発泡・発泡）の射出成形、あ
るいは公知の多成分樹脂（非発泡性の同種・異種、非発
泡性と発泡性、発泡性と発泡性のいずれの組合わせでも
よい）の複合射出成形のいずれでもよい。

金型５内への溶融合成樹脂10の射出量は、金型５のキャ
ビティ13を満たすに不十分な量あるいは、キャビティ13
内容積と同一量又はキャビティ13内容積以上（所謂過充
填）であってもよい。キャビティ13内容積と同一量の充
填又は過充填の場合、大きな中空部の形成は望めない
が、冷却固化に伴う合成樹脂の収縮量に相当する中空部
を形成することができる。

（２）ガス注入工程［第２図（ｂ）］射出ノズル４の先端部を金型５のスプルー12に圧接させ
た状態で、多段式圧縮機１を作動させ、第１開閉弁６を
開くと、あらかじめ減圧弁33及びガス供給用開閉弁31を
介してガス源32から回収容器17に供給されていたガス
が、多段式圧縮機１で加圧されて、ガスノズル３を介し
て金型５内に注入される。

第１開閉弁６の開放時期、即ち加圧ガスの注入時期は、
必要な溶融合成樹脂10の一部の射出に続いて残りの溶
融合成樹脂10の射出時、必要な全溶融合成樹脂10の射
出に続いて、必要な全溶融合成樹脂10を射出してから
一定時間経過後、のいずれかの時期である。

そして、この加圧ガスの注入によって、中空型物８の中
空部が形成される。設計された位置に中空部が形成され
るように、金型５内に射出された溶融合成樹脂10に注入
する加圧ガスの注入圧力・注入速度を制御することが好
ましい。

加圧ガスとしては、通常、例えば窒素、炭酸ガス等のよ
うに、無害で、成形温度及び射出圧力下で液化しないガ
ス体が用いられる。

（３）冷却固化工程［第２図（ｃ）］溶融合成樹脂10の射出と加圧ガスの注入完了後、金型５
内に形成された中空型物８内を加圧状態に維持したま
ま、当該中空型物８を冷却し固化させる。このとき、射
出ノズル４先端部のスプルー12への圧接は維持されたま
まである。

上記中空型物８内の加圧状態の維持は、中空型物８の外
面をキャビティ13の内面に押圧し、型形状の再現性を向
上させるためで、多段式圧縮機１の作動、第１及び第２
開閉弁6,7の開閉を制御することによって行われる。即
ち、注入時の圧力を維持する、注入時よりやや低い
圧力に維持する、注入時よりやや高い圧力に維持す
る、注入時より高い圧力に維持した後、低い圧力に変
えて維持すること等で行われる。

（４）ガス排出工程［第２図（ｄ）］上記中空型物８の冷却固化完了後、射出ノズル４の先端
をスプルー12に圧接させたまま、第１開閉弁６を閉じ、
多段式圧縮機１を停止させ、第２開閉弁７を開くことに
よって、中空型物８内の加圧ガスを回収容器17に回収す
る。即ち、第２開閉弁７を開くと、中空型物８内の加圧
ガスはガスノズル３へと逆流し、第２開閉弁２を介して
回収容器17に回収されることになる。

このとき、中空型物８内加圧ガスの排出速度は、第２開
閉弁の開度を調整することによって制御することができ
る。また、第１及び第２開閉弁6,7として、開度調整の
できない電磁弁等を用いた場合には、第２開閉弁７の下
流側に開度調整のできる他の弁を設けてこれを行うこと
ができる。

特に、前述したガス注入工程において、回収容器17内の
ガスを、回収容器17内が負圧になるまで多段式圧縮機１
で吸引しておくと、中空型物８内の加圧ガス回収率が向
上するので好ましい。

（５）取り出し工程［第２図（ｅ）］上記のようにして中空型物８内の加圧ガスを排出した
後、第２開閉弁７を閉じ、金型５を開いて中空型物８を
取り出す。この取り出しは、射出ノズル４をスプルー12
に圧接させたままで行っても、射出ノズル４を後退させ
てから行ってもよい。射出ノズル４をスプルー12に圧接
させたまま取り出しを行った場合、金型５を閉じて再び
射出工程へと戻り、射出ノズル４を後退させて取り出し
を行った場合、金型５を閉じ、その前又は後に射出ノズ
ル４を金型５に圧接させてから再び射出工程へと戻る。

尚、金型５からのリーク等によって、回収されるガス量
はやや少なくなるが、この減少に対しては、減少量に相
当する量の新たなガスをガス源32から回収容器17へ補充
してやればよい。

第３図は、本発明に係る装置の第二の実施例を示すもの
で、基本的には第１図で説明したものと同じであるが、
第１開閉弁６より多段式圧縮機１寄りに逆止弁14が介在
されており、第１開閉弁６と逆止弁14との間に蓄圧容器
15が接続されている点が第１図のものと相違している。

蓄圧容器15は、第１開閉弁６の閉鎖時にも多段式圧縮機
１を作動させることにより、逆止弁14で加圧ガスの逆流
が防止されていることと相俟って、多段式圧縮機１から
送り出される加圧ガスを蓄えかつ昇圧するものである。
また、蓄圧容器15内にためられる加圧ガスの圧力が過度
に高くなったときにこれを逃して完全に確保するため、
第１開閉弁６と逆止弁14の間にリリーフ弁付圧力スイッ
チ16を設けることが好ましい。このリリーフ弁付圧力ス
イッチ16は、ガス圧力が圧力スイッチの設定値に達する
と多段式圧縮機１を停止し、更に圧力が上昇して危険圧
に達するとリリーフ弁を開放するものである。

本第二の実施例に係る装置によれば、特にガス排出工程
においても多段式圧縮機１を作動させ、蓄圧容器15への
加圧ガスの蓄積を行うと共に回収容器17内へ回収されて
来るガスを吸引することで、ガスの回収率を向上させる
ことができる。この場合、中空型物８（第１図参照）内
が負圧になるまで加圧ガスの回収が可能である。

第４図は、本発明に係る装置の第三の実施例を示すもの
で、基本的には第３図で説明したものと同様であるが、
第３図に示される回収容器17内に加えてその下流側に、
減圧弁18及び副回収容器19が、上流側から下流側に向っ
て順次設けられている。

回収容器17は、回収される加圧ガスを比較的高圧のまま
受ける役割をなし、減圧弁18は、これを減圧して副回収
容器19へ送る役割をなし、更に副回収容器19は、十分減
圧されたガスを蓄えて、これを多段式圧縮機１の吸気側
へ供給する役割をなすものである。このようにガスを減
圧して多段式圧縮機１へ送ると、吸気側がさほど耐圧性
のない多段式圧縮機１でも安全に運転することができ
る。尚、第４図に示される副回収容器19を省略し、減圧
弁18から直接多段式圧縮機１の吸気側へ減圧されたガス
を送るようにすることもできる。

第５図は、本発明に係る装置の第四の実施例を示すもの
で、基本的には第３図で説明したものと同様であるが、
多段式圧縮機１の排気側と逆止弁14との間に副逆止弁20
を介在させ、この両逆止弁14,20の間と、第１開閉弁６
とガスノズル３との間とが、上流側から下流側に向って
第３開閉弁21、副蓄圧容器22及び第４開閉弁23を有する
ガス流路によって接続されている点が相違している。

副逆止弁20と副蓄圧容器22は、前述した逆止弁14と蓄圧
容器15と同様に、加圧ガスを昇圧して蓄えるもので、こ
れは、第１及び第４開閉弁を閉鎖すると共に、第３開閉
弁21を開放し、多段式圧縮機１を作動させることによっ
てなされる。ただ、副蓄圧容器22の場合、その下流側に
第３開閉弁21が設けられているので、これを閉鎖するこ
とで、蓄圧容器15より低い圧力で加圧ガスを蓄えること
ができる。また、第１及び第３開閉弁15,21を閉鎖した
状態で第４開閉弁を開放すると、この低い圧力の加圧ガ
スをガスノズル３へ供給することができる。

尚、蓄圧容器15側と同様に、副蓄圧容器22の過度の圧力
上昇を防止するため、第３開閉弁21と第４開閉弁23の間
にリリーフ弁付圧力スイッチ24を設けておき、設定圧に
達したときに第３開閉弁21を閉鎖することが好ましい。

本第四の実施例は、第３図に示される装置を基本とし、
これに副逆止弁20、並びに、第３開閉弁21、副蓄圧容器
22及び第４開閉弁23を有するガス流路を接続したものと
なっている。尚、第４図に示される装置を基本として、
これに上記副逆止弁20と、上記第３開閉弁21等を有する
ガス流路とを同様に設けることもできる。

更に、第３開閉弁21、副蓄圧容器22及び第４開閉弁23を
有するガス流路の上流端は、第１開閉弁６とガスノズル
３の間ではなく、第２開閉弁７とガスノズル３の間に接
続してもよい。尚、本明細書における第２開閉弁７とガ
スノズル３の間とは、前記した第１開閉弁６とガスノズ
ル３の間と同様に、ガスノズル３自体をも含むものであ
る。

本第四の実施例によれば、注入ガスの圧力・速度を容易
に制御できる。即ち、蓄圧容器15を高圧、副蓄圧容器22
を低圧に設定し、副蓄圧容器22から低圧・低速で加圧ガ
スを注入し、次いで蓄圧容器15から高圧・高速で加圧ガ
スを注入することができる。場合によっては中空部が形
成された後、副蓄圧容器22にガスを一部回収することも
できる。

また、本第四の実施例により、蓄圧容器15から金型５
（第１図参照）へのガス注入時の平衡ガス圧を容易に制
御できる。即ち、（イ）蓄圧容器15を高圧大容量に、副蓄圧容器22を高圧
小容量とし、蓄圧容器15、副蓄圧容器22から同時又は順
次（逆も含む）加圧ガスを注入するか、（ロ）蓄圧容器15、副蓄圧容器22を同容量とし、蓄圧ガ
スを同時あるいは順次注入することによって、蓄圧容器
15からの注入による平衡ガス圧を制御できる。

例えば、蓄圧容器15と副蓄圧容器22を同圧にして運転す
る場合、順次に加圧ガスを注入すると、即ち蓄圧容器15
に接続された第１開閉弁６を開いて加圧ガスを注入して
から第１開閉弁６を閉じ、次いで副蓄圧容器22に接続さ
れた第４開閉弁23を開いて加圧ガスを注入すると、蓄圧
容器15、副蓄圧容器22から同時に加圧ガスを注入する場
合より平衡ガス圧を高い圧力に維持することが出来、中
空型物８（第１図参照）の中空容積を増加し、中空型物
８の表面のヒケが減少する。尚、平衡ガス圧とは蓄圧容
器15、配管及び中空型物８中の中空部の平衡圧力を言
う。

更に、本実施例により、冷却工程における中空型物８中
の中空部のガス圧を制御できる。これは、圧入時の平衡圧力を維持する、注入時よりやや低い圧力に維持する、注入時より高い圧力に維持した後、低い圧力に変えて
維持すること等で行われる。

は、蓄圧容器15、副蓄圧容器22の第１及び第４開閉弁
6,23のいずれか一方あるいは両方を開き、平衡圧力に達
したら第１及び第４開閉弁6,23を閉じることで行うこと
ができる。第１及び第４回開閉弁6,23を閉じた後は、次
の工程に備えて、蓄圧容器15、副蓄圧容器22に多段式圧
縮機１から加圧ガスを供給し、再昇圧することができ
る。

は、蓄圧容器15、副蓄圧容器22を高圧及びやや低い圧
力に設定しておき、高圧の容器から加圧ガスを注入し、
その後加圧ガスの一部を、低圧の容器に回収することで
行うことができる。これにより、成形品の歪を小さくす
ることができる。

は低圧の容器から注入し、次いで高圧の容器から注入
し、その後ガスの一部を低圧の容器に回収することで行
うことができる。このようにすると、溶融合成樹脂10の
末端が型壁と接する前にガスが流動末端の溶融合成樹脂
10を破ってガスが突出してしまうのを防止できる。ま
た、ガス排出工程の時間を短縮できる。

第１図及び第３図〜第５図に各々示される装置は、いず
れも、第１開閉弁６側のガス流路を分岐させて多段式圧
縮機１の吸気側に接続しているが、この場合、当該分岐
点に切換弁を設け、第１開閉弁６と第２開閉弁７を省略
することができる。即ち、第１開閉弁６と第２開閉弁７
の代わりに上記切換弁を用いることができる。

第６図は、本発明に係る装置の第五の実施例を示すもの
で、基本的構成は第４図に示されるものと同様である
が、更に種々の運転方法を行い得る設計となっている。
以下に、第４図に示される装置と相違する部分のみを説
明する。

多段式圧縮機１の排気側のガス流路に介在されている副
逆止弁20と逆止弁14の間と、回収容器17との間を結ぶガ
ス流路が設けられており、そこに多段式圧縮機１側から
順に弁止弁14−１と背圧弁29が介在されている。また、
多段式圧縮機１の排気側と副逆止弁20の間と、回収容器
17との間を結ぶガス流路が設けられており、そこに多段
式圧縮機１側から順に第５開閉弁28と逆止弁14−２が介
在されていると共に、多段式圧縮機１と第５開閉弁28と
の間には大気開放弁25−１が設けられている。更に、減
圧弁18と回収容器17の間には第６開閉弁30が設けられて
いる。この第６開閉弁30は、リリーフ弁付圧力スイッチ
16が設定圧力を感知して多段式圧縮機１を停止させると
同時に閉鎖され、前記第５開閉弁28は逆に開放されるも
のとなっている。

蓄圧容器15と第１開閉弁６の間と、第１開閉弁６とガス
ノズル３の間とを結ぶガス流路が設けられており、この
ガス流路に圧力調節弁26と副第１開閉弁が介在されてい
る。このガス流路はバイパス的な役割をなすもので、同
様のガス流路が第２開閉弁７側にも設けられている。即
ち、ガスノズル３と第２開閉弁７の間と、第２開閉弁７
と回収容器17の間を結ぶガス流路が設けられており、こ
のガス流路にガスノズル３側から順に圧力調節弁27と副
第２開閉弁７−２が介在されている。

更に、回収容器17にはリリーフ弁付圧力スイッチ34が接
続されており、このリリーフ弁付圧力スイッチ34によっ
てガス供給用開閉弁31が開閉されるものとなっている。

次に、本第五の実施例に係る装置の作動及び運転手順を
説明する。

（１）運転準備まず、多段式圧縮機１を起動させて蓄圧容器15内の昇圧
を行う。このとき、多段式圧縮機１の起動と共に開放さ
れる第６開閉弁30以外の開閉弁は全て閉鎖状態にある。
多段式圧縮機１の起動によって回収容器17内の圧力が下
り、リリーフ弁付圧力スイッチ34の下限設定値（例えば
1kg/cm²G）に達するとガス供給開閉弁31が開放され、ガ
ス源32（例えば窒素ボンベ）からガスが減圧弁33によっ
て減圧（例えば２〜5kg/cm²G）されて回収容器17へ供給
される。このガスの供給により、回収容器17内の圧力が
リリーフ弁付圧力スイッチ34の上限設定値（例えば2kg/
cm²G）に達すると、ガス供給用開閉弁31は閉鎖される。

回収容器17内のガスは、第６開閉弁30から減圧弁18を通
り、圧力バッファーの役目をなす副回収容器19を経て多
段式圧縮機１の吸気側へと吸引される。そして、多段式
圧縮機１で圧縮された加圧ガスは、その排気側から副逆
止弁20及び逆止弁14を経て蓄圧容器15に蓄圧される。

通常、蓄圧容器15内の圧力を感知するリリーフ弁付圧力
スイッチ16により、蓄圧容器15内の圧力が設定値（例え
ば200kg/cm²G）に達すると多段式圧縮機１が停止され第
６開閉弁30が閉鎖される。これと同時に第５開閉弁28が
開放され、多段式圧縮機１内の加圧ガスが回収容器17に
還流される。これは、多段式圧縮機１内の圧力を下げて
おくことで、多段式圧縮機１の次回の始動を容易にする
ためのもので、多段式圧縮機１内の降圧が不十分な場
合、大気開放弁25−１を開放することでこの降圧を図る
ことができる。

他の運転方法としては、蓄圧容器15内の圧力を検知する
リリーフ弁付圧力スイッチ16の設定値に達する前に、こ
の設定値より低い圧力（例えば195kg/cm²G）で作動する
背圧弁29を開放し、多段式圧縮機１で昇圧された加圧ガ
スを回収容器17に還流することで、多段式圧縮機１を停
止せずに連続運転する方法を採ることができる。この場
合、第６開閉弁30は開放状態に維持され、第５開閉弁28
は閉鎖状態に維持される。

このような操作により、蓄圧容器15に設定された圧力の
加圧ガスが蓄積されると運転準備が完了する。

（２）射出工程前の説明と同様にして行われる。

（３）ガス注入工程蓄圧容器15に蓄積された加圧ガスは、第１図に示される
スクリュー９が、溶融合成樹脂10を射出ノズル４から金
型５に圧入するために所定位置まで前進すると発せられ
る信号によって、溶融合成樹脂10の圧入中、この圧入終
了と同時あるいはこの圧入後に第１開閉弁６が開放され
ると、ガスノズル３及び射出ノズル４を経由して金型５
内に圧入され、溶融合成樹脂10内に包含されるようにし
て金型５内に入り込む。

前記運転準備完了と共に多段式圧縮機１を一旦停止させ
る運転方法においては、上記加圧ガスの圧入と同時に蓄
圧容器15内のガス圧が低下し、このガス圧は、金型５内
の溶融合成樹脂10内に形成された中空部内の圧力と平衡
状態になるまで低下する。蓄圧容器15内の圧力がこの平
衡圧に達すると、第１開閉弁６が閉鎖される。このとき
蓄圧容器15内の圧力が、リリーフ弁付圧力スイッチ16に
設定された下限値（例えば190kg/cm²G）まで低下してい
ると、運転準備の項で説明したのと同様に、多段式圧縮
機１が起動されると共に、第５開閉弁28の閉鎖と第６開
閉弁の開放とが行われて、蓄圧容器15に加圧ガスが蓄積
される。

一方、前述の背圧弁29を介して加圧ガスを回収容器へ還
流する運転方法においては、前記加圧ガスの圧入によっ
て蓄圧容器15内のガス圧が低下すると、背圧弁29が閉鎖
されて多段式圧縮機１から蓄圧容器１への加圧ガスの供
給が行われる。そして、再び背圧弁29が開放される圧力
で、蓄圧容器15内と、金型５内の溶融合成樹脂10内の中
空部内の圧力とが平衡状態となり、第１開閉弁６が閉鎖
されて加圧ガスの圧入を完了する。

第６図の装置では、中空型物８の形状によっては、第１
開閉弁６を開くに先立って、副第１開閉弁６−１を開い
てもよい。即ち、圧力調節弁26で調節された圧力（例え
ば120kg/cm²G）の加圧ガスをガスノズル３に供給（例え
ば３秒間）してやや小さな中空部を形成し、次いで副第
１開閉弁６−１を閉じ、第１開閉弁６を開いて蓄圧容器
15の加圧ガス圧（例えば190kg/cm²G）を射出ノズル４内
のガスノズル３を経由して金型５内の溶融合成樹脂10に
圧入し、溶融合成樹脂10中に形成されているやや小さな
中空部を更に押し広げることができる。これは、副第１
開閉弁６−１に絞り弁（図省略）を設け、圧入する加圧
ガスの流速を制御することで行うこともできる。

この操作により、次の効果が得られる。即ち、溶融合成
樹脂10の圧入中にガスを圧入する場合、ガス圧が過剰に
高いと、金型５内を流動する溶融合成樹脂10よりガスの
流動が先行し、溶融合成樹脂10の末端が型壁に接する前
にガスが流動末端の溶融合成樹脂10を破って突出されて
しまうことが生ずる。圧入初期のガス圧力を、金型５内
の溶融合成樹脂10の圧力により過剰に高い圧力にならな
いように調節することにより、金型５内の溶融合成樹脂
10の圧力とガス圧がバランスし、流動末端部でのガスの
突出を防止できる。

（４）冷却固化工程第１開閉弁６を閉鎖した後、必要な時間（例えば40秒程
度）そのままの状態を維持し（ガス圧の保持）、金型５
内の溶融合成樹脂を冷却固化させる。

ガス圧の保持で、第１開閉弁６を閉じてから必要な時
間、例えば40秒間ガス圧を保持する代りに、途中で、例
えば10秒後に第２開閉弁７に先立って副第２開閉弁７−
２を開き、圧力調節弁27の設定圧（例えば30kg/cm²G）
まで中空型物８内の中空部の加圧ガスの圧力が低下する
まで回収容器17に回収し、更に必要な時間（例えば30
秒）後に副第２開閉弁７−２を閉じ、第２開閉弁７を開
いて、中空部の加圧ガスを回収容器17と平衡する圧力ま
で回収して、第２開閉弁７を閉じるようにすることもで
きる。また、この操作の代りに、ガス圧の保持中に、第
１開閉弁６を閉じてから途中で（例えば10秒後）第２開
閉弁７を短時間（例えば３秒）だけ開いて保持中のガス
圧を低下させ、次いで閉じ、更に例えば30秒後に、第２
開閉弁７を開いて、金型５内の中空部の加圧ガスを回収
容器17と平衡する圧力まで回収する操作でも良い。

この操作により下記の効果が得られる。

金型５内の中空部の加圧ガスを回収容器17に平衡圧に
達するまで回収する工程で、射出ノズル４内のガスノズ
ル３の細い通路の通過に時間がかかり、結果として成形
サイクルを長くする。

この問題点は、ガス圧の保持中に金型５内の中空部の加
圧ガスの大半を早期に回収しておくことにより、成形サ
イクルに影響する最終時のガス回収時間を短縮する上記
操作を行うことによって解決される。

中空型物８の厚肉部には、金型５への溶融合成樹脂10
及びガスの圧入初期に、溶融合成樹脂10の流動を伴って
中空部が形成される。しかし、金型５内の溶融合成樹脂
10の冷却が進んだ冷却固化工程中も過剰な高いガス圧を
保持すると、溶融合成樹脂10が固化して樹脂の移動（流
動）が起らなくなることにより、高圧のガスが固化した
樹脂の芯部を割くように浸入することが生ずる。その結
果、溶融合成樹脂10及びガスの圧入初期に形成された中
空部の周囲に、樹脂の白化や、樹脂の種類によっては中
空型物８にふくれを生じる。樹脂の芯部を割くように浸
入したガスが、ガスの放出時に排出路を失って残留し、
金型５から取出した時にふくれとなる現象である。

この問題点は金型５への溶融合成樹脂10及びガスの圧入
により中空部を形成した後は、中空部に供給するガス圧
を低下させる前記操作によって解決することができる。

（５）ガス排出工程第２開閉弁７を開放し、金型５内の中空型物８内の加圧
ガスを回収容器17に回収する。

（６）取り出し工程上記操作の後、前述したのと同様にして、金型５を開い
て中空型物８を取出す。

第７図は、本発明に係る第六の実施例を示すもので、多
段式圧縮機１が往復式である点と、回収容器17と減圧弁
18の間に第６開閉弁30が介在されている点及びガス供給
用開閉弁31を開閉するリリーフ弁付圧力スイッチ34が回
収容器に設けられている点以外は第４図のものと同様で
ある。

図示される往復式の多段式圧縮機１について説明する
と、モーター35の駆動によってクランク軸36が回転し、
これによって第１段〜第３段の圧縮シリンダ39,38,37内
の第１段〜第３段の圧縮ピストン39−1,38−1,37−１が
駆動される。ガスは、第１段の吸入弁45から第１段の圧
縮シリンダ39に吸入・圧縮され、次いで第１段の排気弁
44から第２段の吸入弁43を経由して第２段の圧縮シリン
ダ38で圧縮され、更に第２段の排気弁42から第３段の吸
入弁41を介して第３段の圧縮シリンダ37で圧縮される。
第３段の圧縮シリンダ37で圧縮された加圧ガスは、第３
段の排気弁40を介して送り出されるものである。

尚、第６開閉弁30及びリリーフ弁圧力スイッチ34は第６
図で説明したものと同様であり、その他は第４図のもの
と同様である。

以上の説明においては、ガスノズル３は射出ノズル４に
内蔵されたものとして説明したが、この他、例えば第８
図及び第９図に示されるように、ガスノズル３を射出ノ
ズル４と別に設け、これを金型５の受け部46に密着させ
て、スプルー12からゲート47の間、例えばランナー48に
対して行ったり、直後キャビティ13内へ行うこともでき
る。

また、第10図に示されるように、キャビティ13を縮小・
拡大可能な金型５とし、加圧ガスの注入と共に徐々にキ
ャビティ13を拡大させ、より中空部の大きな中空型物８
を成形することもできる。また、溶融合成樹脂10の射出
中にキャビティ13を縮小し、加圧ガスの注入と共に徐々
にキャビティ13を拡大させて、中空型物８を成形するこ
ともできる。

加圧ガスの注入は、図示されるものでは一箇所から行う
ものとなっているが、二箇所以上から行うものとしても
よい。

［発明の効果］以上説明した通り、本発明によれば、多段式圧縮機１の
利用によって、加圧ガス供給のための消費エネルギーを
節減できると共に、加圧ガスの圧入及び排出制御並びに
加圧ガスの回収率の向上が容易であり、加圧ガスを無駄
に消費することなく品質に優れた中空型物を成形するこ
とができる。また、従来困難であったガス排出工程中で
の加圧ガスの蓄積が可能であり、これによって成形サイ
クルを短縮して成形効率を高めることが可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る装置の第一の実施例を示す図、第
２図（ａ）〜（ｅ）は本発明に係る方法の説明図、第３
図ないし第７図は各々本発明に係る装置の第二ないし第
六の実施例を示す図、第８図は射出ノズルとガスノズル
を別々に設ける場合の説明図、第９図は他の加圧ガス注
入位置の説明図、第10図は縮小・拡大可能な金型の説明
図である。 1:多段式圧縮機、2:大気開放口、 3:ガスノズル、4:射出ノズル、5:金型、 5a:雄型、5b:雌型、6:第１開閉弁、６−1:副第１開閉弁、7:第２開閉弁、７−2:副第２開閉弁、8:中空型物、 9:スクリュー、10:溶融合成樹脂、 11:射出口、12:スプルー、13:キャビティ、 14,14−1,14−2:逆止弁、15:蓄圧容器、 16:リリーフ弁付圧力スイッチ、17:回収容器、 18:減圧弁、19:副回収容器、20:副逆止弁、 21:第３開閉弁、22:副回収容器、 23:第４開閉弁、 24:リリーフ弁付圧力スイッチ、 25,25−1:大気放出弁、26,27:圧力調節弁、 28:第５開閉弁、29:背圧弁、30:第６開閉弁、 31:ガス供給用開閉弁、32:ガス源、 33:減圧弁、34:リリーフ弁付圧力スイッチ、 35:モーター、36:クランク軸、 37〜39:第３〜１段の圧縮シリンダー、 37−1,38−1,39−1:第３〜１段の圧縮ピストン、 40,42,44:第３〜１段の吸入弁、 41,43,45:第３〜１段の排気弁。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出ノズルから金型内に溶融合成樹脂を射
出する射出工程と、ガスノズルから金型内に加圧ガスを
注入するガス注入工程と、金型内の溶融合成樹脂を冷却
固化させる冷却固化工程と、金型内に形成された中空型
物内の加圧ガスを排出するガス排出工程と、成形された
中空型物を金型から取出す取出し工程とを有する中空型
物の射出成形方法において、多段式圧縮機によって加圧
された加圧ガスを金型内に注入することによってガス注
入工程を行うと共に、射出ノズルの樹脂注入口と金型と
の間及びガスノズルのガス注入口と金型との間を加圧ガ
スの注入時の位置で圧接したまま、中空型物内の加圧ガ
スを、ガス注入口を介して、多段式圧縮機の吸入側に接
続された回収容器に回収することによってガス排出工程
を行うことを特徴とする中空型物の射出成形方法。
【請求項２】ガス注入工程において、多段式圧縮機で回
収容器内のガスを吸引することによって、回収容器内を
負圧にすることを特徴とする請求項第１項記載の中空型
物の射出成形方法。
【請求項３】多段式圧縮機によって加圧された加圧ガス
を、多段式圧縮機の排気側に接続された蓄圧容器に蓄
え、この蓄圧容器に蓄えられた加圧ガスを金型内に注入
することによってガス注入工程を行うことを特徴とする
請求項第１項記載の中空型物の射出成形方法。
【請求項４】ガス注入工程においても、多段式圧縮機か
ら蓄圧容器への加圧ガスの供給を継続することを特徴と
する請求項第３項記載の中空型物の射出成形方法。
【請求項５】ガス注入工程において、まずやや圧力の低
い加圧ガスを金型内に注入した後、これよりも高い圧力
の加圧ガスを金型内に注入することを特徴とする請求項
第１項記載の中空型物の射出成形方法。
【請求項６】冷却固化工程において、中空型物内の加圧
ガスの一部を取り出すことを特徴とする請求項第１項記
載の中空型物の射出成形方法。
【請求項７】吸気側から取り込んだガスを排気側から加
圧ガスとして送り出す多段式圧縮機と、多段式圧縮機の
排気側に接続されたガスノズルおよび射出ノズルと、当
該射出ノズルから溶融合成樹脂が注入され、当該ガスノ
ズルから加圧ガスが注入される金型と、多段式圧縮機の
排気側とガスノズルとの間に設けられた第１開閉弁と、
第１開閉弁とガスノズルとの間に接続され、上流側から
下流側に向って第２開閉弁と回収容器とを順次介して先
端が多段式圧縮機の吸気側に接続されたガス流路とを有
することを特徴とする中空型物の射出成形装置。
【請求項８】多段式圧縮機の排気側と第１開閉弁との間
に、逆止弁と蓄圧容器が、上流側から下流側に向って順
次設けられていることを特徴とする請求項第７項記載の
中空型物の射出成形装置。
【請求項９】多段式圧縮機の吸気側と第１開閉弁との間
に、減圧弁及び副回収容器が、上流側から下流側に向っ
て順次設けられていることを特徴とする請求項第７項記
載の中空型物の射出成形装置。
【請求項１０】多段式圧縮機の排気側と逆止弁との間に
副逆止弁が設けられていると共に、両逆止弁の間と、第
１開閉弁又は第２開閉弁とガスノズルの間とが、上流側
から下流側に向って第３開閉弁、副蓄圧容器及び第４開
閉弁を有するガス流路によって接続されていることを特
徴とする請求項第７項記載の中空型物の射出成形装置。
【請求項１１】多段式圧縮機の排気側からガスノズルへ
のガス流路が途中で分岐されて多段式圧縮機の吸気側に
接続されており、当該分岐点に、第１開閉弁と第２開閉
弁に代えて、ガスノズルを多段式圧縮機の排気側又は吸
気側の一方に接続する切換弁が設けられていることを特
徴とする請求項第７項記載の中空型物の射出成形装置。
【請求項１２】蓄圧容器と第１開閉弁との間と、第１開
閉弁とガスノズルとの間とを結び、圧力調節弁と副第１
開閉弁が介在されたガス流路が設けられていることを特
徴とする請求項第８項記載の中空型物の射出成形装置。
【請求項１３】ガスノズルと第２開閉弁の間と、第２開
閉弁と回収容器の間とを結び、圧力調節弁と副第２開閉
弁が介在されたガス流路が設けられていることを特徴と
する請求項第７項記載の中空型物の射出成形装置。