射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置
【課題】 キャビティ内に窒素ガスを送り込むだけでは、どうしても空気を追い出すのに時間がかかっていた。 更に、時間をかけたとしても、キャビティ内の空気を完全に追い出すことが出来ない場合もあった。
【解決手段】 射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、スプールエジェクターピン１２３の外周に接続した排気回路７０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設した。
【解決手段】 射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、スプールエジェクターピン１２３の外周に接続した排気回路７０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンやガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術として、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換することが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、金型を０．５ｍｍ開いた状態まで型締して、窒素ガスを約１５秒通過させ、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換し、こののち完全な型締を行なう技術が示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１７８０１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術に関しては、以下に示すような多くの課題があった。
【０００５】
即ち、キャビティ内に窒素ガスを送り込むだけでは、どうしても空気を追い出すのに時間がかかっていた。
【０００６】
更に、時間をかけたとしても、キャビティ内の空気を完全に追い出すことが出来ない場合もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、射出成形機１００、１００Ａの金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に前記金型１１１、１１２、１１３によって形成されたキャビティ１１０ａ、１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び前記金型１１２、１１３を移動させ、最終的に前記金型１１１、１１２、１１３をタッチさせてから前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とし、更には、射出成形機１００、１００Ａの金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら前記金型１１１、１１２、１１３がタッチするまでの間前記金型１１１、１１２、１１３によって形成されたキャビティ１１０ａ、１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に前記金型１１１、１１２、１１３をタッチさせてから前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とし、更には、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。
【０００８】
また本発明は、射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、スプールエジェクターピン１２３の外周に接続した排気回路７０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とし、更には、前記スプールエジェクターピン１２３のエジェクタープレート１２１側には、前記金型１２２の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリング１２７を設けたことを特徴とし、更には、射出成形機１００の金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、ガスベント８０ｂに接続した排気回路８０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とし、更には、前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂから離れた前記合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂとしては、前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂの最も近いところから２〜５０ｍｍであることを特徴とし、更には、前記コントローラは、前記金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止する時間の間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、その両方に窒素ガスを送り込むことを特徴とし、更には、前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保した状態で一旦停止する時間として０．０１〜４秒の間に制御することが可能であることを特徴とし、更には、前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保してからその後前記金型１１１、１１２、１１３がタッチするまでの間移動速度を遅く制御することが可能であることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。
【発明の効果】
【０００９】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。
【００１０】
第一に、射出成形機の金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に金型によって形成されたキャビティ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び金型を移動させ、最終的に金型をタッチさせてからキャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１１】
第二に、停止する時間は、０．０１〜４秒であることで、サイクルタイムをあまり延長せずに、品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１２】
第三に、射出成形機の金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型がタッチするまでの間金型によって形成されたキャビティ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型をタッチさせてからキャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１３】
第四に、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることで、漏洩窒素ガスとしては最小限の漏洩量を確保しながら、機械の大きさや樹脂の種類に対応させて、より品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１４】
第五に、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、非常に理想的にキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にし、格段に品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１５】
第六に、射出成形機の金型によって形成されたキャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンの外周に接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことで、射出成形機に従来より形成されている部分を利用して、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１６】
第七に、スプールエジェクターピンのエジェクタープレート側には、金型の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリングを設けたことで、従来より形成されている部分を利用する中でも不備な点には十分に配慮することで、より短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１７】
第八に、射出成形機の金型によって形成されたキャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路と、ガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことで、射出成形機に従来より形成されている部分を利用して、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１８】
第九に、キャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口としては、キャビティの最も近いところから２〜５０ｍｍであることで、漏洩窒素ガスとしては最小限の漏洩量を確保しながら、更に短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の減圧にスプールエジェクターピンの部分を使用した金型の断面図であり、図２は、矢視ＡＡを示した図であり、図３は、本願発明の気体の流れとその詳細を示した図であり、図４は、本願発明の減圧にガスベントを使用した金型の断面図であり、図５は、矢視ＢＢを示した図であり、図６は、本願発明の別の気体の流れとその詳細を示した図である。
【００２０】
（第一の実施例）
図１、図２、図３に見られるように、１００は射出成形機であって、成形品を作り出すキャビティ１１０ａを形成した固定金型１１１と移動金型１１２より成る金型１１１、１１２と、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込み固化することで作り出した成形品を突き出すための、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３やエジェクタープレート１２１やエンドプレート１２２やエジェクターロッド１２６等から構成されている。
【００２１】
また、具体的に図１、図２、図３に示していないが、この金型１１１、１１２が開閉するのに際して、開閉の時点や、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込む時点や送り込む量や、その他にも各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラも構成している。
【００２２】
更に、射出成形機１００には、その他にも可塑化シリンダーや、スクリュー駆動装置や、ホッパー等も構成しているが、本発明には直接関係ないので図１、図２、図３には具体的に示していない。
【００２３】
この場合、可塑化シリンダーはバレルとスクリュー等から成っている。 そして、バレルに於いて、外周部には内部を加熱して樹脂を溶融する複数のヒータが、先端部にはヘッドが、更に内側には回転可能でかつ軸方向に対して移動可能にはめあわされたスクリューが位置している。 また、スクリューの先端側には、押し金や逆流防止リングやスクリューヘッドを配設している。
【００２４】
尚、可塑化シリンダーを構成しているバレルの比較的後方の上部には、樹脂の材料であるペレットを貯留しているホッパーが位置していて、樹脂を可塑化シリンダーに落下させた後に、スクリューの回転によって前方に送ることが可能なようになっている。 即ち、ホッパーから供給されてくる樹脂材料をヒータによって加熱して、可塑化シリンダー内に構成されているスクリューの回転によって溶融と混錬を繰り返しながら、その溶融樹脂をスクリューの後退により可塑化シリンダーの先端部内に計量し、所定量の溶融樹脂が計量されると、スクリューの回転を停止して、同じく可塑化シリンダーと接続しているスクリュー駆動装置の軸方向駆動部によってスクリューが前進させられることにより、計量された溶融樹脂を金型１１１、１１２に射出することで送り込むことが可能となっているのである。
【００２５】
一方、金型１１１、１１２は、スプール１０ｘとランナー１１０ｙとキャビティ１１０ａを形成することによって、可塑化シリンダーから射出された溶融樹脂が、スプール１０ｘとランナー１１０ｙを通ってキャビティ１１０ａに送り込まれるようになっているのである。 この場合、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると、成形品として取出すことが可能になるのである。
【００２６】
所で、樹脂を溶融して成形する射出成形機１００に於いては、樹脂が溶融している間の酸化が問題となっている。 具体的には、樹脂の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生等の問題である。 更には、ガスが成形品に焼きついたり、ヤニが成形品に付着したり、ガス抜き（ベント）にヤニが詰まったりしたり、ヂーゼル効果による成形品の焼け等、色々の問題を発生する。 また、発生したガスは金型のキャビティ１１０ａのコーナー部に留まりやすく、注入された樹脂が届かず、成形品のコーナー部が鋭角にならず、いわゆるダルな状態となる。 これがＣＤデスク、ＤＶＤデスク等の転写性を阻害する原因となっているのである。
【００２７】
そして、この酸化が発生するのは、樹脂の材料であるペレットの周りに空気を含んで樹脂を溶融し混錬する可塑化シリンダーによる溶融工程と、この溶融工程で作り出された溶融樹脂を金型１１１、１１２の間に挟まれた空気の満ちた状態のキャビティ１１０ａ内に射出する射出工程である。 尚、本願発明では、この射出工程に於ける酸化を防ぐことを目的とするものである。
【００２８】
また、射出成形機１００は、固定盤と固定盤に接続する固定金型１１１と、可動盤と可動盤に接続する移動金型１１２、即ち金型１１１、１１２を構成している。 この場合、固定金型１１１と移動金型１１２の間には、成形品の形をしたキャビティ１１０ａを形成している。 尚、可動盤は、型締シリンダーや、電動モーターの回転運動を往復運動に変換させることで、その作動を行なっている。 そして、射出工程ではそのキャビティ１１０ａに可塑化シリンダーで溶融し混錬された溶融樹脂が射出されるようになっているのである。 この場合、図２に於いては、二つのキャビティ１１０ａが見られるが、一つでも三つでもそれ以上の数でも構わない。
【００２９】
ここで、固定金型１１１である金型１１１には、固定金型１１１と移動金型１１２の間に形成したキャビティ１１０ａから離れた金型１１１、１１２の合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに、窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガス供給回路５０を形成している。
【００３０】
一方、キャビティ１１０ａから離れた金型１１１、１１２の合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂとしては、キャビティ１１０ａの最も近いところから２〜５０ｍｍであることが望ましい。 更には、５〜１０ｍｍであることが最も望ましい。 この場合、前述の値は、近すぎると溶融樹脂が流出する可能性があるし、遠すぎると合わせ面より外部に窒素ガスが流出する可能性から設定したものである。
【００３１】
尚、窒素ガス吐出口５０ｂの位置としては、図１、図２、図３に於いては、キャビティ１１０ａに対して固定金型１１１の外側に位置させているのであるが、固定金型１１１の内側でも、移動金型１１２の外側でも、移動金型１１２の内側に位置させることでも構わない。
【００３２】
更に、窒素ガス吐出口５０ｂの数としては、図１、図２、図３に於いては、キャビティ１１０ａの数が二であるのに対して二個所とその数を一致させているが、数が一に対して二、三、四、六、八個所としたり、数が二に対して二、四、六、八個所としたり、数が三に対して三、六、九個所としたり、数が四に対して四、八、十二箇所とすることも考えられる。
【００３３】
所で、窒素ガス供給回路５０は、窒素ガス入口５０ａの所で窒素ガスチューブ４０と接続している。 この場合、窒素ガスチューブ４０は、図３には具体的には示していないが、その先端では窒素ガス発生装置に接続していて、その途中には窒素ガスの流れを開閉させる電磁弁を位置させている。 そして、電磁弁は、後に述べるコントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としている。
【００３４】
この場合、窒素ガス発生装置関しては、液体窒素ガスや、分離膜方式によるものや、ＰＳＡ方式によるもの等色々の方法を考えることが出来る。 また、圧力を高める為の増圧弁等の増圧装置も、配設することは可能と考えて良い。
【００３５】
ここで、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると成形品として取出すことが可能になるのであるが、同様に固化したスプール１１０ｘやランナー１１０ｙと共に、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３によって突き出すことが可能となっている。 尚、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は、エジェクタープレート１２１に一体になっていて、エジェクターロッド１２６が押し出されると、エジェクタープレート１２１を介してエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３を押し出すようになっている。
【００３６】
一方、エジェクターロッド１２６が引き下がると、バネ１２５によりエジェクタープレート１２１が引き下がり、同時にエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は元に戻るのである。 この場合、図１に具体的に示していないが、エジェクターロッド１２６は、油圧シリンダーや空圧シリンダーや電動モーターの運動を歯車やベルトを介することで往復運動に変換して作動させているのである。
【００３７】
また、スプールエジェクターピン１２３は、他のエジェクターピン１２４より太い構造となっているのが一般的である。 そして、スプールエジェクターピン１２３と移動金型１１２との隙間は、溶融樹脂がはみ出さない寸法であり、０．０１〜０．０２ｍｍであるが、気体は容易に通過することが出来る隙間となっている。 そして、スプールエジェクターピン１２３のエジェクタープレート１２１の側には、移動金型１１２の端部に位置させて、その摺動部である隙間より気体が洩れるのを防止する目的で、シールリング１２７を設けている。
【００３８】
そこで、スプールエジェクターピン１２３が収納されている周囲となる移動金型１１２の穴の部分、即ちスプールエジェクターピン１２３の概ね外周と端面の排気口７０ａとの間に、排気回路７０を形成しているのである。 そして、排気口７０ａを介して、排気チューブ６０が接続していて、図３には具体的に示していないが、その端部には真空ポンプや真空エジェクター等の減圧を目的とする減圧手段を接続している。 この場合、当然のことながら排気チューブ６０の途中には、減圧を開始したり停止したりする電磁弁を位置させている。 そして、電磁弁は、後に述べるコントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としているのである。
【００３９】
尚、これまでにも色々な形でコントローラについて述べてきたが、また具体的に図示していないが、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るようになっている。
【００４０】
即ち、コントローラは、金型１１１、１１２が閉じてタッチした状態と、全開の状態までを考えた時、金型１１１、１１２のタッチした状態を零点として、一方金型１１１、１１２が全開の状態を含めて、更に移動金型１１２である金型１１２のタッチした状態の零点からの任意の距離を設定することを可能としている。 当然のことながら、直前の隙間を制御することは可能である。
【００４１】
また、コントローラは、タイマーの機能を持っていて、ある時点の間の時間を計時することを可能としている。 従って、タイマーを使って、例えば隙間を確保した状態で移動金型１１２の移動を一旦停止させ、その後再び移動金型１１２を移動させ、というように停止する時間を設定して制御することが可能である。
【００４２】
更には、前述の距離や時間に対応させて、各種の速度や各種の開閉を含めて制御することを可能としている。 即ち、停止している間にキャビティ１１０ａ内を減圧しながら窒素ガスを送り込むということは、コントローラと、減圧手段につながっている排気チューブ６０の途中に位置している電磁弁や、窒素ガス発生装置につながっている窒素ガスチューブ４０の途中に位置している電磁弁を接続することで可能となるのである。
【００４３】
そして、隙間を確保した状態で一旦停止させる時点に関しては、コントローラと型締シリンダーを接続することで可能であるし、または隙間を確保してからタッチするまでの間窒素ガスを送り込むことに関しても、コントローラと型締シリンダーを接続することで可能である。
【００４４】
重ねて述べるならば、コントローラを設けることで、コントローラの中に組み込まれているタイマーの機能を有効に活用することが出来るのであり、各種の距離に関しても零点と全ストロークの間を全てコントローラ内に設定することで出来、このコントローラと窒素ガス発生装置や減圧手段や型締シリンダーや可塑化シリンダーやエジェクターロッド１２６等の作動を開閉によって制御する電磁弁に接続することで、その動作を自由に行なうことが可能となっているのである。
【００４５】
本発明による、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。
【００４６】
先ず、射出成形機１００の可塑化シリンダーは、樹脂をスクリューの断熱圧縮とヒータにより溶融されて混錬し、固定金型１１１と移動金型１１２の間に挟まれたキャビティ１１０ａに射出し、固化した物を成形して製品としている。
【００４７】
更に詳細に述べるならば、可塑化工程に於いては、加熱を目的として配設されたヒータに通電するとともに、スクリューをスクリュー駆動装置の回転運動によって回転駆動されることにより、ホッパー内の樹脂は、バレルの材料供給口を通り、更にスクリューの螺旋溝に沿って前方のノズル側に移送され、加熱及びせん断作用によって溶融されて混錬し、スクリューヘッドの前側の溶融樹脂貯留部に順次貯留される。 この間、貯留部の溶融樹脂の圧力によりスクリューは後退させられる。 所定量の溶融樹脂が貯留されると、スクリューの回転が停止して、可塑化工程が終了する。
【００４８】
次に、射出工程が行なわれる。 即ち、スクリュー駆動装置の軸方向駆動部によってスクリューが前進することにより、貯留された溶融樹脂がノズルを経由し、更にスプール１１０ｘとランナー１１０ｙを通り、固定金型１１１と移動金型１１２の間に挟まれたキャビティ１１０ａ内に射出される。 このとき、逆流防止リングは押し金の前端部に押し付けられることにより、貯留中の溶融樹脂はホッパー側に逆流するのを防止している。 従って、バレル内の逆流防止リングより前方は高圧になるが、逆流防止リングより後方はそれほど高圧にはならない。 また、逆流防止リングより後方は、材料供給口に近づくほど未溶融樹脂の割合が増加し、材料供給口の近傍は未溶融樹脂だけになり、未溶融樹脂が容易に分散移動し易い状態になっている。
【００４９】
ここで、本発明に於いては、金型１１１、１１２を閉じて、溶融樹脂を可塑化シリンダーから射出し、キャビティ１１０ａ内に溶融樹脂を充満してから、溶融樹脂を冷却し、その後金型１１１、１１２を開いて、最終的に成形品をキャビティ１１０ａより取出す（エジェクト）工程を繰り返す中に於いて、金型１１１、１１２を閉じる工程に入り、その隙間が０．０５〜４ｍｍの狭さになった時に、０．０１〜４秒の間停止し、その間窒素ガス発生装置から窒素ガスチューブ４０と窒素ガス入口５０ａを経由して窒素ガス供給回路５０より窒素ガスを供給し、隙間を窒素ガスで充満させるようになっている。 この場合、金型１１１、１１２の端部より漏洩窒素ガス４９０として洩れるが、キャビティ１１０ａ内には十分にいきわたる。 そして、再び金型１１１、１１２を閉じる工程に入るのである。
【００５０】
尚、隙間としては、０．１〜２ｍｍとするのが最も望ましいが、狭すぎると制御する面で閉じる際の速度を遅くする必要があるし、広すぎると窒素ガスの洩れということが問題となる。 また、停止する時間としては、１〜２秒とするのが最も望ましいが、短すぎると窒素ガスが充填しない可能性があるし、長すぎるとサイクルタイムが長くなるという問題がおきるのである。
【００５１】
また、図３に見られるように、窒素ガス発生装置の作動に対応して、加えて真空ポンプまたは真空エジェクター等の減圧手段の作動によって、キャビティ１１０ａ内の気体は流体４１０と流体４２０と流体４３０の流れを形成し、更にランナー１１０ｙからスプール１１０ｘに向かって流体４４０の流れを形成し、そして移動金型１１２に形成された孔とスプールエジェクターピン１２３の外径との間に成していて往復運動し溶融樹脂がはみ出さない程度の隙間（０．０１〜０．０２ｍｍ）から排気回路７０に向けて流体４５０の流れを形成し、排気口７０ａを介して排気チューブ６０に流体４６０を送っている。
【００５２】
尚、前述の流体４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０の流れに関しては、当初は全て空気の流れであるが、窒素ガス発生装置や減圧手段の作動に従って、上流の流体４１０、４２０、４３０、４４０等が順次窒素ガスに変わってくることになる。 当然のことながら、流体４４０に窒素ガスが流れ込んだ段階で、移動金型１１２を再び移動させたり、または丁度金型１１１、１１２がタッチした状態になっているのが理想的であると言うことが出来る。
【００５３】
この場合、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、キャビティ１１０ａ内の窒素ガスの純度を、より高い状態で入れ替えることが可能となるのである。
【００５４】
更に、射出成形機１００の金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型１１１、１１２がタッチするまでの間金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型１１１、１１２をタッチさせてからキャビティ１１０ａに溶融した樹脂を送り込むことも可能にしている。
【００５５】
この結果、窒素ガス供給回路５０は孔加工だけで良く、また排気回路７０は一個所だけで良く、更にシールリング１２７は一個で良く、この様に簡単な加工のみで対応出来るのである。
【００５６】
（第二の実施例）
図４、図５、図６に見られるように、１００Ａは射出成形機であって、キャビティ１１０ｂを形成した固定金型１１１と移動金型１１３より成る金型１１１、１１３と、キャビティ１１０ｂに溶融樹脂を送り込み固化することで作り出した成形品を突き出すための、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３やエジェクタープレート１２１やエンドプレート１２２やエジェクターロッド１２６等から構成されている。
【００５７】
ここで、射出成形機１００Ａに関する内容を含め、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３や窒素ガス供給回路５０に関しては第一の実施例と同じ内容になるので、重複する部分は省略する。
【００５８】
ところで、第二の実施例が第一の実施例と異なる点を述べるならば、排気チューブ６０の接続する部分である。 即ち、第一の実施例に於いては、排気口７０ａに接続している排気回路７０をスプールエジェクターピン１２３の外側に接続したものであるが、第二の実施例に於いては、排気口８０ａに接続している排気回路８０がキャビティ１１０ｂ端部に形成したガスベント８０ｂに接続していることである。
【００５９】
この場合、ガスベント８０ｂは、キャビティ１１０ｂの樹脂から出るガスの溜まり易い個所に形成されていて、ここでは窒素ガスを優先的に集めることが出来るように配慮しているのが一般的である。
【００６０】
そして、ガスベント８０ｂの目的とするところは、溶融樹脂がキャビティ１１０ｂ内に流入した際に、キャビティ１１０ｂ内の空気または窒素ガスが、溶融樹脂の圧力によってキャビティ１１０ｂの端部に押付けられるのであるが、その空間を確保することにあるのである。
【００６１】
尚、ガスベント８０ｂは、空間を確保するという意味合いから、キャビティ１１０ｂの端部に設けられた０．０１〜０．０２ｍｍの狭い隙間を形成することも考えられるし、その隙間を大気に排気する構成も考えられるし、
【００６２】
また、ガスベント８０ｂは、空間を確保するという意味合いから、単純に大気に排気する構成も考えられるし、
【００６３】
本発明による、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。
【００６４】
この場合、排気回路８０がガスベント８０ｂを経由してキャビティ１１０ｂに接続しているだけで、その他の動作に関しては第一の実施例と同じであるので、具体的な内容は省略する。
【００６５】
しかしながら、射出成形機１００Ａの金型１１１、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び金型１１３を移動させ、最終的に金型１１１、１１３をタッチさせてからキャビティ１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを可能とし、更に射出成形機１００Ａの金型１１１、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型１１１、１１３がタッチするまでの間金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型１１１、１１３をタッチさせてからキャビティ１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを可能としている。
【００６６】
また、図６に見られるように、窒素ガス発生装置の作動に対応して、加えて真空ポンプまたは真空エジェクター等の減圧手段の作動によって、キャビティ１１０ｂ内の気体は流体４１５と流体４２５の流れを形成し、更にガスベント８０ｂを経由して排気回路７０に流体４３５の流れを形成し、排気口８０ａを介して排気チューブ６０に流体４６０を送っている。
【００６７】
尚、前述の流体４１５、４２５、４３５、４６０の流れに関しては、当初は全て空気の流れであるが、窒素ガス発生装置や減圧手段の作動に従って、上流の流体４１５、４２５、４３５等が順次窒素ガスに変わってくることになる。 当然のことながら、流体４３５に窒素ガスが流れ込んだ段階で、移動金型１１３を再び移動させたり、または丁度金型１１１、１１３がタッチした状態になっているのが理想的であると言うことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明は、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンやガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものであり、成形品の品質の向上を意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】 本願発明の減圧にスプールエジェクターピンの部分を使用した金型の断面図
【図２】 矢視ＡＡを示した図
【図３】 本願発明の気体の流れとその詳細を示した図
【図４】 本願発明の減圧にガスベントを使用した金型の断面図
【図５】 矢視ＢＢを示した図
【図６】 本願発明の別の気体の流れとその詳細を示した図
【符号の説明】
【００７０】
４０・・・・・・窒素ガスチューブ
５０・・・・・・窒素ガス供給回路
５０ａ・・・・・窒素ガス入口
５０ｂ・・・・・窒素ガス吐出口
６０・・・・・・排気チューブ
７０・・・・・・排気回路
７０ａ・・・・・排気口
８０・・・・・・排気回路
８０ａ・・・・・排気口
８０ｂ・・・・・ガスベント
１００・・・・・射出成形機
１００Ａ・・・・射出成形機
１１０ａ・・・・キャビティ
１１０ｂ・・・・キャビティ
１１０ｘ・・・・スプール
１１０ｙ・・・・ランナー
１１１・・・・・固定金型（金型）
１１２・・・・・移動金型（金型）
１１３・・・・・移動金型（金型）
１２１・・・・・エジェクタープレート
１２２・・・・・エンドプレート
１２３・・・・・スプールエジェクターピン
１２４・・・・・エジェクターピン
１２６・・・・・バネ
１２６・・・・・エジェクターロッド
１２７・・・・・シールリング
４００・・・・・窒素ガス
４１０・・・・・流体
４１５・・・・・流体
４２０・・・・・流体
４２５・・・・・流体
４３０・・・・・流体
４３５・・・・・流体
４４０・・・・・流体
４５０・・・・・流体
４６０・・・・・流体
４９０・・・・・漏洩窒素ガス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンやガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術として、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換することが、提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、金型を０．５ｍｍ開いた状態まで型締して、窒素ガスを約１５秒通過させ、キャビティ内の空気を窒素雰囲気に置換し、こののち完全な型締を行なう技術が示されている。
【特許文献１】特開昭６３−１７８０１８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、このような従来の技術に関しては、以下に示すような多くの課題があった。
【０００５】
即ち、キャビティ内に窒素ガスを送り込むだけでは、どうしても空気を追い出すのに時間がかかっていた。
【０００６】
更に、時間をかけたとしても、キャビティ内の空気を完全に追い出すことが出来ない場合もあった。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、射出成形機１００、１００Ａの金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に前記金型１１１、１１２、１１３によって形成されたキャビティ１１０ａ、１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び前記金型１１２、１１３を移動させ、最終的に前記金型１１１、１１２、１１３をタッチさせてから前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とし、更には、射出成形機１００、１００Ａの金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら前記金型１１１、１１２、１１３がタッチするまでの間前記金型１１１、１１２、１１３によって形成されたキャビティ１１０ａ、１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に前記金型１１１、１１２、１１３をタッチさせてから前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とし、更には、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。
【０００８】
また本発明は、射出成形機１００の金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、スプールエジェクターピン１２３の外周に接続した排気回路７０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とし、更には、前記スプールエジェクターピン１２３のエジェクタープレート１２１側には、前記金型１２２の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリング１２７を設けたことを特徴とし、更には、射出成形機１００の金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路５０と、ガスベント８０ｂに接続した排気回路８０と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とし、更には、前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂから離れた前記合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂとしては、前記キャビティ１１０ａ、１１０ｂの最も近いところから２〜５０ｍｍであることを特徴とし、更には、前記コントローラは、前記金型１１１、１１２、１１３を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止する時間の間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、その両方に窒素ガスを送り込むことを特徴とし、更には、前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保した状態で一旦停止する時間として０．０１〜４秒の間に制御することが可能であることを特徴とし、更には、前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保してからその後前記金型１１１、１１２、１１３がタッチするまでの間移動速度を遅く制御することが可能であることを特徴とすることによって、上記課題を解決したのである。
【発明の効果】
【０００９】
以上の説明から明らかなように、本発明によって、以下に示すような効果をあげることが出来る。
【００１０】
第一に、射出成形機の金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に金型によって形成されたキャビティ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び金型を移動させ、最終的に金型をタッチさせてからキャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１１】
第二に、停止する時間は、０．０１〜４秒であることで、サイクルタイムをあまり延長せずに、品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１２】
第三に、射出成形機の金型を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型がタッチするまでの間金型によって形成されたキャビティ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型をタッチさせてからキャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１３】
第四に、隙間は、０．０５〜４ｍｍであることで、漏洩窒素ガスとしては最小限の漏洩量を確保しながら、機械の大きさや樹脂の種類に対応させて、より品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１４】
第五に、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、非常に理想的にキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にし、格段に品質の良い成形品を作り出すことを可能にした。
【００１５】
第六に、射出成形機の金型によって形成されたキャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンの外周に接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことで、射出成形機に従来より形成されている部分を利用して、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１６】
第七に、スプールエジェクターピンのエジェクタープレート側には、金型の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリングを設けたことで、従来より形成されている部分を利用する中でも不備な点には十分に配慮することで、より短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１７】
第八に、射出成形機の金型によって形成されたキャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路と、ガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことで、射出成形機に従来より形成されている部分を利用して、短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【００１８】
第九に、キャビティから離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口としては、キャビティの最も近いところから２〜５０ｍｍであることで、漏洩窒素ガスとしては最小限の漏洩量を確保しながら、更に短時間でキャビティ内の気体を完全に窒素ガスに置き換えることを可能にした。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面と共に詳細に説明する。
ここで、図１は、本願発明の減圧にスプールエジェクターピンの部分を使用した金型の断面図であり、図２は、矢視ＡＡを示した図であり、図３は、本願発明の気体の流れとその詳細を示した図であり、図４は、本願発明の減圧にガスベントを使用した金型の断面図であり、図５は、矢視ＢＢを示した図であり、図６は、本願発明の別の気体の流れとその詳細を示した図である。
【００２０】
（第一の実施例）
図１、図２、図３に見られるように、１００は射出成形機であって、成形品を作り出すキャビティ１１０ａを形成した固定金型１１１と移動金型１１２より成る金型１１１、１１２と、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込み固化することで作り出した成形品を突き出すための、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３やエジェクタープレート１２１やエンドプレート１２２やエジェクターロッド１２６等から構成されている。
【００２１】
また、具体的に図１、図２、図３に示していないが、この金型１１１、１１２が開閉するのに際して、開閉の時点や、キャビティ１１０ａに溶融樹脂を送り込む時点や送り込む量や、その他にも各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラも構成している。
【００２２】
更に、射出成形機１００には、その他にも可塑化シリンダーや、スクリュー駆動装置や、ホッパー等も構成しているが、本発明には直接関係ないので図１、図２、図３には具体的に示していない。
【００２３】
この場合、可塑化シリンダーはバレルとスクリュー等から成っている。 そして、バレルに於いて、外周部には内部を加熱して樹脂を溶融する複数のヒータが、先端部にはヘッドが、更に内側には回転可能でかつ軸方向に対して移動可能にはめあわされたスクリューが位置している。 また、スクリューの先端側には、押し金や逆流防止リングやスクリューヘッドを配設している。
【００２４】
尚、可塑化シリンダーを構成しているバレルの比較的後方の上部には、樹脂の材料であるペレットを貯留しているホッパーが位置していて、樹脂を可塑化シリンダーに落下させた後に、スクリューの回転によって前方に送ることが可能なようになっている。 即ち、ホッパーから供給されてくる樹脂材料をヒータによって加熱して、可塑化シリンダー内に構成されているスクリューの回転によって溶融と混錬を繰り返しながら、その溶融樹脂をスクリューの後退により可塑化シリンダーの先端部内に計量し、所定量の溶融樹脂が計量されると、スクリューの回転を停止して、同じく可塑化シリンダーと接続しているスクリュー駆動装置の軸方向駆動部によってスクリューが前進させられることにより、計量された溶融樹脂を金型１１１、１１２に射出することで送り込むことが可能となっているのである。
【００２５】
一方、金型１１１、１１２は、スプール１０ｘとランナー１１０ｙとキャビティ１１０ａを形成することによって、可塑化シリンダーから射出された溶融樹脂が、スプール１０ｘとランナー１１０ｙを通ってキャビティ１１０ａに送り込まれるようになっているのである。 この場合、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると、成形品として取出すことが可能になるのである。
【００２６】
所で、樹脂を溶融して成形する射出成形機１００に於いては、樹脂が溶融している間の酸化が問題となっている。 具体的には、樹脂の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生等の問題である。 更には、ガスが成形品に焼きついたり、ヤニが成形品に付着したり、ガス抜き（ベント）にヤニが詰まったりしたり、ヂーゼル効果による成形品の焼け等、色々の問題を発生する。 また、発生したガスは金型のキャビティ１１０ａのコーナー部に留まりやすく、注入された樹脂が届かず、成形品のコーナー部が鋭角にならず、いわゆるダルな状態となる。 これがＣＤデスク、ＤＶＤデスク等の転写性を阻害する原因となっているのである。
【００２７】
そして、この酸化が発生するのは、樹脂の材料であるペレットの周りに空気を含んで樹脂を溶融し混錬する可塑化シリンダーによる溶融工程と、この溶融工程で作り出された溶融樹脂を金型１１１、１１２の間に挟まれた空気の満ちた状態のキャビティ１１０ａ内に射出する射出工程である。 尚、本願発明では、この射出工程に於ける酸化を防ぐことを目的とするものである。
【００２８】
また、射出成形機１００は、固定盤と固定盤に接続する固定金型１１１と、可動盤と可動盤に接続する移動金型１１２、即ち金型１１１、１１２を構成している。 この場合、固定金型１１１と移動金型１１２の間には、成形品の形をしたキャビティ１１０ａを形成している。 尚、可動盤は、型締シリンダーや、電動モーターの回転運動を往復運動に変換させることで、その作動を行なっている。 そして、射出工程ではそのキャビティ１１０ａに可塑化シリンダーで溶融し混錬された溶融樹脂が射出されるようになっているのである。 この場合、図２に於いては、二つのキャビティ１１０ａが見られるが、一つでも三つでもそれ以上の数でも構わない。
【００２９】
ここで、固定金型１１１である金型１１１には、固定金型１１１と移動金型１１２の間に形成したキャビティ１１０ａから離れた金型１１１、１１２の合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂに、窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガス供給回路５０を形成している。
【００３０】
一方、キャビティ１１０ａから離れた金型１１１、１１２の合わせ面に位置している窒素ガス吐出口５０ｂとしては、キャビティ１１０ａの最も近いところから２〜５０ｍｍであることが望ましい。 更には、５〜１０ｍｍであることが最も望ましい。 この場合、前述の値は、近すぎると溶融樹脂が流出する可能性があるし、遠すぎると合わせ面より外部に窒素ガスが流出する可能性から設定したものである。
【００３１】
尚、窒素ガス吐出口５０ｂの位置としては、図１、図２、図３に於いては、キャビティ１１０ａに対して固定金型１１１の外側に位置させているのであるが、固定金型１１１の内側でも、移動金型１１２の外側でも、移動金型１１２の内側に位置させることでも構わない。
【００３２】
更に、窒素ガス吐出口５０ｂの数としては、図１、図２、図３に於いては、キャビティ１１０ａの数が二であるのに対して二個所とその数を一致させているが、数が一に対して二、三、四、六、八個所としたり、数が二に対して二、四、六、八個所としたり、数が三に対して三、六、九個所としたり、数が四に対して四、八、十二箇所とすることも考えられる。
【００３３】
所で、窒素ガス供給回路５０は、窒素ガス入口５０ａの所で窒素ガスチューブ４０と接続している。 この場合、窒素ガスチューブ４０は、図３には具体的には示していないが、その先端では窒素ガス発生装置に接続していて、その途中には窒素ガスの流れを開閉させる電磁弁を位置させている。 そして、電磁弁は、後に述べるコントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としている。
【００３４】
この場合、窒素ガス発生装置関しては、液体窒素ガスや、分離膜方式によるものや、ＰＳＡ方式によるもの等色々の方法を考えることが出来る。 また、圧力を高める為の増圧弁等の増圧装置も、配設することは可能と考えて良い。
【００３５】
ここで、キャビティ１１０ａに送り込まれた溶融樹脂が冷却して固化すると成形品として取出すことが可能になるのであるが、同様に固化したスプール１１０ｘやランナー１１０ｙと共に、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３によって突き出すことが可能となっている。 尚、エジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は、エジェクタープレート１２１に一体になっていて、エジェクターロッド１２６が押し出されると、エジェクタープレート１２１を介してエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３を押し出すようになっている。
【００３６】
一方、エジェクターロッド１２６が引き下がると、バネ１２５によりエジェクタープレート１２１が引き下がり、同時にエジェクターピン１２４とスプールエジェクターピン１２３は元に戻るのである。 この場合、図１に具体的に示していないが、エジェクターロッド１２６は、油圧シリンダーや空圧シリンダーや電動モーターの運動を歯車やベルトを介することで往復運動に変換して作動させているのである。
【００３７】
また、スプールエジェクターピン１２３は、他のエジェクターピン１２４より太い構造となっているのが一般的である。 そして、スプールエジェクターピン１２３と移動金型１１２との隙間は、溶融樹脂がはみ出さない寸法であり、０．０１〜０．０２ｍｍであるが、気体は容易に通過することが出来る隙間となっている。 そして、スプールエジェクターピン１２３のエジェクタープレート１２１の側には、移動金型１１２の端部に位置させて、その摺動部である隙間より気体が洩れるのを防止する目的で、シールリング１２７を設けている。
【００３８】
そこで、スプールエジェクターピン１２３が収納されている周囲となる移動金型１１２の穴の部分、即ちスプールエジェクターピン１２３の概ね外周と端面の排気口７０ａとの間に、排気回路７０を形成しているのである。 そして、排気口７０ａを介して、排気チューブ６０が接続していて、図３には具体的に示していないが、その端部には真空ポンプや真空エジェクター等の減圧を目的とする減圧手段を接続している。 この場合、当然のことながら排気チューブ６０の途中には、減圧を開始したり停止したりする電磁弁を位置させている。 そして、電磁弁は、後に述べるコントローラに接続していて、コントローラによって開閉の制御を行なうことを可能としているのである。
【００３９】
尚、これまでにも色々な形でコントローラについて述べてきたが、また具体的に図示していないが、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るようになっている。
【００４０】
即ち、コントローラは、金型１１１、１１２が閉じてタッチした状態と、全開の状態までを考えた時、金型１１１、１１２のタッチした状態を零点として、一方金型１１１、１１２が全開の状態を含めて、更に移動金型１１２である金型１１２のタッチした状態の零点からの任意の距離を設定することを可能としている。 当然のことながら、直前の隙間を制御することは可能である。
【００４１】
また、コントローラは、タイマーの機能を持っていて、ある時点の間の時間を計時することを可能としている。 従って、タイマーを使って、例えば隙間を確保した状態で移動金型１１２の移動を一旦停止させ、その後再び移動金型１１２を移動させ、というように停止する時間を設定して制御することが可能である。
【００４２】
更には、前述の距離や時間に対応させて、各種の速度や各種の開閉を含めて制御することを可能としている。 即ち、停止している間にキャビティ１１０ａ内を減圧しながら窒素ガスを送り込むということは、コントローラと、減圧手段につながっている排気チューブ６０の途中に位置している電磁弁や、窒素ガス発生装置につながっている窒素ガスチューブ４０の途中に位置している電磁弁を接続することで可能となるのである。
【００４３】
そして、隙間を確保した状態で一旦停止させる時点に関しては、コントローラと型締シリンダーを接続することで可能であるし、または隙間を確保してからタッチするまでの間窒素ガスを送り込むことに関しても、コントローラと型締シリンダーを接続することで可能である。
【００４４】
重ねて述べるならば、コントローラを設けることで、コントローラの中に組み込まれているタイマーの機能を有効に活用することが出来るのであり、各種の距離に関しても零点と全ストロークの間を全てコントローラ内に設定することで出来、このコントローラと窒素ガス発生装置や減圧手段や型締シリンダーや可塑化シリンダーやエジェクターロッド１２６等の作動を開閉によって制御する電磁弁に接続することで、その動作を自由に行なうことが可能となっているのである。
【００４５】
本発明による、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。
【００４６】
先ず、射出成形機１００の可塑化シリンダーは、樹脂をスクリューの断熱圧縮とヒータにより溶融されて混錬し、固定金型１１１と移動金型１１２の間に挟まれたキャビティ１１０ａに射出し、固化した物を成形して製品としている。
【００４７】
更に詳細に述べるならば、可塑化工程に於いては、加熱を目的として配設されたヒータに通電するとともに、スクリューをスクリュー駆動装置の回転運動によって回転駆動されることにより、ホッパー内の樹脂は、バレルの材料供給口を通り、更にスクリューの螺旋溝に沿って前方のノズル側に移送され、加熱及びせん断作用によって溶融されて混錬し、スクリューヘッドの前側の溶融樹脂貯留部に順次貯留される。 この間、貯留部の溶融樹脂の圧力によりスクリューは後退させられる。 所定量の溶融樹脂が貯留されると、スクリューの回転が停止して、可塑化工程が終了する。
【００４８】
次に、射出工程が行なわれる。 即ち、スクリュー駆動装置の軸方向駆動部によってスクリューが前進することにより、貯留された溶融樹脂がノズルを経由し、更にスプール１１０ｘとランナー１１０ｙを通り、固定金型１１１と移動金型１１２の間に挟まれたキャビティ１１０ａ内に射出される。 このとき、逆流防止リングは押し金の前端部に押し付けられることにより、貯留中の溶融樹脂はホッパー側に逆流するのを防止している。 従って、バレル内の逆流防止リングより前方は高圧になるが、逆流防止リングより後方はそれほど高圧にはならない。 また、逆流防止リングより後方は、材料供給口に近づくほど未溶融樹脂の割合が増加し、材料供給口の近傍は未溶融樹脂だけになり、未溶融樹脂が容易に分散移動し易い状態になっている。
【００４９】
ここで、本発明に於いては、金型１１１、１１２を閉じて、溶融樹脂を可塑化シリンダーから射出し、キャビティ１１０ａ内に溶融樹脂を充満してから、溶融樹脂を冷却し、その後金型１１１、１１２を開いて、最終的に成形品をキャビティ１１０ａより取出す（エジェクト）工程を繰り返す中に於いて、金型１１１、１１２を閉じる工程に入り、その隙間が０．０５〜４ｍｍの狭さになった時に、０．０１〜４秒の間停止し、その間窒素ガス発生装置から窒素ガスチューブ４０と窒素ガス入口５０ａを経由して窒素ガス供給回路５０より窒素ガスを供給し、隙間を窒素ガスで充満させるようになっている。 この場合、金型１１１、１１２の端部より漏洩窒素ガス４９０として洩れるが、キャビティ１１０ａ内には十分にいきわたる。 そして、再び金型１１１、１１２を閉じる工程に入るのである。
【００５０】
尚、隙間としては、０．１〜２ｍｍとするのが最も望ましいが、狭すぎると制御する面で閉じる際の速度を遅くする必要があるし、広すぎると窒素ガスの洩れということが問題となる。 また、停止する時間としては、１〜２秒とするのが最も望ましいが、短すぎると窒素ガスが充填しない可能性があるし、長すぎるとサイクルタイムが長くなるという問題がおきるのである。
【００５１】
また、図３に見られるように、窒素ガス発生装置の作動に対応して、加えて真空ポンプまたは真空エジェクター等の減圧手段の作動によって、キャビティ１１０ａ内の気体は流体４１０と流体４２０と流体４３０の流れを形成し、更にランナー１１０ｙからスプール１１０ｘに向かって流体４４０の流れを形成し、そして移動金型１１２に形成された孔とスプールエジェクターピン１２３の外径との間に成していて往復運動し溶融樹脂がはみ出さない程度の隙間（０．０１〜０．０２ｍｍ）から排気回路７０に向けて流体４５０の流れを形成し、排気口７０ａを介して排気チューブ６０に流体４６０を送っている。
【００５２】
尚、前述の流体４１０、４２０、４３０、４４０、４５０、４６０の流れに関しては、当初は全て空気の流れであるが、窒素ガス発生装置や減圧手段の作動に従って、上流の流体４１０、４２０、４３０、４４０等が順次窒素ガスに変わってくることになる。 当然のことながら、流体４４０に窒素ガスが流れ込んだ段階で、移動金型１１２を再び移動させたり、または丁度金型１１１、１１２がタッチした状態になっているのが理想的であると言うことが出来る。
【００５３】
この場合、減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことで、キャビティ１１０ａ内の窒素ガスの純度を、より高い状態で入れ替えることが可能となるのである。
【００５４】
更に、射出成形機１００の金型１１１、１１２を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型１１１、１１２がタッチするまでの間金型１１１、１１２によって形成されたキャビティ１１０ａ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型１１１、１１２をタッチさせてからキャビティ１１０ａに溶融した樹脂を送り込むことも可能にしている。
【００５５】
この結果、窒素ガス供給回路５０は孔加工だけで良く、また排気回路７０は一個所だけで良く、更にシールリング１２７は一個で良く、この様に簡単な加工のみで対応出来るのである。
【００５６】
（第二の実施例）
図４、図５、図６に見られるように、１００Ａは射出成形機であって、キャビティ１１０ｂを形成した固定金型１１１と移動金型１１３より成る金型１１１、１１３と、キャビティ１１０ｂに溶融樹脂を送り込み固化することで作り出した成形品を突き出すための、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３やエジェクタープレート１２１やエンドプレート１２２やエジェクターロッド１２６等から構成されている。
【００５７】
ここで、射出成形機１００Ａに関する内容を含め、エジェクターピン１２４やスプールエジェクターピン１２３や窒素ガス供給回路５０に関しては第一の実施例と同じ内容になるので、重複する部分は省略する。
【００５８】
ところで、第二の実施例が第一の実施例と異なる点を述べるならば、排気チューブ６０の接続する部分である。 即ち、第一の実施例に於いては、排気口７０ａに接続している排気回路７０をスプールエジェクターピン１２３の外側に接続したものであるが、第二の実施例に於いては、排気口８０ａに接続している排気回路８０がキャビティ１１０ｂ端部に形成したガスベント８０ｂに接続していることである。
【００５９】
この場合、ガスベント８０ｂは、キャビティ１１０ｂの樹脂から出るガスの溜まり易い個所に形成されていて、ここでは窒素ガスを優先的に集めることが出来るように配慮しているのが一般的である。
【００６０】
そして、ガスベント８０ｂの目的とするところは、溶融樹脂がキャビティ１１０ｂ内に流入した際に、キャビティ１１０ｂ内の空気または窒素ガスが、溶融樹脂の圧力によってキャビティ１１０ｂの端部に押付けられるのであるが、その空間を確保することにあるのである。
【００６１】
尚、ガスベント８０ｂは、空間を確保するという意味合いから、キャビティ１１０ｂの端部に設けられた０．０１〜０．０２ｍｍの狭い隙間を形成することも考えられるし、その隙間を大気に排気する構成も考えられるし、
【００６２】
また、ガスベント８０ｂは、空間を確保するという意味合いから、単純に大気に排気する構成も考えられるし、
【００６３】
本発明による、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置は前述したように構成されており、以下にその動作について説明する。
【００６４】
この場合、排気回路８０がガスベント８０ｂを経由してキャビティ１１０ｂに接続しているだけで、その他の動作に関しては第一の実施例と同じであるので、具体的な内容は省略する。
【００６５】
しかしながら、射出成形機１００Ａの金型１１１、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び金型１１３を移動させ、最終的に金型１１１、１１３をタッチさせてからキャビティ１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを可能とし、更に射出成形機１００Ａの金型１１１、１１３を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら金型１１１、１１３がタッチするまでの間金型１１１、１１３によって形成されたキャビティ１１０ｂ内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に金型１１１、１１３をタッチさせてからキャビティ１１０ｂに溶融した樹脂を送り込むことを可能としている。
【００６６】
また、図６に見られるように、窒素ガス発生装置の作動に対応して、加えて真空ポンプまたは真空エジェクター等の減圧手段の作動によって、キャビティ１１０ｂ内の気体は流体４１５と流体４２５の流れを形成し、更にガスベント８０ｂを経由して排気回路７０に流体４３５の流れを形成し、排気口８０ａを介して排気チューブ６０に流体４６０を送っている。
【００６７】
尚、前述の流体４１５、４２５、４３５、４６０の流れに関しては、当初は全て空気の流れであるが、窒素ガス発生装置や減圧手段の作動に従って、上流の流体４１５、４２５、４３５等が順次窒素ガスに変わってくることになる。 当然のことながら、流体４３５に窒素ガスが流れ込んだ段階で、移動金型１１３を再び移動させたり、または丁度金型１１１、１１３がタッチした状態になっているのが理想的であると言うことが出来る。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
この発明は、射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法および装置に関する技術であって、更に詳細に述べるならば、窒素ガスを送り込む窒素ガス供給回路と、スプールエジェクターピンやガスベントに接続した排気回路と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御をすることが出来るコントローラを配設して、金型によって形成されたキャビティを減圧しながらそこに窒素ガスを送り込むことで、樹脂材料の劣化や酸化物質である黒点の発生や樹脂焼けの発生するのを防止する技術について述べたものであり、成形品の品質の向上を意図したものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】 本願発明の減圧にスプールエジェクターピンの部分を使用した金型の断面図
【図２】 矢視ＡＡを示した図
【図３】 本願発明の気体の流れとその詳細を示した図
【図４】 本願発明の減圧にガスベントを使用した金型の断面図
【図５】 矢視ＢＢを示した図
【図６】 本願発明の別の気体の流れとその詳細を示した図
【符号の説明】
【００７０】
４０・・・・・・窒素ガスチューブ
５０・・・・・・窒素ガス供給回路
５０ａ・・・・・窒素ガス入口
５０ｂ・・・・・窒素ガス吐出口
６０・・・・・・排気チューブ
７０・・・・・・排気回路
７０ａ・・・・・排気口
８０・・・・・・排気回路
８０ａ・・・・・排気口
８０ｂ・・・・・ガスベント
１００・・・・・射出成形機
１００Ａ・・・・射出成形機
１１０ａ・・・・キャビティ
１１０ｂ・・・・キャビティ
１１０ｘ・・・・スプール
１１０ｙ・・・・ランナー
１１１・・・・・固定金型（金型）
１１２・・・・・移動金型（金型）
１１３・・・・・移動金型（金型）
１２１・・・・・エジェクタープレート
１２２・・・・・エンドプレート
１２３・・・・・スプールエジェクターピン
１２４・・・・・エジェクターピン
１２６・・・・・バネ
１２６・・・・・エジェクターロッド
１２７・・・・・シールリング
４００・・・・・窒素ガス
４１０・・・・・流体
４１５・・・・・流体
４２０・・・・・流体
４２５・・・・・流体
４３０・・・・・流体
４３５・・・・・流体
４４０・・・・・流体
４５０・・・・・流体
４６０・・・・・流体
４９０・・・・・漏洩窒素ガス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機（１００、１００Ａ）の金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に前記金型（１１１、１１２、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び前記金型（１１２、１１３）を移動させ、最終的に前記金型（１１１、１１２、１１３）をタッチさせてから前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項２】
停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項３】
射出成形機（１００、１００Ａ）の金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら前記金型（１１１、１１２、１１３）がタッチするまでの間前記金型（１１１、１１２、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に前記金型（１１１、１１２、１１３）をタッチさせてから前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項４】
隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項５】
減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項６】
射出成形機（１００）の金型（１１１、１１２）によって形成されたキャビティ（１１０ａ）から離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路（５０）と、スプールエジェクターピン（１２３）の外周に接続した排気回路（７０）と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項７】
前記スプールエジェクターピン（１２３）のエジェクタープレート（１２１）側には、前記金型（１２２）の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリング（１２７）を設けたことを特徴とする請求項６に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項８】
射出成形機（１００）の金型（１１１、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ｂ）から離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路（５０）と、ガスベント（８０ｂ）に接続した排気回路（８０）と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項９】
前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）から離れた前記合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）としては、前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）の最も近いところから２〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止する時間の間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、その両方に窒素ガスを送り込むことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保した状態で一旦停止する時間として０．０１〜４秒の間に制御することが可能であることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保してからその後前記金型（１１１、１１２、１１３）がタッチするまでの間移動速度を遅く制御することが可能であることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１】
射出成形機（１００、１００Ａ）の金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態で一旦停止させ、その間に前記金型（１１１、１１２、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、その後再び前記金型（１１２、１１３）を移動させ、最終的に前記金型（１１１、１１２、１１３）をタッチさせてから前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項２】
停止する時間は、０．０１〜４秒であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項３】
射出成形機（１００、１００Ａ）の金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前に隙間を確保した状態から、その後移動速度を遅くしながら前記金型（１１１、１１２、１１３）がタッチするまでの間前記金型（１１１、１１２、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）内を減圧しながらそこに窒素ガスを送り込み、最終的に前記金型（１１１、１１２、１１３）をタッチさせてから前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項４】
隙間は、０．０５〜４ｍｍであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項５】
減圧してから窒素ガスを送り込むという順で、開始の時期を一寸ずらしたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項６】
射出成形機（１００）の金型（１１１、１１２）によって形成されたキャビティ（１１０ａ）から離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路（５０）と、スプールエジェクターピン（１２３）の外周に接続した排気回路（７０）と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項７】
前記スプールエジェクターピン（１２３）のエジェクタープレート（１２１）側には、前記金型（１２２）の端部に位置させて気体の洩れを防ぐシールリング（１２７）を設けたことを特徴とする請求項６に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項８】
射出成形機（１００）の金型（１１１、１１３）によって形成されたキャビティ（１１０ｂ）から離れた合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）に窒素ガスを送り込むことが出来るように形成した窒素ガス供給回路（５０）と、ガスベント（８０ｂ）に接続した排気回路（８０）と、各種の時間や各種の距離や各種の速度や各種の開閉を含めて制御することが出来るコントローラを配設したことを特徴とする射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項９】
前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）から離れた前記合わせ面に位置している窒素ガス吐出口（５０ｂ）としては、前記キャビティ（１１０ａ、１１０ｂ）の最も近いところから２〜５０ｍｍであることを特徴とする請求項６ないし請求項８のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記金型（１１１、１１２、１１３）を閉じてタッチする直前の隙間として０．０５〜４ｍｍに制御することが可能であり、隙間を確保した状態で一旦停止する時間の間、または隙間を確保してからタッチするまでの間、その両方に窒素ガスを送り込むことを特徴とする請求項６ないし請求項９のいずれか１項に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１１】
前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保した状態で一旦停止する時間として０．０１〜４秒の間に制御することが可能であることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１２】
前記コントローラは、窒素ガスを送り込む際に、隙間を確保してからその後前記金型（１１１、１１２、１１３）がタッチするまでの間移動速度を遅く制御することが可能であることを特徴とする請求項１０に記載の射出成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１３７５３３（Ｐ２０１０−１３７５３３Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３６０２２（Ｐ２００８−３３６０２２）
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【出願人】（０００１５４５２１）株式会社フクハラ (87)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１５日（２００８．１２．１５）
【出願人】（０００１５４５２１）株式会社フクハラ (87)
【Ｆターム（参考）】
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