樹脂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】 金型というものは何点かの部品によって構成されていて、当然その間には隙間を形成することになり、その隙間によって金型によって形成されているキャビティに窒素ガスを送り込もうとする場合には、濃度を上げるのに手間がかかった。 一方、濃度を上げるのを容易にしようとするには、隙間を狭くすれば良いのであるが、高額の費用を必要とした。
【解決手段】 樹脂成形機４１０の金型４１１を閉じた直後に金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティ４１０ａに溶融した樹脂を送り込むようにした。
【解決手段】 樹脂成形機４１０の金型４１１を閉じた直後に金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティ４１０ａに溶融した樹脂を送り込むようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂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、射出成形機等の樹脂成形機は、構成している金型によってキャビティを形成しているが、このキャビティ内に空気が入っていると溶融樹脂が酸化し不良の原因となるので、一般的には窒素ガスを送り込むことによって対応しているのに対し、より確実性を確保する意味からキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込む技術について述べたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂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は、金型に窒素ガスを送り込む内容のものは数多く有った（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、溶融した樹脂の流れに先行してキャビティに窒素ガスを注入することで樹脂が空気に接触するのを防ぎ、それによって樹脂の酸化を防止していた。
【特許文献１】特開２００６−１８２０００
【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、このような従来の樹脂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しては以下に示すような課題があった。
【０００５】
先ず、金型というものは何点かの部品によって構成されていて、当然その間には隙間を形成することになり、その隙間によって金型によって形成されているキャビティに窒素ガスを送り込もうとする場合には、濃度を上げるのに手間がかかった。 即ち、非常に時間を要した。
【０００６】
一方、濃度を上げるのを容易にしようとするには、隙間を狭くすれば良いのであるが、高額の費用を必要とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、樹脂成形機４１０の金型４１１を閉じた直後に前記金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込み、その後前記キャビティ４１０ａに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、前記金型４１１を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることを特徴とし、更には、窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることを特徴とし、更には、前記キャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒であることを特徴とし、更には、前記キャビティ４１０ａを減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサー１２０によって作り出すもの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。
【０００８】
また、本発明は、樹脂成形機４１０の金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａに、前記キャビティ４１０ａの内部を減圧することが出来るように真空エジェクター５１０と、前記キャビティ４１０ａの内部に常に一定量の窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガスを貯留したタンク３３０を接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０と前記キャビティ４１０ａとの間に窒素ガスを流したり閉じたりすることが出来るように電磁弁３８０を位置させ、前記真空エジェクター５１０の減圧の動作を行なったり停止することが出来るように前記真空エジェクター５１０の圧縮空気が流れる側の上流に電磁弁２２０を設け、両方の前記電磁弁３８０、２２０を前記金型４１１の開閉の動作に合わせて作動することが出来るように樹脂成形機コントローラ４１２に接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０の内部に貯留されている窒素ガスを加熱することで温度を高めることが出来るように前記タンク３３０の何れかの部分にヒータ３４０を付設し、前記タンク３３０の内部に貯留されている窒素ガスの温度を測定出来るように前記タンク３３０の何れかの部分に温度センサー３５０を付設し、前記ヒータ３４０と前記温度センサー３５０を樹脂に合わせて温度管理が可能であるように前記樹脂成形機コントローラ４１２に接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０に圧縮空気より窒素ガスを分離することが出来るように窒素ガス発生装置３１０を接続し、前記真空エジェクター５１０は圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによって成されるものであり、前記窒素ガス発生装置３１０と前記真空エジェクター５１０の両者は圧縮空気を作り出すコンプレッサー１２０に接続していることを特徴とし、更には、前記コンプレッサー１２０と前記窒素ガス発生装置３１０と前記タンク３３０と前記真空エジェクター５１０と前記電磁弁３８０、２２０は、台７１０の上または箱７１０の中に一体に構成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。
【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、樹脂成形機の金型を閉じた直後に金型によって形成されたキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、従来の金型の構造のままであっても金型によって形成されているキャビティに窒素ガスを送り込んだ場合に、容易に隅々まで窒素ガスが入り込んで窒素ガスの濃度を上げるのに手間がかからなくなった。
【００１１】
第二に、金型を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることで、最短のサイクルタイムを確保した、無駄のない窒素ガスの供給が可能となった。
【００１２】
第三に、窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることで、使用する個々の樹脂に対応させてキャビティを温め、必要に応じて溶融樹脂の流動性を高めることが可能となった。
【００１３】
第四に、キャビティを真空にして窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒であることで、より具体的に最短のサイクルタイムを確保することで、成形を含めた全体のサイクルタイムに殆ど影響を与えないような無駄のない窒素ガスの供給が可能となった。
【００１４】
第五に、キャビティを減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサーによって作り出すものであることで、非常に簡単で単純な装置によって、使用している機器を色々な形でそのまま流用して、安価な装置で対応が可能となった。
【００１５】
第六に、コンプレッサーと窒素ガス発生装置とタンクと真空エジェクターと電磁弁は、台の上または箱の中に一体に構成したことで、運搬に便利で、設置に用意な、設置面積が最小の装置が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本願発明の全体を示した図である。
【００１７】
図１に見られるように、４１０は射出成形機を含む樹脂成形機であって、キャビティ４１０ａを形成した金型４１１と、金型４１１が開閉する時点に対してキャビティ４１０ａに溶融樹脂を送り込む時点を制御する樹脂成形機コントローラ４１２等から構成されている。 尚、樹脂成形機４１０には、その他に可塑化シリンダーや、駆動装置や、ホッパーや、移動装置等も構成しているが、本発明には直接関係無いので図１には具体的に示していない。
【００１８】
この場合、可塑化シリンダーは、ホッパーから供給されてくる樹脂材料を、加熱しながら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り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、可塑化シリンダー内に構成され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することにより、計量された溶融樹脂を金型４１１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。
【００１９】
一方、固定金型と移動金型より成る金型４１１は、樹脂供給路とキャビティ４１０ａを形成することで、可塑化シリンダーから射出された溶融樹脂が、樹脂供給路を通ってキャビティ４１０ａに送り込まれるようになっている。 この場合、キャビティ４１０ａ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。
【００２０】
そして、この時キャビティ４１０ａに空気が入っていると溶融樹脂が酸化をし、黒点や焼けやシルバー等の不良の原因となるのである。
【００２１】
そこで、本発明では先ずキャビティ４１０ａ内の空気を減圧して効率良く抜くことで、更に減圧されたその後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込むことにより、加えて確実に窒素ガスを送り込むことによって、最終的には溶融樹脂の酸化を防ごうとしているのである。
【００２２】
その為に、金型４１１には、金型４１１によって形成されているキャビティ４１０ａに接続することが出来るように、キャビティ４１０ａに対してキャビティ４１０ａと別の端部の側を減圧することによってキャビティ４１０ａ内の空気を抜いて減圧する目的の減圧を意図した配管系統の一部である減圧配管８３１を接続することが出来るようにした減圧流路４１１ｙと、空気を抜いて減圧した後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込む目的の窒素ガスを作り出す配管系統の一部である窒素ガス配管８２６を接続することが出来るようにした窒素ガス流路４１１ｘを形成している。
【００２３】
尚、金型４１１に形成されている窒素ガス流路４１１ｘには、窒素ガス配管８２６が接続しているが、窒素ガス配管８２６には窒素ガスを送り込むために、その上流に以下に示す機器を接続している。
【００２４】
即ち、圧縮空気を作り出すコンプレッサー１２０は、大気をエアーフィルタ−１１０と空気配管８０１を経由して取り込む中で空気中の異物を除去した状態で吸引して圧縮空気を作り出し、作り出された圧縮空気は、圧縮空気配管８１１と、圧縮空気を乾燥させるドライヤー１３０と、圧縮空気配管８１２を経由して、タンク１４０に貯留している。 尚、タンク１４０は、コンプレッサー１２０と一体ということも考えられる。
【００２５】
そして、タンク１４０に貯留された圧縮空気は、圧縮空気配管８１３と、圧縮空気中の各種の異物を除去するフィルター１５０を経由して、二つに分岐している圧縮空気配管８１４に到達する。 この場合、圧縮空気配管８１４を流れている圧縮空気の圧力が測定出来るように、圧縮空気配管８１４には圧力計１６０が接続している。
【００２６】
ところで、分岐している圧縮空気配管８１４の一方の側では、圧縮空気の流量を減少させることが出来る絞り弁１７０と、圧縮空気配管８１５と、圧縮空気の圧力を制限することが出来るレギュレータ１８０と、圧縮空気配管８１６を経由して、窒素ガスを作り出す窒素ガス発生装置３１０に送り込まれるようになっている。
【００２７】
この場合、窒素ガス発生装置３１０に関しては、圧縮空気から膜分離方式またはＰＳＡ方式によって作り出す窒素ガスの製造装置が考えられる。 但し、窒素ガスの発生装置３１０に関しては、膜分離方式またはＰＳＡ方式に限定する必要はなく、圧縮空気を使用しないでボンベに貯留された窒素ガスを使用するということも考えられる。 また、溶融樹脂の酸化を防止するという意味からは、窒素ガスでなく、ヘリウムや、ネオンや、アルゴンや、クリプトンや、キセノンや、ラドン等の不活性ガスの何れかのガスや炭酸ガスを使用するために充填したボンベを使用するということも考えられる。 当然のことながら、ボンベに貯留されたガスを使用する場合には、圧縮空気配管８１６に接続する必要性は無いとも言える。
【００２８】
ところで、ＰＳＡ方式は、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、の略称を意味していて、圧縮空気を活性炭の一種である吸着材に通し、高圧力下で特定のガスを吸着し、低圧力下で特定のガスを吐き出す、という吸着材の特性を利用して、圧縮空気から酸素等を吸着することで窒素を分離する方式である。 この場合、ヒートレス・ドライヤと同様の原理をもっていて、装置は二筒式で膜分離式よりも大型となり、電磁弁などのメンテナンス負荷もかかる。 尚、窒素純度で見た場合には通常９９〜９９．９９９９％程度であった。
【００２９】
一方、膜分離方式は、圧縮空気を中空糸状の高分子膜である中空糸膜内に送り込んで、圧縮空気に含まれている各ガス成分の膜への透過量の差を利用して窒素を分離する方式である。 この場合、ＰＳＡ方式よりも小型でメンテナンス負荷も小さい反面、窒素純度で見た場合には９５〜９９．９％程度であるため、高純度のニーズには適しなかった。
【００３０】
尚、中空糸膜は、ポリエステル製で何千ものストロー状の中空糸が束ねられたものより形成され、中空糸の内部に圧縮空気を通すことで、それぞれのガスが固有に持っている中空糸の膜の透過スピードの違いを利用し、空気中に最も多く含まれている窒素ガスを残存させている。
【００３１】
そして、圧縮空気を構成しているガスが中空糸の膜を透過するスピードとしては、速く放出するガスと放出しにくいガスがあり、残ったガスが窒素ガスということになるのである。 特に、中空糸の膜がポリエステル製の場合には、水蒸気が一番透過しやすく、以下水素やヘリウムが続き、更に炭酸ガスと一酸化炭素が続き、最後に酸素とアルゴンと窒素が一番透過しにくく、その中でも窒素ガスが一番透過しにくいガスということで残存するのである。
【００３２】
ここで、温度が変化しない場合には、圧縮空気の圧力と時間、即ち流量によって、発生する窒素ガスの純度は左右される。 尚、中空糸の膜としては、ポリエステルの他に、ポリオレフィンやポリプロピレン等の樹脂も考えられる。
【００３３】
更に、窒素ガス発生装置３１０から流れて来る窒素ガスは、窒素ガス配管８２１と、圧縮空気の圧力を制限するレギュレータ３２０と、窒素ガス配管８２２を経由して、窒素ガスを貯留する一方で貯留した窒素ガスを加熱することが出来るタンク３３０に送り込まれるようになっている。 この場合、タンク３３０に一定量の窒素ガスが貯留されているということは、常時かなりの量の窒素ガスを瞬時にキャビティ４１０ａに供給することが可能となっているということである。
【００３４】
従って、タンク３３０には、窒素ガスを加熱するためのヒータ３４０が、内部または外部の何れかの位置に付設されている。 そして、図１に於いては、ヒータ３４０は、ニクロム線等の電気によるもの等を意図しているが、それに限定する必要は無く、蒸気によるものでもガスによって加熱しても構わない。 また、加熱した窒素ガスの温度を測定するために温度センサー３５０をタンク３３０の外部を中心とする何れかの位置に付設している。
【００３５】
この場合、ヒータ３４０はヒータコード８５３によって、温度センサー３５０はセンサーコード８５４によって、他に電磁弁２２０、３８０と共に温度の管理や開閉を制御することが出来るコントローラ６１０と接続している。 従って、温度センサー３５０の測定結果をコントローラ６１０に送ることで、送られてきた測定結果からコントローラ６１０の制御によって、ヒータ３４０を加熱したり加熱を中止したりすることが可能となっているのである。
【００３６】
尚、コントローラ６１０は、樹脂成形機４１０を制御することが出来る樹脂成形機コントローラ４１２と、樹脂成形機コード８５２で接続している。 従って、コントローラ６１０に接続しているヒータ３４０や温度センサー３５０や電磁弁２２０、３８０も、樹脂成形機４１０の金型４１１の開閉や溶融樹脂の送り込みの制御に合わせて制御することが出来るのである。 また、コントローラ６１０と樹脂成形機コントローラ４１２は、必ずタイマーを設けているので、時間管理を行なうことは容易なのである。 ところで、コントローラ６１０と樹脂成形機コントローラ４１２とを、一体にするようなことも十分に考えられる。
【００３７】
一方、タンク３３０から流れて来る窒素ガスは、窒素ガス配管８２３と、窒素ガスの流量を減少させることが出来る絞り弁３６０と、窒素ガス配管８２４と、窒素ガスの流量を測定することが出来る流量計３７０と、窒素ガス配管８２５と、窒素ガスの流れを開閉することが出来る電磁弁３８０と、窒素ガス配管８２６を経由して、金型４１１に形成されている窒素ガス流路４１１ｘを通ってキャビティ４１０ａに送り込むことが出来るようになっている。
【００３８】
そうして、既に述べている通り電磁弁３８０とコントローラ６１０を電磁弁コード８５５によって、更にその先では樹脂成形機コントローラ４１２とも接続していることで、金型４１１の開閉に合わせて、また後に述べるキャビティ４１０ａ内の空気の排出に合わせて、電磁弁３８０を開放したり閉鎖したりすることが、即ち窒素ガスを送ったり送ることを中断することが可能となっているのである。
【００３９】
ところで、分岐している圧縮空気配管８１４の他方の側では、圧縮空気の流量を減少させることが出来る絞り弁２１０と、圧縮空気配管８１７と、圧縮空気の流れを開閉することが出来る電磁弁２２０と、圧縮空気配管８１８と、圧縮空気の圧力を制限することが出来るレギュレータ２３０と、圧縮空気配管８１９を経由して、真空エジェクター５１０に送り込むことが出来るようになっている。
【００４０】
ここで、真空エジェクター５１０に於いては、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管に圧縮空気を流すと、ベンチュリー管の括れ部５１０ｇが負圧になることで、その括れ部５１０ｇにキャビティ４１０ａに接続している減圧配管８３１を位置させると、キャビティ４１０ａ内の空気を減圧配管８３１から真空エジェクター５１０の方に吸引することが可能となっているのである。 尚、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管は非常に簡単な構造であり、真空エジェクター５１０としての価格も安いものであるが、真空ポンプを代用させることも可能である。 当然のことながら、その場合には圧縮空気配管８１９の接続は不用となる。
【００４１】
また、既に述べている通り電磁弁２２０とコントローラ６１０を電磁弁コード８５６によって、更にその先では樹脂成形機コントローラ４１２が接続していることで、金型４１１の開閉に合わせて、電磁弁２２０を開放したり閉鎖したりすることが、即ち圧縮空気を送ったり送ることを中断することが可能となっているのである。
【００４２】
尚、コンプレッサー１２０と、窒素ガス発生装置３１０と、タンク３３０と、真空エジェクター５１０と、電磁弁３８０、２２０は、台７１０の上、または箱７１０の中に一体に構成することで、一体のままで運搬したり設置したりすることが可能となり、あらゆる点で非常に便利となっているのである。
【００４３】
本発明による、樹脂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。
【００４４】
一般的に樹脂成形機４１０の動作としては、先ず金型４１１がタッチして閉じた状態で、可塑化シリンダーより溶融樹脂が送り込まれることで樹脂供給路を経由してキャビティ４１０ａに送り込まれ、その後キャビティ４１０ａ内の成形品が冷却したら、金型４１１を開くことで成形品を取出すことになる。
【００４５】
この場合、何の配慮もせずキャビティ４１０ａに溶融樹脂を送り込み成形品を取出すと、キャビティ４１０ａ内の空気に含まれている酸素の影響によって溶融樹脂が酸化をし、黒点や焼けやシルバーの原因となる場合がある
【００４６】
そこで、本発明では圧縮空気を使うことによって、ベンチュリー管である真空エジェクター５１０で負圧を作り出し、その負圧によってキャビティ４１０ａ内の空気を効率良く抜いて減圧し、その後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込むことにより、溶融樹脂の酸化を防ごうとしているのである。
【００４７】
従って、先ずコンプレッサー１２０を作動させることによって、大気をエアーフィルター１１０から空気配管８０１を経由させて綺麗な状態で吸引し、圧縮空気を作り出す。 ここで、作り出された圧縮空気は、圧縮空気配管８１１を経由して、ドライヤー１３０で乾燥させられ、圧縮空気配管８１２を経由して、タンク１４０に一旦貯留させられるのである。
【００４８】
一方、タンク１４０に一旦貯留した圧縮空気は、圧縮空気配管８１３を経由して、フィルター１５０で異物を取り除かれることで、乾燥した綺麗な圧縮空気が二つに分岐した圧縮空気配管８１４を流れることになる。
【００４９】
尚、二つに分岐している圧縮空気配管８１４からの圧縮空気は、一方では絞り弁１７０を経由させて窒素ガスを作り出す配管系統である圧縮空気配管８１５に流し、他方では絞り弁２１０を経由させて減圧を意図した配管系統である圧縮空気配管８１７に流し、両方の配管系統共に流量を減少させている。
【００５０】
さて、圧縮空気配管８１５の方に流れた圧縮空気は、レギュレータ１８０によって一定の圧力に減圧された状態で圧縮空気配管８１６に流れ、窒素ガス発生装置３１０に送り込まれる。 この場合、窒素ガス発生装置３１０に於いては、既に色々の装置を述べているが、窒素ガス、場合によっては不活性ガス、更には二酸化炭素が、作り出されるか貯留されているものと考えると良い。
【００５１】
そして、前述の窒素ガスや不活性ガスや二酸化炭素は、窒素ガス配管８２１を通り、レギュレータ３２０によって一定の圧力に減圧された状態で窒素ガス配管８２２に流れ、内部に貯留されている窒素ガス等のガスをヒータ３４０によって加熱することが出来るタンク３３０に送り込まれるようになっている。 尚、貯留されている窒素ガス等のガスは、温度センサー３５０によって測定し、測定結果をセンサーコード８５４によってコントローラ６１０に送ることが出来るようになっている。 従って、送られて来た測定結果によって、ヒータコード８５３を介してコントローラ６１０からヒータ３４０に対して、貯留されている窒素ガス等のガスの温度を高めるための過熱を始めたり加熱を止める指示を出すことが可能となっているのである。
【００５２】
ところで、タンク３３０に貯留されている窒素ガス等のガスは、窒素ガス配管８２３に流れ、絞り弁３６０によって窒素ガスの流量を減少させ、窒素ガス配管８２４に流れ、窒素ガスの流量を測定する流量計３７０を経由して、窒素ガス配管８２５に流れ、コントローラ６１０の制御によって窒素ガスの流れを開閉することが出来る電磁弁３８０に流れるようになっている。 従って、コントローラ６１０から開放の指示が来ると電磁弁３８０は開放し、窒素ガス配管８２６と窒素ガス流路４１１ｘを経由して窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込むことが出来るようになっているのである。 また、電磁弁３８０を閉鎖することで窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込むことを中止することも可能なのである。
【００５３】
一方、圧縮空気配管８１７の方に流れた圧縮空気は、コントローラ６１０の制御によって圧縮空気の流れを開閉することが出来る電磁弁２２０に流れるようになっている。 そして、コントローラ６１０から開放の指示が来ると電磁弁２２０は開放し、圧縮空気配管８１８に圧縮空気が流れ、レギュレータ２３０によって一定の圧力に減圧された状態で圧縮空気配管８１９に流れ、更にベンチュリー管である真空エジェクター５１０に流れ込むようになっている。
【００５４】
従って、圧縮空気が真空エジェクター５１０を流れることで、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管の括れ部５１０ｇに高速の圧縮空気が流れるようになり、それに従って括れ部５１０ｇに接続している減圧配管８３１が減圧される。 ところで、減圧配管８３１は、減圧流路４１１ｙを経由してキャビティ４１０ａに接続しているので、キャビティ４１０ａも減圧を促進されることになる。
【００５５】
尚、キャビティ４１０ａが減圧されたことで、その次のタイミングでこのキャビティ４１０ａに送り込む窒素ガスは、汎用樹脂の場合、加熱する温度を１５０〜４５０℃の溶融温度近傍に制御し、またエンプラ樹脂の場合、加熱する温度を３０〜８０℃の大気温度程度に制御することが有効である。
【００５６】
ここで、樹脂成形機４１０の樹脂成形機コントローラ４１２から金型４１１開の信号がコントローラ６１０に入ると、コントローラ６１０は減圧を意図した配管系統の電磁弁２２０に指令を出し、真空エジェクター５１０が発生する負圧によりキャビティ４１０ａ内の空気を吸い出す。 また、コントローラ６１０は窒素ガスを作り出す配管系統の電磁弁３８０に指令を出し、窒素ガス発生装置３１０が発生する窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込む。 この場合、吸引と注入の時間は１〜２秒位である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明は、樹脂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、射出成形機等の樹脂成形機は、構成している金型によってキャビティを形成しているが、そのキャビティに溶融樹脂を高圧で注入（射出）してキャビティを充満させて成形品を作り出すのに際して、このキャビティ内に空気が入っていると溶融樹脂が酸化し、黒点や焼けやシルバー等の原因となるので、一般的には窒素ガスを送り込むことによって対応しているのに対し、より確実性を確保する意味からキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込む技術について述べたものであり、成形品の不良を減少させる意味で多大な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】 本願発明の全体を示した図
【符号の説明】
【００５９】
１１０・・・・・エアーフィルター
１２０・・・・・コンプレッサー
１３０・・・・・ドライヤー
１４０・・・・・タンク
１５０・・・・・フィルター
１６０・・・・・圧力計
１７０・・・・・絞り弁
１８０・・・・・レギュレータ
２１０・・・・・絞り弁
２２０・・・・・電磁弁
２３０・・・・・レギュレータ
３１０・・・・・窒素ガス発生装置
３２０・・・・・レギュレータ
３３０・・・・・タンク
３４０・・・・・ヒータ
３５０・・・・・温度センサー
３６０・・・・・絞り弁
３７０・・・・・流量計
３８０・・・・・電磁弁
４１０・・・・・樹脂成形機
４１０ａ・・・・キャビティ
４１１・・・・・金型
４１１ｘ・・・・窒素ガス流路
４１１ｙ・・・・減圧流路
４１２・・・・・樹脂成形機コントローラ
５１０・・・・・真空エジェクター
５１０ｇ・・・・括れ部
６１０・・・・・コントローラ
７１０・・・・・台、箱
８０１・・・・・空気配管
８１１・・・・・圧縮空気配管
８１２・・・・・圧縮空気配管
８１３・・・・・圧縮空気配管
８１４・・・・・圧縮空気配管
８１５・・・・・圧縮空気配管
８１６・・・・・圧縮空気配管
８１７・・・・・圧縮空気配管
８１８・・・・・圧縮空気配管
８１９・・・・・圧縮空気配管
８２１・・・・・窒素ガス配管
８２２・・・・・窒素ガス配管
８２３・・・・・窒素ガス配管
８２４・・・・・窒素ガス配管
８２５・・・・・窒素ガス配管
８２６・・・・・窒素ガス配管
８２７・・・・・窒素ガス配管
８３１・・・・・減圧配管
８５１・・・・・電源コード
８５２・・・・・樹脂成形機コード
８５３・・・・・ヒータコード
８５４・・・・・センサーコード
８５５・・・・・電磁弁コード
８５６・・・・・電磁弁コード
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂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、射出成形機等の樹脂成形機は、構成している金型によってキャビティを形成しているが、このキャビティ内に空気が入っていると溶融樹脂が酸化し不良の原因となるので、一般的には窒素ガスを送り込むことによって対応しているのに対し、より確実性を確保する意味からキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込む技術について述べたものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂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は、金型に窒素ガスを送り込む内容のものは数多く有った（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この場合、溶融した樹脂の流れに先行してキャビティに窒素ガスを注入することで樹脂が空気に接触するのを防ぎ、それによって樹脂の酸化を防止していた。
【特許文献１】特開２００６−１８２０００
【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、このような従来の樹脂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しては以下に示すような課題があった。
【０００５】
先ず、金型というものは何点かの部品によって構成されていて、当然その間には隙間を形成することになり、その隙間によって金型によって形成されているキャビティに窒素ガスを送り込もうとする場合には、濃度を上げるのに手間がかかった。 即ち、非常に時間を要した。
【０００６】
一方、濃度を上げるのを容易にしようとするには、隙間を狭くすれば良いのであるが、高額の費用を必要とした。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、樹脂成形機４１０の金型４１１を閉じた直後に前記金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込み、その後前記キャビティ４１０ａに溶融した樹脂を送り込むことを特徴とし、更には、前記金型４１１を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることを特徴とし、更には、窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることを特徴とし、更には、前記キャビティ４１０ａを減圧して窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒であることを特徴とし、更には、前記キャビティ４１０ａを減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサー１２０によって作り出すもの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。
【０００８】
また、本発明は、樹脂成形機４１０の金型４１１によって形成されたキャビティ４１０ａに、前記キャビティ４１０ａの内部を減圧することが出来るように真空エジェクター５１０と、前記キャビティ４１０ａの内部に常に一定量の窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガスを貯留したタンク３３０を接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０と前記キャビティ４１０ａとの間に窒素ガスを流したり閉じたりすることが出来るように電磁弁３８０を位置させ、前記真空エジェクター５１０の減圧の動作を行なったり停止することが出来るように前記真空エジェクター５１０の圧縮空気が流れる側の上流に電磁弁２２０を設け、両方の前記電磁弁３８０、２２０を前記金型４１１の開閉の動作に合わせて作動することが出来るように樹脂成形機コントローラ４１２に接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０の内部に貯留されている窒素ガスを加熱することで温度を高めることが出来るように前記タンク３３０の何れかの部分にヒータ３４０を付設し、前記タンク３３０の内部に貯留されている窒素ガスの温度を測定出来るように前記タンク３３０の何れかの部分に温度センサー３５０を付設し、前記ヒータ３４０と前記温度センサー３５０を樹脂に合わせて温度管理が可能であるように前記樹脂成形機コントローラ４１２に接続したことを特徴とし、更には、前記タンク３３０に圧縮空気より窒素ガスを分離することが出来るように窒素ガス発生装置３１０を接続し、前記真空エジェクター５１０は圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによって成されるものであり、前記窒素ガス発生装置３１０と前記真空エジェクター５１０の両者は圧縮空気を作り出すコンプレッサー１２０に接続していることを特徴とし、更には、前記コンプレッサー１２０と前記窒素ガス発生装置３１０と前記タンク３３０と前記真空エジェクター５１０と前記電磁弁３８０、２２０は、台７１０の上または箱７１０の中に一体に構成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。
【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、樹脂成形機の金型を閉じた直後に金型によって形成されたキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込むことで、従来の金型の構造のままであっても金型によって形成されているキャビティに窒素ガスを送り込んだ場合に、容易に隅々まで窒素ガスが入り込んで窒素ガスの濃度を上げるのに手間がかからなくなった。
【００１１】
第二に、金型を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることで、最短のサイクルタイムを確保した、無駄のない窒素ガスの供給が可能となった。
【００１２】
第三に、窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることで、使用する個々の樹脂に対応させてキャビティを温め、必要に応じて溶融樹脂の流動性を高めることが可能となった。
【００１３】
第四に、キャビティを真空にして窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒であることで、より具体的に最短のサイクルタイムを確保することで、成形を含めた全体のサイクルタイムに殆ど影響を与えないような無駄のない窒素ガスの供給が可能となった。
【００１４】
第五に、キャビティを減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサーによって作り出すものであることで、非常に簡単で単純な装置によって、使用している機器を色々な形でそのまま流用して、安価な装置で対応が可能となった。
【００１５】
第六に、コンプレッサーと窒素ガス発生装置とタンクと真空エジェクターと電磁弁は、台の上または箱の中に一体に構成したことで、運搬に便利で、設置に用意な、設置面積が最小の装置が可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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、本願発明の全体を示した図である。
【００１７】
図１に見られるように、４１０は射出成形機を含む樹脂成形機であって、キャビティ４１０ａを形成した金型４１１と、金型４１１が開閉する時点に対してキャビティ４１０ａに溶融樹脂を送り込む時点を制御する樹脂成形機コントローラ４１２等から構成されている。 尚、樹脂成形機４１０には、その他に可塑化シリンダーや、駆動装置や、ホッパーや、移動装置等も構成しているが、本発明には直接関係無いので図１には具体的に示していない。
【００１８】
この場合、可塑化シリンダーは、ホッパーから供給されてくる樹脂材料を、加熱しながら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り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、可塑化シリンダー内に構成され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することにより、計量された溶融樹脂を金型４１１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。
【００１９】
一方、固定金型と移動金型より成る金型４１１は、樹脂供給路とキャビティ４１０ａを形成することで、可塑化シリンダーから射出された溶融樹脂が、樹脂供給路を通ってキャビティ４１０ａに送り込まれるようになっている。 この場合、キャビティ４１０ａ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。
【００２０】
そして、この時キャビティ４１０ａに空気が入っていると溶融樹脂が酸化をし、黒点や焼けやシルバー等の不良の原因となるのである。
【００２１】
そこで、本発明では先ずキャビティ４１０ａ内の空気を減圧して効率良く抜くことで、更に減圧されたその後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込むことにより、加えて確実に窒素ガスを送り込むことによって、最終的には溶融樹脂の酸化を防ごうとしているのである。
【００２２】
その為に、金型４１１には、金型４１１によって形成されているキャビティ４１０ａに接続することが出来るように、キャビティ４１０ａに対してキャビティ４１０ａと別の端部の側を減圧することによってキャビティ４１０ａ内の空気を抜いて減圧する目的の減圧を意図した配管系統の一部である減圧配管８３１を接続することが出来るようにした減圧流路４１１ｙと、空気を抜いて減圧した後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込む目的の窒素ガスを作り出す配管系統の一部である窒素ガス配管８２６を接続することが出来るようにした窒素ガス流路４１１ｘを形成している。
【００２３】
尚、金型４１１に形成されている窒素ガス流路４１１ｘには、窒素ガス配管８２６が接続しているが、窒素ガス配管８２６には窒素ガスを送り込むために、その上流に以下に示す機器を接続している。
【００２４】
即ち、圧縮空気を作り出すコンプレッサー１２０は、大気をエアーフィルタ−１１０と空気配管８０１を経由して取り込む中で空気中の異物を除去した状態で吸引して圧縮空気を作り出し、作り出された圧縮空気は、圧縮空気配管８１１と、圧縮空気を乾燥させるドライヤー１３０と、圧縮空気配管８１２を経由して、タンク１４０に貯留している。 尚、タンク１４０は、コンプレッサー１２０と一体ということも考えられる。
【００２５】
そして、タンク１４０に貯留された圧縮空気は、圧縮空気配管８１３と、圧縮空気中の各種の異物を除去するフィルター１５０を経由して、二つに分岐している圧縮空気配管８１４に到達する。 この場合、圧縮空気配管８１４を流れている圧縮空気の圧力が測定出来るように、圧縮空気配管８１４には圧力計１６０が接続している。
【００２６】
ところで、分岐している圧縮空気配管８１４の一方の側では、圧縮空気の流量を減少させることが出来る絞り弁１７０と、圧縮空気配管８１５と、圧縮空気の圧力を制限することが出来るレギュレータ１８０と、圧縮空気配管８１６を経由して、窒素ガスを作り出す窒素ガス発生装置３１０に送り込まれるようになっている。
【００２７】
この場合、窒素ガス発生装置３１０に関しては、圧縮空気から膜分離方式またはＰＳＡ方式によって作り出す窒素ガスの製造装置が考えられる。 但し、窒素ガスの発生装置３１０に関しては、膜分離方式またはＰＳＡ方式に限定する必要はなく、圧縮空気を使用しないでボンベに貯留された窒素ガスを使用するということも考えられる。 また、溶融樹脂の酸化を防止するという意味からは、窒素ガスでなく、ヘリウムや、ネオンや、アルゴンや、クリプトンや、キセノンや、ラドン等の不活性ガスの何れかのガスや炭酸ガスを使用するために充填したボンベを使用するということも考えられる。 当然のことながら、ボンベに貯留されたガスを使用する場合には、圧縮空気配管８１６に接続する必要性は無いとも言える。
【００２８】
ところで、ＰＳＡ方式は、Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ、の略称を意味していて、圧縮空気を活性炭の一種である吸着材に通し、高圧力下で特定のガスを吸着し、低圧力下で特定のガスを吐き出す、という吸着材の特性を利用して、圧縮空気から酸素等を吸着することで窒素を分離する方式である。 この場合、ヒートレス・ドライヤと同様の原理をもっていて、装置は二筒式で膜分離式よりも大型となり、電磁弁などのメンテナンス負荷もかかる。 尚、窒素純度で見た場合には通常９９〜９９．９９９９％程度であった。
【００２９】
一方、膜分離方式は、圧縮空気を中空糸状の高分子膜である中空糸膜内に送り込んで、圧縮空気に含まれている各ガス成分の膜への透過量の差を利用して窒素を分離する方式である。 この場合、ＰＳＡ方式よりも小型でメンテナンス負荷も小さい反面、窒素純度で見た場合には９５〜９９．９％程度であるため、高純度のニーズには適しなかった。
【００３０】
尚、中空糸膜は、ポリエステル製で何千ものストロー状の中空糸が束ねられたものより形成され、中空糸の内部に圧縮空気を通すことで、それぞれのガスが固有に持っている中空糸の膜の透過スピードの違いを利用し、空気中に最も多く含まれている窒素ガスを残存させている。
【００３１】
そして、圧縮空気を構成しているガスが中空糸の膜を透過するスピードとしては、速く放出するガスと放出しにくいガスがあり、残ったガスが窒素ガスということになるのである。 特に、中空糸の膜がポリエステル製の場合には、水蒸気が一番透過しやすく、以下水素やヘリウムが続き、更に炭酸ガスと一酸化炭素が続き、最後に酸素とアルゴンと窒素が一番透過しにくく、その中でも窒素ガスが一番透過しにくいガスということで残存するのである。
【００３２】
ここで、温度が変化しない場合には、圧縮空気の圧力と時間、即ち流量によって、発生する窒素ガスの純度は左右される。 尚、中空糸の膜としては、ポリエステルの他に、ポリオレフィンやポリプロピレン等の樹脂も考えられる。
【００３３】
更に、窒素ガス発生装置３１０から流れて来る窒素ガスは、窒素ガス配管８２１と、圧縮空気の圧力を制限するレギュレータ３２０と、窒素ガス配管８２２を経由して、窒素ガスを貯留する一方で貯留した窒素ガスを加熱することが出来るタンク３３０に送り込まれるようになっている。 この場合、タンク３３０に一定量の窒素ガスが貯留されているということは、常時かなりの量の窒素ガスを瞬時にキャビティ４１０ａに供給することが可能となっているということである。
【００３４】
従って、タンク３３０には、窒素ガスを加熱するためのヒータ３４０が、内部または外部の何れかの位置に付設されている。 そして、図１に於いては、ヒータ３４０は、ニクロム線等の電気によるもの等を意図しているが、それに限定する必要は無く、蒸気によるものでもガスによって加熱しても構わない。 また、加熱した窒素ガスの温度を測定するために温度センサー３５０をタンク３３０の外部を中心とする何れかの位置に付設している。
【００３５】
この場合、ヒータ３４０はヒータコード８５３によって、温度センサー３５０はセンサーコード８５４によって、他に電磁弁２２０、３８０と共に温度の管理や開閉を制御することが出来るコントローラ６１０と接続している。 従って、温度センサー３５０の測定結果をコントローラ６１０に送ることで、送られてきた測定結果からコントローラ６１０の制御によって、ヒータ３４０を加熱したり加熱を中止したりすることが可能となっているのである。
【００３６】
尚、コントローラ６１０は、樹脂成形機４１０を制御することが出来る樹脂成形機コントローラ４１２と、樹脂成形機コード８５２で接続している。 従って、コントローラ６１０に接続しているヒータ３４０や温度センサー３５０や電磁弁２２０、３８０も、樹脂成形機４１０の金型４１１の開閉や溶融樹脂の送り込みの制御に合わせて制御することが出来るのである。 また、コントローラ６１０と樹脂成形機コントローラ４１２は、必ずタイマーを設けているので、時間管理を行なうことは容易なのである。 ところで、コントローラ６１０と樹脂成形機コントローラ４１２とを、一体にするようなことも十分に考えられる。
【００３７】
一方、タンク３３０から流れて来る窒素ガスは、窒素ガス配管８２３と、窒素ガスの流量を減少させることが出来る絞り弁３６０と、窒素ガス配管８２４と、窒素ガスの流量を測定することが出来る流量計３７０と、窒素ガス配管８２５と、窒素ガスの流れを開閉することが出来る電磁弁３８０と、窒素ガス配管８２６を経由して、金型４１１に形成されている窒素ガス流路４１１ｘを通ってキャビティ４１０ａに送り込むことが出来るようになっている。
【００３８】
そうして、既に述べている通り電磁弁３８０とコントローラ６１０を電磁弁コード８５５によって、更にその先では樹脂成形機コントローラ４１２とも接続していることで、金型４１１の開閉に合わせて、また後に述べるキャビティ４１０ａ内の空気の排出に合わせて、電磁弁３８０を開放したり閉鎖したりすることが、即ち窒素ガスを送ったり送ることを中断することが可能となっているのである。
【００３９】
ところで、分岐している圧縮空気配管８１４の他方の側では、圧縮空気の流量を減少させることが出来る絞り弁２１０と、圧縮空気配管８１７と、圧縮空気の流れを開閉することが出来る電磁弁２２０と、圧縮空気配管８１８と、圧縮空気の圧力を制限することが出来るレギュレータ２３０と、圧縮空気配管８１９を経由して、真空エジェクター５１０に送り込むことが出来るようになっている。
【００４０】
ここで、真空エジェクター５１０に於いては、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管に圧縮空気を流すと、ベンチュリー管の括れ部５１０ｇが負圧になることで、その括れ部５１０ｇにキャビティ４１０ａに接続している減圧配管８３１を位置させると、キャビティ４１０ａ内の空気を減圧配管８３１から真空エジェクター５１０の方に吸引することが可能となっているのである。 尚、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管は非常に簡単な構造であり、真空エジェクター５１０としての価格も安いものであるが、真空ポンプを代用させることも可能である。 当然のことながら、その場合には圧縮空気配管８１９の接続は不用となる。
【００４１】
また、既に述べている通り電磁弁２２０とコントローラ６１０を電磁弁コード８５６によって、更にその先では樹脂成形機コントローラ４１２が接続していることで、金型４１１の開閉に合わせて、電磁弁２２０を開放したり閉鎖したりすることが、即ち圧縮空気を送ったり送ることを中断することが可能となっているのである。
【００４２】
尚、コンプレッサー１２０と、窒素ガス発生装置３１０と、タンク３３０と、真空エジェクター５１０と、電磁弁３８０、２２０は、台７１０の上、または箱７１０の中に一体に構成することで、一体のままで運搬したり設置したりすることが可能となり、あらゆる点で非常に便利となっているのである。
【００４３】
本発明による、樹脂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。
【００４４】
一般的に樹脂成形機４１０の動作としては、先ず金型４１１がタッチして閉じた状態で、可塑化シリンダーより溶融樹脂が送り込まれることで樹脂供給路を経由してキャビティ４１０ａに送り込まれ、その後キャビティ４１０ａ内の成形品が冷却したら、金型４１１を開くことで成形品を取出すことになる。
【００４５】
この場合、何の配慮もせずキャビティ４１０ａに溶融樹脂を送り込み成形品を取出すと、キャビティ４１０ａ内の空気に含まれている酸素の影響によって溶融樹脂が酸化をし、黒点や焼けやシルバーの原因となる場合がある
【００４６】
そこで、本発明では圧縮空気を使うことによって、ベンチュリー管である真空エジェクター５１０で負圧を作り出し、その負圧によってキャビティ４１０ａ内の空気を効率良く抜いて減圧し、その後にキャビティ４１０ａ内に窒素ガスを送り込むことにより、溶融樹脂の酸化を防ごうとしているのである。
【００４７】
従って、先ずコンプレッサー１２０を作動させることによって、大気をエアーフィルター１１０から空気配管８０１を経由させて綺麗な状態で吸引し、圧縮空気を作り出す。 ここで、作り出された圧縮空気は、圧縮空気配管８１１を経由して、ドライヤー１３０で乾燥させられ、圧縮空気配管８１２を経由して、タンク１４０に一旦貯留させられるのである。
【００４８】
一方、タンク１４０に一旦貯留した圧縮空気は、圧縮空気配管８１３を経由して、フィルター１５０で異物を取り除かれることで、乾燥した綺麗な圧縮空気が二つに分岐した圧縮空気配管８１４を流れることになる。
【００４９】
尚、二つに分岐している圧縮空気配管８１４からの圧縮空気は、一方では絞り弁１７０を経由させて窒素ガスを作り出す配管系統である圧縮空気配管８１５に流し、他方では絞り弁２１０を経由させて減圧を意図した配管系統である圧縮空気配管８１７に流し、両方の配管系統共に流量を減少させている。
【００５０】
さて、圧縮空気配管８１５の方に流れた圧縮空気は、レギュレータ１８０によって一定の圧力に減圧された状態で圧縮空気配管８１６に流れ、窒素ガス発生装置３１０に送り込まれる。 この場合、窒素ガス発生装置３１０に於いては、既に色々の装置を述べているが、窒素ガス、場合によっては不活性ガス、更には二酸化炭素が、作り出されるか貯留されているものと考えると良い。
【００５１】
そして、前述の窒素ガスや不活性ガスや二酸化炭素は、窒素ガス配管８２１を通り、レギュレータ３２０によって一定の圧力に減圧された状態で窒素ガス配管８２２に流れ、内部に貯留されている窒素ガス等のガスをヒータ３４０によって加熱することが出来るタンク３３０に送り込まれるようになっている。 尚、貯留されている窒素ガス等のガスは、温度センサー３５０によって測定し、測定結果をセンサーコード８５４によってコントローラ６１０に送ることが出来るようになっている。 従って、送られて来た測定結果によって、ヒータコード８５３を介してコントローラ６１０からヒータ３４０に対して、貯留されている窒素ガス等のガスの温度を高めるための過熱を始めたり加熱を止める指示を出すことが可能となっているのである。
【００５２】
ところで、タンク３３０に貯留されている窒素ガス等のガスは、窒素ガス配管８２３に流れ、絞り弁３６０によって窒素ガスの流量を減少させ、窒素ガス配管８２４に流れ、窒素ガスの流量を測定する流量計３７０を経由して、窒素ガス配管８２５に流れ、コントローラ６１０の制御によって窒素ガスの流れを開閉することが出来る電磁弁３８０に流れるようになっている。 従って、コントローラ６１０から開放の指示が来ると電磁弁３８０は開放し、窒素ガス配管８２６と窒素ガス流路４１１ｘを経由して窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込むことが出来るようになっているのである。 また、電磁弁３８０を閉鎖することで窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込むことを中止することも可能なのである。
【００５３】
一方、圧縮空気配管８１７の方に流れた圧縮空気は、コントローラ６１０の制御によって圧縮空気の流れを開閉することが出来る電磁弁２２０に流れるようになっている。 そして、コントローラ６１０から開放の指示が来ると電磁弁２２０は開放し、圧縮空気配管８１８に圧縮空気が流れ、レギュレータ２３０によって一定の圧力に減圧された状態で圧縮空気配管８１９に流れ、更にベンチュリー管である真空エジェクター５１０に流れ込むようになっている。
【００５４】
従って、圧縮空気が真空エジェクター５１０を流れることで、真空エジェクター５１０であるベンチュリー管の括れ部５１０ｇに高速の圧縮空気が流れるようになり、それに従って括れ部５１０ｇに接続している減圧配管８３１が減圧される。 ところで、減圧配管８３１は、減圧流路４１１ｙを経由してキャビティ４１０ａに接続しているので、キャビティ４１０ａも減圧を促進されることになる。
【００５５】
尚、キャビティ４１０ａが減圧されたことで、その次のタイミングでこのキャビティ４１０ａに送り込む窒素ガスは、汎用樹脂の場合、加熱する温度を１５０〜４５０℃の溶融温度近傍に制御し、またエンプラ樹脂の場合、加熱する温度を３０〜８０℃の大気温度程度に制御することが有効である。
【００５６】
ここで、樹脂成形機４１０の樹脂成形機コントローラ４１２から金型４１１開の信号がコントローラ６１０に入ると、コントローラ６１０は減圧を意図した配管系統の電磁弁２２０に指令を出し、真空エジェクター５１０が発生する負圧によりキャビティ４１０ａ内の空気を吸い出す。 また、コントローラ６１０は窒素ガスを作り出す配管系統の電磁弁３８０に指令を出し、窒素ガス発生装置３１０が発生する窒素ガスをキャビティ４１０ａに送り込む。 この場合、吸引と注入の時間は１〜２秒位である。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
この発明は、樹脂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、射出成形機等の樹脂成形機は、構成している金型によってキャビティを形成しているが、そのキャビティに溶融樹脂を高圧で注入（射出）してキャビティを充満させて成形品を作り出すのに際して、このキャビティ内に空気が入っていると溶融樹脂が酸化し、黒点や焼けやシルバー等の原因となるので、一般的には窒素ガスを送り込むことによって対応しているのに対し、より確実性を確保する意味からキャビティを減圧して窒素ガスを送り込み、その後キャビティに溶融した樹脂を送り込む技術について述べたものであり、成形品の不良を減少させる意味で多大な効果をもたらすものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】 本願発明の全体を示した図
【符号の説明】
【００５９】
１１０・・・・・エアーフィルター
１２０・・・・・コンプレッサー
１３０・・・・・ドライヤー
１４０・・・・・タンク
１５０・・・・・フィルター
１６０・・・・・圧力計
１７０・・・・・絞り弁
１８０・・・・・レギュレータ
２１０・・・・・絞り弁
２２０・・・・・電磁弁
２３０・・・・・レギュレータ
３１０・・・・・窒素ガス発生装置
３２０・・・・・レギュレータ
３３０・・・・・タンク
３４０・・・・・ヒータ
３５０・・・・・温度センサー
３６０・・・・・絞り弁
３７０・・・・・流量計
３８０・・・・・電磁弁
４１０・・・・・樹脂成形機
４１０ａ・・・・キャビティ
４１１・・・・・金型
４１１ｘ・・・・窒素ガス流路
４１１ｙ・・・・減圧流路
４１２・・・・・樹脂成形機コントローラ
５１０・・・・・真空エジェクター
５１０ｇ・・・・括れ部
６１０・・・・・コントローラ
７１０・・・・・台、箱
８０１・・・・・空気配管
８１１・・・・・圧縮空気配管
８１２・・・・・圧縮空気配管
８１３・・・・・圧縮空気配管
８１４・・・・・圧縮空気配管
８１５・・・・・圧縮空気配管
８１６・・・・・圧縮空気配管
８１７・・・・・圧縮空気配管
８１８・・・・・圧縮空気配管
８１９・・・・・圧縮空気配管
８２１・・・・・窒素ガス配管
８２２・・・・・窒素ガス配管
８２３・・・・・窒素ガス配管
８２４・・・・・窒素ガス配管
８２５・・・・・窒素ガス配管
８２６・・・・・窒素ガス配管
８２７・・・・・窒素ガス配管
８３１・・・・・減圧配管
８５１・・・・・電源コード
８５２・・・・・樹脂成形機コード
８５３・・・・・ヒータコード
８５４・・・・・センサーコード
８５５・・・・・電磁弁コード
８５６・・・・・電磁弁コード
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形機（４１０）の金型（４１１）を閉じた直後に前記金型（４１１）によって形成されたキャビティ（４１０ａ）を減圧して窒素ガスを送り込み、その後前記キャビティ（４１０ａ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項２】
前記金型（４１１）を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項３】
窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項４】
前記キャビティ（４１０ａ）を減圧して窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項５】
前記キャビティ（４１０ａ）を減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサー（１２０）によって作り出すものである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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項６】
樹脂成形機（４１０）の金型（４１１）によって形成されたキャビティ（４１０ａ）に、前記キャビティ（４１０ａ）の内部を減圧することが出来るように真空エジェクター（５１０）と、前記キャビティ（４１０ａ）の内部に常に一定量の窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガスを貯留したタンク（３３０）を接続したことを特徴とする樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項７】
前記タンク（３３０）と前記キャビティ（４１０ａ）との間に窒素ガスを流したり閉じたりすることが出来るように電磁弁（３８０）を位置させ、前記真空エジェクター（５１０）の減圧の動作を行なったり停止することが出来るように前記真空エジェクター（５１０）の圧縮空気が流れる側の上流に電磁弁（２２０）を設け、両方の前記電磁弁（３８０、２２０）を前記金型（４１１）の開閉の動作に合わせて作動することが出来るように樹脂成形機コントローラ（４１２）に接続したことを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項８】
前記タンク（３３０）の内部に貯留されている窒素ガスを加熱することで温度を高めることが出来るように前記タンク（３３０）の何れかの部分にヒータ（３４０）を付設し、前記タンク（３３０）の内部に貯留されている窒素ガスの温度を測定出来るように前記タンク（３３０）の何れかの部分に温度センサー（３５０）を付設し、前記ヒータ（３４０）と前記温度センサー（３５０）を樹脂に合わせて温度管理が可能であるように前記樹脂成形機コントローラ（４１２）に接続したことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項９】
前記タンク（３３０）に圧縮空気より窒素ガスを分離することが出来るように窒素ガス発生装置（３１０）を接続し、前記真空エジェクター（５１０）は圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによって成されるものであり、前記窒素ガス発生装置（３１０）と前記真空エジェクター（５１０）の両者は圧縮空気を作り出すコンプレッサー（１２０）に接続してい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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１０】
前記コンプレッサー（１２０）と前記窒素ガス発生装置（３１０）と前記タンク（３３０）と前記真空エジェクター（５１０）と前記電磁弁（３８０、２２０）は、台（７１０）の上または箱（７１０）の中に一体に構成したことを特徴とする請求項９に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１】
樹脂成形機（４１０）の金型（４１１）を閉じた直後に前記金型（４１１）によって形成されたキャビティ（４１０ａ）を減圧して窒素ガスを送り込み、その後前記キャビティ（４１０ａ）に溶融した樹脂を送り込むことを特徴とする樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項２】
前記金型（４１１）を閉じた時点に対して、減圧の動作を開始する時間および窒素ガスを送り込む動作を開始する時間、そして減圧の動作を持続する時間および窒素ガスを送り込む動作を持続する時間、これらの時間を制御することが可能であることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項３】
窒素ガスは加熱することで温度を高めることが可能であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項４】
前記キャビティ（４１０ａ）を減圧して窒素ガスを送り込む時間は、０．５〜３秒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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項５】
前記キャビティ（４１０ａ）を減圧するのは、圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによるものであり、窒素ガスは、圧縮空気を分離膜方式またはＰＳＡ方式によって分離することによるものであり、その圧縮空気は共通のコンプレッサー（１２０）によって作り出すものである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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む方法。
【請求項６】
樹脂成形機（４１０）の金型（４１１）によって形成されたキャビティ（４１０ａ）に、前記キャビティ（４１０ａ）の内部を減圧することが出来るように真空エジェクター（５１０）と、前記キャビティ（４１０ａ）の内部に常に一定量の窒素ガスを送り込むことが出来るように窒素ガスを貯留したタンク（３３０）を接続したことを特徴とする樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項７】
前記タンク（３３０）と前記キャビティ（４１０ａ）との間に窒素ガスを流したり閉じたりすることが出来るように電磁弁（３８０）を位置させ、前記真空エジェクター（５１０）の減圧の動作を行なったり停止することが出来るように前記真空エジェクター（５１０）の圧縮空気が流れる側の上流に電磁弁（２２０）を設け、両方の前記電磁弁（３８０、２２０）を前記金型（４１１）の開閉の動作に合わせて作動することが出来るように樹脂成形機コントローラ（４１２）に接続したことを特徴とする請求項６に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項８】
前記タンク（３３０）の内部に貯留されている窒素ガスを加熱することで温度を高めることが出来るように前記タンク（３３０）の何れかの部分にヒータ（３４０）を付設し、前記タンク（３３０）の内部に貯留されている窒素ガスの温度を測定出来るように前記タンク（３３０）の何れかの部分に温度センサー（３５０）を付設し、前記ヒータ（３４０）と前記温度センサー（３５０）を樹脂に合わせて温度管理が可能であるように前記樹脂成形機コントローラ（４１２）に接続したことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項９】
前記タンク（３３０）に圧縮空気より窒素ガスを分離することが出来るように窒素ガス発生装置（３１０）を接続し、前記真空エジェクター（５１０）は圧縮空気をベンチュリー管に送り込むことによって成されるものであり、前記窒素ガス発生装置（３１０）と前記真空エジェクター（５１０）の両者は圧縮空気を作り出すコンプレッサー（１２０）に接続してい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項に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【請求項１０】
前記コンプレッサー（１２０）と前記窒素ガス発生装置（３１０）と前記タンク（３３０）と前記真空エジェクター（５１０）と前記電磁弁（３８０、２２０）は、台（７１０）の上または箱（７１０）の中に一体に構成したことを特徴とする請求項９に記載の樹脂成形機の金型に窒素ガスを送り込む装置。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−６４４７１（Ｐ２０１０−６４４７１Ａ）
【公開日】平成２２年３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２６１１１９（Ｐ２００８−２６１１１９）
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【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３月２５日（２０１０．３．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月９日（２００８．９．９）
【出願人】（０００１５４５２１）株式会社フクハラ (87)
【Ｆターム（参考）】
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