(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型によって形成されるキャビティにフィラーを含有する溶融樹脂を射出する射出ノズルと、
該射出ノズルと連結する加熱筒と、
前記加熱筒内で回動することでフィラーを含有する溶融樹脂を射出ノズルへ送出するスクリューと、
スクリューの先端に取り付けられる先端に円錐状に形成された円錐部、スクリュー側に円柱状に形成される円柱部を有するスクリューヘッドと、
前記円柱部に挿通され、前記円柱部の軸方向に摺動可能に取り付けられるチェックリングと、からなる射出ユニットを有する射出成形機であって、
チェックリングと加熱筒の間隙をｂ（ｍｍ）、チェックリング長をＬ（ｍｍ）、とした場合、数式１及び数式２によって求められるリーク速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を、２．０＜Ｖ≦２０の範囲となるよう、チェックリングと加熱筒の間隙ｂ及びチェックリング長Ｌを、射出成形に使用するフィラーを含有する樹脂に応じて選択して構成したことを特徴とする射出成形機。
【数１】
0005612861.tif 000004
【数２】
0005612861.tif 000005
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型によって形成するキャビティに樹脂を射出し成形品を得る射出成形機であって、フィラー等の添加剤を加えた樹脂を用いた場合においても、チェックリングや加熱筒等が磨耗することを防止する構成を備えた射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形機は、樹脂の射出の際に、樹脂の逆流を防止するための側面視円筒状のチェックリング（逆止リング）を備えている。チェックリングは、先端を円錐部、円錐部の下端に円柱部を備えるスクリューヘッドの該円柱部に適宜間隙が生じるよう、且つ樹脂がスクリューに逆流することを防止するようスクリュー若しくはスクリューに取り付けられたリングシートと当接するよう形成される。また、チェックリングはスクリューヘッドの円柱部を摺動可能に取り付けられる。これにより射出成形における樹脂の計量の際には円錐部側に移動することで、円柱部とチェックリングとの間隙から樹脂をスクリューヘッド側へ流すことができ、逆にスクリュー側へ移動し、スクリューとチェックリングとが当接することでスクリューヘッド側の樹脂がスクリュー側に逆流することを防止することができる。
【０００３】
このチェックリングに関して、その動作の精度向上のため、特許文献１や特許文献２のような種々の技術が開示されている。特許文献１ではスクリューヘッドに形成した溝部と係合する係止爪をチェックリングに形成し、係止爪にテーパー部を形成したことで、スクリューを回転させることで溝部の端部をテーパー部が摺動し、確実にチェックリングを前後に移動させることができるとしており、特許文献２では、スクリューヘッドに形成した溝部及びチェックリングの係止爪を、スクリューの軸方向に対して所定の角度を設けて形成し、より確実にチェックリングを前後に移動させることができる構成を開示している。
【０００４】
また、金型によって形成したキャビティに加熱した樹脂を射出し、冷却固化させて成形品を得る射出成形において、樹脂に粉末状の金属等の添加剤を混入させ、成形品の強度を向上させる方法が用いられている。この添加剤を用いた成形品の成形を行う際、上記のチェックリング及び円柱部の間隙に添加剤が詰まってしまい、成形ができなくなる虞がある。これを解決するために、例えば特許文献３には、シリンダの先端の内周の径と同寸の膨大部を備えるスクリューヘッドを形成し、樹脂計量時におけるスクリューヘッドの停止位置におけるシリンダの内周をスクリューヘッドの膨大部よりも大きい径に形成することで、計量時は膨大部とシリンダ内周の間隙から樹脂を流入させ、射出時はスクリューがシリンダ先端へ移動することでスクリューヘッドの膨大部がシリンダ先端に嵌合してシールし、スクリュー側へ樹脂が逆流することを防止する射出成形機の構成が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０４−１１９８１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２５４３５９号公報
【特許文献３】特開平１０−０８６１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１及び特許文献２の構成では、シリンダ内を摺動するチェックリングは、その可動性を確保するため、外径をシリンダ内径よりも小さく形成するため、フィラーがチェックリングとシリンダの間に入り込み、チェックリングの磨耗が著しく進行することによるチェックリングの破損や、チェックリング内周を通過した溶融樹脂がチェックリングとシリンダの間隙を介して逆流する、所謂バックフローの発生による成形不良を引き起こしてしまっており、また、特許文献３の方法では、シリンダの内周と膨大部の外径を同寸とするため、シールのためにそれらが嵌合する際、その当接部分が磨耗した結果膨大部の径が小さくなり、間隙が大きくなった結果シールを行うことができずにバックフローが発生し、成形不良を引き起こすなど、製品寿命が著しく短くなってしまい、更には、チェックリングが磨耗の度合いによって射出成形機の動作設定を変更しなくてはならず、作業効率を損なうという問題点も存在していた。
【０００７】
本発明は上述した問題点に鑑みてなされたものであり、フィラー等添加剤を加えた樹脂によって成形を行う際のチェックリングの磨耗を防止し、製品寿命を延ばすことを可能とした射出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の射出成形機は、金型によって形成されるキャビティにフィラーを含有する溶融樹脂を射出する射出ノズルと、該射出ノズルと連結する加熱筒と、前記加熱筒内で回動することでフィラーを含有する溶融樹脂を射出ノズルへ送出するスクリューと、スクリューの先端に取り付けられる先端に円錐状に形成された円錐部、スクリュー側に円柱状に形成される円柱部を有するスクリューヘッドと、前記円柱部に挿通され、前記円柱部の軸方向に摺動可能に取り付けられるチェックリングと、からなる射出ユニットを有する射出成形機であって、チェックリングと加熱筒の間隙をｂ（ｍｍ）、チェックリング長をＬ（ｍｍ）、とした場合、数式１及び数式２によって求められるリーク速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を、２．０＜Ｖ≦２０の範囲となるよう、チェックリングと加熱筒の間隙ｂ及びチェックリング長Ｌを、射出成形に使用するフィラーを含有する樹脂に応じて選択して構成したことを特徴とする。
【０００９】
【数１】
0005612861.tif 000002
【００１０】
【数２】
0005612861.tif 000003
【００１１】
請求項１の構成により、バックフローのための流路が形成されてしまうが、溶融樹脂の粘性、チェックリングと加熱筒の間隙及びチェックリングの長さのバランスによってバックフローが起こらず、これにより成形不良を起こすことなく、チェックリングの磨耗を防止することができる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１の射出成形機によれば、金型によって形成されるキャビティにフィラーを含有する溶融樹脂を射出する射出ノズルと、該射出ノズルと連結する加熱筒と、前記加熱筒内で回動することでフィラーを含有する溶融樹脂を射出ノズルへ送出するスクリューと、スクリューの先端に取り付けられる先端に円錐状に形成された円錐部、スクリュー側に円柱状に形成される円柱部を有するスクリューヘッドと、前記円柱部に挿通され、前記円柱部の軸方向に摺動可能に取り付けられるチェックリングと、からなる射出ユニットを有する射出成形機であって、チェックリングと加熱筒の間隙をｂ（ｍｍ）、チェックリング長をＬ（ｍｍ）、とした場合、数式１及び数式２によって求められるリーク速度Ｖ（ｍｍ／ｓ）を、２．０＜Ｖ≦２０の範囲となるよう、チェックリングと加熱筒の間隙ｂ及びチェックリング長Ｌを、射出成形に使用するフィラーを含有する樹脂に応じて選択して構成したので、チェックリングと加熱筒に間隙を設けたことが起因となるバックフローの発生を防止しつつ、チェックリングの磨耗を防止し、チェックリングの磨耗の度合いに応じた射出成形機の設定変更を不要とし、作業効率を向上させ、更にランニングコストの低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例における、射出成形機を示す側面断面図である。
【図２】同上、射出成形機の加熱筒内部の詳細を示す断面図である。
【図３】同上、射出成形機の各部の寸法表である。
【図４】同上、チェックリング−加熱筒の間隙とリーク速度の関係を示すグラフである。
【図５】従来用いられている、射出成形機の加熱筒内部の詳細を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的実施例について、添付図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施態様は、本発明を具体化する際の一形態であって、本発明をその範囲内に限定するためのものではない。
【００１５】
図１〜図４は本発明の一実施例を示すものであり、図１は本発明の実施例を示す射出成形機における加熱筒の内部を示す側面断面図であり、図２は図１に示す射出成形機の加熱筒内部の詳細を示す部分拡大断面図である。図３は、射出成形機の各部の寸法を変更した場合のリーク量及びリーク速度を一覧とした表である。図４は図３に示す数値におけるチェックリングと加熱筒の間隙の大きさとリーク速度の関係を示すグラフである。また、図５は従来用いられている射出成形機における加熱筒内部を示す部分拡大断面図である。
【００１６】
図１から図２は、チェックリングと加熱筒の間に間隙を設けた射出成形機を示している。１は射出成形機の射出ユニットである。２は金型に当接し溶融樹脂を射出する射出ノズルである。３は溶融樹脂が固化することを防止するために加熱され、中空に形成され溶融樹脂の流路となる加熱筒である。４は溶融樹脂の射出を制するスクリューヘッドである。５は後述のシートと当接することで溶融樹脂がスクリュー７方向に流入しないよう、加熱筒３内部を摺動可能なチェックリングである。６は、スクリュー７の先端に取り付けられたシートである。７は、加熱筒３の内部を回転することで溶融樹脂を射出ノズル２方向へ搬送するスクリューである。図５に示す従来用いられる射出成形機の射出ユニット１０において、チェックリング５０の外径と加熱筒３０内側の内径がほぼ同寸で当接しているのに対し、本実施例における射出成形機のチェックリング５はやや小径に形成される。これによってチェックリング５と加熱筒３内周に間隙が生じ、フィラーが混入した溶融樹脂を射出する際、そのフィラーがチェックリング５と加熱筒３の間隙に入り込んだとしても、十分な隙間が生じているのでチェックリング５が磨耗せず、製品寿命を長くすることが可能となる。
【００１７】
しかしながら、チェックリング５と加熱筒３とに間隙が形成されると、射出した溶融樹脂が間隙から逆流する、所謂バックフローと呼ばれる現象が発生する。バックフローは成形不良の原因の１つであるため、このバックフローを起こさない構造が必要となる。そこで本出願の発明者は、図３に示すように隙間（ｂ／２）、加熱筒内径チェックリング直径、半径隙間（チェックリングと加熱筒内周との距離）、チェックリングの長さといった種々の寸法を有する射出成形機の構成におけるリーク量及びリーク速度を、差圧及び使用する溶融樹脂の樹脂粘度をそれぞれ一定として測定し、バックフローの発生の有無を調査した。
【００１８】
図３によれば、リーク速度がおよそ２０ｍｍ／ｓを超えると成形不良が発生し、リーク速度が２０ｍｍ／ｓ以下であると良品連続成形可能である。具体的には、ケース４のリーク速度が３０．８３ｍｍ／ｓの場合、ケース５のリーク速度が２２．０２ｍｍ／ｓの場合、ケース７のリーク速度が８９.９０ｍｍ／ｓの場合、ケース１２のリーク速度が２２．４７ｍｍ／ｓ場合を除いて、チェックリングと加熱筒の間に間隙が生じていても成形不良が起きず連続成形ができる。
【００１９】
図４は、図３のデータにおいて、チェックリング５と加熱筒３の間隙の大きさが変わることによる、スクリュー７の径とリーク速度の関係をグラフに示したものである。プロットされた各点において、リーク速度が２０ｍｍ／ｓ以下であるものは良品連続成形が可能で、２０ｍｍ／ｓを超えるケースはバックフローが成形不良が発生し連続成形ができない。このグラフから、間隙が小さいチェックリングを用いた場合は当然のことながら良品連続成形が可能が明らかであるが、図中の１ｍｍ隙間におけるグラフを参照すると間隙が大きい場合においても、リーク速度を２０ｍｍ／ｓ以下に抑えることができる構成であれば良品連続成形が可能なことが分かる。
【００２０】
以上のことからリーク速度が２０ｍｍ／ｓ以下であれば良品連続成形が可能なことが分かった。この条件を実際の射出成形機に適用する場合、既存の射出成形機において、加熱筒３やスクリュー７といったものの寸法を変更する場合、大きなコストが発生してしまう。そこで、比較的安価で容易に交換可能なチェックリング５の寸法を変更することによって上記リーク速度を２０ｍｍ／ｓ以下に抑える構成が実現可能なことに着目した。
【００２１】
リーク速度は数式１にて算出することができるが、数式１におけるリーク量Ｑは数式２にて求めることができる。数式２において、スクリュー径Ｄは寸法の変更を行うことは困難であり、差圧Ｐ及び樹脂粘度μは成形品の品質を保持するために変更することはできない。即ちチェックリング５の径によって形成される間隙ｂの大きさとチェックリング５の長さＬによって調整することで、不良品の発生を抑制しつつチェックリング５の磨耗を防止し、チェックリングの磨耗の度合いに応じた射出成形機の動作設定の変更回数を低減させることができると共に、製品寿命を延ばすことができ、ランニングコストを抑えることができる。
【００２２】
以上、本発明の一実施例を詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものでなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
【符号の説明】
【００２３】
１  射出成形機
２  射出ノズル
３  加熱筒
４  スクリューヘッド
５  チェックリング
６  シート
７  スクリュー
【図１】
0005612861.tif 000006
【図２】
0005612861.tif 000007
【図３】
0005612861.tif 000008
【図４】
0005612861.tif 000009
【図５】
0005612861.tif 000010