(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側にノズルを設けた射出ポットと、この他端側にこの内壁面と摺接可能に配置したプランジャーとを有し、
射出ポット内に投入される可塑化状態にある成形材料を、ノズルに向かうプランジャーの前進移動によって、ノズルから射出して金型キャビティ内に充填する射出成形機において、
前記成形材料を射出した際の、プランジャーの射出ポット内での前進移動完了位置にて、プランジャー先端部と、これに実質的に対向する射出ポットの内壁面部分との間隔が1.0mm 以下であり、かつ、射出完了時のプランジャー先端部を射出ポットの内壁面と接触しない直前位置で停止させることを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
射出ポットの一端側からノズルまで延びる射出通路を設け、該射出通路の内壁面の、射出ポットの軸線に対する角度が、0.2〜４５°である請求項1記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、射出成形機に関するものであり、特に、射出ポット内に投入された可塑化状態の成形材料が、新たに投入される成形材料に完全に切り替わるのに要する射出回数Ｎを低減することにより、射出ポット内の前記成形材料温度を従来の射出成形機に比べて高く設定することができ、しかも、前記成形材料に焼け等が生じることのないプリプラ式射出成形機に関するものである。
【０００２】
尚、この射出成形機は、特に加硫ゴム成形品を製造するのに適しており、この場合、射出ポット内に投入された可塑化状態にあるゴム（以下「可塑化ゴム」という。）の温度を、従来の射出成形機に比べて高く設定することができ、これに伴って金型キャビティ内に射出するときのゴム温度も高めることができることから、金型キャビティ内でのゴムの加硫時間を大幅に短縮することができる。
【０００３】
【従来の技術】
従来の射出成形機、例えば加硫ゴム成形品を製造するのに用いられるプリプラ式の射出成形機は、ゴムを可塑化状態にする予備可塑化装置と、これから投入される可塑化ゴムを金型キャビティ内に射出充填する射出装置とで構成され、この射出装置は、一端側にノズルを設けた射出ポットと、この他端側にこの内壁面と摺接可能に配置したプランジャーとを有し、射出ポット内に投入した可塑化ゴムを、ノズルに向かうプランジャーの前進移動によって、ノズルから金型キャビティ内に射出する構成を有する。
【０００４】
このような射出成形機は、プランジャー先端部とこれに対向する射出ポット内壁面とが射出時に接触することによって損傷するのを防止するため、従来は、図６に示すように前進移動完了位置にあるときのプランジャー 9′の先端部18′を、これに対向する射出ポット 7′の内壁面8a′の、少なくとも2 〜3mm 程度手前の位置で停止するように設定するのが一般的である。
【０００５】
また、加硫ゴム成形品を製造する射出成形法においては、生産性の向上及び製品コストの低減の観点から、金型キャビティ内に射出充填された可塑化ゴムの加硫時間を短縮するための検討が広く行われている。
前記加硫時間の短縮を図るための手段としては、射出ポット内の可塑化ゴムの温度をできるだけ高く設定して、金型キャビティ内へ射出するゴム温度を高くすることが有用である。
【０００６】
しかし、射出ポット内のゴム温度を高く設定しすぎると、スコーチが生じる原因となり、スコーチによって生成したスコーチしたゴム等は、金型キャビティ内に射出されるゴム中に混入するおそれがあり、これは製品不良を招くため好ましくない。
ここで、スコーチとは、加硫反応が始まって可塑性が失われる、すなわち、成形がもう出来なくなるように物性が変化するそのスタート段階の状態を意味する。
【０００７】
加えて、スコーチしたゴム等の生成は、射出ポットの内壁面等に付着したゴムが射出ポット内に長い時間残留する場合に、より一層生じやすくなるため、スコーチしたゴム等の生成を抑制するには、図５に示すように、射出ポット内に投入された可塑化ゴムが新たに投入される可塑化ゴムに完全に切り替わるのに要する射出回数Ｎを少なくすることが有用である。
【０００８】
すなわち、少ない射出回数のうちに残留箇所のゴムが完全に射出されて、新たな可塑化ゴムに切り替わる必要があるが、この切り替わり性が悪く、切り替わりのための射出回数Ｎが多いと、ポット内温度を上げた場合にスコーチを生じてしまう。そして、この切り替わりに必要な射出回数Ｎが少ないほど、可塑化ゴムが射出ポットの内壁面に残留する時間は短くなり、これに伴って、可塑化ゴムが前記内壁面で過熱される時間も短くなり、その結果として、スコーチしたゴム等の生成を抑制することができるのである。
【０００９】
従って、射出ポット内のゴムの設定温度を高めるには、可塑化ゴムが射出ポット等の内壁面に残留する時間をできるだけ短くして、残留した可塑化ゴムが完全に射出されるまでの射出回数Ｎを少なくすることが望ましい。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような従来の射出成形機は、射出時にプランジャー 9′が前進移動完了位置に到達しても、プランジャー先端部18′と射出ポット 7′の前記内壁面8a′との間に、間隔Ｌが2 〜3mm 以上の大きな間隙部20が存在するため、この間隙部20に位置する射出ポット 7′の前記内壁面8a′には、ゴム流れの悪い部分が生じがちであり、この内壁面部分8a′に残留した可塑化ゴム21は、射出時においても、射出ポット 7′から完全に押し出すことができず、一部のゴムが前記内壁面部分8a′に付着したまま残留しがちであり、この残留ゴム21は、次の射出時においても同様の理由から押し出すことは容易ではなかった。
【００１１】
また、プランジャー先端部18′や、射出ポット 7′の内壁面 8′の形状等についても種々の変更を行ってみたが、射出時に、プランジャー先端部18′と射出ポット 7′の前記内壁面8a′との間に大きな間隙部20が存在する構成では、射出ポット7 ′内の可塑化ゴムを完全に新しい可塑化ゴムに切り替えるのに要する射出回数Ｎを有効に低減することはできなかった。
【００１２】
従って、この射出成形機では、残留ゴム21を射出ポット7 ′から完全に押し出して、射出ポット7 ′内の可塑化ゴムを完全に新しい可塑化ゴムに切り替えるには、かなりの回数( 少なくとも６回) の射出を繰り返し行わなければならず、射出ポット 7′内のゴム温度を高く設定することは困難であった。
【００１３】
この発明の目的は、射出完了時のプランジャー先端部を射出ポットの内壁面と接触しない直前位置で正確に停止させることにより、射出ポット内に投入された可塑化状態の成形材料が、新たに投入される前記成形材料に切り替わるのに要する射出回数Ｎを低減した射出成形機、特に加硫ゴム成形品を製造するのに適したプリプラ式射出成形機を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の射出成形機は、一端側にノズルを設けた射出ポットと、この他端側にこの内壁面と摺接可能に配置したプランジャーとを有し、射出ポット内に投入される可塑化状態にある成形材料を、ノズルに向かうプランジャーの前進移動によって、ノズルから射出して金型キャビティ内に充填するものであり、前記成形材料を射出した際の、プランジャーの射出ポット内での前進移動完了位置にて、プランジャー先端部と、これに実質的に対向する射出ポットの内壁面部分との間隔が1.0mm 以下であり、かつ、射出完了時のプランジャー先端部を射出ポットの内壁面と接触しない直前位置で停止させることにある。また、射出ポットの一端側からノズルまで延びる射出通路を設け、該射出通路の内壁面の、射出ポットの軸線に対する角度が、0.2〜４５°であることが好ましい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明の実施の形態の一例を図面を参照しながら説明する。
図１は、この発明に従う代表的な射出成形機を概略的に示したものであり、図中１は射出成形機、２はスクリュー、３は予備可塑化装置、４は金型、５は射出装置、６はノズル、７は射出ポット、９はプランジャーである。
【００１６】
図１に示す射出成形機１は、スクリュー・プリプラ式の射出成形機であり、予備可塑化装置３と射出装置５とで構成されている。
【００１７】
予備可塑化装置３は、ホッパー（図示せず）から供給口11を通じて投入された配合ゴムを、スクリュー２の回転や外部からの加熱によって可塑化状態にするとともに、この可塑化ゴムをスクリュー先端方向に移送する構造を有する。
【００１８】
射出装置５は、射出ポット７を有し、この一端側に同径で延びる射出通路15を介してノズル６を設け、他端側に射出ポット７の内壁面８と摺接可能にプランジャー９を配置したものであり、射出ポット７の射出通路15側位置に、予備可塑化装置３内の可塑化ゴムを投入するための供給通路16を連通させ、射出時には、予備可塑化装置３内の可塑化ゴムが、チェックバルブ17及び供給通路16を通じて射出ポット７内に投入され、この可塑化ゴムは、ノズル６に向かうプランジャー９の前進移動によって、射出通路15を経てノズル６から射出され、金型４のスプルー12、ランナー13、及びゲート14を経てキャビティ10内に充填される。
【００１９】
図２は、射出時に、プランジャー９が前進移動完了位置まで到達したときの、プランジャー先端部18と、これに実質的に対向する射出ポット７の内壁面部分8aとの位置関係を示したものである。
特に図２では、射出通路15におけるゴム流動を活性化させるため、ノズルに向かってゴム流路径が漸減するように形成してある。
【００２０】
尚、このときの射出通路15の内壁面の、射出ポット７の軸線19に対する角度αは、0.2 〜45°の角度で形成することが好ましい。
前記傾斜角度αは、0.2 °以上にすれば内壁面における流れが活発となって少なくともコレステロール状にかつ加硫されるようなものはなくなるからであり、また、前記傾斜角度αが45°を超えると、却って内壁面部分に残留するようになるからである。
【００２１】
そして、この発明の特徴は、図２に示すように、射出ポット７内の可塑化ゴムを射出した際の、プランジャー９の射出ポット７内での前進移動完了位置にて、プランジャー先端部18と、これに実質的に対向する射出ポット７の内壁面部分8aとの間隔Ｌを小さくし、具体的には前記間隔Ｌを1.0mm 以下とすることにある。
【００２２】
以下に、この発明が、前記間隔Ｌを1.0mm 以下とすることを限定した理由を説明する。
【００２３】
図３は、天然ゴムからなる配合ゴムを用いて射出成形した場合に、前記間隔Ｌを変化させたときの、前記成形材料の切り替わるのに要する射出回数Ｎをプロットしたものである。
【００２４】
この図から、前記間隔Ｌは小さくするほど前記射出回数Ｎが少なくなることが分かり、より具体的に述べると、前記間隔Ｌが2mm 以上（すなわち従来の射出成形機に相当する。）では、前記射出回数Ｎが6 回以上であるが、前記間隔Ｌを1mm 以下にすれば、前記射出回数Ｎを3 回以下に低減することがわかる。
従って、この発明では、前記間隔Ｌを1.0mm 以下とした。
説明する。
【００２５】
また、プランジャー９は、その先端部18を円錐状に形成することが好ましく、一方、この先端部18に実質的に対向する射出ポット７の内壁面部分8aは、先端部17の円錐面とほぼ平行に形成することが好ましい。
【００２６】
具体的には、プランジャーと射出ポット７の断面にて、プランジャー先端部17の円錐面18a と射出ポット７の軸線19とのなす角度βを45°にし、射出ポット７の内壁面部分8aと前記軸線19とのなす角度についても、前記角度βと同じにすることが好ましい。
【００２７】
上述したところは、本発明の実施の形態の一例を示したにすぎず、請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。例えば、図１では、２個のキャビティ10を配設した場合を示したが、キャビティ10の配設数は必要に応じて増減でき、また、供給通路16は、その内壁面に可塑化ゴムが残留しやすい場合には、これを阻止するため、その内径を射出ポット7 に向かって漸減させてもよい。
【００２８】
【実施例】
次に、３種類の防振ゴムＡ〜Ｃを成形材料として、上述したこの発明に従う射出成形機（図１）を用いて射出成形を行い、このとき、射出ポット内に投入されるゴムの温度と、スコーチしたゴム生成との関係を調べたので以下に述べる。
防振ゴムＡ〜Ｃは、加硫試験機（キュラストメータ）を用いて155 ℃でそれぞれ加熱し、このとき求めた加硫曲線( 図４) にて、便宜的に図４のＴ10値を加硫度10% とした場合、この加硫度10% のときの加硫時間Ｔ10が、それぞれ１分間, ２分間, ３分間である加硫特性を有するゴムである。
この試験では、加硫度10% のときにゴムがスコーチし始めるものとし、加硫度10% での加硫時間が長いほどスコーチしたゴムが発生しにくいことを意味する。
具体的には、ゴムの切替えに要する射出回数Ｎを仮に一定とすれば、防振ゴムＡよりも防振ゴムＣの方が、射出ポット内のゴム温度を高めに設定できることとなる。
尚、加硫時間Ｔ10は、最大トルクをＦmax.、最小トルクをＦmin.とすると、( Ｆmax.−Ｆmin.) ×0.1 ＋Ｆmin.の位置の時間とする。
実施例は前記間隔Ｌを0.5mm とし、従来例は前記間隔Ｌを 2mmとした。
表１は、各防振ゴムＡ〜Ｃについて、射出ポット内に投入するゴムの温度を80〜125 ℃の範囲内で変化させ、スコーチが生じない温度範囲を測定したときの最高温度の値のみを示したものである。
【００２９】
【表１】
0003681847.tif 000002
【００３０】
表１の結果から、防振ゴムＡ〜Ｃのいずれの場合においても、実施例は、従来例に比べて、射出ポット内に投入するゴム温度を15〜25℃だけ高めに設定することができた。
また、金型キャビティ内に射出充填したゴムの加硫時間についても併せて測定したところ、従来例ではいずれのゴムＡ〜Ｃとも加硫時間が６分以上であったのに対して、実施例ではいずれも加硫時間が３分以下であった。
【００３１】
【発明の効果】
この発明によって、前記成形材料に焼け等が生じることなく、射出ポット内の前記成形材料温度を従来の射出成形機に比べて高く設定できるプリプラ式射出成形機の提供が可能となった。
特に、この射出成形機を加硫ゴム成形品の製造に使用すれば、射出ポット内に投入された可塑化ゴムの温度を従来の射出成形機に比べて高く設定することができ、これに伴って金型キャビティ内に射出するときのゴム温度も高めることができることから、金型キャビティ内でのゴムの加硫時間を大幅に短縮することができ、生産性及び製品コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に従う射出成形機の構造を説明するための概略図である。
【図２】この発明に従う他の射出成形機において、プランジャー９が前進移動完了位置に到達した状態にある場合のプランジャー先端部18を中心として示した拡大図である。
【図３】プランジャー先端部18と射出ポットの内壁面部分8aとの間隔Ｌに対し、ゴム切替えに要する射出回数Ｎをプロットした図である。
【図４】キュラストメータを用いて、トルクと加硫時間との関係を測定したときの加硫曲線の一例を示す図である。
【図５】残留した可塑化ゴムが完全に射出されるまでの射出回数Ｎを説明するための図である。
【図６】従来例を示す図である。
【符号の説明】
1  射出成形機
2  スクリュー
3  予備可塑化装置
4  金型
5  射出装置
6  ノズル
7  射出ポット
8  射出ポット7 の内壁面
9  プランジャー
10  金型4 のキャビティ
11  供給口
12  スプルー
13  ランナー
14  ゲート
15  射出通路
16  供給通路
17  チェックバルブ
18  プランジャー9 の先端部
19  射出ポット7(又はプランジャー9)の軸線
20  間隙部
21  残留ゴム
【図１】
0003681847.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
0003681847.tif 000006
【図５】
0003681847.tif 000007
【図６】
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