(57)【要約】【課題】供給ゾーンでの材料のバックフロー・計量ゾーンでの材料切れを解消し、可塑化能力を向上したベント式射出成形機を提供する。【解決手段】２条のフライト４，５により螺旋状の材料送り溝６ａ，６ｂがスクリュ軸３の表面外周に形成され、加熱筒９内に回転可能かつ進退可能に組み込まれるベント式射出成形機用のスクリュであって、ベントゾーンＶの螺旋状の材料送り溝には材料堰き止め部７ａ，７ｂが設けられていると共に、該堰き止め部近傍のフライトには、計量ゾーンＭへと材料を供給する材料通過用の小溝８ａ，８ｂが一個乃至複数個形成されており、供給ゾーンＳに位置するフライト４は、加熱筒９の材料供給口１１に対向する位置のみ１条で構成されていることを特徴とするベント式射出成形機用スクリュとした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２条のフライトにより螺旋状の材料送り溝がスクリュ軸の表面外周に形成され、加熱筒内に回転可能かつ進退可能に組み込まれるベント式射出成形機用のスクリュであって、
前記スクリュは、加熱筒の材料供給口より供給された材料を可塑化する供給ゾーンと、該供給ゾーンの下流側にて材料中からエア・ガス成分などを弾き出して外部へと排出するベントゾーンと、該ベントゾーンを通過した材料を混練しつつ前方へと送る計量ゾーンとで構成され、
前記ベントゾーンの螺旋状の材料送り溝には材料堰き止め部が設けられていると共に、該堰き止め部近傍のフライトには、計量ゾーンへと材料を供給する材料通過用の小溝が一個乃至複数個形成されており、
前記供給ゾーンに位置するフライトは、加熱筒の材料供給口に対向する位置のみ１条で構成されていることを特徴とするベント式射出成形機用スクリュ。
【請求項２】
加熱筒の材料供給口に対向した１条のフライト部分は、スクリュ直径の約２倍の距離で備えられていることを特徴とする請求項１に記載のベント式射出成形機。
【請求項３】
加熱筒の材料供給口に対向した１条のフライト部分は、該１条のフライト部分の基端からスクリュの軸方向長さで６０乃至９０mmの範囲に備えられていることを特徴とする請求項２に記載のベント式射出成形機用スクリュ。
【請求項４】
１条のフライト部分は、該１条のフライト部分の基端からスクリュの軸方向長さで７０mmの範囲に備えられていることを特徴とする請求項３に記載のベント式射出成形機用スクリュ。
【請求項５】
材料通過用の小溝は、溝合計面積で４０mm２としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のベント式射出成形機用スクリュ。
【請求項６】
材料供給口と、該材料供給口よりも前方に設けたベント孔とを有する加熱筒と、
２条のフライトにより螺旋状の材料送り溝がスクリュ軸の表面外周に形成され、前記加熱筒内に回転可能かつ進退可能に組み込まれるスクリュとで構成されており、
前記スクリュは、請求項１乃至５のいずれかに記載のベント式射出成形機用スクリュであることを特徴とするベント式射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱筒内の材料から発生するガス成分やエア等を、ベント孔から吸引して排出するベント式の射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種のベント式射出成形機は、後端側（材料供給側）から先端側（スクリュヘッド側）に向けて２条のフライトを外周に設けたスクリュを加熱筒に内蔵し、その加熱筒の略中間部に排気用のベント孔を設けている。すなわち、加熱筒の後部に設けた供給口から、ゴムなどの材料が前記加熱筒内に供給されると共に、供給された材料は、加熱及びスクリュの回転により可塑化溶融されつつ前方へと移送される。そして、この際、材料に含まれるエアや溶融材料から発生するガス成分などを、ベント孔を通して外部に排出する構成を採用している。これは、エアやガス成分などを含んだまま混練・溶融して溶融材料を金型に射出すると、成形品中に気泡を形成されたりする虞があるため、予め材料からエアやガス成分を排出させている。
このようにベント式射出成形機は、製品に含まれるエアやガス成分の混入量が極めて少なく、バリレス・エア剥離対策・外観不良対策として非常に有効であることが知られている。
【０００３】
例えば、このような射出成形機としては、供給部（第１ステージ）から計量部（第２ステージ）へと移る手前に、前記供給部の溝よりも溝深さが大きく形成されているベント部を備えているものが知られている。
このように溝深さが大きく構成されているベント部を備えることにより、ベント部に送られてきた材料は、ベント部内で圧力が低下し、材料内のエアやガス成分により発泡状態となる（気泡膜が形成される）。そして、スクリュの回転により材料が混練されると前記気泡膜が破られてガス成分などが分離され、ベント孔を通じて加熱筒の外に排出されるものである（特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開平６−１３４８２６号公報
【０００４】
しかし、このような先行技術にあっては、エアやガス成分などの排出効果が未だ十分ではなかった。
【０００５】
そこで、材料に含まれたエアやガス成分などを充分に排出するスクリュ構成として、図４に示すスクリュ構造が提供されている（以下、第２の先行技術構成ともいう。）。
この第２の先行技術構成は、後端側（材料供給側）１０１から先端側（スクリュヘッド側）１０２に向けて２条のフライト２０１，２０２を外周に設けたスクリュ３００で、後端側に供給ゾーン４００、先端側に計量ゾーン６００を備え、該供給ゾーン４００と計量ゾーン６００との間にベントゾーン５００を備えていた。
【０００６】
すなわち図示した第２の先行技術構成は、前記特許文献１に開示されているベント部構成とは逆に、ベントゾーン５００にて材料の一時的な堰き止め部７００を備えると共に、該堰き止め部７００近傍のフライト２０１，２０２に、極めて狭い（溝合計面積が約２０mm2程度）材料通過用の溝（図示省略）を複数個形成していたものである。
すなわち、第２の先行技術構成では、このように極めて狭い材料通過用の溝を通過させて材料を薄膜状にすることで、該材料に含まれているエアやガス成分等を順次弾け出させるものとし、効率よくエアやガス成分等を排出させることができる構成である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した第２の先行技術構成は、材料中のエア・ガス成分の排出のみに着目した構成であったため、次のような課題を残していた。
すなわち、狭い材料通過用の溝に材料を通過させようとするものであるため、ベントゾーン５００にて材料が滞留する。ベントゾーン５００にて材料が滞留することで供給ゾーン４００の材料が一杯（供給過多）になると、材料供給口から供給された材料は行き場を失い、材料供給口へと戻り、該材料供給口から材料が溢れ出てしまう（バックフローともいう。）。
これにより、ベントゾーン５００から先の計量ゾーン６００への供給が減少し、計量ゾーン６００での材料切れも生じていた。さらに、計量時間も掛かり、成形時間的にロスが生じていた。
従って、このような課題を有していたことから量産機として使用するには問題を抱えていたものであった。
【０００８】
本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的とするところは、供給ゾーンでの材料のバックフロー・計量ゾーンでの材料切れを解消し、可塑化能力を向上したベント式射出成形機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
このような目的を達成するために、第１の発明は、２条のフライトにより螺旋状の材料送り溝がスクリュ軸の表面外周に形成され、加熱筒内に回転可能かつ進退可能に組み込まれるベント式射出成形機用のスクリュであって、前記スクリュは、加熱筒の材料供給口より供給された材料を可塑化する供給ゾーンと、該供給ゾーンの下流側にて材料中からエア・ガス成分などを弾き出して外部へと排出するベントゾーンと、該ベントゾーンを通過した材料を混練しつつ前方へと送る計量ゾーンとで構成され、前記ベントゾーンの螺旋状の材料送り溝には材料堰き止め部が設けられていると共に、該堰き止め部近傍のフライトには、計量ゾーンへと材料を供給する材料通過用の小溝が一個乃至複数個形成されており、前記供給ゾーンに位置するフライトは、加熱筒の材料供給口に対向する位置のみ１条で構成されていることを特徴とするベント式射出成形機用スクリュとしたことである。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、加熱筒の材料供給口に対向した１条のフライト部分は、スクリュ直径の約２倍の距離で備えられていることを特徴とするベント式射出成形機としたことである。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、加熱筒の材料供給口に対向した１条のフライト部分は、該１条のフライト部分の基端からスクリュの軸方向長さで６０乃至９０mmの範囲に備えられていることを特徴とするベント式射出成形機用スクリュとしたことである。
【００１２】
第４の発明は、第３の発明において、１条のフライト部分は、該１条のフライト部分の基端からスクリュの軸方向長さで７０mmの範囲に備えられていることを特徴とするベント式射出成形機用スクリュとしたことである。
【００１３】
第５の発明は、第１乃至第４のいずれかの発明において、材料通過用の小溝は、溝合計面積で４０mm２としたことを特徴とするベント式射出成形機用スクリュとしたことである
【００１４】
第６の発明は、材料供給口と、該材料供給口よりも前方に設けたベント孔とを有する加熱筒と、２条のフライトにより螺旋状の材料送り溝がスクリュ軸の表面外周に形成され、前記加熱筒内に回転可能かつ進退可能に組み込まれるスクリュとで構成されており、前記スクリュは、第１乃至第５のいずれかに記載のベント式射出成形機用スクリュであることを特徴とするベント式射出成形機としたことである。
【００１５】
本発明によれば、材料供給口に対向する位置のみフライトを１条としたため、材料供給過多の状況では、材料供給口から供給される材料が前記１条のフライト間の送り溝にてスリップ（空回り）し、材料の供給ゾーンへの供給が制限されるため、供給量を常に適正値にし、バックフローの量を著しく減少させることが出来る。
また、本発明によれば、ベントゾーンの材料通過用の小溝を溝合計面積で４０mm２としたため、エア・ガス成分などの脱気効果を維持しつつ計量ゾーンへの材料送り出し量を増加させることができるため、可塑化能力を向上することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、供給ゾーンでの材料のバックフロー・計量ゾーンでの材料切れを解消し、可塑化能力を向上したベント式射出成形機を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明の一実施形態を以下の実施例をもって詳細に説明する。なお、本実施形態は本発明の一例にすぎずなんらこれに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
【実施例】
【００１８】
図１は、本発明を適用したベント式射出成形機用スクリュの一実施例を示す正面図、図２は、ベントゾーンの断面概略図、図３は、本発明ベント式射出成形機の一実施例の概略を断面して示す正面図である。
【００１９】
スクリュ１は、先端にスクリュヘッド２を備えると共に、スクリュ軸３の表面外周に軸長さ方向略全体にわたって２条のフライト４，５が所定間隔をもって螺旋状に備えられている。
そして、この２条のフライト４，５により螺旋状の材料送り溝６ａ，６ｂがスクリュ軸３の表面外周に形成されている。
本実施例では、スクリュ１を内装する加熱筒９の材料供給口１１より供給される材料を可塑化する供給ゾーンＳと、該供給ゾーンＳの下流側にて材料中からエア・ガス成分などを弾き出して外部へと排出するベントゾーンＶと、該ベントゾーンＶを通過した材料を混練しつつ前方へと送る計量ゾーンＭとで構成されている。
また、本実施例では、上述した螺旋状の材料送り溝６ａ，６ｂの溝深さをスクリュ１の長さ方向にわたって同一としているが、供給ゾーンＳと計量ゾーンＭの夫々の溝深さを異にする構成であってもよい。
【００２０】
前記供給ゾーンＳに位置するフライト４，５は、スクリュ１の長方向にわたって略全体が２条のフライト４，５を螺旋状に備えているが、加熱筒９の材料供給口１１に対向する位置のみ１条のフライト４で構成されている（図１にて符合Ａで示す範囲。）。
【００２１】
加熱筒９の材料供給口１１に対向した１条のフライト４部分は、例えばスクリュ直径の約２倍の距離で備えられている。具体的に本実施例では、スクリュ１の直径φ４０に対し、１条のフライト４部分は、該１条のフライト４部分の基端４ａからスクリュ１の軸方向長さで６０乃至９０mmの範囲に備えられているのが好ましい。本実施例において特に好ましくは、１条のフライト４部分の基端４ａからスクリュ１の軸方向長さで７０mmの範囲に備えられている。
【００２２】
前記ベントゾーンＶの螺旋状の材料送り溝６ａ，６ｂには材料堰き止め部７ａ，７ｂが設けられている。
材料堰き止め部７ａ，７ｂは、ベントゾーンＶに位置する夫々の材料送り溝６ａ，６ｂの溝方向を塞ぐように所定の厚み・高さをもって一箇所ずつ備えられている。本実施例において、堰き止め部７ａ，７ｂの高さはフライト４，５の高さと同一としている。
【００２３】
そして、堰き止め部７ａ，７ｂ近傍のフライト４，５には、計量ゾーンＭへと材料を供給する材料通過用の小溝８ａ，８ｂが一個乃至複数個形成されている。
材料通過用の小溝８ａ，８ｂは、大きすぎるとエア・ガス成分の弾き出し効果が薄くなり、逆に小さすぎると計量ゾーンＭへの供給量が極端に少なくなるため、エア・ガス成分の弾き出し効果に優れ、かつ計量ゾーンＭへの材料供給量を極端に少なくしない程度の効果を満足する大きさが本発明の範囲内で設定される。
例えば本実施例のスクリュ１における小溝８ａ，８ｂは、溝合計面積で４０mm２以下２０mm２以上とするのが好ましく、特に好ましくは４０mm２である。
また、小溝８ａ，８ｂの配設個数は特に限定されないが、本実施例では、夫々の堰き止め部７ａ，７ｂ近傍のフライト４，５に２２個乃至３６個配設するのが好ましい。特に好ましくは３２個とする。また、夫々の小溝８ａ，８ｂの配設間隔も特に限定されず本発明の範囲内で設計変更可能である。
【００２４】
なお、本実施例のスクリュ１では、供給ゾーンＳとベントゾーンＶと計量ゾーンＭを一体に形成してなる実施の一例で説明したが、供給ゾーンＳとベントゾーンＶと計量ゾーンＭを夫々着脱可能に別体で形成した構成を採用することも可能で、また供給ゾーンＳとベントゾーンＶを一体に形成し、計量ゾーンＭをベントゾーンＶに対して着脱可能に別体で形成することも可能で、またベントゾーンＶと計量ゾーンＭを一体に形成し、供給ゾーンＳをベントゾーンＶに対して着脱可能に別体で形成することも可能である。
【００２５】
次に、本実施例のスクリュ１を組み込んだベント式射出成形機の一例を図３に基づいて説明する。
【００２６】
ベント式射出成形機は、先端にノズル１０を有し、外周に図示しないヒータを備えた筒状の加熱筒９と、該加熱筒９の内部に回転可能かつ進退動可能に組み込まれた前記スクリュ１と、加熱筒９の後端に備えられた材料供給装置１３で構成されている。材料供給装置１３は、例えば図示しないホッパとフィードスクリュなどからなり、前記加熱筒９内に材料をリボン状（バンド状）に供給するものが一例として挙げられる。
【００２７】
加熱筒９の後端には、材料供給装置１３から供給される材料を受け入れる材料供給口１１と、該材料供給口１１よりも前方に設けたベント孔１２とを備えている。
前記ベント孔１２には、図示しない真空装置が接続されており、該真空装置で真空減圧することにより、ベントゾーンＶにより弾き出されたエアやガス成分などを効果的に装置外へと排出（脱気）する。なお、加熱筒９は、少なくとも先端にノズル１０を有し、材料供給口１１とベント孔１２を備えるものであれば本実施例の範囲内で適宜設計変更可能である。
また、スクリュ１の外径は、加熱筒９の内径よりも僅かに小径となるように構成されている。すなわち、加熱筒９内を送られる材料がスクリュ１の外径と加熱筒９の内径との間を多量に通過しない程度に構成するものとする。
【００２８】
次に、本実施例のベント式射出成形機の作用について説明する。
まず、材料供給装置１３から加熱筒９の材料供給口１１を介して加熱筒９内に材料（ゴム）がリボン状に順次供給される。そして、供給された材料は、スクリュ１の回転作動により供給ゾーンＳ内をフライト４，５間の材料送り溝６ａ，６ｂにより前方へと送られる。そして、順次送り込まれた材料は、ベントゾーンＶまで至り、ベントゾーンＶの材料堰き止め部７ａ，７ｂにより堰き止められると共に、その堰き止められた材料は、材料通過用の小溝８ａ，８ｂを通過して計量ゾーンＭへと送り出される。この時、前記小溝８ａ，８ｂを通過する材料は、小溝８ａ，８ｂを通過する際に計量ゾーンＭへと押し出されるように通過するため、材料中に含まれていたエアやガス成分などが弾き出される。そして、この弾き出されたエアやガス成分などは、ベント孔１２を介して真空装置により外部へと排出される。本実施例によれば、材料通過用の小溝を４０mm２としたため、エア・ガス成分などの脱気効果を維持しつつ計量ゾーンへの材料送り出し量を増加させることができるため、可塑化能力を向上することができる。
【００２９】
そして、材料供給口１１から順次送り出される材料が、計量ゾーンＭへの通過量よりも多くなった時、ベントゾーンＶにて材料が滞留し、材料供給過多の状況では、材料供給口方向へと詰まった状態（滞留状態）となる。しかし、本実施例によれば、図１及び図３に示すように、材料供給口１１に位置するフライト４が１条とされているため、材料供給口１１から供給される材料がその１条のフライト４間の送り溝（符合Ａの範囲）にてスリップし、材料の供給ゾーンＳへの供給が制限される。従って、供給量を常に適正値にし、バックフローの量を著しく減少させることが出来る。
【００３０】
ここで、上記本実施例のベント式射出成形機（以下実施例という。）と図４に示すスクリュ３００を組み込んだ従来のベント式射出成形機（以下、比較例という。）とで、計量時にゴム切れが発生する回数及び可塑化能力（cc/sec）を比較試験した。
（試験条件）
試験材料：合成ゴム    粘度３８．６ｐ
使用機械：竪型100ton,1000cc
スクリュ外径：実施例φ４０  比較例φ４０
材料通過用の小溝（溝合計面積）：実施例４０mm２  比較例２０mm２
【００３１】
表１は試験結果を示す。これによれば、本実施例のベント式射出成形機は従来のベント式射出成形機と比して、計量時間を多くしたとしても、全くゴム切れが生じていないことが確認できる。
【００３２】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明ベント式射出成形機用スクリュの一実施例を示す正面図。
【図２】ベントゾーンの断面概略図。
【図３】本発明ベント式射出成形機の一実施例の概略を断面して示す正面図。
【図４】従来のベント式射出成形機用スクリュの一例を示す正面図。
【符号の説明】
【００３４】
１：スクリュ
４，５：フライト
６ａ，６ｂ：材料送り溝
７ａ，７ｂ：材料堰き止め部
８ａ，８ｂ：材料通過用の小溝
９：加熱筒
１１：材料供給口
１２：ベント孔
Ｓ：供給ゾーン
Ｖ：ベントゾーン
Ｍ：計量ゾーン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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