(57)【要約】  【課題】  射出充填時の計量樹脂の逆流による漏出を、スクリュ逆回転によらず、射出充填時のスクリュ前進速度の制御をもってリングバルブの閉鎖を行うことにより防止する。  【解決手段】  スクリュ前進速度に射出充填速度とは別にバルブ閉作動速度を設定する。作動速度は射出充填速度の初期速度とは異なる速度で、作動時間は計量終了後のバルブ閉鎖が可能な距離を射出スクリュが移動する時間に設定する。作動速度と作動時間とによりバルブ閉鎖を行う。スクリュ前進速度を射出充填速度に制御して計量樹脂の射出充填を行う。バルブ閉作動速度は射出充填速度の初期速度よりも高速に設定する。バルブ閉作動速度は３０ｍｍ／ｓ以上、作動時間は１０〜５０ｍｓの範囲に設定する。【選択図】  図１
2006103058.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュ先端部に逆流防止用のリングバルブを嵌挿した射出スクリュを、加熱筒内に回転かつ進退自在に備え、その加熱筒の前部内に計量した溶融樹脂をスクリュ前進により金型に射出充填する射出装置において、
スクリュ前進速度に射出充填速度とは別にバルブ閉作動速度を設定し、その作動速度は射出充填速度の初期速度とは異なる速度で、作動時間は計量終了後のバルブ閉鎖が可能な距離を射出スクリュが移動する時間に設定し、その作動速度と作動時間とによりバルブ閉鎖を行ったのち、スクリュ前進速度を射出充填速度に制御して計量樹脂の射出充填を行うことを特徴とする射出装置における樹脂の逆流防止方法。
【請求項２】
前記バルブ閉作動速度は、射出充填速度の初期速度よりも高速に設定されていることを特徴とする請求項１記載の射出装置における樹脂の逆流防止方法。
【請求項３】
前記バルブ閉作動速度は３０ｍｍ／ｓ以上、作動時間は１０〜５０ｍｓの範囲に設定してなることを特徴とする請求項１又は２記載の射出装置における樹脂の逆流防止方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加熱筒内にスクリュ先端部に逆流防止用のリングバルブを有する射出スクリュを備えた射出装置における樹脂の逆流防止、特に低粘度樹脂に有効な逆流防止方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂の射出成形に使用されているインラインスクリュ式射出装置で、スクリュ先端部に逆流防止用のリングバルブを軸方向に可動自在に嵌挿した射出スクリュを、先端にノズルを有する加熱筒内に回転かつ進退自在に備えた射出装置では、スクリュ回転により供給部側で可塑化した溶融樹脂が、リング後端面とスクリュ軸周囲のシートリングとの間の流通間隙から、リング内側を通ってスクリュ先端に流出し、加熱筒の前部内に計量（蓄積）するようにしてあり、そのリングバルブの開閉をバルブ前後の樹脂圧をもって行っている。
【０００３】
前記リングバルブの開放は、射出スクリュの正回転（左回転）により可塑化されながら、供給部後方からバルブ方向に移動するスクリュ溝内の溶融樹脂の圧力により生ずる。また閉鎖は、加熱筒の前部内に計量した溶融樹脂を、ノズルから金型に射出充填するために、回転を停止して射出スクリュを前進移動した際の計量樹脂の圧迫により発生する樹脂圧による。
【０００４】
このようなリングバルブの閉鎖では、スクリュ先端面により計量樹脂が充分に圧迫されて閉鎖に寄与する樹脂圧が発生するところまで、射出スクリュと共にリングバルブが移動する。この移動ストロークは粘度が低い樹脂ほど長くなる傾向にある。このためスクリュ前進と同時にバルブ閉鎖とならず、樹脂圧によりバルブ後端面とシートリングとの流通間隙が閉じるまで、計量樹脂の一部がリング内側を逆流してスクリュ溝に漏出し、その漏出分が計量のバラツキとなって、製品重量にも影響を与えるとされている。
【０００５】
この計量樹脂の漏出防止手段として、射出スクリュを逆回転（右回転）し、供給部側のスクリュ溝内の樹脂圧を計量側の樹脂圧よりも減少させて、その差圧によりリングバルブをシートリングまで後退移動して閉鎖し、その後にスクリュ前進による射出充填に移行することが行われている。スクリュ逆回転は射出開始と同時に行ったり、あるいは計量終了後のサックバック位置にて行ったりなどしている。
【特許文献１】特開昭６２−６０６２１号公報
【特許文献２】特許第２８１４２１２号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記スクリュ逆回転によるバルブ閉鎖は、逆回転によりスクリュ溝内の溶融樹脂が後方に逆送されることで生ずる減圧によるから、リングバルブが後退してバルブ閉鎖となるまで、計量樹脂も供給部側に逆流する。したがって、その効果は計量バラツキの減少に止まる。また逆流による漏出量は樹脂の粘度が低いほど多くなる傾向にあるので、低粘度樹脂の射出成形には採用し難い、という課題をも有する。
【０００７】
この発明の目的は、射出充填時の計量樹脂の逆流による漏出を、射出充填前のスクリュ逆回転によらず、射出充填時のスクリュ前進速度の制御をもってリングバルブの閉鎖を行うことにより防止し、材料樹脂が低粘度樹脂であっても計量バラツキが殆ど生じない新たな射出装置における樹脂の逆流防止方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的によるこの発明は、スクリュ先端部に逆流防止用のリングバルブを嵌挿した射出スクリュを、加熱筒内に回転かつ進退自在に備え、その加熱筒の前部内に計量した溶融樹脂をスクリュ前進により金型に射出充填する射出装置において、スクリュ前進速度に射出充填速度とは別にバルブ閉作動速度を設定し、その作動速度は射出充填速度の初期速度とは異なる速度で、作動時間は計量終了後のバルブ閉鎖が可能な距離を射出スクリュが移動する時間に設定し、その作動速度と作動時間とによりバルブ閉鎖を行ったのち、スクリュ前進速度を射出充填速度に制御して計量樹脂の射出充填を行うというものである。
【０００９】
また前記バルブ閉作動速度を、射出充填速度の初期速度よりも高速に設定し、その作動速度は３０ｍｍ／ｓ以上、上記作動時間は１０〜５０ｍｓの範囲に設定してなる、というものでもある。
【発明の効果】
【００１０】
この発明では、計量樹脂の射出充填開始前に、静止状態にあるリングバルブを射出充填速度の初期速度とは異なる速度により閉鎖するので、従来手段よりもバルブ閉鎖が早くなる。また前進移動はバルブ閉鎖が可能な距離に時間制限されているので、計量樹脂が過剰に圧迫されることはなく、バルブ閉鎖までに逆流が生じても、それによる漏出は極めて少量で成形品の重量に影響を与えるほどのものではない。したがって、バルブ閉鎖に至る間の漏出による計量バラツキがなくなる。特にバルブ閉作動速度を射出充填速度の初期速度よりも高速に設定した場合には、低粘度の材料樹脂におけるバルブ閉鎖効率が向上するようになる。
【００１１】
また計量樹脂の射出充填は、バルブ閉鎖後に行われることになるので、射出充填開始後の計量樹脂の逆流もなく、射出充填前のバルブ閉鎖に至る間の漏出防止と相俟って、リングバルブからの漏出による計量バラツキが解消されるようになる。工程としては、射出スクリュの前進速度の制御によりバルブ閉鎖から射出充填工程に移行できるので、これまでと同様な射出成形操作により実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１及び図２は、この発明が対象とする通常のインラインスクリュ式射出装置の先端部を示すもので、図１は計量終了後のバルブ開放状態を示し、図２は射出充填開始時のバルブ閉鎖状態を示すものである。
【００１３】
図中１は先端にノズル２を有する加熱筒、３は加熱筒１に回転かつ進退自在に内装された射出スクリュである。この射出スクリュ３のスクリュ先端部４の先端面は円錐形で、側面に複数の流通溝５が軸方向に設けてあり、その先端面に隣接した軸部周囲に環状溝６が形成してある。
【００１４】
この環状溝６の周囲には、加熱筒１の内周面と摺動クリアランスを空けて嵌合する円筒形のリングバルブ７が進退自在に嵌挿してあり、このリングバルブ７の内側の環状溝６内を、スクリュ溝８の図示しない溶融樹脂が、リング後端面と環状溝後端のスクリュ軸周囲のシートリング９との間の流通間隙１０（例えば０．５〜３．０ｍｍ）から流入してスクリュ先端方向に流動し、射出スクリュ３の回転後退により、加熱筒１の前部１１内に計量（蓄積）される構造からなる。
【００１５】
前記リングバルブ７は、供給部側のスクリュ溝８を移動して来る溶融樹脂の圧力を後端面に受けて、前端面が環状溝６の前縁に受け止められるまで移動し、それにより前記流通間隙１０が生じて図１に示す開放状態となる。スクリュ溝８の溶融樹脂は流通間隙１０から環状溝６に流入し、さらにスクリュ先端面の流通溝５から加熱筒１の前部内に圧送されて蓄積される。射出スクリュ３は蓄積された樹脂の圧力により、予め設定した後退限位置まで蓄積量を増しながら後退する。その後退限位置でスクリュ回転を停止すると、溶融樹脂の移動も停止して射出スクリュ３がその位置に止まり、図１に示す計量終了状態となる。
【００１６】
図１に示すバルブ開放状態において、射出充填速度とは別に設定したバルブ閉作動速度により射出スクリュ３を前進すると、スクリュ停止により静止状態にあるリングバルブ７は、加熱筒１の内周面との間の摺動クリアランスに介在している溶融樹脂によって、その内周面と密着した状態にあることから、スクリュ先端部と同期して瞬時に作動し難く、その移動が遅れ気味となって、シートリング９との間の流通間隙１０が狭まる。またリングバルブ７はスクリュ前進にともない発生する計量樹脂の樹脂圧を受けて後退するので、そこにおける相乗作用により、バルブ閉鎖が射出充填速度で射出スクリュ３を前進させたと時の樹脂圧のみによる場合よりも早くなる。これによりバルブ閉鎖までの逆流による樹脂の漏出は殆どなくなる。
【００１７】
このスクリュ先端部の前進による計量樹脂の圧迫は、バルブ閉作動速度の作動時間を、計量終了後のバルブ閉鎖が可能な距離を射出スクリュ３が移動する時間（１０〜５０ｍｓ）に設定して、スクリュ前進を必要最小限に制御し、これにより計量樹脂の過剰な圧迫を抑制しているので、射出ストロークと前進ストロークとの差からみても、その圧迫はバルブ閉鎖までの樹脂の逆流による漏出を積極的なものとなすほどの圧力とはならなず、またノズルから樹脂が漏出した場合でも、スプルやランナ等の部分を成形する樹脂量の一部であるため、成形品には影響はない。
【００１８】
このようなバルブ閉鎖手段を採用して低粘度樹脂、例えばポリカーボネート（ディスクグレード）、ポリスチレンハイフロー、低粘度ポリエチレン、液晶ポリマー、ポリアミド、変性ポリアミド等の射出成形を行う場合には、バルブ閉作動速度を射出充填速度の初期速度よりも高速度に設定するのが好ましい。これらの低粘度樹脂を射出充填速度で押圧してバルブ閉鎖を行うと、樹脂が低粘度であるために押圧により生ずる樹脂圧も低く、スクリュ前進に伴うバルブ閉鎖に時間が掛かるので、その間の樹脂の漏出も多量となり、計量バラツキも大きくなる。しかし、樹脂圧によらず射出スクリュの高速前進によるバルブ閉鎖では、スクリュ前進により生ずる樹脂圧の高低に関係なくバルブ閉鎖が行われるので、材料樹脂が低粘度であっても成形ごとのバルブ閉鎖が確実に行えるからである。
【００１９】
計量樹脂の図示しない金型への射出充填は、射出スクリュ３の前進速度を作動時間経過後に射出充填速度に制御することにより行い得る。その速度制御はバルブ閉作動速度を初期速度に制御するだけでよく、他に特別な制御手段を必要としない。したがって、バルブ閉鎖と射出充填を射出スクリュ３の速度制御のみにより連続して実施できることになる。
【実施例】
【００２０】
材料樹脂          ポリカーボネート    ＡＤ５５００３    帝人（株）製
粘度（Ｐａ. ｓ）  ４７
成形品            情報記録ディスク、    重量（ｇ）    １５，５
射出成形機        ＣＤ４００Ｅ  （日精樹脂工業製）
射出ストローク（ｍｍ）    ３０、  バルブ流通間隙（ｍｍ）  １．０
バルブ閉作動速度（ｍｍ／ｓ）          ３０      ５０      ７０
作動時間（ｍｓ）                      １０      １０      １０
［ＮＯ１］
射出充填速度        Ｖ１（初期速度）  Ｖ２      Ｖ３      Ｖ４
（ｍｍ／ｓ）      １０              ２０      １００    ３０
［ＮＯ２］
射出充填速度        Ｖ１（初期速度）  Ｖ２      Ｖ３      Ｖ４
（ｍｍ／ｓ）      ４０              ４０      ４０      ４０
【００２１】
前記実施例ＮＯ１では、初期速度Ｖ１が１０ｍｍ／ｓに設定されていることから、そこに設定されるバルブ閉作動速度は、初期速度Ｖ１よりも高速度に設定されることになる。また実施例ＮＯ２では初期速度Ｖ１がＮＯ１よりも高い４０ｍｍ／ｓに設定されているので、バルブ閉作動速度３０ｍｍ／ｓは初期速度Ｖ１よりも低速度に設定されることになる。
【００２２】
図３〜図５は、前記実施例ＮＯ１の射出充填速度を対象に、前記バルブ閉作動速度（３０、５０、７０ｍｍ／ｓ）と作動時間（１０ｍｓ）を設定してバルブ閉鎖を行った場合の速度波形と圧力波形のモニター図である。
【００２３】
図６は比較例で、バルブ閉作動速度（０ｍｍ／ｓ）と作動時間（０ｍｓ）として、射出充填速度によりバルブ閉鎖を行う従来手段の場合の速度波形と圧力波形のモニター図である。全てのモニター図の波形は、いずれも５０ショット分を重ね書きしたもので、立ち上がり時の圧力波形のぶれは計量樹脂圧の変動幅を示す。したがって、変動幅が大きいほど計量バラツキが大きいとになる。
【００２４】
次の表１は、モニターされた計量バラツキを成形品の重量測定結果から具体的に示したものである。表中、設定速度：０ｍｍ／ｓ、作動時間：０ｍｓの欄は、射出充填速度によりバルブ閉鎖を行う従来手段によるものである。
【００２５】
【表１】
2006103058.tif 000003
【００２６】
図３〜６のモニター図及び表１から明らかなように、スクリュ前進速度にバルブ閉作動速度を設定し、射出スクリュの前進によりバルブ閉鎖を行った場合の計量バラツキは、材料樹脂が低粘度樹脂であっても小さく、成形品重量も安定したものとなる。また閉鎖効率（重量平均値）は速度が高速になるほど高い。３０ｍｍ／ｓの閉鎖効率は５０ｍｍ／ｓと比べて低いが従来手段よりも高く、その閉鎖効率も材料樹脂の粘度次第となるので、バルブ閉作動速度は射出充填速度の初期速度を対象に、少なくとも３０ｍｍ／ｓ以上に設定すれば、リングバルブからの計量樹脂の漏出を従来手段より減少することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】この発明に係る計量樹脂の逆流防止方法を実施し得る射出装置の加熱筒先端部の縦断側面図で、バルブ開放時を示すものである。
【図２】同じく射出装置の加熱筒先端部の縦断側面図で、バルブ開放時を示すものである。
【図３】この発明による場合のバルブ閉作動速度３０ｍｍ／ｓ，作動時間１０ｍｓの速度波形と圧力波形のモニター図である。
【図４】この発明による場合のバルブ閉作動速度５０ｍｍ／ｓ，作動時間１０ｍｓの速度波形と圧力波形のモニター図である。
【図５】バルブ閉作動速度７０ｍｍ／ｓ，作動時間１０ｍｓの速度波形と圧力波形のモニター図である。
【図６】バルブ閉作動速度０ｍｍ／ｓ，作動時間０ｍｓの速度波形と圧力波形のモニター図である。
【符号の説明】
【００２８】
１    加熱筒
２    ノズル
３    射出スクリュ
４    スクリュ先端部
５    流通溝
６    環状溝
７    リングバルブ
８    スクリュ溝
９    シートリング
１０    流通間隙
１１    加熱筒前部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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