(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱筒内に回転スクリューを嵌挿して加熱筒中間部にベント孔を設けた熱可塑性樹脂用のベント式射出成形機のベント機構であって、
前記加熱筒に設けたベント孔に取りつけるスリーブと、該スリーブに嵌挿固定するベント部品とから構成され、
前記スリーブは外径が前記ベント孔内径に等しく、長さは加熱筒厚みに等しい円筒形状で、その一端側に取りつけたフランジを加熱筒表面に固定してベント孔に取りつけてあり、
前記ベント部品は前記スリーブの円筒内に丁度納まる外径で、長さは前記スリーブのフランジ厚みを含む全長より長い円筒状とし、その外面には前記スリーブに下端側を一致させた状態で前記フランジに固定させるためのベント部品側フランジが取りつけてあり、円筒内部の長さ方向中間部には通気性金属板が円筒内部を塞いで取りつけてあることを特徴とするベント式射出成形機のベント機構。
【請求項２】
請求項１に記載のベント式射出成形機のベント機構において、前記ベント部品には上方開口を覆うベント部品カバーを取り付け、該ベント部品カバー又は前記ベント部品側フランジより上のベント部品側面に排気口を設け、該排気口を介して真空ポンプによりベント部品内部のガスを吸引して内部を減圧するようにしたことを特徴とするベント式射出成形機のベント機構。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のベント式射出成形機のベント機構において、前記ベント部品の挿入側端部と通気性金属板下面の中間部に中央に小孔を設けた遮蔽板を取りつけたことを特徴とするベント式射出成形機のベント機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱可塑性樹脂の成形に用いるベント式射出形成機に関し、加熱筒内で溶融させた溶融樹脂から発生するガス成分や空気を外部に放出させるために加熱筒中間部に設ける射出成形機のベント機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を原料とするプラスチック製品の加工には、加熱溶融させた樹脂を金型内に射出注入して冷却・固化させる射出成形法が広く採用されている。射出成形法に使用される射出成形機は型締ユニットと射出ユニットからなり、射出ユニットで樹脂を加熱溶融させ、型締ユニットの金型内に射出する。射出ユニットは原料樹脂を加熱溶融させる加熱筒と、加熱筒内に進退動可能に嵌挿されて樹脂を圧縮・混連しつつ前方に移送する回転スクリューと、移送されてきた溶融樹脂を金型内に射出するノズルと、原料樹脂を加熱筒に投入する原料ホッパーで構成される。
【０００３】
金型に注入する溶融樹脂に揮発物質、水分、空気が含まれていると固化した成形品中に気泡が生じたり表面に成形不良を生じたりする。このため注入前にそれらガス成分を除去しておく必要がある。そうしたガス成分を除去する方法としては、原料樹脂を加熱筒に投入する前に十分に予備乾燥させるノンベント式と、予備乾燥なしに投入して加熱筒内で溶融させ、ガス成分を加熱筒中間部に設けたベント孔から大気中に放出させて除去するベント式とがある。ベント式の場合、スクリューのピッチや溝深さの調整により材料投入口からベント孔下部に至る間では原料樹脂を加熱しながら圧縮する。このため溶融樹脂は前進するにつれて内圧が高まっていき、大気に連通したベント孔下部に達すると外部圧力の低下により溶融していた蒸気を含むガス成分は溶融樹脂から放出される。放出されたガス成分はベント孔を通して大気中に放出される。こうして脱気された溶融樹脂は再び加熱、圧縮されつつスクリューにて前方に移送され先端ノズルから金型に注入される。
【０００４】
このベント式には溶融樹脂がベント孔内で盛り上がってベント孔を閉塞したりベント孔を通じて機外に流出したりするベントアップ現象が生ずる問題がある。これは加熱溶融され、圧縮されつつ移送されてきた溶融樹脂の内圧がベント孔下で急に低下し、溶融樹脂内の揮発成分、水分等が気化して樹脂全体が発泡状態になると生ずる。また、加熱筒内スクリューが金型への溶融樹脂の射出のために前進する際にスクリューの螺旋溝間の溶融樹脂が螺旋溝に押されて盛り上がることでも生ずる。更に、原料ホッパーからの原料投入速度が適当でない場合やベント孔に達する間の樹脂移送量がベント孔より先部分の樹脂移送量より大きくなった場合にも生じ、成形開始時や成形再開時に生じやすい。射出成形法では回分式に溶融樹脂を射出するため加熱筒内各部の圧力調整が困難なことに起因している。
【０００５】
こうしたベントアップの問題を解決する方法として、例えば、原料投入量を常時、少なめに行なう飢餓的供給法が提案（非特許文献１）されているが、原料樹脂と加熱筒内側との接触が悪くなって加熱効率が低下する問題がある。ベント孔の内径を大きくして閉塞を防止したり、外部への流出を防いだりすることも考えられるが、内径を大きくすると溶融樹脂が外気に触れやすくなり、溶融樹脂の表面が酸化したり炭化したりして変色や劣化を生じさせる。ベント孔を覆うベント孔に開閉弁を取り付けたり、ベント孔にベントアップ防止スクリューを設置したりしてベントアップを防ぐ方法も提案されているが（特許文献１、２）機構が複雑でありその効果にも疑問がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭６３−６５００９号公報
【特許文献２】特公平０４−６８１２９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】プラスチックス、２００２年２月号、３０頁、図２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来技術のこうした問題点を解決するためになされたもので、その課題はベント式射出成形機においてベントアップが発生しても溶融樹脂の外部流出を防止でき、正常運転時には溶融樹脂と外気との接触を防止でき、ベントアップが生じて溶融樹脂が付着しても短時間で部品交換して運転再開できるベント式射出成形機のベント機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、加熱筒内に回転スクリューを嵌挿して加熱筒中間部にベント孔を設けた熱可塑性樹脂用のベント式射出成形機のベント機構であって、加熱筒に設けたベント孔に取りつけるスリーブと、該スリーブに嵌挿固定するベント部品とから構成され、スリーブは外径がベント孔内径に等しく、長さは加熱筒厚みに等しい円筒形状で、その一端側に取りつけたフランジを加熱筒表面に固定してベント孔に取りつけてあり、ベント部品はスリーブの円筒内に丁度納まる外径で、長さはスリーブのフランジ厚みを含む全長より長い円筒状で、その外面にはスリーブに下端側を一致させた状態で前記フランジに固定させるためのベント部品側フランジが取りつけてあり、円筒内部の長さ方向中間部には通気性金属板が円筒内部を塞いで取りつけてあることを特徴とするベント式射出成形機のベント機構である。
【００１０】
このような構成によれば、ベント孔は通気性金属板で塞がれた状態になっているため大量のベットアップが生じても溶融樹脂がベント孔から機外に漏れるのが防止され、通常運転時には溶融樹脂から放出されたガス成分は通気性金属板の通気孔を通って機外に放出される。また、通気性金属板は気体の通過に際して通気抵抗を生ずため通気性金属板下部空間の圧力は上部の外気圧より高くなる。この圧力差のため外気の通気性金属板下側への侵入が阻止され、溶融樹脂と外気との接触が防止される。これにより開放型の従来のベント孔で生ずることのある溶融樹脂の外気との接触による溶融樹脂表面の酸化や炭化が防止され、それらに起因する変色や劣化が防止される効果を生ずる。
【００１１】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベント式射出成形機のベント機構において、ベント部品には上方開口を覆うベント部品カバーを取り付け、該ベント部品カバー又はベント部品側フランジより上のベント部品側面に排気口を設け、該排気口を介して真空ポンプによりベント部品内部のガスを吸引して内部を減圧するようにしたことを特徴とするベント式射出成形機のベント機構である。
【００１２】
こうような構成により通気性金属板の上部空間を減圧すれば通気性金属板に通気抵抗が存在しても通気性金属板下部空間も減圧されるため溶融樹脂中のガス成分を一層効果的に排出させることができる。大量のベントアップが発生しても溶融樹脂は通気性金属板でせき止められるため真空ポンプへの流入も阻止される。
【００１３】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のベント式射出成形機のベント機構において、ベント部品の挿入側端部と通気性金属板下面の中間部に中央に小孔を設けた遮蔽板を取りつけたことを特徴とするベント式射出成形機のベント機構である。
【００１４】
溶融樹脂中のガス成分が溶融樹脂から放出される際には溶融樹脂の飛沫が飛び散る場合がある。また、水分が蒸気となって上昇する。そうした飛沫や蒸気が通気性金属板下面に付着すると通気性金属の微細な通気孔は塞がれて通気性が悪くなる。本構成のように小孔を設けた遮蔽板を取りつければ飛沫、蒸気等の影響を受けるのは小孔に対向する通気性金属板表面部に限定され周辺部の通気孔は影響を免れる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ベント式射出ユニット１の全体の縦断面図である。
【図２】ベント機構２の部分拡大図である。
【図３】ベント機構２の分解断面図である。
【図４】ベント部品カバー１３を取り付けたベント部品１１の構成例である。
【図５】真空ポンプ１６により通気性金属板１１ｃの上部空間を減圧する構成例である。
【図６】通気性金属板１１ｃの下部に小孔１６のある遮蔽板１７を取りつけたベント部品１１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係るベント式射出成形機のベント機構の一実施形態を図面を参照して説明する。
図１は射出成形機の金型側を除くベント式射出ユニット１の縦断面図、図２はそのベント部である本実施形態のベント機構２の部分拡大図、図３はそのベント機構２の分解断面図である。射出ユニット１は原料樹脂を加熱溶融（可塑化）して型締ユニット（図示せず）の射出金型内に回分式に射出する装置である。図１に示すように、射出ユニット１は加熱筒３、スクリュー４、射出ノズル５、原料ホッパー６、スクリュー駆動部（図示せず）、加熱筒３中間部のベント孔８に設けたベント機構２から構成される。
【００１７】
原料樹脂は加熱筒３の後端部に取り付けた原料ホッパー６から加熱筒３内に供給される。加熱筒３外面には加熱用のバンドヒーター７が取り付けられ、内部にはスクリュー４が回転可能かつ進退動可能に挿通されている。加熱筒３の先端部には射出ノズル５が取り付けられている。スクリュー４には螺旋溝が均等なピッチで形成されており、スクリュー４は加熱筒３の後端に取りつけたスクリュー駆動部により駆動される。
【００１８】
原料ホッパー６から投入された原料樹脂はスクリュー４の螺旋溝に落下し、加熱筒３からの熱により加熱されつつスクリュー４の回転により前方に移送される。螺旋溝の深さは前進方向に向けて浅くなるように形成されており、投入された樹脂は加熱されながら加圧・混練されて溶融する。スクリュー４の螺旋溝の深さはベント孔８の下部では浅く形成して溝断面積が大きくしてあり、且つベント孔８はベント機構２を介して大気に連通しているため溶融樹脂はベント孔８下で減圧されて体積が膨張し、溶け込んでいた揮発成分、水分は樹脂から放出されて脱気される。脱気された溶融樹脂は再び加圧、加熱されながら前方に移送されて先端部に貯留された後、スクリュー４の進退動作により射出ノズル５から金型内に射出される。
【００１９】
加熱筒３の中間部において溶融樹脂を減圧するベント孔として機能する本実施形態のベント機構２は、図２、図３に示すように加熱筒３の中間位置上面部に上方に開口して設けたベント孔８と、そのベント孔８に嵌挿固定するスリーブ１０と、該スリーブ１０に嵌挿固定するベント部品１１から構成される。スリーブ１０は外径がベント孔８の内径に等しく、長さは加熱筒厚みに等しい円筒形状に形成され、その一端側にはスリーブ１０を加熱筒３に固定するためのフランジ１０ｂが形成されている。スリーブ１０の円筒部１０ａをベント孔８に挿通し、フランジ１０ｂをボルトで加熱筒３に固定して取りつける。
【００２０】
ベント部品１１はスリーブ１０の内側に嵌挿固定する円筒状部品で、外径はスリーブ１０の円筒内に丁度納まる外径で、長さはスリーブ１０のフランジ厚みを含む全長より長くしてある。その円筒部１１ａの外面にはスリーブ１０のフランジ１０ｂにボルトで固定するためのベント部品側フランジ１１ｂが形成してある。ベント部品側フランジ１１ｂの形成位置は、ベント部品１１の円筒部１１ａの下端をスリーブ１０の下端に一致させた状態でスリーブ１０のフランジ１０ｂに固定できる位置にしてある。図２に示すようにスリーブ１０を加熱筒３の表面に固定してその内部にベント部品１１を嵌挿固定すると、ベント部品１１の円筒部１１ａの下端は加熱筒３の内表面に一致した状態となる。
【００２１】
本ベント機構２の大きな特徴として、ベント部品１１の円筒部１１ａの内部には通気性金属板１１ｃが円筒部１１ａの内部を塞いで取りつけてある。取り付け位置は円筒部１１ａの中間部であり、その円筒部１１ａの下端から通気性金属板１１ｃ下面側までの間隔は、射出成形機の正常運転時における溶融樹脂のベント孔８付近での盛り上がり程度では溶融樹脂が通気性金属板１１ｃの下面に接触しない間隔にしてある。
【００２２】
通気性金属は発泡アルミ、ステンレス鋼、銅−スズ合金等の金属粉末を焼結したもので、全体に孔径１〜１００μｍの微細な連通孔を有し、空気やガスを容易に通過させる金属である。本実施形態の通気性金属板１１ｃはこの通気性金属を板状に形成したものである。加熱筒３のベント孔８にスリーブ１０をボルト固定し、そのスリーブ１０のフランジ１０ｂにベント部品１１を嵌挿し、ベント部品側フランジ１１ｂをスリーブ１０のフランジ１０にボルト固定してベント機構２を図２に示すように完成させる。これによりベント孔８は通気性金属板１１ｃで塞がれた状態となる。
【００２３】
このような構成のベント機構２は次のような利点を有する。通気性金属板１１ｃの上方側は大気圧で低圧あるのに対し、ベント孔８下部に移送されてきた溶融樹脂はスクリュー４の螺旋溝と加熱筒３内面との間で圧縮されて内部が高圧になっている。通気性金属板１１ｃは気体を通過させるため通気性金属板１１ｃ下面側空間も減圧され、圧縮された溶融樹脂に含まれていた揮発成分、水分、空気等は溶融樹脂から放出されて通気性金属板１１ｃを通過し、大気中に放出される。即ち、通気性金属板１１ｃのない開放孔だけのベント孔の場合と同様に溶融樹脂は脱気される。
【００２４】
また、通気性金属板１１ｃが通気性を有するとしても気体成分の通過に際しては通気抵抗を生ずる。このため通気性金属板１１ｃ下部空間の圧力は大気圧より高くなる。この圧力差は大気が通気性金属板１１ｃ下側に侵入するのを阻止する。このため外気が溶融樹脂に触れることはない。開放型のベント孔では外気が溶融樹脂に接触して溶融樹脂表面を酸化・炭化させて変色や劣化を生じさせることがあるが本構成ではそうした問題は生じない利点がある。
【００２５】
また、ベント孔８は通気性金属板１１ｃで塞がれた構造になっているため、大量のベットアップが生じても溶融樹脂がベント孔８から機外に漏れるのが防止される。また、ベント部品１１はスリーブ１０にボルト固定されているだけであるので、大量のベットアップにより通気性金属板１１ｃ下面側に溶融樹脂が付着して機能停止した場合には新たなベント部品１１と簡単に交換できる。開放型ベント孔の場合のように孔に付着・固化した樹脂を取り除く手間を要せず、短時間で復旧できる利点を有する。
【００２６】
前述したベント機構２は次のように変更を加えて実施してもよい。
（変形例１）
前記ベント部品１１には上方開口を覆うベント部品カバー１３を取り付け、該ベント部品カバー１４又は前記ベント部品側フランジ１１ｂより上のベント部品１１側面に大気に連通する排気口１３ａを設けてもよい。図４は小さな排気口１３ａを設けたベント部品カバー１３を取りつけた例である。ベント部品カバー１３は取り外し可能に取りつけるのがよい。このようなベント部品カバー１３を取りつけておけば通気性金属板１１ｃ上面の微細な通気孔が埃等で塞がれるのを防止することができる。
【００２７】
（変形例２）
前記変形例２の構成に追加して排気口１３ａをホース、配管等で真空ポンプ１６に繋ぎ、真空ポンプ１６で通気性金属板１１ｃの上部空間を減圧するとよい。図５はそのような構成例である。通気性金属板１１ｃの上部空間を減圧すれば通気性金属板１１ｃに通気抵抗が存在しても通気性金属板１１ｃ下部空間も減圧されるため溶融樹脂中のガス成分を一層効果的に排出させることができる。大量のベントアップが発生しても溶融樹脂は通気性金属板１１ｃでせき止められるため真空ポンプ１６への流入も阻止される。
【００２８】
（変形例３）
前述した各実施形態で採用したベント部品１１の通気性金属板１１ｃの下部には、通気性金属板１１ｃ下面との間に隙間を設けた状態で中央に小孔１６を設けた遮蔽板１７を取りつけるとよい。図６は、そのような遮蔽板１７を設けたベント部品１１の断面図である。取り付け位置はベント部品１１の挿入側下端と通気性金属板１１ｃ下面との中間部とする。溶融樹脂中のガス成分が溶融樹脂から放出される際には溶融樹脂の飛沫が飛び散る場合がある。また、水分が蒸気となって上昇する。そうした飛沫や蒸気が通気性金属板１１ｃ下面に付着すると通気性金属の微細な通気孔は塞がれて通気性が悪くなる。上記のような小孔１５を設けた遮蔽板１７を取りつければ小孔１５に対向する通気性金属板１１ｃ表面部のみがそれら飛沫、蒸気等の影響を受け、周辺部の通気孔は塞がれるのが防止される。
【符号の説明】
【００２９】
図面中、１はベント式射出成形機、２はベント機構、３は加熱筒、４は回転スクリュー、８はベント孔、１０はスリーブ、１０ｂはフランジ、１１はベント部品、１１ｂはベント部品側フランジ、１１ｃは通気性金属板、１３はベント部品カバー、１３ａは排気口、１６は真空ポンプ、１７は遮蔽板を示す。
【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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