(57)【要約】【課題】容易かつ効果的に溶融材料の脱気を簡易な構成で実施可能とする射出装置とその運転方法を提供する。【解決手段】後端部から供給された成形材料２７をスクリュ４と協働して可塑化し溶融材料２８となす加熱筒３と、加熱筒３の内孔２９に回転往復動可能に嵌挿されたスクリュ４と、スクリュ４を回転駆動して成形材料２７を可塑化するとともに可塑化が終了した直後スクリュ４を可塑化の回転方向とは反対の方向に所定回転角だけ回転させて溶融材料２８を減圧させる回転手段１６と、スクリュ４を前後進させるとともに溶融材料２８の減圧時にスクリュ４を移動しないように保持する前後進手段９と、溶融材料２８の減圧時に発生する排気体を排出する排気手段２１とを備える射出装置１とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
後端部から供給された成形材料をスクリュと協働して可塑化し溶融材料となす加熱筒と、該加熱筒の内孔に回転往復動可能に嵌挿された前記スクリュと、該スクリュを回転駆動して前記成形材料を可塑化するとともに可塑化が終了した直後前記スクリュを前記可塑化の回転方向とは反対の方向に所定回転角だけ回転させて前記溶融材料を減圧させる回転手段と、前記スクリュを前後進させるとともに前記溶融材料の減圧時に前記スクリュを移動しないように保持する前後進手段と、前記溶融材料の減圧時に発生する排気体を排出する排気手段とを備えることを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記加熱筒の後端部へ供給する前記成形材料の量を調節する調節手段を備えた請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記排気手段に真空ポンプを接続した請求項１又は２に記載の射出装置。
【請求項４】
前記加熱筒の中間部にガス供給口を設けた請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項５】
後端部から供給された成形材料をスクリュと協働して可塑化し溶融材料となす加熱筒と、該加熱筒の内孔に回転往復動可能に嵌挿された前記スクリュとを有する射出装置の運転方法において、
可塑化の終了直後に、前記スクリュを可塑化の回転方向である正回転とは反対の逆回転方向に所定回転角だけ回転させて前記溶融材料を減圧させ、そのとき発生した排気体を排気手段から排出させることを特徴とする射出装置の運転方法。
【請求項６】
可塑化時に前記加熱筒へ供給する前記成形材料の量を調節手段で調節する請求項５に記載の射出装置の運転方法。
【請求項７】
前記溶融材料からの前記排気体の放出を減圧雰囲気中で行う請求項５又は６に記載の射出装置の運転方法。
【請求項８】
前記スクリュを前記逆回転方向に所定回転角だけ回転させるとき、前記加熱筒の中間部に設けたガス供給口から窒素ガスを供給する請求項５乃至請求項７のいずれか１項に記載の射出装置の運転方法。
【請求項９】
前記スクリュを可塑化終了直後、前記逆回転方向に所定回転角だけ回転させた後、再び前記正回転及び前記逆回転を繰返し行う請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載の射出装置の運転方法。
【請求項１０】
前記スクリュを可塑化終了後前記正回転又は前記逆回転させるとき、前記所定回転角を設定する制御装置の設定値は、前記スクリュの３６０度回転角に相当する前記スクリュを回転駆動する回転手段の回転角を１と見なして整数で設定する請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載の射出装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形材料を可塑化して溶融材料となす射出装置及び射出装置の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の成形材料をスクリュを嵌挿した加熱筒内で可塑化して溶融材料となし、それを金型キャビティに射出する射出成形において、可塑化工程では成形材料の溶融に伴ってガスや水分が発生する。それらは、溶融材料とともに金型キャビティへ射出される結果、成形品の表面にシルバーストリークを発生させる、成形品の変色を惹起させる、金型キャビティ面にガス成分からなる異物を附着させる等の問題が生ずる。そのため、従来は、スクリュの中間部に減圧部を設けその位置に対応する加熱筒壁にベント口を設けて脱気するベント式が採用された。しかしながら、ベント式は、スクリュ・加熱筒が複雑となりコスト高になるとともに、複雑な構成に基づいた成形材料の滞留が問題となる。
【０００３】
ベント式のこのような課題を解決するものとして、例えば特許文献１がある。特許文献１は、スクリューが正逆回転可能でかつ軸方向前後に移動可能に内蔵された加熱シリンダ基端の樹脂材料供給部に吸引孔を設け、この吸引孔と外部の真空吸引装置とを配管し、樹脂材料の混練・可塑化時にスクリューを正転・後退及び逆転・前進を繰返して樹脂材料から発生するガス分を加熱シリンダ基端部に誘導し、該基端部から吸引孔を通じて加熱シリンダ外部へ放出するスクリュー式射出成形機のベント機構に関する。しかしながら、特許文献１の技術によれば、可塑化時にスクリューを正転・後退及び逆転・前進を繰返して樹脂材料から発生するガス分を放出するため、可塑化作用が不安定となり、均一な溶融樹脂材料が得られないのである。
【０００４】
また、本発明のように、計量工程後にスクリュを逆回転させるものには、例えば特許文献２がある。特許文献２は、加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューと、該スクリューの先端に配設されたスクリューヘッドと、該スクリューヘッドの周囲に配設され、射出工程時における樹脂の逆流を防止する逆止リングと、前記スクリューを進退させる進退駆動手段と、前記スクリューを正回転及び逆回転させる回転駆動手段と、制御装置とを有するとともに、該制御装置は、計量工程が完了してから射出工程を開始するまでに、設定期間だけ遅延させて前記スクリューを逆回転させる逆回転手段と、前記スクリューを逆回転させている間にスクリュー位置を保持するスクリュー位置保持手段とを備える射出装置に関するものである。しかしながら、特許文献２は、溶融樹脂の計量が正確に行われているときでも、その溶融樹脂を射出するとき、逆止リングのシールまでの移動中に溶融樹脂が逆流し、実際に射出される溶融樹脂の量が変動するのを防ぐため、計量完了から遅延時間後スクリューを逆転させて逆止リングを予めシール位置まで移動させておくものである。そのため、特許文献２は、その目的と構成を本発明のものとは異にするのである。
【特許文献１】特公平７−１０２５９６号公報
【特許文献２】特許第２９６６７７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記した事情に鑑みて発明されたものであって、容易かつ効果的に溶融材料の脱気を簡易な構成で実施可能とする射出装置とその運転方法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】
【０００６】
本発明は、後端部から供給された成形材料をスクリュと協働して可塑化し溶融材料となす加熱筒と、該加熱筒の内孔に回転往復動可能に嵌挿された前記スクリュと、該スクリュを回転駆動して前記成形材料を可塑化するとともに可塑化が終了した直後前記スクリュを前記可塑化の回転方向とは反対の方向に所定回転角だけ回転させて前記溶融材料を減圧させる回転手段と、前記スクリュを前後進させるとともに前記溶融材料の減圧時に前記スクリュを移動しないように保持する前後進手段と、前記溶融材料の減圧時に発生する排気体を排出する排気手段とを備える射出装置に関する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の射出装置とその運転方法によれば、容易かつ効果的に溶融材料の脱気を簡易な構成で実現可能とする。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、可塑化中の状態を示す射出装置の断面図である。図２は、スクリュを逆回転駆動したときの加熱筒とスクリュの状態を示す断面図である。図３は、本発明の射出装置の運転方法を示す流れ図である。
【０００９】
射出装置１は、前端面にノズル２を螺着し後端部に落下口１７から供給される成形材料２７を通過させる貫通孔を有し貫通孔からノズル２へ連通する内孔２９を備えた加熱筒３と、加熱筒３の内孔２９に回転往復動可能に嵌挿されたスクリュ４と、加熱筒３を前面に固着し落下口１７が穿孔されたハウジング８と、ハウジング８の上面で落下口１７に連通するように固着され成形材料２７の搬送量を調節する調節手段３１と、調節手段３１の上面に固着され調節手段３１に連通する内部を気密に維持しつつ成形材料２７を調節手段３１に供給する供給手段２２と、スクリュ４を回転自在かつ軸方向移動不能に取り付ける可動盤１５と、可動盤１５の後面に固着されその出力軸がスクリュ４に接続されてスクリュ４を回転駆動するサーボモータ等からなる回転手段１６と、可動盤１５に設けたボールナット１４に螺合しハウジング８に回転自在かつ軸方向移動不能に取り付けられたボール螺子１３と、ボール螺子１３をプーリ１０，１２及びベルト１１を介して回転駆動するサーボモータ等からなる前後進手段９とから構成される。
【００１０】
供給手段２２は、上面に材料投入口２６を有し下面は調節手段３１に連通する開口を有する筒状の供給筒２３と、供給筒２３の上部と下部で水平方向に移動して供給筒２３の内部空間を開閉自在に区画するシャッタ２４，２５とからなる。材料投入口２６から投入された成形材料２７は、閉鎖したシャッタ２４の上面に堆積する。次に、シャッタ２５を閉鎖した後、シャッタ２４を開放することによりシャッタ２４の上面に堆積した成形材料２７はシャッタ２５の上面に落下して堆積する。そして、シャッタ２４を閉鎖した後、シャッタ２５を開放することによりシャッタ２５の上面に堆積した成形材料２７は調節手段３１に供給される。このように、シャッタ２４又はシャッタ２５のいずれかのシャッタが閉鎖しているので、供給手段２２は調節手段３１に対して常時気密を保ちつつ成形材料２７を供給することが可能となる。
【００１１】
調節手段３１は、供給手段２２に連通する上部開口と、ハウジング８上面の落下口１７開口部に連通する下部開口と、該下部開口の対向部に穿孔した貫通孔である排気手段２１とを有する搬送筒１８に、回転可能にフィードスクリュ１９を嵌挿したものである。フィードスクリュ１９は、モータ２０で変速可能に駆動され、供給手段２２から流入した成形材料２７を落下口１７まで、成形材料２７の材質や種類あるいは加熱筒３の内孔２９における溶融状態に応じて適宜設定された回転速度で回転制御される。すなわち、溶融材料の粘度が高い成形材料２７は比較的低速に、また、嵩高の成形材料２７は比較的高速に制御される。いずれにしても、加熱筒３の内孔２９のスクリュ４後部における未溶融の成形材料２７は、調節手段３１によって制限・制御されて供給されるので、調節手段３１を設けず落下口１７に成形材料２７を堆積させるような場合と比較して少量しか存在しない。
【００１２】
スクリュ４は、小径の基部と、大径の先端部と、小径と大径をテーパー状で連結した中間部とからなるスクリュ軸５の外周に、外径が内孔２９の内径より僅か小さくなるようにフライト６を螺旋状に連続して巻きつけた形状のものである。そして、基部はフィードゾーン、中間部はコンプレッションゾーン、先端部はメータリングゾーンとそれぞれ称される。
【００１３】
次に、可塑化の工程について図３の流れ図の工程番号を付記しながら、詳細に説明する。可塑化が開始する（Ｓ１）と、フィードゾーンに供給された成形材料２７は、図１に示すように、スクリュ軸５の上方には殆んど存在しない状況となる。この状態で成形材料２７は、正回転（ＲＮ）するスクリュ４の先端方向へ正進行（ＡＮ）するフライト６と内孔２９壁面とから熱量を受けつつ混練されてコンプレッションゾーンに搬送される。成形材料２７は、コンプレッションゾーンに到達する前後から溶融し初め、コンプレッションゾーンで圧縮されて溶融材料２８となり、その割合は搬送が進むにしたがって多くなる。溶融材料２８は、フライト６の正進行（ＡＮ）方向前方の壁面から搬送力を受けるので、その壁面に集中して堆積する。溶融材料２８は、メータリングゾーンに到達するときには、略全体が溶融状態となるとともに、スクリュ軸５、フライト６及び内孔２９の壁面で形成される空間を空隙なく充填する。
【００１４】
このような可塑化の工程において、溶融材料２８はスクリュ４の前方に押出され、ノズル２は図示しない金型に当接されるか、又は、図示しないシャフトオフバルブで閉塞されるので、溶融材料２８はスクリュ４前方の内孔２９内に貯留される。溶融材料２８は、前記したように、フライト６の正進行（ＡＮ）に基づいて圧力を有しているので、スクリュ４は前後進手段９が生成する背圧力に抗して後退する。この後退距離は、成形品の容積に応じて予め設定してあり、スクリュ４はその計量設定値まで到達した（Ｓ２）ときに正回転（ＲＮ）を停止して可塑化が終了する（Ｓ３）。その後直ちに、スクリュ４は可塑化時の正回転（ＲＮ）の回転方向とは反対の逆回転（ＲＲ）の回転方向で回転を開始する（Ｓ４）。この回転角度は、３６０度以上が好ましい。そのため、制御装置３０は、回転手段１６に設けた回転角度検出器からの信号がスクリュ４の回転角度３６０度に相当するときを１と見なす設定値を有し、この設定値は整数で設定できるようにした。そのため、スクリュ４は、制御装置３０で設定した所定の回転数だけ逆回転（ＲＲ）することができる。このように構成することにより、３桁以上要する設定値が１桁で済み、概念的にも解り易いことから、スクリュの逆回転角度の設定が極めて容易になった。
【００１５】
スクリュ４を逆回転（ＲＲ）させるときには、スクリュ４が前後進せず可塑化終了した位置を保持するように、前後進手段９であるサーボモータを位置決め制御してサーボロックする（Ｓ５）。前後進手段９がサーボモータではなく油圧シリンダ装置であるときには、油圧シリンダのピストンで区画された両部屋を圧油で密閉するかサーボ弁で位置決め制御する。このようにしないと、逆回転（ＲＲ）するスクリュ４は、雌ねじ状態となっている溶融材料２８によって前進移動させられるのである。
【００１６】
スクリュ４が逆回転（ＲＲ）すると、図２に示すように、フライト６は逆進行（ＡＲ）方向に進行する。これにより、溶融材料２８の蓄圧は解除されるとともに、フライト６の正進行（ＡＮ）方向前方の面に集中して堆積していた溶融材料２８は、その面から混練されつつ離隔する。そのため、溶融材料２８中に包含されていたガス、空気、水分等の排気体が放出される。スクリュ４の逆回転（ＲＲ）の回転速度は、一例として６０ＲＰＭであるが、回転速度が速い方が排気体は多く放出される傾向がある。放出された排気体は、フライト６間に空隙のあるスクリュ４の後部へ流動し、落下口１７を経由して排気手段２１から排出される。このとき、スクリュ４のコンプレッションゾーンの位置に対応する加熱筒３の中間部に設けたガス供給口７から、窒素ガス等の不活性ガスを加圧して供給すると、排気体の排出流路が容易に確保されるとともに、溶融材料２８の酸化・焼け現象を防止する点で効果的である。また、フィードゾーンにおける成形材料２７の堆積量を少なくして排気体の通過を容易にするため、調節手段３１のフィードスクリュ１９の回転速度を、スクリュ４が計量設定値の所定距離手前に到達したときに、比較的低速に切換えるようにすると効果的である。
【００１７】
排気手段２１には図示しない真空ポンプが接続されている。スクリュ軸５がハウジング８から突出する部分にはシール部３２が設けられ、供給手段２２は搬送筒１８内を気密に構成した調節手段３１に気密に固着されている。また、ハウジング８に対して、加熱筒３と調節手段３１は気密になるように固着されている。したがって、成形材料２７は、その投入後から溶融に至るまで真空ポンプで減圧された減圧雰囲気の下で実行される。なお、真空ポンプを接続せず、排気手段２１から排気体を大気に直接排出するようにしてもよい。そのときは、供給手段２２とシール部３２は不要となる。そして、シール部３２が設けられないときは、内孔２９はその延長としてハウジング８の後面に開口することになり、排気体をその開口から排出可能な排気手段ともなる。さらにまた、調節手段３１を設けないことも可能である。このときは、成形材料２７はフィードゾーンを充満するが、成形材料２７は未溶融状態であり、成形材料２７のペレット間の間隙を介して排気体を排出することができる。このときの排気手段２１は、前記のような内孔２９の開口（真空ポンプを設けないとき）となるか又は、落下口１７に連通するようにハウジング８に穿孔した孔（真空ポンプを設けるとき）となる。
【００１８】
スクリュ４の逆回転（ＲＲ）の回転角を回転手段１６に設けた回転角度検出器の信号で検出し、その値が設定値に到達したとき（Ｓ６）、スクリュ４の逆回転（ＲＲ）を停止させる（Ｓ７）。その後、ノズル２からの溶融材料２８の鼻たれを防止するため、スクリュ４を僅か後退させるサックバックを必要に応じて行う。なお、溶融材料２８からの排気体の放出を促進させるため、スクリュ４を可塑化終了直後、逆回転（ＲＲ）方向に所定回転角だけ回転させた後、再び正回転（ＲＮ）及び逆回転（ＲＲ）を所定回数繰返し行うようにしてもよい。このときの正回転（ＲＮ）及び逆回転（ＲＲ）中においても、スクリュ４は前後進不能となるよう前後進手段９で保持される。
【００１９】
この発明は以上説明した実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】可塑化中の状態を示す射出装置の断面図である。
【図２】スクリュを逆回転駆動したときの加熱筒とスクリュの状態を示す断面図である。
【図３】本発明の射出装置の運転方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    射出装置
２    ノズル
３    加熱筒
４    スクリュ
５    スクリュ軸
６    フライト
７    ガス供給口
８    ハウジング
９    前後進手段
１０，１２  プーリ
１１  ベルト
１３  ボール螺子
１４  ボールナット
１５  可動盤
１６  回転手段
１７  落下口
１８  搬送筒
１９  フィードスクリュ
２０  モータ
２１  排気手段
２２  供給手段
２３  供給筒
２４，２５  シャッタ
２６  材料投入口
２７  成形材料
２８  溶融材料
２９  内孔
３０  制御装置
３１  調節手段
３２  シール部
ＲＮ  正回転
ＲＲ  逆回転
ＡＮ  正進行
ＡＲ  逆進行
【図１】
2008143022.tif 000003
【図２】
2008143022.tif 000004
【図３】
2008143022.tif 000005