(57)【要約】【課題】  スクリュ表面に材料樹脂を長時間滞留させることなく、スクリュの全長が必要最低限の長さに設定された射出成形機用スクリュを提供することを目的とする。【解決手段】  加熱シリンダ１の先端に吐出孔２を有し、かつ、加熱シリンダ１の基端には供給孔３を有し、さらに、加熱シリンダ１内に回動自在に挿入されたスクリュ４に、スクリュ４の基端から先端にかけて順に供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの領域を設定し、かつ、その供給部Ａと圧縮部Ｂと計量部Ｃの全体に、同一外径の螺旋フライト５を連続成形し、圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX を、供給部Ａのスクリュの溝の深さＴX よりも浅く、かつ、計量部Ｃのスクリュの溝の深さＴX よりも深く設定し、さらに、圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX を、スクリュ４の先端部ｃからのピッチ数の平方根に比例させ、圧縮部開始点ａから圧縮部終了点ｂまで減少するように設定した。【選択図】  図１
2005161809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダ（１）の先端に吐出孔（２）を有し、かつ、該加熱シリンダ（１）の基端には供給孔（３）を有し、さらに、該加熱シリンダ（１）内に回動自在に挿入されたスクリュ（４）に、該スクリュ（４）の基端から先端にかけて順に供給部（Ａ）、圧縮部（Ｂ）、計量部（Ｃ）の領域を設定し、かつ、その供給部（Ａ）と圧縮部（Ｂ）と計量部（Ｃ）の全体に、同一外径の螺旋フライト（５）を連続成形し、
上記圧縮部（Ｂ）のスクリュの溝の深さ（ＴX ）を、供給部（Ａ）のスクリュの溝の深さ（ＴX ）よりも浅く、かつ、計量部（Ｃ）のスクリュの溝の深さ（ＴX ）よりも深く設定し、さらに、圧縮部（Ｂ）のスクリュの溝の深さ（ＴX ）を、該スクリュ（４）の先端部（ｃ）からのピッチ数の平方根に比例させ、圧縮部開始点（ａ）から圧縮部終了点（ｂ）まで減少するように設定したことを特徴とする射出成形機用スクリュ。
【請求項２】
加熱シリンダ（１）の先端に吐出孔（２）を有し、かつ、該加熱シリンダ（１）の基端には供給孔（３）を有し、さらに、該加熱シリンダ（１）内に回動自在に挿入されたスクリュ（４）に、該スクリュ（４）の基端から先端にかけて順に供給部（Ａ）、圧縮部（Ｂ）、計量部（Ｃ）の領域を設定し、かつ、その供給部（Ａ）と圧縮部（Ｂ）と計量部（Ｃ）の全体に、同一外径の螺旋フライト（５）を連続成形し、
上記スクリュ（４）の任意箇所に於ける該スクリュ（４）の溝の容積と、スクリュ（４）の表面の滑り率と、の積の値がスクリュ（４）の長手方向にわたって一定となるようにピッチ巾（ＰX ）を設定したことを特徴とする射出成形機用スクリュ。
【請求項３】
加熱シリンダ（１）の先端に吐出孔（２）を有し、かつ、該加熱シリンダ（１）の基端には供給孔（３）を有し、さらに、該加熱シリンダ（１）内に回動自在に挿入されたスクリュ（４）に、該スクリュ（４）の基端から先端にかけて順に供給部（Ａ）、圧縮部（Ｂ）、計量部（Ｃ）の領域を設定し、かつ、その供給部（Ａ）と圧縮部（Ｂ）と計量部（Ｃ）の全体に、同一外径の螺旋フライト（５）を連続成形し、
スクリュの溝の深さ（ＴX ）に比例するようにフライト巾（ＨX ）を設定したことを特徴とする射出成形機用スクリュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成樹脂の成形に使用される射出成形機用のスクリュに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
合成樹脂の成形機に於ては、シリンダをヒーター等で加熱し、材料樹脂を加熱軟化させながらスクリュで金型に送り出す構造が一般的である。しかし、充分に加熱されない材料樹脂がスクリュの溝に滞留し、このことがスクリュの材料樹脂を移送する障害や成形品の不良の原因であった。
そのため、従来の射出成形機のスクリュは、材料樹脂の融解に伴い樹脂の粒径が小さくなる分スクリュの溝の深さを浅くした圧縮部を構成し、樹脂をシリンダの内面に押し当てるように設計されていた（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平９−３００４１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来のスクリュ設計では、圧縮部のスクリュの溝の深さを、スクリュの先端に向かって直線的に減少させる設計である。しかし、シリンダ内に於ける樹脂の溶融速度は、樹脂の表面積に、すなわち樹脂粒半径の二乗に反比例する。そして、実際の樹脂の溶融速度（半径の減少速度）を考慮せずに設計した従来スクリュの形状が、未融解樹脂を無理にスクリュの前方に押込むことになり、さらに、圧縮部に於て樹脂を長時間滞留させる原因となっていた。このことにより、スクリュ表面で低温炭化による樹脂分解を引き起こすため、成形品に黒点が生じたり黄変する不良が発生し、射出成形の生産性を大きく阻害している。
【０００４】
また、スクリュの圧縮部での樹脂の流量は、スクリュの樹脂を送り出す先端部（計量部）の計量能力によって決まる一定値である。しかし、従来のスクリュのピッチ巾を固定した設計では、圧縮部入口での計量能力は圧縮部出口での計量能力よりも大きくなるので、その差分が圧縮部に滞留する問題がある。そして、この樹脂の滞留により、成形品に不良が生じ、また、特に黒色樹脂から淡色や透明樹脂への樹脂換え時には、スクリュの分解掃除が必要であり、その清掃作業に多大な時間と労力を費やしていた。
【０００５】
さらに、スクリュの溝の深さが浅くなれば螺旋フライトの巾を小さくしても、螺旋フライトの強度には問題が起きないが、従来のスクリュ設計ではスクリュの螺旋フライトの巾を固定していた。従って、従来スクリュの全長は必要以上に長く設定されていた。
【０００６】
そこで、本発明は、スクリュ表面に材料樹脂を長時間滞留させることなく、スクリュの全長が必要最低限の長さに設定された射出成形機用スクリュ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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る射出成形機用スクリュは、加熱シリンダの先端に吐出孔を有し、かつ、該加熱シリンダの基端には供給孔を有し、さらに、該加熱シリンダ内に回動自在に挿入されたスクリュに、該スクリュの基端から先端にかけて順に供給部、圧縮部、計量部の領域を設定し、かつ、その供給部と圧縮部と計量部の全体に、同一外径の螺旋フライトを連続成形し、上記圧縮部のスクリュの溝の深さを、供給部のスクリュの溝の深さよりも浅く、かつ、計量部のスクリュの溝の深さよりも深く設定し、さらに、圧縮部のスクリュの溝の深さを、該スクリュの先端部からのピッチ数の平方根に比例させ、圧縮部開始点から圧縮部終了点まで減少するように設定した。
【０００８】
また、加熱シリンダの先端に吐出孔を有し、かつ、該加熱シリンダの基端には供給孔を有し、さらに、該加熱シリンダ内に回動自在に挿入されたスクリュに、該スクリュの基端から先端にかけて順に供給部、圧縮部、計量部の領域を設定し、かつ、その供給部と圧縮部と計量部の全体に、同一外径の螺旋フライトを連続成形し、上記スクリュの任意箇所に於ける該スクリュの溝の容積と、スクリュの表面の滑り率と、の積の値がスクリュの長手方向にわたって一定となるようにピッチ巾を設定した。
【０００９】
また、加熱シリンダの先端に吐出孔を有し、かつ、該加熱シリンダの基端には供給孔を有し、さらに、該加熱シリンダ内に回動自在に挿入されたスクリュに、該スクリュの基端から先端にかけて順に供給部、圧縮部、計量部の領域を設定し、かつ、その供給部と圧縮部と計量部の全体に、同一外径の螺旋フライトを連続成形し、スクリュの溝の深さに比例するようにフライト巾を設定した。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、次のような著大な効果を奏する。
本発明による射出成形機用スクリュによれば、未融解樹脂を無理にスクリュの前方に押込むことはなくなるので、圧縮部に於て樹脂を長時間滞留させず、スクリュ表面で低温炭化による樹脂分解を引き起こすことがなくなる。
【００１１】
さらに、従来のように、スクリュの全長を必要以上に長く設定することなく必要最低限の長さに設定できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１に示す本発明の実施形態に於て、１は加熱シリンダであり、加熱シリンダ１の先端には吐出孔２を有し、かつ、該加熱シリンダ１の基端には供給孔３が上向きに備えられている。さらに、該加熱シリンダ１の内部にはスクリュ４が回動自在に挿入されている。
該スクリュ４に於て、上記吐出孔２側を先端とし、スクリュ４の基端から先端にかけて順に供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの領域を設定している。そして、その供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの全体に、同一外径の螺旋フライト５を連続成形してある。該螺旋フライト５は左ネジ状に形成されている。
スクリュの溝の深さＴX は、供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの順に深く設定している。さらに、供給部Ａと計量部Ｃのスクリュの溝の深さＴX は、それぞれ一定に設定し、圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX を、図２（ロ）に示すように、該スクリュ４の先端部ｃからのピッチ数ＮX の平方根に比例させ、圧縮部開始点ａから圧縮部終了点ｂまで減少するように設定した。そして、図２（イ）に於て、実線で表した従来のスクリュの圧縮部Ｂの形状に対し、本発明は破線で表したスクリュ４の圧縮部Ｂの形状となっている。なお、ピッチ巾ＰX が変化しても、一回転にかかる時間はピッチのどの位置でも同じであるので、ピッチ数ＮX は時間距離と言い換えてもよい。
【００１３】
具体的には、上記圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX は、スクリュ４の先端からのピッチ数ＮX （時間距離）と樹脂固有の融解係数αを用いて、下記の数１を利用して設定される。加熱シリンダ１内での樹脂の移送距離は、スクリュ４の回転数と関係するからである。なお、融解係数αは、樹脂の平均粒径・比熱・融点・熱伝導率と、加熱シリンダ１の設定温度及びスクリュ４の回転数により決定する。
【００１４】
【数１】
2005161809.tif 000003
【００１５】
また、ピッチ巾ＰX を、上記スクリュ４の任意箇所に於ける該スクリュ４の溝の容積と、スクリュの表面の滑り率と、の積の値（以下計量能力という）がスクリュの長手方向にわたって一定となるように設定している。
【００１６】
この計量能力ＣX は、スクリュ４の溝の有効断面積ＳX と、有効スクリュ径ＤX と、スクリュ表面滑り率ＲX と、の積で示す次の数２により導かれる。
【００１７】
【数２】
2005161809.tif 000004
【００１８】
さらに具体的に説明すると、上記数２に下記の数３〜数５を代入して下記の数６とすれば、上記計量能力ＣX は数６を利用して決定される。また、Ｄはスクリュ外径を表す。
【００１９】
【数３】
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【数４】
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【数５】
2005161809.tif 000007
【数６】
2005161809.tif 000008
【００２０】
また、フライト巾ＨX は、下記の数７を利用し、スクリュの溝の深さＴX に比例するように設定している。また、βはフライト巾補正係数である。
【００２１】
【数７】
2005161809.tif 000009
【００２２】
以上のことから、まず、数１を用いて、各ピッチ数ＮX （時間距離）のスクリュの溝の深さＴX を求める。次に、数７からスクリュの溝の深さＴX ごとのフライト巾ＨX を設定する。そして、スクリュ外径Ｄと、任意ピッチ数ＮX に於けるピッチ巾ＰX ・スクリュの溝の深さＴX ・フライト巾ＨX を、数６に代入して、上記計量能力ＣX が設定される。その一定の計量能力ＣX と、スクリュ外径Ｄと、各ピッチ数ＮX に於けるスクリュの溝の深さＴX とフライト巾ＨX 、を数６に代入することで、各ピッチ巾ＰX を設定する。
【００２３】
次に、図３に於て、実施例（スクリュ外径Ｄを16mm、フライト巾補正係数βを１、融解係数αを1.33、圧縮部Ｂの基端の溝の深さＴX を３mm、圧縮部Ｂの先端の溝の深さＴX を 1.5mm、及び圧縮部Ｂの基端のピッチ巾ＰX を12.5mmと設定した場合）を示す。上記数１と数６を利用して、スクリュ４の先端からのピッチ数ＮX ごとの、スクリュの溝の深さＴX とピッチ巾ＰX を求めた。そして、その結果を表１及び表２に示す。表１に於て、ピッチ数ＮX が０〜３でのスクリュの溝の深さＴX は、数１から導けばかっこ内の数値となるが、材料樹脂の流路を確保するため1.50mmと設定している。なお、表２は、表１のピッチ数ＮX よりも４分の１回転進んだピッチ数ＮX に於ける結果である。
【００２４】
【表１】
2005161809.tif 000010
【００２５】
【表２】
2005161809.tif 000011
【００２６】
なお、上記加熱シリンダ１の外面にヒータを備えたり、また、吐出孔２をノズルとし、スクリュ４を、回動し、かつ、軸方向にスライドするような構造としてもよい。
【００２７】
上述した本発明である射出成形機用スクリュの使用方法（作用）について説明する。
図１に於て、上記スクリュ４は、該スクリュ４の基端を正面視して右廻りに回動している。粒状の材料樹脂が、固体状態で供給孔３から加熱シリンダ１内に連続して供給される。そして、その加熱シリンダ１内に供給された材料樹脂は、該スクリュ４の回動により上記供給部Ａから圧縮部Ｂを通過し計量部Ｃへ移送される。材料樹脂は、供給部Ａから計量部Ｃへ移送される間、上記加熱シリンダ１の内面に接しており、加熱シリンダ１から伝わる熱により溶融されていく。次に、上記圧縮部Ｂに於て、スクリュの溝の深さＴX が先端に向かって減少していることにより、材料樹脂は、上記計量部Ｃに移送されるに従って上記加熱シリンダ１の内面へ押し当てられる。計量部Ｃに於て、完全に溶融された材料樹脂は、上記吐出孔２から吐出される。
【００２８】
以上のように、本発明である射出成形機用スクリュは、加熱シリンダ１の先端に吐出孔２を有し、かつ、該加熱シリンダ１の基端には供給孔３を有し、さらに、該加熱シリンダ１内に回動自在に挿入されたスクリュ４に、該スクリュ４の基端から先端にかけて順に供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの領域を設定し、かつ、その供給部Ａと圧縮部Ｂと計量部Ｃの全体に、同一外径の螺旋フライト５を連続成形し、上記圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX を、供給部Ａのスクリュの溝の深さＴX よりも浅く、かつ、計量部Ｃのスクリュの溝の深さＴX よりも深く設定し、さらに、圧縮部Ｂのスクリュの溝の深さＴX を、該スクリュ４の先端部ｃからのピッチ数ＮX の平方根に比例させ、圧縮部開始点ａから圧縮部終了点ｂまで減少するように設定したので、未融解樹脂を無理にスクリュ４の前方に押込むことはなくなり、圧縮部Ｂに於て樹脂を長時間滞留させることもなくなる。このことにより、スクリュ４の表面で低温炭化による樹脂分解を引き起こさず、成形品に黒点・黄変不良が発生することがない。さらに、黒点等が生じることで必要になっていたスクリュ４の清掃頻度を大幅に減少できる。
【００２９】
また、加熱シリンダ１の先端に吐出孔２を有し、かつ、該加熱シリンダ１の基端には供給孔３を有し、さらに、該加熱シリンダ１内に回動自在に挿入されたスクリュ４に、該スクリュ４の基端から先端にかけて順に供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの領域を設定し、かつ、その供給部Ａと圧縮部Ｂと計量部Ｃの全体に、同一外径の螺旋フライト５を連続成形し、上記スクリュ４の任意箇所に於ける該スクリュ４の溝の容積と、スクリュ４の表面の滑り率と、の積の値がスクリュ４の長手方向にわたって一定となるようにピッチ巾ＰX を設定したので、材料樹脂を無理にスクリュ４の前方に押込むことはなくなり、スクリュ４の全ての位置に於て材料樹脂を長時間滞留させることもなくなる。このことにより、スクリュ４の表面で低温炭化による樹脂分解を引き起こさず、成形品に黒点・黄変不良が発生することがない。また、黒色樹脂から淡色や透明樹脂への樹脂換え時には、スクリュの分解掃除が必要でなく通常のパージ洗浄のみでよくなり、樹脂換えに要する時間と労力が軽減される。
【００３０】
また、加熱シリンダ１の先端に吐出孔２を有し、かつ、該加熱シリンダ１の基端には供給孔３を有し、さらに、該加熱シリンダ１内に回動自在に挿入されたスクリュ４に、該スクリュ４の基端から先端にかけて順に供給部Ａ、圧縮部Ｂ、計量部Ｃの領域を設定し、かつ、その供給部Ａと圧縮部Ｂと計量部Ｃの全体に、同一外径の螺旋フライト５を連続成形し、スクリュの溝の深さＴX に比例するようにフライト巾ＨX を設定したので、スクリュ４の全長を必要最低限の長さにでき、スクリュ４の設置に無駄に場所をとらず、さらに、スクリュ４の製造コストが安価になる。また、同じスクリュの全長でもピッチ数を増やすことができ、同じスペースに於て用途に応じたピッチ数のスクリュを付け換えれる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の実施の形態を示す断面側面図である。
【図２】要部説明図であって、（イ）は説明用の簡略側面図、（ロ）はグラフ図である。
【図３】実施例を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１  加熱シリンダ
２  吐出孔
３  供給孔
４  スクリュ
５  螺旋フライト
Ａ  供給部
Ｂ  圧縮部
Ｃ  計量部
ａ  圧縮部開始点
ｂ  圧縮部終了点
ｃ  先端部
ＴX   スクリュの溝の深さ
ＰX   ピッチ巾
ＨX   フライト巾
【図１】
2005161809.tif 000012
【図２】
2005161809.tif 000013
【図３】
2005161809.tif 000014