(57)【要約】【課題】樹脂材料の中に残留していた水分等や樹脂材料から揮発したモノマーガスを効率的に除去すると共に樹脂材料の劣化をできるだけ抑える可塑化装置が望まれる。【解決手段】ホッパ１１に貯留される樹脂材料２をフィードスクリュウ１３０によって供給シリンダ１２０の中で送って射出装置１の可塑化シリンダ６１に供給する樹脂材料供給装置１００又は２００を含む可塑化装置は、前記可塑化シリンダに高温ガスを供給するガス供給口（６１ｂ）を備えた上で、前記供給シリンダに加熱ヒータ１２７とガス抜き孔１２０ａを備えると共に、前記供給シリンダ１２０と前記ホッパの間の連通を遮断する、シャッタ装置２０１又は堰板２０の何れかを備えた装置に構成される。【選択図】  図９
2005262857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホッパに貯留される樹脂材料をフィードスクリュウによって供給シリンダの中で送って射出装置の可塑化シリンダで可塑化する射出成形機の可塑化方法において、前記可塑化シリンダでは前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置から高温ガスを供給する一方で、前記供給シリンダでは該供給シリンダを加熱制御して前記樹脂材料を加熱すると共に前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引して、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記供給シリンダと前記ホッパの連通を遮断した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去することを特徴とする射出成形機の可塑化方法。
【請求項２】
ホッパに貯留される樹脂材料をフィードスクリュウによって供給シリンダの中で送って射出装置の可塑化シリンダに供給する樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置において、前記可塑化シリンダが前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置に高温ガスを供給するガス供給口を備え、前記供給シリンダが、該供給シリンダを加熱制御して樹脂材料を加熱する加熱ヒータと、前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引するガス抜き孔とを備え、前記ホッパが該ホッパの下部に前記供給シリンダと前記ホッパの連通を開閉するシャッタ装置を備えることによって、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記シャッタ装置を閉鎖した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去することを特徴とする射出成形機の可塑化装置。
【請求項３】
ホッパに貯留される樹脂材料をフィードスクリュウによって供給シリンダの中で送って射出装置の可塑化シリンダに供給する樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置において、前記可塑化シリンダが前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置で高温ガスを供給するガス供給口を備え、前記供給シリンダが、該供給シリンダを加熱制御して樹脂材料を加熱する加熱ヒータと、前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引するガス抜き孔とを備え、前記フィードスクリュウが、該フィードスクリュウに前記ガス抜き孔と前記ホッパの間で該フィードスクリュウの溝を開閉する堰板を内蔵することによって、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記堰板を閉鎖した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去することを特徴とする射出成形機の可塑化装置。
【請求項４】
前記フィードスクリュウが前記堰板と前記フィードスクリュウの軸線方向にスライドするピストン部材とを内蔵し、前記堰板が平板部分と該平板部分の底辺で傾斜して膨出する被案内部分とで構成されると共に、前記ピストン部材が前記堰板の前記被案内部分を前記フィードスクリュウの軸線に対して傾斜した方向に案内する傾斜案内溝を形成することによって、前記堰板の前記フィードスクリュウの溝を開閉する動作は、前記堰板の前記被案内部分が前記ピストン部材の前記傾斜案内溝に沿って移動することによって実現されることを特徴とする請求項３記載の射出成形機の可塑化装置。
【請求項５】
ホッパに貯留される樹脂材料をフィードスクリュウによって供給シリンダの中で送って射出装置の可塑化シリンダに供給する樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置において、前記供給シリンダと前記可塑化シリンダとを連通する供給筒に樹脂量検出装置を備え、該樹脂量検出装置は、前記供給筒の中の中に溜まっている前記樹脂材料の溜まり量を、昇降の際に当接した位置として検出する検出棒を含むことを特徴とする射出成形機の可塑化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホッパに貯留される樹脂材料を供給シリンダの中でフィードスクリュウによって送って射出成形機の可塑化装置で可塑化する可塑化方法及びそのための可塑化装置に関し、特に、樹脂材料が加熱されたときに発生する、その中に残留していた水分や揮発したモノマーガス等を除去して可塑化する可塑化方法及びそのための可塑化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機の可塑化装置は、樹脂材料を供給する樹脂材料供給装置と組み合わされる。この樹脂材料供給装置の１つとして、ホッパと供給シリンダとフィードスクリュウとを含むスクリュウフィーダが知られている。このスクリュウフィーダは、図１０に例示されるように、ペレット状の樹脂材料２（以下、単に樹脂と称される。）が貯留されたホッパ１１と、そのホッパから落下した樹脂２を前方に送り出す供給シリンダ１２と、供給シリンダの中にあって回転して樹脂を送るフィードスクリュウ１３と、そのスクリュウを回転するスクリュウ駆動装置１４と、供給シリンダ１２をつぎに説明される射出装置の可塑化装置に連結する供給筒１５とを含む装置である。
【０００３】
ところで、この種のスクリュウフィーダ１０は、下流側の可塑化装置への樹脂の供給量を正確に調整することができるので、可塑化装置の投入孔に貯める樹脂の量を敢えて少な目にすることができる。このような計量は、後に説明されるように可塑化スクリュウの溝中に樹脂が過度に充満することを回避してモノマーガス等の流れを良好にしてその脱気を良好にする。また、このようなスクリュウフィーダ１０は、従来のスクリュウフィーダを含まない、ホッパのみによって樹脂を供給する樹脂材料供給装置に組み合わされるべき２重シャッタやロータリダンパ等を不要として、その分供給装置をコンパクトにする。このようなスクリュウフィーダ１０は、フランジ１６を介してつぎに説明される下流の射出装置と組み合わされる。
【０００４】
一般に、射出装置はインラインスクリュウ式射出装置とプリプラ式射出装置に分類される。本願出願人は、レンズ等の精密成形が要求される射出装置には、つぎに説明される理由から予備可塑化装置を含むプリプラ式射出装置が望ましいと考えている。なぜなら、プリプラ式射出装置では、可塑化中にプリプラスクリュウがプリプラシリンダ中でほとんど移動しないために、可塑化された樹脂の物性がほとんど変化せずに安定するからである。これに対して、インラインスクリュウ式射出装置では、インラインスクリュウが可塑化計量中に大きく後退して可塑化された樹脂の物性が僅かであっても変化する。そこで、以下において、プリプラ式射出装置が射出装置として図示され説明される。ただし、インラインスクリュウ式射出装置も射出装置として採用されることから、インラインスクリュウ式射出装置が採用されても良い。
【０００５】
プリプラ式射出装置１は、プランジャ射出装置５０と、その上方に配置される予備可塑化装置６０と、それらを連結する連通部材４０とを含む装置である。予備可塑化装置６０は、予備可塑化シリンダ６１（以下、プリプラシリンダと称される。）と、図示省略されたスクリュウ駆動装置によって駆動されるプリプラスクリュウ６２とを含む。このような予備可塑化装置において、樹脂２は、スクリュウフィーダ１０から材料供給口６１ａに供給され、プリプラシリンダ６１の中で回転するプリプラスクリュウ６２によって前方に送り出されながら可塑化される。プランジャ射出装置５０は、射出シリンダ５１と、油圧シリンダ等の射出駆動装置５２によって駆動されるプランジャ５３とを含む。プリプラスクリュウ６２による可塑化とプランジャ５３の後退動作によって可塑化計量が行われ、プランジャ５３の前進動作によって射出が行われる。５４は、図示省略された公知の金型に当接されるノズルである。２つのシリンダ５１と６１のシリンダ孔の先端（図で左方）は連通部材４０の透孔を介して連通する。可塑化された溶融樹脂３の射出時の射出シリンダ５１からの逆流は、スクリュウ６２が僅かに前方に移動することによって防止される。プリプラシリンダ６１の基部はブロック６４で固定され、支持部材６５を介して射出駆動装置５２の上方に固定される。
【０００６】
プリプラシリンダ６１、連結部材４０及び射出シリンダ５１には、ヒータ７１、７２及び７３が取り付けられている。また、プリプラスクリュウ６２には、従来公知のフィードゾーンとコンプレッションゾーンの少なくとも２ゾーンが形成されている。このフィードゾーンは、材料供給口６１ａ付近からプリプラシリンダ６１の中程に至るまでの間の、スクリュウ溝６２ａの深さが等しく深いゾーンである。また、コンプレッションゾーンは、プリプラシリンダ６１の中程から先端に至るまでの間の、溝６２ｂの深さが徐々に浅くなるゾーンである。それで、スクリュウフィーダ１０から投入された樹脂２は、ヒータ７１によって加熱されながらスクリュウ６２によって前方に送られる間にフィードゾーンである程度攪拌され、コンプレッションゾーンで圧縮混練され剪断されて可塑化する。
【０００７】
このような可塑化計量の過程において、フィードゾーンからコンプレッションゾーンに移行する境界部位付近での樹脂は溶融寸前の温度にまで昇温する。そして、加熱される間に樹脂からつぎに説明されるような水蒸気やモノマーガス等が発生する。このモノマーガスは、樹脂がそれほど温度上昇していないときから発生し始めて、樹脂が融解し始めるガラス転移点近くの温度で盛んに発生する。
【０００８】
この水蒸気やモノマーガス等は、樹脂中に残留していた水分が蒸発したもの、あるいは残留ガス分が単に揮発したもの、あるいは、加熱の過程で樹脂や添加物が分解して発生したモノマーガスである。モノマーガスの発生はエンジニアリングプラスチックにおいて顕著である。エンジニアリングプラスチックには、成形品の熱的な強度や難燃性等の特性を向上するために各種の添加物が加えられるからである。このような水蒸気、揮発ガス、モノマーガス等（以下、モノマーガス等と称される。）は、除去されない場合にシルバーストリークを発生させたり気泡となって成形品の品質を低下させる。また、ヤニとなって金型のベントを詰まらせて成形品の寸法精度を損ねる。特に導光板やレンズ等の透明な成形品の成形においては、これらのモノマーガス等の存在が致命的な欠陥になる。一方、樹脂が劣化した場合には、成形品の透明度の低下という問題を引き起こす。
【０００９】
したがって、可塑化の際に水分の乾燥やモノマーガス等の脱気が充分に行われることは射出成形品の品質向上のための重要な課題の１つとなる。当然、樹脂の熱劣化も回避されなければならない。このことは、スクリュウフィーダと組み合わされた可塑化装置を備える射出成形機においてはなおさら重要である。スクリュウフィーダを含む可塑化装置を備えた射出成形機では、通常、精密成形が要求されるからである。
【００１０】
材料供給装置としてスクリュウフィーダを含む可塑化装置であって乾燥脱気を行う、この種の可塑化装置に関しては、つぎのような特許文献が提唱されている。例えば特許文献１には、スクリュウフィーダに相当する装置に関して、その装置に樹脂を供給するホッパの上部とその下流の加熱筒の両方からモノマーガス等が吸引される装置が開示されている。また、特許文献２には、スクリュウフィーダに相当する装置の供給筒と射出装置の加熱装置とを連結する連結筒の上部に載頭円錐形状のそらせ部を形成して、その上部の脱気孔からモノマーガス等を吸引する装置が開示されている。また、特許文献３には、スクリュウフィーダと射出装置の可塑化部とを連通する円筒（給送通路）中でモノマーガス等を吸引するガスの除去装置が開示されている。そして、この装置では給送通路が加熱されると良いと記載されている。また、特許文献４には、スクリュウフィーダに相当する装置と組み合わされた射出装置において、射出装置側の加熱筒のフィードゾーンに対応する位置の筒壁に開閉可能な通気口を設け、その通気口をスクリュウのフライト位置に合わせて開閉することによって、加熱筒で半溶融状態になった樹脂からモノマーガス等を投入又は排出するガス投入排出装置が提唱されている。この装置の前記スクリュウフィーダに相当する装置に設けられたガス排出口は、スクリュウフィーダの材料落下口の上に設けられている。
【特許文献１】実公昭５２−３４０９号公報  （図１）
【特許文献２】実公平１−１１４５２号公報  （第３図）
【特許文献３】特開昭６０−１５５４１０号公報  （ＦＩＧ．１）
【特許文献４】特許第３４７４７９５号公報  （図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、上記のスクリュウフィーダを含む可塑化装置は、樹脂を適正に効率よく安定して乾燥脱気するには未だ不充分である。特許文献１のようにホッパの上部でモノマーガス等の吸引が行われる場合には、ホッパの中に多量に存在する樹脂の乾燥脱気が均一に行われないからである。貯留状態にあって概ね静止しているホッパ中の樹脂の間には局部的な乾燥ガスの流路が自然に形成されやすく、樹脂の乾燥がその流路に沿った局所的な乾燥に限定されがちになる結果、乾燥ムラが発生し易いからである。極端な場合にはその局所的な乾燥に伴う高熱によって樹脂が局所的に過熱される問題もある。また、この加熱による劣化を抑えようとする余りに乾燥ガスの温度を低く抑えた結果、乾燥効率が低下するという逆の問題もあり得る。一方、ホッパでの吸引に併せて加熱筒でもモノマーガス等の吸引が行われているが、これによってフィーダ装置の供給筒の中の樹脂の乾燥が充分になることはない。フィーダ装置の供給筒の中に乾燥ガスの強制的な流れが生成されないからである。
【００１２】
また、特許文献２のように連結筒で脱気が行われる場合には、それより上流のスクリュウフィーダの供給筒での乾燥脱気は余り期待できない。この場合にもスクリュウフィーダの中に強制的に乾燥ガスが送り込まれないからである。このことは、特許文献３の場合においても概ね同様である。ただし、給送通路が加熱されることによって乾燥脱気の作用効果は若干向上すると推察される。また、特許文献４の場合では、加熱筒の乾燥脱気に重点が置かれており、スクリュウフィーダ内の樹脂の乾燥脱気は充分に行われるとは思われない。このスクリュウフィーダに設けられたガス排出口がスクリュウフィーダの材料落下口の上に設けられているためである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
そこで、本発明の樹脂の可塑化方法は、上記の課題を解決するために、ホッパ（１１）に貯留される樹脂材料（２）をフィードスクリュウ（１３０）によって供給シリンダ（１２０）の中で送って射出装置（１）の可塑化シリンダ（６１）で可塑化する射出成形機の可塑化方法において、前記可塑化シリンダでは前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置から高温ガスを供給する一方で、前記供給シリンダでは該供給シリンダを加熱制御して樹脂材料を加熱すると共に前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引して、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記供給シリンダと前記ホッパの連通を遮断した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去することを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の可塑化装置は、ホッパ（１１）に貯留される樹脂材料（２）をフィードスクリュウ（１３０）によって供給シリンダ（１２０）の中で送って射出装置（１）の可塑化シリンダ（６１）に供給する樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置において、前記可塑化シリンダが前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置に高温ガスを供給するガス供給口（６１ｂ）を備え、前記供給シリンダが、該供給シリンダを加熱制御して樹脂材料を加熱する加熱ヒータ（１２７）と、前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引するガス抜き孔（１２０ａ）とを備え、前記ホッパが、該ホッパの下部に前記供給シリンダと前記ホッパの連通を開閉するシャッタ装置（２０１）を備えることによって、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記シャッタ装置を閉鎖した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去するように構成されても良い。
【００１５】
また、本発明の可塑化装置は、ホッパ（１１）に貯留される樹脂材料（２）をフィードスクリュウ（１３０）によって供給シリンダ（１２０）の中で送って射出装置（１）の可塑化シリンダ（６１）に供給する樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置において、前記可塑化シリンダが前記樹脂材料の未溶融な部分が存在する位置に高温ガスを供給するガス供給口（６１ｂ）を備え、前記供給シリンダが、該供給シリンダを加熱制御して樹脂材料を加熱する加熱ヒータ（１２７）と、前記ホッパの直近位置から前記高温ガスを吸引するガス抜き孔（１２０ａ）とを備え、前記フィードスクリュウが、該フィードスクリュウに前記ガス抜き孔と前記ホッパの間の該フィードスクリュウの溝（１３０ｂ）を開閉する堰板（２０）を内蔵することによって、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記堰板を閉鎖した状態で行って、専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダの中で発生する前記水分や揮発ガスを除去するように構成されても良い。
【００１６】
また、本発明の樹脂材料供給装置（１００）を含む射出成形機の可塑化装置は、前記フィードスクリュウが前記堰板と前記フィードスクリュウの軸線方向にスライドするピストン部材（２１）、（２２）とを内蔵し、前記堰板が平板部分（２０ａ）と該平板部分の底辺で傾斜して膨出する被案内部分（２０ｂ）とで構成されると共に、前記ピストン部材が前記堰板の前記被案内部分を前記フィードスクリュウの軸線に対して傾斜した方向に案内する傾斜案内溝（２３）を形成することによって、前記堰板の前記フィードスクリュウの溝を開閉する動作は、前記堰板の前記被案内部分が前記ピストン部材の前記傾斜案内溝に沿って移動することによって実現されるように構成されても良い。
【００１７】
また、本発明の射出成形機の可塑化装置は、ホッパ（１１）に貯留される樹脂材料（２）をフィードスクリュウ（１３０）によって供給シリンダ（１２０）の中で送って射出装置（１）の可塑化シリンダ（６１）に供給する樹脂材料供給装置（１００）又は（２００）を含む可塑化装置において、前記供給シリンダと前記可塑化シリンダとを連通する供給筒（１５）に樹脂量検出装置（３０）を備え、該樹脂量検出装置は、前記供給筒の中の中に溜まっている前記樹脂材料の溜まり量を、昇降の際に当接した位置として検出する検出棒（３１）を含むことを特徴とするように構成されても良い。
【００１８】
なお、上記括弧内の符号は、含まれる構成要素を図面と参照するものであり、それらを図面のものだけに限定するものではない。
【発明の効果】
【００１９】
上記の本発明の可塑化方法によれば、供給シリンダを加熱すると共に未溶融な樹脂が存在する可塑化シリンダから高温ガスを供給することによって、ほとんど溶融直前までに温度上昇した樹脂からはもちろん、ある程度加熱された供給シリンダ中の樹脂からもモノマーガス等が充分に除去される。また、供給シリンダの加熱と共に可塑化シリンダで高温ガスが供給されることによって、可塑化シリンダで可塑化される樹脂の温度低下が極力抑えられて、可塑化の際の樹脂の過剪断が回避される。そして、加熱された前記樹脂材料から発生した水分や揮発ガスを吸引することを、前記可塑化シリンダに前記樹脂材料を供給するときを除き前記供給シリンダと前記ホッパの連通を遮断した状態で行うことによって、前記ホッパ中の樹脂からではなく専ら前記可塑化シリンダと前記供給シリンダ中の樹脂から前記ガス等を吸引する。それで、樹脂の乾燥脱気が効率的に行われると共に樹脂の劣化が回避される。
【００２０】
また、本発明の請求項２記載の可塑化装置は、可塑化シリンダに高温ガスを供給するガス供給口を備え、供給シリンダに樹脂を加熱する加熱ヒータと高温ガスを吸引するガス抜き孔とを備え、供給シリンダとホッパとの間にシャッタ装置を備えた装置に構成されるので、上記の可塑化方法に記載された特徴ある作用効果は、簡単な構成の本可塑化装置によって確実に実現される。
【００２１】
また、本発明の請求項３記載の可塑化装置は、可塑化シリンダに高温ガスを供給するガス供給口を備え、供給シリンダに樹脂を加熱する加熱ヒータと高温ガスを吸引するガス抜き孔とを備え、供給シリンダ内のフィードスクリュウにそのスクリュウ溝を開閉する堰板を備えた装置に構成されるので、上記の可塑化方法に記載された特徴ある作用効果は、本可塑化装置によって確実に実現される。
【００２２】
また、本発明の可塑化装置の樹脂材料供給装置のスクリュウ溝の開閉装置は、回転するフィードスクリュウにピストン部材が内蔵され、そのピストン部材のスライド動作によって堰板が進退するように構成される。それで、ホッパと供給シリンダとの遮断手段が供給シリンダの中にコンパクトに収容される。
【００２３】
また、本発明の可塑化装置は、正確な供給量の制御を可能にするスクリュウフィーダを含むと共に、供給筒に溜まった樹脂の量をメカニカルに検出する検出棒を有する樹脂量検出装置を備える。それで、本発明の可塑化装置は、供給筒に溜まった樹脂の量を確実に検出することができることに加えて、１回の供給で供給される樹脂の量をできるだけ絞った計量を可能にして、モノマーガス等の脱気乾燥の効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の可塑化装置に含まれる樹脂材料供給装置であるスクリュウフィーダの１実施例は、その主要部全体の断面図である図１と、図１のＡ−Ａ矢視である図２、Ｂ−Ｂ矢視である図３、Ｃ−Ｃ矢視である図４、Ｄ−Ｄ矢視である図５、Ｅ−Ｅ矢視である図６、そしてＦ−Ｆ矢視である図７によって示される。また、そのスクリュウフィーダの構成要素である堰板の閉じた状態が図８に示される。また、より好ましい、別の実施例に係るスクリュウフィーダは図９に図示される。以上の図において、図１０の従来装置の構成要素に相当する要素には、図１０の符号と同じ符号が付されてその説明が省略される。
【００２５】
本発明の樹脂材料供給装置であるスクリュウフィーダの内、図１のスクリュウフィーダ１００は、従来のスクリュウフィーダと同様に、ホッパ１１（その下側のホッパフランジのみが代表的に表示されている。）と、供給シリンダ１２０と、供給シリンダの中で回転するフィードスクリュウ１３０と、その回転を行うスクリュウ駆動装置１４と、供給シリンダ１２０と既述したプリプラシリンダ６１とを連結する供給筒１５とを含むが、特にスクリュウ駆動装置１４は供給シリンダ１２０の供給筒側の先端側に取り付けられる。そして、このスクリュウフィーダ１００は、供給シリンダ１２０の中間部の外周に加熱ヒータ１２７が巻回され、そのホッパ１１直下の樹脂落下口１２０ｃ近傍の供給シリンダにモノマーガス等を吸引するガス抜き孔１２０ａ、１２０ｂ（１２０ａで代表される。）を有すると共に、そのガス抜き孔１２０ａと樹脂落下口１２０ｃの間のフィードスクリュウ１３０に、その溝１３０ｂを開閉する堰板２０を内蔵している。そして、堰板２０を開閉するための後に説明される装置が備えられている。なお、このスクリュウフィーダ１００は、その先端の供給筒１５の中に樹脂量検出装置３０を備えると良い。この樹脂量検出装置３０は、プリプラシリンダ６１の材料供給口６１ａの中に溜まっている樹脂２に対して昇降して当接することによってその樹脂量を検出する検出棒３１を含む。
【００２６】
本発明の樹脂材料供給装置であるスクリュウフィーダの内、より好ましい別の実施形態に係るスクリュウフィーダ２００は、図９に示されるように構成されても良い。このスクリュウフィーダ２００は、堰板２０を備えない代わりに従来公知のシャッタ装置２０１をホッパ１１（厳密にはホッパフランジ）の下部に備えている。そのため、堰板２０の開閉に関係する構成要素が省かれたより簡素な構成になっている。
【００２７】
これらの樹脂材料供給装置であるスクリュウフィーダ１００又は２００と組み合わされる射出装置１側の可塑化装置であるプリプラシリンダ６１には、図１０に示されるような、ガス供給孔６１ｂが形成される。このガス供給孔６１ｂは、できるだけスクリュウ６２のフィードゾーンからコンプレッションゾーンに移行する境界位置に近い位置で開口する。８０は、詳細が省略された、従来公知のガス供給装置である。このガス供給装置８０からガス供給孔６１ｂに供給される高温ガスは、加熱された窒素ガスであることが望ましい。樹脂の酸化による劣化を防ぐためである。ただし、余り酸化を問題にしない場合には、このガスが加熱乾燥空気であっても良い。特に、高温ガスの温度は、後述されるように、従来のこの種の乾燥脱気のための高温ガスより２０℃ないし３０℃程度高く調整される。
【００２８】
以上のようなスクリュウフィーダ１００又は２００は、より具体的には、以下の実施例１又は２のように構成される。本発明の樹脂材料供給装置についての大部分の説明は、その説明の都合上から、最初に説明されるスクリュウフィーダ１００においてなされている。
【実施例１】
【００２９】
スクリュウフィーダ１００の供給シリンダ１２０の供給筒側とホッパ側には、図１のようにベアリング１７、１８がそれぞれ固定され、それらにフィードスクリュウ１３０が回転自在に軸支される。そして、供給シリンダ１２０の供給筒側に駆動モータ１４がフランジ１９を介して取り付けられ、そのモータ１４にフィードスクリュウ１３０が結合される。また、供給シリンダ１２０の後端には、図８により詳細に示されるように、それを塞ぐ、カップ状の封鎖部材１２１と、図２（図１のＡ−Ａ矢視）にその断面が示されたパイプ状部材１２２ａを含むもう１つの封鎖部材１２２とが取り付けられる。このパイプ状部材１２２ａは、貫通孔１２２ｂを有し、供給シリンダ１２０の内部に向けて突出した状態で取り付けられる。
【００３０】
フィードスクリュウ１３０は、その外周に従来のフライト１３０ａを備えている。このフライトのピッチは、従来どおりに等間隔であって良いが、ホッパ側から供給筒側へ行くに連れて徐々に大きくなるように形成されても良い。後者の場合には、スクリュウ１３０の回転によって樹脂が供給筒側に送り出されるときに、スクリュウ溝１３０ｂに噛み込まれる樹脂の密度が減少して樹脂間の隙間が広がることから、より乾燥脱気の効率が向上するという作用効果が得られる。ただし、前者の場合にあっても乾燥脱気の効率がそれほど低下することはない。樹脂の密度が増加して樹脂間の隙間が減少することは起こらないからである。
【００３１】
また、フィードスクリュウ１３０は、その軸心に沿ってピストンのように移動する、後に詳しく説明されるピストン部材２１、２２と、これらの移動によってスクリュウ１３０の軸線方向に直交する半径方向に進退する堰板２０を内蔵する。そして、これらのピストン部材をピストンとして機能させるために、フィードスクリュウ１３０には、ピストン部材２１、２２を移動させるシリンダ状穴１３０ｄと、それに連通して圧縮流体を通す２つの流体通路がフィードスクリュウの軸心に沿って形成されている。これらの流体通路は、代表的には、つぎに説明される透孔１３０ｃと、既述されたパイプ状部材１２２ａの貫通孔１２２ｂである。
【００３２】
フィードスクリュウ１３０の軸心に形成された、先端側へ向かう一方の流体通路１３０ｃは、中継部材１２３を介して供給シリンダ１２０の先端側の外周に開口する雌ねじ穴１２０ｄに連通する。このため、中継部材１２３は、図３（図１のＢ−Ｂ矢視）に示されるように、供給シリンダ１２０とフィードスクリュウ１３０の間に装着される円環状の部材として形成され、その外周に、環状の溝１２３ａが形成されると共にその環状の溝１２３ａから内周に達する複数個の透孔１２３ｂが形成される。また、フィードスクリュウ１３０の外周に、それらの透孔１２３ｂと連通する環状の溝１３０ｅが形成されて、その溝１３０ｅと軸心の流体通路１３０ｃとが複数個の透孔１３０ｆによって連通するように形成される。
【００３３】
他方の、後端へ向かう流体通路は、その大部分が既述された封鎖部材１２２のパイプ状部材１２２ａの貫通孔１２２ｂであるが、その一端が封鎖部材１２２の端面に開口する雌ねじ穴１２２ｃで適宜に外部の配管と接続され、もう一端が、つぎのピストン部材２２の説明で図５（図１のＤ−Ｄ矢視）と共に説明されるロッド部２２ａに明けられた透孔２２ｅを通して後端側のシリンダ状穴１３０ｄと連通する。この後端側のシリンダ状穴１３０ｄは、エンドプレート１２６で塞がれると共に、つぎに説明されるピストン部材２２の後端側の段部端面２２ｃとロッド部２２ａとで区画された空室である。このため、エンドプレート１２６には、ロッド部２２ａが移動可能に嵌め込まれる孔が形成されている。
【００３４】
堰板２０は、図１及び図１のＣ−Ｃ矢視である図４（ａ）又は図４（ｂ）の断面図に示されるように、ガス抜き孔１２０ａと樹脂落下口１２０ｃの間に位置するスクリュウの溝１３０ｂに形成された長穴１３０ｇに出没可能に取り付けられる。このような堰板２０は、スクリュウ１３０の溝幅寸法（隣接するフライト間の内寸距離）に略一致する長さの平板部分２０ａと、その平板部分より側面に膨出した底部である、スクリュウの軸線方向に対して傾斜した被案内部分２０ｂとで構成される。
【００３５】
シリンダ状穴１３０ｄ中でスライドするピストン部材は、２個の円柱部材２１、２２の組み合わせとして構成される。これらのピストン部材は、その対向する面２１ｂ、２２ｂで堰板の被案内部分２０ｂを案内する傾斜案内溝２３を形成する。より詳細には、これらの対向面２１ｂ、２２ｂは、被案内部分２０ｂの傾斜に略一致する角度の傾斜斜面に形成されると共に、両者がお互いに被案内部分２０ｂを介して当接したときにそれらの対向面同士で作る隙間が、傾斜案内溝２３として、図４（ａ）の断面図のように、被案内部分２０ｂの膨出部の厚さ寸法とほとんど同じ寸法になるように形成される。特に、供給筒側のピストン部材２１には、堰板２０の平板部分２０ａが嵌り込む溝２１ａが形成される。一方、お互いに対向しない、供給筒側のピストン部材端面２１ｃと後端側のピストン部材端面２２ｃは、流体シリンダにおけるピストンの受圧面として機能する。特に、後端側の端面２２ｃには、つぎに図５で説明されるピストン部材２２のロッド部２２ａを除く段部端面とロッド部２２ａ中の穴２２ｄの底面が含まれる。
【００３６】
特に、ホッパ側のピストン部材２２は、その後端にピストンロッドのように飛び出したロッド部２２ａを有し、そのロッド部２２ａに、既述された封鎖部材１２２のパイプ状部材１２２ａがスライド可能に嵌り合う穴２２ｄを備える。そして、図５に示されるように、その穴２２ｄとロッド部２２ａ周りのシリンダ状穴１３０ｄとを連通するために、ロッド部２２ａに複数個の透孔２２ｅが形成される。それで、後端側のシリンダ状穴１３０ｄと流体通路１２２ｂとが連通して、ロッド部２２ａを除くピストン部材２２の段部端面２２ｃと穴２２ｄの底面の両面がホッパ側のピストン受圧面として機能する。
【００３７】
上記のピストン部材２１、２２は、前後の流体通路の何れかに圧力流体が供給されることによって前後何れかに移動して、傾斜案内溝２３を介して堰板２０をスクリュウの半径方向に進退させる。例えば、供給筒側に連通する流体通路１３０ｃに圧力流体が供給されるときには、ピストン部材２１と２２がホッパ側に移動してピストン部材２２のロッド部２２ａの端が封鎖部材１２１の内側壁面に当接した図１及び図４（ａ）の状態になり、堰板２０が後退してスクリュウ溝１３０ｂが開く。一方、後端側に連通する流体通路１２２ｂに圧力流体が供給されるときには、ピストン部材２１と２２が供給筒側に移動して図８及び図４（ｂ）のような状態になり、堰板２０が供給シリンダ１２０のシリンダ内周面に当接してスクリュウ溝１３０ｂが閉鎖される。こうして、スクリュウ溝１３０ｂはスクリュウ１３０に内蔵された堰板２０の進退動作によって開閉される。
【００３８】
スクリュウ溝１３０ｂの開閉が上記のピストン部材２１、２２の移動動作によって行われるので、ピストン部材２１及び２２の移動動作をロッド部２２ａの端部の移動動作によって確認する２組のストローク検出装置２５が設けられる。この検出装置２５は、図１、図２及び図８に示されるような、例えば、発光素子と受光素子とからなる光電センサを含んでなる。これらの素子の間で機能する２本の光線２５ａは、封鎖部材１２１に明けられた２組の透孔１２１ａをそれぞれ通過する。そして、それらの光線２５ａは、ロッド部２２ａによっては遮光される得るがパイプ状部材１２２ａによっては遮光されない偏心した位置に配置される。このような検出装置２５によって、図８のように、２本の光線２５ａがロッド部２２ａの端部に干渉することなく通光したときに堰板２０によるスクリュウ溝１３０ｂの閉鎖が確認され、図２のように、２本の光線２５ａがロッド部２２ａの端部に干渉して遮光されたときにスクリュウ溝１３０ｂの開口が確認される。
【００３９】
供給シリンダ１２０からのガスの吸引を、できるだけホッパ１１近くの上記の堰板２０より僅かに下流の位置で行うために、図６（図１のＥ−Ｅ矢視）の断面図に示されるような半割の筒状部材１２４が２個用意され、供給シリンダ１２０の外周に係止金具１２５によって取り付けられる。そして、その筒状部材１２４の内側に環状の溝１２４ａが形成されると共に、管用の雌ねじ１２４ｂがその環状溝１２４ａに連通するように形成されて、環状溝１２４ａと図示省略された外部の吸引配管とが接続される。また、軸方向に長いスリット状の複数の透孔がガス抜き穴１２０ａとして供給シリンダ１２０内に貫通するように形成され、それらの透孔を含むように軸方向に長い長穴溝１２０ｂが形成される。それで、雌ねじ１２４ｂに配管された吸引配管によって供給シリンダ１２０内のガスが吸引される。なお、吸引によって漏れ出した樹脂や混入した異物の微粉は、ガス抜き穴１２０ａから長穴溝１２０ｂへかけて下流側でより広がる管路によって原則的には機外に排出されてガス抜き穴１２０ａを詰まらせることはない。そして、微粉が上記の溝１２４ａ、１２０ｂに溜まるために、長期的には微粉の清掃が避けられないとしても、その清掃の周期が特に短くなることはない。清掃のための筒状部材１２４の分解作業は、係止金具１２５をワンタッチで開閉できるパッチン錠等にすることによってきわめて容易にできる。
【００４０】
スクリュウフィーダ１００によって供給されて、供給筒１５より下流のプリプラシリンダ６１の材料供給口６１ａに一時的に溜まる樹脂量を検出する樹脂量検出装置は、好ましくは図７（図１のＦ−Ｆ矢視）に示されるように構成されても良い。この樹脂量検出装置３０は、下端に拡径する円錐部３１ａを有する検出棒３１と、その検出棒を昇降させる流体シリンダ等の駆動装置３２とを含む装置であり、その材料供給口６１ａに存在する樹脂量の多寡によって異なる検出棒３１の下降停止位置を流体シリンダ３２のリミットスイッチ等３２ａによってメカニカルに確認する装置である。検出する下降停止位置の調整は、上記のリミットスイッチ３２ａの位置調整によって容易に調整可能である。このような装置によれば、従来の光電センサを含む光学的に樹脂量を検出する装置のように供給筒に検出用ガラス窓を設ける必要がないことから、ガラス窓の汚損による誤動作の虞がなく、その清掃作業も不要となる。
【００４１】
このような樹脂量検出装置３０は、スクリュウフィーダ１００によって材料供給口６１ａに供給される樹脂量をメカニカルに確実に検出するが、特に本発明の可塑化装置は、供給する樹脂量を正確に制御できるスクリュウフィーダと組み合わされている。それで、この樹脂量検出装置３０は、スクリュウフィーダ１００で樹脂の供給量を可塑化に必要な最小限の樹脂量に絞り込むことを可能にする。このような供給状態で計量する方法は飢餓計量と称されるものである。なお、飢餓計量をしない場合には、当然ながらこの樹脂量検出装置３０が本発明の樹脂材料供給装置に必須な構成要素とならない。
【００４２】
以上のようなスクリュウフィーダ１００を含む可塑化装置によって、樹脂の供給と可塑化はつぎのように行われる。ホッパ１１内の樹脂２は、落下してフィードスクリュウの溝１３０ｂに掻き取られて前方に送られる。このとき、フィードスクリュウの溝１３０ｂ中で送られる樹脂の量が正確であると共にその溝の中である程度攪拌されて動的な状態にあるので、ヒータ１２７による加熱とガス抜き孔１２０ａから強制的に吸引される高温ガスの高熱とによって、この溝中の樹脂の温度は比較的安定して均一に上昇する。それで、この溝中の樹脂からも水蒸気やモノマーガス等が万遍なく除去される。特にフライト１３０ａのピッチがホッパ側から供給筒側へ行くに連れて徐々に大きくなるように形成されている場合には、スクリュウ溝１３０ｂに入っている樹脂の密度が減少するので、より効率的に脱気乾燥ができる。ここでは、特に予備乾燥に充填が置かれるといってよい。
【００４３】
つぎに、樹脂２は、供給筒１５から落下してプリプラシリンダ６１の材料供給口６１ａに一時的に溜まった後、プリプラスクリュウ６２によってそのフィードゾーン中で更に加熱されながら前方に送られる。このとき、樹脂は、プリプラシリンダ６１のヒータ７１によって更に溶融寸前の温度まで加熱されて、より多くのモノマーガス等を発生する。そして、そのガスは、樹脂が可塑化スクリュウの溝中で圧縮されることなくある程度攪拌されることから、樹脂の間を充分に通過できる状態にある。それで、フィードゾーンのガス供給孔６１ｂで注入された高温ガスは、フィードゾーン中のモノマーガス等を上流側のスクリュウフィーダ１００側に効率的に運び去る。ここでは、モノマーの除去に特に充填が置かれるといってよい。ただし、スクリュウフィーダ１００での予備乾燥が従来以上に充分になされているので、材料が加水分解して発生するモノマーの発生は従来以上に抑えられるという特徴がある。
【００４４】
特に本発明のスクリュウフィーダを含む射出装置では、供給される高温ガスの温度を従来より２０℃ないし３０℃程度高めに設定することができる。ガス供給孔６１ｂからガス抜き孔１２０ａへの強制的な流れが形成される上に、その流れがある程度攪拌された動的状態にある樹脂の間を通過するので、樹脂は高温ガスに万遍なくかつ比較的短時間だけ曝されて劣化の虞がないからである。しかも、静止状態に近いホッパ１１中の樹脂は、プリプラシリンダ６１に樹脂を供給するときを除いて堰２０によって供給シリンダ１２０から遮断されているので、この部分の樹脂が高温に曝されることがないからである。それで、従来より高温の高温ガスは、供給シリンダ１２０中の樹脂の温度はもちろん、フィードゾーン中の樹脂の温度も従来より高温に保ち、特にフィードゾーンの樹脂の温度の低下を最小限に抑える。その上、高温ガスのより高い温度に合わせて、ガス供給孔６１ｂを従来以上にコンプレッションゾーンに近い、より高温の位置に形成することができ、その結果、より高温に温度上昇した樹脂に対しても高温ガスを通過させることができるようになる。
【００４５】
また、樹脂がコンプレッションゾーンに達するとき樹脂温度の低下が上記のようにして回避されるので、コンプレッションゾーンでの剪断発熱による可塑化は、樹脂が確実に軟化した状態で開始される。それで、樹脂温度が剪断発熱によって局所的に異常に高温になる過剪断が発生せず、樹脂の劣化は確実に抑えられる。
【００４６】
上記のスクリュウフィーダ１００による樹脂の供給は、材料供給口６１ａに溜まっていた樹脂量が所定量以下に減少したことを樹脂量検出装置３０が検出したときに開始される。そして、樹脂供給の停止は、樹脂が所定量溜まったことを樹脂量検出装置３０が確認したときに行われる。このような供給制御において、スクリュウフィーダ１００が樹脂の供給量を正確に制御することに加えて樹脂量検出装置３０がその供給量をメカニカルに正確に検出する場合には、スクリュウフィーダによるプリプラシリンダ６１への１回の供給量をできるだけ減らすことができる。この場合には材料供給口６１ａに溜まる樹脂量が可塑化に必要な最小限の樹脂量に絞り込まれて飢餓計量が行われ、スクリュウ６２のフィードゾーンに充満される樹脂の密度が過大になることはない。それで、スクリュウ溝６２ａ中の樹脂や材料供給口６１ａに溜まる樹脂中のモノマーガス等の吸引がより効率的に充分に行われる。もちろん、材料供給口６１ａに溜まる樹脂量が従来の光学的に樹脂量を検出する装置によって検出されても良いが、その場合、検出の信頼性に欠けることから、１回の供給樹脂量を極端に絞って飢餓計量をすることはできない。
【００４７】
以上の乾燥脱気は、射出装置１が特にプリプラ式射出成形機である場合に更に安定して行われる。樹脂の可塑化中の状態はスクリュウ６２が移動しないために変化しないからである。特に、ガス供給口６１ｂの位置に対するスクリュウ６２のフィードゾーンとコンプレッションゾーンの境界位置が変化しないという利点がある。また、可塑化装置と射出装置とが分離しているので、乾燥脱気のタイミングは、極言すれば、射出装置と無関係に可塑化装置の動作にあわせるだけで良いという制御上の都合の良さもある。
【実施例２】
【００４８】
他の実施形態に係るスクリュウフィーダ２００は、図９に示されるように、図４等で代表的に示される堰板２０を備えない代わりにシャッタ装置２０１を備え、このシャッタによって供給シリンダ１２０とホッパ１１との間の連通を遮断する。したがって、堰板２０を昇降させるピストン部材２１や２２やそれらを駆動するための流体通路である透孔１３０ｃやロッド部２２ａ中の穴２２ｄ等を備えない。それで、図３で示される、透孔１３０ｃに圧力流体を供給する配管に繋がる雌ねじ穴１２０ｄや中継部材１２３等が省略され、図５で示される、ロッド部２２ａ中の穴２２ｄに連通する透孔２２ｅやロッド部２２ａも省略される。また図２で示される検出装置２５も省かれる。そして、実施例１で検出装置２５側に相当する端部は、エンドキャップ２０２、２０３によって塞がれる。その他の構成は、スクリュウフィーダ１００と同じであり、ヒータ１２７やガス抜き孔１２０ａが同様に設けられる。スクリュウフィーダ１００と同じ構成要素は、同じ番号が付されてその説明が省略される。なお、この実施例では、スクリュウ駆動装置１４は、図１０の従来例のようにホッパ１１側、すなわち図中の右側に配置されても良い。堰板とその駆動機構が必要ないことから従来どおりでよいからである。
【００４９】
スクリュウフィーダ１００における堰板２０の代わりに備えられたシャッタ装置２０１は、従来公知のシャッタ装置であり、ホッパ１１下部のホッパ孔に対して出没してホッパ孔を開閉するシャッタプレートとそのシャッタプレートを開閉する、図示省略された流体シリンダとを含む装置である。
【００５０】
以上のように構成されたスクリュウフィーダ２００でも、樹脂の供給が同様に行われて下流の射出装置１で同様に可塑化と計量が行われる。ホッパ１１との遮断が堰板によらずシャッタ装置２０１によるだけの違いであるからである。そして、スクリュウフィーダ２００による樹脂の供給が行われるときを除いてシャッタ装置２０１が閉じられた状態でモノマーガス等がガス抜き孔１２０ａから同様に吸引されて、ガス供給孔６１ｂから供給された高温ガスと共に排出される。
【産業上の利用可能性】
【００５１】
以上説明された可塑化方法及びそのための樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置は、プリプラ式射出成形機であるときにその作用効果が最大限に奏されるが、インラインスクリュウ式射出成形機であっても良い。本発明の樹脂材料供給装置が脱気乾燥を効率的にする材料供給装置となるからである。また、以上説明された可塑化装置は、押出成形機のための樹脂材料供給装置を含む装置にも採用可能である。また、樹脂は、プラスチック材料に限定されるものではなく、ゴム、エラストマーあるいはセラミック等であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の可塑化装置の主要部である樹脂材料供給装置の全体を断面で示す側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視図であって、フィードスクリュウ後端の封鎖部材とパイプ状部材の断面、並びにストローク検出装置を示す図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図であり、先端側へ向かう流体通路の供給シリンダ外部へ通じる管路を示す断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ矢視図であり、図４（ａ）がスクリュウ溝の開口状態を示し、図３（ｂ）がスクリュウ溝の閉鎖状態を示す図である。
【図５】図１のＤ−Ｄ矢視図であり、後端側の流体通路がシリンダ状穴へ通じる管路を示す断面図である。
【図６】図１のＥ−Ｅ矢視図であり、供給シリンダからガスを吸引するガス抜き孔を示す断面図である。
【図７】図１のＦ−Ｆ矢視図であり、樹脂量検出装置を示す断面図である。
【図８】図１の断面図のホッパ側の部分的な図であって、スクリュウ溝が閉鎖されている状態を示す図である。
【図９】本発明の別の可塑化装置の主要部である樹脂材料供給装置の全体を断面で示す側面図である。
【図１０】従来の樹脂材料供給装置を含む射出成形機の可塑化装置を射出装置全体と共に断面で示す側面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１        射出装置
２        樹脂材料
１１      ホッパ
１５      供給筒
２０      堰板
２０ａ    堰板の平板部分
２０ｂ    堰板の被案内部分
２１      ピストン部材
２２      ピストン部材
２３      ピストン部材の傾斜案内溝
３０      樹脂量検出装置
３１      検出棒
６１      可塑化シリンダ
１００    樹脂材料供給装置
１２０    供給シリンダ
１２０ａ  ガス抜き孔
１３０    フィードスクリュウ
１３０ｂ  フィードスクリュウの溝
２００    樹脂材料供給装置
２０１    シャッタ装置
【図１】
2005262857.tif 000003
【図２】
2005262857.tif 000004
【図３】
2005262857.tif 000005
【図４】
2005262857.tif 000006
【図５】
2005262857.tif 000007
【図６】
2005262857.tif 000008
【図７】
2005262857.tif 000009
【図８】
2005262857.tif 000010
【図９】
2005262857.tif 000011
【図１０】
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