(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダー(1) 内のスクリュー(2) の回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリュー内のガス通路(3) に導入されたガスをスクリュー前端寄りのガス供給口(4) から供給して含浸させ、該ガス含有溶融樹脂を成形型内に射出し発泡させる射出成形装置において、
スクリューロッド(5) 表面に上記ガス通路(3) に通じるガス導入口(6) が開口され、
ガス導入口(6) に通じる連通凹溝(7) を有するシール環体(8) がガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装され、
上記連通凹溝(7) にガス源が連通され、
スクリューロッド(5) のガス導入口前流側とシール環体(8) の連通凹溝前流側との間、およびスクリューロッド(5) のガス導入口後流側とシール環体(8) の連通凹溝後流側との間に、それぞれ、環状の前流側シール部材(9)および後流側シール部材(10)が気密状に介設され、
前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)がそれぞれ設けられ、
前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、シール部材(10)とスクリューロッド(5)との間に潤滑油を供給する油供給通路(11)が設けられている、
射出成形装置におけるガス導入部のシール機構。
【請求項２】
シリンダー(1) 内のスクリュー(2) の回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリュー内のガス通路(3) に導入されたガスをスクリュー前端寄りのガス供給口(4) から供給して含浸させ、該ガス含有溶融樹脂を成形型内に射出し発泡させる射出成形装置において、
スクリューロッド(5) 表面に上記ガス通路(3) に通じるガス導入口(6) が開口され、
ガス導入口(6) に通じる連通凹溝(7) を有するシール環体(8) がガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装され、
上記連通凹溝(7) にガス源が連通され、
スクリューロッド(5) のガス導入口前流側とシール環体(8) の連通凹溝前流側との間、およびスクリューロッド(5) のガス導入口後流側とシール環体(8) の連通凹溝後流側との間に、それぞれ、環状の前流側シール部材(9)および後流側シール部材(10)が気密状に介設され、
前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)がそれぞれ設けられ、
前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、シール部材(10)とスクリューロッド(5)との間に冷却水を供給する水供給通路(12)が設けられている、
射出成形装置におけるガス導入部のシール機構。
【請求項３】
前流側および後流側シール部材が、それぞれ、シール環体(8) の内面およびスクリューロッド(5) の外面の少なくとも一方に形成された収容凹溝(15)(16)(17)(18)に収められている、請求項１又は２記載のシール機構。
【請求項４】
前流側および後流側シール部材が有機高分子材料からなる、請求項１〜３のいずれか記載のシール機構。
【請求項５】
前流側および後流側シール部材が、それぞれ、前流側および後流側主シールリングと、これら主シールリングの少なくとも片側に配設された補強リングとからなる、請求項１〜４のいずれか記載のシール機構。
【請求項６】
補強リングが切れ目を有する、請求項１〜５のいずれか記載のシール機構。
【請求項７】
スクリューロッド(5) の表面と連通凹溝(7) の内面との隙間が０．１〜１．５ｍｍである、請求項１〜６のいずれか記載のシール機構。
【請求項８】
シール環体(8) が、冷却水を循環させる通水路(13)を有する、請求項１〜７のいずれか記載のシール機構。
【請求項９】
スクリューロッド(5) とシール環体(8) との間に、前流側シール部材(9) のさらに前流側、または後流側シール部材(10)のさらに後流側に、ベアリング機構(31)が設けられている、請求項１〜８のいずれか記載のシール機構。
【請求項１０】
スクリューロッド(5) におけるガス導入口(6) の開口位置が、シリンダー(1) の後端より後流側であり、かつスクリューロッド(5) をその回転駆動ユニット(26)に連結する連結部材(34)より前流側である、請求項１〜９のいずれか記載のシール機構。
【請求項１１】
シール環体(8) がスクリューの回転駆動ユニット(26)に連結されている、請求項１〜１０のいずれか記載のシール機構。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂成型品、特に熱可塑性樹脂発泡成型品または溶融粘度が高く溶融成形が困難な熱可塑性樹脂の成形品の製造に用いる射出成形装置に関し、より詳しくは炭酸ガスのような不活性ガスを溶融樹脂に溶解させた後、溶融混練した樹脂を金型に射出発泡させて発泡成形品を製造するのに用いる射出成形装置におけるガス導入部のシール機構に関する。
【０００２】
本明細書全体を通して、「前流側」および「前」とは、溶融樹脂が流れる方向および射出される方向を言い、すなわち、図１における左方向を言う。
【０００３】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂発泡成形品を製造する方法としては、ペレット状樹脂を射出成形機の耐圧チャンバに供給し、同チャンバに炭酸ガスなどの不活性ガスを導入して高圧状態で樹脂に浸透させ、その後ガス含有樹脂を高温高圧状態のスクリュー内蔵シリンダーに移送し溶融し、このガス含有溶融樹脂を型内に射出発泡させる方法が提案されている（特開平８−８５１２８号公報参照）。
【０００４】
しかし、この方法ではガス浸透時には樹脂はまだ溶融していないため、このような未溶融樹脂に炭酸ガスを高速で連続的に溶解させることは非常に困難であった。
【０００５】
そこで、溶融樹脂中に直接炭酸ガスを供給して溶解させる方法が好適であると考えられる。しかし、シリンダー内の溶融樹脂中にスクリュー内部からガスを安定的に供給する手段は、従来なかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記実状に鑑み、スクリュー回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリューに設けられたガス供給口から常温・常圧で気体状態のガスを高圧で供給することができ、スクリューの回転数を高回転にしてもガスが装置からリークするのを確実に防止することができるガス導入部のシール機構を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による射出成形装置におけるガス導入部のシール機構は、
シリンダー(1)内のスクリュー(2) の回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリュー内のガス通路(3) に導入されたガスをスクリュー前端寄りのガス供給口(4) から供給して含浸させ、該ガス含有溶融樹脂を成形型内に射出し発泡させる射出成形装置において、  スクリューロッド(5) 表面に上記ガス通路(3) に通じるガス導入口(6) が開口され、
ガス導入口(6) に通じる連通凹溝(7) を有するシール環体(8) がガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装され、
上記連通凹溝(7) にガス源が連通され、
スクリューロッド(5) のガス導入口前流側とシール環体(8) の連通凹溝前流側との間、およびスクリューロッド(5) のガス導入口後流側とシール環体(8) の連通凹溝後流側との間に、それぞれ、環状の前流側シール部材(9)および後流側シール部材(10)が気密状に介設され、
前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)がそれぞれ設けられ、
前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、シール部材(10)とスクリューロッド(5)との間に潤滑油を供給する油供給通路(11)が設けられている、
シール機構である。
【０００８】
さらにもう一つのシール機構は、
シリンダー(1) 内のスクリュー(2) の回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリュー内のガス通路(3) に導入されたガスをスクリュー前端寄りのガス供給口(4) から供給して含浸させ、該ガス含有溶融樹脂を成形型内に射出し発泡させる射出成形装置において、
スクリューロッド(5) 表面に上記ガス通路(3) に通じるガス導入口(6) が開口され、
ガス導入口(6) に通じる連通凹溝(7) を有するシール環体(8) がガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装され、
上記連通凹溝(7) にガス源が連通され、
スクリューロッド(5) のガス導入口前流側とシール環体(8) の連通凹溝前流側との間、およびスクリューロッド(5) のガス導入口後流側とシール環体(8) の連通凹溝後流側との間に、それぞれ、環状の前流側シール部材(9)および後流側シール部材(10)が気密状に介設され、
前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)がそれぞれ設けられ、
前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、シール部材(10)とスクリューロッド(5)との間に冷却水を供給する水供給通路(12)が設けられている、
シール機構である。
【０００９】
上記構成のシール機構において、前流側および後流側シール部材は、シール環体(8) の内面およびスクリューロッド(5) の外面の少なくとも一方に形成された収容凹溝(15)(16)(17)(18)に収められている。
【００１１】
前流側および後流側シール部材は有機高分子材料からなるものが好ましい。
【００１２】
前流側および後流側シール部材は、例えば、横断面Ｔ字状の前流側および後流側主シールリングと、これら主シールリングの各両側空所の少なくとも一方に配設された補強リングとからなる。
【００１３】
補強リングは切れ目(14)を有していてもよい。切れ目(14)は１個または２個が好ましい。
【００１４】
スクリューロッド(5) 表面と連通凹溝(7) の内面の隙間は好ましくは０．１〜１．５ｍｍである。
【００１５】
シール環体(8) には、冷却水を循環させる通水路(13)を設けることもできる。
さらに、シール環体(8) には、ベアリング機構(31)を設けることもできる。具体的には、スクリューロッド(5) とシール環体(8) との間に、前流側シール部材(9) のさらに前流側、または後流側シール部材(10)のさらに後流側に、ベアリング機構(31)を設けることもできる。
【００１６】
上記ベアリング機構(31)は、前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側の双方に設けることができる。
【００１７】
スクリューロッド(5) におけるガス導入口(6) の開口位置は、シリンダー(1) の後端より後流側であるのが好ましい。ガス導入口(6) をこのような位置に開口することにより、シリンダー(1) の加工の必要がなく、汎用の射出成形装置に若干の改良を加えるだけでスクリューロッド(5) にガス導入口(6) を設けることができる。
【００１８】
シール環体(8) は、好ましくはスクリューの回転駆動ユニット(26)に連結されている。このような連結形態をとることにより、シール環体(8) は、射出時および計量時におけるスクリューの摺動運動に同調した摺動運動を行うことができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図により具体的に説明する。ただし、本発明は、図示の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲の設計変更を含むものである。
【００２０】
図１〜３は射出成形装置の一例を示す概略図である。図１〜３において、(1) は射出成形装置(A) の樹脂可塑化混練用のシリンダー、(2) はシリンダー(1) 内に配されたスクリューで、その後端に連設されたスクリューロッド(5) はシリンダー(1) 後端から後方へ突出し、射出成形装置の駆動ユニット(26)に連結されている。(21)は同シリンダー(1) の後端寄り上側に設けられたホッパー、(22)は発泡剤として使用する炭酸ガスのボンベで、ガスはその流量調整装置(23)および管路(24)を介して本発明によるシール機構(B) に供給される。ガスは、ここから、後述するように、ガス導入口(6) およびスクリュー内のガス通路(3) を経てガス供給口(4) からシリンダー(1) 内の溶融樹脂に供給される。
【００２１】
本発明によるシール機構(B) は、スクリュー(2) の前後進、回転に対してガス導入口(6) から位置がずれないように、固定アーム(25)により射出成形装置の駆動ユニット(26)に固定されている。(27)はガス含有溶融樹脂をシリンダー(1) 先端から金型内へ射出するノズル、(28)はシリンダー(1) を加熱ないし保温するヒータである。
【００２２】
上記構成の射出成形装置において、熱可塑性樹脂としてポリプロピレン粒状物がホッパー(21)からシリンダー(1) 内に供給され、シリンダー(1) 内のスクリュー(2) の回転によって溶融混練される。また、炭酸ガスがシール機構(B) を経てスクリュー内のガス通路(3) に導入され、スクリュー前端寄りのガス供給口(4) から溶融樹脂に供給されて含浸させられる。得られたガス含有溶融樹脂はノズル(27)から成形型内に射出され発泡する。
【００２３】
本発明によるシール機構(B) を示す図２、図３において、(6) はスクリューロッド(5) の表面に開口したガス導入口で、スクリュー内のガス通路(3) に通じている。ガス導入口(6) は通常は複数個設けられている。スクリューロッド(5) におけるガス導入口(6) の開口位置は、シリンダー(1) の後端より後流側であり、かつスクリューロッド(5) をその回転駆動ユニット(26)に連結する連結部材(34)より前流側である。(8) はガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装されたシール環体で、ガス導入口(6) に通じる環状の連通凹溝(7) を有する。連通凹溝(7) にボンベ(22)からの炭酸ガス供給管路(24)が接続されている。
【００２４】
スクリューロッド(5) のガス導入口前流側とシール環体(8) の連通凹溝前流側との間、およびスクリューロッド(5) のガス導入口後流側とシール環体(8) の連通凹溝後流側との間に、環状の前流側シール部材(9) および後流側シール部材(10)がそれぞれ気密状に介設されている。
【００２５】
前流側シール部材(9) は、シール環体(8) の連通凹溝(7) から前流側にて内面に形成された環状の前流側収容凹溝(15)に収められ、後流側シール部材(10)は、シール環体(8) の連通凹溝(7) から後流側にて内面に形成された環状の後流側収容凹溝(16)に収められている。
【００２６】
前流側シール部材(9) および後流側シール部材(10)は、それぞれ、横断面Ｔ字状の前流側および後流側主シールリング(9a)(10a)と、これらＴ字状の主シールリング(9a)(10a) の両側にある空所に配設された補強リング(9b)(9c)(10b)(10c)とからなる。横断面Ｔ字状の前流側および後流側主シールリング(9a)(10a)の各水平部が前流側収容凹溝(15)および後流側収容凹溝(16)の最奥部に圧入され、各垂直部下端が回転スクリューロッド(5) の表面に気密状に接触している。ただし、複数の補強リングのうち連通凹溝側のものは省略してもよい。すなわち、図２、図４および図５において連通凹溝側の補強リング(9c)(10c) は省略してもよい。
【００２７】
シール部材は好ましくは耐熱性の良い有機高分子材料からなり、例えば主シールリング(9a)(10a) はＮＢＲ、ＦＰＭのような合成ゴムからなり、補強リング(9b)(9c)(10b)(10c)はフッ素樹脂からなる。
【００２８】
スクリューロッド(5) の表面と連通凹溝(7) の内面との隙間は好ましくは０．１〜１．5ｍｍ、より好ましくは約０．７５ｍｍである。
【００２９】
図７〜図９はシール部材の変形例を示すものである。図７に示すシール部材(29)では、主シールリング(29a) は横断面逆Ｔ字状のものであって、その水平部が環の内側に位置する。一対の補強リング(29b)(29c)は逆Ｔ字状の主シールリング(29a)の両側にある空所に配設されている。図８に示すシール部材(30)では、主シールリング(30a) は横断面Ｘ字状のものあって、補強リング(30b)(30c)は主シールリング(30a)の両側に配設されている。
【００３０】
補強リングは、図６に示すように切れ目(14)を有していてもよく、切れ目(14)は図９に示すように複数個あってもよく、また厚み方向に対して斜めに設けられていてもよいし、幅方向に設けられていてもよい。補強リングは、スクリューロッドの回転により主シールリングが変形しないようにこれを支える役目をする。
【００３１】
図４、図５は、前流側シール部材(9) および後流側シール部材(10)を収める収容凹溝の変形例を示すものである。図４では、図６に示す前流側シール部材(9) および後流側シール部材(10)の各外側部分がシール環体(8) の前流側収容凹溝(15)および後流側収容凹溝(16)にそれぞれ収められ、各内側部分は上記凹溝に対向状にスクリューロッド(5) に形成された前流側収容凹溝(17)および後流側収容凹溝(18)に収められている。図５では、図７に示す前流側シール部材(9) および後流側シール部材(10)の各外側部分がシール環体(8) の前流側収容凹溝(15)および後流側収容凹溝(16)にそれぞれ収められ、各内側部分は上記凹溝に対向状にスクリューロッド(5) に形成された前流側収容凹溝(17)および後流側収容凹溝(18)に収められている。
【００３２】
シール環体(8) には、シール部材とスクリューロッド(5) の間に潤滑油を供給する油供給通路(11)を設けることもできる。具体的には、図１０に示すように、スクリューロッド(5) とシール環体(8) との間に、前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側収容凹溝(19)および第２後流側収容凹溝(20)をそれぞれ形成する。これら収容凹溝(19)(20)にそれぞれ第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)を配する。前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間、および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、それぞれ、潤滑油を供給する油供給通路(11)を設ける。
【００３３】
シール環体(8) には、その内部に冷却水を供給循環させる水供給通路(12)を設けることもできる。具体的には、図１１に示すように、スクリューロッド(5) とシール環体(8) との間に、前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、環状の第２前流側収容凹溝(19)および第２後流側収容凹溝(20)をそれぞれ形成する。これら収容凹溝(19)(20)にそれぞれ第２前流側シール部材(21)および第２後流側シール部材(22)を配する。前流側シール部材(9) と第２前流側シール部材(21)の間、および後流側シール部材(10)と第２後流側シール部材(22)の間に、それぞれ、冷却水を供給する水供給通路(12)を設ける。
【００３４】
さらに、シール環体(8) には、図１２、図１３に示すように、冷却水を循環させる通水路(13)を設けることもできる。
【００３５】
シール環体(8) には、図１４、図１５に示すように、ボール(32)とリテーナ(33)からなるベアリング機構(31)を設けることもできる。具体的には、スクリューロッド(5) とシール環体(8) との間に、前流側シール部材(9) のさらに前流側、および後流側シール部材(10)のさらに後流側に、それぞれベアリング機構(31)を設けることもできる。ベアリング機構(31)は、図１６に示すように、前流側シール部材(9) のさらに前流側のみに設けてもよいし、後流側シール部材(10)のさらに後流側のみに設けてもよい。
【００３６】
図１７は、スクリューロッド(5) の後端が連結部材(34)を介して射出成形装置の駆動ユニット(26)に連結されている状態を示す。スクリューロッド(5) におけるガス導入口(6) の開口位置は、シリンダー(1) の後端より後流側であり、かつ連結部材(34)より前流側である。ガス導入口(6) を覆うようにスクリューロッド(5) に外装されたシール環体(8) は、環状の前流側収容凹溝(15)および後流側収容凹溝(16)にそれぞれ断面円形の前流側シール部材(37)および後流側シール部材(38)を収容したものである。シール環体(8) は固定アーム(25)により射出成形装置の駆動ユニット(26)に固定されている。(35)(36)はシール環体(8)を固定アーム(25)に固定するネジである。図１７におけるその他の構成は上述のものと同じである。
【００３７】
上記構成のシール機構を用いれば、スクリューの回転数が１０〜２００（ｒｐｍ）かつガス圧力が０．１〜１５ＭＰａの状態で、ガス導入口(6) にガスを加圧供給することができ、その結果、このガスをスクリュー(2) 内のガス通路(3) を経てガス供給口(4) からシリンダー(1) 内の溶融樹脂に供給含浸させ、得られたガス含有溶融樹脂を成形型内に射出発泡させることにより微細な発泡成形品を製造することができる。
【００３８】
【発明の効果】
本発明のシール機構により、スクリュー回転によって溶融混練された溶融樹脂に、スクリューに設けられたガス供給口(4) から常温・常圧で気体状態のガスを高圧で供給することができ、スクリューの回転数を高回転にしてもガスが装置からリークするのを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  射出成形装置の全体構造を示す垂直縦断面図である。
【図２】  シール機構を示す射出成形装置後流部の垂直縦断面図である。
【図３】  図２のシール機構の垂直横断面図である。
【図４】  シール部材を収める収容凹溝の変形例を示す射出成形装置後流部の垂直縦断面図である。
【図５】  シール部材の変形例およびシール部材を収める収容凹溝の変形例を示す射出成形装置後流部の垂直縦断面図である。
【図６】  シール部材を示す垂直縦断面図である。
【図７】  シール部材の変形例を示す垂直縦断面図である。
【図８】  シール部材の変形例を示す垂直縦断面図である。
【図９】  補強リングの変形例を示す垂直縦断面図である。
【図１０】  油供給通路を有するシール環体を示す垂直縦断面図である。
【図１１】  水供給通路を有するシール環体を示す垂直縦断面図である。
【図１２】  通水路を有するシール環体を示す垂直縦断面図である。
【図１３】  図１２のシール環体の垂直横断面図である。
【図１４】  ベアリング機構を有するシール環体の一例を示す垂直縦断面図である。
【図１５】  図１４中のＸＶ−ＸＶ線に沿う垂直横断面図である。
【図１６】  ベアリング機構を有するシール環体の別の例を示す垂直縦断面図である。
【図１７】  シール機構を示す射出成形装置後流部の垂直縦断面図である。
【符号の説明】
(1) ：シリンダー
(2) ：スクリュー
(3) ：ガス通路
(4) ：ガス供給口
(5) ：スクリューロッド
(6) ：ガス導入口
(7) ：連通凹溝
(8) ：シール環体(9) (10)(29)(30)(37)(38)：前流側および後流側シール部材
(9a)(10a) (29a) (30a) ：主シールリング
(9b)(9c)(10b) (10c) (29b) (29c) (30b) (30c) ：補強リング
(11)：油供給路
(12)：水供給路
(13)：通水路
(14)：切れ目
(15)(16)(17)(18)：収容凹溝
(19)(20)：第２前流側および後流側収容凹溝
(21)(22)：第２前流側および後流側シール部材
(25)：固定アーム
(26)：駆動ユニット
(31)：ベアリング機構
(34)：連結部材
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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