(57)【要約】【課題】本発明は、溶融される直前の樹脂を乾燥状態に維持することで、樹脂に含まれる水分による成形品への悪影響を除去することのできる成形機の射出装置を提供することを課題とする。【解決手段】射出装置は、成形材料が供給されるシリンダ１１と、シリンダ１１内で駆動して該成形材料を計量する計量部材１３とを有する。シリンダ１１は成形材料が供給される材料供給孔１１ｂを有する。所定の温度に加熱された乾燥気体を、シリンダ１１内における材料供給孔１１ｂの近傍に供給する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して該成形材料を計量する計量部材とを有する射出装置であって、
該シリンダは該成形材料が供給される材料供給孔を有し、所定の温度に加熱された乾燥気体を、前記シリンダ内の該材料供給孔の近傍に供給するための手段を有することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して該成形材料を計量する計量部材とを有する射出装置であって、
該シリンダは該成形材料が供給される材料供給孔を有し、気体を圧縮して除湿して生成した乾燥気体を、前記シリンダ内の該材料供給孔の近傍に供給するための手段を有することを特徴とする射出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の射出装置であって、
前記乾燥気体は周辺雰囲気と同じ組成を有する気体であることを特徴とする射出装置。
【請求項４】
請求項１又は２記載の射出装置であって、
前記乾燥気体は不活性気体であることを特徴とする射出装置。  
【請求項５】
請求項１又は２記載の射出装置であって、
前記乾燥気体の湿度は、前記シリンダ内の雰囲気の湿度より低いことを特徴とする射出装置。
【請求項６】
請求項１又は２記載の射出装置であって、
前記シリンダは前記乾燥気体をシリンダ内へ供給する乾燥気体供給通路を、前記材料供給孔の近傍に有することを特徴とする射出装置。
【請求項７】
請求項６記載の射出装置であって、
前記乾燥気体供給通路は、前記材料供給孔より低い位置において前記シリンダ内に開口していることを特徴とする射出装置。
【請求項８】
請求項６記載の射出装置であって、
前記乾燥気体供給通路は、前記計量部材より低い位置において前記シリンダ内に開口していることを特徴とする射出装置。
【請求項９】
請求項６記載の射出装置であって、
前記乾燥気体供給通路は、前記材料供給孔より該成形材料の移動方向にずれた位置において前記シリンダ内に開口していることを特徴とする射出装置。
【請求項１０】
請求項１又は２記載の射出装置であって、
前記材料供給孔から気体を排出する排気手段を更に有することを特徴とする射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は射出成形機に係わり、特にシリンダ内で樹脂を加熱しながらスクリュにより溶融して射出する射出装置に関する
【背景技術】
【０００２】
一般的に、射出成形機の加熱シリンダには、粒状又はペレット状の樹脂がホッパから供給される。加熱シリンダに供給された原料樹脂は、加熱シリンダにより加熱されると共に、加熱シリンダ内で回転しながら往復動するスクリュによりせん断力が加えられて溶融する。溶融した樹脂は、加熱シリンダの先端のノズルから金型に射出される。
【０００３】
溶融樹脂に水分が含まれていると成形品の品質に悪影響を及ぼすため、一般的にホッパに供給される樹脂は、ホッパに供給される前に、又はホッパ内において乾燥され水分が除去される。通常、樹脂の乾燥は、樹脂を所定の温度の熱風にさらすことにより行われる。
【０００４】
樹脂に対して熱風以外の気体を供給する技術として、加熱シリンダに供給された樹脂に不活性ガスを供給する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。不活性ガスの供給は、溶融樹脂から発生するガスを強制的に追い出して溶融樹脂に気泡が含まれないようにするものである。また、溶融前の樹脂に不活性ガスを供給して酸素を除去し、樹脂の酸化を防止することなども提案されている。
【特許文献１】特開２００４−５０４１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常の大きさの樹脂成形品の成形工程では、たとえば、１リットルの容積のホッパに供給された乾燥された樹脂は、連続的に成形品が成形されることで、数十分から数時間のうちに全て加熱シリンダで溶融されて射出されてしまう。ところが、例えば、一つの成形品が非常に小さい場合（ショットボリュームが小さい成形の場合）、連続して成形しても一日で１００ｇ程度の量の樹脂しか使用しないことがある。このような場合、ホッパ内及び加熱シリンダの供給口付近に、溶融前の樹脂が長時間滞留することとなる。
【０００６】
ホッパ内及び加熱シリンダの供給口付近に、溶融前の樹脂が長時間滞留した場合、滞留している間に樹脂が再び水分を吸収して乾燥状態に維持されなくなる場合がある。特に、インライン式の射出装置などでは、ホッパが接続される部分である水冷シリンダの後側からスクリュ軸が延出しており、スクリュ軸と水冷シリンダとの間の間隙を通じて外部から酸素や大気中の水分が水冷シリンダ内に進入するおそれがある。
【０００７】
このように、ショットボリュームが小さい成形の場合、乾燥処理を施した後の樹脂をホッパに供給しても、樹脂が溶融されるまでの間にホッパや水冷シリンダ内で再び水分を吸収してしまうという問題がある。樹脂の種類によっては、この水分が成形品に悪影響を及ぼすことがある。例えば、樹脂に含まれていた水分が、ゲート部から溶融樹脂と共に射出されたときに、銀条と称される放射状のスジが成形品の表面に現れることがある。このような銀条は、単に成形品の外観を損なうだけでなく、例えば成形品がレンズ等の光学部品であった場合は、光学部品としての機能が損なわれてしまう。
【０００８】
本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、溶融される直前の樹脂を乾燥状態に維持することで、樹脂に含まれる水分による成形品への悪影響を除去することのできる成形機の射出装置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】
【０００９】
上述の目的を達成するために、本発明の一つの面によれば、成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して該成形材料を計量する計量部材とを有する射出装置であって、該シリンダは該成形材料が供給される材料供給孔を有し、所定の温度に加熱された乾燥気体を、前記シリンダ内の該材料供給孔の近傍に供給するための手段を有することを特徴とする射出装置が提供される。
【００１０】
また、本発明の他の面によれば、成形材料が供給されるシリンダと、該シリンダ内で駆動して該成形材料を計量する計量部材とを有する射出装置であって、該シリンダは該成形材料が供給される材料供給孔を有し、気体を圧縮して除湿して生成した乾燥気体を、前記シリンダ内の該材料供給孔の近傍に供給するための手段を有することを特徴とする射出装置が提供される。
【００１１】
上述の射出装置において、前記乾燥気体は周辺雰囲気と同じ組成を有する気体であることが好ましい。あるいは、前記乾燥気体は不活性気体であることとしてもよい。前記乾燥気体の湿度は、前記シリンダ内の雰囲気の湿度より低いことが好ましい。
【００１２】
上述の射出装置において、前記シリンダは前記乾燥気体をシリンダ内へ供給する乾燥気体供給通路を、前記材料供給孔の近傍に有することが好ましい。また、前記乾燥気体供給通路は、前記材料供給孔より低い位置において前記シリンダ内に開口していることが好ましい。さらに、前記乾燥気体供給通路は、前記計量部材より低い位置において前記シリンダ内に開口していることが好ましい。さらに、前記乾燥気体供給通路は、前記材料供給孔より該成形材料の移動方向にずれた位置において前記シリンダ内に開口していることが好ましい。
【００１３】
上述の射出装置は、前記材料供給孔から気体を排出する排気手段を更に有することとしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、シリンダの材料供給孔の近傍に乾燥気体を吹き込むため、その部分に滞留している樹脂は乾燥気体にさらされて乾燥される。したがって、シリンダ内において溶融される直前の樹脂を乾燥状態に維持することができ、溶融樹脂への水分の混入による成形品への悪影響を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、本発明の一実施例による射出装置について図を参照しながら説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施例による射出装置が設けられた電動射出成形機の全体構成図である。まず電動射出成形機全体について簡単に説明する。図１に示す電動射出成形機１は、射出装置1０及び型締装置２０から構成される。
【００１７】
射出装置１０は、加熱シリンダ１１を備え、加熱シリンダ１１にはホッパ１２が設けられる。加熱シリンダ１１内にはスクリュ１３が進退自在かつ回転自在に設けられる。スクリュ１３の後端は支持部材１４によって回転自在に支持される。支持部材１４にはサーボモータ等の計量モータ１５が駆動部として取り付けられる。計量モータ１５の回転は出力軸に取り付けられたタイミングベルトを介して被駆動部のスクリュ１３に伝達される。
【００１８】
射出装置１０はスクリュ１３に平行なねじ軸１７を有する。ねじ軸１７の後端は、タイミングベルトを介して、射出モータ１９の出力軸に連結されている。したがって、射出モータ１９によってねじ軸１７を回転させることができる。ねじ軸１７の前端は支持部材１４に固定されたナットに係合している。射出モータ１９を駆動し、タイミングベルトを介してねじ軸１７を回転させると、支持部材１４は前後進可能となり、その結果、被駆動部のスクリュ１３を前後移動させることができる。
【００１９】
型締装置２０は、可動金型２１Aが取り付けられる可動プラテン２２と、固定金型２１Bが取り付けられる固定プラテン２４とを有する。可動金型２１Aと固定金型２１Bとで、金型装置２３が構成される。可動プラテン２２と固定プラテン２４とは、タイバー２５によって連結される。可動プラテン２２はタイバー２５に沿って摺動可能である。また、型締装置２０は、一端が可動プラテン２２と連結し、他端がトグルサポート２６と連結するトグル機構２７を有する。トグルサポート２６の中央部において、ボールねじ軸２９が回転自在に支持される。ボールねじ軸２９には、トグル機構２７に設けられたクロスヘッド３０に形成されたナット３１が係合している。また、ボールねじ軸２９の後端にはプーリー３２が設けられ、サーボモータ等の型締モータ２８の出力軸３３とプーリー３２との間には、タイミングベルト３４が設けられている。
【００２０】
型締装置２０において、駆動部である型締モータ２８を駆動すると、型締モータ２８の回転がタイミングベルト３４を介してボールねじ軸２９に伝達される。そして、ボールねじ軸２９及びナット３１によって、回転運動から直線運動に変換され、トグル機構２７が作動する。トグル機構２７の作動により、可動プラテン２２はタイバー２５に沿って移動し、型閉じ、型締め及び型開きが行なわれる。型締モータ２８の出力軸３３の後端には、位置検出器３５が接続されている。位置検出器３５は、型締モータ２８の回転数又は回転量を検出することにより、ボールねじ軸２９の回転に伴って移動するクロスヘッド３０又はトグル機構２７によってクロスヘッド３０に連結された可動プラテン２２の位置を検出する。
【００２１】
以上の構成に加えて、本実施例による射出成形機には乾燥気体供給装置４０が設けられている。乾燥気体供給装置４０は、後述する乾燥気体を生成して加熱シリンダ１１に供給する。ホッパ１２から供給されて加熱シリンダ１１内に滞留している樹脂は、乾燥気体供給装置４０から供給される乾燥気体にさらされることにより水分が除去され乾燥状態となる。したがって、加熱シリンダ１１内で滞留している樹脂は乾燥状態に維持されながらスクリュ１３により前方に送られ、溶融されて射出される。
【００２２】
次に、乾燥気体の加熱シリンダ１１への供給について、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は加熱シリンダ１１の断面図であり、乾燥気体供給装置４０も示されている。図３は図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った加熱シリンダ１１の断面図である。
【００２３】
まず、図２を参照しながら、乾燥気体供給装置４０について説明する。上述のように、乾燥空気供給装置４０は、乾燥気体を加熱シリンダ１１（より詳細には、冷却シリンダ部１１Ａを介して加熱シリンダ１１）に供給するための装置である。
【００２４】
図２に示す例では、乾燥空気供給装置４０は、乾燥気体を所定の圧力で収容するガス容器４１を有する。ガス容器４１から吐出された乾燥気体は、逆止弁を通じてタンク４２に送られ、一時的にタンク４２に貯蔵される。タンク４２にはヒータ４３が設けられており、タンク４２内の乾燥気体を所定の温度に加熱する。ここで、所定の温度とは、加熱シリンダ１１に供給される成形材料（樹脂）により決定される温度である。より詳しくは、使用する成形材料を乾燥状態とするために予め決められた温度である。例えば、この所定の温度は、通常の樹脂であれば約８０℃〜１２０℃である。タンク４２において所定の温度に加熱された乾燥気体は、配管４５を通じて加熱シリンダ１１に供給される。
【００２５】
加熱シリンダ１１は材料供給孔１１ｂを有し、ホッパ１２に供給された樹脂がこの材料供給孔１１ｂを通じて加熱シリンダ１１の内部に供給される。加熱シリンダ１１の内部にはスクリュ１３が回転及び往復動可能に配置されており、供給された樹脂は、加熱シリンダ１１の内壁とスクリュ１３に形成されたフライト１３ａとの間の空間に充填される。加熱シリンダ１１内に供給された成形材料としての樹脂はスクリュ１３の回転に伴うフライト１３ａの移動により加熱シリンダ１１の前方、すなわち図２において左方に移動される。
【００２６】
加熱シリンダ１１には、複数のヒータ１１ｃが設けられており、加熱シリンダ１１を所定の温度に加熱する。加熱シリンダ１１内をスクリュ１３により前方に移動する樹脂は、ヒータ１１ｃからの熱により加熱される。また、スクリュ１３の回転による樹脂の移動に伴って樹脂にせん断力が作用して発熱し、樹脂は加熱シリンダ１１の前方に行くにつれて溶融状態となる。加熱シリンダ１１の先端部において、樹脂は完全に溶融した状態となる。ここで、スクリュ１３を前方に移動することにより、溶融した樹脂は先端のノズル１１ａから金型に射出される。
【００２７】
加熱シリンダ１１において、ホッパ１２から樹脂が供給される部分では、樹脂が溶融あるいは軟化することのないように、加熱シリンダ１１の温度を所定の温度に維持しておく必要がある。例えばこの所定の温度は８０℃程度である。加熱シリンダ１１はヒータ１１ａにより加熱されているので、ホッパ１２から樹脂が供給される部分では逆に冷却して、例えば８０℃以下に維持する必要がある。そこで、加熱シリンダ１１の後端部に冷却シリンダ１１Ａが設けられ、ホッパ１２は冷却シリンダ１１Ａを介して加熱シリンダ１１に取り付けられている。冷却シリンダ１１Ａ内には冷媒又は冷却水を流す通路が形成され、ここに冷媒又は冷却水を流すことで、加熱シリンダ１１の後端部を冷却して、例えば８０℃以下に維持する。
【００２８】
乾燥気体供給装置４０から供給される乾燥気体は、上述の冷却シリンダ１１Ａが設けられた部分において、加熱シリンダ１１の内部に供給される。そのため、図２に示す例では、冷却シリンダ１１Ａと加熱シリンダ１１とを貫通して乾燥気体供給通路４６が形成されている。配管４５が乾燥気体供給通路４６に接続されることで、タンク４２で所定の温度に加熱された乾燥気体が配管４５と乾燥気体供給通路４６を通じて加熱シリンダ１１の内部に供給される。
【００２９】
図３に示す例では、乾燥気体供給通路４６は、ホッパに接続される材料供給孔１１ｂの近傍に設けられている。より詳細には、乾燥気体供給通路４６は、ホッパ１２が取り付けられた部分の反対側で、冷却シリンダ１１Ａの下側から延在し、加熱シリンダ１１の内面まで貫通して開口している。したがって、乾燥気体供給通路４６の加熱シリンダ内での開口位置は、材料供給孔１１ｂの近傍で材料供給孔１１ｂより低い位置である。これにより、乾燥気体供給通路４６から供給された、所定の温度に加熱された乾燥気体は、熱風となって加熱シリンダ内に供給されている粒状又はペレット状の樹脂の間の隙間をぬいながら上方に向かって流れ、材料供給孔１１ｂを通ってホッパ１２から周囲に放出される。したがって、加熱シリンダ１１内で、特に冷却シリンダ１１Ａの部分に滞留している樹脂は乾燥気体にさらされて、樹脂中の水分が乾燥気体に吸収され、その結果、樹脂は乾燥状態となる。
【００３０】
また、加熱シリンダ１１内での乾燥気体供給通路４６の開口位置は、加熱シリンダ１１内で樹脂が移動する方向において、材料供給孔１１ｂより前の位置（加熱シリンダ１１のノズル１１ａの方向にずれた位置）となっている。これは、加熱シリンダ１１内で樹脂が軟化あるいは溶融し始める位置になるべく近い位置から乾燥気体を供給して樹脂を乾燥させるためである。
【００３１】
乾燥気体は常時加熱シリンダ１１に供給されてもよく、あるいは、加熱シリンダ１１内に送られた前の乾燥空気を、新たに乾燥空気を送り置換することで、樹脂を乾燥状態に維持できるのであれば、間欠的に供給されてもよい。
【００３２】
ここで、乾燥気体供給装置４０から供給される乾燥気体について説明する。本発明における乾燥気体は、樹脂の周囲を流れる際に樹脂から水分を吸収できる気体であれば、如何なる種類の気体でもよく、また、その温度及び湿度にも限定はない。ただし、射出成形機が設置された場所の雰囲気に乾燥気体が放出されるので、毒性がなく、また爆発等の危険性がないように不燃性であることが好ましい。このような気体として、窒素やヘリウムなどの不活性気体がある。不活性気体を用いた場合、樹脂の周囲から酸素を除去して酸化を防止するという効果もある。特に好ましい気体として、周囲の雰囲気と同じ組成の気体である空気が挙げられる。例えば、図２に示したヒータ４３を用いて、空気を高温にすることで、空気中に含まれる水分を少なくしてもよい。さらには、空気を圧縮して、露点を下げて除湿して室温の空気より露点の低い乾燥空気を生成し、この乾燥空気を乾燥気体供給通路を介して加熱シリンダ１１に供給する。
【００３３】
乾燥気体として成形機の雰囲気とは異なる気体を用いた場合で、乾燥気体を成形機の雰囲気に放出しないようにするために、ホッパ１２の上部開口を塞いで、ホッパ１２から乾燥気体を吸引して排出する手段を設けることとしてもよい。すなわち、加熱シリンダ１１の材料供給孔１１ｂを介して乾燥気体を吸引して排気する排気手段を設ける。吸引した乾燥気体は成形機の雰囲気から離れた場所、例えば屋外に排出する。乾燥気体が毒性を有する場合などは、毒性を中和あるいは除去する処理を行ってから外部に放出することができる。
【００３４】
乾燥気体の温度としては、使用する樹脂の種類にもよるが、通常、８０℃〜１２０℃程度が好ましい。この温度より低すぎると乾燥の効果が小さくなってしまう。また、高すぎると樹脂が軟化あるいは溶融したり、冷却シリンダ１１Ａ内の温度を上昇させることとなるために、より多量の冷却水を流さなければならないといった問題も発生する。
【００３５】
また、乾燥気体として乾燥空気を用いた場合の湿度としては、加熱シリンダ１１内の空気の湿度より低ければ、樹脂の水分を吸収する効果があるが、効率的に樹脂から水分を吸収できる条件として、露点温度が−４０℃〜０℃の環境下で除湿された空気を用いることが好ましい。ただし、通常の室温の空気を８０℃〜１２０℃に加熱した空気も本発明における乾燥空気に相当する。
【００３６】
次に、乾燥気体供給通路４６について説明する。図２に示す例のように、加熱シリンダ１１内での乾燥気体供給通路４６が加熱シリンダ１１の下側から上に向かって延在していると、粒状の樹脂や、樹脂の粉が乾燥気体供給通路４６に落ち込むおそれがある。そこで、図３に示すように、乾燥気体供給通路４６を斜め上から延在するように形成することが好ましい。この場合、加熱シリンダ１１内における乾燥気体供給通路４６の開口は下向きになるので、重力で樹脂粒や樹脂の粉が乾燥気体供給通路４６に落ち込むおそれはなく、樹脂による乾燥気体供給通路４６の詰まりを防止することができる。
【００３７】
図２に示す例及び図３に示す例のいずれにおいても、乾燥気体供給通路４６は、加熱シリンダ１１内で、材料供給孔１１ｂの近傍において材料供給孔１１ｂより低い位置において開口している。また、乾燥気体供給通路４６の開口位置は、加熱シリンダ１１内において計量部材としてのスクリュ１３より低い位置であることが好ましい。さらに、上述のように、乾燥気体供給通路４６の開口位置は、加熱シリンダ１１内で樹脂が移動する方向において、材料供給孔１１ｂより前の位置（加熱シリンダ１１のノズル１１ａの方向にずれた位置）とすることが好ましい。
【００３８】
また、図４に示すように、乾燥気体供給通路４６を材料供給孔１１ｂの後方に設けてもよい。この場合、材料供給孔１１ｂの後方では、成形中であっても成形材料がない空間が形成されるため、乾燥気体供給通路４６に成形材料（樹脂）が入り込んで詰まることを防止することができる。さらに、乾燥気体供給通路４６の後方において、スクリュ１３と加熱シリンダ１１との間にシール部材４７を設けてもよい。シール部材４７を設けることで、スクリュ１３と加熱シリンダ１１との間の空間を密閉することができ、乾燥気体供給通路４６を材料供給孔１１ｂの後方に設けても、効率よく成形材料を乾燥状態にすることができる。ここで、シール部材４７は、スクリュ１３が進退しても、スクリュ１３の円筒状部分に接触する位置に配置される。
【００３９】
なお、上述の構成において、加熱シリンダ１１に設けられた乾燥気体供給通路４６は、乾燥気体を加熱シリンダ１１に供給する手段として機能する。乾燥空気供給装置４０が、乾燥気体を加熱シリンダ１１に供給する手段に含まれてもよいが、乾燥空気供給装置４０は、例えば、複数の射出成形機の射出装置に対して一括して乾燥気体を供給することもあり、必ずしも１台の射出成形機（射出装置）に一台の乾燥空気供給装置４０が必要なわけではなく、１台の乾燥空気供給装置４０から複数の射出成形機に対して配管を接続して乾燥空気を供給することができる。すなわち、１台の乾燥空気供給装置４０を複数の射出成形機で共通に使用することができる。したがって、射出装置としては、加熱シリンダ１１に乾燥気体供給通路４６が形成されていることが、乾燥気体を加熱シリンダ１１に供給する手段を有することと考えられる。
【００４０】
一台の乾燥空気供給装置４０から複数の射出成形機に対して配管を接続して乾燥空気を供給する場合、射出成形機１台毎に乾燥空気供給装置を取り付けるよりも、複数の射出成形機全体として、乾燥空気を供給する構成に係わる費用を削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施例による射出装置が設けられた電動射出成形機の全体構成図である。
【図２】図１に示す射出装置の加熱シリンダの断面図である。
【図３】図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った加熱シリンダの断面図である。
【図４】乾燥気体供給通路を材料供給孔の後方に配置した場合の加熱シリンダの断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  射出装置
１１  加熱シリンダ
１１Ａ  冷却シリンダ
１１ａ  材料供給孔
１１ｂ  材料供給孔
１２  ホッパ
１３  スクリュ
１３ａ  フライト
２０  型締装置
４０  乾燥空気供給装置
４１  ガス容器
４２  タンク
４３  ヒータ
４４  開閉弁
４５  配管
４６  乾燥気体供給通路
４７  シール部材
【図１】
2007196392.tif 000003
【図２】
2007196392.tif 000004
【図３】
2007196392.tif 000005
【図４】
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