(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機により可塑化される溶融樹脂を第１、２の射出プランジャユニットに蓄積し、そして前記第１、２の射出プランジャユニットから金型装置のキャビテイに射出して成形品を得るとき、
前記射出機、前記第１、２の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって
前記第１、２の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには前記射出機から溶融樹脂を供給することを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の成形方法において、溶融樹脂が廃棄プラスチックから得られる溶融樹脂である射出成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成形方法において、溶融樹脂が発泡剤が混入あるいは注入された溶融樹脂である射出成形方法。
【請求項４】
可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機と、金型装置と、前記射出機と金型装置との間に配置される射出プランジャ装置とからなり、
前記射出プランジャ装置は、第１、２の射出プランジャユニットと、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型装置との間の樹脂通路を適宜切り替える１個の管路切替装置とを備え、
前記管路切替装置は、略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第１、２の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成され、
前記第１、２の射出プランジャユニットは、前記管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられていることを特徴とする射出成形機。
【請求項５】
請求項４に記載の射出成形機において、第１、２の射出プランジャユニットは、その蓄積部の容積が互いに異なっている射出成形機。
【請求項６】
請求項４に記載の射出成形機において、第１、２の射出プランジャユニットは、その駆動部のピストン部の受圧面積は等しく、蓄積部の溶融樹脂を押出すロッド部の面積は互いに異なっている射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可塑化装置により可塑化される溶融樹脂を第１、２の射出プランジャユニットに蓄積し、そしてこれらの第１、２の射出プランジャユニットから金型のキャビテイに射出して成形品を得る射出成形方法およびこの方法の実施に使用される射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
射出成形機は、従来周知のように、概略的には可塑化装置と金型装置とからなっている。可塑化装置は、加熱シリンダと、この加熱シリンダの内部に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとから構成され、金型装置は固定側金型と可動側金型とからなっている。そして、これらの金型の型合面にはキャビテイが形成されている。したがって、スクリュを回転駆動して樹脂材料を可塑化して加熱シリンダの先方の計量室に所定量を計量し、そしてスクリュを軸方向に駆動して型締めされた金型のキャビテイに射出充填し、冷却固化を待って可動金型を開くと、所定形状の成形品が得られる。
【０００３】
上記のようにして、標準的な射出成形機により標準的な容量の成形品を成形することはできるが、射出成形機の加熱シリンダの計量室の容積、金型の型締力等には限度があるので、大型成形品あるいは容量の大きい成形品を成形するときは、それに見合った大型の射出成形機を選定する必要がある。ところで、射出成形機が大きくなると、価格は飛躍的に高くなるが、成形品の価値が高いときは、高価格で提供できるので問題は小さい。しかしながら、比較的価値の低い成形品、例えば廃棄プラスチックから得られる成形品には、価格に上乗せすることができ難いので問題がある。さらに詳しく説明すると、廃棄プラスチックには、化学的性質および物理的性質の異なる種々のプラスチックが含まれているので、高品質の成形品の成形材料には適していない。また、成形品は強度的にも劣る。したがって、一般に肉厚な成形品例えば排水溝の側溝、公園等に設置されるベンチ、フエンス等の成形に利用されているが、このような価値の低い成形品を高価格の大型の射出成形機で成形すると、コスト的に不利になる。
【０００４】
そこで、比較的小さな可塑化装置で大型の成形品を成形することができる射出成形機が例えば特許第２７７１５１２号公報により提案されている。この射出成形機は、図５に示されているように、可塑化装置２００と金型装置２０７との間に直列的に２個の第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２を備えている。したがって、開閉バルブ２０６を閉じ、開閉バルブ２０２〜２０５を開いて、スクリュ２０１を回転駆動すると、従来周知のように樹脂材料は可塑化され、そして第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２に蓄積される。したがって、開閉バルブ２０２と２０５とを閉じ、そして第１の射出プランジャユニット２１１を駆動すると、第１の射出プランジャユニット２１１の溶融樹脂が金型２０７のキャビテイに充填される。また、開閉バルブ２０４を閉じ、開閉バルブ２０５、２０６を開いて第２の射出プランジャユニット２１２を駆動すると、第２の射出プランジャユニット２１２の溶融樹脂が射出される。開閉バルブ２０２を閉じ、開閉バルブ２０３〜２０６を開いて第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２を同じに駆動すると、第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２の溶融樹脂がキャビテイ２０８に充填される。冷却固化を待って金型を開くと、従来周知のようにして成形品が得られる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記の射出成形機によると、第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２を備えているので、これらの第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２の容積を大きくすることにより、標準の射出成形機により容量の大きい成形品も例えば廃棄プラスチック成形品も比較的安価に成形できる利点は認められる。しかしながら、改良すべき点も認められる。例えば、成形サイクルが長くなり、生産性が落ちる恐れがある。すなわち、第１の射出プランジャユニット２１１から射出して、保圧するときは、開閉バルブ２０２を閉じなければならないので、第１の射出プランジャユニット２１１には勿論のこと、その下流側にある第２の射出プランジャユニット２１２にも溶融樹脂を供給できない。したがって、第１の射出プランジャユニット２１１から射出するときは、可塑化動作を中止しなければならず、成形サイクルが長くなる。もっとも、このようなときには可塑化装置２００のスクリュ２０１の前方の計量室２０９に蓄積しておき、射出後に蓄積した溶融樹脂を第１の射出プランジャユニット２１１に供給するように実施することはできるが、計量室２０９の容積は小さいので、第１の射出プランジャユニット２１１に満たすには時間が掛かる。また、上記射出成形機の第１、２の射出プランジャユニット２１１、２１２の容積は同じになっているので、さらには開閉バルブ２０２〜２０６だけで樹脂通路を切り替えるようになっているので、必ずしも使い勝手は良くない。
本発明は、上記したような従来の問題を解決した射出成形方法および射出成形機を提供することを目的とし、具体的には大型の成形品あるいは容積の大きい成形品を成形することができるにも拘わらず、比較的成形サイクルが短く、また使い勝手の良い射出成形方法およびこの方法の実施に使用される射出成形機を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機により可塑化される溶融樹脂を第１、２の射出プランジャユニットに蓄積し、そして前記第１、２の射出プランジャユニットから金型装置のキャビテイに射出して成形品を得るとき、前記射出機、前記第１、２の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって前記第１、２の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには前記射出機から溶融樹脂を供給するように構成される。請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の成形方法において、溶融樹脂が廃棄プラスチックから得られる溶融樹脂であるように、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の成形方法において、溶融樹脂が発泡剤が混入あるいは注入された溶融樹脂であるように構成される。
請求項４に記載の発明は、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機と、金型装置と、前記射出機と金型装置との間に配置される射出プランジャ装置とからなり、前記射出プランジャ装置は、第１、２の射出プランジャユニットと、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型装置との間の樹脂通路を適宜切り替える１個の管路切替装置とを備え、前記管路切替装置は、略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第１、２の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成され、前記第１、２の射出プランジャユニットは、前記管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられるように構成される。請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の射出成形機において、第１、２の射出プランジャユニットは、その蓄積部の容積が互いに異なっているように、請求項６に記載の発明は、請求項４に記載の射出成形機において、第１、２の射出プランジャユニットは、その駆動部のピストン部の受圧面積は等しく、蓄積部の溶融樹脂を押出すロッド部の面積は互いに異なっているように構成される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１に示されているように、本実施の形態に係る射出成形機は、可塑化装置１と、金型装置１０と、これらの装置１、１０の間に取り外し自在に設けられている射出プランジャ装置２０とから構成されている。可塑化装置１は、従来周知のように、軸方向に所定長さの加熱シリンダ２と、この加熱シリンダ２の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュ３とから構成されている。この加熱シリンダ２の前方は計量室４となり、その先端部は射出ノズル５となっている。また、図には示されていないが、加熱シリンダ２の後方に寄った位置には樹脂材料供給口が、そして後端部にはスクリュ駆動装置が設けられている。さらには、加熱シリンダ２の外周部には個々に発熱温度が制御されるヒータが設けられている。また、可塑化時にはスクリュ３に所定の背圧がかけられるようにもなっている。したがって、射出プランジャ装置２０を取り外すと、通常の射出成形機として使用することができる。また、射出プランジャ装置２０を取り付けスクリュ３を後退させることなく定位置で回転駆動することにより、可塑化される溶融樹脂を射出プランジャ装置２０に蓄積することもできる。なお、計量室４に所定量計量した後に射出プランジャ装置２０に蓄積するように実施できることは明らかである。
【０００８】
金型装置１０は、従来周知のように固定側金型１１と可動側金型１２とからなり、これらの金型１１、１２の型合面Ｐに成形品を成形するためのキャビテイ１４が形成されている。そして、このキャビテイ１４には、固定側金型１１に形成されているスプル１５がゲートを介して連通している。なお、図１には固定側金型１１が取り付けられる固定盤、可動側金型１２が取り付けられる可動盤、型締装置、成形品取り出し用のエジェクタ装置等は示されていない。
【０００９】
射出プランジャ装置２０は、図１に示されている実施の形態では、対向的に配置されている一対の第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’と、溶融樹脂の供給管体４０と、溶融樹脂の射出管体５０と、管路切替装置６０とからなっている。第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’は、第２の射出プランジャユニット２１’の蓄積部の容積の方が、第１の射出プランジャユニット２１のそれよりも小さいだけで構造的には同じであるので、第２の射出プランジャユニット２１’には、同じ参照数字にダッシュ「’」を付けて重複説明はしない。
【００１０】
第１の射出プランジャユニット２１は、油圧シリンダ２２と、この油圧シリンダ２２の内部に往復動可能に設けられているプランジャすなわち油圧ピストン３０とからなっている。油圧シリンダ２２は、比較的大径の大径部と、この大径部より小径の小径部とからなり、小径部の先端部に、図２の（イ）に示されているようにフランジ２３が一体的に形成されている。このフランジ２３により管路切替装置６０に接続される。油圧シリンダ２２の大径部の内部は駆動部２４となり、小径部の内部は蓄積部２５となっている。駆動部２４には油圧ピストン３０のピストン部３１が位置し、蓄積部２５にはロッド部３２が位置している。このロッド部３２が軸方向に駆動されると、蓄積部２５に蓄積されている溶融樹脂が射出される。蓄積部２５の先端から開放端向けて樹脂通路２６が形成されている。この樹脂通路２６には、プランジャ用シャットオフバルブ２７が設けられている。
【００１１】
溶融樹脂の供給管体４０は、直線状を呈し、一方の端部は射出ノズル５の形状にマッチした形状に構成され、他端部には図２の（イ）に示されているように、フランジ４１が一体的に形成されている。このような供給管体４０の内部に、この供給管体４０を軸方向に貫通する形で樹脂供給通路４２が形成されている。この樹脂供給通路４２には、樹脂供給用シャットオフバルブ４３が設けられている。
【００１２】
溶融樹脂の射出管体５０も、直線状を呈し、一方の端部には図２の（イ）に示されているように、フランジ５１が一体的に形成されている。他端部は固定側金型１１のロケートリングにマッチした形状に形成されている。このような射出管体５０の内部にも、軸方向に射出通路５２が形成されている。この射出通路５２には、射出用シャットオフバルブ５３が設けられている。
【００１３】
管路切替装置６０は、図２に拡大して示されているように、略立方体を呈する弁箱６１と、略円柱状を呈する弁体７０とからなっている。弁箱６１の中心部には、弁体７０が挿入される円形の弁孔６２が明けられている。そして、この弁孔６２の周囲には、４個の第１〜４のポート６３〜６６が形成されている。これらのポート６３〜６６は、図示されているように組み立てられると、第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の樹脂通路２６、２６’、樹脂供給管体４０の樹脂供給通路４２および射出管体５０の射出通路５２にそれぞれ連通する。このようにポートが形成されている弁箱６１の４辺のそれぞれにフランジ６７が形成されている。これらのフランジ６７に、前述した第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’のフランジ２３、２３’、溶融樹脂の供給管体４０および射出管体５０のフランジ４１、５１が結合され、図１あるいは図２の（イ）に示されているように射出プランジャ装置２０が組み立てられる。
【００１４】
弁体７０は、弁箱６１の弁孔６２に挿着されて、軸方向すなわち図２の（イ）において紙面に垂直方向と回転方向とに駆動可能に設けられている。軸方向には、図２の（ロ）に示されているように、最上方に位置する第１位置Ａと、中間に位置する第２位置Ｂと、最下方に位置する第３位置Ｃを取るようになっている。そして、第１位置Ａには、その周囲に、所定回転位置において弁箱６１の４個のポート６３〜６６と連通する４個の第１〜４の弁ポート７１〜７４が形成されている。第１、２の弁ポート７１、７２は、円弧状の樹脂通路７５で互いに連通し、第３、４の弁ポート７３、７４も円弧状の樹脂通路７６で連通している。また、第２位置Ｂには、３個の第５〜７の弁ポート７７〜７９が形成されている。第５、６の弁ポート７７、７８は互いに向き合った位置に形成され、直線上の樹脂通路８０で連通している。第７の弁ポート７９は、第５、６の弁ポート７７、７８の中間位置に形成され、樹脂通路８０と略直角に交わる樹脂通路８１により第５、６の弁ポート７７、７８に連通している。第３位置Ｃには、第８、９の２個の弁ポート８２、８３が対向位置に形成され、この第８、９の弁ポート８２、８３は直線上の樹脂通路８４で連通している。したがって、弁体７０を軸方向と回転方向に適宜駆動し、所定位置にすると、図３に示されているように、弁ポート７１〜７４、７７〜７９、８２、８３の所定の弁ポートが、第１〜４のポート６３〜６６の所定のポートと整合し、所定の樹脂通路が形成されることになる。なお、弁体７０を軸方向と回転方向に駆動する駆動装置は、図１、２には示されていない。
【００１５】
次に、上記実施の形態に係る射出成形機による成形例について説明する。
▲１▼  弁体７０を第１位置Ａへ軸方向に駆動し、そして回転して弁体７０の第１の弁ポート７１を弁箱６１の第１のポート６３と整合させる。そうすると、弁体７０は、図１に示されている状態に切り替わる。図１は、第１の射出プランジャユニット２１の蓄積部２５に所定量の溶融樹脂が蓄積された状態を示すと仮定する。プランジャ用シャットオフバルブ２７と射出用シャットオフバルブ５３を開き、第１の射出プランジャユニット２１の駆動部２４に圧力油を供給する。そうすると、蓄積部２５の溶融樹脂は、油圧ピストン３０のロッド部３２により押し出され、管路切替装置６０、射出管体５０の射出通路５２およびスプル１５を通って型締めされたキャビテイ１４に射出される。保圧、冷却後可動側金型１２を開くと、所定容積の成形品が得られる。このとき、管路切替装置６０の弁体７０は、図１に示されている位置に切り替わっているので、上記射出動作と平行して可塑化する。すなわち、供給管体４０の樹脂供給用シャットオフバルブ４３と第２の射出プランジャユニット２１’のプランジャ用シャットオフバルブ２７’とを開き、可塑化装置１のスクリュ３を回転駆動する。そうすると、加熱シリンダ２に供給される樹脂材料は、従来周知のようにして加熱シリンダ２の前方へ送られる過程で可塑化される。スクリュ３の後退位置を規制しておくと、可塑化された溶融樹脂は計量室４から供給管体４０を通って第２の射出プランジャユニット２１’の蓄積部２５’に蓄積される。このとき、駆動部２４’の作動油は適宜排出する。これにより、射出工程と可塑化工程がが同時に実施され、成形サイクルが短縮される。なお、上記のようにして可塑化するとき、可塑化装置１では従来周知のように可塑化し、計量室４に満たされた溶融樹脂が第２の射出プランジャユニット２１’の方へ蓄積されるように実施することもできる。
【００１６】
▲２▼  キャビテイ１４の容積が、蓄積部２５の容積よりも大きいときは、弁体７０を回転駆動して、弁体７０の第１の弁ポート７１を弁箱６１の第２のポート６４と整合させる。そうすると、弁体７０は、図３（イ）に示されている状態に切り替わる。プランジャ用シャットオフバルブ２７’と樹脂射出用シャットオフバルブ５３とを開き、第２の射出プランジャユニット２１’の駆動部２４’に圧力油を供給する。そうすると、ロッド部３２’により蓄積部２５’に蓄積されている溶融樹脂が射出管体５０を通ってキャビテイ１４に補充的に射出充填される。第１の射出プランジャユニット２１は、既に射出され蓄積部２５は空になっているので、樹脂供給用シャットオフバルブ４３とプランジャ用シャットオフバルブ２７とを開き前述したようにして可塑化し、蓄積する。このときも、射出工程と可塑化工程とが平行して実施される。
なお、第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の駆動部２４、２４’の受圧面積は同じであるが、第２の射出プランジャユニット２１’の蓄積部２５’のロッド部３２’の面積は小さいので、同じ圧力の作動油が第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の駆動部２４、２４’に供給されても、第２の射出プランジャユニット２１’の射出圧力は高くなる。したがって、このとき高い射出圧力でキャビテイ１４へ充填されることになる。
【００１７】
▲３▼  第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’から同時に射出する場合、すなわち高速で射出する場合は、弁体７０を第２位置Ｂへ駆動し、そして回転駆動して弁体７０の第７の弁ポート７９を弁箱６１の第２のポート６４と整合させる。そうすると、弁体７０は、図３（ロ）に示されている状態に切り替わる。このとき、第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’には、前述したようにして、溶融樹脂を蓄積しておく。射出用シャットオフバルブ５３を開き、第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の駆動部２４、２４’に圧力油を供給する。そうすると、蓄積部２５、２５’の溶融樹脂が射出管体５０を通って金型装置１０のキャビテイ１４に高速で充填される。冷却固化を待って可動側金型１２を開いて成形品を取り出す。
【００１８】
▲４▼  第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’に同時に蓄積するときは、第２位置Ｂにおいて、弁体７０の第７の弁ポート７９を弁箱６１の第４のポート６６と整合させる。そうすると、弁体７０は、図３（ニ）に示されている状態に切り替わる。供給管体４０の樹脂供給用シャットオフバルブ４３、プランジャ用シャットオフバルブ２７、２７’を開いて、可塑化装置１のスクリュ３を回転駆動する。そうすると、樹脂材料は前述したようにして可塑化され、そして第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の蓄積部２５、２５’に同時に蓄積される。
【００１９】
▲５▼  射出プランジャ装置２０は、前述したように取り外すことができるので、取り外すと、可塑化装置１と金型装置１０とにより、従来周知のようにして成形できるが、取り付けた状態でも次のようにして成形できる。すなわち、管路切替装置６０の弁体７０を第３位置Ｃへ駆動し、弁体７０の第８の弁ポート８２を弁箱６１の第４のポート６６と整合させる。そうすると、弁体７０は、図３（ハ）に示されている状態に切り替わる。この状態で、供給管体４０の樹脂供給用シャットオフバルブ４３と、射出管体５０の射出用シャットオフバルブ５３を開くと、従来周知の射出ノズル部が長くなった状態になっている。したがって、従来周知のようにして成形する。
【００２０】
上記成形例においては、樹脂材料の種類は格別に限定されていないが、廃棄プラスチックから同様にして、擬木、ベンチ、椅子、排水溝の側溝、パネル、フエンス等が成形できることは明らかである。また、固定側金型１１と可動側金型１２の型合面Ｐに隙間を設けておき、キャビテイ１４に溶融樹脂を射出充填後に隙間が無くなるように型締めすることにより、射出圧縮成形できることも、これとは逆に射出充填中に隙間を形成して拡張成形できることも明らかである。これらの成形方法により内部歪みのない成形品あるいは外観に優れた成形品を得ることができる。
【００２１】
また、前記したようにして可塑化するときに、発泡剤を混入することにより、軽量で、ヒケ、ソリ等の成形不良の少ない熱可塑性発泡体を得ることもできる。このとき、発泡剤に化学的発泡剤を使用することもできる。化学的発泡剤は、成形温度で分解してガスを発生する低分子量の有機物で、樹脂材料に０.１〜３重量％程度混入して可塑化して、前述したように第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の蓄積部２５、２５’に蓄積し、そして射出して熱可塑性発泡体を得ることもできる。また、化学的発泡剤が混入されているペレットを可塑化装置１で可塑化して、前述したようにして熱可塑性発泡体を得ることもできる。
【００２２】
発泡剤に物理的発泡剤例えば二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを適用することもできる。物理的発泡剤は、可塑化装置に注入するのが望ましく、その実施の形態が図４に示されている。この図４に示されている可塑化装置１００は、特願平１１−３００４７３号により提案しているので、詳しい説明はしないが、概略的にはスクリュシリンダ１０１と、このスクリュシリンダ１０１の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュ１２０とから構成されている。
【００２３】
スクリュシリンダ１０１は、軸方向に所定長さを有し、その略中間位置においてスクリュシリンダ１０１の外部から内部に達する、超臨界ガス圧以上の圧力の不活性ガスあるいは不活性流体を供給するための、ガス供給孔１０２が開けられている。そして、このガス供給孔１０２に不活性ガス供給装置１１０に連なっているガス管１０３が気密的に接続されている。本実施の形態では、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスは、超臨界ガス圧の数ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度の圧力で溶融状態の樹脂材料に注入されるが、そのため不活性ガス供給装置１１０には、圧縮機、圧力制御弁等が内蔵されている。なお、不活性ガス供給装置１１０には、不活性ガスを超臨界温度以上に加熱する特別な加熱装置はないが、注入されると高温の溶融樹脂により超臨界温度以上に加熱される。このとき、スクリュシリンダ１０１内の溶融状態の樹脂材料の温度低下を避けるために、例えば廃熱を利用して予熱することはできる。
【００２４】
スクリュシリンダ１０１の、図１において左方の先端部寄りは計量室１０４となり、その先端部に射出ノズル１０５が設けられている。この射出ノズル１０５にはシャットオフ弁１０６が設けられている。スクリュシリンダ１０１の、後端部寄りに材料供給孔１０７が開けられている。そして、後端部にスクリュ駆動装置１０８が設けられている。スクリュ駆動装置１０８は、例えば回転モータとピストンユニットとを備え、回転モータの出力軸とスクリュ１２０の後端部のスクリュ軸は、スプライン軸、滑りキー等の機械的手段により接続されている。したがって、スクリュ１２０は回転駆動されるときも軸方向に移動可能である。また、ピストンユニットのピストンにより、計量時に溶融樹脂に超臨界圧力をかけることも、計量された溶融樹脂を射出することも、さらには超臨界圧力をかけた状態で前述した第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の蓄積部２５、２５’に供給することもできる。このようなスクリュシリンダ１０１と射出ノズル１０５の外周部には個々に温度が制御される複数個の加熱ヒータが設けられ、スクリュシリンダ１０１内の温度が超臨界温度以上、例えば１００℃以上に保たれるが、これらのヒータは図４には示されていない。なお、このように実施するときは射出プランジャ装置２０の内部も超臨界温度以上に保たれる。
【００２５】
熱可塑性樹脂材料Ｊは、本実施の形態では制御された量がスクリュシリンダ１０１に供給されるようになっている。そのために、機械式のスクリュ式フィーダ１３０が設けられ、その供給筒１３１がスクリュシリンダ１０１の材料供給孔１０７に接続されている。スクリュ式フィーダ１３０は、従来周知のように、搬送シリンダ１３２と、この搬送シリンダ１３２の内部に回転駆動されるように設けられている搬送スクリュ１３３と、この搬送スクリュ１３３を回転駆動するフィーダ駆動装置１３４とからなっている。そして、搬送シリンダ１３２にはホッパ１３５が取り付けられている。したがって、フィーダ駆動装置１３４の回転数を制御することにより、スクリュシリンダ１０１に供給される熱可塑性樹脂材料Ｊの供給量が制御され、後述する減圧部Ｇにおける溶融樹脂の量が制御されることになる。
【００２６】
スクリュ１２０は、可塑化時および射出時には軸方向に移動するが、スクリュシリンダ１０１に一応対応して、後端部が第１ステージＳ１、先端部が第２ステージＳ２となっている。第１ステージＳ１は、供給部Ｋと、この供給部Ｋの先方の第１圧縮部Ａ１と、その先方の第１メタリング部Ｍ１とからなっている。供給部Ｋは、スクリュシリンダ１０１の材料供給孔１０７に対応し、そのスクリュ溝１２１は比較的深くなっている。第１圧縮部Ａ１のスクリュ溝１２１は、供給部Ｋの溝深さから第１メタリングＭ１のスクリュ溝深さまで暫時変化している。第１メタリング部Ｍ１のスクリュ溝１２１は浅くなっている。スクリュ１２０の回転により供給部Ｋから送られてくる熱可塑性樹脂材料Ｊは、スクリュシリンダ１０１に設けられた加熱ヒータからの熱を受けると共に、第１圧縮部Ａ１で圧縮と剪断を受けながら溶融し、第１メタリング部Ｍ１では熱可塑性樹脂材料Ｊは完全に溶融されている。これにより、注入される不活性ガスが供給部Ｋの方へ漏れることが防止される。すなわち、溶融樹脂によりシールされることになる。
【００２７】
第２ステージＳ２は、第１ステージＳ１に続く減圧部Ｇと、その先方の第２圧縮部Ａ２と、さらにその先方の第２メタリング部Ｍ２とからなっている。減圧部Ｇのスクリュ溝１２１は、深くなっている。これにより、第１ステージＳ１から送られてくる溶融樹脂は、減圧され、溶融樹脂が満たされない減圧部が生じる。その結果、不活性ガスあるいは不活性流体の注入が容易になる。また、この減圧部Ｇは、スクリュ１２０が軸方向に移動してもガス供給孔１０２をカバーできる長さに選定されている。第２圧縮部Ａ２のスクリュ溝１２１は比較的浅く、第２メタリング部Ｍ２のスクリュ溝１２１は浅くなっており、溶融樹脂で満たされている。これにより、注入された不活性ガスは、第２メタリング部の溶融樹脂によりシールされることになる。
【００２８】
なお、スクリュ１２０の減圧部Ｇのスクリュ溝１２１は、深くなってフライト１２３、１２３間の容積は大きくなっているが、スクリュ溝１２１を深くする代わりに、フライト１２３の幅を狭くしてフライト１２３、１２３間の容積を大きくすることもできる。また、フライト１２３のピッチを広げ、フライト１２３、１２３間の容積を大きくすることもできる。さらには、スクリュ溝１２１を深くし、フライト１２３の幅を狭くし、ピッチを広げることができることも明らかである。
【００２９】
本実施の形態に係わる可塑化装置は、制御器、タイマー等からなるコントローラ１４０も備えている。コントローラ１４０には、設定器１４１が設けられている。そして、この設定器１４１により可塑化に必要な各種の値、例えば不活性ガスの圧力の上下限値、不活性ガスの供給開始時期、および停止時期等を設定するタイマーの設定、スクリュ駆動装置１０８の回転モータの回転速度、可塑化時の背圧値、スクリュ式フィーダ１３０の駆動装置１３４の駆動速度、スクリュシリンダ１０１および射出ノズル１０５の外周部に設けられている加熱ヒータの温度等が設定できるようになっている。そして、上記の各種の値が設定値に維持されるように、制御器により例えばフィードバック制御される。また、不活性ガスの圧力が上下限値を超えたときは、アラーム等が作動すると共に、可塑化装置が停止するようにもなっている。このようなコントローラ１４０と、ガス管１０３に設けられている圧力計１１１とは信号ラインａにより接続され、不活性ガス供給装置１００とは信号ラインｂにより、それぞれ接続されている。同様にコントローラ１４０と、スクリュシリンダ１０１の第２メタリング部Ｍ２に設けられている圧力計１１２とは信号ラインｃにより、計量室１０４に設けられている圧力計１１３とは信号ラインｄにより、スクリュ駆動装置１０８とは信号ラインｅにより、そしてフィーダ駆動装置１３４とは信号ラインｆによりそれぞれ接続されている。
【００３０】
次に、上記可塑化装置を使用した可塑化について説明する。ホッパ１３５に熱可塑性樹脂材料Ｊを入れる。コントローラ１４０に付属している設定器１４１により、上記したような各種の値を設定する。シャットオフ弁１０６を開き、射出ノズル１０５を管路切替装置６０の樹脂供給管体４０の端部に密に接続する。そうして、フィーダ駆動装置１３４により搬送スクリュ１３３を駆動する。熱可塑性樹脂材料Ｊは、設定された割合でスクリュシリンダ１０１に供給される。また、スクリュ駆動装置１０８によりスクリュ１２０を回転駆動して計量工程を開始する。熱可塑性樹脂材料Ｊは、スクリュ１２０の供給部Ｋに供給される。スクリュ１２０の回転により送られる樹脂材料Ｊは、加熱ヒータから加えられる熱と、スクリュ１２０の回転による摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより、溶融し、第１圧縮部Ａ１を経て第１メタリング部Ｍ１へと送られる。第１メタリング部Ｍ１で完全に溶融され、そして次の第２ステージＳ２へと送られる。このときの、スクリュシリンダ１０１内の温度は、不活性ガスの超臨界温度以上の例えば１００℃以上になっている。
【００３１】
コントローラ１４０のタイマーがタイムアップを計時すると、第２ステージＳ２の減圧部Ｇに、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスが不活性ガス供給装置１１０から注入される。この第１メタリング部Ｍ１の溶融樹脂により、注入された不活性ガスが供給部Ｋの方へ漏れることが防止される。また、注入されるとき、減圧部Ｇのスクリュ溝１２１は深くなって、溶融樹脂の圧力は低くなっている。したがって、超臨界ガス圧以上ではあるが、数ＭＰａ〜２０ＭＰａ程度の比較的低い圧力で注入することができる。注入された不活性ガスは、超臨界状態になっているので、スクリュ１２０の回転により溶融樹脂中に容易に浸透する。そうして、第２ステージＳ２の第２圧縮部Ａ２を経て第２メタリング部Ｍ２へと送られる。このときも、第２圧縮部Ａ２および第２メタリング部Ｍ２の圧力が超臨界圧力以下にならないように、不活性ガスが供給される。注入される不活性ガスは、第２メタリング部Ｍ２における溶融樹脂により、スクリュシリンダ１０１の先方へ漏れることが防止される。
【００３２】
不活性ガスあるいは流体が浸透した溶融樹脂は、計量室４へと送られ、そして前述したように第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の蓄積部２５、２５’に適宜供給される。このとき、計量室１０４の圧力は圧力計１１３で計測され、計測される圧力が超臨界圧力以下にならないように、第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’の駆動部２５、２５’の作動油の圧力を制御する。以下、前述したように管路切替装置６０の弁体７０を適宜駆動して第１、２の射出プランジャユニット２１、２１’から金型装置１０のキャビテイ１４に射出する。これにより、熱可塑性樹脂発泡体が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、可塑化方向と射出方向とに駆動可能なスクリュを備えた射出機により可塑化される溶融樹脂を第１、２の射出プランジャユニットに蓄積し、そして第１、２の射出プランジャユニットから金型装置のキャビテイに射出して成形品を得るので、第１、２の射出プランジャユニットの容量を大きくすることにより、標準的な射出機により容量の大きい成形品を成形できる。このとき、前記射出機、前記第１、２の射出プランジャユニットおよび金型にそれぞれ連通する管路切替装置の略立方体を呈する弁箱内に、軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体を所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成され、それによって前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型との間に所定の樹脂通路が形成されるので、第１、２の射出プランジャユニットの一方の射出プランジャユニットから射出しているときも、他方の射出プランジャユニットには射出機から溶融樹脂を供給するので、上記のように容量の大きい成形品を短い成形サイクルで成形できるという、本発明に特有の効果が得られる。また、他の発明によると、第１、２の射出プランジャユニットを使用しているので、廃棄プラスチックから大型の成形品、例えば擬木、ベンチ、椅子、排水溝の側溝、パネル、フエンス等を安価に成形することもできる。さらには、大型の発泡成形品も成形できる。
請求項４に記載の射出成形機の発明によると、前記のような効果が得られると共に、管路切替装置は略立方体を呈する弁箱と、該弁箱内に軸方向と回転方向とに駆動可能に設けられている略円柱状を呈する弁体とからなり、前記弁箱には、射出機と第１、２の射出プランジャユニットと金型装置とに連通するポートが形成され、前記弁体には複数個の弁ポートが形成され、前記弁体を前記弁箱に対して所定位置にすると、前記弁箱の所定のポートと前記弁体の所定の弁ポートとが整合して、前記射出機と前記第１、２の射出プランジャユニットと前記金型装置との間に所定の樹脂通路が形成されるようになっているので、上記したように一方の射出プランジャユニットから射出しているときに他方の射出プランジャユニットに溶融樹脂を供給できると共に、第１、２の射出プランジャユニットから同時に射出することも、さらには第１、２の射出プランジャユニットに同時に溶融樹脂を供給することもできる、また第１、２の射出プランジャユニットを使用することなく、従来の射出機と同様に可塑化し、そして射出成形することもできる。
さらには、前記第１、２の射出プランジャユニットは、前記１個の管路切替装置の両側に対向して、そして前記射出機と金型装置は他の両側に対向して、それぞれ設けられているので射出成形機がコンパクトになる効果がさらに得られる。
また、第１、２の射出プランジャユニットの蓄積部の容積が互いに異なっている発明によると、第１、２の射出プランジャユニットを使い分けて、成形品の大きさにきめ細かに対応できる。さらには、駆動部のピストン部の受圧面積は等しく、蓄積部の溶融樹脂を押出すロッド部の面積が互いに異なっている発明によると、同一のキャビテイに第１、２の射出プランジャユニットから前後して射出するとき、後から射出する射出プランジャユニットに、ロッド部の面積の小さい射出プランジャユニットを使用すると、同じ圧力の作動油により高い射出圧力で射出充填することができる。これにより、ヒケ、ソリ等のない高品質の成形品を得ることができる。しかも、同じ圧力の作動油を使用できるので、油圧系が安価になる効果もある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる射出成形機の実施の形態を模式的に示す断面図である。
【図２】管路切替装置部分の拡大図で、その（イ）は断面図、その（ロ）は
、弁体の斜視図である。
【図３】管路切替装置の弁体が、複数の異なった切り替え位置へ切り替えられている状態を示す断面図である。
【図４】可塑化装置の他の実施の形態を一部断面にして示す断面図である。
【図５】従来の射出成形機を示す断面図である。
【符号の説明】
１    可塑化装置            １０    金型装置
１４    キャビテイ            ２０    射出プランジャ装置
２１、２１’  第１、２の射出プランジャユニット
２５、２５’  蓄積部                ６０    管路切替装置
６１    弁箱                  ７０    弁体
６３〜６６    第１〜第４のポート
７１〜７４    第１〜第４の弁ポート
７７〜７９    第５〜第７の弁ポート
８２、８３    第８、第９の弁ポート
１００    可塑化装置
【図１】
0004028683.tif 000002
【図２】
0004028683.tif 000003
【図３】
0004028683.tif 000004
【図４】
0004028683.tif 000005
【図５】
0004028683.tif 000006