(57)【要約】【課題】プランジャ式の長所は生かして、射出圧力および射出速度を大きくできるプランジャ式射出装置を提供する。【解決手段】加熱シリンダ（２）と、加熱シリンダ内（２）に設けられているプランジャ（４）と、溶融器（５）と、加熱シリンダ（２）内に設けられている輸送ピストン（８）とからプランジャ式射出装置（１）を構成する。そして、溶融器（４）はプランジャ（４）と一体的に設け、輸送ピストン（８）は、プランジャ（４）と独立して加熱シリンダ（２）内を往復動的に駆動できるるように構成する。輸送ピストン（８）は、好ましくは環状体から構成し、プランジャ（２）の後方寄りの所定の区間に形成された一定の径の軸部（１８）に設けるようにする。プランジャには逆流防止装置（７）を設ける。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部が溶融された射出材料の蓄積部となり、後端部が供給される射出材料の供給部となっている加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に設けられているプランジャと、複数個の射出材料溶融孔あるいは溶融溝が形成されている溶融器と、前記加熱シリンダ内に設けられている輸送ピストンとを備え、
前記溶融器は前記プランジャと一体的に設けられ、
前記輸送ピストンは、前記プランジャと独立して前記加熱シリンダ内を往復動的に駆動されるようになっていることを特徴とするプランジャ式射出装置。
【請求項２】
請求項１に記載のプランジャ式射出装置において、前記プランジャには、蓄積部に計量された射出材料の逆流を防止する逆流防止装置が設けられていることを特徴とするプランジャ式射出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載のプランジャ式射出装置において、前記プランジャは後方寄りの所定の区間が一定の径に形成された軸部を備え、前記輸送ピストンは前記軸部に同軸に設けられている環状体からなることを特徴とするプランジャ式射出装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかの項に記載のプランジャ式射出装置において、前記溶融器の前記射出材料溶融孔あるいは前記溶融溝は、先端部寄りに向かって個数が多くなっていることを特徴とするプランジャ式射出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で往復動的に駆動されるプランジャと、逆流防止装置と、複数個の射出材料溶融孔あるいは溝を備えた溶融器とからなり、前記溶融器が前記プランジャと一体的に駆動されるようになっている、プランジャ式射出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
射出装置は、インラインスクリュ式とプランジャ式とに大別できる。インラインスクリュ式は、従来周知のように加熱シリンダ、この加熱シリンダ内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、スクリュを回転方向と軸方向とに駆動する駆動装置等から構成されている。加熱シリンダの前方には射出ノズルが、そうして後端部にはホッパが設けられ、加熱シリンダの外周部にはバンドヒータが設けられている。したがって、スクリュを回転駆動すると共に、ホッパから樹脂材料を供給すると、樹脂材料は前方へ送られる過程でバンドヒータからの熱、スクリュの回転による摩擦熱、剪断熱等により溶融し、加熱シリンダの前方の計量室あるいは蓄積室に蓄積される。これによってスクリュは、蓄積される溶融樹脂の圧力により後退し計量が完了する。スクリュを軸方向に駆動して型締された金型へ溶融樹脂を射出・充填し、冷却固化を待って可動側金型を開くと成形品が得られる。
【０００３】
プランジャ式も従来周知で、加熱シリンダ、このシリンダ内に駆動可能に設けられているプランジャ、ペレットを溶融する溶融器、プランジャを駆動する駆動装置等から構成されている。プランジャ式射出装置は色々なタイプがあり、色々な特許文献において提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−１０６７６５号公報
【特許文献２】特許第４８１７４０２号公報
【０００５】
特許文献１には、図４に示されているように、軸方向に所定長さの加熱シリンダ５０と、該シリンダ５０内で前方へ駆動されるプランジャ５６とからなるプランジャ式射出装置が示されている。この加熱シリンダ５０の前方には射出ノズル５１が、後方にはホッパ５２がそれぞれ設けられている。そして、射出ノズル５１とホッパ５２との間に、所定の間隔をおいて溶融器すなわち第１、２段のトーピード５３、５５が加熱シリンダ５０に対して固定的に設けられている。第１段のトーピード５３は、ヒータで加熱されるようになっていると共に、内部には軸方向に複数個の先端小径勾配穴、すなわちテーパ状の樹脂通過孔５４、５４、…が形成されている。一方、第２段のトーピード５５の外周面には螺旋状の複数個の溝５６、５６、…が形成されている。したがって、ホッパ５２から供給されているペレットＰ、Ｐ、…は、プランジャ５６を前方へ駆動すると、前方へ押され、第１段のトーピード５３の複数個の樹脂通過孔５４、５４、…内を通過する。このとき、ペレットＰ、Ｐ、…は通過孔５４、５４、…の内周壁に圧接され効率的に溶融される。そして、第２のトーピード５５の螺旋溝５６、５６、…を通過するとき、さらに剪断あるいは混練作用により生じる熱により溶融され、次いで射出ノズル５１から型締めされた金型のキャビティへ射出・充填される。冷却固化を待って可動側金型を開くと成形品が得られる。
【０００６】
特許文献２により提案されているプランジャ式射出装置は、図５に示されているように、その先端部に射出ノズル６１が設けられている加熱シリンダ６０、この加熱シリンダ６０内に駆動可能に設けられているプランジャ６６、複数個の樹脂通過孔６４、６４、…が形成されている溶融器６３、樹脂供給口の近傍に設けられているエアベント６７等からなっている。加熱シリンダ６０の外周部には、加熱器６８が取り付けられ、樹脂通過孔６４，６４，…は下流側に向かってテーパ状に順次縮径されている。したがって、プランジャ６６を下方すなわち前方へ駆動すると、ホッパ６２から供給されているペレットは前方へ押され、複数個の樹脂通過孔６４、６４、…を通過するとき圧密され、これらの通過孔６４、６４、…の内周壁に圧接される。このとき加熱シリンダ６０から加えられる熱と、樹脂通過孔６４、６４、…を通過するとき生じる摩擦熱等により効率的に溶融される。このように溶融されるとき、ペレット間に保持されている空気はエアベント６７から排気される。次いで、型締めされた金型へ射出ノズル６１から射出・充填される。冷却固化を待って可動側金型を開くと、同様にして成形品が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように射出装置にはインラインスクリュ式とプランジャ式があり、それぞれ一長一短があり、どちらが優れていると即断はできないが、インラインスクリュ式では昇温された加熱シリンダの内周壁に接するペレットの量が少ないので、溶融に時間がかかる。従ってスクリュあるいは加熱シリンダはペレットを溶融するために必然的に軸方向に長くしなければならないという問題がある。これに対し、プランジャ式はペレットあるいは溶融樹脂が溶融器の複数の通過孔を通過するようになっているのでペレットと溶融器との接触面積は広く、溶融し易い。従って加熱シリンダやプランジャを軸方向に長くする必要はなく、射出装置をコンパクトに構成できる利点が認められる。本発明はこのようにコンパクトに構成できるプランジャ式射出装置を対象としているが、プランジャ式射出装置についても問題が見受けられる。特許文献１、２に記載のプランジャ式射出装置を例として説明すると、これらは共にプランジャ５６、６６を前方へ駆動するときに、樹脂の溶融と、射出とを同時に実施するようになっているので、換言すると一方向の駆動により溶融と射出とを同時に実施するようになっているので、プランジャ５６、６６の押圧力がペレットの溶融時の圧力損失と射出圧力に分散される。すなわち、射出圧力を上げるためにはプランジャ５６、６６の押圧力を高める必要があるが、プランジャ５６、６６の押圧力の増加に伴い溶融器５３、６３の圧力損失も増加するため、溶融と射出とを同時に行う従来のプランジャ式射出装置は、高い射出圧力を得ることが難しいという問題がある。射出速度についても問題がある。射出速度はプランジャ５６、６６の駆動速度を大きくすればよさそうであるが、溶融器５３、６３においてペレットを確実に溶融させなければならない。しかしながら溶融器５３、６３において溶融時間を短縮させようとしても限界がある。つまり溶融器５３、６３が律速となって射出速度を十分に大きくできない問題がある。
【０００８】
本発明は、上記したような従来の欠点あるいは問題点を解決したプランジャ式射出装置を提供することを目的とし、具体的にはプランジャ式の長所は生かして、射出圧力および射出速度を大きくできるプランジャ式射出装置を提供するこを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダと、加熱シリンダ内に設けられているプランジャと、複数個の射出材料溶融孔あるいは溶融溝が形成されている溶融器と、加熱シリンダ内に設けられている輸送ピストンとからプランジャ式射出装置を構成する。そして、溶融器はプランジャと一体的に設け、輸送ピストンは、プランジャと独立して加熱シリンダ内を往復動的に駆動できるるように構成する。輸送ピストンは、好ましくは環状体から構成し、プランジャの後方寄りの所定の区間に形成された一定の径の軸部に設けるようにする。プランジャには逆流防止装置を設ける。
【００１０】
すなわち、請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するために、先端部が溶融された射出材料の蓄積部となり、後端部が供給される射出材料の供給部となっている加熱シリンダと、前記加熱シリンダ内に設けられているプランジャと、複数個の射出材料溶融孔あるいは溶融溝が形成されている溶融器と、前記加熱シリンダ内に設けられている輸送ピストンとを備え、前記溶融器は前記プランジャと一体的に設けられ、前記輸送ピストンは、前記プランジャと独立して前記加熱シリンダ内を往復動的に駆動されるようになっていることを特徴とするプランジャ式射出装置として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプランジャ式射出装置において、前記プランジャには、蓄積部に計量された射出材料の逆流を防止する逆流防止装置が設けられていることを特徴とするプランジャ式射出装置として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のプランジャ式射出装置において、前記プランジャは後方寄りの所定の区間が一定の径に形成された軸部を備え、前記輸送ピストンは前記軸部に同軸に設けられている環状体からなることを特徴とするプランジャ式射出装置として構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のプランジャ式射出装置において、前記溶融器の前記射出材料溶融孔あるいは前記溶融溝は、先端部寄りに向かって個数が多くなっていることを特徴とするプランジャ式射出装置として構成される。
【発明の効果】
【００１１】
以上のように、本発明によれば、先端部が溶融された射出材料の蓄積部となり、後端部が供給される射出材料の供給部となっている加熱シリンダと、加熱シリンダ内に設けられているプランジャと、複数個の射出材料溶融孔あるいは溶融溝が形成されている溶融器と、加熱シリンダ内に設けられている輸送ピストンとを備えたプランジャ式射出装置として構成されている。そして、溶融器はプランジャと一体的に設けられ、輸送ピストンは、プランジャと独立して加熱シリンダ内を往復動的に駆動されるようになっている。このように輸送ピストンを備えているので、輸送ピストンを加熱シリンダ内で軸方向に駆動すると、ペレットを前方に送ることができ、ペレットは溶融器において溶融されて蓄積部に計量することができる。そしてこのときプランジャを駆動する必要はない。そして射出のときにプランジャを軸方向に駆動するとき、溶融器における抵抗はないので、プランジャの軸力がそのまま射出圧力として作用することになる。射出時に溶融器でペレットを溶融させる必要がないので射出速度を高速にすることもできる。つまり本発明に係るプランジャ式射出装置は射出圧力、および射出速度を大きくすることができる効果がある。他の発明によると、プランジャには、蓄積部に計量された射出材料の逆流を防止する逆流防止装置が設けられている。従って、蓄積部に計量された溶融状態の射出材料は射出時に逆流することなく、プランジャの軸力を受けて効率よく射出されることになる。さらに他の発明によると、プランジャは後方寄りの所定の区間が一定の径に形成された軸部を備え、輸送ピストンは軸部に同軸に設けられている環状体からなる。つまり輸送ピストンはプランジャに対して同軸に設けられていることになる。そうすると輸送ピストンによってペレットを前方に送るときに、加熱シリンダ内においてペレットにバランス良く押力が作用することになり、効率よくペレットを溶融器で溶融して射出材料を計量することができる。さらに他の発明によると、溶融器の射出材料溶融孔あるいは溶融溝は、先端部寄りに向かって個数が多くなっている。ペレットは射出材料溶融孔や溶融溝の壁面と接触して溶融するようになっているが、射出材料溶融孔や溶融溝はその個数が多くなるほど、その壁面の面積は大きくなるので、先端部寄りに向かって射出材料は溶融し易くなる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係るプランジャ式射出装置を模式的に示す断面図であり、その（ア）はプランジャ式射出装置の正面断面図、その（イ）〜（エ）はそれぞれその（ア）において矢視Ａ−Ａ、Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ方向で見たプランジャの断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るプランジャ式射出装置の作用を模式的に示す図で、その（ア）〜（エ）は射出の各工程におけるプランジャ式射出装置の正面断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るプランジャ式射出装置の正面断面図である。
【図４】従来のプランジャ式射出装置を示す断面図である。
【図５】他の従来のプランジャ式射出装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１の（ア）に示されているように、本実施の形態に係るプランジャ式射出装置１は、軸方向に所定長さの加熱シリンダ２、この加熱シリンダ２の内部に設けられているスクリュヘッドを備えたプランジャ４、このプランジャ４に設けられている溶融器５、プランジャ４の先端部近傍に設けられている従来周知の構造の逆流防止装置７、本発明に特有の部材であり後で説明する輸送ピストン８、等から構成されている。加熱シリンダ２は先端部が溶融状態の射出材料が計量される蓄積部になっていて先端には射出ノズル１０が設けられている。そして後方部は射出材料のペレットが供給される供給部になっており、供給部にはホッパ１１が設けられている。図には示されていないが、加熱シリンダ２や射出ノズル１０の外周面には複数枚のバンドヒータが巻かれて、加熱シリンダ２や射出ノズル１０を加熱できるようになっている。
【００１４】
溶融器５は、プランジャ４の所定の区間に固定的に設けられたフィン１３、１４、１５からなり、プランジャ４を駆動するとプランジャ４と一体的に前後に駆動されるようになっている。フィン１３、１４、１５は、軸方向に並行にかつ、円周方向に均等になるようにプランジャ４に設けられているが、溶融器５のそれぞれの区間において設けられているフィン１３、１４、１５の枚数が異なっている。すなわち溶融器５の後方寄りの区間においてはフィン１３、１４、１５、…は図１の（エ）に示されているように６枚が設けられ、中間の区間においては図１の（ウ）に示されているように８枚が設けられ、そして前方寄りの区間においては図１の（イ）に示されているように１２枚が設けられている。射出材料は隣り合うフィン１３、１４、１５、…の間の溝、つまり溶融溝を流れるとき溶融されることになる。つまりバンドヒータによって加熱された加熱シリンダ２の熱がフィン１３、１４、１５に伝導し、この熱によって効率よく溶融される。射出材料はペレットとして供給されるので、後方寄りの区間はペレットが通りやすいようにフィン１３、１３、…の枚数が少なく溶融溝の間が大きくなっているが、前方寄りの区間は射出材料を確実に溶融するために、射出材料とフィン１５、１５、…との接触面積が大きくなるように枚数が多くなっている。つまり溶融溝は先端部に近づくにつれて本数が多くなっている。これによって射出材料は先端部に送られるに従って十分に溶融されることになる。
【００１５】
本実施の形態に係る輸送ピストン８を説明する。輸送ピストン８は所定の肉厚の環状体からなる。プランジャ４の後方部分の所定の区間は、径が一定の軸部１８になっており、この軸部１８に輸送ピストン８が摺動自在に設けられている。図１の（ア）には駆動機構は示されていないが、輸送ピストン８はプランジャ４と独立して加熱シリンダ２内の所定の区間において往復動的に駆動されるようになっている。このような輸送ピストン８を軸方向に駆動すると、ホッパ１１から供給される射出材料のペレットを加熱シリンダ２内において前方に送り出すことができ、これによって射出材料は溶融器５において溶融して加熱シリンダ２の蓄積部に計量されることになる。
【００１６】
図２によって本実施の形態に係るプランジャ式射出装置１の作用を説明する。バンドヒータによって加熱シリンダ２を加熱し、図２の（ア）に示されているように、ホッパ１１から射出材料のペレットを供給する。そして輸送ピストン８を図２の（イ）に示されているように軸方向に駆動する。そうすると輸送ピストン８の押力によってペレットは加熱シリンダ２内を前方に送り出される。ペレットは溶融器５を通過するときに溶融され、溶融状態の射出材料となる。輸送ピストン８は後退させる。このような輸送ピストン８の軸方向への駆動は１回だけでもよいし、複数回でもよい。このような輸送ピストン８の軸方向への駆動を実施すると、溶融状態の射出材料が加熱シリンダ２の先端の蓄積部に計量される。そうすると、図２の（ウ）に示されているように、プランジャ４が射出材料の圧力によって後退する。すなわち計量が完了する。プランジャ４を図２の（エ）に示されているように軸方向に駆動する。そうすると計量された射出材料は逆流防止装置７によって逆流が妨げられ、プランジャ４の押力を受けて射出ノズル１０から射出される。図に示されていないが、型締めされた金型に射出されて、成形品が得られる。
【００１７】
本実施の形態に係るプランジャ式射出装置１は、加熱シリンダ２内においてプランジャ４と独立して駆動される輸送ピストン８を備えているので、プランジャ４を駆動することなく射出材料を前方に送り出して溶融することができる。そして射出時においてプランジャ４を駆動するとき、プランジャ４の押力のほとんどを射出圧力として作用させることができる。本実施の形態に係るプランジャ式射出装置１は、加熱シリンダ２内においてプランジャ４と独立して駆動される輸送ピストン８を備えていればいいので、色々な変形が可能である。例えば、図３には第２の実施の形態に係るプランジャ式射出装置１’が示されているが、この実施の形態においては輸送ピストン８’は環状体にはなっていない。加熱シリンダ２’内には後方の所定の区間においてボアが広くなっている拡張区間２０が形成されており、この拡張区間２０に輸送ピストン８’が設けられている。当業者であれば容易に理解できるはずであるが、拡張区間２０と輸送ピストン８’のそれぞれの断面の形状が等しければ、これらはどのような形状であってもよく、輸送ピストン８’を軸方向に駆動すれば加熱シリンダ２’内においてペレットを前方に送り出してこれを溶融し、射出材料を計量することができる。また他の変形も可能であり、溶融器５についても変形できる。本実施の形態においては溶融器５はフィン１３、１４、１５、…から構成されていて、射出材料がこれらの溝つまり溶融溝を流れるときに溶融されるようになっている。これに対して、溶融器５を軸方向の複数の孔つまり射出材料溶融孔を備えるように構成することもできる。
【符号の説明】
【００１８】
１      プランジャ式射出装置      ２      加熱シリンダ
４      プランジャ                ５      溶融器
７      逆流防止装置              ８      輸送ピストン
１０      射出ノズル              １１      ホッパ
１３、１４、１５      フィン
１８      軸部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2016221887.tif 000005
【図４】
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【図５】
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