JP2000185342A - 射出成形機のスクリュ―構造 - Google Patents
射出成形機のスクリュ―構造Info
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- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
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- Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract
熱作用を防止し、かつ、再生材等からなる粗大な樹脂ペ
レットの噛み込みを円滑に行わせる。 【解決手段】 供給部Aにおける最上流部の溝深さdva
ri.を粗大な樹脂ペレットの大きさに合わせて定め、供
給部Aにおける最下流部の溝深さdvari.と同位置のフ
ライトピッチPvari.を従来品に合わせて定める。そし
て、樹脂の流路断面積X2がX1よりも減少しないよう
に最上流部のフライトピッチPvari.をスクリュー径D
の0.6倍ないし1.0倍の範囲で定め、供給部Aの上
流側から下流側に向けてフライトピッチPvari.が徐々
に増大し、かつ、溝深さdvari.が徐々に減少するよう
にスクリュー1を構成する。又、圧縮部B又は計量部C
においてサブフライト3を設け、未溶融樹脂や粘度の高
い樹脂の通過を阻止し、均一な樹脂温度が射出する樹脂
として得られるようにする。
Description
リュー構造の改良に関する。
な従来例を図6に示す。図6に示す通り、射出成形機の
スクリュー100は、シリンダの樹脂取り入れ口を介し
て供給される樹脂ペレットを噛み込むための供給部A
と、供給部Aから送り込まれた樹脂を徐々に圧縮して剪
断発熱や摩擦発熱によって溶融させるための圧縮部B、
および、溶融樹脂を貯溜するための計量部Cによって一
体に形成される。
ト101間の溝幅Wはスクリュー100の全長に亘って
フライトピッチPの80%〜90%の範囲で設定され
る。また、溝深さdは、樹脂ペレットを噛み込むための
供給部Aの部分で最も深く形成され、圧縮部Bで徐々に
浅くなって樹脂を圧縮し、剪断発熱および摩擦発熱によ
って樹脂を溶融させて計量部Cおよび図示しないチェッ
クリングを経て溶融樹脂をシリンダ先端のリザーバ内に
充填するようになっている。
ける溝深さd′と供給部Aにおける溝深さdとの比(圧
縮比)を調整することによって行うが、この圧縮比が小
さ過ぎると剪断発熱量や摩擦発熱量が減少して樹脂の溶
融が不完全となり、未溶融樹脂が射出されたり計量時間
が冗長されるといった問題が生じる。
摩擦発熱量が過大となって樹脂の分解等の問題が生じ
る。一般的に圧縮比は1.0から3.0の範囲が妥当と
されている。
レットの他に、ランナーや不良成形品等をクラッシャー
にかけて粉砕した再生材をペレットとして利用すること
が多く、樹脂ペレットの大きさも区々で大きなペレット
が混入することもあるので、シリンダの樹脂取り入れ口
の近傍で発生するブリッジを解消して成形材料の噛み込
みをよくする必要上、供給部Aにおける溝深さdを深く
形成することが望まれている。
る樹脂の逆流防止に必要とされるチェックリングを取り
付けるための雌ネジを刻設する必要があるため、特に、
細いスクリュー100の場合では、計量部Cにおける溝
深さd′を深く設計することが困難であり、また、この
部分の溝深さd′を深くし過ぎると、溶融樹脂がチェッ
クリングを通過する際に極端な圧縮力が作用して過剰な
剪断発熱効果や摩擦発熱効果が生じることになり、樹脂
の分解や樹脂中のガラス繊維の折れ等の問題が発生する
ので、いずれにせよ、計量部Cにおける溝深さd′を深
くすることは好ましくない。
るために供給部Aにおける溝深さdを深く形成すると、
結果的に、供給部Aにおける溝深さdと計量部Cにおけ
る溝深さd′の比、即ち、前述した圧縮比が必要以上に
大きくなってしまうといった問題が生じ、適切な圧縮比
を実現するための供給部Aの溝深さと成形材料の噛み込
みに良好な供給部Aの溝深さの条件を同時に達成するこ
とは困難である。
ー構造として、一定である供給部AのフライトピッチP
よりも圧縮部Bおよび計量部CのフライトピッチPを大
きく構成して樹脂の圧縮比を下げるものが特開平9−3
00412号として、また、そのフライトピッチPを圧
縮部Bと計量部Cの間で徐々に増大させて樹脂の圧縮比
を下げるものが特開平9−300413号として提案さ
れているが、いずれも溶融してから後の液相の樹脂につ
いて言及しているに過ぎず、供給部Aにおける剪断発熱
作用および摩擦発熱作用の問題(特に固体時のペレット
についての発熱や摩擦問題)や供給部Aにおける樹脂ペ
レットの噛み込みの問題に関しては言及していない。
発熱や摩擦発熱の発生を防止するための構成として、供
給部Aにおける上流側の部分でフライトピッチPを一定
に保ち、ホッパ下部から圧縮部Bに掛けてフライトピッ
チPを徐々に増大させて樹脂の圧縮比を下げるものが特
開平9−314625号として提案されている。
イトの溝深さdが一定であるので、供給部Aを圧縮部B
に円滑に連絡するためには供給部Aの溝深さdを圧縮部
Bの溝深さに合わせなければならず、再生材等からなる
樹脂ペレットの噛み込みに適した深さまで供給部Aの溝
深さdを大きくすることができない場合がある。また、
前述と同様に溶融してから後の液相の樹脂について言及
しているに過ぎず、供給部Aにおける剪断発熱作用およ
び摩擦発熱作用の問題(特に固体時のペレットについて
の発熱や摩擦問題)に関しても言及していない。
は、前記従来技術の欠点を解消し、供給部において固相
・液相の区別なく過剰な剪断発熱作用や摩擦発熱作用が
生じることなく、しかも、再生材等からなる粗大な樹脂
ペレットの噛み込みも円滑に行うことが可能で、さらに
フライト溝内の樹脂の溶融ムラを最低限に抑制すること
が可能な射出成形機のスクリュー構造を提供することに
ある。
内の樹脂流路断面積(フライトおよびスクリュー谷底面
とシリンダ内周面で形成される間隙をスクリュー中心軸
方向に沿って切ったときの断面積)の大きさを供給部の
上流部から供給部の下流側に向けて拡大していくように
フライトを形成した区間を設ける構成により前記課題を
達成した。
積が最上流部から下流側に向けてに増大されているの
で、供給部における樹脂の圧縮による過剰な剪断発熱や
摩擦発熱が防止される。 また、フライトの溝深さを供
給部の上流部から下流側に向けて変化させれば、再生材
等からなる樹脂ペレットの噛み込みに適した深さまで供
給部の上流側の溝深さを深くしても、供給部の下流側の
溝深さを圧縮部の溝深さに合わせて設定することがで
き、供給部と圧縮部とを円滑に連絡することができる。
しかも、供給部の上流側の溝深さを十分に保つことがで
きるので樹脂ペレットの噛み込みが安定する。
さは、前述のように、計量部におけるフライトの溝深さ
の1.0倍ないし3.0倍が妥当であり、また、供給部
における樹脂の圧縮による過剰な剪断発熱や摩擦発熱を
防止するためには、フライトおよびその溝とシリンダの
内周面とによって形成される間隙のスクリュー中心軸方
向に沿って切った断面積(流路断面積)の大きさを拡大
させるようにフライトの溝深さを決定する必要がある。
発熱作用を抑制するので、計量部に樹脂が到達するまで
に樹脂を完全溶融状態とすることが困難な場合があるこ
とから、スクリューの圧縮部又は計量部のどちらか一方
若しくは両方にサブフライトを設けて未溶融樹脂や粘度
の高い樹脂が下流側に流れるのをせき止め、温度が上が
り粘度が十分に低下した樹脂を選択的に通過させ、温度
のバラツキを抑制し、溶融ムラを抑制する。
施形態について説明する。図1は直径Dが40mm、計量
部Cにおけるフライト2の溝深さdvari.が3mmの大径
のスクリューに対して5mm角の再生材からなる樹脂ペレ
ットが投入されることを想定した場合のスクリュー1の
一実施形態である。ここでは従来形状においてスクリュ
ー圧縮比(計量部溝深さと供給部溝深さの比)=2.0
と定義されるスクリューと同等圧縮効果を得る、本願に
基づく新しいスクリューを設計するものとする。
直下のフライト2の溝深さは6.0mmとなり、5mm角の
再生材の投入には支障がない。しかしながら供給部Aで
樹脂ペレットはシリンダ内周面からの伝熱によって外部
ヒータの熱エネルギーを享受する。過剰に供給部溝深さ
が大きい場合、ヒータ内周面に近く位置するペレットと
溝底近くに位置するペレットとの間でシリンダから受け
る熱エネルギーに大きな差が出てしまい、結果として均
一な溶融樹脂とならず樹脂密度や分子量にムラができて
しまう。
ては、まず、5mm角の再生材の噛み込みを円滑に行うた
めに、樹脂取り入れ口の直下、要するに、供給部Aにお
ける最上流部のフライト2の溝深さdvari.を必要かつ
十分な5mmと定める。前述した通り、計量部Cにおける
フライト2の溝深さdvari.は3mmである。
ト2の溝深さdvari.を6mmとして、供給部Aと圧縮部
Bとの境界部分の設計データを従来の設計方針によるス
クリューに合致させる。即ち、供給部Aと圧縮部Bとの
境界部分からスクリュー1の先端までの形状は従来のス
クリューと同一である。
トピッチPvari.を決めるが、ここでは仮に供給部の最
下流部におけるフライトピッチPvari.に等しく40mm
と定める。溝深さdvari.=5mmを有する供給部Aの最
上流部から溝深さdvari.=6mmを有する供給部Aの最
下流部まで溝深さを徐々に深く変化させれば、フライト
2およびその溝とシリンダの内周面とによって形成され
る間隙のスクリュー中心軸方向断面の大きさ(図1の斜
線部X1によって示される樹脂の流路断面積)が上流側
から下流側に向けて徐々に広がり、最終的に供給部の最
下流部X2で約1.2倍に拡大される。このため、供給
部Aにおいて樹脂を搬送するときに生じる剪断発熱およ
び摩擦発熱を抑制することが可能となる。
り、供給部Aにおける最上流部のフライト2による樹脂
ペレットの円滑な噛み込みが実現され、同時に、供給部
Aの最上流部から供給部Aの最下流部に樹脂を搬送する
際に問題となる過剰な剪断および摩擦発熱作用を抑制す
ることができた。また、供給部のフライト溝内での樹脂
の温度分布のバラツキを最小限に抑制することが可能と
なった。
の剪断および摩擦発熱作用を抑制することから、計量部
Cに樹脂が到達するまでに樹脂が完全溶融状態とするこ
とが困難な場合が生じる恐れがある。そのため、本実施
形態においては、圧縮部Bから計量部Cにかけてサブフ
ライト3を設け、射出される樹脂温度のバラツキが最小
限に抑制されるようにしている。すなわち、図1に示す
ように、圧縮部Bから計量部Cにかけた領域Gにメイン
のフライト2よりも高さが僅かに低く加熱シリンダ内径
との間に0.5mm程度のクリアランスを形成するサブフ
ライト3を設けている。
大図である。又図7(b)はサブフライトの展開図、該
サブフライト3の作用の説明図である。この図7(a)
に示されるように、サブフライト3はメインのフライト
2より僅かに低く形成され、サブフライト3のピッチが
メインのフライト2のピッチよりも大きく形成され、こ
の実施形態では、メインのフライト2の4ピッチ間にサ
ブフライト3は3ピッチになるように形成されている。
が、未溶融樹脂や粘度の高い樹脂はサブフライト3によ
ってせき止められ、図7(b)に示すように、温度が上
昇し粘度が十分に低下した樹脂のみがサブフライト3を
乗り越えて通過することになる。このようにサブフライ
ト3によって温度が高く粘度の低い樹脂のみが選択的に
通過させられるから、射出される樹脂温度のバラツキを
抑制することができる。なお、サブフライト3を乗り越
え通過する樹脂はすでに粘度が低下しているため過剰な
剪断発熱は発生しない。
うに圧縮部Bと計量部Cとの境界領域に設けたが、計量
部Cにのみ設けてもよく、又は圧縮部Bのみに設けても
よい。又、上記実施形態においては、フライト2の溝深
さdvari.を供給部Aの最上流部から最下流部まで徐々
に深くするようにしたが、供給部の一部の区間若しくは
複数の区間でこの溝深さdvari.を変化させ深くするよ
うにしてもよい。最終的に、供給部の最下流部で溝深さ
dvari.=6mmとなっていればよい。更に別なる実施形
態について説明する。図2は直径Dが20mm、計量部C
におけるフライト2の溝深さdvari.が2mmの小径のス
クリューに対して5mm角の再生材からなる樹脂ペレット
が投入されることを想定した場合のスクリュー1の一実
施形態である。ここでは従来形状においてスクリュー圧
縮比(計量部溝深さと供給部溝深さの比)=2.0と定
義されるスクリューと同等圧縮効果を得る、本願に基づ
く新しいスクリューを設計するものとする。
直下のフライト2の溝深さは4.0mmとなり、5mm角の
再生材の投入に支障を来してブリッジ等を発生したり、
無理な噛み込みによる剪断発熱および摩擦発熱によって
樹脂に劣化が発生する状況である。
ては、まず、5mm角の再生材の噛み込みを円滑に行うた
めに、樹脂取り入れ口の直下、要するに、供給部Aにお
ける最上流部のフライト2の溝深さdvari.を5mmと定
める。
ト2の溝深さdvari.を4mm、供給部Aにおける最下流
部のフライトピッチPvari.を20mm、即ち、スクリュ
ー径Dの1.0倍(0.9倍ないし1.4倍の範囲)と
し、更に、フライト2の厚みTをスクリュー1の全区間
に亘って3mmとする。ここで、供給部Aの最下流部でフ
ライトピッチPvari.を20mm(スクリュー径の0.9
倍ないし1.4倍の範囲)としたのは、スクリュー径の
1.4倍以上に大きなフライトピッチとすると、後述す
るスクリューフライトの傾き角αが大きくなり、この結
果、後述する数2式で示される樹脂のスクリュ軸方向の
移動速度Vが極端に大きくなり、樹脂がシリンダ内周面
から受ける剪断力が強くなりすぎて、本発明が目的とし
ている剪断による発熱の抑制を達成できなくなるからで
ある。又、スクリュー径の0.9倍以下のピッチでは可
塑化能力が低下するために実用的ではなく、これを補う
ためにスクリュー回転数を上げて使用すると、スクリュ
ー回転が樹脂に与える剪断力が増大し、発熱の抑制とい
う本発明の目的とは異なるものとなるからである。又、
計量部Cにおけるフライト2の溝深さdvari.が2mmで
あるから、供給部Aにおける最下流部のフライト2の溝
深さdvari.は計量部Cにおけるフライト2の溝深さの
2.0倍(1.0倍ないし3.0倍の範囲)ということ
になる。次に、供給部Aにおける最上流部のフライトピ
ッチPvari.を決めるが、既に、圧縮部Bと計量部Cに
関しては従来と同様の設計データを適用することに決め
ているので、供給部Aにおける最下流部のフライトピッ
チPvari.=20mm、供給部Aにおける最下流部のフラ
イト2の溝深さdvari.=4mmは確定している。
上流部のフライト2の溝深さdvari.を5mmとする必要
があるので、溝深さdvari.=5mmを有する供給部Aの
最上流部から溝深さdvari.=4mm,フライトピッチPv
ari.=20mmを有する供給部Aの最下流部に樹脂を搬送
するときに生じる剪断発熱および摩擦発熱を許容限度内
に抑制するためには、フライト2および谷底とシリンダ
の内周面とによって形成される間隙のスクリュー中心軸
方向に沿って切った断面の大きさ(図2の斜線部X1に
よって示される樹脂の流路断面積)が増大するようにす
る。つまり、フライト2の溝深さdvari.を最上流部5m
mから最下流部4mmに徐々に減少させると共に、供給部
Aの最上流部から供給部Aの最下流部に向けてフライト
ピッチPvari.を徐々に増大させていく必要があるとい
うことである。
ライトピッチPvari.とスクリュー回転による固体ペレ
ットの送り量との間には図3に示すような関係があり、
フライトピッチPvari.がスクリュー径Dの0.6倍よ
り小さくなると送り量が激減するため、計量時間が延長
されて成形サイクル時間が延びすぎて、成形コストがア
ップしてしまう。また、供給部のフライト溝内を樹脂が
シリンダ内周面に接触しながら下流側へと移動する距離
(フライト溝の長さ)が短い、言い換えれば供給部にお
けるフライトの巻き数が従来スクリューよりも減少する
とき、樹脂がスクリュー供給部Aにおいて外部ヒータか
ら享受する熱量が従来スクリューと比較して減少してし
まうが、これは供給部Aにおける性能低下を意味する。
は、供給部Aにおける最上流部のフライトピッチPvar
i.をスクリュー径D=20mmの0.6倍=12mm(0.
6倍ないし1.0倍の範囲)とし、供給部Aの最上流部
における樹脂の流路断面積の大きさX1と供給部Aの最
下流部における樹脂の流路断面積の大きさX2の面積比
を約1:2とした。なお、図3は供給部Aにおける固体
ペレットの送り量Qの式より求めた。ペレットがスクリ
ュー溝内をかたまりで移動すると仮定すると、
ット移動速度 ψ:ペレットの移動速度(図4のスクリュー展開図を参
照) N:スクリュー回転数 α:スクリューフライトの傾き角 であり、D,H,V,ψ,Nを一定として、送り量とス
クリューフライトの傾き角度αとの関係を求めると、
ライトピッチPで一義的に決まるので、図3のように送
りQと{(フライトピッチP)/(スクリュー径D)}と
の関係が求まる。
り、供給部Aにおける最上流部からフライト2による樹
脂ペレットの円滑な噛み込みが実現され、同時に、供給
部Aの最上流部から供給部Aの最下流部に樹脂を搬送す
る際に問題となる過剰な剪断および摩擦発熱作用を抑制
することができた。
および背面の立ち上がりのテーパを2.8/5(但し、
軸方向/径方向の比)として前記流路断面積X1および
X2の大きさX1sおよびX2sを概算すると、図5に
示すように、 X1s=5・〔(12−3−2.8・2)+2.8〕=31mm2、ま
た、 X2s=4・〔(20−3−2.8・(4/5)・2)+2.8・4/
5〕=59.04mm2 となり、流路断面積X2の大きさX2sは、流路断面積
X1の大きさX1sの約2倍となる。
に示す実施形態と同様に、サブフライト2を圧縮部Bと
計量部Cとの境界領域に設けている。このサブフライト
3の作用は前述した図1に示す実施形態と同様である。
又。このサブフライト3を圧縮部Bか計量部Cのみに設
けても両方に設けてもよいことは図1に示す実施形態と
同様である。
や圧縮Bにおける溝深さdvari.に拘束されることなく
供給部Aにおける上流側の溝深さdvari.を使用対象と
なる再生材ペレットの大きさ(例えば5mm)に合わせて
形成することができるので、供給部Aにおける樹脂ペレ
ットの噛み込みを円滑に行うことができる。しかも、シ
リンダの樹脂取り入れ口から投入される樹脂が無理に剪
断されることがないので過剰な剪断発熱や摩擦発熱の発
生が抑制され、更に、供給部Aにおける流路断面積が徐
々に増大しているので、供給部Aにおける不用意な圧縮
による過剰な発熱も解消される。
同様の設計データを適用した場合、つまり、供給部Aに
おける最下流部のフライトピッチPvari.や溝深さdvar
i.が設計上の制限を受けるような場合であっても、供給
部Aにおける上流側の区間では従来のスクリュー構造
(例えば特開平9−314625号)に比べて溝深さd
variを深く形成することができるので、再生材で構成さ
れる粗大な樹脂ペレットの噛み込みの円滑化に関して有
利である。
おける過剰な剪断発熱作用や摩擦発熱作用の発生を抑制
し、かつ、再生材等からなる粗大な樹脂ペレットの噛み
込みも円滑に行うことができる。
を示す側面図である。
構造を示す側面図である。
P)/(スクリュー径D)}との関を示すグラフであ
る。
P)/(スクリュー径D)}との関をスクリューの構造
に基づいて示す説明図ある。
側と上流側から1ピッチ分ずつ取り出して示した概念図
である。
る。
さ X2 フライト間に形成される間隙の径方向断面の大き
さ
6)
内の樹脂流路断面積(フライトおよびスクリュー谷底面
とシリンダ内周面で形成される間隙をスクリュー中心軸
方向に沿って切ったときの断面積)の大きさを供給部全
領域にわたって上流部から最下流側に向けて徐々に拡大
していくようにフライトを形成した区間を設ける構成に
より前記課題を達成した。
Claims (6)
- 【請求項1】 スクリューの供給部において、上流部か
ら下流側に向けてスクリュー溝深さを増大させると共
に、フライト間で形成されるスクリュー溝内の樹脂流路
断面積が上流側から下流側に向けて増大するようにフラ
イトピッチを形成した区間を設けたことを特徴とする射
出成形機のスクリュー構造。 - 【請求項2】 スクリューの供給部の最下流部における
スクリュー溝深さを、計量部における溝深さの1.0倍
ないし3.0倍の範囲になるように形成した請求項1記
載の射出成形機のスクリュー構造。 - 【請求項3】 スクリューの供給部において、上流部か
ら下流側に向けてフライトピッチを徐々に増大させると
共に、フライト間で形成されるスクリュー溝内の樹脂流
路断面積が上流側から下流側に向けて増大するようにス
クリュー溝深さを形成したことを特徴とする射出成形機
のスクリュー構造。 - 【請求項4】 スクリューの供給部の最上流部における
フライトピッチを、スクリュー径の0.6倍ないし1.
0倍の範囲になるように形成した請求項3記載の射出成
形機のスクリュー構造。 - 【請求項5】 スクリューの供給部の最下流部における
フライトピッチを、スクリュー径の0.9倍ないし1.
4倍の範囲になるように形成した請求項3または請求項
4記載の射出成形機のスクリュー構造。 - 【請求項6】 スクリューの圧縮部および/又は計量部
にサブフライトを形成した区間を設けた請求項1,2,
3,4又は5記載の射出成形機のスクリュー構造。
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JP2008044152A (ja) * | 2006-08-11 | 2008-02-28 | Aisan Ind Co Ltd | 射出成形機の可塑化装置及び可塑化方法 |
EP3100841A1 (en) | 2015-06-01 | 2016-12-07 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Injection molding machine |
EP3100840A1 (en) | 2015-06-01 | 2016-12-07 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Injection molding machine |
Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
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-
1999
- 1999-02-04 JP JP02688299A patent/JP3187021B2/ja not_active Expired - Lifetime
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