JP2002321260A - プランジャー射出方式成形機 - Google Patents

プランジャー射出方式成形機

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JP2002321260A
JP2002321260A JP2001130201A JP2001130201A JP2002321260A JP 2002321260 A JP2002321260 A JP 2002321260A JP 2001130201 A JP2001130201 A JP 2001130201A JP 2001130201 A JP2001130201 A JP 2001130201A JP 2002321260 A JP2002321260 A JP 2002321260A
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Japan
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plunger
molding machine
injection unit
unit cylinder
resin
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Hiroshi Koizumi
洋 小泉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 樹脂材料の可塑化能力を改善して向上するよ
うにしたプランジャー射出方式成形機を得ることであ
る。 【解決手段】 樹脂を溶融して射出するプランジャー射
出方式成形機において、樹脂を溶融射出するための射出
ユニットシリンダー内に組み込まれるトービート、およ
び該射出ユニットシリンダー内壁に、熱伝導性に優れた
金属を用いたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プランジャー射出
方式成形機に関するもので、特に、プランンジャー射出
方式成形機における射出ユニット部の構造と材質に係わ
るものである。
【0002】
【従来の技術】従来のプランジャー射出方式成形機の射
出ユニットの構造の一例が図5に示されている。図示さ
れるように、射出成形機は、トービート101を有する
射出成形機シリンダー102と、射出成形機シリンダー
102に成形材料を供給するホッパー103と、射出成
形機シリンダー102とホッパー103とを連結固定す
るためのブラケット104と、ホッパー103からブラ
ケット104を介してシリンダー102内に入ったペレ
ット形状の樹脂をトービート101およびノズル109
を介して金型内に樹脂を注入するためのプランジャー1
05と、プランジャー105と連結されてプランジャー
105を油圧または空圧によって駆動するためのプラン
ジャー駆動用シリンダー106とを有している。また、
プランジャー105は、電動モータを利用した駆動方法
を用いて駆動することもできる。
【0003】さらに、射出成形機シリンダー102の外
周にはバンドヒータ107が設けられおり、成形材料の
種類によって所定の温度で制御される。
【0004】トービート101の働きは、シリンダー1
02の内壁とトービート101の外周面との間の間隙を
狭めることによって、迅速に熱が材料に伝わり溶融を早
めることである。また、シリンダー102の流路断面積
をプランジャー断面積よりも大幅に狭めることにより、
樹脂の流速、流れ方向を変化させることによって樹脂の
均一な溶融を図ることである。
【0005】シリンダー102の先端には、シリンダー
ヘッド108とノズル109が設けられており、ノズル
109が、成形機に固定された金型スプールブッシュ部
に押し当てられ、溶融樹脂を金型内に導く働きをする。
【0006】従来、一般的には、トービート101の材
質としては、シリンダー102と同一材質の鋼材が用い
られていた。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来の射出成形方式に
おいて、トービート材質として鋼材が使われている理由
としては、強度に優れ、また、耐摩耗性もある程度優れ
ている点である。
【0008】しかしながら、鋼材の熱伝導性は40W/
mKと低く、バンドヒーターが発熱した熱量を迅速にシ
リンダ内およびトービートに伝える点では不充分であっ
た。特に、トービート部分はバンドヒータ部分から離れ
ており、シリンダー内壁面とトービート表面部とでは大
きな熱勾配が発生して、樹脂の溶融状態に問題があっ
た。また、安定した成形をするためには、シリンダー内
の樹脂の溶融状態が大きく影響するために、どうしても
インラインスクリュー方式の射出成形機に対して成形サ
イクルを長くする必要があった。
【0009】また、熱の伝導性が悪いためにトービート
の長さを長くする必要があった。さらに、バンドヒータ
の温度設定を高めにする必要があり、材料の熱劣化の問
題もあった。さらにまた、プランジャーに接する部分の
材料が融けて、プランジャーとシリンダの間に融けた材
料が入り込み、プランジャーがかじるなどのトラブルも
発生した。
【0010】本発明の目的は、プランジャー射出方式の
従来における問題点である樹脂材料の可塑化能力を改善
して向上するようにした射出成形機を提供することにあ
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明のプランジャー射出方式成形機は、樹脂を
溶融して射出するプランジャー射出方式成形機におい
て、樹脂を溶融射出するための射出ユニットシリンダー
内に組み込まれるトービート、および該射出ユニットシ
リンダー内壁に、熱伝導性に優れた金属を用いたことを
特徴とする。
【0012】また、本発明のプランジャー射出方式成形
機は、前記トービートおよび前記射出ユニットシリンダ
ー内壁に、耐摩耗性のある硬質な皮膜を表面に形成させ
た熱伝導性に優れた金属を用いたことを特徴とする。
【0013】さらに、本発明のプランジャー射出方式成
形機は、前記射出ユニットシリンダー内壁に、熱伝導性
に優れた金属または耐摩耗性のある硬質な皮膜を表面に
形成させた熱伝導性に優れた金属のいずれかの、リング
部材を設けたことを特徴とする。
【0014】さらにまた、本発明のプランジャー射出方
式成形機は、前記射出ユニットシリンダーに鋼材を用
い、内壁に熱伝導性に優れた金属のリング部材を設け、
前記トービートと前記射出ユニットシリンダー内壁と
を、線膨張の違いを計算した寸法で嵌合させたことを特
徴とする。
【0015】本発明のプランジャー射出方式成形機は、
前記射出ユニットシリンダーの材質としてプランジャー
が摺動する前記射出ユニットシリンダー内壁には耐摩耗
性に優れた鋼材を用い、樹脂を溶融する前記射出ユニッ
トシリンダー内壁と前記トービートには、熱伝導性に優
れた金属を用いたことを特徴とする。
【0016】また、本発明のプランジャー射出方式成形
機は、前記熱伝導性に優れた金属が高強度耐熱銅合金で
あることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の第1の特徴は、トービー
トと、射出ユニットシリンダー内壁の一部に熱伝導性の
優れた金属を用いたことである。使用した金属の一例と
して射出成形用金型材として作られた株式会社神戸製鋼
所製作の高強度耐熱銅合金HR750は、熱伝導度が1
30W/m・Kと鋼材の約3倍の数値を示している。また、
この銅合金は、強度的にも引張り強さが750N/mm
と、鋼材であるS55C材の引張り強さを上回る数値を
示している。
【0018】このような材料を使用した結果、熱伝導度
が約3倍もあるために、従来の鋼材のトービート方式に
比較して成形サイクルの大幅な短縮が可能になったし、
また、樹脂温度の設定も下げることが出来るようになっ
た。
【0019】本発明の第2の特徴は、耐摩耗性に劣る銅
系合金で作られたトービートと、射出ユニットシリンダ
ー内壁面とに耐摩耗性のある硬質な皮膜を形成したこと
を特徴ととしたものである。硬質皮膜としては、湿式メ
ッキ法による硬質クロムメッキ、PVD法によるTiN皮
膜などがある。
【0020】これによって、ガラスフィラーなどが混合
された複合材の成形も可能になる。
【0021】本発明の第3の特徴は、射出ユニットシリ
ンダー外周部を鋼材とし、内側に銅系合金製のトービー
トとシリンダー内壁形状のリング部材とを入れる構造に
したことである。射出ユニットシリンダー外周部を鋼材
にすることによって、射出圧力による外径方向への膨ら
みを防止し、銅系合金トービートおよびリング部材の破
損を防止することが出来るようにしている。
【0022】本発明の第4の特徴は、プランジャーが射
出ユニットシリンダー内壁面と摺動する部分、およびそ
の先の約10mm程度を鋼材シリンダー部で形成し、そ
の先を前記銅系合金トービートおよびリング部材とした
構成である。
【0023】これによって、プランジャー摺動部の射出
ユニットシリンダー内壁の摩耗を少なくすることが出来
る。また、鋼材の内壁面と銅系合金の内壁面の熱伝導性
の違いを利用して低い温度設定が可能になって、プラン
ジャー接触部の材料の溶融を防止可能としている。
【0024】本発明のその他の目的、特徴および利点
は、以下の添付図面に沿っての詳細な説明から明らかに
なろう。
【0025】(実施例)図1は、本発明の実施例である
プランジャー射出方式成形機を示す断面図で、図2は樹
脂の溶融状態を示した図、図3は、プランジャーが前進
して、樹脂が射出された状態を示す図で、図4は、図3
のA−A線に沿った射出ユニットシリンダーおよびトー
ビートの断面図である。
【0026】図1乃至図4に示されるように、本発明に
おけるプランジャー射出方式成形機は、トービート1
と、このトービート1を有する射出ユニットシリンダー
2と、射出ユニットシリンダー2の周囲に設けられたバ
ンドヒータ3と、射出ユニットシリンダー2内に入った
ペレット形状の樹脂をトービート1とシリンダヘッド8
とノズル9を介して金型内に注入するためのプランジャ
ー4と、このプランジャー4と連結されてプランジャー
4を油圧や空圧によって駆動するためのプランジャー駆
動用シリンダー5と、射出ユニットシリンダー2にブラ
ケット6を介して連結される成形材料を供給するホッパ
ー7とを有しており、射出ユニットシリンダー2の内壁
部分に、前リング11、中央リング12、後リング13
から構成されたリング部材10が設けられている。
【0027】このような本発明におけるプランジャー射
出方式成形機において、ホッパー7に入れられた樹脂ペ
レット14は、フランジ6に穿設された孔およびシリン
ダー2の孔を介してプランジャー4の前進方向に設けら
れた射出ユニットシリンダー2の内径部に送り込まれ
る。
【0028】射出ユニットシリンダー2の外周に巻き付
けられて取付けられたバンドヒーター3は、射出ユニッ
トシリンダー2を所定の温度まで昇温させ、所定の温度
を維持するように制御される。所定温度は、使用する成
形材料により異なる。射出ユニットシリンダー2の材質
は、強度と表面硬さの優れたSKD11などの鋼材が使
用されている。さらに、射出ユニットシリンダー2の内
径部には、銅合金系のトービート1と、複数個に分割さ
れた、図示実施例では3分割された、銅合金系の前リン
グ11、銅合金系の中央リング12、銅合金系の後リン
グ13から構成されたリング部材10とが挿入されてい
る。
【0029】本実施例では、銅系合金として金型用銅合
金HR750(株式会社神戸製鋼所製作)が使用されて
いる。この金型用銅合金は、熱膨張係数が17×10
−6と、鋼材の熱膨張係数11×10−6に比べて大き
く、所定の使用温度での熱膨張率の差による寸法変化に
注意することが必要である。シリンダーヘッド8は、射
出ユニットシリンダー2、前リング11と中央リング1
2と後リング13とから成るリング部材10、およびト
ービート1の接触部等に隙間が出来ないように、射出ユ
ニットシリンダー2にしっかりと取り付けられる。ノズ
ル9は、金型のスプールブッシュに圧接して、溶融樹脂
15を金型内に注入させるためのものである。プランジ
ャー4は、プランジャー駆動用シリンダー5に連結され
ており、プランジャー駆動用シリンダー5を駆動させる
ことによってプランジャー4を介して溶融樹脂15が金
型内に注入される。
【0030】図2は、樹脂ペレット14が射出ユニット
シリンダー2内に入っている状態を示しているが、樹脂
ペレット14は、バンドヒーター3の発生する熱が射出
ユニットシリンダー2を介して伝熱され、徐々に軟化し
て溶融される。迅速に樹脂を軟化溶融させるには、射出
ユニットシリンダー2の内壁面からの距離を出来るだけ
短くすることが重要である。さらに、熱伝導性が鋼材の
約3倍もある銅系合金が、トービート1と、前リング1
1、中央リング12、後リング13から構成されたリン
グ部材10とに使用されている。
【0031】本実施例で使用した金型用銅合金HR75
0は、熱伝導度が130W/m・Kと鋼材の約3倍近い
熱伝導度を示している。
【0032】図3において、プランジャー4がノズル9
方向に前進することによって、成形材料は、トービート
1の円錐形状部と後リング13の狭められた空間で強く
壁面に押付けられるために急に溶融を始める。樹脂は、
溶融することによって大幅に嵩密度が減じるために、図
4の断面図に示されるように、樹脂流路16がプランジ
ャー断面積に比べて大幅に少なくなるように作られてい
る。また、本実施例では、トービート1と、リング部材
10の前リング11と中央リング12と後リング13等
の耐摩耗性を向上させるために、表面に硬質クロム(C
r)メッキが施されている。
【0033】以上に説明したように、トービートと、射
出ユニットシリンダー内壁の一部を硬質な表面処理を施
した熱伝導性に優れた銅系合金系などの金属、または同
じ銅系合金系のリング部材等を用いることによって、樹
脂の溶融が早くなって、成形サイクルを約30%ほど短
縮することが可能になる。また、樹脂の溶融状態が安定
化するために成形品の寸法精度のバラツキを減らすこと
が出来る。また、射出ユニットシリンダーの温度設定を
低めにすることが可能になり、樹脂の焼けによる変色を
防止することができる。
【0034】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の射出成形機は、
樹脂を溶融して射出するプランジャー射出方式成形機に
おいて、樹脂を溶融射出するための射出ユニットシリン
ダー内に組み込まれるトービート、および該射出ユニッ
トシリンダー内壁に、熱伝導性に優れた金属を用いてい
るので、樹脂の溶融が早くなって成形サイクルを約30
%短縮することが出来、樹脂の溶融状態が安定化するた
めに成形品の寸法精度のバラツキを減らすことが出来る
と共に、シリンダーの温度設定を低めにすることが可能
になり、樹脂の焼けによる変色を防止できる。
【0035】本発明の請求項2記載のプランジャー射出
方式成形機は、前記トービートおよび前記射出ユニット
シリンダー内壁に、耐摩耗性のある硬質な皮膜を表面に
形成させた熱伝導性に優れた金属を用いているので、樹
脂の溶融が早くなって成形サイクルを短縮することが出
来、かつ樹脂の溶融状態が安定化するために成形品の寸
法精度のバラツキを減らすことが出来ると共に、シリン
ダーの温度設定を低めにすることが可能になり、樹脂の
焼けによる変色を防止できる。
【0036】本発明の請求項3記載のプランジャー射出
方式成形機は、前記射出ユニットシリンダー内壁に、熱
伝導性に優れた金属または耐摩耗性のある硬質な皮膜を
表面に形成させた熱伝導性に優れた金属のいずれかのリ
ング部材を設けているので、樹脂の溶融が早くなって成
形サイクルを短縮することが出来ると共に、樹脂の溶融
状態が安定化するために成形品の寸法精度のバラツキを
減らすことが出来る。
【0037】本発明の請求項4記載のプランジャー射出
方式成形機は、前記射出ユニットシリンダーに鋼材を用
い、内壁に熱伝導性に優れた金属のリング部材を設け、
前記トービートと前記射出ユニットシリンダー内壁と
を、線膨張の違いを計算した寸法で嵌合させているの
で、樹脂の溶融が早くなり、成形サイクルを短縮するこ
とが出来、樹脂の溶融状態が安定化するために成形品の
寸法精度のバラツキを減らすことが出来ると共に、シリ
ンダーの温度設定を低めにすることが可能になって、樹
脂の焼けによる変色を防止することができる。
【0038】本発明の請求項5記載のプランジャー射出
方式成形機は、前記射出ユニットシリンダーの材質とし
てプランジャーが摺動する前記射出ユニットシリンダー
内壁には耐摩耗性に優れた鋼材を用い、樹脂を溶融する
前記射出ユニットシリンダー内壁と前記トービートに
は、熱伝導性に優れた金属を用いているので、樹脂の溶
融が早くなって成形サイクルを短縮することが出来ると
共に、樹脂の溶融状態が安定化するために成形品の寸法
精度のバラツキを減らすことが出来るし、シリンダーの
温度設定を低めにすることが可能になり、樹脂の焼けに
よる変色を防止できる。
【0039】本発明の請求項6記載のプランジャー射出
方式成形機は、前記熱伝導性に優れた金属が高強度耐熱
銅合金であるので、プランジャー摺動部の射出ユニット
シリンダー内壁の摩耗を少なくすることが出来る。ま
た、鋼材の内壁面と銅系合金の内壁面の熱伝導性の違い
を利用して低い温度設定が可能になって、プランジャー
接触部の材料の溶融を防止可能としている。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプランジャー射出方式成形機を示す構
造図である。
【図2】図1の本発明のプランジャー射出方式成形機の
シリンダー内での材料の溶融状態を示す図である。
【図3】図1の本発明のプランジャー射出方式成形機の
プランジャーが前進した状態を示す図である。
【図4】図3のA−A線に沿った断面図である。
【図5】従来のプランジャー射出方式成形機を示す構造
図である。
【符号の説明】
1 トービート(銅系合金の) 2 射出ユニットシリンダー 3 バンドヒータ 4 プランジャー 5 プランジャー駆動用シリンダー 6 フランジ 7 ホッパー 8 シリンダーヘッド 9 ノズル 10 リング部材 11 前リング(銅合金系の) 12 中央リング(銅合金系の) 13 後リング(銅合金系の) 14 樹脂ペレット 15 溶融樹脂 16 樹脂流路

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂を溶融して射出するプランジャー射
    出方式成形機において、 樹脂を溶融射出するための射出ユニットシリンダー内に
    組み込まれるトービート、および該射出ユニットシリン
    ダー内壁に、熱伝導性に優れた金属を用いたことを特徴
    とするプランジャー射出方式成形機。
  2. 【請求項2】 前記トービートおよび前記射出ユニット
    シリンダー内壁に、耐摩耗性のある硬質な皮膜を表面に
    形成させた熱伝導性に優れた金属を用いたことを特徴と
    する請求項1記載のプランジャー射出方式成形機。
  3. 【請求項3】 前記射出ユニットシリンダー内壁に、熱
    伝導性に優れた金属または耐摩耗性のある硬質な皮膜を
    表面に形成させた熱伝導性に優れた金属のいずれかの、
    リング部材を設けたことを特徴とする請求項1または2
    記載のプランジャー射出方式成形機。
  4. 【請求項4】 前記射出ユニットシリンダーに鋼材を用
    い、内壁に熱伝導性に優れた金属のリング部材を設け、
    前記トービートと前記射出ユニットシリンダー内壁と
    を、線膨張の違いを計算した寸法で嵌合させたことを特
    徴とする請求項3記載のプランジャー射出方式成形機。
  5. 【請求項5】 前記射出ユニットシリンダーの材質とし
    てプランジャーが摺動する前記射出ユニットシリンダー
    内壁には耐摩耗性に優れた鋼材を用い、樹脂を溶融する
    前記射出ユニットシリンダー内壁と前記トービートに
    は、熱伝導性に優れた金属を用いたことを特徴とする請
    求項1記載のプランジャー射出方式成形機。
  6. 【請求項6】 前記熱伝導性に優れた金属が高強度耐熱
    銅合金であることを特徴とする請求項1乃至5いずれか
    1項記載のプランジャー射出方式成形機。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008284759A (ja) * 2007-05-17 2008-11-27 Panasonic Corp プランジャ式射出成形機

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