JP2005001388A - 射出成形用スクリュー - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 射出成形用スクリュー10,110,210が、第一端部と、第二端部と、長手ボデーと、圧力保持装置と、選択的にスクリューチップ54とを備えている。長手ボデー16は両端部間でスクリュー全長に沿って軸方向に延在している、第一ステージ部分20と第二ステージ部分22,122,222とを備えている。圧力保持要素は、第二ステージ部分における圧力損失を最小化するようになっている。
【選択図】 図1
Description
微孔質プロセス用の標準スクリューにおけるワイピング及び混合区画の溶融材料の圧力降下が図7に図示されていて、PA材料を用いた試験の一成形サイクルにおける圧力変化が13789.4kPa(2000psi)である。本グラフにおいて、生産のために加工された材料は、33%短ガラス繊維の強化ポリアミド6(Nylon6)樹脂である。この材料は、標準のTrexel MuCellスクリューを用いたポリマーMuCellパーツの加工に使用されたものであり、さらにこの材料は、MIM供給原料・材料を加工する際に中央区画の逆止めリングを取りつけ、プロセス制御の改善をするためのベースラインとして使用されたものである。これは、MIM供給原料はコストがかかるので、開発コストを押えるために当初ポリマー材料を用いたもので、標準Trexelスクリューと本発明のスクリューとの同時的な関係を図示している。大きなピークと谷とは標準Trexelスクリューのデータである。図7Aは図7に図示するデータの拡大図である。
図8に図示するデータは、一般グレードの繊維露出ポリプロピレン材料の処理における、本発明のスクリューの性能を示めしている。このポリマー材料は、ポリエチレン及びポリスチレン(オレフィン)のような樹脂と同一系統のものであって、配合剤は、微孔質金属材料を生産するために使用する、AMP及びPenn State MIM供給原料材料に使用した。ゴールは、中央区画の逆止めリング位置における、プロセスのスタートアップから安定したプロセスへの圧力減衰を決定することであった。減衰は約4136.8kPa(約600psi)に保持された。プロセス条件を表−Aに示めす。
図9におけるデータは、加工中における、本発明の射出成形用スクリューのスクリューの中央区画における逆止めリング位置での圧力変化を図示している。ペンシルバニア州立大学で配合された固体MIM材料が加工されている(微孔質MIMが生産された)。MIM供給原料逆止めリング位置での溶融圧力降下変化は図7及び7Aと整合している。しかしながら、図7及び7Aにおける33%ガラス充填ナイロン材料と比較してスクリュー復元時の圧力上昇は、MIM供給原料材料のより小さな粘性の結果である。スクリュー停止後の減衰は、射出の位置にほぼ比例しており、スクリュー回転時の圧力上昇の前に僅かな圧力降下を示めしていた。スクリュー停止後及び射出成形前における圧力減衰の不足は、中央区画の逆止めリングがMIM供給原料材料により影きょうされているものである。加工条件を表Bに示めす。
図10におけるデータは、プロセス中における、微孔質MIMを生産しているスクリューの中央区画の逆止めリング位置での、ペンシルバニア州立大学で配合したMIM供給原料材料の圧力変化を図示している。図9における固体MIMと比較して、スクリュー復元時における圧力増加は、より高い背圧及びSCFガス吐出圧力における、SCFガスを添加したMIM供給原料の結合剤の粘性の低下の結果である。最低レベルへの圧力減衰の制御は、安定した微孔質MIM成形プロセスを維持するために重要なものである。最低圧力は、プロセス時における単相溶液を維持するために、SCFガスの臨界圧力より高く保持されるべきである。このグラフは、スクリュー回転サイクルにおける圧力の急上昇直前に(図10A)、射出成形ストロークにおけるわずかな圧力上昇を示めしていて、その後射出成形前のレベルに圧力減衰している。図10Aは図10の射出成形サイクルの3サイクルを示めしている。
図10Bのデータは、標準のTrexelスクリューを使用してスクリュー復元を拡げて得られた性能を図示している。射出成形における圧力降下は、射出成形直前の減衰が短縮されていて、スクリュー復元前に僅かに圧力上昇している。各サイクル間における圧力降下の間の第一圧力上昇は、成形機の背圧設定値より高圧でのSCFガスの添加によるものである。このことは、圧力減衰は、プロセスと整合して保持することができるけれども、1加工サイクル中における著しい圧力変化のために、所望されない様相となっている。プロセス条件を表Cに示めす。
16 長手ボデー
20 第一ステージ部分
22,122,222 第二ステージ部分
54 スクリューチップ
Claims (39)
- 第一端部と、第二端部と、長手ボデーと、圧力保持要素とを具備する射出成形用スクリューにおいて:
該第一端部は、駆動手段と係合するようになっており;
該第二端部は、スクリューチップと係合するようになっていて;
該長手ボデーは、該第一端部と該第二端部との間で、該射出成形用スクリューの全長に沿って、軸方向に延在しており、かつ第一ステージ部分と第二ステージ部分とを備えていて、
該第一ステージ部分は、少なくとも一つの物質を最初に受け入れるようになっており、かつ該少なくとも一つの物質を該第二ステージ部分へ送るようになっていて、該第一ステージ部分が、該第一ステージ部分に沿ってヘリカル状に延伸する少なくとも一つのねじ山を含んでおり、該少なくとも一つのねじ山は、少なくとも一つのチャンネルを形成していて、該少なくとも一つのチャンネルを介して、該少なくとも一つの物質が、該第一ステージ部分に沿って該第二ステージ部分に送られており、
該第二ステージ部分は、少なくとも一つの混合区画を含んでいて、かつ該第一ステージ部分から送られてきた該少なくとも一つの物質を該スクリューチップに送るようになっており、該少なくとも一つの混合区画は、該第一ステージ部分から送られてきた該少なくとも一つの物質を混合し、かつ混合した該少なくとも一つの物質を押出し用の該スクリューチップに送っており、少なくとも一の流体が、加工装置の少なくとも一つの注入ポートにより、該第一ステージ部分から送られてきた該少なくとも一つの物質に導入されていて;
該圧力保持要素は、該第二ステージ部分における圧力損失を低減するために、該第一ステージ部分と該第二ステージ部分との間に設置されている;
射出成形用スクリュー。 - 該長手ボデーの該第一ステージ部分が、複数の区画を備えている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該第一ステージ部分の該複数の区画が、供給区画と、転移区画と、計量区画とを含んでいて、該供給区画は該第一端部に最隣接して設置されており、該転移区画は該供給区画と該計量区画との中間に設置されていて、該供給区画と該転移区画と該計量区画との各々は谷の径を有している、請求項2に記載の射出成形用スクリュー。
- 該計量区画の該谷の径が、該転移区画の該谷の径より大きくて、かつ該転移区画の谷の径は、該供給区画の谷の径より大きい、請求項3に記載の射出成形用スクリュー。
- 該計量区画の谷の径が、該混合区画の谷の径とほぼ同一である、請求項3に記載の射出成形用スクリュー。
- 該計量区画の谷の径と該混合区画の谷の径との各々が、該第一ステージ部分と該第二ステージ部分との間に設置された中間区画の谷の径より大きい、請求項3に記載の射出成形用スクリュー。
- 該第二ステージ部分が、該第二ステージ部分に沿ってヘリカル状に延伸する少なくとも一つの混合用ねじ山を含んでいて、該少なくとも一つの混合用ねじ山が少なくとも一つのチャンネルを形成しており、該少なくとも一つのチャンネルを介して、混合された該少なくとも一つの物質が該第二ステージ部分に沿って該スクリューチップに送られている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該少なくとも一つの混合用ねじ山が、のこ歯状の混合用二条ねじ山である、請求項7に記載の射出成形用スクリュー。
- 該のこ歯状の混合用二条ねじ山が、1/2のピッチである、請求項8に記載の射出成形用スクリュー。
- 該少なくとも一つの混合用ねじ山が、のこ歯状の混合用単条ねじ山である、請求項7に記載の射出成形用スクリュー。
- 該少なくとも一つの混合用ねじ山が、単一ピッチの混合用単条ねじ山である、請求項7に記載の射出成形用スクリュー。
- 該少なくとも一つの混合区画の一つの混合区画が、該第二端部に最隣接して設置されている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該長手ボデーがほぼ円柱状である、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- さらにスクリューチップを具備している、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該スクリューチップが自動閉止式スクリューチップである、請求項14に記載の射出成形用スクリュー。
- 該第二端部が、該スクリューチップの係合端部を受け入れるために寸法化され形成されたスクリューチップチャンネルを含んでいる、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該第二ステージ部分が、該混合区画と該中間区画との間に設置されたヘリカル状のワイピング区画を含んでいて、該中間区画は該第一ステージ部分と該第二ステージ部分との間に設置されている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該射出成形用スクリューが、約2.0対1の圧縮比である、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該射出成形用スクリューが、約1.5対1〜約1.7対1の圧縮比である、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該射出成形用スクリューが、非ポリマー結合剤を有する供給原料を押し出すために約1.2対1〜約1.49対1の圧縮比である、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該加工装置が、上流方向と下流方向とを有する少なくとも一つのバレルを備えている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 使用時において、該圧力保持要素が、該バレルの該ガス注入ポートの上流側に位置決めされている、請求項21に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素が、射出又は突出しサイクルの少なくともある時間の間、該圧力保持要素を通過する少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを制限するべく配置構成されていて、該圧力保持要素の下流側の少なくとも一つの物質の圧力を該射出又は突出しサイクルを通して少なくとも6895kPa(1000psi)に維持するようになっている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素が、射出又は突出しサイクルの少なくともある時間の間、該圧力保持要素を通過する少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを制限するべく配置構成されていて、該圧力保持要素の下流側の少なくとも一つの物質の圧力を該射出又は突出しサイクルを通して少なくとも13790kPa(2000psi)に維持するようになっている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素が、射出又は突出しサイクルの少なくともある時間の間、該圧力保持要素を通過する少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを制限するべく配置構成されていて、該圧力保持要素の下流側の少なくとも一つの物質の圧力を該射出又は突出しサイクルを通して少なくとも20684kPa(3000psi)に維持するようになっている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素が、射出又は突出しサイクルの少なくともある時間の間、該圧力保持要素を通過する少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを制限するべく配置構成されていて、該圧力保持要素の下流側の少なくとも一つの物質の圧力を少なくとも臨界圧力に維持するようになっていて、該臨界圧力は、該少なくとも一つの物質と少なくとも一つの流体との単相溶液を、該少なくとも一つの射出又は突出しサイクルを通して、維持するために必要とされるものである、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該射出成形用スクリューが、該射出又は突出しサイクル中に、蓄積位置と射出位置との間を往復する、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素の下流側の少なくとも一つの物質の圧力が、該圧力保持要素の上流側の少なくとも一つの物質の圧力を上わ廻るとき、該圧力保持要素は、該圧力保持要素を通過する少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを制限するべく配置構成されている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素が、該射出又は突出しサイクルの少なくともある時間の間、該少なくとも一つの物質の該上流方向への流れをほぼ防止するべく配置構成されている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該圧力保持要素がバルブを備えていて、該バルブは、第一位置において、該バルブを通過する該少なくとも一つの物質の下流方向への流れを可能にし、第二位置において、該バルブを通過する該少なくとも一つの物質の上流方向への流れを制限するようになっている、請求項1に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブの下流側の該少なくとも一つの物質の圧力が、該バルブの上流側の該少なくとも一つの物質の圧力を上廻った場合、該バルブは該第一位置から該第二位置へ移動するべく配置構成されている、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブがばね要素を含んでいて、該ばね要素は、該バルブを該第一位置から該第二位置へ押しつけるべく付勢されている、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブが、該第二位置において、該弁を通過する該少なくとも一つの物質の上流方向への流れをほぼ防止するべく配置・構成されている、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブは、該バルブが該第一位置から該第二位置へ移動する場合のある時限の間、該バルブを通過する該少なくとも一つの物質の限定された上流方向への流れを可能にするべく配置構成成されている、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該射出成形用スクリューが蓄積位置と射出位置との間を往復していて、該バルブは、該射出成形用スクリューが該射出位置にある場合の少なくともある時間の間該第二位置にある、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブは、該射出成形用スクリューがアイドルしている場合の少なくともある時間の間該第二位置にある、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該バルブがリング逆止め弁を含んでいる、請求項30に記載の射出成形用スクリュー。
- 該リング逆止め弁がシール面及びリングを備えていて、該リングは第一位置と第二位置との間で可動であり、該第一位置において、該リングは、該シール面と係合していなくて、従って該少なくとも一つの物質が該リングを通過して流れることを可能にしていて、該第二位置において、該リングは、該シール面と係合しており、従って該リングを通過する該少なくとも一つの物質の該上流方向への流れを防止している、請求項37に記載の射出成形用スクリュー。
- 該シール面が、該射出成形用スクリューの少なくとも一部を含んでいる、請求項38に記載の射出成形用スクリュー。
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