JP2005254726A - 射出成形用スクリュ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】スクリュ本体11、スクリュ本体11の先端に配したミキシングヘッド12、ミキシングヘッド12の先端に逆流防止装置40とスクリュヘッド13配し、ミキシングヘッド12の外周面に、複数列の円環状の溝20と隣接する円環状の溝20を連通させる複数の軸方向の溝18を形成した射出成形用スクリュにおいて、軸方向の溝を軸直角方向に切断した樹脂の通過面積が、スクリュ本体11側からスクリュヘッド13側に向かって減少するように形成する。
【選択図】 図1
Description
高分散タイプの従来型射出成形用スクリュについて、スクリュ先端構造の一例を図6に示す。
図6に示した射出成形用スクリュ10は、樹脂を供給、圧縮及び計量して送り出すためのフライト5が設けられたスクリュ本体1と、スクリュ本体1先端に固定されたスクリュヘッド3と、スクリュヘッド3に形成した小径部に配されたチェックリング7と、外周面に円周方向に複数個、軸方向に複数列の突起物6が形成されたミキシングヘッド4から構成される。
該射出成形機の図示しないホッパから供給された樹脂は、該加熱シリンダ内で外部からの熱エネルギーを受けるとともに、射出成形用スクリュ10の回転に伴う機械的エネルギーによって溶融され、ミキシングヘッド4を通ってスクリュヘッド3先端に送り込まれる。
ここで、スクリュ本体1から送り出された樹脂は突起物6間の間隙を分岐又合流しながら蛇行して流れこの間で良好に分散される。(特許文献1参照)
しかし、前述した従来型の射出成形用スクリュを使用して、前述した高流動性樹脂とカラーマスターバッチ(固形状着色剤)とを混合して直接射出成形する場合や、高流動性樹脂にタルク等の充填物を充填した樹脂を射出成形する場合において、カラーマスターバッチや充填物がミキシングヘッドの突起物部において凝集し、分散不良等の問題が発生していた。
また、従来型の射出成形用スクリュは溶融樹脂が突起物部で滞留し易いことから色替えが悪いという問題もあった。
該ミキシングヘッドの外周面に、複数列の円環状の溝と隣接する該円環状の溝を連通させる複数の軸方向の溝を形成した射出成形用スクリュにおいて、
該軸方向の溝の軸直角断面での樹脂の通過面積が、スクリュ本体側からスクリュヘッド側に向かって減少するように形成した。
該ミキシングヘッドの外周面に、複数列の円環状の溝と隣接する該円環状の溝を連通させる複数の軸方向の溝を形成した射出成形用スクリュにおいて、
該逆流防止装置は、ミキシングヘッドとスクリュヘッドの間に配された環状のチェックリングとシートからなり、該ミキシングヘッドと該スクリュヘッドの間で該シートを挟持するとともに、該シートに隣接するスクリュヘッドの一部分に該チェックリングを摺動自在状態に嵌め込むことによって、樹脂の射出時に該チェックリングが該シートに当接して樹脂の逆流を防止するものであって、
該ミキシングヘッドのスクリュ本体側の端部に形成する谷径を隣接するスクリュ本体の谷径に一致させるとともに、スクリュヘッド側の端部に形成する谷径をシートの外径に一致させた。
図1〜図4は本発明による実施の形態に係り、図1は本発明による実施形態の好ましい1例を示す要部の断面図、図2〜図4はミキシングヘッド外周面網目状溝部の実施形態を説明する展開図である。
ここで、図2は、ミキシングヘッドの外周面に軸方向に複数列形成した軸方向の溝の各列において、円周方向に等分割する分割数を同一として軸方向に隣接する列を互にピッチで2分の1宛ずらして形成することにより、矩形の隔壁が複数形成されるような網目を形成した場合を示している。また、図3はミキシングヘッドの外周面に略三角形の隔壁が複数残るような網目を形成した場合を示す。
なお、図2と図3に記載したミキシングヘッドの外周面の形状は、溝部の谷径をスクリュヘッド側に向かって大きくすることによって、前記樹脂の通過面積を減少させるようにしている。
また、図4は、ミキシングヘッドの外周面に軸方向に複数列形成した円環状の溝の各列において、円周方向に等分割する分割数を同一として軸方向に隣接する列を互にピッチで2分の1宛ずらして形成するとともに、前記軸方向の溝の円周方向の幅をスクリュヘッド側に向かって小さくすることにより前記樹脂の通過面積を減少させた場合を示している。
図1及び図2において、11はスクリュ本体、12はミキシングヘッド、13はスクリュヘッド、40はチェックリング14及びシート15から構成される逆流防止装置である。ミキシングヘッド12はスクリュ本体11の先端の開口部に螺合するねじ部16を備え、スクリュ本体11に脱着自在に取付けられている。そして、スクリュヘッド13はミキシングヘッド12の先端の開口部に螺合するねじ部17を備え、ミキシングヘッド12に脱着自在に取付けられている。
そして、ミキシングヘッド12大径部の最大外径は図示しない加熱シリンダの内径よりも小さく、かつ、スクリュ本体11の谷径よりも大きく形成した。また、ミキシングヘッド12大径部において、スクリュ本体11側の端部に形成する谷径は隣接するスクリュ本体11の谷径に一致させるとともに、スクリュヘッド13側の端部に形成する谷径はシート15の外径に一致させることによって、接合部での段差をなくして溶融樹脂の滞留が起こらない構成としている。
そして、該溝部の中で軸方向の溝18を軸直角方向に切断した際の樹脂の通過面積が、スクリュ本体11側からスクリュヘッド13側に向かって減少するようにするため、スクリュ本体11の谷径よりもシート15の外径を大きくした形状としている。
ここで、本発明における好ましいスクリュ本体11側とスクリュヘッド13側との樹脂の通過面積の比率は1:0.9〜0.3の範囲であり、成形する樹脂のメルトフローレートやカラーマスターバッチの希釈倍率、樹脂の充填剤の種類や量などにより適宜選択し使用する。
また、軸方向の溝18を軸直角方向に切断したときの樹脂の通過面積を減少させる方法は前記方法に限らず、ミキシングヘッド12溝部の谷径を同一寸法とし、軸方向の溝18の円周方向の幅をスクリュ本体側からスクリュヘッド側に向かって減少させる図4のような方法であっても良い。
そして、スクリュヘッド13の小径部からチェックリング14を緩やかに嵌め込み、スクリュヘッド13のねじ部17をミキシングヘッド12の先端の開口部に螺合することによって、該スクリュヘッドと該ミキシングヘッドの間で該シートを挟持させる。これによって、チェックリング14およびシート15から構成される逆流防止装置40がミキシングヘッド12とスクリュヘッド13の間で脱着自在に取付けられることになる。
なお、チェックリング14はスクリュヘッド13先端部の小径部外側に軸方向に進退自在であり、射出充填時に溶融樹脂の圧力によってスクリュ本体11側に移動した際にシート15と当接してスクリュヘッド13先端の溶融樹脂がスクリュ本体11側へ逆流することを防止する。
また、スクリュ本体11が回転しながら後退する計量工程においては、前記チェックリング14がスクリュヘッド13方向へ移動する。そして、スクリュ本体11から送られた溶融樹脂は逆流防止機構40の通路部であるチェックリング14とシート15との隙間、及び、チェックリング14とスクリュヘッド13との隙間を通ってスクリュヘッド13先端に送り込まれる。
図示しないホッパから供給されたカラーマスターバッチを混合した高流動性樹脂や無機物などを充填した高流動性樹脂は、図示しない加熱シリンダ内で外部からの熱エネルギーを受けながらスクリュ本体11の供給部、圧縮部及び計量部を通過してスクリュ本体11の回転に伴う機械的エネルギーによって可塑化溶融され、ミキシングヘッド12へ送られる。そして、ミキシングヘッド12へ送られた溶融樹脂は図2の矢印で示すように、ミキシングヘッド12外周面に形成された網目状の溝部に流入し、軸方向の溝18、円環状の溝20、隔壁19及びスクリュ本体11の回転によって分岐と合流を繰返し、溶融樹脂中のカラーマスターバッチや無機物などは凝集することなく分散される。
本発明では、ミキシングヘッド12の外周面に、複数列の円環状の溝20と隣接する該円環状の溝20を連通させる複数の軸方向の溝18を形成するとともに、軸方向の溝18の軸直角断面での樹脂の通過面積が、スクリュ本体11側からスクリュヘッド13側に向かって減少する構成とした。
前述したように一般的な高分散スクリュは、ミキシングヘッドに形成した突起物を隔壁として、樹脂を分岐又合流させることにより、樹脂を混練して充填物を分散させる。しかし、その作用効果には限界があって、例えば、メルトフローレートが大きな樹脂に充填物を入れて分散させる際において、ミキシングヘッドの溝部分に樹脂の滞留しやすい部分が生じて、滞留部分にある樹脂に含まれる充填物が滞留部分で凝集することにより、分散不良といった問題を引き起こしやすく、この問題は特に溶融樹脂の圧力や速度に急激な変化を生じる部分に生じやすい。
これを防止するためには、樹脂を全体的に均一に混練する必要があり、樹脂の分岐と合流回数を従来よりも増やす、あるいは狭い樹脂通路を通過させる等の手段が有効である。
例えば、樹脂の分岐と合流回数を従来よりも増やす方法として、軸方向の溝18において溝の条数は円周方向に等分割する分割数を15条以上とすると充填物の分散効果は大幅に改善する。また、樹脂の滞留部分をできるだけ減少させる方法として、圧力変動や速度変動が小さくなる狭い樹脂通路(溝部)を通過させることが望ましい。
12 ミキシングヘッド
13 スクリュヘッド
14 チェックリング
15 シート
18 軸方向の溝
19 隔壁
20 円環状の溝
40 逆流防止装置
41 射出成形用スクリュ
Claims (6)
- スクリュ本体の先端にミキシングヘッドを配するとともに、該ミキシングヘッドの先端に逆流防止装置とスクリュヘッドを配し、
該ミキシングヘッドの外周面に、複数列の円環状の溝と隣接する該円環状の溝を連通させる複数の軸方向の溝を形成した射出成形用スクリュにおいて、
該軸方向の溝の軸直角断面での樹脂の通過面積が、スクリュ本体側からスクリュヘッド側に向かって減少するように形成したことを特徴とした射出成形用スクリュ。 - 前記軸方向に複数列形成した軸方向の溝の各列において、円周方向に等分割する分割数を同一として軸方向に隣接する列を互にピッチで2分の1宛(ずつ)ずらして形成した請求項1に記載の射出成形用スクリュ。
- 前記軸方向の溝の谷径をスクリュヘッド側に向かって大きくすることによって、前記樹脂の通過面積を減少させる請求項1又は請求項2に記載の射出成形用スクリュ。
- 前記軸方向の溝の円周方向の幅をスクリュヘッド側に向かって小さくすることにより前記樹脂の通過面積を減少させる請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の射出成形用スクリュ。
- スクリュ本体の先端にミキシングヘッドを配するとともに、該ミキシングヘッドの先端に逆流防止装置とスクリュヘッドを配し、
該ミキシングヘッドの外周面に、複数列の円環状の溝と隣接する該円環状の溝を連通させる複数の軸方向の溝を形成した射出成形用スクリュにおいて、
該逆流防止装置は、ミキシングヘッドとスクリュヘッドの間に配された環状のチェックリングとシートからなり、該ミキシングヘッドと該スクリュヘッドの間で該シートを挟持するとともに、該シートに隣接するスクリュヘッドの一部分に該チェックリングを進退自在状態に嵌め込むことによって、樹脂の射出時に該チェックリングが該シートに当接して樹脂の逆流を防止するものであって、
該ミキシングヘッドのスクリュ本体側の端部に形成する谷径を隣接するスクリュ本体の谷径に一致させるとともに、スクリュヘッド側の端部に形成する谷径をシートの外径に一致させることを特徴とした射出成形用スクリュ。 - 前記軸方向の溝の条数は円周方向に等分割する分割数を15以上とした請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の射出成形用スクリュ。
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