JP2006334974A - Injection device of liquid resin molding machine - Google Patents
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- B29K2083/005—LSR, i.e. liquid silicone rubbers, or derivatives thereof
Abstract
Description
本発明は、少なくとも2種類の液状樹脂を一定比率で混合し、その混合液を高温の金型の中に射出して成形する液状樹脂成形機の射出装置に関し、特に、その液状樹脂の混合に特徴を有する液状樹脂成形機の射出装置に関する。 The present invention relates to an injection apparatus for a liquid resin molding machine in which at least two kinds of liquid resins are mixed at a constant ratio, and the mixed liquid is injected into a high-temperature mold and molded, and in particular, the liquid resin is mixed. The present invention relates to an injection apparatus for a liquid resin molding machine having characteristics.
液状樹脂成形は、代表的にはLIM ( LIQUID INJECTION MOLDING )と呼称され、例えば、LSR(液状シリコーンゴム)の成形やシリコンレンズの成形に採用される。この種の成形では、常温で液状の液状樹脂、例えば主剤と硬化剤の2液性の樹脂が使用され、それらが一定の比率で混合された後に高温の金型の中に充填されて成形品になる。このような成形のための射出装置は、すくなくとも2種類の液状樹脂を所定比率で供給する供給装置と、それらの液状樹脂を混合する混合装置と、混合された混合液を金型に射出あるいは注入する射出装置とを含む。液状樹脂は、金型のキャビティの中に射出されるまで常温ないしそれ以下に保たれる。 Liquid resin molding is typically referred to as LIM (LIQUID INJECTION MOLDING), and is used, for example, for molding LSR (liquid silicone rubber) and silicon lenses. In this type of molding, a liquid resin that is liquid at normal temperature, for example, a two-component resin consisting of a main agent and a curing agent, is used and is mixed in a certain ratio and then filled into a high-temperature mold to form a molded product. become. An injection device for such molding includes a supply device that supplies at least two kinds of liquid resins at a predetermined ratio, a mixing device that mixes these liquid resins, and injects or injects the mixed liquid into a mold. And an injection device. The liquid resin is kept at room temperature or below until it is injected into the mold cavity.
より具体的には、この種の射出装置はインターネット上で閲覧可能な下記のホームページ、又は下記の実用新案登録出願もしくは特許出願などに開示されている。 More specifically, this type of injection device is disclosed on the following homepage that can be browsed on the Internet, or on the following utility model registration application or patent application.
例えば、インターネット上のホームページhttp://www.sanjo.co.jp/business/liquid.html(株式会社 山城精機製作所作成)には、液状樹脂成形機の実用的な技術及び装置が具体的に開示されている。 For example, on the Internet website http://www.sanjo.co.jp/business/liquid.html (created by Yamashiro Seiki Seisakusho Co., Ltd.), practical technologies and equipment for liquid resin molding machines are disclosed in detail. Has been.
また、実公平3−20092号公報には、複数の原液を金型に注入する直前に混合する射出装置が開示されている。より具体的には、その射出装置は、少なくとも2つの原液タンクと、ピストンを含む2つの計量シリンダと、射出ノズルを含む1つの混合装置と、それらの計量シリンダと混合装置を連通する混合部とを含む。混合装置は、ミキシング部材が管中に静的に固定されたスタティックミキサのような装置として図示されている。このような射出装置では、計量シリンダが原液タンクから2原液を計量し、その計量シリンダのピストンが2原液を押圧して混合部経由で混合装置に供給し、混合装置で2原液を混合させながらその混合液を射出する。原料2液は、ミキシング部材によって分割細分化されて混合される。 In addition, Japanese Utility Model Publication No. 3-20092 discloses an injection apparatus that mixes a plurality of stock solutions immediately before injecting them into a mold. More specifically, the injection device includes at least two stock solution tanks, two metering cylinders including a piston, one mixing device including an injection nozzle, and a mixing unit communicating the metering cylinder and the mixing device. including. The mixing device is illustrated as a device like a static mixer in which the mixing member is statically fixed in the tube. In such an injection device, the measuring cylinder measures the two stock solutions from the stock solution tank, the piston of the metering cylinder presses the two stock solutions and supplies them to the mixing device via the mixing section, and the mixing device mixes the two stock solutions. The mixed solution is injected. The raw material 2 liquid is divided and subdivided by a mixing member and mixed.
また、特開平6−63992号公報には、少なくとも2液をスクリュによって混合する射出装置が開示されている。より具体的には、その射出装置は、少なくとも2液を貯留する2つの樹脂タンクと、スクリュを含む1つの混合攪拌シリンダと、樹脂タンクと混合攪拌シリンダとに連通する2つの計量シリンダとを含む。このような射出装置は、先ずそれぞれの液状樹脂を計量シリンダで個別に所定量計量し、つぎにそれらを所定の混合比率で混合攪拌シリンダに供給する。そして、この射出装置は、そのシリンダ内のスクリュを回転させながら後退させることによって2液を混合・計量して、最後にスクリュの前進によって所定量の混合液を射出する。本装置の混合装置は、あたかもインライン射出成形機のように後退前進するスクリュによって液状樹脂を計量し射出する。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-63992 discloses an injection apparatus that mixes at least two liquids with a screw. More specifically, the injection device includes two resin tanks that store at least two liquids, one mixing and stirring cylinder that includes a screw, and two measuring cylinders that communicate with the resin tank and the mixing and stirring cylinder. . Such an injection apparatus first measures a predetermined amount of each liquid resin individually with a measuring cylinder, and then supplies them to a mixing and stirring cylinder at a predetermined mixing ratio. The injection device mixes and measures the two liquids by retreating the screw in the cylinder while rotating, and finally injects a predetermined amount of the liquid mixture by the advance of the screw. The mixing apparatus of this apparatus measures and injects the liquid resin with a screw that moves backward and forward like an inline injection molding machine.
また、特開2000−61992号公報には、スクリュプリプラ式射出装置を基本的な構成とする射出装置が開示されている。この装置は、スタティックミキサ等の予備混合手段とスクリュプリプラ式射出装置の予備可塑化装置に相当する主混合手段と、プランジャ射出装置に準ずる構成の射出装置とを備えている。より具体的には、この射出装置は、少なくとも2液を貯留する2つの原料貯留槽と、原料貯留槽から2液を所定比率で計量する計量手段と、スタティックミキサ等からなる予備混合手段と、プリプラスクリュに相当する混合スクリュを含む主混合手段とを含む。この射出装置は、樹脂を一旦予備混合手段で混合した後にさらに主混合手段によって混合し、その混合液をこの発明特有のプランジャによって計量してから射出する。ただし、本装置のスクリュについて特別な説明はなされていない。また、混合に関しては、スタティックミキサ等による予備混合とスクリュによる主混合の両方が行われると記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-61992 discloses an injection device having a basic configuration of a screw preplar type injection device. This apparatus includes premixing means such as a static mixer, main mixing means corresponding to a preplasticizer of a screw preplar type injection apparatus, and an injection apparatus having a configuration similar to a plunger injection apparatus. More specifically, the injection device includes two raw material storage tanks that store at least two liquids, a weighing unit that measures the two liquids from the raw material storage tanks at a predetermined ratio, a premixing unit including a static mixer, and the like. Main mixing means including a mixing screw corresponding to the pre-plus screw. In this injection device, the resin is once mixed by the premixing means, then further mixed by the main mixing means, and the mixed liquid is measured by the plunger unique to the present invention and then injected. However, there is no special explanation about the screw of this device. Regarding mixing, it is described that both preliminary mixing using a static mixer or the like and main mixing using a screw are performed.
上記のような射出装置における2液の混合比率は通常1:1である。一方の液が特に少ない偏った比率である場合の混合比率の限度は、実用的にはおおよそ10:1程度である。粘性についても同程度の粘度比の組み合わせが選ばれる。このような混合比率や粘度比の組み合わせが採用されるのは、正確な比率で均一に微細化された混合を実現するためである。 The mixing ratio of the two liquids in the injection apparatus as described above is usually 1: 1. The limit of the mixing ratio when one of the liquids has a particularly small biased ratio is practically about 10: 1. For the viscosity, a combination of the same viscosity ratio is selected. The reason why such a combination of the mixing ratio and the viscosity ratio is employed is to realize uniform and refined mixing at an accurate ratio.
しかしながら、上記のような射出装置は、正確な混合比率での均一に微細化された混合を厳密には実現していない。その上、上記射出装置は、速やかな混合及び混合後の速やかな射出を実現していない。 However, the injection apparatus as described above does not strictly realize uniform and fine mixing at an accurate mixing ratio. Moreover, the injection device does not realize quick mixing and quick injection after mixing.
本来、成形機の混合においては、少なくとも2液が所定の比率で正確に混合されることはもちろん均一に微細に混合されることが要求される。そして、間欠的に行われる計量工程あるいは射出工程においてそれらの工程開始直後と工程終了直前とで混合状態がばらついてはならない。また、一旦開始された液状樹脂の混合はできるだけ短時間にかつ短い経路で終了されなければならない。その上、液状樹脂の組み合わせは、両者の混合比率や粘度の違いにできるだけ制約されないことが望ましい。 Originally, in mixing in a molding machine, it is required that at least two liquids are accurately mixed at a predetermined ratio, and of course, uniformly and finely mixed. And in the measurement process or injection process performed intermittently, the mixed state should not vary immediately after the start of the process and immediately before the end of the process. Moreover, the mixing of the liquid resin once started must be completed in a short time and in a short route as much as possible. In addition, it is desirable that the combination of liquid resins is not restricted as much as possible by the difference in mixing ratio and viscosity between the two.
ところが、上記従来の射出装置は、厳密な意味で上記の要請に充分に対応していない。例えば、スタティックミキサでは、高粘度の液状樹脂と低粘度の液状樹脂とが充分に混合されないことがある。特に、粘度差が大きい2液の混合では、厳密な意味で混合が不充分になりやすい。その上、管路の入口から出口までの間で流速の差が発生しやすい。この2液の流速差は、混合開始直後の混合比率と終了直前の混合比率を厳密な意味で徐々に変動させ、極端な場合に液状樹脂の送りムラを発生させて混合比率をばらつかせる。逆に2液があまりに低粘度である場合にも、管路中の2液の流れがあまりにも層流的に流れるために混合が不充分になることがある。 However, the conventional injection device does not sufficiently meet the above requirements in a strict sense. For example, in a static mixer, a high viscosity liquid resin and a low viscosity liquid resin may not be sufficiently mixed. In particular, mixing of two liquids having a large viscosity difference tends to be insufficiently mixed in a strict sense. In addition, a difference in flow velocity tends to occur between the inlet and the outlet of the pipeline. The flow rate difference between the two liquids causes the mixing ratio immediately after the start of mixing and the mixing ratio immediately before the end to gradually vary in a strict sense, and in an extreme case, liquid resin feed unevenness occurs to vary the mixing ratio. On the other hand, even when the two liquids are too low in viscosity, the two liquids in the pipe may flow too laminarly, resulting in insufficient mixing.
もちろん、スタティックミキサの管の長さを長くすることはもう限界にある。その上、ミキサ管の中に設けられるミキシング部材の数は、縦列されるために限度がある。この装置の使い勝手はもちろん混合時間の短縮化と混合液の存在経路の短縮化も考慮されなければならない。 Of course, increasing the length of the static mixer tube is already at its limit. In addition, the number of mixing members provided in the mixer tube is limited because it is cascaded. In addition to the ease of use of this apparatus, it is necessary to consider shortening of the mixing time and shortening of the route of the mixture.
混合の不充分さは、従来のスクリュによる混合においても厳密には存在する。本来、射出成形機のスクリュ溝は、ペレット状の樹脂材料を剪断発熱させるものであることからその溝が単純で深い。それで、スクリュウは液状樹脂の混合に適さない。この問題は、特に2液の粘度が低い場合に顕著になる。 Inadequate mixing also exists strictly in mixing with conventional screws. Originally, a screw groove of an injection molding machine is a deep and simple groove because it heats a pellet-shaped resin material. Therefore, the screw is not suitable for mixing liquid resin. This problem is particularly noticeable when the viscosity of the two liquids is low.
その上、インラインスクリュ式成形機では、スクリュウヘッドに取り付けられたチェックリングの挙動による諸問題がある。また、従来のスクリュウプリプラ式成形機では、射出装置から可塑化装置への樹脂の逆流を防ぐ逆流防止機構周りの単純化が望まれる。混合された液状樹脂は、逆流防止部位の周りで滞留しやすく、やがて固化物を生成するからである。特に、逆流防止機構に可動物がある場合にその問題が大きくなる In addition, the in-line screw molding machine has various problems due to the behavior of the check ring attached to the screw head. In addition, in a conventional screw pre-plastic molding machine, simplification around a backflow prevention mechanism that prevents backflow of resin from the injection device to the plasticizing device is desired. This is because the mixed liquid resin is liable to stay around the backflow prevention site and eventually produce a solidified product. In particular, the problem increases when there is a moving object in the backflow prevention mechanism.
特に上記特許文献3の実施例では、スクリュによる混合の不足分を補うためにスタティックミキサが組み合わされている。この場合、混合経路が長くなると共に、混合そのものの時間も長くなる。それゆえ、成形休止あるいは成形樹脂変更等の際に洗浄しなければならない区間が増加してメンテナンスの負担が増大する。その上、洗浄で廃棄される樹脂量が増えてコスト的な無駄が多くなる。 In particular, in the embodiment of Patent Document 3, a static mixer is combined to make up for the shortage of mixing by the screw. In this case, the mixing path becomes longer and the mixing time also becomes longer. Therefore, the number of sections that must be cleaned when molding is stopped or when the molding resin is changed increases, increasing the maintenance burden. In addition, the amount of resin discarded by washing increases, resulting in increased cost waste.
また、一方の液の混合量が特に少ない偏った混合比率での2液の混合では、それらの混合が不充分である場合にその混合液の物性がばらつく傾向がある。少ない方の液状樹脂(例えば添加剤)は、所定の少ない比率で正確に混合されてこそ、その作用効果を奏するからである。この場合、例えばその添加剤が硬化剤とすると、混合液の硬化速度がばらついて成形サイクルが乱れる。極端な場合には、その硬化が著しく遅れたり射出装置の中で硬化し始めたりする。この現象は、混合液が速やかに射出されない場合、あるいは混合液の通過する経路が複雑な形状である場合により顕著になる。また、このような混合が2液性のレンズ成形において該当する場合には、成形サイクルの乱れはもちろん成形品の物性、例えばレンズの屈折率の不均一等が発生する。 In addition, when two liquids are mixed at an unbalanced mixing ratio in which the amount of one liquid is particularly small, the physical properties of the liquid mixture tend to vary if the mixing is insufficient. This is because the smaller amount of liquid resin (for example, an additive) exhibits its effects only when it is accurately mixed in a predetermined small ratio. In this case, for example, if the additive is a curing agent, the curing rate of the mixed solution varies and the molding cycle is disturbed. In extreme cases, the cure may be significantly delayed or begin to cure in the injection device. This phenomenon becomes more prominent when the liquid mixture is not ejected quickly or when the path through which the liquid mixture passes has a complicated shape. Further, when such mixing corresponds to the molding of a two-component lens, not only the molding cycle is disturbed but also the physical properties of the molded product, for example, the refractive index of the lens is not uniform.
以上の問題を解消するために、混合2液の混合を混合開始時から強くすると共にその強さを変更可能にすることが効果的である。そして、混合液が存在する経路を減少させると共に形状的に単純化することが望ましい。その結果、偏った混合比率あるいは差異ある粘度の組み合わせにも幅広く対応して混合できることになる。 In order to solve the above problems, it is effective to strengthen the mixing of the two liquids from the start of mixing and to change the strength. And it is desirable to reduce the path | route in which a liquid mixture exists, and to simplify in shape. As a result, mixing can be performed in a wide range of combinations of uneven mixing ratios or different viscosities.
そこで、本発明は、液状樹脂の混合を効率的にすると共に混合経路をできるだけ短縮・単純化することによって、混合を従来以上に均一に微細に行うと共に速やかに行う液状樹脂成形機の射出装置を提案する。加えて、本発明は、本発明の射出装置の混合装置を利用して液状樹脂の混合の強さを変更可能に調整することができる混合方法を提案する。 Accordingly, the present invention provides an injection apparatus for a liquid resin molding machine that performs mixing more precisely and more finely and more quickly than before by efficiently mixing liquid resin and shortening and simplifying the mixing path as much as possible. suggest. In addition, the present invention proposes a mixing method in which the mixing strength of the liquid resin can be adjusted to be variable using the mixing device of the injection device of the present invention.
上記の課題を解決するために、本発明の液状樹脂成形機の射出装置は、
少なくとも2種類の液状樹脂を所定比率で供給する供給装置(10)と、供給された該液状樹脂を混合する混合装置(20)と、混合された該液状樹脂をプランジャ射出装置(50)に送るために該混合装置と該プランジャ射出装置とを連通する連通部材(39)と、プランジャ(52)の後退制御によって該液状樹脂の混合液を一旦射出シリンダ(51)で計量した後に該プランジャの前進制御によって該混合液を射出するプランジャ射出装置(50)と、を含む液状樹脂成形機の射出装置(1)において、
前記混合装置が、前記供給装置に材料供給孔(21b)を経由して連通する混合シリンダ(21)と、該混合シリンダのシリンダ孔(21a)の中で回転又は前後動し、かつその大部分の側面に無数の凸状突起(22b)を有する混合軸(22)と、該混合軸の回転を制御して混合の強さを制御する回転駆動装置(30)と、該混合軸の前後動を制御して前記混合液の逆流を防止する逆流防止機構(40)とを備えるように構成される。
In order to solve the above problems, an injection device for a liquid resin molding machine of the present invention is:
A supply device (10) for supplying at least two kinds of liquid resins at a predetermined ratio, a mixing device (20) for mixing the supplied liquid resins, and sending the mixed liquid resin to the plunger injection device (50) For this purpose, the communicating member (39) for communicating the mixing device and the plunger injection device, and the liquid mixture of the liquid resin is once measured by the injection cylinder (51) by the retreat control of the plunger (52), and then the plunger is advanced. A plunger injection device (50) for injecting the liquid mixture under control, and an injection device (1) for a liquid resin molding machine,
The mixing device rotates or moves back and forth in a mixing cylinder (21) communicating with the supply device via a material supply hole (21b), and a cylinder hole (21a) of the mixing cylinder, and most of the mixing cylinder (21) A mixing shaft (22) having innumerable convex protrusions (22b) on the side surface thereof, a rotation drive device (30) for controlling the intensity of mixing by controlling the rotation of the mixing shaft, and the longitudinal movement of the mixing shaft And a backflow prevention mechanism (40) for preventing backflow of the mixed solution.
また、本発明の前記混合軸の凸状突起は、その混合軸に沿って互いに交差するように刻設された複数条の交差螺旋溝(22e)によって区画されるように形成されると良い。 Further, the convex protrusion of the mixing axis of the present invention is preferably formed so as to be partitioned by a plurality of intersecting spiral grooves (22e) cut so as to cross each other along the mixing axis.
また、本発明の前記混合軸は、その大部分に前記凸状突起を有すると共にさらに前記材料供給孔に望む箇所の近傍に複条短ピッチの螺旋溝(22c)を有し、該螺旋溝のねじれ方向を、該混合軸が回転したときに前記液状樹脂を基部側から先端側に送り出す方向に傾斜させるように形成されると良い。 In addition, the mixing shaft of the present invention has the convex protrusions in the majority thereof, and further has a double-striped short-pitch spiral groove (22c) in the vicinity of a desired portion of the material supply hole, It is preferable that the twist direction is inclined so that the liquid resin is fed from the base side to the tip side when the mixing shaft rotates.
また、本発明の前記射出装置の前記連通部材の連通孔(39a)と前記射出シリンダのシリンダ孔(51a)とは、該連通孔が該射出シリンダのシリンダ孔の終端面(55b)で開口することによって連通していると良い。 Further, the communication hole (39a) of the communication member of the injection device of the present invention and the cylinder hole (51a) of the injection cylinder are opened at the end surface (55b) of the cylinder hole of the injection cylinder. It is good to communicate with each other.
また、本発明の前記射出装置における前記液状樹脂の混合の強さの調整は、前記混合軸の回転速度制御と前記プランジャの後退速度制御とを相関的に調整することによって行われると良い。 In addition, the adjustment of the mixing strength of the liquid resin in the injection device of the present invention may be performed by adjusting the rotational speed control of the mixing shaft and the retreat speed control of the plunger in a correlated manner.
なお、上記括弧内の符号は、含まれる構成要素を図面と参照するものであり、それらを図面のものだけに限定するものではない。 In addition, the code | symbol in the said parenthesis refers to the component contained in drawing, and does not limit them only to the thing of drawing.
本発明の液状樹脂成形機の射出装置によれば、前記混合装置が回転制御される混合軸を含み、該混合軸がその大部分に無数の凸状突起を備える。それで、前記供給装置から正確な混合比率で供給された液状樹脂は、回転制御される無数の凸状突起によって均一に微細にそして速やかに混合されてプランジャ射出装置で計量される。そして、この射出装置の混合の強さは、液状樹脂の組み合わせに応じて混合軸の回転速度を制御することによって調整可能である。また、この射出装置は、混合軸に膨大な数の凸状突起を有することによってその軸長の短縮化を可能にして、混合済みの液量を減少させて運転停止や樹脂替えの際に廃棄される樹脂を減量することができる。その結果、混合軸の洗浄が容易になってメンテナンス性が向上する。 According to the injection apparatus of the liquid resin molding machine of the present invention, the mixing device includes a mixing shaft whose rotation is controlled, and the mixing shaft is provided with innumerable convex protrusions on the majority thereof. Therefore, the liquid resin supplied from the supply device at an accurate mixing ratio is uniformly and finely and rapidly mixed by countless convex protrusions whose rotation is controlled, and is measured by the plunger injection device. The mixing strength of the injection device can be adjusted by controlling the rotation speed of the mixing shaft in accordance with the combination of liquid resins. In addition, this injection device has a huge number of convex protrusions on the mixing shaft, enabling the shaft length to be shortened, reducing the amount of liquid that has already been mixed, and discarding when stopping operation or changing the resin. The amount of resin used can be reduced. As a result, the mixing shaft can be easily cleaned and the maintainability is improved.
また、本発明の前記混合軸の凸状突起は、その混合軸に沿って互いに交差する複数条の螺旋溝によって細かく区画されるように形成され、かつその長さ方向に膨大な数形成される。それで、混合シリンダ中の液状樹脂は、隣り合う凸状突起によってほぼ2分割され、混合シリンダに沿って送られる間にさらに膨大な回数分割される。その結果、均一で微細な混合がより速やかに行われる。その上、溝形状が浅くて単純で整然としているので、成形終了や休転等の際に行われる混合液の洗浄等が容易である。 Further, the convex protrusions of the mixing shaft of the present invention are formed so as to be finely divided by a plurality of spiral grooves intersecting each other along the mixing axis, and a huge number is formed in the length direction thereof. . Therefore, the liquid resin in the mixing cylinder is substantially divided into two by adjacent convex protrusions, and is further divided into enormous times while being sent along the mixing cylinder. As a result, uniform and fine mixing is performed more quickly. In addition, since the groove shape is shallow and simple and orderly, it is easy to clean the mixed liquid performed at the end of molding or resting.
また、本発明の前記混合軸は、前記材料供給孔の近傍に複条短ピッチの螺旋溝を有する。それで、前記供給装置から供給された液状樹脂は、回転制御されるこの螺旋溝によって強制的に前方に送り出されてこの近傍に滞留を発生させることはない。 Further, the mixing shaft of the present invention has a double grooved short pitch spiral groove in the vicinity of the material supply hole. Therefore, the liquid resin supplied from the supply device is not forced to be sent forward by the spiral groove whose rotation is controlled, and no stagnation occurs in the vicinity thereof.
また、本発明の前記連通孔が射出シリンダのシリンダ孔の終端面で連通しているので、混合液が単純にかつ自然に流れる。その結果、混合液がそのシリンダ孔の終端面近傍で滞留し固化する現象が抑えられる。 Further, since the communication hole of the present invention communicates with the end face of the cylinder hole of the injection cylinder, the mixed liquid flows simply and naturally. As a result, the phenomenon that the mixed liquid stays in the vicinity of the end face of the cylinder hole and solidifies can be suppressed.
また、本発明の前記射出装置における前記液状樹脂の混合方法によれば、前記射出装置が、前記混合軸の回転速度制御と共に前記プランジャの後退速度制御を行ってそれらを相関的に調整する。それで、本発明の混合方法は、液状樹脂の混合比率あるいは粘性の差異に対応して液状樹脂の混合の強さを広範囲に調整することを可能にして、より広範囲な液状樹脂の組み合わせを選択可能にする。 Further, according to the method of mixing the liquid resin in the injection device of the present invention, the injection device controls the retraction speed of the plunger together with the rotation speed control of the mixing shaft, and adjusts them in a correlated manner. Therefore, the mixing method of the present invention can adjust the mixing strength of the liquid resin over a wide range according to the mixing ratio or viscosity difference of the liquid resin, and can select a wider range of liquid resin combinations. To.
液状樹脂成形機の射出装置1は、図1及び図2に示されるように、少なくとも2種類の液状樹脂材料(原液)を供給する供給装置10と混合装置20及びプランジャ射出装置50を含む。以下、まず基本的な構成が説明される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
供給装置10は、従来の原液の供給装置と同じものである。この装置10は、少なくとも2種類の原液を下流の混合装置20に供給する。2液の原液、場合によっては着色剤(ピグメント)を含む3液の原液は、ペイル缶あるいはドラム缶(図示省略)で供給される。この供給装置10は、例えば材料補給装置12と送給装置13とを含み、前者がペイル缶等を交換可能に搭載してそれらから原液を送給装置13に補給し、後者が補給された原料を一時的に貯留した後に混合装置20に所定の混合比率で送給する。
The
混合装置20は、本発明の特徴を最も含む装置である。以下、その説明がなされるが、その前に、その下流の連通部材39とプランジャ射出装置50が先に説明される。
The mixing
連通部材39は、混合装置20の混合シリンダ21とつぎに説明されるプランジャ射出装置50の射出シリンダ51とを連通する部材である。連通部材39中の連通孔39aは単純な円孔である。
The communicating
プランジャ射出装置50は、従来のプリプラ式射出装置に含まれるプランジャ射出装置に準ずるものである。この射出装置50は、シリンダ孔51aが形成された射出シリンダ51と、その中で前進後退するプランジャ52と、そのプランジャ52の前進後退動作を駆動制御するプランジャ駆動装置53と、図示省略された金型に当接するノズル54と、ノズル54と射出シリンダ51の先端を結合するノズルアダプタ55とを含む。プランジャ駆動装置53は電動式、油圧式いずれであっても良い。シリンダ孔51aはノズルアダプタ55の透孔55aを介してノズル孔54aに連通し、金型のキャビティ(図示省略)に連通する。そして、シリンダ孔51aは、ノズルアダプタ55に形成された凹面を終端面55bとして、その面55bで連通部材39の連通孔39aと連通している。また、ノズル54と射出シリンダ51の外周は冷却管56、57によって冷却される。また、プランジャ射出装置50は、プランジャ52の位置を検出する図示省略された従来公知のリニアスケール等の位置検出装置を含み、その位置を図示省略された制御装置に送る。
The
本発明の特徴を最も含む混合装置20は、図1,図2及び図3で示される。この混合装置20は、シリンダ孔21aが形成された混合シリンダ21と、その中で回転あるいは前後動する混合軸22と、その軸22を回転する回転駆動装置30と、その軸を前後に移動する軸性駆動装置24と、を含む。そして、混合装置20は、そのシリンダ21の基部近傍に少なくとも2個の材料供給孔21b、21c(以下、21bで代表される。)を備えて、それらから上記供給装置10の送給装置13に連通する。このような混合シリンダ21は上記の射出シリンダ51と同様に冷却される。
A mixing
混合軸22は、略円錐に形成された先端面22aを有する。また、混合軸22は、その円錐先端面22aの基底部分から材料供給孔21b付近までの大部分に、実施例でより詳述される無数の凸状突起22bを有している。また、混合軸22は、実施形態によっては省略され得る螺旋溝22cを有している。この螺旋溝22cは、実施例で詳述されるが、材料供給孔21bに面する位置の近傍に形成される。また、混合軸22は、混合シリンダ21中で回転するように軸受25によって保持される。また、混合軸22は、この軸受25に対して軸性の移動を許容する複数の溝から成るスライド溝22dを有している。また、混合軸22の基端側は、軸性駆動装置24の出力軸に固定されている。そして、混合軸22は、その基端に近い位置でプーリ26と結合されている。プーリ26と軸受25との間には、両者を遠ざける方向に押圧する圧縮コイルばね27が装着されている。
The mixing
混合シリンダ21のシリンダ孔21aの下流側終端面は、混合軸22の円錐先端面22aが前進したときに隙間なく当接する形状に形成されている。この端面は、後述される逆流を防止するためのシール座面21dとして機能する。
The downstream end surface of the cylinder hole 21a of the mixing
回転駆動装置30は、回転モータ31と、その出力軸に取り付けられたプーリ32と、タイミングベルト33と、混合軸22上のプーリ26とで構成された装置である。これらの構成要素は、原液を混合してその混合液をプランジャ射出装置50に供給すなわち計量する際に、混合軸22を回転させる。回転モータ31の回転数は、図示省略した従来公知のエンコーダによって検出されてフィードバックされる。そして、混合軸22の回転速度は設定した回転数に制御される。したがって、混合軸22による混合の強さは、混合する原液の粘度等に合わせてその回転速度を設定することによって調整可能である。混合と計量のより詳細な説明は、実施例でさらに詳述される。
The
軸性駆動装置24は、計量する際に混合軸22に対する推力を解除する一方、射出する際に混合軸22を前進させる。前者の計量では、コイルばね27がプーリ26を混合軸22の基端側に後退させるので混合軸22の先端面22aがシリンダ孔終端のシール座面21dから離隔する。それで、混合シリンダ21と射出シリンダ51とが連通し、混合シリンダ21内の混合液が射出シリンダ51側に移動して計量が行われる。このときの原液の移動は、主としてプランジャ52の後退による吸引力に因り、従として混合液が送給装置13から受ける送給圧力に因る。一方、後者の射出では、軸性駆動装置24がコイルばね27に抗して混合軸22を前進させる。それで、軸性駆動装置24は、混合軸22の円錐先端面22aをシール座面21dに押し当てて、プランジャ駆動装置53から混合シリンダ21側への混合液の逆流を防止する。こうして、混合軸22と軸性駆動装置24とばね27、そして円錐先端面22a及びシール座面21dの組み合わせは、簡単な構成の逆流防止機構40を構成する。
The
以下、主要な構成要素のより具体的な説明が実施例と共に詳述される。 Hereinafter, a more specific description of the main components will be described in detail together with examples.
まず、供給装置10の従来公知の構成が補足説明される。材料補給装置12は、原液をペイル缶等から送給装置13に補給するポンプ(図示省略)を含む。送給装置13は、例えば、原液の混合比率に合わせた断面積を有する送給シリンダ15とピストン16とそのピストンを駆動する駆動装置(図示省略)を含み、その送給シリンダ15で原液の一時的な貯留と下流への圧送を繰り返す。送給シリンダ15とピストン16のセットは原液の混合比率に合わせて交換可能に組み合わされる。ピストン16の前進位置と後退位置は、例えばリミットスイッチ等(図示省略)によって検出され、送給シリンダ15中の原液の容積として制御装置で認識される。材料補給装置12と送給装置13は、例えば3方弁18を介して連通され、それらが混合装置20と配管で連通される。
First, a conventionally known configuration of the
以上の供給装置10において、送給装置13中の原液の減少がリミットスイッチで検出されると、材料補給装置12が働いて原液を送給装置13に補給する。そして、補給の完了がリミットスイッチで検出されると材料補給装置12が停止して、材料補給装置12と送給装置13との連通が3方弁18によって遮断される。その後、送給装置13は、計量の度に原液を送給シリンダ15から押し出して混合シリンダ21に圧送する。
In the
もちろん、供給装置10は、以上説明された図示の実施例に限定されない。供給する原液の混合比率に合わせて送給量を設定・制御できるものであればどのような装置であっても良い。もちろん、材料補給装置12と材料送給装置13とが区分される必要性もなく、また、2つのシリンダの面積比による混合比率の設定も必要ない。これらはポンプの個別の吐出制御に代替えされても良い。
Of course, the
つぎに、混合装置20の混合軸22が詳述される。この混合軸22の大部分に形成された無数の凸状突起22bは、その混合軸22に沿って互いに交差するように刻設された複数条の螺旋溝22eによって細かく区画されるように形成される。より具体的には、溝は、その溝幅が2mmないし5mmに、その溝同士の間隔が4mmないし8mm程度に、そしてその溝の深さが1mmないし3mmに形成される。ここで、溝間隔が例えば5mmという形状は、ピッチ20mmの間に4条の螺旋溝22eが形成された形状である。例えば、呼び外径が22mm、その軸の外径が21.6mmの混合軸22には、溝幅が3mm、溝深さが1.5mm程度の螺旋溝22eがピッチ20mmの間に4条形成され、それらとねじれ方向が反対のもう一組の螺旋溝22eが交差するように形成される。そして、そのような溝が軸方向に20周程度(1ピッチで4条の螺旋の5ピッチ分に相当)形成される。それで、螺旋溝は交差螺旋溝22eとして溝同士の間隔が5mm程度に形成される。そして、凸状突起22bは幅約2mm程度の菱形形状の細かくて背の低い突起となり、その個数は1周りで8個、軸方向に20周程度になる。ただし、1周りで8個の突起とは、ジグザグに4個ずつ2列で周回する、合計8固の突起を指している。
Next, the mixing
複条短ピッチの螺旋溝22cが混合軸22に形成される場合には、上記の凸状突起22bは、当然、その螺旋溝22cを除いた混合軸22の大部分に形成される。これに対して、螺旋溝22cが形成されない場合には、その凸状突起22bが混合軸22のほとんど全長に渡って形成される。前者の場合は、混合液が滞留したときに硬化しやすい場合に採用される。つぎに説明される複条短ピッチの螺旋溝22cの滞留防止作用が期待できるからである。一方、後者の場合は、混合液があまり硬化しない場合に、あるいは材料供給孔21bより基端側での混合液の硬化が特段の問題を生じない場合に採用される。この後者の場合は、螺旋溝22cの加工が不要となる分だけ螺旋加工を単純化する。
When the
このような材料供給孔21b近傍の混合軸22の螺旋溝22cは、加工の便宜上から、上記交差螺旋溝22eの一方の溝加工の延長として加工される。例えば、上記のように呼び外径が22mmである混合軸では、螺旋溝22eと同様に1ピッチ20mmに4条の溝が形成されて、そのような溝が1ピッチ分、すなわち4周程度形成される。また、ねじれ方向は、その軸が回転したときに原液を基部側から先端側に送り出す方向に傾斜している。例えば、軸が先端側から見て時計回りに回転する場合には、螺旋のねじれ方向は右ねじの方向である。このような螺旋溝22cは、材料供給孔21bから供給された原液を先端側に押し出すので、この孔21bより基端側での混合液の滞留を防止する。なお、螺旋溝22cが短ピッチと記載されているのは、それらが、従来のスクリュウと比べた場合に短ピッチであることを意味している。
The
軸受25に面する位置に形成されたスライド溝22dは、複数個の短ピッチの浅溝円環溝である。このスライド溝22dは、その溝にグリース等を貯めて、混合軸22を軸受25に保持したままでその軸方向の移動を可能にする。
The
凸状突起22bと複条螺旋溝22cの両方が混合軸22に加工された図示の例では、それらの間に、交差螺旋溝22eの加工の一方を切り上げるための逃げ加工溝22fが加工される。この逃げ加工溝22fは、原液の滞留を引き起こしそうであるが実際にはそうならない。計量時のプランジャ52の後退による原液の吸引作用や送給装置13による原液の圧送作用によって原液がこの部位で滞留することなく前進するからである。複条短ピッチの螺旋溝22cが形成される場合にはその溝も滞留防止に役立つ。
In the illustrated example in which both the
また、混合軸22は、その螺旋溝22cの終端により大きい外径の大径部分22gを有している。そして、この部分22gに当接するように、シールパッキン28が混合シリンダ21側に固定されている。このシールパッキン28は、シリンダ21の後端からの原液の洩れ出しを防止する。
The mixing
以上のように構成された射出装置1において、上記の供給装置10は、計量の際に少なくとも2液の原液を所定比率で正確に混合装置20に供給する。原液は、0.5MPa〜8MPa程度に加圧されて材料供給孔21bから混合シリンダ21内に送給される。
In the
つぎに混合装置20は、同じく計量の際にその原液を混合軸22の回転によって混合する。混合はつぎのように行われる。
Next, the mixing
混合軸22が回転するとき、原液は隣り合う凸状突起22bによっておおよそ2分割される。例えば、上記の呼び外径が22mmである場合には、凸状突起22bが軸22の1周りに8個存在することから1回転の間におよそ28回の分割が行われる。そして、このような分割が混合軸22の大部分で行われる。それで、軸の一回転の間に原液が凸状突起22bの1周分(ジグザグな8個で2列分)送られる場合には、約28回の分割が20周の分の突起で行われて、結局分割は28×20回にも達する膨大な数の回数行われる。2周分であれば28×10である。この分割回数は、控えめで想定した回数であっても従来のスタティックミキサの分割回数の比ではない。こうして、原液の混合が充分に微細化されかつ均一化される。その上、混合は、開始直後から強く始まるので速やかに行われる。したがって、混合軸22の長さを従来のスクリュウ以上に短縮して、上記20周よりさらに減らすことも可能である。
When the mixing
本発明の射出装置1では、混合の強さも幅広く調整することができる。混合装置20とプランジャ射出装置50が協働して、混合軸22の回転速度とプランジャ52の後退速度とを相関的に調整することによって、原液の混合の強さを制御することができるのである。すなわち、回転速度を速く後退速度を遅くすることによって混合の程度を強くでき、回転速度を遅く後退速度を速くすることによって混合の速度を速くすることができる。したがって、本発明の射出装置1では、混合液が混合しにくい場合に前者の混合条件を採用し、混合液が混合しやすい場合に後者の混合条件を採用して、混合の微細化と混合の速度の何れを優先するかを選択することができる。
In the
その上、混合が間欠的に行われる計量にあっても、計量開始時の混合比率と計量終了時の混合比率はほとんどばらつかない。上記されたように、混合軸22の回転開始直後から原液の分割が高頻度に行われるために、混合の均一な微細化が2液の粘度差にあまり影響されることなく行われるからである。
In addition, even in the measurement where mixing is performed intermittently, the mixing ratio at the start of measurement and the mixing ratio at the end of measurement hardly vary. As described above, since the undiluted solution is frequently divided immediately after the start of the rotation of the mixing
以上のように混合された混合シリンダ21中の原液は、混合終了と同時ににプランジャ射出装置50に送られる。そして、射出シリンダ51で射出に必要な1ショット分の混合液が計量される。計量が完了すると、プランジャ射出装置50はつぎの射出のタイミングまで待機する。この間に、軸性駆動装置24は逆流防止機構40を働かせて混合軸22を前進させて逆流防止を行う。
The stock solution in the mixing
やがて射出のタイミングに至ると、プランジャ射出装置50はプランジャ52を前進させて混合液を金型のキャビティの中に注入(射出)する。このとき、射出シリンダ51中で圧力上昇した原液が混合シリンダ21の中に逆流することは、逆流防止機構40によって防止される。
When the injection timing is reached, the
射出によって金型に注入された混合液は、加熱制御された金型の熱によって反応が促進され、キャビティの形状に倣って固化して成形品になる。この反応時間の間に、逆流防止機構40が混合軸22を後退させて混合シリンダ21を射出シリンダ51に連通する。そして、つぎの計量が上記と同様に行われる。こうして、一連の成形が完了する。
The reaction of the mixed liquid injected into the mold by injection is accelerated by the heat of the mold under heat control, and is solidified according to the shape of the cavity to become a molded product. During this reaction time, the
本発明の射出装置1によれば、混合液の滞留も抑えられる。混合液が通過する経路が従来に比べて短く、かつその経路の形状が比較的単純に構成されているからである。より具体的には、上記したような混合軸22の短縮化が図られること、凸状突起22bと交差螺旋溝22eとで構成される形状が一見複雑に見えるが浅溝で整然としていること、連通部材39の連通孔39aが単純な円孔のみであって逆流防止のための可動物などを途中に含まないこと、射出の際に逆流を防止する混合軸22の円錐先端面22aとシール座面21dとの組み合わせが単純であって可動物を含まないこと、射出完了時にプランジャ52がシリンダ孔51aの終端面55bにほとんど当接する程度に接近すること、に因るものである。
According to the
特に、連通部材39の連通孔39aが射出シリンダ51にそのシリンダ孔51aの終端面55bで連通しているので、混合液は連通孔39aからシリンダ孔51a、そしてノズル孔54aへ単純でかつ自然に流れる。それで、本発明の射出装置では、液状樹脂の成形において特に問題となっていた、混合液がシリンダ孔51aの終端面55bで滞留して固化する現象が抑えられる結果、シリンダ孔51aの容積の減少によって成形品がショートショットする現象もほとんど発生しない。
In particular, since the communication hole 39a of the
上記の混合経路の短かさ、経路形状の単純さは、成形後に混合液を除去する際にも都合がよい。これがパージの時間的なロスを抑えることはもちろん、廃棄される原料を少なく抑えるからである。このことは休転時においても同様に当てはまる。 The shortness of the mixing path and the simplicity of the path shape are convenient for removing the mixed solution after molding. This is because not only the time loss of the purge is suppressed, but also the discarded materials are reduced. The same applies to the rest.
本発明の液状樹脂成形機の射出装置によれば、原液の混合がより均一に微細化されて混合比率も安定化する。それで、本発明の液状樹脂成形機の射出装置は、混合される原液の混合比率や粘性の違いに起因する混合の組み合わせの制約を大幅に緩和して、液状樹脂成形機による成形の可能性をより広範囲にする。したがって、2液の組み合わせの可能性が従来以上に自由に選択可能となり、このことがこの種の原液の開発を多いに進展させる。 According to the injection apparatus of the liquid resin molding machine of the present invention, the mixing of the stock solution is made more uniform and the mixing ratio is stabilized. Therefore, the injection device of the liquid resin molding machine of the present invention greatly relaxes the restrictions on the combination of mixing due to the mixing ratio and viscosity difference of the mixed stock solution, and the possibility of molding by the liquid resin molding machine is greatly reduced. Make it more extensive. Therefore, the possibility of combining two liquids can be selected more freely than before, and this greatly advances the development of this type of stock solution.
1 液状樹脂成形機の射出装置
10 供給装置
20 混合装置
21 混合シリンダ
21a 混合シリンダのシリンダ孔
21b 材料供給孔
22 混合軸
22b 凸状突起
22c 複条短ピッチの螺旋溝
22e 交差螺旋溝
40 逆流防止機構
39 連通部材
39a 連通孔
30 回転駆動装置
50 プランジャ射出装置
51 射出シリンダ
51a 射出シリンダのシリンダ孔
52 プランジャ
55b シリンダ孔51の終端壁
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記混合装置が、前記供給装置に材料供給孔を経由して連通する混合シリンダと、該混合シリンダのシリンダ孔の中で回転又は前後動し、かつその大部分の側面に無数の凸状突起を有する混合軸と、該混合軸の回転を制御して混合の強さを制御する回転駆動装置と、該混合軸の前後動を制御して前記混合液の逆流を防止する逆流防止機構とを備えことを特徴とする、液状樹脂成形機の射出装置。 A supply device for supplying at least two kinds of liquid resins at a predetermined ratio; a mixing device for mixing the supplied liquid resins; and the mixing device and the plunger injection for feeding the mixed liquid resin to a plunger injection device A liquid resin molding comprising: a communication member that communicates with the device; and a plunger injection device that, after the liquid mixture of the liquid resin is once measured by an injection cylinder by the retreat control of the plunger, the liquid mixture is injected by the advance control of the plunger In the injection device of the machine,
The mixing device communicates with the supply device via a material supply hole, and rotates or moves back and forth in the cylinder hole of the mixing cylinder, and innumerable convex protrusions are formed on most side surfaces thereof. A mixing shaft, a rotation drive device that controls the intensity of mixing by controlling rotation of the mixing shaft, and a backflow prevention mechanism that controls back and forth movement of the mixing shaft to prevent backflow of the mixed liquid. An injection apparatus for a liquid resin molding machine.
前記混合軸の凸状突起は、該混合軸に沿って互いに交差するように刻設された複数条の交差螺旋溝によって区画されるように形成されることを特徴とする請求項1記載の液状樹脂成形機の射出装置。 ,
2. The liquid according to claim 1, wherein the convex protrusions of the mixing shaft are formed by a plurality of intersecting spiral grooves cut so as to cross each other along the mixing axis. Injection machine for resin molding machines.
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