JP2007168210A - 射出成形機の成形材料供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 複数種の成形材料を、ホッパ部内部で成形材料の一部を反加熱筒側へ移動させつつ効率よく攪拌するとともに、ホッパ部から射出装置へ安定して供給することができる射出成形機の成形材料供給装置を提供する。
【解決手段】 複数種の成形材料Ｍを攪拌し射出装置１に供給する射出成形機の成形材料供給装置６において、射出装置１の加熱筒２の内孔３に連通される供給部５，７と、供給部５，７に連通されるホッパ部８と、供給部５，７とホッパ部８の内部に連通される回転軸１４と、回転軸１４の少なくとも供給部５，７に設けられ成形材料Ｍを加熱筒２の内孔３へ供給する供給機構１５と、回転軸１４のホッパ部８に設けられ前記成形材料Ｍの一部を反加熱筒側へ移動させつつ攪拌する攪拌機構１６とを備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数種の成形材料を攪拌し射出装置に供給する射出成形機の成形材料供給装置に関するものである。

従来、複数種の成形材料を射出装置に供給する射出成形機の供給装置としては、特許文献１、特許文献２に示されるものが知られている。特許文献１は、植物性繊維系材料の成形材料供給装置に関するものであり、ホッパの小径部に攪拌棒を設け、成形材料を滑らかに加熱筒に落下させるものである。また特許文献２は、生分解性プラスチックと混合物の直接成型法に関するものであり、投入口（ホッパー）の形状を螺旋棒式スクリュで強制流入させ、架橋現象を無くすものである。

また特許文献３は、ホッパ内の材料の絡みつきをほぐして適正な材料供給を行うものであり、下端開口部の回転シャフトに螺旋状に深溝が設けられている。そして特許文献３において従来技術として示される図８には、ホッパ内にもスクリュが設けられた材料供給装置が開示されている。

しかしながら特許文献１ないし特許文献３に記載されたものは、射出装置への成形材料の供給の役割を果たすものの、ホッパ部内における成形材料の攪拌を十分に行うことができるものではなかった。例えば特許文献１における攪拌羽根５５や、特許文献３における図８のスクリュの羽根２２についても攪拌作用は期待できるが単に成形材料を掻き混ぜながら下方に向けて供給するものに留まっていた。
特開２００３−７１８４１号公報（請求項１、０００９、図２） 特開平１１−１９８１６７号公報（請求項１、０００６、図２） 特開平５−２７８０７３号公報（請求項２、００１４、図１、図８）

本発明では上記の問題を鑑みて、十分に攪拌することが必要な複数種の成形材料を、ホッパ部の内部で成形材料の一部を反加熱筒側へ移動させつつ効率よく攪拌するとともに、ホッパ部から射出装置へ安定して供給することができる射出成形機の成形材料供給装置を提供することを目的とする。

本発明の請求項１に記載の射出成形機の成形材料供給装置は、複数種の成形材料を攪拌し射出装置に供給する射出成形機の成形材料供給装置において、射出装置の加熱筒の内孔に連通される供給部と、供給部に連通されるホッパ部と、供給部とホッパ部の内部に連通される回転軸と、回転軸の少なくとも供給部に設けられ成形材料を加熱筒の内孔へ供給する供給機構と、回転軸のホッパ部に設けられ前記成形材料の一部を反加熱筒側へ移動させつつ攪拌する攪拌機構とが備えられたことを特徴とする。

本発明の射出成形機の成形材料供給装置は、複数種の成形材料を攪拌し射出装置に供給する射出成形機の成形材料供給装置において、射出装置の加熱筒の内孔に連通される供給部と、供給部に連通されるホッパ部と、供給部とホッパ部の内部に連通される回転軸と、回転軸の少なくとも供給部に設けられ成形材料を加熱筒の内孔へ供給する供給機構と、回転軸のホッパ部に設けられ前記成形材料を反加熱筒側へ移動させつつ攪拌する攪拌機構とが備えられたので、成形材料を、ホッパ部の内部で効率よく攪拌するとともに、ホッパ部から射出装置へ安定して供給することができる。

本発明の実施形態について図１を参照して説明する。図１は、本実施形態における射出成形機の成形材料供給装置の縦断面図である。

本実施形態の射出成形機の成形材料供給装置は、木粉と澱粉と水からなる成形材料を攪拌し射出装置に供給するためのものである。これらからなる成形材料は、澱粉の量が最小に制限されかつ水が加えられているので、ペレット化することが困難であって、かさばりが大きくふわふわとした粉末状のものである。したがって前記成形材料は、ホッパ部から自然落下により射出装置に供給するのが困難なものである。図１に沿って本実施形態について説明すると、射出成形機の射出装置１には、加熱筒２が設けられ、加熱筒２の内孔３には、スクリュ４が回転自在かつ加熱筒２に対して前後進自在に設けられている。そして加熱筒２の後方の上部には、成形材料Ｍを投入する投入口５が設けられている。なお投入口の位置は、加熱筒の上部に限定されず加熱筒の側方等でもよい。

加熱筒２の投入口５には成形材料供給装置６の供給筒部７が取付けられ、投入口５と供給筒部７から、本発明の供給部が構成されている。従って成形材料供給装置６は、射出装置１の加熱筒２の内孔３に供給部が連通され、その供給部である供給筒部７と供給筒部７に連通されるホッパ部８等とからなっている。供給筒部７は、内部が空洞となった円筒形状をしており、投入口５とホッパ部８を繋ぐ部分である。なお前記実施形態以外に、前記投入口から直接テーパ状のホッパ部に接続される場合も考えられ、その場合は投入口のみが供給部に相当する。

ホッパ部８は、逆円錐形状をしており、その外殻は下側から順に上方に向けて拡径されたテーパ部９、前記テーパ部９に接続され大径の円筒部１０、および前記円筒部１０の上部の蓋部１１からなっている。そしてホッパ部８の外殻の内部には成形材料Ｍが貯留可能となっている。蓋部１１には、成形材料Ｍを投入する開閉扉１２が設けられ、該開閉扉１２を開閉して成形材料Ｍが投入される。またメンテナンスのために蓋部１１全体が、取外し可能となっている。なお開閉扉１２の代わりに、成形材料Ｍが供給されるパイプが接続されたものでもよい。また前記蓋部１１の略中央には、モータ１３が取付けられ、図示しない減速機を介して回転軸１４が鉛直方向に取付けられている。モータ１３についてはその種類を問わず、動力伝達手段もプーリとベルトを介して回転軸に接続されるものでもよい。

回転軸１４は、ホッパ部８の内部において鉛直方向の軸芯位置を貫通するように取付けられ、供給筒部７と投入口５の内部の軸芯位置にも連通されている。そして供給部である供給筒部７と投入口５の内部に位置する回転軸１４には、成形材料Ｍを加熱筒２の内孔３へ送り込むための供給機構が設けられている。本実施形態において供給機構は、回転軸１４の先端寄り外周に定ピッチの左ネジのフライトが取付けられた供給スクリュ１５からなる。しかし供給機構は、回転軸に溝が設けられたものや螺旋状の回転軸が屈曲したもの等の他の形状でもよく、スクリュの場合は、加熱筒に向けてフライトのピッチを徐々に狭くしたものでもよい。また回転軸に供給機構が設けられる位置は、少なくとも供給部を含んでいれば、ホッパ部にも一部が設けられたものでもよく、供給部においては供給筒部、投入口のいずれか一方に相当する部分だけでもよい。そして成形材料Ｍが木粉や澱粉を含む場合に、回転軸１４の供給機構により強制的に成形材料Ｍを加熱筒２の内孔３へ送り込むことができる。

またホッパ部８の内部には、成形材料Ｍの一部を反加熱筒側（この場合上方）に向けて移動させつつ攪拌する攪拌機構が設けられている。本実施形態において前記攪拌機構は、ホッパ部８に設けられた逆送スクリュ１６を備えている。逆送スクリュ１６は、回転軸１４に、供給スクリュ１５とは逆ネジである右ネジのフライトが取付けられたスクリュである。逆送スクリュ１６は、フライト間隔が定ピッチのスクリュが取付けられている。そして回転軸１４における逆送スクリュ１６と供給スクリュ１５との間にはフライトのない部分が僅かに設けられ、その部分には、攪拌杆１７ａ，１７ｂが設けられている。攪拌杆１７ａ，１７ｂは、回転軸１４の回転方向と反対方向の斜め上方に向けてホッパ部８のテーパ部９の内壁に沿って取付けられている。そして前記攪拌杆１７ａ，１７ｂの先端は、内側に向けて折り曲げられた攪拌プレート１７ｃ，１７ｄとなっている。なお攪拌杆１７ａ，１７ｂの本数は、２本に限定されず、その形状も他の形状であってもよい。また本発明は、攪拌杆１７ａ，１７ｂがないものであってもよい。

また逆送スクリュ１６の周囲には、回転軸１４と逆送スクリュ１６の周囲を取囲むように、円筒部材１８が設けられている。円筒部材１８は、蓋部１１の下面から垂直方向に取付けられている。そして円筒部材１８は、逆送スクリュ１６の最下端よりも僅かに上方の部分まで設けられている。円筒部材１８の蓋部１１に近い部分には複数の排出孔１８ａが設けられ逆送スクリュ１６によって送られてきた成形材料Ｍを円筒部材１８の外側に排出可能となっている。なお円筒部材１８の全長に対する排出孔１８ａの大きさは、１／３〜１／１０程度が望ましい。また円筒部材１８において、前記排出孔１８ａが設けられた部分の僅か下方には、傘部１９が設けられている。傘部１９は、回転軸１４とホッパ部８の円筒部１０内壁との中間位置まで広がって斜め下側に向けて傾斜したテーパ状に設けられている。そして傘部１９によって円筒部材１８から排出された成形材料Ｍをホッパ部８の内部の外側寄りへ分散して再供給可能となっている。なお円筒部材１８の前記排出孔１８ａ以外の部分や傘部１９についても、複数の孔を設け、成形材料Ｍがホッパ部８の内部の各所へ分散して放出されるようにしてもよい。そしてまた本発明にとって傘部１９は必須のものではない。

次に射出成形機の成形材料供給装置６の作動について説明する。本発明に使用される成形材料Ｍは、少なくとも２種類（複数種）の成形材料からなるものである。そして特には、攪拌の困難な植物性繊維系材料と他の材料とからなるものである。植物性繊維系材料としては、木粉の他に、竹粉、籾殻、パルプ、紙粉等があげられ、粒状、糸状のものを問わない。また他の繊維系材料としては、ガラス繊維、化学繊維、炭素繊維、動物性繊維であってもよい。バインダとして加えられるのは、澱粉の他、生分解性樹脂、不飽和ポリエステル樹脂や、その他一般的なポリエチレン等の樹脂であってもよい。更にはシリカ等の無機質材料を加えるものであってもよい。また水、油、アルコール等を添加するものでもよく、水は蒸気の形態で添加するものであってもよい。よって具体的には、木粉と蒸気のみの組み合わせや、ポリスチレン等の樹脂にマスターバッチを添加する場合なども含まれる。

本実施形態では図示しない材料貯留部から、木粉と澱粉と水からなる成形材料Ｍがホッパ部８の内部に供給される。また供給方法としては、別のところで夫々の成形材料を混合してからホッパ部８に供給してもよく、個別にホッパ部８に供給してもよい。また水はホッパ部８の内部に向けてパイプを取付け、常温ないしは加熱された水、または蒸気を直接ホッパ部８の内部に供給するようにしてもよい。そしてホッパ部８の内部に供給された木粉と澱粉と水からなる成形材料Ｍは、モータ１３の回転により、回転軸１４に取付けられた攪拌杆１７ａ，１７ｂおよびその攪拌プレート１７ｃ，１７ｄにより反加熱筒側に押し上げられながら攪拌される。そしてホッパ部８内部の下方に達した成形材料Ｍは、その一部が供給スクリュ１５のフライトに噛み込まれて、供給筒部７の内部から加熱筒２の投入口５を通過し、加熱筒２の内孔３へ送られる。またホッパ部８の下方に達した成形材料Ｍの残りの一部は、逆送スクリュ１６によって反加熱筒側である上方へ移動させられる。その際に逆送スクリュ１６の外側は、円筒部材１８に包囲されているから、逆送された成形材料Ｍをホッパ部８の上方まで確実に移動させることができる。そして移動させられた成形材料Ｍは、円筒部材１８の排出孔１８ａから円筒部材１８の外部へ排出される。円筒部材１８における排出孔１８ａの下方には傘部１９が設けられており、排出された成形材料Ｍは、ホッパ部８内部の外側寄りに分散される。そしてホッパ部８の外部から新たに追加して供給される成形材料Ｍと攪拌される。

なお本実施形態では、回転軸１４を回転させるモータ１３は、定速回転である。しかしモータ１３の回転数は、ホッパ部８内部や加熱筒２の内孔３の樹脂材料Ｍの量をセンサによって検出したり、図示しない計量モータのトルクを検出して、可変制御（停止を含む）されるようにしてもよい。またモータ１３のトルクを検出して水等の添加量や温度を変更したり、ホッパ部８内部の温度自体を変更するようにしてもよい。更にはホッパ部８のテーパ部９にバイブレータを取付け、該バイブレータによりホッパ部８に振動を付与することにより、ホッパ部８内壁への成形材料Ｍの付着を防止したり、成形材料Ｍの攪拌を補助するようにしてもよい。

またホッパ部内部に設けられる攪拌機構は、前記のような逆送スクリュ１６を含むものではなく他の構成のものであってもよい。例えば図１に示される実施形態と別の実施例としての攪拌機構は、所定幅の帯状のプレートが回転軸の周囲に該回転軸から派生した支持杆によって螺旋状に取付けられたものでもよい。その場合帯状プレートは、下方から上方に向けて回転軸からの間隔が広くなるよう供給スクリュとは逆ネジに取付けられる。従って帯状プレートと回転軸の間には、下方から上方に向かうほど長さの長い支持杆が所定間隔に取付けられる。

また更に別の実施例としての攪拌機構は、回転軸に攪拌杆と攪拌プレートが回転軸に対して所定角度で多数取付けられたものであってもよい。そしてそれらの攪拌プレートは、回転軸の回転方向と反対方向の斜め上方に向けてそれぞれ取付けられている。よって前記２つの実施例はともに、モータにより１本の回転軸が回転されると、回転軸に取付けられた供給機構によって加熱筒内に成形材料が強制的に送られるのと同時に、同じ回転軸に取付けられた攪拌機構である帯状プレートや攪拌プレートによって、成形材料の一部を反加熱筒側へ移動させつつ攪拌されることができる。従っていずれも１個のモータにより成形材料の攪拌と供給の両方が行えるという本発明の優れた効果を有するものである。

また成形材料供給装置の回転軸は、鉛直方向に設けられたもの以外に、斜め方向や水平方向に設けられたものであってもよい。加熱筒内に供給される成形材料がそれぞれ比重が大きく異なる場合は、回転軸が鉛直方向であると、比重の大きい成形材料のみが多く加熱筒内に先に供給されやすい。そういった場合は、回転軸の傾斜を水平に近くするほど供給スクリュに均等に複数種の材料を供給しやすい。その場合、ホッパ部の内部では、傾斜した回転軸より下方となる側に比重の大きい成形材料が偏りがちとなるので、下方となる内壁面から成形材料を掬い上げつつ反加熱筒側へも送る攪拌機構が設けられる。また回転軸が水平の場合は、攪拌機構として成形材料を反加熱筒側へ送る機構以外に加熱筒側へ送る構成（ホッパ部の形状や攪拌プレート等）が必要である。

また本発明については、一々列挙はしないが、上記した本実施形態のものに限定されず、当業者が本発明の趣旨を踏まえて変更を加えたものについても、適用されることは言うまでもないことである。

本実施形態における射出成形機の成形材料供給装置の縦断面図である。

符号の説明

１ 射出装置
２ 加熱筒
３ 内孔
４ スクリュ
５ 投入口
６ 成形材料供給装置
７ 供給筒部
８ ホッパ部
９ テーパ部
１０ 円筒部
１１ 蓋部
１２ 開閉扉
１３ モータ
１４ 回転軸
１５ 供給スクリュ
１６ 逆送スクリュ
１７ａ，１７ｂ 攪拌杆
１７ｃ，１７ｄ 攪拌プレート
１８ 円筒部材
１８ａ 排出孔
１９ 傘部
Ｍ 成形材料

Claims (3)

1. 複数種の成形材料を攪拌し射出装置に供給する射出成形機の成形材料供給装置において、
   射出装置の加熱筒の内孔に連通される供給部と、
   該供給部に連通されるホッパ部と、
   該供給部とホッパ部の内部に連通される回転軸と、
   該回転軸の少なくとも供給部に設けられ前記成形材料を加熱筒の内孔へ供給する供給機構と、
   該回転軸のホッパ部に設けられ前記成形材料の一部を反加熱筒側へ移動させつつ攪拌する攪拌機構とが備えられたことを特徴とする射出成形機の成形材料供給装置。
2. 前記供給機構はスクリュからなり、前記攪拌機構のスクリュとは逆ネジのスクリュであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機の成形材料供給装置。
3. 前記複数種の成形材料は、バインダと植物性繊維系材料を含む成形材料であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形機の成形材料供給装置。

Images