JP2007290284A

JP2007290284A - 射出装置及びシールリング

Info

Publication number: JP2007290284A
Application number: JP2006122223A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Sugiyama; 智杉山
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date: 2006-04-26
Filing date: 2006-04-26
Publication date: 2007-11-08

Abstract

【課題】成形材料の混練性を高くし、射出装置のコストを低くすることができるようにする。
【解決手段】加熱シリンダ１１と、スクリュー１２とを有する。該スクリュー１２は、スクリュー本体１３、スクリューヘッド３１、逆止リング４０、及びシールリング４５を備えるとともに、該シールリング４５の外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の溝５４が、円周方向に形成される。この場合、溶融させられた成形材料は、スクリュー本体１３の溝４９を通り、前記シールリング４５に至り、シールリング４５の各溝５４を通って前方に送られ、偏向させられた後、前記各溝５４内に進入し、各溝５４を通って前方に送られるので、この間、十分に混練される。
【選択図】図１

Description

本発明は、射出装置及びシールリングに関するものである。

従来、射出成形機においては、加熱シリンダ内で加熱され、溶融させられた成形材料としての樹脂を射出ノズルから射出し、金型装置のキャビティ空間に充填するようになっている。そのために、射出装置の加熱シリンダ内において、スクリューが、回転自在に、かつ、進退自在に配設され、計量工程において前記スクリューを回転させると、ホッパから供給された樹脂が、スクリューの溝に沿って前進させられ、その間に溶融させられ、混練されてスクリューの前方に蓄えられ、このとき、スクリューは後退させられる。

続いて、射出工程において、前記スクリューを前進させると、スクリューの前方に蓄えられた樹脂が射出ノズルから射出され、金型装置のキャビティ空間に充填される。その後、金型装置を冷却して樹脂を固化させ、型開きを行うことによって成形品を取り出すことができるようになっている。

ところで、前記加熱シリンダ内において、樹脂は溶融させられるとともに混練されるが、良好に混練された状態の樹脂を得るために、混練性の高い射出ノズルとしてスリットノズル、ミキシングノズル等を使用することが考えられる。

ところが、スリットノズル、ミキシングノズル等は、射出工程においてキャビティ空間に充填される際の樹脂を分配し、混練するので、充填抵抗が大きくなり、充填圧力が高くなってしまう。

そこで、スクリューの前端に配設される逆流防止装置のシールリングに菊座状の凹凸を形成し、計量工程において樹脂を混練するようにした射出装置が提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
特許第３１０５４１７号公報

しかしながら、前記従来の射出装置においては、計量工程において樹脂が混練されるので、充填圧力が高くなることはないが、シールリングに菊座状の凹凸を形成する必要があるので、加工が困難であり、コストが高くなってしまう。

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、成形材料の混練性を高くし、射出装置のコストを低くすることができる射出装置及びシールリングを提供することを目的とする。

そのために、本発明の射出装置においては、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューとを有する。

そして、該スクリューは、フライトに沿って溝が形成されたスクリュー本体、該スクリュー本体の前端に取り付けられたスクリューヘッド、該スクリューヘッドの径方向外方において軸方向に移動自在に配設された逆止リング、及び前記スクリュー本体とスクリューヘッドとの間に固定されたシールリングを備える。

また、該シールリングの外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の溝が、円周方向に形成される。

本発明によれば、射出装置においては、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューとを有する。

この場合、シールリングの外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の溝が、円周方向に形成されるので、溶融させられた成形材料は、スクリュー本体の溝を通り、前記シールリングに至り、シールリングの各溝を通って前方に送られ、また、シールリングの端面に衝突した成形材料は、偏向させられた後、前記各溝内に進入し、各溝を通って前方に送られるので、この間、十分に混練される。したがって、成形材料の混練性を高くすることができる。

また、各溝をシールリングの軸方向に形成するだけでよいので、シールリングを容易に加工することができ、射出装置のコストを低くすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態におけるシールリングの配設状態を示す断面図、図２は本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す断面図である。

図において、１１は図示されないホッパから供給された成形材料としての図示されない樹脂を加熱して溶融させるシリンダ部材としての加熱シリンダ、１２は該加熱シリンダ１１内に進退自在に、かつ、回転自在に配設された射出部材としてのスクリューである。該スクリュー１２は、径方向外方に突出させて、かつ、螺旋状に形成されたフライト４８に沿って、螺旋状の溝４９が形成されたスクリュー本体１３、該スクリュー本体１３の前端に取り付けられたスクリューヘッド３１、該スクリューヘッド３１の径方向において軸方向に移動自在に配設された逆止リング４０、及び前記スクリュー本体１３とスクリューヘッド３１との間に固定されたシールリング４５を備える。なお、加熱シリンダ１１、スクリュー１２、前記加熱シリンダ１１の前端に配設された射出ノズル等によって射出装置が構成される。

計量工程において、前記スクリュー１２を、計量用の駆動部としての図示されない計量用モータを駆動して回転させると、樹脂の計量が行われ、前記ホッパから供給された樹脂が、前記溝４９内を前進させられ、その間に溶融させられ、混練されてスクリューヘッド３１の前方に蓄えられる。このとき、スクリュー１２は樹脂の圧力によって後退させられる。また、射出工程において、射出用の駆動部としての図示されない射出用モータを駆動して回転させると、回転運動が直進運動に変換され、スクリュー１２が前進させられる。それに伴って、スクリューヘッド３１の前方に蓄えられた樹脂が、射出ノズルから射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填され、該キャビティ空間において冷却されて成形品になる。

なお、前記金型装置は、第１の金型としての固定金型、及び第２の金型としての可動金型を備え、図示されない型締装置を作動させ、前記可動金型を進退させると、型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

前記スクリューヘッド３１は、先端の円錐部３２、該円錐部３２の後方に形成された円柱状の大径部３３、該大径部３３の後方に形成された円柱状の小径部３４、該小径部３４の後方に形成された拡径部３５、及び該拡径部３５の後方に形成された図示されないねじ部を備える。そして、該ねじ部をスクリュー本体１３の前端に形成された図示されないねじ穴内にねじ込むことによって、前記スクリューヘッド３１をスクリュー本体１３に取り付けることができる。

ところで、射出工程において、スクリュー１２を前進させ、射出ノズルから樹脂を射出すると、スクリューヘッド３１より前方に蓄えられた樹脂の一部が後方に逆流しようとする。

そこで、前記樹脂の逆流を防止するために、前記スクリュー本体１３の前端に、円筒状の形状を有するシールリング４５が取り付けられる。該シールリング４５は、前記ねじ部をねじ穴にねじ込むことによって、スクリューヘッド３１をスクリュー本体１３に取り付けたときに、拡径部３５の後端面によってスクリュー本体１３に押し付けられて固定される。また、前記逆止リング４０は円筒状の形状を有し、スクリューヘッド３１の径方向外方に、前記小径部３４及び拡径部３５を包囲するように、軸方向に移動自在に、かつ、シールリング４５に対して接離自在に配設される。そして、前記逆止リング４０と小径部３４及び拡径部３５との間に、筒状の成形材料流路としての樹脂流路４１が形成される。なお、前記スクリューヘッド３１、逆止リング４０及びシールリング４５によって逆流防止ユニットが構成される。

前記シールリング４５は、円筒状の形状を有する混練部５１、該混練部５１と一体に、かつ、混練部５１より前側に形成され、円筒状の形状を有するシール部５２、及び前記混練部５１と一体に、かつ、混練部５１より後側に形成され、円筒状の形状を有する当接部５３を備える。前記混練部５１、シール部５２及び当接部５３は、いずれも、スクリュー１２の軸に平行な外周面を備える。そして、前記混練部５１の外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の「Ｕ」字状の形状を有する溝５４が、径方向外方に向けて開口して、かつ、シールリング４５の円周方向において等ピッチで形成され、各溝５４間に、外周面が弧状の形状を有し、軸方向に延びる突起５５が形成される。

また、前記各溝５４の底部が、溝４９の底部、並びにシール部５２及び当接部５３の外周面より径方向外方に位置するように形成される。

前記加熱シリンダ１１の内径をｄ１とし、スクリュー本体１３の外径（溝４９の底部の部分における外径）をｄ２としたとき、前記シールリング４５の外径、すなわち、混練部５１の外径ｄ３は、
ｄ２＜ｄ３＜ｄ１
にされる。また、シール部５２及び当接部５３の外径ｄ４は、外径ｄ２と等しくされる。そして、逆止リング４０の内径をｄ５としたとき、前記外径ｄ４は、
ｄ５＜ｄ４
にされる。

前記シールリング４５は、前記ねじ部を貫通させるために貫通孔５６を有し、前記逆止リング４０が後退したときに、該逆止リング４０の後方の端面ｓ１と前記シール部５２の前方の端面ｓ２とが当接し、当接部位より前方側と当接部位より後方側とを密閉する。また、スクリューヘッド３１をスクリュー本体１３に取り付けたときに、当接部５３の後方の端面ｓ３と前記スクリュー本体１３の前方の端面ｓ４とが当接する。

前記射出工程において、スクリュー１２を前進させるときに、スクリューヘッド３１より前方に蓄えられた樹脂の一部が、後方に逆流しようとすると、樹脂の圧力で逆止リング４０が後方に移動し、端面ｓ１、ｓ２が当接し、当接部位より前方側と当接部位より後方側とを密閉するので、樹脂が後方に逆流することがない。一方、前記計量工程において、スクリュー１２が後退させられると、溝４９内の樹脂の圧力で逆止リング４０が前方に移動し、端面ｓ１、ｓ２が離れる。したがって、溝４９内の樹脂は、端面ｓ１、ｓ２間を抜け、樹脂流路４１を通過した後、スクリューヘッド３１の所定の箇所に形成された切欠部３７を介して、スクリューヘッド３１の前方に流れ、蓄えられる。

なお、スクリュー１２が後退させられる間に、逆止リング４０がスクリュー１２から抜けないように、逆止リング４０の内径ｄ５は円錐部３２の外径より小さくされる。

ところで、前述されたように、混練部５１の外周面に、溝５４及び突起５５が交互に形成されるので、前記スクリュー１２を後退させ、それに伴って回転させると、溶融させられた樹脂は、溝４９を通り、前記シールリング４５に至り、各溝５４を通って前方に送られる。また、突起５５の端面に衝突した樹脂は、偏向させられた後、前記溝５４内に進入し、各溝５４を通って前方に送られるので、この間、十分に混練される。したがって、樹脂の混練性を高くすることができる。

本実施の形態においては、樹脂を十分に混練することができるように、以下のようにシールリング４５を形成するのが好ましい。すなわち、前記スクリュー本体１３において、スクリュー本体１３の軸方向に対して垂直の方向に延びる平面を想定したとき、該平面への、前記溝４９又はフライト４８の投影面積をＡ１（図２においてハッチングで示される。）とし、溝５４の投影面積の合計をＡ２とすると、溝５４による流路絞り率ηを、
η＝Ａ２／Ａ１
で表すことができ、該流路絞り率ηは、０．２以上で、かつ、０．８以下にされ、好ましくは、０．３以上で、かつ、０．７以下にされる。また、混練部５１の外周縁における溝５４の幅、すなわち、溝幅ｗｓは、０．３〔ｍｍ〕以上で、かつ、２．５〔ｍｍ〕以下にされる。この場合、樹脂は、溝幅ｗｓが小さいほど剪断応力が加わるので、混ざりやすくなり、混練性を向上させることができる。また、シールリング４５を通過した樹脂の密度の分布を均一化することができるので、成形品の重量にばらつきが生じるのを防止することができる。

そして、軸方向における溝５４の長さ、すなわち、溝長さをｔｓとしたとき、該溝長さｔｓに対する溝幅ｗｓの比ρ
ρ＝ｗｓ／ｔｓ
は、０．０１以上で、かつ、０．２５以下にされ、好ましくは、０．０５にされる。なお、前記比ρを０．０１より小さくすると、大きい剪断力によって樹脂に焼けが発生してしまう可能性がある。さらに、加熱シリンダ１１の内径ｄ１と混練部５１の外径ｄ３との差、すなわち、加熱シリンダ１１の内周面とシールリング４５の外周面との隙間δｓは、該隙間δｓを通ってペレット状の樹脂が前方に送られないように、０．１５〔ｍｍ〕以上で、かつ、０．８〔ｍｍ〕以下にされ、好ましくは、０．５〔ｍｍ〕にされる。

このように、本実施の形態においては、溝５４がシールリング４５の円周方向に等ピッチで、かつ、互いに平行に形成され、しかも、軸方向において直線状に延びるので、樹脂を均一に混練することができる。

また、各溝５４の底部が、溝４９の底部、並びにシール部５２及び当接部５３の外周面より径方向外方に位置するように形成されるので、溝５４内の樹脂は、新たに溝５４内に進入する樹脂によって滞留することなく押し出される。したがって、樹脂に焼けが発生するのを防止することができるので、成形品の品質を向上させることができる。

そして、各溝４９をシールリング４５の軸方向に形成するだけでよいので、シールリング４５を容易に加工することができ、射出装置のコストを低くすることができる。

さらに、シールリング４５に溝５４が形成されるので、各種のスクリュー１２に対して適用することができるだけでなく、計量工程において混練を行うことができるので、充填圧力を高くする必要がなくなる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。

図３は本発明の第２の実施の形態におけるシールリングの断面図、図４は本発明の第２の実施の形態におけるシールリングの側面図である。

図において、６５はシールリングであり、該シールリング６５は、円筒状の形状を有する混練部７１、該混練部７１と一体に、かつ、混練部７１より前側に形成され、円筒状の形状を有するシール部７２、及び前記混練部７１と一体に、かつ、混練部７１より後側に形成され、円筒状の形状を有する当接部７３を備える。前記混練部７１及びシール部７２は、いずれも、スクリュー１２（図２）の軸に平行な外周面を備える。また、当接部７３は、スクリュー１２の軸に対して傾斜した外周面を備え、前端において混練部７１の外径と同じ外径を有し、後方になるほど外径が小さくされ、テーパ面を形成する。

そして、前記混練部７１及び当接部７３の外周面に、軸方向に延びる複数の「Ｕ」字状の形状を有する溝７４が、径方向外方に向けて開口して、かつ、シールリング６５の円周方向において等ピッチで形成され、各溝７４間に、外周面が弧状の形状を有し、軸方向に延びる突起７５が形成される。

また、前記各溝７４の底部が、溝４９の底部、及び当接部７３の外周面の後端側のエッジｅｇ１より径方向外方に位置するように、シール部７２の外周面と径方向において同じ位置になるように形成される。

シリンダ部材としての加熱シリンダ１１の内径をｄ１とし、スクリュー本体１３の外径をｄ２としたとき、前記シールリング６５の外径、すなわち、混練部７１の外径ｄ３は、
ｄ２＜ｄ３＜ｄ１
にされる。また、シール部７２の外径ｄ４は、外径ｄ２より大きくされる。そして、逆止リング４０の内径をｄ５としたとき、前記外径ｄ４は、
ｄ５＜ｄ４
にされる。

前記シールリング６５は、前記ねじ部を貫通させるために貫通孔５６を有し、前記逆止リング４０が後退したときに、該逆止リング４０の後方の端面ｓ１と前記シール部７２の前方の端面ｓ２とが当接し、当接部位より前方側と当接部位より後方側とを密閉する。また、スクリューヘッド３１をスクリュー本体１３に取り付けたときに、当接部７３の後方の端面ｓ３と前記スクリュー本体１３の前方の端面ｓ４とが当接する。

本実施の形態においては、成形材料としての樹脂を十分に混練することができるように、以下のようにシールリング６５を形成するのが好ましい。すなわち、前記スクリュー本体１３において、スクリュー本体１３の軸方向に対して垂直の方向に延びる平面を想定したとき、該平面への、前記溝４９又はフライト４８の投影面積をＡ１とし、溝７４の投影面積の合計をＡ２とすると、溝７４による流路絞り率ηを、
η＝Ａ２／Ａ１
で表すことができ、該流路絞り率ηは、０．２以上で、かつ、０．８以下にされ、好ましくは、０．３以上で、かつ、０．７以下にされる。また、混練部７１の外周縁における溝７４の幅、すなわち、溝幅ｗｓは、０．３〔ｍｍ〕以上で、かつ、２．５〔ｍｍ〕以下にされる。そして、軸方向における溝７４の長さ、すなわち、溝長さをｔｓとしたとき、溝長さｔｓに対する溝幅ｗｓの比ρ
ρ＝ｗｓ／ｔｓ
は、０．０１以上で、かつ、０．２５以下にされ、好ましくは、０．０５にされる。なお、前記比ρを０．０１より小さくすると、樹脂に焼けが発生してしまう。さらに、加熱シリンダ１１の内径ｄ１と混練部７１の外径ｄ３の差、すなわち、加熱シリンダ１１の内周面とシールリング６５の外周面との隙間δｓは、該隙間δｓを通ってペレット状の樹脂が前方に送られないように、０．１５〔ｍｍ〕以上で、かつ、０．８〔ｍｍ〕以下にされ、好ましくは、０．５〔ｍｍ〕にされる。

前記第１、第２の実施の形態においては、各溝５４、７４の溝幅ｗｓが一定になるように形成されるが、局部的に溝幅が変化するように形成することができる。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図５は本発明の第３の実施の形態におけるシールリングの例を示す図、図６は本発明の第３の実施の形態におけるシールリングの他の例を示す図である。

図において、５４は溝、５５は突起であり、該各突起５５の両縁に、所定の形状を有する切欠８１が所定の数、本実施の形態においては、２個形成され、切欠８１が形成された部分において、溝５４の溝幅が大きくされる。

この場合、溝幅が変化するので、樹脂が混ざりやすくなり、混練性を一層向上させることができる。また、シールリング４５を通過した樹脂の密度の分布を均一化することができるので、成形品の重量にばらつきが生じるのを一層防止することができる。

本実施の形態においては、各突起５５の両縁に切欠８１が形成されるようになっているが、突起の両縁に突部を形成することができる。その場合、突部が形成された部分において、溝の溝幅が小さくされる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態におけるシールリングの配設状態を示す断面図である。本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す断面図である。本発明の第２の実施の形態におけるシールリングの断面図である。本発明の第２の実施の形態におけるシールリングの側面図である。本発明の第３の実施の形態におけるシールリングの例を示す図である。本発明の第３の実施の形態におけるシールリングの他の例を示す図である。

符号の説明

１１加熱シリンダ
１２スクリュー
１３スクリュー本体
３１スクリューヘッド
４０逆止リング
４５、６５シールリング
４８フライト
４９、５４、７４溝

Claims

（ａ）加熱シリンダと、
（ｂ）該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューとを有するとともに、
（ｃ）該スクリューは、フライトに沿って溝が形成されたスクリュー本体、該スクリュー本体の前端に取り付けられたスクリューヘッド、該スクリューヘッドの径方向外方において軸方向に移動自在に配設された逆止リング、及び前記スクリュー本体とスクリューヘッドとの間に固定されたシールリングを備え、
（ｄ）該シールリングの外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の溝が、円周方向に形成されることを特徴とする射出装置。
前記シールリングの溝の底部は、スクリュー本体の溝の底部より径方向外方に位置するように形成される請求項１に記載の射出装置。
前記シールリングの溝による流路絞り率は、０．２以上で、かつ、０．８以下にされる請求項１に記載の射出装置。
前記逆止リングより径方向内方に樹脂流路が形成される請求項１に記載の射出装置。
前記シールリングの溝長さに対する溝幅の比は、０．０１以上で、かつ、０．２５以下にされる請求項１に記載の射出装置。
加熱シリンダ、及び該加熱シリンダ内において回転自在に、かつ、進退自在に配設されたスクリューを有し、該スクリューは、フライトに沿って溝が形成されたスクリュー本体、該スクリュー本体の前端に取り付けられたスクリューヘッド、該スクリューヘッドの径方向外方において軸方向に移動自在に配設された逆止リング、及び前記スクリュー本体とスクリューヘッドとの間に固定されたシールリングを備える射出装置のシールリングにおいて、
外周面に、軸方向に互いに平行に延びる複数の溝が、円周方向に形成されることを特徴とするシールリング。