JP2011240631A - Apparatus for measuring melt viscosity of molten resin using injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は溶融樹脂(溶融状態の樹脂)の溶融粘度を測定するための装置に関し、特には射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置に関する。 The present invention relates to an apparatus for measuring the melt viscosity of a molten resin (resin in a molten state), and more particularly to an apparatus for measuring the melt viscosity of a molten resin using an injection molding machine.
従来、溶融樹脂の流動特性、代表的には溶融粘度を測定する装置として、キャピラリーレオメータが知られている(特許文献1)。キャピラリーレオメータは、細管状の空洞を先端に取り付けたシリンダーに溶融樹脂を充填し、ピストンで圧力をかけて溶融樹脂を押し出すことにより、溶融粘度と剪断応力の関係を特定する装置である。 Conventionally, a capillary rheometer has been known as an apparatus for measuring the flow characteristics of a molten resin, typically a melt viscosity (Patent Document 1). The capillary rheometer is a device that specifies the relationship between the melt viscosity and the shear stress by filling a cylinder having a thin tubular cavity attached to the tip thereof with a melt resin and applying pressure with a piston to extrude the melt resin.
具体的には、溶融粘度ηは、
η=(ΔPπR4)/(8QL)
により求められる。ここで、ΔPは空洞の入口と出口の圧力差(MPa)、Lは空洞の長さ(cm)、Rは空洞の半径(cm)、Qは空洞を流れる溶融樹脂の流量(cm3/s)である。なお、出口の圧力は0MPaと考え、ΔPには空洞の入口の圧力(シリンダー内の溶融樹脂の圧力)を用いることが多い。従って、キャピラリーレオメータでは、上式のパラメータのうちΔPとQを測定することで、ある剪断速度(4Q/πR3)における溶融樹脂の溶融粘度を求めることができる。
Specifically, the melt viscosity η is
η = (ΔPπR 4 ) / (8QL)
It is calculated by. Where ΔP is the pressure difference (MPa) between the inlet and outlet of the cavity, L is the length of the cavity (cm), R is the radius of the cavity (cm), Q is the flow rate of the molten resin flowing through the cavity (cm 3 / s) ). The outlet pressure is assumed to be 0 MPa, and the pressure at the inlet of the cavity (the pressure of the molten resin in the cylinder) is often used for ΔP. Therefore, the capillary rheometer can determine the melt viscosity of the molten resin at a certain shear rate (4Q / πR 3 ) by measuring ΔP and Q among the parameters in the above equation.
溶融粘度は剪断速度に応じて変化するが、従来のキャピラリーレオメータで測定可能な剪断速度の範囲は101/s〜103/s程度である。一方、射出成形時の溶融樹脂の剪断速度は一般に103/s〜106/s程度である。従って、キャピラリーレオメータで測定した溶融粘度を用い、実機における射出成形条件を設定する場合には、キャピラリーレオメータで測定した、ある剪断速度範囲に対応する溶融粘度を外挿するなどして、射出成形時の剪断速度における溶融粘度を求めなくてはならない。そのため、手間がかかり、精度も低下する。 Although the melt viscosity changes according to the shear rate, the range of the shear rate that can be measured with a conventional capillary rheometer is about 10 1 / s to 10 3 / s. On the other hand, the shear rate of the molten resin at the time of injection molding is generally about 10 3 / s to 10 6 / s. Therefore, when setting the injection molding conditions in the actual machine using the melt viscosity measured with a capillary rheometer, extrapolate the melt viscosity corresponding to a certain shear rate range measured with a capillary rheometer. The melt viscosity at the shear rate must be determined. Therefore, it takes time and accuracy is also reduced.
また、溶融樹脂の状態は射出成形に用いる射出成形機の型式はもちろん、同一型式であっても厳密には一台ごとに異なるのに対し、キャピラリーレオメータで測定できる粘度は、射出成形機と異なる、かつ単一の環境での測定値である。 In addition, the state of the molten resin is not only the type of the injection molding machine used for injection molding, but is strictly different for each unit even if it is the same type, whereas the viscosity that can be measured with a capillary rheometer is different from that of the injection molding machine. And measurements in a single environment.
射出成形機のような高剪断速度範囲に対応したキャピラリーレオメータとして、射出成形機の型締め機構を除去し、シリンダーヘッドにキャピラリーと圧力センサを設けたものが知られている(非特許文献1)。しかし、非特許文献1記載の測定装置は、ある特定の射出成形機を改造したものであり、他の射出成形機での測定はできない。また、当該測定装置に用いられている射出成形機には成形用の金型を取り付けることはできず、もはや射出成形機本来の機能を持たない。 As a capillary rheometer corresponding to a high shear rate range such as an injection molding machine, a cylinder rheometer having a clamp mechanism and a pressure sensor provided on a cylinder head is known (Non-patent Document 1). . However, the measuring device described in Non-Patent Document 1 is a modification of a specific injection molding machine and cannot be measured with other injection molding machines. In addition, a molding die cannot be attached to the injection molding machine used in the measuring apparatus, and no longer has the original function of the injection molding machine.
このように、従来、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置は存在していなかった。 Thus, conventionally, there has been no apparatus for measuring the melt viscosity of a molten resin in an injection molding machine that actually performs injection molding.
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定することを可能にする装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem of the prior art, and an object of the present invention is to provide an apparatus that makes it possible to measure the melt viscosity of a molten resin in an injection molding machine that actually performs injection molding. .
上述の目的を達成するため、本発明に係る、射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置は、
射出成形機の型締め機構に対して固定型として取り付けるための測定部を有し、
前記測定部は、
前記射出成形機が供給する溶融樹脂の流路と、
前記流路中の樹脂温度を測定するための温度センサと、
前記流路中の樹脂圧力を測定するための圧力センサと、
前記流路の先端に設けられ、前記流路中の溶融樹脂を外部に吐出させるための細孔を有するキャピラリー部と、を備えることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an apparatus for measuring the melt viscosity of a molten resin using an injection molding machine according to the present invention,
It has a measuring part for attaching as a fixed mold to the mold clamping mechanism of the injection molding machine,
The measuring unit is
A flow path of a molten resin supplied by the injection molding machine;
A temperature sensor for measuring the resin temperature in the flow path;
A pressure sensor for measuring the resin pressure in the flow path;
And a capillary part provided at the tip of the flow path and having pores for discharging the molten resin in the flow path to the outside.
本発明に係る装置によれば、射出成形機の型締め機構に対して金型の固定型として取り付けるための測定部を有することにより、射出成形機を改造することなく、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定することを可能にする。 According to the apparatus of the present invention, the injection molding machine is actually subjected to injection molding without modifying the injection molding machine by having the measuring unit for mounting as a fixed mold of the mold to the mold clamping mechanism of the injection molding machine. It makes it possible to measure the melt viscosity of a molten resin in an injection molding machine.
以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
図1は、本発明の実施形態に係る、射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置100(以下、単に装置100という)を、測定対象の射出成形機に取り付けた状態の一例を模式的に示す斜視図である。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a state in which an apparatus 100 (hereinafter simply referred to as apparatus 100) for measuring the melt viscosity of a molten resin using an injection molding machine according to an embodiment of the present invention is attached to an injection molding machine to be measured. It is a perspective view which shows an example typically.
図示するように、本実施形態に係る装置100は、射出成形機に対して通常の金型と同様に(金型として)取り付け可能な構成を有している。図1に示す構成において、装置100は、金型の固定型(キャビティ)に対応する測定部110と、可動型に対応する樹脂受け部120とから構成される。
As shown in the figure, the
測定部110は、射出成形機の型締め機構における固定型取り付け部11に対して固定側取付板111を介して取り付けられる。具体的には、固定側取付板111が射出成形機の固定プラテン(固定ダイプレート)11にネジ止めされ、固定プラテン11に測定部110がネジ止めされる。
The
樹脂受け部120もまた、射出成形機の型締め機構における可動プラテン(可動ダイプレート)12に対して可動側取付板121を介して取り付けられる。具体的には、可動側取付板121が可動型取り付け部12にネジ止めされ、可動型取り付け部12に樹脂受け部120がネジ止めされる。なお、樹脂受け部120は、コア受け板部120a及びスペーサーブロック部120bとから構成され、図示しないネジによって固定されている。
The
固定プラテン11と可動プラテン12とは4本のタイバー13(便宜上図1には1本のみ示している)によって連結されており、図示しないピストンなどにより、可動プラテン12がタイバー13に沿って紙面左右方向に移動する。また、測定部110と樹脂受け部120との位置合わせを行うために、ガイドピン1101が測定部110に、ガイドピン1101が嵌り込むガイドピンブッシュ1201がコア受け板部120aにそれぞれ設けられている。
The
このように、本実施形態に係る装置100は、一般的なプレート式金型と基本的な構成を共通にすることが当業者には理解されよう。一方、本実施形態においては、測定部110において、溶融樹脂の流路末端にキャピラリー部1102が設けられている。
As described above, it will be understood by those skilled in the art that the
また、コア受け板部120aには、型締め時(すなわち、測定時)において、測定部110から突き出ているキャピラリー部1102がコア受け板部120aに当たらないように切り欠き部1202が設けられている。切り欠き部1202は、コア受け板部120aの厚み方向に貫通するように設けられている。スペーサーブロック部120bは通常突き出しピンなどを設けるための空間を中央部に有しており、本実施形態では、この空間に、ボウル状の溶融樹脂の受け皿1203を設けている。従って、キャピラリー部1102の先端1109から突出した溶融樹脂は溶融樹脂の受け皿1203に到達し、冷却固化する。
The core
次に、本実施形態の特徴である測定部110の構成の詳細について、図2を参照して説明する。図2は、本実施形態に係る装置100の、測定時の状態を模式的に示す水平断面図であり、図1と共通する構成には同じ参照数字を付してある。また、図2は、装置100の、キャピラリー部1102の中心軸を通る水平断面を、鉛直上方から見た状態を示している。
Next, details of the configuration of the
キャピラリー部1102は、測定部110に取り付けられるベース部1102bと、ベース部1102bの先端に取り付けられるオリフィス固定具1102aとから構成される。オリフィス固定具1102aとベース部1102bとは例えばオリフィス固定具1102aの基端部周囲とベース部1102bの先端部内周に設けられたネジ山とネジ溝により分離可能に取り付けられている。オリフィス固定具1102aは中空円筒形状を有し、内部にオリフィス1103が交換可能に取り付けられている。オリフィス1103は、例えばその根元部分に鍔状部が設けられ、オリフィス固定具1102aによってベース部1102bに押し付けて固定されている。また、オリフィス1103にはオリフィス1103を貫通する細孔1103aが設けられている。細孔1103aはオリフィス1103における溶融樹脂の流路を形成する。
従って、本実施形態の装置100において、長さや径の異なるオリフィス1103を用いた測定を行う場合、型締め機構を開き、キャピラリー部1102のオリフィス固定具1102aのみを取り外し、オリフィス1103を交換してオリフィス固定具1102aを再度取り付ければよい。装置100を型締め機構に装着した状態で容易にオリフィス1103が交換可能であるため、使い勝手がよい。
The
Therefore, in the
中空円筒形状を有するキャピラリー部1102のベース部1102bは、基端(射出成形機側端部)に設けられた鍔部1107により、固定部110に固定されている。ベース部1102bはオリフィス固定具1102aと同様、溶融樹脂の流路1106が設けられている。また、ベース部1102bには、流路1106内の樹脂圧力を測定するための、例えばダイヤフラム式である圧力センサ1108と、流路1106における溶融樹脂の温度を測定するための温度センサとしての熱電対1105がそれぞれ設けられている。圧力センサ1108及び熱電対1105の信号は、キャピラリー部1102の周囲の空間から孔1110を通じ、図示しない配線によって、後述する温度制御装置320や、溶融粘度の測定装置などの外部機器に出力される。
A base portion 1102b of the
また、キャピラリー部1102の外周にはバンドヒーター1104が、キャピラリー部1102の長さ方向に沿って3箇所設けられており、熱電対1105の出力値に応じて、必要に応じて加熱される。バンドヒーター1104に対する外部の電源等からの電力供給(温度制御)もまた、孔1110を通じて接続される温度制御装置320(図示せず)の制御に従って行われる。
In addition, three
固定側取付板111は、図示しない射出成形機のノズル14から供給される溶融樹脂が、キャピラリー部1102のベース部1102bに設けられた樹脂流路に対して正しく流入するように、測定部110が射出成形機に対して正しい位置で取り付けられるように設けられている。
The fixed
図3は、本発明の実施形態に係る装置を射出成形機と共に用いて、溶融樹脂の溶融粘度を測定するシステムの機能構成例を示すブロック図である。
溶融粘度は、装置100から得られる温度並びに圧力の値と、射出成形機200から得られる樹脂流量とを用いて算出することが可能である。そのため、図3に示すシステムでは、これらのパラメータから溶融粘度を算出する算出部300と、バンドヒーター1104の温度制御を行う温度制御装置320とを有している。
FIG. 3 is a block diagram showing a functional configuration example of a system for measuring the melt viscosity of a molten resin using the apparatus according to the embodiment of the present invention together with an injection molding machine.
The melt viscosity can be calculated using the temperature and pressure values obtained from the
上述のように、溶融粘度を測定(算出)する場合、射出成形機200の運転条件を所望の条件に設定し、通常の射出成形動作と同様に、型締めを行い、射出成形機200から溶融樹脂を装置100に対して供給する。なお、バンドヒーター1104の温度は、熱電対1105からの信号を温度制御装置320に供給し、熱電対1105からの信号が所定温度を表す値となるように温度制御装置320がバンドヒーター1104への電力供給を制御することで実現できる。
そして、キャピラリー部1102から樹脂を押し出す際の、キャピラリー部1102のベース部1102bにおける樹脂流路で測定した樹脂温度、圧力を、装置100の熱電対1105及び圧力センサ1108から取得する。
As described above, when the melt viscosity is measured (calculated), the operation condition of the
Then, the resin temperature and pressure measured in the resin flow path in the base portion 1102 b of the
一方、射出成形機200からは、溶融樹脂の流量を取得する。溶融樹脂の流量は、射出成形機200から直接取得しても良いし、射出成形機200から射出速度(押出速度)を取得し、既知であるスクリュー径半径r(cm)と射出速度v(cm/s)とから、
Q=πr2v
として流量Qを求めてもよい。
On the other hand, the flow rate of the molten resin is acquired from the
Q = πr 2 v
The flow rate Q may be obtained as
上述のように、溶融粘度η(見かけ粘度)は、
η=(ΔPπR4)/(8QL)
により求められる。
具体的には、ΔPに圧力センサ1108から取得した圧力(MPa。なお、出口圧力は0MPaとする)を、Lに既知である細孔1103aの流路長さ(cm)、Rに既知である細孔1103aの流路半径(cm)、Qに射出成形機200から取得した溶融樹脂の流量(cm3/s)を代入することにより、溶融粘度ηを求めることができる。
As mentioned above, the melt viscosity η (apparent viscosity) is
η = (ΔPπR 4 ) / (8QL)
It is calculated by.
Specifically, the pressure (MPa, the outlet pressure is assumed to be 0 MPa) acquired from the
求めた溶融粘度ηは、表示装置、印刷装置、記憶装置、通信装置の少なくとも1つである出力部310を通じて各種出力媒体に対して出力される。 The obtained melt viscosity η is output to various output media through the output unit 310 that is at least one of a display device, a printing device, a storage device, and a communication device.
このように、本実施形態に係る装置100は、一般的なプレート式金型と基本的な構成を共通にする。従って、射出成形機に対して何ら改造などを行うことなく、金型と同様に取り付けることができる。また、実際の測定も、射出成形と同様に型締めを行い、溶融樹脂を金型(装置100)に供給することにより実施可能である。
Thus, the
(他の実施形態)
上述の実施形態においては、通常の射出成形動作を行って、溶融粘度の算出に用いる溶融樹脂の圧力及び温度を測定するために、装置100が固定型である測定部110と可動型である樹脂受け部120から構成される形態について説明した。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, in order to measure the pressure and temperature of the molten resin used for calculation of the melt viscosity by performing a normal injection molding operation, the
しかしながら、溶融粘度の算出に用いる溶融樹脂の圧力及び温度は、必ずしも型締め動作を行わなくても測定可能であることは容易に理解されよう。実際、上述の構成において、樹脂受け部120は単にキャピラリー部1102の先端1109(細孔1103a)から吐出した溶融樹脂を、溶融樹脂の受け皿1203で受け止める機能を有するのみである。
However, it will be easily understood that the pressure and temperature of the molten resin used for calculating the melt viscosity can be measured without necessarily performing the clamping operation. In fact, in the above-described configuration, the
従って、型締めを行わなくても溶融樹脂を金型へ供給可能な射出成形機とともに装置100を用いる場合、可動型である樹脂受け部120は必須でなく、固定型である測定部110を単独で用いてもよい。この場合も、従来は不可能であった、実機での溶融粘度の測定を可能とする効果は達成できる。
Therefore, when the
Claims (4)
前記射出成形機の型締め機構に対して固定型として取り付けるための測定部を有し、
前記測定部は、
前記射出成形機が供給する溶融樹脂の流路と、
前記流路中の樹脂温度を測定するための温度センサと、
前記流路中の樹脂圧力を測定するための圧力センサと、
前記流路の先端に設けられたキャピラリー部とを備え、
前記キャピラリー部は、前記流路中の溶融樹脂を外部に吐出させるための細孔を有することを特徴とする装置。 An apparatus for measuring the melt viscosity of a molten resin using an injection molding machine,
A measuring unit for mounting as a fixed mold on the mold clamping mechanism of the injection molding machine;
The measuring unit is
A flow path of a molten resin supplied by the injection molding machine;
A temperature sensor for measuring the resin temperature in the flow path;
A pressure sensor for measuring the resin pressure in the flow path;
A capillary portion provided at the tip of the flow path,
The capillary section has pores for discharging the molten resin in the flow path to the outside.
前記樹脂受け部は、前記型締め機構により型締めされ、前記測定部と係合した状態で前記細孔から吐出する溶融樹脂を受ける樹脂受け手段を有することを特徴とする請求項1記載の装置。 Furthermore, it has a resin receiving part for attaching as a movable mold to the mold clamping mechanism,
2. The apparatus according to claim 1, wherein the resin receiving portion has a resin receiving means for receiving a molten resin discharged from the pores while being clamped by the clamping mechanism and engaged with the measuring portion. .
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