JP2015098147A

JP2015098147A - 射出成形機

Info

Publication number: JP2015098147A
Application number: JP2013239729A
Authority: JP
Inventors: 西村　誠一; Seiichi Nishimura; 誠一西村
Original assignee: Kojima Press Industry Co Ltd
Current assignee: Kojima Industries Corp
Priority date: 2013-11-20
Filing date: 2013-11-20
Publication date: 2015-05-28

Abstract

【課題】樹脂材の加熱効率を高めて溶融を促進することにより、射出圧力を変えることなく、かつ、成形サイクルに合った溶融時間で、樹脂材の流動性を高めて十分な樹脂射出量を確保する。【解決手段】バレル１１の内部に供給される固形状態の樹脂材が、ヒータ１４からの熱を受けているバレル１１と該バレルを通じてヒータからの熱を受けているトーピード３０とにより内外両側から加熱されて溶融状態となる形式の射出成形機であって、トーピード３０が、上流側に位置する第１トーピード３０Ａと下流側に位置する第２トーピード３０Ｂとによって構成されている。第１トーピード３０Ａとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、未溶融状態の樹脂材であっても通過できる。第２トーピード３０Ｂとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、溶融状態の樹脂材のみが通過できる。【選択図】図１

Description

本発明は、主としてプランジャー式ダイレクト成形機に使用される射出成形機に関し、具体的には、バレルの内部に供給される固形状態の樹脂材を、ヒータの熱で加熱することで溶融状態にして射出する形式の射出成形機に関する。

この種の射出成形機としては、例えば特許文献１に開示された技術がすでに知られている。この技術では、プランジャー式の射出成形機におけるバレルの内部に、樹脂材の供給方向に沿って二つのトーピードが組み込まれている。これらの両トーピードとバレル内面との間に構成される個々の通路を溶融樹脂が通過することで、樹脂の混練を促進して均一な可塑状態とする。

ところで、プランジャー式の射出成形機においては、溶融樹脂の射出量が理論射出容量に満たないといった課題がある。その主な原因として、つぎの点を挙げることができる。
イ．スクリュー式などと比較して射出圧力が低い。
ロ．樹脂材の加熱不足によって温度が低く、溶融状態がわるい。

特開２００６−２９７６７０号公報

プランジャー式の射出成形機は、上記の原因によって溶融樹脂の粘度が高く、その流動性がわるくなって射出量が不足するとともに、成形機のノズル詰まりなどが生じる。この対策として射出圧力を上げること、あるいは樹脂材の加熱時間を十分にとることが考えられる。しかしながら、前者は設備の大型化によってコストアップを招くこととなり、後者は要求される成形サイクルに合わなくなる。

本発明は、このような課題を解決しようとするもので、その目的は、樹脂材の加熱効率を高めて溶融を促進することにより、射出圧力を変えることなく、かつ、成形サイクルに合った溶融時間で、樹脂材の流動性を高めて十分な樹脂射出量を確保することである。

本発明は、上記の目的を達成するためのもので、以下のように構成されている。
加熱用のヒータを備えたバレルの内部にトーピードが組み込まれており、該バレルの内部に供給される固形状態の樹脂材が、ヒータからの熱を受けているバレルと該バレルを通じてヒータからの熱を受けているトーピードとにより内外両側から加熱され、溶融状態となって射出される形式の射出成形機であって、トーピードが、バレルの内部における樹脂材の供給方向の上流側に位置する第１トーピードと下流側に位置する第２トーピードとによって構成されている。第１トーピードとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、未溶融状態の樹脂材であっても通過できる断面積に設定されている。第２トーピードとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、溶融状態の樹脂材のみが通過できる断面積に設定されている。

より好ましくは、第２トーピードが、バレルの内面との間の樹脂通路に位置する複数個のフィンを備えていることである。

本発明においては、バレルの内部における上流側の第１トーピードとバレルとの間の樹脂通路の断面積を広げ、ここを未溶融状態の樹脂材でも通過させることにより、ヒータによる樹脂材の加熱効率を高めて溶融を促進することができる。また、下流側の第２トーピードとバレルとの間の樹脂通路は、これまでと同様に溶融状態の樹脂材のみが通過できる程度の断面積とすることにより、ここを通過する溶融樹脂に対し、ヒータの加熱に加えて流動抵抗による自己発熱を生じさせ、さらに溶融を促進させることができる。この結果、射出成形機がプランジャー式であっても、その射出圧力を変えることなく、かつ、成形サイクルに合った溶融時間で樹脂材の流動性を高め、十分な樹脂射出量を確保することができる。

また、第２トーピードが複数個のフィンを備えていることにより、樹脂通路を流れる溶融樹脂に乱流を生じさせ、その流動抵抗に伴う自己発熱で、さらに溶融を促進させることができる。

プランジャー式の射出成形機を表した断面図。図１の射出部を拡大して表した断面図。一方のトーピードを表した外観斜視図。他方のトーピードを表した外観斜視図。射出部の内部を表した模式図。図４のトーピードの変更例を表した外観斜視図。図４のトーピードのさらなる変更例を表した外観斜視図。

以下、本発明を実施するための形態を、図面を用いて説明する。
図１で示す射出成形機は、予め成形された樹脂製品（一次成形品）に対して別の樹脂成形品（二次成形品）を直接成形する、いわばダイレクト成形機である。このダイレクト成形機によれば、一次成形品の自由な箇所へ二次成形品を成形し、目標とする最終形状の成形品とすることができる。

この射出成形機における射出部１０は、円筒形状のバレル１１の外周にヒータ１４が設けられ、かつ、内部に後述のトーピード３０が組み込まれている。このバレル１１は、射出成形機のハウジング１６内に位置している。ハウジング１６は、図１の上方から固形状態の樹脂材（ペレット）をバレル１１の内部に供給するための供給口１８と、エアーシリンダ２０とを備えている(図１)。つまり、エアーシリンダ２０のプランジャー２２が突き出されることで、供給口１８からハウジング１６内に入ったペレットがバレル１１の内部に向けて供給される。

バレル１１は、図１および図２の下側においてノズル１２を備えている。このノズル１２は、ハウジング１６の下部に設けられたホットランナー２４に連通している(図１)。後述するように、バレル１１の内部で加熱されたペレットが溶融した状態の樹脂材（溶融樹脂）は、ノズル１２からホットランナー２４を通じて所定の箇所に射出される。

バレル１１の内部に組み込まれているトーピード３０は、バレル１１の内部における樹脂材の供給方向（図１、図２の上下方向）に関して上流側に位置する第１トーピード３０Ａと、下流側に位置する第２トーピード３０Ｂとによって構成されている。
第１トーピード３０Ａは、図面における上側(上流側)の先端部３１が尖った弾丸形状をしている。また、第１トーピード３０Ａは、図面における上下のほぼ中間に設けられた複数枚のフィン３４と、各フィン３４の外周に位置する円筒部材３２とを備えている。

各フィン３４は、図面の上下方向に関してストレートに延びた形状をしている（図２）。そして、円筒部材３２は、各フィン３４と一体もしくは一体的な構成であるとともに、バレル１１の内周壁に固定されている。これにより、第１トーピード３０Ａがバレル１１内の定位置に位置決めされている。

第２トーピード３０Ｂは、図面における上下の両端部がやや小径の円柱形状をしているとともに、その外周に複数枚のフィン３６を備えている。これらの各フィン３６は、第２トーピード３０Ｂの軸線に対して傾斜した状態で図面の上下方向へ延びている。各フィン３６の外端部がバレル１１の内周壁に固定され、それによって第２トーピード３０Ｂがバレル１１内の定位置に位置決めされている。
第２トーピード３０Ｂにおいて、各フィン３６よりも上側に位置する先端部３５の端面は、第１トーピード３０Ａの下端面に接触している。これにより、第１トーピード３０Ａおよび第２トーピード３０Ｂは、図面の上下方向に関して連続する二段構造のトーピード３０を構成している。

バレル１１の内面とトーピード３０との間には、ハウジング１６の供給口１８からバレル１１内に供給された樹脂材をノズル１２に向けて通過させる隙間が確保されている。この隙間のうち、図５で示すように第１トーピード３０Ａとバレル１１の内面との間に構成されている樹脂通路Ｐ１の断面積は、第２トーピード３０Ｂとバレル１１の内面との間に構成されている樹脂通路Ｐ２の断面積と比較して大きく設定されている。

樹脂通路Ｐ１の断面積は、ペレットが十分に溶融されていない未溶融状態の樹脂材であっても通過することができる。これに対して樹脂通路Ｐ２の断面積は、溶融状態の樹脂材のみを通過させることができる。
また、二段構造のトーピード３０は、第１トーピード３０Ａの分だけ供給口１８側へ近づいたこととなり、結果としてバレル１１の上側開口部からトーピード３０までの距離が短くなっている。これによって、後述のようにペレットの溶融時間が短縮される。

以上のように構成された射出成形機において、射出部１０のヒータ１４はバレル１１の壁を加熱するとともに、このバレル１１を通じてトーピード３０を加熱する。そこで、すでに説明したようにプランジャー２２の作動によってバレル１１内にペレットが供給されると、このペレットはヒータ１４の熱を受けて溶融状態となり、ノズル１２からホットランナー２４を通じて所定の箇所に射出される。
さて、バレル１１の上側開口部に供給されたばかりのペレットは、ヒータ１４によってバレル１１の壁側（外側）からの加熱を受けているだけである。このため、図５の仮想線Ｓで示す範囲の樹脂材は、未だ固形状態、あるいは十分に溶融されていない状態の未溶融状態である。

このような未溶融状態の樹脂材であっても、前述のように図５の樹脂通路Ｐ１は通過可能であるため、未溶融状態の樹脂材が従来よりも短い距離で樹脂通路Ｐ１に送り込まれることになる。この結果、未溶融状態の樹脂材は、樹脂通路Ｐ１を通過する間に、ヒータ１４の熱でバレル１１の壁と第１トーピード３０Ａとの内外両側から加熱される。したがって、ヒータ１４による樹脂材の加熱効率が高まり、ペレットの溶融時間が短縮される。
図５の樹脂通路Ｐ１において溶融した樹脂材は、樹脂通路Ｐ２に送られてバレル１１の壁と第２トーピード３０Ｂとの内外両側から加熱されるとともに、狭い樹脂通路Ｐ２を通過するときの流動抵抗により、自己発熱を生じさせる。

また、第１トーピード３０Ａのストレートに延びた各フィン３４の間を通過した溶融樹脂は、その流れを妨げるように傾斜した第２トーピード３０Ｂの各フィン３６の間を通過することで乱流が生じる。このため、溶融樹脂の流動抵抗による自己発熱がさらに促進される。
これらのことから、樹脂材料の溶融が促進され、エアーシリンダ２０のプランジャー２２によって射出する形式の射出成形機であっても、短時間で流動性に優れた溶融樹脂を確保することができる。

図６で示すように、第２トーピード３０Ｂの各フィン３６は、傾斜に加えて階段状に設定されている。これにより、溶融樹脂が各フィン３６の間を通過するときの流動抵抗をさらに増大させて自己発熱を促進させることができる。
図７で示す第２トーピード３０Ｂの各フィン３６は、個々に所定の間隔で離れた突起形状を互いに交差する線上に配置した構成になっている。これにより、各フィン３６の間を通過する溶融樹脂に複雑な乱流を生じさせ、流動抵抗に伴う自己発熱をさらに促進させることができる。この図７で示されているフィン３６の形状は、特に温度依存性の高い高粘度の樹脂材を対象とした場合に適している。

１１バレル
１４ヒータ
３０トーピード
３０Ａ第１トーピード
３０Ｂ第２トーピード
３６フィン
Ｐ１，Ｐ２樹脂通路

Claims

加熱用のヒータを備えたバレルの内部にトーピードが組み込まれており、該バレルの内部に供給される固形状態の樹脂材が、ヒータからの熱を受けているバレルと該バレルを通じてヒータからの熱を受けているトーピードとにより内外両側から加熱され、溶融状態となって射出される形式の射出成形機であって、
トーピードが、バレルの内部における樹脂材の供給方向の上流側に位置する第１トーピードと下流側に位置する第２トーピードとによって構成され、第１トーピードとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、未溶融状態の樹脂材であっても通過できる断面積に設定され、第２トーピードとバレルの内面との間に構成される樹脂通路は、溶融状態の樹脂材のみが通過できる断面積に設定されている射出成形機。
請求項１に記載された射出成形機であって、
第２トーピードが、バレルの内面との間の樹脂通路に位置する複数個のフィンを備えている射出成形機。