JP3025867B2 - スクリュ式射出成形機の熱硬化性樹脂加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂の射
出成形に用いられるスクリュ式射出成形機の熱硬化性樹
脂加熱装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】射出成形機に使用される熱硬化性樹脂加
熱装置の加熱筒２は、図６に示すように、その中心貫通
孔内にスクリュ５を回転かつ前後移動可能に収納してお
り、このスクリュ５によりホッパ（図示略）から供給さ
れた樹脂材料を混練して可塑化し、ノズル４側に供給す
るようになっている。この加熱筒２の外周には、加熱筒
２を所定温度に高めるための熱媒循環通路１０が形成さ
れており、この通路上面を閉鎖して熱媒が熱媒循環通路
１０内を循環できるように、加熱筒の外側を取り囲むジ
ャケットカバー６が配置されている。

【０００３】熱媒循環通路１０は、図７に示すように、
加熱筒の軸方向に整列した複数の外周溝を有し、加熱筒
を複数の温調ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ・・・に分け、各温調ゾ
ーン毎に図６に示す熱媒の供給口１０ａ及び排出口１０
ｂを有する。また、各温調ゾーンの間に、加熱筒の内部
に延在するサーモカップル等の加熱筒用温度センサ８が
複数個配置されている。

【０００４】このような熱硬化性樹脂加熱装置を用いて
金型へ樹脂を充填するために、ホッパから供給される樹
脂材料が加熱筒内部に落下して、スクリュの溝５ａに溜
りスクリュ５の回転によって混練され、樹脂材料は、加
熱筒２の加熱温度と、スクリュ５の混練作用による摩擦
熱とにより溶融して可塑化される。

【０００５】また、熱硬化性樹脂、例えば、フェノール
樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、メラミン−フェノール
樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂等では、
その性質から加熱により硬化が進行すると、その硬化は
不可逆反応であることから元の溶融状態には戻らないの
で、加熱筒２は所定の加熱温度以上にならないようにサ
ーモスタット等のフィードバック制御によって温度管理
がされている。

【０００６】このために、加熱筒の先端部には、ジャケ
ットカバー６の熱媒供給口１０ａから加熱筒内部に延び
てからトンネル状の軸方向通路９を介して熱媒が供給さ
れ、さらに、図７に示すように、この軸方向通路９は、
加熱筒の軸方向に沿って蛇行し、最後に軸方向通路の後
方に位置する周回通路１９に循環して熱媒供給口１０ａ
側の近くにある熱媒排出口１０ｂに通じるようになって
いる。この加熱筒前部の温調ゾーンＡは、スクリュ先端
部の温度管理を行なっており、その先端に位置するノズ
ル４は、シリンダヘッド３０及びノズルチップ３１で構
成されている。

【０００７】上記構成の熱媒循環通路としての通路１０
とトンネル状の軸方向通路９については、実願平５−５
６５７０に開示されており、そこで、多くの温調ゾーン
に区画して加熱筒前部まで細かく温調できる射出装置に
おける加熱筒前部の温調用構造が記載されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このような加熱筒にお
いて、ジャケットカバーは、加熱筒外周に溶接される形
式と、Ｏリングにより熱媒循環通路との間を密封する形
式がある。一方の溶接構造の形式では、熱媒循環通路の
上面がジャケットカバーによって完全に遮蔽されてお
り、長期使用により温調通路にスケールが付着すると熱
交換率が低下する原因となるが、循環通路の掃除を簡単
に行うことができないという問題点を有する。

【０００９】また、加熱筒外周をジャケットカバーで遮
蔽する場合、溶接構造でなくＯリングにより密封する形
式においては、ジャケットカバーの取外しが可能であ
る。しかし、この形式では、Ｏリングの挿入溝が加熱筒
側に配置されて、その溝部分はＯリングの一部分が外側
に突出しているため、加熱筒にジャケットカバーを挿入
する際の抵抗が大きく、ジャケットカバーに形成された
径方向の貫通孔における内縁のバリ等によりＯリングが
損傷したり、またＯリングを押えつけてジャケットカバ
ーを挿入するために加熱装置の組立に多大の時間を要す
る等の問題が生じる。

【００１０】このような事情に鑑みて、本発明は、加熱
筒とジャケットカバーとの間をＯリングで密封する構造
を改良して、ジャケットカバーの組み付けを容易にし、
温調通路の掃除を簡単にするスクリュ式射出成形機の熱
硬化性樹脂加熱装置を提供することを目的とする。

【００１１】また、本発明の他の目的は、加熱筒のノズ
ル部内において熱硬化性樹脂材料の硬化を防止し、かつ
加熱筒温度の管理及び加熱筒内での熱硬化性樹脂の材料
供給を確実に行うための熱硬化性樹脂加熱装置を提供す
ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、ホッパーから供給される樹脂材料を混練
して可塑化するスクリューを回転かつ前後移動可能に収
納する加熱筒と、該加熱筒の外周に形成された温調用熱
媒の循環通路の上面を覆うリング状の複数のジャケット
カバーと、加熱筒とジャケットカバーとの間隙を密封す
る複数のＯリングと、前記循環通路の間で加熱筒内部に
挿入される複数の温度センサとを配置したスクリュ式射
出成形機の熱硬化性樹脂加熱装置において、前記加熱筒
の外周に順次はめ込まれて互いに隣接する各ジャケット
カバーの端面の少なくとも一方の内周縁に形成したＯリ
ング用の座部と、一方の最端部側に位置する１つのジャ
ケットカバーまたはこれに隣接配置され、温度センサが
挿入される加熱筒とジャケットカバーの合わせ孔を一致
させるための位置決め手段と、他方の最端部側に位置す
るジャケットカバーまたはこれに隣接配置され、前記位
置決めされた一方の最端部側のジャケットカバーに対し
て順次他のジャケットカバーを整列させて加熱筒に固定
する手段とを備えていることを特徴としている。

【００１３】このような構成によれば、加熱筒とジャケ
ットカバーとの間隙を密封するためのＯリングが、隣接
するジャケットカバー間の端面の内周縁に形成された座
部内に収納されることになり、その結果、加熱筒に順に
整列して挿入されるジャケットカバーは、座部に配置さ
れたＯリングが、加熱筒外周に押えつけられる形でジャ
ケットカバーの座部側に沈み込むので、容易にジャケッ
トカバーを挿入できる。

【００１４】また、本発明では、加熱筒に対するジャケ
ットカバー取付け位置が、最端部側のジャケットカバー
の位置決め手段によって、一義的に決まるので、加熱筒
の外周に形成される熱媒の循環通路の給排口と温度セン
サ用の挿入孔、及びこれらに対応して配置されるジャケ
ットカバー側の循環通路への取付け口とセンサ用貫通孔
との位置合わせが確実になる。

【００１５】また、本発明では、位置決め手段を用い
て、一方の最端部側のジャケットカバーに順次整列され
た他のジャケットカバーは、他方の最端部側のジャケッ
トカバーに設けた１つの固定手段を締結することによっ
て、全体のジャケットカバーが加熱筒に固定されること
になる。

【００１６】さらに、請求項２の構成のように、Ｏリン
グの座部を、ジャケットカバーの内周縁を断面形状で三
角形に切り取って内周傾斜面を設けた構造にすると、加
熱筒にジャケットカバーを挿入するとき、Ｏリングに働
く加熱筒軸方向からの力は、座部の内周斜面に作用する
力の分力として、Ｏリングを押えつける力が作用するの
で、Ｏリングがジャケットカバーの内周面から突出して
いても容易に加熱筒に挿入することができる。

【００１７】請求項３に記載の構成によれば、加熱筒内
部に挿入される温度センサは、加熱筒に接触する形で、
温度センサの露出した先端部が測定対象である加熱筒の
内部温度を直接検出できるので、より一層確実な温度管
理を行うことができる。

【００１８】請求項５に記載の構成によれば、スクリュ
式射出成形機の熱硬化性樹脂加熱装置において、樹脂材
料を混練して可塑化するスクリューを回転かつ前後移動
可能に収納し、成形時にノズル先端部が金型内に挿入さ
れるロングノズル構造の加熱筒と、ノズル先端部の内部
温度を検出するノズル用温度センサとを有し、ノズル用
温度センサは、ノズル先端部の温度が設定温度以上にな
ると、ノズルを自動的に後退させるための信号を出力す
ることを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１はスクリュ式射出成形機の熱硬化性
樹脂加熱装置の従来例と本発明とを中心線を境に上下に
配置して比較する概略構成断面図である。

【００２０】加熱装置１は、樹脂材料を加熱するための
加熱筒２と、その中心開口孔３に樹脂材料を可塑化して
ノズル４の側に送り出すためのスクリュ５と、加熱筒２
の外周回りに配置される複数のジャケットカバー６（図
中では先端側から６₁ ，６₂・・，６_n と表記する。）
と、加熱筒２とジャケットカバー６との間隙を密封する
複数のＯリング７と、加熱筒内部の温度を検出する複数
の温度センサ８とを備えている。

【００２１】加熱筒２にはその外周回りに熱媒体を循環
させる循環通路１０が設けられ、この循環通路１０は加
熱筒内部を所定温度に保つために所望の間隔を置いて軸
方向に整列して配置され、加熱筒全体で、従来と同様の
いくつかの温調ゾーンＡ，Ｂ，Ｃ（図７参照）を形成し
ている。各温調ゾーンは、熱媒供給口１０ａと熱媒排出
口１０ｂが設けられて各ゾーンで所定の熱媒がそれぞれ
の循環通路１０を循環し、その回りの加熱筒内部を加熱
する。

【００２２】加熱筒内のスクリュ５は、射出装置によっ
て樹脂材料をノズル側に送り出すための回転動作と、一
定量の溶融樹脂を金型内に射出するため混練されてノズ
ル側に移動した溶融樹脂により後退させ、この所定量の
溶融樹脂を金型のキャビティ内に充填するため前進する
往復動作を行う。

【００２３】加熱筒２は、複数段の温度ゾーンを有し、
スクリュ５によって樹脂材料が前方に送り出されるに従
い、一般的には、徐々に高い加熱温度で加熱されるよう
に温度制御されている。

【００２４】複数のジャケットカバー６は、リング形状
であり、加熱筒２の外周面を循環する各循環通路１０の
上面を遮蔽するために、加熱筒の先端側から順次挿入さ
れて加熱筒外周を取り巻き、互いに隣接して軸方向に整
列した形に配置される。このジャケットカバー６は、熱
媒供給ホースの取付け口１５と温度センサ用貫通孔１６
の両方または一方を有しており、取付け口１５は、各温
調ゾーンに対応した循環通路の熱媒供給口１０ａと熱媒
排出口１０ｂに位置合わせされ、また、温度センサ用貫
通孔１６は、加熱筒２の内部に延びるセンサ挿入孔１７
に一致する位置に設けられる。

【００２５】このために、本発明では、図２に示すよう
に、加熱筒２の軸方向に整列された後方最端部（一方の
最端部側）のジャケットカバー６_n には、ジャケットカ
バーの位置決め手段１８が設けられている。

【００２６】この位置決め手段１８は、種々の方法があ
るが、本発明の形態では、最端部のジャケットカバー６
_n の一部を構成するリング部材として構成される。この
リング部材１８は、径方向に貫通するねじ孔１８ａに螺
合する締結部材２０と、端面が隣接するジャケットカバ
ー６の軸方向孔２１に嵌合するノックピン２２とを備え
て、温度センサ８を挿入する穴の位置決めと加熱筒２に
対するジャケットカバー６の取付位置を定める。ここで
は、締結部材２０は、先端が尖ったセットスクリュであ
り、加熱筒２には対応する位置決め孔２ａが設けられて
いる。

【００２７】また、この位置決め手段１８と対になって
前方最端部（他方の最端部側）のジャケットカバー６₁
の一部を構成する固定手段が設けられている。この固定
手段は、ここでは、図１に示すように加熱筒のねじ部２
ｂに螺合するナット状リング部材２３からなっている。

【００２８】このリング部材２３は、加熱筒２のねじ部
２ｂに螺合するナット手段で構成され、最前列に位置す
るＯリング７を側部から押え、かつ位置決めされた最端
部側のジャケットカバー６_n に他のジャケットカバー６
₂ ，・・，６_n-1 を順次整列させてジャケットカバー全
体を加熱筒２に固定する。このリング部材２３の締め付
けには、リング部材の外周に設けた複数の孔２３ａを利
用する。

【００２９】なお、上記の位置決め手段と固定手段は、
ここではジャケットカバーの一部として構成されている
が、最端部側のジャケットカバーに隣接配置された他の
部材に設けられたものであっても良い。

【００３０】加熱筒２とジャケットカバー６との間隙を
密封するＯリング７は、熱媒が外部に漏れないようにす
るものである。従来の構造では、図１に示すように、加
熱筒２の外周部分に設けた断面四角形の凹溝２４内に収
納されているが、本発明におけるＯリング７は、ジャケ
ットカバー６，６が互いに隣接する端面の少なくとも一
方の内周縁に形成される座部２５に配置されることを特
徴としている。

【００３１】本発明の形態では、このＯリング用の座部
２５は、図３に示すように、好ましくは、ジャケットカ
バーの軸方向断面で三角形状の切取り空間を形成し、ジ
ャケットカバーの内周縁に内周傾斜面２５ａを備えてい
る。

【００３２】この内周傾斜面２５ａを設けたことによ
り、ジャケットカバー６を加熱筒２の先端部側から挿入
する際に、Ｏリング７は、加熱筒の外周面に押えられて
斜面に沿って下方に沈むので、Ｏリング７が座部から一
部分突出していても容易にジャケットカバー６を加熱筒
２に挿入できる。

【００３３】しかし、この座部２５は、ジャケットカバ
ー６の内周縁に形成されてＯリング７を収納できるもの
であれば、どのような形状でも良く、従来と同様な断面
四角形または、他の形状、例えば、隣接するジャケット
カバーの両側の内周縁を斜めにカットして、図４に示す
ような三角形状、あるいは断面形状が半円形等でもよ
い。

【００３４】図１において、加熱筒２の温調ゾーンにお
ける内部温度を測定するための温度センサ８は、サーモ
カップル等の公知の温度検知手段で構成され、ジャケッ
トカバー６を貫通して加熱筒内部に奥深く挿入されてお
り、従来では、ねじ付き支持体２６を貫通して段付きガ
イド筒２７内に格納されている。したがって、温度セン
サ８は加熱筒の内部温度をガイド筒２７を介して間接的
に測定している。

【００３５】一方、本発明の形態では、図２に示すよう
に、ジャケットカバー６の温度センサ用貫通孔１６に、
温度センサ８を保持する鍔付きガスケット２８がねじ込
まれており、このガスケット２８と温度センサ８との間
は、ガスケット２８の内孔に収容されたシールリング２
９によって外気との連絡を遮断されている。

【００３６】そして、温度センサ８は、ガスケット２８
を貫通して加熱筒２のセンサ挿入孔１７に延び、温度セ
ンサの先端部８ａが加熱筒内部に直接接触するように露
出している。これにより、温度センサ８は、加熱筒の内
部温度を正確に測定することができる。さらに、本発明
では、ジャケットカバー６に設けた熱媒の供給または排
出用ホースの取付け口１５は、従来のガスケット口径に
対して、一回り小さい口径（ＰＴ３／８インチ）となっ
ている。これにより、ジャケットカバー６の厚さを薄く
する。

【００３７】また、図１に示すように、加熱筒のノズル
４に近い加熱筒２の先端部には、加熱筒の１つの熱媒供
給口１０ａから加熱筒２の内部に延びて加熱筒先端面に
溶接された板状蓋部材１２に向かって延びるトンネル状
の軸方向通路９が設けられている。この軸方向通路９
は、従来例の図８と同様に軸方向に沿って蛇行する循環
通路を形成しており、加熱筒の先端面側の板状蓋部材１
２に隣接してノズル周囲を回る周回通路１４に連通し
て、熱媒供給口１０ａの近くに位置する熱媒排出口１０
ｂを介して所定温度の熱媒が循環する。

【００３８】また、本発明では、図５に示すように、ホ
ッパ３５が、従来のホッパ位置よりも前方の加熱筒２の
後部に配置可能となっており、これにより、加熱筒内に
滞留する時間が短縮され、計量ストロークの短い場合
や、熱安定性の悪い材料を成形する場合に連続安定成形
が可能になる。また、ホッパからスクリュまでの距離ｄ
も短くなるので、ホッパ３５内で樹脂材料がブリッジ状
態となる危険度が少なくなり、材料供給性能が向上す
る。

【００３９】本発明に係る成形作業では、金型内にノズ
ル４が挿入されるロングノズル（図１の左下部分参照）
が一例として採用されている。この構造は、金型内に形
成されるスプールを長くすると、それだけ成形品に対す
る樹脂材料のロスが多くなる点を考慮したもので、スプ
ール部分を短くし、その分ノズルの先端を延長して樹脂
材料の削減を図り、製品のコストを低減するものであ
る。

【００４０】この場合、ノズル４の先端部が金型内に入
るので、金型温度に伴う金型からの輻射熱によりノズル
温度が高くなり、材料が硬化する危険がある。このた
め、ノズル部内に滞留している樹脂材料が金型温度の影
響により所定温度以上に加熱されることを防止するため
に、図１における本発明の形態では、ノズル先端部の外
周部分４ａを断熱材１１で取り巻き、さらに、サーモカ
ップル１３をノズル外周に沿って延びる軸方向溝３６内
に収納させ、その先端部をノズル内部に突出させて、ノ
ズル先端部の温度を検出している。そして、射出保持工
程の終了後、ノズル先端部が設定温度以上になるとノズ
ルを自動的に後退できるようになっている。

【００４１】このような適正な温度制御の下で加熱装置
により可塑化された溶融材料は、金型内に射出充填さ
れ、その後、一時的に型締力を開放したり、強制的に金
型分割面を開いてキャビティ内のガスを排出するガス抜
きの操作が行われ、再度、型締動作を行い、所定の冷却
時間の後、型を開いて成形品を取り出すようになってい
る。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ジャケットカバーの内周縁にＯリング用の座部を形成し
たことにより、ジャケットカバーの取付け取外しを簡単
にして加熱筒の熱媒循環通路の掃除を容易に行うことが
できる。また、位置決め手段と固定手段によって、加熱
筒とジャケットカバーに配置された熱媒を循環させる連
通口及び温度センサの挿入孔の各対応する穴位置合わせ
が確実となり、ジャケットカバーの組み付け調整が簡単
にできる。

【００４３】また、加熱筒先端部での循環通路の構成及
びノズル部に設けたセンサにより、スクリュ内での樹脂
の硬化と金型温度によるノズル周囲の温度上昇に基づく
熱硬化性樹脂のノズル部での材料の硬化を防止するの
で、加熱筒温度の管理及び加熱筒内での熱硬化性樹脂の
材料供給を確実に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱硬化性樹脂加熱装置の断面を中
心線を境に従来例と本発明の構成に分けて見た構成比較
断面図である。

【図２】本発明に係る位置決め手段の構造を示す加熱装
置の一部を示す断面図である。

【図３】本発明に係るＯリング用の座部の一例を拡大し
て示す断面図である。

【図４】本発明に係るＯリング用の座部の他の例を拡大
して示す断面図である。

【図５】ホッパ位置と従来例のホッパ位置を対照して示
す加熱筒後部の概略断面図である。

【図６】従来構造の熱硬化性樹脂加熱装置の断面図であ
る。

【図７】従来から使用されている本発明と同様の熱媒循
環通路の状態を示す加熱筒の断面構成図である。

【図８】図７における加熱筒の先端部に設けた循環通路
を示す一部詳細図である。

【符号の説明】

１ 加熱装置 ２ 加熱筒 ４ ノズル ５ スクリュ ６ ジャケットカバー ７ Ｏリング ８ 温度センサ １０ 循環通路 １８ 位置決め手段 ２３ 固定手段 ２５ 座部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/20 B29C 45/58 - 45/62 B29C 45/72 - 45/78

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ホッパーから供給される樹脂材料を混練し
   て可塑化するスクリューを回転かつ前後移動可能に収納
   する加熱筒と、該加熱筒の外周に形成された温調用熱媒
   の循環通路の上面を覆うリング状の複数のジャケットカ
   バーと、加熱筒とジャケットカバーとの間隙を密封する
   複数のＯリングと、前記循環通路の間で加熱筒内部に挿
   入される複数の温度センサとを配置したスクリュ式射出
   成形機の熱硬化性樹脂加熱装置において、 前記加熱筒の外周に順次はめ込まれて互いに隣接する各
   ジャケットカバーの端面の少なくとも一方の内周縁に形
   成したＯリング用の座部と、 一方の最端部側に位置する１つのジャケットカバーまた
   はこれに隣接配置され、温度センサが挿入される加熱筒
   とジャケットカバーの合わせ孔を一致させるための位置
   決め手段と、 他方の最端部側に位置するジャケットカバーまたはこれ
   に隣接配置され、前記位置決めされた一方の最端部側の
   ジャケットカバーに対して順次他のジャケットカバーを
   整列させて加熱筒に固定する手段とを備えていることを
   特徴とする熱硬化性樹脂加熱装置。
2. 【請求項２】Ｏリング用の座部は、ジャケットカバーの
   内周縁を軸方向断面で三角形状に切取った内周傾斜面を
   有していることを特徴とする請求項１の熱硬化性樹脂加
   熱装置。
3. 【請求項３】加熱筒に配置される温度センサは、ジャケ
   ットカバーの貫通孔にガスケットを介してはめ込まれ、
   そのセンサ先端部が加熱筒内部に直接接触するように露
   出していることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性
   樹脂加熱装置。
4. 【請求項４】位置決め手段は、最端部側のジャケットカ
   バーの径方向に貫通するねじ孔に螺合する締結部材と、
   前記ジャケットカバーの端面から突出して、隣接するジ
   ャケットカバーの軸方向孔に嵌合するノックピンとから
   なることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性樹脂加
   熱装置。
5. 【請求項５】樹脂材料を混練して可塑化するスクリュー
   を回転かつ前後移動可能に収納し、成形時にノズル先端
   部が金型内に挿入されるロングノズル構造の加熱筒と、 前記 ノズル先端部の内部温度を検出するノズル用温度セ
   ンサとを有し、 ノズル用温度センサは、ノズル先端部の温度が設定温度
   以上になると、ノズルを自動的に後退させるための信号
   を出力する ことを特徴とするスクリュ式射出成形機の熱
   硬化性樹脂加熱装置。
6. 【請求項６】ノズル先端部の外周回りに断熱材を配置し
   たことを特徴とする請求項５に記載の熱硬化性樹脂加熱
   装置。