JP3294405B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インラインスクリュー
式の射出成形機に係り、特に、加熱シリンダ内に不活性
ガスとしての窒素ガスを送り込むようにした射出成形機
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】加熱シリンダ内に不活性ガス（窒素ガ
ス）を送り込み、加熱シリンダ内のエアを窒素ガスに置
換するようになすと、可塑化された樹脂の加熱シリンダ
内での熱酸化が防止され、いわゆる「焼け」不良が抑止
可能となる。

【０００３】このように加熱シリンダ内に窒素ガスを送
り込むようにした射出成形機の従来技術としては、特開
平１−１５４７１３号公報、実公平５−２０５１１号公
報に開示された技術が挙げられる。前者の先願に開示さ
れた技術においては、加熱シリンダの原料樹脂供給孔の
真上に配設されたホッパーの下端部から、ガスボンベに
よって窒素ガス等の不活性ガスを加熱シリンダ内に導入
するようにし、不活性ガス雰囲気中で樹脂の混練・可塑
化を行うようにしている。また、後者の先願に開示され
た技術においては、加熱シリンダの原料樹脂供給孔の近
傍に設けられた小孔から、ホッパー出口を閉じて成形運
転の中断／中止する際に不活性ガスを加熱シリンダ内に
導入して、加熱シリンダ内の空気を不活性ガスと置換す
るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術にお
ける不活性ガスの供給源としては、主として窒素ガスボ
ンベが用いられており、前者の先願においては窒素ガス
雰囲気中で樹脂の混練・可塑化を行うので（成形運転中
に窒素ガスの供給を継続するので）窒素ガスの消費が嵩
み、窒素ガスボンベを頻繁に取り替えなければならなか
った。したがって、取り替え作業が煩雑である上、長期
的に見ると窒素ガスのコストが高くつくという問題があ
った。また、前者の先願においては、ホッパーを気密構
造にする配慮はなされているも、ホッパー内に残存する
エアが加熱シリンダ内に混入することは否めず、より完
全な窒素ガス雰囲気中での混練・可塑化が求められる成
形条件を満たすことが難しいという問題もあった。すな
わち、ＭＩＭ（Metal Injection Mold）等においては、
金属粉を混入した樹脂（バインダー樹脂）を高温の流動
性のよい可塑化樹脂としたいが、樹脂温度を高温にすれ
ばするほど僅かの酸素成分で「焼け」を生じ、したがっ
て、このように流動性のよい可塑化樹脂とするため高温
加熱が求められる場合には、より完全な窒素ガス雰囲気
中で混練・可塑化を行うことが望まれていた。

【０００５】なお、上述した後者の先願においては、成
形運転の中断／中止時に、スクリュー等に付着して加熱
シリンダ内に残存している樹脂の炭化を防止することを
目的としており、前者の先願のように窒素ガス雰囲気中
で混練・可塑化を行うものではなく、原料樹脂はエア雰
囲気中で混練・可塑化されるため、高温で流動性のよい
可塑化樹脂を得ようとすると、「焼け」の発生が著しい
ものとなる。

【０００６】したがって、本発明の解決すべき技術的課
題は上記した従来技術のもつ問題点を解消することにあ
り、その目的とするところは、窒素ガス雰囲気中で混練
・可塑化を行うようにしたインラインスクリュー式の射
出成形機において、窒素ガスの運転コストが低廉化で
き、長時間の連続成形運転に好適なマシンを提供するこ
とにある。また、本発明の目的とするところは、より完
全な窒素ガス雰囲気中で混練・可塑化が可能な射出成形
機を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、窒素ガス雰囲気中で混練・可塑化を行う
ようにしたインラインスクリュー式の射出成形機におい
て、原料空気から窒素ガスを分離・生成する窒素ガス発
生装置と、該窒素ガス発生装置から給送される窒素ガス
を加熱シリンダの原料樹脂供給孔まで導く給送配管手段
と、原料樹脂を貯えた気密構造のホッパーと、該ホッパ
ー内部と前記給送配管手段とを連通する分岐配管とを設
け、ホッパー内から分岐配管を介して給送配管手段に取
り込んだ原料樹脂を、給送配管手段を給送される窒素ガ
スの流れによって前記原料樹脂供給孔へ搬送するよう
に、構成される。

【０００８】また、ホッパーの原料出口から前記分岐配
管と前記給送配管手段との連通部までの間の任意の部位
に、原料樹脂の通過を阻止しエアの通過を許容する開閉
可能なフィルタシャッタ手段を配設し、原料樹脂の加熱
シリンダへの搬送に先立ち、フィルタシャッタ手段を閉
じた状態で前記給送配管手段から前記加熱シリンダ内へ
所定時間だけ前記窒素ガスを給送するように、構成され
る。

【０００９】

【作用】マシン（射出成形機）に窒素ガス発生装置を付
設し、該窒素ガス発生装置によって連続的に原料空気
（マシン周辺のエア）から窒素ガスを分離して抽出し、
窒素ガス発生装置内のタンクバッファに一旦貯える。そ
して、このタンクバッファから例えば２〜６ｋｇ／ｃｍ
² 程度の圧力の窒素ガスを、所定の流速（流量）で給送
配管手段を介して加熱シリンダの原料樹脂供給孔（加熱
シリンダの内部）へと送り込む。給送配管手段には分岐
配管を介してホッパーの原料出口が連通されており、こ
の分岐配管近傍の給送配管手段の形状によって、該給送
配管手段の一部にベンチュリー管効果を持たせて、窒素
ガスの給送時に分岐配管内を負圧化させ、これにより分
岐配管内の原料樹脂（樹脂ペレット）は、給送配管手段
内に引き込まれる力と自重による落下とによって給送配
管手段内に取り込まれ、取り込まれた原料樹脂は、給送
配管手段を給送される窒素ガスの流れによって原料樹脂
供給孔へ搬送される。また、例えばホッパー下端の原料
出口に開閉操作可能なフィルタシャッタ手段を設け、原
料樹脂の搬送開始に先立ちフィルタシャッタ手段を閉じ
て、この状態で給送配管手段から加熱シリンダ内へ所定
時間だけ窒素ガスを給送し、上記したベンチュリー管効
果によって負圧化された分岐配管を介してホッパー内の
エアを吸引すると共に、給送配管手段や加熱シリンダ内
のエアを追い出すようにされる。

【００１０】斯様に、マシンが窒素ガスを連続的に生産
する窒素ガス発生装置を持っているので、窒素ガス雰囲
気中で混練・可塑化を連続して行って窒素ガスを大量に
使用しても、従来のように窒素ガスボンベを頻繁に取り
替える必要がなく、また、窒素ガスの原料はマシン周辺
の空気であるので、長期的に見れば窒素ガスの調達コス
トは大幅に低廉化される。また、当初にフィルタシャッ
タ手段を閉じてホッパーを含む原料樹脂の搬送系内のエ
アを追い出すようにしているので、成形運転の開始当初
から、より完全な窒素ガス雰囲気中で混練・可塑化を行
うことが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の１実施例を図１〜図３によっ
て説明する。図１は、本実施例に係る射出成形機におけ
るホッパー近傍の構成を示す説明図、図２は本実施例に
係る射出成形機に設けられる窒素ガス発生装置の構成を
ブロック化して示す説明図、図３は本実施例に係る射出
成形機の要部射出メカニズムを示す説明図である。

【００１２】図１において、１はマシン（射出成形機）
の射出メカニズム系の上部筐体で、該上部筐体１上に原
料樹脂が貯えられるホッパー２が取り付けられている。
３はホッパー２上部の原料投入用開口部を覆う着脱自在
な蓋体で、該蓋体３とホッパー２の原料投入用開口部の
接触部位にはゴムが配設されていて（例えば、蓋体３裏
面の外周側にはゴムが貼着されていて）、蓋体３を閉塞
位置においた際にはホッパー２内は、外気と気密状態と
なるようにされている。４はホッパー２下端の原料出口
５の近傍に配設されたフィルタシャッタで、シャッタ駆
動手段６によって駆動されて原料出口５を覆う位置と開
放する位置とを選択的にとるようになっている。そし
て、フィルタシャッタ４が原料出口５を開放する位置を
とった際には、原料出口５からホッパー２内の原料樹脂
が後記する分岐配管１１へ落下することを許容し、ま
た、フィルタシャッタ４が原料出口５を覆う位置をとっ
た際には、原料出口５からホッパー２内の原料樹脂が後
記する分岐配管１１へ落下することを阻止し、かつ、エ
アの通過は許容するようになっている。

【００１３】７は、後記する窒素ガス発生装置１２から
送り出された窒素ガスを後記する加熱シリンダ２１まで
給送する給送配管手段で、該給送配管手段７は、後記す
る窒素ガス発生装置１２と連結された図示せぬ給送元配
管（フレキシブル配管）、該給送元配管と連結されたベ
ンチュリー管機能を持つ中継配管部８、該中継配管部８
と連結された給送先配管（フレキシブル配管）９、連結
用固体具１０等を含むものとなっている。給送配管手段
７の上記中継配管部８は図１に示すように、外套管８ａ
と内管８ｂとを持つ２重管構造をとり、外套管８ａの先
端側８ａ−１および内管８ｂの先端側８ｂ−１はそれぞ
れ径が漸次絞られた形状に形成されていて、これによっ
て中継配管部８において後述するようにベンチュリー管
効果を発揮するようにされている。そして、給送配管手
段７の中継配管部８の外套管８ａの太径部に、前記ホッ
パー２の原料出口５が分岐配管１１を介して連結されて
いる。

【００１４】図２は、上記した給送配管手段７へ窒素ガ
スを送り込むための窒素ガス発生装置１２を示してお
り、本実施例の窒素ガス発生装置１２はマシンに内蔵も
しくはマシンの近傍に付設されたものとなっている。図
２において、１３はコンプレッサー、１４は除湿・除塵
器、１５は開閉弁、１６は酸素吸着槽、１７は開閉弁、
１８はタンクバッファ、１９は流量調整弁である。図２
に示した窒素ガス発生装置１２に取り込まれた原料空気
は、コンプレッサーで圧縮された後、除湿・除塵器１４
で空気（エア）中の水蒸気成分や塵が除去され、開閉弁
１５を介して酸素吸着槽１６に導入される。酸素吸着槽
１６には酸素を選択的に効率良く吸着する吸着剤をもつ
吸着筒ユニットが内蔵されていて、酸素吸着槽１６にお
いて空気中の酸素が選択的に除去され、窒素ガスのみが
開閉弁１７を介してタンクバッファ１８に導入されて一
時貯えられる。そして、このタンクバッファ１８内の窒
素ガスが、流量調整弁１９において所定の流量にコント
ロールされて、前記給送配管手段７に給送されるように
なっている。

【００１５】図３は、前記給送配管手段７によって窒素
ガスと共に原料樹脂が送り込まれる射出メカニズム系の
要部構成を示している。同図において、２０はマシンの
シリンダ保持体、２１はシリンダ保持体２０にその後端
部を保持された加熱シリンダ、２２は加熱シリンダ２１
の先端に取り付けられたノズル、２３は加熱シリンダ２
１およびノズル２２の外周に巻装されたバンドヒータ、
２４は加熱シリンダ２１内に回転並びに前後進可能であ
るように配設されたスクリューである。また、２５は加
熱シリンダ２１の後部に穿設された原料樹脂供給孔で、
該原料樹脂供給孔２５はその真上に穿設されたシリンダ
保持体２０の原料樹脂供給孔２６と連通し、この原料樹
脂供給孔２６に前記給送配管手段７の給送先配管（フレ
キシブル配管）９が連結されていて、後述するように窒
素ガスの搬送力によって、原料樹脂２７が加熱シリンダ
２１の後部に供給されるようになっている。

【００１６】なお、公知のようにチャージ工程時（混練
・可塑化・計量工程時）には、スクリュー２４が図示せ
ぬ回転駆動源によって所定方向に回転駆動され、原料樹
脂２７が混練・可塑化されつつスクリュー２４の送り作
用で前方に移送され、スクリュー２４の前方に可塑化樹
脂（溶融樹脂）が溜るにしたがって、スクリュー２４が
図示せぬ射出駆動源により背圧を制御されつつ後退し、
スクリュー２４の前方に１ショット相当分の可塑化樹脂
が貯えられた時点でスクリュー回転は停止される。そし
て、この後射出開始タイミングに至った時点で、図示せ
ぬ射出駆動源によってスクリュー２４が前進駆動され
て、前記ノズル２２から型締めされた金型内のキャビテ
ィ（製品形成用空間）に溶融樹脂が射出・充填されるよ
うになっている。

【００１７】次に、上記した構成をとる本実施例の原料
樹脂２７の給送メカニズムの動作を説明する。まず連続
成形運転に先立ち、前記フィルタシャッタ４を閉じた状
態でホッパー２内に原料樹脂２７を投入して満たし、然
る後、ホッパー２の蓋体３を閉じる。この状態では、蓋
体３が開けられた際にホッパー２内およびホッパー２と
連通した各部に空気（エア）が入り込んでいることにな
る。そこで、上記したようにフィルタシャッタ４を閉じ
たままの状態で、前記窒素ガス発生装置１２から窒素ガ
スを前記給送配管手段７に送り込む（例えば、４ｋｇ／
ｃｍ² 程度の圧力の窒素ガスを所定の流速で送り込
む）。これによって、窒素ガスは給送配管手段７から、
前記したシリンダ保持体２０の原料樹脂供給孔２６およ
び加熱シリンダ２１の原料樹脂供給孔２５を介して加熱
シリンダ２１内に送り込まれることになるが、前記した
ように給送配管手段７の前記中継配管部８には径を絞り
込んだ部分が設けてあるので、この径を絞り込んだ部分
の周辺（特に、前記した中継配管部８の内管８ａの先端
側外周近傍）がベンチュリー管効果によって負圧化され
て、前記分岐配管１１内が負圧化される。したがって、
分岐配管１１からフィルタシャッタ４を介してホッパー
２内の空気が吸い出されて、給送配管手段７から加熱シ
リンダ２１内に送り込まれ、ノズル２２および加熱シリ
ンダ２１後端部におけるスクリュー２４後部との隙間か
ら、外部（外気側）へと排出される。

【００１８】上記のようにして、ホッパー２，給送配管
手段７，加熱シリンダ２１の内部をほぼ窒素ガス雰囲気
とした後、原料樹脂２７の加熱シリンダ２１への給送を
開始するためフィルタシャッタ４が開放される。これに
よって、ホッパー２内の原料樹脂２７は前記原料出口５
から真下の分岐配管１１へ、また、分岐配管１１から給
送配管手段７の中継配管部８の先端側へ中継配管部８の
傾斜に沿って自重で落下し始め、さらに、前記した中継
配管部８のベンチュリー管効果のよる吸引力によって、
中継配管部８の先端側（図２で中継配管部８の左下側）
への移動力を受ける。そして、このようにして給送配管
手段７の中継配管部８に取り込まれた原料樹脂２７は、
給送配管手段７を流れる窒素ガスの移送力によって、給
送配管手段７を通って加熱シリンダ２１の後部へと導入
される。

【００１９】斯様にして、加熱シリンダ２１の後部へと
窒素ガスの搬送力によって供給された原料樹脂２７は、
前述したようにして混練・可塑化され、この混練・可塑
化過程は窒素ガス雰囲気中で行われることになる。

【００２０】なお、本実施例のマシンは窒素ガス発生装
置１２を具備しているので、該窒素ガス発生装置１２か
らの窒素ガスを図示していないが金型メカニズムへも導
入するように構成してあり、型締め後の射出前の適宜タ
イミングで、金型のキャビティ（製品形成用空間）に窒
素ガスを導入して、金型内空間の空気（エア）を窒素ガ
スと置換するようにもなっている。

【００２１】上述したように本実施例においては、マシ
ンが窒素ガスを連続的に生産する窒素ガス発生装置を持
っているので、窒素ガス雰囲気中で混練・可塑化を連続
して行って窒素ガスを大量に使用しても、従来のように
窒素ガスボンベを頻繁に取り替える必要がなく、また、
窒素ガスの原料はマシン周辺の空気であるので、長期的
に見れば窒素ガスの調達コストを大幅に低廉化できる。
また、当初にフィルタシャッタ手段を閉じてホッパーを
含む原料樹脂の搬送系内のエアを追い出すようにしてい
るので、成形運転の開始当初から、より完全な窒素ガス
雰囲気中で混練・可塑化を行うことが可能となり、チャ
ージ工程において高温で流動性の良い可塑化樹脂を得る
ようにしても、「焼け」等のない良好な品質の成形品を
得ることができる。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、窒素ガス
雰囲気中で混練・可塑化を行うようにしたインラインス
クリュー式の射出成形機において、窒素ガスの運転コス
トが低廉化でき、長時間の連続成形運転に好適なマシン
が実現できる。また、より完全な窒素ガス雰囲気中で混
練・可塑化が可能なマシンが実現でき、その産業的価値
は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係る射出成形機におけるホ
ッパー近傍の構成を示す説明図である。

【図２】本発明の１実施例に係る射出成形機に設けられ
る窒素ガス発生装置の構成をブロック化して示す説明図
である。

【図３】本発明の１実施例に係る射出成形機の射出メカ
ニズムの要部構成を示す説明図である。

【符号の説明】

２ ホッパー ３ 蓋体 ４ フィルタシャッタ ５ ホッパーの原料出口 ６ シャッタ駆動手段 ７ 給送配管手段 ８ 中継配管部 ８ａ 外套管 ８ｂ 内管 １１ 分岐配管 １２ 窒素ガス発生装置 １６ 酸素吸着槽 １８ タンクバッファ １９ 流量調整弁 ２１ 加熱シリンダ ２４ スクリュー ２５ 加熱シリンダの原料樹脂供給孔 ２７ 原料樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29B 13/02

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 先端にノズルを取付け外周にバンドヒー
   タを巻装した加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転
   並びに前後進可能であるように配設されたスクリューと
   を具備し、加熱シリンダの後部側に穿設した原料樹脂供
   給孔から加熱シリンダ内に原料樹脂を供給するようにし
   た射出成形機において、 原料空気から窒素ガスを分離・生成する窒素ガス発生装
   置と、該窒素ガス発生装置から給送される窒素ガスを前
   記原料樹脂供給孔まで導く給送配管手段と、前記原料樹
   脂を貯えたホッパーと、該ホッパー内部と前記給送配管
   手段とを連通する分岐配管とを設け、前記ホッパー内か
   ら前記分岐配管を介して前記給送配管手段に取り込んだ
   前記原料樹脂を、前記給送配管手段を給送される前記窒
   素ガスの流れによって前記原料樹脂供給孔へ搬送するよ
   うにし、 前記ホッパーの原料出口から前記分岐配管と前記給送配
   管手段との連通部までの間の任意の部位に、前記原料樹
   脂の通過を阻止しエアの通過を許容する開閉可能なフィ
   ルタシャッタ手段を配設し、前記原料樹脂の前記加熱シ
   リンダへの搬送に先立ち、前記フィルタシャッタ手段を
   閉じた状態で前記給送配管手段から前記加熱シリンダ内
   へ所定時間だけ前記窒素ガスを給送するようにした こと
   を特徴とする射出成形機。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、前記分岐配管近傍の給送配管手段にベンチュリー管効果
   を持たせて、前記窒素ガスの給送時に分岐配管内を負圧
   化させるようにした ことを特徴とする射出成形機。