JP3378633B2 - 樹脂材料の混合装置 - Google Patents

樹脂材料の混合装置

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JP3378633B2 JP34382493A JP34382493A JP3378633B2 JP 3378633 B2 JP3378633 B2 JP 3378633B2 JP 34382493 A JP34382493 A JP 34382493A JP 34382493 A JP34382493 A JP 34382493A JP 3378633 B2 JP3378633 B2 JP 3378633B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、押出機、射出成形機等
における混合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】この種の混合装置の従来例として、特公
平2─8561号公報、特開平2─63538号公報に
示されるものがある。この混合装置の概要を図5〜図7
に基づき説明する。図5はこの混合装置が組み込んで用
いられる射出成形機の縦断面図である。まず、構成を説
明する。図5において、射出成形機1は、シリンダ2内
に回転自在に挿入されたスクリュ3の先端にスクリュヘ
ッド4がリテーナリング6で保持されて配設され、この
スクリュヘッド4の小径部4bに混合リング5が嵌入さ
れるとともに前記シリンダ2に固定されている。この混
合リング5及びスクリュヘッド4が混合装置20を構成
する。そして、スクリュ3の基端には、これを回転駆動
するモータ等からなる駆動装置9が接続され、シリンダ
2の後部には射出される樹脂材料を該シリンダ2内に投
入するホッパ8が配設され、さらにシリンダ2の外周に
はシリンダ2内の樹脂を加熱溶融するためのヒータ7が
配設されている。そして、図6において、混合リング5
の内周(図示例では貫通している)に円筒状のキャビテ
ィ5a、スクリュヘッド4の外周には半球状のキャビテ
ィ4aがそれぞれ形成されている。
【0003】つぎに、この射出成形機の作動を説明す
る。図5において、樹脂材料はホッパ8より投入され
(10a)、スクリュ3の回転運動によってシリンダ2
からの熱とスクリュ3の剪断作用により可塑化されて先
端部に充填され(10b)、その後射出される(10
c)。そして、この時混合装置20は、図7(a)、
(b)に示すように、固定された混合リング5のキャビ
ティ5aと回転するスクリュヘッド4のキャビティ4a
との間を樹脂材料が周方向に分配・混合されながら(矢
印13、14で示す)、軸方向に通過する(矢印15で
示す)ことにより混合効果を発揮するものである。そし
て、この混合効果は、スクリュヘッド4のキャビティ4
aに分配される樹脂の周方向の速度v1 と、混合リング
5のキャビティ5aに分配される樹脂の周方向の速度v
2 との差により促進され、これら速度v1、v2 は、ス
クリュ(スクリュヘッド4)の回転とスクリュからの樹
脂の押出量により決定されるという特徴がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の射出
成形機においては、押出成形機が連続生産を行うのに対
して間欠運転にて生産を行うものである。また、昼食時
間や、夜間、休日等で機械を停止する。図6において、
この再稼働を行う時には、シリンダ2内の樹脂を溶融す
べくヒータ7で加熱する。そして、このヒータ7からの
熱がシリンダ2より伝導されてスクリュ3及び混合装置
20等内に残留している樹脂11が溶融される。しかし
ながら、図6に示すように、混合リング5のキャビティ
5a及びスクリュヘッド4のキャビティ4aに残留する
樹脂11は、機械停止時にはヒータもオフするためにそ
のままの状態で冷却固化するが、この固化した樹脂11
は、機械がどのタイミングで停止してもキャビティ4
a、5aの全てが少なくとも部分的には連通しているの
で、全体的に繋がっており、このため再稼働時の再加熱
時に他の部分よりも溶融しにくい欠点がある。従って、
再稼働時にホッパから材料樹脂が投入され、スクリュに
て可塑化する時に、キャビティ4a、5aに残留した樹
脂が固化したまま又は半溶融の状態であるために、混合
リング5とスクリュヘッド4との間で閉塞状態となり、
スクリュからの樹脂がスクリュヘッド4の先端に送られ
ず、成形が不可能となる問題があった。そして、この解
決策として、ヒータからの加熱温度を上げたり、加熱時
間を長くすることが考えられるが、これらの手段を実施
するとスクリュ及び混合装置20内の残留樹脂を熱分解
するという問題があった。
【0005】本発明は、従来の技術の有するこのような
問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とすると
ころは、間欠運転された場合に再稼働の立ち上がりが早
い混合装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明における樹脂材料の混合装置は、シリンダ内
に回転自在に挿入されたスクリュの先端に設けられ外周
にキャビティを有するスクリュヘッドと、このスクリュ
ヘッドに嵌入されるとともに内周にキャビティを有する
混合リングとを備え、前記スクリュヘッドのキャビティ
と混合リングのキャビティとが部分的に連通している
脂材料の混合装置において、前記混合リングをスクリュ
よりも高熱伝導性の材料で構成したものである。
【0007】また、シリンダ内に回転自在に挿入された
スクリュの先端に設けられ外周にキャビティを有するス
クリュヘッドと、このスクリュヘッドに嵌入されるとと
に内周にキャビティを有する混合リングとを備え、前
記スクリュヘッドのキャビティと混合リングのキャビテ
ィとが部分的に連通している樹脂材料の混合装置におい
て、前記混合リングのキャビティのシリンダ側に混合リ
ング及び又はスクリュよりも高熱伝導性の材料で構成し
プラグを配設したものとすることもできる。
【0008】
【作用】混合リングをスクリュよりも高熱伝導性の材料
で構成し、又は混合リングのキャビティのシリンダ側に
周囲よりも高熱伝導性のプラグを配設するので、従来に
比べて混合リング及びスクリュヘッドのキャビティ内の
残留樹脂への熱伝導が促進され、その溶融速度が早めら
れる。
【0009】また、混合リングのキャビティのシリンダ
側にプラグを配設すると、該キャビティの深さが浅くな
り、このキャビティに分配される樹脂の周方向の速度が
増加し、スクリュヘッドのキャビティに分配される樹脂
の周方向の速度との差が増加して混合効果が促進され
る。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
つつ説明する。図1は本発明の混合装置の第1実施例の
構成を示す断面図、図2は本発明の混合装置の第2実施
例の構成及び作用を示す断面図、図3及び図4はそれぞ
れ混合リングのキャビティに配設されるプラグの変形例
を示す断面図である。なお、図1〜図4において図5〜
図7と同様の作用を有する部分には同一の符号を付して
その説明を省略する。
【0011】まず、第1実施例を図1に基づき説明す
る。図1において、図6と異なる点は、図6の混合リン
グ5及びスクリュヘッド4に代えて、スクリュに使用さ
れる材料より高熱伝導性の材料からなる混合リング25
及びスクリュヘッド24を用いた点である。
【0012】スクリュ及びシリンダ2の材料として例え
ば炭素鋼又はCr系合金銅が用いられ、その熱伝導率は
λ=9〜45kcal/mh℃である。混合リング5及
びスクリュヘッド4の材料としては、例えば析出型銅合
金が用いられ、その熱伝導率はλ=111.6kcal
/mh℃である。この他、銅合金で強度があれば使用可
能である。また、本実施例では、混合リング25及びス
クリュヘッド24の双方を高熱伝導性の材料としたが、
いずれか一方を高熱伝導性の材料とすることもできる。
【0013】このように、混合リング25、スクリュヘ
ッド24をスクリュよりも高熱伝導性の材料で構成する
ので、従来に比べて混合リング25及びスクリュヘッド
24のキャビティ25a、24a内の残留樹脂11への
熱伝導が促進されてその溶融速度が早められる。従っ
て、再稼働時の立ち上がりが早くなり、例えば従来、立
ち上がり時に樹脂を4ショット廃棄していたのが2ショ
ットの廃棄で済むようになった。
【0014】つぎに、第2実施例を図2に基づき説明す
る。図2において、図7と異なる点は、混合リング5の
キャビティ5aにシリンダ2側から円筒状のプラグ16
が挿入された点である。このプラグ16は、スクリュ、
混合リング5等に用いられる材料よりも高熱伝導性の材
料で構成される。また同時に、使用中の脱落がないよう
に線膨張係数が高いことが好ましい。なお、プラグ16
の線膨張係数が混合リング5の材料と同等以下の場合
は、溶接等の手段によって取り付けてもよい。
【0015】スクリュ、混合リング5の材料としては、
例えば、前述の炭素鋼又はCr系合金銅が用いられ、そ
の熱伝導率はλ=9〜45kcal/mh℃、線膨張係
数は9.5〜12.2 10-6/℃である。プラグ16
の材料としては、例えば、前述の析出型銅合金が用いら
れ、その熱伝導率はλ=111.6kcal/mh℃、
線膨張係数は17.0 10-6/℃である。また、一般
銅合金も使用可能であり、その熱伝導率はλ=41〜1
01kcal/mh℃、線膨張係数は16.3〜21.
2 10-6/℃である。この他、析出型ステンレスステ
ィール材を使用することもできる。
【0016】このように、混合リング5のキャビティ5
aに周囲より高熱伝導性の材料からなるプラグ16をシ
リンダ2側に配設することによっても、該キャビティ5
aに残留して固化した樹脂への熱伝導が促進され、その
溶融が早められる。そして、この場合には、該残留樹脂
の表層部(混合リング5及びプラグ16に接する部分)
から溶融が促進され、このため残留樹脂が完全に溶融し
なくてもスクリュの回転が可能となり、混合装置の閉塞
状態が回避されて再稼働時の立ち上がりが早くなる。
【0017】図3はプラグ形状の変形例を示す。図3に
おいて、図2と異なる点は、円筒形状のプラグ16に代
えて、キャビティ側の面を半球状とした円筒形状のプラ
グ26を用いた点である。これによって、キャビティ内
に残留する樹脂にプラグ26をより深く接触させること
ができ、より樹脂の溶融が促進される。また、半球面の
径R、プラグ26の挿入位置Lは適宜選択される。
【0018】つぎに、本実施例の混合装置の混合動作を
図2に基づき説明する。図2において、上述のように、
プラグ16を混合リング5のキャビティ5aのシリンダ
2側に配設すると、従来混合リング5の厚みt0 で一定
であったキャビティ5aの深さがプラグ16の厚みt1
だけ減少してその容積が減少する。従って、キャビティ
5aに分配された樹脂の周方向の速度v2 ′が増加し
て、スクリュヘッド4のキャビティ4aに分配された樹
脂の周方向の速度v1 との差が増加して混合効果が促進
される。従って、例えば、高流動性樹脂や高流動性樹脂
と低流動性樹脂の混合材料を低温で可塑化した時には、
これらの樹脂がスクリュでは完全に溶融がなされず、い
わゆる未ゲル樹脂を含有した状態で混合装置に入ること
がある。このようなときには、混合装置内で未ゲル樹脂
を積極的に溶融させることが必要であるが、本実施例の
混合装置によれば前述のように、キャビティ5aに分配
された樹脂の周方向の速度v2 ′と、スクリュヘッド4
のキャビティ4aに分配された樹脂の周方向の速度v1
との差を増加させて、キャビティ5a内の樹脂に対する
剪断力を増加させることによりこの未ゲル樹脂の溶融を
促進させることが可能である。
【0019】さらに、厚みt1 の異なるプラグ16を樹
脂の種類に応じて交換して用いるようにすることもでき
る。これによれば、樹脂の種類毎に最適な混合効果を得
ることが可能である。
【0020】なお、プラグ16の材料としては、この混
合促進のみを目的とする場合は、高温下で強度が保持さ
れるものであればよく、例えば、SKD61、SCM4
40、KPS6等を用いることができる。また、プラグ
16の設置箇所は混合リング5のキャビティ5aの全範
囲に渡ってもよく、あるいは部分的であってもよい。ま
た、樹脂の種類に応じて異なってもよい。また、プラグ
16は横断面の形状は図示するように、シリンダ2に沿
った円弧状とするのが好ましいが、小径の混合リングの
場合は簡略化のために、図4に示すように、板状とする
こともできる。
【0021】
【発明の効果】本発明の混合装置は上述のように、混合
リングをスクリュよりも高熱伝導性の材料で構成するの
で、キャビティ内の残留樹脂への熱伝導が促進されてそ
の溶融速度が早められ、再稼働時の立ち上がりを早くす
ることが可能である。
【0022】また、混合リングのキャビティのシリンダ
側にプラグを配設すると、このプラグを高熱伝導性材料
で構成することにより、同様にキャビティ内の残留樹脂
への熱伝導が促進されて再稼働時の立ち上がりを早くす
ることが可能であるとともに、このプラグの厚みにより
該キャビティの深さを変化させることにより、混合リン
グ及びスクリュヘッド両キャビティに分配される樹脂間
の周方向の速度差が調整されて、樹脂の種類に応じて最
適な混合効果を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の混合装置の構成を示す断面図である。
【図2】本発明の混合装置の構成及び作用を示す断面図
である。
【図3】混合リングのキャビティに配設されるプラグの
変形例を示す断面図である。
【図4】混合リングのキャビティに配設されるプラグの
変形例を示す断面図である。
【図5】混合装置が組み込まれる射出成形機の断面図で
ある。
【図6】従来の混合装置の構成を示す断面図である。
【図7】従来の混合装置の構成及び作用を示す断面図で
ある。
【符号の説明】
2 シリンダ 3 スクリュ 4 スクリュヘッド 4a キャビティ 5 混合リング 5a キャビティ 16 プラグ 20 混合装置 24 スクリュヘッド 24a キャビティ 25 混合リング 25a キャビティ 26 プラグ 36 プラグ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 45/60 B29C 45/62 B29C 47/60 B29C 47/66

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリンダ内に回転自在に挿入されたスク
    リュの先端に設けられ外周にキャビティを有するスクリ
    ュヘッドと、このスクリュヘッドに嵌入されるととも
    周にキャビティを有する混合リングとを備え、前記ス
    クリュヘッドのキャビティと混合リングのキャビティと
    が部分的に連通している樹脂材料の混合装置において、
    前記混合リングをスクリュよりも高熱伝導性の材料で構
    成したことを特徴とする樹脂材料の混合装置。
  2. 【請求項2】 前記スクリュヘッドをスクリュよりも高
    熱伝導性の材料で構成したことを特徴とする請求項1に
    記載の樹脂材料の混合装置。
  3. 【請求項3】 シリンダ内に回転自在に挿入されたスク
    リュの先端に設けられ外周にキャビティを有するスクリ
    ュヘッドと、このスクリュヘッドに嵌入されるととも
    周にキャビティを有する混合リングとを備え、前記ス
    クリュヘッドのキャビティと混合リングのキャビティと
    が部分的に連通している樹脂材料の混合装置において、
    前記混合リングのキャビティのシリンダ側に混合リング
    及び又はスクリュよりも高熱伝導性の材料で構成した
    ラグを配設したことを特徴とする樹脂材料の混合装置。
  4. 【請求項4】 前記プラグは、混合される樹脂材料の種
    類に応じて、混合リングのキャビティの深さを変化させ
    るものであることを特徴とする請求項3に記載の樹脂材
    料の混合装置。
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