JP4312564B2 - 液状射出成形材料の供給装置及び射出成形金型内への液状射出成形材料の供給方法 - Google Patents

Description

本発明は、液状射出成形材料を射出形成金型に供給する供給装置及びこのような供給装置で利用される射出成形金型内への液状射出成形材料の供給方法に関する。

液状シリコーンゴム（ＬＳＲ）などを成形材料として用いる液状射出成形（ＬＩＭ）では、例えば、ポリマー基剤及び充填剤などからなる第１の主剤（第１成分）と、ポリマー基剤及び硬化剤などからなる第２の主剤（第２成分）と、を計量ポンプ（例えば、複数の計量ポンプ）を用いて所定割合で押出し機あるいは押出し部内に圧送により移送し、第１の主剤及び第２の主剤が均一に混ざり合ったＬＩＭ材料を、押出し機あるいは押出し部から射出成形金型のキャビティ内に押出して供給している。そして、射出成形金型のキャビティ内に充填されたＬＩＭ材料は、例えば、加硫温度に加熱されて成形される（例えば特許文献１参照）。

特開２０００−３３４７７５号公報（第４頁、図１）

ところで、このような射出成形装置では、計量ポンプから押出し部に第１の主剤及び第２の主剤を圧送する移送路として、ゴムホースなどの可撓性を有する通路が用いられている。しかしながら、移送路に可撓性の通路を用いると、内部流体圧により移送路が別々に変形したり膨張したりして、押出し部に供給されるときに、ＬＳＲなどのＬＩＭ材料の第１の主剤と第２の主剤との配合割合バランスが崩れるおそれがあり、結果的に、射出成形金型のキャビティ内に原料配合割合が均一でないＬＩＭ材料が充填されることとなってしまう。

そこで本発明は、原料配合割合が均一なＬＩＭ材料を射出成形金型内に充填することが可能な液状射出成形材料の供給装置及びこのような供給装置で用いるのに適した射出成形金型内へのＬＩＭ材料の供給方法の提供を目的とする。

この目的を達成するための本発明のＬＩＭ材料の供給装置は、複数種類の成形原料又は成形成分を混合することによりＬＩＭ材料をつくり、このＬＩＭ材料を射出成形金型に押出して供給するＬＩＭ材料の供給装置であって、複数種類の成形原料をそれぞれ、例えば、粘度の異なる複数種類の成形原料をそれぞれ、別々の吐出口から所定量だけ、例えば所定割合で、あるいは常に所定割合で吐出すように構成された計量ポンプと、前記計量ポンプの前記吐出口にそれぞれ一端部が接続され、他端部が下流側で合流部を構成するように配置された複数本の移送路と、前記合流部と接続され、この合流部で複数種類の前記成形原料が混合されてつくられたＬＩＭ材料を射出成形金型に押出して供給する押出し部と、を備え、複数本の前記移送路は、金属製の移送路ブロックに彫られて形成され、かつ、前記合流部に向って漸次収束するように配置されているものである。ＬＩＭ材料は、合流部中では十分に又は均一に混合されていない場合があるが、このような場合には通常、押出し部で十分に又は均一に混合される。移送路は金属製の移送路ブロックに彫られて非可撓的に形成されているので、合流部に流れ込むそれぞれの成形原料又は成形成分の流入速度は常に一定であり、成形原料が移送方向に均一な配合割合で混合されたＬＩＭ材料が押出し部に移送されることとなる。また、移送路は、合流部に向って漸次、例えば直線的に収束しているので、それぞれの成形原料はスムーズに合流部内に流れ込む。したがって、合流部の入口でそれぞれの成形原料が衝突し、その結果、配合割合バランスが崩れた状態で合流部に流れ込むといったことが防止される。また、金属製の移送路ブロックに例えば移送路孔として彫られることにより、配管などで移送路が形成された場合と比較して、接続用の締結部等が不要となるため、移送路をより短く形成することが可能となる。

移送路は２本又は３本設けられ、かつ、同一平面上に配置されるような状態で形成される場合が多いが、最も外側の2本の移送路が形成するＹ字路の角度は、６０度乃至１２０度に設定されていることが効果的である。最も外側の２本の移送路が形成するＹ字路の角度が６０度を下回ると、成形原料の合流部での混ざり具合が悪くなり、１２０度を超えると、成形原料の衝突による配合割合バランスの崩れが大きくなる。移送路が３本設けられる場合には、中間の移送路は移送方向に延びるように配置される場合が多い。

押出し部は、成形原料が十分混ざり合っているＬＩＭ材料を射出成形金型に供給できるように、上流側あるいは合流部側にスタティックミキサーを有していることが効果的である。

また、本発明の射出成形金型内へのＬＩＭ材料の供給方法は、複数種類の成形原料を混合することによりＬＩＭ材料をつくり、このＬＩＭ材料を射出成形金型内に押出して供給する射出成形金型内へのＬＩＭ材料の供給方法であって、複数種類の成形原料をそれぞれ、計量ポンプの別々の吐出口から、この吐出口にそれぞれ一端部が接続されている、金属製の移送路ブロックに彫られて形成された複数本の移送路内に、所定量吐出し、前記移送路内に吐出された複数種類の前記成形原料を、下流側に向かって漸次収束しながら流して、例えば下流側に向かって直線状に収束しながら流して、前記移送路の他端部が下流側で構成する合流部に流れ込むようにし、この合流部で複数種類の前記成形原料が混合されてつくられたＬＩＭ材料を押出し部に導き、この押出し部から射出成形金型に前記ＬＩＭ材料を押出して供給する、ように構成されていて、複数種類の前記成形原料は、少なくとも1種類が１００万ｍPａ・Ｓ以上の粘度を有しているものである。本発明のＬＩＭ材料の供給方法は、成形原料の粘度が１００万ｍPａ・Ｓ以上と高く、移送路を流れるときに成形原料が大きな抵抗を生じさせる場合に有用である。

特に、複数種類の成形原料が、最も粘度の高い種類（成分）と最も粘度の低い種類（成分）との粘度差が５０万ｍPａ・Ｓ以上となるように選定され、移送路間で内部を流れる成形原料（成形成分）による抵抗に大きな格差が生じる場合に、特に効果的である。

以上説明したように、本発明のＬＩＭ材料の供給装置又は射出成形金型内へのＬＩＭ材料の供給方法を使用すれば、成形原料が均一な割合で配合されたＬＩＭ材料を射出成形金型内に押し出して供給でき、したがって、品質のバラツキがない射出成形品を得ることが可能となる。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１は本発明に係るＬＩＭ材料の供給装置の全体構成図、図２は計量ポンプ部分の詳細を示す図である。

ＬＩＭ材料の供給装置１は、第１の供給ポンプ３、第２の供給ポンプ５及び第３の供給ポンプ７を有する原料供給ポンプ機構９と、この原料供給ポンプ機構９から成形原料の供給を受ける計量ポンプ１１（例えばドージングポンプ）と、この計量ポンプ１１の吐出側（下流側）に接続された金属製の移送路ブロック１３と、この移送路ブロック１３の排出側（下流側）に構成された押出し部１５と、を備えている。押出し部１５は、移送路ブロック１３の排出側に接続されたスタティックミキサー１７と、このスタティックミキサー１７の下流側に設けられた、スクリュー用シャッター１９を有する部分と、このスクリュー用シャッター１９を介してスタティックミキサー１７の下流側端部に接続された、押出しスクリュー２１を有する押出しノズル部２３と、を有し、押出しノズル部２３は、押出しスクリュー２１の作動により、射出成形金型のキャビティ（図示せず）にＬＩＭ材料を押出して供給する。ここでは、計量ポンプ１１から押出しノズル部２３にかけて、原料、材料あるいは成分を移送するのにゴムホースなどの可撓性を有する通路を使用していない。

第１の供給ポンプ３は、シリコーンゴム系基剤、触媒及び充填剤からなる第１のシリコーンゴム原料（第１成分）Ｓ１を、ライン２５から計量ポンプ１１に供給し、第２の供給ポンプ５は、シリコーンゴム系基剤、架橋剤及び制御剤からなる第２のシリコーンゴム原料（第２成分）Ｓ２を、ライン２７から計量ポンプ１１に供給し、第３の供給ポンプ７は、顔料（第３成分）Ｓ３をライン２９から計量ポンプ１１に供給する。

計量ポンプ１１は、ライン２５を介して、第１の供給ポンプ３に連なる、幅方向一方側に設けられた第１のシリンダ３１と、ライン２７を介して、第２の供給ポンプ５に連なる、幅方向他方側に設けられた第２のシリンダ３３と、ライン２９を介して、第３の供給ポンプ７に連なる、第１のシリンダ３１及び第２のシリンダ３３の間に設けられた第３のシリンダ３５と、を備え、第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５には、同期して作動する第１のピストン３７、第２のピストン３９及び第３のピストン４１が設けられていて、第１のシリンダ３１と第２のシリンダ３３とのシリンダ面積（シリンダ内断面積あるいはピストン３７、３９の面積）は等しく、第３のシリンダ３５は、第１のシリンダ３１及び第２のシリンダ３３のほぼ１６分の１のシリンダ面積を有している。すなわち、第３のシリンダ３５のシリンダ径（シリンダ内径）は第１のシリンダ３１及び第２のシリンダ３３のほぼ４分の１に設定されている。

第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５の吐出口４３、４５、４７は、ゲートシリンダ４９の作動により、同時に開閉するように構成されている。すなわち、ゲートシリンダ４９のピストン５１が開放方向に移動すると（図示の状態）、ピストン５１に形成されている通過孔５３、５５、５７がそれぞれ、吐出口４３、４５、４７と一致して吐出口４３、４５、４７が同時に開放され、ゲートシリンダ４９のピストン５１が閉塞方向に移動すると（仮想線参照）、吐出口４３、４５、４７がピストン５１で同時に閉塞される。

ゲートシリンダ４９が第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５のそれぞれの吐出口４３、４５、４７を閉じているときに、第１のシリンダ３１内には第１のシリコーンゴム原料Ｓ１が供給され、第２のシリンダ３３内には第２のシリコーンゴム原料Ｓ２が供給され、そして、第３のシリンダ３５内には顔料Ｓ３が供給される。第１のシリコーンゴム原料Ｓ１、第２のシリコーンゴム原料Ｓ２及び顔料Ｓ３の供給量の割合は、第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５のシリンダ面積の割合に等しい。すなわち、第１のシリコーンゴム原料Ｓ１、第２のシリコーンゴム原料Ｓ２及び顔料Ｓ３は互いに同一の高さとなるように、第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５内に供給されていて、第１のシリコーンゴム原料Ｓ１と第２のシリコーンゴム原料Ｓ２の供給量は等しく、顔料Ｓ３の供給量は第１及び第２のシリコーンゴム原料Ｓ１、Ｓ２の１６分の１である。

第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５に所定量の原料が供給されると、ゲートシリンダ４９が開作動し、第１乃至第３のシリンダ３１、３３、３５のそれぞれの吐出口４３、４５、４７を開放する。吐出口４３、４５、４７が開放されると、第１乃至第３のピストン３７、３９、４１が圧縮作動（下降作動）し、吐出口４３、４５、４７から、ゲートシリンダ４９のピストン５１のそれぞれの通過孔５３、５５、５７を通過して、第１のシリコーンゴム原料Ｓ１、第２のシリコーンゴム原料Ｓ２及び顔料Ｓ３を、所定の割合で、例えば常に１６：１６：１の割合で移送路ブロック１３内に吐き出す。

図３は移送路ブロック１３及び押出し部１５部分の詳細を示す断面図である。

移送路ブロック１３には、第１の移送路５９が幅方向一方側に、第２の移送路６１が幅方向他方側に、そして第３の移送路６３が第１の移送路５９及び第２の移送路６１の中間に、細く彫られてあけられることにより設けられ、この第１乃至第３の移送路５９、６１、６３はそれぞれ、移送路ブロック１３の上流側面（上流側端面）に開口していて、第１の移送路５９は、ゲートシリンダ４９のピストン５１に設けられている通過孔５３を介して、第１のシリンダ３１の吐出口４３と連通し、第２の移送路６１は、ゲートシリンダ４９のピストン５１に設けられている通過孔５５を介して、第２のシリンダ３３の吐出口４５と連通し、そして、第３の移送路６３は、ゲートシリンダ４９のピストン５１に設けられている通過孔５７を介して、第３のシリンダ３５の吐出口４７と連通している。

第１の移送路５９と第２の移送路６１とは、下流方向に向かって幅方向中央側に傾斜して直線状に延びていて、下流側端が合流して合流部６５を構成し、下流側に向かってつぼまる（収束する）Ｖ字路を形成している。これに対して、第３の移送路６３は、長さ方向に沿ってあるいは長さ方向に真っ直ぐ沿って下流側に延び、第１の移送路５９の下流側端と第２の移送路６１の下流側端との間で、合流部６５に合流して接続されている。第１の移送路５９、第２の移送路６１及び第３の移送路６３は、幅方向に一平面上に並んで配置されている。

合流部６５は、比較的短く構成され、移送路ブロック１３の長さ（移送方向長さ）の３０％乃至４０％の長さを有していて、移送路ブロック１３の下流側面（下流側端面）に開口している。なお、図中６７は、供給初期に第１乃至第３の移送路５９、６１、６３内に滞留している空気を抜いたり、メンテナンスで原料を抜くために使用される調整孔である。

押出し部１５のスタティックミキサー１７は、移送方向に貫通して設けられた混合流路６９を有し、下流側には、流出路７１が移送方向に貫通して設けられた下流側部７３が接続されていて、この下流側部７３に、流出路７１を開閉するシリンダ型のスクリュー用シャッター１９が設けられている。混合流路６９の上流側端部は、合流部６５に接続され、下流側端部は、流出路７１と連なっている。ＬＩＭ材料は、スタティックミキサー１７の混合流路６９内を通過する際に、均一に混合される。スクリュー用シャッター１９のピストンロッド７５は、下流側部７３に開けられた横穴７７内にスライド可能に挿入されて流出路７１を遮断しているが（仮想線参照）、ピストンロッド７５にはクビレ７９が形成されていて、スクリュー用シャッター１９が作動してこのクビレ７９が流出路７１と一致すると、流出路７１は開放される（図示の状態）。

押出し部１５の押出しノズル部２３は、ホッパ８１を介して、内部が流出路７１の下流側端部と連通するように、下流側部７３と接続されていて、ホッパ８１から供給されたＬＩＭ材料を押出しスクリュー２１の作動により、射出成形金型のキャビティ（図示せず）に押出して供給する。スクリュー用シャッター１９は、ゲートシリンダ４９及び第１乃至第３のピストン３７、３９、４１と同期して開閉作動し、計量ポンプ１１からの原料の吐出し量に応じたＬＩＭ材料がホッパ８１内に押されて流出するように構成されていて、このようにホッパ８１内に流出したＬＩＭ材料が押出しノズル部２３内に供給されることとなる。

本発明のＬＩＭ材料の供給装置及び射出成形金型内へのＬＩＭ材料の供給方法は、均一な品質が要求される成形製品の射出成形システムに効果的に用いることができる。

本発明に係るＬＩＭ材料の供給装置の全体構成図である。 計量ポンプ部分の詳細を示す図である。 移送路ブロック及び押出し部部分の詳細を示す断面図である。

符号の説明

１１ 計量ポンプ
１５ 押出し部
４３、４５、４７ 吐出口
５９ 第１の移送路
６１ 第２の移送路
６３ 第３の移送路
６５ 合流部
Ｓ１ 第１のシリコーンゴム原料（成形原料）
Ｓ２ 第２のシリコーンゴム原料（成形原料）
Ｓ３ 顔料（成形原料）

Claims (5)

1. 複数種類の成形原料を混合することにより液状射出成形材料をつくり、この液状射出成形材料を射出成形金型に押出して供給する液状射出成形材料の供給装置であって、
   複数種類の成形原料をそれぞれ、別々の吐出口から所定量だけ吐出すように構成された計量ポンプと、
   前記計量ポンプの前記吐出口にそれぞれ一端部が接続され、他端部が下流側で合流部を構成するように配置された複数本の移送路と、
   前記合流部と接続され、この合流部で複数種類の前記成形原料が混合されてつくられた液状射出成形材料を射出成形金型に押出して供給する押出し部と、を備え、
   複数本の前記移送路は、金属製の移送路ブロックに彫られて形成され、かつ、前記合流部に向って漸次収束するように配置されている、ことを特徴とする液状射出成形材料の供給装置。
2. 複数本の前記移送路は同一平面上に配置されるような状態に形成されていて、最も外側の２本の前記移送路が形成するＹ字路の角度は、６０度乃至１２０度に設定されている、ことを特徴とする請求項１記載の液状射出成形材料の供給装置。
3. 前記押出し部は、上流側にスタティックミキサーを有している、ことを特徴とする請求項１又は２記載の液状射出成形材料の供給装置。
4. 複数種類の成形原料を混合することにより液状射出成形材料をつくり、この液状射出成形材料を射出成形金型に押出して供給する射出成形金型内への液状射出成形材料の供給方法であって、
   複数種類の成形原料をそれぞれ、計量ポンプの別々の吐出口から、この吐出口にそれぞれ一端部が接続されている、金属製の移送路ブロックに彫られて形成された複数本の移送路内に、所定量吐出し、
   前記移送路内に吐出された複数種類の前記成形原料を、下流側に向かって漸次収束しながら流して、前記移送路の他端部が下流側で構成する合流部に流れ込むようにし、
   この合流部で複数種類の前記成形原料が混合されてつくられた液状射出成形材料を押出し部に導き、
   この押出し部から射出成形金型に前記液状射出成形材料を押出して供給する、ように構成されていて、
   複数種類の前記成形原料は、少なくとも1種類が１００万ｍPａ・Ｓ以上の粘度を有している、ことを特徴とする射出成形金型内への液状射出成形材料の供給方法。
5. 複数種類の前記成形原料は、最も粘度の高い種類と最も粘度の低い種類との粘度差が５０万ｍPａ・Ｓ以上に設定されている、ことを特徴とする請求項４記載の射出成形金型内への液状射出成形原料の供給方法。

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