JP4488900B2

JP4488900B2 - 射出成形機

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Publication number: JP4488900B2
Application number: JP2004555026A
Authority: JP
Inventors: 俊道西澤
Original assignee: 俊道西澤
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: US7387509B2; CN100480016C; JPWO2004048069A1; EP1595680A1; KR20040047575A; KR100592140B1; EP1595680A4; AU2003284671A1; US20050220930A1; CN1717308A; WO2004048069A1

Description

この発明は、射出成形機の改良、殊にゴムの射出成形に適したプリプラ式射出成形機の改良に関する。

前記プリプラ式射出成形機には、例えば第１４図に示すようなものがある。これは金属ケース１内に、スクリュー２を備え可塑化計量機能をもつ押出機３と、該押出機３に逆止弁４をもつ通路５により連結した射出ポット６と、該射出ポット６内にて摺動するプランジャ７と、前記ポット６先端の射出通路となる部分（以下射出ポット先端部分という）８と、該射出ポット先端部分８の先端に装着した射出ノズル９とから構成され、前記金属ケース１の下端付近を金型１０の上ダイプレート１１に支持したものである。尚１２は、前記上ダイプレート１１とタイバー１３により連結された下ダイプレートであり、１４は断熱盤、１５は熱盤を兼ねた下型を示す。

そして、上記射出成形機では、まず、原料ゴムを第１４図の矢印のように押出機３に投入して、スクリュー２により第１４図の左へ送りつつ可塑化し、このような可塑化ゴムを計量しつつ、逆止弁４を経て通路５により射出ポット６内へ送入し、プランジャ７を可塑化ゴムの投入圧力により上昇せしめる。次にプランジャ７を押下させて、射出ポット６内の可塑化ゴムを射出ポット先端部分８、射出ノズル９を経て前記金型１０内に送入し、スプルー１６、ランナー１７、ゲート１８を経て金型１０内のキャビティ１９、２０に圧入し、加硫するのである。

ところで、ゴム加硫品の生産性を向上し製品コストを低減するために、前記キャビティ１９、２０に充填された可塑化ゴムの加硫時間を短縮することが有効であり、これには射出ポット６内の温度をできるだけ高く設定することが求められているが、射出ポット６の可塑化ゴムの温度を過度に高くすると、スコーチ、即ち「加硫反応が始まり可塑性が失われる初期段階」が生じ易く、スコーチしたゴムが前記キャビティ１９、２０内に進入して製品不良を招いたり、また前記射出ポット先端部分８、射出ノズル９を詰まらせることがある。

上記事態を避けるためには可塑化ゴム温度の管理が重要であり、その意味で、第１４図のように前記押出機３内で計量、可塑化しつつ通路５より射出ポット６の側部から同ポット６内へ送入するものは、押出機３内で可塑化による発熱後のゴム温度と、射出ポット６内の保温温度が分離して管理できるので、好都合である。

ちなみに後述する特許第３１７４３４６号の射出成形機のように、プランジャ内部にスクリュウ押出し機を内蔵したものでは、スクリュウ押出し機内の発熱後のゴム温度と射出ポット内の押出し機内の設定保温温度が互いに影響し、両温度を区分けして管理することが困難である。またある種の市販射出成形機のように、射出ポット先端のノズルより、押出機からの成形材料を前記ポット内に投入するものでは、加硫時間を短縮するためにノズルの径を小さいものとして射出発熱を利用しようとすると、成形材料の射出ポット内への投入に多くの時間がかかることになる。

第１４図の装置において、前記スコーチしたゴムの生成は、射出ポット６等の内壁面に付着したゴムがその場所に長時間残留する場合に一層生じやすくなるから、このスコーチしたゴムの生成を抑制するためには、射出ポット６内に現存する可塑化ゴムを、新たに投入した可塑化ゴムに完全に切替えるに必要な射出回数は極力少なくし、前記内壁面に付着したゴムの残留時間を短くするのがよい。

即ち、できるだけ少ない射出回数で前記残留箇所のゴムが完全に射出されて、新しい可塑化ゴムに切り替わることが望ましいが、切替わり性が悪いと前記射出回数が多くなり、殊に射出ポット６内温度を上げた場合、スコーチが生じ易く、逆に切替わり性が良いと前記射出回数も少なくて済み、これに伴い可塑化ゴムが前記内壁面で過熱される時間も短くなって、その結果スコーチの発生が抑制できるのである。

ところが、第１４図に示す一般的な射出成形機では、前記射出ポット先端部分８がその全長に亘り同径であり、射出時の可塑化ゴムの流動速度はその中心に比して内壁面では極端に小さくなるため、射出完了時、可塑化ゴムがコレステロール状に残留しがちであり、新しい可塑化ゴムに切替える準備として前記残留ゴムを射出ポット先端部分８から除去するためには、かなりの回数（少なくとも６回）の射出を繰り返す必要がある。

そして、射出ポット先端部分８に前記残留ゴムが時間とともに経時的に堆積して、該通路８の内径（流動径）が小さくなった場合には、前記射出の繰り返しでは、残留ゴムはもはや除去できない。従って一般には、経験的に求めた所定の射出回数ごとに、例えば前記金属ケース１を上ダイプレート１１から取外して、射出ポット先端部分８、射出ノズル９等を清掃し残留ゴムを除去していたが、これは当然多大な時間と手間を必要とし、コストの上昇を招いていた。

これを解決するため、特開平１０−１６６４０３号公報に記載された射出成形機の如く、射出ポット先端部分をノズルに向かって漸減させ、かつ射出ポットの軸線を含む断面にて、射出ポット先端部分の内壁面の前記軸線に対する傾斜角度を０．２°〜とすることにより、射出時の可塑化ゴムの流速分布を変えて射出ポット先端部分の内壁部の流速を向上させ、射出完了時の可塑化ゴムの前記残留をなくそうとする考えもあるが、前記特開平の形状では、一旦詰ってしまうと、前記のような射出の繰返しでは解決できず、射出成形機を分解して詰ったゴムを取出すか、部品を交換せねばならず、その時間、費用は前記の場合より更に多大となる。

要するに従来一般の射出成形機では、構造上、射出ポット先端部分等の内壁面に可塑化ゴムが残留しやすいため、前記切替えのための射出回数が必要以上に多くなるとともに、切替えのための射出によっても残留ゴムが除去できないときは、前記金属ケースを外して清掃する必要があり、このための時間、コストは多大である。更に、前記特開平公報記載の射出ポット先端部分をノズルに向かって漸減させるものでは、一旦該通路に詰った時は射出成形機の分解、部品交換等も必要となり、このようなことから、射出ポット内のゴム温度をスコーチを生じない範囲で高温として生産性を向上し、製品コストの低減を図ることができないという問題があった。

そこで、本発明者は先に特願２００１−２３７１４８号に係る発明を行った。即ち、この発明は、前記射出回数を極力少なくしつつ、前記清掃乃至は機械の分解等なしに前記残留ゴムの除去を効果的に行い得るようにすることを主課題として、金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該ポット内へ可塑化状態にある成形材料を供給する投入口とを形成するとともに、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設した射出成形機において、成形材料の射出時、前記プランジャの先端が、少なくとも前記射出ポット先端を満たす如き形状とした。

これは、具体的には例えば第１２、１３図に示すように、金属ケース２１の射出ポット先端部分２２を射出ポット２４本体の下端から直接断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル２３の内面も、上記射出ポット先端部分２２に連続した断面テーパ状の内壁２３ａとし、またプランジャ２６の先端２７を、上記射出ポット先端部分２２及び射出ノズル２３の内壁２３ａの形状に合わせて形成したものである。前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット２４の径、上ダイプレート１１の厚さ及び金属ケース２１へ取り付ける押出機３の位置により決定するが、図の例ではテーパ角度θは３０度とした。

上記構成によって、押出機３により通路５を経て投入口２５より射出ポット２４内に投入された可塑化ゴムは、プランジャ２６の下降により射出ポット先端部分２２内に押込まれ、射出ノズル２３を経て前記金型１０内のキャビティ１９、２０内に圧入、加硫されるが、プランジャ２６の所定下降後にはその先端２７が射出ポット先端部分２２に進入してゴムを射出ノズル２３から連続して押し出しつつ下降する。このとき、射出ポット先端部分２２の形状により、その内壁面の流速も大きく、該壁面のゴムも滞りなく流下する。また、射出ポット先端部分２２がテーパ状部をなすので、射出ポット先端部分２２と射出ポット２４との結合点Ｋは直線に近づき鈍角となり、従って前記ゴムの流下も円滑に行われ、スコーチを生ずるおそれも少なくなる。

そして、第１３図の如くプランジャ２６の本体下端が射出ポット２４の下端に達したときは、前記先端２７全体が射出ポット先端部分２２に嵌入し、その突端２７ａは射出ノズル２３の内壁２３ａに当接する。従って、この例でも射出ポット先端部分２２及び射出ノズル２３内のゴムの残留はほとんどなく、新しい可塑化ゴムに切替える準備として、残留ゴムを射出ポット先端部分２２等から除去するために、射出を何度も繰り返す必要がないとされた。

ところで、発明者のその後の研究により、射出ポット先端部分２２及び射出ノズル２３内のゴムの残留をなくすためには、前記射出ポット主体部と同先端部との境界（前記Ｋ点ポット縮径部）に、前記プランジャ本体部と同先端部との境目が密着して前記可塑化状態にある成形材料を押切る密着部を形成することが重要であり、このような密着部が形成できれば、前記プランジャ２６の先端２７を射出ポット先端部分２２に完全に嵌入し、その突端２７ａを射出ノズル２３の内壁２３ａに当接させなくとも、即ち射出ポット先端部分２２及び射出ノズル２３の内壁２３ａとの間に後述する程度の隙間があっても十分ゴムの残留を阻止できることを見出した。

そしてまた発明者は、この隙間を設けることでプランジャ２６の上昇を容易にし、また金属ケース１に形成した成形材料を供給する投入口７からの成形材料の供給のみでプランジャ２６の上昇を可能にすることも見出した。

更に発明者は次の事項を見い出した。（１）第５図における射出ポットａとノズルｂ間の通路ｃにおける「切替り性」は、実験によればその通路の角度θと密接な関係があり（第６図参照）、例えば角度θが３°では切替えのための射出回数が１０回必要としたのが、角度θが１０°では３回、６０°では１回となるので、実用的にはθが１０°以上あれば十分で、コレステロール的スコーチの発生は防止できること、（２）第７、８図に示す構造のものでは、射出ポットａの先端角度θが大きくなるほど射出ポットａの先端壁ａ’の強度が減少するが（図９）、図９によれば先端角度４０°近辺に歪量の分岐点があり、強度面からは先端角度は４０°以下が好ましいこと等である。したがって上記（１）、（２）から、射出ポットの先端角度は１０°〜４０°が理想的である。

従って、本発明は、熱管理が確実に行え、また可塑化ゴムの射出ポット内での押切りが確実でけじめよく射出が行え、射出回数を極力少なくしつつ射出ポット内残留ゴムの除去を効果的に行い得る射出成形機を提供することを目的としている。

また、本発明は、プランジャの上昇も容易になし得、以って生産効率のよい、強度的にも優れた射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は、成形材料が供給される射出ポットと、該射出ポットの先端に装着されたノズルホルダと、該ノズルホルダの先端に装着された射出ノズルと、前記射出ポット内に前記射出ポットの長手方向に移動可能に収容されたプランジャとを備え、前記射出ポットは、前記プランジャを最前進位置まで移動させたときに前記プランジャの一部が密着する密着部と、その密着部に繋げて設けられ、先細り形状に形成された先端部とを有し、前記プランジャは、円錐状の先端部を有し、前記プランジャをその一部が前記射出ポットの密着部に密着する最前進位置まで移動させたときに、前記プランジャの先端部と前記射出ポットの先端部との間に隙間が生じ、その隙間が、前記ノズルホルダを前記射出ポットから外したときに前記射出ポットの最先端に形成される開口径の１／２以下であるものである。上記隙間が、前記ノズルホルダを前記射出ポットから外したときに前記射出ポットの最先端に形成される開口径の１／２以下であることによって、上記隙間で成形材料が加硫して残留してしまった場合に、ノズルホルダを射出ポットから外して残留した成形材料を取り出せるような厚さとすることができ、射出ポット内残留ゴム（成形材料）の除去を効果的に行い得る射出成形機を提供することができる。

第１図は、この発明に係る射出成形機の第１実施例の要部断面図であり、第２図は、この発明に係る射出成形機の第２実施例の要部断面図であり、第３図は、この発明に係る射出成形機の第３実施例の要部断面図であり、第４図は、この発明に係る射出成形機の第４実施例の要部断面図であり、第５図は、射出ポット先端角度とその性能を説明するため、射出成形機要部の一例を示す断面図であり、第６図は、射出ポットの先端通路角度とゴム切替回数の相関図であり、第７図は、射出ポット先端角度とその性能を説明するため、射出成形機要部の他の一例を示す断面図であり、第８図は、射出ポット先端角度とその性能を説明するため、射出成形機要部の更に他の一例を示す断面図であり、第９図は、射出ポットの先端通路角度と耐圧力の相関図であり、第１０図は、射出ポットとプランジャの隙間を説明するため、射出成形機要部の一例を示す断面図であり、第１１図は、成形材料の投入口の位置の効果を示す射出成形機要部の一例の断面図であり、第１２図は、先願に係る射出成形機の実施例の要部断面図プランジャ作動前を示すものであり、第１３図は、先願に係る射出成形機の実施例の要部断面図プランジャ作動後を示すものであり、第１４図は、従来の射出成形機と金型を示す断面図である。

この発明をより詳細に説述するために、添付の図面のうち第１図乃至第４図に従ってこれを説明する。

この発明の射出成形機は、金属ケース３１に、射出ノズル３３を設けた射出ポット３４と該ポット３４内へ可塑化状態にある成形材料を側部から供給する投入口３５とを形成し、且つ前記射出ポット３４内に摺動可能にプランジャ３６を配設し、該プランジャ３６の先端部３７を、成形材料の射出完了時に前記射出ポット先端部３２をほぼ満たす如き形状とするとともに、前記射出ポット主体部３４ａと同先端部３２との境界に、前記プランジャ本体部３４ａと同先端部３７との境目が密着して前記可塑化状態にある成形材料を押切る密着部３８を形成し、且つ前記プランジャ先端部３７を、前記射出ポット先端部３２にこれをほぼ満たすよう挿入したとき、前記密着部３８以下において前記プランジャ先端部３７と射出ポット先端部３２間に隙間Ｓを形成し、更にこのとき前記投入口３５がプランジャ３６における前記密着部３８に面して開口したものである。

実施例について更に詳細に説明すると、まづ、第１図に示す実施例において、射出ポット先端部分３２−１を射出ポット３４−１本体３４−１ａの下端から直接断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル３３の内面も上記射出ポット先端部分３２−１に連続した断面テーパ状の内壁３３ａとし、またプランジャ３６−１の先端３７−１の形状を、上記射出ポット先端部分３２−１及び射出ノズル３３の内壁３３ａの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ３６−１の先端３７−１のテーパ角度θ１を射出ポット先端部分３２−２の角度θ２より大としたもので、第１図に示すように、密着部３８−１より下方において、隙間Ｓ−１が形成されている。

前記隙間Ｓ−１は、成形材料の射出ポット先端部分３２−１からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ３６−１の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット３４−１の径、前記上ダイプレート１１の厚さ及び金属ケース３１へ取り付ける押出機３の位置により決定する。

上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口３５より投入しつつ、またそれより前にプランジャ３６−１を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ３６−１を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分３２−１から送り出す場合も、射出ポット３４−１主体部３４−１ａと同先端部３２−１との境目が、前記プランジャ３６−２の密着部３８−１に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。

第２図に示す実施例においても、射出ポット先端部分３２−２を、射出ポット３４−２本体３４−２ａの下端から環状の密着部３８−２を介してやや細い断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル３３の内面も上記射出ポット先端部分３２−２に連続した断面テーパ状の内壁３３ａとし、またプランジャ３６−２の先端３７−２の形状を、上記射出ポット先端部分３２−２及び射出ノズル３３の内壁３３ａの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ３６−２の先端３７−２のテーパ角度θ１を射出ポット先端部分３２−２の角度θ２より大としたもので、第２図に示すように、密着部３８−２より下方において隙間Ｓ−２が形成されている。

前記隙間Ｓ−２は、成形材料の射出ポット先端部分３２−２からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ３６−２の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット３４−２の径、前記上ダイプレート１１の厚さ及び金属ケース３１へ取り付ける押出機３の位置により決定する。

上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口３５より投入しつつ、またそれより前にプランジャ３６−２を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ３６−２を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分３２−２から送り出す場合も、射出ポット３４−２主体部３４−２ａと同先端部３２−２との境目が、前記プランジャ３６−２の密着部３８−２に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。

第３図に示す実施例においても、射出ポット先端部分３２−３を、射出ポット３４−３本体３４−１ａの下端からやや大きな環状の密着部３８−３を介してやや細い断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル３３の内面も上記射出ポット先端部分３２−３に連続した断面テーパ状の内壁３３ａとし、またプランジャ３６−３の先端３７−３の形状を、上記射出ポット先端部分３２−３及び射出ノズル３３の内壁３３ａの形状と同じくテーパ状に形成するが、この場合プランジャ３６−３の先端３７−３のテーパ角度と射出ポット先端部分３２−３の角度を同一のθとしたもので、第３図に示すように、密着部３８−３より下方において、隙間Ｓ−３が形成されている。

前記隙間Ｓ−３は、成形材料の射出ポット先端部分３２−３からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ３６−３の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット３４−３の径、前記上ダイプレート１１の厚さ及び金属ケース３１へ取り付ける押出機３の位置により決定する。

上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口３５より投入しつつ、またそれより前にプランジャ３６−３を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ３６−３を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分３２−３から送り出す場合も、射出ポット３４−３主体部３４−３ａと同先端部３２−３との境目が、前記プランジャ３６−３の密着部３８−３に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って、成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。

第４図に示す実施例においても、射出ポット先端部分３２−４を、射出ポット３４−４本体３４−４ａの下端から斜めの環状の密着部３８−４を介して断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル３３の内面も上記射出ポット先端部分３２−４に連続した断面テーパ状の内壁３３ａとし、またプランジャ３６−４の先端３７−４の形状を、上記射出ポット先端部分３２−４及び射出ノズル３３の内壁３３ａの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ３６−４の先端３７−４のテーパ角度θ１を射出ポット先端部分３２−４の角度θ２より大としたもので、第４図に示すように、密着部３８−４より下方において隙間Ｓ−４が形成されている。

前記隙間Ｓ−４は、成形材料の射出ポット先端部分３２−４からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ３６−４の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット３４−５の径、前記上ダイプレート１１の厚さ及び金属ケース３１へ取り付ける押出機３の位置により決定する。

上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口３５より投入しつつ、またそれより前にプランジャ３６−４を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ３６−４を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分３２−４から送り出す場合も、射出ポット３４−４主体部３４−４ａと同先端部３２−４との境目が、前記プランジャ３６−４の密着部３８−４に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って、成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。

前記隙間Ｓ−１〜Ｓ−４については、発明者が見い出した次の観点からも考慮される。即ち、第１０図において、プランジャｄの密着部の長さをＬ、射出ポット先端角度をθ、ノズルホルダ（兼射出ポットの先端付近形成具）ｅの最上端開口径をＨ、プランジャと射出ポットとの隙間をｔとすると、ｔ≦Ｈ／２つまり、隙間ｔは上記開口径Ｈの１／２以下である必要がある。これは、隙間ｔでゴムが加硫してしまった場合に、ノズルｃやノズルホルダｅを外して加硫したゴムを取り出せるような厚さでなければならないからである。

金属ケース３１における成形材料の投入口の位置を、第１１図に３５’で示すように少なくとも前記密着部の上端より上方に設けることにより、成形材料は二点鎖線のように密着部３８’のほぼ上縁から下方に拡がる。従ってプランジャ先端３７を射出ポット先端３２に挿入しノズル３３から射出した後、射出ポット先端３２内に残るゴムはｇのごとく少量となり、切替えをより容易にする。

以上のように、この発明に係る射出成形機は、殊にゴムの射出成形に際し、熱管理が確実に行え、また可塑化ゴムの射出ポット内での押切りが確実でけじめよく射出が行え、射出回数を極力少なくしつつ射出ポット内残留ゴムの除去を効果的に行い得る射出成形機を提供でき、かつプランジャの上昇も容易になし得、以って生産効率のよい、強度的にも優れた射出成形機を提供するのに適している。

Claims

成形材料が供給される射出ポットと、該射出ポットの先端に装着されたノズルホルダと、該ノズルホルダの先端に装着された射出ノズルと、前記射出ポット内に前記射出ポットの長手方向に移動可能に収容されたプランジャとを備え、
前記射出ポットは、前記プランジャを最前進位置まで移動させたときに前記プランジャの一部が密着する密着部と、その密着部に繋げて設けられ、先細り形状に形成された先端部とを有し、
前記プランジャは、円錐状の先端部を有し、
前記プランジャをその一部が前記射出ポットの密着部に密着する最前進位置まで移動させたときに、前記プランジャの先端部と前記射出ポットの先端部との間に隙間が生じ、
その隙間が、前記ノズルホルダを前記射出ポットから外したときに前記射出ポットの最先端に形成される開口径の１／２以下である
ことを特徴とする射出成形機。
前記密着部が線状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
前記密着部が幅をもったリング状に形成されたことを特徴とする請求項１記載の射出成形機。
前記射出ポットの先端部の先細り形状の先端角度が、１０度から４０度の範囲内となるよう構成したことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の射出成形機。
前記プランジャを最前進位置まで移動させたときに前記プランジャの先端部と前記射出ポットの先端部との間に生じる隙間が、前記射出ポットの先端側に向かい大きくなるよう形成されたことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の射出成形機。
前記プランジャを最前進位置まで移動させたときに前記プランジャの先端部と前記射出ポットの先端部との間に生じる隙間が、前記射出ポットの長手方向に一定となるよう形成されたことを特徴とする請求項１から４いずれかに記載の射出成形機。