JP4813584B2

JP4813584B2 - 射出成形機用可塑化スクリュ

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Publication number: JP4813584B2
Application number: JP2009180532A
Authority: JP
Inventors: 裕泰浅岡; 瑛大森; 俊夫石黒; 亘白石; 博史今村
Original assignee: FANUC Corp
Current assignee: FANUC Corp
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: JP2011031514A; CN101987500B; CN101987500A

Description

本発明は、射出成形機に関し、特に射出成形機用可塑化スクリュに関する。

一般に射出成形機は、射出装置、型締装置、および射出成形機を制御する制御装置などから構成される。射出装置は原料である樹脂材料を加熱し溶融状態とする加熱筒を備えており、該加熱筒内には、前記樹脂材料を混練するために該加熱筒内で回転し、射出する溶融樹脂の量を計量したり、計量された溶融樹脂を金型内に射出するために、該加熱筒内を前後進する可塑化スクリュが配置されている。可塑化スクリュの外周面に螺旋状のフライトが形成され該フライト間に溝が形成されている。

射出成形機で最も一般的に使用されているスクリュとしてフルフライト型スクリュがある。このスクリュは通常、溝深さが一定でかつ深溝の供給部と、スクリュ先端に行くにつれ溝深さが低減する圧縮部と、溝深さが一定でかつ浅溝の計量部とで構成されている。

樹脂供給口から供給される樹脂は通常ペレット状の形状であり、樹脂供給口から加熱筒内に供給された樹脂は計量工程時にスクリュの回転によってスクリュ溝に沿って、溶融させられながら加熱筒前方に送られる。溶融された樹脂は加熱筒前方に蓄えられ、それに伴いスクリュが後退する。射出工程及び保圧工程ではスクリュが前後進することで、蓄えられた溶融樹脂をノズルから金型内部に充填し成形を行う。

特許文献１には、スクリュの上流端と下流端との間にフライト非存在部を設けるとともに、フライト非存在部の深さを、上流端側から下流端側に向かうにつれて漸減させることにより、簡易な構造を有すると共に、原料樹脂を効率よく可塑化溶融可能なスクリュの技術が開示されている。

特開２０００−２１８６７７号公報

樹脂供給口から供給される樹脂は、その機能を向上させるため種々の添加剤が加えられており、溶融途中或いは溶融後の樹脂からは、添加剤が分解することでガスが発生する。また、溶融した樹脂にさらに熱エネルギーが加わることで、樹脂自身が分解しガスが発生する。特に近年、難燃性等を高めるために多くの添加剤が加えられており、可塑化中の樹脂から発生するガスの量は多くなる傾向にあり問題となっている。

加熱筒内で発生したガスは溶融樹脂と共に加熱筒の前方に送られ、金型へ溶融樹脂が射出された際に外部へ開放される。そのため発生するガスが多いと金型面に付着するガスの量が多くなり、ガス焼けやショートの発生などの不良発生原因となる。また、樹脂がノズル内部から分解ガスと共に吹き出すことにより糸引きやコールドスラグによる詰まりの原因ともなる。

この分解によるガスが金型側へ入るのを低減するために、飢餓供給装置などで加熱筒内の空隙を増やし、発生したガスを加熱筒の供給口側に逃がす装置が多く提案されている。また、供給口側に吸引装置を付けて加熱筒内部の空気を吸引し、同時にガスを吸引する装置を幾つか提案されている。

しかしながら、可塑化過程で発生するガスは可塑化後の液相の樹脂内部で発生することが多く、溶融した樹脂と共に加熱筒の前方に移送されてしまうのでガスだけを分離し難い。そのため、加熱筒の樹脂供給口側から排出する機構では溶融樹脂と共に存在するガスの量を減らすのには限界があるとともに、別途装置を着ける必要があり余剰な費用が発生する。

また、特許文献１に開示された技術は、固相樹脂をそのままスクリュ上流端に送る構造となっているため、必ずしもせん断圧縮が低くなるとは限らない。また、未溶融樹脂が圧縮部で詰まることにより、結果として、計量バラツキの発生、滞留などによる分解ガスの発生が懸念される。

そこで本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、射出成形機用可塑化スクリュの圧縮部の形状を改良し、可塑化スクリュの圧縮部で樹脂や添加剤に与える摩擦・せん断圧縮を減らし、かつ樹脂や添加剤に効果的にせん断圧縮を与え、樹脂や添加剤の分解ガスの発生を減らすことができる射出成形機用可塑化スクリュを提供することである。

本願の請求項１に係る発明は、射出成形機の材料供給口側から射出側先端に向けて供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、該供給部、圧縮部、および計量部にスクリュフライトが形成された単軸の射出成形機用可塑化スクリュにおいて、前記圧縮部のスクリュフライト間に形成されるスクリュ溝の谷底が平底かつスクリュの回転軸に平行であり、かつ、該圧縮部のスクリュ溝の谷底径が前記供給部のスクリュ溝の谷底径から前記計量部のスクリュ溝の谷底径まで徐々に増加し、前記スクリュフライトの一部分の外径が他部分の外径より小であって、前記スクリュフライトの外径が小さい部分は、前記スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトがスクリュ軸方向の幅全てに亘り小さく形成され、該スクリュフライトの外径の小さい部分がスクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径以上かつ前記計量部のスクリュ溝の谷底径以下に形成され、かつ、前記スクリュフライトの外径の小さい部分の範囲が、前記圧縮部の供給口側端におけるスクリュ溝よりスクリュフライトピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトから、該圧縮部の先端側端におけるスクリュ溝よりスクリュピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトまでの範囲であることを特徴とする射出成形機用可塑化スクリュである。

請求項２に係る発明は、射出成形機の材料供給口側から射出側先端に向けて供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、該供給部、圧縮部、および計量部にスクリュフライトが形成された単軸の射出成形機用可塑化スクリュにおいて、前記圧縮部のスクリュフライト間に形成されるスクリュ溝の谷底がスクリュ先端側が浅溝のテーパ形状であり、該テーパ形状の角度は、該テーパ形状と該スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトの稜線の交点が、該テーパ形状と該スクリュ溝の供給口側のスクリュフライトの稜線の交点から該スクリュ溝先端側のスクリュフライトの外径までの高さの半分以下となる角度であり、かつ、該圧縮部のスクリュ溝の谷底径が前記供給部のスクリュ溝の谷底径から前記計量部のスクリュ溝の谷底径まで徐々に大きくなっており、前記スクリュフライトの一部分の外径が他部分の外径より小であって、前記スクリュフライトの外径が小さい部分は、前記スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトがスクリュ軸方向の幅全てに亘り小さく形成され、該スクリュフライトの外径の小さい部分がスクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径以上かつ前記計量部のスクリュ溝の谷底径以下に形成され、かつ、前記スクリュフライトの外径の小さい部分の範囲が、前記圧縮部の供給口側端におけるスクリュ溝よりスクリュフライトピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトから、該圧縮部の先端側端におけるスクリュ溝よりスクリュピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトまでの範囲であることを特徴とする射出成形機用可塑化スクリュである。

請求項３に係る発明は、前記スクリュ溝の先端側のスクリュフライト外径が小なる部分の高さが、スクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径と等しく形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか1つに記載の射出成形機用可塑化スクリュである。
請求項４に係る発明は、前記圧縮部と前記計量部との長さの合計が、前記射出成形機用可塑化スクリュに形成されたスクリュフライトのピッチ５回転以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか1つに記載の射出成形機用可塑化スクリュである。
請求項５に係る発明は、前記圧縮部と前記計量部の少なくとも一方に形成されたスクリュフライトのピッチが、前記供給部に形成されたスクリュフライトのピッチより大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の射出成形機用可塑化スクリュである。

本発明により、可塑化スクリュの圧縮部で樹脂や添加剤に与える摩擦・せん断圧縮を減らし、かつ樹脂や添加剤に効果的にせん断圧縮を与え、樹脂や添加剤の分解ガスの発生を減らすことができる射出成形機用可塑化スクリュを提供できる。

本発明であるスクリュの第１の実施形態を説明する図である。スクリュ溝を説明する図である。スクリュフライトの外径が小さくなっている部分はスクリュフライトの軸方向の幅全てに渡り、スクリュフライト外径が小さくなっている部分を説明する図である。圧縮部の概略を説明する図である。図１に示されるスクリュの圧縮部を拡大して説明する図である。図５に示されるスクリュの圧縮部の任意の位置を拡大した図である。図６に示される圧縮部における樹脂の溶融状態を説明する図である。本発明であるスクリュの第２の実施形態を説明する図である。図８に示されるスクリュの圧縮部の一部を拡大して説明する図である。本発明であるスクリュの第３の実施形態を説明する図である。図１０に示されるスクリュの圧縮部の一部を拡大して説明する図である。本発明であるスクリュの第４の実施形態を説明する図である。本発明であるスクリュの第５の実施形態を説明する図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
まず、本発明の射出成形機用可塑化スクリュ（以下、「スクリュ」という）の原理について説明する。
一般に、射出成形機の加熱筒内に供給された樹脂および添加剤（以下、樹脂および添加剤を「樹脂」という）が溶融するために必要な熱エネルギーは、加熱筒から伝熱される熱エネルギー（以下、「伝熱エネルギー」という）と、スクリュ前方へ移送される際の摩擦・せん断圧縮による熱エネルギーとから得られる。

加熱筒からの伝熱エネルギーは樹脂に均一に与えられるが、短時間で多くの熱エネルギーを樹脂に与えるのは困難である。逆に、摩擦・せん断圧縮エネルギーは局所的であるが、短時間で多くのエネルギーを樹脂に与えることができる。

通常、樹脂は供給部Ｆで加熱筒からの伝熱エネルギーを予熱として蓄え、圧縮部Ｃでせん断圧縮が掛けられることにより、摩擦・せん断圧縮エネルギーを受けて溶融する。圧縮部Ｃで加えられる摩擦・せん断圧縮エネルギーは前述のとおり局所的であることから、溶けたばかりの樹脂は温度ムラや溶融ムラがある。この状態の樹脂をさらにスクリュの計量部Ｍで再度、混練することにより均一な溶融状態の樹脂とし、樹脂を成形に必要な溶融状態とする。樹脂を溶融するスクリュの部位は、スクリュの供給部Ｆ先端側から圧縮部Ｃ全体の部分に相当する（図１参照）。

摩擦・せん断圧縮による熱エネルギーが大きいと樹脂の温度が局所的に上昇し、部分的に樹脂や添加剤の分解が促進され、結果、ガス発生の原因となる。故に、樹脂が熱によって分解されガスが発生することを抑制するためには、樹脂に加わる摩擦・せん断圧縮を減らすのが効果的である。

そのため、本発明では、スクリュの圧縮部Ｃにおけるスクリュフライトの外径を計量部や供給部の部分に形成されたスクリュフライトの外径より小さくする。そのスクリュフライトの外径をスクリュピッチ１回転の前方での溝深さ以上、計量部でのスクリュ溝深さ以下とすることで、圧縮部でのスクリュの先端側に僅かな段差を有しながら、加熱筒内壁とスクリュフライト外径の隙間が大なる空間が発生する。

樹脂はスクリュの回転によりスクリュフライトに押される形で、スクリュ溝に沿って前方へ移送される。そのため、まず、圧縮部でのスクリュフライトが低くなることにより、樹脂を前方へ移送する力が弱くなり、樹脂に加わる摩擦・せん断圧縮を抑えることができる。

また、圧縮部での溶融途中の樹脂は固相と液相の二相からなっており、かつ、液相は主にスクリュフライトの外径側に偏在している。そのため、本発明のスクリュフライトの外径を小さくした射出成形機用可塑化スクリュでは、液相の樹脂（メルトフィルム）がスクリュフライトを越えて容易に前方に移動し、固相の樹脂（ソリッドベッド）のみスクリュ溝の段差に引っ掛かり、スクリュ溝に沿ってスクリュ前方へ移送され、せん断圧縮を受けることになる。

その結果、樹脂に加わるせん断圧縮を小さくし、かつ、溶融に必要な部分にのみせん断圧縮を加えることにより、樹脂に与えるせん断圧縮エネルギーの量を最小限に抑えることが可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。
図１は、本発明であるスクリュの第１の実施形態を説明する図である。図２は、スクリュ溝を説明する図である。図３は、スクリュフライトの外径が小さくなっている部分はスクリュフライトの軸方向の幅全てに渡り、スクリュフライト外径が小さくなっている部分を説明する図である。図４は、圧縮部の概略を説明する図である。図５は、図１における圧縮部Ｃを拡大して説明する図である。また、図６は、図５に示されるスクリュＳの圧縮部Ｃの任意の位置を説明する図である。

図１に示されるように、スクリュＳは、射出成形機（図示せず）の材料供給口側から、供給部Ｆ、圧縮部Ｃ、計量部Ｍから構成される。各部Ｆ，Ｃ，Ｍは、螺旋状に形成されたスクリュフライト１０を有する。また、各スクリュフライト１０の間には溝が形成されており、その溝をスクリュ溝１２と称する。図２では、スクリュ溝１２に対してスクリュフライト１０は材料供給口側、先端側の２箇所あるため、スクリュ溝１２を「スクリュ溝の供給口側に位置するスクリュフライト」（スクリュフライト（供給口側））と「スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライト」（スクリュフライト（先端側））として場所を特定して説明している。

供給部Ｆに形成されたスクリュフライトを１０ｆ、スクリュフライト１０ｆの間の溝をスクリュ溝１２ｆと称する。圧縮部Ｃに形成されたスクリュフライトを１０ｃ、スクリュフライト１０ｃの間の溝をスクリュ溝１２ｃと称する。計量部Ｍに形成されたスクリュフライトを１０ｍ、スクリュフライト１０ｍの間の溝をスクリュ溝１２ｍと称する。

供給部Ｆおよび計量部Ｍに形成されたスクリュ溝１２ｆ，１２ｍは平底である。供給部Ｆのスクリュ溝１２ｆの溝深さは一定である。また、計量部Ｍのスクリュ溝１２ｍの溝深さも一定である。なお、スクリュ溝１２ｍの深さはスクリュ溝１２ｆの深さに比べて浅い。

圧縮部Ｃのスクリュ溝１２ｃは平底で、スクリュ溝１２ｃの溝底がスクリュ回転軸と平行のまま供給部Ｆのスクリュ溝１２ｆの深さから計量部Ｍのスクリュ溝１２ｍの深さまで供給部Ｆ側から計量部Ｍ側に向かって徐々に浅く形成されている。

このように、本発明では、圧縮部Ｃは、スクリュＳに形成されたスクリュ溝１２の深さが、供給部Ｆの溝深さから計量部Ｍの溝深さまで次第に浅くなっているスクリュＳの部分である。圧縮部Ｃのスクリュ溝１２ｃが徐々に浅くなっている部分は、図４における圧縮部樹脂供給口側端１０４から圧縮部先端側端１０６までの範囲を指す。

そして、圧縮部Ｃのスクリュフライト１０ｃの外径は、供給部Ｆおよび計量部Ｍのスクリュフライト１０ｆ，１０ｍの外径より小さい。ここで、スクリュフライト１０ｃの外径が小さくなっているとは、任意の位置でのスクリュフライト１０ｃが、スクリュＳの軸方向の全てについて外径が小さくなっていることを指している。スクリュフライト１０ｃの外径が小さくなっている部分は、図３に示されるように、スクリュフライトの軸方向の幅全てに亘り、スクリュフライト１０ｃの外径が小さくなっている部分をいう。図３では、この場所（１００）として表記されているスクリュフライト１０ｃの箇所が、外径が小さくなっている部分である。

スクリュＳにおいて、スクリュフライト１０の外径が小さくなっている螺旋状の範囲を特定するスクリュフライト位置ＰＡ，スクリュフライト位置ＰＢは次のように定義される。スクリュフライト位置ＰＡは、圧縮部Ｃの樹脂供給口側端１０４のスクリュ溝位置に対してスクリュフライトピッチの前後０．５回転以内の位置のスクリュ溝の先端側にあるスクリュフライト１０の位置である。また、スクリュフライト位置ＰＢは、圧縮部Ｃの先端側端１０６のスクリュ溝位置に対してスクリュフライトピッチの前後０．５回転以内の位置のスクリュ溝１２の先端側にあるスクリュフライト１０の位置である。なお、スクリュフライトピッチ１回転先端側とは、図５に示されるように、点１０８に対して点１１０の位置を指す。

図４では、スクリュフライト位置ＰＡに対する溝位置ｐａが、圧縮部樹脂供給口側端１０４のスクリュ溝位置からスクリュフライトピッチの前後０．５回転以内となり、フライト位置ＰＢに対する溝位置ｐｂが、圧縮部先端側端１０６のスクリュ溝位置からスクリュフライトピッチの前後０．５回転以内となればよい。

スクリュフライト位置ＰＡからスクリュフライト位置ＰＢで特定されるスクリュフライト１０の外径が小さくなっている範囲は、圧縮部Ｃと一致している方が望ましいが、スクリュＳの軸方向に多少前後にずれていても、その効果に大きな影響はなく、スクリュ製作時の加工の簡便性に応じて前述の範囲となればよい。
また、図１に示される本発明の第１の実施形態、および以降の図面に示される他の実施形態では、スクリュフライト１０の外径が小さくなっている部分と他のスクリュフライト１０の外径部分の境界線が、スクリュ中心軸１４であるスクリュ回転軸に垂直な方向となっている（図３，図４，図５を参照）が、この限りではなく、スクリュＳの回転軸に平行、あるいは、境界線とスクリュ回転時が任意の角度をなしてもよい。また、スクリュフライト外径が小さくなっている部分と、他スクリュフライト外径部分がなだらかに繋がるように形成されていてもよい。

次に、前述のスクリュフライト１０の外径が小さくなっている部分の形状を、図６を用いて説明する。図６は、図１に図示されるスクリュＳの圧縮部Ｃの一部を図示したものである。図６でスクリュ溝１２ｃの外径をφＤ１、該位置でのスクリュ溝１２ｃのスクリュＳの先端側に在るスクリュフライト１０ｃの外径をφＤ２、該位置からスクリュフライトピッチ１回転分前方でのスクリュ溝の外径をφＤ３としている。ここで、φＤ２は図示しないスクリュＳの計量部Ｍでのスクリュ溝１２ｍの外径と等しい。

このような圧縮部Ｃの形状では、加熱筒内壁の空隙が大きくなる。また、スクリュ溝１２ｃの先端側にはφＤ２とφＤ１の差の相当する段差が有り、この段差は圧縮部Ｃ前方に進むほど低くなっていき、やがて、計量部Ｍのスクリュ溝と一体となる。

まず、このような形状のスクリュＳでは、圧縮部Ｃのほぼ全域にスクリュフライト１０ｃの外径が低い部分が存在するため、樹脂をスクリュＳの先端側に送る力が小さくなり、樹脂に掛かるせん断圧縮が小さくなる。

また、図６での樹脂溶融状態の一例を図７に示す。圧縮部Ｃにおける樹脂は、溶けた樹脂とまだ溶ける前の樹脂が混ざった固液２相の混合状態である。溶融途中の樹脂は、加熱筒１６内壁面に近く、溶けた樹脂が層になっているメルトフィルム１１２と呼ばれる部分と、スクリュ溝１２ｃの底側にある固相のソリッドベッド１１４と呼ばれる部分との２相で構成されていることが広く知られている。

通常のスクリュＳではスクリュ溝１２の先端側にもスクリュフライト１０があるため、メルトフィルム１１２、ソリッドベッド１１４共にスクリュ溝１２の螺旋に沿って前方に送られせん断圧縮が掛かる。一方、図７に示されるスクリュＳの形状では、溶融が完了した液相のメルトフィルム１１２は、容易にスクリュフライト１０ｃを越えてスクリュ前方（メルトフィルム流動方向１１６）に流れていき、固相のソリッドベッド１１４はスクリュ溝前方にある段差部１１８に引っかかり、スクリュ溝１２ｃに沿ってせん断圧縮を受けながらスクリュＳの先端側に移送されるため、ソリッドベッド１１４に選択的にせん断圧縮を掛けて樹脂溶融を行うことが可能である。これによって、樹脂に加えるせん断圧縮エネルギーの量を抑えることが可能となり、発生する分解ガスの量を低減することが可能となる。

また、第１の実施形態では、図６におけるφＤ１とφＤ２の差に相当する段差が圧縮部ＣのスクリュＳの樹脂供給口側ほど大きく、スクリュＳの先端側に行くほど小さくなっている。圧縮部Ｃに在る樹脂は樹脂供給口側ほど固相（ソリッドベッド１１４）の割合が多く、先端側ほど液相（メルトフィルム１１２）の割合が多くなっていることから、段差の大きさとスクリュ溝１２ｃ内での固相の割合の傾向が対応しており、より効果的に樹脂の固相部であるソリッドベッド１１４にせん断圧縮による発熱を与えることが可能である。

図８は、本発明における第２の実施形態を説明する図である。また、図９は、図８に示されるスクリュの圧縮部Ｃの一部を拡大して説明する図である。図９で、圧縮部Ｃの任意の位置でのスクリュフライト１０ｃ間に形成されるスクリュ溝１２ｃの外径をφＤ１、該位置でのスクリュ溝の先端側のスクリュフライトの外径をφＤ２、該位置からスクリュフライト１０ｃのピッチ１回転分前方でのスクリュ溝１２ｃの外径をφＤ３としている。

この第２の実施形態では、図９で示したとおり圧縮部Ｃのスクリュフライト１０ｃの低くなっている部分の外径φＤ２が、スクリュフライトピッチ１回転前方でのスクリュ溝１２ｃの底の外径φＤ３と等しく構成されている。この構成は第１の実施形態と異なっている。

第２の実施形態も第１の実施形態と同様に、圧縮部Ｃのほぼ全域にスクリュフライト１０ｃが低い部分が存在するため、樹脂をスクリュＳの先端側に送る力が低くなり、樹脂に掛かる摩擦・せん断圧縮が低くなる。また、固相のソリッドベッド１１４はスクリュ溝前方にある段差部１１８（図９参照）に引っ掛かり、スクリュ溝１２ｃに沿って摩擦・せん断圧縮を受けながらスクリュ前方に移送される。これによって、ソリッドベッド１１４に選択的に摩擦・せん断圧縮を掛けて樹脂溶融を行うことが可能である。その結果、樹脂に加える摩擦・せん断圧縮発熱の量を必要最小限に抑えることが可能となり、発生する分解ガスの量を低減することが可能となる。

第２の実施形態では、第１の実施形態よりスクリュフライト１０ｃが低くなっている分、樹脂に与える摩擦・せん断圧縮による発熱量が減る。また、スクリュフライト１０ｃとスクリュ溝１２ｃが滑らかに繋がっているため滞留する部分が少なくなり、滞留による分解ガスや炭化物の発生を抑制することができる。

図１０は、本発明であるスクリュの第３の実施形態を説明する図である。第３の実施形態では、圧縮部Ｃのスクリュ溝１２ｃの底形状が、スクリュＳの先端側が浅溝のテーパ状に形成されている。

図１１は、図１０の圧縮部の一部を図示したものである。スクリュ溝１２ｃのテーパ角度は次のようにして定義される。まず、任意の位置での圧縮部Ｃのスクリュ溝１２ｃにおいて、樹脂供給口側の溝底の延長線と稜線の延長線の交点を交点１２０、先端側の溝底の延長線と稜線の延長線の交点を交点１２２として、交点１２０からスクリュ溝１２ｃの先端側のスクリュフライト１０ｃの外径までの高さをＨ１、交点１２２からスクリュ溝樹脂供給口側の溝底の延長線までの高さをＨ２とした時、０≦（Ｈ２）≦（Ｈ１）＊０．５となるようなテーパの角度とする。なお、Ｈ２＝０の場合は、第１或いは第２の実施形態と同じ構成となる。

ここで、上記のとおりテーパの角度を定義したのは次の理由による。スクリュ溝１２ｃの溝底の形状をテーパ状にすることで、スクリュ溝１２ｃのスクリュの先端側の溝部が浅くなり、ソリッドベッド１１４が薄くなることでスクリュ溝１２ｃの先端側に在る樹脂が溶融し易くなる。

しかしながら、本発明のスクリュＳでは、圧縮部Ｃに在るスクリュ溝１２ｃの先端側の段差に、固相のソリッドベッド１１４が引っかかることにより、摩擦・せん断圧縮が必要な樹脂にのみ選択的に掛かる。そのため、固相の割合が多いにも関わらず段差が低いと、固相のソリッドベッド１１４もスクリュフライト１０ｃを乗り越え、スクリュＳの前方方向へ移送される。そのため、ある所で溶融が間に合わなくなり、樹脂詰まりが起き、結果として計量時間が延びたり摩擦が大きくなって分解ガスや炭化物の発生が起き易い傾向がある。

そのため、スクリュ溝先端側の段差は適度の高さがあることが望ましく、前述のとおり、０≦（Ｈ２）≦（Ｈ１）＊０．５とした。

この第３の実施形態でも第１の実施形態および第２の実施形態と同様に、ソリッドベッド１１４に選択的に摩擦・せん断圧縮を掛けて樹脂溶融を行うことが可能である。結果として、樹脂に加える摩擦・せん断圧縮発熱の量を最小限に抑えることが可能となり、発生する分解ガスの量を低減することが可能となる。

上述した第１〜第３の実施形態では、それぞれ樹脂に与えるせん摩擦・断圧縮による発熱の量、滞留の起き易すさなどが異なっており、樹脂に掛けたせん断圧縮の大きさと樹脂が発生する分解ガス発生の量、滞留による樹脂炭化の起き易さに応じて形状を選択するとよい。

図１２は、本発明であるスクリュの第４の実施形態を説明する図である。第４の実施形態は、計量部Ｍと圧縮部Ｃの合計の長さがスクリュフライト１０のピッチ５回転で構成されているところが第１の実施形態と相違する。第４の実施形態では第１の実施形態の効果に加えて、計量部Ｍと圧縮部ＣがスクリュＳの前方にあり、かつ、範囲が狭いため、樹脂が溶融してから射出されるまでの滞留時間が短くなり、滞留による分解ガスや炭化物の発生を抑えることができる。

図１３は、本発明であるスクリュの第５の実施形態を説明する図である。第５の実施形態は、計量部Ｍと圧縮部Ｃのスクリュフライトピッチが供給部よりのスクリュフライトピッチより大きくなっているところが第１の実施形態と相違する点である。

第５の実施形態では第１の実施形態の効果に加えて、圧縮部Ｃのスクリュ溝１２ｃの幅が供給部Ｆのスクリュ溝１２ｆの幅より大きくなっているので、供給部Ｆから圧縮部Ｃに入った樹脂の密度は下がり、樹脂に掛かる摩擦・せん断圧縮はさらに小さくなる。また、計量部Ｍのスクリュフライトピッチも大きくなるので、スクリュ１回転あたり前進する距離が大きくなり、樹脂が溶融してから射出されるまでの滞留時間が短くなり、滞留による分解ガスや炭化物の発生を抑えることができる。

また、図１３では、圧縮部Ｃ、計量部Ｍ共にスクリュフライトのピッチは一定であるが、必ずしもこの限りではなく、途中でスクリュフライトのピッチが変わっていてもよく、樹脂に掛けたいせん断圧縮に応じてスクリュフライトのピッチを変えればよい。

Ｓスクリュ
Ｍ計量部
Ｃ圧縮部
Ｆ供給部
１０，１０ｍ，１０ｃ，１０ｆスクリュフライト
１２，１２ｍ，１２ｃ，１２ｆスクリュ溝
１４スクリュ中心軸
１６加熱筒
１０４圧縮部樹脂供給口側端
１０６圧縮部先端側端
１１２メルトフィルム
１１４ソリッドベッド
１１６メルトフィルム流動方向
１１８段差部
１２０交点
１２２交点

Claims

射出成形機の材料供給口側から射出側先端に向けて供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、該供給部、圧縮部、および計量部にスクリュフライトが形成された単軸の射出成形機用可塑化スクリュにおいて、
前記圧縮部のスクリュフライト間に形成されるスクリュ溝の谷底が平底かつスクリュの回転軸に平行であり、かつ、該圧縮部のスクリュ溝の谷底径が前記供給部のスクリュ溝の谷底径から前記計量部のスクリュ溝の谷底径まで徐々に増加し、
前記スクリュフライトの一部分の外径が他部分の外径より小であって、
前記スクリュフライトの外径が小さい部分は、前記スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトがスクリュ軸方向の幅全てに亘り小さく形成され、該スクリュフライトの外径の小さい部分がスクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径以上かつ前記計量部のスクリュ溝の谷底径以下に形成され、
かつ、前記スクリュフライトの外径の小さい部分の範囲が、前記圧縮部の供給口側端におけるスクリュ溝よりスクリュフライトピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトから、該圧縮部の先端側端におけるスクリュ溝よりスクリュピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトまでの範囲であることを特徴とする射出成形機用可塑化スクリュ。
射出成形機の材料供給口側から射出側先端に向けて供給部、圧縮部、および計量部を順次有し、該供給部、圧縮部、および計量部にスクリュフライトが形成された単軸の射出成形機用可塑化スクリュにおいて、
前記圧縮部のスクリュフライト間に形成されるスクリュ溝の谷底がスクリュ先端側が浅溝のテーパ形状であり、
該テーパ形状の角度は、該テーパ形状と該スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトの稜線の交点が、該テーパ形状と該スクリュ溝のスクリュ供給口側のスクリュフライトの稜線の交点から該スクリュ溝先端側のスクリュフライトの外径までの高さの半分以下となる角度であり、
かつ、該圧縮部のスクリュ溝の谷底径が前記供給部のスクリュ溝の谷底径から前記計量部のスクリュ溝の谷底径まで徐々に大きくなっており、
前記スクリュフライトの一部分の外径が他部分の外径より小であって、
前記スクリュフライトの外径が小さい部分は、前記スクリュ溝のスクリュ先端側のスクリュフライトがスクリュ軸方向の幅全てに亘り小さく形成され、該スクリュフライトの外径の小さい部分がスクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径以上かつ前記計量部のスクリュ溝の谷底径以下に形成され、
かつ、前記スクリュフライトの外径の小さい部分の範囲が、前記圧縮部の供給口側端におけるスクリュ溝よりスクリュフライトピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトから、該圧縮部の先端側端におけるスクリュ溝よりスクリュピッチ前後０．５回転以内の位置でのスクリュ溝に対して、該スクリュ溝の先端側に位置するスクリュフライトまでの範囲であることを特徴とする射出成形機用可塑化スクリュ。
前記スクリュ溝の先端側のスクリュフライト外径が小なる部分の高さが、スクリュフライトピッチ１回転先端側の位置でのスクリュ溝の谷底径と等しく形成されていることを特徴とする請求項１または２のいずれか１つに記載の射出成形機用可塑化スクリュ。
前記圧縮部と前記計量部との長さの合計が、前記射出成形機用可塑化スクリュに形成されたスクリュフライトのピッチ５回転以内であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の射出成形機用可塑化スクリュ。
前記圧縮部と前記計量部の少なくとも一方に形成されたスクリュフライトのピッチが、前記供給部に形成されたスクリュフライトのピッチより大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の射出成形機用可塑化スクリュ。