JP4939623B2

JP4939623B2 - Injection molding machine screw and injection molding machine

Info

Publication number: JP4939623B2
Application number: JP2010079173A
Authority: JP
Inventors: 裕正上園
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2012-05-30
Anticipated expiration: 2030-03-30
Also published as: JP2011207160A

Description

本発明は、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている射出成形機のスクリュと、このようなスクリュを備えた射出成形機に関するもので、限定するものではないが、表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素を加熱シリンダ内に注入して溶融樹脂に浸透・分散させ、加熱シリンダ内からガスを脱気して表面改質物質が浸透・分散した溶融樹脂を得て、そのような溶融樹脂を金型に射出して表面が改質された成形品を得る成形方法の実施に好適な射出成形機のスクリュと、このようなスクリュを備えた射出成形機に関するものである。 The present invention relates to a screw of an injection molding machine provided in a heating cylinder so as to be drivable in the rotational direction and the axial direction, and an injection molding machine equipped with such a screw, but is not limited thereto. A supercritical carbon dioxide in which the surface modification material is dissolved is injected into the heating cylinder to permeate and disperse in the molten resin, and the gas is degassed from the heating cylinder to infiltrate and disperse the surface modification material. Obtained by injecting such molten resin into a mold to obtain a molded product having a modified surface, an injection molding machine screw suitable for carrying out a molding method, and an injection molding machine equipped with such a screw It is about.

射出成形により成形されるプラスチック成形品は、用途に応じてその表面に印刷、塗装等が施され、あるいは導電体や金属膜が形成される。または、成形品同士が接合されたり、その他の後加工が施される。このような後加工が施される場合には、加工性を向上させるために、プラスチック成形品の表面を活性化させる、いわゆる表面改質が実施されている。例えば、プラスチック成形品からなる電子機器の表面に金属導電膜を形成する手段として、無電解メッキ法が広く採用されている。しかし、無電解メッキ法を実施するには脱脂、エッチング、湿潤化、キャタリスト、アクセレータ等の複雑な前処理工程が必要でありコストが嵩んでしまうし、このような前処理工程においては有害物質を多く使わなければならないので、廃液の処理に費用がかかる。
そこで、射出成形を実施するだけで、表面全体、あるいは表面の選択された部分が改質された成形品を得ることができる射出成形方法が特許文献１によって提案されている。 A plastic molded product formed by injection molding is printed, painted, or the like on its surface, or a conductor or a metal film is formed depending on the application. Alternatively, the molded products are joined to each other or other post-processing is performed. When such post-processing is performed, so-called surface modification that activates the surface of the plastic molded product is performed in order to improve processability. For example, an electroless plating method is widely adopted as a means for forming a metal conductive film on the surface of an electronic device made of a plastic molded product. However, in order to carry out the electroless plating method, complicated pretreatment steps such as degreasing, etching, wetting, catalyst, accelerator and the like are necessary, and the cost increases. In such pretreatment steps, harmful substances are used. Since it is necessary to use a lot of wastewater, it is expensive to process the waste liquid.
Therefore, Patent Document 1 proposes an injection molding method capable of obtaining a molded product in which the entire surface or a selected portion of the surface is modified only by performing injection molding.

特許第４１３４１９４号公報Japanese Patent No. 4134194

特許文献１には、図３に示されているような射出成形機５０が開示されている。この射出成形機５０は、第１の射出ユニット５１と、第２の射出ユニット５２の２頭の射出ユニットから構成されている。第１の射出ユニット５１は、外周部に複数枚のヒータが巻かれて温度を制御することができる第１の加熱シリンダ５４、第１の加熱シリンダ５４内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第１のスクリュ５５等から構成されている。第１の加熱シリンダ５４には、後方部寄りにホッパ５９が設けられ、第１の加熱シリンダ５４内に樹脂材料が供給されるようになっている。そして、第１の加熱シリンダ５４の中央の所定の部分には超臨界状態の二酸化炭素を注入する注入装置６１が、その前方には二酸化炭素を脱気する脱気装置６２が、それぞれ設けられている。注入装置６１は、金属錯体等の表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素を供給する供給装置６４を備えており、弁装置６５を操作すると表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素が第１の加熱シリンダ５４内に注入されるようになっている。脱気装置６２は、弁装置６６、排気管６７等から構成され、弁装置６６を操作すると第１の加熱シリンダ５４内で気化した二酸化炭素を排気管６７を経由して外部に排気することができるようになっている。したがって、第１のスクリュ５５を回転駆動して、ホッパ５９から第１の加熱シリンダ５４内に樹脂材料を供給すると、樹脂材料はヒータから与えられる熱と、第１のスクリュ５５の回転による摩擦・剪断によって生じる熱とによって溶融されて前方に送られる。注入装置６１から表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素を第１の加熱シリンダ５４に注入すると、溶融樹脂中に浸透・分散する。溶融樹脂はさらに前方に送られて脱気装置６２の近傍で減圧される。そうすると、溶融樹脂中に浸透・分散している超臨界状態の二酸化炭素が気化して脱気され、第１の加熱シリンダ５４の前方に、表面改質物質が浸透・分散した溶融樹脂を計量することができる。 Patent Document 1 discloses an injection molding machine 50 as shown in FIG. The injection molding machine 50 is composed of two injection units, a first injection unit 51 and a second injection unit 52. The first injection unit 51 can be driven in the rotational direction and the axial direction within the first heating cylinder 54, in which a plurality of heaters are wound around the outer periphery to control the temperature. The first screw 55 and the like provided in the The first heating cylinder 54 is provided with a hopper 59 near the rear part, and a resin material is supplied into the first heating cylinder 54. An injection device 61 for injecting supercritical carbon dioxide is provided in a predetermined portion in the center of the first heating cylinder 54, and a deaeration device 62 for degassing carbon dioxide is provided in front of the injection device 61. Yes. The injection device 61 includes a supply device 64 that supplies carbon dioxide in a supercritical state in which a surface modifying substance such as a metal complex is dissolved. When the valve device 65 is operated, the supercritical state in which the surface modifying material is dissolved. Carbon dioxide is injected into the first heating cylinder 54. The deaerator 62 includes a valve device 66, an exhaust pipe 67, and the like. When the valve device 66 is operated, the carbon dioxide vaporized in the first heating cylinder 54 can be exhausted to the outside via the exhaust pipe 67. It can be done. Therefore, when the first screw 55 is rotationally driven and the resin material is supplied from the hopper 59 into the first heating cylinder 54, the resin material is heated by the heater, and the friction / It is melted by heat generated by shearing and sent forward. When carbon dioxide in a supercritical state in which the surface modifying substance is dissolved is injected from the injection device 61 into the first heating cylinder 54, it is permeated and dispersed in the molten resin. The molten resin is further sent forward and decompressed in the vicinity of the deaerator 62. Then, the supercritical carbon dioxide that has permeated and dispersed in the molten resin is vaporized and degassed, and the molten resin in which the surface modifying material has permeated and dispersed is measured in front of the first heating cylinder 54. be able to.

第２の射出ユニット５２は、ヒータが巻かれた第２の加熱シリンダ５７と、第２の加熱シリンダ５７内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第２のスクリュ５８と、図３には示されていないホッパとから構成されている。したがって、従来周知のようにホッパから樹脂材料を供給すると樹脂材料は溶融され、第２の加熱シリンダ５７の先端部に溶融樹脂を計量することができる。このような、第１、２の射出ユニット５１、５２の先端部は、内部に溶融樹脂の流路が設けられているサンドイッチノズル６９に接続されている。このサンドイッチノズル６９のノズル部は、金型７１にタッチしている。サンドイッチノズル６９内には、ロータリバルブ７０が設けられている。 The second injection unit 52 includes a second heating cylinder 57 around which a heater is wound, a second screw 58 provided in the second heating cylinder 57 so as to be driven in the rotational direction and the axial direction, The hopper is not shown in FIG. Accordingly, when a resin material is supplied from a hopper as is conventionally known, the resin material is melted, and the molten resin can be measured at the tip of the second heating cylinder 57. The leading ends of the first and second injection units 51 and 52 are connected to a sandwich nozzle 69 in which a molten resin flow path is provided. The nozzle portion of the sandwich nozzle 69 touches the mold 71. A rotary valve 70 is provided in the sandwich nozzle 69.

前記射出成形機５０において、既に説明したようにして、第１の射出ユニット５１、すなわち第１の加熱シリンダ５４の先端部に表面改質物質が浸透した溶融樹脂を計量する。次いで、第２の射出ユニット５２、すなわち第２の加熱シリンダ５７の先端部に溶融樹脂を計量する。ロータリバルブ７０を回転して、第１の射出ユニット５１から表面改質物質が浸透した溶融樹脂を所定量だけ射出する。そうすると、キャビティ７２の表面に沿って溶融樹脂が流動して、スキン層が形成される。続いてロータリバルブ７０を回転して第２の射出ユニット５２から所定量の溶融樹脂を射出する。そうすると、コアが形成される。冷却固化を待って金型７１を開くと表面が改質された成形品が得られることになる。 In the injection molding machine 50, as already described, the molten resin in which the surface modifying material has permeated into the first injection unit 51, that is, the tip of the first heating cylinder 54, is measured. Next, the molten resin is measured at the tip of the second injection unit 52, that is, the second heating cylinder 57. The rotary valve 70 is rotated to inject a predetermined amount of molten resin infiltrated with the surface modifying material from the first injection unit 51. If it does so, molten resin will flow along the surface of the cavity 72, and a skin layer will be formed. Subsequently, the rotary valve 70 is rotated to inject a predetermined amount of molten resin from the second injection unit 52. Then, a core is formed. When the mold 71 is opened after waiting for cooling and solidification, a molded product having a modified surface is obtained.

特許文献１に記載の射出成形機５０によっても、金属錯体等の表面改質物質が浸透・分散した樹脂からスキン層が形成されるので、すなわち、金型のスタンパの表面に表面改質物質が配置されるので、表面が改質されたプラスチック成形品が得られることになる。したがって、従来の無電解メッキ法で実施されているような複雑な前処理工程を要することなく、得られた成形品はそのまま無電解メッキすることができる。しかしながら、問題点、特に射出成形機に改良すべき問題点が認められる。具体的には、超臨界状態の二酸化炭素が注入される加熱シリンダにおいて、溶融樹脂の圧力を確実に高圧に維持することが困難であり、表面改質物質を溶融樹脂に確実に浸透・分散させることが保証できないという問題がある。特許文献１に記載の射出成形機５０においては、表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素は、第１の加熱シリンダ５４内の所定のエリア、すなわち、第１のスクリュ５５の所定の２箇所の部分７４、７５に挟まれたエリアに注入される。このような２箇所の部分７４、７５においては、フライトの溝が比較的浅くなっているので、第１の加熱シリンダ５４の内周面と第１のスクリュ５５の外周面との間の溶融樹脂の厚さが薄くなって、ある程度のシール効果が得られる。したがって、このようなエリアの溶融樹脂の圧力は比較的高圧に維持することができる。しかしながら、溶融樹脂は、このような２箇所の部分７４、７５においても流動して前方に送られるようになっているので、シールの効果は必ずしも高いとは言えない。さらには、シールの効果は溶融樹脂の粘性抵抗、２箇所の部分７４、７５を流動する溶融樹脂の流速等に依存することになるので、異なる種類の樹脂材料を使用したりスクリュの回転速度、加熱シリンダの温度等の運転条件が異なる時には前記した２箇所の部分７４、７５において漏れが生じる恐れがあり、所望のシール効果が得られる保証がない。すなわち、エリア内の溶融樹脂が安定した高圧状態に維持される保証はない。このようなエリアに超臨界状態の二酸化炭素が注入されるとき、溶融樹脂の圧力が十分に高くないと、エリア内で二酸化炭素が気化して溶融樹脂から分離する。そうすると、表面改質物質が溶融樹脂に十分に浸透・分散しないのでムラになってしまい、所望の品質のスキン層が得られなくなる。さらには、十分に溶融樹脂に浸透できなかった表面改質物質が、気化した二酸化炭素と共に脱気装置６２から外部に排出されるという問題もある。 Also with the injection molding machine 50 described in Patent Document 1, a skin layer is formed from a resin in which a surface modifying substance such as a metal complex has penetrated and dispersed, that is, the surface modifying substance is formed on the surface of a mold stamper. Since it is disposed, a plastic molded product having a modified surface is obtained. Therefore, the obtained molded product can be electroless-plated as it is without requiring a complicated pretreatment step as in the conventional electroless plating method. However, there are problems, particularly problems that should be improved in injection molding machines. Specifically, in a heating cylinder into which supercritical carbon dioxide is injected, it is difficult to reliably maintain the pressure of the molten resin at a high pressure, and the surface modifying material is reliably infiltrated and dispersed in the molten resin. There is a problem that cannot be guaranteed. In the injection molding machine 50 described in Patent Document 1, the supercritical carbon dioxide in which the surface modifying substance is dissolved is a predetermined area in the first heating cylinder 54, that is, a predetermined value of the first screw 55. It is injected into an area sandwiched between two portions 74 and 75. In such two portions 74 and 75, the flight groove is relatively shallow, and therefore, the molten resin between the inner peripheral surface of the first heating cylinder 54 and the outer peripheral surface of the first screw 55. As a result, the sealing effect is obtained to some extent. Therefore, the pressure of the molten resin in such an area can be maintained at a relatively high pressure. However, since the molten resin flows in the two portions 74 and 75 and is sent forward, the sealing effect is not necessarily high. Furthermore, since the effect of the seal depends on the viscous resistance of the molten resin, the flow velocity of the molten resin flowing in the two portions 74 and 75, etc., different types of resin materials can be used, the screw rotation speed, When operating conditions such as the temperature of the heating cylinder are different, leakage may occur in the two portions 74 and 75 described above, and there is no guarantee that a desired sealing effect can be obtained. That is, there is no guarantee that the molten resin in the area is maintained in a stable high pressure state. When carbon dioxide in a supercritical state is injected into such an area, if the pressure of the molten resin is not sufficiently high, the carbon dioxide is vaporized and separated from the molten resin in the area. In this case, the surface modifying substance does not sufficiently penetrate and disperse in the molten resin, resulting in unevenness, and a skin layer having a desired quality cannot be obtained. Furthermore, there is also a problem that the surface modifying substance that has not sufficiently penetrated into the molten resin is discharged from the deaerator 62 together with the vaporized carbon dioxide.

本発明は、上記したような問題点を解決した射出成形機のスクリュおよび射出成形機を提供することを目的としており、具体的には、樹脂材料の種類にかかわらず、あるいはスクリュの回転速度、加熱シリンダの温度等の運転条件にかかわらず、漏れが生じることがなく加熱シリンダ内の任意のエリアの溶融樹脂を所望の圧力に維持することができ、表面改質物質が溶解された超臨界状態の二酸化炭素を注入したときに、エリア内で二酸化炭素が気化・分離することなく、溶融樹脂に十分に浸透・分散させることができる射出成形機のスクリュおよびこのようなスクリュを備えた射出成形機を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an injection molding machine screw and an injection molding machine that have solved the above-described problems. Specifically, regardless of the type of resin material, or the rotational speed of the screw, Regardless of the operating conditions such as the temperature of the heating cylinder, the molten resin in any area in the heating cylinder can be maintained at the desired pressure without leakage, and the supercritical state in which the surface modifying substance is dissolved Screw of an injection molding machine that can sufficiently infiltrate and disperse the molten resin without vaporizing and separating carbon dioxide in the area when injecting carbon dioxide in the area, and an injection molding machine equipped with such a screw The purpose is to provide.

本発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュにおいて、その外周部に該加熱シリンダ内を第１、２のエリアに分離するシールを設ける。そしてスクリュ内部に第１のエリアと第２のエリアとを連通する溶融樹脂流路と、この流路を開閉するポペットとを設ける。このポペットは、スクリュ内に明けられている有底のポペット格納穴に所定のバネと共に格納する。溶融樹脂流路は、バネによって付勢されたポペットの頭部によって閉塞され、第１のエリアの溶融樹脂の圧力が所定値を越えると、ポペットの頭部がバネに抗して後退して開くように構成する。 In order to achieve the above object, according to the present invention, in the screw provided in the heating cylinder so as to be driven in the rotational direction and the axial direction, the inside of the heating cylinder is separated into first and second areas on the outer peripheral portion thereof. A seal is provided. And the molten resin flow path which connects a 1st area and a 2nd area inside a screw, and the poppet which opens and closes this flow path are provided. The poppet is stored together with a predetermined spring in a bottomed poppet storage hole opened in the screw. The molten resin flow path is blocked by a poppet head biased by a spring, and when the pressure of the molten resin in the first area exceeds a predetermined value, the poppet head opens backward against the spring. Configure as follows.

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられ、その外周部には前記加熱シリンダ内を第１、２のエリアに分離するシールが、その内部には前記第１のエリアと前記第２のエリアとを連通する溶融樹脂流路と該流路を開閉するポペットが設けられているスクリュであって、前記ポペットは、前記スクリュ内に明けられている有底のポペット格納穴に所定のバネと共に格納され、前記溶融樹脂流路は、前記バネによって付勢された前記ポペットの頭部によって閉塞され、前記第１のエリアの溶融樹脂の圧力が所定値を越えると、前記ポペットの頭部が前記バネに抗して後退して開くように構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリュにおいて、前記溶融樹脂流路内には小径部が、そして前記ポペットの頭部の端部には円錐部が形成され、前記溶融樹脂流路は、前記円錐部が前記小径部に着座することにより閉塞されるように構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリュにおいて、前記バネは、皿バネからなるように構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかの項に記載のスクリュにおいて、前記スクリュは軸方向に分割可能な２個以上のスクリュピースから構成され、前記ポペット格納穴は、分割されたスクリュピースの端面から前記溶融樹脂流路に達するように明けられている軸方向の孔からなり、該孔の前記端面近傍の内周面には雌ネジが形成され、前記ポペットと前記バネは前記軸方向の孔に前記スクリュピースの端面の方から挿入され、そして前記雌ネジに螺合する雄ネジを有するリティナによって締め付けられるように構成される。
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のスクリュにおいて、前記軸方向の孔に、所定の厚さのスペーサを挿入して前記バネのバネ力を調整できるように構成される。 Thus, in order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is provided in the heating cylinder so as to be capable of being driven in the rotational direction and the axial direction. A seal that separates into areas is a screw in which a molten resin flow path that communicates the first area and the second area and a poppet that opens and closes the flow path are provided. Is stored together with a predetermined spring in a bottomed poppet storage hole opened in the screw, and the molten resin flow path is closed by the head of the poppet biased by the spring, and the first When the pressure of the molten resin in this area exceeds a predetermined value, the poppet head is configured to recede and open against the spring.
According to a second aspect of the present invention, in the screw according to the first aspect, a small-diameter portion is formed in the molten resin flow path, and a conical portion is formed at an end of the head of the poppet. The flow path is configured such that the conical portion is closed when seated on the small diameter portion.
According to a third aspect of the present invention, in the screw according to the first or second aspect, the spring is constituted by a disc spring.
The invention according to claim 4 is the screw according to any one of claims 1 to 3, wherein the screw is composed of two or more screw pieces that can be divided in the axial direction, and the poppet storage hole is It consists of an axial hole opened so as to reach the molten resin flow path from the end surface of the divided screw piece, and an internal thread is formed on the inner peripheral surface in the vicinity of the end surface of the hole, and the poppet and the A spring is inserted into the axial hole from the end face of the screw piece, and is configured to be tightened by a retainer having a male screw threadedly engaged with the female screw.
According to a fifth aspect of the present invention, in the screw according to the fourth aspect, a spring having a predetermined thickness is inserted into the axial hole so that the spring force of the spring can be adjusted.

そして、請求項６に記載の発明は、請求項１〜５のいずれかの項に記載のスクリュと加熱シリンダとから構成され、前記加熱シリンダの前記第１のエリアに対応する所定の部位には、表面改質物質が溶解した超臨界状態の流体を前記加熱シリンダ内に注入する注入孔が明けられ、前記加熱シリンダの前記第２のエリアに対応する所定の部位には、ガスを脱気する脱気孔が明けられていることを特徴とする射出ユニットとして構成される。
また、請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の射出ユニットからなる第１の射出ユニットと、他の加熱シリンダと前記他の加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている他のスクリュとから構成されている第２の射出ユニットとから構成され、前記第１の射出ユニットからスキン層用の溶融樹脂が、前記第２の射出ユニットからコア用の溶融樹脂が、それぞれ射出されるようになっていることを特徴とするサンドイッチ成形用の射出成形機として構成される。 And invention of Claim 6 is comprised from the screw and heating cylinder as described in any one of Claims 1-5, and in the predetermined site | part corresponding to the said 1st area of the said heating cylinder, An injection hole for injecting a fluid in a supercritical state in which the surface modifying material is dissolved into the heating cylinder is formed, and gas is degassed at a predetermined portion corresponding to the second area of the heating cylinder. It is configured as an injection unit characterized in that a deaeration hole is opened.
The invention according to claim 7 can be driven in the rotational direction and the axial direction in the first injection unit comprising the injection unit according to claim 6, the other heating cylinder, and the other heating cylinder. The second injection unit is composed of another screw provided, and the molten resin for the skin layer is transferred from the first injection unit, and the molten resin for the core is transferred from the second injection unit. Are configured as an injection molding machine for sandwich molding, characterized in that they are respectively injected.

以上のように、本発明によると、加熱シリンダ内に回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュには、その外周面に、加熱シリンダ内を第１、２のエリアに分離する所定のシールが設けられている。すなわち、シールによって遮断されるので、シールの部分においては漏れは生じない。また、スクリュの内部には、第１のエリアと第２のエリアとを連通する溶融樹脂流路と、この流路を開閉するポペットが設けられている。この溶融樹脂流路は、ポペットの頭部によって閉塞され、第１のエリアの溶融樹脂の圧力が所定値を越えると、ポペットの頭部が後退して開くように構成されているので、溶融樹脂はポペットが開いたときだけ第１のエリアから第２のエリアに流動することができ、ポペットの構造から溶融樹脂は一方向にのみ流動して逆流することもない。そしてポペットは、スクリュ内に明けられている有底のポペット格納穴に所定のバネと共に格納され、溶融樹脂流路は、バネによって付勢されたポペットの頭部によって閉塞されるようになっている。すなわち、ポペットを付勢して溶融樹脂流路を閉塞しているバネは、溶融樹脂流路内にではなくポペット格納穴に格納されているので、バネは溶融樹脂に晒されない。従って、バネに溶融樹脂が付着しないので、ポペットの頭部の押付力が変化することはなく、溶融樹脂の種類やスクリュの回転速度、加熱シリンダの温度等の運転条件が異なっても、ポペットが開放される溶融樹脂の圧力は一定に維持されることが保障される。つまり第１のエリアの溶融樹脂の圧力を確実に一定に維持することができ、超臨界状態の流体を注入しても、溶融樹脂の圧力が所定の圧力以下に低下しないことを保証することができ、第１のエリアで気化・分離することはなく、表面改質物質を溶融樹脂に確実に浸透・拡散させることができる。また、バネは溶融樹脂に晒されないので劣化したり腐食されることもなく、格別に耐摩耗材料や耐腐食材料から形成する必要もない。さらにはバネに溶融樹脂が付着することがないので、スクリュの分解および清掃も容易に実施することができる。そして、溶融樹脂流路内にはバネ等の障害物がないので、溶融樹脂が滞留する滞留部は形成されない。従って溶融樹脂の流動抵抗は小さくなり、溶融樹脂が劣化して発生する、いわゆる焼け・黒点などの成形不良も防止することができる。 As described above, according to the present invention, the screw provided in the heating cylinder so as to be able to be driven in the rotational direction and the axial direction is divided into the first and second areas on the outer peripheral surface thereof. A predetermined seal is provided. That is, since it is blocked by the seal, no leakage occurs in the seal portion. Further, inside the screw, there are provided a molten resin flow path that communicates the first area and the second area, and a poppet that opens and closes the flow path. The molten resin flow path is closed by the poppet head, and when the pressure of the molten resin in the first area exceeds a predetermined value, the poppet head is configured to retract and open. Can flow from the first area to the second area only when the poppet is opened, and the molten resin flows only in one direction and does not flow backward from the structure of the poppet. The poppet is stored together with a predetermined spring in a bottomed poppet storage hole opened in the screw, and the molten resin flow path is closed by the head of the poppet biased by the spring. . That is, the spring that urges the poppet and closes the molten resin flow path is stored not in the molten resin flow path but in the poppet storage hole, so that the spring is not exposed to the molten resin. Therefore, since the molten resin does not adhere to the spring, the pressing force of the poppet head does not change, and the poppet does not change even if the operating conditions such as the type of molten resin, the rotational speed of the screw, and the temperature of the heating cylinder are different. It is ensured that the pressure of the molten resin that is released is kept constant. In other words, the pressure of the molten resin in the first area can be reliably maintained constant, and even when a fluid in a supercritical state is injected, it can be ensured that the pressure of the molten resin does not drop below a predetermined pressure. It is possible to vaporize and separate in the first area, and the surface modifying substance can surely permeate and diffuse into the molten resin. Further, since the spring is not exposed to the molten resin, it is not deteriorated or corroded, and it is not necessary to form it from a wear resistant material or a corrosion resistant material. Furthermore, since the molten resin does not adhere to the spring, the screw can be easily disassembled and cleaned. And since there are no obstacles, such as a spring, in the molten resin flow path, the retention part in which molten resin retains is not formed. Accordingly, the flow resistance of the molten resin is reduced, and it is possible to prevent molding defects such as so-called burns and black spots, which are caused by deterioration of the molten resin.

また他の発明によると、溶融樹脂流路内には小径部が、そしてポペットの頭部の端部には円錐部が形成され、溶融樹脂流路は円錐部が小径部に着座することにより閉塞されるようになっているので、溶融樹脂流路が開放される溶融樹脂の圧力は容易に計算することができる。あるいは第１のエリアの溶融樹脂の圧力を維持するために必要なバネ力は計算することができる。つまりポペットの頭部には小径部の断面積の大きさだけ溶融樹脂の圧力がかかるので、小径部の断面積に溶融樹脂の圧力を乗じたものが、バネ力を上回ったときに溶融樹脂流路が開放されることになる。従って、溶融樹脂流路が開放される溶融樹脂の圧力や必要なバネ力は容易に計算することができる。さらに他の発明によると、バネは皿バネからなるので、皿バネの向きを変更したり枚数を増減して、バネ力を容易に調整することができる。また他の発明によると、スクリュは軸方向に分割可能な２個以上のスクリュピースから構成され、ポペット格納穴は、分割されたスクリュピースの端面から溶融樹脂流路に達するように明けられている軸方向の孔からなるので、孔明けは容易である。そしてこの軸方向の孔の前記端面近傍の内周面には雌ネジが形成され、ポペットとバネは軸方向の孔にスクリュピースの端面の方から挿入され、そして雌ネジに螺合する雄ネジを有するリティナによって締め付けられているので、容易にスクリュを組み立てることが可能になる。従ってスクリュのメンテナンスが容易になる。さらに他の発明によると、軸方向の孔に、所定の厚さのスペーサを挿入してバネのバネ力を調整できるようになっているので、バネ力の調整はさらに容易にできる。 According to another invention, a small-diameter portion is formed in the molten resin flow channel, and a conical portion is formed at the end of the poppet head, and the molten resin flow channel is blocked by the conical portion seated on the small-diameter portion. Therefore, the pressure of the molten resin at which the molten resin flow path is opened can be easily calculated. Alternatively, the spring force required to maintain the pressure of the molten resin in the first area can be calculated. In other words, since the pressure of the molten resin is applied to the poppet head by the size of the cross-sectional area of the small-diameter portion, the molten resin flow when the cross-sectional area of the small-diameter portion is multiplied by the pressure of the molten resin exceeds the spring force. The road will be opened. Accordingly, the pressure of the molten resin at which the molten resin flow path is opened and the necessary spring force can be easily calculated. According to still another invention, since the spring is a disc spring, the spring force can be easily adjusted by changing the direction of the disc spring or increasing or decreasing the number of disc springs. According to another invention, the screw is composed of two or more screw pieces that can be divided in the axial direction, and the poppet storage hole is opened so as to reach the molten resin flow path from the end face of the divided screw piece. Since it consists of an axial hole, drilling is easy. An internal thread is formed on the inner peripheral surface of the axial hole in the vicinity of the end face, and the poppet and the spring are inserted into the axial hole from the end face of the screw piece, and are externally threaded into the female thread. Since it is tightened by the retainer having the screw, the screw can be easily assembled. Therefore, screw maintenance becomes easy. According to still another invention, since the spring force of the spring can be adjusted by inserting a spacer having a predetermined thickness into the axial hole, the spring force can be adjusted more easily.

また、他の発明によると、上記したようなスクリュと、加熱シリンダとから射出ユニットが構成され、加熱シリンダの第１のエリアに対応する所定の部分には、表面改質物質が溶解した超臨界流体を加熱シリンダ内に注入する注入孔が明けられ、加熱シリンダの第２のエリアに対応する所定の部分には、ガスを脱気する脱気孔が明けられているので、溶融樹脂に表面改質物質を確実かつ容易に浸透・分散させることができ、不要なガスを脱気することが可能になる。さらに、このような射出ユニットからなる第１の射出ユニットと、他の加熱シリンダと他のスクリュとからなる第２の射出ユニットとから構成され、第１の射出ユニットからスキン層用の溶融樹脂が、第２の射出ユニットからコア用の溶融樹脂が、それぞれ射出できるように構成されている射出成形機によると、コアは通常の樹脂から形成され、スキン層だけ表面改質された成形品を容易に得ることが可能になる。 According to another invention, an injection unit is constituted by the above-described screw and a heating cylinder, and a supercritical material in which a surface modifying substance is dissolved in a predetermined portion corresponding to the first area of the heating cylinder. An injection hole for injecting the fluid into the heating cylinder is opened, and a deaeration hole for degassing the gas is provided in a predetermined portion corresponding to the second area of the heating cylinder, so that the surface of the molten resin is modified. Substances can be permeated and dispersed reliably and easily, and unnecessary gas can be degassed. Furthermore, it is composed of a first injection unit composed of such an injection unit and a second injection unit composed of another heating cylinder and another screw, and the molten resin for the skin layer is supplied from the first injection unit. According to the injection molding machine configured so that the molten resin for the core can be respectively injected from the second injection unit, the core is formed from a normal resin, and the molded product whose surface is modified only by the skin layer is easy To be able to get to.

本発明の実施の形態に係る射出成形機を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the injection molding machine which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係る射出成形機のスクリュを構成しているスクリュピースの要部を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the principal part of the screw piece which comprises the screw of the injection molding machine which concerns on embodiment of this invention. 従来の射出成形機を示す側面断面図である。It is side surface sectional drawing which shows the conventional injection molding machine.

以下、本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、第１、２の射出ユニット２、３の２頭の射出ユニットから構成されており、第１の射出ユニット２からスキン層用の溶融樹脂を、第２の射出ユニット３からコア用の溶融樹脂を、それぞれ射出する、いわゆるサンドイッチ成形用の射出成形機として構成されている。第１の射出ユニット２は、所定の径からなる第１の加熱シリンダ５、第１の加熱シリンダ５内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第１のスクリュ６、第１の加熱シリンダ５の後端部寄りに設けられているホッパ７、等から構成されている。そして、図１には示されていないが、第１の加熱シリンダ５の外周面には、複数枚のバンドヒータが巻かれており、第１の加熱シリンダ５の各部分の温度を個別に加熱して温度を制御することができるようになっている。このような第１の射出ユニット２には、後で説明するように、溶融樹脂に金属錯体等の表面改質物質を注入・浸透させる装置が設けられているので、表面改質物質が浸透・分散した溶融樹脂を計量して、射出することができる。 Embodiments of the present invention will be described below. As shown in FIG. 1, the injection molding machine 1 according to the present embodiment is composed of two injection units, first and second injection units 2 and 3, and the first injection unit 2. To the skin layer molten resin and the core injection resin from the second injection unit 3 is configured as a so-called sandwich molding injection molding machine. The first injection unit 2 includes a first heating cylinder 5 having a predetermined diameter, a first screw 6 provided in the first heating cylinder 5 so as to be driven in the rotational direction and the axial direction, The hopper 7 is provided near the rear end of the heating cylinder 5. Although not shown in FIG. 1, a plurality of band heaters are wound around the outer peripheral surface of the first heating cylinder 5, and the temperature of each part of the first heating cylinder 5 is individually heated. And the temperature can be controlled. As will be described later, the first injection unit 2 is provided with a device for injecting and permeating a surface modifying substance such as a metal complex into the molten resin. The dispersed molten resin can be weighed and injected.

第２の射出ユニット３は、従来周知の射出ユニットと同様に、所定の径からなる第２の加熱シリンダ９と、第２の加熱シリンダ９内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられている第２のスクリュ１０と、図１には示されていないが、第２の加熱シリンダ９の後端部寄りに設けられているホッパとから構成されている。第２の加熱シリンダ９の外周面にも、図１には示されていないが、複数枚のバンドヒータが巻かれており、第２の加熱シリンダ９の各部分を個別に加熱して温度を制御することができるようになっている。 The second injection unit 3 is provided so as to be capable of being driven in the rotational direction and the axial direction within the second heating cylinder 9 and the second heating cylinder 9 in the same manner as a conventionally known injection unit. Although not shown in FIG. 1, the second screw 10 is composed of a hopper provided near the rear end of the second heating cylinder 9. Although not shown in FIG. 1, a plurality of band heaters are wound around the outer peripheral surface of the second heating cylinder 9, and each portion of the second heating cylinder 9 is individually heated to control the temperature. It can be controlled.

このような第１の射出ユニット２と、第２の射出ユニット３とは、所定の接続用ブロックによって結合されている。すなわち、第１の加熱シリンダ５の先端部には第１の接続用ブロック１２が、第２の加熱シリンダ９の先端部には第２の接続用ブロック１３がそれぞれ接続され、第１の接続用ブロック１２の先端部が、第２の接続用ブロック１３の中間部に接続されている。このようにして、第１、２の射出ユニット２、３は結合されている。第２の接続用ブロック１３には、先端部に射出ノズル１４が、中央部にロータリ弁１５がそれぞれ設けられている。そして、第１、２の接続用ブロック１２、１３のそれぞれに設けられ、第１、２の加熱シリンダ５、９と連通している溶融樹脂の流路１６、１７は、それぞれロータリ弁１５に通じており、ロータリ弁１５からは、流路１８が射出ノズル１４に通じている。したがって、ロータリ弁１５を所定の位置に回転して流路１６、１８を連通させると、第１の射出ユニット２から溶融樹脂を射出することができ、他の位置に回転して流路１７、１８を連通させると、第２の射出ユニット３から溶融樹脂を射出することができる。なお、図１には示されていないが、第１、２の接続用ブロック１２、１３の外周面にも複数枚のバンドヒータが巻かれているので、第１、２の射出ユニット２、３から射出される溶融樹脂は、流路１６、１７、１８において冷却されることはなく、適正な温度に維持されて射出ノズル１４から射出されることになる。このような射出ノズル１４は、金型２０に設けられているスプル２１に当接している。 The first injection unit 2 and the second injection unit 3 are combined by a predetermined connection block. That is, the first connecting block 12 is connected to the tip of the first heating cylinder 5, and the second connecting block 13 is connected to the tip of the second heating cylinder 9, respectively. The tip of the block 12 is connected to the middle part of the second connection block 13. In this way, the first and second injection units 2 and 3 are coupled. The second connection block 13 is provided with an injection nozzle 14 at the tip and a rotary valve 15 at the center. The flow paths 16 and 17 of the molten resin provided in the first and second connection blocks 12 and 13 and communicating with the first and second heating cylinders 5 and 9 respectively communicate with the rotary valve 15. The flow path 18 communicates with the injection nozzle 14 from the rotary valve 15. Therefore, when the rotary valve 15 is rotated to a predetermined position to connect the flow paths 16 and 18, the molten resin can be injected from the first injection unit 2, and the flow path 17, When 18 is communicated, the molten resin can be injected from the second injection unit 3. Although not shown in FIG. 1, since a plurality of band heaters are wound around the outer peripheral surfaces of the first and second connection blocks 12 and 13, the first and second injection units 2, 3 The molten resin injected from is not cooled in the flow paths 16, 17, and 18, and is injected from the injection nozzle 14 while maintaining an appropriate temperature. Such an injection nozzle 14 is in contact with a sprue 21 provided in the mold 20.

第１の射出ユニット２について、詳しく説明する。第１の射出ユニット２を構成している第１のスクリュ６は、本実施の形態においては軸方向に分割可能な２本のスクリュピース６ａ、６ｂから構成されている。図１において、点線Ｚで示されている部分から後方のスクリュピースは第１のスクリュピース６ａ、前方のスクリュピースは第２のスクリュピース６ｂである。第１のスクリュピース６ａには、後で詳しく説明する本実施の形態に係る圧力調整機構２３が設けられている。これらの第１、２のスクリュピース６ａ、６ｂはそれぞれの端面において結合され、第１のスクリュ６が構成されている。 The first injection unit 2 will be described in detail. The first screw 6 constituting the first injection unit 2 is composed of two screw pieces 6a and 6b that can be divided in the axial direction in the present embodiment. In FIG. 1, the screw piece behind the portion indicated by the dotted line Z is the first screw piece 6a, and the front screw piece is the second screw piece 6b. The first screw piece 6a is provided with a pressure adjustment mechanism 23 according to the present embodiment, which will be described in detail later. These first and second screw pieces 6 a and 6 b are coupled to each other at their end faces to form a first screw 6.

このように結合されている第１のスクリュ６は、ホッパ７寄りから先端部に向かって、スクリュに形成されているフライトの溝の深さが変化している。すなわち、フライトの溝は、符号Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３で示されている部分において浅くなっており、符号Ｓ４で示されている部分はわずかに深く、符号Ｓ５で示されている部分は比較的深くなっている。そして本実施の形態に係る圧力調整機構２３は、符号Ｓ２で示される部分の近傍に位置している。第１の加熱シリンダ５内で溶融・混練される溶融樹脂は、フライトの溝が浅い部分においてシール作用を受け、圧力調整機構２３には後で説明するようにシールが設けられているので、このようなフライトの溝が浅い部分と圧力調整機構２３のシールとによって、第１の加熱シリンダ５内には２つのエリアが形成されることになる。すなわち、符号Ｓ１で示されている部分と圧力調整機構２３で区画された第１のエリアＡ１と、圧力調整機構２３と符号Ｓ３で示されている部分で区画された第２のエリアＡ２とが形成されている。そして、第１の加熱シリンダ５には、第１のエリアＡ１に対応する所定の位置に注入孔２４が、第２のエリアＡ２に対応する所定の位置に脱気孔２５が、それぞれ明けられている。第１のスクリュ６は、軸方向に移動するので、第１、２のエリアＡ１、Ａ２も移動するが、これらのエリアＡ１、Ａ２は注入孔２４と脱気孔２５をそれぞれカバーする長さになっている。注入孔２４には、注入装置がバルブ２９を介して接続されている。注入装置は、二酸化炭素ボンベ２６と、二酸化炭素を加圧および加熱して超臨界状態にする超臨界流体発生装置２７と、金属錯体等の表面改質物質を超臨界状態の二酸化炭素に溶解させる溶解槽２８とから構成されている。したがって金属錯体等の表面改質物質が溶解された超臨界状態の二酸化炭素を、注入孔２４から第１のエリアＡ１に注入することができる。また脱気孔２５には、バルブ３０を介して排気処理装置が接続され、第２のエリアＡ２で減圧されて気化した二酸化炭素を外部に排気できるようになっている。排気処理装置は図１には示されていない。このように構成されているので、第１のエリアＡ１は、溶融樹脂に表面改質物質が溶解した超臨界状態の二酸化炭素が注入され浸透・分散する浸透・分散エリアＡ１になっており、第２のエリアＡ２は、溶融樹脂に溶解している二酸化炭素が減圧され脱気される脱気エリアＡ２になっている。 As for the 1st screw 6 couple | bonded in this way, the depth of the groove | channel of the flight currently formed in the screw is changing from the hopper 7 side toward the front-end | tip part. In other words, the flight groove is shallow in the portions indicated by reference signs S1, S2, and S3, the portion indicated by reference sign S4 is slightly deep, and the portion indicated by reference sign S5 is relatively deep. It has become. And the pressure adjustment mechanism 23 which concerns on this Embodiment is located in the vicinity of the part shown with code | symbol S2. The molten resin that is melted and kneaded in the first heating cylinder 5 is subjected to a sealing action at a portion where the flight groove is shallow, and the pressure adjusting mechanism 23 is provided with a seal as will be described later. Two areas are formed in the first heating cylinder 5 by the shallow part of the flight groove and the seal of the pressure adjusting mechanism 23. That is, the first area A1 defined by the portion indicated by reference numeral S1 and the pressure adjustment mechanism 23, and the second area A2 defined by the portion indicated by the pressure adjustment mechanism 23 and reference numeral S3. Is formed. The first heating cylinder 5 has an injection hole 24 at a predetermined position corresponding to the first area A1, and a deaeration hole 25 at a predetermined position corresponding to the second area A2. . Since the first screw 6 moves in the axial direction, the first and second areas A1 and A2 also move. However, these areas A1 and A2 are long enough to cover the injection hole 24 and the deaeration hole 25, respectively. ing. An injection device is connected to the injection hole 24 via a valve 29. The injection device includes a carbon dioxide cylinder 26, a supercritical fluid generator 27 that pressurizes and heats carbon dioxide to bring it into a supercritical state, and a surface modifying substance such as a metal complex is dissolved in carbon dioxide in the supercritical state. It comprises a dissolution tank 28. Therefore, carbon dioxide in a supercritical state in which a surface modifying substance such as a metal complex is dissolved can be injected from the injection hole 24 into the first area A1. In addition, an exhaust treatment device is connected to the deaeration hole 25 through a valve 30 so that carbon dioxide that has been decompressed and vaporized in the second area A2 can be exhausted to the outside. The exhaust treatment device is not shown in FIG. Since it is configured in this way, the first area A1 is a permeation / dispersion area A1 in which supercritical carbon dioxide in which a surface modifying substance is dissolved in molten resin is injected and permeated / dispersed. The area A2 is a deaeration area A2 where carbon dioxide dissolved in the molten resin is depressurized and deaerated.

本実施の形態に係る圧力調整機構２３について説明する。図２には、第１のスクリュピース６ａの、端面近傍部分が断面で示されている。図２に示されているように、圧力調整機構２３は、第１のスクリュピース６ａの外周部に設けられているシール３１と、第１のスクリュピース６ａの内部に設けられている溶融樹脂流路３３と、この溶融樹脂流路３３内を流れる溶融樹脂の流動を制御するポペット機構３２とから構成されている。第１の加熱シリンダ５内は、このシール３１により前述した第１のエリアＡ１と第２のエリアＡ２とに分けられている。シール３１は、摩擦係数が小さく耐摩耗性に優れた材料、例えばテフロン（登録商標）／ブロンズ材料から形成されている所定の幅のリング状のシールであり、一部が切断されて不連続になっている。このシール３１は軸方向から見ると略Ｃ字形状を呈している。このような不連続部分は、ピストンリングのように、実際には重ね代が設けられ、一方の端部と他方の端部に所定の段部が形成されて重ね合わされるようになっているので、不連続部分には実質的に隙間は生じない。このように不連続部分が設けられているので、シール３１はわずかに弾性変形することができ、高いシール効果を得ることができる。このようなシール３１は、第１のスクリュ６に形成されている溝６ｃに嵌められており、シール３１の外周面と第１の加熱シリンダ５の内周面との隙間は微小になる。さらに、シール３１はスクリュの軸方向に所定の幅を有しているので、溶融樹脂がこのような隙間を通って、第１のエリアＡ１から第２のエリアＡ２に流動することは実質的に不可能である。シール３１は、摩耗したり劣化したら第１のスクリュ６から外して容易に交換することができる。 The pressure adjustment mechanism 23 according to the present embodiment will be described. FIG. 2 shows a cross section of the vicinity of the end face of the first screw piece 6a. As shown in FIG. 2, the pressure adjusting mechanism 23 includes a seal 31 provided on the outer periphery of the first screw piece 6a, and a molten resin flow provided inside the first screw piece 6a. The passage 33 and a poppet mechanism 32 that controls the flow of the molten resin flowing in the molten resin flow path 33 are configured. The inside of the first heating cylinder 5 is divided by the seal 31 into the first area A1 and the second area A2 described above. The seal 31 is a ring-shaped seal having a predetermined width formed of a material having a low friction coefficient and excellent wear resistance, for example, a Teflon (registered trademark) / bronze material, and is partially cut and discontinuous. It has become. The seal 31 has a substantially C shape when viewed from the axial direction. Such a discontinuous portion is actually provided with a stacking margin like a piston ring, and a predetermined step portion is formed on one end and the other end so as to be overlapped. In the discontinuous portion, there is substantially no gap. Since the discontinuous portion is provided in this way, the seal 31 can be slightly elastically deformed and a high sealing effect can be obtained. Such a seal 31 is fitted in a groove 6 c formed in the first screw 6, and the gap between the outer peripheral surface of the seal 31 and the inner peripheral surface of the first heating cylinder 5 is very small. Furthermore, since the seal 31 has a predetermined width in the axial direction of the screw, it is substantially impossible for the molten resin to flow from the first area A1 to the second area A2 through such a gap. Impossible. If the seal 31 is worn or deteriorated, it can be easily removed by removing it from the first screw 6.

溶融樹脂流路３３は、第１のエリアＡ１と第２のエリアＡ２とを連通している溶融樹脂の流路であり、直線状の第１〜５の流路３３ａ〜３３ｅから形成されている。第１、２の流路３３ａ、３３ｂは、第１のエリアＡ１側において第１のスクリュピース６ａに明けられている断面形状が円形の孔である。これらは軸心に対して対称に、それぞれ反対側の外周面から軸心に達するように斜め方向に明けられ連通している。第３、４の流路３３ｃ、３３ｄは、第２のエリアＡ２側において第１のスクリュピース６ａに明けられている断面形状が円形の孔であり、軸心に対して対称に、それぞれ反対側の外周面から軸心に達するように斜め方向に明けられ同様に連通している。第５の流路３３ｅは、第１、２の流路３３ａ、３３ｂと、第３、４の流路３３ｃ、３３ｄとを連通する軸方向の孔である。第５の流路３３ｅも断面形状が円形の孔であるが、第１〜４の流路３３ａ〜３３ｄよりも小径に形成されている。この第５の流路３３ｅの第２のエリアＡ２側の開口部近傍は拡径され、後で説明するポペットの頭部が着座する着座面３４となっている。 The molten resin flow path 33 is a molten resin flow path that connects the first area A1 and the second area A2, and is formed of linear first to fifth flow paths 33a to 33e. . The first and second flow paths 33a and 33b are holes having a circular cross-sectional shape opened to the first screw piece 6a on the first area A1 side. These are symmetric with respect to the axial center and are opened and communicated in an oblique direction so as to reach the axial center from the outer peripheral surface on the opposite side. The third and fourth flow paths 33c and 33d are holes having a circular cross-sectional shape opened to the first screw piece 6a on the second area A2 side, and symmetrical to the axial center, respectively, on opposite sides. It is opened in an oblique direction so as to reach the axial center from the outer peripheral surface of the same and communicates in the same manner. The fifth flow path 33e is an axial hole that communicates the first and second flow paths 33a and 33b with the third and fourth flow paths 33c and 33d. The fifth flow path 33e is also a hole having a circular cross-sectional shape, but is formed to have a smaller diameter than the first to fourth flow paths 33a to 33d. The diameter of the vicinity of the opening on the second area A2 side of the fifth flow path 33e is increased to form a seating surface 34 on which a head of a poppet described later is seated.

ポペット機構３２は、ポペット３５と、このポペット３５を格納しているポペット格納穴３６と、ポペット格納穴３６に入れられポペット３５を軸方向に付勢している皿バネ３８、３８、…と、ポペット格納穴３６の底面を形成していると共に皿バネ３８、３８、…を押さえているリティナ３９とから構成されている。 The poppet mechanism 32 includes a poppet 35, a poppet storage hole 36 storing the poppet 35, a disc spring 38, 38,... That is inserted into the poppet storage hole 36 and urges the poppet 35 in the axial direction. A bottom surface of the poppet storage hole 36 and a retainer 39 holding the disc springs 38, 38,...

ポペット格納穴３６は、第１のスクリュピース６ａに、その端面３７から軸方向に明けられている所定の大きさの第１〜３の穴４１ａ〜４１ｃから構成されている。第１の穴４１ａは、第１のスクリュピース６ａの端面３７から軸方向に所定の深さだけ明けられている。第１の穴４１ａは大径の穴であり、その内周面には雌ネジが形成されリティナ３９が螺合するようになっている。第２の穴４１ｂは、第１の穴４１ａよりも小径の穴で、第１の穴４１ａの底面４２ａから軸方向に所定の深さだけ明けられている。第２の穴４１ｂは皿バネ３８、３８、…が格納される穴である。第３の穴４１ｃは、第２の穴４１ｂよりもさらに小径の穴で、第２の穴４１ｂの底面４２ｂから軸方向に明けられており、溶融樹脂流路３３に達している。第３の穴４１ｃは、ポペット３５の頭部あるいは軸部が挿通される穴である。既に説明した第５の流路３３ｅは、第１〜３の穴４１ａ〜４１ｃが明けられた後に、第１のスクリュピース６ａの端面３７から挿入されたドリルによって明けられ、第３の穴４１ｃよりも小径になっている。本実施の形態においては、スクリュ６は第１、２のスクリュピース６ａ、６ｂに分割できるので、第１〜３の穴４１ａ〜４１ｃと第５の流路３３ｅは、端面３７から容易に加工することができる。 The poppet storage hole 36 includes first to third holes 41a to 41c having a predetermined size that are opened in the axial direction from the end surface 37 of the first screw piece 6a. The first hole 41a is opened by a predetermined depth in the axial direction from the end surface 37 of the first screw piece 6a. The first hole 41a is a large-diameter hole, and an internal thread is formed on the inner peripheral surface of the first hole 41a so that the retainer 39 is screwed together. The second hole 41b has a smaller diameter than the first hole 41a, and is opened from the bottom surface 42a of the first hole 41a by a predetermined depth in the axial direction. The second hole 41b is a hole in which the disc springs 38, 38,. The third hole 41 c is a hole having a smaller diameter than the second hole 41 b and is opened in the axial direction from the bottom surface 42 b of the second hole 41 b and reaches the molten resin flow path 33. The third hole 41c is a hole through which the head or shaft of the poppet 35 is inserted. The fifth flow path 33e already described is opened by the drill inserted from the end surface 37 of the first screw piece 6a after the first to third holes 41a to 41c are opened, and from the third hole 41c. Also has a small diameter. In the present embodiment, the screw 6 can be divided into the first and second screw pieces 6a and 6b, so that the first to third holes 41a to 41c and the fifth flow path 33e are easily processed from the end surface 37. be able to.

ポペット３５は、円柱状を呈するポペット頭部３５ａと、ポペット頭部３５ａに接続されているポペット軸部３５ｂとから構成されている。ポペット頭部３５ａの外径は、第３の穴４１ｃの内径よりもわずかに小さく形成されているので、ポペット頭部３５ａは第３の穴４１ｃに摺動可能に挿通されることになる。しかしながら、ポペット頭部３５ａと第３の穴４１ｃの隙間はわずかで溶融樹脂がこの隙間から侵入することはない。ポペット頭部３５ａの先端部は略円錐状に形成され円錐部３５ｃとなっている。この円錐部３５ｃが着座面３４に着座して第５の流路３３ｅを閉塞することになる。ポペット軸部３５ｂは、ポペット頭部３５ａよりも小径の軸であり、穴が明けられている皿バネ３８、３８、…が挿通されるようになっている。リティナ３９は、皿バネ３８、３８、…を押さえ、それによってポペット３５を押さえるための押さえ部材であり、外周部には雄ネジが形成されている。リティナ３９の一方の端面には、大径の浅い第４の穴４３ａと、この第４の穴４３ａの底面４３ｃに形成されている所定の深さの第５の穴４３ｂとが明けられている。第４の穴４３ａの内径は第２の穴４１ｂの内径と等しく、第５の穴４３ｂの内径はポペット軸部３５ｂの外径よりもわずかに大きい。第４の穴４３ａの底面４３ｃは皿バネ３８、３８、…を押さえる押さえ面になっている。 The poppet 35 includes a poppet head 35a having a columnar shape and a poppet shaft portion 35b connected to the poppet head 35a. Since the outer diameter of the poppet head 35a is slightly smaller than the inner diameter of the third hole 41c, the poppet head 35a is slidably inserted into the third hole 41c. However, the gap between the poppet head 35a and the third hole 41c is small, and the molten resin does not enter from this gap. The tip of the poppet head 35a is formed in a substantially conical shape to form a conical portion 35c. The conical portion 35c is seated on the seating surface 34 and closes the fifth flow path 33e. The poppet shaft portion 35b is a shaft having a smaller diameter than the poppet head portion 35a, and the disc springs 38, 38,. The retainer 39 is a pressing member for pressing the disc springs 38, 38,..., Thereby pressing the poppet 35. A male screw is formed on the outer peripheral portion. On one end surface of the retainer 39, a shallow fourth hole 43a having a large diameter and a fifth hole 43b having a predetermined depth formed in the bottom surface 43c of the fourth hole 43a are opened. . The inner diameter of the fourth hole 43a is equal to the inner diameter of the second hole 41b, and the inner diameter of the fifth hole 43b is slightly larger than the outer diameter of the poppet shaft portion 35b. The bottom surface 43c of the fourth hole 43a is a pressing surface for pressing the disc springs 38, 38,.

ポペット機構３２は次のようにして組み立てられている。第１のスクリュピース６ａの端面３７の方から、ポペット３５をその頭部３５ａを先にして穴４１ａ〜４１ｃに挿入する。そうすると、ポペット頭部３５ａは第３の穴４１ｃに挿通される。ポペット軸部３５ｂに所定の枚数の皿バネ３８、３８、…を通す。皿バネ３８、３８、…の枚数を増減したり、交互に重ねる方向を変えると全体としてのバネ定数を調整することができ、ポペット３５が開栓される溶融樹脂の圧力を調整することができる。環状を呈する所定の厚さのスペーサあるいはシム４４をポペット軸部３５ｂに通す。このスペーサ４４はバネ力を調整するためのものである。皿バネ３８、３８、…の枚数や向きを変えてもバネ力を調整できるので、スペーサ４４は必ずしも必須の部材ではないが、スペーサ４４は厚さを調整することによって容易に、かつ精密にバネ力を調整することができる。リティナ３９を第１の穴４１ａに螺合させ締め付ける。ポペット軸部３５ｂは第５の穴４３ｂに摺動自在に挿通され、スペーサ４４は第４の穴４３ａの底面４３ｃに押し付けられる。そうすると、皿バネ３８、３８、…によってポペット頭部３５ａの円錐部３５ｃは着座面３４に着座し、第５の流路３３ｅが閉塞される。このようにしてポペット機構３２が組み立てられた第１のスクリュピース６ａと第２のスクリュピース６ｂを、従来周知のように、互いの端面において接続し第１のスクリュ６を組み立てる。組み立てられた第１のスクリュ６を第１の射出ユニット２にセットする。 The poppet mechanism 32 is assembled as follows. The poppet 35 is inserted into the holes 41a to 41c from the end surface 37 of the first screw piece 6a with the head portion 35a first. Then, the poppet head 35a is inserted into the third hole 41c. A predetermined number of disc springs 38, 38, ... are passed through the poppet shaft 35b. When the number of the disc springs 38, 38,... Is increased or decreased, or the direction in which they are alternately stacked is changed, the spring constant as a whole can be adjusted, and the pressure of the molten resin at which the poppet 35 is opened can be adjusted. . An annular spacer or shim 44 having a predetermined thickness is passed through the poppet shaft portion 35b. The spacer 44 is for adjusting the spring force. Since the spring force can be adjusted even if the number and direction of the disc springs 38, 38,... Are changed, the spacer 44 is not necessarily an essential member, but the spacer 44 can be easily and precisely adjusted by adjusting the thickness. The power can be adjusted. The retainer 39 is screwed into the first hole 41a and tightened. The poppet shaft portion 35b is slidably inserted into the fifth hole 43b, and the spacer 44 is pressed against the bottom surface 43c of the fourth hole 43a. Then, the conical portion 35c of the poppet head 35a is seated on the seating surface 34 by the disc springs 38, 38,..., And the fifth flow path 33e is closed. Thus, the 1st screw piece 6a and the 2nd screw piece 6b with which the poppet mechanism 32 was assembled in this way are connected in a mutual end surface, and the 1st screw 6 is assembled. The assembled first screw 6 is set in the first injection unit 2.

次に、本実施の形態に係る射出成形機１によって、表面が改質された成形品を得る成形方法について説明する。第１の射出ユニット２において、第１の加熱シリンダ５をヒータによって加熱して、第１のスクリュ６を回転する。ホッパ７から樹脂材料を供給する。そうすると、ヒータから与えられる熱と、スクリュの回転によって生じる摩擦・剪断による熱によって樹脂は溶融され前方に送られる。第１のエリアＡ１に送られた溶融樹脂に、金属錯体等の表面改質物質が溶解した超臨界状態の流体、例えば炭酸ガスのような不活性流体を注入孔２４から注入する。圧力調整機構２３によって、第１のエリアＡ１の溶融樹脂の圧力は所定の圧力以上に維持されているので、超臨界状態の流体は第１のエリアＡ１で気化し溶融樹脂から分離することはない。したがって、第１のスクリュ６を回転すると、表面改質物質は超臨界状態の流体と共に、溶融樹脂中に十分に浸透して拡散される。第１のエリアＡ１の溶融樹脂の圧力は、第５の流路３３ｅを閉塞しているポペット頭部３５ａの円錐部３５ｃに作用する。すなわち、円錐部３５ｃのうち第５の流路３３ｅの断面積に相当する部分が受圧面４６になっている。溶融樹脂がポペット３５を押す力は、溶融樹脂の圧力と受圧面４６の面積の積で与えられ、矢印Ｙ１方向に作用する。このような力が皿バネ３８、３８、…のバネ力より大きくなると、円錐部３５ｃが着座面３４から離間して第５の流路３３ｅが開口する。溶融樹脂が溶融樹脂流路３３を経由して第１のエリアＡ１から第２のエリアＡ２に流動する。第１のエリアＡ１の溶融樹脂の圧力が低下するとポペット３５は皿バネ３８、３８、…のバネ力によって軸方向に駆動され、第５の流路３３ｅは閉塞される。したがって、第１のエリアＡ１の溶融樹脂の圧力は一定に維持されることになる。第２のエリアＡ２に流動した溶融樹脂は、第２のエリアＡ２において減圧される。そうすると、溶融樹脂中に溶けていた炭酸ガスが気化し、溶融樹脂から分離する。ガスを脱気孔２５から排出する。表面改質物質が浸透・拡散した溶融樹脂が第１の加熱シリンダ５の前方に送られ蓄積される。蓄積される溶融樹脂の圧力によって第１のスクリュ６は後退する。後退しても、第１、２のエリアＡ１、Ａ２は軸方向に所定量だけ長いので、注入孔２４から表面改質物質が溶解した超臨界流体を注入することもできるし、脱気孔２５からガスを脱気することもできる。表面改質物質が浸透・拡散した溶融樹脂を所定量だけ計量したら、第１のスクリュ６の回転を停止して、ホッパ７からの樹脂材料の供給を停止する。 Next, a molding method for obtaining a molded product having a modified surface by the injection molding machine 1 according to the present embodiment will be described. In the first injection unit 2, the first heating cylinder 5 is heated by a heater to rotate the first screw 6. A resin material is supplied from the hopper 7. If it does so, resin will be fuse | melted with the heat | fever given from the heater, and the heat by the friction and shear which arise by rotation of a screw, and will be sent ahead. A supercritical fluid in which a surface modifying material such as a metal complex is dissolved, for example, an inert fluid such as carbon dioxide, is injected from the injection hole 24 into the molten resin sent to the first area A1. Since the pressure of the molten resin in the first area A1 is maintained at a predetermined pressure or higher by the pressure adjusting mechanism 23, the fluid in the supercritical state is not vaporized in the first area A1 and separated from the molten resin. . Therefore, when the first screw 6 is rotated, the surface modifying substance is sufficiently penetrated and diffused into the molten resin together with the fluid in the supercritical state. The pressure of the molten resin in the first area A1 acts on the conical portion 35c of the poppet head 35a that closes the fifth flow path 33e. That is, the pressure receiving surface 46 is a portion corresponding to the cross-sectional area of the fifth flow path 33e in the conical portion 35c. The force by which the molten resin pushes the poppet 35 is given by the product of the pressure of the molten resin and the area of the pressure receiving surface 46, and acts in the direction of the arrow Y1. When such a force becomes larger than the spring force of the disc springs 38, 38,..., The conical portion 35c is separated from the seating surface 34 and the fifth flow path 33e is opened. The molten resin flows from the first area A1 to the second area A2 via the molten resin flow path 33. When the pressure of the molten resin in the first area A1 decreases, the poppet 35 is driven in the axial direction by the spring force of the disc springs 38, 38,..., And the fifth flow path 33e is closed. Therefore, the pressure of the molten resin in the first area A1 is kept constant. The molten resin that has flowed to the second area A2 is decompressed in the second area A2. Then, the carbon dioxide gas dissolved in the molten resin is vaporized and separated from the molten resin. The gas is discharged from the deaeration hole 25. The molten resin in which the surface modifying material has permeated and diffused is sent to the front of the first heating cylinder 5 and accumulated. The first screw 6 moves backward by the pressure of the accumulated molten resin. Even if it is retracted, the first and second areas A1 and A2 are long in the axial direction by a predetermined amount. Therefore, it is possible to inject a supercritical fluid in which the surface modifying substance is dissolved from the injection hole 24. The gas can also be degassed. When a predetermined amount of the molten resin that has penetrated and diffused the surface modifying substance is weighed, the rotation of the first screw 6 is stopped and the supply of the resin material from the hopper 7 is stopped.

第２の射出ユニット３において、第２の加熱シリンダ９を加熱して第２のスクリュ１０を回転する。樹脂材料を供給すると、従来周知のように樹脂材料は溶融され第２の加熱シリンダ９の前方に溶融樹脂が計量される。所定量の溶融樹脂を計量したら第２のスクリュ１０の回転を停止して、材料の供給を停止する。ロータリ弁１５を回転して、流路１６、１８を連通させる。第１のスクリュ６を軸方向に駆動して、第１の射出ユニット２から表面改質物質が浸透・拡散した溶融樹脂を所定量だけ射出する。そうすると、金型２０内に構成されているキャビティＣの壁面に沿って溶融樹脂が流れてスキン層が形成される。次いで、ロータリ弁１５を回転して、流路１７、１８を連通させ、第２の射出ユニット３の第２のスクリュ１０を軸方向に駆動して溶融樹脂を射出する。そうすると、コアが形成される。冷却固化を待って金型２０を開く。表面が改質された成形品が得られる。以下同様にして成形する。 In the second injection unit 3, the second heating cylinder 9 is heated to rotate the second screw 10. When the resin material is supplied, the resin material is melted and the molten resin is measured in front of the second heating cylinder 9 as is conventionally known. When a predetermined amount of molten resin is weighed, the rotation of the second screw 10 is stopped and the supply of the material is stopped. The rotary valve 15 is rotated to connect the flow paths 16 and 18. The first screw 6 is driven in the axial direction, and a predetermined amount of molten resin in which the surface modifying material has permeated and diffused is injected from the first injection unit 2. If it does so, molten resin will flow along the wall surface of the cavity C comprised in the metal mold | die 20, and a skin layer will be formed. Next, the rotary valve 15 is rotated to connect the flow paths 17 and 18, and the second screw 10 of the second injection unit 3 is driven in the axial direction to inject molten resin. Then, a core is formed. The mold 20 is opened after cooling and solidification. A molded article having a modified surface is obtained. Thereafter, molding is performed in the same manner.

本実施の形態においては、ポペット挿入穴３６は有底の穴になっており、唯一の開口部である第３の穴４１ｃには、既に説明したようにポペット頭部３５ａがわずかな隙間を介して挿通されている。従って、溶融樹脂は第２の穴４１ｂ内に侵入することはなく、皿バネ３８、３８に溶融樹脂は付着しない。従って、長期間運転してもバネ力は変化することなく一定に維持される。 In the present embodiment, the poppet insertion hole 36 is a bottomed hole, and the poppet head 35a is inserted into the third hole 41c, which is the only opening, through a slight gap as described above. Is inserted. Therefore, the molten resin does not enter the second hole 41b, and the molten resin does not adhere to the disc springs 38, 38. Therefore, the spring force is kept constant without changing even if it is operated for a long time.

本発明の実施の形態は色々な変形が可能である。例えば、射出成形機を１頭の射出ユニットから構成することもできる。このようにすると、スキン層とコアの区別がなくなって成形品の樹脂全体に表面改質物質が含まれてしまうことになるが、射出成形機がシンプルになるので、安価に成形品を得ることが可能になる。また、本実施の形態においては、圧力調整機構２３は第１のスクリュ６の符号Ｓ２で示されている部分の近傍の１箇所だけに設けられているように説明されているが、複数箇所に設けられていても良く、例えば符号Ｓ１で示される部分の近傍にも設けることができる。そうすると、２箇所に設けられている圧力調整機構２３によって、第１のエリアＡ１の溶融樹脂の圧力は、さらに精度良く所定の圧力に維持されることになる。 The embodiment of the present invention can be variously modified. For example, the injection molding machine can be constituted by one injection unit. This eliminates the distinction between the skin layer and the core and the entire resin of the molded product contains a surface modifying substance. However, since the injection molding machine is simplified, the molded product can be obtained at low cost. Is possible. Further, in the present embodiment, the pressure adjusting mechanism 23 is described as being provided at only one location in the vicinity of the portion indicated by the symbol S2 of the first screw 6, but at a plurality of locations. It may be provided, for example, it can also be provided in the vicinity of the portion indicated by reference numeral S1. Then, the pressure of the molten resin in the first area A1 is maintained at a predetermined pressure with higher accuracy by the pressure adjusting mechanisms 23 provided at two locations.

１射出成形機２第１の射出ユニット
３第２の射出ユニット５第１の加熱シリンダ
６第１のスクリュ
６ａ、６ｂ第１、２のスクリュピース
９第２の加熱シリンダ１０第２のスクリュ
２３圧力調整機構２４注入孔
２５脱気孔３１シール
３２ポペット機構３３溶融樹脂流路
３５ポペット３５ａポペット頭部
３５ｃ円錐部３６ポペット格納穴
３７端面３８皿バネ
３９リティナ４４スペーサ
４１ａ〜４１ｃ第１〜３の穴
Ａ１第１のエリアＡ２第２のエリア DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Injection molding machine 2 1st injection unit 3 2nd injection unit 5 1st heating cylinder 6 1st screw
6a, 6b First and second screw pieces 9 Second heating cylinder 10 Second screw
23 Pressure adjusting mechanism 24 Injection hole
25 Deaeration hole 31 Seal
32 Poppet mechanism 33 Molten resin flow path 35 Poppet 35a Poppet head 35c Conical part 36 Poppet storage hole 37 End face 38 Belleville spring 39 Retina 44 Spacer 41a-41c First to third holes A1 First area A2 Second area

Claims

It is provided in the heating cylinder so as to be able to be driven in the rotational direction and the axial direction, and a seal for separating the inside of the heating cylinder into first and second areas is provided on the outer periphery thereof, and the first area and the A screw provided with a molten resin flow channel communicating with the second area and a poppet for opening and closing the flow channel,
The poppet is stored together with a predetermined spring in a bottomed poppet storage hole opened in the screw,
The molten resin flow path is blocked by the poppet head biased by the spring, and when the pressure of the molten resin in the first area exceeds a predetermined value, the poppet head resists the spring. Then, the screw of the injection molding machine is characterized by retreating and opening.

2. The screw according to claim 1, wherein a small-diameter portion is formed in the molten resin flow channel, and a conical portion is formed at an end of the head of the poppet. A screw for an injection molding machine, wherein the screw is closed by being seated on a small diameter portion.

The screw according to claim 1 or 2, wherein the spring is a disc spring.

The screw according to any one of claims 1 to 3, wherein the screw is composed of two or more screw pieces that can be divided in the axial direction.
The poppet storage hole is an axial hole opened from the end surface of the divided screw piece to reach the molten resin flow path, and a female screw is formed on the inner peripheral surface in the vicinity of the end surface of the hole. The poppet and the spring are inserted into the axial hole from the end face of the screw piece and are fastened by a retainer having a male screw threadedly engaged with the female screw. Machine screw.

5. The screw according to claim 4, wherein a spring force of the spring can be adjusted by inserting a spacer having a predetermined thickness into the axial hole.

A supercritical state in which a surface modifying substance is dissolved in a predetermined portion corresponding to the first area of the heating cylinder, the screw including the screw according to any one of claims 1 to 5 and a heating cylinder. An injection hole for injecting the fluid into the heating cylinder is formed, and a deaeration hole for degassing gas is formed in a predetermined portion corresponding to the second area of the heating cylinder. Injection unit.

A first injection unit comprising the injection unit according to claim 6, another heating cylinder, and another screw provided so as to be driven in the rotational direction and the axial direction in the other heating cylinder. The second injection unit is configured to inject the molten resin for the skin layer from the first injection unit and the molten resin for the core from the second injection unit. An injection molding machine for sandwich molding.