JP5171732B2 - 低粘度樹脂用射出装置 - Google Patents

Description

この発明は、液状シリコーン樹脂に代表される液状硬化樹脂材料のように低粘度で低射出圧にて射出成形される樹脂の射出装置に関するものである。

液状シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン樹脂等の液状硬化樹脂材料は、汎用樹脂に比べて加熱筒内における材料粘度が著しく低く、加熱筒内の樹脂圧によりノズル先端孔からドルーリング（材料漏れ）し易いので、その防止策としてシャットオフノズルが使用されている。

シャットオフノズルとしては、シリンダの先端部に取付けたノズル部材との接続部材に、ノズル部材内のニードル弁の基部を可動自在に挿通し、そのニードル弁の基端を接続部材内のばね部材に弾圧されたスライド板に当接して、ニードル弁によるノズル孔の閉弁をばね圧により行い、開弁は加圧によるノズル部材内の計量樹脂の圧力により、ニードル弁をばね圧に抗して後退して行うものがある。このニードル弁の開閉を、ばね圧と樹脂圧とによらず、回動レバーと牽引ロッドとによる機械的手段をもって行うものもある。

また射出装置とは別体のマニホールドの射出ノズルとして、シャットオフノズルを採用し、その射出ノズル内のストップ弁の後部をマニホールドを通して、マニホールド上の駆動ブロックまで突出し、駆動ブロックに固設したシリンダ内のばね部材により弁後端を弾圧して閉弁状態を保持する射出成形用ノズルもある。

特開２００２−３７０２５６号公報 特開２０００−３０１５７１号公報 特開２０００−３１７９８８号公報

ニードル弁をばね圧により加圧してノズル孔を閉じるシャットオフノズルでは、ニードル弁の後退による開弁をノズル先端内の樹脂圧により行うため、低粘度で、低射出圧により成形を行う必要がある樹脂材料での使用では、粘度が高い汎用樹脂に比べて樹脂圧が著しく低いことから、開弁状態が不安定となり易く、品質が安定した成形品の射出成形が難しいとされている。

前記樹脂圧による開弁の不安定さは、ニードル弁の開閉作動の両方を機械的手段の採用により行うことで解決されるが、レバー操作による場合にはニードル弁の可動ストロークに適合した操作ストロークの設定が難しく、そのストローク差からニードル弁の先端がノズル孔に過剰に押し付けられて破損し易いという新たな課題を有する。

またシリンダ又は加熱筒の先端部内とノズル内とを連通する複数の樹脂流路を、ニードル弁を保持する接続部材又は挿入ブロックに穿設していることから、シリンダ又は加熱筒内からの溶融樹脂が、各樹脂流路により複数に分かれてノズル内に流入し、ノズル部材の樹脂溜りで合流して再び一体化するが、攪拌は行われないので、分流路により形付けられた形状の記憶が合流後にも残りやすく、これがウエルドなどによる成形品の瑕疵となって表れるという課題をも有する。

また接続部材又は挿入ブロックにニードル弁を摺動自在に挿通して保持し、ニードル基端又は後部を、スライド板又は回動レバーに接続した構造では、 ニードル弁の外形寸法とニードル保持孔の内径寸法とから、ニードル弁周囲のクリアランスを樹脂漏れが生じない寸法に設定しているが、液状シリコーン樹脂のような低粘度の樹脂材料では、クリアランスの設定による樹脂漏れ防止は難しく、シール材の装着が必要とされている。

またいずれのシャットオフノズルの場合も、ニードル弁の設定のために樹脂を分流して合流させるという手段の採用から内部構造が複雑となり、樹脂材料の色替えやメンテナンスに手間が掛かるという課題をも有する。

前記ニードル弁を内設した射出装置の課題は、射出装置とは別体のマニホールドに取付けたシャットオフノズルでは生じないが、そこに記載のマニホールドを加熱筒の先端に直結して単一のシャットオフノズルを備える射出装置とすることは難しく、射出装置への採用には何らかの新たな手段が必要となる。

この発明は、上記事情から考えられたものであって、その目的は、ヘッドプレートの採用により射出筒外でのシャットオフノズルの取付けを可能として、射出筒内にシャットオフピンを設けた場合の課題を解決するとともに、樹脂材料が１０Ｐａ・ｓ（２５℃）のような低粘度のものであっても樹脂漏れが生じ難く、またノズルタッチも支障なく行い得る新たな低粘度樹脂用射出装置を提供することにある。

上記目的によるこの発明は、射出スクリュを内装した射出筒と、射出筒内と連通する樹脂流路を縦に有し、一端部を下方に長く射出筒先端に取付けた厚肉板状のヘッドプレートと、ヘッドプレートの一端部前面に取付けて樹脂流路と接続するとともに、内装したシャットオフピンの後部をヘッドプレートを通して射出筒の下側に突出位置させ、射出筒先端の下側に段違いに並設したシャットオフノズルと、射出筒の下側面に取付けてシャットオフピンと連結した駆動シリンダとからなる、というものである。

また前記ヘッドプレートは、厚肉板体による長方形のプレートで裏面に射出筒先端面との嵌合突部を有し、その嵌合突部に設けた流通孔と連通する樹脂流路を、プレート内に縦に穿設した貫通孔の両端を閉塞して有し、その樹脂流路を横切る方向に温調回路を一定の間隔を置いて多段に、かつプレート両側の側板に縦に交互に設けた穿孔との接続により蛇行形成してなる、というものである。

また前記シャットオフノズルは、円筒形で内部に樹脂流路を有し、先端にノズル部材を嵌着した所要長さのノズル本体と、本体外周囲に水密に嵌装したノズルスリーブと、ノズル本体とノズルスリーブとの嵌合面間に螺旋状に形成した循環温調回路と、本体後端のねじ筒からノズル部材の先端内に挿入した樹脂流路内の長軸のシャットオフピンとからなる、というものである。

また前記シャットオフピンは、ヘッドプレートの後面側に設けた樹脂漏れ防止用のシール材に後部を挿通して射出筒の下側に突出位置させて、前記駆動シリンダのピストンロッドと連結してなるというものであり、前記駆動シリンダは、前記シャットオフピンのストローク調整機構をシリンダ後部内に備える、というものである。

また前記射出筒は両側にノズルタッチシリンダを備え、そのノズルタッチシリンダは前記シャットオフノズルの軸線と軸線を同一高にして設けられ、シリンダ内のピストンロッドと接続した牽引ロッドを、固定盤のノズルタッチ部位の両側の盤面に止着してなる、というものである。

前記構成では、ヘッドプレート内やシャットオフノズル内にシャツトオフピンの作動機構がないので、射出筒からシャットオフノズルに及ぶ樹脂流路と作動機構との干渉がなく、分流路の形成も不要なので分流により形付けられた形状記憶によるウエルドなどの瑕疵が成形品に発生せず、射出筒からノズル孔までの樹脂流を遮るものもないので、材料の色替えやメンテナンスに手数が掛からず容易に行えるようになる。

またシャットオフピンによるノズル孔のシャットオフを、ヘッドプレート外の駆動シリンダにより直接作動して行い得るので、シャットオフピンのストローク調整が簡単にでき、常に適切なストロ−ク設定のもとに射出成形が行えることから、低粘度樹脂、低射出圧の射出成形においても確実なノズル孔のシャットオフによりドルーリングが防止され、またシャットオフピンをヘッドプレートの後面側に設けたシール材に後部を挿通して射出筒の下側に突出位置するので、樹脂材料が液状であってもピン後部の周囲からの樹脂漏れが防止でき、樹脂材料が液状シリコーン樹脂などの液状硬化樹脂でも、品質が安定した成形品の射出成形が容易となる。

また射出筒両側のノズルタッチシリンダの軸線が、シャットオフノズルの軸線と同一高にあることから、牽引によるノズルタッチ力がシャットオフノズルに水平に伝達されるようになり、またヘッドプレートが厚肉板状で曲げ応力に耐えることから、ノズルタッチ力が射出筒とヘッドプレートを介してシャットオフノズルに伝達される構造であっても、偏荷重によるノズル先端の損傷が発生し難いので、シャットオフノズルの軸線と射出筒の軸線とが上下にずれて位置していても、通常構造の射出装置と同様に長期間の使用に十分に耐えるようになる。

この発明に係わる低粘度樹脂用射出装置の側面図である。 同上の平面図である。 射出装置の要部を縦断して示す側面図である。 ヘッドプレートの正面図である。

図中１は射出筒、２は射出筒先端のヘッドプレート、３はヘッドプレート２の前面に取付けた単一のシャットオフノズル、４はシャットオフノズルの駆動シリンダ、５は射出筒１の筒体両側に並行に設けたノズルタッチシリンダ、６は型締装置の固定盤である。

上記射出筒１は、外周囲にウォータージャケット１１を有する筒体内に射出スクリュ１２を進退かつ回転自在に備え、その射出スクリュ１２の後端は筒体後端に接続した射出駆動シリンダ１３の射出ピストン１４と連結してある。射出ピストン１４の後部にはシリンダ後端に取付けたモータ１５の回転シャフト１５ａが摺動自在に嵌挿してあり、そのモータ１５により射出ピストン１４が射出スクリュ１２と共に回転するようにしてある。

また筒体上には材料供給装置１６が筒体内と連通して載置固定してあり、その材料供給装置１６から筒体内に液状で供給された低粘度の樹脂材料は、射出スクリュ１２の回転によりシリンダ前方へ圧送されて、前記シャットオフノズル３のノズルまで蓄積される。また射出筒１の筒体下側中央には、シャットオフノズル３の駆動シリンダ４がピストンロッド４１をヘッドプレート２に向けて水平に取付けてある。

上記ヘッドプレート２は、厚肉板体による長方形で裏面の所要箇所に射出筒先端面との嵌合突部２ａ（図３参照）を突設したプレートからなる。嵌合突部２ａにはスクリュ先端と同一形状のテーパー凹部と凹部中央の流通孔とが形成してあり、流通孔の対面側のプレート内にはＯリング押え２０の取付孔が穿設してある。

またプレート内には流通孔と連通した樹脂流路２１が、縦に穿設した貫通孔の両端を閉塞して形成してあり、その樹脂流路２１の前側には横切り方向に温調回路２２が一定の間隔を置いて多段に形成してある。この温調回路２２はプレートの両側に添設した側板２ｂ，２ｂに縦に交互に設けた穿孔との接続により、プレートの一端から他端に蛇行する一連の回路（図４参照）を形成している。

またプレートの一端部には、図３に示すように、ピン孔２３が前面から後面に樹脂流路２１と交差して穿設してあり、その穿孔部位のプレート前面に前記シャットオフノズル３の取付穴２４が形成してある。またプレート後面の同一部位にはピン孔２３のＵパッキンによるシール部材２５とガイド管２６とを内装したブロック状のガイド部材２７が取付けてある。

このようなプレートからなる前記ヘッドプレート２は、前記取付穴２４を形成した一端部を下側にして、嵌合突部２ａと射出筒先端面の凹所との嵌合と、複数本のボルトによる止着とにより射出筒１の先端に下方に長く固設してされ、取付穴２４をピン孔２３と共に前記駆動シリンダ４の軸線上に位置している。

前記シャットオフノズル３は、円筒形で内部に樹脂流路３１を有し、先端にノズル部材３２を嵌着した所要長さのノズル本体３３と、両端内にＯリングを嵌め込んで本体外周囲に水密に嵌装したノズルスリーブ３４と、ノズル本体３３とノズルスリーブ３４との嵌合面間に螺旋状に形成した循環温調回路３５と、本体後端のねじ筒３６からノズル部材３２の先端内に挿入した樹脂流路３１内の長軸のシャットオフピン３７とからなり、循環温調回路３５は、前記ねじ筒３６との境のスパナ掛けとなるフランジの部位から本体先端にわたる本体外側面に折り返し形成した螺旋溝と、ノズルスリーブ３３の後端部に設けた入口３５′と出口３５″とを接続してなる。

前記構成のシャットオフノズル３は、後端のねじ筒３６から長く突出したシャットオフピン３７を、ピン後端が前記ヘッドプレート２のピン孔２３とガイド部材２７内のシール部材２５及びガイド管２６を通して、前記駆動シリンダ４のピストンロッド４１に達する所まで貫挿し、ねじ筒３６を取付穴２４に螺着してヘッドプレート２の前面に水平に取付けてある。この取付けによりねじ筒３６の後端面に開口した樹脂流路３１が、ピン孔２３を介し前記樹脂流路２１と連通してノズル先端内まで樹脂材料が流動してゆくようになる。

前記ガイド部材２７から突出したシャットオフピン３７の後端は、駆動シリンダ４のピストンロッド４１に取付けたジョイント部材４２に螺着して、ピストンロッド４１に連結してあり、そのピストンロッド４１の伸縮作動により樹脂流管路３４内を進退移動してノズル孔をシャットオフする。

前記駆動シリンダ４は、図３に示すように、外部から操作可能なシャットオフピン３７のストローク調整機構を備えている。この調整機構はシリンダ後端の閉塞部材４３の中央に螺入したねじ軸４４と、ねじ軸先端の調整端子４４ａと、ねじ軸４４を閉塞部材４３に固定するロックナット４５とからなり、そのねじ軸４４の回動による調整端子４４ａのシリンダ内における突出長さにより、ピストンロッド４１の後退ストロークを変えることで、シャットオフピン３７の移動ストロークを容易に変更し得る構造からなる。

前記ノズルタッチシリンダ５は、前記射出筒１の筒体両側に軸線をシャットオフノズル３の軸線と同一高にして水平に設けられており、シリンダ内の図示しないピストンロッドと接続した牽引ロッド５１を、前記固定盤６のノズルタッチ部位の両側の盤面に突設したねじ筒による固定部材６１に先端を螺合して、射出筒１と固定盤６とをシリンダを介して接続している。

このノズルタッチシリンダ５の軸線を、シャットオフノズル３の軸線と同一高に設定すると、シャットオフノズル３の軸線と射出筒１の軸線が上下にずれて位置していても、牽引によるノズルタッチ力がシャットオフノズル３に水平に伝達されて、偏荷重によるノズルの損傷が防止されるようになる。

上記構成では、ノズル材料供給装置１６から液状で射出筒１に供給された低粘度の樹脂材料（例えば、液状シリコーン樹脂）は、通常構造の射出装置と同様にモータ１５による射出スクリュ１２の回転により射出筒１の前方へ圧送され、さらにヘッドプレート２の樹脂流路２１を通って、シャットオフノズル３の樹脂流路３１をシャットオフピン３７によりノズル孔がシャットされたノズル部材３２の内部まで達する。

この際、ウォータージャケット１１による射出筒１の温度、温調回路２２によるヘッドプレート２の温度、循環温調回路３５による樹脂流路３１の温度は、液状シリコーン樹脂が硬化しない温度２０°〜４０℃に設定されて液状を保っている。また樹脂材料が液状であっても、シャットオフピン３７のヘッドプレート後面から突出したピン後部は、プレート後面のガイド部材２７内のシール部材２５により周囲間隙が塞がれているので、その部位からの樹脂漏れは生じない。

前記射出スクリュ１２は、回転を続けながら樹脂圧により設定位置まで後退して材料計量となる。停止後に射出スクリュ１２は射出シリンダ１３の射出ピストン１４の伸長作動により、スクリュ先端が射出筒先端のヘッドプレート２の嵌合突部２ａ内に位置するところまで前進移動する。このスクリュ前進はシャットオフピン３７を駆動シリンダ４のピストンロッド４１の縮小作動により後退移動してノズルオープンの状態にしてから行われ、そのスクリュ前進により計量された液状樹脂材料がノズル孔から、図では省略しているが、ノズルタッチした金型７に射出充填される。

射出充填が済むと、前記ピストンロッド４１の伸長作動によりシャットオフピン３７が前進作動してノズル孔をシャットし、内部の樹脂圧による液状樹脂材料のドルーリングが防止される。また射出装置は射出充填後の保圧及び冷却が完了したのち、前記ノズルタッチシリンダ５のピストンロッドの伸長作動により後退してノズルリリースとなる。この後退移動の過程で前記材料供給と材料計量とが行われ、計量後に前記ノズルタッチシリンダ５の縮小作動による射出筒１の前進により、シャットオフノズル３の金型７へのノズルタッチが行われ、次の射出成形に工程が移行する。

１ 射出筒
２ ヘッドプレート
３ シャットオフノズル
４ 駆動シリンダ
５ ノズルタッチシリンダ
６ 型締装置の固定盤
１２ 射出スクリュ
２１ 樹脂流路
２２ 温調回路
２３ ピン孔
２４ 取付穴
２７ ガイド部材
３１ 樹脂流路
３２ ノズル部材
３３ ノズル本体
３４ ノズルスリーブ
３５ 循環温調回路
３６ ねじ筒
３７ シャットオフピン
４１ ピストンロッド
４２ ジョイント
４３ 閉塞部材
４４ ストローク調整用のねじ軸
４４ａ 調整端子
５１ 牽引ロッド

Claims (5)

1. 射出スクリュを内装した射出筒と、射出筒内と連通する樹脂流路を縦に有し、一端部を下方に長く射出筒先端に取付けた厚肉板状のヘッドプレートと、ヘッドプレートの一端部前面に取付けて樹脂流路と接続するとともに、内装したシャットオフピンの後部をヘッドプレートを通して射出筒の下側に突出位置させ、射出筒先端の下側に段違いに並設したシャットオフノズルと、射出筒の下側面に取付けてシャットオフピンと連結した駆動シリンダとからなる低粘度樹脂用射出装置において、前記シャットオフノズルは、円筒形で内部に樹脂流路を有し、先端にノズル部材を嵌着した所要長さのノズル本体と、本体外周囲に水密に嵌装したノズルスリーブと、ノズル本体とノズルスリーブとの嵌合面間に螺旋状に形成した循環温調回路と、本体後端のねじ筒からノズル部材の先端内に挿入した樹脂流路内の長軸のシャットオフピンとからなることを特徴とする低粘度樹脂用射出装置。
2. 前記ヘッドプレートは、厚肉板体による長方形のプレートで裏面に射出筒先端面との嵌合突部を有し、その嵌合突部に設けた流通孔と連通する樹脂流路を、プレート内に縦に穿設した貫通孔の両端を閉塞して有し、その樹脂流路を横切る方向に温調回路を一定の間隔を置いて多段に、かつプレート両側の側板に縦に交互に設けた穿孔との接続により蛇行形成してなることを特徴とする請求項１に記載の低粘度樹脂用射出装置。
3. 前記シャットオフピンは、ヘッドプレートの後面側に設けた樹脂漏れ防止用のシール材に後部を挿通して射出筒の下側に突出位置させて、前記駆動シリンダのピストンロッドと連結してなることを特徴とする請求項１に記載の低粘度樹脂用射出装置。
4. 前記駆動シリンダは、前記シャットオフピンのストローク調整機構をシリンダ後部内に備えることを特徴とする請求項１に記載の低粘度樹脂用射出装置。
5. 前記射出筒は両側にノズルタッチシリンダを備え、そのノズルタッチシリンダは前記シャットオフノズルの軸線と軸線を同一高にして設けられ、シリンダ内のピストンロッドと接続した牽引ロッドを、固定盤のノズルタッチ部位の両側の盤面に止着してなることを特徴とする請求項１に記載の低粘度樹脂の射出装置。

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