JP5210326B2 - スクリュー及び射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、スクリュー及び射出装置に関するものである。

従来、成形機、例えば、射出成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた成形材料としての樹脂を、高圧で射出して金型装置のキャビティ空間に充填し、該キャビティ空間内において冷却して固化させることによって成形品が得られるようになっている。

そのために、前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

一方、前記射出装置は、一般に、インラインスクリュー方式のものが使用され、ホッパから供給された樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び溶融させられた樹脂を射出する射出ノズルを備え、前記加熱シリンダ内にスクリューが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリューを、後端に連結された駆動装置によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動装置によって後退させることにより樹脂の計量が行われる。

図１は従来の射出装置の要部を示す断面図、図２は従来の射出装置内において樹脂が溶融する状態を示す概念図、図３は従来のスクリューにおける溝の展開距離を説明する図である。

図において、１１は加熱シリンダであり、該加熱シリンダ１１の前端に射出ノズル１２が取り付けられ、加熱シリンダ１１の外周を包囲して、加熱シリンダ１１を加熱するためのヒータｈ１〜ｈ３が配設される。また、前記加熱シリンダ１１内には、スクリュー１４が回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリュー１４は、フライト形成部１５及び射出部１６から成り、後端の軸部２１及びカプラ２２を介して、図示されない駆動装置と連結される。前記射出部１６は、ヘッド部４１、該ヘッド部４１の後方に形成されたロッド部４２、該ロッド部４２の周囲に配設された逆止リング４３、及びフライト形成部１５の前端に取り付けられたシールリング４４から成る。なお、前記ヘッド部４１、ロッド部４２等によってスクリューヘッドが構成される。また、逆止リング４３及びシールリング４４は、射出工程時に、樹脂が逆流するのを防止する逆流防止装置として機能する。前記駆動装置は、射出用モータ及び計量用モータから成る。そして、前記フライト形成部１５は、棒状の本体部分、及び該本体部分の外周面に形成された螺旋状のフライト２３を備え、該フライト２３に沿って螺旋状の溝２４が形成される。

前記加熱シリンダ１１の後端の近傍には樹脂供給口２５が形成され、該樹脂供給口２５に漏斗状のホッパ２６が配設される。そして、該ホッパ２６に収容された樹脂は、樹脂供給口２５を介して加熱シリンダ１１内に供給される。

前記樹脂供給口２５は、スクリュー１４を加熱シリンダ１１内における最も前方の位置、すなわち、前進限位置に置いた状態において、前記溝２４の後端部と対向する箇所に形成される。また、前記フライト形成部１５には、後方から前方にかけて、樹脂供給口２５を介してホッパ２６から樹脂が供給される供給部Ｐ１、供給された樹脂を圧縮させながら溶融させる圧縮部Ｐ２、及び溶融させられた樹脂を一定量ずつ計量する計量部Ｐ３が順に形成される。

前記構成の射出装置において、計量工程時に、前記計量用モータを駆動することによって前記スクリュー１４を回転させると、前記ホッパ２６から加熱シリンダ１１内に供給された樹脂は、前記溝２４に沿って、供給部Ｐ１、圧縮部Ｐ２及び計量部Ｐ３を順に経て前進させられ、その間にヒータｈ１〜ｈ３によって加熱され、さらに、加熱シリンダ１１の内周面と溝２４との間に形成された空間（剪断空間）において剪断力を受けて発熱（以下「剪断発熱」という。）し、溶融させられ、それに伴供給部Ｐ１って、スクリュー１４が後退させられる。

そして、該スクリュー１４が後退するのに伴って、前記逆止リング４３はロッド部４２に対して相対的に前方に移動させられるので、フライト形成部１５の前端に到達した樹脂
は、ロッド部４２と逆止リング４３との間の樹脂流路を通り、スクリューヘッドの前方に送られる。したがって、スクリュー１４が加熱シリンダ１１内における最も後方の位置、すなわち、後退限位置に置かれた状態で、スクリューヘッドの前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。

次に、射出工程時に、前記射出用モータを駆動することによってスクリュー１４を前進させると、前記スクリューヘッドの前方に溜められた樹脂は、前記射出ノズル１２から射出され、図示されない金型装置のキャビティ空間に充填される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−５０４１５号公報

しかしながら、前記従来の射出装置においては、樹脂供給口２５を介して供給された樹脂が、図２に示されるように、溝２４内を矢印方向に前進させられる間に凝集し、メルトプールｒ内に、複数の樹脂のペレット１９から成るソリッドベッドｂが形成されてしまう。

該ソリッドベッドｂは、複数のペレット１９が溝２４の深さ方向に重なることによって形成されるので、熱容量が大きくなり、しかも、外側に存在するペレット１９には熱が伝達されやすいのに対して、内側に存在するペレット１９には熱が伝達されにくく、ヒータｈ１〜ｈ３の熱がすべてのペレット１９に対して効率よく伝達されない。したがって、すべてのペレット１９を溶融させるのに必要な時間が長くなってしまう。その結果、図３に示されるように、ペレット１９が完全に溶融するまでの溝２４の展開距離Ｌ１が長くなってしまう。

また、前記外側に存在するペレット１９は十分に溶融させられるのに対して、内側に存在するペレット１９は十分に溶融させられず、しかも、ソリッドベッドｂが溝２４内を前進するのに伴って、多くのペレット１９が主として剪断発熱によって溶融させられるので、ペレット１９を均一に溶融させることができない。したがって、成形品の品質が低下してしまう。

そこで、溝２４の深さ、すなわち、溝深さが小さくされ、かつ、フライト形成部１５の前方の所定の範囲に、射出部１６と隣接させて、樹脂流路を細くするための圧力部材を備えたスクリューが考えられる。

その場合、フライト形成部１５において、ソリッドベッドｂが形成されるのを防止することができるので、熱容量が小さくなり、しかも、内側に存在するペレット１９に熱が伝達されやすく、ヒータｈ１〜ｈ３の熱がすべてのペレット１９に対して効率よく伝達される。したがって、すべてのペレット１９を溶融させるのに必要な時間を短くすることができ、溝２４の展開距離Ｌ１を短くすることができる。

また、内側に存在するペレット１９を十分に溶融させることができ、ペレット１９は剪断発熱によって溶融させられることがなくなるので、樹脂を均一に溶融させることができる。

ところが、溝深さが小さくされ、かつ、フライト形成部１５の前方の所定の範囲に圧力部材を備えたスクリューを使用すると、溝深さが小さいので、樹脂供給口２５を介して加熱シリンダ１１内に供給されたペレット１９の逃げ場がその分少なくなり、スクリューの回転に伴ってペレット１９に加わる力が大きくなってしまう。

その結果、ペレット１９に剪断力が発生し、該剪断力が大きな面圧となってフライト２３に加わると、スクリュー１４が破損してしまうことがあり、射出装置の耐久性が低下してしまう。

本発明は、前記従来の射出装置の問題点を解決して、成形材料を溶融させるのに必要な時間を短くすることができ、溝の展開距離を短くすることができるとともに、成形材料を均一に溶融させることができ、しかも、耐久性を向上させることができるスクリュー及び射出装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明のスクリューにおいては、シリンダ部材内で回転自在に配設され、後端が駆動装置に連結されるようになっている。

そして、本体部分、及び該本体部分の外周面に突出させて形成されたフライトを備えたフライト形成部と、該フライト形成部より前方に配設され、平坦な外周面を備える圧力部材とを有する。

また、前記フライト形成部の所定の区間において、前記フライトは複数のフライト部によって形成される。

そして、成形材料供給点から前方にかけて設定された溝深さ設定領域において、成形材料の径をδ１とし、前記フライトに沿って形成された溝の溝深さをτ１としたとき、径δ１に対する溝深さτ１の比γ１は、
１≦γ１≦２．５
にされる。

本発明によれば、スクリューにおいては、シリンダ部材内で回転自在に配設され、後端が駆動装置に連結されるようになっている。

そして、本体部分、及び該本体部分の外周面に突出させて形成されたフライトを備えたフライト形成部と、該フライト形成部より前方に配設され、平坦な外周面を備える圧力部材とを有する。

また、前記フライト形成部の所定の区間において、前記フライトは複数のフライト部によって形成される。

そして、成形材料供給点から前方にかけて設定された溝深さ設定領域において、成形材料の径をδ１とし、前記フライトに沿って形成された溝の溝深さをτ１としたとき、径δ１に対する溝深さτ１の比γ１は、
１≦γ１≦２．５
にされる。

この場合、フライト形成部の所定の区間において、前記フライトは複数のフライト部によって形成され、径δ１に対する溝深さτ１の比γ１が、
１≦γ１≦２．５
にされるので、フライト形成部において成形材料の流れに偏りが生じるのを防止することができる。したがって、シリンダ部材と圧力部材との間の成形材料流路に進入する成形材料の流れを均一にすることができる。

また、成形材料流路において成形材料の流れに偏りが生じるのが防止されるので、成形材料の滞留が生じるのを防止することができ、成形材料に焼けが発生するのを防止することができる。したがって、成形品に成形不良が発生するのを防止することができる。

従来の射出装置の要部を示す断面図である。 従来の射出装置内において樹脂が溶融する状態を示す概念図である。 従来のスクリューにおける溝の展開距離を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す拡大図である。 本発明の第１の実施の形態における樹脂が溶融する状態を示す概念図である。 本発明の第１の実施の形態における射出装置の展開距離を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態におけるソリッドベッドが形成されたかどうかの評価結果を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における圧力部材に隣接する領域におけるスクリューの断面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるスクリューの断面図である。

符号の説明

１７ 加熱シリンダ
２０ スクリュー
３１ 射出装置
４５ フライト形成部
４５ａ 本体部分
５３ フライト
５３ａ、１５３ａ 第１のフライト部
５３ｂ、１５３ｂ 第２のフライト部
５４ 圧力部材
６７ 溝
１５３ｃ 第３のフライト部

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、成形機としての射出成形機について説明する。

図４は本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す概念図、図５は本発明の第１の実施の形態における射出装置の要部を示す拡大図である。

図において、３１はインラインスクリュー方式の射出装置である。前記射出成形機は、図示されない金型装置、型締装置及び前記射出装置３１を有し、前記金型装置は、第１の金型としての固定金型及び第２の金型としての可動金型を備え、前記型締装置は、前記固定金型が取り付けられた固定プラテン、及び可動金型が取り付けられた可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによって金型装置の型閉じ、型締め及び型開きが行われる。

前記射出装置３１は、シリンダ部材としての加熱シリンダ１７、該加熱シリンダ１７の前端に取り付けられたノズル部材としての射出ノズル１８、前記加熱シリンダ１７内にお
いて、回転自在に、かつ、進退自在に配設された射出部材としての、かつ、計量部材としてのスクリュー２０、前記加熱シリンダ１７の外周に、加熱シリンダ１７を包囲させて取り付けられた加熱部材としてのヒータｈ１１〜ｈ１３、前記加熱シリンダ１７の後方に配設された図示されない駆動装置等を備える。加熱シリンダ１７の内周面とスクリュー２０との間に形成される空間は、ヒータｈ１１〜ｈ１３からの熱を樹脂に供給する熱供給空間として機能する。

前記スクリュー２０は、射出部材本体としてのスクリュー本体５２、及び該スクリュー本体５２より前方に配設された射出部４６から成り、後端の軸部５１を介して前記駆動装置と連結される。前記スクリュー本体５２は、可塑化部としてのフライト形成部４５、及び前端において、フライト形成部４５に対して着脱自在に配設された混練部としての圧力部材５４を備え、前記フライト形成部４５は、棒状の本体部分４５ａ、及び該本体部分４５ａの外周面に突出させて形成された螺旋状のフライト５３を備え、該フライト５３に沿って螺旋状の溝６７が形成される。

前記フライト５３は、フライト形成部４５における所定の区間において、本実施の形態においては、フライト形成部４５の軸方向における全体にわたって、連続して螺旋状に巻回させて形成された突出片から成る複数の、本実施の形態においては、二つの第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂを備え、該第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂに沿って、前記溝６７を構成する第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂが形成される。すなわち、前記フライト５３は、多条フライト、本実施の形態においては、ダブルフライトの構造を有する。なお、前記フライト形成部４５において、フライト形成部４５の全域、すなわち、前端から後端までの間において、前記第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂは一定のフライトピッチで形成されるとともに、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂの外径であるフライト山径Ｄｉ、及び本体部分４５ａの外径であるフライト谷径ｄ１は一定にされ、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂは一定の深さで形成される。すなわち、前記第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂは、任意の軸方向の位置において等しい高さに形成されることになる。

前記圧力部材５４は、前記フライト形成部４５の前端から前方の所定の範囲に、逆流防止装置６２と隣接させて形成され、所定の距離にわたって、表面に平坦な領域を形成する。そして、前記圧力部材５４は、前方ほど外径が大きくされ、円錐形の形状を有する第１の圧力部としての傾斜部７１、及び該傾斜部７１の前端に隣接させて、かつ、接続させて形成され、外径ｄ２が軸方向において一定にされ、円柱状の形状を有する円柱部としての、かつ、第２の圧力部としての大径部７２を有する。

また、前記傾斜部７１の後方に図示されないねじ部が形成され、前記フライト形成部４５の前端面に開口させて図示されないねじ穴が形成される。したがって、前記ねじ部をねじ穴と螺合させることによって、前記圧力部材５４をフライト形成部４５に取り付けることができる。なお、本実施の形態において、前記圧力部材５４は、フライト形成部４５に対してねじ止めで固定されるようになっているが、ねじ止めに代えて溶接によって固定することもできる。

前記傾斜部７１の前端の外径は大径部７２の外径ｄ２と等しくされ、傾斜部７１の後端の外径はフライト谷径ｄ１と等しくされる。なお、本実施の形態において、傾斜部７１の外周面は一定の傾きを有するが、必要に応じて、所定の関数で湾曲させることができる。

また、前記傾斜部７１と加熱シリンダ１７との間に第１の成形材料流路としての樹脂流路７３が、大径部７２と加熱シリンダ１７との間に第２の成形材料流路としての樹脂流路７４が形成される。この場合、前述されたように、傾斜部７１は、前方ほど外径が大きく
されるので、樹脂流路７３の断面積は、前方ほど小さくされる。また、大径部７２は、外径ｄ２が軸方向において一定にされているので、樹脂流路７４の断面積は軸方向において一定にされる。

本実施の形態において、前記圧力部材５４は、傾斜部７１及び大径部７２によって形成されるようになっているが、起伏のない傾斜部だけで形成することができる。その場合、前方ほど外径が大きくされ、圧力部材５４の後端の外径は前記フライト谷径ｄ１と等しくされ、圧力部材５４の前端の外径は前記外径ｄ２と等しくされる。

一方、前記射出部４６は、先端に円錐形の部位を備えたヘッド部５５、該ヘッド部５５の後方に隣接させて形成されたロッド部５６、該ロッド部５６の周囲に配設された逆止リング５７、及びスクリュー本体５２の前端に取り付けられたシールリング５８から成る。前記ロッド部５６と逆止リング５７との間に第３の成形材料流路としての樹脂流路７５が形成される。

また、前記ロッド部５６の後方に図示されないねじ部が形成され、前記圧力部材５４の前端面に開口させて図示されないねじ穴が形成される。したがって、前記ねじ部をねじ穴と螺合させることによって、前記シールリング５８を圧力部材５４の前端に押し付けた状態で、射出部４６をスクリュー本体５２に取り付けることができる。なお、前記ヘッド部５５、ロッド部５６及びねじ部によって射出部材ヘッド部としてのスクリューヘッド６１が、逆止リング５７及びシールリング５８によって、射出工程時に、樹脂が逆流するのを防止する逆流防止装置６２が構成される。

そして、計量工程時において、スクリュー２０が後退させられるのに伴って、ロッド部５６に対して逆止リング５７が前方に移動させられ、シールリング５８から離されると、樹脂流路７４、７５が連通させられ、逆流防止装置６２によるシールが解除される。また、射出工程時において、スクリュー２０が前進させられるのに伴って、逆止リング５７がロッド部５６に対して後方に移動させられ、シールリング５８に当接させられると、樹脂流路７４、７５が遮断され、逆流防止装置６２によるシールが行われる。

そして、前記駆動装置は、計量用の駆動部としての計量用モータ、及び射出用の駆動部としての射出用モータを備える。

前記加熱シリンダ１７の後端の近傍の所定の位置には成形材料供給口としての樹脂供給口６５が形成され、該樹脂供給口６５は、スクリュー２０を加熱シリンダ１７内における前進限位置に置いた状態において、前記溝６７の後端部と対向する箇所に形成される。

そして、前記樹脂供給口６５に、樹脂を投入するための成形材料供給装置としての投入部８１が取り付けられ、該投入部８１の上端に、樹脂を収容する成形材料収容部としてのホッパ８２が取り付けられる。該ホッパ８２に収容された樹脂は、前記投入部８１を介して樹脂供給口６５に送られ、該樹脂供給口６５から加熱シリンダ１７内に供給される。

前記投入部８１は、水平方向に延在させて配設されたシリンダ部８３、該シリンダ部８３の前端から下方に延在させて配設された筒状の案内部８４、前記シリンダ部８３内において回転自在に配設されたフィードスクリュー８５、該フィードスクリュー８５を回転させる供給用の駆動部としてのフィードモータ８６、前記シリンダ部８３の外周に配設された加熱部材としてのヒータｈ２１等を備え、前記シリンダ部８３は、後端において前記ホッパ８２と連結され、前端において案内部８４と連通させられる。

したがって、前記フィードモータ８６を駆動してフィードスクリュー８５を回転させる
と、ホッパ８２内の樹脂は、シリンダ部８３内に供給され、フィードスクリュー８５の外周面に形成された溝に沿って前進させられ、フィードスクリュー８５の前端から案内部８４内に送られ、該案内部８４内を落下し、加熱シリンダ１７内に供給される。このとき、各ペレット１９は、一列になって案内部８４内を落下し、樹脂供給口６５を介して加熱シリンダ１７内に供給される。

該加熱シリンダ１７における樹脂供給口６５の近傍に、加熱シリンダ１７、樹脂供給口６５及び案内部８４の下端部を包囲して、冷却装置としての環状の冷却ジャケット８８が形成され、該冷却ジャケット８８に冷却媒体としての水が供給される。したがって、該水によって、案内部８４内を落下し、樹脂供給口６５を介して加熱シリンダ１７に供給される樹脂が溶融させられるのが防止される。

そして、射出成形機を制御し、前記射出用モータ、計量用モータ、フィードモータ８６等を駆動したり、ヒータｈ１１〜ｈ１３、ｈ２１を通電したりするために、図示されない制御部が配設され、該制御部は、演算装置としてのＣＰＵ、記録装置としてのメモリ等を備えるほかに、表示部、操作部等を備え、所定のプログラム、データ等に従って各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。

前記構成の射出装置３１において、計量工程時に、前記フィードモータ８６及び計量用モータを正方向に駆動することによって、前記フィードスクリュー８５及びスクリュー２０を正方向に回転させると、前記ホッパ８２からシリンダ部８３内に供給された樹脂は、前記フィードスクリュー８５の溝に沿って前進させられ、その間に、予熱され、シリンダ部８３の前端から案内部８４内に供給され、樹脂供給口６５を介して加熱シリンダ１７内に供給される。なお、シリンダ部８３内において樹脂は、溶融することがない温度、例えば、ガラス転移点以下の所定の温度に予熱される。

そして、前記加熱シリンダ１７内に供給された樹脂は、前記第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂに沿って前進させられるとともに、前記ヒータｈ１１〜ｈ１３によって加熱され、溶融させられる。なお、樹脂は、圧力部材５４より所定の距離だけ手前の、樹脂の圧力が上昇する点を表す圧力上昇開始点ｑｔ１からスクリュー本体５２の前端にかけて前進させられるのに伴って、圧力が次第に高くされる。

続いて、樹脂は、樹脂流路７３を通過して、更に圧力が高くされた後、樹脂流路７４を通過して前進させられ、その間に、十分に混練される。

また、このとき、前記逆止リング５７はロッド部５６に対して相対的に前方に移動させられるので、樹脂流路７４、７５が連通させられ、樹脂流路７４内の樹脂は、樹脂流路７５を通り、スクリューヘッド６１の前方に送られる。したがって、スクリュー２０が加熱シリンダ１７内における後退限位置に置かれた状態で、スクリューヘッド６１の前方に１ショット分の溶融させられた樹脂が溜められる。なお、前記ヘッド部５５に図示されない切欠が形成され、樹脂流路７５とスクリューヘッド６１の前方とが連通させられる。

次に、射出工程時に、前記射出用モータを駆動して、スクリュー２０を前進させると、前記スクリューヘッド６１の前方に溜められた樹脂は、前記射出ノズル１８から射出され、前記金型装置のキャビティ空間に充填される。

ところで、前述されたように、スクリュー本体５２には、前端から所定の範囲にわたって、前記逆流防止装置６２と隣接させて、平坦な外周面を備えた圧力部材５４が形成される。

すなわち、樹脂供給口６５から供給された樹脂は、計量工程において、スクリュー２０が回転するのに伴って、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂによって誘導され、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂ内を前進させられるが、圧力部材５４に到達すると、フライトが形成されていないので、フライトによる樹脂の誘導がされなくなり、前進する力が弱くなる。

したがって、樹脂流路７３、７４内において樹脂の移動速度が低くなるので、圧力部材５４は、後方から第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂ内を前進させられる樹脂に対して、前進を抑制する移動抑制部材として機能する。その結果、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂ内の樹脂においては、前進するのが抑制されるので、前記圧力上昇開始点ｑｔ１より前方の領域において前方ほど圧力が高くされる。

また、圧力部材５４において、傾斜部７１は、前方ほど外径が大きくされ、樹脂流路７３の断面積は、前方ほど小さくされ、また、大径部７２の外径ｄ２は、フライト谷径ｄ１より大きく、かつ、フライト山径Ｄｉより小さくされる。

したがって、圧力部材５４における移動抑制部材としての機能を一層高くすることができるので、前記圧力上昇開始点ｑｔ１より前方の領域における樹脂の圧力を一層高くすることができる。なお、径方向において本体部分４５ａの外周面からフライト５３の外周縁までの距離をｔ１とすると、距離ｔ１は、
ｔ１＝（Ｄｉ−ｄ１）／２
になる。また、大径部７２の外周面からフライト５３の周縁までの距離をｔ２とすると、距離ｔ１に対する距離ｔ２の比ｔ２／ｔ１は１より小さくなる。

その結果、スクリュー２０を前進限位置に置いた状態で、樹脂供給口６５の後端の位置に設定され、樹脂が供給される点を表す成形材料供給点ｑｔ２から前記圧力上昇開始点ｑｔ１までの領域が供給部Ｐ１１を構成し、圧力上昇開始点ｑｔ１からフライト形成部４５の前端にかけての領域が計量部（圧縮部）Ｐ１２を構成し、フライト形成部４５の前端から圧力部材５４の前端にかけての領域が混練部Ｐ１３を構成するので、従来の射出装置と同様の可塑化を行うことができ、十分に樹脂の混練性を良くすることができる。また、前記混練部Ｐ１３において、溶融させられた後の樹脂の圧力を高くすることができるので、混練性を一層良くすることができる。

そして、前記大径部７２を形成するだけで、計量部Ｐ１２における樹脂の圧力を高くすることができるので、フライト谷径ｄ１をフライト形成部４５の軸方向において変化させる必要がない。

したがって、スクリュー２０の形状を簡素化することができるので、スクリュー２０のコストを低くすることができる。

ところで、樹脂供給口６５を介して供給された樹脂が、加熱シリンダ１７内を前進させられる間に凝集し、複数の樹脂のペレット１９から成るソリッドベッドｂ（図２参照）が形成されると、すべてのペレット１９を完全に溶融させるのに時間がかかってしまう。

そこで、本実施の形態においては、成形材料供給点ｑｔ２から前方にかけて、フライト形成部４５の長さ方向における所定の区間に、ソリッドベッドｂが形成されるのを防止するための溝深さ設定領域が設定され、該溝深さ設定領域においては、ペレット１９の径（直径）をδ１としたとき、径δ１に対する溝６７の溝深さτ１の比γ１
γ１＝τ１／δ１
が、
１≦γ１≦２．５
に、好ましくは、
１≦γ１≦２．０
にされる。なお、前記溝深さτ１は、距離ｔ１と等しいので、
τ１＝（Ｄｉ−ｄ１）／２
である。

本実施の形態において、ペレット１９は球形の形状を有するが、球形以外の形状を有する場合、ペレット１９の径δ１は、ペレット１９の各部の径のうちの最大のもの、すなわち、最大径としたり、ペレット１９の各部の径のうちの最小のもの、すなわち、最小径としたり、最大径と最小径との中間の値、例えば、平均値としたりすることができる。

前記溝深さ設定領域は、ソリッドベッドｂが形成されるのを防止することができるだけの軸方向長さにわたって設定されればよく、スクリュー２０を前進限位置に置いたときの成形材料供給点ｑｔ２からフライト形成部４５の前端までの区間、すなわち、フライト形成部の軸方向における全体にわたって形成されるのが好ましい。また、前記溝深さ設定領域を、成形材料供給点ｑｔ２から供給部Ｐ１１の前端までの区間に設定したり、成形材料供給点ｑｔ２から樹脂が完全に溶融する箇所までの区間に設定したり、成形材料供給点ｑｔ２から、スクリューストロークの長さだけ前方に延びる区間に設定したりすることができる。

なお、前記溝深さ設定領域を、スクリュー２０の軸方向長さで表したり、溝６７の長さで表したりすることができる。

次に、樹脂が溶融する状態について説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態における樹脂が溶融する状態を示す概念図、図７は本発明の第１の実施の形態における射出装置の展開距離を説明する図である。

図において、１７は加熱シリンダ、２０はスクリュー、５３ａ、５３ｂは第１、第２のフライト部、６７ａは第１の溝部、１９はペレット、ｒは溶融した樹脂によって形成されたメルトプールである。

前述されたように、比γ１が、
１≦γ１≦２．５
にされ、好ましくは、
１≦γ１≦２．０
にされるので、前記第１の溝部６７ａにおいて、二つのペレット１９が溝６７（図５）の深さ方向（径方向）に重なることがほとんどなくなる。したがって、各ペレット１９は、凝集することなく、横に並んで第１の溝部６７ａに沿って実線矢印方向に前進させられる。また、前記射出装置３１（図４）においては、スクリュー２０を回転させたときに、溶融した樹脂が前進するように、加熱シリンダ１７の内周面の摩擦係数がスクリュー２０の外周面の摩擦係数より大きく設定されている。したがって、前記各ペレット１９は、スクリュー２０の回転に伴って、加熱シリンダ１７の内周面との摩擦によって転がり（回転し）ながら第１の溝部６７ａ内を前進させられる。

このように、本実施の形態においては、前記各ペレット１９によってソリッドベッドｂが形成されることがなくなるので、複数のペレット１９が第１の溝部６７ａの深さ方向に重なって形成されない。その結果、各ペレット１９に熱が効率よく伝達されやすくなり、すべてのペレット１９を溶融させるのに必要な時間を短くすることができる。そして、図
７に示されるように、樹脂が完全に溶融するまでの溝６７の展開距離Ｌ２を短くすることができる。

また、前記各ペレット１９は、ヒータｈ１１〜ｈ１３の熱の伝達に伴って溶融させられ、剪断発熱によって溶融させられないので、樹脂を均一に溶融させることができる。

そして、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂの溝深さが小さくされ、かつ、フライト形成部４５の前端から前方の所定の範囲に、逆流防止装置６２と隣接させて、樹脂流路７４を狭くするための前記圧力部材５４が配設される。

したがって、各ペレット１９は、加熱シリンダ１７の内周面と接触しながら、かつ、転がりながら、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂ内を前進するので、図６に示されるように、ヒータｈ１１〜ｈ１３の熱が、破線矢印で示されるように、加熱シリンダ１７を介して転がり伝熱によって各ペレット１９に伝達される。その結果、樹脂を効率よく、かつ、均一に加熱し、溶融させることができるので、成形品の品質を向上させることができる。

図８は本発明の第１の実施の形態におけるソリッドベッドが形成されたかどうかの評価結果を示す図である。

図において、×はソリッドベッドｂが形成されたことを表し、○はソリッドベッドｂが形成されなかったことを表す。

図に示されるように、比γ１が１．０、２．０及び２．５である場合、ソリッドベッドｂは形成されず、３．０及び３．５である場合にソリッドベッドｂが形成された。

ところで、前記構成の射出装置３１においては、圧力部材５４と加熱シリンダ１７との間の樹脂流路７４が狭くなるので、フライト形成部４５の前端部、すなわち、計量部Ｐ１３（図４）において樹脂の流れに偏りが生じると、前記樹脂流路７４に樹脂を円滑に進入させることができない。そして、樹脂の流れに偏りが生じると、流速が低い部分で樹脂の滞留が生じ、樹脂に焼けが発生しやすくなり、成形品に成形不良が発生してしまう。

また、前記構成の射出装置３１においては、溝深さが小さくされるので、供給部Ｐ１１において、樹脂供給口６５を介して加熱シリンダ１７内に供給されたペレット１９の逃げ場がその分少なくなり、スクリュー２０の回転に伴ってペレット１９に加わる力が大きくなり、ペレット１９に剪断力が発生し、発生した剪断力がスクリュー２０のフライト５３に加わってしまう。

そこで、前述されたように、フライト５３は、複数の、本実施の形態においては、二つの第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂを備え、該第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂに沿って第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂが形成される。

図９は本発明の第１の実施の形態における圧力部材に隣接する領域におけるスクリューの断面図である。なお、図９は図５のＡ−Ａ断面図である。

図において、２０はスクリュー、４５ａは本体部分、５３ａ、５３ｂは第１、第２のフライト部、６７ａ、６７ｂは第１、第２の溝部である。

この場合、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂのうちの一方のフライト部間に他方のフライト部が形成され、溝６７が第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂに分割される。

したがって、計量部Ｐ１３において、フライト形成部４５における樹脂の流れに偏りが生じるのを防止することができるので、前記樹脂流路７４に進入する樹脂の流れを均一にすることができる。

また、前記スクリュー２０を矢印方向に回転させると、回転方向における第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂより下流側の近傍ＡＲ１において、樹脂の流速が高くなり、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂより上流側の近傍ＡＲ２において、樹脂の流速が低くなるので、前記樹脂流路７４において、流速が高くされた樹脂が十分に供給されるので、樹脂の流れに偏りが生じるのを防止することができる。

その結果、樹脂の滞留が生じるのを防止することができるので、樹脂に焼けが発生するのを防止することができる。したがって、成形品に成形不良が発生するのを防止することができる。

また、前記各第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂは一定のフライトピッチで形成されるので、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂは、スクリュー２０の軸方向における任意の位置において、円周方向において等ピッチ（１８０〔°〕の間隔）で位置させられる。しかも、前記スクリュー２０の軸方向に任意の位置で第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂの高さは等しくされる。

したがって、スクリュー２０の重心は、スクリュー２０の軸方向におけるいずれの位置においても中心に置かれるので、スクリュー２０を高速で回転させても、スクリュー２０に振動が発生することはない。その結果、成形サイクルを短くすることができる。

また、第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂのうちの一方のフライト部間に他方のフライト部が形成され、溝６７が第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂに分割されるので、供給部Ｐ１１において、ペレット１９が樹脂供給口６５を介して加熱シリンダ１７内に供給されたときに、スクリュー２０の全体に加わる力は、１条フライト、すなわち、一つのフライト部だけを備えたシングルフライトの構造を有するスクリューの全体に加わる力と同じであるが、各第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂに加わる面圧Ｐｄは低くなり、次の式で表されるように、シングルフライトの構造を有するスクリューのフライトに加わる面圧Ｐｓの半分になる。

Ｐｄ＝Ｐｓ／２
したがって、スクリュー２０が破損するのを防止することができ、射出装置３１の耐久性を向上させることができる。

また、フライト形成部４５における樹脂の送り力を大きくすることができるので、スクリュー２０における可塑化能力を向上させることができる。

ところで、前記供給部Ｐ１１においては、各ペレット１９間の隙間が空気断熱層として機能するので、射出成形機の運転を開始した後、スクリュー２０の温度が適正な温度に到達するのに必要な時間が長い場合、ペレット１９に一層大きな剪断力が発生する。

ところが、本実施の形態においては、前記溝６７が第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂに分割されるので、第１、第２の溝部６７ａ、６７ｂが空気断熱層として機能するのを抑制することができる。また、加熱シリンダ１７と第１、第２のフライト部５３ａ、５３ｂとの接触面積が大きくなるので、ヒータｈ１１〜ｈ１３によって発生させられた熱をスクリュー２０に効率よく伝達することができる。したがって、スクリュー２０の温度が適正な温度に到達するのに必要な時間が短くなり、ペレット１９に大きな剪断力が発生するのを
抑制することができる。

次に、３個のフライト部によってフライトを形成するようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。

図１０は本発明の第２の実施の形態におけるスクリューの断面図である。

図において、２０は射出部材としての、かつ、計量部材としてのスクリュー、４５ａは本体部分、１５３ａ〜１５３ｃは第１〜第３のフライト部、１６７ａ〜１６７ｃは第１〜第３の溝部である。

この場合、第１〜第３のフライト部１５３ａ〜１５３ｃのうちの一つのフライト部間に他の二つのフライト部が形成され、各フライト部間が第１〜第３の溝部１６７ａ〜１６７ｃに分割される。したがって、可塑化部としてのフライト形成部４５において樹脂の流れに偏りが生じるのを一層防止することができるので、計量部Ｐ１３において、樹脂流路７４（図５）に進入する樹脂の流れを一層均一にすることができる。

また、前記スクリュー２０を矢印方向に回転させると、前記樹脂流路７４には、流速が高くされた樹脂が十分に供給されるので、樹脂流路７４において樹脂の流れに偏りが生じるのを防止することができる。

その結果、樹脂の滞留が生じるのを防止することができるので、樹脂に焼けが発生するのを防止することができる。したがって、成形品に成形不良が発生するのを防止することができる。

また、前記第１〜第３のフライト部１５３ａ〜１５３ｃは、スクリュー２０の軸方向におけるいずれの位置においても、円周方向において等ピッチ（１２０〔°〕の間隔）で位置させられる。したがって、スクリュー２０の重心は、スクリュー２０の軸方向におけるいずれの位置においても中心に置かれるので、スクリュー２０を高速で回転させても、スクリュー２０に振動が発生することはない。その結果、成形サイクルを短くすることができる。

さらに、前記スクリュー２０を矢印方向に回転させると、前記樹脂流路７４には、流速が高くされた樹脂が十分に供給されるので、供給部Ｐ１１においては、各第１〜第３のフライト部１５３ａ〜１５３ｃに加わる面圧Ｐｄを一層低くすることができる。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

Claims (10)

1. シリンダ部材内で回転自在に配設され、後端が駆動装置に連結されたスクリューにおいて、
   （ａ）本体部分、及び該本体部分の外周面に突出させて形成されたフライトを備えたフライト形成部と、
   （ｂ）該フライト形成部より前方に配設され、平坦な外周面を備える圧力部材とを有するとともに、
   （ｃ）前記フライト形成部の所定の区間において、前記フライトは複数のフライト部によって形成され、
   （ｄ）成形材料供給点から前方にかけて設定された溝深さ設定領域において、成形材料の径をδ１とし、前記フライトに沿って形成された溝の溝深さをτ１としたとき、径δ１に対する溝深さτ１の比γ１は、
   １≦γ１≦２．５
   にされることを特徴とするスクリュー。
2. 前記所定の区間はフライト形成部の供給部に設定される請求項１に記載のスクリュー。
3. 前記所定の区間はフライト形成部の計量部に設定される請求項１に記載のスクリュー。
4. 前記所定の区間はフライト形成部の軸方向における全体にわたって設定される請求項１に記載のスクリュー。
5. 前記溝深さ設定領域は成形材料供給点から供給部の前端までの区間に設定される請求項１に記載のスクリュー。
6. 前記溝深さ設定領域は成形材料供給点からスクリューストロークの長さだけ前方に延びる区間に設定される請求項１に記載のスクリュー。
7. 前記溝深さ設定領域はフライト形成部の軸方向における全体にわたって設定される請求項１に記載のスクリュー。
8. 前記各フライト部は等フライトピッチで形成される請求項１に記載のスクリュー。
9. 前記各フライト部は任意の軸方向の位置において等しい高さに形成される請求項１に記載のスクリュー。
10. 前記請求項１〜９のいずれか１項に記載のスクリューが搭載された射出装置。

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