JP5271675B2 - プリプラ式射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、可塑化部と射出部とを連通路で連通し射出ノズルから射出するプリプラ式射出装置に関し、より詳しくはそのノズル流路に特徴があるプリプラ式射出装置に関する。

射出シリンダ内の溶融樹脂を射出プランジャ（以下、単にプランジャと言う。）によって射出する射出装置には、代表的なものとしてプリプラ式射出装置がある。その射出装置は、あとに説明される本発明特有の樹脂流路を除けば概略図１で示される。

その射出装置は、可塑化部２と射出部３とそれらを連通するジャンクション１１とを含む。可塑化部２は、可塑化シリンダ２０と、そのシリンダ２０内の可塑化スクリュ２１と、そのスクリュ２１を回転させる回転駆動装置２３と、そのスクリュ２１をわずかに進退させる逆止装置２２とを有する。射出部３は、射出シリンダ３０と、そのシリンダ３０内のプランジャ３１と、プランジャ３１を進退させる射出駆動装置６０とを有する。

射出部３の射出シリンダ３０には、その前端にノズルアダプタ１４０を介して射出ノズル４１が固定されている。そして、ノズルアダプタ１４０には、その側面にジャンクション１１を介して可塑化シリンダ２０前端が接続される。それで、可塑化部２と射出部３は、ジャンクション１１によって連通路１２、４２で連通される。１３は、ジャンクション１１とノズルアダプタ１４０の当接面で溶融樹脂が漏れないようにするために設けた連通路ブッシュである。

ノズルアダプタ１４０の射出シリンダ３０側端面には、プランジャ３１の先端面３１ａと略等しい形状の前壁４３が形成される。その前壁４３と射出シリンダ孔３０ａとプランジャ３１の先端面３１ａとで囲まれた空間には、射出シリンダ室３２が形成される。そして、その前壁４３には、その周縁部の一方に連通路４２が開口（４２ａ）し、その前壁４３の中央部に射出ノズル４１の先端にまで連通する射出孔４４が開口（４４ａ）している（図３参照。ただし後述するバイパス流路１４５を除く。）。

なお、２４は、可塑化シリンダ２０の後端側から樹脂材料を供給するためのホッパである。また、図示省略されるが、可塑化シリンダ２０とジャンクション１１と射出シリンダ３０の外周には、バンドヒータが設けてある。

このような射出装置において、ホッパ２４から供給された樹脂材料は、可塑化スクリュ２１の回転による剪断発熱とバンドヒータによる加熱とによって可塑化され、そのスクリュ２１の回転によって押し出されて連通路１２、４２を通って射出シリンダ室３２に送られる。このとき、逆止装置２２は、送り出す溶融樹脂に作用する背圧により可塑化スクリュ２１の後退を許容して、可塑化シリンダ２０側の連通路１２を開く。また、送り出された溶融樹脂は、プランジャ３１を後退させ、その後退量によって計量される。つぎに、プランジャ３１が前進して、その溶融樹脂を射出シリンダ３０先端の射出ノズル４１から図示省略された金型装置のキャビティに充填する射出が行われる。このとき、逆止装置２２が可塑化スクリュ２１を前進させて、連通路１２を閉じる逆流防止を行う。また、通常、上記計量後に逆止をしてから、射出ノズル４１からの鼻垂れを防止するサックバック、すなわちプランジャ３１を僅かに後退させる動作が行われる。

以上説明した射出部３では、射出シリンダ室３２の射出孔４４の開口４４ａに関して連通路４２の開口４２ａの反対側（略対称）の領域に溶融樹脂が滞留する問題が発生した。これは、その連通路４２の開口４２ａが射出シリンダ室３２の前壁４３の一方に偏って開口しているために、その反対側の部分で溶融樹脂の流れが悪くなるからである。

そこで、本願出願人は、特許文献１において、図３に示すようなノズル流路を備えたプリプラ式射出装置、すなわち射出シリンダ室３２の前壁４３（特許文献１では射出室のノズル側壁面と記載。）の周縁部に開口する連通路４２の、その前壁４３の中央部に開口する射出孔４４に関して略対称な位置に、射出孔４４に連通するバイパス流路１４５（特許文献１では射出副路と記載。）を開口（１４５ａ）するとともに、プランジャ３１の先端面３１ａをその中央部を周縁部に比べ中高形状にしたプリプラ式射出装置を提案した。これにより、射出シリンダ室３２内で滞留した易い部分の溶湯樹脂を、その部分に設けたバイパス流路１４５の開口１４５ａから射出孔４４に流出させて、その滞留を防止するように構成した。したがって、実際には、バイパス流路１４５は、あくまで滞留防止であって副次的な流路であることから、その断面積が射出孔４４の断面積に比べて小さく形成されている。

特許２６１５３３４号公報

しかしながら、上記特許文献で開示された射出装置では、低粘度に可塑化される樹脂材料で高速射出成形を行い、さらにサックバックも行う場合には、射出シリンダ３０とノズルアダプタ１４０の当接面であって連通路４２の開口４２ａの両側の近傍に孔蝕による金属の腐食を生じることがあった。そして、さらに成形が繰り返された場合には、射出シリンダ３０とノズルアダプタ１４０との接合部分に溶湯樹脂が入り込む程にその腐食が進行し、ついには射出の際にその当接面から溶融樹脂が漏れ出てしまうことがあった。その発生場所は、射出シリンダ室３２の前壁４３側の隅角部分３２ａであってその前壁４３の連通路４２開口４２ａの両側の領域Ｚ１、Ｚ２であり、射出シリンダ室３２の上側という特徴がる。

この腐食のメカニズムは、つぎのように推察される。特に低粘度の溶融樹脂を使用してサックバックする場合に、そのサックバックによって射出シリンダ室３２内が負圧になり、その溶融樹脂に溶け込むガスがほんの僅かではあるが気泡となって顕在化する。そして、その気泡が、高速射出の際に一気に潰されることで衝撃的に高圧が発生し、その高圧が上側の隅角部分３２ａに作用する。それで、隅角部分３２ａに作用する圧力は、射出の度に負圧から高圧に急変して大きな圧力振幅を呈し、その結果、その部位に特に腐食を発生させる。既述したように上側でより顕著なことは、気泡がその上部に発生することと符合する。一方、高粘度の溶融樹脂を使用する場合には、上記のような気泡が発生しないため、上記の腐食は起こっていない。

なお、特にその腐食がその隅角部分３２ａの一部の領域Ｚ１、Ｚ２にだけ発生したのは、その領域Ｚ１、Ｚ２を除く領域に作用する圧力が、上記のような大きな圧力振幅にならないからと考えられる。なぜなら、連通路４２の開口４２ａの近傍では、連通路４２に残留する溶融樹脂がクッションになって上記高圧が低減される一方、その残留樹脂が射出シリンダ室３２内に引き出されるようにして上記負圧も低減されるからである。また、バイパス流路１４５の開口１４５ａ側の領域でも、バイパス流路１４５を通って射出孔４４に溶融樹脂が流出するので上記のような高圧が発生しない一方、そのバイパス流路１４５に残留している溶融樹脂が射出シリンダ室３２内に引き出されて上記負圧も低減される。

そこで、本発明は、射出の度に射出シリンダ室３２前壁４３の一部の領域Ｚ１、Ｚ２に作用する大きな圧力振幅を低減し、その前壁４３の金属の腐食を防止するプリプラ式射出装置を提案する。また、従来よりもさらに射出シリンダ内に溶融樹脂が滞留しにくいプリプラ式射出装置を提案する。

上記問題を達成するための、本発明の実施態様におけるプリプラ式射出装置は、可塑化シリンダ内で可塑化した樹脂材料を、その可塑化シリンダと射出シリンダとを連通する連通路を介して射出シリンダ内の射出シリンダ室に供給し、その樹脂材料をプランジャによって射出ノズルの射出孔から射出させるとともに、その射出シリンダ室の前壁の周縁部に開口したその連通路の、その射出孔に関して略対称な位置に開口させたバイパス流路と副バイパス流路によって、その樹脂材料をその射出孔に流出させるプリプラ式射出装置において、バイパス流路の開口と副バイパス流路の開口とは、射出孔の開口を中心とする同一円周上略１２０度の間隔に等配させたものである。

本発明のプリプラ式射出装置では、射出シリンダ室前壁で金属の腐食が生じていた部分の近傍に、射出孔に連通する副バイパス流路が開口させてある。それで、射出の際には、溶融樹脂をその流路を介して射出孔に流出させてその部分に発生する衝撃的な高圧をその射出孔から逃がすことができる。また、サックバックの際には、その流路内に残留している溶融樹脂を射出シリンダ内に引き出すようにしてその部分に発生する負圧を低減させることができる。したがって、本発明では、射出の度にその部分に作用する大きな圧力振幅が低減されて、その腐食が防止される。加えて、本発明では、副バイパス流路の開口する部分が溶融樹脂の滞留防止にも寄与する。

また、本発明のプリプラ式射出装置では、上記腐食防止はもちろん、バイパス流路開口と副バイパス流路開口とを同一円周上に略１２０度の間隔で等配することで、通常の射出や色替えにおいても溶融樹脂を均等に射出孔に流出させることができる。

以下、本発明のプリプラ式射出装置が、図１と図２とともに説明される。図１には、本発明のプリプラ式射出装置の概略が断面図として示される。図２には、本発明のノズルアダプタの主要部が拡大された図であって、図（ａ）にその縦断面図、図（ｂ）に図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、図（ｃ）に図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図が示される。なお、本発明のプリプラ式射出装置は、以下説明する副バイパス流路などの流路を除き、背景技術で既述したプリプラ式射出装置の構成部材と略同等なので同じ符号が付けられてその説明が省略される。

本発明のプリプラ式射出装置１は、その射出部３の射出シリンダ３０にプランジャ３１を内蔵するとともにそのシリンダ３０の前端と射出ノズル４１との間にノズルアダプタ４０が固定してある。そして、それらの部材に囲まれる形で射出シリンダ室３２が形成される。なお、５０は、ノズルアダプタ４０を射出シリンダ３０に固定するボルトで、４８は、ノズルアダプタ４０のボルト挿通孔である。

ノズルアダプタ４０には、射出シリンダ３０側の端面に射出シリンダ室３２の前壁４３が形成される。その前壁４３の中央部には、射出ノズル４１に連通する射出孔４４が開口（４４ａ）する。そして、その前壁４３の周縁部には、可塑化シリンダ２０に連通する連通路４２が開口（４２ａ）するとともに、その連通路４２の開口４２ａの、射出孔４４の開口（４４ａ）に関して略対称な位置に射出孔４４に連通するバイパス流路４５が開口（４５ａ）する。なお、本発明のバイパス流路４５は、後述されるようにその断面積が従来（図３参照）のバイパス流路１４５の断面積と異なるので符号を変えている。

それに加えて本発明では、金属の腐食を生じることがあった部分（図３のＺ１とＺ２）の近傍、すなわち、連通路４２の開口４２ａの両側近傍に射出孔４４に連通する副バイパス流路４６および４７を開口（４６ａおよび４７ａ）させる。より詳しくは、それら副バイパス流路の開口４６ａおよび４７ａが、射出シリンダ室３２の前壁４３における、連通路４２の開口４２ａに関して略対称な位置、すなわち、連通路４２の開口４２ａを挟むようにして連通路４２の開口４２ａと射出孔４４の開口４４ａを結ぶ直線に関して略対称な位置に形成される。そして、副バイパス流路４６および４７は、それぞれの断面積が略等しく形成される。また、副バイパス流路４６および４７は、射出孔４４に対するそれぞれの角度が略等しく形成される（図ではどちらとも角度Ｒ４）。

このような射出部３では、射出の際に、射出孔４４に連通する副バイパス流路４６および４７から溶融樹脂を流出させるようにして、金属の腐食を生じることがあった部分に発生する衝撃的な高圧をその射出孔４４から逃がすとともに、サックバックの際に、副バイパス流路４６および４７内に残留する溶融樹脂を射出シリンダ室３２内に引き出すようにしてその部分に発生する負圧を低減させることができる。したがって、射出の度にその部分に作用する圧力振幅が低減されて、その結果、その腐食が防止できる。さらに、副バイパス流路４６および４７は、連通路４２が開口する側に開口するので、バイパス流路４５の開口４５ａの反対側の領域の滞留防止にも寄与する。

上記の射出部３は、より好ましくはバイパス流路４５と副バイパス流路４６および４７とがつぎのように形成されるとなお良い。すなわち、バイパス流路の開口４５ａと副バイパス流路の開口４６ａおよび４７ａが、射出シリンダ室３２の前壁４３において、その前壁４３中央部の射出孔４４の開口４４ａを中心とする、同一円周上に略１２０度（＝角度Ｒ１＝角度Ｒ２）の間隔に等配されると良い。そして、バイパス流路４５と副バイパス流路４６および４７は、射出孔４４に対する角度が略等しく（角度Ｒ３＝角度Ｒ４）形成されると良い。また、バイパス流路４５と副バイパス流路４６および４７の各断面積は、略同じになるように形成される。なお、バイパス流路４５と副バイパス流路４６および４７の断面積を合計した総面積は、従来（図３参照）の１個のみのバイパス流路１４５の断面積に略等しく形成される。ただし、それら流路４５と４６および４７の孔径が小さすぎて、加工が困難な場合には、それらの孔径を大きくせざるを得ないため、それらの断面積の総和が上記従来の流路１４５の断面積を超えてしまうことがある。そのような場合でも、それら流路４５と４６および４７の断面積の総和は、射出孔４４の断面積を超えないようにされる。

このように構成された射出部３では、溶融樹脂をバイパス流路４５と副バイパス流路４６および４７から射出孔４４にさらに均等に流出させることができるので、通常の射出や色替えの際に都合が良い。

本発明のプリプラ式射出装置の概略を示す断面図である。 本発明のノズルアダプタの主要部を拡大した図であって、図（ａ）はその縦断面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図、図（ｃ）は図（ｂ）のＣ−Ｃ断面図である。 従来のノズルアダプタの主要部を拡大した図であって、図（ａ）は縦断面図、図（ｂ）は図（ａ）のＢ−Ｂ矢視図である。

符号の説明

１ プリプラ式射出装置
２ 可塑化部
３ 射出部
２０ 可塑化シリンダ
２１ 可塑化スクリュ
３０ 射出シリンダ
３１ プランジャ
３２ 射出シリンダ室
４０ 本発明のノズルアダプタ
４１ 射出ノズル
４２ 連通路
４２ａ 射出シリンダ室前壁の連通路の開口
４３ 射出シリンダ室前壁
４４ 射出孔
４４ａ 射出シリンダ室前壁の射出孔の開口
４５ 本発明のバイパス流路
４５ａ 本発明の射出シリンダ室前壁のバイパス流路の開口
４６、４７ 副バイパス流路
４６ａ、４７ａ 射出シリンダ室前壁の副バイパス流路の開口
１４０ 従来のノズルアダプタ
１４５ 従来のバイパス流路
１４５ａ 従来の射出シリンダ室前壁のバイパス流路の開口
Ｒ１ 射出シリンダ室前壁中央部を中心とした際のバイパス流路の開口と副バイパス流路の開口の間の角度
Ｒ２ 射出シリンダ室前壁中央部を中心とした際の副バイパス流路の開口同士の間の角度

Claims (1)

1. 可塑化シリンダ内で可塑化した樹脂材料を、前記可塑化シリンダと射出シリンダとを連通する連通路を介して前記射出シリンダ内の射出シリンダ室に供給し、前記樹脂材料をプランジャによって射出ノズルの射出孔から射出させるとともに、前記射出シリンダ室の前壁の周縁部に開口した前記連通路の、前記射出孔に関して略対称な位置に開口させたバイパス流路と副バイパス流路によって、前記樹脂材料を前記射出孔に流出させるプリプラ式射出装置において、
   前記バイパス流路の開口と前記副バイパス流路の開口とは、前記射出孔の開口を中心とする同一円周上略１２０度の間隔に等配されたことを特徴とするプリプラ式射出装置。

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