JP5952081B2

JP5952081B2 - 射出成形機

Info

Publication number: JP5952081B2
Application number: JP2012112707A
Authority: JP
Inventors: 博子田中; 井上　玲; 玲井上; 憲亮守谷
Original assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Current assignee: Toyo Machinery and Metal Co Ltd
Priority date: 2012-05-16
Filing date: 2012-05-16
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-05-16
Also published as: JP2013237227A

Description

本発明は、型閉された金型のキャビティに加熱シリンダで溶融された熱可塑性樹脂を射出する射出成形機に関し、特に加熱シリンダ内で熱可塑性樹脂を混練した後、当該混練された熱可塑性樹脂をさらに混練し整流してから金型のキャビティへ射出する射出成形機に関する。

従来から用いられている一般的な射出成形機においては、加熱シリンダ内に原料である粒状の熱可塑性樹脂を送り、加熱シリンダ内に設けられたスクリューの回転により樹脂を溶融しながらスクリュー先端のノズル側に送り出し、スクリューを前進させることで該スクリューの先端側に設けた射出ノズルから型閉された金型のキャビティに溶融樹脂を射出し、キャビティ内で溶融樹脂を冷却させ固化した後、金型を開き、突出しピンなどにより金型内側面に張り付いている成形体を取り出すことにより、成形体の製造が行われている。

ところで、金型のキャビティに射出される樹脂は、金型のキャビティに射出される前に、加熱シリンダ内でスクリューの回転により混練されるわけであるが、その混練が十分に行われない場合には、良質な成形体が得られなくなる。そのため、樹脂の混合を十分に行うため、例えば、特許文献１には、所定ピッチで環状に配列された複数の樹脂通路を形成したトーピードを加熱シリンダ内に収容し、該トーピードにより樹脂の混練を効果的に行えるようにした技術が開示されている。

特開２００６−２９７６７０号公報

しかし、特許文献１に開示されているように、加熱シリンダ内にトーピードを収容すれば、樹脂の混練を向上することは可能ではあるものの、良質な成形体を得るためには、十分に混練した樹脂を金型のキャビティ内にスムーズに送り出さなければならず、しかも、トーピードを加熱シリンダの中心に収容した場合では、射出ノズル先端の中心から射出される樹脂が、トーピードの外側に形成した樹脂通路から搬送されるため、それにより、樹脂の流動抵抗が増加してしまい、それが影響し良質な成形体が得られなくなるといった問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、加熱シリンダ内で熱可塑性樹脂を効果的に混練した後、射出ノズルで当該混練された熱可塑性樹脂をさらに混練し、該混練された熱可塑性樹脂を整流してから金型のキャビティへ射出充填することにより、高品質な成形体を得ることを可能とした射出成形機を提供することを目的とする。

請求項１に係る射出成形機の発明は、
熱可塑性樹脂が供給される加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転可能に設けられたスクリューと、前記加熱シリンダの先端に装着された射出ノズルとを備え、該スクリューの回転により前記加熱シリンダ内に供給された熱可塑性樹脂が加熱溶融され混練された後、該混練された熱可塑性樹脂が前記射出ノズルを通じて、型閉された金型のキャビティに射出される射出成形機であって、
前記射出ノズルには、前記加熱シリンダの先端に螺着される連結部と、その連結部の先端に装着され、溶融された熱可塑性樹脂を金型のキャビティへ射出する射出部とが構成されており、当該射出ノズル内には熱可塑性樹脂が通過する流路が形成されており、
さらに、当該射出ノズルに形成された流路内の中間部には、樹脂経路が形成された整流チップを固着しており、
該整流チップは、当該整流チップに形成した樹脂経路の上流部に、前記加熱シリンダから供給されてきた樹脂を分流する分流板を設け、その樹脂経路の下流部に、熱可塑性樹脂の流れを整流する整流板を設け、当該上流部と下流部の間に、単一の空間部から成る中流部を設けており、
前記整流チップの上流部に形成された前記分流板で分流された樹脂の流れを一つにまとめ混合させる中流部を通過した後、該中流部で混合された樹脂の流れを、前記整流チップの下流部に形成された整流板により、前記金型のキャビティに臨む射出方向への流れとして整流することを特徴とする。

請求項２に係る射出成形機の発明は、請求項１において、
前記分流板と前記整流板の各々は、前記樹脂経路に複数形成したものであり、これら複数の分流板と整流板は、前記樹脂経路の外形から延出するようにして形成したものであることを特徴とする。

請求項３に係る射出成形機の発明は、請求項２において、
前記分流板と前記整流板の各々は、前記樹脂の流動抵抗を低減できるよう前記スクリューの前進方向に対し平行に形成したものであることを特徴とする。

請求項４に係る射出成形機の発明は、請求項２において、
前記上流部の分流板と前記下流側の整流板の断面形状を同一としたことを特徴する。

請求項５に係る射出成形機の発明は、請求項４において、
前記整流チップの上流部の前記分流板と下流側の前記整流板とが前記スクリューの前進方向に対向しないよう、位置をずらして配設したことを特徴する。

本発明によれば、加熱シリンダ内にある熱可塑性樹脂をスクリューの回転に伴い混練した後、さらに、当該混練された熱可塑性樹脂が、射出ノズルに構成された整流チップの上流に位置する分流板の間を通過することで分流された後、分流された流れが中流部で一つに合流されることによって、加熱シリンダに加え射出ノズルにおいても熱可塑性樹脂の混練を行うことから、効果的に熱可塑性樹脂の混練を行うことができる。しかも、当該混練された熱可塑性樹脂が中流部の下流側に設けられた整流板により整流されることから、熱可塑性樹脂が金型のキャビティへ射出される直前に、当該キャビティに射出される熱可塑性樹脂の整流を行われることで、金型のキャビティへの熱可塑性樹脂の供給をスムーズに行うことが可能となり、熱可塑性樹脂の混練性の向上と相俟って、良質な成形体を得ることが可能となる。

さらに、分流板と整流板は、スクリューの前進方向に対し平行に形成したものであることから、整流チップ内を通過するときの熱可塑性樹脂の流動抵抗を軽減することができる。

さらに、分流板と整流板とをスクリューの前進方向に対向しないよう、位置をずらして配設したことにより、整流チップ内を通過するときの熱可塑性樹脂の混練をより効果的に行うことが可能となる。

実施例１の射出成形機を示す概略構成図である。実施例１の射出成形機に構成された射出ノズルを示す断面図である。実施例１の射出ノズルに構成された整流チップを示す斜視図である。実施例１の射出ノズルに構成された整流チップの断面を示す斜視図である。実施例２の射出ノズルに構成された整流チップを示す斜視図である。実施例２の射出ノズルに構成された整流チップの断面を示す斜視図である。実施例３の射出ノズルに構成された整流チップを示す斜視図である。実施例３の射出ノズルに構成された整流チップの断面を示す斜視図である。従来例の混練チップを示す斜視図である。従来例の混練チップの断面を示す斜視図である。標準ノズルを適用した場合の射出ノズルから射出される樹脂の様子を示す写真である。実施例１の整流チップを適用した場合の射出ノズルから射出される樹脂の様子を示す写真である。実施例２の整流チップを適用した場合の射出ノズルから射出される樹脂の様子を示す写真である。実施例３の整流チップを適用した場合の射出ノズルから射出される樹脂の様子を示す写真である。従来例の混練チップを適用した場合の射出ノズルから射出される樹脂の様子を示す写真である。

以下、本発明の実施例を図１〜図１５により以下に説明する。もちろん、本発明は、その発明の趣旨に反しない範囲で、実施例において説明した以外の構成のものに対しても容易に適用可能なことは説明を要するまでもない。

図１に示す本発明の一例の射出成形機１は、粒状の熱可塑性樹脂としてのペレットを原料として成形体を製造するものであり、射出成形機１には機台２を備え、機台２上には、射出ユニット３、型締ユニット４が配設されている。

型締ユニット４には、固定金型５に対し可動金型６を前進後退させ型締（型閉）及び型開を行う型開閉機構を備えており、本実施例における型開閉機構としては、モータの駆動力を駆動源としてトグルリンク機構７を屈曲作動することで、固定ダイプレート８に固定された固定金型５に対して可動ダイプレート９に固定された可動金型６を繰り返し型開閉する。

また、射出ユニット３には、筒型の加熱シリンダ１０、加熱シリンダ１０の先端に設けた射出ノズル１１、加熱シリンダ１０内に設けられ当該加熱シリンダ内に供給された熱可塑性樹脂を混練するスクリュー１２、スクリュー１２を回転自在に支持する支持部材１３、熱可塑性樹脂であるペレットが投入されるホッパ１４、ホッパ１４が設けられたホッパブロック１５等が構成されており、加熱シリンダ１０内に設けられたスクリュー１２が回転されると、加熱シリンダ１０の後部側へ供給口１６から供給された熱可塑性樹脂は、射出ノズル１１の設けられた加熱シリンダ１０の先端側へ送り出されるようになっており、加熱シリンダ１０内に供給されて、この加熱シリンダ１０内で加熱溶融された熱可塑性樹脂は、図示しない、計量用モータ等からなる回転駆動手段によりスクリュー１２が回転されることで計量部にて計量された後、射出用モータ、ボールネジ機構等からなる進退駆動手段によりスクリュー１２が前進されることで金型の型閉されたキャビティへ所定量の溶融された熱可塑性樹脂が射出ノズル１１を通じて射出される。なお、加熱シリンダ１０の外側には、図１に示すように加熱ヒータ１７が設けられており、加熱ヒータ１７が高温に加熱されることで、加熱シリンダ１０の内部に供給されたペレットは溶融される。

ここで、加熱シリンダの先端に装着された射出ノズルについて図２〜図４によりさらに説明する。

図２に示すように、射出ノズル１１には、加熱シリンダ１０の先端に螺着される連結部２０と、その先端に装着され、溶融された熱可塑性樹脂を金型のキャビティへ射出する射出部２１が構成されており、射出ノズル１１内には熱可塑性樹脂が通過する流路２２が形成されている。

また、射出ノズル１１の流路２２の熱可塑性樹脂が流れる方向の略中間部には、流路としての樹脂経路２２ａを備えた整流チップ２３が固着されており、当該整流チップ２３に形成した貫通状の樹脂経路２２ａの上流部Ｕには、加熱シリンダ１０から供給されてきた熱可塑性樹脂を複数に分流する分流板２４が設けられている一方で、樹脂経路２２ａの下流部Ｄには、金型のキャビティに臨む射出方向（図２に示す左方向）への流れとして、熱可塑性樹脂の流れを整流する整流板２５が設けられており、樹脂経路２２ａの上流部Ｕと下流部Ｄの間には、樹脂経路２２ａの上流部Ｕに位置する分流板２４で分流された熱可塑性樹脂の流れを一つにまとめ（合流）混合する中流部（板材や突起のない単一の空間部（複数に分離されていない空間部））Ｍを有する。なお、本実施例１における整流チップ２３の樹脂流路２２ａの上流部Ｕと下流部Ｄの断面形状は同一形状となっており、上流部Ｕの分流板２４と下流部Ｄの整流板２５とは、樹脂の流れる方向である射出方向（スクリュー１２の前進方向）に対向しないよう、図４に示すように位置を４５度ずらして配設し、また、整流チップ２３の樹脂の流れる樹脂経路２２ａの断面積は、上流部Ｕに分流板２４が形成され、下流部Ｄには整流板２５が形成されている一方で、中流部Ｍには板材等が存在しないことから、上流部Ｕ及び下流部Ｄの樹脂経路２２ａの断面積は、中流部Ｍの樹脂経路２２ａの断面積よりも小さくなっている。

また、分流板２４と整流板２５の各々は、図３及び図４に示すように、スクリュー１２の前進方向に対し平行になるよう形成され、円形状の樹脂経路２２ａの外形からその内側に向かって延出するようにして形成され、より詳しくは、延出された分流板２４と整流板２５の各々の両端は、樹脂経路２２ａの外形（外周）に架け渡すようにして２つ配設され、全体として十字型をなしている。

以上のような実施例１の射出成型機１によれば、熱可塑性樹脂が供給される加熱シリンダ１０と、加熱シリンダ１０内に回転可能に設けられたスクリュー１２と、加熱シリンダ１０の先端に装着された射出ノズル１１とを備え、スクリュー１２の回転により加熱シリンダ１０内に供給された熱可塑性樹脂が混練された後、該混練された熱可塑性樹脂が、射出ノズル１１に形成した流路２２を通じて、型閉された金型のキャビティに射出される射出成形機１であって、射出ノズル１１に形成した流路２２内に樹脂経路２２ａが形成された整流チップ２３を設け、整流チップ２３に形成した樹脂経路２２ａの上流部Ｕには、加熱シリンダ１０から供給されてきた熱可塑性樹脂を分流する分流板２４を設け、分流板２４で分流された熱可塑性樹脂の流れを一つにまとめ混合させる中流部Ｍを通過した後、中流部Ｍで混合された熱可塑性樹脂の流れを、金型のキャビティに臨む射出方向（図２に示す左方向）への流れとして整流する整流板２５を中流部Ｍの下流側に位置する下流部Ｄに設けたものである。これにより、加熱シリンダ１０内にある熱可塑性樹脂をスクリュー１２の回転に伴い混練した後、さらに、当該混練された熱可塑性樹脂が、射出ノズル１１に構成された整流チップ２３の上流側に位置する分流板２４の間を通過することで分流され、その後に、分流された流れが中流部Ｍで一つに合流されることによって、加熱シリンダ１０に加え射出ノズル１１においても熱可塑性樹脂の混練が行われることから、効果的に熱可塑性樹脂の混練を行うことができる。しかも、当該混練された熱可塑性樹脂が中流部Ｍの下流側の下流部Ｄに設けられた整流板２５により整流されることから、熱可塑性樹脂が金型のキャビティへ射出される直前に、当該キャビティに射出される熱可塑性樹脂の整流を行われることで、金型のキャビティへの熱可塑性樹脂の供給をスムーズに行うことが可能となり、熱可塑性樹脂の混練性の向上と相俟って、良質な成形体を製造することが可能となる。

さらに、分流板２４と整流板２５は、スクリュー１２の前進方向に対し平行に形成したものであることから、整流チップ２３内を通過するときの熱可塑性樹脂の流動抵抗を軽減することができる。

さらに、上流部Ｕの分流板２４と下流部Ｄの整流板２５とをスクリュー１２の前進方向に対向しないよう、位置をずらして配設したことにより、整流チップ２３内を通過するときの熱可塑性樹脂の混練をより効果的に行うことが可能となる。

図５及び図６は実施例２の整流チップ３３を示したものであり、当該実施例２は、実施例１と整流チップの形状が異なる点を除いて同じ構造を有しているので、同一箇所には同一符号を付し、その詳細な説明については省略するものとし、前記異なる点について以下に説明する。

図５及び図６に示すように、実施例２の整流チップ３３における分流板２４と整流板２５は、樹脂経路２２ａの円形状の外形から延出され（縦方向に３箇所、横方向に３箇所）、両端が外形に架け渡すようにして全体として格子状（網目型）に形成され、整流チップ３３の上流部Ｕと下流部Ｄの断面形状は同一形状となっている。

上流部Ｕの分流板２４と下流部Ｄの整流板２５との配置関係は、樹脂の流れる方向である射出方向（スクリュー１２の前進方向）に対向しないよう、位置を４５度ずらして配設され、分流板２４と整流板２５は、スクリュー１２の前進方向に対し平行に形成され、これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することが可能となる。

図７及び図８は実施例３の整流チップ４３を示したものであり、当該実施例３は、実施例１と整流チップの形状が異なる点を除いて同じ構造を有しているので、同一箇所には同一符号を付し、その詳細な説明については省略するものとし、前記異なる点について以下に説明する。

図７及び図８に示すように、実施例３の整流チップ４３における分流板２４と整流板２５は、樹脂経路２２ａの円形状の外形から内側に向かって突起状に複数延出され、分流板２４と整流板２５の各々は、全体として星型（頂点を６箇所有する星型）に形成され、これが形成されている整流チップ２３の上流部Ｕと下流部Ｄの断面形状は同一形状となっている。なお、前記星型は、図７に示すように、その頂点を６箇所有しているが、６箇所としなければならないわけではなく、５箇所や５箇所未満、或いは７箇所以上であってもよい。

また、上流部Ｕの分流板２４と下流部Ｄの整流板２５との配置関係は、樹脂の流れる方向である射出方向（スクリューの前進方向）に対向しないよう、位置を４５度ずらして配設され、分流板２４と整流板２５は、スクリュー１２の前進方向に対し平行になるよう形成され、これにより、実施例１と同様の作用効果を奏することが可能となる。

ここで、実施例１、２、３の整流チップ２３，３３，４３を適用した場合、射出ノズルに形成した樹脂の流路全体を円筒状にした標準ノズルを適用した場合、及び、整流チップ２３の代わりに混練チップ５３を適用した場合における樹脂の「色差測定結果」について下記表１に基づき説明する。なお、従来より用いられている混練チップ５３の形状は図９及び図１０に示した通りであり、混練チップ５３内には、４枚の板材が螺旋状に形成される。

表１は、色彩計によって、樹脂の色のバラつきの比較結果を「色差測定結果」として示したものであるが、標準ノズルを適用した場合には、「色のバラつきＲ」は「０．９９１」であるのに対し、従来例の混練チップ５３では、「色のバラつきＲ」は「０．７５７」、実施例３の整流チップを適用した場合には、「色のバラつきＲ」は「０．５９３」、実施例２の整流チップを適用した場合には「色のバラつきＲ」は「０．５５８」、実施例１の整流チップを適用した場合には、「色のバラつきＲ」は「０．４９４」となる。よって、標準ノズル、従来例の混練チップ５３を適用した場合に比べ、実施例１〜３の整流チップ２３，３３，４３を適用した場合には、樹脂の色分散性が向上することがわかり、それにより、樹脂の混練性が良いという結果を得ることができた。

また、図１１〜図１５は、射出ノズル１１から射出される樹脂の状態の写真を示す。なお、図１１〜図１４においては、樹脂の状態を、状態１、２として２つずつ示している。図１１の標準ノズルの場合では、螺旋のないきれいな流動であるが、図１５の混練チップ５３の場合では、常に螺旋状に射出されている。これに対して、図１２の実施例１の整流チップ２３、図１３の実施例２の整流チップ３３、及び図１４の実施例３の整流チップ４３の場合では、これらの図に示すように、常にではないが、螺旋が解消されており、整流効果が現れている。

以上、詳述したが、本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、前記実施例においては、整流チップ２３，３３，４３の上流部Ｕに分流板２４を、下流部Ｄに整流板２５を１箇所ずつ形成しているが、下流部Ｄに位置する整流板２５の上流側に、断続的に、２箇所以上の分流板２４を配設するようにしてもよい。また、分流板２４と整流板２５とは同一形状となっているが、それに限らず、分流板の板数をｍとし、整流板の板数をｎとした場合、ｍとｎとの数量の関係を、ｍ＞ｎ、或いはｎ＞ｍとしもよい。そうした場合にも前述した作用効果を奏することが可能となる。

１射出成形機
５固定金型（金型）
６可動金型（金型）
１０加熱シリンダ
１２スクリュー
１１射出ノズル
２２流路
２２ａ樹脂経路
２３整流チップ
２４分流板
２５整流板
Ｄ下流部（下流側）
Ｍ中流部
Ｕ上流部

Claims

熱可塑性樹脂が供給される加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転可能に設けられたスクリューと、前記加熱シリンダの先端に装着された射出ノズルとを備え、該スクリューの回転により前記加熱シリンダ内に供給された熱可塑性樹脂が加熱溶融され混練された後、該混練された熱可塑性樹脂が前記射出ノズルを通じて、型閉された金型のキャビティに射出される射出成形機であって、
前記射出ノズルには、前記加熱シリンダの先端に螺着される連結部と、その連結部の先端に装着され、溶融された熱可塑性樹脂を金型のキャビティへ射出する射出部とが構成されており、当該射出ノズル内には熱可塑性樹脂が通過する流路が形成されており、
さらに、当該射出ノズルに形成された流路内の中間部には、樹脂経路が形成された整流チップを固着しており、
該整流チップは、当該整流チップに形成した樹脂経路の上流部に、前記加熱シリンダから供給されてきた樹脂を分流する分流板を設け、その樹脂経路の下流部に、熱可塑性樹脂の流れを整流する整流板を設け、当該上流部と下流部の間に、単一の空間部から成る中流部を設けており、
前記整流チップの上流部に形成された前記分流板で分流された樹脂の流れを一つにまとめ混合させる中流部を通過した後、該中流部で混合された樹脂の流れを、前記整流チップの下流部に形成された整流板により、前記金型のキャビティに臨む射出方向への流れとして整流することを特徴とする射出成形機。
前記分流板と前記整流板の各々は、前記樹脂経路に複数形成したものであり、これら複数の分流板と整流板は、前記樹脂経路の外形から延出するようにして形成したものであることを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
前記分流板と前記整流板の各々は、前記樹脂の流動抵抗を低減できるよう前記スクリューの前進方向に対し平行に形成したものであることを特徴とする請求項２項に記載の射出成形機。
前記上流部の分流板と前記下流側の整流板の断面形状を同一としたことを特徴する請求項３項に記載の射出成形機。
前記整流チップの上流部の前記分流板と下流側の前記整流板とが前記スクリューの前進方向に対向しないよう、位置をずらして配設したことを特徴する請求項４項に記載の射出成形機。