JPH09109200A - 樹脂材料の可塑化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 飢餓状態を防止しつつ、樹脂の溶融を促進し
樹脂温度の均一化を図るとともに、可塑化能力を向上す
る。 【解決手段】 スクリュを組み込んだシリンダ内へ樹脂
材料を供給してその樹脂材料を可塑化する樹脂材料の可
塑化方法において、射出中はスクリュを回転させながら
可塑化した溶融樹脂を金型のキャビティ内へ射出すると
ともに、射出完了時にはスクリュ溝内を樹脂で飽和状態
にしたまま引続き計量工程に入るようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は樹脂材料の可塑化方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の射出装置を図６に示す。従来の射
出装置は、先端部に射出ノズル３を有し、外周部に温度
調整装置を有する円筒状のシリンダ１を備えている。こ
のシリンダ１は、金型４の樹脂注入口に射出ノズル３を
臨ませうるようにして配設されている。このシリンダ１
内には螺旋状のスクリュフライト２０を有したスクリュ
本体２が回転自在かつ軸線方向に前後進自在に配設され
いる。そして、スクリュ本体２は、通常、スクリュ溝８
の深さが一定な供給部（ＦＺ）と、スクリュ先端にいく
につれてスクリュ溝８深さが漸減する圧縮部（ＣＺ）
と、供給部（ＦＺ）および圧縮部（ＣＺ）よりも溝８を
浅くしかつ溝８深さが一定の溶融部（ＭＺ）とからなっ
ている。

【０００３】フィードホッパ１０からシリンダ１内に送
り込まれた樹脂は、油圧モータ５により回転駆動される
スクリュ本体２によりスクリュ１前方へと移送される
が、この過程で前記スクリュフライト２０間の樹脂はヒ
ータ１１によるシリンダ１の内壁面からの熱伝達と、前
記スクリュ本体２の回転作用による樹脂自身、および該
樹脂とシリンダ１もしくは前記スクリュ本体２との間で
生じる摩擦熱（剪断エネルギ）により、シリンダ１の内
壁面近くで溶融していく。ほぼ溶融された樹脂は溶融部
（ＭＺ）で計量・加圧されながらスクリュ先端から吐出
される。なお、符号６は射出シリンダ、７はブロック、
８はスクリュ溝、９はピストン、１６はスクリュヘッド
を示す。

【０００４】上記図７ないし図９を用いて計量工程にお
けるスクリュ溝内の樹脂挙動態様について説明する。

【０００５】図７は計量開始時の状態を示し、射出中は
スクリュ本体２は回転せずに前進のみであるので、スク
リュ溝８内の溶融部（ＭＺ）および圧縮部（ＣＺ）は溶
融樹脂で充満されているものの、供給部（ＦＺ）はフィ
ードホッパ１０から自然落下してきた樹脂がまばらに入
っているだけの状態（飢餓状態）となる。

【０００６】図８は計量中の状態を示し、スクリュ本体
２を回転しながら後退するため供給部（ＦＺ）に介在す
る樹脂は飢餓状態から飽和状態に移行しながら計量が行
なわれるが、スクリュ本体２が後退するに従いフィード
ホッパ１０より後方に位置するスクリュ溝８には樹脂が
無くなる。

【０００７】図９は計量完了後を示し、フィードホッパ
１０より前方のスクリュ本体２の溶融部（ＭＺ）、圧縮
部（ＣＺ）および供給部（ＦＺ）は飽和状態（シリンダ
溝８内に樹脂が充満された状態）となっているものの、
フィードホッパ１０より後方のスクリュ溝８内には樹脂
はないのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな射出装置では、フィードホッパから供給された固体
樹脂を溶融するための加熱シリンダからの伝熱および加
熱シリンダ内壁面での剪断発熱により、シリンダ溝内で
飢餓状態を呈して不連続的になっている移送中の樹脂量
を溶融しようとすると、移送中の樹脂の受ける熱量およ
び剪断発熱量が図１０に示す如くばらつくため計量開始
前と計量終了後の樹脂温度が大きく変化してしまうこと
になり、可塑化能力が低下してしまい、生産性が向上し
ないといった問題があった。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑みなされたもの
で、本発明の目的は、飢餓状態を防止しつつ、樹脂の溶
融を促進し樹脂温度の均一化を図るとともに、可塑化能
力を向上させる樹脂材料の可塑化方法を提供するもので
ある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の発明では、スクリュを組み込ん
だシリンダ内へ樹脂材料を供給してその樹脂材料を可塑
化する樹脂材料の可塑化方法において、射出中は前記ス
クリュを回転させながら可塑化した溶融樹脂材料を金型
のキャビティ内へ射出するとともに、射出完了時にはス
クリュ溝内を樹脂で飽和状態にしたまま引続き計量工程
に入るようにし、第１の発明を主体とする第２の発明で
は、保圧終了前に前記スクリュを回転させながらスクリ
ュ溝を樹脂で飽和状態にしたまま引続き計量工程に入る
ようにした。

【００１１】

【発明の実施の形態】スクリュヘッド前方に貯溜した溶
融樹脂は、射出開始時からスクリュ本体を回転かつ前進
させながら溶融樹脂を金型キャビティ内に射出充填する
ようにしたことから、射出完了時にはスクリュ溝内を樹
脂の飽和状態にするか、または、保圧中にスクリュ本体
を回転するだけでスクリュ溝を樹脂で飽和状態にするこ
とができるので、樹脂温度が計量開始時と計量終了時と
で安定し良品の成形が容易となる。

【００１２】

【実施例】以下に、本発明に係る樹脂材料の可塑化方法
の具体的実施例を図１ないし図５を用いて詳細に説明す
る。

【００１３】図１は本発明に係る射出開始時の状態を示
す動作説明図、図２は射出完了の状態を示す動作説明
図、図３は保圧開始時の状態を示す動作説明図、図４は
保圧完了時の状態を示す動作説明図、図５は射出開始時
から射出完了までの溶融樹脂温度の変化を示す図であ
る。

【００１４】本実施例に用いる射出装置については、図
６に示した従来の射出装置と同様のものであり、詳細な
構造説明を省略する。

【００１５】図１ないし図５を用いて射出装置内の溶融
樹脂挙動を説明する。 〔実施例１〕図１および図２は実施例１であって、射出
開始時にスクリュ本体２を回転しながら前進しスクリュ
ヘッド１６の前方にある溶融樹脂を金型キャビティ内に
射出充填するとともに、スクリュ溝８内の樹脂の飢餓状
態を解消するように場合である。射出シリンダ６内に圧
油を供給してピストン９にてスクリュ本体２を前進させ
て金型４のキャビティ内（図示略）に溶融樹脂を射出ノ
ズル３を通じて射出する。射出が完了し所定時間経過後
次の樹脂を可塑化させるためにスクリュ本体２を油圧モ
ータ５によって回転させる。次いで、金型キャビティ内
の溶融樹脂が固化すると、金型４を開いて成形品を金型
４より離型する。

【００１６】スクリュ本体２の供給部（ＦＺ）に入った
樹脂はスクリュ本体２の回転によって加熱されながら供
給部（ＦＺ）から圧縮部（ＣＺ）に移送され、ここでス
クリュ溝８が段々浅くなるため樹脂は溶融された状態で
徐々に圧縮され、また浅いスクリュ溝８のため剪断発熱
を生じ樹脂を急速に溶融する。スクリュ本体２を回転し
ながら後退限まで後退することにより溶融樹脂はスクリ
ュヘッド１６の前方に貯溜される（図１）。

【００１７】所定量の溶融樹脂がスクリュヘッド１６の
前方に貯溜されると引続きピストン９のロッド側への圧
油導入と同時に油圧モータ５を回転させると、スクリュ
本体２は回転しながら前進し回転射出が行なわれる。そ
して、射出中は射出完了時でもフィードホッパ１０より
前方のスクリュ溝８内は樹脂により飽和状態にすること
ができる（図２）。

【００１８】〔実施例２〕次に、実施例２について述べ
る。図３および図４は実施例２であって、まず、射出開
始時に射出シリンダ６内に圧油を供給してスクリュ本体
２を回転せずに前進させスクリュヘッド１６の前方にあ
る溶融樹脂を、金型４のキャビティ内（図示略）にノズ
ル３を通じて射出する。射出が完了し所定時間経過後次
の樹脂を可塑化させるためにスクリュ本体２を油圧モー
タ５によって回転させながら後退させる。次いで、金型
キャビティ内に射出充填された溶融樹脂が固化すると、
金型４を開いて成形品を金型４より離型する。

【００１９】スクリュ本体２の供給部（ＦＺ）に入った
樹脂はスクリュ本体２の回転によって加熱されながら供
給部（ＦＺ）から圧縮部（ＣＺ）に移送され、ここでス
クリュ溝８が段々浅くなるため樹脂は溶融された状態で
徐々に圧縮され、また浅いスクリュ溝８のため剪断発熱
を生じ樹脂を急速に溶融する。スクリュ本体２を回転し
ながら後退限まで後退することにより溶融樹脂はスクリ
ュヘッド１６の前方に貯溜される。

【００２０】所定量の溶融樹脂がスクリュヘッド１６の
前方に貯溜されると引続きピストン９のロッド側への圧
油導入によりスクリュ本体２は前進しながら射出が行な
われ、射出完了に引続き保圧工程に入る（図３）。保圧
完了時は図３に示す如くスクリュ本体２は前進限にあ
り、スクリュ溝８の供給部（ＦＺ）には樹脂が疎ら状態
で存在する。

【００２１】スクリュ本体２が前進限にある状態でスク
リュ本体２を一定時間回転させるとスクリュ溝８内に樹
脂が充填され飽和状態とすることができる（図４）が、
具体的には次のようにして行なう。射出装置は、 Ｌ（スクリュ長さ）／Ｄ（スクリュフライトの外径）＝
２０ Ｐ（スクリュフライトのピッチ）／Ｄ（スクリュフライ
トの外径）＝１ 溶融部（ＭＺ）のスクリュフライトの山数＝５ 圧縮部（ＣＺ）のスクリュフライトの山数＝４．５ 供給部（ＦＺ）のスクリュフライトの山数＝１０．５ のような構造を有しており、このような射出装置を用い
て飢餓状態を解消したまま射出工程に入るテストを行な
ったが、過去の経験則に基づいて供給部（ＦＺ）の約５
０％程度が飢餓状態であると考えると、このような飢餓
状態を解消して飽和状態にするにはスクリュ本体２を回
転数６０ｒｐｍで回転してスクリュ溝８内を溶融樹脂で
飽和するのに約２．５秒が必要である。

【００２２】こうした飽和状態は図５に示すように溶融
樹脂温度が目標温度に対して全体的にスクリュ本体２の
軸線方向の温度変化が小さい（樹脂温度曲線の凹凸がな
い）ことからも、スクリュ溝８内は溶融樹脂で充填され
ていることが判明した。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したことからも明らかなよう
に、本発明に係る第１の発明では、スクリュを組み込ん
だシリンダ内へ樹脂材料を供給してその樹脂材料を可塑
化する樹脂材料の可塑化方法において、射出中は前記ス
クリュを回転させながら可塑化した溶融樹脂材料を金型
のキャビティ内へ射出するとともに、射出完了時にはス
クリュ溝内を樹脂で飽和状態にしたまま引続き計量工程
に入るようにし、第１の発明を主体とする第２の発明で
は、保圧終了前に前記スクリュを回転させながらスクリ
ュ溝を樹脂で飽和状態にしたまま引続き計量工程に入る
ようにしたことにより、従来のような射出中または保圧
終了前にスクリュ溝内の樹脂の飢餓状態が解消されて飽
和状態にすることができるので、可塑化能力が向上する
とともに樹脂温度の変化が小さくなり、成形サイクルの
短縮が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る射出開始時の状態を示す動作説明
図である。

【図２】射出完了の状態を示す動作説明図である。

【図３】保圧開始時の状態を示す動作説明図である。

【図４】保圧完了時の状態を示す動作説明図である。

【図５】本発明方法によって得られた射出開始時から射
出完了までの溶融樹脂温度の変化を示す図である

【図６】射出装置の切断断面図である。

【図７】従来の計量開始時のシリンダ内の状態を示す説
明図である。

【図８】計量中のシリンダ内の状態を示す説明図であ
る。

【図９】計量完了後シリンダ内の状態を示す説明図であ
る。

【図１０】従来方法によって得られた射出開始時から射
出完了までの溶融樹脂温度の変化を示す図である

【符号の説明】

１ シリンダ ２ スクリュ本体 ３ 射出ノズル ４ 金型 ５ 油圧モータ ６ 射出シリンダ ７ ブロック ８ スクリュ溝 ９ ピストン １０ フィードホッパ １１ ヒータ １６ スクリュヘッド ２０ スクリュフライト ＦＺ 供給部 ＣＺ 圧縮部 ＭＺ 溶融部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スクリュを組み込んだシリンダ内へ樹脂
   材料を供給してその樹脂材料を可塑化する樹脂材料の可
   塑化方法において、射出中は前記スクリュを回転させな
   がら可塑化した溶融樹脂材料を金型のキャビティ内へ射
   出するとともに、射出完了時にはスクリュ溝内を樹脂で
   飽和状態にしたまま引続き計量工程に入るようにしたこ
   とを特徴とする樹脂材料の可塑化方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の樹脂材料の可塑化方法お
   いて、保圧終了前に前記スクリュを回転させながらスク
   リュ溝を樹脂で飽和状態にしたまま引続き計量工程に入
   るようにしたことを特徴とする樹脂材料の可塑化方法。