JPWO2004048069A1 - 射出成形機 - Google Patents
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Abstract
Description
そして、上記射出成形機では、まず、原料ゴムを第14図の矢印のように押出機3に投入して、スクリュー2により第14図の左へ送りつつ可塑化し、このような可塑化ゴムを計量しつつ、逆止弁4を経て通路5により射出ポット6内へ送入し、プランジャ7を可塑化ゴムの投入圧力により上昇せしめる。次にプランジャ7を押下させて、射出ポット6内の可塑化ゴムを射出ポット先端部分8、射出ノズル9を経て前記金型10内に送入し、スプルー16、ランナー17、ゲート18を経て金型10内のキャビティ19、20に圧入し、加硫するのである。
ところで、ゴム加硫品の生産性を向上し製品コストを低減するために、前記キャビティ19、20に充填された可塑化ゴムの加硫時間を短縮することが有効であり、これには射出ポット6内の温度をできるだけ高く設定することが求められているが、射出ポット6の可塑化ゴムの温度を過度に高くすると、スコーチ、即ち「加硫反応が始まり可塑性が失われる初期段階」が生じ易く、スコーチしたゴムが前記キャビティ19、20内に進入して製品不良を招いたり、また前記射出ポット先端部分8、射出ノズル9を詰まらせることがある。
上記事態を避けるためには可塑化ゴム温度の管理が重要であり、その意味で、第14図のように前記押出機3内で計量、可塑化しつつ通路5より射出ポット6の側部から同ポット6内へ送入するものは、押出機3内で可塑化による発熱後のゴム温度と、射出ポット6内の保温温度が分離して管理できるので、好都合である。
ちなみに後述する特許第3174346号の射出成形機のように、プランジャ内部にスクリュウ押出し機を内蔵したものでは、スクリュウ押出し機内の発熱後のゴム温度と射出ポット内の押出し機内の設定保温温度が互いに影響し、両温度を区分けして管理することが困難である。またある種の市販射出成形機のように、射出ポット先端のノズルより、押出機からの成形材料を前記ポット内に投入するものでは、加硫時間を短縮するためにノズルの径を小さいものとして射出発熱を利用しようとすると、成形材料の射出ポット内への投入に多くの時間がかかることになる。
第14図の装置において、前記スコーチしたゴムの生成は、射出ポット6等の内壁面に付着したゴムがその場所に長時間残留する場合に一層生じやすくなるから、このスコーチしたゴムの生成を抑制するためには、射出ポット6内に現存する可塑化ゴムを、新たに投入した可塑化ゴムに完全に切替えるに必要な射出回数は極力少なくし、前記内壁面に付着したゴムの残留時間を短くするのがよい。
即ち、できるだけ少ない射出回数で前記残留箇所のゴムが完全に射出されて、新しい可塑化ゴムに切り替わることが望ましいが、切替わり性が悪いと前記射出回数が多くなり、殊に射出ポット6内温度を上げた場合、スコーチが生じ易く、逆に切替わり性が良いと前記射出回数も少なくて済み、これに伴い可塑化ゴムが前記内壁面で過熱される時間も短くなって、その結果スコーチの発生が抑制できるのである。
ところが、第14図に示す一般的な射出成形機では、前記射出ポット先端部分8がその全長に亘り同径であり、射出時の可塑化ゴムの流動速度はその中心に比して内壁面では極端に小さくなるため、射出完了時、可塑化ゴムがコレステロール状に残留しがちであり、新しい可塑化ゴムに切替える準備として前記残留ゴムを射出ポット先端部分8から除去するためには、かなりの回数(少なくとも6回)の射出を繰り返す必要がある。
そして、射出ポット先端部分8に前記残留ゴムが時間とともに径時的に堆積して、該通路8の内径(流動径)が小さくなった場合には、前記射出の繰り返しでは、残留ゴムはもはや除去できない。従って一般には、経験的に求めた所定の射出回数ごとに、例えば前記金属ケース1を上ダイプレート11から取外して、射出ポット先端部分8、射出ノズル9等を清掃し残留ゴムを除去していたが、これは当然多大な時間と手間を必要とし、コストの上昇を招いていた。
これを解決するため、特開平10−166403号公報に記載された射出成形機の如く、射出ポット先端部分をノズルに向かって漸減させ、かつ射出ポットの軸線を含む断面にて、射出ポット先端部分の内壁面の前記軸線に対する傾斜角度を0.2°〜とすることにより、射出時の可塑化ゴムの流速分布を変えて射出ポット先端部分の内壁部の流速を向上させ、射出完了時の可塑化ゴムの前記残留をなくそうとする考えもあるが、前記特開平の形状では、一旦詰ってしまうと、前記のような射出の繰返しでは解決できず、射出成形機を分解して詰ったゴムを取出すか、部品を交換せねばならず、その時間、費用は前記の場合より更に多大となる。
要するに従来一般の射出成形機では、構造上、射出ポット先端部分等の内壁面に可塑化ゴムが残留しやすいため、前記切替えのための射出回数が必要以上に多くなるとともに、切替えのための射出によっても残留ゴムが除去できないときは、前記金属ケースを外して清掃する必要があり、このための時間、コストは多大である。更に、前記特開平公報記載の射出ポット先端部分をノズルに向かって漸減させるものでは、一旦該通路に詰った時は射出成形機の分解、部品交換等も必要となり、このようなことから、射出ポット内のゴム温度をスコーチを生じない範囲で高温として生産性を向上し、製品コストの低減を図ることができないという問題があった。
そこで、本発明者は先に特願2001−237148号に係る発明を行った。即ち、この発明は、前記射出回数を極力少なくしつつ、前記清掃乃至は機械の分解等なしに前記残留ゴムの除去を効果的に行い得るようにすることを主課題として、金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該ポット内へ可塑化状態にある成形材料を供給する投入口とを形成するとともに、前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設した射出成形機において、成形材料の射出時、前記プランジャの先端が、少なくとも前記射出ポット先端を満たす如き形状とした。
これは、具体的には例えば第12、13図に示すように、金属ケース21の射出ポット先端部分22を射出ポット24本体の下端から直接断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル23の内面も、上記射出ポット先端部分22に連続した断面テーパ状の内壁23aとし、またプランジャ26の先端27を、上記射出ポット先端部分22及び射出ノズル23の内壁23aの形状に合わせて形成したものである。前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット24の径、上ダイプレート11の厚さ及び金属ケース21へ取り付ける押出機3の位置により決定するが、図の例ではテーパ角度θは30度とした。
上記構成によって、押出機3により通路5を経て投入口25より射出ポット24内に投入された可塑化ゴムは、プランジャ26の下降により射出ポット先端部分22内に押込まれ、射出ノズル23を経て前記金型10内のキャビティ19、20内に圧入、加硫されるが、プランジャ26の所定下降後にはその先端27が射出ポット先端部分22に進入してゴムを射出ノズル23から連続して押し出しつつ下降する。このとき、射出ポット先端部分22の形状により、その内壁面の流速も大きく、該壁面のゴムも滞りなく流下する。また、射出ポット先端部分22がテーパ状部をなすので、射出ポット先端部分22と射出ポット24との結合点Kは直線に近づき鈍角となり、従って前記ゴムの流下も円滑に行われ、スコーチを生ずるおそれも少なくなる。
そして、第13図の如くプランジャ26の本体下端が射出ポット24の下端に達したときは、前記先端27全体が射出ポット先端部分22に嵌入し、その突端27aは射出ノズル23の内壁23aに当接する。従って、この例でも射出ポット先端部分22及び射出ノズル23内のゴムの残留はほとんどなく、新しい可塑化ゴムに切替える準備として、残留ゴムを射出ポット先端部分22等から除去するために、射出を何度も繰り返す必要がないとされた。
ところで、発明者のその後の研究により、射出ポット先端部分22及び射出ノズル23内のゴムの残留をなくすためには、前記射出ポット主体部と同先端部との境界(前記K点 ポット縮径部)に、前記プランジャ本体部と同先端部との境目が密着して前記可塑化状態にある成形材料を押切る密着部を形成することが重要であり、このような密着部が形成できれば、前記プランジャ26の先端27を射出ポット先端部分22に完全に嵌入し、その突端27aを射出ノズル23の内壁23aに当接させなくとも、即ち射出ポット先端部分22及び射出ノズル23の内壁23aとの間に後述する程度の隙間があっても十分ゴムの残留を阻止できることを見出した。
そしてまた発明者は、この隙間を設けることでプランジャ26の上昇を容易にし、また金属ケース1に形成した成形材料を供給する投入口7からの成形材料の供給のみでプランジャ26の上昇を可能にすることも見出した。
更に発明者は次の事項を見い出した。(1)第5図における射出ポットaとノズルb間の通路cにおける「切替り性」は、実験によればその通路の角度θと密接な関係があり(第6図参照)、例えば角度θが3°では切替えのための射出回数が10回必要としたのが、角度θが10°では3回、60°では1回となるので、実用的にはθが10°以上あれば十分で、コレステロール的スコーチの発生は防止できること、(2)第7、8図に示す構造のものでは、射出ポットaの先端角度θが大きくなるほど射出ポットaの先端壁a’の強度が減少するが(図9)、図9によれば先端角度40°近辺に歪量の分岐点があり、強度面からは先端角度は40°以下が好ましいこと等である。したがって上記(1)、(2)から、射出ポットの先端角度は10°〜40°が理想的である。
従って、本発明は、熱管理が確実に行え、また可塑化ゴムの射出ポット内での押切りが確実でけじめよく射出が行え、射出回数を極力少なくしつつ射出ポット内残留ゴムの除去を効果的に行い得る射出成形機を提供することを目的としている。
また、本発明は、プランジャの上昇も容易になし得、以って生産効率のよい、強度的にも優れた射出成形機を提供することを目的としている。
この発明の射出成形機は、金属ケース31に、射出ノズル33を設けた射出ポット34と該ポット34内へ可塑化状態にある成形材料を側部から供給する投入口35とを形成し、且つ前記射出ポット34内に摺動可能にプランジャ36を配設し、該プランジャ36の先端部37を、成形材料の射出完了時に前記射出ポット先端部32をほぼ満たす如き形状とするとともに、前記射出ポット主体部34aと同先端部32との境界に、前記プランジャ本体部34aと同先端部37との境目が密着して前記可塑化状態にある成形材料を押切る密着部38を形成し、且つ前記プランジャ先端部37を、前記射出ポット先端部32にこれをほぼ満たすよう挿入したとき、前記密着部38以下において前記プランジャ先端部37と射出ポット先端部32間に隙間Sを形成し、更にこのとき前記投入口35がプランジャ36における前記密着部38に面して開口したものである。
実施例について更に詳細に説明すると、まづ、第1図に示す実施例において、射出ポット先端部分32−1を射出ポット34−1本体34−1aの下端から直接断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル33の内面も上記射出ポット先端部分32−1に連続した断面テーパ状の内壁33aとし、またプランジャ36−1の先端37−1の形状を、上記射出ポット先端部分32−1及び射出ノズル33の内壁33aの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ36−1の先端37−1のテーパ角度θ1を射出ポット先端部分32−2の角度θ2より大としたもので、第1図に示すように、密着部38−1より下方において、隙間S1が形成されている。
前記隙間S−1は、成形材料の射出ポット先端部分32−1からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ36−1の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット34−1の径、前記上ダイプレート11の厚さ及び金属ケース31へ取り付ける押出機3の位置により決定する。
上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口35より投入しつつ、またそれより前にプランジャ36−1を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ36−1を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分32−1から送り出す場合も、射出ポット34−1主体部34−1aと同先端部32−1との境目が、前記プランジャ36−2の密着部38−1に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。
第2図に示す実施例においても、射出ポット先端部分32−2を、射出ポット34−2本体34−2aの下端から環状の密着部38−2を介してやや細い断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル33の内面も上記射出ポット先端部分32−2に連続した断面テーパ状の内壁33aとし、またプランジャ36−2の先端37−2の形状を、上記射出ポット先端部分32−2及び射出ノズル33の内壁33aの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ36−2の先端37−2のテーパ角度θ1を射出ポット先端部分32−2の角度θ2より大としたもので、第2図に示すように、密着部38−2より下方において隙間S2が形成されている。
前記隙間S−2は、成形材料の射出ポット先端部分32−2からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ36−2の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット34−2の径、前記上ダイプレート11の厚さ及び金属ケース31へ取り付ける押出機3の位置により決定する。
上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口35より投入しつつ、またそれより前にプランジャ36−2を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ36−2を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分32−2から送り出す場合も、射出ポット34−2主体部34−2aと同先端部32−2との境目が、前記プランジャ36−2の密着部38−2に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。
第3図に示す実施例においても、射出ポット先端部分32−3を、射出ポット34−3本体34−1aの下端からやや大きな環状の密着部38−3を介してやや細い断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル33の内面も上記射出ポット先端部分32−3に連続した断面テーパ状の内壁33aとし、またプランジャ36−3の先端37−3の形状を、上記射出ポット先端部分32−3及び射出ノズル33の内壁33aの形状と同じくテーパ状に形成するが、この場合プランジャ36−3の先端37−3のテーパ角度と射出ポット先端部分32−3の角度を同一のθとしたもので、第3図に示すように、密着部38−3より下方において、隙間S3が形成されている。
前記隙間S−3は、成形材料の射出ポット先端部分32−3からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ36−3の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット34−3の径、前記上ダイプレート11の厚さ及び金属ケース31へ取り付ける押出機3の位置により決定する。
上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口35より投入しつつ、またそれより前にプランジャ36−3を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ36−3を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分32−3から送り出す場合も、射出ポット34−3主体部34−3aと同先端部32−3との境目が、前記プランジャ36−3の密着部38−3に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って、成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。
第4図に示す実施例においても、射出ポット先端部分32−4を、射出ポット34−4本体34−4aの下端から斜めの環状の密着部38−4を介して断面テーパ状に形成するとともに、射出ノズル33の内面も上記射出ポット先端部分32−4に連続した断面テーパ状の内壁33aとし、またプランジャ36−4の先端37−4の形状を、上記射出ポット先端部分32−4及び射出ノズル33の内壁33aの形状と同じくテーパ状に形成するが、プランジャ36−4の先端37−4のテーパ角度θ1を射出ポット先端部分32−4の角度θ2より大としたもので、第4図に示すように、密着部38−4より下方において隙間S5が形成されている。
前記隙間S−4は、成形材料の射出ポット先端部分32−4からの送出後にスコーチとして支障を与える残量とならないよう、且つプランジャ36−4の上昇が容易に行えるよう、実験等により決定する。また、前記テーパの角度θは、射出成形機のサイズにより決まる射出ポット34−5の径、前記上ダイプレート11の厚さ及び金属ケース31へ取り付ける押出機3の位置により決定する。
上記のように構成したことにより、成形材料を前記投入口35より投入しつつ、またそれより前にプランジャ36−4を上昇させるときもこれを容易に行えるとともに、上昇させたプランジャ36−4を押し下げて成形材料を射出ポット先端部分32−4から送り出す場合も、射出ポット34−4主体部34−4aと同先端部32−4との境目が、前記プランジャ36−4の密着部38−4に当接して押し出される成形材料を押し切る。従って、成形材料がスコーチとして残ることもほとんどない。
前記隙間S−1〜S−4については、発明者が見い出した次の観点からも考慮される。即ち、第10図において、プランジャdの密着部の長さをL、射出ポット先端角度θ、ノズルホルダ(兼射出ポットの先端付近形成具)eの最上端開口径をH、プランジャと射出ポットとの隙間をtとすると、
t≦H/2 つまり、隙間tは上記開口径Hの1/2以下である必要がある。これは、隙間tでゴムが加硫してしまった場合に、ノズルcやノズルホルダeを外して加硫したゴムを取り出せるような厚さでなければならないからである。
金属ケース31における成形材料の投入口の位置を、第11図に35’で示すように少なくとも前記密着部の上端より上方に設けることにより、成形材料は二点鎖線のように密着部38’のほぼ上縁から下方に拡がる。従ってプランジャ先端37を射出ポット先端32に挿入しノズル33から射出した後、射出ポット先端32内に残るゴムはgのごとく少量となり、切替えをより容易にする。
Claims (4)
- 金属ケースに、射出ノズルを設けた射出ポットと該ポット内へ可塑化状態にある成形材料を側部から供給する投入口とを形成し、且つ前記射出ポット内に摺動可能にプランジャを配設し、該プランジャの先端部を、成形材料の射出完了時に前記射出ポット先端部をほぼ満たす如き形状とするとともに、前記射出ポット主体部と同先端部との境界に、前記プランジャ本体部と同先端部との境目が密着して前記可塑化状態にある成形材料を押切る密着部を形成し、且つ前記プランジャ先端部を前記射出ポット先端部にこれをほぼ満たすよう挿入したとき、前記密着部以下において前記プランジャ先端部と射出ポット先端部間に隙間を形成し、更にこのとき前記投入口がプランジャにおける前記密着部に面して開口したことを特徴とする射出成形機。
- 前記密着部が線状に形成されたことを特徴とする請求項1記載の射出成形機。
- 前記密着部が幅をもったリング状に形成されたことを特徴とする請求項1記載の射出成形機。
- 前記投入口を少なくとも前記密着部より上方に設けたことを特徴とする請求項1または請求項2または請求項3記載の射出成形機。
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