KR101205659B1

KR101205659B1 - 사출 성형기 및 그것을 사용한 사출 성형 방법

Info

Publication number: KR101205659B1
Application number: KR1020107015128A
Authority: KR
Inventors: 도시미치 니시자와
Original assignee: 도시미치 니시자와
Priority date: 2008-03-27
Filing date: 2008-06-10
Publication date: 2012-11-27
Also published as: JP4146509B1; JP2009234063A; CN101909849A; WO2009118919A1; KR20100101643A

Abstract

가소화(加塑化)된 성형 재료를 초고속ㆍ초고압 사출해서 얻어지는 성형품의 품질을 향상시킨다. 성형 재료를 가열하는 가열통(12)과, 가열통(12) 내에 회전이 자유롭고 축 방향으로의 이동이 자유롭게 수용(收容)된 스크류(13)와, 스크류(13)를 회전 구동시키는 회전 구동 수단(14)과, 스크류(13)를 축 방향으로 이동시키는 축 방향 이동 수단을 구비한 인라인 스크류식(inline-screw type)의 사출 성형기에 있어서, 가열통(12)은 성형 재료가 공급되는 원통 형상의 본체부(17)와, 그 본체부(17) 선단에 연결시켜 설치하고, 노즐 구멍(19)을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 테이퍼부(20)를 갖추고, 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도θ가 3°이상 20°이하가 되도록 구성한다.

Description

사출 성형기 및 그것을 사용한 사출 성형 방법{INJECTION MOLDING MACHINE AND METHOD OF INJECTION MOLDING THEREWITH}

본 발명은 사출 성형기, 특히 열가소성 수지의 사출 성형에 적합한 인라인 스크류식(inline-screw type) 사출 성형기 및 그것을 사용한 사출 성형 방법에 관한 것이다.

예를 들면, 열가소성 수지의 사출 성형에 사용되는 사출 성형기로서, 성형 재료(수지 재료)를 가열하는 가열통과, 그 가열통(加熱筒) 내에 회전이 자유롭고 축 방향으로의 이동이 자유롭게 설치된 스크류와, 그 스크류를 회전 구동시키는 회전 구동 수단과, 스크류를 축 방향으로 이동시키는 축 방향 이동 수단을 구비한 인라인 스크류식 사출 성형기가 알려져 있다(특허문헌 1～8 등 참조).

이 인라인 스크류식 사출 성형기에서는 스크류를 회전 구동 수단으로 회전 구동시켜서, 그 스크류의 회전에 의해 가열통의 기단(基端) 측으로부터 가열통 내에 공급되는 성형 재료를 가소화시켜서 가열통 선단 측으로 송출하고, 상기 스크류를 축 방향 후방으로 이동시키고, 상기 가열통의 선단에 소정 양의 가소화 용융 상태의 성형 재료가 계량되면, 스크류를 축 방향 이동 수단으로 전진시켜서, 가소화된 성형 재료를 상기 가열통 선단으로부터 사출해서 형체(型締)(mold clamping) 장치에 의해 형체된 금형 내에 충전하도록 되어 있다.

종래의 인라인 스크류식 사출 형성기에서는, 가열통은 성형 재료가 공급되는 원통 형상의 본체부와, 그 본체부 선단에 연결시켜 설치하고, 노즐 구멍을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 테이퍼(taper)부를 갖추고, 가열통의 테이퍼부의 테이퍼 각도가 20°를 넘도록 구성되어 있다.

일본국 특허공개 평06-166070호 공보 일본국 특허공개 2002-001782호 공보 일본국 특허공개 2001-269973호 공보 일본국 특허공개 2005-329722호 공보 일본국 특허공개 평07-148785호 공보 일본국 특허공개 평09-057801호 공보 일본국 특허공개 평06-055594호 공보 일본국 특허공개 평07-294340호 공보

열가소성 수지의 사출 성형에서는 가소화된 비교적 고온(150℃～400℃)의 성형 재료가 가열통 선단으로부터 사출되어 비교적 저온(30℃～120℃)의 금형 캐비티(cavity) 내에 충전되고, 충전된 성형 재료가 금형 캐비티 내에서 냉각되어 고화(固化)된다. 성형 재료를 사출해서 금형 내에 충전할 때에 가열통으로부터의 성형 재료의 사출 속도(혹은, 금형으로의 성형 재료의 충전 속도)가 느리면, 금형이 캐비티로의 충전 도중에, 금형이 캐비티에 연결되는 성형 재료의 유로(流路)(스프루(sprue), 러너(runner), 게이트(gate))의 표면이나 캐비티의 표면에 접촉한 성형 재료의 고화가 시작되며, 그 성형 재료의 가소도가 저하된다. 이와 같이, 가소도가 저하된 성형 재료를 무리하게 압력을 가해서 금형의 캐비티 내에 충전하면, 가소도가 저하된 성형 재료의 혼입에 의해 성형품의 품질이 저하되는 문제가 있었다.

이 때문에, 열가소성 수지의 사출 성형 프로세스는, 초고속 사출에 의해 성형 재료를 순간적으로 캐비티 내에 충전하는 것이 이상적이다. 1980년대에는 초고속 사출이 가능하고, 또한 그 초고속 사출을 실현하기 위해 초고압 사출이 가능한 초고속ㆍ초고압 사출 성형기의 연구가 왕성하게 실시되었다.

그러나, 열가소성 수지에 있어서는 이 초고속ㆍ초고압 사출 성형기로 성형한 성형품은 성형 재료(수지)가 국부적으로 이상 고온이 되는 국부 발열에 의해 성형품 강도가 대폭으로 저하되는 문제가 있었다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 그 목적은 가소화된 성형 재료를 초고속ㆍ초고압 사출해서 얻어지는 성형품의 품질을 향상하는 데에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서는 본 발명은 성형 재료를 가열하는 가열통과, 이 가열통 내에 회전이 자유롭고 축 방향으로의 이동이 자유롭게 수용(收容)된 스크류와, 이 스크류를 회전 구동시키는 회전 구동 수단과, 상기 스크류를 축 방향으로 이동시키는 축 방향 이동 수단을 구비하고, 상기 스크류를 상기 회전 구동 수단으로 회전 구동시켜서, 그 스크류의 회전에 의해 상기 가열통 내에 공급되는 성형 재료를 가소화시켜서 상기 가열통 선단 측으로 송출하고, 상기 스크류를 축 방향 후방으로 이동시키고, 상기 가열통의 선단에 소정 양의 가소화 용융 상태의 성형 재료가 계량되면, 상기 스크류를 상기 축 방향 이동 수단으로, 축 방향 전방에 이동시켜서, 가소화된 성형 재료를 상기 가열통 선단으로부터 사출하는 인라인 스크류식 사출 성형기에 있어서, 상기 가열통은 성형 재료가 공급되는 원통 형상의 본체부와, 그 본체부 선단에 연결시켜 설치하고, 노즐 구멍을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 테이퍼부를 갖추고, 상기 가열통의 테이퍼부의 테이퍼 각도가 3°이상 20°이하가 되도록 구성한 것이다.

여기서, 상기 가열통의 테이퍼부 내벽의 표면 온도가, 그 테이퍼부 내에 수용되어 가소화 상태에 있는 성형 재료의 실제 온도에 비하여 －5℃ 이상의 온도로 유지되어도 좋다.

또한, 상기 회전 구동 수단 및 상기 축 방향 이동 수단을 제어하는 제어 수단을 구비하고, 이 제어 수단은 상기 스크류가 축 방향 후방에 소정의 거리를 이동하고 나서 그 스크류를 상기 축 방향 이동 수단으로, 축 방향 전방으로 이동시킬 때까지의 시간이 소정의 시간 이내가 되도록 제어하는 것이어도 좋다.

본 발명에 의하면, 인라인 스크류식 사출 성형기에 의한 열가소성 수지(성형 재료)의 사출 성형에 있어서, 초고속ㆍ초고압 사출 성형을 실행하였을 때에 성형 재료가 국부적으로 이상 고온이 되는 국부 발열을 방지할 수 있으므로, 현상(現狀)의 저ㆍ중속 사출 성형에서의 캐비티로의 충전 속도가 늦은 것에 의해 발생하는, 가소도가 저하된 성형 재료의 혼입이 없는 이상적인 초고속ㆍ초고압 사출 성형 프로세스를 실현시키고, 얻어지는 성형품의 품질 성능을 현저하게 향상시킬 수 있는 우수한 효과를 발휘한다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도(側斷面圖)이며, 스크류가 후퇴한 상태를 나타낸다.
도 2는 도 1의 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 전진한 상태를 나타낸다.
도 3은 가열통 선단 각도(가열통의 테이퍼부의 테이퍼 각도θ)와 성형품 인장 강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 4는 사출 속도와 성형품 인장 강도와의 관계를 가열통 선단 각도(가열통의 테이퍼부의 테이퍼 각도θ)별로 나타내는 그래프이다.
도 5는 성형품 중량과 성형품 인장 강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 6은 가열통 내 온도차와 저강도(低强度) 성형품의 발생률과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 계량 수지 저류(貯留) 시간과 성형품 인장 강도와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 다른 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 후퇴한 상태를 나타낸다.
도 9는 도 8의 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 전진한 상태를 나타낸다.
도 10은 다른 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 후진한 상태를 나타낸다.
도 11은 도 10의 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 전진한 상태를 나타낸다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부 도면에 근거하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 한 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 후퇴한 상태를 나타낸다. 도 2는 도 1의 실시형태에 따른 사출 성형기의 측단면도이며, 스크류가 전진한 상태를 나타낸다.

도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 사출 성형기(10)는 인라인 스크류식 사출 성형기이다. 사출 성형기(10)는 펠릿 형상의 성형 재료(수지 재료)를 저류하는 호퍼(11)와, 호퍼(11)로부터 공급된 성형 재료를 가열ㆍ용융하는 가열통(가열 실린더)(12)과, 가열통(12) 내에 회전이 자유롭고 축 방향으로의 이동이 자유롭게 설치된 스크류(13)와, 스크류(13)를 회전 구동시키는 회전 구동 수단(14)과, 스크류(13)를 축 방향으로 이동시키는 축 방향 이동 수단(15)과, 이들 회전 구동 수단(14) 및 축 방향 이동 수단(15)을 제어하는 제어 수단(컨트롤러)(16)을 구비하고 있다.

본 실시형태에 따른 가열통(12)은 호퍼(11)가 접속되고, 호퍼(11)로부터 성형 재료가 공급되는 원통 형상의 본체부(17)와, 본체부(17)의 선단에 탈착이 자유롭게 장착된 사출 노즐부(18)로 구성되어 있다. 사출 노즐부(18)는 그 선단에 형성된 노즐 구멍(19)과, 본체부(17) 선단에 연결시켜 설치하고, 노즐 구멍(19)을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 테이퍼부(20)를 갖추고 있다. 본 실시형태에서는 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도(가열통 선단 각도)θ가 3°이상 20°이하, 더 바람직하게는 3°이상 15°이하가 되도록 구성된다(도시된 예에서는 12°). 가열통(12)(본체부(17) 및 사출 노즐부(18))의 외주에는 히터(카트리지 히터 또는 밴드 히터 등)(21)가 장착되어 있다. 가열통(12)은 히터(21)에 의해 가열된다.

본 실시형태에 따른 스크류(13)는 나선 형상의 나선 홈(22)을 갖는 스크류 본체(23)와, 스크류 본체(23)의 선단에 탈착이 자유롭게 장착되는 스크류 헤드(24)로 구성되어 있다. 스크류(13)의 회전에 의해, 가열통(12) 내에 공급되는 성형 재료를 가소화시켜서, 가소화된 성형 재료를 가열통(12) 선단 측으로 송출하기 위해, 스크류 본체(23)에 형성되는 나선 홈(22)은 그 깊이가 기단 측에서 가장 깊고, 선단 측으로 향함에 따라 적당히 얕아지도록 설정되어 있다. 스크류 헤드(24)는 그 선단이 원추 형상으로 형성되어 있다. 스크류 헤드(24)의 소경부(小經部)에는 역류 방지 링(check ring)(25)이 장착되어 있다. 역류 방지 링(25)은 스크류(13)가 회전 중에는 가소화된 성형 재료가 가열통(12) 선단 측으로 송출되는 것을 허용하고, 스크류(13)가 전진할 때에는 가소화되어 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17)의 선단 측 부분의 내부에 수용된 성형 재료가 가열통(12) 후단 측으로 역류하는 것을 억제하는 것이다.

제어 수단(컨트롤러)(16)은 각종 센서(도시하지 않음)로부터의 입력 신호에 의거하여, 소정의 프로그램에 따라 회전 구동 수단(모터 등)(14) 및 축 방향 이동 수단(모터 또는 유압 실린더 등)(15) 등을 제어하도록 되어 있다.

본 실시형태에 따른 사출 성형기(10)의 작동을 설명한다.

성형 재료는 호퍼(11)에 의해 가열통(12)의 본체부(17) 내에 공급된다. 가열통(12)(본체부(17) 및 사출 노즐(18))은 히터(21)에 의해 성형 재료를 용융시키는데 적합한 온도로 가열된다. 본 실시형태에서는 가열통(12)의 테이퍼부(20) 내벽 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽의 표면 온도(가열통 내벽 온도)가, 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 수용되어서 가소화 상태에 있는 성형 재료의 실제 온도(계량 수지 실제 온도)에 비하여 －5℃ 이상의 온도, 바람직하게는 －5℃에서 ＋20℃의 범위 내의 온도로 유지된다.

컨트롤러(16)가 회전 구동 수단(14)으로 스크류(13)를 회전 구동시키면, 그 스크류(13)의 회전에 의해, 가열통(12)의 본체부(17) 내에 공급된 성형 재료가 본체부(17) 내에서 가소화되어, 가소화된 성형 재료가 가열통(12) 선단 측의 테이퍼부(20) 내에 송출된다. 또한, 컨트롤러(16)는 축 방향 이동 수단(15)으로 스크류(13)에 소정의 배압을 가하면서, 회전 구동 수단(14)으로 스크류(13)를 회전 구동시키도록 되어 있으며, 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부 측으로 송출되고, 예를 들면, 유압 구동의 인라인 스크류식 사출 성형기의 경우, 가소화 상태에 있는 성형 재료의 압력으로 스크류(13)가 후퇴한다.

컨트롤러(16)는 스크류(13)가 소정의 거리만큼 후퇴하고 소정 양의 성형 재료가 테이퍼부(20) 내에 수용된 것을 검지하면, 축 방향 이동 수단(15)으로 스크류(13)의 위치를 유지하는 것과 동시에, 회전 구동 수단(14)에 의한 스크류(13)의 회전을 정지한다. 그 후, 컨트롤러(16)가 축 방향 이동 수단(15)에 의해 스크류(13)를 소정의 속도로 전진시키면, 그 스크류(13)의 전진에 의해, 가소화되어 테이퍼부(20) 내에 수용된 성형 재료가 가열통(12) 선단의 노즐 구멍(19)으로부터 사출되고, 가소화된 성형 재료가 형체 장치에 의해 형체된 금형 내에 충전된다.

또한, 본 실시형태에서는 컨트롤러(16)는 스크류(13)가 소정의 거리만큼 후퇴(계량 완료)하고 나서 스크류(13)를 축 방향 이동 수단(15)으로 전진시킬 때(사출 개시)까지의 시간(계량 수지 저류 시간)이 소정의 시간 이내(예를 들면, 5분 이내, 더 바람직하게는 10분 이내)가 되도록 제어한다.

여기서, 본 발명자들은 초고속ㆍ초고압 사출에 의한 성형품의 강도 저하의 원인을 연구하고, 본질적인 원인을 규명하였다.

상세하게는, 본 발명자들은 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도θ를 20°이하로 한 성형기에서는, 성형 재료(수지)가 국부적으로 이상 고온이 되는 국부 발열이 억제되고, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 가소화된 성형 재료를 초고속으로 사출하여도 성형품이 대폭적으로 강도 저하되는 것은 보이지 않고, 오히려 가소화된 성형 재료를 고속으로 사출하는 만큼 초고속ㆍ초고압 사출의 효과가 발휘되며, 성형품의 강도가 향상하는 것을 규명하였다.

가소화되어 테이퍼부(20) 내에 수용된 성형 재료(수지)는 스크류(13)에 의한 누르는 압력에 의해 가압되어 금형 내에 보내질 때, 테이퍼부(20) 또는 노즐 구멍(19)의 내벽과의 마찰 저항에 의해 압력 손실이 생기고, 그 압력 손실에 의해 성형 재료 자체가 자기 발열(전단(剪斷) 발열)한다. 테이퍼 각도θ가 20°이하인 성형기에서는, 테이퍼부(20) 전체 길이와 노즐 구멍(19)의 내면 전체에서 균등하게 압력 손실이 발생하고, 그 결과 사출 방향으로 무리 없이 서서히 성형 재료가 자기 발열한다. 이에 대하여, 테이퍼 각도θ가 25°이상인 성형기에서는 가소화된 성형 재료를 고속으로 사출하는 만큼, 테이퍼부(20)의 선단과 노즐 구멍(19)의 내벽에 집중해서 압력 손실이 발생하고, 그 결과 성형 재료 자체의 자기 발열(전단 발열)도 집중하며, 국부적인 이상 고온이 되는 국부 발열을 발생하고, 사출된 성형 재료의 발열이 균일하지 않게 된다. 사출되어 금형 내에 충전된 성형 재료의 온도가 균일하지 않으면, 국부적으로 이상 고온이 된 성형 재료가 분해(저분자량화(低分子量化))되어 변질되거나, 성형 재료의 냉각에 의한 수축이 불균일하게 되므로, 성형품의 강도가 저하되거나, 성형품의 치수 정밀도가 현저하게 저하된다.

본 실시형태에서는, 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도θ를, 3°이상 20°이하, 더 바람직하게는 3°이상 15°이하가 되도록 구성함으로써, 성형 재료가 국부적으로 이상 고온이 되는 국부 발열이 억제되고, 사출되어 금형 내에 충전된 성형 재료의 온도가 균일하게 되므로, 가소화된 성형 재료를 초고속ㆍ초고압 사출해서 얻어지는 성형품의 품질을 향상시키는 것이 가능해진다.

다만, GF(글라스 파이버)를 함유하는 수지나 융점이 높은 엔지니어링 플라스틱 등, 열가소성 수지 중에서도 유동성이 낮은 수지의 경우, 테이퍼 각도θ를 5°이하로 하면, 테이퍼부(20)에서의 유동 저항이 높아지고, 연속 사출 성형 초기 단계의 1타(1 shot)째의 사출 성형까지 시간이 걸려서, 실용적이지 않다. 따라서, 성형하는 수지의 유동성에 따라 3°에서 20°의 범위로부터 최적인 테이퍼 각도θ를 선택하는 것도 유효하다.

또한, 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도θ를 20°이하로 한 성형기에서는, 테이퍼 각도θ가 20°를 넘는 종래의 성형기에 의한 성형품에 비하여, 현저한 성형품 품질의 향상이 확인되었지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 중량이 가벼운 저강도 성형품이 가끔 발생하였다. 이 중량이 가벼운 저강도 성형품은, 강도가 평균 중량의 성형품 강도에 비하여 뒤떨어지는 것으로 판명되었다.

이 중량이 가벼운 저강도 성형품은 가열통(12)의 테이퍼부(20) 내벽 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽의 표면 온도가, 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 수용되어서 가소화 상태에 있는 성형 재료의 실제 온도에 비하여 소정의 온도 이상 낮은 경우에 발생하는 것으로 판명되었다.

테이퍼부(20) 내벽 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽의 표면 온도가, 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 수용되어서 가소화 상태에 있는 성형 재료(수지)의 실제 온도에 비하여 소정의 온도 이상 낮으면, 그 테이퍼부(20)의 내벽 혹은 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽에 접촉하는 성형 재료의 실제 온도가 저하된다. 그 결과, 실제 온도가 저하된 성형 재료의 유동성이 나빠지고, 그 성형 재료는 테이퍼부(20) 내 혹은 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 잔류한다. 테이퍼부(20) 내 혹은 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 잔류한 성형 재료는 변질되어 가소성을 잃게 된다. 이 테이퍼부(20) 내 혹은 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 잔류해서 변질된 성형 재료가 테이퍼부(20) 내벽 혹은 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽으로부터 벗겨져서 혼입되면, 변질된 성형 재료가 금형의 캐비티에의 충전 도중에 금형의 캐비티에 연결되는 성형 재료의 유로(스프루, 러너, 게이트)에 막히고, 금형의 캐비티에 대한 성형 재료의 충전량이 부족하게 된다. 그 결과, 성형품 중량이 가벼워지고, 성형품 강도가 저하되는 것이다. 또한, 변질된 성형 재료가 성형품에 혼입된 경우에는, 예를 들면, 인장 강도 시험에서의 파괴의 기점(起點)이 되고, 성형품 강도가 현저하게 저하되는 것이다.

본 실시형태에서는 가열통(12)의 테이퍼부(20) 내벽 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내벽의 표면 온도(가열통 내벽 온도)를 테이퍼부(20) 내 및 원통 형상의 본체부(17) 선단 측 부분의 내부에 수용되어서 가소화 상태에 있는 성형 재료의 실제 온도(계량 수지 실제 온도)에 비해 －5℃ 이상으로 하고, 바람직하게는 －5℃에서 ＋20℃의 범위 내의 온도로 유지함으로써, 테이퍼부(20) 내에서의 성형 재료의 잔류를 억제할 수 있고, 또한, 변질된 성형 재료의 혼입도 없어지기 때문에, 도 6에 나타낸 바와 같이, 중량이 가벼운 저강도 성형품의 발생을 방지할 수 있게 된다. 가열통 내벽 온도와 계량 수지 실제 온도와의 온도차(가열통 내 온도차)의 상한을 바람직하게는 ＋20℃로 하는 것은, 가열통 내 온도차를 ＋30℃ 이상으로 하면, 가열통(12) 선단에 수용되어서 가소화 상태에 있는 성형 재료의 열분해에 의한 저분자량화가 빨라지고, 계량 완료에서 사출 개시까지의 허용 시간이 너무 짧아져서, 실용적이지 않기 때문이다.

또한, 가열통(12)의 테이퍼부(20)의 테이퍼 각도θ를 20°이하로 한 성형기에서는 테이퍼 각도θ가 20°를 넘는 종래의 성형기에 의한 성형품에 비하여, 현저한 성형품 품질의 향상이 확인되었지만, 도 5에 나타낸 바와 같이, 중량이 무거운 저강도 성형품이 가끔 발생하였다. 이 중량이 무거운 저강도 성형품은, 강도가 평균 중량의 성형품 강도에 비하여 뒤떨어지는 것으로 판명되었다.

이 중량이 무거운 저강도 성형품은 스크류(13)가 소정의 거리만큼 후퇴하고 나서 스크류(13)를 축 방향 이동 수단(15)으로 전진시킬 때까지의 시간이 통상보다 긴 경우에 발생하는 것으로 판명되었다.

스크류(13)가 소정의 거리만큼 후퇴하고 나서 스크류(13)를 축 방향 이동 수단(15)으로 전진시킬 때까지의 시간이 통상보다 길면, 테이퍼부(20) 내에 수용된 성형 재료(수지)가 히터(21)에 의해 가열 또는 고온이 지속되고, 가열 또는 고온이 지속된 성형 재료가 저분자량화되고 유동성은 향상하며, 금형의 캐비티에 대한 성형 재료의 충전량이 과잉이 된다. 그 결과, 성형품 중량이 무거워지고, 저분자량화된 수지에 의해 성형품 강도가 저하되는 것이다.

본 실시형태에서는 사출 성형을 할 때, 스크류(13)가 소정의 거리만큼 후퇴하고 나서 스크류(13)를 축 방향 이동 수단(15)으로 전진시킬 때까지의 시간(계량 수지 저류 시간)이 소정 시간 이내(예를 들면, 5분 이내, 더 바람직하게는 10분 이내)가 되도록 제어함으로써, 수지의 저분자량화를 억제할 수 있으며, 도 7에 나타낸 바와 같이, 중량이 무거운 저강도 성형품의 발생을 방지할 수 있게 된다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않고 다른 여러 가지의 실시형태를 채용할 수 있다.

예를 들면, 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 테이퍼부(20) 선단과 노즐 구멍(19)과의 사이에, 노즐 구멍(19)을 향해 단면적이 거의 일정하게 형성된 선단 통로(26)를 형성하여도 좋고, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 테이퍼부(20) 선단과 노즐 구멍(19)과의 사이에, 노즐 구멍(19)을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 선단 통로(27)를 형성하여도 좋다.

10: 사출 성형기 12: 가열통
13: 스크류 14: 회전 구동 수단
15: 축 방향 이동 수단 16: 컨트롤러(제어 수단)
17: 본체부 19: 노즐 구멍
20: 테이퍼부

Claims

성형 재료를 가열하는 가열통(加熱筒)과, 상기 가열통 내에 회전이 자유롭고 축 방향으로의 이동이 자유롭게 수용(收容)된 스크류(screw)와, 상기 스크류를 회전 구동시키는 회전 구동 수단과, 상기 스크류를 축 방향으로 이동시키는 축 방향 이동 수단을 구비하고,
상기 스크류를 상기 회전 구동 수단으로 회전 구동시키고, 상기 스크류의 회전에 의해 상기 가열통 내에 공급되는 성형 재료를 가소화(可塑化)시켜서 상기 가열통 선단 측으로 송출하고, 상기 스크류를 축 방향 후방으로 이동시키고, 상기 가열통의 선단에 소정 양의 가소화 용융 상태의 성형 재료가 계량되면, 상기 스크류를 상기 축 방향 이동 수단으로, 축 방향 전방으로 이동시켜서, 가소화된 성형 재료를 상기 가열통 선단으로부터 사출하는 인라인 스크류식(inline-screw type) 사출 성형기에 있어서,
상기 가열통은 성형 재료가 공급되는 원통 형상의 본체부와, 그 본체부 선단에 연결시켜 설치하고, 노즐 구멍을 향해 선단이 가늘어지는 형상으로 형성된 테이퍼부를 갖추고,
상기 가열통의 테이퍼부의 테이퍼 각도가 3°이상 20°이하가 되도록 구성한 것을 특징으로 하는 사출 성형기.
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