KR20160104554A

KR20160104554A - 사출장치

Info

Publication number: KR20160104554A
Application number: KR1020160019484A
Authority: KR
Inventors: 아키라 나마타메; 요시코 시시도
Original assignee: 스미도모쥬기가이고교 가부시키가이샤
Priority date: 2015-02-26
Filing date: 2016-02-19
Publication date: 2016-09-05
Also published as: JP2016155358A; CN105922526B; TW201634222A; KR101888736B1; TWI649179B; CN105922526A; JP6385855B2

Abstract

성형불량을 억제한, 사출장치를 제공한다.
금형장치 내로 공급하는 성형재료를 가열하는 실린더와, 불활성가스 및 탄산가스로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를, 상기 실린더의 내부로 공급하는 가스공급기구를 구비하고, 상기 가스공급기구는, 상기 가스를 미리 가열하는, 사출장치.

Description

사출장치{INJECTION DEVICE}

본 출원은 2015년 2월 26일에 출원된 일본 특허출원 제2015-036782호에 근거하여 우선권을 주장한다. 그 출원의 전체 내용은 이 명세서 중에 참고로 원용되어 있다.

본 발명은, 사출장치에 관한 것이다.

사출성형기는, 금형장치 내로 성형재료를 공급하는 사출장치를 갖는다. 사출장치는, 성형재료를 가열하는 실린더, 및 실린더 내에 있어서 회전 가능하고 또한 진퇴 가능하게 배치되는 스크루 등을 갖는다(예를 들면 특허문헌 1 참조).

일본 공개특허공보 2011-183705호

성형재료는, 실린더 내에 있어서 가열되어, 가스를 발생한다. 발생한 가스는, 버닝 등의 성형불량의 원인이 될 수 있다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 성형불량을 억제한, 사출장치의 제공을 주된 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 의하면,

금형장치 내로 공급하는 성형재료를 가열하는 실린더와,

불활성가스 및 탄산가스로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를, 상기 실린더의 내부로 공급하는 가스공급기구를 구비하고,

상기 가스공급기구는, 상기 가스를 미리 가열하는, 사출장치가 제공된다.

본 발명의 일 양태에 의하면, 성형불량을 억제한, 사출장치가 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출장치를 나타내는 도이다.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명하지만, 각 도면에 있어서, 동일한 또는 대응하는 구성에 대해서는 동일한 또는 대응하는 부호를 붙이고 설명을 생략한다.

도 1은, 본 발명의 일 실시형태에 의한 사출장치가 탑재되는 사출성형기를 나타내는 도이다. 도 1에 나타내는 바와 같이, 사출성형기는, 사출장치(40), 및 컨트롤러(90) 등을 갖는다.

컨트롤러(90)는, 메모리 등의 기억매체(92) 및 CPU(Central Processing Unit)(91) 등으로 구성되어, 기억매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에 실행시킴으로써, 사출장치(40)를 제어한다.

사출장치(40)는, 금형장치에 터치되어, 금형장치 내로 성형재료를 공급한다. 사출장치(40)는, 예를 들면 실린더(41), 노즐(42), 스크루(43), 계량모터(45), 사출모터(46), 압력검출기(47), 냉각기(51), 및 가열기(52)를 갖는다. 이하, 충전 시의 스크루(43)의 이동방향(도 1 중 좌방향)을 전방으로 하고, 계량 시의 스크루(43)의 이동방향(도 1 중 우방향)을 후방으로 하여 설명한다.

실린더(41)는, 금형장치 내로 공급하는 성형재료를 가열한다. 실린더(41)는, 재료공급구(411)가 형성되는 재료공급부(412)와, 재료공급부(412)보다 전방의 본체부(413)를 갖는다.

재료공급부(412)의 외주에는, 수냉실린더 등의 냉각기(51)가 마련된다. 냉각기(51)는, 물 등의 냉매가 흐르는 유로(511)를 갖는다. 냉각기(51)는, 재료공급부(412)의 온도 상승을 억제하고, 재료공급구(411) 부근에서의 브리지의 발생을 억제한다. 브리지란, 성형재료를 구성하는 펠릿끼리가 녹아서 들러붙는 것이다. 재료공급부(412)의 실측온도가 설정온도가 되도록, 컨트롤러(90)가 냉각기(51)를 제어한다.

본체부(413)의 외주에는, 밴드히터 등의 가열기(52)가 마련된다. 가열기(52)는, 실린더(41)의 축방향으로 간격을 두어 복수 마련된다. 가열기(52)는, 본체부(413)를 가열함으로써, 성형재료를 가열한다. 본체부(413)의 실측온도가 설정온도가 되도록, 컨트롤러(90)가 각 가열기(52)를 독립적으로 제어한다.

실린더(41)에는, 열전대 등의 실린더온도계(53)가 마련된다. 실린더온도계(53)는, 실린더(41)의 온도를 측정한다. 실린더온도계(53)는, 실린더(41)의 축방향으로 간격을 두고 복수 마련되어, 실린더(41)의 축방향에 있어서의 온도분포를 측정한다.

노즐(42)은, 실린더(41)의 전단부에 마련되어, 금형장치에 대하여 가압된다. 노즐(42)은, 실린더(41)로부터 금형장치로 성형재료를 사출한다.

스크루(43)는, 실린더(41) 내에 있어서 회전 가능하고 또한 진퇴 가능하게 배치된다. 스크루(43)에 형성되는 나선형상의 홈에, 재료공급구(411)로부터 성형재료가 공급된다. 스크루(43)는, 공급부(43Z1), 압축부(43Z2), 및 계량부(43Z3)를 전방을 향하여 이 순서로 갖는다. 공급부(43Z1)는, 공급된 성형재료를 전방으로 반송시키는 부분이다. 압축부(43Z2)는, 공급된 성형재료를 압축시키면서 용융시키는 부분이다. 계량부(43Z3)는, 용융시킨 성형재료를 일정량씩 계량하는 부분이다. 스크루(43)에 형성되는 나선형상의 홈의 깊이는, 공급부(43Z1)에서 깊고, 계량부(43Z3)에서 얕으며, 압축부(43Z2)에 있어서 전방을 향할수록 얕다. 또한, 스크루(43)에 형성되는 나선형상의 홈의 깊이는 일정해도 된다.

계량모터(45)는, 스크루(43)를 회전시킴으로써, 스크루(43)의 나선형상의 홈을 따라 성형재료를 전방으로 보낸다. 성형재료는, 전방으로 보내지면서, 실린더(41)로부터의 열에 의하여 서서히 용융된다. 액상의 성형재료가 스크루(43)의 전방으로 보내지고 실린더(41)의 전방부(前部)에 축적됨에 따라, 스크루(43)가 후퇴된다.

사출모터(46)는, 스크루(43)를 진퇴시킨다. 사출모터(46)는, 스크루(43)를 전진시킴으로써, 스크루(43)의 전방에 축적된 액상의 성형재료를 금형장치의 캐비티공간에 충전시킨다. 그 후, 사출모터(46)는, 스크루(43)를 전방으로 밀어, 캐비티공간 내의 성형재료에 압력을 가한다. 부족분의 성형재료를 보충할 수 있다. 사출모터(46)와 스크루(43)의 사이에는, 사출모터(46)의 회전운동을 스크루(43)의 직선운동으로 변환하는 운동변환기구가 마련된다.

압력검출기(47)는, 예를 들면 사출모터(46)와 스크루(43)의 사이에 배치되어, 스크루(43)가 성형재료로부터 받는 압력, 스크루(43)에 대한 배압 등을 검출한다. 스크루(43)가 성형재료로부터 받는 압력은, 스크루(43)로부터 성형재료에 작용하는 압력에 대응한다.

사출장치(40)의 동작은, 컨트롤러(90)에 의하여 제어된다. 컨트롤러(90)는, 기억매체(92)에 기억된 프로그램을 CPU(91)에 실행시킴으로써, 충전공정, 보압공정, 계량공정 등을 행한다.

충전공정에서는, 사출모터(46)를 구동하여 스크루(43)를 설정속도로 전진시켜, 스크루(43)의 전방에 축적된 액상의 성형재료를 금형장치 내에 충전시킨다. 스크루(43)의 위치나 속도는, 예를 들면 사출모터(46)의 인코더(46a)에 의하여 검출된다. 스크루(43)의 위치가 소정위치에 이르면, 충전공정으로부터 보압공정으로의 전환(이른바, V/P 전환)이 행해진다.

다만, 충전공정에 있어서 스크루(43)의 위치가 소정위치에 이른 후, 그 소정위치에 스크루(43)를 일시정지시키고, 그 후에 V/P전환을 행해도 된다. V/P전환의 직전에 있어서, 스크루(43)의 정지 대신에, 스크루(43)의 미속전진 또는 미속후퇴가 행해져도 된다.

보압공정에서는, 사출모터(46)를 구동하여 스크루(43)를 설정압력으로 전방으로 밀어, 금형장치 내의 성형재료에 압력을 가한다. 부족분의 성형재료를 보충할 수 있다. 성형재료의 압력은, 예를 들면 압력검출기(47)에 의하여 검출된다. 보압공정 후, 냉각공정이 개시된다. 냉각공정에서는, 캐비티공간 내의 성형재료의 고화가 행해진다. 냉각공정 중에 계량공정을 행해도 된다.

계량공정에서는, 계량모터(45)를 구동하여 스크루(43)를 설정회전수로 회전시켜, 스크루(43)의 나선형상의 홈을 따라 성형재료를 전방으로 보낸다. 이에 따라, 성형재료가 서서히 용융된다. 액상의 성형재료가 스크루(43)의 전방으로 보내지고 실린더(41)의 전방부에 축적됨에 따라, 스크루(43)가 후퇴퇴어 진다. 스크루(43)의 회전수는, 예를 들면 계량모터(45)의 인코더(45a)에 의하여 검출된다.

계량공정에서는, 스크루(43)의 급격한 후퇴를 제한하기 위하여, 사출모터(46)를 구동하여 스크루(43)에 대하여 설정배압을 가해도 된다. 스크루(43)에 대한 배압은, 예를 들면 압력검출기(47)에 의하여 검출된다. 스크루(43)가 소정위치까지 후퇴하여, 스크루(43)의 전방에 소정량의 성형재료가 축적되면, 계량공정이 종료된다.

또한, 본 실시형태의 사출장치(40)는, 인라인·스크루 방식이지만, 프리플라스티케이팅 방식이어도 된다. 프리플라스티케이팅 방식의 사출장치는, 가소화실린더 내에서 용융된 성형재료를 사출실린더로 공급하여, 사출실린더로부터 금형장치 내로 성형재료를 사출한다. 가소화실린더 내에는 스크루가 회전 가능하게 또는 회전 가능하고 또한 진퇴 가능하게 배치되고, 사출실린더 내에는 플런저가 진퇴 가능하게 배치된다. 프리플라스티케이팅 방식의 경우, 가소화실린더가 특허청구범위에 기재된 실린더에 대응한다.

그런데, 성형재료는, 실린더(41) 내에 있어서 가열되어, 가스를 발생시킨다. 이 가스를 실린더(41)의 외부로 강제적으로 배출하기 위하여, 사출장치(40)는 가스공급기구(60)를 갖는다.

가스공급기구(60)는, 불활성가스 및 탄산가스로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를 실린더(41) 내에 공급한다. 불활성가스는, 질소가스, 희가스(예를 들면 아르곤가스) 중 어느 것이어도 된다. 이하, 불활성가스 및 탄산가스를 안정가스라 총칭한다.

가스공급기구(60)는, 가스공급원(61), 가스관(62), 유량제어밸브(63), 가스가열기(64), 및 계측기군(65) 등을 갖는다. 계측기군(65)은, 가스온도계, 가스유량계, 및 가스유속계를 포함한다. 또한, 계측기군(65)은, 가스유량계와 가스유속계 중 일방과, 가스온도계로 구성되어도 된다.

가스공급원(61)은, 가스관(62)을 통하여 실린더(41)의 내부로 안정가스를 공급한다. 실린더(41)의 가스공급위치에는 가스공급구가 형성된다. 가스공급구는, 특별히 한정되지 않지만, 실린더(41)의 하부에 마련되어도 된다.

가스공급원(61)은, 예를 들면 가스봄베 등으로 구성된다. 다만, 가스공급원(61)은, 가스공급기구(60)와는 별도로 마련되어도 되고, 가스탱크 등으로 구성되어도 된다.

가스관(62)은, 가스공급원(61)과 실린더(41)를 접속한다. 가스관(62)은, 가스공급원(61)으로부터 실린더(41)를 향하는 도중에 분기되어도 되고, 예를 들면 메인관(62-1)과 복수(도 1에서는 2개)의 분기관(62-2, 62-3)으로 구성된다. 또한, 분기관의 수는 3개 이상이어도 된다.

메인관(62-1)은, 가스공급원(61)과 분기점을 접속한다. 하나의 분기관(62-2)은, 분기점과 실린더(41)의 하나의 가스공급구를 접속한다. 다른 하나의 분기관(62-3)은, 분기점과 실린더(41)의 다른 하나의 가스공급구를 접속한다.

가스관(62)을 가스공급원(61)으로부터 실린더(41)를 향하는 도중에 분기시킴으로써, 가스공급원(61)의 수를 줄일 수 있다.

또한, 가스관(62)은 분기되지 않아도 된다. 이 경우, 실린더(41)의 가스공급구의 수와 동수인 가스공급원(61)이 이용된다.

유량제어밸브(63)는, 가스관(62)의 도중에 마련되어, 실린더(41)로 공급되는 안정가스의 유량을 제어한다. 유량의 제어에 의하여, 유속의 제어도 가능하다. 유로의 단면적이 동일한 경우, 유량이 클수록, 유속이 크다.

유량제어밸브(63)는, 복수의 분기관(62-2, 62-3)의 각각의 도중에 마련되어도 된다. 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 공급되는 안정가스의 유량이나 유속을 독립적으로 조정할 수 있다. 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 동시에 안정가스를 공급하는 경우에 특히 유효하다.

유량제어밸브(63)는, 계측기군(65)에 포함되는 가스유량계의 실측값이 설정값이 되도록 제어되어도 된다. 가스유량계는, 복수의 분기관(62-2, 62-3)의 각각의 도중에 마련되어도 되고, 각각의 실린더(41)측의 단부의 근처에 마련되어도 된다.

또한, 유량제어밸브(63)는, 계측기군(65)에 포함되는 가스유속계의 실측값이 설정값이 되도록 제어되어도 된다. 가스유속계는, 복수의 분기관(62-2, 62-3)의 각각의 도중에 마련되어도 되고, 각각의 실린더(41) 측의 단부의 근처에 마련되어도 된다.

또한, 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 동시에 안정가스를 공급하지 않는 경우, 분기점에 방향제어밸브를 마련하고, 메인관(62-1)의 도중에 유량제어밸브(63)를 마련해도 된다. 방향제어밸브는, 복수의 분기관(62-2, 62-3) 중, 가스공급원(61)에 연통하는 분기관을 전환한다. 방향제어밸브와 유량제어밸브로, 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 공급되는 안정가스의 유량이나 유속을 독립적으로 조정할 수 있다.

가스가열기(64)는, 가스관(62)의 도중에 마련되어, 실린더(41)로 공급되는 안정가스를 가열한다. 가스가열기(64)는, 예를 들면 밴드히터로 구성되어도 되고, 가스관(62)의 외주에 권취되어도 된다. 이 경우, 안정가스는, 가스관(62)의 내부를 흐르면서 서서히 가열된다.

가스가열기(64)는, 복수의 분기관(62-2, 62-3)의 각각의 도중에 마련되어도 된다. 실린더(41)의 복수의 가스공급구로 공급되는 안정가스의 온도를 독립적으로 조정할 수 있다. 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 동시에 안정가스를 공급하는 경우에 특히 유효하다.

가스가열기(64)는, 계측기군(65)에 포함되는 가스온도계의 실측값이 설정값이 되도록 제어되어도 된다. 가스온도계는, 복수의 분기관(62-2, 62-3)의 각각의 도중에 마련되어도 되고, 각각의 실린더(41)측의 단부의 근처에 마련되어도 된다.

또한, 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 동시에 안정가스를 공급하지 않는 경우, 분기점에 방향제어밸브를 마련하고, 메인관(62-1)의 도중에 가스가열기(64)를 마련해도 된다. 방향제어밸브는, 복수의 분기관(62-2, 62-3) 중, 가스공급원(61)에 연통하는 분기관을 전환한다. 방향제어밸브와 가스가열기(64)로, 실린더(41)의 복수의 가스공급구에 공급되는 안정가스의 온도를 독립적으로 조정할 수 있다.

상기 구성의 가스공급기구(60)는, 안정가스를 실린더(41) 내로 공급한다. 그 가스공급위치에는 가스공급구가 형성된다. 가스공급구는, 성형재료를 구성하는 펠릿의 적어도 일부가 고상상태 그대로인 구간에 형성된다. 안정가스는, 고상의 펠릿끼리의 사이를 통과하고, 도시하지 않은 배기부를 향하여 이동하며, 성형재료의 가열에 의하여 발생한 가스를 희석, 치환한다. 이로써, 버닝 등의 성형불량을 억제할 수 있다.

또한, 가스공급기구(60)는, 실린더(41)의 가스공급위치의 온도에 대응하는 온도로, 안정가스를 미리 가열한다. 실온의 안정가스를 실린더(41) 내로 공급하는 경우에 비하여, 성형재료의 급냉을 회피할 수 있어, 성형불량을 억제할 수 있다.

실린더(41)의 가스공급위치에 있어서의 실린더(41)의 온도(T1)와 안정가스의 온도(T2)의 차(T1-T2)는, 실린더(41)의 온도(T1), 성형재료의 종류 등에 따라 적절히 설정된다.

여기에서, 실린더(41)의 온도(T1)는, 설정값, 실측값 중 어느 것이어도 된다. 실측값은, 예를 들면 실린더온도계(53)를 이용하여 측정된다.

또한, 안정가스의 온도(T2)는, 설정값, 실측값 중 어느 것이어도 된다. 실측값은, 계측기군(65)에 포함되는 가스온도계를 이용하여 측정된다.

가스공급기구(60)는, 예를 들면 가스관(62) 등에 의하여, 실린더(41)의 축방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 가스공급위치로부터 실린더(41)의 내부로 안정가스를 공급해도 된다. 안정가스는, 복수의 가스공급위치로부터 동시에 공급되어도 되고, 복수의 가스공급위치로부터 차례로 공급되어도 된다. 상황에 따른 가스공급위치로부터 안정가스를 공급할 수 있다.

가스공급기구(60)는, 예를 들면 가스가열기(64) 등에 의하여, 하나의 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 온도를, 성형재료의 이동방향 후방의 다른 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 온도보다 높게 조정해도 된다. 성형재료는 전방으로 보내지면서 서서히 가열되기 때문에, 성형재료의 온도구배에 맞춘 온도의 안정가스를 실린더(41)의 내부로 공급할 수 있다.

성형재료는, 전방으로 보내지면서 서서히 가열된다. 이로 인하여, 전방일수록, 성형재료의 온도가 높아, 성형재료의 가열에 의하여 발생하는 가스의 양이 많다. 또한, 전방일수록, 고상의 비율이 작아, 가스가 통과하는 길이 좁다.

따라서, 가스공급기구(60)는, 예를 들면 유량제어밸브(63) 등에 의하여, 하나의 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 유속을, 성형재료의 이동방향 후방의 다른 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 유속보다 크게 조정해도 된다. 좁은 장소에서 대량으로 발생하는 가스를, 배기부를 향하여 효율적으로 이동시킬 수 있다.

또한, 가스공급기구(60)는, 예를 들면 유량제어밸브(63) 등에 의하여, 하나의 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 유량을, 성형재료의 이동방향 후방의 다른 가스공급위치에 있어서의 안정가스의 유량보다 크게 조정해도 된다. 좁은 장소에서 대량으로 발생하는 가스를, 배기부를 향하여 효율적으로 이동시킬 수 있다.

계량공정에서는, 성형재료가 전방으로 보내지면서, 서서히 가열된다. 이로 인하여, 계량공정에서는, 다른 공정에 비하여, 성형재료의 가열에 의하여 발생하는 가스의 양이 많다.

따라서, 가스공급기구(60)는, 적어도 계량공정에 있어서, 미리 가열한 안정가스를 실린더(41)의 내부로 공급해도 된다.

이상, 사출장치의 실시형태에 대하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 특허청구의 범위에 기재된 본 발명의 요지의 범위 내에 있어서, 다양한 변형, 개량이 가능하다.

40 사출장치
41 실린더
411 재료공급구
412 재료공급부
413 본체부
51 냉각기
52 가열기
53 실린더온도계
60 가스공급기구
61 가스공급원
62 가스관
62-1 메인관
62-2, 62-3 분기관
63 유량제어밸브
64 가스가열기
65 계측기군
90 컨트롤러

Claims

금형장치 내로 공급하는 성형재료를 가열하는 실린더와,
불활성가스 및 탄산가스로부터 선택되는 적어도 하나의 가스를, 상기 실린더의 내부로 공급하는 가스공급기구를 구비하고,
상기 실린더는, 상기 성형재료가 공급되는 재료공급구와, 상기 재료공급구보다도 전방에 형성됨과 함께 상기 가스가 공급되는 가스공급구를 구비하며,
상기 가스공급기구는, 상기 가스를 가열하는 가스가열기를 구비하는, 사출장치.
청구항 1에 있어서,
상기 가스가열기는, 상기 실린더의 가스공급위치의 온도에 대응하는 온도로, 상기 가스를 가열하는, 사출장치.
청구항 2에 있어서,
상기 가스공급기구는, 상기 실린더의 축방향으로 간격을 두고 배치되는 복수의 상기 가스공급위치로부터 상기 실린더의 내부로 상기 가스를 공급하는, 사출장치.
청구항 3에 있어서,
상기 가스공급기구는, 하나의 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 온도를, 상기 성형재료의 이동방향 후방의 다른 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 온도보다 높게 조정하는, 사출장치.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 가스공급기구는, 하나의 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 유속을, 상기 성형재료의 이동방향 후방의 다른 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 유속보다도 크게 조정하는, 사출장치.
청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,
상기 가스공급기구는, 하나의 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 유량을, 상기 성형재료의 이동방향 후방의 다른 상기 가스공급위치에 있어서의 상기 가스의 유량보다 크게 조정하는, 사출장치.
청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,
상기 가스공급기구는, 적어도 계량공정에 있어서, 가열한 상기 가스를 상기 실린더의 내부에 공급하는, 사출장치.