KR20210042923A - 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기 - Google Patents

Abstract

가열 실린더(2) 내에 제 1 압축 구간(5)과, 기아 구간(6)과, 제 2 압축 구간(7)이 형성되고, 기아 구간(6)에 있어서 불활성 가스가 주입되는 사출 성형기(1)의 스크루(3)를 대상으로 한다. 본 발명에 있어서 스크루(3)의 제 1 압축 구간(5)에 대응하는 부분에는 메인 플라이트(14)와 리드각이 큰 서브 플라이트(15)의 조합으로 이루어지는 더블 플라이트인 배리어 플라이트(13)를 설치하고, 이 하류, 즉 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트(18)를 설치하도록 한다. 댐 플라이트(18)와 기아 구간(6) 사이에는 수지의 역류를 방지하는 시일 구조(20)를 형성해도 좋다.

Description

발포 성형용의 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기

본 발명은 용융 수지에 불활성 가스를 주입해서 금형에 사출하여 발포 성형품을 얻는 발포 성형에 사용되는 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기에 관한 것이다.

내부에 미세한 기포를 다수 포함하는 성형품, 즉 발포 성형품은 경량일 뿐만 아니라 강도 우수하여 응용 분야는 넓다. 사출 성형에 의해 발포 성형품을 얻기 위해서는 발포제를 수지에 혼입시킬 필요가 있다. 발포제로서, 예를 들면 아조디카르복실산 아미드와 같이 열에 의해 분해되어 기체를 발생하는 화학 발포제도 이용되어 있지만 물리 발포제, 즉 질소, 이산화탄소 등의 불활성 가스도 잘 이용되고 있다. 불활성 가스를 발포제로서 이용할 경우 가열 실린더 내에서 용융한 수지에 소정 압력으로 불활성 가스를 주입하고, 수지 중에 불활성 가스가 포화 상태가 되도록 한다. 이것을 금형에 사출하면 수지 중에서 압력이 해방되어 불활성 가스가 기포화된다. 수지가 냉각 고화되면 발포 성형품이 얻어진다. 불활성 가스로 이루어지는 물리 발포제는 고압 또한 고온에서 수지에 주입되므로 침투력이 강해 화학 발포제에 비해서 수지 중에 균일하게 분산되기 쉽다. 따라서, 얻어지는 발포 성형품에 있어서 발포 불균일이 발생하기 어렵다는 우수한 특징이 있다.

일본국 특허 제6211664호 공보 일본국 특허공개 2002-79545호 공보

특허문헌 1에는 용융 수지 중에 불활성 가스를 안정적이며, 또한 적절하게 주입할 수 있고, 적절하게 발포 성형을 실시할 수 있는 사출 성형기가 기재되어 있다. 또한, 특허문헌 2에도 발포 성형을 실시하기 위한 사출 성형기가 기재되어 있다.

특허문헌 1, 2에 기재된 사출 성형기에도 각각 우수한 점이 있다. 그러나 이들 사출 성형기에는 개선해야 할 여지도 보인다. 특허문헌 1에 기재된 사출 성형기에 대해서는 스크루에 시일 구조와 강압 완화 구간을 형성할 필요가 있으므로 그만큼 스크루의 길이가 길어진다. 즉, 기계 길이가 길어진다는 문제가 있다. 특허문헌 2에 기재된 사출 성형기는 기계 길이는 짧게 완성되지만 스크루에는 시일 구조 등이 형성되어 있지 않므로 불활성 가스의 역류의 가능성이 있다.

본 발명은 용융 수지가 가스로 이루어지는 물리 발포제를 주입해서 발포 성형품을 성형하도록 되어 있는 사출 성형기에 있어서 성형 싸이클 중에 있어서도 또는 유지보수 등에 의한 스크루의 회전 정지 중에 있어서도 가열 실린더 내를 가스가 스크루의 상류측을 향해서 흐르거나 또는 누설되는 현상, 즉 역류의 우려가 없고, 따라서 안정되게 성형할 수 있고, 한정된 설치 에어리어에도 설치할 수 있는 것 같은 기계 길이가 충분히 짧은 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서 그 후방으로부터 전방에 걸쳐서 가열 실린더 내에 수지가 압축되도록 되어 있는 제 1 압축 구간과, 수지의 압력이 저하되도록 되어 있는 기아 구간과, 수지가 압축되도록 되어 있는 제 2 압축 구간이 형성되고, 기아 구간에 가스가 주입되도록 되어 있는 사출 성형기의 스크루 또는 사출 성형기를 대상으로 한다. 그리고 본 발명에 있어서 스크루의 제 1 압축 구간에 대응하는 부분에는 메인 플라이트와, 상기 메인 플라이트보다 리드각이 큰 서브 플라이트의 조합으로 이루어지는 더블 플라이트인 배리어 플라이트를 설치하고, 이 배리어 플라이트의 하류, 즉 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트를 설치하도록 한다. 댐 플라이트와 기아 구간 사이에는 수지의 역류를 방지하는 시일 구조를 형성해도 좋다.

이렇게 해서 상술한 목적을 달성하기 위해 본 발명에 의한 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기는 하기 [1]~[5]를 특징으로 하고 있다.

[1]

스크루의 형상에 의해 그 후방으로부터 전방에 걸쳐서 가열 실린더 내에 수지가 압축되도록 되어 있는 제 1 압축 구간과, 수지의 압력이 저하되도록 되어 있는 기아 구간과, 수지가 압축되도록 되어 있는 제 2 압축 구간이 형성되고, 상기 기아 구간에 가스가 주입되도록 되어 있는 사출 성형기의 스크루로서,

상기 스크루의 상기 제 1 압축 구간에 대응하는 부분에는 메인 플라이트와 상기 메인 플라이트보다 리드각이 큰 서브 플라이트의 조합으로 이루어지는 배리어 플라이트가 형성되어 있음과 아울러, 상기 배리어 플라이트의 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.

[2]

[1]에 기재된 스크루에 있어서, 상기 스크루에는 상기 댐 플라이트와 상기 기아 구간 사이에 수지의 역류를 방지하는 소정 시일 구조가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.

[3]

[2]에 기재된 스크루에 있어서, 상기 시일 구조는 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간을 액밀적으로 구획하는 시일과, 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간을 연통하는 연통로와, 상기 연통로를 폐쇄하여 상기 제 1 압축 구간의 용융 수지가 소정 압력을 초과하면 용융 수지를 상기 기아 구간으로 유동시키는 밸브 기구를 구비하고 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.

[4]

[2]에 기재된 스크루에 있어서, 상기 시일 구조는 상기 스크루가 축경(縮徑)하고 있는 축경부와, 소정 간극을 두고 상기 축경부에 감합되어 있음과 아울러, 상기 가열 실린더의 보어에 대해서 액밀적으로 슬라이딩되는 시일 링으로 이루어지며, 상기 축경부에는 상기 시일 링이 착좌되면 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간의 연통을 차단하는 테이퍼면이 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.

[5]

[1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 스크루를 구비하고,

상기 가열 실린더는 상기 기아 구간에 대응하는 소정 위치에 가스를 주입하는 주입구가 형성되어 있는 사출 성형기.

(발명의 효과)

이상과 같이 본 발명은 스크루의 형상에 의해 그 후방으로부터 전방에 걸쳐서 가열 실린더 내에 수지가 압축되도록 되어 있는 제 1 압축 구간과, 수지의 압력이 저하되도록 되어 있는 기아 구간과, 수지가 압축되도록 되어 있는 제 2 압축 구간이 형성되고, 기아 구간에 가스가 주입되도록 되어 있는 사출 성형기의 스크루 또는 사출 성형기로서 구성된다. 이러한 스크루에 있어서는 일반적으로 스크루의 회전 정지 시에 있어서의 가스의 역류가 문제가 된다. 본 발명에 있어서는 스크루의 제 1 압축 구간에 대응하는 부분에는 메인 플라이트와 상기 메인 플라이트보다 리드각이 큰 서브 플라이트의 조합으로 이루어지는 배리어 플라이트가 형성되어 있음과 아울러, 상기 배리어 플라이트의 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트가 형성되어 있다. 나중에 상세하게 설명하지만 배리어 플라이트에 있어서도 댐 플라이트에 있어서도 가열 실린더 내부에 얇은 용융 수지의 층으로 이루어지는 시일이 형성되게 된다. 시일이 형성되어 있으면 가스의 역류가 억제되지만 본 발명에 있어서는 배리어 플라이트와 댐 플라이트의 2개소에 있어서 2종류의 시일이 형성되므로 10분간 정도이면 스크루의 회전을 정지해도 가스의 역류가 실질적으로 완전히 방지된다. 그리고 이렇게 가스의 역류를 실질적으로 완전히 방지할 수 있는 스크루이면서 가열 실린더 내에 역류를 방지하기 위한 특별한 구간을 형성할 필요가 없다. 즉, 가열 실린더 내에는 발포 성형을 실시하기 위한 최소의 구성인 제 1 압축 구간과, 기아 구간과, 제 2 압축 구간만을 형성하면 좋고, 스크루 길이를 짧게 할 수 있어 사출 성형기의 기계 길이를 짧게 할 수 있다. 다른 발명에 의하면 스크루에는 댐 플라이트와 기아 구간 사이에 수지의 역류를 방지하는 소정 시일 구조가 형성되어 있다. 시일 구조가 형성되어 있기 때문에 수십 분간 스크루를 정지해도 가스는 역류하기 어렵다는 효과가 얻어진다.

도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크루를 구비한 사출 성형기의 측면 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 스크루를 구비한 사출 성형기의 측면 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크루에 형성되어 있는 시일 구조를 나타내는 도면이며, 시일 구조를 스크루의 축과 평행하게 절단해서 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 스크루에 형성되어 있는 시일 구조를 나타내는 도면이며, 시일 구조를 스크루의 축과 평행하게 절단해서 나타내는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 의한 스크루를 구비한 사출 성형기의 일부를 나타내는 측면 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 설명한다. 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기는 도 1에 나타내어져 있는 바와 같이 가열 실린더(2)와, 이 가열 실린더(2) 내에서 회전 방향과 축 방향으로 구동 가능하게 설치되어 있는 스크루(3)로 구성되어 있다. 가열 실린더(2)에는 후방, 즉 상류측에 호퍼가 설치되고, 전방, 즉 하류측에는 사출 노즐이 설치되어 있다. 가열 실린더(2)의 외주면에는 복수개의 밴드 히터가 감겨 있다. 이들 호퍼, 사출 노즐, 밴드 히터는 도면에 나타내어져 있지 않다.

일반적으로 불활성 가스를 사용해서 발포 성형하는 사출 성형기로서 필요해지는 구성 중 비교적 심플한 구성은 가열 실린더 내에 2개의 압축 구간과 1개의 기아 구간으로 이루어지는 3개의 구간을 형성하고, 기아 구간에 있어서 불활성 가스를 주입하는 것 같은 구성이다. 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)도 이러한 심플한 구성, 즉 가열 실린더(2) 내에 3개의 구간이 형성되도록 되어 있다. 사출 성형기(1)의 가열 실린더(2) 내에는 스크루(3)가 소정 형상을 구비함으로써 후방, 즉 상류측으로부터 전방, 즉 하류측을 향해 제 1 압축 구간(5), 기아 구간(6), 제 2 압축 구간(7)이 형성되어 있다. 이들 구간(5, 6, 7)에 대해서 보다 자세하게 설명한다. 제 1 압축 구간(5)은 상류의 부분에 형성된 공급부(5a)와, 중류의 부분에 형성된 압축부(5b)와, 하류의 부분에 형성된 계량부(5c)로 구성되어 있다. 스크루(3)에 있어서 공급부(5a)에 배치되는 부분은 홈 깊이가 일정하며, 깊은 스크루 홈으로 이루어진다. 이에 따라 공급부(5a)에서는 고체의 수지가 반송되면서 가열되도록 되어 있다. 스크루(3)에 있어서 압축부(5b)에 배치되는 부분은 홈 깊이가 서서히 얕아지는 스크루 홈으로 이루어진다. 이에 따라 압축부(5b)에서는 수지가 압축되어서 가열 실린더(2)에 압박되어 용융되도록 되어 있다. 스크루(3)에 있어서 계량부(5c)에 배치되는 부분은 홈 깊이가 얕게 일정한 스크루 홈으로 이루어진다. 이에 따라 계량부(5c)에서는 용융된 수지가 압축되어 밀도가 일정하게 되도록 된다. 그리고 스크루(3)에 있어서 기아 구간(6)에 배치되는 부분은 계량부(5c)에 배치되는 부분에 비해서 홈 깊이가 깊고, 또한 홈 깊이가 일정해져 있다. 제 2 압축 구간(7)은 압축부(7b)와, 계량부(7c)로 구성되어 있다. 스크루(3)에 있어서 압축부(7b)에 배치되는 부분은 홈 깊이가 서서히 얕아진다. 스크루(3)에 있어서 계량부(7c)에 배치되는 부분은 홈 깊이가 얕게 일정해진다. 또한, 본 명세서에서는 기아 구간(6)과 제 2 압축 구간(7)은 다른 구간인 것 같이 설명하고 있지만 기아 구간(6)에 대해서는 제 2 압축 구간(7)에 있어서의 공급부(7a)이라고 할 수도 있다. 가열 실린더(2)에는 이러한 기아 구간(6)에 대응해서 불활성 가스 주입부(9)가 형성되고, 불활성 가스가 불활성 가스 공급부(10)로부터 개폐 밸브(11)를 통해 공급되면 기아 구간(6)에 있어서 가열 실린더(2) 내에 주입되도록 되어 있다. 사출 성형기(1)에 있어서 스크루(3)를 회전해서 수지를 보낼 때 제 1 압축 구간(5)에서 수지가 용융되어 압축되고, 기아 구간(6)에 있어서 수지 압력이 저하된다. 이 저하된 용융 수지에 대해서 불활성 가스가 주입된다. 불활성 가스가 주입된 용융 수지는 제 2 압축 구간(7)에 있어서 혼련·압축되면서 전방에 보내지고, 스크루(3)의 선단에 불활성 가스가 침투한 용융 수지가 계량되게 된다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)의 스크루(3)는 제 1 압축 구간(5)에 대응하는 부분에 있어서 몇 가지의 특징이 있다. 제 1 특징은 이 부분에 있어서 소정 형상의 더블 플라이트로 이루어지는 배리어 플라이트(13)가 형성되어 있는 점이다. 상세하게 설명하면 스크루(3)에 있어서 제 1 압축 구간(5)의 공급부(5a)에 배치되는 부분에는 스크루(3)의 본체의 외표면으로부터 돌출되는 나선형상의 싱글 플라이트(12)가 형성되어 있다. 이 싱글 플라이트(12)에 연속하도록 스크루(3)에 있어서 압축부(5b)에 배치되는 부분, 또는 계량부(5c)에 배치되는 부분, 또는 압축부(5b)와 계량부(5c)에 배치되는 부분에 배리어 플라이트(13)가 형성되어 있다. 배리어 플라이트(13)는 스크루(3)의 본체의 외표면으로부터 돌출되는 나선형상의 메인 플라이트(14) 및 서브 플라이트(15)로 이루어진다. 메인 플라이트(14)는 싱글 플라이트(12)와 동 피치, 동 리드각(스크루(3)의 지름 방향과 플라이트가 이루는 각도)으로 되어 있다. 서브 플라이트(15)는 이 메인 플라이트(14)에 비해서 피치와 리드각이 크게 되어 있다. 따라서, 배리어 플라이트(13)는 그 전방과 후방의 양단부에 있어서 메인 플라이트(14)와 서브 플라이트(15)가 서로 접속되어 있다. 본 실시형태에 있어서는 서브 플라이트(15)의 높이는 메인 플라이트(14)의 높이에 비해서 약간 낮다. 따라서, 서브 플라이트(15)의 정상부와 가열 실린더(2)의 보어 사이에는 소정 간극이 형성되어 있다. 나중에 설명하는 바와 같이 스크루(3)를 회전할 때 미용융 상태의 고체의 수지는 서브 플라이트(15)의 전방측, 즉 하류측에 퇴적하고, 용융 수지는 상기 소정 간극을 흘러 서브 플라이트(15)의 후방측, 즉 하류측에 쌓이게 되지만 상기 소정 간극에 용융 수지가 존재함으로써 불활성 가스의 역류를 방지하는 시일 작용이 얻어지게 된다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)의 스크루(3)의 제 2 특징은 스크루(3)에 있어서 제 1 압축 구간(5)에 배치되는 부분에는 배리어 플라이트(13)의 전방, 즉 하류측에 댐 플라이트(18)가 형성되어 있는 점이다. 댐 플라이트(18)는 반경 방향 외 방향에 소정 폭으로 돌출된 링형상의 플라이트로 이루어진다. 또는, 직경에 비해서 높이가 상당히 낮은 원기둥형상을 나타내는 플라이트라고 할 수도 있다. 이러한 댐 플라이트(18)의 정상부와 가열 실린더(2)의 보어 사이에 형성되는 간극은 좁으므로 미용융 상태의 고체의 수지가 존재하고 있어도 댐 플라이트(18)에 의해 막아져서 전방에 보내지 않도록 되어 있다. 이 간극에 용융 수지가 존재함으로써 배리어 플라이트(13)와 마찬가지로 불활성 가스가 스크루(3)의 상류측에 흐르는 소위 역류를 방지하는 시일 작용이 얻어진다. 또한, 이 댐 플라이트(18)는 배리어 플라이트(13)에 연속해서 형성되어 있어도 좋고, 배리어 플라이트(13)에 대해서 소정 간격, 예를 들면 가열 실린더(2)의 직경 D에 대해서 0.1D 이상 또는 0.5D 이상 두고 형성되어 있어도 좋다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)의 스크루(3)의 제 3 특징은 제 1 압축 구간(5)의 최하류부에 있어서 시일 구조(20)가 형성되어 있는 것이다. 시일 구조(20)는 도 3에 상세하게 나타내어져 있는 바와 같이 시일(21)과, 압력의 조정 작용을 나타내는 유동 제어 기구(23)로 이루어진다. 시일(21)은 스크루(3)의 외주면에 형성되어 있는 소정 홈에 슬라이딩 가능하게 감합되어 있다. 도 3에는 가열 실린더(2)는 나타내어져 있지 않지만 이 시일(21)의 외주면이 가열 실린더(2)의 보어에 매끄럽게 접해서 슬라이딩하도록 되어 있다. 이 시일(21)에 있어서 용융 수지가 유동하는 것이 방지되고, 가열 실린더(2) 내가 상류측의 제 1 압축 구간(5)과 하류측의 기아 구간(6)에 액밀적으로 구획되어 있다. 시일 구조(20)에는 유동 제어 기구(23)가 1개 또는 복수개 설치되어 있다. 유동 제어 기구(23)는 제 1 압축 구간(5)과 기아 구간(6)을 연통하도록 스크루(3) 내에 열려 있는 연통로(24)와, 이 연통로(24)를 개폐하는 밸브 기구(25)로 구성되어 있다. 연통로(24)는 도중의 부분이 테이퍼형상으로 축경되어 있으며, 그것에 의해 테이퍼형상의 착좌면(27)이 형성되어 있다. 이 착좌면(27)에 밸브 기구(25)를 구성하고 있는 포핏 밸브(28)의 헤드부(29)가 착좌하면 연통로(24)가 폐쇄되도록 되어 있다. 포핏 밸브(28)는 우산형상의 헤드부(29)와 축부(31)로 구성되고 있으며, 축부(31)에는 복수장의 접시 스프링(33, 33, …)이 설치되어 있다. 이렇게 접시 스프링(33, 33, …)이 설치된 포핏 밸브(28)는 바닥이 있는 구멍이 개방되어 있는 리티나(34)에 넣어져 있다. 그리고 리티나(34)는 그 외주면에 형성되어 있는 수나사에 의해 연통로(24)의 내주면에 형성되어 있는 암나사에 나사 결합되어 고정되어 있다. 따라서, 포핏 밸브(28)는 접시 스프링(33, 33, …)에 의해 바이어싱되어 헤드부(29)가 착좌면(27)에 압박되고, 연통로(24)를 폐쇄하고 있다. 이 포핏 밸브(28)는 제 1 압축 구간(5) 내의 용융 수지가 소정 압력이 되면 접시 스프링(33, 33, …)의 바이어싱에 저항해서 후퇴한다. 그렇게 하면 리티나(34)에 개방되어 있는 수지로(35)에 의해 제 1 압축 구간(5)과 기아 구간(6)이 연통해서 용융 수지가 기아 구간(6)으로 유동하게 된다. 제 1 압축 구간(5)과 기아 구간(6)의 압력이 동일할 때 또는 기아 구간(6)의 압력 쪽이 높을 때에는 포핏 밸브(28)는 착좌면(27)에 착좌해서 연통이 차단되므로 기아 구간(6)으로부터 제 1 압축 구간(5)으로의 용융 수지의 역류는 방지되도록 되어 있다.

본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)의 작용을 설명한다. 가열 실린더(2)를 가열하고, 스크루(3)를 회전해서 수지 펠릿을 가열 실린더(2) 내에 공급한다. 그렇게 하면 수지 펠릿은 가열되면서 가열 실린더(2) 내를 전방에 보내져 제 1 압축 구간(5)에 있어서 용융된다. 도 5에 나타내어져 있는 바와 같이 제 1 압축 구간(5)의 배리어 플라이트(13)에 있어서 수지가 전방에 보내질 때 메인 플라이트(14)에 비해서 리드각이 큰 서브 플라이트(15) 쪽이 전방에 송출하는 작용이 강하다. 따라서, 미용융 상태의 고체의 수지는 서브 플라이트(15)에 의해 강제적으로 전방에 압출된다. 이에 대해서 용융한 수지는 서브 플라이트(15)의 정상부와 가열 실린더(2)의 보어의 간극을 흐를 수 있으므로 서브 플라이트(15)의 후방에 흐른다. 이 결과, 미용융 상태의 고체의 수지는 서브 플라이트(15)의 전방에 퇴적하면서 하류에 보내지고, 용융 수지는 서브 플라이트(15)의 후방의 영역에 충만하면서 하류에 보내지게 된다. 용융 수지는 혼련·압축되어 댐 플라이트(18)를 통과한다. 댐 플라이트(18)의 정상부는 가열 실린더(2)의 보어와의 간극이 작으므로 만일 미용융 상태의 고체의 수지가 존재해도 댐 플라이트(18)에 의해 막아진다. 이것에 의해 확실하게 용융 수지만이 전방에 보내진다. 용융 수지는 시일 구조(20)를 거쳐 기아 구간(6)에 보내진다. 기아 구간(6)에서는 스크루 홈이 깊으므로 수지 압력이 작아진다. 따라서, 이 기아 구간(6)에 있어서 가열 실린더(2) 내에 기상이 형성된다. 불활성 가스 주입부(9)로부터 불활성 가스가 주입된다. 불활성 가스가 주입된 용융 수지는 제 2 압축 구간(7)에 있어서 압축·혼련되어 스크루(3)의 전방에 보내진다. 즉, 계량된다. 계량이 완료되면 사출한다. 즉, 스크루(3)의 회전을 정지해서 스크루(3)를 축 방향으로 구동한다. 그렇게 하면 용융 수지는 금형의 캐비티에 충전된다. 불활성 가스가 발포되어 발포 성형품이 얻어진다.

스크루(3)를 회전하고 있을 때 가열 실린더(2) 내에는 각 구간(5, 6, 7)에 있어서 수지의 압력차가 발생하고 있다. 그러나 유지보수 등에 의해 성형 싸이클을 중단해서 스크루(3)를 장시간 정지할 경우 가열 실린더(2) 내에 있어서의 용융 수지의 압력차는 작아진다. 그렇게 하면 불활성 가스가 가열 실린더(2) 내를 역류하거나 불활성 가스에 압출되어 용융 수지가 역류할 우려가 있다. 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)에 있어서는 이러한 역류는 실질적으로 완전히 방지된다. 우선, 시일 구조(20)에 의해 역류가 방지된다. 시일 구조(20)는 시일(21)과 밸브 기구(25)를 구비하고 있으므로 역류를 방지하는 작용은 강하다. 이어서, 댐 플라이트(18)에 의해 역류가 방지된다. 댐 플라이트(18)의 정상부와 가열 실린더(2)의 보어의 간극은 작으므로 이 간극에 용융 수지가 충전되어 있음으로써 높은 시일 작용을 나타내기 때문이다. 배리어 플라이트(13)에 의해서도 역류가 방지된다. 서브 플라이트(15)의 정상부와 가열 실린더(2)의 보어의 간극은 작으므로 이 부분에 충전되어 있는 용융 수지에 의해 높은 시일 작용이 발생한다. 즉, 불활성 가스나 수지는 서브 플라이트(15)를 초과해서 역류할 일은 없다. 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)는 제 1 압축 구간(5)에 있어서 배리어 플라이트(13)와, 댐 플라이트(18)와, 시일 구조(20)를 구비하고 있으므로 불활성 가스나 수지가 역류하는 것이 실질적으로 완전히 방지된다.

본 실시형태에 의한 사출 성형기(1)는 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 본 발명을 실시함에 있어서 시일 구조(20)는 반드시 필수는 아니고, 이것을 생략할 수 있다. 시일 구조(20)가 생략된 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 사출 성형기(1')가 도 2에 나타내어져 있다. 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)와 마찬가지의 부재에 대해서는 동일한 부호를 붙여서 설명을 생략하지만 이 실시형태에 의한 사출 성형기(1')에서는 역류를 방지하는 구조로서 배리어 플라이트(13)와 댐 플라이트(18)만이 형성되어 있다. 좁은 간극에 용융 수지가 충전되어 있는 것에 의한 시일 작용에서 스크루(3')를, 예를 들면 10분간 정도 정지해도 불활성 가스나 수지의 역류를 방지할 수 있다. 이 제 2 실시형태에 의한 사출 성형기(1')는 복잡한 구조로 이루어지는 시일 구조(20)를 생략할 수 있으므로 저렴하게 제공할 수 있다.

제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1)는 시일 구조(20)를 도 4에 나타내어져 있는 바와 같은 간이적인 구조의 시일 구조(20')로 바꿀 수도 있다. 시일 구조(20')는 스크루(3)를 축경한 축경부(40)와, 이 축경부(40)에 소정 간극을 두고 설치되어 있는 시일 링(41)으로 구성되어 있다. 시일 링(41)은 그 외주면이 가열 실린더(2)의 보어에 매끄럽게 접하고 있어 외주면으로부터 용융 수지가 유동할 일은 없다. 즉, 이 시일 링(41)에 의해 가열 실린더(2) 내는 상류측의 제 1 압축 구간(5)과 하류측의 기아 구간(6)에 액밀적으로 구획되어 있다. 시일 링(41)이 간극을 두고 감합하고 있는 축경부(40)는 그 상류측에 있어서 확경(擴徑)되어 테이퍼면(42)이 형성되어 있으며, 시일 링(41)의 상류측의 단부도 테이퍼형상으로 형성되어 있다. 스크루(3)에 있어서 축경부(40)의 전방에는 시일 링(41)이 접촉하는 접촉부(44)가 형성되어 있다. 스크루(3)를 회전해서 용융 수지를 앞쪽으로 송출하고 있을 때에는 제 1 압축 구간(5)의 용융 수지의 압력은 기아 구간(6)의 압력보다 크고, 시일 링(41)은 스크루(3)에 대해서 전방으로 이동해서 접촉부(44)에 압박된다. 이때 시일 링(41)의 테이퍼형상의 단부는 테이퍼면(42)으로부터 이간되고, 축경부(40)와 시일 링(41)의 내주면의 간극을 거쳐서 제 1 압축 구간(5)과 기아 구간(6)이 연통해서 용융 수지가 하류에 유동한다. 또한, 시일 링(41)에는 끝면에 소정 노치가 형성되어 있으며, 접촉부(44)에 접촉해도 용융 수지의 유로가 확보되도록 되어 있다. 한편, 사출 시 등에는 시일 링(41)은 테이퍼면(42)에 착좌하고, 연통은 차단되어 용융 수지의 유동은 저해된다. 즉, 역류가 방지된다.

본 발명의 실시형태에 의한 사출 성형기(1, 1')는 이 이외에도 다양한 변형이 가능하다. 예를 들면, 제 1 실시형태에서는 제 1 압축 구간(5)이 공급부(5a), 압축부(5b), 계량부(5c)로 이루어지도록 스크루(3)의 스크루 홈을 형성하고 있었지만, 예를 들면 계량부(5c)를 생략하고 제 1 압축 구간(5)이 공급부(5a)와 압축부(5b)로 이루어지도록 스크루(3)의 스크루 홈을 형성해도 좋고, 다른 구성이어도 좋다. 수지가 용융되어 압축되면서 혼련되어 전방에 보내지도록 되어 있으면 좋다. 마찬가지로 제 2 압축 구간(7)에 대해서도 압축부(7b), 계량부(7c)로 이루어지는 것 같이 설명했지만 용융 수지와 불활성 가스가 압축되면서 혼련되어 전방에 보내지도록 되어 있으면 이러한 구성에 한정될 필요는 없다. 그런데 스크루(3)에 형성되어 있는 싱글 플라이트(12), 배리어 플라이트(13)에 대해서 정상부의 형상에 대해서 특별히 설명하지 않았지만 평면형상으로 형성해서 가열 실린더(2)의 보어와의 클리어런스가 일정해지도록 해도 좋고, 단차형상, 즉 스텝형상으로 형성해서 클리어런스가 변화되도록 해도 좋다. 또한, 제 2 압축 구간(7)에 대해서는 상세하게는 설명하지 않았지만 싱글 플라이트로 구성해도 좋고, 더블 플라이트 또는 플라이트가 3개 이상으로 이루어지는 다조(多條) 플라이트로 구성해도 좋다. 그런데 본 실시형태에 있어서는 불활성 가스는 개폐 밸브(11)를 통해 가열 실린더(2) 내에 공급되도록 설명했다. 이 개폐 밸브(11)는 성형 싸이클에 동기해서 개폐시켜도 좋고, 상시 개방 상태로 해도 좋다. 또한, 개폐 밸브(11)를 설치하지 않고, 상시 불활성 가스가 가열 실린더(2) 내에 주입되도록 구성하는 것도 가능하다. 또한, 불활성 가스가 주입되는 기아 구간(6)은 대기압에 가까운 저압으로 수지 압력이 저하되는 것이 바람직하지만 반드시 그렇게 할 필요는 없고, 제 1 압축 구간(5)에 비해 수지 압력이 저하되도록 되어 있으면 좋고, 이 압력보다 높은 가스압으로 불활성 가스를 공급하면 주입이 가능하다. 가열 실린더(2)에 공급하는 가스는 질소, 이산화탄소 등의 불활성 가스인 것 같이 설명했지만 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 부탄 등의 탄화수소, 플론, 대체 플론 등의 기체를 사용할 수도 있다. 이상, 실시형태에 의거하여 본 발명을 설명했지만 본 발명의 기술적 범위는 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 발명의 실시에 있어서 다양한 변형이 가능하다.

(실시예 1)

본 실시형태에 의한 사출 성형기(1, 1')에 있어서 안정되게 발포 성형을 실시할 수 있는 것 및 스크루(3, 3')의 회전을 정지했을 때에 불활성 가스나 수지의 역류가 발생하지 않는 것을 확인하기 위해서 실험을 행했다.

「실험 방법」

다음 5대의 사출 성형기를 준비했다.

실시예 1: 본 발명의 제 1 실시형태에 의한 사출 성형기(1). 즉, 배리어 플라이트(13)와, 댐 플라이트(18)와, 시일 구조(20)를 구비한 사출 성형기(1).

실시예 2: 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 사출 성형기(1'). 즉, 배리어 플라이트(13)와, 댐 플라이트(18)를 구비하고 있는 사출 성형기(1').

비교예 1: 배리어 플라이트(13)도 댐 플라이트(18)도 형성되어 있지 않지만 시일 구조(20)와 동일한 구조의 시일 구조를 구비하고, 시일 구조와 기아 구간 사이에 강압 완화 구간이 형성되어 있는 사출 성형기.

비교예 2: 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 사출 성형기(1')에 있어서 배리어 플라이트(13)를 생략한 것. 즉, 댐 플라이트(18)만을 구비한 사출 성형기.

비교예 3: 본 발명의 제 2 실시형태에 의한 사출 성형기(1')에 있어서 댐 플라이트(18)를 생략한 것. 즉, 배리어 플라이트(13)만을 구비한 사출 성형기.

이들 5대의 사출 성형기에 있어서 발포 성형을 안정적으로 실시할 수 있는지의 여부의 시험 및 불활성 가스의 공급을 하면서 스크루의 회전을 10분간 정지한 상태로 해서 역류가 확실하게 방지되는지의 여부의 시험을 행했다. 사용한 수지는 PP 수지와 PA66 수지이며, 불활성 가스로서 질소 가스를 공급했다. PP 수지에 대해서는 압력이 8㎫가 되도록 PA66 수지에 대해서는 압력이 6㎫가 되도록 각각 질소 가스를 공급했다.

「시험 결과」

실험의 결과를 이하의 표에 나타낸다.

실시예 1, 2와 비교예 1에서는 모두 발포 성형을 반복했지만 안정되게 실시할 수 있고, 10분간 스크루의 회전을 정지해도 불활성 가스 및 수지의 역류는 발생하지 않았다. 또한, 10분 후에 발포 성형을 재개한 결과, 정상으로 발포 성형을 재개할 수 있었다. 이에 대해서 비교예 2에서는 발포 성형을 반복해서 실시한 결과, 불활성 가스나 수지의 역류가 발생했다. 스크루를 수 분간 정지하는 것만으로 불활성 가스의 역류가 보였다. 비교예 3에 대해서는 발포 성형을 반복해서 실시할 때에는 안정되게 성형할 수 있었지만 PA66 수지를 사용할 경우에는 10분간 스크루의 회전을 정지한 결과, 불활성 가스의 역류가 발생했다.

「고찰」

가열 실린더(2) 내가 제 1 압축 구간(5)과, 기아 구간(6)과, 제 2 압축 구간(7)의 3구간으로 이루어지는 기계 길이가 짧은 사출 성형기(1)이어도 제 1 압축 구간(5)에 대응하는 개소에 있어서 스크루(3)에 배리어 플라이트(13)와 댐 플라이트(18)를 구비하도록 하면 발포 성형을 안정되게 실시할 수 있고, 그리고 유지보수에 있어서 필요하다고 생각되는 10분간의 스크루(3)의 회전 정지에 있어서도 불활성 가스나 수지의 역류를 방지할 수 있는 것을 확인할 수 있었다. 배리어 플라이트(13)와 댐 플라이트(18)의 조합이 불활성 가스의 역류 방지에 효과가 있다고 할 수 있다. 또한, 실험에 있어서 비교예 2의 사출 성형기는 발포 성형을 안정되게 실시할 수 없었지만 불활성 가스의 압력을 이 실험에 있어서의 압력보다 충분히 작게 하면 성형은 가능하다.

여기에서 상술한 본 발명에 의한 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기의 실시형태의 특징을 각각 이하 [1]~[5]에 간결하게 정리해서 열기한다.

[1]

스크루(3)의 형상에 의해 그 후방으로부터 전방에 걸쳐서 가열 실린더(2) 내에 수지가 압축되도록 되어 있는 제 1 압축 구간(5)과, 수지의 압력이 저하되도록 되어 있는 기아 구간(6)과, 수지가 압축되도록 되어 있는 제 2 압축 구간(7)이 형성되고, 상기 기아 구간(6)에 가스가 주입되도록 되어 있는 사출 성형기의 스크루(3)로서,

상기 스크루(3)의 상기 제 1 압축 구간(5)에 대응하는 부분에는 메인 플라이트(14)와 상기 메인 플라이트(14)보다 리드각이 큰 서브 플라이트(15)의 조합으로 이루어지는 배리어 플라이트(13)가 형성되어 있음과 아울러, 상기 배리어 플라이트(13)의 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트(18)가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루(3).

[2]

[1]에 기재된 스크루(3)에 있어서, 상기 스크루(3)에는 상기 댐 플라이트(18)와 상기 기아 구간(6) 사이에 수지의 역류를 방지하는 소정 시일 구조(20)가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루(3).

[3]

[2]에 기재된 스크루(3)에 있어서, 상기 시일 구조(20)는 상기 제 1 압축 구간(5)과 상기 기아 구간(6)을 액밀적으로 구획하는 시일(21)과, 상기 제 1 압축 구간(5)과 상기 기아 구간(6)을 연통하는 연통로와, 상기 연통로를 폐쇄하여 상기 제 1 압축 구간(5)의 용융 수지가 소정 압력을 초과하면 용융 수지를 상기 기아 구간(6)으로 유동시키는 밸브 기구를 구비하고 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루(3).

[4]

[2]에 기재된 스크루(3)에 있어서, 상기 시일 구조(20)는 상기 스크루(3)가 축경하고 있는 축경부(40)와, 소정 간극을 두고 상기 축경부(40)에 감합되어 있음과 아울러, 상기 가열 실린더(2)의 보어에 대해서 액밀적으로 슬라이딩되는 시일 링(41)으로 이루어지며, 상기 축경부(40)에는 상기 시일 링(41)이 착좌하면 상기 제 1 압축 구간(5)과 상기 기아 구간(6)의 연통을 차단하는 테이퍼면(42)이 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루(3).

[5]

[1] 내지 [4] 중 어느 하나에 기재된 스크루(3)를 구비하고,

상기 가열 실린더(2)는 상기 기아 구간(6)에 대응하는 소정 위치에 가스를 주입하는 주입구가 형성되어 있는 사출 성형기(1).

본 발명을 상세하게 또한 특정 실시형태를 참조해서 설명했지만 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일 없이 다양한 변경이나 수정을 추가할 수 있는 것은 당업자에게 있어서 명백하다.

본 출원은 2018년 8월 27일 출원의 일본 특허출원(특허출원 2018-158759)에 의거하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로서 원용된다.

(산업상 이용가능성)

본 발명에 의하면 용융 수지에 가스로 이루어지는 물리 발포제를 주입해서 발포 성형품을 성형하도록 되어 있는 사출 성형기에 있어서 성형 싸이클 중에 있어서도 또는 유지보수 등에 의한 스크루의 회전 정지 중에 있어서도 가열 실린더 내를 가스가 스크루의 상류측을 향해 흐르거나 또는 누설되는 현상, 즉 역류의 우려가 없고, 따라서 안정되게 성형할 수 있고, 한정된 설치 에어리어에도 설치할 수 있는 것 같은 기계 길이가 충분히 짧은 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기를 제공할 수 있다. 이 효과를 나타내는 발명은 사출 성형기의 스크루 및 사출 성형기에 관해서 유용하다.

1: 사출 성형기 2: 가열 실린더
3: 스크루 5: 제 1 압축 구간
6: 기아 구간 7: 제 2 압축 구간
9: 불활성 가스 주입부 12: 싱글 플라이트
13: 배리어 플라이트 14: 메인 플라이트
15: 서브 플라이트 18: 댐 플라이트
20: 시일 구조 21: 시일
23: 유동 제어 기구 24: 연통로
24: 밸브 기구 27: 착좌면
28: 포핏 밸브 33: 접시 스프링
40: 축경부 41: 시일 링
42: 테이퍼면 44: 접촉부

Claims (5)

1. 스크루의 형상에 의해 그 후방으로부터 전방에 걸쳐서 가열 실린더 내에 수지가 압축되도록 되어 있는 제 1 압축 구간과, 수지의 압력이 저하되도록 되어 있는 기아 구간과, 수지가 압축되도록 되어 있는 제 2 압축 구간이 형성되고, 상기 기아 구간에 가스가 주입되도록 되어 있는 사출 성형기의 스크루로서,
   상기 스크루의 상기 제 1 압축 구간에 대응하는 부분에는 메인 플라이트와 상기 메인 플라이트보다 리드각이 큰 서브 플라이트의 조합으로 이루어지는 배리어 플라이트가 형성되어 있음과 아울러, 상기 배리어 플라이트의 전방에 소정 폭의 링형상을 나타내는 댐 플라이트가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 스크루에는 상기 댐 플라이트와 상기 기아 구간 사이에 수지의 역류를 방지하는 소정 시일 구조가 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 시일 구조는 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간을 액밀적으로 구획하는 시일과, 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간을 연통하는 연통로와, 상기 연통로를 폐쇄하여 상기 제 1 압축 구간의 용융 수지가 소정 압력을 초과하면 용융 수지를 상기 기아 구간으로 유동시키는 밸브 기구를 구비하고 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.
4. 제 2 항에 있어서,
   상기 시일 구조는 상기 스크루가 축경하고 있는 축경부와, 소정 간극을 두고 상기 축경부에 감합되어 있음과 아울러, 상기 가열 실린더의 보어에 대해서 액밀적으로 슬라이딩되는 시일 링으로 이루어지며, 상기 축경부에는 상기 시일 링이 착좌되면 상기 제 1 압축 구간과 상기 기아 구간의 연통을 차단하는 테이퍼면이 형성되어 있는 발포 성형용의 사출 성형기의 스크루.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 기재된 스크루를 구비하고,
   상기 가열 실린더는 상기 기아 구간에 대응하는 소정 위치에 가스를 주입하는 주입구가 형성되어 있는 사출 성형기.

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