WO2005007382A1

WO2005007382A1 - 成形方法、パージ方法及び成形機

Info

Publication number: WO2005007382A1
Application number: PCT/JP2004/010191
Authority: WO
Inventors: Shinji Terada; Hirotsugu Marumoto; Koki Tsunemi; Masaaki Konno
Original assignee: Sumitomo Heavy Industries, Ltd.
Priority date: 2003-07-17
Filing date: 2004-07-16
Publication date: 2005-01-27
Also published as: JP4503532B2; CN1822942A; JPWO2005007382A1; US20060097421A1; TW200510160A; EP1647386A1; CN1822942B; TWI248393B; KR20060033017A; EP1647386A4

Description

明細書

成形方法、パージ方法及び成形機

技術分野

[0001] 本発明は、成形方法、パージ方法及び成形機に関するものである

背景技術

[0002] 従来、射出成形機等の成形機においては、加熱シリンダ内において加熱され溶融させられた樹脂を高圧で射出して金型装置のキヤビティ空間に充填（てん）し、該キヤビティ空間内において樹脂を冷却し、固化させることによって成形品を成形するようにしている。

[0003] そのために、前記射出成形機は金型装置、型締装置及び射出装置を有し、前記型締装置は、固定プラテン及び可動プラテンを備え、型締用シリンダが可動プラテンを進退させることによつて金型装置の型閉、型締及び型開を行う。

[0004] 一方、前記射出装置は、樹脂を加熱して溶融させる加熱シリンダ、及び、該加熱シリンダの前端に取り付けられ、溶融させられた樹脂を射出する射出ノズノレを備え、前記加熱シリンダ内にスクリュが回転自在に、かつ、進退自在に配設される。そして、該スクリュを、後端に配設された駆動部によって前進させることにより射出ノズルから樹脂が射出され、前記駆動部によって回転させることにより樹脂の計量が行われる。

[0005] ところで、計量中は溶融させられた樹脂がスクリュの先端側に送られるが、繰り返し計量を行っていると、劣化した樹脂がスクリュに付着してしまうことがある。付着する原因としては、溶融させられた樹脂がスクリュ等の金属部材に付着しやすい樹脂である。また、スクリュの形状が樹脂の滞留が起きやすい形状をしていて、その滞留場所にそのまま樹脂が滞留して劣化する等の原因がある。そして、繰り返し計量を行っていると、溶融させられた樹脂の流れによってスクリュに付着した劣化樹脂が剥（は）がし落とされることもある力完全に取り除くことができなかった。

[0006] また、前記射出成形機においては、金型装置の交換、昇温等の準備作業を行うために成形品の成形を中断することがある。しかし、成形を中断している間、前記加熱シリンダ内の樹脂は、長時間に亘（わた）り高温に曝（さら）されるので、劣化してしまう。そこで、前記準備作業が終了して、成形品の成形を再開する前に残留樹脂のパージを行い、加熱

シリンダ内に残留する劣化した樹脂を排出するようになっている。また、成形品の成形を終了した時も、劣化した樹脂が加熱シリンダ内に残留することを防止するためにパージを行うようになっている。さらに、同一の金型装置を使用して異なる樹脂に交換して成形品を成形する場合にも、パージを行って残留している交換前の樹脂をカロ熱シリンダ内から排出するようになっている（例えば、特許文献 1参照。）。

特許文献 1：特開平 2 - 26720号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] し力ながら、従来、成形中にスクリュに付着した劣化樹脂を取り除くためには、カロ熱シリンダからスクリュを取り出して清掃する力、、清浄化するためのパージ用樹脂を使つて、パージを行うしか手段が無かった。しかし、パージを行っても完全にスクリュに付着した劣化樹脂を取り除くことができなかった。前記従来のパージ方法においては、スクリュに付着した樹脂を完全に取り除くことが困難であった。そこで、異なる樹脂に交換して成形品を成形する場合、古い樹脂を完全に取り除くために、清浄化するための樹脂であるパージ用樹脂を多量に使用する必要があった。この場合、多量のパージ用樹脂のコストが高くなり、また、パージを行うための時間が多くかかるので射出成形機のスループットが低下してしまう。さらに、樹脂の交換を確実に行うためには、スクリュを加熱シリンダから抜き取って分解清掃を行うことによって古い樹脂を取り除く必要があり、手間と時間がかかってしまう。これは、スクリュのフライトにおける裏面に付着した樹脂を完全に取り除くことが困難なためである。

[0008] もっとも、パージを確実に行うために、前記特許文献 1に記載されているように、スクリュを周期的に正逆転させながらスクリュと加熱シリンダとを軸方向に相対振動させることによって、パージを行う方法も提案されている。しかし、このような方法によっても、スクリュのフライトにおける裏面に付着した樹脂を確実に取り除くことができなかった。

[0009] 本発明は、前記従来の問題点を解決して、スクリュに逆背圧をかけることによって、スクリュのフライトにおける裏面に付着した樹脂を確実に取り除くことができる成形方法、パージ方法及び成形機を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0010] そのために、本発明の成形方法においては、成形材料を加熱シリンダ内に供給し、スクリュを一方の回転方向に回転させ、スクリュフライト部の前面に前記成形材料の押圧力を作用させ、前記成形材料を溶融しながら前記スクリュの前方へ搬送し、前記スクリュを他方の回転方向に回転させ、前記スクリュフライト部の背面に前記成形材料の押圧力を作用させて前記スクリュに逆背圧をかける。

[0011] 本発明の他の成形方法においては、さらに、前記逆背圧は、前記スクリュを後退させる方向に作用させることによって発生させる。

[0012] 本発明の更に他の成形方法においては、さらに、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする。

[0013] 本発明の更に他の成形方法においては、さらに、前記スクリユカ前記加熱シリンダ内において、金型内への成形材料の充填完了位置又は前進限位置から計量行程の 1/2までの範囲にあるとき、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる。

[0014] 本発明の更に他の成形方法においては、さらに、所定回数の計量工程毎に前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる。

[0015] 本発明の更に他の成形方法においては、さらに、前記計量工程の時間に対する前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる時間の比は、 1/10 lZl . 5である

[0016] 本発明のパージ方法においては、成形材料を加熱シリンダ内に供給し、スクリュを一方の回転方向に回転させ、スクリュフライト部の前面に前記成形材料の押圧力を作用させ、前記成形材料を溶融しながら前記スクリュの前方へ搬送し、前記スクリュを他方の回転方向に回転させ、前記スクリュフライト部の背面に前記成形材料の押圧力を作用させて前記スクリュに逆背圧をかける。

[0017] 本発明の他のパージ方法においては、さらに、前記スクリュに逆背圧をかけた後に前記加熱シリンダを後退させる。

[0018] 本発明の更に他のパージ方法においては、さらに、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする。 [0019] 本発明の更に他のパージ方法においては、さらに、前記スクリユカ前記加熱シリンダ内において、前進限位置から計量行程の 1/2までの範囲にあるとき、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる。

[0020] 本発明の成形機においては、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に回転可能に配設され、外周面に螺（ら)旋状の溝部を備えるスクリュと、該スクリュを一方の回転方向及び他方の回転方向に回転させるスクリュ回転駆動装置と、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させ、前記スクリュのスクリュフライト部の裏面に力、かる成形材料の押圧力に対し、前記スクリュに逆背圧をかける制御装置とを有する。

[0021] 本発明の他の成形機においては、さらに、前記スクリュを軸方向に進退させるスクリュ進退駆動装置を有し、前記制御装置は、前記スクリュに後退させる方向の力を作用させることによって前記スクリュに逆背圧をかけるように前記スクリュ進退駆動装置の動作を制御する。

[0022] 本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御装置は、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする

[0023] 本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御装置は、所定回数の計量工程毎に前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる。

[0024] 本発明の更に他の成形機においては、さらに、前記制御装置は、前記加熱シリンダを後退させてパージ動作を行わせる。

発明の効果

[0025] 本発明によれば、スクリュを逆方向に回転させて加熱シリンダ内の樹脂の圧力によつてスクリュに逆背圧をかけることによって、スクリュのフライトにおける裏面に付着した樹脂を確実に取り除くことができる。

図面の簡単な説明

[0026] [図 1]本発明の実施の形態におけるパージを行う場合の射出装置の動作を示す図でめる。

[図 2]本発明の実施の形態における射出成形機の概略図である。

[図 3]本発明の実施の形態における射出成形機のスクリュの側面図である。 [図 4]本発明の実施の形態におけるパージを行う場合のスクリュの動作を示す図である。

[図 5]本発明の実施の形態におけるスクリュに逆背圧をかけた場合の樹脂の状態を説明する図である。

[図 6]本発明の実施の形態におけるスクリュに逆背圧をかけた実験結果を示す表である。

符号の説明

[0027] 22 加熱シリンダ

24 スクリュ

25 スクリュ進退装置

28 スクリュ回動装置

32 固定金型

35 フライト

発明を実施するための最良の形態

[0028] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明における成形方法、パージ方法及び成形機は、押出成形装置、ラミネータ等の各種の成形機に適用することができるものであるが、本実施の形態においては、説明の都合上、射出成形機に適用した場合ついて説明する。

[0029] 図 2は本発明の実施の形態における射出成形機の概略図、図 3は本発明の実施の形態における射出成形機のスクリュの側面図である。

[0030] 図 2は成形機としての射出成形機を示しており、 20は射出装置、 30は該射出装置 20と対向して配設された型締装置、 11は前記射出装置 20及び型締装置 30を支持する成形機フレームである。ここで、 31は前記型締装置 30における金型支持部材としての固定プラテンであり、前記成形機フレーム 11上に固定されている。また、前記固定プラテン 31の金型取付面（図 2における左側の面）には、金型装置を構成する金型としての固定金型 32が取り付けられている。さらに、 33は図示されない可動プラテンに取り付けられた可動金型である。ここでは、前記固定金型 32のパーティング面と可動金型 33のパーティング面とが閉じて型閉された状態が示されている。なお、 3 4は図示されないトグルサポートと固定プラテン 31とを連結するタイバーである。

[0031] そして、 21は射出装置本体であり、成形機フレーム 11上に固定されたガイド部材 1 2に沿って前後方向（図 2における左右方向）に移動可能に取り付けられている。また、 13は前記射出装置本体 21を前後方向に移動させる本体駆動装置であり、前記成形機フレーム 11上に固定されている。ここで、前記本体駆動装置 13は、例えば、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、ボールねじ機構による運動方向変換装置を備えるァクチユエータであるが、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源とするァクチユエータであってもよい。そして、一端が射出装置本体 21に取り付けられた連結ロッド 13aを進退させることによって、前記射出装置本体 21を前後方向に移動させるようになつている。

[0032] また、前記射出装置本体 21には、前方（図 2における左方）に向けて加熱シリンダ 2 2が固定され、該加熱シリンダ 22の前端（図 2における左端）にノズルとしての射出ノズル 23が配設される。なお、前記加熱シリンダ 22の外周面には、加熱装置としてのヒータ 26が複数配設され、前記加熱シリンダ 22の温度を調節する。そして、該加熱シリンダ 22にホッパ 27が配設されるとともに、加熱シリンダ 22の内部にはスクリュ 24が前後方向に移動可能に、かつ、回転可能に配設される。ここで、前記スクリュ 24は、後方（図 2における右方）に配設されたスクリュ進退駆動装置としてのスクリュ進退装置 25によって進退、すなわち、前後方向に移動させられるとともに、スクリュ回転駆動装置としてのスクリュ回動装置 28によって一方の回転方向及び他方の回転方向に回転させられる。前記スクリュ進退装置 25及びスクリュ回動装置 28は、前記スクリュ 24 を駆動するスクリュ駆動装置として機能する。なお、前記スクリュ進退装置 25は、例えば、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、ボールねじ機構による運動方向変換装置を備えるァクチユエータであってもよいが、油圧シリンダ装置、空圧シリンダ装置等の駆動源とするァクチユエータであってもよい。また、前記スクリュ回動装置 28は、サーボモータ等の電動モータを駆動源とし、図示されないギヤ、タイミングベルト、チェーン等によって回転を前記スクリュ 24の後方部に伝達する。

[0033] そして、前記スクリュ 24は、図 3に示されるように、全体に亘つて連続する螺旋状のスクリュフライト部としてのフライト 35、及び、該フライト 35の間の溝であるチャネル 36 を周囲に有する。なお、前記スクリュ 24は、いかなる種類のものであってもよぐ例えば、バリアを備えたサブフライトスタリュ、ミキシングセクションを備えたミキシングセクシヨン付きスクリュ等であってもよいが、本実施の形態においては、最も一般的なフルフライトスクリュである場合について説明する。また、前記フライト 35は、 2条以上の複数条のものであってもよいし、ピッチが途中で変化する可変リード式のものであってもよレ、が、本実施の形態においては、フライト 35が 1条であり、ピッチも一定であるものとして説明する。

[0034] なお、前記スクリュ 24は、根本から先端（図 3における左端）に向けて、供給部 37、圧縮部 38及び計量部 39の 3つの区画に分けられる。そして、前記供給部 37は、ホッパ 27から供給されたペレット状の成形材料としての樹脂を加熱しながら輸送する領域である。また、前記圧縮部 38は、供給部 37で予熱され一部溶融した樹脂を加圧し、圧縮し、機械的エネルギーを供給することによって溶融を促進する領域である。さらに、前記計量部 39は、圧縮部 38でほぼ溶融が完了した樹脂の均質化を促進し、整流する領域である。なお、前記 3つの区画は厳密なものではなぐむしろ便宜的なものである。

[0035] ここで、前記フライト 35の外径は加熱シリンダ 22の内径よりもわずかに小さいだけであるから、前記フライト 35の外周面と加熱シリンダ 22の内壁面との間の隙（すき）間はほとんどなレ、。したがって、前記スクリュ 24が回転させられると、樹脂は、フライト 35の間の螺旋状のチャネル 36内を、フライト 35の表面側（図 2及び 3における左側）の側壁に押されることによって、スクリュ 24の先端に向けて送られる。

[0036] そして、前記ホッパ 27から加熱シリンダ 22内に投入された固相の樹脂は、供給部 3 7において、混練、溶融されながら、前記フライト 35によって圧縮部 38に送られる。該圧縮部 38において、樹脂は急速に混練、溶融させられて、計量部 39に送られる。さらに、該計量部 39において、樹脂は完全に溶融させられて、スクリュ 24の先端に向けて送られるようになつている。そして、スクリュ 24の先端側に送られた樹脂がスクリュ 24の先端側の加熱シリンダ 22内に溜（た）まって圧力が上昇し、その圧力によってスクリュ 24に後退力力 Sかかりスクリュ 24が後退する。また、スクリュ 24を計量方向に回転させてフライト 35の表面側にも樹脂圧がかかり、その圧力によってスクリュ 24に後退力力 Sかかりスクリュ 24を後退させる作用が働く。スクリュ進退装置 25では、そのスクリュ 24の後退力に対して、スクリュ 24に背圧 (スクリュ 24を前進させる方向に作用させる操作力）をかける。

[0037] 次に、前記構成の射出装置 20の動作について説明する。

[0038] まず、計量工程においては、スクリュ回動装置 28が駆動してスクリュ 24を回転させ、スクリュ進退装置 25を駆動して前記スクリュ 24を所定の位置まで後退（図 2における右方に移動）させる。このとき、ホッパ 27から供給された樹脂は、加熱シリンダ 22内において加熱され溶融させられて、スクリュ 24の後退に伴って該スクリュ 24の前方に溜められる。

[0039] ここで、前記樹脂は、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であってもよぐ例えば、 PVC (ポリ塩化ビュル）、 PS (ポリスチレン）、発泡ポリスチレン、 PP (ポリプロピレン）、 PET (ポリエチレンテレフタレート）、 PC (ポリカーボネイト）、 PMMA (ポリメタタリル酸メチル）、 HDPE (高密度ポリエチレン）、 AS (スチレン/アクリロニトリル）、 ABS 樹脂、メタクリル樹脂、生分解性樹脂等であるが、いかなる樹脂であってもよい。また、高耐熱性樹脂、スーパーエンジニアリングプラスチック、難燃剤が添加された樹脂、ガラス繊維等のフィラーが混入された樹脂、化学発泡剤が添加された樹脂等であつてもよい。

[0040] 次に、射出工程においては、本体駆動装置 13が駆動して射出装置本体 21を前進させ、加熱シリンダ 22の前端に配設された射出ノズノレ 23を固定金型 32に押し付ける。そして、スクリュ進退装置 25が駆動して前記スクリュ 24を前進させるので、該スクリュ 24の前方に溜められた樹脂は射出ノズル 23力射出され、固定金型 32と可動金型 33との間に形成された図示されなレ、キヤビティ空間内に充填される。

[0041] 次に、前記型締装置 30について説明する。

[0042] 該型締装置 30は、固定プラテン 31、図示されなレ、トグノレサポート、前記固定プラテン 31とトグルサポートとの間に架設されたタイバー 34、前記固定プラテン 31と対向して配設され、前記タイバー 34に沿って進退自在に配設された図示されない可動ブラテン、及び、該可動プラテンと前記トグルサポートとの間に配設されたトグル機構を備える。そして、前記固定プラテン 31及び可動プラテンに、互いに対向させて前記固定金型 32及び可動金型 33が、それぞれ、取り付けられる。

[0043] なお、前記トグル機構は、クロスヘッドに対して揺動自在に支持された

、前記トグルサポートに対して揺動自在に支持されたトグルレバー、前記可動プラテンに対して揺動自在に支持されたトグルアームから成るリンク機構であり、サーボモータによってクロスヘッドをトグルサポートと可動プラテンとの間で進退させることによつて、該可動プラテンをタイバー 34に沿って進退させ、可動金型 33を固定金型 32に対して接離させて、型閉、型締及び型開を行うようになっている。

[0044] なお、本実施の形態において、前記射出成形機は、図示されない制御装置を有する。該制御装置は、 CPU, MPU等の演算手段、磁気ディスク、半導体メモリ等の記憶手段、逆方向への回転数、回転量等を入力するためのキーボード、マウス、押しボタン、タツチパネル等の入力手段、逆方向への回転数、回転量等を表示するための CRT、液晶ディスプレイ、 LED (Light Emitting Diode)ディスプレイ等の表示手段、通信インターフェイス等を備えるコンピュータである。なお、前記制御装置は独立して構成されたものであってもよぐ他の制御装置と一体的に構成されたものであつてもよレ、。そして、前記制御装置は、前記射出成形機全体の動作を統括的に制御するものであり、前記射出装置 20、型締装置 30等の各種装置の動作を制御する。

[0045] 次に、前記構成の射出成形機におけるパージを行う動作について説明する。なお、射出成形機においては、金型装置の交換、昇温等の準備作業を行うために成形品の成形を中断し、成形品の成形を再開する前に残留樹脂のパージを行って加熱シリンダ 22内に残留する劣化した樹脂を排出することもあり、また、成形品の成形を終了した時点で、劣化した

樹脂が加熱シリンダ 22内に残留することを防止するためにパージを行うこともあるが、ここでは、同一の金型装置を使用して異なる樹脂に交換して成形品を成形する場合に、残留している交換前の樹脂を加熱シリンダ 22内からすべて排出する動作について説明する。

[0046] 図 1は本発明の実施の形態におけるパージを行う場合の射出装置の動作を示す図、図 4は本発明の実施の形態におけるパージを行う場合のスクリュの動作を示す図、図 5は本発明の実施の形態におけるスクリュに逆背圧をかけた場合の樹脂の状態を説明する図、図 6は本発明の実施の形態におけるスクリュに逆背圧をかけた実験結果を示す表である。

[0047] 成形品の成形を行う場合、まず、樹脂の計量工程が行われ、スクリュ回動装置 28を駆動してスクリュ 24を回転させ、スクリュ進退装置 25を駆動して前記スクリュ 24を所定の位置まで後退させる。そして、樹脂が、樹脂ペレット等の形態で、ホッパ 27から加熱シリンダ 22内に供給される。ホッパ 27から供給された樹脂は、加熱シリンダ 22 内において加熱され溶融させられて、スクリュ 24の後退に伴って該スクリュ 24の前方に溜められる。そして、所定量の樹脂が前記スクリュ 24の前方に溜められると、本体駆動装置 13が駆動して射出装置本体 21を前進させ、加熱シリンダ 22の前端に配設された射出ノズノレ 23を固定金型 32の背面に押し付けて、ノズノレタッチが行われる。この後、射出工程が行われる。

[0048] 続いて、該射出工程においては、スクリュ進退装置 25が駆動して前記スクリュ 24を前進させるので、該スクリュ 24の前方に溜められた樹脂は射出ノズル 23から射出され、前記固定金型 32に形成された図示されないスプノレーを通過して、固定金型 32 と可動金型 33との間に形成された図示されないキヤビティ空間内に充填される。

[0049] 続いて、該キヤビティ空間内に充填された樹脂が冷却されて成形品が成形されると、サーボモータが駆動してクロスヘッドが後退し、可動プラテンがタイバー 34に沿つて後退するので、可動金型 33が固定金型 32から離れて型開が行われる。そして、前記キヤビティから前記成形品が取り出されると、再び、前記サーボモータが駆動し、クロスヘッドが前進して可動プラテンがタイバー 34に沿って前進する。これにより、固定金型 32及び可動金型 33から構成される金型装置は、再び、型閉された状態となる。そして、再び、射出工程が行われる。以降は、前述の動作が繰り返され、複数の成形品が成形される。なお、射出成形機における成形品の成形を行う動作は、オペレータによる手動操作によって行われてもよいし、制御装置により制御されて自動的に行われてもよい。

[0050] 続いて、所定数の成形品が成形されると、成形が停止され、加熱シリンダ 22内に残留する樹脂のパージが行われる。この場合、オペレータが前記制御装置の入力手段を操作して、例えば、該入力手段に配設された樹脂交換ボタンを押すことによって、樹脂交換の動作を開始させる。樹脂交換の動作が開始されると、まず、本体駆動装置 13が駆動して射出装置本体 21を後退させ、図 2に示されるように、加熱シリンダ 2 2の前端に配設された射出ノズル 23は、固定プラテン 31の背面よりも後方に到達する。

[0051] そして、オペレータは、パージされた樹脂等を収容するための受け皿等の被パージ樹脂収容部材を所定の位置にセットする。また、オペレータは、飛散防止プレート等の飛散防止部材を前記被パージ樹脂収容部材及び射出ノズル 23を取り囲むような位置にセットすることが望ましい。これにより、射出成形機及びその周囲がパージされた樹脂等によって汚染されることがない。なお、前記被パージ樹脂収容部材及び飛散防止部材は、オペレータの作業に依ることなぐ自動的にセットされるようにしてもよレ、。

[0052] 続いて、残留樹脂のパージが開始され、まず、スクリュ回動装置 28が駆動してスクリュ 24を、図 1において矢印 Aで示されるように、一方の回転方向としての正方向に回転させる。ここで、該正方向とは、前述されたような計量工程においてスクリュ 24を回転させる方向であり、これにより、溶融樹脂 41は、フライト 35の間の螺旋状のチヤネノレ 36内を、図 4に示されるようなフライト 35の表面 35aに押されることによって、スクリュ 24の先端に向けて送られる。そして、スクリュ進退装置 25が駆動して前記スクリュ 2 4を、図 1において矢印 Cで示されるように、前進方向に移動させる。これにより、加熱シリンダ 22内に残留していた溶融樹脂 41は、射出ノズル 23から排出される。この場合、前記スクリュ 24は、前後方向の移動範囲における最前端位置、すなわち、スクリュストロークの前進限位置にまで移動させられる。

[0053] 続いて、スクリュ回動装置 28が駆動してスクリュ 24を、図 1において矢印 Bで示されるように、他方の回転方向としての逆方向に回転させる。ここで、該逆方向とは、前述されたような計量工程においてスクリュ 24を回転させる方向と逆の方向であり、これにより、溶融樹脂 41は、フライト 35の間の螺旋状のチャネル 36内を、図 4に示されるようなフライト 35の裏面 35bに押されることによって、スクリュ 24の先端と反対の方向に送られる。

[0054] この場合、前記スクリュ進退装置 25が駆動してスクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定する。ここで、前記スクリュ進退装置 25が駆動せず、スクリュ 24が前進又は後退可能な状態、すなわち、軸方向にフリーな状態において、スクリュ 24を逆方向に回転させると、フライト 35の裏面 35bが溶融樹脂 41の反カを受けるので、スクリュ 24が前進方向に移動させられてしまう。そこで、前記スクリュ進退装置 25が駆動してスクリュ 24をスクリュストロークの前進限位置に積極的に固定するようになっている。要するに、スクリュ 24が前進しょうとする力に対してスクリュ 24を後退させる方向に力を作用させる、すなわち、逆背圧をかける。

[0055] なお、スクリュ 24を軸方向に関して厳密に固定しなくともよい。この場合、スクリュ 24 が軸方向に関してほとんど移動しない状態、又は、移動しても極めて遅い速度で移動する状態とすればよい。換言すると、スクリュ 24の軸方向の移動速度がゼロに近い値、すなわち、零速近傍であればよい。また、スクリュ 24を軸方向に関して固定する位置、又は、軸方向の移動速度を零速近傍とする位置は、厳密にスクリュストロークの前進限位置でなくともよぐ前進限位置の近傍であればよい。さらに、前記位置は、固定金型 32と可動金型 33との間に形成されたキヤビティ空間内への溶融樹脂 41の充填が完了した際におけるスクリュ 24の軸方向に関する位置、すなわち、金型内への成形材料の充填完了位置であってもよい。

[0056] これにより、スクリュ 24のフライト 35の裏面 35bには加熱シリンダ 22内の溶融樹脂 4 1の圧力がかけられる。また、溶融樹脂 41は、フライト 35の裏面 35bによって強く押され、圧力を受けることになる。これをより詳細に説明すると次のようになる。図 1において矢印 Aで示されるように、正方向に回転させる場合、すなわち、計量工程においてスクリュ 24を回転させる場合、図 5 (a)に示されるように、フライト 35の間の螺旋状のチャネル 36内における溶融樹脂 41は、フライト 35の表面 35aに近い部分である Eの部分において矢印で示されるように流動するので、前記 Eの部分に樹脂圧が発生する。これに対し、フライト 35の裏面 35bに近い部分である Fの部分においては、溶融樹脂 41が滞留した状態となるので樹脂圧が発生しない。

[0057] しかし、スクリュ 24を、図 1において矢印 Bで示されるように、逆方向に回転させる場合、図 5 (b)に示されるように、フライト 35の間の螺旋状のチャネル 36内における溶融樹脂 41は、フライト 35の表面 35aに近い部分である Eの部分において滞留した状態となるので樹脂圧が発生しない。これに対し、フライト 35の裏面 35bに近い部分である Fの部分においては、溶融樹脂 41が矢印で示されるように流動するので、前記 Fの部分に樹脂圧が発生する。そのため、前記フライト 35における裏面 35bに付着してレ、た樹脂も、前記溶融樹脂 41とともに圧力がかけられ、前記裏面 35bから取り除かれる。この場合、圧力がかけられた溶融樹脂 41がフライト 35の裏面 35bに強く押し付けられた状態で該裏面 35bと擦 (こす)れ合うことによって、付着していた樹脂が裏面 35bから取り除かれるものと考えられる。

[0058] そして、スクリュ回動装置 28は、所定回転数だけスクリュ 24を逆方向に回転させた後、再び、スクリュ 24を正方向に回転させ、スクリュ進退装置 25は前記スクリュ 24を、図 1において矢印 Dで示されるように、後退方向に移動させる。これにより、スクリュ 24 の供給部 37の範囲において残留していた固相の樹脂が、混練、溶融されながらフライト 35によって圧縮部 38及び計量部 39に送られて、溶融させられる。そして、スクリュ 24の後退に伴って該スクリュ 24の前方に所定量の溶融樹脂 41が溜められると、再び、スクリュ進退装置 25が駆動して前記スクリュ 24を前進方向に移動させ、前記溶融樹脂 41を射出ノズル 23から排出する。

[0059] 続いて、再び、スクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定して、スクリュ 24を逆方向に回転させる。以降は、すべての残留樹脂を排出し終えるまで、前述の動作を繰り返して行う。そして、すべての残留樹脂を加熱シリンダ 22内力排出し終えたならば、交換後の樹脂、すなわち、新しい樹脂をホッパ 27から加熱シリンダ 22内に供給して、樹脂の計量工程を行う。これにより、新しい樹脂が加熱シリンダ 22内において加熱され溶融させられて、スクリュ 24の後退に伴って該スクリュ 24 の前方に溜められる。そして、新しい樹脂が前記スクリュ 24の前方に所定量だけ溜められると、新しい樹脂による成形品の成形を開始することができる。

[0060] また、必要に応じて、加熱シリンダ 22、スクリュ 24等を清浄化するための樹脂であるパージ用樹脂を使用することもできる。この場合、すべての残留樹脂を加熱シリンダ 2 2内力排出し終えたならば、パージ用樹脂をホッパ 27から加熱シリンダ 22内に供給して、樹脂の計量工程を行う。続いて、前記パージ用樹脂のパージを行い、加熱シリンダ 22の内面ゃスクリュ 24の表面を清浄化する。この場合も、前述された残留樹脂のパージと同様の動作を繰り返しておこなう。すなわち、スクリュ 24を前進方向に移動させ、溶融したパージ用樹脂を射出ノズル 23から排出した後、スクリュ 24をスクリュストロークの前進限位置に固定して、スクリュ 24を逆方向に回転させる動作を繰り返して行う。これにより、フライト 35の裏面 35bに付着していた樹脂を確実に取り除くこと力 Sできる。そして、パージ用樹脂を加熱シリンダ 22内から排出し終えたならば、新しい樹脂をホッパ 27から加熱シリンダ 22内に供給し、前述されたようにして、新しレ、樹脂による成形品の成形を開始することができる。

[0061] また、次のようにして樹脂の入れ替えを行うこともできる。この場合、前回の成形が終了すると、まず、射出装置本体 21を後退させる。続いて、ホッパ 27と加熱シリンダ 2 2との間における樹脂の供給路を遮断した後、通常のパージ動作を行う。すなわち、スクリュ 24を正方向に回転させる動作及びスクリュ 24を前進方向に移動させて残留樹脂を射出ノズル 23から排出する動作を複数回繰り返し、前回の成形で使用した樹脂の排出を終了する。その後、新しい樹脂を加熱シリンダ 22内に供給する。そして、スクリュ 24を正方向に回転させる動作、スクリュ 24を逆方向に回転させる動作及びスクリュ 24を前進方向に移動させて樹脂を射出ノズル 23から排出する動作を行う。これにより、フライト 35の裏面 35bに付着していた前回の成形で使用した樹脂を新しい榭脂によって取り除くことができる。この場合、前回の成形で使用した樹脂が加熱シリンダ 22内にある状態でスクリュ 24を逆方向に回転させ、前回の成形で使用した樹脂によってフライト 35の裏面 35bに付着していた樹脂を取り除くよりも、樹脂の入れ替えを短時間で行うこ

とができる。

[0062] さらに、次のようにして樹脂の入れ替えを行うこともできる。この場合、前回の成形が終了すると、まず、射出装置本体 21を後退させる。続いて、前回の成形で使用した樹脂が十分に加熱シリンダ 22内に残留している時点で、ホッパ 27から新しい樹脂を加熱シリンダ 22内に供給する。そして、加熱シリンダ 22内において前回の成形で使用した樹脂と新しい樹脂とが混在した状態で、スクリュ 24を正方向に回転させる動作、スクリュ 24を逆方向に回転させる動作及びスクリュ 24を前進方向に移動させて樹脂を射出ノズル 23から排出する動作を行う。 [0063] なお、スクリュ 24を逆方向に回転させる前記所定回転数は、適宜設定することができるが、フライト 35の裏面 35bに付着していた樹脂を万遍なく取り除くために、 1回転以上とすることが望ましい。また、前記所定回転数の最大値は、計量部 39の溶融榭脂 41がスクリュ 24の供給部 37の範囲に進入しない程度とすることが望ましい。スクリュ 24を逆方向に回転させる直前の時点において、溶融樹脂 41は計量部 39の範囲に存在するが、スクリュ 24を逆方向に回転させることによって、溶融樹脂 41はスクリュ 24の先端と反対の方向に送られ、圧縮部 38及び供給部 37に向かって移動する。そして、溶融樹脂 41の移動量は、スクリュ 24を逆方向に回転させる回転数にほぼ比例するので、該回転数を適切に設定することによって、溶融樹脂 41が供給部 37の範囲に進入しなレ、ようにすること力できる。

[0064] 前述されたように、成形のための動作において、樹脂はスクリュ 24の供給部 37の範囲で固相のままであるので、供給部 37では、フライト 35の裏面 35bを含むスクリュ 24 の表面に樹脂が残留しない。むしろ、供給部 37に溶融樹脂 41が進入すると、スクリュ 24を正方向に回転させて樹脂を前方に送ろうとしても、十分に前方に送ることができず、計量が不安定になってしまう。これに対し、圧縮部 38の範囲では、成形のための動作において、樹脂が溶融するので、フライト 35の裏面 35bにある程度樹脂が付着していると考えることができる。そのため、スクリュ 24を逆方向に回転させることによつて、圧縮部 38に進入した溶融樹脂 41がフライト 35の裏面 35bに強く押し付けられた状態で該裏面 35bと擦れ合うことによって、付着していた樹脂が取り除かれるという効果を得ること力 Sできる。

[0065] なお、スクリュ 24を逆方向に回転させる前記所定回転数の適正値は、樹脂の種類、射出装置 20、スクリュ 24等の装置の種類、寸法、運転条件等によって変化するものであって、一概に規定することが困難であるが、本発明の発明者が実際の射出装置を使用して行つた実験の場合、約 5回転であつた。

[0066] 当該実験においては、スクリュは直径 14〔mm〕のフルフライトスクリュを使用した。また、スクリュの回転速度は、正方向の回転及び逆方向の回転において 100〔回/分〕、計量工程においてスクリュを正方向に回転させた時間は 12秒、加熱シリンダの温度は 200〔で〕であった。そして、交換前の樹脂としてのポリスチレン (PS)に赤色のマスターバッチをカ卩えた樹脂をパージして、交換後の新しい樹脂としての無色ポリスチレン (PS)に交換する作業を行った。この場合、樹脂を交換する作業を、スクリュをスクリュストロークの前進限位置に固定してを逆方向に回転させる時間を変化させて、複数回行った。そして、前記作業の終了する度に、スクリュを加熱シリンダから抜き取つて交換前の樹脂の付着状態を目視によって確認した。

[0067] その結果、スクリュをスクリュストロークの前進限位置に固定して逆方向に回転させる時間が 3秒前後、すなわち、計量時間と逆方向に回転させる時間との比が 1/4、また、スクリュを逆方向に回転させる回転数が 5回転前後であると、交換前の樹脂の付着が皆無

であることを確認することができた。また、前記逆方向に回転させる時間が 8秒前後、すなわち、計量時間と逆方向に回転させる時間との比が 1/1. 5、また、スクリュを逆方向に回転させる回転数が 10回転前後であると、スクリュの供給部に溶融樹脂が進入したことを確認することができた。

[0068] さらに、本発明の発明者は、射出装置を使用して追加の実験を行った。当該実験においては、スクリュは直径 50〔mm〕の硬質クロムメツキ処理スクリュを使用した。また、スクリュの回転速度は逆方向の回転において 50〔回/分〕、計量工程においてスクリュを正方向に回転させた時間、すなわち、計量時間は 6秒、加熱シリンダの温度は 240〔で〕であった。そして、交換前の樹脂としてのポリプロピレン（PP)に赤色のマスターバッチをカ卩えた樹脂（混合比 10 : 1)から、新しい樹脂としてのポリプロピレン (PP )に白色のマスターバッチを加えた樹脂（混合比 10 : 1)に置き換える作業を行った。この場合、射出ノズルから射出された樹脂によって平板を成形し、該平板の色調が赤色から白色に変わるまでの樹脂量を測定した。なお、色調の測定は、分光測色計による a値測定によって行った。また、計量値は 50〔mm〕である。さらに、スクリュを逆方向に回転させる時間、すなわち、逆回転時間は 3秒であり、計量時間に対する比は 1/2であった。

[0069] 前記追加の実験によって、従来の方法と比較して、使用する樹脂の量を 20— 30〔 %〕削減することができることが確認された。さらに詳細に説明すると、前記追加の実験によって、図 6に示されるような結果を得ることができた。図 6に示される表は、計量時間に対する逆回転時間の比を変化させた場合における残留樹脂の除去効果及び供給部への逆流の影響を受けた計量安定性の評価結果である。図 6に示される表において、 Xは不良、〇は良好、及び、◎は非常に良好という評価結果を示している。

[0070] 図 6から、スクリュを逆方向に回転させる時間を十分に長くしないと、残留樹脂を十分に取り除くことができないことが分かる。一方、スクリュを逆方向に回転させる時間を長くし過ぎると、溶融樹脂がスクリュの供給部に進入してしまい、計量安定性が低下すること力 S分力^)。具体的には、計量時間に対する逆回転時間の比が 1Z10以上であれば残留樹脂を十分に取り除くことができることが分かる。さらに、計量時間に対する逆回転時間の比力以上であれば残留樹脂を非常に効果的に取り除くことができることが分かる。一方、計量時間に対する逆回転時間の比が lZl . 2になると、溶融樹脂がスクリュの供給部に進入し、計量安定性に悪影響を及ぼすことが分かる。これらのこと力、ら、計量時間に対する逆回転時間の比が 1/10— 1/1. 5であれば十分な効果を得ることができると言える。さらに、計量時間に対する逆回転時間の比力 S 1/5— 1/1. 5であればより良好な効果を得ることができると言える。

[0071] また、スクリュの回転速度は、高い方が望ましいが、溶融樹脂の移動量はスクリュの回転速度に依存するため、 100〔回/分〕より高い回転速度にスクリュを逆方向に回転させると、溶融樹脂がスクリュの供給部に進入する恐れがある。そのため、スクリュの回転速度が 50— 100〔回/分〕の範囲でスクリュを逆方向に回転させると、計量安定性を維持しながら、短時間で残留樹脂を取り除くことができる。

[0072] なお、射出成形機におけるパージを行う動作は、オペレータによる手動操作によつて行われてもよいが、制御装置によって制御されて自動的に行われるようにしてもよレ、。

[0073] このように、本実施の形態においては、加熱シリンダ 22内に残留する樹脂のパージを行う際に、スクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定して逆方向に回転させるようになつている。これにより、スクリュ 24のフライト 35の裏面 35b には加熱シリンダ 22内の溶融樹脂 41の圧力がかけられる。そして、圧力がかけられた溶融樹脂 41がフライト 35の裏面 35bに強く押し付けられた状態で該裏面 35bと擦れ合うことによって、付着していた樹脂が前記裏面 35bから取り除かれる。そのため、従来の方法では取り除くことが困難であったフライト 35の裏面 35bに付着した榭脂も取り除くことができ、スクリュ 24に付着した樹脂を確実に取り除くことが可能となる。したがって、短時間で加熱シリンダ 22内に残留する樹脂を完全にパージすることができる。

[0074] 加熱シリンダ 22内に残留する溶融樹脂 41は、加熱シリンダ 22の内面ゃスクリュ 24 に付着するが、計量工程においてスクリュ 24を正方向に回転させたり、射出工程においてスクリュ 24を前進させたりすることによって流動する溶融樹脂 41に擦り取られるので、比較的容易に取り除かれる。この場合、スクリュ 24を正方向に回転させたり、前進させたりすることによって、溶融樹脂 41が加熱シリンダ 22の内面、スクリュ 24におけるチャネル 36の底面やフライト 35の表面 35aに押し付けられた状態で流動するためであると考えられる。しかし、スクリュ 24を正方向に回転させたり、前進させたりしても、フライト 35の裏面 35bに溶融樹脂 41が押し付けられることがなレ、。そのため、従来においては、フライト 35の裏面 35bに付着した樹脂を取り除くことができなかった。これに対して、本実施の形態においては、スクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定して逆方向に回転させることによって、圧力がかけられた溶融樹脂 41がフライト 35の裏面 35bに強く押し付けられた状態で該裏面 35bと擦れ合うので、裏面 35bに付着していた樹脂を取り除くことができる。

[0075] また、スクリュ 24を正方向に回転させる動作と逆方向に回転させる動作とを何回か繰り返して行うことによって、スクリュ 24に付着した樹脂をより確実に取り除くことができる。なお、スクリュ 24を逆方向に回転させる際に、スクリュ 24を軸方向に関して固定する位置は、必ずしも、スクリュストロークの前進限位置でなくてもよい。前述のように、前進限位置の近傍であればよいし、また、金型内への成形材料の充填完了位置であってもよレ、。さらに、スクリュ 24を逆方向に回転させても樹脂が供給部 37へ逆流しない範囲であるスクリュストロークの半分までの範囲であってもよレ、。すなわち、金型内への成形材料の充填完了位置又は前進限位置から計量行程の 1/2までの範囲において、スクリュ 24を後退方向に移動させた後に固定して、スクリュ 24を逆方向に回転させることもできる。また、前述のように、スクリュ 24を軸方向に関して厳密に固定しなくとも、スクリュ 24が軸方向に関してほとんど移動しない状態、すなわち、スクリュ 24の軸方向の速度が零速近傍であればよい。

[0076] なお、本実施の形態においては、前記パージ方法として、スクリュ 24を前進させることによって溶融樹脂 41を射出ノズル 23から排出している力スクリュ 24を一定位置に固定しておいて、スクリュ 24を正方向に回転させて溶融樹脂 41を射出ノズノレ 23から排出するようにしてもよレ、。また、樹脂の交換等の際に、加熱シリンダ 22内の樹脂をすべて排出する場合の動作について説明したが、本発明は、成形品の成形を行ってレ、る場合にも適用することができる。すなわち、成形品の成形を行っている際に、スクリュ 24のフライト 35の裏面 35bに付着している樹脂を該裏面 35bから取り除いて除去することちでさる。

[0077] 例えば、成形品の成形を行っている際に、計量工程を行う前に、スクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定して逆方向に回転させるようにする。これにより、加熱シリンダ 22内の溶融樹脂 41に圧力がかけられるので、スクリュ 24 のフライト 35の裏面 35bに付着している樹脂が取り除かれる。そして、取り除かれた樹脂は、溶融樹脂 41内に混入するので、次の射出工程において、射出ノズル 23から射出され、加熱シリンダ 22内から除去される。なお、すべての成形ショットにおいてスクリュ 24を逆方向に回転させる動作を行うことによって、計量を安定させることができる。

また、前記スクリュ 24の逆方向の回転は、所定回数の計量工程に 1回行うようにしてもよレ、。この場合、すべての成形ショットにおいてスクリュ 24を逆方向に回転させる動作を行うよりも、成形サイクルを短縮することができる。さらに、スクリュ 24を逆方向に回転させても樹脂が供給部 37へ逆流しない範囲である前進限力スクリュストロークの半分までの範囲において、スクリュ 24を後退方向に移動させた後に固定して、スクリュ 24を逆方向に回転させることもできる。

[0078] 該スクリュ 24のフライト 35の裏面 35bに付着している樹脂は、長時間に亘り加熱シリンダ 22内において熱を受けるので、すなわち、熱履歴が大きいので、劣化している可能性が高い。そして、劣化した樹脂が何らかの原因でフライト 35の裏面 35bから剥がれ落ちて、溶融樹脂 41内に混入すると、成形品の品質が低下してしまう。そこで、成形品の成形を行っている際に、前述されたようにして、定期的にフライト 35の裏面 35bに付着している樹脂を取り除くことによって、劣化した樹脂が溶融樹脂 41内に混入して成形品の品質を低下させることを防止することができる。

[0079] なお、前記所定回数は、適宜設定することができる。例えば、毎回計量工程を行う前に、スクリュ 24を軸方向に関してスクリュストロークの前進限位置に固定して逆方向に回転させるようにしてもよい。これにより、樹脂がフライト 35の裏面 35bに長時間に亘り付着することを防止することができる。

[0080] また、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

産業上の利用可能性

[0081] この発明は、押出成形装置、ラミネータ等の各種の成形機に適用することができる

Claims

請求の範囲

[1] (a)成形材料を加熱シリンダ内に供給し、

(b)スクリュを一方の回転方向に回転させ、スクリュフライト部の前面に前記成形材料の押圧力を作用させ、

(c)前記成形材料を溶融しながら前記スクリュの前方へ搬送し、

(d)前記スクリュを他方の回転方向に回転させ、前記スクリュフライト部の背面に前記成形材料の押圧力を作用させて前記スクリュに逆背圧をかけることを特徴とする成形方法。

[2] 前記逆背圧は、前記スクリュを後退させる方向に作用させることによって発生させる請求項 1に記載の成形方法。

[3] 前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする請求項 1又は 2に記載の成形方法。

[4] 前記スクリユカ前記加熱シリンダ内において、金型内への成形材料の充填完了位置又は前進限位置から計量行程の 1/2までの範囲にあるとき、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる請求項 1一 3のいずれ力 1項に記載の成形方法。

[5] 所定回数の計量工程毎に前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる請求項 4 に記載の成形方法。

[6] 前記計量工程の時間に対する前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる時間の比は、 1/10— 1/1. 5である請求項 5に記載の成形方法。

[7] (a)成形材料を加熱シリンダ内に供給し、

(d)前記スクリュを他方の回転方向に回転させ、前記スクリュフライト部の背面に前記成形材料の押圧力を作用させて前記スクリュに逆背圧をかけることを特徴とするパージ方法。

[8] 前記スクリュに逆背圧をかけた後に前記加熱シリンダを後退させる請求項 7に記載のパージ方法。

[9] 前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする請求項 7又は 8に記載のパージ方法。

[10] 前記スクリユカ前記加熱シリンダ内において、前進限位置から計量行程の 1/2までの範囲にあるとき、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる請求項 7 9 のレ、ずれか 1項に記載のパージ方法。

[11] (a)加熱シリンダと、

(b)該加熱シリンダ内に回転可能に配設され、外周面に螺旋状の溝部を備えるスクリュと、

(c)該スクリュを一方の回転方向及び他方の回転方向に回転させるスクリュ回転駆動

(d)前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させ、前記スクリュのスクリュフライト部の裏面に力、かる成形材料の押圧力に対し、前記スクリュに逆背圧をかける制御装置とを有することを特徴とする成形機。

[12] (a)前記スクリュを軸方向に進退させるスクリュ進退駆動装置を有し、

(b)前記制御装置は、前記スクリュに後退させる方向の力を作用させることによって前記スクリュに逆背圧をかけるように前記スクリュ進退駆動装置の動作を制御する請求項 11に記載の成形機。

[13] 前記制御装置は、前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させつつ、前記スクリュの軸方向の速度を零速近傍にする請求項 11又は 12に記載の成形機。

[14] 前記制御装置は、所定回数の計量工程毎に前記スクリュを前記他方の回転方向に回転させる請求項 11一 13のいずれ力 1項に記載の成形機。

[15] 前記制御装置は、前記加熱シリンダを後退させてパージ動作を行わせる請求項 11 一 14のいずれか 1項に記載の成形機。