WO2007119533A1

WO2007119533A1 - スクロール、バレル及び射出成形機

Info

Publication number: WO2007119533A1
Application number: PCT/JP2007/056477
Authority: WO
Inventors: Hiroshi Takeuchi
Original assignee: Shinko Sellbic Co., Ltd.
Priority date: 2006-04-10
Filing date: 2007-03-27
Publication date: 2007-10-25
Also published as: JPWO2007119533A1; JP4260875B2

Description

明細書

スクロール、バレル及び射出成形機

技術分野

[oooi] 本発明は、材料を送出及び Z又は混練するために用いられるバレル及びスクロール並びにこれらを備える射出成形機に関する。

背景技術

[0002] 例えば従来の射出成形機においては、加熱されたバレルとスクリューとの間に供給された榭脂等の材料を溶融し、混練した後、射出計量部を通して金型に射出することで製品の射出成形を行って、る。

[0003] このスクリューは棒状体で、その周面上に螺旋溝が形成され、バレル内に回動可能に配置されている。材料は、スクリューの回転により螺旋溝内を該螺旋溝に沿って送出又は圧送され、この間にバレルの熱で材料が加熱され、溶融される。溶融された材料は圧送の間に撹拌され、これにより混練される。

[0004] ところで、スクリューの軸線方向長さを短くすることは困難であり、これが射出成形機の小型化を阻む大きな要因となっていた。

[0005] そこで、本出願人は、バレルと、軸線方向長さの短、スクリューであるスクロールとの組み合わせを提案した (特許文献 1参照)。バレルとスクロールとは互いに相対して配置され、スクロールが回転軸線の周りに回転される。

[0006] スクロールには、バレルに相対する対向面に渦巻形の溝が形成されている。バレルとスクロールとの間に材料が供給され、スクロールの回転の間、材料がスクロールの溝内をこれに沿って圧送される。圧送の間、材料は、加熱されたバレルの熱で溶融する。溶融された材料は撹拌されて混練される。これによれば、従来のスクリューでは溝が軸線方向へ伸びるように形成されているためにその軸線方向長さを短くすることが困難であつたのに対し、スクロールでは溝が回転軸線に垂直な面上に形成されているためにその軸線方向長さを短くすることができ、これにより射出成形機の小型化を図ることができる。

特許文献 1：特開 2005 - 306028号公報発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] ところで、射出成形機においては、熱溶融され、混練された材料の送出量 (以下、可塑化量と!/、う）の増大を求める強!、ニーズがある。材料の送出量又は混練量の増大の要請は、射出成形機のほか、液体材料、粉体等のための混練装置ゃ榭脂材料、粉体等のための押し出し装置等にもある。

[0008] このようなニーズを満たすために、スクロールの回転速度を上げることが考えられる。しかし、これにはスクロールを回転させるための駆動源の大型化を招き、これは射出成型機等の小型化に反する。そこで、本発明の第 1の目的は、スクロールを回転駆動するための駆動源の大型化を伴うことなく材料の可塑ィ匕量、又は送出量若しくは混練量を増大させることにある。また、

[0009] また、可塑化能力は高、ことが望ま、。このためには、バレルの温度を高くすることが考えられる。しかし、所定の体積を持つ材料を短時間に一様に加熱して同時に溶融させることは不可能であり、実際にはバレルに接している材料から、バレルから離れている材料へと順次加熱されて溶融される。したがって、バレルカゝら離れている材料が溶融するときは、バレルに接している材料の温度は溶融温度以上となり、かかる部分の材料が熱劣化を起こす不都合がある。そこで、本発明の第 2の目的は材料の熱劣化を生じさせることなしに、可塑ィ匕能力を向上させることにある。

[0010] 本発明の第 3の目的は、このようなバレル及びスクロールを用いた射出成形能力の高い射出成形機等を提供することにある。

課題を解決するための手段

[0011] (請求項 1に記載の発明の特徴）

請求項 1に記載の発明は、材料を送出及び Z又は混練するために用いられる、互

Vヽに相対して配置されかつ少なくとも一方が回転軸線の周りに回転駆動されるバレル及びスクロールのうちの前記スクロールに係り、前記スクロール力前記バレルと相対する対向面に形成され前記回転軸線の周りに渦巻く複数ターンの溝を有し、一のターンの溝部分の体積が該ターンの内側に隣接する他のターンの溝部分の体積以下であることを特徴とする。 [0012] 本発明によれば、バレル又はスクロールが回転軸線の周りに回転されるとき、前記バレル及びスクロール間に供給された材料は前記スクロールの溝内をその外側のタ一ンカもその内側のターンに向けて相対的に送られる。この間、前記バレルに接する材料はこの間に熱溶融され、また送出、混練され、これにより可塑化される。熱溶融の必要のない材料にあっては、この間に送出され混練される。本発明にあっては、前記一のターンの溝部分の体積がその内側に隣接する他のターンの溝部分の体積以下であることから、材料は前記溝内をその外側のターン力もその内側のターンへ、詰まることなぐ整然とスムーズに移動することができる。このことから、より多くの材料を前記溝に通すことができる。このため、材料の可塑ィ匕量の増大を図るのに、前記スクロールの回転速度の増大及びこれに伴う前記スクロールのための駆動源の大型化を必要としない。

[0013] (請求項 2に記載の発明の特徴）

請求項 2に記載の発明は、請求項 1に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記溝が、式 r= A θ ^1/Nで表される曲線に沿って伸びることを特徴とする。ここにおいて、 rは前記回転軸線上の点を原点としたときの該原点から前記曲線上の点までの距離であり、 Aは定数であり、 Θは前記原点を通る直線と、前記原点から前記曲線上の点に伸びる直線とのなす角度であり、また Nは 1より大き、実数である。

[0014] 本発明によれば、前記溝が式 r= A θ ^1/Ν (Ν> 1)で表される曲線に沿って伸びるものとすることにより、前記したスクロールの溝について、その外側のターンの溝部分の体積が内側のターンの溝部分の体積以下であるという関係を有するものとすることができる。

[0015] (請求項 3に記載の発明）

請求項 3に記載の発明は、材料を送出及び Ζ又は混練するために用いられる、互 Vヽに相対して配置されかつ少なくとも一方が回転軸線の周りに回転駆動されるバレル及びスクロールのうちの前記バレルに係り、前記スクロール力前記バレルと相対する対向面に形成され前記回転軸線の周りに渦巻く複数ターンの溝を有し、前記バレルが前記材料のための吐出口を有し、また前記スクロールと相対する対向面に形成され前記吐出ロカ伸びる少なくとも 1つの溝を有することを特徴とする。 [0016] 本発明によれば、バレル又はスクロールが回転軸線の周りに回転されるとき、前記バレル及びスクロール間に供給された材料は前記スクロールの溝内をその外側のターン力その内側のターンに向けて送られ、この間、前記バレルに接する材料は熱溶融され、また混練される。本発明にあっては、前記バレルが材料のための吐出口を有し、また前記スクロールと相対する対向面に前記吐出ロカ伸びる少なくとも 1つの溝を有することから、前記スクロールの溝を送られる間に熱溶融及び混練される材料のうち、前記バレルに接して充分な溶融状態にある材料にっ、ては前記バレルの溝を通してその吐出口に送り出される。次いで前記バレルに接する材料もまた溶融状態に至り、前記バレルの溝を通して前記吐出口に送り出される。このことから、材料の熱劣化を生じさせることなしに、可塑ィ匕された材料を前記バレル及びスクロール間力もこれらの外部に送り出すことができ、これにより、前記バレル及びスクロールにおける可塑ィ匕能力の向上を図ることができる。

[0017] (請求項 4に記載の発明）

請求項 4に記載の発明は、請求項 3に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記バレルの溝が螺旋状に伸びることを特徴とする。

[0018] 本発明によれば、前記バレルの溝を螺旋状に伸びるものとし、前記スクロールを例えば前記バレルの溝の伸張方向と反対の方向に回転させるときは、例えば前記バレルの溝が放射方向へ直線的に伸びる場合と比べて、前記スクロールの溝内からより多くの熱溶融した材料を受け入れることができる。

[0019] (請求項 5に記載の発明）

請求項 5に記載の発明は、請求項 3に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記バレルの溝力前記バレルの周縁からその吐出口に向けて漸増する幅寸法及び深さ寸法を有することを特徴とする。

[0020] 本発明によれば、バレルの溝の幅寸法及び深さ寸法力前記バレルの吐出口に向けて漸増することから、前記バレルの溝を流れる材料の滞りを防止し、前記材料を前記吐出口に向けてよりスムーズに送り出すことができる。

[0021] (請求項 6に記載の発明）

請求項 6に記載の発明は、請求項 3に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記スクロールの溝の壁面力前記バレルの対向面より平滑に形成されていることを特徴とする。

[0022] 本発明によれば、前記スクロールの溝の壁面力前記バレルの対向面より平滑に形成されていることから、前記スクロールの溝内の材料は、前記バレルに対する摩擦力及び前記スクロールの溝の壁面に対する摩擦力の相違により、前記スクロールと供回りすることなぐ回転する前記スクロールの溝力案内作用を受けて前記溝内を前記回転軸線に向けて移動される。この間に前記材料は熱溶融され、混練される。

[0023] (請求項 7に記載の発明）

請求項 7に記載の発明は、請求項 3に記載の発明の構成要素を備えた上で、前記スクロールの一のターンの溝部分の体積が該ターンの内側に隣接する他のターンの溝部分の体積以下であることを特徴とする。

[0024] 本発明によれば、バレル又はスクロールが回転軸線の周りに回転されるとき、前記バレル及びスクロール間に供給された材料は前記スクロールの溝内をその外側のタ一ンカもその内側のターンに向けて相対的に送られる。この間、前記バレルに接する材料はこの間に熱溶融され、また混練され、これにより可塑化される。前記一のターンの溝部分の体積はその内側に隣接する他のターンの溝部分の体積以下であることから、材料は前記溝内をその外側のターン力その内側のターンへ、詰まることなく、整然とスムーズに移動することができる。このことから、より多くの材料を前記溝に通すことができる。

[0025] (請求項 8に記載の発明）

請求項 8に記載の発明は、射出成形機に係り、請求項 1〜6のいずれか 1項に記載のバレル及びスクロールを備えることを特徴とする。

[0026] 本発明によれば、前記バレル及びスクロールにおける材料の可塑ィ匕量の増大を図ることができることから、射出成形機の射出成形能力の向上を図ることができる。発明の効果

[0027] 本発明によれば、スクロールを回転駆動するための駆動源の大型化を伴うことなく材料の可塑ィ匕量を増大させることができる。また材料の熱劣化を生じさせることなしに、バレル及びスクロールの可塑化能力を向上させることができる。さらに、このようなバレル及びスクロールを用いることにより射出成形能力の高い射出成形機を得ることができる。

図面の簡単な説明

[0028] [図 1]本発明に係るスクロールの平面図である。

[図 2]図 1に示すスクロールの斜視図である。

[図 3]バレルの平面図である。

[図 4]スクロールとバレルとを重ねた際のスクロールをと透視してみたバレルの平面図である。

[図 5]図 4の線 B - Bに沿って得た断面図である。

[図 6]射出成形機の断面図である。

[図 7]バレル溝の詳細な模式図である。

[図 8] (a)、（b)及び (c)は、スクロール溝における材料の移動を説明する図である。

[図 9]従来用いられて、るアルキメデス渦巻きの形状を示す図である。

[図 10]本発明におけるスクロール溝の形状を示す図である。

[図 11] (a)及び (b)は、スクロール溝における材料の混練の原理を説明する図である符号の説明

[0029] 2 射出成形機

11 可動金型

12 固定金型

14 射出シリンダ

15 可塑化装置

16 射出装置

17 型締装置

20 スクローノレ

21 スクロール溝

22 スクロール溝を規定する壁面

23 ノレノレ 24 スクローノレ面

21a, 21b, 21c スクロール溝の外側の側壁面、内側の側壁面及び底壁面 25 吐出口

26 バレル溝

27 バレル面

発明を実施するための最良の形態

[0030] 本発明の実施の形態を図を参照して説明する。なお、本明細書では、熱溶融され又はさらに混練された榭脂等の材料と後記バレル 23との間に働く力や材料と、後記スクロール溝 21との間に働く力とを摩擦力と総称する力当該摩擦力には粘性による粘着力等の力も含まれる概念である。

[0031] 図 1は後記スクロール 20の平面図、図 2はスクロール 20の斜視図である。また、図 3 はバレル 23の平面図、図 4はスクロール 20をバレル 23に重ねた際にスクロール 20を透かして見たバレル 23の平面図、図 5は図 4の線 B— Bに沿って得た断面図、図 6は、これらのスクロール 20及びバレル 23を用いた射出成形機 2の断面図である。

[0032] 図 6を参照すると、射出成形機 2は、可動金型 11と固定金型 12とを備える。両金型 11, 12の突合せ面間には、可塑化された材料すなわち熱溶融及び混練がされた材料が射出される空間であるキヤビティ Cが形成されている。また、射出成形機 2は、材料を加熱して溶融させると共にスクロール 20と共同して当該材料を混練し、この材料をバレル 23に形成された射出シリンダ 14に送出する可塑ィ匕装置 15と、射出シリンダ 14内の可塑ィ匕された材料をキヤビティ Cに射出する射出装置 16と、金型 11, 12の型開閉を行う型締装置 17とを備える。射出装置 16は、射出シリンダ 14内に配置されたピストン 18を備え、ピストン 18はモータのような駆動源 9により駆動される。また、型締装置 17における金型 11, 12の開閉操作は、モータのような駆動源 10を操作することにより行われる。

[0033] 射出成形機 2の射出成形能力を規定する要因として、可塑ィ匕装置 15から射出シリンダ 14へ送出することができる可塑ィ匕された材料の量 (可塑ィ匕量）があり、かかる可塑ィ匕量を向上させることにより射出成形機 2の射出成形能力の向上が図られる。

[0034] 可塑化装置 15は、互いに相対するバレル 23及びスクロール 20を有する。バレル 2 3とスクロール 20とは微少のクリアランスで近接配置されて!、る。スクロール 20はモータのような駆動源 19により、バレル 23及びスクロール 20の軸線を通る回転軸線 K (図 1、図 2及び図 5参照）の周りに回転駆動される。

[0035] 図 5に示すように、バレル 23及びスクロール 20はそれぞれ扁平な円柱体の外観を有する。図 1及び図 2に示すように、スクロール 20は、バレル 23に相対する対向面であるその一方の端面（回転軸線 Kに垂直な面、以下この面を「スクロール面」という。 ) 24に形成された複数ターンの溝 (以下「スクロール溝」という。） 21を有する。材料はスクロール溝 21に通され、スクロール溝 21を通る間に可塑化すなわち熱溶融及び混練される。スクロール溝 21は、スクロール 20の周縁 22から回転軸線 Kの周りを渦巻くように伸びている。図 1に示す例においては、ほぼ 2. 5ターンのスクロール溝 21を持つスクロール 20が例示されている力本発明は力かるターン数により限定を受けるものではない。

[0036] スクロール面 24は、図 5に示すように、回転軸線 K上に頂点を持ち、頂角 0が 0 = 174度〜 176度である凹状の円錐面力もなるものとすることができる。この形状に対応して、バレル 23の一方の端面すなわちスクロール 20に相対する対向面（以下「バレル面」という。） 27が凸状の円錐面からなるものとされている。スクロール面 24及びバレル面 27の凹凸関係は逆であってもよい。なお、スクロール 20の外観は扁平な円柱体に限定されるものではなぐ従来用いられている円錐状のスクリューであっても良い。

[0037] 図 2に示すように、スクロール 20には、さらに、その側面 30に開放する溝 29が設けられている。この溝 29は、スクロール 20の周縁 22においてスクロール溝 21に連通している。溝 29は、材料をスクロール溝 21に搔込むための搔込溝をなし、溝 29に供給された材料が溝 29からスクロール溝 21へと案内される。

[0038] スクロール溝 21は、その任意の 1つのターンの溝部分 (外側の溝部分)の体積 (VI 、図 10参照）が、前記外側の溝部分の内側に隣接する他のターンの溝部分（内側の溝部分)の体積 (V2、図 10参照)以下、すなわち前記外側の溝部分の体積 (VI)が前記内側の溝部分の体積 (V2)と同じであるか、又は前記外側の溝部分の体積 (VI )が前記内側の溝部分の体積 (V2)より小さいものに設定されている。ただし、前記外側の溝部分の体積 (VI)と前記内側の溝部分の体積 (V2)との差はできるだけ小さいことが好ましい。

[0039] また、バレル 23には電気ヒータ（図示せず）が内蔵されている。また、図 3〜図 5に示すように、ノレル 23は、スクロール 20のスクロール溝 21を経る間に可塑化された材料のための吐出口 25を有する。バレル 23を貫通する吐出口 25は、回転軸線 K( 図 5)と同軸に設けられている。また、バレル 23には、金型 11, 12が規定するキヤビティ Cへの可塑ィ匕された材料の射出のため、可塑ィ匕された材料を貯留する射出シリンダ 14が設けられている。射出シリンダ 14はバレル 23の吐出口 25からその放射方向へ伸びバレル 23の周縁 28に開放している。

[0040] バレル 23は、好ましくは、そのバレル面 27に形成された複数の溝（以下「バレル溝」という。） 26を有する。バレル溝 26は吐出口 25からバレル 23の周縁 28に向けて、好ましくは螺旋状に伸びる。バレル溝 26は三角形、円弧形、矩形等の横断面形状を有する。また、バレル溝 26の数量は、これを複数とする図 3及び図 4に示す例に代えて、 1とすることが可會である。

[0041] 図 7に示すように、バレル溝 26は吐出口 25に向けて漸増する幅 Wを有し、また吐出口 25に向けて漸増する深さ Dを有する。このことから、バレル溝 26は、その吐出口 25に近、ところにおける断面積 S 1 (又は体積)の方が吐出口 25から遠、ところにおける断面積 S2 (又は体積)より大きい。これは後述するように、バレル溝 26を流動する材料が吐出口 25に向けてスムーズに流れるようにするためである。

[0042] 次に、このようなスクロール 20及びバレル 23により発揮される材料の送出能力、混練能力について説明する。

[0043] 先に、スクロール溝 21の外側の溝部分の体積 (VI)がこれに隣接する内側の溝部分の体積 (V2)以下であり、好ましくは両体積の差ができるだけ小さいものであると説明したが、これは以下の理由による。

[0044] スクロール溝 21を規定する壁面 21a, 21b, 21c (図 11 (a)参照）はこれに接する材料との摩擦が小さくなるように、バレル面 27に比べて、相対的に平滑であるようにされている。より詳細には、スクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cはほぼ鏡面仕上げされている。他方、バレル面 27は、材料とバレル 23との間に大きな摩擦力が作用するように、鏡面仕上げされていない。これによれば、スクロール 20が回転するとき、スクロール 20とバレル 23との間の材料は、スクロール 20に比べてバレル 23から大きな摩擦力を受けているため、材料はスクロール 20の回転に従動することなぐすなわちスクロール 20と供回りをすることなぐスクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cを滑る。スクロール 20の回転の間、材料は、スクロール溝 21の壁面から回転軸線 Kに向けて力を受ける。

[0045] 図 8はスクロール 20及びバレル 23によるこのような材料の送出作用を説明する図であり、図 8 (a)に示す状態力も矢印 Tの方向にスクロール 20が 180度回転すると、図 8 (b)に示す状態となり、さらに 180度回転して図 8 (c)に示す状態となる。このとき、材料は Z1→Z2→Z3と回転軸線 Kに向かって送込まれる。図 8における矢印 Pは、このようにして送り込まれる材料の理想的な軌跡を示して、る。

[0046] ところで、図 9に示すように、従来のスクロールに形成された螺旋溝はアルキメデス渦巻であり、その外側の溝部分の体積 VIがこれに隣接する内側の溝部分の体積 V 2より大きい (V1 >V2)。このため、スクロール 20を 1回転させても、前記外側の溝部分の材料を全て前記内側の溝部分に送り込むことができない。これに対し、本発明に係るスクロール 20のスクロール溝 21にあっては、図 10に示すように、また前記したように、外側の溝部分の体積 VIがこれに隣接する内側の溝部分の体積 V2以下とされている (V1≤V2)。このことから、前記外側の溝部分の材料の全てを前記内側の溝部分に送り込むことができる。なお、図 9及び図 10には、説明の便宜上、外側の溝部分の体積 VIとこれに隣接する内側の溝部分の体積 V2とを 1Z4円の溝部分の体積として斜線を付して示した。

[0047] 本来、スクロール 20の回転により該スクロールのスクロール溝 21に沿って相対的に送られる材料に作用する圧力は、バレル 23の吐出口 25に近づくに従って上昇する。この圧力上昇は体積差 VI— V2によって異なる。この圧力は材料が接する面からの抗カとして表れるため、圧力上昇は材料とこれが接する面との間の摩擦力の増大として表れる。ところで、バレル面 27に接する材料は十分に溶融しているので粘度が小さぐこのため前記圧力上昇による摩擦力の増大は少ない。これに対し、熱源であるバレル 23から離れた位置にある、スクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cに接する材料は十分に溶融していないので粘度が大きぐこのため前記圧力上昇による摩擦力の増大は大きぐスクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cを材料が滑り難くなる。

[0048] このようにスクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cに対する滑りが悪くなつた材料は、スクロール 20に従動してスクロール 20と共に回転する。その結果スクロール溝 21が材料で詰まり、スクロール溝 21における材料の送出能力が低下する。

[0049] 本発明にあっては、スクロール溝 21の外側の溝部分の体積 VIがこれに隣接する内側の溝部分の体積 V2以下とされており、これが溝詰まり状態の発生を抑制する。スクロール溝 21は、具体的には、スクロール面 24において、回転軸線 K上の点を原点とする極座標表示の式 r= A θ ^1/Ν(Νは 1より大きい実数)で与えられる曲線に沿つて伸びる。ここで、 rは原点力前記曲線上の点までの距離、 Aは定数、 Θは原点を通る任意の直線と、原点と前記曲線上の点を結ぶ直線とのなす角度である。

[0050] 例えば、図 9に示す従来の溝の軌跡である渦巻きは、 N= 1として上記式力得られたアルキメデス渦巻き力もなる。この渦巻に沿って伸びる溝では、前記渦巻きの中心から 2ターン目の溝部分の体積が 3ターン目の溝部分の体積の半分である。これに対し、図 10に示す本発明に係るスクロール 20のスクロール溝 21の軌跡である渦巻きは、 N = 2として上記式力も得られた渦巻きである。この渦巻きに沿って伸びるスクロール溝 21の回転軸線 Kから 2ターン目の溝部分の体積は 3ターン目の溝の体積と同じである。

[0051] 実験によれば、 N = 2とした場合の方力 N= lとした場合と比べて、 2倍の可塑ィ匕量を得られることが確認された。このことから、 Nを 1より大きい実数に設定することにより、従来に比べて、スクロール 20による材料の送出能力の増大を図ることができる。

[0052] なお、内側の溝部分の体積より外側の溝部分の体積が大きくなるように設定しても、吐出口 25が小さ、（吐出口 25における流動抵抗が大き、)等の理由で前記圧力上昇が発生し、材料がスクロール 20に従動してスクロール 20と共に回転することがある。

[0053] そこで、バレル面 27に接している十分に溶融した材料の一部については、これをスクロール溝 21から抜出すことにより前記圧力上昇を抑制することが望ましい。この材料の抜き出しを「中抜き」と言う。この中抜きのため、先に説明したように、バレル面 27 に、少なくとも 1つ、図示の例では複数のバレル溝 26を形成することができる。

[0054] バレル溝 26は、図 4に示すように、好ましくは、その先端部分でスクロール溝 21の接線と鋭角の角度 a く 90度）をなすように設定されている。これにより、材料がスクロール 20に従動して回転し始めると、その回転力により、材料がバレル溝 26に押し入る。

[0055] 材料がスクロール 20に従動して回転していないときでも、スクロール溝 21内において材料が受ける圧力は吐出口 25に近づくに従って上昇するので、スクロール溝 21の各ターン間で圧力差が発生しており、この圧力差に応じた量だけ中抜きすることが可能である。

[0056] 中抜きされる材料は、バレル 23に接して充分に溶融している材料であるため、容易にバレル溝 26を流れて吐出口 25に送出すことができる。中抜きされた材料が占めていた空間、即ち、バレル溝 26を介して送出された十分に可塑ィ匕した材料が占めていた空間は、その直後に受熱量が不足している材料により満たされるようになる。

[0057] なお、バレル溝 26の体積は吐出口 25に近づくに従い大きくなつているので、中抜きされた材料がこのバレル溝 26内で詰まるような事態が抑制される。

[0058] バレル溝 26を設けることにより、バレル 23の温度を必要以上に高く設定することなしに、効率的に材料を加熱しかっこれをバレル溝 26及び吐出口 25を通して、射出シリンダ 14に送り出すことができる。

[0059] 次に、このようなスクロール 20やバレル 23により可塑化能力が向上する理由について説明する。スクロール 20のスクロール溝 21を通しての材料の送出は、これまで説明したように、材料とバレル面 27との間に大きな摩擦力が働き、材料がスクロール溝 21の壁面 21a, 21b, 21cを滑ることにより発現すると考えられる。

[0060] 図 11 (a)は、このような状態におけるスクロール溝 21内の材料 mを模式的に示した図である。図 11 (a)に示すように、材料 mとバレル面 27との間に摩擦力 flが作用し、材料 mとスクロール溝 21の外側 (スクロール 20の周縁側）の側壁面 21aとの間に摩擦力 f 2が作用し、材料 mとスクロール溝 21の内側（回転軸線 Kの側）の側壁面 2 lbとの間に摩擦力 f3が作用し、材料 mとスクロール溝 21の底壁面 21cとの間に摩擦力 f4がそれぞれ作用している。 [0061] 材料 mは回転するスクロール 20に従動しないでスクロール 20に対してスクロール溝 21内を滑るとの前提において、 fl >f2+f3+f4が満たされている。摩擦力 f2, f3, f 4が同じ方向（スクロール 20の回転方向）であるため、材料 mがスクロール溝 21内を滑ることは fl >f2、 fl >f3, fl >f4の条件が満たされていることである。

[0062] また、摩擦力 f2, f3は、それぞれの力が作用する面の角速度に依存するため、スクロール 20の回転軸線 K力も遠いスクロール溝 21の外側の側壁面 21aに作用する摩擦力 f2は内側の側壁面 21bに作用する摩擦力 f3より大きい。即ち、 f2>f3の関係が成り立つ。

[0063] これらの力関係により、図 11 (b)に示すように、材料 mには、 fl >f4の関係から R1 の回転力が作用し、 f 2 >f 3の関係から R2の回転力が作用し、回転力 R1及び R2により、材料 mは局部的に攪拌され、これにより混練される。

[0064] この混練は、先の前提である材料 mが回転するスクロール 20に従動しないことが条件となっているので、従動を規制する上述したスクロール 20及びバレル 23を用いることにより混練能力がより向上することが理解される。

[0065] なお、材料 mがスクロール 20に従動しないことは、スクロール 20の回転に伴い材料 mが回転軸線 K又はバレル 23の吐出口 25に向けて送り込まれることを意味する。このとき、材料 mは、スクロール溝 21の外側の壁面 21aから回転軸線 Kに向けての力 f 5を受け、バレル面 27からこれに対抗する力 f 6を受ける。 f 5と f 6の作用点の違いから材料 mには R3の回転力が作用する。

[0066] 従って、このような高い送出能力及び混練能力を有するスクロール 20及びバレル 2 3を用いて材料を圧送する射出装置 16、可塑化装置 15及び射出成形機 2を構成すれば、各装置を大型化することなく性能向上を達成することが可能になる。例えば、射出成形機 2では、このような圧送能力、混練能力が高まることにより、金型への短時間での材料供給が可能となり、これにより、成形能力が向上する。

[0067] ところで、これまでの説明では、バレル 23は固定されているものとして説明したが、回転する構成であってもよい。即ち、材料はバレル面 27から大きな力を受けるので、スクロール 20とバレル 23とが回転していても回転速度に差があれば上述した作用効果が生じる。従って、スクロール 20が回転せずバレル 23のみが回転しても良ぐスクロール 20とバレル 23とが同じ方向に異なる速度で回転し、または異なる方向に回転してもよい。また、材料は、加熱により溶融されるものとしたが、溶融されないパウダー及びバインダの混合物からなるものであってもよい。この場合には、バレル 23は加熱されない。さらに、スクロール 20及びバレル 23は、射出成形機 2の一部としてではなぐ独立して用いられる装置、例えば液体材料、粉体等のための混練装置や、榭脂材料、粉体等のための押出し装置に適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] 材料を送出及び Z又は混練するために用いられる、互いに相対して配置されかつ少なくとも一方が回転軸線の周りに回転駆動されるバレル及びスクロールのうちの前記スクロールであって、

前記スクロールは、前記バレルと相対する対向面に形成され前記回転軸線の周りに渦巻く複数ターンの溝を有し、

一のターンの溝部分の体積が該ターンの内側に隣接する他のターンの溝部分の体積以下である

ことを特徴とする、スクロール。

[2] 前記溝は、式 r=A θ ^1/Nで表される曲線に沿って伸び、 rは前記回転軸線上の点を原点としたときの該原点力前記曲線上の点までの距離であり、 Aは定数であり、 Θは前記原点を通る直線と、前記原点力前記曲線上の点に伸びる直線とのなす角度であり、また Nは 1より大きい実数である

ことを特徴とする、請求項 1に記載のスクロール。

[3] 材料を送出及び Z又は混練するために用いられる、互いに相対して配置されかつ少なくとも一方が回転軸線の周りに回転駆動されるバレル及びスクロールのうちの前記バレルであって、

前記バレルは前記材料のための吐出口を有し、また前記スクロールと相対する対向面に形成され前記吐出口力伸びる少なくとも 1つの溝を有する

ことを特徴とする、バレル。

[4] 前記バレルの溝は螺旋状に伸びる

ことを特徴とする、請求項 3に記載のバレル。

[5] 前記バレルの溝は、前記バレルの周縁からその吐出口に向けて漸増する幅寸法及び深さ寸法を有する

ことを特徴とする、請求項 3に記載のバレル。

[6] 前記スクロールの溝の壁面力前記バレルの対向面より平滑に形成されていることを特徴とする、請求項 3に記載のバレル。

[7] 前記スクロールの一のターンの溝部分の体積が該ターンの内側に隣接する他のタ一ンの溝部分の体積以下である

ことを特徴とする、請求項 3に記載のバレル。

[8] 請求項 1〜6の!/、ずれ力 1項に記載のバレル及びスクロールを備える

ことを特徴とする、射出成形機。