AT523204A1

AT523204A1 - Formmaschine zum Schaumformen

Info

Publication number: AT523204A1
Application number: ATA9219/2018A
Authority: AT
Inventors: Naitou Akihiro; Araki Katsuyuki; Nakagawa Kazuma; Tamada Koichi; Furuki Kenichi
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2017-07-21
Filing date: 2018-07-13
Publication date: 2021-06-15
Also published as: DE112018003747T5; WO2019017293A1; JP6570582B2; CN110914033A; CN110914033B; JP2019018522A; AT523204B1

Abstract

[Problem] Es wird eine Spritzgießmaschinen-Schnecke bereitgestellt, bei der der Rückfluss eines Inertgases verhindert wird und somit eine stabile Produktion von hochwertigen Schaumformteilen ermöglicht, auch wenn die Länge der Maschine kurz ist. [Lösung] Die vorliegende Erfindung gibt eine Formmaschine zum Schaumformen an, bei der ein Heizzylinder (2) entsprechend der Form einer Schnecke (3) in eine erste Stufe (5) und eine zweite Stufe (6) unterteilt ist. In der ersten Stufe (5) ist ein erster Kompressionsabschnitt (8) zum Verdichten eines Harzes und in der zweiten Stufe (6) ist ein Hungerabschnitt (9) zum Reduzieren des Harzes und ein zweiter Kompressionsabschnitt (10) zum Verdichten des Harzes gebildet. In diesen Hungerabschnitt (9) wird ein Schutzgas eingespritzt. Die Schnecke (3) ist an der Grenze zwischen der ersten und zweiten Stufe (5, 6) mit einer bestimmten Dichtungsstruktur (7) versehen, die ein Rückfließen des Harzes und des Schutzgases verhindert. Die Schnecke (3) ist konfiguriert, um mehrere (zwei oder mehr) Stege der zweiten Stufe (6) zu haben, wobei der Steigungswinkel der Stege im Bereich von 10 bis 45 Grad liegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Spritzgießmaschine, die in einem Formverfahren für einen schaumgeformten Gegenstand verwendet wird, bei dem ein Schutzgas in ein geschmolzenes Harz eingespritzt wird und das geschmolzene Harz in eine Form eingespritzt wird, um einen schaumgeformten

Gegenstand zu erhalten.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Formartikel, bei dem eine große Anzahl feiner Blasen gebildet ist, d.h. ein schaumgeformter Artikel ist nicht nur leicht, sondern auch ausgezeichnet in der Festigkeit. Somit ist der schaumgeformte Artikel für eine Vielzahl von Bereichen einsetzbar. Es ist notwendig, ein Schäumungsmittel in ein Harz zu mischen, um einen schaumgeformten Artikel durch Spritzgießen zu erhalten. Als Schäumungsmittel wird ein sogenanntes chemisches Schäumungsmittel verwendet, das thermisch zersetzt wird und ein Gas erzeugt. Ein physikalisches Schäumungsmittel, das aus einem Inertgas gebildet ist, wird auch als Schäumungsmittel verwendet. Stickstoff und Kohlendioxid werden relativ häufig als physikalisches Schäumungsmittel eingesetzt. Ein solches Inertgas wird in ein Harz eingespritzt, das in einem Heizzylinder mit einem vorbestimmten Druck geschmolzen ist, und das Harz wird so geknetet, dass das Inertgas im Harz gelöst wird. Wenn dieses in eine Form eingespritzt wird, wird ein Druck im Harz freigesetzt und das Schutzgas blubbert. Wenn das Harz durch Abkühlen verfestigt wird, erhält man einen schaumgeformten Artikel. Da das aus dem Inertgas gebildete physikalische Schäumungsmittel bei hohem Druck und hoher Temperatur in das

Harz eingespritzt wird, hat das physikalische Schäumungsmittel 1 ; N

eine starke Penetrationskraft und kann sich im Harz gleichmäßig verteilen. Daher weist der erhaltene schaumgeformte Artikel eine hervorragende Eigenschaft auf, dass ungleichmäßige Schaumbildung "

unwahrscheinlich ist. fi

21/33 !

ZITIERLISTE PATENTLITERATUR

PTL 1: JP-A-2002-7954545 PTL 2: JP-A-2015-168079

Eine Spritzgießmaschine zum Erhalten eines schaumgeformten Artikels durch ein physikalisches Schäumungsmittel, das aus einem Inertgas gebildet ist, ist in PTL 1 offenbart. Eine Spritzgießmaschine 50 wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 beschrieben. Die Spritzgießmaschine 50 beinhaltet einen Heizzylinder 51 und eine Schnecke 52, die so vorgesehen ist,

dass sie in einer Drehrichtung und einer Axialrichtung innerhalb des Heizzylinders 51 angetrieben werden kann. Kompressionsteile, bei denen die Schneckennuten flach sind, d.h. erste und zweite Kompressionsteile 54 und 56 sind an zwei Stellen in der Schnecke 52 gebildet, und ein Dekompressionsteil 55, bei dem die Schneckennuten tief sind, ist zwischen den ersten und zweiten Kompressionsteilen 54 und 56 gebildet. Ein Einspritzabschnitt 57 für ein Inertgas ist in dem Heizzylinder 51 vorgesehen, um dem Dekompressionsteil 55 zu entsprechen, so dass ein Inertgas 58 durch diesen hindurch eingespritzt wird. In die Spritzgießmaschine 50 werden Harzpellets aus einem Trichter 59 eingebracht und die Schnecke 52 gedreht. Dann schmelzen die Harzpellets und werden an die Vorderseite der Schnecke 52 geleitet. Beim Vorwärtsleiten des geschmolzenen Harzes wird das geschmolzene Harz im ersten Kompressionsteil 54 komprimiert und ein Druck davon im Dekompressionsteil 55 gesenkt. Das Inertgas

58 wird in den Dekompressionsteil 55 eingespritzt. Anschließend wird das Inertgas 58 mit dem geschmolzenen Harz vermischt und gelangt in einen gesättigten Zustand. Ein solches geschmolzenes Harz wird im zweiten Kompressionsteil 56 erneut verdichtet und an der Vorderseite der Schnecke 52 gemessen. Wenn das geschmolzene Harz in eine Form eingespritzt wird, wird das Inertgas in dem geschmolzenen Harz verdampft und ein

schaumgeformter Gegenstand erhalten.

3

In einem Fall, in dem ein stromloses Plattierungsverfahren in Bezug auf einen Harzformartikel durchgeführt wird, entfällt die erforderliche Vorbehandlung, wenn ein geschmolzenes Harz, dem eine Oberflächenmodifikationssubstanz, wie beispielsweise ein Metallkomplex, zugesetzt wird, eingespritzt wird, um einen Formartikel zu erhalten. Eine Spritzgießmaschine 60, die eine oberflächenmodifizierende Substanz, wie beispielsweise einen Metallkomplex, in eine Harzschmelze einspritzen und kneten und diese Mischung einspritzen kann, ist in PTL 2 offenbart, wobei die Spritzgießmaschine 60, wie in Fig. 5 dargestellt, mit einem Heizzylinder 61 und einer Schnecke 62 konfiguriert ist. Die Schnecke 62 ist mit ersten und zweiten Dichtungsstrukturen 64 und 65 an vorbestimmten Positionen versehen. Ein Hochdruckbereich 66 und ein Niederdruckbereich 67 werden in der Schnecke 62 durch die ersten und zweiten Dichtungsstrukturen 64 und 65 gebildet. Die erste Dichtungsstruktur 64 beinhaltet eine vorbestimmte Ventilanordnung, und eine vom Hochdruckbereich 66 nach hinten gerichtete Rückströmung wird verhindert, obwohl ein von der Rückseite der Schnecke 62 nach vorne gerichteter Harz in den Hochdruckbereich 66 geleitet wird. Die zweite Dichtungsstruktur 65 beinhaltet eine Ventilanordnung, die in Drehrichtung der Schraube 62 geöffnet und geschlossen wird. Wenn die Ventilstruktur der zweiten Dichtungsstruktur 65 geschlossen ist, sind der Hochdruckbereich 66 und der Niederdruckbereich 67 so verschlossen, dass ein Harz nicht fließen kann. Beim Öffnen der Ventilstruktur kann das Harz jedoch frei fließen. Der Niederdruckbereich 67 der Schnecke 62 ist mit einem AbsenkRelaxationsabschnitt 68 auf einer stromabwärts gelegenen Seite der zweiten Dichtungsstruktur 65 versehen. Tiefe Nutabschnitte 69, in denen Schneckennuten zwischen den Stegen tief sind, und # flache Nutabschnitte 70, in denen die Schneckennuten flach sind, © werden abwechselnd im Absenk-Relaxationsabschnitt 68 gebildet, 1 und die flachen Nutabschnitte 70 und 70 sind an mindestens zwei " Stellen in axialer Richtung ausgebildet. Die Drosselung erfolgt f in den flachen Nutabschnitten 70 und 70. Wenn ein Harz aus dem ©

Hochdruckbereich 66 in den Niederdruckbereich 67 fließt, wird |

4/33 1

gewünschten geformten Gegenstand. m

Die Spritzgießmaschine 60 mit der in PTL 2 offenbarten Schnecke " 62 kann auch in einem Formverfahren eines schaumgeformten Artikels eingesetzt werden, bei dem ein physikalisches fi Schäumungsmittel, d.h. ein Inertgas, verwendet wird. Konkret ©

wird im Hochdruckbereich 66 nur ein Hochdruck-Inertgas ohne 1

5

Injektion einer Oberflächenmodifikationssubstanz eingespritzt.

Das Inertgas wird z.B. mit 10 MPa o.ä. eingespritzt. Das

Inertgas wird ausreichend dispergiert und dringt im

Hochdruckbereich 66 in eine Harzschmelze ein und wird dann in

den Niederdruckbereich 67 geleitet. Ein in der Auslassöffnung 73

im Niederdruckbereich 67 vorgesehenes Ventil wird so gesteuert, dass ein Druck im Inneren des Heizzylinders 61 etwa 5 MPa beträgt. Anschließend wird aus der Harzschmelze im Niederdruckbereich 67 ein überschüssiges Schutzgas erzeugt und

aus der Entladungsöffnung 73 entfernt. Es wird jedoch ein geschmolzenes Harz erhalten, das das in einem gesättigten

Zustand gelöste Inertgas beinhaltet. Wenn das geschmolzene Harz

in eine Form eingespritzt wird, wird das Inertgas im Harz zu

Blasen und ein schaumgeformter Artikel erhalten.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

TECHNISCHES PROBLEM

Obwohl die in den PTLs 1 und 2 offenbarten Spritzgießmaschinen

50 und 60 einen schaumgeformten Artikel durch entsprechendes

Einspritzen eines Inertgases in eine Schmelze formen können,

haben die jeweiligen Spritzgießmaschinen Probleme zu lösen.

Erstens hat die in PTL 1 offenbarte Spritzgießmaschine 50 das

Problem, dass ein Inertgas umgekehrt wird, um aus dem Trichter

59 zu spritzen, oder ein geschmolzenes Harz durch das Inertgas zurückgedrückt wird. Wenn die Schnecke 52 nach vorne gedreht

wird und ein Harz nach vorne geschickt wird, ist es

unwahrscheinlich, dass ein in das Dekompressionsteil 55

eingespritztes Inertgas umgekehrt strömt. Das heißt, wenn die

Schnecke 52 nach vorne gedreht wird, entsteht eine ausreichende Druckdifferenz zwischen dem ersten Kompressionsteil 54 und dem # Dekompressionsteil 55. Das Inertgas wird beim Kneten mit dem 0 geschmolzenen Harz vorwärts geleitet, ohne umgekehrt zu fließen, ' und wird nach dem Durchlaufen des zweiten Kompressionsteils 56 gemessen. Wenn jedoch die Drehung der Schnecke 52 gestoppt wird, wird die Druckdifferenz im Inneren des Heizzylinders 51 klein. %

Da ein Hochdruck-Inertgas eine starke Penetrationskraft hat, 4

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6

besteht die Möglichkeit, dass das Inertgas über den ersten Kompressionsteil 54 hinaus umgekehrt strömt, das geschmolzene Harz durch das umgekehrt strömende Inertgas zurückgedrückt wird und ein Harzstand im Trichter 59 ansteigt. Da die Drehung der Schnecke 52 mindestens zum Zeitpunkt der Einspritzung gestoppt wird, ist es schwierig, einen Rückstrom des Inertgases vollständig zu verhindern. Es besteht also das Problem, dass ein Formzyklus nicht stabil durchgeführt werden kann. Darüber hinaus hat die in PTL 1 offenbarte Spritzgießmaschine 50 auch das Problem, dass das Inertgas nicht ausreichend in die Schmelze eindringt oder mit dieser vermischt wird. Das Inertgas wird nur im Dekompressionsteil 55 eingespritzt, und das Inertgas dringt nur in der Nähe des zweiten Kompressionsteils 56 in die Schmelze ein. Das heißt, das Inertgas muss aus relativ kurzer Entfernung eindringen. Dadurch dringt das Inertgas in einigen Fällen nicht ausreichend und gleichmäßig in die Harzschmelze ein. Als nächstes wird die in PTL 2 offenbarte Spritzgießmaschine 60 berücksichtigt. Da die Spritzgießmaschine 60 mit der ersten Dichtungsstruktur 64 versehen ist, strömt auch bei Stillstand der Schnecke 62 kein Inertgas umgekehrt und eine Druckdifferenz im Inneren des Heizzylinders 61 wird kleiner. Darüber hinaus kann auch sichergestellt werden, dass das Inertgas ausreichend und gleichmäßig eindringt, da das Inertgas in den durch die ersten und zweiten Dichtungsstrukturen 64 und 65 definierten Hochdruckbereich 66 eingespritzt wird und geknetet wird. Daher kann ein schaumgeformter Artikel stabil geformt werden. Die in PTL 2 offenbarte Spritzgießmaschine 60 benötigt jedoch den Hochdruckbereich 66 der Schnecke 62, der durch die ersten und zweiten Dichtungsstrukturen 64 und 65 definiert ist. Somit wird _ die Länge der Spritzgießmaschine 60 um die Länge des f Hochdruckbereichs 66 verlängert. Es ist notwendig, die Länge der " Spritzgießmaschine 60 kurz zu machen, um die Spritzgießmaschine

in einem begrenzten Montagebereich bereitzustellen.

Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spritzgießmaschine für

das Schaumformen bereitzustellen, die die vorstehend

7733

ausreichend und gleichmäßig in die Schmelze eindringt.

LÖSUNG DES PROBLEMS

Um das Ziel zu erreichen, ist die Erfindung einer Spritzgießmaschine zum Schaumformen zugeordnet, bei der ein Heizzylinder entsprechend der Form einer Schnecke in eine erste Stufe an der Rückseite und eine zweite Stufe an der Vorderseite

unterteilt ist.

In der ersten Stufe wird ein erster Kompressionsabschnitt gebildet, in dem ein Harz komprimiert wird. Ein Dekompressionsabschnitt, in dem der Druck des Harzes verringert wird, und ein zweiter Kompressionsabschnitt, in dem das Harz komprimiert wird, werden in der zweiten Stufe gebildet. Im Dekompressionsabschnitt wird ein Inertgas eingespritzt. Eine Schnecke ist mit einer vorbestimmten Dichtungsstruktur versehen, die einen Rückfluss des Harzes und des Inertgases an einer

Grenze zwischen der ersten und zweiten Stufe verhindert. Stege

in der zweiten Stufe sind als Mehrstartstege wie Doppel- oder 1 Mehrstartstege konfiguriert, und ein Steigungswinkel jedes der Stege ist so konfiguriert, dass er in einem Bereich von 10 bis "

45 Grad liegt. 1

Um das vorstehende Ziel zu erreichen, gibt ein illustrativer

Aspekt der Erfindung eine Spritzgießmaschine zum Schaumformen 4

jedem der Stege in einem Bereich von 10 bis 45 Grad liegt.

Günstigerweise kann die Schnecke in der zweiten Stufe mit einem Absenk-Relaxationsabschnitt versehen sein, der an die Dichtungsstruktur angrenzt, und flache Nutabschnitte, in denen eine Schraubennut zwischen den Stegen flach ist, können an mindestens zwei oder mehreren Stellen im Absenk-

Relaxationsabschnitt in axialer Richtung ausgebildet sein.

Günstigerweise kann die Gasinjektionsöffnung mit einem Öffnungs-

und Schließmechanismus versehen sein.

4. 1 Günstigerweise kann der Heizzylinder mit den zwei oder mehreren 5 1%

Gasinjektionsöffnungen in einem vorbestimmten Abstand in axialer |

Richtung versehen sein. ©

MN Günstigerweise kann der Heizzylinder entsprechend dem fi M Dekompressionsabschnitt mit einem Harzdrucksensor versehen sein. 1

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In der zuvor beschriebenen Erfindung, die der Spritzgießmaschine zum Schaumformen zugeordnet ist, wird der Heizzylinder entsprechend der Form der Schnecke in die erste Stufe hinten und die zweite Stufe vorne unterteilt, in der ersten Stufe ist der erste Kompressionsabschnitt, in dem ein Harz komprimiert wird, gebildet, in der zweiten Stufe ist der Dekompressionsabschnitt, in dem der Druck des Harzes verringert wird, und in der zweiten Stufe ist der zweite Kompressionsabschnitt, in dem das Harz komprimiert wird, gebildet, und an einer Stelle im Heizzylinder, die dem Dekompressionsabschnitt entspricht, ist eine Gaszuführöffnung vorgesehen, in der ein Inertgas hindurch eingespritzt werden kann. Das heißt, in der Spritzgießmaschine, der die Erfindung zugeordnet ist, wird in der ersten Stufe ein Harz geschmolzen und verdichtet, welches an die zweite Stufe abgegeben wird, und im Dekompressionsabschnitt der zweiten Stufe wird ein Inertgas eingespritzt. Da das Innere des Heizzylinders nur in die erste und zweite Stufe unterteilt ist, hat die Spritzgießmaschine eine kurze Länge, unabhängig davon, ob es sich um eine Spritzgießmaschine zum Schaumformen handelt. Somit kann die Spritzgießmaschine in einem begrenzten Einbauraum montiert werden. Gemäß einem Aspekt der Erfindung ist die Schnecke mit der vorbestimmten Dichtungsstruktur versehen, die einen Rückfluss des Harzes und des Inertgases an der Grenze zwischen der ersten und zweiten Stufe verhindert. Wenn die Drehung der Schnecke gestoppt wird, besteht die Möglichkeit, dass ein Rückstrom des Harzes entsteht, in den ein Inertgas eingespritzt wird. Ein Rückfluss von der zweiten Stufe zur (

ersten Stufe wird jedoch vollständig verhindert, da die Be

Dichtungsstruktur vorhanden ist. Obwohl insbesondere bei Stillstand der Schnecke, wie z.B. beim Einspritzen, ein Rückfluss zu erwarten ist, kann durch die Dichtungsstruktur ein Rückfluss zuverlässig verhindert werden. Gemäß dem Aspekt der 6 Erfindung sind die Stege in der zweiten Stufe Mehrstartstege wien

Doppel- oder Mehrstartstege, und der Steigungswinkel jedes der 1

10/33 !

der Gasinjektionsöffnung kann durch Öffnen und Schließen der

erkannt werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

[FIG. 1] Fig. 1(A) und 1(B) sind Ansichten, die eine Spritzgießmaschine gemäß einer Ausführungsform der Erfindung darstellen, Fig. 1(A) ist eine Vorderansicht der Spritzgießmaschine und Fig. 1(B) ist eine Vorderansicht einer Schnecke, in der ein Teil einer zweiten Stufe der Schnecke 5

vergrößert und veranschaulicht ist.

[FIG. 2] Fig. 2(A) und 2(B) sind Ansichten, die eine Dichtungsstruktur veranschaulichen, die in der Schnecke der fl Spritzgießmaschine gemäß der Ausführungsform der Erfindung ih

vorgesehen ist, und Fig. 2(A) und 2(B) sind ‘1

12/33 l

parallel zu einer Achse der Schnecke geschnitten sind.

[FIG. 3] Fig. 3 ist ein Diagramm, das einen Durchfluss der Schnecke zeigt, der sich entsprechend einer Differenz einer Form

eines Schneckensteges ändert.

[FIG. 4] Fig. 4 ist eine Seitenansicht, die eine

Spritzgießmaschine des Standes der Technik veranschaulicht.

[FIG. 5] Fig. 5 ist eine seitliche Schnittansicht, die eine Spritzgießmaschine eines anderen Standes der Technik

veranschaulicht.

BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGS FORMEN

Im Folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung beschrieben. Eine Spritzgießmaschine 1 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist mit einem Heizzylinder 2 und einer Schnecke 3 konfiguriert, die so vorgesehen ist, dass sie in einer Drehrichtung und einer Axialrichtung innerhalb des Heizzylinders 2 angetrieben werden kann, wie in Fig. 1(A) und 1(B) dargestellt. Obwohl eine Vielzahl von Bandheizungen um eine äußere Umfangsfläche des Heizzylinders 2 gewickelt sind, sind

die Bandheizungen in Fig. 1(A) und 1(B) nicht dargestellt.

Eine Innenseite des Heizzylinders 2 der Spritzgießmaschine 1 der Ausführungsform ist im Wesentlichen in zwei Abschnitte entsprechend der Form der Schnecke 3 unterteilt, d.h. es gibt

fi eine erste Stufe 5 auf der Rückseite und eine zweite Stufe 6 auf %*

der Vorderseite. Die erste Stufe 5 ist ein Abschnitt, in dem ein“ Harz schmilzt, und die zweite Stufe 6 ist ein Abschnitt, in dem ein Inertgas eingespritzt wird und das Inertgas in das Harz

eindringt. Die ersten und zweiten Stufen 5 und 6 sind durch eine} Dichtungsstruktur 7 gemäß der Ausführungsform definiert. Das

heißt, man kann sagen, dass die Innenseite des Heizzylinders 2 4

13/33 1

ausführlich beschrieben.

Die Stege der Schnecke 3 in der Ausführungsform unterscheiden sich zwischen der ersten Stufe 5 und der zweiten Stufe 6. Insbesondere ist die Anzahl der Starts von Stegen unterschiedlich. Das heißt, während die erste Stufe 5 aus einem Einfach-Start-Steg mit einem Standard-Pitch und Steigung gebildet ist, wird die zweite Stufe 6 aus Multi-Start-Stegen gebildet. Die Tatsache, dass die zweite Stufe 6 mit mehrgängigen Stegen konfiguriert ist, ist laut Ausführungsform auch ein Charakteristikum der Spritzgießmaschine 1. Da die Anzahl der Stegfänge in der zweiten Stufe 6 größer ist, wird ein zu sendendes Harz problemlos nachgeschickt, ohne dass ein Strom gestört oder umgekehrt wird, auch wenn das Harz eine niedrige Viskosität aufweist. Die zweite Stufe 6 ist eine Stufe, in der ein Inertgas eingespritzt wird, und da das Harz sanft gefördert wird, während es durch die mehrstufigen Stege entsprechend geknetet wird, dringt das Inertgas gleichmäßig und ausreichend in das Harz ein. Obwohl nicht begrenzt, ist es vorzuziehen, dass die Mehrstartstege in der zweiten Stufe 6 keine Kerbe aufweisen. Wenn die Kerbe vorgesehen ist, verbessert sich die Knetleistung. Die Sendeleistung eines Harzes nimmt jedoch leicht ab, da im Kerbbereich eine Rückströmung stattfindet. Obwohl die zweite Stufe 6 in der Ausführungsform mit Doppelstartstegen konfiguriert ist, kann die zweite Stufe zusätzlich zu den Doppelstartstegen mit Dreifachstartstegen oder Mehrstartstegen, ©

die mehr als dreifach gestartet sind, konfiguriert werden.

Obwohl die erste Stufe 5 mit den einzelnen Stegen wie oben fd beschrieben konfiguriert ist, sind die Schneckennuten zwischen

den Stegen in der Nähe eines Trichters relativ tief (nicht 7

Dichtungsstruktur 7 an die zweite Stufe 6 abgegeben.

Die Tiefen der Schneckennuten ändern sich auch in der zweiten Stufe 6 wie in der ersten Stufe 5, und entsprechend werden mehrere Abschnitte in axialer Richtung gebildet. Zunächst ist ein Absenk-Relaxationsabschnitt 11 angrenzend an die Dichtungsstruktur 7 gebildet. Auch der AbsenkRelaxationsabschnitt 11 ist ein Charakteristikum der Spritzgießmaschine 1 gemäß der Ausführungsform, die im Folgenden beschrieben wird. Auf einer stromabwärts gelegenen Seite des Absenk-Relaxationsabschnitt 11 ist ein Dekompressionsabschnitt 9 mit tiefen Schneckennuten ausgebildet. Da der Dekompressionsabschnitt 9 die tiefen Schneckennuten und ein großes Volumen im Inneren des Heizzylinders 2 aufweist, nimmt der Druck eines Harzes ab. Daher wird, wie später beschrieben, in diesen Abschnitt 9 ein physikalisches Schäumungsmittel aus einem Inertgas eingespritzt. In der zweiten Stufe 6 wird vor dem Dekompressionsabschnitt 9, d.h. auf der stromabwärts gelegenen Seite des Dekompressionsabschnitts, ein zweiter Kompressionsabschnitt 10 mit flachen Schraubennuten gebildet in dem und einem Harz komprimiert wird. Da das Harz im zweiten Kompressionsabschnitt 10 komprimiert wird, dringt das Inertgas ausreichend und gleichmäßig in das Harz ein. " A (8

=

Der Absenk-Relaxationsabschnitt 11, der eine charakteristische © Struktur der Ausführungsform ist, wird beschrieben. Außerdem | sind die Stege des Absenk-Relaxationsabschnitts 11 mit it Doppelstartstegen wie im anderen Abschnitt der zweiten Stufe 6 6 konfiguriert. Tiefe Nutabschnitte 12 und 12, in denen die 8 Schneckennuten tief sind, und flache Nutabschnitte 13 und 13, inf

1

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Schnecke 3 gestoppt wird.

Eine Strömungsgeschwindigkeit, mit der ein Harz gesendet wird, wird in der Schnecke 3 gemäß der Ausführungsform hoch, da ein Steigungswinkel jedes der Stege in der zweiten Stufe 6, insbesondere im zweiten Kompressionsabschnitt 10, so gewählt wird, dass er innerhalb eines vorbestimmten Bereichs liegt. Insbesondere wird der Steigungswinkel © in einem Bereich von 10 bis 45 Grad, vorzugsweise 10 bis 40 Grad, vorzugsweise 20 bis 35 Grad, gewählt. Dementsprechend kann im zweiten Kompressionsabschnitt 10 ein Durchfluss ausreichend erhöht werden. Somit kann der Druck eines Harzes im Dekompressionsbereich 9 zuverlässig reduziert werden. Ein Grund, warum der Steigungswinkel © so gewählt ist, dass er in einem solchen Bereich liegt, wird beschrieben. Ein Durchfluss Q eines von der Schnecke 3 in axialer Richtung gesendeten Harzes kann aus der folgenden Gleichung abgeleitet werden.

1} di

[Gleichung 1] a

—_ VW-H W-H) ' ÖP m Opa az Fe |

x:D-N-cos(g@) 0 Vu" SO !

16/33 !

z: die Entfernung in Richtung parallel zum Steg und Entfernung entlang des Steges (m), Vobz: die Geschwindigkeitskomponente in Richtung

parallel zum Steg durch Drehen der Schnecke (m/s), W: die Nutbreite des Steges (m),

H: die Nuttiefe des Steges (m), D: der Durchmesser der Schnecke (m), N: die Anzahl der Drehungen der Schnecke (rpm),

ÖP/Öz: der Druckgradient des geschmolzenen Harzes in z-Richtung (Pa/m), 4 : die Viskosität des Harzes (Pa - s), O : der Steigungswinkel des Steges (rad), und Fa, Fe: Auswirkung der Stegkante auf die Strömung ist.

Der Durchfluss Q ändert sich je nach Viskosität 4% eines Harzes.

Der Durchfluss Q von Harzen mit unterschiedlichen Viskositäten

4, wenn der Steigungswinkel ® oder dergleichen jedes der Stege geändert wird, wird gemäß der Gleichung berechnet, und die Berechnungsergebnisse sind in einem Diagramm in Fig. 3 dargestellt. Eine horizontale Achse stellt eine Pitch PP im Diagramm dar. Der Pitch PP wird als Schneckendurchmesser D x xt x cos @/Anzahl p von Steganfängen ausgedrückt. Wie aus der Grafik der Fig. 3 ersichtlich ist, ändert sich der Durchfluss Q je nach

Viskosität u des Harzes. Ein Durchfluss ist relativ hoch, wenn

die Neigung in einem Bereich von 0,5D bis zD liegt. Das heißt, ein Durchfluss ist relativ hoch, wenn der Steigungswinkel @ in

einem Bereich von 10 bis 45 Grad liegt. Wenn der Pitch in einem

Bereich von 0,5D bis 2,6D liegt, d.h. wenn der Steigungswinkel ©

in einem Bereich von 10 bis 40 Grad liegt, ist der Durchfluss

unabhängig vom Niveau der Viskosität urelativ hoch. Wenn der Pitch innerhalb eines Bereichs von 1,1D bis 2,2D liegt, d.h. wenn der Steigungswinkel @ innerhalb eines Bereichs von 20 bis 35 Grad liegt, ist der Durchfluss stabiler. Daher wird in der

innerhalb des oben beschriebenen Bereichs liegt.

Die in der Schnecke 3 gemäß der Ausführungsform vorgesehene Dichtungsstruktur 7 ist aus einer Dichtung 15 und einem Durch£flusskontrollmechanismus 16 gebildet, der einen Druck regelt, wie in Fig. 2(A) im Detail dargestellt. Die Dichtung 15 ist gleitend in eine vorbestimmte Nut eingepasst, die in einer äußeren Umfangsfläche der Schnecke 3 ausgebildet ist. Obwohl Fig. 2(A) den Heizzylinder 2 nicht veranschaulicht, gleitet eine Außenumfangsfläche der Dichtung 15 glatt in einem Zustand des Kontakts mit einer Bohrung des Heizzylinders 2. Die Dichtung 15 verhindert das Fließen einer Harzschmelze. Das Innere des Heizzylinders 2 ist flüssigkeitsdicht in die erste Stufe 5 auf der stromaufwärtigen Seite und die zweite Stufe 6 auf der stromabwärtigen Seite unterteilt. In der Dichtungsstruktur 7 sind ein oder mehrere Durchflusskontrollmechanismen 16 vorgesehen. Der Durchflusskontrollmechanismus 16 ist mit einem Kommunikationspfad 18 konfiguriert, der innerhalb der Schnecke 3 so ausgebildet ist, dass die erste Stufe 5 mit der zweiten Stufe 6 kommunizieren kann, und einem Ventilmechanismus 19, der den Kommunikationspfad 18 öffnet und schließt. Ein Abschnitt in der Mitte des Kommunikationspfades 18 weist eine konische Form auf, deren Durchmesser sich verringert, und es wird eine Sitzfläche 20 gebildet, die entsprechend eine konische Form aufweist. Wenn ein Kopfteil 23 eines Kegelventils 22, das den Ventilmechanismus 19 konfiguriert, auf der Sitzfläche 20 sitzt, ist der Kommunikationspfad 18 geschlossen. Das Kegelventil 22 ist mit

dem schirmförmigen Kopfteil 23 und einem Schaftabschnitt 24

konfiguriert. Eine Vielzahl von Tellerfedern 26, 26, 26 ..sind im P®

ad 8 Pe

Schaftabschnitt 24 vorgesehen. Ein solches Kegelventil 22, in

dem die Tellerfedern 26, 26 vorgesehen sind, ist in einen Halter |

27 eingesetzt, in dem ein Bodenloch ausgebildet ist. Der Halter V

Außenumfangsfläche an einer weiblichen Schraube befestigt, die fi

in einer Innenumfangs£fläche des Kommunikationspfades 18 1

18/33 !

nd 27 ist verschraubt und durch eine männliche Schraube in dessen

18

ausgebildet ist. Daher wird das Kegelventil 22 durch die Tellerfedern 26, 26, 26 .. gedrückt, um das Kopfteil 23 gegen die Sitzfläche 20 zu drücken und der Kommunikationspfad 18 wird geschlossen. Wenn ein geschmolzenes Harz in der ersten Stufe 5 einen vorbestimmten Druck erreicht, bewegt sich das Kegelventil 22 gegen die Druckkraft der Tellerfedern 26, 26, 26, nach hinten und die erste Stufe 5 und die zweite Stufe 6 kommunizieren miteinander. Somit fließt das geschmolzene Harz in die zweiten Stufe 6, d.h. den Absenk-Relaxationsabschnitt 11. In dem Halte 27 ist ein Harzpfad 28 ausgebildet, und wenn die erste Stufe 5 und die zweite Stufe 6 miteinander kommunizieren, fließt das geschmolzene Harz vom Harzpfad 28 zum AbsenkRelaxationsabschnitt 11. Wenn der erste Kompressionsabschnitt 8 der ersten Stufe 5 und der Absenk-Relaxationsabschnitt 11 der zweiten Stufe 6 den gleichen Druck aufweisen, oder wenn der Absenk-Relaxationsabschnitt 11 einen höheren Druck aufweist, wird ein Rückfluss der Harzschmelze vollständig verhindert, da das Kegelventil 22 auf der Sitzfläche 20 sitzt und die Verbindung abgestellt wird.

Wie in den Figs. 1(A) und 1(B) dargestellt, ist die Spritzgießmaschine 1 gemäß der Ausführungsform mit zwei Einspritzabschnitten zum Einspritzen eines Inertgases, d.h. ersten und zweiten Einspritzabschnitten 29A und 29B, an Positionen im Heizzylinder 2, die dem Dekompressionsabschnitt 9 entsprechen, versehen. Die ersten und zweiten Einspritzabschnitte 29A und 29B sind in einem vorbestimmten Abstand in axialer Richtung vorgesehen und jeweils über Öffnungs-/Schließventile 32A, 32B mit einem Rohr aus einer Gasflasche 31 verbunden, die ein Inertgas enthält. Beim Öffnen * der Öffnungs-Schließventile 32A und 32B wird das Inertgas wie 6 Stickstoff und Kohlendioxid aus dem ersten und zweiten HM Einspritzabschnitt 29A und 29B in den Heizzylinder 2 eingespritzt. Da die beiden Einspritzabschnitte 29A und 29B I gemäß der Ausführungsform in axialer Richtung, wie vorstehend n

beschrieben in der Spritzgießmaschine 1 vorgesehen sind, kann i

19/33 7

19

jeder der Einspritzabschnitte 29A und 29B dem

Dekompressionsabschnitt 9 entsprechen und das Inertgas kann auch

dann eingespritzt werden, wenn sich die Schnecke 3 zur Messung

eines Harzes nach hinten bewegt und sich die Position des Dekompressionsabschnitts 9 in axialer Richtung bewegt. Daher ist

der Dekompressionsabschnitt 9 relativ kurz, und damit ist die

Länge der Spritzgießmaschine 1 in der Ausführungsform kurz. Die ersten und zweiten Einspritzabschnitte 29A und 29B sind mit den Öf£fnungs-Schließventilen, die aus Nadelventilen gebildet sind, an Stellen nahe der Bohrung des Heizzylinders 2 versehen. Wenn sich die Schnecke 3 in axialer Richtung bewegt und der erste und zweite Einspritzabschnitt 29A und 29B zum Zeitpunkt der Messung aus dem Dekompressionsabschnitt 9 entfernt werden, werden die Nadelventile geschlossen und das Eindringen des Harzes in den

ersten und zweiten Einspritzabschnitt 29A und 29B verhindert.

Die Spritzgießmaschine 1 ist entsprechend der Ausführungsform mit einem Harzdrucksensor 33 an einer Stelle im Heizzylinder 2 versehen, die dem Dekompressionsabschnitt 9 entspricht. Der Druck eines Harzes im Dekompressionsabschnitt 9 ist praktisch der Atmosphärendruck. Wenn also ein Inertgas eingespritzt wird, ist ein vom Harzdrucksensor 33 erfasster Druck der Druck des Inertgases. Der vom Harzdrucksensor 33 erfasste Druck wird überwacht, und wenn der Druck größer ist als der Druck eines aus der Gasflasche 31 zugeführten Inertgases, wird bestimmt, dass die Öffnungen der ersten und zweiten Einspritzabschnitte 29A und 29B durch das Harz verschlossen ist und dass das Auftreten einer

Anomalie bestimmt werden kann.

Effekte der Spritzgießmaschine 1 gemäß der Ausführungsform der Erfindung werden beschrieben. Der Heizzylinder 2 wird erwärmt, l. um die Schnecke 3 in Vorwärtsrichtung zu drehen, und ein Harzmaterial wird aus dem Trichter zugeführt (nicht

dargestellt). Das zugeführte Harzmaterial wird durch die Wärme x des Heizzylinders 2 und die Wärme, die durch die 1

Scherbeanspruchung der Drehung der Schnecke 3 verursacht wird, 4

des Dekompressionsabschnitts 9 abgeschwächt.

21733

reduziertem Durchmesser und einer inneren Umfangsfläche des

Dichtungsrings 36. So fließt das geschmolzene Harz stromabwärts. ı

In einer Endfläche des Dichtungsrings 36 sind vorbestimmte

Kerben gebildet, so dass ein Fließweg des geschmolzenen Harzes

heißt, ein Rückstrom wird verhindert.

In der Ausführungsform können auch die Stege der ersten Stufe 5 modifiziert werden und sind nicht auf die einzelnen Stege beschränkt. Die Anzahl der Steganfänge oder eine Stegform kann je nach Art des zu verwendenden Harzes oder der Größe einer Vorrichtung entsprechend geändert werden. Die Einspritzabschnitte 29A und 29B für das Inertgas können ebenfalls modifiziert werden. Zunächst kann die Anzahl der Einspritzabschnitte geändert werden. Es kann nur ein Einspritzabschnitt oder drei oder mehr Einspritzabschnitte vorgesehen werden. Der offene und geschlossene Zustand der Einblasabschnitte 29A und 29B für das Inertgas kann ebenfalls modifiziert werden. Jeder der Einspritzabschnitte kann sich immer in einem geöffneten Zustand befinden, oder die Einspritzabschnitte können begrenzt werden, um nur für einen vorbestimmten Schritt eines Formzyklus, z.B. während der Plastifizierung, geöffnet zu werden. Die Einspritzabschnitte 29A und 29B für das Inertgas erfordern nicht unbedingt die ÖffnungsSchließventile 32A und 32B. Das heißt, die Einspritzabschnitte können immer geöffnet sein. In diesem Fall ist es jedoch vorzuziehen, die Schnecke 3 so auszulegen, dass sich die ff Einspritzabschnitte 29A und 29B für das Inertgas immer im 1

3 vorwärts und rückwärts bewegt. Die Einspritzabschnitte 29A und |

+ 29B für das Inertgas können mit Rückschlagventilen versehen '

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sein. Da sich die Rückschlagventile automatisch nach einem 1

Harzdruck öffnen und schließen, kann ein Rückfluss eines Harzes 5 fh aus den Einspritzabschnitten 29A und 29B verhindert werden, wenn]

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23133 1

23 die Einspritzabschnitte 29A und 29B aus dem Dekompressionsabschnitt 9 entfernt werden oder ein Harzdruck im Inneren des Heizzylinders 2 gestiegen ist. Der Harzdrucksensor 33 kann ebenfalls modifiziert werden. Zwei oder mehr

Harzdrucksensoren können vorgesehen werden.

BEZUGSZEICHENLISTE 1: Spritzgießmaschine 2: Heizzylinder 3: Schnecke 5: Erste Stufe 6: Zweite Stufe 7: Dichtungsstruktur 8: Erster Kompressionsabschnitt 9: Dekompressionsabschnitt 10: Zweiter Kompressionsabschnitt 11: Absenk-Relaxationsabschnitt 12: Tiefer Nutabschnitt 13: Flacher Nutabschnitt 15: Dichtung 16: Durchflusskontrollmechanismus 18: Kommunikationspfad 19: Ventilmechanismus 20: Sitzfläche 22: Kegelventil 23: Kopfteil 24: Schaftabschnitt 26: Tellerfeder 27: Halter I} 28: Harzpfad 8 31: Gaszylinder 4 32A, 32B: Erster und zweiter Einspritzabschnitt N

33: Harzdrucksensor

Claims

24 Patentansprüche:

1. Spritzgießmaschine zum Schaumformen, wobei die Spritzgießmaschine umfasst: einen Heizzylinder; und eine Schnecke, die in dem Heizzylinder vorgesehen und konfiguriert ist, um in einer Drehrichtung und einer Axialrichtung angetrieben zu werden, wobei der Heizzylinder gemäß einer Form der Schnecke in eine erste Stufe auf einer Rückseite und eine zweite Stufe auf einer Vorderseite unterteilt ist, wobei die erste Stufe einen ersten Kompressionsabschnitt zum Verdichten eines Harzes beinhaltet und die zweite Stufe einen Dekompressionsabschnitt zum Verringern eines Drucks des Harzes und einen zweiten Kompressionsabschnitt zum Verdichten des Harzes beinhaltet, wobei der Heizzylinder eine Gasinjektionsöffnung zum Zuführen eines Inertgases an einer Position entsprechend dem Dekompressionsabschnitt beinhaltet, und wobei die Schnecke mit einer vorbestimmten Dichtungsstruktur versehen ist, um einen Rückstrom jedes des Harzes und des Inertgases an einer Grenze zwischen der ersten und zweiten Stufe zu verhindern, wobei Stege in der zweiten Stufe Mehrstartstege von Doppeloder Mehrstartstegen sind und ein Steigungswinkel von jedem

der Stege in einem Bereich von 10 bis 45 Grad liegt.

2. Spritzgießmaschine zum Schaumformen nach Anspruch 1, wobei die Schnecke in der zweiten Stufe mit einem AbsenkRelaxationsabschnitt versehen ist, der an die Dichtungsstruktur angrenzt, und wobei flache Nutabschnitte, in denen eine Schraubennut zwischen den Stegen flach ist, an mindestens zwei oder mehreren Stellen im Absenk- 8,

Relaxationsabschnitt in axialer Richtung ausgebildet sind. 5

3. Spritzgießmaschine zum Schaumformen nach Anspruch 1 oder 2, *

wobei die Gasinjektionsöffnung mit einem Öffnungs- und

Schließmechanismus versehen ist.

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25 Spritzgießmaschine zum Schaumformen nach einem der Ansprüche l bis 3, wobei der Heizzylinder mit den zwei oder mehreren Gasinjektionsöffnungen in einem vorbestimmten Abstand in

axialer Richtung versehen ist.

Spritzgießmaschine zum Schaumformen nach einem der Ansprüche l bis 4, wobei der Heizzylinder entsprechend dem Dekompressionsabschnitt mit einem Harzdrucksensor versehen

ist.