JP2000238097A

JP2000238097A - シール部材

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Publication number: JP2000238097A
Application number: JP11047158A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Nakanishi; 弘中西
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2000-09-05
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP3768713B2

Abstract

(57)【要約】【課題】シールが不完全になることを防止でき、且つ耐
久性も高いシール部材を提供する。【解決手段】射出成形機の射出シリンダ１内の気密性
を保つためのシール部材２２，２３であって、鋼に対す
る動摩擦係数が、０．２以下である外殻部材２２と、外
殻部材２２の内部に配置され、弾力性を有する材質また
は構造からなる内部部材２３とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は成形機のシリンダ内
を減圧または真空、もしくは、シリンダ内に不活性ガス
を充満させておくためのシール部材に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より、樹脂または金属、ガラス等の
射出成形や、押し出し成形においては、（１）酸化が起
こらない様に空気（酸素）との接触をさけるため、もし
くは、（２）ボイドと呼ばれる気泡が成形品内に混入す
るのをさけるため、すなわち、材料中、または材料と材
料の隙間に存在するガス分（空気、水分、残留溶剤、低
分子量のモノマー等）の脱気をするため、等の目的のた
めに、成形機のシリンダ内を減圧または真空にする、も
しくは、シリンダ内に不活性ガスを充満させておくこと
が知られている。

【０００３】たとえば、特開平２−２５２５１３号公
報、特開平６−１９０８９１号公報、特開平８−５７９
１７号公報には、射出シリンダ内を減圧または真空にす
る装置が記載されている。

【０００４】また、特開平７−９４８９号公報には射出
シリンダ内を気密にして、不活性ガスを充満させておく
ことが記載されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例では、射出シリンダのスクリューとシリンダ本体と
の間の隙間をシール部材によりシールする記載はあるも
のの、その材質、構造に関しては記載されていない。

【０００６】一般には、Ｏ−リング等のシール部材を使
用することが考えられるが、たとえば、射出シリンダ内
のスクリューは、射出時の前進運動、計量時の回転しな
がらの後退運動という複雑な動きをするために、Ｏ−リ
ングシールの耐久性の問題があった。

【０００７】また、この耐久性の問題の対策として、四
フッ化エチレン（テフロン）等の自己潤滑性のある材質
のシール部材を使用することが考えられるが、スクリュ
ーの前進、回転、後退の動きでは、半径方向に０．２ｍ
ｍ程度の軸の振れがおき、上記四フッ化エチレン（テフ
ロン）は弾力性が乏しいため、軸の振れに追従すること
ができず、シールが不完全になり、エアーが射出シリン
ダ内に入ってきてしまうという問題があった。

【０００８】そこで、特開平４−２３８０１１号公報
や、特開平７−１５５９１７号公報に記載されているよ
うに、射出シリンダの後方全体を、外気と遮断された気
密室にしてしまうという提案があるが、射出成形機の射
出シリンダの後端部付近には、実際には空間がほとんど
ないため、取り付けに困難をきたす、装置が大がかりに
なる等の欠点があった。

【０００９】従って、本発明は上述した課題に鑑みてな
されたものであり、その目的は、シールが不完全になる
ことを防止でき、且つ耐久性も高いシール部材を提供す
ることである。

【００１０】また、本発明の他の目的は、シールする部
分が大がかりにならず、通常の成形機のシリンダの後端
部等に取り付け可能なシール部材を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決し、
目的を達成するために、本発明に係わるシール部材は、
射出成形機の射出シリンダ内の気密性を保つためのシー
ル部材であって、鋼に対する動摩擦係数が、０．２以下
である外殻部材と、該外殻部材の内部に配置され、弾力
性を有する材質または構造からなる内部部材とを具備す
ることを特徴としている。

【００１２】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記外殻部材の材質は四フッ化エチレン樹脂である
ことを特徴としている。

【００１３】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記外殻部材の材質はポリアセタール樹脂であるこ
とを特徴としている。

【００１４】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記内部部材の材質は金属であることを特徴として
いる。

【００１５】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記内部部材は、断面略Ｕ字形状に形成されている
ことを特徴としている。

【００１６】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記内部部材は、コイルスプリング状に形成されて
いることを特徴としている。

【００１７】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記内部部材の材質はゴムであることを特徴として
いる。

【００１８】また、この発明に係わるシール部材におい
て、前記外殻部材は、断面略Ｕ字型形状に形成されてい
ることを特徴としている。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を熱可塑性樹脂の射
出成形に適用した一実施形態について、添付図面を参照
して詳細に説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態のシール部材
が取り付けられた射出成形機の射出シリンダの全体概要
図である。

【００２１】図１において、１は射出シリンダ、２はス
クリュー、３はバンドヒーター、４はノズルである。５
は射出シリンダ内を減圧または真空にするための空気抜
き穴、もしくは射出シリンダ内を不活性ガスで充満させ
ておくための不活性ガス供給穴である。

【００２２】６はホッパー、７はロータリーシャッタ
ー、８は材料ペレットの貯蔵状態を検知するセンサーで
ある。

【００２３】そして、２１はスクリュー２と射出シリン
ダ１の間の隙間をシールするシール部材であり、２０は
シール部材を固定する固定部材である。

【００２４】ホッパー６内で乾燥された材料ペレット９
は、射出シリンダ１内でバンドヒーター３からの熱によ
って溶融され、スクリュー２で混練、計量された後、ノ
ズル４から型（図示せず）内に射出される。スクリュー
２上の材料ペレット９が少なくなったことをセンサー８
が感知すると、信号を送って、ロータリーシャッター７
を回転させ、ロータリーシャッター７内の溝部に入った
材料ペレット９を落下させる。

【００２５】ここで、材料ペレット９が溶融するとき、
材料ペレット９中、もしくは、材料ペレット９の周囲に
空気（酸素）があると、酸化の問題が発生する。あるい
は、計量中、空気の巻き込みが起こったりする。また、
材料ペレット中にガス分（空気、水分、残留溶剤、低分
子量のモノマー等）がある場合には、ボイドと呼ばれる
気泡が成形品内に混入するという問題も発生する。そこ
で、射出成形機の射出シリンダ１内を減圧または真空に
するという対策を取る。

【００２６】このときは、空気抜き穴５につながれた真
空ポンプ（図示せず）で、ロータリーシャッター７から
射出シリンダ１内までの部分を減圧または真空にする。

【００２７】また、ボイドの問題が、計量時の背圧の条
件やスクリュー形状で対策がとれる場合には、材料の酸
化の問題だけとなるので、これを射出シリンダ内に不活
性ガスを充満させておくという手法により解決する。こ
のときは、不活性ガス供給穴５につながれた不活性ガス
供給手段により、ロータリーシャッター７から射出シリ
ンダ１内までの部分に不活性ガスを充満させるようにす
る。

【００２８】ここで不活性ガスとしては、一般的に窒素
ガスが用いられる。

【００２９】射出シリンダ１のノズル４側は、溶融され
た材料で充満されているので、ノズル４から空気が入っ
てくることはない。また、ホッパー６側はロータリーシ
ャッター７があるので、ここからも空気が入ってくるこ
とはない。従って、空気が入ってくるおそれがあるの
は、射出シリンダ１の後方のスクリュー２との隙間の部
分である。この部分にシール部材２１を配置して、空気
の侵入を防ぐわけである。

【００３０】なお、ここで、ホッパー６側のシール構造
は、図１に示したロータリーシャッター７以外にも、ス
ライドシャッター等があるが、特に、射出シリンダ１内
を減圧または真空にする場合、スライドシャッターで
は、それを開いたときに減圧または真空にされた雰囲気
が大気圧に戻ってしまうので、スライドシャッターを２
重に構成する等の処置を施した方がよい。

【００３１】図２は、図１のシール部材２１付近の詳細
図、図３は、シール部材２１の斜視図である。なお、図
３においては、シール部材２１の内部の構造がよくわか
るよう、外側表面を構成する外殻部材２２を半分切り欠
いた状態で示している。

【００３２】シール部材２１は、その外殻部材２２が、
摺動性に優れ、動摩擦係数が低い、自己潤滑性のある材
料で構成され、その内側の内部部材２３が、弾力性を持
つ材質または構造で構成されている。

【００３３】外殻部材２２の材質としては、スクリュー
２（材質は鋼）に対する動摩擦係数が低いことが必要で
ある。鋼に対する動摩擦係数の異なる様々なシール素材
に関して、シール材の耐久性を検討したところ、動摩擦
係数０．２以下の材料において良好な結果が得られた。

【００３４】具体的には図５に示す通りで、ポリアセタ
ール樹脂、ポリエチレン樹脂、四フッ化エチレン樹脂、
ナイロン樹脂が好適である。

【００３５】なお、上記４種のシール材質の内では耐熱
性、寸法安定性、耐摩耗性、耐薬品性等も考慮して、四
フッ化エチレン樹脂もしくはポリアセタール樹脂が望ま
しい。

【００３６】また、特に耐摩耗性を上げるために、上記
材質のなかに充填材を入れることがさらに望ましい。充
填材としては、カーボングラファイト、グラスファイバ
ー、二硫化モリブデン、ポリエチレン、ポリエステルエ
ラストマ等が挙げられる。

【００３７】なお、四フッ化エチレン樹脂は通常テフロ
ンと呼ばれるものであるが、テフロンＴＦＥ（四フッ化
エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）や、テフロン
ＰＦＡ（四フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニル
エーテル共重合体）等の共重合体や、その他の変性体等
でも得られる効果はほぼ同等である。

【００３８】次にシール部材２１の内部部材２３の材質
であるが、図２、図３に示したものは、金属の板を断面
略Ｕ字形状に曲げ、それを平面視でリング状にしたもの
である。金属の中では耐腐蝕性を考慮して、ＳＵＳ（ス
テンレス）を使用するのが望ましい。

【００３９】また、図４は、内部部材２４としてゴムを
使用した例を示している。この場合は、一般に市販され
ているＯ−リングを使用した。

【００４０】どちらの場合においても、内部部材２３，
２４が、程良い弾性力を持っているので、シール部材２
１が外側に広がるようになり、スクリュー２の前進、回
転、後退時の０．２ｍｍ程度の径方向の振れに対して
も、十分追従し、シール性を確保することができる。

【００４１】また、シール部材２１の外殻部材２２を図
２乃至図４に示したように、開口部２５を有する略Ｕ字
型形状とすることによって、さらに、上記径方向の振れ
に追従することができる。なお、この場合、シールする
部分が略Ｕ字型形状であればよく、略Ｕ字型形状に、そ
のほかの部分が複合された形状であっても良い。

【００４２】また、内部部材を金属としたとき、図２、
図３では内部部材２３も外殻部材２２と同様、略Ｕ字型
の形状にしたが、コイルスプリング等の形状でもよい。

【００４３】さらに、内部部材２３は弾力性のある部材
であればよく、金属、ゴム以外の部材であっても構わな
いし、金属とゴムの複合体であっても構わない。

【００４４】ここで、図２、図４において、開口部２５
は右側すなわちノズル４と反対側を向いている。これは
射出シリンダ１内を減圧または真空にする場合に都合が
よい。というのは、開口部２５の反対側の平面部２６が
射出シリンダの後端面に密着し、射出シリンダ１と固定
部材２０との隙間をシールするからである。また、射出
シリンダ１と、固定部材２０は動かないものなので、図
２、図４に示すように、間にＯ−リング２８を入れて、
空気の侵入を防ぐのがよい。

【００４５】一方、不活性ガスを射出シリンダ１内に充
満させるときは、射出シリンダ１内の方がその外側の大
気よりも正圧になるので、正圧によるシール部材２１の
開口部２５の開きがさらにシール性を高める効果をもた
らすように、前記開口部２５を左側すなわち、ノズル側
に向けた方が都合がよい。

【００４６】図２及び図４において、シール部材２１は
射出シリンダ１の後端面に配置する構造をとったが、ス
クリュー２に切り欠き部を作り、この切り欠き部にシー
ル部材２１を装着し、射出シリンダ１の内面でシールす
る方法もある。しかし、一般にシリンダ内面の表面粗さ
はスクリュー表面の表面粗さよりも粗く、シール部材の
耐久性、シール性の点から、図２、図４に示したよう
に、シリンダ後端面もしくはシリンダ後端面近くで、ス
クリュー２の外側にシール部材２１を配置した方が望ま
しい。また、この場合のスクリュー表面の表面粗さは２
μｍ（２Ｓ）以下（望ましくは１．６μｍ（１．６Ｓ）
以下）にし、表面を硬化処理した方が望ましい。硬化処
理としては、たとえば、焼き入れ等の熱処理の他に、硬
質クロムメッキや、ＴｉＮや、ＴｉＣＮ等のコーティン
グを施すことが有効である。

【００４７】なお、図１、図２、図４に示したようなシ
ール構成をとったことにより、小型で、通常の成形機に
も取り付け可能で、装置が大がかりになることが防止さ
れた。

【００４８】本実施形態では、熱可塑性樹脂の射出成形
について説明したが、熱硬化性樹脂の場合でも、また押
し出し成形の場合でも、さらに、金属やゴム、ガラス等
の成形機にも適用可能である。

【００４９】シール部材２１には真空グリスと呼ばれる
ような潤滑剤を塗布するのも良い。潤滑剤の塗布によっ
て、より耐久性が向上するという利点がある。

【００５０】また、前記シール部材２１の前後にダスト
シール等を設けて、シール部材２１もしくはスクリュー
２の摩耗粉や、シール部材２１の表面につけた前記グリ
ス等の潤滑剤が射出シリンダ１内に侵入するのを防ぐよ
うにしても良いし、射出シリンダ１と、スクリュー２の
間、または固定部材２０とスクリュー２の間の隙間が広
い場合には、バックアップリング等を入れて、隙間を狭
くするのも有益である。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
シリンダ内のスクリューの、たとえば射出時の前進運
動、計量時の回転しながらの後退運動という複雑な動き
においても、耐久性の問題がなく、かつ、スクリューの
前進、回転、後退の動き時に発生する、径方向の０．２
ｍｍ程度の軸の振れに対しても追従することができ、シ
ールが不完全にならないという効果がある。

【００５２】また、シール部材の形状を、開口部のある
略Ｕ字型形状とすることによって、形状的にも、より弾
力性を持たせることが可能となり、スクリューの軸の径
方向の振れに対してよりいっそう、シール性が向上する
という効果がある。

【００５３】また、シールする部分が大がかりになら
ず、通常の成形機のシリンダの後端部付近に取り付け可
能であるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係わる射出成形機の射出
シリンダの全体概略図である。

【図２】図１のシール部材の部分を拡大して示した図で
ある。

【図３】シール部材の斜視図である。

【図４】シール部材の変形例を示す図である。

【図５】外殻部材の材料の鋼に対する動摩擦係数と耐久
性を示した図である。

【符号の説明】１射出シリンダ２スクリュー９材料ペレット２０固定部材２１シール部材２２外殻部材２３，２４内部部材２５開口部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出成形機の射出シリンダ内の気密性を
保つためのシール部材であって、鋼に対する動摩擦係数が、０．２以下である外殻部材
と、該外殻部材の内部に配置され、弾力性を有する材質また
は構造からなる内部部材とを具備することを特徴とする
シール部材。
【請求項２】前記外殻部材の材質は四フッ化エチレン
樹脂であることを特徴とする請求項１に記載のシール部
材。
【請求項３】前記外殻部材の材質はポリアセタール樹
脂であることを特徴とする請求項１に記載のシール部
材。
【請求項４】前記内部部材の材質は金属であることを
特徴とする請求項１に記載のシール部材。
【請求項５】前記内部部材は、断面略Ｕ字形状に形成
されていることを特徴とする請求項４に記載のシール部
材。
【請求項６】前記内部部材は、コイルスプリング状に
形成されていることを特徴とする請求項４に記載のシー
ル部材。
【請求項７】前記内部部材の材質はゴムであることを
特徴とする請求項１に記載のシール部材。
【請求項８】前記外殻部材は、断面略Ｕ字型形状に形
成されていることを特徴とする請求項１に記載のシール
部材。