JP2000289067A - 射出成形における材料焼け防止方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可塑化シリンダ内における樹脂の炭化の発生
原因を究明し、その原因に対応した処置を施すことによ
り、材料焼けを従来よりも著しく低減する。 【解決手段】 可塑化シリンダ１に可塑化スクリュ２を
回転かつ進退自在に内装した射出装置による樹脂の射出
成形において、可塑化ヘッド１１の溶融樹脂との接触面
をＷ−Ｎｉ鍍金により処理する。可塑化スクリュ２の先
端のトーピード２１とリングバルブ２２及びシートリン
グ２３の溶融樹脂との接触面をＣｒＮコーティング処理
する。それらの処理により接触面への樹脂の付着滞留を
阻止して樹脂の炭化による材料焼けを防止する。ホッパ
ー１３に細粒又は粉状樹脂を除去する空気除粉ホッパー
１５を設ける。ホッパー１３に樹脂の可塑化時の酸化を
防止するガスの注入管１６を接続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、インラインスク
リュ式射出装置により合成樹脂を射出成形したときに生
じ易い材料焼けの防止方法に関するものである。

【０００２】

【発明が解決しようとする課題】一般的にインラインス
クリュ式と称されている射出装置は、図２に示すよう
に、外周囲にバンドヒータ（図は省略）を取付けた可塑
化シリンダ１の内部に、可塑化スクリュ２を回転かつ進
退自在に設けた構造からなる。

【０００３】上記可塑化シリンダ１は、内部が濾斗状に
形成された可塑化ヘッド１１の先端にノズル部材１２を
備え、シリンダ後部上にホッパー１３を備える。また上
記可塑化スクリュ２は、先端面が上記可塑化ヘッド１１
の内部と対応する円錐形に形成されたトーピード２１を
先端に有し、そのトーピード２１の後部に遊嵌したリン
グバルブ２２と、シリンダ端面に設けたシートリング２
３とを有する。

【０００４】このような射出装置では、可塑化スクリュ
２の回転によりホッパー１３に蓄えた粒状の材料樹脂
が、供給口１４から可塑化シリンダ１の後部内に送り込
まれ、さらにスクリュ回転によりシリンダ前方へと移送
される。この移送の過程で材料樹脂は、スクリュ回転に
よるせん断とシリンダ側からの加熱とにより溶融混練さ
れ、上記リングバルブ２２を押し開いて可塑化ヘッド１
１と上記トーピード２１との間に強制的に押し込められ
る。

【０００５】また可塑化スクリュ２には、スクリュ回転
に伴う材料移送の反力が樹脂圧として作用し、これによ
り可塑化スクリュ２が後退移動して、スクリュ先方の可
塑化ヘッド１１内に溶融樹脂が蓄積されるようになる。
即ち、設定量の材料樹脂の計量が行われることになる。

【０００６】上記計量が完了すると、可塑化スクリュ２
は回転を停止した状態で前進移動し、トーピード２１に
より計量樹脂を圧迫する。この圧迫により生じた樹脂圧
が、上記リングバルブ２２をシートリング２３に接する
まで強制後退させて、スクリュ間隙への計量樹脂の逆流
を阻止し、さらに可塑化スクリュ２の前進移動により計
量樹脂を上記ノズル部材１２から金型（図示は省略）に
射出充填する。

【０００７】このような材料樹脂の可塑化及び計量にお
いて、材料樹脂の極く一部でも熱履歴を大きく受け易い
状態にあると、樹脂の炭化による材料焼けと称されてい
る瑕疵（黒点）が製品に生ずる。殊に食品用包装容器等
のキャップ類において、製品への黒点の混入は致命的な
欠陥とされ、その黒点が微細なものであっても製品不良
として排除されている。

【０００８】この樹脂の炭化による材料焼けは、予測し
難い原因によって可塑化シリンダ内に長期滞在する樹脂
が僅かに生じ、これが炭化して材料焼けとなるとのこと
から、パージ材料によるスクリュ洗浄とスクリュ抜取り
による掃除とを行って、材料焼けが生じないようにして
いる。

【０００９】このスクリュ洗浄と抜取り掃除の目安は、
生産性から考慮して洗浄は２日に１回、抜取り掃除は１
か月に１回として行っているが、これにより材料焼けの
全てが解決されるものではなく、炭化した樹脂の混入量
を６０ＰＰＭ以下に減少させることは困難であった。

【００１０】この発明は、上記材料焼けの課題を解決す
るために考えられたものであって、その目的は、可塑化
シリンダ内における樹脂の炭化の発生原因を究明し、そ
の原因に対応した処置を施すことによって、材料焼けを
従来よりも著しく低減することができる新たな射出成形
における材料焼け防止方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的によるこの発明
は、可塑化ヘッドの先端にノズル部材を備え、シリンダ
後部上にホッパーを備えた可塑化シリンダと、その可塑
化シリンダの内部に回転かつ進退自在に設けて、先端の
トーピードをリングバルブと共に可塑化ヘッド内に位置
させた可塑化スクリュとからなる射出装置による樹脂の
射出成形において、上記可塑化ヘッドの溶融樹脂との接
触面をＷ−Ｎｉ鍍金により処理する一方、上記トーピー
ドとリングバルブ及びシートリングの溶融樹脂との接触
面をＣｒＮコーティング処理し、それら接触面への樹脂
の付着滞留を阻止して、樹脂の炭化による材料焼けを防
止してなる、というものである。

【００１２】またこの発明は、上記ホッパーに除粉装置
を設け、該除粉装置内にて可塑化時に熱履歴を大きく受
け易い細粒又は粉状樹脂を予め除去するというものであ
り、さらには上記ホッパーに酸化防止用ガスの注入管を
接続し、そのホッパーから可塑化シリンダ内に酸化防止
用ガスを注入して、樹脂の可塑化をそのガス雰囲気にて
行う、というものでもある。

【００１３】上記酸化防止用ガスは窒素ガス等の不活性
ガス、炭酸ガス、水蒸気などを採用し得るが、これらは
材料樹脂によって選択使用される。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の実施を可能と
する射出装置を示すものであって、図２に示す通常装置
と同様に、内部が濾斗状に形成された可塑化ヘッド１１
の先端にノズル部材１２を備え、シリンダ後部上にホッ
パー１３を備えた可塑化シリンダ１の内部に、可塑化ス
クリュ２を回転かつ進退自在に有する。

【００１５】上記ホッパー１３には、粒状の材料樹脂中
に紛れ込んだ細粒や粉状の樹脂等を予め除去する空気除
粉ホッパー１５と、可塑化シリンダ内における溶融樹脂
の酸化防止用ガスとして窒素ガスの注入管１６とが設け
てある。

【００１６】また上記可塑化ヘッド１１の溶融樹脂との
接触面はＷ−Ｎｉ（タングステン−ニッケル）鍍金によ
り、上記可塑化スクリュ２の先端のトーピード２１とリ
ングバルブ２２及びシートリング２３の溶融樹脂との接
触面はＣｒＮ（窒化クロム）コーティングによりそれぞ
れ処理されおり、これにより接触面の表面平滑度を上げ
て溶融樹脂の滑りを良くし、付着による長期滞留を阻止
している。

【００１７】このような射出装置による樹脂の射出成形
では、粒状樹脂との体積比において熱履歴を大きく受け
易い細粒又は粉状樹脂が、上記ホッパー１３に蓄えられ
る前に空気除粉ホッパー１５により除去され、ホッパー
内には粒度が揃った材料樹脂が蓄えられる。

【００１８】このホッパー内の材料樹脂は、従来と同様
に上記可塑化スクリュ２の回転により供給口１４から可
塑化シリンダ１の後部内に送り込まれ、さらにシリンダ
前方へと移送されながら溶融混練して上記トーピード２
１の前面の可塑化ヘッド１１内に計量される。

【００１９】この計量までの可塑化工程において、従来
では上記シートリング２３からトーピード２１に至る各
部の溶融樹脂との接触面に溶融樹脂の滞留が生じ易い
が、その各部の溶融樹脂との接触面をＣｒＮコーティン
グ処理により滑り易くしたことによって、溶融樹脂の滞
留は生じ難くなり、長期滞留による長時間の高温・高圧
での熱履歴を受けて炭化した樹脂は、スクリュ清掃時の
状況からも殆ど看ることができず、材料焼けによる製品
の不良率は従来に比べて著しく低減するようになる。

【００２０】また可塑化ヘッド側においても、上記接触
面のＷ−Ｎｉ鍍金により計量樹脂の付着による滞留が減
少し、スクリュ側との相乗作用により炭化した樹脂が黒
点として製品に練り込まれる不良率は、これまでと比較
にならないほど低減するようになる。

【００２１】この練り込み不良率の低減は、上記空気除
粉ホッパー１５による熱履歴を大きく受け易い細粒又は
粉状樹脂の除去によって更に向上し、溶融樹脂の長期滞
留が原因とされる材料焼けの殆どが解決されるようにな
る。しかし、材料焼けは溶融樹脂の長期滞留以外にも、
可塑化中の樹脂の酸化による場合もあり、このような他
の原因による材料焼けは、可塑化ヘッド側や可塑化スク
リュ側の表面処理のみをもつて解決することは困難であ
るが、このよう課題は酸化抑制手段の採用により低減を
図ることができる。

【００２２】これは、上記ホッパー１３の注入管１６か
ら可塑化シリンダ１の内部に不活性ガスを注入し、粒状
樹脂間の空気を不活性ガスに置き換え、不活性ガス雰囲
気内に粒状樹脂を封じ込めて溶融混練することによる。
これにより高温・高圧下の溶融混練により生じがちな空
気中の酸素による酸化が抑制されて、熱履歴を大きく受
け易い細粒又は粉状樹脂が混入されていても、酸化が原
因とされる初期の炭化による材料焼けが防止され、それ
なりの効果を奏する。

【００２３】次表は、この発明による場合と従来との黒
点練り込み不良率を示すもので、材料樹脂はポリエチレ
ンである。なお、空気除粉ホッパーとしては、混合と除
粉の両機能を有する装置を使用した。また酸化防止用ガ
スは窒素ガスを用いた。

【００２４】 不良率（ＰＰＭ） 低減率（％） スクリュ洗浄 従来（無処置） ６０．０ ０ １回／２日 窒素雰囲気 １０．０ ８３ 無し とＣｒコーティング １．０ ９０ 無し と空気除粉ホッパー １．０ ０ 無し とＷ−Ｎｉ鍍金 ０．５ ５０ 無し

【００２５】このように不良率の低減は上記が最も著
しく、最終的には上記の条件、即ち可塑化ヘッド側を
Ｗ−Ｎｉ鍍金処理との相乗効果によって、長期滞留によ
る材料焼けを完全に近い数値にまで低減して防止するこ
とができ、材料焼けによる微細な黒点の混入でも製品と
して致命的な欠陥とされる食品用包装容器のキャップ類
の成形においても、従来のようにスクリュ洗浄を頻繁に
行うことなく成形作業を実施することが可能となる。

【００２６】また上記又はの手段の併用により材料
焼け防止効果が更に向上し、窒素雰囲気での溶融混練で
は酸化による材料焼けも防止されることから、その効果
は格段なものとなり、効率のよい成形を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の射出成形における材料焼け防止方
法の実施に採用し得る射出装置の略示説明図である。

【図２】 通常の射出装置の略示説明図である。

【符号の説明】

１ 可塑化シリンダ ２ 可塑化スクリュ １１ 可塑化ヘッド １２ ノズル部材 １３ ホッパー １４ 供給口 １５ 空気除粉ホッパー １６ 窒素ガスの注入管 ２１ トーピード ２２ リングバルブ ２３ シートリング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 俊昭 愛知県小牧市大字下末字流180番地 日本 クラウンコルク株式会社内 (72)発明者 鈴木 誠治 愛知県小牧市大字下末字流180番地 日本 クラウンコルク株式会社内 (72)発明者 小林 俊夫 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 (72)発明者 宮坂 秀喜 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 (72)発明者 白井 孝通 長野県埴科郡坂城町大字南条2110番地 日 精樹脂工業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F202 AA04 AM26 AM32 CA11 CB01 CS01 4F206 AA04 AM26 AM32 JA07 JD03 JF12 JQ14 JQ27 JQ44

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可塑化ヘッドの先端にノズル部材を備
   え、シリンダ後部上にホッパーを備えた可塑化シリンダ
   と、その可塑化シリンダの内部に回転かつ進退自在に設
   けて、先端のトーピードをリングバルブと共に可塑化ヘ
   ッド内に位置させた可塑化スクリュとからなる射出装置
   による樹脂の射出成形において、 上記可塑化ヘッドの溶融樹脂との接触面をＷ−Ｎｉ鍍金
   により処理する一方、上記トーピードとリングバルブ及
   びシートリングの溶融樹脂との接触面をＣｒＮコーティ
   ング処理し、それら接触面への溶融樹脂の付着滞留を阻
   止して、樹脂の炭化による材料焼けを防止してなること
   を特徴とする射出成形における材料焼け防止方法。
2. 【請求項２】 上記ホッパーに除粉装置を設け、該除粉
   装置内にて可塑化時に熱履歴を大きく受け易い細粒又は
   粉状樹脂を予め除去することを特徴とする請求項１記載
   の射出成形における材料焼け防止方法。
3. 【請求項３】 上記ホッパーに酸化防止用ガスの注入管
   を接続し、そのホッパーから可塑化シリンダ内に酸化防
   止用ガスを注入して、樹脂の可塑化をそのガス雰囲気に
   て行うことを特徴とする射出成形における材料焼け防止
   方法。