JPH02250Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ベント式の射出成形機や押出成形機
などのベント式可塑化成形装置に関するものであ
り、主に、その材料供給に関するものである。

従来より、ベント式射出成形機では、ガス抜き
用のベント孔を設けた加熱筒内に、第１のフイー
ドゾーン、コンプレツシヨンゾーン、メータリン
グゾーンを有する第１ステージと、これに続く深
溝部と、第２のコンプレツシヨンゾーン、メータ
リングゾーンを有する第２ステージとからなる２
ステージベントスクリユが、回転自在および軸線
方向に移動自在に設けられている。そして、第１
ステージで溶融された材料は、樹脂内奥部の揮発
性ガス分が圧力維持された第１ステージから、大
気圧になつているか減圧されている第２ステージ
の深溝ベント部へ圧力解放されて、膨張拡大す
る。このようにして、発泡状態となつた溶融樹脂
は、ベント深溝部を転がつて移動する過程で、ガ
スを分離し、ガスはベント孔から排出される。ベ
ントスクリユが加熱筒に対して軸線方向に相対移
動をしないで、定位置で連続回転する連続運転の
場合と異なり、ベント式射出成形機は、ベントス
クリユが回転、停止という間欠運転に加えて、ベ
ントスクリユ自身が軸線方向に摺動するという往
復運動を行う。ベント式押圧成形機でも、ベント
孔が溶融樹脂によつて閉塞し、脱気が不能になる
というベントアツプのトラブルが起こることがあ
るが、ベント式射出成形機でも、ベントアツプが
起こることがある。すなわち、スクリユ回転停止
時に、樹脂の内奥部のガス分による膨張により、
また、第１ステージ部の溶融樹脂流出による遅延
発泡により、ベント孔への溶融樹脂の盛上り溢流
を生じることがしばしばある。また、射出時に
は、ベントスクリユは軸線方向のノズル側に移動
するが、この時、バレル内壁とベントスクリユの
相対移動により、ベントスクリユのベント部の溶
融樹脂は、ベント孔開口部のノズル側下縁部でス
クリユフライトの上に引上げられ、加熱筒のベン
ト孔開口部の内から加熱筒外へ向つて盛上るが、
ベント孔の下を通過する後続のスクリユフライト
により、さらに盛上りを助長され、溢流しやす
い。このため、スクリユ形状やベント孔の形状に
種々の工夫を加えたりする。

一方、ベント式押出成形機やベント式射出成形
機においては、以前より、材料供給用フイード装
置により、材料供給口から供給する材料を一定の
供給量に制限して、ベントアツプの防止を行うこ
とが行われている。例えば、最近の例として、特
公昭55−16820号公報に記載されているような、
一定供給率のフイード装置を設け、ベントアツプ
防止を行うことは、ベント式押出成形機でも、ベ
ント式射出成形機でも、よく知られている。ベン
ト式射出成形機においては、スクリユが軸線方向
に間欠的に移動するため、可塑化時には、スクリ
ユ後退によるスクリユでの実質の溶融のための長
さの変化があり、これにともなう溶融状態が溶融
能力の変化、および、発泡状態の変化を生じるた
め、ベントアツプの問題を生じたり、脱気の定常
的な安定性を欠き、脱気不良の問題を生じたりす
るが、単に、供給口に、特公昭55−16820号公報
に記載したようなフイード装置を使用して、オー
バーパツクにならない程度に一定供給率で材料を
供給するようにしても、なおかつ、これらの欠点
を克服できなかつた。

すなわち、可塑化計量工程では、スクリユは後
退するため、次の射出工程では、材料を供給しな
いかぎり、第１ステージのコンプレツシヨンゾー
ンあるいはフイードゾーンに材料の切れた領域、
すなわち、材料充填の断続領域あるいは不連続領
域が生じる。このため、第１ステージのフイード
ゾーンの材料断続領域がスタート時に解消されな
い可塑化工程の初期と、材料が第１ステージのフ
イード部に行き渡つて、連続的に材料の補給がな
されている状態のときの可塑化工程とでは、第１
ステージでの材料の溶融状態はおのずと異なつて
くる。したがつて、ベントスクリユが軸線方向に
往復動することにより、スクリユへの材料の充填
状態が異なるという前述の欠点、および、仮に、
タイマ等で一定期間、フイードスクリユを回転さ
せ、射出工程中も材料を供給し、この欠点を解消
しようとしても、第１図に示すように、射出速度
は変化するということから、材料供給の過不足を
生じ、タイマ調整だけでは解消できないという欠
点のみならず、スクリユが軸線方向に往復動する
ことによる第１ステージでの実質の有効溶融領域
の変化にともなう溶融状態が変化し、可塑化能力
が第２図に示すように変化するという欠点があつ
た。

本考案は、これらの欠点に鑑み、フイード装置
のベント式可塑化成形装置において、スクリユの
前進、後退の速度を検出し、ベントスクリユの前
進速度、後退速度に応じて、ベントスクリユが軸
線方向に移動する時に、材料の供給量の適切なコ
ントロールを行い、安定した溶融を行うことによ
り、安定した脱気効果とベントアツプ防止の効果
がある優れたベント式可塑化成形装置を提供する
ものである。

本考案では、先端側にメータリングゾーンを有
する第１ステージとこの第１ステージのメータリ
ングゾーンに続く深溝部を後端側に有する第２ス
テージとからなる２ステージ式のベントスクリユ
を、ガス抜き用のベント孔を軸線方向の途中に設
けた加熱筒内に回転自在および軸線方向に移動自
在に設け、 ベントスクリユのモータに回転数指令信号を送
る装置とベントスクリユの軸線方向への移動装置
に移動速度指令信号を送る装置を備え、 ベントスクリユの基部に連通した材料供給口に
材料供給速度を変更可能な材料供給装置を取付
け、ベントスクリユの往復移動速度検出用の速度
検出装置を備え、この速度検出装置と材料供給装
置の間に射出工程および可塑化計量工程のベント
スクリユの往復移動速度に応じて材料供給装置に
よる材料供給速度を変え得る材料供給速度制御装
置を備えたベント式可塑化成形装置であつて、 材料供給速度制御装置として、 射出工程と可塑化計量工程の動作順序を設定し
制御するシーケンスコントローラと、 射出ストロークに応じて任意のパターンで変化
する射出速度に対する射出工程時の材料供給速度
の割合と、可塑化計量ストロークに応じて射出時
のパターンと異なる任意のパターンで変化するベ
ントスクリユの軸線方向への後退速度である可塑
化計量速度に対する可塑化計量工程時の材料供給
速度の割合とを、射出工程と可塑化計量工程とで
それぞれ別個に独立させて調整設定し指令し得る
２個の設定部を設けた比率設定器と、 ベントスクリユの速度検出装置と比率設定器か
らの出力信号に基づいて材料供給装置の交流可変
速モータに電気指令信号を送る装置とを備え、 ベントスクリユの第１ステージのメータリング
ゾーンを通つて送られて来た溶融樹脂が第２ステ
ージの深溝部に充満せず、ベント孔からあふれな
い状態で先端側に送られる条件をあらかじめ求め
ておいて、その条件に合致するように前記設定部
で前記割合を定め得るような構成とした。

次に、図面に示した１実施例によつて、本考案
をさらに詳しく説明する。

第３図に示すように、回転および軸線方向に往
復移動自在で、先端側にメータリングゾーンを有
する第１ステージ１Ａとこの第１ステージ１Ａの
メータリングゾーンに続く深溝部を後端側に有す
る第２ステージ１Ｂを有する２ステージ式のベン
トスクリユ１が、ガス抜き用のベント孔２を軸線
方向の途中に設けかつ後方に材料供給口３を有す
る加熱筒４内に設けられており、このベントスク
リユ１は油圧モータ５によつて回転駆動される。
ベントスクリユ１用の油圧モータ５部にはベント
スクリユ１や油圧モータ５を軸線方向に移動させ
る油圧シリンダからなる図示していない移動装置
が設けられており、また、図示していない油圧モ
ータ５に回転数指令信号を送る装置とベントスク
リユ１の軸線方向への移動装置に移動速度指令信
号を送る装置が設けられている。射出時および可
塑化計量時にベントスクリユ１とともに軸線方向
に往復移動する駆動部６にはラツク７を取付け、
加熱筒４を固定した射出ユニツトベース８にはピ
ニオン９を回転自在に取付けた。ラツク７にかみ
合つたピニオン９により、射出工程では射出速度
を、可塑化計量工程ではベントスクリユ１の後退
速度である可塑化計量速度を検出し、ベントスク
リユ１の軸線方向の移動速度に応じた電圧を発生
する発電器１０を連動させうるようにした。ラツ
ク７とピニオン９などは、ベントスクリユ１の往
復移動速度検出用の速度検出装置を形成する。

一方、加熱筒４の材料供給口３の上には、交流
可変速モータ１１で駆動される材料供給用のフイ
ードスクリユ１２、フイードスクリユ１２を回転
自在に内蔵したフイードチユーブ１３およびホツ
パ１４からなる材料供給装置１５を設けた。ここ
で、射出工程あるいは可塑化計量工程で、ベント
スクリユ１の軸線方向の移動速度に応じて発電器
１０で発生した電圧を増幅器１６で増幅し、この
増幅した電圧の大きさに比例して、トライアツク
点弧位相角を制御するためのパルス発生器１７へ
電圧信号を与える。このパルス発生器１７からの
トライアツク点弧位相角制御信号に基づき、トラ
イアツク１８で交流可変速モータ１１への供給電
力量を制御し、フイードスクリユ１２の回転数を
制御するようにした。１９は交流電源である。

このフイードスクリユ１２の回転数は、射出工
程あるいは可塑化計量工程において、シーケンス
コントローラ２０の信号により、それぞれ選択さ
れ、最高射出速度と最高フイードスクリユ回転
数、および、最高可塑化計量速度と最高フイード
スクリユ回転数のそれぞれの比率を変更調整し、
設定する比率設定器２１により、それぞれ独立に
設定される。そして、射出速度、可塑化計量速度
に応じて発電器１０で発生した電圧を、比率設定
器２１の射出工程用と可塑化計量工程用のそれぞ
れの設定部２２，２３の作用により、増幅器１６
で、その増幅度を変えてそれぞれ増幅する。パル
ス発生器１７、トライアツク１８、シーケンスコ
ントローラ２０、比率設定器２１などは材料供給
速度制御装置を形成する。

また、パルス発生器１７やその後の交流可変速
モータ１１に続く電気回路はベントスクリユ１の
速度検出装置と比率設定器２１からの出力信号に
基づいて材料供給装置１５の交流可変速モータ１
１に電気指令信号を送る装置を構成している。

なお、シーケンスコントローラ２０では、可塑
化計量工程開始、すなわち、ベントスクリユ１の
回転開始と材料供給装置１５からの樹脂供給にと
もなう後退開始、その後のベントスクリユ１の所
定回転数による回転動作と後退動作の継続、ベン
トスクリユ１の可塑化計量工程終了にともなう後
退限での回転と後退の停止、ベントスクリユ１の
前進による射出開始、所定の射出速度による前進
動作の継続、ベントスクリユ１の射出工程終了に
ともなう前進限での前進停止等のベントスクリユ
１の所定の一連の順序動作とその動作開始時のタ
イミングや動作時間等の設定、制御指令を行うと
ともに、ベントスクリユ１の後退、前進にともな
うフイードスクリユ１２の所定の回転数による回
転開始、回転停止のタイミング等の設定、制御指
令を行う。また、ここで、ベントスクリユ１の回
転数と射出速度の設定、指令を行うことも可能で
ある。勿論、射出時には比例設定器２１中の射出
工程用の設定部２２の採用を、可塑化計量時に
は、可塑化計量工程用の設定部２３の採用を指令
する。

また、比例設定器２１においては、射出工程の
設定部２２で、射出ストロークに応じて任意のパ
ターンで変化する射出速度すなわちベントスクリ
ユ１の前進速度に対する射出工程時の材料供給速
度の割合Ａを調整設定し、指令し得るようにし、
可塑化計量工程用の設定部２３で、可塑化計量ス
トロークに応じて射出時のパターンと異なる任意
のパターンで変化する可塑化計量速度すなわちベ
ントスクリユ１の後退速度に対する可塑化計量工
程時の材料供給速度の割合Ｂを調整設定し、指令
し得るようにした。

比例設定器２１の設定部２２，２３では、前記
したように電圧を適宜変えることによつて、それ
ぞれ射出速度および可塑化計量速度に対する材料
供給速度の割合Ａ，Ｂを、射出条件に適合させて
所定の値に変えることができる。なお、これは、
電圧の代わりに電流の大きさを変えることによつ
ても行うことができる。通常、設定部２２，２３
では、第３図に図示したことからも理解できるよ
うに、針を回して所定の割合比の所に合わせるこ
とによつて、前記割合Ａ，Ｂを適宜設定すること
ができる。勿論、これは、数字キーを押すことに
よつて、デジタル式に設定することもできるし、
コンピユータを用いて、ベントスクリユ１の前進
後退速度と設定部２２，２３で設定した前記割合
Ａ，Ｂから、フイードスクリユ１２の回転数を
刻々計算し、成形条件や動作に適合した材料供給
速度に制御することもできる。

射出速度に対する射出工程時の材料供給速度の
割合Ａおよび可塑化計量速度に対する可塑化計量
工程時の材料供給速度の割合Ｂは、成形する樹脂
の種類、樹脂の温度、ベントスクリユ１の形状等
の成形条件を考慮した操作者の経験を生がして、
また、ベントアツプしないことを操作者が目で確
かめて、適宜設定するが、原則として、樹脂がベ
ントスクリユ１内を前方に送られやすい度合とベ
ントアツプさせないことを考慮して設定する。

そして、ベントアツプさせないために、ベント
スクリユ１の第１ステージ１Ａのメータリングゾ
ーンを通つて送られて来た溶融樹脂が第２ステー
ジ１Ｂの深溝部に完全に充満しない状態で先端側
に送られるように、その条件を、前記したよう
に、予備実験の結果や過去の実積に基づく結果や
作業時における操作者の目による確認等に基づい
てあらかじめ求めておいて、その条件に合致する
ように、前記設定部２２，２３で前記割合Ａ，Ｂ
を定める。

射出条件のうち、樹脂の種類によつて前記割合
Ａ，Ｂを定める場合は、主に樹脂の比重を考慮
し、粘度等も考慮する。樹脂の種類の違いにおい
て、例えば、ベントスクリユ１の後退速度を一定
にした状態でポリプロピレンとABS樹脂を比べ
た場合、ポリプロピレンは嵩比重が小さいため、
同じ重量のものを溶融させるためには多くの量を
送り込む必要があり、ABS樹脂は嵩比重が大き
いため、逆に少ない量を送り込む必要がある。し
たがつて、可塑化計量速度に対する可塑化計量時
の材料供給速度の割合Ｂは、ポリプロピレンの場
合に大きく、ABS樹脂の場合に小さく設定する。

このように、樹脂の種類の違いによつて、前記
割合Ｂを適宜選択することによつて、可塑化計量
速度すなわちベントスクリユ１の後退速度に適応
した量の材料供給を行うことができ、材料供給オ
ーバーによるベントアツプを防止することができ
るとともに、材料供給不足によるベントスクリユ
１の後退速度のばらつきや、ベントスクリユ１の
空回り、後退停止を防止し、最適条件で可塑化計
量を行うことができる。

一方、射出工程の場合も、射出速度に対する射
出工程時の材料供給速度の割合Ａを同様に考えて
適宜選定する。射出工程時は、通常はベントスク
リユ１は回転せずに前進するだけなので、前進に
ともなつてベントスクリユ１の後方や途中に空間
が生じる。このような状態で、次の可塑化計量を
行えば、ベントスクリユ１を回転させて後退させ
る際に、ベントスクリユ１部に樹脂が充満してい
ないため、ベントスクリユ１は回転しているが、
樹脂は加熱筒４内の先端部へ送られず、ベントス
クリユ１は後退しない、いわゆる、空回転の状態
となる。そのため、ベントスクリユ１部に停滞し
ている樹脂に剪断発熱が生じ、均一な溶融樹脂を
得ることができない。これを防止するために、射
出時にもフイードスクリユ１２を回転させて、ベ
ントスクリユ１部の空間の発生をできるだけ防止
させる必要がある。射出工程における前記割合Ａ
も、樹脂の種類等、特に、樹脂の嵩比重によつ
て、前記割合Ｂと同様に変える。これは、可塑化
計量工程の場合と、射出工程の場合とでは、条件
が異なるからである。射出工程時には、ベントス
クリユ１が回転していないので、ペレツト状の樹
脂はベントスクリユ１部に一度にあまり多く入ら
ないので、可塑化計量工程に比べて、射出速度に
対する材料供給量を少なくする。

前記割合Ａ，Ｂは、樹脂の温度によつても変え
ることが望ましい。ホツパ下部、すなわち、ベン
トスクリユ１の第１ステージ１Ａのフイードゾー
ンの温度が低ければ、樹脂はその分だけ表面が溶
融されていないので、摩擦係数が大きく、抵抗が
生じて先端側に送られやすくなる。そのため、そ
れに応じてペレツト状の樹脂をやや多く供給する
ために、前記割合Ａ，Ｂを若干大きくする。逆
に、温度が高ければ、樹脂はその分だけ多く表面
が溶融され、摩擦係数が小さく、抵抗が小さくな
つて、先端側に送られにくくなるので、樹脂を必
要以上に供給しても樹脂は送られず、フイードス
クリユ１２部における樹脂詰まり等の不都合を生
じさせないためにも、前記割合Ａ，Ｂは若干小さ
めにする。

前記割合Ａ，Ｂは、ベントスクリユ１のスクリ
ユフライトのピツチ、外径、高さ、形状等にとも
なう樹脂の送りやすさも考慮して適宜設定するこ
とが望ましい。

このように、前記割合Ａ，Ｂは、いくつかの射
出条件を考慮して設定すべきものであるが、これ
らは、いろいろ射出条件を変えて成形した今まで
のテスト結果や実打ち等の経験に基づいて設定さ
れる。また、運転中にベント孔２から溶融樹脂が
ベントアツプしていないかを操作者が目で確か
め、第１ステージ１Ａのメータリングゾーンを通
つて送られて来た溶融樹脂が第２ステージ１Ｂの
深溝部に完全に充満しない状態で先端側に送られ
ることによつてベントアツプしないように、その
条件をあらかじめ求めておいて、その条件に合致
するように、前記割合Ａ，Ｂを設定する。

可塑化計量工程において、トルクモータ等によ
つて一定に設定されたベントスクリユ１の回転数
により、ベントスクリユ１の第１ステージの材料
は可塑化される。しかしながら、ベントスクリユ
１は可塑化溶融が進行するにつれて後退し、実質
の有効溶融長さが変化するため、可塑化溶融速度
すなわち可塑化能力は変化減少する。この可塑化
速度すなわちベントスクリユの後退速度をラツク
７、ピニオン９および発電器１０により検出し、
ベントスクリユ１の後退速度に応じて、交流可変
速モータ１１の速度を制御することにより、フイ
ードスクリユ１２のフイードスクリユ回転数を、
例えば、第２図に示した線図に促して、順次減少
させることができる。このため、材料の供給量を
順次減らし、材料の供給過多にならないのは勿論
のこと、溶融速度に最適な材料供給をするよう
に、ベントスクリユ１に対する材料供給率を刻々
変化させる結果、可塑化能力に応じた適切な供給
率となり、溶融状態が一定となり、かつ、安定す
る。したがつて、ベント孔２の下を通過する溶融
樹脂を脱気に適した状態に保持し、脱気効果を良
くし、ベントアツプのトラブルを解消することが
できる。

一方、射出工程中も、ベントスクリユ１の移動
速度に応じてフイードスクリユ１２の回転数を制
御し、同様に材料を供給できるため、ベントスク
リユ１の第１ステージでの材料の供給の不連続性
がなく、溶融の安定性、均質性を容易に得られる
ため、前述の脱気性の向上、ベントアツプ防止の
向上だけでなく、均質な混練性の向上が得られる
という大きな効果がある。

なお、射出工程と可塑化計量工程とで、フイー
ドスクリユ回転数の制御を独立設定とするのは、
射出速度の方が可塑化計量速度より大きいためで
あつて、それぞれ適切な比率を選ぶためである。

なお、本考案による材料供給装置としては、フ
イードスクリユ式の材料供給装置だけでなく、ロ
ータリーバルブ式あるいは振動式などの他の材料
供給装置を用いることができる。

また、前記実施例においては、ベントスクリユ
１の往復摺動速度検出用の速度検出装置として、
ラツク７とピニオン９と発電器１０による速度検
出装置を用いたが、これは、電磁石式やマグネス
ケール方式やその他の速度検出装置を用いること
ができる。

このように、本考案においては、実用新案登録
請求の範囲に記載したように構成し、可塑化計量
工程および射出工程においてそれぞれ別個に独立
させて、ベントスクリユの回転数に関係なく、ベ
ントスクリユの移動速度に対応してフイードスク
リユの回転数を制御し、材料の供給量すなわち材
料の供給速度を制御し得るようにし、かつ、ベン
トスクリユの第１ステージのメータリングゾーン
を通つて送られて来た溶融樹脂が第２ステージの
深溝部に完全に充満しない状態で先端側に送られ
るように比例設定器の２個の設定部で可塑化計量
速度および射出速度に対するそれぞれの材料供給
速度の割合を定め得るように構成したので、成形
条件に応じて、ベントスクリユの後退速度および
前進速度にそれぞれ適し、かつ、ベントアツプし
ない量の材料の供給を常に確実容易に行うことが
でき、ベント効果すなわち脱気効果と、混練効果
の向上に大きな効果を得ることができる。そし
て、ベントアツプを防止することができ、ベント
孔での溶融樹脂の詰まりを無くし、溶融樹脂内の
ガスを有効にベント孔から排出することができ、
ガスを含まない良品質の成形品を常に確実容易に
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可塑化成形装置における射出ストロー
クとベントスクリユの前進速度との関係を示す線
図、第２図は可塑化計量ストロークとベントスク
リユの後退速度との関係を示す線図、第３図は本
考案の１実施例を示す縦断面図である。 １……ベントスクリユ、２……ベント孔、３…
…材料供給口、４……加熱筒、５……油圧モー
タ、７……ラツク、９……ピニオン、１０……発
電器、１１……交流可変速モータ、１２……フイ
ードスクリユ、１５……材料供給装置、１６……
増幅器、１７……パルス発生器、１８……トライ
アツク、２０……シーケンスコントローラ、２１
……比率設定器。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 先端側にメータリングゾーンを有する第１ステ
   ージとこの第１ステージのメータリングゾーンに
   続く深溝部を後端側に有する第２ステージとから
   なる２ステージ式のベントスクリユを、ガス抜き
   用のベント孔を軸線方向の途中に設けた加熱筒内
   に回転自在および軸線方向に移動自在に設け、 ベントスクリユのモータに回転数指令信号を送
   る装置とベントスクリユの軸線方向への移動装置
   に移動速度指令信号を送る装置を備え、 ベントスクリユの基部に連通した材料供給口に
   材料供給速度を変更可能な材料供給装置を取付
   け、ベントスクリユの往復移動速度検出用の速度
   検出装置を備え、この速度検出装置と材料供給装
   置の間に射出工程および可塑化計量工程のベント
   スクリユの往復移動速度に応じて材料供給装置に
   よる材料供給速度を変え得る材料供給速度制御装
   置を備えたベント式可塑化成形装置であつて、 材料供給速度制御装置として、 射出工程と可塑化計量工程の動作順序を設定し
   制御するシーケンスコントローラと、 射出ストロークに応じて任意のパターンで変化
   する射出速度に対する射出工程時の材料供給速度
   の割合と、可塑化計量ストロークに応じて射出時
   のパターンと異なる任意のパターンで変化するベ
   ントスクリユの軸線方向への後退速度である可塑
   化計量速度に対する可塑化計量工程時の材料供給
   速度の割合とを、射出工程と可塑化計量工程とで
   それぞれ別個に独立させて調整設定し指令し得る
   ２個の設定部を設けた比率設定器と、 ベントスクリユの速度検出装置と比率設定器か
   らの出力信号に基づいて材料供給装置の交流可変
   速モータに電気指令信号を送る装置とを備え、 ベントスクリユの第１ステージのメータリング
   ゾーンを通つて送られて来た溶融樹脂が第２ステ
   ージの深溝部に充満せず、ベント孔からあふれな
   い状態で先端側に送られる条件をあらかじめ求め
   ておいて、その条件に合致するように前記設定部
   で前記割合を定め得るようにしたベント式可塑化
   成形装置。