JPH02276617A - スクリュー式射出成形機のベント機構 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はスクリュー式射出成形機、特に、インラインス
クリュー式射出成形機のベント機構の改良に関する。

（従来の技術） 周知のように、インラインスクリュー式射出成形機で用
いられるスクリューとしては、ワンステージスクリュー
（以下、単に通常タイプスクリューという場合もある）
が−船釣であるが、これを改良したものとしてツーステ
ージスクリュー、さらに、スリーステージスクリューが
ある。

上記のワンステージスクリューを用いた射出装置では加
熱シリンダ内におけるスクリューの回転によって樹脂材
料は混練・溶融されるが、この樹脂材料の溶融時に発注
した揮発分や空気や水蒸気分等（以下、単にガス分等と
いう）を加熱シリンダ系外へ取り出すことができない構
造となっているため、ガス分等を含んだままの状態で溶
融樹脂が所定金型内に射出されると、射出成形品は前記
ガス分等の巻き込みによって成形品中に気泡が発生して
成形品強度の低下を来したり、あるいは前記金型内に所
定量の溶融樹脂を射出できなくなって成形品の寸法精度
が悪くなる等、成形品の品質の低下をまねく傾向があっ
た。このような傾向は、特に、樹脂材料が湿気を帯びて
いる場合に顕著であった。したがって、このガス分等の
発生を極力抑制すべく、樹脂材料を充分に乾燥させてか
らホッパ内に投入し、乾燥した樹脂材料が加熱シリンダ
内に供給されるようにしていた（以下、単に第１先行技
術という）つ しかしながら、第１先行技術のように、ホッパ内に投入
する前の樹脂材料をいくら乾燥させても完全に湿気を除
去することは至難であるばかりか、たとえ、湿気を完全
に除去できたとしても加熱シンリダ内におけるスクリュ
ーの回転によって樹脂材料が混線溶融される際に樹脂材
料が本来含有する揮発分が発生するので、結局のところ
、程度の多少にかかわらずガス分等の発生は回避できな
い、このように、ガス分等を含んだ溶融樹脂が所定金型
内に射出されると、得られる成形品中にはガス分等の抱
持による気泡の発生を避けられず、成形品強度の低下や
寸法安定性が悪くなる等、その品質への悪影響があった
。

この第１先行技術における通常スクリュータイプを改良
したツーステージスクリュータイプやスリーステージス
クリュータイプのものでは、たとえば、ツーステージス
クリュータイプのものは第５図に示すように、まず、ホ
ッパ６２内に投入されている充分に乾燥された樹脂材料
Ｂがその供給量を調整するフィーダ６３によって加熱シ
リンダ５１基端の投入口６１からスクリューＡの第１ス
テージ５３の供給部へ供給される。この加熱シリンダ５
１の外周部にはハンドヒータ５２が巻装されており、同
加熱シリンダ５１内を回転するスクリューＡの第１ステ
ージ５３と第２ステージ５４における前記樹脂材料Ｂの
供給量差によって前記第２ステージ５４の基端部近傍に
空洞５５が形成する。そして、加熱シリンダ５１内のス
クリューＡの回転によって溶融混練された樹脂材料Ｂか
ら発生したガス分等Ｃが前記空洞５５部分に溜まる。こ
の空洞５５位置における加熱シリンダ５１にベント孔５
６を設け、このベント孔５６外部にベントボート５７を
付設し、このベントボート５７と外部の真空吸引装置５
０とをモノマー凝固装置５８を介して配管５９ならびに
配管６０でもって連結する。このように構成したベント
機構によって、前記空洞５５部分に溜まったガス分等を
前記ベント孔５６から外部の真空吸引装置５０の吸引作
用により吸引除去し、モノマー凝固装置５８にてガス分
算Ｃ中の七ツマー成分を取り除き、ついでガス分等Ｃは
配管６０を経て真空吸引装置５０によって外部へ強制的
に放出しようというものである（以下、単に、第２先行
技術という）、このように、第２先行技術によるベント
機構は第１ステージ５３と第２ステージ５４との間に空
洞５５が形成しうるような構成を採用して、この空洞５
５に溶融樹脂から発生するガス分等Ｃが溜まるようにし
、これをベント孔５６から強制的に外部へ吸引除去させ
ることによって前述の通常スクリュータイプの場合に生
じた問題点を除去するものである。なお、スリーステー
ジスクリュータイプのものも基本的には上記のベント機
構と同様の構成となっている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の第２先行技術におけるツーステー
ジスクリュータイプのスクリュー式射出成形機のベント
機構によれば、つぎのような問題があった。

すなわち、■スクリューが第１ステージと第２ステージ
の二つの部分からなるため（尚、スリーステージの場合
は三つの部分からなる）、スクリューの全長が長くなり
、必然的に加熱シリンダ内における樹脂材料の滞留時間
が長くなる。したがって、樹脂材料が受は番熱履歴が大
きくなって透明性等信の樹脂材料の性状が悪化する。ま
た、■第１ステージの計量部が極端に絞られており（第
５図でいえば、符号り部分をさす）その部分を樹脂材料
が通過するため、樹脂材料が受ける抵抗が大きくなって
、チャージ時間が長くなる。さらに、■第１ステージに
おける樹脂材料の送給量が第２ステージにおける樹脂材
料の送給量よりも大きくなる傾向があり、ベント孔から
溶融した樹脂材料が盛り上がって出てくるベントアップ
現象が起こって連続運転に支障を来す、この他、■第１
ステージにおける樹脂材料の送給量を制限するためには
特別なフィーダを必要とし、設備が大掛かりとなる。

本発明は上述の先行技術における問題点にかんがみ発明
されたものであって、ワンステージの通常タイプでもっ
て樹脂材料の性状の悪化を来すことなく樹脂材料のガス
分等を加熱シリンダ内から射出成形機の系外へ効率的か
つ連続的に吸引除去できるばかりか、ベントアップ現象
もなく、特別なフィーダも不要としたスクリュー式射出
成形機のベント機構を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明はスクリューが正逆
回転可能に内蔵された加熱シリンダ基端と樹脂材料供給
部に吸引孔を設け、この吸引孔と外部の真空吸引装置と
を配管したことを特徴とする。

（作用） しかして、本発明の特徴によれば、スクリューを正回転
させて正常のチャージ可塑化を行った後、ある一定時間
スクリューを逆回転させると、スクリュー後端部に空洞
部が生じる。この空洞部に樹脂材料の溶融時に発生する
ガス分等が集まるが、ガス体であることから軽いので上
方へ拡散すべく加熱シリンダとホッパとの連結部内の空
間に入り込み、吸引孔から外部の真空吸引装置の吸引作
用によって外部へ吸引除去される。しかる後に、前記ス
クリューを再び正回転させることによって、ガス分等が
除去された樹脂材料は通常の射出装置と同様の作動によ
って先端のノズルから、所定の金型内へ射出されること
になる。したがって、金型内に射出される溶融樹脂はガ
ス分等を巻き込んでいないので、所定分量だけの溶融樹
脂の射出が可能でとなって寸法精度がよくなり、射出さ
れる溶融樹脂にはガス分等が混在しないので気泡の発注
のない強度の高い成形品が得られることになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を添付図面に基づいて説明する
。

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は射
出装置の加熱シリンダ部の詳細（−部断面）の説明図、
第２図は射出成形機の射出装置及び駆動装置の説明図、
第３図は真空吸引装置の説明図、第４図はスクリューの
回転作動（正逆転状態）の説明図である。

第１図において、符号ｌは加熱シリンダであって、その
外周部にはバンドヒータ２が巻装されていると共に、そ
の先端部にはノズル３が取付けられている。４は加熱シ
リンダ１の後端部分を保持した支持部材で、射出装置の
ベース部材（図示せず）に保持されていて、ホッパー５
から供給される樹脂材料Ａを加熱シリンダ１内へ導くた
めの開孔６が設けられている。７は前記加熱シリンダ１
内に正逆回転可能かつ軸方向に移動自在に内蔵されたワ
ンステージスクリュー（以下、単にスクリューという）
であって、図示右側から左側に向かって公知のとおり、
供給部、圧縮部ならびに計量部が形成されている。

このような加熱シリンダ１とホッパ５との連結部分には
加熱シリンダ１０基端上部に中央部に孔の開いたホッパ
台８が装着され、このホッパ台８の孔の中に前記ホッパ
５の出口部分が嵌挿固着されている。また、９はホッパ
５の出口部分に横方向にスライド可能に配装されたホッ
パシャッタであって、ホッパ５の出口部分を開放してホ
ッパ５内の樹脂材料Ｂを加熱シリンダ１内に供給したり
、ホッパ５の出口部分を閉塞して加熱シリンダｌ内への
ホッパ５内からの樹脂材料Ａを供給をストップできるよ
うになっている。このホッパシャッタ９の中央部に孔が
穿設され、スライド程度如何によってホッパ５の出口を
開放あるいは閉塞できるようになっており、ホッパ５の
出口の開放時にホッパ５の出口と加熱シリンダ１の開孔
６とが連通しうるようになっている。そして、ホッパ台
８ならびにホッパ５先端部には横方向に吸引孔１０が設
けられており、この吸引孔１０は配管によって第３図に
示すような真空吸引装置１１に連結されている。

尚、前記スクリュー７の基端は加熱シリンダ１基端内部
にシール部材１２によって気密に配装されている。

かくのごとく構成される射出成形の射出装置は以下に説
明するように、第２図に示すような駆動手段手段によっ
て前記スクリューが正逆回転するようになっている。

すなわち、第２図において、符号１３は射出装置のベー
ス部材（図示せず）に保持された支持体、１４は該支持
体１３に取付けられたチャージ用の第１電動サーボモー
タ（以下、第１モータ１４という）、１５は同じく支持
体１３に取付けられた射出用の第２電動サーボモータ１
５（以下第２モータ１５という）で、両モータ１４．１
５には図示していないが、回転検出用のエンコーダが内
蔵されている。

上記第１モータ１４の回転は該第１モータ１４の主力軸
１６に固着されたギヤ１７、該ギヤ１７と噛み合ったギ
ヤ１８、該ギヤ１８と一体回転するボールスプライン体
１９に伝えられ、さらに、該ボールスプライン体１９と
スプライン軸結合していたチャージ駆動軸２０にその後
端部を固着された前記スクリュー７に伝達される。即ち
、第１モータ１４の正逆回転によって、スクリュー７が
正逆回転駆動するようになっている。

また、上記第２モータ１５の回転は該第２モータの出力
軸２１に固着されたギヤ２２、該ギヤ２２と噛み合った
ギヤ２３、該ギヤ２３と一体回転するナツト体２４に伝
達され、さらに、該ナツト体２４の回転はナツト体２４
とネジ結合した射出駆動軸２５の直線運動に変換され、
該射出駆動軸２５と結合された連結体２６、該連結体２
６と結合された駆動体２７へと直線運動として伝達され
るようになっている。この駆動体２７には前記チャージ
駆動軸２０が回転のみ自在であるように保持されていて
、駆動体２７の図示左右方向の前後動によりチャージ駆
動軸２０並びに前記スクリュー７が前後に直線運動する
ように構成されている。即ち、第２モータ１５の回転に
よって、スクリュー７は第２図の前進射出位置と図示せ
ぬ後退位置との間を移送されるようになっている。また
、この第２モータ１５は背圧制御もつかさどるようにな
っている。

なお、図示では簡略化しであるが、前記連結体２６には
樹脂圧力センサーが設けられている。

２８はマイクロコンピュータよりなる演算制御手段で、
各種Ｉ１０インターフェス、主制御プロセス並びに固定
データ等を格納したＲＯＭ、各種フラグ並びに入力デー
タ等を読み書きするＲＡＭ、全体の制御をつかさどるマ
イクロセントラルプロセッサーユニット（μＣＰＵ）等
を具備しており、後述するように、前記第１モータ１４
並びに第２モータ１５を駆動制御する。なお、図示して
いないが、演算処理結果等を表示させるようになってい
る。

また、２９はキーボードスイッチ等の入力手段で、該入
力手段２９によってオペレータが射出装置の運転前に前
記演算制御手段２８に、樹脂材料名、グレード阻、チャ
ージ完了位置、背圧、並びに用いられるスクリュ一種別
等の設定情報を入力するようになっている。演算制御手
段２８はこれらの設定情報並びに自身のＲＯＭ或いは外
部記憶手段によって予め、ケーススタデイ−して格納し
た演算テーブルによってスクリュー７の正転速度、逆転
速度、正転期間と逆転期間の比、正逆転の周期等を演算
する。そして、演算制御手段２８はこの算出結果と、射
出装置のセンサ群（たとえば、第１、第２モータ１４．
１５のエンコーダ、射出圧力センサ、スクリュー７の位
置検出センサ、金型装置側のセンサ群等々）から検出情
報Ｓ１、Ｓ２．・・・・・・ＳＮとに基づき、Ｄ／Ａ変
換器３０を介してドライバ回路３１．３２に制御信号を
送出し、ドライバ回路３１によって前記第１モータ１４
を、また、ドライバ回路３２によって前記第２モータ１
５をそれぞれ駆動させるようになっている。

上記のように構成において、運転時の１シヨツトサイク
ルの開始時にはスクリュー７は第１図示の前進位置にあ
る。そして、この状態で前記演算制御手段２８が、前記
第１モータ１４を、たとえば、第４図に示したような所
定の正逆回転周期、所定の正逆転期間比、並びに所定の
正転速度・逆転速度で正逆回転運動を始める。この第４
図から明らかなように、正転（樹脂材料をスクリュー７
の先端部に送る方向の回転）期間の方が逆転期間よりも
長く、かつ正転速度が逆転速度よりも大きいことから、
スクリュー７は正逆転を繰り返すも正転による移送作用
が優るため、前記ホッパー５から供給された材料樹脂は
スクリュー７の溝に沿って混練・溶融されつつ、スクリ
ュー７の先端部に送られる。また、同時に演算制御手段
２８は第２モータ１５をスクリュー７が後退する方向へ
所定速度で駆動し、これによって、スクリュー７はその
先端部に貯溜され始めた溶融樹脂の量に応じて後退を始
めることになる。

スクリュー７の初期回転によってスクリュー先端部に貯
えられた溶融樹脂からの反力が所定圧に達すると、演算
制御手段２８は第２モータ１５をして上記反力に抗する
背圧を一定に保つべくスクリュー７の後退速度を制させ
つつ、第１モータ１４に上述した第４図に示した如き正
逆回転を維持する。これによって、背圧一定の条件でス
クリュー７が回転してスクリュ−７先端部に溶融樹脂が
貯えられ、やがてスクリュー７の後端位置が所定位置に
達した時点、換言するならスクリュー７の先端部に貯え
られた溶融樹脂が１ショット分の分量に達した時点で、
スクリュー７の正逆回転と後退とを停止させる。このよ
うにして、スクリュー７の先端部に貯えられた溶融樹脂
は、次のサイクルの型締めが完了した時点で、前記第２
モータ１５をしてスクリュー７を急速前進さるせことに
より、金型装置（図示せず）内へ射出されるようになっ
ている。ところで、上述のスクリュー７の回転による混
練・可塑化工程時には、スクリュー７は正転と逆転とを
周期的に繰り返した複合運動をおこなっている。このた
め、樹脂材料はより効果的に高均一に混練されると共に
複雑な多方向からの力を受けて摩擦自己発熱し、前記加
熱シリンダ１からの外部加熱とも相俟ってむらなく所望
の高均一な溶融可塑化状態を得ることができる。

このようにして加熱シリンダ１内のスクリュー７の正回
転によって樹脂材料を溶融可塑化した後、一定時間、ス
クリュー７を逆転させると、スクリュー７の後端部に空
洞部３３が生じる。この空洞部３３にはスクリュー７の
正回転による樹脂材料Ａの溶融可塑化時に発生した揮発
分・空気・水蒸気等のガス分Ｃが集まる。そして、スク
リュー７の基端にはシール部材１２が配装されて加熱シ
リンダ１に対して気密状態になっているので、前記ガス
分Ｃはスクリュー７の基端部より漏れ出ることがなく、
開孔６からホッパ５出口方向へ上昇していくことになる
。上昇したガス分Ｃは外部の真空吸引装置１１による吸
引作用によって吸引孔１０から配管３４を経由して外部
へ放出される。具体的には、第３図に示すように、真空
吸引装置１１のモータ３５によって作動する真空ポンプ
３９の吸引作用に・よって配管３４を経てモノマー凝固
装置３６内にてガス分Ｃ中に同伴するモノマー分を分別
除去し、配管３７を経て脱臭装置３８にて樹脂臭等が脱
臭される。モノマー分ならびに樹脂臭が取り除かれたガ
ス分Ｃはガス排出口４０から大気中へ放出される。この
ようにして、ガス分Ｃが取り除かれた溶融樹脂はスクリ
ュー７の正回転等所定の作動によって先端部のノズル３
から所定分量だけが所定の金型内に射出されることにな
る。爾後、上記と同様の操作が繰り返される。

（発明の効果） 以上のように構成される本発明によれば、通常タイプの
射出成形機の射出装置において溶融時に発生したガス分
等を効率的に系外に取り出すことができるので、ガス分
等の混在のない溶融樹脂を射出することができる。した
がって、樹脂の滞留が短く、加熱シリンダの途中にベン
ト孔がないのでベントアップ現象もなく、特別のフィー
ダも不要となる等の効果がある。しかも、従来のように
、ツーステージスクリューやスリーステージスクリュー
のように寸法の長いスクリューでなくとも短い通常のワ
ンチージスクリユーでよいから、樹脂材料にかかる熱履
歴の短くなるので、樹脂性状の劣化もない。さらに、ガ
ス分の混在のない状態で所定金型内に射出できるので、
成形品内の気泡の発生もなく、寸法精度も高い優れた成
形品を得ることかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示し、第１図は射
出装置の加熱シリンダ部の詳細（−部断面）の説明図、
第２図は射出成形機の射出装置及び駆動装置の説明図、
第３図は真空吸引装置の説明図、第４図はスクリューの
回転作動（正逆転状態）の説明図、第５図は従来の射出
装置の説明図である。 １・・・・・・加熱シリンダ、２・・・・・・ハンドヒ
ータ、３・・・・・・ノズル、４・・・・・・支持部材
、５・・・・・・ホッパ、６・・・・・・開孔、７・・
・・・・スクリュー、８・旧・・ホッパ台、９・・・・
・・ホッパシャッタ、１０・・・・・・吸引口、１１・
・・・・・真空吸引装置、１２・・・・・・シール部材
、１３・・・・・・支持体、１４・・・・・・第１モー
タ、１５・・・・・・第２モータ、１６・・・・・・主
力軸、１７・１８・２２・２３・・・・・・ギヤ、１９
・・・・・・ボールスプライン、２０・・・・・・チャ
ージ駆動軸、２１・・・・・・出力軸、２５・・・・・
・射出駆動軸１．２６・旧・・連結体、２７・・・・・
・駆動体、２８・・・・・・演算制御手段、２９・・・
・・・入力手段、３０・・・・・・Ｄ／Ａ変換器、３１
・３２・・・・・・ドライバ回路、３３・・・・・・空
洞部、３４・３７・・・・・・配管、３５・・・・・・
モータ、３６・・・・・・モノマー凝固装置、３８・・
・・・・脱臭装置、３９・・・・・・真空ポンプ、４ｏ
・・・・・・ガス排出口。 第４畠 茅グｎ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. スクリューが正逆回転可能に内蔵された加熱シリンダ基
   端と樹脂材料供給部に吸引孔を設け、この吸引孔と外部
   の真空吸引装置とを配管したことを特徴とするスクリュ
   ー式射出成形機のベント機構。