JPH0755526B2 - 合成樹脂成形機の加熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は合成樹脂成形機の加熱装置に関し、更に詳細に
は、加熱筒をヒータで加熱し、前記加熱筒内で合成樹脂
を加熱・溶融する合成樹脂成形機の加熱装置に関する。

（従来技術） 従来から合成樹脂成形機には、第５図に示す射出成形機
における射出装置10のように、固形の合成樹脂材料を加
熱・溶融するために専用の加熱装置が設けられている。

一般に、射出成形機の射出装置10は、筒状の加熱筒12と
加熱筒12の外周面に密着して設けられたヒータ22とから
構成される。

この加熱筒12内にホッパー20から送り込まれた固形の合
成樹脂材料は、ヒータ22からの熱によって加熱・溶融さ
れると共に、所望の温度に昇温・保持され、射出ノズル
18から射出される。

このような溶融成形において、均斉な成形品を得るため
には、溶融樹脂の溶融粘度等が均一であることを必要と
し、合成樹脂と接触する加熱筒12の内周面の温度が可及
的に均一であることを要する。

ところで、加熱筒12を加熱するヒータ22は、従来からバ
ンドヒータが汎用されている。

バンドヒータとしては、通常、ニクロム線などの電熱線
を帯板状の耐熱性電気絶縁材、例えばマイカに巻き付け
た上に、耐熱性電気絶縁材を重ね合わせたものを、更に
金属板によって帯板状に包み込んだヒータが用いられ
る。

（発明が解決しようとする課題） 前記バンドヒータによる加熱筒の加熱は、伝導伝熱を利
用しているものであるため、バンドヒータの加熱面と加
熱筒の外周面とが密着されているならば、加熱筒の内周
面を均一に加熱することができる。

しかし、実際には、バンドヒータの加熱面と加熱筒の外
周面との理想的な密着は、バンドヒータの加熱筒への締
め付け力を強くしても、両面間に不均一な間隙（クリア
ランス）が残留して不可能である。

このような不均一なクリアランスの残留は、バンドヒー
タの加熱面に局所的な蓄熱に起因する加熱斑を発生させ
る。また、バンドヒータには、その構造上、電熱線の非
存在の部分が不可避でもあるため、バンドヒータの加熱
面に加熱斑が発生し易い。

更に、かかる加熱斑の発生によって加熱面の温度の不均
一性が拡大すると、電熱線の抵抗値が変化するため、温
度の不均一性を益々拡大する。

このようにバンドヒータを直接加熱筒の外周面に接触さ
せて加熱する従来の合成樹脂成形機の加熱装置によれ
ば、加熱筒の内周面を均一に加熱することは極めて困難
であった。

そこで、本発明の目的は、加熱筒の内周面を均一に加熱
することができる合成樹脂成形機の加熱装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 本発明者等は、前記目的を達成すべく鋭意検討した結
果、遠赤外線を放射するセラミック層を介して、バンド
ヒータからの熱を加熱筒に伝えることが加熱筒の内周面
を可及的に均一加熱できることを見出し、本発明に到達
した。

すなわち、本発明は、加熱筒と該加熱筒の外周面に内周
面で接触して加熱すべく巻回された複数のバンド状のヒ
ータを有し、該加熱筒内で加熱・溶融させた合成樹脂を
該加熱筒の先端から射出又は押出させる様にした合成樹
脂成形機の加熱装置において、前記加熱筒の外周面の少
なくとも複数の前記ヒータが巻回される領域の全長に亘
る全面に、遠赤外線を放射するセラミック層が固着して
形成されていることを特徴とする。

なお、本発明でいう「遠赤外線」とは、波長25〜5000μ
ｍの赤外線を指称する。

（作用） 本発明によれば、加熱筒の内周面を可及的に均一温度に
加熱することができる、その詳細な理由は明確になって
いないが次の様に推察される。

加熱筒の外周面に内周面で接触して巻回されたバンド状
のヒータの熱によって、加熱筒の外周面に固着して形成
されたセラミック層が加熱されると、セラミック層は伝
導伝熱で加熱筒を加熱すると共に、遠赤外線を放射して
輻射によっても加熱筒を加熱する。

かかる輻射による加熱は、加熱筒の外周面に固着して形
成されたセラミック層からなされるので、ヒータの加熱
面とそのセラミック層との間にクリアランスが残留して
いても、或いはヒータとヒータの間に隙間が存在してい
ても加熱筒を効率良く均一に加熱することができ、加熱
筒の内周面を可及的に均一温度とすることができる。

（実施例） 本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて詳細に説明
する。

第１図は、本発明の一実施例を示す縦断面図である。

第１図は、円筒状の加熱筒12を具備する射出成形機の射
出装置10を示す。

この加熱筒12の先端には、射出ノズル18が連設されてお
り、加熱筒12内で加熱・溶融された溶融樹脂が射出され
る。

また、加熱筒12の後端は射出シリンダ16の先端部に連設
されている。

この射出シリンダ16の先端部近傍には、加熱筒12内に合
成樹脂を供給するホッパ20が設けられている。

かかるホッパ20から供給された固形の合成樹脂を射出ノ
ズル18の方向に移送するスクリュ14が、加熱筒12および
射出シリンダ16の先端部の内側に挿嵌されている。

この加熱筒12の外周には全長に亘る全面に遠赤外線を輻
射するセラミック層24が溶射により被覆されて固着形成
されている。このセラミック層24の外周面である加熱筒
12の外周面には、内周面で接触して加熱すべく３個のバ
ンド状のヒータ22が加熱筒12の長手方向に隣接して配設
され、巻回されている。

この加熱筒12を被覆して遠赤外線を放射するセラミック
としては、遠赤外線を放射する公知のセラミック、例え
ば酸化チタン系セラミック、アルミナ系セラミック、マ
グネシア系セラミック、ジルコニア系セラミック等を使
用することができる。特に、酸化チタン系のセラミック
が好適である。

また、ヒータ22には、ニクロム線などの電熱線を帯板状
の耐熱性電気絶縁材、例えばマイカに巻き付けた上に、
耐熱性電気絶縁材を重ね合わせたものを、更に金属板で
帯板状に包み込んだバンドヒータが用いられている。

このような構成からなる第１図に示す加熱装置において
は、ヒータ22が発熱することにより伝導伝熱によってセ
ラミック層24が加熱される。

次いで、加熱されたセラミック層24は、伝導伝熱によっ
て加熱筒12を加熱すると共に、放射する遠赤外線による
輻射によっても加熱筒12を加熱する。

かかる輻射による加熱は、加熱筒12の外周面に溶射によ
り固着して形成されたセラミック層24からなされるの
で、ヒータ22の加熱面とセラミック層24との間に不均一
なクリアランスの残留しても、或いはヒータとヒータの
間に隙間が存在しても加熱筒を効率良く均一に加熱する
ことができ、加熱筒の内周面を可及的に均一温度とする
ことができる。

この様にセラミック層24からの伝導伝熱に因る加熱と輻
射に因る加熱とを併用できる本実施例の加熱筒12におけ
る加熱筒12の外周面及び内周面の温度分布を第２図及び
第３図に示す。

第２〜３図に示すグラフは、外周面に酸化チタン系セラ
ミックを溶射して厚さ50〜200μｍのセラミック層24を
形成した、内径28mm、外径105mm、長さ535mmの加熱筒12
の外周面をヒータ22で加熱し、その外周面及び内周面の
温度の経時変化を測定したものである。

ここで、ヒータ22は、熱出力2KWのバンドヒータであっ
て、加熱筒12のセラミック層24上に、バンドヒータの端
面が加熱筒12の端面の一方から150mmとなる位置に装置
されている。

このバンドヒータに、150Vの電圧を供給して180分間加
熱筒12を加熱して加熱筒12の内周面及び外周面の温度
を、前記加熱筒12の端面から160mm（Ａ）、200mm
（Ｂ）、240mm（Ｃ）、280mm（Ｄ）の位置で熱電対によ
って測定し、その結果を第２図及び第３図に示した。

第２図は、加熱筒12の外周面上の温度であって、Ａ〜Ｄ
の位置における温度のバラツキが大きい。

これに対して、第３図に示す加熱筒12の内周面の温度の
バラツキは極めて小さくなっている。

一方、酸化チタン系セラミックから成るセラミック層24
を形成することなく、外周面上に直接バンドヒータが装
着されている、第５図に示す従来の加熱筒12において、
本実施例と同様の条件下で加熱しつつ加熱筒の温度分布
を測定した結果を第６図及び第７図に示す。

第６図は、加熱筒12の外周面の温度分布であって、その
バラツキの程度は第２図に示す本実施例に係る加熱筒の
外周面のバラツキと同程度である。

しかしながら、従来の加熱筒12においては、第７図に示
すごとく、加熱筒12の内周面の温度分布のバラツキは、
加熱筒12の外周面のバラツキよりも若干小さくなるもの
の、第３図に示す本実施例に係る加熱筒12の内周面のバ
ラツキに比較して、格段に大きい。

この様に、加熱筒12の内周面の温度を均一化できるの
は、ヒータ22の熱を、加熱筒12へセラミック層24を介し
て輻射によって伝熱できるためである。すなわち、セラ
ミック層24が加熱筒12の外周面の全長に亘って固着して
形成されており、隣設されるヒータ22とヒータ22との間
の隙間にもセラミック層24が設けられているため、ヒー
タ22の内周面が接触していない部分を含め加熱筒12の全
体を、セラミック層24から発生する遠赤外線の輻射によ
って効率良く均一に加熱でき、加熱筒12の内周面の温度
を均一化できるのである。

なお、溶射によってセラミック層24を形成した場合、溶
射ではセラミックが粒子のかたまりとして形成されるの
で、厚さが薄くても表面積は単なる板と比べて２〜３倍
となるため遠赤外線の放出効率が高い。すなわち、遠赤
外線の輻射の作用を高めることができ、この性質によっ
てより加熱筒12を均一に加熱することができる。

また、溶射によってセラミック層を形成した場合、セラ
ミック層24は薄く（50〜200μｍ）形成されるので温度
応答が早く、素早く伝熱する。この性質によっても加熱
筒12を均一に加熱することができる。

これまで説明してきた本実施例は、ヒータ22がセラミッ
ク層24に密着するように装置されるものであるが、第４
図に示す如く、セラミック層24とヒータ22との間にスペ
ーサ26を挿入して空間を形成してもよい。この場合、セ
ラミック層24の加熱は、主としてヒータ22からの輻射に
因るものである。

従って、第４図に示す加熱装置においては、第１図に示
す加熱装置の如く、セラミック層24の加熱が伝導伝熱に
因るものと比較して、セラミック層24が均一加熱される
ため、加熱筒12の内周面の温度分布を更に一層均一化す
ることができる。

以上、述べてきた実施例においては、加熱筒12の外周面
上にセラミック層24を溶射により被覆した例を説明して
きたが、コーティング等によってセラミック層24を形成
してもよい。

なお、セラミック層は溶射あるいはコーティング等によ
って形成できるから、多くの部品を必要とせず、容易に
製作できるという利点もある。

更に、本実施例の加熱装置は、押出成形機の加熱装置に
も使用できることは勿論のことである。

なお、本実施例の加熱装置は、熱可塑性合成樹脂用の成
形機のみならず、熱硬化性合成樹脂用の成形機にも用い
ることができる。

（発明の効果） 本発明によれば、セラミック層が加熱筒の外周面の全長
に亘って固着して形成されており、隣接されるヒータと
ヒータとの間の隙間にもセラミック層を設けることがで
きるため、ヒータの内周面が接触していない部分を含め
加熱筒の全体を、特に遠赤外線の輻射の作用によって効
率良く均一に加熱できる。

このようにして加熱筒の内周面を可及的に均一に加熱で
き、溶融樹脂の溶融粘度等を均一にすることができるた
め、均斉な成形品を得ることができるという著効を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す縦断面図、第２図およ
び第３図は第１図に示す加熱筒の外周面及び内周面の温
度分布を示すグラフ、第４図は本発明の他の実施例を示
す縦断面図、第５図は従来例を示す縦断面図、第６図お
よび第７図は第５図に示す加熱筒の外周面及び内周面の
温度分布を示すグラフを各々示す。 図において、10……射出装置、12……加熱筒、22……ヒ
ータ、24……セラミック層。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱筒と該加熱筒の外周面に内周面で接触
   して加熱すべく巻回された複数のバンド状のヒータを有
   し、該加熱筒内で加熱・溶融させた合成樹脂を該加熱筒
   の先端から射出又は押出させる様にした合成樹脂成形機
   の加熱装置において、 前記加熱筒の外周面の少なくとも複数の前記ヒータが巻
   回される領域の全長に亘る全面に、遠赤外線を放射する
   セラミック層が固着して形成されていることを特徴とす
   る合成樹脂成形機の加熱装置。