JPH0929792A - インラインスクリュー型の射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 フィードゾーンの樹脂送り込み性能に優れた
スクリューをもつ、インラインスクリュー型の射出成形
機を提供すること。 【構成】 スクリューのフィードゾーンに、スクリュー
の他のゾーン（コンプレッションゾーンおよびメータリ
ングゾーン）に較べて、動摩擦係数が小さくなるような
表面処理を施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、インラインスクリュー
型の射出成形機に係り、特に、インラインスクリュー型
の射出成形機におけるスクリューに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】公知のようにインラインスクリュー型の
射出成形機においては、計量行程時（混練・可塑化・計
量行程時）には、バンドヒータで加熱制御された加熱シ
リンダ内のスクリューを回転させることにより、樹脂材
料を混練・可塑化しつつスクリューの先端側に移送し、
スクリューの先端側に溶融樹脂が溜るにしたがって、ス
クリューを溜った樹脂からの反力によって背圧を制御し
つつ後退させ、スクリューの先端側に所定量の樹脂が貯
えられた時点（スクリューが所定の計量完了位置まで後
退した時点）で、スクリュー回転を停止させるようにな
っている。そして、この後射出開始タイミングに至った
時点で、スクリューを急速前進させて、金型内に溶融樹
脂を射出・充填するようになっている。

【０００３】このようなインラインスクリュー型の射出
成形機では、通常、スクリューの定格最大射出ストロー
クは、スクリュー径（スクリューの直径）の３〜４倍程
度に設定されているのが一般的である。以下、スクリュ
ーの定格最大射出ストロークをＳ、スクリュー径（スク
リューの直径）をＤとし、定格最大射出ストロークＳと
スクリュー径Ｄとの比を、Ｓ／Ｄと呼ぶ。

【０００４】上記のような、Ｓ／Ｄが３〜４の一般的な
デザインのスクリューに対し、スクリュー径を小さくす
ると、Ｓ／Ｄ＝３〜４の射出成形機と同じ射出能力をも
たせるためには、例えばＳ／Ｄを６程度に設定する必要
がある。このようなスクリュー径の小さいスクリューを
具備した射出成形機は、本願出願人が特願平６−３０２
１１１号において先に提案したように、射出系の駆動源
やメカニズムの小型・軽量化が図れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、インライン
スクリュー型の射出成形機においては、前記したように
後退位置にあるスクリューを急速に前進させて射出・充
填を行うので、射出行程の完了後には（計量行程の開始
前には）、スクリューの後端側に樹脂密度の低い、すな
わち、樹脂材料の詰まり方が疎らな部位が生じやすい。

【０００６】これを図３を用いて説明する。図３はイン
ラインスクリュー型の射出成形機の要部構成を示す図で
ある。同図において、１は保持盤、２は、保持盤１にそ
の後端部を保持された加熱シリンダ、３は、加熱シリン
ダ２内に回転並びに前後進可能であるように配設された
スクリュー、４は、加熱シリンダ２の外周の各部に巻装
されたバンドヒータ、５は、保持盤１および加熱シリン
ダ２に設けられた原料投入口、６は、保持盤１に埋設さ
れた冷却水循環用の配管、７は原料樹脂（樹脂ペレッ
ト）である。

【０００７】図３は、射出完了後（計量開始前）のスク
リュー３が前進位置にある状態を示している。計量完了
位置にある（後退位置にある）スクリュー３が急速前進
し、この前進ストロークが原料投入口５の幅（図示で左
右方向の長さ）を上回ると、原料投入口５から落下する
原料樹脂７が、スクリュー３の後端側の全てに充分に行
きわたらなくなる。例えば、スクリュー３が計量完了位
置にある際に、図３においてＡで示すスクリュー部位
が、原料投入口５の直下に位置している場合において、
スクリュー３が計量完了位置から図３に示した位置まで
急速前進すると、同図に示すように、樹脂材料７の詰ま
り方が疎らな部分（樹脂密度の低い部分）８が生じるこ
とになる。

【０００８】上記の現象は、スクリューデザインにも大
きく関係し、スクリュー径を小さくして、スクリュー径
が通常の場合と同量の溶融樹脂を射出しようとすると、
スクリュー径が小さい場合には、スクリュー径が通常の
ものよりも当然前進ストロークを大きくする必要がある
ので、上記した樹脂材料７の詰まり方が疎らな部分（樹
脂密度の低い部分）８が、より生じやすくなる。すなわ
ち、前記Ｓ／Ｄを、通常の３〜４を超える値に設定した
射出成形機は、先にも述べたように、射出系の駆動源や
メカニズムの小型・軽量化が図れるが、反面、上述した
ように、計量行程開始前においてスクリュー３の後端側
に、樹脂材料の詰まり方が疎らな部分（樹脂密度の低い
部分）８が生じやすくなる。

【０００９】そして、計量開始前にスクリューの後端側
に樹脂密度の低い部分があると、計量行程に入った際に
エアを巻き込みやすく、フラッシュ，シルバークリー
ク，焼け，気泡などの不良要因となりやすい。図２は、
計量速度と時間との関係を示した特性図で、同図で破線
で示した特性は、Ｓ／Ｄ＝６の従来構成（スクリュー全
体に電解メッキ法によりＣｒメッを施した）のスクリュ
ーを用いた、定格最大射出ストロークに対応する計量行
程の特性である。同図に示すように、計量開始からの計
量速度（単位時間当たりの溶融樹脂の溜め込み量）の立
上りが鈍く、計量速度の最大値に達するまでの時間が長
く、その分だけエア巻き込みが生じやすくなる。

【００１０】また、スクリュー径を小さくし、Ｓ／Ｄを
大きくした射出成形機においては、以下に述べるよう
に、計量行程の途中において計量能力が劣化する（計量
速度が低下する）という問題が生じた。これを、図４を
用いて説明する。

【００１１】図４は、例えばＳ／Ｄ＝６とした射出成形
機の要部構成を示す図で、図４の（ａ）は射出完了状態
を、図４の（ｂ）は定格最大射出ストロークでの計量完
了状態を、それぞれ示している。なお、図４における構
成要素の符号は、図３と構成要素の符号と均等なもので
ある。

【００１２】ここで、前記のバンドヒータ４は、加熱シ
リンダ２の外部露出領域における最後部まで、すなわ
ち、保持盤１と近接する加熱シリンダ２の付け根付近に
も巻装されている。そして、上記最後部のバンドヒータ
４ａも、成形運転中は適宜に通電制御されて、最後部の
バンドヒータ４ａを巻装した加熱シリンダ後部において
も、樹脂材料に積極的に熱量を与えるようになってい
る。

【００１３】図４において、丸付き数字〜を付した
スクリュー３の領域は、フィードゾーン（供給ゾーン）
の後半分で、同図に示すスクリュー３は先にも述べたよ
うにＳ／Ｄ＝６としている関係上、フィードゾーンのス
クリュー山数は、Ｓ／Ｄ＝３〜４の一般的なデザインの
スクリューのそれよりも、２山程度多く設けられてい
る。ここでは、説明の便宜上、フィードゾーンの後半分
の最後部から前方側に向かって順に、ピッチ部，ピッ
チ部，……ピッチ部と呼ぶ。

【００１４】図４の（ａ）に示す射出完了位置（計量開
始位置）においては、フィードゾーンのピッチ部の全
体とピッチ部の後半分とが、原料投入口５の直下に位
置しており、原料投入口５から落下する樹脂材料は、原
料投入口５の直下のスクリュー部位には供給可能であ
る。また、ピッチ部〜ピッチ部の前半分において
は、スクリュー３が急速前進して射出・充填を行った結
果、樹脂材料の詰まり方が疎らな状態にある。また、ピ
ッチ部〜ピッチ部は、バンドヒータ４ａが巻装され
た加熱シリンダ部位に位置し、加熱シリンダ２から熱を
伝達されている状態にある。

【００１５】上記図４の（ａ）の状態から、計量開始に
伴ってスクリュー３が所定方向に回転駆動されると、原
料投入口５から落下・供給された樹脂材料は、スクリュ
ー回転によるネジ送り作用で前方に移送され始める。こ
の計量行程の開始直後は、先にも述べたように、スクリ
ュー３のフィードゾーンの一部に樹脂密度の低い部分
（樹脂の詰まり方が疎らな部分）があるので、計量速度
（単位時間当たりの溶融樹脂のスクリュー先端側への溜
め込み量）は低く、樹脂密度の低い部分の密度が上がる
にしたがって、計量速度も徐々に上昇する。

【００１６】図２中の破線で示すように、計量行程の開
始から、図２中のＴ３時点までは、上記した理由によっ
て計量速度は上昇する。このＴ３時点は、図２中のピッ
チ部が原料投入口５の直下まで後退した時点に概ね対
応している。ところが、Ｔ３時点を過ぎると、加熱シリ
ンダ２で加熱されたピッチ部以降の部分が、原料投入
口５の直下に後退して来始めるので、スクリューへの樹
脂供給の開始部において、樹脂材料に与えられる熱が過
剰となって、樹脂材料の軟化がスクリュー３のフィード
ゾーンにおいて過剰に進行する。このため、樹脂材料が
フィードゾーンのスクリュー表面と付着しやすくなっ
て、フィードゾーンの樹脂送り込み性能が著しく低下
し、図２中の破線で示すように計量速度が著しく低下す
る。したがって、計量行程のサイクル時間が長くなっ
て、計量時間も不安定なものとなりやすい。

【００１７】なお、上記した計量速度が一旦上昇した後
に低下する現象は、Ｓ／Ｄ＝３〜４の一般的なスクリュ
ーをもつ射出成形機においても、定格最大射出ストロー
クに設定した計量行程時には、多少は見られる現象であ
るが、Ｓ／Ｄを例えばＳ／Ｄ＝６にした場合のように顕
著ではない。

【００１８】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
その目的とするところは、フィードゾーンの樹脂送り込
み性能に優れたスクリューをもつ、インラインスクリュ
ー型の射出成形機を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、スクリューのフィードゾーンに、スクリ
ューの他のゾーン（コンプレッションゾーンおよびメー
タリングゾーン）に較べて、動摩擦係数が小さくなるよ
うな表面処理を施す。

【００２０】

【作用】スクリューのフィードゾーンのみを動摩擦係数
が小さくなるようにするため、例えば、フィードゾーン
には、化学メッキ法によって（Ｎｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッキを
施し、スクリューの他のゾーンには、電解メッキ法によ
ってＣｒメッキを施す。これによって、フィードゾーン
の（Ｎｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッキは、膜状で動摩擦係数が小さ
いものとなり、コンプレッションゾーンゾーンやメータ
リングゾーンのＣｒメッキは、（Ｎｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッキ
に較べて、組成がポーラスで動摩擦係数が大きいものと
なる。

【００２１】公知のように、スクリューのフィードゾー
ンは、樹脂材料の前方への送り込みの主体を担うもの
で、動摩擦係数が小さいほど固体の樹脂材料（樹脂ペレ
ット）の移送効率が高まる（樹脂材料が付着しにくいの
で、移送効率が高まる）。一方、コンプレッションゾー
ンゾーンやメータリングゾーンは、樹脂材料を混練・可
塑化させる部分であるので、動摩擦係数が大きいほど、
混練・可塑化の効率が高まる。

【００２２】したがって、スクリューのフィードゾーン
の動摩擦係数を、他のゾーンのそれよりも小さくしたス
クリューを用いることによって、混練・可塑化の効率を
損なうことなく、フィードゾーンの樹脂送り込み効率を
高めることができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明を図示した実施例によって説明
する。図１は、本発明の１実施例に係るインラインスク
リュー型の射出成形機のスクリューの要部構成を示す図
である。なお、本実施例は、Ｓ／ＤをＳ／Ｄ＝６として
あるが、本発明におけるＳ／Ｄはこれに限定されるもの
ではない。

【００２４】図１においては、スクリューヘッドやスク
リューの根本の取り付け部は図示を割愛してあり、スク
リュー３のフィードゾーン（供給ゾーン）３ａと、コン
プレッションゾーン（圧縮）ゾーン３ｂと、メータリン
グゾーン（計量ゾーン）３ｃとが示してある。フィード
ゾーン３ａのスクリュー山数は１４、コンプレッション
ゾーンゾーン３ｂのスクリュー山数は５、メータリング
ゾーン３ｃのスクリュー山数は３である。

【００２５】本実施例のスクリュー３のフィードゾーン
３ａは、スクリュー３の他のゾーンに較べて動摩擦係数
が小さくなるような表面処理が施されている。具体的に
は、先ずスクリュー３全体に電解メッキ法によってＣｒ
メッキを施し、次に選択的にマスキングして、フィード
ゾーン３ａのみに化学メッキ法によって（Ｎｉ＋Ｐ＋
Ｗ）メッキを施し、マスクを除去した後、約４００℃の
アニール処理を施して、（Ｎｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッキの組織
を改善する。これによって、フィードゾーン３ａの（Ｎ
ｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッキは、膜状で動摩擦係数が小さいもの
となり、コンプレッションゾーンゾーン３ｂやメータリ
ングゾーン３ｃのＣｒメッキは、（Ｎｉ＋Ｐ＋Ｗ）メッ
キに較べて、組成がポーラスで動摩擦係数が大きいもの
となる。なお、本実施例のフィードゾーン３ａの動摩擦
係数は０．１３で、コンプレッションゾーンゾーン３ｂ
やメータリングゾーン３ｃの動摩擦係数は０．３６であ
る。

【００２６】先にも述べたように、スクリュー３のフィ
ードゾーン３ａは、樹脂材料の前方への送り込みの主体
を担うもので、摩擦係数が小さいほど固体の樹脂材料
（樹脂ペレット）の移送効率が高まる（樹脂材料が付着
しにくいので、移送効率が高まる）。一方、コンプレッ
ションゾーンゾーン３ｂやメータリングゾーン３ｃは、
樹脂材料を混練・可塑化させる部分であるので、摩擦係
数が大きいほど、混練・可塑化の効率が高まる。したが
って、本実施例のスクリュー３を用いることによって、
混練・可塑化の効率を損なうことなく、フィードゾーン
の送り込みの効率を高めることができる。

【００２７】図２中の実線で示した計量速度の特性線
は、本実施例のスクリューを用いた場合の特性を示して
おり、スクリューの構成以外は前記図４の構成と同じで
あり、定格最大射出ストロークに対応する計量行程の特
性である。図２から明らかなように、本実施例のスクリ
ューを用いると、計量行程の開始から計量速度が最大値
に達するまでの立上り時間が短くなる。すなわち、計量
の立上り特性が大幅に改善され、エア巻き込みを少なく
なる。また、計量速度が最大値に達した後、過剰に加熱
されたスクリュー部位が原料投入口の直下に後退し始め
ても、フィードゾーンの送り込みの効率が高いので、計
量速度の低下割合は、従来に較べて大幅に改善でき、し
たがって、従来に較べて計量時間が短く、安定したもの
となる。

【００２８】なお、上述の説明では、Ｓ／Ｄが通常の３
〜４よりも大きいものを例にとったが、本発明によるス
クリューは、Ｓ／Ｄが通常の３〜４のものであっても、
同様に、フィードゾーンの樹脂送り込み効率を高めるこ
とができるのは、当業者には明らかである。勿論、Ｓ／
Ｄが５以上のものにおいては、その効果は一層顕著であ
る。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、フィード
ゾーンの樹脂送り込み性能に優れたスクリューをもつ、
インラインスクリュー型の射出成形機を提供でき、この
種インラインスクリュー型の射出成形機にあって、その
価値は多大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例に係るインラインスクリュー
型の射出成形機のスクリューの要部構成を示す説明図で
ある。

【図２】本発明の１実施例と従来技術とにおける、計量
速度の特性を対比して示す説明図である。

【図３】インラインスクリュー型の射出成形機におい
て、スクリューのフィードゾーンの一部に樹脂材料の詰
まり方が疎らな部分が生じる様子を示す説明図である。

【図４】従来のＳ／Ｄ＝６のインラインスクリュー型の
射出成形機における、射出完了状態と計量完了状態の要
部構成を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 保持盤 ２ 加熱シリンダ ３ スクリュー ３ａ フィードゾーン ３ｂ コンプレッションゾーン ３ｃ メータリングゾーン ４ バンドヒータ ５ 原料投入口 ６ 冷却水循環用の配管 ７ 原料樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 バンドヒータで加熱制御された加熱シリ
   ンダ内のスクリューを回転させることによって、樹脂材
   料を混練・可塑化しつつスクリューの先端側に移送し
   て、スクリューの先端側に溶融樹脂を貯え、スクリュー
   の前進によって金型内に溶融樹脂を射出・充填するイン
   ラインスクリュー型の射出成形機において、 前記スクリューのフィードゾーンに、スクリューの他の
   ゾーン（コンプレッションゾーンおよびメータリングゾ
   ーン）に較べて、動摩擦係数が小さくなるような表面処
   理を施したことを特徴とするインラインスクリュー型の
   射出成形機。
2. 【請求項２】 請求項１記載において、 前記スクリューの定格最大射出ストロークを、スクリュ
   ー径（スクリューの直径）の５倍以上に設定したことを
   特徴とするインラインスクリュー型の射出成形機。