JPH10244564A - 剪断加熱装置を備えた射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出装置と材料押出し装置との間で簡易かつ
安全に材料を内部から発熱させて昇温させる高速加硫に
適した射出成形機を提供することである。 【構成】 材料押出し装置１と射出装置２との間に剪断
加熱装置３を一体的に備えると共に、該剪断加熱装置３
と射出装置２との間に設けられる流路中に射出装置２へ
の材料押出し時には開弁し、射出装置２による材料射出
時には閉弁し剪断加熱装置３側に射出圧力を及ぼさない
弁機構７を備えて構成され、上記剪断加熱装置３は、材
料押出し装置１と射出装置２との間に連通状に配される
シリンダ３ａと、該シリンダ３ａの内壁３ｂとの間に間
隙５を設けて回転可能に配され、その回転作動によって
材料押出し装置１から押出される溶融材料に剪断を与え
て昇温せしめるマンドレル３ｃとで構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、材料押出し装置と
射出装置との間に剪断加熱装置を備えて構成される高速
加硫に適した射出成形機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の外装プリプラ式射出成形機におい
て、特にゴム等を原料とするものは、スクリュ部へ材料
を供給し、混練可塑化されスクリュ先端より押出された
材料はポット部へ逆止弁を通って移送されるのが一般的
である。また高速的に加硫を行う方法としては、ＵＨＦ
法、ジュール熱法、その他あるがいずれも射出直前のノ
ズル部装着が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、射出圧力１８
００kgf/cm² 以上の高い圧力には樹脂を通過させるパイ
プ等の許容耐圧に限界があり寿命が短くなる等の問題が
あった。

【０００４】そこで本発明者は鋭意研究を重ねた結果、
押出し成形機のヘッド部分に設置される、いわゆるシャ
ーヘッドと同様の構造からなる剪断加熱装置を射出装置
と材料押出し装置との間に備えて溶融材料を昇温せしめ
る手段に着目した。

【０００５】さらに、材料押出し装置と射出装置とから
構成されるこの種の射出成形機にあっては、射出装置の
シリンダテーパ面に向けて上り傾斜状の流路を連絡し、
該テーパ面に残る滞留材料に向けて押出し装置側から溶
融材料をぶつけるように送り出すことにより、該テーパ
面に残る滞留材料を流し、該滞留による熱分解等の問題
点を解消するという特有の効果が得られることが考えら
れる。このような場合にあっては、射出装置直前流路に
切換え弁を配し、該切換え弁内の流路と上記傾斜状流路
とを連通させて設ける関係上、流路の長尺化を招きやす
かった。このように連絡流路を長尺としたのでは、せっ
かく加熱溶融せしめた溶融材料の冷却恐れが生じやすく
上記せるように射出装置と材料押出し装置との間に剪断
加熱装置を配するとする効果が薄れてしまう。

【０００６】本発明は、従来技術の有するこのような問
題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところ
は、射出装置と材料押出し装置との間で簡易かつ安全に
材料を内部から発熱させて昇温させる高速加硫に適した
射出成形機を提供することである。また、射出時におけ
る溶融材料の逆流防止を図りながら射出装置による射出
時に掛かる高い射出圧力が剪断加熱装置側に及ばないよ
うにすることで全体寿命を長くすると共に、加熱溶融材
料の冷却恐れなく射出装置と剪断加熱装置との間の流路
を有効かつ容易に短尺化可能な射出成形機を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明がなした技術的手段は、材料押出し装置と射出
装置との間に剪断加熱装置を一体的に備えると共に、該
剪断加熱装置と射出装置との間に設けられる流路中に射
出装置への材料押出し時には開弁し、射出装置による材
料射出時には閉弁し剪断加熱装置側に射出圧力を及ぼさ
ない弁機構を備えて構成され、上記剪断加熱装置は、材
料押出し装置と射出装置との間に連通状に配されるシリ
ンダと、該シリンダ内壁との間に間隙を設けて回転可能
に配され、その回転作動によって材料押出し装置から押
出される溶融材料に剪断を与えて昇温せしめるマンドレ
ルとで構成されていることである。

【０００８】また、材料押出し装置と射出装置との間に
剪断加熱装置を一体的に備え、上記剪断加熱装置は、材
料押出し装置と射出装置との間に連通状に配されるシリ
ンダと、該シリンダ内壁との間に間隙を設けて回転可能
に配され、その回転作動によって材料押出し装置から押
出される溶融材料に剪断を与えて昇温せしめるマンドレ
ルとで構成されており、上記剪断加熱装置と射出装置と
の間に備えられる流路は、射出装置のテーパ面に向けて
上り傾斜状に備えられると共に、該流路中に弁機構を備
えて構成され、上記弁機構は、駆動装置と連絡した切り
換え弁と、該切り換え弁の摺動穴を設けたハウジングと
で構成され、上記切換え弁は、弁摺動穴に連通すると共
にハウジング外面に連通して剪断加熱装置側と連絡する
上流側第一流路と、弁摺動穴に連通すると共にハウジン
グ外面に連通して射出装置側と連絡する下流側第一流路
とを設け、該下流側第一流路は連通する弁摺動穴側面か
ら上り傾斜状に設けられると共にその流路端を射出装置
のシリンダテーパ面に対向せしめてなり、上記切り換え
弁はハウジングの弁摺動穴に摺接可能に構成された弁本
体と、上記ハウジングの上流側第一流路の傾斜角と同一
角で弁本体外側面から弁本体内側面へと向けて設けられ
る上流側第二流路と、該上流側第二流路と連通して上記
ハウジングの下流側第一流路と同一角で弁本体内から弁
本体外側面へと向けて上り傾斜状に設けられる下流側第
二流路とを備えてなり、上記切り換え弁をハウジング内
の弁摺動穴にて摺動作動せしむることで流路の連通状態
と非連通状態とが切り換え可能に構成されていることで
ある。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図に基づいて説明
する。また、図は本発明射出成形機の一実施例として竪
型タイプを示すが、単に一実施例にすぎず、本発明の範
囲内において横型タイプに適宜変更可能なものである。

【００１０】図中１は材料押出し装置、２は射出装置を
示し、該材料押出し装置１と射出装置２との間に剪断加
熱装置３を備えている。

【００１１】剪断加熱装置３は、材料押出し装置１と射
出装置２との間に連通状に配されるシリンダ３ａと、該
シリンダ３ａの内壁３ｂとの間に間隙５を設けて回転可
能に配され、その回転作動によって材料押出し装置１か
ら押出される溶融材料に剪断を与えて昇温せしめるマン
ドレル３ｃとで構成されている。また、上記間隙５の寸
法調整は適宜変更可能なものである。

【００１２】剪断加熱装置３は、シリンダ３ａの先端側
を、射出装置２との間に備える弁機構７に連絡すると共
に、マンドレル３ｃに対して材料押出し装置１のスクリ
ュー先端１ａが対向するように直交せしめている。

【００１３】なお、マンドレル３ｃの回転は周知の回転
機構４により行なわれるものとし、特に限定はされな
い。また、マンドレル３ｃの回転速度及び形状も任意で
あり、さらにマンドレルの一部に材料送出し用ネジ部を
設けるものとしてもよく、その場合においてもネジ部の
ピッチ等の調整、設定も、材料成分等の諸条件によって
任意に設定されるものである。また、剪断加熱装置３の
全体寸法（シリンダ３ａ及びマンドレル３ｃ）は図示例
に何等限定されるものではなく、長短任意に設定可能で
ある。尚、図示せる回転機構４は一実施例をあげたにす
ぎず、このようなマンドレルの回転機構において使用さ
れている他の一般的な機構も対象とされることはいうま
でもない。

【００１４】弁機構７は、射出装置２への材料押出し時
には開弁し、射出装置２による材料射出時には閉弁し剪
断加熱装置３側に射出圧力を及ぼさない構成のものとす
る。弁機構７は本実施例では図示せるように特有の構成
を有したものとしているが、上記目的達成のための構成
を有しているものであれば周知の切換え弁機構あるいは
逆止弁機構（ボール、ニードル）であっても構わず特に
限定されるものではない。

【００１５】尚、材料押出し装置１、射出装置２はこの
種の射出成形機において一般的構成を有するもので、本
明細書において特に説明は省略するが、図示例に特に限
定されるものでなく本発明の範囲内において他の一般的
構造に適宜変更可能である。

【００１６】従って、上記構成により、スクリュー１ａ
を介して材料押出し装置１から剪断加熱装置３内へと送
られた溶融材料は、該加熱装置３内の間隙５でのマンド
レル３ｃの回転によって機械的に剪断を与えられて昇温
する。そして、その剪断加熱装置３と射出装置２との間
の流路中に配される弁機構７を開弁し、上記昇温された
溶融材料が射出装置２内に送り出される。そして、射出
装置２内に送り出された溶融材料は射出装置２の射出プ
ランジャ２ｃによって金型に射出される。また、この射
出時においては弁機構７は閉弁されているものであるた
め、射出時に掛かる高い射出圧力は剪断加熱装置３側に
は何等及ばない。従って、剪断加熱装置３に及ぶ圧力と
しては、射出装置２側へと溶融材料を送り出す際に掛か
る低い押出し圧力だけである。

【００１７】本実施例では射出装置２のシリンダテーパ
面２ｂに向けて上り傾斜状の流路を連絡し、該テーパ面
２ｂに残る滞留材料に向けて溶融材料をぶつけるように
送り出すこととしていることから、図に示すような特別
な弁機構７を採用する。

【００１８】弁機構７は、ハウジング８と該ハウジング
８内に挿通されて配される切り換え弁２４とで構成され
ている。

【００１９】ハウジング８は、剪断加熱装置３のシリン
ダ３ａの先端側と、射出装置２のノズル２ａ上方のテー
パ面２ｂとの間に配設され、該ハウジング８は、ボック
ス形状に形成されたハウジング本体９と、該ハウジング
本体９の左右外面壁１０，１１にわたって貫通して形成
されている円筒状の切り換え弁摺動穴１５と、該切り換
え弁摺動穴１５と連通状にハウジング本体９の前後外面
壁１２，１３に夫々貫通して形成されている上流側第一
流路１８と下流側第二流路３１とを設けて構成されてい
る。

【００２０】尚、ハウジング本体９の形状は、剪断加熱
装置３のシリンダ３ａの先端側と、射出装置２のノズル
２ａ上方のテーパ面２ｂとの間に配設され得る大きさ、
形状のものであればよく限定はされない。

【００２１】上記上流側第一流路１８は、切り換え弁摺
動穴１５の側面１６から剪断加熱装置３のシリンダ３ａ
と対向する前方外面壁１２に向けて直交するように設け
て連通せしめており、その流路１８の流路端１９を剪断
加熱装置３のシリンダ３ａの先端側と連絡する。

【００２２】また、下流側第一流路２１は、射出装置２
のテーパ面２ｂと対向する後方外面壁１３の上方傾斜面
１４に向けて、上記切り換え弁摺動穴１５の上流側第一
流路１８が連通している側面１６位置と対向する側面１
７から上り傾斜状に設けて連通せしめており、その流路
２１の流路端２２を、射出装置２のテーパ面２ｂと連絡
する。

【００２３】そして上記切り換え弁摺動穴１５には、該
穴１５に摺設可能に構成された切り換え弁２４が挿通さ
れる。

【００２４】また、図中３３は温調用穴を示す。

【００２５】切り換え弁２４は、上記ハウジング本体９
の切り換え弁摺動穴１５に摺接かつ回動可能な円柱状に
形成されている弁本体２５と、該弁本体２５の左右外側
面２６，２７にわたって貫通して形成されている上流側
第二流路２８と下流側第二流路３１とを設けて構成され
ている。

【００２６】上記上流側第二流路２８は、ハウジング８
の上流側第一流路１８と同一軸上となるように弁本体外
側面２６から弁本体２５内へと向けて設けると共に、そ
の外側面側開口２９が上流側第一流路１８の弁摺動穴側
開口２０と一致する径をもって設けられている。

【００２７】下流側第二流路３１は、弁本体２５内に設
けられている上記上流側第二流路２８の先端３０側と連
通して上記ハウジング８の下流側第一流路２１と同一傾
斜角度をもって弁本体外側面２７へと向けて上り傾斜状
に設けられ、その外側面側開口３２が下流側第一流路２
１の弁摺動穴側開口２３と一致する径をもって設けられ
ている。

【００２８】これにより、射出装置２のテーパ面２ｂへ
と上り傾斜状に向う傾斜流路（下流側第一流路２１と下
流側第二流路３１からなる流路）と剪断加熱装置３側か
ら連絡される流路（上流側第一流路１８と上流側第二流
路２８からなる流路）との合流点３７位置に切り換え弁
２４が設けられる構成となる。

【００２９】尚、上記各流路１８，２１，２８，３１は
その流路長さや流路径は特に限定されることもないが、
溶融材料の流れに支障を来さない程度であれば、夫々の
流路長さをできるだけ短尺となるようにした方がハウジ
ング８の全体大きさも小型化でき、結果的に流路単尺化
が図れ好ましい。

【００３０】また、図中３４は上記切り換え弁２４を回
動作動せしめる装置であって、装置本体３５と切り換え
弁２４とにわたって配されているシリンダロッド３６に
よって、切り換え弁２４が開弁あるいは閉弁するように
回動作動される。尚、図示せる切り換え弁回動装置３４
は一実施例をあげたにすぎず、このような回動式の切り
換え弁において使用されている他の一般的な装置も対象
とされることはいうまでもない。

【００３１】従って、剪断加熱装置３と射出装置２との
間にハウジング８を配すると共に、該ハウジング８にお
ける上流側第一流路１８の流路端１９を剪断加熱装置３
のシリンダ３ａ側と対向せしめて連通せしめ、そしてハ
ウジング８における上方傾斜面１４を射出装置２のテー
パ面２ｂに対向せしめて連通せしめることで剪断加熱装
置３と射出装置２を接続する。

【００３２】そして、ハウジング８の切り換え弁摺動穴
１５に挿通して配設した切り換え弁２４を、切り換え弁
回動装置３４によっていずれかの方向に回動せしめれ
ば、該弁２４の上流側第二流路２８の外側面側開口３２
とハウジング８の上流側第一流路１８の弁摺動穴側開口
２０とが一致すると共に、上記弁２４の下流側第二流路
３１の外側面側開口３２とハウジング８の下流側第一流
路２１の弁摺動穴側開口２３とが一致して開弁状態とな
るため、剪断加熱装置３と射出装置２とが連通し、溶融
材料が剪断加熱装置３側から該弁機構７の流路を介して
射出装置２のテーパ面２ｂから送り込まれる。

【００３３】また、上記開弁状態から切り換え弁２４を
回動せしめて、該弁２４の上流側第二流路２８の外側面
側開口２９とハウジング８の上流側第一流路１８の弁摺
動穴側開口２０、および上記弁２４の下流側第二流路３
１の外側面側開口３２とハウジング８の下流側第一流路
２１の弁摺動穴側開口２３とを夫々完全にずらすものと
すれば閉弁状態となって剪断加熱装置３と射出装置２と
が非連通状態となり溶融材料の逆流はない。

【００３４】また、本実施例では切り換え弁２４がハウ
ジング８の切り換え弁摺動穴１５内にて回動可能に配設
されているものをもって説明したが、該切り換え弁２４
を切り換え弁摺動穴１５内を前後進せしめるように摺動
せしめて開弁、閉弁させるものとしてもよい。

【００３５】すなわち、ハウジング８の切り換え弁摺動
穴１５内にて前後進可能に配設した切り換え弁２４を、
前後いずれかの方向に摺動操作し、該切り換え弁２４の
上流側第二流路２８がハウジング８の上流側第一流路１
８と、そして切り換え弁２４の下流側第二流路３１がハ
ウジング８の下流側第一流路２１と夫々連絡されて剪断
加熱装置３と射出装置２との間の流路が連通状態とさ
れ、また上記切り換え弁２４の前後方向へのいずれかの
摺動操作により、該切り換え弁２４の上流側第二流路２
８とハウジング８の上流側第一流路１８、そして上記切
り換え弁２４の下流側第二流路３１とハウジング８の下
流側第一流路２１とが、夫々前後方向にずらされて上記
流路が非連通状態となるように構成してもよい。

【００３６】また、このように前後進可能に切り換え弁
を配設する構成とする場合には、切り換え弁およびハウ
ジング内に設けられる弁摺動穴は、切り換え弁が弁摺動
穴内において前後進可能なように夫々対応する形状に構
成されていれば実施例に示すような円柱状であるものに
限られず、例えば角柱状等の所望形状でよく適宜選択可
能なものであり任意である。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、上記のように構成すること
で、材料押出し装置から送られた溶融材料に機械的に剪
断を与えて昇温させることができるため、ＵＨＦ法のよ
うに配合剤の分散に細心の注意を払わなければならない
という問題もなく、簡易かつ安全に溶融材料の内部から
十分に加熱昇温せしめることのできる高速加硫に適した
射出成形機を提供できる。

【００３８】また、ＵＨＦ法によれば射出時に１８００
kgf/cm² 以上の射出圧力が射出口付近に掛るため、該射
出口に設ける樹脂通過パイプ及び導波管（高周波伝送
管）に負担が掛るが、本発明のように剪断加熱装置を射
出装置と材料押出し装置との間に設けると共に、射出装
置と剪断加熱装置との間の流路中に射出装置への材料押
出し時には開弁し、射出装置による材料射出時には閉弁
し剪断加熱装置側に射出圧力を及ぼさない弁機構等を備
えて構成すれば、そのような高い射出圧力が加熱装置側
に影響を及ぼすという虞れもなく結果として射出成形機
全体の長寿命化が図れる。

【００３９】さらに、ＵＨＦ法によればマグネトロン容
量によっては冷却設備を備える必要があったが、本発明
の構成とすれば冷却設備を設ける必要もなく材料を内部
から加熱することができるためコスト低減化も図れる。

【００４０】そして、剪断加熱装置側から射出装置のテ
ーパ面へと上り傾斜状に向う傾斜流路を有する構成の場
合において、上記剪断加熱装置の配置と共に、剪断加熱
装置側から連絡される流路との合流点位置に本発明特有
の弁機構を備えるものとすれば、上記合流点を切り換え
弁内にて一体的に設けることができるため、流路全体が
短尺化し、流路長尺による溶融材料の冷却虞れもないも
のとなる。従って、材料押出し装置と射出装置との間に
剪断加熱装置を備える本発明の特有構成を十分に発揮す
ることができる。

【００４１】また、従来は大型なハウジング内にて上記
合流点を形成するものも考えられたが、本発明はそのよ
うな大型なハウジング内にて上記合流点を形成するもの
でないため、合流点仕上がりの加工性が良好かつ容易で
ある。

【００４２】また、従来は切換え弁を備えたハウジング
と、傾斜状流路を備えたハウジングとの二部構成とし、
両ハウジングの接合面にて合流点を設けることも考えら
れたが、本発明では上記合流点を弁体内に設ける構成と
していることで、傾斜状流路端面の端面形状の相違によ
るずれから生ずる溶融材料の滞留発生箇所もない。

【００４３】また、本発明では切り換え弁式とするた
め、材料流路（面積）が充分にとれると共に、バックフ
ローもなく、すなわち計量のばらつきが低減できること
により製品の仕上がり効果も極めて高い。

【００４４】さらに、本発明のように構成することで、
歪みがないため切換え弁機構のハウジングに設ける温調
穴も大きく有効にとることができることとなり、温調効
率も向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明射出成形機の一部を断面して示す縦断正
面図。

【図２】流路連通状態の要部拡大縦断正面図。

【図３】流路非連通状態の要部拡大縦断正面図。

【図４】弁機構の横断平面図。

【図５】弁機構の分解斜視図。

【符号の説明】

１：材料押出し装置 ２：射出装置 ２ｂ：テーパ面 ３：剪断加熱装置 ３ａ：シリンダ ３ｂ：内壁 ３ｃ：マンドレル ５：間隙 ７：弁機構 ８：ハウジング １５：切り換え弁摺動穴 １８：上流側第一流路 ２１：下流側第一流路 ２４：切り換え弁 ２８：上流側第二流路 ３１：下流側第二流路 ３７：合流点

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋詰 守男 長野県北佐久郡立科町大字茂田井1622，イ −12

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 材料押出し装置と射出装置との間に剪断
   加熱装置を一体的に備えると共に、該剪断加熱装置と射
   出装置との間に設けられる流路中に射出装置への材料押
   出し時には開弁し、射出装置による材料射出時には閉弁
   し剪断加熱装置側に射出圧を及ぼさない弁機構を備えて
   構成され、上記剪断加熱装置は、材料押出し装置と射出
   装置との間に連通状に配されるシリンダと、該シリンダ
   内壁との間に間隙を設けて回転可能に配され、その回転
   作動によって材料押出し装置から押出される溶融材料に
   剪断を与えて昇温せしめるマンドレルとで構成されてい
   ることを特徴とする剪断加熱装置を備えた射出成形機。
2. 【請求項２】 材料押出し装置と射出装置との間に剪断
   加熱装置を一体的に備え、上記剪断加熱装置は、材料押
   出し装置と射出装置との間に連通状に配されるシリンダ
   と、該シリンダ内壁との間に間隙を設けて回転可能に配
   され、その回転作動によって材料押出し装置から押出さ
   れる溶融材料に剪断を与えて昇温せしめるマンドレルと
   で構成されており、上記剪断加熱装置と射出装置との間
   に備えられる流路は、射出装置のテーパ面に向けて上り
   傾斜状に備えられると共に、該流路中に弁機構を備えて
   構成され、上記弁機構は、駆動装置と連絡した切り換え
   弁と、該切り換え弁の摺動穴を設けたハウジングとで構
   成され、上記切換え弁は、弁摺動穴に連通すると共にハ
   ウジング外面に連通して剪断加熱装置側と連絡する上流
   側第一流路と、弁摺動穴に連通すると共にハウジング外
   面に連通して射出装置側と連絡する下流側第一流路とを
   設け、該下流側第一流路は連通する弁摺動穴側面から上
   り傾斜状に設けられると共にその流路端を射出装置のシ
   リンダテーパ面に対向せしめてなり、上記切り換え弁は
   ハウジングの弁摺動穴に摺接可能に構成された弁本体
   と、上記ハウジングの上流側第一流路の傾斜角と同一角
   で弁本体外側面から弁本体内側面へと向けて設けられる
   上流側第二流路と、該上流側第二流路と連通して上記ハ
   ウジングの下流側第一流路と同一角で弁本体内から弁本
   体外側面へと向けて上り傾斜状に設けられる下流側第二
   流路とを備えてなり、上記切り換え弁をハウジング内の
   弁摺動穴にて摺動作動せしむることで流路の連通状態と
   非連通状態とが切り換え可能に構成されていることを特
   徴とする剪断加熱装置を備えた射出成形機。