JP2627015B2 - 熱硬化性樹脂用射出成形機のスクリュ - Google Patents

熱硬化性樹脂用射出成形機のスクリュ

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29CSHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C45/00Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
    • B29C45/17Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
    • B29C45/46Means for plasticising or homogenising the moulding material or forcing it into the mould
    • B29C45/58Details
    • B29C45/60Screws

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明はフェノール樹脂やゴムのような熱硬化性樹脂
を可塑化、計量、射出成形するための熱硬化性樹脂用射
出成形機のスクリュに関する。
(従来の技術) 熱硬化性樹脂は溶融樹脂の粘度が熱可塑性樹脂に比べ
て一般的に高く、スクリュ先端にリングバルブ式の逆流
防止弁を設けても、該リングバルブの閉鎖時間がばらつ
き安定しない上、構造上あるいは部分的熱硬化等により
掃除も困難であった。そのため、熱硬化性樹脂用射出成
形機には第3図に示すスクリュ100の如く、逆流防止弁
を伴なわず、フィードゾーンF、コンプレッションゾー
ンC、メータリングゾーンMがストレートに連続する圧
縮比CR=1(即ち非圧縮)乃至は緩圧縮と称される1.5
程度の範囲のスクリュが使用されていた。
そして、該スクリュ100の形状はそのスクリュ外径を
Dとしたとき、通常、スクリュ形成部長さLsが10D≦Ls
≦18D、スクリュピッチPが0.7D≦P≦D、フィードゾ
ーンFの溝深さHfが0.1D≦Hf≦0.2Dでそれぞれ形成され
ていた。
尚、HmはメータリングゾーンMの溝深さであって、該
フィードゾーンFの溝深さHf及び圧縮比CRが決定されれ
ば自動的に算出決定される。
Lはスクリュ形成部長さLsに先端円錐形状部を加えた
事実上のスクリュ長さ(以後スクリュ長さという)であ
る。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、かかる逆流防止弁を伴わず且つストレ
ート乃至は僅かな圧縮比の緩圧縮スクリュにあっては、
射出充填時における溶融樹脂の逆流の量およびバラツキ
が共に大きく、充填不足によるショートショットや過充
填によるバリ気味の成形品が混在することになる。
このため成形品重量のバラツキの度合σn/が一般的
には0.001〜0.003程度であって、0.0002以下をクリアす
る熱可塑性樹脂の精密成形にははるかに及ばなかった。
但し、ここにおいては成形品重量の平均値、σは偏
差である。
(課題を解決するための手段) このような課題を解決するために本発明にあっては、
スクリュ外径Dに対して、スクリュピッチPを0.7D≦P
≦D、フィードゾーンの溝深さHfを0.1D≦Hf≦0.2D、圧
縮比CRを1≦CR≦1.5としてそれぞれ形成するととも
に、メータリングゾーンの終了部位におけるD≦Lh≦1.
5Dの長さLhにわたってスクリュピッチPhが0.7P≦Ph≦
P、圧縮比CRhが1.7≦CRh≦2.7のそれぞれよりなるスク
リュヘッド部を形成したことを特徴とするスクリュとし
たものである。
(作用) 外径D、スクリュピッチPのスクリュの、メータリン
グゾーンの終了部位におけるD≦Lh≦1.5Dの長さLhにわ
たってスクリュピッチPhが0.7P≦Ph≦P、圧縮比CRhが
1.7≦CRh≦2.7のそれぞれよりなるスクリュヘッド部を
形成したので、射出充填時において比較的粘度の高い熱
硬化性溶融樹脂の逆流を精密成形に近いレベルで防止す
る。
(実施例) 以下本発明をより具体的に明らかにするために一実施
例を示した図面に従って説明する。
第1図には本発明に係るスクリュ1が、そして第2図
には該スクリュ1の前部拡大図が示されており、第3図
には既に従来の技術の欄で説明したように、熱硬化性樹
脂用射出成形機の通常のスクリュ100が示されている。
第1図乃至第2図と第3図との比較からも明らかなよ
うに、本発明に係るスクリュ1は、従来のスクリュ100
のメータリングゾーンMの終了部位における長さLhにわ
たって特殊なスクリュヘッド部1Aを形成したことにおい
て、該従来のスクリュ100とその構成を異にする。
しかし、該スクリュヘッド部1A以外のスクリュ形状、
即ち外径D、ピッチP、フィードゾーンFの溝深さHf及
びメータリングゾーンMの溝深さHm或いはスクリュ長さ
Lを該スクリュ100と該スクリュ1は同一とすることが
できるので、従来の加熱シリンダに本発明に係るスクリ
ュ1は容易に適用可能となる。
ここでスクリュヘッド部1Aについて詳述する。第1図
乃至第2図において、Lhは該スクリュヘッド部1Aの先端
円錐形状部を除く長さであり、D≦Lh≦1.5Dとしてい
る。
Phは該スクリュヘッド部1Aのスクリュピッチであり、
0.7P≦Ph≦Pとしている。
そして、フィードゾーンFに対する該スクリュヘッド
部1Aの圧縮比CRhを、1.7≦CRh≦2.7としている。
Hhは該スクリュヘッド部1Aの溝深さであって、該フィ
ードゾーンFの溝深さHf及び圧縮比CRhを決めれば自動
的に算出される。
尚スクリュ1は、第2図に示す如くスクリュヘッド部
1Aと該スクリュヘッド部1Aを除くスクリュ本体部1Bを単
独に形成し螺合(熱可塑性スクリュにおいては通常多く
用いられる公知の手段につき詳しい説明を省略する)に
より両者を固定することにより構成することもできる
し、両者を連続する一体物として形成することもでき
る。何れの場合においても、該スクリュ本体部1Bからス
クリュヘッド部1Aに移行する部分は段差のないように例
えば45゜程度のテーパで滑らかに結ぶとともに、該スク
リュ本体部1Bのスクリュフライトの終了部分と該スクリ
ュヘッド部1Aのスクリュフライトの開始部分はスクリュ
の長さ方向において隙間を設けても周方向では隙間のな
いように僅かにラップする形状としている。
ところで、該スルリュヘッド部1Aの長さLh、スクリュ
ピッチPh及び圧縮比CRhの最適範囲は実際の成形及びテ
ストを重ね、主としてその結果に基づいて決定したもの
であるが、射出充填時における溶融樹脂の逆流の量及び
そのバラツキを最少にするための要素として、特に圧縮
比CRhの影響が大きいことを見出だした。そして、その
範囲として1.7≦CRh≦2.7を実用上最適なものとした。
このことについて第4図に基づいて詳細に説明する。
第4図のグラフは横軸に5種類のスクリュをその圧縮
比で表し、縦軸に4種類の熱硬化性樹脂原料を実機(各
機製射出成形機M100A II−TS)成形テストしたときの各
スクリュ、即ち各圧縮比に対する成形品重量のバラツキ
の度合σn/をとっている。
該5種類のスクリュの諸元は次の通りである。
圧縮比(CR)1のスクリュは従来のスクリュ100の1
例であって、スクリュ外径D=45mm、スクリュピッチP
=36mm(0.8D)、フィードゾーンの溝深さHf=6.0mm
(0.133D)としている。圧縮比1、即ち非圧縮のスクリ
ュなので、メータリングゾーンの溝深さHmはフィードゾ
ーンの溝深さHfと同じの6.0mmである。スクリュ長さL
=770mm、スクリュ形成部長さLs=720mm(16D)であ
る。
圧縮比(CRh)1.9と2.2及び2.7の3種類のスクリュ
は、それぞれ本発明に係るスクリュ1に相当するものの
1実施例であり、1.4のスクリュは該スクリュ1と同様
の構成ではあるが1.7≦CRh≦2.7の範囲をはずれるもの
である。
上記圧縮比(CRh)1.4、1.9、2.2及び2.7の各スクリ
ュのスクリュ本体1Bに相当する部分の諸元は圧縮比(C
R)1のものと全く同一である。即ちスクリュ外径D=4
5mm、スクリュピッチP=36mm、フィードゾーンの溝深
さHf=6.0mm、メータリングゾーンの溝深さHm=6.0mmで
ある。
そして、スクリュヘッド部1Aの溝深さHhの値をかえる
ことにより4種類のスクリュを構成している。即ち、圧
縮比(CRh)1.4の場合Hh=4.0mm、1.9の場合Hh=3.0m
m、2.2の場合Hh=2.5mm、2.7の場合Hh=2.0mmとなって
いる。
スクリュヘッド部1Aの長さLh及びスクリュピッチPhは
4種類のスクリュとも同一で、Lh=47mm(1.04D)と
し、Ph=36mm(P)としている。
スクリュ長さLは770mmで5種類のスクリュ全て同一
である。
成形に用いた原料は、不動化学のフドウライトF6332
(グラフは破線Vで表示)、松下電工のパナフローCY33
17(グラフは一点鎖線Wで表示)、住友ベークライトの
スミコンPM2900(グラフは2点鎖線Xで表示)及び住友
ベークライトのスミコンPM8750(グラフは長い破線Yで
表示)の合計4種類のフェノール樹脂である。
尚、グラフの実線Zは4種類の原料の成形品重量のバ
ラツキの度合σn/を単純平均したものを表す。
成形品は多数個取りの精密電気部品でスプル、ランナ
込みで約65gのものである。
第4図のグラフは該成形品を成形開始から70ショット
廃棄した後、連続100ショット採取し、各ショット重量
を1/1000gまで測定し、その平均を、偏差をσとし
て成形品重量のバラツキの度合をσn/で表している。
第4図から明らかなように、4種類の原料の内スミコ
ンPM2900を除く3種類の原料が、圧縮比2.2でσn/が
最少となっている。そして4種類の原料の各σn/を単
純平均したものを表す実線Zにおいてその傾向が読み取
り易いように、該圧縮比2.2を中心にして±0.5、即ち1.
7〜2.7の範囲においてσn/が最も好ましい値を示すこ
とが判る。
例えば4種類の材料のなかで実線Zに最も近似した1
点鎖線W(パナフローCY3317)を例にみてみると、圧縮
比1の従来のスクリュによる成形結果ではσn/が0.00
14であるのに対して、本発明に係るスクリュヘッド部を
形成した圧縮比1.9のスクリュで0.00041、圧縮比2.7の
スクリュで0.00053となっており、圧縮比2.2のスクリュ
では最小の0.00027となっている。
発明が解決しようとする課題の欄で述べたように、従
来一般的に成形品重量のバラツキの度合σn/が0.001
〜0.003(上記例では0.0014)程度のものが、熱可塑性
樹脂の精密成形の0.0002以下に極めて近い(上記例では
0.00027)ところまで到達可能となったのである。
(効果) 本発明に係るスクリュヘッド部を備えたスクリュを用
いることにより、射出充填時における溶融樹脂の逆流の
量及びそのバラツキを従来のスクリュによる成形に比較
して1/5〜1/10程度の水準に減少せしめることが可能と
なる。このことにより、熱硬化性樹脂のバリなし精密安
定成形を可能としたことは本発明の著しい効果である。
加えて、非圧縮乃至は緩圧縮の従来のスクリュに比較
して、本発明に係るスクリュによれば、可塑化・溶融時
に非常に良好な混練効果が得られ、そのため物性的にも
均質な成形品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係るスクリュを説明するための図であ
り、第2図は第1図における要部拡大図である。第3図
は熱硬化性樹脂用射出成形機の従来のスクリュを示す図
である。 第4図は従来のスクリュ及び本発明に係るスクリュのフ
ィードゾーンに対するメータリングゾーン又はスクリュ
ヘッド部の圧縮比と、成形品重量のバラツキの度合σn/
の関係を示す図である。尚、第1図乃至第3図におい
て同じ符号をつけたものは同一又は相当するものを表
す。 1:スクリュ 1A:スクリュヘッド部 1B:スクリュ本体部 D:スクリュ外径 Hf:フィードゾーンの溝深さ Hm:メータリングゾーンの溝深さ Hh:スクリュヘッド部の溝深さ Lh:スクリュヘッド部の長さ (先端円錐形状部を除く) P:スクリュピッチ Ph:スクリュヘッド部のスクリュピッチ F:フィードゾーン C:コンプレッションゾーン M:メータリングゾーン

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スクリュ外径Dに対して、スクリュピッチ
    Pを0.7D≦P≦D、フィードゾーンの溝深さHfを0.1D≦
    Hf≦0.2D、圧縮比CRを1≦CR≦1.5としてそれぞれ形成
    するとともに、メータリングゾーンの終了部位における
    D≦Lh≦1.5Dの長さLhにわたってスクリュピッチPhが0.
    7P≦Ph≦P、圧縮比CRhが1.7≦CRh≦2.7のそれぞれより
    なるスクリュヘッド部を形成したことを特徴とする熱硬
    化性樹脂用射出成形機のスクリュ。
  2. 【請求項2】前記スクリュヘッド部と該スクリュヘッド
    部を除くスクリュ本体部をそれぞれ単独に形成し、該ス
    クリュヘッド部を該スクリュ本体部に螺合により取付け
    固定するようにした請求項1記載の熱硬化性樹脂用射出
    成形機のスクリュ。
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