JP4708094B2 - 液状樹脂成形機の射出装置 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも２種類の液状樹脂を一定比率で混合し、その混合液を高温の金型の中に射出して成形する液状樹脂成形機の射出装置に関し、特に、その液状樹脂の混合に特徴を有する液状樹脂成形機の射出装置に関する。

液状樹脂成形は、代表的にはＬＩＭ ( LIQUID INJECTION MOLDING )と呼称され、例えば、ＬＳＲ（液状シリコーンゴム）の成形やシリコンレンズの成形に採用される。この種の成形では、常温で液状の液状樹脂、例えば主剤と硬化剤の２液性の樹脂が使用され、それらが一定の比率で混合された後に高温の金型の中に充填されて成形品になる。このような成形のための射出装置は、すくなくとも２種類の液状樹脂を所定比率で供給する供給装置と、それらの液状樹脂を混合する混合装置と、混合された混合液を金型に射出あるいは注入する射出装置とを含む。液状樹脂は、金型のキャビティの中に射出されるまで常温ないしそれ以下に保たれる。

より具体的には、この種の射出装置はインターネット上で閲覧可能な下記のホームページ、又は下記の実用新案登録出願もしくは特許出願などに開示されている。

例えば、インターネット上のホームページhttp://www.sanjo.co.jp/business/liquid.html（株式会社 山城精機製作所作成）には、液状樹脂成形機の実用的な技術及び装置が具体的に開示されている。

また、実公平３−２００９２号公報には、複数の原液を金型に注入する直前に混合する射出装置が開示されている。より具体的には、その射出装置は、少なくとも２つの原液タンクと、ピストンを含む２つの計量シリンダと、射出ノズルを含む１つの混合装置と、それらの計量シリンダと混合装置を連通する混合部とを含む。混合装置は、ミキシング部材が管中に静的に固定されたスタティックミキサのような装置として図示されている。このような射出装置では、計量シリンダが原液タンクから２原液を計量し、その計量シリンダのピストンが２原液を押圧して混合部経由で混合装置に供給し、混合装置で２原液を混合させながらその混合液を射出する。原料２液は、ミキシング部材によって分割細分化されて混合される。

また、特開平６−６３９９２号公報には、少なくとも２液をスクリュによって混合する射出装置が開示されている。より具体的には、その射出装置は、少なくとも２液を貯留する２つの樹脂タンクと、スクリュを含む１つの混合攪拌シリンダと、樹脂タンクと混合攪拌シリンダとに連通する２つの計量シリンダとを含む。このような射出装置は、先ずそれぞれの液状樹脂を計量シリンダで個別に所定量計量し、つぎにそれらを所定の混合比率で混合攪拌シリンダに供給する。そして、この射出装置は、そのシリンダ内のスクリュを回転させながら後退させることによって２液を混合・計量して、最後にスクリュの前進によって所定量の混合液を射出する。本装置の混合装置は、あたかもインライン射出成形機のように後退前進するスクリュによって液状樹脂を計量し射出する。

また、特開２０００−６１９９２号公報には、スクリュプリプラ式射出装置を基本的な構成とする射出装置が開示されている。この装置は、スタティックミキサ等の予備混合手段とスクリュプリプラ式射出装置の予備可塑化装置に相当する主混合手段と、プランジャ射出装置に準ずる構成の射出装置とを備えている。より具体的には、この射出装置は、少なくとも２液を貯留する２つの原料貯留槽と、原料貯留槽から２液を所定比率で計量する計量手段と、スタティックミキサ等からなる予備混合手段と、プリプラスクリュに相当する混合スクリュを含む主混合手段とを含む。この射出装置は、樹脂を一旦予備混合手段で混合した後にさらに主混合手段によって混合し、その混合液をこの発明特有のプランジャによって計量してから射出する。ただし、本装置のスクリュについて特別な説明はなされていない。また、混合に関しては、スタティックミキサ等による予備混合とスクリュによる主混合の両方が行われると記載されている。

上記のような射出装置における２液の混合比率は通常１：１である。一方の液が特に少ない偏った比率である場合の混合比率の限度は、実用的にはおおよそ１０：１程度である。粘性についても同程度の粘度比の組み合わせが選ばれる。このような混合比率や粘度比の組み合わせが採用されるのは、正確な比率で均一に微細化された混合を実現するためである。

インターネットホームページ http://www.sanjo.co.jp/business/liquid.html 実公平３−２００９２号公報 （第１図） 特開平６−６３９９２号公報 （図１、図２） 特開２０００−６１９９２号公報 （図１）

しかしながら、上記のような射出装置は、正確な混合比率での均一に微細化された混合を厳密には実現していない。その上、上記射出装置は、速やかな混合及び混合後の速やかな射出を実現していない。

本来、成形機の混合においては、少なくとも２液が所定の比率で正確に混合されることはもちろん均一に微細に混合されることが要求される。そして、間欠的に行われる計量工程あるいは射出工程においてそれらの工程開始直後と工程終了直前とで混合状態がばらついてはならない。また、一旦開始された液状樹脂の混合はできるだけ短時間にかつ短い経路で終了されなければならない。その上、液状樹脂の組み合わせは、両者の混合比率や粘度の違いにできるだけ制約されないことが望ましい。

ところが、上記従来の射出装置は、厳密な意味で上記の要請に充分に対応していない。例えば、スタティックミキサでは、高粘度の液状樹脂と低粘度の液状樹脂とが充分に混合されないことがある。特に、粘度差が大きい２液の混合では、厳密な意味で混合が不充分になりやすい。その上、管路の入口から出口までの間で流速の差が発生しやすい。この２液の流速差は、混合開始直後の混合比率と終了直前の混合比率を厳密な意味で徐々に変動させ、極端な場合に液状樹脂の送りムラを発生させて混合比率をばらつかせる。逆に２液があまりに低粘度である場合にも、管路中の２液の流れがあまりにも層流的に流れるために混合が不充分になることがある。

もちろん、スタティックミキサの管の長さを長くすることはもう限界にある。その上、ミキサ管の中に設けられるミキシング部材の数は、縦列されるために限度がある。この装置の使い勝手はもちろん混合時間の短縮化と混合液の存在経路の短縮化も考慮されなければならない。

混合の不充分さは、従来のスクリュによる混合においても厳密には存在する。本来、射出成形機のスクリュ溝は、ペレット状の樹脂材料を剪断発熱させるものであることからその溝が単純で深い。それで、スクリュは液状樹脂の混合に適さない。この問題は、特に２液の粘度が低い場合に顕著になる。

その上、インラインスクリュ式成形機では、スクリュヘッドに取り付けられたチェックリングの挙動による諸問題がある。また、従来のスクリュプリプラ式成形機では、射出装置から可塑化装置への樹脂の逆流を防ぐ逆流防止機構周りの単純化が望まれる。混合された液状樹脂は、逆流防止部位の周りで滞留しやすく、やがて固化物を生成するからである。特に、逆流防止機構に可動物がある場合にその問題が大きくなる。

特に上記特許文献３の実施例では、スクリュによる混合の不足分を補うためにスタティックミキサが組み合わされている。この場合、混合経路が長くなると共に、混合そのものの時間も長くなる。それゆえ、成形休止あるいは成形樹脂変更等の際に洗浄しなければならない区間が増加してメンテナンスの負担が増大する。その上、洗浄で廃棄される樹脂量が増えてコスト的な無駄が多くなる。

また、一方の液の混合量が特に少ない偏った混合比率での２液の混合では、それらの混合が不充分である場合にその混合液の物性がばらつく傾向がある。少ない方の液状樹脂（例えば添加剤）は、所定の少ない比率で正確に混合されてこそ、その作用効果を奏するからである。この場合、例えばその添加剤が硬化剤とすると、混合液の硬化速度がばらついて成形サイクルが乱れる。極端な場合には、その硬化が著しく遅れたり射出装置の中で硬化し始めたりする。この現象は、混合液が速やかに射出されない場合、あるいは混合液の通過する経路が複雑な形状である場合により顕著になる。また、このような混合が２液性のレンズ成形において該当する場合には、成形サイクルの乱れはもちろん成形品の物性、例えばレンズの屈折率の不均一等が発生する。

以上の問題を解消するために、混合する２液の混合を混合開始時から強くすると共にその強さを変更可能にすることが効果的である。そして、混合液が存在する経路を減少させると共に形状的に単純化することが望ましい。その結果、偏った混合比率あるいは差異ある粘度の組み合わせにも幅広く対応して混合できることになる。

そこで、本発明は、液状樹脂の混合を効率的にすると共に混合経路をできるだけ短縮・単純化することによって、混合を従来以上に均一に微細に行うと共に速やかに行う液状樹脂成形機の射出装置を提案するとともに、液状樹脂成形機の射出装置で、液状樹脂の混合の強さを幅広く変更可能に調整することができる混合方法を提案する。

上記の課題を解決するために、液状樹脂成形機の射出装置における本発明の混合方法によれば、少なくとも２種類の液状樹脂を所定比率で供給する供給装置と、供給された該液状樹脂を混合する混合装置と、混合された該液状樹脂をプランジャ射出装置に送るために該混合装置と該プランジャ射出装置とを連通する連通部材と、プランジャの後退制御によって該液状樹脂の混合液を一旦射出シリンダで計量した後に該プランジャの前進制御によって該混合液を射出するプランジャ射出装置と、を含み、前記混合装置が、前記供給装置に材料供給孔を経由して連通する混合シリンダと、該混合シリンダのシリンダ孔の中で少なくとも回転自在に設けられた混合軸と、該混合軸の回転を制御して混合の強さを制御する回転駆動装置と、を含む液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であって、前記液状樹脂の混合の強さの調整が、前記混合軸の回転速度制御と前記プランジャの後退速度制御とを相関的に調整することによって行われる。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸が、前記混合シリンダのシリンダ孔の中で回転又は前後動し、かつその大部分の側面に多数の凸状突起を有し、前記混合装置が、該混合軸の前後動を制御して前記混合液の逆流を防止する逆流防止機構を含むと良い。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸の凸状突起が、該混合軸に沿って互いに交差するように刻設された複数条の交差螺旋溝によって区画されるように形成されると良い。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸が、該混合軸の大部分に前記凸状突起を有すると共にさらに前記材料供給孔に望む箇所の近傍に複条短ピッチの螺旋溝を有し、該螺旋溝のねじれ方向を、該混合軸が回転したときに前記液状樹脂を基部側から先端側に送り出す方向に傾斜させてあると良い。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記連通部材の連通孔と前記射出シリンダのシリンダ孔とが、該連通孔が該射出シリンダのシリンダ孔の終端面で開口することによって連通させてあると良い。

なお、上記括弧内の符号は、含まれる構成要素を図面と参照するものであり、それらを図面のものだけに限定するものではない。

液状樹脂成形機の射出装置で少なくとも２種類の液状樹脂を混合するための本発明の混合方法によれば、その射出装置が混合装置とプランジャ射出装置とを含み、回転制御される混合軸をその混合装置に含み、進退制御されるプランジャをそのプランジャ射出装置に含んで、その混合軸の回転速度制御と共にそのプランジャの後退速度制御を行ってそれらを相関的に調整する。それで、本発明の混合方法は、液状樹脂の混合比率あるいは粘性の差異に対応して液状樹脂の混合の強さを広範囲に調整することを可能にして、より広範囲な液状樹脂の組み合わせを選択可能にする。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸がその大部分に多数の凸状突起を備えると良い。それで、供給装置から正確な混合比率で供給された液状樹脂が、回転制御される多数の凸状突起によって均一に微細にそして速やかに混合してプランジャ射出装置で計量される。そして、この射出装置の混合の強さは、液状樹脂の組み合わせに応じて混合軸の回転速度を制御することによって調整可能である。また、この射出装置は、その混合軸に多数の凸状突起を有することによってその軸長の短縮化を可能にして、混合済みの液量を減少させて運転停止や樹脂替えの際に廃棄される樹脂を減量することができる。その結果、混合軸の洗浄が容易になってメンテナンス性が向上する。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸の凸状突起が、その混合軸に沿って互いに交差する複数条の螺旋溝によって細かく区画されるように形成され、かつその長さ方向に多数形成されると良い。それで、混合シリンダ中の液状樹脂は、隣り合う凸状突起によってほぼ２分割され、混合シリンダに沿って送られる間にさらに膨大な回数分割される。その結果、均一で微細な混合がより速やかに行われる。その上、溝形状が浅くて単純で整然としているので、成形終了や休転等の際に行われる混合液の洗浄等が容易になる。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記混合軸が、前記材料供給孔の近傍に複条短ピッチの螺旋溝を有すると良い。それで、前記供給装置から供給された液状樹脂は、回転制御されるこの螺旋溝によって強制的に前方に送り出されてこの近傍に滞留を発生させることがなくなる。

また、前記混合方法が採用される前記液状樹脂成形機の射出装置においては、前記連通孔が射出シリンダのシリンダ孔の終端面で連通していると良い。それによって、混合液が単純にかつ自然に流れる。その結果、混合液がそのシリンダ孔の終端面近傍で滞留し固化する現象が抑えられる。

液状樹脂成形機の射出装置１は、図１及び図２に示されるように、少なくとも２種類の液状樹脂材料（原液）を供給する供給装置１０と混合装置２０及びプランジャ射出装置５０を含む。以下、まず基本的な構成が説明される。

供給装置１０は、従来の原液の供給装置と同じものである。この装置１０は、少なくとも２種類の原液を下流の混合装置２０に供給する。２液の原液、場合によっては着色剤（ピグメント）を含む３液の原液は、ペイル缶あるいはドラム缶（図示省略）で供給される。この供給装置１０は、例えば材料補給装置１２と送給装置１３とを含み、前者がペイル缶等を交換可能に搭載してそれらから原液を送給装置１３に補給し、後者が補給された原料を一時的に貯留した後に混合装置２０に所定の混合比率で送給する。

混合装置２０は、本発明の特徴を最も含む装置である。以下、その説明がなされるが、その前に、その下流の連通部材３９とプランジャ射出装置５０が先に説明される。

連通部材３９は、混合装置２０の混合シリンダ２１とつぎに説明されるプランジャ射出装置５０の射出シリンダ５１とを連通する部材である。連通部材３９中の連通孔３９ａは単純な円孔である。

プランジャ射出装置５０は、従来のプリプラ式射出装置に含まれるプランジャ射出装置に準ずるものである。この射出装置５０は、シリンダ孔５１ａが形成された射出シリンダ５１と、その中で前進後退するプランジャ５２と、そのプランジャ５２の前進後退動作を駆動制御するプランジャ駆動装置５３と、図示省略された金型に当接するノズル５４と、ノズル５４と射出シリンダ５１の先端を結合するノズルアダプタ５５とを含む。プランジャ駆動装置５３は電動式、油圧式いずれであっても良い。シリンダ孔５１ａはノズルアダプタ５５の透孔５５ａを介してノズル孔５４ａに連通し、金型のキャビティ（図示省略）に連通する。そして、シリンダ孔５１ａは、ノズルアダプタ５５に形成された凹面を終端面５５ｂとして、その面５５ｂで連通部材３９の連通孔３９ａと連通している。また、ノズル５４と射出シリンダ５１の外周は冷却管５６、５７によって冷却される。また、プランジャ射出装置５０は、プランジャ５２の位置を検出する図示省略された従来公知のリニアスケール等の位置検出装置を含み、その位置を図示省略された制御装置に送る。

本発明の特徴を最も含む混合装置２０は、図１，図２及び図３で示される。この混合装置２０は、シリンダ孔２１ａが形成された混合シリンダ２１と、その中で回転あるいは前後動する混合軸２２と、その軸２２を回転する回転駆動装置３０と、その軸を前後に移動する軸性駆動装置２４と、を含む。そして、混合装置２０は、そのシリンダ２１の基部近傍に少なくとも２個の材料供給孔２１ｂ、２１ｃ（以下、２１ｂで代表される。）を備えて、それらから上記供給装置１０の送給装置１３に連通する。このような混合シリンダ２１は上記の射出シリンダ５１と同様に冷却される。

混合軸２２は、略円錐に形成された先端面２２ａを有する。また、混合軸２２は、その円錐先端面２２ａの基底部分から材料供給孔２１ｂ付近までの大部分に、実施例でより詳述される多数の凸状突起２２ｂを有している。また、混合軸２２は、実施形態によっては省略され得る螺旋溝２２ｃを有している。この螺旋溝２２ｃは、実施例で詳述されるが、材料供給孔２１ｂに面する位置の近傍に形成される。また、混合軸２２は、混合シリンダ２１中で回転するように軸受２５によって保持される。また、混合軸２２は、この軸受２５に対して軸性の移動を許容する複数の溝から成るスライド溝２２ｄを有している。また、混合軸２２の基端側は、軸性駆動装置２４の出力軸に固定されている。そして、混合軸２２は、その基端に近い位置でプーリ２６と結合されている。プーリ２６と軸受２５との間には、両者を遠ざける方向に押圧する圧縮コイルばね２７が装着されている。

混合シリンダ２１のシリンダ孔２１ａの下流側終端面は、混合軸２２の円錐先端面２２ａが前進したときに隙間なく当接する形状に形成されている。この端面は、後述される逆流を防止するためのシール座面２１ｄとして機能する。

回転駆動装置３０は、回転モータ３１と、その出力軸に取り付けられたプーリ３２と、タイミングベルト３３と、混合軸２２上のプーリ２６とで構成された装置である。これらの構成要素は、原液を混合してその混合液をプランジャ射出装置５０に供給すなわち計量する際に、混合軸２２を回転させる。回転モータ３１の回転数は、図示省略した従来公知のエンコーダによって検出されてフィードバックされる。そして、混合軸２２の回転速度は設定した回転数に制御される。したがって、混合軸２２による混合の強さは、混合する原液の粘度等に合わせてその回転速度を設定することによって調整可能である。混合と計量のより詳細な説明は、実施例でさらに詳述される。

軸性駆動装置２４は、計量する際に混合軸２２に対する推力を解除する一方、射出する際に混合軸２２を前進させる。前者の計量では、コイルばね２７がプーリ２６を混合軸２２の基端側に後退させるので混合軸２２の先端面２２ａがシリンダ孔終端のシール座面２１ｄから離隔する。それで、混合シリンダ２１と射出シリンダ５１とが連通し、混合シリンダ２１内の混合液が射出シリンダ５１側に移動して計量が行われる。このときの原液の移動は、主としてプランジャ５２の後退による吸引力に因り、従として混合液が送給装置１３から受ける送給圧力に因る。一方、後者の射出では、軸性駆動装置２４がコイルばね２７に抗して混合軸２２を前進させる。それで、軸性駆動装置２４は、混合軸２２の円錐先端面２２ａをシール座面２１ｄに押し当てて、プランジャ駆動装置５３から混合シリンダ２１側への混合液の逆流を防止する。こうして、混合軸２２と軸性駆動装置２４とばね２７、そして円錐先端面２２ａ及びシール座面２１ｄの組み合わせは、簡単な構成の逆流防止機構４０を構成する。

以下、主要な構成要素のより具体的な説明が実施例と共に詳述される。

まず、供給装置１０の従来公知の構成が補足説明される。材料補給装置１２は、原液をペイル缶等から送給装置１３に補給するポンプ（図示省略）を含む。送給装置１３は、例えば、原液の混合比率に合わせた断面積を有する送給シリンダ１５とピストン１６とそのピストンを駆動する駆動装置（図示省略）を含み、その送給シリンダ１５で原液の一時的な貯留と下流への圧送を繰り返す。送給シリンダ１５とピストン１６のセットは原液の混合比率に合わせて交換可能に組み合わされる。ピストン１６の前進位置と後退位置は、例えばリミットスイッチ等（図示省略）によって検出され、送給シリンダ１５中の原液の容積として制御装置で認識される。材料補給装置１２と送給装置１３は、例えば３方弁１８を介して連通され、それらが混合装置２０と配管で連通される。

以上の供給装置１０において、送給装置１３中の原液の減少がリミットスイッチで検出されると、材料補給装置１２が働いて原液を送給装置１３に補給する。そして、補給の完了がリミットスイッチで検出されると材料補給装置１２が停止して、材料補給装置１２と送給装置１３との連通が３方弁１８によって遮断される。その後、送給装置１３は、計量の度に原液を送給シリンダ１５から押し出して混合シリンダ２１に圧送する。

もちろん、供給装置１０は、以上説明された図示の実施例に限定されない。供給する原液の混合比率に合わせて送給量を設定・制御できるものであればどのような装置であっても良い。もちろん、材料補給装置１２と材料送給装置１３とが区分される必要性もなく、また、２つのシリンダの面積比による混合比率の設定も必要ない。これらはポンプの個別の吐出制御に代替えされても良い。

つぎに、混合装置２０の混合軸２２が詳述される。この混合軸２２の大部分に形成された多数の凸状突起２２ｂは、その混合軸２２に沿って互いに交差するように刻設された複数条の螺旋溝２２ｅによって細かく区画されるように形成される。より具体的には、溝は、その溝幅が２ｍｍないし５ｍｍに、その溝同士の間隔が４ｍｍないし８ｍｍ程度に、そしてその溝の深さが１ｍｍないし３ｍｍに形成される。ここで、溝間隔が例えば５ｍｍという形状は、ピッチ２０ｍｍの間に４条の螺旋溝２２ｅが形成された形状である。例えば、呼び外径が２２ｍｍ、その軸の外径が２１．６ｍｍの混合軸２２には、溝幅が３ｍｍ、溝深さが１．５ｍｍ程度の螺旋溝２２ｅがピッチ２０ｍｍの間に４条形成され、それらとねじれ方向が反対のもう一組の螺旋溝２２ｅが交差するように形成される。そして、そのような溝が軸方向に２０周程度（１ピッチで４条の螺旋の５ピッチ分に相当）形成される。それで、螺旋溝は交差螺旋溝２２ｅとして溝同士の間隔が５ｍｍ程度に形成される。そして、凸状突起２２ｂは幅約２ｍｍ程度の菱形形状の細かくて背の低い突起となり、その個数は１周りで８個、軸方向に２０周程度になる。ただし、１周りで８個の突起とは、ジグザグに４個ずつ２列で周回する、合計８固の突起を指している。

複条短ピッチの螺旋溝２２ｃが混合軸２２に形成される場合には、上記の凸状突起２２ｂは、当然、その螺旋溝２２ｃを除いた混合軸２２の大部分に形成される。これに対して、螺旋溝２２ｃが形成されない場合には、その凸状突起２２ｂが混合軸２２のほとんど全長に渡って形成される。前者の場合は、混合液が滞留したときに硬化しやすい場合に採用される。つぎに説明される複条短ピッチの螺旋溝２２ｃの滞留防止作用が期待できるからである。一方、後者の場合は、混合液があまり硬化しない場合に、あるいは材料供給孔２１ｂより基端側での混合液の硬化が特段の問題を生じない場合に採用される。この後者の場合は、螺旋溝２２ｃの加工が不要となる分だけ螺旋加工を単純化する。

このような材料供給孔２１ｂ近傍の混合軸２２の螺旋溝２２ｃは、加工の便宜上から、上記交差螺旋溝２２ｅの一方の溝加工の延長として加工される。例えば、上記のように呼び外径が２２ｍｍである混合軸では、螺旋溝２２ｅと同様に１ピッチ２０ｍｍに４条の溝が形成されて、そのような溝が１ピッチ分、すなわち４周程度形成される。また、ねじれ方向は、その軸が回転したときに原液を基部側から先端側に送り出す方向に傾斜している。例えば、軸が先端側から見て時計回りに回転する場合には、螺旋のねじれ方向は右ねじの方向である。このような螺旋溝２２ｃは、材料供給孔２１ｂから供給された原液を先端側に押し出すので、この孔２１ｂより基端側での混合液の滞留を防止する。なお、螺旋溝２２ｃが短ピッチと記載されているのは、それらが、従来のスクリュと比べた場合に短ピッチであることを意味している。

軸受２５に面する位置に形成されたスライド溝２２ｄは、複数個の短ピッチの浅溝円環溝である。このスライド溝２２ｄは、その溝にグリース等を貯めて、混合軸２２を軸受２５に保持したままでその軸方向の移動を可能にする。

凸状突起２２ｂと複条螺旋溝２２ｃの両方が混合軸２２に加工された図示の例では、それらの間に、交差螺旋溝２２ｅの加工の一方を切り上げるための逃げ加工溝２２ｆが加工される。この逃げ加工溝２２ｆは、原液の滞留を引き起こしそうであるが実際にはそうならない。計量時のプランジャ５２の後退による原液の吸引作用や送給装置１３による原液の圧送作用によって原液がこの部位で滞留することなく前進するからである。複条短ピッチの螺旋溝２２ｃが形成される場合にはその溝も滞留防止に役立つ。

また、混合軸２２は、その螺旋溝２２ｃの終端により大きい外径の大径部分２２ｇを有している。そして、この部分２２ｇに当接するように、シールパッキン２８が混合シリンダ２１側に固定されている。このシールパッキン２８は、シリンダ２１の後端からの原液の洩れ出しを防止する。

以上のように構成された射出装置１において、上記の供給装置１０は、計量の際に少なくとも２液の原液を所定比率で正確に混合装置２０に供給する。原液は、０．５ＭＰａ〜８ＭＰａ程度に加圧されて材料供給孔２１ｂから混合シリンダ２１内に送給される。

つぎに混合装置２０は、同じく計量の際にその原液を混合軸２２の回転によって混合する。混合はつぎのように行われる。

混合軸２２が回転するとき、原液は隣り合う凸状突起２２ｂによっておおよそ２分割される。例えば、上記の呼び外径が２２ｍｍである場合には、凸状突起２２ｂが軸２２の１周りに８個存在することから１回転の間におよそ２^８回の分割が行われる。そして、このような分割が混合軸２２の大部分で行われる。それで、軸の一回転の間に原液が凸状突起２２ｂの１周分（ジグザグな８個で２列分）送られる場合には、約２^８回の分割が２０周の分の突起で行われて、結局分割は２^８×２０回にも達する膨大な数の回数行われる。２周分であれば２^８×１０である。この分割回数は、控えめで想定した回数であっても従来のスタティックミキサの分割回数の比ではない。こうして、原液の混合が充分に微細化されかつ均一化される。その上、混合は、開始直後から強く始まるので速やかに行われる。したがって、混合軸２２の長さを従来のスクリュ以上に短縮して、上記２０周よりさらに減らすことも可能である。

本発明の射出装置１では、混合の強さも幅広く調整することができる。混合装置２０とプランジャ射出装置５０が協働して、混合軸２２の回転速度とプランジャ５２の後退速度とを相関的に調整することによって、原液の混合の強さを制御することができるのである。すなわち、回転速度を速く後退速度を遅くすることによって混合の程度を強くでき、回転速度を遅く後退速度を速くすることによって混合の速度を速くすることができる。したがって、本発明の射出装置１では、混合液が混合しにくい場合に前者の混合条件を採用し、混合液が混合しやすい場合に後者の混合条件を採用して、混合の微細化と混合の速度の何れを優先するかを選択することができる。

その上、混合が間欠的に行われる計量にあっても、計量開始時の混合比率と計量終了時の混合比率はほとんどばらつかない。上記されたように、混合軸２２の回転開始直後から原液の分割が高頻度に行われるために、混合の均一な微細化が２液の粘度差にあまり影響されることなく行われるからである。

以上のように混合された混合シリンダ２１中の原液は、混合終了と同時ににプランジャ射出装置５０に送られる。そして、射出シリンダ５１で射出に必要な１ショット分の混合液が計量される。計量が完了すると、プランジャ射出装置５０はつぎの射出のタイミングまで待機する。この間に、軸性駆動装置２４は逆流防止機構４０を働かせて混合軸２２を前進させて逆流防止を行う。

やがて射出のタイミングに至ると、プランジャ射出装置５０はプランジャ５２を前進させて混合液を金型のキャビティの中に注入（射出）する。このとき、射出シリンダ５１中で圧力上昇した原液が混合シリンダ２１の中に逆流することは、逆流防止機構４０によって防止される。

射出によって金型に注入された混合液は、加熱制御された金型の熱によって反応が促進され、キャビティの形状に倣って固化して成形品になる。この反応時間の間に、逆流防止機構４０が混合軸２２を後退させて混合シリンダ２１を射出シリンダ５１に連通する。そして、つぎの計量が上記と同様に行われる。こうして、一連の成形が完了する。

本発明の射出装置１によれば、混合液の滞留も抑えられる。混合液が通過する経路が従来に比べて短く、かつその経路の形状が比較的単純に構成されているからである。より具体的には、上記したような混合軸２２の短縮化が図られること、凸状突起２２ｂと交差螺旋溝２２ｅとで構成される形状が一見複雑に見えるが浅溝で整然としていること、連通部材３９の連通孔３９ａが単純な円孔のみであって逆流防止のための可動物などを途中に含まないこと、射出の際に逆流を防止する混合軸２２の円錐先端面２２ａとシール座面２１ｄとの組み合わせが単純であって可動物を含まないこと、射出完了時にプランジャ５２がシリンダ孔５１ａの終端面５５ｂにほとんど当接する程度に接近すること、に因るものである。

特に、連通部材３９の連通孔３９ａが射出シリンダ５１にそのシリンダ孔５１ａの終端面５５ｂで連通しているので、混合液は連通孔３９ａからシリンダ孔５１ａ、そしてノズル孔５４ａへ単純でかつ自然に流れる。それで、本発明の射出装置では、液状樹脂の成形において特に問題となっていた、混合液がシリンダ孔５１ａの終端面５５ｂで滞留して固化する現象が抑えられる結果、シリンダ孔５１ａの容積の減少によって成形品がショートショットする現象もほとんど発生しない。

上記の混合経路の短かさ、経路形状の単純さは、成形後に混合液を除去する際にも都合がよい。これがパージの時間的なロスを抑えることはもちろん、廃棄される原料を少なく抑えるからである。このことは休転時においても同様に当てはまる。

本発明の液状樹脂成形機の射出装置によれば、原液の混合がより均一に微細化されて混合比率も安定化する。それで、本発明の液状樹脂成形機の射出装置は、混合される原液の混合比率や粘性の違いに起因する混合の組み合わせの制約を大幅に緩和して、液状樹脂成形機による成形の可能性をより広範囲にする。したがって、２液の組み合わせの可能性が従来以上に自由に選択可能となり、このことがこの種の原液の開発を多いに進展させる。

本発明の液状樹脂成形機の射出装置を断面で示す立面図である。 本発明の液状樹脂成形機の射出装置を上方から見た図であって、特にその混合装置の全体を示す平面図である。 本発明の混合装置の主要部分を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 液状樹脂成形機の射出装置
１０ 供給装置
２０ 混合装置
２１ 混合シリンダ
２１ａ 混合シリンダのシリンダ孔
２１ｂ 材料供給孔
２２ 混合軸
２２ｂ 凸状突起
２２ｃ 複条短ピッチの螺旋溝
２２ｅ 交差螺旋溝
４０ 逆流防止機構
３９ 連通部材
３９ａ 連通孔
３０ 回転駆動装置
５０ プランジャ射出装置
５１ 射出シリンダ
５１ａ 射出シリンダのシリンダ孔
５２ プランジャ
５５ｂ シリンダ孔５１の終端面

Claims (5)

1. 少なくとも２種類の液状樹脂を所定比率で供給する供給装置と、供給された該液状樹脂を混合する混合装置と、混合された該液状樹脂をプランジャ射出装置に送るために該混合装置と該プランジャ射出装置とを連通する連通部材と、プランジャの後退制御によって該液状樹脂の混合液を一旦射出シリンダで計量した後に該プランジャの前進制御によって該混合液を射出するプランジャ射出装置と、を含み、
   前記混合装置が、前記供給装置に材料供給孔を経由して連通する混合シリンダと、該混合シリンダのシリンダ孔の中で少なくとも回転自在に設けられた混合軸と、該混合軸の回転を制御して混合の強さを制御する回転駆動装置と、を含む液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であって、
   前記液状樹脂の混合の強さの調整が、前記混合軸の回転速度制御と前記プランジャの後退速度制御とを相関的に調整することによって行われることを特徴とする液状樹脂成形機の射出装置の混合方法。
2. 前記混合軸が、前記混合シリンダのシリンダ孔の中で回転又は前後動し、かつその大部分の側面に多数の凸状突起を有し、前記混合装置が、該混合軸の前後動を制御して前記混合液の逆流を防止する逆流防止機構を含む液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であることを特徴とする請求項１記載の液状樹脂成形機の射出装置の混合方法。
3. 前記混合軸の凸状突起が、該混合軸に沿って互いに交差するように刻設された複数条の交差螺旋溝によって区画されるように形成されている液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であることを特徴とする請求項２記載の液状樹脂成形機の射出装置の混合方法。
4. 前記混合軸が、該混合軸の大部分に前記凸状突起を有すると共にさらに前記材料供給孔に望む箇所の近傍に複条短ピッチの螺旋溝を有し、該螺旋溝のねじれ方向を、該混合軸が回転したときに前記液状樹脂を基部側から先端側に送り出す方向に傾斜させてある液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であることを特徴とする請求項２または３記載の液状樹脂成形機の射出装置の混合方法。
5. 前記連通部材の連通孔と前記射出シリンダのシリンダ孔とが、該連通孔が該射出シリンダのシリンダ孔の終端面で開口することによって連通させてある液状樹脂成形機の射出装置の混合方法であることを特徴とする請求項１ないし４記載の液状樹脂成形機の射出装置の混合方法。

Images