JPH03219935A - 射出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、射出酸′形方法及び射出装置に関するもので
ある。

（ロ）従来の技術 プラスチックの中にガラス繊維などの衝撃強度の高い繊
維を混入させた繊維強化樹脂（通常ＦＲＰと略称されて
いる）は、衝撃に弱いプラスチックの欠点が改善できる
ため、ヘルメット等の軽量で衝撃強度を要求される用途
に使用されている。ＦＲＰ用の強化繊維は、例えば使用
繊維としてガラス繊維を用いる場合、１４．７〜２５．
４ｍｍ（０，５〜１°゛）の長繊維であり、また、ＦＲ
Ｐ向けのプラスチックとしては、例えば不飽和ポリエス
テル樹脂等が使用される。ＦＲＰの成形加工は、混入さ
れる強化繊維を切断しないようにプラスチックの中に分
散混練させることが重要な工程になる。これにより強化
繊維のもつ衝撃強度を十分利用することができる。

各種のＦＲＰの成形法のうちでは、プレス成形法と射出
成形法が比較的よ（用いられる。プレス成形法は繊維の
切断が少ないため衝撃強度の高い製品が得られる利点が
あるが、材料のロスが多く、自動化が困難であり、成形
速度が遅く、射出成形法の４倍程度の時間がかかるとい
う難点がある。一方、射出成形法は自動化が容易で成形
時間が短い利点があるが、後述するように、強化繊維が
切断されやすいため、十分な衝撃強度が得られないとい
う難点がある。第４及び５図に従来のＦＲＰ用射出成形
機の射出装置を示す。第４図に示すものは、スクリュー
５０が回転及び往復運動可能にシリンダ５２にはめ合わ
されている、いわゆるインラインスクリュー式のもので
、スクリュー５０の先端部には、逆流防止リング５４が
設けられている。逆流防止リング５４は、スクリューみ
ぞ内で図示位置よりも右方のフライト部５０ａに接した
位置において樹脂が左方から右方に逆流するのを防止で
きる構造になっている。スクリュー５０には、図示しな
い前後進装置が連結されている。なお、ＢＭＣ（バルク
モールディングコンパウンド＝大型成形用樹脂組成物）
、ＴＭＣ（シックモールディングコンパウンド＝厚物成
形用樹脂組成物）及びＳＭＣ（シートモールデイングコ
ンパウンド＝シート成形用樹脂組成物）等のＦＲＰ用樹
脂原料は、シリンダ５２内に供給されるときの、いわゆ
る食い込みが悪いため、強化繊維原料と共に材料自動供
給装置５８によって押し込みシリンダ６０上に供給され
、押し込みピストン６２によってシリンダ５２内に押し
込まれるようになっている。シリンダ５２の図中左端側
にノズル６４が設けられており、この射出装置Ａは、移
動台６６の上に固定されている。移動台６６を図中左方
に移動させることによりノズル６４を金型６８の開口部
６８ａに押し付けることが可能である。

溶融樹脂の計量工程において、スクリュ５０は回転しな
がら溶融樹脂をスクリュー５０の前方に設けられた計量
室５６に送り出しており、計量室５６の樹脂圧力によっ
て徐々に図中右方に後退する。このとき逆流防止リング
５４は、樹脂の移送を邪魔しないようにみそ内の左位置
にある。強化繊維の混入された樹脂はこのような狭いす
き間を通って計量室５６に移送されることになる。計量
が終了すると、射出工程に移り、スクリュー５０の回転
は止められ、移動台６６を左方に移動させてノズル６４
を金型６８の開口部６８ａに押し付ける。スクリュー５
０に連結されている図示しない前後進装置を駆動してス
クリュー５０を前方に移動させて計量室５６内の溶融樹
脂をノズル６４を経て金型６８内に射出する。このとき
逆流防止リング５４は樹脂が計量室５６からスクリュー
５０のみぞを通って図中右側に逆流しないようにみぞ内
の右位置にある。金型６８内に射出された樹脂を冷却し
て成形品を取り出す。

次に、第５図に示す射出成形機について説明する。第４
図に示すものと同じ構造の逆流防止リング５４が取り付
けられた回転可能なスクリュー７０が、中空プランジャ
７２内にはめ合わされている。中空プランジャ７２は、
端部につば７４ａの設けられたシリンダ７４に一体的に
固定されている。シリンダ７４には、押し込みピストン
６２及び押し込みシリンダ６０が取り付けられている。

中空プランジャ７２の外径部は、つば７６ａを有する大
シリンダ７６内にしゅう動可能にはめ合わされている。

大シリンダ７６の図中左端側のノズル７８が設けられた
内部にスクリュ７０の先端部７０ａ及び中空プランジャ
７２の先端部７２ａによって区画される計量室８０が形
成されている。小シリンダ７４のつば７４ａには流体圧
シリンダ８２が取り付けられており、これのロッド８２
ａは大シリンダ７６のつば７６ａに連結されている。こ
れによって、スクリュー７０及び中空プランジャ７２は
、第４図に示すものとは違って、相対的に軸方向の関係
位置を変えることなく往復運動可能である。なお、大シ
リンダ７６は、図示しない移動台に取り付けられている
。

溶融樹脂の計量工程において、スクリュ７０は回転しな
がら溶融樹脂をスクリュー７０の前方にある計量室８０
に送り出しており、中空プランジャ７２及びスクリュー
７０は、樹脂圧力によって徐々に図中右方に後退する。

このとき逆流防止リング５４は、樹脂の移送を邪魔しな
いようにみぞ内の左位置にある。強化繊維の混入された
樹脂はこのような狭いすき間を通って計量室８０に移送
されることになる。計量が終了すると、射出工程に移り
、スクリュー７０の回転は止められ、図示しない移動台
を駆動して大シリンダ７６を左方に前進させ、図示しな
い金型の開口部にノズル７８を押し付ける。流体圧シリ
ンダ８２の右室に流体圧を作用させて小シリンダ７４．
中空プランジャ７２及びスクリュー７０を左方に前進さ
せる。このとき逆流防止リング５８は樹脂が計量室８０
からスクリュー７０のみぞを通って図中右側に逆流しな
いようにみぞ内の右位置にある。金型内に樹脂を射出し
て成形を行う。

（ハ）発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような従来のＦＲＰ用の射出装置
には、長い寸法の強化繊維を含んだプラスチックが逆流
防止リングの取り付けられたスクリューの狭いすき間を
通って計量室に送られるという問題点がある。このため
、計量工程において、強化繊維が切断されやす（、成形
されたものの衝撃強度か低下してしまう。また、逆流防
止リングに強化繊維が絡み付いたりして、その作動を阻
害するばかりでなく、逆流防止リングを摩耗させるので
、射出装置の耐久性に難点があった。更に、これらの構
造上、スクリューの有効長（Ｌ）を長くする必要があり
、スクリュー径（Ｄ）との比（Ｌ／Ｄ）は７〜１４と大
きいものになる。従ってスクリュー内において強化繊維
が損傷を受けやすい。更に、第４図に示す構造のものは
、計量工程の間、スクリューのシリンダに対するはめ合
い長さが徐々に短くなるため、混練性の不均一が避けら
れない、という問題点もある。一方、第５図に示す構造
のものは、シリンダ部分と中空プランジャとが二重にな
っており、更に、中空プランジャの中にスクリューをは
め合わせているためスクリュー径が小さいものとなりが
ちであり、混線・計量中に強化繊維に小さい曲率半径の
曲げを与えることになるので、強化繊維を破損しやすい
、という問題点がある。本発明はこのような課題を解決
することを目的としている。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明は、スクリュー取付位置から離れた位置に計量用
の大シリンダを配置し、大シリンダ内にはめ合わされる
射出用のプランジャを、貫通穴を有する中空プランジャ
として、これの内部を原料の流路とし、中空プランジャ
とスクリューとの間で上記流路を遮断可能とすることに
より、上記課題を解決する。すなわち、本発明の射出成
形方法は、プラスチックと強化繊維とよりなる成形原料
を押し込みピストン（２０）によって押し込みシリンダ
（１８）から小シリンダ（６）内に押し込み、小シリン
ダ（６）内のスクリュー（８）の回転によってプラスチ
ックを溶融させて成形原料を混練し、プラスチックの溶
融した成形原料を小シリンダ（６）に接続する中空プラ
ンジャ（４）に送り、中空プランジャ（４）とはめ合わ
される大シリンダ（２）内に計量・移送し、この計量動
作によって中空プランジャ（４）を計量容積が増大する
方向に移動させ、計量終了後、スクリュー（８）の回転
を止めると共にスクリュー（８）と中空プランジャ（４
）とを接触させることによって原料流路を遮断し、次に
この状態を保持したまま中空プランジャ（４）を射出方
向に動作させて成形原料の射出を行うことを特徴として
おり、また、上記方法を実施するための射出装置は、先
端にノズル部（２ａ）を有しこの先端側の内部に計量室
（２ｂ）を有する大シリンダ（２）と、これにしゆう動
可能にはめ合わされ軸方向に貫通穴を有する中空プラン
ジャ（４）と、これの一端部に一体的に取り付けられる
小シリンダ（６）と、これにしゅう動回転可能にはめ合
わされるスクリュー（８）と、これを回転させるモータ
（１２）と、これに取り付けられる第１流体圧シリンダ
（１４）と、大シリンダ（２）に取り付けられる第２流
体圧シリンダ（１６）と、小シリンダ（６）に設けられ
る押し込みシリンダ（１８）及び押し込みピストン（２
０）と、を有しており、上記中空プランジャ（４）は、
内径が小シリンダ（６）の内径よりも小さく形成されて
おり、小シリンダ（６）側端部にテーパ穴部（４ａ）が
設けられる一方、スクリュー（８）には、上記テーパ穴
部（４ａ）を閉鎖可能なテーパ軸部（８ａ）が設けられ
ており、第１流体圧シリンダ（１４）のロッド（１４ａ
）は、小シリンダ（６）の中空プランジャ（４）側とは
反対側の端部に取り付けられており、第２流体圧シリン
ダ（１６）のロッド（１６ａ）は、上記中空プランジャ
（４）に取り付けられていることを特徴としている。ス
クリュー（８）は、これの有効長（Ｌ）を直径（Ｄ）で
除した値（Ｌ／Ｄ）を３〜４とすることが望ましい。な
お、かっこ内の符号は実施例の対応する部材を示す。

（ホ）作用 プラスチックと強化繊維が混合されたＦＲＰ原料は、押
し込みピストンによって押し込みシリンダから外部加熱
されている小シリンダ内に押し込まれる。小シリンダ内
のスクリューは、第１流体圧シリンダによって後退位置
に位置しており、中空プランジャのテーパ穴部から離れ
た状態で回転している。すなわち、小シリンダの内径部
と中空プランジャの内径部とは連通状態にある。ここで
ＦＲＰ原料は、Ｌ／Ｄが通常の７〜１４に比べて３〜４
と著しく小さくされた太くかつ、深みぞのスクリューの
回転によって溶融混練される。これによりプラスチック
の溶融したＦＲＰ原料は、強化繊維の破損を防止されな
がら所定の混練度のものとされる。溶融樹脂はスクリュ
ーの先端から中空プランジャ内に送り出され、更に大シ
リンダの計量室に送られる。この動作に伴って中空プラ
ンジャは大シリンダから抜は出すように徐々に後退し、
計量完了が検出されると、モータが停止してスクリュー
の回転は止まる。続いて第１流体圧シリンダが作動して
スクリューを前進させ、これのテーパ軸部が中空プラン
ジャのテーパ穴部に突き当たる。金型にノズル部を押し
付け、続いて第２流体圧シリンダの圧力によって中空プ
ランジャを前進させ、溶融樹脂は金型内に射出される。

これによって強化繊維の破損が少なく、衝撃強度の高い
ＦＲＰの射出成形品が得られる。

（へ）実施例 第１及び２図に本発明の実施例を示す。射出装置の端部
部材として配置される大シリンダ２は、端に細い穴の明
いたノズル部２ａが設けられており、これのノズル部２
ａ側の内部にテーパ穴状の計量室２ｂが設けられている
。大シリンダ２にしゆう動可能にはめ合わされる中空プ
ランジャ４は、軸方向に貫通穴４ｂが設けられており、
これの上記計量室２ｂ側とは反対側の端部にテーパ穴部
４ａが設けられている。計量室２ｂは、図示しない加熱
部によって加熱可能である。テーパ穴部４ａの外方には
、つば部４ｃが設けられている。これの一方の側に小シ
リンダ６が一体的に取り付けられている。小シリンダ６
の内径６ａは、上記中空プランジャ４の貫通穴４ｂより
も大きくされており、これにスクリュー８がしゅう動回
転可能にはめ合わされている。スクリュー８は、Ｌ／Ｄ
が通常の７〜１４に比べて３〜４と著しく小さくされた
、太く（通常６０〜１００ｍｍ）かつ、みぞ深さを１３
〜２５ｍｍにした深みぞのスクリュー形状をしており、
圧縮比も１〜１．２の低圧縮比のものとしである。スク
リュー８の中空プランジャ４に対向する端部には、円す
い状にとがったテーパ軸部８ａが形成されている。この
テーパ軸部８ａは、上記テーパ穴部４ａと突き当たるこ
とにより上記貫通穴４ｂを閉鎖することができる。すな
わち、中空プランジャ４の貫通穴４ｂと小シリンダ６の
内径６ａとの連通を遮断することができる。スクリュー
８の他端側は、軸継ぎ手１０によりこれを回転させるモ
ータ１２の回転軸１２ａと連結されている。モータ１２
のケース１．２　ｂには、図中上下位置に２つの第１流
体圧シリンダ１４が取り付けられており、これのロッド
１４ａは、小シリンダ６の中空プランジャ４側とは反対
側の端部に取り付けられている。一方、大シリンダ２に
は、図中上下位置に２つの第２流体圧シリンダ１６が、
第１流体圧シリンダ１４とは向かい合わせの向きに取り
付けられており、これのロッド１６ａは、中空プランジ
ャ４のつば部４ｃに取り付けられている。小シリンダ６
には、これの材料供給口８ｂに合わせて押し込みシリン
ダ１８が取り付けられており、押し込みシリンダ１８内
には押し込みピストン２０が設けられている。中空プラ
ンジャ４に取り付けられた部材は、相互の関係位置を保
持したまま、図中、左右方向に移動可能である。なお、
大シリンダ２及び第２流体圧シリンダ１６は、図示しな
い移動台に取り付けられており、移動台は射出装置全体
を図中、左右方向に移動可能である。

次に、この実施例の作用を説明する。第１図は混線工程
に入る状態を示しており、第１流体圧シリンダ１４の図
中右側の油室１４ｂには油圧が供給されており、スクリ
ュー８は図示の後退位置にある。これによりスクリュー
８のテーパ軸部８ａは、中空プランジャ４のテーパ穴部
４ａから離れた位置にあり、中空プランジャ４０貫通穴
４ｂと小シリンダ６の内径６ａとは連通状態にある。モ
ータ１２を駆動してスクリュー８を回転させると共に、
押し込みピストン２０を作動させて、押し込みシリンダ
１８内に収容されたプラスチックと強化繊維が混合され
たＦＲＰ原料を外部加熱されている小シリンダ６内に押
し込む。

ＦＲＰ原料は、Ｌ／Ｄが通常の７〜１４に比べて３〜４
と著しく小さくされた太（かつ、深みぞの低圧縮比のス
クリュー８の回転によって溶融混練され、強化繊維の破
損を防止されながら所定の混練度のものとされる。次に
溶融樹脂は、スクリュー８の先端から中空プランジャ４
の貫通穴４ｂ内に送り出され、貫通穴４ｂ内に充満する
と、更に大シリンダ２の計量室２ｂに送られる。

この動作に伴って中空プランジャ４は大シリンダ２から
抜は出すように徐々に図中右方に後退し、第２図に示す
計量完了位置まで移動したことが検出されると、モータ
１２が停止してスクリュー８の回転は止まる。続いて第
１流体圧シリンダ１４の図中左側の油室１４ｃに油圧を
導入してスクリュー８を前進させ、これのテーパ軸部８
ａを中空プランジャ４のテーパ穴部４ａに突き当たらせ
る。これにより中空プランジャ４の貫通穴４ｂとシリン
ダ６の内径６ａとの連通は断たれ、計量室２ｂ及び貫通
穴４ｂ内の溶融樹脂の図中右方への逆流を防止すること
ができる。図示しない移動装置によって射出装置を図中
左方に移動させて大シリンダ２のノズル部２ａを図示し
ない金型に押し付け、続いて第２流体圧シリンダ１６の
図中右側の油室１６ｂに油圧を導入して中空プランジャ
４を図中左方の射出方向に前進させ、計量室２ｂ内の溶
融樹脂を金型内に射出する。射出終了後、第１流体圧シ
リンダ１４の図中右側の油室１４ｂに油圧を導入してス
クリュー８を第１図示の位置に後退させることにより、
次の混線工程に入ることができる。

（試験結果） 同じＦＲＰ用材料を使用して、プレスによる成形、従来
の射出装置による射出成形及び本発明装置による射出成
形を行って結果を比較したものを第３図に示す。本発明
装置を用いた成形品の衝撃強度は従来の射出装置を用い
たものよりも著しく改善されていることがわかる。

（ト）発明の詳細 な説明してきたように、本発明によると、強化繊維の破
損が少なく、従来の射出装置を用いたＦＲＰ用原料によ
る射出成形品に比べて衝撃強度の格段に大きい成形品が
製造できる。従ってプレス成形による成形品の衝撃強度
に近い値の射出成形品をプレス成形時間の２５％程度の
時間で製造することができる。また、逆流防止リングは
使用していないので、寿命の長い射出装置とすることが
できる。更に、スクリュー径とは関係のない個所に計量
室を設けることができるので、中空プランジャの内外径
の大きさや計量ストロークの設定が自由に行えるので、
大容量の成形品の要求にも容易に応じることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の射出装置の混線工程の配置を
示す縦断面図、第２図は、その射出工程に入る状態を示
す縦断面図、第３図は本発明の射出装置を用いて試験し
たものと、従来の方法で試験したものとの比較図、第４
図は従来のインラインスクリュー式の射出装置の一部断
面で示す図、第５図は従来の他の形式の射出装置の縦断
面図である。 ２・・・大シリンダ、２ａ・・・ノズル部、２ｂ　・・
計量室、４・・・中空プランジャ、４ａ・・テーパ穴部
、６・・・小シリンダ、８・・・スクリュー　８ａ・・
・テーパ軸部、１２・・・モータ、１４・　・第１流体
圧シリンダ、１４ａ・・・ロッド、１６・・・第２流体
圧シリンダ、１６ａ・・・ロッド、１８・・・押し込み
シリンダ、２０・・・押し込みピストン、Ｄ・・（スク
リューの）直径、Ｌ・・ （スクリュー の）有効長。 特 代 許 出 理 願 人 人 株式会社日本製鋼所

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、プラスチックと強化繊維とよりなる成形原料を、押
   し込みピストン（２０）によって押し込みシリンダ（１
   ８）から小シリンダ（６）内に押し込み、小シリンダ（
   ６）内のスクリュー（８）の回転によってプラスチック
   を溶融させて成形原料を混練し、プラスチックの溶融し
   た成形原料を小シリンダ（６）に接続する中空プランジ
   ャ（４）に送り、中空プランジャ（４）とはめ合わされ
   る大シリンダ（２）内に計量・移送し、この計量動作に
   よって中空プランジャ（４）を計量容積が増大する方向
   に移動させ、計量終了後、スクリュー（８）の回転を止
   めると共にスクリュー（８）と中空プランジャ（４）と
   を接触させることによって原料流路を遮断し、次にこの
   状態を保持したまま中空プランジャ（４）を射出方向に
   動作させて成形原料の射出を行うことを特徴とする射出
   成形方法。 ２、先端にノズル部（２ａ）を有しこの先端側の内部に
   計量室（２ｂ）を有する大シリンダ（２）と、これにし
   ゆう動可能にはめ合わされ軸方向に貫通穴を有する中空
   プランジャ（４）と、これの一端部に一体的に取り付け
   られる小シリンダ（６）と、これにしゅう動回転可能に
   はめ合わされるスクリュー（８）と、これを回転させる
   モータ（１２）と、これに取り付けられる第１流体圧シ
   リンダ（１４）と、大シリンダ（２）に取り付けられ第
   １流体圧シリンダ（１４）とは向かい合わせの向きに配
   置される第２流体圧シリンダ（１６）と、小シリンダ（
   ６）に設けられる押し込みシリンダ（１８）及び押し込
   みピストン（２０）と、を有しており、上記中空プラン
   ジャ（４）は、内径が小シリンダ（６）の内径よりも小
   さく形成されており、小シリンダ（６）側端部にテーパ
   穴部（４ａ）が設けられる一方、スクリュー（８）には
   、上記テーパ穴部（４ａ）を閉鎖可能なテーパ軸部（８
   ａ）が設けられており、第１流体圧シリンダ（１４）の
   ロッド（１４ａ）は、小シリンダ（６）の中空プランジ
   ャ（４）側とは反対側の端部に取り付けられており、第
   ２流体圧シリンダ（１６）のロッド（１６ａ）は、上記
   中空プランジャ（４）に取り付けられていることを特徴
   とする射出装置。 ３、スクリュー（８）は、これの有効長（Ｌ）を直径（
   Ｄ）で除した値（Ｌ／Ｄ）が３〜４であることを特徴と
   する請求項２記載の射出装置。