JPH0815752B2 - プリプラ式射出成形機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 《産業上の利用分野》 この発明は、スクリュー等の捏練装置を備えた可塑化
室と射出プランジャを備えた射出室とを独立に備え、可
塑化室で捏練した材料を両室を連通する通路を通して射
出室に移送し、射出プランジャで金型キャビティに材料
を射出する構造の所謂プリプラ式射出成形機に関するも
のである。

《従来の技術》 射出成形機は、合成樹脂部品の成形に広く使用されて
いる。現在使用されている射出成形機の多くは、可塑化
室と射出室とが一体となった所謂インラインスクリュ式
のものであり、構造が簡単で一般の合成樹脂の成形には
都合がよい。しかし特殊な性質を備えた合成樹脂や複合
材料、ニューセラミックス等の材料を射出成形する場
合、材料によってはより安定した可塑化や高い射出圧が
必要になる。メンラインスクリュ式のものでは、可塑化
室と射出室とを共用しているため、１本のスクリュで可
塑化と射出の両方を行う必要があり、スクリュの逆止弁
が取り付けられているが、逆止弁における弁部の摩耗が
早く、そのため高い射出圧力を加えることができない等
の問題があった。

そこでこのような材料に対しては、可塑化室と射出室
とが分離されたプリプラ式のものを用いるのが便利であ
る。プリプラ式の射出成形機は、古くから知られてお
り、従来のプリプラ式射出成形機では、第４図に示すよ
うに、可塑化室４と射出室24を連通する通路33の射出室
24側の開口部35は、前進限にあるときの射出プランジャ
23の位置より更に前方（ノズル27側）に開口しており、
その開口部または通路の途中に逆止弁37を設けて射出工
程時に射出室24の材料が可塑化室４に逆流するのを防止
している。

周知のように、可塑化室４に内蔵された捏練スクリュ
３の回転により生ずる機械的エネルギーと可塑化室のケ
ーシング２に巻装されたバンドヒータ５からの熱エネル
ギーにより、ホッパ６から流入する材料は可塑化室４で
溶融捏練され、溶融した材料はスクリュ３の搬送力で前
方に送られ、前記通路33を経て射出室24に送られる。そ
して、射出プランジャ23は、流入する材料の圧力により
後退するので、該プランジャ23のストロークを検出する
ことにより材料を計量した後、射出プランジャ23の後端
に接続された射出シリンダ26の推力により射出プランジ
ャ23を前進させて材料を図示しない金型キャビティに充
填する。すなわち、可塑化計量、射出（充填）、保圧の
四工程は一連不可分の関係にあり、これら四工程を総称
して射出工程と呼ばれている。

《発明が解決しようとする課題》 射出工程が終了した射出プランジャ23の前進限位置に
あるとき、保圧工程を行うのに必要な溶融樹脂が射出室
24の先端部に残っており、これを零にすることは不可能
である。装置内に材料が残っても、次の射出工程で残っ
た材料が優先して射出されれば何等問題は生じない。し
かし従来の装置では、第５図示のように、残った材料の
一部20cがいつまでも射出されないで滞留する傾向があ
り、材料によっては、加熱環境下での長時間の滞留によ
って材料の硬化、変成、劣化（老化）やガスの発生等の
問題が生ずる。

また、材料替えのときに前の材料20cが射出室24の先
端部に長く残るため、材料替えの直後に多数の不良品が
発生するという問題が生ずる。

そしてまた、射出プランジャ23前面で溶融樹脂を押圧
して射出するので、該プランジャ23の前面には、樹脂が
緻密に付着して、該付着樹脂は剥離されることなく計量
され、射出工程が続けられるので、前記滞留とともに不
良の原因が潜在していた。

本発明は、かかるプリプラ式射出成形機における射出
室での材料の滞留に起因する不良原因の解消を図ること
を目的とし、射出工程でのスクリュ３及びプランジャ23
の動きを制御している。

《課題を解決するための手段》 この発明のプリプラ式射出成形機は、捏練装置３を備
えた可塑化室４と、射出プランジャ23を挿嵌して該射出
プランジャ23の前方で溶融樹脂を蓄積して計量する射出
室24とを別個に備えたプリプラ式射出成形機において、
前記可塑化室４に挿嵌したスクリュ３を回転駆動する回
転手段７と、該スクリュ３を軸方向に前進させる駆動装
置８と、前記射出室24の前壁中心部に開口して前記プラ
ンジャ23の作動にて該射出室内の溶融材料をキャビティ
に向けて射出するノズル孔を有するノズル27と、一端に
前記可塑化室４先端の前記スクリュ３の軸線上に開口す
る可塑化室側開口部34を有し、これら両開口部を略一定
の径からなる滑らかな孔にて直接連通する通路33とを備
えるとともに、前記射出室24に摺動移動可能としたプラ
ンジャ23を駆動する駆動手段26、30と、該駆動手段26、
30に指令を与える制御装置29とを備え、可塑化工程時、
前記スクリュ３を後退させた位置で前記回転手段を駆動
して、溶融材料を前記可塑化室側開口部34から前記通路
33を通って前記射出室24に流入し、射出工程時、前記回
転手段を停止した状態で前記駆動装置を作動して、前記
スクリュ３を前進して前記可塑化室側開口部34を閉塞
し、再び可塑化工程開始直前に、前記駆動手段26、30を
作動してプランジャ23を僅かに後退させるようにしたも
のである。

そして、前記制御装置29は、前記駆動手段26、30に指
令を与え制御するとともに、前記回転手段７及び駆動装
置８を制御している。

《作用》 この発明の装置の動作は、従来のプリプラ式射出成形
機と同様であるが、射出工程が終了した後で、且つ可塑
化室４から射出室24への次の材料の移送前に、射出プラ
ンジャ23が強制的に、即ち送り込まれる材料20の圧力に
起因してではなしに駆動装置28、30で駆動されて、僅か
に後退動作を行う点が異なる。

すなわち、射出工程及び保圧工程中は、スクリュ３が
前進して凸円錐面3aが凹円錐面34aと密着してその開口
部34を閉止し、ノズル27のシャットオフバルブ31は射出
工程時のみ開放され、通常閉塞されているから、通路33
及びノズル孔は閉塞状態にあり、射出室23には僅かな溶
融材料が残って射出プランジャ23の前面で該溶融材料が
密閉状態になっている。この状態で前記射出プランジャ
23を僅かに後退させるので、プランジャ23前面に付着す
る溶融樹脂を引き剥がそうとする力が働き、残留した樹
脂は該プランジャ23前面側で希簿層36を形成する。そし
て該希簿層36は通路33及びノズル孔内に残留する樹脂材
料をも吸引するように引っ張るが、その直後にスクリュ
３の回転を開始するので、可塑化室４で溶融をし始めた
低圧の材料を高圧で引き込むこととなるから、勢いづけ
られた溶融材料はプランジャ23前面に対してその溶融を
開始したときから高圧で流動して洗浄しながらプランジ
ャ23を押し下げることとなる。従って残留した前回の溶
融材料は、新しい材料によって射出室24前方へ押し除け
てプランジャ23前面側には新規な材料に置き換えられ
る。

《実施例》 第１図ないし第３図は、この発明の実施例を示した図
で、最も一般的なスクリュプリプラ式のもので、射出ノ
ズルにシャットオフバルブを設けた態様のものを示した
図である。

図中、１は可塑化部で、可塑化ケーシング２、これに
内装された捏練スクリュ３、ケーシング２とスクリュ３
で区画形成された可塑化室４、ケーシング２に巻装され
たバンドヒータ５、材料を供給するためのホッパ６及び
スクリュ３を回転させるための油圧モータ７を備えてい
る。これらの構造及び機能は、後述する部分を除き、従
来のものと特に異なるところはない。

８は捏練スクリュ３を進退させるための油圧シリンダ
で、可塑化ケーシング２の基端に設けられている。この
油圧シリンダのピストン９は、ガイドピン10で軸方向摺
動自在且つ回動不能に装着されたモータ取付板11に固定
され、捏練スクリュ３は、ピストン９に軸受14、15で支
持された接続軸13を介して油圧モータ７の出力軸12に連
結されている。従って、油圧シリンダ８の油圧供給口16
に圧油が供給されると、捏練スクリュ３及び油圧モータ
７は軸方向に前進する。また、油圧供給口17は、平常時
は大気開放とされ、後述するように捏練スクリュ３が回
転を開始し、油圧供給口16からの圧油の供給が停止され
ると、該スクリュ３の回転による材料の溶融圧力で該ス
クリュ３が後退して凸円錐面3aと凹円錐面34aとの接触
を解き、通路33に溶融樹脂を流入させるようになってい
る。さらに、捏練スクリュ３の回転時には、接続軸13は
回転するがピストン９は回転しない。

21は射出部で、射出ケーシング22、該ケーシングに嵌
装された射出プランジャ23、ケーシング22とプランジャ
23で区画形成された射出室24、ケーシング22に巻装され
たバンドヒータ25、射出プランジャ23を前進させる射出
シリンダ26及び射出される材料を図示しない金型キャビ
ティに導くノズル27を備えている。これらの構造及び機
能は、後述する点を除き、従来装置のものと特に異なる
ところはない。

射出シリンダ26には、ロッド側室28Aと後部室28Bが形
成されており、このロッド側室28Aに圧油を供給するこ
とにより、射出プランジャ23を強制的に後退させること
ができるようにしてある。また後部室28Bに圧油を供給
し、ロッド側室28Aの圧油を抜くことにより、射出プラ
ンジャ23を強制的に前進させ、計量した材料の押出射出
ができるようになっている。このロッド側室28Aと後部
室28Bへの圧油の供給・停止（排出）は、制御装置29か
らの指令で開閉される電磁流量制御弁30を介して行わ
れ、ロッド側室28Aに圧油を供給するタイミングは、射
出工程が終了して射出プランジャ23が前進限に達し、射
出プランジャ23が前進限で所定時間待機（保圧工程）、
即ち、保圧した後、次の材料を射出室24へ移送するため
に捏練スクリュ３が回転を開始する前である。

ノズル27にはシャットオフバルブ31が設けられてい
る。このシャットオフバルブは、射出工程時には当然開
放されており、射出プランジャ23が前記の強制的な後退
動作を始める直前に閉塞される。この閉塞状態は、射出
プランジャ23が後退限に達するとき、即ち次の射出のた
めの可塑化計量工程が完了するまで保持される。このシ
ャットオフバルブ31は、射出プランジャ23が強制的に後
退されたときに、ノズル27から材料が逆流するのを防止
しており、材料の流動性が高いときには、このようなバ
ルブ31を設けるのが望ましい。

33は可塑化室４と射出室24を連通する通路で、可塑化
室４で可塑化捏練された溶融材料がこの通路33を通って
射出室24に導かれる。

この通路33の可塑化室４側の開口部34は、可塑化室先
端の捏練スクリュ３の軸線上に開口している。そして捏
練スクリュ３の先端の凸円錐面3aは凹円錐面34aと接触
可能なように、この開口部34に形成されている。油圧シ
リンダ８の供給口16から圧油が供給されると、捏練スク
リュ３は前進してその先端の凸円錐面3aが通路33の開口
部34の凹円錐面34aに押圧され、通路33は閉塞される。

通路33の射出室24側の開口部35は、第２図に示すよう
に、射出プランジャ23が前進限に達したときに、そのプ
ランジャ23の先端の直前の位置か、または第３図に示す
ように、射出プランジャ23が強制的に後退させられたと
きにプランジャ23の前面が少なくとも一部が開口する
（第３図（ｂ）は、全部開口している例である。）位置
に設けられる。

第２図（ａ）及び第３図（ａ）は、射出工程の直後の
状態を示したものであり、第２図（ｂ）及び第３図
（ｂ）は、射出プランジャ23が強制的に後退させられた
あとで次の可塑化計量工程が開始した直後の状態を示し
たものであり、36は希簿層を示している。

射出工程完了時、すなわち保圧工程が終了したとき、
射出プランジャ23は前進限にある。材料を可塑化して計
量工程を開始する前にシャットオフバルブ31を閉じ、射
出シリンダ26のロッド側室28Aに圧油を供給して射出プ
ランジャ23を若干（数mm程度）後退させる。前回の保圧
工程時に該保圧のために残された材料が射出シリンダ26
の前方にあり、溶融した樹脂材料20には樹脂特有の粘性
があるので、該射出プランジャ23の前面に粘着した溶融
樹脂を該プランジャ23前面から引き剥がそうとする力が
働き、該前面には希簿層36部が形成されることとなり、
射出室24の先端に残った材料20a、就中、通路33及びノ
ズル孔にも残った材料20aをも引っ張る。このときの射
出プランジャ23の後退量は僅かであり、直ちに次の可塑
化が始まって材料が供給されるので、その可塑化開始
時、スクリュ３の回転が定速になる前であり、該スクリ
ュ３の回転によって可塑化された溶融樹脂は低圧である
にも係わらず、通路33にある樹脂に引張力が加えられて
いるから高圧化されて、開口部35からプランジャ23の前
面に向けて流動してくる。この開口部35に接近した位置
にプランジャ23の前面があるから、該前面を流動して進
入してくる新しい材料20bによって洗浄され、射出室24
先端側に前回の材料20aを押し除けて、該プランジャ23
を該材料20の圧力で後退させ、射出室24に蓄積計量させ
る。第２図の構造のものでは、通路33がはじめから射出
室24に開口しており、第３図の構造のものでは、射出プ
ランジャ23を後退させたときに通路33が射出室24に開口
させるので、前記のように、射出プランジャ23前面を洗
浄した材料20aを射出室24の先端側へと押し除け、希簿
層36をも解消する。そして、さらに送り込まれる材料20
bによって射出プランジャ23が押動され、所定位置まで
後退して材料の計量工程が完了し、その後シャットオフ
バルブ31が開いた後射出工程に入る。捏練スクリュ３
は、射出工程の直前に前進して通路33を閉じ、材料の逆
流を防止する。

上記実施例のシャットオフバルブ31を設けて、ノズル
孔の開放、閉止を行う構造は、実施例特有のものであっ
て、これらの有無がこの発明を限定するものではない。
例えば、ノズル27の先端を図示しない金型に押接したま
まで成形品のゲートシール完了を待って次の可塑化を行
う場合は、ノズルにシャットオフバルブを設ける必要が
ないし、通路33の材料の逆流は、捏練スクリュ３が前進
することにより、該通路33を閉塞して逆流を完全に防止
し、可塑化室４に影響を与えるようなことはない。更に
上記説明では、最も一般的な油圧駆動によるスクリュタ
イプのものについて述べたが、プランジャタイプの可塑
化装置や電気的な駆動装置を設けたものであってもこの
発明に含まれることは勿論である。

また本装置における制御装置29は、ポンプＰから電磁
流量制御弁30を通じてロッド側室29A及び後部室28Bに油
圧の供給を制御しているが、油圧モータ７および捏練ス
クリュ３を前進させる油圧シリンダ８へもポンプＰから
管路が分岐され、油圧を供給しているので、図示してい
ないが制御装置29はこれらの管路にある電磁弁をも制御
し、その作動を連携させている。

《発明の効果》 以上説明したように、この発明の装置によれば、可塑
化室から射出室に新規に供給される材料は、開口した通
路の直前に射出プランジャ前面が位置するので、該プラ
ンジャの後退によって残った材料を引っ張り付勢されて
いるので、可塑化が始まると即刻モータの回転が一定速
にならず、低回転で回転を開始しながらも瞬間的に溶融
して送出を開始した材料を該通路から射出プランジャ前
面に高圧で流入させることとなり、新しい溶融材料によ
って該射出プランジャ前面に粘着した材料を剥離して洗
浄し、さらには残っていた材料とともに射出室先端側に
押し除けるから、次回の射出動作によって残留していた
材料は最優先的に射出室から一掃され、射出室内での材
料の滞留の問題は発生しない。従って、加熱雰囲気での
材料の滞留による材料の硬化や劣化、ガスの発生等の問
題が生ずることなく、プリプラ式射出成形機の成形品質
の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の実施例を示した図で、
第１図は全体断面図、第２図は要部の動作を示す部分拡
大断面図、第３図は第２図と異なる態様の装置における
第２図と同様な図である。第４図及び第５図は従来装置
を示す図で、第４図は全体断面図、第５図は材料の挙動
を示す部分拡大断面図である。 図中、 3:スクリュ（捏練装置）、4:可塑化室、7:油圧モータ
（回転手段） 23:（射出）プランジャ、24:射出室、26:（射出）シリ
ンダ 27:ノズル、29:制御装置、30:電磁流量制御弁 33:通路、34:（可塑化室側）開口 35:（射出室側）開口

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】捏練装置（３）を備えた可塑化室（４）
   と、射出プランジャ（23）を挿嵌して該射出プランジャ
   （23）の前方で溶融樹脂を蓄積して計量する射出室（2
   4）とを別個に備えたプリプラ式射出成形機において、
   前記可塑化室（４）に挿嵌したスクリュ（３）を回転駆
   動する回転手段（７）と、該スクリュ（３）を軸方向に
   前進させる駆動装置（８）と、前記射出室（24）の前壁
   中心部に開口して前記プランジャ（23）の作動にて該射
   出室内の溶融材料をキャビティに向けて射出するノズル
   孔を有するノズル（27）と、一端に前記可塑化室（４）
   先端の前記スクリュ（３）の軸線上に開口する可塑化室
   側開口部（34）を有し、かつ他端に前記射出室（24）の
   前端部分に開口する射出室側開口部（35）を有し、これ
   ら両開口部を略一定の径からなる滑らかな孔にて直接連
   通する通路（33）とを備えるとともに、前記射出室（2
   4）に摺動移動可能としたプランジャ（23）を駆動する
   駆動手段（26）、（30）と、該駆動手段（26）、（30）
   に指令を与える制御装置（29）とを備え、可塑化工程
   時、前記スクリュ（３）を後退させた位置で前記回転手
   段を駆動して、溶融材料を前記可塑化室側開口部（34）
   から前記通路（33）を通って前記射出室（24）に流入
   し、射出工程時、前記回転手段を停止した状態で前記駆
   動装置を作動して、前記スクリュ（３）を前進して前記
   可塑化室側開口部（34）を閉塞し、再び可塑化工程開始
   直前に、前記駆動手段（26）、（30）を作動してプラン
   ジャ（23）を僅かに後退させることを特徴とする、プリ
   プラ式射出成形機。
2. 【請求項２】前記制御装置（29）は、前記駆動手段（2
   6）、（30）に指令を与え制御するとともに、前記回転
   手段（７）及び駆動装置（８）を制御していることを特
   徴とする、請求項１記載のプリプラ式射出成形機。