JP2009006524A - プリプラ式射出成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】可塑化シリンダから連通路を介して供給された所定の容量の溶融樹脂を射出シリンダ内に貯留して待機する際、射出シリンダ内に貯留されている溶融樹脂の温度分布が不均一となるのを抑えることができるプリプラ式射出成形装置を提供する。
【解決手段】可塑化シリンダ１１及び可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、可塑化シリンダ１１から供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂７を射出プランジャ２２により金型３に射出充填する射出部２と、金型３を型締めする型締め装置４と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、射出シリンダ２１内の溶融樹脂７の貯留スペース２０の該射出シリンダ２１軸方向に垂直な断面の略中心部に押し退け部材２５を配設して、貯留スペース２０の前記断面における形状を環状とした。
【選択図】図１

Description

本発明は可塑化スクリューにより溶融された溶融樹脂を射出シリンダに供給し、射出シリンダ内の溶融樹脂を射出プランジャにより金型に射出するプリプラ式射出成形装置に関する。

従来からプリプラ式射出成形装置が知られている。プリプラ式射出成形装置は例えば図６に示すように、金型、可塑化シリンダ及び可塑化シリンダ内で回転駆動する可塑化スクリューを備えた可塑化部と、射出シリンダ及び射出シリンダ内で往復動自在の射出プランジャを備えた射出部とを備えたものである。以下、図６、図７に基づいて従来のプリプラ式射出成形装置を用いた射出成形方法の一成形サイクルを順に説明する。

図６（ａ）に示すプリプラ式射出成形装置は型締め工程時の状態を示すものである。この型締め工程では、金型３を型締めすると共に、可塑化シリンダ１１から連通路２４を介して供給された所定の容量の溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留した状態で待機するものであり、この型締め工程の後に射出工程に移行する。射出工程では図６（ｂ）に示すように射出プランジャ２２を前進させ、これにより射出シリンダ２１内の溶融樹脂７を射出シリンダ２１の先端に設けた射出ノズル６を介して金型３内に射出充填する。射出プランジャ２２は、図７に示すように射出シリンダ２１内の空間の断面と略同じ円形の断面形状となっていて、射出シリンダ２１内に貯留している溶融樹脂７を漏れなく押し出す。次いで成形工程及び計量工程を同時に開始する。成形工程では図６（ｃ）に示すように金型３内に射出された溶融樹脂７の冷却硬化を開始する。またこの成形工程と同時に開始される計量工程では、図６（ｃ）（ｄ）に示すように可塑化スクリュー１２を回転し、これによりホッパー１４から供給された樹脂ペレット等の樹脂材料を可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力により溶融し、また同時に可塑化シリンダ１１内の溶融樹脂７を連通路２４を介して射出シリンダ２１の先端部内へと送り出し、これにより射出プランジャ２２を後退させて、射出シリンダ２１の先端部内に所定の容積に計量された溶融樹脂７を充填する。そして上記計量工程及び成形工程が終了した後、図６（ｅ）に示すように金型３を型開きして、取り出し装置５により金型３から固化した成形品８を取り出す取り出し工程に移行し、以下上記工程からなる一成形サイクルを繰り返し実行して多数の成形品８を得る。

ところで上記プリプラ式射出成形装置においては、図６（ａ）に示して上述したように可塑化シリンダ１１から連通路２４を介して供給された所定の容量の溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留して待機するのであるが、この時射出シリンダ２１内で貯留される溶融樹脂７は、射出シリンダ２１の内壁面付近に位置する溶融樹脂７と射出シリンダ２１の内壁面から遠い中心部に位置する溶融樹脂７との間に大きな温度差が生じ、溶融樹脂７の温度分布が不均一となって、金型３内に射出充填する際の射出に偏りが生じたり成形品８が材質的に不均一となってしまう惧れがあった。
特開平６−１６６０７２号公報

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、可塑化シリンダから連通路を介して供給された所定の容量の溶融樹脂を射出シリンダ内に貯留して待機する際、射出シリンダ内に貯留されている溶融樹脂の温度分布が不均一となるのを抑えることができるプリプラ式射出成形装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために請求項１に係る発明は、可塑化シリンダ１１及び可塑化スクリュー１２を備えた可塑化部１と、可塑化シリンダ１１から供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂７を射出プランジャ２２により金型３に射出充填する射出部２と、金型３を型締めする型締め装置４と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、射出シリンダ２１内の溶融樹脂７の貯留スペース２０の該射出シリンダ２１軸方向に垂直な断面の略中心部に押し退け部材２５を配設して、貯留スペース２０の前記断面における形状を環状として成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、貯留スペース２０に貯留されている溶融樹脂７は射出シリンダ２１内面から一定距離（環の幅）以内に存在することとなり、溶融樹脂７の温度分布が不均一となるのを抑えることができるものである。

また請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明において、押し退け部材２５を棒状に形成すると共に射出プランジャ２２を押し退け部材２５に進退自在に被嵌し、押し退け部材２５にヒーター２６を設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、押し退け部材２５の温度が低いと、貯留スペース２０に貯留している溶融樹脂７は押し退け部材２５に接触している部分の温度が低下して温度分布が不均一となってしまうため、押し退け部材２５に設けたヒーター２６によって押し退け部材２５を溶融樹脂７と略同じ温度として温度分布が不均一となるのを抑えることができる。

また請求項３に係る発明は、請求項１又は２に係る発明において、射出シリンダ２１の外周に断熱材２７を設けて成ることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、射出シリンダ２１から放熱されるのを低減して、温度分布が不均一となるのをより一層抑えることが可能となる。

本発明のプリプラ式射出成形装置にあっては、射出シリンダ内の貯留スペースに貯留されている溶融樹脂は射出シリンダ内面から一定距離以内に存在することとなり、溶融樹脂の温度分布が不均一となることによる、金型内に射出充填する際の射出の偏りや成形品の材質の不均一等を抑えることが可能となるものである。

以下、本発明の一実施形態について添付図面に基づいて説明する。

プリプラ式射出成形装置は、図１に示すように、金型３と、金型３を開閉する型締め装置４と、金型３から成形品８を取り出す取り出し装置５（図２参照）と、樹脂材料を可塑化溶融する可塑化部１と、可塑化溶融された溶融樹脂７を金型３内に射出する射出部２を備えている。

可塑化部１は、先端側に向かって下り傾斜した姿勢で配された可塑化シリンダ１１と、可塑化シリンダ１１に内装した可塑化スクリュー１２と、可塑化スクリュー１２を回転駆動するモータからなるスクリュー駆動部１３とを備えている。可塑化シリンダ１１にはホッパー１４を設けてあり、ホッパー１４に貯えられた樹脂材料は可塑化シリンダ１１の基端側に設けた材料供給口１５を介して可塑化シリンダ１１内に供給されるようになっている。そしてスクリュー駆動部１３により可塑化スクリュー１２を軸廻りに回転駆動すると共に可塑化シリンダ１１の外周に設けた図示しないシリンダヒーター（バンドヒーター）により可塑化シリンダ１１内を加熱することで、ホッパー１４から材料供給口１５を介して可塑化シリンダ１１内に供給された樹脂材料を可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力とシリンダヒーター２６の加熱により先端側に送りながら溶融できるようになっている。

射出部２は、水平姿勢で可塑化シリンダ１１に対して並べて配置された射出シリンダ２１と、射出シリンダ２１に軸方向に進退自在に内装した射出プランジャ２２と、射出プランジャ２２を射出シリンダ２１の軸方向に駆動するプランジャ駆動部２３と、本発明に係る後述する押し退け部材２５とを備えている。射出シリンダ２１の先端面部には一端を可塑化シリンダ１１の先端に連通接続した連通路２４の他端を連通接続してあり、これにより射出シリンダ２１の先端部の内部は可塑化シリンダ１１の先端部の内部に連通路２４を介して連通している。また射出シリンダ２１の先端面部の連通路２４と別の箇所には射出ノズル６を設けている。

金型３は、型締め装置４の固定盤４１に設けた固定型３１と可動型３２とからなり、射出シリンダ２１の前方に配設され、型締め装置４により固定型３１に対して可動型３２を移動することで金型３の型締め及び型開きを行えるようになっている。

前述の射出ノズル６の先端に設けた射出口は固定盤４１を介して金型３のキャビティに連通している。そしてプランジャ駆動部２３により射出プランジャ２２を前進することで、射出シリンダ２１の先端部内に貯留された溶融樹脂７を射出プランジャ２２の先端に設けた射出ノズル６を介して金型３内に射出充填できるようになっている。

射出ノズル６は、図３に示すように、先端部が先端側程流路径が小さくなるように先細り状に形成されている。また、ノズル本体部には加熱手段及び冷却手段を備え、溶融樹脂７を射出ノズル６を介して金型３内に射出充填する際に射出ノズル６の温度を溶融樹脂７の温度と同じ温度となるように制御するものである。

上記スクリュー駆動部１３、プランジャ駆動部２３、型締め装置４、ノズルの加熱手段及び冷却手段等は図示しない制御手段に制御され、これにより図１（ａ）〜（ｅ）に示す一連の成形サイクルを繰返して成形を行えるようになっている。

一成形サイクルは、型締め工程と、型締め工程の後に実行される射出工程と、射出工程の後に実行される成形工程と、成形工程の後に実行される取り出し工程と、成形工程及び取り出し工程と並行して実行される計量工程とからなる。以下、各工程について詳述する。

型締め工程では、図１（ａ）や図２（ａ）、（ｂ）に示すように型締め工程開始時に型締め状態にある金型３を型締め装置４により型締めすると共に、可塑化シリンダ１１から連通路２４を介して供給された溶融樹脂７を射出シリンダ２１の先端部内に充填して貯留した状態で待機する。この型締め工程においては可塑化スクリュー１２及び射出プランジャ２２は停止状態にある。

射出工程では、射出工程開始時に後退位置にある射出プランジャ２２を図１（ｃ）に示すようにプランジャ駆動部２３により前進し、これにより図２（ｃ）に示すように射出シリンダ２１の先端部内に貯留された溶融樹脂７を射出ノズル６を介して型締め状態にある金型３内に射出充填する。この時、射出ノズル６は溶融樹脂７の温度と同じ温度を維持するように制御される。そして金型３内への溶融樹脂７の充填が完了した時点で成形工程に移行する。

成形工程では図１（ｃ）に示すように射出工程において金型３内に充填された溶融樹脂７を固化するまでの所定時間冷却する。そして所定時間が経過して金型３内の溶融樹脂７の冷却硬化が完了した時点で取り出し工程に移行する。

計量工程は成形工程と同時に開始されるもので、この計量工程では図１（ｃ）（ｄ）に示すようにスクリュー駆動部１３により可塑化スクリュー１２を回転駆動し、これによりホッパー１４から供給された樹脂材料を可塑化シリンダ１１に設けたシリンダヒーター２６による加熱と可塑化スクリュー１２の回転に伴う剪断力により溶融する。またこれと同時に可塑化スクリュー１２の回転により可塑化シリンダ１１内の溶融樹脂７を連通路２４を介して射出シリンダ２１の先端部内へと送り出して射出プランジャ２２を後退させ、これにより射出シリンダ２１の先端部内に所定の容積に計量された溶融樹脂７を充填して貯留する。つまり射出プランジャ２２は可塑化スクリュー１２が回転している時のみに後退するようになっている。

この計量工程は成形工程が終了した後、図１（ｅ）に示すように取り出し工程が開始されるまでに実行されるものであり、取り出し工程の型開きが行われる時には、スクリュー駆動部１３による可塑化スクリュー１２の回転を停止して、射出プランジャ２２の後退を停止し計量工程を終了する。

取り出し工程では取り出し工程開始時に型締め状態にある金型３を型開きし、図２（ｄ）〜（ｅ）に示すように金型３が型開き状態となった後に成形品８をノックアウトピン５１により可動型３２から突き出すと共に該成形品８を取り出し装置５で取り出す。

そして、本発明では、可塑化シリンダ１１から供給された所定の容量の溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留して次の射出工程で射出プランジャ２２にて射出するまで待機している間、射出シリンダ２１内に貯留している溶融樹脂７の温度を均一に維持するため、貯留スペース２０の断面形状を環状とするものである。

射出シリンダ２１は円筒状をしたもので、内部の円柱状の空間に溶融樹脂７を貯留するのであるが、本発明では前記円柱状の空間の中心部に押し退け部材２５を配設して、射出シリンダ２１の内側で押し退け部材２５の外側の環状の空間を貯留スペース２０としたものである。すなわち、射出シリンダ２１内の該射出シリンダ２１軸方向に垂直な断面の略中心部に、棒状（本実施形態では断面円形の棒状）をした押し退け部材２５を射出シリンダ２１の軸方向に配設することで、環状の貯留スペース２０を形成してある。

押し退け部材２５は、後方（射出方向と反対方向）の端部を前後に進退自在となるように支持するか固定してあり、この押し退け部材２５の外面に環状をした射出プランジャ２２を被嵌し、プランジャ駆動部２３にて射出プランジャ２２を押し退け部材２５に対して自在に進退させる。射出プランジャ２２の射出シリンダ２１軸方向の垂直断面形状は、貯留スペース２０の断面形状と同じであり、貯留スペース２０の溶融樹脂７を漏れなく押し出すことができる。なお本実施形態では、押し退け部材２５は、前後に進退自在となるように後方の端部を駆動部（図示せず）に接続してあると共に、前方の端部に可塑化シリンダ１１の先端から射出シリンダ２１に連通接続した連通路２４を開閉する弁体２８が接続してあり、押し退け部材２５を進退させて弁体２８を開閉させている。図に示す弁体２８は、側面に前後の空間を連通する溝２９が形成してあり、弁体２８の後方に貯留している溶融樹脂７は射出プランジャ２２により前記溝２９を通って弁体２８の前方側へと押し出されて射出される。

貯留スペース２０が従来のように円柱状をしている場合には、可塑化シリンダ１１から供給された所定の容量の溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留して待機している間に射出シリンダ２１から放熱されて、射出シリンダ２１の内壁面付近に位置する溶融樹脂７が射出シリンダ２１の内壁面から遠い中心部に位置する溶融樹脂７よりも温度が低くなって大きな温度差が生じ、溶融樹脂７の温度分布が不均一となってしまい、金型３内に射出充填する際の射出に偏りが生じたり成形品８の材質が不均一となってしまうものであった。そこで上記本発明のように貯留スペース２０を環状とすることで、射出シリンダ２１の内壁面から離れた部分には押し退け部材２５が位置することとなって溶融樹脂７は押し退けられていて、貯留スペース２０に貯留されている溶融樹脂７は射出シリンダ２１内面から一定距離（環の幅）以内に存在することとなり、溶融樹脂７の温度分布が不均一となることによる、金型３内に射出充填する際の射出の偏りや成形品８の材質の不均一等を抑えることが可能となるものである。また、射出シリンダ２１内面から前記一定距離以内に溶融樹脂７を存在させる場合、貯留スペース２０の断面を円形とすると半径を前記一定距離以内とする必要があるが、この場合には環状とした場合よりも貯留スペース２０の断面積が小さくなるため、環状とする方が貯留量を大きくとることができて優れている。

また、図５に示すように押し退け部材２５にヒーター２６を設けてもよい。射出シリンダ２１内に配設した押し退け部材２５の温度が低い場合には、貯留スペース２０に貯留している溶融樹脂７は押し退け部材２５に接触している部分の温度が低下して温度分布が不均一となってしまうため、押し退け部材２５に設けたヒーター２６によって押し退け部材２５を溶融樹脂７と略同じ温度を維持するように制御することで、このような温度分布の不均一を抑えることができる。

また、射出シリンダ２１の外周に断熱材を設けてもよい。これにより、溶融樹脂７を射出シリンダ２１内に貯留して待機している間に射出シリンダ２１から放熱されるのを低減し、温度分布が不均一となるのをより一層抑えることが可能となる。

本発明の一実施形態を示し、（ａ）〜（ｅ）は一成形サイクルを順に示す説明図である。 （ａ）〜（ｆ）は同上の金型の成形工程を順に示す説明図である。 同上のプリプラ式射出成形装置の射出ノズル近傍の要部拡大断面図である。 同上の射出シリンダ、射出プランジャ及び押し退け部材の斜視図である。 同上の射出シリンダ、射出プランジャ及び押し退け部材の他例の斜視図である。 従来例を示し、（ａ）〜（ｅ）は一成形サイクルを順に示す説明図である。 同上の射出シリンダ、射出プランジャ及び押し退け部材の斜視図である。

符号の説明

１ 可塑化部
１１ 可塑化シリンダ
１２ 可塑化スクリュー
２ 射出部
２０ 貯留スペース
２１ 射出シリンダ
２２ 射出プランジャ
２５ 押し退け部材
３ 金型
４ 型締め装置
５ 取り出し装置
６ 射出ノズル
７ 溶融樹脂
８ 成形品

Claims (3)

1. 可塑化シリンダ及び可塑化スクリューを備えた可塑化部と、可塑化シリンダから供給された溶融樹脂を射出シリンダ内に貯留すると共に該貯留している溶融樹脂を射出プランジャにより金型に射出充填する射出部と、金型を型締めする型締め装置と、を備えたプリプラ式射出成形装置であって、射出シリンダ内の溶融樹脂の貯留スペースの該射出シリンダ軸方向に垂直な断面の略中心部に押し退け部材を配設して、貯留スペースの前記断面における形状を環状として成ることを特徴とするプリプラ式射出成形装置。
2. 押し退け部材を棒状に形成すると共に射出プランジャを押し退け部材に進退自在に被嵌し、押し退け部材にヒーターを設けて成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装置。
3. 射出シリンダの外周に断熱材を設けて成ることを特徴とする請求項１又は２記載のプリプラ式射出成形装置。

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