JP2018058267A - Screw of injection molding machine and injection molding machine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、溶融樹脂に不活性ガスを注入して金型に射出し発泡成形品を得る、発泡成形品の成形方法に使用される射出成形機のスクリュ、および射出成形機に関するものである。 The present invention relates to an injection molding machine screw and an injection molding machine used in a molding method of a foam molded product, in which an inert gas is injected into a molten resin and injected into a mold to obtain a foam molded product.
内部に微細な気泡が多数形成されている成形品すなわち発泡成形品は、軽量であるだけでなく強度にも優れており、応用分野は広い。射出成形により発泡成形品を得るには発泡剤を樹脂に混入させる必要があり、発泡剤には化学発泡剤と物理発泡剤がある。前者は例えばアゾジカルボン酸アミドのように熱により分解して気体を発生する化学発泡剤が知られている。化学発泡剤は、材料の樹脂ペレットに混入させて加熱シリンダ内に投入し、溶融した樹脂に混合されるようにする。溶融樹脂を金型内に射出すると化学発泡剤が発泡して発泡成形品が得られる。これに対して物理発泡剤は、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスからなる。加熱シリンダ内で溶融した樹脂に、所定の圧力で不活性ガスを注入し、樹脂中に不活性ガスが飽和状態になるようにする。これを金型に射出すると、樹脂中で圧力が解放されて不活性ガスが気泡化する。樹脂が冷却固化すると発泡成形品が得られる。不活性ガスからなる物理発泡剤は高圧かつ高温で樹脂に注入されるので浸透力が強く、化学発泡剤に比して樹脂中に均一に分散し易い。従って得られる発泡成形品において発泡ムラが発生しにくいという優れた特徴がある。 A molded product in which many fine bubbles are formed, that is, a foam molded product, is not only lightweight but also excellent in strength, and has a wide range of application fields. In order to obtain a foam molded product by injection molding, it is necessary to mix a foaming agent into the resin, and the foaming agent includes a chemical foaming agent and a physical foaming agent. The former is known as a chemical foaming agent that decomposes by heat to generate gas, such as azodicarboxylic acid amide. The chemical foaming agent is mixed into the resin pellets of the material, put into a heating cylinder, and mixed with the molten resin. When the molten resin is injected into the mold, the chemical foaming agent foams to obtain a foam molded product. On the other hand, a physical foaming agent consists of inert gas, such as nitrogen and a carbon dioxide. An inert gas is injected at a predetermined pressure into the resin melted in the heating cylinder so that the inert gas is saturated in the resin. When this is injected into the mold, the pressure is released in the resin and the inert gas is bubbled. When the resin is cooled and solidified, a foam molded product is obtained. A physical foaming agent made of an inert gas is injected into the resin at a high pressure and a high temperature, so that it has a strong penetrating power and is more easily dispersed uniformly in the resin than a chemical foaming agent. Therefore, the obtained foamed molded article has an excellent feature that foaming unevenness hardly occurs.
特許文献1には、不活性ガスからなる物理発泡剤により発泡成形品を得る成形方法が記載されている。この発泡成形品の成形方法に使用される射出成形機50を図3によって説明する。射出成形機50は加熱シリンダ51と、この加熱シリンダ51内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ52とからなる。スクリュ52は、スクリュ溝が浅くなっている2箇所の圧縮部、つまり第1、2の圧縮部54、56が形成され、第1、2の圧縮部54、56の間にスクリュ溝の深い飢餓部55が形成されている。加熱シリンダ51には飢餓部55に対応するように、不活性ガスの注入部57が設けられ、不活性ガス58が注入されるようになっている。射出成形機50においてホッパ59から樹脂ペレットを投入しスクリュ52を回転する。そうすると樹脂ペレットは溶融してスクリュ52の前方に送られる。溶融樹脂が前方に送られるとき、第1の圧縮部54で圧縮され、飢餓部55で低圧にされる。この飢餓部55で不活性ガス58を注入する。そうすると溶融樹脂中に不活性ガス58が混入されて飽和状態になる。このような溶融樹脂は、第2の圧縮部56で再び圧縮されてスクリュ52の先端に計量される。金型に射出すると樹脂中で不活性ガスが気化して発泡成形品が得られる。
樹脂製の成形品に対して無電解メッキ法を実施する場合、金属錯体等の表面改質物質が添加された溶融樹脂を射出して成形品を得るようにすると、必要な前処理が不要になる。特許文献2には、金属錯体等の表面改質物質を溶融樹脂に注入し、これを混練して射出することができる射出成形機60が記載されている。射出成形機60は、図4に示されているように、加熱シリンダ61とスクリュ62とから構成されている。スクリュ62には、所定の位置に第1、2のシール構造64、65が設けられている。第1、2のシール構造64、65によって、スクリュ62には、高圧エリア66と低圧エリア67が形成されている。第1のシール構造64は所定の弁構造を備えており、スクリュ62の後方から前方に送られてきた樹脂は高圧エリア66に送られるようにするが、高圧エリア66から後方への逆流は防止されている。第2のシール構造65は、スクリュ62の回転方向によって開閉される弁構造を備えている。第2のシール構造65の弁構造が閉じられているときには高圧エリア66と低圧エリア67は遮断されて樹脂は流れることができないが、開いているときには樹脂は自由に流れることができる。スクリュ62には、低圧エリア67において第2のシール構造65の下流側に、降圧緩和区間68が設けられている。降圧緩和区間68は、フライト間のスクリュ溝が深い深溝部69と浅い浅溝部70とが交互に形成され、少なくとも軸方向に2箇所以上浅溝部70、70が形成されている。浅溝部70、70において絞り作用を奏し、高圧エリア66から低圧エリア67に樹脂が流れるとき、圧力を適切に降下させるようになっている。加熱シリンダ61には、高圧エリア66に対応して、不活性ガス等を注入する注入口72が設けられ、低圧エリア67の降圧緩和区間68の下流側に不活性ガスを排出する排出口73が設けられている。金属錯体等の表面改質物質が添加された溶融樹脂を射出して成形品を得るには次のようにする。スクリュ62を回転して樹脂を溶融する。溶融した樹脂は第1のシール構造64を流れて高圧エリア66に送られる。スクリュ62を逆回転させて第2のシール構造65を閉鎖する。そうすると高圧エリア66は第1、2のシール構造64、65によって完全に閉鎖された状態になる。高圧の不活性ガス74と共に、金属錯体等の表面改質物質を注入口72から注入する。高圧エリア66において溶融樹脂に表面改質物質が分散する。スクリュ62を順方向に回転させると第2のシール構造65が開き、溶融樹脂は高圧エリア66から低圧エリア67に流れるが、降圧緩和区間68によって圧力は緩やかに低下する。溶融樹脂から不活性ガスが発生し、不活性ガスは排出口73から脱気される。表面改質物質が添加された溶融樹脂を金型に射出すると所望の成形品が得られる。
When the electroless plating method is performed on a molded product made of resin, the required pre-treatment is not required if a molded product is obtained by injecting a molten resin to which a surface modifying material such as a metal complex is added. Become.
特許文献2に記載のスクリュ62を備えた射出成形機60は、物理発泡剤つまり不活性ガスを使用した発泡成形品の成形方法にも利用できる。具体的には高圧エリア66において、表面改質物質を注入せずに高圧の不活性ガスだけを注入する。不活性ガスは例えば10MPa等で注入する。高圧エリア66において溶融樹脂中に十分に不活性ガスを分散・浸透させ、その後低圧エリア67に送る。低圧エリア67では排出口73に設けられている弁を制御し、加熱シリンダ61内の圧力が5MPa程度になるようにする。そうすると低圧エリア67において溶融樹脂から余剰の不活性ガスが発生して排出口73から脱気されるが、不活性ガスが飽和状態で溶け込んだ溶融樹脂が得られる。これを金型に射出すると、樹脂中で不活性ガスが気泡になり発泡成形品が得られる。
The
特許文献1、2に記載の射出成形機50、60は、溶融樹脂に適切に不活性ガスを注入して発泡成形品を成形することができるが、それぞれについて解決すべき問題がある。まず特許文献1に記載の射出成形機50については、不活性ガスが逆流してホッパ59から噴出したり不活性ガスによって溶融樹脂が押し戻されるという問題がある。一応、スクリュ52を順回転させて樹脂を前方に送り出しているときには、飢餓部55において注入される不活性ガスは逆流する心配はない。つまりスクリュ52が順回転しているときには、第1の圧縮部54と飢餓部55とは十分な圧力差が生じており、不活性ガスは逆流せずに溶融樹脂と混練されながら前方に送られ、第2の圧縮部56を経て計量される。しかしながらスクリュ52の回転を停止しているときには、加熱シリンダ51内における圧力差は小さくなる。高圧の不活性ガスは浸透力が強いので、このとき第1の圧縮部54を越えて不活性ガスが逆流してしまう。逆流した不活性ガスによって溶融樹脂が押し戻されてホッパ59において盛り上がってしまう虞がある。スクリュ52は、少なくとも射出時には回転を停止させるようにするので、不活性ガスの逆流を完全に防止することは難しく、安定して成形サイクルを実施できないという問題がある。次に特許文献2に記載の射出成形機60を検討すると、この射出成形機60においては第1のシール構造64が設けられているので、スクリュ62の回転を停止して加熱シリンダ61内の圧力差が小さくなっても不活性ガスは逆流することはない。従って発泡成形品を安定して成形することができる。しかしながら、特許文献2に記載の射出成形機60は、スクリュ62において第1、2のシール構造64、65によって区分される高圧エリア66が必須になっている。そうすると高圧エリア66の分だけ射出成形機60は機械長が長くなってしまう。限られた設置エリアに射出成形機60を設けるには、機械長を短くしたいという要求がある。
Although the
本発明は、上記したような問題点を解決した射出成形機のスクリュ、および射出成形機を提供することを目的としており、具体的には、溶融樹脂に不活性ガスからなる物理発泡剤を注入して発泡成形品を成形するようになっている射出成形機において、加熱シリンダ内を不活性ガスが逆流する虞がなく、従って安定して成形することができ、限られた設置エリアにも設置できるように機械長が十分に短い射出成形機のスクリュ、および射出成形機を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide an injection molding machine screw and an injection molding machine that have solved the above-described problems, and specifically, a physical foaming agent made of an inert gas is injected into a molten resin. In an injection molding machine designed to mold foamed molded products, there is no risk of the inert gas flowing back in the heating cylinder, so it can be molded stably and installed in a limited installation area. An object of the present invention is to provide an injection molding machine screw having a sufficiently short machine length and an injection molding machine.
本発明は上記目的を達成するために、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュを対象とする。そしてスクリュには、第1の圧縮区間と飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に所定のフライト形状からなる降圧緩和区間を設ける。降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部を少なくとも軸方向に2カ所以上形成するようにする。 In order to achieve the above object, the present invention achieves the first compression section in which the resin is compressed in the heating cylinder from the rear to the front, and the starvation in which the pressure of the resin is reduced. A section and a second compression section in which the resin is compressed are formed, and an injection molding machine screw in which an inert gas is injected into the starvation section is targeted. The screw is provided with a predetermined seal structure for preventing the backflow of the resin between the first compression section and the starvation section, and a pressure reducing relief section having a predetermined flight shape on the downstream side of the seal structure. In the step-down relaxation section, at least two shallow groove portions with shallow screw grooves between flights are formed in the axial direction.
かくして、請求項1記載の発明は、上記目的を達成するために、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、前記スクリュには、前記第1の圧縮区間と前記飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられ、前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に2カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスクリュにおいて、前記降圧緩和区間は2条以上の多条フライトから構成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間とを液密的に仕切るシールと、前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖し前記第1の圧縮区間の溶融樹脂が所定の圧力を超えると溶融樹脂を前記降圧緩和区間に流動させる弁機構とを備えていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記スクリュが縮径している縮径部と、所定の隙間を開けて前記縮径部に嵌合されていると共に前記加熱シリンダのボアに対して液密的に摺動されるシールリングとからなり、前記縮径部には前記シールリングが着座すると前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間との連通を遮断するテーパ面が形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載のスクリュを備え、前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機として構成される。
Thus, in order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, the screw according to the first aspect is configured as a screw of an injection molding machine, wherein the step-down relaxation section is composed of two or more multi-flight flights.
According to a third aspect of the present invention, in the screw according to the first or second aspect, the seal structure includes a seal that liquid-tightly partitions the first compression section and the step-down relaxation section, and the first A communication path communicating the compression section and the pressure reduction relaxation section; and a valve mechanism that closes the communication path and causes the molten resin to flow into the pressure reduction relaxation section when the molten resin in the first compression section exceeds a predetermined pressure; It is comprised as a screw of the injection molding machine characterized by providing.
According to a fourth aspect of the present invention, in the screw according to the first or second aspect, the seal structure is fitted into the reduced diameter portion with a reduced diameter portion where the screw diameter is reduced and a predetermined gap. And a seal ring that is liquid-tightly slid with respect to the bore of the heating cylinder, and when the seal ring is seated on the reduced diameter portion, the first compression section and the step-down relaxation section A screw surface of the injection molding machine is formed, which has a tapered surface that blocks communication with the screw.
The invention according to
以上によると本発明は、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュとして構成される。そしてスクリュには、第1の圧縮区間と飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられ、降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に2カ所以上形成されている。このスクリュは発泡成形品を成形する射出成形機に設けられるスクリュであり、このようにスクリュは第1、2の圧縮区間と飢餓区間とシール構造と降圧緩和区間だけを備えればいいので、発泡成形用としては格段にスクリュ長さが短くて済む。従って射出成形機の機械長を短くすることができ、限られた設置スペースに設置することができる。そして本発明において降圧緩和区間が設けられているので、安定的に不活性ガスを注入できるという効果が得られる。その理由は、第1の圧縮区間で圧縮された高圧の樹脂は降圧緩和区間を経て飢餓区間に送られるとき、降圧緩和区間に設けられている2箇所以上の浅溝部において絞り作用により圧力が降下するからである。高圧の樹脂が緩やかに圧力が低下して飢餓区間に流れるので、不活性ガスを安定して注入することができる。ところで射出時等においてスクリュが回転を停止すると、加熱シリンダ内の樹脂の圧力差は小さくなり、浸透力の強い高圧の不活性ガスは逆流し易い。しかしながら、本発明のスクリュにはシール構造と降圧緩和区間とが、不活性ガスが注入される飢餓区間より上流に設けられているので、確実に逆流を防止できる。降圧緩和区間は、絞り作用のある浅溝部が軸方向に2カ所以上設けられているので不活性ガスと共に溶融樹脂が逆流しようとしてもこれを阻害するし、シール構造において実質的に完全に逆流が防止されるからである。従って不活性ガスが第1の圧縮区間に侵入することはなく、不活性ガスがホッパから噴出したり、不活性ガスによって押し戻された溶融樹脂がホッパから逆流することはない。本発明に係るスクリュを備えた射出成形機は安定的に発泡成形品を成形することができる。 According to the above, according to the present invention, depending on the shape of the screw, the first compression section in which the resin is compressed in the heating cylinder from the rear to the front, and the pressure of the resin are reduced. A starvation section and a second compression section in which the resin is compressed are formed, and configured as a screw of an injection molding machine in which an inert gas is injected into the starvation section. The screw is provided with a predetermined seal structure for preventing the backflow of the resin between the first compression section and the starvation section, and a pressure reduction relaxation section having a predetermined flight shape on the downstream side of the seal structure. In the step-down relaxation section, at least two shallow groove portions with shallow screw grooves between flights are formed in the axial direction. This screw is a screw provided in an injection molding machine for molding a foam molded product. Thus, the screw only needs to have the first and second compression sections, the starvation section, the seal structure, and the pressure reduction relaxation section. For molding, the screw length is much shorter. Therefore, the machine length of the injection molding machine can be shortened and installed in a limited installation space. And since the pressure | voltage fall relaxation area is provided in this invention, the effect that an inert gas can be inject | poured stably is acquired. The reason is that when the high-pressure resin compressed in the first compression section is sent to the starvation section through the pressure reduction relaxation section, the pressure drops due to the squeezing action at two or more shallow grooves provided in the pressure reduction relaxation section. Because it does. Since the high-pressure resin gradually decreases in pressure and flows into the starvation section, the inert gas can be stably injected. By the way, when the screw stops rotating at the time of injection or the like, the pressure difference of the resin in the heating cylinder becomes small, and the high-pressure inert gas having strong osmotic force tends to flow backward. However, since the screw structure of the present invention is provided with the seal structure and the pressure reduction mitigation section upstream from the starvation section into which the inert gas is injected, the backflow can be reliably prevented. In the pressure reduction mitigation section, there are two or more shallow grooves with an squeezing function in the axial direction, so that even if the molten resin tries to flow back together with the inert gas, this is hindered, and the backflow is substantially completely prevented in the seal structure. This is because it is prevented. Accordingly, the inert gas does not enter the first compression section, and the inert gas is not ejected from the hopper, and the molten resin pushed back by the inert gas does not flow backward from the hopper. The injection molding machine provided with the screw according to the present invention can stably form a foam molded product.
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る射出成形機も、図1に示されているが従来の射出成形機と同様に、加熱シリンダ2と、この加熱シリンダ2内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ3とから構成されている。加熱シリンダ2の外周面には、複数枚のバンドヒータが巻かれているが、これらは図に示されていない。
Embodiments of the present invention will be described below. The injection molding machine according to the embodiment of the present invention is also shown in FIG. 1 and can be driven in the heating direction and the axial direction in the
本実施の形態に係る射出成形機1は、スクリュ3の形状によって加熱シリンダ2内に複数の区間が形成されている。本実施の形態においてスクリュ3のフライトは、次に説明する降圧緩和区間5を除いて、一般的なピッチとリードのシングルフライトからなる。スクリュ3は、図に示されていないホッパ近傍においてはフライト間のスクリュ溝が比較的深く、樹脂を溶融しながら前方に送り出すようになっているが、所定の位置から後で説明するシール構造7にかけてスクリュ溝が浅く形成され、それによって樹脂が圧縮される第1の圧縮区間6が形成されている。シール構造7の前方、つまり下流には、シール構造7に隣接して降圧緩和区間5が形成され、そしてその下流にスクリュ溝が深い飢餓区間9が形成されている。スクリュ溝が深く加熱シリンダ2内の容積が大きくなっているので、飢餓区間9では前方に送られる樹脂の圧力が低下する。従ってこの区間9において後で説明するように不活性ガスからなる物理発泡剤が注入されるようになっている。スクリュ3には飢餓区間9の前方つまり下流に、スクリュ溝が浅く樹脂が圧縮される第2の圧縮区間10が形成されている。なお、本実施の形態においてはスクリュの形状のうち、スクリュ溝についてその深さが変化して第1、2の圧縮区間6、10や飢餓区間9が形成されているようになっている。しかしながらスクリュの形状のうち、例えばフライトのピッチ、フライト幅等の他のフライト形状を変化させても同様の区間6、9、10を形成することができる。
In the
本実施の形態に係るスクリュ3において特徴的な構造である降圧緩和区間5について説明する。本実施の形態において降圧緩和区間5のフライトは2条フライトから構成されている。このように2条フライトから構成されているので、降圧緩和区間5において送り出される溶融樹脂は、粘性が小さくても流れが乱れたり逆流することなく、滑らかに下流に送られることになる。このような降圧緩和区間5は、スクリュ溝が深い深溝部12、12と、浅い浅溝部13、13が軸方向に少なくとも2カ所以上形成されている。つまり浅溝部13、13が2カ所以上形成されている。この浅溝部13、13が絞り作用を奏することになる。従って降圧緩和区間5は溶融樹脂が先方に送られるときには圧力を緩やかに降下させることができ、スクリュ3の回転が停止したときには不活性ガスを含んだ溶融樹脂が逆流しようとするのを阻害することになる。
The step-down
本実施の形態に係るスクリュ3に設けられているシール構造7は、図2の(ア)に詳しく示されているように、シール15と、圧力の調整作用を奏する流動制御機構16とからなる。シール15は、スクリュ3の外周面に形成されている所定の溝に摺動自在に嵌合されている。図2の(ア)には加熱シリンダ2は示されていないが、このシール15の外周面が加熱シリンダ2のボアに滑らかに接して摺動するようになっている。このシール15において溶融樹脂が流動することが防止され、加熱シリンダ2内が上流側の第1の圧縮区間10と下流側の降圧緩和区間5とに液密的に仕切られている。シール構造7には流動制御機構16が1個あるいは複数個設けられている。流動制御機構16は、第1の圧縮区間6と降圧緩和区間5とを連通するようにスクリュ3内に明けられている連通路18と、この連通路18を開閉する弁機構19とから構成されている。連通路18は途中の部分がテーパ状に縮径されており、それによってテーパ状の着座面20が形成されている。この着座面20に、弁機構19を構成しているポペット弁22の頭部23が着座すると連通路18が閉鎖されるようになっている。ポペット弁22は、傘状の頭部23と軸部24とから構成されており、軸部24には複数枚の皿バネ26、26、…が設けられている。このように皿バネ26、26、…が設けられたポペット弁22は、有底の穴が開けられているリティナ27に入れられている。そしてリティナ27はその外周面に形成されている雄ねじによって連通路18の内周面に形成されている雌ねじに螺合され、固定されている。従ってポペット弁22は、皿バネ26、26、…によって付勢されて頭部23が着座面20に押しつけられ、連通路18を閉鎖している。このポペット弁22は、第1の圧縮区間6内の溶融樹脂が所定の圧力になると皿バネ26、26、…の付勢に抗して後退し、第1の圧縮区間6と降圧緩和区間5とが連通して溶融樹脂が降圧緩和区間5に流動することになる。なお、リティナ27には樹脂路28が明けられていて、第1の圧縮区間6と降圧緩和区間5とが連通すると溶融樹脂はこの樹脂路28から降圧緩和区間5に流動するようになっている。第1の圧縮区間6と降圧緩和区間5の圧力が等しいとき、あるいは降圧緩和区間5の圧力の方が高いときには、ポペット弁22は着座面20に着座して連通が遮断されるので、降圧緩和区間5から第1の圧縮区間6への溶融樹脂の逆流は完全に防止されるようになっている。
As shown in detail in FIG. 2A, the
本実施の形態に係る射出成形機1は、図1に示されているように、加熱シリンダ2において降圧緩和区間5に対応する位置に不活性ガスの注入口29が設けられている。注入口29には、不活性ガスが入れられたガスボンベ31からの配管が開閉弁32を介して接続されている。開閉弁32を開くと窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが注入口29から加熱シリンダ2内に注入されるようになっている。
In the
本発明の実施の形態に係る射出成形機1の作用を説明する。加熱シリンダ2を加熱してスクリュ3を順方向に回転し、図に示されていないホッパから樹脂材料を供給する。供給された樹脂材料は、加熱シリンダ2の熱とスクリュ3の回転の剪断力による熱によって溶融し、前方に送られて第1の圧縮区間6で圧縮される。第1の圧縮区間6の溶融樹脂の圧力は大きいので、シール構造7においてポペット弁22が開き、溶融樹脂は降圧緩和区間5に送られる。そうすると溶融樹脂は降圧緩和区間5を経て飢餓区間9に送られる。飢餓区間9は前記したようにスクリュ溝が深いので溶融樹脂の圧力は小さく、第1の圧縮区間6における圧力との圧力差が大きい。しかしながら、溶融樹脂が降圧緩和区間5の2箇所の浅溝部13、13を通過するとき絞り作用により圧力が降下する。従って樹脂圧力は飢餓区間9において安定する。開閉弁32を開いて不活性ガスを加熱シリンダ2内に注入する。不活性ガスは、例えば5MPa等の圧力で注入するようにする。そうすると飢餓区間9において溶融樹脂中に不活性ガスが浸透して飽和状態になる。引き続きスクリュ3を回転すると飢餓区間9において不活性ガスが飽和状態で浸透した溶融樹脂は第2の圧縮区間10で圧縮されてスクリュ3の先頭に計量される。所定量が計量されたら、スクリュ3の回転を停止する。スクリュ3を軸方向に駆動して金型に溶融樹脂を射出する。金型内において溶融樹脂中で不活性ガスが気泡化し、発泡成形品が得られる。ところでスクリュ3の回転を停止し、軸方向に駆動するとき、不活性ガスの逆流が問題になる。本実施の形態に係る射出成形機1においては、飢餓区間9の上流側には2箇所において絞り作用を奏する降圧緩和区間5が設けられているので、不活性ガスが逆流しようとしても、逆流の流れが弱められる。そして降圧緩和区間5の上流にシール構造7が設けられているので、実質的に完全に逆流が防止される。従って不活性ガスが加熱シリンダ2内を逆流することはない。
The operation of the
本実施の形態に係るスクリュ3を備えた射出成形機1において、安定的に発泡成形品が成形できることを確認する実験を行った。
「実験1」
図1に示されている本実施の形態に係る射出成形機1を使用し、タルク20%を含有するポリプロピレンを樹脂材料として、不活性ガスを注入口29から注入するようにして所定の金型に射出して発泡成形品を成形した。射出成形においては樹脂の計量が完了したときにスクリュ3の回転を1秒間停止する計量待機時間を設けるようにし、その後スクリュ3を軸方向に駆動して射出するようにした。成形サイクルを30回繰り返し、発泡成形品を30個得た。これらの発泡成形品の平均重量は6.1gであり、標準偏差を平均重量で除した数値は0.3%であった。この実験において、不活性ガスはシール構造7を越えて逆流しないことが確認された。
「実験2」
不活性ガスの注入はせずに、実験1と同様の射出成形機1を使用して射出成形した。つまり発泡のない成形品を成形した。成形サイクルを30回繰り返し、成形品を30個得た。これらの成形品の平均重量は6.8gであり、標準偏差を平均重量で除した数値は0.2%であった。
「実験3」
実験1で使用した射出成形機1を変形し、シール構造7を外した射出成形機を用意した。シール構造7のない射出成形機で、実験1と同様の条件で発泡成形品を成形した。数回射出成形を繰り返したところ、不活性ガスが加熱シリンダ2内で逆流する現象が見られた。
「実験4」
図4に示されている従来の射出成形機60を使用して、発泡成形品を成形した。不活性ガスは注入口72から注入し、そして余剰の不活性ガスを排出口73から排出するようにした。使用する樹脂、金型は実験1と同様のものを使用した。成形サイクルを30回繰り返し、発泡成形品を30個得た。これらの発泡成形品の平均重量は6.1gであり、標準偏差を平均重量で除した数値は0.3%であった。この実験において、不活性ガスは逆流しないことが確認された。
「考察」
実験1において発泡成形品の重量のバラツキが0.3%であるが、これは発泡のない成形品の重量のバラツキが実験2から0.2%であることから、バラツキは大きくないと考えられる。つまり実験1において発泡成形品は安定して成形されたと言える。このことは実験4との比較からも言える。つまり図4に示されている射出成形機60は、不活性ガスの逆流が完全に防止されるようになっているが、この射出成形機60によって成形された発泡成形品の重量のバラツキも0.3%であり、実験1の発泡成形品の重量のバラツキと同等であった。つまり、実験1で使用した本実施の形態に係る射出成形機1は、均質な発泡成形品を安定的に成形できたと言える。そして、実験1においては不活性ガスの逆流が見られなかったことから、本実施の形態に係るスクリュ3を備えた射出成形機1は、発泡成形品の成形に適していると言える。次に、実験3の結果からシール構造7が必須であることが確認できた。シール構造7の無い射出成形機で発泡成形品を成形すると、加熱シリンダ2内で不活性ガスが逆流する現象が見られたからである。
In the
"
A predetermined mold is used by using an
"
The injection molding was performed using the same
“
The
“Experiment 4”
Using a conventional
"Discussion"
In
本実施の形態に係る射出成形機1は色々な変形が可能である。例えばシール構造7について変形することもできる。図2の(イ)には他の実施の形態に係るシール構造7’が示されている。この実施の形態に係るシール構造7’は、スクリュ3を縮径した縮径部35と、この縮径部35に所定の隙間を空けて設けられているシールリング36とから構成されている。シールリング36はその外周面が加熱シリンダ2のボアに滑らかに接していて外周面から溶融樹脂が流動することはない。つまり、このシールリング36によって加熱シリンダ2内は上流側の第1の圧縮区間6と下流側の降圧緩和区間5とに液密的に仕切られている。シールリング36が隙間を空けて嵌合している縮径部35はその上流側において拡径されてテーパ面37が形成されており、シールリング36の上流側の端部もテーパ状に形成されている。スクリュ3において縮径部35の前方には、シールリング36が当接する当接部38が形成されている。スクリュ3を回転して溶融樹脂を先方に送り出しているときは、第1の圧縮区間6の溶融樹脂の圧力は降圧緩和区間5の圧力より大きく、シールリング36はスクリュ3に対して前方に移動して当接部38に押し付けられる。このときシールリング36のテーパ状の端部はテーパ面37から離間して、縮径部35とシールリング36の内周面との隙間を介して第1の圧縮区間6と降圧緩和区間5とが連通して溶融樹脂が下流に流動する。なお、シールリング36には端面に所定の切欠が形成されており当接部38に当接しても溶融樹脂の流路が確保されるようになっている。一方、スクリュ3の回転を停止したり、あるいはスクリュ3を軸方向に駆動すると、降圧緩和区間5の溶融樹脂の圧力が第1の圧縮区間6の圧力より大きくなる。そうするとシールリング36はテーパ面37に着座して、連通は遮断され溶融樹脂の流動は阻害される。すなわち逆流が防止される。
The
1 射出成形機 2 加熱シリンダ
3 スクリュ 5 降圧緩和区間
6 第1の圧縮区間 7 シール構造
9 飢餓区間 10 第2の圧縮区間
12 深溝部 13 浅溝部
15 シール 16 流動制御機構
18 連通路 19 弁機構
20 着座面 22 ポペット弁
23 頭部 24 軸部
26 皿バネ 27 リティナ
28 樹脂路 29 注入口
31 ガスボンベ 32 開閉弁
DESCRIPTION OF
本発明は上記目的を達成するために、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュを対象とする。そしてスクリュには、第1の圧縮区間と飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に該シール構造に隣接して所定のフライト形状からなる降圧緩和区間を設ける。降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部を少なくとも軸方向に2カ所以上形成するようにする。 In order to achieve the above object, the present invention achieves the first compression section in which the resin is compressed in the heating cylinder from the rear to the front, and the starvation in which the pressure of the resin is reduced. A section and a second compression section in which the resin is compressed are formed, and an injection molding machine screw in which an inert gas is injected into the starvation section is targeted. The screw has a predetermined seal structure for preventing a back flow of the resin between the first compression section and the starvation section, and a predetermined flight shape adjacent to the seal structure on the downstream side of the seal structure. Establish a step-down relief section. In the step-down relaxation section, at least two shallow groove portions with shallow screw grooves between flights are formed in the axial direction.
かくして、請求項1記載の発明は、上記目的を達成するために、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、前記スクリュには、前記第1の圧縮区間と前記飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に該シール構造に隣接して所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられ、前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に2カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のスクリュにおいて、前記降圧緩和区間は2条以上の多条フライトから構成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間とを液密的に仕切るシールと、前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖し前記第1の圧縮区間の溶融樹脂が所定の圧力を超えると溶融樹脂を前記降圧緩和区間に流動させる弁機構とを備えていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記スクリュが縮径している縮径部と、所定の隙間を開けて前記縮径部に嵌合されていると共に前記加熱シリンダのボアに対して液密的に摺動されるシールリングとからなり、前記縮径部には前記シールリングが着座すると前記第1の圧縮区間と前記降圧緩和区間との連通を遮断するテーパ面が形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかに記載のスクリュを備え、前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機として構成される。
Thus, in order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, the screw according to the first aspect is configured as a screw of an injection molding machine, wherein the step-down relaxation section is composed of two or more multi-flight flights.
According to a third aspect of the present invention, in the screw according to the first or second aspect, the seal structure includes a seal that liquid-tightly partitions the first compression section and the step-down relaxation section, and the first A communication path communicating the compression section and the pressure reduction relaxation section; and a valve mechanism that closes the communication path and causes the molten resin to flow into the pressure reduction relaxation section when the molten resin in the first compression section exceeds a predetermined pressure; It is comprised as a screw of the injection molding machine characterized by providing.
According to a fourth aspect of the present invention, in the screw according to the first or second aspect, the seal structure is fitted into the reduced diameter portion with a reduced diameter portion where the screw diameter is reduced and a predetermined gap. And a seal ring that is liquid-tightly slid with respect to the bore of the heating cylinder, and when the seal ring is seated on the reduced diameter portion, the first compression section and the step-down relaxation section A screw surface of the injection molding machine is formed, which has a tapered surface that blocks communication with the screw.
The invention according to
以上によると本発明は、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第1の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第2の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュとして構成される。そしてスクリュには、第1の圧縮区間と飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に該シール構造に隣接して所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられ、降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に2カ所以上形成されている。このスクリュは発泡成形品を成形する射出成形機に設けられるスクリュであり、このようにスクリュは第1、2の圧縮区間と飢餓区間とシール構造と降圧緩和区間だけを備えればいいので、発泡成形用としては格段にスクリュ長さが短くて済む。従って射出成形機の機械長を短くすることができ、限られた設置スペースに設置することができる。そして本発明において降圧緩和区間が設けられているので、安定的に不活性ガスを注入できるという効果が得られる。その理由は、第1の圧縮区間で圧縮された高圧の樹脂は降圧緩和区間を経て飢餓区間に送られるとき、降圧緩和区間に設けられている2箇所以上の浅溝部において絞り作用により圧力が降下するからである。高圧の樹脂が緩やかに圧力が低下して飢餓区間に流れるので、不活性ガスを安定して注入することができる。ところで射出時等においてスクリュが回転を停止すると、加熱シリンダ内の樹脂の圧力差は小さくなり、浸透力の強い高圧の不活性ガスは逆流し易い。しかしながら、本発明のスクリュにはシール構造と降圧緩和区間とが、不活性ガスが注入される飢餓区間より上流に設けられているので、確実に逆流を防止できる。降圧緩和区間は、絞り作用のある浅溝部が軸方向に2カ所以上設けられているので不活性ガスと共に溶融樹脂が逆流しようとしてもこれを阻害するし、シール構造において実質的に完全に逆流が防止されるからである。従って不活性ガスが第1の圧縮区間に侵入することはなく、不活性ガスがホッパから噴出したり、不活性ガスによって押し戻された溶融樹脂がホッパから逆流することはない。本発明に係るスクリュを備えた射出成形機は安定的に発泡成形品を成形することができる。 According to the above, according to the present invention, depending on the shape of the screw, the first compression section in which the resin is compressed in the heating cylinder from the rear to the front, and the pressure of the resin are reduced. A starvation section and a second compression section in which the resin is compressed are formed, and configured as a screw of an injection molding machine in which an inert gas is injected into the starvation section. The screw has a predetermined seal structure for preventing a back flow of the resin between the first compression section and the starvation section, and a predetermined flight shape adjacent to the seal structure on the downstream side of the seal structure. A step-down relaxation section is provided, and in the step-down relaxation section, at least two shallow groove portions with shallow screw grooves between flights are formed in the axial direction. This screw is a screw provided in an injection molding machine for molding a foam molded product. Thus, the screw only needs to have the first and second compression sections, the starvation section, the seal structure, and the pressure reduction relaxation section. For molding, the screw length is much shorter. Therefore, the machine length of the injection molding machine can be shortened and installed in a limited installation space. And since the pressure | voltage fall relaxation area is provided in this invention, the effect that an inert gas can be inject | poured stably is acquired. The reason is that when the high-pressure resin compressed in the first compression section is sent to the starvation section through the pressure reduction relaxation section, the pressure drops due to the squeezing action at two or more shallow grooves provided in the pressure reduction relaxation section. Because it does. Since the high-pressure resin gradually decreases in pressure and flows into the starvation section, the inert gas can be stably injected. By the way, when the screw stops rotating at the time of injection or the like, the pressure difference of the resin in the heating cylinder becomes small, and the high-pressure inert gas having strong osmotic force easily flows backward. However, since the screw structure of the present invention is provided with the seal structure and the pressure reduction mitigation section upstream from the starvation section into which the inert gas is injected, the backflow can be reliably prevented. In the pressure reduction mitigation section, there are two or more shallow grooves with an squeezing function in the axial direction, so that even if the molten resin tries to flow back together with the inert gas, this is hindered, and the backflow is substantially completely prevented in the seal structure. This is because it is prevented. Accordingly, the inert gas does not enter the first compression section, and the inert gas is not ejected from the hopper, and the molten resin pushed back by the inert gas does not flow backward from the hopper. The injection molding machine provided with the screw according to the present invention can stably form a foam molded product.
Claims (5)
前記スクリュには、前記第1の圧縮区間と前記飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられ、
前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に2カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュ。 Depending on the shape of the screw, the first compression section in which the resin is compressed in the heating cylinder from the rear to the front, the starvation section in which the pressure of the resin is reduced, and the resin is compressed A screw of an injection molding machine, wherein a second compression section is formed and an inert gas is injected into the starvation section,
The screw has a predetermined seal structure for preventing a back flow of the resin between the first compression section and the starvation section, and a pressure reduction relaxation section having a predetermined flight shape downstream of the seal structure. Provided,
The screw of the injection molding machine, wherein the step-down relaxation section has at least two shallow groove portions in the axial direction where the screw grooves between the flights are shallow.
前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機。 A screw according to any one of claims 1 to 4,
The heating cylinder is provided with an injection port for injecting an inert gas at a predetermined position corresponding to the starvation section.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
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