JP2704605B2 - 熱可塑性樹脂の射出成形装置とその成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、低圧成形が可能で装
置として小型であるにもかゝわらず、高い樹脂密度の大
型成形品を成形することができる熱可塑性樹脂の射出成
形装置と、それによる成形方法に関するものである。さ
らに詳しくは、溶融温度と熱分解温度とが近接する熱分
解性の高い熱可塑性樹脂の低圧成形に際して生ずる溶融
樹脂の熱分解を防止して、優れた成形品を得ることがで
きる熱可塑性樹脂の射出成形装置とそれによる成形方法
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の射出成形機として、成形
サイクルの高速化、射出量の増大、溶融材料の均一混練
による品質向上のために、内蔵したスクリューによって
溶融樹脂を装置本体に設けたプランジャーを有するアキ
ューム内に一定量貯留し、該プランジャーの操作によっ
て貯留した溶融樹脂を成形用金型内に射出する機能を備
えた射出成形装置は、たとえば特開昭４８−７３４５８
号公報などにおいて知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの射出成形装置
に適用する熱可塑性樹脂として、オレフィン系樹脂を対
象にした場合には熱による溶融樹脂の分解が少ないた
め、高温で溶融粘度を低くして成形することができ、こ
れによって優れた品質の成形品を容易に得ることができ
る。しかしながら、塩化ビニル樹脂のような熱によって
分解し易い熱可塑性樹脂を対象にすると、射出成形装置
の狭隘部分や隙間の部分に停滞した溶融樹脂が加熱され
ることによって分解し、いわゆる「焼け」が生ずる。こ
の「焼け」が生じた原料樹脂は、少しづつではあるが溶
融樹脂に混入して金型内に射出されて成形品の品質を低
下させる原因となる。また、このような樹脂の分解によ
る「焼け」が装置の一部にでも生ずると、これが核とな
って射出成形装置の各所に「焼け」が連鎖状に伝播し、
前記成形品の品質を加速度的に低下することになり、製
品の歩留りを悪化させるのみならず、装置の分解掃除も
厄介となるなどの各種の弊害を生ずる。既述の特開昭４
８−７３４５８号に開示された成形装置においてもスク
リュー式押出機を出た溶融樹脂の前記アキューム内への
導入と、アキュームに貯留した溶融樹脂の金型内への射
出とをニードル弁などによって制御する構造を採用して
いるため、かゝる弁機構やその近傍の狭隘部分において
溶融樹脂の滞留が生じて前記の問題が生ずる。

【０００４】この発明の目的は、従来の射出成形装置の
叙上の問題点を解消し、分解し易い樹脂の使用にも充分
に対応することができる熱可塑性樹脂の射出成形装置と
これによる成形方法を提供せんとするものである。この
発明の他の目的は、比較的小型の可塑化装置によって優
れた品質の大型の成形品を容易に成形することができる
熱可塑性樹脂の射出成形装置と、これによる成形方法を
提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
めに、この発明の熱可塑性樹脂の射出成形装置は、射出
材料の供給口とスクリューを回転自在に内蔵した装置本
体の前記スクリュー先端部近傍にプランジャーによる射
出機構を有する溶融樹脂を蓄積するための主アキューム
を設けると共に、主アキュームの溶融樹脂を成形用金型
に射出するための射出流路の排出口に近い装置本体に主
アキュームと同一の構造を有し、かつ主アキュームから
射出される溶融樹脂の前記射出流路を遮断又は開放する
ことのできるサブアキュームを設けたことを特徴とする
ものである。

【０００６】より具体的には、この発明の熱可塑性樹脂
の射出成形装置は、射出材料の供給口とスクリューを回
転自在に内蔵した装置本体の前記スクリュー先端部近傍
に設けたプランジャーによる射出機構を有する溶融樹脂
蓄積用の主アキュームと、主アキュームの溶融樹脂を成
形用金型に射出するための射出流路の排出口に近い装置
本体に、前記射出流路を遮断又は開放することができる
ように着脱自在に設けたプランジャーによる射出機構を
有する溶融樹脂のサブアキュームとを供え、サブアキュ
ームのプランジャーの操作によって前記主アキュームか
らサブアキュームを介して成形用金型に向けて射出され
る溶融樹脂の射出流路を遮断または開放させ、かつサブ
アキューム内の溶融樹脂を強制的に前記成形用金型に射
出するよう構成したことを特徴とするものである。

【０００７】また、この発明の熱可塑性樹脂の射出成形
方法は、装置本体に内蔵させたスクリューによって可塑
化した溶融樹脂をスクリューの先端部近傍に設けた主ア
キューム内に送給して所定量蓄積し、蓄積した所定量の
溶融樹脂を主アキュームに設けたプランジャーによって
成形用金型に向けて射出するに際し、成形用金型と連通
する溶融樹脂の射出流路の排出口に近い装置本体にプラ
ンジャーによる射出機構を有するサブアキュームを設
け、溶融樹脂を主アキュームに蓄積中は前記スクリュー
を作動させ、かつサブアキュームのプランジャーの操作
によって前記射出流路を遮断し、主アキューム内に蓄積
された溶融樹脂の成形用金型への射出に際しては、前記
スクリューを停止させると共に、サブアキュームのプラ
ンジャーによって射出流路を開放し、かつサブアキュー
ム内の溶融樹脂を強制的に前記成形用金型に射出するこ
とを特徴とするものである。

【０００８】より具体的には、この発明の熱可塑性樹脂
の射出成形方法は、装置本体に内蔵させたスクリューに
よって可塑化した溶融樹脂をスクリューの先端部近傍に
設けた主アキューム内に送給して所定量蓄積し、蓄積し
た所定量の溶融樹脂を主アキュームに設けたプランジャ
ーによって成形用金型に向けて射出するに際し、成形用
金型を所定の間隔より若干開放状態にセットすると共
に、成形用金型と連通する溶融樹脂の射出流路の排出口
に近い装置本体にプランジャーによる射出機構を有する
サブアキュームを設け、溶融樹脂を主アキュームに蓄積
中は前記スクリューを作動させ、かつサブアキュームの
プランジャーの操作によって前記射出流路を遮断し、主
アキューム内に蓄積された溶融樹脂の成形用金型への射
出に際しては、前記スクリューを停止させると共に、サ
ブアキュームのプランジャーによって射出流路を開放
し、かつサブアキューム内の溶融樹脂を強制的に前記成
形用金型に射出し、溶融樹脂の射出後に成形用金型を自
力で型締めさせることを特徴とするものである。

【０００９】この発明において使用する熱可塑性樹脂と
しては、ポリエチレンなどのオレフィン系樹脂は勿論、
塩化ビニル樹脂や酢酸ビニル樹脂、あるいはポリアセタ
ールなど溶融温度と熱分解温度が近接する熱分解性の高
い樹脂、なかでも塩化ビニル樹脂の使用も可能である。

【００１０】装置本体は、基本的には上部に射出材料で
ある熱可塑性樹脂を投入するためのホッパーを備えたシ
リンダ内にスクリューを回転自在に内蔵させたもので、
スクリューの先端部近傍の上部に主アキュームが設けら
れている。この主アキュームは、基端部が射出シリンダ
によって作動するプランジャーを有し、このプランジャ
ーの位置をコントロールすることによって溶融樹脂の蓄
積量を変えることができるものである。

【００１１】サブアキュームは、装置本体に所定の間隔
を存して配設される成形用金型に溶融樹脂を射出するた
めの射出流路の排出口の近傍の装置本体上に分解掃除が
簡単にできるよう着脱自在に装着されるもので、内蔵す
るプランジャーの位置制御によって射出流路を遮断し、
開放するものである。

【００１２】装置本体に所定の間隔を存して配置れる成
形用金型は、射出によってパーティングラインが適度な
間隙を形成するように設定することが好ましく、その設
定間隔は１０ｍｍ〜１００ｍｍの範囲、特に１０〜２０
ｍｍの範囲で開放状態となるようにすることが好まし
い。

【００１３】

【作用】この発明の熱可塑性樹脂の射出成形装置は、主
アキュームに備蓄した所定量の溶融樹脂を成形用金型に
射出するに際し、溶融樹脂の射出流路の排出口に近い装
置本体に着脱自在に設けた実質的にバルブ機構を有する
サブアキュームのプランジャー操作によって射出流路を
遮断し、解放することのできるので、従来の通常の切り
替え弁（チェック弁、ボール弁、ゲート弁等）式に比べ
ると溶融樹脂をバルブ付近に滞留させることなく成形用
金型に射出させることができる。また、主アキュームか
らの溶融樹脂を成形用金型に射出する際、サブアキュー
ムのプランジャーを操作して射出流路を解放するが、そ
の際サブアキューム内に滞留した溶融樹脂はサブアキュ
ームのプランジャーを操作することによって確実にサブ
アキュームのシリンダー内から排出することができる。

【００１４】この発明の熱可塑性樹脂の射出成形方法
は、装置本体に設けた主アキューム内に蓄積した溶融樹
脂の成形用金型への射出に際し、溶融樹脂を射出流路の
排出口の近くに設けたプランジャーを具備したサブアキ
ュームを介して行うようにしているため、通常の射出成
形法に比べて１／５〜１／１０程度の低圧で成形するこ
とができる。また、かゝる低圧成形によって、金型の型
締力を通常の成形法に対して１／１０〜１／１００に減
少して成形することができ、かゝる低圧、低型締力の成
形で大型の成形物を容易に得ることができる。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の熱可塑性樹脂の射出成形装
置とその成形方法の実施例を添付の図面に基づいて具体
的に説明する。この発明の熱可塑性樹脂の射出成形装置
１は、基本的には、上部に射出材料を供給するためのホ
ッパー５を具備すると共に、内部に熱可塑性樹脂を溶融
可塑化しかつ搬送するためのスクリュー４を回転自在に
設けた横長のシリンダ３からなる装置本体２と、この装
置本体２に設けられる主アキューム６とサブアキューム
１０とから構成されている。

【００１６】主アキューム６は、横長の装置本体２に内
蔵したスクリュー４の先端部分の上方に垂直に設けられ
るもので、装置本体２のシリダー３と連通するシリンダ
ー７と、その内部に設けられる駆動機構９と連動するプ
ランジャー８とから構成されるもので、油圧または空気
圧による駆動機構９でプランジャー８をシリンダー７の
内周壁に沿って上下に摺動させ、プランジャー８の後退
（上昇）でシリンダー７の下部に所定容積の空間部を形
成し、前進（下降）によってこの空間部の容積を狭めて
最大前進位置においてはこの空間部がない状態となるも
のである。なお、この主アキューム６は、温度制御機構
を組み込んでシリンダー７内の溶融樹脂を所定の温度に
維持するように構成されている。

【００１７】サブアキューム１０は、装置本体２の溶融
樹脂の射出流路の排出口に近い上部に内部が簡単かつ容
易に清掃することができるようにボルトなどによって着
脱自在に立設されるもので、シリダー１１と、その内部
に設けられる駆動機構１３と連動するプランジャー１２
とから構成されるもので、油圧または空気圧による駆動
機構１３でプランジャー１２をシリンダー１１の内周壁
に沿って上下に摺動させ、プランジャー１２の後退（上
昇）でシリンダー１１の下部に所定容積の空間部を形成
し、前進（下降）によってこの空間部の容積を狭めて最
大前進位置においてはこの空間部がない状態となるもの
である。なお、サブアキューム１０は主アキューム６に
比して小型のもので、その大きさは主アキューム６内に
蓄積された１回分の溶融樹脂量をサブアキューム１０を
経て成形用金型１６に向けて送り込むための流通に支障
のない程度のサイズのものであればよい。また、サブア
キューム１０にも温度制御機構が組み込まれ、シリンダ
ー１１内の溶融樹脂を所定の温度に維持するよう構成さ
れている。

【００１８】しかして、このサブアキューム１０は、主
アキューム６からの溶融樹脂を受け入れるための導入路
１４とサブアキューム１０から成形用金型１６に溶融樹
脂を射出するための排出路１５からなる射出流路の途中
に設けられているもので、プランジャー１２の作用によ
って導入路１４と排出路１５とが同時に遮断または開放
されるよう構成されている。すなわち、サブアキューム
１０内のプランジャー１２が後退（上昇）すると、導入
路１４と排出路１５からなる射出流路が開放され、プラ
ンジャー１２が最大前進位置（最大下降位置）に達する
と、導入路１４と排出路１５からなる射出流路が遮断さ
れるものである。

【００１９】前記射出流路を構成する排出路の先端部
（排出口）の装置本体２には、射出ノズル１７を介して
成形用金型１６が設けられ、溶融樹脂がキャビティ内に
射出されるよう構成されている。この成形用金型１６
は、セットに際し比較的緩い型締力によって型締めし
て、溶融樹脂が成形用金型１６内に射出されると、その
射出圧によってパーティングラインが１０〜１００ｍｍ
程度自動的に開き、射出が完了するとその型締力で自動
的に閉じて正規の型締状態となるように設定しておくも
のである。

【００２０】以下、この発明の熱可塑性樹脂の射出成形
装置１を使用した熱可塑性樹脂の射出成形方法を説明す
る。まず、射出材料である熱可塑性樹脂を、ホッパー５
を通じて装置本体２を構成するシリンダ３内に供給する
と、投入された熱可塑性樹脂は加熱されたシリンダー３
とスクリュー４の回転とによって可塑化された溶融樹脂
としてスクリュー４の先端側に送られる。このとき主ア
キューム６のプランジャー８に対して射出圧が作用して
いないのでプランジャー８はフリーの状態である。一
方、サブアキューム１０のプランジャーには負荷が作用
しているので、プランジャー１２は最大前進位置にあっ
て、導入路１４と排出路１５とがサブアキューム１０側
において遮断されているため、サブアキューム１０内に
溶融樹脂の受入れができない状態になっている。したが
って、装置本体２内の溶融樹脂は、スクリュー４の回転
によって先端側に負荷を受けながら搬送され主アキュー
ム６内に導入され、プランジャー８を押し上げながら主
アキューム６内に所定の量が蓄積される。

【００２１】主アキューム６内に成形用金型１６に射出
するのに必要な量の溶融樹脂が蓄積されると、スクリュ
ー４は自動的に停止すると同時に、サブアキューム１０
のプランジャー１２に作用していた負荷が解放されるの
で、プランジャー１２はフリーの状態となる。この状態
で主アキューム６のプランジャー８に射出圧を作用させ
るとプランジャー８が前進（下降）を開始するため、主
アキューム６内の溶融樹脂はその押圧力によって導入路
１４からサブアキューム１０に送られ、サブアキューム
１０のプランジャー１２を押し上げながらサブアキュー
ム１０、排出路１５、射出ノズル１７を経て成形用金型
１６内に射出される。その際、成形用金型１６は、所定
の間隔（実施例においては１０〜２０ｍｍ程度）で開放
状態にしているので、成形用金型１６は溶融樹脂の射出
圧によって閉じ合わせ面が型締力に抗して１０〜２０ｍ
ｍ程度自動的に開いて所定の形状に成形される。

【００２２】主アキューム６のプランジャー８が最大前
進位置になって溶融樹脂の射出が終了すると、サブアキ
ューム１０のプランジャー１２に対して射出圧を加える
と、溶融樹脂の圧力によって押し上げられて後退位置に
あったサブアキューム１０のプランジャー１２が前進
（下降）してシリンダー１１内の溶融樹脂を排出路１５
を通じて成形用金型１６のキャビティーＡ内に射出し始
める。しかして、サブアキューム１０のプランジャー１
２が前進して最大前進位置に達すると、サブアキューム
１０内の溶融樹脂はサブアキューム１０から完全に排出
路１５に送り出されると同時に、成形用金型１６内に溶
融樹脂を送る排出路１５と主アキューム８からサブアキ
ューム１０に溶融樹脂を送る導入路１４が同時に遮断さ
れる。その後、サブアキューム１０のプランジャー１２
に対して射出圧を加えた状態まま保持し、射出流路を閉
止した状態を保持する。溶融樹脂の射出が完了すると自
動的に主アキューム６内のプランジャー８に対する負荷
がなくなりフリーの状態となるので、スクリュー４を作
動させると新たな溶融樹脂がプランジャー８を押し上げ
ながら主アキューム６内に所定の量が蓄積され、爾後同
様の工程を経て溶融樹脂が成形用金型に射出される。

【００２３】サブアキューム１０のプランジャー１２に
よる溶融樹脂の射出流路の遮断が完了すると、成形用金
型１６への溶融樹脂の射出は終了し、溶融樹脂の射出圧
で開いていた成形用金型１６は自動的に閉じて正規の型
締状態となり、これによって緻密な成形品を得ることが
できる。なお、成形用金型１６の冷却・開放によって成
形品を取り出したのちは、前記と同様の工程を１サイク
ルとして次々に成形することができる。

【００２４】

【発明の効果】この発明の熱可塑性樹脂の射出成形装置
は、スクリューを内蔵した装置本体のスクリューの先端
部に主アキュームを、また溶融樹脂の射出流路の排出口
に近い装置本体にサブアキュームを設け、サブアキュー
ムに設けたプランジャーの作用によって主アキュームか
らサブアキュームへ溶融樹脂を送る導入路およびサブア
キュームから成形用金型に溶融樹脂を送る排出路からな
る射出流路を遮断、開放するよう構成しているので、サ
ブアキュームが事実上切替えバルブの機能を有するもの
である。したがって、従来のチェック弁やボール弁、ゲ
ート弁などの切替え弁に比べ溶融樹脂の射出流路に溶融
樹脂が滞留するような狭隘部がないため、滞留した溶融
樹脂の熱分解によるトラブルの発生がなく、したがって
分解掃除の回数も大幅に減少すると共に、切替えバルブ
の役目を果たすサブアキュームが分解・組み立て可能
で、かつ構造がきわめて簡単であるので、内部の掃除が
容易となるため、作業の省力化を図ることができる。し
たがって、熱分解性のない樹脂は勿論、塩化ビニル樹脂
や酢酸ビニル樹脂、ポリアセタール樹脂などの熱分解性
の樹脂の成形を容易に行うことができ、各種の樹脂の成
形に広範に使用できるものである。

【００２５】この発明の熱可塑性樹脂の射出成形方法
は、装置本体に設けた主アキュームに蓄積した溶融樹脂
をサブアキュームを介して成形用金型内に射出するもの
であっため、溶融樹脂は主アキュームのプランジャーと
サブアキュームのプランジャーによる２段階に亘って射
出され装置本体内に残ることが殆どなく、きわめてスム
ーズに成形用金型に射出することができ、品質のよい成
形品を得ることができるものである。また、溶融樹脂の
成形用金型内への射出に際し、一定間隔で開放状態にセ
ットした成形用金型を使用することによって、溶融樹脂
の射出圧で所定間隔の開放状態とし、射出後に型締力に
よって正規の型締め状態に復帰させることによって緻密
な大型成形品を効率よく得ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶融樹脂の蓄積状態を示す射出成形装置の縦断
面図である。

【図２】成形用金型への溶融樹脂の射出状態を示す射出
成形装置の縦断面図である。

【符号の説明】

１ 熱可塑性樹脂の射出成形装置 ２ 装置本体 ４ スクリュー ５ ホッパー ６ 主アキューム １０ サブアキューム １４ 溶融樹脂の導入路 １５ 溶融樹脂の排出路 １６ 成形用の金型

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出材料の供給口とスクリューを回転自
   在に内蔵した装置本体の前記スクリュー先端部近傍にプ
   ランジャーによる射出機構を有する溶融樹脂を蓄積する
   ための主アキュームを設けると共に、主アキュームの溶
   融樹脂を成形用金型に射出するための射出流路の排出口
   に近い装置本体に主アキュームと同一の構造を有し、か
   つ主アキュームから射出される溶融樹脂の前記射出流路
   を遮断又は開放することのできるサブアキュームを設け
   たことを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形装置。
2. 【請求項２】 射出材料の供給口とスクリューを回転自
   在に内蔵した装置本体の前記スクリュー先端部近傍に設
   けたプランジャーによる射出機構を有する溶融樹脂蓄積
   用の主アキュームと、主アキュームの溶融樹脂を成形用
   金型に射出するための射出流路の排出口に近い装置本体
   に、前記射出流路を遮断又は開放することができるよう
   に着脱自在に設けたプランジャーによる射出機構を有す
   る溶融樹脂のサブアキュームとを供え、サブアキューム
   のプランジャーの操作によって前記主アキュームからサ
   ブアキュームを介して成形用金型に向けて射出される溶
   融樹脂の射出流路を遮断または開放させ、かつサブアキ
   ューム内の溶融樹脂を強制的に前記成形用金型に射出す
   るよう構成したことを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成
   形装置。
3. 【請求項３】 装置本体に内蔵させたスクリューによっ
   て可塑化した溶融樹脂をスクリューの先端部近傍に設け
   た主アキューム内に送給して所定量蓄積し、蓄積した所
   定量の溶融樹脂を主アキュームに設けたプランジャーに
   よって成形用金型に向けて射出するに際し、成形用金型
   と連通する溶融樹脂の射出流路の途中にプランジャーに
   よる射出機構を有するサブアキュームを設け、溶融樹脂
   を主アキュームに蓄積中は前記スクリューを作動させ、
   かつサブアキュームのプランジャーの操作によって前記
   射出流路を遮断し、主アキューム内に蓄積された溶融樹
   脂の成形用金型への射出に際しては、前記スクリューを
   停止させると共に、サブアキュームのプランジャーによ
   って射出流路を開放し、かつサブアキューム内の溶融樹
   脂を強制的に前記成形用金型に射出することを特徴とす
   る熱可塑性樹脂の射出成形方法。
4. 【請求項４】 装置本体に内蔵させたスクリューによっ
   て可塑化した溶融樹脂をスクリューの先端部近傍に設け
   た主アキューム内に送給して所定量蓄積し、蓄積した所
   定量の溶融樹脂を主アキュームに設けたプランジャーに
   よって成形用金型に向けて射出するに際し、成形用金型
   を所定の間隔より若干開放状態にセットすると共に、成
   形用金型と連通する溶融樹脂の射出流路の途中にプラン
   ジャーによる射出機構を有するサブアキュームを設け、
   溶融樹脂を主アキュームに蓄積中は前記スクリューを作
   動させ、かつサブアキュームのプランジャーの操作によ
   って前記射出流路を遮断し、主アキューム内に蓄積され
   た溶融樹脂の成形用金型への射出に際しては、前記スク
   リューを停止させると共に、サブアキュームのプランジ
   ャーによって射出流路を開放し、かつサブアキューム内
   の溶融樹脂を強制的に前記成形用金型に射出し、溶融樹
   脂の射出後に成形用金型を自力で型締めさせることを特
   徴とする熱可塑性樹脂の射出成形方法。