JPH11216754A - 熱硬化性樹脂の射出成形機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 クッション成形にて安定な連続成形を行うこ
とができ、且つ樹脂計量時にはせん断発熱により溶融樹
脂温度を上昇させ、射出時にはバックフローの低減が可
能な射出成形機を提供する。 【解決手段】 （１）スクリュー本体の外径（Ｄ２）よ
り小さい外径（ｄ２）のピストン部分が設けられ、
（２）シリンダー先端部に加熱シリンダー本体内径より
小さい内径のスリーブ部分が設けられ、（３）前記ピス
トン部分の長さ（ａ）とスリーブ部分の長さ（ｂ）、及
びピストン部分とスリーブ部分とのクリアランス（ｔ）
は、樹脂材料を射出した後の保圧時にスクリュー先端部
にクッション成形のため樹脂材料が残存しうる長さ及び
クリアランスであり、（４）ピストン部の後方に、ピス
トン部外径（ｄ２）より大きく、スクリュー外径（Ｄ
２）より小さい径の樹脂圧縮部が設けられている逆流防
止機構と樹脂圧縮機構とを有する熱硬化性樹脂の射出成
形機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱硬化性樹脂の射
出成形機において、スクリュー先端部及びシリンダー先
端部に逆流防止機構と樹脂圧縮部を有し、この逆流防止
機構によるクッション成形にて安定な連続成形を行うこ
とができ、且つ樹脂圧縮部で樹脂計量時にはせん断発熱
により溶融樹脂温度を上昇させ、射出時にはバックフロ
ーの低減が可能な射出成形機に関するものである。

【０００２】本発明において、保圧とは、射出が完了し
金型内に溶融した熱硬化性樹脂成形材料が充填した後、
射出後樹脂圧力を一定時間保持することをいう。保圧の
目的は、金型内で硬化し収縮し始めている成形品をその
ままにしておくと、成形品はヒケや空洞が生じるので、
収縮分を補給して、金型内への樹脂材料の充填を良くす
るためのものであり、成形品の品質に非常に重要な役割
を果たす。保圧の条件は調整できるようになっており、
保圧の圧力と保圧をかける時間が不足すると成形品にヒ
ケを生じ、逆に圧力の高すぎ、時間の長すぎは成形品に
歪みを残したりバリの原因となる。一般に、熱硬化性樹
脂成形材料は金型内で硬化すると収縮するので、樹脂の
硬化収縮が大きいほど、あるいは成形品の肉厚が大きい
ほど、保圧による効果が期待される。

【０００３】クッション成形とは、保圧を十分効果的に
行うために射出終了後にスクリュー先端部に溶融樹脂材
料を少量残しておき、この溶融樹脂により保圧を与える
成形方法であり、安定な成形が可能となる。樹脂材料の
逆流（バックフロー）が大きいと保圧を十分にかける前
にスクリューが最前の位置まで前進してしまい保圧を十
分にかけることができない。

【０００４】

【従来の技術】従来、熱硬化性樹脂用射出成形機のスク
リューは、樹脂材料の溶融時に加熱シリンダー内で樹脂
材料が硬化しないように低圧縮比のフルフライトスクリ
ューが使用されている。フルフライトスクリューは、ス
クリューの外周に等ピッチで溝が設けられているもの
で、射出成形時に樹脂材料の逆流が発生し、クッション
成形が難しく安定な成形が出来ないことが多い。ここ
で、熱硬化性樹脂は、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、
メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアクリルフ
タレート樹脂、ユリア樹脂、シリコン樹脂などである。

【０００５】図１は、現在最も一般的に使用されている
インラインスクリュー式熱硬化性樹脂射出成形機におけ
る加熱シリンダー及びスクリューの概略断面図である。
図１において、ホッパー１４内の樹脂材料はスクリュー
の回転に伴い、フライト１２を持つスクリュー１１に沿
って前方に運ばれ、溶融されて加熱シリンダー１３の先
端部に所定量充填される（溶融樹脂が加熱シリンダー先
端部に所定量充填されることを計量という）。その後、
金型１５内に射出されるが、射出終了までの間にスクリ
ューに逆流防止機構がないためスクリューに沿って充填
され計量された樹脂材料がバックフローして必要な量を
射出することができない。そして、バックフローのた
め、安定した成形に必要な保圧を十分にかけることが難
しい。このため、逆流防止リングやピストン機能を持っ
たスクリューが試みられている。スクリュー先端部にピ
ストン機能を持ったスクリューでは、スリーブ部分にピ
ストンが入るまでは、通常のフルフライトスクリューと
同じであるためバックフローを防止することができな
い。逆流防止リングを持ったスクリューでは、射出時の
バックフローは低減できるが、計量時の樹脂材料の発熱
によりシリンダー内での溶融樹脂の熱安定性が低下し、
硬化又は固化した樹脂の除去等、成形終了時の作業性が
よくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明においては、加
熱シリンダー先端部にスリーブ部分を、スクリュー先端
部にピストン部分と樹脂圧縮部を設け、これらの部分に
より樹脂材料のバックフローの防止と樹脂温度の上昇が
可能となり、計量時、加熱シリンダー先端部に、射出に
必要な一定の樹脂量が確保されるとともに、射出時クッ
ション成形のために必要な樹脂量を残し、保圧が十分に
確保できることにより安定成形が可能となる。そして、
逆流防止リングがないことにより樹脂材料の発熱が抑え
られ加熱シリンダー内での硬化が抑制されるため、熱安
定性が向上し、熱硬化性樹脂のクッション成形を可能に
するものである。

【０００７】そして、樹脂圧縮部により、樹脂計量時に
はスクリューに圧縮比がついたものとなり、せん断発熱
により樹脂温度の上昇が可能となり、射出時には、樹脂
圧縮部の逆流防止機能により溶融樹脂のバックフローを
低減する事が可能となる。そして、スクリュー先端部に
ピストン部分と樹脂圧縮部とを形成することにより、樹
脂圧縮部でせん断発熱により樹脂温度が上昇し、樹脂粘
度の低下が可能となり、ピストン部での磨耗が低減され
る。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】本発明は、熱硬化性樹
脂の射出成形機において、スクリュー先端部に下記の構
成要件（１）、（２）、（３）及び（４）からなる逆流
防止機構と樹脂圧縮機構とを有することを特徴とする射
出成形機。 （１）スクリュー先端部にスクリュー本体の外径（Ｄ
２）より小さい外径（ｄ２）のピストン部分が設けられ
ていること、（２））シリンダー先端部に加熱シリンダ
ー本体内径より小さい内径のスリーブ部分が設けられて
いること、（３）前記ピストン部分の長さ（ａ）とスリ
ーブ部分の長さ（ｂ）、及びピストン部分とスリーブ部
分とのクリアランス（ｔ）は、樹脂材料を射出した後の
保圧時にスクリュー先端部にクッション成形のため樹脂
材料が残存しうる長さ及びクリアランスであること、及
び（４）ピストン部の後方に、ピストン部外径（ｄ２）
より大きく、スクリュー外径（Ｄ２）より小さい径の樹
脂圧縮部が設けられていること。本発明においては、好
ましくは、樹脂圧縮部８に溝９を形成することにより、
混練度の向上と溶融樹脂の流路が確保できるため樹脂の
熱安定性の向上が可能となる。

【０００９】熱硬化性樹脂の射出成形機において、通
常、シリンダー内径及びスクリュー外径（Ｄ２）は２０
〜８０ｍｍであり、より一般的には３０〜６５ｍｍであ
る。またスクリュー内径（Ｄ１）とスクリュー外径（Ｄ
２）との比は、通常０．６５〜０．８５で、より一般的
には０．７〜０．８である。そして、本発明において、
好ましくは、ピストン部分の長さ（ａ）及びスリーブ部
分の長さ（ｂ）がともに２ｍｍ以上スクリュー外径（Ｄ
２）以下であること、ピストン部分とスリーブ部分のク
リアランス（ｔ）が０．０５〜３ｍｍであること、ピス
トン部分の外径（ｄ２）とスクリュー部分の外径（Ｄ
２）の比が０．５以上１未満であること、樹脂圧縮部の
長さ（ｌ）が２ｍｍ以上スクリュー部分の外径（Ｄ２）
以下であること、及びピストン部の外径（ｄ２）と樹脂
圧縮部の外径（ｄ１）の比が０．５以上１未満であるこ
との一つ又は二つ以上を構造的特徴とする。また、樹脂
圧縮部の外径（ｄ１）は、通常スクリュー内径（Ｄ１）
以上スクリュー外径（Ｄ２）以下である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図２、図３及び図４によっ
て本発明を詳細に説明する。図２は、本発明の熱硬化性
樹脂の射出成形機（一例）の概略断面図である。この射
出成形機は、スクリュー先端部に設けられたピストン部
分、及び）シリンダー先端部に設けられたスリーブ部分
からなる逆流防止機構と樹脂圧縮機構とを有する射出成
形機である。図２において、ホッパー４に投入された樹
脂材料はスクリューの回転に伴い、フライト２を持つス
クリュー１に沿って運ばれ、溶融され、加熱シリンダー
３の先端部に充填され計量される。その後スクリューを
前進させて樹脂材料が金型５内に射出されるが、ピスト
ン部分６とスリーブ部分７が嵌合した後は、バックフロ
ーを抑え、保圧をかけるのに必要なクッションが得ら
れ、十分な保圧をかけることができるようになる。

【００１１】図３は、本発明の射出成形機のスクリュー
及びシリンダー先端部の拡大図である。計量時には、溶
融樹脂は、スクリュー回転に伴いフライト２に沿ってピ
ストン部６へと運ばれるが、スクリュー内径（Ｄ１）よ
り大きい外径（ｄ１）の樹脂圧縮部８でのせん断発熱に
より樹脂温度が上昇し、溶融樹脂粘度の低下が生じシリ
ンダー先端部１０に充填される。射出時には、先端のピ
ストン部分６がスリーブ部分７に嵌合するまでは樹脂圧
縮部８が逆流防止部となり、バックフローを低減させる
が、ピストン部分６がスリーブ部分７に嵌合してからは
ピストン部分が逆流防止部となり、十分に保圧をかける
ことが出来る。さらには、樹脂温度の上昇、混練度の向
上、樹脂粘度の低下によりピストン部分６のスクリュー
磨耗が低減される。

【００１２】ピストン部分６の長さ（ａ）及びスリーブ
部分７の長さ（ｂ）は、十分な逆流防止効果を発揮させ
るために、ともに２ｍｍ以上スクリュー外径（Ｄ２）以
下であることが好ましい。２ｍｍ未満の場合では、嵌合
する部分の長さが短いために樹脂材料の射出時に逆流防
止効果が不十分であり、バックフローが発生しクッショ
ン成形を有効に行うことができない。一方、スクリュー
外径（Ｄ２）を越える長さとした場合には、嵌合する部
分が長すぎるためピストン部分とスリーブ部分のかじり
及び破損が発生したり、発熱により溶融樹脂の硬化が生
じる恐れがある。ピストン部分６及びスリーブ部分７の
長さは、逆流防止効果、ピストン部分とスリーブ部分の
嵌合性、加工精度等の理由により５〜１０ｍｍがさらに
好ましい。この長さ（ａ）及び（ｂ）は、溶融樹脂の粘
度が小さいほど長くすることが好ましい。

【００１３】更に、ピストン部分６とスリーブ部分７と
の長さの関係については、通常両者ほぼ同じであるが、
一方を他方より２〜５ｍｍ程度長くしてもよい。ピスト
ン部分とスリーブ部分とのクリアランス（ｔ）は、十分
な逆流防止効果を発揮させるために、０．０５〜３ｍｍ
とするのが好ましい。０．０５ｍｍ以下の場合では、ク
リアランスがほとんどないためにピストン部分とスリー
ブ部分にかじりが生じることがあり、このため生産性効
率が低くなり有効ではない。３ｍｍを超えると、クリア
ランスが大きすぎるために逆流防止効果が不完全となり
バックフローが発生しクッション成形を有効に行うこと
ができない。ピストン部分とスリーブ部分とのクリアラ
ンス（ｔ）は、逆流防止効果と前記かじりの防止のため
に、０．１〜２ｍｍがより好ましく、０．１〜０．５ｍ
ｍが一層好ましい。

【００１４】また、ピストン部分の外径（ｄ２）とスク
リュー部分の外径（Ｄ２）との比は、安定なクッション
成形を行うために、０．５以上１未満とすることが好ま
しい。０．５未満の場合では、ピストン部分の外径とス
クリュー部分の外径の違いが大きいため、ピストン部分
で射出圧力が大きく上昇してしまい、過大なバリを発生
したり金型の損傷を引き起こしたりする恐れがあり、更
に、ピストン部分６が細くなるためにスクリューの強度
が不足することがある。ピストン部分６の外径とスクリ
ュー部分１の外径の比は、０．７〜０．９がさらに好ま
しい。本発明において、ピストン部分の外径（ｄ２）
は、通常１０〜７０ｍｍであり、更に好ましくは１５〜
７０ｍｍである。

【００１５】樹脂圧縮部の長さ（ｌ）は、短すぎると磨
耗が大きく、長すぎると計量のための時間が長くなるた
め３〜１０ｍｍが好ましい。樹脂圧縮部とシリンダーと
のクリアランス（ｓ）は、大きすぎるとせん断発熱によ
る樹脂温度の上昇の効果が小さく、小さすぎると樹脂温
度が上昇しすぎて先端部での硬化が発生するようになる
ため１〜４ｍｍが好ましい。ピストン部の外径（ｄ２）
と樹脂圧縮部の外径（ｄ１）の比は、ピストン部分の外
径（ｄ２）とスクリュー部分の外径（Ｄ２）との比の場
合と同様の理由により、０．５以上１未満が好ましく、
０．７〜０．９がさらに好ましい。以上のような本発明
の射出成形機の形状において、最も好ましい態様は、ス
クリュー外径（Ｄ２）が４０ｍｍである場合、スクリュ
ー内径（Ｄ１）が２７〜３２ｍｍであり、ピストン部分
６の長さ（ａ）及びスリーブ部分７の長さ（ｂ）がとも
に１０〜１５ｍｍ、ピストン部分６の外径（ｄ２）が２
７〜３２ｍｍ、クリアランス（ｔ）が０．２〜０．３ｍ
ｍであり、樹脂圧縮部８の長さ（ｌ）が５〜８ｍｍ、そ
の外径（ｄ１）が３４〜３６ｍｍであり、クリアランス
（ｓ）が２〜３ｍｍである。

【００１６】樹脂圧縮部８の後部は、通常はある傾きで
より小径化する。図４に示したように樹脂圧縮部８に溝
９を形成することにより混練度の向上と溶融樹脂の流路
が確保できるため熱安定性の向上が可能となる。樹脂圧
縮部の溝形状は、幅が広すぎると混練効果があまりな
く、バックフローも大きくなる。狭すぎると混練効果が
強くなりすぎ溶融樹脂の硬化が促進される為、幅２〜２
０ｍｍが好ましい。溝数は、溶融樹脂の熱安定性向上の
ために、溝の幅やヘッド作製時間を考慮して、２〜１２
カ所が好ましいが、特に限定されるものではない。

【００１７】

【発明の効果】ピストン部分を有するスクリュー先端部
のピストン部分の後部に樹脂圧縮部を設けることによ
り、樹脂材料の計量時、せん断発熱により樹脂温度を上
昇させ、樹脂粘度の低下、射出時のバックフローの低
減、ピストン部分のスクリュー磨耗の低減が図られる。
射出時の逆流防止機構により樹脂材料はスクリュー後方
にバックフローすることなく金型内に射出充填される。
このため樹脂材料の溶融粘度、射出速度、及び射出圧力
などの成形条件が変動しても、実質的に射出するために
計量された樹脂材料がバックフローすることがない。そ
してこのために、樹脂量が常に一定して金型内に射出充
填されるので、バリの少ない成形が可能となる。また、
クッション成形が可能になり、必要な保圧を確実にかけ
ることが可能になるため、変動の少ない安定した連続成
形を行うことができる。さらに、樹脂圧縮部に溝加工を
施すことにより混練度の向上と樹脂計量時に流路が確保
できるため溶融樹脂材料の熱安定性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の熱硬化性樹脂用射出成形機の概略断面
図

【図２】 本発明の熱硬化性樹脂用射出成形機（一例）
の概略断面図

【図３】 図２のスクリュー及びシリンダー先端部の拡
大図

【図４】 図２のスクリュー及びシリンダー先端部の拡
大図で、樹脂圧縮部に溝加工を施した場合。

【符号の説明】

１ スクリュー ２ フライト ３ 加熱シリンダー ４ ホッパー ５ 成形金型 ６ ピストン部分 ７ スリーブ部分 ８ 樹脂圧縮部 ９ 溝部分 １０ シリンダー先端部 １１ スクリュー １２ フライト １３ 加熱シリンダー １４ ホッパー １５ 成形金型

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱硬化性樹脂の射出成形機において、ス
   クリュー先端部に下記の構成要件（１）、（２）、
   （３）及び（４）からなる逆流防止機構と樹脂圧縮機構
   とを有することを特徴とする射出成形機。 （１）スクリュー先端部にスクリュー本体の外径（Ｄ
   ２）より小さい外径（ｄ２）のピストン部分が設けられ
   ていること、（２）シリンダー先端部に加熱シリンダー
   本体内径より小さい内径のスリーブ部分が設けられてい
   ること、（３）前記ピストン部分の長さ（ａ）とスリー
   ブ部分の長さ（ｂ）、及びピストン部分とスリーブ部分
   とのクリアランス（ｔ）は、樹脂材料を射出した後の保
   圧時にスクリュー先端部にクッション成形のため樹脂材
   料が残存しうる長さ及びクリアランスであること、及び
   （４）ピストン部の後方に、ピストン部外径（ｄ２）よ
   り大きく、スクリュー外径（Ｄ２）より小さい径の樹脂
   圧縮部が設けられていること。
2. 【請求項２】 樹脂圧縮部に溶融樹脂が通過する溝が設
   けられている請求項１記載の射出成形機。
3. 【請求項３】 ピストン部分の長さ（ａ）及びスリーブ
   部分の長さ（ｂ）がともに２ｍｍ以上スクリュー外径
   （Ｄ２）以下である請求項１又は２記載の射出成形機。
4. 【請求項４】 ピストン部分とスリーブ部分とのクリア
   ランス（ｔ）が０．０５〜３ｍｍである請求項１、２又
   は３記載の射出成形機。
5. 【請求項５】 ピストン部分の外径（ｄ２）とスクリュ
   ー部分の外径（Ｄ２）の比が０．５以上１未満である請
   求項１、２、３又は４記載の射出成形機。
6. 【請求項６】 樹脂圧縮部の長さ（ｌ）が２ｍｍ以上ス
   クリュー部分の外径（Ｄ２）以下である請求項１、２、
   ３、４又は５記載の射出成形機。
7. 【請求項７】 ピストン部の外径（ｄ２）と樹脂圧縮部
   の外径（ｄ１）の比が０．５以上１未満であり、樹脂圧
   縮部の外径（ｄ１）がスクリュー内径（Ｄ１）以上スク
   リュー外径（Ｄ２）以下である請求項１、２、３、４、
   ５又は６記載の射出成形機。