可塑化装置のスクリュおよび可塑化装置
【課題】形状を工夫することにより溶融樹脂から発生したガスを加熱筒の後部側から容易に抜くことができる可塑化装置のスクリュ、および前記スクリュが配設される可塑化装置を提供する。
【解決手段】フライト部３１と溝部３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａが形成され、加熱筒１２内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置１１のスクリュ１５の後部から前部に向けて、溝部３２ａ全体が深溝に形成される第１ゾーン３２と、溝後部３３ｂが深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部３３ｃが引き続き深溝に形成される第２ゾーン３３と、溝後部３４ｂが浅溝に形成されるとともに溝前部３４ｃが引き続き深溝に形成される第３ゾーン３４と、溝後部３５ｂが引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部３５ｃが深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーン３５と、溝部３６ａ全体が浅溝に形成される第５ゾーン３６を設ける。
【解決手段】フライト部３１と溝部３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａが形成され、加熱筒１２内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置１１のスクリュ１５の後部から前部に向けて、溝部３２ａ全体が深溝に形成される第１ゾーン３２と、溝後部３３ｂが深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部３３ｃが引き続き深溝に形成される第２ゾーン３３と、溝後部３４ｂが浅溝に形成されるとともに溝前部３４ｃが引き続き深溝に形成される第３ゾーン３４と、溝後部３５ｂが引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部３５ｃが深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーン３５と、溝部３６ａ全体が浅溝に形成される第５ゾーン３６を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュおよび前記スクリュが配設される可塑化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱筒内に回転自在に設けられたスクリュにより成形材料を可塑化する可塑化装置としては、特許文献１ないし特許文献４に記載されたものが知られている。そのうち特許文献１と特許文献２は、加熱筒内を負圧吸引するものである。特許文献１は、いわゆるベント式射出成形機と呼ばれるものであり、加熱シリンダの中間部にベント孔を設け、加熱筒内で発生したガスをベント孔から負圧吸引するものである。しかしこのベント式のタイプの場合、溶融材料がベント孔内へ向けて上昇するベントアップと呼ばれる現象が発生して負圧吸引が出来なくなる等の問題があった。特許文献２は、前記問題を解消したものであり、落下口に接続されるフィード装置の部分に排気手段を設けている。しかし特許文献２では、加熱筒内で成形材料が可塑化されガスが発生する部分と排気手段の距離が遠いという問題があり、特に樹脂材料の供給量が多い場合にスクリュ後部の溝部内が樹脂ペレットで満たされてしまいガスの吸引に支障を来たすという問題があった。
【０００３】
また特許文献３および特許文献４は、加熱筒内を負圧吸引するものではないので、本発明と可塑化装置の構成および作用効果は相違するが、スクリュ形状に関するものとして取り上げる。特許文献３はスクリュのコンプレッションゾーンの溝の一部をフライトの前面に近い溝後部を徐々に浅溝とし、フライトの後面に近い溝前部を深溝とし、溶融された成形材料を浅溝部分に進入させ溶融樹脂の均一性の確保等を図っている。しかし特許文献３では前記溝後部がメタリングゾーンと同じ浅溝となっている部分については溝前部も徐々に浅溝になっており、溝後部は浅溝であって溝前部は深溝の区間が存在しない。従って溝後部の浅溝部と加熱筒の内孔部の間でせん断発熱された溶融樹脂から発生するガスを、深溝である溝前部を用いて加熱筒の後部側から十分に抜くことが出来なかった。
【０００４】
また特許文献４についても、スクリュの移行部分１０９（コンプレッションゾーンに相当）の前半の溝のフライトの前面に近いランド６７とフライトの後面に近いシャフト３９はそれぞれ徐々に浅溝となっており、溝後部は浅溝であって溝前部は深溝の区間が存在しない。従ってランド６７が浅溝となった部分ではシャフト３９も浅くなっているので、ランド６７（溝後部）と加熱筒の内孔部の間でせん断発熱された溶融樹脂から発生するガスを、シャフト３９（溝前部）を用いて後部側から十分に抜くことが出来なかった。また特許文献４では、ランド６７は、供給部分１０６（フィードゾーンに相当）のねじ山９２から接続されているので、フライト前面に沿って供給されてきた成形材料が少ないので、接続されるランド６７に当初から送り込まれる成形材料も少なく、その結果、ランド６７で直接せん断発熱により成形材料が溶融されることが少なくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平３−２５９５３号公報（請求項１、第１図）
【特許文献２】特開２００８−１４３０２２号公報（００１１、図１、図２）
【特許文献３】特開平１０−１１３９６２号公報（００２４、図１、図２）
【特許文献４】特表昭６２−５０２６７７号公報（第６頁、第８頁、ＦＩＧ１、ＦＩＧ４Ｃ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では上記の問題を鑑みて、形状を工夫したことにより溶融樹脂から発生したガスを加熱筒の後部側から容易に抜くことができる可塑化装置のスクリュ、および前記スクリュが配設される可塑化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の可塑化装置のスクリュは、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、前記スクリュには後部から前部に向けて、溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１において、前記溝前部および溝後部の浅溝は、成形材料が加熱筒の内孔部との間でせん断発熱を発生させる深さであることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置のスクリュ。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１または請求項２において、溝部全体における前記溝後部の占める割合は、３０〜７０％であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記第３ゾーンと第４ゾーンの間に、溝後部が浅溝から一旦浅溝よりも深くて深溝以下の深さに形成され再び浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝または深溝から徐々に浅くなるように形成される開放ゾーンが備えられたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の可塑化装置は、前記請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュが加熱筒内に配設されるとともに、前記加熱筒内が、投入口を含む加熱筒後部側から負圧吸引されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可塑化装置のスクリュは、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、前記スクリュには後部から前部に向けて、溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられているので、溶融樹脂から発生したガスを加熱筒の後部側から容易に抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態の可塑化装置およびスクリュを示す図である。
【図２】図２は、本実施形態の可塑化装置のスクリュの各ゾーンを模式的に表す説明図である。
【図３】図３は、本実施形態の可塑化装置のスクリュの第３ゾーンの溝部の拡大断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の可塑化装置のスクリュを用いて、成形材料の供給を低飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図５】図５は、本実施形態の可塑化装置のスクリュを用いて、成形材料の供給を高飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図６】図６は、従来技術の一般的なスクリュを用いて、成形材料の供給を低飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図７】図７は、従来技術の一般的なスクリュを用いて、成形材料の供給を高飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図８】図８は、別の実施形態の可塑化装置のスクリュの各ゾーンを模式的に表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、図１および図５を参照して説明する。図１に示されるように射出成形機の可塑化装置１１は、射出装置を兼ね備えたものである。加熱筒１２の前方には、固定されたシリンダヘッド部１３を介してノズル１４が接続されている。また加熱筒１２の内孔部１２ａ内には、スクリュ１５が少なくとも回転自在に配設され、スクリュ１５の後端は、図示しないスクリュスリーブ等の部材を介して計量用モータ１６に接続されている。更に加熱筒１２の後部側（ノズルと反対側）は、ハウジングプレート１７が固定されている。また射出装置を兼ね備えた可塑化装置１１は、加熱筒１２内でスクリュ１５の前後進移動をさせる図示しない射出用モータおよび射出機構が設けられている。そして加熱筒１２の外側には図示しないバンドヒータ等の加熱手段が取付けられ、加熱筒１２は後部ゾーン１８、中部ゾーン１９、前部ゾーン２０のように各ゾーン毎に温度コントロール可能となっている。またノズル１４も加熱筒１２と同様にバンドヒータ等により温度コントロールされる。
【００１５】
加熱筒１２およびハウジングプレート１７の投入口２１は、成形材料である樹脂ペレットＰのフィード装置２２に接続されている。フィード装置２２は、加熱筒１２内を常時真空状態に保つことができる上下のシャッタ装置２３ａ，２３ｂ、樹脂ペレットＰを調整して供給可能なフィードスクリュ２４ａとその駆動モータ２４ｂ等からなる。そして図示しない樹脂ペレットＰの貯蔵タンクからフィード装置２２および加熱筒１２の投入口２１を経て樹脂ペレットＰが加熱筒１２内に供給されるようになっている。従って本実施形態では、フィード装置２２により、加熱筒１２内への樹脂ペレットＰの供給量は、高飢餓状態や低飢餓状態など自由に調整することが可能である。
【００１６】
フィードスクリュ２４ａが配設されるフィード装置２２の筒部２５には、加熱筒１２内を負圧吸引する吸引手段である真空ポンプ２６に接続される吸引口２７が形成されている。そして加熱筒１２とスクリュ１５の基部２８の間、フィード装置２２とハウジングプレート１７の間、ハウジングプレート１７と加熱筒１２の間にはそれぞれＯリングが挿入され、加熱筒１２内は外部から密閉構造となっている。なお吸引手段は、投入口２１を含む加熱筒１２の後部側（一例として加熱筒１２の後部ゾーン１８、投入口２１および投入口２１の周囲、加熱筒１２の投入口２１よりも更に後部側、加熱筒１２の後端とスクリュ１５の基部２８との間等）から負圧吸引が行われるものでもよい。
【００１７】
加熱筒１２内に配設されるスクリュ１５は、加熱筒１２の内孔部１２ａに対してＯリング等を介して摺動可能に保持される基部２８を除けば、５つのゾーンから形成されている。そしてその先端にはリングバルブ２９等の逆流防止弁と円錐状のスクリュヘッド３０が取付けられている。本実施形態ではスクリュ１５には連続した螺旋状にフライト部３１（メインフライト）が設けられ、フライト部３１の間は同じく螺旋状に溝部３２ａ等が設けられている。スクリュ１５のフライト部３１は、各ゾーンともに等間隔ピッチに設けられ、フライト部３１の外周径と加熱筒１２の内孔部１２ａの内径がカジリを生じない範囲の僅かなクリアランスとなるように設けられている。従って可塑化の際（計量時）に発生したガスは、前記クリアランスを通じて加熱筒１２の後部側へ吸引することはほとんど期待できない。また前記スクリュ１５のフライト部３１が形成されている部分の軸方向の長さをスクリュ１５の直径で除算したＬ／Ｄは、一例として１６〜３０程度、より一層望ましくは、２０〜２８と一般的な長さよりもやや長くなっている。またスクリュ１５には硬質クロムメッキ等の表面処理がされている。なお前記スクリュ形状、表面処理方法等は、一例であって記載されたものに限定されない。
【００１８】
次にスクリュ１５の各ゾーンについて後部（投入口２１側）から前部（ノズル側）に向けて順に説明する。図１および図２に示されるように、加熱筒１２の投入口２１およびその前方の部分は、第１ゾーン３２となっている。第１ゾーン３２は、フライト部３１の間の溝部３２ａ（軸部）は、溝部全体が一般的なスクリュのフィードゾーンの溝深さと同様の溝深さである深溝に形成されている。そして溝部３２ａの底面部とフライト部３１の壁面は滑らかな曲面で接続されている（後述する各ゾーンの溝部３３ａ等とフライト部３１の壁面も同様に滑らかな曲面で接続されている）。そしてまた溝部３２ａが深溝に形成されていることから、溝部３２ａの容積の７割程度の樹脂ペレットＰが供給されても、フライト部３１の後方に位置する溝部３２ａの前側まで樹脂ペレットＰが詰まることがなく、せん断発熱を引き起こすこともほとんどない。そして前記溝部３２ａの前側に形成される空間は、後述する溶融樹脂Ｍから発生するガスや水分等を吸引する際に通路としての役割を果たす。この第１ゾーン３２の軸方向の長さについては、樹脂ペレットＰの供給能力を確保するために、７Ｄ〜１２Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）とすることが望ましい。なお本発明において「深溝」とは相対的な深さであり、第１ゾーン３２の溝深さと後続するゾーンの溝深さを比較した場合、後続するゾーンが圧縮比１．２まで溝を浅くした溝深さまでの範囲であれば「深溝」に該当する。従って第１ゾーン３２から後述する第３ゾーン３４までの溝部３２ａおよび溝前部３３ｃ，３４ｃは「深溝」に形成されるが、飢餓供給の場合にほとんどせん断発熱を引き起こさない溝深さであれば、徐々に深さが浅くなるものや溝深さが変更されるものを除外するものではない。
【００１９】
第１ゾーン３２の前方には、第２ゾーン３３が形成されている。第２ゾーン３３の溝部３３ａでは、フライト部３１の前方に位置する溝後部３３ｂが深溝から徐々に浅くなるように形成されている。またフライト部３１の後方に位置する溝前部３３ｃは、第１ゾーン３２に引き続き深溝に形成されている。第２ゾーン３３の前方には、第３ゾーン３４が形成されている。第３ゾーン３４の溝部３４ａにおいては、溝後部３４ｂの溝深さは、一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さと同じ溝深さであって樹脂ペレットＰが加熱筒１２の内孔部１２ａとの間でせん断発熱を起こす程度の浅溝に形成されている。なお本発明において「浅溝」とは相対的な深さであり、第３ゾーン３４の溝後部３４ｂの溝深さと後述する第５ゾーン３６の溝部３６ａの溝深さを比較した場合、第５ゾーン３６に向けて圧縮比１．２となるように溝を深くした溝深さまでの範囲であれば「浅溝」に該当する。従って第３ゾーン３４から後述する第４ゾーン３５までの溝後部３４ｂ，３５ｂは「浅溝」に形成されるが、飢餓供給の場合にもせん断発熱を引き起こす溝深さであれば、徐々に深さが浅くなるものや深さが変更されるものを除外するものではない。
【００２０】
そして一例として第１ゾーン３２の溝部３２ａ（深溝）と第３ゾーン３４の溝後部３４ｂ（浅溝）との間の圧縮比は、１．８〜２．４程度に設けられている。また第３ゾーン３４の溝部３４ａの溝前部３４ｃの溝深さは、第１ゾーン３２および第２ゾーン３３に引き続き深溝に形成されている。従って後述する溶融樹脂Ｍから発生するガスや水分等を吸引する際に、第３ゾーン３４の溝前部３４ｃが深溝であって一定以上の断面積を有していることが通路としての役割を果たす。
【００２１】
なお各ゾーンを代表して図３に第３ゾーン３４の溝部３４ａの拡大断面図を示すが、第２ゾーン３３から第４ゾーン３５において溝後部３４ｂ等は、フライト部３１の頂部前端３１ａから溝後部３４ｂの底面部と溝前部３４ｃの底面部との間の傾斜面または曲面から形成される接続部の中間位置３４ｄまでの部分を指す。また溝前部３４ｃ等はフライト部３１の頂部後端３１ｂから溝前部３４ｃの底面部と溝後部３４ｂの平坦部との間の傾斜面または曲面から形成される接続部の中間位置３４ｄまでの部分を指す。従って溝後部３４ｂ等と溝前部３４ｃ等の境界は、フライト部３１とほぼ平行に螺旋状に形成される。本実施形態では、溝後部３４ｂ等と溝前部３４ｃ等の幅は、スクリュ１５の各ゾーンそれぞれで１／２づつの同じ幅となっている。しかし溝部３４ａ等全体の幅における前記溝後部３４ｂ等の占める割合は、３０〜７０％であるものでもよい。また第２ゾーン３３から後述する第４ゾーン３５にかけて溝後部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの幅が前記の範囲内で広くなるものでもよい。
【００２２】
第３ゾーン３４の前方には、第４ゾーン３５が形成されている。第４ゾーン３５の溝部３５ａでは、フライト部３１の前方に位置する溝後部３５ｂは、第３ゾーン３４に引き続き浅溝に形成されている。またフライト部３１の後方に位置する溝前部３５ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成されている。本実施形態では第２ゾーン３３と第４ゾーン３５の軸方向の長さは同じ長さに設けられ、第３ゾーン３４は、前記第２ゾーン３３の１．５倍の長さに設けられている。しかし第２ゾーン３３または第４ゾーン３５に対する第３ゾーン３４の軸方向の長さの比率は、一例として１００〜２００％の範囲で許容される。そして第２ゾーン３３から第４ゾーン３５までを加算した軸方向の長さは、一例として１０Ｄ〜１６Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）とすることが望ましい。従って溝後部３４ｂが浅溝であって溝前部３４ｃが深溝である第３ゾーン３４を、少なくとも３．３Ｄ〜８．０Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）（いずれも小数点第２位四捨五入）の長さで設けることが望ましい。そしてまた、第４ゾーン３５の前方には、第５ゾーン３６が形成されている。第５ゾーン３６は、溝部３６ａ全体が一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さと同様の溝深さである浅溝に形成されている。
【００２３】
次に射出成形機の可塑化装置１１の可塑化方法について図４等により説明する。フィード装置２２内を含む加熱筒１２内は吸引手段である真空ポンプ２６により常時吸引され、−９０ｋＰａ以上（１１．３３ｋＰａ以下の絶対真空圧）に保たれている。そして図示しない貯蔵タンクからフィード装置２２のシャッタ装置２３ａ，２３ｂを介して成形材料である熱可塑性の樹脂ペレットＰが供給される。この際にシャッタ装置２３ａ，２３ｂは、２枚のシャッタが同時に開放されず、加熱筒１２内が常時真空状態に保たれるようになっている。本実施形態では樹脂ペレットＰは、乾燥ペレットが使用されるが、未乾燥ペレットや再生材料を使用してもよい。またスクリュ１５の第２ゾーン３３に対応する加熱筒１２の後部ゾーン１８は、樹脂ペレットＰが溶融可能な温度になるよう高めに設定されている（樹脂の種類によっても相違するが、一般的な可塑化装置の後部ゾーンの設定温度よりも１０〜３０℃高く設定されている）。
【００２４】
そして可塑化工程（計量工程）では、フィード装置２２のフィードスクリュ２４ａが回転されて樹脂ペレットＰが送られ、投入口２１を介して加熱筒１２内で回転状態のスクリュ１５の第１ゾーン３２の溝部３２ａに供給される。本実施形態では加熱筒１２内のスクリュ１５の回転に応じてフィード装置２２から一定量に制御された樹脂ペレットＰが所定量づつ供給され、低飢餓成形が行われる。低飢餓成形の場合、スクリュ１５の第１ゾーン３２の溝部３２ａの容積の７割程度の樹脂ペレットＰが供給され、投入口２１を上方から見てスクリュ１５のフライト部３１の上面が樹脂ペレットＰで見えなくなることはない。よって図４に示されるように低飢餓供給の場合は、回転されるスクリュ１５のフライト部３１の後部側に一定幅の隙間が形成される。なお可塑化工程においてスクリュ１５は、スクリュ１５の前方の加熱筒１２内へ溶融樹脂が貯留されるのに伴い、加熱筒１２内で背圧を受けながらもゆっくり後退する。従ってスクリュ１５の第１ゾーン３２の同じ部分がいつも投入口２１に正対している訳ではない。なお、図５に示されるような高飢餓供給の場合は、スクリュ１５の下方側の溝部３２ａにも樹脂ペレットＰが完全に充填されず、上方から溝部３２ａの底面部が見える程度の樹脂ペレットＰが供給される。
【００２５】
そして前記樹脂ペレットＰは、スクリュ１５の回転により第１ゾーン３２から第２ゾーン３３へ向けて送られる。そして第２ゾーン３３の溝部３３ａの溝後部３３ｂは、深溝から徐々に浅くなるように形成されているので、フライト部３１の前面に押付けられるようにして送られてきた樹脂ペレットＰは、加熱筒１２の内孔部１２ａとの間の狭い空間に押し込められてスクリュ１５の回転とともにせん断発熱を起こし段階的に溶融樹脂Ｍとなる。また前記のように第２ゾーン３３に対応する加熱筒１２の後部ゾーン１８は設定温度が高めに設定されているので、樹脂ペレットＰの溶融が通常の可塑化装置を用いた可塑化方法よりも早い段階から促進される。その点については、本実施形態の可塑化装置１１のスクリュ１５を用いて、成形材料である樹脂ペレットＰの供給を低飢餓状態で供給し可塑化した場合を模式的に表す図４と、従来技術のスクリュを用いた場合を模式的に表す図６の比較から自明である。または高飢餓供給の場合についても本実施形態の可塑化装置１１のスクリュ１５を用いた場合を模式的に表す図５と、従来技術のスクリュを用いた場合を模式的に表す図７の比較からも自明である。
【００２６】
そしてスクリュ回転とともに樹脂ペレットＰと溶融樹脂Ｍは次に第３ゾーン３４に送られる。第３ゾーン３４の溝部３４ａの溝後部３４ｂは、一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さや第５ゾーン３６の溝部３６ａと同じ浅溝となっているので、更に樹脂ペレットＰの溶融が進行する。その際に溶融樹脂Ｍからはガスや水分が発生する。しかし図４からも明らかなように、溝前部３４ｃには未溶融の樹脂ペレットＰの層とともに一定以上の断面積の隙間（通路）が形成されているから、溶融樹脂Ｍから発生したガス等は、前記樹脂ペレットＰの層を浸透して前記隙間（通路）へ抜け、投入口２１、および吸引口２７を介して真空ポンプ２６により容易に吸引される。一方図６から明らかなように、従来技術のスクリュを用い低飢餓供給の場合は、フィードゾーンの溝全体に詰まった樹脂ペレットＰがコンプレッションゾーンの後半からメタリングゾーンにかけて急速に溶融されるから、溶融樹脂Ｍからガス等が発生する位置が投入口から遠い位置であり、またフィードゾーンの樹脂ペレットＰにより邪魔されてガス等が完全に抜けない。そして溶融樹脂Ｍにガス等が含まれた状態のままでスクリュ前方へ送られてその後に射出され、成形品の品質を低下させたり、金型に不純物を付着させたりする。
【００２７】
そして図４に示されるように溶融樹脂Ｍと一部の未溶融の樹脂は、スクリュ回転とともに次に第４ゾーン３５に送られる。第４ゾーン３５の溝部３５ａの溝後部３５ｂは、第５ゾーン３６と同じ浅溝となっているので、更に溶融樹脂Ｍの溶融が進行する。また第４ゾーン３５の溝部３５ａの溝前部３５ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成されているので、低飢餓供給状態の場合に第３ゾーン３４の溝前部３４ｃに未溶融の樹脂ペレットＰが残っていた場合も、更にせん断発熱が加えられ、溝前部３５ｃの部分で樹脂ペレットＰもほぼ完全に溶融される。なお第４ゾーン３５の溝前部３５ｃについても溝後部３５ｂと比較すると溝が深いので、溶融樹脂Ｍから発生したガス等を真空ポンプ２６により吸引する際の通路となる。
【００２８】
そして第４ゾーン３５において溶融された溶融樹脂Ｍは、スクリュ回転とともに第５ゾーン３６に送られ更に溶融および均一化が図られる。そして前記溶融樹脂Ｍは、リングバルブ２９を経て、加熱筒１２とシリンダヘッド部１３内部のスクリュ１５の前方に送られ貯留される。本発明の可塑化方法では、背圧は低め（一例として０ＭＰａ〜５ＭＰａ）で可塑化工程が行われる。またスクリュ１５の回転数は、スクリュ径によっても異なるが通常の回転数の範囲かまたは僅かに高くして可塑化工程を行うことが望ましい。そしてスクリュ１５は、計量完了位置まで後退すると回転および後退が停止され、場合によってはその位置で逆転され、可塑化工程が完了する。そして型締装置側で成形金型の型締等の準備が完了すると、射出装置を兼ねた可塑化装置の図示しない射出モータが作動され、計量された溶融樹脂の射出工程（保圧工程を含む）が行われる。
【００２９】
なお前記の本実施形態では、図４に記載される低飢餓供給を中心に説明してきた。しかし図５の高飢餓供給を行う場合、可塑化時間は長くなってしまう場合が多いが、溶融樹脂Ｍからのガス等の吸引は更に良好に行える場合が多いので、樹脂材料の種類等で供給量やスクリュ回転数等を決定する。また本発明では、フィードスクリュ２４ａを設けずに樹脂ペレットＰを断続的に供給して高精度の飢餓供給を行わなかったとしても、早い段階から樹脂ペレットＰが溶融されるとともに、スクリュ１５の溝前部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃと加熱筒１２の内孔部１２ａの間には螺旋状の空間（通路）が形成されるので、第２ゾーン３３から第５ゾーン３６の間で溶融樹脂Ｍから発生したガス等の吸引が容易に行える。また真空度は−９０ｋＰａ以上の例について説明したが、ブロア等によりガスが負圧吸引できる程度以上であればよい。また真空吸引を含む負圧吸引と並行、または負圧吸引に替えて、加熱筒１２の中部ゾーン１９やその他の部分から窒素ガス等のガスを加熱筒１２内に注入するものでもよい。
【００３０】
次に図８により、本発明の請求項４に対応する別の実施形態のスクリュ４１について説明する。スクリュ４１が配設される可塑化装置１１や加熱筒１２の形状は先の図１の可塑化装置１１とほぼ同じであるので同一部分は同一番号を援用して説明を省略する。またスクリュ４１と先に説明したスクリュ１５では、後方側から順に、第１ゾーン３２、第２ゾーン３３、第３ゾーン３４、第４ゾーン３５、第５ゾーン３６が形成される点は同じであるので、同一部分は同一番号を援用して説明を省略する。スクリュ４１では、第３ゾーン３４と第４ゾーン３５の間に、開放ゾーン４２が設けられている。開放ゾーン４２の溝部４２ａは、図８に示されるように、溝後部４２ｂが浅溝から一旦浅溝よりも深く深溝以下の深さの範囲に形成される。そして溝後部４２ｂは再び浅溝に形成されている。また溝部４２ａの溝前部４２ｃは、引き続き深溝に形成されている。なお溝前部４２ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成され、第４ゾーン３５の溝前部３５ｃに接続されるようにしてもよい。
【００３１】
図８に示されるスクリュ４１では、第３ゾーン３４の溝後部３４ｂにより溶融された溶融材料が、開放ゾーン４２の溝後部４２ｂの溝深さが深くなっている部分で一旦、圧力開放される。その結果、開放ゾーン４２において溶融樹脂Ｍからのガス等の放出をより促進させることができる。
【００３２】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の可塑化装置に使用される成形材料は、各種の樹脂材料の他、金属材料、樹脂以外の有機材料、無機材料等、限定されない。また本発明の可塑化装置のスクリュは、スクリュが前後進移動も行うインラインタイプの射出成形機の射出装置の他、可塑化装置と射出用のプランジャが組み合されたプリプラ（登録商標）式の射出装置、押出機、混練装置等に採用される。従って加熱筒内におけるスクリュは少なくとも回転するものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１１ 可塑化装置
１２ 加熱筒
１２ａ 内孔部
１５，４１ スクリュ
２２ フィード装置
２６ 真空ポンプ（吸引手段）
３１ フライト部
３２ 第１ゾーン
３３ 第２ゾーン
３４ 第３ゾーン
３５ 第４ゾーン
３６ 第５ゾーン
３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，４２ａ 溝部
３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４２ｂ 溝後部
３３ｃ，３４ｃ，３５ｃ，４２ｃ 溝前部
４２ 開放ゾーン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュおよび前記スクリュが配設される可塑化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱筒内に回転自在に設けられたスクリュにより成形材料を可塑化する可塑化装置としては、特許文献１ないし特許文献４に記載されたものが知られている。そのうち特許文献１と特許文献２は、加熱筒内を負圧吸引するものである。特許文献１は、いわゆるベント式射出成形機と呼ばれるものであり、加熱シリンダの中間部にベント孔を設け、加熱筒内で発生したガスをベント孔から負圧吸引するものである。しかしこのベント式のタイプの場合、溶融材料がベント孔内へ向けて上昇するベントアップと呼ばれる現象が発生して負圧吸引が出来なくなる等の問題があった。特許文献２は、前記問題を解消したものであり、落下口に接続されるフィード装置の部分に排気手段を設けている。しかし特許文献２では、加熱筒内で成形材料が可塑化されガスが発生する部分と排気手段の距離が遠いという問題があり、特に樹脂材料の供給量が多い場合にスクリュ後部の溝部内が樹脂ペレットで満たされてしまいガスの吸引に支障を来たすという問題があった。
【０００３】
また特許文献３および特許文献４は、加熱筒内を負圧吸引するものではないので、本発明と可塑化装置の構成および作用効果は相違するが、スクリュ形状に関するものとして取り上げる。特許文献３はスクリュのコンプレッションゾーンの溝の一部をフライトの前面に近い溝後部を徐々に浅溝とし、フライトの後面に近い溝前部を深溝とし、溶融された成形材料を浅溝部分に進入させ溶融樹脂の均一性の確保等を図っている。しかし特許文献３では前記溝後部がメタリングゾーンと同じ浅溝となっている部分については溝前部も徐々に浅溝になっており、溝後部は浅溝であって溝前部は深溝の区間が存在しない。従って溝後部の浅溝部と加熱筒の内孔部の間でせん断発熱された溶融樹脂から発生するガスを、深溝である溝前部を用いて加熱筒の後部側から十分に抜くことが出来なかった。
【０００４】
また特許文献４についても、スクリュの移行部分１０９（コンプレッションゾーンに相当）の前半の溝のフライトの前面に近いランド６７とフライトの後面に近いシャフト３９はそれぞれ徐々に浅溝となっており、溝後部は浅溝であって溝前部は深溝の区間が存在しない。従ってランド６７が浅溝となった部分ではシャフト３９も浅くなっているので、ランド６７（溝後部）と加熱筒の内孔部の間でせん断発熱された溶融樹脂から発生するガスを、シャフト３９（溝前部）を用いて後部側から十分に抜くことが出来なかった。また特許文献４では、ランド６７は、供給部分１０６（フィードゾーンに相当）のねじ山９２から接続されているので、フライト前面に沿って供給されてきた成形材料が少ないので、接続されるランド６７に当初から送り込まれる成形材料も少なく、その結果、ランド６７で直接せん断発熱により成形材料が溶融されることが少なくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公平３−２５９５３号公報（請求項１、第１図）
【特許文献２】特開２００８−１４３０２２号公報（００１１、図１、図２）
【特許文献３】特開平１０−１１３９６２号公報（００２４、図１、図２）
【特許文献４】特表昭６２−５０２６７７号公報（第６頁、第８頁、ＦＩＧ１、ＦＩＧ４Ｃ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明では上記の問題を鑑みて、形状を工夫したことにより溶融樹脂から発生したガスを加熱筒の後部側から容易に抜くことができる可塑化装置のスクリュ、および前記スクリュが配設される可塑化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に記載の可塑化装置のスクリュは、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、前記スクリュには後部から前部に向けて、溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１において、前記溝前部および溝後部の浅溝は、成形材料が加熱筒の内孔部との間でせん断発熱を発生させる深さであることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置のスクリュ。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１または請求項２において、溝部全体における前記溝後部の占める割合は、３０〜７０％であることを特徴とする。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の可塑化装置のスクリュは、請求項１ないし請求項３のいずれか１項において、前記第３ゾーンと第４ゾーンの間に、溝後部が浅溝から一旦浅溝よりも深くて深溝以下の深さに形成され再び浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝または深溝から徐々に浅くなるように形成される開放ゾーンが備えられたことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の可塑化装置は、前記請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュが加熱筒内に配設されるとともに、前記加熱筒内が、投入口を含む加熱筒後部側から負圧吸引されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の可塑化装置のスクリュは、フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、前記スクリュには後部から前部に向けて、溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられているので、溶融樹脂から発生したガスを加熱筒の後部側から容易に抜くことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本実施形態の可塑化装置およびスクリュを示す図である。
【図２】図２は、本実施形態の可塑化装置のスクリュの各ゾーンを模式的に表す説明図である。
【図３】図３は、本実施形態の可塑化装置のスクリュの第３ゾーンの溝部の拡大断面図である。
【図４】図４は、本実施形態の可塑化装置のスクリュを用いて、成形材料の供給を低飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図５】図５は、本実施形態の可塑化装置のスクリュを用いて、成形材料の供給を高飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図６】図６は、従来技術の一般的なスクリュを用いて、成形材料の供給を低飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図７】図７は、従来技術の一般的なスクリュを用いて、成形材料の供給を高飢餓状態で供給し可塑化した際を模式的に表す概略説明図である。
【図８】図８は、別の実施形態の可塑化装置のスクリュの各ゾーンを模式的に表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の実施形態について、図１および図５を参照して説明する。図１に示されるように射出成形機の可塑化装置１１は、射出装置を兼ね備えたものである。加熱筒１２の前方には、固定されたシリンダヘッド部１３を介してノズル１４が接続されている。また加熱筒１２の内孔部１２ａ内には、スクリュ１５が少なくとも回転自在に配設され、スクリュ１５の後端は、図示しないスクリュスリーブ等の部材を介して計量用モータ１６に接続されている。更に加熱筒１２の後部側（ノズルと反対側）は、ハウジングプレート１７が固定されている。また射出装置を兼ね備えた可塑化装置１１は、加熱筒１２内でスクリュ１５の前後進移動をさせる図示しない射出用モータおよび射出機構が設けられている。そして加熱筒１２の外側には図示しないバンドヒータ等の加熱手段が取付けられ、加熱筒１２は後部ゾーン１８、中部ゾーン１９、前部ゾーン２０のように各ゾーン毎に温度コントロール可能となっている。またノズル１４も加熱筒１２と同様にバンドヒータ等により温度コントロールされる。
【００１５】
加熱筒１２およびハウジングプレート１７の投入口２１は、成形材料である樹脂ペレットＰのフィード装置２２に接続されている。フィード装置２２は、加熱筒１２内を常時真空状態に保つことができる上下のシャッタ装置２３ａ，２３ｂ、樹脂ペレットＰを調整して供給可能なフィードスクリュ２４ａとその駆動モータ２４ｂ等からなる。そして図示しない樹脂ペレットＰの貯蔵タンクからフィード装置２２および加熱筒１２の投入口２１を経て樹脂ペレットＰが加熱筒１２内に供給されるようになっている。従って本実施形態では、フィード装置２２により、加熱筒１２内への樹脂ペレットＰの供給量は、高飢餓状態や低飢餓状態など自由に調整することが可能である。
【００１６】
フィードスクリュ２４ａが配設されるフィード装置２２の筒部２５には、加熱筒１２内を負圧吸引する吸引手段である真空ポンプ２６に接続される吸引口２７が形成されている。そして加熱筒１２とスクリュ１５の基部２８の間、フィード装置２２とハウジングプレート１７の間、ハウジングプレート１７と加熱筒１２の間にはそれぞれＯリングが挿入され、加熱筒１２内は外部から密閉構造となっている。なお吸引手段は、投入口２１を含む加熱筒１２の後部側（一例として加熱筒１２の後部ゾーン１８、投入口２１および投入口２１の周囲、加熱筒１２の投入口２１よりも更に後部側、加熱筒１２の後端とスクリュ１５の基部２８との間等）から負圧吸引が行われるものでもよい。
【００１７】
加熱筒１２内に配設されるスクリュ１５は、加熱筒１２の内孔部１２ａに対してＯリング等を介して摺動可能に保持される基部２８を除けば、５つのゾーンから形成されている。そしてその先端にはリングバルブ２９等の逆流防止弁と円錐状のスクリュヘッド３０が取付けられている。本実施形態ではスクリュ１５には連続した螺旋状にフライト部３１（メインフライト）が設けられ、フライト部３１の間は同じく螺旋状に溝部３２ａ等が設けられている。スクリュ１５のフライト部３１は、各ゾーンともに等間隔ピッチに設けられ、フライト部３１の外周径と加熱筒１２の内孔部１２ａの内径がカジリを生じない範囲の僅かなクリアランスとなるように設けられている。従って可塑化の際（計量時）に発生したガスは、前記クリアランスを通じて加熱筒１２の後部側へ吸引することはほとんど期待できない。また前記スクリュ１５のフライト部３１が形成されている部分の軸方向の長さをスクリュ１５の直径で除算したＬ／Ｄは、一例として１６〜３０程度、より一層望ましくは、２０〜２８と一般的な長さよりもやや長くなっている。またスクリュ１５には硬質クロムメッキ等の表面処理がされている。なお前記スクリュ形状、表面処理方法等は、一例であって記載されたものに限定されない。
【００１８】
次にスクリュ１５の各ゾーンについて後部（投入口２１側）から前部（ノズル側）に向けて順に説明する。図１および図２に示されるように、加熱筒１２の投入口２１およびその前方の部分は、第１ゾーン３２となっている。第１ゾーン３２は、フライト部３１の間の溝部３２ａ（軸部）は、溝部全体が一般的なスクリュのフィードゾーンの溝深さと同様の溝深さである深溝に形成されている。そして溝部３２ａの底面部とフライト部３１の壁面は滑らかな曲面で接続されている（後述する各ゾーンの溝部３３ａ等とフライト部３１の壁面も同様に滑らかな曲面で接続されている）。そしてまた溝部３２ａが深溝に形成されていることから、溝部３２ａの容積の７割程度の樹脂ペレットＰが供給されても、フライト部３１の後方に位置する溝部３２ａの前側まで樹脂ペレットＰが詰まることがなく、せん断発熱を引き起こすこともほとんどない。そして前記溝部３２ａの前側に形成される空間は、後述する溶融樹脂Ｍから発生するガスや水分等を吸引する際に通路としての役割を果たす。この第１ゾーン３２の軸方向の長さについては、樹脂ペレットＰの供給能力を確保するために、７Ｄ〜１２Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）とすることが望ましい。なお本発明において「深溝」とは相対的な深さであり、第１ゾーン３２の溝深さと後続するゾーンの溝深さを比較した場合、後続するゾーンが圧縮比１．２まで溝を浅くした溝深さまでの範囲であれば「深溝」に該当する。従って第１ゾーン３２から後述する第３ゾーン３４までの溝部３２ａおよび溝前部３３ｃ，３４ｃは「深溝」に形成されるが、飢餓供給の場合にほとんどせん断発熱を引き起こさない溝深さであれば、徐々に深さが浅くなるものや溝深さが変更されるものを除外するものではない。
【００１９】
第１ゾーン３２の前方には、第２ゾーン３３が形成されている。第２ゾーン３３の溝部３３ａでは、フライト部３１の前方に位置する溝後部３３ｂが深溝から徐々に浅くなるように形成されている。またフライト部３１の後方に位置する溝前部３３ｃは、第１ゾーン３２に引き続き深溝に形成されている。第２ゾーン３３の前方には、第３ゾーン３４が形成されている。第３ゾーン３４の溝部３４ａにおいては、溝後部３４ｂの溝深さは、一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さと同じ溝深さであって樹脂ペレットＰが加熱筒１２の内孔部１２ａとの間でせん断発熱を起こす程度の浅溝に形成されている。なお本発明において「浅溝」とは相対的な深さであり、第３ゾーン３４の溝後部３４ｂの溝深さと後述する第５ゾーン３６の溝部３６ａの溝深さを比較した場合、第５ゾーン３６に向けて圧縮比１．２となるように溝を深くした溝深さまでの範囲であれば「浅溝」に該当する。従って第３ゾーン３４から後述する第４ゾーン３５までの溝後部３４ｂ，３５ｂは「浅溝」に形成されるが、飢餓供給の場合にもせん断発熱を引き起こす溝深さであれば、徐々に深さが浅くなるものや深さが変更されるものを除外するものではない。
【００２０】
そして一例として第１ゾーン３２の溝部３２ａ（深溝）と第３ゾーン３４の溝後部３４ｂ（浅溝）との間の圧縮比は、１．８〜２．４程度に設けられている。また第３ゾーン３４の溝部３４ａの溝前部３４ｃの溝深さは、第１ゾーン３２および第２ゾーン３３に引き続き深溝に形成されている。従って後述する溶融樹脂Ｍから発生するガスや水分等を吸引する際に、第３ゾーン３４の溝前部３４ｃが深溝であって一定以上の断面積を有していることが通路としての役割を果たす。
【００２１】
なお各ゾーンを代表して図３に第３ゾーン３４の溝部３４ａの拡大断面図を示すが、第２ゾーン３３から第４ゾーン３５において溝後部３４ｂ等は、フライト部３１の頂部前端３１ａから溝後部３４ｂの底面部と溝前部３４ｃの底面部との間の傾斜面または曲面から形成される接続部の中間位置３４ｄまでの部分を指す。また溝前部３４ｃ等はフライト部３１の頂部後端３１ｂから溝前部３４ｃの底面部と溝後部３４ｂの平坦部との間の傾斜面または曲面から形成される接続部の中間位置３４ｄまでの部分を指す。従って溝後部３４ｂ等と溝前部３４ｃ等の境界は、フライト部３１とほぼ平行に螺旋状に形成される。本実施形態では、溝後部３４ｂ等と溝前部３４ｃ等の幅は、スクリュ１５の各ゾーンそれぞれで１／２づつの同じ幅となっている。しかし溝部３４ａ等全体の幅における前記溝後部３４ｂ等の占める割合は、３０〜７０％であるものでもよい。また第２ゾーン３３から後述する第４ゾーン３５にかけて溝後部３３ｂ，３４ｂ，３５ｂの幅が前記の範囲内で広くなるものでもよい。
【００２２】
第３ゾーン３４の前方には、第４ゾーン３５が形成されている。第４ゾーン３５の溝部３５ａでは、フライト部３１の前方に位置する溝後部３５ｂは、第３ゾーン３４に引き続き浅溝に形成されている。またフライト部３１の後方に位置する溝前部３５ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成されている。本実施形態では第２ゾーン３３と第４ゾーン３５の軸方向の長さは同じ長さに設けられ、第３ゾーン３４は、前記第２ゾーン３３の１．５倍の長さに設けられている。しかし第２ゾーン３３または第４ゾーン３５に対する第３ゾーン３４の軸方向の長さの比率は、一例として１００〜２００％の範囲で許容される。そして第２ゾーン３３から第４ゾーン３５までを加算した軸方向の長さは、一例として１０Ｄ〜１６Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）とすることが望ましい。従って溝後部３４ｂが浅溝であって溝前部３４ｃが深溝である第３ゾーン３４を、少なくとも３．３Ｄ〜８．０Ｄ（Ｄ＝スクリュ１５の直径）（いずれも小数点第２位四捨五入）の長さで設けることが望ましい。そしてまた、第４ゾーン３５の前方には、第５ゾーン３６が形成されている。第５ゾーン３６は、溝部３６ａ全体が一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さと同様の溝深さである浅溝に形成されている。
【００２３】
次に射出成形機の可塑化装置１１の可塑化方法について図４等により説明する。フィード装置２２内を含む加熱筒１２内は吸引手段である真空ポンプ２６により常時吸引され、−９０ｋＰａ以上（１１．３３ｋＰａ以下の絶対真空圧）に保たれている。そして図示しない貯蔵タンクからフィード装置２２のシャッタ装置２３ａ，２３ｂを介して成形材料である熱可塑性の樹脂ペレットＰが供給される。この際にシャッタ装置２３ａ，２３ｂは、２枚のシャッタが同時に開放されず、加熱筒１２内が常時真空状態に保たれるようになっている。本実施形態では樹脂ペレットＰは、乾燥ペレットが使用されるが、未乾燥ペレットや再生材料を使用してもよい。またスクリュ１５の第２ゾーン３３に対応する加熱筒１２の後部ゾーン１８は、樹脂ペレットＰが溶融可能な温度になるよう高めに設定されている（樹脂の種類によっても相違するが、一般的な可塑化装置の後部ゾーンの設定温度よりも１０〜３０℃高く設定されている）。
【００２４】
そして可塑化工程（計量工程）では、フィード装置２２のフィードスクリュ２４ａが回転されて樹脂ペレットＰが送られ、投入口２１を介して加熱筒１２内で回転状態のスクリュ１５の第１ゾーン３２の溝部３２ａに供給される。本実施形態では加熱筒１２内のスクリュ１５の回転に応じてフィード装置２２から一定量に制御された樹脂ペレットＰが所定量づつ供給され、低飢餓成形が行われる。低飢餓成形の場合、スクリュ１５の第１ゾーン３２の溝部３２ａの容積の７割程度の樹脂ペレットＰが供給され、投入口２１を上方から見てスクリュ１５のフライト部３１の上面が樹脂ペレットＰで見えなくなることはない。よって図４に示されるように低飢餓供給の場合は、回転されるスクリュ１５のフライト部３１の後部側に一定幅の隙間が形成される。なお可塑化工程においてスクリュ１５は、スクリュ１５の前方の加熱筒１２内へ溶融樹脂が貯留されるのに伴い、加熱筒１２内で背圧を受けながらもゆっくり後退する。従ってスクリュ１５の第１ゾーン３２の同じ部分がいつも投入口２１に正対している訳ではない。なお、図５に示されるような高飢餓供給の場合は、スクリュ１５の下方側の溝部３２ａにも樹脂ペレットＰが完全に充填されず、上方から溝部３２ａの底面部が見える程度の樹脂ペレットＰが供給される。
【００２５】
そして前記樹脂ペレットＰは、スクリュ１５の回転により第１ゾーン３２から第２ゾーン３３へ向けて送られる。そして第２ゾーン３３の溝部３３ａの溝後部３３ｂは、深溝から徐々に浅くなるように形成されているので、フライト部３１の前面に押付けられるようにして送られてきた樹脂ペレットＰは、加熱筒１２の内孔部１２ａとの間の狭い空間に押し込められてスクリュ１５の回転とともにせん断発熱を起こし段階的に溶融樹脂Ｍとなる。また前記のように第２ゾーン３３に対応する加熱筒１２の後部ゾーン１８は設定温度が高めに設定されているので、樹脂ペレットＰの溶融が通常の可塑化装置を用いた可塑化方法よりも早い段階から促進される。その点については、本実施形態の可塑化装置１１のスクリュ１５を用いて、成形材料である樹脂ペレットＰの供給を低飢餓状態で供給し可塑化した場合を模式的に表す図４と、従来技術のスクリュを用いた場合を模式的に表す図６の比較から自明である。または高飢餓供給の場合についても本実施形態の可塑化装置１１のスクリュ１５を用いた場合を模式的に表す図５と、従来技術のスクリュを用いた場合を模式的に表す図７の比較からも自明である。
【００２６】
そしてスクリュ回転とともに樹脂ペレットＰと溶融樹脂Ｍは次に第３ゾーン３４に送られる。第３ゾーン３４の溝部３４ａの溝後部３４ｂは、一般的なスクリュのメタリングゾーンの溝深さや第５ゾーン３６の溝部３６ａと同じ浅溝となっているので、更に樹脂ペレットＰの溶融が進行する。その際に溶融樹脂Ｍからはガスや水分が発生する。しかし図４からも明らかなように、溝前部３４ｃには未溶融の樹脂ペレットＰの層とともに一定以上の断面積の隙間（通路）が形成されているから、溶融樹脂Ｍから発生したガス等は、前記樹脂ペレットＰの層を浸透して前記隙間（通路）へ抜け、投入口２１、および吸引口２７を介して真空ポンプ２６により容易に吸引される。一方図６から明らかなように、従来技術のスクリュを用い低飢餓供給の場合は、フィードゾーンの溝全体に詰まった樹脂ペレットＰがコンプレッションゾーンの後半からメタリングゾーンにかけて急速に溶融されるから、溶融樹脂Ｍからガス等が発生する位置が投入口から遠い位置であり、またフィードゾーンの樹脂ペレットＰにより邪魔されてガス等が完全に抜けない。そして溶融樹脂Ｍにガス等が含まれた状態のままでスクリュ前方へ送られてその後に射出され、成形品の品質を低下させたり、金型に不純物を付着させたりする。
【００２７】
そして図４に示されるように溶融樹脂Ｍと一部の未溶融の樹脂は、スクリュ回転とともに次に第４ゾーン３５に送られる。第４ゾーン３５の溝部３５ａの溝後部３５ｂは、第５ゾーン３６と同じ浅溝となっているので、更に溶融樹脂Ｍの溶融が進行する。また第４ゾーン３５の溝部３５ａの溝前部３５ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成されているので、低飢餓供給状態の場合に第３ゾーン３４の溝前部３４ｃに未溶融の樹脂ペレットＰが残っていた場合も、更にせん断発熱が加えられ、溝前部３５ｃの部分で樹脂ペレットＰもほぼ完全に溶融される。なお第４ゾーン３５の溝前部３５ｃについても溝後部３５ｂと比較すると溝が深いので、溶融樹脂Ｍから発生したガス等を真空ポンプ２６により吸引する際の通路となる。
【００２８】
そして第４ゾーン３５において溶融された溶融樹脂Ｍは、スクリュ回転とともに第５ゾーン３６に送られ更に溶融および均一化が図られる。そして前記溶融樹脂Ｍは、リングバルブ２９を経て、加熱筒１２とシリンダヘッド部１３内部のスクリュ１５の前方に送られ貯留される。本発明の可塑化方法では、背圧は低め（一例として０ＭＰａ〜５ＭＰａ）で可塑化工程が行われる。またスクリュ１５の回転数は、スクリュ径によっても異なるが通常の回転数の範囲かまたは僅かに高くして可塑化工程を行うことが望ましい。そしてスクリュ１５は、計量完了位置まで後退すると回転および後退が停止され、場合によってはその位置で逆転され、可塑化工程が完了する。そして型締装置側で成形金型の型締等の準備が完了すると、射出装置を兼ねた可塑化装置の図示しない射出モータが作動され、計量された溶融樹脂の射出工程（保圧工程を含む）が行われる。
【００２９】
なお前記の本実施形態では、図４に記載される低飢餓供給を中心に説明してきた。しかし図５の高飢餓供給を行う場合、可塑化時間は長くなってしまう場合が多いが、溶融樹脂Ｍからのガス等の吸引は更に良好に行える場合が多いので、樹脂材料の種類等で供給量やスクリュ回転数等を決定する。また本発明では、フィードスクリュ２４ａを設けずに樹脂ペレットＰを断続的に供給して高精度の飢餓供給を行わなかったとしても、早い段階から樹脂ペレットＰが溶融されるとともに、スクリュ１５の溝前部３３ｃ，３４ｃ，３５ｃと加熱筒１２の内孔部１２ａの間には螺旋状の空間（通路）が形成されるので、第２ゾーン３３から第５ゾーン３６の間で溶融樹脂Ｍから発生したガス等の吸引が容易に行える。また真空度は−９０ｋＰａ以上の例について説明したが、ブロア等によりガスが負圧吸引できる程度以上であればよい。また真空吸引を含む負圧吸引と並行、または負圧吸引に替えて、加熱筒１２の中部ゾーン１９やその他の部分から窒素ガス等のガスを加熱筒１２内に注入するものでもよい。
【００３０】
次に図８により、本発明の請求項４に対応する別の実施形態のスクリュ４１について説明する。スクリュ４１が配設される可塑化装置１１や加熱筒１２の形状は先の図１の可塑化装置１１とほぼ同じであるので同一部分は同一番号を援用して説明を省略する。またスクリュ４１と先に説明したスクリュ１５では、後方側から順に、第１ゾーン３２、第２ゾーン３３、第３ゾーン３４、第４ゾーン３５、第５ゾーン３６が形成される点は同じであるので、同一部分は同一番号を援用して説明を省略する。スクリュ４１では、第３ゾーン３４と第４ゾーン３５の間に、開放ゾーン４２が設けられている。開放ゾーン４２の溝部４２ａは、図８に示されるように、溝後部４２ｂが浅溝から一旦浅溝よりも深く深溝以下の深さの範囲に形成される。そして溝後部４２ｂは再び浅溝に形成されている。また溝部４２ａの溝前部４２ｃは、引き続き深溝に形成されている。なお溝前部４２ｃは、深溝から徐々に浅くなるように形成され、第４ゾーン３５の溝前部３５ｃに接続されるようにしてもよい。
【００３１】
図８に示されるスクリュ４１では、第３ゾーン３４の溝後部３４ｂにより溶融された溶融材料が、開放ゾーン４２の溝後部４２ｂの溝深さが深くなっている部分で一旦、圧力開放される。その結果、開放ゾーン４２において溶融樹脂Ｍからのガス等の放出をより促進させることができる。
【００３２】
本発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明の可塑化装置に使用される成形材料は、各種の樹脂材料の他、金属材料、樹脂以外の有機材料、無機材料等、限定されない。また本発明の可塑化装置のスクリュは、スクリュが前後進移動も行うインラインタイプの射出成形機の射出装置の他、可塑化装置と射出用のプランジャが組み合されたプリプラ（登録商標）式の射出装置、押出機、混練装置等に採用される。従って加熱筒内におけるスクリュは少なくとも回転するものであればよい。
【符号の説明】
【００３４】
１１ 可塑化装置
１２ 加熱筒
１２ａ 内孔部
１５，４１ スクリュ
２２ フィード装置
２６ 真空ポンプ（吸引手段）
３１ フライト部
３２ 第１ゾーン
３３ 第２ゾーン
３４ 第３ゾーン
３５ 第４ゾーン
３６ 第５ゾーン
３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ，４２ａ 溝部
３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，４２ｂ 溝後部
３３ｃ，３４ｃ，３５ｃ，４２ｃ 溝前部
４２ 開放ゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、
前記スクリュには後部から前部に向けて、
溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、
溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、
溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、
溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、
溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられたことを特徴とする可塑化装置のスクリュ。
【請求項２】
前記溝前部および溝後部の浅溝は、成形材料が加熱筒の内孔部との間でせん断発熱を発生させる深さであることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項３】
溝部全体における前記溝後部の占める割合は、３０〜７０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項４】
前記第３ゾーンと第４ゾーンの間に、溝後部が浅溝から一旦浅溝よりも深くて深溝以下の深さに形成され再び浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝または深溝から徐々に浅くなるように形成される開放ゾーンが備えられたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項５】
前記請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュが加熱筒内に配設されるとともに、
前記加熱筒内が、投入口を含む加熱筒後部側から吸引されていることを特徴とする可塑化装置。
【請求項１】
フライト部と溝部が形成され、加熱筒内で少なくとも回転可能に設けられた可塑化装置のスクリュにおいて、
前記スクリュには後部から前部に向けて、
溝部全体が深溝に形成される第１ゾーンと、
溝後部が深溝から徐々に浅くなるように形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第２ゾーンと、
溝後部が浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝に形成される第３ゾーンと、
溝後部が引き続き浅溝に形成されるとともに溝前部が深溝から徐々に浅くなるように形成される第４ゾーンと、
溝部全体が浅溝に形成される第５ゾーンが備えられたことを特徴とする可塑化装置のスクリュ。
【請求項２】
前記溝前部および溝後部の浅溝は、成形材料が加熱筒の内孔部との間でせん断発熱を発生させる深さであることを特徴とする請求項１に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項３】
溝部全体における前記溝後部の占める割合は、３０〜７０％であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項４】
前記第３ゾーンと第４ゾーンの間に、溝後部が浅溝から一旦浅溝よりも深くて深溝以下の深さに形成され再び浅溝に形成されるとともに溝前部が引き続き深溝または深溝から徐々に浅くなるように形成される開放ゾーンが備えられたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュ。
【請求項５】
前記請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の可塑化装置のスクリュが加熱筒内に配設されるとともに、
前記加熱筒内が、投入口を含む加熱筒後部側から吸引されていることを特徴とする可塑化装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−７９２２３（Ｐ２０１１−７９２２３Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３３３７６（Ｐ２００９−２３３３７６）
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月７日（２００９．１０．７）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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