JP4286268B2 - 射出成形機 - Google Patents

Description

本発明は、ゴムの射出成形に適したプリプラ（Ｐｒｅ−ｐｌａ＝Ｐｒｅ−ｐｌａｓｔｉｃｉｚｉｎｇ）式射出成形機に関し、殊に射出ノズルの先端から射出される成形材料の温度分布を充分均一になし得る構造に関するものであり、また特願２００５−１７８６７０号の改良に関するものである。

前記プリプラ式射出成形機としては、例えば図１５に示すようなものがある。これは金属ケース１内に、スクリュー２を備え可塑化計量機能をもつ押出機３と、該押出機３に逆止弁４をもつ通路５により連結した射出ポット６と、該射出ポット６内にて摺動するプランジヤ７と、前記射出ポット６の本体部下端から先端にかけてのテーパー部（以下射出ポットテーパー部という）８Ａとその先端の射出通路となる部分（以下射出ポット先端部分という）８Ｂと、該射出ポット先端部分８Ｂの先端に装着した射出ノズル９とから構成され、前記金属ケース１の下端付近を金型１０の上ダイプレート１１に支持したものである。尚１２は、前記上ダイプレート１１とタイバー１３により連結された下ダイプレートであり、１４は断熱盤、１５は熱盤を示す。

そして、上記射出成形機では、まず、原料ゴムを矢印のように押出機３に投入して、スクリュー２により図１５の左へ送りつつ可塑化し、このような可塑化ゴムを計量しつつ、逆止弁４を経て通路５により射出ポット６内へ送入し、プランジャ７を可塑化ゴムの投入圧力により上昇せしめる。次にプランジャ７を下降させて、射出ポット６内の可塑化ゴムを射出ポットテーパー部８Ａと射出ポット先端部分８Ｂ、射出ノズル９を経て前記金型１０内に送入し、更にスプルー１６、ランナー１７、ゲート１８を経て金型１０内のキャビティ１９、２０に圧入し、加硫するのである。

ところで、ゴム加硫品の生産性を向上し、製品コストを低減するために、前記キャビティ１９、２０に充填された可塑化ゴムの加硫時間を短縮することが有効であることは常識であり、このためキャビテイ１９、２０内への充填ゴム温度をできるだけ高く設定することが求められている。

また射出成形において、前記キャビテイ１９、２０への充填ゴム温度を瞬時に高くするのに最も効果的な方法としては、前記射出ポット６内に計量したゴムに射出プランジャー７により射出圧力が加えられ、それによって射出充填中に発生する射出剪断発熱（以下射出発熱という）によるゴムの自己発熱を利用することが理想的であることも知られている。

更に、前記射出発熱を高くするには、射出プランジャー７を高圧高速に下降させ、結果的に射出充填中の射出圧力（以下実射出圧力という）を高くする必要があり、しかもその際、射出ポット６から金型１０内のキャビテイ１９、２０までの間のゴム流路を適正な太さに設定し、実射出圧力が高く設定できるようにすることが重要とされている。

しかしながら、図１５の構造をもった従来の射出成形機において、単に射出プランジャー７を高圧高速に下降させ実射出圧力を高く条件設定するときは、射出充填中のゴムが局部的に異常な射出発熱を生じ、キャビティ１９、２０に射出充填された充填ゴム温度が著しく不均一となり、スコーチ即ち「加硫反応が開始され、可塑性が失われる初期段階」が生じやすく、スコーチしたゴムが前記キャビテイ１９、２０内に進入して製品不良を招いたり、スコーチにはならなくとも製品内部の加硫状態が部分的にバラツキ、不均一となって、製品の品質性能を低下させてしまう。

このため、図１５の構造を備えた従来の射出成形機においては、局部的な異常な射出発熱を低減するために、実射出圧力が低めになるよう射出圧力と射出速度を低めに設定せざるを得ず、従って理想的な射出発熱としてこれを有効に利用することができず、結果的に加硫時間を長引かせ、生産性を向上し得ず、製品コストの上昇を招いていた。

従来の射出成形機における射出時の局部的発熱の原因について、本発明者は特許第３５７９１９６号において、図１６に示すノズルＡ部の元径とその下流の絞り部分との境界部に図１７の如くゴムの滞留、流速低下等が生じ、滞留、速度低下したゴムが流れの中央部における流速の速いゴムと摩擦を生じて局部的な自己発熱を起こし、このためにスコーチゴムが成形品内に混入するという問題が発生することを突き止め、その対策としては、ノズル内に整流子状のコアを配設することでスコーチの発生、混入を防止することを提案している。

また、本発明者は従来の射出成形機の局部的発熱の原因について、特許第３５７９１９７号において、ノズルＡ部先端におけるゴムの流速分布とこれによる流動中のゴムの発熱分布（図１８，図１９参照）が原因であることを見出し、その結果としてノズルから射出されたゴムの温度差が、図２０のように高流速になるほど温度分布が大きくなることを指摘し、この対策として、主にノズル先端部にロッド状部材をノズル部分とほぼ同軸に設置することで図２０の如き流速分布、温度分布を改善することを提案した。

しかしながら、ノズル部分でのスコーチの防止や射出発熱温度分布の均一化を、前記の如くノズル内に整流子状のコアやロッド状部材の取り付けによって対策することは、次の点で汎用性に欠け、射出機の能力を最大限に生かす理想的な射出発熱の利用手段とは言えないことが発明者の最近の研究により明らかになった。

即ち、ａ，整流子状のコアやロッド状部材の設置により急激にノズル内部の流路断面積が減少する結果、流動性の悪い配合材料を使用したときは射出成形が予定通り実施できぬ場合があり、使用できる配合材料を厳選する必要があること。

ｂ．射出中に整流子状のコアやロッド状部材自体がゴムとの摩擦によって高温となり、このためその射出成形完了後次の射出成形までの間にノズル内の整流子状のコアやロッド状部材周囲のゴムを加熱加硫させてしまい、次回の射出時その加硫されたゴムがノズルを詰まらせて射出成形できない状態になるおそれがあり、この事態を避けようとすれば、整流子状のコアやロッド状部材自体が過熱しない程度の少量の射出容量の成形品しか適用しないとか、或いは射出充填中の圧力を下げる、射出速度を低めにする等して、結果的に目的のゴムの射出発熱を低く抑える必要があること。

よって、本発明の解決しようとする主たる課題は、配合材料においてゴムの流動性を選ぶ必要がなく、射出成形機のもつ最大射出圧力を最大限に生かしてゴムに最大射出発熱を生ぜしめ、且つゴムの滞留によるスコーチの発生を確実に防止し、これによって成形品の品質を向上し、更に生産性を最大限に向上し得る汎用性のある射出成形を実現できる射出成形機を得ることにある。

前記課題を解決するための本発明の射出成形機は、円筒状の本体部とその本体部の先端に繋げて設けられ先細り形状に形成されたテーパー部とを有し、可塑化状態にある成形材料が供給される射出ポットと、前記テーパー部の先端に繋げて設けられた円筒状の射出ポット先端通路と、該射出ポット先端通路の先端に繋げて設けられた射出ノズルと、前記射出ポット内にその射出ポットの長手方向に移動可能に収容され先細り形状に形成されたプランジャとを備えた射出成形機において、前記テーパー部のテーパー角度を１０度以上４５度以下としたものである。

上記本発明を得た過程を少しく説明すれば、先ず本発明者はその後研究を鋭意継続した結果、上述した射出ノズルにおけるゴムの滞留及び低流速によるノズル元径絞り開始点でのスコーチの発生傾向並びにノズル先端部での流速分布から生ずるゴムの射出発熱の温度分布の発生傾向が、射出ポット本体部下端から射出ポット先端通路間のテーパー角度を最重要ファクターとして変化することを突き止めた（図３〜図７参照）。

即ち、図１６に示す射出ポット本体部下端から先端部８Ｂ間おけるテーパー８Ａの角度θは、従来一般には６０°以上である（図３では６０°）が、これを図４、図５のように順次鋭角にして行くと、図６、図７に示すように、射出発熱ゴム温度差が少なくなって行くので、テーパー角度θを現状の６０°から４５°にするだけで、例えば射出速度が高速の３０ｃｃ／ｓｅｃの場合、射出発熱ゴム温度差は半減以下となり、更にθを小さく３５°以下にすれば、射出発熱ゴム温度差はθが６０°の温度差の概ね１／１０以下になることが判明した。

但し、前記テーパー角度が変わっても、図１５の射出成形機の構造から明らかなように、上ダイプレート１１や押出機（可塑化装置）３の配設状態によって射出ポット本体部下端からノズル９先端までの距離が決まるので、実際の設計上は図８〜図１０の如くノズル元径部８Ｃが存在し、元径８Ｃとその下流の絞り部分との境界が存在することになるが、前記テーパー角度θが６０°以上の従来の射出成形機で問題となった、この部分でのゴムの滞留やゴムスコーチは、θが４５°以下においては発生しないという驚異的事実が発見されたのである。

前記テーパー角度θが小さく鋭角の方がなぜ射出発熱ゴム温度分布が均一となり、ノズル元径と絞り開始部境界で発生するノズルスコーチが生じなくなるのかであるが、これは本発明者の研究によれば、一般に射出ポット６内に計量されたゴムはプランジャー７押し圧（高圧下降）により高射出圧力となり、射出ポット本体部６ａ下端６ｂからノズル９先端までの間（図５参照）にその流路内の摩擦抵抗によって射出ポット内ゴム圧力が圧力損失を生じ、その圧力損失分が射出せん断発熱となって自己発熱させるのであるが、図２１〜図２３及び図２４に示すようにテーパー角度θが６０°以上では前記テーパー部分８Ａでは前記圧力損失がほとんど生ぜず、ノズル部分９に圧力損失が集中してしまい、この結果射出せん断発熱もノズル部分に集中し、ノズル元径と絞り開始点との境界での摩擦の影響はきわめて大きくなりノズルスコーチを起こし、また、ノズル先端部でのゴム温度分布も図１９に示す影響が非常に強くなり、図２０に示すような射出速度によって大きな射出ゴム温度差を発生するのである。

しかるに、前記テーパー角度θを４５°以下と小さくする方向にするときは、図２１〜図２３及び図２４に示すように前記テーパー部分８Ａでの圧力損失が増大し、テーパー角度θを１０°程度まで小さくすると、そのテーパー部分８Ａでは位置的にほぼ均等な圧力損失となって、その結果ゴムの射出発熱もノズル部に集中せずに上記テーパー部分８Ａにほぼ均等に分散させることができ、ノズルスコーチを生じさせることなく、ノズル部における図１９に示す影響も極めて小さくでき、その結果、射出ゴム温度差を従来の１／１０以下として均一な射出発熱ゴム温度を得ることができるのである。

尤も、前記テーパー角度θを小さく鋭角にしたとき、ノズルから射出される射出発熱ゴム温度は、図１１に示すように射出中の射出ポット６内の実際にゴムに加えられた圧力（実射出圧力）に正比例するが、発明者の所見によればテーパー角度θによって射出発熱係数（グラフの傾き）が変わるのである。ここに、射出発熱係数は、実射出圧力１０Ｍｐａ当りのゴム射出発熱温度である。

その結果を図１２に示すが、これによると、テーパー角度θが小さくなればなるほど射出発熱係数は低下し、特にθが１０°以下においては著しい低下がある。これは射出ポット内のゴムに加わる実射出圧力がすべてゴムの剪断発熱に変換される訳でなく、ゴムと射出ポットからノズル先端までの流路壁面との摩擦によって壁面（機械側金属面）自体もゴムとの摩擦により加熱され、これがゴム側の得る射出発熱温度から見ると熱ロスとなって射出発熱係数を低下させるのであり、上記θを小さくするとゴム射出実圧力の圧力損失区間が長くなって、流路の全長で発熱ロスを生ずるためであることが判明した。（逆にテーパー角度θが従来の６０°以上では、ゴムの射出圧力損失がノズル部分に集中するので発熱ロスもノズル部分でしか起こらず、発熱係数は高くなる。）

これらのことから、射出ポットテーパー角度θは、使用するゴムの配合により決まる流動特性や加硫速度（スコーチし易さ）により１０°〜４５°の間で射出発熱温度の均一度合いと射出発熱係数（ゴムの発熱効率）面から最適な角度を選択することが理想的と言える。但し、本発明者がその後更に研究を重ねたところ、上記の理想的角度の選択を効果的あらしめるためには、射出成形機の構造上射出ポットと射出ノズルを繋ぐ射出ポット先端通路が必要欠くべからざるものであることが判明したのである。

ところで、射出発熱を高くするには、射出プランジャを射出ポット内で高圧高速に下降させ、結果的に射出充填中の射出圧力（以下実射出圧力という）を高くする必要があることは既述したが、この場合の図１５の構造を持った従来の射出成形機における更なる問題点の解決手段として本発明者は、特許第３６８１８４７号において、本願の図面における図２５のＡ部の射出ポット本体部下端とテーパー部との境界部におけるゴムの滞留によるスコーチの発生を防止するために、プランジャの射出ポット内での前進移動完了位置にて、プランジャの先端と、これに対向する射出ポットの内壁部分との間隔を１．０ミリメートル以下とすることを提案している。

しかしながら、射出完了時のプランジャの先端と、これに対向する射出ポットの内壁部分との間隔を１．０ミリメートル以下として押し切ることは、図２５のＡ部の射出ポット本体部下端とテーパ部との境界部における滞留ゴムが流動しているゴムとの摩擦熱によって連続的な熱量を受けたことによるスコーチまたは加硫反応が進んだ滞留ゴムを射出成形１回ごとに成形品内に排出させ易い効果はあるものの、Ａ部のゴム滞留自体を無くすることは出来ておらず、このため摩擦熱によって連続的な熱量を受けたことによるスコーチまたは加硫反応が進んだ滞留ゴムの製品内への混入を根本的に防止することは出来ていないのである。

これに対し、本発明のように射出ポットテーパー角度θを１０°〜４５°に設定した場合、図２６〜図２７に示すように射出ポット本体下部下端とテーパー部との境界Ａ部の角度Ｙは、従来は射出ポットテーパー角度θが６０°以上であったため結果的に１５０°以下となっており、このためプランジャの下降中でもＡ部にゴム滞留が生じていたのに対し、本発明では前記のように射出ポットテーパー角度θを１０°〜４５°に設定したことによって、結果的に前記Ａ部の角度Ｙは１５７．５°〜１７５°とより直線に近づき、Ａ部の内壁面に射出中のゴムが滞留することもなく、スコーチ自体の発生を根本的に抑えられることが発明者の最近の研究により明らかになったが、これはＡ部の角度Ｙに、例えば曲率半径２０ミリメートル以上の大きめの曲面を加工した事例を含めた新知見である。

又、本発明者は図１５に示す従来の射出成形機における更なる問題、即ち本明細書の図１５の８Ｂの射出ポットと射出ノズルを繋ぐ射出ポット先端通路におけるゴムの滞留によりスコーチが発生することを防止するため、前記特許第３６８１８４７号において、前記先端通路内壁を射出ポットの軸線に対する角度を０．２°〜４５°とし、これによって射出ボット先端通路断面積を射出ノズルに向かって漸減することを提案しているが、ゴムの射出成形機においては、生産完了後の成形機休止時に射出ポット先端通路部分に残留する可塑化ゴム（プランジャ最下降後も残る残存ゴム）がすべてスコーチすることが多く、この場合射出ノズルを外して前記先端通路部内のスコーチしたゴムを射出の繰り返しによってクリーニングするのが普通であるが、前記特許の提案では一旦詰まると前記射出の繰り返しのみでは解決できず、射出成形機を分解して詰まったゴムを取り出すか、部品を交換せねばならず実用的でない。この問題に関する限り、従来のように射出ポット先端通路が円柱状で通路断面積が漸減されていない方が前記射出の繰り返しによって容易に残留スコーチゴムのクリーニングが可能となる。

ところで、前述（〔００１８〕）したように、射出ポットテーパー角度θが変わっても図１５の射出成形機の構造から明らかなように、上ダイプレート１１や押出機（可塑化装置）３の配設状態によって射出ポット本体部下端から射出ノズル９先端までの距離が決まるので、実際の設計上は射出ポットと射出ノズルを繋ぐ射出ポット先端通路が存在することになるが、本発明の如く、射出ポットテーパー角度θを１０°〜４５°に設定した場合、図２８〜図３０に示すごとく従来の射出ポットテーパー角度θが６０°以上の場合より通路長さＨが短く設定できること、更に図６、図７に示すように、射出発熱ゴム温度差をθ＝６０°の場合より極めて小さく均一にでき、結果的に射出速度を従来の成形条件より２〜３倍の速さで成形できることから、射出ポット先端通路のゴムの流速もその割合で高速化でき、その通路の壁面流速が射出ノズルに向かい壁面との摩擦抵抗で流速が低下しても、上記のように通路長さＨが短くなり、流速が高速化できる結果、通路の途中で壁面流速が停止することがないので、射出ポットと射出ノズルを繋ぐ射出ポット先端通路におけるゴムの滞留は生ぜずスコーチの発生を防止できることが判明した。

以上の説明から明らかなように、本発明は、円筒状の本体部とその本体部の先端に繋げて設けられ先細り形状に形成されたテーパー部とを有し、可塑化状態にある成形材料が供給される射出ポットと、前記テーパー部の先端に繋げて設けられた円筒状の射出ポット先端通路と、該射出ポット先端通路の先端に繋げて設けられた射出ノズルと、前記射出ポット内にその射出ポットの長手方向に移動可能に収容され先細り形状に形成されたプランジャとを備えた射出成形機において、前記テーパー部のテーパー角度を１０度以上４５度以下としたことによって、従来技術の欠点を飛躍的に改善し、ゴム配合材料におけるゴムの流動性や加硫速度に最適な、前記テーパー角度を１０°〜４５°の範囲の中から選択することにより、どのような配合のゴム材料であろうとも射出成形機のもつ最大射出圧力を最大限に生かしてゴムに最適な射出発熱係数での最大射出発熱を生ぜしめ、且つゴムの滞留によるスコーチの発生を確実に防止し、これによって成形品の品質を向上し、更に生産性を最大限に向上し得る汎用性のある射出成形を実現できる射出成形機が得られる。

上記本発明の効果を補足すると、本発明者の過去の発明、特願２００１−２３７１４８号及び同２００４−５５５０２６号によって、ショット毎に新材料に置き換わるゴム滞留防止構造によって計量ゴム温度を高温化且つ均一化を実現したが、上記発明に、射出ノズルにおける異常な局部発熱のない最適な射出ポット構造による射出発熱の高温化且つ均一化を可能とした本発明を組み合わせて使用することにより、図１３〜図１４に示し以下に説明するような驚異的な品質と生産性を実現できた。

即ち、これまでゴムの射出成形は、品質的には旧来から続いている圧縮成形に劣るとされてきた。象徴的には図１４に示すように、例えばＯリングパッキングの場合、寸法精度は従来の圧縮成形でも圧縮方向の弾性影響で真円度は完全ではなく、また従来の射出成形では、射出発熱の温度分布が大きく部分スコーチを起こし、その結果成形品の熱収縮が部分的にバラツキ、圧縮成形に比べ寸法精度が極めて悪い状態にあったが、本発明によるときは、高温均一ゴム温度でキャビティへ短時間充填でき、ゴム弾性影響やスコーチもなく、均一な熱収縮となることで、金型の形状をより忠実に再現した極めて寸法精度の高い製品が得られる。

また、圧縮成形においては、常温のゴムを高温の金型にセットして圧縮成形する結果、加熱加硫時、キャビティ内のゴムは伝熱により加熱されながら金型温度にまで昇温され加硫され、このときキャビテイ内でゴムが熱膨張し、その熱膨張分が金型パーティング面（割面）からはみ出すが、このときキャビティ内のキャビティ壁に近いゴムは内部より速く加硫開始し、この外周の加硫したゴムを壊しながらはみ出しゴムが流出して成形品パーティングラインの外観や品質が悪いという問題がある。

更に、従来の射出成形においては、ノズル部のスコーチを防止するため、射出発熱を低く設定することから、圧縮成形と同様にキャビティ充填後の金型からの伝熱昇温による熱膨張でパーティングラインのはみ出しゴムによる破壊が起こっていた。

本発明の射出成形機によれば、スコーチさせることなく均一な射出発熱ゴム温度で実射出圧力を下げることなく、金型と同等の温度までキャビティに充填するゴム温度を高く設定でき、その結果、キャビティ内でのゴムの熱膨張をさせた後でキャビティ充填となり、キャビティ内では熱膨張がほとんどなく、パーテイングラインを破壊せず、品質の良い製品が得られることになる。

また更に、本発明者の過去の発明である特願２００３−１８３６３４号の射出移送成形装置と本発明を組み合わせたときは、製品の取数に制約のない多数個取り金型の射出成形を１個取りの品質安定性で超短時間加硫を実現できる。即ち、多数個取りを１個取りと同様に高品質で高生産性の射出成形を実現できるのみでなく、射出発熱と充填と言う２つの機能、つまり高速高圧射出と射出発熱後の高温ゴムの充填に区分して成形することにより、流動性が極端に良好となり、その結果、極めてゆるやかに移送充填でき、繊維や薄い金属板状部材をインサートしたような、ゴムとの複合成形品もインサート部材を変形させることなく成形でき、射出成形可能な範囲を広くできる。

なお、図１は本発明射出成形機で、表１はその生産性を従来機と比較したもの、図２は本発明射出移送成形機で、表２はその生産性を従来の射出成形機と比較したものを示したが、いずれも射出ポット先端から射出ノズルに通ずる円筒状の射出ポット先端通路８Ｂを有する構造で、射出ポット本体部下端から射出ノズル先端までの距離を一定としたものであり、表１、表２ともに、ゴムの配合上の加硫速度（１５５℃ ｔｃ（１０）、ｔｃ（９０）に合わせて最適な射出ポット先端テーパー角度を１０°〜４５°の中から選択することで、ゴムの配合にかかわらず大幅な生産性の向上効果が見られる。

上記を更に詳細に述べると、ｔｃ（１０）、ｔｃ（９０）の値（時間）は、小さいほど加硫速度の速い配合、換言すれば、スコーチし易い配合のゴムなので、表１、表２のｔｃ（１０）が９０ｓｅｃの場合は、ポット先端角度θは小さい鋭角（表１、表２）θ＝１６°として相対的には、ポット先端通路がもっとも短くスコーチし難い構成として、射出発熱率はもっとも小さく注入ゴム温度は低くなるが、ゴム自体の加硫速度が速いので従来機では加硫時間８分のものが３分に大幅な短縮が出来るし、又ｔｃ（１０）が１８０ｓｅｃの場合は、ボット先端角度θは、大きく（表１、表２）θ＝４５°として相対的には、ポット先端通路がもっとも長いがゴム自体はスコーチし難いので射出発熱率はもっとも大きく注入ゴム温度を高くできることで加硫速度の遅いゴムでも同様に、従来機では加硫時間８分のものが３分に大幅な短縮が出来るのであり、ポット先端角度θが同じなのに、射出発熱率が表１の射出成形機の場合より表２の射出移送成形機の方が高い理由は、射出移送成形の場合は、普通の射出成形に比して移送ポット２６に射出発熱させるのでランナー１７を通過する必要がない分ゴム側にとっての発熱ロスが少なく射出発熱率が高くなっているからと考えられる。

本発明を図１、図２により説明すると、本発明射出成形機及び射出移送成形機は、金属ケース１に、射出ポット６と、該ポット６先端に設けられ射出ポット先端通路８Ｂを介して連結した射出ノズル９と、前記ポット内へ可塑化状態にある成形材料を側方から供給する投入口５とを形成するとともに、前記射出ポット６内に摺動可能にプランジャ７を配設した射出成形機及び射出移送成形機であって、前記射出ポット６本体部下端から前記射出ポット先端通路８Ｂ間をテーパー角度が１０度以上４５度以下となるよう構成したものである。

先述した如くゴムの射出成形においては、キャビテイ充填ゴム温度を均一且つ高温に設定することが理想的であるが、そのためには図１３に示すように射出ポット６内に計量充填する射出ポット内ゴム温度を均一に高温化する必要があり、本発明者は既に特願２００１−２３７１４８号及同２００４−５５５０２６号において、これを実現するための射出成形機の構造を提案しているが、この提案した構造における射出ポット本体部下端から射出ポット先端通路８Ｂ間のテーパー角度θを３０°としたものを実施例１として図１に示す。

図１の射出成形機は、図１５の説明において使用した符号は同一のものを表すものとして説明すると、金属ケース１に、射出ポット６と、該ポット先端に設けられ射出ポット先端通路８Ｂを介して連結した射出ノズル９と、前記ポット６内へ可塑化状態にある成形材料を側方から供給する投入口５とを形成するとともに、前記射出ポット６内に摺動可能にプランジャ７を配設した射出成形機及び射出移送成形機であって、前記射出ポット本体部下端から前記射出ポット先端通路８Ｂ間をテーパー角度が１０度以上４５度以下となるよう構成したものである。

また、本発明の射出移送成形機は図２に示すものであり、これは本発明者が過去に発明した特願２００３−１８３６３４号における射出ポット本体部下端から射出ポット先端通路８Ｂ間のテーパー角度θを３０°としたものを実施例２として示す。

図２の本発明による射出移送成形機について説明すると、本発明の射出移送成形機は、プランジャ７を内装した射出ポット６先端の射出ノズル９を、押え金２１に形成したスプルー２２に接続し、且つ多数の任意配置のキャビティ２３を形成した型締め機構付製品型２４における上型２５と前記押え金２１との間に容積変化する注入ポット２６を形成せしめるとともに、該移送注入ポット２６と前記キャビティ２３間を各々ゲート２７により連結せしめた射出移送成形機において、前記プランジャ７の先端７’が嵌入する射出ポット先端テーパー部分８Ａの角度θを１０°〜４５°のテーパー角度としたものである。

図１に示す本発明射出成形機の実施例及び図２に示す本発明射出移送成形機の実施例においては、いずれも図１５に示す逆止弁を設けていないが、本発明においてはスクリュウ２が図示しない作動シリンダにより前進させることで、スクリュウ先端と前記投入口５を接続させて射出時の押出機３へのゴムの逆流を防止する機構をもっているからである。
（計量時は、スクリュウを後退させてスクリュウ先端と投入口５に間隔をあけ可塑化ゴムを通過させる。）尚、図２において符号２８は、移送注入ポットを形成した上型２５を単独で開閉方向の作動を可能にするための油圧シリンダーを示す。

図２に示す実施例２について本発明が極めて有効であることをここで更に説明すると、本発明者は過去に発明した特願２００３−１８３６３４号の中で特願２００１−２３７１４８号の射出機構造を使用すれば射出移送成形装置がより有効に作用することを指摘したが、更に本発明おける射出ポット本体部下端から射出ポット先端通路８Ｂ間のテーパー角度θをを１０°以上４５°以下のとしたものを用いれば次の点で理想的な射出移送成形機が実現出来る。

射出移送成形機は、先に金型移送ポットにゴムを射出発熱させておいて移送ポットに充填し、その後型締め動作で型締め力を掛け、金型移送ポット内のゴムをキャビテイに移送充填することで、多数キャビティを配設した多数個取り金型においてもランナーでの悪影響を生ずることがなく、短時間加硫を実現し、高品質を維持できる製法を提案しているが、その最も重要な点は、移送ポットへの射出充填と型締め動作による移送ポットからキャビティへの移送成形をいかに短時間に行うことができるかであり、これら一連の動作に時間が掛かってしまうと、射出〜移送成形途中でゴムが加硫を開始してしまい、キャビテイへの充填終了前に加硫が始まると、成形充填自体が不可能となるか、充填できても品質的に極めて不満足製品となってしまう。

しかしながら、図６にて示した如く前記テーパー角度θを４５°以下とするときは、射出速度を高速にしても射出ゴム温度差が非常に小さくできるので、射出中にゴムをスコーチすることなく移送ポットに射出充填でき、更に移送ポットに射出充填したゴム温度が均一なので、キャビテイ間のゴムの流れ性も均一となりキャビテイ間の充填バランスがよく、バラツキのない移送成形が可能になる。

本発明においては図１２に示すように、前記テーパー角度θが小さくなるほど射出発熱係数が低下するが（実際には図１の装置の如くノズルから更にスプルー、ランナー、ゲートを通過するため更に低下する）、射出移送成形の場合にはランナー、ゲートを通過せずノズルに接続したスプルーから直接金型移送ポットに射出するため、金型側ゴム流路での射出発熱ロスはほとんど生ずることがなく、同一の射出充填圧力においても通常の射出成形に比べ移送ポット内に発熱したゴム温度は高く得られ、成形品の加硫時間短縮の面で有利である。

本発明はゴムの射出成形及び射出移送成形を対象として案出されたものであるが、更なる研究を加えることによりプラスチックの射出成形及び射出移送成形に適用できる。

【図１】本発明に係る射出成形機の一実施例の基本的断面略図である。
【図２】本発明に係る射出移送成形機の一実施例の基本的断面略図である。
【図３】基本性能の比較のために掲示した、テーパー角度θ＝６０°の射出ポット及びプランジャの組み合わせを示す略示断面図である。
【図４】基本性能の比較のために掲示した、テーパー角度θ＝４５°の射出ポット及びプランジャの組み合わせの一例を示す略示断面図である。
【図５】基本性能の比較のために掲示した、テーパー角度θ＝１６°の射出ポット及びプランジャの組み合わせの他の一例を示す略示断面図である。
【図６】射出成形機における射出ポットのテーパー角度による射出速度と射出発熱温度差への影響を示す図である。
【図７】射出成形機における射出速度３０ｃｃ／ｓｅｃ時の射出ポットテーパー角度と射出発熱ゴム温度差との関連を示す図である。
【図８】基本性能の比較のために掲示した、従来の射出成形機のノズル元径をもつ射出ポット及びプランジャの組み合わせを示す略示断面図である。
【図９】基本性能の比較のために掲示した、本発明射出成形機のノズル元径をもつ射出ポット及びプランジャの組み合わせの一例を示す略示断面図である。
【図１０】基本性能の比較のために掲示した、本発明射出成形機のノズル元径をもつ射出ポット及びプランジャの組み合わせの他の一例を示す略示断面図である。
【図１１】射出圧力と射出発熱との関係を示す図である。
【図１２】射出ポットテーパー角度と射出発熱係数との関係を示す図である。
【図１３】本発明によるキャビテイ充填ゴム温度の成立要件とその成立要素による効果を示す図である。
【図１４】本発明射出成形による品質効果を他の成形法と比較した図である。
【図１５】従来の射出成形機の一実施例の断面略図である。
【図１６】従来の射出成形機の他の一実施例の断面略図である。
【図１７】図１８のＡ部詳細図で、ノズルスコーチが付着した状態を示す。
【図１８】図１８のＡ部詳細図で、ノズルスコーチが付着していない状態を示す。
【図１９】図１８のＡ部先端の流速分布と温度分布を模式的に示す図である。
【図２０】射出成形機のノズル射出での射出速度と射出ゴム温度差の関連図である。
【図２１】基本性能の比較のために掲示した、射出ポット先端通路をもつ射出ポットテーパー角度６０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせを示す略示断面図である。
【図２２】基本性能の比較のために掲示した、射出ポット先端通路をもつ射出ポットテーパー角度４５°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせを示す略示断面図である。
【図２３】基本性能の比較のために掲示した、射出ポット先端通路をもつ射出ポットテーパー角度１０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせを示す略示断面図である。
【図２４】図２１〜図２３に示す射出ポットテーパー角度の異なる３種の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、テーパー角度と位置ごとの射出圧力の比較図である。
【図２５】射出ポットテーパー角度６０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット本体部下端とテーパー部との境界部Ａにおけるゴムの滞留状況を説明するための略示断面図である。
【図２６】射出ポットテーパー角度４５°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット本体部下端とテーパー部との境界部Ａにおけるゴムの滞留状況を説明するための略示断面図である。
【図２７】射出ポットテーパー角度１０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット本体部下端とテーパー部との境界部Ａにおけるゴムの滞留状況を説明するための略示断面図である。
【図２８】射出ポットテーパー角度６０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット先端通路の壁面流速の変化を説明するための略示断面図である。
【図２９】射出ポットテーパー角度４５°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット先端通路の壁面流速の変化を説明するための略示断面図である。
【図３０】射出ポットテーパー角度１０°の射出成形機用射出ポット及びプランジャの組み合わせにおける、射出ポット先端通路の壁面流速の変化を説明するための略示断面図である。
【符号の説明】
１ 金属ケース
２ スクリュー
３ 押出機
４ 逆止め弁
５ 通路
５ａ 投入口
６ 射出ポット
６ａ 射出ボット本体部
６ｂ 射出ボット本体部下端
７ プランジャ
７’ プランジャ先端部分
８Ａ テーパー部分
８Ｂ 射出ポット先端通路
８Ｃ 元径部
９ 射出ノズル
１０ 金型
１１ 上ダイプレート
１２ 下ダイプレート
１３ タイバー
１４ 断熱盤
１５ 熱盤
１６、２２ スプルー
１７ ランナー
１８、２７ ゲート
１９、２０、２３ キャビテイ
２１ 押え金
２４ 型締め機構付製品型
２５ 上型
２６ 注入ポット。

Claims (1)

1. 円筒状の本体部とその本体部の先端に繋げて設けられ先細り形状に形成されたテーパー部とを有し、可塑化状態にある成形材料が供給される射出ポットと、前記テーパー部の先端に繋げて設けられた円筒状の射出ポット先端通路と、該射出ポット先端通路の先端に繋げて設けられた射出ノズルと、前記射出ポット内にその射出ポットの長手方向に移動可能に収容され先細り形状に形成されたプランジャとを備えた射出成形機において、前記テーパー部のテーパー角度を１０度以上４５度以下としたことを特徴とする射出成形機。

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