(57)【要約】【課題】本発明は、溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成し、炭化膜を形成して焼け、黄変又は黒点の形成を防止することを目的とする。【解決手段】本発明による樹脂成形加工方法及び樹脂成形加工用スクリュは、コンプレッションゾーン(5)及びメータリングゾーン(6)の溝部(7)の面粗度(9)を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成することにより、溝部(7)に炭化膜による断熱層を形成し、焼け、黄変、黒点の形成を防止する方法と構成である。【選択図】図１
2006027210.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形機に用いられフィードゾーン(4)、コンプレッションゾーン(5)及びメータリングゾーン(6)を有するスクリュ本体(1)の前記コンプレッションゾーン(5)及びメータリングゾーン(6)の溝部(7)の面粗度(9)を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成することにより、少なくとも前記溝部(7)に炭化膜による断熱層を形成し、成形される樹脂成形品の焼け、黄変又は黒点の形成を防止することを特徴とする樹脂成形加工方法。
【請求項２】
前記面粗度(9)の粗さを、算術表面粗さで１．５〜２．５Ｒａにすることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形加工方法。
【請求項３】
前記樹脂成形品の樹脂材料として、前記スクリュ本体(1)の表面を少なくとも硬質クロームメッキ、ＴｉＣ、ＴｉＮの表面コーティングの何れかでは前記焼け、黄変又は黒点の形成を防止することができない種類の樹脂材料を用いることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂成形加工方法。
【請求項４】
樹脂成形機に用いられフィードゾーン(4)、コンプレッションゾーン(5)及びメータリングゾーン(6)を有するスクリュ本体(1)からなる樹脂成形加工用スクリュにおいて、
前記コンプレッションゾーン(5)及びメータリングゾーン(6)の溝部(7)の面粗度(9)を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成した構成よりなることを特徴とする樹脂成形加工用スクリュ。
【請求項５】
前記面粗度(9)の粗さを、算術表面粗さで１．５〜２．５Ｒａに構成したことを特徴とする請求項４記載の樹脂成形加工用スクリュ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形加工方法及び樹脂成形加工用スクリュに関し、特に、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンの溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗すことにより、成形時に溝部に溶融樹脂の付着（炭化膜）による断熱層を形成し、樹脂成形品の焼け、黄変又は黒点の形成を防止し、品質を向上させるための新規な改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、用いられていたこの種の射出成形機及び押出機等に用いるための樹脂成形加工用スクリュとしては、図１及び図２に示される構成が採用されていた。
すなわち、図１及び図２に示されるように、従来の樹脂成形加工用スクリュは、その機能上、スクリュ本体１を挿入したシリンダ（図示しない加熱筒）に供給する原料樹脂を予熱しつつ搬送するフィードゾーン４と、原料樹脂を圧縮加熱、いわゆる樹脂がせん断されて発熱させるコンプレッションゾーン５と、コンプレッションゾーン５で可塑化された溶融樹脂を均一混練して先端に溜めるメータリングゾーン６の各部から構成されている。
【０００３】
前記従来のスクリュ本体１にあっては、山部８の頂面を除いたもの、もしくは含んだもののスクリュ本体１すべての面粗度９が、算術平均粗さＲａで０．２〜０．８の研磨仕上げやパフ仕上げがなされていた。
また、従来の面粗度として特許文献１に開示の透明な光学用成形品でも、０．４Ｓ〜０．８Ｓ(０．１〜０．２Ｒａ)の効果が認められているが、飽くまでも溶融樹脂の付着を防ぐやり方でいわゆる、射出機業界では一般的な対策である。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２４６８０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の樹脂成形加工用スクリュは、以上のように構成されているため、次のような課題が存在していた。
すなわち、面粗度を上げても一般に金属に付着し易い樹脂、例えばＰＣ、ＰＭＭＡ、ＬＤ−ＰＥなどは製造過程で添加剤が含まれているため一般グレード以外の特殊グレードの樹脂になれば、例えば内部滑剤を多く含んだ樹脂では、溶融粘度が下がり流動性は良くなるもののスクリュデザイン上の各コーナ部に溶融樹脂が滞留し黄変や焼けを誘発していた。また難燃剤を多く含んだ樹脂は、シリンダの設定温度および上述のせん断熱の影響によって樹脂の分子が熱分解を起こし燃焼するケースもあった。
そのため、面粗度を上げて特殊な樹脂に対応するにも限界があり、また最近では特殊なコーティング例えば、ＴｉＣ、ＴｉＮ処理や無電解Ｎｉメッキをスクリュ表面に施し対応しているが樹脂のグレードに応じては問題が発生することと、コーティング自身の費用が高価ゆえ、他の方法が不可欠であった。
なお、上述の燃焼に至るまでが、黄変や焼けの現象で炭素の状態まで進むと黒点の発生となり成形品の品質を満足させることができなかった。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による樹脂成形加工方法は、樹脂成形機に用いられフィードゾーン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンを有するスクリュ本体の前記コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンの溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成することにより、少なくとも前記溝部に炭化膜による断熱層を形成し、成形される樹脂成形品の焼け、黄変又は黒点の形成を防止する方法であり、また、前記面粗度の粗さを、算術表面粗さで１．５〜２．５Ｒａにする方帆であり、また、前記樹脂成形品の樹脂材料として、前記スクリュ本体の表面を少なくとも硬質クロームメッキ、ＴｉＣ、ＴｉＮの表面コーティングの何れかでは前記焼け、黄変又は黒点の形成を防止することができない種類の樹脂材料を用いる方法であり、また、本発明による樹脂成形加工用スクリュは、樹脂成形機に用いられフィードゾーン、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンを有するスクリュ本体からなる樹脂成形加工用スクリュにおいて、前記コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンの溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して形成した構成であり、また、前記面粗度の粗さを、算術表面粗さで１．５〜２．５Ｒａにした構成である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明による樹脂成形加工方法及び樹脂成形加工用スクリュは、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。
すなわち、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンの溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して粗面状に形成することにより、この樹脂の成分(添加剤)を利用し、炭化膜による断熱層を形成し、また、その粗さを１．５〜２．５Ｒａにすることで強固に造ることができる。
その結果、樹脂成形時の樹脂の表面の温度上昇を防ぎ、成形品の焼け、黄変又は黒点の発生を防ぐことができ、成形品の品質向上及び歩留まりの向上を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明は、コンプレッションゾーン及びメータリングゾーンの溝部の面粗度を実際に使用する使用樹脂に応じて予め粗して粗面状とすることにより、成形時に溝部に使用樹脂の添加剤によって炭化膜による断熱層を形成し、樹脂成形品の焼け、黄変又は黒点の形成を防止し、品質を向上させることを目的とする。
【実施例】
【０００９】
以下、図面と共に本発明による樹脂成形加工方法及び樹脂成形加工用スクリュの好適な実施の形態について説明する。
尚、図１及び図２の構成は、従来例と本発明と同一に共用しているため、従来と同一部分は同一符号を用いて説明する。
図１の射出成形機(押出機も可)のスクリュ本体１にはその先端に逆流防止リング３が取付けられている。このスクリュ本体１は螺子を形成する山部８と、この山部８の間に存在する溝部７からなる。この山部８の頂面はスクリュ本体１を図示しない加熱筒またはシリンダの内孔に挿入するため、シリンダの内孔径より僅かに小さい外径寸法に加工してある。この山部８と溝部７における加工面の面粗度は算術表面粗さＲａで０．２〜０．８程度である。
また、山部８からの溝部７の深さは、スクリュ本体１の根元(図面右端)から先端に向かって浅くなっている。すなわち、スクリュ本体１の根元には図示しない原料樹脂の落下口があり、フィードゾーン４が始まる。このフィードゾーン４は深い谷部を有し、メータリングゾーン６はこれよりも浅い谷部を有する。また、コンプレッションゾーン５はフィードゾーン４とメータリングゾーン６の間にあり、その谷部は先端に向かってしだいに浅くなるテーパ形状で前後のゾーン４、６の谷部と滑らかに接続されている。
【００１０】
図１におけるＢ−Ｂ拡大図を示した図２に示すように、前記落下口から供給された原料樹脂は山部８の移送面１０から力を受けて前方へ搬送される。このため従来の技術においては溝部７の面粗度９を前述のＲａの粗さで０．２〜０．８程度にする理由として、溶融樹脂がスクリュ表面に付着せず、また剥がれ易くするためである。しかしながら特殊グレードの樹脂、例えば添加剤が少ない透明なＰＣのパウダ原材料においては、この樹脂の結晶性部位が占める割合から明確な溶融温度を有し、その温度で急速に溶融することに起因して、特にコンプレッションゾーン５においてすでに部分的に溶融し搬送力が生じない、いわゆる付着してしまう現象が起こる。また、かかる事態では付着した溶融樹脂がスクリュ本体１の表面の温度とせん断熱で堆積が始まる。
【００１１】
そこで、図２に示す面粗度９を色々検討及び試行して実験した結果、実際に使用する使用樹脂に応じて予めＲａの粗さで１．５〜２．５にすることで上述の溶融樹脂の付着を誘発し堆積物(炭化膜による断熱層)を強固にすることで焼け、黄変や黒点の発生を防ぐことができた。
次に、図３及び図４はＰＣパウダ樹脂での成形品プレートの場合のデータで、黄変が短期間で少なくなり透明であることを示す成形品プレートの色差測定(ｂ値)の数値を示すデータで図４の従来例のデータに比較すると極めて安定した成形品を成形することができることが明らかである。
尚、図５は、ＰＣパウダ樹脂と硬質クロームメッキ処理での表面粗さＲａが１．５〜２．５の場合について種々実験を行った結果を示すもので、Ｎｏ．１からＮｏ．６の６例は経過回数による色差ｂ値の変化を測定したものである。その結果、研磨仕上げとサンドペーパによるＮｏ．１〜Ｎｏ．４のものは色差ｂ値が下がりにくかったり、良品レベルの４．５に下がるまでに時間がかかり、成形品プレートにも黒点が発生し、Ｎｏ．５、Ｎｏ．６のように、サンドブラストでＲａが１．５と２．５のものは色差ｂ値が４．５に下がるまでに２〜３日であり、極めて好ましい結果が得られている。従って、前述のＰＣパウダ樹脂の他に、各種樹脂を用いて実験した結果、表面粗さＲａと実際に使用する使用樹脂の種類との間に相関関係があることが判明し、表面粗さＲａは１．５〜２．５の間で選ぶことが最適である。
【００１２】
また、前述のように、前記スクリュ本体１の表面に形成されている少なくとも硬質クロームメッキ、ＴｉＣ、ＴｉＮの表面コーティングの何れかでは前述の樹脂成形品における焼け、黄変又は黒点の形成を防止することができないような種類の特殊グレードの樹脂材料としては、前述のＰＣのパウダ原材料を挙げることができるが、その他の樹脂材料としては導光板に使用されるＰＭＭＡがあり、これらの樹脂材料は、本発明による樹脂成形加工方法を適用することによって、焼け、黄変、黒点等の形成を効果的に防止することができる。
【００１３】
すなわち、本発明は、実際使用する使用樹脂の添加剤の熱劣化を利用しているわけであり、樹脂が予め予熱されているスクリュ表面に接触することと、成形過程で樹脂がフィードゾーン４から移送されコンプレッションゾーン５にかかると、移送過程で予熱された樹脂は強烈に圧縮されせん断されて発熱する。
この予熱と発熱により樹脂の表面の高分子が輻射熱や滞留、伝導による温度の上昇によって分解をはじめ燃焼が継続する特性を利用することで、樹脂表面に輻射熱を反射する物質を堆積すること、いわゆる断熱層や炭化膜を形成することによって樹脂の温度上昇を防止することができる。
従って、スクリュ溝部７の面粗度９の粗さを鋭意研究した結果１．５〜２．５Ｒａにすることで、断熱層を短期間で形成でき、また上述の数値で強固に断熱層を形成することができるため断熱層の剥がれ、いわゆる黒点の発生も少なくすることができるものである。
【産業上の利用可能性】
【００１４】
本発明は、射出成形だけではなく、押出成形にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明及び従来用いられるスクリュ本体を示す構成図である。
【図２】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図３】本発明のスクリュ本体によるＰＣパウダ成形品プレート色差データ図である。
【図４】従来のスクリュ本体によるＰＣパウダ成形品プレート色差データ図である。
【図５】本発明によるＰＣパウダ樹脂による表面粗さの成形テスト例の色差データ図である。
【符号の説明】
【００１６】
１    スクリュ本体
３    逆流防止リング
４    フィードゾーン
５    コンプレッションゾーン
６    メータリングゾーン
７    溝部
８    山部
９    面粗度
１０    移送面
【図１】
2006027210.tif 000003
【図２】
2006027210.tif 000004
【図３】
2006027210.tif 000005
【図４】
2006027210.tif 000006
【図５】
2006027210.tif 000007