(57)【要約】【課題】  計量ポンプの作動障害が生じにくい樹脂成形装置を開発する。【解決手段】  少なくとも原料タンクと、ピストンタイプの計量ポンプと、撹拌混合機と、成形型を備えた樹脂成形装置であり、ピストンの駆動装置が、少なくとも、駆動モータで回転されるギヤ、ピストンに連結された駆動軸を備え、駆動装置がピストンの駆動軸の往復スライド軸線の外側に配置されている樹脂成形装置である。計量ポンプはピストンがシリンダ内を往復移動して、原料タンク内の原料液を吸入又は吐出するものであり、ピストンに成型シール材が装着されたものが適する。成型シール材は無機材料が混合されたシリコーン系樹脂を原料として所望形状に成形されたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも原料タンクと、ピストンタイプの計量ポンプと、撹拌混合機と、成形型を備えた樹脂成形装置であり、
計量ポンプのピストンの駆動装置が、少なくとも、駆動モータで回転されるギヤ、ピストンに連結された駆動軸を備え、
前記駆動装置が、ピストンの駆動軸の往復スライド軸線の外側に配置された、
ことを特徴とする樹脂成形装置。
【請求項２】
請求項１記載の樹脂成形装置において、
計量ポンプが、ピストンがシリンダ内を往復移動して、原料タンク内の原料液を吸入又は吐出するものであり、当該ピストンのシール装着箇所に、成型シール材が装着されたものであり、成型シール材が、無機材料が混合されたシリコーン系樹脂を原料として所望形状に成形されたものである、
ことを特徴とする樹脂成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂、モノマーキャストナイロン（以下「注型ナイロン」という。）、ウレタン、シリコーン等の液状原料（原料液）を使用して、樹脂合成と並行して、各種形状、構造の樹脂製品を成形可能な樹脂成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
注型ナイロン、ウレタン、シリコーン等の液状原料（原料液）を使用して、樹脂製造と同時に各種形状の樹脂製品を成形する樹脂成形装置は従来から各種ある（例えば、特許文献１や本願の図８に示すようなもの）。図８の樹脂成形装置は、原料タンクＡと計量ポンプＢと撹拌混合機Ｃと真空注型機Ｄと成形型Ｅを備えている。原料タンクＡは二つあり、夫々の原料タンクＡにピストンタイプの計量ポンプＢが接続されている。夫々の計量ポンプＢは、接続された原料タンクＡから所定量の原料を吸入し、吸入した原料を撹拌混合機Ｃに吐出する。計量ポンプＢのピストンヘッドＢ１の外周にはリング状のシール材Ｆが装着されている（図９）。ピストンヘッドＢ１の外周に装着されるシール材にはフッ素ゴム系樹脂からなるものが広く利用されている（特許文献１参照）。シール材Ｆは円盤状のピストンヘッドＢ１の外周に巻くと、シリンダＧの内周面に密着するサイズのリング状である。従来のシール材Ｆは図９のように一つのピストンヘッドＢ１に二本が並べて周回されている。図９のＪは当て材、Ｋは駆動軸である。
【０００３】
前記樹脂成形装置を使用して、注型法（キャスティング）により樹脂成型品を成形するには、注型ナイロンの原料液を、原料タンクＡ（９０〜１２０℃の温度）内で液状に保持し、その原料液を計量ポンプＢにより撹拌混合機Ｃに送り出して混合撹拌し、混合撹拌済みの原料液を成形型Ｅに注入し、成形型Ｅ内で重合固化させて成型品を得る。ここで使用する原料液の粘度は１１０℃で３〜１０ｍＰａ・ｓと非常に低い。また、原料液の一成分はｐＨ１２以上の強アルカリ性の化合物である。注型ナイロンの重合反応（活性反応）は水分によって阻害されるため、低湿度下で成型作業を行う必要がある。
【０００４】
注型ナイロンの主原料であるε−カプロラクタムは常温では固体であり、キャスト成型時に、融点以上（通常、８０〜１４０℃）の温度に加温、液状化後、触媒及び重合開始剤等が加えられる。触媒としてはアルカリ金属、アルカリ土類金属やこれらの誘導体及びアルカリ金属、アルカリ土類金属やこれらの誘導体とε−カプロラクタムとの反応物等があり、重合開始剤としては、アシルラクタム、酸クロライド、イソシアネート、カーボネート、エステルやこれらとε−カプロラクタムとの反応物等がある。
【０００５】
注型ナイロンの原料液の粘度は融点以上では水と同程度で低く、触媒は空気中の水分や酸素と反応して重合活性（反応活性）が失活する。失活防止のためには原料タンク内では不活性ガス雰囲気下に保持されることが好ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−１０３３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
前述のとおり、原料液は粘度が低いため、計量ポンプのシールが僅かに損傷しているだけでも原料液が漏れ出し、計量が不安定になり、良好な樹脂製品を成形することが難しくなる。しかし、既存の樹脂成形装置は原料液の漏出防止が必ずしも十分ではなかった。また、計量ポンプから漏出した原料液が計量ポンプの駆動装置に付着して駆動装置が作動しにくくなったり、駆動できなくなったりする（作動障害を起こす）ことがあった。
【０００８】
本件発明者は既存の樹脂成形装置の原料液漏出について研究を重ねた結果、漏出原因の一つが、計量ポンプのピストンに使用されているシール材にあることを見出した。また、その原料液漏出が計量ポンプの駆動装置の作動障害発生の一因であることも判明した。
【０００９】
本件発明の解決課題は計量ポンプの作動障害が生じにくい樹脂成形装置を開発することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の樹脂成形装置は、少なくとも原料タンクと、ピストンタイプの計量ポンプと、撹拌混合機と成形型を備えた樹脂成形装置であり、前記計量ポンプのピストンの駆動装置が、少なくとも、駆動モータで回転されるギヤ、ピストンに連結された駆動軸を備え、前記駆動装置が、ピストンの駆動軸の往復スライド軸線の外側に配置されたものである。ここで、往復スライド軸線の外側とは、往復スライド軸線の軸廻り方向（外周）のいずれかの箇所、例えば、上下、左右の箇所である。
【００１１】
前記樹脂成形装置の計量ポンプは、ピストンがシリンダ内を往復移動して原料タンク内の原料液を吸入又は吐出するものであり、当該ピストンのシール装着箇所に成型シール材が装着されたものであり、成型シール材が無機材料が混合されたシリコーン系樹脂を原料として所望形状に成形されたものとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の樹脂成形装置は、計量ポンプのピストン駆動装置がピストンの往復スライド軸線の外側に配置されているため、仮に、計量ポンプから原料液が漏出しても、原料液が駆動装置に付着しにくくなり、原料液の付着による駆動装置の動作不良が生じにくい。また、駆動装置のメンテナンスも容易になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】樹脂成形装置の概要説明図。
【図２】樹脂成形装置の原料タンクと計量ポンプの概要説明図。
【図３】計量ポンプの駆動装置の説明図。
【図４】（ａ）は成型シール材の一例を示す断面図、（ｂ）は成型シール材を装着したピストンの一例を示す一部縦断斜視図、（ｃ）は成型シール材を装着したピストンヘッドの断面図。
【図５】（ａ）（ｂ）は計量ポンプのピストンの動作説明図。
【図６】撹拌混合機の概要説明図。
【図７】原料液の粘度の変化を示すグラフ。
【図８】従来の樹脂成形装置の説明図。
【図９】従来の樹脂成形装置における計量ポンプのシール部分の断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態）
本発明の樹脂成形装置の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図１において１は原料タンク、２は計量ポンプ、３は撹拌混合機、４は真空注型機、５は成形型である。原料タンク１は二つあり、計量ポンプ２はそれぞれの原料タンク１に一つずつ設けられている。
【００１５】
［原料タンク］
図１の原料タンク１は、ε−カプロラクタムや助剤（触媒）等の原料を貯留するタンクである。具体的には、図示しない水分調整手段で水分調整したε−カプロラクタムや、助剤（触媒）等を入れるタンクである。原料タンク１の外周には帯状のヒーター（リボンヒーター）Ｈを装着してあり、そのヒーターＨで原料タンク１内の原料を加温ないし保温できるようにしてある。
【００１６】
原料タンク１にはその内部の原料を撹拌する撹拌手段６が設けられている。この撹拌手段６は駆動モータＭ１によって回転する。ε−カプロラクタムは吸湿しやすく、吸湿すると触媒の重合活性が低下あるいは消失し、重合活性の低下では成形品の表面状態や形状が悪くなり易く、正常な成形品が得られ無くなることがあり、消失した場合は、重合反応が起こらず、成形品自体を得ることができなくなるので、水分は徹底的に排除することが望まれる。水分を排除するため、原料タンク１に入れる原料は水分調整装置で予め水分量を調整しておくのが好ましい。具体的には、真空脱泡装置と加熱装置（ヒーター）を組み合わせた乾燥設備（図示しない）で加熱して、含水率を０．２％以下、好ましくは、０．１％以下までに脱水するのがよい。
【００１７】
［計量ポンプ］
図１の計量ポンプ２は、原料タンク１に貯留された液状の原料（原料液）を吸入し、撹拌混合機３に吐出（供給）するものである。この計量ポンプ２はいわゆるピストン式のものであり、一例として図４（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）に示すように、シリンダ７と、シリンダ７内を往復移動するピストン８と、当該ピストン８を移動させる駆動装置９（図２及び図３）及び駆動モータＭ２を備えている。
【００１８】
［ピストン］
ピストン８は図４（ｂ）のように、ピストンヘッド８ａと駆動軸８ｂを備えている。駆動軸８ｂは螺子軸であり、ピストンヘッド８ａに固定されている。ピストンヘッド８ａの外周には成型シール材１０が装着されている。ピストン８は駆動モータＭ２の正回転により図５（ｂ）の矢印方向に前進移動し、逆回転により後退移動（戻り移動）する。成型シール材１０の外周面は前進移動及び後退移動（往復移動）時にシリンダ７の内周面に密接している。ピストン８の移動量は駆動モータＭ２の回転量を変えることにより変えることができる。移動量の変化により原料の供給量を変えることができる。図４（ｃ）の８ｃは成型シール材１をピストンヘッド８ａに押し当てる当て材であり、ピストンヘッド８ａに螺子で固定されている。図４（ａ）〜（ｃ）ではリング状の成型シール材１が一本であるが、二本以上を平行に並べて配置することもできる。
【００１９】
［成型シール材］
ピストン８に装着される成型シール材１０は、シリコーン系樹脂を原料として所望形状に成形された成型品である。ここでいう所望形状とはシールを装着する部品や製品の箇所の形状、例えば、樹脂成形装置の計量ポンプのピストンヘッドに装着可能な形状である。例えば、図９のシール材Ｆのような形状でもよく、その他の形状、リング状、棒状、パイプ状、板状であってもよい。いずれの形状、構造の場合も、寸法は所望値とすることができる。
【００２０】
前記シリコーン樹脂には、例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＴＳＥ３４７７（ＲＴＶ：Ｒｏｏｍ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｖｕｌｃａｎｉｚｉｎｇ：常温（室温）硬化タイプ））や、信越化学工業株式会社のシリコーンＲＴＶゴム（例えば、ＫＥ−１４１７、ＫＥ−１３１４）などを用いることができる。シリコーン樹脂はゴム状のもの（シリコーンゴム）であってもよい。
【００２１】
前記成型シール材１０は、シリコーン樹脂に無機材料が混合された混合シリコーン樹脂を原料として所望形状に成形されたものであってもよい。好ましい無機材料としては例えば、チタン酸カリウム繊維（ファインセラミックス）がある。ガラス繊維、ガラスフレーク、タルク、マイカ等であってもよい。チタン酸カリウム繊維には八チタン酸カリウム繊維や六チタン酸カリウム繊維があるが、いずれも使用可能である。チタン酸カリウム繊維としては、例えば、大塚化学株式会社のティスモを使用することができる。具体的には、ティスモＤ（八チタン酸カリウム繊維）、ティスモＮ（六チタン酸カリウム繊維）が適する。特に、表面がシランカップリング剤で包まれた（アミノシラン処理された）八チタン酸カリウム繊維、六チタン酸チタン酸カリウム繊維が適する。チタン酸カリウム繊維（ティスモ）の添加量（混練量）は適宜調整することができる。一例としては５〜６５重量％、好ましくは２０〜２５重量％程度が適する。
【００２２】
ティスモは平均繊維径０．３〜０．６μｍのフィラーがシリコーン樹脂全般に均一に分散されている。ティスモは１２００℃の高温に耐え、赤外線反射率が高く、かつ熱伝導率が極めて低く、平均繊維径０．３〜０．６μｍが均一に分散されたものである。無機材料シリコーン系樹脂全般に均一分散された無機材料混合シリコーン系樹脂を使用することにより、成型シール材もその全般に、無機材料が混合されたものとなる。無機材料はシリコーン樹脂の全般に均一に分散して混合しにくいため、無機材料はシリコーン樹脂に練り込むとか押し込むなどすると混合し易くなる。可能であれば撹拌機で撹拌混合することもできる。無機材料はシリコーン樹脂全般にほぼ均一に配合分散された（混合された）ものが望ましい。無機材料がシリコーン樹脂全般にほぼ均一に混合された無機材混合シリコーン樹脂で成形された成型シリコーン材は、無機材料がその全域にほぼ均等に混合されたものとなる。
【００２３】
［駆動装置］
図１の駆動装置９は図２及び図３のように、駆動モータＭ２に取り付けられた主ギヤ１１と、主ギヤ１１と噛合う中継ギヤ１２と、中継ギヤ１２と噛合う二つの従動ギヤ１３を備えている。夫々の従動ギヤ１３は中央に孔１４が形成されており、その孔１４にピストン８の駆動軸８ｂが差し込まれて固定されている。駆動モータＭ２はピストン８の往復移動軸（図１に二点鎖で示す往復スライド軸線Ｌ）の外側（往復スライド軸線Ｌから外れた）位置、図１では往復スライド軸線Ｌよりも上（高い位置）に設けられている。図示した駆動軸８はネジ軸であるが、螺子のない軸であってもよい。
【００２４】
駆動装置９は駆動モータＭ２が正回転すると、その正回転力が主ギヤ１１−中継ギヤ１２−従動ギヤ１３と伝達され、ピストン８が図５（ａ）の位置から図５（ｂ）の矢印方向に前進移動して、原料タンク１内の原料を撹拌混合機３へ吐出する。原料タンク１と計量ポンプ２を繋ぐ吸入パイプ１５（図１）及び計量ポンプ２と繋ぐ送り出しパイプ１６（図１）にはバルブ１５ａ、１６ａが設けられており、前記ピストン８の移動と連動して開閉するようにしてある。駆動モータＭ２が逆回転すると、その逆回転力が主ギヤ１１−中継ギヤ１２−従動ギヤ１３と伝達され、ピストン８が図５（ｂ）の矢印と逆方向に後退移動して図５（ａ）の位置（元の位置）まで戻る。
【００２５】
［撹拌混合機］
図１の撹拌混合機３は、二つの計量ポンプ２から吐出（供給）される原料液を撹拌して混合する装置であり、撹拌混合タンク１７内に撹拌混合羽根１８を備えている。撹拌混合タンク１７の外周には、原料タンク１の外周に装着されたリボンヒーターＨと同様のリボンヒーターＨが装着されており、そのリボンヒーターＨで撹拌混合タンク１７内の原料液を加温ないし保温できるようにしてある。撹拌混合羽根１８は駆動モータＭ３で回転する。
【００２６】
［粘度計測装置］
前記撹拌混合機３には、撹拌混合機３内の原料液の粘度、具体的には、撹拌トルクを計測するための粘度計測装置１９（図１）を設けることもできる。粘度計測装置１９には、例えば、市販のトルクメータを用いることができる。トルクメータは図１の撹拌混合羽根１８の軸１８ａに取り付けることも、図１の撹拌混合羽根１８とは別に、図６のように、駆動モータＭ４で回転する補助撹拌羽根２０を設け、その補助撹拌羽根２０の軸２０ａにトルクメータ１９を取り付けることもできる。トルクメータは一例であり、粘度計測装置１９には、粘度計測可能であれば、トルクメータ以外のものを用いることもできる。
【００２７】
［原料の粘度］
成形型５（図１）は二つ合わせる合わせ型である。混合直後の原料液は粘度が低い。粘度が低い状態で原料液を成形型５に流し込むと、成形型５の合わせ面から液漏れが発生しやすい。特に、型締めを行わない樹脂型の場合は漏れ量が多くなりやすい。本件発明者は、原料液の粘度は、図７に示すように、徐々に上昇した後、ある時点に達したところで急激に上昇することを見出した。粘度計測装置１９（図１、図６）によって原料液の粘度を検知できるようにし、液漏れの生じにくい粘度に達したところで、成形型５に原料液が供給される（真空引きされる）ようにすることで、成形型５の合わせ面からの原料液の漏れ出しを防ぐことができる。成形型５への原料液の供給は自動的に行われるようにすることも、手動で随時行うこともできる。
【００２８】
［成形型］
図１の真空注型機４では、真空槽内に成形型５が配置されている。真空注型機４は撹拌混合機３内で撹拌混合された原料を真空引きして成形型５内に流し込み（引き込み）、成形型５内で原料を重合させる。成形型５にはシリコーン製その他の樹脂製の型を用いるのが適する。シリコーン型としては、例えば、本件出願人が先に開発したシリコーン樹脂製成形型（特許第５７４７１３８号）を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂に八チタン酸カリウム繊維又は六チタン酸カリウム繊維が混練された混練樹脂製の成形型を用いることができる。この場合も、チタン酸カリウム繊維としては、例えば、大塚化学株式会社のティスモを使用することができる。具体的には、ティスモＤ（八チタン酸カリウム繊維）、ティスモＮ（六チタン酸カリウム繊維）が適し、特に、チタン酸カリウム繊維の表面がシランカップリング剤で包まれた（アミノシラン処理された）チタン酸カリウム繊維が好ましい。チタン酸カリウム繊維（ティスモ）の添加量（混練量）も適宜調整することができる。一例としては、シリコーン樹脂に対して１５〜４５重量％、好ましくは２０〜２５重量％程度が適する。多過ぎると混練し難くなり、少ないと混練する技術的意義が低下する。成形型５はシール用成型品の成形に適した形状、構造に予め成型してある。本発明の樹脂成形装置で樹脂製品を成形する場合は、真空型以外の成形型を使用することができる。
【００２９】
（樹脂成形装置の使用例）
図１に示す樹脂成形装置は、各種形状、構造の樹脂製品を成形することができる。注型ナイロン成形品は次のようにして成形することができる。
（１）水分調整工程で水分調整した１２０℃液状ε−カプロラクタム５００ｇにナトリウムメチラート粉末６．３ｇを添加し、減圧により、副生するメチルアルコールを除去し、ナトリウム触媒を含むεカプロラクラム溶液（カプロラクラム液Ａ）をつくり、原料タンク１（原料タンク１ａ）に入れる。
（２）水分調整工程で水分調整した１２０℃液状ε−カプロラクラム５００ｇにトルエンジイソシアネート２０．９ｇを添加、εカプロラクラムとトルエンジイソシアネートを反応させて、イソシアネート系副触媒（開始剤）を含むε−カプロラクラム溶液（カプロラクラム液Ｂ）をつくり、原料タンク１（原料タンク１ｂ）に入れる。
（３）計量工程で、前記カプロラクタム液Ａ、カプロラクタム液Ｂを計量ポンプ２で等量に計量して撹拌混合機３に入れる。原料タンク１ａ内のカプロラクタム液Ａは計量ポンプ２ａで、原料タンク１ｂ内のカプロラクタム液Ｂは計量ポンプ２ｂで計量を行う。各藩混合機３に入れられたカプロラクタム液Ａ及びカプロラクタム液Ｂは、撹拌混合工程において撹拌混合機３内で撹拌混合して混合液にし、撹拌混合機３内を８０〜１３０℃の温度に加温して前記混合液を撹拌し、粘度測定器で液の粘度を測定し、所定粘度に到達すると、直ちに型内に流し込む。
（４）型内注入工程では、前記混合液は真空注型機４で真空引きされた成形型５内に流し込まれる。成形工程で成形型５内は重合反応温度（１３０〜１８０℃）に加熱して、成形型５内の混合液を重合させて成型品を得る。
【００３０】
［水分除去］
ε−カプロラクタムは吸湿しやすく、吸湿すると触媒の重合活性が低下あるいは消失し、正常な成形品を得ることが難しくなる。これを防止するためには、原料タンク１、計量ポンプ２、撹拌混合機３のそれぞれに乾燥設備を設けて、原料タンク１での原料調整工程、計量ポンプ２による計量工程、撹拌混合機３による撹拌混合工程、真空注型機４による型内注入工程の全行程において水分除去できるようにするのが好ましい。原料タンク１、計量ポンプ２、撹拌混合機３内の一又は二以上に不活性ガス（Ｎ２）を注入するのもよい。
【００３１】
（他の成型品の成形例）
図１に示す樹脂成形装置により、他の形状、用途の注型ナイロン製品を成形する場合も前記成型と同様にして成形することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明の樹脂成形装置は他の樹脂成型品の成形に使用することもできる。
【符号の説明】
【００３３】
１      原料タンク
１ａ    一方の原料タンク
１ｂ    他方の原料タンク
２      計量ポンプ
２ａ    一方の計量ポンプ
２ｂ    他方の計量ポンプ
３      撹拌混合機
４      真空注型機
５      成形型
６      撹拌手段
７      シリンダ
８      ピストン
８ａ    ピストンヘッド
８ｂ    駆動軸
８ｃ    当て材
９      駆動装置
１０    成型シール材
１１    主ギヤ
１２    中継ギヤ
１３    従動ギヤ
１４    孔
１５    吸入パイプ
１５ａ  （吸入パイプの）バルブ
１６    送り出しパイプ
１６ａ  （送り出しパイプの）バルブ
１７    撹拌混合タンク
１８    撹拌混合羽根
１８ａ  （撹拌混合羽根の）軸
１９    粘度計測装置（トルクメータ）
２０    補助撹拌羽根
２０ａ  （補助撹拌羽根の）軸
Ａ      原料タンク
Ｂ      計量ポンプ
Ｂ１    ピストンヘッド
Ｃ      撹拌混合機
Ｄ      真空注型機
Ｅ      成形型
Ｆ      シール材
Ｇ      シリンダ
Ｈ      リボンヒーター
Ｊ      当て材
Ｋ      駆動軸
Ｌ      往復駆動軸
Ｍ１〜Ｍ４  駆動モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018154024.tif 000009
【図８】
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【図９】
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