(57)【要約】【課題】成形機の内部に付着したコゲ等を確実に清掃除去することが可能な成形機の洗浄方法を提供する。【解決手段】基材樹脂２６と洗浄剤２８とを混合して得られるパージ剤２４をホッパ１８からシリンダ１２内に供給し、シリンダ１２内に供給されたパージ剤２４を搬送スクリュ１４でシリンダ１２の前方へと送り出しつつ、加熱ヒータ２２でシリンダ１２を加熱することにより、シリンダ１２内のパージ剤２４中の基材樹脂２６を加熱溶融させるとともに洗浄剤２８を気化させて流動体化した発泡体３０を形成し、流動体化した発泡体３０がシリンダ１２の先端まで到達した後、搬送スクリュ１４を停止させるとともに、加熱ヒータ２２を降温制御してシリンダ１２内の流動状態の発泡体３０を固化させ、然る後加熱ヒータ２２を昇温制御してシリンダ１２内の固化状態の発泡体３０を再度流動体化させることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筒状のシリンダ、前記シリンダの内部に配設された搬送スクリュ、前記シリンダの後端に設けられ、前記搬送スクリュを回転可能に支持するモータ、前記シリンダの後端部上面に形成された原料投入口、前記シリンダの前端部に設けられた金型および前記シリンダの周囲に配設された加熱ヒータを備える成形機の洗浄方法であって、
基材樹脂と洗浄剤とを混合して得られるパージ剤を前記原料投入口から前記シリンダ内に供給し、
前記シリンダ内に供給された前記パージ剤を前記搬送スクリュで前記シリンダの前方へと送り出しつつ前記加熱ヒータで前記シリンダを加熱することにより、前記シリンダ内の前記パージ剤中の前記基材樹脂を加熱溶融させるとともに前記洗浄剤を気化させて流動体化した発泡体を形成し、
前記流動体化した発泡体が前記シリンダの先端まで到達した後、前記搬送スクリュを停止させるとともに、前記加熱ヒータを降温制御して前記シリンダ内の前記流動状態の発泡体を固化させ、然る後、
前記加熱ヒータを昇温制御して前記シリンダ内の前記固化状態の発泡体を再度流動体化させ、これを前記搬送スクリュで送り出すことにより前記シリンダから外部に排出するようにしたことを特徴とする成形機の洗浄方法。
【請求項２】
前記シリンダ内で前記発泡体が固化している状態を、前記シリンダの内壁とコゲ等との間に前記洗浄剤が浸透するのに十分な浸透時間保持し、然る後、前記加熱ヒータを昇温制御するようにしたことを特徴とする請求項１に記載の成形機の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、押出成形機や射出成形機といった各種成形機の洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂製品を成形するための装置として押出成形機や射出成形機といった成形機が知られている。成形機は、一般的に筒状のシリンダ、シリンダの内部に配設された搬送スクリュおよびシリンダの後端に設けられ、搬送スクリュを回転可能に支持するモータにより大略構成されている。シリンダの後端部上面には、原料投入口が設けられており、この原料投入口にホッパが取り付けられている。また、シリンダの前端部には、金型が取り付けられており、シリンダの周囲には、ヒータが配設されている。
【０００３】
このような成形機を使用して各種樹脂成形品を成形する際には、まず、原料樹脂をホッパ内に投入する。ホッパ内に投入された原料樹脂は、原料投入口からシリンダ内に入りこみ、搬送スクリュの回転によってシリンダの前方へと送られる。原料樹脂は、シリンダ内を前方へ送られている最中、ヒータからの熱を受けて徐々に加熱溶融しつつ搬送スクリュの回転によって混練され、最終的に金型へと送られて所定形状の樹脂成形品が成形される。
【０００４】
上述した樹脂成形の作業中に加熱溶融した原料樹脂（以下、「溶融樹脂」という。）の一部が焼け焦げてコゲを生成或いは熱変性してゲル化し、これらコゲやゲル（以下、「コゲ等」という。）がシリンダの内壁に付着することがある。
【０００５】
これらシリンダの内壁に付着したコゲ等は少しずつ成長して大きなコゲ等となり、これをそのまま放置しておくとシリンダの内壁にこびり付いて除去が困難になるという問題がある。また、溶融樹脂がシリンダ内を流動するときの摩擦でコゲ等の一部がシリンダ内壁から剥離することがあり、これが成形品中に混入して外観不良を生じさせるという問題もある。
【０００６】
このような問題を防止すべく、原料樹脂に洗浄液を少量混ぜて原料樹脂と洗浄液との混合物を調整し、これを成形機内に投入することにより成形機内を定期的に洗浄（パージ洗浄）することが行われていた（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】インターネット＜ＵＲＬ：http://e-maruyasu.jp/introduction/gelclean＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の洗浄方法では、シリンダの内壁に付着したコゲ等を１回の洗浄で完全に除去できないことがあり、その場合、上述した洗浄を再度行うか、或いは、それでも不十分な場合には、成形機の分解洗浄を行う必要があった。そのため、シリンダ内をより効果的に洗浄できる方法が待ち望まれていた。
【０００９】
本願発明は、かかる従来の問題に鑑みてなされたもので、成形機の内部に付着したコゲ等を確実に清掃除去することが可能な成形機の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した発明は、「筒状のシリンダ１２、シリンダ１２の内部に配設された搬送スクリュ１４、シリンダ１２の後端に設けられ、搬送スクリュ１４を回転可能に支持するモータ１６、シリンダ１２の後端部上面に形成された原料投入口１２ａ、シリンダ１２の前端部に設けられた金型２０およびシリンダ１２の周囲に配設された加熱ヒータ２２を備える成形機１０の洗浄方法であって、
基材樹脂２６と洗浄剤２８とを混合して得られるパージ剤２４を原料投入口１２ａからシリンダ１２内に供給し、
シリンダ１２内に供給されたパージ剤２４を搬送スクリュ１４でシリンダ１２の前方へと送り出しつつ加熱ヒータ２２でシリンダ１２を加熱することにより、シリンダ１２内のパージ剤２４中の基材樹脂２６を加熱溶融させるとともに洗浄剤２８を気化させて流動体化した発泡体３０を形成し、
流動体化した発泡体３０がシリンダ１２の先端まで到達した後、搬送スクリュ１４を停止させるとともに、加熱ヒータ２２を降温制御してシリンダ１２内の流動状態の発泡体３０を固化させ、然る後、
加熱ヒータ２２を昇温制御してシリンダ１２内の固化状態の発泡体３０を再度流動体化させ、これを搬送スクリュ１４で送り出すことによりシリンダ１２から外部に排出するようにした」ことを特徴とする成形機１０の洗浄方法である。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、「シリンダ１２内で発泡体３０が固化している状態を、シリンダ１２の内壁とコゲ等Ｘとの間に洗浄剤２８が浸透するのに十分な浸透時間保持し、然る後、加熱ヒータ２２を昇温制御する」ようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本願発明では、シリンダ内に流動状態の発泡体が形成されており、シリンダの内壁に付着しているコゲ等は、その露出面全体が流動状態の発泡体によって覆われ、コゲ等と発泡体とが完全に密着した状態となっている。この状態で加熱ヒータ２２を降温制御して流動状態の発泡体を固化させると、発泡体（主として基材樹脂）が熱収縮を起こすが、このときの収縮力が、コゲ等をシリンダ内壁から引き剥がそうとする力（引剥力）として作用する。この引剥力により、コゲ等とシリンダ内壁との間には僅かな隙間が生じ、この隙間にパージ剤に含まれる洗浄剤が浸透してシリンダ内壁からコゲ等を効果的に剥離させる。この状態から加熱ヒータを昇温制御して固化状態の発泡体を再度流動体化させると、コゲ等には昇温時の熱衝撃が加わりクラック（ヒビ）を生じさせる。そして、このクラックに洗浄剤が浸透してコゲ等を確実に剥離させる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明に係る成形機の洗浄方法を示す図である。
【図２】他の実施例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本願発明の「成形機の洗浄方法」は、押出成形機や射出成形機といった各種成形機の操業途中に操業状態のまま適用することが可能なものであり、「パージ剤の供給工程」、「発泡体の形成工程」、「発泡体の固化工程」、「発泡体の再流動体化工程」そして「発泡体の排出工程」により大略構成されている。
【００１５】
なお、以下には、成形機として押出成形機を使用した場合を代表例として説明するが、本願発明は、押出成形機や射出成形機のように原料樹脂を加熱溶融して金型で所定形状の樹脂成形品を形成するものであればどのような成形機にも適用することができる。
【００１６】
まず、押出成形機（以下、単に「成形機」という。）の構造について簡単に説明すると、図１に示すように、成形機１０は筒状のシリンダ１２、シリンダ１２の内部に配設された搬送スクリュ１４およびシリンダ１２の後端に設けられ、搬送スクリュ１４を回転可能に支持するモータ１６により大略構成されている。
【００１７】
シリンダ１２の後端部上面には、原料投入口１２ａが形成されており、この原料投入口１２ａにホッパ１８が取り付けられている。シリンダ１２の前端部には、金型（ダイス）２０が設けられており、シリンダ１２の周囲には、加熱ヒータ２２が配設されている。
【００１８】
以上のように構成されている成形機１０を洗浄する際には、パージ剤２４を調整し、これをホッパ１８に投入する。ここで、パージ剤２４は、基材樹脂２６と洗浄剤２８とを混合したものであり、このパージ剤２４をシリンダ１２内で加熱することによって流動状態の発泡体３０が形成されることになる（この点については後述する）。
【００１９】
基材樹脂２６は、例えば粒径３〜５ｍｍ程度の粒状（ペレット状）の熱可塑性樹脂で、樹脂成形品の原料樹脂をそのまま利用してもよいし、これとは異なる種類の汎用の熱可塑性樹脂を利用してもよい。ここで、基材樹脂２６として用いられる熱可塑性樹脂の一例としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリプロピレン、ナイロン樹脂、ポリアセタールといった結晶性樹脂、或いはポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルといった非結晶性樹脂等が挙げられる。
【００２０】
洗浄剤２８は、シリンダ１２の内壁に付着したコゲ等をシリンダ１２の内壁から剥離させるためのもので、基材樹脂２６への浸透性を高める界面活性剤および炭化物や汚れを分解するアルカリ剤を、溶媒としての水に添加することによって調整されている。なお、本実施例では、洗浄剤２８として、株式会社マルヤス製のプラスチック洗浄液（商品名：ゲル・クリーン＋（プラス））が用いられている。
【００２１】
（パージ剤２４の調整工程）
パージ剤２４は、１キログラムの基材樹脂２６に対して洗浄剤２８を５〜３０ｃｃの割合で添加し、両者を十分に混合することによって調整される。このようにして調整されたパージ剤２４は、基材樹脂２６の表面全体が洗浄剤２８で僅かに濡れた状態となっている。なお、洗浄剤２８の添加量が多すぎると、シリンダ１２内に送り込まれたパージ剤２４を搬送スクリュ１４で送り出す際にパージ剤２４同士が滑り、前方へ効率よく送り出すことができないという問題がある。反対に、洗浄剤２８の添加量が少なすぎると、後述する発泡体３０の形成時における気泡の発生量が少なく、発泡体３０を効果的に形成することが出来ないという問題がある。
【００２２】
（パージ剤２４の供給工程）
以上のように調整されたパージ剤２４を、成形機１０のシリンダ１２内に供給するには、パージ剤２４をホッパ１８に投入すればよい（ホッパ１８内は予め空の状態にしておく）。ホッパ１８に投入されたパージ剤２４は原料投入口１２ａからシリンダ１２内に入り、搬送スクリュ１４の回転によってシリンダ１２の前方へと順次送られる。パージ剤２４は、シリンダ１２内を前方へと送られる過程で加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇し、後述する発泡体３０を形成させる。
【００２３】
（発泡体３０の形成工程）
パージ剤２４は、上述したように、シリンダ１２内を前方へと送られる過程で加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇していく。ここで、パージ剤２４を構成している基材樹脂２６は、原料投入口１２ａからある程度進んだところ（本実施例の場合は３分の１ほど進んだところ）で軟化温度に到達して溶融する（原料投入口１２ａから３分の１ほど進んだところで基材樹脂２６が軟化温度に到達するよう、加熱ヒータ２２の昇温条件が適宜設定されている）。ここで、「軟化温度」とは、固体状態の基材樹脂２６が軟化して変形し始める（流動体化し始める）温度のことを言い、使用する基材樹脂２６の種類によってその値は異なる。溶融状態の基材樹脂２６は、高い粘性を有する流動体であり、シリンダ１２と搬送スクリュ１４との間の空間は、溶融した基材樹脂２６によって隙間なく充填されることとなる。
【００２４】
また、洗浄剤２８は、基材樹脂２６と同様、加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇し、基材樹脂２６が軟化温度に到達するよりも手前の位置で気化温度に到達してシリンダ１２内で気化する。この気化した洗浄剤２８は、液体状態の体積を１とした場合にその体積を１０００倍近くにまで膨張させる。気化後の洗浄剤２８は，搬送スクリュ１４の回転によって溶融した基材樹脂２６内に混ぜ込まれるとともに混練されて全体に均一に拡散され、これにより、シリンダ１２内に発泡体３０が形成されることとなる。なお、基材樹脂２６に対する洗浄剤２８の量が不十分であると、発泡体３０の気泡（つまり、気化した洗浄剤２８）の発生量が少なく、発泡体３０を効果的に形成することができない。
【００２５】
シリンダ１２内に形成された発泡体３０にあっては、図１の円内に示すように、溶融した基材樹脂２６全体に独立気泡（洗浄剤２８が気化したもの）が均一に分散した状態となっている。そして、気化後の洗浄剤２８による膨張力と、独立気泡（洗浄剤２８が気化したもの）が分散していることによる流動性良化により、発泡体３０はシリンダ１２内部の壁面や滞留部に付着した原料樹脂を排出し、シリンダ１２と搬送スクリュ１４との間の空間に隙間なく充填される（図１の円内参照）。なお、洗浄剤２８のうち、気化するのはそのほとんどが溶媒である水であると考えられ、使用する界面活性剤やアルカリ剤の種類によっては気化しないものが存在する場合もあると思われるが、このような気化できない成分は溶融状態の基材樹脂２６に均一に練り込まれると考えられる。
【００２６】
（発泡体３０の冷却工程）
以上のようにしてシリンダ１２内の先端部分にまで発泡体３０が移動排出されると、これが金型２０へと押し出される。そしてこの段階で、搬送スクリュ１４の回転を停止させるとともに加熱ヒータ２２の降温制御を開始する。加熱ヒータ２２の温度設定は、発泡体３０が固化できる温度に設定されてさえいれば何℃であってもよいが、洗浄剤２８のコゲ等Ｘへの浸透のしやすさの観点からは、なるべく高い温度の方がよく、発泡体３０の固化温度から３０度以下の範囲内に設定することが望ましい。
【００２７】
加熱ヒータ２２が降温制御されると、シリンダ１２内に存在する流動状態の発泡体３０は、その温度を徐々に低下させ、発泡体３０の温度が基材樹脂２６の軟化温度を下回ったところで、発泡体３０はその表面側から中心側に向かって少しずつ流動状態から固体状態へと変化していく。
【００２８】
流動状態の発泡体３０が固化すると、発泡体３０（主として基材樹脂２６）は熱収縮を起こすが、このときの収縮力が、コゲ等Ｘをシリンダ１２内壁から引き剥がそうとする力（引剥力）として作用する。そして、この引剥力により、コゲ等Ｘとシリンダ１２内壁との間には僅かな隙間が生じ、この隙間にパージ剤２４に含まれる洗浄剤２８が浸透してシリンダ１２内壁からコゲ等Ｘを効果的に剥離させる。
【００２９】
このように発泡体３０が固化して、その体積収縮による引剥力がコゲ等Ｘに作用した段階で（必ずしも発泡体３０の全体が固化している必要はなく、少なくとも発泡体３０の表面が固化してさえいれば、上記引剥力が作用すると考えられている）、今度は、加熱ヒータ２２の昇温制御を開始する。加熱ヒータ２２の温度設定は、発泡体３０が流動体となる温度（軟化温度以上）に設定されており、本実施例では、パージ剤２４投入時の温度に設定されている。すると、コゲ等Ｘには昇温時の熱衝撃が加わり、クラック（ヒビ）を生じさせる。そして、このクラックに洗浄剤２８が浸透してコゲ等Ｘを確実に剥離させる。
【００３０】
このように、シリンダ１２の内側面に付着しているコゲ等Ｘには、降温時の発泡体３０の体積収縮に伴う引剥力ならびに昇温時の熱衝撃によってクラック（隙間）が発生する。そして、引剥力によってシリンダ１２の内壁とコゲ等Ｘとの間に生じた隙間や、熱衝撃によって発生したクラック内に、発泡体３０に含まれる洗浄剤２８が浸透し、コゲ等をシリンダ１２内壁から効果的且つ確実に剥離させる。
【００３１】
加熱ヒータ２２による発泡体３０の昇温が完了し、発泡体３０の全体が再び流動体になった段階で、搬送スクリュ１４の運転を再開する。シリンダ１２の内壁から剥がれ落ちたコゲ等Ｘは、発泡体３０と共にシリンダ１２の前方へと送り出され、金型２０から外部に排出され、これにより成形機１０の洗浄が完了する。
【００３２】
なお、上述実施例では、発泡体３０の表面が固化して体積収縮が起きると速やかに加熱ヒータ２２を昇温制御するようにしたが、発泡体３０が固化した状態（体積収縮が起きている状態）で、シリンダ１２とコゲ等Ｘとの間に洗浄剤２８が浸透するのに十分な浸透時間（例えば、２〜３時間。汚れに応じて適宜設定すればよい）保持し、然る後、加熱ヒータ２２を昇温制御するようにしてもよい。このようにすることで、コゲ等Ｘとシリンダ１２の内壁との間に生じた隙間に洗浄剤２８がより確実に浸透し、洗浄効果がより高められる。
【００３３】
なお、パージ剤２４は、上述したように基材樹脂２６の表面が洗浄剤２８でわずかに濡れた状態のものとして調整されているため、このような表面が洗浄剤２８で濡れているパージ剤２４をホッパ１８に直接投入すると、ホッパ１８が洗浄剤２８で不所望に汚れてしまうという問題がある。
【００３４】
そこで、図２に示すように、パージ剤２４を供給ホース４０でシリンダ１２内に供給し、ホッパ１８が不所望に汚れるのを防止するようにしてもよい。供給ホース４０の先端が原料投入口１２ａ付近に位置するように設定しておくと、ホッパ１８に不所望に付着した洗浄剤２８を清掃除去する必要がなく、搬送スクリュ１４によるシリンダ１２前方への送り出しをスムーズに行うことができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０：成形機、１２：シリンダ、１２ａ：原料投入口、１４：搬送スクリュ、１６：モータ、１８：ホッパ、２０：金型、２２：加熱ヒータ、２４：パージ剤、２６：基材樹脂、２８：洗浄剤、３０：発泡体、４０：供給ホース
【図１】
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【図２】
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