(57)【要約】      （修正有）【課題】気密性に優れて原料液が漏出しにくく耐久性のある成型シール材と、当該成型シール材が装着されたピストン及びそのピストンを使用した計量ポンプを開発する。【解決手段】成型シール材１０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、所望形状に成型されたものである。ここでいう所望形状とはシールを装着する箇所の形状、例えば、樹脂成型装置の計量ポンプのピストンヘッド８ａに装着可能な形状である。無機材料はチタン酸カリウム繊維である。ピストン８はピストンヘッドの一又は二以上の箇所に前記成型シール材が装着されたものである。計量ポンプはシリンダ内をピストンが往復移動するピストンタイプであって、前記成型シール材が装着されたピストンを使用したものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン系樹脂で所望形状に成形された成型シール材において、
成型シール材が、無機材料混合シリコーン系樹脂を原料として所望形状に成型された、
ことを特徴とする成型シール材。
【請求項２】
請求項１記載の成型シール材において、
チタン酸カリウム繊維が混合された無機材料混合シリコーン系樹脂製である、
ことを特徴とする成型シール材。
【請求項３】
請求項２記載の成型シール材において、
チタン酸カリウム繊維が、八チタン酸カリウム繊維又は六チタン酸カリウム繊維、又は、シランカップリング剤で包まれた八チタン酸カリウム繊維又は六チタン酸カリウム繊維である、
ことを特徴とする成型シール材。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成型シール材において、
シリコーン系樹脂に対して、無機材料が５〜６５重量％混練された無機材料混合シリコーン系樹脂製である、
ことを特徴とする成型シール材。
【請求項５】
シリンダ内を往復移動するピストンにおいて、
ピストンが、ピストンヘッドの一又は二以上の箇所に、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の成型シール材が装着されたものである、
ことを特徴とするピストン。
【請求項６】
ピストンがシリンダ内を往復移動するピストンタイプの計量ポンプにおいて、
前記ピストンが請求項５記載のピストンである、
ことを特徴とする計量ポンプ。
【請求項７】
少なくとも、原料タンクと、計量ポンプと、撹拌混合機を備えた樹脂成型装置における計量ポンプにおいて、
当該計量ポンプが請求項６記載の計量ポンプである、
ことを特徴とする計量ポンプ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は所望形状に成型済みのシール材（成型シール材）と、その成型シール材が装着されたピストンと、そのピストンを使用した計量ポンプに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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の樹脂成型装置は、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、正常な成型品を得ることが難しくなる。しかし、既存の樹脂成型装置で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ることがあり、著しい場合は駆動できなくなることがあった。
【０００８】
本件発明者は既存の樹脂成型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。
【０００９】
本件発明の解決課題は、気密性に優れて原料液が漏出しにくく耐久性のある成型シール材、当該成型シール材が装着されたピストン、当該ピストンが装着された計量ポンプ、その計量ポンプを備えた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】
［成型シール材］
本発明の成型シール材は、シリコーン系樹脂で成形された成型品であり、無機材料が混合されたシリコーン系樹脂（本願において「無機材混合シリコーン樹脂」という。）を原料として所望形状に成形されたものである。ここでいう所望形状とはシールを装着する箇所の形状、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。前記無機材料の具体例としてはチタン酸カリウム繊維（ファインセラミックス）、ガラス繊維、ガラスフレーク、タルク、マイカ等が挙げられるが、チタン酸カリウム繊維が好ましく使用される。
【００１１】
［ピストン］
本発明のピストンは、計量ポンプのシリンダ内を往復移動して、原料液を吸入又は吐出するピストンであり、当該ピストンのシール装着箇所に、本発明の前記成型シール材が装着されたものである。
【００１２】
［計量ポンプ］
本発明の計量ポンプは、シリンダ内に前記ピストンを往復移動可能に備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
［成型シール材の効果］
本発明の成型シール材は、無機材料が混合されたシリコーン系樹脂製であるため、耐熱性、耐アルカリ性に優れ、すべり性が良く、ピストンの往復移動により生じる摩擦熱による摩耗が少なく、長期間使用しても変形しにくく、長寿命となる。ピストンのシール装着箇所の形状に適合する形状に成形されているため、当該装着箇所への装着が容易である。
【００１４】
［ピストンの効果］
本発明のピストンは、前記効果を有する成型シール材がピストンヘッドに装着されているため、ピストンのシール箇所からの原料液の漏出が生じにくく、計量が安定し、成型品の不良品が出にくくなる。
【００１５】
［計量ポンプの効果］
本発明の計量ポンプは、シリンダ内のピストンが、前記成型シール材が装着されたピストンであるため、成型シール材が摩耗、変形しにくく耐久性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】樹脂製品成形装置の概要説明図。
【図２】樹脂製品成形装置の原料タンクと計量ポンプの概要説明図。
【図３】計量ポンプの駆動機構の説明図。
【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】
【００１７】
（実施形態）
本発明の成型シール材、ピストン、計量ポンプの実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図１に示す樹脂成形装置は、原料タンク１、計量ポンプ２、撹拌混合機３、真空注型機４、成形型５を備えている。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。
【００１８】
［原料タンク］
図１の原料タンク１（原料タンク１ａ及び原料タンク１ｂ）は、フレーク状或いは別装置で溶融した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。
【００１９】
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、重合活性低下では成形品の表面状態や形状が悪く正常な成形品が得られなくなることがあり、消失した場合、重合反応が起こらず、成形品自体が得られなくなるので、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％以下に脱水するのがよい。
【００２０】
［計量ポンプ］
図１の計量ポンプ２（計量ポンプ２ａ及び計量ポンプ２ｂ）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（ｃ）、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。
【００２１】
［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の外周面は前記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。図示したピストンは計量ポンプ用のピストンであるが、本発明のピストン８は他の用途のピストンであってもよい。成型シール材１０の装着箇所はピストンの形状、構造によっても異なるが、ピストン８のシール必要箇所（気密性確保必要箇所）に装着することができる。装着は接着固定、嵌合等によることができる。成型シール材１０の装着箇所は一箇所に限らず二箇所以上であってもよい。
【００２２】
［成型シール材］
前記ピストンヘッド８ａの外周に装着されている成型シール材１０は本発明の成型シール材である。この成型シール材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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
［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移動軸Ｌ）の外側（往復移動軸Ｌから外れた）位置、図１では往復移動軸Ｌよりも上（高い位置）に設けられている。往復移動軸Ｌから外れた位置は、往復移動軸Ｌの外周いずれの位置、例えば、往復移動軸Ｌの上下、左右いずれでもよい。
【００２７】
駆動機構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。
【００２８】
［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る。吐出（供給）された原料液を撹拌混合できる装置であれば、各種形状、構造のものを使用できる。ここでは、その一つとして、原料液撹拌混合タンクで説明する。原料液撹拌混合タンク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。
【００２９】
［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。
【００３０】
［原料液の粘度］
混合直後の原料液は粘度が低い。図１の成形型５は合わせ型である。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。
【００３１】
［成形型］
成形型の一例として図１に示すものは、真空槽内に成形型５が配置されている真空注型機４である。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。シリコーン製の型としては、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型に適した形状、構造に予め成型してある。
【００３２】
成形型にはナイロン成形に使用されている他の成形型を使用することもできる。
【００３３】
［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或いは消失し、正常な表面状態や形状の成形品を得ることが難しくなる。この問題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。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の成型シール材は、前記ピストンヘッドの他に、他の製品や機構の各種シール箇所に装着して使用することができる。特に、粘度の低い原料液で樹脂成形する場合に使用するのに適する。本発明の成型シール材を装着したピストンも同様である。本発明の成型シール材装着ピストンは樹脂成形装置のみならず、他の機器に使用することもできる。
【符号の説明】
【００３５】
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】
2018155330.tif 000003
【図２】
2018155330.tif 000004
【図３】
2018155330.tif 000005
【図４】
2018155330.tif 000006
【図５】
2018155330.tif 000007
【図６】
2018155330.tif 000008
【図７】
2018155330.tif 000009
【図８】
2018155330.tif 000010
【図９】
2018155330.tif 000011