(57)【要約】【課題】  実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置を提供する。【解決手段】  射出成形機の型締め機構に対し、固定型として取り付け可能な測定部１１０を有する。測定部１１０には、射出成形機から供給される溶融樹脂の流路先端に、溶融樹脂を吐出させるための細孔１１０３ａを有するキャピラリー部１１０２が設けられている。また、測定部１１０には、流路における溶融樹脂の温度及び圧力を測定する温度センサ及び圧力センサが設けられている。【選択図】  図１
2011240631.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置であって、
前記射出成形機の型締め機構に対して固定型として取り付けるための測定部を有し、
前記測定部は、
前記射出成形機が供給する溶融樹脂の流路と、
前記流路中の樹脂温度を測定するための温度センサと、
前記流路中の樹脂圧力を測定するための圧力センサと、
前記流路の先端に設けられたキャピラリー部とを備え、
前記キャピラリー部は、前記流路中の溶融樹脂を外部に吐出させるための細孔を有することを特徴とする装置。
【請求項２】
さらに、前記型締め機構に対して可動型として取り付けるための樹脂受け部を有し、
前記樹脂受け部は、前記型締め機構により型締めされ、前記測定部と係合した状態で前記細孔から吐出する溶融樹脂を受ける樹脂受け手段を有することを特徴とする請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記キャピラリー部は、前記測定部に固定されるベース部と、前記細孔が設けられたオリフィスと、前記ベース部と着脱可能に取り付けられるオリフィス固定具とを有し、前記オリフィスは、前記オリフィス固定具に対して交換可能に取り付けられることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記温度センサから得られる温度と、前記圧力センサから得られる圧力と、前記射出成形機の動作条件から求まる溶融樹脂の流量と、前記細孔の流路半径及び流路長さを用いて、前記溶融樹脂の溶融粘度を算出する手段をさらに有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は溶融樹脂（溶融状態の樹脂）の溶融粘度を測定するための装置に関し、特には射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、溶融樹脂の流動特性、代表的には溶融粘度を測定する装置として、キャピラリーレオメータが知られている（特許文献１）。キャピラリーレオメータは、細管状の空洞を先端に取り付けたシリンダーに溶融樹脂を充填し、ピストンで圧力をかけて溶融樹脂を押し出すことにより、溶融粘度と剪断応力の関係を特定する装置である。
【０００３】
具体的には、溶融粘度ηは、
η＝（ΔＰπＲ4）／（８ＱＬ）
により求められる。ここで、ΔＰは空洞の入口と出口の圧力差(MPa)、Ｌは空洞の長さ(cm)、Ｒは空洞の半径(cm)、Ｑは空洞を流れる溶融樹脂の流量(cm3/s)である。なお、出口の圧力は０ＭＰａと考え、ΔＰには空洞の入口の圧力（シリンダー内の溶融樹脂の圧力）を用いることが多い。従って、キャピラリーレオメータでは、上式のパラメータのうちΔＰとＱを測定することで、ある剪断速度（４Ｑ／πＲ３）における溶融樹脂の溶融粘度を求めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−６３６６３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】佐々木  英幸、外１名、"高せん断レオメータを用いた溶融樹脂の粘度測定"、[online]、岩手県工業技術センター研究報告  第９号（２００２）、［平成２２年１月２２日検索］、インターネット＜URL:http://www.pref.iwate.jp/~kiri/infor/theme/2001/pdf/H13-48-capiro.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
溶融粘度は剪断速度に応じて変化するが、従来のキャピラリーレオメータで測定可能な剪断速度の範囲は１０1／s〜１０3／s程度である。一方、射出成形時の溶融樹脂の剪断速度は一般に１０3／s〜１０6／s程度である。従って、キャピラリーレオメータで測定した溶融粘度を用い、実機における射出成形条件を設定する場合には、キャピラリーレオメータで測定した、ある剪断速度範囲に対応する溶融粘度を外挿するなどして、射出成形時の剪断速度における溶融粘度を求めなくてはならない。そのため、手間がかかり、精度も低下する。
【０００７】
また、溶融樹脂の状態は射出成形に用いる射出成形機の型式はもちろん、同一型式であっても厳密には一台ごとに異なるのに対し、キャピラリーレオメータで測定できる粘度は、射出成形機と異なる、かつ単一の環境での測定値である。
【０００８】
射出成形機のような高剪断速度範囲に対応したキャピラリーレオメータとして、射出成形機の型締め機構を除去し、シリンダーヘッドにキャピラリーと圧力センサを設けたものが知られている（非特許文献１）。しかし、非特許文献１記載の測定装置は、ある特定の射出成形機を改造したものであり、他の射出成形機での測定はできない。また、当該測定装置に用いられている射出成形機には成形用の金型を取り付けることはできず、もはや射出成形機本来の機能を持たない。
【０００９】
このように、従来、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置は存在していなかった。
【００１０】
本発明はこのような従来技術の課題に鑑みなされたものであり、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定することを可能にする装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述の目的を達成するため、本発明に係る、射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置は、
射出成形機の型締め機構に対して固定型として取り付けるための測定部を有し、
前記測定部は、
前記射出成形機が供給する溶融樹脂の流路と、
前記流路中の樹脂温度を測定するための温度センサと、
前記流路中の樹脂圧力を測定するための圧力センサと、
前記流路の先端に設けられ、前記流路中の溶融樹脂を外部に吐出させるための細孔を有するキャピラリー部と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る装置によれば、射出成形機の型締め機構に対して金型の固定型として取り付けるための測定部を有することにより、射出成形機を改造することなく、実際に射出成形を行う射出成形機における溶融樹脂の溶融粘度を測定することを可能にする。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態に係る、射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置を、測定対象の射出成形機に取り付けた状態の一例を模式的に示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る装置の、測定時の状態を模式的に示す水平断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る装置を射出成形機と共に用いて溶融粘度を測定するシステムの機能構成例を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の例示的な実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る、射出成形機を用いて溶融樹脂の溶融粘度を測定するための装置１００（以下、単に装置１００という）を、測定対象の射出成形機に取り付けた状態の一例を模式的に示す斜視図である。
【００１５】
図示するように、本実施形態に係る装置１００は、射出成形機に対して通常の金型と同様に（金型として）取り付け可能な構成を有している。図１に示す構成において、装置１００は、金型の固定型（キャビティ）に対応する測定部１１０と、可動型に対応する樹脂受け部１２０とから構成される。
【００１６】
測定部１１０は、射出成形機の型締め機構における固定型取り付け部１１に対して固定側取付板１１１を介して取り付けられる。具体的には、固定側取付板１１１が射出成形機の固定プラテン（固定ダイプレート）１１にネジ止めされ、固定プラテン１１に測定部１１０がネジ止めされる。
【００１７】
樹脂受け部１２０もまた、射出成形機の型締め機構における可動プラテン（可動ダイプレート）１２に対して可動側取付板１２１を介して取り付けられる。具体的には、可動側取付板１２１が可動型取り付け部１２にネジ止めされ、可動型取り付け部１２に樹脂受け部１２０がネジ止めされる。なお、樹脂受け部１２０は、コア受け板部１２０ａ及びスペーサーブロック部１２０ｂとから構成され、図示しないネジによって固定されている。
【００１８】
固定プラテン１１と可動プラテン１２とは４本のタイバー１３（便宜上図１には１本のみ示している）によって連結されており、図示しないピストンなどにより、可動プラテン１２がタイバー１３に沿って紙面左右方向に移動する。また、測定部１１０と樹脂受け部１２０との位置合わせを行うために、ガイドピン１１０１が測定部１１０に、ガイドピン１１０１が嵌り込むガイドピンブッシュ１２０１がコア受け板部１２０ａにそれぞれ設けられている。
【００１９】
このように、本実施形態に係る装置１００は、一般的なプレート式金型と基本的な構成を共通にすることが当業者には理解されよう。一方、本実施形態においては、測定部１１０において、溶融樹脂の流路末端にキャピラリー部１１０２が設けられている。
【００２０】
また、コア受け板部１２０ａには、型締め時（すなわち、測定時）において、測定部１１０から突き出ているキャピラリー部１１０２がコア受け板部１２０ａに当たらないように切り欠き部１２０２が設けられている。切り欠き部１２０２は、コア受け板部１２０ａの厚み方向に貫通するように設けられている。スペーサーブロック部１２０ｂは通常突き出しピンなどを設けるための空間を中央部に有しており、本実施形態では、この空間に、ボウル状の溶融樹脂の受け皿１２０３を設けている。従って、キャピラリー部１１０２の先端１１０９から突出した溶融樹脂は溶融樹脂の受け皿１２０３に到達し、冷却固化する。
【００２１】
次に、本実施形態の特徴である測定部１１０の構成の詳細について、図２を参照して説明する。図２は、本実施形態に係る装置１００の、測定時の状態を模式的に示す水平断面図であり、図１と共通する構成には同じ参照数字を付してある。また、図２は、装置１００の、キャピラリー部１１０２の中心軸を通る水平断面を、鉛直上方から見た状態を示している。
【００２２】
キャピラリー部１１０２は、測定部１１０に取り付けられるベース部１１０２ｂと、ベース部１１０２ｂの先端に取り付けられるオリフィス固定具１１０２ａとから構成される。オリフィス固定具１１０２ａとベース部１１０２ｂとは例えばオリフィス固定具１１０２ａの基端部周囲とベース部１１０２ｂの先端部内周に設けられたネジ山とネジ溝により分離可能に取り付けられている。オリフィス固定具１１０２ａは中空円筒形状を有し、内部にオリフィス１１０３が交換可能に取り付けられている。オリフィス１１０３は、例えばその根元部分に鍔状部が設けられ、オリフィス固定具１１０２ａによってベース部１１０２ｂに押し付けて固定されている。また、オリフィス１１０３にはオリフィス１１０３を貫通する細孔１１０３ａが設けられている。細孔１１０３ａはオリフィス１１０３における溶融樹脂の流路を形成する。
従って、本実施形態の装置１００において、長さや径の異なるオリフィス１１０３を用いた測定を行う場合、型締め機構を開き、キャピラリー部１１０２のオリフィス固定具１１０２ａのみを取り外し、オリフィス１１０３を交換してオリフィス固定具１１０２ａを再度取り付ければよい。装置１００を型締め機構に装着した状態で容易にオリフィス１１０３が交換可能であるため、使い勝手がよい。
【００２３】
中空円筒形状を有するキャピラリー部１１０２のベース部１１０２ｂは、基端（射出成形機側端部）に設けられた鍔部１１０７により、固定部１１０に固定されている。ベース部１１０２ｂはオリフィス固定具１１０２ａと同様、溶融樹脂の流路１１０６が設けられている。また、ベース部１１０２ｂには、流路１１０６内の樹脂圧力を測定するための、例えばダイヤフラム式である圧力センサ１１０８と、流路１１０６における溶融樹脂の温度を測定するための温度センサとしての熱電対１１０５がそれぞれ設けられている。圧力センサ１１０８及び熱電対１１０５の信号は、キャピラリー部１１０２の周囲の空間から孔１１１０を通じ、図示しない配線によって、後述する温度制御装置３２０や、溶融粘度の測定装置などの外部機器に出力される。
【００２４】
また、キャピラリー部１１０２の外周にはバンドヒーター１１０４が、キャピラリー部１１０２の長さ方向に沿って３箇所設けられており、熱電対１１０５の出力値に応じて、必要に応じて加熱される。バンドヒーター１１０４に対する外部の電源等からの電力供給（温度制御）もまた、孔１１１０を通じて接続される温度制御装置３２０（図示せず）の制御に従って行われる。
【００２５】
固定側取付板１１１は、図示しない射出成形機のノズル１４から供給される溶融樹脂が、キャピラリー部１１０２のベース部１１０２ｂに設けられた樹脂流路に対して正しく流入するように、測定部１１０が射出成形機に対して正しい位置で取り付けられるように設けられている。
【００２６】
図３は、本発明の実施形態に係る装置を射出成形機と共に用いて、溶融樹脂の溶融粘度を測定するシステムの機能構成例を示すブロック図である。
溶融粘度は、装置１００から得られる温度並びに圧力の値と、射出成形機２００から得られる樹脂流量とを用いて算出することが可能である。そのため、図３に示すシステムでは、これらのパラメータから溶融粘度を算出する算出部３００と、バンドヒーター１１０４の温度制御を行う温度制御装置３２０とを有している。
【００２７】
上述のように、溶融粘度を測定（算出）する場合、射出成形機２００の運転条件を所望の条件に設定し、通常の射出成形動作と同様に、型締めを行い、射出成形機２００から溶融樹脂を装置１００に対して供給する。なお、バンドヒーター１１０４の温度は、熱電対１１０５からの信号を温度制御装置３２０に供給し、熱電対１１０５からの信号が所定温度を表す値となるように温度制御装置３２０がバンドヒーター１１０４への電力供給を制御することで実現できる。
そして、キャピラリー部１１０２から樹脂を押し出す際の、キャピラリー部１１０２のベース部１１０２ｂにおける樹脂流路で測定した樹脂温度、圧力を、装置１００の熱電対１１０５及び圧力センサ１１０８から取得する。
【００２８】
一方、射出成形機２００からは、溶融樹脂の流量を取得する。溶融樹脂の流量は、射出成形機２００から直接取得しても良いし、射出成形機２００から射出速度（押出速度）を取得し、既知であるスクリュー径半径ｒ(cm)と射出速度ｖ(cm/s)とから、
Ｑ＝πｒ2ｖ
として流量Ｑを求めてもよい。
【００２９】
上述のように、溶融粘度η（見かけ粘度）は、
η＝（ΔＰπＲ4）／（８ＱＬ）
により求められる。
具体的には、ΔＰに圧力センサ１１０８から取得した圧力（ＭＰａ。なお、出口圧力は０ＭＰａとする）を、Ｌに既知である細孔１１０３ａの流路長さ(cm)、Ｒに既知である細孔１１０３ａの流路半径(cm)、Ｑに射出成形機２００から取得した溶融樹脂の流量(cm3/s)を代入することにより、溶融粘度ηを求めることができる。
【００３０】
求めた溶融粘度ηは、表示装置、印刷装置、記憶装置、通信装置の少なくとも１つである出力部３１０を通じて各種出力媒体に対して出力される。
【００３１】
このように、本実施形態に係る装置１００は、一般的なプレート式金型と基本的な構成を共通にする。従って、射出成形機に対して何ら改造などを行うことなく、金型と同様に取り付けることができる。また、実際の測定も、射出成形と同様に型締めを行い、溶融樹脂を金型（装置１００）に供給することにより実施可能である。
【００３２】
（他の実施形態）
上述の実施形態においては、通常の射出成形動作を行って、溶融粘度の算出に用いる溶融樹脂の圧力及び温度を測定するために、装置１００が固定型である測定部１１０と可動型である樹脂受け部１２０から構成される形態について説明した。
【００３３】
しかしながら、溶融粘度の算出に用いる溶融樹脂の圧力及び温度は、必ずしも型締め動作を行わなくても測定可能であることは容易に理解されよう。実際、上述の構成において、樹脂受け部１２０は単にキャピラリー部１１０２の先端１１０９（細孔１１０３ａ）から吐出した溶融樹脂を、溶融樹脂の受け皿１２０３で受け止める機能を有するのみである。
【００３４】
従って、型締めを行わなくても溶融樹脂を金型へ供給可能な射出成形機とともに装置１００を用いる場合、可動型である樹脂受け部１２０は必須でなく、固定型である測定部１１０を単独で用いてもよい。この場合も、従来は不可能であった、実機での溶融粘度の測定を可能とする効果は達成できる。
【図１】
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【図２】
2011240631.tif 000004
【図３】
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