(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に射出口を有するシリンダと、
上記シリンダ内に配設されて回転駆動されるとともに、軸方向に押圧駆動されるスクリューと、
補強用繊維を樹脂に混合した複合材料あるいはその複合材料のリサイクル材を含んだ原料を上記シリンダ内の後端側に供給する原料供給部と、
上記シリンダを所定温度に加熱する加熱装置とを備え、
上記シリンダにおける長手方向の中途部には、該シリンダの内部を外部に連通させて該シリンダ内の不要物を排出するためのベント口が設けられたベント式射出成形装置において、
上記原料供給部は、上記シリンダ内に複数回の計量が可能な量の原料を供給して上記シリンダ内を飽食状態とするように構成され、
上記加熱装置は、上記ベント口と上記原料供給部との間に配設される上流側加熱部と、上記ベント口と上記射出口との間に配設される下流側加熱部と、上記上流側加熱部及び上記下流側加熱部を制御する制御装置とを有し、
上記制御装置は、上記ベント口と上記原料供給部との間で原料の樹脂成分の融点以上となるように設定された第１の温度となるまで加熱するように上記上流側加熱部を制御する一方、上記ベント口と上記射出口との間で上記第１の温度よりも低く、かつ、当該樹脂成分の融点との差が１０℃以下となるように設定された第２の温度となるまで冷却降温するように上記下流側加熱部を制御することを特徴とするベント式射出成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベント式射出成形装置において、
上記加熱装置の上記上流側加熱部は、第１加熱部と、該第１加熱部よりも上記ベント口に近い側に配設される第２加熱部とを備えており、
上記第１加熱部による加熱温度は上記第２加熱部による加熱温度よりも高く設定されていることを特徴とするベント式射出成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載のベント式射出成形装置において、
上記原料供給部は、樹脂成分がポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂であるリサイクル材を含んだ原料を供給することを特徴とするベント式射出成形装置。
【請求項４】
先端側に射出口を有するとともに、長手方向の中途部に外部と連通するベント口を有するシリンダ内の後端側に、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料あるいはその複合材料のリサイクル材を含んだ原料を複数回の計量が可能となる飽食状態となるまで供給する工程と、
上記シリンダ内の後端側に供給された原料を、上記ベント口までの間で原料の樹脂成分の融点以上となるように設定された第１の温度となるまで上記シリンダを加熱しながら上記シリンダ内のスクリューによって該シリンダの先端側へ送り、上記ベント口と上記射出口との間で、上記第１の温度よりも低く、かつ、当該樹脂成分の融点との差が１０℃以下となるように設定された第２の温度となるように上記シリンダを冷却降温する工程と、
上記シリンダの先端側へ送られた原料を成形型のキャビティに射出する工程とを備えていることを特徴とするベント式射出成形装置を用いた射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばガラス繊維等の補強用繊維を樹脂に混合した複合材料を射出成形する射出成形装置に関し、特に、ベント口を有するベント式射出成形装置及びその射出成形装置を用いた射出成形方法の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形装置は、シリンダと、シリンダ内に配設されたスクリューと、シリンダの外部に配設されたヒータとを備えており、原料供給ホッパから供給された原料をスクリューによって混練しながらヒータによって加熱して溶融状態にし、シリンダの先端側へ所定量送った後、成形型のキャビティに射出充填するように構成されている。この種の射出成形装置の分類方法としては様々あるが、その一つとしてベント式射出成形装置とノンベント式射出成形装置とに分類することができる。
【０００３】
ベント式射出成形装置は、特許文献１にも開示されているように、シリンダの長手方向の中途部に、当該シリンダの内部に連通するベント口が設けられている。ベント口よりも後端側に原料供給ホッパが設けられており、この原料供給ホッパからは、シリンダ内に常に少量の原料が滞留する程度に原料が供給される。原料供給ホッパから供給された原料は溶融状態にしてスクリューで送り、そのときに発生した不要物（ガス等）がベント口から排出されるように構成されている。このベント式の場合、その独特な構造に起因し、無背圧計量を行っても樹脂密度が不安定にならないという特徴がある。
【０００４】
ノンベント式射出成形装置は、ベント口が無く、原料供給ホッパから自重によって連続的に供給された原料を溶融状態にするとともにスクリューで送るように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１４−１６６７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、ガラス繊維等の補強用繊維を樹脂に混合した複合材料が自動車用部品等として幅広い分野で使用されており、その使用量が増加しているので、複合材料の廃棄処理が問題となっている。複合材料の場合、溶融混練する過程で剪断による補強用繊維の破断が不可避に発生するとされており、非補強材料単体との比較において、リサイクル時の機械的特性低下がより顕著になると言われている。このため、使用者側の判断によってリサイクルが禁止されるケースが見受けられる。この複合材料のリサイクルが可能になれば、環境負荷を軽減できるとともに、部品等の製造に要するコストを低減することが可能になる。そして、リサイクルは１回だけでなく、複数回、好ましくはバージン材にリサイクル材を一定割合配合する形で永久使用できれば環境負荷をより一層軽減できる。
【０００７】
ここで、ノンベント式射出成形装置では、原料が自重で連続的に供給されるので、原料供給ホッパからシリンダの先端までが原料で満杯になった状態、即ち、飽食状態となる。そして、背圧をかけた状態のスクリューによって原料を計量しているので、計量時間は原料の粘度に依存することになる。例えば、原料の粘度が低くなればなるほど回転抵抗が低くなる影響でスクリュー１回転当たりの原料の送り量が少なくなって計量時間が長くなる。このことを前提に、例えば複合材料を複数回リサイクルする場合を想定すると、１回目よりも２回目、２回目よりも３回目とリサイクル回数が増えるほど、熱分解による樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化が進行していき、その結果、シリンダ内における原料の粘度が低下し、計量時間が長くなっていく。このとき、スクリューの回転によって補強用繊維を最も剪断させる箇所は先端部に配設された逆止弁周辺であるが、計量時間が長時間化するということは、スクリューの総回転数（単位時間当たりの回転数×時間）が多くなるので、補強用繊維がさらに短小化する。つまり、リサイクル回数が増えるほど、製品の機械的特性が低下していくので、ノンベント式射出成形装置を使用することを前提にするとリサイクル回数を増やすのは困難である。
【０００８】
一方、ベント式射出成形装置では、シリンダ内に常に少量の原料が滞留する程度に原料の供給が行われた状態、即ち飢餓状態にして無背圧で計量できるので、計量時間は原料の粘度とは無関係になる。従って、リサイクル回数が増えてシリンダ内における原料の粘度が低下したとしても、計量時間は変化しない。計量時間が変化しないことにより補強用繊維の短小化が抑制されて機械的特性維持の面で有利になる。
【０００９】
ところが、特に１回目や２回目のリサイクル時のように原料の粘度があまり低下していない状況下では、飽食状態で背圧をかけて計量するノンベント式射出成形装置の方が計量時間を短縮することができ、従って、飢餓状態で無背圧計量を行うベント式射出成形装置は計量時間が相対的に長くなってしまうという問題を持っている。これは補強用繊維の剪断による繊維短小化を進行させてしまうため、機械的特性維持の面で不利になる。
【００１０】
そこで、本願発明者は、ベント式射出成形装置を飽食状態にして計量することに想到した。こうすれば、スクリュー１回転当たりの原料の送り量が増加するので、計量時間が短くなり、その結果、補強用繊維の繊維短小化が抑制されると考えられる。しかしながら、飽食状態にすると飢餓状態の数倍の量の原料がシリンダ内に滞留することになるので、シリンダ内での原料の滞留時間が長くなる。これが原料中の樹脂成分に対する熱履歴の蓄積を引き起こし、結果として著しく分子量を低下させ、ひいては製品中にボイドを発生させるなどして機械的特性の低下を招く結果となる。
【００１１】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料のリサイクル回数を増やした場合や複合材料のバージン材の機械的特性の低下を抑制して使用に耐え得る製品とすることができるようにし、ひいては、成形済複合材料廃棄による環境負荷の低減を図るとともに、製品を低コスト化することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明では、ベント式射出成形装置においてシリンダ内を飽食状態にして原料の計量を行うことを前提とし、シリンダへの投入後の原料を素早く加熱して樹脂成分を溶融状態にし、その後は樹脂成分が熱によるストレスを受けないように融点近傍の低温状態におくようにした。
【００１３】
第１の発明は、
先端側に射出口を有するシリンダと、
上記シリンダ内に配設されて回転駆動されるとともに、軸方向に押圧駆動されるスクリューと、
補強用繊維を樹脂に混合した複合材料あるいはその複合材料のリサイクル材を含んだ原料を上記シリンダ内の後端側に供給する原料供給部と、
上記シリンダを所定温度に加熱する加熱装置とを備え、
上記シリンダにおける長手方向の中途部には、該シリンダの内部を外部に連通させて該シリンダ内の不要物を排出するためのベント口が設けられたベント式射出成形装置において、
上記原料供給部は、上記シリンダ内に複数回の計量が可能な量の原料を供給して上記シリンダ内を飽食状態とするように構成され、
上記加熱装置は、上記ベント口と上記原料供給部との間に配設される上流側加熱部と、上記ベント口と上記射出口との間に配設される下流側加熱部と、上記上流側加熱部及び上記下流側加熱部を制御する制御装置とを有し、
上記制御装置は、上記ベント口と上記原料供給部との間で原料の樹脂成分の融点以上となるように設定された第１の温度となるまで加熱するように上記上流側加熱部を制御する一方、上記ベント口と上記射出口との間で上記第１の温度よりも低く、かつ、当該樹脂成分の融点との差が１０℃以下となるように設定された第２の温度となるまで冷却降温するように上記下流側加熱部を制御することを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、ベント式射出成形装置であることから無背圧で計量することが可能になるので、計量時間は原料の粘度に殆ど依存しなくなる。これにより、リサイクル回数が例えば３回〜５回程度まで増えた場合のように、熱分解による樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化とが同時進行してシリンダ内における原料の粘度が低下したとしても、背圧をかけて計量を行うノンベント式射出成形装置のように計量時間が長くなることがないため、計量時間はリサイクル回数が１回の場合と殆ど変わらなくなる。また、シリンダを飽食状態にしているので、スクリュー１回転当たりの原料の送り量を増加させて計量時間そのものを短くすることが可能になる。したがって、リサイクル回数が増えても補強用繊維の短小化が抑制されるので、得られる製品の機械的特性の低下が抑制される。また、複合材料のバージン材を成形する場合も同様に補強用繊維の短小化が抑制されるので、得られる製品の機械的特性の低下が抑制される。
【００１５】
そして、シリンダ内では、原料供給部によって供給された原料が、まず、ベント口と原料供給部との間に位置する上流側加熱部により樹脂成分の融点以上となるまで加熱されて溶融する。その後、原料は、ベント口と射出口との間に位置する下流側加熱部を流通する間に樹脂成分の融点近傍の温度まで冷却降温され、低温状態になるので、原料中の樹脂成分に熱履歴が蓄積し難くなる。よって、熱分解による樹脂成分の分子量の低下が抑制され、その結果、バージン材であってもリサイクル材であっても成形後に得られる製品の機械的特性の低下が抑制される。
【００１６】
第２の発明は、第１の発明において、
上記加熱装置の上記上流側加熱部は、第１加熱部と、該第１加熱部よりも上記ベント口に近い側に配設される第２加熱部とを備えており、
上記第１加熱部による加熱温度は上記第２加熱部による加熱温度よりも高く設定されていることを特徴とする。
【００１７】
この構成によれば、原料供給部から供給された直後の原料が第１加熱部によって一気に融点以上まで加熱されて溶融し、スクリューによって送られる。その後は、第１加熱部よりも低温の第２加熱部によって冷却降温されるので、樹脂成分の温度が低下し、樹脂成分に対する熱履歴の蓄積が抑制される。
【００１８】
第３の発明は、第２の発明において、
上記原料供給部は、樹脂成分がポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂であるリサイクル材を含んだ原料を供給することを特徴とする。
【００１９】
すなわち、このように２種類の樹脂が混合されたアロイ樹脂が複雑な組成を有することに起因し、加熱時の熱履歴の蓄積により熱分解による分子量低下を起こしやすく、熱安定性が悪いという性質を持っている。このリサイクル材を原料として使用することで、樹脂成分に熱履歴が蓄積し難いという、上記第１の発明の効果がより一層顕著なものとなる。
【００２０】
第４の発明は、
先端側に射出口を有するとともに、長手方向の中途部に外部と連通するベント口を有するシリンダ内の後端側に、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料あるいはその複合材料のリサイクル材を含んだ原料を複数回の計量が可能となる飽食状態となるまで供給する工程と、
上記シリンダ内の後端側に供給された原料を、上記ベント口までの間で原料の樹脂成分の融点以上となるように設定された第１の温度となるまで上記シリンダを加熱しながら上記シリンダ内のスクリューによって該シリンダの先端側へ送り、上記ベント口と上記射出口との間で、上記第１の温度よりも低く、かつ、当該樹脂成分の融点との差が１０℃以下となるように設定された第２の温度となるように上記シリンダを冷却降温する工程と、
上記シリンダの先端側へ送られた原料を成形型のキャビティに射出する工程とを備えていることを特徴とするベント式射出成形装置を用いた射出成形方法である。
【００２１】
この構成によれば、第１の発明と同様に、ベント式射出成形装置のシリンダを飽食状態にし、ベント口と原料供給部との間で原料を樹脂成分の融点以上となるまで加熱して溶融状態にし、その後、ベント口と射出口との間で原料の樹脂成分に熱履歴が蓄積しないようにすることが可能になる。よって、バージン材であってもリサイクル材であっても成形後に得られる製品の機械的特性の低下が抑制される。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、ベント式射出成形装置のシリンダを飽食状態にし、ベント口と原料供給部との間で原料を樹脂成分の融点以上となるまで加熱して溶融状態にし、その後、ベント口と射出口との間で原料に熱履歴が蓄積しないようにしたので、補強用繊維の繊維短小化を抑制できるとともに、樹脂成分の分子量低下を抑制できる。これにより、複合材料のバージン材だけでなく、複合材料のリサイクル回数を増やした場合であっても機械的特性の低下を抑制することができるので、リサイクルを推進して環境負荷を低減でき、また、製品を低コスト化することができる。
【００２３】
第２の発明によれば、供給された直後の原料を第１加熱部によって一気に加熱して溶融した後、比較的低温の第２加熱部によって冷却降温するので、樹脂成分の熱履歴の蓄積を抑制することができる。
【００２４】
第３の発明によれば、樹脂成分が熱安定性の悪いポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂であるリサイクル材を供給するようにしているので、リサイクル材の樹脂成分に熱履歴が蓄積し難いという本発明の効果がより一層顕著なものとなる。
【００２５】
第４の発明によれば、第１の発明と同様に、複合材料のバージン材だけでなく、複合材料のリサイクル回数を増やしても機械的特性の低下を抑制することができるので、リサイクルを推進して環境負荷を低減でき、また、製品を低コスト化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】実施形態に係るベント式射出成形装置の概略構造を示す断面図である。
【図２】ベント式射出成形装置のブロック図である。
【図３】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数と引張強度保持率との関係を示すグラフである。
【図４】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数と引張強度との関係を示すグラフである。
【図５】ポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数と引張強度保持率との関係を示すグラフである。
【図６】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数と曲げ強さ保持率との関係を示すグラフである。
【図７】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数と曲げ強さとの関係を示すグラフである。
【図８】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数とアイゾット衝撃強度保持率との関係を示すグラフである。
【図９】ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材のリサイクル回数とアイゾット衝撃強度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。
【００２８】
図１は、本発明の実施形態に係るベント式射出成形装置１の概略構造を示す断面図である。ベント式射出成形装置１は、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料あるいはその複合材料のリサイクル材を原料として射出成形し、各種製品を得ることができるように構成されている。各種製品とは、例えば自動車部品や家電用部品等を挙げることができる。また、リサイクル材は、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料であれば特に限定されないが、例えば、ナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材や、２種類以上の樹脂が混合されたアロイ樹脂及びガラス繊維からなるリサイクル材等を挙げることができる。補強用繊維はガラス繊維以外の繊維であってもよい。また、原料としては、複合材料のバージン材にリサイクル材を加えたものであってもよい。
【００２９】
ベント式射出成形装置１は、シリンダ２と、スクリュー３と、スクリュー駆動装置４（図２に示す）と、原料供給装置（原料供給部）５と、加熱装置６と、制御装置７（図２に示す）とを備えている。シリンダ２は、水平方向に延びており、図示しないが工場等の地面に設置された基台に固定されている。シリンダ２の先端側は図１における左側であり、シリンダ２の後端側は図１における右側である。シリンダ２の先端側には、シリンダ２の外部から内部へ樹脂等が逆流するのを防止するための逆止弁を有するノズル２０が設けられている。ノズル２０に射出口２０ａが形成されている。シリンダ２における長手方向の中途部には、該シリンダ２の内部を外部に連通させるベント口２１が設けられている。ベント口２１は、シリンダ２内の不要物、例えばガス等を排出するためのものである。ベント式射出成形装置１のシリンダ２は、ノンベント式射出成形装置のシリンダ（図示せず）に比べ約１．４倍の長さを持っている。
【００３０】
スクリュー３は、シリンダ２内において回転可能に支持されるとともに、軸方向に移動可能になっている。スクリュー３の外周面には、螺旋条３０が連続して形成されている。スクリュー３の後端側は、シリンダ２の後端側から突出している。このスクリュー３の後端側には、スクリュー駆動装置４が連結されている。スクリュー駆動装置４は、スクリュー３を回転駆動するとともに、軸方向にも押圧駆動するように構成された周知の構造のものである。図２に示すように、スクリュー駆動装置４は制御装置７に接続され、該制御装置７によって制御される。
【００３１】
原料供給部５は、原料をシリンダ２内の後端側に供給するためのものであり、原料を貯留するホッパ５０と、ホッパ５０の内部をシリンダ２の内部に接続する接続筒部５１と、接続筒部５１に設けられ、原料の供給量を調整する供給量調整部５２とを備えている。ホッパ５０には、例えば、上記リサイクル材を破砕して細かくしたペレット状の原料Ａ、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料からなる原料Ａ（バージン材）、バージン材とリサイクル材とを任意の比率で含む原料Ａ等が貯留される。
【００３２】
供給量調整部５２は、制御装置７によって制御されて所定量の原料Ａを所定のタイミングでシリンダ２の内部に供給することができるように構成されたものであり、例えば流量制御弁等である。尚、供給量調整部５２は、例えば原料Ａを送る送り装置等で構成することができる。
【００３３】
加熱装置６は、最上流側ヒータ６１と、上流側ヒータ６２と、下流側ヒータ６３と、最下流側ヒータ６４とを備えている。最上流側ヒータ６１と、上流側ヒータ６２とは、ベント口２１と原料供給部５との間に配設される上流側加熱部６Ａである。最上流側ヒータ６１は、シリンダ２の最も上流に配設されており、本発明の第１加熱部に相当するものである。上流側ヒータ６２は、最上流側ヒータ６１よりもベント口２１に近い側、即ち下流側に配設されており、本発明の第２加熱部に相当するものである。また、下流側ヒータ６３と、最下流側ヒータ６４とは、ベント口２１と射出口２０ａとの間に配設される下流側加熱部６Ｂである。最下流側ヒータ６４は、最も下流に配設されている。加熱装置６の４つのヒータ６１〜６４によってシリンダ２の先端側から後端側まで加熱されるようになっている。
【００３４】
シリンダ２は、ベント口２１を基準として、ベント口２１よりも上流側の第１ステージＳ１と、ベント口２１よりも下流側の第２ステージＳ２とに分けることができる。第１ステージＳ１では、上流側加熱部６Ａによる加熱が行われる一方、第２ステージＳ２では、下流側加熱部６Ｂによる冷却降温が行われる。第１ステージＳ１では原料Ａの樹脂成分が完全に溶融し、第２ステージＳ２には溶融状態の樹脂が送られる。
【００３５】
加熱装置６の４つのヒータ６１〜６４は、例えば電力を供給することによって発熱する発熱体を有しており、互いに同じ構造のものである。ヒータ６１〜６４は、制御装置７に接続されて該制御装置７によってＯＮ／ＯＦＦの切替、及び単位時間当たりの発熱量が個別に調整される。発熱量の調整はヒータ６１〜６４に供給する電力量の増減によって行うことができる。
【００３６】
加熱装置６の４つのヒータ６１〜６４は、シリンダ２の外周面を囲む形状とされている。従って、ヒータ６１〜６４の熱はシリンダ２の周壁部を加熱し、加熱されたシリンダ２の周壁部の熱が内部の原料やスクリュー３に伝達し、これにより、原料Ａが所定温度となるまで加熱される。尚、上流側加熱部６Ａ及び下流側加熱部６Ｂの温設定によっては、上流側加熱部６Ａで加熱された原料Ａの温度を下流側加熱部６Ｂによって降温させることも可能である。
【００３７】
また、シリンダ２の外部には、最上流側温度センサ７１と、上流側温度センサ７２と、下流側温度センサ７３と、最下流側温度センサ７４とが配設されている。これら温度センサ７１〜７４は、従来から周知の温度センサであり、例えば熱電対等を使用することができる。最上流側温度センサ７１は、最上流側ヒータ６１による加熱温度を検出するためのものであり、シリンダ２の内部における最上流側ヒータ６１の配設部位に対応する箇所（シリンダ２内部の最上流部）に存在する原料温度を間接的に検出することができる。上流側温度センサ７２は、上流側ヒータ６２による加熱温度を検出するためのものであり、シリンダ２の内部における上流側ヒータ６２の配設部位に対応する箇所（シリンダ２内部のベント口２１よりも上流部）に存在する原料温度を間接的に検出することができる。下流側温度センサ７３は、下流側ヒータ６３による加熱温度を検出するためのものであり、シリンダ２の内部における下流側ヒータ６３の配設部位に対応する箇所（シリンダ２内部のベント口２１よりも下流部）に存在する原料温度を間接的に検出することができる。最下流側温度センサ７４は、最下流側ヒータ６４による加熱温度を検出するためのものであり、シリンダ２の内部における最下流側ヒータ６４の配設部位に対応する箇所（シリンダ２内部の最下流部）に存在する原料温度を間接的に検出することができる。
【００３８】
最上流側温度センサ７１と、上流側温度センサ７２と、下流側温度センサ７３と、最下流側温度センサ７４は、制御装置７に接続されていて、検出した温度に関する信号を連続的に出力している。これらセンサ７１〜７４は、ベント式射出成形装置１を構成する要素である。
【００３９】
制御装置７は、例えば周知のマイクロコンピュータ装置等で構成することができ、中央演算装置や、記憶装置、各種設定ボタン等を有している。制御装置７は、設定ボタン等によって設定された回転速度でスクリュー３が回転するようにスクリュー駆動装置４を制御するとともに、設定されたタイミングで設定された量だけスクリュー３が軸方向に移動するようにスクリュー駆動装置４を制御する。また、制御装置７は、設定された原料供給量となるように原料供給装置５を制御する。
【００４０】
さらに、制御装置７は、設定された温度となるように、最上流側ヒータ６１、上流側ヒータ６２、下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４を個別に制御する。このとき、ヒータ６１〜６４による加熱温度は、最上流側温度センサ７１、上流側温度センサ７２、下流側温度センサ７３及び最下流側温度センサ７４からフィードバックされ、各ヒータ６１〜６４に供給される電力量が設定温度となるように調整される。制御装置７は、基本的には、上流側加熱部６Ａである最上流側ヒータ６１及び上流側ヒータ６２による加熱温度を、下流側加熱部６Ｂである下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４による加熱温度よりも高くする。最上流側ヒータ６１、上流側ヒータ６２、下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４の温度は個別に設定することができるようになっている。
【００４１】
金型（成形型）８０は、固定型８１と可動型８２とからなる。固定型８１は固定盤８３に取り付けられている。可動型８２は可動盤８４に取り付けられている。可動盤８４には駆動装置８５が連結されている。駆動装置８５によって可動型８２を固定型８１に対して接離する方向に移動させて金型８０を型閉じ状態と型開き状態とに切り替えることができるようになっている。金型８０の内部には、型閉じ状態でキャビティＣが区画形成される。また、固定型８１には、キャビティＣと、シリンダ２の射出口２０ａとを連通させるためのスプルー８１ａが形成されている。
【００４２】
次に、上記のように構成されたベント式射出成形装置１を使用して射出成形を行う場合について説明する。原料供給装置５のホッパ５０には、バージン材やリサイクル材を破砕して細かくしたペレット状の原料Ａを十分な量貯留しておく。また、金型８０は型閉じ状態にしておく。そして、スクリュー３を回転させながら、原料供給装置５の供給量調整部５２によって所定量の原料Ａをシリンダ２の内部に供給して原料Ａを溶融させるとともに、原料Ａの計量を開始する。シリンダ２の内部に供給する原料Ａの供給量は、複数回の計量が可能な量、即ち、１回の成形でキャビティＣに射出する量の２倍以上５倍以下程度である。つまり、シリンダ２の先端側から後端側までが原料Ａによって充填される飽食状態となるように原料Ａを供給することで、シリンダ２の内部が飢餓状態になるのを回避する。シリンダ２を飽食状態にしているので、スクリュー３の１回転当たりの原料の送り量を増加させて計量時間を短くすることが可能になる。計量時には無背圧にしておく。尚、シリンダ２の内部が飢餓状態であるとは、成形サイクルを満足させるために必要最小限の量、即ち、１回の成形でキャビティＣに射出する量の１倍から２倍未満である。
【００４３】
また、加熱装置６の上流側加熱部６Ａの温度は、原料Ａの樹脂成分の融点以上となるように設定された第１の温度となるまで原料Ａを加熱するように設定する。また、加熱装置６の下流側加熱部６Ｂの温度は、上記第１の温度よりも低く、かつ、当該樹脂成分の融点近傍に設定された第２の温度となるまで原料を冷却降温するように設定する。具体的には、例えばナイロン６及びガラス繊維からなるリサイクル材が原料Ａである場合には、樹脂成分のナイロン６の融点が２２５℃であることから、上流側加熱部６Ａの最上流側ヒータ６１の温度は３１０℃、上流側ヒータ６２の温度は２５０℃にし、下流側加熱部６Ｂの下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４の温度は２２０℃にする。最上流側ヒータ６１の温度を、樹脂成分の融点よりも大幅に高い３１０℃（第１の温度）にすることで、シリンダ２の内部に供給された直後の原料Ａが一気に融点まで加熱されて樹脂成分が溶融する。そして、原料Ａがスクリュー３によって送られて上流側ヒータ６２に対応する部位に達する。上流側ヒータ６２の温度は、樹脂成分の融点よりも高いが、最上流側ヒータ６１による加熱温度よりも大幅に低い２５０℃であるため、原料Ａが冷却される形になり原料Ａの温度が低下する。つまり、原料Ａの樹脂成分に熱履歴が蓄積し始める前に、原料Ａの温度を熱履歴が蓄積されにくい低温度にする。
【００４４】
ベント式射出成形装置１であることから原料Ａはシリンダ２の内部でベント口２１に達するまでの間、即ち第１ステージＳ１で完全に溶融する。そして、ベント口２１からは不要物であるガス等が排出される。原料Ａが、シリンダ２の内部においてベント口２１よりも下流側の第２ステージＳ２に送られると、下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４の温度が樹脂成分の融点近傍であって融点よりも若干低めの２２０℃（第２の温度）に設定されているので、原料Ａの温度は、樹脂成分に熱履歴が蓄積しないのではないかと考えられるほどの低温まで冷却降下する。樹脂成分の融点近傍に設定された第２の温度とは、樹脂成分が分子量の著しい低下を伴う熱履歴を蓄積しない程度の温度であり、樹脂成分の融点を含んでも含まなくてもよい。好ましいのは、第２の温度と原料Ａの樹脂成分の融点との差が１０℃以下であり、より好ましくは、５℃以下である。
【００４５】
尚、この実施形態では、下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４の温度が樹脂成分の融点よりも低くなっているが、樹脂成分はスクリュー３によって連続的に混練されているので、固化することはなく、シリンダ２の先端側まで送られる。ただし、下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４の温度が樹脂成分の融点よりも大幅に低いと、発熱体であるヒータからの距離が遠いことに起因し、シリンダ２の内壁よりも低温となってしまうスクリュー３の表面に樹脂成分が固着する場合があるので、樹脂成分がスクリュー３の表面に固着しない程度の温度に設定するのが好ましい。
【００４６】
上記のようにして１回の射出量に相当する量の原料Ａがシリンダ２の先端側に溜まって計量が完了すると、スクリュー３をスクリュー駆動装置４によって軸方向先端側へ押圧する。これにより、原料Ａが射出口２０ａから射出されてスプルー８１ａを通ってキャビティＣに充填されて成形される。
【００４７】
以上説明したように、この実施形態に係るベント式射出成形装置１を用いた射出成形方法は、シリンダ２内の後端側に、補強用繊維を樹脂に混合した複合材料のバージン材やリサイクル材を原料として複数回の計量が可能となる飽食状態となるまで供給する原料供給工程と、シリンダ２内の後端側に供給された原料を、ベント口２１までの間で原料の樹脂成分の融点以上となるまで加熱しながらシリンダ２内のスクリュー３によって該シリンダ２の先端側へ送り、ベント口２１と射出口２０ａとの間で、樹脂成分の融点近傍に設定された温度となるまで原料を冷却降温する工程と、シリンダ２の先端側へ送られた原料を金型８０のキャビティＣに射出する射出工程とを備えている。
【００４８】
リサイクル材で成形された製品を再びリサイクル材とする場合のように、リサイクル回数を重ねていくと、熱分解による樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化とが同時に進行していく。特に、リサイクル回数が例えば３回〜５回程度まで増えた場合では樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化が顕著になる。このようなリサイクル材を仮にノンベント式射出成形装置で成形しようとすると、次のような問題が想定される。
【００４９】
すなわち、ノンベント式射出成形装置は、計量した樹脂の密度にバラつきが生じないようにするために背圧が必要であり、よって、背圧をかけた状態のスクリューによって原料を計量している。このため、計量時間は原料の粘度に大きく依存しており、原料の粘度が低くなればなるほど背圧に対する溶融原料の反発力が弱まり、スクリュー１回転当たりの原料の送り量が少なくなって計量時間が長くなる。上記したように樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化が進んだリサイクル材では、ノンベント式射出成形装置のシリンダ内で粘度が低下してしまって計量時間が長くなる。計量時間が長くなるということは１回の計量に要するスクリューの総回転数が多くなるので、補強用繊維が更に細かく剪断されてしまい、その結果、繊維による補強効果が大幅に低下してしまう。補強用繊維は、特に逆止弁近傍で細かく剪断されることになる。逆止弁近傍では樹脂が複雑な流れを形成しているのに加え、複雑な形状をした逆止弁が回転に伴って樹脂に高混練を加えるためである。
【００５０】
この実施形態によれば、ベント式射出成形装置１であることから背圧をかけなくても計量した樹脂の密度にバラつきが少なく、従って、無背圧で計量することが可能になるので、計量時間は原料の粘度に殆ど依存しなくなる。これにより、リサイクル回数が例えば３回〜５回程度まで増えた場合のように、熱分解による樹脂成分の分子量低下と、補強用繊維の剪断による繊維短小化とが同時に進行してシリンダ２内における原料Ａの粘度が低下したとしても、ノンベント式射出成形装置のように計量時間が長くなることはなく、リサイクル回数が１回の場合と殆ど変わらない時間で計量を行うことができる。このことにより、補強用繊維の剪断が抑制される。
【００５１】
また、計量時にシリンダ２内を飽食状態にしているので、飢餓状態にしている場合に比べてスクリュー３の１回転当たりの原料Ａの送り量を増加させることができ、その結果、１回の計量に要するスクリュー３の総回転数が少なくて済み、計量時間を短くすることが可能になる。計量時間そのものが短くなれば逆止弁による補強用繊維の剪断が軽減されるため、リサイクル回数が増えても補強用繊維の繊維短小化が抑制される。その結果、得られる製品の機械的特性の低下が抑制される。
【００５２】
そして、シリンダ２内では、原料供給装置５によって供給された原料Ａが、まず、ベント口２１と原料供給装置５との間で樹脂成分の融点以上となるまで一気に加熱されて溶融する。その後、原料Ａは、ベント口２１と射出口２０ａとの間を流通する間に冷却されて樹脂成分の融点近傍の温度となり、低温状態になるので、原料Ａの樹脂成分に熱履歴が蓄積し難くなる。よって、樹脂成分の分子量の低下が抑制され、その結果、製品中にボイドが発生する等の分子量低下による悪影響を回避することが可能になり、このことによっても機械的特性の低下が抑制される。
【００５３】
仮に、ノンベント式射出成形装置で成形する場合を想定すると、本実施形態のようにシリンダ２の下流側の温度を樹脂成分の融点近傍まで低下させることはできない。その理由は、ノンベント式射出成形装置の場合、シリンダ内のどこまでが固相原料でどこからが液相原料か不明確、すなわち、構造的に原料の固相と液相の境界が曖昧にならざるを得ず、そのような状況でシリンダの先端側の温度を融点近傍まで低下させてしまうと、スクリュー折損やスクリュー回転不可等のリスクが発生する。つまり、ノンベント式射出成形装置においては、常にシリンダの先端まで固相のペレットが送られてくる可能性を考慮しなければならない。スクリュー折損等のリスクを負ってでも、どこか１箇所のみを低温に設定してみたとしても、温度も範囲も限定された設定範囲でしか実施できず、効果も殆ど得られないからである。
【００５４】
したがって、この実施形態によれば、バージン材の成形だけなく、リサイクル回数を増やしても機械的特性の低下を抑制して使用に耐え得る製品とすることができるので、リサイクルを推進して環境負荷を低減でき、また、製品を低コスト化することができる。
【００５５】
また、シリンダ２内に供給された直後の原料Ａを最上流側ヒータ６１によって一気に加熱して溶融した後、比較的低温の下流側ヒータ６３及び最下流側ヒータ６４によって冷却降温するので、樹脂成分の熱履歴の蓄積を抑制することができる。
【００５６】
尚、上記実施形態では、最上流側ヒータ６１と上流側ヒータ６２の温度を異なる温度にしているが、これに限らず、最上流側ヒータ６１と上流側ヒータ６２を同じ温度にしてもよい。
【００５７】
また、上記実施形態では、加熱装置６のヒータとセンサの数を４つにしているが、これに限られるものではなく、ヒータとセンサの数は任意に設定することができる。
【実施例】
【００５８】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【００５９】
図３は、実施例１と比較例１〜３のリサイクル回数と引張強度保持率との関係を示すグラフである。実施例１と比較例１〜３の原料は、ナイロン６と、補強用繊維としてのガラス繊維との複合材料のリサイクル材であるが、横軸におけるリサイクル回数「０」のみ、リサイクルしていない原料で成形した製品の試験結果である。補強用繊維の混合量は１５重量％である。
【００６０】
横軸のリサイクル回数「１」とは初めてリサイクルした原料で成形した製品の試験結果であり、リサイクル回数「２」とはリサイクルを繰り返して行い、２回目のリサイクル材を原料として成形した製品の試験結果である。このグラフでは、リサイクル回数５回目のリサイクル材まで試験を行っている。
【００６１】
縦軸の引張強度保持率（％）とは、リサイクルしていない原料で成形した製品の試験結果（引張強度）を１００％としたときに、リサイクル材を原料として引張強度がどの程度低下したかを示す数値であり、例えば、引張強度保持率が５０％であれば、リサイクルしていない原料で成形した製品の１／２の引張強度を有しているということである。
【００６２】
引張強度試験の条件は以下の通りである。すなわち、引張試験機にはインストロンジャパン株式会社製  万能試験機ＭＯＤＥＬ４２０６を使用し、ＩＳＯ５２７に準拠した試験方法にて行った。サンプル数には各試験例ごとにｎ＝１０実施し、結果には平均値を用いた。
【００６３】
また、試験結果は、ＩＳＯ５２７−１と、ＩＳＯ５２７−２を適用した結果である。試験室の雰囲気温度はエアコンによって２５℃となるように管理していた。引張速度は、全て１ｍｍ／分とした。
【００６４】
実施例１は、図１に示すようなベント式射出成形装置を用いてシリンダ内を飽食状態にして原料を計量し、かつ、ベント口よりも上流側で樹脂成分を溶融させ、ベント口よりも下流側では樹脂成分の融点近傍の低い温度にして樹脂成分に熱履歴を蓄積しないようにした場合である。
【００６５】
射出成形装置は、株式会社日本製鋼所製  ２２０Ｔ射出成形機に株式会社日本油機製  ベント式可塑化ユニットを換装したベント式射出成形装置を使用した。成形サイクルは３０秒に固定し、充填条件も基本固定としたが、引張試験片を含む他の試験片とのセット取り金型のショット重量が５３．５ｇになるよう、リサイクル回数や試験例により充填条件を微調整した。
【００６６】
また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３１０℃、上流側ヒータ６２は２５０℃、下流側ヒータ６３は２２０℃、最下流側ヒータ６４は２２０℃とした。また、シリンダ内には、原料供給を停止した後も４回以上計量可能な量の原料を供給して飽食状態にした。この場合の計量時間は３秒間であり、スクリュー回転速度は１５０回転／分である。したがって、スクリューは１計量当たり８回転することになる。
【００６７】
比較例１は、実施例１と同じベント式射出成形装置を使用し、成形サイクル及び製品重量は実施例１と同じである。また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３２０℃、上流側ヒータ６２は３１０℃、下流側ヒータ６３は２４０℃、最下流側ヒータ６４は２４０℃とした。また、シリンダ内には、原料供給を停止した後も４回以上計量可能な量の原料を供給してシリンダ内を飽食状態にした。計量時間及びスクリュー回転速度は、実施例１と同じであるため、スクリューは１計量当たり８回転することになる。
【００６８】
比較例２は、実施例１と同じベント式射出成形装置を使用し、成形サイクル及び製品重量は実施例１と同じである。また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３２０℃、上流側ヒータ６２は３１０℃、下流側ヒータ６３は２４０℃、最下流側ヒータ６４は２４０℃とした。計量時間及びスクリュー回転数は、実施例１と同じであるが、シリンダ内には計量回数が２回に満たない量の原料（２回分程度）しか供給せずに、シリンダ内を飢餓状態にした。そして、飢餓状態を作り出すために、原料供給装置５の供給量調整部５２を供給量を絞る設定してあることに起因して、計量時間が１２秒まで長くなった結果、１計量当たりのスクリューの回転数が大幅に増加し、スクリューは１計量当たり３０回転することになる。
【００６９】
比較例３は、ノンベント式射出成形装置として、日精樹脂工業株式会社製  ２２０Ｔノンベント式射出成形装置を使用した。成形サイクル及び製品重量は実施例１と同じである。原料はホッパから自重で連続供給した。計量時の背圧は、ナイロン６にガラス繊維１５重量％が混合された複合材料に対する一般的な設定例にならい１５ＭＰａとした。また、図１に示すようにヒータが配置されており、最上流側ヒータ６１は２８０℃、上流側ヒータ６２は２７０℃、下流側ヒータ６３は２７０℃、最下流側ヒータ６４は２６０℃とした。スクリュー回転速度は１５０回転／分である。１計量当たりのスクリュー回転数は、リサイクル回数が０回のときに６回転、リサイクル回数が５回のときに３０回転であり、リサイクル回数が増えるに従って１計量当たりのスクリュー回転数が増加した。これはリサイクル回数の増加によってシリンダ内における原料の粘度が低下したことに起因する。
【００７０】
図３から明らかなように、実施例１は、比較例１〜３に比べて全体的に引張強度保持率が大きな値を示している。リサイクル回数が１回や２回の熱履歴の蓄積が浅い段階では、実施例１と比較例１〜３との引張強度保持率の差は数％〜７％、８%程度に収まっているのに対し、リサイクル回数が４回や５回の熱履歴の蓄積が進行した段階では、実施例１と比較例１〜３との引張強度保持率の差は１１％、１２％程度まで拡大している。そして、実施例１は、リサイクル回数が５回となっても引張強度保持率は８３%程度の高い値を示しており、リサイクルしていない原料に比べて引張強度の低下は抑制されている。これは、実施例１では、リサイクル回数が多くなっても、補強用繊維の短小化が抑制され、しかも、樹脂成分に熱履歴が蓄積し難くなって分子量が維持され、その結果、機械的特性の低下が抑制されていることによる。
【００７１】
特に比較例１では、リサイクル回数が３回までは、引張強度保持率が実施例１に近い値となっているが、リサイクル回数が４、５回目で大きく低下している。これは、ベント口よりも下流側のヒータ温度が原料の樹脂成分の融点よりもかなり高いので、ベント口よりも下流側で樹脂成分に熱履歴が蓄積して、熱分解により分子量が著しく低下したためである。比較例１では、リサイクル回数が４、５回目の試験片の破断面には、分子量の低下に起因したボイドが全数に見られた。
【００７２】
また、比較例２では飢餓状態での計量であるため、１計量当たりのスクリュー回転数が増加した分、補強用繊維が剪断されて繊維短小化が進み、リサイクル回数が２回以降は実施例１に比べて引張強度保持率が大きく低下している。
【００７３】
また、比較例３では背圧をかけた状態で計量を行うノンベント式射出成形装置を使用している。このため、リサイクル回数が増えるに従ってシリンダ内での原料の粘度が低下して計量に要する時間が長時間化する。その結果、１計量当たりのスクリュー回転数が増加するので、補強用繊維が剪断されて繊維短小化が進み、比較例２と同様にリサイクル回数が２回以降は実施例１に比べて引張強度保持率が大きく低下してしまっている。
【００７４】
つまり、引張強度には、補強用繊維の繊維長だけではなく、樹脂成分の分子量も大きく影響しており、実施例１ではこれらを両立できていることが分かる。
【００７５】
図４は、実施例１及び比較例１〜３の引張強度の絶対値を示している。この図４の結果からも、実施例１の機械的特性が比較例１〜３に比べて高くなっていることを把握できる。
【００７６】
図５は、実施例２及び比較例４〜６のリサイクル回数と引張強度保持率との関係を示すグラフである。実施例２と比較例４〜６の原料は、ポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂と、補強用繊維としてのガラス繊維との複合材料のリサイクル材であるが、横軸におけるリサイクル回数が０回のみ、リサイクルしていない原料で成形した製品の試験結果である。補強用繊維の混合量は３０重量％である。ポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂の融点は２５５℃である。
【００７７】
実施例２は、実施例１と同様にして成形した場合である。
【００７８】
射出成形装置は、株式会社日本製鋼所製  ２２０Ｔ射出成形機に株式会社日本油機製  ベント式可塑化ユニットを換装したベント式射出成形装置を使用した。成形サイクルは３０秒に固定し、充填条件も基本固定としたが、引張試験片を含む他の試験片とのセット取り金型のショット重量が６７．６ｇになるよう、リサイクル回数や試験例により充填条件を微調整した。また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３００℃、上流側ヒータ６２は２８０℃、下流側ヒータ６３は２５０℃、最下流側ヒータ６４は２５０℃とした。また、シリンダ内には、原料供給を停止した後も４回以上計量可能な量の原料を供給してシリンダ内を飽食状態にした。この場合の計量時間は３秒間であり、スクリュー回転速度は１５０回転／分である。したがって、スクリューは１計量当たり８回転することになる。
【００７９】
比較例４は、実施例１と同じベント式射出成形装置を使用し、成形サイクル及び製品重量は実施例２と同じである。また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３００℃、上流側ヒータ６２は２９０℃、下流側ヒータ６３は２８０℃、最下流側ヒータ６４は２８０℃とした。また、シリンダ内には、原料供給を停止した後も４回以上計量可能な量の原料を供給してシリンダ内を飽食状態にした。計量時間及びスクリュー回転速度は、実施例２と同じであるため、スクリューは１計量当たり８回転することになる。
【００８０】
比較例５は、実施例１と同じベント式射出成形装置を使用し、成形サイクル及び製品重量は実施例２と同じである。また、図１に示す最上流側ヒータ６１は３２０℃、上流側ヒータ６２は３００℃、下流側ヒータ６３は２８０℃、最下流側ヒータ６４は２８０℃とした。計量時間及びスクリュー回転数は、実施例２と同じであるが、シリンダ内には計量回数が２回に満たない量の原料しか供給せずに、シリンダ内を飢餓状態にした。そして、飢餓状態を作り出すために、原料供給装置５の供給量調整部５２を供給量を絞る設定してあることに起因して、計量時間が１２秒まで長くなった結果、１計量当たりのスクリューの回転数が大幅に増加し、スクリューは１計量当たり３０回転することになる。
【００８１】
比較例６は、ノンベント式射出成形装置として、日精樹脂工業株式会社製  ２２０Ｔノンベント式射出成形装置を使用した。成形サイクル及び製品重量は実施例１と同じである。原料はホッパから自重で連続供給した。計量時の背圧は、ポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂に、ガラス繊維３０重量％が混合された複合材料に対する一般的な設定例にならい１５ＭＰａとした。また、図１に示すようにヒータが配置されており、最上流側ヒータ６１は３００℃、上流側ヒータ６２は２９０℃、下流側ヒータ６３は２８０℃、最下流側ヒータ６４は２８０℃とした。スクリュー回転速度は１５０回転／分である。１計量当たりのスクリュー回転数は、リサイクル回数が０回のときに６回転、リサイクル回数が５回のときに３０回転であり、リサイクル回数が増えるに従って１計量当たりのスクリュー回転数が増加した。
【００８２】
図５から明らかなように、実施例２は、樹脂成分が熱安定性の悪いポリブチレンテレフタレート樹脂にポリエチレンテレフタレート樹脂が混合されたアロイ樹脂であるリサイクル材を使用しているのに、比較例４〜６に比べて特にリサイクル回数が４回、５回で引張強度保持率が大きな値を示している。これは、リサイクル回数が４回から５回のように多くなっても、樹脂成分に熱履歴が蓄積し難くなっていることと、補強用繊維の短小化が抑制されていることとによって機械的特性の低下が抑制されていることによる。
【００８３】
比較例４〜６では、上述したように比較例１〜３の場合と同様な理由によって引張強度保持率が低下している。特に比較例４では、樹脂成分に熱履歴が蓄積して分子量が著しく低下しているためである。
【００８４】
また、図６は、実施例１と比較例３のリサイクル回数と曲げ強さ保持率との関係を示すグラフである。横軸のリサイクル回数は、図３等と同じである。縦軸の曲げ強さ保持率（％）とは、リサイクルしていない原料で成形した製品の試験結果（曲げ強さ）を１００％としたときに、リサイクル材を原料として曲げ強さがどの程度低下したかを示す数値であり、例えば、曲げ強さ保持率が５０％であれば、リサイクルしていない原料で成形した製品の１／２の曲げ強さを有しているということである。
【００８５】
曲げ強さの試験条件は以下の通りである。すなわち、曲げ試験機にはインストロンジャパン株式会社製  万能試験機MODEL4206を使用し、ISO178に準拠した試験方法にて行った。試験サンプル数は１０とし、結果には平均値を用いた。
【００８６】
図６から明らかなように、実施例１は比較例３に比べて曲げ強さ保持率が大きな値を示している。リサイクル回数が１回のように熱履歴の蓄積が浅い段階では、実施例１と比較例３との引張強度保持率の差は１０％未満に収まっているのに対し、リサイクル回数が２回〜５回の熱履歴の蓄積が進行した段階では、実施例１と比較例３との曲げ強度保持率の差は１０％を大きく超えており、２０％程度まで拡大している。そして、実施例１は、リサイクル回数が５回となっても曲げ強さ保持率は１００％程度の高い値を示しており、リサイクルしていない原料に比べて曲げ強さの低下は抑制されている。これは、実施例１では、リサイクル回数が多くなっても、補強用繊維の短小化が抑制され、しかも、樹脂成分に熱履歴が蓄積し難くなって分子量が維持され、その結果、機械的特性の低下が抑制されていることによる。
【００８７】
図７は、実施例１及び比較例３の曲げ強さの絶対値を示している。曲げ強さは、リサイクル０回目から５回目に亘って実施例１の方が高くなっており、その差はリサイクル回数が増えるほど大きくなっている。また、本実施形態に係る成形方法によれば、リサイクル回数が０回目同士を比較しても曲げ強さが強いので、バージン材を成形する場合も本実施形態に係る成形方法が有効であることが分かる。
【００８８】
また、図８は、実施例１と比較例３のリサイクル回数とアイゾット衝撃強度保持率との関係を示すグラフである。横軸のリサイクル回数は、図３等と同じである。縦軸のアイゾット衝撃強度保持率（％）とは、リサイクルしていない原料で成形した製品の試験結果（アイゾット衝撃強度）を１００％としたときに、リサイクル材を原料としてアイゾット衝撃強度がどの程度低下したかを示す数値であり、例えば、アイゾット衝撃強度保持率が５０％であれば、リサイクルしていない原料で成形した製品の１／２のアイゾット衝撃強度を有しているということである。アイゾット衝撃試験は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１０に基づいて行った。
【００８９】
また、図９は、実施例１及び比較例３のアイゾット衝撃強度の絶対値を示している。この図９から明らかなように、アイゾット衝撃強度は、リサイクル０回目から５回目に亘って実施例１の方が高くなっている。つまり、本実施形態に係る成形方法によれば、リサイクル回数が０回目同士を比較してもアイゾット衝撃強度が高いので、バージン材を成形する場合も本実施形態に係る成形方法が有効であることが分かる。
【００９０】
尚、上記実施例では、オールリサイクル材、即ち、リサイクル材のみを原料として射出成形した場合について説明したが、これに限らず、例えば、リサイクル材に所定割合のバージン材を混合したバージン材混合原料を射出成形する場合や、全量がバージン材である原料を射出成形する場合についても本発明を適用することができる。バージン材をリサイクル材に混合する割合は、適宜設定することができる。
【００９１】
上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
以上説明したように、本発明に係るベント式射出成形装置及び射出成形方法は、例えば複数回リサイクルしたリサイクル材を原料として製品を成形する場合や、そのリサイクル材に所定割合のバージン材を混合したものを原料として製品を成形する場合、バージン材のみを原料として製品を成形する場合等に使用することができる。
【符号の説明】
【００９３】
１                ベント式射出成形装置
２                シリンダ
３                スクリュー
５                原料供給装置（原料供給部）
６                加熱装置
６Ａ              上流側加熱部
６Ｂ              下流側加熱部
７                制御装置
２０ａ            射出口
２１              ベント口
６１              最上流側ヒータ（第１加熱部）
６２              上流側ヒータ（第２加熱部）
８０              金型（成形型）
Ｃ                キャビティ
【図１】
0006507108.tif 000002
【図２】
0006507108.tif 000003
【図３】
0006507108.tif 000004
【図４】
0006507108.tif 000005
【図５】
0006507108.tif 000006
【図６】
0006507108.tif 000007
【図７】
0006507108.tif 000008
【図８】
0006507108.tif 000009
【図９】
0006507108.tif 000010