(57)【要約】【課題】溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料を均一状態に容易に混練することができるとともに、合成樹脂材料の色変え時のクリーニングを容易に行うことができる射出成形方法及び射出成形機を提供する。【解決手段】溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２をスクリューフィーダー１１のバレル１２に供給して混練する。その合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の混練に先立って、予備加熱用ヒータ２２を備えた計量フィーダー１７により、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１に予備加熱を施す。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バレルとインラインスクリューとを備えた射出機による射出成形方法において、複数種類の合成樹脂材料を前記バレルに供給する際、前記複数種類の合成樹脂材料のうち少なくとも溶融粘度の高い合成樹脂材料を予備加熱することにより、前記複数種類の合成樹脂材料に温度差をつけて前記バレルに供給することを特徴とした射出成形方法。
【請求項２】
複数種類の合成樹脂材料は、溶融開始時の粘度が異なる請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項３】
複数種類の合成樹脂材料は、溶融開始温度が異なる請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記予備加熱の温度を、予備加熱対象の合成樹脂材料の融点から融点マイナス８０℃までの範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記予備加熱の温度を、予備加熱対象の合成樹脂材料の融点から融点マイナス２０℃から融点マイナス６０℃の範囲内に設定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の射出成形方法。
【請求項６】
バレルとインラインスクリューとを備え、複数種類の合成樹脂材料を溶融混練して射出するようにした射出成形機において、前記バレルに供給されるときに、複数種類の前記合成樹脂に温度差をつけるため、少なくとも溶融粘度の高い合成樹脂材料に予備加熱を施すための予備加熱手段を設けたことを特徴とする射出成形機。
【請求項７】
所定量の合成樹脂材料をバレルに供給するための計量フィーダーを設け、この計量フィーダーに前記予備加熱手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、複数種類の合成樹脂材料を混練して射出するための射出成形方法及び射出成形機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の射出成形機としては、次のような構成のものが知られている。まず、１つの従来構成では、スクリューフィーダーのバレルの投入口に混合機が直結され、複数種類の粒状あるいはペレット状の合成樹脂材料が混合機にて撹拌混合されながら、バレル内に供給されるようになっている。そして、スクリューフィーダー内において、合成樹脂材料は加熱され、軟化溶融される過程において混練され、計量されて、型内に射出される。また、他の従来構成では、スクリューフィーダーの近傍に混合機が配設され、複数種類の合成樹脂材料が混合機にて予め混合された状態で、コンベアを介してホッパーからバレル内に供給されて、前記と同様に混練を経て射出されるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、無機フィラーが高密度で配合されたポリプロピレン（以下、ＰＰという）等の合成樹脂材料（以下、フィラー配合樹脂という）と、配合されていない合成樹脂材料（以下、非配合樹脂という）とを比較すると、両者は融点及び粘度低下点の数値では差異がない。しかし、両者の溶融状態の粘度（例えばＭＩ値、すなわちメルトインデックス。以下、溶融粘度という。）は大きく異なり、フィラー配合樹脂が非配合樹脂よりも高い粘度を有する。このように、粘度が大きく異なる複数の合成樹脂材料を混練する場合には、低い粘度を示す合成樹脂材料があたかも潤滑剤のように作用し、高い粘度の合成樹脂材料にはスクリューによるせん断力がほとんど伝えられない。従って、両合成樹脂材料の溶融開始温度が等しくても、高い粘度の合成樹脂材料は固体に近い状態を維持し、このため複数の合成樹脂材料を良好に混練することが困難になる。従って、例えば、複数の合成樹脂材料に異なる着色が施されているような場合には、混練後に色むらを生じたりするおそれがあった。
【０００４】
図５は、スクリューフィーダーのバレル内におけるフィラー配合樹脂と非配合樹脂との粘度変化の推移を示したものである。この図５から明らかなように、非配合樹脂は、スクリューフィーダー内を進行するに従って加熱され、溶融温度に達すると粘度が低下するが、フィラー配合樹脂の粘度低下は僅かで、その状態が維持される。
【０００５】
このような問題に対処するため、例えば、スクリューフィーダーのスクリューを特殊形状（例えば、ニーディングディスクを備えた形状）にして、溶融粘度の高い合成樹脂材料に対しても、機械的にせん断力が伝達されるように構成することも従来から知られている。しかしながら、このように構成した場合には、スクリューに凹凸が形成されてスクリュー形状が複雑になり、製作コストが高騰する。しかも、スクリューの凹凸の凹部内に合成樹脂材料が残留しやすくなって、セルフクリーニング機能が低下し、いわゆる色切れが悪くなって、前記と同様に色むら等のおそれが生じることになる。
【０００６】
この発明は、このような従来の技術に存在する問題点に着目してなされたものである。その目的は、簡単な構成で、複数種類の合成樹脂材料を均一状態に混練することができるとともに、合成樹脂材料の色変え時等における色むらを抑制できる射出成形方法及び射出成形機を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、バレルとインラインスクリューとを備えた射出機による射出成形方法において、複数種類の合成樹脂材料を前記バレルに供給する際、前記複数種類の合成樹脂材料のうち少なくとも溶融粘度の高い合成樹脂材料を予備加熱することにより、前記複数種類の合成樹脂材料に温度差をつけて前記バレルに供給することを特徴とするものである。
【０００８】
従って、この請求項１に記載の発明によれば、複数の合成樹脂材料の混練時に、溶融粘度の高い合成樹脂材料が予備加熱されていることで、溶融粘度の高い合成樹脂材料が溶融粘度の低い合成樹脂材料よりも早く、あるいはほぼ同時に粘度低下を開始する。よって、溶融粘度の低い合成樹脂材料が粘度を低下する前に、複数の合成樹脂材料の粘度差をなくすことができて、その結果、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料を均一状態に混練することができる。また、スクリューフィーダーのスクリューを特殊形状にする必要がないため、セルフクリーニング機能を発揮させて色変え時の色むらを防止できる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数種類の合成樹脂材料は、溶融開始時の粘度が異なるものである。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、複数種類の合成樹脂材料は、溶融開始温度が異なるものである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記予備加熱の温度を、溶融粘度の高い合成樹脂材料の融点から融点マイナス８０℃までの範囲内に設定することを特徴とするものである。
【００１１】
従って、この請求項４に記載の発明によれば、溶融粘度の高い合成樹脂材料に対して適正な温度の予備加熱を施すことにより、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料を均一状態に効果的に混練することができる。
【００１２】
請求項５に記載の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記予備加熱の温度を、予備加熱対象の合成樹脂材料の融点から融点マイナス２０℃から融点マイナス６０℃の範囲内に設定することを特徴とするものである。
【００１３】
従って、この請求項５に記載の発明によれば、溶融粘度の高い合成樹脂材料に対してさらに適正な温度の予備加熱を施すことができ、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料を均一状態に効果的に混練することができる。
【００１４】
請求項６に記載の発明は、バレルとインラインスクリューとを備え、複数種類の合成樹脂材料を溶融混練して射出するようにした射出成形機において、前記バレルに供給されるときに、複数種類の前記合成樹脂に温度差をつけるため、少なくとも溶融粘度の高い合成樹脂材料に予備加熱を施すための予備加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１５】
従って、この請求項６に記載の発明によれば、前記請求項１に記載の作用と同様の作用を発揮することができる。
請求項７に記載の発明によれば、請求項６に記載の発明において、所定量の合成樹脂材料をスクリューフィーダーに供給するための計量フィーダーを設け、この計量フィーダーに前記予備加熱手段を設けたことを特徴とするものである。
【００１６】
従って、合成樹脂材料をその供給にともなって予備加熱することができ、均一混練に寄与できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
（第１実施形態）
以下に、この発明の第１実施形態を、図１に基づいて説明する。
【００１８】
図１に示すように、この実施形態の射出成形機においては、スクリューフィーダー１１が装備されている。このスクリューフィーダー１１は、バレル１２と、そのバレル１２内に回転可能に支持されたインラインスクリュー（以下、スクリューという）１３とから構成されている。バレル１２の一端部外周には投入口１４が形成されるとともに、他端（先端）にはノズル１５が形成され、投入口１４にはホッパー１６が取り付けられている。そして、溶融粘度の異なった２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２がこのホッパー１６からバレル１２内に供給され、スクリュー１３の回転により前方へ移送されながら、せん断力を受けて溶融状態で混練されて、ノズル１５から型（図示しない）内に射出される。なお、溶融粘度の異なる複数種類の前記合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２としては、ポリプロピレン（ＰＰ）とポリエチレン（ＰＥ）等のように、種類が異なる合成樹脂材料を対象とする場合がある。また、合成樹脂材料の種類が同じであっても、分子量等が異なったり、一方のみに無機フィラー等が配合されたりしたものを対象にする場合等、各種の組む合わせを含む。ここでは、同じ種類の合成樹脂材料（ＰＰ）であるが、フィラーが配合されたフィラー配合樹脂Ｍ１と配合されていない非配合樹脂Ｍ２とを例にとって説明する。
【００１９】
前記ホッパー１６には、計量フィーダー１７が接続されている。この計量フィーダー１７は、パイプ１８と、そのパイプ１８内に回転可能に支持された搬送用スクリュー１９とから構成されている。パイプ１８の一端部外周には投入口２０が形成され、その投入口２０にはホッパー２１が取り付けられている。そして、前記２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２のうちで、溶融粘度が高いフィラー配合樹脂Ｍ１がホッパー２１から計量フィーダー１７内に供給され、搬送用スクリュー１９の回転により所定量ずつ計量されながら、スクリューフィーダー１１上のホッパー１６に送り込まれるようになっている。すなわち、計量フィーダー１７は、搬送用スクリュー１９の回転数や回転時間が適宜に制御されて、所要の量のフィラー配合樹脂Ｍ１が計量フィーダー１７内に供給される。
【００２０】
前記計量フィーダー１７のパイプ１８内には、搬送用スクリュー１９の搬送域を包囲するように、予備加熱手段としての予備加熱用ヒータ２２が埋設されている。そして、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が搬送用スクリュー１９の回転に伴って計量移送される際に、この予備加熱用ヒータ２２により、フィラー配合樹脂Ｍ１に対して予備加熱が施されるようになっている。この場合、予備加熱されたフィラー配合樹脂Ｍ１の温度が、フィラー配合樹脂Ｍ１の融点から融点マイナス８０℃までの範囲内で、好ましくは融点マイナス２０℃から融点マイナス６０℃までの範囲内に設定されている。
【００２１】
このように、この射出成形機では、スクリューフィーダー１１において２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２が混練される際に、その混練に先立って溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が計量フィーダー１７の予備加熱用ヒータ２２により予備加熱される。このため、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の混練時に、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２よりも早く粘度低下を開始する。あるいは、両者Ｍ１，Ｍ２の粘度低下が同時に開始される。よって、２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２間において粘度差がなくなり、それらの合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２に対して均等にせん断力が付与される。例えば、図４に示すように、スクリューフィーダー１１内において、フィラー配合樹脂Ｍ１は、非配合樹脂Ｍ２よりも早期に粘度低下を開始し、それより遅れて、非配合樹脂Ｍ２が急速な粘度低下を開始する。このため、両者Ｍ１，Ｍ２の粘度が一致するポイントＰ付近で両者Ｍ１，Ｍ２は均一混練が可能な状態となり、以後、両者Ｍ１，Ｍ２の粘度が一致した状態で均一混練が継続される。両者Ｍ１，Ｍ２の粘度低下が同時に開始される場合も、それらの粘度が一致した状態で均一混練が継続される。
【００２２】
その結果、溶融粘度の異なった２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２を混練むらが生じることなく均一状態に混練することができ、混練された合成樹脂材料は、成形のためにノズル１５から射出される。
【００２３】
また、この射出成形機においては、前記のように均一混練が可能になるため、スクリュー１３のスクリューヘッドを混練が向上されるように特殊形状にする必要がない。このため、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の色変えを行う際に、複雑な形状のスクリュー１３上に多くの合成樹脂材料が付着残留するという事態を招くおそれがなく、高いセルフクリーニング機能を維持して、合成樹脂材料の色変えをむらなく行うことができる。
【００２４】
ちなみに、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の各ＭＦＲ値（合成樹脂の溶融時における流動性の尺度）ｍ１，ｍ２が、
ｍ１：ｍ２＝３：１〜２００：１
の場合に、この実施形態の射出成形機が有効である。すなわち、ｍ１とｍ２との比率が、ｍ１：ｍ２＝３：１未満の場合は、不均一混練の問題があまり生じない。ｍ１とｍ２との比率が、ｍ１：ｍ２＝２００：１を越える場合は、射出成形機で混練することが困難である。
【００２５】
ＭＦＲ値が異なる合成樹脂の例としては、以下のようなものがある。
ストレートＰＰ（非配合樹脂）のｍ１＝２７
タルク６０％入りＰＰ（フィラー配合樹脂）のｍ２＝０．４
従って、ＭＦＲ値の比は、以下のようになる。
【００２６】
ストレートＰＰ：タルク６０％入りＰＰ＝１：６．７５
また、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の各融点をＴｍ１，Ｔｍ２とした場合、その融点Ｔｍ１，Ｔｍ２の差が、
５＜Ｔｍ１−Ｔｍ２＜７０度（摂氏）
の場合に、この実施形態の射出成形機が有効である。すなわち、融点差が５度（摂氏）未満の場合は、通常の射出成形機でよく、融点差が７０度（摂氏）を越える場合は、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の混合が困難になる。
【００２７】
融点が異なる合成樹脂の例としては、以下のようなものがある。
ブロック（共重合体）ＰＰ：融点摂氏１６５度（ホモＰＰ部）
ランダム（共重合体）ＰＰ：融点摂氏１４０度
従って、融点の差は、２５度となる。
【００２８】
従って、この実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）  この実施形態における射出成形方法においては、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の混練に先立って、予備加熱用ヒータ２２を備えた計量フィーダー１７により、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１に対して予備加熱が施されるようになっている。
【００２９】
このため、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が、溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２よりも早く、あるいは溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２とほぼ同時に粘度低下を開始する。よって、溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２が粘度低下を開始する時点では、複数の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２間の粘度差をなくすことができて、それらの合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２に対して均等にせん断力をかけることができる。その結果、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２を均一状態に混練することができる。また、スクリューフィーダー１１のスクリュー１３を特殊形状にする必要がないため、合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の色変え時の色むら等を抑制できるとともに、構造を簡単にして射出成形機の製作コストを低減できる。
【００３０】
（２）  この射出成形方法においては、前記予備加熱の温度が、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１の融点から融点マイナス８０℃までの範囲内で、好ましくは融点マイナス２０℃から融点マイナス６０℃までの範囲内に設定されるようになっている。このため、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１に対して適正な温度の予備加熱を施すことで、溶融粘度の異なった複数の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２を均一状態に効果的に混練することができる。
【００３１】
（第２実施形態）
次に、この発明の第２実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３２】
さて、この第２実施形態においては、図２に示すように、スクリューフィーダー１１上のホッパー１６に計量フィーダー２５が接続されている。この計量フィーダー２５は、パイプ２６と、そのパイプ２６内に回転可能に支持された搬送用スクリュー２７とから構成されている。パイプ２６の一端外周には投入口２８が形成され、その投入口２８にはホッパー２９が取り付けられている。そして、混練する２種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２のうちで、溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２がホッパー２９から計量フィーダー２５内に供給され、搬送用スクリュー２７の回転により所定量ずつ計量されながら、スクリューフィーダー１１上のホッパー１６に送り込まれるようになっている。また、ホッパー１６には、前記第１実施形態と同様な計量フィーダー１７が接続されている。
【００３３】
従って、この第２実施形態によれば、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果に加えて、以下のような効果を得ることができる。
（３）  この射出成形方法においては、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が計量フィーダー１７により計量及び予備加熱されるとともに、溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２が計量フィーダー２５により計量されて、スクリューフィーダー１１に送り込まれるようになっている。このため、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１と低い非配合樹脂Ｍ２との混練比率を変更したい場合、それらの合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２の投入割合を容易に、かつ正確に設定変更することができる。
【００３４】
（第３実施形態）
次に、この発明の第３実施形態を、前記第１実施形態と異なる部分を中心に説明する。
【００３５】
さて、この第３実施形態では、図３に示すように、スクリューフィーダー１１上のホッパー１６に、前記第１実施形態における計量フィーダー１７のほかに、第２計量フィーダー１７Ａが接続されている。この第２計量フィーダー１７Ａは計量フィーダー１７と同様に構成され、そのパイプ１８の周壁内には予備加熱用ヒータ２２が埋設されている。
【００３６】
そして、溶融粘度の異なった３種の合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３のうちで、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１が計量フィーダー１７により予備加熱されるとともに、溶融粘度のやや高い合成樹脂材料Ｍ３が第２計量フィーダー１７Ａにより予備加熱されるようになっている。この場合、各合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ３の予備加熱の温度は、前記第１実施形態の場合と同様に、それらの合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ３の融点を基準にして融点マイナス８０℃までの範囲内で、好ましくは融点マイナス２０℃から融点マイナス６０℃までの範囲内に設定される。この結果、溶融粘度の高いフィラー配合樹脂Ｍ１の予備加熱温度は、溶融粘度のやや高い合成樹脂材料Ｍ３の予備加熱温度よりも高くなるように設定される。
【００３７】
また、最も溶融粘度の差がある合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２間のＭＦＲ値ｍ１，ｍ２の関係及び最も融点の開きがある合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２間の融点Ｔｍ１，Ｔｍ２の差の関係は、前記第１実施形態と同様である。
【００３８】
従って、この第３実施形態においても、前記第１実施形態における（１）及び（２）に記載の効果と同様の効果を得ることができる。
（変更例）
なお、この実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
【００３９】
・  前記各実施形態において、計量フィーダー１７及び第２計量フィーダー１７Ａの予備加熱用ヒータ２２を、搬送用スクリュー１９の軸内部あるいはホッパー２１の周壁内等の異なった位置に配設すること。
【００４０】
・  前記各実施形態において、計量フィーダー１７，２５，１７Ａにより取り扱われる合成樹脂材料Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３を適宜に変更すること。例えば、前記第３実施形態において、溶融粘度の低い非配合樹脂Ｍ２を第２実施形態と同様の計量フィーダー２５により計量して、スクリューフィーダー１１上のホッパー１６に供給するように構成すること。
【００４１】
・  前記第３実施形態のように、３種以上の複数種の合成樹脂材料Ｍ１〜Ｍ３を混練する場合において、溶融粘度の最も高いフィラー配合樹脂Ｍ１のみについて予備加熱を施すように構成すること。
【００４２】
・  前記実施形態では、溶融開始温度が同じで、溶融開始時の粘度が異なる複数の合成樹脂材料の混練においてこの発明を具体化したが、溶融開始温度が異なる複数種類の合成樹脂材料の混練においてこの発明を具体化すること。
【００４３】
・  前記各実施形態では、スクリューフィーダー１１として１軸タイプのものを用いたが、２軸タイプのものを用いること。
（他の技術的思想）
前記請求項に記載された技術的思想以外の技術的思想で、実施形態から把握される技術的思想を以下に記す。
【００４４】
・  複数種類の合成樹脂材料をせん断力を用いて混練して射出するようにした射出成形方法において、混練開始時における合成樹脂材料間の流動性の差を少なくするために、混練に先立って、流動性の低い合成樹脂材料に予備加熱を施すことを特徴とする射出成形方法。
【００４５】
【発明の効果】
以上、実施形態で例示したように、この発明においては、種類の異なった複数の合成樹脂材料を均一状態に混練することができ、しかも、セルフクリーニング機能を発揮して色むらを抑制でき、さらには構成を簡単にして射出成形機の製作コストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態の射出成形機を示す断面図。
【図２】第２実施形態の射出成形機を示す断面図。
【図３】第３実施形態の射出成形機を示す断面図。
【図４】第１実施形態の射出成形方法の作用を示す線図。
【図５】従来の射出成形方法の作用を示す線図。
【符号の説明】
１１…スクリューフィーダー、１２…バレル、１３…インラインスクリュー、１６…ホッパー、１７…計量フィーダー、１７Ａ…第２計量フィーダー、２２…予備加熱手段としての予備加熱用ヒータ、２５…計量フィーダー、Ｍ１…溶融粘度の高い合成樹脂材料（フィラー配合樹脂）、Ｍ２…溶融粘度の低い合成樹脂材料（非配合樹脂）、Ｍ３…溶融粘度のやや高い合成樹脂材料。
【図１】
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【図２】
2004255670.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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