(57)【要約】【課題】ポリエチレンテレフタレートの粉砕材料の水分率を、乾燥により加熱筒内で過剰の水蒸気が生じない水分率まで低減し、その粉砕材料を成形材料としてベント式射出装置により可塑化及び吸引脱気することで、結晶ポリエチレンテレフタレートと同様な製品の射出成形を可能となす。【解決手段】ポリエチレンテレフタレートの粉砕材料を、ベント式射出装置を用いて任意形態の成形品に成形する。粉砕材料の水分を乾燥機により水分率０．０５重量％以下、好ましくは０．０４〜０．０２重量％に低減してから可塑化及び吸引脱気を行う。粉砕材料は水分率０．６重量％以下のもので、乾燥機による水分の低減は設定温度１２０°〜１４０℃未満で２時間以上の乾燥時間を要する。乾燥は１ショットで成形される製品重量の少なくとも２時間分に相当する総量を単位として行う。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリエチレンテレフタレートの粉砕材料を、加熱筒にベント口を有するベント式射出装置を用いて任意形態の成形品に成形するにあたり、粉砕材料の水分を乾燥機により水分率０．０５質量％以下、好ましくは０．０４〜０．０２質量％に低減してから可塑化及び吸引脱気を行うことを特徴とするする粉砕ポリエチレンテレフタレート材料の射出成形方法。
【請求項２】
上記粉砕材料は水分率０．６質量％以下のもので、乾燥機による水分の低減は設定温度１２０°〜１４０℃未満で２時間以上の乾燥時間を要することを特徴とする請求項１記載の粉砕ポリエチレンテレフタレート材料の射出成形方法。
【請求項３】
上記粉砕材料の乾燥機による水分の低減は、１ショットで成形される製品質量の少なくとも２時間分に相当する総量を単位として行うことを特徴とする請求項２記載の粉砕ポリエチレンテレフタレート材料の射出成形方法。
【請求項４】
上記粉砕材料はフレーク状からなり、その粉砕材料の水分の低減は、攪拌手段を備えた乾燥機により行うことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の粉砕ポリエチレンテレフタレート材料の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、粒状又はフレーク状に粉砕されたポリエチレンテレフタレートの再生材料を、ベント式射出成形機を用いて成形品に成形する射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のベント式射出装置を用いた未結晶ポリエチレンテレフタレート又はフレーク状の再生ポリエチレンテレフタレートの射出成形では、吸引脱気を溶融温度以下で行い、脱気後に溶融温度以上に加熱して、予備乾燥なしで行えるようにしている（たとえば、特許文献１参照）。
また未結晶又は結晶化ポリエチレンテレフタレートを、予備乾燥を省略して射出成形する手段として、ホッパー口部が位置する受給ゾーンのスクリュ断面積を、フイーゾゾーンのスクリュ溝断面積よりも小さく成形して給送量を制限しているものもある（たとえば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献２】
特開平６−３１５９５９号公報（第１頁、図１）。
【特許文献２】
特開平７−２７６４５０号公報（第２頁、図１）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載の従来技術では、ベントによる吸引脱気を半溶融状態で行うことによって、溶融状態で行う場合よりも脱気効率を高め、その後に完全溶融を行うことで、成形材料が水分を多量に含むフレーク状の再生ポリエチレンテレフタレートであっても、成形前の乾燥を省略して射出成形を可能としているが、樹脂の可塑化を加熱筒の前部内で行うため可塑化能率が小さくなり易い。このためスクリュ径が大きな大型ベント式射出装置では特に問題は生じないが、スクリュ径に制限を受ける小型ベント式射出装置には採用し難い課題を有する。
【０００５】
特許文献２に記載の従来技術は、未結晶ポリエチレンテレフタレートが多量の水分を含むことによって、フィードゾーンで生じがちなゴム状弾性状態の軟化による材料喰い込みの悪さを、受給ゾーンのスクリュ断面積を制限して解決しているが、このような供給量の制限は、粒形が揃ったペレット材料には効果があっても、プリホームや延伸ボトルを細かく粒状やフレーク状に粉砕したままの材料では、粒形が不揃で凹凸表面を有し、フレーク状では方向性を有するなどのことから、ホッパーからの落下状態がその都度異なるので、供給量及び計量にバラツキが生じ易く、ペレット状に成形された材料程の効果は得難いものであった。
【０００６】
またベント式射出装置のスクリュは、通常のインラインスクリュ射出装置のスクリュと比べて、成形できる樹脂量の範囲が狭いという課題を有する。これはスクリュの可塑化能力が製品質量に対して大きすぎると、樹脂の供給量が過剰となってベント口から溶融樹脂が溢れ易くなること、製品質量が小さいために樹脂の計量が短時間で終了してスクリュの停止時間長くなり、ベント口前後に滞留した溶融樹脂が膨張してベント口を塞いでしまうこと、停止時間長くなると落下供給された材料が、供給口付近で加熱軟化してスクリュフライトに付着し易くなり、これがスクリュフライトによる材料送込みの障害となること等が挙げられる。これらの現象は材料中の水分が多くなるほど生じ易くなる傾向にある。
【０００７】
インラインスクリュ式射出装置を採用して、吸湿性の結晶ポリエチレンテレフタレートを射出成形する場合には、含有水分による可塑化時の加水分解を防止するために、予備乾燥を行うことを通常としている。予備乾燥は１４０°〜１８０℃の温度で２〜１０時間の時間をかけて、水分率０．００５質量％以下になるまで行っている。
【０００８】
ベント式射出装置の採用による粉砕材料の射出成形でも、予備乾燥を行うことは好ましいことではあるが、結晶ポリエチレンテレフタレートのペレットと同様に１４０℃以上の温度で乾燥を行うと、粒状材料では表面軟化により、また細片のフレーク状材料で全体軟化による相互付着により塊状になり易くなって乾燥後の給送に不都合が生ずるようになる。
【０００９】
この発明は、上記従来の課題をするために考えられたものであって、その目的は、ポリエチレンテレフタレートの粉砕材料の水分率を、材料相互が付着しない温度範囲での乾燥により、加熱筒内で過剰の水蒸気が生じない水分率まで低減し、その粉砕材料を成形材料としてベント式射出装置により可塑化及び吸引脱気することで、粉砕材料であっても結晶ポリエチレンテレフタレートと同様な製品の射出成形を行うことができ、また同一スクリュによる成形可能な樹脂量の許容範囲も大きくなる新たな粉砕ポリエチレンテレフタレート材料の射出成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的によるこの発明は、ポリエチレンテレフタレートの粉砕材料を、ベント式射出装置を用いて任意形態の成形品に成形するにあたり、粉砕材料の水分を乾燥機により水分率０．０５質量％以下、好ましくは０．０４〜０．０２質量％に低減してから可塑化及び吸引脱気を行う、というものである。
【００１１】
また上記粉砕材料は水分率０．６質量％以下のもので、乾燥機による水分の低減は設定温度１２０°〜１４０℃未満で２時間以上の乾燥時間を要するというものであり、１ショットで成形される製品質量の少なくとも２時間分に相当する総量を単位として行う、というものである。
【００１２】
また上記粉砕材料はフレーク状からなり、その粉砕材料の水分の低減は、攪拌手段を備えた乾燥機により行う、というものでもある。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図中１はベント式射出装置で、先端にノズル１２を有し後端部に供給口１３を有する加熱筒１１と、その内部に回転かつ進退自在に設けた可塑化及び射出用のスクリュ１４とからなる。
【００１４】
スクリュ１４は前部スクリュ１４ａと後部スクリュ１４ｂとを一体に連設し、その後部スクリュ１４ｂの先端部の軸径を大径に形成して圧縮部１４ｃとなした通常のものからなり、図に示すスクリュ前進限位置にて、前部スクリュ１４ａの後部が位置する加熱筒上壁に、図示しない真空ポンプの吸引管が接続されたベント口１５が設けてある。
【００１５】
上記加熱筒１１の先端部から供給口１３に近接した後部及びノズルの外周囲には、バンドヒータ１６が▲１▼〜▲６▼に区画して配設してあり、これらのバンドヒータ１６により各区画の加熱筒１１の温度を個々に２５０°〜２９０℃の範囲に設定して、加熱筒内の樹脂の可塑化温度を制御できるようにしてある。
【００１６】
また供給口１３には攪拌装置１７とローダー１９とを上部に備えたホッパー１８が設けてあり、そのローダー１９の下側の供給口に、図では省略しているが、材料中の磁性混入物を吸着除去する格子状のマグネット板が設けてある。
【００１７】
２は除湿乾燥機で、縦長の本体２１の下端開口と上記ホッパー部１８とにわたり乾燥材料の給送路２２が配設してある。また乾燥機２の内部中央には、攪拌翼２３を多段に突設した攪拌軸２４が、頂部に設置した電動モータ２５の減速機２６に回転自在に接続して垂設してあり、下部側面にはヒータ（図は省略）により加熱された加熱エアの管路２７が接続してある。なお、２８はローダータンク、２９はレベルセンサーである。
【００１８】
上記ベント式射出装置１を使用した粉砕材料の射出成形では、先ず所定量の粉砕材料を上記除湿乾燥機２に蓄え、図示しないヒータにより加熱されたエアを、上記管路２７から本体内に供給して乾燥する。粉砕材料としては粒状、フレーク状を問わず使用することができるが、フレーク状の粉砕材料は付着積重し易いので、攪拌を行いつつ乾燥することが必要となる。また販売されている粉砕材料の水分率は製造メーカーごとに異なり、水分率が高いものもあるので、成形に使用する粉砕材料としては実質的に０．６質量％以下のものが好ましい。それ以上の水分率では長い乾燥時間を要するので、成形現場で乾燥して使用するには不適当であり、また乾燥には大掛かりな設備が必要となるので経済性からも採用され難い。
【００１９】
水分率０．６質量％以下の粉砕材料では、乾燥を通常に行われている１４０℃以上の温度で行う必要がなく、設定温度１２０°〜１４０℃未満、最低２時間の乾燥時間で水分率０．０５質量％以下とすることができる。乾燥温度が１２０℃以下では、乾燥時間を長く設定しても水分率０．０５質量％以下になり難く、また１４０℃以上の温度では粉砕材料の粒形が不揃いであることから、粒形が揃ったペレットとは異なって均等に加熱される状態にはなく、表面軟化により付着現象が生じ、特にフレーク状の粉砕材料にあっては攪拌を行っていても、軟化による相互付着により塊となり易くなって、攪拌手段に付着するなどの現象が生じ、これがホッパー１８や加熱筒１１内への供給障害となることが多い。
【００２０】
粉砕材料の乾燥量は、最低２時間の乾燥時間を要することから、連続成形の上からは、１ショットで成形される製品質量の少なくとも２時間分に相当する総量を単位として行う必要がある。してがつて、乾燥機は２時間分の粉砕材料を貯蔵できる容積（たとえば、１５０，０００ｃｍ３　）程のもので済むので、成形現場に設置して用いることができる。
【００２１】
除湿乾燥機２の本体内に蓄えられた水分率０．６質量％以下の粉砕材料は、管路２７から供給された加熱エアにより、２時間の時間をかけて水分率０．０５質量％以下、好ましくは０．０４〜０．０２質量％まで低減され、その後にホッパー１８に給送して供給口１３からスクリュ上に落下供給され、スクリュ回転により加熱筒１１内に送り込まれる。また供給減少分は自動給送装置により追加されてゆく。
【００２２】
上記供給口１３から回転している後部スクリュ１４ｂの後端部に落下した粉砕材料３は、スクリュフライトによりスクリュ溝内を、後部スクリュ１４ｂの前方へと加熱されながら送り出されてゆく、この送り出しは加熱筒１１の内壁面とによる接触抵抗と低摩擦係数に表面仕上げされたスクリュとの相互作用によるもので、粉砕材料３は加熱筒１１に対し殆ど回転することなくスクリュフライトにより前方へと押し出される。
【００２３】
加熱筒内の粉砕材料３は、フィードゾーンを移動する間の加熱により軟化するとともに水分が蒸気となって周囲空間に逃出する。この蒸気はスクリュエンドの周囲間隙から外部に自然に排出されるが、水分率が０．６質量％以上の粉砕材料では、蒸気が過剰となってフィードゾーンに満ち、加熱筒１１よりも低温のスクリュ表面に触れて、フライト表面の粉砕材料３の滑動抵抗となる。このため送り出しが遅延気味となる部分が生じ、スクリュ１４が定速回転しているのに粉砕材料３の送り出量（計量）にバラツキが起こるようになる。
【００２４】
また粉砕材料３がスクリュ表面に付着する時間が長くなると、スクリュ１４と一緒に粉砕材料３が回転してスクリュフライトによる送り出しが困難となる。さらに加熱による軟化が進行してゴム弾性状態ともなり、これがスクリュフライトによる圧縮で、フィードゾーンのフライト溝間に塊りとなって停滞し、供給口１３からの材料供給の障害となる。時にはスクリュ１４の大きな回転抵抗ともなってスクリュ回転を不能となす原因ともなる。このような事態は、スクリュの可塑化能力よりも製品質量が小さく、計量時間が短く済むような場合に発生し易い傾向にある。
【００２５】
それに対し、水分率０．０５質量％以下まで低減された粉砕材料３では、フイードゾーンにおける水分の蒸発量が極端に少なく、その殆どがスクリュエンドの周囲間隙から外部に自然に排出されるので、スクリュ表面に触れる蒸気の分量はフライト表面の滑動抵抗となるほどのものではなく、フィードゾーンでの送り出しが遅延気味となることはないので、製品質量が小さい場合でも粉砕材料３の送り出が均一に行われるようになる。これにより計量バツラツキが生じ難く、成形可能な樹脂量の範囲が未乾燥の場合と比べて大きくなる。
【００２６】
加熱筒内の粉砕材料３は圧縮部１４ｃで完全に溶融混練され、図３に示すように、溶融樹脂３１となって前部スクリュ１４ａの後端部に押し出される。溶融樹脂３１は圧縮部１４ｃの狭い間隙から広いスクリュ溝に押し出されて、図（Ａ）に示すようにフライトの前面に溜り、またスクリュ回転により引き伸ばされた状態となる。前部スクリュ１４ａの後端部周囲は、ベント口１５に接続した真空ポンプにより、スクリュ回転中は減圧されて負圧となっていることから、溶融樹脂中の揮発分や水分が気体となって周囲空間に脱気し、さらにベント口１５から吸引されて加熱筒外に除かれる。そして前部スクリュ１４ａの回転により更に混練されつつスクリュ先端へと圧送されて蓄えられる。
【００２７】
スクリュ回転と後退移動（スクリュ先端の材料圧による）とによる材料計量が終了し、スクリュ１４の回転が停止すると、計量（材料送り出し）中に引き伸ばされていた溶融樹脂３１が、図（Ｂ）に示すように、膨らんでベント口１５に盛り上がるので、この時にはベント口１５からの吸引脱気を停止する。
【００２８】
射出によりスクリュ１４が前進移動すると、図（Ｃ）に示すように、ベント口１５に盛り上っていた溶融樹脂３１はスクリュ溝内に引きずり込まれる。そして射出が終了して保圧のためにスクリュ１４を停止すると、溶融樹脂３１は僅かに膨らんで再びベント口１５に盛り上がるが、保圧後に次の材料計量のためにスクリュ回転が開始されるとフライト間に引き込まれるので、ベント口１５にて吸引脱気を開始してもベントアップすることはない。
【００２９】
このような吸引脱気により、水分率０．０５質量％以下の粉砕材料３の水分は更に低減されることから、成形材料が水分率が高い粉砕材料３であっても、加水分解を起すことなく製品の射出成形が可能となり、また製品の物性が低下するようなこともない。
【００３０】
【実施例】
使用成形機　　　　　ＡＯＫＩ−２５０ＬＬ−５０
スペック
スクリュ径　　　６４ｍｍ　　　　　　断面積　　３２１７ｍｍ２
射出ストローク　１２０ｍｍ　　　　　射出容量　５１７．３ｍｍ３
射出量　　　　　４．３１ｇ／ｍｍ
【００３１】
設定条件
ベント圧力　　　　　　　　　−０．１０Ｍｐａ
成形サイクル（１ショット）　　１３ｓｅｃ
射出圧力　　　　　　　　　　１１０Ｍｐａ
【００３２】
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【００３３】
使用乾燥機　　　　　攪拌装置付き除湿乾燥機（（株）大阪冷研製）
粉砕材料　　　　　　粒状、　フレーク状
粒子サイズ　　　　開度φ８ｍｍスクリーン通過粒子
製品及び質量　　　　プリフォーム　　１４．５ｇ×６個＝８７ｇ
乾燥総質量　　　　　５０，０００ｇ
乾燥温度・時間　　　１４０℃　・　２時間
水分測定方法　　　　加熱乾燥法による
【００３４】
材料水分率（質量％）及びベントアップと製品状態
粒状材料
未乾燥　　　　　乾　燥　　　ベントアップ　　白濁　　ヒケ
０．２８５　　　０．０１９　　　　なし　　　　なし　　なし
０．３３８　　　０．０３６　　　　なし　　　　なし　　なし
０．３５１　　　０．０３８　　　　なし　　　　なし　　なし
フレーク状材料
未乾燥　　　　　乾　燥　　　　ベントアップ　白濁　　ヒケ
０．４８０　　　０．０２３　　　　なし　　　　なし　　なし
０．４７８　　　０．０３３　　　　なし　　　　なし　　なし
０．５２４　　　０．０１８　　　　なし　　　　なし　　なし
【００３５】
2004142252.tif 000004
【００３６】
製品質量に対する形成許容範囲の比較
スクリュストローク（ｍｍ）
粒状材料　　　　　最小　　　　　最大　　　　　ストローク（計量）
未乾燥　　　　７４．６　　　９５．４　　　　　２０．８
乾　燥　　　　１４．４　　　９５．４　　　　　８１．０
フレーク状材料
未乾燥　　　　４０．１　　　７４．６　　　　　３４．５
乾　燥　　　　１４．４　　　８０．２　　　　　６５．８
【００３７】
この比較から明らかなように、水分率０．０５質量％に低減してから可塑化及び吸引脱気を行うと、未乾燥の場合よりも計量及び射出に際するスクリュのストロークが、粒状材料では６０．２ｍｍ、フレーク材料では３１．３ｍｍ長くなり、それに伴って製品質量に対する形成許容範囲も下記のように乾燥後の方が著しく広くなる。
【００３８】
製品質量（ｇ）
粒状材料　　　　最小質量　　　　　最大質量
未乾燥　　　　２２５．０　　　　２８８．０
乾　燥　　　　　４３．５　　　　２８８．０
フレーク状材料
未乾燥　　　　１２１．０　　　　２２５．０
乾　燥　　　　　４３．５　　　　２４２．０
この結果、ベント式射出装置の採用による粉砕材料の射出成形であっても、スクリュ交換を要することなく広い範囲での製品質量に対応させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施に用いられるベント式射出装置の縦断側面図である。
【図２】供給口部分の縦断側面図である。
【図３】ベント口部分における吸引脱気の縦断説明図である。
【符号の説明】
１　　ベント式射出装置
２　　除湿乾燥機
３　　粉砕材料
１１　　加熱筒
１２　　ノズル
１３　　供給口
１４　　スクリュ
１４ａ　前部スクリュ
１４ｂ　後部スクリュ
１４ｃ　圧縮部
１５　　ベント口
３１　　溶融樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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