(57)【要約】【課題】連続運転をする２軸押出機に対し、間欠運転を行う二次成形機を組合わせてプラスチック製品を成形する方法を提供することにある。【解決手段】２軸押出機のノズルに間欠運転をする二次成形機を取付けてプラスチック製品を成形する方法において、２軸押出機１０のノズル１６と射出成形機１８の間に開閉バルブ１７を設け、開閉バルブ１７の開き時には２軸押出機１０のスクリュ１５を回転速度Ｎｓ１とするとともに、供給口１１から樹脂材料１２を原料供給量Ｑｆ１で供給し、ノズル１６から溶融樹脂を押し出し、開閉バルブ１７の閉じ時にはスクリュ１５を前記回転速度Ｎｓ１より低い回転速度Ｎｓ２とするとともに、供給口１１から樹脂材料１２を前記原料供給量Ｑｆ１より少ない原料供給量Ｑｆ２で供給し、２軸押出機の非充満域に溶融樹脂を蓄積させ、スクリュ回転を止めることなく連続運転をする押出成形方法。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を原料とし、非充満域を有するスクリュ構成の２軸押出機の原料供給口から前記原料を供給し、供給された原料を加熱、溶融し、スクリュの回転により混練して押出口から溶融樹脂として押し出すとともに、前記押出口に、間欠運転をする二次成形機を取付けてプラスチック製品を成形する方法において、
前記２軸押出機の押出口と二次成形機の間に開閉バルブを設け、
この開閉バルブの開き時には、前記スクリュを回転速度Ｎｓ１とするとともに、前記原料供給口から原料を原料供給量Ｑｆ１で供給し、前記押出口から溶融樹脂として押し出し、
前記開閉バルブの閉じ時には、前記スクリュを前記回転速度Ｎｓ１より低い回転速度Ｎｓ２とするとともに、前記原料供給口から原料を前記原料供給量Ｑｆ１より少ない原料供給量Ｑｆ２で供給し、前記２軸押出機の非充満域に溶融樹脂を蓄積させ、前記スクリュの回転を止めることなく連続運転をすることを特徴とする押出成形方法。
【請求項２】
前記原料供給量Ｑｆ２はＱｆ２＝（１／５〜１／１０）Ｑｆ１であることを特徴とする請求項１記載の押出成形方法。
【請求項３】
原料供給口から供給される熱可塑性樹脂の原料を加熱、溶融し、スクリュの回転により混練して押出口から溶融樹脂を押し出す非充満域を有するスクリュ構成の２軸押出機と、
前記原料供給口に原料を供給する原料供給手段と、
前記２軸押出機とは別に設けた、間欠運転をする二次成形機と、
この二次成形機と前記２軸押出機の押出口との間に設けた開閉バルブと、
この開閉バルブの開閉信号を検知し、溶融樹脂の量を制御するために前記スクリュの回転速度および前記原料供給手段の原料供給量を制御する制御手段と、を有する押出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は連続運転をする２軸押出機の押出口に間欠運転をする二次成形機を取付けてプラスチック製品を成形する方法およびその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
連続運転をする押出機に対し、プレス機や射出成形機のように間欠運転を行う二次成形機を組合わせてプラスチック製品を成形する方法は、従来図３に示すように押出機１に対し互いに成形サイクルを異にする二次成形機２および３を設け、押出機１の押出口の先に設けた切換バルブ４により押出機１から連続して押し出される溶融樹脂を押出機１の運転を停止しないように二次成形機２および３のいずれか一側に振分けていた。
【０００３】
あるいは図４のように、押出機５の先端に二次成形機６が溶融樹脂を必要としない間、一時蓄積しておくアキュムレータ７を設ける方法が採られている。
【０００４】
【発明が解決しょうとする課題】
しかしながら、前者においては溶融樹脂が連続して押出口から押し出されるため、常にどちらかの二次成形機に切り替えて運転しなければならないという欠点があった。後者においては長時間の運転においてはアキュムレータ内の溶融樹脂の劣化の問題、さらに装置が複雑となる欠点があった。
【０００５】
本発明の目的は前述のような従来方法にあった欠点を取除き、容易に、しかも安価に連続運転をする押出機に対し、間欠運転を行う二次成形機を組合わせてプラスチック製品を成形する方法およびその装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前述の目的を達成するため本発明は、熱可塑性樹脂を原料とし、非充満域を有するスクリュ構成の２軸押出機の原料供給口から前記原料を供給し、供給された原料を加熱、溶融し、スクリュの回転により混練して押出口から溶融樹脂として押し出すとともに、前記押出口に、間欠運転をする二次成形機を取付けてプラスチック製品を成形する方法において、
前記２軸押出機の押出口と二次成形機の間に開閉バルブを設け、この開閉バルブの開き時には、前記スクリュを回転速度Ｎｓ１とするとともに、前記原料供給口から原料を原料供給量Ｑｆ１で供給し、前記押出口から溶融樹脂として押し出し、前記開閉バルブの閉じ時には、前記スクリュを前記回転速度Ｎｓ１より低い回転速度Ｎｓ２とするとともに、前記原料供給口から原料を前記原料供給量Ｑｆ１より少ない原料供給量Ｑｆ２で供給し、前記２軸押出機の非充満域に溶融樹脂を蓄積させ、前記スクリュの回転を止めることなく連続運転をすることを特徴とする押出成形方法とした。
【０００７】
また前記原料供給量Ｑｆ２はＱｆ２＝（１／５〜１／１０）Ｑｆ１とすると好適である。
【０００８】
さらに原料供給口から供給される熱可塑性樹脂の原料を加熱、溶融し、スクリュの回転により混練して押出口から溶融樹脂を押し出す非充満域を有するスクリュ構成の２軸押出機と、前記原料供給口に原料を供給する原料供給手段と、前記２軸押出機とは別に設けた、間欠運転をする二次成形機と、この二次成形機と前記２軸押出機の押出口との間に設けた開閉バルブと、この開閉バルブの開閉信号を検知し、溶融樹脂の量を制御するために前記スクリュの回転速度および前記原料供給手段の原料供給量を制御する制御手段と、を有する押出成形装置とした。
【０００９】
これにより、容易に間欠運転をする二次成形機に対応できる連続運転をする押出機の押出成形方法およびその装置となった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図１により説明する。２軸押出機１０は、供給口１１から樹脂原料１２を計量供給する原料供給装置１３を有し、加熱バレル１４内にはスクリュ１５が装着されている。加熱バレル１４の先端にはノズル１６が設けてあり、ノズル１６から押し出された溶融樹脂は開閉バルブ１７を介して、二次成形機である間欠運転される例えば射出成形機１８の原料供給口１９に接続されている。
【００１１】
制御装置２２は、開閉バルブ１７の開閉信号を受けるように接続されており、また、２軸押出機１０のスクリュ１５および原料供給装置１３を夫々駆動するモータ２３、２４を制御するように接続されている。
【００１２】
以上のように構成されているので、原料供給装置１３から供給された樹脂原料１２は加熱バレル１４外部から加熱されながらスクリュ１５により混練域に移送され、混練域ではニーデイングデスク２０により混合、溶融、圧縮が行われ、余分な揮発分等を真空ベント口２１から脱気した後、ノズル１６から溶融樹脂として押し出され、次いで開閉バルブ１７を介して射出成形機１８へ供給され、射出成形が行われるようにしてある。
【００１３】
制御装置２２は、開閉バルブ１７の開の信号を受けると、２軸押出機１０のスクリュ１５および原料供給装置１３を夫々駆動するモータ２３、２４にフィードバックし、供給口１１から原料を原料供給量Ｑｆ１（ｋｇ／ｈ）で供給するようにし、スクリュ１５をスクリュ回転速度Ｎｓ１（ｍｉｎ−１）とし、溶融樹脂を押出流量Ｑ１（ｋｇ／ｈ）で押し出すように制御する。
【００１４】
また、制御装置２２は、二次成形機の成形時で開閉バルブ１７の閉の信号を受けると、供給口１１から原料を前記原料供給量Ｑｆ１より少ない原料供給量Ｑｆ２＝（１／５〜１／１０）Ｑｆ１で供給するようにし、スクリュ１５を前記スクリュ回転速度Ｎｓ１より低いスクリュ回転速度Ｎｓ２とし、押出流量Ｑも押出流量Ｑ１からそれより少ない押出流量Ｑ２とするように制御する。従って、溶融樹脂は、開閉バルブ１７の閉じ時には押出流量Ｑが少なくなり、２軸押出機１０内の非充満域に蓄積されることになる。
【００１５】
二次成形機である射出成形機１８は、計量時には溶融樹脂を供給され、射出成形時には供給されない、いわゆる間欠運転をされるので、２軸押出機１０からの溶融樹脂は射出成形機１８の必要なときにのみ開閉バルブ１７が開いて、供給が行われ、不必要なときには開閉バルブ１７が閉じ、供給が行われないようにしてある。
【００１６】
２軸押出機の押出流量Ｑ（ｋｇ／ｈ）は原料供給装置の供給量Ｑｆ（ｋｇ／ｈ）により決定され、スクリュ回転速度Ｎｓ（ｍｉｎ−１）は供給量Ｑｆに無関係に単独に設定でき、しかもＱ／Ｎｓの比率によりスクリュ１５内の原料充満パターンを決定することができ、一般的に押出成形品の品質をほぼ一定にするためにはＱ／Ｎｓを一定にした操業をすることが２軸押出機ではよく行われており、そのため生産可能な押出流量Ｑを広範囲にわたって選択できる。一例として未乾燥ＰＥＴの押出流量Ｑとスクリュ回転速度Ｎｓとの関係を示す。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
表１は、２軸押出機の運転特性について、未乾燥ＰＥＴ（固有粘度ＩＶ値＝０．６２）の造粒テストデータを示す。ΔＩＶはＩＶの低減率を示す。
横軸はスクリュ回転速度Ｎｓ（ｍｉｎ−１）、縦軸は押出流量Ｑ（ｋｇ／ｈ）を示し、斜線はＱ／Ｎｓ一定の線であり、０．２から２．０まで示している。記号の横に付した数値はサンプル番号であり、その横のカッコ内の数値は樹脂温度を示す。ある樹脂原料をみた場合、スクリュ回転速度Ｎｓと押出流量Ｑの関係を示し、Ｑ／Ｎｓが一定のとき押出流量Ｑを変えたい場合、スクリュ回転速度Ｎｓを変えれば良いということになる。
【００１９】
表１に示すように、品質を損なうことなく良好に生産可能な押出流量Ｑの領域（ΔＩＶ＜３％の○、◎印部分）は約３０（サンプルＮＯ．２４）〜３００（サンプルＮＯ．２９）（ｋｇ／ｈ）であり、比率は１：１０の範囲である。
図２に示すスクリュ３２内の樹脂充満パターンをほぼ一定にするためＱ／Ｎｓを一定として操業する場合の実例を説明すると、例えばＱ／Ｎｓ＝０．５３のとき、スクリュ回転速度Ｎｓ≒４５０ｍｉｎ−１で押出流量Ｑは２４０ｋｇ／ｈであるが、スクリュ回転速度Ｎｓ≒１１０ｍｉｎ−１で押出流量Ｑは６０ｋｇ／ｈとなる。このときの押出流量の操業比率は１：４の範囲となる。
【００２０】
スクリュ３２の流路空間の非充満域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３に蓄積できる体積をみると、２軸押出機で押し出される溶融樹脂の単位時間あたりの質量と体積は樹脂原料の比重により比例することから、一例として２軸押出機のスクリュ径４８ｍｍ、Ｌ／Ｄ＝６（Ｌ／Ｄ＝１の流路空間は約６０ｃｃである。Ｌはスクリュ長さ、Ｄはスクリュ径を示す。）の場合には、流路空間は約３６０ｃｃとなり、充満率２０％時の非充満域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３の体積は約２８８ｃｃとなる。２軸押出機は、二次成形機に溶融樹脂を押出流量Ｑ１＝２００ｋｇ／ｈ（約１５０＊１０００ｃｃ／ｈ）で供給し、次に二次成形機への供給が不要なときに押出流量Ｑ２＝４０ｋｇ／ｈ（約３０＊１０００ｃｃ／ｈ≒８．３ｃｃ／ｓｅｃ）とするような押出成形をした場合、前記押出流量Ｑ２は、スクリュ３２の非充満域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３に約３０秒蓄積が可能であり、一般の射出成形品プロセスに適応できることが確かめられた。
【００２１】
また２軸押出機の基本機能と加熱バレル３１内の溶融樹脂の充満パターンについて図２で説明すると、２軸押出機３０は加熱バレル３１内に回転自在に設けたスクリュ３２を回転させて原料供給口３３から矢印ｄのように原料を供給量Ｑｆとして加熱バレル３１内に導入し、図示してない加熱装置により加熱、溶融しつつ、スクリュ３２により混練して先端部３８から矢印ｅのように溶融樹脂として押出流量Ｑで押し出す。
【００２２】
その間、第２の供給口３４から他の原料、あるいは添加剤等を入れたり、大気開放の開口部３５より樹脂原料中に含まれる空気を除去したり、あるいはベント口３６より揮発分や水分等を分離することが行われており、スクリュ３２には、夫々第２の供給口３４、開口部３５あるいはベント口３６の直前（上流域）位置にスクリュ溝内の樹脂原料を圧縮し、スクリュ溝内を樹脂原料で充満させるためニーディングディスク３７ａ、３７ｂ、３７ｃ等が組込まれていて、充満域Ａ１、Ａ２およびＡ３、を構成している。またスクリュ溝内を非充満にさせるためにスクリュ３２には、送りスクリュ３９が組込まれており、非充満域Ｂ１、Ｂ２およびＢ３等を構成している。
【００２３】
以上のように間欠運転される二次成形機に溶融樹脂を供給する押出機は非充満域を構成するスクリュを有する２軸押出機にし、二次成形機が溶融樹脂を必要としないとき、スクリュ回転を停止することなく、該非充満域に溶融樹脂を蓄積すれば良い。
【００２４】
ここで前述の実施形態では二次成形機を射出成形機として説明したが、勿論これに限るものではなく、間欠運転される成形装置であれば何でもよく、例えばプレス機等でも良い。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、溶融樹脂が連続して押出口から押し出されるため、常にどちらかの二次成形機に切り替えて運転しなければならなかったり、アキュムレータを使用し長時間の運転においてはアキュムレータ内の溶融樹脂が劣化したり、装置が複雑となる等の欠点は取除かれ、連続運転をする押出機の押出口に間欠運転をする二次成形機を取付け、プラスチック製品を成形する方法およびその装置とすることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施形態を示す連続運転をする２軸押出機の押出口に間欠運転をする二次成形機を取付け、プラスチック製品を成形する方法の説明図である。
【図２】２軸押出機の基本機能と加熱バレル内の溶融樹脂の充満パターンを示す説明図である。
【図３】従来の押出機の押出口に間欠運転をする二次成形機を取付け、プラスチック製品を成形する方法の説明図である。
【図４】従来の他の押出機の押出口に間欠運転をする二次成形機を取付け、プラスチック製品を成形する方法の説明図である。
【符号の説明】
１０　２軸押出機
１１　供給口
１２　樹脂原料
１３　原料供給装置
１４　加熱バレル
１５　スクリュ
１６　ノズル
１７　開閉バルブ
１８　射出成形機
１９　原料供給口
２０　ニーディングディスク
２１　真空ベント口
２２　制御装置
２３、２４　モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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