(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）先端に樹脂導出部を備えた加熱シリンダー、
（Ｂ）該加熱シリンダーに内蔵されたスクリュー、
（Ｃ）加熱シリンダーに取り付けられ、排気部を有し、加熱シリンダー内に熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、
（Ｄ）スクリューの駆動を制御するために、スクリューの後端部に取り付けられたスクリュー駆動装置、
（Ｅ）不活性ガス源、並びに、
（Ｆ）不活性ガス源からの不活性ガスを加熱シリンダー内に導入するための配管、
を備え、
該配管は、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位よりもスクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの部分に取り付けられており、
不活性ガスは、不活性ガス源から、配管、加熱シリンダー、ホッパーの排気部を経由して系外へと流れることを特徴とする熱可塑性樹脂用の成形装置。
【請求項２】
配管は、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの最後端若しくはその近傍に取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂用の成形装置。
【請求項３】
配管の途中には、圧力制御弁及び圧力センサーが配設されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形装置。
【請求項４】
ホッパー内の圧力を検出するための第２の圧力センサーを更に備えてい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項に記載の成形装置。
【請求項５】
不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は気密にされていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の成形装置。
【請求項６】
ホッパー内に熱可塑性樹脂が充填され、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位から加熱シリンダーの樹脂導出部近傍までの加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内で熱可塑性樹脂が可塑化された状態において、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は大気圧よりも高いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の成形装置。
【請求項７】
射出成形装置若しくは押出し成形装置であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の成形装置。
【請求項８】
（Ａ）先端に樹脂導出部を備えた加熱シリンダー、
（Ｂ）該加熱シリンダーに内蔵されたスクリュー、
（Ｃ）加熱シリンダーに取り付けられ、排気部を有し、加熱シリンダー内に熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、
（Ｄ）スクリューの駆動を制御するために、スクリューの後端部に取り付けられたスクリュー駆動装置、
（Ｅ）不活性ガス源、並びに、
（Ｆ）ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位よりもスクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの部分に取り付けられ、不活性ガス源からの不活性ガスを加熱シリンダー内に導入するための配管、
を備えた熱可塑性樹脂用の成形装置の強制掃気方法であって、
ホッパー内に熱可塑性樹脂を充填し、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位から加熱シリンダーの樹脂導出部近傍までの加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において熱可塑性樹脂を可塑化した状態にて、不活性ガスを、不活性ガス源から、配管、加熱シリンダー、ホッパーの排気部を経由して系外へと流すことを特徴とする成形装置における強制掃気方法。
【請求項９】
配管は、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの最後端若しくはその近傍に取り付けられていることを特徴とする請求項８に記載の熱可塑性樹脂用の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１０】
配管の途中には圧力制御弁及び圧力センサーが配設されており、
圧力センサーにて検出された不活性ガスの圧力に基づき圧力制御弁を制御し、以て、不活性ガスの流量を制御することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１１】
ホッパー内の圧力を検出するための第２の圧力センサーが配設されており、
配管の途中に配設された圧力センサー及び第２の圧力センサーにて検出された不活性ガスの圧力に基づき圧力制御弁を制御し、以て、不活性ガスの流量を制御することを特徴とする請求項１０に記載の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１２】
不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は気密にされていることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか１項に記載の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１３】
不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は大気圧よりも高いことを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項に記載の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１４】
加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において可塑化された熱可塑性樹脂から発生したガスは、加熱シリンダー内を流れる不活性ガスと共に系外に排出されることを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項に記載の成形装置における強制掃気方法。
【請求項１５】
成形装置は、射出成形装置若しくは押出し成形装置であることを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれか１項に記載の成形装置における強制掃気方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、成形装置、及び、成形装置における強制掃気方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリカーボネート樹脂は、透明性、高強度、耐衝撃性等の優れた特性により、自動車用ヘッドランプのレンズ、オートバイの風防、コンパクトディスク（ＣＤ）や光磁気ディスク（ＭＯ）、医療器カバー等に用いられている。そして、かかる用途における要求品質は高く、優れた外観、高い透明性、耐熱性や、優れた耐候性等が望まれている。
【０００３】
上述の用途に用いるためのポリカーボネート樹脂には、抗酸化剤等の熱安定剤の他、耐候性付与のための紫外線吸収剤等の耐候剤、帯電防止性能向上のための帯電防止剤、難燃化のための難燃剤等を配合する必要がある。然るに、ポリカーボネート樹脂の可塑化、溶融時に、これらの添加剤から生じる不必要なガス成分（水蒸気を含む）や、溶融したポリカーボネート樹脂中から発生した水蒸気に起因して、成形品の表面に銀色に光るスジである銀条痕（シルバーストリーク）等のフローマークが出現し、外観不良となる場合が多々ある。
【０００４】
また、可塑化、溶融時に酸素が存在すると、スクリューや加熱シリンダーを構成する金属材料、あるいは、スクリューや加熱シリンダーの表面に形成されたメッキ層に含まれる金属が触媒的に作用して、溶融したポリカーボネート樹脂が酸化や炭化し、黒点等のコンタミネーションが発生し、成形品に不良が生じる。特に、休日等で成形を長期間に亙り停止し、再び、加熱シリンダーを加熱し、再稼働したときに、これら不良が顕著に発生する。
【０００５】
通常、熱可塑性樹脂の成形には、先端に樹脂導出部を備えた加熱シリンダー、加熱シリンダーに内蔵されたスクリュー、加熱シリンダーに取り付けられ、加熱シリンダー内に熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、並びに、スクリューを回動、移動させるために、スクリューの後端部に取り付けられたスクリュー駆動装置を備えた成形装置が用いられる。尚、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの部分を、便宜上、加熱シリンダーの後端部と呼ぶ。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した問題点を解決するための手段として、不活性ガスをホッパーに導入する方法が、例えば、特許公報第２７９７４６８号公報（光ディスク基盤の成形方法）、特開平４−１２８０１９号公報（メタクリル樹脂の射出成形方法）、特開平４−１７３３１２号公報（ポリカーボネート樹脂製光学素子の成形方法）、特開平７−１４８７８５号公報（射出成形機）、特開平８−５７９１８号公報（プラスチック樹脂可塑化部での黒点異物発生防止方法及び装置）から公知である。これらの公報に開示された技術においては、コンタミネーションに起因した成形品の不良低減のために、ホッパーを密閉構造として、ホッパーに不活性ガス（例えば、窒素ガス）を導入する。
【０００７】
しかしながら、スクリュー駆動装置とスクリューを連結する部位である加熱シリンダーの後端部は、通常の成形装置においては、密閉構造となっておらず、大気に対して解放状態にある。それ故、これらの公報に開示された技術を適用して上述の問題を解決するためにホッパーへ不活性ガスを導入しても、加熱シリンダーの後端部から不活性ガスが濾洩し、安定した不活性ガスの導入ができないといった問題がある。
【０００８】
また、連続して成形を行う場合、原料となる熱可塑性樹脂のペレットをホッパーに搬入する必要がある。そのために、通常、ホッパー内を負圧とし、熱可塑性樹脂貯蔵部から配管を経由してホッパー内に熱可塑性樹脂のペレットを気流搬入する。ところで、ホッパー内を負圧としたとき、ホッパーに導入された不活性ガスはホッパーから系外に排出されてしまい、ホッパー内の不活性ガス濃度が不安定となる。しかも、このとき、加熱シリンダー内の圧力は大気圧よりも低くなり、たとえ、不活性ガスをホッパーに導入していても、加熱シリンダーの後端部から空気（酸素）が加熱シリンダー内に流入するといった問題も生じる。
【０００９】
また、発生ガスの多い熱可塑性樹脂を成形した場合、発生したガスが加熱シリンダーの後端部から外部に漏出する場合もあり、この場合、スクリューと加熱シリンダーとの間の空隙内でガスが急冷され、加熱シリンダーの後端部において堆積物が生成するといった問題もある。更には、かかる堆積物が、スクリューの回動や前後動によって、加熱シリンダー内の溶融熱可塑性樹脂に混入し、成形品に異物として混入する虞がある。
【００１０】
上述の問題点を解決するための別の手段として、スクリューを内蔵した加熱シリンダーの一部に複数の開口部を設け、かかる開口部にバルブゲートを配設し、バルブゲートから不活性ガスを加熱シリンダー内に導入する方法が、特開平１０−２０２７０９号公報（射出成形機における加熱筒内の強制換気システム）に開示されている。
【００１１】
しかしながら、この特許公開公報に開示された技術は、高価なベント式成形装置を必要とし、更には、複雑な制御が必要なこと等の問題があり、工業生産的には非常に大きな設備投資となる。しかも、開口部に滞留し焼けた溶融熱可塑性樹脂が成形品に異物として混入する虞がある。
【００１２】
一方、不活性ガスを用いずに、上述の問題点を解決する手段として、真空装置を用いる方法が、例えば、特開平２−２５２５１３号公報（低圧脱気可塑化装置）、特公平７−１０２５９６号公報（スクリュー式射出成形機のベント機構）、特開平４−２３８０１１号公報（射出成形機）、特許公報第第２６４０７１５号（未乾燥のポリエチレンテレフタレートの射出成形方法）、特開平８−５７９１７号公報（樹脂焼け防止用真空可塑化装置）、特開平９−１５５８６７号公報（成形機のペレット供給装置）、特開平９−１６４５２７号公報（成形機の樹脂材料供給装置）に提案されている。
【００１３】
これらの公報に開示された方法は、上述の問題点を解決するため、無酸素状態で熱可塑性樹脂を可塑化する方法である。しかしながら、より無酸素状態で可塑化するためには、高い真空度が必要とされ、真空度が高ければ高いほど、成形品に対する要求物性を満足させるために付与した必要な添加剤（抗酸化剤、紫外線吸収剤等の耐候剤、帯電防止剤、難燃剤等）までが溶融熱可塑性樹脂中から真空装置によって吸引され、その効果を失うという問題がある。前述したように、種々の要求性能を満足させるために、熱可塑性樹脂には或る一定量の添加剤を添加することが必須である。然るに、これらの公報に開示された技術では、熱可塑性樹脂に要求される性能を満足しつつ、フローマーク発生や異物、黒点等のコンタミネーション発生の低減することは困難である。
【００１４】
尚、以上に説明した問題点である
▲１▼  熱安定剤、耐候剤、帯電防止剤、難燃剤等が配合された樹脂の可塑化、溶融時に、これらの添加剤から生じる不必要なガス成分や、溶融した樹脂中から発生した水蒸気に起因して、成形品の表面に銀条痕等のフローマークが出現するといった現象
▲２▼  可塑化、溶融時に酸素が存在すると、溶融した樹脂が酸化や炭化し、黒点等のコンタミネーションが発生し、成形品に不良が生じるといった現象
▲３▼  発生ガスの多い熱可塑性樹脂を成形した場合、発生したガスが加熱シリンダーの後端部から外部に漏出したり、加熱シリンダーの後端部において堆積物が生成し、成形品に異物として混入するといった現象
▲４▼  成形品に対する要求物性を満足させるために付与した必要な添加剤が溶融熱可塑性樹脂中から系外に排出されるといった現象
は、ポリカーボネート樹脂以外の熱可塑性樹脂においても発生する現象である。
【００１５】
従って、本発明の目的は、熱可塑性樹脂を可塑化、溶融したとき、溶融熱可塑性樹脂から発生する不必要なガスを効率的に、且つ、確実に加熱シリンダーから排出し、また、酸化による炭化や黒点、異物等のコンタミネーションの発生を確実に防止でき、更には、溶融熱可塑性樹脂中の必要な添加剤の添加量を低減させない成形装置、並びに、成形装置における強制掃気方法を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の熱可塑性樹脂用の成形装置は、
（Ａ）先端に樹脂導出部を備えた加熱シリンダー、
（Ｂ）該加熱シリンダーに内蔵されたスクリュー、
（Ｃ）加熱シリンダーに取り付けられ、加熱シリンダー内に熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、
（Ｄ）スクリューの駆動を制御するために、スクリューの後端部に取り付けられたスクリュー駆動装置、
（Ｅ）不活性ガス源、並びに、
（Ｆ）不活性ガス源からの不活性ガスを加熱シリンダー内に導入するための配管、
を備え、
該配管は、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位よりもスクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの部分に取り付けられていることを特徴とする。尚、加熱シリンダーは、加熱筒あるいはバレルと呼ばれる場合がある。
【００１７】
本発明の熱可塑性樹脂用の成形装置においては、配管は、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの最後端若しくはその近傍に取り付けられている構成とすることが好ましい。また、配管の途中には、加熱シリンダー内に導入される不活性ガスの流量や圧力を一定とするために、圧力制御弁及び圧力センサーが配設されている構成とすることが望ましい。
【００１８】
ホッパー内の圧力の変化に起因して加熱シリンダー内に導入される不活性ガスの流量や圧力が変化する場合があるので、上述の各種の構成を含む本発明の熱可塑性樹脂用の成形装置においては、ホッパー内の圧力を検出するための第２の圧力センサーを更に備えていることが好ましい。
【００１９】
上述の各種の構成を含む本発明の熱可塑性樹脂用の成形装置においては、不活性ガスは、不活性ガス源から、配管、加熱シリンダー、ホッパーを経由して系外へと流れることが望ましい。この場合、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は気密にされていることが好ましい。但し、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は厳密に気密にされている必要は無く、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分における不活性ガスの圧力がほぼ一定に保たれるならば、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分から若干の不活性ガスの漏出があっても差し支えない。また、この場合、ホッパー内に熱可塑性樹脂が充填され、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位から加熱シリンダーの樹脂導出部近傍までの加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内で熱可塑性樹脂が可塑化された状態において、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は大気圧よりも高いことが好ましい。不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は、例えば、大気圧よりも２×１０3Ｐａ（０．０２ｋｇｆ／ｃｍ2）程度、あるいはそれ以上高いことが好ましい。
【００２０】
上記の目的を達成するための成形装置の強制掃気方法は、
（Ａ）先端に樹脂導出部を備えた加熱シリンダー、
（Ｂ）該加熱シリンダーに内蔵されたスクリュー、
（Ｃ）加熱シリンダーに取り付けられ、加熱シリンダー内に熱可塑性樹脂を供給するためのホッパー、
（Ｄ）スクリューの駆動を制御するために、スクリューの後端部に取り付けられたスクリュー駆動装置、
（Ｅ）不活性ガス源、並びに、
（Ｆ）ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位よりもスクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの部分に取り付けられ、不活性ガス源からの不活性ガスを加熱シリンダー内に導入するための配管、
を備えた熱可塑性樹脂用の成形装置の強制掃気方法であって、
ホッパー内に熱可塑性樹脂を充填し、ホッパーが取り付けられた加熱シリンダーの部位から加熱シリンダーの樹脂導出部近傍までの加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において熱可塑性樹脂を可塑化した状態にて、不活性ガスを、不活性ガス源から、配管、加熱シリンダー、ホッパーを経由して系外へと流すことを特徴とする。
【００２１】
尚、「加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において熱可塑性樹脂を可塑化した状態」には、加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において熱可塑性樹脂を加熱した状態、溶融した状態も含まれる。
【００２２】
本発明の成形装置の強制掃気方法においては、配管は、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダーの最後端若しくはその近傍に取り付けられていることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の成形装置の強制掃気方法においては、配管の途中に圧力制御弁及び圧力センサーが配設されており、圧力センサーにて検出された不活性ガスの圧力に基づき圧力制御弁を制御し、以て、不活性ガスの流量を制御することが、加熱シリンダー内に導入される不活性ガスの流量や圧力を一定とするといった観点から望ましい。この場合、ホッパー内の圧力の変化に起因して加熱シリンダー内に導入される不活性ガスの流量や圧力が変化する場合があるので、ホッパー内の圧力を検出するための第２の圧力センサーが配設されており、配管の途中に配設された圧力センサー及び第２の圧力センサーにて検出された不活性ガスの圧力に基づき圧力制御弁を制御し、以て、不活性ガスの流量を制御することが好ましい。
【００２４】
各種の態様を含む本発明の成形装置の強制掃気方法においては、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は気密にされていることが望ましい。但し、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分は厳密に気密にされている必要は無く、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分における不活性ガスの圧力がほぼ一定に保たれるならば、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分から若干の不活性ガスの漏出があっても差し支えない。
【００２５】
また、各種の態様を含む本発明の成形装置の強制掃気方法においては、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は大気圧よりも高いことが好ましい。不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分の圧力は、例えば、大気圧よりも２×１０3Ｐａ（０．０２ｋｇｆ／ｃｍ2）程度、あるいは、それ以上高いことが好ましい。
【００２６】
更には、各種の態様を含む本発明の成形装置の強制掃気方法においては、加熱シリンダーとスクリューとの間の空隙内において可塑化された熱可塑性樹脂から発生したガスが、加熱シリンダー内を流れる不活性ガスと共に系外に排出される形態とすることが好ましい。
【００２７】
本発明にて用いられ不活性ガスとして、ヘリウムガス、アルゴンガスを挙げることもできるが、窒素ガスを用いることが経済面から好ましい。不活性ガスとして窒素ガスを用いる場合、不活性ガス源として市販の窒素ガスボンベ等を挙げることができるが、ボンベ等の交換が煩雑であること、及び経済面から、低コストで簡便な不活性ガス源として、分離膜方式若しくはＰＳＡ方式の窒素ガス発生装置とすることが望ましい。
【００２８】
本発明において使用可能な熱可塑性樹脂は、特に制約はなく、ポリオレフィン樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂、メタアクリル樹脂、含フッ素樹脂等で例示される、所謂汎用プラスチックスはもとより、ポリカーボネート樹脂、ナイロン樹脂、飽和ポリエステル樹脂、ポリアクリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリスルホン樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂等で例示されるエンジニアリングプラスチックスを挙げることができる。所望に応じて、これらの樹脂に、繊維強化材、フィラー、抗酸化剤等の熱安定剤、耐候性付与のための紫外線吸収剤等の耐候剤、帯電防止性能向上のための帯電防止剤、難燃化のための難燃剤等を配合した材料も使用できる。
【００２９】
本発明の成形装置あるいは成形装置における強制掃気方法における成形装置として、射出成形装置若しくは押出し成形装置を挙げることができる。尚、スクリュー駆動装置によってスクリューの駆動が制御されるが、成形装置として射出成形装置を用いる場合、スクリューはスクリュー駆動装置によって回動させられ、且つ、移動させられる。また、成形装置として押出し成形装置を用いる場合、スクリューはスクリュー駆動装置によって回動させられ、あるいは又、回動させられ、且つ、移動させられる。
【００３０】
射出成形装置として、例えば、通常のインラインスクリュー方式の射出成形装置を用いることができ、高価な特別なベント付き射出成形装置を用いることは不要である。使用する成形装置によっては、スクリュー駆動装置とスクリューを連結する加熱シリンダーの後端部を密閉構造とし、例えば密閉部分に不活性ガスを導入できるような改造が必要とされる。また、成形装置として、スクリュー・プリプラ方式の射出成形装置を挙げることもできる。このスクリュー・プリプラ方式の射出成形装置は、熱可塑性樹脂の予備可塑化にスクリュー方式の押出し装置を用いた射出成形装置である。熱可塑性樹脂はプリプラ用加熱シリンダー内で可塑化、溶融される。プリプラ用加熱シリンダーの樹脂導出部は、射出用プランジャーを備えた射出用加熱シリンダーの先端部と逆止弁を介して連通している。本発明の成形装置あるいは成形装置における強制掃気方法を、かかるプリプラ用加熱シリンダーに適用すればよい。
【００３１】
押出し成形装置として、単軸や二軸、多軸の押出し成形装置を挙げることができるし、多段押出し成形装置を挙げることもできる。多段押出し成形装置の場合、熱可塑性樹脂が供給される第１段押出し成形機に対して本発明の成形装置あるいは成形装置における強制掃気方法を適用すればよい。
【００３２】
例えば、成形装置としてインラインスクリュー方式の射出成形装置を用いる場合、加熱シリンダーは、先端の樹脂導出部側から、計量ゾーン、圧縮ゾーン、供給ゾーンに分類され、ホッパーが供給ゾーンに取り付けられている。この場合には、例えば、供給ゾーンのスクリュー駆動装置側の後端部に配管を取り付ければよい。
【００３３】
加熱シリンダー、スクリュー、ホッパー、スクリュー駆動装置の形式、構造、構成は、本質的に任意であり、公知の加熱シリンダー、スクリュー、ホッパー、スクリュー駆動装置を用いることができる。連続して成形を行う場合、原料となる熱可塑性樹脂のペレットをホッパーに搬入する必要があるが、かかる搬入方式も任意の方式とすることができる。例えば、ホッパー内を負圧とし、熱可塑性樹脂貯蔵部から配管を経由してホッパー内に熱可塑性樹脂のペレットを気流搬入する方式とすることができる。
【００３４】
本発明においては、不活性ガスを、不活性ガス源から、配管、加熱シリンダー、ホッパーを経由して系外へと流すので、加熱シリンダー内で熱可塑性樹脂を可塑化、溶融したとき、溶融熱可塑性樹脂から発生する不必要なガスを効率的に、且つ、確実に加熱シリンダー外へ導き出すことができる。また、加熱シリンダー内の雰囲気中に酸素ガスが含まれない状態とすることができるので、酸化による炭化や黒点、異物等のコンタミネーションの発生を確実に防止することができる。しかも、溶融熱可塑性樹脂中の必要な添加剤の添加量が低減することもない。
【００３５】
【実施例】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【００３６】
実施例においては、図１に概念図を示すインラインスクリュー方式の射出成形装置を用いた。この射出成形装置は、先端に樹脂導出部１１を備えた加熱シリンダー１０、加熱シリンダー１０に内蔵されたスクリュー１５、加熱シリンダー１０に取り付けられ、加熱シリンダー１０内に熱可塑性樹脂のペレット４０を供給するためのホッパー２０、及び、スクリュー１５の後端部１６に取り付けられたスクリュー駆動装置１８から構成されている。尚、加熱シリンダー１０に配設されたスクリュー１５は、樹脂を可塑化、溶融すると同時にプランジャの作用も有する形式のインラインスクリュー方式である。スクリュー１５は、スクリュー駆動装置１８によって回動及び図の左右に移動させられる。加熱シリンダー１０の外周には図示しないヒータ（図示せず）が取り付けられており、加熱シリンダー１０とスクリュー１５との間の空隙１７に存在する熱可塑性樹脂を可塑化、溶融することができる。
【００３７】
熱可塑性樹脂のペレット４０が熱可塑性樹脂貯蔵部から配管（図示せず）及び搬入部２１を介してホッパー２０内に気流搬入される。具体的には、ホッパー２０に設けられた排気部２２の下流に、例えばブロアー（図示せず）を配設し、ブロアーの作動によってホッパー２０内を負圧とし、熱可塑性樹脂貯蔵部から配管及び搬入部２１を介してホッパー２０内に熱可塑性樹脂のペレットを気流搬入すればよい。尚、このような熱可塑性樹脂のペレット４０の搬送機構を、以下、負圧供給式ローダーと呼ぶ。但し、熱可塑性樹脂貯蔵部からホッパー２０への熱可塑性樹脂の搬入方式は、任意の方式とすることができる。
【００３８】
ホッパー２０から加熱シリンダー１０に搬入された熱可塑性樹脂のペレット４０は、加熱シリンダー１０、スクリュー１５によって加熱、可塑化、溶融、計量される。スクリュー駆動装置１８の作動によってスクリュー１５が前方に押し出され、加熱シリンダー１０内の溶融熱可塑性樹脂４１に圧力が加わる結果、加熱シリンダー１０内の溶融熱可塑性樹脂４１は、樹脂導出部１１から、逆流制御弁や樹脂流路及びゲート部を経由して、金型に設けられたキャビティに射出される。尚、逆流制御弁や樹脂流路、ゲート部、キャビティの図示は省略した。溶融熱可塑性樹脂４１は、ホッパー２０が取り付けられた加熱シリンダー１０の部位から加熱シリンダー１０の樹脂導出部１１までの加熱シリンダー１０とスクリュー１５との間の空隙１７内に充填されているが、図１には、その内の一部分のみを示した。
【００３９】
スクリュー駆動装置１８側の加熱シリンダー１０の部分である加熱シリンダー１０の後端部１２には、かかる後端部１２を気密構造とするための気密用部材１３が取り付けられており、気密用部材１３とスクリュー１５との間を気密にするためのシール部材１４が気密用部材１３に取り付けられている。これによって、不活性ガス（例えば、純度約９９．９９％の窒素ガス）が流れる加熱シリンダー１０の部分の気密状態を保持することができる。尚、加熱シリンダー１０それ自体が気密性を有している場合には、気密用部材やシール部材は不要である。図１に、不活性ガスの流れを矢印で示した。
【００４０】
成形装置は、更に、不活性ガス源３０であるＰＳＡ方式の窒素ガス発生装置、及び、不活性ガス源３０からの不活性ガスを加熱シリンダー１０内に導入するための配管３２を備えている。配管３２は、ホッパー２０が取り付けられた加熱シリンダー１０の部位よりもスクリュー駆動装置側の加熱シリンダー１０の部分、より具体的には、気密用部材１３に取り付けられている。尚、配管３２を、スクリュー駆動装置側の加熱シリンダー１０の後端部１２に取り付けてもよい。配管３２の途中には、圧力制御弁３３及び圧力センサー３４が配設されている。また、ホッパー２０内の圧力を検出するために、ホッパー２０には第２の圧力センサー３５が取り付けられている。圧力制御弁３３及び圧力センサー３４，３５は周知の方式、構造、構成のものを使用することができる。圧力センサー３４，３５の出力は、圧力制御装置３１に送られ、圧力制御装置３１の出力によって、圧力制御弁３３及び不活性ガス源３０の作動が制御される。
【００４１】
このような構成により、不活性ガスは、不活性ガス源３０から、配管３２、加熱シリンダー１０、ホッパー２０の排気部２２を経由して系外へと流れる。即ち、ホッパー２０内に熱可塑性樹脂のペレット４０を充填し、ホッパー２０が取り付けられた加熱シリンダー１０の部位から加熱シリンダー１０の樹脂導出部１１近傍までの加熱シリンダー１０とスクリュー１５との間の空隙１７内において熱可塑性樹脂を可塑化した状態にて、不活性ガスを、不活性ガス源３０から、配管３２、加熱シリンダー１０、ホッパー２０を経由して系外へと流す。
【００４２】
この状態で、不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分（具体的には、後端部１２）の圧力は、例えば、大気圧よりも２×１０3Ｐａ（０．０２ｋｇｆ／ｃｍ2）程度高い。尚、後端部１２における不活性ガスの圧力あるいは圧力変化は、圧力センサー３４によって検出することができ、かかる圧力の検出結果に基づき、圧力制御装置３１を介して圧力制御弁３３を制御し、不活性ガスの流量を制御することができる。また、熱可塑性樹脂のペレット４０をホッパー２０に気流搬入する際、ホッパー２０内は負圧となる。その結果、不活性ガス源３０から、配管３２、加熱シリンダー１０、ホッパー２０を経由して系外に流れる不活性ガスに変化が生じる。かかるホッパー２０内の圧力変化を第２の圧力センサー３５で検出し、しかも、圧力センサー３４によって後端部１２における不活性ガスの圧力を検出し、かかる圧力の検出結果に基づき、圧力制御装置３１を介して圧力制御弁３３及び不活性ガス源３０を制御し、不活性ガスの流量を制御することができる。これによって、ホッパー２０内の圧力が変化しても、不活性ガス源３０から、配管３２、加熱シリンダー１０、ホッパー２０を経由して系外へと流れる不活性ガスを出来る限り一定とすることができる。
【００４３】
また、加熱シリンダー１０とスクリュー１５との間の空隙１７内において可塑化、溶融した熱可塑性樹脂４１から発生したガスは、加熱シリンダー１０内を流れる不活性ガスと共にホッパー２０を経由して排気部２２から系外に排出される。
【００４４】
実施例に用いた金型（図示せず）から得られる成形品を、自動車用ヘッドライトのレンズとした。成形品の平均厚さは約３．５ｍｍである。金型は、成形品を１つ成形するような金型とした。また、金型の型締め力を３５０トンとした。
【００４５】
事前に、加熱シリンダー１０からスクリュー１５を抜いて、残存樹脂が無いようにスクリュー１５及び加熱シリンダー１０内部の清掃を行った。熱可塑性樹脂として、ポリカーボネート樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製、商品名：ユーピロンＭＬ３００アイスグレード、耐候剤入り）を用いた。そして、予め、１２０゜Ｃで５時間以上予備乾燥した熱可塑性樹脂のペレット４０をホッパー２０へ搬入した。負圧供給式ローダーは、ホッパー２０内の熱可塑性樹脂のペレット４０が成形に伴い減少すれば、一定レベルまで自動搬入する機能を有している。
【００４６】
ホッパー２０に気流搬入された熱可塑性樹脂のペレット４０を加熱シリンダー１０に供給し、加熱シリンダー１０内で樹脂温度２８０゜Ｃにて可塑化、溶融した。金型を型締めした後、射出圧力７．８×１０7Ｐａ（８００ｋｇｆ／ｃｍ2）にて溶融熱可塑性樹脂を加熱シリンダー１０から金型のキャビティへと射出した。射出完了後、保圧を３０秒間行い、次いで、キャビティ内の樹脂を３０秒間冷却した後、金型を型開きし、成形品を金型から取り出した。以上の成形操作を連続して行った。
【００４７】
試験を、第１週目の月曜日から第５週目の月曜日まで行った。月曜日の朝から金曜日の夕方までは、午前８時に加熱シリンダーの昇温を開始し、１時間かけて加熱シリンダー１０内の樹脂温度を２８０゜Ｃとした。そして、午前９時から成形操作を連続して行った。尚、成形開始時には１０ショット、パージを行った。成形操作時、加熱シリンダー１０内の樹脂温度を２８０゜Ｃに保持した。午後５時に成形操作を終了した。その後、加熱シリンダー１０から熱可塑性樹脂を除去することなく、直ちに、加熱シリンダー１０内の樹脂温度の降温を開始し、加熱シリンダー１０内の樹脂温度が１８０゜Ｃとなった後、その温度を翌朝の午前８時まで保持した。金曜日には、午後５時に成形操作を終了した後、加熱シリンダー１０から熱可塑性樹脂を除去することなく、直ちに、加熱シリンダー１０内の樹脂温度の降温を開始し、加熱シリンダー１０内の樹脂温度が１８０゜Ｃとなった後、その温度を翌週の月曜日の午前８時まで保持した。
【００４８】
試験期間中、ホッパー２０内に熱可塑性樹脂のペレット４０を充填し、ホッパー４０が取り付けられた加熱シリンダー１０の部位から加熱シリンダー１０の樹脂導出部１１の近傍までの加熱シリンダー１０とスクリュー１５との間の空隙１７内において熱可塑性樹脂を可塑化した状態（加熱した状態）にて、不活性ガス（純度約９９．９９％の窒素ガス）を、不活性ガス源３０から、配管３２、加熱シリンダー１０、ホッパー２０を経由して排気部２２から系外へと、試験期間中、継続して流し続けた。不活性ガスが流れる加熱シリンダーの部分（具体的には、後端部１２）の圧力を、大気圧よりも２×１０3Ｐａ（０．０２ｋｇｆ／ｃｍ2）程度高い値に維持した。
【００４９】
第５週目の月曜日の午後５時まで、以上の操作を繰り返したが、成形品に黄変、黒点等のコンタミネーションや異物の混入は認められず、その表面に銀条痕等のフローマークが出現するといった現象も認められず、本発明の効果が認められた。また、ポリカーボネート樹脂から成る成形品中の耐候剤の含有量を化学分析により定量したが、その含有量に異常は認められなかった。
【００５０】
（比較例）
不活性ガスを加熱シリンダー１０に導入することなく、実施例と同じ操作を繰り返した。その結果、成形開始の翌日から成形品に黄変が認められ、成形品に黒点、異物が僅かながら確認された。次週の月曜日、成形操作の開始直後から、成形品に黒点、異物が多数認められ、成形を継続したが、成形品に黒点、異物が発生し続けたため、成形操作を中止した。
【００５１】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。実施例にて説明した成形装置や使用した材料、成形条件は例示であり、適宜変更することができる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明においては、加熱シリンダー内で熱可塑性樹脂を可塑化、溶融したとき、溶融熱可塑性樹脂から発生する不必要なガスを効率的に、且つ、確実に不活性ガスと共に加熱シリンダー外へ導き出すことができるので、成形品の表面に銀条痕等のフローマークが成形品の表面に出現する現象の発生、成形品に異物が混入するといった現象の発生を抑制することができる。また、加熱シリンダー内の雰囲気中に酸素ガスが含まれない状態とすることができるので、酸化による炭化や黒点、異物等のコンタミネーションの発生を確実に防止することができる。特に、成形操作を終了し、長時間、比較的低い温度に加熱シリンダー内の熱可塑性樹脂を保持し、その後、成形操作を再開するとき、炭化や黒点、異物等のコンタミネーションが成形品に発生し易いが、このようなコンタミネーションの発生を確実に抑制することが可能となる。しかも、溶融熱可塑性樹脂中の必要な添加剤の添加量が低減することがない。また、成形装置を気密化するための費用は左程のものではない。
【００５３】
以上の結果として、安定した成形サイクルを得ることができ、成形品の成形コストの低減、成形収率の向上を図ることができるばかりか、優れた外観品質を有する成形品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の成形装置の一例を示す概念図である。
【符号の説明】
１０・・・加熱シリンダー、１１・・・樹脂導出部、１２・・・加熱シリンダーの後端部、１３・・・気密用部材、１４・・・シール部材、１５・・・スクリュー、１６・・・スクリューの後端部、１７・・・空隙、１８・・・スクリュー駆動装置、２０・・・ホッパー、２１・・・搬入部、２２・・・排気部、３０・・・不活性ガス源、３１・・・圧力制御装置、３２・・・配管、３３・・・圧力制御弁、３４・・・圧力センサー、３５・・・第２の圧力センサー、４０・・・熱可塑性樹脂のペレット、４１・・・溶融熱可塑性樹脂
【図１】
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