(57)【要約】【課題】回収される樹脂片におけるガラス繊維などの異物の混入を確実に抑制し、より安定した品質の成形品を供給可能とする樹脂成形装置及び樹脂成形方法を提供することである。【解決手段】樹脂成形装置は、溶融部２と、流通部３と、抽出部４と、成形部５とを備えている。溶融部２は樹脂片を溶融させる。流通部３は溶融部２にて樹脂片が溶融された溶融樹脂を層流に保ちながら、溶融樹脂を樹脂流として流通させる。抽出部４は樹脂流のうち流通部３の中央部を流れる中央流を抽出する。成形部５は抽出部４にて抽出された中央流を用いて部品を成形する。【選択図】図２
2016179604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂片を溶融させる溶融部と、
前記溶融部にて前記樹脂片が溶融された溶融樹脂を層流に保ちながら、前記溶融樹脂を樹脂流として流通させる流通部と、
前記樹脂流のうち前記流通部の中央部を流れる中央流を抽出する抽出部と、
前記抽出部にて抽出された前記中央流を用いて部品を成形する成形部とを備える、樹脂成形装置。
【請求項２】
前記樹脂流のうち前記中央部の外側を流れる外層流を再度固化させる固化部と、
前記固化部にて固化された前記外層流をペレット化する切断部とをさらに備える、請求項１に記載の樹脂成形装置。
【請求項３】
前記樹脂流のうち前記中央部の外側を流れる外層流を濾過する濾過部と、
前記濾過部にて濾過された前記外層流を再度前記溶融部内に投入する再投入部とをさらに備える、請求項１に記載の樹脂成形装置。
【請求項４】
前記樹脂流のうち前記中央部の外側を流れる外層流に超臨界流体を含浸させる超臨界流体供給部と、
前記超臨界流体が含浸された前記外層流を濾過する濾過部と、
前記濾過部にて濾過された前記外層流に含浸される前記超臨界流体を除去する除去部と、
前記除去部にて前記超臨界流体が除去された前記外層流を再度前記溶融部内に投入する再投入部とをさらに備える、請求項１に記載の樹脂成形装置。
【請求項５】
樹脂片を溶融する工程と、
前記溶融する工程において前記樹脂片が溶融された溶融樹脂を層流に保ちながら、前記溶融樹脂を樹脂流として流通させる工程と、
前記樹脂流のうち中央流を抽出する工程と、
前記抽出する工程において抽出された前記中央流を用いて部品を成形する工程とを備える、樹脂成形方法。
【請求項６】
前記樹脂流のうち前記中央流の外側を流れる外層流を再度固化させる工程と、
前記固化させる工程において固化された前記外層流をペレット化する工程とをさらに備える、請求項５に記載の樹脂成形方法。
【請求項７】
前記樹脂流のうち前記中央部の外側を流れる外層流を濾過する工程と、
前記濾過する工程において濾過された前記外層流を再度前記樹脂片を溶融する工程を行なう溶融部内に投入する工程とを備える、請求項５に記載の樹脂成形方法。
【請求項８】
前記樹脂流のうち前記中央流の外側を流れる外層流に超臨界流体を含浸させる工程と、
前記超臨界流体が含浸された前記外層流を濾過する工程と、
前記濾過する工程において濾過された前記外層流に含浸される前記超臨界流体を除去する工程と、
前記除去する工程において前記超臨界流体が除去された前記外層流を再度前記樹脂片を溶融する工程を行なう溶融部内に投入する工程とをさらに備える、請求項５に記載の樹脂成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は樹脂成形装置及び樹脂成形方法に関し、特に、使用済み家電製品などから回収される樹脂片を製品の部品として再利用するための樹脂成形装置および樹脂成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、使用済み家電製品などを破砕して得られる樹脂片（フレーク）を製品の素材として再利用するためには、当該フレークの破砕前すなわち製品であった時に当該フレークに付着していた汚れなど、および破砕回収時のプロセスにより付着する異物などを除去する必要がある。このため通常は、フレークを溶融させてからこれをフィルタに通過させて濾過することにより、形状が均一なペレットが得られた上で、当該ペレットを用いて新しい部品等が成形される。
【０００３】
ところが上記ペレットを得る工程は、成形時の溶融に加えてさらに溶融工程を１つ追加することから、プラスチックなどの樹脂素材の熱劣化を避けることができない。このためたとえば特開２００５−２９７４７９号公報（特許文献１）に開示されるように、ペレットを得る工程を割愛し、フレークから直接成形する技術が開発されている。
【０００４】
またフレーク中に含まれる異物が多い場合には、フィルタの目詰まりが起こりやすいためにフィルタを交換する頻度が増え、ペレットを得る工程が円滑に進まないという問題点を有している。この問題を回避するために、たとえば特開２００９−１２５９７５号公報（特許文献２）に開示されるように、溶融された樹脂流に超臨界流体を添加して樹脂流の粘度を下げる技術が開示されている。つまり樹脂流がフィルタを透過しやすくなるために異物とともに固着する樹脂流を少なくすることができるため、フィルタの目詰まりが抑制され、フィルタの寿命を長くすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２９７４７９号公報
【特許文献２】特開２００９−１２５９７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特開２００５−２９７４７９号公報によれば、フレーク同士を摩擦研磨することによりその表面汚染を除去する「乾式摩擦破砕」と、フレーク本体と研磨除去された汚染物とを分離する「風力選別」とを組み合わせることにより、表面汚染物のないリサイクルフレークを得ることができる。しかしながらこの方法では、フレークの表面の異物は除去できるが、フレークの内部深くに含まれるガラス繊維を除去することができない。このため、得られたリサイクルフレーク中およびそれを用いた成形品中に意図せずガラス繊維が混入する可能性がある。
【０００７】
また特開２００９−１２５９７５号公報においては、樹脂流からリサイクルフレークを得るためにフィルタを用いて異物除去を行なう点については現行の方法と変わりがない。このためたとえばガラス繊維を多く含む樹脂流を溶融再生化する際には、結局フィルタでのガラス繊維の目詰まりが起こりやすくなり、フィルタの交換頻度が高くなるという課題が解決されない可能性がある。
【０００８】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、回収される樹脂片におけるガラス繊維などの異物の混入を確実に抑制し、より安定した品質の成形品を供給可能とする樹脂成形装置及び樹脂成形方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の樹脂成形装置は、溶融部と、流通部と、抽出部と、成形部とを備えている。溶融部は樹脂片を溶融させる。流通部は溶融部にて樹脂片が溶融された溶融樹脂を層流に保ちながら、溶融樹脂を樹脂流として流通させる。抽出部は樹脂流のうち流通部の中央部を流れる中央流を抽出する。成形部は抽出部にて抽出された中央流を用いて部品を成形する。
【００１０】
本発明の樹脂成形方法は、まず樹脂片が溶融される。樹脂片が溶融された溶融樹脂を層流に保ちながら、溶融樹脂を樹脂流として流通させる。樹脂流のうち中央流が抽出される。抽出された中央流を用いて部品が成形される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、回収により得られた溶融樹脂を層流に保って流しながら、その流れである樹脂流のうち異物が比較的少ない中央流を抽出し、それを用いて部品を成形することができる。このため異物の少ない再生素材を効率よく確実に得ることができ、より安定した品質の成形品が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態１に係る樹脂成形方法を示すフローチャートである。
【図２】実施の形態１に係る樹脂成形装置の概略図である。
【図３】層流の態様を示す概略図（Ａ）と、乱流の態様を示す概略図（Ｂ）とである。
【図４】樹脂流のシリンダから成形型への射出時の第１状態を示すシミュレーション結果（Ａ）と、樹脂流のシリンダから成形型への射出時の第２状態を示すシミュレーション結果（Ｂ）と、樹脂流のシリンダから成形型への射出時の第３状態を示すシミュレーション結果（Ｃ）とである。
【図５】実施の形態２に係る樹脂成形方法を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態２に係る樹脂成形装置の概略図である。
【図７】実施の形態３に係る樹脂成形方法を示すフローチャートである。
【図８】実施の形態３に係る樹脂成形装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、一実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
図１および図２を用いて、本実施の形態の樹脂成形方法を説明しながら、当該樹脂成形方法に用いられる本実施の形態の樹脂成形装置について説明する。つまりここでは説明の便宜上、図１および図２が交互に参照される。
【００１４】
図１を参照して、まず樹脂片を溶融する工程（Ｓ１０）がなされる。これは使用済み家電製品などから回収される樹脂片を溶融する工程である。
【００１５】
図２を参照して、具体的には、まず使用済み家電製品であるエアコン、冷蔵庫、洗濯機、テレビなどから得られたプラスチックなどの樹脂材料があらかじめ破砕されたフレーク（樹脂片）が、本実施の形態の樹脂成形装置を構成するフィーダ１から、当該樹脂成形装置の内部に供給される。このようにフィーダ１は、外部よりフレークなどのリサイクル材料を受け入れるための部材であり、押出機２（溶融部）に通じている。
【００１６】
押出機２は、当該樹脂成形装置において、フィーダ１から受け入れられたフレークなどを加熱により溶融する部材である。たとえばリサイクル材料がポリプロピレンである場合、これは１６０℃以上になれば溶融するため、押出機２の内部は１６０℃以上に加熱されることが好ましい。押出機２は層流生成ゾーン３（流通部）に通じている。押出機２において溶融されたフレーク（溶融樹脂）は、押出機２の押し出す力により、層流生成ゾーン３に送られる。
【００１７】
図１を再度参照して、次に溶融樹脂を層流に保つ工程（Ｓ２０）がなされる。これは具体的には、たとえば筒状部材である層流生成ゾーン３内に溶融樹脂を、その流れにいわゆる層流の状態を維持させながら流通させる工程である。層流については後述する。
【００１８】
図２を再度参照して、押出機２にて溶融され層流生成ゾーン３に送り込まれた溶融樹脂は、層流生成ゾーン３の内部がたとえば押出機２の内部とほぼ同じ温度に保たれることにより、その溶融された状態が持続される。ただしたとえばリサイクル材料がポリプロピレンである場合、上記のように１６０℃以上で溶融するが、層流生成ゾーン３内に溶融樹脂を流通させるためには、層流生成ゾーン３内を２００℃以上３００℃以下に保つことが好ましい。これはポリプロピレンの成形に最適な温度が２００℃以上３００℃以下であるためである。したがって層流生成ゾーン３は、最大で３００℃程度を保持できるように設計されていることが好ましい。
【００１９】
溶融樹脂が樹脂流としてその内部を流れる層流生成ゾーン３は、たとえばその延在方向（樹脂流の流れる方向）に沿う（図２の左右方向の）長さが約１ｍであり、その延在方向に交差する断面が内径５０ｍｍの円形である。しかし層流生成ゾーン３のうち最上流部すなわち押出機２に接続され押出機２から樹脂流が流入する入口部３ａはその内径が他の部分に比べて大きくたとえば内径７０ｍｍであり、そこからその延在方向に沿って約１００ｍｍの長さ分の領域において当該内径が徐々に小さくなり最終的に内径５０ｍｍとなるようなテーパ形状を有していることがより好ましい。
【００２０】
層流生成ゾーン３内の一部の領域は外層分離ゾーン４（抽出部）に通じている。つまり層流生成ゾーン３において層流を保つように流通された樹脂流は、特にその一部が外層分離ゾーン４に送られる。
【００２１】
図１を再度参照して、次に溶融樹脂を層流に保つ工程（Ｓ２０）において層流生成ゾーン３内を層流に保ちながら流通した樹脂流のうち、中央流を抽出する工程（Ｓ３０）がなされる。
【００２２】
層流生成ゾーン３内を流れる層流の樹脂流は、中央流と外層流とに分けられる。ここで樹脂流が流れる方向に交差する幅方向に関するその樹脂流の中央を通り、樹脂流が流れる方向に延びる仮想の直線を考える。このとき、当該仮想の直線を含む、上記幅方向に関して比較的仮想の直線に近い中央部を流れる樹脂流（溶融樹脂）を中央流、当該幅方向に関して比較的仮想の直線から離れた外縁部を流れる樹脂流（溶融樹脂）を外層流と定義する。
【００２３】
より具体的には、当該層流である樹脂流においては、たとえば幅方向中央を流れ方向に沿って延びる仮想の直線を想定したときに、当該仮想の直線からの樹脂流の幅方向に関する距離が当該樹脂流全体の幅の２／５以内の領域が中央流であり、それ以外の領域が外層流であると定義する。つまり外層流は、樹脂流の流れる方向に交差する幅方向の１対の縁部それぞれからの幅方向に関する距離が樹脂流全体の幅の１／１０以内の領域である。また中央流はそれ以外の、樹脂流全体の幅の４／５の幅を有する領域である。
【００２４】
図２を再度参照して、層流生成ゾーン３における流通方向に関する中間の一部の領域（中間領域３ｂ）からは、外層分離ゾーン４が延びるように配置されている。層流生成ゾーン３の少なくとも一部と外層分離ゾーン４の入口部４ａとがほぼ同一の位置となるように、外層分離ゾーン４が配置されている。
【００２５】
外層分離ゾーン４は、その入口部４ａの（樹脂流の流れる方向に交差する方向の）幅が、層流生成ゾーン３の幅より狭くなっている。具体的には入口部４ａの幅（断面のたとえば円形状の内径）は、層流生成ゾーン３内を流れる中央流の幅にほぼ等しくなっており、たとえば層流生成ゾーン３の幅（内径）の約４／５となっている。この外層分離ゾーン４の入口部４ａ（層流生成ゾーン３の中間領域３ｂから流出した樹脂流が流入する箇所）は、幅方向に関して層流生成ゾーン３内の中央流の流れる範囲にほぼ一致する範囲内に配置されている。
【００２６】
このようにすることにより、外層分離ゾーン４は、層流生成ゾーン３からの樹脂流のうち特にその中央部を流れる中央流のみを抽出してその内部に流し込むことができる。
【００２７】
ただし外層分離ゾーン４も、層流生成ゾーン３と同様に、その入口部４ａにおける内径は他の部分よりもその内径が大きくなっており、そこからその延在方向に沿って進むにつれ当該内径が徐々に小さくなるようなテーパ形状を有していることが好ましい。
【００２８】
外層分離ゾーン４は射出成形機５（成形部）に通じている。再度図１を参照して、次に中央部を抽出する工程（Ｓ３０）において抽出された中央流を用いて部品が成形される（Ｓ３１）。
【００２９】
再度図２を参照して、抽出により外層分離ゾーン４内に流れ込んだ樹脂流、特に中央流は、外層分離ゾーン４内を流通した後、射出成形機５内に達し、そこで新規の部品に成形される。ここでの部品成形は、たとえば射出成形によりなされる。なお射出成形機５内には樹脂溶融部が搭載されているが、図２においてはこれの図示が省略されている。
【００３０】
一方、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）における外層流は、外層分離ゾーン４内には（ほとんど）流入せず、層流生成ゾーン３の中間領域３ｂよりも下流側に流れ込む。層流生成ゾーン３の最下流部である出口部３ｃは外層流流通管６に通じているため、層流生成ゾーン３における外層流は、外層流流通管６に流入する。外層流流通管６はストランドパス７（固化部）に通じているため、上記外層流はストランドパス７に流入する。
【００３１】
図１を再度参照して、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において層流の状態に保たれる樹脂流のうちの外層流が再度固化される（Ｓ４０）。具体的には、ストランドパス７において、溶融樹脂であり流体状であった樹脂流（外層流）が再度固化される。
【００３２】
ストランドパス７は、図示されないがその出口に複数の細い孔が互いに間隔をあけて設けられた部材である。ストランドパス７は、その内部を溶融樹脂が通過するときに冷却されて固化される。またその出口の複数の細い孔を当該固化された樹脂が通過するときに当該孔の径に合わせた径を有する細長い樹脂の塊として排出される。このようにストランドパス７は、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）における外層流を再度固化させる。
【００３３】
図１を再度参照して、工程（Ｓ４０）において固化された、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であったものがペレット化される（Ｓ４１）。具体的には、図２を再度参照して、ストランドパス７の出口付近に設けられたストランドカッター８（切断部）により、ストランドパス７内を通過して固化された細長い塊として排出される、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であったものによる樹脂の塊が細断される。これにより、当該樹脂の塊がペレット化される。
【００３４】
次に、層流と乱流について説明しながら、本実施の形態の作用効果について説明する。
溶融樹脂などの流体は、比較的低速で流れる時には秩序をもって層状に流れる層流となる。これに対し当該流体は、一定の速度を超えると秩序が乱れた乱流となる。図３（Ａ）および図３（Ｂ）は、いずれも円筒系の管内を同じ流量で流れる流体を示しており、図３（Ａ）は層流、図３（Ｂ）は乱流の状態を示している。各図中の矢印の長さは流速に比例する（すなわち矢印が長い領域ほど流速が速い）ことを示している。したがって図３（Ａ）と図３（Ｂ）との比較により、層流と乱流との速度分布を比較することができる。
【００３５】
図３（Ａ）に示す層流の状態においては、流体は、管壁からの摩擦の影響を強く受けることにより、管の幅方向（流れに交差する方向）に関する中央部とその外側の外縁部との間で流速が大きく異なっている。このような状況において、流体中に異物が存在すれば、異物自身も流れに対して抵抗成分となるため、流速の遅い管壁部に徐々に集まってくる。これに対し図３（Ｂ）に示す乱流の状態においては、流体の中央部と外縁部との流速の差が小さい。このためこのような状況において流体中に異物が存在すれば、当該異物は管壁部に集まりにくくなり、流れの幅方向の中央部を含む全体において流体の流れに乗って異物も流されるように移動する。
【００３６】
一例として、たとえば上記のように層流の樹脂流において、その幅方向に関する１対の縁部それぞれからの幅方向に関する距離が樹脂流全体の幅の１／１０以内の領域を外層流とし、それ以外の領域を中央流とする。このとき、外層流と中央流との境界部における流速は、中央流の中央すなわち樹脂流全体の中央の流速（最大流速）の約１／２となり、外層流内の流速は樹脂流全体の中央の流速の約１／２以下となる。
【００３７】
この状況をシミュレーションで示したものが、図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）を参照して、これらはシリンダ２１と成形型２２とを有する系における実際の成形プロセスを模擬した構成を示している。すなわち図４は、シリンダ２１から成形型２２に向けて溶融樹脂２３が射出され、それが拡がる様子を（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）の順に時系列で示している。
【００３８】
図４（Ａ）を参照して、初期状態においてはシリンダ２１のノズル内に溶融樹脂２３が充填されている。この溶融樹脂２３内には異物２４が含まれている。溶融樹脂２３の先頭部２５は、この時点では当該ノズル内に存在する。なお成形型２２内には、その入口側（上流側）に配置されシリンダ２１からの溶融樹脂２３が成形型２２内部に深く入り込むための流路であるランナー２６と、ランナー２６の下流側（成形型２２内部の深い領域）に配置され実際に溶融樹脂２３を用いて成形する成形型本体部２７とが含まれている。
【００３９】
図４（Ｂ）を参照して、溶融樹脂２３が成形型２２内に向けて射出されれば、溶融樹脂２３はランナー２６と呼ばれる細い流路を流れるがやがて成形型本体部２７内に達する。成形型本体部２７内に到達した段階で溶融樹脂２３の流速は急激に遅くなり、ファウンテンフローと呼ばれる形態となって成形型本体部２７内を拡がる。図４（Ｂ）の段階においては、異物２４は溶融樹脂２３の流れの先頭部２５付近に存在している。
【００４０】
図４（Ｃ）を参照して、成形型本体部２７内においてさらに溶融樹脂２３が拡がれば、溶融樹脂２３内の異物２４は、溶融樹脂２３の流れの先頭部２５から遅れて移動しながら、流速が遅い、幅方向に関する外縁部に集まっていく。すなわち、溶融された樹脂が成形型本体部２７に導かれる前に（シリンダ２１内およびランナー２６内において）層流状態が十分に長く続けば、異物２４はその中で速度が遅い管壁部近くの流れに沿って移動し、管中央部においては異物がほとんど含まれない溶融樹脂２３が得られる。この（流れの幅方向に関する）中央部の溶融樹脂２３のみを新規の部品等の成形用に用いることにより、異物がほとんど含まれない成形が可能となる。
【００４１】
基本的に、本実施の形態に係る樹脂材料（特に熱可塑性プラスチック）の成形技術は、溶融樹脂の流れ（樹脂流）の原理を応用し、層流状態において流速が相対的に遅い、流路の幅方向に関する外縁部に、当該溶融樹脂中に含まれる異物を集中させる。これにより、流路の幅方向に関する中央部を流れる、外縁部に比べて異物の少ない樹脂流を、部品の成形用に用いる。
【００４２】
このようにすれば、成形される部品には異物がほとんど含まれなくなり、その品質を安定させることができる。したがって乾式摩擦破砕などの前処理または、溶融樹脂への超臨界流体の添加等をすることなく、簡素な処理により異物が含まれない溶融樹脂を抽出することができる。
【００４３】
言い換えれば、当該樹脂成形方法および樹脂成形装置を用いれば、表面に異物が付着しかつ内部にガラス繊維を含むような汚れの著しいフレークを、リサイクル材料として有効に再利用することができる。その結果、新規の製品を多量に成形することができる。なお溶融樹脂中に含まれる異物は、たとえフレークの表面に付着した異物であっても、フレークの表面よりも内部に含まれるガラス繊維などであっても、同様に固体異物として外縁部に集中する。したがってフレークの表面付着物に限らず、フレークの内部のガラス繊維などについても新規の成形品に含まれないようにすることができる。
【００４４】
また溶融樹脂のうち流路の幅方向に関する中央部の外側を流れる外層流は、中央流に比べて異物を多く含むために成形用のリサイクル材料としては用いられないが、少なくともこの外層流も主成分は樹脂である。このため外層流をいわゆるサーマルリサイクル、すなわち焼却により得られる熱エネルギを供給する用途に用いることができる。
【００４５】
つまり異物が多く含まれる外層流をペレット化することにより、出荷しやすくかつサーマルリサイクルに投入しやすいダウングレードリサイクル材料を得ることができる。
【００４６】
以上のように、本実施の形態によれば、層流において異物の少ない中央流となる溶融樹脂を新規の成形品用に、また層流において異物の多い外層流となる溶融樹脂をサーマルリサイクル用に用いるべく、樹脂流を分別することができる。これにより、溶融樹脂をその中に含まれる異物量の多寡にかかわらず最大限に再利用することができる。
【００４７】
仮に樹脂流が乱流であれば異物は外縁部に集まらず、流れの幅方向の全体に広がりながら流れに乗って移動してしまう。つまり乱流においては当該異物の回収が困難になる。このため、本実施の形態においては溶融樹脂が層流であることが重要である。以下、レイノルズ数を元に、本実施の形態において溶融樹脂が層流であることについて説明する。
【００４８】
管内の流体の流れを表す指標として、「レイノルズ数」が知られている。レイノルズ数Ｒは、
Ｒ＝（Ｖ＊ａ＊ρ）／μ・・・（１）
（Ｖ（ｍ／ｓ）：流体の平均速度、ａ（ｍ）：管の内半径、ρ（ｋｇ／ｍ3）：流体の密度、μ（ｋｇ／（ｍ・ｓ））：粘性係数）
で表され、これがある値以下であれば層流となり、これがある値を超えれば乱流となることが知られている。層流から乱流へ移行するレイノルズ数の臨界値は、管の入口での攪乱によって大きく変化するが、それでも１．１６×１０3を超えることはないとされている。この値を下回る条件であれば層流が確保できる。
【００４９】
図４のシミュレーションにおいては、溶融樹脂の粘性係数として１００Ｐａ・ｓ（＝１００ｋｇ／（ｍ・ｓ））が用いられている。たとえばリサイクル材料がポリプロピレンである場合、その密度は０．９×１０3ｋｇ／ｍ3であるため、（Ｖ＊ａ）の値が１．２９×１０2以下であれば層流が形成されることがわかる。
【００５０】
溶融樹脂の速度はせいぜい１０ｍ／ｓ以下であるため、内半径がせいぜい１ｍ以下である配管を流れる樹脂は、成形型本体部２７の入口の攪乱領域を除けば、上記（１）式のＲの値が１．１６×１０3より小さくなる。したがって当該樹脂の流れは層流となることがわかる。こうした円筒系の管内を流れる層流は、「ハーゲン・ポアジュイユの流れ」として知られ、図３（Ａ）に示すような管中央部において流速が最大となる、放物線状の速度分布をもつ。この放物線の形状は、流体粘度砥粒路方向の圧力損失に依存し、圧力損失が大きいほど、管壁部と管中央部との流速差が大きくなる（つまり異物を管壁部に集めやすくなる）。
【００５１】
なお図４のシミュレーションにおいては、ランナー２６の延在方向に交差する断面が径２ｍｍの円形を有しており、成形型本体部２７が縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み２ｍｍの容積を有している。成形型本体部２７内では、圧力損失がランナー２６の最下流部（成形型本体部２７の最上流部）付近以外においてはほとんど発生しない。このためたとえば図４（Ｂ）に示すように溶融樹脂２３の流れはまず成形型本体部２７の管壁の外縁部に到達し、その先頭部２５付近に存在する異物２４が管壁に固着してしまう様子が見て取れる。しかしたとえば図４（Ｃ）に示すように溶融樹脂２３が成形型本体部２７内において流路に対する幅方向に拡がりきった後の流れは、その先頭部２５において異物２４の密度が低くなり、かつ異物２４は先頭部２５より少し遅れた位置（シリンダ２１側の位置）を、（管壁への固着から解放され）先頭部２５を追いかけるように流れてくる。
【００５２】
したがって、たとえばランナー２６の最下流部の、その延在方向に交差する断面を径が５０ｍｍの円形であるとした場合、ランナー２６の延在する方向の長さを１ｍ以上とすれば、管壁部と管中央部との流速差が２倍以上の層流とすることができる。このため、図示されないが、たとえば図４のランナー２６の最下流部から複数の管が枝分かれする構造として、ランナー２６の幅方向に関する中央部を流れる溶融樹脂２３（中央流）のみをたとえば成形型本体部２７内にまでに導けば、異物２４がほとんど含まれない部品を成形することができる。
【００５３】
なお上記のように、本実施の形態においては層流生成ゾーン３の入口部３ａはその内径が他の部分に比べて大きくたとえば内径７０ｍｍであり、そこからその延在方向に沿って約１００ｍｍの長さ分の領域において当該内径が徐々に小さくなり最終的に内径５０ｍｍとなるようなテーパ形状を有している。このようにすれば、樹脂流の圧力損失が大きくなり、層流生成ゾーン３内における外層流と中央流との速度差をより大きくし、異物を速度の遅い外層流に集める効果をより高めることができる。
【００５４】
また外層分離ゾーン４の入口部４ａにも、その内径が他の部分よりも大きく、そこから樹脂流の流通方向に向けて進むにつれ当該内径が徐々に小さくなるテーパ形状を有している。このようにすれば、入口部４ａにおける樹脂流の乱れを小さくすることができるため、より確実に異物の少ない中央流を外層分離ゾーン４内に導入することができる。言い換えれば、より確実に異物の多い外層流の外層分離ゾーン４内への流入を抑制することができる。
【００５５】
（実施の形態２）
図５および図６を用いて、本実施の形態の樹脂成形方法を説明しながら、当該樹脂成形方法に用いられる本実施の形態の樹脂成形装置について説明する。つまりここでは説明の便宜上、図５および図６が交互に参照される。
【００５６】
図５を参照して、樹脂片を溶融する工程（Ｓ１０）、溶融樹脂を層流に保つ工程（Ｓ２０）、中央流を抽出する工程（Ｓ３０）および部品成形する工程（Ｓ３１）については、実施の形態１の樹脂成形方法と同様であるため、ここではその説明を省略する。また図６を参照して、フィーダ１、押出機２、層流生成ゾーン３、外層分離ゾーン４、射出成形機５の基本構成および機能については実施の形態１の樹脂成形装置と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００５７】
図５を参照して、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において層流の状態に保たれる樹脂流のうちの外層流が、フィルタで濾過される（Ｓ５０）。
【００５８】
具体的には、図６を参照して、外層分離ゾーン４の入口部４ａ（層流生成ゾーン３の中間領域３ｂ）において中央流が外層分離ゾーン４内に導入された後、外層流が実施の形態１と同様に層流生成ゾーン３の下流側に通じる外層流流通管６に流入する。
【００５９】
本実施の形態の樹脂成形装置は、外層流流通管６がメッシュフィルタ９（濾過部）に通じている。メッシュフィルタ９はチェンジャを備え、溶融樹脂などの流体に含まれる異物を濾過する役割を有している。このため層流生成ゾーン３における外層流は、メッシュフィルタ９に達したところで、メッシュフィルタ９を通過することにより濾過される。なおメッシュフィルタ９は、それを構成する網目の開いている部分の間隔が０．１４９ｍｍ以上０．１７７ｍｍ以下程度であることが好ましい。このようにすれば、新規部品の成形用の樹脂流に含まれるべきでない大きさの異物を十分に捕捉することができる。
【００６０】
再度図５を参照して、メッシュフィルタ９を通過し異物が濾過された、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であった溶融樹脂が、再度押出機２内に投入される（Ｓ５１）。これにより、当該溶融樹脂は、フィーダ１から樹脂成形装置内に投入された直後であり層流生成ゾーン３に進む前に溶融されるフレークまたは溶融された直後の新しい溶融樹脂の中に混ざり込むように投入される。なおそのようなフィーダ１から投入された直後の新しい樹脂材料が存在しない場合には、押出機２内には再投入の古い溶融樹脂のみが投入される状態となってもよい。
【００６１】
つまり、再度図６を参照して、樹脂成形装置は、濾過後の溶融樹脂を再度押出機２内に投入するための循環用流通管１０（再投入部）を有している。循環用流通管１０は、メッシュフィルタ９の下流側に通じており、押出機２内に達するように延びている。メッシュフィルタ９を通過した溶融樹脂が循環用流通管１０内を流通することにより、当該溶融樹脂は再度押出機２内に投入される。
【００６２】
したがってその後は当該（循環用流通管１０を通った）溶融樹脂は（たとえばフィーダ１から投入され押出機２にて溶融されたばかりの溶融樹脂と一緒に）再度、層流生成ゾーン３から上記各部材を流通することにより樹脂成形装置内を一周する。つまり図５を再度参照して、溶融樹脂を層流に保つ工程（Ｓ２０）以降の工程が繰り返される（ただし溶融樹脂が冷めており再加熱が必要な場合には樹脂片を溶融する工程（Ｓ１０）以降のすべての工程が繰り返されることもある）。これを繰り返すことにより、溶融樹脂は樹脂成形装置内を循環する。
【００６３】
なお本実施の形態の樹脂成形装置は、層流成形ゾーン３内のみならず、外層分離ゾーン４内、外層流流通管６内、メッシュフィルタ９、循環用流通管１０内のすべての領域において、押出機２の内部と同じ温度以上（１６０℃以上）に保たれることが好ましい。
【００６４】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００６５】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【００６６】
本実施の形態においては、異物が多いとされる層流生成ゾーン３における外層流がメッシュフィルタ９により濾過された上で押出機２内に再投入される。このように樹脂成形装置内に樹脂流を循環させることにより、たとえ樹脂成形装置内の循環の１周目において異物の多い外層流とされた樹脂流についても、たとえば循環の２周目において異物の少ない中央流となり成形に利用される場合がある。したがって、このような循環を繰り返すことにより、実施の形態１以上に、当初投入されたフレークの新規部品の成形用としての再利用率を高めることができる。
【００６７】
実施の形態１においてペレット化される外層流としての樹脂流は異物を多く含むため、サーマルリサイクルの部材として用いることはできるが、成形品の材料として用いることはできない。しかし本実施の形態においては、実施の形態１においてペレット化される外層流としての樹脂流についても、再度の濾過等により成形品の材料として再利用する。このため実施の形態１以上に、当初投入されたフレークのロスを削減することができる。
【００６８】
エアコン、冷蔵庫、洗濯機、テレビなどの家電製品に用いられるフレークは、製造業者がリサイクルの義務を負っている。その結果として年間数万トンレベルの熱可塑性のプラスチックが再生素材化され、一部は家電製品用の部品となって自己循環ループを形成するに至っている。リサイクルされた材料を用いて、異物等による劣化のない製品が提供できれば、安定した品質の製品がより低コストで提供できることになる。本実施の形態を用いれば、リサイクルされた材料を再度の成形品の材料として十分に耐えうる品質（異物の少なさ等）にすることができる。
【００６９】
なお本実施の形態においては、中心流が外層分離ゾーン４により抽出される。このため本実施の形態におけるメッシュフィルタ９は、たとえば外層分離ゾーン４が存在しない樹脂成形装置（樹脂成形方法）を用いる場合に比べて、そこを流れる異物の多い樹脂流の量を遥かに少なくすることができる。したがって本実施の形態においては、たとえば外層分離ゾーン４が存在しない樹脂成形装置（樹脂成形方法）を用いる場合に比べて、メッシュフィルタ９の交換頻度を非常に少なくすることができる。
【００７０】
（実施の形態３）
図７および図８を用いて、本実施の形態の樹脂成形方法を説明しながら、当該樹脂成形方法に用いられる本実施の形態の樹脂成形装置について説明する。つまりここでは説明の便宜上、図７および図８が交互に参照される。
【００７１】
図７を参照して、樹脂片を溶融する工程（Ｓ１０）、溶融樹脂を層流に保つ工程（Ｓ２０）、中央流を抽出する工程（Ｓ３０）および部品成形する工程（Ｓ３１）については、実施の形態１の樹脂成形方法と同様であるため、ここではその説明を省略する。また図６を参照して、フィーダ１、押出機２、層流生成ゾーン３、外層分離ゾーン４、射出成形機５の基本構成および機能については実施の形態１の樹脂成形装置と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【００７２】
図７を参照して、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において層流の状態に保たれる樹脂流のうちの外層流に、超臨界流体が含浸される（Ｓ６０）。
【００７３】
具体的には、図８を参照して、本実施の形態の樹脂成形装置においては、たとえば外層流が流入する外層流流通管６の、メッシュフィルタ９に通じる経路の途中には、超臨界流体供給部としての超臨界流体供給装置１１および超臨界流体付加部１２が設けられている。
【００７４】
超臨界流体供給装置１１は、図８においては外層流流通管６の外側に接続されているが、このような態様に限らず、たとえば外層流流通管６の内部の一部に設置されていてもよい。超臨界流体付加部１２は、外層流流通管６の内部のうち、超臨界流体供給装置１１よりもやや下流側の領域に存在する。しかしこのような態様に限らず、たとえば超臨界流体供給装置１１と超臨界流体付加部１２とが一体の超臨界流体供給部として設置されてもよい。
【００７５】
ここで層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であった溶融樹脂に含浸される超臨界流体は、臨界温度以上および臨界圧力以上の状態であり気体と液体との中間的な性質を有している流体である。このような性質を有する超臨界流体が外層流であった溶融樹脂内に絡まり互いに混合するように添加されることをここでは含浸と表現している。
【００７６】
具体的には、超臨界流体として用いられる物質は、たとえば二酸化炭素である。この二酸化炭素が、３１℃以上、７．４ＭＰａ以上の条件とされることにより超臨界流体とされた状態で、超臨界流体付加部１２に供給される。超臨界流体として二酸化炭素を用いれば、取り扱いが容易であり、かつ樹脂材料に対する悪影響が少なくなる。ただし超臨界流体としては二酸化炭素の代わりにメタンまたは窒素が用いられてもよく、これらが用いられた場合においてもその取扱いを容易にすることができる。
【００７７】
再度図７を参照して、超臨界流体供給装置１１および超臨界流体付加部１２により超臨界流体が含浸された、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であった樹脂流が、フィルタで濾過される（Ｓ６１）。
【００７８】
具体的には、再度図８を参照して、本実施の形態の樹脂成形装置は、実施の形態２の樹脂成形装置と同様に、外層流流通管６がメッシュフィルタ９（濾過部）に通じている。このメッシュフィルタ９を通過することにより、超臨界流体が含浸された溶融樹脂に含まれる異物が濾過される。
【００７９】
再度図７を参照して、上記工程（Ｓ６１）において濾過された、層流生成ゾーン３（の特に中間領域３ｂよりも上流側）において外層流であった溶融樹脂に含浸される超臨界流体が、減圧気化されることにより除去される（Ｓ６２）。またその後、超臨界流体が除去された当該樹脂流が、再度押出機２内に投入される（Ｓ６３）。
【００８０】
具体的には、再度図８を参照して、本実施の形態の樹脂成形装置は、実施の形態２の樹脂成形装置と同様に、メッシュフィルタ９による異物濾過後の溶融樹脂を再度押出機２内に投入するための循環用流通管１０（再投入部）を有している。この循環用流通管１０の、押出機２に通じる経路の途中には、樹脂流に含浸された超臨界流体を当該樹脂流から除去させるための除去部としての減圧機１３および減圧部１４が設けられている。
【００８１】
減圧機１３は、図８においては循環用流通管１０の外側に接続されているが、このような態様に限らず、たとえば循環用流通管１０の内部の一部に設置されていてもよい。減圧部１４は、循環用流通管１０の内部のうち、減圧機１３が接続される領域とほぼ重なる領域に存在する。しかしこのような態様に限らず、たとえば減圧機１３と減圧部１４とが一体の超臨界流体の除去部として設置されてもよい。
【００８２】
減圧機１３により減圧部１４内を流通する樹脂流に含浸された超臨界流体が気化され、樹脂流から分離するように蒸発する。これにより当該樹脂流には超臨界流体として含浸されていた物質が含まれなくなるように除去される。
【００８３】
超臨界流体が除去された樹脂流は、実施の形態２と同様に、循環用流通管１０により、再度押出機２内に投入される。またメッシュフィルタの目開きは実施の形態２と同様とすることが好ましい。
【００８４】
なお、これ以外の本実施の形態の構成は、実施の形態１の構成とほぼ同じであるため同一の要素については同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。
【００８５】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。本実施の形態は、実施の形態１と同様の作用効果に加え、以下の作用効果を奏する。
【００８６】
本実施の形態においては、異物が多いとされる層流生成ゾーン３における外層流に対して超臨界流体を含浸させ、その状態でメッシュフィルタ９を通過させる。このようにすれば、メッシュフィルタ９には樹脂流の通過に起因する負荷が加わりにくくなる。したがって本実施の形態においては、たとえば樹脂流に超臨界流体が含浸されない場合に比べて、メッシュフィルタ９の交換頻度を非常に少なくすることができる。
【００８７】
そもそもメッシュフィルタ９の目詰まりなどの負荷の多くは、そこを樹脂流が通る際に樹脂材料自身がメッシュフィルタ９に固着することに起因する。樹脂流への超臨界流体の含浸により樹脂流の粘度が低下するため、樹脂材料のメッシュフィルタ９への固着を抑制することができる。
【００８８】
超臨界流体はあくまでメッシュフィルタ９の通過時におけるメッシュフィルタ９へのダメージを抑制する目的で添加されるものである。このためメッシュフィルタ９の通過後は、これを減圧気化させることにより除去する。これにより、当該樹脂流を再度成形品に利用する際に、含まれるべきでない超臨界流体が含まれてしまうなどの不具合を抑制することができる。
【００８９】
また本実施の形態においても実施の形態２と同様に、異物が多いとされる層流生成ゾーン３における外層流がメッシュフィルタ９により濾過された上で押出機２内に再投入される。このように樹脂成形装置内に樹脂流を循環させることにより、たとえ樹脂成形装置内の循環の１周目において異物の多い外層流とされた樹脂流についても、たとえば循環の２周目において異物の少ない中央流となり成形に利用される場合がある。したがって、このような循環を繰り返すことにより、実施の形態１以上に、当初投入されたフレークの新規部品の成形用としての再利用率を高めることができる。
【００９０】
以上より本実施の形態においては、実施の形態２と同様に樹脂流を成形用に再利用する割合をいっそう高めることができるとともに、メッシュフィルタ９の寿命を実施の形態２よりもいっそう向上させることができるという作用効果を奏する。
【００９１】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００９２】
１  フィーダ、２  押出機、３  層流生成ゾーン、３ａ，４ａ  入口部、３ｂ  中間領域、３ｃ  出口部、４  外層分離ゾーン、５  射出成形機、６  外層流流通管、７  ストランドパス、８  ストランドカッター、９  メッシュフィルタ、１０  循環用流通管、１１  超臨界流体供給装置、１２  超臨界流体付加部、１３  減圧機、１４  減圧部、２１  シリンダ、２２  成形型、２３  溶融樹脂、２４  異物、２５  先頭部、２６  ランナー、２７  成形型本体部。
【図１】
2016179604.tif 000003
【図２】
2016179604.tif 000004
【図３】
2016179604.tif 000005
【図４】
2016179604.tif 000006
【図５】
2016179604.tif 000007
【図６】
2016179604.tif 000008
【図７】
2016179604.tif 000009
【図８】
2016179604.tif 000010