(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベース樹脂材を貯留し供給するホッパーと、添加材を貯留した添加材用ホッパーを有し、該添加材用ホッパーに貯留された添加材を計量して供給する計量機を設けた添加材供給部と、該計量機を制御するための制御部とを備えた樹脂成形材料供給装置であって、
上記ベース樹脂材のホッパーから供給されるベース樹脂材を供給しながら、上記制御部によって上記添加材供給部の計量機を制御することで計量した添加材を材料投入筒で合流させて、プラスチック射出成形機のスクリュー部の材料の投入口に投入させる構成としており、
上記制御部は、上記プラスチック射出成形機の射出信号を受けると、上記計量機を作動させて計量供給を開始させ、その後は上記プラスチック射出成形機の保圧時にも計量供給を継続させ、計量完了信号を受けると、上記計量機の作動を停止させる構成にしていることを特徴とする樹脂成形材料供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラスチック射出成形機のスクリュー部（材料供給口）に供給されるベース樹脂材に添加材を直接供給する樹脂成形材料供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック射出成形機に供給されるベース樹脂材とは、ナチュラル材や、ナチュラル材に粉砕材や再生材を含んだもので、樹脂成形材料の主材となり得るもので、添加材を配合しないものをいい、これに対し、添加材とは、着色剤（マスターバッチ材、顔料、染料）、安定剤、帯電防止剤、難燃剤など、ベース樹脂材に対して副材となり得るものをいう。
【０００３】
これらのベース樹脂材と添加材は、プラスチック射出成形機に混合して供給され、プラスチック射出成形機内で、混合された樹脂成形材料が混練可塑化されると同時に、添加材中の着色剤などが全体に分散されて射出され、樹脂成形品となるようになっている。
【０００４】
図６、７、８は、それぞれ、従来の添加材を直接供給する装置を装備したプラスチック射出成形機における射出、保圧、計量の工程の状態を示す概略図である。
【０００５】
これらの図で示すように、このプラスチック射出成形機Ｃは、ベース樹脂材Ｎを貯蔵するホッパーＣ１を備え、このホッパーＣ１に貯留されたベース樹脂材Ｎは、ホッパーＣ１下端に設けられた材料投入口Ｃ２から自重によって落下し、シリンダーＣ３内のスクリュー部Ｃ４に供給されるようになっている。
【０００６】
プラスチック射出成形機ＣのホッパーＣ１には、添加材を直接供給する装置１５０が装備されており、この装置１５０には、添加材Ｍを貯蔵する添加材用ホッパー１０１、ベース樹脂材Ｎに対する添加材Ｍの所定割合を計量ロータ１２１の回転を制御することによって計量する計量機１０２、計量された添加材Ｍをプラスチック射出成形機Ｃの材料投入口Ｃ２に導く搬送手段１０３が備えられている。
【０００７】
このプラスチック射出成形機Ｃでは、添加材Ｍは、供給されるベース樹脂材Ｎに対して所定割合が計量機１０２によって計量され、搬送手段１０３を介して材料投入口Ｃ２に導かれ、ベース樹脂材Ｎと共にスクリュー部Ｃ４に供給されるようになっており、このような添加材Ｍの供給方法を添加材を直接供給する方法という。
【０００８】
こうして供給されたベース樹脂材Ｎ及び添加材Ｍ（以下、「混合材ＮＭ」ともいう。）は、スクリュー部Ｃ４の回転移送作用によって前方へ移送され、これに伴いスクリュー部Ｃ４は、先端に移送蓄積された混合材ＮＭに押し戻されて後退する。シリンダーＣ３の周囲には、加熱ヒータＣ６が設けられており、混合材ＮＭは、スクリュー部Ｃ４の先端へ移送される途中で加熱混練されて可塑化される。
【０００９】
押し戻されていくスクリュー部Ｃ４の後退位置が検出器（不図示）で電気的に検出され、スクリュー部Ｃ４の回転が停止される。この工程を「計量」という（図８参照）。
【００１０】
この計量によって、１ショット分の混合材ＮＭが上記スクリュー部Ｃ４前方のシリンダーＣ３先端内に蓄積され、この計量が終了したときに、添加材を直接供給する装置１００の計量機１０２は、計量ロータ１２１の回転を止めて添加材Ｍの供給を停止する。
【００１１】
ついで、スクリュー部Ｃ４の基端に設けた油圧シリンダー（不図示）によってスクリュー部Ｃ４が前方に押し込まれ、加熱可塑化された混合材ＮＭは、シリンダーＣ３先端のノズルＣ５から金型Ｋに射出される。この工程を「射出」という（図６参照）。
【００１２】
最後に金型Ｋ内に射出した混合材ＮＭがシリンダーＣ３内に戻ることを防止するために、スクリュー部Ｃ４はそのままの状態で一定時間保持される。この工程を「保圧」という（図７参照）。この保圧の時間は、混合材ＮＭの種類、混合比等によって一様でなく、ほとんど保圧が必要のない場合もある。
【００１３】
このようにプラスチック射出成形機Ｃは、計量（図８）→射出（図６）→保圧（図７）の工程を順次繰り返して、金型Ｋで樹脂成形品を製造し、添加材を直接供給する装置１５０は、添加材Ｍをスクリュー部Ｃ４への材料投入口Ｃ２付近に直接供給することによって、予めベース樹脂材ＮのホッパーＣ１に所定量の添加材Ｍを添加しておいて、よく混合してからスクリュー部Ｃ４に供給するバッチ式、あるいは混合式のものに比べて、添加材Ｍの混合ムラをより少なくし、また、色替えなどを短時間にすることが出来た。
【００１４】
なお、ここで、図６、７、８を、計量、射出、保圧の順ではなく、射出、保圧、計量の順に並べたのは、本発明が、特に射出工程において、添加材Ｍを直接供給することを特徴とする点を考慮し、これと従来例を対比させるためである。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この添加材を直接供給する装置１５０では、図６、７、８で示したように、計量機１０２はスクリュー部Ｃ４の計量信号にのみ対応して計量ロータ１２１を回転させ、添加材Ｍは計量のときだけに供給され、射出、保圧のときには供給されないようになっていた。
【００１６】
一方、材料投入口Ｃ２には、ベース樹脂材Ｎのスクリュー部Ｃ４への供給を開閉するための手段は設けられておらず、材料投入口Ｃ２の下部に空間があれば、ベース樹脂材Ｎは自然落下する構造となっている。
【００１７】
ところが、計量のときに、スクリュー部Ｃ４が後退するにつれて材料投入口Ｃ２より後方となる部分が生じて、この部分は、ベース樹脂材Ｎも添加材Ｍも供給されないブランク部Ｃ４ａとなり、射出のときにはスクリュー部Ｃ４が前方に押し込まれるために、このブランク部Ｃ４ａが材料投入口Ｃ２下部に位置付けられ、このときには、添加材を直接供給する装置１５０から添加材Ｍが供給されないままに、ベース樹脂材Ｎのみがスクリュー部Ｃ４のブランク部Ｃ４ａに供給されることとなっていた。
【００１８】
図９は、この装置１５０を用いた場合の混練状態を示す概念図であるが、上述したように、射出のときにはベース樹脂材Ｎだけが供給されるため、シリンダーＣ３内のスクリュー部Ｃ４は、図９の斜線で示すベース樹脂材Ｎと添加材Ｍの混合材ＮＭが混練された層と、空白で示すベース樹脂材Ｎだけが充填された層とが交互に生じる状態（「フローマーク」という。）になっている。
【００１９】
このようなフローマークを生じるのは、プラスチック射出成形機Ｃのスクリュー部Ｃ４は、回転移送作用により材料を前方に移送する構造であるため、半径方向及び周方向の混練は十分に行われるが、軸方向の混練は困難であるため、装置１５０による供給ムラを解消するような混練もできないためであり、この状態で金型Ｋに射出すると、樹脂成形品に添加ムラを生じ易いという問題があった。
【００２０】
これを均一化するためにシリンダーＣ３の先端側にミキシングノズル（不図示）を設けることも提案されたが、可塑化された樹脂材料を確実にムラなく混練できるものではなく、コストもその分だけ増すこととなっていた。また、近年増加している半透明状の樹脂成形品では、この色ムラなどの添加ムラがより目立つため、より確実に添加ムラを防止する方法や装置が要望されていた。
【００２１】
本発明はかかる課題を解決しようとするもので、余分のコストを生じることなく確実に添加ムラを防止できる樹脂成形材料供給装置を提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の樹脂成形材料供給装置は、ベース樹脂材を貯留し供給するホッパーと、添加材を貯留した添加材用ホッパーを有し、該添加材用ホッパーに貯留された添加材を計量して供給する計量機を設けた添加材供給部と、該計量機を制御するための制御部とを備えた樹脂成形材料供給装置であって、上記ベース樹脂材のホッパーから供給されるベース樹脂材を供給しながら、上記制御部によって上記添加材供給部の計量機を制御することで計量した添加材を材料投入筒で合流させて、プラスチック射出成形機のスクリュー部の材料の投入口に投入させる構成としており、上記制御部は、上記プラスチック射出成形機の射出信号を受けると、上記計量機を作動させて計量供給を開始させ、その後は上記プラスチック射出成形機の保圧時にも計量供給を継続させ、計量完了信号を受けると、上記計量機の作動を停止させる構成にしていることを特徴とする。
【００２３】
以下で直接供給とは、上記で説明した様に、バッチ式あるいは混合式でなく、ベース樹脂材がスクリュー部に供給されるのに合わせて、添加材を連続的にスクリュー部に投入されるように直接添加するような供給をいい、ベース樹脂材に添加材を供給する供給口は、プラスチック射出成形機のスクリュー部への材料投入口付近、あるいは、ベース樹脂材用ホッパーの適当な位置に設けられる。
【００２４】
また、以下で、所定割合とは、樹脂成形品を製造するために目標とされるベース樹脂材に対する添加材の割合をいい、この所定割合を達成するために、計量や射出のときにスクリュー部に供給されるベース樹脂材の量に対して添加材の割合がこの所定割合になるように、添加材の量が調整されるものである。
【００２５】
上記制御部は、上記プラスチック射出成形機の射出信号を受けると、上記計量機を作動させて計量供給を開始させ、その後は上記プラスチック射出成形機の保圧時にも計量供給を継続させ、計量完了信号を受けると、上記計量機の作動を停止させる構成にしているので、添加材の添加ムラが発生せず、金型には、均一に混練された混合材だけを供給することが出来る。また、添加材の供給タイミングだけを変更するだけであるので、従来の装置をそのまま使用でき、ミキシングノズルなどの余分なコストも生じることがない。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本発明に係る樹脂成形材料供給装置の一例を備えたプラスチック射出成形機において射出の工程の状態を示す概略図である。以下、プラスチック射出成形機については図６を用いて説明した従来例と同じであるので、同じ部分には同じ符号を付して重複説明を省略する。
【００２８】
プラスチック射出成形機ＣのホッパーＣ１に付設された樹脂成形材料供給装置が備える添加材を直接供給する装置５は、添加材Ｍを貯留するホッパー１、添加材Ｍをベース樹脂材Ｎの供給量の応じた所定割合で計量供給する計量機２、この計量機２で計量された添加材Ｍをプラスチック射出成形機Ｃの材料投入口Ｃ２に導く供給口３を備えている。
【００２９】
計量機２は、計量ロータ２１とこの計量ロータ２１の回転制御を行う制御部（不図示）を備えたロータケース２２を備え、この計量ロータ２１の回転、停止を、スクリュー部Ｃ４に供給されるベース樹脂材Ｎの量に対して添加材Ｍが所定割合となるように制御することによって、添加材Ｍの供給量を調整し、あるいは、供給を停止させることができる。
【００３０】
この添加材を直接供給する装置５は、従来と異なり、図に示すように射出のときにも、計量機２によって所定割合の添加材Ｍを計量し、材料投入口Ｃ２に供給する。従って、射出のときに、スクリュー部Ｃ４のブランク部Ｃ４ａが材料投入口Ｃ２下部に位置してベース樹脂材Ｎがスクリュー部Ｃ４のブランク部Ｃ４ａに供給されるときにも添加材Ｍが供給され、添加材Ｍの添加ムラを防ぐことが出来る。
【００３１】
なお、上記スクリュー部Ｃ４に供給されるベース樹脂材Ｎの量を計測可能な計測器（不図示）を設け、この計測器（不図示）と上記制御部とを連動させれば、計測器（不図示）の数値に対する所定割合を上記制御部が算出して、添加材Ｍの供給量を自動的に調節することも可能である。
【００３２】
図２、図３（ａ），（ｂ）は、それぞれ、図１のプラスチック射出成形機の保圧、計量の工程での状態を示す概略図である。
【００３３】
これらの図１、２、３の各工程のスクリュー部の動作は、従来例の図６、７、８と同様である。異なるのは、ここでは、添加材を直接供給する装置５は、図１で明確に示すように、射出のときにも添加材Ｍを供給している点であり、このため、図から解るようにいずれの工程においてもプラスチック射出成形機ＣのシリンダーＣ３の全長に渡って均一に混合材ＮＭ、あるいは、ベース樹脂材Ｎ、添加材Ｍが分布しており、添加材Ｍの添加ムラを防ぐことが出来る。
【００３４】
また、図３（ｂ）では、計量工程が完了した状態を示しており、この図から解るように、計量完了時には、スクリュー部Ｃ４の内、材料投入口Ｃ２より後となる部分に上述のブランク部Ｃ４ａが形成されており、この状態から図１の射出の工程に移ると、このブランク部Ｃ４ａに材料投入口Ｃ２から、ベース樹脂材Ｎと添加材Ｍが自然落下により投入されることが理解できる。
【００３５】
図４（ａ）は、参考例を示し、図４（ｂ）は、本発明に係る樹脂成形材料供給装置が備える添加材を直接供給する装置における添加材の供給タイミングを示すタイムチャートである。
【００３６】
このタイムチャートは、横軸に時間軸を取り、縦軸は信号のオン・オフ（１，０）の二値で示し、成形機の射出信号、保圧信号、計量信号に対して、本装置、つまり、本発明の樹脂成形材料供給装置が備える添加材を直接供給する装置の計量動作のタイミングがどのようになっているかを示している。
【００３７】
図４（ａ）は、添加材を直接供給する装置の計量動作が、成形機の射出信号と計量信号に同期している参考例、（ｂ）は、本発明に係る樹脂成形材料供給装置が備える添加材を直接供給する装置の計量動作が、成形機の保圧信号に同期している例を示している。
【００３８】
このように、成形機の射出信号などに添加材を直接供給する装置の計量動作を同期させることによって、ベース樹脂材の供給に対応させた添加材の供給をすることが出来る。また、この場合、成形機の射出、計量などのカウンタ信号に、添加材を直接供給する装置の計量カウンタを同期させると、正確に両者の対応付けをすることが出来る。
【００３９】
また、図４（ｂ）のように、射出のときだけでなく、保圧のときにも添加材を直接供給させるようにしているのは、射出と計量の間に挟まれた保圧の時間が短い場合には、この時間にも添加材を供給してもその影響は少ない場合もあり、こうして、添加材の計量信号のオン・オフの回数を減らすことが出来、制御が簡単になる側面もあるからである。
【００４０】
また、射出の間だけでなく、保圧の時間にかけてもベース樹脂材がスクリュー部になだれ込む場合も、射出の時間や、ベース樹脂材の流動性の関係から考えられ、この場合には、保圧のときにもベース樹脂材が供給されているので、これを考慮して、添加材を供給するようにしたものである。
【００４１】
図５は、本発明の樹脂成形材料供給装置を用いた場合の混練状態を示す概念図である。
【００４２】
図１で示したように、添加材を直接供給する装置５を用いると、添加材Ｍは、射出のときでもベース樹脂材Ｎと同時にスクリュー部Ｃ４に所定割合で供給されている。
【００４３】
したがって、スクリュー部Ｃ４には、その全体に亘って斜線で示す混合材ＮＭが分布する状態となるので、この状態で金型Ｋに射出などすれば、ベース樹脂材Ｎに対する添加材Ｍの割合を均一化することができ、確実に樹脂成形品の添加ムラを防止することができ、フローマークも発生しない。
【００４４】
また、添加材Ｍの供給タイミングを変化させるだけなので、追加のハード機器であるミキシングノズル（不図示）などを設けることも不要にでき、コストアップとなることがない。
【００４５】
こうして、この添加材を直接供給する装置は、確実に添加ムラを防止することが出来るので、近年増加している半透明状の樹脂成形品のような添加材Ｍの添加ムラによる色ムラが目立つような製品を成形するプラスチック射出成形機などにも好適に用いることが出来る。
【００４６】
なお、ここでは、直接供給する装置５をプラスチック射出成形機Ｃの既存のベース樹脂材Ｎ用のホッパーＣ１に付設する例について説明したが、プラスチック射出成形機Ｃに新規にベース樹脂材Ｎ用のホッパーを設置する場合は、添加材を直接供給する装置を一体的に設ける態様とすることも出来、その場合には、直接供給する装置を後から付設する場合に比べてコストダウンを図ることが出来る。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載の樹脂成形材料供給装置によれば、上記制御部は、上記プラスチック射出成形機の射出信号を受けると、上記計量機を作動させて計量供給を開始させ、その後は上記プラスチック射出成形機の保圧時にも計量供給を継続させ、計量完了信号を受けると、上記計量機の作動を停止させる構成にしているので、添加材の添加ムラが発生せず、金型には、均一に混練された混合材を供給することが出来る。また、添加材の供給タイミングだけを変更するだけであるので、従来の装置をそのまま使用でき、ミキシングノズルなどの余分なコストも生じることがない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂成形材料供給装置の一例を備えたプラスチック射出成形機における射出の工程での状態を示す概略図
【図２】図１のプラスチック射出成形機の保圧の工程での状態を示す概略図
【図３】（ａ）、（ｂ）は図１のプラスチック射出成形機の計量の工程での状態を示す概略図
【図４】（ａ）は、参考例を示し、（ｂ）は本発明に係る樹脂成形材料供給装置が備える添加材を直接供給する装置における添加材の供給タイミングを示すタイムチャート
【図５】本発明に係る添加材を直接供給する装置を用いた場合の混練状態を示す概念図
【図６】従来の添加材を直接供給する装置を装備したプラスチック射出成形機における射出の工程の状態を示す概略図
【図７】従来の添加材を直接供給する装置を装備したプラスチック射出成形機における保圧の工程の状態を示す概略図
【図８】従来の添加材を直接供給する装置を装備したプラスチック射出成形機における計量の工程の状態を示す概略図
【図９】従来の直接供給する装置を用いた場合の混練状態を示す概念図
【符号の説明】
１    ホッパー
２    計量機
３    供給口
５    添加材を直接供給する装置
Ｃ    プラスチック射出成形機
Ｃ４  スクリュー部
Ｎ    ベース樹脂材
Ｍ    添加材
【図１】
0004294826.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0004294826.tif 000008
【図８】
0004294826.tif 000009
【図９】
0004294826.tif 000010