JP2002326259A - 熱可塑性樹脂の可塑化装置及び方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 可塑化装置において、加熱筒内にて発生する
水分、分解ガス等を外部へ速やかに排出して、製品の機
械的強度、美観等の向上を図る。また、予備乾燥しない
原料の使用を可能とする。 【解決手段】 原料樹脂がほぼ溶けている位置の加熱筒
外壁に設けた孔からイナートガスを加熱筒内に供給す
る。あるいは、加熱筒外部の駆動部辺りにてスクリュー
に回転継ぎ手を接続し、これを介してスクリュー内に形
成されているガス導通孔へイナートガスを供給し、更に
このイナートガスを原料樹脂がほぼ溶けている位置に設
けたガス放出用孔から加熱筒内へ供給する。イナートガ
スは、加熱筒内を原料樹脂と逆方向へ流れて原料供給部
から外部に逃げ出すが、この際加熱筒内で発生した水
分、分解ガス等を持ち去って行く。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂を可
塑化する技術に関し、特に水分管理が必要なＰＥＴ等の
いわゆるエンジニアリングプラスチックを混練したり、
更には射出成形して製品を製造したりする技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂、特にＰＥＴ（ポリエチレ
ンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＢＴ（ポ
リブチルテレフタレート）、ＰＣ（ポリカーボネー
ト）、ＰＯＭ（ポリアセタール）等の樹脂、いわゆるエ
ンジニアリングプラスチック（略称「エンプラ」）やメ
タクリル樹脂（ＰＭＭＡ）等の製品類は、飲料品や医薬
品等の容器や機械部品や建築部材や家電製品等として広
く利用されている。

【０００３】次に、これらプラスチック材料のみでは引
張強さ、曲げ強さ、衝撃値等の機械的強度が不十分な場
合には、ガラス繊維等を３０％程度混入して、あるいは
練り込んで使用されることも多々なされている。

【０００４】更に、環境保全、省資源等の下で、これら
の樹脂製品の再利用も盛んになされている。

【０００５】以下、これらの樹脂製品そのものやそれら
の製品の原料ペレット等を製造する可塑化装置として、
図１に示す様な射出成形機を例に採って、その技術内容
を具体的に説明する。

【０００６】本図は、この射出成形機の要部の断面を示
したものである。図中、１０は、材料供給用のホッパー
である。２は、その外周部にヒーターを装備された（図
示せず）加熱筒である。３は、回転駆動用モータや射出
機構を装備された（共に図示せず）スクリューであり、
その外周部は、ペレット状の材料を移送しつつ溶融し、
混合するためいわゆるスクリュー（フライト）３１が切
られており、先端部には逆流防止弁３５が付けられてい
る。更に、その外径やスクリューのピッチ等は、加熱筒
内での原料の状態に適切に対応すべく、加熱筒内に占め
る位置で変化している。４は、ノズルである。

【０００７】さて、ＰＥＴ等の各種の原料プラスチック
等は、通常、ペレット状あるいは粉末状とされ、ホッパ
ーより投入される。そして、加熱筒の図上右半分の供給
ゾーン３０１で移送されつつ混合され、また加熱され
る。その結果、図上中央部から左側寄りを占める圧縮ゾ
ーン３０２の終端あたりでは、原料のプラスチックはほ
ぼ完全に混ざりあい、また溶融した状態となっている。
更に左方の下流側のノズル近辺の計量ゾーン３０３で
は、原料は完全に溶融し、また完全に混練された状態と
なっている。なお、参考までに記すならば、上記各ゾー
ンは各々加熱筒の（原料の流れる部分の）５０％、２５
％、２５％程度を占める。

【０００８】更に、スクリューの回転数や加熱温度は、
通常は２５０〜３００℃、１００〜１５０ｒｐｍ程度で
使用されるが、この混練可塑化を効率よくなすため、原
料や製品の用途に応じてこれらは調整したり、制御する
ことが可能とされていたりもする。そして、スクリュー
は、充分に溶融混練された射出成形品の原料が計量ゾー
ンに溜まってくるに従って、右方へ移動して行き、最後
に一定量溜まる毎に図示しない射出機構の作用の下、左
方へ急速に移動し、またこれに併せて射出部のノズルか
ら溜まった樹脂とガラス繊維の混練物が金型内（図示せ
ず）へ射出されることとなる。

【０００９】ところで、原料のペレットや粉末には、大
気中の水分と平衡状態にある水分が付着していたり、材
料の種類によっては水素結合、ファンデルワールス力等
で強固に水分が付着していたりする。また、上述の強化
材として混入するガラス繊維（ＧＦ）、その他充填材等
にも水分が付着している。そして、これらの水分を除去
しないまま溶融、混練を行うと、特にＰＥＴ、ＰＢＴ、
ＰＣ、ＰＡＲ等では、これらの水分のため原料が加水分
解する。また、エンプラの溶融混練は２００℃以上多く
の場合２５０℃程度、ケースにより３００℃近辺にてな
されるため、分子の破断による分子量の低下等の好まし
からぬ変質が一層促進されたりする。

【００１０】その結果、製品の機械的性質が低下し、ま
た製品の表面にシルバーストリークが発生したり、製品
の内部にボイドが発生したり、変色したりする等製品の
外観も悪くなる。

【００１１】また、ＰＯＭでは分解物のフォルムアルデ
ヒドが可塑化装置や金型等の内部に蓄積され、再度重合
して固着したりもする、いわゆるモールドデポジットの
発生ともなる。またこの結果、製品の表面に黒い点とし
て分解物やその重合物が付着したりもする。

【００１２】その対策として、第１に図１に示す射出成
形機での溶融、混練に先立ち、原料に熱風乾燥、除湿乾
燥、真空乾燥等の予備乾燥を行うことがなされている。
これにより、例えばＰＥＴならば０．０４重量％、ＰＡ
ならば０．１重量％以下の水分とされる。

【００１３】第２に、ベント式射出成形機を使用して原
料を溶融、混練し、この際加熱筒内で発生する水分は真
空ポンプで吸引する方法も採用されている。この装置を
図２に示す。本図では、図１に示すのと同じ作用、効果
あるいは目的をなす部分、構成については、同一の符号
を付してある。またこのため、それらについての説明は
省略する。なおこれは、原則として以降の実施の形態で
も同様である。

【００１４】ただし、このベント式射出成形機は、材料
フィーダ１より予備乾燥しない原料を投入しても良い様
に、加熱筒の中央部近辺、原料樹脂がほぼ溶融した圧縮
ゾーンの終端あたりの位置にベント孔（排気孔）２０を
設け、更にこの排気孔は真空ポンプ系８、８１に接続さ
れているのが図１に示す射出成形機と相違する。

【００１５】そしてこのベント孔より、原料の加熱、溶
融に伴い気化した水分や発生したガス等を真空ポンプ８
にて強制的に排気するものである。

【００１６】第３に、上記第２の対策とは逆に、原料供
給部側に真空ポンプを設け、この真空ポンプにて水分、
揮発物質等を排気する方法（図示せず）も採用されてい
る。

【００１７】以上射出成形機を例に採って従来の技術を
説明してきたが、射出成形機に限らず各種の可塑化装置
（含む、混練装置）においては、可塑化に併せてあるい
は可塑化に先立ってその対象としている熱可塑性樹脂や
これに混入するガラス繊維等更には既に各種原材料の配
合されたペレット等に吸着されている水分の除去に関し
て同様の対策や処理がなされている。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記第
１の対策は、エネルギーコストのみならず管理のコスト
もかかる。

【００１９】上記第２の対策は、水分等が真空ポンプへ
行くのを防止するための凝縮器（コンデンサー、クー
ラ）８１が必要である。特に、スクリューインライン式
射出成形機では、スクリューの回転と停止、軸方向への
移動によりベント孔付近での樹脂の充填状態が常に変動
しているため、樹脂が真空ポンプ側へ引かれて（ベント
アップ）真空回路の閉塞を起こしがちなためベント孔２
０からの排気ができず、安定した脱気効果を発揮し難
い。このため、真空脱気を採用せず、ベント部から大気
中へ水分、発生ガスを排出する方法が採られる（これ
を、オープンベントと言う）。

【００２０】上記第３の対策は、原料供給部より加熱筒
内に絶えず原料を供給することを可能としつつ加熱筒内
のガス等を真空吸引することとなるため、ホッパーの下
部と加熱筒の入口部の接続箇所近辺にロータリーバルブ
等の機構が必要となるだけでなく、原料が粉末の場合に
は使用が困難となる。

【００２１】このため、単一若しくは複数種のプラスチ
ック、更にはこれらに加えて強化用のガラス繊維等の充
填材等をも混合して溶融、混練し、射出成形をなす装置
において、原料中に付着している水分やその他溶融、混
練の際に発生する分解ガスや揮発ガス等の悪影響を確実
に防止する、そして勿論簡単かつ低コストの技術の開発
が望まれていた。

【００２２】また、原料樹脂類の可塑化の機械的、物理
的、化学的な機構、原理あるいは処理が同様なだけに、
射出成形機のみならず押出機、スクリュープリプラ式射
出装置その他２軸押出機等の可塑化装置においても同様
に、原料のプラスチックやガラス繊維から発生する水分
その他分解ガスが発生し、これらが製品の各種性質等に
悪影響を及ぼすのを防止し、しかも簡単で低コストの技
術の開発が望まれていた。

【００２３】また、溶融、混練を行う際の水分や分解ガ
ス等の悪影響は、熱可塑性エラストマー、例えばポリエ
ステル系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、
ポリアミド系エラストマーの場合にも同様に生じてい
た。このため、これらが原料の場合にも同様の技術の開
発が望まれていた。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以上の課題を
解決することを目的としてなされたものであり、加熱筒
内の原料樹脂等が溶融を開始する位置より（原料の流れ
を基準にして）下流側、原則として原料樹脂がほぼ溶け
た位置やその近辺あるいは完全に溶けた位置、いわゆる
圧縮ゾーンと言われる領域、特にその後流側（下流側）
あるいは計量ゾーンの上流側位置の加熱筒に設けたガス
供給用の孔や、当該位置に在るスクリューのガス放出用
の細孔より加熱筒内へ溶融した樹脂と反応しないガス
（通常はいわゆるイナートガス。ただし、製品に要求さ
れる性質や原料の種類にもよるが、発生した水分や分解
ガスを持ち去る一方で樹脂と実用上問題となる機械的強
度の低下や着色をもたらすほどの反応をしない限り、空
気等をも含む。）を加圧して供給し、このガスを加熱筒
内を原料の流れと逆の方向に流して原料投入口部より排
出させるものである。そして、これにより、加熱筒内で
発生した水蒸気、分解ガス等を強制的にその外部へ排出
するものである。

【００２５】またこのため、当該位置の加熱筒壁面等に
ガス供給用の接続孔が設けられていたり、あるいはスク
リューの加熱筒外部の駆動部に位置する部分に回転継ぎ
手を介してガスが供給される孔部が設けられ、この孔部
と加熱筒内部のスクリューに設けられたガス放出用の細
孔（ガス出口）とを結ぶ細孔がスクリュウー軸の中心部
に設けられている。そして、加熱筒壁面等のガス供給用
の接続孔や回転するスクリューのガス供給用孔部にガス
を安定して供給する設備をも有している。具体的には、
以下の構成としている。

【００２６】請求項１に記載の発明の熱可塑性樹脂の可
塑化装置においては、射出成形機ならば加熱筒部の原料
がほぼ溶融している位置、押出機ならば同じく供給ゾー
ンより下流の溶融圧縮部分の中央部や更にその下流側の
位置、スクリュープリプラ式射出機の可塑化用加熱筒な
らばその中央部当たりや更にその下流側位置に、原料に
対して少くも実用上問題となる程度には化学反応（悪作
用）しない所定の種類の気体（ガス）を所定量、圧力に
より加熱筒内部に注入して供給するための（不活性）ガ
ス供給用の孔部を有している。またこれに併せて、原料
供給部は原料投入に支障の生じることなく圧送されてき
たガスを排出可能としている。また、上記ガスを加熱筒
へ供給するコンプレッサー、ボンベと減圧弁、流調弁、
その他ガス分離膜方式やＰＳＡ（圧力変動吸着）方式の
窒素（ガス）発生機等からなるガス供給部を有してい
る。

【００２７】上記構成により、原料樹脂の種類や射出成
形品等の製品の性質や用途やその他入手の便宜等により
定まるガスが、加熱筒に設けられた細孔より加熱筒の外
部から内部へ所定の圧力、例えば０．０５ｋｇｆ／ｃｍ
² 以上、好ましくは１．０〜２．５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度
で連続して供給され、原料と逆方向に原料供給部側へ流
れて行き、この際水蒸気、分解ガス、揮発ガス等を発生
次第持ち去って行く。

【００２８】更に、原料の加熱筒内への投入を邪魔する
ことなく排気され、ダクト等を経て工場外へ排出され
る。

【００２９】請求項２に記載の発明の可塑化装置におい
ては、前記ガス供給部は加熱筒の内径をＤ、供給するガ
スのゲージ圧をＰｋｇｆ／ｃｍ² （ただし、Ｐ≧０．０
２）、流量を標準状態でＱリットル／分とした場合に、
１０＾（−５）〔１０のマイナス５乗〕≦Ｑ／（Ｄ² ・
Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾（−３）、好ましくは、３×１０
＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ² ・Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾（−
４）、より好ましくは、５×１０＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ
² ・Ｐ^1/2 ）≦２．５×１０＾（−４）の関係を充たし
てガスを供給する所定圧量ガス供給部である。

【００３０】上記構成により、例えば加熱筒の内径が４
０ｍｍ、圧縮比が１．５から４（通常は２から２．５程
度）の可塑化装置の場合、ゲージ圧（大気圧との差圧、
大気圧＝０）で、１〜４ｋｇｆ／ｃｍ² （通常は２±
０．５ｋｇｆ／ｃｍ² 程度）の不活性ガスを０．０５〜
０．７リットル／ｍｉｎ（通常は０．２〜０．５リット
ル／ｍｉｎ程度）供給する一定圧量ガス体供給部を有し
ている。ただし、上記流量は、加熱筒内の原料樹脂の如
何等によりある程度変動しうる（式にのらない）のは勿
論である。

【００３１】更に、内径（Ｄ）が４０ｍｍ程度、長さ
（Ｌ）が１５００〜２５００ｍｍ程度の射出成形機の場
合には、発生した水分の除去等の面から充分にガスが上
流側へ流れるためには、その圧力は０．５ｋｇｆ／ｃｍ
² 以上が好ましい。また、ガスの消費量を少なくする面
からは、５．０ｋｇｆ／ｃｍ² 以下とするのが好まし
い。なお勿論、樹脂材料や加熱筒とスクリューとの隙間
等の条件によっては、ケースとしては稀であろうが０．
０２〜０．０３ｋｇｆ／ｃｍ² 程度、あるいはそれほど
でなくても０．２〜０．３ｋｇｆ／ｃｍ² 程度の低い圧
でも良いし、ケースに依っては逆に７〜８ｋｇｆ／ｃｍ
² 程度の高い圧のこともありうる。

【００３２】なお、所定圧量ガス供給部の具体的な構造
としては、空気を供給する場合にはコンプレッサーを、
窒素やアルゴンを供給する場合にはそのボンベを、また
これらに伴う減圧弁、流調弁、圧力形等を必要に応じて
有している。更に、加熱筒の径が大なら流量もこの自乗
に比例して増大し、加熱筒とスクリューとの隙間が大き
いならこれに比例して流量も大となり、更に実際には加
熱筒の径とスクリューとの隙間の関係もあるため、これ
らへ対処しての制御等も成される用にしている。あるい
は、それらを考慮して適切な流量となるように設計さ
れ、ガス供給系が付設される。

【００３３】また、射出成形機以外の可塑化装置におい
ても、その構造がもたらす流路抵抗等の特質に応じて最
適の流量となるようになされるのは勿論である。

【００３４】請求項３に記載の発明においては、供給す
る気体として、安価かつ危険性がなく、しかも多くの種
類の溶融した原料や発生した水蒸気、分解ガス等と反応
しない窒素あるいはケースにより稀ガスのアルゴンとし
ている。なお、酸化劣化や変色の恐れがなければ、ある
いは射出成形品の色彩が黒であるため多少着色しても実
用上問題が無い等の場合には、発生した水分や分解ガス
等の除去能力がある限り（乾燥した）空気でも良いのは
もちろんである。

【００３５】また、炭酸ガスでも良いのは勿論である。
なお、原料プラスチックの如何によっては、炭酸ガスが
ただ単に発生した水分等を運び出すだけでなく、溶融混
練したプラスチックに外観や機械的強度に悪影響を及ぼ
さない程度に物理的、化学的に作用し、更にこの作用の
結果、少なくとも定性的には射出成形性が良好となる様
である。このため、この効果をもねらって、多少圧力が
大な炭酸ガスを多少多めに供給するようにしても良い。

【００３６】請求項４に記載の発明においては、加熱筒
は原料の種類、処理量等に応じて最適な位置からガスを
供給することが可能な様に、その軸方向の複数箇所の位
置にガス供給用の孔部を有している。

【００３７】上記構成により、最適な位置より所定の種
類のガスが供給され、他の位置の接続孔は栓をされてい
たり、弁を閉ざされていたりする。ただし、勿論、上流
側の孔からは窒素を、下流側の孔からは炭酸ガスをと、
複数の接続孔部から同時に複数のガスが供給されたりし
ても良い。また、選択可能型のスクリューに対応して位
置の選択も整合して決定する様にしていても良い。なお
この場合、個々のガス供給用孔は径が小さいため、加熱
筒の強度に悪影響を及ぼすことが無いのは勿論である。

【００３８】請求項５に記載の発明においては、原料供
給部は、加熱筒内への原料の供給口の役を担い、併せて
ガス供給用孔部から供給されたガスの加熱筒外への排出
口の役を担うため、加熱筒に接続されたホッパーを有
し、更に排出されるガスに含まれている水分｛その他、
原料の如何等によっては排気内の（低沸点の）揮発物
質｝が原料供給部、特にホッパーに結露するのを防止す
るホッパー加熱手段とを有している。

【００３９】上記構成により、加熱筒に接続されたホッ
パー特にその下部はヒータ等で最低６０℃以上、好まし
くは７０℃以上、結露防止の面からは更に好ましくは８
０〜９０℃程度に保持され、排出されるガスに含まれて
いる水分（含む、揮発物質）の結露が防止される。この
ため、結露した水分等が新たに供給される原料と共に再
度加熱筒内へ入り込んだり、ホッパーの腐食の基となっ
たりする様な不都合は生じない。また、原料樹脂の種類
の如何等ケースによっては、発生した揮発ガスや分解ガ
ス内の低沸点物質のホッパーへの付着の防止がなされる
こととなる。

【００４０】なおこれらのため、必要に応じて温度の制
御や調整のための設備をも有していても良いのは勿論で
ある。また、条件の如何によっては、排出されるガスに
含まれている揮発物質の凝着防止が主となることもあろ
う。更にこの場合には、保持される温度も、１００℃以
上にすることが可能にされていても良い。

【００４１】請求項６に記載の発明においては、樹脂の
溶融が開始される位置より下流側から加圧されたガスを
外部より供給可能なガス供給用孔部を有する加熱筒部
は、外面側加熱筒と内面側加熱筒（いわゆるスリーブ）
とを有し、更にガス供給用孔部は、外部から加熱筒内へ
ガスを供給するため、外面側加熱筒に形成された外面ガ
ス供給用孔と、加熱筒から加熱筒内へガスを供給するた
め、内面側加熱筒に形成された内面ガス供給用孔と、外
面ガス供給用孔と内面ガス供給用孔を接続するため、外
面側加熱筒と内面側加熱筒の境界部に設けられたガス導
通孔とを有してなる。

【００４２】上記構成により、加熱筒内部へガスを供給
するための孔の形成位置が多様性を増し、可塑化装置の
設計や各部の配置が容易になる。また、複数の位置から
原料内へガスを供給することも容易となる。なおこの場
合、加熱筒は複数の筒が軸方向に直列に並び、それらが
フランジ等で接続された構造になっている。このためガ
ス導通孔部のみ２重筒になっていても良い。また、多重
でも良いのは勿論である。

【００４３】請求項７から請求項９に記載の発明におい
ては、以上の発明を、特に請求項１から請求項４及び請
求項６に記載の物（装置）の発明を方法の面から見たも
のである。その結果、これらの発明と同じ作用がなさ
れ、効果が発揮される。

【００４４】請求項１０に記載の発明の熱可塑性樹脂の
可塑化装置においては、射出成形機ならば加熱筒内の原
料がほぼ溶融している位置｛念のため記載するならば、
加熱筒を基準にしてのこの位置は、（スクリュー程では
ないかもしれないがともかく）溶融樹脂が溜まるに従っ
て上流側に移動する｝、押出機ならば同じく供給ゾーン
より下流の溶融圧縮部分の中央部や更にその下流側の位
置、スクリュープリプラ式射出機の可塑化用加熱筒なら
ばその中央部当たりや更にその下流側位置にあたる部分
のスクリューに、原料に対して少くも実用上問題となる
程度には化学反応しない所定の種類の気体（ガス）を所
定量、圧力により加熱筒内部に放出するための（不活
性）ガス放出用の孔部（ガス出口）を有している。この
ため、加熱筒外に位置する部分でガスをスクリュー内に
安定かつ連続して供給する回転継ぎ手、コンプレッサ
ー、ボンベと減圧弁、流調弁、その他ガス分離膜方式や
ＰＳＡ（圧力変動吸着）方式の窒素（ガス）発生機等か
らなるガス供給部を有している。また、スクリューに
は、ガス供給用孔部から加圧供給されたガスをガス放出
用の出口孔まで導通する細孔が（原則として）その軸心
部に設けられている。またこれに併せて、原料供給部は
原料投入に支障の生じることなく圧送されてきたガスを
可塑化装置の外部へ排出可能な構造としている。更にま
た、スクリューのガス放出用の孔部の開口端には、溶融
した樹脂が侵入してくるのを防止する機構が設けられて
いても良い（逆止弁の付設等）。

【００４５】上記構成により、原料の種類や射出成形品
の性質や用途や入手の便宜等により定まるガスが、スク
リューの加熱筒外の部分に設けられたガス供給用の細孔
より、回転継ぎ手を介して外部のガスボンベ等から供給
される。そしてこのガスは、スクリュー内のガス導入用
細孔を通って加熱筒内の樹脂が溶融するゾーンにまで流
れて行き、加熱筒内の溶融ゾーンでスクリューから放出
される。この放出された加圧ガスは、原料樹脂と逆方向
に、すなわち上流の原料供給部側へ流れて行き、この際
水蒸気、分解ガス、揮発ガス等を発生次第持ち去って行
く。

【００４６】なお、射出成形機では樹脂が射出用のノズ
ル辺りの溶融樹脂排出部に溜まるに伴い、加熱筒内での
原料樹脂の溶融が始まる軸方向の位置等が、そして水分
や分解ガスの発生する軸方向の位置が上流側に移動して
いくが、本請求項の発明ではスクリューも同様に上流側
に移動するため、常に最適な軸方向位置からのガスの供
給がなされることになる。

【００４７】請求項１１に記載の発明の可塑化装置にお
いては、ガス供給部の加熱筒内へのガスの供給手段ある
いはガスの通過する経路こそ相違するものの、請求項２
の発明と同様に発生した水分等を持ち去るためのガスを
加熱筒内の樹脂の溶融しているゾーンやその辺りへ供給
する。なお、加熱筒外壁面に設けた孔からガスを供給す
る請求項２の発明と同様に、加熱筒内の原料樹脂の如何
やスクリュー内の細孔の長さや直径の如何等により、ガ
スの流量や加える圧力はある程度変動しうる（式にのら
ない）のは勿論である。

【００４８】請求項１２に記載の発明においては、ガス
供給部の加熱筒内へガスを供給するための経路や一部の
ハード面（供給手段）こそ相違するものの、加熱筒外壁
面に設けた孔からガスを供給する請求項３の発明と同様
の種類のガスが加熱筒内へ供給される。

【００４９】請求項１３に記載の発明においても、ガス
供給部の加熱筒内へのガスの供給手段こそ相違するもの
の、加熱筒外壁面に設けた孔からガスを供給する請求項
４等の発明と同様にそのガスが原料供給部から外部に排
出される際に、ガスに含まれている水分が原料供給部で
結露するのが防止される。

【００５０】請求項１４に記載の発明においては、可塑
化装置は射出成形のためスクリュー部を軸方向下流側に
射出するアクチュエータ部を有する射出成形機であり、
回転対応型ガス供給部は、スクリュー部の回転のみなら
ず軸方向への移動にもかかわらず外部よりガス供給用孔
へ所定の種類、圧力のガスを所定流量で送ることが可能
な様に、軸方向移動対応型のガス供給部であることを特
徴としている。またこのため、ガス供給用の配管は何処
かにかかる急な軸方向動きを吸収する構造、例えばフレ
キシブルホース等を有している。

【００５１】上記構成により、スクリューの軸方向移動
にもかかわらず、所定の圧力、流量のガスを、スクリュ
ー内のガス導通路へ安定して供給することが可能にな
る。

【００５２】請求項１５から請求項１７に記載の発明に
おいては、請求項１０から請求項１４に記載の物（装
置）の発明を方法の面から見たものである。その結果、
これらの発明と同じ作用がなされ、効果が発揮される。

【００５３】請求項１８に記載の発明においては、逆流
ガス供給排出ステップによる可塑化の際のガスの連続供
給に先立って、スクリュー部のガス導通用細孔のガスの
放出用の出口部に在りうる前回の運転終了時に排出し残
った、そして加熱筒の昇温にともなって溶融している樹
脂（勿論、存在しないこともある。この方が、殆どであ
ろう。）を、例えば５気圧等好ましくは可塑化時よりも
高い圧力そして流量のガスを数秒供給して吹き飛ばす前
処理樹脂ブローステップと、逆流ガス供給排出ステップ
によるガスの供給の終了後に、スクリュー部のガス導通
用細孔のガス放出用出口部（近辺を含む）に在りうるそ
して溶融した樹脂（その他、ガラス繊維片等）を、次回
の可塑化運転時にガスの供給の邪魔をしない様に吹き飛
ばす後処理樹脂ブローステップの少くも１を有している
事を特徴としている。

【００５４】上記構成により、例えば窒素ガスボンベか
ら多少高い圧力、流量のガスが流され、以降の安定した
ガスの供給の妨げになりかねない樹脂を吹き飛ばす。そ
の結果、原料樹脂の可塑化のために連続運転している際
に、スクリュー軸に設けられたガス放出用の細孔に固着
して残った原料樹脂やパージ用のＰＰ樹脂が栓の作用を
して、一旦運転を停止後再度運転する際に、ガスの放出
を邪魔することがなくなる。このため、可塑化運転にお
けるガスの供給に際して、所定の圧力、流量のガスを安
定して供給することが容易になる。

【００５５】

【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態に
基づいて説明する。

【００５６】（第１の実施の形態）本実施の形態は、図
１に示す射出成形機への本発明の適用に関する。

【００５７】図３に、本実施の形態の射出成形機の構成
を示す。

【００５８】本図において、１１は排気ダクトであり、
１５は熱電対であり、１６は冷却水系であり、１７は温
度調整部であり、１８は水用流量調整弁である。２１
は、加熱筒内へのイナートガス供給用接続孔であり、図
１に示す射出成形機の加熱筒の圧縮ゾーン最後部位置に
加熱筒内の樹脂の流れに悪影響を与えないように細孔を
開けて設けたものである。５は窒素ガスボンベであり、
５１は減圧弁であり、５２はガス用流量調整弁であり、
５３は圧力計であり、５４はボール弁であり、５５はメ
ンテナンス用のプラグである。

【００５９】さて、この射出成形機は、加熱筒の内径
（Ｄ）は、４０ｍｍ、長さは１．６ｍである。また、回
転数は１００〜２００ｒｐｍ、圧縮比は２〜２．５、加
熱筒の温度は２００〜３００℃程度である。ただし、こ
れらは原材料等により多少変動する、あるいは調整可能
なのは勿論である。また、対象とするエンプラは、従来
の技術欄にて記載した各種樹脂やそれらのリサイクル品
等であり、これらがガラス繊維、フィラー、改質剤等と
共に粉末状やペレット状で所定の割合いで一定の量づつ
ホッパーより投入されるのは従来技術のものと何ら相違
はない。

【００６０】次に、イナートガスの供給であるが、本実
施の形態では原材料の樹脂と反応しない、そして勿論環
境汚染の恐れのないガスを使用している。具体的には、
窒素、アルゴン、ケースによりヘリウムや空気等であ
る。なお、一般的には価格、入手容易なことや融通（汎
用）性の面から、ガス分離膜方式やＰＳＡ（圧力変動吸
着）方式の窒素（ガス）発生機による窒素が適してい
る。また、その供給は、空気の場合はコンプレッサーで
も良いであろうが、空気を使用可能な原料は限定される
こと、医薬品の容器に使用する場合には機械油による汚
染の防止が高度に要求されることより、本実施の形態で
は、上記窒素の発生機やその他窒素やアルゴンのボンベ
を使用するものとしている。またこのため、それら各ガ
ス用のボンベ、減圧弁、流調弁、接続用ネジ部や切り換
え部その他、細径の高圧管等を有している。更に、この
射出形成機の近くにはボンベの固定用枠等も設置してい
る。

【００６１】さて、本実施の形態では、２．０〜５．０
ｋｇｆ／ｃｍ² の窒素を０．１〜０．５リットル／ｍｉ
ｎの割で加熱筒内へ圧送し、ホッパー近辺の側部の取り
出し口より排気ダクトへ排出する様にしている。

【００６２】次に、ホッパー近辺の熱電対、冷却水系、
温度調節部について説明する。

【００６３】この部分から排気ダクトへ排出される不活
性ガスは、水分、分解生成物等を含有しているため、低
温であると発生した水滴や分解物がホッパーへ付着した
りしかねない。このため、ホッパーの下部の取付け部近
辺を９０℃程度に保持するために設けたものである。

【００６４】なお、本実施の形態では、排気ガスはその
処理設備へ導く様にしているが、可塑化装置、ひいては
工場の立地条件や原料の如何等によっては、直接外気へ
逃す様にしていても良いのは勿論である。

【００６５】次に、この窒素ガスの作用について説明す
る。

【００６６】図４に示す様に、ほぼ溶融したあるいは溶
融しかけた原材料ペレット、粉末間、あるいはこれに加
えて加熱されたガラス繊維等の充填材間を加熱筒や加熱
された原材料等にて加熱されつつこれらとは逆の方向へ
流れていく際に、発生した水蒸気、揮発性ガス、分解ガ
スその他原料中に混在していた空気等も発生しだい持ち
去って行く。なお、本図において、細い矢印は、ガスの
流れを示し、太い矢印は原料の流れを示す。

【００６７】このため、加熱筒の内部の原材料ペレッ
ト、粉末の周囲空間には事実上、溶融した原料に悪影
響、悪作用をなす水分や分解ガス等が存在しなくなる。
その結果、原料の樹脂の加水分解、その分子の破断によ
る分子量の低下、そして粘性の低下、これらによる機械
的強度の低下がなくなる。

【００６８】また、分解生成物の付着等による変色や黒
点もなくなった。ＰＭＭＡの場合には、表面のシルバー
ストリーク（銀色の線状の皺）や内部の泡の発生等も見
られなくなった。

【００６９】更に、ＰＯＭの場合、分解生成物たるモノ
マー性のフォルムアルデヒド等が装置や金型内にて再度
重合して蓄積するいわゆるモールドデポジットの発生も
なくなった。その結果として、射出成形機や金型の掃
除、点検の必要性も少なくなり、射出成形品の表面に黒
い点が付く様なこともなくなった。

【００７０】以上の他、原料の予備乾燥に伴う手間、管
理の負担も少なくなった。

【００７１】（試験結果）本実施の形態の可塑化装置を
使用して製造したガラス繊維強化型の樹脂の機械強度の
試験結果を表１に示す。

【００７２】本表は、ペットボトルリサイクルフレーク
７０重量％とガラス繊維３０重量％とを混練済の原料ペ
レット（水分含有率０．４重量パーセント。）を無乾燥
で図２に示す様なベント式射出成形機でガスの吸引等を
なすことなく（オープンベント）成形した場合と、図３
に示す様な射出成形機にて各種ガスをその供給用孔を利
用して加圧して供給しつつ溶融混合して成形した場合
と、更に図３に示す射出成形機で試験に供した材料を予
備乾燥したもの（標準材料、水分含有率０．０３５重量
パーセント。）でイナートガス接続部を閉じて（すなわ
ち、イナートガスの供給無しで）成形をした場合の成形
品の引張強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率、伸び、ＩＶ値
（対数粘度、濃度０．５ｇ／１００ｍｌ、溶媒はフェノ
ール／１．１．２．２．テトラクロルエタン５０／５０
ｗｔ％、温度２５℃）を比較したものである。なお、ガ
スの流量は、Ｎ₂ では０．５リットル／ｍｉｎと０．２
５リットル／ｍｉｎ、他のガスは、いずれも０．２５リ
ットル／ｍｉｎであり、供給圧力は、おおよそ２．０ｋ
ｇｆ／ｃｍ² 程度である。また、溶融混練、そして射出
成形温度（加熱筒の温度）は２７５℃、スクリューの回
転数は１２０ｒｐｍであった。更に、試験温度は、２３
℃である。

【００７３】

【表１】 本表１にて、標準材料（予備乾燥）での成形品と各種ガ
スを供給しての成形品との機械的性質を中心としての物
性比較を示す。予備乾燥した材料と（予備乾燥無しで）
各種ガスを供給した材料とでは、製品の引張強さ、曲げ
強さ、曲げ弾性率はもとより対数粘度についても殆ど差
は無く（誤差の範囲内であり）、本発明の効果を示して
いる。

【００７４】なお、これらに比較してオープンベント
（無乾燥）では、成形品の引張強さ、曲げ強さは大きく
低下し、対数粘度も低下している。なおまた、曲げ弾性
率が大きくなっているが、これは水分の悪影響（悪作
用）のため分子量が低下し、結晶化が進んだことによ
る。

【００７５】更に、製品の実用の面から重要な役を担う
ことが多い外観も優れていた。特に、Ｎ₂ を使用した場
合がそうであった。

【００７６】（第２の実施の形態）本実施の形態は、押
出機に応用したものである。

【００７７】既述のごとく、回転するスクリューのプロ
セスの進展に伴っての上流側への移動等こそないもの
の、原料プラスチック等の溶融、混練に伴い発生した水
分や分解ガスが原料プラスチックに悪影響を及ぼすた
め、これらを迅速に排出する必要があるという点では押
出機も同じである。このため、本実施の形態では、先の
実施の形態と同様に加熱筒に小さな孔を開け、この孔よ
り内部へ圧によりガスを供給し、発生したガスを連れ出
すものである。

【００７８】図５に、本実施の形態の押出機を示す。本
図の（１）に、この押出機の全体構成を示し、（２）に
スクリューの外形を示す。

【００７９】本図の（１）において、３０１は原料の固
体ペレットが下流側（内部）へ輸送される供給ゾーンで
あり、３０２が圧縮ゾーンであり、３０３が計量ゾーン
である。そして、原料ペレット等は、大凡供給ゾーンの
最下流にて溶融しだす。本図の（２）はこのスクリュー
を示す。（２）において、３０１は供給ゾーンに該当
し、３０２は圧縮ゾーンに該当し、３０３は計量ゾーン
に該当する。

【００８０】さて、イナートガスの供給であるが、本図
に示すように大凡圧縮ゾーンの下流側端部より上流側寄
りで供給ゾーンの下流側端部より下流側寄りの位置より
行った。なお、供給するガスの種類、流量、圧力等は原
料等により多少の相違もありうるが、先の第１の実施の
形態と同様である。

【００８１】これにより、先の第１の実施の形態と同じ
く良好な製品が得られた。

【００８２】（第３の実施の形態）本実施の形態は、ス
クリュープリプラ式射出装置に応用したものである。

【００８３】図６に、この装置を示す。本図において、
１０はホッパーであり、２は可塑化用加熱シリンダーで
あり、３はその内部の回転するスクリューであり、これ
らは各々先の第１の実施の形態のホッパー、加熱筒、ス
クリューの役を担う。ただし、スクリューは後退しない
等多少の相違はある。４０は逆流防止弁である。６１は
射出用加熱シリンダーであり、６２は射出プランジャー
であり、６３は射出ピストンであり、６４は射出用油圧
シリンダーである。

【００８４】本実施の形態では、図６に示すように、可
塑化用加熱シリンダーの中央部の下流側より不活性ガス
を供給する様にしている。

【００８５】これにより、先の２つの実施の形態と同じ
く良好な製品が得られた。

【００８６】（第４の実施の形態）本実施の形態は、第
１の実施の形態の変形例である。

【００８７】図７に、この射出成形装置の要部を示す。
この射出成形装置の加熱筒は外部側の筒２５と内部側の
筒（スリーブ）２６よりなり、更に（イナート）ガス供
給用の接続孔２１１は外部側の筒に設けられ、原料の在
る加熱筒内部へのガスの圧送口（圧力による放出孔、ガ
ス出口）２１３は内部側の筒に設けられ、接続孔と圧送
口を結ぶガスの通路２１２が外部側の筒と内部側の筒と
の境界面に、内部側の筒の外部側表面に真直ぐな溝を削
ることにより、形成されている。かかる構造とすること
により、加熱筒のガス供給部の設計の自由度、配置の自
由度が増す。特に、加熱筒内部側へのガスの圧送口を軸
方向に複数形成したり、軸方向位置は同じで周囲の加熱
筒壁面内周部に複数形成する際、この効果が増す。

【００８８】なお、かかる構造の加熱筒は、他の実施の
形態の可塑化装置に採用しても良いのは勿論である。

【００８９】（第５の実施の形態）本実施の形態は、先
の第１の実施の形態に似るも、スクリュー軸内の細孔か
ら加熱筒内にガスを放出するのが相違する。すなわち、
スクリューの加熱筒外、駆動部との接続部に回転継ぎ手
を間在して設け、この回転継ぎ手を利用してスクリュー
軸内に設けられたガス導通孔へガスを供給し、供給され
たガスがスクリュー軸に設けられたガス放出用孔から加
熱筒内の樹脂の溶融するゾーンに放出されるものであ
る。ただし、加熱筒の内径（Ｄ）等の要目、樹脂の可塑
化のための装置の使用方法あるいは基本的な運転方法、
イナートガスの供給装置や供給するイナートガスの圧力
や流量、その他ホッパー部の結露を防止するための装備
や設定温度等は、第１の実施の形態のものと何ら相違は
ない。このため、以下相違している部分を中心に説明す
る。

【００９０】図８に、本実施の形態の射出成形機の要部
の構成を示す。

【００９１】本図において、７は加熱筒２の上流側かつ
回転駆動部（図示せず）より下流側に位置する部分のス
クリュー３軸の途中に設けられた回転継ぎ手であり、７
１１はそのガス導入用接続部であり、７１２はその半径
方向ガス導入用孔であり、７１３は栓である。また、３
１１はスクリュー軸の中心そして軸方向に設けられたガ
ス導通用孔（ガス通路）であり、３１２は加熱筒内へ加
圧ガスを放出するための出口孔であり、３１３は製造の
都合で生じた不必要な開孔の栓である。また、９は図示
しない押出し部と回転駆動部やスクリューとを固定する
枠の一部である。

【００９２】なお、ガス導通用の孔の直径は、機械工作
とスクリュー軸系（大凡３６ｍｍ）を考慮して６ｍｍと
しているが、圧損は特に問題はない。また、回転継ぎ手
はフライトのあるスクリュー本体とその回転駆動部間に
挟み込むため、特に本装置用にわざわざ設計したもので
ある。ただし、これらの事項は、言わば周知技術であ
る。このため、それらの説明は省略する。

【００９３】図９に、この射出成形装置の射出部の構成
と機能面の特徴を示す。本図の（Ａ）は、スクリューが
加熱筒内最下流側（図上左）へ移動した状態を示し、溶
融した原料を射出した直後の位置にある。本図の（Ｂ）
は、加熱筒の押出し部に１ショット分の溶融した原料樹
脂が溜まった状態の位置にあり、このためスクリューは
（Ａ）に示す位置からＬだけ上流側（右方）へ移動して
いる。なお、本図において９１は射出用油圧シリンダー
であり、９２はスクリューを回転駆動させる油圧モータ
である。

【００９４】ところで、この射出成形装置では、上述の
如く加熱筒の筒壁に開設した孔からでなくスクリュー軸
内に設けたガス通路を介してイナートガスを放出するた
め、加熱筒内の最下流側に在る押出し部（計量ゾーン）
に原料樹脂が溜まるに連れてスクリューが上流側に移動
しても、溶融した樹脂や水分の発生位置等との関係で、
常に最適な位置からガスを放出することが可能になり、
このためガスの圧力や流量の細かい調整も必要がなくな
る。

【００９５】次に、第１の実施の形態で説明したことと
重複する面もあるが、重要なのでこの窒素ガスの作用に
ついて説明する。

【００９６】スクリュー軸内のガス通路を通過する際に
加熱されたガスが、ガス出口孔から圧力にて加熱筒内に
放出され、更に加熱筒内のほぼ溶融したあるいは溶融し
かけた原材料ペレット、粉末間、あるいはこれに加えて
加熱されたガラス繊維等の充填材間をこれらとは逆の方
向へ流れていく。この際、発生した水蒸気、揮発性ガ
ス、分解ガスその他原料中に混在していた空気等も発生
しだい持ち去って行く。このため、加熱筒の内部の原材
料ペレット、粉末の周囲空間には事実上、溶融した原料
に悪影響、悪作用をなす水分や分解ガス等が存在しなく
なり、原料の樹脂の加水分解、その分子の破断による分
子量の低下、そして粘性の低下、これらによる機械的強
度の低下がなくなる。

【００９７】このため、本実施の形態の射出成形機にお
いても、第１の実施の形態の射出成形機と同様に優れた
射出成形品が得られ、射出成形機や金型の掃除、点検の
必要性も少なくなり、併せて原料の予備乾燥に伴う手
間、管理の負担も少なくなった。

【００９８】最後に、この射出成形機は加熱筒内のスク
リューに細孔があるため、その目詰まり防止のための運
転手順について説明する。

【００９９】先ず、起動時であるが、加熱筒の電気ヒー
タのスイッチをオンにして加熱筒やその内部を昇温させ
る。次いで、ガスを供給し、併せてその流量（例えば１
リットル／分）を確認するが、この際最初に加熱筒内の
ガス放出口部に在り得る前回の射出成形時の残留樹脂
（勿論、無いこともある。また、ガラス繊維等厳密には
樹脂以外の物質もありうる。）を、好ましくは５気圧等
多少高めの圧力、２〜３リットル／ｍｉｎ等多少多めの
流量のガスを数秒流して、吹き飛ばす様にする。次い
で、ホッパーから原料を供給し、成形運転に入る。

【０１００】次に、運転終了時であるが、最初に原料の
供給を停止し、パージ材（例えば、ＰＰ）を供給し、更
にその排出を完了する。この基で供給ガスの流量を確認
するが、この際もガス放出口部に樹脂が固まって残った
りしない様、運転開始時と同様の圧力、流量等で必ずガ
スブローを行なう。最後に、加熱筒の電気ヒータの電源
をＯＦＦにする。

【０１０１】なお、これらガスブローのため、図８等で
は示していないが、ガスブロー専用の配管等を別途装備
しているのは勿論である。

【０１０２】（試験結果）本実施の形態の可塑化装置を
使用して製造したガラス繊維強化型の樹脂の機械強度の
試験結果を表２に示す。

【０１０３】本表は、ペットボトルリサイクルフレーク
７０重量％とガラス繊維３０重量％とを混練済の原料ペ
レット（水分含有率０．４重量パーセント。）を無乾燥
で図２に示す様なベント式射出成形機でガスの吸引等な
すことなく（オープンベント）成形した場合と、図８に
示す様な射出成形機にて各種ガスをその供給用孔を利用
して加圧して供給しつつ溶融混合して成形した場合と、
更に図８に示す射出成形機で試験に供した材料を予備乾
燥したもの（標準材料、水分含有率０．０３５重量パー
セント。）でイナートガス接続部を閉（イナートガスの
供給無し）として成形したものの成形品の引張強さ、曲
げ強さ、曲げ弾性率、伸び、ＩＶ値（対数粘度、濃度
０．５ｇ／１００ｍｌ、溶媒はフェノール／１．１．
２．２．テトラクロルエタン５０／５０ｗｔ％、温度２
５℃）を比較したものである。なお、ガスの流量は、Ｎ
₂ では０．５リットル／ｍｉｎと０．２５リットル／ｍ
ｉｎ、他のガスは、いずれも０．２５リットル／ｍｉｎ
であり、供給圧力は、おおよそ２．０ｋｇｆ／ｃｍ² 程
度である。また、溶融混練、そして射出成形温度（加熱
筒の温度）は、２７５℃、スクリューの回転数は１２０
ｒｐｍであった。更に、試験温度は、２３℃である。

【０１０４】

【表２】 本表に示す様、予備乾燥した標準材料を使用したものと
予備乾燥に替えて各種のイナートガスを溶融混練時に供
給したものとでは、成形品の引張り強さ、曲げ強さ、曲
げ弾性率更には対数粘度も殆ど差がない。これは、本発
明の効果を示す。

【０１０５】更に、外観も優れていた。特に、Ｎ₂ を使
用した場合がそうであった。

【０１０６】なお、これらに比較して、オープンベント
（未乾燥品）での成形品では引張り強さ、曲げ強さが低
下し、対数粘度も低くなっている。なおまた、曲げ弾性
率が上昇しているのは、水分の悪作用のため分子量が低
下し、結晶化が進んだことによる。

【０１０７】なお、第１の実施の形態の物（表１）と比
較した場合、伸びは心持ち劣るものの、その他の性質は
優れている。なおこの理由であるが、放出されるガスが
既に昇温しているため、それだけ水分等を含みやすく、
このため水分等の除去能力が優れるからと思われる。

【０１０８】（第６の実施の形態）本実施の形態は、先
の第５の実施の形態において、スクリューのガス放出用
の孔を軸方向に２か所の位置で、そして各位置で半径方
向に逆の位置に２つ、すなわち合計４つのガス出口孔を
設けたものである。

【０１０９】そしてこれにより、スクリューの移動や回
転、樹脂の溶融や移動、その他原料の如何等により生じ
うる水分等の発生する軸方向位置の多少の（３０ｃｍ程
度以下）不均一に対して、少量のガスを流すだけでも十
分に対処可能になる。

【０１１０】図１０に、本実施の形態の押出機を示す。
本図において、３１２１〜３１２４は図８の符号３で示
すスクリューの半径方向に設けられた合計４つのガス放
出用の通路孔である。

【０１１１】なお、図１０では半径方向のガス放出用孔
の直径は軸方向の位置に無関係であるが、これは例えば
原料やガスの通過断面積の狭くなるスクリューの先端側
（下流側）は小さい径としていても良いのは勿論であ
る。これにより、溶融した原料から少量発生する水分や
分解ガスを無理なく取り去ることができる。

【０１１２】また、スクリューの開発時には、幾つかの
軸方向位置に半径方向のガス放出用の孔を設けておき、
使用しない孔には栓をして原料を溶融混練し、原料の種
類や処理量に応じての最適な位置を見出すようにしても
良い。従って、実用化されたスクリューの使用時にはか
かる軸方向位置にのみ半径方向のガス放出用の孔が設け
られていたり、不必要な孔には栓がされていたりもしう
る。

【０１１３】また、半径方向のガス放出用孔は２つ組
（ペア）、いわゆるＴ型であるが、これは１方向のみ、
いわゆるＬ型であっても良いのは勿論である。

【０１１４】（第７の実施の形態）本実施の形態は、先
の第２の実施の形態と同じく押出機に応用したものであ
るが、第５の実施の形態と同じくスクリュー側からガス
を供給するのが異なる。

【０１１５】図１１に、本実施の形態の押出機を示す。
本図にて、２は可塑化用加熱シリンダーであり、３はそ
の内部の回転するスクリューであり、その内部にはガス
導通用の軸方向細孔３１１、ガス放出用の細孔（出口
孔）３１２を設けている。７は、回転継ぎ手であるが、
スクリューの端部に取付けるため、市販のものを使用し
た。また、９３は軸受けであり、９４は伝導プーリであ
り、９５は回転駆動用モータである。

【０１１６】本図にて判る様に、この押出機でのイナー
トガスの供給は、スクリューの駆動部側（図の左側）端
部に取付けた回転継ぎ手を利用してスクリュー軸中心部
に設けたガス導入用孔へガスを供給する様になってい
る。更に、この供給されたガスは、大凡圧縮ゾーンの下
流側端部より上流側寄りで供給ゾーンの下流側端部より
下流側寄りに位置する部分に設けられたガス放出用孔よ
り、加熱筒内に放出される。なお、供給するガスの種
類、流量、圧力等は原料等により多少の相違もありうる
が、他の実施の形態と同様である。

【０１１７】これにより、他の実施の形態と同じく良好
な製品が得られた。

【０１１８】なお、本実施の形態でも、スクリューのガ
ス放出用孔は複数設けられていても良いのは勿論であ
る。

【０１１９】（第８の実施の形態）本実施の形態は、先
の第３の実施の形態と同じくスクリュープリプラ式射出
装置に応用したものであるが、第５〜第７の実施の形態
と同じくスクリュー側からガスを供給するのが異な
る。。

【０１２０】図１２に、この装置を示す。本図におい
て、２は可塑化用加熱シリンダーであり、３はその内部
の回転するスクリューであり、３１１はその内部の軸方
向のガス導通用の細孔であり、３１２はガスの放出用出
口孔である。７は、回転継ぎ手である。

【０１２１】本実施の形態でも、スクリュー軸の端部に
接続して設けた回転継ぎ手を利用してスクリュー軸内に
ガスを供給し、更にこの供給されたガスは可塑化用加熱
シリンダーの中央部の下流側辺りの原料樹脂の溶融して
いる位置にてスクリュー軸のガス放出用の出口孔から可
塑化用加熱シリンダー内へ放出される。

【０１２２】これにより、他の実施の形態と同じく良好
な製品が得られた。

【０１２３】以上、本発明をその幾つかの実施の形態に
基づいて説明してきたが、本発明は何もこれらに限定さ
れないのは勿論である。すなわち、例えば以下の様にし
ていても良い。

【０１２４】１）可塑化時の装置の温度、回転数等は他
の値としている。

【０１２５】２）原料の種類も他のエンプラ、熱可塑性
のエラストマーとしている。

【０１２６】３）使用する原料の形態あるいは状態は、
各種素原料を混練済みの射出成形用の原料ペレットに限
定されるものでなく、樹脂とガラス繊維等の各種素原料
のブレンドそのもの（未乾燥品、いわゆるドライブレン
ド）としている。このため、各種素原料が所定量づつあ
るいは更に配合されて可塑化装置のホッパーから投入さ
れる。

【０１２７】４）押出ブロー成形機、更には２軸押出機
等、他のタイプの可塑化装置に適用している。ただし、
これらの装置そのものは、いわゆる周知技術であるた
め、わざわざ図示しての説明は省略する。

【０１２８】５）ガス供給部は、原料投入に先立っての
加熱筒内へのイナートガスの充填等にも使用している。

【０１２９】６）第１の実施の形態において、樹脂替
え、色替えの際、図２に示すスクリュー中央付近のブリ
スターリング部の下流側部に溜まっている原料を下流側
へ迅速に送り出したり、取り去ったりするための治具を
ガス供給孔より押入可能な構造としている。

【０１３０】７）スクリュー、加熱筒内各ゾーンの占め
る割合（軸方向長さの比率）は、上記のものと多少相違
している。

【０１３１】８）第１の実施の形態等において、加熱筒
の２ヵ所以上の孔から（同一種類の）イナートガスが供
給される様にしている。これにより、各ゾーンの位置の
不確定にも対応可能になる。

【０１３２】９）加熱筒の加熱用ヒータにてホッパー下
部を加熱する、少くも加熱による結露防止の分担をなさ
せている。

【０１３３】

【発明の効果】以上の説明で判る様に、本発明によれ
ば、安価、簡単な構造の装置、簡単な処理や操作によ
り、経費と手間のかかる原料の乾燥工程無しに優れた機
械的強度と美観を有する射出成形品を製造することが可
能となる。

【０１３４】具体的には、各種樹脂やこれにガラス繊維
等を配合した射出成形品の製造に際して、原料の溶融混
練時に原料中に含有されていた水分による原料の加水分
解、発生した反応ガスや揮発ガスによる製品への悪影響
がなくなる。

【０１３５】また、いわゆるモールドデポジットの発生
や付着がなくなり、製品の外観が向上するだけでなく、
装置や金型の保守も楽となる。

【０１３６】また、原料供給孔から侵入した空気による
製品の酸化もなくなる。

【０１３７】また、原料樹脂の分子の加水分解や分解に
よる分子量ひいては粘度の低下、これに伴う成形品の機
械的性質の低下、透明性の低下、ボイドの発生やその結
果としての商品価値の低下も無くなり、製品のリサイク
ル性も向上する。

【０１３８】また、スクリューに設けたガス導通路を介
して加熱筒内へガスを供給する方式の射出成形機では、
原料樹脂が加熱筒内の最下流側に溜まって行くに連れて
スクリューが軸方向上流側に移動する場合でも、ガスを
供給する部分の原料樹脂の物理的、化学的状態が一定と
なるので、供給するイナートガスの圧力や流量の制御が
容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来技術の、原料の予備乾燥を必要とする射
出成形機の構造図である。

【図２】 従来技術の、発生した水蒸気をベント孔から
真空ポンプで吸引するタイプの射出成形機の構造図であ
る。

【図３】 本発明の第１の実施の形態としての射出成形
機である。

【図４】 上記実施の形態において、供給された窒素ガ
スが装置の上流側へ流れて行く様子を示す図である。

【図５】 本発明の第２の実施の形態としての押出機で
ある。

【図６】 本発明の第３の実施の形態としてのスクリュ
ープリプラ式射出装置である。

【図７】 本発明の第４の実施の形態の射出成形機の要
部の構造を示したである。

【図８】 本発明の第５の実施の形態としての射出成形
機の要部を示した図である。

【図９】 上記実施の形態の射出成形機の全体を示した
図である。

【図１０】 本発明の第６の実施の形態の射出成形機の
要部の構造を示したである。

【図１１】 本発明の第７の実施の形態としての押出機
である。

【図１２】 本発明の第８の実施の形態としてのスクリ
ュープリプラ式射出装置である。

【符号の説明】

１ 材料フィーダー １０ ホッパー １１ 排気ダクト １５ 熱電対 １６ 冷却水系 １７ 温度調節部 １８ 水用流量調整弁 ２ 加熱筒、可塑化用加熱シリンダ ２０ 排気孔、ベント孔 ２１ イナートガス接続部 ２１１ 外部側加熱筒のガス接続部 ２１２ 加熱筒内に形成されたガスの通路 ２１３ 内部側加熱筒の、加熱筒内へのガスの放出口 ２５ 外部側加熱筒 ２６ 内部側加熱筒 ３ スクリュー ３１ フライト ３１１ スクリュー内に形成されたガスの通路 ３１２ スクリューの加熱筒内へのガスの放出口 ３１３ スクリューのガスの通路の栓 ３５ 逆流防止弁 ４ 押出部、ノズル部 ４０ 逆止弁 ５ 窒素ガスボンベ ５１ 減圧弁 ５２ ガス用流量調整弁 ５３ 圧力計 ６１ 射出用加熱シリンダー ８ 真空ポンプ ８１ コンデンサー １ 材料フィーダー ７ 回転継ぎ手 ７１１ 回転継ぎ手のガス供給用接続部 ７１２ 回転継ぎ手のガスの通路（半径方向） ７１３ 回転継ぎ手のガスの通路の栓（反対側） ９ 枠 ９１ 射出用シリンダー ９２ 油圧モータ ９３ 軸受け ９４ 伝導プーリ ９５ 回転駆動用モータ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２９Ｋ 67:00 Ｂ２９Ｋ 67:00 (72)発明者 塩谷 雄司 大阪府大阪市中央区伏見町３丁目３番７号 岸本産業株式会社内 Ｆターム(参考） 4F206 AA50 AR021 AR14 JA07 JF06 JF12 JF23 JF47 JL02 JM01 JN05 JQ04 JQ06 4G037 CA11 EA03 4G078 AA30 AB05 BA01 DA09 DC06 EA03

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原料供給部と、加熱筒部と、スクリュー
   部と溶融樹脂排出部とを有する押出機、押出ブロー成形
   機、射出成形機等の可塑化装置において、 上記加熱筒部は、樹脂の溶融開始位置より下流側に、加
   圧されたガスを外部より供給可能なガス供給用孔部を有
   し、 上記原料供給部は、前記ガス供給用孔部より加熱筒内へ
   供給されたガスを可塑化装置の外部へ排出可能な排気可
   能型原料供給部であり、 更に、前記ガス供給用孔部へ所定の種類、圧力のガスを
   所定流量で送るガス供給部を有していることを特徴とす
   る熱可塑性樹脂の可塑化装置。
2. 【請求項２】 前記ガス供給部は、 上記加熱筒部の内径をＤｍｍ、供給するガスのゲージ圧
   をＰｋｇｆ／ｃｍ² （ただし、Ｐ≧０．０２）、流量を
   標準状態でＱリットル／分とした場合に、 １０＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ² ・Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾
   （−３） の関係を充たしてガスを供給する所定圧量ガス供給部で
   あることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂の
   可塑化装置。
3. 【請求項３】 前記ガス供給部は、 窒素若しくはアルゴン等の不活性ガスあるいは炭酸ガス
   等の乾燥性ガスを供給するものであることを特徴とする
   請求項１若しくは請求項２に記載の熱可塑性樹脂の可塑
   化装置。
4. 【請求項４】 上記加熱筒部は、 可塑化する原材料の如何等に応じて最適なガスの供給位
   置を選択しうるべく、複数のガス供給用孔部を有してい
   ることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに
   記載の熱可塑性樹脂の可塑化装置。
5. 【請求項５】 上記原料供給部は、 上記加熱筒内への原料の供給口の役を担い、併せて上記
   ガス供給用孔部から供給されたガスの加熱筒外への排出
   口の役を担うため、加熱筒に接続されたホッパーと、 上記排出されるガスに含まれている水分が前記原料供給
   部に結露するのを防止するホッパー加熱手段とを有して
   いることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか
   に記載の熱可塑性樹脂の可塑化装置。
6. 【請求項６】 上記樹脂の溶融開始位置より下流側に加
   圧されたガスを外部より供給可能なガス供給用孔部を有
   する加熱筒部は、 外面側加熱筒と内面側加熱筒とを有し、更に前記ガス供
   給用孔部は、 外部から加熱筒内へガスを供給するため、前記外面側加
   熱筒に形成された外面ガス供給用孔と、 加熱筒から加熱筒内へガスを供給するため、前記内面側
   加熱筒に形成された内面ガス供給用孔と、 前記外面ガス供給用孔と内面ガス供給用孔を接続するた
   め、前記外面側加熱筒と内面側加熱筒の境界部に設けら
   れたガス導通孔とを有してなることを特徴とする請求項
   １から請求項５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂の可塑
   化装置。
7. 【請求項７】 原料供給部と、加熱筒部と、スクリュー
   部と溶融樹脂排出部とを有する押出機、押出ブロー成形
   機、射出成形機等を使用する熱可塑性樹脂の可塑化方法
   において、 上記加熱筒部の原料の溶融開始位置より下流側位置から
   加熱筒内へ所定の種類、圧力のガスを所定流量供給し、
   加熱筒内を熱可塑性樹脂の流れと逆の方向へ流して原料
   供給部側より排出する逆流ガス供給排出ステップを有し
   ていることを特徴とする熱可塑性樹脂の可塑化方法。
8. 【請求項８】 前記逆流ガス供給排出ステップは、 加熱筒の内径をＤ、供給するガスのゲージ圧をＰｋｇｆ
   ／ｃｍ² （ただし、Ｐ≧０．０２）、流量を標準状態で
   Ｑリットル／分とした場合に、 １０＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ² ・Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾
   （−３） の関係を充たしてガスを供給する所定圧量ガス供給ステ
   ップであることを特徴とする請求項７に記載の熱可塑性
   樹脂の可塑化方法。
9. 【請求項９】 前記逆流ガス供給排出ステップは、 窒素若しくはアルゴン等の不活性ガスあるいは炭酸ガス
   等の乾燥性ガスを供給するステップである事を特徴とす
   る請求項７若しくは請求項８に記載の可塑化方法。
10. 【請求項１０】 原料供給部と、加熱筒部と、スクリュ
    ー部と溶融樹脂排出部とを有する押出機、押出ブロー成
    形機、射出成形機等の可塑化装置において、 上記スクリュー部は、 上記加熱筒部外となる位置に設けられたガス供給用孔部
    と、 前記ガス供給用孔部より供給されたガスを、加熱筒内の
    樹脂の溶融開始位置より下流側となる位置まで導くガス
    導通用軸方向細孔と、 上記ガス導通用軸方向細孔にて導かれたガスを、加熱筒
    内の樹脂の溶融開始位置より下流側にて、加熱筒内に放
    出するガス放出用出口を有し、 上記原料供給部は、上記加熱筒内へ放出されたガスを可
    塑化装置の外部へ排出可能な排気可能型原料供給部であ
    り、 更に、上記スクリュー部の回転にもかかわらず、外部よ
    り前記ガス供給用孔部へ所定の種類、圧力のガスを所定
    流量で供給する回転対応型ガス供給部を有していること
    を特徴とする熱可塑性樹脂の可塑化装置。
11. 【請求項１１】 前記回転対応型ガス供給部は、 上記加熱筒部の内径をＤｍｍ、供給するガスのゲージ圧
    をＰｋｇｆ／ｃｍ² （ただし、Ｐ≧０．０２）、流量を
    標準状態でＱリットル／分とした場合に、 １０＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ² ・Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾
    （−３） の関係を充たしてガスを供給する所定圧量ガス供給部で
    あることを特徴とする請求項１０に記載の熱可塑性樹脂
    の可塑化装置。
12. 【請求項１２】 前記回転対応型ガス供給部は、 窒素若しくはアルゴン等の不活性ガスあるいは炭酸ガス
    等の乾燥性ガスを供給するものであることを特徴とする
    請求項１０若しくは請求項１１に記載の熱可塑性樹脂の
    可塑化装置。
13. 【請求項１３】 上記原料供給部は、 上記加熱筒内への原料の供給口の役を担い、併せて上記
    ガス供給用孔部から供給されたガスの加熱筒外への排出
    口の役を担うため、加熱筒に接続されたホッパーと、 上記排出されるガスに含まれている水分が前記原料供給
    部に結露するのを防止するホッパー加熱手段とを有して
    いることを特徴とする請求項１０から請求項１２のいず
    れかに記載の熱可塑性樹脂の可塑化装置。
14. 【請求項１４】 上記可塑化装置は、 射出成形のため上記スクリュー部で射出するためのアク
    チュエータ部を有する射出成形機であり、 上記回転対応型ガス供給部は、 上記スクリュー部の回転のみならず軸方向への移動にも
    かかわらず、外部より前記ガス供給用孔部へ所定の種
    類、圧力のガスを所定流量で送ることが可能な軸方向移
    動対応型のガス供給部であることを特徴とする請求項１
    ０から請求項１３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂の射
    出成形機。
15. 【請求項１５】 原料供給部と、加熱筒部と、該加熱筒
    部外の位置から供給されたガスを加熱筒部内の樹脂の溶
    融開始位置より下流側となる位置まで導き更に当該位置
    にてガスを加熱筒部内へ放出することが可能なガス導通
    用細孔の有るスクリュー部と溶融樹脂排出部とを有する
    可塑化装置若しくは上記各部に併せて更に射出成形のた
    めスクリュー部で射出するためのアクチュエータ部をも
    有する射出成形機を使用しての熱可塑性樹脂の可塑化方
    法において、 上記スクリュー部の加熱筒部外に位置するガス供給用孔
    部からスクリューの回転等にもかかわらず所定の種類、
    圧力のガスを所定流量供給し、原料の溶融開始位置より
    下流側位置から加熱筒内へ該ガスを放出し、更にこの放
    出したガスを加熱筒内を熱可塑性樹脂と逆の方向へ流し
    て原料供給部側より排出する逆流ガス供給排出ステップ
    を有していることを特徴とする熱可塑性樹脂の可塑化方
    法。
16. 【請求項１６】 前記逆流ガス供給排出ステップは、 加熱筒の内径をＤ、供給するガスのゲージ圧をＰｋｇｆ
    ／ｃｍ² （ただし、Ｐ≧０．０２）、流量を標準状態で
    Ｑリットル／分とした場合に、 １０＾（−５）≦Ｑ／（Ｄ² ・Ｐ^1/2 ）≦３×１０＾
    （−３） の関係を充たしてガスを供給し、排出する所定圧量ガス
    供給排出ステップであることを特徴とする請求項１５に
    記載の熱可塑性樹脂の可塑化方法。
17. 【請求項１７】 前記逆流ガス供給排出ステップは、 窒素若しくはアルゴン等の不活性ガスあるいは炭酸ガス
    等の乾燥性ガスを供給するステップである事を特徴とす
    る請求項１５若しくは請求項１６に記載の熱可塑性樹脂
    の可塑化方法。
18. 【請求項１８】 前記逆流ガス供給排出ステップによる
    ガスの供給に先立って、上記スクリュー部のガス導通用
    細孔のガス放出用の出口部に在りうる樹脂を所定圧のガ
    スを供給して吹き飛ばす前処理樹脂ブローステップと、 前記逆流ガス供給排出ステップによるガスの供給の終了
    後に、上記スクリュー部のガス導通用細孔のガス放出用
    の出口部に在りうる樹脂を吹き飛ばす後処理樹脂ブロー
    ステップの少くも１を有している事を特徴とする請求項
    １５、請求項１６若しくは請求項１７に記載の熱可塑性
    樹脂の可塑化方法。