JP2004237705A

JP2004237705A - 合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置及び供給方法

Info

Publication number: JP2004237705A
Application number: JP2003032291A
Authority: JP
Inventors: Toru Ueda; 亨上田; Kazunari Hanaoka; 一成花岡; Yoshinobu Takino; 孔延滝野
Original assignee: Matsui Mfg Co Ltd
Current assignee: Matsui Mfg Co Ltd
Priority date: 2003-02-10
Filing date: 2003-02-10
Publication date: 2004-08-26
Anticipated expiration: 2023-02-10
Also published as: JP4056898B2

Abstract

【課題】スクリューフィーダのケーシング内で発生するガスを速やか且つ滞ることなく排気させ、成形機による製品に銀条や空洞等の品質不良を生じさせない合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置及び供給方法を提供する。
【解決手段】合成樹脂成形機８の加熱ヒータ８３付スクリューフィーダ８１の原料投入口８０に設置される樹脂原料の供給装置であって、原料投入口８０には、の原料投入用内筒部６と、この内筒部６を取囲み脈動吸引装置９，９１に接続された排気用外筒部７とが連設され、上記内筒部６の先細先端部６１を原料投入口８０のスクリューフィーダ８１による原料搬送下流側に偏寄して臨ませてあることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、合成樹脂成形機に樹脂原料を供給する装置、更に詳細には、スクリューフィーダで加熱・搬送中に発生する水蒸気やガスを速やかに排出させながら、成形機による合成樹脂成形品に銀条や空洞等を発生させない供給装置並びに供給方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱ヒータ付スクリューフィーダにより樹脂原料を搬送・加熱溶融させながら、合成樹脂成形機（押出成形機、射出成形機）に溶融樹脂を注入させて、合成樹脂成形品を生産するに際し、樹脂の溶融領域であるスクリューフィーダのケーシング内では、樹脂原料に付着する水分による水蒸気、或いは樹脂成分（モノマー、オリゴマー或いは溶剤）による分解ガスや揮発ガスが発生する。このような水蒸気やガスは、成形機に至るまでに十分に除去されていないと、成形機で生産される合成樹脂成形品に銀条や空洞等が発生し、製品不良の原因となる。
【０００３】
特許文献１は、このような製品不良を生じさせないための合成樹脂成形機用のガスや水分等の除去装置を開示するものである。本特許文献１においては、成形機を構成するスクリューフィーダの樹脂原料投入口（材料供給口）に、内筒部（材料導入管）と、これを取り囲む外筒部（筒状下部体）とを設け、内筒部からスクリューフィーダに樹脂原料を投入しながら、外筒部に接続された吸引空気源により上記原料投入口を経てスクリューフィーダ内を吸引排気するものである。
【０００４】
【特許文献１】
実公平７−２１８２号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記特許文献１に開示されたガスや水蒸気等（以下、ガスと言う）の除去装置は、スクリューフィーダで樹脂原料を成形機に向け搬送させながら加熱溶融させる際に、そのケーシング内で発生するガスを、吸引空気源により逐次排出させんとするものであるが、なお以下のような解決すべき課題があった。
【０００６】
即ち、連続的に供給される樹脂原料が、スクリューフィーダによりその先側の成形機への注入口（ノズル）に向け搬送されるに従い、スクリューフィーダのケーシング内が溶融した樹脂によって閉塞されるようになり、先側部分で発生するガスの排気が十分に行われなくなる。
【０００７】
また、上記樹脂原料供給用内筒部の先端部が、樹脂原料投入口の略中央部に位置するよう配置されているため、投入された樹脂原料が樹脂原料投入口付近に一旦滞留し、その後ケーシング内に給送されるような挙動を示す。図４はこのような現象を説明する図である。図４において、内筒部ｎの先端部は原料投入口ｈの略中央部に位置しており、内筒部ｎのから樹脂原料ｐが連続的に投入されると、図のように原料投入口ｈ付近に樹脂原料ｐが一時的に滞留しながら、スクリューｓによりその先側に給送される。その為、ケーシングｃの入口部分が滞留する樹脂原料により閉塞されるような状態が生じることがあり、外筒部ｇからの排気は図の矢印に示すようにスクリューフィーダのエンド部分からのリークエアが主体となり、ケーシングｃの先側部分の排気効率を低下させる原因にもなっていた。
【０００８】
このように、ケーシング内の排気が十分になされないと、溶融樹脂がガスを内包したまま成形機に注入されることになる為、銀条や空洞の発生の原因となり、製品不良がなお発生することがあった。
【０００９】
本発明は上記のような実情に鑑みなされたものであり、スクリューフィーダのケーシング内で発生するガスを速やか且つ滞ることなく排気させ、成形機による製品に上記銀条や空洞等の品質不良を生じさせない合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置及び供給方法を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１の発明に係る合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置は、合成樹脂成形機の加熱ヒータ付スクリューフィーダの原料投入口に設置される樹脂原料の供給装置であって、原料投入口には、原料投入用内筒部と、この内筒部を取囲み脈動吸引装置に接続された排気用外筒部とが連設され、上記内筒部の先端部を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄して臨ませてあることを特徴とする。
【００１１】
このような構成によれば、原料投入用内筒部の先端部を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄して臨ませてあるので、この内筒部より投入された樹脂原料は原料投入口付近に滞留することなく速やかにスクリューフィーダのケーシング内に給送され、この付近で排気を阻害するような樹脂原料の閉塞状態が生じ難くなる。また、排気用外筒部は脈動吸引装置に接続されているから、排気流の脈動作用によりスクリューフィーダのケーシング内で樹脂原料の閉塞やブリッジが生じず、その先側で発生するガスも速やか且つ滞ることなく排出される。特に、この排気流は、定常排気に比べ脈動時の作用エネルギーが大きいから、スクリューフィーダのケーシング内で樹脂原料の閉塞やブリッジが生じる傾向にあっても、それが崩されて閉塞やブリッジの発生が未然に防止されるのである。
【００１２】
また、請求項２の発明のように、内筒部を漸次先細に形成してあると、樹脂原料が一気に流下することがなく、その投入調整がし易くなる。
【００１３】
請求項３に係る発明は、請求項１又は２の合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置において、上記内筒部上には、原料供給用フィーダが設置され、該原料供給用フィーダは原料排出量の調整が可能とされていることを特徴とする。この原料供給用フィーダとしては、可変速機能付モータで駆動するロータリーバルブが望ましく採用されるが、同様の機能を奏するものであれば他のフィーダも採用可能である。本請求項の発明によれば、原料投入口付近での樹脂原料の滞留を生じさせないように、スクリューフィーダへの樹脂原料の投入量を適宜調整することができるから、上記内筒部先端位置の設定による作用とも相俟って、スクリューフィーダ内の排気を効率的に行うことができる。
【００１４】
請求項４に係る発明は、請求項３の合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置において、上記原料供給用フィーダ上には、原料供給ラインの末端を構成するチャージタンクが設置され、該チャージタンクの上端原料投入口にはその上流側の原料供給ラインと気密的に遮断可能な開閉手段が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本請求項の発明によれば、原料供給ラインから給送される樹脂原料は、一旦チャージタンクに貯留され、その後上記原料供給用フィーダによりその排出量が調整されながら、スクリューフィーダの前記原料投入口に投入される。チャージタンクへの樹脂原料の投入・貯留の際は、上記開閉手段は開とされるが、原料供給用フィーダによりスクリューフィーダの原料投入口に樹脂原料を投入しながら樹脂成形品の生産を行う際は、この開閉手段は閉とされ、その上流側の原料供給ラインとの間が気密的に遮断される。従って、上記脈動吸引装置によるスクリューフィーダ内の排気の際には、リーク箇所が少なく、スクリューフィーダ内の減圧・排気が効率的になされる。
【００１６】
請求項５に係る発明は、上記供給装置による合成樹脂成形機用樹脂原料を供給する方法であって、上記スクリューフィーダのケーシング内を脈動吸引装置により吸引・減圧させながら、樹脂原料を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄した位置より供給することを特徴とする。
【００１７】
このように、樹脂原料を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄した位置に供給するから、原料投入口付近に樹脂原料が滞留することなくスクリューフィーダのケーシング内に速やかに給送され、この付近での樹脂原料の閉塞が起こり難く、また脈動排気流の作用によりケーシング内の樹脂原料の閉塞やブリッジの発生が抑えられ、これらの相乗作用により、ケーシング内で発生するガスが速やかに排出される。従って、その後の樹脂成形工程において、銀条や空洞のない高品質の合成樹脂成形品が得られる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図を参照して説明する。図１は本発明が採用される合成樹脂成形装置への樹脂原料の供給システムを示す全体構成図、図２は同システムにおける要部の概略的拡大縦断面図、図３は同概略的拡大横断面図である。
【００１９】
図１おいて、１は本システムの主原料である合成樹脂ペレットを貯留するメインホッパー、１１は樹脂成形品から発生するバリ等を粉砕回収して再利用する為のリサイクルホッパーであり、これらの下端にはタイマー制御により所定量の原料排出調整が可能とされたロータリーバルブ１ａ、１１ａが取付られている。１２…は着色剤用ホッパーであり、各着色剤用ホッパー１２…の下端に取付けられたフィーダ１２ａ…により、着色剤用サービスホッパー１３に各着色剤が供給される。このサービスホッパー１３には、計量の為のロードセル１３ａが設けられており、所望量の着色剤がここで計量され、次の工程に給送される。
【００２０】
１４は空気輸送ラインであって、上記各ホッパー１、１１、１２…から排出される樹脂原料は、この空気輸送ライン１４に沿って空気輸送され、後記するエアロパワーホッパー２に捕集される。１５はこの空気輸送用吸引ブロアであり、１５ａはフィルターである。１５ｂ、１５ｃは３方弁であり、上記空気輸送の場合は、これら３方弁１５ｂ、１５ｃが夫々ａ方向（大気放出）、ｄ方向に開とされる。
【００２１】
本システムでは、上記３方弁１５ｂ、１５ｃ間が、熱交換器３を介して接続され、気流混合・予備昇温の為の気流循環系が構成されている。即ち、上記空気輸送により、エアロパワーホッパー２に樹脂原料を捕集させた後、３方弁１５ｂ、１５ｃを夫々ｂ方向及びｃ方向に切替えると、吸引ブロア１５→熱交換器３→エアロパワーホッパー２→吸引ブロア１５の循環系が形成される。吸引ブロア１５からの送風エアは、熱交換器３により加熱され、エアロパワーホッパー２の底部に導入され、該エアロパワーホッパー２内に貯留されている樹脂原料と気流混合される。この時、樹脂原料は、加熱エアとの接触により予備昇温される。
【００２２】
上記エアロパワーホッパー２の下端にはダンパー等の開閉手段４１を介してチャージタンク４が連設され、エアロパワーホッパー２で予備昇温された樹脂原料は、開閉手段４１を開とすることにより、その上端原料投入口４２よりこのチャージタンク４内に投入される。４３は、チャージタンク４内の樹脂原料が所定量になったか否かを検出するレベルセンサである。開閉手段４１は、チャージタンク４とその上流側供給ラインとを気密的に遮断するよう構成される。
【００２３】
上記チャージタンク４の下端には、可変速モータ（不図示）により回転駆動されるロータリーバルブ（原料供給用フィーダ）５が設置され、更にこのロータリーバルブ５の排出側は、後記する二重筒６、７を介して合成樹脂成形機８の原料投入口８０に連接されている。合成樹脂成形機８は、スクリュー８１ａ及びそのケーシング８１ｂからなるスクリューフィーダ８１と、該スクリュー８１ａを前方に移動させ且つ軸回転させる油圧モータ８２と、上記ケーシング８１ｂの廻りに添装されるヒータ８３と、スクリューフィーダ８１の先端ノズル部８１ｃに密着的に配置される射出若しくは押出金型８４とよりなる。
【００２４】
上記原料投入口８０より投入された樹脂原料Ｐは、スクリュー８１ａの回転により、ケーシング８１ｂ内をノズル部８１ｃ方向に給送されながら、ヒータ８３により加熱溶融される。溶融樹脂は、先端のノズル部８１ｃ付近で高密度に圧縮されながら、ノズル部８１ｃより金型８４のコア内に注入される。冷却硬化後、金型８４が脱型され合成樹脂成形品が取出される。
【００２５】
上記二重筒は、原料投入用内筒部６と、この内筒部６を取囲む排気用外筒部７とよりなる。内筒部６は、上記ロータリーバルブ５の排出側に連接され、ロータリーバルブ５から排出される樹脂原料は、この内筒部６内を経て上記原料投入口８０よりスクリューフィーダ８１に投入される。該内筒部６は、断面楕円形で漸次先細のコーン形状とされ、その先細先端部６１を原料投入口８０のスクリューフィーダ８１による原料搬送下流側に偏寄して臨ませてある。更に、図例ではこの先細先端部６１を、スクリューフィーダ８１の軸芯Ｌに対してその回転方向Ａ側に寄るよう配置している。６２は原料投入量調整用のダンパーであり、その上下の位置を変えることにより原料投入量の調整が可能とされている。
【００２６】
上記排気用外筒部７は、内筒部６を取囲むよう配置され、その下端開口部は原料投入口８０と連通する。この外筒部７の途中に吸引口７１が設けられ、該吸引口７１には、脈動発生装置９１を介して吸引ブロア９が配管９０接続されている。脈動発生装置９１は、連続回転するモータ（不図示）により作動する弁体からなり、この弁体の回転に伴う配管９０の交互の開閉動作により、配管９０中の吸引気流に強弱を付与して吸引気流を脈動させんとするものである。この脈動吸引装置９、９１により、スクリューフィーダ８１内は６００ｔｏｒｒ程度に減圧される。
【００２７】
斯くして、前記開閉手段４１を閉じ、ロータリーバルブ５を作動させると、チャージタンク４内の樹脂原料Ｐが、内筒部６より原料投入口８０を経て、スクリューフィーダ８１内に投入される。この時、内筒部６の先側が漸次細くされているから、樹脂原料Ｐが一気に流下することがなく、またロータリーバルブ５の回転速度の調整によりその投入量が適正に維持される。
【００２８】
そして、内筒部６の先細先端部６１を、原料投入口８０のスクリューフィーダ８１による原料搬送下流側に偏寄して臨ませてあるので、この先細先端部６１から排出された樹脂原料Ｐは、回転するスクリュー８１ａの作用により、逸早くケーシング８１ｂ内に食い込まれるよう給送され、原料投入口８０付近で滞留するようなことがない。しかも、先細先端部６１を、スクリューフィーダ８１の軸芯Ｌに対してその回転方向Ａ側に寄るよう配置しているから、上記食い込がスムースになされ、原料投入口８０付近での滞留がより生じ難くなる。従って、原料投入口８０付近での滞留による樹脂原料の閉塞が生じ難くなり、この部分での閉塞による吸引効率の低下を来たすことがない。
【００２９】
一方、排気用外筒部７には、吸引口７１を介して吸引ブロア９が配管接続されているから、上記樹脂原料の投入の際、この吸引ブロア９を作動させれば、該外筒部７内から原料投入口８０を経てスクリューフィーダ８１内が減圧吸引され、スクリューフィーダ８１内で発生するガスが逐次排出される。この時、上記開閉手段４１は、チャージタンク４とその上流の供給ラインとを気密的に遮断するから、この部分でのリークがなく、減圧吸引が効率的になされる。
【００３０】
しかも、この吸引気流には、上記脈動発生装置９１により脈動が付与されているから、この脈動により定常排気に比べ大きな作用エネルギーが発現され、スクリューフィーダ８１のケーシング８１ｂ内で溶融樹脂の閉塞やブリッジが生じる傾向にあっても、それが崩されてその発生が未然に防止される。従って、ケーシング８１ｂ内にはガスが流通し得る空隙が常に形成され、スクリューエンドから多少のリークがあっても、ケーシング８１ｂ内の先側で樹脂の溶融と共に発生するガスが逐次効率的に排出される。
【００３１】
上記のように、ケーシング８１ｂ内で樹脂の溶融と共に発生するガスが逐次効率的に排出されるので、金型８４に注入された溶融樹脂にガスが内包されず、冷却硬化後の合成樹脂成形品に銀条や空洞が生じず、高品質の製品が得られる。
【００３２】
本実施形態の樹脂原料の供給システムでは、エアロパワーホッパー２において、樹脂原料は熱交換器３で加熱されたエアと気流混合され、付着する水分が一部除去され、また予備昇温されるから、スクリューフィーダ８１による加熱給送の際のガスの排気効率及び加熱効率が向上する。この加熱効率をより高める為に、チャージタンク４の周囲にヒータ（不図示）を添装して、その内部の樹脂原料を保温するようになすことも望ましく採用される。
【００３３】
また、ロータリーバルブ５の回転速度を適宜調整し、スクリューフィーダ８１内に常にガスが流通する空隙が形成されるよう樹脂原料の排出量を調整することができ、これと内筒部６の形成態様及び脈動吸引とが相乗して、スクリューフィーダ８１内に発生するガスの効率的な排出がなされる。
【００３４】
尚、上記実施の形態では、原料供給フィーダとしてロータリーバルブ５を採用しているが、これに限らず他の同様の機能を有するフィーダも採用可能である。
また、図例の原料供給システムに限らず、他のシステムにも本発明が適用され得ることも言うまでもない。
【００３５】
【発明の効果】
上述の通り、本発明の請求項１及び請求項５の発明に係る合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置及び供給方法によれば、樹脂原料を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄した位置に供給するから、原料投入口付近に樹脂原料が滞留することなくスクリューフィーダのケーシング内に速やかに給送され、この付近での樹脂原料の閉塞が起こり難く、また脈動排気流の作用によりケーシング内の溶融した樹脂原料の閉塞やブリッジの発生が抑えられ、これらの相乗作用により、ケーシング内で発生するガスが速やかに排出される。従って、その後の樹脂成形工程において、銀条や空洞のない高品質の合成樹脂成形品が得られる。
【００３６】
また、請求項３の発明のように、内筒部上に原料供給用フィーダを設置し、該原料供給用フィーダの原料排出量の調整を可能とすれば、原料投入口付近での樹脂原料の滞留を生じさせずまたスクリューフィーダ内に常に気流通路を形成し得るよう、スクリューフィーダへの樹脂原料の投入量を適宜調整することができるから、上記内筒部先端位置の設定による作用とも相俟って、スクリューフィーダ内の排気を効率的に行うことができる。
【００３７】
更に、請求項４の発明のように、原料供給用フィーダ上に、原料供給ラインの末端を構成するチャージタンクを設置し、該チャージタンクの上端原料投入口にはその上流側の原料供給ラインと気密的に遮断可能な開閉手段を設けるようにすれば、原料供給ラインから給送される樹脂原料は、一旦チャージタンクに貯留されるから、上記原料供給用フィーダによるその排出量が調整し易く、また原料供給用フィーダによりスクリューフィーダの原料投入口に樹脂原料を投入しながら樹脂成形品の生産を行う際は、開閉手段は閉とされ、その上流側の原料供給ラインとの間が気密的に遮断されるから、上記脈動吸引装置によるスクリューフィーダ内の排気の際には、リーク箇所が少なく、スクリューフィーダ内の減圧・排気が効率的になされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が採用される合成樹脂成形装置への樹脂原料の供給システムを示す全体構成図である。
【図２】同システムにおける要部の概略的拡大縦断面図である。
【図３】同システムにおける要部の概略的拡大横断面図である。
【図４】従来のスクリューフィーダにおける樹脂原料の挙動を示す説明図である。
【符号の説明】
４チャージタンク
４１開閉手段
５原料供給フィーダ
６原料投入用内筒部
６１先細先端部
７排気用外筒部
８合成樹脂成形機
８０原料投入口
８１スクリューフィーダ
８１ｂケーシング
８３加熱ヒータ
９、９１脈動吸引装置

Claims

合成樹脂成形機の加熱ヒータ付スクリューフィーダの原料投入口に設置される樹脂原料の供給装置であって、原料投入口には、原料投入用内筒部と、この内筒部を取囲み脈動吸引装置に接続された排気用外筒部とが連設され、上記内筒部の先端部を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄して臨ませてあることを特徴とする合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置。
請求項１において、
上記原料投入用内筒部が漸次先細とされていることを特徴とする合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置。
請求項１又は２において、
上記内筒部上には、原料供給用フィーダが設置され、該原料供給用フィーダは原料排出量の調整が可能とされていることを特徴とする合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置。
請求項３において、
上記原料供給用フィーダ上には、原料供給ラインの末端を構成するチャージタンクが設置され、該チャージタンクの上端原料投入口にはその上流側の原料供給ラインと気密的に遮断可能な開閉手段が設けられていることを特徴とする合成樹脂成形機用樹脂原料の供給装置。
加熱ヒータ付スクリューフィーダにより樹脂原料を加熱溶融させながら、合成樹脂成形機に溶融樹脂を注入させるための上記スクリューフィーダの上流側投入口より合成樹脂原料を供給する方法であって、
上記スクリューフィーダのケーシング内を脈動吸引装置により吸引・減圧させながら、樹脂原料を原料投入口のスクリューフィーダによる原料搬送下流側に偏寄した位置より供給することを特徴とする合成樹脂成形機用樹脂原料の供給方法。