JP2008229859A - フィルタ手段を含むスクリュプリプラ射出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
フィルタ面積が大きくかつ溶融樹脂の洩れが発生しないフィルタ手段を着脱可能にかつコンパクトに備えたスクリュプリプラ射出装置が望まれる。
【解決手段】
可塑化ユニット、射出ユニット、及びそれらの装置を連通する連通孔を有する連通部材を備えるスクリュプリプラ射出装置は、その可塑化ユニットの可塑化シリンダの出口側に、可塑化された溶融樹脂から異物を除去するフィルタ手段を含む。そのフィルタ手段は、その可塑化シリンダの出口側に向かって着脱自在に装着されるプラグ部分と底付き筒部分を一体に含み、その底付き筒部分の可塑化シリンダ側の端部に円柱状の凹空所を有するとともにその凹空所の壁面にその連通部材の連通孔に連通する複数個の溝を有する。また、そのフィルタ手段は、その凹空所の溝に筒状のフィルタを着脱自在に密着させる。しかして、溶融樹脂は、その可塑化シリンダからそのフィルタを通過してその射出ユニットに送られる。
【選択図】 図２

Description

この発明は、可塑化された樹脂からゴミや金属粉などの異物を除去するフィルタ手段を含むスクリュプリプラ射出装置に関する。

通常、成形品にゴミや金属粉などの異物が混入することは許されない。それで、成形樹脂材料は、異物が混入しないように取り扱われる。通常、この対策だけで成形品に異物が混入する虞はほとんどない。

一方、廃プラスチックを再利用することが、近年、資源の有効活用と地球環境の保全のために注目されている。そのため、廃プラスチックは、再生樹脂材料として予め物性等を改善されて押出機等によってペレット化されて再利用される。このような再生樹脂材料は、ほとんどの異物をフィルタによって除去されるが、物性的には劣っている。したがって、再生樹脂材料は、どちらかといえば高品質を要求されない成形品の成形に再使用されている。

ところで、前者の通常成形では、例えばレンズ成形などのように異物混入が全く許容されない場合がある。また、後者の再生樹脂成形では、廃プラスチックにより近いグレードの低い材料を混入させたい一方でできるだけ異物混入を避けたいという相反した場合がある。そのような場合には、射出装置自体が異物を除去するフィルタを内蔵すると良い。そのような射出装置では、異物はフィルタによって確実に除去されるからである。

そこで、フィルタ装置を組み込んだ射出装置が望まれるが、そのような成形装置は、例えば公開特許特開２００４−５０４２７号公報（特許文献１）に開示されている。

その射出成形機は、どちらかといえば再生樹脂の射出装置であって、フレーク状のリサイクル材料の直接使用を可能となす装置である。その成形機は、射出装置、可塑化装置、そしてそれらの可塑化装置と射出装置を連通する流通装置を備えるとともに、可塑化装置と流通装置の間に異物除去装置を備えるものである。

その異物除去装置は、可塑化装置と流通装置との間に取り付けられた本体部と、その本体部に対してその側方からスライドするフィルタ設置板とを含む。そして、そのフィルタ設置板は、複数の窓穴に金網のフィルタを着脱自在に嵌着できるように構成される。しかして、目詰まりしたフィルタは、フィルタ設置板をスライドすることによって新しいフィルタに変更される。

特開２００４−５０４２７号公報

しかしながら本発明人は、その射出成形機のフィルタ更新が板状のフィルタ設置板のスライド動作によって行われることに対して不安を感じる。なぜなら、この装置のフィルタ設置板が板状であり本体部の開口が矩形であることから、樹脂洩れの懸念を禁じ得ないからである。高精度加工では矩形加工の方が丸物加工より難しいこと及び角隅でのシールが難しいことから、矩形隙間でのシールは一般的に回避されるべきでものである。

実際、押出機、特にペレタイザーなどでのこの種のシールは、つぎのような丸物の組み合わせシールによって実用化されている。すなわち、上記フィルタ設置板に相当するスクリーンを含むスライド部材が円柱部材であり、装着穴が円孔である。そして、その円柱部材が側方からスライドする構成である。

ただし、このスライド式のスクリーン装置は、連続運転する押出機においてこそ有効なものである。この押出機のスクリーン装置は、可塑化装置に対して側方からスライドするものであり、スクリーンチェンジャを含む。それで、そのスクリーン装置はそれなりの設置スペースとコストを要するが、異物を連続的に除去する必要性が高い押出機においては、その作用効果がその不利を上回る。したがって、このスライド式のスクリーン装置は、通常の射出成形機では設置スペースと装置コストの点で過剰で大がかりにならざるを得ない。

また、本発明人は、上記従来公知のフィルタの目詰まり対策についても、まだ改善の余地があると認識した。すなわち、フィルタの面積を拡大しかつその剛性を強化することは、なお改良可能な課題であると認識したのである。

そこで、この発明は、スクリュプリプラ射出装置に相応しいフィルタ手段として、その交換が容易であり、溶融樹脂の洩れの心配が全くなく、そして大がかりでないフィルタ手段を実現することを目的とする。その上、この発明は、フィルタ面積が大きくかつフィルタ剛性が高いフィルタ手段を実現することをも目的とする。

本発明の再生樹脂成形機は、上記の課題を解決するために、成形樹脂材料を可塑化シリンダの中で可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出シリンダの中で計量して射出充填する射出ユニットと、その可塑化シリンダとその射出シリンダを連通する連通孔を有する連通部材と、溶融樹脂から異物を除去するフィルタが装着されるフィルタ保持部材を含むフィルタ手段とを有するスクリュプリプラ射出装置において、そのフィルタ保持部材は、その可塑化シリンダに対して同芯に着脱自在に取り付けられる部材であって、取り付け部分としての鍔部分と、その可塑化シリンダの出口側の端部に嵌着されるとともに可塑化シリンダ側に円柱状の凹空所を有する底付き筒部分と、その鍔部分とその底付き筒部分とを一体化するプラグ部分とからなり、その凹空所の壁面に、複数の透孔を介してその連通孔に連通する複数個の溝を備える一方、そのフィルタは、その底付き筒部分のその溝を覆うようにその筒部分の壁面に密着状態に装着されるように構成される。

この発明のスクリュプリプラ射出装置によれば、そのフィルタ手段は、そのフィルタ保持部材の底付き筒部分をその可塑化シリンダの出口側先端に挿嵌するとともに鍔部分を固定することによって、可塑化シリンダの出口側先端に同芯に装着される。それで、そのフィルタ手段の交換が容易になることはもちろん溶融樹脂の洩れの心配も全くない。また、スペース的にもコスト的にもコンパクトであり決して大がかりではない。また、そのフィルタ手段は、その底付き筒部分の凹空所壁面の溝を覆うようにフィルタを密着させるので、フィルタ面積を大きくする一方で筒部材壁面によってバックアップしてフィルタ剛性を高めることができる。

以下、この発明の実施の形態が、図１ないし図４とともに説明される。この発明のスクリュプリプラ射出装置１（以下、単に射出装置１という）は、図１のように、成形樹脂材料２ａを可塑化シリンダ１１の中で可塑化スクリュ１２によって可塑化する可塑化ユニット１０と、可塑化された樹脂２ｂ（以下、溶融樹脂という）を射出シリンダ２１の中で計量してプランジャ２２によって射出充填する射出ユニット２０と、その可塑化シリンダとその射出シリンダを連通する連通孔３１ａを有する連通部材３１と、を有する。

また、この射出装置１には、計量された溶融樹脂２ｂが射出の際に射出シリンダ２１から可塑化シリンダ１１に逆流しないように、可塑化ユニット１０と射出ユニット２０との間に逆流防止手段が設けられる。図では、例えば連通部材３０の中に、９０度回転することによって連通孔３１ａを開閉する円柱状のロータリバルブ３５が設けられる。この逆流防止手段３５は、従来公知のチェックバルブなど、いろいろなバルブであっても良い。また、可塑化シリンダ１１中で可塑化スクリュ１２を前後させて逆流を防止する従来公知の装置であっても良い。したがって、射出装置１の全体的な構成は、従来のスクリュプリプラ射出装置と基本的に同じである。

このような射出装置１において、ホッパ１３から可塑化シリンダ１１に投入された成形樹脂材料２ａは、可塑化シリンダに巻回された図示省略されたヒータによって加熱されるとともに可塑化スクリュ１２の回転によって前方に送られる間に圧縮され剪断発熱してほとんど溶融状態に可塑化される。そして、溶融樹脂２ｂは、連通部材３１から射出ユニット２０に送られてそこで計量されて射出される。このため、図示省略された可塑化スクリュ１２の後端は、図示省略された回転駆動手段によって回転制御される。２３はプランジャを前後に駆動する駆動手段、２４は金型に当接するノズルである。

このような射出装置１には、溶融樹脂から異物を除去するフィルタ手段４０が、可塑化シリンダ１１の出口側に対して同芯に着脱自在に装着される。そして、そのフィルタ手段４０は、図２ないし図４により具体的に示されるように、フィルタ４２とそのフィルタが脱着されるフィルタ保持部材４１を含む。なお、本図では連通部材３１が可塑化シリンダ１１の出口側に取り付けられている。この場合、フィルタ保持部材４１は連通部材３１に取り付けられることになる。

フィルタ保持部材４１は、連通部材３１に着脱自在に固定される取り付け部材としての鍔部分４１ａと、その可塑化シリンダの出口側先端部分に着脱自在に挿嵌されるとともにそのシリンダ側の端部に有底円柱状の凹空所４１ｄが形成された円柱状の底付き筒部分４１ｃと、その鍔部分４１ａと底付き筒部分４１ｃとを一体化する、円柱状のプラグ部分４１ｂと、を含む。そして、フィルタ保持部材４１は、底付き筒部分４１ｃの凹空所４１ｄを形成する壁面４１ｅに、その筒部分の中心軸に平行に形成された複数個の溝４１ｆを備えるとともに、その溝４１ｆを延長した複数個の透孔４１ｇによって連通孔３１ａに連通させている。

一方、フィルタ４２は、底付き筒部分４１ｃの壁面４１ｅに着脱自在に密着された状態で溝４１ｆを覆うように筒状に形成されている。より詳細には、フィルタ４２は、除去すべき異物の粒径に応じた直径の孔が明いた、金網状板又はメッシュ状の多孔板からなり、底付き筒部分４１ｃの壁面４１ｅに密着するような円筒に形成される。ここで、フィルタ４２自体とそのフィルタに覆われる溝４１ｆの長さは、フィルタ面積をできるだけ大きくするために長く形成される。このフイルタの見掛けの剛性は、底付き筒部分４１ｃの隣り合う溝間の壁面４１ｅによってバックアップされて強化される。また、フィルタ４２の着脱は、例えばフィルタ４２と凹空所とが適宜公差で嵌め合わされることで簡単な構成でかつ容易にできる。もちろん、各種のフィルタ外し用治具を用意することもできる。

フィルタ保持部材４１が連通部材３１に取り付けられる本実施例では、鍔部分４１ａを密着させる装着面３１ｂと、プラグ部分４１ｂを挿入する装着孔３１ｃが連通部材３１に形成され、底付き筒部分４１ｃを挿入する装着孔１１ａが可塑化シリンダ１１の出口側に形成される。当然、それらの装着孔３１ｃ及び１１ａは、底付き筒部分４１ｃが可塑化シリンダ１１に同芯に挿嵌されるようにその可塑化シリンダ１１の中心に同芯に形成される。

なお、連通部材３１と可塑化シリンダ１１の取り付け形態については、他の形態が採用されることがあるる。その形態には、図示省略されているが、可塑化シリンダ１１の側面に連通部材３１が接続されその可塑化シリンダの出口側が蓋部材によって塞がれた形態等がある。その場合、上記装着面３１ｂとそれに続く装着孔３１ｃは、その蓋部材に形成される。

しかして、フィルタ手段４０は、鍔部分４１ａをボルト４３によって締結して連通部材３１の装着面３１ｂに当接させることによって、底付き筒部分４１ｃが可塑化シリンダ１１の出口側先端の装着孔１１ａに挿嵌された状態で装着される。このとき、鍔部分４１ａと装着面３１ｂ、あるいは、プラグ部分４１ｂと装着孔３１ｃの隙間からの樹脂洩れは、例えば図２のように、リング状の凹凸部材（インロウ部材）を相互に当接させたり、リング状のシール部材をそれらの間に介在させたりする従来のシール方法によって防止される。もちろん、プラグ部分４１ｂと底付き筒部分４１ｃの外径は、連通部材３１の装着孔３１ｃや可塑化シリンダ出口側先端の装着孔１１ａに密着する寸法に形成される。

望ましくは、可塑化シリンダ１１先端側の、フィルタ手段４０の底付き筒部分４１ｃの近くに透孔が明けられて、それに圧力センサ１４が装着されると良い。この圧力センサは、可塑化シリンダ内の溶融樹脂２ｂの圧力を検出して、その圧力値を図示省略された成形装置の制御装置に送る。もちろん、目詰まり検出はこのような圧力センサだけによらない。例えば、可塑化スクリュ１２の溶融樹脂を送り出す回転トルクを検出して、そのトルクから制御装置が目詰まりを判断するものであっても良い。

図２ないし図４は、さらに具体的な細部の構成を含んでいる。その構成は、あくまで設計上の具体的な一構成例に過ぎないが、以下のとおりである。

フィルタ４２の交換は、鍔部分４１ａを取り付けるボルト４３を外して、フィルタ保持部材４１を可塑化シリンダ１１から抜き出すことによって行われる。しかし、フィルタ保持部材４１の抜き出しにはそれなりの大きな力を要する。そこで、その鍔部材に押しボルト４４を別個に取り付けておき、抜き出し困難な場合にその押しボルトをねじ込むことによってフィルタ保持部材４１を抜き出しても良い。

プラグ部分４１ｂと底付き筒部分４１ｃは、つぎの加工が両者の接合面側から行われることから別部材として製作される。すなわち、プラグ部分４１ｂでは透孔４１ｇと連通孔３１ａを連通する環状溝４１ｈの加工と横孔４１ｊの加工であり、底付き筒部分４１ｃでは溝４１ｆと透孔４１ｇとの連通加工である。そして、それら２つの部材は、ボルト４５によって固定される。特にそのボルト４５のボルト孔が凹空所４１ｄ側に開口している場合には、仕切板４６によって塞がれる。

以上のように構成された射出装置１において、可塑化されて底付き筒部分４１ｃの凹空所４１ｄまで前進してきた溶融樹脂２ｂは、可塑化スクリュ１２の回転による押し出し動作とプランジャ２２の後退動作の協働動作によって射出シリンダ２１側に送り出されて計量される。このとき、溶融樹脂２ｂ中の異物がフィルタ４２に補足される。

つぎに、計量された溶融樹脂２ｂはプランジャ２２の前進によって射出されるが、逆流防止手段３５がその溶融樹脂の可塑化シリンダ１１への逆流を防止する。したがって、フィルタ４２の箇所で溶融樹脂２ｂが逆方向に流れることはない。

計量と射出が繰り返されてフィルタ４２に異物が増加すると、そのフィルタにおける圧力損失が増加して可塑化シリンダ１１中の溶融樹脂圧力が増加する。制御装置は、圧力センサ１４で検出されたこの圧力上昇を許容値と比較して、それを超えたときに表示装置等にフィルタ交換の必要性を警告表示する。

フィルタ４２の交換は、ボルト４３を外してフィルタ保持部材４１を可塑化シリンダ１１から抜き出すことによって行われる。その抜き出しが困難な場合には、押しボルト４４をねじ込む。

以上、本発明のフィルタ手段４０では、フィルタ保持部材４１の鍔部分４１ａと、プラグ部分４１ｂ、底付き筒部分４１ｃ、及びそれらの装着孔３１ｃ、１１ｃが丸物加工品であるためにそれらの加工が容易である。また、それらの隙間に適宜に丸物のシールが取り付けられるので、溶融樹脂２ｂが洩れる心配は全くない。また、本発明のフィルタ手段４０は、その交換が容易にでき、かつ、設置スペースや装置コストの点でも大がかりになることはない。

また、溶融樹脂２ｂが広い面積のフィルタ４２を通過するので目詰まりするまでの時間が長くなり、結局、フィルタの交換周期が伸びる。また、フィルタ目詰まりまでの時間が伸びるために圧損の変化も抑えられて、計量の際に溶融樹脂に背圧を掛ける背圧制御が長期間可能になる。また、フィルタ４２は、４１ｆ溝の間の壁面４１ｅによってバックアップされるので、そのフィルタ４２の面積が広いにもかかわらず溶融樹脂２ｂの圧力によって変形することはない。

この発明のフィルタ手段を含むスクリュプリプラ射出装置の概略断面図である。 図１のフィルタ手段をより拡大して示す断面図である。 図２のＸ−Ｘ矢視断面図である。 図２のＹ−Ｙ矢視断面図である。

符号の説明

１ スクリュプリプラ射出装置
２ａ 成形樹脂材料
２ｂ 溶融樹脂（可塑化された成形樹脂材料）
１０ 可塑化ユニット
１１ 可塑化シリンダ
１２ 可塑化スクリュ
２０ 射出ユニット
２１ 射出シリンダ
２２ プランジャ
３１ 連通部材
３１ａ 連通孔
４０ フィルタ手段
４１ フィルタ保持部材
４１ａ フィルタ保持部材の鍔部分
４１ｂ フィルタ保持部材のプラグ部分
４１ｃ フィルタ保持部材の底付き筒部分
４１ｄ 底付き筒部分の凹空所
４１ｅ 凹空所を形成する壁面
４１ｆ 壁面に形成された溝
４１ｇ 溝を連通孔に連通させる透孔
４２ フィルタ

Claims (1)

1. 成形樹脂材料を可塑化シリンダの中で可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出シリンダの中で計量して射出充填する射出ユニットと、その可塑化シリンダとその射出シリンダを連通する連通孔を有する連通部材と、溶融樹脂から異物を除去するフィルタが装着されたフィルタ保持部材を含むフィルタ手段とを有するスクリュプリプラ射出装置において、そのフィルタ保持部材は、その可塑化シリンダに対して同芯に着脱自在に取り付けられる部材であって、取り付け部分としての鍔部分と、その可塑化シリンダの出口側の端部に嵌着されるとともにその可塑化シリンダ側に円柱状の凹空所を有する底付き筒部分と、その鍔部分とその底付き筒部分とを一体化するプラグ部分とからなり、その凹空所の壁面に、複数の透孔を介してその連通孔に連通する複数個の溝を備える一方、そのフィルタは、その底付き筒部分のその溝を覆うようにその筒部分の壁面に密着状態に装着されることを特徴とするスクリュプリプラ射出装置。

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