JP2017119401A - 射出成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ペレットを安定して可塑化させることのできる射出成形品の製造方法の提供。【解決手段】スクリュー口径Ｄｓ７０ｍｍ以上の射出シリンダと、スクリュー溝深さＤｐ１０ｍｍ以上のスクリュー（６）を有する射出成形機（１０）を用いる射出成形品の製造方法である。本製造方法は、非晶性樹脂（Ｐ１）のペレットを射出シリンダ（１）に供給する供給工程（Ｓ３）を含む。供給工程（Ｓ３）では、前記ペレットの平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）は、２．０〜４．０ｍｍであり、前記ペレットの温度Ｔｐは、０℃以上室温以下の範囲内にある。【選択図】図１

Description

本発明は、射出成形品の製造方法に関する。

非晶性樹脂のペレットをシリンダに供給し、スクリューを回転させることで、前記ペレットを溶融混練させる射出成形機がある。例えば、特許文献１では、シリンダ軸方向に沿う複数の楕円状溝をペレット供給口近傍に有する射出シリンダと、前記楕円状溝に対応するリード溝を有するスクリューとを有する射出成形機が開示されている。さらに、このスクリュー山部の先端部には、切り下げ形のアール部が形成されている。このような射出成形機を用いると、ペレットを良好に溶融混練し、良好な材料供給率で供給することができる。また、特許文献２では、スクリューを回転させてペレットを溶融混練するシリンダと、シリンダから溶融混練した溶融樹脂を供給するシリンダチューブと、この溶融樹脂を金型へ導くノズルとを有する射出成形機が開示されている。この射出成形機は、溶融樹脂をピストンを用いてシリンダチューブから押し出すことによって、このノズルから金型へ射出する。

特公昭６４−０１０３２６号公報 特公平０１−０４９０９２号公報

ところで、アクリル系樹脂やスチレン系樹脂などの非晶性樹脂を用いて大きい射出成形品を製造することが要求されている。そこで、大きな型締め力を有する射出成形機を用いて射出成形を行ったところ、射出成形機のシリンダ内でペレットが安定して可塑化せず、射出成形機のノズル側に安定して供給されないことが有った。

本発明は、非晶性樹脂のペレットを安定して可塑化させることのできる射出成形品の製造方法を提供する。

本発明にかかる射出成形品の製造方法は、
スクリュー口径Ｄｓ７０ｍｍ以上の射出シリンダと、スクリュー溝深さＤｐ１０ｍｍ以上のスクリューとを有する射出成形機を用いて、非晶性樹脂のペレットを前記射出シリンダに供給する供給工程と、を含み、
前記供給工程では、前記ペレットの平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）は、２．０〜４．０ｍｍであり、前記ペレットの温度Ｔｐは、０℃以上室温以下の範囲内にある。

このような構成によれば、ペレットの温度を調節するため、ペレットを安定して可塑化させることができる。

また、前記供給工程の前において、
前記ペレットを乾燥し、乾燥した前記ペレットを密封した後で、前記ペレットの温度Ｔｐが０℃以上室温以下の範囲内にあるように冷却する冷却工程を含むことを特徴としてもよい。
また、前記ペレットの温度Ｔｐが４℃以上１０℃以下の範囲内にあることを特徴としてもよい。
また、前記スクリューは、前記ペレットを可塑化させる原料供給部と、前記ペレットを可塑化した溶融樹脂が前記原料供給部から供給される圧縮部とを含み、前記射出シリンダは、前記圧縮部に対応する第２の領域を含み、前記第２の領域は、前記射出シリンダの外周面に前記射出シリンダの軸方向に並んで配置された複数のヒータ要素によって、温度制御されることを特徴としてもよい。
また、前記射出シリンダは、前記原料供給部に対応する第１の領域をさらに含み、前記第１の領域の温度は、非晶性樹脂Ｐ１の熱変形温度Ｔｄ−１０［℃］以上、熱変形温度Ｔｄ＋９０［℃］以下の範囲内にあるように、制御されることを特徴としてもよい。

このような構成によれば、より確実にペレットの温度を調節し得るため、ペレットを安定して可塑化させることができる。

本発明によれば、非晶性樹脂のペレットを安定して可塑化させることのできる射出成形品の製造方法を提供することができる。

実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を示す模式図である。 実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を示す模式図である。 実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法で用いた射出成形機の要部を示す模式図である。 実施例の一工程を示す写真である。 関連する射出成形品の製造方法の一工程を示す工程を示す模式図である。 実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法の一工程を示す模式図である。 実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法の一工程を示す模式図である。 ショット回数に対する計量時間を示すグラフである。 関連する射出成形機の要部を示す模式図である。 比較例の一工程を示す写真である。

本出願人の発明者等は、上記した課題を解決すべく、様々な実験や観察を行った。本出願人の発明者は、連続的に射出成形を行う際中、本来非晶性樹脂のペレットが溶融することなく固体状態を維持すべき射出シリンダの原料供給ゾーンにおいて、ペレットの少なくとも一部が溶融してメインスクリューに貼り付いてしまうため、可塑化が不安定になることに気づいた。そこで、本出願人の発明者は、様々な条件を鋭意検討することで、本出願にかかる発明を想到するに至った。

実施の形態１．
図１〜図３を参照して実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法について説明する。図１及び図２は、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を示す模式図である。図３は、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法で用いた射出成形機の要部を示す模式図である。

（射出成形機）
実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法は、例えば、図１及び図２に示す射出成形機１０を用いて行うことができる。射出成形機１０は、射出シリンダ１と、供給シリンダ２と、ホッパ３とを含む。

射出シリンダ１は、筒部１ａ〜１ｄと、ノズル１ｆとを有する。筒部１ａ〜１ｄ、ノズル１ｆは、この順に、射出シリンダ１の根元側から先端に向かって、並ぶ。ノズル１ｆは、射出シリンダ１の先端に配置されている。筒部１ｂ、１ｃ、１ｄは、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ対応する。筒部１ａ〜１ｄの内径は、スクリュー口径Ｄｓである。スクリュー口径Ｄｓは、７０ｍｍ以上であり、例えば、１３０ｍｍである。

射出シリンダ１には、ヒータ装置４と、冷却装置５と、メインスクリュー６とが設けられている。

ヒータ装置４は、射出シリンダ１の外周面に配置されており、射出シリンダ１を加熱する。ヒータ装置４は、例えば、複数のバンドヒータであり、このようなバンドヒータは、射出シリンダ１の外周面に沿う円筒状体である。ヒータ装置４は、ヒータ４ｂ、４ｃ、４ｄを有し、ヒータ４ｂ、４ｃ、４ｄは、それぞれ筒部１ｂ、１ｃ、１ｄの外周面に射出シリンダ１の軸方向に並んで配置されており、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ対応する。

冷却装置５は、射出シリンダ１の外周面に配置されており、射出シリンダ１を冷却する。図３に示すように、冷却装置５は、冷却ファンユニット５ｂ、５ｃ、５ｄを有し、冷却ファンユニット５ｂ、５ｃ、５ｄは、それぞれ筒部１ｂ、１ｃ、１ｄの外周面に配置されており、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ対応する。冷却装置５とヒータ装置４とは、所定の制御部に接続されて、加熱動作及び冷却動作をそれぞれ制御されてよい。

メインスクリュー６は、射出シリンダ１の内側に配置されている。メインスクリュー６は、回転可能に支持されており、モータ（図示略）から駆動力を伝達されて、回転駆動する。図１及び図２に示すように、メインスクリュー６は、射出シリンダ１の内側を前進後退可能に支持されており、前進限から後退限まで移動可能である。メインスクリュー６は、軸部６ａと、軸部６ａの外周面に設けられた羽６ｂと、を備える。羽６ｂは、軸部６ａを中心として螺旋状に延びる板状体である。射出シリンダ１の内径は、メインスクリュー６のスクリュー口径Ｄｓと略同じである。メインスクリュー６は、計量中の樹脂についての工程、又は、樹脂の状態に応じて、その根元側から先端に向かって並んだ複数の領域を有する。メインスクリュー６は、具体的には、原料供給ゾーンＳＺ１と、圧縮ゾーンＳＺ２と、計量ゾーンＳＺ３（図示略）と、その根元側から先端に向かってこの順を有する。スクリュー溝深さＤｇは、各ゾーンで変化する。例えば、原料供給ゾーンＳＺ１では１０ｍｍ以上と一定であり、圧縮ゾーンＳＺ２において徐々に減少し、計量ゾーンＳＺ３では、圧縮比に応じた深さとなり、一定となる。軸部６ａの径は、メインスクリュー６の根元から原料供給ゾーンＳＺ１までは一定であり、圧縮ゾーンＳＺ２において計量ゾーンＳＺ３側に向うにつれて徐々に増大し、計量ゾーンＳＺ３では、一定のとなる。羽６ｂの外径は一定である。ワンショット当たりにおける溶融樹脂を金型へ供給する量は、スクリューが回転し樹脂を溶融すると共に、スクリューが後退する事によってスクリュー前方に供給される溶融樹脂の量である。なお、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、及び、第３の領域ＨＺ３は、メインスクリュー６の原料供給ゾーンＳＺ１、圧縮ゾーンＳＺ２、及び、計量ゾーンＳＺ３にそれぞれ対応する。しかし、メインスクリュー６が前進する、又は、後退することで、射出シリンダ１に対して相対的に移動することになるため、メインスクリュー６の射出シリンダ１に対する相対的な位置によっては、各ゾーンの対応が異なることがある。具体的には、メインスクリュー６が前進限にあるときは、メインスクリュー６の原料供給ゾーンＳＺ１、圧縮ゾーンＳＺ２、及び、計量ゾーンＳＺ３は、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、及び、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ、射出シリンダ１の軸上において殆ど同じ位置にあるとよい。メインスクリュー６が前進限から所定距離だけ後退すると、圧縮ゾーンＳＺ２、及び、計量ゾーンＳＺ３は、第１の領域ＨＺ１、及び、第２の領域ＨＺ２にそれぞれ、射出シリンダ１の軸上において殆ど同じ位置にある。

供給シリンダ２は、射出シリンダ１の上方に任意に配置されており、供給管１２を介して射出シリンダ１に接続される。供給シリンダ２は、その内側にフィードスクリュー７を備える。フィードスクリュー７は、回転可能に支持されており、モータ（図示略）から駆動力を伝達されて、回転駆動する。フィードスクリュー７は、軸部７ａと、軸部７ａの外周面に設けられた羽７ｂと、を備える。羽７ｂは、軸部７ａを中心として螺旋状に延びる板状体である。

ホッパ３は、供給シリンダ２の上部開口部に接続される。ホッパ３は、供給シリンダ２の上方に向かうにつれて、その断面積が大きくなる筒状体である。ホッパ３は、射出シリンダ１の上部開口部に直接接続されても良い。

（射出成形機の要部）
次に、ヒータ装置４及び冷却装置５の詳細を説明する。
図３に示すように、ヒータ４ｂは、ヒータ要素４１ｂとヒータ要素４２ｂとを含み、ヒータ要素４１ｂとヒータ要素４２ｂとは、射出シリンダ１の筒部１ａ側からノズル１ｆ側に向かう方向にこの順に、筒部１ｂの外周面に設置されている。ヒータ要素４１ｂとヒータ要素４２ｂとは、互い異なる温度を維持するように、温度制御される。ヒータ要素４１ｂとヒータ要素４２ｂは、予備加熱温度Ｔ１ｂと予備加熱温度Ｔ２ｂとにそれぞれ制御される。予備加熱温度Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂは、非晶性樹脂Ｐ１の熱変形温度Ｔｄ−１０［℃］以上、熱変形温度Ｔｄ＋９０［℃］以下、又は、非晶性樹脂Ｐ１の流動開始温度以下の範囲である。予備加熱温度Ｔ２ｂは、予備加熱温度Ｔ１ｂよりも高い。例えば、予備加熱温度Ｔ１ｂは、熱変形温度Ｔｄ以下であり、予備加熱温度Ｔ２ｂは、熱変形温度Ｔｄ以上である。例えば、非晶性樹脂Ｐ１がアクリル樹脂からなる場合、予備加熱温度Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂは、１３０〜１６０〔℃〕である。

冷却ファンユニット５ｂは、冷却ファン５１ｂ、５２ｂを有し、冷却ファン５１ｂ、５２ｂは、それぞれ、ヒータ要素４１ｂとヒータ要素４２ｂとに対応して設置される。

ヒータ４ｃは、ヒータ要素４１ｃとヒータ要素４２ｃとヒータ要素４３ｃとを含み、ヒータ要素４１ｃとヒータ要素４２ｃとヒータ要素４３ｃとは、射出シリンダ１の筒部１ａ側からノズル１ｆ側に向かう方向にこの順に並んで、射出シリンダ１の外周面に設置されている。ヒータ要素４１ｃとヒータ要素４２ｃとヒータ要素４３ｃとは、互いに異なる温度を維持するように、温度制御される。ヒータ要素４１ｃとヒータ要素４２ｃとヒータ要素４３ｃとは、それぞれ、圧縮温度Ｔ１ｃと圧縮温度Ｔ２ｃと圧縮温度Ｔ３ｃとに制御される。圧縮温度Ｔ１ｃ、Ｔ２ｃ、Ｔ３ｃは、非晶性樹脂Ｐ１の流動開始温度（ｔｓ要確認）以上、非晶性樹脂Ｐ１の成形温度Ｔｆ以下の範囲である。圧縮温度Ｔ３ｃは圧縮温度Ｔ２ｃよりも高く、圧縮温度Ｔ２ｃは圧縮温度Ｔ１ｃよりも高い。なお、成形温度Ｔｆは、射出成形において、樹脂を金型（図示略）に射出するのに好ましい温度であり、樹脂や射出成形品のサイズに応じて決めてもよい。圧縮温度Ｔ１ｃ、Ｔ２ｃ、Ｔ３ｃは、例えば、非晶性樹脂Ｐ１がアクリル樹脂からなる場合、２５０〔℃〕である。

冷却ファンユニット５ｃは、冷却ファン５１ｃ、５２ｃ、５３ｃを有し、冷却ファン５１ｃ、５２ｃ、５３ｃは、それぞれ、ヒータ要素４１ｃとヒータ要素４２ｃとヒータ要素４３ｃとに対応して設置される。

ヒータ４ｄは、ヒータ要素４１ｄとヒータ要素４２ｄとヒータ要素４３ｄとヒータ要素４４ｄを含み、ヒータ要素４１ｄとヒータ要素４２ｄとヒータ要素４３ｄとヒータ要素４４ｄとは、射出シリンダ１の筒部１ａ側からノズル１ｆ側に向かう方向にこの順に並んで、射出シリンダ１の外周面に設置されている。ヒータ要素４１ｄとヒータ要素４２ｄとヒータ要素４３ｄとヒータ要素４４ｄとは、互いに異なる温度を維持するように、温度制御される。ヒータ要素４１ｄとヒータ要素４２ｄとヒータ要素４３ｄとヒータ要素４４ｄは、それぞれ計量温度Ｔ１ｄと、計量温度Ｔ２ｄと、計量温度Ｔ３ｄと、成形温度Ｔｆとに制御される。計量温度Ｔ１ｄ、Ｔ２ｄ、Ｔ３ｄは、非晶性樹脂Ｐ１の成形温度Ｔｆを中心とした所定の範囲である。計量温度Ｔ３ｄは計量温度Ｔ２ｄよりも高く、計量温度Ｔ２ｄは計量温度Ｔ１ｄよりも高い。計量温度Ｔ１ｄ、Ｔ２ｄ、Ｔ３ｄは、例えば、非晶性樹脂Ｐ１がアクリル樹脂からなる場合、２８０〔℃〕である。

冷却ファンユニット５ｄは、冷却ファン５１ｄ、５２ｄ、５３ｄ、５４ｄを有し、冷却ファン５１ｄ、５２ｄ、５３ｄ、５４ｄは、それぞれ、ヒータ要素４１ｄとヒータ要素４２ｄとヒータ要素４３ｄとヒータ要素４４ｄとに対応して設置される。冷却ファン５１ｄ、５２ｄ、５３ｄ、５４ｄは、ヒータ要素４１ｄ、４２ｄ、４３ｄ、４４ｄによる射出シリンダの温度制御をより確実にするように、補助的に動作する。

（製造方法）
次に、射出成形機１０を用いた場合の、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法について説明する。

まず、非晶性樹脂Ｐ１のペレットを所定の温度範囲Ｔｐとなるように冷却する（冷却工程Ｓ１）。具体的には、乾燥した前記ペレットを密封し、上記した温度範囲の環境、例えば、冷蔵庫の冷蔵室に置いて、温度範囲Ｔｐに入るように冷却する。温度範囲Ｔｐは、０℃以上室温以下の範囲内にあればよく、好ましくは４℃以上１０℃以下の範囲内にある。ここでの室温は、例えば、１５℃以上２７℃以下の範囲内にある。また、温度範囲Ｔｐが０℃を下回ると、ペレットが十分に溶融しなくなり、未溶融のペレットが多くなる。その結果、溶融樹脂Ｐ６の供給量が不足しやすい。また、温度範囲Ｔｐが室温を超えると、ペレットの可塑化が不安定化する。

非晶性樹脂Ｐ１は、射出成形を用いて成形することのできる樹脂である。このような樹脂として、例えば、アクリル樹脂などの非結晶性樹脂が挙げられる。非晶性樹脂のペレットは複数の粒子からなり、ペレットの平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）は、例えば、２．０〜４．０ｍｍであり、好ましくは２．５〜３．５ｍｍである。また、ペレットの平均粒長は、例えば、２．７〜３．３ｍｍである。平均粒長は、例えば、ペレットのうち、粒子の最大長を平均化することで、求めることができる。

続いて、前記ペレットをホッパ３に装入する（ペレット装入工程Ｓ２）。ペレットの装入量は、射出成形品の体積等に応じて、決定してもよい。

続いて、フィードスクリュー７を回転駆動させることにより、前記ペレットを供給管１２へ移動させて、射出シリンダ１の筒部１ａに供給する（ペレット供給工程Ｓ３）。
フィードスクリュー７の回転数を変更することで、ペレットの射出シリンダ１への供給速度を変更する。
供給管１２を通過したペレットが、メインスクリュー６と接触する。メインスクリュー６は、前進限又はその近傍に位置している。ペレットは、冷却工程Ｓ１を経て低い温度範囲にあるため、ペレットは、固体状態を維持し、つまり、粒子形状を維持したまま射出シリンダ１の筒部１ａを筒部１ｂ側に向かって移動を開始する。つまり、ペレットは、溶融してブロック状になることなく、メインスクリュー６に貼り付かないのである。原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側では、ペレットが射出シリンダ１に供給されて、メインスクリュー６の回転駆動によって、原料供給ゾーンＳＺ１へ移動する。

続いて、原料供給ゾーンＳＺ１では、メインスクリュー６を回転させつつ前記ペレットを加熱することによって、ペレットを可塑化させる（予備加熱工程Ｓ４）。具体的には、ペレットが筒部１ｃ、すなわち、圧縮ゾーンＳＺ２に近づくにつれて可塑化し、可塑化ペレットＰ３が形成されていく。ここで、ヒータ４ｂは、非晶性樹脂Ｐ１の温度が熱変形温度Ｔｄ以上、流動開始温度以下の範囲、例えば、温度１３０〜１６０℃となるように設定される。

続いて、圧縮ゾーンＳＺ２では、引き続いて可塑化ペレットＰ３を加熱しつつメインスクリュー６を回転させることによって、可塑化ペレットＰ３を圧縮する（圧縮工程Ｓ５）。可塑化ペレットＰ３が圧縮されて、圧縮ペレットＰ４が形成される。圧縮ペレットＰ４の少なくとも一部は溶融する。圧縮ペレットＰ４は、メインスクリュー６の回転によって、計量ゾーンＳＺ３へ向かう。ここで、ヒータ４ｃは、非晶性樹脂Ｐ１の流動開始温度よりも高い温度、例えば、温度２５０℃となるように設定される。

続いて、計量ゾーンＳＺ３では、引き続いてメインスクリュー６を回転させつつ、前記圧縮ペレットＰ４を加熱することによって、混練する（混練工程Ｓ６）。圧縮ペレットＰ４が混練されて、混練ペレットＰ５が形成される。混練ペレットＰ５は、メインスクリュー６の回転によって、溶融樹脂Ｐ６へ向かう。ここで、ヒータ４ｄは、ヒータ４ｃの温度以上、成形温度Ｔｆ以下の範囲、例えば、温度２８０℃となるように設定される。
続いて、溶融樹脂Ｐ６がワンショットに相当する量になるまで、計量する（計量工程Ｓ７）。具体的には、予備加熱工程Ｓ４〜混練工程Ｓ６を所定の時間、連続的に実施する、言い換えると、同時並行して実施する。これによって、溶融樹脂Ｐ６が徐々に増大し、メインスクリュー６は、溶融樹脂Ｐ６から反力を受けて、後退する。メインスクリュー６は、溶融樹脂Ｐ６が、ワンショット相当量になるまで、後退する。

最後に、メインスクリュー６を前進させて、ノズル１ｆから金型（図示略）の射出口へ溶融樹脂Ｐ６を射出する（射出工程Ｓ８）。射出された溶融樹脂Ｐ６は金型に充填されて、固まることによって、射出成形品（図示略）が製造される。

以上、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法によれば、非晶性樹脂のペレットを原料供給ゾーンにおいて溶融させることを抑制し、安定して可塑化させることができる。これによって、計量ゾーンＳＺ３における飢餓の発生を抑制したり、計量時間、射出時間、充填時間、及び、ピーク圧を安定させたりすることができる。さらに、シルバーストリーク、ボイド、ヤケなどの成形欠陥の発生を抑制する。

また、ヒータ装置４が射出シリンダの温度を制御することによって、非晶性樹脂のペレットが原料供給ゾーンにおいて溶融することをさらに抑制し、より安定して可塑化させることができる。

このような射出成形品の製造方法を用いると、射出成形品の体積に対する表面積の比が大きい形状、例えば、大型の薄肉板状成形品を製造することができる。このような大型の薄肉板状成形品の例として、太陽光集光フレネルレンズが挙げられる。

（関連する技術）
ところで、図５に示すように、平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）３ｍｍの非晶性樹脂のペレットを原料とし、スクリュー口径Ｄｓ０、及び、スクリュー溝深さＤｇ０のメインスクリューを有する射出成形機によって、特許文献１に記載される製造方法を用いて射出成形品を行うことがある。図５は、関連する射出成形品の製造方法の一工程を示す工程を示す模式図である。スクリュー口径Ｄｓ０は７０ｍｍ未満であり、スクリュー溝深さＤｇ０は１０ｍｍ未満である。非晶性樹脂Ｐ１が、原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側において、溶融することなく、固体状態を維持したまま、原料供給ゾーンＳＺ１へ移動する。原料供給ゾーンＳＺ１に移動した非晶性樹脂Ｐ１のペレットの少なくとも一部が溶融し、溶融樹脂Ｍ１を形成する。したがって、原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側において、非晶性樹脂Ｐ１のペレットを安定的に可塑化させる。

一方、図６に示すように、平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）３ｍｍの非晶性樹脂のペレットを原料とし、スクリュー口径Ｄｓ１、及び、スクリュー溝深さＤｇ１のメインスクリューを有する射出成形機によって、特許文献１に記載される製造方法を用いて射出成形品を行うことがある。図６は、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法の一工程を示す模式図である。スクリュー口径Ｄｓ１は７０ｍｍであり、スクリュー溝深さＤｇ１は１０ｍｍである。このような場合、非晶性樹脂Ｐ１のペレットは、熱変形温度Ｔｄよりも若干低い温度、例えば、Ｔｄ―２０〜Ｔｄ―１０℃である。連続的に射出成形を行う際中、本来前記ペレットが溶融することなく固体状態を維持すべき射出シリンダ１の原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側において、非晶性樹脂Ｐ１のペレットの少なくとも一部が溶融して、溶融樹脂Ｍ１を形成する。溶融樹脂Ｍ１がメインスクリュー６に巻き付いてしまい体積が小さくなるため、前記ペレットの可塑化が不安定になることがあった。

一因として、図６に示すように、スクリュー口径Ｄｓがペレット平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）に対して大きくなり、メインスクリュー６と前記非晶性樹脂Ｐ１のペレットとの熱容量の差が大きくなるため、非晶性樹脂Ｐ１のペレットがメインスクリュー６から熱を与えられて溶け易くなることが挙げられる。

また、スクリュー溝深さＤｇが大きいと、混練ペレットＰ５、溶融樹脂Ｐ６等の量が大きくなる。そのため、メインスクリュー６のノズル側部分が加熱されて、その熱がメインスクリュー６のホッパ側部分へ伝導する。これによって、前記非晶性樹脂Ｐ１のペレットがメインスクリュー６から熱を多く与えられて溶け易くなることが考えられる。

さらに、別の一因として、図７に示すように、羽６ｂの長さがペレット平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）に対して長くなり、原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側における射出シリンダ１内の空隙が大きくなることが挙げられる。図７は、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法の一工程を示す模式図である。これによって、原料供給ゾーンＳＺ１よりもメインスクリュー６の根元側における射出シリンダ１内空間に占める非晶性樹脂Ｐ１のペレットの体積が相対的に小さくなるため、個々のペレットが熱を多く与えられて溶け易くなることが考えられる。なお、射出シリンダ１内空間とは、射出シリンダ１の内周面とメインスクリュー６の対向する羽６ｂ同士と軸部６ａとに囲まれる空間である。

さらに、別の一因として、羽６ｂの長さがペレット平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）に対して長くなり、メインスクリュー６の回転によってせん断発熱が大量に生じる。これによって個々の前記非晶性樹脂Ｐ１のペレットが熱を多く与えられて溶け易くなることが考えられる。

一方、平均粒径３ｍｍの非晶性樹脂のペレットを原料とし、スクリュー口径Ｄｓ１、及び、スクリュー溝深さＤｇ１のメインスクリューを有する射出成形機によって、上記した実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を用いて射出成形を行うと、０℃以上室温以下の範囲内となるように冷却された前記ペレットを供給するため、前記ペレットの温度を調整して、この供給されたペレットを安定して可塑化させることができる。

ところで、図９に示す射出シリンダ９１がある。射出シリンダ９１は、ヒータ９４ｂ、９４ｃ、９４ｄと、冷却ファン９５ｂ、９５ｃ、９５ｄと、を有する。ヒータ９４ｂ、９４ｃ、９４ｄは、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ対応し、冷却ファン９５ｂ、９５ｃ、９５ｄは、第１の領域ＨＺ１、第２の領域ＨＺ２、第３の領域ＨＺ３にそれぞれ対応する。図９は、関連する射出成形機の要部を示す模式図である。射出シリンダ９１では、各部位が射出シリンダ１（図３参照）と比較して、細かく温度制御されておらず、可塑化が安定し難いことがあった。

したがって、射出シリンダ１を備える射出成形機（不図示）は、射出シリンダ９１を備える射出成形機（不図示）と比較して、樹脂を安定して可塑化し得る。

（実験１）
次に、図４及び図１０を用いて、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を用いた実験について説明する。図４は、実施例におけるスクリューの状態を示す写真である。図１０は、比較例におけるスクリューの状態を示す写真である。図４及び図１０は、実験終了後にスクリューを後退させ、供給ゾーンＳＺ１の先端部分をフィード部から観察したものである。

実験例１では、射出成形機１０と同じ構成を有する射出成形機を用いて、上記した実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法の冷却工程Ｓ１〜ペレット供給工程Ｓ３を行なった。また、この射出成形機では、型締め力は３４００ｔ、メインスクリューの口径は１３０ｍｍである。溶融樹脂の重量は、６ｋｇであった。

なお、比較例１では、冷却工程Ｓ１を除いて、実験例１で用いた射出成形機を用いて、上記した実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法のペレット装入工程Ｓ２及びペレット供給工程Ｓ３を行なった。冷却工程Ｓ１に相当する工程では、非晶性樹脂Ｐ１の熱変形温度Ｔｄよりも若干低い温度、例えば、Ｔｄ―２０〜Ｔｄ―１０℃、アクリル樹脂である場合、熱変形Ｔｄが９０〜１００℃であるため、７０〜９０℃である。

図４に示すように、実験例１では、非晶性樹脂Ｐ１のペレットが溶融することなく、粒子のまま射出シリンダ内を移動し、安定して可塑化した。

図１０に示すように、比較例１では、非晶性樹脂Ｐ１のペレットが溶融してしまい、メインスクリュー６の羽６ｂに付着し、射出シリンダ１内を円滑に移動できなかった。したがって、前記ペレットを原料供給ゾーンＳＺ１（図１参照）（筒部１ｂ（図１参照））に良好に供給できなかった。

（実験２）
次に、実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法を用いた実験について説明する。

実験例２では、射出成形機１０と同じ構成を有する射出成形機を用いて、上記した実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法によって、射出成形を行った。実施の形態１にかかる射出成形品の製造方法における冷却工程Ｓ１〜射出工程Ｓ８を１ショット（ワンショットとも称する）とし、これを連続的に繰り返した。冷却工程Ｓ１では、非晶性樹脂のペレットの温度は１５℃とした。１ショットにおける計量時間を計測した。この射出成形機では、型締め力は３４００ｔ、メインスクリューの口径は１３０ｍｍである。溶融樹脂の重量は、６ｋｇであった。冷却工程Ｓ１〜射出工程Ｓ８を１ショットとし、これを連続的に繰り返した。

なお、比較例２では、冷却工程Ｓ１に相当する工程において、非晶性樹脂のペレットの温度を４０℃としたところを除き、実験例２と同様に射出成形を行ない、１ショットにおける計量時間を計測した。

実験例２と比較例２とにおいて、計測した計量時間を図８に示した。また、その統計値を下記の表１に示した。図８は、ショット回数に対する計量時間を示すグラフである。

図８及び表１に示すように、実験例２は、比較例２と比較して、平均値ＡＶｅ、計量時間の範囲Ｒ、標準偏差σ、及び、３σが小さい。したがって、実験例２は、比較例２と比較して、短時間で計量を行うことができ、実施例２の計量時間のバラツキは、比較例２と比較して小さい。これは、実験例２での冷却工程Ｓ１における非晶性樹脂のペレットの温度が、比較例２のそれと比較して低いことから、原料供給ゾーンＳＺ１（図１参照）での前記ペレットが溶融されずに、安定的に可塑化させるためと考えられる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ 射出シリンダ
１ａ〜１ｄ 筒部 １ｆ ノズル
２ 供給シリンダ ３ ホッパ
４ ヒータ装置 ４ｂ〜４ｄ ヒータ
５ 冷却装置 ５ｂ〜５ｄ 冷却ファンユニット
６ メインスクリュー
６ａ 軸部 ６ｂ 羽
７ フィードスクリュー
７ａ 軸部 ７ｂ 羽
１０ 射出成形機 １２ 供給管
４１ｂ〜４１ｄ、４２ｂ〜４２ｄ、４３ｃ、４３ｄ、４４ｄ ヒータ要素
５１ｂ〜５１ｄ 冷却ファン
Ｄｐ 平均粒径 Ｄｇ スクリュー溝深さ
Ｄｓ スクリュー口径
Ｐ１ 非晶性樹脂 Ｐ３ 可塑化ペレット
Ｐ４ 圧縮ペレット Ｐ５ 混練ペレット
Ｐ６ 溶融樹脂
Ｔ１ｂ、Ｔ２ｂ 予備加熱温度 Ｔ１ｃ、Ｔ２ｃ、Ｔ３ｃ 圧縮温度
Ｔ１ｄ、Ｔ２ｄ、Ｔ３ｄ 計量温度
Ｔｂ 予備加熱温度 Ｔｅ 樹脂成形温度
Ｔｆ 成形温度 Ｔｄ 熱変形温度
Ｔｐ 温度
Ｓ１ 冷却工程 Ｓ２ ペレット装入工程
Ｓ３ ペレット供給工程 Ｓ４ 予備加熱工程
Ｓ５ 圧縮工程 Ｓ６ 混練工程
Ｓ７ 計量工程 Ｓ８ 射出工程
ＳＺ１ 原料供給ゾーン ＳＺ２ 圧縮ゾーン
ＳＺ３ 計量ゾーン
ＨＺ１、ＨＺ２、ＨＺ３ 領域

Claims (5)

1. スクリュー口径Ｄｓ７０ｍｍ以上の射出シリンダと、スクリュー溝深さＤｐ１０ｍｍ以上のスクリューと、を有する射出成形機を用いて、
   非晶性樹脂のペレットを前記射出シリンダに供給する供給工程と、を含み、
   前記供給工程では、前記ペレットの平均粒径Ｄｐ（ｄ５０）は、２．０〜４．０ｍｍであり、前記ペレットの温度Ｔｐは、０℃以上室温以下の範囲内にある
   射出成形品の製造方法。
2. 前記供給工程の前において、
   前記ペレットを乾燥し、乾燥した前記ペレットを密封した後で、前記ペレットの温度Ｔｐが０℃以上室温以下の範囲内にあるとなるように冷却する冷却工程を含む
   ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形品の製造方法。
3. 前記ペレットの温度Ｔｐが４℃以上１０℃以下の範囲内にある
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の射出成形品の製造方法。
4. 前記スクリューは、前記ペレットを可塑化させる原料供給部と、前記ペレットを可塑化した溶融樹脂が前記原料供給部から供給される圧縮部とを含み、
   前記射出シリンダは、前記圧縮部に対応する第２の領域を含み、
   前記第２の領域は、前記射出シリンダの外周面に前記射出シリンダの軸方向に並んで配置された複数のヒータ要素によって、温度制御される
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の射出成形品の製造方法。
5. 前記射出シリンダは、前記原料供給部に対応する第１の領域をさらに含み、
   前記第１の領域の温度は、前記非晶性樹脂の熱変形温度Ｔｄ−１０［℃］以上、熱変形温度Ｔｄ＋９０［℃］以下の範囲内にあるように、制御される
   ことを特徴とする請求項４に記載の射出成形品の製造方法。