JP2019130717A - 成形機洗浄用の洗浄液供給機ならびに該洗浄液供給機を用いた成形機の洗浄方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ホッパ内の原料樹脂の抜取作業、パージ剤の調整作業、ホッパへのパージ剤の供給作業さらにはパージ洗浄後のホッパの清掃作業といった成形機の洗浄作業（パージ洗浄）に付随する各種作業を行う必要のない成形機洗浄用の洗浄液供給機ならびに該洗浄液供給機を用いた成形機の洗浄方法を提供する。【解決手段】ホッパ１８に取り付けられ、その先端がシリンダ１２の原料投入口１２ａの近傍に位置するよう配置される洗浄液供給管５２と、洗浄液供給管５２の他端に取り付けられ、洗浄液供給管５２に洗浄液Ｌを供給する洗浄液供給タンク３０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、押出成形機や射出成形機といった各種成形機の内部を洗浄するための洗浄液供給機ならびに該洗浄液供給機を用いた成形機の洗浄方法に関する。

樹脂製品を成形するための装置として押出成形機や射出成形機といった各種成形機が知られている。成形機は、一般的に筒状のシリンダ、シリンダの内部に配設された搬送スクリュおよびシリンダの後端に設けられ、搬送スクリュを回転可能に取着されたモータにより大略構成されている。シリンダの後端部上面には、原料投入口が設けられており、この原料投入口にホッパが取り付けられている。また、シリンダの前端部には、金型が取り付けられており、シリンダの周囲には、ヒータが配設されている。

このような成形機を使用して各種樹脂成形品を成形する際には、まず、原料樹脂をホッパ内に投入する。ホッパ内に投入された原料樹脂は、原料投入口を通ってシリンダ内に入りこみ、搬送スクリュの回転によってシリンダの前方へと送られる。原料樹脂は、シリンダ内を前方へ送られている最中、ヒータからの熱を受けて徐々に加熱溶融しつつ搬送スクリュの回転によって混練され、最終的に金型へと送られて所定形状の樹脂成形品が成形される。

上述した樹脂成形の作業中に加熱溶融した原料樹脂（以下、「溶融樹脂」という。）の一部が焼け焦げてコゲを生成或いは熱変性してゲル化し、これらコゲやゲル（以下、「コゲ等」という。）がシリンダの内壁に付着することがある。

これらシリンダの内壁に付着したコゲ等は少しずつ成長して大きなコゲ等となり、これをそのまま放置しておくとシリンダの内壁にこびり付いて除去が困難になるという問題がある。また、溶融樹脂がシリンダ内を流動するときの摩擦でコゲ等の一部がシリンダ内壁から剥離することがあり、これが成形品中に混入して不良品を生じさせるという問題もある。

このような問題を防止すべく、原料樹脂に少量の洗浄液を混ぜ合わせてパージ剤（洗浄液が原料樹脂の表面に付着したもの）を調整し、これを成形機内に投入することにより成形機内を定期的に洗浄（パージ洗浄）することが従来から一般的に行われていた（非特許文献１）。

インターネット＜ＵＲＬ：http://e-maruyasu.jp/introduction/gelclean＞

パージ洗浄は、ホッパに供給されたパージ剤がシリンダ内に送り込まれることによって開始されるが、成形機の稼働中、ホッパには大量の原料樹脂が貯留されている。

そのため、ホッパ内に大量の原料樹脂が貯留されたままの状態でパージ剤をホッパに供給すると、パージ洗浄の開始は、このホッパ内に貯留されている大量の原料樹脂が全てシリンダ内に送り込まれた後、これに続くパージ剤がシリンダ内に送り込まれるまで待つ必要があり、時間的にも原料的にも多くのロスが生じてしまう。

そこで、このようなロスを避けるべく、通常は、搬送スクリュの回転を止め、ホッパ内に貯留されている大量の原料樹脂を一旦抜き取る作業を行うのであるが（ホッパの下端部には、通常、原料樹脂の排出口が設けられており、この排出口からホッパ内の原料樹脂を抜き取ることができるようになっている。）、大型の成形機ともなると、ホッパ内に貯留されている原料樹脂は、たとえば３００ｋｇ以上の大容量となり、その抜取作業に多くの時間と労力を要していた。

また、パージ洗浄を行うためには、原料樹脂と洗浄液とを混ぜ合わせてパージ剤を調整する作業が必要となるが、パージ洗浄を行うたびにこの調整作業を行うのは面倒であるし、調整したパージ剤をホッパに投入するのにも多くの労力を必要とする。

さらに、ホッパにパージ剤を投入すると、パージ剤中に含まれる洗浄液がホッパの内壁に付着することになる。そのため、パージ洗浄終了後は、ホッパの内壁に付着している洗浄液を拭き取り除去する必要があり、その清掃作業が煩わしいという問題もあった。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ホッパ内の原料樹脂の抜取作業、パージ剤の調整作業、ホッパへのパージ剤の供給作業さらにはパージ洗浄後のホッパの清掃作業といった成形機内部の洗浄作業（パージ洗浄）に付随する各種作業を行う必要のない成形機洗浄用の洗浄液供給機ならびに該洗浄液供給機を用いた成形機の洗浄方法を提供することにある。

請求項１に記載した発明は、「筒状のシリンダ１２、シリンダ１２の内部に配設された搬送スクリュ１４、シリンダ１２の後端に設けられ、搬送スクリュ１４を回転可能に支持するモータ１６、シリンダ１２の後端部上面に形成されている原料投入口１２ａに取り付けられているホッパ１８およびシリンダ１２の周囲に配設された加熱ヒータ２２を備える成形機１０に成形機洗浄用の洗浄液Ｌを供給するための洗浄液供給機５０であって、
ホッパ１８に取り付けられ、その先端がシリンダ１２の原料投入口１２ａの近傍に位置するよう配置される洗浄液供給管５２と、
洗浄液供給管５２の他端に接続され、洗浄液供給管５２に洗浄液Ｌを供給する洗浄液供給タンク３０とを備える」ことを特徴とする洗浄液供給機５０である。

請求項２に記載した発明は、「洗浄液供給管５２の先端が、原料投入口１２ａの近傍で、回転中の搬送スクリュ１４が上方から下方に向けて下降する側に配置される」ことを特徴とする。

請求項３に記載した発明は、「洗浄液供給管５２は、外管５６と、該外管５６の内側に摺動可能に収容される内管５８とで構成された二重管構造のものであり、内管５８に洗浄液Ｌが通流される」ことを特徴とする。

請求項４に記載した発明は、「筒状のシリンダ１２、シリンダ１２の内部に配設された搬送スクリュ１４、シリンダ１２の後端に設けられ、搬送スクリュ１４を回転可能に支持するモータ１６、シリンダ１２の後端部上面に形成されている原料投入口１２ａに取り付けられているホッパ１８およびシリンダ１２の周囲に配設された加熱ヒータ２２を備える成形機１０の洗浄方法であって、
成形機１０には、その先端が原料投入口１２ａの近傍に位置するよう配置される洗浄液供給管５２が取り付けられており、
ホッパ１８内に原料樹脂Ｐが貯留され、且つ、搬送スクリュ１４が回転している状態で洗浄液供給管５２に洗浄液Ｌを通流させることによって洗浄液Ｌをシリンダ１２内に供給する」ことを特徴とする成形機の洗浄方法である。

この発明では、洗浄液をシリンダの原料投入口の近傍に洗浄液供給管を介して供給できるようになっている。ここで、原料投入口近傍では、原料樹脂が搬送スクリュの回転によって引き込まれつつシリンダ内に送られる。つまり、原料投入口近傍では原料樹脂の流動が大きくなっており、ここに洗浄液を供給することにより原料樹脂と洗浄液とが効果的に攪拌・混合されてパージ剤が自動的に調整されることとなる。

原料投入口付近で調整されたパージ剤は、搬送スクリュによってシリンダ内に引き込まれるので、調整後のパージ剤の供給作業は成形機内で自動的に行われることとなる。

また、パージ剤の調整と供給は原料投入口付近で行われ、上述したようにそのまますぐにシリンダ内に取り込まれてパージ洗浄が開始されるので、従来のようにパージ剤がホッパを通過することはない。したがって、ホッパ内の原料樹脂の抜取作業や、パージ洗浄後のホッパの洗浄作業も不要となる。

この発明に係る成形機洗浄用の洗浄液供給機が組み込まれた成形機を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視図である。

以下、本発明を図示実施例に従って詳述する。図１は、本発明に係る成形機洗浄用の洗浄液供給機５０が組み込まれた成形機１０の一例である。なお、以下には、成形機１０として押出成形機を使用した場合を代表例として説明するが、本願発明は、押出成形機や射出成形機或いはインフレーション成形機のように原料樹脂を加熱溶融して金型で所定形状の樹脂成形品を形成するものであればどのような成形機にも適用することができる。

成形機１０は、筒状のシリンダ１２、シリンダ１２の内部に配設された搬送スクリュ１４およびシリンダ１２の後端に設けられ、搬送スクリュ１４を回転可能に支持するモータ１６により大略構成されており、この成形機１０に洗浄液供給機５０が装着される。

シリンダ１２の後端部上面には、原料投入口１２ａが設けられており、この原料投入口１２ａにホッパ１８が取り付けられている。また、シリンダ１２の前端部には、金型（ダイス）２０が設けられており、シリンダ１２の周囲には、加熱ヒータ２２が配設されている。

ホッパ１８の上部に設けられているすり鉢状の受部１８ａには、丸孔１８ｂが形成されており、この丸孔１８ｂに洗浄液供給機５０の洗浄液供給管５２が挿通されている。

洗浄液供給機５０は、洗浄液供給管５２と洗浄液貯留タンク５４により大略構成されている。

洗浄液供給管５２は、洗浄液Ｌを成形機１０内に供給するためのもので、本実施例では外管５６と内管５８とからなる二重管構造のものとして構成されている。

外管５６は、金属などの剛性材料からなるパイプ状のもので、本実施例では略Ｌ字状に屈曲形成されており、横方向に延びる水平部分５６ａがホッパ１８の丸孔１８ｂに挿通されている。また、水平部分５６ａの先端から下方に屈曲して縦方向に延びる垂直部分５６ｂは、ホッパ１８内にその軸方向に沿って配置されており、垂直部分５６ｂの先端がシリンダ１２の原料投入口１２ａ近傍に配置されている。

ここで、外管５６の先端（より具体的に言えば、垂直部分５６ｂの下端部）は、上述したように原料投入口１２ａの近傍に配置されているが、図２に示すように、搬送スクリュ１４の直上であって、回転中の搬送スクリュ１４が上方から下方に向けて下降する側（図２における左側）に位置するよう配置することが望ましい。

内管５８は、樹脂などの可撓性材料からなる細長いチューブ状のもので、その先端が外管５６の内側に摺動可能に収容されている。また、内管５８の反対側端部は、洗浄液貯留タンク５４に接続されている。

洗浄液貯留タンク５４は、洗浄液Ｌを貯留するためのもので、洗浄液供給管５２（内管５８）を介して必要量の洗浄液Ｌを成形機１０に供給できるようになっている。

以上のように構成されている成形機１０の成形作業途中でパージ洗浄を行う際には、パージ洗浄に必要な材料（原料樹脂Ｐと洗浄液Ｌ）の準備が整っていることを確認する。具体的には、ホッパ１８に原料樹脂Ｐが貯留されていること、搬送スクリュ１４が回転している状態であること、洗浄液貯留タンク５４に洗浄液Ｌが貯留されていること、そして、洗浄液供給管５２（内管５８）に洗浄液Ｌを供給できる状態であることをそれぞれ確認する。

ここで、原料樹脂Ｐは、例えば粒径３〜５ｍｍ程度の粒状（ペレット状）の熱可塑性樹脂で、成形作業中の原料樹脂がそのまま利用される（もちろん、成形作業中の原料樹脂とは異なるものを利用してもよい。この場合、ホッパ１８内に既に貯留されている原料樹脂Ｐは、ホッパ１８から抜くことなくそのままパージ剤Ｐ’として使用することができる）。原料樹脂Ｐとして用いられる熱可塑性樹脂の一例としては、高密度ポリエチレン、低密度ポリプロピレン、ナイロン樹脂、ポリアセタールといった結晶性樹脂、或いはポリスチレン、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルといった非結晶性樹脂等が挙げられる。

洗浄液Ｌは、シリンダ１２の内壁に付着したコゲ等をシリンダ１２の内壁から剥離させるためのもので、原料樹脂Ｐへの浸透性を高める界面活性剤および炭化物や汚れを分解するアルカリ剤を、溶媒としての水に添加することによって調整されている。なお、本実施例では、洗浄液Ｌとして、株式会社マルヤス製のプラスチック洗浄液（商品名：ゲル・クリーン＋（プラス））が用いられている。

（洗浄液Ｌの供給工程）
ホッパ１８に原料樹脂Ｐが貯留され、且つ、搬送スクリュ１４が回転している状態であることを確認した後、洗浄液供給機５０を稼動させる（具体的には、洗浄液貯留タンク５４から洗浄液供給管５２（内管５８）に対して洗浄液Ｌを圧送する。）。洗浄液貯留タンク５４から圧送される洗浄液Ｌの量は、ホッパ１８からシリンダ１２内に送られる原料樹脂Ｐの単位時間あたりの重量に応じて適宜設定される（例えば１０ｃｃ／分）。

（パージ剤の調整工程）
洗浄液供給管５２（内管５８）内に送られた洗浄液Ｌは、そのまま内管５８を通って原料投入口１２ａ近傍に滴下される。ここで、洗浄液供給管５２の先端は、搬送スクリュ１４の直上であって、回転中の搬送スクリュ１４が上方から下方に向けて下降する側に位置するよう設けられているが、当該部分は、搬送スクリュ１４の回転により原料樹脂Ｐが多量に引き込まれる箇所である。つまり、原料樹脂Ｐの流動が大きくなっている箇所に洗浄液Ｌを滴下することにより、樹脂原料と洗浄液Ｌとの攪拌・混合が効果的に行われ、シリンダ１２内でパージ剤Ｐ’が自動的に調整されることとなる。

（パージ剤の供給工程）
以上のようにシリンダ１２内で調整されたパージ剤Ｐ’は、搬送スクリュ１４の回転によってシリンダ１２内に引き込まれ、前方へと順次送られる。つまり、原料投入口１２ａ付近で調整されたパージ剤Ｐ’はそのまま自動的にシリンダ１２内に供給されるので、従来のように調整したパージ剤Ｐ’を成形機１０内に供給する作業が不要となる。シリンダ１２内に送られたパージ剤Ｐ’は、シリンダ１２内を前方へと送られる過程で加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇し、発泡体３２となってシリンダ１２内を前方へ移動する。

（パージ洗浄工程）
パージ剤Ｐ’は、上述したように、シリンダ１２内を前方へと送られる過程で加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇する。ここで、パージ剤Ｐ’を構成している原料樹脂Ｐは、原料投入口１２ａからある程度進んだところ（本実施例の場合は３分の１ほど進んだところ）で軟化温度に到達して溶融する（原料投入口１２ａから３分の１ほど進んだところで原料樹脂Ｐが軟化温度に到達するよう、加熱ヒータ２２の昇温条件が適宜設定されている）。ここで、「軟化温度」とは、固体状態の原料樹脂Ｐが軟化して変形し始める（流動体化し始める）温度のことを言い、使用する原料樹脂Ｐの種類によってその値は異なる。溶融状態の原料樹脂Ｐは、高い粘性を有する流動体であり、シリンダ１２と搬送スクリュ１４との間の空間は、溶融した原料樹脂Ｐによって隙間なく充填されることとなる。

また、洗浄液Ｌは、原料樹脂Ｐと同様、加熱ヒータ２２からの熱を受けて温度上昇し、原料樹脂Ｐが軟化温度に到達するよりも手前の位置で気化温度に到達してシリンダ１２内で気化する。この気化した洗浄液Ｌは、液体状態の体積を１とした場合にその体積を１０００倍近くにまで膨張させる。気化後の洗浄液Ｌは，搬送スクリュ１４の回転によって溶融した原料樹脂Ｐ内に混ぜ込まれるとともに混練されて全体に均一に拡散され、これにより、シリンダ１２内に発泡体３０が形成され、シリンダ１２内の汚れを掻き取りつつ、金型２０から外部に排出される。

（成形作業の再開工程）
パージ洗浄を終了する際は、洗浄液貯留タンク５４からの洗浄液Ｌの供給を停止すればよい。これにより、成形機１０内での新たなパージ剤Ｐ’の調整が行われることはなく、これ以上のパージ洗浄は行われなくなる。

ここで、ホッパ１８内の原料樹脂Ｐには、洗浄液Ｌが付着しておらず、そのまま成形用の原料として使用できるので、成形作業を速やかに再開することができる。また、洗浄液Ｌは洗浄液供給管５２を通じて成形機１０に供給されるので、ホッパ１８が洗浄液Ｌに触れることはない。したがって、従来のように、パージ洗浄終了後においてホッパ１８に付着した洗浄液Ｌの拭き取り除去作業を行う必要もない。このとき、外管５６から内管５８を引き抜くようにすれば、成形作業を再開したときの振動等によって内管５８内の洗浄液Ｌが不所望に液垂れして成形機１０内に供給されるのを防止することができる。

なお、上述実施例では、洗浄液供給管５２が外管５６と内管５８とによる二重管構造のものとして形成されているが、一重管構造のものであってもよい。

また、上述実施例では、洗浄液貯留タンク５４から圧送される洗浄液Ｌの量が、シリンダ１２の回転速度等から割り出した原料樹脂Ｐの理論供給量を考慮して設定されるが、原料樹脂Ｐの種類といった条件次第では、搬送スクリュ１４の回転によってシリンダ１２の前方に送られる原料樹脂Ｐの量が理論供給値よりも多くなる（或いは少なくなる）場合がある。特に原料樹脂Ｐがシリンダ１２の前方に送られる量が理論値よりも少ない場合に、仕様書に記載されている理論量の洗浄液Ｌが供給されると、洗浄液Ｌの供給が過多となる。すると、原料樹脂Ｐの表面の濡れ量が多くなり過ぎてしまい、原料樹脂Ｐを効果的にシリンダ１２の前方へ送ることができないという現象が生じる（サージング現象）。

そこで、このようなサージング現象が生じないよう、洗浄液貯留タンク５４から圧送される洗浄液Ｌを、原料樹脂Ｐが実際に供給される実測値に合わせて供給するようにしてもよい。

このようなサージング現象を防止する具体例として、ホッパ１８からシリンダ１２内に実際に送りこまれる成形樹脂Ｐの重量を計測する計量機（図示省略）をホッパ１８に取り付け、洗浄液貯留タンク５４側で成形樹脂Ｐの減少量をモニタリングしつつ、パージ剤Ｐ’を調整するのに最適な理論量の洗浄液Ｌを供給するようにしてもよい。

１０：成形機、１２：シリンダ、１２ａ：原料投入口、１４：搬送スクリュ、１６：モータ、１８：ホッパ、１８ａ：受部、１８ｂ：丸孔、２０：金型、２２：加熱ヒータ、２４：洗浄液供給管、２６：外管、２６ａ：水平部分、２６ｂ：垂直部分、２８：内管、３０：洗浄液貯留タンク、３２：発泡体、Ｌ：洗浄液、Ｐ：原料樹脂、Ｐ’：パージ剤

Claims (4)

1. 筒状のシリンダ、前記シリンダの内部に配設された搬送スクリュ、前記シリンダの後端に設けられ、前記搬送スクリュを回転可能に支持するモータ、前記シリンダの後端部上面に形成されている原料投入口に取り付けられているホッパおよび前記シリンダの周囲に配設された加熱ヒータを備える成形機に成形機洗浄用の洗浄液を供給するための洗浄液供給機であって、
   前記ホッパに取り付けられ、その先端が前記シリンダの原料投入口の近傍に位置するよう配置される洗浄液供給管と、
   前記洗浄液供給管の他端に取り付けられ、前記洗浄液供給管に洗浄液を供給する洗浄液供給タンクとを備えることを特徴とする洗浄液供給機。
2. 前記洗浄液供給管の先端が、前記原料投入口の近傍で、回転中の前記搬送スクリュが上方から下方に向けて下降する側に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の洗浄液供給機。
3. 前記洗浄液供給管は、外管と、該外管の内側に摺動可能に収容される内管とで構成されており、前記内管に洗浄液が通流されることを特徴とする請求項１または２に記載の洗浄液供給機。
4. 筒状のシリンダ、前記シリンダの内部に配設された搬送スクリュ、前記シリンダの後端に設けられ、前記搬送スクリュを回転可能に支持するモータ、前記シリンダの後端部上面に形成されている原料投入口に取り付けられているホッパおよび前記シリンダの周囲に配設された加熱ヒータを備える成形機の洗浄方法であって、
   前記成形機には、その先端が前記原料投入口の近傍に位置するよう配置される洗浄液供給管が取り付けられており、
   前記ホッパ内に原料樹脂が貯留され、且つ、前記搬送スクリュが回転している状態で前記洗浄液供給管に洗浄液を通流させることによって洗浄液を前記シリンダ内に供給することを特徴とする成形機の洗浄方法。