JP2021084420A - 樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることが可能な、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦを供給する供給部１０と、供給部１０から供給された樹脂フレークを除染して溶融樹脂Ｒを作製する除染部２０と、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５と、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを射出する射出装置３０とを備えている。【選択図】図２
Description
本開示は、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法に関する。
ポリエチレンテレフタレートなどのポリエステルは、機械的特性、化学的安定性、耐熱性、ガスバリア性および透明性などに優れ、かつ安価であることから、飲料品などを充填する容器などの製造に広く使用されている。
近年、環境負荷の低減を目的として、種々の方法によりリサイクルしたポリエステルが容器の製造に使用されている。リサイクルしたポリエステルを容器の製造に使用する場合、リサイクルしたポリエステルから異物を除去することが重要である。このような背景の下、リサイクルしたプラスチックからプリフォームを作製するためのプリフォーム製造装置が知られている（例えば、特許文献１）。特許文献１に示すプリフォーム製造装置は、熱可塑性樹脂フレーク中の汚染物質を除去する除染機と、除染機から供給された熱可塑性樹脂を射出成形する射出成形機とを備えている。
しかしながら、特許文献１に示す射出成形機では、樹脂を射出した後、樹脂を可塑化する可塑化スクリューが軸線方向に後退し、除染機から供給された樹脂を可塑化スクリューの回転によって再び可塑化している。この場合、可塑化スクリューが間欠的に回転して樹脂を可塑化している。また、特許文献１に示す射出成形機に供給される樹脂は溶融されており、除染機の供給スクリュー駆動装置は、可塑化スクリューの後退のタイミングに合わせて樹脂が射出部に供給されるように、供給スクリューを間欠的に駆動している。このように、除染機の供給スクリューが間欠的に回転された場合、除染機の処理能力が制限されてしまうといった問題があり、プリフォームの生産性が低下するといった問題がある。このため、溶融された樹脂が供給された場合であっても、製造される樹脂製品の生産性を向上させることができる装置が求められている。
本開示はこのような点を考慮してなされたものであり、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることが可能な、樹脂製品製造装置および樹脂製品の製造方法を提供することを目的とする。
一実施の形態による樹脂製品製造装置は、樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品製造装置において、前記樹脂フレークを供給する供給部と、前記供給部から供給された前記樹脂フレークを除染して溶融樹脂を作製する除染部と、前記除染部によって除染された前記溶融樹脂を貯留する第１貯留部と、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出する射出装置とを備える、樹脂製品製造装置である。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記第１貯留部は、タンクによって構成されていてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記第１貯留部は、前記溶融樹脂を貯留する第１シリンダと、前記第１シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出す第１プランジャとを有していてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記射出装置は、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂が供給されるバレルと、前記バレル内に設けられ、前記溶融樹脂を下流側に送る搬送スクリュと、前記バレルの下流側に設けられ、前記搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を貯留する第２貯留部と、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出するノズルとを有していてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記第２貯留部は、前記溶融樹脂を貯留する第２シリンダと、前記第２シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出す第２プランジャとを含んでいてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記バレルには、前記搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を下流側に搬送するための第１流路が接続されており、前記第２貯留部には、前記第１流路によって搬送された前記溶融樹脂を前記第２貯留部に搬送するとともに、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルへ供給するための第２流路が接続されており、前記第１流路と前記第２流路との間に、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂の逆流を防止するとともに、前記溶融樹脂を前記第２貯留部に貯留する際に、前記溶融樹脂が前記ノズルに供給されることを防止する三方弁が設けられていてもよい。
一実施の形態による樹脂製品製造装置において、前記射出装置から射出された前記溶融樹脂が充填されるキャビティが形成された金型を保持する金型保持部を更に備えていてもよい。
一実施の形態による樹脂製品の製造方法は、樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品の製造方法において、樹脂フレークを除染部に供給する工程と、前記除染部に供給された前記樹脂フレークを除染して溶融樹脂を作製する工程と、除染された前記溶融樹脂を第１貯留部に貯留する工程と、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する工程とを備える、樹脂製品の製造方法である。
一実施の形態による樹脂製品の製造方法において、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する工程は、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂をバレルに供給する工程と、前記バレル内に供給された前記溶融樹脂を第２貯留部に送り込む工程と、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂をノズル側に送り出す工程とを有していてもよい。
本開示によれば、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
以下、図面を参照して一実施の形態について説明する。図１乃至図６は一実施の形態を示す図である。以下に示す各図は、模式的に示したものである。そのため、各部の大きさ、形状は理解を容易にするために、適宜誇張している。また、技術思想を逸脱しない範囲において適宜変更して実施することが可能である。なお、以下に示す各図において、同一部分には同一の符号を付しており、一部詳細な説明を省略する場合がある。また、本明細書中に記載する各部材の寸法等の数値および材料名は、実施の形態としての一例であり、これに限定されるものではなく、適宜選択して使用することができる。本明細書において、形状や幾何学的条件を特定する用語、例えば平行や直交、垂直等の用語については、厳密に意味するところに加え、実質的に同じ状態も含むものとする。
まず、本開示による樹脂製品製造装置によって製造される樹脂製品について説明する。樹脂製品は、例えば、プラスチックボトルを製造するために用いられるプリフォームであってもよい。なお、樹脂製品がプリフォームである例を説明するが、このようなプリフォームに限られず、樹脂製品としては、容器等、射出成形によって製造される成形品であればよい。
図１に示すように、プリフォーム１００は、口部１０１と、胴部１０２と、底部１０３とを備えている。
このうち口部１０１の外周には、プリフォーム１００を２軸延伸ブロー成形してプラスチックボトル（図示せず）を作製した後、図示しないキャップを螺合するためのねじ部１０４が設けられている。また、口部１０１の下部には、環状のサポートリング１０５が突設されている。
胴部１０２は、円筒形状を有している。なお、胴部１０２は、口部１０１側から底部１０３側に向けて徐々に縮径する筒形状を有していてもよい。また、底部１０３は、略半球形状を有している。
このようなプリフォーム１００は、合成樹脂材料を射出成形して作製することができる。
樹脂製品製造装置
次に、図２により、一実施の形態による樹脂製品製造装置について説明する。本実施の形態による樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦから樹脂製品を製造するためのものである。
次に、図２により、一実施の形態による樹脂製品製造装置について説明する。本実施の形態による樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦから樹脂製品を製造するためのものである。
図２に示すように、樹脂製品製造装置１は、樹脂フレークＦを供給する供給部１０と、供給部１０から供給された樹脂フレークＦを除染して溶融樹脂Ｒを作製する除染部２０と、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５と、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを射出する射出装置３０とを備えている。また、樹脂製品製造装置１は、射出装置３０から射出された溶融樹脂Ｒが充填されるキャビティ４１（図３参照）が形成された金型４０を保持する型締装置（金型保持部）４４を更に備えている。
このうち、供給部１０には、樹脂フレークＦが収容されている。この樹脂フレークＦは、使用済みのプラスチック製品を選別・粉砕・洗浄することによって作製されたものである。使用済みのプラスチック製品としては、例えばポリエステル容器であってもよい。
本開示において、「ポリエステル」とは、ジカルボン酸化合物とジオール化合物との共重合体を意味する。
ジカルボン酸化合物としては、例えば、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、アジピン酸、スベリン酸、セバシン酸、ドデカンジオン酸、エイコサンジオン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、メチルマロン酸およびエチルマロン酸、アダマンタンジカルボン酸、ノルボルネンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、デカリンジカルボン酸、テレフタル酸、イソフタル酸、フタル酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，５−ナフタレンジカルボン酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、１，８−ナフタレンジカルボン酸、４，４’−ジフェニルジカルボン酸、４，４’−ジフェニルエーテルジカルボン酸、５−ナトリウムスルホイソフタル酸、フェニルエンダンジカルボン酸、アントラセンジカルボン酸、フェナントレンジカルボン酸、９，９’−ビス（４−カルボキシフェニル）フルオレン酸およびこれらのエステル誘導体などが挙げられる。
ジオール化合物としては、例えば、エチレングリコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、ブタンジオール、２−メチル−１，３−プロパンジオール、ヘキサンジオール、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、シクロヘキサンジエタノール、デカヒドロナフタレンジメタノール、デカヒドロナフタレンジエタノール、ノルボルナンジメタノール、ノルボルナンジエタノール、トリシクロデカンジメタノール、トリシクロデカンエタノール、テトラシクロドデカンジメタノール、テトラシクロドデカンジエタノール、デカリンジメタノール、デカリンジエタノール、５−メチロール−５−エチル−２−（１，１−ジメチル−２−ヒドロキシエチル）−１，３−ジオキサン、シクロヘキサンジオール、ビシクロヘキシル−４，４’−ジオール、２，２−ビス（４−ヒドロキシシクロヘキシルプロパン）、２，２−ビス（４−（２−ヒドロキシエトキシ）シクロヘキシル）プロパン、シクロペンタンジオール、３−メチル−１，２−シクロペンタジオール、４−シクロペンテン−１，３−ジオール、アダマンジオール、パラキシレングリコール、ビスフェノールＡ、ビスフェノールＳ，スチレングリコール、トリメチロールプロパンおよびペンタエリスリトールなどが挙げられる。
ポリエステルの中でも、テレフタル酸と、エチレングリコールとの共重合体であるポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴとも記す）、またはこれに共重合モノマーが添加された改質ポリエチレンテレフタレートが好ましい。
ポリエステルは、ジカルボン酸化合物およびジオール化合物以外のモノマーを含んでいてもよいが、その含有量は、全構成単位に対し、１０モル％以下であることが好ましく、５モル％以下であることがより好ましく、３モル％以下であることがさらに好ましい。
このような樹脂フレークＦは、例えば５ｍｍ角以上１５ｍｍ角以下程度の大きさであってもよい。
次に、除染部２０について説明する。除染部２０は、主として減圧下で樹脂フレークＦを加熱することにより、樹脂フレークＦを溶融させるとともに、樹脂フレークＦから汚染物資を揮発させて除去する役割を果たす。本実施の形態では、樹脂製品製造装置１は、１つの除染部２０を備えている。
この除染部２０には、除染部２０内を減圧させるための排気路２１が連結されている。この排気路２１は、図示しない真空ポンプに接続されている。そして、真空ポンプを駆動することにより、除染部２０内が減圧されるようになっている。また、除染部２０内には、図示しない回転軸を中心に回転可能に構成された加熱機構（図示せず）が設けられている。そして、加熱機構が回転することにより、除染部２０内に供給された樹脂フレークＦが加熱されて溶融されるようになっている。
また、除染部２０は、汚染物質が除去された溶融樹脂Ｒの粘度（ＩＶ値）を増加させる役割も果たす。この際、例えば樹脂フレークＦがＰＥＴフレークである場合、除染部２０において、溶融樹脂ＲのＩＶ値は、０．７２ｄＬ／ｇ以上０．８８ｄＬ／ｇ以下程度まで増加されてもよい。なお、ＩＶ値は、ＪＩＳ Ｋ ７３９０：２００３の条件に準拠した測定方法により、測定することができる。
また、除染部２０の下部には、除染部２０と後述するフィルタ２９とを連結する連結部２２が設けられている。さらに、除染部２０内には、溶融樹脂Ｒをフィルタ２９に送るスクリュ（図示せず）が設けられている。そして、スクリュを回転させることにより、連結部２２の下流側に設けられたフィルタ２９に溶融樹脂Ｒが押し出されるようになっている。
フィルタ２９は、溶融樹脂Ｒ中の微小な異物を除去するためのものである。このフィルタ２９は、例えば、２５μｍ以上４０μｍ以下程度の孔径を有する多数の小孔が形成されたメッシュフィルタ等であってもよい。
フィルタ２９の下流側には、第１貯留部５が設けられている。本実施の形態では、第１貯留部５は、タンクによって構成されている。このタンクは、底部が漏斗形に形成されていることが好ましい。これにより、タンク内に溶融樹脂Ｒが滞留してしまうことを抑制することができる。このような第１貯留部５には、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒが連続して供給されるようになっている。すなわち、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂が第１貯留部５に連続して供給されるようになっている。また、第１貯留部５に供給された溶融樹脂Ｒは、ポンプＰによって射出装置３０の後述するバレル５０に供給されるように構成されている。すなわち、第１貯留部５に供給された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂がバレル５０に供給されるように構成されている。さらに、第１貯留部５には、第１貯留部５に供給された溶融樹脂Ｒを攪拌するための攪拌機Ｍが設けられている。この攪拌機Ｍによって第１貯留部５に供給された溶融樹脂Ｒを攪拌することにより、溶融樹脂Ｒが固化してしまうことを抑制することができる。
この第１貯留部５の容量は、後述する送り込み工程を１回行う間に、除染部２０が除染することができる溶融樹脂Ｒの量よりも多いことが好ましい。これにより、後述する送り込み工程の間に除染部２０が除染した溶融樹脂Ｒを、第１貯留部５に確実に貯留しておくことができる。このため、除染部２０を連続して駆動させることができ、樹脂製品の生産性を向上させることができる。また、この第１貯留部５は、射出装置３０の鉛直方向上方に設けられている。これにより、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを、ポンプＰを用いることなく、射出装置３０の後述するバレル５０に供給することもできる。この場合、省エネルギー化を図ることができる。
次に、図３により、射出装置３０について説明する。
図３に示すように、射出装置３０は、上述した第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒが供給されるバレル５０と、バレル５０内に設けられ、溶融樹脂Ｒを下流側に送る搬送スクリュ６０と、搬送スクリュ６０を駆動する駆動部７０と、バレル５０の下流側に設けられ、搬送スクリュ６０によって送られた溶融樹脂Ｒを貯留する第２貯留部８０と、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを射出するノズル９０とを有している。
このうち、バレル５０は、上述した第１貯留部５に連結されている。このバレル５０の外周に、バレル５０を加熱する加熱ヒータ５１が配置されている。これにより、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒが加熱されるようになっている。また、バレル５０には、搬送スクリュ６０によって送られた溶融樹脂Ｒを下流側に搬送するための第１流路３１が接続されている。
搬送スクリュ６０は、回転することにより、溶融樹脂Ｒを更に可塑化する役割を果たす。この搬送スクリュ６０には、螺旋状に周回したフライト６１が設けられている。このフライト６１によって溶融樹脂Ｒに対して摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、溶融樹脂Ｒが更に可塑化される。また、搬送スクリュ６０は、上述した駆動部７０によって、バレル５０の長手方向に沿って、バレル５０内を前進および後退するように構成されている。この搬送スクリュ６０は、バレル５０内の溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送る際には、バレル５０に対して前進するようになっている。
上述したように、搬送スクリュ６０は、駆動部７０によって駆動されるように構成されている。この駆動部７０は、例えばモータ等であってもよい。
第２貯留部８０は、搬送スクリュ６０によって送られた溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ（第２シリンダ）８１と、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ（第２プランジャ）８２とを含んでいる。プランジャ８２は、駆動機構８３によって、シリンダ８１内を摺動しながら前進するとともに、溶融樹脂Ｒの圧力によって、シリンダ８１内を摺動しながら後退するように構成されている。プランジャ８２がシリンダ８１に対して後退した場合、シリンダ８１内において、溶融樹脂Ｒが貯留されるとともに計量されるようになっている。一方、プランジャ８２がシリンダ８１に対して前進した場合、ノズル９０から射出成形金型（金型４０）内に溶融樹脂Ｒが射出されるようになっている。
また、第２貯留部８０には、第１流路３１によって搬送された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に搬送するとともに、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０へ供給するための第２流路３２が接続されている。この第２流路３２の途中には、上述した第１流路３１が接続されている。また、第１流路３１と第２流路３２との間に、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒの逆流を防止するとともに、溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に貯留する際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止する三方弁３３が設けられている。後述するように、この三方弁３３は、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送る際には、第１流路３１と第２流路３２とが互いに連通するように開かれる。この場合、第１流路３１はノズル９０とは連通しない。一方、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを金型４０のキャビティ４１に射出する際には、三方弁３３は、第２流路３２とノズル９０とが互いに連通するように開かれる。この場合、第２流路３２は第１流路３１とは連通しない。このようにして、第２貯留部８０に溶融樹脂Ｒを送る際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止するとともに、ノズル９０から溶融樹脂Ｒを射出する際に、溶融樹脂Ｒがバレル５０内に逆流することを抑制することができるようになっている。
次に、金型４０について説明する。金型４０は、キャビティ側金型４２とコア４３とを含んでいる。このうちキャビティ側金型４２は、型締装置（金型保持部）４４の固定プラテン４４ａに取り付けられている。なお、型締装置４４のうち固定プラテン４４以外の構成要素については、図示を省略している。この金型４０は、型締装置４４を用いて、キャビティ側金型４２とコア４３とを型締めすることにより、作製する樹脂製品の形状に対応するキャビティ４１が形成されるようになっている。上述した型締装置４４は、例えば、直圧式であってもよく、トグル式であってもよい。
樹脂製品の製造方法
次に、図４乃至図６により、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち樹脂製品の製造方法について説明する。
次に、図４乃至図６により、このような構成からなる本実施の形態の作用、すなわち樹脂製品の製造方法について説明する。
まず、供給部１０から樹脂フレークＦを除染部２０に供給する（樹脂フレーク供給工程、図４の符号Ｓ１）。なお、除染部２０内は、図示しないポンプによって、排気路２１を介して減圧されている。
次に、除染部２０に供給された樹脂フレークＦを除染して溶融樹脂Ｒを作製する（除染工程、図４の符号Ｓ２）。この際、まず、除染部２０内において、加熱機構（図示せず）を回転させる。これにより、除染部２０内に供給された樹脂フレークＦが加熱されて溶融する。また、樹脂フレークＦが加熱されることにより、樹脂フレークＦに付着した汚染物資が揮発する。これにより、汚染物質が樹脂フレークＦから除去されて、溶融樹脂Ｒが作製される。
また、加熱機構の回転により、溶融樹脂Ｒが加熱されることによって、溶融樹脂Ｒの粘度（ＩＶ値）が、後述する射出工程において好ましい粘度まで増加する。この際、例えば樹脂フレークＦがＰＥＴフレークである場合、除染部２０において、溶融樹脂ＲのＩＶ値は、０．７２ｄＬ／ｇ以上０．８８ｄＬ／ｇ以下程度まで増加されてもよい。
次に、除染部２０内に設けられたスクリュ（図示せず）を回転させることにより、溶融樹脂Ｒが、除染部２０から連結部２２に押し出される。
次いで、溶融樹脂Ｒは、連結部２２からフィルタ２９に供給される。フィルタ２９に供給された溶融樹脂Ｒは、フィルタ２９を通過することによって、微小な異物が除去される。
次に、図５（ａ）に示すように、除染された溶融樹脂Ｒを第１貯留部５に貯留する（溶融樹脂貯留工程、図４の符号Ｓ３）。この場合、除染された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂が第１貯留部５に貯留される。なお、この際、バレル５０内に設けられた搬送スクリュ６０は、バレル５０に対して前進していてもよい。
次に、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを金型４０のキャビティ４１（図３参照）に射出する（射出工程、図４の符号Ｓ４）。この際、まず、図５（ｂ）に示すように、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒをバレル５０に供給する（溶融樹脂供給工程、図４の符号Ｓ４１）。この際、ポンプＰ（図２および図３参照）を駆動することにより、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒがバレル５０に供給される。この場合、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂がバレル５０に供給される。
次いで、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒは、搬送スクリュ６０の周囲で加熱ヒータ５１によって加熱される。また、この際、駆動部７０（図３参照）によって搬送スクリュ６０を回転させる。これにより、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒは、搬送スクリュ６０のフライト６１によって摩擦力が加えられ、当該摩擦力によって、更に可塑化される。
また、搬送スクリュ６０は、バレル５０に供給された溶融樹脂Ｒの圧力によって、バレル５０に対して徐々に後退する。なお、この際、三方弁３３は閉じられており、溶融樹脂Ｒは、第２貯留部８０には供給されないようになっている。このようにして、バレル５０内および第１流路３１内に、所定の量の溶融樹脂Ｒが貯められる。なお、搬送スクリュ６０は、駆動部７０によってバレル５０に対して後退させられてもよい。
次いで、図５（ｃ）に示すように、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送り込む（送り込み工程、図４の符号Ｓ４２）。この際、まず、第１流路３１と第２流路３２とが互いに連通するように、三方弁３３を開く。この場合、第１流路３１はノズル９０とは連通しない。次に、駆動部７０によって搬送スクリュ６０の回転を停止させる。そして、駆動部７０によって搬送スクリュ６０をバレル５０に対して前進させる。これにより、溶融樹脂Ｒは、第１流路３１および第２流路３２を通って第２貯留部８０のシリンダ８１内に送られる。なお、溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０のシリンダ８１内に送る際に、駆動部７０によって搬送スクリュ６０を回転させながら、搬送スクリュ６０をバレル５０に対して前進させてもよい。
ここで、第２貯留部８０のプランジャ８２は、溶融樹脂Ｒがシリンダ８１内に送られる前にはシリンダ８１に対して前進しており（図５（ｂ）参照）、シリンダ８１内に送られた溶融樹脂Ｒの圧力により、シリンダ８１に対して徐々に後退する。そして、シリンダ８１内のプランジャ８２が所定の位置に後退するまで、溶融樹脂Ｒが第２貯留部８０のシリンダ８１内に送られる。このようにして、第２貯留部８０に貯留される溶融樹脂Ｒの計量が行われる。
ところで、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送る際、搬送スクリュ６０は、バレル５０に対して前進する。このため、バレル５０内へ新たに溶融樹脂Ｒを供給するスペースが不足する可能性があり、バレル５０内へ新たに溶融樹脂Ｒを供給することができない可能性がある。これに対して本実施の形態では、樹脂製品製造装置１が、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５を備えている。これにより、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送る際に、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを第１貯留部５に貯留しておくことができる。このため、除染部２０による除染処理を停止することなく、樹脂製品を製造し続けることができる。この結果、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
次に、図６（ａ）に示すように、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０側に送り出す（送り出し工程、図４の符号Ｓ４３）。この際、まず、第２流路３２とノズル９０とが互いに連通するように、三方弁３３を開く。この場合、第２流路３２は第１流路３１とは連通しない。次に、第２貯留部８０の駆動機構８３（図３参照）によって、プランジャ８２をシリンダ８１に対して前進させる。これにより、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒは、第２流路３２およびノズル９０を通って金型４０のキャビティ４１内に押し出される。
また、この際、上述した溶融樹脂供給工程（図４の符号Ｓ４１）と同様に、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒをバレル５０に供給する。
そして、キャビティ４１内に押し出された溶融樹脂Ｒは、キャビティ４１内で冷却されて固化される。このようにして、キャビティ４１内において、樹脂製品が得られる。
その後、図６（ｂ）に示すように、上述した送り込み工程（図４の符号Ｓ４２）が行われ、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒが第２貯留部８０に送られる。そして、上述した送り出し工程（図４の符号Ｓ４３、図６（ａ））が行われる。このようにして、上述した溶融樹脂供給工程（図４の符号Ｓ４１）、送り込み工程（図４の符号Ｓ４２）および送り出し工程（図４の符号Ｓ４３）を繰り返す。これにより、連続的に樹脂製品を製造する。なお、この間、上述した除染工程（図４の符号Ｓ２）および溶融樹脂貯留工程（図４の符号Ｓ３）は、連続して行われる。
以上のように本実施の形態によれば、樹脂製品製造装置１が、樹脂フレークＦを供給する供給部１０と、供給部１０から供給された樹脂フレークＦを除染する除染部２０と、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５と、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを射出する射出装置３０とを備えている。これにより、使用済みのプラスチック製品を選別・粉砕・洗浄することによって作製された樹脂フレークＦから、汚染物質を除去することができる。また、樹脂製品製造装置１が、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５を備えていることにより、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に送る際に、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを第１貯留部５に貯留しておくことができる。これにより、除染部２０による除染処理を停止することなく、樹脂製品を製造し続けることができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
また、樹脂製品製造装置１が、除染部２０によって除染された溶融樹脂Ｒを貯留する第１貯留部５を備えていることにより、除染された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂を第１貯留部５に貯留することもできる。また、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒを固化させることなく、溶融された状態の樹脂を射出装置３０に送ることもできる。これにより、除染された溶融樹脂Ｒからペレットを作製する工程を省略することができ、樹脂製品の製造コストを低減することができる。
また、本実施の形態によれば、射出装置３０が、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒが供給されるバレル５０と、バレル５０内に設けられ、溶融樹脂Ｒを下流側に送る搬送スクリュ６０と、バレル５０の下流側に設けられ、搬送スクリュ６０によって送られた溶融樹脂Ｒを貯留する第２貯留部８０と、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒを射出するノズル９０とを有している。これにより、バレル５０内に供給された溶融樹脂Ｒは、搬送スクリュ６０によって第２貯留部８０に送られる。このように、ノズル９０によって射出される溶融樹脂Ｒが第２貯留部８０に貯留されることにより、ノズル９０によって射出される溶融樹脂Ｒの重量のばらつきを抑制することができる。このため、作製される樹脂製品の重量のばらつきを抑制することができる。
また、射出装置３０が、バレル５０および搬送スクリュ６０を有していることにより、第１貯留部５から供給された溶融樹脂Ｒを更に可塑化することができるとともに、溶融樹脂Ｒの温度のばらつきを抑制することができる。このため、高品質の樹脂製品を安定して作製することができる。
また、射出装置３０が、バレル５０および搬送スクリュ６０を有していることにより、バレル５０内および第１流路３１内に所定の量の溶融樹脂Ｒを貯める際に、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができる。すなわち、搬送スクリュ６０に背圧を加えることにより、バレル５０内の溶融樹脂Ｒに圧力をかけることができ、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができる。このため、第２貯留部８０に貯留される溶融樹脂Ｒの重量のばらつきを抑制することができ、作製される樹脂製品の重量のばらつきを抑制することができる。また、溶融樹脂Ｒ内に混入した空気を脱気することができるため、作製される樹脂製品の品質が低下してしまうことを抑制することができる。
また、射出装置３０が、バレル５０および搬送スクリュ６０を有していることにより、所定の量の溶融樹脂Ｒをバレル５０内に貯めることができるため、搬送スクリュ６０によって第２貯留部８０に送られる溶融樹脂Ｒの予備的な計量を行うこともできる。このため、第２貯留部８０に送られる溶融樹脂Ｒの重量のばらつきを効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、第２貯留部８０が、溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ（第２シリンダ）８１と、シリンダ８１内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ（第２プランジャ）８２とを含んでいる。これにより、シリンダ８１内において、射出される溶融樹脂Ｒを計量することができ、作製される樹脂製品の重量のばらつきを更に効果的に抑制することができる。
また、本実施の形態によれば、バレル５０には、搬送スクリュ６０によって送られた溶融樹脂Ｒを下流側に搬送するための第１流路３１が接続されており、第２貯留部８０には、第１流路３１によって搬送された溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に搬送するとともに、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒをノズル９０へ供給するための第２流路３２が接続されている。また、第１流路３１と第２流路３２との間に、第２貯留部８０に貯留された溶融樹脂Ｒの逆流を防止するとともに、溶融樹脂Ｒを第２貯留部８０に貯留する際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止する三方弁３３が設けられている。これにより、第２貯留部８０に溶融樹脂Ｒを送る際に、溶融樹脂Ｒがノズル９０に供給されることを防止することができるとともに、ノズル９０から溶融樹脂Ｒを射出する際に、溶融樹脂Ｒがバレル５０内に逆流することを抑制することができる。
なお、上述した本実施の形態において、樹脂製品製造装置１が、１つの除染部２０を備えている例を示したが、これに限られない。図示はしないが、例えば、樹脂製品製造装置１が複数の除染部２０を備えていてもよい。樹脂製品製造装置１が複数の除染部２０を備えていることにより、溶融樹脂Ｒの除染効果を高めることができる。
また、上述した本実施の形態において、射出装置３０が、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒが供給されるバレル５０と、バレル５０内に設けられ、溶融樹脂Ｒを下流側に送る搬送スクリュ６０とを有している例を示したが、これに限られない。図示はしないが、例えば、射出装置３０が、バレル５０および搬送スクリュ６０を有していなくてもよい。すなわち、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒが、第２貯留部８０やノズル９０に直接供給されてもよい。この場合においても、除染部２０による除染処理を停止することなく、樹脂製品を製造し続けることができる。このため、環境負荷低減性を有する樹脂製品の生産性を向上させることができる。
また、上述した本実施の形態において、樹脂製品製造装置１の第１貯留部５がタンクによって構成されている例について説明したが、これに限られない。例えば、図７および図８に示すように、第１貯留部５が、溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ（第１シリンダ）５ａと、シリンダ５ａ内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ（第１プランジャ）５ｂとを有していてもよい。この場合、プランジャ５ｂは、駆動機構５ｃによって、シリンダ５ａ内を摺動しながら前進するとともに、溶融樹脂Ｒの圧力によって、シリンダ５ａ内を摺動しながら後退するように構成されていてもよい。そして、プランジャ５ｂがシリンダ５ａに対して後退した場合、シリンダ５ａ内において、溶融樹脂Ｒが貯留されるようになっていてもよい。また、プランジャ５ｂがシリンダ５ａに対して前進した場合、バレル５０内に溶融樹脂Ｒが供給されるようになっていてもよい。
ここで、シリンダ５ａ内に溶融樹脂Ｒを貯留する場合、シリンダ５ａ内に貯留される溶融樹脂Ｒの量は、上述した送り込み工程を１回行う間に、除染部２０が除染することができる溶融樹脂Ｒの量よりも多いことが好ましい。これにより、送り込み工程の間に除染部２０が除染した溶融樹脂Ｒを、第１貯留部５に確実に貯留しておくことができる。このため、除染部２０を連続して駆動させることができ、樹脂製品の生産性を向上させることができる。
本変形例では、第１貯留部５が、溶融樹脂Ｒを貯留するシリンダ（第１シリンダ）５ａと、シリンダ５ａ内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ（第１プランジャ）５ｂとを有している。これにより、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒをバレル５０内に容易に供給することができる。とりわけ、第１貯留部５がシリンダ５ａ内に貯留された溶融樹脂Ｒを押し出すプランジャ５ｂを有していることにより、溶融樹脂ＲのＩＶ値が０．７７ｄＬ／ｇ以上の場合であっても、第１貯留部５に貯留された溶融樹脂Ｒをバレル５０内に容易に供給することができる。このため、第１貯留部５に溶融樹脂Ｒが滞留してしまうことをより効果的に抑制することができる。
上記実施の形態および変形例に開示されている複数の構成要素を必要に応じて適宜組合せることも可能である。あるいは、上記実施の形態および変形例に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
１ 樹脂製品製造装置
５ 第１貯留部
５ａ 第１シリンダ
５ｂ 第１プランジャ
１０ 供給部
２０ 除染部
３０ 射出装置
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 三方弁
４０ 金型
４１ キャビティ
５０ バレル
６０ 搬送スクリュ
８０ 第２貯留部
８１ 第２シリンダ
８２ 第２プランジャ
９０ ノズル
Ｆ 樹脂フレーク
Ｒ 溶融樹脂
５ 第１貯留部
５ａ 第１シリンダ
５ｂ 第１プランジャ
１０ 供給部
２０ 除染部
３０ 射出装置
３１ 第１流路
３２ 第２流路
３３ 三方弁
４０ 金型
４１ キャビティ
５０ バレル
６０ 搬送スクリュ
８０ 第２貯留部
８１ 第２シリンダ
８２ 第２プランジャ
９０ ノズル
Ｆ 樹脂フレーク
Ｒ 溶融樹脂
Claims (9)
- 樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品製造装置において、
前記樹脂フレークを供給する供給部と、
前記供給部から供給された前記樹脂フレークを除染して溶融樹脂を作製する除染部と、
前記除染部によって除染された前記溶融樹脂を貯留する第１貯留部と、
前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出する射出装置とを備える、樹脂製品製造装置。 - 前記第１貯留部は、タンクによって構成されている、請求項１に記載の樹脂製品製造装置。
- 前記第１貯留部は、前記溶融樹脂を貯留する第１シリンダと、前記第１シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出す第１プランジャとを有する、請求項１に記載の樹脂製品製造装置。
- 前記射出装置は、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂が供給されるバレルと、前記バレル内に設けられ、前記溶融樹脂を下流側に送る搬送スクリュと、前記バレルの下流側に設けられ、前記搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を貯留する第２貯留部と、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂を射出するノズルとを有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の樹脂製品製造装置。
- 前記第２貯留部は、前記溶融樹脂を貯留する第２シリンダと、前記第２シリンダ内に貯留された前記溶融樹脂を押し出す第２プランジャとを含む、請求項４に記載の樹脂製品製造装置。
- 前記バレルには、前記搬送スクリュによって送られた前記溶融樹脂を下流側に搬送するための第１流路が接続されており、前記第２貯留部には、前記第１流路によって搬送された前記溶融樹脂を前記第２貯留部に搬送するとともに、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂を前記ノズルへ供給するための第２流路が接続されており、前記第１流路と前記第２流路との間に、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂の逆流を防止するとともに、前記溶融樹脂を前記第２貯留部に貯留する際に、前記溶融樹脂が前記ノズルに供給されることを防止する三方弁が設けられている、請求項４または５に記載の樹脂製品製造装置。
- 前記射出装置から射出された前記溶融樹脂が充填されるキャビティが形成された金型を保持する金型保持部を更に備える、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の樹脂製品製造装置。
- 樹脂フレークから樹脂製品を製造するための樹脂製品の製造方法において、
樹脂フレークを除染部に供給する工程と、
前記除染部に供給された前記樹脂フレークを除染して溶融樹脂を作製する工程と、
除染された前記溶融樹脂を第１貯留部に貯留する工程と、
前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する工程とを備える、樹脂製品の製造方法。 - 前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂を金型のキャビティに射出する工程は、前記第１貯留部に貯留された前記溶融樹脂をバレルに供給する工程と、前記バレル内に供給された前記溶融樹脂を第２貯留部に送り込む工程と、前記第２貯留部に貯留された前記溶融樹脂をノズル側に送り出す工程とを有する、請求項８に記載の樹脂製品の製造方法。
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