JP2021091824A - Resin block, resin block production device, resin block production method, and resin molding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ブロック内に粒状の樹脂材料が存在する装飾性の高い樹脂ブロック、そのような樹脂ブロックを製造するための樹脂ブロック製造装置と樹脂ブロック製造方法、および、そのような樹脂ブロックを加工成形した樹脂成形物に関する。 The present invention comprises a highly decorative resin block in which a granular resin material is present in the block, a resin block manufacturing apparatus and a resin block manufacturing method for manufacturing such a resin block, and processing such a resin block. Regarding molded resin molded products.
いわゆるプラスチックは、一般的に、軽量かつ丈夫で、成形が容易で、断熱性や絶縁性等の特性も有することから、利便性が高く、現代社会では欠かせない成形材料である。通常、樹脂材料は、溶融された樹脂を固化してある程度の大きさの樹脂ブロックを製造し、これを切削加工等するか、あるいは、液状の樹脂を型に流し込み固化することにより、所望の形状の成形品とされる。 So-called plastics are generally lightweight, durable, easy to mold, and have properties such as heat insulation and insulation, so they are highly convenient and are indispensable molding materials in modern society. Usually, the resin material has a desired shape by solidifying the molten resin to produce a resin block having a certain size and cutting the resin block, or by pouring a liquid resin into a mold and solidifying the resin block. It is said to be a molded product of.
樹脂材料は着色性に優れており、種々の色の材料が存在する。しかし、色の異なる複数の材料を混ぜて樹脂ブロック等を形成すると、異なる色の樹脂が混ぜ合わさり、単色の樹脂ブロックとなってしまい、色柄が三次元的に内部まで表された樹脂ブロックは製造できない。また、色の数が多いと、全体がグレーや黒の濁った色となってしまい好ましくない。もっとも、色が流れて混ぜ合わさる途中段階を利用してマーブル模様の樹脂ブロックを形成することは可能である。そのような模様の樹脂成形体は、大理石を模して、たとえばシステムキッチン等で使用されている(特許文献1)。 The resin material is excellent in colorability, and there are materials of various colors. However, when a resin block or the like is formed by mixing a plurality of materials having different colors, the resins of different colors are mixed to form a monochromatic resin block, and the resin block whose color pattern is three-dimensionally expressed to the inside is Cannot be manufactured. Further, if the number of colors is large, the whole becomes a muddy color of gray or black, which is not preferable. However, it is possible to form a marble-patterned resin block by utilizing the intermediate stage in which the colors flow and mix. A resin molded body having such a pattern imitates marble and is used in, for example, a system kitchen (Patent Document 1).
ところで、近年、プラスチック廃棄物による海洋等の自然環境の汚染が深刻な問題となっており、早急な対策が求められている。対策の1つとして、プラスチック廃棄物を回収して再利用する取り組みが勧奨されている。プラスチック廃棄物を再利用する方法の1つは、プラスチック廃棄物を溶解して再度プラスチック原料やプラスチック製品に再生する方法である。 By the way, in recent years, pollution of the natural environment such as the ocean by plastic waste has become a serious problem, and urgent measures are required. As one of the measures, it is recommended to collect and reuse plastic waste. One of the methods for reusing plastic waste is to dissolve the plastic waste and recycle it into a plastic raw material or a plastic product.
回収して再度プラスチック原料やプラスチック製品に再生可能な廃棄物としては、たとえばペットボトルのキャップのように、カラフルで装飾性が高いものも少なくない。このような廃棄物を有効に利用できれば、商業的な成功も期待でき、プラスチック廃棄物の回収が加速され、環境の大幅な改善も期待できる。 Many of the wastes that can be collected and recycled into plastic raw materials and plastic products are colorful and highly decorative, such as PET bottle caps. Effective use of such waste can be expected to be commercially successful, accelerate the recovery of plastic waste, and significantly improve the environment.
しかしながら、個々にはカラフルで装飾性の高いペットボトルのキャップであるが、これをまとめて溶解すると、前述したように、混ぜ合わされて生成された樹脂材料は、濃いグレーあるいは黒となる。その結果、再生された樹脂材料は、さらなる着色が難しく、装飾性に乏しく、したがって用途が限定され、再利用できる樹脂製品は限られる。 However, although the caps of PET bottles are individually colorful and highly decorative, when they are dissolved together, the resin material produced by mixing becomes dark gray or black as described above. As a result, the recycled resin material is more difficult to color and less decorative, thus limiting its use and limiting the reusable resin products.
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、たとえばペットボトルのキャップのような本来カラフルな樹脂材料を再利用して製造することが可能な、装飾性が高く加工性に優れた樹脂ブロックを提供することにある。また、本発明の他の目的は、そのような装飾性の高い樹脂ブロックを製造するための樹脂ブロック製造装置、そのような装飾性の高い樹脂ブロックを製造するための樹脂ブロック製造方法、および、そのような樹脂ブロックを加工成形した樹脂成形物を提供することにある。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is that it can be manufactured by reusing an originally colorful resin material such as a cap of a PET bottle, and is highly decorative. An object of the present invention is to provide a resin block having excellent workability. Another object of the present invention is a resin block manufacturing apparatus for manufacturing such a highly decorative resin block, a resin block manufacturing method for manufacturing such a highly decorative resin block, and a resin block manufacturing method. An object of the present invention is to provide a resin molded product obtained by processing and molding such a resin block.
本発明の樹脂ブロックは、粒状樹脂材料が、粒状態を保持した状態で存在する部分を有することを特徴とする。 The resin block of the present invention is characterized in that the granular resin material has a portion existing in a state of maintaining the grain state.
好適には、本発明の樹脂ブロックは、前記粒状樹脂材料として、前記樹脂ブロックを形成する他の樹脂材料とは色の異なる粒状樹脂材料を含むことを特徴とする。ここで、「他の樹脂材料」とは、樹脂基材および特定の粒状樹脂材料に着目した場合のそれ以外の粒状樹脂材料を含む概念である。このような樹脂ブロックは、粒状樹脂材料が混ぜ合わせられることなく独立してブロック中に存在するため、使用者等は、樹脂ブロック中に、異なる色の粒を観察(視覚的に認識)することができる。その結果、本発明の樹脂ブロックでは、所望の色の粒が所望の密度で存在するというような、色彩が豊で、見た人に種々の色彩感覚を湧きあがらせる豊かな表現が可能となる。このように、本発明の樹脂ブロックは、極めて装飾性の高い樹脂ブロックであり、種々の樹脂製品に広く利用することができる。 Preferably, the resin block of the present invention is characterized by containing, as the granular resin material, a granular resin material having a color different from that of other resin materials forming the resin block. Here, the "other resin material" is a concept including a resin base material and other granular resin materials when focusing on a specific granular resin material. Since such a resin block exists independently in the block without mixing the granular resin materials, the user or the like observes (visually recognizes) particles of different colors in the resin block. Can be done. As a result, the resin block of the present invention enables a rich expression in which grains of a desired color are present at a desired density, which is rich in color and gives the viewer various senses of color. .. As described above, the resin block of the present invention is a resin block having extremely high decorativeness, and can be widely used in various resin products.
また、本発明の樹脂ブロックにおいて、粒状樹脂材料の大部分〈粒材本体部分〉は、多少は変形したとしても元の形状に近い形状で残存する可能性が高い。したがって、本発明に係る樹脂ブロックは、種々の粒形状の樹脂材料を用いることにより、色彩のみならず、その粒形状においても樹脂ブロックにおいて表現力を発揮することができ、その点においても装飾性の高い樹脂ブロックとすることができる。 Further, in the resin block of the present invention, most of the granular resin material <grain material main body portion> is likely to remain in a shape close to the original shape even if it is slightly deformed. Therefore, the resin block according to the present invention can exert expressive power not only in color but also in the grain shape of the resin block by using resin materials having various grain shapes, and is also decorative in that respect. Can be a high resin block.
一具体例として、前記粒状樹脂材料は、ペットボトルのキャップを破砕した部材である。ペットボトルのキャップは非常に色彩豊か、すなわちカラフルなので、ペットボトルのキャップを破砕して生成した種々の色の樹脂材料を本発明の粒状樹脂材料として用いれば、非常にカラフルで装飾性の高い樹脂ブロックを製造することができる。したがって、本発明の樹脂ブロックは、回収したプラスチック廃棄物に商業的に成功可能な再利用の方法を提供するものであり、プラスチック廃棄物の回収を加速し、ひいては環境の大幅な改善に貢献できるものである。 As a specific example, the granular resin material is a member obtained by crushing a cap of a PET bottle. Since PET bottle caps are very colorful, that is, colorful, if resin materials of various colors produced by crushing PET bottle caps are used as the granular resin material of the present invention, they are very colorful and highly decorative resins. Blocks can be manufactured. Therefore, the resin block of the present invention provides a commercially successful method of reusing the recovered plastic waste, which can accelerate the recovery of the plastic waste and thus contribute to a significant improvement in the environment. It is a thing.
樹脂ブロックに含まれる粒状樹脂材料の種類は、1種類でも複数種類でもよい。なお、ここで粒状樹脂材料の種類とは、たとえば色、色合い、光沢、彩度等、視覚的に認識可能な特性が異なる粒状樹脂材料を言う。また、粒状樹脂材料の色は、一色であってもよいし、2色以上の多数の色を含むものであってもよい。 The type of the granular resin material contained in the resin block may be one type or a plurality of types. Here, the type of granular resin material refers to a granular resin material having different visually recognizable characteristics such as color, hue, gloss, and saturation. Further, the color of the granular resin material may be one color or may include a large number of two or more colors.
本発明において、樹脂ブロックとは、樹脂材料が、ある程度の大きさの1つの塊(ブロック)として成形されたものである。粒状態を保持した状態とは、粒状樹脂材料が周囲の他の材料と溶融したり、溶融途中のいわゆる流れた状態とならず、1つの粒として視覚的に認識可能な大きさと形状に保たれた状態である。また、「粒状態を保持した状態で存在する部分を含む」とは、樹脂ブロック中に、粒状樹脂材料が粒状態を保持した状態で存在する部分が少しでもあればよく、その他の部分として粒状樹脂材料が溶融したり流れた部分が存在するような場合も含むとの意である。 In the present invention, the resin block is a resin material formed as one block having a certain size. The state in which the grain state is maintained means that the granular resin material does not melt with other surrounding materials or does not become a so-called flowing state during melting, and is maintained in a size and shape that can be visually recognized as one grain. It is in a state of being. Further, "including a portion existing in a state where the grain state is maintained" means that there may be as much as possible a portion in the resin block in which the granular resin material exists in a state where the granular state is maintained, and the other part is granular. It is meant to include cases where the resin material has melted or has flowed.
また、粒状樹脂材料を混ぜ合わせて加熱および加圧をして本発明の樹脂ブロックを形成する場合において、ブロック化する前の原料としての樹脂材料の粒の形状と、ブロック化した後の粒状樹脂材料の粒の形状とが同じである必要はない。加熱により軟化し、加圧されて変形された状態で冷却固化された粒状樹脂材料は、当初の形状とは異なる形状で樹脂ブロック中に存在する場合がある。そのような場合も、樹脂材料が粒状態で視覚的に認識可能である限り、粒状態を保持した状態で存在する粒状樹脂材料、であることに変わりはない。 Further, in the case of forming the resin block of the present invention by mixing the granular resin materials and heating and pressurizing, the shape of the grains of the resin material as a raw material before blocking and the granular resin after blocking. The shape of the grain of the material does not have to be the same. The granular resin material that has been softened by heating and cooled and solidified in a state of being pressurized and deformed may be present in the resin block in a shape different from the original shape. Even in such a case, as long as the resin material is visually recognizable in the grain state, it is still a granular resin material that exists in the state of maintaining the grain state.
従来、このような樹脂ブロックは存在しない。熱可塑性樹脂から樹脂ブロックを成形する方法としては、粉樹脂材料の溶解物を金型内に流し込み冷却固化する射出成形や注型成形(キャスティング)、粒状の樹脂を金型内で加熱溶融して冷却固化する粉末成形等が知られている。しかし、いずれの方法においても、異なる樹脂材料を1つの型内で溶解した段階でそれらの樹脂材料は液状状態で流れて混ざり合い、成形品の色柄は、模様が生じない完全に混ぜ合わされた色か、あるいは、流れ柄あるいはマーブル柄と言われる柄になる。 Conventionally, such a resin block does not exist. Methods for molding a resin block from a thermoplastic resin include injection molding and casting, in which a melt of a powdered resin material is poured into a mold to cool and solidify it, and granular resin is heated and melted in the mold. Powder molding that cools and solidifies is known. However, in either method, when the different resin materials were melted in one mold, the resin materials flowed and mixed in a liquid state, and the color pattern of the molded product was completely mixed without forming a pattern. It becomes a color, or a pattern called a flowing pattern or a marble pattern.
もっとも、本発明の樹脂ブロックにおいて、粒状樹脂材料が、その製造段階において全く溶解しておらず、周囲の樹脂材料と全く混ぜ合わさっていないということではない。その溶解の範囲(境界溶融部分)が、粒状樹脂材料の表面の極めて薄い層の範囲に限定されており、少なくとも人が一見したときには、周囲の材料と混ぜ合わさっていない部分、すなわち当初の特性を引き続き発揮している部分(粒材本体部分)が粒状樹脂材料中に存在し、これが視覚的に認識可能な状態で樹脂ブロック中に残存しているということである。 However, in the resin block of the present invention, it does not mean that the granular resin material is not dissolved at all at the manufacturing stage and is not mixed with the surrounding resin material at all. The range of melting (boundary melting part) is limited to the range of the extremely thin layer on the surface of the granular resin material, and at least at first glance, the part that is not mixed with the surrounding material, that is, the initial characteristics. It means that the part that continues to be exhibited (the main body part of the grain material) exists in the granular resin material, and this remains in the resin block in a visually recognizable state.
一具体例として、本発明に係る樹脂ブロックは、溶融成形された樹脂基材の中に粒状樹脂材料が粒状態を保持した状態で存在する部分が配置された構成であり、粒状態を保持した前記粒状樹脂材料が、前記樹脂基材中に埋設された形態で存在しているものである。 As a specific example, the resin block according to the present invention has a configuration in which a portion in which a granular resin material exists in a state in which a granular resin material is maintained in a grain state is arranged in a melt-molded resin base material, and the grain state is maintained. The granular resin material exists in a form of being embedded in the resin base material.
また、一具体例として、前記粒状樹脂材料は所定の長さを有する線状樹脂材料であり、本発明に係る樹脂ブロックは、線状態を保持した前記線状樹脂材料が、前記樹脂基材中に、埋設された形態で存在しているものである。 Further, as a specific example, the granular resin material is a linear resin material having a predetermined length, and in the resin block according to the present invention, the linear resin material holding a linear state is contained in the resin base material. In addition, it exists in a buried form.
また、他の具体例として、本発明に係る樹脂ブロックは、基材と言われるような構成が存在せず、複数種類の前記粒状樹脂材料が、各々粒状態を保持した状態で密着して形成された構成である。 Further, as another specific example, the resin block according to the present invention does not have a structure called a base material, and a plurality of types of the granular resin materials are formed in close contact with each other while maintaining the grain state. It is a configured configuration.
本発明の樹脂ブロックにおいて、樹脂ブロックに存在する粒状樹脂材料の大きさは、その粒状樹脂材料が視覚的に粒として認識可能な大きさであればよい。詳細には、粒状樹脂材料の表面の溶融する部分(境界溶融部分)と区別して、粒材本体部分が視覚的に粒として認識可能な大きさであればよい。具体的には、樹脂ブロックに存在する粒状樹脂材料を任意の方向に切断した場合に、断面として直径0.2mmの円形より大きな面が露呈する可能性のある大きさであればよい。 In the resin block of the present invention, the size of the granular resin material existing in the resin block may be any size as long as the granular resin material can be visually recognized as grains. Specifically, the size of the main body portion of the granular material may be visually recognizable as grains, as long as it is distinguished from the melted portion (boundary molten portion) on the surface of the granular resin material. Specifically, when the granular resin material existing in the resin block is cut in an arbitrary direction, the cross section may have a size that may expose a surface larger than a circle having a diameter of 0.2 mm.
本発明の発明者は、実験の結果、手に持った物の表面(目から約40cmの距離の平面に)において、たとえば色が異なる等の理由により周囲と異なる部分として肉眼で視覚的に認識可能な部分の最小の大きさは、縦横それぞれ約0.2mmの矩形あるいは直径約0.2mmの円形であることを見出した。また、長さが十分に長い(具体的には、たとえば長さが3mm以上、好ましくは5mm以上、より好ましくは1cm以上)場合には、約0.05mm以上の幅(ヒトの細い髪の毛程度の幅)があれば、周囲と異なる部分として肉眼で視覚的に認識可能であることを見出した。 As a result of the experiment, the inventor of the present invention visually recognizes the surface of an object held in his hand (on a plane at a distance of about 40 cm from the eye) as a part different from the surroundings due to, for example, a different color. It has been found that the minimum size of the possible portion is a rectangle having a length and a width of about 0.2 mm or a circle having a diameter of about 0.2 mm. When the length is sufficiently long (specifically, for example, the length is 3 mm or more, preferably 5 mm or more, more preferably 1 cm or more), the width is about 0.05 mm or more (about the size of fine human hair). It was found that if there is a width), it can be visually recognized as a part different from the surroundings.
また、縦横それぞれ約0.3mmの矩形または直径約0.3mmの円形以上の大きさであれば、あるいは、長さが5mm以上であれば幅が約0.05mmのままであっても、ヒトが凝視する必要なく容易に1つのモノとして視覚的に認識可能であることを見出した。さらに、縦横それぞれ約0.5mmの矩形あるいは直径約0.5mmの円形以上の大きさであれば、あるいは、長さが1cm以上で幅が約0.08mm以上であれば、視野に入った場合に視点が止まる程度にヒトの意識を引き付けることができることを見出した。 Further, if the size is a rectangle of about 0.3 mm in length and width or a circle or more with a diameter of about 0.3 mm, or if the length is 5 mm or more, the width remains about 0.05 mm, but a human. Found that it can be easily visually recognized as a single object without the need to stare at it. Further, if the size is a rectangle of about 0.5 mm in length and width or a circle or more with a diameter of about 0.5 mm, or if the length is 1 cm or more and the width is about 0.08 mm or more, it is in the field of view. It was found that it can attract human consciousness to the extent that the viewpoint stops.
以上のような実験結果、観察結果より、前述したように、本発明の発明者は、直径0.2mmの円形を包含可能な面が断面として露呈する可能性のある固体が、本発明に係る効果を得ることができる最小の大きさであることを見出した。 From the above experimental results and observation results, as described above, the inventor of the present invention relates to the present invention that a solid having a surface capable of including a circle having a diameter of 0.2 mm may be exposed as a cross section. We found that it was the smallest size that could be effective.
また、本発明に係る樹脂ブロック製造装置は、
水平面内をスライド移動可能な複数の成形プレートを有し、前記成形プレートが閉じたときに前記成形プレートで側面周囲を囲まれた樹脂ブロック形成空間が形成されるスライドユニット、
前記樹脂ブロック形成空間の底面を規定する底面プレートと、前記底面プレートを昇降させる昇降機構とを有する昇降ユニット、
前記樹脂ブロック形成空間の上面を構成する加熱プレートと、前記加熱プレートを加熱するヒーターと、前記加熱プレートを昇降させる昇降機構とを有するヒーターユニット、
前記樹脂ブロック形成空間に複数種類の粒状樹脂材料を含む原材料を供給する材料供給ユニット、および、
前記スライドユニット、前記ヒーターユニットおよび前記昇降ユニットを制御し、前記樹脂ブロック形成空間に供給された前記原材料を、所定の条件で加熱、加圧および冷却し固化させる制御部、を有し、
前記制御部は、前記樹脂ブロック形成空間内の前記原材料に対して、所定の加圧を先行した後に所定の条件で加熱することにより、前記原材料を構成する前記粒状樹脂材料の間の気泡を除去しつつ前記粒状樹脂材料を相互に密着させ、前記樹脂ブロック形成空間に前記粒状樹脂材料が粒状態を保持された状態で存在する部分を有する樹脂層が形成されるように、前記スライドユニット、前記ヒーターユニットおよび前記昇降ユニットを制御することを特徴とする。
Further, the resin block manufacturing apparatus according to the present invention is
A slide unit having a plurality of molded plates that can slide and move in a horizontal plane, and when the molded plates are closed, a resin block forming space surrounded by the side surfaces of the molded plates is formed.
An elevating unit having a bottom plate that defines the bottom surface of the resin block forming space and an elevating mechanism that elevates and elevates the bottom plate.
A heater unit having a heating plate forming the upper surface of the resin block forming space, a heater for heating the heating plate, and an elevating mechanism for raising and lowering the heating plate.
A material supply unit that supplies raw materials containing a plurality of types of granular resin materials to the resin block forming space, and
It has a control unit that controls the slide unit, the heater unit, and the elevating unit, and heats, pressurizes, cools, and solidifies the raw material supplied to the resin block forming space under predetermined conditions.
The control unit removes air bubbles between the granular resin materials constituting the raw material by heating the raw material in the resin block forming space under predetermined conditions after preceding a predetermined pressurization. The slide unit, said, so that the granular resin materials are brought into close contact with each other while forming a resin layer having a portion in which the granular resin material exists in a state in which the granular resin material is held in a granular state. It is characterized by controlling a heater unit and the elevating unit.
好適には、本発明に係る樹脂ブロック製造装置は、前記樹脂ブロック形成空間における前記樹脂層の形成を繰り返し、前記樹脂層の形成ごとに前記底面プレートを下降させ、前記樹脂ブロック形成空間において前記繰り返し形成される前記樹脂層を前記底面プレート上に順次積層し、所望の高さを有する樹脂ブロックを製造する。 Preferably, the resin block manufacturing apparatus according to the present invention repeats the formation of the resin layer in the resin block forming space, lowers the bottom plate for each formation of the resin layer, and repeats the formation in the resin block forming space. The formed resin layers are sequentially laminated on the bottom plate to produce a resin block having a desired height.
また好適には、前記スライドユニットは、ベース、断熱材および前記成形プレートを有するスライド機構を複数有し、前記成形プレートそれぞれの上縁部には、前記樹脂ブロック形成空間側に略水平方向に突出し、前記加熱プレートの側面に当接可能な返し部が設置されている。 Further, preferably, the slide unit has a plurality of slide mechanisms having a base, a heat insulating material, and the molded plate, and the upper edge portion of each of the molded plates projects substantially horizontally toward the resin block forming space side. , A return portion that can be brought into contact with the side surface of the heating plate is installed.
また、本発明に係る樹脂ブロック製造方法は、
複数の成形プレートにより側面周囲を囲まれた樹脂ブロック形成空間に複数種類の粒状樹脂材料を含む原材料を供給し、
前記原材料を構成する前記粒状樹脂材料の間の気泡を除去しつつ前記粒状樹脂材料を相互に密着させ、前記樹脂ブロック形成空間に前記粒状樹脂材料が粒状態を保持された状態で存在する部分有する樹脂層が形成されるように、前記樹脂ブロック形成空間内の前記原材料に対して、所定の加圧を先行した後に所定の条件で加熱することを特徴とする。
Further, the resin block manufacturing method according to the present invention is:
Raw materials containing multiple types of granular resin materials are supplied to the resin block forming space surrounded by multiple molding plates around the side surfaces.
The granular resin materials are brought into close contact with each other while removing air bubbles between the granular resin materials constituting the raw material, and the granular resin material has a portion existing in the resin block forming space in a state where the granular state is maintained. The raw material in the resin block forming space is heated under predetermined conditions after being preceded by a predetermined pressurization so that a resin layer is formed.
好適には、本発明に係る樹脂ブロック製造方法は、前記樹脂ブロック形成空間における前記樹脂層の形成を繰り返し、前記繰り返し形成される前記樹脂層を順次積層し、所望の高さを有する樹脂ブロックを製造する。 Preferably, in the resin block manufacturing method according to the present invention, the formation of the resin layer in the resin block forming space is repeated, and the repeatedly formed resin layers are sequentially laminated to obtain a resin block having a desired height. To manufacture.
また好適には、本発明に係る樹脂ブロック製造方法は、前記原材料を構成する前記粒状樹脂材料の表面が薄層に溶融する一方で、前記粒状樹脂材料の内部は軟化状態が維持されるような前記所定の条件で前記原材料を加圧および加熱する。 Further, preferably, in the resin block manufacturing method according to the present invention, the surface of the granular resin material constituting the raw material is melted into a thin layer, while the inside of the granular resin material is maintained in a softened state. The raw material is pressurized and heated under the predetermined conditions.
また、本発明に係る樹脂ブロックとしては、前述したいずれかの樹脂ブロック製造装置あるいは樹脂ブロック製造方法により製造された樹脂ブロックを含む。
また、本発明に係る樹脂成形物は、前述したいずれかの本発明に係る樹脂ブロックを切削加工して形成した樹脂成形物、および、前述したいずれかの本発明に係る樹脂ブロックを所望の形状の成形物として形成した樹脂成形物である。
Further, the resin block according to the present invention includes any of the resin block manufacturing devices or resin block manufacturing methods described above.
Further, the resin molded product according to the present invention is a resin molded product formed by cutting any of the above-mentioned resin blocks according to the present invention, and any of the above-mentioned resin blocks according to the present invention having a desired shape. It is a resin molded product formed as a molded product of.
まず、本発明に係る樹脂ブロックについて図1〜図3を参照して説明する。
図1(A)は、本発明に係る樹脂ブロックを模式的に示す斜視図であり、図1(B)は、本発明に係る樹脂ブロックの第1の例の表面(たとえば、図1(A)の領域z)の状態を示す図である。
First, the resin block according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
FIG. 1A is a perspective view schematically showing a resin block according to the present invention, and FIG. 1B is a surface of a first example of the resin block according to the present invention (for example, FIG. 1A). It is a figure which shows the state of the region z) of).
本発明に係る樹脂ブロック8は、図1(A)に示すように、所定の高さの樹脂層8i (i=1,2,3、…)が順次積層して構成されている。図1(A)に示す例では、5層の樹脂層81 〜85 が積層されて1の樹脂ブロック8を構成している。本実施形態において、1つの樹脂層8i の厚さは、約5mmである。後述する本発明に係る製造装置および製造方法で樹脂ブロックを製造する場合、樹脂ブロック中に気泡が残存するのを防ぐために、樹脂層の積層厚さは5mm以下にしておくのが好ましい。
As shown in FIG. 1A, the
図1(B)に示す樹脂ブロック8aは、溶融成形された樹脂基材の中に粒状樹脂材料が粒状態を保持した状態で存在する部分を有する樹脂ブロックである。すなわち、粒状態を保持した粒状樹脂材料が、樹脂基材中に埋設された形態で存在している樹脂ブロックである。
The
図1(B)において黒色に示されている部分tが、粒状樹脂材料が粒状態を保持した状態で樹脂ブロック中に存在している粒状樹脂であり、「粒材本体部分」と前述した部分である。本実施形態の樹脂ブロック8において、粒状樹脂材料は、ペットボトルのキャップを破砕して得られた材料であり、図1(B)は白黒の図なので黒く示されているが、実際には、各粒tは種々の色の粒状樹脂である。
The portion t shown in black in FIG. 1 (B) is the granular resin existing in the resin block in a state where the granular resin material maintains the granular state, and is the portion described above as the “granular material main body portion”. Is. In the
図1(B)において粒状樹脂の間で白色になっている部分hは、この樹脂ブロックにおいて基材として用いている樹脂部分である。この基材部分hは、白色の新しいペレット(樹脂材料を工業原料として加工しやすいように3〜5mm程度の粒状に形成したもの)が溶融固化されて形成されている。 The portion h that is white between the granular resins in FIG. 1B is the resin portion used as the base material in this resin block. The base material portion h is formed by melting and solidifying new white pellets (those formed into granules of about 3 to 5 mm so that the resin material can be easily processed as an industrial raw material).
また、図1(B)において、黒色の粒状樹脂の周囲に、グレーのぼかしがかかったような領域gが観察される。これは、粒状樹脂tが、観察している樹脂ブロックの表面から深さ方向に埋まった状態で配置されているために、表面側に被さっている基材部分hにより色が薄まり(ぼかされて)白黒の図ではグレーに見えるものであり、粒状樹脂が溶融して基材の樹脂と混ぜ合わさったり、粒状樹脂材料が流れかけた部分ではない。 Further, in FIG. 1B, a gray blurred region g is observed around the black granular resin. This is because the granular resin t is arranged in a state of being buried in the depth direction from the surface of the resin block being observed, so that the color is faded (blurred) by the base material portion h covering the surface side. In the black-and-white diagram, it looks gray, and it is not the part where the granular resin is melted and mixed with the resin of the base material, or the granular resin material is poured.
この樹脂ブロック8aにおいて、粒状樹脂tの表面には、粒状樹脂材料の表面が薄層に溶融し基材の樹脂と融着している境界溶融部分mが存在する。図1(B)においては、粒状樹脂tの表面を指し示して符号mを付しているが、この境界溶融部分は非常に薄く、実際に肉眼で観察できるものではない。したがって、図1(B)に示す樹脂ブロック8aの表面を肉眼で見た場合には、白色の基材hに、種々の色の粒状樹脂tが、粒状態を保持した状態で明確に区別されて埋設されているように観察できる。したがって、樹脂ブロック8aは、非常にカラフルで、装飾性に富んだ、従来にない樹脂ブロックである。
In the
図2は、本発明に係る樹脂ブロックの第2の例の表面(図1(A)の領域zに相当)の状態を示す図である。図2に示す樹脂ブロック8bは、粒状樹脂材料として所定の長さを有する線状樹脂材料を用いた樹脂ブロックである。すなわち、線状態を保持した線状樹脂材料が、基材中に埋設された形態で存在している樹脂ブロックである。
FIG. 2 is a diagram showing a state of the surface (corresponding to the region z in FIG. 1A) of the second example of the resin block according to the present invention. The
図2において黒色に示されている部分tが、線状樹脂材料が線状態(粒状態)を保持した状態で樹脂ブロック中に存在している粒状樹脂である。図2に示す樹脂ブロック8bにおいても、線状樹脂材料は、ペットボトルのキャップを破砕して得られた材料であり、図2は白黒の図なので黒く示されているが、実際には、各線状部分tは種々の色を呈している。
The portion t shown in black in FIG. 2 is a granular resin existing in the resin block in a state where the linear resin material maintains the linear state (grain state). Also in the
図2において粒状樹脂の間で白色になっている基材部分h、線状樹脂の周囲でグレーのぼかしがかかったようになっている領域g、線状樹脂tの表面の境界溶融部分mの構成および意味は、図1(B)を参照して前述した樹脂ブロック8aの各部と同じである。
In FIG. 2, the base material portion h that is white between the granular resins, the region g that is gray-blurred around the linear resin, and the boundary melting portion m on the surface of the linear resin t. The configuration and meaning are the same as those of the
このような樹脂ブロック8bを見た場合には、白色の基材hに、種々の色の線状樹脂tが、線状態を保持した状態で明確に区別されて埋設されているように観察できる。したがって、樹脂ブロック8bは、白を基調としながらカラフルな線状材料がアクセントとして存在する装飾性に富み高級感のある従来にない樹脂ブロックである。
When such a
図3は、本発明に係る樹脂ブロックの第3の例の表面(図1(A)の領域zに相当)の状態を示す図である。図3に示す樹脂ブロック8bは、基材と言われるような樹脂部分が存在せず、複数種類の粒状樹脂材料が、各々粒状態を保持した状態で相互に密着し、1つの塊を構成している樹脂ブロックである。
FIG. 3 is a diagram showing a state of the surface (corresponding to the region z in FIG. 1A) of the third example of the resin block according to the present invention. The
図3において濃淡の黒色あるいはグレーで区分けされて示されている各部分tの全てが、個々の粒状樹脂材料を示す。本実施形態の樹脂ブロック8cにおいても、粒状樹脂材料は、ペットボトルのキャップを破砕して得られた材料であり、実際には、各粒tは種々の色の粒状樹脂である。
All of the respective portions t shown separately in shades of black or gray in FIG. 3 indicate individual granular resin materials. Also in the
図3に示す樹脂ブロック8cにおいても、観察している樹脂ブロックの一部が表面から深さ方向に埋まった状態となり配置されていることにより、また、粒状樹脂の表面側に他の粒状樹脂が被さって配置されることにより、粒状樹脂の周囲に、樹脂本体部分とは異なる色として観察する部分(g)が存在する可能性はある。しかし、樹脂ブロック8cにおいては、白地の基材樹脂を用いておらず、構成する全ての樹脂が着色されているので、このような部分が目立つことはない。
Also in the
図3の樹脂ブロック8cにおいて、粒状樹脂tの表面の境界溶融部分mの構成および意味は、図1(B)を参照して前述した樹脂ブロック8aと同じである。
In the
このような樹脂ブロック8cを見た場合には、種々の色の粒状樹脂tが、粒状態を保持した状態で明確に区別されて密着し一体成型されているように観察できる。したがって、樹脂ブロック8cは、モザイク状に多数の色の粒が配置されたデザイン性の高い、カラフルな、したがって装飾性の高い、従来にない樹脂ブロックである。
本発明に係る樹脂ブロックは、たとえばこのような樹脂ブロック8a〜8cである。
When such a
The resin blocks according to the present invention are, for example,
次に、本発明に係る樹脂ブロックの製造装置について、図4〜図7を参照して説明する。
図4は、本発明の一実施形態の樹脂ブロック製造装置1の構成を示す斜視図である。図4に示すように、樹脂ブロック製造装置1は、本体10および移動ユニット20を有する。図5は、その移動ユニット20を示す斜視図である。
Next, the resin block manufacturing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 4 to 7.
FIG. 4 is a perspective view showing the configuration of the resin block manufacturing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the resin block manufacturing apparatus 1 has a
図4に示すように、本体10は、供給ステージ11、成形ステージ12および取出しステージ13を有する。本体10には、移動ユニット20が移動可能に収容されており、本体10の底部分には、移動ユニット20を本体10の幅方向(図4におけるX方向)に移動させるためのレール15が設置されている。本体10の上部の幅方向中央付近には、ヒーターユニット300が設置されている。また、本体10の上部の幅方向一端側には、ホッパー410を含む材料供給ユニット400が設置されている。
As shown in FIG. 4, the
移動ユニット20は、前述したように、レール15に沿って供給ステージ11、成形ステージ12および取出しステージ13の間を移動可能に本体10に収容されている。移動ユニット20の移動は、サーボを使ったボールねじによるアクチュエータ機構等の図示せぬ駆動装置により行われる。図5に示すように、移動ユニット20には、上部にスライドユニット100が設置され、内部に昇降ユニット200が設置されている。
As described above, the moving
移動ユニット20に備わるスライドユニット100は、樹脂ブロックを形成するための樹脂ブロック形成空間の水平面(XY面)の位置を規定する構成である。
図6は、スライドユニット100の構成を示す斜視図であり、図7は、樹脂ブロック形成空間を模式的に表す図である。
樹脂ブロックは、樹脂ブロックの原料となる固形樹脂材料がスライドユニット100の樹脂ブロック形成空間150に投入され、加熱および冷却固化されて形成される。
The
FIG. 6 is a perspective view showing the configuration of the
The resin block is formed by putting a solid resin material, which is a raw material of the resin block, into the resin
図6に示すように、スライドユニット100は、平板状のステージ110と、第1〜第4の4つのスライド機構120a〜120dを有する。4つのスライド機構120a〜120dは、各々、水平面内を移動可能にステージ110上に設置されている。
As shown in FIG. 6, the
第1および第2のスライド機構120a,120bは、Y方向(樹脂ブロック製造装置1の奥行き方向)に、所定の中央側位置である樹脂ブロック形成位置と、所定の外側位置である樹脂ブロック離形位置との間をスライド移動可能に構成されている。また、第3および第4のスライド機構120c、120dは、X方向(樹脂ブロック製造装置1の幅方向、図4参照)に、所定の中央側位置である樹脂ブロック形成位置と、所定の外側位置である樹脂ブロック離形位置との間をスライド移動可能にステージ110上に設置されている。各スライド機構120a〜120dの移動は、図示せぬ駆動装置およびその制御装置によって行われる。
The first and
各スライド機構120a〜120dの中央側の面、すなわち、第1および第2のスライド機構120a,120bの各対向面、および、第3および第4のスライド機構120c、120dの各対向面には、製造する樹脂ブロックの側面を規定する成形プレート125a〜125dが設置されている。これら成形プレート125a〜125dで囲まれたスライドユニット100の中央部が、樹脂ブロック形成空間150となる。全てのスライド機構120a〜120dが樹脂ブロック形成位置に配置されたとき、各スライド機構120a〜120dの成形プレート125a〜125dは順次接触し、周回して閉じた状態とされる。
The central surface of the
第1および第2のスライド機構120a,120bは、第3および第4のスライド機構120c、120dより幅が広い。第3および第4のスライド機構120c、120dは、第1および第2のスライド機構120a,120bの対向面間に収容され、第1および第2のスライド機構120a,120bの対向面の間をX軸方向にスライドするように構成されている。
The first and
成形プレート125a〜125dそれぞれの上縁部には、樹脂ブロック形成空間150側に略水平方向に突出した返し部126a〜126dが設置されている。返し部126a〜126dは、図7に示すように、断面矩形で所定の長さの棒状部材が、成形プレート125a〜125dの幅方向に沿って、成形プレート125a〜125dの上縁部に、所定の幅で設置されたものである。
At the upper edges of each of the
返し部126a〜126dのそれぞれは、加熱部310の加熱プレート315の側面317の一片に略等しい長さである。また、スライド機構120a〜120dおよび加熱部310のそれぞれが樹脂ブロック形成位置に配置されたとき、返し部126a〜126dそれぞれの内側面127が加熱部310の加熱プレート315の側面317に当接するように、返し部126a〜126dは配置されている。このような長さおよび配置であれば、スライド機構120a〜120dが樹脂ブロック形成位置に配置されたとき、隣接するスライド機構の返し部126a〜126dが干渉することが防止できる。
Each of the
返し部126a〜126dは、金属製の部材であることが好ましいが、耐熱性のある部材であれば任意の材料の部材でよい。成形プレート125a〜125dと返し部126a〜126dとは、任意の接着手段により接着した構成でもよいし、1の部材として一体に形成されたものであってもよい。
The
成形プレート125a〜125dにこのような返し部126a〜126dを備えることで、樹脂ブロック形成空間150へ不要な樹脂材料が流れ込むことが防止されるとともに、離形を容易にすることができる。すなわち、返し部126a〜126dが無い場合には、図13に示すように、加熱プレート315bと成形プレート125a〜125dとの間のわずかな隙間に樹脂が流れてしまい、加熱プレート315の上昇動作の不良、成形プレート125a〜125dのスライド動作の不良、型開き時の樹脂ブロックの破損等の不具合が生じる可能性がある。これに対して、返し部126a〜126dが設置されていれば、加熱プレート315bと成形プレート125a〜125dとの間のわずかな隙間に樹脂が流れる状態を防ぐことができ、加熱プレート315および成形プレート125a〜125dを適切に移動させることができ、樹脂ブロックの破損を防止し、樹脂ブロックの離形を容易に適切に行うことができる。
By providing the
図6に示すように、成形プレート125a〜125dは、断熱材124a〜124を介してベース123a〜123dに設置されている。断熱材124a〜124は、後述するヒーターユニット300により樹脂ブロック形成空間150が加熱されたとき、熱が樹脂ブロック形成空間150から逃げるのを防ぐとともに、ベース123a〜123dが著しく高温になるのを防いでいる。
As shown in FIG. 6, the
成形ステージ121の中央部には、開口112が形成されている。開口128は、スライド機構120a〜120dが樹脂ブロック形成位置に配置され、樹脂ブロック形成空間150の周囲が成形プレート125a〜125dにより閉塞された状態とされたときの樹脂ブロック形成空間150のXY平面における範囲と略同じか、その樹脂ブロック形成空間150より若干大きい範囲に形成されている。成形ステージ121の開口128には、後述する昇降ユニット200の底面部210が通過可能になっている。底面部210は、樹脂ブロック形成空間150の底面を規定する構成である。
An
また、図7に示すように、各スライド機構120(120a〜120d)の下側には、成形プレート125(125a〜125d)からの熱を遮断するための金属プレート160が設置されている。金属プレート160を設けておくことにより、一部の溶融した樹脂が底面プレート215の周囲の隙間から下側に漏れた場合も、プレート160で冷却され固まるため、高温の溶融した樹脂の漏えいを抑えることができる。なお、金属プレート160は、本願のその他の図面においては図示を省略する。
Further, as shown in FIG. 7, a
移動ユニット20に備わる昇降ユニット200(図5参照)は、樹脂ブロック形成空間150の底面を規定するとともに、樹脂材料を順次積層させて大容積の樹脂ブロックを形成するための構成である。昇降ユニット200は、底面部210(図7参照)と、底面部210を鉛直方向(Z方向)に昇降(移動)させる昇降機構230(図5参照)とを有する。
The elevating unit 200 (see FIG. 5) provided in the moving
底面部210は、昇降機構230の上端部に設置されている。樹脂ブロックの製造を開始するとき、昇降ユニット200の底面部210は、スライドユニット100のステージ110に形成された開口112を通過し、ステージ110より上方の所定の樹脂ブロック形成開始位置に配置される。その後の工程において、樹脂ブロック形成空間150内の樹脂を加圧するために、底面部210は、樹脂ブロック形成開始位置から若干さらに上方に移動する。樹脂ブロック形成開始位置は、この加圧動作を可能とするために、底面部210が昇降移動可能な最上部位置より若干下方に設定される。
The
また、底面部210は、製造した樹脂ブロックを樹脂ブロック製造装置1から取り出すとき、樹脂ブロック形成開始位置よりも下方の位置であって、製造する樹脂ブロックのサイズにより決まる所定の離形位置に配置される。
Further, the
図7に示すように、底面部210の最上面には、樹脂ブロック形成空間150の底面となり、製造する樹脂ブロックの下面を規定する底面プレート215が設置されている。スライドユニット100の全てのスライド機構120a〜120dが樹脂ブロック形成位置に配置されて樹脂ブロック形成空間150の周囲が閉塞状態にされ、底面部210が樹脂ブロック形成開始位置に配置されたとき、底面プレート215は、4辺がスライド機構120a〜120dの成形プレート125a〜125dの下部に密接した状態に配置される(図10(A)参照)。
As shown in FIG. 7, a
底面プレート215は、断熱材214を介してベース213に設置されている。断熱材214は、樹脂ブロック形成空間150あるいは凝固した直後の高温の樹脂ブロックの熱により、ベース213が著しく高温になるのを防いでいる。
The
底面部210には、底面プレート215から上部に突出するように、また、底面部210の下面から回動引き抜き可能に、係合ネジ218が設置されている。係合ネジ218は、たとえば底面プレート215の4隅となる4箇所あるいは対角位置となる2箇所に設置されるが、その数や配置は任意でよい。
Engagement screws 218 are installed on the
係合ネジ218は、底面プレート215上に積層形成される樹脂ブロックを離形するための部材である。底面プレート215上に樹脂ブロックを形成するときは、係合ネジ218を設置しておく。これにより、樹脂ブロックには係合ネジ218が係合し(食い込み)、樹脂ブロックは底面プレート215から離形しない。形成した樹脂ブロックを底面プレート215から離形する場合には、係合ネジ218を緩めて引き抜く。これにより、係合ネジ218と樹脂ブロックとの係合状態が解除され、樹脂ブロックは底面プレート215から容易に離形可能になる。
The engaging
昇降機構230は、前述した所定の範囲で底面部210を上下移動させる。樹脂ブロックの形成を開始するとき、昇降機構230は、底面部210を樹脂ブロック形成開始位置に移動させる。樹脂ブロックの形成中、樹脂ブロック形成空間150内のペレット、溶融樹脂、加熱により柔らかくなった樹脂あるいは凝固途中の樹脂を加圧するため、昇降機構230は、底面部210を上方に所定の力で押す。
The elevating
また、昇降機構230は、樹脂層を順次形成し積層するごとに、直前に形成した樹脂層の厚みに対応する高さだけ底面部210を下降させる。そして、所望のサイズの樹脂ブロックが形成できたら、その位置で、あるいはさらに底面部210を引き下げた位置で、すなわち前述した離形位置で、上述したように係合ネジ218を引き抜き、樹脂ブロックを離形させるために底面部210をさらに引き下げる。昇降機構230による底面部210のこのような移動は、図示せぬ駆動装置およびその制御装置等によって自動的に行ってもよいし、作業者が手動で操作して行ってもよい。
Further, the elevating
樹脂ブロック製造装置1の本体10に備わるヒーターユニット300は、樹脂ブロック形成空間150に投入された樹脂材料を加熱するととともに加圧して一体化しブロック状に形成するための構成である。ヒーターユニット300は、加熱部310(図7参照)と、加熱部310を鉛直方向(Z方向)に昇降(移動)させる昇降機構330(図4参照)と、図示せぬ冷却装置を有する。加熱部310は、昇降機構330の下端部に設置されている。また、冷却装置は、本実施形態においては、不凍液により加熱プレート315を冷却する。ただし、加熱プレート315の冷却のための冷媒は、不凍液に限らず、任意の冷媒を用いてよい。
The
ヒーターユニット300において、加熱部310は、退避位置と加熱位置との間を昇降移動可能に構成されている。退避位置は、所定の最上部位置であり、加熱位置は、スライドユニット100の成形プレート125a〜125dの高さの範囲内に規定される所定の位置である。
In the
図7に示すように、加熱部310の最下面には、樹脂ブロック形成空間150の上面となり、製造する樹脂ブロックの上面を規定する加熱プレート315が設置されている。加熱プレート315は、下方(樹脂ブロック形成空間150)に向かって面積が若干狭くなった台形状態に形成されており、その結果、加熱プレート315の側面317は、鉛直方向に対して若干傾斜した傾斜面に形成されている。加熱部310が加熱位置にあるとき、この側面317には、前述したように、スライド機構120a〜120dの成形プレート125a〜125dの返し部126a〜126dが密接する。これにより、加熱部310の下側に樹脂ブロック形成空間150が規定される。
As shown in FIG. 7, on the lowermost surface of the
加熱プレート315には、ヒーター312が埋設されている。ヒーター312により加熱プレート315が加熱され、樹脂ブロック形成空間150に投入された粒状樹脂材料を加熱する。加熱プレート315は、断熱材314を介してベース313に設置されている。断熱材314は、ヒーター312による発熱がベース313方向に逃げないように、また、ベース313が著しく高温にならないように、ベース313と加熱プレート315との間を断熱する。
A
昇降機構330は、前述した所定の範囲で加熱部310を上下移動させる。新たに投入された粒状樹脂材料を加熱するとき、昇降機構330は、加熱部310を、最上位置である退避位置から樹脂ブロック形成空間150内の加熱位置に移動させる。この状態で、昇降ユニット200の底面部210が昇降機構230の動作により上方に移動してくることにより、粒状樹脂材料は溶融されながら、ヒーターユニット300の加熱プレート315と、昇降ユニット200の底面プレート215あるいはその上に積層された樹脂ブロックとの間に挟まれ加圧される。加熱され密着された粒状樹脂材料が層状に昇降ユニット200の底面プレート215上に、または、既に積層された樹脂層の上に積み上げられたら、昇降機構330は、加熱部310を上昇させ、退避位置に戻す。昇降機構330による加熱部310のこのような移動は、図示せぬ駆動装置およびその制御装置等によって自動的に行ってもよいし、作業者が手動で操作して行ってもよい。
The elevating
材料供給ユニット400は、樹脂ブロック形成空間150に粒状樹脂材料を供給するための構成である。材料供給ユニット400は、図4に示すように、本体10の供給ステージ11の上部に設置された1つのホッパー410を有する。ホッパー410には、粒状樹脂材料が収納されている。また、材料供給ユニット400は、図示しないが、樹脂材料を適量ずつ樹脂ブロック形成空間150に投入するためのスクリュー、これを駆動するためのサーボあるいはモータ、これらを制御する制御部(サーボに含まれる場合もある)を有する。材料供給ユニット400においては、これらの構成により電気的に制御をしながら、適量の樹脂材料を樹脂ブロック形成空間150に供給する。
The
本発明に係る樹脂ブロックを製造するためには、複数種類の粒状樹脂材料を混ぜ合わせて加熱し密着させて一体化する。具体的には、たとえば図1に示した樹脂ブロック8aを製造する場合には、白色のペレットと、種々の色のペットボトルのキャップの破砕樹脂材とを予め混ぜ合わせて原材料を準備しておき、これを材料供給ユニット400を介して、樹脂ブロック形成空間150に供給する。
In order to manufacture the resin block according to the present invention, a plurality of types of granular resin materials are mixed, heated, brought into close contact with each other, and integrated. Specifically, for example, in the case of producing the
具体的には、樹脂ブロック製造装置1において、スライドユニット100の成形プレート125上に新たに樹脂層を積層する場合、あるいは、既に積層された樹脂層の上にさらに樹脂層を積層する場合には、移動ユニット20が本体10の供給ステージ11に移動される。このとき、樹脂ブロック形成空間150の上部を覆うヒーターユニット300は本体10の成形ステージ12に設置されており供給ステージ11には移動しないため、スライドユニット100の樹脂ブロック形成空間150の上部は開口状態となっている。材料供給ユニット400は、この開口から、スライドユニット100の樹脂ブロック形成空間150に、次に積層する樹脂材料を投入する。
Specifically, in the resin block manufacturing apparatus 1, when a new resin layer is laminated on the molded
このような構成の樹脂ブロック製造装置1においては、移動ユニット20を、図1に示す供給ステージ11、成形ステージ12、取出しステージ13に適宜移動させることにより、樹脂ブロック形成空間150に順次樹脂層を積層し、所望のサイズの樹脂ブロックを形成する。なお、樹脂ブロック製造装置1は、さらに、本体10の取出しステージ13に移動された移動ユニット20から、完成した樹脂ブロックを自動的に取り出すための取り出し機構等を備える構成であってもよい。
In the resin block manufacturing apparatus 1 having such a configuration, the moving
次に、このような構成の樹脂ブロック製造装置1を用いた樹脂ブロックの製造方法について、図8〜図12を参照して説明する。
樹脂ブロック製造装置1において樹脂ブロックを製造する場合、まず、移動ユニット20の昇降ユニット200を、240〜270℃の暖気温で暖気しておく(ステップS1)。一層目の樹脂層の成形の際の樹脂材料の溶着性を良くするためである。
Next, a method of manufacturing a resin block using the resin block manufacturing apparatus 1 having such a configuration will be described with reference to FIGS. 8 to 12.
When manufacturing a resin block in the resin block manufacturing apparatus 1, first, the elevating
次に、移動ユニット20を供給ステージ11に移動させ(ステップS2)、図10(A)に示すように、樹脂ブロック形成空間150に原材料を供給する(ステップS3)。前述したように、たとえば図1に示した樹脂ブロック8aを製造する場合には、基材樹脂となる白色のペレットhと、ペットボトルのキャップを破砕して作成した種々の色の粒状樹脂材料tとを含む原材料を、材料供給ユニット400を介して樹脂ブロック形成空間150に供給する。なお、このとき、スライド機構120a〜120dは閉じた状態とされ、昇降ユニット200の底面部210は、樹脂ブロック形成開始位置に配置されている。
Next, the moving
樹脂ブロック形成空間150に原材料の樹脂材料を投入したら、移動ユニット20を成形ステージ12に移動し、図10(B)に示すように、樹脂ブロック形成空間150をヒーターユニット300の加熱部310の下に配置する(ステップS4)。そして、ヒーターユニット300の加熱プレート315を樹脂ブロック形成空間150内の加熱位置まで下降させて(ステップS5)、ヒーター312により加熱プレート315の加熱を開始する(ステップS6)。
After the raw material resin material is put into the resin
また、それと略同時に、昇降ユニット200の昇降機構230を駆動し底面プレート215を上昇させ(ステップS7)、図11(A)に示すように、樹脂ブロック形成空間150内の原材料に圧力をかけ、樹脂ブロック形成空間150内の原材料を所定の圧力で圧縮する(ステップS8)。
At about the same time, the elevating
すなわち、加熱プレート315の温度が十分高くなる前から樹脂ブロック形成空間150内の原材料に圧力をかけ、圧力をかけながら徐々に温度を所定の設定温度に向けて上昇させる。このときの加圧圧力は、通常の50〜100%の範囲で調整する。すなわち、たとえば通常は14.25(kg/cm2 )の面圧力あるいは3200(kgf)の軸圧力で加圧している場合には、それより低く、その50%の7.13(kg/cm2 )の面圧力あるいは1600(kgf)の軸圧力より大きい所望の圧力で加圧する。
That is, pressure is applied to the raw material in the resin
また、このときの加熱温度は、たとえば同じ原材料を通常の射出成形で成形する場合(たとえばこれが250℃の場合)と比べて、10%程度高い温度(270℃程度)に設定する。このような温度条件、加圧条件、作動条件で樹脂ブロック製造装置1を作動させることにより、図11(B)に示すように、内部に気泡が無い状態で原材料(樹脂材料)同士を適切に溶着するとともに、粒状樹脂材料を粒状態を保持した状態で樹脂ブロック中に存在させることができる。 Further, the heating temperature at this time is set to a temperature (about 270 ° C.) that is about 10% higher than, for example, when the same raw material is molded by ordinary injection molding (for example, when this is 250 ° C.). By operating the resin block manufacturing apparatus 1 under such temperature conditions, pressurizing conditions, and operating conditions, as shown in FIG. 11B, the raw materials (resin materials) can be appropriately bonded to each other without bubbles inside. Along with welding, the granular resin material can be present in the resin block while maintaining the granular state.
樹脂ブロック形成空間150の温度を所定の設定温度で所定時間(たとえば、1〜10分程度)保持したら(ステップS9)、ヒーターユニット300内の図示せぬ冷却装置により加熱プレート315の温度を常温まで冷却する(ステップS10)。
After holding the temperature of the resin
加熱プレート315が常温まで冷却されたら、まず、図12(A)に示すように、加熱プレート315を一度上昇させて加熱プレート315を成形された樹脂層から剥がし(ステップS11)、加熱プレート315が樹脂層から離れたら、図12(B)に示すように、再度加熱プレート315を下降させ、昇降ユニットとの間で樹脂層を保持する(ステップS12)。
When the
次に、図12(C)に示すように、スライドユニット100の4つのスライド機構120a〜120dの各々を外側にスライド移動させ、樹脂ブロック形成空間150の側面を開き、成形プレート125を一旦樹脂層から剥がす(ステップS13)。成形プレート125が樹脂層から剥がれたら、図12(D)に示すように、成形プレート125を樹脂層の側面に近接した位置に戻す(ステップS14)。樹脂ブロックを下方に下げるにあたり、樹脂ブロックの位置がずれたり斜めになったりしないように、樹脂ブロックが成形プレート125に摺動する程度にまで、成形プレート125を閉めておく。
Next, as shown in FIG. 12C, each of the four
そのような状態となったら、図12(E)に示すように、加熱プレート315で樹脂ブロックを押さえつつ昇降ユニットを下げていく(ステップS15)。すなわち、加熱プレート315と昇降ユニット200の底面プレート215との間で樹脂層を保持した状態で、これら全体を下方に下げていく。
When such a state is reached, as shown in FIG. 12 (E), the elevating unit is lowered while holding the resin block with the heating plate 315 (step S15). That is, while the resin layer is held between the
次に、昇降ユニット200を次の樹脂積層分だけ下降させたら、図12(F)に示すように、加熱プレート315を含む加熱部を退避位置まで上昇させ(ステップS12)、移動ユニット20を移動可能にする。そして、底面部210の底面プレート215上の樹脂ブロックが所望の高さになったかどうか(樹脂層を所定の回数積層したか否か)判断し(ステップS18)、まだの場合にはステップS2に戻り、ステップS2〜S18の処理を繰り返し、今回積層した樹脂層の上に、次の樹脂層を積層する。
Next, when the elevating
ステップS18において、樹脂ブロックが所望の高さになったと判断した場合には、移動ユニット20を取出しステージ13に移動させ、出来上がった樹脂ブロックの取り出しを行う。すなわち、昇降ユニット200の底面部210に設置されている係合ネジ218を緩め、樹脂ブロック8を底面プレート215から離形する(ステップS19)。
本実施形態の樹脂ブロック製造装置1においては、このようにして所望の樹脂ブロック8を製造する。
When it is determined in step S18 that the resin block has reached a desired height, the moving
In the resin block manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, the desired
なお、本発明は、上記した実施形態に限られるものではなく、任意好適な種々の改変が可能である。 The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various suitable modifications can be made.
1…樹脂ブロック製造装置
10…本体
11…供給ステージ
12…成形ステージ
13…取出しステージ
20…移動ユニット
100…スライドユニット
110…ステージ
112…開口
120…スライド機構
123…ベース
124…断熱材
125…成形プレート
126…返し部
150…樹脂ブロック形成空間
160…金属プレート
200…昇降ユニット
210…底面部
213…ベース
214…断熱材
215…底面プレート
218…係合ネジ
230…昇降機構
300…ヒーターユニット
310…加熱部
312…ヒーター
313…ベース
314…断熱材
315…加熱プレート
317…加熱プレート側面
330…昇降機構
400…材料供給ユニット
410…ホッパー
7…ペレット
8…樹脂ブロック
1 ... Resin
112 ... Opening 120 ... Slide mechanism
123 ... Base
124 ... Insulation material
125 ... Molded plate
126 ... Return
213 ... Base
214 ... Insulation material
215 ... Bottom plate
218 ...
312 ... heater
313 ... Base
314 ... Insulation material
315 ... Heating plate
317 ... Heating
Claims (16)
前記樹脂ブロック形成空間の底面を規定する底面プレートと、前記底面プレートを昇降させる昇降機構とを有する昇降ユニット、
前記樹脂ブロック形成空間の上面を構成する加熱プレートと、前記加熱プレートを加熱するヒーターと、前記加熱プレートを昇降させる昇降機構とを有するヒーターユニット、
前記樹脂ブロック形成空間に複数種類の粒状樹脂材料を含む原材料を供給する材料供給ユニット、および、
前記スライドユニット、前記ヒーターユニットおよび前記昇降ユニットを制御し、前記樹脂ブロック形成空間に供給された前記原材料を、所定の条件で加熱、加圧および冷却し固化させる制御部、を有し、
前記制御部は、前記樹脂ブロック形成空間内の前記原材料に対して、所定の加圧を先行した後に所定の条件で加熱することにより、前記原材料を構成する前記粒状樹脂材料の間の気泡を除去しつつ前記粒状樹脂材料を相互に密着させ、前記樹脂ブロック形成空間に前記粒状樹脂材料が粒状態を保持された状態で存在する部分を有する樹脂層が形成されるように、前記スライドユニット、前記ヒーターユニットおよび前記昇降ユニットを制御する
ことを特徴とする樹脂ブロック製造装置。 A slide unit having a plurality of molded plates that can slide and move in a horizontal plane, and when the molded plates are closed, a resin block forming space surrounded by the side surfaces of the molded plates is formed.
An elevating unit having a bottom plate that defines the bottom surface of the resin block forming space and an elevating mechanism that elevates and elevates the bottom plate.
A heater unit having a heating plate forming the upper surface of the resin block forming space, a heater for heating the heating plate, and an elevating mechanism for raising and lowering the heating plate.
A material supply unit that supplies raw materials containing a plurality of types of granular resin materials to the resin block forming space, and
It has a control unit that controls the slide unit, the heater unit, and the elevating unit, and heats, pressurizes, cools, and solidifies the raw material supplied to the resin block forming space under predetermined conditions.
The control unit removes air bubbles between the granular resin materials constituting the raw material by heating the raw material in the resin block forming space under predetermined conditions after preceding a predetermined pressurization. The slide unit, said, so that the granular resin materials are brought into close contact with each other while forming a resin layer having a portion in which the granular resin material exists in a state in which the granular resin material is held in a granular state. A resin block manufacturing apparatus characterized by controlling a heater unit and the elevating unit.
前記原材料を構成する前記粒状樹脂材料の間の気泡を除去しつつ前記粒状樹脂材料を相互に密着させ、前記樹脂ブロック形成空間に前記粒状樹脂材料が粒状態を保持された状態で存在する部分有する樹脂層が形成されるように、前記樹脂ブロック形成空間内の前記原材料に対して、所定の加圧を先行した後に所定の条件で加熱する
ことを特徴とする樹脂ブロック製造方法。 Raw materials containing multiple types of granular resin materials are supplied to the resin block forming space surrounded by multiple molding plates around the side surfaces.
The granular resin materials are brought into close contact with each other while removing air bubbles between the granular resin materials constituting the raw material, and the granular resin material has a portion existing in the resin block forming space in a state where the granular state is maintained. A method for producing a resin block, which comprises heating the raw material in the resin block forming space under predetermined conditions after preceding a predetermined pressurization so that a resin layer is formed.
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