JP3875151B2 - 熱可塑性合成樹脂製品の粒状原料製造機及びそれを有するスプル再利用装置。 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、熱可塑性合成樹脂製品の成形に伴って発生する副産物（スプル・ランナ等）を再利用可能な粒状原料にするのに好適な粒状原料製造機及びそれを有するスプル再利用装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性合成樹脂製品の成形に伴って発生するスプルを細断する細断機として以下の如きものは知られている。
入口及び出口を有するケーシングと、このケーシング内に回転自在に設けられた回転軸と、この回転軸に放射状に且つ軸心方向に所定間隔で設けられた多数の回転刃と、これら回転刃の間隙間に突出するようにしてケーシング内に設けられた固定刃とを有するものは知られている。
【０００３】
【従来技術の欠点】
前記従来の前記細断機には以下の如き欠点があった。
スプルを固定刃と回転する回転刃とで衝撃を加えつつ粉砕するかたちのものあったため、切断粉が発生しやすく、その結果、光ディスク等の塵埃を嫌う製品を成形する射出成形機システムのスプル細断機として使用出来ないという欠点があった。また、従来の細断機は、目的とする大きさの細断片よりはるかに大きな細断片を出口より排出させてしまうこと、いわゆる、ミスカット現象が発生することがあり、そのミスカットの細断片が、細断片を再利用原料として射出成形機へ安定供給する際の障害となっていた。
【０００４】
【本発明に至る経過】
上記欠点を解消した発明に関して、本出願人は既に特願２０００−３９４００３（出願日 ２０００年１２月２６日）を出願している。そして、本願発明者等は前記既出願の発明を基礎に切断粉の発生を更に押えるためにはどうすればよいかというテーマで更なる研究開発を行なって、本願発明の原点である細断機（以下、原点発明という。）を完成したのである。そして、その原点発明に基づく試作品で細断の必要な、スプル等の被処理材の処理を行なうと、ほぼ同一又は近似した粒形（大きさ）の比率が高い粒状原料を得られることを知見した。その知見に基づいて、従来の細断機等で細断処理された、目的とする大きさの細断片以外の細断片（切断粉・フレーク状片・ミスカット細断片等）を多く含む被処理材を、原点発明に基づく試作品で処理させてみた結果、それら被処理材についても、ほぼ同一又は近似した粒形の比率が高い粒状原料を得られることを知見した。このような知見に基づいて本願発明者等は本発明を完成しものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は以下の如き構成を有するものである。
請求項１の発明は、入口及び出口を有するケーシングと、このケーシング内に、一端を入口側に他端を出口側に位置させるようにして回転自在に設けられたスクリューと、前記ケーシング又はスクリューの少なくとも一方に設けられたヒーターとを有し、前記スクリューは、回転軸と、該回転軸の外周面に設けられた螺旋状突条とを有しており、前記スクリューの回転軸の軸心部分に軸心に沿って長い凹所が形成され、この凹所にスクリューと共回りしない固定ヒーターが収納されており、前記ヒーターが、ケーシング内に投入された熱可塑性合成樹脂の被処理材を、その被処理材のガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度とするようになされているものである。
請求項２の発明は、前記螺旋状突条の条数が２条以上である請求項１記載のものである。
請求項３の発明は、前記粒状原料製造機の入口に、被処理材を粒状原料製造機の処理に好適な形状に、細断したり加熱変形させる予備処理機の出口が直接又は間接に接続されている請求項１又は２記載のものである。
請求項４の発明は、前記粒状原料製造機を有するスプル再利用装置であって、射出成形機の近傍に配された、スプルが投入されるスプル受けホッパーと、このスプル受けホッパーの出口に導管を介して入口が接続された請求項１乃至３のいずれかに記載の粒状原料製造機とを有し、前記粒状原料製造機の出口が導管を介して射出成形機の原料貯留槽の入口に接続されているものである。
【０００６】
【発明の効果】
本発明は前記した如き構成によって以下の如き効果を奏する。
請求項１の発明によれば、細断の必要なスプルや、細断の必要な、シート・フイルムの耳（端部）等の細帯状材等の被処理材の処理においては、被処理材をガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度としつつ螺旋状突条で細断するものであるから、実施の形態で説明するごとく、切断粉の発生を抑えつつほぼ同一又は近似した粒形の比率が高い粒状原料を得ることが出来る。他方、従来の細断機等で予め細断処理された被処理材の処理においては、被処理材をガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度としつつ螺旋状突条で入口に向けて送り出すので、実施の形態で説明するごとく、ほぼ同一又は近似した粒形の比率が高い粒状原料を得ることが出来る。大きさにばらつきが少ない粒状原料は、原料として極めて良質のものであることは云うまでもない。特に、請求項１の発明は、レンズ等の、光ディスクと同程度又はそれ以上の品質を要求される製品のための、再生粒状原料の製造装置として極めて有効である。
また、スクリュー側に設けたヒーターが回転しないので、もしスクリュー側のヒーターがスクリューと共回りするものであれば必要とするスリップリング等を含む給電装置を必要とせず、その分だけ給電装置を安価で故障の少ないものとすることが出来る。
請求項２の発明によれば、螺旋状突条の条数が２条以上であるので、スクリューの回転速度を抑えつつ、被処理物の送り量を多くすることが出来、その結果スクリューを回転させるモーターの動力を小さいものとすることが出来る。
請求項３の発明によれば、予備処理機により被処理材を粒状原料製造機の処理に好適な形状に、細断したり、加熱変形させて例えば棒状等とすることが出来るので、粒状原料製造機での処理を効率よく且つ確実に行なうことが出来る。
請求項４の発明によれば、スプル受けホッパーの出口と粒状原料製造機の入口とが導管により接続されているので、粒状原料製造機の設置位置を射出成形機の位置に拘束されることなく、自由に設定出来、射出成形機近傍のスペースの有効利用を図ることが出来る。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。
粒状原料製造機１は、入口３及び出口４（図３参照）を有するケーシング５と、このケーシング５内に、軸心を垂直とするようにして回転自在に設けられたスクリュー７と、スクリュー７を図２において反時計方向に回転させるモーター８とを有している。
【０００８】
前記ケーシング５には、図１及び図２に示すごとき、入口３からケーシング５に入り込んだ被処理材を、スムーズにスクリュー７に向けて案内する導入路１０が形成されている。この導入路１０の形状は、被処理材の形状・大きさ等に応じて最適な形状に形成される。
【０００９】
前記ケーシング５の下部には、後述の螺旋状突条１８に対向するようにして上方に開放した環状溝１１が形成され、この環状溝１１と出口４とが通路１２によって繋がれている。また、環状溝１１とケーシング５に形成された気体入口１４（図３参照）とが気体導入路１３によって繋がれている。このような構成により、出口４側に気体吸引装置の吸引口を接続し、気体吸引装置を作動すれば、気体入口１４から通路１２及び環状溝１１内に気体が流入し、その気体は粒状原料（環状溝１１から通路１２内に至った）を伴って出口４より出て行く。
【００１０】
前記スクリュー７は、回転軸１７と、この回転軸１７の外周面に設けられた右ねじと同様の螺旋状態となる螺旋状突条１８とを有している。前記螺旋状突条１８は、細断の必要な、スプル等の被処理材を処理する際は、切断刃として作用すると共に、被処理材を送る送り装置として作用するものであり、細断が不要な被処理材を処理する際は、被処理材を送る送り装置として作用するものである。なお、螺旋状突条１８の断面形状は、例えば、先端側が幅が狭い断面台形状等となされている。
【００１１】
前記螺旋状突条１８の条数は３条である。即ち、３本の螺旋状突条１８が所定ピッチをあけて平行状態で螺旋となされているものである。このような構成により、スクリュー７の回転速度を抑えつつ、螺旋状突条１８が１条の場合に比較して被処理物の送り量を多くすることが出来る。しかし、螺旋状突条１８は、１条でも、２条でも、４条以上でもよい。
【００１２】
前記スクリュー７は、軸心方向（上下方向）に３つに区分され、最上区域７ａの螺旋状突条１８のピッチが「Ｐ１」となされ、中間区域７ｂの螺旋状突条１８のピッチが「Ｐ２」となされ、最下区域７ｃの螺旋状突条１８のピッチが「Ｐ３」となされている。そして、ピッチは以下の関係となされている。
Ｐ１＞Ｐ２
Ｐ３＞Ｐ２
Ｐ１とＰ３とは等しいか又はほぼ等しくなされている。なお、例えば、Ｐ１は、４ｍｍ程度で、螺旋状突条１８の高さは約２ｍｍである。
【００１３】
前記スクリュー７の回転軸１７の軸心部分に軸心に沿って長い（上下に長い）凹所２０が形成され、この凹所２０にスクリュー７と共回りしない固定ヒーター２１が収納されている。前記固定ヒーター２１は、市販のヒーター２２と、このヒーター２２に嵌め止められた伝熱筒体２３とを有している。前記伝熱筒体２３は外周側面積を広くして、回転軸１７に熱を伝えやするする機能を有している。伝熱筒体２３の外周側面と凹所２０の内面との間隙は０．５ｍｍ前後とすることが好ましい。
【００１４】
前記ケーシング５の下部にバンドヒーター等のヒーター２５が取り付けられている。
【００１５】
前記固定ヒーター２１及びヒーター２５は、ケーシング５内に投入された熱可塑性合成樹脂の被処理材（少なくとも、中間区域７ｂ及び最下区域７ｃに位置する被処理材）を、その被処理材のガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度とするようになされている。
【００１６】
図１及び図３に示すごとく、環状溝１１内の粒状原料（製造品）を通路１２側に送るための気体を噴出するための気体通路２６がケーシング５の底部に２つ設けられている。
【００１７】
前記ケーシング５及びスクリュー７の、少なくとも被処理材及び粒状原料（製造品）に接する部分の材質は、そうでない部分の材質より硬度が高く且つ磨耗しにくく更に化学的活性の低い材質により構成されているか、又は、前記ケーシング５及びスクリュー７の、少なくとも被処理材及び粒状原料（製造品）に接する部分が、それらの材質より硬度が高く且つ磨耗しにくく更に化学的活性の低い被覆層により被覆されている。
前記硬度が高く且つ磨耗しにくく更に化学的活性の低い材質としてはステンレス鋼等が好適である。また、硬度が高く且つ磨耗しにくく更に化学的活性の低い被覆層としては、窒化チタン（ＴｉＮ）、窒化クロム（ＣｒＮ）、窒化カーボンナイトライト（ＴｉＣＮ）、タングステンカーバイト（Ｗ２Ｃ）、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）等のコーティング層が好適である。
【００１８】
【発明の実施の形態の作用】
次に発明の実施の形態の作用を説明する。
まず、図４に示すスプルＳを処理する場合を説明する。なお、スプルＳの長さを「Ｌ」とすると、スクリュー７の螺旋状突条１８が設けられた回転軸１７の長さ（上下長さ）は（１．５Ｌ〜３Ｌ）の範囲である。
スプルＳを入口３からケーシング５に投入すると、スプルＳは、上から下に移動する間に、切断されると共に軟化した相互に隣接する小さな細断片が螺旋状突条１８の拘束を受けつつ塊となるので、螺旋状突条１８のピッチ等に対応した、ほぼ同一又は近似した粒形の比率が高い粒状原料となされる。そして、スプルＳがケーシング５内において（少なくともケーシング５内の下側部に位置した状態において）ガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度となされるので、即ち、スプルＳが軟化状態となされるので、以下のことが云える。
（１）切断粉が発生しにくく、また、たとえ切断粉が発生したとしてもその切断粉は軟化した細断片に巻き込まれるので、全体として切断粉の発生を抑えることが出来る。
（２）螺旋状突条１８に加わる力を小さくすることが出来、その結果、モーター８の動力を小さく出来、また、騒音の発生を抑え、更に、スクリュー７の寿命を長くすることが出来る。
【００１９】
細断を必要としない被処理材を処理する場合を説明する。
前記被処理材を入口３からケーシング５に投入すると、被処理材は、上から下に移動する間に、軟化状態となされる共に相互に隣接したもの同士が螺旋状突条１８の拘束を受けつつ塊となるので、螺旋状突条１８のピッチ等に対応した、ほぼ同一又は近似した粒形の比率が高い粒状原料となされる。
【００２０】
次に、図５に基づいて粒状原料製造機１を組み込んだスプル再利用装置３１について説明する。
なお、この説明において、前とは図５紙面表側を、後とは同裏側をいい、左とは図５左側を、右とは同図右側をいう。
【００２１】
周知の射出成形機３３は、原料貯留槽３４を有する射出装置３５と、射出装置３５より射出された合成樹脂流動体が充填されるキャビティーを有する、開閉自在な成形型（図示略）を有する成形装置３６とを有している。
【００２２】
前記射出成形機３３には周知の製品取り出し装置（図示略）が設けられている。この製品取り出し装置は、上下・左右・前後に移動自在なロボットハンド（図示略）（成形品を保持する第１ハンドと、図４のスプルＳを保持する第２ハンドとを有している。）を有している。
【００２３】
前記射出成形機３３の固定機枠の前部に、スプルＳが投入される入口３９を上に向けたスプル受けホッパー３８が設けられている。前記ロボットハンドにより取り出されたスプルＳは、図４に示す状態から反時計方向に９０度回転させられて円盤部Ｓ２が左側を向き且つ軸部Ｓ１が水平となった状態でスプル受けホッパー３８の直ぐ上方まで運ばれて（図５の一点鎖線のスプルＳ参照）、スプル受けホッパー３８に投入される。その結果、常時、スプルＳは円盤部Ｓ２が上になるような状態でスプル受けホッパー３８内を下に向かって滑り落ちて円盤部Ｓ２が上になった状態で後述の導管４２に入り込む。即ち、導管４２内に入り込むスプルＳの姿勢は常時同じである。その結果、導管４２の直径は円盤部Ｓ２の直径より僅かに大きくするだけでよく、また、そうすることにより、導管４２内に、スプル受けホッパー３８から粒状原料製造機１の入口３に至る気体の流れを作り、その気体の流れによってスプルＳを輸送する際、円盤部Ｓ２が効率よく気体からの力を受け、スプルＳを効率よくスムーズに輸送することが出来る。
【００２４】
前記スプル受けホッパー３８の出口４０は導管４２を介して粒状原料製造機１の入口３に接続されている。導管４２の途中に、周知のジェットポンプ４３が、入口４３ａを上流側に、出口４３ｂを下流側に位置させるようにして、介在されている。このジェットポンプ４３は、気体入口４３ｃより気体を内部に送り込むことにより、入口４３ａから出口４３ｂに向かう気体の流れを発生するようになされたものである。
【００２５】
前記粒状原料製造機１の出口４は導管４５を介して周知の捕集器４６の入口４６ａに接続されている。導管４５の途中に、周知のジェットポンプ４７が、入口４７ａを上流側に、出口４７ｂを下流側に位置させるようにして、介在されている。このジェットポンプ４７は、気体入口４７ｃより気体を内部に送り込むことにより、入口４７ａから出口４７ｂに向かう気体の流れを発生するようになされたものである。
【００２６】
前記捕集器４６の出口４６ｂは原料貯留槽３４の上部に接続されている。捕集器４６は気体出口４６ｃを有しており、この気体出口４６ｃが、捕集器４６内に設けられた、設定の大きさの粒状原料（粒状原料製造機１により製造された再生材である粒状原料）の通過は許容せず気体の通過は許容する多孔板４８によって、入口４６ａ及び出口４６ｂと画されているものである。
【００２７】
上記のごとき構成により、気体出口４６ｃから気体を吸引すると、捕集器４６内が負圧となるので、入口４６ａから気体と共に粒状原料が捕集器４６内に流入し、気体は気体出口４６ｃから出て行き、粒状原料は出口４６ｂに至る。
【００２８】
前記捕集器４６の出口４６ｂには、原料貯留槽３４内に位置し且つ下端出口が原料貯留槽３４の出口上方に位置するようになされた案内筒４９が接続されている。
【００２９】
前記原料貯留槽３４の上部には、バージン原料のためのメイン捕集器５１の出口５１ｂが接続されている。このメイン捕集器５１は気体出口５１ｃを有しており、この気体出口５１ｃが、メイン捕集器５１内に設けられた、設定の大きさのバージン原料の通過は許容せず気体の通過は許容する多孔板５２によって、入口５１ａ及び出口５１ｂと画されているものである。このメイン捕集器５１の作用は捕集器４６と同様である。
【００３０】
前記したごとく、スプルＳを粒状原料製造機１に輸送したり（ジェットポンプ４３を作動したり）、粒状原料製造機１により製造された粒状原料を捕集器４６（原料貯留槽３４）に供給したり（ジェットポンプ４７を作動したり）、気体入口１４や気体通路２６に気体を供給したりするための気体ポンプ５４が設けられている。気体ポンプ５４の出口５４ｂが、導管５５、フィルター５６、ヘッダー５７、導管５８を介して所定の器具・部材の所定の口に接続されている。なお、導管５５は、一部の気体を逃がす逃がし口５９を有している。捕集器４６の気体出口４６ｃが、気体ポンプ５４の入口５４ａに、導管６１、ヘッダー６２、フィルター６３を介して接続されている。また、ジェットポンプ４３の出口４３ｂより下流側の導管４２及びジェットポンプ４７の出口４７ｂより下流側の導管４５が、導管６５を介してヘッダー６２に接続されている。なお、導管６５の入口部から導管６５内にスプルＳや粒状原料が入り込まないように、導管６５の入口部は狭められている。
【００３１】
前記気体ポンプ５４と粒状原料製造機１とは１台の台車（図示略）に載置されていて、所望の位置へ簡単に移動可能となされている。
【００３２】
バージン原料輸送のための気体ポンプは気体ポンプ５４と別個に設けられているが、勿論、気体ポンプ５４を使用してもよいことは云うまでもない。
【００３３】
メイン捕集器５１から原料貯留槽３４に供給されたバージン原料と、捕集器４６から原料貯留槽３４に供給された粒状原料とは、所定の混合状態で射出装置３５に入って行く。
【００３４】
次に、図６に基づいて粒状原料製造機１を組み込んだランナ再利用装置６７について説明する。なお、図５に示す部材・装置と同一のものは、同一の符号で示す。
入口７１を有するランナ受けホッパー７０の出口７２と粒状原料製造機１の入口３とを繋ぐ導管４２の途中に、予備処理機７３が、入口７４を上流側に、出口７５を下流側に位置させるようにして、介在されている。この予備処理機７３は、被処理材（３次元の複雑な形状のランナ）を粒状原料製造機１の処理に好適な形状に、細断するものである。なお、予備処理機７３を、被処理材を細断・加熱変形させて棒状とする加熱変形処理機としてもよい。なお、その場合、予備処理機７３を粒状原料製造機１の上方に位置させ、予備処理機７３の出口７５と粒状原料製造機１の入口３とを直接又は導管を介して間接に接続することになる。
【００３５】
【変形例等】
以下に変形例等について説明を加える。
（１）スクリュー７の回転軸４０の軸心の向きは、上下方向に限定されない。
（２）スクリュー７の長さは、処理する材料によって最適に定められる。
（３）固定ヒーター２１又はヒーター２５の少なくとも一方で、被処理材を、その被処理材のガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度とすることが出来るようにすれば、固定ヒーター２１又はヒーター２５の一方があればよいことは云うまでもない。
（４）入口３の数は２個以上であってもよい。
（５）特許請求の範囲における「スプル」にはランナも含まれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】スプルの一例の側面図である。
【図５】スプル再利用装置の系統図である。
【図６】ランナ再利用装置の系統図である。
【符号の説明】
１ 粒状原料製造機
３ 入口
４ 出口
５ ケーシング
７ スクリュー
１７ 回転軸
１８ 螺旋状突条
２１ 固定ヒーター
２２ ヒーター
２３ 伝熱筒体
２５ ヒーター
３１ スプル再利用装置
３３ 射出成形機
３４ 原料貯留槽
３８ スプル受けホッパー
４０ 出口
４２ 導管
４５ 導管

Claims (4)

1. 入口及び出口を有するケーシングと、このケーシング内に、一端を入口側に他端を出口側に位置させるようにして回転自在に設けられたスクリューと、前記ケーシング又はスクリューの少なくとも一方に設けられたヒーターとを有し、
   前記スクリューは、回転軸と、該回転軸の外周面に設けられた螺旋状突条とを有しており、
   前記スクリューの回転軸の軸心部分に軸心に沿って長い凹所が形成され、この凹所にスクリューと共回りしない固定ヒーターが収納されており、
   前記ヒーターが、ケーシング内に投入された熱可塑性合成樹脂の被処理材を、その被処理材のガラス転移温度以上で溶融温度未満の温度とするようになされている熱可塑性合成樹脂製品の粒状原料製造機。
2. 前記螺旋状突条の条数が２条以上である請求項１記載の熱可塑性合成樹脂製品の粒状原料製造機。
3. 前記粒状原料製造機の入口に、被処理材を粒状原料製造機の処理に好適な形状に、細断したり加熱変形させる予備処理機の出口が直接又は間接に接続されている請求項１又は２記載の熱可塑性合成樹脂製品の粒状原料製造機。
4. 射出成形機の近傍に配された、スプルが投入されるスプル受けホッパーと、このスプル受けホッパーの出口に導管を介して入口が接続された請求項１乃至３のいずれかに記載の粒状原料製造機とを有し、
   前記粒状原料製造機の出口が導管を介して射出成形機の原料貯留槽の入口に接続されているスプル再利用装置。

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