JP4559391B2 - コンパウンド製造装置、押出機用型およびコンパウンド製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、流動性の低い素材を押出機構にて混合しながらダイから押し出すコンパウンド製造装置、押出機用型およびコンパウンド製造方法に関する。
近年、木質系材料を有効利用するため、微粒状の木質系材料を高い配合比で有する樹脂成形材料を用いて成形体を形成することが行われている。高い配合割合の充填材（フィラー）を有するフィラー高充填の樹脂成形材料は、ぼそぼそとして崩壊性を有する等、流動性が非常に低い。このような素材は、ＪＩＳに準拠したＭＦＲ（メルトマスフローレイト）が０．０ｇ／10minであり、非常に流れにくいため、成形が容易ではない。このように流動性の非常に低い素材を用いて成形品を製造する技術として、特許文献１記載の技術が開示されている。同技術は、素材を押出機構にて混合して成形することなく不定形の状態で押し出し、押し出した素材（コンパウンド）を不定形のまま所定の導入部に導入し、導入した不定形の素材をペレット化し、形成されたペレットを用いて後成形を行うものである。
特開２００４−１７５０２号公報
流動性の高いフィラー低充填の樹脂成形材料を用いて成形品を形成するときには、成形品中の充填材の分散性は高い。しかし、非常に流動性の低いフィラー高充填の素材を用いて上述の製法により成形品を形成すると、成形品中の充填材の分散性が十分ではない場合があった。
本発明は、ダイの押出口から押し出されて落下するコンパウンドが流路の断面積を変えるための可動部材の雄ねじ部に付着しない、高品質のコンパウンドを製造するためのコンパウンド製造装置、押出機用型およびコンパウンド製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するため、本発明は、素材を押出機構にて混合しながら押出口から押し出すコンパウンド製造装置であって、前記押出口を有するダイと、前記素材が流れる流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部と、前記ダイから前記本体部内に向かって立設された可動部材と、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部とを備え、前記本体部の流路は、下流側となるほど拡がった流路拡大部を有し、前記可動部材は、前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、前記ダイは、前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部が形成され、前記押出口は、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に形成されていることを特徴とする。
また、本発明は、前記素材を押し出す流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路の下流側端部に取り付けられる押出機用型であって、押出口を有するダイと、前記素材が流れる流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから立設された可動部材と、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部とを備え、前記可動部材は、前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、前記ダイは、前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部が形成され、前記押出口は、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明のコンパウンド製造方法は、前記素材が流れる流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから可動部材を立設し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部を設け、前記可動部材に前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を設け、前記ダイに前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部を形成し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動可能とし、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に前記押出口を形成し、該押出口から前記素材を押し出すことを特徴とする。
すなわち、素材が流れる流路の断面積が上記操作部の操作による上記可動部材の移動により変えられると、流れる素材にかかる圧力が調整される。
また、本発明は、前記素材を押し出す流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路の下流側端部に取り付けられる押出機用型であって、押出口を有するダイと、前記素材が流れる流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから立設された可動部材と、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部とを備え、前記可動部材は、前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、前記ダイは、前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部が形成され、前記押出口は、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に形成されていることを特徴とする。
さらに、本発明のコンパウンド製造方法は、前記素材が流れる流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから可動部材を立設し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部を設け、前記可動部材に前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を設け、前記ダイに前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部を形成し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動可能とし、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に前記押出口を形成し、該押出口から前記素材を押し出すことを特徴とする。
すなわち、素材が流れる流路の断面積が上記操作部の操作による上記可動部材の移動により変えられると、流れる素材にかかる圧力が調整される。
流動性の高い素材を用いて成形品を形成するときには、素材の条件が少々違っていても成形品中で素材を構成する成分の分散性にばらつきは少なく、該成分が十分に分散した成形品が得られる。しかし、ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９９９年改正後の規格）に準拠したメルトマスフローレイト（ＭＦＲ）が０．０ｇ／10minである素材を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成するとき、素材の流動性が非常に低いために、上記可動部材及び上記操作部が無ければ、素材の成分など素材のちょっとした条件の違いでコンパウンド中で素材を構成する成分の分散性がばらつき、成形品中で素材の構成成分の分散性がばらついてしまう。
本発明では、上記操作部の操作にて上記可動部材を移動させ流路の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整可能であるので、該断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節可能である。素材の種類等によりコンパウンドの練りの状態を最適にする圧力は異なるが、上記操作部の操作による上記可動部材の移動により素材に応じた最適な圧力を素材にかけることができ、素材に最適な圧力がかかればコンパウンド中および成形品中で素材の構成成分の分散性を向上させることができる。また、同じ素材、同じ流路断面積であっても熱等の条件によって素材にかかる圧力が変わるが、条件が違っても上記操作部の操作による上記可動部材の移動により素材にかかる圧力を一定に調節することができ、素材にかかる圧力が一定になればコンパウンド中および成形品中で素材の構成成分の分散性を一定にすることができる。
従って、非常に流動性の低い素材を押出機構にて混合して押し出してコンパウンドを製造する際に、素材を構成する成分の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを形成することができる。
本発明では、上記操作部の操作にて上記可動部材を移動させ流路の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整可能であるので、該断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節可能である。素材の種類等によりコンパウンドの練りの状態を最適にする圧力は異なるが、上記操作部の操作による上記可動部材の移動により素材に応じた最適な圧力を素材にかけることができ、素材に最適な圧力がかかればコンパウンド中および成形品中で素材の構成成分の分散性を向上させることができる。また、同じ素材、同じ流路断面積であっても熱等の条件によって素材にかかる圧力が変わるが、条件が違っても上記操作部の操作による上記可動部材の移動により素材にかかる圧力を一定に調節することができ、素材にかかる圧力が一定になればコンパウンド中および成形品中で素材の構成成分の分散性を一定にすることができる。
従って、非常に流動性の低い素材を押出機構にて混合して押し出してコンパウンドを製造する際に、素材を構成する成分の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを形成することができる。
ここで、流路を流れる素材にかかる圧力を、流路拡大部の最も上流側の部分で所定の圧力まで上昇させ、流路拡大部の最も上流側の部分からダイの押出口までの間に下降させるようにしてもよい。これにより、コンパウンドがより高品質となる。
また、ダイは本体部と比べて安価なので、素材が流れる流路の断面積を変えることが可能な断面積可変機構がダイに設けられると低コストとなる。さらに、流路の外側からの操作により流路の断面積を変えるように可動部材を移動させる操作部を設けているので、流路の外側から流路の断面積を変えることができ、素材にかかる圧力を調整する操作が容易となる。
以上説明したように、請求項１、請求項３、請求項４に係る発明によれば、ダイの押出口から押し出されて落下するコンパウンドが可動部材の雄ねじ部に付着しないコンパウンド製造装置、押出機用型およびコンパウンド製造方法を提供することができる。
請求項２に係る発明では、構成成分の分散性が良好な成形品を得るためのコンパウンドを製造する好適な構成を提供することができる。
以下、下記の順序に従って本発明の実施形態を説明する。
（１）コンパウンド製造方法を含む成形品製造方法の説明：
（２）コンパウンド製造装置の説明：
（３）コンパウンド製造装置の動作およびコンパウンド製造方法の作用：
（４）各種変形例：
（５）実施例：
（６）まとめ：
（１）コンパウンド製造方法を含む成形品製造方法の説明：
（２）コンパウンド製造装置の説明：
（３）コンパウンド製造装置の動作およびコンパウンド製造方法の作用：
（４）各種変形例：
（５）実施例：
（６）まとめ：
（１）コンパウンド製造方法を含む成形品製造方法の説明：
図１は、本発明の一実施形態に係るコンパウンド製造装置を用いてコンパウンドを製造し、該コンパウンドを用いて成形品を製造する成形品製造方法を流れ図により示している。図２は、コンパウンド製造装置の構造の例を一部断面視して示している。
本成形品製造方法では、ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９９９年改正後の規格）に準拠したＭＦＲ（以下、単にＭＦＲと記載）が０．０ｇ／10minの素材Ｍ１０を押出機構Ａ３にて混合しながらダイＡ５の押出口Ａ５ａから押し出して流動性の低いコンパウンドＭ２０を生成し、該コンパウンドを少なくとも用いて成形を行って成形品Ｍ３０を製造する。ここで、本発明に係るコンパウンド製造方法では、流動性の低い素材Ｍ１０が流れる流路Ｆ１の断面積を変更可能な断面積可変機構Ａ６にて該断面積を変える部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整してコンパウンドを製造する。
図１は、本発明の一実施形態に係るコンパウンド製造装置を用いてコンパウンドを製造し、該コンパウンドを用いて成形品を製造する成形品製造方法を流れ図により示している。図２は、コンパウンド製造装置の構造の例を一部断面視して示している。
本成形品製造方法では、ＪＩＳ Ｋ７２１０（１９９９年改正後の規格）に準拠したＭＦＲ（以下、単にＭＦＲと記載）が０．０ｇ／10minの素材Ｍ１０を押出機構Ａ３にて混合しながらダイＡ５の押出口Ａ５ａから押し出して流動性の低いコンパウンドＭ２０を生成し、該コンパウンドを少なくとも用いて成形を行って成形品Ｍ３０を製造する。ここで、本発明に係るコンパウンド製造方法では、流動性の低い素材Ｍ１０が流れる流路Ｆ１の断面積を変更可能な断面積可変機構Ａ６にて該断面積を変える部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整してコンパウンドを製造する。
本発明に用いられる流動性の低い素材Ｍ１０は、断面積を変える部分Ｆ２における素材の温度を試験温度とし荷重を２．１６kgとして測定したときに求められるＭＦＲが０．０ｇ／10minの素材である。このような素材は、崩壊性を有することも多い。
ここで、素材の崩壊性とは、素材の崩れる性質を意味し、いわゆるぼそぼそとした性状を意味する。充填材を含有する樹脂成形材料の場合、樹脂に対する充填材の配合割合が多いと充填材の周りに樹脂が行き渡らないため、素材は、結着性が低く、崩れやすくなる（崩壊性が大きくなる）。崩壊性を有する素材の場合、ＭＦＲ測定用のシリンダに素材を入れても素材がシリンダ内を流れないので、ＭＦＲは０．０ｇ／10minである。また、便宜上、ＪＩＳによる上記試験方法でシリンダ内を流れない素材をＭＦＲ０．０ｇ／10minの素材に含めてもよい。
ここで、素材の崩壊性とは、素材の崩れる性質を意味し、いわゆるぼそぼそとした性状を意味する。充填材を含有する樹脂成形材料の場合、樹脂に対する充填材の配合割合が多いと充填材の周りに樹脂が行き渡らないため、素材は、結着性が低く、崩れやすくなる（崩壊性が大きくなる）。崩壊性を有する素材の場合、ＭＦＲ測定用のシリンダに素材を入れても素材がシリンダ内を流れないので、ＭＦＲは０．０ｇ／10minである。また、便宜上、ＪＩＳによる上記試験方法でシリンダ内を流れない素材をＭＦＲ０．０ｇ／10minの素材に含めてもよい。
ＪＩＳ Ｋ７２１０に規定されたＭＦＲ（メルトマスフローレイト。単にメルトフローレイトともいう）は、樹脂の流動性、すなわち、樹脂の流れやすさを表す指標値である。充填材を含む素材等の流動性は、ＭＦＲに準拠して単位時間当たりにメルトフローレイト測定装置から押し出される素材の質量を測定することにより求められる流量（単位：ｇ／10min）で表すことができる。充填材を含有する樹脂成形材料の場合、樹脂に対する充填材の配合割合が非常に多いと、当該素材を試料として、断面積可変機構で断面積を変える部分Ｆ２における素材の温度を試験温度θ（℃）とし荷重Ｍnomを２．１６kgとしてＭＦＲを測定すると、求められるＭＦＲが０．０ｇ／10minとなる。例えば、ＭＦＲが５０ｇ／10minのポリプロピレン（熱可塑性樹脂）を９０重量％、粒径１mm以下の微粒状の木粉を１０重量％配合した素材では、断面積を変える部分Ｆ２における素材の温度１８０℃を試験温度θとし、荷重Ｍnomを２．１６ｋｇとしてＭＦＲを測定すると、ＭＦＲは０．０ｇ／10minとなるか、或いは測定することができない。
流動性の低い素材Ｍ１０には、例えば、５０重量％以上の充填材Ｍ１と、該充填材と等重量以下の樹脂Ｍ２と、を少なくとも含む樹脂成形材料を用いることができる。この樹脂成形材料は、必要に応じて、素材Ｍ１，Ｍ２とは異なる第三の素材Ｍ３が充填材Ｍ１と当重量以下で配合された素材でもよい。各素材Ｍ１〜Ｍ３は、複数の種類の素材から構成されてもよい。
充填材Ｍ１には、木質系材料、無機素材、金属素材、等の他、熱硬化性樹脂成形体等の樹脂成形体の粉砕物や破砕物、ＦＲＰの廃材の粉砕物や破砕物、等も用いることができ、形状は微粒状が好ましい。なお、本明細書において、微粒状は、粉末状ないしペレットよりも細かい粒状をいい、粉末状や微細な繊維状を含むものとする。
充填材Ｍ１には、木質系材料、無機素材、金属素材、等の他、熱硬化性樹脂成形体等の樹脂成形体の粉砕物や破砕物、ＦＲＰの廃材の粉砕物や破砕物、等も用いることができ、形状は微粒状が好ましい。なお、本明細書において、微粒状は、粉末状ないしペレットよりも細かい粒状をいい、粉末状や微細な繊維状を含むものとする。
木質系材料の充填材には、木粉、木毛、木片、木質繊維、木質パルプ、木質繊維束、木材の破砕物、木材の粉砕物、これらの組み合わせ、等の他、さらに竹、麻、バカス、モミガラ、稲わら等セルロースを主成分とする材料を混合した素材を用いることができ、家具工場や建築現場等で発生する木材の切り屑、廃材の粉砕物や破砕物、家具や建築用材等の廃棄物の粉砕物や破砕物、等も用いることができる。微粒状の木質系材料は、ペレットの大きさよりも小さいのが好ましく、粒径としては０．００１〜１０００μｍが好ましく、粒径をより揃えるために０．０２〜５００μｍ、０．１〜１００μｍの粒径としてもよい。素材Ｍ１０中の木質系材料の配合割合は、形成される素材のＭＦＲが０．０ｇ／10minとなるようにすればよく、例えば、８０〜９９．９重量％、８５〜９９重量％、９０〜９８重量％とすることができる。なお、木質系材料を前記下限以上にするのは好適な靱性を得るためであり、木質系材料を前記上限以下にするのは樹脂Ｍ２により木質系材料どうしを固まらせるためである。
木質系材料に廃材等のリサイクル品を用いる場合、木質系材料の性状にばらつきがあることから、素材Ｍ１０の性状にばらつきが生じる。本発明では、上記断面積可変機構により素材の練りを調節することができるので、コンパウンドおよび成形品の木質系材料の分散性を良好にさせることができる。
木質系材料に廃材等のリサイクル品を用いる場合、木質系材料の性状にばらつきがあることから、素材Ｍ１０の性状にばらつきが生じる。本発明では、上記断面積可変機構により素材の練りを調節することができるので、コンパウンドおよび成形品の木質系材料の分散性を良好にさせることができる。
無機素材の充填材には、アルミナ、窒化アルミニウム、アルミナシリカやジルコニアシリカやフライアッシュ等のシリカ、ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、チタニア、ジルコニア、ガラス、スラグ、これらの混合物、等を用いることができる。無機素材は、結晶質の素材でも、非晶質ガラスのように非晶質の素材でもよい。
金属素材には、金、銀、鉄、ステンレス鋼、クロム合金、ニッケル合金、青銅、等を用いることができる。
微粒状の無機素材や金属素材は、ペレットの大きさよりも小さいのが好ましく、粒径としては０．００１〜１０００μｍが好ましく、粒径をより揃えるために０．０２〜５００μｍ、０．１〜１００μｍの粒径としてもよい。素材Ｍ１０中の充填材の配合割合は、生成される素材のＭＦＲが０．０ｇ／10minとなるようにすればよく、例えば、８０〜９９．９重量％、８５〜９９重量％、９０〜９８重量％とすることができる。
金属素材には、金、銀、鉄、ステンレス鋼、クロム合金、ニッケル合金、青銅、等を用いることができる。
微粒状の無機素材や金属素材は、ペレットの大きさよりも小さいのが好ましく、粒径としては０．００１〜１０００μｍが好ましく、粒径をより揃えるために０．０２〜５００μｍ、０．１〜１００μｍの粒径としてもよい。素材Ｍ１０中の充填材の配合割合は、生成される素材のＭＦＲが０．０ｇ／10minとなるようにすればよく、例えば、８０〜９９．９重量％、８５〜９９重量％、９０〜９８重量％とすることができる。
樹脂Ｍ２には、溶融状態（流動状態）の熱可塑性樹脂、加熱することにより溶融可能な熱可塑性樹脂、液状（流動状態）の熱硬化性樹脂、これらの組み合わせ、等を用いることができる。前記液状は、低粘度の液状から高粘度の液状まで含む。
樹脂Ｍ２が溶融状態（流動状態）であれば、そのまま充填材Ｍ１と混合して軟化した素材とすることができる。なお、同じ条件下でＭＦＲが大きい樹脂であるほどコンパウンドから成形品への成形が容易となるため、素材中の樹脂の配合割合をより少なくさせることができる。
樹脂Ｍ２が溶融状態（流動状態）であれば、そのまま充填材Ｍ１と混合して軟化した素材とすることができる。なお、同じ条件下でＭＦＲが大きい樹脂であるほどコンパウンドから成形品への成形が容易となるため、素材中の樹脂の配合割合をより少なくさせることができる。
熱可塑性樹脂には、例えば、ポリオレフィン（ポリプロピレン（ＰＰ），ポリエチレン（ＰＥ），ポリブテン、等），ポリスチレン，ポリメチルメタアクリレート，塩化ビニル，ポリアミド（ナイロン），ポリカーボネート，ポリアセタール，ポリブチレンテレフタレート，ポリエチレンテレフタレート，ポリエチレングリコール（ＰＥＧ），ポリビニルアルコール（ＰＶＡ），オレフィン系熱可塑性エラストマー，スチレン系熱可塑性エラストマー、これらの樹脂の原料に不飽和酸等の不飽和単量体（アクリル酸，メタクリル酸等の不飽和カルボン酸、メチル（メタ）アクリレート，２−エチルヘキシルアクリレート等の不飽和カルボン酸のアルキルエステル誘導体、マレイン酸，無水マレイン酸，フマル酸等の不飽和ジカルボン酸または酸無水物、アクリルアミド，マレイン酸のモノまたはジエチルエステル等の不飽和カルボン酸または不飽和ジカルボン酸の誘導体、等）を添加して合成して得られる樹脂、これらの混合物、等を用いることができる。
なお、熱可塑性樹脂の原料に酸（特に有機酸）を添加して合成して得られる酸変性樹脂も、通常、熱可塑性であり、熱可塑性であれば熱可塑性樹脂となる。添加する酸としては、熱可塑性樹脂に親水基を付与するマレイン酸等のカルボキシル基を有する有機酸がよく用いられる。熱可塑性樹脂をマレイン酸で変性した酸変性樹脂を製造するには、付加重合前の熱可塑性樹脂の原料にマレイン酸を添加して付加重合を行えばよい。すると、付加重合後の高分子には親水基が付加される。熱可塑性樹脂の少なくとも一部に酸変性樹脂を用いることにより、親水性の充填材等の添加材を添加した樹脂製品を製造する場合に親水性の添加剤とのなじみが良くなる。
熱硬化性樹脂には、例えば、不飽和ポリエステル樹脂，エポキシ樹脂，ウレタン樹脂，シリコーン樹脂，フェノール樹脂，ユリア樹脂，メラミン樹脂、これらの混合物、等を用いることができる。液状熱硬化性樹脂には、必要に応じて、スチレンやビニルトルエン等のラジカル重合性モノマー、これらのオリゴマー、ハイドロキノンやｐ−ベンゾキノン等の重合禁止剤、充填材、相溶化剤、滑剤、繊維状素材、核剤、顔料、酸化防止剤、熱安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、等の添加剤が含まれていてもよい。例えば液状の不飽和ポリエステル樹脂の場合、通常、不飽和ポリエステルとラジカル重合性モノマーと重合禁止剤が含まれている。
第三の素材Ｍ３は、固体でも液体でもよく、相溶化剤、滑剤、繊維状素材、核剤、顔料などの着色剤、酸化防止剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、可塑剤、補強剤、金属不活性化剤、難燃剤、難燃助剤、離型剤、防カビ剤、これらの組み合わせ、等の添加剤が考えられる。微粒状の第三の素材を添加する場合、例えば樹脂１重量部に対する配合量を１重量部以下とする。
ここで、素材Ｍ１０中の充填材の配合割合が多くなったり樹脂の配合割合が少なくなったりするほど、素材の崩壊性が強くなり、素材のＭＦＲが小さくなる傾向がある。従って、素材のＭＦＲを０．０ｇ／10minまで小さくさせるためには樹脂の配合割合を減らしたり充填材の配合割合を増やしたりすればよい。このようにすれば、上述した素材Ｍ１〜Ｍ３から本発明が適用される流動性の低い素材Ｍ１０を生成することができる。
充填材に微粒状の木質系材料を用いる場合、素材Ｍ１０中の木質系材料の配合比を９０重量％以上にすると、通常、素材Ｍ１０はＭＦＲが０．０ｇ／10minとなる。ここで、試験温度を断面積変更部分Ｆ２における素材の温度とし、ＭＦＲ測定装置のおもり（荷重）を２．１６kgとする。
充填材に微粒状の木質系材料を用いる場合、素材Ｍ１０中の木質系材料の配合比を９０重量％以上にすると、通常、素材Ｍ１０はＭＦＲが０．０ｇ／10minとなる。ここで、試験温度を断面積変更部分Ｆ２における素材の温度とし、ＭＦＲ測定装置のおもり（荷重）を２．１６kgとする。
上述した素材Ｍ１〜Ｍ３からコンパウンドＭ２０を製造するためのコンパウンド製造装置Ａ１０は、素材Ｍ１〜Ｍ３を投入するためのホッパＡ１、本体部Ａ２内で押出機構Ａ３にて素材Ｍ１０を混合しながら押し出す押出機、必要に応じて本体部Ａ２を加熱する加熱機構Ａ４、本体部Ａ２の下流側端部に取り付けられるダイＡ５、断面積可変機構Ａ６、を備える。本体部Ａ２は、筒状に形成され、回転するスクリューを内部に挿入させる。そして、本体部Ａ２は、内部に素材の流路Ｆ１を形成し、流路Ｆ１の下流側端部にダイＡ５が取り付けられる。押出機構Ａ３は、前記スクリューおよび該スクリューを回転駆動する回転駆動機構等からなる。押出機には、一軸スクリュー混練押出機、二軸スクリュー混練押出機等の多軸スクリュー混練押出機、等、種々の押出機を用いることができ、斜軸型の押出機でもよい。なお、本明細書において、混練は、凝集物の引離しを目的とした破砕作用を積極的に求める操作をいい、混合に含まれる。
ダイＡ５には、ペレットの大きさよりも大きくコンパウンドＭ２０の押出方向Ｄ１へ貫通させた押出口Ａ５ａが形成されている。押出機構Ａ３にて混合された素材Ｍ１０は、コンパウンドＭ２０として不定形の状態で押し出され、適宜コンテナ等の所定の導入部Ａ９に不定形の状態で導入される。
断面積可変機構Ａ６は、コンパウンド製造装置Ａ１０内を流れる素材の流路Ｆ１の断面積を変えることにより、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整可能とする。
断面積可変機構Ａ６は、コンパウンド製造装置Ａ１０内を流れる素材の流路Ｆ１の断面積を変えることにより、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整可能とする。
以上の構成により、樹脂Ｍ２および該樹脂の重量以上の充填材Ｍ１を少なくとも含む素材は、ホッパＡ１に投入されると本体部Ａ２に送り込まれ、本体部Ａ２内で押出機構Ａ３にて混合されて、流動性の低い素材Ｍ１０にされる。この素材は、本体部Ａ２内で押出機構Ａ３にて混合されながらダイＡ５に向かって移送され、ダイＡ５の押出口Ａ５ａから押し出される。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、本体部Ａ２に送り込まれた素材Ｍ１〜Ｍ３は、加熱機構Ａ４で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、本体部Ａ２内で押出機構Ａ３にて混合されて、流動性の低い素材にされる。
ここで、素材が流れる流路Ｆ１の断面積が断面積可変機構Ａ６により変更されると、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力が変わる。
ＭＦＲが０．０ｇ／10minである素材Ｍ１０を用いるとき、素材Ｍ１０の流動性が非常に低いために、断面積可変機構Ａ６が無ければ、素材の温度や成分など素材の僅かな条件の違いでコンパウンドＭ２０中で充填材Ｍ１等の分散性がばらつき、成形品Ｍ３０中で充填材Ｍ１等の分散性がばらついてしまう。本発明では、断面積可変機構Ａ６により流路Ｆ１の断面積を変更して該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することができるので、該断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節することができる。例えば、素材の種類や充填材の量の違い等によりコンパウンドの練りの状態を最適にする圧力は異なるが、断面積可変機構Ａ６により素材に応じた最適な圧力を素材にかけることができ、素材に最適な圧力が加わればコンパウンド中および成形品中で充填材等の分散性を向上させることができる。また、同じ素材、同じ流路断面積であっても熱等の条件によって素材にかかる圧力が変わるが、条件が違っても断面積可変機構Ａ６により素材にかかる圧力を一定にすることができ、素材にかかる圧力が一定になればコンパウンド中および成形品中で充填材等の分散性を一定にすることができる。
ここで、素材が流れる流路Ｆ１の断面積が断面積可変機構Ａ６により変更されると、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力が変わる。
ＭＦＲが０．０ｇ／10minである素材Ｍ１０を用いるとき、素材Ｍ１０の流動性が非常に低いために、断面積可変機構Ａ６が無ければ、素材の温度や成分など素材の僅かな条件の違いでコンパウンドＭ２０中で充填材Ｍ１等の分散性がばらつき、成形品Ｍ３０中で充填材Ｍ１等の分散性がばらついてしまう。本発明では、断面積可変機構Ａ６により流路Ｆ１の断面積を変更して該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することができるので、該断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節することができる。例えば、素材の種類や充填材の量の違い等によりコンパウンドの練りの状態を最適にする圧力は異なるが、断面積可変機構Ａ６により素材に応じた最適な圧力を素材にかけることができ、素材に最適な圧力が加わればコンパウンド中および成形品中で充填材等の分散性を向上させることができる。また、同じ素材、同じ流路断面積であっても熱等の条件によって素材にかかる圧力が変わるが、条件が違っても断面積可変機構Ａ６により素材にかかる圧力を一定にすることができ、素材にかかる圧力が一定になればコンパウンド中および成形品中で充填材等の分散性を一定にすることができる。
成形品Ｍ３０を形成するための素材は、コンパウンドＭ２０のみでも、必要に応じて、第三の素材Ｍ２１が充填材Ｍ１と当重量以下で配合された素材でもよい。第三の素材Ｍ２１は、複数の種類の素材から構成されてもよい。第三の素材Ｍ２１には、上記第三の素材Ｍ３に使用可能な各種添加剤を用いることができる。第三の素材Ｍ３，Ｍ２１を両方用いる場合には、第三の素材Ｍ３，Ｍ２１の合計が充填材Ｍ１と当重量以下で配合されるようにする。微粒状の第三の素材を添加する場合、例えば樹脂１重量部に対する配合量の合計を１重量部以下とする。
コンパウンドＭ２０を成形する成形装置Ａ２０，Ａ３０，Ａ４０は、コンパウンドＭ２０を成形品Ｍ３０の形状に成形し、成形品Ｍ３０を製造する。押出成形装置Ａ２０は、コンパウンドＭ２０を投入するためのホッパＡ２１、本体部内で押出機構にてコンパウンドＭ２０を混合しながら押し出す押出機Ａ２２、必要に応じて本体部を加熱する加熱機構Ａ２４、本体部の下流側端部に取り付けられるダイＡ２５および切断機Ａ２３、を備える。押出機には、一軸スクリュー混練押出機、多軸スクリュー混練押出機、等、種々の押出機を用いることができる。
コンパウンドＭ２０は、ホッパＡ２１に投入されると押出機Ａ２２に送り込まれ、押出機構にて混合されながらダイＡ２５に向かって移送され、ダイＡ２５から押し出されて、切断機Ａ２３にて所定の長さに切断されて成形される。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、押出機Ａ２２に送り込まれたコンパウンドＭ２０は、加熱機構Ａ２４で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、溶融状態の樹脂Ｍ２と充填材Ｍ１と場合により第三の素材Ｍ３，Ｍ２１とが押出機構にて混合されながらダイＡ２５に向かって移送される。なお、押出成形品を冷却機構にて冷却してもよい。このようにして、成形品Ｍ３０が製造される。
コンパウンドＭ２０は、ホッパＡ２１に投入されると押出機Ａ２２に送り込まれ、押出機構にて混合されながらダイＡ２５に向かって移送され、ダイＡ２５から押し出されて、切断機Ａ２３にて所定の長さに切断されて成形される。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、押出機Ａ２２に送り込まれたコンパウンドＭ２０は、加熱機構Ａ２４で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、溶融状態の樹脂Ｍ２と充填材Ｍ１と場合により第三の素材Ｍ３，Ｍ２１とが押出機構にて混合されながらダイＡ２５に向かって移送される。なお、押出成形品を冷却機構にて冷却してもよい。このようにして、成形品Ｍ３０が製造される。
また、押出成形装置Ａ２０の代わりに、射出成形装置Ａ３０やプレス成形装置Ａ４０等を用いてもよい。射出成形装置Ａ３０には、必要に応じてコンパウンドＭ２０を加熱する加熱機構Ａ３１が設けられる。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、コンパウンドＭ２０は、加熱機構Ａ３１で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、溶融状態の樹脂Ｍ２と充填材Ｍ１と場合により第三の素材Ｍ３，Ｍ２１とが混合されながら所定のダイから成形品Ｍ３０の形状の金型内に射出され、成形品Ｍ３０の形状に射出成形される。この場合も、射出成形品を冷却機構にて冷却してもよい。
また、プレス成形装置Ａ４０にも、必要に応じてコンパウンドＭ２０を加熱する加熱機構Ａ４１が設けられる。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、コンパウンドＭ２０は、成形品Ｍ３０の形状のプレス成形型内に充填され、加熱機構Ａ４１で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、高い圧力がかけられて成形品Ｍ３０の形状にプレス成形される。この場合も、プレス成形品を冷却機構にて冷却してもよい。
樹脂Ｍ２として熱可塑性樹脂を用いる場合、加熱機構Ａ２４，Ａ３１，Ａ４１にてコンパウンドを加熱すると、含まれる樹脂を溶融させることができるので好適である。
また、プレス成形装置Ａ４０にも、必要に応じてコンパウンドＭ２０を加熱する加熱機構Ａ４１が設けられる。樹脂Ｍ２に熱可塑性樹脂を用いる場合、コンパウンドＭ２０は、成形品Ｍ３０の形状のプレス成形型内に充填され、加熱機構Ａ４１で加熱されて樹脂Ｍ２が溶融し、高い圧力がかけられて成形品Ｍ３０の形状にプレス成形される。この場合も、プレス成形品を冷却機構にて冷却してもよい。
樹脂Ｍ２として熱可塑性樹脂を用いる場合、加熱機構Ａ２４，Ａ３１，Ａ４１にてコンパウンドを加熱すると、含まれる樹脂を溶融させることができるので好適である。
成形に用いられるコンパウンドＭ２０は、断面積可変機構Ａ６が無ければコンパウンドＭ２０中で充填材Ｍ１等の分散性がばらついてしまう非常に低い流動性の素材Ｍ１０から形成されるものであっても、断面積可変機構Ａ６により流路Ｆ１の断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節することができる。従って、充填材Ｍ１等の分散性が良好な成形品Ｍ３０を得るための高品質のコンパウンドＭ２０を生成することができる。
（２）コンパウンド製造装置の説明：
図２に示すように、上記コンパウンドＭ２０を生成するコンパウンド製造装置１０は、金属製ホッパ２１、コンパウンドの押出方向Ｄ１を中心軸とした円筒形状の金属製本体部２２、該本体部の中に挿入された金属製スクリュー２４、該スクリューを回転駆動するスクリュー軸駆動モータ２５、本体部２２に併設されて当該本体部内を所定温度に加熱する加熱機（加熱機構）２６、本体部２２の素材出口側（図の右側）となる下流側端部に取り付けられた金属製の押出機用型３０、を備えている。本体部２２は、回転するスクリューを挿入させた内部に素材を入れて移送するための筒状のハウジングであり、バレルやシリンダとも呼ばれる。本体部２２は、素材の流路Ｆ１を形成し、該流路の上流側の上部にホッパ２１の原料供給口が取り付けられ、該流路の下流側端部に押出機用型３０が取り付けられる。本体部２２の内側に形成される流路Ｆ１は、上流側から、押出方向Ｄ１に対する断面積が略一定で大半スクリュー２４が挿入された素材混練部Ｆ１ａと、この素材混練部に続いて押出方向Ｄ１に対する断面積が下流側となるほど大きくなる流路拡大部Ｆ１ｂと、この流路拡大部に続いて押出方向Ｄ１に対する断面積が略一定のコンパウンド移送部Ｆ１ｃとを有している。このコンパウンド移送部Ｆ１ｃの先端部にある本体部２２には、軸ＡＸ１を中心とした径方向外側へ延出したヘッド２２ａが形成されている。このヘッド２２ａには、ダイ４０をボルト止めするためのボルト止め穴が形成されている。そして、ヘッド２２ａにダイ４０が取り付けられて固定される。
図２に示すように、上記コンパウンドＭ２０を生成するコンパウンド製造装置１０は、金属製ホッパ２１、コンパウンドの押出方向Ｄ１を中心軸とした円筒形状の金属製本体部２２、該本体部の中に挿入された金属製スクリュー２４、該スクリューを回転駆動するスクリュー軸駆動モータ２５、本体部２２に併設されて当該本体部内を所定温度に加熱する加熱機（加熱機構）２６、本体部２２の素材出口側（図の右側）となる下流側端部に取り付けられた金属製の押出機用型３０、を備えている。本体部２２は、回転するスクリューを挿入させた内部に素材を入れて移送するための筒状のハウジングであり、バレルやシリンダとも呼ばれる。本体部２２は、素材の流路Ｆ１を形成し、該流路の上流側の上部にホッパ２１の原料供給口が取り付けられ、該流路の下流側端部に押出機用型３０が取り付けられる。本体部２２の内側に形成される流路Ｆ１は、上流側から、押出方向Ｄ１に対する断面積が略一定で大半スクリュー２４が挿入された素材混練部Ｆ１ａと、この素材混練部に続いて押出方向Ｄ１に対する断面積が下流側となるほど大きくなる流路拡大部Ｆ１ｂと、この流路拡大部に続いて押出方向Ｄ１に対する断面積が略一定のコンパウンド移送部Ｆ１ｃとを有している。このコンパウンド移送部Ｆ１ｃの先端部にある本体部２２には、軸ＡＸ１を中心とした径方向外側へ延出したヘッド２２ａが形成されている。このヘッド２２ａには、ダイ４０をボルト止めするためのボルト止め穴が形成されている。そして、ヘッド２２ａにダイ４０が取り付けられて固定される。
流路の素材混練部Ｆ１ａの直径（本体部の内径）ｄ１は、コンパウンドをある程度量産する観点から、３０〜３００mmとされる。
本実施形態の本体部２２およびスクリュー２４は長手方向を略水平に向けて配置され、素材の押出方向Ｄ１は略水平とされている。
本実施形態の本体部２２およびスクリュー２４は長手方向を略水平に向けて配置され、素材の押出方向Ｄ１は略水平とされている。
モータ２５は、設定された回転速度となるようにスクリュー２４を回転させる。これにより、本体部２２とスクリュー２４のフライトにて形成される空間に収容された素材は、スクリューの回転動作によって形成される押出速度に応じて、混練されながら押出機用型３０に向かって押し出される。このように、本実施形態では、スクリュー２４とモータ２５とが押出機構を構成する。
加熱機２６は、例えば、ヒータにより本体部２２を加熱し、該本体部内の素材を加熱する。樹脂に熱可塑性樹脂を用いる場合、ヒータは本体部を介して熱可塑性樹脂を溶融させる温度に上昇させることができればよい。充填材に木質系材料を用いる場合、素材の温度が熱可塑性樹脂の融点よりも高く、木質系材料が炭化しない温度以下となるようにヒータの加熱温度を設定すると、木質系材料を炭化させずに両者を溶融混合することができる。
押出機用型３０は、コンパウンドＭ２０を押し出す押出口４２を有する金属製ダイ４０と、本体部２２内で素材が流れる流路Ｆ１の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整可能な断面積可変機構５０とを備えている。
加熱機２６は、例えば、ヒータにより本体部２２を加熱し、該本体部内の素材を加熱する。樹脂に熱可塑性樹脂を用いる場合、ヒータは本体部を介して熱可塑性樹脂を溶融させる温度に上昇させることができればよい。充填材に木質系材料を用いる場合、素材の温度が熱可塑性樹脂の融点よりも高く、木質系材料が炭化しない温度以下となるようにヒータの加熱温度を設定すると、木質系材料を炭化させずに両者を溶融混合することができる。
押出機用型３０は、コンパウンドＭ２０を押し出す押出口４２を有する金属製ダイ４０と、本体部２２内で素材が流れる流路Ｆ１の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整可能な断面積可変機構５０とを備えている。
図３は押出機用型３０の外観を流路Ｆ１の外側から見て示す斜視図、図４は押出機用型３０の外観を流路Ｆ１側から見て示す斜視図である。
ダイ４０は、流路Ｆ１の外側および内側からコンパウンドの押出方向Ｄ１と平行にみたとき、押出口４２を除いて中心軸ＡＸ１を中心として点対称の形状とされている。ダイ４０は、外側に向かって中心軸ＡＸ１を中心とする短い略円柱状の凸部４０ａが形成され、中心軸ＡＸ１を中心とする外周部が内側に向かって延出した延出部４０ｂとされ、中心軸ＡＸ１上に押出方向Ｄ１へ貫通した雌ねじ部４４が形成され、該雌ねじ部を取り巻く形状で凸部４０ａの位置にて押出方向Ｄ１へ貫通した押出口４２ａ〜ｃが形成され、凸部４０ａよりも径方向外側かつ延出部４０ｂよりも径方向内側の位置にて押出方向Ｄ１へ貫通した複数のボルト止め穴４６が形成されている。
延出部４０ｂの内周面は、本体部のヘッド２２ａの外周をはめ込むことができる位置に形成されている。従って、ダイ４０は、ヘッド２２ａの外周面で位置決めされ、複数のボルトで固定される。
ダイ４０は、流路Ｆ１の外側および内側からコンパウンドの押出方向Ｄ１と平行にみたとき、押出口４２を除いて中心軸ＡＸ１を中心として点対称の形状とされている。ダイ４０は、外側に向かって中心軸ＡＸ１を中心とする短い略円柱状の凸部４０ａが形成され、中心軸ＡＸ１を中心とする外周部が内側に向かって延出した延出部４０ｂとされ、中心軸ＡＸ１上に押出方向Ｄ１へ貫通した雌ねじ部４４が形成され、該雌ねじ部を取り巻く形状で凸部４０ａの位置にて押出方向Ｄ１へ貫通した押出口４２ａ〜ｃが形成され、凸部４０ａよりも径方向外側かつ延出部４０ｂよりも径方向内側の位置にて押出方向Ｄ１へ貫通した複数のボルト止め穴４６が形成されている。
延出部４０ｂの内周面は、本体部のヘッド２２ａの外周をはめ込むことができる位置に形成されている。従って、ダイ４０は、ヘッド２２ａの外周面で位置決めされ、複数のボルトで固定される。
雌ねじ部４４は、断面積可変機構の雄ねじ部５３を貫通させながら螺合させる雌ねじが形成されている。
押出口４２ａ〜ｃは、雌ねじ部４４を取り巻く形状に形成され、混合された低流動性素材を不定形の状態で押し出すようにされている。各押出口４２ａ〜ｃは、略円弧状に形成され、軸ＡＸ１を中心とする幅Ｗ１がペレットの大きさよりも広くされている。なお、ペレットの径は通常３．０〜５．０mmであり、最大でも１．０〜８．０mmの範囲内であるので、幅Ｗ１は、８．０mmより大きく、好ましくは１０mm以上、より好ましくは１５mm以上とすればよい。幅Ｗ１の上限は、特に制限はないが、例えば流路の素材混練部Ｆ１ａの半径ｄ１以下とすればよい。押出口４２ａ〜ｃの周方向の長さＷ２（円弧の周の長さに相当）も、８．０mmより大きく、好ましくは１０mm以上、より好ましくは１５mm以上とすればよい。押出口は、幅Ｗ１および周方向の長さＷ２の条件を満たす限り、一つでも、複数でもよい。
なお、押出口４２が凸部４０ａに設けられているので、押し出されて落下するコンパウンドがボルト止め穴４６に付着せず、ダイを交換する際にボルト止め穴からコンパウンドを除去する必要が無い。
押出口４２ａ〜ｃは、雌ねじ部４４を取り巻く形状に形成され、混合された低流動性素材を不定形の状態で押し出すようにされている。各押出口４２ａ〜ｃは、略円弧状に形成され、軸ＡＸ１を中心とする幅Ｗ１がペレットの大きさよりも広くされている。なお、ペレットの径は通常３．０〜５．０mmであり、最大でも１．０〜８．０mmの範囲内であるので、幅Ｗ１は、８．０mmより大きく、好ましくは１０mm以上、より好ましくは１５mm以上とすればよい。幅Ｗ１の上限は、特に制限はないが、例えば流路の素材混練部Ｆ１ａの半径ｄ１以下とすればよい。押出口４２ａ〜ｃの周方向の長さＷ２（円弧の周の長さに相当）も、８．０mmより大きく、好ましくは１０mm以上、より好ましくは１５mm以上とすればよい。押出口は、幅Ｗ１および周方向の長さＷ２の条件を満たす限り、一つでも、複数でもよい。
なお、押出口４２が凸部４０ａに設けられているので、押し出されて落下するコンパウンドがボルト止め穴４６に付着せず、ダイを交換する際にボルト止め穴からコンパウンドを除去する必要が無い。
断面積可変機構５０は、雄ねじ部５３を有してダイ４０の中心部から本体部２２内に向かって立設された金属製可動部材５２、この可動部材の基部５２ｂの外周に配置されてダイ４０の内側に固定された筒状の金属製固定部材５４、流路Ｆ１の外側からの操作により流路Ｆ１の断面積を変えるように可動部材５２を移動させる金属製操作部５６、雄ねじ部５３と螺合して可動部材５２をロックする金属製止めナット５７、を備えている。なお、固定部材５４を設けるとコンパウンドを押出口まで円滑に誘導することができるので好適であるものの、固定部材を省略することもできる。また、止めナット５７を設けると可動部材が動かないよう確実に固定されるので好適であるものの、止めナットを省略することもできる。
可動部材５２は、流路拡大部Ｆ１ｂの形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部５２ａを有し、ダイ４０から立設された方向Ｄ２へ進退することにより流路拡大部Ｆ１ｂとの間隔を変更させる部材とされている。可動部材は、流れる流動性の低い素材に圧力をかけることから、堰部材とも言える。可動部材の先端部５２ａは、流路の下流側となるほど拡がった形状になるものの、拡がりの度合いは流路拡大部Ｆ１ｂの拡がりよりも緩くされている。従って、先端部５２ａと流路拡大部Ｆ１ｂとの間で最も狭くなるのは、流路拡大部Ｆ１ｂの最も上流側の部分となる。図２では、この部分を断面積変更部分Ｆ２として示している。
以上により、流路Ｆ１を流れる素材にかかる圧力は、断面積変更部分Ｆ２で所定の圧力まで上昇し、断面積変更部分Ｆ２から押出口４２までの間に下降する。また、流路拡大部Ｆ１ｂに挿入された可動部材５２は、流路の下流側となるほど拡がった形状であるため、流路Ｆ１が断面積変更部分Ｆ２から下流側に向かって徐々に拡がっている。
以上により、流路Ｆ１を流れる素材にかかる圧力は、断面積変更部分Ｆ２で所定の圧力まで上昇し、断面積変更部分Ｆ２から押出口４２までの間に下降する。また、流路拡大部Ｆ１ｂに挿入された可動部材５２は、流路の下流側となるほど拡がった形状であるため、流路Ｆ１が断面積変更部分Ｆ２から下流側に向かって徐々に拡がっている。
可動部材の雄ねじ部５３は、先端部５２ａからダイの雌ねじ部４４を貫通して操作部５６に繋がり外周面に雄ねじが形成されている。この雄ねじは、ダイの雌ねじ部４４と螺合するようにされており、雄ねじ部５３が軸ＡＸ１を中心として回転すると可動部材５２が回転しながら押出方向Ｄ１と平行に水平移動する。
固定部材５４は、円筒形状に形成され、可動部材の立設方向Ｄ２に向けてダイ４０の内側に立設されて、可動部材の基部５２ｂの外周を覆っている。可動部材５２は、固定部材５４の内周面に摺動しながら該固定部材に対して立設方向Ｄ２および押出方向Ｄ１へ水平移動する。
固定部材５４は、円筒形状に形成され、可動部材の立設方向Ｄ２に向けてダイ４０の内側に立設されて、可動部材の基部５２ｂの外周を覆っている。可動部材５２は、固定部材５４の内周面に摺動しながら該固定部材に対して立設方向Ｄ２および押出方向Ｄ１へ水平移動する。
操作部５６は、雄ねじ部５３における上記先端部５２ａとは反対側の端部で例えば六角ナット状に形成され、雄ねじ部５３と一体化されている。これにより、操作部５６は、ダイ４０から本体部２２とは反対側となる位置に設けられ、該位置でのレンチやスパナ等の操作により可動部材５２をダイ４０から立設された方向Ｄ２へ進退させる。
止めナット５７は、例えば六角ナットとされ、ダイ４０と操作部５６との間で雄ねじ部５３と螺合している。この止めナット５７をレンチやスパナ等の操作によりダイ４０側に向けて締め付けると、コンパウンド製造時の振動等による可動部材の移動を防ぐことができる。
止めナット５７は、例えば六角ナットとされ、ダイ４０と操作部５６との間で雄ねじ部５３と螺合している。この止めナット５７をレンチやスパナ等の操作によりダイ４０側に向けて締め付けると、コンパウンド製造時の振動等による可動部材の移動を防ぐことができる。
図５は、可動部材の動作を示している。ここで、図の上段は可動部材５２を本体部２２内へ進出させた状態を示し、図の下段は可動部材５２をダイ４０側へ退避させた状態を示している。図に示すように、可動部材５２を進出させると本体部２２の内面と可動部材５２との間隔ＬがＬ１と狭くなり、可動部材５２を退避させると本体部２２の内面と可動部材５２との間隔ＬがＬ２と広くなる。このように、断面積可変機構は、自ら移動することにより、流路の断面積を変更させて素材にかかる圧力を調整する機構と言える。
なお、素材Ｍ１０が流れる流路Ｆ１の断面積は、素材Ｍ１０が流れる方向に対して垂直な断面における流路Ｆ１の面積と定義することができる。むろん、便宜上、本体部２２やスクリュー２４の中心軸ＡＸ１に沿った押出方向Ｄ１に対して垂直な断面における流路Ｆ１の面積を、流路の断面積としてもよい。この定義の断面積を変えることによっても、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することが可能であり、本発明が実施されていると言える。
なお、素材Ｍ１０が流れる流路Ｆ１の断面積は、素材Ｍ１０が流れる方向に対して垂直な断面における流路Ｆ１の面積と定義することができる。むろん、便宜上、本体部２２やスクリュー２４の中心軸ＡＸ１に沿った押出方向Ｄ１に対して垂直な断面における流路Ｆ１の面積を、流路の断面積としてもよい。この定義の断面積を変えることによっても、断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することが可能であり、本発明が実施されていると言える。
断面積変更部分Ｆ２にて素材にかける所定の圧力Ｐｆは、素材Ｍ１０やコンパウンドＭ２０や成形品Ｍ３０の性質に応じて設定すればよく、例えば、０．１〜２５MPa、０．５〜１５MPa、１．０〜５．０MPaとすることができる。圧力Ｐｆを前記下限以上にするのは流動性の低い素材に十分な練りを与えてコンパウンドおよび成形品に含まれる充填材を十分に分散させるためであり、圧力Ｐｆを前記上限以下にするのは断面積可変機構やダイや押出機構の機械的な耐久性の観点からである。ここで、上記間隔Ｌが狭くなるほど断面積変更部分Ｆ２にて素材にかかる圧力が大きくなる傾向にあるので、間隔Ｌの下限は前記圧力Ｐｆの上限以下となるようにし、間隔Ｌの上限は前記圧力Ｐｆの下限以上となるようにすればよい。
なお、ＭＦＲが０．０ｇ／10minの素材を押し出す際、ペレット成形用のダイ（押出口が直径１．０〜８．０mm）を本体部の下流側端部に取り付けた押出成形機における素材の排出圧力Ｐｅ（出口の位置Ｐ１に相当する位置における素材の圧力）が２５．０MPa以上と大きくなりすぎ、押し出すことができない。ここで、排出圧力Ｐｅは、押出成形機内において出口の位置Ｐ１に相当する位置に圧力計の検出部を挿入して測定することができる。排出圧力Ｐｅが２５．０MPa以上となる流動性の非常に低い素材では、ペレット成形用のダイを装着した押出成形機では機械の耐久性の観点からペレットの成形を行っていない。
本実施形態では、ダイの押出口の幅Ｗ１および周方向の長さＷ２をペレットの大きさ以上として、素材の排出圧力Ｐｅを２５．０MPa未満と小さくし、押出口からコンパウンドが円滑に押し出されるようにしている。コンパウンドの排出圧力の観点から、押出口は、素材の排出圧力Ｐｅを５．０MPa以下、より好ましくは３．０MPa以下、さらに好ましくは１．０MPa以下にさせる形状とすればよい。例えば、押出口の幅Ｗ１と周方向の長さＷ２の短い方を長くすれば排出圧力を小さくすることができる。すると、単位時間あたり不定形のコンパウンドを大量に押し出すことができるので、コンパウンドを大量生産することができる。また、押出口の幅Ｗ１および周方向の長さＷ２を調節することによって、排出圧力Ｐｅを調整することができる。
本実施形態では、ダイの押出口の幅Ｗ１および周方向の長さＷ２をペレットの大きさ以上として、素材の排出圧力Ｐｅを２５．０MPa未満と小さくし、押出口からコンパウンドが円滑に押し出されるようにしている。コンパウンドの排出圧力の観点から、押出口は、素材の排出圧力Ｐｅを５．０MPa以下、より好ましくは３．０MPa以下、さらに好ましくは１．０MPa以下にさせる形状とすればよい。例えば、押出口の幅Ｗ１と周方向の長さＷ２の短い方を長くすれば排出圧力を小さくすることができる。すると、単位時間あたり不定形のコンパウンドを大量に押し出すことができるので、コンパウンドを大量生産することができる。また、押出口の幅Ｗ１および周方向の長さＷ２を調節することによって、排出圧力Ｐｅを調整することができる。
上述した押出口４２は雄ねじ部５３や操作部５６や止めナット５７の上部を除いて雌ねじ部４４を取り巻く位置に形成されているので、押し出されて落下するコンパウンドが雄ねじ部５３や操作部５６や止めナット５７に付着せず、可動部材５２を進退させる際に雄ねじ部５３や操作部５６や止めナット５７からコンパウンドを除去する必要が無い。
以上の構成を有するコンパウンド製造装置１０は、本体部２２内で素材Ｍ１０を必要に応じて加熱し、押出機構２４，２５にて混練しながら移送し、断面積可変機構にて断面積を変更した部分で素材にかかる圧力を所定の圧力まで上昇させて流動性の低い素材に練りを与える。そして、練りを与えた素材をダイの押出口４２から成形することなく不定形の状態で押し出し、コンパウンドＭ２０を形成する。コンパウンドＭ２０は、素材中の充填材の配合割合が多いといわゆるぼそぼそとした崩壊性を有する状態で押し出されて粉っぽい性状となり、素材中の樹脂の配合割合が多いと太いうどん状で押し出されて軟化状態の塊とされる。
生成したコンパウンドは、汎用的な樹脂成形用の押出成形機や射出成形機を用いて成形品Ｍ３０の形状に成形することができる。例えば、図６に示すように、ホッパ６１、コンパウンドの押出方向を軸とした円筒形状の金属製外筒部６２、同外筒部６２の素材出口側（図の右側）の端部に取り付けられた金属製ダイ６３、外筒部６２内に挿入されたスクリュー６４、同スクリューを回転駆動するスクリュー軸駆動モータ６５、外筒部６２に併設されて当該外筒部内を所定温度に加熱する加熱機（混練用素材加熱機構）６６、ダイ６３の外側（右側）に設けられたカッタ６７、を備える加熱機付き一軸スクリュー混練押出成形機６０を用いることができる。同押出成形機６０は、ダイ６３の押出口６３ａから軟化状態の素材を押し出して成形品の形状に成形する。成形品の形状に成形された素材は、図示しない冷却槽にて冷却されて固化し、成形品Ｍ３０として冷却槽から回収される。冷却槽には冷却機にて冷却された冷水が供給されるようになっており、成形品どうしが接着することを防止させる。
（３）コンパウンド製造装置の動作およびコンパウンド製造方法の作用：
以下、本コンパウンド製造方法の作用を本コンパウンド製造装置１０の動作とともに説明する。
押出機用型３０を押出機２０に取り付ける際には、以下のようにすればよい。
まず、可動部材５２をヘッド２２ａ側から本体部２２内に挿入し、ダイの延出部４０ｂの内周面にヘッド２２ａをはめ込む。このとき、ヘッド２２ａの各ボルト止め穴にダイの各ボルト止め穴４６を合わせて位置決めする。そして、ダイのボルト止め穴４６およびヘッド２２ａのボルト止め穴にボルトを挿入してボルト止めすることにより、押出機用型３０が本体部２２の下流側端部に取り付けられ、ダイ４０がヘッド２２ａに固定される。
以下、本コンパウンド製造方法の作用を本コンパウンド製造装置１０の動作とともに説明する。
押出機用型３０を押出機２０に取り付ける際には、以下のようにすればよい。
まず、可動部材５２をヘッド２２ａ側から本体部２２内に挿入し、ダイの延出部４０ｂの内周面にヘッド２２ａをはめ込む。このとき、ヘッド２２ａの各ボルト止め穴にダイの各ボルト止め穴４６を合わせて位置決めする。そして、ダイのボルト止め穴４６およびヘッド２２ａのボルト止め穴にボルトを挿入してボルト止めすることにより、押出機用型３０が本体部２２の下流側端部に取り付けられ、ダイ４０がヘッド２２ａに固定される。
素材が流れる流路の断面積を調整するためには、以下のようにすればよい。
まず、止めナット５７をレンチ等の操作により緩める。次に、操作部５６をレンチ等で操作し、断面積変更部分Ｆ２を所望の断面積にする所望の位置まで可動部材５２を進退させるように回転させながら水平移動させる。最後に、止めナット５７をレンチ等の操作により締める。これにより、可動部材５２は、所望の位置で固定され、断面積変更部分Ｆ２が所望の断面積にされる。
まず、止めナット５７をレンチ等の操作により緩める。次に、操作部５６をレンチ等で操作し、断面積変更部分Ｆ２を所望の断面積にする所望の位置まで可動部材５２を進退させるように回転させながら水平移動させる。最後に、止めナット５７をレンチ等の操作により締める。これにより、可動部材５２は、所望の位置で固定され、断面積変更部分Ｆ２が所望の断面積にされる。
コンパウンドを製造する際には、以下のようにすればよい。
まず、ＭＦＲが０．０ｇ／10minとなる流動性の低い素材Ｍ１０が形成されるように、充填材Ｍ１と樹脂Ｍ２と必要に応じて第三の素材Ｍ３を用意する。これらの素材Ｍ１〜Ｍ３がホッパ２１に投入されると、素材Ｍ１〜Ｍ３は本体部２２内に送り込まれ、回転するスクリュー２４により混練されて、素材Ｍ１０となる。樹脂Ｍ２が熱可塑性樹脂であれば、加熱機２６による加熱により樹脂が溶融し、素材が軟化する。素材は、スクリュー２４にて混練されながら断面積可変機構の可動部材５２に向かって水平方向に移送される。
まず、ＭＦＲが０．０ｇ／10minとなる流動性の低い素材Ｍ１０が形成されるように、充填材Ｍ１と樹脂Ｍ２と必要に応じて第三の素材Ｍ３を用意する。これらの素材Ｍ１〜Ｍ３がホッパ２１に投入されると、素材Ｍ１〜Ｍ３は本体部２２内に送り込まれ、回転するスクリュー２４により混練されて、素材Ｍ１０となる。樹脂Ｍ２が熱可塑性樹脂であれば、加熱機２６による加熱により樹脂が溶融し、素材が軟化する。素材は、スクリュー２４にて混練されながら断面積可変機構の可動部材５２に向かって水平方向に移送される。
ここで、断面積変更部分Ｆ２の流路の断面積は、上流側となる素材混練部Ｆ１ａの流路の断面積よりも小さくされている。これにより、流路Ｆ１を流れる素材にかかる圧力は、断面積変更部分Ｆ２で所定の圧力まで上昇する。その結果、断面積変更部分Ｆ２で素材に練りが与えられ、フィラー高充填であるにもかかわらず充填材が十分に分散する。
また、断面積変更部分Ｆ２から下流側の流路の断面積は、断面積変更部分Ｆ２の流路の断面積よりも大きくされている。これにより、断面積変更部分Ｆ２を通り過ぎた素材は、圧力が下降する。なお、流路Ｆ１が断面積変更部分Ｆ２から下流側に向かって徐々に拡がっているため、流路Ｆ１を流れる素材にかかる圧力は、断面積変更部分Ｆ２から徐々に低下する。その結果、素材に十分な練りが与えられ、コンパウンドおよび成形品における充填材の分散性を向上させることができる。
また、断面積変更部分Ｆ２から下流側の流路の断面積は、断面積変更部分Ｆ２の流路の断面積よりも大きくされている。これにより、断面積変更部分Ｆ２を通り過ぎた素材は、圧力が下降する。なお、流路Ｆ１が断面積変更部分Ｆ２から下流側に向かって徐々に拡がっているため、流路Ｆ１を流れる素材にかかる圧力は、断面積変更部分Ｆ２から徐々に低下する。その結果、素材に十分な練りが与えられ、コンパウンドおよび成形品における充填材の分散性を向上させることができる。
なお、充填材の配合割合が樹脂の配合割合よりも少ないフィラー低充填の樹脂成形材料を押出成形や射出成形により成形する場合には、樹脂成形材料に崩壊性が無く流動性が高いので、成形品中で充填材の分散性にばらつきは少なく、充填材が十分に分散した成形品が得られる。むろん、このような樹脂成形材料を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成する場合に、上述した断面積可変機構が無くてもコンパウンド中や成形品中の充填材の分散性にばらつきはほとんど生じず、充填材が十分に分散されたコンパウンドおよび成形品が得られる。
しかし、崩壊性を有するなどＭＦＲが０．０ｇ／10minであったりする素材を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成するとき、素材の流動性が非常に低いために、上記断面積可変機構が無ければ、素材の条件が少し違うだけでコンパウンド中および成形品中で充填材の分散性がばらつき、充填材の分散性が不十分なコンパウンドおよび成形品が得られることがある。これは、押出機構を用いてコンパウンドを生成するときに流動性の低い素材にかかる圧力にばらつきが生じるためと推察される。
本発明では、上記断面積可変機構５０にて流路Ｆ１の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整することができるので、該断面積を変更した部分Ｆ２でコンパウンドの練りの状態を調節することが可能になる。例えば、コンパウンドを少量製造したとき目視や顕微鏡観察等によりコンパウンドの練りが少なく充填材の分散が不十分であることが確認されると、操作部５６を操作することにより、図５の上段に示すように本体部２２の内壁と可動部材５２との間隔Ｌを狭くして素材にかかる圧力を高くさせればよい。すると、コンパウンドの練りが十分となり、充填材が十分に分散するようになる。逆に、コンパウンドを少量製造したとき目視や顕微鏡観察等によりコンパウンドの練りが強すぎコンパウンドが褐変しすぎていることが確認されると、操作部５６を操作することにより、図５の上段に示すように本体部２２の内壁と可動部材５２との間隔Ｌを広くして素材にかかる圧力を低くさせればよい。すると、コンパウンドの練りが適正となり、コンパウンドの褐変を防ぐことができる。
しかし、崩壊性を有するなどＭＦＲが０．０ｇ／10minであったりする素材を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成するとき、素材の流動性が非常に低いために、上記断面積可変機構が無ければ、素材の条件が少し違うだけでコンパウンド中および成形品中で充填材の分散性がばらつき、充填材の分散性が不十分なコンパウンドおよび成形品が得られることがある。これは、押出機構を用いてコンパウンドを生成するときに流動性の低い素材にかかる圧力にばらつきが生じるためと推察される。
本発明では、上記断面積可変機構５０にて流路Ｆ１の断面積を変えることにより該断面積を変更した部分Ｆ２の素材にかかる圧力を調整することができるので、該断面積を変更した部分Ｆ２でコンパウンドの練りの状態を調節することが可能になる。例えば、コンパウンドを少量製造したとき目視や顕微鏡観察等によりコンパウンドの練りが少なく充填材の分散が不十分であることが確認されると、操作部５６を操作することにより、図５の上段に示すように本体部２２の内壁と可動部材５２との間隔Ｌを狭くして素材にかかる圧力を高くさせればよい。すると、コンパウンドの練りが十分となり、充填材が十分に分散するようになる。逆に、コンパウンドを少量製造したとき目視や顕微鏡観察等によりコンパウンドの練りが強すぎコンパウンドが褐変しすぎていることが確認されると、操作部５６を操作することにより、図５の上段に示すように本体部２２の内壁と可動部材５２との間隔Ｌを広くして素材にかかる圧力を低くさせればよい。すると、コンパウンドの練りが適正となり、コンパウンドの褐変を防ぐことができる。
断面積可変機構５０にて所定の圧力がかけられた素材Ｍ１０は、ダイの押出口４２の方向へ押され、該押出口から押し出される。ここで、押出口がペレットの大きさよりも大きくされているので、ＭＦＲが０．０ｇ／10min以下である非常に流動性の低い素材であっても、素材の排出圧力Ｐｅは２５．０MPa未満、通常は、０．５〜５．０MPa以下となる。すると、素材は、成形されることなく不定形の状態で容易に押し出され、コンパウンドＭ２０が形成される。なお、素材中の充填材の配合割合が比較的多かったり樹脂の配合割合が比較的少なかったりするとコンパウンドはいわゆるぼそぼそとした粉っぽい感じで押し出され、素材中の樹脂の配合割合が比較的多かったり充填材の配合割合が比較的少なかったりするとコンパウンドは太いうどん状の塊となって押し出される。
素材が崩壊性を有する素材である場合、充填材どうしの間など素材中に空隙が存在する。このような素材からコンパウンドを生成する場合、断面積変更部分Ｆ２で圧力が所定の圧力まで上昇することにより素材の空隙に樹脂が移動し、素材の密度が大きくなる。これにより、樹脂と充填材とがよくなじみ、コンパウンドおよび成形品の充填材の分散性が向上し、成形品の強度（曲げ強度等）が向上する。
なお、素材の密度が変化するからこそ、断面積可変機構によって流路の断面積を変えることにより圧力が変化する。充填材の配合割合が樹脂の配合割合よりも少ないフィラー低充填の樹脂成形材料では、密度が変化しないため、素材が流れる流路の断面積を変更したとしても素材の流速が変わるだけであり、素材にかかる圧力は変化しない。
なお、素材の密度が変化するからこそ、断面積可変機構によって流路の断面積を変えることにより圧力が変化する。充填材の配合割合が樹脂の配合割合よりも少ないフィラー低充填の樹脂成形材料では、密度が変化しないため、素材が流れる流路の断面積を変更したとしても素材の流速が変わるだけであり、素材にかかる圧力は変化しない。
また、充填材に木質系材料など空隙を有していたり溶融状態や液状の樹脂を含浸させる性質を有していたりする充填材を用いる場合、断面積変更部分Ｆ２で圧力が所定の圧力まで上昇することにより充填材に樹脂が含浸し、素材の密度が大きくなる。これにより、樹脂と充填材とがよくなじみ、コンパウンドおよび成形品の充填材の分散性が向上し、成形品の強度が向上する。
充填材に木質系材料を用い、素材Ｍ１０中の充填材の配合比を８０〜９９重量％、樹脂（好ましくは熱可塑性樹脂）の配合比を１〜２０重量％とする場合、断面積変更部分Ｆ２で素材の密度が０．９５〜１．３０ｇ／cm3、より好ましくは１．００〜１．２０ｇ／cm3となるように流路の断面積を調整すると、コンパウンド中で樹脂がまんべんなく行き渡り均質で充填材の分散性が良好なコンパウンドが得られる。なお、素材の密度を前記下限以上にするとコンパウンドが十分に均質となり、素材の密度を前記上限以下にすると木質系材料を褐変させすぎないようにすることができる。
充填材に木質系材料を用い、素材Ｍ１０中の充填材の配合比を８０〜９９重量％、樹脂（好ましくは熱可塑性樹脂）の配合比を１〜２０重量％とする場合、断面積変更部分Ｆ２で素材の密度が０．９５〜１．３０ｇ／cm3、より好ましくは１．００〜１．２０ｇ／cm3となるように流路の断面積を調整すると、コンパウンド中で樹脂がまんべんなく行き渡り均質で充填材の分散性が良好なコンパウンドが得られる。なお、素材の密度を前記下限以上にするとコンパウンドが十分に均質となり、素材の密度を前記上限以下にすると木質系材料を褐変させすぎないようにすることができる。
生成したコンパウンドＭ２０と必要に応じて第三の素材Ｍ２１を例えば図６に示す押出成形機６０のホッパ６１に原料として投入すると、モータ６５に回転駆動されたスクリュー６４の回転動作により素材Ｍ２０，Ｍ２１が混練されながらダイ方向に押される。樹脂に熱可塑性樹脂を用いた場合、加熱機６６がコンパウンドを加熱するので、熱可塑性樹脂が溶融し、素材Ｍ２０，Ｍ２１が軟化する。混練された素材は、ダイ６３から押し出され、カッタ６７にて所定の長さに切断される。これにより、コンパウンドから成形品の形状に成形され、成形物が冷却されることにより成形品が製造される。
成形品を形成するためのコンパウンドは、ＭＦＲが０．０ｇ／10minと非常に流動性の低い素材であるにもかかわらず、充填材が十分に分散している。従って、充填材の分散性が良好な成形品が得られる。
成形品を形成するためのコンパウンドは、ＭＦＲが０．０ｇ／10minと非常に流動性の低い素材であるにもかかわらず、充填材が十分に分散している。従って、充填材の分散性が良好な成形品が得られる。
以上説明したように、断面積可変機構にて流路の断面積を変更した部分でコンパウンドの練りの状態を調節することができるので、ＭＦＲが０．０ｇ／10minと非常に流動性の低い素材を押出機構にて混合して押し出してコンパウンドを製造する際に、素材を構成する成分の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを製造することが可能になる。
また、本体部はダイと比べて高価であるが、断面積可変機構がダイに設けられているので、断面積可変機構を有するコンパウンド製造装置を安価に構成することができる。さらに、流路の外側から流路の断面積を変更することができるので、素材にかかる圧力を調整する操作が容易となる。
さらに、本体部の流路拡大部に可動部材の先端部が挿入され、かつ、該可動部材が流路拡大部に向かって進退するようにされているので、簡易な構造で断面積可変機構が構成される。
さらに、ダイの押出口が流動性の低い素材を不定形の状態で押し出すようにされているので、コンパウンドが円滑に押し出され、単位時間当たりのコンパウンド製造量を増加させることができる。
また、本体部はダイと比べて高価であるが、断面積可変機構がダイに設けられているので、断面積可変機構を有するコンパウンド製造装置を安価に構成することができる。さらに、流路の外側から流路の断面積を変更することができるので、素材にかかる圧力を調整する操作が容易となる。
さらに、本体部の流路拡大部に可動部材の先端部が挿入され、かつ、該可動部材が流路拡大部に向かって進退するようにされているので、簡易な構造で断面積可変機構が構成される。
さらに、ダイの押出口が流動性の低い素材を不定形の状態で押し出すようにされているので、コンパウンドが円滑に押し出され、単位時間当たりのコンパウンド製造量を増加させることができる。
（４）各種変形例：
上述した断面積可変機構は、ダイに設けられると安価に構成される点で好適であるものの、押出機の本体部に設けられてもよいし、本体部やダイとは別に設けられてもよい。上記可動部材は、コンパウンドの押出方向Ｄ１と平行に移動可能とされると構造が簡単となる点で好適であるものの、押出方向Ｄ１とは異なる方向、例えば、押出方向とは垂直な方向へ移動可能とされてもよい。
また、押出機が素材を押し出す方向は、水平方向以外にも、水平方向からずれた方向、例えば、鉛直方向とされてもよい。
上述した断面積可変機構は、ダイに設けられると安価に構成される点で好適であるものの、押出機の本体部に設けられてもよいし、本体部やダイとは別に設けられてもよい。上記可動部材は、コンパウンドの押出方向Ｄ１と平行に移動可能とされると構造が簡単となる点で好適であるものの、押出方向Ｄ１とは異なる方向、例えば、押出方向とは垂直な方向へ移動可能とされてもよい。
また、押出機が素材を押し出す方向は、水平方向以外にも、水平方向からずれた方向、例えば、鉛直方向とされてもよい。
（５）実施例：
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
以下、実施例を示して具体的に本発明を説明するが、本発明は以下の例により限定されるものではない。
［予備試験例］
本試験例は、素材の流動性の違いによる充填材の分散性の違いをみた予備試験の例である。
充填材として、粒径１mm以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂の主成分として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６kg）におけるＭＦＲが３０（ｇ／10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。熱可塑性樹脂の副成分として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０mmのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、スクリューの回転速度を１０rpmとして使用した。ただし、この混練押出機の下流側端部には、押出機用型を取り付けなかった。
本試験例は、素材の流動性の違いによる充填材の分散性の違いをみた予備試験の例である。
充填材として、粒径１mm以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂の主成分として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６kg）におけるＭＦＲが３０（ｇ／10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。熱可塑性樹脂の副成分として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０mmのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、スクリューの回転速度を１０rpmとして使用した。ただし、この混練押出機の下流側端部には、押出機用型を取り付けなかった。
木粉８５重量部とＰＰ１３重量部とマレイン酸変性樹脂２重量部の合計１００重量部を上記加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混練しながら不定形の状態で押出機の出口部から押し出してコンパウンドを容器に受け止めた。ここで、押出機内の出口の位置における素材の温度を測定し、この温度を試験温度θとし、荷重を２．１６kgとして素材のＭＦＲをＭＦＲ測定装置にて測定したところ、ＭＦＲは０．０ｇ／10minとなった。
なお、木粉５０重量部以下とＰＰ４８重量部以上とマレイン酸変性樹脂２重量部の合計１００重量部を上記加熱機付き混練押出機に投入してコンパウンドを作製すれば、ＭＦＲは０．１ｇ／10min以上になると予測される。
［実施例］
本実施例は、混練押出機の本体部の内壁と断面積可変機構の可動部材との間隔Ｌを変更することにより、成形品中の充填材の分散性を調節した実施例である。
充填材として、粒径１mm以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂の主成分として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６kg）におけるＭＦＲが３０（ｇ／10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。熱可塑性樹脂の副成分として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０mmのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、スクリューの回転速度を１０rpmとして使用した。この混練押出機の下流側端部には、図２〜図５に示す押出機用型を取り付けた。
本実施例は、混練押出機の本体部の内壁と断面積可変機構の可動部材との間隔Ｌを変更することにより、成形品中の充填材の分散性を調節した実施例である。
充填材として、粒径１mm以下に粉砕した木粉（含水率５重量％）を用いた。熱可塑性樹脂の主成分として、ＪＩＳ Ｋ７２１０の附属書Ａ表１の条件Ｍ（試験温度２３０℃、荷重２．１６kg）におけるＭＦＲが３０（ｇ／10min）の粒状ポリプロピレン（ＰＰと記載）を用いた。熱可塑性樹脂の副成分として、マレイン酸を用いてポリプロピレンを変性したマレイン酸変性樹脂（三洋化成社製ユーメックス）を用いた。
加熱機付き混練押出機として径８０mmのコニカル二軸押出成形機（シンシナティエクストルージョン社製タイタン８０）を用い、スクリューの回転速度を１０rpmとして使用した。この混練押出機の下流側端部には、図２〜図５に示す押出機用型を取り付けた。
混練押出機の本体部の内壁と断面積可変機構の可動部材との間隔Ｌを順次、下記の間隔に変更し、これらの各条件で木粉８５重量部とＰＰ１３重量部とマレイン酸変性樹脂２重量部の合計１００重量部を上記加熱機付き混練押出機に投入し、素材を２３０℃に加熱して混練しながら不定形の状態でダイの押出口から押し出して容器に受け止めた。ここで、断面積変更部分Ｆ２（素材が流れる部分の断面積を変える部分）に温度センサおよび圧力計を挿入して該部分Ｆ２の素材の温度を測定し、この温度を試験温度θとし、荷重を２．１６kgとして素材のＭＦＲをＭＦＲ測定装置にて測定するとともに、該部分Ｆ２の圧力Ｐｆを測定した。
試験区１ 試験区２ 試験区３
間隔Ｌ ３．０mm ２．０mm １．０mm
試験区１ 試験区２ 試験区３
間隔Ｌ ３．０mm ２．０mm １．０mm
また、加熱機付きプレス成形機（株式会社セイブ製油圧プレス 型式ＨＰ−１Ｂ−Ｐ型）に平面が３００×５０mmで厚みが１０mmのプレス成形型を取り付け、このプレス成形型に上記容器中のコンパウンドを充填し、プレス温度１８０℃、３００×５０mmに対してプレス圧力１０MPa、プレス時間５分の条件でプレス成形し、得られた木質系成形体を２０℃に空冷した。この一連の処理を試験区毎に５回行った。そして、作製された木質系成形体の外観を肉眼および光学顕微鏡で観察するとともに、木質系成形体の曲げ強度をＪＩＳ Ｋ７１７１−１９９４（プラスチック−曲げ特性の試験方法）の曲げ強さに準拠して測定した。
各試験区について、コンパウンド作製時の断面積変更部分Ｆ２における素材のＭＦＲ、断面積変更箇所Ｆ２で素材にかかる圧力Ｐｆ、成形品の曲げ強度、成形品中の充填材の分散性の評価、成形品の外観を表に示す。
混練押出機の本体部とダイの可動部材との間隔Ｌが３．０mmと比較的大きい場合、成形品の曲げ強度が１５．２〜５２．４MPaとばらつき、成形品中の充填材の分散性が不十分となる場合があった。これは、コンパウンドの練りが不十分となって成形品の曲げ強度がばらついたためと推察される。しかし、断面積可変機構で混練押出機の本体部とダイの可動部材との間隔Ｌを２．０mmに変えると、成形品の曲げ強度は４８．２〜５２．３MPaとばらつきが少なくなり、成形品中の充填材の分散性が向上した。これは、コンパウンドの練りが十分となって成形品の曲げ強度のばらつきが少なくなったためと推察される。
なお、間隔Ｌが１．０mmと狭いと、木粉の褐変が強くなりすぎるため、本実施例では間隔Ｌを１．０mmより広く３．０mmより狭くすることが好ましいことが示されている。
以上より、混練押出機の本体部とダイの可動部材との間隔Ｌが固定されているとコンパウンドの練りが不十分となって成形品の曲げ強度がばらつき、成形品中の充填材の分散性が不十分となる場合があるが、同間隔Ｌを変えることによりコンパウンドの練りが十分となり、成形品中の充填材の分散性が向上することがわかった。
従って、フィラー高充填の極めて流動性の低い素材を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成する場合でも、本発明の断面積可変機構によって素材が流れる流路の断面積を変えて該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することにより、コンパウンドの練りを適度にさせ、充填材の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを製造することが可能になることが確認された。
なお、間隔Ｌが１．０mmと狭いと、木粉の褐変が強くなりすぎるため、本実施例では間隔Ｌを１．０mmより広く３．０mmより狭くすることが好ましいことが示されている。
以上より、混練押出機の本体部とダイの可動部材との間隔Ｌが固定されているとコンパウンドの練りが不十分となって成形品の曲げ強度がばらつき、成形品中の充填材の分散性が不十分となる場合があるが、同間隔Ｌを変えることによりコンパウンドの練りが十分となり、成形品中の充填材の分散性が向上することがわかった。
従って、フィラー高充填の極めて流動性の低い素材を用いてコンパウンドを生成し、成形品を形成する場合でも、本発明の断面積可変機構によって素材が流れる流路の断面積を変えて該断面積を変更した部分の素材にかかる圧力を調整することにより、コンパウンドの練りを適度にさせ、充填材の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを製造することが可能になることが確認された。
（６）まとめ：
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、非常に流動性の低い素材を押出機構にて混合して押し出してコンパウンドを製造する際に、素材を構成する成分の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを製造することが可能になる。
なお、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。
以上説明したように、本発明によると、種々の態様により、非常に流動性の低い素材を押出機構にて混合して押し出してコンパウンドを製造する際に、素材を構成する成分の分散性が良好な成形品を得るための高品質のコンパウンドを製造することが可能になる。
なお、本発明は、上述した実施形態や変形例に限られず、上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、公知技術並びに上述した実施形態および変形例の中で開示した各構成を相互に置換したり組み合わせを変更したりした構成、等も含まれる。
１０，Ａ１０…コンパウンド製造装置、
２０…押出機、２２，Ａ２…本体部、
２４…スクリュー（押出機構の一部）、２５…モータ（押出機構の一部）、
３０…押出機用型、
４０，Ａ５…ダイ、４２…押出口、４４…雌ねじ部、４６…ボルト止め穴、
５０，Ａ６…断面積可変機構、
５２…可動部材、５３…雄ねじ部、
５４…固定部材、
５６…操作部、５７…止めナット、
Ｄ１…押出方向、Ｄ２…可動部材の立設方向、
Ｆ１…流路、Ｆ１ｂ…流路拡大部、
Ｆ２…断面積変更部分、
Ｍ１０…低流動性の素材、
Ｍ２０…コンパウンド、
Ｍ３０…成形品、
２０…押出機、２２，Ａ２…本体部、
２４…スクリュー（押出機構の一部）、２５…モータ（押出機構の一部）、
３０…押出機用型、
４０，Ａ５…ダイ、４２…押出口、４４…雌ねじ部、４６…ボルト止め穴、
５０，Ａ６…断面積可変機構、
５２…可動部材、５３…雄ねじ部、
５４…固定部材、
５６…操作部、５７…止めナット、
Ｄ１…押出方向、Ｄ２…可動部材の立設方向、
Ｆ１…流路、Ｆ１ｂ…流路拡大部、
Ｆ２…断面積変更部分、
Ｍ１０…低流動性の素材、
Ｍ２０…コンパウンド、
Ｍ３０…成形品、
Claims (4)
- 素材を押出機構にて混合しながら押出口から押し出すコンパウンド製造装置であって、
前記押出口を有するダイと、
前記素材が流れる流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部と、
前記ダイから前記本体部内に向かって立設された可動部材と、
前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部とを備え、
前記本体部の流路は、下流側となるほど拡がった流路拡大部を有し、
前記可動部材は、前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、
前記ダイは、前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部が形成され、
前記押出口は、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に形成されていることを特徴とするコンパウンド製造装置。 - 前記流路を流れる素材にかかる圧力を、前記流路拡大部の最も上流側の部分で所定の圧力まで上昇させ、前記流路拡大部の最も上流側の部分から前記押出口までの間に下降させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のコンパウンド製造装置。
- 素材を押し出す流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路の下流側端部に取り付けられる押出機用型であって、
押出口を有するダイと、
前記素材が流れる流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから立設された可動部材と、
前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部とを備え、
前記可動部材は、前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を有し、
前記ダイは、前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部が形成され、
前記押出口は、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に形成されていることを特徴とする押出機用型。 - 素材を押出機構にて混合しながらダイの押出口から押し出すコンパウンド製造方法であって、
前記素材が流れる流路であって下流側となるほど拡がった流路拡大部を有する流路を形成するとともに該流路の下流側端部に前記ダイを取り付けた本体部内に向かって前記ダイから可動部材を立設し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動させる操作部を設け、前記可動部材に前記流路拡大部の形状に合わせて上流側となるほど細くなった先端部から前記ダイを貫通して前記操作部に繋がり外周面に雄ねじが形成された雄ねじ部を設け、前記ダイに前記雄ねじ部を貫通させながら螺合させる雌ねじ部を形成し、前記流路の外側からの操作により前記流路の断面積を変えるように前記可動部材を移動可能とし、前記雄ねじ部の上部を除いて前記雌ねじ部を取り巻く形状に前記押出口を形成し、該押出口から前記素材を押し出すことを特徴とするコンパウンド製造方法。
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