JP4702941B2 - 軽量粉粒体の混合供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、軽量粉粒体の混合供給装置、特に、樹脂を射出成形する際に発生するスプルランナーの粉砕材と射出成形用原材料（以下、「バージン材」と記す。）とを混合して射出成形機に送り込むための混合供給装置に関する。

通常、樹脂を射出成形する工程では、成形製品とは別に、湯道となった不要成形品が排出される。この不要成形品はスプルランナーと称され、成形材として再利用して可能な限り成形コストを抑え、かつ廃棄物を少なくするためにリサイクル処理されている。
例えば、特許文献１，２，３に見られるように、スプルランナーを粉砕機にて粉砕してリサイクル再生材料を形成し、このリサイクル再生材料をバージン材と混合して射出成形機に導入している。
特開平６−２３８６６５号公報 特開平８−２０７０４２号公報 特開２００４−３３８３５８号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明では、スプルランナーを粉砕してリサイクル再生材料とし、射出成形機の混合部への直前にバージン成形材と混合している。このため、混合部へは、いわゆる層状で供給されることになり、均一な混合ができているとはいえない。
また、特許文献２，３に記載の発明は、リサイクル再生材料とバージン成形材の供給量制御のために大掛かりな装置を必要とする。このため、高価な設備投資のわりには汎用性に乏しく、特定の原料配分専用の専用機としての使用に止まっている。

ところで、射出成形に用いる樹脂のバージン材及び粉砕材料は、通常、粉粒体形状で射出成形機ホッパーに供給されている。ところが、粉粒状の樹脂は吸湿しやすく、長時間粉粒状態で保持すると水分吸収量が多くなる。水分吸収量が多いと、加水分解を起す等、品質の低下に繋がる。そのため、射出成形に用いられる樹脂は、射出成形作業前に熱風式乾燥機，除湿乾燥機，真空乾燥機等で指定された温度・時間以上の乾燥を行っており、手間とコストがかかっている。
そこで、一般に、粉粒状樹脂の吸湿が進行しないような対策が採られているが、特許文献１〜３に記載の発明では、上記吸湿に対して考慮が払われているか否か定かでない。

また、上記特許文献１〜３に関係なく、一般に、リサイクル再生材料は全てを再利用するのではなく、一定量のみを再利用する場合が多い。これは、中間素材の利用者及び最終製品の利用者に対して安全が保障されたものを提供しなければならないという大前提が存在するためである。大量の廃棄物を排出することが非効率的だとか環境に悪影響を及ぼすだとかを論ずる以前の問題である。

本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、樹脂製品を射出成形する際に生成するスプルランナー粉砕材をバージン材と効率的に混合し、次工程に供給するための簡便な装置を提供することを目的とする。
さらには、吸湿しやすいスプルランナーを、射出成形機から排出された後、直ちに粉砕し、その粉砕材をバージン材と混合して射出成形機に送り込む装置を安価に提供することを目的とする。

そして、本発明の軽量粉粒体の混合供給装置は、その目的を達成するため、複数種の軽量粉粒体を混合して利用装置に送出する混合供給装置であって、（ａ）下方絞り形状を有し、かつ側部に材料供給口を、上部に吸引装置連結口を、底部に円形の材料排出口をそれぞれ有する独立した複数のタンクと、（ｂ）該各タンクの材料排出口の下部にそれぞれ傾斜して配置されたガイドと、（ｃ）該各ガイド上、前記タンクの材料排出口との間にそれぞれ載置された前記材料排出口よりも径が太い軽量球状体と、（ｄ）前記複数のタンクの下方絞り部を取り囲み、前記ガイド及び前記軽量球状体を収容したホッパーとを備え、（ｅ）ホッパー下部の排出口が利用装置の原料供給口に連結されていることを特徴とする。

２個のタンクを有し、一方の材料供給口にバージン材の供給路が、他方の材料供給口にスプルランナー粉砕材の供給路が接続されて、射出成形機に送込む原料樹脂粉粒体の混合供給装置とすることができる。
この際、スプルランナー粉砕機が射出成形機近傍に配置されて、射出成形スプルランナーの粉砕材が直ちに他方のタンクの材料供給口に供給されるようにすることが好ましい。
また、一方のタンク材料供給口に接続されるバージン材供給路がホッパードライヤーに連接されていることが好ましい。

本発明装置により、樹脂を射出成形する際に生成する不要部分であるスプルランナーを効果的に再利用することができる。殊に金型設計段階で、成形時に生成するスプルランナーの量を予測し、成形製品に見合う量のバージン材を供給するようにすることが可能になり、環境に優しい物作りに貢献できる。
しかも、スプルランナーへの水分の吸収を抑制できるため、原料素材全てにバージン材料を使用した成形品とほぼ同等に近い特性を備えた射出成形品の製造も可能になる。

本発明装置は、成形用樹脂原料に限らず、人の口に入る食品の取扱いに適用することもできる。この場合には、軽量球状体以外の構成材料を錆び難いステンレス鋼製にし、外観よりも内側を重視した構造に徹底して衛生面を高めたものとすることが好ましい。
例えば、もち米からなる餅を商品とした分野にあっても、商品として販売できない餅やクズが発生する場合がある。このような場合にあっても、商品以外のクズ等を取り出し、一定の処理を施した上で乾燥した後、所定の大きさに粉砕すれば、この粉砕物を、本発明装置を適用して適宜使用分野に供給することが可能になる。
このように、粉粒体の状態であれば、種類に関係なく、一定量の混合を機械化し、無駄をなくして衛生的に、かつ低コストで処理・供給することができる。

本発明の軽量粉粒体の混合供給装置を、樹脂の射出成形時の原材料供給装置として用いた形態について説明する。
一般的な樹脂射出成形装置は、図１に示されるように、成形機本体Ａと、成形機から排出されるスプルランナー粉砕機Ｂと、スプルランナー粉砕材とバージン材を混合する混合供給装置Ｃと、混合装置Ｃにバージン材を供給するホッパードライヤーＤと、成形機に混合原料を供給する原料ホッパーＥとを備えていることが普通である。
本発明の軽量粉粒体の混合供給装置は、上記のような樹脂射出成形装置の原料混合装置Ｃとして用いられる。

そして、本発明の軽量粉粒体の混合供給装置は、図２に示されるように、下方絞り形状１−１，１−２を有し、かつ側部に材料供給口２−１，２−２を、上部に吸引装置連結口３−１，３−２を、底部に円形の材料排出口４−１，４−２をそれぞれ有する独立した２個のタンク５−１，５−２と、該各タンクの材料排出口の下部にそれぞれ傾斜して配置された２本の平行な棒状体からなるガイド６−１，６−２と、該各ガイド上、前記タンクの材料排出口との間にそれぞれ載置された前記材料排出口よりも径が太い軽量球状体７−１，７−２と、前記二個のタンクの下方絞り部１−１，１−２を取り囲み、ガイド６−１，６−２及び軽量球状体７−１，７−２を収容したホッパー８とを備え、ホッパー下部の排出口９が利用装置の原料供給口、すなわち射出成形機の原料ホッパーに連結されている。ホッパー８にガイド６−１，６−２及び軽量球状体７−１，７−２を収容する態様としては、ガイド６−１，６−２を固定し、当該ガイド６−１，６−２上に軽量球状体７−１，７−２を載せた態様の軽量球状体ケースが、ホッパー８の内側に内装されていることが好ましい。

なお、図２は、当該混合装置を左側面方向から見た形状を左側面図とし、右側面方向から見た形状を右側面図とするとともに、正面から見た形状を正面図として一つの図に同時に表記したものであり、図中８及び９で示すホッパー及び排出口は同一のものからなっている。
また、１０は負圧吸引装置に繋がるパイプ、１１−１，１１−２は主切替弁、１２−１，１２−２は軽量球状体６−１，６−２の上方への移動を起動させる補助切替弁、１３−１，１３−２は独立タンク用フィルター、１４−１，１４−２はタンクの加圧とフィルター１３−１，１３−２の目詰まり防止を兼ねたエアーノズルである。さらに、ホッパー８側壁の前記軽量球状体７−１，７−２の当接箇所には円形の開口が設けられ、当該開口が前記補助切替弁１２−１，１２−２で開閉されるように構成されている。

なお、主切替弁１１−１，１１−２及び補助切替弁１２−１，１２−２の開閉動作は、エアー圧力を使用したソレノイドバルブでシリンダーを駆動させることによりなされる。
スプルランナー粉砕機Ｂをタンク５−１の材料供給口２−１に、バージン材を供給するホッパードライヤーＤをタンク５−２の材料供給口２−２に連接させ、ホッパー８の排出口９を成形機の原料ホッパーＥに接続した混合供給装置にあっては、その動作態様は、次のようになる。

主切替弁１１−１を開にしてタンク５−１の内部を吸引した状態で補助切替弁１２−１を開にし、ホッパー８を密閉状態から開放状態にする。タンク５−１の内部が吸引されているのでタンク５−１の底部材料排出口４−１から大気が吸引されるのに伴って軽量球状体７−１をガイド６−１上で上方に移動させ、タンク５−１の材料排出口４−１を塞ぐ。この時点でタンク５−１内はより負圧状態となり、材料供給口２−１からスプルランナー粉砕材がタンク５−１内に吸い込まれる。この際、タンク５−１の上方、吸引装置連結口３−１にはフィルター１３−１が取り付けられているので、タンク５−１内に吸引されたスプルランナー粉砕材が吸引装置連結口３−１に吸い込まれることはない。

続いて、主切替弁１１−２を開にしてタンク５−２の内部を吸引した状態で、補助切替弁１２−２を開にして軽量球状体７−２のガイド６−２上での上方への移動を促し、タンク５−２の吸引と相俟ってタンク５−２の材料排出口４−２を塞ぐ。この時点でタンク５−２内はより負圧状態となり、材料供給口２−２からバージン材がタンク５−２内に吸い込まれる。この際、タンクの上方、吸引装置連結口３−２にはフィルター１３−２が取り付けられているので、タンク内に吸引されたバージン材が吸引装置連結口３−２に吸い込まれることはない。

次に、所定時間吸引してスプルランナー粉砕材及びバージン材をタンク内に吸い込んだ後に、補助切替弁１２−１，１２−２を閉状態に戻し、その後に主切替弁１１−１，１１−２を閉にするとともに、タンク加圧用エアーノズル１４−１，１４−２を作動させる。この操作・作動でタンク５−１，５−２内の負圧を解消し、上部よりエアー圧力を加えることにより、軽量球状体７−１，７−２の弁作用が解除され、軽量球状体７−１，７−２はガイド６−１，６−２に沿って所定位置に戻る（図３参照）。
なお、主切替弁１１−１，１１−２を閉じる前に補助切替弁１２−１，１２−２の閉操作を行わないと、開放口からの大気の流入・排出によってホッパー８内の粉粒材料が散乱され、場合によっては、開放口から粉粒材料が飛散することがある。

タンク５−１，５−２内の負圧状態が解消されると、タンク５−１，５−２内に吸い込まれた粉粒体は上部のタンク加圧用エアーノズル１４−１，１４−２からのエアー圧力及び自重でホッパー８内に落下する。この際、図３に見られるように、落下する２種の粉粒体Ｍは軽量球状体７−１，７−２に当って落下方向が変えられ、混合されることになる。２種の粉粒体、すなわちスプルランナー粉砕材及びバージン材は混合層となってホッパー８の底部に溜まり、その排出口９から適宜成形機の原料ホッパーＥに送給される。

なお、タンク５−１，５−２内に供給されるスプルランナー粉砕材及びバージン材の供給量は、負圧吸引装置に設けられたプログラマブルコントローラーによりタンクの負圧吸引時間をプログラム化された時間で調整される。すなわち、スプルランナー粉砕材とバージン材の混合割合は、主切替弁１１−１，１１−２を開閉させるタイミングの設定によりなされる。後に詳記するように、金型の形状等によるスプルランナーの生成量に応じて、上記スプルランナー粉砕材とバージン材の混合割合を自動的に調整する。場合によっては、スプルランナーを廃棄することなく全量を使用することも可能である。

このように、本発明の混合供給装置にあっては、タンク材料排出口の下部に配置した軽量球状体に当該排出口を塞ぐ弁の作用と、落下する粉粒体の流れを変えて複数種の軽量粉粒体の混合させる作用を兼ねさせている。個々の独立したタンクでの吸引により容易に移動して材料排出口に吸着してタンク内を密閉状態にするとともに、密閉状態が解除されると瞬時にして材料を排出させる弁作用を持たせるとともに、落下する軽量粉粒体の落下方向を変えさせる軽量球状体としては、空気の流れに敏感であり、しかも被混合材料である軽量粉粒体に対しての耐摩耗性と耐衝撃性に優れ、方向性がないものを用いることが好ましい。この意味からも、合成樹脂からなる中空球状体を用いることが好ましい。

断面円形の排出口を下方から当接させる軽量球状体からなる弁で開閉するように構成することにより、弁を開くと同時に排出口全体を開放して、タンク内に溜められた軽量粉粒体を瞬時に落下させることができる。また、弁を開閉させる付属機器類等がないので、開閉機構に粉粒体が詰って開閉動作を妨げるようなことはない。タンク内空気圧の調整のみで、円滑に開閉動作を行うことができる。
材料替えの際の清掃等も容易に行え、混合供給装置そのものの汎用性が向上する。

次に、成形機本体Ａと、成形機から排出されるスプルランナー粉砕機Ｂと、スプルランナー粉砕材とバージン材を混合する混合供給装置Ｃと、混合供給装置Ｃにバージン材を供給するホッパードライヤーＤと、成形機に混合原料を供給する原料ホッパーＥとを備えている射出成形装置において、本発明の混合供給装置を使用するとともに、スプルランナー粉砕機Ｂ及びホッパードライヤーＤの設置位置を調整して、原料樹脂の吸湿を抑制し、品質に優れた射出成形品を効率的に製造する態様について説明する。

図１に示すように、成形機本体Ａの近傍に、図４に示されるスプルランナー粉砕機と、図５に示されるホッパードライヤーと、本請求項１の混合供給装置が備えられている。
スプルランナー粉砕機は、スプルランナーカウント装置を付設した装入口２１と、その内部に破砕ロータ２２と、下部に粉砕材料タンク２３を備えている。粉砕材料タンクの下部に設けた粉砕材料出口２４が、前記混合供給装置のタンク５−１の材料供給口２−１に繋げられている。
スプルランナー粉砕材の吸湿を抑制する意味でも、スプルランナー粉砕機及び混合供給装置は、成形機本体に近接して配置することが好ましい。

ホッパードライヤーは、ヒーター類を内蔵し、送風機から送風された空気を加熱して乾燥タンク２６に熱風を送り込みコントロールボックス２５，熱風を排気する排気口２７及び乾燥材料落下出口２８を備え、乾燥材料落下出口２８の下部に設けたバージン材出口２９が前記混合供給装置のタンク５−２の材料供給口２−２にパイプ３０で繋げられている。なお、タンク５−２内を吸引したとき、バージン材の流動を行いやすくするために、連結パイプ３０の前記バージン材出口２９側に吸気口３１を設けることが好ましい。
ところで、ホッパードライヤーはバージン材に含有されている水分を除去するために加熱されているため、周辺の温度・湿度が高くなりやすい。周辺の温度・湿度が高くなると、作業環境を悪化させる。このため、このホッパードライヤーは、射出成形装置付近より離し、別室に配置することが好ましい。

本発明の混合供給装置を用い、他の機器を好ましく配置した射出成形機にあっては、ホッパードライヤーで乾燥される樹脂がバージン材のみになるため、ホッパードライヤーの容量は、混合材料を乾燥していたときと比べて約半分にまで小さくすることができ、電力消費量も少なくすることができる。なお、本発明による混合供給装置そのものが、吸引装置を用いて粉粒体を移動・供給させているので、ホッパードライヤーを別室に配置し、ホッパードライヤーと混合供給装置間を１０数ｍ離しても、粉粒体の安定供給そのものにはほとんど影響しない。

混合供給装置により混合された粉粒体原料は、図６に示される原料ホッパーを経て、射出成形機の材料供給口３２に供給される。混合供給装置においても、ホッパー８の底部に溜まったスプルランナー粉砕材とバージン材は混合されているが、吸引作用を利用して材料を移動させることにより、原料ホッパーに送給される段階でより均一に混合されることになる。

そして、原料ホッパーは、側部に完全混合材料入口３３と、上部に吸引口３４と、下部に前記射出成形機の材料供給口３２に繋がる検視連結管３５と、当該検視連結管の側部にセンサー３６を備えている。そして、完全混合材料入口３３は、前記混合供給装置の排出口９と繋げられている。なお、上部の吸引口３４にもフィルターが取り付けられている。
一部透明材料からなる検視連結管３５の側部に設けるセンサー３６としては、静電容量型センサーでも透過型センサーでもよい。
なお、図６中、３７は射出成形機の加熱筒内のスクリューである。

近年、射出成形機では、１ショットの重量及び１ショットに要する時間に対してほとんど誤算が生じないように、重量制御、時間制御がなされている。そして、製品重量に応じて、要したショット数，要した時間，スプルランナー生成量，原材料使用量等を正確に計算することができるようになっている。
上記のようなバージン材及びスプルランナー粉砕材使用量のデータを、成形製品に応じてプログラム化し、そのソフトにしたがって本発明の混合供給装置を作動させると、必要な量のスプルランナー粉砕材とバージン材の混合が容易に行われ、完全に混合された射出成形原料を成形機ホッパーに供給することが可能になる。

射出成形装置の構造及び材料の流れを概略的に説明する図 本発明混合供給装置の構造を概略的に説明する図 軽量球状体がタンクの材料排出口からはずれ、粉粒体がタンクから排出されるときの落下態様を説明する図 スプルランナー粉砕機の構造を概略的に説明する図 ホッパードライヤーの構造を概略的に説明する図 成形機ホッパーの構造を概略的に説明する図

Claims (4)

1. 複数種の軽量粉粒体を混合して利用装置に送出する混合供給装置であって、
   （ａ）下方絞り形状を有し、かつ側部に材料供給口を、上部に吸引装置連結口を、底部に円形の材料排出口をそれぞれ有する独立した複数のタンクと、
   （ｂ）該各タンクの材料排出口の下部にそれぞれ傾斜して配置されたガイドと、
   （ｃ）該各ガイド上、前記タンクの材料排出口との間にそれぞれ載置された前記材料排出口よりも径が太い軽量球状体と、
   （ｄ）前記複数のタンクの下方絞り部を取り囲み、前記ガイド及び前記軽量球状体を収容したホッパーとを備え、
   （ｅ）ホッパー下部の排出口が利用装置の原料供給口に連結されていることを特徴とする軽量粉粒体の混合供給装置。
2. ２個のタンクを有し、一方の材料供給口に射出成形用原材料の供給路が、他方の材料供給口に射出成形スプルランナー粉砕材の供給路が接続されている請求項１に記載の軽量粉粒体の混合供給装置。
3. スプルランナー粉砕機が射出成形機近傍に配置されて、射出成形スプルランナーの粉砕材が直ちに他方の材料供給口に供給される請求項２に記載の軽量粉粒体の混合供給装置。
4. 一方の材料供給口に接続される射出成形用原材料供給路がホッパードライヤーに連接されている請求項２又は３に記載の粉粒体の混合供給装置。

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