JP4932600B2

JP4932600B2 - 射出成形装置のクリーニング方法

Info

Publication number: JP4932600B2
Application number: JP2007136574A
Authority: JP
Inventors: 和仁木村
Original assignee: Fujikura Ltd
Current assignee: Fujikura Ltd
Priority date: 2007-05-23
Filing date: 2007-05-23
Publication date: 2012-05-16
Anticipated expiration: 2027-05-23
Also published as: JP2008290298A

Description

本提案は、熱可塑性樹脂の成形分野で用いられる射出成形装置のクリーニング方法に関し、効率的なクリーニング方法を明示するものである。本発明の方法を用いることによって、射出成形装置のクリーニングにおいて残留する樹脂カスを少なくし、クリーニングに要する時間とコストを低減し、低コストで機械稼動率を向上することが可能となる。

熱可塑性樹脂の射出成形装置は、一般に、先端にノズルを有する加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に進退可能に挿入されるスクリューとを有する押出機と、押出機先端のノズルに連結して設けられた成形金型とを有してなり、押出機に所望の熱可塑性樹脂を投入し、押出機内で該樹脂を溶融混練して先端側に移送し、ノズルから押出して成形金型のキャビティ内に射出し、成形品を製造する構造になっている。この射出成形装置を用いる熱可塑性樹脂の射出成形において、使用する樹脂を交換する場合には、押出機内の残留樹脂を除去するため、クリーニングを行う必要がある。

従来、射出成形装置の押出機のクリーニング方法に関して、例えば、特許文献１に開示された洗浄装置が提案されている。
特許文献１には、樹脂成形機のスクリュー表面に固着した樹脂汚れを除去するスクリュー用洗浄装置において、少なくともスクリューの螺旋状のスクリュー部分を収容できる寸法を有する洗浄槽内に陽極電極を設けると共に、該洗浄槽の開口周縁付近にスクリューの後端を把持するチャックを設け、該チャックを陰極電極と導通する一方、上記陽極電極および陰極電極に接続する電解用電源供給器を設け、スクリュー後端を上記チャックで把持された姿勢で洗浄液を充たした洗浄槽内に配置されたスクリューを、上記電解用電源供給器による各電極への電源供給でスクリュー表面を電解洗浄する構成としていることを特徴とする樹脂成形機のスクリュー用洗浄装置が開示されている。
特開２００２−１４４３７４号公報

しかしながら、特許文献１に開示された従来技術は、スクリューの超音波洗浄の際は成形機本体からスクリューを取り外さなければならず、作業工数の増加と稼動率の低下という問題がある。さらに洗浄の対象はスクリュー本体のみであり、樹脂カスが最も残留しやすい射出ノズル内側や、シリンダ内壁に対してのクリーニング方法は明示されていない。

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、射出成形装置のクリーニングにおいて残留する樹脂カスを少なくし、クリーニングに要する時間とコストを低減し、低コストで機械稼動率を向上することが可能な方法の提供を目的とする。

前記目的を達成するため、本発明は、先端にノズルを有する加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に進退可能に挿入されるスクリューとを有する押出機を有する熱可塑性樹脂の射出成形装置のクリーニング方法において、
加熱シリンダのノズル部と、加熱シリンダ本体部と、スクリューとにそれぞれ超音波振動子を取り付け、この射出成形装置を用いて熱可塑性樹脂の射出成形を行った後、押出機にパージ材を供給し、パージ材を押出して残留樹脂をパージする前とパージ中とのいずれか一方又は両方で、超音波振動子から押出機に超音波を印加することを特徴とする射出成形装置のクリーニング方法を提供する。

本発明の射出成形装置のクリーニング方法において、ノズル部に２箇所以上の超音波振動子を取り付けたことが好ましい。

本発明によれば、射出成形装置のクリーニングにおいて残留する樹脂カスを少なくし、クリーニングに要する時間とコストを低減し、低コストで機械稼動率を向上することができる。

一般に、射出成形装置を使用する場合には、いわゆる「材料換え」という作業が存在する。例えば、使用する熱可塑性樹脂材料には、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体（ＡＢＳ）をはじめ、様々なプラスチック材料があり、その分子量分布や結晶化度等の違いによっても、材料特性が異なることが知られている。さらに、着色剤、安定剤、酸化防止剤といった添加剤の配合の有無や添加量によっても、材料特性が異なることが知られている。従って、射出成形の条件（例えば、温度や圧力）もこれらの材料特性に最適な条件で実施することが知られている。また、同一材料であっても、製造ロットによる特性値のばらつきがあることは公知であるし、射出成形装置にて加工する際の温度や湿度といった外部条件が変わった場合でも、射出成形の最適条件が変化することが知られている。

前述したように、射出成形装置で成形品を製造する場合には、異種材料であれば無論のこと、同一材料であってもロットばらつきがあるため、必然的に「材料換え」という作業が存在することは明白である。本発明は、この「材料換え」作業を効率的に行うことによって、作業時間の短縮と装置の稼動率の向上を可能とする射出成形装置のクリーニング方法を提案するものである。

一般に、射出成形装置の材料換えの場合、ノズル内側および加熱シリンダ内壁に残留する最初の樹脂（樹脂カス）を完全に削ぎ落とす必要がある。そうでないと、次の材料を投入した際に混ざってしまうことになり、成形品としては異物混入となり不良品である。この樹脂カスの除去方法として、パージ材を高圧で射出することにより、樹脂カスを除去する方法が知られている。しかしながら、この手法は、残留する樹脂カスが多い場合、大量のパージ材と多大な時間を要するので、高コスト・機械稼動率の低下という問題がある。

本発明は、残留する樹脂カスを少なくし、パージ材使用量とパージ時間を低減し、低コストで機械稼動率を向上せしめる射出成形装置のクリーニング方法を提案するものである。

図１及び２は、従来の射出成形機におけるパージによる樹脂カスのクリーニング方法を例示する断面図である。これらの図中、符号１は射出成形装置の押出機、２は加熱シリンダ、３はノズル部、４はスクリュー、５は樹脂押出口、６は樹脂カス（残留樹脂）、７はパージ材である。この押出機１は、先端に樹脂押出口が開口したノズル部３を有する加熱シリンダ２と、該加熱シリンダ２内に進退可能に挿入されるスクリュー４とを有する構成になっている。

図１は、「材料換え」作業におけるパージ直前の状態を示し、この押出機１の加熱シリンダ２内面、ノズル部３内面及びスクリュー外面には、材料換え以前に使用していた樹脂からなる樹脂カス６が残留している。
図２は、パージによって、前述した各面に残留している樹脂カス６をパージ材７によってパージしている状態を示している。

材料換えを行う場合、図１に示すように、押出機１の加熱シリンダ２内面、ノズル部３内面及びスクリュー外面に残留している、前使用樹脂の樹脂カス６をパージによりクリーニングするには、図１に示すように、押出機１にパージ材７を投入し、これを高圧で押出すことによって樹脂カス６をパージする。残留した樹脂カス６は、図２に示すように、パージ材７によって削ぎ落とされ、パージ材７と共に樹脂押出口５から押出される。

しかし、実際にこれらの樹脂カス６を完全に除去するには、このようなパージ作業を多数回繰り返し行う必要があるため、その回数に比例して大量のパージ材７が必要となり、そのコストが嵩むと共に、パージを複数回行わなければならないことから、クリーニングに多くの時間を要する問題がある。

本発明は、このパージの効率を格段に高めるため、図３に示す押出機１０を備えた射出成形装置におけるクリーニング方法を提供する。
図３に示す押出機１０は、先端に樹脂押出口が開口したノズル部３を有する加熱シリンダ２と、該加熱シリンダ２内に進退可能に挿入されるスクリュー４とを有してなり、加熱シリンダ２のノズル部３と、加熱シリンダ２の本体部と、スクリュー４とに、それぞれ超音波振動子１１を取り付けたことを特徴としている。

この超音波振動子１１としては、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、水晶などの圧電素子と、該圧電素子に高周波電圧を印加する高周波電源とを有し、所定の周波数及び出力の超音波を発生させるものが使用され、各種の市販品の中から、適宜選択してしようすることができる。

この超音波振動子１１の各部への配置個数は、特に限定されないが、ノズル部３については２つ以上の超音波振動子１１を配置することが好ましい。

図３に示す押出機１０を備えた射出成形装置のクリーニング方法は、この射出成形装置を用いて熱可塑性樹脂の射出成形を行った後、押出機１０にパージ材７（例えば、窒素ガスや新たに射出成形に用いる樹脂）を供給し、このパージ材７を押出して、押出機１０内に残留する樹脂カス６をパージする前とパージ中とのいずれか一方又は両方で、超音波振動子１１から押出機１０に超音波を印加することを特徴としている。

このように、パージ材７を押出しながらパージする前とパージ中とのいずれか一方又は両方で、超音波振動子１１から押出機１０に超音波を印加することによって、樹脂カス６が超音波振動によって壁面から剥がれ易くなり、パージ作業がより少ない回数で完了できる。

本発明のクリーニング方法は、インラインスクリュータイプおよびスクリュープリプラタイプの電気式成形機、油圧式成形機に適用可能である。超音波振動子１１は、押出機１０の任意の箇所に後付けすることも可能である。

［実施例１］
図３に示す押出機１０において、樹脂換え時にパージを行って、クリーニングを行った。樹脂材料として、樹脂換え前の樹脂を、テクノポリマー社製、型番；Ｆ１３９０のＡＢＳ樹脂とし、樹脂換え後の樹脂を、テクノポリマー社製、型番；Ｆ１１５０のＡＢＳ樹脂とした。
超音波振動子１１は、押出機１０のノズル部に２個、加熱シリンダ本体部に６個、スクリューに３個設置した。
樹脂換え時、超音波振動子から超音波を押出機１０に印加しながら、樹脂換え後の樹脂を押出してパージを行った。

［比較例１］
特許文献１に開示された技術に従って、樹脂換え時に押出機のクリーニングを実施した。使用した押出機は、超音波振動子を取り付けていないこと以外は、実施例１と同じであり、また使用樹脂の組み合わせも実施例１と同じとした。

［比較例２］
射出成形装置の樹脂換え時に、「分解清掃」することが知られている。シリンダ部、スクリュー部、ノズル部等をすべて分解して樹脂換え前の樹脂を清掃し、再組み立てした場合を比較例２とした。使用した押出機は、超音波振動子を取り付けていないこと以外は、実施例１と同じであり、また使用樹脂の組み合わせも実施例１と同じとした。

実施例１、比較例１〜２のぞれぞれのクリーニングにおける作業時間を表１にまとめて記す。なお、表１中の「パージ時間」は、樹脂カスを完全に除去するために行ったパージ（本例では窒素ガスを使用）の時間であり、スクリュー部の分解時間を１とした相対知である。

表１の結果より、本発明に係る実施例１では、比較例１の１／４、比較例２の１／６の作業時間でクリーニングすることができた。従って、本発明によれば、機械稼動率の向上に寄与できる。

また本発明者は、樹脂換えの際、特にノズル部の内面に樹脂カスが残りやすいことを見出し、ノズル部に取り付ける超音波振動子の数とパージ時間の相関関係を見出した。これを下記実施例２〜実施例６により実証する。

［実施例２］
ノズル部に取り付けた超音波振動子を１個とし、それ以外は実施例１と同じとした。

［実施例３］
ノズル部に取り付けた超音波振動子を２個とした（実施例１と同じ）。

［実施例４］
ノズル部に取り付けた超音波振動子を３個とし、それ以外は実施例１と同じとした。

［実施例５］
ノズル部に取り付けた超音波振動子を４個とし、それ以外は実施例１と同じとした。

［実施例６］
ノズル部に取り付けた超音波振動子を５個とし、それ以外は実施例１と同じとした。

実施例２〜６のそれぞれのパージ時間を表２に記す。但し、このパージ時間は、実施例１のパージ時間を０．３とした時の相対値である。

表２の結果より、実施例２でノズル部の超音波振動子の数が１個の場合には、パージ時間が長くなり、合計の作業時間が比較例１と近いものになってしまうことから、本発明の方法によるメリットが小さい。従って、ノズル部の超音波振動子の数は、少なくとも２個以上とすることが望ましい。

押出機の材料換え作業におけるパージ直前の状態を示す断面図である。押出機のパージ状態を示す断面図である。本発明の押出機の一例を示す断面図である。

符号の説明

２…加熱シリンダ、３…ノズル部、４…スクリュー、５…樹脂押出口、６…樹脂カス、７…パージ材、１０…押出機、１１…超音波振動子。

Claims

先端にノズルを有する加熱シリンダと、該加熱シリンダ内に進退可能に挿入されるスクリューとを有する押出機を有する熱可塑性樹脂の射出成形装置のクリーニング方法において、
加熱シリンダのノズル部と、加熱シリンダ本体部と、スクリューとにそれぞれ超音波振動子を取り付け、この射出成形装置を用いて熱可塑性樹脂の射出成形を行った後、押出機にパージ材を供給し、パージ材を押出して残留樹脂をパージする前とパージ中とのいずれか一方又は両方で、超音波振動子から押出機に超音波を印加することを特徴とする射出成形装置のクリーニング方法。
ノズル部に２箇所以上の超音波振動子を取り付けたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形装置のクリーニング方法。