JP5036463B2

JP5036463B2 - 可塑化装置の制御方法

Info

Publication number: JP5036463B2
Application number: JP2007233520A
Authority: JP
Inventors: 一也阿南
Original assignee: 株式会社名機製作所
Priority date: 2007-09-10
Filing date: 2007-09-10
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2027-09-10
Also published as: JP2009061746A

Description

本発明は、酸素濃度を大気中よりも低下させた加熱筒内で原料を可塑化する可塑化装置の制御方法に関するものである。

上記技術分野の可塑化装置は、例えば、特許文献１に開示されている。特許文献１は、原料供給部と、加熱筒部と、スクリュー部と溶融樹脂排出部とを有する押出機、押出ブロー成形機、射出成形機等の可塑化装置において、上記加熱筒部は、樹脂の溶融開始位置より下流側に、加圧されたガスを外部より供給可能なガス供給用孔部を有し、上記原料供給部は、前記ガス供給用孔部より加熱筒内へ供給されたガスを可塑化装置の外部へ排出可能な排気可能型原料供給部であり、更に、前記ガス供給用孔部へ所定の種類、圧力のガスを所定流量で送るガス供給部を有している熱可塑性樹脂の可塑化装置に関するものである。そして、特許文献１の段落（００９９）には、可塑化装置の運転起動手順として、加熱筒の電気ヒータのスイッチをオンにして加熱筒やその内部を昇温させ、次いでガスを供給することが記載されている。また、特許文献１の段落（０１００）には、可塑化装置の運転終了手順として、最初に原料の供給を停止し、パージ材（例えば、ＰＰ）を供給し、更にその排出を完了し、この基で供給ガスの流量を確認することが記載されている。

しかしながら、特許文献１における可塑化装置の運転起動・終了手順は、スクリュのガス放出用細孔の目詰まりを防止するためのものである。これに対し、本発明が解決しようとする問題は、成形サイクルの開始及び終了時に、加熱筒内に滞留した溶融原料が酸化して分解劣化し、異物や炭化物が生成されることである。

特開２００２−３２６２５９号公報（段落００９９，０１００）

本発明は、上記した問題を解決すべくなされたものであって、成形サイクルの開始及び終了時に溶融原料が酸化されないように制御する制御方法を提供することを目的とする。

真空ポンプを運転して原料落下路を介して酸素濃度を大気中よりも低下させた加熱筒内で樹脂原料を可塑化する成形サイクルを実行する可塑化装置の制御方法であって、前記成形サイクルを終了させるとき、原料供給手段としてフィードスクリュから樹脂原料が供給される加熱筒のヒータへの通電を遮断し、前記加熱筒の温度が成形温度より低い成形サイクルで使用する樹脂原料を乾燥するための温度に下降した時点まで真空ポンプの運転を継続して前記加熱筒内の酸素濃度の低下状態を維持し、成形サイクルで使用する樹脂原料を乾燥するための温度に到達したときは真空ポンプの運転を停止させることを特徴とする可塑化装置の制御方法に関する。

本発明の可塑化装置の制御方法によれば、成形サイクルの終了時に溶融樹脂原料が酸化されないため、良好な成形品が得られる。

図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は、本発明の制御方法を実施する可塑化装置の縦断面図とブロック図である。図２は、本発明の可塑化装置の成形サイクル開始時の制御方法を示す流れ図である。図３は、本発明の可塑化装置の成形サイクル終了時の制御方法を示す流れ図である。

可塑化装置１は、先端面にノズル６を螺着した加熱筒４と、加熱筒４の内孔に回転往復動可能に嵌挿したスクリュ５と、スクリュ５を前後進及び回転駆動する射出・回転駆動手段２と、スクリュ５の回転角度及びスクリュ５の移動距離に変換された回転角度を検出するエンコーダ３と、加熱筒４の後部上面に穿孔した上部開口７に原料落下路８を介して配設された原料供給手段１１と、原料供給手段１１の上面に立設したホッパ１４と、ホッパ１４を三に区画する開閉自在のシャッタ１３，１３と、エンコーダ３等の信号を入力部１８に入力し記憶部１９や設定・表示部２０のデータに基づいてＣＰＵ１６でシーケンス処理や演算処理した結果を出力部１７を介して射出・回転駆動手段２、フィードスクリュ回転駆動手段１０、シャッタ１３，１３、真空ポンプ１２、ヒータ２２，２３，２４等へ出力する制御装置１５とからなる。ヒータ２２，２３，２４は、加熱筒４の外壁に加熱筒４の前部、中部及び後部に区画して捲着され、加熱筒４とスクリュ５を加熱して原料Ｍを溶解させる。ヒータ２２，２３，２４は、各ヒータの近傍に設けたサーモカップル２５，２６，２７で検出する温度が設定・表示部２０で設定された温度設定値に等しくなるようＣＰＵ１６がフィードバック制御することにより制御装置１５で通電制御される。なお、可塑化装置１は、図示しない型締装置とともに射出成形機を構成するものであるが、射出・回転駆動手段２の射出駆動部及びエンコーダ３の移動距離検出部を削除すれば押出機として機能する。

原料供給手段１１は、フィードスクリュ９と、フィードスクリュ９を回転可能に嵌挿する筒体２１と、フィードスクリュ９を回転駆動するフィードスクリュ回転駆動手段１０とからなる。制御装置１５により所定の回転数で回転駆動されるフィードスクリュ回転駆動手段１０は、フィードスクリュ９を回転駆動して、筒体２１の一方の上面に立設したホッパ１４から落下・供給された原料Ｍを搬送して、筒体２１の他方の下面に設けた原料落下路８から加熱筒４内へ供給する。なお、原料供給手段１１は、フィードスクリュ９を有するものとして例示したが、可変絞り部を有するものとしてもよい。また、ホッパ１４は、シャッタ１３を有するものとして例示したが、回転升を有するものとしてもよい。

加熱筒４の上部開口７から加熱筒４内のスクリュ５の溝に落下した原料Ｍは、原料供給手段１１で搬送量が制限されているので、スクリュ５の溝内に疎に堆積する。特に、スクリュ５の後部はフィードゾーンとなっており、それより前方のコンプレッションゾーンやさらにその前方のメータリングゾーンにおける溝深さよりも深くなっている。すなわち、原料Ｍはフィードゾーンからコンプレッションゾーンへ移送されつつ溶融され、スクリュ５の溝深さの減少に応じて容積を減少させてゆく。そして、メータリングゾーンでは原料Ｍはすべて溶融状態の溶融原料となり、メータリングゾーンの浅い溝を充填する。そのため、スクリュ５前部は加熱筒４との間が気密となり、スクリュ５後部は加熱筒４後端部との間のパッキング（図示せず）で気密となり、原料落下路８と原料供給手段１１は気密に連結され、ホッパ１４は交互に開閉するシャッタ１３，１３で原料供給手段１１との間を気密にするので、加熱筒４内の空間は気密に保たれる。そして、筒体２１の原料落下路８上面に真空ポンプ１２が接続されているので、加熱筒４内は減圧され酸素濃度が大気中よりも低下している。なお、加熱筒４内の酸素濃度を低下させるため、真空ポンプ１２に代えて不活性ガス源を接続して、加熱筒４内に不活性ガスを充満させるようにしてもよい。

原料Ｍはこのような低酸素濃度の雰囲気で可塑化されるので、可塑化中の原料Ｍが部分的に過熱し酸化して焼け等を生ずることはない。また、加熱筒４内を真空吸引するときには、原料Ｍに包含されていた水分やガス分が溶融過程の原料Ｍから放出される。それらの水分やガス分は、スクリュ５のフィードゾーンの溝を流通して後部へ流動するので、原料Ｍの供給量が制限されて少ないとき程、効果的に水分やガス分を真空ポンプ１２に吸引させることができる。

このような可塑化工程を含む可塑化装置１の成形サイクルを開始するときの制御方法について、図２に基づいて詳細に説明する。

設定・表示部２０で切換えスイッチを操作することにより、可塑化装置１の射出・回転駆動手段２やフィードスクリュ回転駆動手段１０等への電源が入り、運転可能の状態となる（Ｓ１）。なおこのとき、加熱筒４内は大気の状態である。Ｓ１の操作に連動するか又は別途操作することによりヒータ２２，２３，２４への通電が開始して、設定・表示部２０で設定された成形温度に加熱筒４の温度を昇温すべく温度調節制御が始まる（Ｓ２）。制御装置１５は、加熱筒４前部のヒータ２２、加熱筒４中部のヒータ２３、及び、加熱筒４後部のヒータ２４を、それぞれの温度検出器であるサーモカップル２５，２６，２７の検出信号が設定した成形温度となるように個々にフィードバック制御する。設定・表示部２０には、成形サイクルで使用する原料Ｍの成形温度より低く溶融温度に近い所定温度の設定が設けてある。制御装置１５は、加熱筒４の温度としてのサーモカップル２５，２６，２７のいずれかの温度が上昇して所定温度に到達したか否かを比較演算して監視する（Ｓ３）。加熱筒４の温度が上昇して所定温度に到達したときには、真空ポンプ１２又は不活性ガス発生器を起動して加熱筒４内を大気中よりも低酸素濃度となるようにする（Ｓ４）。これにより、成形サイクルが実行される前に加熱筒４内で溶融して滞留していた原料Ｍが酸化して分解劣化することがなく、成形サイクルの初期に異物や炭化物に基づく不良成形品が発生するのを防止できる。そして、加熱筒４の温度が成形温度に到達したときには（Ｓ５）、成形サイクルを開始する（Ｓ６）。

一方、可塑化工程を含む可塑化装置１の成形サイクルを終了するときの制御方法について、図３に基づいて詳細に説明する。

設定・表示部２０で切換えスイッチを操作したり、プリセットされた生産数等のカウント値が設定値に到達したことにより、可塑化装置１の成形サイクルを終了させる（Ｓ１１）。このとき可塑化装置１は、スクリュ５が前進して射出が終了した状態となり、射出・回転駆動手段２やフィードスクリュ回転駆動手段１０等は運転停止されているが、真空ポンプ１２又は不活性ガス発生器は運転を継続して加熱筒４内の低酸素濃度状態が維持されている。Ｓ１１の操作に連動するか又は別途操作することによりヒータ２２，２３，２４への通電が遮断されて、加熱筒４の温度は設定・表示部２０で設定され制御された成形温度から下降する（Ｓ１２）。設定・表示部２０には、成形サイクルで使用する原料Ｍの成形温度より低く溶融温度に近い所定温度の設定が設けてある。制御装置１５は、加熱筒４の温度としてのサーモカップル２５，２６，２７のいずれかの温度が下降して所定温度に到達したか否かを比較演算して監視する（Ｓ１３）。加熱筒４の温度が下降して所定温度に到達したときには、真空ポンプ１２又は不活性ガス発生器の運転を停止して、加熱筒４内の低酸素濃度状態を解除し大気状態に戻す（Ｓ１４）。これにより、成形サイクルが終了して加熱筒４内で溶融して滞留していた原料Ｍが固化する前に、溶融原料が酸化して分解劣化することがなく、次回の成形サイクルで異物や炭化物に基づく不良成形品が発生するのを防止できる。

なお、前記した加熱筒４の昇温時の所定温度と、加熱筒４の降温時の所定温度とは同一の設定であってもよいし、個別の設定であってもよい。そして、所定温度の設定値は、溶融温度に近いこと及びよく知られている点で、成形サイクルに使用する原料を乾燥するための温度とすることが好ましい。また、加熱筒４の温度として、サーモカップル２５，２６，２７のうちどのサーモカップルを採用してもよいが、溶融原料が加熱筒内で空間に露出する部分であるスクリュ５のコンプレッションゾーンに対応する加熱筒中部の温度を検出するサーモカップル２６を採用することが好ましい。

この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。

本発明の制御方法を実施する可塑化装置の縦断面図とブロック図である。本発明の可塑化装置の成形サイクル開始時の制御方法を示す流れ図である。本発明の可塑化装置の成形サイクル終了時の制御方法を示す流れ図である。

符号の説明

１可塑化装置
２射出・回転駆動手段
３エンコーダ
４加熱筒
５スクリュ
６ノズル
７上部開口
８原料落下路
９フィードスクリュ
１０フィードスクリュ回転駆動手段
１１原料供給手段
１２真空ポンプ
１３シャッタ
１４ホッパ
１５制御装置
１６ＣＰＵ
１７出力部
１８入力部
１９記憶部
２０設定・表示部
２１筒体
２２，２３，２４ヒータ
２５，２６，２７サーモカップル
Ｍ原料

Claims

真空ポンプを運転して原料落下路を介して酸素濃度を大気中よりも低下させた加熱筒内で樹脂原料を可塑化する成形サイクルを実行する可塑化装置の制御方法であって、
前記成形サイクルを終了させるとき、原料供給手段としてフィードスクリュから樹脂原料が供給される加熱筒のヒータへの通電を遮断し、前記加熱筒の温度が成形温度より低い成形サイクルで使用する樹脂原料を乾燥するための温度に下降した時点まで真空ポンプの運転を継続して前記加熱筒内の酸素濃度の低下状態を維持し、成形サイクルで使用する樹脂原料を乾燥するための温度に到達したときは真空ポンプの運転を停止させることを特徴とする可塑化装置の制御方法。