JP5408489B2 - 可塑化部の射出方法および可塑化装置 - Google Patents
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Description
特許文献1は、内部帰還型の高せん断スクリューが搭載された高せん断機において、高せん断スクリューにより2〜5gの高分子ブレンド微量試料を溶融状態で例えば500〜3000rpmの回転数で高速回転させて数分間混練してナノ分散化させることで、耐熱性、機械的特性、寸法安定性等に優れた高分子ブレンド押出し物を製造する構造について開示したものである。
そのため、溶融直後の材料に生じるせん断発熱による影響を抑制することが可能となるうえ、長時間加熱することで残留した材料を予め温度設定された加熱筒の温度に近づけることができ、射出する材料温度を安定させることができる。つまり、可塑化部(可塑化装置)から高せん断部に注入する材料温度が高せん断に最適な温度で供給することが可能となり、高せん断時の材料の流れが安定し、高せん断効率を向上させることができる。したがって、高せん断される材料全体にわたって均一にナノ分散化させることができ、透明度の高い良好な状態で非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー/フィラー系、さらにはポリマーブレンド/フィラー系の材料における内部構造をナノレベルで分散・混合することができる。
また、射出サイクル毎に安定した温度の材料を射出することができるので、1射出サイクルの時間を短縮することができる利点もある。
本発明では、計量工程により計量した材料のうち少なくとも1回の射出量の材料が前記材料溜まり部に溜まり、長時間加熱されることになるため、最適な温度で安定した材料を射出することができる。
本発明では、射出される材料が計量工程により計量された材料の1/10〜1/7の量であり、7〜10回の射出サイクル分の時間だけ前記材料溜まり部に溜まり、長時間加熱されることになるため、射出される材料温度が設定された加熱筒の温度により近づき、且つ安定した状態にすることができる。
ここで、図1に示す高せん断装置1は、一部(後述する可塑化スクリュー12部分)が破断した図となっており、また見易いように後述するホッパー14及びホッパー台17が側面から見た図となっている。
回転機構13Aは、固定部131上に固定されたスクリュー回転モータ132と、そのスクリュー回転モータ132によって回転力が伝達されたスクリュー回転軸133とを備えている。そして、スクリュー回転軸133と可塑化スクリュー12の基端部12aとは、連結片134によって一直線上に連結されている。
可塑化溶融時間制御手段102は、温度設定手段101に接続されており、加熱筒11の設定温度に基づいて可塑化スクリュー12の駆動部13を所定時間だけ駆動するように制御することで、加熱筒11内の樹脂Mを可塑化溶融させるためのものである。
計量手段103は、とくに図示しないが、可塑化スクリュー12の荷重信号を検出するロードセルやスクリュー位置信号を検出するエンコーダからなり、これらの検出値に基づいて加熱筒11内の溶融樹脂M´が軽量されるようになっている。
そして、射出制御手段104は、計量手段103で計量した樹脂量に応じて、所定量の溶融樹脂M´を射出するように、可塑化スクリュー12の前後進位置を制御するものである。
図1及び図2に示すように、高せん断ユニット20は、樹脂を注入するための注入部22を有するとともに略水平方向に配した中空円筒形状の加熱筒21と、この加熱筒21内に挿通された状態で周方向に回転自在とされる内部帰還型スクリュー23と、この内部帰還型スクリュー23の後方(すなわち、スクリュー軸方向一端側をなす基端部23b側)に配置されるとともにシャフト25を介して内部帰還型スクリュー23を回転させるための駆動モータ24と、前記シャフト25をベアリング26を介して回転可能に支持する振止め支持部27と、内部帰還型スクリュー23の軸方向他端側の先端側(前記基端部とは反対側)に設けられた成形加工部をなすT−ダイ29を有する先端保持部28とを備えて概略構成されている。
そして、注入路22aの途中には、加熱筒21の内空部に可塑化ユニット10からの溶融樹脂M´の流入量を調整するための開閉制御が可能な注入バルブ31が設けられている。この注入バルブ31は、予め設定された時間等に応じて注入量を制御することが可能な自動開閉式とされ、後述する排出バルブ32の開閉動作に対して連動可能となっている。
図1に示すように、可塑化ユニット10の射出方法は、上述した樹脂Mのうち溶融温度の高い方の温度に応じて加熱筒11の温度を設定する工程と、可塑化スクリュー12を回転しつつ、樹脂Mを加熱筒11により所定時間だけ加熱して可塑化溶融させる工程と、可塑化溶融された溶融樹脂M´を適宜な計量手段によって計量する工程と、計量工程により計量した溶融樹脂M´の一部のみを射出口15aより射出する工程とを有している。
さらに、本実施の形態による射出方法では、計量した溶融樹脂M´のうち1回の射出量以上の溶融樹脂M´が射出工程後の加熱筒11内に残留するようにして射出し、または、計量した材料のうち9/10〜6/7の量の溶融樹脂M´が射出工程後の加熱筒11内に残留するようにして射出する。
そして、図4において、全量射出位置P0から計量完了位置P2までの長さ寸法を計量寸法L0、計量完了位置P2から計量開始位置P1までの長さ寸法を射出寸法L1、計量寸法L0と射出寸法L1の差を樹脂残留寸法L2とする。
高せん断装置1において、高分子ブレンド系の固体状の樹脂Mは上述したように2種以上を混合した樹脂を使用する。
具体的には、溶融樹脂M´が所望の性状で得られたタイミング(ステップS3:YES)で、高せん断ユニット20の注入バルブ31と排出バルブ32を開いて、それぞれの流路(注入路22a、排出路29a)を開放する(ステップS4)。
このとき、高せん断領域K内に注入された溶融樹脂M´は、内部帰還型スクリュー23の外周側ではスクリュー23の高速回転とともに先端側へ送られ、スクリュー先端部23aで帰還穴231の流入口より後方へ流れ、吐出口よりスクリュー外周側に出て帰還し、再び先端側に送られるといった循環を所定時間繰り返すことで、その溶融樹脂M´に高せん断応力が付与されるようになっている。
また、射出サイクル毎に安定した温度の溶融樹脂M´を射出することができるので、1射出サイクルの時間を短縮することができる利点もある。
例えば、可塑化ユニット10において計量した溶融樹脂M´のうち射出後の残留量は任意に設定することができる。つまり、本実施の形態では計量した溶融樹脂M´のうち1回の射出量以上、あるいは9/10〜6/7の量の溶融樹脂M´が射出工程後の加熱筒11内に残留するようにして射出しているが、このような残留量に制限されることはなく、任意に設定することが可能である。
また、可塑化部ユニット10の加熱筒11、可塑化スクリュー12の形状、寸法などの構成は本実施の形態に限定されることはなく、適宜設定することができる。
10 可塑化ユニット(可塑化部、可塑化装置)
11 可塑化ユニットの加熱筒
12 可塑化スクリュー
13 駆動部
14 ホッパー
15 射出ノズル
15a 射出口
16 ヒーター
20 高せん断ユニット(高せん断部)
22 注入部
23 内部帰還型スクリュー
101 温度設定手段
102 可塑化溶融時間制御手段
103 計量手段
104 射出制御手段
K 高せん断領域
M 樹脂(材料)
M´ 溶融樹脂(材料)
R 可塑化領域
S 材料溜まり部
Claims (4)
- 投入口と、加熱筒と、回転可能且つ軸方向に進退移動可能に設けられた可塑化スクリューと、射出口とを備え、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー/フィラー系、さらにはポリマーブレンド/フィラー系の材料からなる複数の固体状の材料を前記投入口より前記加熱筒内に投入し、前記可塑化スクリューによって混合して前記射出口から材料に高せん断応力を与える高せん断部内に向けて射出する可塑化部の射出方法であって、
前記材料のうち溶融温度の高い方の温度に応じて前記加熱筒の温度を設定する工程と、
前記可塑化スクリューを回転しつつ、前記材料を前記加熱筒により所定時間だけ加熱して可塑化溶融させる工程と、
可塑化溶融された材料を計量する工程と、
前記計量工程により計量した前記材料の一部のみを前記射出口より射出する工程と、
を有することを特徴とする可塑化部の射出方法。 - 前記射出工程後の前記加熱筒内には、計量した前記材料のうち1回の射出量以上の材料が残留していることを特徴とする請求項1に記載の可塑化部の射出方法。
- 前記射出工程後の前記加熱筒内には、計量した前記材料のうち9/10〜6/7の量の材料が残留していることを特徴とする請求項1に記載の可塑化部の射出方法。
- 投入口と、加熱筒と、回転可能且つ軸方向に進退移動可能に設けられた可塑化スクリューと、射出口とを備え、非相溶性ポリマーブレンド系、ポリマー/フィラー系、さらにはポリマーブレンド/フィラー系の材料からなる複数の固体状の材料を前記投入口より前記加熱筒内に投入し、前記可塑化スクリューによって混合して前記射出口から材料に高せん断応力を与える高せん断部内に向けて射出する可塑化装置であって、
前記材料のうち溶融温度の高い方の温度に応じて前記加熱筒の温度を設定する温度設定手段と、
前記可塑化スクリューを回転しつつ、前記材料を前記加熱筒により加熱させるための時間を制御する可塑化溶融時間制御手段と、
可塑化溶融された材料を計量する計量手段と、
該計量手段によって計量した前記材料の一部のみを前記射出口から射出するようにして前記可塑化スクリューの回転及び進退移動を制御する射出制御手段と、
を備えたことを特徴とする可塑化装置。
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JP2009196648A JP5408489B2 (ja) | 2009-08-27 | 2009-08-27 | 可塑化部の射出方法および可塑化装置 |
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