JP5958862B2 - 液晶ポリマー成形材料のペレットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置及び液晶ポリマー成形材料のペレットに関するものである。

液晶ポリマー（Liquid Crystal Polymer）（以下、ＬＣＰと略称する）成形材料を用いて、ＬＣＰ成形品を製造する際、ＬＣＰ成形材料のペレット（以下、ペレットと略称する）を用いて射出成形によりＬＣＰ成形品を製造する方法が一般に行われている。

このＬＣＰ成形品の製造には、一般にインラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機が用いられる（例えば、特許文献１を参照）。

この種の射出成型機の可塑化装置においては、原料のペレットがホッパに投入され、ホッパから加熱筒内に供給される。加熱筒内にはスクリューが収納されておりスクリューの回転により原料が送られる。

加熱筒は、ホッパ側からホッパゾーン（投入部）、フィードゾーン（供給部）、コンプレッションゾーン（圧縮部）及びメータリングゾーン（計量部）の順で構成されている。

ホッパーゾーン（投入部）から投入されたペレットは、溶融した状態でフィードゾーン（供給部）、コンプレッションゾーン（圧縮部）に送られ、メータリングゾーン（計量部）で１ショット分が計量されて金型内に射出され、ＬＣＰ成形品が成形される。

特開２００５−１８６５９３号公報

一方、原料のＬＣＰは物性に大きな異方性を示すことから、ＬＣＰ成形品の原料として特に繊維状フィラー等を配合してペレットにした場合にはペレットを成形する際にペレットの端にバリが多く発生する。なお、ナイロン樹脂成形材料やポリプロピレン樹脂成形材料では、バリが発生することはない。

このようなバリの発生したペレットを、上記のインラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機に投入した場合、加熱筒内のフィードゾーン（供給部）では、ペレットのバリが原因でスクリューにうまく噛み込まず滑りが生じて供給が滞り、その結果メータリングゾーン（計量部）での計量性が悪くなり生産性が低下するという問題があった。

なお、メータリングゾーン（計量部）では、ペレットは３５０℃程度で溶融された状態にあり、他方、これを射出する金型の温度は６０℃程度と温度差があるので、ペレットが金型に射出されると直ちに固化し、ＬＣＰ成形品は瞬時に成形される。そのため、メータリングゾーン（計量部）での計量性が生産性に直接影響を及ぼすこととなる。

また、バリに空気を巻き込んだペレットを原料として用いた場合、ＬＣＰ成形品にブリスターが発生し、美観を損ねたり、ＬＣＰ成形品の強度が弱くなるという問題があった。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであって、インラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機のスクリューへの噛み込み性を向上させることによりＬＣＰ成形品の成形時の計量性を安定させ、さらに、ペレットの空気の巻き込みを減少させて、ＬＣＰ成形品のブリスターの発生を抑制することが可能な液晶ポリマー（ＬＣＰ）成形材料のペレットのバリ取り装置及び液晶ポリマー成形材料のペレットを提供することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、以下の特徴を有している。

本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットは、バリが除去されたことを特徴とする液晶ポリマー成形材料のペレットであって、前記バリは、前記のペレットの端で発生したものを含み、前記バリは、材質に鉄もしくはステンレスを使用した押圧的バリ除去装置によって除去されていることを特徴とする。

また、前記液晶ポリマー成形材料のペレットにおいて、バリ取り前とバリ取り後の重量
変化率が０．５〜３％の範囲であって、前記鉄もしくはステンレスに対してマグネットによる回収または金属探知機による検知のいずれか一つ以上が行なわれていることが好ましい。

本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットは、バリが除去されたことを特徴とする液晶ポリマー成形材料のペレットであって、前記バリは、前記ペレットの端で発生したものを含み、前記バリは、材質に鉄もしくはステンレスを使用した押圧的バリ除去装置によって除去されていることを特徴とする液晶ポリマー成形材料のペレットであり、、インラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機のスクリューへの噛み込み性が向上することにより、ＬＣＰ成形品の成形時の計量性を安定させることができ、さらに、ペレットの空気の巻き込みを減少させてＬＣＰ成形品のブリスターの発生を抑制することが可能となる。

本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置の一実施形態の要部を一部切欠して示した斜視図である。 同上一実施形態における液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置の構成を示す概略正面断面図である。 長尺筒状部材を示す斜視図である。 出口弁の構成を示す正面断面図である。 バリを除去する前のペレットの外観写真である。 バリを除去した後のペレットの外観写真である。

本発明は上記のとおりの特徴をもつものであるが、以下にその実施の形態について説明する。

図１は、本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置の一実施形態の要部を一部切欠して示した斜視図、図２は、同上一実施形態における液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置の構成を示す概略正面断面図、図３は、長尺筒状部材を示す斜視図、図４は、出口弁の構成を示す正面断面図である。

本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置１は、一方の端部近傍の上部にペレットを投入するためのペレット投入口２１を、また他方の端部近傍の下部にペレットを排出するためのペレット排出口２２を備えた筒状の固定ドラム２を有している。

固定ドラム２の本体部は断面が六角形状であり、両端部間の側面にバリを剥離、除去するための複数の開口孔２４が形成された側壁部２３を備えている。

側壁部２３の開口孔２４の形状は、バリ取りの対象となるペレットの寸法、形状、種類に応じて適宜設定されるが、スリット状の開口孔２４とした場合には、開口孔２４の幅は１．０〜１．５ｍｍが好ましい。

また、側壁部２３の材質は、繰り返しの使用に耐え、ペレットが押圧しても損傷が生じないように剛性が高く、耐磨耗性が高い鉄や、ステンレスの使用が好ましく、特に鉄が好ましい。

鉄を用いることにより、側壁部２３の破片や摩耗粉が発生した場合にマグネットによる回収や金属探知機による検知が可能となる。

側壁部２３の厚さは、使用する材質により適宜設定することができるが、通常、０．８〜１．５ｍｍの範囲のものが好ましい。

そして、固定ドラム２はその全体が、フード７内に収容されている。

なお、この実施形態では、固定ドラム２として断面が六角形状のものを用いているが、これに限定されるものではなく、三角形状、四角形状、八角形状等、多角形状のものの他、円筒形状のものも使用することができる。

固定ドラム２内には、長尺筒状部材３が設けられている。この長尺筒状部材３は、その片端がフード７にベアリング４１を介して回転自在に取り付けられた空気導入管４に接続され、空気導入管４と一体になって回転自在になっている。

また、長尺筒状部材３の配置位置は、固定ドラム２の中心軸と長尺筒状部材３の回転軸が一致するように設けるのが好ましい。

長尺筒状部材３には、ペレット投入口２１の下の位置からペレット排出口２２方向に向けて、投入されたペレットをペレット排出口２２の方向に送り出すための送り出し手段３１が設けられている。

この送り出し手段３１には、螺旋状の連続突起部３２が設けられ、長尺筒状部材３の回転により、ペレットが螺旋状の連続突起部３２に促されてペレット排出口２２の方向に送り出される。

また、長尺筒状部材３には、図３に示すような、長尺筒状部材３の長手方向の中間部から、ペレット排出口２２の方向に向けてリブ形状のスクリュー部３３が形成されている。

このスクリュー部３３は、長尺筒状部材３の回転によりペレットを撹拌し、また強制的にペレットを側壁部２３に押圧させるために形成されている。

なお、このスクリュー部３３の形状は特に制限されるものではないが、長尺筒状部材３の長手方向に対して平行のストレート部３３ａが形成されるとともに、緩やかに傾斜する角度を有する屈曲部３３ｂが形成されていることが好ましい。

この屈曲部３３ｂの角度は、長尺筒状部材３の回転方向に対して下向きの角度とする。下向きの角度とすることにより、長尺筒状部材３の回転によりペレットにペレット投入口２１方向に戻す力が作用し、固定ドラム２内におけるペレットの滞留時間を長くすることが可能となる。

また、屈曲部３３ｂの角度を適宜変更することにより、ペレットの滞留時間を調整することができる。具体的には角度を大きくすることにより滞留時間を長くすることができ、例えば２〜４°程度の範囲が好ましい。

さらに、屈曲部３３ｂの角度の変更に加え、ストレート部３３ａ、屈曲部３３ｂの長さを変更することによっても滞留時間の調整をすることができる。

長尺筒状部材３のスクリュー部３３近傍には、空気導入管４から導入した空気を送出するための空気送出口３４が形成され、さらに長尺筒状部材３の片端には開口部３５が形成されている。

なお、長尺筒状部材３に設けられるスクリュー部３３の数は限定されるものではなく、複数設けられていてもよい。

長尺筒状部材３が取り付けられた空気導入管４のフード７を隔てた反対側にはプーリー４２が固着されており、このプーリー４２と駆動モーター６の駆動軸６１に設けられたプーリー６２とに架け渡されたタイミングベルト６３により、駆動モーター６の回転動作が空気導入管４に伝達され、空気導入管４に接続された長尺筒状部材３が回転する構成となっている。

空気導入管４から導入した空気は、長尺筒状部材３のスクリュー部３３近傍に設けられた空気送出口３４及び片端に設けられた開口部３５から送出される。即ち、長尺筒状部材３を通して固定ドラム２内に空気が導入される。

これにより、固定ドラム２内から外に向けて空気の流れが形成され、この空気の流れにより除去されたバリや微粉等を側壁部２３の開口孔２４を通して強制排出させることができる。

また、長尺筒状部材３内部を通る空気により長尺筒状部材３を冷却することができるため、より安定したバリ取り効果を得ることができる。

さらに、スクリュー部３３近傍に設けられた空気送出口３４から送出される空気量を、出口弁５によって調整することができる。出口弁５は、長尺筒状部材３の端部に設けられた開口部３５を塞ぐように設置され、バネ５１の強度を調節することにより、開口部３５から送出される空気量を制御し、その結果スクリュー部３３近傍に設けられた空気送出口３４から送出する空気量を調整するようになっている。

次に、本発明の液晶ポリマー成形材料のペレットのバリ取り装置１のバリ取り動作について詳述する。

まず、ペレット投入口２１から図５に示すバリを除去する前のペレットを投入する。そして、空気導入管４から空気を導入して、長尺筒状部材３に形成されたスクリュー部３３近傍に設けられた空気送出口３４から空気を放出させるとともに、駆動モーター６を作動させて、空気導入管４とともに長尺筒状部材３を回転させる。

長尺筒状部材３に設けられた送り出し手段３１の螺旋状の連続突起部３２に接したペレットは長尺筒状部材３の回転により、ペレット排出口２２方向に移動する。

送り出し手段３１によりスクリュー部３３まで移動したペレットは、スクリュー部３３の回転により撹拌され、固定ドラム２の側壁部２３に押圧されてバリが除去される。なお、この際スクリュー部３３の屈曲部３３ｂにより、ペレット投入口２１方向に戻す力が作用し、ペレットは固定ドラム２内に滞留する。

そして、バリが除去された処理済みのペレットは、固定ドラム２下端部に設けられたペレット排出口２２から順次排出される。

なお、除去されたバリはスクリュー部３３近傍に設けられた空気送出口３４から放出された空気により側壁部２３の開口孔２４から固定ドラム２の外に排出され、さらに、フード７下部に設けられた排出口７１からフード７の外に排出される。

このようにして、本発明のペレットのバリ取り装置１によりバリが除去された図６に示すペレットは、ＬＣＰ成形品の成形時の計量性を安定させることができる。

具体的には、インラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機のメータリングゾーン（計量部）における計量時間を０．３〜１．３秒の範囲とすることができる。

また、ペレットの空気の巻き込みを減少させてＬＣＰ成形品のブリスターの発生を抑制することが可能となる。具体的には、ブリスター発生率を０〜０．１％の範囲とすることが可能となる。

また、本発明のバリが除去された液晶ポリマー成形材料のペレットにおけるバリの除去される割合は特に制限されるものではないが、バリの除去される割合と重量ロスとの関係から、バリ取り前とバリ取り後の重量変化率が０．５〜３％の範囲であることが望ましい。

重量変化率がこの範囲内であれば、バリ取りを十分に行うことができ、さらに材料の使用効率を良好なものとすることができる。

もちろん、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、細部については様々な態様が可能である。

また、上記実施形態においてはＬＣＰ成形品に用いる液晶ポリマー成形材料のペレットについて説明したが、その他の熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等のペレットのバリ取りにも適用できることは言うまでもない。

また、ペレットは、汎用のＬＣＰ樹脂を単独で成形したものでよいが、これに無機充填材、硝子繊維を配合したものが好ましい。また、必要に応じて、酸化防止剤、難燃助剤等を添加してもよい。

以下に本発明の実施例を示すが、本発明はこれらに制限されるものではない。

＜実施例１＞
表１に示す配合成分及び配合量（配合比率）により、ＬＣＰ樹脂組成物を得た。

このＬＣＰ樹脂組成物を、ペレタイザー（２軸押し出し機）を用いて５０ｋｇ／ｈの条件で、３φ×３の円柱形のペレットに成形した。

このペレットに対し、本発明のペレットのバリ取り装置を用いて以下の条件にてバリ取りを行い、バリ取りを行ったペレットを試料とした。
長尺筒状部材：スクリュー部ストレート部長さ４２ｍｍ、屈曲部長さ８７ｍｍ（角度４°）
回転速度：８０ｒｐｍ
空気圧：２ａｔｍ
＜実施例２＞
長尺筒状部材に、スクリュー部ストレート部長さ８４ｍｍ、屈曲部長さ８７ｍｍ（角度４°）のものを用いた以外は実施例１と同様にしてバリ取りを行い、バリ取りを行ったペレットを試料とした。
＜実施例３＞
長尺筒状部材に、スクリュー部ストレート部長さ４２ｍｍ、屈曲部長さ８７ｍｍ（角度２°）のものを用いた以外は実施例１と同様にしてバリ取りを行い、バリ取りを行ったペレットを試料とした。
＜比較例＞
バリ取りを行わないペレットを試料とした。

上記の実施例１〜３、比較例のそれぞれのペレットの試料について、以下の項目について評価を行った。
＜重量変化率＞
ＬＣＰ樹脂ペレットのバリ取り前とバリ取り後の重量差を測定して、バリ取り前に対するバリの重量変化率（％）を求めた。その結果を表２に示す。
＜成形機計量時間＞
上記の実施例１〜３、比較例のそれぞれのペレットの試料について、インラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機を用いて試験片（ＬＣＰ成形品）を成形する際の計量時間を測定した。計量時間は、２００ショット成形時の平均時間とした。その結果と試験片の生産率（比較例に対する実施例の生産量の比率）を表２に示す。
＜ブリスター発生率＞
成形機計量時間の測定の際に成形した試験片（ＬＣＰ成形品）５０個を、２７０℃の恒温槽で１０分間処理後、試験片の表面を目視により観察し、ブリスターの発生した試料片の数をカウントしてブリスター発生率を求めた。その結果とブリスターの発生しない良品試験片の生産率（比較例に対する実施例の良品生産量の比率）を表２に示す。

上記の結果から、実施例１〜３の本発明のバリ取り装置を用いてバリ取りを行ったペレットは、比較例のバリ取りを行わなかったペレットに比べて成形機計量時間が大幅に短縮され、比較例に対する生産率は、約１５０％（比較例が１００個製造する際、実施例は１５０個製造できる）となった。

これは、実施例１〜３のバリ取り装置を用いてバリ取りを行ったペレットをインラインスクリュータイプの可塑化装置を有する射出成型機に投入したときの、加熱筒内のフィードゾーンでのスクリューへの噛み込み性が向上したことが理由と考えられる。

また、実施例１〜３の本発明のバリ取り装置を用いてバリ取りを行ったペレットは、比較例のバリ取りを行わなかったペレットに比べてブリスター発生率について良好な結果が得られた（５０個の製品を製造した場合、比較例は、２３個が良品で２７個が不良だが、実施例は、５０個全てが良品となった。すなわち、良品生産率は、約２１７％となった）。

また、成形機計量時間も含めたトータルの比較例に対する良品の生産率は、約３２６％（比較例が良品を１００個製造する際、実施例は３２６個の良品を製造できる）となった。

１ バリ取り装置
２ 固定ドラム
２１ ペレット投入口
２２ ペレット排出口
２３ 側壁部
２４ 開口孔
３ 長尺筒状部材
３１ 送り出し手段
３２ 螺旋状の連続突起部
３３ スクリュー部
３３ａ ストレート部
３３ｂ 屈曲部
３４ 空気送出口
４ 空気導入管
５ 出口弁

Claims (2)

1. バリが除去されたことを特徴とする液晶ポリマー成形材料のペレットの製造方法であって、前記バリは、前記ペレットの端で発生したものを含み、前記バリを、材質に鉄もしくはステンレスを使用した押圧的バリ除去装置によって除去することを特徴とする液晶ポリマー成形材料のペレットの製造方法。
2. バリ取り前とバリ取り後の重量変化率が０．５〜３％の範囲であって、鉄もしくはステンレスに対するマグネットによる回収または金属探知機による検知のいずれか一つ以上を行うことを特徴とする請求項１に記載の液晶ポリマー成形材料のペレットの製造方法。