JPH0347723A - 成形材料の可塑化方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、熱可塑性プラスチック等の成形材料を可塑化
、すなわち均質な軟化状態にするための可塑化方法及び
その装置に関する。この可塑化方法及び装置は１例えば
、射出成形（射出圧縮成形、多色射出成形、射出発泡成
形９反応射出成形、混色射出成形、磁場射出成形等）、
押出成形（シート成形、インフレーション成形、チュー
ブ・パイプ成形、異形成形、電線被覆、フィラメント成
形９晃泡成形等）、中空成形（射出ブロー押出ブロー、
延伸ブロー、トランスファー成形等）などの成形に適用
される。

［従来の技術］ 熱可塑性プラスチック、あるいはバインダを混合したセ
ラミックス等の成形材料を射出成形、押出成形または中
空成形する場合には、加熱されたシリンダ内でスクリュ
を回転させておいて、そのシリンダ内へ成形材料を供給
することにより、成形材料な可塑化するという可塑化方
法が一般に利用されている。

近年、この可塑化方法において、成形品の強度等といっ
た物性を向上させるために、プラスチックの超高分子量
化、無機充填材等の高充填化、あるいはセラミックスに
関していえばバインダ量の低減等が行なわれる°ように
なつてきている。

しかしながら、超高分子量化されたプラスチック、無機
充填材が高充填されたプラスチック、あるいはバインダ
の量が低いセラミックス等といった各成形材料は、短時
間でこれを可塑化することが困難てあった。また、これ
らの成形材料を可塑化する場合、スクリュの圧縮ゾーン
が著しく摩耗することがある。

上記の問題点を解消する方法として、特公昭４５−３９
９５４号公報に、スクリュまたは押出機先端のノズル部
に超音波を印加する方法が提案されている。この方法は
、超音波の印加によつて成形材料の粘度を低下させ、こ
れにより成形材料の可塑化の短時間化及びスクリュの摩
耗の解消を図つたものである。

［発明が解決しようとした課題］ しかしながら、この従来方法には次のような欠点がある
。

■一般に、シリンダ内に供給された材料は、主としてシ
リンダ壁面側から可塑化され始め、シリンダ内全体の均
一なる可塑化は行なわれにくい、スクリュに超音波を印
加することにより、上記の問題点はわずかに解消される
が、充分ではない。

■また、単にスクリュに超音波を印加しても、超音波に
よって得られる効果は非常に小さい。

本発明は、上記の事情にかんがみてなされたものであり
、短時間に成形材料を可塑化できるとともに、スクリュ
及びシリンダの摩耗を抑えることができ、さらに成形材
料を高速に押し出すことのできる成形材料の可塑化方法
及びその装置の提供を目的とした。

［課題を解決するための手段］ 上記の課題を解決するため第一発明の成形材料可塑化方
法は、スクリュを組み込んだシリンダ内へ成形材料を供
給して、その成形材料な可塑化する成形材料の可塑化方
法において、スクリュ及び／またはシリンダ全体もしく
は／一部分を共振、特に超音波によってｎ波長共ＩＮ　
（ｎ＝ｍ／２．　ｍは正の整数）させつつ成形材料な可
塑化するようにしである。

第二発明の成形材料可塑化方法は、スクリュを組み込ん
だシリンダ内へ成形材料を供給して、その成形材料を可
塑化する成形材料の可塑化方法において、シリンダを進
行波の振動によって振動させつつ可塑化するようにしっ
である。

また、第三発明の成形材料可塑化装置は、スクリュ挿入
穴を備えたシリンダと、そのスクリュ挿入穴に挿入され
るスクリュとを少なくとも有し。

かつスクリュ及び／またはシリンダに振動発生装置が結
合されており、さらに当該スクリュ及び／またはシリン
ダが振動により共振すように構成しである。そして好ま
しい態様としては、シリンダに与えられた振動をほぼ９
０度方向変換して伝達する振動方向変換手段を組み込ん
だ構成としである。

第四発明の成形材料可塑化装置は、スクリュ挿入穴を備
えたシリンダと、そのスクリュ挿入穴に挿入されるスク
リュとを少なくとも有し、かつシリングに振動発生装置
及びこの振動発生装置から発生する振動を吸収する振動
吸収手段が結合された構成としである。

上記の構成において、°共振を起こさせる対象はシリン
ダまたはスクリュのいずれか一方のみでもよく、あるい
は両方同時に共振させてもよい。

また、シリンダの一部分のみを共振させてもよい。

なお、両方同時に共振させる場合のシリンダ及びスクリ
ュの共振周波数は、互いに同一でもよくあるいは異なっ
ていてもよい。

振動方向変換手段の構成は特別のものに限定されること
はないが、例えば、シリンダの外周面から外方へ突出す
る突起によって構成することができる。ただし、この突
起の高さ、幅、形状等は、シリンダの形状や使用温度に
関連して適宜に設定される。このような突起を振動方向
変換手段として用いる場合は、突起の末端に振動発生装
置が取り付けられる。

シリンダ及びスクリュへの振動発生装置や振動吸収手段
の結合は、直接あるいはホーン等の振動伝達体を介して
なされる。

［作用］ スクリュの共振及び／またはシリンダの全体あるいは一
部分の共振により、シリンダ内に供給された成形材料は
振動し効率よく混練されて可塑化される。さらに振動に
よる推進力が押出速度を増大させる。

［実施例］ 以下、本発明の−の実施例について説明する。

第１図は可塑化装置の一例を示す図式図である。

この可塑化装置は、シリンダｌ及びそのシリンダｌ内に
組み込まれているスクリュ２を有している、シリンダｌ
には、第２図に示すように、スクリュ挿入穴９が開けら
れていて、このスクリュ挿入穴９の中にスクリュ２が組
み込まれている。スクリュ２はモータ３によって駆動さ
れて回転する。

シリンダｌのほぼ中央には、Ｌ−Ｌ変換体４が組み込ま
れていて、このＬ−Ｌ変換体４の末端面にホーン５を介
して超音波振動子６が接続されている。超音波振動子６
は超音波発振器７によって駆動されて超音波振動を発生
する。この振動によりてシリンダ１が励振される。シリ
ンダは、シリンダにおける成形時の温度分布を考慮して
共振するように予め設計されているので、その結果。

シリンダ１が共振する。この場合の共振の波長ｎは、ｎ
＝ｍ／２（ｍは正の整数）であって１ｍは通常１〜２０
である。

第２図における曲線りが共振状態におけるシリンダ１の
変位波形を示している。同図において、「腹部」という
のは、振動変位波形の最も離れる部分であって、一番強
く振動している点のことである。一方、「節部」という
のは、振動変位波形の交差する部分であって、振動して
いない点のことである。

Ｌ−Ｌ変換体４は、超音波振動子６の振動を。

ほぼ９０度異なる方向へも伝達するためのものであり、
互いに対向する一対の突起４ａによつて形成されている
。これら突起４ａの高さ及び幅は予め共振するように所
定の大きさに設定される０通常は第２図に示す通り、超
音波振動の腹部か突起４ａの末端面に位置するような形
状に設定される。

シリンダｌには、第２図に示すように、その左端部にホ
ッパ８が設けられており、熱可塑性プラスチック等とい
った成形材料がこのホッパ８からシリンダｌのスクリュ
挿入穴９内へ供給される。

供給された成形材料は１回転するスクリュ２（第１図）
及び共振するシリンダ１によって可塑化されながら１図
の右方へ移動し、可塑化された状態で流出口１０から外
部へ放出される。この可塑化装置を射出成形機、押出成
形機等の成形機に用いる場合には、流出口ｌＯの下流側
にダイス等（図示せず）が配置される。特に、射出成形
機の場合には、流出口ｌＯにノズル（図示せず）が設け
られる。この場合、流出口ｌＯは予め変位波形りの節部
に配置することが好ましい、このようにすると、上記の
ノズル等をこの流出口ｌＯに接続した場合、シリンダｌ
の振動がノズル等を介して外部へ逃げることを防止でき
る。

成形材料の投入口であるホッパ８は、シリンダｌのどの
位置に取り付けてもよいが、できればホッパを成形中の
シリンダと同じ共振周波数に設計し、変位波形りの節部
以外の位置、すなわちシリンダｌのうちの振動している
位置に取り付けるのが好ましい、このようにすると、ホ
ッパ８もシリンダｌと共に共振させることができるので
。

ホッパ８内での成形材料のブリッジ現象の発生を防止し
て、材料の供給を円滑に行なうことができる。

また、ホッパ８を変位波形りのｆ部に取り付ければ、従
来と同じようにホッパ８を振動させずに利用することも
できる。

本実施例では、単にスクリュ２のみによって成形材料な
可塑化しているのではなくて、シリンダ１　ｔｔｎ波長
共振させているので、成形材料は効率よく混練され、確
実に可塑化される。

上記の実施例では、第３図に示すように、シリンダ１ｆ
ｔ概ね直方体状に形成し、そのほぼ中央に超音波振動の
方向変換手段としてのＬ−Ｌ変換体４を組み込んである
。しかしこれに代えて、第４図（ａ）〜（Ｃ）のように
、シリンダｌを円柱として形成し、その外周のほぼ中央
に、超音波振動の方向変換手段としてのＲ−Ｌ変換体１
４を組み込むこともできる。また、第４図（ｄ）のよう
なＲ−Ｌ変換体を用いることもできる。なお、第４図（
ａ）〜（ｄ）に示すようにＲ−Ｌ変換体１４は正ｎ面体
て構成することができ、（ｂ）のように−面より駆動す
ることも可能であるが、（Ｃ）のように少なくとも二面
（対称）より駆動する方が好ましい。

一方、振動子６の数は、必要とした出力によって適宜決
定する。出力を上げるためには振動子６を多くとりつけ
ればよい。

本実施例では、成形材料の流れ方向に超音波を伝播させ
ることにより、効率よく成形材料を可塑化できる。従９
て、スクリュの挿入口または溶融樹脂の出口付近で超音
波を印加すればよく、スクリュの挿入口付近に振動子を
設置したり（第５図）溶融樹脂の出口付近に振動子を設
置することもできる。

しかし、シリンダ径が小さくなるとスクリュの挿入口や
溶融樹脂の出口付近に振動子を設置することが困難とな
るので、このような場合には振動方向変換手段を用いる
ことが好ましい。

シリンダｌの共振の波長ｎは、てきるだけ小さい方が好
ましい、これにより、シリンダｌを効率よく共振させる
ことができる。

シリンダｌの材料の供給側に関して、その断面積は可能
な限り小さくしておくことが好ましい。

このようにすると、材料供給側におけるシリンダｌの振
幅を大きくすることができる。この場合、スクリ、Ｌ２
の形状、変位波形りの腹部と節部の位置、そして振幅等
といった各条件を適宜に選べば、粘度の低い成形材料は
、スクリュ２を回転させなくても可塑化てきる。

一般に、シリンダｌは、内２部の成形材料を加熱するた
め遠赤外線ヒータ等の加熱手段が取り付けられている。

こ、の場合、加熱手段を取り付けるためのねじ等の取付
具が振動のために緩んだりしては困るので、加熱手段は
変位波形りの節部に取り付けることが好ましい。

また、ホッパ８を取付けるシリンダ１の部分は、従来の
シリンダのように水冷することもできる。この場合、シ
リンダ１への冷却水の給水口と排水口の位置は、シリン
ダ１の共振時の節部に設けることが好ましく、このよう
にすると、その部分にねじ込むジョイトが緩まないよう
にすることができる。

超音波振動子６に熱が伝わって、振動が停止するおそれ
のある場合には、￥％−ン５を冷却する。

シリンダｌは、適宜の支持用構造部材によって支持され
る。この場合、構造部材によりてシリンダ１を支持する
位置は、シリンダ１の変位波形りの節部が好ましい、振
動が構造部材を介して外部へ逃げるのを防ぐためである
。

シリンダｌは一体的に形成してもよく、また。

いくつかの部分を結合して形成してもよい、いくつかの
部分を結合する場合には、変位波形りの腹部に結合面を
位置させるのが好ましい、これにより、振動を効果的に
伝達させることができる。

シリンダ１の材質としては、超音波を効率よく伝達でき
るものであればよく、例えば、鉄、ステンレス９．アル
ミニウム、リン青銅、チタン、Ｋ−七ネル等を用いるこ
とができる。また、超音波振動に対して疲労しにくく、
且つ振幅を大きくすることがてきるという観点から、ジ
ュラルミンやチタン合金を用いることもできる。Ｊａ形
材料による腐食や摩耗を抑えるため、シリンダｌを焼入
れしたり、メツキ等の表面処理を施すこともできる。

第６図は可塑化装置の一部分に超音波を印加して共振さ
せながら成形を行なう装置のシリンダ部側面図である。

同図において、シリンダは三分割されており。

そのうちの一つがＬ−Ｌ変換体４に構成されている。こ
のＬ−Ｌ変換体４の末端面にはホーンを介して超音波振
動子６が接続されている。また、この超音波振動子６は
超音波発振機７によって駆動され、第６区中の斜線部（
Ｌ−Ｌ変換体４）のみを共振させるようになっている。

ここで、超音波によって共振させないシリンダ部は、Ｌ
−Ｌ変換体４の節部にねじ等（図示せず）の結合手段で
取りつけである。これにより、超音波振動はＬ−Ｌ変換
体４以外には伝達されないようになっている６さらに、
Ｌ−Ｌ変換体に直接ダイス１１を結合する場合にも節部
を用いる。

また、Ｌ−Ｌ変換体４はシリンダの供給ゾーン、圧縮ゾ
ーン、計量ゾーンのどの位置にても取り付は可能であり
、例えば、Ｌ−Ｌ変換体４を供給ゾーンに配置すれば安
定した供給が得られ、また、圧縮ゾーンに配置すれば可
塑化を促進し且つシリンダの摩耗を抑え、さらに、計量
ゾーンに配置すれば溶融樹脂の混練押出を促進する。し
たかって、必要とした効果に応じてＬ−Ｌ変換体４の取
り付は位置を適宜選択することができる。

さらに、可塑化装置の一部を共振させる場合でも、超音
波の振動方向変換手段は、Ｌ−Ｌ変換体以外に、第４図
（ａ）〜（ｄ）に示すすべての変換体を用いることがで
きる。

上記の実施例ては、シリンダｌの全体あるいは一部分を
共振させたが、スクリュ２は共振させないものとした。

しかしながら、シリンダｌとともにスクリュ２も共振さ
せることもでき、また、スクリュ２のみを共振させるこ
ともできる。

第７図は、スクリュ２を共振させる場合の具体的な構成
の一例を示している。同図において、材料供給側（図の
左側）の端部にベルト、チェーン等の動力伝達手段１５
を介してモータ３が連結されている。モータ３に駆動さ
れてスクリュ２が回転する。スクリュ２の左端に、ホー
ン５を介して超音波振動子６が連結されており、この振
動子６は、超音波発振器７とコネクターなどにより接続
されている。この振動子６の振動により振動子６の共振
周波数と等しい周波数でスクリュ２が共振する。この場
合のスクリュ２の変位波形りの腹部及び節部は図示の通
りである。

このスクリュ２において、ホーン５の形状を変えること
により、振動子６側の振幅を増幅することができる。ま
た、シリンダｌの場合と同様に。

可塑化させる温度によってはホーン５を強制的に冷却す
る必要がある。

ホーン５とスクリュ２を一体的な構造としたこともでき
るが、個別に作っておいてそれらを結合して構成するこ
ともてきる。このようにすると、スクリュ２の製作費が
安くなるという利点がある。

スクリュ２の形状は、特別のものに限定されない、ただ
し、共振状態においては、共振波形の節部に相当する位
置に応力が発生するので、その部分を充分に面取り、あ
るいは丸みを付けておいて、クラックの発生を防止する
ようにしておくことが好ましい。

また、スクリ：Ｌ２は複数のパーツから構成することも
可能であるが、その際は、スクリュ２の共振時の腹部に
できるだけ近い位置で、かつ接触面積を大きくして個々
のパーツを結合すれば、スクリュ２全体を良好に共振さ
せることができる。

ホーン５は、１／２波長共振体としたことが好ましく、
このようにすると、振動伝達損失を小さくすることがて
きる。

動力伝達手段１５は、ホーン５のほぼ中央、すなわち変
位波形りの節部の位置に取り付けるとよい、射出成形機
として用いる場合には、スクリュ２を油圧等で右方向へ
前進させることが必要であるが、その場合には、ホーン
５の節部の位置を押して前進させる。

スクリ５２を回転させて成形材料の可塑化を行なう場合
１周知の通り、スクリュ２は第７図のように供給ゾーン
２ａ、圧縮ゾーン２ｂ、そして計量ゾーン２ｃの三つの
領域に分けることがてきる。このうち圧縮ゾーン２ｂは
、材料に圧力を加えて可塑化を促すという重要な役割を
担う領域である。スクリュ２を共振させる場合には、共
振波形の腹部がこの圧縮ゾーンに入るように、共振を起
こさせることが好ましい、こうすると、振動効果により
可塑化速度がより一層速くなる。

成形材料の可塑化を行なっている場合、共振状態のスク
リュ２に接触している材料は、変位波形りの節部に相当
する位置に引き寄せられる。振動によるこのような作用
は振動による推進力と呼ばれている。この推進力を利用
するために、第７図に示すように１節部に相当する位置
の右側（すなわち、材料移動方向に関して下流側）の溝
１８の深さをより深くしておくとよい、このようにする
と％ｍ部よりも上流側（左側）の材料は効率よく節部に
引き寄せられ、一方、節部よりも下流側（右側）の材料
は深い溝１８によつて節部へ引き寄せられるのを阻止さ
れるので、結果的に材料の右方向への移動が円滑になる
。

ヘッド式のスクリュの場合にも同様に考慮して、スクリ
ュを設計することが好ましい。

スクリ：Ｌ２とシリンダ１を同時に共振させる場合には
、スクリュ２の変位波形りの腹部及び節部の位置と、シ
リンダｌについてのそれらの位置とを互いに近づけてお
くことが好ましい。

スクリュ２の材質は、前述したシリンダｌの材質と同じ
としたことができる。もちろん１両者を別々の材質とし
たこともてき、さらにそれらの部分部分で材質を変える
こともできる。

以上の実施例においては、車軸スクリュ押出機による可
塑化について説明したが、二軸（第８゜９図参照）ある
いは多軸スクリュ押出機による場合も同様である。ここ
で二輪スクリュ押出機とは、非噛合型スクリュ（低速型
、高速型）、噛合型二軸スクリュ（同方向回転型、異方
向回転型）等のことをいう。

また１通常、単軸押出機あるいはカレンダロールなどを
組合せて用いるインテンシブミキサ（第１０．１１図）
にも超音波振動を利用すれば効率のよい加熱混線が可能
となる。この場合は、上述したスクリュの代りに羽根を
有したロータ２１を用いて、混合室内で材料の混線を行
なうが、ロータ及び混合室を超音波によって共振させな
がら加熱混練を行なう。

以上の実施例において、シリンダｌ及びスクリュ２を振
動させる周波数は１０Ｈｚ〜ｌＯＭＨ，とすればよ＜、
ｌ０ＫＨヨ一％−１００にＨつが好ましい、成形材料の
可塑化を早くするためには、共振時の振幅はできるだけ
大きい方が好ましい、ただし、振幅を決めるにあたって
は、シリシダ１及びスクリュ２の材質、形状、使用温度
等を考慮する。−船釣には、Ｏ，ｌ＃Ｌｍ〜１１００Ｉ
Ｌ程度の振幅が好ましい。

振動モードとしては、縦振動以外に横振動、ねじり撤動
、径振動、たわみ振動′等公知の振動モードを利用する
ことがてきる。

シリンダ及び／またはスクリュを共振させつつ成形材料
の可塑化を行なっている場合、超音波発振器７に加わる
負荷及び、そのときの温度は時々刻々変化する。このよ
うな負荷及び温度の変動が起こる場合にもシリンダ１等
を正確に共振させるため、シリンダｌ及びスクリュ２の
共振周波数は、予め超音波発振器７によって追尾するこ
とのできる範囲の周波数に決められる。これにより。

負荷及び温度変動に起因する共振周波数の変化に対して
、常に追尾をすることができる。また。

超音波発振器７へ供給すべき必要電力も刻々変化するの
で、超音波発振器７の電源は、その変化に応じて常に必
要量の電力（最大出力以下）を供給できるように自動電
力供給装置が具備されている。

また、振動発生装置としては、超音波振動子のほかに、
機械式加振機、電気式加振機あるいは電気油圧式加振機
等を用いることかできる。しかし、１０〜１ｏＯＫＨｚ
の超音波を発生する超音波振動子を用いると、本発明の
効果を達成しやすい なお、以上の各実施例によれば、超音波によりシリンダ
１またはスクリュ２が良好に共振する温度範囲において
若干の流動性を示す材料でありさえすれば、無機高分子
ガラス、金属、セラミックス等のＳ機物質、プラスチッ
ク、エラストマーゴム等の有機物質、ピッチ、食品及び
それらの混合物を成形材料としたことができる。また、
各種の反応性材料も成形材料としたことができる。

ここでプラスチックとしては、 熱可塑性樹脂として、 α−オレフィン系樹脂（ポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、塩
化ビニル樹脂、ポリブテン、超高分子量ポリエチレン、
ポリメチルペンテン、アイオノマー、ポリブチレン等） ポリエステル系樹脂（ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ボリアリレート等） ポリエーテル系樹脂（ポリサルホン、ポリエーテルサル
ホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリアリルスルホン、ポリオキシベンジレン、ポリ
フェニレンオキサイド、ポリシアノアリルエーテル［特
開昭５２−２２３２２６号］等） ポリカーボネート系樹脂 ポリイミド系樹脂 ポリアミド系樹脂 ポリアミドイミド系樹脂 メタクリル樹脂 フッ素樹脂 ＭＢＳ　（メタクリレート　ブタジェン　スチレン）樹
脂 ＡＡＳ　（アクリレート　アクリロニトリル　スチレン
）樹脂 ＡＳ（アクリロニトリル　スチレン）樹脂ＡＣ３（塩素
化アクリロニトリル　ポリエチレン　スチレン）樹脂 ＡＢＳ　（アクリロニトリル　ブタジェン　スチレン）
樹脂 ポリアセタール系樹脂 セルロース系樹脂 ポリ塩化ビニリデン 塩素化ポリエチレン ＥＶＡ　（エチレン　ビニル　アセテート）樹脂ポリウ
レタン系樹脂 シリコーン樹脂 アリル樹脂 フラン樹脂 液晶性ポリマー　など 熱硬化性樹脂として、 エポキシ樹脂 フェノール樹脂 ポリブタジェン樹脂 シリコーン樹脂 不飽和ポリエステル樹脂 アミノ樹脂　など 熱可塑性エラストマーとして スチレン−ブタジェン系エラストマー ポリエステル系エラストマー ポリエチレ系エラストマー ウレタン系エラストマー　などを挙げることができる。

次に１本発明の他の実施例について説明する。

第１２図は可塑化装置の一例を示す概略側面図である。

この可塑化装置は、シリンダ１及びそのシリンダ内に組
み込まれているスクリュ２（図示せず）を有している。

シリンダ１にはスクリュ挿入穴９があけられていて、こ
のスクリュ挿入穴９の中にはスクリュ２が組み込まれる
。

同図においてシリンダｌの左側には超音波振動子６が等
間隔て四個取り付けられており、またシリンダ１の右側
には振動吸収装置２２として超音波振動子６と同じ仕様
の振動子が四個取り付けられている。振動吸収装置２２
には、超音波振動子６からシリンダｌへ伝えられた振動
を吸収するように、振動エネルギーを消費する電気抵抗
が設けられている。したが９て、振動吸収装置１２２が
取り付けられた側へ伝達してきた振動は吸収され。

反射波が生じない、すなわち、超音波振動子６により発
生した振動は、進行波のみの振動となり。

進行波の振動により、振動しているシリンダ１に接触す
る成形材料は、その進行方向に生じる強力な推進力によ
り、移動させられる。その結果押出速度を顕著に増大さ
せることができる。

第１２図のように超音波振動子６を成形材料の供給側へ
配置すれば、成形時に進行波を生じさせることにより、
流出口１０より成形材料を押出す推進力（右向きの力）
が生じる。なお、振動吸収手段としては、上述の手段の
他、シリンダｌのインピーダンスと具なる部材を用いる
こともできる。

強力な推進力を生じさせるためには、まず２反射波を振
動吸収装置２２によって吸収することが必要であるが、
そのためには、シリンダｌを伝達する進行波が途中で位
相を変えないようにシリンダｌはてきるだけ対称構造（
振動伝達方向と同じ軸について）としたことが好ましい
。

また、シリンダ１の外周には超音波振動子６及び振動吸
収装置１２２のそれぞれ振動しない部分に取り付けられ
た支持部材２３が設けられている。。

支持部材２３には、ホッパ８とシリンダｌを加熱するた
めの遠赤外線ヒーター２４が取り付けられている。ホッ
パ８を大きい振動で振動させるシリンダｌに直接取り付
けると、超音波振動子６からシリンダ１に与えられた進
行波の位相が、その部分でずれることがあるので、ホッ
パ８がシリンダｌに接しないようにしてあり、それらの
隙間には耐熱ゴム等を用いたパツキン（図示せず）を組
み込んである。

なお、シリンダ１に与える振動の振幅が小さい場合には
、ホッパ８は、シリンダｌに直接取付けてもほとんど支
障はない。

第１３図は、第１２図に示した装置の超音波振動子６に
より振動を発生させたときの振動の変位波形りを示した
ものである。四個の超音波振動子６に同時かまたはそれ
ぞれタイミングを少しずつ変えて振動を発生させ２それ
らの振動を四個の振動吸収装！２２によつて順次吸収さ
せる。変位波形りは同図に示すようにある瞬間ては、腹
部と節部が複数生じ、またその位置は振動の伝達する方
向に動く、シリンダ１の左端から伝わった振動は、シリ
ンダｌを右側へ伝わり、右端で消える。

このように四側の超音波振動子６を開いて振動を発生す
るとシリンダｌ内の成形材料は進行波の振動による推進
力を受けて流出口ｌＯへ送られる。

シリンダ１に進行波の振動を与える場合、さらにシリン
ダ１を共振させることも可能である。

第１２図において進行波の振動を発生するために取り付
けた超音波振動子６とは興なる周波数の振動で、かつシ
リンダｌを共振させる周波数の振動を発生する超音波振
動子（図示せず）を振動子６と同じ側の面に一個または
複数個取付ければよい、このようにすることにより、さ
らに速く成形材料な可塑化し、流出口側へ成形材料を送
ることができる。なお、振動発生装置及び振動吸収装置
は前述のように複数てもよく、また単数であってもよい
。

本実施例においても、シリンダの材質、スクリュ、振動
発生装置、振動モード、振動周波数。

適用できる成形機及び適用できる成形材料は、上述した
本発明の−の実施例と同様に用いることができる。

［実験例］ 以下、本発明実施例の可塑化方法とその装置を用いて行
なった実験結果を、比較例と比較しつつ説明する。

実」ｕｌｌ １、装置 （１）シリンダ 構造：第２図に示したもの Ｌ−Ｌ変換体の振幅増幅比：１．０ 材質：チタン合金（６Ａ文−４Ｖ） スクリュ挿入方向の共振波長：１．５波長共振周波数：
１９．０３ＫＨｚ　　（温度２２０℃）（２）スクリュ 構造：第７図に示したもの 材質：　５Ｕ３４４０Ｃ 直径：１５ｍｍ、長さ／径：１８ 共振波長＝１波長 共振周波数：１９．１７ＫＨｚ　（温度２２０℃）（３
）超音波発振器 シリンダ及びスクリュに対して同じもの二台を使用 基本周波数１９．１５Ｋ）！。

（精電舎電子工業株式会社製 ５ＯＮＯＰＥＴ１２００−Ｂ） （４）超音波振動子 ＰＺＴタイプ（それぞれの超音波発振器とホーンを介し
て連結） ２、成形材料 超高分子量ポリエチレン （！！量平均分子量Ｍｖが約１００万）プラスチック磁
石材 （ナイロン６／フェライト系） ３、超音波印加条件 チタン合金製のホーンにより、それぞれ以下のように振
幅を増幅した。

時のみ、リン青銅を用いた水冷式ブースタを使用した。

以上の条件で、シリンダ及びスクリュに超音波を印加し
つつ、超高分子量ポリエチレンを１９０℃にて成形した
。このとき、スクリュ回転数が２Ｏｒｐｍで、０．４Ｋ
ｇ／ｈｒ程度の流出速度で安定して可塑化が行なわれた
。流出直後の材料温度は２０２〜２０４°Ｃであった。

比較例１ 実験例１における条件１，２．３と同じ条件で、しかし
超音波発振は行なわずに、超高分子量ポリエチレンを１
９０℃にて可塑化しようとした。しかし、モータの負荷
が高くなってスクリュは回転せず、可塑化はできなかり
た。

え鼠亘ユ 実験例１における条件１，２．３と同じ条件て、シリン
ダ及びスクリュに超音波を印加しつつ、プラスチック磁
石材を２８０″Ｃにて連続的に１００時間、材料の可塑
化を行なった。スクリュの回転数は３０ｒｐｍとした。

その後、スクリュを抜き出して圧縮ゾーンの溝の深さを
計測したところ、溝の深さの変化率は＋０．３％であフ
た。

また、このときの平均可塑化速度は０．６３Ｋｇ／　ｈ
　ｒであった。

塩較匝ユ 超音波をシリンダ及びスクリュのいずれにも印加しない
状態で、実験例２と同様に可塑化を行なった。この時、
スクリュは著しく摩耗し、圧縮ゾーンの溝の深さの変化
率は＋４．１％であった。また、平均可塑化速度は０．
３７Ｋｇ／ｈｒであった。

衷ＪＬ［Ｌユ １、装置 （２）スクリュ 実験例１と同じ （３）超音波発振器及び超音波振動子 また、シリンダの振動吸収装置として１９．１５Ｋｌ＋
。

にて発振可能な超音波振動子（発振器はなし）を二台用
いた。

２、成形材料 直鎖状エチレン、エチルアクリレートランダム共重合体 （ＭＷ＝７８０００．エチルアクリレート含有率９％） ３、超音波印加条件 チタン合金製のホーンにより、それぞれ以下のように振
幅を増幅した。

シリンダ振幅　３３１Ｌｍ スクリュ振幅　１１１Ｌｍ 以上の条件でシリンダに進行波の振動を与え、またスク
リュは共振させつつ、１６０℃で成形した。スクリュは
２０ｒｐｍとした。このとき、スクリュを回転させるモ
ータの負荷電流は６Ａ、そして押出速度は０．５１Ｋｇ
／ｍであった。

実験例４ シリンダをさらに約２５　ＫＨ，で共振させた以外、実
験例３と同じ条件で実験を行なった。このとき、モー′
夕食荷電流は３．５Ａ、押出速度は０．５５Ｋｇ／ｍで
あった。

比較例３ シリンダ及びスクリュを振動させる発振器を全て停止し
、実験例３と同じ実験を行なった。

このときモータ負荷電流６゜５Ａ、押出速度は０．３９
Ｋｇ／ｍであった。

［発明の効果］ 本発明によれば、成形材料に効率よく振動、特に超音波
が印加されるので、成形材料の可塑化時間を飛躍的に短
縮することができる。

また、ガラス繊維、金ｍ繊維等の充填物あるいはセラミ
ックス等によるシリンダ及びスクリュの摩耗を顕著に低
減することができる。

成形材料を高速で可四化することにより、射出成形、押
出成形等といワた成形における成形製品の生産速度を著
しく高くすることができる。

シリンダ及びスクリュの摩耗を大幅に低減することによ
り１品質の安定した成形製品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は可塑化装置の一実施例の概略側面図。 第２図はその可塑化装置内のシリンダ及びそれに付随す
る各種機器を示す側面図と共振時における振動の変位波
形の説明図、第３図及び第４図（ａ）〜（ｄ）はシリン
ダの具体例を示す斜視図、第５図は可塑化装置の具体例
の概略側面図と変位波形の説明図、第６図は他の具体例
の概略側面図と変位波形の説明図、第７図は上記の可塑
化の一部截断概略側面図及び平面図、第１♂弘び第１、
１図はインテンシブミキサーの一部截！ｌｒ概略側面図
及び平面図、第１２図は他の実施例におけるシリンダの
概略側面図、第１３図は他の実施例のシリンダ振動時（
進行波）における変位波形の説明図である。 ｌニジリンダ　　　　　２：スクリュ ４：Ｌ−Ｌ変換体　　　５：ホーン ノ ６：超音波振動子　　　９：スクリュ挿入穴１４：Ｒ−
Ｌ変換体 第１図

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）スクリュを組み込んだシリンダ内へ成形材料を供
   給してその成形材料を可塑化する成形材料の可塑化方法
   において、スクリュ及び／またはシリンダの全体もしく
   は一部分を共振させつつ成形材料を可塑化することを特
   徴とした成形材料の可塑化方法。
2. （２）共振が、超音波によるｎ波長共振（ｎ＝ｍ／２、
   ｍは正の整数）であることを特徴とした請求項１記載の
   成形材料の可塑化方法。
3. （３）スクリュを組み込んだシリンダ内へ成形材料を供
   給して、その成形材料を可塑化する成形材料の可塑化方
   法において、シリンダを進行波の振動によって振動させ
   つつ可塑化することを特徴とした成形材料の可塑化方法
   。
4. （４）スクリュ挿入穴を備えたシリンダと、そのスクリ
   ュ挿入穴に挿入されるスクリュとを少なくとも有し、 かつ、スクリュ及び／またはシリンダに振動発生装置が
   結合されており、 さらに、当該スクリュ及び／またはシリンダが振動によ
   り共振すように構成した ことを特徴とした成形材料の可塑化装置。
5. （５）シリンダに与えられた振動を、ほぼ９０度方向変
   換して伝達する振動方向変換手段が組み込まれているこ
   とを特徴とした請求項４記載の成形材料の可塑化装置。
6. （６）スクリュ挿入穴を備えたシリンダと、そのスクリ
   ュ挿入穴に挿入されるスクリュとを少なくとも有し、か
   つシリンダに振動発生装置及びこの振動発生装置から発
   生する振動を吸収する振動吸収手段が結合されているこ
   とを特徴とした成形材料の可塑化装置。