JPH11138530A - 樹脂成形用混練装置および樹脂成形用混練方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 色柄模様を呈する成形品を提供するのに適し
た設備において、色柄模様に寄与する材料の補充等にお
ける制御、管理を簡単に行える樹脂成形用混練装置を提
供する。 【構成】 メインシリンダー(11)には、サブ投入機(20)
と脱気装置(30)とを同時に連通させるための連通孔（ベ
ント孔13）を備え、サブ投入機(20)は、付加価値材料を
蓄積するために複数のサブホッパー(21,22)を備える。
その複数のサブホッパー(21,22)による付加価値材料の
メインシリンダー(11)への供給を常時行えるとともに、
脱気装置(30)による脱気を常時行えるように、複数のサ
ブホッパー(21,22)は、メインシリンダー(11)に対し
て、並列または直列に設置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は樹脂成形装置およ
び樹脂成形用混練方法、更に詳しくは、色柄模様を呈す
る成形品を提供するのに適した設備において、その製造
における制御、管理に関する技術である。

【０００２】

【先行技術】樹脂に顔料を混入して色柄を呈する成形品
を製造する技術は、古くから知られている。その中でも
代表的なのは、樹脂に天然木材の粉末（木粉）を混合し
ていわゆる木プラといわれる成形品を作製する技術であ
り、さまざまなものが提供されてきた。その中から特公
昭５５−８３３６号に記載された「木目模様入りポリス
チレンシートの製造法」の技術について簡単に説明す
る。

【０００３】この技術のポイントは、「ポリスチレンを
押出機に加熱混練し、軟化点以上溶融点以下にある間
に、パッチ化した顔料をベント孔より断続的に投入し、
主成分が溶融した段階で押し出すこと」を特徴とする。
この技術によれば、流れが極端に異なる顔料ペレットを
使用することなく、同一素材を以て均一分散化を図り得
るため、木目模様に極めて高い均一性が得られる、とい
う効果がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の技術
には、以下に指摘するような問題点があった。図５に基
づいて説明する。押出成形用の混練機に設けられたベン
ト孔１３からパッチ化した顔料を投入するためには、例
えばベント孔１３と連通させたホッパー２１が必要であ
る。一方、溶融した樹脂からの脱気も必要なので、ベン
ト孔１３にはポンプ３０をも連通させる。

【０００５】ここで、ホッパー２１における顔料の補充
を速やかに行えないと、木目模様に寄与する顔料が投入
されなかったために木目模様がない、いわば不良部分が
発生してしまう。また、ホッパー２１における顔料の補
充の際、ポンプ３０を停止させる必要があるが、その場
合には、脱気が行われない部分が生じてしまう。本願発
明が解決すべき課題は、色柄模様を呈する成形品を提供
するのに適した設備において、色柄模様に寄与する材料
の補充等における制御、管理を簡単に行える成形技術を
提供することである。

【０００６】ここで、請求項１ないし請求項６記載の発
明の目的は、色柄模様を呈する成形品を提供するのに適
した設備において、色柄模様に寄与する材料の補充等に
おける制御、管理を簡単に行える樹脂成形用混練装置を
提供することにある。また、請求項７記載の発明の目的
は、色柄模様を呈する成形品を提供するのに適した設備
において、色柄模様に寄与する材料の補充等における制
御、管理を簡単に行える樹脂成形用混練方法を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記した目的
を達成するためのものである。 （請求項１）メインシリンダー(11)と、そのメインシリ
ンダー(11)内において樹脂材料の混練および金型への送
り出しをするために回転するメインスクリュー(12)とを
備えたメイン混練機(10)、成形品に付加価値を付けるた
めの付加価値材料をメイン混練機(10)へ投入するための
サブ投入機(20)、およびメインシリンダー(11)内の樹脂
材料から脱気を行う脱気装置(30)を備えた樹脂成形用混
練装置であって、メインシリンダー(11)には、サブ投入
機(20)と脱気装置(30)とを同時に連通させるための連通
孔（ベント孔13）を備え、サブ投入機(20)は、付加価値
材料を蓄積するために複数のサブホッパー(21,22)を備
え、その複数のサブホッパー(21,22)による付加価値材
料のメインシリンダー(11)への供給を常時行えるととも
に、脱気装置(30)による脱気を常時行えるように形成し
たことを特徴とする。

【０００８】（用語説明）ここで、「樹脂材料」とは、
樹脂成形品をつくる際に使用する材料のことであり、例
えばポリ塩化ビニル、ポリスチレンなどがある。「付加
価値材料」とは、成形品の機能や価値を高めるために、
樹脂材料に添加する材料のことである。例えば色柄を加
えて装飾という付加価値をつけるための付加価値材料で
あれば、顔料を含む樹脂ペレットなどであるし、成形品
に導電性を加えるためには導電材料であり、比重を小さ
くするためのものであれば、発泡剤を含む「マスターバ
ッチ」などである。

【０００９】色柄を加えるための顔料としては一種類で
もよい場合もあるが、複数種類を用いることが多い。
「サブ投入機(20)」とは、備えられたサブホッパー(21,
22)によって付加価値材料を送り込む装置であり、図２
や図４に示す実施の形態のように、サブシリンダー(26)
やサブスクリュー(27)を用いて溶融や混練を行った付加
価値材料を送り込むこととしてもよい。

【００１０】（作用）請求項１記載の発明に係る樹脂成
形装置によれば、以下のような作用をなす。連通孔(13)
は、サブ投入機(20)と脱気装置(30)とを同時に連通させ
ることができるので、ベント孔が設けられている既存設
備であれば、そのまま活用できる。なお、「ベント孔」
とは、樹脂材料中に含まれるあるいは樹脂材料中から発
生する気体を除去するためにメインシリンダー(11)に設
けられたエア抜き孔であり、通常は、発生する水蒸気を
脱気するために用意されている。

【００１１】複数のサブホッパー(21,22)によって、付
加価値材料のメインシリンダー(11)への供給を常時行
え、脱気装置(30)によって脱気を常時行える。したがっ
て、片方のサブホッパーから材料供給を行いながら、他
のサブホッパーに材料補給を行えるので、切り替え脱気
時間を設けることなく、連続して生産できる。また、付
加価値材料の不足あるいは脱気の中断を原因とする成形
不良の確率を低めることができる。 （請求項２）請求項２記載の発明は、請求項１記載の樹
脂成形用混練装置を限定したものであり、複数のサブホ
ッパー(21,22)は、メインシリンダー(11)に対して並列
させて設置し、少なくともひとつサブホッパー(例えば2
1)が連通している場合において他のサブホッパー(例え
ば22)が付加価値材料を補充している場合に、当該他の
サブホッパー(22)と脱気装置(30)との間は連通しないよ
うにするための弁(24)を備えたことを特徴とする。

【００１２】（用語説明）「メインシリンダー(11)に対
して並列させて設置」された複数のサブホッパー(21,2
2)とは、図１または図２に示すとおりであるが、３つ以
上並列させている場合も含む。 （作用）メインシリンダー(11)に対して並列させて設置
された複数のサブホッパー(21,22)と、付加価値材料の
補充時に当該他のホッパー(22)と脱気装置(30)との間は
連通しないようにするための弁(24)とを備えている。し
たがって、片方のサブホッパーから材料供給を行いなが
ら、他のサブホッパーに材料補給を行えるので、切り替
え脱気時間を設けることなく、連続して生産できる。ま
た、付加価値材料の不足あるいは脱気の中断を原因とす
る成形不良の確率を低めることができる。 （請求項３）請求項３記載の発明は、請求項１記載の樹
脂成形用混練装置を技術的に限定したものであり、複数
のサブホッパー(21,22)は、メインシリンダー(11)に対
して直列させて設置し、最もメインシリンダー(11)側に
位置させたサブホッパー(21)は、それに蓄積する付加価
値材料がなくなる前に他のサブホッパー(22)から供給可
能であるように形成したことを特徴とする。

【００１３】（用語説明）「メインシリンダー(11)に対
して直列させて設置」された複数のサブホッパー(21,2
2)とは、図３または図４に示すとおりであるが、３つ以
上直列させている場合も含む。 （作用）メインシリンダー(11)に対して直列させて設置
された複数のサブホッパー(21,22)により、付加価値材
料がなくなる前に上のサブホッパー(22)から用意される
ように形成されている。したがって、片方のサブホッパ
ーから材料供給を行いながら、他のサブホッパーに材料
補給を行えるので、切り替え脱気時間を設けることな
く、連続して生産できる。また、付加価値材料の不足あ
るいは脱気の中断を原因とする成形不良の確率を低める
ことができる。 （請求項４）請求項４記載の発明は、請求項１、請求項
２または請求項３記載の樹脂成形用混練装置における材
料をを技術的に限定したであり、付加価値材料には、セ
ルロース材を粉砕したセルロース粉砕粉を含ませたこと
を特徴とする。

【００１４】（作用）付加価値材料は、成形品の外表面
に位置する確率が高いので、木質感を表面に醸し出した
成形品を提供することができる。 （請求項５）請求項５の発明は、請求項１、請求項２、
請求項３または請求項４記載の樹脂成形用混練装置にお
ける材料をを技術的に限定したであり、付加価値材料に
は、セルロース材を粉砕したセルロース粉砕粉を含ませ
たことを特徴とする。

【００１５】（作用）生地樹脂材料は、付加価値材料に
比べて全体に対する割合が高い場合が多いので、成形品
全体に木質感を表面に醸し出したものを提供することが
できる。 （請求項６）請求項６記載の発明は、請求項４または請
求項５記載の樹脂成形用混練装置における材料を技術的
に限定したものであり、セルロース粉砕粉は、その粉砕
粉の外周面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を
固定させて固定粒に加工したことを特徴とする。

【００１６】（用語説明）固定粒を作製するのに使用す
るセルロース材とは、通常、天然木材であり、おがくず
などであるが、稲藁、バカスなどでもよい。「粉砕粉の
表面に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定さ
せて固定粒」を形成する方法とは、例えばボールミルに
よるすり潰し、高速回転羽根式混合機による高速攪拌の
長時間実行などの方法がある。セルロース材の繊維の毛
羽立ちを取る処理を、表面粒の固定とは別に行ってもよ
い。

【００１７】「表面粒」とは、金属、金属の化合物、例
えば酸化チタン、フェライト、アルミニウム、ニッケ
ル、銀、炭酸カルシウムや、非金属、例えばセラミック
などである。樹脂に混合する固定粒の全体に対する割合
は、通常３０重量％を越えないようにしている。溶融し
て成形する際の流動性が悪くなり、成形に支障がある場
合があるからである。

【００１８】生地樹脂材料および／または付加価値材料
たる「固定粒を樹脂に混合したもの」は、粉末状として
もよいし、ペレット状に予め成形したものであってもよ
い。木目調の柄を出すため、顔料は一種類でもよい場合
もあるが、複数種類を用いることが多い。顔料を複数種
類用いるため、「固定粒に樹脂及び顔料を混合したも
の」における顔料を異ならせた複数種類のペレットを用
意しておき、それらを混合する「生地樹脂材料および／
または付加価値材料」とすることができる。

【００１９】（作用）固定粒に加工されたセルロース粉
砕粉は毛羽立ちが少なく、木質感が極めて高く、天然の
木の木目に極めて近い模様を表面に有し、しかも手触り
感等の風合いも天然の木に近い木質様製品を製造でき
る。 （請求項７）請求項７記載の発明は、メインシリンダー
と、そのメインシリンダー内において樹脂材料の混練お
よび金型への送り出しをするために回転するメインスク
リューとを備えたメイン混練機、および成形品に付加価
値を付けるための付加価値材料をメイン混練機へ投入す
るためのサブ投入機を備えた樹脂成形用混練装置を用い
た樹脂混練方法であって、サブ投入機による付加価値材
料のメイン混練機への投入を行うサブ投入工程と、サブ
投入機内への付加価値材料の補充工程と、メインシリン
ダー内の樹脂材料から脱気を行う脱気工程とを含み、補
充工程は、脱気工程を中断させないようにしたことを特
徴とする。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施の形態及び図
面に基づいて、更に詳しく説明する。ここで使用する図
面は図１ないし図４である。図１は、本発明の第一の実
施の形態の概要を表す概念図である。図２は、本発明の
第二の実施の形態の概要を表す概念図である。図３は、
本発明の第三の実施の形態の概要を表す概念図である。
図４は、本発明の第四の実施の形態の概要を表す概念図
である。 （材料について）本発明の実施の形態は樹脂の成形技術
に係るものであり、成形品の材料となる樹脂としては、
生地樹脂材料、付加価値材料ともポリ塩化ビニルを採用
した。また、その樹脂にはセルロース粉砕粉を含有させ
た。その「セルロース粉砕粉」は、外周面に、該粉砕粉
よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて固定粒とし、
この固定粒に樹脂及び顔料を混合したもの」を採用し
た。単なるセルロース粉砕粉を含有させた一般の木プラ
と比べて、天然の木の木目により近い模様を表面に有
し、しかも手触り感等の風合いも天然の木に近い成形品
を製造できる。

【００２１】成形品の材料の形態としては粉末状のまま
としてもよいが、この実施の形態ではペレット状に予め
成形したものとした。ペレット状のものは、粉末状のも
のに比べて成形前の溶融の際に熱エネルギーを多く必要
とするが、飛散しにくく、吸湿しにくいというメリット
があるので、投入時、長期の保管や、輸送などに適して
いる。

【００２２】なお、樹脂の種類、セルロース粉砕粉の含
有の有無などは、本願発明は上記の例に限られない。 （第一の実施の形態）まず、図１に基づいて第一の実施
の形態について説明する。この実施の形態は、メインシ
リンダー１１と、そのメインシリンダー１１内において
樹脂材料の混練および金型への送り出しをするために回
転するメインスクリュー１２と、メインシリンダー１１
へ生地樹脂材料を送り込むメインホッパー１４を備えた
メイン混練機１０、成形品に付加価値を付けるための付
加価値材料をメイン混練機１０へ投入するためのサブ投
入機２０、およびメインシリンダー１１内の樹脂材料か
ら脱気を行う脱気装置３０を備えた樹脂成形用混練装置
である。

【００２３】メインシリンダー１１には、脱気装置３０
を連通させるためのベント孔たる連通孔１３を備えてい
る。この連通孔１３は、サブ投入機２０と脱気装置３０
とを同時に連通させる。サブ投入機２０は、付加価値材
料を蓄積するためにふたつのサブホッパー２１，２２
を、メインシリンダー１１に対して並列させて設置して
いる。そして、連通孔１３までの連通路には、それぞれ
弁２３，２４を備えている。また、サブホッパー２１，
２２それぞれには、付加価値材料の蓄積残量を検知する
センサー２１Ａ，２２Ａを備えている。そのセンサー２
１Ａ，２２Ａの検知結果によって、付加価値材料の補充
が行われる。

【００２４】弁２３，２４は、一方のサブホッパー、例
えば２１が連通している場合において他のサブホッパ
ー、例えば２２が付加価値材料を補充している場合に
は、当該他のサブホッパー２２と脱気装置３０との間は
連通しないように機能する。したがって、付加価値材料
のメインシリンダー１１への供給を常時行え、脱気装置
３０によって、脱気を常時行える。

【００２５】なお、脱気装置３０と連通孔１３との間に
も弁３１を設けている。樹脂成形用混練装置全体の運転
を停止する際などに用いる。 （第二の実施の形態）図２に基づいて第二の実施の形態
について説明する。この実施の形態が第一の実施の形態
と異なる点は、サブ投入機２０とふたつのサブホッパー
２１，２２との間に、付加価値材料を混練するためのサ
ブシリンダー２５およびサブスクリュー２６を備えた点
である。

【００２６】この実施の形態によれば、混練する必要が
ある付加価値材料であっても、付加価値材料のメインシ
リンダー１１への供給を常時行え、脱気装置３０によっ
て、脱気を常時行える。なお、メイン混練機１０におい
ては、生地樹脂材料は十分な混練を行うが、サブシリン
ダー２５およびサブスクリュー２６においては、不十分
な混練を行った後にメインシリンダー１１へ付加価値材
料を送り込む場合がある。付加価値材料中の樹脂と顔
料、または顔料どおしが十分に混じり合わないほうが色
柄模様がはっきり出る場合があるからである。「不十分
な混練」とは、最終的につくられる成形品の強度が低下
するようなことがない程度の混練のことであり、サブス
クリュー１２６の回転速度を遅めたり、回転時間を短く
するなどの手段による。 （第三の実施の形態）図３に基づいて第三の実施の形態
について説明する。この実施の形態が第一の実施の形態
と異なる点は、サブ投入機２０とふたつのサブホッパー
２１，２２を、メインシリンダー１１に対して直列に設
置した点である。これにより、メインシリンダー１１側
に位置させたサブホッパー２１には、付加価値材料を直
接補充するための蓋などは設けておらず、付加価値材料
を補充するためにはもう一方のサブホッパー２２から間
接的に行う。なお、サブホッパー２１，２２それぞれに
は、付加価値材料の蓄積残量を検知するセンサー２１
Ａ，２２Ａを備えている。

【００２７】メインシリンダー１１側に位置させたサブ
ホッパー２１における付加価値材料の蓄積残量が少なく
なった場合には、その旨をセンサー２１Ａが検知し、も
う一方のサブホッパー２２から補充を行うようにセッテ
ィングしてあるので、付加価値材料のメインシリンダー
１１への供給を常時行え、脱気装置３０によって、脱気
を常時行える。また、サブホッパー２２における付加価
値材料の蓄積残量が少なくなった場合には、その旨をセ
ンサー２２Ａが検知し、外部から補充することとする。
その場合でも付加価値材料のメインシリンダー１１への
供給を常時行え、脱気装置３０によって、脱気を常時行
える。

【００２８】なお、センサー２１Ａ，２２Ａ、いずれか
一方だけでも本願発明が欲する機能は達成できる。 （第四の実施の形態）図４に基づいて第四の実施の形態
について説明する。この実施の形態が第三の実施の形態
と異なる点は、サブ投入機２０とふたつのサブホッパー
２１，２２との間に、付加価値材料を混練するためのサ
ブシリンダー２５およびサブスクリュー２６を備えた点
である。第二および第三の実施の形態で説明した組み合
わせであるので、詳しい説明は省略する。

【００２９】

【発明の効果】請求項１ないし請求項６記載の発明によ
れば、色柄模様を呈する成形品を提供するのに適した設
備において、色柄模様に寄与する材料の補充等における
制御、管理を簡単に行える樹脂成形用混練装置を提供す
ることができた。また、請求項７記載の発明によれば、
色柄模様を呈する成形品を提供するのに適した設備にお
いて、色柄模様に寄与する材料の補充等における制御、
管理を簡単に行える樹脂成形用混練方法を提供すること
ができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態の概要を表す概念図
である。

【図２】本発明の第二の実施の形態の概要を表す概念図
である。

【図３】本発明の第三の実施の形態の概要を表す概念図
である。

【図４】本発明の第四の実施の形態の概要を表す概念図
である。

【図５】従来技術を示す概念図である。

【符号の説明】

１０ メイン混練機 １１ メイ
ンシリンダー １２ メインスクリュー １３ 連通
孔（ベント孔） １４ メインホッパー ２０ 投入機 ２１ サブホッパー ２１Ａ セン
サー ２２ サブホッパー ２２Ａ セン
サー ２３ 弁 ２４ 弁 ２５ サブシリンダー ２６ サブ
スクリュー ２７ 弁 ２８ 弁 ３０ 脱気装置 ３１ 弁

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】メインシリンダーと、そのメインシリンダ
   ー内において生地樹脂材料の混練および金型への送り出
   しをするために回転するメインスクリューとを備えたメ
   イン混練機、成形品に付加価値を付けるための付加価値
   材料をメイン混練機へ投入するためのサブ投入機、およ
   びメインシリンダー内の樹脂材料から脱気を行う脱気装
   置を備えた樹脂成形用混練装置であって、メインシリン
   ダーには、サブ投入機と脱気装置とを同時に連通させる
   ための連通孔を備え、サブ投入機は、付加価値材料を蓄
   積するために複数のサブホッパーを備え、その複数のサ
   ブホッパーによる付加価値材料のメインシリンダーへの
   供給を常時行えるとともに、脱気装置による脱気を常時
   行えるように形成したことを特徴とする樹脂成形用混練
   装置。
2. 【請求項２】複数のサブホッパーは、メインシリンダー
   に対して並列させて設置し、少なくともひとつサブホッ
   パーが連通している場合において他のサブホッパーが付
   加価値材料を補充している場合に、当該他のホッパーと
   脱気装置との間は連通しないようにするための弁を備え
   たことを特徴とする請求項１記載の樹脂成形用混練装
   置。
3. 【請求項３】複数のサブホッパーは、メインシリンダー
   に対して直列させて設置し、最もメインシリンダー側に
   位置させたサブホッパーは、それに蓄積する付加価値材
   料がなくなる前に他のサブホッパーから供給可能である
   ように形成したことを特徴とする請求項１記載の樹脂成
   形用混練装置。
4. 【請求項４】付加価値材料には、セルロース材を粉砕し
   たセルロース粉砕粉を含ませたことを特徴とする請求項
   １、請求項２または請求項３記載の樹脂成形用混練装
   置。
5. 【請求項５】生地樹脂材料には、セルロース材を粉砕し
   たセルロース粉砕粉を含ませたことを特徴とする請求項
   １、請求項２、請求項３または請求項４記載の樹脂成形
   用混練装置。
6. 【請求項６】セルロース粉砕粉は、その粉砕粉の外周面
   に、該粉砕粉よりも小径でかつ硬い表面粒を固定させて
   固定粒に加工したことを特徴とする請求項４または請求
   項５記載の樹脂成形用混練装置。
7. 【請求項７】メインシリンダーと、そのメインシリンダ
   ー内において生地樹脂材料の混練および金型への送り出
   しをするために回転するメインスクリューとを備えたメ
   イン混練機、および成形品に付加価値を付けるための付
   加価値材料をメイン混練機へ投入するためのサブ投入機
   を備えた樹脂成形用混練装置を用いた樹脂混練方法であ
   って、 サブ投入機による付加価値材料のメイン混練機への投入
   を行うサブ投入工程と、サブ投入機内への付加価値材料
   の補充工程と、メインシリンダー内の樹脂材料から脱気
   を行う脱気工程とを含み、補充工程は、脱気工程を中断
   させないようにしたことを特徴とする樹脂成形用混練方
   法。