ハングリー成形装置
【課題】ハングリー成形の本来の高い成形品質を確実に得ることを可能とする。
【解決手段】フィードシリンダー２０３の供給開口部２０３ｃから落下する原料の量を規制する原料供給規制手段を設けて、そのフィードシリンダー２０３の供給開口部２０３ｃから供給筒２０１の内部に落下する原料の量を適宜の量となるように調整し、原料の過多状態の発生のおそれを防止して供給筒２０１内における原料のカサ密度を好適状態に維持するように構成したものである。
【解決手段】フィードシリンダー２０３の供給開口部２０３ｃから落下する原料の量を規制する原料供給規制手段を設けて、そのフィードシリンダー２０３の供給開口部２０３ｃから供給筒２０１の内部に落下する原料の量を適宜の量となるように調整し、原料の過多状態の発生のおそれを防止して供給筒２０１内における原料のカサ密度を好適状態に維持するように構成したものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダー内の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成する構成を備えたハングリー成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出または押出、中空成形等を行う各種成形機には、例えば図７に示されているように、原料の可塑化部を構成する可塑化シリンダーＤＳが略水平に延在するように設けられている。この可塑化シリンダーＤＳの後端部分にはホッパＨが上方に突出するように連結されており、そのホッパＨの内部に蓄えられた、ペレット状や錠剤状または顆粒状等の各種形状に形成された流動性熱可塑性の固形原料Ｒが、前記ホッパＨの下端に設けられた原料供給口Ｈａから可塑化シリンダーＤＳ内のフィードゾーンＦＡに対して、自重による自然落下により供給される構成になされている。この自重による自然落下によりフィードゾーンＦＡに供給された原料Ｒは、上記可塑化シリンダーＤＳ内に配置されたメインスクリューＭＳの回転搬送作用によって、フィードゾーンＦＡからコンプレッションゾーンＣＡおよびメータリングゾーンＭＡに順次押し込まれていく（下記の非特許文献１参照）。
【０００３】
このような一般の成形装置においては、上述した可塑化シリンダーＤＳ内のスクリュー基端側のフィードゾーンＦＡからスクリュー先端側のメータリングゾーンＭＡに至るまでの全領域において原料Ｒが過密状態にて供給されるのが常識になっている。特に、可塑化シリンダーＤＳにベント口を有しない、いわゆるノンベント型の成形装置においては、可塑化シリンダーＤＳの内部が原料Ｒにより常時充填された状態、つまり「過食状態」となっている。このような「過食状態」では、原料Ｒが過密な状態となっていることから、当該原料Ｒに対する圧縮・加熱作用により発生したガス成分や水分が逃げ場を失った状態となってしまい、溶融能力以上に原料Ｒが過剰に強制供給されることとなる。そして、そのような強制供給の下で発生するストレス温度（剪断熱）が高くなるとともに、原料Ｒの抵抗によってモータトルクも上昇することになって必要な電力量が増大してしまう。
【０００４】
この点をより具体的に説明すると、通常、樹脂の乾燥度合いは吸水率０．２ＷＴ％以下で「乾燥した」とされているが、これは１ｔｏｎの樹脂で換算すると２００ｍｌの水分が含まれていることになる。すなわち、上述したように「過食状態」では残留水分やガスは高温高圧となって逃げ場がなくなってしまい、それらの残留水分やガスは、原料と一緒に金型に押出または射出されざるを得なくなる。その結果、モールドデポジットやボイド、ヒケ、シンクマークといった様々な成形不良を引き起こすこととなり、実際に生じている成形不良の大半は、上述したような「過食状態」に基づく水分やガスの混入に起因するものと考えられる。さらに、スクリューとシリンダーとの摩耗、特にシリンダーホッパ口に生じる異常摩耗は、溶融能力以上に材料が供給される「過食状態」という過酷な状況によって大きなダーメージを伴いつつ進行することも判明している。
【０００５】
そこで、本願発明者は、上述したような過食状態の成形による悪影響を確実に解消し、良好な品質を有する成形品を容易かつ安定的に製造することができるようにしたハングリー成形方法及びハングリー成形装置を、例えば特許文献２において開示している。ハングリー成形装置では、例えば図８に示されているように、成形機１の可塑化シリンダー１ａの原料供給口に接続された原料フィーダー機構２の供給筒２ａの内部に、当該原料フィーダー機構２のフィードシリンダー２ｂに配置されたフィードスクリュー２ｃの移送作用によりカサ密度が粗の状態で原料を落下させることによって、前記可塑化シリンダー１ａの内部に原料を堆積させることなく供給し、加熱原料から発生するガス成分を分離するためのガス分離空隙を前記可塑化シリンダーの内部に形成する構成になされている。
【０００６】
このような構成を有するハングリー成形装置を用いて成形を行えば、射出等を行う際に成形機の可塑化シリンダー１ａの内部で加熱された原料から発生するガス成分が、上述したように可塑化シリンダー１ａの原料供給部分に形成されるガス分離空隙に向かって抜け出すことが可能となる。そして、そのガス分離空隙まで抜け出したガス成分は、当該可塑化シリンダー１の原料供給口１ａと原料フィーダー機構２の供給筒２ａとの接続部分に形成される内部空間を通って原料フィーダー機構２の供給筒２ａ内を上昇していき、その原料フィーダー機構２の供給筒２ａに接続されたガス吸引管（図示省略）の内部に流入した後、当該ガス吸引管に設けられた適宜の吸引装置によって機外雰囲気中に排出されるようになっている。このようにしてガス成分を機外に排出させることによって、従来のような成形不良は画期的に改善されることとなり、安価で且つ高品質の成形品が容易に製造される。
【０００７】
しかしながら、上述した原料フィーダー機構２のフィードシリンダー２ｂに接続されたホッパー２ｄの内部には、多量の原料が堆積状態で貯留される場合がある。その場合には、多量の原料の自重によりフィードシリンダー２ｂ内の原料が押されてフィードスクリュー２ｃが回転していないときにもフィードシリンダー２ｂの供給開口部２ｅから供給筒２ａに向かって原料が落下してしまうことがあり、供給筒２ａに対する原料の供給量が過多となって当該供給筒２ａの内部のカサ密度を適宜の祖の状態に維持することができなくなることがある。また、フィードシリンダー２ｂの内部が原料で充満状態となった際には、フィードスクリュー２ｃに対する負荷が過剰になって回転停止状態となることがある。このような場合においても、良好な品質を有する成形品が得られなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「プラスチックス」２００２．２月号、ｐｐ３０、図２
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−１４０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、原料フィーダー機構のフィードシリンダーから供給筒の内部に向かって落下される原料のカサ密度を好適な祖の状態に容易に維持することができ、良好な品質を有する成形品を容易かつ安定的に製造することができるようにしたハングリー成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では、加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダーの原料供給口に原料フィーダー機構の供給筒が接続され、その原料フィーダー機構に設けられたフィードシリンダーの供給開口部から前記供給筒の内部に向かって原料をカサ密度が粗の状態で落下させることにより前記可塑化シリンダーの内部に前記原料を堆積させることなく供給し、前記可塑化シリンダーの内部の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成するように構成されたハングリー成形装置において、前記フィードシリンダーには、当該フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段が設けられた構成が採用されている。
【００１２】
このような構成を有する本発明によれば、フィードシリンダーの供給開口部から供給筒の内部に落下する原料の量が、原料供給規制手段によって適宜の量となるように調整され、従来のような供給原料の過多状態が防止されて供給筒内における原料のカサ密度が好適状態に維持される。その結果、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００１３】
また、本発明のハングリー成形装置における原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部を前記供給筒の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成したり、前記フィードシリンダーの供給開口部の近傍部分における内部空間を拡張するように設けられた原料逃げ部により形成することが可能である。
【００１４】
このような構成を有する本発明によれば、原料供給規制手段を簡易な構成で容易に製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明にかかるハングリー成形装置は、フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段を設けて、そのフィードシリンダーの供給開口部から供給筒の内部に落下する原料の量を適宜の量となるように調整し、原料供給の過多状態の発生を防止して供給筒内における原料のカサ密度を好適状態に維持するように構成したものであるから、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることを可能とすることによって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消して極めて高品質な成形を実現することができ、成形装置を用いた成形品の品質を飛躍的かつ確実に向上させて成形装置の信頼性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるハングリー成形装置を構成する射出成形装置の可塑化部、及びその可塑化部に付設された定量フィーダー機構の概略構造を示した縦断面説明図である。
【図２】図１に示された可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分を拡大して表した縦断面説明図である。
【図３】図１に示された可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分に介在されたスペーサを拡大して表した平面説明図である。
【図４】図１に示されたハングリー成形装置を構成する射出成形装置の全体構成を表した側面説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分を拡大して表した縦断面説明図である。
【図６】図５に表された定量フィーダー機構のフィードシリンダーを供給開口部側から見たときの正面説明図である。
【図７】従来の飽食的成形装置における可塑化部の概略構造を示した縦断面説明図である。
【図８】本願発明者が提案したハングリー成形装置における可塑化シリンダーに接続された定量フィーダー機構の概略構造を拡大して表した縦断面説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図４に示されている本発明の一実施形態にかかるハングリー成形装置として構成された射出成形機は、流動性熱可塑性を有する固形の原料（以下、単に原料という。）をメインスクリューの回転により移送して射出を行う可塑化部１０に可塑化シリンダー１０１を備えているとともに、その可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１には、ペレット状、錠剤、顆粒のいずれかの形態からなる原料を供給する定量フィーダー機構２０が連結されている。そして、その定量フィーダー機構２０から可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１の内部に向かって原料が定量ずつ供給されることによって、可塑化部１０に装着された金型装置３０に対して溶融原料の射出が行われるようになっている。
【００１８】
すなわち、上述した可塑化部１０は、図１及び図２に示されているように、略水平に細長状に延在するように配置された略中空円筒状の可塑化シリンダー１０１を有している。この可塑化シリンダー１０１の基端側部分（図１の右端側部分）には、上方に開口するように設けられた原料供給口１０１ａが設けられており、その原料供給口１０１ａに対して、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１が、スペーサ２０２を介して接続されている。
【００１９】
一方、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の直上部分には、フィードシリンダー２０３が略水平状態となるように一体的に連結された状態で配置されているとともに、そのフィードシリンダー２０３の上部側部分には、原料が蓄えられたハングリーフィーダーホッパー２０４が連結されている。そして、そのハングリーフィーダーホッパー２０４からフィードシリンダー２０３の内部に落下された原料は、当該フィードシリンダー２０３内に、フィードシリンダースリーブ２０３ａを介して配置されたフィードスクリュー２０５が動力駆動源（駆動モーター）２０６により回転駆動されることによって前方（図１の右方側）に向かって略水平に移送されていき、前記フィードシリンダー２０３の前端部分（図１の右端部分）に設けられたフィード口２０３ｂｃから、上述した供給筒２０１を通して、前記可塑化シリンダー１０１のフィードゾーンＦＡに対して、ほぼ閉鎖的に原料が供給可能となるように構成されている。そして、１回の射出（１ショット）に必要な量の原料が上述した可塑化シリンダー１０１の前端部分に蓄積された時点で、前記塑化部１０における原料移送動作、及び前記定量フィーダー機構２０による原料供給動作が一旦停止されるようになっている。
【００２０】
このとき、上述した定量フィーダー機構２０は、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内にガス抜き用の空隙を形成しつつ射出を行う、いわゆる「ハングリー成形」（詳細は後述）を実現させる一つの手段として原料を定量的に供給する構成になされていて、１回の射出に必要とする量（１ショット量）に対応した定量の原料を間欠的に供給するように構成されている。
【００２１】
この点を具体的に説明すると、図１及び図２に示されている定量フィーダー機構２０において、中空状のケーシング部材からなるフィードシリンダー２０３の内壁には、上述したように薄厚状のフィードシリンダースリーブ２０３ａが装着されている。また、そのフィードシリンダー２０３の上方側に配置されたハングリーフィーダーホッパー２０４の下部には原料投下口２０４ａが設けられており、その原料投下口２０４ａが、上述したフィードシリンダー２０３及びフィードシリンダースリーブ２０３ａを貫通するように形成された原料供給口２０３ｂに連通するように接続されている。
【００２２】
フィードシリンダー２０３の全体は、上述した可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１と同様に略水平に延在するように配置されたスリーブ状部材から形成されていて、前記原料供給口２０３ｂが設けられた位置から、当該フィードシリンダー２０３の原料移送方向前端側（図２の右端側）に設けられたフィード口２０３ｃに向かって略水平に延在するように配置されている。フィード口２０３ｃは、前記フィードシリンダー２０３の供給開口部を形成するものであって、その供給開口部としてのフィード口２０３ｃをなすように形成された略円形状の端縁部から、原料が下方に向かって落下する構成になされている。
【００２３】
そして、上述した供給開口部としてのフィード口２０３ｃは、原料の落下量を規制する原料供給規制手段を構成するように設けられている。すなわち、上述したようにフィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）に供給開口部として設けられたフィード口２０３ｃは、略鉛直に方向に延在する供給筒２０１の上端部分に連結されており、その連結部分が、前記供給筒２０１の内部空間に向かって略水平に突出するように配置されている。
【００２４】
このようにフィード口２０３ｃは、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）を供給筒２０１の内部に向かって延長させたスリーブ状部材から形成されていて、その供給筒２０１に対する当該フィード口２０３ｃの内方側突出部分は、前記供給筒２０１の内部空間の中心位置近傍まで達するように延在している。そして、このフィード口２０３ｃにおける内方側突出部分に、上述したフィードスクリュー２０５により送られて来た原料が一旦蓄えられ、その後に当該フィード口２０３ｃの開口縁から原料が落下する構成になされており、それによって前記供給筒２０１の内部空間に落下していく原料の過多状態が防止されるようになっている。
【００２５】
上述した供給筒２０１の供給筒２０１の下端側開口部分は、略水平に延在する可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡの上部側に貫通形成された原料供給口１０１ａに対して、スペーサ２０２を介して連通状態に連結されている。
【００２６】
一方、上記フィードシリンダー２０３のフィード口２０３ｃと反対側の後端部分には、可変速可能の減速機構付きの動力駆動源（駆動モーター）２０６が取り付けられているとともに、その動力駆動源２０６に対して片持ち状に連結されたフィードスクリュー２０５が、上記フィードシリンダースリーブ２０３ａの内部空間の中心軸にほぼ沿って延在するようにして配置されている。そして、上述したハングリーフィーダーホッパー２０４からフィードシリンダー２０３の内部に落下された原料は、前記フィードスクリュー２０５が動力駆動源２０６により回転操作されることによって略水平に方向に移送されていき、上述したフィード口２０３ｃから供給筒２０１を通して可塑化部１０のフィードゾーンＦＡに対して、ほぼ閉鎖的に原料が供給可能となるように構成されており、１回の射出（１ショット）に必要な量の原料が上述した可塑化シリンダー１０１の前端部分に蓄積された時点で、前記塑化部１０における原料移送動作、および前記定量フィーダー機構２０による原料供給動作が停止されるようになっている。
【００２７】
このときの当該定量フィーダー機構２０による原料供給、より具体的には前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡに対する原料供給は、操作盤ボックス２０７に設けられた各種スイッチ類２０７ａの操作によって微調整可能となっており、前記可塑化部１０における１回の射出（１ショット）にて成形される成形品に対応した定量の原料を間欠的に供給することによって、次に述べるようないわゆる「ハングリー成形」が実現されるように構成されている。
【００２８】
ここで、本願発明でいう「ハングリー成形」とは、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡに適宜のガス抜き空隙ＧＳを常時形成するように維持しつつ射出を行うことをいう。すなわち、前述した可塑化シリンダー１０１は、内部原材料の乾燥を防止するためのベント口を備えていない、いわゆるノンベント型に構成されたものであり、特にこのようなノンベント型に構成された可塑化シリンダー１０１では、従来技術の欄でも記載したように原料Ｒにより常時充填された状態、つまり「過食状態」となっているのが通常であり、その「過食状態」が種々の不具合が発生する原因となっている。そこで本実施形態では、当該可塑化シリンダー１０１のフィードゾーンＦＡに対し原料供給を行うにあたって、１回の射出に必要とする量（１ショット量）に対応した定量の原料を間欠的に供給することにより、上述したガス抜き空隙ＧＳが形成された「ハングリー状態」を実現し、加熱された原料から可塑化シリンダー１０１内に発生した水分やガスを、前記ガス抜き空隙ＧＳから原料供給口１０１ａを通して機外に排出して「ハングリー成形」を行うようにしている。そして、そのときの原料供給状態が、後述するカメラ監視手段（画像認識手段）により確認されることによって「ハングリー状態」が維持されるようになっている。
【００２９】
前記フィードシリンダースリーブ２０３ａの内径と、上述したフィードスクリュー２０５にリード加工により略螺旋状をなすように巻装されているフィードスクリューブレード２０５ａにおけるリード（フライト）山部の外径との間の隙間は、原料フィード構造の一部または全区間に亘って形成されていて、その隙間を形成している片側隙間が、原料がペレット状であっても、錠剤や顆粒の形態であっても、それら原料の内の一番大きな形態の大きさより充分大きくなるように設定されている。
【００３０】
このように本実施形態は、可塑化シリンダー１０１の内部に原料を堆積させることなく供給を行うことにより、前記可塑化シリンダー１０１内の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成する構成になされたハングリー射出成形装置に関するものであって、上述したように加熱原料の射出を行う可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１が接続され、その原料フィーダー機構２０が、前記供給筒２０１の内部にカサ密度が粗の状態で原料を落下させる構成になされたものである。
【００３１】
このとき、上述したように前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａと定量フィーダー機構２０の供給筒２０１との接続部分にはスペーサ２０２が介在されている。このスペーサ２０２は、両者の接続を円滑に行うためのものであって、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の下端部分に設けられた接続フランジ部２０１ａとほぼ同一の外径及び内径を有する円盤状部材から形成されている。そして、定量フィーダー機構２０側の供給筒２０１の接続フランジ部２０１ａの下面側接合面に対して前記スペーサ２０２の上面側接合面が密着した状態で取り付けられ、その後に、当該スペーサ２０２の下端側接合面が、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの上面側接合面に密着するようにして接続されている。
【００３２】
このとき、一般に、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの内径は、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の内径、つまりスペーサ２０２の内径よりも大きくなっていて、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａ側に設けられた大きな開口に対して、スペーサ２０２の小さな開口が接続された状態となっている。そのため、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの上面側接合面と、スペーサ２０２の下面側接合面との間には、通常、上述した内径差に基づく段差部Ｓを生じている。
【００３３】
また、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の下端部分に設けられた接続フランジ部２０１ａには、ガス排出穴２０１ｂが略水平に貫通するように設けられている。このガス排出穴２０１ｂは、前記供給筒２０１の内部空間に開口しているとともに、その内部側の開口部から半径方向外方に向かって延出しており、当該ガス排出穴２０１ｂの外方側開口部に、図示を省略した吸引装置から延出するガス抜き管（図示省略）が連結されている。
【００３４】
一方、上述した可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａと定量フィーダー機構２０の供給筒２０１との接続部分には、当該接続部分の内部空間Ｘを形成する内壁面に開口する外気取入れ連通路２０２ａが設けられている。この外気取入れ連通路２０２ａは、前記接続部分の内壁面に形成された開口しているとともに、その接続部分の内壁面の開口から半径方向外方に延出して機外雰囲気Ｙに開口しており、当該外気取入れ連通路２０２ａを介して前記内部空間Ｘが機外雰囲気Ｙに連通される構成になされている。本実施形態にかかる外気取入れ連通路２０２ａは、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１と可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａとの接続部分に介在されたスペーサ２０２の接合面に形成された開口溝により構成されている。
【００３５】
すなわち、上述したようにスペーサ２０２は、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１に接続される上面側接合面と、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに接続される下面側接合面とを有しているが、そのスペーサ２０２が有する上下の両接合面のうちの少なくとも一方に、外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝が設けられている。本実施形態における外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝は、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに接続されたスペーサ２０２の下面側接合面に凹設されており、当該スペーサ２０２の下面側接合面における内周側縁部と外周側縁部との間を半径方向に延在するように形成されているが、当該外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝は、スペーサ２０２の上面側接合面に形成することも可能である。
【００３６】
このような外気取入れ連通路２０２ａが設けられていることによって、上述したように両者の接続部分における内部空間Ｘと機外雰囲気Ｙとの間が連通されており、前記接続部分の内部空間Ｘにおけるガス成分の流れに沿って機外雰囲気Ｙ中の空気が内部空間Ｘまで導き入れられるように構成されている。より具体的には、上述した可塑化シリンダー１０１の内部側から、当該接続部分の内部空間Ｘを構成している接続部分の段差部Ｓにガス成分が至ると、そのガス成分の流れに沿うようにして機外雰囲気Ｙ中の空気が、外気取入れ連通路２０２ａを通して上述した接続部分の内部空間Ｘに引き込まれていき、その外気取入れ連通路２０２ａ内に引き込まれた空気が、接続部分の内部空間Ｘに導き入れられるように構成されている。そして、その機外雰囲気Ｙ中の空気の流入によって、接続部分の段差部Ｓによるガス成分の貯留状態が回避されることとなり、ガス成分の流動性が改善されるようになっている。
【００３７】
このような構成を有する本実施形態によれば、定量フィーダー機構２０のフィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃから供給筒２０１の内部に落下する原料の量が、原料供給規制手段として設けられた前記フィード口２０３ｃの内方側突出部分によって適宜の量となるように調整されることとなり、従来のような過多状態が防止され、供給筒２０１内における原料のカサ密度が好適状態に維持される。その結果、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００３８】
また、本実施形態における原料供給規制手段は、フィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃを、供給筒２０１の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成されていることから、原料供給規制手段が簡易な構成で容易に製造される。
【００３９】
一方、本実施形態では、前述した定量フィーダー機構２０に、可塑化部１０のフィードゾーンＦＡに形成されるべきガス抜き空隙を確認するための画像認識手段を構成するカメラ監視手段２０８が設けられている。このカメラ監視手段２０８は、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内における前記フィードゾーンＦＡに臨むように配置されたＣＣＤカメラ部２０８ａを備えているが、そのＣＣＤカメラ部２０８ａは、中空長尺状部材からなる保持パイプフレーム部２０８ｂの下端部分に取り付けられている。
【００４０】
上記保持パイプフレーム部２０８ｂは、前述した供給筒２０１の頂部に固定されていて、その供給筒２０１の外部側（上部側）から当該供給筒２０１の内部空間に向かって貫通した後に略鉛直下方に延出するように配置されている。この保持パイプフレーム部２０８ｂの下方側延出端には、図４にも示されているようにＣＣＤカメラ部２０８ａが取り付けられていて、当該ＣＣＤカメラ部２０８ａが、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１における上述したフィードゾーンＦＡに対して直上位置から対面するように配置されている。そして、そのＣＣＤカメラ部２０８ａの側部には、上記フィードゾーンＦＡを照らす照明ライトが配置されている。
【００４１】
また、上記ＣＣＤカメラ部２０８ａから延出する画像信号線２０８ｃは、上述した保持パイプフレーム部２０８ｂの内部空間を通って上方に向かって延在しており、保持パイプフレーム部２０８ｂの上端部から引き出された後にディスプレイモニタ２０８ｄ側に接続されている。このディスプレイモニタ２０８ｄは、上述した操作盤ボックス２０７の上面に取り付けられており、その操作盤ボックス２０７の上面から立ち上がるように設けられた支持脚２０６ｆの途中部分が、ピボット機構２０６ｇを介して所望の方向に折れ曲がるように構成されていることによって、当該ディスプレイモニタ２０８ｄの表示方向が任意に調整可能になされている。
【００４２】
このような構成を有するカメラ監視手段２０８を設けておけば、可塑化シリンダー１０１内におけるガス抜き空隙ＧＳの形成状況、つまり「ハングリー成形」状態を維持するために、原料の供給状態が画像として取り込まれ、それが機外から容易に確認されるようになっており、特に本実施形態では、カメラ監視手段２０８が、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内におけるフィードゾーンＦＡに臨むように配置されたＣＣＤカメラ部２０８ａからの画像を、画像信号線２０８ｃを介して機外の適宜の位置に取り付けられたディスプレイモニタ２０８ｄに転送しているとともに、そのディスプレイモニタ２０８ｄの表示方向が任意に調整可能に設けられていることから、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内における原料供給状態、すなわちガス抜き空隙の形成状態のディスプレイモニタ２０８ｄによる視認が、当該ディスプレイモニタ２０８ｄの設置位置や設置角度にかかわらず良好に行われる。
【００４３】
このような本発明にかかるハングリー成形装置により、例えば加水分解を生じやすいＰＣ／ＰＥＴを原料として成形トライを試みたところ、次の表１のように、生地外観（バリ）、シルバー、重量バラツキ、色目、等の成形品の品質が大幅に改善されるとともに、成形時間が短縮化されることも確認された。
【表１】
【００４４】
なお、上述した表１における成形トライは、概略下記の条件下において行われたものである。
成形機：住友重機械（株）１８トンクラス機
真空圧：０．５Ｋｇ／ｃｍ２〜０．８Ｋｇ／ｃｍ２
金 型：日本油機社製ダーンベル型
成形材料：カネカ社製ＰＣ／ＰＥＴ（ＪＰ１０１０）
成形条件：一定（冷却時間ダーけを計量時間に対応して変更）
部得方法：トライ１ではパージを５回、２０ショットを部得
トライ２では１０分間シリンダー内で樹脂を滞留させ、１パージ後１０ショット部取得
【００４５】
さらに、本発明にかかるハングリー成形装置によれば、金型に対するガス成分等の影響が低減され、例えば次の表２のように各部品に対応して金型のメンテナンス周期が大幅に延長されることとなり、その結果、生産効率が向上されることが判明した。
【表２】
【００４６】
さらにまた、本発明にかかるハングリー成形装置によれば、例えば次の表３のように、多種多様な成形品において同表に記載されているような改善効果を確認することができた。
【表３】
【００４７】
一方、上述した実施形態と同一の構成部材に対して同一の符号を付した図５及び図６にかかる本発明の他の実施形態においては、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）に設けられたフィード口２０３ｃが、従来のものと同様に供給筒２０１の内壁面と略一致するように連結されているものであるが、原料供給規制手段が他の部位に設けられている。すなわち、本実施形態における定量フィーダー機構２０に設けられた原料供給規制手段は、フィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃの近傍部分における内部空間を拡張するようにして設けられた原料逃げ部２０３ｄにより構成されている。
【００４８】
この原料供給規制手段としての原料逃げ部２０３ｄは、前述したフィードシリンダー２０３における上側壁部分、及びそれに対応するハウジング２０３ｅの一部を長手方向（図５の左右方向）の細長状に切り欠いた開口溝から形成されている。すなわち、この原料逃げ部２０３ｄを構成している開口溝状部分は、円周方向に細幅を有する状態で上述したフィードスクリュー２０５の軸方向に延在しているとともに、当該開口溝状部分の上端開口部には、それに相当する安全蓋２０３ｆが着脱自在に装着されている。この安全蓋２０３ｆは、上述した原料逃げ部２０３ｄを上方側から覆うことによって、当該原料逃げ部２０３ｄの内部が直接露出することのないようにするとともに、万一、原料逃げ部２０３ｄの内部が原料で満杯状態となったときに、原料が原料逃げ部２０３ｄから溢れ出ることのないようにするために設けられている。
【００４９】
このように原料逃げ部２０３ｄは、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）を切り欠いた開口溝として形成されているが、その開口溝として形成された原料逃げ部２０３ｄに、上述したフィードスクリュー２０５により送られて来た原料が一旦蓄えられ、その後に当該フィード口２０３ｃを形成している円形状端縁部から原料が落下する構成になされている。これによって、前記供給筒２０１の内部空間に落下していく原料の過多状態が防止され、その結果、上述した実施形態と同様に、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００５１】
すなわち、フィードシリンダーに設けた原料供給規制手段は、上述した各実施形態の構成に限定されるものではなく、フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する構成を有するものであれば、多種多様な構成とすることが可能である。
【００５２】
また、上述した実施形態は、射出成形を行う装置に本発明を適用したものであるが、押出又は中空成形を行う装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 可塑化部
１０１ 可塑化シリンダー
１０１ａ 原料供給口
１０２ メインスクリュー
ＦＡ フィードゾーン
ＧＳ ガス抜き空隙
２０ 定量フィーダー機構
２０１ 供給筒
２０１ａ 接続フランジ部
２０１ｂ ガス排出穴
２０２ スペーサ
２０２ａ 外気取入れ連通路
２０２ｂ 案内傾斜面
Ｓ 段差部
２０３ フィードシリンダー
２０３ａ フィードシリンダースリーブ
２０３ｂ 原料供給口
２０３ｃ フィード口（供給開口部；原料供給規制手段）
２０３ｄ 原料逃げ部（原料供給規制手段）
２０３ｅ ハウジング
２０３ｆ 安全蓋
２０４ ハングリーフィーダーホッパー
２０４ａ 原料投下口
２０５ フィードスクリュー
２０５ａ フィードスクリューブレード
２０６ 動力駆動源（駆動モーター）
Ｘ 内部空間
Ｙ 機外雰囲気
２０７ 操作盤ボックス
２０８ カメラ監視手段（画像認識手段）
２０８ａ ＣＣＤカメラ部
２０８ｂ 保持パイプフレーム部
２０８ｃ 画像信号線
２０８ｄ ディスプレイモニタ
３０ 金型装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダー内の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成する構成を備えたハングリー成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出または押出、中空成形等を行う各種成形機には、例えば図７に示されているように、原料の可塑化部を構成する可塑化シリンダーＤＳが略水平に延在するように設けられている。この可塑化シリンダーＤＳの後端部分にはホッパＨが上方に突出するように連結されており、そのホッパＨの内部に蓄えられた、ペレット状や錠剤状または顆粒状等の各種形状に形成された流動性熱可塑性の固形原料Ｒが、前記ホッパＨの下端に設けられた原料供給口Ｈａから可塑化シリンダーＤＳ内のフィードゾーンＦＡに対して、自重による自然落下により供給される構成になされている。この自重による自然落下によりフィードゾーンＦＡに供給された原料Ｒは、上記可塑化シリンダーＤＳ内に配置されたメインスクリューＭＳの回転搬送作用によって、フィードゾーンＦＡからコンプレッションゾーンＣＡおよびメータリングゾーンＭＡに順次押し込まれていく（下記の非特許文献１参照）。
【０００３】
このような一般の成形装置においては、上述した可塑化シリンダーＤＳ内のスクリュー基端側のフィードゾーンＦＡからスクリュー先端側のメータリングゾーンＭＡに至るまでの全領域において原料Ｒが過密状態にて供給されるのが常識になっている。特に、可塑化シリンダーＤＳにベント口を有しない、いわゆるノンベント型の成形装置においては、可塑化シリンダーＤＳの内部が原料Ｒにより常時充填された状態、つまり「過食状態」となっている。このような「過食状態」では、原料Ｒが過密な状態となっていることから、当該原料Ｒに対する圧縮・加熱作用により発生したガス成分や水分が逃げ場を失った状態となってしまい、溶融能力以上に原料Ｒが過剰に強制供給されることとなる。そして、そのような強制供給の下で発生するストレス温度（剪断熱）が高くなるとともに、原料Ｒの抵抗によってモータトルクも上昇することになって必要な電力量が増大してしまう。
【０００４】
この点をより具体的に説明すると、通常、樹脂の乾燥度合いは吸水率０．２ＷＴ％以下で「乾燥した」とされているが、これは１ｔｏｎの樹脂で換算すると２００ｍｌの水分が含まれていることになる。すなわち、上述したように「過食状態」では残留水分やガスは高温高圧となって逃げ場がなくなってしまい、それらの残留水分やガスは、原料と一緒に金型に押出または射出されざるを得なくなる。その結果、モールドデポジットやボイド、ヒケ、シンクマークといった様々な成形不良を引き起こすこととなり、実際に生じている成形不良の大半は、上述したような「過食状態」に基づく水分やガスの混入に起因するものと考えられる。さらに、スクリューとシリンダーとの摩耗、特にシリンダーホッパ口に生じる異常摩耗は、溶融能力以上に材料が供給される「過食状態」という過酷な状況によって大きなダーメージを伴いつつ進行することも判明している。
【０００５】
そこで、本願発明者は、上述したような過食状態の成形による悪影響を確実に解消し、良好な品質を有する成形品を容易かつ安定的に製造することができるようにしたハングリー成形方法及びハングリー成形装置を、例えば特許文献２において開示している。ハングリー成形装置では、例えば図８に示されているように、成形機１の可塑化シリンダー１ａの原料供給口に接続された原料フィーダー機構２の供給筒２ａの内部に、当該原料フィーダー機構２のフィードシリンダー２ｂに配置されたフィードスクリュー２ｃの移送作用によりカサ密度が粗の状態で原料を落下させることによって、前記可塑化シリンダー１ａの内部に原料を堆積させることなく供給し、加熱原料から発生するガス成分を分離するためのガス分離空隙を前記可塑化シリンダーの内部に形成する構成になされている。
【０００６】
このような構成を有するハングリー成形装置を用いて成形を行えば、射出等を行う際に成形機の可塑化シリンダー１ａの内部で加熱された原料から発生するガス成分が、上述したように可塑化シリンダー１ａの原料供給部分に形成されるガス分離空隙に向かって抜け出すことが可能となる。そして、そのガス分離空隙まで抜け出したガス成分は、当該可塑化シリンダー１の原料供給口１ａと原料フィーダー機構２の供給筒２ａとの接続部分に形成される内部空間を通って原料フィーダー機構２の供給筒２ａ内を上昇していき、その原料フィーダー機構２の供給筒２ａに接続されたガス吸引管（図示省略）の内部に流入した後、当該ガス吸引管に設けられた適宜の吸引装置によって機外雰囲気中に排出されるようになっている。このようにしてガス成分を機外に排出させることによって、従来のような成形不良は画期的に改善されることとなり、安価で且つ高品質の成形品が容易に製造される。
【０００７】
しかしながら、上述した原料フィーダー機構２のフィードシリンダー２ｂに接続されたホッパー２ｄの内部には、多量の原料が堆積状態で貯留される場合がある。その場合には、多量の原料の自重によりフィードシリンダー２ｂ内の原料が押されてフィードスクリュー２ｃが回転していないときにもフィードシリンダー２ｂの供給開口部２ｅから供給筒２ａに向かって原料が落下してしまうことがあり、供給筒２ａに対する原料の供給量が過多となって当該供給筒２ａの内部のカサ密度を適宜の祖の状態に維持することができなくなることがある。また、フィードシリンダー２ｂの内部が原料で充満状態となった際には、フィードスクリュー２ｃに対する負荷が過剰になって回転停止状態となることがある。このような場合においても、良好な品質を有する成形品が得られなくなるおそれがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】「プラスチックス」２００２．２月号、ｐｐ３０、図２
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平０７−１４０７６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこで本発明は、原料フィーダー機構のフィードシリンダーから供給筒の内部に向かって落下される原料のカサ密度を好適な祖の状態に容易に維持することができ、良好な品質を有する成形品を容易かつ安定的に製造することができるようにしたハングリー成形装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために本発明では、加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダーの原料供給口に原料フィーダー機構の供給筒が接続され、その原料フィーダー機構に設けられたフィードシリンダーの供給開口部から前記供給筒の内部に向かって原料をカサ密度が粗の状態で落下させることにより前記可塑化シリンダーの内部に前記原料を堆積させることなく供給し、前記可塑化シリンダーの内部の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成するように構成されたハングリー成形装置において、前記フィードシリンダーには、当該フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段が設けられた構成が採用されている。
【００１２】
このような構成を有する本発明によれば、フィードシリンダーの供給開口部から供給筒の内部に落下する原料の量が、原料供給規制手段によって適宜の量となるように調整され、従来のような供給原料の過多状態が防止されて供給筒内における原料のカサ密度が好適状態に維持される。その結果、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００１３】
また、本発明のハングリー成形装置における原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部を前記供給筒の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成したり、前記フィードシリンダーの供給開口部の近傍部分における内部空間を拡張するように設けられた原料逃げ部により形成することが可能である。
【００１４】
このような構成を有する本発明によれば、原料供給規制手段を簡易な構成で容易に製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
以上述べたように本発明にかかるハングリー成形装置は、フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段を設けて、そのフィードシリンダーの供給開口部から供給筒の内部に落下する原料の量を適宜の量となるように調整し、原料供給の過多状態の発生を防止して供給筒内における原料のカサ密度を好適状態に維持するように構成したものであるから、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることを可能とすることによって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消して極めて高品質な成形を実現することができ、成形装置を用いた成形品の品質を飛躍的かつ確実に向上させて成形装置の信頼性を大幅に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明にかかるハングリー成形装置を構成する射出成形装置の可塑化部、及びその可塑化部に付設された定量フィーダー機構の概略構造を示した縦断面説明図である。
【図２】図１に示された可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分を拡大して表した縦断面説明図である。
【図３】図１に示された可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分に介在されたスペーサを拡大して表した平面説明図である。
【図４】図１に示されたハングリー成形装置を構成する射出成形装置の全体構成を表した側面説明図である。
【図５】本発明の他の実施形態にかかる可塑化シリンダーと定量フィーダー機構との接続部分を拡大して表した縦断面説明図である。
【図６】図５に表された定量フィーダー機構のフィードシリンダーを供給開口部側から見たときの正面説明図である。
【図７】従来の飽食的成形装置における可塑化部の概略構造を示した縦断面説明図である。
【図８】本願発明者が提案したハングリー成形装置における可塑化シリンダーに接続された定量フィーダー機構の概略構造を拡大して表した縦断面説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、図４に示されている本発明の一実施形態にかかるハングリー成形装置として構成された射出成形機は、流動性熱可塑性を有する固形の原料（以下、単に原料という。）をメインスクリューの回転により移送して射出を行う可塑化部１０に可塑化シリンダー１０１を備えているとともに、その可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１には、ペレット状、錠剤、顆粒のいずれかの形態からなる原料を供給する定量フィーダー機構２０が連結されている。そして、その定量フィーダー機構２０から可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１の内部に向かって原料が定量ずつ供給されることによって、可塑化部１０に装着された金型装置３０に対して溶融原料の射出が行われるようになっている。
【００１８】
すなわち、上述した可塑化部１０は、図１及び図２に示されているように、略水平に細長状に延在するように配置された略中空円筒状の可塑化シリンダー１０１を有している。この可塑化シリンダー１０１の基端側部分（図１の右端側部分）には、上方に開口するように設けられた原料供給口１０１ａが設けられており、その原料供給口１０１ａに対して、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１が、スペーサ２０２を介して接続されている。
【００１９】
一方、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の直上部分には、フィードシリンダー２０３が略水平状態となるように一体的に連結された状態で配置されているとともに、そのフィードシリンダー２０３の上部側部分には、原料が蓄えられたハングリーフィーダーホッパー２０４が連結されている。そして、そのハングリーフィーダーホッパー２０４からフィードシリンダー２０３の内部に落下された原料は、当該フィードシリンダー２０３内に、フィードシリンダースリーブ２０３ａを介して配置されたフィードスクリュー２０５が動力駆動源（駆動モーター）２０６により回転駆動されることによって前方（図１の右方側）に向かって略水平に移送されていき、前記フィードシリンダー２０３の前端部分（図１の右端部分）に設けられたフィード口２０３ｂｃから、上述した供給筒２０１を通して、前記可塑化シリンダー１０１のフィードゾーンＦＡに対して、ほぼ閉鎖的に原料が供給可能となるように構成されている。そして、１回の射出（１ショット）に必要な量の原料が上述した可塑化シリンダー１０１の前端部分に蓄積された時点で、前記塑化部１０における原料移送動作、及び前記定量フィーダー機構２０による原料供給動作が一旦停止されるようになっている。
【００２０】
このとき、上述した定量フィーダー機構２０は、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内にガス抜き用の空隙を形成しつつ射出を行う、いわゆる「ハングリー成形」（詳細は後述）を実現させる一つの手段として原料を定量的に供給する構成になされていて、１回の射出に必要とする量（１ショット量）に対応した定量の原料を間欠的に供給するように構成されている。
【００２１】
この点を具体的に説明すると、図１及び図２に示されている定量フィーダー機構２０において、中空状のケーシング部材からなるフィードシリンダー２０３の内壁には、上述したように薄厚状のフィードシリンダースリーブ２０３ａが装着されている。また、そのフィードシリンダー２０３の上方側に配置されたハングリーフィーダーホッパー２０４の下部には原料投下口２０４ａが設けられており、その原料投下口２０４ａが、上述したフィードシリンダー２０３及びフィードシリンダースリーブ２０３ａを貫通するように形成された原料供給口２０３ｂに連通するように接続されている。
【００２２】
フィードシリンダー２０３の全体は、上述した可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１と同様に略水平に延在するように配置されたスリーブ状部材から形成されていて、前記原料供給口２０３ｂが設けられた位置から、当該フィードシリンダー２０３の原料移送方向前端側（図２の右端側）に設けられたフィード口２０３ｃに向かって略水平に延在するように配置されている。フィード口２０３ｃは、前記フィードシリンダー２０３の供給開口部を形成するものであって、その供給開口部としてのフィード口２０３ｃをなすように形成された略円形状の端縁部から、原料が下方に向かって落下する構成になされている。
【００２３】
そして、上述した供給開口部としてのフィード口２０３ｃは、原料の落下量を規制する原料供給規制手段を構成するように設けられている。すなわち、上述したようにフィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）に供給開口部として設けられたフィード口２０３ｃは、略鉛直に方向に延在する供給筒２０１の上端部分に連結されており、その連結部分が、前記供給筒２０１の内部空間に向かって略水平に突出するように配置されている。
【００２４】
このようにフィード口２０３ｃは、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）を供給筒２０１の内部に向かって延長させたスリーブ状部材から形成されていて、その供給筒２０１に対する当該フィード口２０３ｃの内方側突出部分は、前記供給筒２０１の内部空間の中心位置近傍まで達するように延在している。そして、このフィード口２０３ｃにおける内方側突出部分に、上述したフィードスクリュー２０５により送られて来た原料が一旦蓄えられ、その後に当該フィード口２０３ｃの開口縁から原料が落下する構成になされており、それによって前記供給筒２０１の内部空間に落下していく原料の過多状態が防止されるようになっている。
【００２５】
上述した供給筒２０１の供給筒２０１の下端側開口部分は、略水平に延在する可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡの上部側に貫通形成された原料供給口１０１ａに対して、スペーサ２０２を介して連通状態に連結されている。
【００２６】
一方、上記フィードシリンダー２０３のフィード口２０３ｃと反対側の後端部分には、可変速可能の減速機構付きの動力駆動源（駆動モーター）２０６が取り付けられているとともに、その動力駆動源２０６に対して片持ち状に連結されたフィードスクリュー２０５が、上記フィードシリンダースリーブ２０３ａの内部空間の中心軸にほぼ沿って延在するようにして配置されている。そして、上述したハングリーフィーダーホッパー２０４からフィードシリンダー２０３の内部に落下された原料は、前記フィードスクリュー２０５が動力駆動源２０６により回転操作されることによって略水平に方向に移送されていき、上述したフィード口２０３ｃから供給筒２０１を通して可塑化部１０のフィードゾーンＦＡに対して、ほぼ閉鎖的に原料が供給可能となるように構成されており、１回の射出（１ショット）に必要な量の原料が上述した可塑化シリンダー１０１の前端部分に蓄積された時点で、前記塑化部１０における原料移送動作、および前記定量フィーダー機構２０による原料供給動作が停止されるようになっている。
【００２７】
このときの当該定量フィーダー機構２０による原料供給、より具体的には前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡに対する原料供給は、操作盤ボックス２０７に設けられた各種スイッチ類２０７ａの操作によって微調整可能となっており、前記可塑化部１０における１回の射出（１ショット）にて成形される成形品に対応した定量の原料を間欠的に供給することによって、次に述べるようないわゆる「ハングリー成形」が実現されるように構成されている。
【００２８】
ここで、本願発明でいう「ハングリー成形」とは、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１におけるフィードゾーンＦＡに適宜のガス抜き空隙ＧＳを常時形成するように維持しつつ射出を行うことをいう。すなわち、前述した可塑化シリンダー１０１は、内部原材料の乾燥を防止するためのベント口を備えていない、いわゆるノンベント型に構成されたものであり、特にこのようなノンベント型に構成された可塑化シリンダー１０１では、従来技術の欄でも記載したように原料Ｒにより常時充填された状態、つまり「過食状態」となっているのが通常であり、その「過食状態」が種々の不具合が発生する原因となっている。そこで本実施形態では、当該可塑化シリンダー１０１のフィードゾーンＦＡに対し原料供給を行うにあたって、１回の射出に必要とする量（１ショット量）に対応した定量の原料を間欠的に供給することにより、上述したガス抜き空隙ＧＳが形成された「ハングリー状態」を実現し、加熱された原料から可塑化シリンダー１０１内に発生した水分やガスを、前記ガス抜き空隙ＧＳから原料供給口１０１ａを通して機外に排出して「ハングリー成形」を行うようにしている。そして、そのときの原料供給状態が、後述するカメラ監視手段（画像認識手段）により確認されることによって「ハングリー状態」が維持されるようになっている。
【００２９】
前記フィードシリンダースリーブ２０３ａの内径と、上述したフィードスクリュー２０５にリード加工により略螺旋状をなすように巻装されているフィードスクリューブレード２０５ａにおけるリード（フライト）山部の外径との間の隙間は、原料フィード構造の一部または全区間に亘って形成されていて、その隙間を形成している片側隙間が、原料がペレット状であっても、錠剤や顆粒の形態であっても、それら原料の内の一番大きな形態の大きさより充分大きくなるように設定されている。
【００３０】
このように本実施形態は、可塑化シリンダー１０１の内部に原料を堆積させることなく供給を行うことにより、前記可塑化シリンダー１０１内の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成する構成になされたハングリー射出成形装置に関するものであって、上述したように加熱原料の射出を行う可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１が接続され、その原料フィーダー機構２０が、前記供給筒２０１の内部にカサ密度が粗の状態で原料を落下させる構成になされたものである。
【００３１】
このとき、上述したように前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａと定量フィーダー機構２０の供給筒２０１との接続部分にはスペーサ２０２が介在されている。このスペーサ２０２は、両者の接続を円滑に行うためのものであって、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の下端部分に設けられた接続フランジ部２０１ａとほぼ同一の外径及び内径を有する円盤状部材から形成されている。そして、定量フィーダー機構２０側の供給筒２０１の接続フランジ部２０１ａの下面側接合面に対して前記スペーサ２０２の上面側接合面が密着した状態で取り付けられ、その後に、当該スペーサ２０２の下端側接合面が、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの上面側接合面に密着するようにして接続されている。
【００３２】
このとき、一般に、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの内径は、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の内径、つまりスペーサ２０２の内径よりも大きくなっていて、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａ側に設けられた大きな開口に対して、スペーサ２０２の小さな開口が接続された状態となっている。そのため、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａの上面側接合面と、スペーサ２０２の下面側接合面との間には、通常、上述した内径差に基づく段差部Ｓを生じている。
【００３３】
また、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１の下端部分に設けられた接続フランジ部２０１ａには、ガス排出穴２０１ｂが略水平に貫通するように設けられている。このガス排出穴２０１ｂは、前記供給筒２０１の内部空間に開口しているとともに、その内部側の開口部から半径方向外方に向かって延出しており、当該ガス排出穴２０１ｂの外方側開口部に、図示を省略した吸引装置から延出するガス抜き管（図示省略）が連結されている。
【００３４】
一方、上述した可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａと定量フィーダー機構２０の供給筒２０１との接続部分には、当該接続部分の内部空間Ｘを形成する内壁面に開口する外気取入れ連通路２０２ａが設けられている。この外気取入れ連通路２０２ａは、前記接続部分の内壁面に形成された開口しているとともに、その接続部分の内壁面の開口から半径方向外方に延出して機外雰囲気Ｙに開口しており、当該外気取入れ連通路２０２ａを介して前記内部空間Ｘが機外雰囲気Ｙに連通される構成になされている。本実施形態にかかる外気取入れ連通路２０２ａは、上述した定量フィーダー機構２０の供給筒２０１と可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａとの接続部分に介在されたスペーサ２０２の接合面に形成された開口溝により構成されている。
【００３５】
すなわち、上述したようにスペーサ２０２は、定量フィーダー機構２０の供給筒２０１に接続される上面側接合面と、前記可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに接続される下面側接合面とを有しているが、そのスペーサ２０２が有する上下の両接合面のうちの少なくとも一方に、外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝が設けられている。本実施形態における外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝は、可塑化シリンダー１０１の原料供給口１０１ａに接続されたスペーサ２０２の下面側接合面に凹設されており、当該スペーサ２０２の下面側接合面における内周側縁部と外周側縁部との間を半径方向に延在するように形成されているが、当該外気取入れ連通路２０２ａを構成する開口溝は、スペーサ２０２の上面側接合面に形成することも可能である。
【００３６】
このような外気取入れ連通路２０２ａが設けられていることによって、上述したように両者の接続部分における内部空間Ｘと機外雰囲気Ｙとの間が連通されており、前記接続部分の内部空間Ｘにおけるガス成分の流れに沿って機外雰囲気Ｙ中の空気が内部空間Ｘまで導き入れられるように構成されている。より具体的には、上述した可塑化シリンダー１０１の内部側から、当該接続部分の内部空間Ｘを構成している接続部分の段差部Ｓにガス成分が至ると、そのガス成分の流れに沿うようにして機外雰囲気Ｙ中の空気が、外気取入れ連通路２０２ａを通して上述した接続部分の内部空間Ｘに引き込まれていき、その外気取入れ連通路２０２ａ内に引き込まれた空気が、接続部分の内部空間Ｘに導き入れられるように構成されている。そして、その機外雰囲気Ｙ中の空気の流入によって、接続部分の段差部Ｓによるガス成分の貯留状態が回避されることとなり、ガス成分の流動性が改善されるようになっている。
【００３７】
このような構成を有する本実施形態によれば、定量フィーダー機構２０のフィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃから供給筒２０１の内部に落下する原料の量が、原料供給規制手段として設けられた前記フィード口２０３ｃの内方側突出部分によって適宜の量となるように調整されることとなり、従来のような過多状態が防止され、供給筒２０１内における原料のカサ密度が好適状態に維持される。その結果、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００３８】
また、本実施形態における原料供給規制手段は、フィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃを、供給筒２０１の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成されていることから、原料供給規制手段が簡易な構成で容易に製造される。
【００３９】
一方、本実施形態では、前述した定量フィーダー機構２０に、可塑化部１０のフィードゾーンＦＡに形成されるべきガス抜き空隙を確認するための画像認識手段を構成するカメラ監視手段２０８が設けられている。このカメラ監視手段２０８は、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内における前記フィードゾーンＦＡに臨むように配置されたＣＣＤカメラ部２０８ａを備えているが、そのＣＣＤカメラ部２０８ａは、中空長尺状部材からなる保持パイプフレーム部２０８ｂの下端部分に取り付けられている。
【００４０】
上記保持パイプフレーム部２０８ｂは、前述した供給筒２０１の頂部に固定されていて、その供給筒２０１の外部側（上部側）から当該供給筒２０１の内部空間に向かって貫通した後に略鉛直下方に延出するように配置されている。この保持パイプフレーム部２０８ｂの下方側延出端には、図４にも示されているようにＣＣＤカメラ部２０８ａが取り付けられていて、当該ＣＣＤカメラ部２０８ａが、前記可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１における上述したフィードゾーンＦＡに対して直上位置から対面するように配置されている。そして、そのＣＣＤカメラ部２０８ａの側部には、上記フィードゾーンＦＡを照らす照明ライトが配置されている。
【００４１】
また、上記ＣＣＤカメラ部２０８ａから延出する画像信号線２０８ｃは、上述した保持パイプフレーム部２０８ｂの内部空間を通って上方に向かって延在しており、保持パイプフレーム部２０８ｂの上端部から引き出された後にディスプレイモニタ２０８ｄ側に接続されている。このディスプレイモニタ２０８ｄは、上述した操作盤ボックス２０７の上面に取り付けられており、その操作盤ボックス２０７の上面から立ち上がるように設けられた支持脚２０６ｆの途中部分が、ピボット機構２０６ｇを介して所望の方向に折れ曲がるように構成されていることによって、当該ディスプレイモニタ２０８ｄの表示方向が任意に調整可能になされている。
【００４２】
このような構成を有するカメラ監視手段２０８を設けておけば、可塑化シリンダー１０１内におけるガス抜き空隙ＧＳの形成状況、つまり「ハングリー成形」状態を維持するために、原料の供給状態が画像として取り込まれ、それが機外から容易に確認されるようになっており、特に本実施形態では、カメラ監視手段２０８が、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内におけるフィードゾーンＦＡに臨むように配置されたＣＣＤカメラ部２０８ａからの画像を、画像信号線２０８ｃを介して機外の適宜の位置に取り付けられたディスプレイモニタ２０８ｄに転送しているとともに、そのディスプレイモニタ２０８ｄの表示方向が任意に調整可能に設けられていることから、可塑化部１０の可塑化シリンダー１０１内における原料供給状態、すなわちガス抜き空隙の形成状態のディスプレイモニタ２０８ｄによる視認が、当該ディスプレイモニタ２０８ｄの設置位置や設置角度にかかわらず良好に行われる。
【００４３】
このような本発明にかかるハングリー成形装置により、例えば加水分解を生じやすいＰＣ／ＰＥＴを原料として成形トライを試みたところ、次の表１のように、生地外観（バリ）、シルバー、重量バラツキ、色目、等の成形品の品質が大幅に改善されるとともに、成形時間が短縮化されることも確認された。
【表１】
【００４４】
なお、上述した表１における成形トライは、概略下記の条件下において行われたものである。
成形機：住友重機械（株）１８トンクラス機
真空圧：０．５Ｋｇ／ｃｍ２〜０．８Ｋｇ／ｃｍ２
金 型：日本油機社製ダーンベル型
成形材料：カネカ社製ＰＣ／ＰＥＴ（ＪＰ１０１０）
成形条件：一定（冷却時間ダーけを計量時間に対応して変更）
部得方法：トライ１ではパージを５回、２０ショットを部得
トライ２では１０分間シリンダー内で樹脂を滞留させ、１パージ後１０ショット部取得
【００４５】
さらに、本発明にかかるハングリー成形装置によれば、金型に対するガス成分等の影響が低減され、例えば次の表２のように各部品に対応して金型のメンテナンス周期が大幅に延長されることとなり、その結果、生産効率が向上されることが判明した。
【表２】
【００４６】
さらにまた、本発明にかかるハングリー成形装置によれば、例えば次の表３のように、多種多様な成形品において同表に記載されているような改善効果を確認することができた。
【表３】
【００４７】
一方、上述した実施形態と同一の構成部材に対して同一の符号を付した図５及び図６にかかる本発明の他の実施形態においては、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）に設けられたフィード口２０３ｃが、従来のものと同様に供給筒２０１の内壁面と略一致するように連結されているものであるが、原料供給規制手段が他の部位に設けられている。すなわち、本実施形態における定量フィーダー機構２０に設けられた原料供給規制手段は、フィードシリンダー２０３ａのフィード口（供給開口部）２０３ｃの近傍部分における内部空間を拡張するようにして設けられた原料逃げ部２０３ｄにより構成されている。
【００４８】
この原料供給規制手段としての原料逃げ部２０３ｄは、前述したフィードシリンダー２０３における上側壁部分、及びそれに対応するハウジング２０３ｅの一部を長手方向（図５の左右方向）の細長状に切り欠いた開口溝から形成されている。すなわち、この原料逃げ部２０３ｄを構成している開口溝状部分は、円周方向に細幅を有する状態で上述したフィードスクリュー２０５の軸方向に延在しているとともに、当該開口溝状部分の上端開口部には、それに相当する安全蓋２０３ｆが着脱自在に装着されている。この安全蓋２０３ｆは、上述した原料逃げ部２０３ｄを上方側から覆うことによって、当該原料逃げ部２０３ｄの内部が直接露出することのないようにするとともに、万一、原料逃げ部２０３ｄの内部が原料で満杯状態となったときに、原料が原料逃げ部２０３ｄから溢れ出ることのないようにするために設けられている。
【００４９】
このように原料逃げ部２０３ｄは、フィードシリンダー２０３の一端部分（図示左端部分）を切り欠いた開口溝として形成されているが、その開口溝として形成された原料逃げ部２０３ｄに、上述したフィードスクリュー２０５により送られて来た原料が一旦蓄えられ、その後に当該フィード口２０３ｃを形成している円形状端縁部から原料が落下する構成になされている。これによって、前記供給筒２０１の内部空間に落下していく原料の過多状態が防止され、その結果、上述した実施形態と同様に、ハングリー成形の本来の高い成形品質を得ることが可能となって水分やガスによる成形品質によるボイド、焼け、ヒケ、シンクマーク、曇り、シルバーなどの悪影響が解消され、極めて高品質な成形が実現される。
【００５０】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であるというのはいうまでもない。
【００５１】
すなわち、フィードシリンダーに設けた原料供給規制手段は、上述した各実施形態の構成に限定されるものではなく、フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する構成を有するものであれば、多種多様な構成とすることが可能である。
【００５２】
また、上述した実施形態は、射出成形を行う装置に本発明を適用したものであるが、押出又は中空成形を行う装置に対しても本発明は同様に適用することができる。
【符号の説明】
【００５３】
１０ 可塑化部
１０１ 可塑化シリンダー
１０１ａ 原料供給口
１０２ メインスクリュー
ＦＡ フィードゾーン
ＧＳ ガス抜き空隙
２０ 定量フィーダー機構
２０１ 供給筒
２０１ａ 接続フランジ部
２０１ｂ ガス排出穴
２０２ スペーサ
２０２ａ 外気取入れ連通路
２０２ｂ 案内傾斜面
Ｓ 段差部
２０３ フィードシリンダー
２０３ａ フィードシリンダースリーブ
２０３ｂ 原料供給口
２０３ｃ フィード口（供給開口部；原料供給規制手段）
２０３ｄ 原料逃げ部（原料供給規制手段）
２０３ｅ ハウジング
２０３ｆ 安全蓋
２０４ ハングリーフィーダーホッパー
２０４ａ 原料投下口
２０５ フィードスクリュー
２０５ａ フィードスクリューブレード
２０６ 動力駆動源（駆動モーター）
Ｘ 内部空間
Ｙ 機外雰囲気
２０７ 操作盤ボックス
２０８ カメラ監視手段（画像認識手段）
２０８ａ ＣＣＤカメラ部
２０８ｂ 保持パイプフレーム部
２０８ｃ 画像信号線
２０８ｄ ディスプレイモニタ
３０ 金型装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダーの原料供給口に原料フィーダー機構の供給筒が接続され、その原料フィーダー機構に設けられたフィードシリンダーの供給開口部から前記供給筒の内部に向かって原料をカサ密度が粗の状態で落下させることにより前記可塑化シリンダーの内部に前記原料を堆積させることなく供給し、前記可塑化シリンダーの内部の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成するように構成されたハングリー成形装置において、
前記フィードシリンダーには、当該フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段が設けられていることを特徴とするハングリー成形装置。
【請求項２】
前記原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部を前記供給筒の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成されていることを特徴とする請求項１記載のハングリー成形装置。
【請求項３】
前記原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部の近傍部分における内部空間を拡張するように設けられた原料逃げ部により形成されていることを特徴とする請求項１記載のハングリー成形装置。
【請求項１】
加熱原料の射出、押出又は中空成形を行う可塑化シリンダーの原料供給口に原料フィーダー機構の供給筒が接続され、その原料フィーダー機構に設けられたフィードシリンダーの供給開口部から前記供給筒の内部に向かって原料をカサ密度が粗の状態で落下させることにより前記可塑化シリンダーの内部に前記原料を堆積させることなく供給し、前記可塑化シリンダーの内部の加熱原料から発生するガス成分を分離する空隙を形成するように構成されたハングリー成形装置において、
前記フィードシリンダーには、当該フィードシリンダーの供給開口部から落下する原料の量を規制する原料供給規制手段が設けられていることを特徴とするハングリー成形装置。
【請求項２】
前記原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部を前記供給筒の内壁面から突出するように設けられたスリーブ状部材から形成されていることを特徴とする請求項１記載のハングリー成形装置。
【請求項３】
前記原料供給規制手段は、前記フィードシリンダーの供給開口部の近傍部分における内部空間を拡張するように設けられた原料逃げ部により形成されていることを特徴とする請求項１記載のハングリー成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−８８３３２（Ｐ２０１１−８８３３２Ａ）
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２４２７５１（Ｐ２００９−２４２７５１）
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【出願人】（５０９２９２０７６）株式会社 日本油機 (2)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年５月６日（２０１１．５．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月２１日（２００９．１０．２１）
【出願人】（５０９２９２０７６）株式会社 日本油機 (2)
【Ｆターム（参考）】
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