材料供給システム
【課題】材料を速やかに乾燥させることができるとともに、射出成形機の射出シリンダ内のガス等を効率的に排出することができる材料供給システムを提供する。
【解決手段】材料供給システム３０が備えるガス吸引装置１００は、内部の空洞に材料を供給するための第１材料供給口１０２と第１材料排出口１０８とガス吸引口１０７とが形成された第１筐体１０１と、第１材料供給口１０２を開閉する第１シャッター１０４と、第１シャッター１０４が第１材料供給口１０２を開いているときに第１材料排出口１０８を閉じる第２シャッター１１０とを備え、材料供給システム３０が備える材料加熱装置２００は、第１材料排出口１０８と接続された第２材料供給口２０２と射出成形機４０に材料を供給するための第２材料排出口２１０とが形成された第２筐体２０１と、第２筐体２０１の内部にある材料を加熱するバンドヒーター２０４とを備える。
【解決手段】材料供給システム３０が備えるガス吸引装置１００は、内部の空洞に材料を供給するための第１材料供給口１０２と第１材料排出口１０８とガス吸引口１０７とが形成された第１筐体１０１と、第１材料供給口１０２を開閉する第１シャッター１０４と、第１シャッター１０４が第１材料供給口１０２を開いているときに第１材料排出口１０８を閉じる第２シャッター１１０とを備え、材料供給システム３０が備える材料加熱装置２００は、第１材料排出口１０８と接続された第２材料供給口２０２と射出成形機４０に材料を供給するための第２材料排出口２１０とが形成された第２筐体２０１と、第２筐体２０１の内部にある材料を加熱するバンドヒーター２０４とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機に材料を供給する材料供給システムに関し、特に、射出成形機において発生したガス、水蒸気等を吸引することができる材料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の射出成形機の射出シリンダ内に材料を供給する様々な材料供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の材料供給装置では、材料を少量ずつ射出成形機の射出シリンダ内に供給していく飢餓的材料供給法と呼ばれる方法に従って、材料を射出成形機の射出シリンダ内に供給する。これにより、射出シリンダの先端部分で材料が加熱及び溶融される際に生じるガス又は水蒸気が射出シリンダの材料供給口側へ逃げやすくなる。その結果、製品に曇りなどが発生しにくく不良品を減少させることができる。
【０００３】
従来、このような材料供給装置に投入される材料には、乾燥機で予め乾燥された材料が用いられる。材料に含まれる水分を少なくすることにより、射出シリンダで発生する水蒸気の量を減少させるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のように予め乾燥機で材料を乾燥させる場合、射出成形機に材料が供給されるまでの間に材料の温度が下がることにより、乾燥させた材料が再び吸湿するという問題があった。さらに、従来の乾燥機では、材料の変質を避けるため高い温度で材料を乾燥することができないため、乾燥に時間がかかるという問題もあった。
【０００６】
また、予め乾燥機で材料を乾燥させる場合、温度の下がった材料が射出成形機の射出シリンダに供給されるため、射出シリンダにおいて材料が溶融にいたるまでの時間が長くなる。その結果、射出シリンダの奥側（射出側）で材料が溶融され、溶融時に発生するガス及び水蒸気の排出が難しくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、材料を速やかに乾燥させることができるとともに、射出成形機の射出シリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる材料供給システム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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る材料供給システムは、ガス吸引装置と、前記ガス吸引装置及び射出成形機の間に設けられた材料加熱装置とを備え、前記射出成形機に材料を供給する材料供給システムであって、前記ガス吸引装置は、内部が空洞である第１筐体であって、当該内部に材料を供給するための第１材料供給口と、前記材料加熱装置に材料を供給するための第１材料排出口と、当該内部にあるガスを吸引するためのガス吸引口とが形成された第１筐体と、前記第１材料供給口を開閉する第１開閉部と、前記第１材料排出口を開閉する第２開閉部であって、前記第１開閉部が前記第１材料供給口を開いているときに前記第１材料排出口を閉じる第２開閉部とを備え、前記材料加熱装置は、内部が空洞である第２筐体であって、当該内部に材料を供給するために前記第１材料排出口と接続された第２材料供給口と、前記射出成形機に材料を供給するための第２材料排出口とが形成された第２筐体と、前記第２筐体の内部にある材料を加熱する加熱部とを備える。
【０００９】
この構成により、第１開閉部及び第２開閉部のいずれか一方を必ず閉めることができるので、射出シリンダの内部の気圧を低く保ったまま材料を供給することができる。したがって、射出シリンダにおいて、材料が溶融する温度を下げることができる。また、材料加熱装置を備えるので、加熱した材料を比較的短時間で射出シリンダ内に供給することができ、速やかに材料を溶融することができる。これにより、射出シリンダ内の材料供給口に近い側において、ガス、水蒸気等を発生させることができるので、射出シリンダ内のガス、水蒸気等を効率的に排出することが可能となる。
【００１０】
さらに、射出成形機に材料を供給する直前に材料を加熱するので、従来の乾燥機において材料を乾燥させる場合よりも高い温度まで加熱することができる。すなわち、従来の乾燥機よりも速やかに材料を乾燥させることが可能となる。
【００１１】
また、前記第１開閉部は、板状のスライド部材であり、前記第１筐体の内部側の平面に溝部が形成され、前記第１材料供給口を閉じているときに前記第１筐体の内部にあるガスを前記溝部を介して前記ガス吸引口に導き、前記第１材料供給口を開いているときに前記第１筐体の内部と前記ガス吸引口とを隔離することが好ましい。
【００１２】
この構成により、材料供給システム内のガスの吸引を第１開閉部の開閉と連動させることが簡便にできるようになる。さらに、第１材料供給口からガスを吸引することができるので、材料供給システム内のガスの流れをスムーズにし、材料加熱装置による材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００１３】
また、前記材料供給システムは、さらに、前記材料加熱装置と前記射出成形機との間に設けられた適量供給装置を備え、前記適量供給装置は、内部が空洞の筒状のシリンダであって、前記第２材料排出口から排出された材料を当該内部に供給するための第３材料供給口と、前記射出成形機に前記材料を供給するための第３材料排出口とが形成されたシリンダと、前記シリンダ内部に配置された回動可能なスクリューと、前記シリンダの一方の端部の前記シリンダの空洞を塞ぐ位置に設けられた材料支持部とを備え、前記第３材料排出口は前記シリンダの他方の端部に設けられ、かつ前記材料が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられ、前記シリンダは、前記一方の端部が前記他方の端部よりも下方位置にあるように傾斜していることが好ましい。
【００１４】
この構成により、加熱された材料を少量ずつほぐしながら射出成形機に供給することができるので、材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００１５】
また、前記適量供給装置は、さらに、前記第３材料排出口から前記射出成形機までに至る経路において、ガスを吸引するためのガス吸引管を備えることが好ましい。
【００１６】
この構成により、射出成形機の近傍でガスを吸引することができるので、射出成形機において発生したガス、水蒸気等を効率的に排出することが可能となる。
【００１７】
また、前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、前記加熱部は、前記側壁を外側から加熱することにより、前記第２筐体の内部にある材料を加熱し、前記第２筐体は、さらに、前記側壁の内側の面に接合され、当該第２筐体の内部の空洞の内方に向かって伸びる少なくとも１枚の板状部材を有することが好ましい。
【００１８】
この構成により、加熱部により加えられた熱が材料加熱装置の内部に伝達されるので、材料加熱装置の内部にある材料を加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００１９】
また、前記第２筐体は、さらに、前記第２材料供給口側に尖った円錐形状であり、前記第２筐体の内部の空洞の軸心と前記円錐形状の軸心とが略一致するように前記板状部材に接合して設けられる少なくとも１つの円錐体を有することが好ましい。
【００２０】
この構成により、材料加熱装置の軸心付近にある材料と側壁付近にある材料とが循環するとともに、加熱部により加えられた熱が軸心付近に設けられた円錐体に伝達されるので、材料加熱装置の内部にある材料を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００２１】
また、前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、前記加熱部は、前記側壁を外側から囲むように設けられ、前記第２筐体には、前記加熱装置の外側にある空気を前記第２筐体の内部に導く空気流入路が形成されることが好ましい。
【００２２】
この構成により、加熱部により加熱された空気が材料加熱装置の内部を流れるので、材料の乾燥を促進することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る材料供給システムは、材料を速やかに乾燥させることができるとともに、射出成形機のシリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料供給システムの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る材料供給システムの縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第１シャッターの底面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る材料供給装置の横断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る材料供給システムの動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係る材料供給システムの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態に係る材料供給システムは、飢餓供給方式、射出成形機へ供給する直前における材料の加熱、及び真空ポンプによる射出シリンダ内の真空脱気に特徴を有する。これらの特徴を有することによって、材料供給システムは、射出成形機の射出シリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる。あわせて、本発明の実施の形態に係る材料供給システムを含む射出成形システムは、真空脱気によって、材料である溶融樹脂の酸化の抑制と溶融温度の低下とを実現することができるので、材料の可塑化を安定して行うことが可能となる。
【００２６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る第１シャッター１０４の底面図及びＡ−Ａ断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る材料加熱装置２００の横断面図である。
【００２８】
射出成形システム１０は、金型に樹脂を射出注入し成形するためのシステムであり、ホッパー２０と、材料供給システム３０と、射出成形機４０とを備える。
【００２９】
ホッパー２０は、漏斗型の形状をしており、その上部から材料５０を供給するためのものである。本実施の形態では、ホッパー２０は、予め乾燥機等により乾燥された材料５０又は乾燥を行っていない材料５０を、材料供給システム３０へ供給する。
【００３０】
材料供給システム３０は、ホッパー２０と射出成形機４０との間に設けられており、ガス吸引装置１００と、材料加熱装置２００と、適量供給装置３００とを備える。
【００３１】
まず、材料供給システム３０が備えるガス吸引装置１００について説明する。
【００３２】
ガス吸引装置１００は、材料加熱装置２００の内部、適量供給装置３００の内部及び射出成形機４０の内部の脱気状態を維持しながら材料５０を材料加熱装置２００へ供給するとともに、材料供給システム３０の内部及び射出成形機４０の内部にあるガスを吸引する装置である。ガス吸引装置１００は、ホッパー２０と材料加熱装置２００との間に設けられており、第１筐体１０１と、第１シャッター１０４と、第２シャッター１１０と、エアシリンダー１１２とを備えている。
【００３３】
第１筐体１０１は、内部が空洞の円筒形状であり、第１材料供給口１０２と、ガス吸引口１０６と、第１材料排出口１０８とが形成されている。第１筐体１０１の内部の空洞は、円筒部分と、その円筒部分の下側にあり、下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ部分とからなる。このテーパ部分があることにより、材料５０を上から下へ円滑に流すことが可能となる。
【００３４】
第１材料供給口１０２は、第１筐体１０１の上面に形成されており、ホッパー２０から供給される材料５０を第１筐体１０１の内部へ供給するための開口である。
【００３５】
第１シャッター１０４は、第１開閉部の一例である。第１シャッター１０４は、板状のスライド部材であり、第１材料供給口１０２を開閉するための部材である。第１シャッター１０４が閉じられることにより、ホッパー２０から第１筐体１０１の内部への材料５０及び空気の流れは遮断される。また、図３に示すように、第１シャッター１０４の下面には二つの溝部１０５が設けられている。第１シャッター１０４は、第１材料供給口１０２を閉じているときに、溝部１０５を介して、第１筐体１０１の内部にあるガスをガス吸引口１０６に導く。また、第１シャッター１０４は、第１材料供給口１０２を開いているときに、第１筐体１０１の内部とガス吸引口１０６とを隔離する。すなわち、第１シャッター１０４が開いているときは、第１筐体１０１内部にあるガスは吸引されない。
【００３６】
ガス吸引口１０６は、第１シャッター１０４が収納される空間である第１シャッター収納部１０７を形成する下壁に設けられており、ホース等（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３７】
第１材料排出口１０８は、第１筐体１０１の下面に形成されており、第１筐体１０１の内部にある材料５０を材料加熱装置２００へ排出するための開口である。
【００３８】
第２シャッター１１０は、第２開閉部の一例である。第２シャッター１１０は、板状のスライド部材であり、第１材料排出口１０８の開閉するための部材である。第２シャッター１１０が閉じられることにより、ガス吸引装置１００と材料加熱装置２００との間の材料５０及びガスの流れは遮断される。
【００３９】
エアシリンダー１１２は、第１開閉部及び第２開閉部を動作させる駆動部の一例である。エアシリンダー１１２は、圧縮空気を動力として、第１シャッター１０４又は第２シャッター１１０を左右方向にスライドさせる。このようにエアシリンダー１１２は、第１シャッター１０４又は第２シャッター１１０を左右方向にスライドさせることにより、第１材料供給口１０２又は第１材料排出口１０８を開閉する。
【００４０】
次に、材料供給システム３０が備える材料加熱装置２００について説明する。
【００４１】
材料加熱装置２００は、材料５０を加熱し、予熱及び乾燥させるための装置である。材料加熱装置２００は、ガス吸引装置１００と適量供給装置３００との間に設けられており、第２筐体２０１と、バンドヒーター２０４と、カバー２１２と、流量調節螺子２１６とを備える。
【００４２】
第２筐体２０１は、内部が空洞の円筒形状であり、第２材料供給口２０２と、４枚の伝熱羽根２０６と、２つの円錐体２０８と、第２材料排出口２１０と、加熱空気流入路２１４とが形成されている。第２筐体２０１の内部の空洞は、円筒部分と、その円筒部分の下側にあり、下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ部分とからなる。このテーパ部分があることにより、材料５０を上から下へ円滑に流すことが可能となる。
【００４３】
第２材料供給口２０２は、第２筐体２０１の上面に形成されており、ガス吸引装置１００の第１材料排出口１０８と接続されている。ガス吸引装置１００の第１材料排出口１０８から排出された材料５０は、この第２材料供給口２０２を通って、第２筐体２０１の内部に供給される。
【００４４】
バンドヒーター２０４は、加熱部の一例である。バンドヒーター２０４は、第２筐体２０１の側壁の外側を囲むように設けられており、側壁を介して、第２筐体２０１の内部にある材料５０を加熱する。
【００４５】
伝熱羽根２０６は、第２筐体２０１の側壁の内側の面に接合され、第２筐体２０１の内部の空洞の軸心に向かって伸びる板状部材である。また、図４に示すように、伝熱羽根２０６は、第２筐体２０１の内部の空洞の軸心を中心として放射状に４枚設けられる。したがって、側壁に伝えられたバンドヒーター２０４の熱は、側壁に接合された伝熱羽根２０６に伝達される。つまり、材料加熱装置２００は、第２筐体２０１の内部にある材料５０を効率的に加熱することが可能となる。なお、伝熱羽根２０６は、必ずしも４枚である必要はなく、例えば、８枚であってもよい。
【００４６】
円錐体２０８は、上方に尖った円錐形状の部材であり、その円錐形状の軸心と第２筐体２０１の内部の空洞の軸心とが略一致するように、４枚の伝熱羽根２０６に接合して設けられる。したがって、側壁２０７から伝熱羽根２０６に伝わったバンドヒーター２０４の熱は、伝熱羽根２０６から円錐体２０８に伝達される。つまり、材料加熱装置２００は、第２筐体２０１の内部の軸心近傍にある材料５０を効率的に加熱することが可能となる。また、円錐体２０８は、内部の中央付近にある材料５０が下方へ流れる際に、材料５０を側壁側へ押し出す。したがって、材料加熱装置２００は、側壁付近にある材料５０と軸心近傍にある材料５０とを循環させながら加熱することができるので、材料５０を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００４７】
第２材料排出口２１０は、第２筐体２０１の下面に設けられており、第２筐体２０１の内部にある材料５０を適量供給装置３００へ排出するための開口である。
【００４８】
カバー２１２は、バンドヒーター２０４を外側から覆うように設けられる保護部材であり、バンドヒーター２０４及び材料加熱装置２００の側壁などの高温部分が外部にさらされるのを防ぐ保護部材である。これによりユーザが誤って高温部分に触れるのを防ぐことができる。また、カバー２１２とバンドヒーター２０４との間は隙間が空いているので、カバー２１２は、バンドヒーター２０４の熱が外部に発散するのを防ぐこともできる。
【００４９】
加熱空気流入路２１４は、バンドヒーター２０４とカバー２１２との間の隙間にある加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流入させるための通路であり、第２筐体２０１の側壁の下部に設けられる。このように、バンドヒーター２０４により加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流入させることにより、材料５０の加熱を効率的にすることが可能となる。
【００５０】
流量調節螺子２１６は、締めたり緩めたりすることにより、加熱空気流入路２１４の通路断面積を可変にできる。すなわち、流量調節螺子２１６は、加熱された空気の流入量を調節することが可能である。
【００５１】
このように、材料供給システム３０は、射出成形機４０に材料５０を供給する直前に材料加熱装置２００を備えるので、加熱された材料５０の温度が下がることにより、吸湿するという問題を回避することが可能となる。
【００５２】
次に、材料供給システム３０が備える適量供給装置３００について説明する。
【００５３】
適量供給装置３００は、射出成形機４０における材料５０の飢餓的材料供給法を実現するために、材料５０の供給量を調節しながら射出成形機４０へ材料５０を供給する装置である。適量供給装置３００は、材料加熱装置２００と射出成形機４０との間に設けられており、シリンダ３０３と、材料供給用スクリュー３０６と、モーター３０８と、材料落下管３１０と、ガス吸引管３１２とを備える。
【００５４】
シリンダ３０３は、内部が空洞の筒状であり、第３材料供給口３０４と第３材料排出口３０５とを有する。また、シリンダ３０３は、適量供給装置３００の内部に斜め上向きに設けられており、傾斜角は水平方向を基準として、約３０度である。
【００５５】
第３材料供給口３０４は、シリンダ３０３の斜め下方の側壁上側に設けられた開口であり、材料加熱装置２００の第２材料排出口２１０に接続されている。したがって、第２材料排出口２１０から排出された材料５０は、第３材料供給口３０４を介してシリンダ３０３の内部に供給される。
【００５６】
第３材料排出口３０５は、シリンダ３０３の斜め上方の先端部分に設けられており、材料５０が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられる。したがって、シリンダ３０３からあふれ出た材料５０は、材料落下管３１０を介して、射出成形機４０の第４材料供給口４２へ供給される。
【００５７】
材料供給用スクリュー３０６は、シリンダ３０３の内部に設けられており、螺旋状の凸部を有する。材料供給用スクリュー３０６の回転軸は、シリンダ３０３の軸心と平行である。すなわち、材料供給用スクリュー３０６の回転軸はシリンダ３０３と同様に斜め上向きである。この材料供給用スクリュー３０６が回転することにより、シリンダ３０３内の材料５０が、斜め上方に押し出され、シリンダ３０３の先端部分から材料落下管３１０へあふれ出る。このように、材料加熱装置２００により加熱された材料５０が、材料供給用スクリュー３０６により少量ずつ切り出されることによって少量ずつパラパラ落下するので、材料５０の乾燥が促進される。
【００５８】
モーター３０８は、材料供給用スクリュー３０６を回転させる。また、モーター３０８は、材料支持部の機能も有しており、シリンダ３０３の斜め下方の先端部分にある開口を塞ぐように設けられる。
【００５９】
材料落下管３１０は、上下方向に伸びるように設けられている。材料落下管３１０の下端は開口しており、射出成形機４０の第４材料供給口４２に接続されている。また、材料落下管３１０の上端を塞ぐ上蓋から、ガス吸引管３１２が挿入されている。
【００６０】
ガス吸引管３１２は、射出成形機４０の射出シリンダ４４で発生したガス及び水蒸気を外部に排出するためのものである。シリンダ３０３外部にあるガス吸引管３１２の端部は、ホース等（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００６１】
次に、射出成形機４０について説明する。
【００６２】
射出成形機４０は、飢餓的材料供給法により金型に樹脂を注入する装置であり、射出用スクリュー４６を回転させることによって、第４材料供給口４２より供給された樹脂の材料５０を進行方向である図２中のＸ方向に移動させる。材料５０は、射出用スクリュー４６の圧縮部分４８で圧縮された後、圧縮部分４８よりも図中左側に位置する溶融部分（図示せず）へと運ばれ、溶融される。溶融された材料５０は、射出用スクリュー４６の回転に伴い、予め設定させた量の材料５０を計量するための計量室（図示せず）へと運ばれる。射出用スクリュー４６は、計量室の内圧によりＸ方向とは逆の方向へ一旦移動させられる。予め設定された量の材料５０が計量室へ運ばれると、射出用スクリュー４６の回転を停止させ、かつ射出用スクリュー４６をＸ方向に移動させることにより、計量室から金型（図示せず）に材料５０を注入する。このようにして、射出成形が行なわれる。
【００６３】
なお、飢餓的材料供給法においては、第４材料供給口４２付近の材料５０の量を少なくし、圧縮部分４８に近づくにつれ材料５０の量が多くなるように、射出成形機４０への材料５０の供給が行なわれる。これにより、射出成形機４０の射出シリンダ４４の内部後方に空間が生じる。よって、材料供給システム３０は、溶融部分で溶融された材料５０から発生するガス、水蒸気などを射出シリンダ４４の内部後方に逃がす事ができる。よって、溶融された材料５０内に水蒸気やガスなどが混入しにくくなり、材料供給システム３０は、製品の質を安定させることができる。
【００６４】
さらに、射出シリンダ４４には、材料加熱装置２００により加熱された材料５０が供給される。したがって、加熱されていない材料５０が供給されるときよりも、ガス、水蒸気などの発生位置が射出シリンダ４４の後方（第４材料供給口４２）に移動する。これにより、材料供給システム３０は、射出シリンダ４４の内部後方に、ガス、水蒸気などを逃がしやすくなる。
【００６５】
また、射出成形システム１０では、射出シリンダ４４の内部に不活性ガスを注入していない。これにより、材料供給システム３０は、溶融部分で溶融された材料５０から発生するガス、水蒸気などを、不活性ガスに邪魔されることなく、効率的に吸引することが可能となる。さらに、不活性ガスが注入される場合よりも射出シリンダ４４の内部の気圧が低くなるので、材料５０の溶融及び蒸発の温度は低くなる。したがって、不活性ガスを注入する場合よりも、ガス、水蒸気などの発生位置が射出シリンダ４４の後方（第４材料供給口４２）に移動するので、材料供給システム３０は、効率的にガス、水蒸気等を吸引することが可能となる。つまり、材料供給システム３０は、不活性ガスを注入する場合よりも製品の質を安定させることができる。
【００６６】
次に、以上のように構成された材料供給システム３０における動作について説明する。
【００６７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の動作について説明するための図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、黒塗りの矢印は材料５０の流れを示し、白抜きの矢印はガスの流れを示す。
【００６８】
図５（ａ）では、第１シャッター１０４は閉まっており、第２シャッター１１０は開いている。したがって、ホッパー２０からガス吸引装置１００へ材料５０が供給されない。つまり、ガス吸引装置１００の内部の材料５０は減少していく。
【００６９】
また、射出シリンダ４４において発生したガス等は、主としてガス吸引管３１２から吸引される。また、材料加熱装置２００の内部及びガス吸引装置１００の内部にあるガスは、主としてガス吸引口１０６から吸引される。したがって、ガス吸引装置１００、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０の内部は、脱気状態となる。
【００７０】
さらに、加熱空気流入路２１４を介して流入したバンドヒーター２０４により暖められた空気は、材料加熱装置２００の内部及びガス吸引装置１００の内部を通って、ガス吸引口１０６から吸引される。これにより、材料加熱装置２００は、内部にある材料５０の乾燥を促進することが可能となる。
【００７１】
次に、図５（ｂ）に示すように、ガス吸引装置１００の内部の材料５０がすべて材料加熱装置２００へ供給された後、第１シャッター１０４が開けられ、第２シャッター１１０が閉められる。これにより、ガス吸引装置１００には、ホッパー２０から材料５０が供給されるとともに、外部の空気が流入する。しかし、第２シャッター１１０によりガス吸引装置１００と材料加熱装置２００との間のガスの流れは遮断されているので、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０における脱気状態は維持される。
【００７２】
続いて、図５（ｃ）に示すように、ガス吸引装置１００に材料５０が供給された後、第１シャッター１０４が閉じられる。これにより、ガス吸引装置１００の内部にあるガスは、ガス吸引口１０６から第１シャッター１０４の溝部１０５を介して吸引されるので、再び脱気状態となる。
【００７３】
そして、材料供給システム３０は、再び図５（ａ）の状態に戻る。このような図５（ａ）〜図５（ｃ）のサイクルを繰り返すことにより、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０の内部の脱気状態を保ったまま、材料５０を射出成形機４０に供給することが可能となる。
【００７４】
次に、上記の材料供給システム３０を用いて実験したときの実験結果について説明する。
【００７５】
本実験に係る材料加熱装置２００の第２筐体２０１は、直径が１５０ｍｍであり、高さが１５０ｍｍであった。そして、材料加熱装置２００が、材料Ａ（ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ））及び材料Ｂ（ポリオキシドメチレン（ＰＯＭ））を１８０度及び１２０度まで加熱したときの、加熱前の含水率と加熱後の含水率とを計測した。なお、ＰＯＭは、機械部品、電気部品又は住宅用材などの強度維持の必要な部分などに用いられる一般的なプラスチック素材である。また、ＰＰＳは、ＰＯＭよりも高い耐熱性をもつプラスチック素材である。表１は、実験結果を示す表である。なお、実験において、加熱時間は３０分であり、第２筐体２０１の内部の真空度は５０ｋｐａであった。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１に示すように、材料供給システム３０は、比較的短時間の加熱であっても、材料を十分乾燥させることができた。従来の乾燥機の場合、上記と同程度まで材料を乾燥させるためには、約１．５〜３時間必要となる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態に係る材料供給システム３０は、第１シャッター１０４及び第２シャッター１１０のいずれか一方を必ず閉めることができるので、射出シリンダ４４の内部の気圧及び酸素濃度を低く保ったまま材料５０を供給することができる。したがって、材料供給システム３０は、射出シリンダ４４において、材料が溶融する温度を下げること及び材料の酸化を抑制することができるので、材料の可塑化を安定させることが可能となる。また、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００が加熱した材料５０を射出シリンダ４４の内部に供給することができる。以上により、射出シリンダ４４のより後方で、ガス、水蒸気等を発生させることができるので、材料供給システム３０は、効率的にガス、水蒸気等を射出シリンダ４４から排出することが可能となる。
【００７９】
さらに、材料供給システム３０は、射出成形機４０に供給する直前に材料５０を加熱するので、従来の乾燥機において材料５０を乾燥させる場合よりも高い温度まで加熱することができる。すなわち、材料供給システム３０は、従来の乾燥機よりも速やかに材料５０を乾燥させることが可能となる。
【００８０】
また、第１シャッター１０４は、下面側に溝部１０５を備えることにより、ガスの吸引を第１シャッター１０４の開閉と連動させることが簡便にできるようになる。さらに、材料供給システム３０は、第１材料供給口１０２からガスを吸引することができるので、材料供給システム３０内のガスの流れをスムーズにし、材料加熱装置２００による材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００８１】
また、材料供給システム３０は、適量供給装置３００を備えることにより、加熱された材料５０をほぐしながら少量ずつ落下させることができるので、さらに、材料５０の乾燥を促進することが可能となる。
【００８２】
また、材料供給システム３０は、射出成形機４０の第４材料供給口４２の近傍にガス吸引管３１２を備えるので、射出シリンダ４４内において発生したガス、水蒸気等を速やかに効率的に排出することが可能となる。
【００８３】
また、材料加熱装置２００は、側壁に接合された伝熱羽根２０６を複数備えるので、バンドヒーター２０４により側壁外側に加えられた熱が第２筐体２０１の内部にまで伝達される。したがって、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００の内部にある材料を効果的に加熱し、速やかに乾燥させることが可能となる。
【００８４】
また、材料加熱装置２００は、円錐体２０８を第２筐体２０１の軸心付近に備えるので、第２筐体２０１の軸心付近にある材料５０と側壁付近にある材料５０とを循環させるとともに、バンドヒーター２０４により加えられた熱を第２筐体２０１の軸心付近に伝達することが可能となる。これにより、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００の内部にある材料５０を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００８５】
また、材料加熱装置２００は、加熱空気流入路２１４を備えることにより、バンドヒーター２０４により加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流すことができるので、材料５０の乾燥を促進することができる。
【００８６】
以上、本発明に係る材料供給装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、本発明の範囲内に含まれる。
【００８７】
例えば、材料供給システムは、必ずしも飢餓的材料供給法を実現する適量供給装置を備えなくてもよい。この場合、図６に示すように、材料加熱装置の第２材料排出口と射出シリンダの第４材料供給口とが接続される。
【００８８】
また、第１シャッター及び第２シャッターは、必ずしも板状部材でなくてもよい。また、第１シャッター及び第２シャッターは、必ずしもスライド移動する必要はない。例えば、第１シャッター及び第２シャッターは、ボールバルブのように、球体であり、回転することにより第１材料供給口及び第２材料供給口を開閉してもよい。
【００８９】
また、上記材料供給システムのガス吸引装置は、エアシリンダーを備えていたが、本発明に係るガス吸引装置は、必ずしもエアシリンダーを備える必要はない。例えば、ユーザが第１シャッター及び第２シャッターを開閉させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、射出成形機に材料を供給する材料供給システムとして利用でき、特に未乾燥の材料を乾燥させながら供給することができる材料供給システムとして利用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 射出成形システム
２０ ホッパー
３０ 材料供給システム
４０ 射出成形機
４２ 第４材料供給口
４４ 射出シリンダ
４６ 射出用スクリュー
４８ 圧縮部分
５０ 材料
１００ ガス吸引装置
１０１ 第１筐体
１０２ 第１材料供給口
１０４ 第１シャッター
１０５ 溝部
１０６ ガス吸引口
１０７ 第１シャッター収納部
１０８ 第１材料排出口
１１０ 第２シャッター
１１２ エアシリンダー
２００ 材料加熱装置
２０１ 第２筐体
２０２ 第２材料供給口
２０４ バンドヒーター
２０６ 伝熱羽根
２０８ 円錐体
２１０ 第２材料排出口
２１２ カバー
２１４ 加熱空気流入路
２１６ 流量調節螺子
３００ 適量供給装置
３０３ シリンダ
３０４ 第３材料供給口
３０５ 第３材料排出口
３０６ 材料供給用スクリュー
３０８ モーター
３１０ 材料落下管
３１２ ガス吸引管
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形機に材料を供給する材料供給システムに関し、特に、射出成形機において発生したガス、水蒸気等を吸引することができる材料供給システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
樹脂等の射出成形機の射出シリンダ内に材料を供給する様々な材料供給装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の材料供給装置では、材料を少量ずつ射出成形機の射出シリンダ内に供給していく飢餓的材料供給法と呼ばれる方法に従って、材料を射出成形機の射出シリンダ内に供給する。これにより、射出シリンダの先端部分で材料が加熱及び溶融される際に生じるガス又は水蒸気が射出シリンダの材料供給口側へ逃げやすくなる。その結果、製品に曇りなどが発生しにくく不良品を減少させることができる。
【０００３】
従来、このような材料供給装置に投入される材料には、乾燥機で予め乾燥された材料が用いられる。材料に含まれる水分を少なくすることにより、射出シリンダで発生する水蒸気の量を減少させるためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１３８５４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来のように予め乾燥機で材料を乾燥させる場合、射出成形機に材料が供給されるまでの間に材料の温度が下がることにより、乾燥させた材料が再び吸湿するという問題があった。さらに、従来の乾燥機では、材料の変質を避けるため高い温度で材料を乾燥することができないため、乾燥に時間がかかるという問題もあった。
【０００６】
また、予め乾燥機で材料を乾燥させる場合、温度の下がった材料が射出成形機の射出シリンダに供給されるため、射出シリンダにおいて材料が溶融にいたるまでの時間が長くなる。その結果、射出シリンダの奥側（射出側）で材料が溶融され、溶融時に発生するガス及び水蒸気の排出が難しくなるという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、材料を速やかに乾燥させることができるとともに、射出成形機の射出シリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる材料供給システム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】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る材料供給システムは、ガス吸引装置と、前記ガス吸引装置及び射出成形機の間に設けられた材料加熱装置とを備え、前記射出成形機に材料を供給する材料供給システムであって、前記ガス吸引装置は、内部が空洞である第１筐体であって、当該内部に材料を供給するための第１材料供給口と、前記材料加熱装置に材料を供給するための第１材料排出口と、当該内部にあるガスを吸引するためのガス吸引口とが形成された第１筐体と、前記第１材料供給口を開閉する第１開閉部と、前記第１材料排出口を開閉する第２開閉部であって、前記第１開閉部が前記第１材料供給口を開いているときに前記第１材料排出口を閉じる第２開閉部とを備え、前記材料加熱装置は、内部が空洞である第２筐体であって、当該内部に材料を供給するために前記第１材料排出口と接続された第２材料供給口と、前記射出成形機に材料を供給するための第２材料排出口とが形成された第２筐体と、前記第２筐体の内部にある材料を加熱する加熱部とを備える。
【０００９】
この構成により、第１開閉部及び第２開閉部のいずれか一方を必ず閉めることができるので、射出シリンダの内部の気圧を低く保ったまま材料を供給することができる。したがって、射出シリンダにおいて、材料が溶融する温度を下げることができる。また、材料加熱装置を備えるので、加熱した材料を比較的短時間で射出シリンダ内に供給することができ、速やかに材料を溶融することができる。これにより、射出シリンダ内の材料供給口に近い側において、ガス、水蒸気等を発生させることができるので、射出シリンダ内のガス、水蒸気等を効率的に排出することが可能となる。
【００１０】
さらに、射出成形機に材料を供給する直前に材料を加熱するので、従来の乾燥機において材料を乾燥させる場合よりも高い温度まで加熱することができる。すなわち、従来の乾燥機よりも速やかに材料を乾燥させることが可能となる。
【００１１】
また、前記第１開閉部は、板状のスライド部材であり、前記第１筐体の内部側の平面に溝部が形成され、前記第１材料供給口を閉じているときに前記第１筐体の内部にあるガスを前記溝部を介して前記ガス吸引口に導き、前記第１材料供給口を開いているときに前記第１筐体の内部と前記ガス吸引口とを隔離することが好ましい。
【００１２】
この構成により、材料供給システム内のガスの吸引を第１開閉部の開閉と連動させることが簡便にできるようになる。さらに、第１材料供給口からガスを吸引することができるので、材料供給システム内のガスの流れをスムーズにし、材料加熱装置による材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００１３】
また、前記材料供給システムは、さらに、前記材料加熱装置と前記射出成形機との間に設けられた適量供給装置を備え、前記適量供給装置は、内部が空洞の筒状のシリンダであって、前記第２材料排出口から排出された材料を当該内部に供給するための第３材料供給口と、前記射出成形機に前記材料を供給するための第３材料排出口とが形成されたシリンダと、前記シリンダ内部に配置された回動可能なスクリューと、前記シリンダの一方の端部の前記シリンダの空洞を塞ぐ位置に設けられた材料支持部とを備え、前記第３材料排出口は前記シリンダの他方の端部に設けられ、かつ前記材料が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられ、前記シリンダは、前記一方の端部が前記他方の端部よりも下方位置にあるように傾斜していることが好ましい。
【００１４】
この構成により、加熱された材料を少量ずつほぐしながら射出成形機に供給することができるので、材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００１５】
また、前記適量供給装置は、さらに、前記第３材料排出口から前記射出成形機までに至る経路において、ガスを吸引するためのガス吸引管を備えることが好ましい。
【００１６】
この構成により、射出成形機の近傍でガスを吸引することができるので、射出成形機において発生したガス、水蒸気等を効率的に排出することが可能となる。
【００１７】
また、前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、前記加熱部は、前記側壁を外側から加熱することにより、前記第２筐体の内部にある材料を加熱し、前記第２筐体は、さらに、前記側壁の内側の面に接合され、当該第２筐体の内部の空洞の内方に向かって伸びる少なくとも１枚の板状部材を有することが好ましい。
【００１８】
この構成により、加熱部により加えられた熱が材料加熱装置の内部に伝達されるので、材料加熱装置の内部にある材料を加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００１９】
また、前記第２筐体は、さらに、前記第２材料供給口側に尖った円錐形状であり、前記第２筐体の内部の空洞の軸心と前記円錐形状の軸心とが略一致するように前記板状部材に接合して設けられる少なくとも１つの円錐体を有することが好ましい。
【００２０】
この構成により、材料加熱装置の軸心付近にある材料と側壁付近にある材料とが循環するとともに、加熱部により加えられた熱が軸心付近に設けられた円錐体に伝達されるので、材料加熱装置の内部にある材料を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００２１】
また、前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、前記加熱部は、前記側壁を外側から囲むように設けられ、前記第２筐体には、前記加熱装置の外側にある空気を前記第２筐体の内部に導く空気流入路が形成されることが好ましい。
【００２２】
この構成により、加熱部により加熱された空気が材料加熱装置の内部を流れるので、材料の乾燥を促進することができる。
【発明の効果】
【００２３】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る材料供給システムは、材料を速やかに乾燥させることができるとともに、射出成形機のシリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態に係る材料供給システムの斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る材料供給システムの縦断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る第１シャッターの底面図及び断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る材料供給装置の横断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る材料供給システムの動作を説明するための図である。
【図６】本発明の実施の形態の変形例に係る材料供給システムの縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の実施の形態に係る材料供給システムは、飢餓供給方式、射出成形機へ供給する直前における材料の加熱、及び真空ポンプによる射出シリンダ内の真空脱気に特徴を有する。これらの特徴を有することによって、材料供給システムは、射出成形機の射出シリンダ内のガス及び水蒸気の排出を効率的に行うことができる。あわせて、本発明の実施の形態に係る材料供給システムを含む射出成形システムは、真空脱気によって、材料である溶融樹脂の酸化の抑制と溶融温度の低下とを実現することができるので、材料の可塑化を安定して行うことが可能となる。
【００２６】
以下に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２７】
図１は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の斜視図である。図２は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の縦断面図である。図３は、本発明の実施の形態に係る第１シャッター１０４の底面図及びＡ−Ａ断面図である。図４は、本発明の実施の形態に係る材料加熱装置２００の横断面図である。
【００２８】
射出成形システム１０は、金型に樹脂を射出注入し成形するためのシステムであり、ホッパー２０と、材料供給システム３０と、射出成形機４０とを備える。
【００２９】
ホッパー２０は、漏斗型の形状をしており、その上部から材料５０を供給するためのものである。本実施の形態では、ホッパー２０は、予め乾燥機等により乾燥された材料５０又は乾燥を行っていない材料５０を、材料供給システム３０へ供給する。
【００３０】
材料供給システム３０は、ホッパー２０と射出成形機４０との間に設けられており、ガス吸引装置１００と、材料加熱装置２００と、適量供給装置３００とを備える。
【００３１】
まず、材料供給システム３０が備えるガス吸引装置１００について説明する。
【００３２】
ガス吸引装置１００は、材料加熱装置２００の内部、適量供給装置３００の内部及び射出成形機４０の内部の脱気状態を維持しながら材料５０を材料加熱装置２００へ供給するとともに、材料供給システム３０の内部及び射出成形機４０の内部にあるガスを吸引する装置である。ガス吸引装置１００は、ホッパー２０と材料加熱装置２００との間に設けられており、第１筐体１０１と、第１シャッター１０４と、第２シャッター１１０と、エアシリンダー１１２とを備えている。
【００３３】
第１筐体１０１は、内部が空洞の円筒形状であり、第１材料供給口１０２と、ガス吸引口１０６と、第１材料排出口１０８とが形成されている。第１筐体１０１の内部の空洞は、円筒部分と、その円筒部分の下側にあり、下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ部分とからなる。このテーパ部分があることにより、材料５０を上から下へ円滑に流すことが可能となる。
【００３４】
第１材料供給口１０２は、第１筐体１０１の上面に形成されており、ホッパー２０から供給される材料５０を第１筐体１０１の内部へ供給するための開口である。
【００３５】
第１シャッター１０４は、第１開閉部の一例である。第１シャッター１０４は、板状のスライド部材であり、第１材料供給口１０２を開閉するための部材である。第１シャッター１０４が閉じられることにより、ホッパー２０から第１筐体１０１の内部への材料５０及び空気の流れは遮断される。また、図３に示すように、第１シャッター１０４の下面には二つの溝部１０５が設けられている。第１シャッター１０４は、第１材料供給口１０２を閉じているときに、溝部１０５を介して、第１筐体１０１の内部にあるガスをガス吸引口１０６に導く。また、第１シャッター１０４は、第１材料供給口１０２を開いているときに、第１筐体１０１の内部とガス吸引口１０６とを隔離する。すなわち、第１シャッター１０４が開いているときは、第１筐体１０１内部にあるガスは吸引されない。
【００３６】
ガス吸引口１０６は、第１シャッター１０４が収納される空間である第１シャッター収納部１０７を形成する下壁に設けられており、ホース等（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００３７】
第１材料排出口１０８は、第１筐体１０１の下面に形成されており、第１筐体１０１の内部にある材料５０を材料加熱装置２００へ排出するための開口である。
【００３８】
第２シャッター１１０は、第２開閉部の一例である。第２シャッター１１０は、板状のスライド部材であり、第１材料排出口１０８の開閉するための部材である。第２シャッター１１０が閉じられることにより、ガス吸引装置１００と材料加熱装置２００との間の材料５０及びガスの流れは遮断される。
【００３９】
エアシリンダー１１２は、第１開閉部及び第２開閉部を動作させる駆動部の一例である。エアシリンダー１１２は、圧縮空気を動力として、第１シャッター１０４又は第２シャッター１１０を左右方向にスライドさせる。このようにエアシリンダー１１２は、第１シャッター１０４又は第２シャッター１１０を左右方向にスライドさせることにより、第１材料供給口１０２又は第１材料排出口１０８を開閉する。
【００４０】
次に、材料供給システム３０が備える材料加熱装置２００について説明する。
【００４１】
材料加熱装置２００は、材料５０を加熱し、予熱及び乾燥させるための装置である。材料加熱装置２００は、ガス吸引装置１００と適量供給装置３００との間に設けられており、第２筐体２０１と、バンドヒーター２０４と、カバー２１２と、流量調節螺子２１６とを備える。
【００４２】
第２筐体２０１は、内部が空洞の円筒形状であり、第２材料供給口２０２と、４枚の伝熱羽根２０６と、２つの円錐体２０８と、第２材料排出口２１０と、加熱空気流入路２１４とが形成されている。第２筐体２０１の内部の空洞は、円筒部分と、その円筒部分の下側にあり、下方に向かって徐々に径が小さくなるテーパ部分とからなる。このテーパ部分があることにより、材料５０を上から下へ円滑に流すことが可能となる。
【００４３】
第２材料供給口２０２は、第２筐体２０１の上面に形成されており、ガス吸引装置１００の第１材料排出口１０８と接続されている。ガス吸引装置１００の第１材料排出口１０８から排出された材料５０は、この第２材料供給口２０２を通って、第２筐体２０１の内部に供給される。
【００４４】
バンドヒーター２０４は、加熱部の一例である。バンドヒーター２０４は、第２筐体２０１の側壁の外側を囲むように設けられており、側壁を介して、第２筐体２０１の内部にある材料５０を加熱する。
【００４５】
伝熱羽根２０６は、第２筐体２０１の側壁の内側の面に接合され、第２筐体２０１の内部の空洞の軸心に向かって伸びる板状部材である。また、図４に示すように、伝熱羽根２０６は、第２筐体２０１の内部の空洞の軸心を中心として放射状に４枚設けられる。したがって、側壁に伝えられたバンドヒーター２０４の熱は、側壁に接合された伝熱羽根２０６に伝達される。つまり、材料加熱装置２００は、第２筐体２０１の内部にある材料５０を効率的に加熱することが可能となる。なお、伝熱羽根２０６は、必ずしも４枚である必要はなく、例えば、８枚であってもよい。
【００４６】
円錐体２０８は、上方に尖った円錐形状の部材であり、その円錐形状の軸心と第２筐体２０１の内部の空洞の軸心とが略一致するように、４枚の伝熱羽根２０６に接合して設けられる。したがって、側壁２０７から伝熱羽根２０６に伝わったバンドヒーター２０４の熱は、伝熱羽根２０６から円錐体２０８に伝達される。つまり、材料加熱装置２００は、第２筐体２０１の内部の軸心近傍にある材料５０を効率的に加熱することが可能となる。また、円錐体２０８は、内部の中央付近にある材料５０が下方へ流れる際に、材料５０を側壁側へ押し出す。したがって、材料加熱装置２００は、側壁付近にある材料５０と軸心近傍にある材料５０とを循環させながら加熱することができるので、材料５０を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００４７】
第２材料排出口２１０は、第２筐体２０１の下面に設けられており、第２筐体２０１の内部にある材料５０を適量供給装置３００へ排出するための開口である。
【００４８】
カバー２１２は、バンドヒーター２０４を外側から覆うように設けられる保護部材であり、バンドヒーター２０４及び材料加熱装置２００の側壁などの高温部分が外部にさらされるのを防ぐ保護部材である。これによりユーザが誤って高温部分に触れるのを防ぐことができる。また、カバー２１２とバンドヒーター２０４との間は隙間が空いているので、カバー２１２は、バンドヒーター２０４の熱が外部に発散するのを防ぐこともできる。
【００４９】
加熱空気流入路２１４は、バンドヒーター２０４とカバー２１２との間の隙間にある加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流入させるための通路であり、第２筐体２０１の側壁の下部に設けられる。このように、バンドヒーター２０４により加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流入させることにより、材料５０の加熱を効率的にすることが可能となる。
【００５０】
流量調節螺子２１６は、締めたり緩めたりすることにより、加熱空気流入路２１４の通路断面積を可変にできる。すなわち、流量調節螺子２１６は、加熱された空気の流入量を調節することが可能である。
【００５１】
このように、材料供給システム３０は、射出成形機４０に材料５０を供給する直前に材料加熱装置２００を備えるので、加熱された材料５０の温度が下がることにより、吸湿するという問題を回避することが可能となる。
【００５２】
次に、材料供給システム３０が備える適量供給装置３００について説明する。
【００５３】
適量供給装置３００は、射出成形機４０における材料５０の飢餓的材料供給法を実現するために、材料５０の供給量を調節しながら射出成形機４０へ材料５０を供給する装置である。適量供給装置３００は、材料加熱装置２００と射出成形機４０との間に設けられており、シリンダ３０３と、材料供給用スクリュー３０６と、モーター３０８と、材料落下管３１０と、ガス吸引管３１２とを備える。
【００５４】
シリンダ３０３は、内部が空洞の筒状であり、第３材料供給口３０４と第３材料排出口３０５とを有する。また、シリンダ３０３は、適量供給装置３００の内部に斜め上向きに設けられており、傾斜角は水平方向を基準として、約３０度である。
【００５５】
第３材料供給口３０４は、シリンダ３０３の斜め下方の側壁上側に設けられた開口であり、材料加熱装置２００の第２材料排出口２１０に接続されている。したがって、第２材料排出口２１０から排出された材料５０は、第３材料供給口３０４を介してシリンダ３０３の内部に供給される。
【００５６】
第３材料排出口３０５は、シリンダ３０３の斜め上方の先端部分に設けられており、材料５０が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられる。したがって、シリンダ３０３からあふれ出た材料５０は、材料落下管３１０を介して、射出成形機４０の第４材料供給口４２へ供給される。
【００５７】
材料供給用スクリュー３０６は、シリンダ３０３の内部に設けられており、螺旋状の凸部を有する。材料供給用スクリュー３０６の回転軸は、シリンダ３０３の軸心と平行である。すなわち、材料供給用スクリュー３０６の回転軸はシリンダ３０３と同様に斜め上向きである。この材料供給用スクリュー３０６が回転することにより、シリンダ３０３内の材料５０が、斜め上方に押し出され、シリンダ３０３の先端部分から材料落下管３１０へあふれ出る。このように、材料加熱装置２００により加熱された材料５０が、材料供給用スクリュー３０６により少量ずつ切り出されることによって少量ずつパラパラ落下するので、材料５０の乾燥が促進される。
【００５８】
モーター３０８は、材料供給用スクリュー３０６を回転させる。また、モーター３０８は、材料支持部の機能も有しており、シリンダ３０３の斜め下方の先端部分にある開口を塞ぐように設けられる。
【００５９】
材料落下管３１０は、上下方向に伸びるように設けられている。材料落下管３１０の下端は開口しており、射出成形機４０の第４材料供給口４２に接続されている。また、材料落下管３１０の上端を塞ぐ上蓋から、ガス吸引管３１２が挿入されている。
【００６０】
ガス吸引管３１２は、射出成形機４０の射出シリンダ４４で発生したガス及び水蒸気を外部に排出するためのものである。シリンダ３０３外部にあるガス吸引管３１２の端部は、ホース等（図示せず）を介して真空ポンプ（図示せず）に接続されている。
【００６１】
次に、射出成形機４０について説明する。
【００６２】
射出成形機４０は、飢餓的材料供給法により金型に樹脂を注入する装置であり、射出用スクリュー４６を回転させることによって、第４材料供給口４２より供給された樹脂の材料５０を進行方向である図２中のＸ方向に移動させる。材料５０は、射出用スクリュー４６の圧縮部分４８で圧縮された後、圧縮部分４８よりも図中左側に位置する溶融部分（図示せず）へと運ばれ、溶融される。溶融された材料５０は、射出用スクリュー４６の回転に伴い、予め設定させた量の材料５０を計量するための計量室（図示せず）へと運ばれる。射出用スクリュー４６は、計量室の内圧によりＸ方向とは逆の方向へ一旦移動させられる。予め設定された量の材料５０が計量室へ運ばれると、射出用スクリュー４６の回転を停止させ、かつ射出用スクリュー４６をＸ方向に移動させることにより、計量室から金型（図示せず）に材料５０を注入する。このようにして、射出成形が行なわれる。
【００６３】
なお、飢餓的材料供給法においては、第４材料供給口４２付近の材料５０の量を少なくし、圧縮部分４８に近づくにつれ材料５０の量が多くなるように、射出成形機４０への材料５０の供給が行なわれる。これにより、射出成形機４０の射出シリンダ４４の内部後方に空間が生じる。よって、材料供給システム３０は、溶融部分で溶融された材料５０から発生するガス、水蒸気などを射出シリンダ４４の内部後方に逃がす事ができる。よって、溶融された材料５０内に水蒸気やガスなどが混入しにくくなり、材料供給システム３０は、製品の質を安定させることができる。
【００６４】
さらに、射出シリンダ４４には、材料加熱装置２００により加熱された材料５０が供給される。したがって、加熱されていない材料５０が供給されるときよりも、ガス、水蒸気などの発生位置が射出シリンダ４４の後方（第４材料供給口４２）に移動する。これにより、材料供給システム３０は、射出シリンダ４４の内部後方に、ガス、水蒸気などを逃がしやすくなる。
【００６５】
また、射出成形システム１０では、射出シリンダ４４の内部に不活性ガスを注入していない。これにより、材料供給システム３０は、溶融部分で溶融された材料５０から発生するガス、水蒸気などを、不活性ガスに邪魔されることなく、効率的に吸引することが可能となる。さらに、不活性ガスが注入される場合よりも射出シリンダ４４の内部の気圧が低くなるので、材料５０の溶融及び蒸発の温度は低くなる。したがって、不活性ガスを注入する場合よりも、ガス、水蒸気などの発生位置が射出シリンダ４４の後方（第４材料供給口４２）に移動するので、材料供給システム３０は、効率的にガス、水蒸気等を吸引することが可能となる。つまり、材料供給システム３０は、不活性ガスを注入する場合よりも製品の質を安定させることができる。
【００６６】
次に、以上のように構成された材料供給システム３０における動作について説明する。
【００６７】
図５（ａ）〜図５（ｃ）は、本発明の実施の形態に係る材料供給システム３０の動作について説明するための図である。図５（ａ）〜図５（ｃ）において、黒塗りの矢印は材料５０の流れを示し、白抜きの矢印はガスの流れを示す。
【００６８】
図５（ａ）では、第１シャッター１０４は閉まっており、第２シャッター１１０は開いている。したがって、ホッパー２０からガス吸引装置１００へ材料５０が供給されない。つまり、ガス吸引装置１００の内部の材料５０は減少していく。
【００６９】
また、射出シリンダ４４において発生したガス等は、主としてガス吸引管３１２から吸引される。また、材料加熱装置２００の内部及びガス吸引装置１００の内部にあるガスは、主としてガス吸引口１０６から吸引される。したがって、ガス吸引装置１００、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０の内部は、脱気状態となる。
【００７０】
さらに、加熱空気流入路２１４を介して流入したバンドヒーター２０４により暖められた空気は、材料加熱装置２００の内部及びガス吸引装置１００の内部を通って、ガス吸引口１０６から吸引される。これにより、材料加熱装置２００は、内部にある材料５０の乾燥を促進することが可能となる。
【００７１】
次に、図５（ｂ）に示すように、ガス吸引装置１００の内部の材料５０がすべて材料加熱装置２００へ供給された後、第１シャッター１０４が開けられ、第２シャッター１１０が閉められる。これにより、ガス吸引装置１００には、ホッパー２０から材料５０が供給されるとともに、外部の空気が流入する。しかし、第２シャッター１１０によりガス吸引装置１００と材料加熱装置２００との間のガスの流れは遮断されているので、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０における脱気状態は維持される。
【００７２】
続いて、図５（ｃ）に示すように、ガス吸引装置１００に材料５０が供給された後、第１シャッター１０４が閉じられる。これにより、ガス吸引装置１００の内部にあるガスは、ガス吸引口１０６から第１シャッター１０４の溝部１０５を介して吸引されるので、再び脱気状態となる。
【００７３】
そして、材料供給システム３０は、再び図５（ａ）の状態に戻る。このような図５（ａ）〜図５（ｃ）のサイクルを繰り返すことにより、材料加熱装置２００、適量供給装置３００及び射出成形機４０の内部の脱気状態を保ったまま、材料５０を射出成形機４０に供給することが可能となる。
【００７４】
次に、上記の材料供給システム３０を用いて実験したときの実験結果について説明する。
【００７５】
本実験に係る材料加熱装置２００の第２筐体２０１は、直径が１５０ｍｍであり、高さが１５０ｍｍであった。そして、材料加熱装置２００が、材料Ａ（ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ））及び材料Ｂ（ポリオキシドメチレン（ＰＯＭ））を１８０度及び１２０度まで加熱したときの、加熱前の含水率と加熱後の含水率とを計測した。なお、ＰＯＭは、機械部品、電気部品又は住宅用材などの強度維持の必要な部分などに用いられる一般的なプラスチック素材である。また、ＰＰＳは、ＰＯＭよりも高い耐熱性をもつプラスチック素材である。表１は、実験結果を示す表である。なお、実験において、加熱時間は３０分であり、第２筐体２０１の内部の真空度は５０ｋｐａであった。
【００７６】
【表１】
【００７７】
表１に示すように、材料供給システム３０は、比較的短時間の加熱であっても、材料を十分乾燥させることができた。従来の乾燥機の場合、上記と同程度まで材料を乾燥させるためには、約１．５〜３時間必要となる。
【００７８】
以上のように、本実施の形態に係る材料供給システム３０は、第１シャッター１０４及び第２シャッター１１０のいずれか一方を必ず閉めることができるので、射出シリンダ４４の内部の気圧及び酸素濃度を低く保ったまま材料５０を供給することができる。したがって、材料供給システム３０は、射出シリンダ４４において、材料が溶融する温度を下げること及び材料の酸化を抑制することができるので、材料の可塑化を安定させることが可能となる。また、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００が加熱した材料５０を射出シリンダ４４の内部に供給することができる。以上により、射出シリンダ４４のより後方で、ガス、水蒸気等を発生させることができるので、材料供給システム３０は、効率的にガス、水蒸気等を射出シリンダ４４から排出することが可能となる。
【００７９】
さらに、材料供給システム３０は、射出成形機４０に供給する直前に材料５０を加熱するので、従来の乾燥機において材料５０を乾燥させる場合よりも高い温度まで加熱することができる。すなわち、材料供給システム３０は、従来の乾燥機よりも速やかに材料５０を乾燥させることが可能となる。
【００８０】
また、第１シャッター１０４は、下面側に溝部１０５を備えることにより、ガスの吸引を第１シャッター１０４の開閉と連動させることが簡便にできるようになる。さらに、材料供給システム３０は、第１材料供給口１０２からガスを吸引することができるので、材料供給システム３０内のガスの流れをスムーズにし、材料加熱装置２００による材料の乾燥を促進することが可能となる。
【００８１】
また、材料供給システム３０は、適量供給装置３００を備えることにより、加熱された材料５０をほぐしながら少量ずつ落下させることができるので、さらに、材料５０の乾燥を促進することが可能となる。
【００８２】
また、材料供給システム３０は、射出成形機４０の第４材料供給口４２の近傍にガス吸引管３１２を備えるので、射出シリンダ４４内において発生したガス、水蒸気等を速やかに効率的に排出することが可能となる。
【００８３】
また、材料加熱装置２００は、側壁に接合された伝熱羽根２０６を複数備えるので、バンドヒーター２０４により側壁外側に加えられた熱が第２筐体２０１の内部にまで伝達される。したがって、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００の内部にある材料を効果的に加熱し、速やかに乾燥させることが可能となる。
【００８４】
また、材料加熱装置２００は、円錐体２０８を第２筐体２０１の軸心付近に備えるので、第２筐体２０１の軸心付近にある材料５０と側壁付近にある材料５０とを循環させるとともに、バンドヒーター２０４により加えられた熱を第２筐体２０１の軸心付近に伝達することが可能となる。これにより、材料供給システム３０は、材料加熱装置２００の内部にある材料５０を均一に加熱し、乾燥させることが可能となる。
【００８５】
また、材料加熱装置２００は、加熱空気流入路２１４を備えることにより、バンドヒーター２０４により加熱された空気を第２筐体２０１の内部に流すことができるので、材料５０の乾燥を促進することができる。
【００８６】
以上、本発明に係る材料供給装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものも、本発明の範囲内に含まれる。
【００８７】
例えば、材料供給システムは、必ずしも飢餓的材料供給法を実現する適量供給装置を備えなくてもよい。この場合、図６に示すように、材料加熱装置の第２材料排出口と射出シリンダの第４材料供給口とが接続される。
【００８８】
また、第１シャッター及び第２シャッターは、必ずしも板状部材でなくてもよい。また、第１シャッター及び第２シャッターは、必ずしもスライド移動する必要はない。例えば、第１シャッター及び第２シャッターは、ボールバルブのように、球体であり、回転することにより第１材料供給口及び第２材料供給口を開閉してもよい。
【００８９】
また、上記材料供給システムのガス吸引装置は、エアシリンダーを備えていたが、本発明に係るガス吸引装置は、必ずしもエアシリンダーを備える必要はない。例えば、ユーザが第１シャッター及び第２シャッターを開閉させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
本発明は、射出成形機に材料を供給する材料供給システムとして利用でき、特に未乾燥の材料を乾燥させながら供給することができる材料供給システムとして利用できる。
【符号の説明】
【００９１】
１０ 射出成形システム
２０ ホッパー
３０ 材料供給システム
４０ 射出成形機
４２ 第４材料供給口
４４ 射出シリンダ
４６ 射出用スクリュー
４８ 圧縮部分
５０ 材料
１００ ガス吸引装置
１０１ 第１筐体
１０２ 第１材料供給口
１０４ 第１シャッター
１０５ 溝部
１０６ ガス吸引口
１０７ 第１シャッター収納部
１０８ 第１材料排出口
１１０ 第２シャッター
１１２ エアシリンダー
２００ 材料加熱装置
２０１ 第２筐体
２０２ 第２材料供給口
２０４ バンドヒーター
２０６ 伝熱羽根
２０８ 円錐体
２１０ 第２材料排出口
２１２ カバー
２１４ 加熱空気流入路
２１６ 流量調節螺子
３００ 適量供給装置
３０３ シリンダ
３０４ 第３材料供給口
３０５ 第３材料排出口
３０６ 材料供給用スクリュー
３０８ モーター
３１０ 材料落下管
３１２ ガス吸引管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス吸引装置と、前記ガス吸引装置及び射出成形機の間に設けられた材料加熱装置とを備え、前記射出成形機に材料を供給する材料供給システムであって、
前記ガス吸引装置は、
内部が空洞である第１筐体であって、当該内部に材料を供給するための第１材料供給口と、前記材料加熱装置に材料を供給するための第１材料排出口と、当該内部にあるガスを吸引するためのガス吸引口とが形成された第１筐体と、
前記第１材料供給口を開閉する第１開閉部と、
前記第１材料排出口を開閉する第２開閉部であって、前記第１開閉部が前記第１材料供給口を開いているときに前記第１材料排出口を閉じる第２開閉部とを備え、
前記材料加熱装置は、
内部が空洞である第２筐体であって、当該内部に材料を供給するために前記第１材料排出口と接続された第２材料供給口と、前記射出成形機に材料を供給するための第２材料排出口とが形成された第２筐体と、
前記第２筐体の内部にある材料を加熱する加熱部とを備える
材料供給システム。
【請求項２】
前記第１開閉部は、板状のスライド部材であり、前記第１筐体の内部側の平面に溝部が形成され、前記第１材料供給口を閉じているときに前記第１筐体の内部にあるガスを前記溝部を介して前記ガス吸引口に導き、前記第１材料供給口を開いているときに前記第１筐体の内部と前記ガス吸引口とを隔離する
請求項１に記載の材料供給システム。
【請求項３】
前記材料供給システムは、さらに、前記材料加熱装置と前記射出成形機との間に設けられた適量供給装置を備え、
前記適量供給装置は、
内部が空洞の筒状のシリンダであって、前記第２材料排出口から排出された材料を当該内部に供給するための第３材料供給口と、前記射出成形機に前記材料を供給するための第３材料排出口とが形成されたシリンダと、
前記シリンダ内部に配置された回動可能なスクリューと、
前記シリンダの一方の端部の前記シリンダの空洞を塞ぐ位置に設けられた材料支持部とを備え、
前記第３材料排出口は前記シリンダの他方の端部に設けられ、かつ前記材料が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられ、
前記シリンダは、前記一方の端部が前記他方の端部よりも下方位置にあるように傾斜している
請求項１又は２に記載の材料供給システム。
【請求項４】
前記適量供給装置は、さらに、
前記第３材料排出口から前記射出成形機までに至る経路において、ガスを吸引するためのガス吸引管を備える
請求項３に記載の材料供給システム。
【請求項５】
前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、
前記加熱部は、前記側壁を外側から加熱することにより、前記第２筐体の内部にある材料を加熱し、
前記第２筐体は、さらに、前記側壁の内側の面に接合され、当該第２筐体の内部の空洞の内方に向かって伸びる少なくとも１枚の板状部材を有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料供給システム。
【請求項６】
前記第２筐体は、さらに、前記第２材料供給口側に尖った円錐形状であり、前記第２筐体の内部の空洞の軸心と前記円錐形状の軸心とが略一致するように前記板状部材に接合して設けられる少なくとも１つの円錐体を有する
請求項５に記載の材料供給システム。
【請求項７】
前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、
前記加熱部は、前記側壁を外側から囲むように設けられ、
前記第２筐体には、前記加熱装置の外側にある空気を前記第２筐体の内部に導く空気流入路が形成される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料供給システム。
【請求項１】
ガス吸引装置と、前記ガス吸引装置及び射出成形機の間に設けられた材料加熱装置とを備え、前記射出成形機に材料を供給する材料供給システムであって、
前記ガス吸引装置は、
内部が空洞である第１筐体であって、当該内部に材料を供給するための第１材料供給口と、前記材料加熱装置に材料を供給するための第１材料排出口と、当該内部にあるガスを吸引するためのガス吸引口とが形成された第１筐体と、
前記第１材料供給口を開閉する第１開閉部と、
前記第１材料排出口を開閉する第２開閉部であって、前記第１開閉部が前記第１材料供給口を開いているときに前記第１材料排出口を閉じる第２開閉部とを備え、
前記材料加熱装置は、
内部が空洞である第２筐体であって、当該内部に材料を供給するために前記第１材料排出口と接続された第２材料供給口と、前記射出成形機に材料を供給するための第２材料排出口とが形成された第２筐体と、
前記第２筐体の内部にある材料を加熱する加熱部とを備える
材料供給システム。
【請求項２】
前記第１開閉部は、板状のスライド部材であり、前記第１筐体の内部側の平面に溝部が形成され、前記第１材料供給口を閉じているときに前記第１筐体の内部にあるガスを前記溝部を介して前記ガス吸引口に導き、前記第１材料供給口を開いているときに前記第１筐体の内部と前記ガス吸引口とを隔離する
請求項１に記載の材料供給システム。
【請求項３】
前記材料供給システムは、さらに、前記材料加熱装置と前記射出成形機との間に設けられた適量供給装置を備え、
前記適量供給装置は、
内部が空洞の筒状のシリンダであって、前記第２材料排出口から排出された材料を当該内部に供給するための第３材料供給口と、前記射出成形機に前記材料を供給するための第３材料排出口とが形成されたシリンダと、
前記シリンダ内部に配置された回動可能なスクリューと、
前記シリンダの一方の端部の前記シリンダの空洞を塞ぐ位置に設けられた材料支持部とを備え、
前記第３材料排出口は前記シリンダの他方の端部に設けられ、かつ前記材料が安息角を形成する斜面に対し下方位置に設けられ、
前記シリンダは、前記一方の端部が前記他方の端部よりも下方位置にあるように傾斜している
請求項１又は２に記載の材料供給システム。
【請求項４】
前記適量供給装置は、さらに、
前記第３材料排出口から前記射出成形機までに至る経路において、ガスを吸引するためのガス吸引管を備える
請求項３に記載の材料供給システム。
【請求項５】
前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、
前記加熱部は、前記側壁を外側から加熱することにより、前記第２筐体の内部にある材料を加熱し、
前記第２筐体は、さらに、前記側壁の内側の面に接合され、当該第２筐体の内部の空洞の内方に向かって伸びる少なくとも１枚の板状部材を有する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の材料供給システム。
【請求項６】
前記第２筐体は、さらに、前記第２材料供給口側に尖った円錐形状であり、前記第２筐体の内部の空洞の軸心と前記円錐形状の軸心とが略一致するように前記板状部材に接合して設けられる少なくとも１つの円錐体を有する
請求項５に記載の材料供給システム。
【請求項７】
前記第２筐体は、内部の空洞を囲む側壁を有し、
前記加熱部は、前記側壁を外側から囲むように設けられ、
前記第２筐体には、前記加熱装置の外側にある空気を前記第２筐体の内部に導く空気流入路が形成される
請求項１〜６のいずれか１項に記載の材料供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２１４６５６（Ｐ２０１０−２１４６５６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６１７５８（Ｐ２００９−６１７５８）
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（５０９０７４０５８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１３日（２００９．３．１３）
【出願人】（５０９０７４０５８）
【Ｆターム（参考）】
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