樹脂原料の可塑化装置及び可塑化方法
【課題】Ｎｉ基合金は比較的硬度が低く、鍛圧加工して高強度化したものであってもその硬度はＨＶ３８０〜４４０程度であり、多用されている硬質クロームメッキの硬度ＨＶ８００〜９００に対してかなり低いものである。そのため、Ｎｉ基合金処理されたスクリュや加熱筒は、耐食性はあっても耐磨耗性は乏しいので、可塑化中のスクリュ回転に伴って齧りが発生する虞がある。
【解決手段】可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料Ｍを原料調節装置１３により供給量を制限して加熱筒３へ供給し、スクリュ４と加熱筒３との両対向面におけるスクリュ４の対向面及び／又は加熱筒３の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ４及び前記加熱筒３により前記樹脂原料Ｍを可塑化する。
【解決手段】可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料Ｍを原料調節装置１３により供給量を制限して加熱筒３へ供給し、スクリュ４と加熱筒３との両対向面におけるスクリュ４の対向面及び／又は加熱筒３の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ４及び前記加熱筒３により前記樹脂原料Ｍを可塑化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を安全に可塑化する可塑化装置及び可塑化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素樹脂やＰＰＳ樹脂等を可塑化すると腐食性ガスが発生する。特にフッ素樹脂を可塑化した場合には、フッ化水素ガスが発生し、スクリュや加熱筒を腐食させるのである。このような腐食性ガスからスクリュや加熱筒を保護するため、従来は特許文献１に開示されるように、スクリュと加熱筒の対向面をＮｉ基合金で形成することが行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平３−３８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｎｉ基合金は比較的硬度が低く、鍛圧加工して高強度化したものであってもその硬度はＨＶ３８０〜４４０程度であり、多用されている硬質クロームメッキの硬度ＨＶ８００〜９００に対してかなり低いものである。そのため、Ｎｉ基合金処理されたスクリュや加熱筒は、耐食性はあっても耐磨耗性は乏しいので、可塑化中のスクリュ回転に伴って齧りが発生する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を原料調節装置により供給量を制限して加熱筒へ供給し、スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ及び前記加熱筒により前記樹脂原料を可塑化することにより、加熱筒内の前記樹脂原料の可塑化挙動を安定化し、スクリュを加熱筒内で偏芯せずに保芯されるようにしたのである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の樹脂原料の可塑化装置、可塑化方法によれば、スクリュや加熱筒を腐食させることなく損傷から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の可塑化装置の概要を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
可塑化装置１は、原料調節装置１３で制限搬送され加熱筒３内へ供給される樹脂原料Ｍを、加熱筒３とその内孔内で回転するスクリュ４とによって可塑化して溶融原料ＭＭになすものである。生成された溶融原料ＭＭは、加熱筒３の内孔内を前進移動するスクリュ４により加熱筒３の前端面に設けられたノズル８を介して図示しない金型へ射出される。この場合には、可塑化装置１は射出成形機の一部を構成することになる。また、スクリュ４を加熱筒３内孔内で前後進移動不能で回転自在とし、加熱筒３前端面のノズル８をダイスに換えて溶融原料ＭＭを賦型しつつ押し出すように構成してもよい。この場合には、可塑化装置１は押出機として機能することになる。
【０００９】
スクリュ４は、基部が小径で先端部が大径であって中間部は小径と大径を滑らかに接続する円錐台状である軸部１５としての丸棒の外周に、フライト２としての壁状突出体が基部から先端部まで連続して螺旋状に形成されたものである。このフライト２の外径は、加熱筒３の内孔の内径より僅か小さく形成され、スクリュ４が加熱筒３の内孔内で滑らかに回転可能でかつ、フライト２の頂部において溶融原料ＭＭの漏洩がないようにしている。そして、スクリュ４は、軸部１５基部の小径区間をフィードゾーンＺＦとし、軸部１５中間部をコンプレッションゾーンＺＣとし、軸部１５先端部の大径区間をメタリングゾーンＺＭとしてその軸方向に区画されている。加熱筒３後部上面に設けた貫通孔は、加熱筒３を保持するハウジング９の貫通孔を介して原料調節装置１３へ連通しており、その連通孔は原料落下口１０となっている。スクリュ４は、そのフィードゾーンＺＦが原料落下口１０の下方に位置するように加熱筒３の内孔に配設されている。
【００１０】
スクリュ４の前端面には、リングバルブ５を遊嵌するスクリュヘッド６が螺着され、逆流防止弁を構成している。なお、逆流防止弁は、リングバルブではなくボール等を用いた他の構成としてもよいし、押出機のように逆流防止弁を備えない場合もある。加熱筒３の外周面には、フィードゾーンＺＦ、コンプレッションゾーンＺＣ、メタリングゾーンＺＭに対応して複数のヒータ７が捲着されている。ヒータ７は、それぞれのゾーンを適宜な温度に温調する。
【００１１】
加熱筒３とスクリュ４との対向面である加熱筒３の内孔面及びスクリュ４の軸部１５とフライト２を含めた外表面には、Ｎｉ基合金処理が施されている。なお、この処理は、加熱筒３の内孔面又はスクリュ４の外表面のいずれか一方のみに施したものであってもよい。Ｎｉ基合金処理は、商標登録されているハステロイやプラストハードが好適に採用されるが、Ｎｉ基が含有されれば他の合金の種類やその比率は問わずに採用可能である。また、Ｎｉ基合金処理のプロセスや形成状態も問わない。このようなＮｉ基合金処理は、フッ素樹脂やＰＰＳ樹脂等の可塑化中に発生する腐食性ガスに対して耐食性を有するが、特に、フッ素樹脂の可塑化中に発生するフッ化水素ガスに対して効果的である。なお、Ｎｉ基合金処理は、加熱筒３とスクリュ４との対向面以外の原料落下口１０や逆流防止弁等の樹脂原料Ｍや溶融原料ＭＭの通路表面にも施して耐食性を図ることがあるのは言うまでもないことである。
【００１２】
原料調節装置１３は、ハウジング９の上面に開口部を原料落下口１０に連通させて配設したシリンダ１２と、シリンダ１２の内孔に回転自在に嵌挿され図示しない駆動装置で任意の回転速度に駆動制御されるフィードスクリュ１１と、フィードスクリュ１１の原料落下口１０に対応する側の反対側上方のシリンダ１２上面開口に設けたホッパ１４とからなる。なお、原料調節装置として、このような構成のものが樹脂原料Ｍの供給量を安定かつ精密に制御する点で好ましいが、計量桝やシャッタ等を用いた他の構成のものであってもよい。
【００１３】
原料調節装置１３は、フィードスクリュ１１の回転速度設定値が１００％であるとき、すなわち樹脂原料Ｍを制限せずに加熱筒３内に供給するときには、樹脂原料Ｍが原料落下口１０内を充満する程度に樹脂原料Ｍを供給制御する。そのときには、可塑化装置１はその構成で定まる最大の可塑化能力を発揮する。そして、原料調節装置１３のフィードスクリュ１１は、１００％以下の任意値に設定した回転速度設定値に応じて所定量の樹脂原料Ｍを、スクリュ４が回転して可塑化している間、原料落下口１０を介して加熱筒３内へ供給する。
【００１４】
そして、この実施の形態においては、フィードスクリュ１１の回転速度設定値（樹脂原料Ｍの供給量）が最大可塑化能力の４０％に相当する量であるときに、スクリュ４のフライト２と軸部１５で画設された空間が樹脂原料Ｍで略充満されて、原料落下口１０上方からフライト２の頂部のみが望める状態となる。このように樹脂原料Ｍの供給量が最大可塑化能力の４０％に相当する量より少なく、原料落下口１０上方から少なくともフライト２の頂部が望める状態のときには、可塑化が安定して行われるとともに、スクリュ４は半溶融原料ＭＨや溶融原料ＭＭによって良好に保芯され、偏芯して一方に押圧されることがないので、スクリュ４と加熱筒３の対向面に齧り等の損傷を生じさせないのである。
【００１５】
すなわち、原料調節装置１３から加熱筒３内へ制限供給された樹脂原料Ｍは、フィードゾーンＺＦにおいては、軸部１５とフライト２で画設された空間を充満しないので、加熱筒３の内孔面から溶融するに十分な熱量を受けつつ前方へ搬送される。この樹脂原料Ｍは、コンプレッションゾーンＺＣに搬送されると加熱筒３の内孔面からさらに多くの熱量を受けるのでその部分は次第に溶融され、フライト２で掻き取られて未溶融の樹脂原料Ｍとともにフライト２の前方側壁面で攪拌され、軸部１５からのフライト２の高さが次第に低くなるので、圧縮されつつ前方へ搬送される。したがって、コンプレッションゾーンＺＣにおいては、樹脂原料Ｍは溶融原料が混在する半溶融原料ＭＨになるのである。そして、この半溶融原料ＭＨは、樹脂原料Ｍの供給が制限されているので、軸部１５とフライト２で画設された空間を完全には充満しないとともに、樹脂原料ＭはフィードゾーンＺＦで十分予熱され極めて溶融し易い状態となっているため樹脂原料Ｍの含有率は低いのである。そのため、未溶融の樹脂原料Ｍをフライト２が噛み込むときの力に基づくスクリュ４の偏芯が軽減され、スクリュ４の加熱筒３内孔面への押圧力に起因するスクリュ４外表面及び／又は加熱筒３内孔面の損傷を防止することができるとともに、スクリュ４の回転速度が安定して制御され良好な可塑化が実施できるのである。半溶融原料ＭＨは、メタリングゾーンＺＭに到達すると、軸部１５と低いフライト２で画設された空間を完全に充満し溶融原料ＭＭとなる。メタリングゾーンＺＭでは、樹脂原料Ｍを全く含まず潤滑性のある溶融原料ＭＭのみで充満されるので、スクリュ４は極めて良好に保芯される。
【００１６】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００１７】
１ 可塑化装置
２ フライト
３ 加熱筒
４ スクリュ
５ リングバルブ
６ スクリュヘッド
７ ヒータ
８ ノズル
９ ハウジング
１０ 原料落下口
１１ フィードスクリュ
１２ シリンダ
１３ 原料調節装置
１４ ホッパ
１５ 軸部
Ｍ 樹脂原料
ＭＨ 半溶融原料
ＭＭ 溶融原料
ＺＦ フィードゾーン
ＺＣ コンプレッションゾーン
ＺＭ メタリングゾーン
【技術分野】
【０００１】
可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を安全に可塑化する可塑化装置及び可塑化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素樹脂やＰＰＳ樹脂等を可塑化すると腐食性ガスが発生する。特にフッ素樹脂を可塑化した場合には、フッ化水素ガスが発生し、スクリュや加熱筒を腐食させるのである。このような腐食性ガスからスクリュや加熱筒を保護するため、従来は特許文献１に開示されるように、スクリュと加熱筒の対向面をＮｉ基合金で形成することが行われてきた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特公平３−３８３２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、Ｎｉ基合金は比較的硬度が低く、鍛圧加工して高強度化したものであってもその硬度はＨＶ３８０〜４４０程度であり、多用されている硬質クロームメッキの硬度ＨＶ８００〜９００に対してかなり低いものである。そのため、Ｎｉ基合金処理されたスクリュや加熱筒は、耐食性はあっても耐磨耗性は乏しいので、可塑化中のスクリュ回転に伴って齧りが発生する虞がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そこで、可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を原料調節装置により供給量を制限して加熱筒へ供給し、スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ及び前記加熱筒により前記樹脂原料を可塑化することにより、加熱筒内の前記樹脂原料の可塑化挙動を安定化し、スクリュを加熱筒内で偏芯せずに保芯されるようにしたのである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の樹脂原料の可塑化装置、可塑化方法によれば、スクリュや加熱筒を腐食させることなく損傷から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１は本発明の可塑化装置の概要を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
可塑化装置１は、原料調節装置１３で制限搬送され加熱筒３内へ供給される樹脂原料Ｍを、加熱筒３とその内孔内で回転するスクリュ４とによって可塑化して溶融原料ＭＭになすものである。生成された溶融原料ＭＭは、加熱筒３の内孔内を前進移動するスクリュ４により加熱筒３の前端面に設けられたノズル８を介して図示しない金型へ射出される。この場合には、可塑化装置１は射出成形機の一部を構成することになる。また、スクリュ４を加熱筒３内孔内で前後進移動不能で回転自在とし、加熱筒３前端面のノズル８をダイスに換えて溶融原料ＭＭを賦型しつつ押し出すように構成してもよい。この場合には、可塑化装置１は押出機として機能することになる。
【０００９】
スクリュ４は、基部が小径で先端部が大径であって中間部は小径と大径を滑らかに接続する円錐台状である軸部１５としての丸棒の外周に、フライト２としての壁状突出体が基部から先端部まで連続して螺旋状に形成されたものである。このフライト２の外径は、加熱筒３の内孔の内径より僅か小さく形成され、スクリュ４が加熱筒３の内孔内で滑らかに回転可能でかつ、フライト２の頂部において溶融原料ＭＭの漏洩がないようにしている。そして、スクリュ４は、軸部１５基部の小径区間をフィードゾーンＺＦとし、軸部１５中間部をコンプレッションゾーンＺＣとし、軸部１５先端部の大径区間をメタリングゾーンＺＭとしてその軸方向に区画されている。加熱筒３後部上面に設けた貫通孔は、加熱筒３を保持するハウジング９の貫通孔を介して原料調節装置１３へ連通しており、その連通孔は原料落下口１０となっている。スクリュ４は、そのフィードゾーンＺＦが原料落下口１０の下方に位置するように加熱筒３の内孔に配設されている。
【００１０】
スクリュ４の前端面には、リングバルブ５を遊嵌するスクリュヘッド６が螺着され、逆流防止弁を構成している。なお、逆流防止弁は、リングバルブではなくボール等を用いた他の構成としてもよいし、押出機のように逆流防止弁を備えない場合もある。加熱筒３の外周面には、フィードゾーンＺＦ、コンプレッションゾーンＺＣ、メタリングゾーンＺＭに対応して複数のヒータ７が捲着されている。ヒータ７は、それぞれのゾーンを適宜な温度に温調する。
【００１１】
加熱筒３とスクリュ４との対向面である加熱筒３の内孔面及びスクリュ４の軸部１５とフライト２を含めた外表面には、Ｎｉ基合金処理が施されている。なお、この処理は、加熱筒３の内孔面又はスクリュ４の外表面のいずれか一方のみに施したものであってもよい。Ｎｉ基合金処理は、商標登録されているハステロイやプラストハードが好適に採用されるが、Ｎｉ基が含有されれば他の合金の種類やその比率は問わずに採用可能である。また、Ｎｉ基合金処理のプロセスや形成状態も問わない。このようなＮｉ基合金処理は、フッ素樹脂やＰＰＳ樹脂等の可塑化中に発生する腐食性ガスに対して耐食性を有するが、特に、フッ素樹脂の可塑化中に発生するフッ化水素ガスに対して効果的である。なお、Ｎｉ基合金処理は、加熱筒３とスクリュ４との対向面以外の原料落下口１０や逆流防止弁等の樹脂原料Ｍや溶融原料ＭＭの通路表面にも施して耐食性を図ることがあるのは言うまでもないことである。
【００１２】
原料調節装置１３は、ハウジング９の上面に開口部を原料落下口１０に連通させて配設したシリンダ１２と、シリンダ１２の内孔に回転自在に嵌挿され図示しない駆動装置で任意の回転速度に駆動制御されるフィードスクリュ１１と、フィードスクリュ１１の原料落下口１０に対応する側の反対側上方のシリンダ１２上面開口に設けたホッパ１４とからなる。なお、原料調節装置として、このような構成のものが樹脂原料Ｍの供給量を安定かつ精密に制御する点で好ましいが、計量桝やシャッタ等を用いた他の構成のものであってもよい。
【００１３】
原料調節装置１３は、フィードスクリュ１１の回転速度設定値が１００％であるとき、すなわち樹脂原料Ｍを制限せずに加熱筒３内に供給するときには、樹脂原料Ｍが原料落下口１０内を充満する程度に樹脂原料Ｍを供給制御する。そのときには、可塑化装置１はその構成で定まる最大の可塑化能力を発揮する。そして、原料調節装置１３のフィードスクリュ１１は、１００％以下の任意値に設定した回転速度設定値に応じて所定量の樹脂原料Ｍを、スクリュ４が回転して可塑化している間、原料落下口１０を介して加熱筒３内へ供給する。
【００１４】
そして、この実施の形態においては、フィードスクリュ１１の回転速度設定値（樹脂原料Ｍの供給量）が最大可塑化能力の４０％に相当する量であるときに、スクリュ４のフライト２と軸部１５で画設された空間が樹脂原料Ｍで略充満されて、原料落下口１０上方からフライト２の頂部のみが望める状態となる。このように樹脂原料Ｍの供給量が最大可塑化能力の４０％に相当する量より少なく、原料落下口１０上方から少なくともフライト２の頂部が望める状態のときには、可塑化が安定して行われるとともに、スクリュ４は半溶融原料ＭＨや溶融原料ＭＭによって良好に保芯され、偏芯して一方に押圧されることがないので、スクリュ４と加熱筒３の対向面に齧り等の損傷を生じさせないのである。
【００１５】
すなわち、原料調節装置１３から加熱筒３内へ制限供給された樹脂原料Ｍは、フィードゾーンＺＦにおいては、軸部１５とフライト２で画設された空間を充満しないので、加熱筒３の内孔面から溶融するに十分な熱量を受けつつ前方へ搬送される。この樹脂原料Ｍは、コンプレッションゾーンＺＣに搬送されると加熱筒３の内孔面からさらに多くの熱量を受けるのでその部分は次第に溶融され、フライト２で掻き取られて未溶融の樹脂原料Ｍとともにフライト２の前方側壁面で攪拌され、軸部１５からのフライト２の高さが次第に低くなるので、圧縮されつつ前方へ搬送される。したがって、コンプレッションゾーンＺＣにおいては、樹脂原料Ｍは溶融原料が混在する半溶融原料ＭＨになるのである。そして、この半溶融原料ＭＨは、樹脂原料Ｍの供給が制限されているので、軸部１５とフライト２で画設された空間を完全には充満しないとともに、樹脂原料ＭはフィードゾーンＺＦで十分予熱され極めて溶融し易い状態となっているため樹脂原料Ｍの含有率は低いのである。そのため、未溶融の樹脂原料Ｍをフライト２が噛み込むときの力に基づくスクリュ４の偏芯が軽減され、スクリュ４の加熱筒３内孔面への押圧力に起因するスクリュ４外表面及び／又は加熱筒３内孔面の損傷を防止することができるとともに、スクリュ４の回転速度が安定して制御され良好な可塑化が実施できるのである。半溶融原料ＭＨは、メタリングゾーンＺＭに到達すると、軸部１５と低いフライト２で画設された空間を完全に充満し溶融原料ＭＭとなる。メタリングゾーンＺＭでは、樹脂原料Ｍを全く含まず潤滑性のある溶融原料ＭＭのみで充満されるので、スクリュ４は極めて良好に保芯される。
【００１６】
なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００１７】
１ 可塑化装置
２ フライト
３ 加熱筒
４ スクリュ
５ リングバルブ
６ スクリュヘッド
７ ヒータ
８ ノズル
９ ハウジング
１０ 原料落下口
１１ フィードスクリュ
１２ シリンダ
１３ 原料調節装置
１４ ホッパ
１５ 軸部
Ｍ 樹脂原料
ＭＨ 半溶融原料
ＭＭ 溶融原料
ＺＦ フィードゾーン
ＺＣ コンプレッションゾーン
ＺＭ メタリングゾーン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施すとともに、
前記加熱筒内へ樹脂原料を制限して供給する原料調節装置を備えることを特徴とする樹脂原料の可塑化装置。
【請求項２】
可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を原料調節装置により供給量を制限して加熱筒へ供給し、
スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ及び前記加熱筒により前記樹脂原料を可塑化することを特徴とする樹脂原料の可塑化方法。
【請求項３】
前記樹脂原料は、フッ素樹脂である請求項２に記載の樹脂原料の可塑化方法。
【請求項４】
前記樹脂原料は、原料落下口から前記スクリュのフライト頂部が望める状態に相当する量に制限して供給される請求項２又は３に記載の樹脂原料の可塑化方法。
【請求項１】
スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施すとともに、
前記加熱筒内へ樹脂原料を制限して供給する原料調節装置を備えることを特徴とする樹脂原料の可塑化装置。
【請求項２】
可塑化中に腐食性ガスを発生する樹脂原料を原料調節装置により供給量を制限して加熱筒へ供給し、
スクリュと加熱筒との両対向面におけるスクリュの対向面及び／又は加熱筒の対向面にＮｉ基合金処理を施した前記スクリュ及び前記加熱筒により前記樹脂原料を可塑化することを特徴とする樹脂原料の可塑化方法。
【請求項３】
前記樹脂原料は、フッ素樹脂である請求項２に記載の樹脂原料の可塑化方法。
【請求項４】
前記樹脂原料は、原料落下口から前記スクリュのフライト頂部が望める状態に相当する量に制限して供給される請求項２又は３に記載の樹脂原料の可塑化方法。
【図１】
【公開番号】特開２０１０−１６２８１７（Ｐ２０１０−１６２８１７Ａ）
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８５４６（Ｐ２００９−８５４６）
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月２９日（２０１０．７．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月１９日（２００９．１．１９）
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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