JP2003103566A - 溶融成形機のガス除去装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶融成形機のシリンダ内において発生する不
良ガスを、簡易な構成により良好に除去することのでき
る溶融成形機のガス除去装置を提供すること。 【解決手段】 溶融成形機１のシリンダ４に真空ポンプ
１７を接続して、樹脂の成形時において、その真空ポン
プ１７によってシリンダ４内を減圧しつつ、パージガス
流入口部１９から乾燥ガスを間欠的に導入する。そうす
ると、シリンダ４内においては、導入されてきた乾燥ガ
スによって、それまでの減圧状態が開放され、溶融され
る樹脂やシリンダ４内の空気が強制的に攪拌されるの
で、その攪拌によって、シリンダ４内に滞留している樹
脂から生じる不良ガスが供給管１１に抜ける抜け道が形
成され、これによって、シリンダ４内の全体において発
生する不良ガスを真空ポンプ１７によって、良好に除去
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、溶融成形機のガス
除去装置、詳しくは、射出成形機や押出成形機などの溶
融成形機において、シリンダ内において溶融される原料
から発生する水蒸気や揮発ガスなどを除去するために用
いられる溶融成形機のガス除去装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プラスチックを、射出成形や
押出成形などによって成形する場合には、樹脂原料を供
給ホッパから射出成形機や押出成形機に投入し、投入さ
れた樹脂原料をシリンダ内で溶融した後、射出成形機に
あっては、その溶融した樹脂原料を金型に射出し、ま
た、押出成形機にあっては、その溶融した樹脂原料をダ
イから所定の形状に押し出すことにより成形するように
している。

【０００３】このような射出成形機や押出成形機などの
溶融成形機においては、供給ホッパから投入された樹脂
原料をシリンダ内で溶融する際に、樹脂原料に含まれる
水分やその他の揮発成分が、水蒸気や揮発ガスとして発
生し、それに起因して、金型のやけが生じたり、あるい
は、得られた成形品に不良品（たとえば、ボイドなど）
を生じることが知られている。

【０００４】そのため、たとえば、射出成形機のシリン
ダ内で発生する水蒸気や揮発ガスなどの不良ガスを除去
するシステムが、たとえば、第１１回プラスチック成形
加工学会（２０００年６月７日）において、「真空可塑
化による未乾燥樹脂対応射出成形システムの開発」と題
して報告されている。

【０００５】この報告では、供給ホッパに真空ポンプを
接続して、供給ホッパ内およびシリンダ内を真空に保持
するとともに、供給ホッパに計量供給機を装備して、シ
リンダ内が樹脂原料で満たされることがないように制御
して供給（飢餓供給）することにより、シリンダ内の全
体からの不良ガスの抜け道を形成し、供給ホッパ側から
の真空引きによって、シリンダ内の全体において発生す
る不良ガスを除去するようにすることが提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のような
方法では、供給ホッパに、計量供給機、より具体的には
切り出しフィーダなどを装備する必要があるとともに、
それを飢餓供給するための制御構成も必要であり、装置
構成が複雑となって、コストの上昇が不回避となる。

【０００７】本発明は、このような事情に鑑みなされた
もので、その目的とするところは、溶融成形機のシリン
ダ内において発生する不良ガスを、簡易な構成により良
好に除去することのできる溶融成形機のガス除去装置を
提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明は、溶融成形機のシリンダ内
を減圧するための減圧手段と、前記減圧手段により減圧
される前記シリンダ内の減圧状態を、間欠的に開放する
ための減圧開放手段を備えていることを特徴としてい
る。

【０００９】このような構成によると、溶融成形機のシ
リンダ内は、原料が投入された状態で、減圧手段によっ
て減圧されるが、その減圧されているシリンダ内が、減
圧開放手段によって間欠的に開放される。そうすると、
シリンダ内においては、それまでの減圧状態が開放さ
れ、原料やシリンダ内の空気が強制的に撹拌されるの
で、その攪拌によって原料から生じる不良ガスが減圧手
段に抜ける抜け道が形成され、これによって、シリンダ
内の全体において発生する不良ガスが、減圧手段によっ
て良好に除去される。そのため、たとえば、シリンダ内
が原料で満たされることがないように制御して飢餓供給
せずとも、簡易な構成により、良好に不良ガスを除去す
ることができ、飢餓供給のために必要な計量供給機など
を不要として、低コストで良好な不良ガスの除去を達成
することができる。

【００１０】また、請求項２に記載の発明は、溶融成形
機のシリンダ内を減圧するための減圧手段と、前記シリ
ンダ内にパージガスを供給するためのパージガス供給手
段と、前記減圧手段により減圧される前記シリンダ内
に、前記パージガス供給手段から供給されるパージガス
を、間欠的に導入するための導入制御手段とを備えてい
ることを特徴としている。

【００１１】このような構成によると、溶融成形機のシ
リンダ内は、原料が投入された状態で、減圧手段によっ
て減圧されるが、その減圧されているシリンダ内には、
導入制御手段の制御によって、パージガス供給手段から
のパージガスが間欠的に供給される。そうすると、シリ
ンダ内においては、供給されたパージガスによって、そ
れまでの減圧状態が開放され、原料やシリンダ内の空気
が強制的に撹拌されるので、その攪拌によって原料から
生じる不良ガスが減圧手段に抜ける抜け道が形成され、
これによって、シリンダ内の全体において発生する不良
ガスが、パージガスによって追い出されながら減圧手段
によって良好に除去される。そのため、たとえば、シリ
ンダ内が原料で満たされることがないように制御して飢
餓供給せずとも、簡易な構成により、良好に不良ガスを
除去することができ、飢餓供給のために必要な計量供給
機などを不要として、低コストで良好な不良ガスの除去
を達成することができる。

【００１２】また、請求項３に記載の発明は、請求項１
または２に記載の発明において、前記シリンダに原料を
供給するための供給部と、前記供給部と前記シリンダと
を接続するためのジョイント部とを備え、前記供給部
は、前記シリンダに向けて突出する筒状の供給筒口部を
備える一方、前記ジョイント部は、前記供給筒口部の外
周を所定の間隔を隔てて覆う筒状に形成されており、前
記減圧手段が、前記ジョイント部に接続されていること
を特徴としている。

【００１３】このような構成によると、供給部から供給
される原料は、シリンダ内に向けて突出する供給筒口部
から供給される一方、シリンダ内で発生した不良ガス
は、その供給筒口部とジョイント部との間を通過して、
減圧手段によって除去される。そのため、１つのジョイ
ント部において、原料が供給される原料供給通路と、不
良ガスが除去される不良ガス除去通路とを、相互に反対
方向の流れによって構成しても、これらを確実に分離し
て、原料を供給筒口部から安定して供給しながら、か
つ、不良ガスを確実に除去することができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の溶融成形機のガ
ス除去装置が装備される溶融成形機の一実施形態を示す
概略構成図である。図１において、このシステム（成形
装置）では、溶融成形機１と、その溶融成形機１に原料
としての樹脂を供給するための原料供給部２と、その原
料供給部２に装備されるガス除去部３とを備えている。

【００１５】溶融成形機１は、樹脂を溶融して所定の形
状に形成するための成形機であって、たとえば、射出成
形機や押出成形機などにより構成されている。この溶融
成形機１は、シリンダ４と、そのシリンダ４内において
回転自在に設けられるスクリュー５と、そのスクリュー
５を駆動するためのモータ６とを備えている。シリンダ
４は、筒状をなし、その一端部に、樹脂を受け入れる筒
状の受入口７が形成されるとともに、その他端部には、
溶融された樹脂を押し出すための吐出部８が設けられて
いる。また、このシリンダ４には、樹脂を溶融するため
の図示しないヒータが、軸方向に沿って設けられてい
る。また、モータ６は、スクリュー５の軸方向一端部に
連結されており、このモータ６の駆動により、スクリュ
ー５をシリンダ４内において回転させることにより、受
入口７から受け入れた樹脂を吐出部８に向けて図示しな
いヒータにより次第に溶融しながら移動させるようにし
ている。なお、このシリンダ４内は、スクリュー５が配
置された状態で気密に保持されている。

【００１６】原料供給部２は、樹脂が貯蔵される原料貯
蔵タンク９、供給部としての供給ホッパ１０、供給ホッ
パ１０とシリンダ４とを接続するためのジョイント部と
しての接続管１１、ラインフィルタ１２および吸引式ブ
ロワ１３を備えている。

【００１７】原料貯蔵タンク９には、溶融成形のための
樹脂が、たとえば、ペレットなどの粉粒体状で貯蔵され
ている。供給ホッパ１０は、上部および下部が漏斗状に
形成される筒状の容器からなり、その上部が、原料供給
ライン１４を介して原料貯蔵タンク９に接続されるとと
もに、その下部が、接続管１１を介してシリンダ４に接
続されている。

【００１８】より具体的には、この供給ホッパ１０の下
部先端部には、シリンダ４に向けて突出する筒状の供給
筒口部１５が下方に突出形成される一方で、接続管１１
は、筒状をなし、その下端部がシリンダ４の受入口７の
内周面に密着状に接続されるとともに、その上端部が、
供給ホッパ１０の下部に密着状に接続され、これによっ
て、接続管１１が供給筒口部１５の外周を所定の間隔を
隔てて覆うような、二重筒構造として設けられている。

【００１９】また、吸引式ブロワ１３は、供給ホッパ１
０の上部に、排気ライン１６を介して接続されており、
その排気ライン１６の途中に、ラインフィルタ１２が介
装されている。

【００２０】また、ガス除去部３は、減圧手段としての
真空ポンプ１７、ラインフィルタ１８および減圧開放手
段を構成するパージガス供給手段としてのパージガス流
入口部１９を備えている。真空ポンプ１７は、この真空
ポンプ１７と接続管１１とを接続する真空ライン２０を
介して接続管１１に接続されている。なお、真空ライン
２０は、接続管１１における供給筒口部１５の先端部よ
りも供給ホッパ１０側の上部と対向する位置において接
続管１１に接続されている。また、この真空ライン２０
の途中には、ラインフィルタ１８が介装されている。

【００２１】また、パージガス流入口部１９は、その一
端部が真空ライン２０における接続管１１とラインフィ
ルタ１８との間に接続されているパージガスライン２１
の他端部に接続され、このパージガスライン２１を介し
て、真空ライン２０の途中に接続されている。このパー
ジガス流入口部１９からは、パージガスとして、乾燥空
気や乾燥窒素などの乾燥ガスが供給されるように構成さ
れている。

【００２２】また、真空ライン２０における接続管１１
とパージガスライン２１との間と、排気ライン１６にお
ける供給ホッパ１０とラインフィルタ１２との間には、
真空ライン２０から分岐する分岐真空ライン２２が接続
されている。

【００２３】また、このシステムでは、原料供給ライン
１４における原料貯蔵タンク９と供給ホッパ１０との間
には、スライドゲート２３が設けられている。また、排
気ライン１６における分岐真空ライン２２の接続部分と
ラインフィルタ１２との間には、第１開閉バルブ２４が
設けられている。また、真空ライン２０における分岐真
空ライン２２と接続管１１との間には、第２開閉バルブ
２５が設けられている。また、パージガスライン２１に
おけるパージガス流入口部１９と真空ライン２０との接
続部分との間には、第３開閉バルブ２６が設けられてい
る。また、分岐真空ライン２２における真空ライン２０
との接続部分と排気ライン１６との接続部分との間に
は、第４開閉バルブ２７が設けられている。

【００２４】また、これらスライドゲート２３、第１開
閉バルブ２４、第２開閉バルブ２５、第３開閉バルブ２
６および第４開閉バルブ２７の開閉動作、さらには、吸
引式ブロワ１３および真空ポンプ１７の作動は、このシ
ステムを制御するコントロールユニット２８のＣＰＵ２
９によって制御されている。また、このコントロールユ
ニット２８は、数値を一時的に記憶するＲＡＭ３０や各
種の制御プログラムを記憶するＲＯＭ３１を備えてお
り、後述する減圧開放手段を構成する導入制御手段とし
ての導入制御プログラムが、このＲＯＭ３１内に記憶さ
れている。

【００２５】なお、スライドゲート２３、第１開閉バル
ブ２４および第３開閉バルブ２６は、より具体的には、
圧空により開閉されるが、図１では、その具体的な構成
は省略されている。

【００２６】そして、原料貯蔵タンク９から供給ホッパ
１０に樹脂を気力輸送するには、たとえば、まず、スラ
イドゲート２３および第１開閉バルブ２４を開状態とし
て、吸引式ブロワ１３を作動させる。そうすると、吸引
式ブロワ１３が排気ライン１６、供給ホッパ１０および
原料供給ライン１４を介して原料貯蔵タンク９内を吸引
するので、原料貯蔵タンク９に貯蔵されている樹脂が、
原料供給ライン１４を介して供給ホッパ１０に気力輸送
される。なお、気力輸送後の空気は、排気ライン１６か
ら、ラインフィルタ１２にてごみなどが除去された後
に、吸引式ブロワ１３に送られ、吸引式ブロワ１３から
大気に排気される。

【００２７】そして、気力輸送によって供給ホッパ１０
に一時的に貯蔵される樹脂は、その樹脂の自重によっ
て、その供給ホッパ１０の下部に形成される供給筒口部
１５から、受入口７を介して溶融成形機１のシリンダ４
内に順次投入される。

【００２８】また、気力輸送が終了すると、スライドゲ
ート２３および第１開閉バルブ２４が閉状態とされる。

【００２９】なお、このシステムにおいては、供給ホッ
パ１０からシリンダ４内に樹脂が連続的に投入されてお
り、原料貯蔵タンク９からの樹脂の気力輸送は、図示し
ないレベルセンサによって、供給ホッパ１０内の樹脂が
所定量よりも少なくなったことを検知する毎に実施され
る。また、供給ホッパ１０の下部に別途スライドゲート
を設けて、シリンダ４内に樹脂をバッチ供給するように
してもよい。

【００３０】一方、溶融成形機１のシリンダ４内は、導
入制御プログラムの制御によって、成形時においては、
常時、第２開閉バルブ２５および／または第４開閉バル
ブ２７が開状態にあるとともに真空ポンプ１７が作動し
ており、シリンダ４内は、真空ポンプ１７によって常に
減圧されるとともに、その減圧状態において、供給ホッ
パ１０から供給される樹脂は、シリンダ４内に向けて突
出する供給筒口部１５から供給され、シリンダ４内に充
填される。なお、第２開閉バルブ２５および第４開閉バ
ルブ２７は、供給ホッパ１０の容量や樹脂の必要乾燥
度、あるいは、成形条件などによって、適宜、いずれか
一方または両方が開状態とされる。たとえば、通常は、
第２開閉バルブ２５が開状態にあり、供給ホッパ１０内
に一時貯蔵される樹脂の乾燥が必要な場合には、第４開
閉バルブ２７が併用される。また、成形時においては、
第３開閉バルブ２６は、常時は閉状態にある。

【００３１】そして、投入される樹脂が、シリンダ４内
をスクリュー５によって次第に溶融されながら吐出部８
に向けて移動している途中において、導入制御プログラ
ムの制御によって、第３開閉バルブ２６が一時的に開閉
動作される。

【００３２】そうすると、パージガス流入口部１９から
乾燥ガスが供給され、その乾燥ガスは、第２開閉バルブ
２５が開状態にある場合には、真空ライン２０を介して
接続管１１からシリンダ４内に導入され、また、第４開
閉バルブ２７が開状態にある場合には、真空ライン２０
および分岐真空ライン２２を介して供給ホッパ１０に導
入され、さらに供給ホッパ１０から供給筒口部１５を介
してシリンダ４内に導入される。

【００３３】シリンダ４内においては、導入されてきた
乾燥ガスによって、それまでの減圧状態が開放され、溶
融される樹脂やシリンダ４内の空気が強制的に撹拌され
るので、その攪拌によって、シリンダ４内に滞留してい
る樹脂から生じる不良ガス（すなわち、シリンダ４内に
おいて加熱溶融されることにより、それまで樹脂に含ま
れていた水分や揮発成分などが揮散することにより生ず
る水蒸気や有機成分あるい無機成分の揮発ガス）が供給
管１１に抜ける抜け道が形成され、これによって、シリ
ンダ４内の全体において発生する不良ガスが、乾燥ガス
によって追い出されながら（つまり、乾燥ガスによって
置換されながら）、第２開閉バルブ２５が開状態にある
場合には、接続管１１と供給筒口部１５との間を通過し
て、真空ライン２０を介して真空ポンプ１７によって、
また、第４開閉バルブ２７が開状態にある場合には、供
給筒口部１５および供給ホッパ１０を通過して、分岐真
空ライン２２および真空ライン２０を介して真空ポンプ
１７によって、良好に除去される。

【００３４】そのため、たとえば、シリンダ４内が原料
で満たされることがないように、供給ホッパ１０に切り
出しフィーダなどを設けて樹脂を定量供給するような飢
餓供給の制御をせずとも、第３開閉バルブ２６の開閉を
制御するのみの簡易な構成により、良好に不良ガスを除
去することができる。その結果、飢餓供給のために必要
な切り出しフィーダなどを不要として、低コストで良好
な不良ガスの除去を達成することができ、間欠的なパー
ジガスの導入により、簡易な構成で、良好に不良ガスを
除去することができる。

【００３５】なお、導入制御プログラムによる制御は、
成形条件などによって適宜決定されるが、たとえば、通
常、樹脂のシリンダ４内への投入開始前から、第２開閉
バルブ２５および／または第４開閉バルブ２７を開状態
として、シリンダ４内を減圧しておき、樹脂がシリンダ
４内に投入された後、樹脂が溶融を開始した後の任意の
時点（樹脂の種類、シリンダの容量、あるいは、シリン
ダのヒータの加熱温度などにより適宜決定されるが、制
御上は時間により管理される。）において、第３開閉バ
ルブ２６を数秒から数十秒の間、開状態とする。

【００３６】より具体的には、溶融成形機１が押出成形
機である場合には、樹脂が連続して投入および成形され
るので、その成形時において、第２開閉バルブ２５およ
び／または第４開閉バルブ２７を常時開状態とするとと
もに、第３開閉バルブ２６を、任意の間隔で間欠的に開
閉動作させる。なお、開閉動作させる間隔は、成形条件
により適宜決定される。

【００３７】また、溶融成形機１が射出成形機である場
合には、樹脂が１ショット毎に投入および成形されるの
で、その成形時において、第２開閉バルブ２５および／
または第４開閉バルブ２７を常時開状態とするととも
に、第３開閉バルブ２６を、１ショットにつき、少なく
とも１回は開閉動作させる。なお、第３開閉バルブ２６
の開閉動作の回数は、１ショットのサイクル時間などの
成形条件により適宜決定されるが、成形性を阻害しない
範囲において回数が多い方が好ましい。

【００３８】なお、上記の説明において、第３開閉バル
ブ２６を開状態とする場合に、たとえば、真空ポンプ１
７を停止してもよい。

【００３９】また、この供給ホッパ１０では、接続管１
１が供給筒口部１５の外周を所定の間隔を隔てて覆うよ
うな、二重筒構造として形成されているので、第２開閉
バルブ２５が開状態である場合には、１つの供給管１１
において、樹脂が供給される原料供給通路、つまり供給
筒口部１５と、不良ガスが除去される不良ガス除去通
路、つまり、接続管１１と供給筒口部１５との間とを、
相互に反対方向の流れによって構成しても、これらを確
実に分離して、樹脂を供給筒口部１５から安定して供給
しながら、かつ、不良ガスを接続管１１と供給筒口部１
５との間から確実に除去することができる。

【００４０】さらに、真空ライン２０は、供給筒口部１
５の先端部よりも供給ホッパ１０側の上部と対向する供
給管１１に接続されているため、供給筒口部１５から投
入される樹脂によって、供給管１１における真空ライン
２０との接続部分が閉塞されることが確実に防止されて
おり、真空ポンプ１７の確実な減圧を確保している。

【００４１】なお、以上の説明においては、導入制御プ
ログラムによる第３開閉バルブ２６の間欠的な開閉動作
により、パージガス流入口部１９から乾燥ガスをパージ
ガスとして間欠的にシリンダ４内に導入するようにした
が、樹脂の種類や除去すべきガス成分によっては、たと
えば、パージガス流入口部１９を大気開放口として形成
して、通常の空気（外気）をパージガスとして間欠的に
シリンダ４内に導入するようにしてもよい。すなわち、
この場合には、導入制御プログラムによる第３開閉バル
ブ２６の間欠的な開閉動作により、真空ポンプ１７によ
り減圧されるシリンダ４内の減圧状態が、間欠的に大気
開放されるのみであるが、シリンダ４内においては、や
はり、それまでの減圧状態が開放され、溶融される樹脂
やシリンダ４内の空気が強制的に撹拌されるので、その
撹拌によって樹脂から生じる不良ガスが真空ポンプ１７
に抜ける抜け道が形成され、これによって、シリンダ４
内の全体において発生する不良ガスを真空ポンプ１７に
よって良好に除去することができる。そのため、間欠的
な大気開放により、簡易な構成で、良好に不良ガスを除
去することができる。

【００４２】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の発
明によれば、簡易な構成により、間欠的に大気開放し
て、良好に不良ガスを除去することができ、飢餓供給の
ために必要な計量供給機などを不要として、低コストで
良好な不良ガスの除去を達成することができる。

【００４３】請求項２に記載の発明によれば、簡易な構
成により、間欠的にパージガスを導入して、良好に不良
ガスを除去することができ、飢餓供給のために必要な計
量供給機などを不要として、低コストで良好な不良ガス
の除去を達成することができる。

【００４４】請求項３に記載の発明によれば、１つのジ
ョイント部において、原料が供給される原料供給通路
と、不良ガスが除去される不良ガス除去通路とを、相互
に反対方向の流れによって構成しても、これらを確実に
分離して、原料を供給筒口部から安定して供給しなが
ら、かつ、不良ガスを確実に除去することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の溶融成形機のガス除去装置が装備され
る溶融成形機の一実施形態を示す概略構成図である。

【符号の説明】 １ 溶融成形機 ４ シリンダ １０ 供給ホッパ １１ 接続管 １５ 供給筒口部 １７ 真空ポンプ １９ パージガス流入口部 ２８ コントローラユニット

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融成形機のシリンダ内を減圧するため
   の減圧手段と、 前記減圧手段により減圧される前記シリンダ内の減圧状
   態を、間欠的に開放するための減圧開放手段を備えてい
   ることを特徴とする、ガス除去装置。
2. 【請求項２】 溶融成形機のシリンダ内を減圧するため
   の減圧手段と、 前記シリンダ内にパージガスを供給するためのパージガ
   ス供給手段と、 前記減圧手段により減圧される前記シリンダ内に、前記
   パージガス供給手段から供給されるパージガスを、間欠
   的に導入するための導入制御手段とを備えていることを
   特徴とする、ガス除去装置。
3. 【請求項３】 前記シリンダに原料を供給するための供
   給部と、前記供給部と前記シリンダとを接続するための
   ジョイント部とを備え、 前記供給部は、前記シリンダに向けて突出する筒状の供
   給筒口部を備える一方、前記ジョイント部は、前記供給
   筒口部の外周を所定の間隔を隔てて覆う筒状に形成され
   ており、 前記減圧手段が、前記ジョイント部に接続されているこ
   とを特徴とする、請求項１または２に記載の溶融成形機
   のガス除去装置。