特開 2024-67197 成形機の樹脂替え支援方法及び装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024067197

(43)【公開日】2024-05-17

(54)【発明の名称】成形機の樹脂替え支援方法及び装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/76 20060101AFI20240510BHJP

【ＦＩ】

B29C45/76

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022177075

(22)【出願日】2022-11-04

(71)【出願人】

【識別番号】000227054

【氏名又は名称】日精樹脂工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088579

【弁理士】

【氏名又は名称】下田 茂

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小塚 誠

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AM10

4F206AR06

4F206AR17

4F206AR20

4F206JA07

4F206JF06

4F206JF46

4F206JL04

4F206JL08

4F206JP11

4F206JP13

4F206JP14

4F206JP17

4F206JP22

4F206JP27

4F206JQ88

4F206JQ90

(57)【要約】

【課題】 生産能率の向上及び生産コストの削減を図るとともに、安定性及び信頼性の高いパージ樹脂所要量を容易かつ迅速に求める。
【解決手段】 異なる樹脂Ｒ…毎にＭＦＲと加熱筒２の設定温度をパラメータとした変換関数式から各樹脂のゼロせん断粘度ηｏ…を求めて登録するとともに、前樹脂Ｒｆ…のゼロせん断粘度ηｏｆ…と後樹脂Ｒｓ…のゼロせん断粘度ηｏｓ…の粘度差ηｄ…に対応するパージ樹脂所要量Ｗｕ…を登録し、樹脂替えを行う際に、前樹脂ＲｆのＭＦＲと後樹脂ＲｓのＭＦＲを成形機コントローラ３に入力することにより、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓを得るとともに、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄを得、樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求めることにより、少なくとも表示処理を行う。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱筒から前樹脂を排出した後に後樹脂を供給して樹脂替えを行う際の成形機の樹脂替え支援方法であって、予め、異なる樹脂毎にメルトフローレート（ＭＦＲ）と加熱筒の設定温度をパラメータとした変換関数式により各樹脂のゼロせん断粘度を推測し、第一データベースとして成形機コントローラに登録するとともに、前記前樹脂のゼロせん断粘度と前記後樹脂のゼロせん断粘度の粘度差に対応するパージ樹脂所要量を、第二データベースとして成形機コントローラに登録し、樹脂替えを行う際に、前記前樹脂のＭＦＲと前記後樹脂のＭＦＲを成形機コントローラに入力することにより、前記第一データベースから前記前樹脂のゼロせん断粘度と前記後樹脂のゼロせん断粘度を得るとともに、前記前樹脂のゼロせん断粘度と前記後樹脂のゼロせん断粘度の粘度差を得、前記第二データベースから樹脂替え時のパージ樹脂所要量を求めることにより、少なくとも表示処理を行うことを特徴とする成形機の樹脂替え支援方法。

【請求項2】

前記後樹脂には、中間材を含むことを特徴とする請求項１記載の成形機の樹脂替え支援方法。

【請求項3】

前記前樹脂のゼロせん断粘度に対して前記後樹脂のゼロせん断粘度が低いときは、パージ剤が必要である旨を表示処理することを特徴とする請求項１又は２記載の成形機の樹脂替え支援方法。

【請求項4】

前記加熱筒の設定温度は、加熱筒を、軸方向へ、前部，中部，後部の三領域に分けたとき、前部以前を高温側領域とし、中部以後を低温側領域に設定するとともに、高温側領域と低温側領域の温度差を０－５０〔℃〕の範囲に設定することを特徴とする請求項１又は２記載の成形機の樹脂替え支援方法。

【請求項5】

前記樹脂には、汎用樹脂，エンジニアリングプラスチック，スーパーエンジニアリングプラスチック，コンポジット材料，パージ剤，パージ剤を除く特殊樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の成形機の樹脂替え支援方法。

【請求項6】

加熱筒から前樹脂を排出するとともに後樹脂を供給して樹脂替えを行う成形機の樹脂替え支援装置であって、異なる樹脂毎にＭＦＲと加熱筒の設定温度をパラメータとした変換関数式により推測した各樹脂のゼロせん断粘度を登録した第一データベースと、前記前樹脂のゼロせん断粘度と前記後樹脂のゼロせん断粘度の粘度差に対応するパージ樹脂所要量を登録した第二データベースと、前記前樹脂のＭＦＲと前記後樹脂のＭＦＲを入力するＭＦＲ入力機能部と、入力された各ＭＦＲに基づいて前記第一データベースから前記前樹脂のゼロせん断粘度と前記後樹脂のゼロせん断粘度の粘度差を得る粘度差演算機能部と、得られた粘度差に基づいて前記第二データベースから樹脂替え時のパージ樹脂所要量を求める所要量演算機能部と、求めたパージ樹脂所要量を少なくとも表示処理する表示処理機能部とを有する成形機コントローラを備えてなることを特徴とする成形機の樹脂替え支援装置。

【請求項7】

前記粘度差演算機能部は、前記前樹脂のゼロせん断粘度に対して前記後樹脂のゼロせん断粘度が低いときは、パージ剤が必要である旨を出力する処理を行うとともに、前記表示処理機能部は、前記パージ剤が必要である旨を表示するパージ剤推奨表示部をディスプレイに設けることを特徴とする請求項６記載の成形機の樹脂替え支援装置。

【請求項8】

前記成形機として射出成形機に適用することを特徴とする請求項６記載の成形機の樹脂替え支援装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、加熱筒から前樹脂を排出した後に後樹脂を供給して樹脂替えを行う際の成形機の樹脂替え支援方法及び装置に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、射出成形機では、樹脂の種別や色の異なる成形品を引き続いて生産する場合、前生産に使用した前樹脂から次の生産に使用する後樹脂に切替える必要があるため、前生産終了後、樹脂替え工程により樹脂の入れ替えを行っている。樹脂替え工程では、通常、加熱筒内の残留樹脂（前樹脂）を排出した後、次の生産に使用する後樹脂を供給するため、次の生産開始時には前樹脂の残留分を混入させないことが求められる。

【0003】

従来、このような樹脂替え工程を支援する関連技術としては、既に本出願人が提案した特許文献１に記載される成形機の樹脂替え支援方法（支援装置）が知られている。同文献１に記載される成形機の樹脂替え支援方法は、オペレータが中間材の必要性を的確（正確）に知ることにより、材料コストの削減及び樹脂替え時間の短縮、更には無用な不良品発生の抑制に寄与することを目的としたものであり、具体的には、加熱筒から前樹脂を排出した後に後樹脂を供給して樹脂替えを行うに際し、予め、樹脂の種類毎に、成形機における所定の動作物理量に相関性を有する見掛粘度を求め、求めた見掛粘度をデータベースとして設定するとともに、成形機の樹脂替え時に、成形機コントローラにより、データベースにおける樹脂替え対象となる後樹脂の見掛粘度から前樹脂の見掛粘度を減じて得られる粘度差に係わる粘度差指数を演算処理により求め、求めた粘度差指数の正負判定を行うことにより、少なくとも負の判定時には中間材を要する旨の判定結果を出力するようにしたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１７－２２２１４４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、上述した従来の樹脂替えに係わる技術は、次のような解決すべき課題も存在した。

【0006】

即ち、ユーザーの所有する成形機を、一旦、試験機として利用し、樹脂毎に試験を行なうとともに、相対的な粘度となる見掛粘度を求める必要がある。このため、試験を行う際には成形機が使用できなくなるなど、生産に支障を生じる課題が存在した。しかも、具体的な演算処理等は、成形機コントローラに内蔵されているソフトウェアにより実行可能であるとしても、試験作業自体は、樹脂を使用して成形機を稼働させるとともに、ユーザー（オペレータ）自身が樹脂替え工程に準じた試験作業を生産現場で行う必要があるため、試験作業に伴う労力と時間が費やされる課題も存在した。

【0007】

結局、現場における試験作業を伴う従来の手法は、不慣れな初心者等にとっては、必ずしも望ましい方法とはいえず、生産能率（生産効率）の低下や生産コストの上昇を招く要因になるとともに、試験作業のバラツキなどにより支援手法の安定性及び信頼性を十分に確保できない虞れもあった。

【0008】

本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決した成形機の樹脂替え支援方法及び装置の提供を目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る成形機の樹脂替え支援方法は、上述した課題を解決するため、加熱筒２から前樹脂Ｒｆを排出した後に後樹脂Ｒｓを供給して樹脂替えを行うに際し、予め、異なる樹脂Ｒ…毎にメルトフローレート（ＭＦＲ）と加熱筒２の設定温度をパラメータとした変換関数式により各樹脂Ｒ…のゼロせん断粘度ηｏ…を推測し、第一データベースＤＢ１として成形機コントローラ３に登録するとともに、前樹脂Ｒｆ…のゼロせん断粘度ηｏｆ…と後樹脂Ｒｓ…のゼロせん断粘度ηｏｓ…の粘度差ηｄ…に対応するパージ樹脂所要量Ｗｕ…を、第二データベースＤＢ２として成形機コントローラ３に登録し、樹脂替えを行う際に、前樹脂ＲｆのＭＦＲと後樹脂ＲｓのＭＦＲを成形機コントローラ３に入力し、第一データベースＤＢ１から前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓを得るとともに、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄを得、第二データベースＤＢ２から樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求めることにより、少なくとも表示処理を行うことを特徴とする。

【0010】

また、本発明に係る成形機の樹脂替え支援装置１は、上述した課題を解決するため、加熱筒２から前樹脂Ｒｆを排出するとともに後樹脂Ｒｓを供給して樹脂替えを行う支援装置を構成するに際して、異なる樹脂Ｒ…毎にＭＦＲと加熱筒２の設定温度をパラメータとした変換関数式により推測した各樹脂Ｒ…のゼロせん断粘度ηｏ…を登録した第一データベースＤＢ１と、前樹脂Ｒｆ…のゼロせん断粘度ηｏｆ…と後樹脂Ｒｓ…のゼロせん断粘度ηｏｓ…の粘度差ηｄ…に対応するパージ樹脂所要量Ｗｕ…を登録した第二データベースＤＢ２と、前樹脂ＲｆのＭＦＲと後樹脂ＲｓのＭＦＲを入力するＭＦＲ入力機能部Ｆｉと、入力された各ＭＦＲに基づいて第一データベースＤＢ１から前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄを得る粘度差演算機能部Ｆｓと、得られた粘度差ηｄに基づいて第二データベースＤＢ２から樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求める所要量演算機能部Ｆｗと、求めたパージ樹脂所要量Ｗｕを少なくとも表示処理する表示処理機能部Ｆｏとを有する成形機コントローラ３を備えてなることを特徴とする。

【0011】

一方、本発明は、発明の好適な態様により、後樹脂Ｒｓには、中間材Ｒｍｓを含めることができる。また、加熱筒２の設定温度は、加熱筒２を、軸方向へ、前部２ｆ，中部２ｍ，後部２ｒの三領域に分けたとき、前部２ｆ以前を高温側領域ＺＡｕとし、中部２ｍ以後を低温側領域ＺＡｄに設定するとともに、高温側領域ＺＡｕと低温側領域ＺＡｄの温度差を０－５０〔℃〕の範囲に設定することが望ましい。さらに、樹脂Ｒ…には、汎用樹脂，エンジニアリングプラスチック，スーパーエンジニアリングプラスチック，コンポジット材料，パージ剤，パージ剤を除く特殊樹脂を含ませることができる。他方、支援装置１において、粘度差演算機能部Ｆｓは、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆに対して後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓが低いときは、パージ剤が必要である旨を出力する処理を行うとともに、表示処理機能部Ｆｏは、パージ剤が必要である旨を表示するパージ剤推奨表示部４ｐをディスプレイ４に設けることができる。なお、成形機としては、射出成形機Ｍに適用することが望ましい。

【発明の効果】

【0012】

このような本発明に係る成形機の樹脂替え支援方法及び装置１によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0013】

（１） 前樹脂ＲｆのＭＦＲと後樹脂ＲｓのＭＦＲを成形機コントローラ３に入力することにより、第一データベースＤＢ１から前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓを得るとともに、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄを得、第二データベースＤＢ２から樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求めることにより、少なくとも表示処理を行うようにしたため、従来のように、ユーザーの所有する成形機を使用し、実際の樹脂を使用した樹脂替え工程に準じた試験作業を排除することができる。この結果、生産能率（生産効率）の向上及び生産コストの削減を図ることができるとともに、安定性及び信頼性の高い支援手法により、的確なパージ樹脂所要量Ｗｕを得ることができる。これにより、不慣れな初心者等にとって最適な支援方法として構築できるとともに、必要とするパージ樹脂所要量Ｗｕを容易かつ迅速に求めることができる。

【0014】

（２） 好適な態様により、後樹脂Ｒｓに、中間材Ｒｍｓを含めれば、中間材Ｒｍｓに対しても、必要なパージ樹脂所要量Ｗｕを知ることができるため、中間材Ｒｍｓにおいても、後樹脂Ｒｓに対する効果と同様の効果を得ることができる。

【0015】

（３） 好適な態様により、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆに対して後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓが低いときは、パージ剤が必要である旨の出力処理を行うようにすれば、パージ剤が必要性であるか否かの実質的な判定が行われるため、オペレータはパージ剤の必要性を迅速に知ることができるとともに、材料コストの削減及び樹脂替え時間の短縮、更には無用な不良品発生の抑制に寄与することができる。

【0016】

（４） 好適な態様により、加熱筒２の温度を設定するに際し、加熱筒２を、軸方向へ、前部２ｆ，中部２ｍ，後部２ｒの三領域に分けたとき、前部２ｆ以前を高温側領域ＺＡｕとし、中部２ｍ以後を低温側領域ＺＡｄに設定するとともに、高温側領域ＺＡｕと低温側領域ＺＡｄの温度差を０－５０〔℃〕の範囲に設定するようにすれば、成形機（射出成形機）Ｍの動作環境を効率的な動作状態に設定できるため、より効率性の高い的確なパージ樹脂所要量Ｗｕを得ることができる。

【0017】

（５） 好適な態様により、樹脂として、汎用樹脂，エンジニアリングプラスチック，スーパーエンジニアリングプラスチック，コンポジット材料，パージ剤，パージ剤を除く特殊樹脂を含ませれば、広範囲の各種樹脂材料に適用できるため、汎用性の高い手法として構築することができる。

【0018】

（６） 好適な態様により、支援装置１の粘度差演算機能部Ｆｓにより、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆに対して後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓが低いときに、パージ剤が必要である旨を出力する処理を行うとともに、表示処理機能部Ｆｏに、パージ剤が必要である旨を表示するパージ剤推奨表示部４ｐをディスプレイ４に設ければ、オペレータ（ユーザー）は、パージ剤が必要である旨をディスプレイ４の目視により確実に確認できるため、パージ剤に係わる準備等の対応処理を迅速に行うことができる。

【0019】

（７） 好適な態様により、成形機として射出成形機に適用すれば、必要性の高い射出成形機に利用できるため、最も望ましいパフォーマンスを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明の好適実施形態に係る樹脂替え支援方法の処理手順を説明するためのフローチャート、

【図2】同樹脂替え支援方法の実施に用いる支援装置のブロック系統図を含む射出成形機の全体構成図、

【図3】同樹脂替え支援方法の実施に用いる支援装置に備えるディスプレイに表示される一部を省略した設定画面の表示画面図、

【図4】同ディスプレイに表示される一部を省略した条件表表示画面図、

【図5】同試験における設定温度を説明するための加熱筒の概要図、

【図6】同樹脂替え支援方法におけるゼロせん断粘度を求める変換関数式の係数を説明するためのせん断速度対せん断粘度の特性図、

【図7】同樹脂替え支援方法の有効性を検証する試験のゼロせん断粘度とパージ樹脂所要量の結果を示すデータ表、

【図8】同試験のゼロせん断粘度とパージ樹脂所要量の結果を示すグラフ、

【発明を実施するための形態】

【0021】

次に、本発明に係る好適実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。

【0022】

まず、本実施形態に係る樹脂替え支援方法を実施できる射出成形機Ｍ（成形機）の構成について、図２－図４を参照して説明する。

【0023】

図２中、Ｍは射出成形機、特に、型締装置を省略した射出装置Ｍｉを示す。射出装置Ｍｉにおいて、２は加熱筒であり、この加熱筒２の前端部にはヘッド部２ｈを介してノズル２ｎを取付固定するとともに、加熱筒２の後端上部にはホッパー１１を備える。ノズル２ｎは加熱筒２の内部における溶融した樹脂を金型（型締装置）に対して射出する機能を有するとともに、ホッパー１１は、樹脂（成形材料）Ｒ…、即ち、後述する前樹脂Ｒｆ，中間材Ｒｍｓを含む後樹脂Ｒｓを加熱筒２の内部に供給する機能を有する。

【0024】

このように、本実施形態に係る樹脂替え支援方法を、成形機として射出成形機に適用すれば、必要性の高い射出成形機に利用できるため、最も望ましいパフォーマンスを得ることができる。また、後樹脂Ｒｓには、中間材Ｒｍｓを含めることができるため、中間材Ｒｍｓに対しても、必要なパージ樹脂所要量Ｗｕを知ることができる。これにより、中間材Ｒｍｓにおいても、後樹脂Ｒｓに対する効果と同様の効果を得ることができる。

【0025】

また、加熱筒２の内部にはスクリュ１２を回転自在及び進退自在に装填する。このスクリュ１２は、螺旋状のフライト部１２ｍｐが形成されたスクリュ本体部１２ｍを備えるとともに、このスクリュ本体部１２ｍの前端にトピード部１２ｔ及びスクリュ先端部１２ｓを備える。スクリュ本体部１２ｍは、前側から後側に、メターリングゾーンＺｍ，コンプレッションゾーンＺｃ，フィードゾーンＺｆを有する。一方、スクリュ１２の後端部はスクリュ駆動部１３に結合する。スクリュ駆動部１３は、スクリュ１２を回転させるスクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ１２を前進及び後退させるスクリュ進退機構１３ｍを備える。なお、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍの駆動方式は、油圧回路を用いた油圧方式であってもよいし電動モータを用いた電気方式であってもよく、その駆動方式は問わない。

【0026】

さらに、加熱筒２は、前側（ノズル２ｎ側）から後側へ、加熱筒前部２ｆ，加熱筒中部２ｍ，加熱筒後部２ｒを有し、各部２ｆ，２ｍ，２ｒの外周面には、前部加熱部１４ｆ，中部加熱部１４ｍ，後部加熱部１４ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部２ｈの外周面には、ヘッド加熱部１４ｈを付設するとともに、ノズル２ｎの外周面には、ノズル加熱部１４ｎを付設する。これらの各加熱部１４ｆ，１４ｍ，１４ｒ，１４ｈ，１４ｎはバンドヒータ等により構成できる。

【0027】

一方、３は、射出成形機Ｍ全体の制御を司る成形機コントローラを示す。成形機コントローラ３は、ＣＰＵ及び付属する内部メモリ１５ｍ等のハードウェアを内蔵したコンピュータ機能を有するコントローラ本体１５を備えるとともに、このコントローラ本体１５に接続したディスプレイ４を備える。ディスプレイ４は、タッチパネルが付属するため、ディスプレイ４を用いて、設定，選択，入力等の各種操作を行うことができるとともに、各種表示を行うことができる。特に、本実施形態に関連して、図３に示す樹脂替え設定画面Ｈｃ及び図４に示す条件表表示画面Ｈｍを表示する。

【0028】

さらに、コントローラ本体１５には、ドライバ１６を介して前述したスクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍを接続するとともに、各加熱部１４ｆ，１４ｍ，１４ｒ，１４ｈ，１４ｎを接続する。これにより、コントローラ本体１５はドライバ１６を通してスクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍを駆動制御できるとともに、各加熱部１４ｆ，１４ｍ，１４ｒ，１４ｈ，１４ｎを通電制御できる。

【0029】

したがって、成形機コントローラ３は、ＨＭＩ（ヒューマン・マシン・インタフェース）制御系及びＰＬＣ（プログラマブル・ロジック・コントローラ）制御系を包含し、内部メモリ１５ｍには、ＰＬＣプログラムとＨＭＩプログラムを格納する。なお、ＰＬＣプログラムは、射出成形機Ｍにおける各種工程のシーケンス動作や射出成形機Ｍの監視等を実現するためのソフトウェアであり、ＨＭＩプログラムは、射出成形機Ｍの動作パラメータの設定及び表示，射出成形機Ｍの動作監視データの表示等を実現するためのソフトウェアである。そして、この成形機コントローラ３は本実施形態に係る樹脂替え支援装置１を構成する（兼用する）。

【0030】

次に、本実施形態に係る樹脂替え支援方法の基本的な支援手法について、表１－表２及び図５－図８を参照して説明する。

【0031】

この樹脂替え支援方法は、樹脂替え（同一樹脂の色替えを含む）を実行するに際し、樹脂替えに必要となるパージ樹脂所要量Ｗｕを推測する手法となる。従来では、成形機自身を試験機として使用し、樹脂の粘度（見掛粘度）を実際に求め、この試験結果からパージ樹脂所要量Ｗｕを予測していた。本実施形態に係る樹脂替え支援方法では、カタログ等により既知であるＭＦＲ値をそのまま利用、即ち、単なる数値入力により、対応する的確なパージ樹脂所要量Ｗｕを推測できるようにした。

【0032】

まず、その有為性を確認するため、本実施形態に係る樹脂替え支援方法に係る検証試験を実施した。

【0033】

検証試験では、φ２６標準スクリュを用いた射出成形機により樹脂替え試験を行った。樹脂替え試験におけるパージ処理条件の一覧を［表１］に示す。

【0034】

【表1】

【0035】

［表１］中、高温側領域（図５中のＺＡｕ）の温度は、加熱筒２のノズル２ｎ，ヘッド部２ｈ及び前部２ｆの温度が含まれるとともに、低温側領域（図５中のＺＡｄ）の温度は、加熱筒２の中部２ｍ及び後部２ｒの温度が含まれる。

【0036】

検証試験に際し、まず、前樹脂Ｒｆは、マスターバッチが１〔ｗｔ％〕になるように調整し、加熱筒２内に黒色の前樹脂Ｒｆを充填させた。この後、［表１］のパージ処理条件により、後樹脂Ｒｓ（ＬＤＰＥ）によりパージ処理した後、スクリュを引き抜き、冷却後、樹脂を剥ぎ取ることにより、目視により前樹脂Ｒｆの残留状態の有無を確認した。この際、前樹脂Ｒｆが確認されたなら、後樹脂Ｒｓを５００〔ｇ〕追加してパージ処理を継続し、前樹脂Ｒｆが無くなるまで繰り返した。そして、前樹脂Ｒｆが完全に無くなったときのパージ樹脂量を求めた。

【0037】

一方、ゼロせん断粘度の演算には、［数１］に示す（式１０１）を用いた。

【0038】

【数1】

【0039】

（式１０１）中、ηはせん断粘度〔Ｐａ・ｓ〕，ηｏはゼロせん断粘度〔Ｐａ・ｓ〕，γはせん断速度〔１／ｓｅｃ〕，ｎは粘度指数，Ｃは温度定数，Ｔは測定温度〔℃〕，Ｔｒは基準温度〔℃〕を示す。

【0040】

各樹脂Ｒ…の温度（２００〔℃〕，２５０〔℃〕）別のゼロせん断粘度ηｏの一覧を［表２］に示すとともに、加熱筒２の温度範囲を図５に示す。

【0041】

【表2】

【0042】

そして、これらに基づくパージ樹脂所要量Ｗｕｍを、［数２］に示す（式１０２）の演算式を使用して求めた。

【0043】

【数2】

【0044】

この場合、加熱筒２を、軸方向へ、前部２ｆ，中部２ｍ，後部２ｒの三領域に分け、前部２ｆ以前を高温側領域ＺＡｕ、中部２ｍ以後を低温側領域ＺＡｄに設定するとともに、例示のように、高温側領域ＺＡｕの温度を２５０〔℃〕、低温側領域ＺＡｄの温度を２００〔℃〕に設定すれば、後樹脂Ｒｓの必要樹脂量であるパージ樹脂所要量Ｗｕｍは、（式１０２）のように、ηｏｓ，ηｏｆ，ηｏｆｅから得る各差分値を加算した値に比例するものと予想される。

【0045】

なお、高温側領域ＺＡｕと低温側領域ＺＡｄの温度差は０－５０〔℃〕の範囲に設定することが望ましい。このように設定すれば、成形機（射出成形機）Ｍの動作環境を効率的な動作状態に設定できるため、より効率性の高い的確なパージ樹脂所要量Ｗｕを得ることができる。

【0046】

高温側領域ＺＡｕの前樹脂Ｒｆの排出理論として、後方からの低温側領域ＺＡｄのゼロせん断粘度を有する後樹脂Ｒｓに対して、ゼロせん断粘度の差が大きい程、排出され易く、また、低温側領域ＺＡｄにおいては、その温度における後樹脂Ｒｓと前樹脂Ｒｆとのゼロせん断粘度の差が大きいほど、前樹脂Ｒｆは排出され易くなると考えられる。なお、同一樹脂同士の色替えでは、低温側領域ＺＡｄの見掛粘度の差は常に０になるため、樹脂替えと比較して多くのパージ樹脂所要量が必要になる。よって、（式１０２）の右辺の値が正側に大きくなるほど、パージ樹脂所要量Ｗｕｍは少なくなる。

【0047】

一方、ＭＦＲ値を用いて、前樹脂Ｒｆと後樹脂Ｒｓ（中間材Ｒｍｓ）のゼロせん断粘度ηｏを演算により予測した。

【0048】

即ち、各樹脂Ｒ…のＭＦＲ値（カタログ掲載値）に基づき、以下に示す（式１０３）の関数式から、せん断粘度の変化特性、更には、ゼロせん断粘度ηｏを予測した。

【0049】

ηｏ＝ｆ（ｋｘ，ＭＦＲ値，Ｔｈ） … （式１０３）

【0050】

ここで、ｋｘは、加熱筒温度Ｔｈ，ＭＦＲ値に比例する係数である。（式１０３）は、各樹脂Ｒ…のゼロせん断粘度ηｏは、各樹脂Ｒ…毎に異なるパラメータとなるＭＦＲ値と加熱筒温度Ｔｈに対応して設定されるため、係数ｋｘは、樹脂Ｒ…毎に、ｋｘ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ…として個別に設定される。各係数ｋｘ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ…の相違により、せん断速度γ〔１／ｓｅｃ〕に対するせん断粘度η〔Ｐａ・ｓ〕の関係は、図６に示すようになる。このため、ｋｘの係数値は、適切な値になるように予め実験等により設定することができる。

【0051】

そして、得られたゼロせん断粘度ηｏの粘度差ηｄ、即ち、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄ（＝ηｏｆ－ηｏｓ）を求めた。求めた粘度差ηｄを図７に一覧表により示す。

【0052】

検証試験により得られた完全に排出した時の後樹脂Ｒｓのパージ樹脂所要量Ｗｕとの関係を考察した。図８は、粘度差ηｄとパージ樹脂所要量Ｗｕの関係を示す相関グラフである。なお、パージ樹脂所要量Ｗｕｍは、前述した検証試験において前樹脂Ｒｓが完全に排出するまでの後樹脂Ｒｓのパージ樹脂所要量である。図８から明らかなように、ＭＦＲに基づくパージ樹脂所要量は有為性を有していることを確認できた。

【0053】

実際に必要となる後樹脂量Ｗｕは、［数３］に示す算出式（式１０４）により求めることができる。

【0054】

【数3】

【0055】

（式１０４）は、（式１０２）を他の成形機に適用した場合の必要となる後樹脂量Ｗｕの算出式（予測式）となる。（式１０４）中の係数値は、図７の結果をプロットした図８から得られる値であり、データ数が増えることにより係数値は変更される。

【0056】

次に、本実施形態に係る樹脂替え支援装置１の具体的な構成について、図２－図４を参照して説明する。

【0057】

樹脂替え支援装置１は、図２に示すように、成形機コントローラ３に備える内部メモリ１５ｍが付属するコントローラ本体１５及びタッチパネルが付属するディスプレイ４を利用する。基本的な構成として、内部メモリ１５ｍに登録した第一データベースＤＢ１及び第二データベースＤＢ２を備えるとともに、成形機コントローラ３として機能するＭＦＲ入力機能部Ｆｉ，粘度差演算機能部Ｆｓ，所要量演算機能部Ｆｗ及び表示処理機能部Ｆｏを備える。

【0058】

ディスプレイ４には、本発明に関連して、図３に示す樹脂替え設定画面Ｈｃ及び図４に示す条件表表示画面Ｈｍを表示する。樹脂替え設定画面Ｈｃは、基本的に、パージ条件等の樹脂替えに係わる各種動作条件を設定することができるとともに、条件表表示画面Ｈｍは、樹脂替えに係わる条件表を表示することができる。

【0059】

図３に示す樹脂替え設定画面Ｈｃにおいて、上部エリアＡｕの左側には、成形機（スクリュ）設定欄３１，この設定欄３１の右側に温度設定選択欄３２，この選択欄３２の右側に「条件表表示」キー３３をそれぞれ配置する。また、中部エリアＡｍの左側に粘度情報選択欄３４を配置し、この粘度情報選択欄３４により、３４ａの「なし」，本発明で使用する３４ｂの「ＭＦＲ」，３４ｃの「成形機粘度」を選択することができる。

【0060】

また、選択欄３４の右側には、樹脂選択部３５を配置する。樹脂選択部３５は、左側に、現在樹脂（前樹脂Ｒｆ）選択欄３５ｆを配置し、かつ右側に、置換樹脂（後樹脂Ｒｓ）選択欄３５ｓを配置するとともに、選択欄３５ｆと３５ｓの間には、「ＳＴＡＲＴ」キー３７を配置する。そして、現在樹脂選択欄３５ｆの下側に、選択した樹脂のＭＦＲ値を入力するＭＦＲ入力部２１ｆを設けるとともに、置換樹脂選択欄３５ｓの下側に、選択した樹脂のＭＦＲ値を入力するＭＦＲ入力部２１ｓを設ける。このＭＦＲ入力部２１ｆと２１ｓは、前述したＭＦＲ入力機能部Ｆｉを構成する。

【0061】

この場合、選択できる樹脂には、汎用樹脂，エンジニアリングプラスチック，スーパーエンジニアリングプラスチック，コンポジット材料，パージ剤，パージ剤を除く特殊樹脂を含ませることができる。このように、本実施形態に係る樹脂替え支援方法は、広範囲の各種樹脂材料に適用できるため、汎用性の高い手法として構築することができる。

【0062】

下部エリアＡｄには、成形機の加熱筒のイメージを象った設定温度表示部３８を設ける。したがって、この設定温度表示部３８は、前側から、加熱筒における、ノズル温度，ヘッド温度，加熱筒前部温度，加熱筒中部温度，加熱筒後部温度をそれぞれ表示する。

【0063】

また、樹脂替え設定画面Ｈｃの「条件表表示」キー３３をＯＮすることにより、図４に示す条件表表示画面Ｈｍを表示させることができる。

【0064】

一方、図４に示す条件表表示画面Ｈｍにおいて、上部エリアＡＳｕには、パージ剤推奨表示部４ｐを設ける。パージ剤推奨表示部４ｐは、粘度差演算機能部Ｆｓにより、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆに対して後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓが低いときに、パージ剤推奨表示部４ｐを点灯又は点滅等により報知し、パージ剤が必要である旨を出力することができる。このように、表示処理機能部Ｆｏに、パージ剤が必要である旨を表示するパージ剤推奨表示部４ｐを設ければ、オペレータ（ユーザー）は、パージ剤が必要である旨をディスプレイ４により確実に確認できるため、パージ剤に係わる準備を迅速に行うことができる。

【0065】

さらに、条件表表示画面Ｈｍの中部エリアＡＳｍには、左側から右側へ、計量回転数表示欄４１，パージ速度表示欄４２，背圧表示欄４３，材料切れ監視時間表示欄４４、さらに、「ＯＫ」キー４５を配置する。条件表表示画面Ｈｍの下部エリアＡＳｄには、前パージ条件表示欄４６ａ，後パージ条件表示欄４６ｂ，空パージ条件表示欄４６ｃを設け、それぞれに移動ストロークと回数を表示する。そして、下部エリアＡＳｄの右端には、投入樹脂量表示部４７を設ける。

【0066】

樹脂替え支援装置１を構成する各機能部において、第一データベースＤＢ１には、異なる樹脂Ｒ…（樹脂種，色）毎に、ＭＦＲ値と加熱筒２の設定温度をパラメータとした関数式（式１０３）から得られる各樹脂Ｒ…のゼロせん断粘度ηｏ…を求めて登録する。ＭＦＲ値〔ｇ／１０ｍｉｎ〕は、溶融樹脂の流動性を表す樹脂特性の一つであり、成形材料（樹脂Ｒ）のカタログ等に記載されている数値を用いることができる。

【0067】

第二データベースＤＢ２には、前樹脂Ｒｆ…のゼロせん断粘度ηｏｆ…と後樹脂Ｒｓ…のゼロせん断粘度ηｏｓ…の粘度差ηｄ（＝ηｏｆ－ηｏｓ）…に対応するパージ樹脂所要量Ｗｕ…を登録する。

【0068】

一方、ＭＦＲ入力機能部Ｆｉは、前樹脂ＲｆのＭＦＲ値と後樹脂ＲｓのＭＦＲ値を入力する機能を有し、図３に示すディスプレイ４に表示される樹脂替え設定画面Ｈｃにおける現在樹脂（前樹脂Ｒｆ）のＭＦＲ値を入力するＭＦＲ入力部２１ｆ及び置換樹脂（後樹脂Ｒｓ）のＭＦＲ値を入力するＭＦＲ入力部２１ｓを有するＭＦＲ入力部２１を備える。

【0069】

粘度差演算機能部Ｆｓは、ＭＦＲ入力部２１から入力された各ＭＦＲに基づいて第一データベースＤＢ１から前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓを読み出し、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄ（＝ηｏｆ－ηｏｓ）を求める演算機能を備える。

【0070】

さらに、所要量演算機能部Ｆｗは、得られた粘度差ηｄに基づいて第二データベースＤＢ２から樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求める機能を備える。表示処理機能部Ｆｏは、求めたパージ樹脂所要量Ｗｕを、ディスプレイ４に表示される図４の条件表表示画面Ｈｍにおける投入樹脂量表示部４７に表示する機能を備える。
次に、本実施形態に係る樹脂替え支援装置１を用いた樹脂替え支援方法について、図２－図８を参照しつつ図１に示すフローチャートに基づき具体的に説明する。

【0071】

今、所定の樹脂（前樹脂Ｒｆ）を用いた一連の生産が終了し、次の樹脂（後樹脂Ｒｓ）に樹脂替えすることにより、次の生産に移行する場合を想定する。オペレータは、前樹脂Ｒｆを用いた生産が終了したことに伴い、図３に示す樹脂替え設定画面Ｈｃをディスプレイ４に表示させる（ステップＳ１）。そして、最初に、各種設定項目の選択又は入力を行う（ステップＳ２）。例示の場合、スクリュの大きさを含む成形機設定欄３１により使用する成形機の機種の選択，温度設定選択欄３２による使用する温度の設定モードの選択等を行うことができる。

【0072】

次いで、粘度情報選択欄３４により粘度情報の選択を行う。本実施形態ではＭＦＲの情報を使用するため、「ＭＦＲ」３４ｂを選択する（ステップＳ３）。また、樹脂選択部３５の現在樹脂選択欄３５ｆから使用した現在樹脂、即ち、前樹脂Ｒｆに係わる樹脂種の選択を行う（ステップＳ４）。例示は、「ＨＤＰＥ」選択した状態を示す。そして、ＭＦＲ入力欄２１ｆに、現在樹脂（前樹脂Ｒｆ）のＭＦＲ値を入力する（ステップＳ５）。例示は、「１０」を入力した状態を示している。

【0073】

さらに、置換樹脂選択欄３５ｓから置換する置換樹脂、即ち、後樹脂Ｒｓに係わる樹脂種の選択を行う（ステップＳ６）。例示は、「ＰＭＭＡ」選択した場合を示す。そして、ＭＦＲ入力欄２１ｓに、置換樹脂（後樹脂Ｒｓ）のＭＦＲ値を入力する（ステップＳ７）。例示は、「１０」を入力した状態を示している。

【0074】

以上の設定が終了したなら、「ＳＴＡＲＴ」キー３７をＯＮにする。これにより、対応する加熱筒２の加熱温度が決定されるとともに、設定温度として設定温度表示部３８に表示される（ステップＳ９）。即ち、設定温度表示部３８の各表示欄に、ノズル温度，ヘッド温度，加熱筒前部温度，加熱筒中部温度，加熱筒後部温度がそれぞれ表示される。

【0075】

次いで、「条件表表示」キー３３をＯＮにする（ステップＳ１０）。これにより、パージ処理時の動作条件が決定されるとともに、パージ処理条件が決定され、図４に示す条件表表示画面Ｈｍに、動作条件及びパージ処理条件が表示される（ステップＳ１１，Ｓ１２）。この動作条件には、計量回転数，パージ速度，背圧，材料切れ監視時間等が含まれるとともに、パージ処理条件として、スクリュの移動ストロークと回数が、それぞれ前パージ条件表示欄４６ａ，後パージ条件表示欄４６ｂ及び空パージ条件表示欄４６ｃに表示される。また、投入樹脂量表示部４７に、パージ処理時に必要な投入樹脂量〔ｋｇ〕が表示される（ステップＳ１３）。

【0076】

他方、条件表表示画面Ｈｍには、パージ剤推奨表示部４ｐを備える。パージ剤推奨表示部４ｐは、粘度差演算機能部Ｆｓにより、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆに対して後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓが低いときに、パージ剤が必要である旨を出力し、パージ剤推奨表示部４ｐを点灯又は点滅等により報知する。

【0077】

これにより、パージ剤が必要性であるか否かの実質的な判定が行われ、オペレータ（ユーザー）はパージ剤の必要性をディスプレイ４の目視により迅速かつ確実に確認できるため、パージ剤に係わる準備等の対応処理を迅速に行うことができる（ステップＳ１４，Ｓ１５）。この結果、材料コストの削減及び樹脂替え時間の短縮、更には無用な不良品発生の抑制に寄与することができる。

【0078】

以上の準備が終了したなら、オペレータは、最終的な確認を行い、問題なしと判断すれば、「ＯＫ」キー４５をＯＮにする（ステップＳ１６）。これにより、一連の樹脂替え工程が行われる（ステップＳ１７）。

【0079】

よって、このような本実施形態に係る樹脂替え支援方法（装置）によれば、基本的な手法として、予め、樹脂Ｒ…の種別毎にメルトフローレート（ＭＦＲ）と加熱筒２の設定温度をパラメータとした変換関数式から各樹脂のゼロせん断粘度ηｏ…を求め、第一データベースＤＢ１として成形機コントローラ３に登録するとともに、前樹脂Ｒｆ…のゼロせん断粘度ηｏｆ…と後樹脂Ｒｓ…のゼロせん断粘度ηｏｓ…の粘度差ηｄ…に対応するパージ樹脂所要量Ｗｕ…を、第二データベースＤＢ２として成形機コントローラ３に登録し、樹脂替えを行う際に、前樹脂ＲｆのＭＦＲと後樹脂ＲｓのＭＦＲを成形機コントローラ３に入力することにより、第一データベースＤＢ１から前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓを得るとともに、前樹脂Ｒｆのゼロせん断粘度ηｏｆと後樹脂Ｒｓのゼロせん断粘度ηｏｓの粘度差ηｄを得、第二データベースＤＢ２から樹脂替え時のパージ樹脂所要量Ｗｕを求めることにより、少なくとも表示処理を行うようにしたため、従来のように、ユーザーの所有する成形機を使用し、実際の樹脂を使用した樹脂替え工程に準じた試験作業を排除することができる。この結果、生産能率（生産効率）の向上及び生産コストの削減を図ることができるとともに、安定性及び信頼性の高い支援手法により、的確なパージ樹脂所要量Ｗｕを得ることができる。これにより、不慣れな初心者等にとって最適な支援方法として構築できるとともに、必要とするパージ樹脂所要量Ｗｕを容易かつ迅速に求めることができる。

【0080】

以上、好適実施形態について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，材料，数量，数値，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。

【0081】

例えば、樹脂替えとは、種別の異なる樹脂を変更することは勿論のこと、色が異なる同一樹脂を変更することも含む概念である。ＭＦＲ（ＭＦＲ値）は、樹脂のカタログ値を利用した例を示したが、各種資料の数値や自ら実験等で求めた数値など、各種数値を利用可能である。また、後樹脂Ｒｓには、中間材Ｒｍｓを含めることができる。したがって、この場合には、後樹脂Ｒｓを中間材Ｒｍｓに置換することにより同様に実施することができる。一方、加熱筒２の設定温度は、加熱筒２を、軸方向へ、前部２ｆ，中部２ｍ，後部２ｒの三領域に分けたとき、前部２ｆ以前を高温側領域ＺＡｕとし、中部２ｍ以後を低温側領域ＺＡｄに設定するとともに、高温側領域ＺＡｕと低温側領域ＺＡｄの温度差を０－５０〔℃〕の範囲に設定することが望ましいが、必須の構成要素となるものではない。さらに、樹脂には、汎用樹脂は勿論のこと、エンジニアリングプラスチック，スーパーエンジニアリングプラスチック，コンポジット材料，パージ剤，パージ剤を除く特殊樹脂をはじめ、各種樹脂を含ませることができる。また、表示処理機能部Ｆｏとして、パージ剤が必要である旨を表示するパージ剤推奨表示部４ｐをディスプレイ４に設けた場合を例示したが、音声（音）やディスプレイ以外の表示手段など、パージ剤が必要である旨を報知する他の各種手段を利用可能である。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明に係る樹脂替え支援方法及び装置は、成形に使用する樹脂を前樹脂から異なる後樹脂に入替える樹脂替え工程を実施する射出成形機を含む各種成形機に利用できる。

【符号の説明】

【0083】

１：樹脂替え支援装置，２；加熱筒，２ｆ：前部，２ｍ：中部，２ｒ：後部，３：成形機コントローラ，４：ディスプレイ，４ｐ：パージ剤推奨表示部，Ｒ：樹脂，Ｒｆ：前樹脂，Ｒｓ：後樹脂，Ｒｍｓ：中間材，ηｏ：ゼロせん断粘度，ＤＢ１：第一データベース，ＤＢ２：第二データベース，Ｗｕ：パージ樹脂所要量，Ｆｉ：ＭＦＲ入力機能部，Ｆｓ：粘度差演算機能部，Ｆｗ：所要量演算機能部，Ｆｏ：表示処理機能部，ＺＡｕ：高温側領域，ＺＡｄ：低温側領域，Ｍ：射出成形機

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【手続補正書】

【提出日】2023-11-16

【手続補正1】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0043】

【数2】

【手続補正2】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図５

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図5】

【手続補正3】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図７

【補正方法】変更

【補正の内容】

【図7】