特開 2024-79187 押出装置及びその洗浄方法並びに押出装置を用いた成形品の製造方法

(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】P2024079187

(43)【公開日】2024-06-11

(54)【発明の名称】押出装置及びその洗浄方法並びに押出装置を用いた成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/18 20060101AFI20240604BHJP

   B29C 45/24 20060101ALI20240604BHJP

【ＦＩ】

B29C45/18

B29C45/24

【審査請求】未請求

【請求項の数】13

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022191981

(22)【出願日】2022-11-30

(71)【出願人】

【識別番号】000002107

【氏名又は名称】住友重機械工業株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】591032703

【氏名又は名称】群馬県

(74)【代理人】

【識別番号】110000523

【氏名又は名称】アクシス国際弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】生田目 昂

(72)【発明者】

【氏名】宍戸 美子

(72)【発明者】

【氏名】工藤 佑貴

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 崇

(72)【発明者】

【氏名】黒岩 広樹

(72)【発明者】

【氏名】恩田 紘樹

(72)【発明者】

【氏名】牛木 龍二

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AA03

4F206AA13

4F206AA20

4F206AA24

4F206AA28

4F206AA29

4F206AM10

4F206AR06

4F206JA07

4F206JF06

4F206JF12

4F206JL02

4F206JM01

4F206JN03

4F206JN14

4F206JN27

4F206JP30

4F206JQ90

(57)【要約】

【課題】清掃による材料押出の中断時間を短くできる押出装置及びその洗浄方法並びに押出装置を用いた成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明による押出装置１は、前端部に開口を有し、内部に材料が供給されるシリンダ２０と、シリンダ２０内に挿通され、前進及び／又は回転されることにより開口から材料を押し出すためのスクリュ２１と、シリンダ２０に設けられ、シリンダ２０の内部に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給部とを備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

前端部に開口を有し、内部に材料が供給されるシリンダと、
前記シリンダ内に挿通され、前進及び／又は回転されることにより前記開口から前記材料を押し出すためのスクリュと、
前記シリンダに設けられ、前記シリンダの内部に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給部と
を備える、
押出装置。

【請求項2】

前記シリンダに設けられ、前記シリンダの内部に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給部
をさらに備える、
請求項１に記載の押出装置。

【請求項3】

前記還元性ガス供給部は、前記不活性ガス供給部を兼ねる、
請求項２に記載の押出装置。

【請求項4】

前記還元性ガス供給部は、前記シリンダの内部に前記材料を供給するための材料供給部を兼ねる、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置。

【請求項5】

前記シリンダには、前記シリンダの後端側から前記前端部に向かって順に、前記材料が粒状の形態をとる第１区間と、前記材料の一部が溶融される第２区間と、前記材料のすべてが溶融される第３区間とが設けられており、
前記第１又は第２区間に設けられ、前記シリンダ内のガスを排気するための排気部
をさらに備える、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置。

【請求項6】

前記シリンダの後端部に設けられ、前記スクリュを進退及び／又は回転させる駆動装置と、
前記シリンダと前記駆動装置との間に設けられ、前記シリンダの内部から前記駆動装置への前記還元性ガスの流れを阻害するシール部材と
をさらに備える、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置。

【請求項7】

前記シリンダを加熱するための加熱装置
をさらに備え、
前記材料は熱可塑性樹脂であり、
前記加熱装置の動作モードには、
前記熱可塑性樹脂を溶融するために第１温度まで前記シリンダを加熱する第１モードと、
前記シリンダの内部に前記還元性ガスが供給された際に前記第１温度よりも高い第２温度以上に前記シリンダを加熱する第２モードと
が含まれている、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置。

【請求項8】

前記スクリュにより前記シリンダの前端部に向けて前記材料を移動させている時に前記シリンダの内部に前記還元性ガスが供給可能に構成されている、
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置。

【請求項9】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置の洗浄方法であって、
前記シリンダ内の異物を前記還元性ガスと反応させる反応工程
を含む、
押出装置の洗浄方法。

【請求項10】

前記押出装置は、前記シリンダを加熱するための加熱装置をさらに備え、
前記材料は熱可塑性樹脂であり、
前記加熱装置の動作モードには、
前記熱可塑性樹脂を溶融するために第１温度まで前記シリンダを加熱する第１モードと、
前記シリンダの内部に前記還元性ガスが供給された際に前記第１温度よりも高い第２温度以上に前記シリンダを加熱する第２モードと
が含まれており、
前記反応工程において、前記加熱装置により前記シリンダを前記第２温度まで加熱する、
請求項９に記載の押出装置の洗浄方法。

【請求項11】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の押出装置を用いた成形品の製造方法であって、
前記シリンダ内の異物を前記還元性ガスと反応させる反応工程
を含む、
成形品の製造方法。

【請求項12】

前記押出装置は、前記スクリュにより前記シリンダの前端部に向けて前記材料を移動させている時に前記シリンダの内部に前記還元性ガスが供給可能に構成されており、
前記反応工程は、前記スクリュにより前記シリンダの前端部に向けて前記材料を移動させている時に行われる、
請求項１１に記載の成形品の製造方法。

【請求項13】

前記反応工程は、前記シリンダの前端部に溶融された所定量の前記材料を溜める計量工程、及び溶融された前記材料を前記開口から押し出して金型内に充填する充填工程の少なくとも１つと同時に行われる、
請求項１２に記載の成形品の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、押出装置及びその洗浄方法並びに押出装置を用いた成形品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

下記の特許文献１等に示されている射出成形等の押出装置は、前端部に開口を有し、内部に材料が供給されるシリンダと、シリンダ内に挿通され、シリンダの開口から材料を押し出すためのスクリュとを備える。このような押出装置では、例えば材料の炭化物等の異物がシリンダ内に堆積することがある。堆積された異物が剥離してシリンダの開口から材料とともに押し出されると、例えば成形品の外観不良等の不具合が生じる虞がある。不具合が多く発生することを回避するため、従来は、押出装置による材料の押出動作を中断し、ブラシでこする、押出装置内にパージ剤を供給する等の洗浄作業が適宜行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００９－２４８４３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記のような従来の押出装置では、ブラシでこする、押出装置内にパージ剤を供給する等の洗浄作業が適宜行われるが、清掃による材料押出の中断時間が長くなっている。また、シリンダやスクリュの形状によっては、上記のような洗浄方法では異物を十分に除去できない場合もある。

【0005】

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ブラシやパージ剤では除去するのが難しかった箇所にある異物や、目視できないような微細な異物を除去でき、なおかつ清掃による材料押出の中断時間を短くできる押出装置及びその洗浄方法並びに押出装置を用いた成形品の製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る押出装置は、前端部に開口を有し、内部に材料が供給されるシリンダと、シリンダ内に挿通され、前進及び／又は回転されることにより開口から材料を押し出すためのスクリュと、シリンダに設けられ、シリンダの内部に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給部とを備える。

【0007】

本発明に係る押出装置の洗浄方法は、上述の押出装置の洗浄方法であって、シリンダ内の異物を還元性ガスと反応させる反応工程を含む。

【0008】

本発明に係る押出装置を用いた成形品の製造方法は、上述の押出装置を用いた成形品の製造方法であって、シリンダ内の異物を還元性ガスと反応させる反応工程を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の押出装置及びその洗浄方法や、押出装置を用いた成形品の製造方法によれば、シリンダの内部に還元性ガスが供給され、シリンダやスクリュ表面に存在する異物と還元性ガスとが反応する結果、異物が剥離しやすくなる。これにより、清掃による材料押出の中断時間を短くできる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施の形態１による押出装置を示す構成図である。

【図2】図１の押出装置１において行われ得る押出装置の洗浄方法を示すフローチャートである。

【図3】本発明の実施の形態２による押出装置を示す構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照して説明する。本発明は各実施の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構成要素を変形して具体化できる。また、各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施の形態に示される全構成要素からいくつかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態の構成要素を適宜組み合わせてもよい。

【0012】

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による押出装置１を示す構成図である。図１に示す押出装置１は、図示しない金型に材料を押し出すための装置である。本実施の形態では、材料を熱可塑性樹脂として説明する。材料は、溶融された状態で金型内に押し出される。金型内で材料が冷却固化されることで、所定形状の成形品が成形される。本実施の形態の押出装置１は、成形材料（熱可塑性樹脂）を射出する射出成形機と呼ぶこともできる。

【0013】

図１に示すように、本実施の形態の押出装置１は、押出機構２、型締装置（図示せず）及び制御装置３を有している。押出機構２は、溶融された材料を金型内に押し出すための装置である。型締装置は、金型を型締状態、型閉状態又は型開状態とするための装置である。制御装置３は、押出機構２を制御するための装置である。

【0014】

押出機構２は、シリンダ２０、スクリュ２１、加熱装置２２、移動装置２３、計量モータ２４、押出モータ２５及び圧力センサ２６を有している。

【0015】

シリンダ２０は、長手状の筒状部材である。シリンダ２０の断面形状は、円形であることが好ましいが、他の形状とされていてもよい。シリンダ２０には、供給口２００及びノズル２０１が設けられている。供給口２００は、シリンダ２０内に材料を投入するためのホッパー２０２が取り付けられる開口である。供給口２００は、シリンダ２０の後端側かつ計量モータ２４の手前に配置されている。供給口２００の近傍には水冷等による冷却器を設けることができる。ノズル２０１は、シリンダ２０の前端部に設けられており、シリンダ２０内で溶融された材料を射出するための開口を有する部分である。ノズル２０１は、上述の金型に向かうように配置される。ノズル２０１の横断面積は、シリンダ２０の後端側の横断面積よりも小さくされている。

【0016】

スクリュ２１は、シリンダ２０の内部に挿通された長手状の部材である。スクリュ２１の中心軸線は、シリンダ２０の中心軸線と平行に延在されていることが好ましい。スクリュ２１は、計量モータ２４により回転可能とされているとともに、押出モータ２５により進退可能とされている。スクリュ２１の周囲にはフライトが螺旋状に設けられており、計量モータ２４によりスクリュ２１が回転されることによって、供給口２００からシリンダ２０内に供給された材料がシリンダ２０の先端部に送られる。また、押出モータ２５によりスクリュ２１が前進されることによって、シリンダ２０の先端部に溜められた材料がノズル２０１の開口から押し出される。

【0017】

加熱装置２２は、シリンダ２０を加熱するためのものである。加熱装置２２は、シリンダ２０の外周を取り囲んで配置されている。加熱装置２２は、バンド状等の形状を採り得る。加熱装置２２の加熱により、シリンダ２０内の材料が溶融される。加熱装置２２は、軸線方向（図１の左右方向）に一体に形成されてもよいが、図示のように軸線方向に互いに分割された複数のヒータ部分２２ａ_1～4を有していてもよい。ヒータ部分２２ａ_1～4の位置毎に、シリンダ２０の内部を異なる温度で加熱してもよい。説明の便宜上、複数のヒータ部分２２ａ_1～4をシリンダ２０の後端側から前端部に向かって順に第１～第４ヒータ部分２２ａ_1～4と呼ぶ場合がある。

【0018】

シリンダ２０には、シリンダ２０の後端側から前端部に向かって順に、材料が粒状の形態をとる第１区間と、材料の一部が溶融される第２区間と、材料のすべてが溶融される第３区間とが設けられている。第１区間は、供給口２００から第１ヒータ部分２２ａ₁の位置までの区間であり得る。第２区間は、第１ヒータ部分２２ａ₁から第２ヒータ部分２２ａ₂の位置までの区間であり得る。第３区間は、第２ヒータ部分２２ａ₂からノズル２０１（第４ヒータ部分２２ａ₄）の位置までの区間であり得る。

【0019】

移動装置２３は、押出機構２を金型に対して前進・後退変位させるための装置である。本実施の形態の移動装置２３は、スライドベース２３０、第１支持プレート２３１、第２支持プレート２３２、複数のロッド２３３、ガイド２３４及びアクチュエータ２３５を有している。

【0020】

スライドベース２３０は、押出機構２の下部に設けられている。第１及び第２支持プレート２３１，２３２は、シリンダ２０の長手方向に互いに離間してスライドベース２３０の上面に固定されている。これら第１及び第２支持プレート２３１，２３２は、ロッド２３３によって互いに連結されている。ロッド２３３は、計量モータ２４の周囲の複数箇所、たとえば四箇所に配置され得る。

【0021】

第１支持プレート２３１は、シリンダ２０及び計量モータ２４を支持している。第１支持プレート２３１の前面には、シリンダ２０の後端部が固定されている。第１支持プレート２３１の背面には、計量モータ２４が固定されている。第１支持プレート２３１には、スクリュ２１が挿通されるための挿通孔２３１ａが設けられている。スクリュ２１の後端部は計量モータ２４に連結されており、この計量モータ２４を介して第１支持プレート２３１にスクリュ２１が支持されている。

【0022】

第２支持プレート２３２は、押出モータ２５及び圧力センサ２６を支持している。第２支持プレート２３２の背面には、圧力センサ２６を介して押出モータ２５が固定されている。

【0023】

ガイド２３４は、フレームＦｒ上に設けられた直線状の部材である。ガイド２３４は、シリンダ２０の長手方向と平行に延在されている。スライドベース２３０は、ガイド２３４上に設けられており、ガイド２３４に沿って進退可能に設けられている。

【0024】

アクチュエータ２３５は、スライドベース２３０に駆動力を付与するための装置である。アクチュエータ２３５は任意の装置によって構成され得るが、本実施の形態のアクチュエータ２３５は液圧ポンプによって構成されている。より具体的には、本実施の形態のアクチュエータ２３５は、スライドベース２３０に固定されたシリンダ２３５ａと、シリンダ２３５ａに対して進退可能に設けられたプランジャ２３５ｂとを有している。プランジャ２３５ｂの先端は、図示しない型締装置の固定プラテンに接続されており、プランジャ２３５ｂが進退されることでスライドベース２３０が固定プラテンに対して近づく方向及び離れる方向に変位可能とされている。

【0025】

計量モータ２４は、スクリュ２１を回転させるための駆動装置である。本実施の形態の計量モータ２４は、ケース２４０、ステータ２４１、ロータ２４２、計量スプライン軸２４３、スクリュ取付部２４４及び連結具２４５を有している。

【0026】

ケース２４０は、円環状の部材であり、ステータ２４１等の外周を取り囲んでいる。ケース２４０は、スクリュ２１と同軸に設けられていることが好ましい。ケース２４０の前端部２４０ａは、第１支持プレート２３１の背面に固定されている。ステータ２４１は、ケース２４０の内周面に固定されている。ロータ２４２は、ステータ２４１の内方に配置されている。ロータ２４２は、そのロータ２４２の回転軸線方向の両端部で軸受２４２ａを介してケース２４０の内周面に回転自在に支持されている。

【0027】

ロータ２４２の内周面は、計量スプライン軸２４３の外周面にスプライン結合されている。換言すると、計量スプライン軸２４３の後端部の外周面には、ロータ２４２の内周面に設けられたキー溝に対応する一個以上のキー２４３ａが形成されている。計量スプライン軸２４３は、ロータ２４２と一体に回転可能に設けられているとともに、ロータ２４２の回転軸線に進退可能に設けられている。計量スプライン軸２４３の前端部には、スクリュ取付部２４４の後端部が固定されている。スクリュ取付部２４４の前端部には、スクリュ２１の後端部が挿入される環状突部２４６が設けられている。スクリュ取付部２４４には、後端部が環状突部２４６に挿入された状態でスクリュ２１が連結具２４５により連結されている。スクリュ２１は、計量スプライン軸２４３と一体に回転可能かつ進退可能に設けられている。

【0028】

押出モータ２５は、スクリュ２１を進退させるための駆動装置である。本実施の形態の押出モータ２５は、ケース２５０、ステータ２５１、ロータ２５２、押出スプライン軸２５３及びねじナット２５４を有している。

【0029】

ケース２５０は、有底筒状の部材である。ケース２５０は、開口が第２支持プレート２３２の背面に向かうように配置されているとともに、ステータ２５１等の外周を取り囲んでいる。ケース２５０は、スクリュ２１と同軸に設けられていることが好ましい。ケース２５０の前端部２５０ａは、筒状部材２５０ｂ及び圧力センサ２６を介して第２支持プレート２３２の背面に固定されている。ステータ２５１は、ケース２５０の内周面に固定されている。ロータ２５２は、ステータ２５１の内方に配置されている。ロータ２５２は、そのロータ２５２の回転軸線方向の両端部で軸受２５２ａを介してケース２５０の内周面に回転自在に支持されている。

【0030】

ケース２５０の底板２５０ｃには、回転検出器２５５が取り付けられている。回転検出器２５５は、エンコーダ等により構成されるものである。回転検出器２５５は、底板２５０ｃを貫通してロータ２５２の後端部に接続された軸部２５５ａを有しており、軸部２５５ａ及びロータ２５２の回転を検出することができる。

【0031】

ロータ２５２の内周面は、押出スプライン軸２５３の外周面にスプライン結合されている。換言すると、押出スプライン軸２５３の後端部の外周面には、ロータ２５２の内周面に設けられたキー２５２ｂに対応する一個以上のキー溝が形成されている。押出スプライン軸２５３は、ロータ２５２と一体に回転可能に設けられているとともに、ロータ２５２の回転軸線に進退可能に設けられている。

【0032】

押出スプライン軸２５３の中間部には、ネジ部２５３ａが設けられている。ネジ部２５３ａには、ねじナット２５４が螺合されている。ねじナット２５４には、後端フランジ２５４ａが設けられている。後端フランジ２５４ａの後端面は、圧力センサ２６に固定されている。すなわち、ねじナット２５４は、圧力センサ２６を介して第２支持プレート２３２の背面に固定されている。押出スプライン軸２５３のネジ部２５３ａがねじナット２５４に螺合されていることで、ロータ２５２とともに押出スプライン軸２５３が回転されることにより、押出スプライン軸２５３が進退可能とされている。

【0033】

押出スプライン軸２５３の前端部には、回転軸部２５３ｂが設けられている。回転軸部２５３ｂは、軸受２３５ｃを介して計量スプライン軸２４３の内側に回転自在に接続されている。軸受２３５ｃは、計量スプライン軸２４３及び押出スプライン軸２５３の一方の回転を他方に伝えないように機能する。押出スプライン軸２５３の進退は、軸受２３５ｃ、計量スプライン軸２４３及びスクリュ取付部２４４を介してスクリュ２１に伝達される。

【0034】

圧力センサ２６は、シリンダ２０の先端部に溜められた材料の圧力を検出するためのセンサである。圧力センサ２６が取り付けられる位置は任意であるが、本実施の形態の圧力センサ２６は、上述のようにねじナット２５４と第２支持プレート２３２との間に設けられている。

【0035】

本実施の形態の圧力センサ２６は、基部２６０と、この基部２６０から離間して配置された先端部２６１と、これら基部２６０及び先端部２６１間を接続する接続部２６２とを有している。基部２６０は、第２支持プレート２３２に固定されている。先端部２６１は、ねじナット２５４の後端フランジ２５４ａに固定されている。シリンダ２０の先端部に溜められた材料の圧力は、スクリュ２１等を介してねじナット２５４に伝えられるとともに、基部２６０と先端部２６１との間に歪を生じさせる。圧力センサ２６は、この基部２６０と先端部２６１との間に歪に基づきシリンダ２０の先端部に溜められた材料の圧力を検出できる。接続部２６２の横断面積は、基部２６０及び先端部２６１の横断面積よりも狭くされている。これにより、基部２６０と先端部２６１との間に歪を生じさせやすくされており、圧力の検出精度が向上されている。

【0036】

制御装置３は、押出装置１を制御するための装置である。制御装置３は、例えばプログラムに基づいて演算処理を行うコンピュータ又は専用回路等の装置により構成され得る。制御装置３は任意の位置に配置され得るが、例えば押出機構２の下部に設けられたフレームＦｒの内部に配置され得る。本実施の形態の制御装置３は、計量モータ２４の動作を制御することによりスクリュ２１の回転を制御するとともに、押出モータ２５の動作を制御することによりスクリュ２１の進退を制御することができる。

【0037】

制御装置３によるスクリュ２１の動作制御には、計量前サックバックモード、計量モード、計量後サックバックモード、充填モード及び保圧モードが含まれる。

【0038】

計量前サックバックモードは、計量モードの開始前にスクリュ２１を回転させることなく予め設定された計量開始位置まで所定の設定速度で後退させるモードである。

【0039】

計量モードは、スクリュ２１を回転させることにより、シリンダ２０の先端部に向けて材料を送るモードである。シリンダ２０の先端部に向けて材料が送られる過程において、加熱装置２２の加熱により材料が溶融される。計量モードを行うことにより、所定量の溶融された材料がシリンダ２０の先端部に溜められる。

【0040】

計量後サックバックモードは、計量モードの完了後にスクリュ２１を回転させることなく所定の設定速度で所定距離だけ後退させるモードである。計量後サックバックモードを行うことにより、シリンダ２０の先端部に溜められた溶融材料の圧力が低減される。計量前サックバックモード及び計量後サックバックモードにてスクリュ２１を後退せる速度をサックバック速度と呼ぶことがある。

【0041】

充填モードは、スクリュ２１を前進させることにより、シリンダ２０の先端部の材料をノズル２０１の開口から押し出すモードである。充填モードでは、速度制御によりスクリュ２１を前進させることができる。すなわち、スクリュ２１の目標速度が設定されており、スクリュ２１の実速度と目標速度との間の偏差をゼロ値にするようにスクリュ２１が前進される。偏差が大きいほどスクリュ２１の加速度が大きく設定され得る。

【0042】

保圧モードは、スクリュ２１を前進させることにより、シリンダ２０の先端部にある材料を所定の圧力に保持するモードである。保圧モードを行うことにより、シリンダ２０の先端部に残留している材料を通じて、金型のキャビティに充填された材料に圧力を作用させることができる。金型のキャビティで材料の冷却収縮に起因して不足した材料が補充され得る。保圧モードでは、圧力制御によりスクリュ２１を前進させることができる。すなわち、シリンダ２０の先端部における材料の目標圧力値が設定されており、実測圧力と目標圧力値との間の偏差をゼロ値にするようにスクリュ２１の前進が制御される。偏差が大きいほどスクリュ２１の加速度が大きく設定され得る。スクリュ２１の前進には、スクリュ２１の変位を伴わない前進駆動（前進する向きにスクリュ２１を付勢する状態）も含まれる。

【0043】

シリンダ２０には、不活性ガス供給源４０及び還元性ガス供給源４１が配管４２を通して接続されている。

【0044】

不活性ガス供給源４０は、不活性ガスを供給する能力を有するものであり、例えばボンベ又は不活性ガスの発生装置であり得る。不活性ガスとは、例えばヘリウム、アルゴン、ネオン、クリプトン及びキセノン等の希ガス類、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラフルオロエチレン及びトリフルオロエタン等のハロゲン化炭化水素、窒素、並びに二酸化炭素といったガスを指す。なお、これらの不活性ガスは２種以上を混合して使用してもよい。不活性ガス供給源４０から配管４２を通してシリンダ２０内に不活性ガスが供給されることで、シリンダ２０内の材料の酸化が抑制される。

【0045】

還元性ガス供給源４１は、還元性ガスを供給する能力を有するものであり、例えばボンベ又は還元性ガスの発生装置であり得る。還元性ガスとは、例えば水素、一酸化炭素、又は水素と一酸化炭素とを任意の割合で混合した混合ガス（以下、Ｈ₂／ＣＯガス）等の還元能力を有するガスを指す。押出装置１では、例えば材料の炭化物等の異物がシリンダ２０内に堆積することがある。還元性ガス供給源４１から配管４２を通してシリンダ２０内に還元性ガスが供給されることで、シリンダ２０内の異物は還元性ガスと反応し、剥離が促進される。その結果、清掃による材料押出の中断時間を短くできる。

【0046】

なお、還元性ガスに一酸化炭素を用いる場合、その一酸化炭素に水蒸気を添加することにより、還元性ガスである水素がシリンダ２０内に発生する。このため、水蒸気と一酸化炭素との混合ガス（以下、Ｈ₂Ｏ／ＣＯガス）を還元性ガス供給源４１から供給してもよい。

【0047】

不活性ガス供給源４０及び還元性ガス供給源４１からの各ガスの供給は、制御装置３が制御してよいし、作業者等が手動により制御してもよい。
本実施の形態では、１本の配管４２が不活性ガス供給源４０及び還元性ガス供給源４１の両方に接続されている。しかしながら、不活性ガス供給源４０及び還元性ガス供給源４１のそれぞれに別個の配管４２が接続されていてもよい。本実施の形態では、不活性ガス供給源４０からの不活性ガス及び還元性ガス供給源４１からの還元性ガスは、配管４２内で混合気体を形成し得る。すなわち、シリンダ２０には、不活性ガス及び還元性ガスの混合気体が供給され得る。

【0048】

不活性ガス供給源４０及び還元性ガス供給源４１からの各ガスの供給を制御することにより、混合気体の成分割合を制御し得る。例えば、還元性ガス供給源４１から還元性ガスとして水素を供給する場合、混合気体中の水素濃度は０．１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が好ましく、１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満がより好ましく、３ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が最も好ましい。混合気体中の水素濃度が０．１ｖｏｌ％未満の場合には異物が十分にガス化せず、剥離できない懸念があり、また４ｖｏｌ％以上の場合には、それ以上水素濃度を増加しても異物の除去効率に大きな変化が見られず、産業上の意義が希薄になるためである。

【0049】

還元性ガス供給源４１から還元性ガスとして一酸化炭素を供給する場合、混合気体中の一酸化炭素濃度は０．１ｖｏｌ％以上１２．５ｖｏｌ％未満が好ましく、５ｖｏｌ％以上１２．５ｖｏｌ％未満がより好ましく、１０ｖｏｌ％以上１２．５ｖｏｌ％未満が最も好ましい。混合気体中の一酸化炭素濃度が０．１ｖｏｌ％未満の場合には異物が十分にガス化せず、剥離できない懸念があり、また１２．５ｖｏｌ％以上の場合には、それ以上一酸化炭素濃度を増加しても異物の除去効率に大きな変化が見られず、産業上の意義が希薄になるためである。

【0050】

還元性ガス供給源４１から還元性ガスとしてＨ₂／ＣＯガスを供給する場合、混合気体中のＨ₂／ＣＯガス濃度は０．１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が好ましく、１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満がより好ましく、３ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が最も好ましい。混合気体中のＨ₂／ＣＯガス濃度が０．１ｖｏｌ％未満の場合には異物が十分にガス化せず、剥離できない懸念があり、また４ｖｏｌ％以上の場合には、それ以上Ｈ₂／ＣＯガスを増加しても異物の除去効率に大きな変化が見られず、産業上の意義が希薄になるためである。

【0051】

還元性ガス供給源４１から還元性ガスとしてＨ₂Ｏ／ＣＯガスを供給する場合、混合気体中の一酸化炭素濃度は０．１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が好ましく、１ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満がより好ましく、３ｖｏｌ％以上４ｖｏｌ％未満が最も好ましい。混合気体中の一酸化炭素濃度が０．１ｖｏｌ％未満の場合には異物が十分にガス化せず、剥離できない懸念があり、また４ｖｏｌ％以上の場合には、それ以上Ｈ₂Ｏ／ＣＯガスを増加しても異物の除去効率に大きな変化が見られず、産業上の意義が希薄になるためである。なお、混合気体中の水蒸気濃度は、混合気体中の一酸化炭素濃度以下であることが好ましい。これは混合気体中の水蒸気濃度が一酸化炭素濃度よりも高くても異物の除去効率に大きな変化が見られず、産業上の意義が希薄になるためである。

【0052】

配管４２は、シリンダ２０の供給口２００に接続されている。本実施の形態の供給口２００は、シリンダ２０の内部に還元性ガスを供給するための還元性ガス供給部、シリンダ２０の内部に不活性ガスを供給するための不活性ガス供給部、及びシリンダ２０の内部に材料を供給するための材料供給部を兼ねている。しかしながら、これら還元性ガス供給部、不活性ガス供給部及び材料供給部の少なくとも１つが他と別個に設けられていてもよい。

【0053】

シリンダ２０とスクリュ２１を進退及び／又は回転させる駆動装置（計量モータ２４及び押出モータ２５）との間には、シリンダ２０の内部から駆動装置への還元性ガスの流れを阻害するためのシール部材４３が設けられている。本実施の形態では、シール部材４３は、貫通孔を有するリング状の部材により構成されている。シール部材４３の貫通孔には、スクリュ２１の後端部が挿通されている。貫通孔の内径はスクリュ２１の後端部の外径と同程度とされている。シール部材４３の外径は、シリンダ２０の内径よりも大きくされており、シール部材４３は、シリンダ２０の後端と第１支持プレート２３１との間に挟み込まれている。シール部材４３の材料としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、アルキッド不飽和ポリエステル、エポキシ樹脂、ポリウレタン、ジアリルフタレート樹脂及びシリコーン等の熱硬化性樹脂、軟鋼、純鉄、ステンレス鋼、銅、アルミニウム、チタン及び特殊合金等の金属材料、カオリナイト、モンモリロナイト、セリサイト、タルク及びゼオライト等の粘土鉱物、並びにガラス、セメント、石膏及びグラファイト等の無機材料を好ましく用いることができる。

【0054】

上述のように材料としては、熱可塑性樹脂が用いられる。また、熱可塑性樹脂の種類としては、ポリエステル系高分子材料、ポリアミド系高分子材料、ポリオレフィン系高分子材料、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、及びアクリル樹脂が好ましく用いることができる。

【0055】

ポリエステル系高分子材料では、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリ乳酸を好ましく用いることができる。ポリアミド系高分子材料では、ナイロン４、ナイロン６、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、及びナイロンＭＸＤ６を好ましく用いることができる。ポリオレフィン系高分子材料では、ポリエチレン、ポリプロピレン、及びポリスチレンを好ましく用いることができる。

【0056】

また、上記樹脂は、単独で使用されてもよいし、複数の混合物として使用されてもよく、共重合体のように異種のモノマーユニットを含んでいてもよい。さらに、可塑剤や酸化防止剤等の添加剤が含まれていてもよい。

【0057】

加熱装置２２の動作モードには、熱可塑性樹脂を溶融するために第１温度までシリンダ２０を加熱する第１モードと、シリンダ２０の内部に還元性ガスが供給された際に第１温度よりも高い第２温度以上にシリンダ２０を加熱する第２モードとが含まれている。加熱装置２２の動作モードを第２モードとすることで、還元性ガスと異物とをより活発に反応させることができる。加熱装置２２の動作モードの切替は、制御装置３が制御してよいし、作業者等が手動により制御してもよい。

【0058】

第１温度はシリンダ内に充填された熱可塑性樹脂の射出成形温度範囲であり、第２温度の設定の目安としては、第１温度に対して２０℃以上高く、なおかつ不活性ガス雰囲気下で熱可塑性樹脂の熱分解開始温度よりも低い温度であることが好ましい。このため、第２温度の温度範囲は２００℃以上３５０℃以下が好ましく、２５０℃以上３２０℃以下がより好ましく、２８０℃以上３００℃以下が最も好ましい。第２温度が２００℃未満の場合には異物のガス化が不十分となる懸念があり、また３５０℃より高い場合には熱可塑性樹脂の熱分解に伴う異物生成量増加が懸念されるためである。

【0059】

本実施の形態の押出装置１は、シリンダ２０内のガスが主としてノズル２０１の開口から排気されるように適合されている。すなわち、本実施の形態のノズル２０１は、シリンダ２０内のガスを排気するための排気部４４を兼ねている。ノズル２０１の近傍には、ノズル２０１から排気されたガスを吸引する吸引機４５が配置され得る。吸引機４５は、例えばガスを溜めることができる処理容器等に接続され得る。

【0060】

次に、図２は、図１の押出装置１において行われ得る押出装置１の洗浄方法を示すフローチャートである。本実施の形態の押出装置１の洗浄方法について説明する。図２に示す押出装置１の洗浄方法は、材料の押し出しを伴う成形品の製造とは別個（成形品の製造が停止されているとき）に行われ得る。すなわち、洗浄方法が実施されるとき、ノズル２０１が金型に押し当てられていなくてよい。

【0061】

図２に示すように、押出装置１の洗浄方法は、反応工程（ステップＳ１）、及び当該反応工程に続く排除工程（ステップＳ２）よりなる。

【0062】

反応工程（ステップＳ１）は、シリンダ２０内の異物を還元性ガスと反応させる工程である。すなわち、還元性ガス供給源４１から配管４２及び供給口２００を通してシリンダ２０内に還元性ガスが供給される。シリンダ２０内には、還元性ガス及び不活性ガスの混合気体が供給されてもよい。異物が還元性ガスと反応されることで、シリンダ２０内の異物を剥離しやすくできる。

【0063】

反応工程が行われるとき、加熱装置２２の動作モードを第２モード（熱可塑性樹脂を溶融するための第１温度よりも高い第２温度以上にシリンダ２０を加熱するモード）とし、還元性ガスと異物とをより活発に反応させてよい。加熱装置２２とは別の熱源によりシリンダ２０に供給される前に予め加熱された還元性ガスをシリンダ２０に供給してもよい。

【0064】

反応工程が行われるとき、ノズル２０１を解放しておき、ノズル２０１から排気されるガスを吸引機４５により吸引することができる。しかしながら、反応工程中にノズル２０１の少なくとも一部を閉じ、少なくとも一部のガスがシリンダ２０内に溜まるようにしてもよい。

【0065】

反応工程は、シリンダ２０から材料を排出した後に行われてもよいし、シリンダ２０内に材料が残存した状態で行われてもよい。より確実に還元性ガスを異物との反応させるため、シリンダ２０から材料を排出した後に反応工程が行われることが好ましい。

【0066】

排除工程（ステップＳ２）は、シリンダ２０内の異物を排除するための工程であり、反応工程の後に行われる。異物を排除する方法は任意である。例えば、シリンダ２０内にパージ材（洗浄用樹脂）を供給するとともに、スクリュ２１によりノズル２０１に向けてパージ材を送り、異物をパージ材とともにノズル２０１から排出してよい。また、シリンダ２０及びスクリュ２１を取り外すとともに、例えばブラシやショットブラスト等によりシリンダ２０及びスクリュ２１の異物を排除してもよい。

【0067】

実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２による押出装置１を示す構成図である。実施の形態１ではシリンダ２０内のガスを排気するための排気部４４をノズル２０１が兼ねるように説明したが、本実施の形態２の排気部４４は、ノズル２０１とは別個に設けられた排気管４４０を有している。

【0068】

本実施の形態の排気管４４０は、供給口２００（還元性ガス供給部、不活性ガス供給部及び材料供給部）よりもシリンダ２０の前端側でシリンダ２０に接続されている。上述のように、シリンダ２０には、材料が粒状の形態をとる第１区間と、材料の一部が溶融される第２区間と、材料のすべてが溶融される第３区間とが設けられている。排気管４４０（排気部４４）は、第１又は第２区間に設けられていることが好ましい。溶融された材料がガスとともに排気管から排出されることを回避するためである。排気管４４０は、第１区間、より具体的には供給口２００から第１ヒータ部分２２ａ₁の位置までの区間に設けられている。しかしながら、例えばシリンダ２０の内圧、又は溶融された材料の粘度等の稼働条件によっては、排気管４４０が第３区間に設けられていてもよい。排気管４４０の先端は開放されていてよい。排気管の先端の近傍に吸引機４５が配置されている。排気管４４０は開閉可能に設けられていてもよい。排気管４４０は、シリンダ２０の径方向に延びる部分とシリンダ２０の長手方向に延びる部分とを有するＬ字状の形態をとり得る。

【0069】

実施の形態２の押出装置１は、スクリュ２１によりシリンダ２０の前端部に向けて材料を移動させている時にシリンダ２０の内部に還元性ガスが供給可能に構成されている。すなわち、材料の押し出しを伴う成形品の製造と同時に、シリンダ２０の内部に還元性ガスを供給できる。しかしながら、例えばシリンダ２０内に材料が無いとき等の材料の押し出しが行われていないときに、シリンダ２０の内部に還元性ガスを供給してもよい。すなわち、実施の形態１と同様に、成形品の製造とは別個の洗浄方法が実施されてもよい。

【0070】

次に、実施の形態２の押出装置１を用いた成形品の製造方法について説明する。実施の形態２の押出装置１を用いた成形品の製造方法は、シリンダ２０内の異物を還元性ガスと反応させる反応工程を含む。すなわち、還元性ガス供給源４１から配管４２及び供給口２００を通してシリンダ２０内に還元性ガスが供給される。シリンダ２０内には、還元性ガス及び不活性ガスの混合気体が供給されてもよい。異物が還元性ガスと反応されることで、シリンダ２０内の異物を剥離しやすくできる。

【0071】

実施の形態２の反応工程は、スクリュ２１によりシリンダ２０の前端部に向けて材料を移動させている時に行われる。より具体的には、反応工程は、シリンダ２０の前端部に溶融された所定量の材料を溜める計量工程、及び溶融された材料を開口から押し出して金型内に充填する充填工程の少なくとも１つと同時に行われる。

【0072】

シリンダ２０内の過剰なガスは、排気管４４０から排出される。ガスが材料とともにシリンダ２０の前端部に向けて送られることでシリンダ２０の全体を通して還元性ガスと異物との反応が行われる。ガスは、ノズル２０１を通して材料とともに金型内に射出されるとともに、金型の隙間を通して外部へと抜け出ることができる。その他の構成は実施の形態１と同様である。

【0073】

なお、実施の形態１，２では、押出装置１が成形材料（熱可塑性樹脂）を射出する射出成形機であるように説明したが、本発明の押出装置は、例えば熱可塑性樹脂とフィラーとを混練したペレットを作製するための押出混練機、合成繊維の溶融紡糸や樹脂ネット製造に用いられる押出成形機における押出装置、シート状成形物を製造するためのシート成形機における押出装置、熱可塑性樹脂製容器を製造するためのブロー成形機における押出装置、熱硬化性樹脂を射出する射出成形機における押出装置、又は熱硬化性樹脂のトランスファー成形における押出装置であってもよい。同様に、本発明の洗浄方法及び成形品の製造方法は他の装置でも実施できる。

【符号の説明】

【0074】

１ ：押出装置
２０ ：シリンダ
２１ ：スクリュ
２２ ：加熱装置
２４ ：計量モータ（駆動装置）
２５ ：押出モータ（駆動装置）
４０ ：不活性ガス供給源
４１ ：還元性ガス供給源
４３ ：シール部材
４４ ：排気部
２００ ：供給口（還元性ガス供給部、不活性ガス供給部及び材料供給部）
２０１ ：ノズル（排出部）
４４０ ：排気管（排出部）

【図1】

【図2】

【図3】