特許 7522788 粉砕材混合樹脂材料の成形方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-17

(45)【発行日】2024-07-25

(54)【発明の名称】粉砕材混合樹脂材料の成形方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/18 20060101AFI20240718BHJP

【ＦＩ】

B29C45/18 ZAB

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022088260

(22)【出願日】2022-05-31

(65)【公開番号】P2023176138

(43)【公開日】2023-12-13

【審査請求日】2023-04-13

(73)【特許権者】

【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

【審査官】藤原 弘

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２６５７９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２１／０１８７８０７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２００５－１３１８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－０８７４４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－１６３０１３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ３１／００

Ｂ２９Ｃ ４５／００

Ｂ２９Ｃ ４５／１８

Ｂ２９Ｂ ７／００

Ｂ２９Ｂ １７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バージン材と粉砕材を所定の比率により混合した粉砕材混合樹脂材料を可塑化して射出成形を行う粉砕材混合樹脂材料の成形方法において、予め、前記バージン材及び前記粉砕材の嵩密度を測定し、測定により得られた前記粉砕材の嵩密度に係わる粉砕材嵩密度データと前記バージン材の嵩密度に係わるバージン材嵩密度データに基づいて前記バージン材と前記粉砕材を所定の比率で混合した際における、少なくとも、可塑化時間，発熱量，の一方又は双方を含む所定の成形条件に対する変換係数を求めて登録するとともに、粉砕材の使用時に、少なくとも使用する粉砕材の嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材嵩密度データ，バージン材嵩密度データ，及び変換係数に基づいて成形条件を修正処理することを特徴とする粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【請求項2】

前記嵩密度は、ゆるみ嵩密度を用いることを特徴とする請求項１記載の粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【請求項3】

前記嵩密度の測定は、成形機の機能を利用して測定することを特徴とする請求項１記載の粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【請求項4】

前記嵩密度の測定は、前記粉砕材又は前記バージン材を、前記成形機のホッパーに投入し、当該ホッパーの少なくともシャッターより上方位置まで投入したなら当該シャッターを閉じ、この後、スクリュを回転させることにより、ノズルから排出されるドローリング状態の樹脂の重量を測定することを特徴とする請求項３記載の粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【請求項5】

前記ドローリング状態の樹脂の全重量を嵩密度データとして用いることを特徴とする請求項４記載の粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【請求項6】

前記変換係数は、粉砕材の面積，粉砕材の寸法，スクリュ形状の一又は二以上により補正することを特徴とする請求項１記載の粉砕材混合樹脂材料の成形方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バージン材と粉砕材を所定の比率で混合した粉砕材混合樹脂材料を可塑化して射出成形を行う粉砕材混合樹脂材料の成形方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、射出成形機を使用する生産工場等では、成形用の樹脂材料としてバージン材のみではなく、成形後に発生するスプル・ランナ及び成形不良品等の不要成形物を再利用する場合も多い。この場合、これらの不要成形物を細かく粉砕した粉砕材を製作し、この粉砕材を所定の比率でバージン材（ペレット）に混合することにより、粉砕材混合樹脂材料として使用する。

【0003】

従来、このような粉砕材混合樹脂材料を利用して成形を行う成形手段としては、特許文献１に記載されるプラスチック成形機構及び特許文献２に記載されるスプール・ランナーの再利用機能を備えた樹脂成形装置が知られている。

【0004】

特許文献１に記載のプラスチック成形機構は、粗砕材と原料との混合を安定的かつ効率的に実施する回収成形物の再利用を行うプラスチック成形機構の提供を目的としたものであり、具体的には、成形金型から取り出された回収成形物を取出装置の材料落下口上方へ直接搬送する搬送手段と、材料落下口上部に固着した原料送り量調整手段の上面に配設され、搬送された回収成形物を粗砕する粗砕手段と、粗砕手段で粗砕された回収成形物を材料落下口へ落下させる貫通穴を有するとともに、原料をその送り量を調整しつつ貫通穴へ搬送して回収成形物及び原料を混合する原料送り量調整手段とを備えて構成したものである。

【0005】

また、特許文献２に記載の樹脂成形装置は、成形機にスプール・ランナーの粉砕材を輸送するための大掛かりな装置を別途設けるような必要を無くし、樹脂成形装置全体の構成の簡素化、及び品種替えに際しての清掃の容易化を図ることを目的としたものであり、具体的には、成形機の樹脂成形位置からスプール・ランナーを取り出すための取出手段と、この取出手段によって取り出されたスプール・ランナーを粉砕するための粉砕機とを備えた樹脂成形装置であって、粉砕機は、取出手段から供給されたスプール・ランナーを粉砕して得られる粉砕材を成形機内へ供給するようにその粉砕材排出口が成形機に接続して設けられたものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００７－１２５８１８号公報

【文献】特開平７－３０４０３８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、上述した粉砕材混合樹脂材料を使用する従来の成形手段は、次のような課題も存在した。

【0008】

即ち、使用する粉砕材は、個々の粒形状や大きさが一定ではなく、ランダムな形態になるため、可塑化時における射出成形機のスクリュ内では溶融樹脂に空隙が生じやすい。この結果、樹脂の溶融不足やバラツキが発生し、成形品質の低下、更には成形不良の増加を来すなど、安定した成形及び生産を行うことができない難点がある。

【0009】

なお、粉砕材がランダムな形態であっても、その状態をある程度数値的に把握することができれば、必要な対応策を講じることも可能になるが、そのための適切な対応手段が存在しないとともに、仮に、対応するとしても、面倒で時間の要する測定作業等の工程が追加されることになるため、実際の生産現場では、生産に大幅な遅れを生じるなど、必ずしも現実的な対応方法とはならない。

【0010】

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粉砕材混合樹脂材料の成形方法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】

【0011】

本発明に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法は、上述した課題を解決するため、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率により混合した粉砕材混合樹脂材料Ｑを可塑化して射出成形を行うに際し、予め、バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材Ｑｃの嵩密度に係わる粉砕材嵩密度データＤｃとバージン材Ｑｐの嵩密度に係わるバージン材嵩密度データＤｐに基づいてバージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率で混合した際における、少なくとも、可塑化時間Ｔｍ，発熱量Ｈｗ，の一方又は双方を含む所定の成形条件に対する変換係数Ｋｃを求めて登録するとともに、粉砕材Ｑｃの使用時に、少なくとも使用する粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材嵩密度データＤｃ，バージン材嵩密度データＤｐ，及び変換係数Ｋｃに基づいて成形条件を修正処理することを特徴とする。

【0012】

この場合、発明の好適な態様により、嵩密度には、ゆるみ嵩密度を用いることが望ましい。一方、嵩密度の測定には、成形機Ｍの機能を利用して測定することができる。具体的には、粉砕材Ｑｃ又はバージン材Ｑｐを、成形機Ｍのホッパー２に投入し、当該ホッパー２の少なくともシャッター３より上方位置まで投入したなら当該シャッター３を閉じ、この後、スクリュ４を回転させることにより、ノズル５から排出されるドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの重量を測定することができる。このドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの全重量を嵩密度データＤｐ，Ｄｃとして用いることができる。なお、変換係数Ｋｃには、粉砕材Ｑｃの面積，粉砕材Ｑｃの寸法，スクリュ形状の一又は二以上により補正することができる。

【発明の効果】

【0013】

このような本発明に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法によれば、次のような顕著な効果を奏する。

【0014】

（１） バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材Ｑｃの嵩密度に係わる粉砕材嵩密度データＤｃとバージン材Ｑｐの嵩密度に係わるバージン材嵩密度データＤｐに基づいてバージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率で混合した際における所定の成形条件に対する変換係数Ｋｃを求め、少なくとも使用する粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材嵩密度データＤｃ，バージン材嵩密度データＤｐ，及び変換係数Ｋｃに基づいて成形条件を修正処理するようにしたため、バージン材Ｑｐに対して、ランダムな粒形状及び大きさを有する粉砕材Ｑｃを混合して使用する場合であっても、樹脂の溶融不足やバラツキを回避し、樹脂の溶融状態を安定化させることができる。これにより、成形品質の向上及び均質化、更には成形不良の低減を図ることができるとともに、生産の遅れを伴うことなく生産の安定化を図ることができる。しかも、専門知識のないユーザ等であっても容易に実施することができる。

【0015】

（２） 所定の成形条件には、少なくとも、可塑化時間Ｔｍ，発熱量Ｈｗ，の一方又は双方を含ませたため、ランダムな粒形状や大きさを有する粉砕材Ｑｃにより大きく影響を受けやすい可塑化時間Ｔｍや発熱量Ｈｗを修正することができる。これにより、これらの成形条件或いは関連する成形条件を容易に最適化することができる。

【0016】

（３） 好適な態様により、嵩密度に、ゆるみ嵩密度を用いれば、バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃに対して無用な外圧等が付加されない状態のより望ましい嵩密度を測定できるため、樹脂の溶融状態をより的確に把握することができ、この結果、より正確な粉砕材嵩密度データＤｃ，バージン材嵩密度データＤｐ及び変換係数Ｋｃを得ることができるとともに、より適切な修正処理を行うことができる。

【0017】

（４） 好適な態様により、嵩密度の測定を行うに際し、成形機Ｍの機能を利用して測定すれば、別途の大掛かりな測定装置等を用意する必要がないため、小規模の生産工場などであっても低コストに実施することができる。

【0018】

（５） 好適な態様により、嵩密度の測定を行うに際し、粉砕材Ｑｃ又はバージン材Ｑｐを、成形機Ｍのホッパー２に投入し、当該ホッパー２の少なくともシャッター３より上方位置まで投入したなら当該シャッター３を閉じ、この後、スクリュ４を回転させることにより、ノズル５から排出されるドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの重量を測定するようにすれば、生産に実際に使用するユーザーの所有する射出成形機Ｍを直接利用できるため、ユーザーは、射出成形機Ｍ自身の操作により容易かつ迅速に測定することができる。

【0019】

（６） 好適な態様により、ドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの全重量を嵩密度データＤｐ，Ｄｃとして用いれば、ドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒに対する重量の測定結果をそのまま嵩密度と見做して利用できるため、生産現場において、ユーザーは目的とする嵩密度（みなし嵩密度）の測定を容易に実施することができる。

【0020】

（７） 好適な態様により、変換係数Ｋｃを、粉砕材Ｑｃの面積，粉砕材Ｑｃの寸法，スクリュ形状の一又は二以上により補正するようにすれば、影響を受けやすい物理的要素により変換係数Ｋｃに対する微調整を行うことができるため、成形条件或いは関連する成形条件を、微調整の観点からより最適化することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の好適実施形態に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法の処理手順を示すフローチャート、

【図2】同成形方法を実施できる射出成形機の機械的構造を示す構成図、

【図3】同成形方法を実施できる射出成形機における処理系（制御系）のブロック系統図、

【図4】同成形方法を実施できる射出成形機に備えるディスプレイにおける設定画面図、

【図5】同成形方法に使用する粉砕材及びバージン材の説明図、

【図6】同成形方法に使用する粉砕材及びバージン材のドローリング量とゆるみ嵩密度の相関特性図、

【図7】同成形方法における工程説明図、

【図8】同成形方法における他の工程説明図、

【図9】同成形方法に利用できる嵩密度を考慮した可塑化時間の実測値と計算値の関係図、

【図10】同成形方法に利用できる嵩密度を考慮した発熱量の実測値と計算値の関係図、

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

まず、本実施形態に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法の理解を容易にするため、同成形方法を利用できる射出成形機Ｍの概要について、図２－図７を参照して説明する。

【0024】

図２は、射出成形機Ｍ、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、６は加熱筒であり、この加熱筒６の前端部にはヘッド部６ｈを介してノズル５を備える。ノズル５は加熱筒６内部の溶融樹脂を仮想線で示す金型７に対して射出する機能を有する。

【0025】

一方、加熱筒６の後端付近の上部にはホッパー２を備える。図７に示すように、このホッパー２の下端開口２ｄは、加熱筒６に貫通形成した材料落下口６ｄを通して加熱筒６の内部に連通する。これにより、ホッパー２内の粉砕材混合樹脂材料Ｑは、材料落下口６ｄを通して加熱筒６の内部に供給される。さらに、下端開口２ｄには、この下端開口２ｄを開閉するシャッター３を配設する。このシャッター３は、図７に示す右側（射出成形機Ｍの後側）の位置へ変位させることにより、下端開口２ｄを閉塞する全閉ポジション、左側（射出成形機Ｍの前側）の位置へ変位させることにより、下端開口２ｄを開放する全開ポジションとなる。

【0026】

また、粉砕材混合樹脂材料Ｑは、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率により混合した樹脂材料であり、図５に、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃ（Ｑｃｍ，Ｑｃｓ）の具体的なイメージを示す。図５（ａ）は、バージン材Ｑｐによるペレットである。ほぼ一定の粒形状を有しており、ゆるみ嵩密度は、０．６７４〔ｋｇ／リットル〕である。図５（ｂ）は、スプール・ランナー等を粉砕して得た標準的な大きさの粉砕材Ｑｃ（Ｑｃｍ）である。ランダムな粒形状を有しており、ゆるみ嵩密度は、０．４１６〔ｋｇ／リットル〕である。図５（ｃ）は、より細かく粉砕した粉砕材（微粉砕材）Ｑｃ（Ｑｃｓ）であり、ゆるみ嵩密度は、０．４６６〔ｋｇ／リットル〕である。

【0027】

なお、図２中、８ｓは、ホッパー２の外周面に付設して、ホッパー２の内部に収容した樹脂材料Ｑを加熱するヒータ、８ｊは、材料落下口６ｄの周囲における加熱筒６に形成したウォータージャケットをそれぞれ示す。このヒータ８ｓは、温調ドライバ８ｄにおける給電回路８ｅに接続するとともに、ウォータージャケット８ｊは、温調ドライバ８ｄにおける温調水循環回路８ｗに接続する。温調水循環回路８ｗは、温調された水媒体（温水又は冷却水）をウォータージャケット８ｊに循環させることにより、材料落下口６ｄを通過する樹脂材料Ｑを温調（加熱又は冷却）することができる。さらに、給電回路８ｅ及び温調水循環回路８ｗはコントローラ本体２２にそれぞれ接続する。これにより、コントローラ本体２２から温調ドライバ８ｄには、給電回路８ｅ及び温調水循環回路８ｗに対する制御指令が付与される。

【0028】

また、加熱筒６の内部にはスクリュ４を回動自在及び進退自在に装填する。なお、スクリュ表面には、耐久性等を考慮した所定の表面素材（金属）によるコーティング処理が施されている。スクリュ４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４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４を回転させるスクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ４を前進及び後退させるスクリュ進退機構１３ｍを備える。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、例示の場合、電動モータを用いた電気方式を示しているが、油圧回路を用いた油圧方式であってもよく、その駆動方式は問わない。そして、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍは給電ドライバ１３ｄに接続するとともに、この給電ドライバ１３ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２から給電ドライバ１３ｄに、スクリュ回転機構１３ｒ及びスクリュ進退機構１３ｍに対する制御指令が付与される。また、スクリュ４の速度及び位置等の物理量は、図示を省略した速度センサ及び位置センサ等により検出され、この検出信号は給電ドライバ１３ｄに付与される。

【0029】

さらに、加熱筒６は、前側から後側に、加熱筒前部６ｆ，加熱筒中部６ｍ，加熱筒後部６ｒを有し、各部６ｆ，６ｍ，６ｒの外周面には、前部加熱部９ｆ，中部加熱部９ｍ，後部加熱部９ｒをそれぞれ付設する。同様に、ヘッド部６ｈの外周面には、ヘッド加熱部９ｈを付設するとともに、ノズル６ｎの外周面には、ノズル加熱部９ｎを付設する。これらの各加熱部９ｆ，９ｍ，９ｒ，９ｈ，９ｎはバンドヒータ等により構成できる。したがって、ノズル加熱部９ｎ，ヘッド加熱部９ｈ，前部加熱部９ｆ，中部加熱部９ｍ，後部加熱部９ｒは、加熱群部９を構成する。そして、この加熱群部９はヒータドライバ９ｄに接続するとともに、ヒータドライバ９ｄはコントローラ本体２２に接続する。これにより、コントローラ本体２２からヒータドライバ９ｄに、各加熱部９ｆ，９ｍ，９ｒ，９ｈ，９ｎに対する制御指令が付与され、また、加熱温度は、図示を省略した温度センサ（熱電対等）により検出され、この検出信号はヒータドライバ９ｄに付与される。

【0030】

一方、図３には、射出成形機Ｍの全体制御を司る成形機コントローラ２１を示す。成形機コントローラ２１は、ＣＰＵ及び内部メモリ２２ｍ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上述したコントローラ本体２２を備えるとともに、コントローラ本体２２には、ディスプレイ２３を接続する。ディスプレイ２３は、必要な情報表示を行う表示部２３ｄを備えるとともに、タッチパネル２３ｔが付設され、このタッチパネル２３ｔを用いて、入力，設定，選択等の各種入力操作を行うことができる。また、コントローラ本体２２には、各種アクチュエータを駆動（作動）するドライバ群２４を接続する。このドライバ群２４には、図２に示した前述の給電回路８ｅ及び温調水循環回路８ｗを含む温調ドライバ８ｄ，給電ドライバ１３ｄ及びヒータドライバ９ｄが含まれる。

【0031】

したがって、成形機コントローラ２１は、ＨＭＩ制御系及びＰＬＣ制御系を包含し、内部メモリ２２ｍには、ＰＬＣプログラム及びＨＭＩプログラムを格納する。ＰＬＣプログラムにより、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の監視等が実行されるとともに、ＨＭＩプログラムにより、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が実行される。

【0032】

また、コントローラ本体２２に付属する内部メモリ２２ｍには、本発明に関連して本実施形態に係る成形方法を実現するアプリケーションプログラム、即ち、流動解析処理プログラムＰｓ及び粉砕材処理プログラムＰｉを格納する。これにより、成形機コントローラ２１は、同成形方法に係わる主要な機能部となる、成形条件設定機能部Ｆｓ，ゆるみ嵩密度測定機能部Ｆｄ，変換係数設定機能部Ｆｋ，成形条件修正機能部Ｆａを実現する。さらに、流動解析処理プログラムＰｓに関連して、流動解析処理部Ｆｐを備えるとともに、この流動解析処理部Ｆｐに関連して、可塑化時間予測処理部Ｆｐｍ及び発熱量予測処理部Ｆｐｈを備える。

【0033】

流動解析処理部Ｆｐは、既に本出願人が提案した射出成形機の成形支援装置（特開２０２０－１１８３号公報，特願２０２１－１２１９５９号参照）を利用することができる。即ち、推定処理機能により樹脂材料に係る溶融状態の的確な情報（データ）を数値的に推定することができる。

【0034】

さらに、図４は、ディスプレイ２３に表示される設定画面Ｖｓを示す。設定画面Ｖｓは、図４中、左側上部に、成形機及び樹脂設定欄３１，中央上部に樹脂物性値設定欄３２、右側上部に粘度設定欄３３、下部左側に粉砕材設定欄３４及び設定値入力部３５、下部中央から下部右側に温度設定欄３６、をそれぞれ配置するとともに、温度設定欄３６の下方には、「流動解析開始」キー３７及び「成形品の同一化」キー３８を配置した画面構成を備える。この場合、成形機及び樹脂設定欄３１には、成形機種の設定部３１ａ、スクリュ種の設定部３１ｂ、樹脂種の設定部３１ｃ、強化繊維種の設定部３１ｄを、それぞれ備えるとともに、樹脂物性値設定欄３２には、比熱，熱伝導率，密度，融点，分解温度，溶融温度，吸水率，等の各種詳細物性値の入力部を備える。また、粉砕材設定欄３４には、粉砕材の使用有無を選択する粉砕材使用の選択部３４ｓ，後述するドローリング重量を入力するバージン材重量入力部３４ｐ及び粉砕材重量入力部３４ｃを備えるとともに、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃの混合比率を入力する混合比率入力部３４ｍを備え、さらに、設定値入力部３５は少なくとも計量時間入力部３５ａが含まれる。

【0035】

次に、このような射出成形機Ｍを利用して実施できる本実施形態に係る成形方法の概要について、図５－図１０を参照して説明する。

【0036】

一般に、粉砕材混合樹脂材料Ｑに使用する粉砕材Ｑｃは、図５（ｂ）及び（ｃ）に示すように、個々の粒形状や大きさがランダムになるため、可塑化時における射出成形機Ｍのスクリュ４内では溶融樹脂に空隙が発生しやすい。この結果、樹脂の溶融不足やバラツキが発生し、成形品質の低下、更には成形不良の増加を来すなど、安定した成形及び生産を行うことができない難点がある。

【0037】

そこで、本実施形態に係る成形方法は、成形工場等の現場において、粉砕材Ｑｃの嵩密度（ゆるみ嵩密度）の度合を、ユーザーが容易かつ的確に把握することができるようにするとともに、生産時の成形条件に直接反映できるようにした。具体的には、成形工場等に備える射出成形機Ｍを利用することにより、使用する粉砕材Ｑｃのゆるみ嵩密度を簡便かつ迅速に測定可能にするとともに、この測定した結果により、生産時の成形条件を直接修正できるようにした。

【0038】

このように、ゆるみ嵩密度の測定を行うに際し、成形機Ｍの機能を直接利用して測定するようにすれば、別途の大掛かりな測定装置等を用意する必要がないため、小規模の生産工場などであっても低コストに実施することができる。また、嵩密度として、ゆるみ嵩密度を用いれば、バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃに対して無用な外圧や振動等が付加されない自然状態のより望ましい嵩密度を測定できるため、樹脂の溶融状態をより的確に把握することができ、この結果、より正確な粉砕材嵩密度データＤｃ，バージン材嵩密度データＤｐ及び変換係数Ｋｃを得ることができるとともに、より適切な修正処理を行うことができる。

【0039】

射出成形機Ｍを直接利用したゆるみ嵩密度の測定は、図７及び図８に示すように行うことができる。

【0040】

まず、射出成形機Ｍのシャッター３を全開ポジションに切換え、測定対象の粉砕材Ｑｃをホッパー２に投入する。粉砕材Ｑｃの投入により、粉砕材Ｑｃが徐々に蓄積されるため、粉砕材Ｑｃの上面がホッパー２の少なくともシャッター３よりも上方の位置まで達したなら、シャッター３を右方へ変位させることにより、図７に示す全閉ポジションに切換える。これにより、シャッター３の下面から材料落下口６ｄの内部、さらに材料落下口６ｄの下端開口から下方に位置するスクリュ４の一定範囲に、一定の体積Ｖｑの粉砕材Ｑｃが充填される。

【0041】

この後、スクリュ４を回転させれば、粉砕材Ｑｃは前方へ移送されるとともに、加熱部９ｒ等を含む加熱群部９により加熱された加熱筒６により可塑化され、粉砕材Ｑｃは、図８に示すように、ドローリング状態となってノズル５から排出される。ノズル５から排出されたドローリング状態の樹脂Ｑｃｒは、セットした容器Ｂにより受け取るとともに、全ての樹脂Ｑｃｒが排出されたなら、樹脂Ｑｃｒの全重量（＝ドローリング量〔ｇ〕）を測定する。測定したドローリング量〔ｇ〕は粉砕材嵩密度データＤｃとして用いることができる。

【0042】

粉砕材Ｑｃを測定する場合について説明したが、バージン材Ｑｐについても同様に測定することができる。バージン材Ｑｐについては形状及び大きさが一定のため、一回だけ測定を行い、データとして登録しておけば、特に変更がない限り、次回からは、データを読み出して利用することができる。

【0043】

このように、嵩密度の測定を行うに際し、粉砕材Ｑｃ又はバージン材Ｑｐを、成形機Ｍのホッパー２に投入し、当該ホッパー２の少なくともシャッター３より上方位置まで投入したなら当該シャッター３を閉じ、この後、スクリュ４を回転させることにより、ノズル５から排出されるドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの重量を測定するようにすれば、実際に使用するユーザーの所有する射出成形機Ｍを直接利用できるため、ユーザーは、射出成形機Ｍ自身の操作により容易かつ迅速に測定することができる。また、ドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの全重量をバージン材嵩密度データＤｐ，粉砕材嵩密度データＤｃとして用いれば、ドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒに対する重量の測定結果をそのまま嵩密度と見做して利用できるため、生産現場において、ユーザーは目的とする嵩密度（みなし嵩密度）の測定を容易に実施することができる。

【0044】

図６に、図５（ａ）－（ｃ）に示した粉砕材Ｑｃｍ，Ｑｃｓ及びバージン材（ペレット）Ｑｐのドローリング量〔ｇ〕対ゆるみ嵩密度〔ｋｇ／リットル〕の関係を示す。図６に示すように、測定により得られるドローリング量とゆるみ嵩密度は、十分な相関関係を有することを確認できる。

【0045】

そこで、本実施形態では、比較的簡便な方法として、変換係数Ｋｃを設定し、所定の成形条件（設定値）に、変換係数Ｋｃを乗ずることにより、所定の成形条件を容易に修正できるようにした。なお、成形条件とは、成形を行う前に設定する設定条件値のみならず、成形後に生じる成形状態の良否を把握するモニタ値等も含む概念である。

【0046】

成形条件の一例となる可塑化時間Ｔｍの場合、バージン材Ｑｐのゆるみ嵩密度（ドローリング量）と粉砕材Ｑｃのゆるみ嵩密度（ドローリング量）が既知であれば、変換係数Ｋｃとして、「Ｋｃ＝（バージン材Ｑｐの嵩密度）／（粉砕材Ｑｃの嵩密度）」により求めることができる。これにより、バージン材Ｑｐに対する粉砕材Ｑｃの混合比率が明らかになっていれば、この混合比率の度合により、上述した射出成形機Ｍにより求めたバージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃのゆるみ嵩密度（ドローリング量〔ｇ〕）、即ち、変換係数Ｋｃに基づいて可塑化時間Ｔｍを修正することができる。

【0047】

具体的には、バージン材Ｑｐのみの可塑化時間Ｔｍは、前述した流動解析処理部Ｆｐにより求めることができるため、バージン材Ｑｐのゆるみ嵩密度（ドローリング量）及び粉砕材Ｑｃのゆるみ嵩密度（ドローリング量）を測定することにより、変換係数Ｋｃを求めるとともに、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃの混合比率に基づいて、粉砕材Ｑｃを混合して使用する際の可塑化時間Ｔｍｓを予測することができる。即ち、予測値となる可塑化時間Ｔｍｓは、「Ｔｍｓ＝Ｔｍ×Ｋｃ」により得ることができる。

【0048】

この変換係数Ｋｃは、粉砕材Ｑｃの面積（表面積），寸法，スクリュ形状等により変動するため、これらの形態により補正するとともに、この補正量は、必要に応じて実験等により調整し、最適化した変換係数Ｋｃを登録する。このように、変換係数Ｋｃを、粉砕材Ｑｃの面積，粉砕材Ｑｃの寸法，スクリュ形状の一又は二以上により補正するようにすれば、影響を受けやすい物理的要素により変換係数Ｋｃに対する微調整を行うことができるため、成形条件或いは関連する成形条件を、微調整の観点からより最適化することができる。

【0049】

所定の成形条件の一例として、可塑化時間Ｔｍを示したが、その他、粉砕材Ｑｃのゆるみ嵩密度により大きく影響を受けやすい発熱量Ｈｗをはじめ、他の成形条件であっても同様に修正することができる。このように、所定の成形条件に、少なくとも、可塑化時間Ｔｍ，発熱量Ｈｗ，の一方又は双方を含ませれば、ランダムな粒形状や大きさを有する粉砕材Ｑｃにより大きく影響を受けやすい可塑化時間Ｔｍや発熱量Ｈｗを修正できるため、これらの成形条件或いは関連する成形条件を容易に最適化することができる。

【0050】

図９及び図１０に、五種類の異なる形状のスクリュ４…を使用した際における上述した変換係数Ｋｃにより算出した可塑化時間Ｔｍ及び発熱量Ｈｗの修正結果を示す。即ち、図９は、変換係数Ｋｃにより算出した可塑化時間Ｔｍの計算値〔ｓ〕と実際の可塑化時間Ｔｍの実測値〔ｓ〕の関係図を示すとともに、図１０は、変換係数Ｋｃにより算出した発熱量Ｈｗの計算値〔℃〕と実際の発熱量Ｈｗの実測値〔ｓ〕の関係図を示す。いずれの計算値も嵩密度を考慮した修正した値である。図９に示す可塑化時間Ｔｍの相関係数は「０．８３」、図１０に示す発熱量Ｈｗの相関係数は「０．７０」である。

【0051】

このように、バージン材Ｑｐの成形条件に対して、嵩密度（ゆるみ嵩密度）を考慮した変換係数Ｋｃにより修正したいわば予測値は、実測値に近い値として予測処理することができ、生産現場において実用的に利用することが可能である。なお、上述した発熱量Ｈｗは、金型７に排出された樹脂の温度を測定する測定装置を使用し、排出時の最大樹脂温度と設定温度の差を発熱量とした。

【0052】

次に、本実施形態に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法について、各図を参照しつつ図１に示すフローチャートに従って説明する。

【0053】

最初に、生産（成形）後に発生するスプル・ランナ及び成形不良品等の不要成形物を、不図示の粉砕機等を利用して粉砕し、バージン材Ｑｐに混合して使用する粉砕材Ｑｃを製作する（ステップＳ１）。製作された粉砕材Ｑｃを図５（ｂ）及び（ｃ）に示す。図５（ｂ）は標準的な粉砕材Ｑｃ（Ｑｃｍ）、図５（ｃ）は標準的な粉砕材Ｑｃｍよりも細かな粉砕材（微粉砕材）Ｑｃ（Ｑｃｓ）となる。

【0054】

次いで、製作した粉砕材Ｑｃを、図７に示すように、シャッター３が全開ポジションにあるホッパー２に投入する（ステップＳ２）。これにより、粉砕材Ｑｃは、材料落下口６ｄ、更に、この下端開口から下方に位置するスクリュ４における一定範囲に蓄積される。この後、粉砕材Ｑｃが徐々に蓄積され、粉砕材Ｑｃの上面が少なくともシャッター３の上方位置に達したならシャッター３を全閉ポジションに切換える（ステップＳ３）。この状態が図７の状態となる。これにより、一定の体積Ｖｑの粉砕材Ｑｃが計量されることになる。

【0055】

次いで、スクリュ４を回転させることにより粉砕材Ｑｃを前方へ移送する。これにより、図８に示すように、粉砕材Ｑｃは前方へ移送されるとともに、加熱部９ｒ等を含む加熱群部９により加熱された加熱筒６により可塑化される（ステップＳ４）。そして、可塑化された溶融樹脂Ｑｃｒは、ドローリング状態となり、ノズル５の先端から外部に排出される（ステップＳ５）。

【0056】

この排出工程は、全ての溶融樹脂Ｑｃｒがノズル５の先端から排出されるまで継続する（ステップＳ６）。一方、排出された溶融樹脂Ｑｃｒは、セットした容器Ｂにより受け取るとともに、排出が終了したならドローリング量に係わる重量〔ｇ〕を測定する。この容器Ｂは、例えば、重量計を兼ねていてもよい。そして、測定したドローリング量は粉砕材嵩密度データＤｃとして登録する（ステップＳ７）。

【0057】

次いで、バージン材Ｑｐに係るドローリング量（嵩密度）を取得する（ステップＳ８）。この場合、バージン材Ｑｐのドローリング量（嵩密度）に関するデータが既に登録されていれば、そのデータを読み出す（ステップＳ９）。一方、登録されていなければ、上述した粉砕材Ｑｃの測定と同様に測定することができる。即ち、シャッター３が全開ポジションにあるホッパー２にバージン材（ペレット）Ｑｐを投入し、投入したバージン材Ｑｐの上面が少なくともシャッター３の上方位置に達したならシャッター３を全閉ポジションに切換える（ステップＳ１０，Ｓ１１）。この後、スクリュ４を回転させ、バージン材Ｑｐを前方へ移送し、加熱筒６により可塑化するとともに、可塑化されたドローリング状態の溶融樹脂Ｑｃｒをノズル５から排出させる（ステップＳ１２，Ｓ１３）。そして、全ての溶融樹脂Ｑｃｒが排出されたならドローリング量に係わる重量〔ｇ〕を測定するとともに、測定したドローリング量は、バージン材嵩密度データＤｐとして登録する（ステップＳ１４，Ｓ１５）。なお、ステップＳ２－ステップＳ１５の測定工程は、前述した粉砕材処理プログラムＰｉを利用し、ゆるみ嵩密度測定機能部Ｆｄにより一部又は全部を自動で処理することが可能である。

【0058】

以上の測定工程により、バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃの嵩密度（ドローリング量）を得れるため、図４に示した設定画面Ｖｓにおける粉砕材設定欄３４におけるデータ入力を行う（ステップＳ１６）。即ち、粉砕材使用の選択部３４ｃの粉砕材の使用にチェックを入れるとともに、バージン材重量入力部３４ｐにバージン材Ｑｐのドローリング重量〔ｇ〕（例示は「１３３．１」）を入力し、また、粉砕材重量入力部３４ｃに粉砕材Ｑｃのドローリング重量〔ｇ〕（例示は「９２．６」）を入力する。この場合、登録したデータＤｐ，Ｄｃをそのまま設定画面Ｖｓに反映（転送）させてもよい。さらに、混合比率入力部３４ｍに、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃの混合比率（重量比）を入力する。具体的には、バージン材Ｑｐの配合量〔％〕（例示は「７０」）と粉砕材Ｑｃの配合量〔％〕（例示は「３０」）を入力する。

【0059】

データ入力が終了したなら、流動解析開始キー３６をＯＮする（ステップＳ１７）。これにより、流動解析処理プログラムＰｓが起動し、流動解析処理部Ｆｐにより流動解析処理が行われる（ステップＳ１８）。この流動解析処理は、前述したように、既に本出願人が提案した射出成形機の成形支援装置（特開２０２０－１１８３号公報，特願２０２１－１２１９５９号参照）を利用することができる。即ち、推定処理機能により樹脂材料に係る溶融状態の的確な情報（データ）を数値的に推定することができるとともに、特に、推定固相率，推定樹脂分解率，強化繊維の推定破損率，さらに、これらに基づく可塑化時間Ｔｍ，発熱量Ｈｗを得ることができる。

【0060】

この流動解析処理では、基本的に、少なくともバージン材Ｑｐに対する成形条件、特に、例示の場合、可塑化時間，発熱量を得るため、本実施形態に係る成形方法の主要機能により、粉砕材Ｑｃを混合して使用する場合における修正処理を行う（ステップＳ１９）。即ち、この修正処理を前述した成形条件修正機能部Ｆａを用いて算出する。具体的には、可塑化時間予測処理部Ｆｐｍにより、可塑化時間Ｔｍに対して変換係数Ｋｃを乗じて修正値を求めるとともに、発熱量予測処理部Ｆｐｈにより、発熱量Ｈｗに対して変換係数Ｋｃを乗じて修正値を求める。なお、可塑化時間Ｔｍに対する変換係数Ｋｃと発熱量Ｈｗに対する変換係数Ｋｃはそれぞれ個別に設定されている。そして、修正後の可塑化時間Ｔｍｓ等は設定画面Ｖｑの表示に反映（更新）させる（ステップＳ２０）。

【0061】

これにより、ユーザーは、嵩密度（ゆるみ嵩密度）が分からない粉砕材Ｑｃをバージン材Ｑｐに混合し、粉砕材混合樹脂材料Ｑとして使用する場合であっても、その溶融状態の推測により的確に把握することができるとともに、必要な成形条件を修正することにより、その最適化を図ることができる。

【0062】

このように、本実施形態に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法によれば、基本的な手法として、予め、バージン材Ｑｐ及び粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材Ｑｃの嵩密度に係わる粉砕材嵩密度データＤｃとバージン材Ｑｐの嵩密度に係わるバージン材嵩密度データＤｐに基づいてバージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率で混合した際における所定の成形条件に対する変換係数Ｋｃを求めて登録するとともに、粉砕材Ｑｃの使用時に、少なくとも使用する粉砕材Ｑｃの嵩密度を測定し、測定により得られた粉砕材嵩密度データＤｃ，バージン材嵩密度データＤｐ，及び変換係数Ｋｃに基づいて成形条件を修正処理するようにしたため、バージン材Ｑｐに対して、ランダムな粒形状及び大きさを有する粉砕材Ｑｃを混合して使用する場合であっても、樹脂の溶融不足やバラツキを回避し、樹脂の溶融状態を安定化させることができる。これにより、成形品質の向上及び均質化、更には成形不良の低減を図ることができるとともに、生産の遅れを伴うことなく生産の安定化を図ることができる。しかも、専門知識のないユーザ等であっても容易に実施することができる。

【0063】

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。

【0064】

例えば、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃを所定の比率により混合した粉砕材混合樹脂材料Ｑとは、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃのみを混合する意味ではなく、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃが含まれていれば足り、バージン材Ｑｐと粉砕材Ｑｃに加えて他の材料が含まれる場合を排除するものではない。また、この場合の所定の比率にはバージン材Ｑｐが「０」の場合も含まれる。一方、変換係数Ｋｃは、単純な数値による係数であってもよいし、変数や式が含まれる係数であってもよい。さらに、嵩密度には、ゆるみ嵩密度を用いることが望ましいが、一定の圧力を加えて体積を圧縮するなど、一定条件下の嵩密度を排除するものではない。他方、成形機Ｍの機能を利用して嵩密度を測定することが望ましいが、同様の機能を有する他の測定装置似より測定する場合を排除するものではない。また、成形機Ｍを利用する場合、粉砕材Ｑｃ又はバージン材Ｑｐを、成形機Ｍのホッパー２に投入し、当該ホッパー２の少なくともシャッター３より上方位置まで投入したなら当該シャッター３を閉じ、この後、スクリュ４を回転させることにより、ノズル５から排出されるドローリング状態の樹脂Ｑｐｒ，Ｑｃｒの重量を測定することができるが、その他、升等の容器により体積を測定した粉砕材Ｑｃ又はバージン材Ｑｐをホッパー２に投入することも可能である。

【産業上の利用可能性】

【0065】

本発明に係る粉砕材混合樹脂材料の成形方法は、バージン材（ペレット）と粉砕材を所定の比率で混合した粉砕材混合樹脂材料を可塑化して射出成形を行う各種射出成形機をはじめ、各種射出成形方法に利用することができる。

【符号の説明】

【0066】

２：ホッパー，３：シャッター，４：スクリュ，５：ノズル，Ｑ：粉砕材混合樹脂材料，Ｑｐ：バージン材，Ｑｃ：粉砕材，Ｑｐｒ：ドローリング状態の樹脂，Ｑｃｒ：ドローリング状態の樹脂，Ｄｃ：粉砕材嵩密度データ，Ｄｐ：バージン材嵩密度データ，Ｋｃ：変換係数，Ｍ：成形機（射出成形機），Ｔｍ：可塑化時間，Ｈｗ：発熱量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】