[发明专利]塑料材料等的成形方法及其装置

说明书

本发明涉及一种塑料材料等的成形方法及其装置，特别涉及一种用于在流动性及热稳定性差的材料、例如超高密度聚乙烯等塑料材料，或者在聚氯乙烯等的塑料材料中混合有木粉、纸粉、石粉、金属粉、纤维强化材料等非塑料材料的材料成形的极好的成形方法及其装置。

塑料的成形技术，经过各种改良，有了显著的进步。

本申请人在日本特开平6-190891号中，也曾提出通过提高机筒内部的材料的松装比重，以增大成形品的生产量、提高产品质量的塑料材料的成形技术。

于是，近些年随着塑料成形品的多样化以及再生的必要性等，出现了例如使用混合有塑料材料和木粉的材料的木材风格成形品、以及使用混合有塑料材料和大理石石粉的材料的大理石风格成形品等制品，并作为建筑材料等而被利用着。

但是，例如将现有的塑料材料和木粉混合而制成的木材风格成形品、以及将塑料材料和大理石石粉混合而制成的成形品由于相对于塑料材料的木粉及石粉的混合量小于30～20％重量百分比，因而没有真正的木材或大理石那样的触感，不能提高商品价值。

之所以象这样使木粉或石粉的混合量小于30～20％重量百分比，是因为当挤出成形例如塑料材料中混合有大于30～20％重量百分比的木粉或石粉等非塑料材料的材料时，由于材料的流动性、热稳定性恶化，材料中的非塑料材料在挤压机内发热而碳化，在成形品中产生所谓的烧结现象。在塑料材料中混合有大于30％重量百分比的纸粉的材料中，也同样产生这种现象。

另外，对于流动性、热稳定性差的材料，既使不产生烧结，有时也在成形品中产生空洞。

这种烧结或空洞也发生在单独使用流动性、热稳定性差的塑料材料的情况下。

而且，当使用现有的挤出机成形例如混合有大于5％重量百分比的石粉材料或者混合有大于数％重量百分比的金属粉材料时，由于螺杆、特别是螺杆前端部的磨擦能耗剧烈，必须经常替换螺杆，因而运转成本提高。

申请人试图解决上述课题，经过反复深入地研究，结果发现，通过材料在无氧状态下的熔融混炼、实现熔融混炼的短时间化、缓和施加在由螺杆前端部而来的整流状态下的材料加入和/或螺杆前端部的材料的剪切力，对于流动性或热稳定性差的塑料材料或者在塑料材料中更多地混合有木粉、纸粉、石粉或金属粉等非塑料材料的材料，也能够容易地而且高质量成形。

本发明经过所述考虑而实现，其目的在于提供一种良好的成型方法及其装置，即使对于流动性及热稳定性差的塑料材料或在塑料材料中混合有大于10～30％重量百分比的木粉、石粉、金属粉、纤维强化材料等的材料，也不使其产生烧结或空洞等成形缺陷，另外对于混合有大于数％重量百分比的金属粉或石粉的材料也不产生螺杆的剧烈磨擦能耗。

本发明的塑料材料等的成形方法是一种将塑料材料或者塑料材料和非塑料材料混合而成的材料供给到机筒内，在该机筒内熔融混炼而成形的方法，并且该方法在所述机筒内于无氧状态下熔融混炼所述材料。

因此，在机筒内将材料设定为无氧状态的方法实例，有如下方法，即：从料斗介由阀、连接管及机筒开口部将材料供给到机筒内，同时在所述阀到所述机筒的途中对所述材料进行脱气，并且在所述机筒内的开口部位附近，以与所述阀到机筒的途中脱气的吸引压力相同或更强的吸引压力，对所述材料进行进一步脱气，这样将所述材料设定为无氧状态。理想的是密闭所述料斗，同时从密闭的多个子料斗交替向所述料斗供给材料。

这样，抑制了机筒内的氧化现象、材料的炭化极少，成形品中不产生烧结。

另外，本发明的塑料材料等的成形方法，最理想的是以整流状态将熔融的材料从螺杆前端送到机筒前端部，这里，在实例中将熔融的材料以整流状态送到前端部的具体的方法，使用前端部角度为120度～30度的螺杆而成形。

这样，不使熔融的材料一部分被夹入螺杆前端部、滞留而产生烧结，反过来，也不使熔融在螺杆前端中央的材料不流入而产生缺陷(空洞)。

而且，在将更好的、以整流状态熔融的树脂送到机筒前端部时，优选缓和施加在树脂的剪切力。

另外，在本说明书中所谓的“材料的无氧状态”是指除去材料本身以及材料和材料之间的空气等气体，只残存少量氧气的状态。

另外，在本说明书中所谓的“熔融”不仅是完全地熔融状态，而且也表示半熔融状态。

另外，在本说明书中所谓的“整流状态”是指熔融的材料沿着螺杆前端部各部分的熔融原料以大致相同的流速流动，不产生湍流等不整流的状态(塞状流，プラグフロ-)。