JP3986500B2 - Supply device for supercritical fluid to injection molding machine - Google Patents
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Description
本発明は、可塑剤又は発泡剤の役割りを果たす超臨界流体を射出成形機中の樹脂に混入するときに用いる超臨界流体の供給技術に関する。
なお、本発明では、ある機器の上流側を一次側、上流側の圧力を一次圧と呼び、機器の下流側を二次側、下流側の圧力を二次圧と呼ぶ。
The present invention relates to a supercritical fluid supply technique used when a supercritical fluid serving as a plasticizer or a foaming agent is mixed into a resin in an injection molding machine.
In the present invention, the upstream side of a certain device is called a primary side, the upstream pressure is called a primary pressure, the downstream side of the device is called a secondary side, and the downstream pressure is called a secondary pressure.
図4は物質の状態図であり、横軸は温度、縦軸は圧力を示す。気体と固体との境界線は昇華曲線であり、気体と液体との境界線は蒸発曲線であることは周知の通りである。この蒸発曲線の高圧、高温側に、一般に終点があり、この終点を超臨界点と呼ぶ。この超臨界点に対応する温度Tcを超臨界温度、対応する圧力Pcを超臨界圧という。超臨界点より高温領域では、蒸発や凝固に変化が存在しない超臨界流体となる。 FIG. 4 is a state diagram of a substance, in which the horizontal axis indicates temperature and the vertical axis indicates pressure. As is well known, the boundary line between a gas and a solid is a sublimation curve, and the boundary line between a gas and a liquid is an evaporation curve. Generally, there is an end point on the high pressure and high temperature side of the evaporation curve, and this end point is called a supercritical point. The temperature Tc corresponding to this supercritical point is called the supercritical temperature, and the corresponding pressure Pc is called the supercritical pressure. In the region higher than the supercritical point, it becomes a supercritical fluid with no change in evaporation or solidification.
図5は二酸化炭素の状態図であり、横軸は圧力、縦軸は密度を示す。横軸の圧力を増加するに連れて密度が大きくなるので、超臨界二酸化炭素は気体の性質を有する。 FIG. 5 is a state diagram of carbon dioxide, in which the horizontal axis indicates pressure and the vertical axis indicates density. Since the density increases as the pressure on the horizontal axis increases, supercritical carbon dioxide has a gaseous nature.
図6は気体、液体及び超臨界流体の物性値を比較したグラフである。
(a)は密度の比較図であり、気体の密度は、液体の密度の1/1000倍程度である。一方、超臨界流体の密度は、液体の密度の0.2〜1.0倍であり、超臨界流体は密度の点では液体に近い。
(b)は粘度の比較図であり、超臨界流体は粘度の点では気体に近いことがわかる。
FIG. 6 is a graph comparing physical properties of gas, liquid, and supercritical fluid.
(A) is a density comparison diagram, and the density of the gas is about 1/1000 times the density of the liquid. On the other hand, the density of the supercritical fluid is 0.2 to 1.0 times the density of the liquid, and the supercritical fluid is close to the liquid in terms of density.
(B) is a comparative diagram of viscosity, and it can be seen that the supercritical fluid is close to gas in terms of viscosity.
低粘度の流体を、射出機内の樹脂に混ぜれば、樹脂の流動性が高まり、より低い射出圧力で樹脂を金型内へ射出することができる。したがって、通常の可塑剤より格段に低粘度である超臨界流体は、射出成形における可塑剤として有望である。 If a low-viscosity fluid is mixed with the resin in the injection machine, the fluidity of the resin increases, and the resin can be injected into the mold with a lower injection pressure. Therefore, a supercritical fluid having a viscosity much lower than that of a normal plasticizer is promising as a plasticizer in injection molding.
通常の可塑剤は、液体又は固体粉末であり、非圧縮物であるため、圧力の影響を受けず、容易に所定量を樹脂に混入することができ、混合比を安定させることができる。
一方、超臨界流体は、流体(非圧縮性)と気体(圧縮性)との両方の性質を備えているために、圧力で供給量を管理する従来の供給法では、樹脂と可塑剤の混合比を安定化させることが困難となる。
Since a normal plasticizer is a liquid or solid powder and is a non-compressed product, it is not affected by pressure, and a predetermined amount can be easily mixed into the resin, and the mixing ratio can be stabilized.
On the other hand, since supercritical fluid has both fluid (incompressible) and gas (compressible) properties, the conventional supply method that manages the supply amount by pressure mixes resin and plasticizer. It becomes difficult to stabilize the ratio.
そこで、従来、定量ポンプを用いて、超臨界二酸化炭素を熱可塑性樹脂に添加する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
特許文献1を次図に基づいて説明する。
図7は従来の技術の基本構成を説明する図であり、(1)は液化二酸化炭素ボンベ、(2)は定量ポンプ、(3)は保圧弁、(4)は成形機、(5)は冷媒循環器、(6)はヒータ、(7)は流量計である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the basic configuration of the prior art. (1) is a liquefied carbon dioxide cylinder, (2) is a metering pump, (3) is a pressure holding valve, (4) is a molding machine, and (5) is A refrigerant circulator, (6) is a heater, and (7) is a flow meter.
特許文献1の段落番号[0036]第1行から段落番号[0040]第10行までの説明を要約すると、図8において「液化二酸化炭素ボンベ(1)内の液化二酸化炭素を定量ポンプ(2)で加圧し、ヒータ(6)で加熱して、成形機(4)へ供給する。
超臨界流体を得るために、圧力は保圧弁(3)で制御し、温度はヒータ(6)で制御する。
高精度の質量流量計(7)で流量を測定し、その情報を定量ポンプ(2)へフィードバックして、流量の変動を抑える。」と説明されている。
To summarize the description from paragraph No. [0036]
In order to obtain a supercritical fluid, the pressure is controlled by the pressure-holding valve (3), and the temperature is controlled by the heater (6).
The flow rate is measured with a high-precision mass flow meter (7), and the information is fed back to the metering pump (2) to suppress fluctuations in the flow rate. Is explained.
しかし、特許文献1の技術は次に示す問題を有する。
先ず、高精度の質量流量計(7)は、極めて高価であって、設備費用の高騰を招く。
次に、保圧弁(3)の次にヒータ(6)が在るため、保圧弁(3)で圧力を一定にしても、ヒータ(6)で加熱すると、圧力が大きく変化する。この圧力変動が流量変動となって現れる。
However, the technique of
First, the high-accuracy mass flow meter (7) is extremely expensive and causes an increase in equipment costs.
Next, since there is a heater (6) next to the pressure holding valve (3), even if the pressure is kept constant by the pressure holding valve (3), the pressure changes greatly when heated by the heater (6). This pressure fluctuation appears as a flow fluctuation.
また、連続的に超臨界流体を成形機(4)へ供給するときには、影響が少ないが、成形工程の都合で供給停止を交互に繰り返すことがある。停止時は、定量ポンプ(2)を停止し、質量流量計(7)の読みはゼロとなる。そして、供給を開始すると定量ポンプ(2)が所定の回転数に達するまでは流量は安定しない。
また、超臨界流体は圧縮性があり、質量流量計(7)のフィードバック信号を受けて定量ポンプ(2)が応答しても、圧縮特性による時間的な遅れにより制御は困難である。
すなわち、特許文献1の技術は供給停止を繰り返す形式の成形機には不向きである。
Further, when the supercritical fluid is continuously supplied to the molding machine (4), the influence is small, but the supply stop may be alternately repeated for the convenience of the molding process. When stopped, the metering pump (2) is stopped and the reading of the mass flow meter (7) becomes zero. When the supply is started, the flow rate is not stable until the metering pump (2) reaches a predetermined rotational speed.
Further, the supercritical fluid is compressible, and even if the metering pump (2) responds upon receiving a feedback signal from the mass flow meter (7), it is difficult to control due to a time delay due to the compression characteristics.
That is, the technique of
本発明は、流量計を省くことができ、供給停止を繰り返しても所定量の超臨界流体を安定して供給することができる超臨界流体の供給技術を提供することを課題とする。 The present invention can omit a flow meter, and to provide a supply technique supercritical fluid supercritical fluid of a predetermined amount even after repeated outages can be stably supplied.
請求項1に係る発明は、加熱筒内の樹脂材料へ超臨界状態の流体を混合するために、液化流体貯留手段から液化流体を定吐出量ポンプで取出し、この定吐出量ポンプから加熱筒側供給口までの間で圧力及び温度を調整することで前記液化流体を超臨界状態の流体に変化させ、この超臨界状態の流体を、必要なときに加熱筒内へ供給する超臨界流体の供給装置であり、
前記定吐出量ポンプから加熱筒側供給口までの間に、液化流体を超臨界状態の流体に変化させる第1流路と、この第1流路の出口から加熱筒側供給口までの第2流路と、これらの第1・第2流路の中間から前記定吐出量ポンプの入口へ流体を戻すリターン流路とを準備するとともに、前記リターン流路に一次圧が所定圧力未満では閉じて一次圧を保ち、一次圧が所定圧力以上では開いて一次圧を所定圧力に保つリターン流路保圧弁を介設した超臨界流体の供給装置において、
前記第2流路に第1オンオフ弁を介設し、前記リターン流路に第2オンオフ弁を介設し、第1オンオフ弁を開くときに第2オンオフ弁を閉じ、第2オンオフ弁を開くときに第1オンオフ弁を閉じる制御を実行する弁制御部を備えると共に、
前記第1流路の出口側に、絞り弁を介設したことを特徴とする。
According to the first aspect of the present invention, in order to mix the fluid in the supercritical state with the resin material in the heating cylinder, the liquefied fluid is taken out from the liquefied fluid storage means by the constant discharge pump, and the heating cylinder side from the constant discharge pump Supplying the supercritical fluid that changes the liquefied fluid into a supercritical fluid by adjusting the pressure and temperature up to the supply port, and supplying the supercritical fluid into the heating cylinder when necessary Device,
A first flow path for changing the liquefied fluid to a supercritical fluid between the constant discharge pump and the heating cylinder side supply port, and a second channel from the outlet of the first flow path to the heating cylinder side supply port. A flow path and a return flow path for returning the fluid from the middle of the first and second flow paths to the inlet of the constant discharge pump, and the return flow path is closed when the primary pressure is less than a predetermined pressure. In the supercritical fluid supply device having a return flow path holding valve that keeps the primary pressure and opens when the primary pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, and maintains the primary pressure at the predetermined pressure,
A first on / off valve is provided in the second flow path, a second on / off valve is provided in the return flow path, the second on / off valve is closed when the first on / off valve is opened, and the second on / off valve is opened. Rutotomoni a valve control unit for executing closing control of the first on-off valve when,
A throttle valve is provided on the outlet side of the first flow path .
請求項2に係る発明は、第1流路の出口側に、一次圧が所定圧力未満では閉じて一次圧を保ち、一次圧が所定圧力以上では開いて一次圧を所定圧力に保つ第1流路保圧弁を介設したことを特徴とする。 According to the second aspect of the present invention, the first flow is closed on the outlet side of the first flow path when the primary pressure is less than a predetermined pressure to keep the primary pressure, and when the primary pressure is higher than the predetermined pressure, the primary flow is kept at the predetermined pressure. A road holding valve is interposed.
請求項1に係る発明は、第2流路に第1オンオフ弁を介設し、リターン流路に第2オンオフ弁を介設し、第1オンオフ弁を開くときに第2オンオフ弁を閉じ、第2オンオフ弁を開くときに第1オンオフ弁を閉じる制御を実行する弁制御部を備えた。
加熱筒側供給口へ流体を供給しないときには、第1オンオフ弁を閉じることで第2流路を閉じ、第2オンオフ弁を開くことで第1流路及びリターン流路に、流体を循環させ、この際に前記保圧弁の作用で第2流路の入口の圧力を一定に保つことができる。
The invention according to
When the fluid is not supplied to the heating cylinder side supply port, the second flow path is closed by closing the first on / off valve, the fluid is circulated through the first flow path and the return flow path by opening the second on / off valve, At this time, the pressure at the inlet of the second flow path can be kept constant by the action of the pressure holding valve.
加熱筒側供給口へ流体を供給するときには、第2オンオフ弁を閉じることでリターン流路を閉じ、第1オンオフ弁を開くことで第1流路及び第2流路に流体を流し、この際に定吐出量ポンプの作用で一定量の流体を加熱筒側供給口へ供給することを特徴とする。
装置としては、流路に第1・第2オンオフ弁を介設し、弁制御部を備えるだけであるから、装置コストの高騰を抑えることができる。
さらに、請求項1に係る発明は、第1流路の出口側に、絞り弁を介設したことを特徴とする。定吐出量ポンプを最大吐出にしておき、絞り弁の開度により流量制御を行うことができる。また、可変ニードル弁を用いれば、ニードル弁は常に必要流量分の開度にしておけるので、弁の開度変化に伴う、サージ流量の発生を抑えることができる。
When supplying the fluid to the heating cylinder side supply port, the return channel is closed by closing the second on / off valve, and the fluid is allowed to flow through the first channel and the second channel by opening the first on / off valve. In addition, a constant amount of fluid is supplied to the heating cylinder side supply port by the action of the constant discharge pump.
As an apparatus, the first and second on / off valves are provided in the flow path and only the valve control unit is provided, so that an increase in the apparatus cost can be suppressed.
Furthermore, the invention according to
請求項2に係る発明は、第1流路の出口側に、第1流路保圧弁を介設したことを特徴とする。第1流路保圧弁により、この弁の一次側の圧力をポンプの吐出圧力と同じにして一定流量を第1流路の出口から常に吐出させることができる。
また、同保圧弁により、定吐出量ポンプの吐出圧が異常に低下する現象を回避することができ、定吐出量ポンプの保護をも図ることができる。
The invention according to
In addition, the holding valve can avoid a phenomenon in which the discharge pressure of the constant discharge pump is abnormally reduced, and can also protect the constant discharge pump.
本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図1は射出成形機への超臨界流体の供給装置の原理図であり、射出機構10と超臨界流体の供給装置30との構成を順に説明する。
The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. The drawings are viewed in the direction of the reference numerals.
Figure 1 is a principle diagram of a supply device of the supercritical fluid into the molding machine out morphism, illustrating the
射出機構10は、2ステージ用スクリュー11(詳細構造は後述する。)と、このスクリュー11を進退自在に且つ回転自在に収納する加熱筒12と、この加熱筒12に備えたヒータ13と、加熱筒12の先端に設けたノズルバルブ14と、加熱筒12のほぼ中央に設けた加熱筒側供給口15と、加熱筒12の後部に備えたホッパ16と、加熱筒12の後端に設けた射出シリンダ17と、この射出シリンダ17の後端に設けたスクリュー回転手段18と、加熱筒12内の樹脂圧力を測定する樹脂圧力センサ19とからなる。
The
2ステージ用スクリュー11は、第1ステージ23で樹脂22を溶融、圧力上昇させ、供給ガスの加熱筒側供給口15へのリークバリアー部を形成させる。
ガス供給部となる第2ステージ25はスクリューピッチ、溝の深さにより樹脂圧力減圧部を一部設け、ガス供給の妨げにならないようにしてあり、先端部に掛けて樹脂とガスを混練し溶解を進行させる。
21は第1ステージ23におけるフライト、24は第2ステージ25におけるフライト、26は両ステージ23、25を仕切る隔壁部、27は供給口である。
なお、スクリュー11は2ステージ用スクリューに限定されず、射出機に用いられるスクリューであれば、種類は問わない。
The two-
The
21 is a flight in the
The
ノズルバルブ14を閉じ、スクリュー回転手段18によりスクリュー11を所定方向へ回すと、ホッパ16内の樹脂22は、第1ステージ23で混練され高圧樹脂になり、隔壁部26に向かう。高圧樹脂は供給口27を通じて第2ステージ25に至り、低圧化する。
When the
この樹脂は混練と圧縮との作用で可塑化し、ノズルバルブ14の一次側の樹脂溜まり28に溜まる。時間と共に樹脂溜まり28は大きくなり、その分だけスクリュー11は後退する。この一連の工程を計量工程と呼び、この計量工程で樹脂の計量を実施する。
This resin is plasticized by the action of kneading and compression, and accumulates in the
この計量は金型のキャビティに対応して予め定まる。計量が完了したら、ノズルバルブ14を開くと共に、射出シリンダ17を作動させ、スクリュー11を前進させ、溶融樹脂を加熱筒12から射出する。
以上の可塑化、計量、射出に保圧を加えたものが射出機構10の主要作用となる。
This measurement is predetermined according to the cavity of the mold. When the metering is completed, the
The main action of the
超臨界流体の供給装置30は、液化二酸化炭素などの液化流体を蓄える、ボンベなどの液化流体貯留手段31から加熱筒側供給口15までを直列に結ぶ第1流路32及び第2流路33と、この第2流路33の入口から分岐し第1流路32の入口に戻るリターン流路34と、からなる流路32、33、34を基本流路とし、これらに次に述べる機器を設けたものである。
The supercritical
すなわち、第1流路32に、液化流体を冷却する冷却ユニット35と、液化流体を一定量吐出する定吐出量ポンプ36及び同ポンプ36を駆動する可変速モータ37と、液化流体を超臨界状態にするのに必要な温度まで加熱するヒータユニット38と、液化流体を超臨界状態にするのに必要な圧力に維持する第1流路保圧弁39とを介設する。
That is, a cooling
41は安全弁であり、定吐出量ポンプ36の二次圧が異常に上昇したときに開いて圧力を下げる機器である。42は第1流路保圧弁39の一次圧センサである。
A
第2流路33には、第1オンオフ弁44を介設する。45は超臨界流体圧センサ、46は試験時に質量流量計を取付ける流量測定ポジションである。
A first on / off
リターン流路34には、第2オンオフ弁47と、リターン流路保圧弁48と、逆止弁49とを介設する。
そして、第1オンオフ弁44と第2オンオフ弁47とには、第1オンオフ弁44を開くときに第2オンオフ弁47を閉じ、第2オンオフ弁47を開くときに第1オンオフ弁44を閉じる制御を実行する弁制御部50を接続する。
The
The first on / off
超臨界流体の供給装置30の作用を次に説明する。
加熱筒側供給口15へ流体を供給しないときには、第1オンオフ弁44を閉じ、第2オンオフ弁47を開けることで、第2流路33を閉じ、第1流路32及びリターン流路34に、流体を循環させる。
Next, the operation of the supercritical
When the fluid is not supplied to the heating cylinder
この際に第1流路保圧弁39は開くと共に、それの一次圧(一次圧センサ42で読むことができる。)を一定に保つ役割りを果たす。この一次圧は定吐出量ポンプ36の吐出圧に影響する。吐出圧が異常に変動すると定吐出量ポンプ36にダメージを与えることとなる。そこで、第1流路保圧弁39で一次圧を一定に保つことで、定吐出量ポンプ36を保護することができる。
At this time, the first flow path pressure-retaining
同時に、リターン流路保圧弁48は開くと共に、それの一次圧(超臨界流体圧センサ45で読むことができる。)を一定に保つ役割りを果たす。
At the same time, the return flow
次に加熱筒側供給口15へ流体を供給するときには、第2オンオフ弁47を閉じてリターン流路34を閉じ、第1オンオフ弁44を開く。すると、定吐出量ポンプ36で吐出した流体が、第1流路32及び第2流路33を流れて加熱筒側供給口15に至る。この間、第1流路保圧弁39は定吐出量ポンプ36の保護作用を継続する。
Next, when supplying fluid to the heating cylinder
一般に、第1オンオフ弁44を閉から開へ切り替えると、少しの間(過渡期と呼ばれる。)第1オンオフ弁44の二次圧が急増し、これに伴って一次圧及び流量が変動することが知られている。この変動が顕著であるか否かが実用上重要となる。
In general, when the first on / off
そこで、流量測定ポイント46へ、質量流量計を取付けて、過渡期における超臨界流体の流量を実測し、同時に圧力を実測した。
図2は過渡期における超臨界流体の流量、圧力、樹脂圧力の実測グラフである。
一番下の(c)は、図1の樹脂圧力センサ19で計測した樹脂圧力を示し、点P1から点P2までは、時間と共に樹脂圧力が徐々に低下しているが、これはスクリュー11が後退することで低圧ステージ25の体積が増加し且つ超臨界流体は供給されないことによる。
Therefore, a mass flow meter was attached to the
FIG. 2 is an actual measurement graph of the flow rate, pressure, and resin pressure of the supercritical fluid in the transition period.
The bottom (c) shows the resin pressure measured by the
図2(c)の点P2で第1オンオフ弁が開き、第2オンオフ弁が閉じるが、時間遅れのため、点P3までは圧力が低下する。点P3から点P4にかけて、超臨界流体が供給されるため、圧力上昇する。 The first on / off valve is opened and the second on / off valve is closed at the point P2 in FIG. 2 (c), but the pressure decreases until the point P3 due to the time delay. Since the supercritical fluid is supplied from the point P3 to the point P4, the pressure rises.
(a)は超臨界流体の流量と時間の関係を示すグラフであり、流量測定ポイント46に取付けた質量流量計で流量を計測した。
第1オンオフ弁が開いた直後の点P11から流量が増加し始め、点P12でピークになり、点P13まで急減し、点P13から点14までは漸減した。点P12は19g/分、点P13は15g/分、点P14は13.8g/分であった。
(A) is a graph showing the relationship between the flow rate of supercritical fluid and time, and the flow rate was measured with a mass flow meter attached to the flow
The flow rate began to increase from the point P11 immediately after the first on / off valve opened, peaked at the point P12, rapidly decreased to the point P13, and gradually decreased from the point P13 to the
縦軸15g/分から横に引いた線は、定吐出両ポンプの吐出流量の設定値に相当し、実験結果から、流量がサージに影響されることなく、定量的に安定してることが確認できた。この15g/分を以下の比較のベースとする。
点P12における偏差は、+4g/分(=19−15)であり、変動率は(+4/15)×100=+26%となる。また、点P14における偏差は、−1.2g/分(=13.8−15)であり、変動率は(−1.2/15)×100=−8%となる。
特に点P13〜点P14の間はほぼ一定の流量である。
The line drawn horizontally from the vertical axis of 15 g / min corresponds to the set value of the discharge flow rate of both constant discharge pumps. From the experimental results, it can be confirmed that the flow rate is quantitatively stable without being affected by the surge. It was. This 15 g / min is the basis for the following comparison.
The deviation at the point P12 is +4 g / min (= 19-15), and the variation rate is (+4/15) × 100 = + 26%. The deviation at the point P14 is -1.2 g / min (= 13.8-15), and the variation rate is (-1.2 / 15) × 100 = -8%.
In particular, the flow rate is substantially constant between points P13 and P14.
(b)は、図1の超臨界流体圧センサ45で計測した圧力を示し、点P21から点P22まで圧力が上昇した。これは、第2オンオフ弁が閉じた影響を受けていると考えられる。しかし、この上昇は僅かであり、加熱筒内への供給に伴って圧力が低下し、加熱筒内の圧力上昇に伴って圧力が上昇して点23に至る。
図から明らかなように、圧力の変動は軽微であり、オンオフ弁の閉から開へ移行する過渡期においても圧力変動を抑えることができた。
(B) shows the pressure measured by the supercritical
As is clear from the figure, the pressure fluctuation was slight, and the pressure fluctuation could be suppressed even in the transition period in which the on / off valve transitioned from closing to opening.
(c)に(b)の超臨界流体圧力を細線で加入した。本発明では一定流量を供給するため、樹脂圧力にほぼ一定の圧力ΔPを加えたものが超臨界流体圧力になったと言える。すなわち、本発明は圧力制御でなく、一定量の定量的流量を供給する流量制御を行うことができる。仮に過剰流量の場合は、ポンプ吐出圧が異常に高まるが、本発明によればその虞はなく、ポンプ吐出圧を一定の圧力に保つことができる。
実験が終われば、質量流量計は取り外す。
The supercritical fluid pressure of (b) was added to (c) with a fine line. In the present invention, since a constant flow rate is supplied, it can be said that the supercritical fluid pressure is obtained by adding a substantially constant pressure ΔP to the resin pressure. That is, the present invention can perform flow rate control that supplies a fixed amount of quantitative flow rate, not pressure control. If the flow rate is excessive, the pump discharge pressure increases abnormally. However, according to the present invention, this is not a concern, and the pump discharge pressure can be kept constant.
Remove the mass flow meter when the experiment is complete.
以上のグラフから、超臨界流体の供給停止を繰り返しても所定量の超臨界流体を安定して加熱筒へ供給することできる。しかも、通常は高価な流量計を用いないで、流体の安定供給が実現できる。 From the above graph, it is possible to stably supply a predetermined amount of supercritical fluid to the heating cylinder even if the supply of the supercritical fluid is repeatedly stopped. Moreover, a stable supply of fluid can be realized without using an expensive flow meter.
なお、超臨界流体としては、次に述べる理由により、二酸化炭素又は窒素が好適である。
二酸化炭素は、臨界温度が31.3℃で、臨界圧力が7.4MPaであって、比較的低温で且つ比較的定圧で処理することができる。加えて、二酸化炭素ガスは無毒ガスであるため、成形後の成形品から大気中へ自然放出することができる。
As the supercritical fluid, carbon dioxide or nitrogen is preferable for the following reason.
Carbon dioxide has a critical temperature of 31.3 ° C. and a critical pressure of 7.4 MPa, and can be processed at a relatively low temperature and a relatively constant pressure. In addition, since carbon dioxide gas is a non-toxic gas, it can be spontaneously released into the atmosphere from the molded product after molding.
又、窒素は、臨界温度が−147℃で、臨界圧力が約3.4MPaであって、常温(−147℃以上であればよい)で加圧するだけで容易に製造することができ、無毒ガスであるため、成形後の成形品から大気中へ自然放出することができる。 Nitrogen has a critical temperature of −147 ° C., a critical pressure of about 3.4 MPa, and can be easily produced by simply pressurizing at normal temperature (it should be −147 ° C. or higher). Therefore, it can be spontaneously released into the atmosphere from the molded product after molding.
図3は本発明に係る射出成形機への超臨界流体の供給装置の原理図であり、図1との共通部分は符号を流用して、説明は省略する。すなわち、本発明においては、図1の安全弁41を削除し、図1の第1流路保圧弁を、可変形絞り弁52に置き換え、更にこの絞り弁52の一次側とリターン流路保圧弁48の二次側とにバイパス流路53を渡し、このバイパス流路53に第1流路保圧弁39を介設したことを特徴とする。
FIG. 3 is a principle diagram of a supercritical fluid supply apparatus to an injection molding machine according to the present invention . The common parts with FIG. That is, in the present invention, to remove the
定吐出量ポンプは、必要流量の開度に設定した際に、一次圧が臨界圧力以上になるものを選定する。
また、保圧弁39は、安全弁41の設定圧と同じにするか若しくはそれより低い任意の圧力に設定する。
The constant discharge pump is selected so that the primary pressure is equal to or higher than the critical pressure when the required flow rate is set to the opening.
The
加熱筒側供給口15へ流体を供給しないときには、第1オンオフ弁44で第2流路33を閉じ、第1流路32、リターン流路34及びバイパス流路53を用いて流体を循環させ、リターン流路保圧弁48の作用で第2流路33の入口の圧力を一定に保っておき、加熱筒側供給口15へ流体を供給するときには、第2オンオフ弁47でリターン流路34を閉じ、第1流路32及び第2流路33に流体を流し、絞り弁により必要流量の流体を加熱筒に供給できる。
When the fluid is not supplied to the heating cylinder
また、上記に述べたように、保圧弁39が安全弁の機能を果たし且つリリーフさせるように構成したので、保圧弁の一次側の圧力を所定圧力に保つことができ、定吐出量ポンプの吐出圧が異常に低下する現象を回避することができ、定吐出量ポンプの保護を図ることができる。それとともに、資源のロスを抑えることができる。
Further, as described above, since the
本発明は、射出成形機の加熱室へ超臨界流体を供給する装置に好適である。 The invention is suitable for that equipment to supply the supercritical fluid into the heating chamber of the injection molding machine.
10…射出機構、12…加熱筒、15…加熱筒側供給口、19…樹脂圧力センサ、30…超臨界流体の供給装置、31…液化流体貯留手段、32…第1流路、33…第2流路、34…リターン流路、36…定吐出量ポンプ、39…第1流路保圧弁、44…第1オンオフ弁、45…超臨界流体圧センサ、47…第2オンオフ弁、48…リターン流路保圧弁、50…弁制御部、52…可変形絞り弁。
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記定吐出量ポンプから加熱筒側供給口までの間に、液化流体を超臨界状態の流体に変化させる第1流路と、この第1流路の出口から加熱筒側供給口までの第2流路と、これらの第1・第2流路の中間から前記定吐出量ポンプの入口へ流体を戻すリターン流路とを準備するとともに、前記リターン流路に一次圧が所定圧力未満では閉じて一次圧を保ち、一次圧が所定圧力以上では開いて一次圧を所定圧力に保つリターン流路保圧弁を介設した超臨界流体の供給装置において、
前記第2流路に第1オンオフ弁を介設し、前記リターン流路に第2オンオフ弁を介設し、第1オンオフ弁を開くときに第2オンオフ弁を閉じ、第2オンオフ弁を開くときに第1オンオフ弁を閉じる制御を実行する弁制御部を備えると共に、
前記第1流路の出口側に、絞り弁を介設したことを特徴とする射出成形機への超臨界流体の供給装置。 In order to mix the fluid in the supercritical state with the resin material in the heating cylinder, the liquefied fluid is taken out from the liquefied fluid storage means with a constant discharge pump, and the pressure and pressure between the constant discharge pump and the heating cylinder side supply port are taken out. The liquefied fluid is changed to a supercritical fluid by adjusting the temperature, and the supercritical fluid supply device supplies the supercritical fluid into the heating cylinder when necessary.
A first flow path for changing the liquefied fluid to a supercritical fluid between the constant discharge pump and the heating cylinder side supply port, and a second channel from the outlet of the first flow path to the heating cylinder side supply port. A flow path and a return flow path for returning the fluid from the middle of the first and second flow paths to the inlet of the constant discharge pump, and the return flow path is closed when the primary pressure is less than a predetermined pressure. In the supercritical fluid supply device having a return flow path holding valve that keeps the primary pressure and opens when the primary pressure is equal to or higher than the predetermined pressure, and maintains the primary pressure at the predetermined pressure,
A first on / off valve is provided in the second flow path, a second on / off valve is provided in the return flow path, the second on / off valve is closed when the first on / off valve is opened, and the second on / off valve is opened. Rutotomoni a valve control unit for executing closing control of the first on-off valve when,
An apparatus for supplying a supercritical fluid to an injection molding machine, wherein a throttle valve is provided on the outlet side of the first flow path .
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