JPH05124033A - ナイロン粒子の分散状態の検査方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ナイロン粒子の分散状態をタイムリーに検査
し、この検査結果を成形条件にフィードバックすること
により成形品の品質を一定に維持する。 【構成】ナイロン３と他の合成樹脂２からなる混合物に
磁性体を混合し、これらを溶融すると共に前記磁性体を
着磁し、この溶融物を成形する際に前記磁性体から発せ
られる磁力を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ナイロン粒子の分散状
態を検査する方法に関し、例えば樹脂製燃料タンクの製
造工程にナイロン粒子の分散状態を制御・管理する方法
として適用して好ましいものである。

【０００２】

【従来の技術】近年においては燃料タンクの形状の自由
度を高めたり軽量化および低コスト化を図るため、合成
樹脂により成形された自動車用燃料タンクが実用化され
ているが、一方において、燃料タンクという特殊性に鑑
み燃料の漏洩を防止するためにタンクを構成する合成樹
脂の選択にも種々の改良が加えられている。一般的な自
動車用燃料タンクは、タンクの剛性や衝撃性を高めるた
めに高密度ポリエチレンを主成分とし、これにガソリン
透過の防止に効果的なナイロンを混合させたブレンドポ
リマーを用いてブロー成形により製造されている。

【０００３】図２は、このような燃料タンクのブロー成
形機の押出機３０を示す断面図であって、高密度ポリエ
チレン３１およびナイロン３２のチップを収容する材料
タンク３３が加熱装置を備えたスクリューシリンダ３４
に取り付けられており、このスクリューシリンダ３４内
には材料を押出ヘッド３５に供給するためのスクリュー
３６が回動自在に設けられている。このスクリュー３６
は図示しない駆動部により回転する。一方、押出ヘッド
３５には材料貯蔵室３７が形成されており、加熱装置に
よって溶融しつつスクリュー３６により供給された高密
度ポリエチレンとナイロンとのブレンドポリマーが収容
される。

【０００４】また、押出ヘッド３５の下端部にはコア３
８とダイ３９によって形成された材料吐出口４０が設け
られ、材料貯蔵室３７の上部に設けられた射出シリンダ
のピストン（不図示）を下降させることにより材料貯蔵
室３７内の溶融樹脂が材料吐出口４０からパリソン４１
として吐出される。そして、このパリソン４１を金型に
て挟持しながらパリソン内に空気を吹き込んだ後に冷却
を行ない、最後に金型内から成形品を取り出せば、燃料
タンクのブロー成形が終了する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した燃
料タンクにおいては、剛性や衝撃性を高める高密度ポリ
エチレンに燃料の透過を防止するナイロンが良好に分散
していないと所定の品質が得られない。すなわち、高密
度ポリエチレン内に比較的小さな粒径のナイロンが分散
している溶融ブレンドポリマーでブロー成形を行うと燃
料の透過防止効果が低下し、逆に高密度ポリエチレン内
に比較的大きな粒径のナイロンが分散している溶融ブレ
ンドポリマーでは燃料の透過防止効果は得られるもの
の、剛性や衝撃性が低下する。一般に、高密度ポリエチ
レン内に鱗片状のナイロンが分散している溶融ブレンド
ポリマーでブロー成形を行えば、剛性や衝撃性はもちろ
んのこと燃料の透過防止効果にも優れた燃料タンクが得
られることが知られている。

【０００６】このように、機械的特性と耐薬品特性とを
満足するためには高密度ポリエチレン内に鱗片状となっ
たナイロンを良好に分散させる必要があるが、従来にお
いては、成形後の燃料タンクの断面層を近赤外線吸収ス
ペクトルを用いて走査し、高密度ポリエチレンとナイロ
ンとの分散状態を類推して、良好な分散状態である燃料
タンクの成形条件、特にスクリュの混練および押出条件
を見出だし、この成形条件を工程管理する方法を採用し
ていた。

【０００７】しかしながら、近赤外線吸収スペクトルに
よる分散状態の検出では、検出結果を成形工程にフィー
ドバックするまでに長時間を必要とし、大量生産を行う
工程管理に使用するには非現実的な方法であった。ま
た、近赤外線吸収スペクトルによる分散状態の結果から
得られた工程条件を管理しても実際の成形品の分散状態
を把握することはできず、結局、成形品の信頼性を高め
るためには製品を抜き取って破壊検査に供する必要があ
り、この破壊検査には多大な検査工数が必要であった。

【０００８】本発明は、このような従来技術の問題点に
鑑みてなされたものであり、ナイロン粒子の分散状態を
タイムリーに検査し、この検査結果を成形条件にフィー
ドバックすることにより成形品の品質を一定に維持する
ことを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、ナイロンと他の合成樹脂からなる混合物に
磁性体を混合し、これらを溶融すると共に前記磁性体を
着磁し、この溶融物を成形する際に前記磁性体から発せ
られる磁力を検出することを特徴とするナイロン粒子の
分散状態の検査方法である。

【００１０】

【作用】このように構成した本発明にあっては、まず、
ナイロンと他の合成樹脂からなる混合物に磁性体を混合
し、これらを溶融すると共に磁性体を着磁する。このと
き、磁性体の一部がイオン化し、このイオンとナイロン
のアミド基ＣＯＮＨ₂ がキレート錯体を形成することに
なる。これによってナイロン中に多くの磁性体が取り込
まれることになり、その結果、フェライトの分散状態を
検出すれば、これがナイロンの分散状態とほぼ等しくな
る。したがって、この溶融物を成形する際に磁性体から
発せられる磁力を検出し、この検出された磁力分布に基
づいてナイロン粒子の分散状態の適否を判断することが
できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明の一実施例に係るナイロン粒子の
分散制御方法を用いたブロー成形機を示す断面図であ
る。なお、本実施例は、高密度ポリエチレにナイロン粒
子をブレンドしたポリマーを用いてブロー成形する具体
例にて本発明に係るナイロン粒子の分散状態の検査方法
を説明するが、本発明はブレンドされるポリマーおよび
このブレンドポリマーの成形方法には何ら限定されるも
のではなく、要するにナイロン粒子が分散された材料で
あれば本発明を適用することができる。

【００１２】本実施例に係るブロー成形機の押出機１
は、成形品である燃料タンクの主成分となる高密度ポリ
エチレン２、これに混合されるナイロン３、これら高密
度ポリエチレンとナイロンとを接着する接着樹脂、およ
び後述する金属磁性粉体を収容する材料タンク４を有し
ている。この材料タンク４は加熱装置を備えたスクリュ
ーシリンダ５に取り付けられており、このスクリューシ
リンダ５内には材料を押出ヘッド６に供給するためのス
クリュー７が回動自在に設けられている。このスクリュ
ー７は駆動部８により回転するが、スクリュー７の回転
数は制御手段９からの信号により適宜調節され、この回
転数によってブレンドポリマーの混練および押出条件が
決定するようになっている。

【００１３】一方、このスクリューシリンダ５の先端が
接続された押出ヘッド６には、材料貯蔵室１０が形成さ
れており、加熱装置によって溶融しつつスクリュー７に
より供給された高密度ポリエチレンとナイロンとのブレ
ンドポリマーが収容される。この材料貯蔵室１０の上部
には図示しない射出シリンダを駆動源としたピストン１
１が設けられており、ピストン１１を下降させると材料
貯蔵室１０内に収容された溶融ポリマーは、押出ヘッド
６の下端部に形成された材料吐出口１２からパリソン１
３として吐出される。

【００１４】「１４」は材料貯蔵室１０を貫通するコア
であって、材料貯蔵室１０の下端に位置するダイ１５と
共働して上述した溶融ポリマーの材料吐出口１２を形成
している。なお、この押出機１の下方には、押し出され
たパリソン１３を挟み込んで成形する金型１６が開閉自
在に設けられており、硬化前のパリソン１３を金型１６
にて挟持しながらパリソン内にノズル１７で空気を吹き
込んだ後に金型１６を冷却し、最後に金型内から成形品
を取り出せば、燃料タンクのブロー成形が終了する。

【００１５】このような燃料タンクを構成するポリマー
のうち、高密度ポリエチレは燃料タンクの剛性と衝撃性
を高める機能を果たすものであり、一方、ナイロンはガ
ソリンなどの収容物がタンクを透過するのを防止する機
能を司る。さらに本実施例においてはこれら高密度ポリ
エチレンとナイロン以外に金属磁性粉体（磁性体）を混
入するようにしている。

【００１６】この金属磁性粉体としては、例えばフェラ
イトの粉状物を用いることができ、このフェライトをナ
イロンに対して１０〜２０重量％の割合で混入すること
が好ましい。なお、本発明はフェライト以外でも銅、亜
鉛、カルシウムなどの金属磁性粉体を用いることができ
る。

【００１７】また、本実施例に係る押出機１のスクリュ
ーシリンダ５には着磁装置１８が設けられており、高密
度ポリエチレン、ナイロン、接着樹脂および金属磁性粉
体が混合した成形材料をスクリューシリンダ５内に供給
し、スクリュー７を回転させて当該成形材料を材料貯蔵
室１０に押し出す際に、金属磁性粉体が着磁される。こ
こで、成形材料に混入された金属磁性粉体であるフェラ
イトとナイロンとの間には、次のような化学的結合が生
じる。すなわち、スクリュー７にて成形材料を混練およ
び押し出して行く過程で、スクリューシリンダ５に設け
られた加熱装置によってナイロンが溶融するが、このと
きフェライトの一部もイオン化し、化学式Ｉに示すよう
に鉄イオンＦｅ³⁺とナイロンのアミド基ＣＯＮＨ₂ がキ
レート錯体を形成することになる。これによってナイロ
ン中に多くのフェライトが取り込まれることになり、そ
の結果、フェライトの分散状態を検出できれば、これが
ナイロンの分散状態とほぼ等しくなる。

【００１８】したがって、本実施例においてはフェライ
トをナイロンに対して１０〜２０重量％の割合で混入す
るようにしており、これはフェライトの含有率が２０重
量％より大きいとナイロンに取り込まれる鉄イオンに対
して残留したフェライトの比率が大きくなり、磁力セン
サによって検出される磁力がナイロンに取り込まれたフ
ェライトから発せられたものと扱うことができないから
である。また、フェライトの含有率が１０重量％より小
さいとナイロンに取り込まれる鉄イオンが絶対的に少な
く、磁力センサによって検出し難いからである。なお、
化学式Ｉにおいて「Ｈ₂ Ｏ」はナイロンに吸湿されたご
く僅かな水分である。

【００１９】

【化１】

【００２０】本実施例に係る押出機１の材料吐出口１２
には、着磁したフェライトから発せられる磁力を検出す
る磁力センサ１９を取り付けており、吐出される溶融ポ
リマー中の磁力を検出してこの磁力を電流値データに変
換して制御手段９に出力する。また、本実施例に係る制
御手段９には、種々のナイロン粒子の分散状態における
電流分布が予め記憶されており、磁力センサ１９から出
力された電流値データと、予め記憶された電流分布デー
タとを比較演算してナイロン粒子の分散状態の適否を判
断するようになっている。さらに、この演算結果が不合
格、すなわちナイロン粒子の分散状態が基準状態から外
れていた場合にはスクリュー７の駆動部８に指令信号を
出力してスクリュー７の回転数を補正するようになって
いる。なお、制御手段９に入力された電流値データは画
像として表示部２０に出力され、ここで記録される。

【００２１】次に作用を説明する。まず、高密度ポリエ
チレン２とナイロン３とこれらを接着する接着樹脂から
なる混合物に金属磁性粉体であるフェライトを材料タン
ク４に収容し、スクリュー７を回転させて材料タンク４
から混合物をスクリューシリンダ５内に案内し、加熱装
置によって当該混合物を溶融すると共に着磁装置１８に
よってフェライトを着磁する。このとき、フェライトの
一部がイオン化し、この鉄イオンＦｅ³⁺とナイロンのア
ミド基ＣＯＮＨ₂がキレート錯体を形成することにな
る。これによってナイロン中に多くのフェライトが取り
込まれることになる。

【００２２】このようにしてスクリュー７により押し出
された混合物（溶融ポリマー）は押出ヘッド６の材料貯
蔵室１０に案内され、次いでピストン１１を下降して溶
融ポリマーを圧縮する。すると、押出ヘッド６の下端に
形成された材料吐出口１２から溶融ポリマーが押し出さ
れ、筒状のパリソン１３として金型１６内に垂下する。
このとき、材料吐出口１２に取り付けられた磁力センサ
１９により材料吐出口１２を通過する溶融ポリマーから
発せられる磁力を検出し、これを電流値に変換して制御
手段９に出力する。

【００２３】制御手段９においては、磁力センサ１９か
らの電流値データと予め記憶された基準電流値分布とを
比較演算して、フェライトの分散状態、すなわちナイロ
ンの分散状態が適性範囲内にあるか否かを判断する。同
時にこの電流値データを表示部２０に出力して画像表示
し、検査者に現在の成形状態を喚起する。制御手段９に
おけるナイロンの分散状態の適否の判断の結果、適性範
囲外である場合には、制御手段９からスクリュー７の駆
動部８に回転数の補正指令信号が出力され、スクリュー
シリンダ５における混練・押出条件を変更する。

【００２４】なお、垂下したパリソン１３は、パリソン
が硬化する前に金型１６を閉じて当該パリソン１３を挟
み込みノズル１７からパリソン内に空気を吹き込んでパ
リソンを金型１６に接触させる。そして、金型１６を冷
却してパリソン１３を硬化させ、最後に金型１６を開い
て成形品を取り出し、ブロー成形を終了する。

【００２５】このように、本実施例によれば、ナイロン
が金属磁性体とキレート錯体を形成することに着目し、
ナイロンを含む混合物に金属磁性体を混入して、この金
属磁性体の分散状態を検出すれば、これがナイロンの分
散状態とほぼ等しくなることを見出した。さらに、金属
磁性体の分散状態は、この金属磁性体を着磁し、着磁し
た金属磁性体が押出ヘッドから押し出される際に磁力を
発生することから、この磁力を検出し、この検出された
磁力分布に基づいてナイロン粒子の分散状態の適否を判
断するように構成している。

【００２６】したがって、ナイロン粒子の実際の分散状
態を成形過程で検査することが可能となり、この検査結
果を成形条件に迅速にフィードバックすることができ
る。これにより、大量生産を行う工程であっても迅速に
成形条件の補正を行うことができ、成形品の品質を一定
に維持することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、ナイ
ロンと他の合成樹脂からなる混合物に磁性体を混合し、
これらを溶融すると共に前記磁性体を着磁し、この溶融
物を成形する際に前記磁性体から発せられる磁力を検出
するようにしたため、ナイロン粒子の実際の分散状態を
成形過程で検査することが可能となり、この検査結果を
成形条件にフィードバックすれば、大量生産を行う工程
であっても迅速に成形条件の補正を行うことができ、成
形品の品質を一定に維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例に係るナイロン粒子
の分散制御方法を用いたブロー成形機を示す断面図であ
る。

【図２】図２は、従来のブロー成形機を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

２…高密度ポリエチレン、３…ナイロン、１８…着磁装
置、１９…磁力センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ナイロンと他の合成樹脂からなる混合物に
   磁性体を混合し、これらを溶融すると共に前記磁性体を
   着磁し、この溶融物を成形する際に前記磁性体から発せ
   られる磁力を検出することを特徴とするナイロン粒子の
   分散状態の検査方法。