(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チップまたはペレット状の樹脂材料を前処理装置に入れ、前処理装置にて真空及び除湿乾燥処理した後、不活性ガスに置換処理し、その後不活性ガス浸透装置にて適当な温度と圧力の不活性ガス中で適当時間保持し、温度、圧力を下げた後、材料を温度と圧力が制御された材料ホッパに送るとともに可塑化装置の計量部付近にガス供給口を持ち適当な温度と圧力のガスが供給された可塑化装置に送られ、可塑化装置内で溶融化した後、予め空気を除去され、大気圧以下に減圧された型内に射出充填し、所定時間冷却後型内を大気圧に戻し、型を開いて発泡成形品を取り出す事を特徴とする発泡成形品の成形方法。
【請求項２】
前処理装置の除湿乾燥がシリカゲル等水分吸着物質を通過する熱風により行われることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項３】
前処理工程の除湿乾燥が真空ポンプによる減圧後、不活性ガスにより置換されることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項４】
前処理工程がシリカゲル等水分吸着物質を通過する熱風により行われた後、真空ポンプによる減圧をし、その後、不活性ガスにより置換されることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項５】
不活性ガスを樹脂に浸透する際、温度を樹脂の熱変形温度プラスマイナス２０℃の温度範囲で行われることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項６】
不活性ガスを樹脂に浸透する際、ガスの圧力が２Ｍｐａから２０Ｍｐａの範囲であることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項７】
請求項１において、材料ホッパは、材料ホッパから可塑化装置に材料を送る際には、不活性ガス浸透装置側の開閉バルブを閉じていることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項８】
成形機の計量部分が不活性ガス供給制御装置により１Ｍｐａから２０Ｍｐａの圧力と材料の熱変形温度マイナス５℃からマイナス４０℃の温度の不活性ガスにより満たされていることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項９】
成形機の可塑化工程が、２Ｍｐａから１０Ｍｐａの背圧がかけられた状態で行われることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項１０】
成形機の可塑化装置の樹脂吐出口が開閉ニードルにより開閉出来、樹脂材料の吐出、保圧工程以外では閉状態にあることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項１１】
型内にバルブゲート式のホットランナーシステムを持ち、バルブゲートが樹脂材料の吐出、保圧工程以外では閉状態にあることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項１２】
材料サイロと繋がり、材料の吸着水分と油脂分等を除去する前処理装置、前処理装置と繋がり、不活性ガスボンベと減圧装置、安全弁、ガス計量装置、ガス流量計、ヒーター、圧力センサ、圧力制御機、温度センサ、温度制御機、圧力容器からなる不活性ガス浸透装置、ガス浸透装置とつながる材料給送ポンプ、材料給送ポンプとつながる材料ホッパ、不活性ガス浸透装置と材料ホッパの開閉バルブとつながる開閉バルブコントローラ、成形機可塑化装置の計量部分とガス供給管で連結しているガス供給制御装置、成形機、真空ポンプと繋がり、シール部材を持つ金型から構成されることを特徴とする発泡成形品の成形装置。
【請求項１３】
前処理装置が真空ポンプと除湿装置、不活性ガス供給装置とからなることを特徴とする請求項１２記載の発泡成形装置。
【請求項１４】
開閉バルブを２つ持ち、ヒーター、温度センサ、温度調整器、圧力センサ、圧力制御器、フアン、フアンモータから成る材料ホッパを持つことを特徴とする請求項１２記載の発泡成形装置。
【請求項１５】
不活性ガスボンベ、減圧弁、安全弁、ガス計量装置、ガス流量計、ヒーター、圧力センサ、圧力制御機、温度センサ、温度制御機、圧力容器から成るガス供給制御装置を設けたことを特徴とする請求項１２記載の発泡成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は炭酸ガス等の不活性ガスを発泡剤として用い、型内に樹脂を充填する、発泡成形に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
発泡成形に関する歴史は古く、射出成形にて樹脂の発泡成形品を得る技術は、例えばUSP3268639、USP3384691に開示されており、近年では合成樹脂成形の教本等にて化学発泡剤や物理発泡剤を用いた発泡成形の方法を知ることが出来る。しかしながら従来の発泡成形は発泡スチロール等で知られているように、発泡倍率が非常に高く、そのため軽量化には優れるが、機械強度に劣るという欠点があった。また、化学発泡剤においては、有害性、金型腐食、成形環境の悪化、取り扱いの困難さ等、多くの問題を抱えていた。これに対し、USP3796779では溶融化している樹脂材料に直接炭酸ガス等の不活性ガスを吹き込み樹脂中にガスを浸透させ、その後冷却して得る発泡体が発明されている。発泡剤に不活性ガスを用いることで、有害性、金型腐食、成形環境の悪化、取り扱いの困難さ等を解決したものである。しかしながらUSP3796779においても溶融化樹脂に直接ガスを吹き付ける為、樹脂とガスは均一に混ざらず、さまざまな気泡形状の海島構造になってしまい、部分的に強度が落ちるなど、発泡状態を制御するのが非常に困難であった。これら欠点を解決すべく１９８０年初頭にアメリカマサチューセッツ工科大学においてマイクロセルなる非常に小さな発泡体を成形する方法が見出された。その方法と装置はUSP4473665、USP5158986、USP5160674、USP5334356、USP5571848、USP5866053に開示されている。アメリカマサチューセッツ工科大学の方法と装置によれば、射出成形機の可塑化装置の樹脂が溶融する部分に超臨界状態の不活性ガスを吹き込み、スタテイックミキサーにより、十分に溶融化した樹脂とガスとを混ぜるようにし、圧力と温度の制御を行い、その結果、発泡成形品は、２５ミクロン以下の小さな気泡が数多く均一に分散しており、気泡径が小さいことから成形品の強度劣化はほとんどない物を得たとしている。さらに、型内へ射出する際に、型内をガスで充填し大気圧以上に圧力をかけておき、射出し、完全に樹脂が充填された後に型内にかけていたガスの圧力を抜いてその減圧により樹脂中のガスの発泡を行う方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の方法は、溶融化している樹脂材料に直接ガスを吹き込む為ガスを吹き込む際にガスと接した溶融樹脂部分が急冷されてしまい、連続で吹き込むと、溶融化樹脂の多くが冷却され、その結果、粘度が上がり、再度成形に適した樹脂温度、粘度に回復するのに時間を要した。また、ガスを予め樹脂の溶融温度付近まで暖めておく場合には、温度上昇に伴いガスの体積が大きくなる為、そのまま溶融樹脂に吹き込むと、樹脂内のガス圧が低い為に、型内へ充填後の発泡倍率が非常に低いという欠点があった。さらに、その欠点を補う為、ガスの温度を上げるとともに、圧力をも上昇し、ガス濃度を維持した上で溶融樹脂に吹き込む方法があるが、その場合には、ガスの圧力が非常に高く、溶融樹脂に吹き込んだ瞬間にガスが流れ込む為、ガスの吹き込む量の制御が困難であり、また、溶融樹脂中に急に吹き込まれる為、吹き込まれた溶融樹脂はガスと樹脂の2層分離体となってしまい、ガスを樹脂中に均一に分散させる為には再度スタテイックミキサー等で、機械的に混連を繰り返す必要があり、装置が複雑になるとともにサイクルが長くなり生産性を損なうという欠点があった。また、もともと射出成形機や押し出し機の可塑化装置は材料中の、あるいは計量中の空気を除去する為にある程度の圧力を溶融樹脂にかける構造になっており、そのため従来のように溶融樹脂にガスを吹き込み計量すると、吹き込んだガスが樹脂に完全に溶け込む前に、可塑化装置の計量部側に排出されてしまうという欠点があった。さらに、型内へ射出する際に、型内をガスで充填し大気圧以上に圧力をかけておき、樹脂充填後ガスの圧力を抜く方法においては、充填速度が早い場合には型内に充填したガスの圧力制御が出来ず、結果として充填したガスが障害となり、ショートショットを引き起こしたり、樹脂の充填速度を遅くした場合には、型内に充填したガスの制御は可能となり、樹脂充填時、充填後の圧力制御は可能となるが、充填速度が遅いがゆえに、型からの冷却により型と接する表面からの固化したスキン層が大きく、その為成形品の発泡分布において、表面と肉厚中心、ゲート付近と最終充填部との発泡差が非常に大きくなるという欠点があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明第１の特徴として、予め樹脂のチップまたはペレットを、真空ポンプと不活性ガス供給装置とつながる除湿乾燥機で処理する。通常ペレットに樹脂の溶融温度以下で不活性ガスを浸透させるのには24時間以上の非常に長い時間を要した。その為生産性が悪く実用化が困難なため、可塑化装置の溶融樹脂に直接ガスを吹き付け機械的に混練する方法が取られている。本発明人は、ペレットを予め真空引き、除湿してからガスに接触させることで飛躍的にガスの浸透速度を速めることを発見し、本発明の前処理工程をするに至った。本発明のように前処理されたチップまたはペレットを、不活性ガス浸透装置内で不活性ガスを樹脂の溶融温度以下で浸透することにより、速く、十分にガスを材料に浸透できた。よって、ガスが浸透したチップまたはペレットを可塑化装置で溶融、成形する為、従来のように可塑化装置の溶融化した樹脂にガスを吹き込む必要がなく、その結果、前述したガスと接した溶融樹脂部分が急冷され、粘度が上がり、再度成形に適した樹脂温度、粘度に回復するのに時間を要することが無くなった。また、ガスを予め樹脂の溶融温度付近まで暖めておく必要も無いので、従来のように樹脂内のガス圧が低い為に、型内へ充填後の発泡倍率が非常に低いという欠点が解消され、さらに、ガスの温度と圧力を上昇させる必要も無いので、ガスの吹き込む量の制御をする必要が無く、2層分離体とならないので、再度スタテイックミキサー等で、機械的に混連を繰り返す必要もない。よって、成形装置が複雑になることはなく、サイクルが長くなり生産性を損なうという欠点が解消された。
【０００５】
表１に通常の成形と、従来の発泡成形、本発明の発泡成形の成形サイクル比較を示す。
【０００６】
【表１】
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【０００７】
表１において、通常の成形に対し従来の発泡成形の射出時間が長いのは、前述したように、従来の発泡成形では型内にガスを予め入れている為に、そのガスが樹脂の射出充填時における抵抗となるため、時間が長くなっている。本発明の射出時間が短いのは、前述したように型内を予め真空にしている為である。次に保圧時間に関しては、発泡成形においては樹脂中のガスが保圧力として働く為不要である。冷却時間に関しては、発泡成形は発泡するガスの体積分、樹脂が少ないので、その重量差分、樹脂の持つ熱量が少ない。その為、型内で型へ奪う熱量が少ないので、冷却時間が短くなっている。本発明のほうが若干短いのは本発明のほうが発泡率が高く、樹脂量が少ないからである。通常樹脂の計量は冷却開始とともに開始され、冷却完了前に計量完了となる。しかしながら、従来の発泡成形のように、溶融樹脂にガスを混ぜるのに時間がかかり、その為、計量時間が冷却時間よりも長い場合には、時間の長いほうが成形サイクルに影響する。したがって、表１において、従来の発泡成形は、冷却時間７秒で、通常成形より短いが、軽量時間が２０秒と長い為、結果として成形サイクルは２０秒の計量時間が利くことになる。以上説明したように表１からも本発明が成形サイクルの短縮に効果があることが理解できる。
【０００８】
また、本発明第２の特徴として、計量部と材料ホッパとの間に開閉バルブが設けてあり、なおかつ可塑化装置の計量部側に温度と圧力を制御されたガスを供給しているので、ガスが浸透したチップまたはペレットを可塑化装置で可塑化する際に、溶融温度により材料中の溶け込んだガスが気化し可塑化装置の計量部側へ逆流しようとしても計量部から供給されているガス圧により押されているまたは圧平衡になっている為、逆流やガスの排出がされることはない。さらに本発明第３の特徴として、ガスが溶け込み溶融した樹脂を型内へ射出充填する際に、型内キャビテイの空気を真空ポンプにより予め除去し、大気圧以下の圧力にしている為、樹脂が充填される際に抵抗がないので非常に高速で充填でき、その結果、充填時の樹脂流動中に発泡する時間が短く、ゲート付近と流動末端の最終充填部付近とで、発泡倍率の差はほとんど無い。さらに、従来のように型内をガスの圧力で大気圧以上に昇圧するのに比べ、溶融樹脂圧との差が大きくなる為、発泡体の径は小さくすることが可能となり、その結果、発泡体の強度が飛躍的に向上した。
【０００９】
表２には充填時間、充填時の圧力差と発泡サイズとの関係を示した。
【００１０】
【表２】
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【００１１】
表２において、本発明のように型内を予め真空にしておくことで、射出充填時間を短く出来、型内での充填時間が短い為にゲート付近と最終充填部とで圧力差が小さくなっている。同じ圧力であれば、樹脂と気泡にかかる圧力は同じである為、出来る発泡のサイズも同じとなる。１秒以下の充填時間では圧力差が小さいがゆえに、気泡サイズ差が小さくさらに気泡のサイズも小さくなっている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明第１の実施例を示し、１は射出成形機、２は金型、３は可塑化装置、４は型閉め装置、５は射出成形機の制御装置、６は材料サイロ、７は除湿乾燥機、８は不活性ガス浸透装置、９は材料ホッパ、１０は不活性ガス給送制御装置、１１と１２は真空ポンプ、１３は材料給送ポンプ、１４、１５、１６は不活性ガスボンベ、１７と１８は開閉バルブ、１９は開閉バルブ制御装置、２０は材料ホッパ制御装置、２１はガス供給制御装置１０と可塑化装置３の計量側とに連結する不活性ガス供給管である。次に、図１において動作を説明する。通常樹脂材料はタンクローリーや25kg詰めのバッグによって運ばれて６の材料サイロに収納される。材料サイロに収納された材料は材料給送官を通り７の除湿乾燥機に運ばれる。７の除湿乾燥機は真空ポンプ１１と不活性ガスボンベ１４とつながっているとともに、内部にはヒーターを装備する。７の除湿乾燥機に運ばれた樹脂材料は材料により決められた真空度で除湿され、その後不活性ガスに置換し、所定の圧力と温度に制御された状態で、所定時間維持される。これによりチップまたはペレット形状の樹脂材料表面に付着している油脂分と、樹脂材料内部に浸透している水分が除去され、置換ガスが表面に吸着し、部分的に内部に浸透する。その後材料は不活性ガス浸透装置８に給送される。不活性ガス浸透装置８は不活性ガスボンベ１６がつながっている。不活性ガス浸透装置は内部にヒーター、減圧弁、圧力センサー、温度センサー、電磁弁、安全弁、圧力制御機器、温度制御機器、攪拌装置を持つ。不活性ガス浸透装置８に運ばれた材料は所定のガス圧力と温度にて所定時間維持、攪拌される。所定の温度と圧力により、不活性ガスはチップまたはペレット状の樹脂材料に浸透する。その後温度、圧力が下げられ、浸透した不活性ガスはチップまたはペレット状の樹脂材料中に閉じ込められる。その後、樹脂材料は材料給送ポンプ１３により材料ホッパ９に給送される。材料ホッパー９は、不活性ガス浸透装置８側と射出成形機の可塑化装置３側に各々開閉バルブ１７と１８をもち、また、温度、圧力を制御する材料ホッパー制御装置２０とつながっている。不活性ガス浸透装置で所定時間浸透が完了すると、信号が材料給送ポンプ１３と開閉バルブ制御装置１９に伝えられ、開閉バルブ１７が開き材料が材料ホッパ９に送られる。所定量材料ホッパ９に入った後、開閉バルブ１７が閉められる。また、材料の材料ホッパーへの供給は、開閉バルブ１８が閉状態で行われ、開閉バルブ１７が閉じた後、開閉バルブ１８が開かれる。これにより、材料給送中に可塑化装置３の計量部分の圧力が下がることはない。材料ホッパ９は材料ホッパ制御装置２０により、所定の温度と圧力に制御される。圧力の異常時には材料ホッパー９に付けられた安全弁より圧力が抜かれる。材料ホッパー中の材料は、成形が進むに従い、順次可塑化装置３に送られて行く。材料ホッパー９と可塑化装置の連結部付近にはガス供給管２１が連結してあり、不活性ガス給送制御装置１０により、不活性ガスが可塑化装置の計量部分及び、材料ホッパー９に所定の圧力と温度で供給される。すなわち、材料ホッパー９と可塑化装置３の計量部分は所定の圧力と温度の不活性ガスで満たされる。つまり、��料は、不活性ガス浸透装置８と材料ホッパ９及び可塑化装置の計量部分で不活性ガスが各々浸透することになる。不活性ガスが浸透した材料は、可塑化装置３の中で、スクリュウーの回転と射出成形機からの背圧により、順次ノズル側に可塑化しつつ送られて行く。可塑化装置のノズル部分は金型と密着しており、樹脂が漏れないようになっている。ノズル先端付近まで運ばれた樹脂は溶融状態にあるが、樹脂中に浸透していた不活性ガスは、成形機からの背圧と、計量部分のガス圧、材料の溶融時の粘度抵抗により、気化、発泡することはない。可塑化装置３で溶融された樹脂材料は、所定の圧力と温度、速度で、金型２内のキャビティーに射出充填する。射出充填する際、金型内のキャビティは真空ポンプ１２によりキャビテイ内の空気を取り除かれているとともに、大気圧以下に圧力を下げられている。溶融化した樹脂材料は射出の瞬間に圧力が激減する為内部の不活性ガスが発泡を開始する。金型内キャビティーが真空状態に近いため、樹脂充填時の抵抗がほとんどなく、樹脂は通常の成形に比べ非常に早い時間で充填される。重点時間が非常に早い為、発泡に際する時間も短く、結果として、非常に小さな気泡となる。その後充填された樹脂材料は、金型に熱がうばわれ、冷却され、固化する。金型温度は通常樹脂材料の熱変形温度以下であるので、充填時に型表面と接した樹脂は表面より固化を開始する。すなわち樹脂の固化は表面から進行する為、表面に比べ中心側は発泡する時間が長くなり、その結果表面よりも中心部の方の気泡径が大きくなる傾向にある。型内で所定時間冷却後、型締め装置４により金型２が開き、成形品が取り出される。
【００１３】
表３に、図１に示す装置で加工した際の加工条件とその結果を示した。
【００１４】
【表３】
0003697144.tif 000004
【００１５】
図2には本発明のチップまたはペレットの前処理工程をしてないものと、前処理工程をしてから不活性ガスを浸透させた時の、飽和ガス濃度を１００％とした時のガス浸透濃度比である。
【００１６】
表３からわかるように、本発明の前処理を行うことによって、チップまたはペレットへガスが容易に浸透されている。
【００１７】
図3は図１の装置の可塑化装置３と金型２の断面透視図である。樹脂材料は、材料ホッパ９から、開閉バルブ１８を通じ計量部２２へ運ばれる。計量部２２の温度は樹脂材料のガラス転移温度以下に制御されている為、樹脂材料はチップまたはペレット状の形を維持している。また、計量部２２はガス供給管２１により、圧力と温度を制御された不活性ガスが供給されている。ガス供給管２１によって供給された不活性ガスは、シール部材により、スクリュー制御装置側に漏れることはない。スクリューの回転に伴い樹脂材料は順次ノズル側へと運ばれて行く。可塑化装置は外周にヒーターを装備しており、ノズル側に行くに従い高温になるよう制御されている。その為樹脂材料は、可塑化部２４において溶融し始め、逆止弁２５を通る時には完全に溶融化状態となり、ノズル部分に所定量計量される。ノズル部分は開閉ニードル２７が閉じた状態にある為、可塑化し、計量された樹脂材料がノズル先端から金型側へ漏れることはない。また、チップまたはペレット状態の樹脂材料には不活性ガスが浸透しており、通常、可塑化部２４にて可塑し始めると樹脂の溶融にともない内部に浸透していた不活性ガスが気化し計量部２２側へ逆流することがあるが、本発明においては、計量部側にガス供給管から不活性ガスが供給されており、また、材料ホッパ９側との境界には開閉バルブ１８があることから不活性ガスの逃げ場はなく、逆流することはない。さらに、樹脂材料が完全に溶融化し、ノズル側で計量された状態においては、前記表１の成形条件に記載のように可塑化装置内のスクリュウーに対し、背圧を負荷している為、溶融状態にある材料には背圧による圧力が加わり、その為溶融樹脂中の不活性ガスが気化、膨張することはない。次に溶融化された樹脂材料は、真空ポンプ１２によりある大気圧以下の圧力状態にあるキャビテイ２９に開閉ニードル２７の開と同時に瞬時に射出、充填される。溶融樹脂はノズル内では高い圧力により発泡していないが、開閉ニードル２７が開いた瞬間から大気圧以下の圧と成る為、急速に発泡を開始する。成形品の発泡径を２０ミクロン以下にする為には、表１の実施例のように射出充填時間を１秒以下にするかもしくは充填速度を２ m/sec以上にすることが望ましい。ここで金型は各型板の接触面をゴムリングなどのシール部材によりシールされており、また、真空ポンプの吸引口は金型の突き出しユニット３１につながれている。突き出しユニット３１は完全にシール部材と金属板によっておおわれており、気体の漏れがない構造になっている。成形品を取り出す際に突き出し動作を行うエジェクタ３０もまた、シール部材でシールされている。
【００１８】
図4は図3の装置のにおいて、開閉ニードルがない可塑化装置とホットランナ３４から構成される金型の断面透視図である。樹脂材料は、材料ホッパ９から、開閉バルブ１８を通じ計量部２２へ運ばれる。計量部２２の温度は樹脂材料のガラス転移温度以下に制御されている為、樹脂材料はチップまたはペレット状の形を維持している。また、計量部２２はガス供給管２１により、圧力と温度を制御された不活性ガスが供給されている。ガス供給管２１によって供給された不活性ガスは、シール部材により、スクリュー制御装置側に漏れることはない。スクリューの回転に伴い樹脂材料は順次ノズル側へと運ばれて行く。可塑化装置は外周にヒーターを装備しており、ノズル側に行くに従い高温になるよう制御されている。その為樹脂材料は、可塑化部２４において溶融し始め、逆止弁２５を通る時には完全に溶融化状態となり、ノズル部分に所定量計量される。チップまたはペレット状態の樹脂材料には不活性ガスが浸透しており、通常、可塑化部２４にて可塑化し始めると樹脂の溶融にともない内部に浸透していた不活性ガスが気化し計量部２２側へ逆流することがあるが、本発明においては、計量部側にガス供給管から不活性ガスが供給されており、また、材料ホッパ９側との境界には開閉バルブ１８があることから不活性ガスの逃げ場はなく、逆流することはない。さらに、樹脂材料が完全に溶融化し、ノズル側で計量されホットランナ３４を満たした状態においては、前記表１の成形条件に記載のように可塑化装置内のスクリュウーに対し、背圧を負荷している為、溶融状態にある材料には背圧による圧力が加わり、その為溶融樹脂中の不活性ガスが気化、膨張することはない。また、ホットランナ３４は開閉動作を行うバルブピン３５が閉じているので、キャビテイ２９側へ漏れることもない。次に溶融化された樹脂材料は、真空ポンプ１２によりある大気圧以下の圧力状態にあるキャビテイ２９にバルブピン３５の開と同時に瞬時に射出、充填される。溶融樹脂はノズル内及びホットランナ内では高い圧力により発泡していないが、バルブピン３５が開いた瞬間から大気圧以下の圧力と成る為、急速に発泡を開始する。成形品の発泡径を２０ミクロン以下にする為には、表１の実施例のように射出充填時間を１秒以下にするかもしくは充填速度を２ m/sec以上にすることが望ましい。ここで金型は各型板の接触面をゴムリングなどのシール部材によりシールされており、また、真空ポンプの吸引口は金型の突き出しユニット３１につながれている。突き出しユニット３１は完全にシール部材と金属板によっておおわれており、気体の漏れがない構造になっている。成形品を取り出す際に突き出し動作を行うエジェクタ３０もまた、シール部材でシールされている。
【００１９】
図5は可塑化装置３内の樹脂の状態を示した図であり、計量部２２では樹脂材料がチップまたはペレットの形状を維持している。可塑化部２４ではチップまたはペレット形状が徐々に崩れはじめ、一部は溶融化している。この時前述したように通常樹脂内の不活性ガスが気化してしまうが、本発明では前述したようなこうせいであるので、気化しない。溶融化した樹脂材料はノズル側３６に送られる。
【００２０】
本発明のように、可塑化工程前にガスを予め浸透させた樹脂材料を使用した場合には、各々の樹脂材料ペレットは均一にガスが浸透している為、可塑化工程において、可塑化溶融した樹脂は、ガスが均一に分散した状態となっている。そのため、型内に充填され出来た成形品内部は、図6に示すように、均一に発泡したガスが分散している。発泡ガスが均一であるがゆえに、成形品は、各部位が機械特性、電気特性、熱特性、振動特性等が均一になっており、その為、部品品質保証、特性確保が可能となった。
【００２１】
これに対して、従来のように、溶融化している樹脂にガスを吹き込みミキサー等で攪拌する方法によると、図7に示すような不均一な溶融樹脂とガスの混合状態になるので、型に充填し出来た成形品断面は図8のような発泡ガスの分散状態になる。そのため、成形品は、機械特性、電気特性、熱特性、振動特性等が不均一になり、部品の品質保証、特性、精度確保が困難であった。表4に本発明の成形品と、従来の方法による成形品の品質比較を示した。
【００２２】
【表４】
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【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、除湿乾燥機により樹脂表面及び内部の油脂分、水分を除去することにより、不活性ガスの樹脂材料への吸着、浸透をし易くし、その結果、次の工程の不活性ガス浸透装置で、樹脂に溶融温度等の高温にする必要もなく、また、１２Mpa以上の高圧にする必要もなくなり、樹脂材料のチップまたはペレット形状を変えずに、十分に不活性ガスを浸透出来るようになった。さらに、従来例のように、可塑化装置の可塑化部分に樹脂温度以下の温度の不活性ガスを入れる必要もなく、また、樹脂と不活性ガスとの混練の為にスタテイックミキサを設ける必要もない。本発明では可塑化装置の計量部に不活性ガスを供給しており、また、ホッパと可塑化装置間には開閉バルブが設けられているので、溶融化した樹脂から不活性ガスが計量部、ホッパに逆流してもれることも防止できた。そして、樹脂を型内に充填する際には、本発明ではキャビテイ内に空気はなく、大気圧以下であるため、充填速度が飛躍的に速くでき、その為、発泡サイズが小さく出来た。さらに、従来例のように型内キャビテイ部をガスで大気圧以上に保持する必要もなくなり、成形サイクルが向上し、生産性をも向上した。加えて本発明では、市販の射出成形機の計量部付近に不活性ガス供給間口を設け、スクリュー制御装置側のシールをするだけで良いため、改造が容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置図
【図２】チップ又はペレットのガス浸透濃度比を示す図
【図３】本発明の可塑化装置と金型部分の透視図（ニードルピンタイプ）
【図４】本発明の可塑化装置と金型部分の透視図（ホットランナータイプ）
【図５】可塑化装置の透視図
【図６】本発明の成形品断面図
【図７】従来例の樹脂とガスの混練状態図
【図８】従来例の成形品断面図
【符号の説明】
１  射出成形機
２  金型
３  可塑化装置
４  型閉め装置
５  射出成形機制御装置
６  材料サイロ
７  除湿乾燥機
８  不活性ガス浸透装置
９  材料ホッパ
１０  不活性ガス供給制御装置
１１、１２  真空ポンプ
１３  材料給装ポンプ
１４、１５、１６  不活性ガスボンベ
１７、１８  開閉バルブ
１９  開閉バルブコントローラ
２０  材料ホッパ制御装置
２１  ガス供給管
２２  計量部
２３  スクリュー制御装置
２４  可塑化部
２５  逆止弁
２６  ノズル
２７  開閉ニードル
２８  ニードル作動装置
２９  キャビテイ
３０  エジェクタ
３１  突き出しユニット
３２  シール部材
３３  圧力センサ
３４  ホットランナ
３５  バルブピン
３６  ノズル側
３７  スクリュー
３８  成形品表面
３９  樹脂部
４０  気泡
４２  溶融樹脂
４３  ガス
４４  シリンダ内初期
４５  シリンダ内中期
４６  シリンダ内混練完了状態
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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