(57)【要約】  【課題】  ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダを用いる樹脂の成形方法において、溶融樹脂のベントアップによるベントの閉塞を防止する。  【解決手段】  ガス成分を外部に排出するベントが形成され、内部で熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化シリンダの前記ベントに接続されるベントアップ防止装置であって、ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧部材と、前記押圧部材を駆動する駆動機構を有する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス成分を外部に排出するベントが形成され、内部で熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化シリンダの前記ベントに接続されるベントアップ防止装置であって、
ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧部材と、
前記押圧部材を駆動する駆動機構を有するベントアップ防止装置。
【請求項２】
前記押圧部材の周囲の雰囲気が、加圧雰囲気であることを特徴とする請求項１に記載のベントアップ防止装置。
【請求項３】
前記押圧部材が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、前記押圧部材の一部が前記ベントに挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベントアップ防止装置。
【請求項４】
前記押圧部材が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、前記押圧部材が前記ベントを閉鎖することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のベントアップ防止装置。
【請求項５】
前記駆動機構がカムを含む請求項１〜４のいずれか一項に記載のベントアップ防止装置。
【請求項６】
前記押圧部材が、ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ所定の周期で周期的に押し戻す請求項１〜５のいずれか一項に記載のベントアップ防止装置。
【請求項７】
前記押圧部材が、前記ベントを開閉する開閉部材である請求項１〜６のいずれか一項に記載のベントアップ防止装置。
【請求項８】
前記押圧部材が所定の周期で周期的に前記ベントを開閉する請求項７に記載のベントアップ防止装置。
【請求項９】
前記駆動機構の周囲の雰囲気が、大気圧であることを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載のベントアップ防止装置。
【請求項１０】
成形体の製造方法であって、
ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダ内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、
前記溶融樹脂からガス成分を分離し、前記ベントから可塑化シリンダの外部に排出することと、
ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すことと、
前記ガス成分を分離した溶融樹脂を所望の形状に成形することを含む成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ所定の周期で周期的に押し戻す請求項１０に記載の成形体の製造方法。
【請求項１２】
前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すと共に、前記ベントを閉鎖することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の成形体の製造方法。
【請求項１３】
所定の周期で周期的に前記ベントの開放及び閉鎖を繰り返すことを特徴とする請求項１２に記載の成形体の製造方法。
【請求項１４】
更に、前記溶融樹脂に加圧流体を混合することを含む請求項１０〜１３のいずれか一項に記載の成形体の製造方法。
【請求項１５】
前記加圧流体が、加圧窒素又は加圧二酸化炭素である請求項１４に記載の成形体の製造方法。
【請求項１６】
前記溶融樹脂を発泡させ、発泡成形体を製造することを特徴とする請求項１４又は１５に記載の成形体の製造方法。
【請求項１７】
成形体を製造する成形装置であって、
ガス成分を外部に排出するベントが形成され、スクリュを回転自在に内設し、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化シリンダと
前記ベントに接続される請求項１〜９のいずれか一項に記載のベントアップ防止装置を備える成形装置。
【請求項１８】
更に、前記可塑化シリンダに加圧流体を供給する加圧流体供給装置を備える請求項１７に記載の成形装置。
【請求項１９】
前記可塑化シリンダが、前記溶融樹脂と前記加圧流体とを混合する高圧混練ゾーンと、前記加圧流体が混合された前記溶融樹脂からガス化した加圧流体を排気する前記ベントが形成された減圧ゾーンとを有し、
更に、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの間に設けられ、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの連通を遮断するシール機構を備える請求項１８に記載の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベントアップ防止装置、該ベントアップ防止装置を使用する成形体の製造方法及び該成形体の製造方法に用いる成形体の成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
原料樹脂が含有する残留モノマー等の揮発成分（ガス成分）を成形前に除去するために、成形装置の可塑化シリンダにベントを設け、該ベントから揮発成分を成形機の外部へ排出する成形方法が知られている。ベントを有する成形装置を用いると、残留モノマー等の揮発成分に由来する樹脂の劣化を抑制でき、更に、原料樹脂中の水分もベントから排出除去できるため、原料樹脂の予備乾燥も省くことができ、効率的に成形体を製造できる。
【０００３】
しかし、ベントを有する成形装置では、ガス成分の排出と共にベントから溶融樹脂が排出されるベントアップという現象が課題となっていた。ベントアップが生じると、溶融樹脂によってベントが塞がれ、ガス成分の排出ができなくなる。このようなベントアップを検出する方法として、例えば、ベントアップした樹脂を光学的に検出する方法が報告されている。ベントアップが検出された場合、これを抑制するため、可塑化シリンダ内における原料樹脂の送り量を減らす等の制御が行われる。また、特許文献１には、混練押出機（可塑化シリンダ）のベント部分に、接触センサと、該接触センサの下方に上下動可能にぶら下げられたスプールとで構成されたベントアップ検出器が開示されている。特許文献１によれば、該スプールがベントからの溶融樹脂の盛り上がりにより押上げられて前記接触センサと接触すると、接触信号を発信することにより、ベントアップを検出する。
【０００４】
一方、特許文献２には、超臨界二酸化炭素等の加圧二酸化炭素に金属錯体等の機能性材料を溶解させ、ベントを有する成形装置を用いて、溶融樹脂に機能性材料を含有する加圧二酸化炭素を混合する成形方法が開示されている。特許文献２によれば、可塑化シリンダ内部には、熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とする可塑化ゾーンと、加圧二酸化炭素と溶融樹脂が混合される高圧混練ゾーンと、ベントが設けられている減圧ゾーンが、上流側からこの順に設けられ、それぞれのゾーンの境界には、各ゾーンの連通を遮断可能なシール機構が設けられている。シール機構により、高圧混練ゾーンと他のゾーンとの連通を遮断し、高圧混練ゾーンにおいて高圧状態で機能性材料を溶融樹脂に分散させた後、高圧混練ゾーンと減圧ゾーンとを連通させる。これにより、減圧した溶融樹脂から加圧二酸化炭素が分離し、ベントからガス化した加圧二酸化炭素のみを排気する。また、特許文献２には、一部の加圧二酸化炭素を樹脂に残存させ物理発泡剤として機能させる発泡成形も開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２７７３５１号公報
【特許文献２】国際公開第２０１２／１２０６３７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
加圧二酸化炭素等の加圧流体を用いた成形方法では、加圧流体が可塑剤として働き溶融樹脂の粘度が低下するため、ベントアップが特に問題となる。しかし、加圧流体を用いた成形方法では、ベント近傍は揮発成分（ガス成分）を含む加圧流体と溶融樹脂により充満されている。したがって、ベント近傍に高圧対応のガラス窓等を設けても、ガラス窓はガス成分に汚染されて透明性を維持できず、ガラス窓から光学的にベントアップした樹脂を検知することは困難である。また、加圧流体を用いた成形方法では、可塑化シリンダ内部を加圧状態として成形を行っているため、ベントアップが生じてベントを塞いだ樹脂を取り除くためには、一旦、可塑化シリンダ内を大気開放する必要がある。そのため、ベントアップは、安定した連続成形の支障となっていた。
【０００７】
更に、特許文献２に開示される内部にシール機構が設けられる可塑化シリンダでは、加圧二酸化炭素を導入する際、シール機構により、高圧混練ゾーンと、原料樹脂が供給される可塑化ゾーン及びベントを有する減圧ゾーンとの連通が遮断される。これにより、各ゾーン間における圧力及び溶融樹脂の流通が分断される。したがって、特許文献２に開示される可塑化シリンダにおいて、ベントアップを検出した場合に、可塑化シリンダ内における原料樹脂の送り量を減らす等の制御を行ったとしても、高圧混練ゾーンからベントを有する減圧ゾーンへ移動する溶融樹脂の量を十分に減少させることができず、ベントアップを根絶することは困難である。
【０００８】
本発明の目的は、ベントを有する成形装置において、ベントアップする溶融樹脂によりベントが閉塞されることを防止するベントアップ防止装置を提供すること、及び該ベントアップ防止装置を用いた成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様に従えば、ガス成分を外部に排出するベントが形成され、内部で熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化シリンダの前記ベントに接続されるベントアップ防止装置であって、ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧部材と、前記押圧部材を駆動する駆動機構を有するベントアップ防止装置が提供される。
【００１０】
本態様では、前記押圧部材の周囲の雰囲気が、加圧雰囲気であってもよい。前記押圧部材が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、前記押圧部材の一部が前記ベントに挿入されていてもよく、前記押圧部材が前記ベントを閉鎖してもよい。また、前記押圧部材がベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ所定の周期で周期的に押し戻してもよい。前記押圧部材が、前記ベントを開閉する開閉部材であってもよく、更に、所定の周期で周期的に前記ベントを開閉してもよい。また、前記駆動機構の周囲の雰囲気が、大気圧であってもよく、前記駆動機構がカムを含んでもよい。
【００１１】
本発明の第２の態様に従えば、成形体の製造方法であって、ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダ内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、前記溶融樹脂からガス成分を分離し、前記ベントから可塑化シリンダの外部に排出することと、ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すことと、前記ガス成分を分離した溶融樹脂を所望の形状に成形することを含む成形体の製造方法が提供される。
【００１２】
本態様において、前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ所定の周期で周期的に押し戻してもよい。また、ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すと共に、ベントを閉鎖してもよい。また、所定の周期で周期的に前記ベントの開放及び閉鎖を繰り返してもよい。
【００１３】
本態様において、更に、前記溶融樹脂に加圧流体を混合してもよく、前記加圧流体が、加圧窒素又は加圧二酸化炭素であってもよく、また、前記溶融樹脂を発泡させ、発泡成形体を製造してもよい。
【００１４】
本発明の第３の態様に従えば、成形体を製造する成形装置であって、ガス成分を外部に排出するベントが形成され、スクリュを回転自在に内設し、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化シリンダと、前記ベントに接続される第１の態様のベントアップ防止装置を備える成形装置が提供される。
【００１５】
更に、本態様の成形装置は、前記可塑化シリンダに加圧流体を供給する加圧流体供給装置を備えてもよい。また、前記可塑化シリンダが、前記溶融樹脂と前記加圧流体とを混合する高圧混練ゾーンと、前記加圧流体が混合された前記溶融樹脂からガス化した加圧流体を排気する前記ベントが形成された減圧ゾーンとを有し、更に、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの間に設けられ、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの連通を遮断するシール機構を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のベントアップ防止装置は、ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダに取り付けられ、ベントアップする溶融樹脂を可塑化シリンダ内に機械的に押し戻すことにより、ベントアップする溶融樹脂によりベントが閉塞されることを防止、又は抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１の実施形態に用いる成形装置を示す概略断面図である。
【図２】第１の実施形態のベントアップ防止装置の概略断面図である。
【図３】図２に示すベントアップ防止装置の概略断面図であって、図３（ａ）は開口が封止されている状態を示す図であり、図３（ｂ）は開口が開放されている状態を示す図である。
【図４】第２の実施形態の成形体の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
［第１の実施形態］
本実施形態のベントアップ防止装置は、熱可塑性樹脂の成形装置の可塑化シリンダに接続して用いられる。可塑化シリンダとしては、射出成形機、押出成形機、発泡射出成形機等に用いられる汎用の可塑化シリンダを用いることができるが、ガス成分を外部に排出するベントが形成されており、本実施形態のベントアップ防止装置はそのベントに接続される。本実施形態のベントアップ防止装置は、可塑化シリンダと別個体であってもよいし、可塑化シリンダと一体に形成されてもよい。
【００１９】
本実施形態のベントアップ防止装置は、前記ベントより漏れ出る溶融樹脂（ベントアップする溶融樹脂）を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧部材と、前記押圧部材を駆動する駆動機構を有する。「ベントアップ」とは、成形装置の可塑化シリンダにおいて、熱可塑性樹脂の含有するガス成分を排出する排出口（ベント）からガス成分と共に溶融した熱可塑性樹脂（溶融樹脂）が漏れ出る現象である。本願明細書において、ベントアップは、溶融樹脂が完全に可塑化シリンダの外部に漏れ出ることのみならず、例えば、可塑化シリンダの内部から漏れ出て、溶融樹脂がベント内に侵入する現象も含む。図３（ｂ）には、可塑化シリンダ２１０の内部から漏れ出て、ベント２０３内に侵入するベントアップする溶融樹脂７０ａが示される。ベントアップは、溶融樹脂の粘度が低い場合、得に問題となる。例えば、一般に非強化樹脂と称される無機フィラーを含有しない樹脂は、強化樹脂（無機フィラーを含有する樹脂）と比較して、可塑化溶融時の粘度が低くベントアップを生じ易い。また、溶融樹脂に加圧二酸化炭素等の加圧流体を含有させる発泡成形等の場合も、加圧流体が可塑剤として働くため溶融樹脂の粘度が低下する。したがって、本実施形態のベントアップ防止装置は、非強化樹脂や加圧流体を用いる成形方法において特に有効に機能する。
【００２０】
本実施形態の押圧部材は、ベントより漏れ出る溶融樹脂を可塑化シリンダ内へ機械的に押し戻す機構であれば任意の機構を用いることができ、例えば、ピストンのように上下方向に移動する機構を用いてもよい。また、押圧部材を駆動させる駆動機構は任意であり、エアシリンダ、カム、圧電アクチュエータ等の汎用の駆動機構を用いることができる。本実施形態は、ベントアップする溶融樹脂を機械的に可塑化シリンダ内へ押し戻すため、確実にベントアップを抑制又は防止することができる。
【００２１】
また本実施形態の押圧部材の溶融樹脂との接触面は、溶融樹脂との密着性を低下させる表面処理が施されていることが好ましい。押圧部材と溶融樹脂が密着すると、押圧部材側に溶融樹脂が移動し、押し戻し機能が低下するためである。押圧部材への表面処理としては、フッ素系やシリコーン系の耐熱撥水性の高分子皮膜のコーティング、フッ素高分子の粒子を含有する複合メッキ、又は窒化チタン、窒化クロム、炭窒化チタン等の物理蒸着膜による耐摩耗皮膜や高潤滑皮膜、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）やその複合皮膜等を用いることができる。
【００２２】
以下に、図１〜図３に示す本実施形態のベントアップ防止装置３００について説明する。以下の説明において、図２及び図３に示す矢印Ｙで示す方向を「上方向」、矢印Ｙ′で示す方向を「下方向」と記載する。
【００２３】
ベントアップ防止装置３００は、成形装置１０００の可塑化シリンダ２１０上部に設けられたベント２０３に、挿入部３０ａを挿入することにより接続される本体３０と、本体３０の内部を密閉空間とすることが可能な蓋３９と、本体３０の内部に設けられるニードル弁３１及びニードル弁３１の上方向の端部３１ｂに接触しながら回転する回転ドラム３２と、本体３０の外部に設けられるプーリ３３、モータ３４及びプーリ３３とモータ３４を繋ぐエンドレスベルト３５から主に構成される。本実施形態において、ニードル弁３１は、ベントアップする溶融樹脂７０ａ（図３（ｂ）参照）を可塑化シリンダ内に押し戻す押圧部材であり、回転ドラム３２、プーリ３３、モータ３４及びエンドレスベルト３５等は、ニードル弁３１を駆動するための駆動機構である。本実施形態では、押圧部材（ニードル弁３１）と、それを駆動する駆動機構から、ベントアップする溶融樹脂を可塑化シリンダ内に押し戻す押圧機構が構成される。
【００２４】
本体３０は、圧力２０ＭＰａまでの耐圧性を有する耐圧容器であり、その内部には、可塑化シリンダの内部２１０ａに向って下方向に延びる縦孔３０ｂが形成されており、縦孔３０ｂの先端（底）は、開口３０ｃにより可塑化シリンダの内部２１０ａと連通している。ニードル弁３１は、縦孔３０ｂ内に上下方向に移動可能に保持され、ニードル弁の先端３１ａ（下方向の端部）は開口３０ｃを開閉可能に封止（閉鎖）している。また、本体３０の縦孔３０ｂを形成する側面には、開口３０ｃから上方向に延びる溝（スリット）３０ｄが形成されている。図２に示すように、縦孔３０ｂの一部は、可塑化シリンダ２１０のベントに挿入される挿入部３０ａ内に形成されており、そのため、ニードル弁３１の一部はベント２０３内に配置されている。更に、本体３０には冷却水流路４３が形成され、その内部に常時冷却水を流通し、本体３０がモータ３４等により異常加熱しないように温度調整される。
【００２５】
回転ドラム３２は、外周曲面３２ｂに切欠き３２ａが形成されたカムであり、回転軸３６を介して、本体３０の外部に設けられたプーリ３３と接続している。プーリ３３はエンドレスベルト３５によりモータ３４と接続しており、モータ３４を駆動することにより、プーリ３３が回転し、これに同期して回転ドラム３２が回転する。回転軸３６と本体３０の境界には高圧シール３７と軸ブレを抑制するボールベアリング３８が設置されており、回転軸３６が高速回転しても本体３２内部の圧力を保持できる。
【００２６】
更に、本体３０には外部に通じる排出配管４０が接続され、排出配管４０には圧力計４１及び背圧弁４２が設けられる。本体３０の内部は密閉系であり、ベント２０３から排出されるガス成分は、まず、開口３０ｃ及び溝（スリット）３０ｄを通って本体３０内へ移動し、次に、本体３０に接続される排出配管４０を介して、本体３０の外部に排出される。したがって、ベントアップ防止装置３００は、本体３０内部の圧力を背圧弁４２の設定圧力に制御することができ、更に、可塑化シリンダ２１０内のベント２０３近傍の圧力も背圧弁４２の設定圧力に制御できる。これにより、ベントアップ防止装置３００は、溶融樹脂のベントアップを防止すると共に、溶融樹脂から排出されるガス成分量を調整できる。特に、溶融樹脂に物理発泡剤として加圧流体を含有させる発泡成形にベントアップ防止装置３００を用いる場合、成形前に余剰な物理発泡剤がベント２０３から排出されるが、ベントアップ防止装置３００は、本体３０内部の圧力を調整することにより、溶融樹脂内の物理発泡剤の圧力及び濃度を安定化させることができる。発泡成形にベントアップ防止装置３００を用いる場合、ベントアップ防止装置３００の内の雰囲気、即ち、ニードル弁３１（押圧部材）の周囲の雰囲気は、物理発泡剤を接触混練するときに到達する最高圧力以下で、且つ大気圧以上に制御することが好ましく、１〜１０ＭＰａの圧力に制御することが特に好ましい。大気圧以上の加圧状態とすることで、溶融樹脂の急減圧による急激な体積膨張も抑制でき、ベントアップの抑制にも貢献できる。
【００２７】
また、本実施形態では、ニードル弁３１（押圧部材）の表面、及びニードル弁３１の勘合面、即ち、ニードル弁３１を移動可能に保持する縦孔３０ｂを形成する側面には、フッ素ポリマーを含有する複合めっきが２０μｍ形成されている。これにより、押圧部材及びその勘合面は、溶融樹脂との密着性が低下して溶融樹脂が付着し難くなり、溶融樹脂の押し戻し機能の低下を抑制できる。
【００２８】
次に、図３（ａ）及び（ｂ）に示す、本実施形態のベントアップ防止装置３００の駆動方法について説明する。可塑化シリンダ２１０内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすると、溶融樹脂からガス成分が分離され、ガス成分はベント２０３内に設けられる開口３０ｃから可塑化シリンダ２１０の外部へ排出されようとする。このため、開口３０ｃを封止しているニードル弁の先端３１ａには、ガス成分により上方向に圧力がかかる。一方、ベントアップ防止装置３００では、モータ３４を駆動することにより、切欠き３２ａを有する回転ドラム３２を一定速度で常時回転させる。これにより、ニードル弁３１の端部３１ｂに、回転ドラム３２の外周曲面３２ｂと、切欠き３２ａとが、交互に接触又は対向することになる。
【００２９】
図３（ａ）に示すように、回転ドラム３２の外周曲面３２ｂがニードル弁の端部３１ｂに接触しているとき、ニードル弁３１は上方向に移動することができないため、先端３１ａは開口３０ｃを封止する。次に、回転ドラム３２が回転して、切欠き３２ａがニードル弁３１の先端３１ｂに対向すると、図２（ｂ）に示すように、ガス成分による上方向の圧力によりニードル弁３１が上方向へ押し上げられ、先端３１ｂは切欠き３２ａに接触する。これにより、開口３０ｃが開放され、縦孔３０ｂの先端（底）とニードル弁の先端３１ｂとの間に隙間Ｓが形成される。本実施形態では、回転ドラム３２の回転により、ニードル弁３１が縦孔３０ｂ内で上下方向に移動を繰り返し、これに伴い開口３０ｃの封止と開放が交互に繰り返される。即ち、回転ドラム３２を含む駆動機構は、カム機構のように動作する。ニードル弁３１は、ベント２０３内で上下方向にピストン運動するピストンであり、図３（ａ）に示す状態と図３（ｂ）に示す状態が交互に繰り返される。
【００３０】
図３（ａ）に示す開口３０ｃが封止（閉鎖）されている状態において、開口３０ｃからガス成分の排出、及び溶融樹脂のベントアップは生じない。一方、図３（ｂ）に示す開口３０ｃが開放されている状態においては、溶融樹脂から分離したガス成分は、開口３０ｃから隙間Ｓに排出され、溝（スリット）３０ｄを通って、本体３０内部に移動し、更に、排出配管４０を介して本体３０ｃの外部へ排出される。また、開口３０ｃを開放することによって、図３（ｂ）に示すように、溶融樹脂７０が縦孔３０ｂ内に侵入した場合、ニードル弁３１は、下方向へ移動するときに、ベントアップする樹脂７０ａを可塑化シリンダ２１０内へ押し戻すことができる。開口３０ｃを開放する度に、溶融樹脂がベントアップする場合、ニードル弁３１（押圧部材）は、所定の周期で周期的にベントアップする溶融樹脂７０ａを可塑化シリンダ２１０内へ押し戻す。
【００３１】
開口３０ｃが開放されている開放時間及び開閉サイクル等は、ニードル弁３１の上下移動（ピストン運動）の周期によって任意の値に設定でき、本実施形態では、切り欠きの大きさ等の回転ドラム３２の形状及び回転数によって制御できる。例えば、回転ドラム３４の回転数を高くすると、開口３０ｃの開放時間及び開閉サイクルは短くなる。溶融樹脂の排出速度よりもガス成分の排出速度の方が速いため、回転ドラム３４の回転数を高くすることで、ベントアップの発生を未然に抑制しながら、ガス成分の排出を促進することができる。本実施形態では、ニードル弁３１を駆動するための駆動機構、プーリ３３、モータ３４及びエンドレスベルト３５を大気圧雰囲気である本体３０の外部に設けている。そのため、本体３０内部を加圧状態とした場合であっても、本体内部の圧力とは無関係に、回転ドラム３２を高速で回転させることができる。
【００３２】
本実施形態のニードル弁３１（押圧部材）は、可塑化シリンダに設けられたベントの開閉を行う開閉部材であり、所定の周期で周期的に前記ベントを開閉する。ベント内に設けられた開口３０ｃの開閉サイクル（周期）を短くすることにより、ベントアップの発生を未然に抑制することができる。しかし、本実施形態のニードル弁３１は、単なるベントの開閉機構ではなく、上下方向に移動することにより、ベントアップする溶融樹脂を機械的に可塑化シリンダ内へ押し戻すため、確実にベントアップを抑制又は防止することができる。
【００３３】
また、本実施形態では、ニードル弁３１の一部は、ベント２０３内に挿入されており、ベント２０３内で上下方向に移動している。溶融樹脂を可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、ニードル弁３１の一部がベント２０３に挿入されていることで、ベント内に侵入した直後のベントアップ初期段階の溶融樹脂を可塑化シリンダ内に押し戻すことができる。これにより、ベントアップした溶融樹脂がベント内で固化し、ベントを塞ぐことを未然に防止できる。
【００３４】
本実施形態において、ベントアップ防止装置３００を駆動させるタイミングは任意であり、可塑化シリンダ２１０の使用中、連続して駆動して常にベントアップを防止又は抑制してもよい。また、本発明者らの検討によれば、成形方法によっては、ベントアップの発生し易いタイミングが成形サイクルの中である程度決まっている。したがって、ベントアップ防止装置３００が使用される成形装置１０００の成形サイクルと同期させ、成形サイクルにおけるベントアップが発生し易いタイミングにのみベントアップ防止装置３００を駆動させてもよい。例えば、加圧流体を溶融樹脂に混合する成形方法では、加圧流体を含有する溶融樹脂を減圧した直後にベントアップが発生し易いので、このタイミングでベントアップ防止装置３００を駆動させる。ベントアップ防止装置３００の駆動と、成形装置１０００の成形サイクルとを同期させる方法としては、例えば、成形装置１０００の可塑化シリンダに内設されるスクリュ２０の位置を検出し、スクリュ２０の位置に基づいてベントアップ防止装置３００の駆動の開始及び停止を制御する。
【００３５】
このような成形装置１０００の成形サイクルと同期したベントアップ防止装置３００の駆動は、図示しない制御装置によって制御してもよい。ベントアップ防止装置３００自体が制御装置を備えていてもよいし、また、ベントアップ防止装置３００が取り付けられる成形装置を制御する制御装置がベントアップ防止装置３００を制御してもよい。また、図１には図示しないが、可塑化シリンダ２１０の上流側の後端部には、スクリュ２０を回転させる回転モータなどの回転駆動手段と、スクリュ２０を前後進させるためのボールネジ及びそれを駆動させるモータなどの移動手段とが接続されている。ベントアップ防止装置３００の回転モータ３４は、これらスクリュの回転駆動手段又は移動手段のモータと同期させてもよい。
【００３６】
本実施形態のベントアップ防止装置３００は、ベントアップを検出する検出器を必要としない。本実施形態では、ベントアップ発生の有無とは無関係に、連続してベントアップ防止装置３００を駆動して、常にベントアップを防止又は抑制してもよい。また、ベントアップを検出せずとも、成形装置１０００の成形サイクルと同期させることで、成形サイクルにおけるベントアップが発生し易いタイミングにのみベントアップ防止装置３００を駆動させることができ、効率的にベントアップを抑制又は防止できる。本実施形態のベントアップ装置３００は、ベントアップ検出器を有さないため、構造をシンプルにでき、コスト削減を図ることができる。
【００３７】
以上、図１〜図３に示す本実施形態のベントアップ防止装置３００について説明したが、本実施形態は本発明の好適な形態の例であり、本発明は、これに限定されない。例えば、本実施形態では、ベント２０３から排出されるガス成分が通過する溝３０ｄを本体３０の縦穴３０ｂを形成する側面に形成したが、ガス成分が通過する溝をニードル弁３１の側面に形成してもよいし、また、形成しなくてもよい。ガス成分が通過する溝を形成しない場合、ガス成分排出スピードは低下するが、縦孔３０ｂとニードル弁３１との間の隙間（クリアランス）からガス成分を排出することが可能である。また、本実施形態では、ニードル弁（押圧部材）３１の周囲の雰囲気を加圧状態に制御するが、背圧弁４２を開放するか、又は蓋３９を開放することにより、周囲の雰囲気を大気圧としてもよい。更に、本実施形態のベントアップ防止装置３００は、１つのベント２０３を有する可塑化シリンダ２１０に取り付けられ、本体３０内には、ニードル弁３１及び回転ドラム３２が、それぞれ１つ配置されているが、複数のベントを有する可塑化シリンダに取り付けられるベントアップ防止装置であって、それぞれのベントに対応する複数の回転ドラム及びニードル弁を有する構造であってもよい。この場合、１本の回転軸３６に複数の回転ドラムを取り付けることで、１つのモータ３４によって複数のニードル弁を同時に上下方向に反復駆動させることができる。更に、複数の回転ドラムの形状をそれぞれ変えることにより、複数のベントの開閉のタイミングをずらすこともできる。
【００３８】
［第２の実施形態］
本実施形態では、上述したベントアップ防止装置３００を用いた成形体の製造方法について、図４を参照しながら説明する。まず、図１に示す、ガス成分を外部に排出するベント２０３にベントアップ防止装置３００が接続した可塑化シリンダ２１０内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする（ステップＳ１）。可塑化シリンダとしては、スクリュを回転自在に内設し、バンドヒータ等の加熱手段を備える汎用の可塑化シリンダを用いることができる。
【００３９】
本実施形態に用いる熱可塑性樹脂は任意であり、例えば、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ナイロン等のポリアミド、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリテーテルエーテルケトン、ＡＢＳ系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、ガラス繊維、タルク、カーボン繊維等、各種無機フィラー等を混練させることもできる。一般に非強化樹脂と称される無機フィラーを含有しない樹脂は、強化樹脂（無機フィラーを含有する樹脂）と比較して、可塑化溶融時の粘度が低くベントアップを生じ易い。したがって、ベントアップを抑制する本実施形態の成形方法は、非強化樹脂を用いた成形方法として有効である。
【００４０】
また、本実施形態では、予備乾燥を行っていない熱可塑性樹脂を用いることもできる。吸水した未乾燥の樹脂をそのまま成形すると、成形体の外観が著しく悪くなるため、従来の成形体の製造方法では、原料となる熱可塑性樹脂の水分を取り除くために予備乾燥が行われる。例えば、ポリカーボネートの場合、約１２０℃で８時間程度の予備乾燥が必要である。本実施形態では、溶融樹脂中の水分もガス成分としてベントから排出除去できるため、原料となる熱可塑性樹脂の予備乾燥が不要となり、低コストで且つ効率的に樹脂成形体を製造できる。
【００４１】
本実施形態では、可塑化シリンダに加圧窒素又は加圧二酸化炭素等の加圧流体を導入して、溶融樹脂と加圧二酸化炭素を混合する。本実施形態では、加圧流体を物理発泡剤として用い発泡成形を行う。加圧流体の可塑化シリンダへの導入圧力及び温度は、加圧流体の種類によっても適切な条件は異なり、任意であるが、密度が高く安定であることから液体状態もしくは超臨界状態が好ましい。加圧窒素又は加圧二酸化炭素を加圧流体として用いる場合には、圧力は３〜２５ＭＰａ、温度は１０℃〜１００℃であることが好ましい。圧力が３ＭＰａ以上であれば安定して可塑化シリンダ２１０へ導入でき、２５ＭＰａ以下であれば装置への負荷が小さくなる。また、温度が１０℃〜１００℃の範囲であれば、系内での加圧流体の制御が容易となる。尚、本実施形態において加圧流体として用いる加圧窒素及び加圧二酸化炭素は、可塑化シリンダ２１０内で瞬時に高温になり圧力も変動する。よって、上述の加圧流体の状態、温度及び圧力は、加圧シリンダ２１０に導入する前の安定な状態の加圧流体の状態、圧力及び温度の値である。
【００４２】
加圧流体を調製する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を使用できる。例えば、シリンジポンプなどの加圧手段により液体状態の加圧流体を加圧して調製できる。また、本実施形態では、溶融樹脂の成形前に、溶融樹脂中の加圧流体をベントから排出し、溶融樹脂中の加圧流体濃度を調整できる。したがって、可塑化シリンダへの導入の段階で加圧流体の導入量を厳密に制御しなくてもよい。
【００４３】
加圧流体を可塑化シリンダへ供給する方法は任意の方法を使用できる。例えば、加圧流体を可塑化シリンダに間欠的に導入してもよいし、連続的に導入してもよい。また、加圧流体の導入は、安定な送液が行えるシリンジポンプを利用し、導入量を制御してもよい。
【００４４】
本実施形態では、可塑化シリンダ２１０の使用中、ベントアップ防止装置３００を連続して駆動する。ニードル弁３１は縦孔３０ｂ内で上下方向に移動を繰り返し、これに伴い開口３０ｃの開放と封止（閉鎖）が交互に繰り返される。図３（ｂ）に示すように、開口３０ｃが開放されると、溶融樹脂から分離したガス成分は開口３０ｃから可塑化シリンダ２１０の外部へ排出され、隙間Ｓ及び溝（スリット）３０ｄを通って本体３０内部に移動し、更に、排出配管４０を介して本体３０ｃの外部へ排出される（ステップＳ２）。ガス成分とは、熱可塑性樹脂が含有する未反応モノマー、溶剤、水分等の低分子の揮発性成分である。これらは、熱可塑性樹脂が加熱され可塑化溶融状態となることで、ガス成分（気体）となり溶融樹脂から分離し、ベントから可塑化シリンダの外部へ排出される。ガス成分を溶融樹脂の成形前に取り除くことにより、製造される成形体の耐性等を向上させることができる。また、溶融樹脂中の水分もベントから排出除去できるため、原料となる熱可塑性樹脂の予備乾燥が不要となり、低コスト且つ効率的に成形体を製造できる。
【００４５】
本実施形態では、溶融樹脂に加圧流体を混合するため、余剰な加圧流体もガス成分として溶融樹脂から分離され、ベント２０３から可塑化シリンダ２１０外に排出される。また、ベントアップ防止装置３００の背圧弁４２により、ニードル弁３１（押圧部材）の周囲の雰囲気を加圧状態に制御することが好ましい。これにより、溶融樹脂内の加圧二酸化炭素の圧力と濃度を安定化させることができる。ニードル弁３１（押圧部材）の周囲の雰囲気は、加圧流体（物理発泡剤）を接触混練するときに到達する最高圧力以下で、且つ大気圧以上の加圧状態に制御することが好ましく、１〜１０ＭＰａの圧力に制御することが特に好ましい。
【００４６】
溶融樹脂に加圧流体が混錬されると樹脂粘度が低下した状態になり、更に、排気のため減圧されることで樹脂が体積膨張してベントアップが生じ易い。本実施形態では、ニードル弁３１が上下方向に移動を繰り返すことで、図３（ｂ）に示すように溶融樹脂７０が縦孔３０ｂ内に侵入しても、ニードル弁３１が下方向へ移動するときに、ベントアップする樹脂７０ａを塑化シリンダ２１０内へ押し戻す（ステップＳ３）。これにより、ベントアップした溶融樹脂がベントを閉塞することを防止又は抑制でき、溶融樹脂の連続成形を円滑に行うことができる。
【００４７】
ガス成分が溶融樹脂から分離された後、溶融樹脂を可塑化シリンダ２１０の先端部から射出又は押出し、所望の形状に成形する（ステップＳ４）。本実施形態では、所定の内部形状を有する金型内に溶融樹脂を射出充填し、物理発泡剤を含む溶融樹脂を急減圧して発泡セルが形成された成形体（発泡成形体）を製造する。
【００４８】
以上、図４に示す本実施形態の成形体の製造方法について説明したが、本実施形態は本発明の好適な形態の例であり、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は溶融樹脂に加圧流体を混合して発泡成形体を行ったが、非発泡成形体を製造してもよいし、溶融樹脂には加圧流体を混合しなくてもよい。また、本実施例では、ベントアップ防止装置３００の背圧弁４２により、ニードル弁３１（押圧部材）の周囲の雰囲気を加圧状態に制御するが、背圧弁４２又は蓋３９を開放して雰囲気を大気圧としてもよい。また、本実施形態では、可塑化シリンダ２１０の使用中、ベントアップ防止装置３００を連続して駆動するが、成形装置１０００の成形サイクルと同期させ、成形サイクルにおけるベントアップが発生し易いタイミングにのみベントアップ防止装置３００を駆動させてもよい。
【００４９】
また、機能性材料を加圧流体に溶解し、加圧流体と共に可塑化シリンダへ導入し、溶融樹脂と混合してもよい。これにより、機能性材料を含有する成形体を製造できる。機能性材料としては、加圧流体に溶解又は分散でき、得られる成形体に所定の機能を付与できるものであれば特に制限されない。このような機能性材料としては、例えば、有機金属錯体、金属アルコキシド等の無機粒子或いはその前駆体、炭素繊維、ガラス繊維等の無機フィラー或いはその修飾化合物、各種樹脂のアロイ化を促進させるための相溶化剤、界面活性剤、染料、ナノカーボン、帯電防止剤、難燃材料などが挙げられる。加圧流体中の機能性材料の濃度は、使用する機能性材料の種類、目的とする成形体の機能を考慮して適宜選択することができ、特に制限されないが、溶融樹脂への浸透性や混合高圧流体中の機能性材料の凝集を考慮すれば、好ましくは飽和溶解度以下である。特に高温になる成形装置の可塑化シリンダ内では急激に加圧流体の密度が低下するので、機能性材料の濃度は、飽和溶解度の１〜５０％程度が好ましい。
【００５０】
以下、本発明を実施例に基づき更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００５１】
［実施例１］
本実施例では、熱可塑性樹脂として、無機フィラーを含有しない非強化６ナイロン（東レ製、ＣＭ１００７）を用い、物理発泡剤として加圧窒素を用いて発泡成形体を製造した。尚、本実施例で用いた非強化６ナイロンは、約１００℃で約４時間の予備乾燥を行った。
【００５２】
［成形装置］
図１に示す本実施例に用いた成形装置１０００について説明する。成形装置１０００は、可塑化シリンダ２１０及びベントアップ防止装置３００を有する混練装置２００と、物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０に供給する物理発泡剤供給装置１００と、金型２５２が設けられた型締めユニット２５０と、物理発泡剤供給装置１００、混練装置２００、及び型締めユニット２５０を動作制御する制御装置（不図示）を備える。また、混練装置２００には、ノズル先端２９にエアシリンダ２７の駆動により開閉するシャットオフバルブ２６が設けられ、可塑化シリンダ２１０の内部を高圧に保持できる。ノズル先端２９には、金型が密着し、金型が形成するキャビティ内に、ノズル先端２９から溶融樹脂が射出充填される。
【００５３】
図１に示す混練装置２００は、可塑化シリンダ２１０と、可塑化シリンダ２１０内に回転及び進退自在に配設されたスクリュ２０と、可塑化シリンダ２１０内に配置される上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２と、可塑化シリンダ２１０に接続する上述したベントアップ防止装置３００を備える。本実施形態では、可塑化シリンダ２１０内において、可塑化溶融された溶融樹脂は、図１における右手から左手に向かって流動する。したがって、本実施形態の可塑化シリンダ２１０の内部においては、図１における右手を「上流」又は「後方」、左手を「下流」又は「前方」と定義する。
【００５４】
更に、図示しないが、可塑化シリンダ２１０の上流側の後端部には、スクリュ２０を回転させる回転モータなどの回転駆動手段と、スクリュ２０を前後進させるためのボールネジ及びそれを駆動させるモータなどの移動手段とが接続されている。なお、本実施形態の混練装置２００は、従来公知の混練装置の構成と同様に、可塑化シリンダ２１０の後方側から見た場合に、スクリュ２０を反時計回りに回転させると溶融樹脂を前方（ノズル部側）に送る正回転をし、時計回りに回転させると逆回転するように構成されている。
【００５５】
可塑化シリンダ２１０の上部側面には、上流側から順に、熱可塑性樹脂を可塑化シリンダ２１０に供給するための樹脂供給口２０１、物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０内に導入するための導入口２０２、及び可塑化シリンダ２１０内からガス化した物理発泡剤を排気するためのベント２０３が形成されている。これらの樹脂供給口２０１、及び導入口２０２にはそれぞれ、樹脂供給用ホッパ２１１、及び物理発泡剤の導入バルブ２１２が配設されており、ベント２０３には、ベントアップ防止装置３００が接続されている。また導入バルブ２１２は、混練装置２００の外に設けられる、物理発泡剤供給装置１００と接続される。可塑化シリンダ２１０の外壁面には、バンドヒータ（図示せず）が配設されており、これにより可塑化シリンダ２１０が加熱されて、熱可塑性樹脂が可塑化される。さらに、可塑化シリンダ２１０の下部側面の導入口２０２と対向する位置及びベント２０３に対向する位置にはそれぞれ、圧力及び温度をモニターする図示しないセンサが設けられている。
【００５６】
このような構造の混練装置２００では、樹脂供給口２０１から可塑化シリンダ２１０内に熱可塑性樹脂が供給され、熱可塑性樹脂がバンドヒータによって可塑化されて溶融樹脂となり、スクリュ２０が正回転することにより下流に送られる。そして、導入口２０２近傍まで送られた溶融樹脂は、導入された物理発泡剤と高圧下、接触混練される。次いで、物理発泡剤と接触混練された溶融樹脂の樹脂内圧を、物理発泡剤を接触混練するときに到達する最高圧力以下に、溶融樹脂の雰囲気の圧力を調整して低下させることにより、ガス化した一部の物理発泡剤が溶融樹脂から分離し、ベント２０３からこのガス化した物理発泡剤が排気される。そして、さらに前方に送られた溶融樹脂はスクリュ２０の先端部に押し出され、溶融樹脂の圧力がスクリュ２０に対する反力となり、該反力でスクリュ２０が後退することにより計量が行われる。これにより、可塑化シリンダ２１０内では、上流側から順に、熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とする可塑化ゾーン２１、溶融樹脂と導入口２０２から導入される物理発泡剤とを高圧下、接触混練する高圧混練ゾーン２２、及び物理発泡剤と接触混練した溶融樹脂の樹脂内圧を低下させることにより、溶融樹脂から一部分離された物理発泡剤をベント２０３から排気する減圧ゾーン２３が形成される。なお、溶融樹脂と物理発泡剤との接触混練を効率的に行うため、可塑化シリンダ２１０に導入口２０２及びベント２０３をそれぞれ複数設け、可塑化シリンダ２１０内に高圧混練ゾーン２２及び減圧ゾーン２３をそれぞれ複数形成してもよい。この場合、複数のベント２０３に、複数のベントアップ防止装置３００をそれぞれ接続してもよい。
【００５７】
図１に示すように、上記可塑化ゾーン２１、高圧混練ゾーン２２、及び減圧ゾーン２３の間にはそれぞれ、これらのゾーン２１、２２、２３の連通状態を一時的に遮断する上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２が配設されている。これにより、例えば、物理発泡剤を高圧混練ゾーン２２に導入する際には、機械的に高圧混練ゾーン２２の上流側及び下流側がシールされ、確実に高圧混練ゾーン２２と隣接するゾーン２１、２３とを遮断できる。この結果、高圧混練ゾーン２２の圧力は高圧に維持されるので、物理発泡剤を溶融樹脂に効果的に浸透可能となる。上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２は、ゾーン２１、２２、２３の連通を遮断するものであれば、種々のものを利用できるが、スクリュ２０の回転状態に応じてこれらのゾーンの連通を遮断するものが好ましく、本実施形態では、上述の特許文献２（国際公開第２０１２／１２０６３７号）に開示される上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２を用いた。上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２は、スクリュ２０の逆回転により、ゾーン２１、２２、２３の連通を遮断することができ、スクリュ２０の正回転、回転の停止、又は逆回転の回転数の低下のいずれかにより、ゾーン２１、２２、２３を連通することができる。
【００５８】
物理発泡剤供給装置１００は、並列に接続された、３つの圧力１４ＭＰａの窒素ボンベ１０を含み、減圧弁１１及び圧力計１２、更に圧力計１３、背圧弁１４、圧力計１５を介して、可塑化シリンダ２１０の物理発泡剤の導入バルブ２１２に接続される。
【００５９】
［成形体の製造］
以上説明した図１に示す成形装置１０００を用いて発泡成形体を製造した。まず、物理発泡剤供給装置の窒素ボンベ１０の排出バルブを開放し、可塑化シリンダ２１０内に物理発泡剤を導入する導入バルブ２１２までの系内を加圧した。このとき、まず、減圧弁１１にて圧力計１２の表示が９ＭＰａになるように窒素の圧力を調整し、更に、圧力計１３の表示が８．５ＭＰａになるように背圧弁１４により窒素圧力を調整した。
【００６０】
一方、混練装置２００において、樹脂供給用ホッパ２１１から熱可塑性樹脂を供給し、可塑化ゾーン２１の外壁面に設けられたバンドヒータ（不図示）により可塑化ゾーン２１を加熱し、スクリュ２０を正回転させた。これにより、該熱可塑性樹脂を加熱、混練し、溶融樹脂とした。本実施例では、溶融樹脂の温度が２００〜２２０℃となるように可塑化シリンダ２１０の可塑化ゾーン２１を加熱した。
【００６１】
スクリュ２０を回転数１００ｒｐｍで正回転することにより、溶融樹脂を可塑化ゾーン２１から高圧混練ゾーン２２に流動させた。次に、溶融樹脂可塑化計量の途中において、スクリュ２０の回転を一旦停止した後、スクリュ２０を１秒間、逆回転させることで（回転数：５０ｒｐｍ）、上流側シール機構Ｓ１及び下流側シール機構Ｓ２によって、高圧混練ゾーン２２と、減圧ゾーン２３及び可塑化ゾーン２１との連通を遮断した。更に、回転数１０ｒｐｍの低速で５秒間逆回転を続け、その間に導入バルブ２１２を２秒開放し、可塑化シリンダ２１０内へ加圧窒素を導入した。加圧窒素導入時の高圧混練ゾーン２２における図示しない圧力センサによる可塑化シリンダ２１内部のモニター圧力は最高６ＭＰａとなった。本実施例では、溶融樹脂を成形する前に、溶融樹脂から過剰な窒素を分離、排出するため、可塑化シリンダ２１０への導入量は厳密に制御する必要がない。そのため、可塑化シリンダ２１０への加圧窒素導入量の精密な制御は行なわず、過剰な量を可塑化シリンダ２１０へ導入した。
【００６２】
高圧混練ゾーン２２に導入された物理発泡剤を、高圧混練ゾーン２２で溶融樹脂中に高圧状態で分散させた後、スクリュ２０を正回転に戻し、溶融樹脂を減圧ゾーン２３へ流動させた。
【００６３】
減圧ゾーン２３のベント２０３に取り付けられたベントアップ防止装置３００は、混練装置２００の駆動中、常時連続で駆動させた。本実施例では、回転ドラム３２の回転数が１００ｒｐｍとなるようにモータ３４を駆動させ、背圧弁３８は４ＭＰａに設定した。これにより、ベントアップ防止装置３００内部のニードル弁３１（押圧部材）の周囲の雰囲気を４ＭＰａの加圧状態とした。可塑化シリンダ２１０内の減圧ゾーン２３における図示しない圧力センサによるモニター圧力も常時４ＭＰａであった。
【００６４】
減圧ゾーン２３へ流動した溶融樹脂及び物理発泡剤は、減圧ゾーンの設定圧力、４ＭＰａまで圧力が低下した。これにより、余剰な物理発泡剤（窒素）はガス化して溶融樹脂から分離した。そして、図３（ｂ）に示すように、回転ドラム３２の切欠き３２ａがニードル弁３１の先端３１ｂに対向したとき、ガス成分はニードル弁３１を上方向へ押し上げ、開口３０ｃを開放し、開放された開口３０ｃから、可塑化シリンダ２１０の外部へ排出された。更に、ガス成分は、溝３０ｄを通過してベントアップ防止装置３００の本体３０の内部へ移動し、排出配管４０より成形装置１０００の外部へ排出された。
【００６５】
本実施例では、回転ドラム３２を１００ｒｐｍという高速で回転したため、開口３０ｃの開放時間及び開閉サイクルを短くでき、ベントアップを未然に防止することができた。それでも、ガス成分の排出と共に溶融樹脂のベントアップが生じた場合には、ニードル弁３１により、ベントアップする溶融樹脂７０ａを可塑化シリンダ２１０内へ押し戻すことができた。
【００６６】
更に、スクリュ２０を正回転にすることにより、余剰な物理発泡剤（ガス成分）が分離された溶融樹脂を可塑化シリンダ２１０の先端部に送り、溶融樹脂の可塑化計量を完了した。その後、シャットオフバルブ２６を開放して、温度１００℃に調整された金型２５２内に溶融樹脂を射出速度１００ｍｍ／ｓで射出充填し、発泡成形体を得た。ソリッド（非発泡成形体）成形時の計量ストロークが８０ｍｍであるのに対し、本実施例では７０ｍｍの計量ストロークで射出充填し、保圧はかけなかった。本実施例で得られた発泡成形体には、セル径３０μm〜５０μmの微細なセルが形成されており、同材料から製造される非発泡成形体と比較して、比重が１５％低減した。
【００６７】
本実施例は、非強化樹脂及び加圧流体を用いたベントアップが生じ易い条件であるにもかかわらず、ベントアップ防止装置を用いることにより、ベントアップした溶融樹脂によりベントが閉塞されることなく、発泡成形体を製造することができた。また、本実施例では、物理発泡剤の導入量や圧力を制御していないにも関わらず、超臨界流体を用いた発泡成形法と同等の微細な発泡セルを有する発泡体が得られた。
【００６８】
［実施例２］
本実施例では、実施例１と同様の無機フィラーを含有しない非強化ナイロンを用い、図１に示す成形装置１０００を使用したが、非強化ナイロンの予備乾燥は行わず、また物理発泡剤を用いずに非発泡成形体を製造した。
【００６９】
本実施例では、物理発泡剤の可塑化シリンダへ２１０への供給は行わず、また、可塑化スクリュ２０を逆回転することなく、一定回転数で正回転することにより熱可塑性樹脂の可塑化計量を行い、ソリッド（非発泡成形体）成形時の製造条件である８０ｍｍの計量ストロークで金型に射出充填し、非発泡成形体を製造した。また、ベントアップ防止装置３００においては、蓋３９を開放し、ニードル弁３１の周囲の雰囲気を大気圧とした。これ以外は、実施例１と同様の方法により、ベントアップ防止装置３００を用いて溶融樹脂のベントアップを抑制又は防止した。
【００７０】
本実施例では、ベントアップした溶融樹脂によりベントが閉塞されることなく成形体を製造することができた。また、本実施例で得られた成形品は、外観特性に優れ、原料樹脂の予備乾燥を行っていないのにもかかわらず、水分残渣の影響は認められなかった。
【００７１】
以上、実施形態及び実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明によれば、ベントアップ防止装置を用いることで、成形体製造中の溶融樹脂のベントアップにより、ベントが閉塞されることを抑制、又は防止できる。これにより、成形体を工業的に安定して連続製造できる。
【符号の説明】
【００７３】
３０        本体
３０ａ      挿入部
３１        ニードル弁
３２        回転ドラム
３３        プーリ
３４        モータ
３５        エンドレスベルト
３６        回転軸
３７        高圧シール
３８        ボールベアリング
３９        蓋
１００      物理発泡剤供給装置
２００      混練装置
２０３      ベント
２１０      可塑化シリンダ
３００      ベントアップ防止装置
２５０      型締めユニット
２５２      金型
１０００    成形装置
【図１】
2014200936.tif 000003
【図２】
2014200936.tif 000004
【図３】
2014200936.tif 000005
【図４】
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