(57)【要約】【課題】不活性ガスの注入部において樹脂の付着を確実に防止できる発泡成形用の射出装置を提供する。【解決手段】本発明は、加熱シリンダ（２）とスクリュ（３）とからなり、加熱シリンダ（２）内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間（６）と樹脂の圧力が低下する飢餓区間（９）と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間（１０）とが流れ方向に順次形成され、飢餓区間（９）において不活性ガスを注入する注入部（３０）が設けられた射出装置（１）を対象とする。そして注入部（３０）は所定の弁機構（３１）を備え、該弁機構（３１）の弁体（３２）は加熱シリンダ（２）のボア（２ａ）に開口している注入口（３５）をボア（２ａ）近傍において開／閉するように構成する。さらに飢餓区間（９）に樹脂圧力を検出する圧力センサ（３８）を設ける。【選択図】  図１
2018199306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内には、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられた射出装置であって、
前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体は前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっていることを特徴とする発泡成形用の射出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の射出装置において、前記弁体はニードル弁からなることを特徴とする発泡成形用の射出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の射出装置において、前記加熱シリンダは前記飢餓区間において樹脂の圧力を検出する圧力センサが設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出装置。
【請求項４】
射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられ、前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、
前記スクリュの回転中は前記弁体を駆動して前記注入口を閉じるようにし、
前記スクリュの回転停止中は前記弁体を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法。
【請求項５】
射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられ、前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、
前記スクリュの回転中は、前記圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときは前記弁体を駆動して前記注入口を開き、大きいときは前記弁体を駆動して前記注入口を閉じるようにし、
前記スクリュの回転停止中は前記弁体を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂に不活性ガスを注入し、これを射出して発泡成形品を成形するようになっている射出装置、およびそのような射出装置によって発泡成形品を成形する成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内部に微細な気泡が多数形成されている成形品すなわち発泡成形品は、軽量であるだけでなく強度にも優れている。またヒケ、ソリ等の成形不良も防止することができ、寸法精度の高い成形品を得ることができる。従って発泡成形品の応用分野は広い。射出成形により発泡成形品を得るには発泡剤を樹脂に混入させる必要がある。発泡剤には、熱により分解して気体を発生させる化学発泡剤もあるが、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスからなる物理発泡剤もある。不活性ガスを使用する場合、加熱シリンダ内で溶融した樹脂に、所定の圧力で不活性ガスを注入し、樹脂中に不活性ガスが飽和状態になるようにする。これを金型に射出すると、樹脂中で圧力が解放されて不活性ガスが気泡化する。樹脂が冷却固化すると発泡成形品が得られる。不活性ガスからなる物理発泡剤は浸透力が強く、化学発泡剤に比して樹脂中に均一に分散し易い。従って得られる発泡成形品において発泡ムラが発生しにくく微細な気泡が得られるという優れた特徴がある。ところで、不活性ガスを樹脂に注入するとき、高圧高温の超臨界状態にして注入する方法が周知であり、このようにすると樹脂中への浸透力が強く、発泡成形品には非常に微細な気泡が形成され優れてはいる。しかしながら不活性ガスを超臨界状態にするために所定の装置が必要となり、コストが大きい。これに対して、加熱シリンダ内で樹脂を比較的低圧にして、所定圧力の不活性ガスを注入し、加熱シリンダ内で不活性ガスを浸透させる方法もある。この方法により発泡成形を実施する装置は、超臨界状態にする装置が不要であるので、比較的コストは小さい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７９５４５号公報
【０００４】
後者の方法で樹脂に不活性ガスを注入して射出する射出装置は、色々提案されている。例えば特許文献１にも、比較的構造がシンプルな射出装置５０が記載されている。この射出装置５０も、図６に示されているように、加熱シリンダ５１と、この加熱シリンダ５１内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ５２とからなる。スクリュ５２は、スクリュ溝が浅くなっている２箇所の圧縮部、つまり第１、２の圧縮部５４、５６が形成され、第１、２の圧縮部５４、５６の間にスクリュ溝の深い低圧部、つまり飢餓部５５が形成されている。飢餓部５５は輸送量が大きくなっており、樹脂が加熱シリンダ５１内で溶融して前方に送られるとき、飢餓部５５における樹脂の圧力は大気圧近傍になる。このような飢餓部５５に対応するように、加熱シリンダ５１に注入部５７が設けられ、不活性ガス５８が注入されるようになっている。この射出装置５０においてホッパ５９から樹脂ペレットを投入しスクリュ５２を回転する。そうすると樹脂ペレットは溶融してスクリュ５２の前方に送られる。溶融樹脂が前方に送られるとき、第１の圧縮部５４で圧縮され、飢餓部５５で低圧にされる。この飢餓部５５で不活性ガス５８を注入する。第２の圧縮部５６で圧縮されると、溶融樹脂中に不活性ガス５８が混入されて飽和状態になる。このような樹脂がスクリュ５２の先端に計量される。図に示されていない金型に射出する。樹脂中で不活性ガスが気化して発泡成形品が得られる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載の射出装置５０も、樹脂を比較的低圧にして不活性ガスを注入するようになっている従来の他の射出装置と同様に、精度の高い発泡成形品を成形することができる。しかしながら解決すべき問題もある。具体的には、ベントアップの問題をあげることができる。射出装置５０を例にして説明すると、不活性ガスは樹脂が実質的に大気圧程度の低圧になる飢餓部５５において供給される。樹脂が計量されるとき飢餓部５５ではスクリュ５２の形状から樹脂圧が低圧になるはずであり、この部分では樹脂の液位は低下する。そうすると加熱シリンダ５１内の樹脂は不活性ガスの注入部７５において盛り上がることはないはずであり、ベントアップは発生しないと予想される。しかしながら、実際に長期間運転を繰り返すと、低圧の飢餓部５５であっても樹脂が跳ねたり、スクリュ５２のフライトの頂部近傍の樹脂が注入部にあたる等して、わずかずつではあるが注入部７５内に樹脂が付着する。付着した樹脂は成長する。すなわちベントアップが発生する。このようなベントアップにより注入部７５が閉鎖されることもある。また付着した樹脂は長期間高熱に晒されて劣化する。このようにして劣化した樹脂が加熱シリンダ５１内に落下すると、成形不良の原因になる。
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した射出装置を提供することを目的としており、具体的には、飢餓部において溶融樹脂に不活性ガスからなる物理発泡剤を注入し、それによって発泡成形品を成形するようになっている射出装置であって、長期間の運転において不活性ガスの注入部において樹脂の付着を確実に防止することができ、従って付着して変質した樹脂による成形不良の虞がない射出装置を提供することを目的としている。また、そのような射出装置によって発泡成形品を成形するとき、不活性ガスの注入部における樹脂の付着を防止することができる、成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、加熱シリンダとスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられた射出装置を対象とする。そして注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体は加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するように構成する。さらに飢餓区間に樹脂圧力を検出する圧力センサを設ける。
【０００８】
かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内には、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられた射出装置であって、前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体は前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっていることを特徴とする発泡成形用の射出装置として構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の射出装置において、前記弁体はニードル弁からなることを特徴とする発泡成形用の射出装置として構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の射出装置において、前記加熱シリンダは前記飢餓区間において樹脂の圧力を検出する圧力センサが設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出装置として構成される。
請求項４に記載の発明は、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられ、前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、前記スクリュの回転中は前記弁体を駆動して前記注入口を閉じるようにし、前記スクリュの回転停止中は前記弁体を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法として構成される。
請求項５に記載の発明は、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられ、前記注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようになっている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、前記スクリュの回転中は、前記圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときは前記弁体を駆動して前記注入口を開き、大きいときは前記弁体を駆動して前記注入口を閉じるようにし、前記スクリュの回転停止中は前記弁体を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法として構成される。
【発明の効果】
【０００９】
以上によると本発明は、加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、加熱シリンダ内には、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられた射出装置を対象としている。つまり、不活性ガスからなる物理発泡剤を使用して発泡成形品を成形する射出装置のうち、不活性ガスを超臨界状態にせずに所定の圧力で注入する射出装置を対象としている。本発明によると、注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体は加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するように構成されている。不活性ガスを所定の圧力で注入する射出装置においては、長期間運転すると注入部の注入口において樹脂の付着が発生することがあるが、本発明によると注入口を加熱シリンダのボア近傍で弁体が開／閉するようになっているので、樹脂の付着の虞がないときだけ弁体を開けばよく、樹脂の付着の虞があるときには弁体を閉じて付着を確実に防止できる。また、仮に樹脂が注入口に付着しても、弁体を開いて不活性ガスを注入するタイミングで不活性ガスの圧力で樹脂を吹き飛ばすことができる。つまり本発明に係る射出装置は不活性ガスの注入口において樹脂が付着し難く、付着したとしても速やかに吹き飛ばすことができ、いわゆるベントアンプの危険はない。他の発明によると、弁体はニードル弁からなる。ニードル弁は構造がシンプルであり、安価に装置を提供できる。さらに他の発明によると、加熱シリンダは飢餓区間において樹脂の圧力を検出する圧力センサが設けられている。そうすると飢餓区間の樹脂の圧力を検出して、ベントアップの危険がないときだけ弁体を開いて不活性ガスを注入でき、ベントアップの危険があるときには弁体を閉じることができる。つまり注入口において樹脂の付着を確実に防止できる。
【００１０】
他の発明によると、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられ、注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するようになっている射出装置における発泡成形品の成形方法として構成される。この発明によると、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、スクリュの回転中は弁体を駆動して注入口を閉じるようにし、スクリュの回転停止中は弁体を駆動して注入口を開くように構成される。スクリュを回転しているときには、回転するスクリュによって注入口近傍に樹脂が跳ね上げられたり、フライトによって前方に輸送される樹脂の一部が注入口に付着することがあるが、このときには弁体によって注入口を閉鎖しているので注入口への樹脂の付着を防止できる。そしてスクリュの回転を停止しているときには、注入口への樹脂の付着は発生しないので、弁体を駆動して注入口を開いても樹脂の付着は発生しない。これによってベントアップは確実に防止できる。他の発明によると、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられ、注入部は所定の弁機構を備え、該弁機構の弁体が加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するようになっている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形する方法を対象としている。そしてこの発明は、スクリュの回転中は、圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときは弁体を駆動して注入口を開き、大きいときは弁体を駆動して注入口を閉じるようにし、スクリュの回転停止中は弁体を駆動して注入口を開くようにするとして構成されている。この発明によると、注入口において樹脂の付着の虞がない、スクリュの回転停止中においては無条件で弁体を開いて不活性ガスを注入し、樹脂の付着の虞があるスクリュの回転中には、樹脂圧力がしきい値より小さいときだけ弁体を開くようにしている。従って、スクリュの回転中であっても条件によって弁体を開いて不活性ガスを注入できる。これによってベントアンプを確実に防止しながら、十分な量の不活性ガスを注入できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施の形態に係る射出装置の正面断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る射出装置のスクリュに設けられているシール構造を、スクリュの軸と平行に切断して示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る射出装置に設けられている不活性ガスの注入部の弁機構の近傍を示す正面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る射出装置において実施する、第２の実施の形態に係る発泡成形品の成形方法を模式的に示す図である。
【図５】その（ア）は本発明の他の実施の形態に係る射出装置に設けられている不活性ガスの注入部の弁機構の近傍を示す正面断面図であり、その（イ）は、本発明の他の実施の形態に係る射出装置に設けられているシール構造をスクリュの軸と平行に切断して示す断面図である。
【図６】従来の射出装置を示す側面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る射出装置１も、従来の射出装置と同様に、型締装置等の他の装置と共に射出成形機の一部を構成している。射出装置１は、図１に示されているように、加熱シリンダ２と、この加熱シリンダ２内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ３とから概略構成されている。加熱シリンダ２の外周面には、複数枚のバンドヒータが巻かれているが、これらは図に示されていない。
【００１３】
本実施の形態に係る射出装置１は、スクリュ３の形状によって加熱シリンダ２内に複数の区間が形成されている。本実施の形態においてスクリュ３のフライトは、次に説明する降圧緩和区間５を除いて、一般的なピッチとリードのシングルフライトからなる。スクリュ３は、図に示されていないホッパ近傍においてはフライト間のスクリュ溝が比較的深く、樹脂を溶融しながら前方に送り出すようになっているが、所定の位置から後で説明するシール構造７にかけてスクリュ溝が浅く形成され、それによって樹脂が圧縮される第１の圧縮区間６が形成されている。シール構造７の前方、つまり下流には、シール構造７に隣接して降圧緩和区間５が形成され、そしてその下流にスクリュ溝が深い飢餓区間９が形成されている。飢餓区間９は、スクリュ溝が深く樹脂の輸送量が大きくなっているので、この区間９において樹脂の圧力が大気圧近傍まで低下することになる。本実施の形態に係る射出装置１は、このように樹脂の圧力が低下する飢餓区間９において、不活性ガスからなる物理発泡剤が注入される注入部３０が設けられている。この注入部３０からは、超臨界状態ではない、比較的低圧の不活性ガスが注入されるようになっている。注入部３０は本発明に特有の構造である弁機構を備えており、後で詳しく説明する。スクリュ３には飢餓区間９の前方つまり下流に、スクリュ溝が浅く樹脂が圧縮される第２の圧縮区間１０が形成されている。なお、本実施の形態においてはスクリュの形状のうち、スクリュ溝についてその深さが変化して第１、２の圧縮区間６、１０や飢餓区間９が形成されているようになっているが、スクリュの形状のうち、例えばフライトのピッチ、フライト幅等の他のフライト形状を変化させても同様の作用を奏する区間６、９、１０を形成することができる。
【００１４】
降圧緩和区間５について説明する。本実施の形態において降圧緩和区間５のフライトは２条フライトから構成されている。このように２条フライトから構成されているので、降圧緩和区間５において送り出される溶融樹脂は、粘性が小さくても流れが乱れたり逆流することなく、滑らかに下流に送られることになる。このような降圧緩和区間５は、スクリュ溝が深い深溝部１２、１２と、浅い浅溝部１３、１３とが軸方向に少なくとも交互に２カ所以上形成されている。これらの浅溝部１３、１３が奏する絞り作用によって、降圧緩和区間５において溶融樹脂が先方に送られるときに圧力が緩やかに降下し、スクリュ３の回転が停止したときには不活性ガスを含んだ溶融樹脂の逆流が阻害される。
【００１５】
本実施の形態に係るスクリュ３にはシール構造７が設けられている。シール構造７は、第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５とを仕切り、樹脂の逆流を防止する構造であればどのような構造でもよい。本実施の形態を説明すると、シール構造７は、図２に示されているように、シール１５と、圧力の調整作用を奏する流動制御機構１６とからなる。シール１５は、スクリュ３の外周面の所定の溝に摺動自在に嵌合されている。このシール１５は、その外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接して摺動するようになっており、これによって加熱シリンダ２内が上流側の第１の圧縮区間６と下流側の降圧緩和区間５とに液密的に仕切られている。流動制御機構１６は、シール構造７において１個あるいは複数個設けられている。流動制御機構１６は、第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５とを連通するようにスクリュ３内に明けられている連通路１８と、この連通路１８を開閉する弁機構１９とから構成されている。連通路１８は一部がテーパ状に縮径され、テーパ状の着座面２０が形成されている。この着座面２０に、弁機構１９を構成しているポペット弁２２の頭部２３が着座すると連通路１８が閉鎖される。ポペット弁２２は、傘状の頭部２３と軸部２４とから構成され、軸部２４には複数枚の皿バネ２６、２６、…が設けられている。このようなポペット弁２２は、皿バネ２６、２６、…と共に有底の穴が開けられているリティナ２７に入れられている。そしてリティナ２７はその外周面に形成されている雄ねじによって連通路１８の内周面に形成されている雌ねじに螺合され、固定されている。従ってポペット弁２２は、皿バネ２６、２６、…によって付勢されて頭部２３が着座面２０に押しつけられ、連通路１８を閉鎖している。このポペット弁２２は、第１の圧縮区間６内の溶融樹脂が所定の圧力になると皿バネ２６、２６、…の付勢に抗して後退し、第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５とが連通して溶融樹脂が降圧緩和区間５に流動することになる。なお、リティナ２７には樹脂路２８が明けられていて、第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５とが連通すると溶融樹脂はこの樹脂路２８から降圧緩和区間５に流動することになる。第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５の圧力が等しいとき、あるいは降圧緩和区間５の圧力の方が高いときには、ポペット弁２２は着座面２０に着座して連通が遮断されるので、降圧緩和区間５から第１の圧縮区間６への溶融樹脂の逆流は完全に防止される。
【００１６】
本発明の実施の形態に係る不活性ガスの注入部３０について説明する。図１に示されているように、注入部３０は加熱シリンダ２の飢餓区間９において設けられている。注入部３０は、本実施の形態においてはニードル弁３２からなる弁体を有する弁機構３１を備えている点に特徴がある。図３には弁機構３１の一部が示されているが、弁本体３３と、この弁本体３３に収納されているニードル弁３２とから構成されている。弁本体３３は中空に形成され、不活性ガスが流れるようになっている。中空部分は弁本体３３の出口近傍においてテーパ状に縮径され、その後、小径の孔が底部において開口している。この孔が不活性ガスを加熱シリンダ２内に注入する注入口３５になっている。ニードル弁３２は、図に示されていないアクチュエータによって駆動されるようになっており、その先端部が弁本体３３の中空部分の縮径部分に着座すると注入口３５が閉鎖し、離間すると注入口３５が開口するようになっている。本実施の形態に係る弁構造３１は、その弁体３２によって注入口３５を開／閉する位置が、加熱シリンダ２のボア２ａの近傍になっている点に特徴がある。ボア２ａと、中空部分に対する弁体３２つまりニードル弁３２の閉鎖位置との距離あるいは隙間ｗは、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下であり、狭いほど注入口３５への樹脂の付着を防止することができる。このような注入部３０に対して、図１に示されているように、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが入れられたガスボンベ３６からの配管が接続されている。
【００１７】
本実施の形態に係る射出装置１には、飢餓区間９において加熱シリンダ２に圧力センサ３８が埋め込まれている。圧力センサ３８によって、飢餓区間９における樹脂圧力が監視され、後で説明するように弁機構３１の開閉の判断の基準にすることができるようになっている。
【００１８】
本発明の実施の形態に係る射出装置１は、不活性ガスを樹脂に注入して発泡成形品を成形できるようになっているが、本発明は不活性ガスの注入方法に特徴がある。注入方法は２種類ある。第１の注入方法は、スクリュ３の回転の停止中に不活性ガスを注入し、回転中は不活性ガスの注入を停止する方法である。最初に、この第１の注入方法によって不活性ガスを注入し、それによって発泡成形品を成形する、第１の実施の形態に係る成形方法を説明する。まず、スクリュ３の回転停止中に、注入部３０のニードル弁３２を開いて注入口３５から加熱シリンダ２内に不活性ガスを注入する。不活性ガスは、例えば３〜５ＭＰａ等の圧力で注入するようにする。加熱シリンダ２内の飢餓区間９に不活性ガスが充填される。スクリュ３の回転に先立って、ニードル弁３２を閉鎖し、不活性ガスの注入を停止する。スクリュ３を順方向に回転し、図１に示されていないホッパから樹脂材料を供給する。供給された樹脂材料は、加熱シリンダ２の熱とスクリュ３の回転の剪断力による熱によって溶融し、前方に送られて第１の圧縮区間６で圧縮される。第１の圧縮区間６の溶融樹脂の圧力は大きいので、シール構造７においてポペット弁２２が開き、溶融樹脂は降圧緩和区間５に送られ、その後飢餓区間９に送られる。飢餓区間９では樹脂の圧力が急速に低下して、例えば大気圧近傍になるが、降圧緩和区間５によって第１の圧縮区間６との圧力差が緩和される。第１の実施の形態に係る成形方法では、スクリュ３の回転中においてはニードル弁３２は閉鎖しているので、飢餓区間９における溶融樹脂は、仮に注入口３５に跳ね上がったとしても、注入口３５から弁機構３１内部には侵入しない。飢餓区間９において、予め注入されていた不活性ガスと溶融樹脂とが混練され、第２の圧縮区間１０に送られて圧縮される。そうすると樹脂中に不活性ガスが浸透して飽和状態になり、スクリュ３の先頭に計量される。所定量が計量されたら、スクリュ３の回転を停止する。加熱シリンダ２の先端には不活性ガスが注入された溶融樹脂が計量される。計量を完了する。スクリュ３の回転停止と共に注入部３０のニードル弁３２を開く。そうすると加熱シリンダ２内の飢餓区間９に不活性ガスが充填される。スクリュ３の回転が停止しているので、樹脂が注入口３５に跳ね上がる虞はない。仮に注入口３５近傍に樹脂が付着していても、ニードル弁３２を開いて不活性ガスが注入口３５から噴出するときに吹き飛ばされる。スクリュ３を軸方向に駆動して金型に溶融樹脂を射出する。金型内において溶融樹脂中で不活性ガスが気泡化し、発泡成形品が得られる。次の成形サイクルのために樹脂の計量を開始する。スクリュ３を回転する前に注入部３０のニードル弁３２を閉じる。すなわち注入口３５への樹脂の付着を防止する。スクリュ３を回転して計量を開始する。スクリュ３の回転によって前方に送られる溶融樹脂は、飢餓区間９において既に注入されている不活性ガスと混練される。そして第２の圧縮区間１０において樹脂中に不活性ガスが浸透して飽和状態になり、計量される。以下同様にして発泡成形品を成形する。
【００１９】
次に第２の注入方法によって不活性ガスを注入し、発泡成形品を成形する第２の実施の形態に係る発泡成形品の成形方法を説明する。第２の注入方法は、スクリュの回転の停止中に不活性ガスを注入する点は、第１の注入方法と同様であるが、スクリュの回転中には圧力センサ３８の圧力を監視して注入の有無を決定する。第２の実施の形態に係る発泡成形品の成形方法は、前実施の形態に係る成形方法と同様に、スクリュ３の回転停止中に、注入部３０のニードル弁３２を開いて注入口３５から加熱シリンダ２内に不活性ガスを注入する。加熱シリンダ２内の飢餓区間９に不活性ガスが充填される。スクリュ３を回転して樹脂を計量するとき、圧力センサ３８によって飢餓区間９における溶融樹脂の圧力を監視する。溶融樹脂の圧力が所定のしきい値を超えていれば、ニードル弁３２を閉鎖し、不活性ガスの注入を停止する。しきい値を超えなければ、ニードル弁３２を開放する。この様子が図４に示されている。スクリュ３を回転すると、樹脂材料は加熱シリンダ２の熱とスクリュ３の回転の剪断力による熱によって溶融し、前方に送られて第１の圧縮区間６で圧縮され、溶融樹脂は降圧緩和区間５に送られ、その後飢餓区間９に送られる。飢餓区間９において、引き続き溶融樹脂の圧力が監視され、しきい値と比較されてニードル弁３２の開／閉が制御される。圧力がしきい値を超えないとき、つまり図４において中段のグラフが「偽」のときは、ニードル弁３２を開く。圧力がしきい値を越えていないので樹脂の液位は低く、樹脂が跳ね上がって注入口３５に付着する虞はないからである。一方樹脂の圧力がしきい値を超えたら、つまり図４において中段のグラフが「真」になったら、ニードル弁３２によって注入口３５を閉鎖する。圧力がしきい値を越えたら樹脂の液位は高くなっており、注入口３５への樹脂の付着の虞があるからである。閉鎖することによって樹脂の付着が防止される。飢餓区間９において、不活性ガスと溶融樹脂とが混練され、第２の圧縮区間１０に送られて圧縮され、樹脂中に不活性ガスが浸透して飽和状態になる。スクリュ３の先頭に所定量の溶融樹脂が計量される。スクリュ３の回転を停止する。スクリュ３の回転が停止したら、飢餓区間９の溶融樹脂の圧力に拘わらず注入部３０のニードル弁３２を開く。加熱シリンダ２内の飢餓区間９に不活性ガスが充填される。スクリュ３を軸方向に駆動して金型に溶融樹脂を射出する。金型内において溶融樹脂中で不活性ガスが気泡化し、発泡成形品が得られる。次の成形サイクルのために樹脂の計量を開始する。スクリュ３を回転するとき、飢餓区間９における溶融樹脂の圧力を監視して、しきい値と比較し、既に説明したようにニードル弁３２の開／閉を制御する。以下同様にして発泡成形品を成形する。
【００２０】
本実施の形態に係る射出装置１は色々な変形が可能である。例えば、注入部３０の弁機構３１について変形が可能である。図５の（ア）には、他の実施の形態に係る弁機構３１’が示されている。この弁機構３１’は弁体がシャッター弁３９からなる。シャッター弁３９はアクチュエータ４０によってスライドされるようになっており、注入口３５を開／閉するようになっている。この注入部３０においても、加熱シリンダ２のボア２ａと、弁体３９の開閉部との距離あるいは隙間ｗは、好ましくは５ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以下で狭いほどよい。この実施の形態に係る弁機構３１を備えた射出装置１も、シャッター弁３９を駆動して上で説明した第１、２の注入方法を実施することができ、それによって注入口３５に樹脂が付着するのを防止できる。
【００２１】
本実施の形態に係る射出装置１は他の変形も可能で、例えばシール構造７について変形することができる。図５の（イ）には他の実施の形態に係るシール構造７’が示されている。この実施の形態に係るシール構造７’は、スクリュ３を縮径した縮径部４２と、この縮径部４２に所定の隙間を空けて設けられているシールリング４３とから構成されている。シールリング４３はその外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接していて外周面から溶融樹脂が流動することはない。つまり、このシールリング４３によって加熱シリンダ２内は上流側の第１の圧縮区間６と下流側の降圧緩和区間５とに液密的に仕切られている。シールリング４３が隙間を空けて嵌合している縮径部４２はその上流側において拡径されてテーパ面４５が形成されており、シールリング４３の上流側の端部もテーパ状に形成されている。スクリュ３において縮径部４２の前方には、シールリング４３が当接する当接部４６が形成されている。スクリュ３を回転して溶融樹脂を先方に送り出しているときは、第１の圧縮区間６の溶融樹脂の圧力は降圧緩和区間５の圧力より大きく、シールリング４３はスクリュ３に対して前方に移動して当接部４６に押し付けられる。このときシールリング４３のテーパ状の端部はテーパ面４５から離間して、縮径部４２とシールリング４３の内周面との隙間を介して第１の圧縮区間６と降圧緩和区間５とが連通して溶融樹脂が下流に流動する。なお、シールリング４３には端面に所定の切欠が形成されており当接部４６に当接しても溶融樹脂の流路が確保されるようになっている。一方、スクリュ３の回転を停止したり、あるいはスクリュ３を軸方向に駆動すると、降圧緩和区間５の溶融樹脂の圧力が第１の圧縮区間６の圧力より大きくなる。そうするとシールリング４３はテーパ面４５に着座して、連通は遮断され溶融樹脂の流動は阻害される。すなわち逆流が防止される。
【００２２】
本実施の形態に係る射出装置１は他の変形も可能である。例えば、スクリュ３においては降圧緩和区間５が設けられているが、これは樹脂の逆流を防止するためであって、逆流の虞がない場合には必須ではない。少なくとも加熱シリンダ２内において、第１の圧縮区間６と飢餓区間９と第２の圧縮区間１０とが順に設けられていれば、低圧の飢餓区間９において不活性ガスを注入することができる。
【実施例１】
【００２３】
本実施の形態に係る射出装置１によって、本実施の第１、２の形態に係る発泡成形品の成形方法を実施するとき、長期間の運転を実施しても注入口３５への樹脂の付着が発生しないことを確認するため、実験を行った。
実験方法：
図１に示されている本実施の形態に係る射出装置１を使用し、ポリプロピレンを樹脂材料として、窒素ガスからなる不活性ガスを溶融樹脂に注入し、所定の金型に射出して発泡成形品を成形するようにした。窒素ガスは１０ＭＰａで供給するようにした。
「実験１」
従来の方法で不活性ガスを注入する実験を行った。すなわちスクリュ３の回転の有無に拘わらずニードル弁３２を常時開にして成形サイクルを１００回連続で実施し、発泡成形品を得た。注入口３５を確認したところ、高さ２ｍｍ×横方向の長さ６ｍｍ程度の樹脂の付着が見られた。
「実験２」
本実施の第１の形態に係る発泡成形品の成形方法を行った。すなわち、スクリュ３の回転中はニードル弁３２を閉じ、停止中のみ開にして成形サイクルを１００回連続で実施し、発泡成形品を得た。注入口３５を確認したところ、樹脂の付着は見られなかった。
「実験３」
本実施の第２の形態に係る発泡成形品の成形方法を行った。すなわち、成形サイクルを１００回連続で実施して発泡成形品を得るとき、スクリュ３の回転中は圧力センサ３８によって樹脂圧力を監視し、しきい値を超えたらニードル弁３２を閉じ、しきい値以内であれば開いた。スクリュ３の停止中はニードル弁３２を開にした。注入口３５を確認したところ、樹脂の付着は見られなかった。
【符号の説明】
【００２４】
１      射出装置                ２      加熱シリンダ
３      スクリュ                ５      降圧緩和区間
６      第１の圧縮区間          ７      シール構造
９      飢餓区間              １０      第２の圧縮区間
１２      深溝部                １３      浅溝部
１５      シール                １６      流動制御機構
１８      連通路                １９      弁機構
２０      着座面                ２２      ポペット弁
２３      頭部                  ２４      軸部
２６      皿バネ                ２７      リティナ
２８      樹脂路                ３０      注入部
３１      弁機構                ３２      ニードル弁
３３      弁本体                ３５      注入口
３６      ガスボンベ            ３８      圧力センサ
３９      シャッター弁          ４０      アクチュエータ
【図１】
2018199306.tif 000003
【図２】
2018199306.tif 000004
【図３】
2018199306.tif 000005
【図４】
2018199306.tif 000006
【図５】
2018199306.tif 000007
【図６】
2018199306.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成30年10月15日(2018.10.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、
前記注入部にはニードル弁を設け、前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようにし、
前記スクリュの回転中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を閉じるようにし、
前記スクリュの回転停止中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法。
【請求項２】
射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、
前記注入部にはニードル弁を設け、前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようにし、
前記スクリュの回転中は、前記圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときは前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開き、大きいときは前記ニードル弁を駆動して前記注入口を閉じるようにし、
前記スクリュの回転停止中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、溶融樹脂に不活性ガスを注入し、これを射出して発泡成形品を成形する成形方法に関するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
本発明は、上記したような問題点を解決した発泡成形品の成形方法を提供することを目的としており、具体的には、射出装置において飢餓部において溶融樹脂に不活性ガスからなる物理発泡剤を注入し、それによって発泡成形品を成形するとき、長期間の運転において不活性ガスの注入部において樹脂の付着を確実に防止することができ、従って付着して変質した樹脂による成形不良の虞がない、発泡成形品の成形方法を提供することを目的としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明は上記目的を達成するために、加熱シリンダとスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられた射出装置を対象とする。そして注入部にはニードル弁を設け、加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するように構成する。そしてスクリュの回転中はニードル弁を駆動して注入口を閉じるようにし、スクリュの回転停止中はニードル弁を駆動して前記注入口を開くようにする。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、前記注入部にはニードル弁を設け、前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようにし、前記スクリュの回転中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を閉じるようにし、前記スクリュの回転停止中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法として構成される。
請求項２に記載の発明は、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、前記加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、前記飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形するとき、前記注入部にはニードル弁を設け、前記加熱シリンダのボアに開口している注入口を前記ボア近傍において開／閉するようにし、前記スクリュの回転中は、前記圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときは前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開き、大きいときは前記ニードル弁を駆動して前記注入口を閉じるようにし、前記スクリュの回転停止中は前記ニードル弁を駆動して前記注入口を開くようにすることを特徴とする、発泡成形品の成形方法として構成される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
本発明によると、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部が設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形する成形方法として構成される。この発明によると、注入部にはニードル弁を設け、加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するようにし、スクリュの回転中はニードル弁を駆動して注入口を閉じるようにし、スクリュの回転停止中はニードル弁を駆動して前記注入口を開くように構成される。スクリュを回転しているときには、回転するスクリュによって注入口近傍に樹脂が跳ね上げられたり、フライトによって前方に輸送される樹脂の一部が注入口に付着することがあるが、このときにはニードル弁によって注入口を閉鎖しているので注入口への樹脂の付着を防止できる。そしてスクリュの回転を停止しているときには、注入口への樹脂の付着は発生しないので、ニードル弁を駆動して注入口を開いても樹脂の付着は発生しない。また、仮に樹脂が注入口に付着しても、ニードル弁を開いて不活性ガスを注入するタイミングで不活性ガスの圧力で樹脂を吹き飛ばすことができる。つまり本発明に係る成形方法は不活性ガスの注入口において樹脂が付着し難く、付着したとしても速やかに吹き飛ばすことができ、いわゆるベントアップの危険はない。またニードル弁は構造がシンプルであり、安価に装置を提供できる効果も得られる。他の発明によると、射出装置が加熱シリンダと、該加熱シリンダ内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュとからなり、加熱シリンダ内に、少なくとも樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが樹脂の流れ方向に順次形成され、飢餓区間において不活性ガスを注入する注入部と圧力センサとが設けられている射出装置において、樹脂に不活性ガスを注入して射出して発泡成形品を成形する方法を対象としている。そしてこの発明は、注入部にはニードル弁を設け、加熱シリンダのボアに開口している注入口をボア近傍において開／閉するようにし、スクリュの回転中は、圧力センサによって樹脂の圧力を監視して所定のしきい値より小さいときはニードル弁を駆動して注入口を開き、大きいときはニードル弁を駆動して注入口を閉じるようにし、スクリュの回転停止中はニードル弁を駆動して注入口を開くように構成されている。この発明によると、注入口において樹脂の付着の虞がない、スクリュの回転停止中においては無条件でニードル弁を開いて不活性ガスを注入し、樹脂の付着の虞があるスクリュの回転中には、樹脂圧力がしきい値より小さいときだけニードル弁を開くようにしている。従って、スクリュの回転中であっても条件によってニードル弁を開いて不活性ガスを注入できる。これによってベントアップを確実に防止しながら、十分な量の不活性ガスを注入できる効果が得られる。