(57)【要約】【課題】低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形を可能とした射出成形機および発泡成形体の製造方法を提供する。【解決手段】射出成形機１は、シリンダ先端部１２に埋め込まれたスリーブ部材２０を有している。このスリーブ部材２０は、シリンダ先端部１２の樹脂流路１４を部分的に構成する筒状部２１を有している。この筒状部２１は、ガスが通過可能な多孔質部分２５を有しており、シリンダ先端部１２は、この筒状部２１の周囲に原料ガスが導入される導入空間１５が設けられている。そして、導入空間１５に原料ガスが導入されると、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、当該原料ガスの圧力より高くなるようにスクリュー３０を駆動する。【選択図】図７
2019198993.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡成形用の射出成形機であって、
シリンダと、
前記シリンダに収容されたスクリューと、
前記スクリューを回転および前後進させるスクリュー駆動部と、
前記シリンダの先端部に埋め込まれたスリーブ部材と、を有し、
前記スリーブ部材は、前記シリンダの先端部の樹脂流路を部分的に構成する筒状部を有し、
前記筒状部は、ガスが通過可能な多孔質部分を有し、
前記シリンダの先端部は、前記筒状部の周囲に原料ガスが導入される導入空間が設けられ、
前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、当該原料ガスの圧力より高くなるように前記スクリューを駆動することを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、前記樹脂流路内で前記原料ガスが超臨界状態となる圧力となるように前記スクリューを駆動することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項３】
前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、２０〜４０ＭＰａとなるように前記スクリューを駆動することを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【請求項４】
前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入される前に、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、当該原料ガスの圧力より低くなるように前記スクリューを駆動することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項５】
前記樹脂流路の出口を開閉する開閉機構をさらに有し、
前記開閉機構は、前記スクリュー駆動部による前記スクリューの駆動によって前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が前記原料ガスの圧力より高められる前に、前記出口を閉じることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項６】
前記スクリューは、前記シリンダ内の樹脂材料を前方に射出する際の当該樹脂材料の逆流を防止する逆流防止機能を有していることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項７】
前記導入空間に導入する原料ガスを供給する原料ガス供給部をさらに有し、
前記原料ガス供給部は、供給可能な原料ガスの最大圧力が３〜７ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載の射出成形機。
【請求項８】
シリンダと、前記シリンダに収容されたスクリューと、前記スクリューを回転および前後進させるスクリュー駆動部と、前記シリンダの先端部に埋め込まれたスリーブ部材と、を有し、前記スリーブ部材は、前記シリンダの先端部の樹脂流路を部分的に構成する筒状部を有し、前記筒状部は、ガスが通過可能な多孔質部分を有し、前記シリンダの先端部は、前記筒状部の周囲に原料ガスが導入される導入空間が設けられた、射出成形機で用いられる発泡成形体の製造方法であって、
前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記スクリューを駆動して、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力を、当該原料ガスの圧力より高くすることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡成形用の射出成形機および発泡成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、従来の発泡成形用の射出成形機の一例を特許文献１に開示している。この射出成形機は、加熱筒ヘッド内にスリーブを内蔵している。このスリーブは、多孔質材料をもって形成された部分を有し、当該部分に樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されている。そして、スリーブの周囲に超臨界状態のＣＯ２ガスやＮ２ガス等（これらを総称して「物理発泡剤」という）の導入空間を形成し、導入空間に噴射された物理発泡剤は多孔質材料が有する微細な空孔を通して樹脂通路内に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２３２５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような射出成形機は、超臨界状態の物理発泡剤を生成するために、ＣＯ２ガスやＮ２ガス等の原料ガスを２０〜３０ＭＰａ程度に昇圧している。しかしながら、このような高圧の流体である物理発泡剤は供給量の制御が難しく、物理発泡剤の量にばらつきが生じると、成形品の品質にもばらつきが生じてしまうという問題がある。また、原料ガスを高圧にする昇圧ポンプが必要となるので、装置が高価になってしまうという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形を可能とした射出成形機および発泡成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る射出成形機は、発泡成形用の射出成形機であって、シリンダと、前記シリンダに収容されたスクリューと、前記スクリューを回転および前後進させるスクリュー駆動部と、前記シリンダの先端部に埋め込まれたスリーブ部材と、を有し、前記スリーブ部材は、前記シリンダの先端部の樹脂流路を部分的に構成する筒状部を有し、前記筒状部は、ガスが通過可能な多孔質部分を有し、前記シリンダの先端部は、前記筒状部の周囲に原料ガスが導入される導入空間が設けられ、前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、当該原料ガスの圧力より高くなるように前記スクリューを駆動することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、シリンダの先端部に埋め込まれたスリーブ部材は、樹脂流路を部分的に構成する筒状部を有している。この筒状部は、ガスが通過可能な多孔質部分を有しており、シリンダの先端部は、この筒状部の周囲に原料ガスが導入される導入空間が設けられている。そして、導入空間に原料ガスが導入されると、樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、当該原料ガスの圧力より高くなるようにスクリューを駆動する。このようにしたことから、樹脂流路内の樹脂材料の圧力を高くすることにより、樹脂流路内にある原料ガスの圧力も高まるので、原料ガスが樹脂材料に含浸および拡散することを促進できる。そのため、比較的低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形が可能となり、品質のばらつきや装置コストを抑えることができる。
【０００８】
本発明において、前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、前記樹脂流路内で前記原料ガスが超臨界状態となる圧力となるように前記スクリューを駆動することが好ましい。このようにすることで、樹脂流路内で原料ガスが超臨界状態になり、原料ガスが樹脂材料に含浸および拡散することをさらに促進できる。
【０００９】
本発明において、前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、２０〜４０ＭＰａとなるように前記スクリューを駆動することが好ましい。このようにすることで、樹脂流路内で原料ガスが超臨界状態またはそれに近い状態になり、原料ガスが樹脂材料に含浸および拡散することをさらに促進できる。
【００１０】
本発明において、前記スクリュー駆動部は、前記導入空間に原料ガスが導入される前に、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が、当該原料ガスの圧力より低くなるように前記スクリューを駆動することが好ましい。このようにすることで、導入空間に導入された原料ガスがスリーブ部材の筒状部の多孔質部分を通過しやすくなり、樹脂流路に効果的に原料ガスを供給することができる。
【００１１】
本発明において、前記樹脂流路の出口を開閉する開閉機構をさらに有し、前記開閉機構は、前記スクリュー駆動部による前記スクリューの駆動によって前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力が前記原料ガスの圧力より高められる前に、前記出口を閉じることが好ましい。このようにすることで、樹脂流路内の樹脂材料が出口から流れ出ることを抑制して、樹脂流路内の樹脂材料の圧力を効果的に高くすることができる。
【００１２】
本発明において、前記スクリューは、前記シリンダ内の樹脂材料を前方に射出する際の当該樹脂材料の逆流を防止する逆流防止機能を有していることが好ましい。このようにすることで、シリンダ内の樹脂材料の逆流を抑制して、樹脂流路内の樹脂材料の圧力を効果的に高くすることができる。
【００１３】
本発明において、前記導入空間に導入する原料ガスを供給する原料ガス供給部をさらに有し、前記原料ガス供給部は、供給可能な原料ガスの最大圧力が３〜７ＭＰａであることが好ましい。このようにすることで、供給可能な原料ガスの最大圧力が比較的低いので、原料ガスの供給量の制御が容易となり、成形品の品質のばらつきを抑制できる。また、原料ガスを高圧にする昇圧ポンプ等を不要として、装置コストを抑えることができる。
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明の他の一態様に係る発泡成形体の製造方法は、シリンダと、前記シリンダに収容されたスクリューと、前記スクリューを回転および前後進させるスクリュー駆動部と、前記シリンダの先端部に埋め込まれたスリーブ部材と、を有し、前記スリーブ部材は、前記シリンダの先端部の樹脂流路を部分的に構成する筒状部を有し、前記筒状部は、ガスが通過可能な多孔質部分を有し、前記シリンダの先端部は、前記筒状部の周囲に原料ガスが導入される導入空間が設けられた、射出成形機で用いられる発泡成形体の製造方法であって、前記導入空間に原料ガスが導入されると、前記スクリューを駆動して、前記樹脂流路内の樹脂材料の圧力を、当該原料ガスの圧力より高くすることを特徴とする。
【００１５】
本発明によれば、樹脂流路内の樹脂材料の圧力を高くすることにより、樹脂流路内にある原料ガスの圧力も高まるので、原料ガスが樹脂材料に含浸および拡散することを促進できる。そのため、比較的低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形が可能となり、品質のばらつきや装置コストを抑えることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部断面図である。
【図２】図１の射出成形機が有するスリーブ部材の斜視図である。
【図３】図１の射出成形機の制御部およびそれに制御される各機能部を示す図である。
【図４】図１の射出成形機における可塑化動作を説明する図である。
【図５】図１の射出成形機における減圧動作を説明する図である。
【図６】図１の射出成形機における加圧動作を説明する図である。
【図７】図１の射出成形機における射出動作を説明する図である。
【図８】図１の射出成形機における製品取り出し動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の一実施形態に係る射出成形システムについて、図１〜図８を参照して説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る射出成形機の要部を説明する断面図である。図２は、図１の射出成形機が有するスリーブ部材の斜視図である。図３は、図１の射出成形機の制御部およびそれに制御される各機能部を示す図である。図４〜図８は、図１の射出成形機における動作を説明する図であって、順に、可塑化動作、減圧動作、加圧動作、射出動作および製品取り出し動作に対応する。以下の説明において、「上下」は、図１、図４〜図８の上下に対応する。また、「前後」は、シリンダの先端側および後端側のことをいい、図１、図４〜図８の左右に対応する。
【００２０】
本実施形態に係る発泡成形用の射出成形機１は、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を有する金型ＫのキャビティＣに、ＣＯ２ガスやＮ２ガス等の原料ガスを含浸・拡散させた樹脂材料Ｐを射出して発泡成形体である製品Ｓを製造する。
【００２１】
図１に示すように、射出成形機１は、シリンダ１０と、スリーブ部材２０と、スクリュー３０と、開閉機構４０と、原料ガス供給部５０と、を有している。
【００２２】
シリンダ１０は、円筒形状のシリンダ本体１１と、シリンダ本体１１の先端（図１左側）に取り付けられたシリンダ先端部１２と、を有している。シリンダ本体１１の外周面には、例えば、複数のバンドヒータからなる加熱装置１３が設けられている。加熱装置１３は、シリンダ先端部１２にも設けられていてもよい。シリンダ先端部１２は、シリンダ本体１１と連通された樹脂流路１４が形成されている。シリンダ先端部１２は、図２に示すスリーブ部材２０が埋め込まれている。
【００２３】
スリーブ部材２０は、円筒形状の筒状部２１と、筒状部２１の両端に設けられた円形のフランジ部２２、２２とを有している。筒状部２１は、その内側空間２３がシリンダ先端部１２の樹脂流路１４の一部となるように当該樹脂流路１４の途中に挿入されている。つまり、筒状部２１は、樹脂流路１４を部分的に構成している。
【００２４】
スリーブ部材２０は、金属粉末（合金粉末を含む）をレーザ加工することにより得られる。金属粉末に高レベルのレーザを照射すると金属粉末が完全に溶解して固化後にバルク材となる。一方で、低レベルのレーザを照射すると金属粉末の一部のみが溶解して固化後に多孔質焼結金属となる。
【００２５】
例えば、作業台上に平面形状がリング状で所定の厚みを有する金属粉末層を形成してレーザ加工する。そして、金属粉末層の厚さ方向への積層とレーザ加工とを繰り返すことにより、所望の構造および形状のスリーブ部材２０を得ることができる。具体的には、金属粉末層に周方向に沿って高レベルのレーザを照射することにより周方向全体をバルク材にしたり、低レベルのレーザを照射することにより周方向全体を多孔質焼結金属にしたりすることができる。または、高レベルのレーザおよび低レベルのレーザを交互に切り換えることにより、周方向に交互に並ぶようにバルク材部分と多孔質焼結金属部分とを形成することができ、バルク材部分を厚さ方向または周方向に連ねることで補強構造とすることができる。多孔質焼結金属の空孔率は、レーザのパワーを変更することにより調整できる。
【００２６】
本実施形態において、スリーブ部材２０の筒状部２１は、格子状のバルク材部分２４と、バルク材部分２４の格子内に配置された多孔質焼結金属からなる多孔質部分２５とを一体に有している。多孔質部分２５を多くすることで、樹脂流路１４の一部分である内側空間２３に効率よく原料ガスを供給できる。筒状部２１の空孔率は６０％とされている。筒状部２１の空孔率は、５％〜８０％が好ましい。空孔率が５％より小さいと、原料ガスの通過が阻害され、十分に原料ガスを供給できない。また、空孔率が８０％より大きいと機械的強度が問題となる。フランジ部２２、２２は、全体がバルク材である。
【００２７】
シリンダ先端部１２は、原料ガスが導入される円筒形状の導入空間１５が、スリーブ部材２０の筒状部２１の周囲に設けられている。また、シリンダ先端部１２は、導入空間１５に通じる管路１６が設けられている。管路１６の一端はシリンダ先端部１２の上面に開口しており、後述する原料ガス供給部５０が接続される。シリンダ先端部１２の樹脂流路１４の出口である射出口１７は、固定金型Ｋ２に形成されたランナＲに連通される。
【００２８】
スクリュー３０は、図１に示すように、スクリュー本体３１と、スクリュー本体３１の先端に取り付けられたスクリューヘッド３２と、を有している。
【００２９】
スクリュー本体３１は、円柱形状を有しており、外周面にスクリューフライトが設けられている。スクリュー本体３１の後端部（図１右側の端部、図示なし）は、後述するスクリュー駆動部６０に連結されている。
【００３０】
スクリューヘッド３２は、円錐形状（テーパ形状）のヘッド部３３と、ヘッド部３３の後端に同軸に連なる円柱形状の軸部３４と、逆流防止用の逆流防止リング３５と、軸部３４とスクリュー本体３１との間に設けられた円形のシート３６と、を有している。
【００３１】
逆流防止リング３５は、円筒形状を有しており、外径がシリンダ本体１１の内径と略同一でかつ内径が軸部３４の外径より大きくなるように形成されている。逆流防止リング３５は、内側に軸部３４が挿通され、軸部３４に対して前後方向に移動可能である。換言すると、逆流防止リング３５は、軸部３４に遊びを持って嵌められている。
【００３２】
逆流防止リング３５は、軸部３４との間に環状流路３７を形成している。逆流防止リング３５は、軸部３４に対して前方に移動すると、シート３６との間に隙間ができる。これにより、環状流路３７において樹脂材料の流動が可能となる。また、逆流防止リング３５は、軸部３４に対して後方に移動すると、シート３６に当接して隙間が無くなる。これにより、環状流路３７において樹脂材料の後方への流動（逆流）が規制される。すなわち、スクリュー３０は、逆流防止機能を有している。
【００３３】
開閉機構４０は、弁体４１と、揺動部材４２と、エアシリンダ４３と、を有している。弁体４１は、シリンダ先端部１２の樹脂流路１４内に前後方向に移動可能に設けられている。揺動部材４２は、中間部が連結ピン４４によりシリンダ先端部１２に回動可能に取り付けられるとともに、上端部が弁体４１の後端に当接されかつ下端部が連結ピン４５によりエアシリンダ４３の駆動軸４６に回動可能に取り付けられている。駆動軸４６がエアシリンダ４３内に引き込まれると、弁体４１が揺動部材４２の上端部に押されて前方に移動し、射出口１７が閉じられる。駆動軸４６がエアシリンダ４３から押し出されることにより、揺動部材４２の上端部が後方に移動する。弁体４１は、射出動作によりスクリュー３０が前進することで樹脂圧がかかることにより後方に移動し、射出口１７が開かれる。なお、金型Ｋにゲートバルブが設けられている構成などにおいては、開閉機構４０を省略してもよい。
【００３４】
原料ガス供給部５０は、シリンダ先端部１２の管路１６を通じて導入空間１５に接続されており、導入空間１５にＣＯ２ガスやＮ２ガス等の原料ガスを供給する。原料ガス供給部５０は、供給する原料ガスの圧力を調整する圧力調整部５１と、原料ガスの供給量を調整する供給量調整部５２とを有している。
【００３５】
圧力調整部５１は、原料ガスの圧力が所定の圧力となるように調整する。圧力調整部５１は、例えば、ガスボンベに収容された原料ガスの圧力が低い場合には、所定の圧力まで昇圧する昇圧ポンプで構成され、または、原料ガスの圧力が高い場合には、所定の圧力まで減圧する減圧弁で構成されるなど、圧力調整部の構成は任意である。本実施形態において、圧力調整部５１は、原料ガスの圧力を５ＭＰａまで昇圧する昇圧ポンプで構成されている。圧力調整部５１は、供給可能な原料ガスの最大圧力が３〜７ＭＰａであることが好ましく、最大圧力が５ＭＰａであることがより好ましい。例えば、昇圧ポンプであれば、昇圧能力が３〜７ＭＰａであるものが好ましい。このようにすることで、供給可能な原料ガスの最大圧力が比較的低いので、供給量調整部５２における原料ガスの供給量の制御が容易となり、成形品の品質のばらつきを抑制できる。また、原料ガスが超臨界状態となるような高圧にする昇圧ポンプ等を不要として、装置コストを抑えることができる。なお、原料ガスが収容されたガスボンベを、導入空間１５に直接接続する構成でもよい。この場合、ガスボンベのバルブが原料ガス供給部５０に相当する。
【００３６】
また、図３に示すように、射出成形機１は、スクリュー駆動部６０と、型締駆動部７０と、制御部８０と、を有している。
【００３７】
スクリュー駆動部６０は、例えば、モータ、減速機構およびボールねじ機構などを有して構成されている。スクリュー駆動部６０は、シリンダ１０内においてスクリュー３０を回転および前後進させる。
【００３８】
型締駆動部７０は、例えば、図示しない型締装置が有するトグルリンク機構を屈伸させることにより、移動金型Ｋ１が取り付けられた図示しない可動ダイプレートを、固定金型Ｋ２が取り付けられた図示しない固定ダイプレートに対して進退させる。これにより、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２が型閉および型開される。
【００３９】
制御部８０は、射出成形機１全体の動作を司る。制御部８０は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、各種Ｉ／Ｏインタフェースなどを有する組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成されている。制御部８０は、加熱装置１３、エアシリンダ４３、原料ガス供給部５０（圧力調整部５１、供給量調整部５２）、スクリュー駆動部６０および型締駆動部７０に接続されている。制御部８０は、型閉動作、可塑化動作（計量動作）、減圧動作、原料ガス供給動作、加圧動作、射出動作、型開動作および製品取り出し動作などの各種動作において、上記各機能部を制御する。
【００４０】
次に、本実施形態の射出成形機１における発泡成形体の製造方法に係る動作の一例について説明する。
【００４１】
射出成形機１の制御部８０は、準備動作として、加熱装置１３およびスクリュー駆動部６０を制御して、溶融された樹脂材料Ｐが安定して射出口１７から流れ出るまでパージ動作を行う。
【００４２】
準備動作が完了すると、図４に示すように、制御部８０は、開閉機構４０のエアシリンダ４３を制御して、駆動軸４６をエアシリンダ４３内に引き込むことにより、弁体４１を前方に移動させて射出口１７を閉じる。また、制御部８０は、型締駆動部７０を制御して、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を重ねて型締めする（型閉動作）。この状態において、シリンダ先端部１２の樹脂流路１４には、溶融状態の樹脂材料Ｐが滞留している。そして、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、スクリュー３０を回転させながら後退させ、樹脂材料Ｐを可塑化（溶融）しつつ１回の射出に必要となる量を、シリンダ１０内のスクリュー３０の前方の空間に供給する（可塑化動作）。この可塑化動作において、スクリュー３０は、基準位置Ｌ０に対して可塑化終了位置Ｌ１まで後退される。本実施形態において、基準位置Ｌ０をシリンダ本体１１とシリンダ先端部１２との境界としたが、例えば、前回の射出終了位置を基準位置Ｌ０としてもよく、基準位置Ｌ０は装置構成に応じて任意である。本実施形態において、可塑化動作終了時における樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力は、１０〜１５ＭＰａである。
【００４３】
次に、図５に示すように、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、原料ガス供給部５０から供給される原料ガスの圧力より低くなるようにスクリューを駆動する（減圧動作）。この減圧動作において、制御部８０は、樹脂材料Ｐの圧力を監視しながら所定の減圧目標圧力となるように、スクリュー駆動部６０によりスクリュー３０を後退させる。これにより、スクリュー３０は、可塑化終了位置Ｌ１から減圧位置Ｌ２まで後退される。本実施形態において、減圧動作終了時における樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力（目標減圧圧力）は、２〜３ＭＰａである。
【００４４】
次に、制御部８０は、原料ガス供給部５０を制御して、図示しないガスボンベに収容された原料ガスを圧力調整部５１で昇圧するとともに、供給量調整部５２で１回の射出に必要となる量の原料ガスを計量して導入空間１５に噴射（供給）する（原料ガス供給動作）。本実施形態において、圧力調整部５１は、原料ガスの圧力を５ＭＰａに昇圧する。導入空間１５に噴射された原料ガスは、スリーブ部材２０の筒状部２１の多孔質部分２５を通り、樹脂流路１４（すなわち内側空間２３）内に進入する。樹脂流路１４内に進入した原料ガスは、当該樹脂流路１４内に滞留している樹脂材料Ｐに接する。
【００４５】
次に、図６に示すように、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、導入空間１５に原料ガスが導入されると、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、原料ガスの圧力より高くなるようにスクリュー３０を駆動する（加圧動作）。この加圧動作において、制御部８０は、樹脂材料Ｐの圧力を監視しながら所定の加圧目標圧力となるように、スクリュー駆動部６０によりスクリュー３０を前進させる。加圧動作は、射出動作より前（射出口１７を開く前）に行う。これにより、スクリュー３０は、減圧位置Ｌ２から加圧位置Ｌ３まで前進される。本実施形態において、加圧動作終了時における樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力（目標加圧圧力）は、２０〜４０ＭＰａである。
【００４６】
加圧動作において、射出成形機１は、導入空間１５に原料ガスが導入されると、スクリュー３０を駆動して、シリンダ先端部１２の樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力を、当該原料ガスの圧力より高くする。樹脂材料Ｐに原料ガスが接している状態で圧力を高くすると、原料ガスの圧力も高くなり樹脂材料Ｐへの含浸・拡散が促進される。特に、樹脂材料Ｐの圧力を２０〜４０ＭＰａとすることで、樹脂流路１４内において原料ガスが超臨界状態またはそれに近い状態となり、さらに樹脂材料Ｐへの含浸・拡散が促進される。なお、スクリュー駆動部６０は、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、樹脂流路１４内で原料ガスが超臨界状態となる圧力となるようにスクリュー３０を駆動することが好ましい。このようにすることで、樹脂流路１４内で原料ガスが超臨界状態になり、原料ガスが樹脂材料Ｐに含浸および拡散することをさらに促進できる。
【００４７】
所定の拡散時間が経過したのち、図７に示すように、制御部８０は、開閉機構４０のエアシリンダ４３を制御して、駆動軸４６をエアシリンダ４３内から押し出すことにより、揺動部材４２の上端部を後方に移動させて、弁体４１を後方に移動可能とする。拡散時間は、樹脂材料Ｐ、原料ガスおよび目標加圧圧力などに応じて適宜設定される。そして、制御部８０は、スクリュー駆動部６０を制御して、スクリュー３０を前進させて樹脂材料Ｐを金型ＫのキャビティＣに射出する（射出動作）。スクリュー３０が前進することで弁体４１に樹脂圧がかかり、弁体４１が後方に移動して射出口１７が開く。この射出動作において、スクリュー３０は、加圧位置Ｌ３から射出終了位置Ｌ４まで前進される。
【００４８】
そして、射出動作によりキャビティＣに樹脂材料Ｐが充填されたあと、制御部８０は、開閉機構４０のエアシリンダ４３を制御して、駆動軸４６をエアシリンダ４３内に引き込むことにより、弁体４１を前方に移動させて射出口１７を閉じる。この状態で、所定の硬化時間が経過するのを待つ。樹脂材料Ｐが硬化したあと、図８に示すように、制御部８０は型締駆動部７０を制御して、移動金型Ｋ１および固定金型Ｋ２を開き（型開動作）、図示しないエジェクトピンによりキャビティＣから製品Ｓを取り出す（製品取り出し動作）。
【００４９】
以降、上記型閉動作〜上記製品取り出し動作を繰り返して製品Ｓの成形を行う。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態の射出成形機１によれば、シリンダ先端部１２に埋め込まれたスリーブ部材２０は、シリンダ先端部１２の樹脂流路１４を部分的に構成する筒状部２１を有している。この筒状部２１は、ガスが通過可能な多孔質部分２５を有しており、シリンダ先端部１２は、この筒状部２１の周囲に原料ガスが導入される導入空間１５が設けられている。そして、導入空間１５に原料ガスが導入されると、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、当該原料ガスの圧力より高くなるようにスクリュー３０を駆動する。このようにしたことから、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力を高くすることにより、樹脂流路１４内にある原料ガスの圧力も高まるので、原料ガスが樹脂材料Ｐに含浸および拡散することを促進できる。そのため、比較的低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形が可能となり、品質のばらつきや装置コストを抑えることができる。
【００５１】
また、スクリュー駆動部６０は、導入空間１５に原料ガスが導入されると、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、２０〜４０ＭＰａとなるようにスクリュー３０を駆動する。このようにすることで、樹脂流路１４内で原料ガスが超臨界状態またはそれに近い状態になり、原料ガスが樹脂材料に含浸および拡散することをさらに促進できる。
【００５２】
また、スクリュー駆動部６０は、導入空間１５に原料ガスが導入される前に、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が、当該原料ガスの圧力より低くなるようにスクリュー３０を駆動する。このようにすることで、導入空間１５に導入された原料ガスがスリーブ部材２０の筒状部２１の多孔質部分を通過しやすくなり、樹脂流路１４に効果的に原料ガスを供給することができる。
【００５３】
また、樹脂流路１４の射出口１７を開閉する開閉機構４０をさらに有している。そして、開閉機構４０は、スクリュー駆動部６０によるスクリュー３０の駆動によって樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力が原料ガスの圧力より高められる前に、射出口１７を閉じる。このようにすることで、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐが射出口１７から流れ出ることを抑制して、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力を効率的に高くすることができる。
【００５４】
また、スクリュー３０は、シリンダ１０内の樹脂材料Ｐを前方に射出する際の当該樹脂材料Ｐの逆流を防止する逆流防止機能を有している。このようにすることで、加圧動作時にシリンダ１０内の樹脂材料Ｐの逆流を抑制して、樹脂流路１４内の樹脂材料Ｐの圧力を効果的に高くすることができる。
【００５５】
また、導入空間１５に導入する原料ガスを供給する原料ガス供給部５０をさらに有し、原料ガス供給部５０は、供給可能な原料ガスの最大圧力が５ＭＰａである。このようにすることで、供給可能な原料ガスの最大圧力が比較的低いので、原料ガスの供給量の制御が容易となり、成形品の品質のばらつきを抑制できる。また、原料ガスを高圧にする昇圧ポンプ等を不要として、装置コストを抑えることができる。
【００５６】
本実施形態の射出成形機１によれば、低い圧力の原料ガスを用いた発泡成形が可能となる。
【００５７】
上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５８】
１…射出成形機、１０…シリンダ、１１…シリンダ本体、１２…シリンダ先端部、１３…加熱装置、１４…樹脂流路、１５…導入空間、１６…管路、１７…射出口、２０…スリーブ部材、２１…筒状部、２２…フランジ部、２３…内側空間、２４…バルク材部分、２５…多孔質部分、３０…スクリュー、３１…スクリュー本体、３２…スクリューヘッド、３３…ヘッド部、３４…軸部、３５…逆流防止リング、３６…シート、３７…環状流路、４０…開閉機構、４１…弁体、４２…揺動部材、４３…エアシリンダ、４４、４５…連結ピン、４６…駆動軸、５０…原料ガス供給部、５１…圧力調整部、５２…供給量調整部、６０…スクリュー駆動部、７０…型締駆動部、８０…制御部、Ｋ…金型、Ｋ１…移動金型、Ｋ２…固定金型、Ｃ…キャビティ、Ｒ…ランナ、Ｐ…樹脂材料、Ｓ…製品、Ｌ０…基準位置、Ｌ１…可塑化終了位置、Ｌ２…減圧位置、Ｌ３…加圧位置、Ｌ４…射出終了位置
【図１】
2019198993.tif 000003
【図２】
2019198993.tif 000004
【図３】
2019198993.tif 000005
【図４】
2019198993.tif 000006
【図５】
2019198993.tif 000007
【図６】
2019198993.tif 000008
【図７】
2019198993.tif 000009
【図８】
2019198993.tif 000010