(57)【要約】【課題】不活性ガスを利用して熱可塑性樹脂を成形する際に、その熱可塑性樹脂が完全に溶融しない状態で成形し、良好な物性を発現することができる熱可塑性樹脂の成形方法、その成型品及び成形装置を提供する。【解決手段】シリンダー（２）内面またはスクリュー（３）表面からの伝熱により、シリンダー（２）内面またはスクリュー（３）表面に接触している熱可塑性樹脂（若しくは融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂混合物）の一部が溶融され一部が未溶融のままスクリュー回転によって圧密され、不活性ガスが前記スクリュー（３）の下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、スクリュー（３）の下流側で、前記熱可塑性樹脂に不活性ガスを含浸・混合させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂の一部が溶融され一部が未溶融のままスクリュー回転によって圧密され、不活性ガスが前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、スクリューの下流側で、前記熱可塑性樹脂に不活性ガスを含浸・混合させることを特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項２】
融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂混合物を、不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂混合物のうち、最も高融点の樹脂の全部又は一部が未溶融のままスクリュー回転によって樹脂同士が圧密され、不活性ガスが前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、スクリューの下流側で、前記熱可塑性樹脂混合物に不活性ガスを含浸・混合させることを特徴とする熱可塑性樹脂の成形方法。
【請求項３】
不活性ガスが二酸化炭素であることを特徴とする請求項１又は２記載の可塑性樹脂の成形方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか１項記載の熱可塑性樹脂の成形方法により得られたことを特徴とする熱可塑性樹脂成形品。
【請求項５】
シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している樹脂の一部を溶融させる加熱手段と、スクリュー回転によって樹脂が一部未溶融のまま樹脂同士を密着し圧密させ、不活性ガスが、前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とする圧密ゾーンと、圧密ゾーンの下流側で、前記樹脂に不活性ガスを含浸・混合させるガス含浸ゾーンとからなるスクリューを有し、スクリューの上流端部にガス導入路が設けられ、ガス導入路に連通するガス供給路がスクリューの内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給口が、上記ガス供給路を介してガス導入路に連通してなることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形装置
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂の成形方法、その成形品及び成形装置に関し、詳しくは、熱可塑性樹脂を賦型し成型品を製造する熱可塑性樹脂の成形方法、その成形品及び成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、再利用の要望の大きい廃プラスチックは、一旦市場に製品として出た後に廃棄、回収される一般廃棄物の廃プラスチックである。その多くは容器包装リサイクル法により回収されたものであり、容器や包装用のプラスチック、すなわちブロー成形やフィルム成形により成形されたプラスチックである。
【０００３】
ブロー成形品やフィルム成形品は、従来樹脂の結晶サイズや結晶配向を制御するなどの結晶制御を施すことによって物性を向上することがなされてきた。具体的な結晶制御の方法としては、フィルム成形やブロー成形における延伸や結晶核剤の添加等である。
【０００４】
上記結晶制御の具体例として、フィルム成形においては例えば特許文献１〜３に示されるように、２軸延伸と熱処理を組み合わせる方法、溶液流延法により未延伸フィルムを作り同時２軸延伸後熱処理をする方法、未延伸フィルムを若干膨潤させてから延伸する方法などが開示されている。
【０００５】
またブロー成形においては、特許文献４〜６に示されるように、熱結晶されていない部分を無拘束で高延伸する方法、部分的に熱結晶化させた熱結晶化部を設け２軸延伸ブロー成形する方法、予備成型品を一次ブロー成形し更に加熱した後に２次ブロー成形する方法などが開示されている。
【０００６】
従来このように結晶制御を行うことにより弾性率、耐熱性等の物性の向上を行っている。
【０００７】
しかし、上記のように結晶制御されて成形されたブロー成形品やフィルム成形品が、例えば市場から回収されてリサイクルする目的などで、一旦成形された後に再成形される際には、従来はその材料を加熱し溶融樹脂とすることで再成形されていた。これは、再成形の際に材料をその結晶融点以上に加熱することで、十分に可塑化し成形に必要な流動性を得て賦型し冷却固化して成形するという考えに基づいている。
【０００８】
しかしながら、融点以上に加熱し溶融樹脂とすることは、成型品に一旦形成された結晶が融解され、上記のように高度に結晶制御されたもとの結晶状態に戻らない為、良好な物性が得られなくなる。また、元のような物性を得るためには、再度高度な結晶制御が必要になる。
【０００９】
しかし、再成形の際は、一般的に材料の劣化を伴うので結晶制御には高度な技術を要しまた高価な設備も必要になる。さらに延伸などの結晶制御をすることが難しい射出成形や押出成形においては、再成形された成形品は本来持っていた優れた物性を失ってしまうことになる。
【００１０】
そこで、本発明者は、近年検討が盛んに行われている二酸化炭素（ＣＯ２）に代表される不活性ガスの可塑化効果に着目した。この不活性ガスの可塑化を利用した成形方法としては、例えば、特許文献７には、二酸化炭素を溶解し溶融粘度を低下させた溶融樹脂を、あらかじめ金型キャビティを溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上に二酸化炭素で加圧状態にして、金型キャビティに充填し、その後、樹脂を加圧し冷却固化する熱可塑性樹脂の射出成形方法が開示されている。しかしこの方法では樹脂を一旦溶融した状態にしたものに不活性ガスを導入し成形性を付与しており、高度に制御された結晶を失うことになる。
【００１１】
また、不活性ガスを連続的に樹脂に溶解させる為には、特許文献８（特開平１１−３４１３０号公報（第一の逆流防止機構））に示すように、不活性ガスがホッパー側にもれることを防止する必要がある。しかしながら、上記特許文献８記載の第一の逆流防止機構において、逆流防止リングを機能させる為には樹脂を溶融する必要がある。これも、上記特許文献７（特許３２１８３９７）同様に、高度に制御された結晶を失うことになる。
【００１２】
以上のように、従来、結晶制御されて成形された、例えばブロー成形品やフィルム成形品等の再成形などにおいて、その熱可塑性樹脂が完全に溶融しない状態で成形する方法はなかった。
【００１３】
【特許文献１】
特開平１−２９９０１９号公報
【特許文献２】
特開平１−２９９０２０号公報
【特許文献３】
特開平０２−９２５１８号公報
【特許文献４】
特開平５−４４４号公報
【特許文献５】
特開平５−２００８３９号公報
【特許文献６】
特開平２−１０６３１７号公報
【特許文献７】
特許第３２１８３９７号公報
【特許文献８】
特開平１１−３４１３０号公報
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記問題点に鑑み、不活性ガスを利用して熱可塑性樹脂を成形する際に、その熱可塑性樹脂が完全に溶融しない状態で成形し、良好な物性を発現することができる、結晶制御された熱可塑性樹脂の再成形に好適な熱可塑性樹脂の成形方法、その成形品及び成形装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の熱可塑性樹脂の成形方法は、不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂の一部が溶融され一部が未溶融のままスクリュー回転によって圧密され、不活性ガスが前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、スクリューの下流側で、前記熱可塑性樹脂に不活性ガスを含浸・混合させることを特徴とする。
請求項２記載の熱可塑性樹脂の成形方法は、融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂混合物を、不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂混合物のうち、最も高融点の樹脂の全部又は一部が未溶融のままスクリュー回転によって樹脂同士が圧密され、不活性ガスが前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、スクリューの下流側で、前記熱可塑性樹脂混合物に不活性ガスを含浸・混合させることを特徴とする。
請求項３記載の熱可塑性樹脂の成形方法は、請求項１又は２記載の可塑性樹脂の成形方法であって、不活性ガスが二酸化炭素であることを特徴とする。
請求項４記載の熱可塑性樹脂成型品は、請求項１〜３の何れか１項記載の熱可塑性樹脂の成形方法により得られたことを特徴とする。
請求項５記載の熱可塑性樹脂成形品の成形装置は、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している樹脂の一部を溶融させる加熱手段と、スクリュー回転によって樹脂が一部未溶融のまま樹脂同士を密着し圧密させ、不活性ガスが、前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とする圧密ゾーンと、圧密ゾーンの下流側で、前記樹脂に不活性ガスを含浸・混合させるガス含浸ゾーンとからなるスクリューを有し、スクリューの上流端部にガス導入路が設けられ、ガス導入路に連通するガス供給路がスクリューの内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給口が、上記ガス供給路を介してガス導入路に連通してなることを特徴とする
【００１６】
以下、本発明を詳細に説明する。
本発明において、熱可塑性樹脂とは、結晶性熱可塑性樹脂及び非結晶性熱可塑性樹脂を包含するものであり、結晶性熱可塑性樹脂とはＪＩＳ  Ｋ７１２１（プラスチックの転移温度測定方法）の測定を実施した場合に、融解ピークが存在するものをいい、非結晶性熱可塑性樹脂とは融解ピークが存在しないものをいう。
【００１７】
また、本発明において融点とは結晶性熱可塑性樹脂の場合ＪＩＳ  Ｋ７１２１により測定した融解ピーク温度（Ｔｐｍ）であり、複数の融解温度が存在する場合は高温側とする。また、非結晶性熱可塑性樹脂の場合はＪＩＳ  Ｋ７１２１により測定したガラス転移温度（Ｔｍｇ）とする。
【００１８】
本発明の熱可塑性樹脂の成形方法は、結晶制御された結晶性熱可塑性樹脂に好適に用いられる。
上記結晶制御された結晶性熱可塑性樹脂とは、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、融点＋約３０℃まで昇温し測定した融解ピーク温度が、一旦、融点＋約３０℃まで昇温後、冷却した後に融点＋約３０℃まで昇温し測定した融解ピーク温度よりも高いか、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）において、融点＋約３０℃まで昇温し測定した結晶化度が、一旦、融点＋約３０℃まで昇温後、冷却した後に融点＋約３０℃まで昇温し測定した結晶化度よりも高い結晶性熱可塑性樹脂をいう。具体的にはブロー成形、フィルム成形、プレス成形等での延伸による結晶制御されたものや、熱処理により結晶制御されたもの等が挙げられる。
【００１９】
本発明における、熱可塑性樹脂の種類としては、特に限定されず、例えば、ポリアセタール、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、塩化ビニル樹脂、変性ポリカーボネート、シンジオタクティックポリスチレン等が挙げられる。中でもポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどの結晶性熱可塑性樹脂が好適である。
【００２０】
また、本発明に使用する原料は、ブロー成形やフィルム成形により結晶制御された熱可塑性樹脂であってもよい。
【００２１】
また、上記熱可塑性樹脂には、非結晶状態の部分の結晶化を促進し物性を向上させる為に、結晶核剤が添加されたものであってもよい。
【００２２】
本発明においては、成型機に投入された熱可塑性樹脂は、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂の一部が溶融され一部が未溶融のままスクリュー回転によって圧密され、不活性ガスが、前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態（以下、「半溶融状態」ともいう）とされる。
【００２３】
上記において、熱可塑性樹脂を半溶融状態に維持する方法としては、例えば、成形過程における樹脂温度を融点以下にする方法が用いられ、具体的には（１）スクリュー回転数調整、シリンダーの制御温度など成形条件の調整、（２）スクリューの溝深さ、スクリューフライト間のピッチなどスクリューディメンジョンの変更などの方法、若しくはこれらの方法が組み合わされて用いられる。
【００２４】
上記樹脂温度は、結晶状態をできるだけ保持することによる物性保持性と成形性との両立の点で、用いられる熱可塑性樹脂の融点以下であることが好ましく、更に効果を確実にする点で、融点−３０℃〜融点であることが更に好ましい。
【００２５】
上記成形条件の調整において、樹脂温度を低下させるためにせん断発熱を抑えるにはスクリュー回転を下げればよいし、伝熱による温度上昇を抑えるためにはシリンダーの制御温度を融点以下に設定すればよい。また、スクリューディメンションを変更する方法としては、スクリューの溝深さを深くしたり、スクリューのフライト間ピッチを広くするなどの形状変更によりせん断発熱を抑えて樹脂温度を低下させることができる。
【００２６】
上記シリンダーの温度制御のためには、例えばヒーターや加熱オイルなどの加熱手段を設けることが有効であり、シリンダーの外面やシリンダー内部などにヒーターを設置する方法や加熱オイルを循環させる方法などが採られる。
【００２７】
上記熱可塑性樹脂を半溶融状態とし、樹脂が一部未溶融のまま樹脂同士を密着し圧密させるには、スクリュー形状として、例えば、スクリューの一部分に、スクリュー軸が下流側に徐々に大きくなる圧縮溶融ゾーン、圧縮溶融ゾーンの下流側にスクリュー軸径が大径の樹脂輸送ゾーン及びスクリューフライトを有しない円柱状のシーリングゾーンを設け圧密ゾーンとする方法が挙げられる。上記シーリングゾーンでは、スクリューフライトを有しないので樹脂が移動するためにはゾーン前後における圧力差が必要となり、このため必然的にこのゾーンにおいては樹脂が充満され圧密状態となる。従って、このような圧密ゾーンを設けることによって、ガスを実質的に透過しない不活性ガスのシーリングが可能になる。
【００２８】
上記圧密ゾーンの長さやスクリューフライトの溝深さは、樹脂の種類および不活性ガスのガス圧力などによって異なるため一意に限定されるものではが、例えば、圧密ゾーンの長さとしてはスクリュー外径の０．１〜４倍程度、スクリューフライトの溝深さとしてはスクリュー外径の０．０５〜０．３倍程度の範囲にあることが好ましい。
【００２９】
本発明においては、上記スクリューの下流側で、上記熱可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂混合物に不活性ガスを含浸・混合させて成形される。上記可塑性樹脂又は熱可塑性樹脂混合物は、不活性ガスを溶解させることで可塑化が素早く進行し成形時間を短縮することが可能になる。
【００３０】
上記不活性ガスの種類としては特に限定されず、フロン、低分子量の炭化水素、二酸化炭素、窒素、ネオン、ヘリウム、アルゴン等の無機ガスなどが挙げられる。中でも樹脂との反応性が低く、毒性、危険性のない点で、二酸化炭素、窒素、ネオン、ヘリウム、アルゴン等の無機ガスが好ましく。その中でも環境に与える悪影響が低く、ガスの回収の必要性が低い点で、二酸化炭素、窒素が更に好ましく、樹脂への溶解性まで考えると溶解度の高い二酸化炭素が特に好ましい。これらは単独で用いられてもよいし２種類以上が併用されてもよい。
【００３１】
本発明の熱可塑性樹脂の成形方法は、請求項２に記載のように、融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂混合物を、不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している熱可塑性樹脂混合物のうち、最も高融点の樹脂の全部又は一部が未溶融のままスクリュー回転によって樹脂同士が圧密され、不活性ガスが、前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とされた後、そのスクリューの下流側で、前記熱可塑性樹脂混合物に不活性ガスを含浸・混合させる成形方法であってもよい。
【００３２】
上記において、熱可塑性樹脂混合物に結晶性熱可塑性樹脂が含まれる場合、結晶性熱可塑性樹脂の融点以下の融点を持つ熱可塑性樹脂を混合することで、結晶性熱可塑性樹脂の融点以下でも、成形時に良好な流動性を持たせることができる。つまり、結晶性熱可塑性樹脂の融点以下の温度であっても、結晶性熱可塑性樹脂の融点以下の融点を持つ熱可塑性樹脂が溶融し、その溶融した樹脂に優先的に不活性ガスが溶けるためである。
【００３３】
これは、不活性ガスが結晶部に溶解しにくく、非晶部に溶解しやすいことを利用したものである。溶融状態である樹脂は非晶状態であるため優先的に不活性ガスが溶解しやすくなる。このことで、結晶性熱可塑性樹脂の融点以下の融点を持つ熱可塑性樹脂（以下、「低融点熱可塑性樹脂」ともいう）の部分が、大きな流動性を持ち、原料である熱可塑性樹脂混合物に含まれる結晶性熱可塑性樹脂中の高度に結晶制御された結晶状態が保持されたまま容易に賦型することが可能となる。
【００３４】
上記低融点熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、上記結晶性熱可塑性樹脂との相溶性があるものが物性の向上が著しい点で好ましい。上記結晶性熱可塑性樹脂との相溶性があるものとしては、例えば、上記結晶性熱可塑性樹脂がポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）である場合、低結晶化度ポリエチレンテレフタレート、非晶性ポリエチレンテレフタレート、イソフタル酸等を共重合させたポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等が挙げられる。
【００３５】
また、相溶性を向上させる為に上記結晶性熱可塑性樹脂と熱可塑性樹脂との混合物に相溶化剤を添加してもよい。
上記相溶化剤としては、例えば、ＥＰＲ（エチレンプロピレンゴム）、ＣＯＯＨ化ＰＥ（カルボキシル基化ポリエチレン）、ＣＯＯＨ化ＰＰ（カルボキシル基化ポリプロピレン）、ポリスチレン−ポリエチレングラフト共重合体などが挙げられる。
【００３６】
上記混合物における上記結晶性熱可塑性樹脂の比率は５０％以上であることが好ましい。この場合、上記結晶性熱可塑性樹脂の良好な物性が得られる成形品の物性に反映されやすくなり良好な物性を有する成形品が得られやすくなる。また、上記結晶性熱可塑性樹脂がＰＥＴボトル等のリサイクル樹脂である場合にはリサイクル率を向上することができる。
【００３７】
本発明における成形方法としては、上記の条件を満足するものであれば特に限定されず、例えば、射出成形、押出成形、ブロー成形、フィルム成形等に適用可能である。中でも成形時に延伸が難しい射出成形、押出成形において特に大きな効果を発揮することができる。
【００３８】
本発明における熱可塑性樹脂成形品とは、上記成形方法によるものであれば特に限定されず、いわゆる最終成形品に限らず、例えば中間材料であるペレット等の成形品も含まれるものである。中間材料であるペレット等を、さらに再成形する場合においても本発明の製造方法を用いることで良好な物性を得ることが可能となる。
【００３９】
本発明の熱可塑性樹脂の成形装置は、請求項５に記載のように、不活性ガスを用いて成形する熱可塑性樹脂の成形方法において、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している樹脂の一部を溶融させる加熱手段と、スクリュー回転によって樹脂が一部未溶融のまま樹脂同士を密着し圧密させ、不活性ガスが、前記スクリューの下流側から上流側に実質的に透過しない状態とする圧密ゾーンと、圧密ゾーンの下流側で、前記樹脂に不活性ガスを含浸・混合させるガス含浸ゾーンとからなるスクリューを有し、スクリューの上流端部にガス導入路が設けられ、ガス導入路に連通するガス供給路がスクリューの内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給口が、上記ガス供給路を介してガス導入路に連通してなることを特徴とするものである。
【００４０】
上記ガス供給口は、スクリュー表面より突き出た突口状に形成されているので、溶融樹脂に覆われないで、樹脂非充満空間に吐出している。従って、ガスは供給口から樹脂非充満空間に支障なく供給され、溶融樹脂に含浸される。
【００４１】
射出成形においては、スクリューの回転と同時にスクリューが上流側に移動するので、シリンダー側に不活性ガスの注入口を設けた場合、不活性ガスの注入口が、樹脂圧力を低くした位置に対して相対的に移動してしまい、安定的に不活性が溶解できない。これに関して、不活性ガスをスクリュー側に設けた不活性ガスの注入口から供給することで、不活性ガスの注入口が、樹脂圧力を低くした位置に対して相対的に移動せず、安定的に不活性ガスを含浸・混合することができる。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明に係る熱可塑性樹脂の成形方法の一例を示す成形装置の模式図であり、図２は図１に示す成形装置のシリンダー内部を例示する説明図である。
本発明における成形装置（Ａ）は、図１に例示するように、射出成形機（１）と、これにガスを送るガス注入装置（Ｂ）とからなる。射出成形機（１）は、シリンダー（２）、その内部に配されたスクリュー（３）、シリンダー（２）の周囲に配された、シリンダー内面またはスクリュー表面からの伝熱により、シリンダー内面またはスクリュー表面に接触している樹脂の一部を溶融させる加熱ヒーター（１８）とから主に構成されている。
【００４３】
シリンダー（２）内のスクリュー（３）は、図２に例示するように、スクリュー（３）の回転によって樹脂が一部未溶融のまま樹脂同士を密着し圧密させ、不活性ガスが、前記スクリュー（３）の下流側から上流側に実質的に透過しない状態とする圧密ゾーン（Ｅ）と、圧密ゾーン（Ｅ）の下流に連なり、樹脂に不活性ガスを含浸・混合させるガス含浸ゾーン（Ｄ）とを具備する。圧密ゾーン（Ｅ）の上流部には、樹脂を圧密ゾーン（Ｅ）に供給するための粉体輸送ゾーン（Ｃ）が設けられている。
【００４４】
上記圧密ゾーン（Ｅ）は、スクリュー軸が下流側に徐々に大きくなる圧縮溶融ゾーン（Ｌ２）、圧縮溶融ゾーン（Ｌ２）の下流側に連なりスクリュー軸径が大径の樹脂輸送ゾーン（Ｌ３）、スクリューフライトを有しない円柱状のシーリングゾーン（Ｌ４）からなる。
【００４５】
上記軸径を変更することで、樹脂に加わるエネルギー量が変わる。すなわち樹脂の溶融状態も変わり、樹脂に応じた軸径を選択することで樹脂を半溶融状態にすることが可能になる。また、スクリューフライトを有しない円柱状のシーリングゾーン（Ｌ４）では、上流側と下流側の圧力差により、樹脂が充満され圧密状態となり、シーリングゾーン（Ｌ４）より上流側で供給された不活性ガスのホッパー側へのリークが防止され、ガスを実質的に透過しない不活性ガスのシーリングが可能になる。
【００４６】
ガス含浸ゾーン（Ｄ）は、圧密ゾーン（Ｅ）の下流端から徐々にスクリュー軸径が増加するテーパゾーン（Ｌ５）と、それより下流側でスクリュー軸径が一定となるメタリングゾーン（Ｌ６）とからなる。
【００４７】
上記メタリングゾーン（Ｌ６）においては、ガス供給口（５）付近で樹脂圧が、不活性ガスの供給圧より低い圧力状態とすることで、不活性ガスを安定的に供給することができる。
【００４８】
ガス含浸ゾーン（Ｄ）の下流端部には、チェックリング（２６）が設けられている。ガス供給口（５）より供給された不活性ガスの下流側へのリークは、ガス含浸ゾーン（Ｄ）の充満状態の樹脂と、チェックリング（２６）によって防止される構造となっている。
【００４９】
また、スクリュー（３）の上流端部には、ガス導入路（１１）が設けられ、ガス導入路（１１）に連通するガス供給路（６）がスクリュー（３）の内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給口（５）が、上記ガス供給路（６）を介してガス導入路（１１）に連通してガス含浸ゾーン（Ｄ）のメタリングゾーン（Ｌ６）の上流端部に設けられている。
【００５０】
上記ガス供給路（６）においては、ガス供給口（５）寄りに、ガス供給口（５）からガス供給路（６）への樹脂の入り込みを防ぐ逆流防止弁（７）が設けられている。ガス導入路（１１）にはガス導入管（１６）を介してガス注入装置（Ｂ）が接続されている。また、ガス導入管（１６）はガス導入路（１１）を覆うシールボックス（１２）に接続され、シールボックス（１２）内でガス導入路（１１）に連通している。
【００５１】
上記ガス含浸ゾーン（Ｄ）において、ガス供給路（６）の不活性ガス出口端は、テーパゾーン（Ｌ５）の下流端部にてスクリュー（３）の円柱部表面に到達し、隣あうスクリューフライト（９、９′）間の下流側のスクリューフライト（９）寄りに位置する。この出口端に、スクリュー（３）表面より突き出たピン型のノズル（１０）が接続されている。ガス供給口（５）の内径は通常約１．５ｍｍ程度が好適である。
【００５２】
上記のように、ガス供給口（５）が、ガス含浸ゾーン（Ｄ）の上流端部にてスクリュー（３）表面より突き出た突口状に形成されると、ガス供給口（５）に樹脂が流れ込むのを防止しやすい点で好ましい。
【００５３】
上記構成の射出成形装置（Ａ）において、原料樹脂はホッパー（１７）から原料供給口（１５）を経てシリンダー（２）内へ供給され、原料樹脂はシリンダー（２）内面またはスクリュー（３）表面からの伝熱により、シリンダー（２）内面またはスクリュー（３）表面に接触している熱可塑性樹脂の一部が溶融され一部が未溶融のままスクリュー（３）の回転によって圧密され、シリンダー（２）の先端方向へ送られ、ガス含浸ゾーン（Ｄ）へ送られる。
【００５４】
一方、ガス注入装置（Ｂ）がら供給された不活性ガスは、導入管（１６）を経てシールボックス（１２）内に入り、ガス導入路（１１）、ガス供給路（６）および逆流防止弁（７）を経て突口状のガス供給口（５）に到達する。そして、不活性ガスはここからガス含浸ゾーン（Ｄ）の上流端部に供給される。この結果、ガス含浸ゾーン（Ｄ）において、熱可塑性樹脂に不活性ガスが含浸・混合される。
【００５５】
上記ガス供給口（５）は、スクリュー（３）表面より突き出た突口状に形成されているので、樹脂に覆われることなく、熱可塑性樹脂に不活性ガスが良好に含浸・混合される。
【００５６】
上記のように熱可塑性樹脂に不活性ガスが含浸・混合された後、シリンダー（２）の先端に樹脂が続けて送られてくるに伴って、スクリュー（３）は送られた樹脂量に応じて徐々に後退し、射出量に応じた所定量の樹脂をシリンダー（２）の先端部に蓄積（以下、「計量」ともいう）する。
【００５７】
このようにして、計量が終了した樹脂は射出成形機（１）の先端ノズル（４）より射出金型（図示せず）内に射出し賦型を行う。ここで金型の型締力は、金型内で樹脂内に含浸・混合された不活性ガスが発泡しないように不活性ガスの発泡圧力以上に維持されることが好ましい。金型内で賦形された樹脂は十分に冷却された後、脱圧して金型から取り出し熱可塑性樹脂成形品を得ることができる。
【００５８】
【実施例】
以下に実施例および比較例を示すことにより、本発明を更に具体的に説明する。
尚、本発明は下記実施例のみに限定されるものではない。
（実施例１）
図１及び図２に示すような成形装置（Ａ）を用いて、熱可塑性樹脂成型品を成形した。成形装置（Ａ）のスクリュー（３）としては、スクリュー径がφ５０ｍｍ、スクリューフライトのピッチ４０ｍｍ、シリンダー径をＤとして粉体輸送ゾーン（Ｃ）の長さが８Ｄ，圧縮溶融ゾーン（Ｌ２）の長さが４Ｄ，樹脂輸送ゾーン（Ｌ３）の長さが２Ｄ、シーリングゾーン（Ｌ４）の長さが１Ｄ、テーパーゾーン（Ｌ５）の長さが１Ｄ，メタリングゾーン（Ｌ６）の長さが６Ｄであるものを用いた。ガス供給口（５）の内径は１．５ｍｍとした。
【００５９】
原料としては、市販の飲料水のＰＥＴボトルを粉砕、洗浄し７０℃で２４時間乾燥したものを用いた。また、この原料の融点をＪＩＳ  Ｋ７１２１で測定したところ、図３に示すように融解ピークが存在し、高温側の融解ピーク温度（Ｔｐｍ）は２６０．５℃であった。また、結晶化度は４３％であった。
【００６０】
シリンダー（２）は、加熱ヒーター（１８）により加熱し、成形温度としてシリンダー（２）の最も高い部分の温度を２５５℃に設定して成形した。また、スクリュー回転数は６０ｒｐｍとした。不活性ガスとしては二酸化炭素を用い、ガス注入圧は６ＭＰａとした。
【００６１】
上記の条件で射出成形を行い、金型内に射出され充填された樹脂が発泡するのを防止する為に、金型の保圧を二酸化炭素の飽和圧力（ここでは約６ＭＰａ）以上である１０ＭＰａにて保持し、樹脂温度が、用いた原料のＴｇ（本実施例では７３℃）以下である４０℃になった後に、脱圧して成型品を取り出し、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６２】
（実施例２）
原料として、市販の飲料水のＰＥＴボトルを粉砕、洗浄し７０℃で２４時間乾燥したもの１００重量部と、低融点熱可塑性樹脂としてＰＥＴ樹脂（ユニチカ社製「ＰＥＴ  ＭＡ−１３４４Ｐ」、弾性率２．３ＧＰａ、融点２３１℃）１５０部とからなる混合物を用い、成形温度を２４０℃に設定したこと以外は実施例１と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６３】
（実施例３）
原料として、市販の飲料水のＰＥＴボトルを粉砕、洗浄し７０℃で２４時間乾燥したもの１００重量部と、低融点熱可塑性樹脂としてＰＥＴ樹脂（ユニチカ社製「ＰＥＴ  ＭＡ−１３４４Ｐ」、弾性率２．３ＧＰａ、融点２３１℃）７０部とからなる混合物を用い、成形温度を２４５℃に設定したこと以外は実施例１と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６４】
（実施例４）
原料として、ＨＤＰＥ（日本ポリケム社製「ＨＤＰＥ  ＨＹ５４０」）を延伸倍率１０倍にて延伸成形し結晶制御したもの（融点１３５℃、結晶化度８１％）を用いたこと、成形温度を１３０℃に設定したこと以外は実施例１と同様にして厚み３ｍｍ、φ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６５】
（比較例１）
成形温度を２９０℃に設定したこと以外は実施例１と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６６】
（比較例２）
不活性ガスとして二酸化炭素を全く用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６７】
（比較例３）
成形温度を２９０℃に設定したこと実施例２と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６８】
（比較例４）
不活性ガスとして二酸化炭素を全く用いなかったこと以外は実施例２と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００６９】
（比較例５）
成形温度を２９０℃に設定したこと以外は実施例３と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００７０】
（比較例６）
不活性ガスとして二酸化炭素を全く用いなかったこと以外は実施例３と同様にして、厚み３ｍｍでφ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００７１】
（比較例７）
成形温度を２００℃に設定したこと以外は実施例４と同様にして厚み３ｍｍ、φ２００ｍｍの円盤形状の熱可塑性樹脂成形品を得た。
【００７２】
上記実施例１〜４、比較例１〜７により得られた成形品からダンベル片を打ち抜き、引っ張り試験（ＪＩＳ  Ｋ７１１３）を行い弾性率を測定した。また、ＤＳＣにより結晶化度を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７３】
【表１】
2004167695.tif 000003
【００７４】
実施例１では比較例１に比べて高い結晶化度と弾性率が得られることが判明した。これは、実施例１においてＰＥＴボトルが本来持つ高度に制御された結晶状態がある程度保持されているためと推察される。
【００７５】
また、実施例２、３では、ＰＥＴボトルの粉砕品と低融点熱可塑性樹脂との混合物を用いることで、成形温度を実施例１より低い状態で成形できることが判明し、また、高い結晶化度と弾性率が得られることが判明した。
【００７６】
実施例４と比較例７に比べて高い結晶化度と弾性率が得られることが判明した。これは、実施例４において結晶制御されたＨＤＰＥが本来持つ結晶状態がある程度保持されているためと推察される。
【００７７】
また、比較例２、４、６においては、不活性ガスを全く用いないで成形を試みたが、射出圧が高く過ぎて金型に樹脂を充填することができず成形が行えなかった。
【００７８】
以上のように、本発明の実施例においては、得られた熱可塑性樹脂成形品において、高い結晶化度を示し、高い弾性率が得られることが判明した。
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂の成形方法によれば、その熱可塑性樹脂が完全に溶融しない状態で成形することが可能となり、例えば高度に結晶制御されたブロー成形品やフィルム成形品等の再成形などに好適に用いられ、良好な物性を発現する熱可塑性樹脂の成形方法を提供することができる。
【００７９】
また、融点の異なる２種類以上の熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂混合物を、最も高融点の樹脂の全部又は一部が未溶融のまま成形することも可能となり、上記同様の効果を発揮することができる。
【００８０】
さらに、本発明の成形方法によれば、例えば、塩素化塩化ビニル樹脂などのように成形温度と分解温度が近接しているために成形時に分解しやすく、かつ溶融粘度が高くいため成形が困難な、いわゆる難成形樹脂についても、その樹脂が完全に溶融しない状態で可塑化し良好な流動性が得られるので、安定的に成形することが可能となる。
【００８１】
また、良好な流動性が得られるために、金型に樹脂を低圧で充填することが可能となり、金型の小型化若しくは成型品の大型化が可能となる。
【００８２】
本発明の成形方法を用いて得られる熱可塑性樹脂成型品は、上記のようにして成形されるので、結晶制御された熱可塑性樹脂の場合には、その結晶状態が保持されやすくなり、良好な物性を発揮するものとなり、また、難成形性樹脂の場合には安定的に成形され良好な物性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂の成形方法の一例を示す成形装置の模式図である。
【図２】図１に示す成形装置のシリンダー内部を例示する説明図である。
【図３】本発明の実施例１におけるＤＳＣの一例を示す説明図である。
【符号の説明】
（１）    射出成形機
（２）    シリンダー
（３）    スクリュー
（５）    ガス供給口
（６）    ガス供給路
（７）    逆流防止弁
（９）    スクリューフライト
（９′）  スクリューフライト
（１１）  ガス導入路
（１２）  シールボックス
（１６）  導入管
（Ａ）射出成形装置
（Ｂ）ガス注入装置
（Ｃ）粉体輸送ゾーン
（Ｄ）ガス含浸ゾーン
（Ｅ）圧密ゾーン
（Ｌ１）  粉体輸送ゾーン
（Ｌ２）  圧縮溶融ゾーン
（Ｌ３）  樹脂輸送ゾーン
（Ｌ４）  シーリングゾーン
（Ｌ５）  テーパゾーン
（Ｌ６）  メタリングゾーン
【図１】
2004167695.tif 000004
【図２】
2004167695.tif 000005
【図３】
2004167695.tif 000006