(57)【要約】【課題】スクリューの全長を既存の成形機のシリンダーがそのまま使用できる長さに保持しておいて、ガス含浸工程を実現することができる成形装置を提供する。【解決手段】ガス含浸工程に用いられるスクリュー３が、上流側に位置し、かつ樹脂を溶融状態にするための樹脂溶融部分Ｃと、樹脂溶融部分Ｃの下流側に連なり、かつ樹脂圧力をガス供給口５の不活性ガス圧力より低くするための溶融樹脂未充満化部分Ｅと、溶融樹脂未充満化部分Ｅの下流側に連なり、かつ不活性ガスを供給して溶融樹脂に含浸させるためのガス含浸部分Ｄとから構成されている。【選択図】　　図２
2004050569.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形機のシリンダー内にてスクリュー回転によって溶融状態になった熱可塑性樹脂にガス供給口から不活性ガスを供給して含浸させるガス含浸工程と、得られたガス含浸溶融樹脂から発泡成形品を得る成形工程とを含む熱可塑性樹脂成形品の成形方法の実施に使用される装置であって、ガス含浸工程に用いられるスクリューが、上流側に位置し、かつ樹脂を溶融状態にするための樹脂溶融部分と、樹脂溶融部分の下流側に連なり、かつ樹脂圧力をガス供給口の不活性ガス圧力より低くするための溶融樹脂未充満化部分と、溶融樹脂未充満化部分の下流側に連なり、かつ不活性ガスを供給して溶融樹脂に含浸させるためのガス含浸部分とから構成されており、　ガス含浸部分のスクリューは、溶融樹脂未充満化部分の下流端から徐々にスクリュー軸径が増加するテーパー部位と、それより下流側でスクリュー軸径が一定の円柱部位からなり、スクリュー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内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給路に逆流防止弁が設けられていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の成形装置。
【請求項２】
スクリューの樹脂溶融部分が、上流側にあってスクリュー軸径が小径の粉体輸送部位と、粉体輸送部位の下流側に連なりスクリュー軸径が下流側に徐々に大きくなる圧縮溶融部位と、圧縮溶融部位の下流側に連なりスクリュー軸径が大径の溶融樹脂輸送部位とからなり、スクリューの各部位及び各部分の長さが、シリンダー径（Ｄ）に対し、
粉体輸送部位の長さＬ１＝５Ｄ〜１０Ｄ、
圧縮溶融部位の長さＬ２＝３Ｄ〜５Ｄ、
溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝１Ｄ〜３Ｄ、
溶融樹脂未充満部位の長さＬ４＝０．１Ｄ〜２Ｄ、
ガス含浸部分の長さＬ５＝４Ｄ〜８Ｄなる関係を有することを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂成形品の成形装置。
【請求項３】
テーパー部位の長さ（Ｌ６）がシリンダー径（Ｄ）に対し、Ｌ６＝０．５Ｄ〜３Ｄなる関係を有することを特徴とする請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形品の成形装置。
【請求項４】
スクリューの全長が１７Ｄ〜２５Ｄであることを特徴とする請求項１〜３記載の熱可塑性樹脂成形品の成形装置。
【請求項５】
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１〜４記載の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、熱可塑性樹脂成形品、特に熱可塑性樹脂発泡成形品、または溶融粘度が高く溶融成形が困難な熱可塑性樹脂の成形品の製造方法に用いる成形装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂発泡成形品を射出成形によって得る方法として、化学発泡剤を用いて熱可塑性樹脂発泡成形品を得る方法（化学発泡）と、フロン、ブタン、ペンタン等のガスを直接樹脂に供給し溶解させることにより発泡剤として使用する方法（物理発泡）とがある。近年、衛生面や環境面の配慮から、二酸化炭素、窒素といった不活性ガスを用いた物理発泡により熱可塑性樹脂発泡成形品を製造するというニーズが高まっている。
【０００３】
このような中、不活性ガスを用いて熱可塑性樹脂発泡成形品を製造する方法の検討が多くなされている（例えば特開平１０−２３０５２８号）。
【０００４】
しかしながら、従来の製造方法の多くは、如何に微細な気泡径の発泡成形品を製造するかを課題としているため、設備が非常に複雑になりかつ複数の装置が必要とされている。すなわち、物理発泡を実現する為には、熱可塑性樹脂を溶融状態にし、そこに不活性ガスを供給して、溶融樹脂に混合し含浸させるガス含浸工程において、特別の設計をしたシリンダー、スクリュー、制御装置を用いる必要があった。このような設備は、新規に装置を製作するか、既存の装置を大幅に改造する必要があり、いずれにしても、コストが高くなるという問題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、二酸化炭素、窒素などの不活性ガスを比較的低圧で熱可塑性溶融樹脂に安定的かつ連続的に供給し、スクリューの全長を既存の成形機のシリンダーがそのまま使用できる長さに保持しておいて、ガス含浸工程を実現することができる成形装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、如何に微細な気泡径の発泡成形品を製造するのかという観点ではなく、如何に二酸化炭素、窒素といった不活性ガスを用いた物理発泡を簡単にかつ低コストで実現するかという観点で検討を行った。そして、熱可塑性樹脂を溶融状態にし、そこに不活性ガスを供給して、溶融樹脂に混合し含浸させる機能をすべてスクリューに持たせることにより、既存の射出成形のシリンダー、制御装置等をそのまま利用し、物理発泡を簡単にかつ低コストで実現させた。
【０００７】
本発明の熱可塑性樹脂成形品の成形装置は、成形機のシリンダー内にてスクリュー回転によって溶融状態になった熱可塑性樹脂にガス供給口から不活性ガスを供給して含浸させるガス含浸工程と、得られたガス含浸溶融樹脂から発泡成形品を得る成形工程とを含む熱可塑性樹脂成形品の成形方法の実施に使用される装置であって、
ガス含浸工程に用いられるスクリューが、上流側に位置し、かつ樹脂を溶融状態にするための樹脂溶融部分と、樹脂溶融部分の下流側に連なり、かつ樹脂圧力をガス供給口の不活性ガス圧力より低くするための溶融樹脂未充満化部分と、溶融樹脂未充満化部分の下流側に連なり、かつ不活性ガスを供給して溶融樹脂に含浸させるためのガス含浸部分とから構成されており、
ガス含浸部分のスクリューは、溶融樹脂未充満化部分の下流端から徐々にスクリュー軸径が増加するテーパー部位と、それより下流側でスクリュー軸径が一定の円柱部位からなり、　スクリュー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内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給路に逆流防止弁が設けられていることを特徴とするものである。
【０００８】
ここで、スクリューの溶融樹脂未充満化部分とは、スクリューの径を小さくするかまたはピッチを増加することによって形成される部分である。溶融樹脂未充満化部分を設けることにより、スクリューフライトとシリンダーとスクリューとによって囲まれる空間は増大され、これによって、この空間内の樹脂圧力をガス供給口におけるガス圧力よりも低くすることができる。溶融樹脂未充満化部分の範囲は、樹脂溶融部分の下流端から、これより下流側においてスクリューフライトとシリンダーとスクリューとによって囲まれる空間が最大になる位置までである。溶融樹脂未充満化部分の下流側に連なるガス含浸部分では、スクリューフライトとシリンダーとスクリューとによって囲まれる空間が溶融樹脂未充満化部分に比べて減少することから、未充満であった溶融樹脂が徐々に充満状態となっていく。こうして、ガス含浸部分には、図４に示すように、上流側の溶融樹脂未充満状態と下流側の溶融樹脂充満状態との２つの状態が存在することになる。スクリューがこのような溶融樹脂未充満化部分を有するため、上記の空間で、溶融樹脂の未充満状態が形成される。また、その状態の箇所にガス供給口が設けられていることで、必要量の不活性ガスが溶融樹脂に安定的に供給される。ガス供給口は溶融樹脂の未充満状態が形成された箇所における溶融樹脂の非存在部に設置されていることが好ましく、例えば、未充満状態の箇所の隣合うスクリューフライト間の下流側スクリューフライトよりの位置に設置したり、更に、（又は）スクリューとシリンダーとの間の空間にガス供給口を突出させる。これによりガス供給口が溶融樹脂に覆われることによるガス供給の阻害が防止でき、より安定的にガスの供給ができる。
また、ガス供給路に逆流防止弁が設けられていることで、供給ガス圧の変動で樹脂がガス供給路へ逆流することを防止し、ガス供給不良を防ぐことができる。例えば二酸化炭素などの場合（ボンベ圧５．５〜７ＭＰａ）、ガス圧力の比較的低くく、逆流防止弁が設けられる効果は大きい。
【０００９】
従来装置のスクリューの先端にガス含浸部分を付加しようとすると、付加部分の分だけスクリュー全長が長くなり、既存の成形機のシリンダーを利用できなくなるが、本発明によると、上述のような構成をとることにより、スクリューの全長を既存の成形機のシリンダーが使用できる長さに保持したまま、ガス含浸工程を実現することができる。
【００１０】
ガス含浸部分のスクリューは、溶融樹脂未充満化部分の下流端から徐々にスクリュー軸径が増加するテーパー部位と、それより下流側でスクリュー軸径が一定の円柱部位からなり、スクリュー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内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給路に逆流防止弁が設けられている。このようにすると、既存のシリンダーのガス導入口およびガス供給口を改造する必要がなく、既存のシリンダーをほとんど変更無しに使用することができる。
【００１１】
また、スクリューの樹脂溶融部分が、上流側にあってスクリュー軸径が小径の粉体輸送部位と、下流側にあってスクリュー軸径が大径の溶融樹脂輸送部位と、両部位の間にあってスクリュー軸径が下流側に徐々に大きくなる圧縮溶融部位とからなり、スクリューの各部位及び各部分の長さが、シリンダー径（Ｄ）に対し、
粉体輸送部位の長さＬ１＝５Ｄ〜１０Ｄ、
圧縮溶融部位の長さＬ２＝３Ｄ〜５Ｄ、
溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝１Ｄ〜３Ｄ、
溶融樹脂未充満化部分の長さＬ４＝０．１Ｄ〜２Ｄ、
ガス含浸部分の長さＬ５＝４Ｄ〜８Ｄなる関係を有することが好ましい。このようにすると、樹脂の可塑化に不活性ガスの可塑化効果を付加することができ、ガス含浸部分においては、積極的に不活性ガスが溶融樹脂に含浸されると共に、不活性ガスの可塑化効果で樹脂の可塑化がいっそう促進される。不活性ガスの可塑化効果とは、図３に示すように、樹脂の分子鎖の間に不活性ガス（図では二酸化炭素）の分子が溶け込むことにより、分子鎖の間を広げ、結果として、分子鎖の自由体積を大きくし、実質的に熱による可塑化と同じように可塑化作用が発現する現象をいう。
【００１２】
粉体輸送部位の長さＬ１を５Ｄ〜１０Ｄ（好ましくは５Ｄ〜８Ｄ、さらに好ましくは５Ｄ〜６Ｄ）としたのは、樹脂溶融部分を設計する際に粉体輸送部位が計量ストロークにより減少することを考慮したためであり、Ｌ１が５Ｄよりも小さいと、安定的にホッパーから未溶融のペレット又は粉体の樹脂を輸送することができなくなり、Ｌ１が１０Ｄよりも大きいと、スクリューの全長が増加し、既存のシリンダーを利用することが困難になる。超高分子量ポリエチレン等の非常に固体での輸送の悪い樹脂以外ではＬ１を８Ｄ以下とできこれによりスクリューの全長が長くなるのを防止できるとともにガス含浸部分の設計自由度が増す。固体での輸送が良い樹脂（ＰＥ，ＰＰ等の汎用樹脂）ではＬ１が６Ｄ以下でも固体での輸送が可能で、さらにガス含浸部分の設計自由度を増すことができる。
【００１３】
圧縮溶融部位の長さＬ２を３Ｄ〜５Ｄ（好ましくは３Ｄ〜４．５Ｄ）としたのは、Ｌ２が３Ｄよりも小さいと、成形温度が低い（１８０℃以下）の樹脂（ＬＤＰＥ等）でも溶融輸送部位でのリーク防止に十分な溶融状態が得られず、Ｌ２が５Ｄよりも大きいと、スクリューの全長が増加するためである。比較的成形温度が低い（２２５℃以下）樹脂（ＨＤＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＣ等）では溶融が比較的容易に行えるのでＬ２を４．５Ｄ以下でも溶融輸送部位でのリーク防止に十分な溶融状態が得られ、ガス含浸部分の設計自由度を増すことができる。
一般的の汎用スクリューでは樹脂を完全に溶融させる必要があり、Ｌ２を５Ｄよりも大きくする必要がある。
【００１４】
溶融樹脂輸送部位の長さＬ３を１Ｄ〜３Ｄ（好ましくは１Ｄ〜２．５Ｄ、さらに好ましくは１Ｄ〜２Ｄ）としたのは、Ｌ３が１Ｄよりも小さいと、不活性ガスのホッパー側へのリークが防止できず、Ｌ３が４Ｄよりも大きいと、スクリューの全長が増加するためである。一般的には、溶融樹脂輸送部位下流端での樹脂圧の変動を抑えかつ溶融を促進するために、Ｌ３は３Ｄを超える大きさにするが、本発明では、溶融樹脂輸送部位下流端における不活性ガスのホッパー側へのリークが防止できればよく、樹脂が完全に溶融している必要が無い。従ってＬ３が３Ｄ以下でも、十分に性能を満たすことができる。溶融樹脂輸送部で樹脂が完全に溶融していなくとも、前述の不活性ガスによる可塑化効果で、ガス含浸部分で完全に溶融できる。
比較的成形温度が低い（２２５℃以下）樹脂（ＨＤＰＥ，ＰＰ，ＰＳ，ＰＶＣ等）では溶融が比較的容易に行えるのでＬ３を２．５Ｄ以下としても溶融輸送部位でのリーク防止に十分な溶融状態が得られガス含浸部分の設計自由度を増すことができる。
【００１５】
溶融樹脂未充満化部分は、溶融樹脂未充満状態を形成し、安定的に不活性ガスを供給することが目的であり、その長さＬ４が２Ｄ以下（好ましくは１Ｄ以下）でも、十分に性能を満たすことができる。Ｌ４が２Ｄよりも大きいと、スクリューの全長が増加する。Ｌ４を短くする場合に懸念されるのが、急激な流路断面の変化による滞留だが、塩ビ等の熱分解し易い樹脂以外では樹脂の滞留時間を考慮する重要性が低く、Ｌ４を１Ｄ以下にすることができる。これにより、ガス含浸部分の設計自由度を増すことができる。
また、好ましくは溶融樹脂未充満化部分はフライトを無くした部分とする。フライトを無くすことにより、円周内で均一にかつ、軸方向に短い距離で大きな圧力降下を生じることができる。これにより、不活性ガスの圧力変動が生じても、上流の溶融樹脂輸送部位への不活性ガスの浸入する長さが変動しにくく、溶融輸送部位でのリーク防止の効果が安定させることができ、他にＬ４を短くしガス含浸部分の設計自由度を増すというメリットもある。
【００１６】
ガス含浸部分は、溶融樹脂未充満化部分の下流端から徐々にスクリュー軸径が増加するテーパー部位と、それより下流側でスクリュー軸径が一定の円柱部位とからなり、テーパー部位の長さ（Ｌ６）がシリンダー径（Ｄ）に対し、
Ｌ６＝０．５Ｄ〜３Ｄなる関係を有することが好ましい。樹脂溶融部分（スクリューフライトとシリンダーとスクリューとによって囲まれる空間が最小）から溶融樹脂未充満化部分（同空間が最大）に送り込まれた溶融樹脂は、スクリューフライトとシリンダーとスクリューとによって囲まれる空間が溶融樹脂未充満化部分より減少するテーパー部位を経て、同空間が樹脂溶融部分の空間より大きい円柱部位に送られる。これにより、ガス含浸部分の溶融樹脂は、テーパー部位および円柱部位上流部での未充満状態と、円柱部位下流部での充満状態との２つの状態を有することになる。溶融樹脂に２つの状態を持たせる理由は、溶融樹脂未充満状態でガスの安定供給を実現し、溶融樹脂充満状態でノズルへのリークによるガスの吹き出しを防止する為である。
【００１７】
ガス含浸部分の長さＬ５は、４Ｄ〜８Ｄ（好ましくは５Ｄ〜８Ｄ）であることが好ましい。Ｌ５が４Ｄよりも小さいと、ノズルへのガスのリークによるガスの吹き出しを防止することができず、Ｌ５が８Ｄよりも大きいと、スクリューの全長が増加する。
Ｌ５を５Ｄ以上にすることによりガス溶解速度の比較的遅い不活性ガス（窒素等）でも、ガス含浸部分において樹脂に溶解させることができる。
また、溶融樹脂未充満状態と溶融樹脂充満状態を安定させるためには、テーパー部位の長さＬ６が０．５以上３Ｄ以下であることが好ましい。
また、一般的に射出成形機のスクリュー全長は１７Ｄ〜２５Ｄであることを考え、発明のスクリューの全長を１７Ｄ〜２５Ｄとした。
【００１８】
上記のようなスクリューデザインとすることにより、熱可塑性樹脂を溶融状態にし、そこに不活性ガスを供給して、溶融樹脂に混合し含浸させる機能をすべてスクリューに持たせることができ、しかも、スクリュー全長を短く設計できるので、既存の射出成形のシリンダー、制御装置を利用し、上記機能を有したスクリューを使用することで、物理発泡を簡単にかつ低コストで実現できる。
また、不活性ガスを二酸化炭素にすると以下の点より、より安定的にかつ、効果を大きくできる。１）二酸化炭素はボンベ圧が低く、リークが生じ難い。Ｌ２，Ｌ３をより短くできる。２）ガス溶解度が高く、樹脂多く溶け込むことができ、高倍率な発泡体が得られる。
【００１９】
なお、本発明の成形装置は、射出成形用に限られるものではなく、押出成形、ブロー成形、射出ブロー、フィルム成形等にも使用できる。
【００２０】
本発明に使用される熱可塑性樹脂は特に限定されないが、たとえば、汎用樹脂のポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ等や、溶融粘度が高いため溶融成形が困難な樹脂、熱分解し易い樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解し易い添加剤を含有する難成形樹脂などが挙げられる。
【００２１】
溶融粘度が高いため溶融成形が困難な樹脂としては、例えば、超高分子量ポリエチレン、超高重合度ポリ塩化ビニル、ポリテトラフルオロエチレン、ポリイミドなどのエンジニアリングプラスチック用の樹脂が挙げられる。
【００２２】
熱分解し易い樹脂としては、ポリ乳酸、ポリヒドロキシブチレート等の生分解性樹脂や、高塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが挙げられる。
【００２３】
本発明で用いられる不活性ガスは、樹脂に対して非反応性で、樹脂を劣化させるなどの悪影響を樹脂に与えないものであれば特に限定されないが、例えば二酸化炭素、窒素、アルゴン、ネオン、ヘリウム、酸素等の無機系ガス、フロン、低分子量の炭化水素などの有機系ガスが挙げられる。
【００２４】
これらのうち、環境に与える悪影響が低く、そしてガスの回収が必要でない点で無機系ガスが好ましく、難成形樹脂に対する溶解度が高く、樹脂の溶融効果が大きく、そして直接大気中に放出してもほとんど害がないという観点から、二酸化炭素がより好ましい。なお、不活性ガスは、単独で用いても良く、あるいは２種類以上のガスを併用してもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ詳しく説明する。
【００２６】
実施例１
図面は本発明に係る成形装置の１つの実施の形態を示すものである。
【００２７】
成形装置（Ａ）は、熱可塑性樹脂の射出成形に使用されるもので、図１および図２に示すように、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）と、その内部に配されたシングルのフルフライト形状を有するスクリュー（３）とから主に構成されている。
【００２８】
シリンダー（２）内のスクリュー（３）は、上流側に位置し、かつ回転によって樹脂を溶融状態にするための樹脂溶融部分（Ｃ）と、樹脂溶融部分（Ｃ）の下流側に連なり、かつ樹脂圧力をガス供給口（５）の不活性ガス圧力より低くするための溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）と、溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）の下流側に連なり、かつ不活性ガスを供給して溶融樹脂に含浸させるためのガス含浸部分（Ｄ）とを具備する。
【００２９】
樹脂溶融部分（Ｃ）は、上流側にあってスクリュー軸径が小径の粉体輸送部位（２１）と、粉体輸送部位（２１）の下流側に連なりスクリュー軸径が下流側に徐々に大きくなる圧縮溶融部位（２２）と、圧縮溶融部位（２２）の下流側に連なりスクリュー軸径が大径の溶融樹脂輸送部位（２３）とからなる。
【００３０】
溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）は、スクリュー（３）の軸径をその前後のスクリュー軸径より小さくすることにより、スクリューフライト（９）とシリンダー（２）とスクリュー（３）とによって囲まれる空間を増大させた部分である。樹脂溶融部分（Ｃ）でのシリンダー内空間から溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）でのシリンダー内空間に送り込まれた溶融樹脂は、溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）でのシリンダー内空間において未充満状態となり、結果として、溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）でのシリンダー内空間における樹脂圧力がガス供給口（５）におけるガス圧力よりも低くなる。溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）の範囲は、図２中にＬ４で示す部分、すなわち、樹脂溶融部分（Ｃ）の下流端からこれより下流側においてスクリューフライト（９）とシリンダー（２）とスクリュー（３）とによって囲まれる空間が最大になる位置（ガス含浸部分（Ｄ）の上流端）までである。
【００３１】
ガス含浸部分（Ｄ）は、溶融樹脂未充満化部分（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ー部位（２４）と、それより下流側でスクリュー軸径が一定の円柱部位（２５）とからなる。ガス供給口（５）は、図２に示すように、ガス含浸部分（Ｄ）のテーパー部位（２４）であって、隣合うスクリューフライト間の下流側スクリューフライトよりに設けられている。
ガス供給口（５）の位置は、ガス含浸部分（Ｄ）であれば円柱部位（２５）内でも可能であるが、好ましくは、テーパー部位（２４）に位置する。このようにすれば計量時における溶融樹脂充満状態の領域長さの変動による影響を受けにくく、より安定的に不活性ガスを供給できる。さらに好ましくはガス供給口（５）をテーパー部位（２４）内の軸方向に１／２〜３／４下流部側に位置させる。これにより上流側から送られてくる溶融樹脂量の変動の影響も受けにくくなり、さらに安定的に不活性ガスを供給できる。
実施例ではテーパー部位（２４）内の軸方向に２／３下流部側に位置させている。
【００３２】
樹脂溶融部分（Ｃ）（スクリューフライト（９）とシリンダー（２）とスクリュー（３）とによって囲まれる空間が最小）から溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）（同空間が最大）に送り込まれた溶融樹脂は、スクリューフライト（９）とシリンダー（２）とスクリュー（３）とによって囲まれる空間が溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）より減少するテーパー部位（２４）を経て、同空間が樹脂溶融部分（Ｃ）の空間より大きい円柱部位（２５）に送られる。これにより、ガス含浸部分（Ｄ）の溶融樹脂は、図４に示すように、テーパー部位（２４）および円柱部位（２５）上流部の未充満状態と、円柱部位（２５）下流部の充満状態との２つの状態を有することになる。溶融樹脂にこれら２つの状態を持たせることにより、未充満状態の溶融樹脂にガスが安定供給され、充満状態の溶融樹脂によってノズルへのリークによるガスの吹き出しが防止される。
【００３３】
樹脂溶融部分（Ｃ）の下流端部およびガス含浸部分（Ｄ）の下流端部には、シールのためのチェックリング（２６）（２７）が設けられている。これにより、ガスの上流側へのリークは、チェックリング（２６）と溶融輸送部位（２３）の溶融樹脂とによって防止され、ガスの下流側へのリークは、ガス含浸部分（Ｄ）の充満状態の溶融樹脂とチェックリング（２７）とによって防止される。
【００３４】
スクリュー（３）は、駆動モータ（１３）で回転され、かつ、前後進させられる。スクリュー（３）は、図２に示すように、樹脂溶融部分（Ｃ）に比べガス含浸部分（Ｄ）において大きなピッチでスクリューフライト（９）を有する。スクリュー（３）は、このように形成されているので、樹脂溶融部分（Ｃ）に比べガス含浸部分（Ｄ）にて溶融樹脂を約１．２倍多く、すなわち速く送ることができる。なお、背圧とスクリュー回転数の設定により調整できる場合は、必ずしもピッチ数を変える必要はない。
【００３５】
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）がスクリュー内部に長さ方向に貫通状に設けられ、ガス供給口（５）が、ガス供給路（６）を介してガス導入路（１１）に連通している。ガス供給路（６）上においてガス供給口（５）寄りに、ガス供給口（５）からガス供給路（６）への溶融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。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）内の密閉空間がガス導入路（１１）に連通している。
【００３６】
ガス含浸部分（Ｄ）において、ガス供給路（６）のガス出口端は、テーパー部位（２４）にてスクリュー（３）の円柱部位（２５）表面に到達し、かつ隣合うスクリューフライト（９）間の下流側スクリューフライト寄りに位置する。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。こうして、ガス供給口（５）は、ガス含浸部分（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ている。ガス供給口（５）の内径は約１．５ｍｍである。
【００３７】
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、原料樹脂はスクリュー（３）の回転によって溶融混練されながらシリンダー（２）の先端方向へ送られる。溶融混練された樹脂は圧力開放部、すなわち、ガス含浸部分（Ｄ）へ送られる。
【００３８】
一方、ガス注入装置（Ｂ）を出た二酸化炭素は、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、同ガスは、ここからガス含浸部分（Ｄ）の上流端部に供給される。この結果、ガス含浸部分（Ｄ）を下流側へ送られる溶融樹脂にガスが含浸させられる。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、溶融樹脂で覆われることはなく、また、溶融樹脂未充満化部分（Ｅ）の存在により、未充満状態となった溶融樹脂の樹脂圧力がガス供給口（５）におけるガス圧力よりも低くなっていることから、ガス供給が溶融樹脂によって妨げられることがなく、ガスは比較的低圧で溶融樹脂に含浸させられる。
【００３９】
シリンダー（２）の先端に溶融樹脂が続けて送られて来るに伴って、スクリュー（３）は送られた樹脂量に応じて徐々に後退し、シリンダー（２）の先端計量部にて所定量の溶融樹脂を計量する。
【００４０】
このようにして、計量が終了したガス含浸溶融樹脂は射出成形機（１）の先端のノズル（４）より射出金型内に射出され、発泡成形品が得られる。
【００４１】
射出金型（３０）は、例えば、図５に示すように、固定型（３１）および移動型（３２）よりなり、円盤状のキャビティ（３３）と、キャビティ（３３）から外方にのびる円錐状ノズルタッチ（３４）と、ノズルタッチ（３４）の先端に設けられて射出成形機（１）の先端（４）に突き合わせられるゲート（３５）とを有している。
【００４２】
以上のように構成された射出成形装置（Ａ）を用いた成形方法によれば、短時間で均一に溶融樹脂中にガスを含浸させることができ、その結果、高い生産性をもって、均質で微細な発泡成形体を提供することができる。
【００４３】
実施例１のより具体的な寸法を挙げると、スクリューは、径がφ６０ｍｍ、ピッチが６０ｍｍであり、シリンダー径をＤとして、粉体輸送部位の長さＬ１＝８Ｄ、圧縮溶融部位の長さＬ２＝４Ｄ、溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝２Ｄ、溶融樹脂未充満化部分の長さＬ４＝１Ｄ、ガス含浸部分の長さＬ５＝７Ｄ、テーパー部位の長さＬ６＝１Ｄである。熱可塑性樹脂としては、日本ポリケム社製ポリプロピレン（グレード：ノバテックＰＰＭＡ２）を用い、不活性ガスとしては二酸化炭素を用いた。また、計量樹脂は、厚み６ｍｍでφ２００ｍｍの図５に示したキャビティ（３３）の容量の１／２だけの量を溜めた。
【００４４】
そして、まず、ガス供給口（５）の圧力においてパージを行い、状態を観察した。また、その後、二酸化炭素が添加された熱可塑性樹脂をノズルタッチ（３４）からキャビティ（３３）内に充填し、１２０秒間冷却した後に金型（３０）を開いて、熱可塑性樹脂を取り出し、得られた熱可塑性樹脂発泡成形品の発泡状態を観察した。これらの観察結果を表１に示す。
また、トラブル発生を想定し、計量完了後に放置しガスのリーク状態を観察した。結果を表１にあわせて記載する。
【００４５】
実施例２
熱可塑性樹脂として、電気化学社製ＡＢＳ（グレード：デンカＡＢＳ　ＣＬ３０１Ｑ）を用いた以外は実施例１のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００４６】
実施例３
熱可塑性樹脂として、日本ポリケム社製ポリエチレン（グレード：ノバテックＨＤＨＪ３８１）を用いた以外は実施例１のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００４７】
実施例４
スクリューデザインを下記のように変更し、それ以外は実施例１のものと同じとした。すなわち、スクリューの径は変えずに、長さについては、粉体輸送部位の長さＬ１＝８Ｄ、圧縮溶融部位の長さＬ２＝５Ｄ、溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝３Ｄ、溶融樹脂未充満化部分の長さＬ４＝１Ｄ、ガス含浸部分の長さＬ５＝５Ｄ、テーパー部位の長さＬ６＝２．５Ｄとし、同様の観察を行った。これらの観察結果も表１に示す。
【００４８】
実施例５
熱可塑性樹脂として、電気化学社製ＡＢＳ（グレード：デンカＡＢＳ　ＣＬ３０１Ｑ）を用いた以外は実施例４のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００４９】
実施例６
不活性ガスを窒素とした以外は実施例１のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００５０】
実施例７
熱可塑性樹脂として、徳山積水製塩化ビニルを用いた以外は実施例１のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００５１】
比較例１
スクリューデザインを下記のように変更し、それ以外は実施例１のものと同じとした。すなわち、スクリューの径は変えずに、長さについては、粉体輸送部位の長さＬ１＝１１．５Ｄ、圧縮溶融部位の長さＬ２＝２Ｄ、溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝０．５Ｄ、溶融樹脂未充満化部分の長さＬ４＝１Ｄ、ガス含浸部分の長さＬ５＝７Ｄ、テーパー部位の長さＬ６＝１とし、同様の観察を行った。これらの観察結果も表１に示す。
【００５２】
比較例２
スクリューデザインを下記のように変更し、それ以外は実施例１のものと同じとした。すなわち、スクリューの径は変えずに、長さについては、粉体輸送部位の長さＬ１＝１１．５Ｄ、圧縮溶融部位の長さＬ２＝６Ｄ、溶融樹脂輸送部位の長さＬ３＝４Ｄ、溶融樹脂未充満化部分の長さＬ４＝１Ｄ、ガス含浸部分の長さＬ５＝７Ｄ、テーパー部位の長さＬ６＝１とし、同様の観察を行った。これらの観察結果も表１に示す。
【００５３】
比較例３
熱可塑性樹脂として、徳山積水製塩化ビニルを用いた以外は比較例２のものと同じとし、同様の観察を行った。観察結果を表１に示す。
【００５４】
【表１】
2004050569.tif 000003
【００５５】
性能評価試験結果
表１から分かるように、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５および実施例６のすべてにおいて、成形中にホッパーおよびノズルからガスが噴出することなく、二酸化炭素を含浸した溶融樹脂を作ることができた。
放置後のリーク状態の観察では最短で３０分後に若干のリークを生じたが、実際のトラブル発生時の停止処理は３０分以内で十分完了できることを考えると、実用的には問題ない。
また、そのガス含浸溶融樹脂を用いて、発泡状態が良好（ボイド、す等の不良が発生しない）で、気泡径が均一な熱可塑性樹脂発泡成形品を製造することができた。
実施例１と比較例１を比較するとスクリューの形が発明の範囲外ではガスのリークが生じ、また発泡倍率も低下することが分かる。
実施例１と比較例２を比較するとスクリューの形が発明の範囲外では成形性、製品には問題が無いが、スクリュー全長が長くなり、シリンダーを長くする加工が必要になった。
実施例７と比較例３を比較すると塩ビなどの熱分解し易い樹脂ではスクリュー全長が長くなると分解不良が生じ易いことが分かる。
【００５６】
【発明の効果】
本発明の熱可塑性樹脂成形品の成形装置によれば、スクリューの全長を既存の成形機のシリンダーがそのまま使用できる長さに保持しておいて、比較的低圧で安定して連続的にガスを供給して溶融樹脂に含浸させることができ、物理発泡による熱可塑性樹脂発泡成形品の製造を行うためのガス含浸工程を安価に実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明に係る熱可塑性樹脂成形品の成形装置の１つの実施形態を示す切欠側面図である。
【図２】図２は、成形装置の射出成形機の全体概要を示す切欠側面図である。
【図３】図３は、不活性ガスによる熱可塑性樹脂の可塑化効果のイメージ図である。
【図４】図４は、ガス含浸部分の樹脂未充満および充満状態を示す拡大側面図である。
【図５】図５は、本発明に係る熱可塑性樹脂成形品の成形装置で使用される金型の一実施形態を示す図で、（ａ）は縦断面、（ｂ）は横断面を示している。
【符号の説明】
（Ａ）　：射出成形装置
（Ｂ）　：ガス注入装置
（Ｃ）　：樹脂溶融部分
（Ｄ）　：ガス含浸部分
（Ｅ）　：溶融樹脂未充満化部分
（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
（１１）：ガス導入路
（２１）：粉体輸送部位
（２２）：圧縮溶融部位
（２３）：溶融樹脂輸送部位
（２４）：テーパー部位
（２５）：円柱部位
【図１】
2004050569.tif 000004
【図２】
2004050569.tif 000005
【図３】
2004050569.tif 000006
【図４】
2004050569.tif 000007
【図５】
2004050569.tif 000008