(57)【要約】【課題】射出成形機のシリンダ内を移送される樹脂の未ガス注入部分をなくし、安定した品質を得ることができる射出成形機を提供すること。【解決手段】射出成形機１のシリンダ４の内部には、可塑化スクリュ７を有し、スクリュ７はこの回転軸１８により回転する。スクリュ７は、その回転軸１８の外周部に樹脂５を送り出すネジ山状のフライト２４を形成し、ホッパ６から供給された樹脂５を溶融しながら、その先端側へ移送することができる。シリンダ４の外部には、発泡用のガス供給源１０が配設されている。ガス供給源１０は、バルブ１１を介してシリンダ４の壁部に形成されているガス注入口２６へ接続されている。このガス注入口２６よりも下流側に位置させて、補助ガス注入口２７がシリンダ４に形成されている。この補助ガス注入口２７は、ガス注入口２６でガスが注入されなかった樹脂にガスを注入することができる。【選択図】　　　　図１
2004074551.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ内に充填された樹脂を加熱して溶融しながらスクリュの回転推進力によりスクリュの基端側から先端側に搬送し、スクリュの回転軸方向の中間部に対応させてガス又は液状ガスを溶融樹脂に溶解させるためのガス注入口が設けられ、樹脂の射出時にスクリュを所定ストロークだけシリンダの先端側に前進させる射出成形機において、
上記ガス注入口の他に別途補助ガス注入口を設け、樹脂の射出時にガス注入口を通過する未ガス注入樹脂に対して、上記補助ガス注入口から上記ガス又は液状ガスを注入するようにしたことを特徴とする射出成形機。
【請求項２】
上記補助ガス注入口のガスまたは液状ガスの注入時間を、少なくとも上記スクリュの後退距離とスクリュ内の樹脂移送速度との値を用いて、制御部で演算して求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の射出成形機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス発泡の成形時に必要となるガス又は液状ガス（これらを併せてガス状物質とも呼ぶ）を、シリンダ内の溶融樹脂に溶解させて成形金型に射出する際に、ガス注入口を通過する未ガス注入樹脂に対して確実にガスを注入する射出成形機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂可塑化スクリュには、射出成形機と押出成形機とがある。これらのうちの射出成形機は、スクリュの回転による推進力によって樹脂を移送し、金型のキャビティ内に溶融樹脂を送り出すのに、スクリュ自体を軸方向に前進移動させて溶融樹脂を射出するようにしている。
また、樹脂を金型のキャビティ内で発泡させて熱可塑性樹脂を得る方法には、ガス発泡と化学発泡とがあり、ガス発泡は発泡剤としてＣＯ２、Ｎ２等の不活性ガスを超臨界状態にして樹脂の溶融段階にて溶融樹脂に注入し、ガス状物質を溶融樹脂に分散・溶解（浸透）させて、金型のキャビティ内で発泡させる。これにたいして、化学発泡は予め発泡剤を樹脂に混入させておき、キャビティ内にて樹脂を化学発泡させているが、ガス発泡は、化学発泡のように高価な発泡剤を必要としないので、コストを大幅に下げる利点がある。
【０００３】
図３は、それらの樹脂可塑化スクリュのうち、従来の射出成形機１と射出成形機１が溶融樹脂を射出する成形金型２を示す。
射出成形機１は、ホッパ６に供給された樹脂５をシリンダ４内に供給し、シリンダ４の内部に設けられている回転軸の周囲に螺旋状の一条のフライト２４を形成したスクリュ７が回転し、フライト溝に導入された樹脂５がスクリュ７の推進力でシリンダ４の先端側に位置する成形金型２側へ移送され、その移送の途中で樹脂５がヒータ１７により加熱されて溶融される。また、シリンダ４の中間部には、溶融樹脂を成形金型３内でガス発泡させるためのガス状物質の注入口２５が設けられている。溶融樹脂にガスまたは液状ガスを高圧力の下で注入し、溶融樹脂中に分散・溶解させる。そして、射出成形機１により樹脂５を成形金型２のキャビティ１５内に射出した後、溶融樹脂５をガス発泡させて、冷却・固化させた後金型から製品を取り出すようにしている。
【０００４】
図４は、シリンダ４内に配設されているスクリュ７とシリンダ４内の樹脂５の移動を示している。上段のスクリュ７ａは樹脂５の可塑化前の位置を示し、中断のスクリュ７ｂは樹脂５の可塑化完了直後の位置を示し、下段のスクリュ７ｃは射出後の位置を示している。
樹脂５の可塑化時では、スクリュ７の回転に伴う搬送能力により樹脂５がスクリュ７に対してＶｓｒの速度で前進する。しかしながら、スクリュ７の先端部に樹脂が蓄積することにより、固定座標系のシリンダ４に対してスクリュ７がＶｃｓの速度で後退する。よって、シリンダ４に対して樹脂は、Ｖｃｒ＝Ｖｓｒ−Ｖｃｓの速度で前進することになり、樹脂５の移送量はＶｃｒに移送時間ｔを乗じたものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図４の上段に示す可塑化前の位置はスクリュ７の後退が始まる前の状態を示し、スクリュ７が後退すると同時にスクリュ溝内にある樹脂は前方に進む。この間シリンダ４のガス注入口２６からは、樹脂５にガス状物質が注入される。ここで、中段の可塑化完了時スクリュ７ｂの位置から、下段に示す射出後のスクリュ７ｃの位置と樹脂５の移動を考察してみる。この中段のスクリュ７ｂの位置では、樹脂５ａ，５ｂにガス状物質が注入され、樹脂５ｃがガス注入口２６の直前に位置している。しかしながら、この位置で樹脂が金型に射出されると、下段のスクリュ７ｃの樹脂５ｃにガス状物質が注入されないまま樹脂５ｃの部分がガス注入口２６を通過してしまう。すると、スクリュ７の上段に示すように、樹脂５ｃが未ガス注入樹脂となり、その後シリンダ４の先端まで移送された後射出される。
【０００６】
このようなガス状物質の注入法では、スクリュ７の軸方向に移送される樹脂の一部にガス状物質が注入されないため、スクリュ７の先端に蓄積された樹脂の粘度やガス分の濃度にばらつきが生じ、金型流入時の充填ばらつきや発泡度のばらつきが発生し、品質が安定しないという欠点がある。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シリンダ内を移送される樹脂の未ガス注入部分をなくし、安定した品質を得ることができる射出成形機を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の射出成形機は、シリンダ内に充填された樹脂を加熱して溶融しながらスクリュの回転推進力によりスクリュの基端側から先端側に搬送し、スクリュの回転軸方向の中間部に対応させてガス又は液状ガスを溶融樹脂に溶解させるためのガス注入口が設けられ、樹脂の射出時にスクリュを所定ストロークだけシリンダの先端側に前進させる射出成形機において、上記ガス注入口の他に別途補助ガス注入口を設け、樹脂の射出時にガス注入口を通過する未ガス注入樹脂に対して、上記補助ガス注入口から上記ガス又は液状ガスを注入するようにした。
また、上記射出成形機は、上記補助ガス注入口のガスまたは液状ガスの注入時間を、少なくとも上記スクリュの後退距離とスクリュ内の樹脂移送速度との値を用いて、制御部で演算して求めるようにした。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における実施の形態の射出成形機について、図面を参照しながら説明する。
図１は、射出成形装置の樹脂を溶融させる樹脂可塑化スクリュとしての射出成形機１と、この射出成形機１により溶融した樹脂が射出される成形金型２を示す。
射出成形機１は、基台３に制御部８とともに支持されたシリンダ４が設けられ、シリンダ４の基端側（図面右側）には、シリンダ４内に原料である樹脂５を供給するホッパ６が設けられている。シリンダ４の内部には、可塑化スクリュ７がシリンダ４軸と同軸の回転軸１８を有し、スクリュ７はこの回転軸１８により回転するとともに、スクリュ７自体が制御部８に設けられた油圧系に駆動されて、シリンダ４の軸方向に前後動ａするように構成されている。スクリュ７の先端部には、溶融可塑化された樹脂５を成形金型２へ射出するノズル１６が設けられている。
【０００９】
スクリュ７は、その回転軸１８の外周部に樹脂５をスクリュ７の基端側から先端側へ送り出すネジ山状のフライト２４を形成するとともに、基端部が駆動モータ９に連結されている。スクリュ７は、駆動モータ９により回転駆動されて、ホッパ６から供給された樹脂５を溶融しながら、その先端側へ移送することができる。シリンダ４の周囲には、樹脂を加熱するヒータ１７が配設されている。
シリンダ４の外部には、ＣＯ２やＮ２などの超臨界状態の不活性ガスを充填しているガス供給源１０が配設されている。ガス供給源１０は、バルブ１１を介してシリンダ４の壁部に形成されているガス注入口２６へ接続され、ガスはシリンダ４の内部に供給することができる。また、本実施の形態では、このガス注入口２６よりも下流側に位置させて、補助ガス注入口２７がシリンダ４の壁部に形成されている。この補助ガス注入口２７は、バルブ１２を介してガス供給源１０と接続している。
【００１０】
バルブ１１，１２は、制御部８の指令（出力信号）によって、各々独立して開閉や絞りをすることができ、シリンダ４内へのガスの注入が可能である。また、制御部８は、スクリュ７の回転速度や、スクリュ７の後退距離（射出ストローク）や、スクリュ７のフライト２４間にあるフライト溝の容積を考慮してシリンダ４内での樹脂移送速度を演算により導き出すことができる。
成形金型２は、基台１９上に固定されている固定金型１３と、ガイドレール２０を水平方向にスライド移動が可能である可動金型１４とが配設され、これらの金型１３，１４を組み合わせることにより、射出成形機１のノズル１６から溶融樹脂が射出されるキャビティ１５が形成されている。
【００１１】
次に、本発明の実施の形態における射出成形機の作用について説明する。
射出成形機１は、未溶融樹脂５が、ホッパ６からシリンダ４内のスクリュ７回転軸１８の周囲に供給され、駆動モータ９の駆動力によりスクリュ７が回転する。すると、樹脂５はスクリュ７の推進力によりフライト溝に沿ってシリンダ４の先端側に移送され、移送されている間にヒータ１７により加熱されて溶融可塑化される。
シリンダ４内では、ガス供給源１０からガス若しくは液状ガスであるＣＯ２がバルブ１１を介してガス注入口に供給され、高圧力の下で、ガス状物質は溶融樹脂５に分散・溶解（浸透）する。
【００１２】
図２に示すように、射出直後の上段の可塑化前のスクリュ７ａでは、従来技術で説明したように、未ガス注入樹脂５ｃがガス注入口２６を通過した状態にある。このとき、補助ガス注入口２７はバルブ１２が閉状態にあり、ガス状物質は補助ガス注入口２７から注入されていない。樹脂５は、シリンダ４の先端側に移送されていくが、本実施の形態では上段のスクリュ７ａにおいて、未ガス注入樹脂５ｃが可塑化ストロークの１／２に当たる位置まで前進、すなわち補助ガス注入口２７に到達若しくはその近傍に到達したと予想される時点で、バルブ１２を開き補助ガス注入口２７からガス状物質を注入する。この際、未ガス注入樹脂５ｃの両端部の位置では、ガス状物質が攪拌して拡散されて多少ガスが溶融しているようであれば、その両端部でガス状物質の量を少なめに調整し、中心部分が補助ガス注入口２７を通過するときに、ガス状物質の量を多くするように、制御部８で調整してもよい。
【００１３】
未ガス注入樹脂５ｃが補助ガス注入口２７に到達することの予想は、制御部８が演算する。演算方法は、スクリュ７の回転速度や、スクリュ７の後退距離や、スクリュ７のフライト溝の容積を考慮し、未溶融樹脂５ｃの位置を予想する。そして、スクリュ７の先端部に溶融樹脂５が蓄積して、スクリュ７の後退が生じると、スクリュ７は中段の可塑化完了位置にくる。この時点で、未ガス注入樹脂５は、補助ガス注入口２７を既に通過しており、制御部８が演算によりそれを確認すると、制御部８の指令によりバルブ１２を閉じて、ガス状物質の注入を停止する。
【００１４】
そして、樹脂５の射出時では、スクリュ７の軸方向への前進移動により、射出時に各成形品体積に応じた量の溶融樹脂５が、ノズル１６を介して成形金型２のキャビティ１５内に射出され、成形した後に冷却、固化されて製品が形成される。スクリュ７の射出後の位置は、上段のスクリュ７ａと同じ位置になり、同様の操作をすることにより、未ガス注入樹脂の生じない運転を連続的に行うことができ、この一工程毎に制御部８が演算して、補助ガス注入口２７からガス状物質の注入を制御する。
【００１５】
なお、本実施の形態では、溶融樹脂５ａ〜５ｃをブロック毎に等間隔で分割しているが、便宜的説明するためのものであり、実際上は上述したように、１／２可塑化ストロークの範囲が未ガス注入部分の範囲になるとは限らず、その都度制御部の演算により確認する。なお、溶融樹脂の移送速度と移送量は従来にて、説明している。
こうして、従来品の射出成形機よりもガスを均等に含む溶融樹脂５が金型２のキャビティ１５内に射出できる。このようにすれば、キャビティ１５が代わってその容量も変わっても、その都度制御部８の演算により、補助ガス注入口２７からガス状物質を注入するタイミングを設定することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、勿論、本発明はこれに限定されることなく本発明の技術的思想に基いて種々の変形が可能である。
例えば、補助ガス注入口２７の個数については、２箇所以上設けても良い。
【００１６】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の射出成形機は、シリンダ内に充填された樹脂を加熱して溶融しながらスクリュの回転推進力によりスクリュの基端側から先端側に搬送し、スクリュの回転軸方向の中間部に対応させてガス又は液状ガスを溶融樹脂に溶解させるためのガス注入口が設けられ、樹脂の射出時にスクリュを所定ストロークだけシリンダの先端側に前進させる射出成形機において、上記ガス注入口の他に別途補助ガス注入口を設け、樹脂の射出時にガス注入口を通過した未ガス注入樹脂に対して、上記補助ガス注入口から上記ガス又は液状ガスを注入するようにしたので、ガス注入口を射出時に通過した未ガス注入樹脂に補助ガス注入口からガス又は液上ガスを注入することができ、発泡度のばらつき等を軽減し、成形製品の品質の安定を図れるようになった。
上記補助ガス注入口のガスまたは液状ガスの注入時間を、少なくとも上記スクリュの後退距離とスクリュ内の樹脂移送速度とを求めて、制御部で演算して求めるようにしたので、より発泡度のばらつきをなくし製品の品質向上を図ることができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による射出成形装置の射出成形機と成形金型の側面方向から見た断面図である。
【図２】図１に示す射出成形機に配設されているスクリュの動作を説明するためのスクリュの簡略図である。
【図３】従来例による射出成形装置の射出成形機と成形金型の側面方向から見た断面図である。
【図４】図３に示す射出成形機に配設されているスクリュの動作を説明するためのスクリュの簡略図である。
【符号の説明】
１　射出成形機
２　成形金型
３　基台
４　シリンダ
５　未溶融樹脂
６　ホッパ
７　スクリュ
８　制御部
９　駆動モータ
１０　ガス供給源
１１，１２　バルブ
１３　固定金型
１４　可動金型
１５　キャビティ
１６　ノズル
１７　ヒータ
１８　回転軸
２０　ガイドレール
２４　フライト
２６　ガス注入口
２７　補助ガス注入口
【図１】
2004074551.tif 000003
【図２】
2004074551.tif 000004
【図３】
2004074551.tif 000005
【図４】
2004074551.tif 000006