(57)【要約】【課題】各バッチ間での発泡状態の差異が小さくでき、生産性のよい軽合金の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置を提供する。【解決手段】増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯２を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型２４内へ射出するための所定量を計量し、前記金型２４内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯２は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されている。【選択図】　　　図１
2004058130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項２】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌機能と計量機能及び射出機能を有する射出成形装置に導入し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項３】
前記溶湯を攪拌する際に、前記溶湯の温度が前記発泡材の分解温度未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の軽合金の射出成形方法。
【請求項４】
増粘材を所定量添加した軽合金の溶湯を攪拌して前記増粘材を分散し、前記溶湯内に発泡材としての不活性ガスを所定割合供給するとともに攪拌して前記不活性ガスを分散させた後、前記溶湯を金型内へ射出するために所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯を少なくとも前記不活性ガスを供給してから前記射出が行われる前まで加圧状態とすることにより、その発泡を抑制していることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項５】
前記加圧状態は、前記攪拌をスクリュで行って生じる押圧力により生ぜしめることを特徴とする請求項４に記載の軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項６】
前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項７】
前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによって前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項８】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整し、次いで前記溶湯を回転及び進退自在に設けられたスクリュを備えたバレル内に供給し、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、前記スクリュを回転しながら後退することによって前記溶湯をバレルの前方に形成される計量部にて計量し、少なくとも射出直前において、前記発泡材の分解温度以上となるように前記溶湯を温度調整すると共に、前記スクリュの後退が停止することにより容積が一定状態とされている計量部内で溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制し、前記スクリュを前進させることにより前記溶湯を金型内に射出して、発泡成形体を得ることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項９】
内部にスクリュを備えたバレルと、前記バレル内に連通流路を介して前方で連通しており、内部にプランジャを備えたシリンダとを有する射出発泡成形装置による軽合金の射出発泡成形方法であって、
（ａ）増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が所定割合ずつ添加されており、前記発泡材の分解温度未満に温度調整して保持された軽合金の溶湯を前記バレル内に供給する供給工程と、
（ｂ）前記バレル内において、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる攪拌工程と、
（ｃ）前記プランジャが後退してシリンダ内前方にできる計量部に前記連通流路を介して前記バレル内から前記溶湯を導入し計量する計量工程と、
（ｄ）前記溶湯が少なくとも射出直前において前記発泡材の分解温度以上となるように温度調整されると共に、前記プランジャの後退が停止することにより容積が一定状態とされている計量部内でガス成分を発生させることにより、前記溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程と、
（ｅ）前記加圧工程で発泡が抑制されている溶湯を、前記プランジャを前進させる事により前記シリンダ前方でシリンダ内部に連通している金型内に射出し発泡成形する射出発泡工程と、
で構成される軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項１０】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させ、その後、前記溶湯を金型内へ射出するための所定量を計量し、射出ノズルを介して金型内へ射出して軽合金発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯が少なくとも金型内へ射出する直前には前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項１１】
前記溶湯が前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする請求項１０に記載の軽合金の射出発泡成形方法。
【請求項１２】
その内部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、前記筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより前記筒状部材先端に前記筒状部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより前記計量部に連通する金型内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材と、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記筒状部材の内圧増加に抗して前記可動部材の位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１３】
前記位置保持手段が前記可動部材を進退させる油圧シリンダの油圧回路に設けられた油圧シリンダへの油の出入りを遮断可能な電磁弁であることを特徴とする請求項１２に記載の軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１４】
前記可動部材が回転自在な攪拌スクリュからなることを特徴とする請求項１２または１３に記載の軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１５】
前記筒状部材が前記溶湯を攪拌するバレルと、これに接続され前記攪拌された溶湯を導入し計量するシリンダとから構成されており、前記可動部材が前記シリンダ内に設けられたプランジャであることを特徴とする請求項１２または１３に記載の軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１６】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満乃至分解温度以上まで温度調整可能な温度調整手段を有し、前記溶湯を前記温度調整手段により前記発泡材の分解温度以上に調整することでその内部でガス成分を発生させる事が可能なバレルと、このバレル内部に回転及び進退自在に設けられ、回転することによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散し、後退することによって前記バレル先端に当該バレルと協働して計量部を形成し、前進することによって計量された溶湯を前記バレル内から金型内へ射出するように構成されたスクリュと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記バレルの内圧増加に抗して前記スクリュの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１７】
増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整可能な第１温度調整手段を有するとともに内部に回転自在に設けられたスクリュによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させるバレルと、このバレルに接続され前記溶湯を前記発泡材の分解温度以上に温度調整可能な第２温度調整手段を有するシリンダと、このシリンダ内部に進退自在に設けられ、後退することによってシリンダ先端に当該シリンダと協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し且つ前進することによって計量された溶湯を前記シリンダ内から金型内へ射出するプランジャと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記シリンダの内圧増加に抗して前記プランジャの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。
【請求項１８】
その内部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材先端に当該部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより計量部に連通する金型内に射出ノズルを介して溶湯を射出させる可動部材と、前記溶湯を前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段とを備えていることを特徴とする軽合金の射出発泡成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、軽合金の溶湯を発泡させ、発泡成形体を成形するための射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の発泡金属の製造方法について、以下に示すものがある。手法１として特公平１―５１５２８号公報に記載されているものがある。このものは、溶湯金属に増粘材および発泡材を加えて攪拌し、鋳型全体の温度を発泡金属の融点以上となる温度に加熱し、攪拌を終了して発泡を開始し、発泡材が熱により分解して生じる多数の気泡が膨張して、鋳型内の空気を外部に放出させ、発泡金属が鋳型内部の全体に充満することにより、型内を閉塞して鋳型内を密閉状態とし、多数の気泡による内圧上昇により、圧力の均衡の下に均一なセル構造を形成させ、発泡金属を鋳型内で冷却し、凝固させるものである。
【０００３】
また、手法２としてＵＳＰ２９８３５９７号に記載されているものがある。このものは、水素化金属を溶融金属に混合して分解して水素ガスの発生によって発泡させる方法である。さらに、第１スクリュで溶融金属に水素化金属を混合したものをガス分解温度以下でスクリュにより押出しながら、途中のスクリュから第２の合金化された溶融金属を供給して、分解ガスの発生によって連続発泡成形するものである。
【０００４】
また、手法３として特表２００２−５１１５２６号公報に記載されているものがある。このものは、発泡材と金属粉末を圧縮し、その半完成材料を鋳型内で加熱し、溶融温度範囲にして発泡させた後、冷却して成形品を得る方法である。
【０００５】
また、手法４として特開平９−２４１７８０号公報に記載されているものがある。このものは、溶湯金属に発泡材を添加し、水素を発生して発泡させる方法および金属粉末に発泡材を混合して圧縮成形した後、鋳型内で加熱して発泡させる方法の問題点の解決方法として、融点が４２０℃以上の金属に重量比で０．１〜５％の水素化チタンを添加し、攪拌して均一に分散させた後、溶湯を鋳型に注湯して、鋳型の溶湯を６３０℃以上に再加熱して溶湯を発泡処理した後、冷却凝固させて、発泡金属を得る方法である。
【０００６】
しかしながら、前述の手法１〜４の発泡金属の製造方法では、以下に示すような問題点がある。手法１では、溶融金属は鋳型内で加熱され攪拌されるため、加熱に時間を要すると共に、発泡後の冷却も同じ鋳型が使われるため、生産性に問題がある。また、大きな成形品を作るためには大型の鋳型を必要とし、大型の鋳型の場合、加熱及び冷却が壁面からの熱伝導電熱だけであり、更に冷却時には、発泡体として断熱性の優れた物性を持つ金属となっているため、余計に時間がかかる結果となる。
【０００７】
手法２では、手法１と同様に水素ガスで発泡して金属体を連続で成形することが可能であるが、この方法では金型内に射出する機能がなく所望の３次元的な形状の成形品や複雑形状の成形品を成形できない。また、溶湯金属とチタンハイドライドやマグネシウムハイドライドなどの発泡材の混合比率を一定に保持するには、スクリュ回転数でしか制御できず不安定であるため、発泡材の供給量も一定に保持することができず、発泡率も安定しない。従って、製品品質（発泡状態）のバラツキが大きくなる問題がある。
【０００８】
手法３では、均一な発泡形体を得るためには、均一に粉末を混合する必要があり、このためには時間がかかり高コストとなる。また、３次元形状品を得ることは可能であるが、ガス分解による発泡と金属粉末の溶融の温度および時間的な制御が難しく、均一なセルをもった発泡成形体を得ることは困難であるという問題がある。
【０００９】
手法４では、３次元形状の成形は可能であるが、手法１の問題点のように鋳型内で溶湯を６３０℃以上に再加熱するため、時間がかかり生産効率に問題がある。また、鋳型の温度を６３０℃以上に上げる必要があり、鋳型のコストが高価になる。また、大型の鋳型になると鋳型内の溶湯の温度制御が難しく、品質のバラツキが大きくなる問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくでき、生産性のよい軽合金の射出発泡成形方法及び射出発泡成形装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、次いで前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とするものである。
【００１２】
予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加しているため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、計量部内の容積は一定状態であるため溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００１３】
また、本発明の請求項２に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌機能と計量機能及び射出機能を有する射出成形装置に導入し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、金型内へ射出するための所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯は少なくとも前記射出直前には前記発泡材の分解温度以上に温度調整されているとともに、加圧状態で発泡が抑制されていることを特徴とするものである。
【００１４】
予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持したのち、射出成形装置に導入し、射出成形装置内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が分散され、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、計量部内の容積は一定状態であるため溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００１５】
また、本発明の請求項３に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、請求項１又は２において、前記溶湯を攪拌する際に、前記溶湯の温度が前記発泡材の分解温度未満であることを特徴とするものである。
【００１６】
攪拌する際に、発泡材の分解温度未満に維持しておくことで、溶湯内で発泡材を分解せず均一に分散させることが可能となる。
【００１７】
また、本発明の請求項４に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材を所定量添加した軽合金の溶湯を攪拌して前記増粘材を分散し、前記溶湯内に発泡材としての不活性ガスを所定割合供給するとともに攪拌して前記不活性ガスを分散させた後、前記溶湯を金型内へ射出するために所定量を計量し、前記金型内へ射出して軽合金の発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯を少なくとも前記不活性ガスを供給してから前記射出が行われる前まで加圧状態とすることにより、その発泡を抑制していることを特徴とするものである。
【００１８】
増粘材が添加された溶湯を攪拌して分散させ、不活性ガスを溶湯内に所定量供給し、スクリュによって攪拌して均等に分散することによって、略均一なセル構造の発泡成形体を形成することができる。また、射出が行われる前に計量部内を加圧状態とするため、溶湯内の不活性ガスの発泡が抑制される。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００１９】
また、本発明の請求項５に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、請求項４において、前記加圧状態は、前記攪拌をスクリュで行って生じる押圧力により生ぜしめることを特徴とするものである。
【００２０】
溶湯に所定量添加された増粘材と発泡材を攪拌して分散させ、バレル前方へ溶湯を送り出すスクリュによる押圧力によって、計量部内を加圧状態とすることができる。そのため、溶湯内の発泡材の発泡を抑制することができる。
【００２１】
また、本発明の請求項６に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして射出し、前記加圧状態を脱することにより前記溶湯を前記金型内部で発泡させ、発泡成形体を得ることを特徴とするものである。
【００２２】
溶湯の射出量を金型内容積に対して発泡分だけ少なくして金型内に射出することによって、発泡に際して型開きを行う必要がなく、発泡成形体の大きさ、形体を精度良く制御することができる。
【００２３】
また、本発明の請求項７に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、請求項１乃至５のいずれかにおいて、前記溶湯の射出量を金型内容積と同等の量として射出し、且つ前記金型を発泡分の容積だけ開いて前記加圧状態を脱することによって前記溶湯を発泡させて発泡成形体を得ることを特徴とするものである。
【００２４】
射出と略同時あるいは射出後に金型を開くことによって急激に圧力を開放するため、溶湯が金型内部の細部にまで十分に行き渡り、複雑な形状の発泡成形体を形成することができる。
【００２５】
また、本発明の請求項８に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整し、次いで前記溶湯を回転及び進退自在に設けられたスクリュを備えたバレル内に供給し、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させた後、前記スクリュを回転しながら後退することによって前記溶湯をバレルの前方に形成される計量部にて計量し、少なくとも射出直前において、前記発泡材の分解温度以上となるように前記溶湯を温度調整すると共に、前記スクリュの後退が停止することにより容積が一定状態とされている計量部内で溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制し、前記スクリュを前進させることにより前記溶湯を金型内に射出して、発泡成形体を得ることを特徴とするものである。
【００２６】
バレル内へ供給する軽合金の溶湯は、予め増粘材と発泡材が所定割合で添加されているため、バレル内の混練部で均一に増粘材と発泡材が分散される。そして、その溶湯が計量後、射出されるため各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、スクリュの停止により容積が一定状態となり溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となっている。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００２７】
また、本発明の請求項９に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、内部にスクリュを備えたバレルと、前記バレル内に連通流路を介して前方で連通しており、内部にプランジャを備えたシリンダとを有する射出発泡成形装置による軽合金の射出発泡成形方法であって、（ａ）増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が所定割合ずつ添加されており、前記発泡材の分解温度未満に温度調整して保持された軽合金の溶湯を前記バレル内に供給する供給工程と、（ｂ）前記バレル内において、前記スクリュを回転させることによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる攪拌工程と、（ｃ）前記プランジャが後退してシリンダ内前方にできる計量部に前記連通流路を介して前記バレル内から前記溶湯を導入し計量する計量工程と、（ｄ）前記溶湯が少なくとも射出直前において前記発泡材の分解温度以上となるように温度調整されると共に、前記プランジャの後退が停止することにより容積が一定状態とされている計量部内でガス成分を発生させることにより、前記溶湯を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程と、（ｅ）前記加圧工程で発泡が抑制されている溶湯を、前記プランジャを前進させる事により前記シリンダ前方でシリンダ内部に連通している金型内に射出し発泡成形する射出発泡工程と、で構成されるものである。
【００２８】
予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持したのち、射出成形装置に導入し、射出成形装置内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が分散され、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前には発泡材の分解が生じているが、プランジャの停止により容積が一定状態となり溶湯の発泡が抑制され溶湯は加圧状態となっている。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００２９】
また、本発明の請求項１０に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯を前記発泡材の分解温度未満の温度で保持し、前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させ、その後、前記溶湯を金型内へ射出するための所定量を計量し、射出ノズルを介して金型内へ射出して軽合金発泡成形体を形成する軽合金の射出発泡成形方法であって、前記溶湯が少なくとも金型内へ射出する直前には前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とするものである。
【００３０】
予め溶湯に増粘材と発泡材を所定割合で添加しているため、バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出溶湯が少なくとも金型へ射出する直前には発泡材の分解温度以上に昇温されるため、金型を発泡材の分解温度以上に再加熱する必要がなく、また、金型の冷却時間も短くなり、生産性が向上する。
【００３１】
また、本発明の請求項１１に記載の軽合金の射出発泡成形方法は、請求項１０において、前記溶湯が前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温されることを特徴とする。
【００３２】
予め溶湯に増粘材と発泡材を所定割合で添加しているため、バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出溶湯がノズルを通過する際には発泡材の分解温度以上に昇温されるため、金型を発泡材の分解温度以上に再加熱する必要がなく、また、金型の冷却時間も短くなり、生産性が向上する。
【００３３】
本発明の請求項１２に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、その内部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、前記筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより前記筒状部材先端に前記筒状部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより前記計量部に連通する金型内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材と、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記筒状部材の内圧増加に抗して前記可動部材の位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。
【００３４】
このような構成によると、予め溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加したものを筒状部材に供給することができるため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、位置保持手段によって可動部材の位置を保持でき、筒状部材内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００３５】
また、本発明の請求項１３に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、請求項１２において、前記位置保持手段が前記可動部材を進退させる油圧シリンダの油圧回路に設けられた油圧シリンダへの油の出入りを遮断可能な電磁弁であることを特徴とするものである。
【００３６】
このような構成によると、可動部材の進退を容易に制御することができる。このため、発泡材の発泡状態に合せて可動部材の位置を制御でき、溶湯を加圧状態に保持することが容易にできる。
【００３７】
また、本発明の請求項１４に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、請求項１２または１３において、前記可動部材が回転自在な攪拌スクリュからなることを特徴とするものである。
【００３８】
このような構成によると、筒状部材内に供給された溶湯内の増粘材及び発泡材を均等に分散することが可能となる。
【００３９】
また、本発明の請求項１５に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、請求項１２または１３において、前記筒状部材が前記溶湯を攪拌するバレルと、これに接続され前記攪拌された溶湯を導入し計量するシリンダとから構成されており、前記可動部材が前記シリンダ内に設けられたプランジャであることを特徴とするものである。
【００４０】
このような構成によると、溶湯に増粘材及び発泡材を所定割合で添加したものを筒状部材に供給することができるため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。
【００４１】
また、本発明の請求項１６に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満乃至分解温度以上まで温度調整可能な温度調整手段を有し、前記溶湯を前記温度調整手段により前記発泡材の分解温度以上に調整することでその内部でガス成分を発生させる事が可能なバレルと、このバレル内部に回転及び進退自在に設けられ、回転することによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散し、後退することによって前記バレル先端に当該バレルと協働して計量部を形成し、前進することによって計量された溶湯を前記バレル内から金型内へ射出するように構成されたスクリュと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記バレルの内圧増加に抗して前記スクリュの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。
【００４２】
このような構成によると、増粘材及び発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、バレル内部の溶湯の温度調整が容易に行え、溶湯内の発泡材の状態を制御することが可能となり、各バッチ間での発泡状態の差異をより小さくできる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるように温度調整することができ、スクリュの位置保持手段によってバレル内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００４３】
また、請求項１７に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その溶湯を前記発泡材の分解温度未満に温度調整可能な第１温度調整手段を有するとともに内部に回転自在に設けられたスクリュによって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させるバレルと、このバレルに接続され前記溶湯を前記発泡材の分解温度以上に温度調整可能な第２温度調整手段を有するシリンダと、このシリンダ内部に進退自在に設けられ、後退することによってシリンダ先端に当該シリンダと協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し且つ前進することによって計量された溶湯を前記シリンダ内から金型内へ射出するプランジャと、計量が完了した状態において前記溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、前記ガス成分が発生した際の前記シリンダの内圧増加に抗して前記プランジャの位置を保持する位置保持手段を備えていることを特徴とするものである。
【００４４】
このような構成によると、増粘材及び発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、射出直前に発泡材の分解が生じるが、位置保持手段によって可動部材の位置を保持でき、筒状部材内の計量部容積を一定状態とできるため、溶湯の発泡が抑制でき、溶湯を加圧状態とできる。そのため、溶湯は射出直後に金型内で圧力が一気に開放されて発泡するため金型の隅々にまでいきわたり金型の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。また、シリンダによって精度よく溶湯の計量が可能となる。このため、射出成形の各バッチ間での溶湯の射出量の差異が小さくなり、精度よく成形品を形成することができる。
【００４５】
また、請求項１８に記載の軽合金の射出発泡成形装置は、その内部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給され、その内部に回転自在に設けられた攪拌手段によって前記溶湯を攪拌して前記増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材と、筒状部材の内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材先端に当該部材と協働して前記溶湯を計量する計量部を形成し、前進することにより計量部に連通する金型内に射出ノズルを介して溶湯を射出させる可動部材と、前記溶湯を前記ノズルを通過する際に前記発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段とを備えていることを特徴とするものである。
【００４６】
このような構成によると、増粘材及び発泡材が予め添加された溶湯をバレル内に供給することができ、これを確実に分散させることができるため、射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。また、溶湯が射出ノズルを介して射出されるため、射出圧力を高めることが可能となる。また、ノズルを通過する際、すなわち金型内への射出直前に発泡材の分解温度以上とすることで発泡材が分解されガス成分を発生させるために、溶湯は射出直後に、金型内で一気に発泡するため金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がなく生産性が向上する。
【００４７】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態の一例を示している。図１に示すように、本実施形態例に係る射出発泡成形装置１は、射出成形装置３と、型締め装置１７とで構成されている。
【００４８】
射出成形装置３は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が供給される供給口８と、回転自在に設けられた攪拌手段４によってこの供給口８から供給された溶湯を攪拌して増粘材及び発泡材を分散させる筒状部材Ａと、この筒状部材Ａの内部で進退自在に設けられ、後退することにより筒状部材Ａ先端に筒状部材Ａと協働して溶湯を計量する計量部６を形成し、前進することにより計量部６に連通する金型２４内にガス成分が発生した溶湯を射出する可動部材Ｂと、計量が完了した状態において溶湯を加圧状態に保持してその発泡を抑制し得るように、ガス成分が発生した際の筒状部材Ａの内圧増加に抗して可動部材Ｂの位置を保持する位置保持手段Ｃを備えている。この筒状部材Ａである溶湯を攪拌するバレル７には、供給された軽合金の溶湯２と射出部９に供給された軽合金の溶湯２を温度調節する温度調整手段１０が設けられている。また、バレル７の先端には、計量部６で計量された溶湯２を金型２４内に射出する射出部９が設けられている。
【００４９】
また、図１に示すようにバレル７は実質的に縦型であるため、供給された軽合金の溶湯２は自重により混練部５内の下方に確実に移動する。
【００５０】
また、前述の射出部９は、Ｌ字流路１１が形成されており、軽合金の溶湯２の流路は、混練攪拌時は垂直で、射出時に水平となる。従って、図１に示すように射出成形装置３と型締め装置１７を連結した場合であっても射出発泡成形装置１の設置面積を可及的に小さくすることが可能となる。
【００５１】
この射出発泡成形装置１は、バレル７の下端に設けられたＬ字流路１１の先端部にバルブ手段１２を備えたノズル部１３が設けられている。この先端部が型締め装置１７によって水平にスライドして開閉する金型２４と当接している。
【００５２】
また、射出発泡成形装置１の構成部材のうち、ホッパー１４は図示しない溶解炉で溶解された軽合金の溶湯を受け入れてこれを溶融状態で貯留するもので、このホッパー１４の下端開口部はバレル７の上部の供給口８に接続されている。また、ホッパー１４には、加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。この温度制御手段によって、ホッパー１４内の溶湯２は、例えば、液相温度以上でかつ発泡材の発泡温度未満の一定温度に制御することや、発泡材の分解温度以上に制御することが可能となる。
【００５３】
さらに、ホッパー１４には、軽合金の溶湯２に添加する増粘材や発泡材を定量供給するためのフィーダを備えている。このフィーダによって粉末状の増粘材及び発泡材を定量供給し、各バッチ間での発泡状態の差異を小さくすることができる。なお、増粘材と発泡材を所定量添加した軽合金の溶湯を直接ホッパー１４に供給しても良い。
【００５４】
また、軽合金の溶湯２に添加する増粘材には、カルシウム等公知のものを使用することができる。発泡材には、水素化チタンをはじめとする公知の金属水素化物を適用することができる。水素化チタンは、６４０℃近辺でガス分解を生じる。また、軽合金がＡＬ合金である場合の液相線温度は、６３０℃であり、後述する液相線温度以上とは、６３０℃以上を指し、バレルの温度調整手段１０で溶湯温度を例えば、６３０℃に保持することによって、水素化チタンを分解することなく、攪拌して分散できる。
【００５５】
また、ホッパー１４内には、不活性ガス供給装置１６により供給されたＡｒ等の不活性ガス１８が充満されており、軽合金の溶湯２の湯面を不活性ガス１８でシールするようにしている。筒状部材Ａであるバレル７の上端には位置保持手段Ｃが設けられている。この位置保持手段Ｃは、駆動モーター１９と、この駆動モーター１９に連結されているスクリュ用油圧シリンダ２１とで構成されている。
【００５６】
この駆動モーター１９の駆動軸には貫通スプライン穴が設けられており、バレル７の内部に回転自在に挿通されたスクリュ４の上部に設けられているスプライン軸が挿通されていて、回転駆動力の伝達とスクリュ４の軸方向の動きを許容するようになっている。
【００５７】
駆動モーター１９の上部には上下方向に出退するシリンダロッド２０を有するスクリュ用油圧シリンダ２１が接続されている。このスクリュ用油圧シリンダ２１のシリンダロッド２０にスクリュ４が連結されており、その下端がバレル７内で自由端となるように片持ち状に配置されている。このため、スクリュ用油圧シリンダ２１のシリンダロッド２０を下方に突出することにより駆動モーター１９を介してスクリュ４の攪拌翼を前進（下方に移動）させることにより、バレル７内の下端部に溜まっている軽合金の溶湯２をＬ字流路１１に通過させ、ノズル部１３を介して金型２４へ射出することができるようになっている。
【００５８】
また、このスクリュ用油圧シリンダ２１を作動させて可動部材Ｂであるスクリュ４を軸方向上方に移動した際に、バレル７内の下部に計量部６が形成される。この計量部６は、成形品を得るのに必要な容量となるようなスクリュ用油圧シリンダ２１の後退量により適宜設定することができる。なお、ノズル部１３のバルブ手段１２は、射出時以外は、閉じた状態となっている。また、このバルブ手段１２には、後述するものと同様のものを適用することが可能である。
【００５９】
バレル７と射出部９の外周面は温度調整手段１０で覆われている。この温度調整手段１０は、上下方向に分離された複数の加熱ヒータよりなる。そして、この加熱ヒータにより、バレル７内の軽合金の溶湯２の温度を少なくとも２系統で温度調整できるようになっている。これによって、バレル７の上下で温度制御ができ、溶湯２内の発泡材の分解を制御することができる。
【００６０】
型締め装置１７は、基台２５上に立設されたリンクハウジング２６と、このハウジング２６に水平方向のタイバー２７を介して固定された固定盤２８と、この固定盤２８に固定された固定金型２４ｂと、タイバー２７に対して摺動自在に貫通支持された可動盤２９と、固定金型２４ｂに対して水平方向にスライドして開閉自在となるよう可動盤２９に固定された移動金型２４ａと、を備えている。リンクハウジング２６の外面中央部には型締めシリンダ３０が固定され、この型締めシリンダ３０のシリンダロッド３１の先端は可動盤２９の中央部に連結されている。このリンクハウジング２６と可動盤２９同士は、これらが接近したときに折り畳まれかつ離反したときに水平方向にほぼ一直線に並ぶ複数のリンク３２で連結されている。
【００６１】
可動盤２９のリンクハウジング２６側の側面には押出シリンダ３３が設けられ、この押出しシリンダ３３の押出しロッド３４は可動盤２９を貫通して移動金型２４ａの製品突出し機構に連結されている。従って、この型締め装置１７では、型締めシリンダ３０のシリンダロッド３１を突出させてリンク３２を一直線上に伸びた状態にし、このリンク３２の突っ張り状態とすることにより、移動金型２４ａを固定金型２４ｂに対して強力に押圧できるようになっている。また、製品の離型は、押出しシリンダ３３の押出しロッド３４を突出させて製品突出し機構を作動させることで行っている。
【００６２】
以上のような射出発泡成形装置１によって、軽合金の溶湯２を射出後に金型２４内で一気に発泡させるため金型２４の隅々にまで溶湯２がいきわたり金型２４への転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。また、金型温度を発泡材の分解温度以上に加熱する必要がないため、生産性が向上する。
【００６３】
次に、本実施形態例に係る射出発泡成形装置１の動作とそれによる軽合金の射出発泡成形方法について説明する。
【００６４】
まず、図示しない溶解炉から機械式あるいは電磁ポンプ等の手段でホッパー１４内に投入された軽合金の溶湯２が送られる。溶解炉は、特に種類は問わず、高周波誘導炉あるいは電磁誘導加熱炉等を使用することができる。ホッパー１４内の軽合金の溶湯２は、ホッパー１４に設けられた加熱ヒータ等の温度制御手段によって、液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満で温度調整して均一の温度に保たれている。また、ホッパー１４に設けられたフィーダ（図示しない）により軽合金の溶湯２に増粘材と発泡材を定量供給する。これによって、各バッチ間での発泡状態の差異を小さくすることができる。なお、必要によりホッパー１４内の軽合金の溶湯２を攪拌する攪拌手段を設けて、攪拌作用を付与することができる。また、前述した不活性ガス供給装置１６をホッパー１４に設けることにより溶湯の酸化を防止することができる。
【００６５】
次に、ホッパー１４に投入された軽合金の溶湯２をガスシールされた状態でバレル７の上部に供給し、加熱ヒータによって軽合金の溶湯２の液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満で温度調整して保持し、バレル７内の混練部５でスクリュ４を回転させて軽合金の溶湯２を攪拌し、増粘材と発泡材を分散させる。従って、攪拌する際に発泡材の発泡温度未満に維持しておくことで発泡材はパウダー状であるため均一に分散することができる。
【００６６】
また、増粘材だけ添加された溶湯２をバレル７内に供給した場合は、不活性ガス定量供給装置（図示しない）を混練部５に対応するバレル７に設けることにより増粘材が攪拌して分散させる際に溶湯に対して発泡材である不活性ガスを所定割合供給し、溶湯２内に不活性ガスを均等に分散させることができる。
【００６７】
混練部５で溶湯２を攪拌する際、軽合金の溶湯２をスクリュ４の回転に伴う押出し力によって、バレル７内の下方に押出していくとスクリュ４の軸方向上部に負荷がかかる。一方、位置保持手段を構成するスクリュ用油圧シリンダ２１には一定の背圧が設定されており、この背圧に打ち勝つ内圧がバレル７内に発生するとスクリュ４が成形品体積に応じて設定された所定の位置まで軸方向上方に移動して後退する。そして、スクリュ４とＬ字流路１１との間の計量部６で軽合金の溶湯２が計量される。本実施形態例においては、スクリュ４は、回転しつつそれにより生じるバレル７内圧の上昇により後退するものであるが、このスクリュ４は、回転を止めてスクリュ用油圧シリンダ２１によって後退させるものであっても、回転しながらスクリュ用油圧シリンダ２１によって後退させるもののいずれであっても良い。なお、スクリュ４の先端部にはチェックリング等の逆流防止手段を設けることが好ましく、それを設けることによって後退時は、スムーズに軽合金の溶湯２を下方に流動させながら成形品体積に応じた計量部６において計量が行われる。なお、計量の際、Ｌ字流路１１のノズル部１３は、バルブ手段１２によって閉止されている。
【００６８】
こうして、計量が完了した後、少なくとも射出直前には、溶湯２が加熱ヒータによって計量部６内で発泡材の分解温度まで昇温されるように、温度調整すると共に、スクリュ４の後退の停止により容積が一定状態とされている計量部６内で発泡材の分解を促進させることにより、溶湯２を加圧状態としてその発泡を抑制する。また、スクリュ４の回転によって溶湯２が押出す力で計量部６内を加圧状態とすることもできるため、加熱ヒータによって、発泡材の分解温度まで昇温された発泡材の発泡を抑制することが可能である。
【００６９】
そして、ノズル部１３のバルブ手段１２を開放すると共にスクリュ４を前進させることにより溶湯２を金型２４内に射出し、発泡が抑制されていた溶湯２をバレル７内よりも低圧である金型２４内で急速に発泡させることにより成形体の成形が行われる。
【００７０】
金型２４に射出する際、金型２４内へ射出する軽合金の溶湯２の射出量を金型２４内容積と同等の量を計量射出した場合は、射出後、移動金型２４ａをスライドさせて発泡分の容積だけ開くことによって、一気にガス成分の圧力が開放され、そのスライド方向へ軽合金の溶湯２が発泡されて、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。なお、金型２４に軽合金の溶湯２が射出された時、溶湯２と金型２４が接する面には、スキン層が形成される。
【００７１】
このように軽合金の溶湯２を金型２４内へ射出し、射出と略同時あるいは射出後に金型２４を開くことによって、軽合金の溶湯２内で膨張が制限されているガス成分が急激に圧力を開放されるため金型２４内部の細部にまで発泡された軽合金の溶湯２が十分に行き渡り、複雑な形状の発泡成形体を形成することができる。
【００７２】
また、金型２４内へ射出する軽合金の溶湯２の射出量を金型内の容積（ここでは成形品容積）に対して発泡分だけ少なくして射出した場合は、射出後、金型２４内で一気にガス成分の圧力が開放され、軽合金の溶湯２が発泡されて、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。
【００７３】
このように金型２４内に射出する軽合金の溶湯２の射出量を発泡分だけ少なくすることによって、金型の型開きの際の停止精度や型の平行度等に影響されることがなく、発泡成形体の大きさ、形体を精度良く制御することができる。
【００７４】
以上のような射出発泡成形装置１を用いた射出発泡成形方法によって、バレル７内へ供給する軽合金の溶湯２は、予め増粘材と発泡材が所定割合で添加されているため、射出毎の成形品のバラツキを小さくすることができる。バレル７内の混練部５で均一に増粘材と発泡材が分散されるため、発泡セルが均一に分散した成形品を得ることができる。このようにして射出されるため、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。
【００７５】
また、射出直前には発泡材は分解してガス成分が発生しているが、スクリュ４の停止により計量部６の容積が一定状態であり、溶湯の発泡（ガス成分の膨張）が抑制されているため、射出直後に金型２４内で圧力が一気に開放されて発泡させることにより金型２４の隅々にまで軽合金の溶湯２を充満させることができる。そのため、金型２４の転写性が良くなり生産性が向上し、複雑形状の発泡成形体の成形も可能となる。なお、金型内を真空ポンプ等の減圧手段により減圧しておくことで、転写性と複雑形状の発泡成形体の成形性をさらに向上させることができる。
【００７６】
次に、本発明に係る射出発泡成形装置の他の実施形態例を図２を参照しつつ説明する。図２に示すように、本実施形態例に係る射出発泡成形装置４０は、前述した射出発泡成形装置１の射出部９を水平プランジャ型とし、バレル７を前述と同様に縦型とした２つの部材から構成されている。
【００７７】
図２は、本実施形態例に係る軽合金の射出発泡成形装置４０を示す全体説明図である。この射出発泡成形装置４０は、図２に示すように前述した射出発泡成形装置１の射出部９を水平プランジャ型としたものであり、バレル７や型締め装置１７は、前述したものと略同じ構成である。なお、軽合金の溶湯、発泡材及び増粘材等は、前述したものを適用することができる。
【００７８】
この軽合金の射出発泡成形装置４０は、上部に増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材を所定割合ずつ添加した軽合金の溶湯２が供給される供給口５８を有し、内部に回転及び進退自在に設けられたスクリュ４４によって溶湯２を攪拌して増粘材と発泡材を分散させる混練部４５と、スクリュ４４が後退することによって形成される貯留部４６と、で構成される攪拌機能を有するバレル４７と、バレル４７の下端に設けられた連通流路４１を介して前方で接続されるシリンダ４２の内部にシリンダ４２の軸に沿って進退自在なプランジャ４８を有し、このプランジャ４８が後退することによってシリンダ４２内部前方に計量部４９が形成され、プランジャ４８が前進することによって軽合金の溶湯２を射出する計量機能と射出機能を有するプランジャ射出機５０とで構成された射出成形装置４３と、プランジャ射出機５０から射出された溶湯２を発泡させる金型２４を有する型締め装置１７とを備えている。なお、供給口５８からバレル４７内に供給された軽合金の溶湯２とプランジャ射出機５０に供給される軽合金の溶湯２とを温度調節する温度調整手段５１が設けられている。
【００７９】
また、この射出発泡成形装置４０のプランジャ射出機５０の先端部には、バルブ手段１２を備えたノズル部５２が設けられている。そして、その先端部が型締め装置１７によって水平にスライドして開閉する金型２４と当接している。
【００８０】
この射出発泡成形装置４０の構成部材のうち、ホッパー５３は、前述したホッパー１４と同様のものを使用しており、フィーダや加熱ヒータ等の温度制御手段が設けられている。
【００８１】
また、バレル４７の構成も前述の実施形態例に係る射出発泡成形装置１と同じ構成であり、図２に示すように駆動モーター５４の上部には上下方向に進退するシリンダロッド５５を有するスクリュ用油圧シリンダ５６が接続され、このスクリュ用油圧シリンダ５６のシリンダロッド５５に駆動モーター５４を介してスクリュ４４が連結されている。このため、スクリュ用油圧シリンダ５６のシリンダロッド５５を下方に突出させて駆動モーター５４を介してスクリュ４４の攪拌翼を前進（下方に移動）させることにより、バレル４７内の下端部に溜まっている軽合金の溶湯２を連通流路４１を介してプランジャ射出機５０のシンリンダ４２内へ供給する。
【００８２】
また、このスクリュ用油圧シリンダ５６は、軸方向上方に移動した際に、バレル４７内下部に貯留部４６が形成できるように構成されている。さらに、この貯留部４６を形成する位置から連通流路４１を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。
【００８３】
図２に示すようにバレル４７とプランジャ射出機５０のシリンダ４２の外周面は温度調整手段５１で覆われている。この温度調整手段５１は、分離された複数の加熱ヒータよりなる。そして、この加熱ヒータを制御することにより、少なくともバレル４７内の軽合金の溶湯２が、これに添加された発泡材の分解温度未満に温度調整できるようになっており、また少なくともシリンダ４２内の軽合金の溶湯２がこれに添加された発泡材が分解してガス成分を発生する温度以上に温度調整できるようになっている。
【００８４】
バレル４７の下端に形成されている連通流路４１を介してプランジャ射出機５０が接続されている。このプランジャ射出機５０は、前方にバルブ手段１２を備えたノズル部５２を有するシリンダ４２と、シリンダ４２内部で進退移動自在なプランジャ４８とを有している。プランジャ４８は、プランジャ用油圧シリンダ５７の油圧力で駆動する。このプランジャ４８が後退した際のシリンダ４２の前方部には計量部４９が形成される。この計量部４９の容積は、成形品を得るのに必要な容量となるようプランジャ４８の後退量により適宜設定することができる。また、このプランジャ用油圧シリンダ５７は、計量部４９を形成する位置からプランジャ４８が前進することによりシリンダ４２の先端部近傍に接続された連通流路４１を閉止可能な位置まで移動するのに十分なストロークを有している。なお、プランジャ４８は、射出が完了した際に連通流路４１を閉止するように設けられている。これによって、射出直後に、次の射出成形のための軽合金の溶湯２をバレル４７内に供給することができるようになっている。また、ノズル部５２のバルブ手段１２は射出時以外は閉じた状態となっている。このバルブ手段１２は、ノズル先端に設けた機械式又はばね式のシャットオフバルブによりノズル封鎖するものを使用できる。
【００８５】
以上のような射出発泡成形装置４０によって、少なくとも射出直前には、溶湯２内でガス成分が発生した状態とするとともに溶湯２の発泡を抑制しておき、射出後に金型２４内で一気に発泡させるため金型２４の隅々にまで溶湯２がいきわたり金型２４への転写性が良くなり生産性が向上する。また、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。さらに、バレル４７と射出部とを２つの部材から構成することによって、装置の保守管理を容易に行うことができる。
【００８６】
続いて、本実施形態例に係る射出発泡成形装置４０の動作とそれによる軽合金の射出発泡成形方法について説明する。
【００８７】
前述した溶解炉から同様にしてホッパー５３へ軽合金の溶湯２を投入する。そして、溶湯２に増粘材と高温でガス分解して発泡性ガスを発生する発泡材を所定割合ずつ添加し、ホッパー５３の温度制御手段によって、液相線温度以上でかつ発泡材の分解温度未満に温度調整する。こうして、温度調整された軽合金の溶湯２をバレル４７内へ供給する供給行程が行われる。なお、溶湯２に添加する増粘材と発泡材をホッパー５３にフィーダを設けて投入したり、増粘材と発泡材を所定量添加した溶湯２をホッパー５３に投入しても良い。
【００８８】
次に、溶湯２をバレル４７の上部に供給し、各温度調整手段５１によって溶湯２を液相線温度以上かつ発泡材の分解温度未満で温度調整して保持し、バレル４７内の混練部４５でスクリュ４４を回転させて溶湯２を攪拌する攪拌工程で増粘材と発泡材を均一に分散させる。なお、増粘材だけ添加された溶湯２をバレル４７内に供給した場合は、不活性ガス定量供給装置（図示しない）を混練部４５に対応するバレル４７に対して設けることにより、増粘材が攪拌して分散させる際に溶湯２に対して発泡材である不活性ガスを所定割合供給し、溶湯２内に不活性ガスを均等に分散させることができる。
【００８９】
このとき、プランジャ射出機５０のプランジャ４８は、図３に示すように連通流路４１を閉止する位置まで前進している。そして、バレル４７内のスクリュ４４が回転しながら後退することによって、スクリュ４４と連通流路４１との間に前述した計量部６の変わりに貯留部４６が形成され、その貯留部４６で１次計量する。このとき、貯留部４６は、射出される分の溶湯量よりも大きな容積を持つようにスクリュ４４の後退量によって調整される。また、このスクリュ４４は、回転を止めて後退するものであっても、回転しながら後退するもののいずれであっても良い。なお、スクリュ４４の先端部には前述した逆流防止手段を設けることが可能である。
【００９０】
次に、連通流路４１を開放させてプランジャ射出機５０のプランジャ４８が後退してシリンダ４２内前方にできる計量部４９に連通流路４１を介してバレル４７から溶湯２を導入し計量する計量行程が行われる。この計量行程は、図４に示すようにプランジャ４８を後退させると同時に、バレル４７内のスクリュ４４を前進（下方に移動）させる。そして、プランジャ４８が成形品体積に応じて設定された所定の位置になるまで後退する間、スクリュ４４による加圧力を作用させながら軽合金の溶湯２をシリンダ４２の前方に形成される計量部４９に正圧をかけながら圧入することによって２次計量される。
【００９１】
こうして、予め溶湯２に増粘材及び発泡材を所定割合で添加し、発泡材の分解温度未満の温度で保持した後、射出成形装置４３に導入し、射出成形装置４３内で攪拌するため、増粘材及び発泡材が均一に分散され、各射出毎の発泡状態の差異が小さくなる。
【００９２】
次に、圧入による計量が完了すると、図５に示すように、スクリュ４４により連通流路４１が閉止され、計量部４９からの軽合金の溶湯２の逆流が防止される。なお、計量の際、プランジャ射出機５０のシリンダ４２の先端のノズル部５２は、バルブ手段１２によって閉止されている。
【００９３】
こうして、２次計量が完了した後、少なくとも射出直前には、溶湯２が発泡材の分解温度以上となるように各温度調整手段５１によって温度調整すると共に、プランジャ４８の後退の停止により容積が一定状態とされている計量部４９内で分解を促進させることにより、溶湯２を加圧状態としてその発泡を抑制する加圧工程が行われる。つまり、温度調整手段５１によって計量部４９内で軽合金の溶湯２を発泡材の分解する温度まで昇温させるにつれ発泡材が次第に分解を開始してガス成分を発生するが、プランジャ４８の背圧によって容積の増大は抑えられているため、溶湯２は加圧状態でその発泡は抑制されることとなる。
【００９４】
次に、加圧工程で発泡が抑制されている溶湯２を、プランジャ４８を前進させることによりシリンダ４２前方でシリンダ４２内部に連通している金型２４内に射出し発泡させる射出発泡工程が行われ、成形体の成形が行なわれる。
【００９５】
また、金型２４に射出する際、前述した方法と同様に金型２４内へ射出する軽合金の溶湯２の射出量を金型２４内容積と同等の量を計量射出し、金型を発泡分だけ開いて発泡成形体を得る方法と、金型２４内へ射出する軽合金の溶湯２の射出量を発泡分だけ少なくして射出し、容積一定の金型内で発泡成形体を得る方法を適用することができる。
【００９６】
以上のような射出発泡成形装置４０を用いた射出発泡成形方法によって、射出直前において発泡材は分解してガス成分が発生しているが、プランジャ４８の停止により容積が一定状態であり、溶湯２の発泡（ガス成分の膨張）が抑制されているため、射出直後に金型２４内で圧力が一気に開放されて発泡させることにより、金型２４の隅々にまで溶湯２がいきわたり金型２４の転写性が良くなり、複雑形状の発泡成形体の成形が可能となる。なお、前述の実施の形態と同様に金型内を減圧手段により減圧することで転写性と複雑形状の発泡成形体の成形性をさらに向上することができる。
【００９７】
また、前述したように射出発泡成形装置１、４０を用いて不活性ガス定量供給装置（図示しない）により発泡材として不活性ガスを溶湯２に対して所定割合供給した場合においても、前述と同様にバレル７、４７の混練部５、４５で攪拌して不活性ガスを分散させた後、溶湯２を金型２４内に射出するために所定量を計量し、金型２４内へ射出する。金型２４への射出前に温度調整手段１０、５１により昇温させるとガス成分の膨張が促進されるが、射出発泡成形装置１ではスクリュ４の後退停止により、射出発泡成形装置４０ではプランジャ４８の後退停止によって容積の増大は抑えられており、このような加圧状態で溶湯２の発泡（ガス成分の膨張）が抑制される。ノズル部１３、５２のバルブ手段１２を開放すると共にスクリュ４、プランジャ４８を前進させて軽合金の溶湯２を金型２４内に射出することで、溶湯２に作用している加圧力が開放して一気に発泡させることで成形体の成形が行われる。
【００９８】
このように発泡材に不活性ガスを用いた場合においても不活性ガスが溶湯２内に所定割合供給され均等に分散されるので、射出毎の発泡状態の差異が小さく略均一なセル構造の発泡成形体を形成することができる。
【００９９】
前述した不活性ガス定量供給装置をバレルに設けた射出発泡成形装置４０を用いて、発泡材としてＡｒガスをバレルより供給した場合についてさらに説明する。
【０１００】
前述と同様に溶解炉からホッパー５３に供給された軽合金の溶湯２に増粘材を所定量添加する。このとき、ホッパー５３の温度制御手段によって、液相線温度以上に温度調整する。
【０１０１】
こうして、温度調整された溶湯２をバレル４７内に供給し、温度調整手段５１によって、溶湯２を液相線温度以上に温度調整しながら、混練部４５で攪拌されて増粘材が分散される。このとき、不活性ガス定量供給装置（図示しない）から溶湯２に対して高温のＡｒガスを供給することでＡｒガスも溶湯２内に分散される。次いで、溶湯２がバレル４７の下部の貯留部４６に送り出される。
【０１０２】
この貯留部４６に送り出された溶湯２内に添加される増粘材の添加量が少ない場合には、バレル４７内のスクリュ４４の回転により発生する溶湯２の圧力が小さいため、スクリュ４４の背圧に打ち勝つ圧力が発生しない。このような場合には、混練部４５のスクリュ４４をスクリュ用油圧シリンダ５６を軸方向に駆動させることにより、後退させ溶湯２の自重によって貯留部４６に溶湯２を送り出し、その後、スクリュ４４の前進（下方へ移動）によって、プランジャ射出機５０の計量部４９に送り出す圧力を発生させ、正圧によって溶湯２を計量部４９に送り出す。もちろん、増粘材の添加量が多く、スクリュ４４の回転により溶湯２にスクリュ背圧に打ち勝つ圧力が発生する場合は、溶湯２を貯留部に送り出す際にシリンダによる駆動は必ずしも要さない。
【０１０３】
そして、計量された溶湯２は、射出前の計量部４９内で温度調整手段５１により昇温され含有しているＡｒガスの膨張が促進されるが、プランジャ４８の停止により容積が一定状態であり、発泡が抑制されるため、射出直後の金型２４内で圧力が一気に開放されて発泡されるため金型２４の隅々まで溶湯がいきわたり、発泡セルが均一に分散した発泡成形体を得ることができる。
【０１０４】
次に、本発明に係る射出発泡成形装置の他の実施形態例について説明する。本実施形態例に係る射出発泡成形装置は、前述した射出発泡成形装置１あるいは射出発泡成形装置４０と後述する点以外は同様の装置構成である。したがって、同様な点の説明は省略し異なる点のみ説明する。
【０１０５】
この射出発泡成形装置は、増粘材及び高温で分解してガス成分を発生する発泡材が添加された軽合金の溶湯が分散され計量された後に射出ノズルから金型内に射出されるように構成されており、射出時の溶湯がノズルを通過する際に溶湯の温度を発泡材の分解温度以上に昇温可能なノズル加熱手段を備えている。なお、ノズル加熱手段には、射出ノズル外周に設けた抵抗加熱ヒータや誘導加熱ヒータ等を公知の加熱手段を用いることができるが、昇温時間が短くできる誘導加熱ヒータがより好ましい。
【０１０６】
また、この射出発泡成形装置を用いた射出発泡成形方法によれば、前述した実施の形態例と同様に増粘材及び発泡材が予め所定割合で添加された溶湯を準備し、これを攪拌して増粘材及び発泡材を均一に分散させるものであるため、射出毎の発泡状態差異が小さくなる。
【０１０７】
また、溶湯は、計量時にはその温度が発泡材の分解温度未満に温度調整されて発泡が抑制されており、金型内への射出直前である射出ノズル通過時に発泡材の分解温度以上に昇温され、射出ノズル通過時（金型内への射出直前）に発泡材が分解して発生したガス成分により射出後金型内で急速に発泡することとなる。そのため、金型を発泡材の温度分解以上に再加熱することが不要であり生産性が高くなる。
【０１０８】
以上のように実施の形態を例示して本発明を説明したが、本発明はこれら形態に限定されず、本発明の技術的範囲を逸脱しない範囲で変更することができるものである。
【０１０９】
例えば、ホッパーとこれに連接するバレルの供給口部分にシャッター部材を設けてホッパーからバレルへの溶湯の供給を間欠的に行うようにしても良い。こうすることにより、ホッパー内に貯留されている溶湯への増粘材及び発泡材の所定割合での添加を容易に行うことができる。
【０１１０】
また、実施の形態例に係る射出発泡成形装置４０での射出発泡成形方法において、スクリュ４４を後退させてバレル４７前方に形成される貯留部４６で１次計量し、次にプランジャ４８が後退してシリンダ４２内前方にできる計量部４９に、スクリュ４４を前進させることにより連通流路４１を介してバレル４７から溶湯２を導入して計量が行われるが、スクリュ４４による攪拌に続いてスクリュ４４を後退させることなく回転させながら、プランジャ４８を後退させてできる計量部４９に溶湯２を導入して計量を行うようにしても良い。こうすることにより、スクリュ用油圧シリンダ５６が必要なくなり装置構成が簡略化でき、１次計量動作を省略することができる。
【０１１１】
また、スクリュ用油圧シリンダ２１、５６、プランジャ用油圧シリンダ５７の油圧回路に圧力計や圧力センサ等の圧力検出手段を設け、これにより、溶湯を発泡材の分解温度以上に昇温する際のスクリュあるいはプランジャ４８に生じる背圧を検出するようにしても良い。こうすることによって、溶湯２の昇温に伴う背圧の変化から、溶湯２の昇温状態あるいは発泡材の分解具合を推定することができる。
【０１１２】
また、背圧の変化を検出することにより、この検出値を制御パラメータとして油圧シリンダを圧力制御して、溶湯２の発泡状態を制御するために用いることもできる。すなわち、溶湯２を射出前に一部発泡させ、一部発泡状態の溶湯２を加圧状態としてそれ以上の発泡を抑制しておき、その溶湯２を金型２４内へ射出することで未発泡部分を金型２４内で急激に発泡させるような制御を行う場合に、射出前（計量時）の溶湯２を所望の発泡状態となるように制御することができる。また、溶湯２を一部発泡状態とすることを油圧シリンダの圧力制御によらず油圧シリンダの位置制御により行っても良い。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、各バッチ間での発泡状態の差異が小さくなる。また、金型への転写性が良く生産性が向上し、且つ複雑形状の成形体を成形することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る軽合金の射出発泡成形装置の実施形態の一例を示す全体説明図である。
【図２】本発明に係る軽合金の射出発泡成形装置の実施形態の一例を示す全体説明図である。
【図３】本発明に係る軽合金の射出成形装置の実施形態の一例の要部を示す図であり、成形工程を説明するための図である。
【図４】本発明に係る軽合金の射出成形装置の実施形態の一例の要部を示す図であり、成形工程を説明するための図である。
【図５】本発明に係る軽合金の射出成形装置の実施形態の一例の要部を示す図であり、成形工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１　射出発泡成形装置
２　軽合金の溶湯（溶湯）
３　射出成形装置
４　スクリュ
５　混練部
６　計量部
７　バレル
８　供給口
９　射出部
１０　温度調整手段
１１　Ｌ字流路
１２　バルブ手段
１３　ノズル部
１４　ホッパー
１６　不活性ガス供給装置
１７　型締め装置
１８　不活性ガス
１９　駆動モーター
２０　シリンダロッド
２１　スクリュ用油圧シリンダ
２４　金型
２４ａ　移動金型
２４ｂ　固定金型
２５　基台
２６　リンクハウジング
２７　タイバー
２８　固定盤
２９　可動盤
３０　型締めシリンダ
３１　シリンダロッド
３２　リンク
３３　押出しシリンダ
３４　押出しロッド
４０　射出発泡成形装置
４１　連通流路
４２　シリンダ
４３　射出成形装置
４４　スクリュ
４５　混練部
４６　貯留部
４７　バレル
４８　プランジャ
４９　計量部
５０　プランジャ射出機
５１　温度調整手段
５２　ノズル部
５３　ホッパー
５４　駆動モーター
５５　シリンダロッド
５６　スクリュ用油圧シリンダ
５８　供給口
【図１】
2004058130.tif 000003
【図２】
2004058130.tif 000004
【図３】
2004058130.tif 000005
【図４】
2004058130.tif 000006
【図５】
2004058130.tif 000007