(57)【要約】【課題】発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができるスクリュウ、射出成形装置、発泡体の製造方法を提供すること。【解決手段】スクリュウ２は、ホッパ１１３側（原料供給側）から供給部２１１、第一圧縮部２１２、第一計量部２１３を備える第一ステージ２１と、第二圧縮部２２１、第二計量部２２２を備える第二ステージ２２と、第二ステージ２２の先端に設けられるヘッド部２３と、ヘッド部２３と、第二ステージ２２の第二計量部２２２とを連結する連結部２４とを備える。第一ステージ２１の圧縮比は、第二ステージの圧縮比よりも大きくなっている。【選択図】 図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料が供給されるシリンダ内に回転可能かつ、進退自在に設けられるとともに、化学発泡成形に使用されるスクリュウであって、
発泡剤及び熱可塑性樹脂を含有した原料を原料供給側から下流側に向けて移送するための供給部、供給部からの原料を圧縮し、可塑化する圧縮部、圧縮部で可塑化した原料を混練し、計量する計量部を備えた第一ステージと、
この第一ステージの下流側に設けられ、前記第一ステージから押し出された原料を圧縮し、可塑化する圧縮部、圧縮部で可塑化した原料を混練し、計量する計量部を備えた第二ステージとを備えることを特徴とするスクリュウ。
【請求項２】
請求項１に記載のスクリュウにおいて、
前記第一ステージの供給部の溝深さをＨ１、計量部の溝深さをＨ２とし、第二ステージの圧縮部の溝深さをＨ３、計量部の溝深さをＨ４とした場合、
Ｈ１／Ｈ２で示される第一ステージの圧縮比は、Ｈ３／Ｈ４で示される第二ステージの圧縮比よりも大きいことを特徴とするスクリュウ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のスクリュウにおいて、
前記第二ステージの計量部の溝深さＨ４は、前記第一ステージの計量部の溝深さＨ２よりも浅いことを特徴とするスクリュウ。
【請求項４】
発泡剤及び熱可塑性樹脂を含有する原料が供給されるシリンダと、このシリンダ内に回転可能かつ、進退自在に設けられたスクリュウとを備え、化学発泡成形に使用される射出成形装置であって、
前記スクリュウは、請求項１から３の何れかに記載のスクリュウであることを特徴とする射出成形装置。
【請求項５】
発泡剤を熱可塑性樹脂中で発泡させることにより、発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、
請求項４に記載の射出成形装置を用いて行われ、
発泡剤と、熱可塑性樹脂とを含む原料を前記射出成形装置に投入する投入工程と、
投入された原料を前記射出成形装置のスクリュウの第一ステージの供給部により、下流側に向けて移送する移送工程と、前記第一ステージの圧縮部により、原料を可塑化する第一圧縮工程と、第一ステージの計量部により、原料を混練し、計量して第二ステージへ向けて定量で押し出す第一計量工程と、
第二ステージの圧縮部により、原料を圧縮し、可塑化する第二圧縮工程と、第二ステージの計量部により原料を混練し、計量して、スクリュウ先端からシリンダ先端部内に原料を押し出す第二計量工程とを備えることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の発泡体の製造方法において、
前記移送工程から第一計量工程までは、発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度で原料の移送、可塑化、計量を行い、第二圧縮工程、及び第二計量工程では、発泡剤のガス発泡温度以上で原料の可塑化、計量を行うことを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は６に記載の発泡体の製造方法において、
前記第二計量工程において、原料がシリンダ先端に移動し、計量が完了するまで、原料にはスクリュウからの圧力を加えず、
計量が完了した後、スクリュウからの背圧を制御して、原料圧力を高めることを特徴とする発泡体の製造方法。
【請求項８】
請求項５から７に記載の発泡体の製造方法において、
前記発泡剤は、その平均粒径が１０μｍ以下であることを特徴とする発泡体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュウ、射出成形装置及び発泡体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形装置を用いた発泡体の製造が行われている。発泡体の製造方法としては、化学発泡剤を原料となる熱可塑性樹脂に添加し、溶融混練して発泡させることで発泡体を得る化学発泡方法がある（例えば、特許文献１参照）。
このような化学発泡方法は、単に原料となる熱可塑性樹脂に化学発泡剤を添加し、混練するだけでよいので、作業が簡便であるため、広く用いられている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２１１４８５公報（第２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に、化学発泡成形方法では、発泡剤を含有しない通常の熱可塑性樹脂射出成形用のスクリュウが用いられている。このような通常の熱可塑性樹脂射出成形用のスクリュウは、原料供給側から、原料を下流側に向けて移送するための供給部、原料を圧縮し可塑化する圧縮部、可塑化した原料を計量して定量で押し出す計量部という構成となっており、発泡剤や発泡ガスの分散を考慮した形状となっていないため、例えば、圧縮部で圧縮される際、発泡ガスが原料供給側に押し出されてしまい、可塑化した熱可塑性樹脂からの発泡ガスの抜けが促進されてしまうという問題がある。そのため、発泡セルが均一に分散された発泡体を得ることが困難となってしまう。
【０００５】
本発明の目的は、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができるスクリュウ、射出成形装置、発泡体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のスクリュウは、原料が供給されるシリンダ内に回転可能かつ、進退自在に設けられるとともに、化学発泡成形に使用されるスクリュウであって、発泡剤及び熱可塑性樹脂を含有した原料を原料供給側から下流側に向けて移送するための供給部、供給部からの原料を圧縮し、可塑化する圧縮部、圧縮部で可塑化した原料を混練し、計量する計量部を備えた第一ステージと、この第一ステージの下流側に設けられ、前記第一ステージから押し出された原料を圧縮し、可塑化する圧縮部、圧縮部で可塑化した原料を混練し、計量する計量部を備えた第二ステージとを備えることを特徴とする。
ここで、化学発泡成形とは、所定の温度、圧力下で発泡剤自身が揮発してガスを放出し、これにより、発泡セルを形成するものや、発泡剤が分解してガスを発泡し、これにより発泡セルを形成するものをいう。
化学発泡成形に使用される発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、クエン酸、重曹、ブタン、ペンタン、ジクロロジフロロメタン等の化学発泡剤のみならず、結晶水を含む無機化合物や、マイクロカプセル内に有機溶剤や水等を含むものも例示できる。
【０００７】
また、熱可塑性樹脂としては、通常の発泡成形ができるものであればよく、例えば、スチレン樹脂（ポリスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン、スチレン共重合体等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメタクリレート、飽和ポリエステル樹脂（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等）、生分解性ポリエステル樹脂（ポリ乳酸等のヒドロキシカルボン酸縮合物、ポリブチレンサクシネートのようなジオールとジカルボン酸の縮合物など）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等があげられる。
【０００８】
このような本発明によれば、スクリュウは２つのステージを備えているので、第一ステージで、発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度で原料を混練し、第二ステージで、発泡剤のガス発泡温度以上で原料を混練させることができる。これにより、第一ステージの圧縮部及び計量部では、熱可塑性樹脂の粘度が高い状態で、発泡剤を発泡させずに熱可塑性樹脂中で分散させることができ、発泡ガスの抜けを防止することができる。そして、第二ステージの圧縮部及び計量部では、発泡剤のガス発泡温度以上で原料を混練させることができるので、熱可塑性樹脂の粘度が小さくなるとともに、発泡剤が発泡する。第一ステージ側の熱可塑性樹脂の粘度は高いため、発泡ガスが第一ステージ側に逃げにくくなり、発泡ガスの抜けが防止できるとともに、発泡ガスが均一に分散する。
このように、スクリュウを２つのステージを備える構成とすることで、上述したように、第一ステージと第二ステージでの温度を変えることができ、発泡ガスにより形成される発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
【０００９】
本発明では、前記第一ステージの供給部の溝深さをＨ１、計量部の溝深さをＨ２とし、第二ステージの圧縮部の溝深さをＨ３、計量部の溝深さをＨ４とした場合、Ｈ１／Ｈ２で示される第一ステージの圧縮比は、Ｈ３／Ｈ４で示される第二ステージの圧縮比よりも大きいことが好ましい。
ここで、第二ステージの圧縮部の溝深さは、第二ステージの計量部に向かって徐々に浅くなっていくが、溝深さＨ３は、第二ステージの圧縮部の最も深い部分をいう。
【００１０】
このような本発明では、第一ステージの圧縮比を第二ステージの圧縮比よりも大きくしている。一般に、圧縮比が大きいほど、発泡ガスは、抜けやすくなるが、第二ステージの圧縮比を第一ステージの圧縮比よりも小さくすることで、第二ステージおける発泡ガスの抜けを防止することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、前記第二ステージの計量部の溝深さＨ４は、前記第一ステージの計量部の溝深さＨ２よりも浅いことが好ましい。
このような本発明によれば、第二ステージの計量部の溝深さＨ４を、第一ステージの計量部の溝深さＨ２よりも浅くしているので、第二ステージの計量部において、発泡ガスが第一ステージ側に抜けにくくなる。これにより、発泡セルがより均一に分散された発泡体を得ることが可能となる。
【００１２】
本発明の射出成形装置は、発泡剤及び熱可塑性樹脂を含有する原料が供給されるシリンダと、このシリンダ内に回転可能かつ、進退自在に設けられたスクリュウとを備え、化学発泡成形に使用される射出成形装置であって、前記スクリュウは、上述した何れかのスクリュウであることを特徴とする。
このような本発明によれば、本発明の射出成形装置は、上述した何れかのスクリュウを備えているので、上述した何れかのスクリュウと同様の効果を奏することができる。すなわち、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
なお、従来から、熱可塑性樹脂に超臨界ガスを浸透させた後に、この超臨界ガスを脱ガスすることによって発泡体を形成する物理発泡方法が行われているが、このような物理発泡方法に使用される射出成形装置は、超臨界ガスを熱可塑性樹脂に注入するための設備が必要である。これに対し、本発明の射出成形装置は、化学発泡成形に使用されるものであるため、超臨界ガスを熱可塑性樹脂に注入するための設備が不要となる。従って、本発明の射出成形装置では、物理発泡方法に使用される射出成形装置に比べて装置の小型化を図ることができる。
【００１３】
本発明の発泡体の製造方法は、発泡剤を熱可塑性樹脂中で発泡させることにより、発泡体を製造する発泡体の製造方法であって、上述した射出成形装置を用いて行われ、発泡剤と、熱可塑性樹脂とを含む原料を前記射出成形装置に投入する投入工程と、投入された原料を前記射出成形装置のスクリュウの第一ステージの供給部により、下流側に向けて移送する移送工程と、前記第一ステージの圧縮部により、原料を可塑化する第一圧縮工程と、第一ステージの計量部により、原料を混練し、計量して第二ステージへ向けて定量で押し出す第一計量工程と、第二ステージの圧縮部により、原料を圧縮し、可塑化する第二圧縮工程と、第二ステージの計量部により原料を混練し、計量して、スクリュウ先端からシリンダ先端部内に原料を押し出す第二計量工程とを備えることを特徴とする。
このような本発明によれば、上述した射出成形装置を用いているため、上述した射出成形装置と同様の効果を奏することができる。すなわち、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
【００１４】
この際、前記移送工程から第一計量工程までは、発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度で原料の移送、可塑化、計量を行い、第二圧縮工程、及び第二計量工程では、発泡剤のガス発泡温度以上で原料の可塑化、計量を行うことが好ましい。
このような本発明によれば、移送工程から第一計量工程までを発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度で行うことで、これらの工程では、熱可塑性樹脂の粘度が高い状態で、発泡剤を発泡させずに熱可塑性樹脂中で分散させることができ、発泡ガスの抜けを防止することができる。
そして、第二圧縮工程、第二計量工程では、発泡剤のガス発泡温度以上で原料を混練させることができるので、熱可塑性樹脂の粘度が低くなるとともに、発泡剤が発泡する。スクリュウの第一ステージ側の熱可塑性樹脂の粘度は高いため、発泡ガスが第一ステージ側に逃げにくくなり、発泡ガスの抜けが防止できるとともに、発泡ガスが均一に分散する。
これにより、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明では、前記第二計量工程において、原料がシリンダ先端に移動し、計量が完了するまで、原料にはスクリュウからの圧力を加えず、計量が完了した後、スクリュウからの背圧を制御して、原料圧力を高めることが好ましい。
ここで、第二計量工程が完了するまで、原料を加圧しないとしているが、ここで言う加圧とは、意図的に原料に圧力をかけることをいい、例えば、原料を移送する際に、原料を押し出すことにより、原料にかかる圧力は含まない趣旨である。
【００１６】
一般に、計量工程では、スクリュウからの背圧を調整し、原料圧力を高め、原料を可塑化し、計量を行う。このようにすることで、発泡ガスの抜けを防止することができる。計量を行う際、シリンダ先端部内に移動した原料の圧力により、スクリュウが後退し、シリンダ先端部内に所定量原料が溜まった時点で計量が終了することとなるが、背圧をかけることは、スクリュウの後退を妨げることとなるため、計量に時間がかかってしまう。
本発明では、計量が完了するまでは、原料に圧力を加えていないため、原料の計量をスムーズに行うことができる。そして、計量が完了した後に、所定の背圧を加えているので、発泡ガスの抜けを防止することができる。
以上により、計量にかかる時間を短縮することができるとともに、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
ここで、計量が完了した後の原料の圧力（すなわち、スクリュウからの背圧）は、３ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下であることが好ましい。
圧力を３ＭＰａ未満とした場合には、発泡ガスが熱可塑性樹脂から抜けやすくなる虞がある。また、圧力を２０ＭＰａを超えるものとした場合には、発泡ガスが熱可塑性樹脂内に拡散しにくくなる虞がある。
【００１７】
さらに、本発明では、発泡剤は、その平均粒径が１０μｍ以下であることが好ましい。
このような本発明によれば、発泡剤の平均粒径を１０μｍ以下とすることで、原料に含まれる熱可塑性樹脂内に発泡剤を均一に分散させやすくなる。また、発泡剤の平均粒径を１０μｍ以下とすることで、粒径が１０μｍを超える場合に比べ、単位体積当たりの発泡セルの数を増やすことができ、これにより、発泡セルがより均一に分散した発泡体を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１には、本実施形態にかかる射出成形装置１が示されている。
この射出成形装置１は、化学発泡成形により発泡体を製造するためのものであり、射出成形装置本体１１と、金型１２とを備えている。
ここで、化学発泡成形とは、所定の温度、圧力下で発泡剤自身が揮発してガスを放出し、これにより、発泡セルを形成するものや、発泡剤が分解してガスを発泡し、これにより発泡セルを形成するものをいう。
射出成形装置本体１１は、投入される原料を可塑化して金型１２に射出するものであり、ヒータ１１１Ａを有するシリンダ１１１と、このシリンダ１１１内に配置されるスクリュウ２と、シリンダ１１１内に原料を投入するホッパ１１３と、スクリュウ２を回転させる油圧装置１１４と、シリンダ１１１及び金型１２をつなぐノズル１１５とを備えている。
ホッパ１１３から投入され、シリンダ１１１のヒータ１１１Ａにより加熱された原料は、スクリュウ２により可塑化され、ノズル１１５側へと移動し、ノズル１１５を介して金型１２内へ高圧で射出される。
【００１９】
ここで、原料は、熱可塑性樹脂、発泡剤等を含有するものである。
熱可塑性樹脂としては、発泡成形ができるものであればよく、例えば、スチレン樹脂（ポリスチレン、ブタジエン・スチレン共重合体、アクリロニトリル・スチレン共重合体、アクリロニトリル・ブタジエン、スチレン共重合体等）、ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン樹脂、エチレン−エチルアクリレート樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリブテン、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリメタクリレート、飽和ポリエステル樹脂（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等）、生分解性ポリエステル樹脂（ポリ乳酸等のヒドロキシカルボン酸縮合物、ポリブチレンサクシネートのようなジオールとジカルボン酸の縮合物など）、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、フッ素樹脂等があげられる。
【００２０】
また、発泡剤としては、アゾジカルボンアミド、Ｎ，Ｎ−ジニトロソペンタテトラミン、アゾビスイソブチロニトリル、クエン酸、重曹、ブタン、ペンタン、ジクロロジフロロメタン等の化学発泡剤のみならず、結晶水を含む無機化合物や、マイクロカプセル内に有機溶剤や水等を含むものも例示できる。ここで、発泡剤の平均粒径は、１０μｍ以下であることが好ましい。
さらに、原料は、発泡剤、熱可塑性樹脂以外に、必要に応じてタルクや強化繊維等の充填剤を含んでいてもよく、通常使用される各種添加剤、例えば顔料、滑剤、帯電防止剤、安定剤等が配合されていてもよい。
【００２１】
スクリュウ２は、シリンダ１１１内を回転可能かつ、進退自在に設けられたものであり、その外面にはねじ溝が刻設されている。このスクリュウ２は、図２に示すように、ホッパ１１３側（原料供給側）から供給部２１１、第一圧縮部２１２、第一計量部２１３を備える第一ステージ２１と、第二圧縮部２２１、第二計量部２２２を備える第二ステージ２２と、第二ステージ２２の先端に設けられるヘッド部２３と、ヘッド部２３と、第二ステージ２２の第二計量部２２２とを連結する連結部２４とを備える。
このようなスクリュウ２の直径Ｄは、例えば５０ｍｍ、全長Ｌは、例えば１０００ｍｍであり、スクリュウ２の直径Ｄと、全長Ｌとの比（Ｌ／Ｄ）は、例えば２０である。
【００２２】
第一ステージ２１の供給部２１１は、ホッパ１１３から投入された原料を下流側（金型１２側）に向けて移送するためのものであり、ねじ溝の溝深さＨ１は一定となっている。例えば、Ｈ１は９ｍｍ程度である。この供給部２１１のピッチ数、すなわち、ねじ溝の数は、例えば、８である。
第一圧縮部２１２は、供給部２１１から移送された原料を圧縮し、可塑化するためのものであり、そのねじ溝の溝深さは、供給部２１１側から第二ステージ２２側に向かって徐々に浅くなっている。これにより、搬送される原料中の熱可塑性樹脂を徐々に圧縮して剪断発熱や摩擦発熱によって溶融させることができる。この第一圧縮部２１２のピッチ数は、供給部２１１のピッチ数よりも少なく、例えば、５である。
第一計量部２１３は、第一圧縮部２１２から移送された原料を混練し、さらに可塑化して均一化する。そして、この第一計量部２１３では、定速、定量で原料を第二ステージ２２に移送する。
この第一計量部２１３の溝深さＨ２は、一定であり、供給部２１１の溝深さＨ１よりも浅くなっており、例えば、３ｍｍ程度となっている。このように、第一計量部２１３の溝深さＨ２を浅くすることで、シリンダ１１１からの熱が原料に伝達されやすくなり、原料が均一化されることとなる。
さらに、この第一計量部２１３のピッチ数は、例えば、１である。
【００２３】
第二ステージ２２の第二圧縮部２２１は、第一ステージ２１の第一計量部２１３からの原料を圧縮し、可塑化するためのものであり、ねじ溝の溝深さは、第一圧縮部２１２と同様、第一計量部２１３側から、第二計量部２２２側に向かって徐々に浅くなっている。
ここで、第二圧縮部２２１の最も深い溝深さをＨ３とする。この溝深さＨ３は、第一計量部２１３の溝深さＨ２よりも深く、供給部２１１の溝深さＨ１よりも浅くなっている。例えば、Ｈ３は、６．２５ｍｍ程度である。
この第二圧縮部２２１のピッチ数は、例えば４である。
【００２４】
第二ステージ２２の第二計量部２２２は、圧縮部２２１からの原料を混練し、さらに可塑化して均一化する。そして、この第二計量部２２２では、原料を計量して、定量ずつシリンダ１１１の先端に蓄積する。
この第二計量部２２２の溝深さＨ４は、一定であり、第一ステージ２１の第一計量部２１３の溝深さＨ２よりも浅く、例えば、２．５ｍｍ程度となっている。さらに、この第二計量部２２２のピッチ数は２である。
【００２５】
このようなスクリュウ２の第一ステージ２１における圧縮比（Ｈ１／Ｈ２）は、第二ステージ２２における圧縮比（Ｈ３／Ｈ４）よりも大きくなっている。例えば、Ｈ１＝９ｍｍ、Ｈ２＝３ｍｍとし、Ｈ３＝６．２５ｍｍ、Ｈ４＝２．５ｍｍとした場合、第一ステージ２１の圧縮比は３であり、第二ステージ２２の圧縮比は２．５となる。
【００２６】
以上のようなスクリュウ２が内部に配置されたシリンダ１１１では、ホッパ１１３から第一ステージ２１までの部分の設定温度は、原料の発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度に設定されており、第二ステージ２２の部分の温度は発泡剤のガス発泡温度以上に設定されている。
【００２７】
金型１２は、再度、図１に示すように、ノズル１１５に取り付けられる固定金型１２Ａと、この固定金型１２Ａに対して進退可能な可動金型１２Ｂとを備えており、可動金型１２Ｂの進退には型締装置（図示略）が利用されている。
固定金型１２Ａと可動金型１２Ｂとの間には所定形状の隙間１２１が形成されている。射出成形装置本体１１から射出された原料は隙間１２１に充填され、充填された原料は隙間１２１の形状に成形される。
【００２８】
次に、以上のような射出成形装置１を用いた発泡体の製造方法について説明する。
まず、原料を射出成形装置１のホッパ１１３に投入する（投入工程）。
次に、スクリュウ２の第一ステージ２１の供給部２１１により原料を下流側（第一圧縮部２１２側）に移送する（移送工程）。
さらに、第一圧縮部２１２において、原料を圧縮し、可塑化する（第一圧縮工程）。
そして、第一圧縮部２１２で可塑化した原料を、第一計量部２１３に移送し、第一計量部２１３で混練し、さらに可塑化して均一化する（第一計量工程）。
前述したように、このような第一ステージ２１部分では、シリンダ１１１の温度が原料の発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度に設定されているため、発泡剤は、ほとんど発泡せずに熱可塑性樹脂内への分散が進む。また、シリンダ１１１の設定温度が、発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度と、低く設定されているので、熱可塑性樹脂の粘度は高くなっている。
【００２９】
次に、原料は定量で、第一計量部２１３から第二ステージ２２の第二圧縮部２２１に送りこまれる。第二圧縮部２２１では、原料を圧縮し、可塑化する（第二圧縮工程）。
さらに、第二圧縮部２２１で可塑化した原料を第二計量部２２２で混練し、計量する（第二計量工程）。
この第二ステージ２２部分では、シリンダ１１１の温度が発泡剤のガス発泡温度以上に設定されているので、発泡剤が発泡し、発泡ガスが熱可塑性樹脂中に分散される。また、第二ステージ部分は、発泡剤のガス発泡温度以上という高い温度に設定されているので、熱可塑性樹脂の粘度は第一ステージ２１に比べ、低くなっている。
第二計量部２２２で計量された原料は、定量ずつシリンダ１１１の先端に蓄積される。
【００３０】
ここで、本実施形態では、第二計量工程における計量が完了するまでは、スクリュウ２を同位置で回転させており、原料には、圧力（移送する際に押し出されることによる圧力を除く）はほとんど加えられていない。
そして、計量が完了すると、スクリュウ２の背圧を制御し、原料に所定の圧力を加え、原料の圧力を高める。
ここで、原料に加わる圧力（実際に原料に加わる圧力）としては、３ＭＰａ以上、２０ＭＰａ以下が好ましい。圧力を３ＭＰａ未満とした場合には、発泡ガスが熱可塑性樹脂から抜けやすくなる虞がある。また、圧力を２０ＭＰａを超えるとものした場合には、発泡ガスが熱可塑性樹脂内に拡散しにくくなる虞がある。
【００３１】
次に、スクリュウ２を前進させることで、計量された原料を金型１２の隙間１２１内に射出する。
そして、金型１２内への原料の充填が完了した後、金型１２の可動金型１２Ｂを後退させる。この状態で冷却、固化し、所定の冷却時間が経過したら、金型１２を開き、成形品である発泡体を取り出す。
【００３２】
このような本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（1）スクリュウ２は２つのステージ２１，２２を備えているので、第一ステージ２１で、発泡剤のガス発泡温度よりも少なくとも２０℃以上低い温度で原料を混練し、第二ステージ２２で、発泡剤のガス発泡温度以上で原料を混練させることができる。これにより、第一ステージ２１の第一圧縮部２１２及び第一計量部２１３では、粘度が高い状態となった熱可塑性樹脂中で、発泡剤を発泡させずに分散させることができ、発泡ガスの抜けを防止することができる。
そして、第二ステージ２２の圧縮部２２１及び第二計量部２２２では、発泡剤のガス発泡温度以上で原料を混練させることができるので、熱可塑性樹脂の粘度が低くなるとともに、発泡剤が発泡する。第二ステージ２２側の原料には、第一ステージ２１側の原料の圧力が加わり、さらに、第一ステージ２１側の熱可塑性樹脂の粘度が高くなっているため、発泡ガスが第一ステージ２１側に逃げにくくなり、発泡ガスの抜けが防止できるとともに、発泡ガスが均一に分散する。
このように、スクリュウ２を２つのステージ２１，２２を備える構成とすることで、第一ステージ２１と第二ステージ２２での原料を混練する温度を変えることができ、発泡ガスにより形成される発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
【００３３】
（2）第一ステージ２１の圧縮比を第二ステージ２２の圧縮比よりも大きくしている。ここで、一般に圧縮比が大きいほど、発泡ガスは、抜けやすくなるが、第二ステージ２２の圧縮比を第一ステージ２１の圧縮比よりも小さくすることで、第二ステージ２２おける発泡ガスの抜けを防止することができる。
なお、第一ステージ２１側では前述したように、原料の粘度が高くなっており、また、シリンダ１１１の温度が発泡温度よりも低く設定されているため、発泡剤が発泡しにくい状態となっているので、第一ステージ２１の圧縮比を大きくしても、発泡ガスが抜けてしまう虞がない。
（3）第二ステージ２２の第二計量部２２２の溝深さＨ４を、第一ステージ２１の計量部２１３の溝深さＨ２よりも浅くしているので、第二ステージ２２の第二計量部２２２において、発泡ガスが第一ステージ２１側に抜けにくくなる。これにより、発泡セルがより均一に分散された発泡体を得ることが可能となる。
【００３４】
（4）一般に、計量工程では、原料に背圧をかけながら、原料を可塑化し、計量を行う。このようにすることで、発泡ガスの抜けを防止することができる。しかしながら、計量を行う際、シリンダ先端部内に移動した原料の圧力により、スクリュウが後退し、シリンダ先端部内に所定量原料が溜まった時点で計量が終了することとなるが、背圧をかけることは、スクリュウの後退を妨げることとなるため、計量に時間がかかってしまう。
本実施形態では、第二計量工程の計量が完了するまでは、原料に圧力を加えていないため、原料の計量をスムーズに行うことができる。そして、計量が完了した後に、所定の背圧を加えているので、発泡ガスの抜けを防止することができる。
以上により、計量にかかる時間を短縮することができるとともに、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができる。
（5）さらに、本実施形態では、発泡剤の平均粒径を１０μｍ以下としているので、熱可塑性樹脂内を発泡剤が均一に分散しやすくなる。また、粒径が１０μｍを超える場合に比べ、単位体積当たりの発泡セルの数を増やすことができ、これにより、発泡セルがより均一に分散した発泡体を得ることができる。
【００３５】
（6）従来から、熱可塑性樹脂に超臨界ガスを浸透させた後に、この超臨界ガスを脱ガスすることによって発泡体を形成する物理発泡方法が行われているが、このような物理発泡方法に使用される射出成形装置は、超臨界ガスを熱可塑性樹脂に注入するための設備が必要である。これに対し、本実施形態の射出成形装置１は、化学発泡成形に使用されるものであり、超臨界ガスを熱可塑性樹脂に注入するための設備が不要となる。従って、本実施形態の射出成形装置１では、物理発泡方法に使用される射出成形装置に比べて装置の小型化を図ることができる。
（7）さらに、本実施形態では、化学発泡成形を行っており、発泡剤の添加量等によって発泡倍率を自由にコントロールすることができるので、発泡体の形状、寸法等を高精度に成形することが可能となる。
【００３６】
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では第二計量工程において、原料がシリンダ１１１先端に移動し、計量が完了するまで、原料にスクリュウ２からの圧力を加えず、計量が完了した後、スクリュウ２からの所定の圧力を原料に加えるとしたが、これに限らず、計量を行いながら、スクリュウ２からの圧力を原料に加えてもよい。このようにすることで、計量に時間を要することとなるものの、圧力を加えながら計量を行うので、より確実に発泡ガスの抜けを防止することができる。
【００３７】
さらに、前記実施形態では、第二ステージ２２の第二計量部２２２の溝深さＨ４は、前記第一ステージ２１の第一計量部２１３の溝深さＨ２よりも浅いとしたが、これに限らず、同じ深さとしてもよく、さらに、第二ステージの計量部の溝深さを第一ステージの計量部の溝深さよりも深いものとしてもよい。
また、前記実施形態では、第二ステージ２２の圧縮比を第一ステージ２１の圧縮比よりも小さいものとしたが、これに限らず、例えば、第二ステージの圧縮比を第一ステージの圧縮比よりも大きくしてもよい。
このようにした場合であっても、第一ステージ側の熱可塑性樹脂の粘度は高く、第二ステージ側の発泡ガスが第一ステージ側に逃げにくい状態となっているので、発泡ガスの抜けが防止できるとともに、発泡ガスが均一に分散する。
また、前記実施形態では、発泡剤の平均粒径を１０μｍ以下としたが、これに限らず、１０μｍを超えるものとしてもよい。この場合には、発泡剤を熱可塑性樹脂中に均一に分散させるためにより強く原料を混練すればよい。
【実施例】
【００３８】
以下、本発明の効果を確認するために以下のような実験を行った。
前記実施形態と同様の射出成形装置を用いて発泡体の製造を行った。
［実施例１］
（原料）
熱可塑性樹脂１００重量部に対し、発泡剤を５重量部添加した。
（1）発泡剤
発泡ガスとして二酸化炭素を含有する発泡剤を２０ｗｔ％含有するマスターバッチペレット（永和化成  商品名：ＥＥ205）
（2）熱可塑性樹脂
ポリプロピレン（商品名：IDEMITSU PP:J966HP）
ＭＦＲ（メルトフローレート）３０ｇ／min
【００３９】
（スクリュウ）
使用したスクリュウの仕様は前記実施形態と同様である。
（1）第一ステージ
供給部    ：８ピッチ、溝深さ９ｍｍ
第一圧縮部：５ピッチ
第一計量部：１ピッチ、溝深さ３ｍｍ
圧縮比    ：３
（2）
第二圧縮部：４ピッチ
第二計量部：２ピッチ、溝深さ２．５ｍｍ
圧縮比    ：２．５
（製造方法）
製造方法は、前記実施形態と同様であるが、以下に詳細な条件を示す。
シリンダの設定温度は、ホッパからスクリュウの第一ステージまでの部分を１６０℃とした。また、第二ステージの第二圧縮部の部分を１９０℃、第二計量部の部分を２００℃とした。
まず、ホッパに原料を投入し、前記実施形態と同様の第一圧縮工程、第一計量工程、第二圧縮工程、第二計量工程を行った。
ここで、第二計量工程が終了するまでにスクリュウから原料にかかる背圧を０とし、第二計量工程が終了した後には、スクリュウの背圧を制御して、原料にかかる背圧を１０ＭＰａとした。
そして、金型の２ｍｍの隙間に１０ＭＰａに保たれた原料を射出し、原料充填後、可動金型を２ｍｍ後退させた。
【００４０】
［実施例２］
実施例２では、第二計量工程が終了するまでにスクリュウから原料にかかる背圧を２ＭＰａとし、第二計量工程が終了した後には原料に圧力をかけなかった。他の点は実施例１と同じである。
【００４１】
［比較例１］
原料は実施形態１と同様のものを使用した。
（スクリュウの仕様）
比較例１では、供給部、圧縮部、計量部を備える一般的なフルフライトスクリュウを使用した。
供給部：１０ピッチ、溝深さ８．４ｍｍ
圧縮部：７ピッチ
計量部：３ピッチ、溝深さ２．８ｍｍ
圧縮比：３（計量部３ピッチのうち、先端の１ピッチはダルメージを使用）
（製造方法）
ホッパから原料を投入し、原料をスクリュウ供給部により下流側に供給した。次に、圧縮部で原料を圧縮し、可塑化した。さらに、計量部で混練し、さらに可塑化して均一化し、スクリュウ先端部内に移送した。ここで、計量を行いながら、原料には１０ＭＰａの圧力（背圧）を加えた。
そして、金型の２ｍｍの隙間に１０ＭＰａに保たれた原料を射出し、原料充填後、可動金型を２ｍｍ後退させた。
【００４２】
［比較例２］
計量を行いながら原料に５ＭＰａの背圧を加えた。他の点は比較例１と同様である。
【００４３】
［実施例１、比較例１の結果及び評価］
実施例１の結果を図３に示す。また、比較例１の結果を図４に示す。これらの図３及び図４は、発泡体の断面を示す写真である。
実施例１では、発泡セルが均一に分布していることが確認された。これに対し、比較例１では、発泡セルが均一に分散しておらず、さらに、発泡セルの径のばらつきが大きいことが確認された。
以上より、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができるという本発明の効果を確認することができた。
【００４４】
［実施例２、比較例２の結果及び評価］
実施例２の結果を図５に示す。また、比較例２の結果を図６に示す。これらの図５及び図６は、発泡体の断面を示す写真である。
実施例２では、第二計量工程が終了するまでにスクリュウから原料にかかる背圧を２ＭＰａとし、第二計量工程が終了した後は、原料に圧力をかけなかったが、発泡ガスが抜けず、発泡セルが均一に分散していることが確認された。
比較例２では、原料にかかる圧力が小さかったため、発泡ガスが抜けてしまい、発泡セルの分布が不均一であることが確認された。
以上より、発泡セルが均一に分散した発泡体を得ることができるという本発明の効果を確認することができた。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、化学発泡法による発泡体の製造に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の実施形態にかかる射出成形装置を示す模式図。
【図２】前記射出成形装置の要部を示す模式図。
【図３】実施例１の発泡体の断面を示す図。
【図４】比較例１の発泡体の断面を示す図。
【図５】実施例２の発泡体の断面を示す図。
【図６】比較例２の発泡体の断面を示す図。
【符号の説明】
【００４７】
１      射出成形装置
２      スクリュウ
２１    第一ステージ
２２    第二ステージ
１１１  シリンダ
２１１ 供給部
２１２ 第一圧縮部
２１３ 第一計量部
２２１ 第二圧縮部
２２２ 第二計量部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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