JP2002337186A

JP2002337186A - 射出成形機または押出機の材料供給方法

Info

Publication number: JP2002337186A
Application number: JP2001151608A
Authority: JP
Inventors: Eiichi Sugihara; 永一杉原
Original assignee: Mitsui Chemicals Inc
Current assignee: Mitsui Chemicals Inc
Priority date: 2001-05-21
Filing date: 2001-05-21
Publication date: 2002-11-27

Abstract

(57)【要約】【課題】二段式スクリューを有する押出機または
射出成形機のシリンダーに物理発泡剤を注入し押出発泡
成形、射出発泡成形を行うにあたり、短縮された成形サ
イクルを実現する方法を提供すること。【解決手段】シリンダー内に二段圧縮スクリューを有
し、シリンダー途中から物理発泡剤を供給する構造の射
出成形機もしくは押出機に、熱可塑性樹脂を、周辺温度
より３０℃高い温度から該樹脂の融点より５０℃高い温
度までの温度に加熱して供給する材料の供給方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二段スクリューを
有する押出機または射出成形機に材料を供給する方法に
関する。さらに詳しくは二段スクリューを有し、物理発
泡剤をシリンダーの途中より注入する押出機または射出
成形機において、成形サイクルが短縮できる材料の供給
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、窒素、二酸化炭素などの超臨界流
体を押出機、射出成形機のシリンダーに注入し、押出発
泡、射出発泡を行う方法が提案されている。例えば、日
本国特許２６２５７７６号などが挙げられる。

【０００３】また、具体的な提案では、超臨界流体を射
出成形機に注入し、発泡製品を得る方法として、例え
ば、特開平１１−３４１２９、特開平１１−３４１３
０、ＷＯ98/31521などがあり、また押出機に超臨界流体
を注入する方法として、ＷＯ 98/08667などがある。

【０００４】これら提案の押出機、射出成形機に利用さ
れるスクリューは、２段式のスクリューであり、一段目
のフルフライト部分で成形材料を溶融状態にし、その
後、超臨界流体を注入し、混合する構造である。スクリ
ューの二段目部分にピン、凹凸などを設け、溶融樹脂と
超臨界流体の混合を向上させる提案もされている。

【０００５】射出成形の場合、発泡体が金型キャビティ
ー表面との接触が良く冷却効果が高い。また超臨界流体
を含浸した溶融樹脂の粘度は低くなるため、射出時の樹
脂温度、金型温度を低くすることが可能であるので、さ
らに冷却効果が高い。したがって、その点では冷却サイ
クルを短縮することが可能となる。しかしながら、材料
の樹脂が溶融した後に超臨界流体と接触するため、成形
サイクルの短縮には材料樹脂の可塑化能力の向上が必要
となる。

【０００６】二段スクリューでは、一段目で材料樹脂を
溶融するために、可塑化に用いることが可能なスクリュ
ー領域、所謂スクリューの可塑化部分は短くなるため、
材料樹脂の可塑化能力に限界がある。

【０００７】その結果、冷却サイクルの短縮が可能であ
っても、原料樹脂の可塑化能力が通常の一段のスクリュ
ーに比べ劣るために、冷却が終了して製品を取り出して
も、次の製品を射出するための可塑化が完了していない
状態になる。無理に射出すると、未溶融の成形材料が射
出成形され、射出発泡体製品の外観性能を落とす結果と
なる。

【０００８】従って、超臨界流体を利用した射出成形方
法により、冷却時間を短縮してもその効果は、材料樹脂
の可塑化時間が延びることにより、成形サイクル短縮の
効果が十分に得られなかった。

【０００９】また、押出成形方法においても、同様に通
常の一段のスクリューを用いる場合に比べ、二段式スク
リューの一段目のみで材料樹脂を溶融するために、可塑
化能力が低下し押出量の低下を招いていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、二段
式スクリューを有する押出機または射出成形機のシリン
ダーに物理発泡剤を注入し押出発泡成形、射出発泡成形
を行う場合、短縮された成形サイクルを実現する方法を
提供することにある。さらに詳しくは、二段式スクリュ
ーを有する押出機または射出成形機のシリンダーに物理
発泡剤を注入し押出発泡成形、射出発泡成形を行う場
合、二段スクリューの一段目が高い可塑化能力を示す方
法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダー内
に二段圧縮スクリューを有し、シリンダー途中から物理
発泡剤を供給する構造の射出成形機もしくは押出機に、
熱可塑性樹脂を、周辺温度より３０℃高い温度から該樹
脂の融点より５０℃高い温度までの温度範囲に加熱して
供給する材料の供給方法を提供する。

【００１２】二段圧縮スクリューの構造が該シリンダ
ー内に、溝間の容積を射出方向に対して減少させ、樹脂
を圧縮して射出方向へ送るの一段目部分と、それに続く
溝間容積を一旦増加させた二段目部分からなり、ホッパ
ー下から計測した一段目と二段目の長さの配分が０．
５:１．５〜１．８:０．２の範囲にある前記材料の供給
方法は本発明の好ましい態様である。

【００１３】スクリューの二段目が、フルフライトスク
リューの形状を有し、スクリューの溝間の容積を射出方
向に向けて減少させ、樹脂を圧縮して射出方向へ送る構
造を有する前記材料の供給方法も本発明の好ましい態様
である。

【００１４】スクリューの二段目が、少なくとも一部に
凹凸構造を有するものである前記材料の供給方法も本発
明の好ましい態様である。

【００１５】スクリューが、二軸スクリューである前記
材料の供給方法は本発明の好ましい態様である。

【００１６】前記熱可塑性樹脂を、ホッパー内で室温よ
り３０℃高い温度から該樹脂の融点より１００℃高い温
度の範囲の温風を吹き込むことにより加熱する前記材料
の供給方法は本発明の好ましい態様である。

【００１７】前記熱可塑性樹脂を、貯蔵タンクまたは棚
式乾燥機にて加熱する前記材料の供給方法も本発明の好
ましい態様である。

【００１８】物理発泡剤が、液体状態または超臨界状態
でシリンダーに供給される前記材料の供給方法は、本発
明の好ましい態様である。

【００１９】物理発泡剤をシリンダーに供給する前に加
熱する前記材料の供給方法は、本発明の好ましい態様で
ある。

【００２０】

【発明実施の具体的形態】本発明の材料供給方法につい
て以下、詳細に説明する。本発明は、シリンダー内に二
段圧縮スクリューを有し、シリンダー途中から物理発泡
剤を供給する構造の射出成形機もしくは押出機に、熱可
塑性樹脂を、周辺温度より３０℃高い温度から該樹脂の
融点より５０℃高い温度までの温度範囲に加熱して供給
する材料の供給方法である。

【００２１】本発明の押出し機または射出成形機は、シ
リンダー途中の孔から物理発泡剤をシリンダー内に供給
する構造を有する。物理発泡剤を供給する構造は、通常
のシリンダーに孔をあけたもので十分であり、好ましく
は供給圧より樹脂圧が上昇した場合は、供給を停止する
機構を有することが好ましい。この様な方法としては、
シリンダー内の樹脂圧を常時測定し、物理発泡剤の注入
圧力を増減する方法とか、間欠的に注入する方法などが
可能である。また、注入孔に溶融樹脂が浸透しない様
に、樹脂の逆止弁を取り付けてもよい。

【００２２】本発明の射出成形機または押出機のスクリ
ュー構造は、二段圧縮スクリューの構造であることが好
ましい。好ましい二段圧縮スクリューの構造は、シリン
ダー内に、溝間の容積を射出方向に対して減少させ、樹
脂を圧縮して射出方向へ送る一段目部分と、それに続く
溝間容積を一旦増加させた二段目部分からなる。

【００２３】物理発泡剤は、常時または少なくとも一時
的に二段目のスクリュー部分に、連続的または間欠的に
供給される構造のものである。

【００２４】本発明のスクリューにおけるホッパー下か
ら計測した一段目と溝間容積を一旦増加（好ましくは急
増）させた二段目の長さの配分は、０．５:１．５〜
１．８:０．２の範囲にあることが好ましい。この一段
目と二段目の長さの配分は、押出し量の増加および可塑
化時間短縮の観点、並びに二段目部分での物理発泡剤と
溶融樹脂の良好な混合の観点から好ましい範囲である。

【００２５】本発明のスクリューとしては、スクリュー
の二段目が、フルフライトスクリューの形状を有し、ス
クリューの溝間の容積を射出方向に向けて減少させ、樹
脂を圧縮して射出方向へ送る構造を有するものは好まし
い態様である。二段目のスクリューが、フルフライトス
クリューの形状を有し、かつフライト間にピンを有す構
造のものを使用することができる。

【００２６】また、二段目のスクリューが、その少なく
とも一部に凹凸構造を有するものであってもよい。これ
ら凹凸構造がピン形状であってもいいし、凹凸構造がス
クリューの軸方向に対して垂直な円盤または楕円版形状
であってもよい。そのようなスクリューの例として、パ
イナップルミキサー構造、キャビティートランスファー
ミキサー構造などを挙げることができる。本発明のスク
リューが二軸スクリューである本発明の態様は、樹脂の
可塑化能力、例えば可塑化時間の短縮、可塑量の増加が
可能であり好ましい態様である。

【００２７】また、第二段目のスクリュー以後にスタテ
ックミキサーを取りけてもいいし、ギャポンプを取り付
けてもよい。

【００２８】本発明では材料の熱可塑性樹脂を、周辺温
度より３０℃以上高い温度から原料となる樹脂の融点を
５０℃以上上回らない温度までの温度範囲に加熱して供
給する。本発明でいう周辺温度とは、押出し機または射
出成形機のスクリュー表面から１００ｃｍ離れ、樹脂供
給部などの装置が存在しないか，それらの装置から輻射
熱の影響を受けない部分における温度である。本発明で
いう供給時の温度とは、押出機または射出成形機のホッ
パー内の温度である。本発明でいう融点とは、結晶性樹
脂の場合、示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定される
吸熱ピーク温度を言い、非晶性樹脂の場合は、溶融によ
り、比熱が変化するために生じる変曲点を言う。

【００２９】供給樹脂の温度が低過ぎると、スクリュー
からの放熱による加熱では、材料樹脂の温度は十分に上
昇せずにスクリューと接するため、スクリューへの材料
の食い込みに時間がかかり、スクリューの溝間を材料樹
脂が輸送される間に溶融し、二段目に到達するまでに完
全に溶融しなくてはならないが、溶融に時間がかかり押
出し量の低下、可塑化時間の長時間化を招く。また供給
樹脂の温度が高過ぎると、スクリュー表面に達するまで
に溶融し、ホッパーとシリンダーの接合部付近で樹脂の
ペレット同士のブロッキングを招く。

【００３０】本発明で熱可塑性樹脂を、周辺温度より３
０℃以上高く、且つ原料となる樹脂の融点を５０℃以上
上回らない温度の範囲で供給するために、熱可塑性樹脂
を加熱する方法としては、特に制限は受けず、従来、原
料樹脂の乾燥などの目的で使用されている機器をそのま
ま用いることが可能である。

【００３１】例えば、加熱用タンクの中にペレットを入
れて、ホッパーローダーで射出成形機、押出機のホッパ
ーへ輸送する方法。棚式ギャオーブン・乾燥機で加熱し
ホッパーへ供給する方法、ホッパー内で熱風を循環し加
熱する方法、ホッパーローダー中、ホッパー内に超音波
を当て加熱する方法、ホッパー内に加熱した温調スクリ
ューを設置し、加熱する方法が挙げられる。また、ブロ
ッキングし易い樹脂の場合、原料樹脂に振動を与え、ブ
ロッキング状態をほぐしながら加熱し供給する方法、加
熱した樹脂のペレットをギャ機構、押し棒により強制的
にホッパーに押し込むが有効である。

【００３２】本発明で用いられる物理発泡剤としては、
特に制限はない。例えば、メタノール、エタノール、プ
ロパン、ブタン、ペンタンなどの低沸点有機溶剤の蒸
気、ジクロロメタン、クロロホルム、四塩化炭素、フロ
ン、三フッ化窒素などのハロゲン系不活性溶剤の蒸気、
二酸化炭素、窒素、アルゴン、ヘリウム、ネオン、アス
タチンなどの不活性ガスが挙げられる。これらの中で、
蒸気にするために加熱する必要が無く、安価で、環境汚
染、火災の危険性が極めて少ない二酸化炭素、窒素、ア
ルゴンが最も優れている。

【００３３】これらの物理発泡剤は、気体状態、液体状
態、超臨界状態のいずれであっても問題ない。液体状態
または超臨界状態で、押出し機または射出成形機のシリ
ンダーに注入する場合、樹脂温度を低下させて樹脂粘度
の増加を招くため、スクリュー磨耗速度が早くなった
り、押出し機または射出成形機の押出し能力や可塑化能
力を低下させるおそれがあるので、シリンダーに供給す
る前に予め物理発泡剤を加熱する方法は、本発明におい
て有効である。

【００３４】本発明において使用できる成形の材料とし
ては、熱可塑性樹脂を好ましいものとして挙げることが
できる。本発明における熱可塑性樹脂とは、射出成形可
能な熱可塑性の重合体をいい、通常の未発泡状態で射出
成形可能な熱可塑性の樹脂であれば特に問題なく使用で
きる。熱可塑性樹脂の例として、低密度ポリエチレン、
直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、高密
度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、環状ポリエ
チレンなどのポリエチレン、エチレン−スチレン共重合
体、エチレン−メタクリル酸共重合体、エチレン−アク
リル酸共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などの
エチレン系共重合体、ホモポリプロピレン、エチレン、
ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテンなどのαオレフ
ィンとプロピレンのランダム共重合体、エチレン−プロ
ピレンブロック共重合体などのポリプロピレン、ポリブ
テン、ポリメチルペンテンなどのポリオレフィン系樹
脂；ポリブチレン、ポリイソブチレン、ポリブタジエ
ン、天然ゴム、熱可塑性ポリウレタン、イソプレンゴ
ム、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン
ゴム、エチレン−ブテンゴム、エチレン−オクテンゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエンゴム、クロロプレン
ゴムなどのゴム・エラストマーなどを挙げることができ
る。また、架橋ゴム・エラストマーであっても射出成形
が可能な程度架橋のものや、熱硬化性樹脂であっても架
橋などにより硬化する前のもので、熱可塑性であれば本
発明の材料として使用することができる。

【００３５】本発明の熱可塑性樹脂は、ワックス、ポリ
エチレン、ポリプロピレン、鉱物油などを添加して流動
性を改良したものでもよい。

【００３６】ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂など
のスチレン系樹脂は、高発泡成形体を得る材料に適して
いる。また、ポリ塩化ビニル、高ニトリル樹脂、ポリア
クリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチルポリカーボネ
ートなどの非晶性樹脂や、エンジニアプラスチック類も
使用することができる。これら使用可能な熱可塑性樹脂
の例として、ポリメチルペンテン、ポリフェニレンエー
テル、ポリフェニレンオキシド、ポリアセタール、ポリ
エチレンテレフタレート、ポリプロピレンテレフタレー
ト、ポリブチレンテレフタレート、ポリ乳酸、ポリエー
テルケトン、ポリエーテルスルフォン、ナイロン６、ナ
イロン１１、ナイロン１２、ナイロン６６、ナイロン６
１０、ナイロン６１２、液晶ポリマー、ポリイミド、ポ
リ−p−フェニレンテレフタレー、ポリスルフォンなど
が挙げることができる。

【００３７】ポリ乳酸や澱粉などをポリオレフィンに混
合した生分解性樹脂の発泡体は、廃棄後短時間で分解可
能である。

【００３８】本発明の材料樹脂は、成形性、機械物性な
どを改質するためにブレンドした物であってもよい。特
に、スチレン−ブタジエンゴム、エチレン−プロピレン
ゴム、エチレン−ブテンゴム、エチレン−オクテンゴ
ム、エチレン−プロピレン−ジエンゴムなどのゴムと、
ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系
樹脂とをブレンドしたものは発泡した場合のセル径が均
一になり望ましい。

【００３９】さらに、リサイクルペット、リサイクルポ
リプロピレン、リサイクルポリスチレンなどの再生樹脂
も問題なく使用できる。

【００４０】本発明の材料樹脂には、必要に応じて、熱
安定剤、耐候剤、耐光剤、難燃剤、静防剤、防菌剤、カ
ーボンブラック、顔料などの添加剤、タルク、マイカ、
炭酸カルシウム、硫酸バリウムマグネシウムウイスカ、
チタン酸カリウムウイスカ、ガラス繊維などの充填材を
加えてもよい。

【００４１】本発明における材料の熱可塑性樹脂の粘度
としては、その指標となるＭＦＲ(メルトフローレート)
の測定条件が各種の樹脂で異なるため、一定ではない
が、通常の押出、射出グレードとして販売、使用されて
いるものであれば特に問題ない。

【００４２】例えばポリプロピレンの場合、押出用に
は、ＭＦＲ（ＡＳＴＭＤ−１２３８に従い、２３０
℃、荷重２．１６Ｋｇで測定）は０．１〜１０ｇ/１０
ｍｉｎが好ましく、射出用には２〜１００ｇ/１０ｍｉ
ｎが好ましい。また、分子量分布が広いポリプロピレン
であれば、ＭＦＲが３ｇ/１０ｍｉｎ程度であってもＭ
ＦＲ１０ｇ/１０ｍｉｎ程度である通常のポリプロピレ
ンに相当する流動性を示し好ましく使用できる。

【００４３】また、樹脂のペレット同士のブロッキング
を防止する目的で、ペレットにタルク、炭酸カルシウ
ム、シリコン樹脂、ポリオレフィン粉末、金属石鹸など
をまぶしブロッキング防止を行うことも可能である。

【００４４】本発明では、発泡核剤を添加することによ
り、発泡製品のセル径を均一化し、製品外観を高める効
果が見られる。樹脂に溶解した物理発泡剤は、ミクロ的
に不均一な部分が発生するとセル生成核となり易い。用
いることのできる発泡核剤として、微粒子状物質、反応
もしくは分解により発泡核剤を発生させる化合物などが
使用できる。微粒子状物質としては、無機物質として、
タルク、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化ア
ルミニウム、水酸化マグネシウム、硫酸バリウム、マイ
カ、クレー、ワラストナイト、シリカ、アルミナ、酸化
鉄、酸化チタン、マグネシア、カーボンブラック、グラ
ファイトなどの無機フィラーが挙げられる。

【００４５】無機系微粒子状物質の平均粒径は０．５〜
１０μｍのものが好ましく、樹脂中での分散を良くする
ため疎水性に表面処理したものがさらに分散性に優れ
る。添加量としては、原料樹脂に対して、０．１〜５重
量％が好ましい。また、成形機のホッパーの汚染、製品
表面への粉の付着、スクリューの摩耗を考慮して、例え
ば５〜５０重量％の樹脂、ワックス、ゴムを基材とした
マスターバッチに加工して使用することもできる。

【００４６】反応もしくは分解により発泡核剤を発生さ
せる化合物として、化学発泡剤が挙げられる。化学発泡
剤は、射出成形機のシリンダー中で分解し、その発泡残
査が発泡核剤となり得る。化学発泡剤としては、例えば
アゾジカルボン酸アミド、オキシビスベンゼンスルホニ
ルヒドラジド、アゾビスイソブチロニトリル、ジニトロ
ソペンタメチレンテトラミン、パラトルエンスルホニル
ヒドラジドなどが挙げられる。また、クエン酸、シュウ
酸、フマル酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、シクロヘ
キサン１、２ジカルボン酸、ショウノウ酸、エチレンジ
アミン四酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸、ニトリ
ロ酸などのポリカルボン酸と、炭酸水素ナトリウム、炭
酸水素ナトリウムアルミニウム、炭酸水素カリウムなど
の無機炭酸化合物の混合物や、クエン酸ニ水素ナトリウ
ム、シュウ酸カリウムなどのポリカルボン酸の塩などが
挙げられる。

【００４７】ポリオレフィンに対しては、ポリカルボン
酸と無機炭酸化合物併用が好ましく、特にクエン酸と炭
酸水素ナトリウムを併用したものに微セル化効果、すな
わち多量の発泡核を生成する効果があり、外観が良好な
発泡製品が得られる。

【００４８】また、クエン酸と炭酸水素ナトリウムの併
用物の核化効果は非常に優れており、例えば、タルクを
１０〜３０重量％含むポリプロピレン組成物は、既に十
分な核化効果が得られるが、クエン酸と炭酸水素ナトリ
ウムの併用物をさらに添加することで、より高い微セル
化効果が得られる。

【００４９】これらの化学発泡剤の添加量としては、原
料樹脂に対して、０．０１〜１重量％が好ましい。添加
量が多過ぎると、分解物が目やとなり製品を汚染する場
合がある。これらの化学発泡剤は、平均粒径１〜１００
μｍの粒子に加工し、原料樹脂にまぶして使用できる
が、射出成形時に材料にまぶして使用できる。また、尿
素、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、酸化鉛、ステアリン酸亜
鉛、ステアリン酸カルシウムなどの助剤とブレンドして
も良い。さらに、成形機のホッパーの汚染、製品表面へ
の粉の付着を考慮して、樹脂を基材としたマスターバッ
チとして加工し使用できる。

【００５０】また、材料の樹脂に化学発泡剤を添加した
後、ペレット化により化学発泡剤を分解させたものであ
ってもよく、予め化学発泡剤を分解させ、その残差を樹
脂に添加してもよい。化学発泡剤残差の添加量は、未分
解物に換算して０．０１〜１重量％が好ましい。

【００５１】本発明が適用できる射出成形方法として
は、金型キャビティー内に、キャビティー容積より少な
い量を射出し、注入された物理発泡剤の急激な気化によ
り、発泡製品を得る、所謂ショートモールド法；射出時
にキャビティー内を物理発泡剤が気化しない圧力に保
ち、材料の樹脂を充填した後、キャビティー内の圧力を
急激に低下させて発泡させる、所謂カウンタープレッシ
ャー法；などを用いることができる。この方法では、シ
ルバー、フラッシューなどを減少もしくは完全になくす
ことが可能である。また、型内のキャビティー内に完全
に充填した後、キャビティーの容積を増加させるコアバ
ック法などの型内発泡機構を取り入れることも可能であ
る。

【００５２】特に、コアバック法の欠点である製品の外
観、例えば、フラッシュー、シルバーなどを低減もしく
は完全になくすには、キャビティー内の容積を目的の充
填量より少なくして射出し、残りの樹脂を金型を開きな
がら充填した後、適度な時間を置いてキャビティー内容
積を膨張させる方法が推奨される。

【００５３】膨張させる方法としてはキャビティーの壁
を構成する金属板を移動させる方法（コアバック法）が
適しており、金型取り付け盤の可動盤側に移動する方法
が最も簡単である。キャビティー内に一度に樹脂を充満
させて成形品表面にスキン層を形成させることにより、
固い製品形状を得ることができ、製品内部に発泡状態が
不均一な部分があったり、大きなセル径の泡の発生があ
っても、外観上目立たなくなる。このため、カウンター
プレッシャー法などのようにキャビティー内を高圧に保
つ必要はなく、大気圧下で成形することができる。

【００５４】したがって、例えば米国特許4,473,665、
米国特許5,334,536、ＷＯ 98/31521のように、キャビテ
ィー内を使用する物理発泡剤が気化しないように加圧す
る必要はない。そのため、金型に圧力維持のためのゴム
製パッキンを設ける必要もなく、金型の隙間をシールす
る必要もない。さらに、複数の金属板より金型を組み立
てたものであれば、樹脂充填時にキャビティ内に存在し
た空気は樹脂がキャビティ内に広がる時に金属板の隙間
から自由に抜け、金型内にエアー溜まりを生じず、エア
ー溜まりによる外観不良の心配がない。

【００５５】本発明で用いる射出成形機の型締め機構と
しては、直圧式、電動式などがコアバック時の速度など
を精密に制御可能であるので好ましい。また、トグル式
などのコアバックが難しい型締め機構のものであれば、
型締め力を解除した後、バネなどの機構により、コアバ
ックさせることも可能である。可動盤方向以外へのコア
バックであっても適当な油圧、電動装置、バネなどを用
いキャビティー側面の金属板を移動させればコアバック
が可能である。例えば、箱状のもので底にゲートを設
け、底の方向にコアバックした場合、側面はほとんど発
泡しない。

【００５６】このような製品の場合、底面と直行する方
向にコアバックする時、ほとんど同時に、残りの側面４
方向とコアバックすることにより、５方向すべてで発泡
が可能である。可動盤以外の方向へのコアバックは、型
締めシリンダーに対してＴ字またはＹ字の油圧シリンダ
ーを用いることが可能である。これら、複雑に金型金属
板をコアバックさせるにも、カウンタープレッシャーを
行わないため、容易に機械設計が可能である。

【００５７】また、コンテナなどの箱状の物であれば、
可動盤側のみのコアバックにより底面、側面と別々に成
形した後、組み立て箱にすることも可能であり、その様
にして製造されたコンテナなどは荷物の運搬が終了した
ら、分解しかさばらない形状で回収可能である。また、
箱状のものであれば、展開図の様な形状に射出し、可動
盤側へコアバック成形し、製品を取り出した後、必要時
に組み立てて使用可能である。

【００５８】このような折り畳み部分が発生する場合、
折り畳まれる線状部分を樹脂が完全に固化しない内に、
金型の突き出し機構などを用い、発泡部を押しつぶし、
織り癖を付けることで、組み立て作業が容易になり、且
つ折り曲げ部分の強度も増加し繰り返し使用に耐える箱
が成形可能である。

【００５９】さらに、ドンブリ容器状の金型を制作し取
り付け、型を開いた状態で発泡させながら射出した後、
型を閉じてキャビティー全体に発泡樹脂を展開した後、
コアバックすることにより、発泡倍率が高くならない容
器の壁の部分にも発泡した樹脂が回り、側面も発泡した
ドンブリ容器が得られ、軽量であるためにインスタント
食品の容器に最適である。

【００６０】射出成形の成形サイクルを向上させるため
に、金型の温調を、型内に射出後、急冷するように金型
温調用の水、オイルの温度を変えたものを利用すること
も可能であり、また、金型内に埋め込みヒーターと冷却
配管を取り付け、射出後、冷却配管内に冷却水またはオ
イルを注入もしくは循環させ冷却速度を向上させること
も可能である。

【００６１】

【実施例】以下に、実施例、比較例を用いて本発明をよ
り詳細に説明するが、本発明はこれらの例によって何ら
制限されるものではない。

【００６２】（実施例１〜３）内径５０ｍｍ、Ｌ／Ｄ３
７(ホッパー下からスクリュー先端まで)の単軸押出機に
２段式のスクリュー外径４９．８ｍｍのフルフライト型
スクリューを取り付けた。一段目と二段目の長さの比は
０．６：０．４であり、一段目はその溝深さがホッパー
下の６．３ｍｍから一段目の終了部の３．１ｍｍまで均
等に減少する構造であり、第二段は、一段目との接続部
分の溝深さが８ｍｍで、先端部の溝深さ２．５ｍｍまで
均等に溝深さが減少する構造である。

【００６３】この押出機の一段目と二段目の接続部部分
より二段目側に１Ｄ分の位置に内径２ｍｍの物理発泡剤
注入孔を設け、さらにその外側に逆止弁を設けた。サイ
ホン式液化二酸化炭素より、デシプロ式ポンプにより、
押出機に液化二酸化炭素を注入した。注入量は、流量計
を用い３〜５％に調整した。注入圧力は、２０ＭＰａで
あった。押出機のホッパー下は、水温３０℃の冷却水を
通し冷却し、押出機先端に向かってシリンダーの設定温
度を１７０、１８０，１９０(二酸化炭素注入部)，２０
０，２１０℃に設定し、アダプターとダイスの温度は１
８０、１８０℃に設定した。

【００６４】材料としてポリプロピレン（グランドポリ
マー社製、グランドポリプロ^ＴＭＥ１０１、ＭＦＲ０．
５ｇ／１０ｍｉｎ融点１６２℃）を用いた。材料のポ
リプロピレンは、供給前に棚式乾燥機を用い、９０℃で
２時間加熱した。ホッパー内中央部には、熱電対型温度
計を設置し、ホッパー内の温度を常時測定した。押出発
泡時のホッパー内温度は、５０℃であり、押出機の周囲
温度は１５℃であった。スクリューの回転数を変え、押
出量、二酸化炭素注入量、発泡倍率を測定した。結果を
表１に示す。

【００６５】（比較例１〜３）材料のポリプロピレンを
棚式乾燥機で加熱しない以外は、実施例１と同様にし
て、スクリュー回転数、押出量、二酸化炭素注入量、発
泡倍率を測定した。結果を表１に示す。ホッパー内の樹
脂温度は２０℃であり、材料の溶融までの時間がかか
り、スクリュー回転数は、実施例１〜３に比べ増加でき
ず、また、同じ回転数でも押出量は低かった。

【００６６】

【表１】

【００６７】（実施例４〜６）射出成形機として東芝機
械ＩＳ−４５０ＧＳ−２７Ａ（型締め力４５０トン、直
圧式型締め方式）に、Ｌ／Ｄ２７、スクリュー外径６
９．８ｍｍ、第一段の圧縮部がＬ／Ｄで１４Ｄ（ホッパ
ー下から９Ｄはフラット部で溝深さが７．３ｍｍ、続く
５Ｄでは溝深さが７．３ｍｍから３．１ｍｍまで均等に
減少している）、第二段の圧縮部が１３Ｄ(７Ｄはフラ
ット部で溝深さが１１ｍｍ、続く６Ｄでは溝深さが１１
ｍｍから５ｍｍまで均等に減少している)のスクリュー
を取り付けた。スクリュー溝間の距離は一定であった。
射出方向に最も前進した時に第二段目の圧縮部２Ｄ部の
所に相当するシリンダー部に、内径２ｍｍの物理発泡剤
注入孔を設け、さらにその外側に逆止弁を設けた。ま
た、シリンダー先端にはシャットオフノズルの機構を有
している。物理発泡剤として市販のボンベにより供され
る二酸化炭素を用い、減圧弁とシリンダーに取り付けた
逆止弁を通じシリンダー内に注入できる機構を設けた。

【００６８】二酸化炭素のボンベの圧力は７．２ＭＰａ
であり、減圧弁により射出成形機への供給圧力を、３Ｍ
Ｐａに保った。二酸化炭素注入量は樹脂に対し１重量％
であった。射出用金型として、キャビティの間隙（製品
厚み）が成形機の油圧で微調整可能なものを用い、製品
寸法が９５ｍｍ×３４０ｍｍ(製品中央よりダイレクト
ゲートにより射出)であった。この金型を成形機に取り
付け、金型温度、５０℃、金型冷却時間６０秒、シリン
ダー設定温度は、ホッパー下から１８０、２００、２２
０、２３０、２３０℃に設定した。成形材料として、プ
ロピレンブロック共重合体（グランドポリマー社製、グ
ランドポリプロ^ＴＭＪ７０４ＺＡ、ＭＦＲ５ｇ／１０ｍ
ｉｎ融点１６２℃）を用いた。材料は、ホッパードラ
イヤーを用い加熱した。ホッパー内中央部には、熱電対
型温度系を設置し、ホッパー内の温度を常時測定した。
ホッパー内の樹脂温度は、７０℃であり、射出成形機周
囲温度は１２℃であった。射出終了からコアバック開始
までの間は、１秒であり、コアバック速度は、１ｍｍ/
ｓｅｃ、射出時における金型のキャビティー内の間隙は
２ｍｍとし、射出後コアバックして、キャビティー間隔
を４ｍｍにして発泡させた。可塑化時間は、射出終了後
成形機で計量可塑化が終了する間の時間を測定した。可
塑化時間、二酸化炭素量、発泡倍率を表２に示す。

【００６９】（比較例４〜６）材料のポリプロピレン
を、ホッパードライヤーを用いない以外は、実施例４〜
６と同様にして、射出成形を行った。ホッパー内の樹脂
温度は２２℃であり、実施例４〜６に比べ可塑化時間が
長くなった。可塑化時間、二酸化炭素量、発泡倍率を表
２に示す。

【００７０】

【表２】

【００７１】（実施例７〜９）物理発泡剤として、窒素
を用い、昇圧ホ゜ンフ゜を用い昇圧し、容積量２００mlの耐
圧容器をバッファータンクとして実施例１と同様の射出
成形機に注入した。バッファータンク内の圧力は、射出
サイクル中に２０〜５０ＭＰａで変化した。成形材料お
よび加熱温度は、実施例４〜６と同様であり、成形条件
も同様に設定した。成形機周囲の温度は１８℃であり、
ホッパー内の材料の温度は７５℃であった。可塑化時
間、二酸化炭素量、発泡倍率を表３に示す。

【００７２】（比較例７〜９）材料のポリプロピレン
を、ホッパードライヤーを用いない以外は、実施例７〜
９と同様にして、射出成形を行った。ホッパー内の樹脂
温度は２６℃であり、実施例７〜９に比べ可塑化時間が
長くなった。可塑化時間、二酸化炭素量、発泡倍率を表
３に示す。

【００７３】

【表３】

【００７４】

【発明の効果】本発明により、物理発泡剤を押出機また
は射出成形機のシリンダーに供給注入する方法におい
て、材料を加熱し供給するため、可塑化に要する時間が
短くできる。本発明によれば、可塑化に要する時間が短
くできることにより、不要にシリンダーを長くする必要
がなく、例えば、現行の押出機、射出成形機のシリンダ
ーはそのままで、スクリューのみを改造することで物理
発泡対応が可能となり、過大な投資を避けることができ
る。また本発明により、押出量の増加、および成形サイ
クルの短縮が図れるため、単位時間当たりの生産量を高
めることもが可能である。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｂ２９Ｃ 47/56 Ｂ２９Ｃ 47/56 47/80 47/80 // Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｂ２９Ｋ 105:04 Ｆターム(参考） 4F206 AA11 AB02 AG20 AK01 AR067 JA07 JD01 JE06 JF04 JF12 JL02 JQ17 JQ22 4F207 AA11 AB02 AG20 AK01 AR06 KA01 KA11 KE06 KF04 KK13 KK23 KK28 KK34 KL04 KL23

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダー内に二段圧縮スクリューを有
し、シリンダー途中から物理発泡剤を供給する構造の射
出成形機または押出機に、熱可塑性樹脂を周辺温度より
３０℃高い温度から該樹脂の融点より５０℃高い温度ま
での温度範囲に加熱して供給する材料の供給方法。
【請求項２】二段圧縮スクリューの構造が、溝間の容積
を射出方向に対して減少させ、樹脂を圧縮して射出方向
へ送る一段目部分と、それに続く溝間容積を一旦増加さ
せた二段目部分からなり、ホッパー下から計測した一段
目と二段目の長さの配分が０．５:１．５〜１．８:０．
２の範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の材料
の供給方法。
【請求項３】スクリューの二段目が、フルフライトスク
リューの形状を有し、スクリューの溝間の容積を射出方
向に向けて減少させ、樹脂を圧縮して射出方向へ送る構
造を有することを特徴とする請求項１または２に記載の
材料の供給方法。
【請求項４】二段目のスクリューが、フルフライトスク
リューの形状を有し、かつフライト間にピンを有す構造
であることを特徴とする請求項３に記載の材料の供給方
法。
【請求項５】二段目のスクリューの少なくとも一部に凹
凸構造を有することを特徴とする請求項１または２に記
載の材料の供給方法。
【請求項６】二段目のスクリューがパイナップルミキサ
ー構造であることを特徴とする請求項５に記載の材料の
供給方法。
【請求項７】二段目のスクリューがキャビティートラン
スファーミキサー構造であることを特徴とする請求項５
に記載の材料の供給方法。
【請求項８】二段目のスクリューの凹凸構造がピン形状
であることを特徴とする請求項５に記載の材料の供給方
法。
【請求項９】二段目のスクリューの凹凸構造が、スクリ
ューの軸方向に対して垂直な円盤または楕円版形状であ
ることを特徴とする請求項５に記載の材料の供給方法。
【請求項１０】スクリューが、二軸スクリューであるこ
とを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の材料の
供給方法。
【請求項１１】前記熱可塑性樹脂を、ホッパー内で室温
より３０℃高い温度から該樹脂の融点より１００℃高い
温度の範囲の温風を吹き込むことにより加熱することを
特徴とする特許請求項１〜１０のいずれかに記載の材料
の供給方法。
【請求項１２】前記熱可塑性樹脂を、貯蔵タンクまたは
棚式乾燥機にて加熱することを特徴とする特許請求の範
囲第１項〜１０項の何れかに記載の材料の供給方法。
【請求項１３】物理発泡剤が、液体状態または超臨界状
態でシリンダーに供給されることを特徴とする範囲第１
項〜１２項の何れかに記載の材料の供給方法。
【請求項１４】物理発泡剤が、窒素、アルゴン、二酸化
炭素から選ばれた少なくとも１種を含むものであること
を特徴とする請求項１３に記載の材料の供給方法。
【請求項１５】物理発泡剤をシリンダーに供給する前に
加熱することを特徴とする請求項１〜１４のいずれかに
記載の材料の供給方法。