JPH09323338A - 発泡成形品の射出成形方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】正確な計量と溶融樹脂へのガス溶解度の向上を
図り、発泡成形品を連続的に成形する製造方法及び装置
を提供する。 【解決手段】ガスと溶融樹脂との撹拌をスクリュー２の
回転及び押出しの繰返し動作で行う。ガスと溶融樹脂の
撹拌は、まず、スクリューの回転により外周溝付きスリ
ーブ７を内蔵した加熱筒の前方にガスと溶融樹脂を移送
し、次にスクリューの押出しにより外周溝付きスリーブ
７の溝18を介してガスと溶融樹脂を加熱筒の後方に移送
し、スクリューによる回転と押出し動作を繰り返して行
う。型キャビティ６への射出は、外周溝付きスリーブの
複数個の溝に連結している樹脂流路用穴をニードル弁10
で閉鎖した後、スクリュー２を押し出して行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は発泡体を連続的に製
造する方法とその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のガスを溶融樹脂に溶解し、金型に
射出して成形する微細発泡体の製造方法としては、米国
特許USP第5,160,674号に記載のように、加熱筒にガスを
供給して、加熱筒に内蔵のスクリューの回転によってガ
スと溶融樹脂との撹拌及び計量を行っていた。また、ガ
スを溶解した溶融樹脂の型キャビティへの射出も、スク
リューの押出し動作で行っていた。この方法は、ガスの
供給工程を除けば、従来から広く用いられている一般の
射出成形と同じものである。すなわち、ガスと溶融樹脂
との撹拌及び計量は、スクリューの回転によって行う方
法であるが詳細には記載されていない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】図１０に従来技術の射
出成形機の射出機構部を示す。その構成は加熱筒１，ス
クリュー２，ホッパ13，シャットオフノズル５，モータ
20，ガス供給部24及びガス配管16である。ホッパ13中の
ペレット状樹脂12はスクリュー２の回転によって高温の
加熱筒１に移送されて溶融し、ガス供給口より注入され
たガスと混合・撹拌されて、溶融樹脂中にガスが溶解す
る。その後、溶融樹脂は、スクリュー２の前進によりシ
ャットオフノズル５を通過して型キャビティ６に射出さ
れる。型キャビティ６に射出する樹脂量、すなわち、成
形機側の計量は、スクリューの回転数と時間及びスクリ
ュー後退に対抗する背圧と呼ばれる圧力値によって制御
している。しかし、従来技術のように溶融樹脂にガスを
溶解した場合は、最初の射出段階で加熱筒１及びシャッ
トオフノズル５の内部に高圧のガスを溶解した溶融樹脂
が残留する。このため加熱筒前部圧力が残留溶融樹脂の
圧力で高圧に保持されたままになってしまう。そして、
計量のためのスクリュー回転する直前のまだ背圧が効か
ない段階でスクリューが後退してしまい、所定の計量が
不可能になるという問題が発生する。この問題を解決す
るためには、１回の射出毎に残圧を除去するために、残
留樹脂をなくす必要がある。しかし、射出成形機の構造
上残留溶融樹脂をなくすることは困難である。また、残
圧防止のためにガス供給なしの射出を数ショット行うこ
とは連続生産する際にはコスト増につながる。

【０００４】さらに、従来の技術では、ガスと溶融樹脂
の撹拌を、計量中に行っているために、溶融樹脂中への
ガスの溶解が不十分で発泡が不十分である場合があっ
た。

【０００５】本発明の目的は、これらの従来技術の問題
点を解決することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】従来技術の問題点を解決
し、ガスを溶解した溶融樹脂を型キャビティに射出し
て、各種発泡成形品を連続的に成形する製造方法を提供
するために、以下のような方法及び構造とした。

【０００７】ガスと溶融樹脂との撹拌をスクリューの回
転及び押出しの繰返し動作で行うようにした。ガスと溶
融樹脂の撹拌は、まず、スクリューの回転により外周溝
付きスリーブを内蔵した加熱筒の前方にガスと溶融樹脂
を移送し、次に前記スクリューの押出しにより前記外周
溝付きスリーブの溝を介して前記ガスと溶融樹脂を前記
加熱筒の後方に移送し、このスクリューによる回転と押
出し動作を繰り返して行うようにした。型キャビティへ
の射出は、前記外周溝付きスリーブの複数個の溝に連結
している樹脂流路用穴をニードル弁で閉鎖した後、前記
スクリューを押し出して行う。

【０００８】また、別の方法は、スクリューの連続回転
でも、前記外周溝付きスリーブの溝を介してガスと溶融
樹脂を前記加熱筒の前方及び後方に繰り返し移送してガ
スと溶融樹脂を撹拌して、溶融樹脂中にガスを溶解させ
ることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に本発明の発泡成形品の製造
方法及びその装置について詳細に説明する。

【００１０】（実施例１）図１は本発明の射出成形装置
のうち射出機構部を示す断面図である。図２は、図１の
加熱筒に内蔵した外周溝付きスリーブの斜視図である。
図３ないし図５は、ニードル弁取付け部付近の拡大断面
図であり、図３はガスと溶融樹脂が加熱筒内に供給され
る状態を、図４は溶融樹脂のみ加熱筒に供給される状態
を、そして図５はガス及び溶融樹脂共に供給しない状態
を示す。図６は本発明により製造された成形品の斜視図
である。図７は図６の部分拡大図である。

【００１１】以下に製造方法及び装置をプロセスに沿っ
て説明する。図１で、ペレット状樹脂12はホッパ13に投
入される。成形開始のためにスクリューをモータ20によ
り回転させながら後退させることにより樹脂は加熱筒前
59に移送される。その際には、ニードル弁10は、ニード
ル11を下方に締め込み、図５に示すように、樹脂，ガス
共に供給しない状態にしておく。次に、ホッパ13に具備
されたホッパバルブ14を閉じた後にガス配管16のバルブ
15を開いて約20ＭＰａの炭酸ガスを供給する。図３に示
すように、ニードル弁10は完全に開いた状態にしてお
く。その後、スクリューを前進させる。すると溶融樹脂
は、加熱筒１に内蔵された図２に示した溝付きスリーブ
７の溝部18、ニードル弁10を経てスクリューの谷部９へ
移送される。次に再びスクリューを回転させながら後退
させることにより、溶融樹脂とガスは加熱筒前部に移送
される。これをガスを供給しながら繰り返して行うこと
により、次第に溶融樹脂中にガスが溶解していく。繰り
返し回数は、使用する樹脂の種類と射出する樹脂の量及
びガスの供給圧力によって設定する必要がある。本実施
の形態では、アクリルニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合体を用いて、射出する樹脂の量を７０ｇとして、
３回の繰り返しを行った。この繰り返し動作の後、ガス
の供給のためのバルブ15を閉じ、図５に示すようにニー
ドル弁10を完全に閉鎖した状態にして、スクリューを押
し出すことにより、型キャビティ６へ射出充填する。な
お、射出ノズル51は、油圧方式の封止ノズルを採用し、
射出時の高い圧力がかかる時のみ開いて射出できるよう
にしてある。さらにまた、スクリュー２には、一般的に
用いられる、チェックリング８を具備しており溶融樹脂
が前方に移送する際には隙間ができ、射出時には溶融樹
脂が後方に逆流しないように隙間がふさがれるようにな
っている。

【００１２】２ショット以降は、射出後にニードル弁10
を図４のように半開状態にすることにより、ノズル前部
59付近にある残留樹脂による残圧を加熱筒全体に均一化
させる。従って次の射出のための計量時に、スクリュー
が計量せずに後退することを防止できる。

【００１３】なお、本発明では、図９に示すように成形
機本体の制御部100によって、バルブ15，ニードル弁1
0，ホッパバルブ14及びスクリュー２を制御して全自動
で一連の動作を行うようにした。

【００１４】本発明によって製造された発泡成形品21を
図６に示す。また、図７にはその部分拡大図を示してい
るが、肉厚方向の中心部22が微細に発泡して、表面23は
無発泡の成形品を得ることができた。

【００１５】（実施例２）本発明の第２の実施の形態の
射出成形装置の全体構成を図８に示す。以下に製造方法
及び装置をプロセスに沿って説明する。ペレット状樹脂
12はホッパ13に投入される。成形開始のためにスクリュ
ー２を回転させる。そうすることにより樹脂は加熱筒前
部59に移送されるが、スクリューの谷部の最先端91まで
樹脂が満たされた段階まで、つまりスクリュー２が後退
しない段階まで樹脂を加熱筒前部まで移送させる。その
際には、ニードル弁90は、ニードル11を締め込み、閉じ
た状態にしておく。次にホッパ13に具備されたホッパバ
ルブ14を閉じた後に、ガス配管96のバルブ95を開いて約
20ＭＰａの炭酸ガスを供給し、ニードル弁90も完全に開
いた状態にする。その後、スクリューを回転させる。す
ると溶融樹脂は、加熱筒101に内蔵された図２に示した
溝付きスリーブ７の溝部18、ニードル弁90を経てスクリ
ューの谷部へ移送され、連続して回転しているスクリュ
ー２によって、溶融樹脂とガスは加熱筒前部に移送され
る。これをガスを供給しながら連続して行うことによ
り、次第に溶融樹脂中にガスが溶解していく。このよう
な加熱筒内の溶融樹脂の循環時間は、使用する樹脂の種
類と射出する樹脂の量及びガスの供給圧力によって設定
する必要がある。本実施の形態では、アクリルニトリル
−ブタジエン−スチレン共重合体を用いて、射出する樹
脂の量を７０ｇとして、約30秒間の循環を行った。この
循環の後、ガスの供給のためのバルブ95を閉じ、図５に
示すように、ニードル弁10を完全に閉鎖した状態にし
て、スクリューを回転させながら後退させることによ
り、所定の計量を行った後、押し出すことにより、型キ
ャビティ６へ射出充填する。なお、射出ノズル51及びチ
ェックノズル８は、発明の実施の形態１で説明したもの
と同様なものを用いた。

【００１６】２ショット以降は、射出後にニードル弁90
を開いた状態にすることにより、ノズル前部５付近にあ
る残留樹脂による残圧を加熱筒全体に均一化させる。従
って次の射出のために溶融樹脂を前方に移送する際に、
スクリューが後退することを防止できる。

【００１７】なお、実施例１で説明したと同様に図９に
示す成形機本体の制御部100によって、バルブ15，ニー
ドル弁90，ホッパバルブ14及びスクリュー２を制御して
全自動で一連の動作を行うようにした。

【００１８】本発明によっても発明の実施の形態１と同
様な発泡成形品を得ることができる。

【００１９】

【発明の効果】本発明によれば、ガスを溶解させた溶融
樹脂を金型に射出して成形する発泡成形品の射出成形方
法において、安定した射出量を確保して、発泡の十分な
成形品を連続的に製造する方法及び装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の射出成形装置のう
ち射出機構部を示す断面図。

【図２】図１の加熱筒に内蔵した外周溝付きスリーブの
斜視図。

【図３】ニードル弁取付け部付近の断面図。

【図４】ニードル弁取付け部付近の断面図。

【図５】ニードル弁取付け部付近の断面図。

【図６】本発明により製造された成形品の斜視図。

【図７】図６のＡ部分の説明図。

【図８】本発明の第２の実施の形態の射出成形装置のう
ち射出機構部を示す断面図。

【図９】本発明のうち成形機本体の制御部により各種バ
ルブ及びスクリューの動作を制御する状態を示す断面
図。

【図１０】従来技術の射出機構部を示す断面図。

【符号の説明】

１…加熱筒、２…スクリュー、６…型キャビティ、７…
溝付きスリーブ、８…チェックリング、９…スクリュー
谷部、１０…ニードル弁、１５…バルブ、５９…加熱筒
前部、１００…制御部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 飯田 誠 神奈川県横浜市戸塚区吉田町292番地株式 会社日立製作所生産技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスを溶解させた溶融樹脂を金型に射出し
   て成形する発泡成形品の射出成形方法において、加熱筒
   に内蔵のスクリューを回転させながら後退させて、ガス
   と溶融樹脂を前記加熱筒の前方に送り、前記スクリュー
   を前進させて、前記ガスと溶融樹脂を前記加熱筒に内蔵
   した溝付きスリーブの溝を介して前記加熱筒の後方に送
   り、この動作を繰返し行って、ガスと溶融樹脂を撹拌す
   ることを特徴とする発泡成形品の射出成形方法。
2. 【請求項２】樹脂供給部、スクリュー内蔵の加熱筒及び
   シャットオフノズルより構成される射出成形装置の射出
   機構部において、前記加熱筒の内部に、外周に溶融樹脂
   を循環させる複数個の溝及びリブと樹脂流路を備えた溝
   付きスリーブを具備し、ガスの供給及び停止を加熱筒の
   中央部に備えたニードル弁の開閉により行うことを特徴
   とする射出成形装置。
3. 【請求項３】ガスを溶解させた溶融樹脂の型キャビティ
   への射出、射出直後の加熱筒内及びシャットオフノズル
   内の残圧抜き、樹脂の供給と計量、高圧ガス供給及びガ
   スと溶融樹脂の撹拌の連続動作を行うための制御装置を
   備えた請求項２に記載の射出成形装置。
4. 【請求項４】ガスを溶解した溶融樹脂を金型に射出して
   成形する発泡成形品の射出成形方法において、ガスと溶
   融樹脂との撹拌をスクリューの回転により加熱筒に内蔵
   の溝付きスリーブの溝を介して前記ガスと溶融樹脂を前
   記加熱筒の前方及び後方に繰返し移送した後、ガス溶解
   した前記溶融樹脂を金型に射出することを特徴とする発
   泡成形品の射出成形方法。
5. 【請求項５】前記加熱筒の前部に逆止弁付きガス供給部
   と前記加熱筒後部に樹脂流路穴を開閉する複数個のニー
   ドル弁を備えた請求項４に記載の射出成形装置。