ガス発泡射出成形機
【課題】ガス発泡射出成形機に用いるスクリュの全長を短くすること。
【解決手段】加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、第２ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定した、構成をとる。
【解決手段】加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、第２ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定した、構成をとる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュが、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを、有するガス発泡射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュが、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機は公知であり、このようなガス発泡射出成形機用のスクリュは、例えば、特開２００５−１３８８号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図３は、従来のガス発泡射出成形機における射出系メカニズムの要部の構成例を示す要部断正面図である。図３において、１０１はヘッドストック（加熱シリンダ保持ブロック）、１０２は、ヘッドストック１０１にその後部側を固定・保持された加熱シリンダ、１０３は、加熱シリンダ１０２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュであり、該スクリュ１０３は、図示せぬ計量用サーボモータの駆動力によって回転駆動され、図示せぬ射出用サーボモータの駆動力によって直動駆動されるようになっている。
【０００４】
上記のスクリュ１０３には、第１ステージ１０４と、第２ステージ１０５と、スクリュヘッド１０６とが備えられており、第１ステージ１０４と第２ステージ１０５との間には、溶融樹脂が第２ステージ１０５から第１ステージ１０４へと逆流することを防止するための、圧力作動式のチェック弁（逆流防止弁）１０７が設けられている。
【０００５】
スクリュ１０３の上記第１ステージ１０４は、スクリュ１０３の回転によって、図示せぬホッパーからヘッドストック１０１の樹脂供給穴１０１ａおよび加熱シリンダ１０２の樹脂供給穴１０２ａを通じて、第１ステージ１０４の後部に供給された原料樹脂（樹脂ペレット）を、バンドヒータにより加熱された加熱シリンダ１０２からの熱伝達と、スクリュ１０３の回転による樹脂の剪断作用などの摩擦熱とより、混練・可塑化しつつ前方に移送することで溶融し、１ショット分の溶融樹脂を計量して上記第２ステージ１０５側に送り込む機能を担っている。つまり、第１ステージ１０４には、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同様に、その後方から前方に向かってフィードゾーン（供給領域）、コンプレッションゾーン（圧縮領域）、メータリングゾーン（計量領域）が形成されており、第１ステージ１０４の長さとスクリュヘッドの長さを足し合わせた長さは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と概略同一の長さとなっている。なお、第１ステージ１０４におけるネジのピッチＰとスクリュ１０３の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄは、略１．０となっている（これは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュのＰ／Ｄと、概略同等である）。
【０００６】
他方、スクリュ１０３の上記第２ステージ１０５は、第１ステージ１０４から送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する機能を担っており、ガス注入装置１０８から第２ステージ１０５の後部側に対して所定秒時の期間だけ注入される所定圧力のＳＣＦ（超臨界流）ガスを、スクリュ１０３の回転によって溶融樹脂に均一に混ぜ合わせつつ、ＳＣＦガスが混合（混入）された溶融樹脂を前方に移送するようになっている。この第２ステージ１０５の長さは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長の１／４〜１／３程度の長さとなっている。
【０００７】
したがって、図３に示したスクリュ１０３の全長は、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長よりも、第２ステージ１０５の長さ分だけ長いものとなっている。
【０００８】
なお、図３に示した例では、第２ステージ１０５は、密なピッチの２条ネジで構成され、かつ、ネジ山は一部分割されたものとなっていて、このような構成をとることで、溶融樹脂に直交流を促進させて、比較的に高圧のガスを溶融樹脂中に均一に分散させるようにしている。
【０００９】
また、計量工程が完了した後は、第２ステージ１０５から第１ステージ１０４への溶融樹脂の逆流を防止するようにチェック弁１０７を働かせるために、第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ２を、第１ステージ１０４側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ１に対して、Ｐ２＞Ｐ１となるようにしており、このため、ガス注入装置１０８から第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内に注入するガスの圧力は、第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ２が第１ステージ１０４の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ１に打ち勝つように、所定圧力以上に設定されている。
【００１０】
加熱シリンダ１０２の先端側には、図示せぬ開閉弁を内蔵したノズル（チェックノズル）１０９が設けられており、射出工程時には、ノズル１０９内の開閉弁部材（閉止ニードルなど）を、弁駆動源１１０と弁駆動機構１１１とにより開放状態において、この状態でスクリュ１０３が前進駆動されることで、ガスが混合された溶融樹脂が図示せぬ金型内に射出・充填され、これにより、大気圧にある金型内でガスが急速に膨張して、樹脂中に多数の気泡のある発泡成形品が成形されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３に示し上記したようなガス発泡射出成形機は、特殊なスクリュデザインのスクリュ１０３とガス注入装置１０８を必要とするものの、型開閉系メカニズムは一般の射出成形機と同等の構成とすることができ、比較的に簡易な構成で、かつ、簡単な成形プロセスで効率よく発泡成形品を生産することができる。
【００１２】
しかしながら、先に述べたように、スクリュ１０３の全長が第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長よりも、第２ステージ１０５の長さ分だけ長くなって、マシンの全長を増大させている。また、第１ステージ１０４と第２ステージ１０５との間に圧力作動式のチェック弁１０７が設けられており、その分だけ部品点数が増す上、経時使用によるチェック弁１０７の多数回の摺動によってチェック弁１０７に摩耗が生じ、この摩耗が進行するとチェック弁１０７の交換を余儀なくされる。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ガス発泡射出成形機に用いるスクリュの全長を短くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、第２ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定した、構成をとる。
また、第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低くする。
また、第２ステージの溶融樹脂に注入されるガスは、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低い圧力の二酸化炭素とされる。
また、第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもつ。
また、第１ステージと第２ステージとの境界には、チェック弁がない構造とされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８とし、従来の第１ステージにおけるＰ／Ｄ≒１．０に較べると、第１ステージにおけるネジのピッチＰを狭く設定しているので、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができ、従来の第１ステージよりも短い長さで原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができる。したがって、スクリュの全長を、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度のものとすることができ、つまり、スクリュの全長Ｌとスクリュの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄを略２０とすることができ（換言するなら、スクリュのＬ／Ｄを、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同程度のものとすることができ）、ガス発泡射出成形機の全長を従来よりも短くすることができる。さらに、スクリュの全長が汎用スクリュの全長と略同程度になることで、スクリュの長さについての特異性がなくなり、加熱シリンダや加熱シリンダカバーなどの部材に、汎用の部材を用いることが可能となり、コスト低減に貢献することができる。また、第２ステージにおけるＰ／Ｄを１．０〜１．２として、第２ステージのＰ／Ｄを第１ステージのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージのネジのピッチＰを、第１ステージのそれよりも広くしているので）、第２ステージでは、樹脂に付与される圧縮力が第１ステージに較べると大幅に小さくなり、たとえ、第２ステージにおいて溶融樹脂にガスを注入しても、第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低くすることができる。したがって、第１ステージと第２ステージとの境界にチェック弁がない構造としても、溶融樹脂が第２ステージ側から第１ステージ側へと逆流する虞はなく、チェック弁を排することで、その分だけコストを削減することができ、かつ、摩耗によるチェック弁の交換も要しない。さらに、第２ステージにおいて溶融樹脂に注入するガス（発泡剤）を二酸化炭素としており、二酸化炭素は窒素に較べると溶融樹脂への溶解度が格段に高いので（モル単位で４〜９倍程度溶解度が高いので）、溶融樹脂に注入する二酸化炭素の圧力を低くできることに大きく貢献でき、また、二酸化炭素の溶融樹脂への溶解度が高いことにより、溶融樹脂中への二酸化炭素の均一な分散・混入（混合）が短時間で確実に達成され、以って、良好な品質の発泡成形品の成形に大きく貢献できる。さらにまた、第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもっているので、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量を自在に調整することができ、この原料樹脂の供給量の調整により、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力が調整可能となるので、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも高くすることが、より容易に達成可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図２は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるガス発泡射出成形機に係り、図１は、本実施形態のガス発泡射出成形機における射出系メカニズムの要部の構成を示す要部断正面図である。
【００１７】
図１において、１はヘッドストック（加熱シリンダ保持ブロック）、２は、ヘッドストック１にその後部側を固定・保持された加熱シリンダ、３は、加熱シリンダ２の外周に巻装されたバンドヒータ、４は、加熱シリンダ２の先端側に設けられた開閉弁付きのノズル（シャットオフノズル）、５は、加熱シリンダ２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュであり、該スクリュ５は、図示せぬ計量用サーボモータの駆動力によって回転駆動され、図示せぬ射出用サーボモータの駆動力によって直動駆動されるようになっている。
【００１８】
６は、ヘッドストック１の上に配置された、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量が調整可能な原料樹脂供給装置（ペレットフィーダ）であり、この原料樹脂供給装置６の下部から、ヘッドストック１の樹脂供給穴１ａおよび加熱シリンダ２の樹脂供給穴２ａを通じて、原料樹脂が加熱シリンダ２の後端側の内部（スクリュ５の後記する第１ステージ５ａの後部）に供給されるようになっている。なお、原料樹脂供給装置６の詳細については、図２を用いて後述する。
【００１９】
上記のスクリュ５には、第１ステージ５ａと、第２ステージ５ｂと、スクリュヘッド５ｃとが備えられており、加熱シリンダ２における第２ステージ５ｂに対応する部位には、加熱シリンダ２内に二酸化炭素を注入する（第２ステージ５ｂの溶融樹脂に対して二酸化炭素を注入する）ガス注入装置７が設けられている。
【００２０】
スクリュ５の第１ステージ５ａは、スクリュ５の回転によって、原料樹脂供給装置６から樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、第１ステージ５ａの後部に供給された原料樹脂を、バンドヒータ３により加熱された加熱シリンダ２からの熱伝達と、スクリュ５の回転による樹脂の剪断作用などの摩擦熱とより、混練・可塑化しつつ前方に移送することで溶融し、１ショット分の溶融樹脂を計量して第２ステージ５ｂ側に送り込む機能を担っている。つまり、第１ステージ５ａは、第２ステージ５ｂをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同様に、その後方から前方に向かってフィードゾーン（供給領域）、コンプレッションゾーン（圧縮領域）、メータリングゾーン（計量流域）が形成されている。
【００２１】
本実施形態では、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを、０．７〜０．８に設定してあり、このＰ／Ｄ＝０．７〜０．８は、従来のガス発泡射出成形機におけるスクリュの第１ステージのＰ／Ｄ≒１．０に較べると小さな値となっている。このように本実施形態では、第１ステージ５ａのＰ／Ｄを０．７〜０．８として、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰを従来よりも狭く設定しており、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができて、従来の第１ステージよりも短い長さで、原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができるように構成してある。そして、このことにより、第１ステージ５ａの全長を従来の第１ステージの全長よりも相当に短くすることを可能としており、第２ステージ５ｂの全長が従来の第２ステージの全長と同等であって、本実施形態のスクリュ５の全長は、従来のガス発泡射出成形機のスクリュの全長よりも、大幅に短いものとなっている。すなわち、本実施形態のガス発泡射出成形機のスクリュ５の全長は、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度の長さとなっていて、スクリュ５の全長Ｌとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは略２０となっている（このＬ／Ｄ≒２０は、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュのＬ／Ｄと同程度の値である）。
【００２２】
また、スクリュ５の第２ステージ５ｂは、第１ステージ５ａから送り込まれた溶融樹脂中に発泡剤としてのガス（ここでは二酸化炭素である）を均一に分散・混入（混合）させて、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送する機能を担っている。つまり、第２ステージ５ｂは、ガス注入装置７から第２ステージ５ｂの後部側に対して所定秒時の期間だけ注入される低圧（大気圧よりも高圧である）の二酸化炭素を、スクリュ５の回転により、溶融樹脂中に分散させて均一に混ぜ合わせつつ、この二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送するようになっている。ただし、本実施形態では、発泡剤としてのガスに二酸化炭素を用いており、二酸化炭素は窒素に較べて溶融樹脂への溶解度が格段に大きいので、第２ステージ５ｂ（スクリュ５）をさほどに回転させなくても、二酸化炭素は溶融樹脂中に簡単・容易に均一分散・混入されるようになっていて、本実施形態では、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送するのが、第２ステージ５ｂの主たる機能となっている。
【００２３】
本実施形態では、第２ステージ５ｂにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを、１．０〜１．２に設定してあり、この第２ステージ５ｂのＰ／Ｄ＝１．０〜１．２は、第１ステージ５ａのＰ／Ｄ＝０．７〜０．８よりも大きな値となっている。本実施形態では、このように、第２ステージ５ｂのＰ／Ｄを第１ステージ５ａのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージ５ｂのネジのピッチＰを、第１ステージ５ａのネジのピッチＰよりも広くしているので）、第２ステージ５ｂでは、樹脂に付与される圧縮力を第１ステージ５ａに較べると大幅に小さくすることができるようになっている。そして、本実施形態では、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に低圧の二酸化炭素を注入しても、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力（樹脂圧とガス圧とによる圧力）は、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力（樹脂圧）よりも低くなるようにしてあり、このことにより、本実施形態では、第１ステージ５ａと第２ステージ５ｂとの境界にチェック弁がない構造を採っている。
【００２４】
ここで、本実施形態では、例えば用いる原料樹脂がポリプロピレン（ＰＰ）である場合には、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の樹脂圧は３．０〜８．０ＭＰａに、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の樹脂圧は１．０〜５．０ＭＰａに、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内に注入される二酸化炭素の圧力は０．８〜１．５ＭＰａに、それぞれ設定されるようになっている。
【００２５】
なお、図１に示した開閉弁付きのノズル（シャットオフノズル）４は、複数のノズル構成パーツが一体化されたノズル外筐構造体８と、ノズル外筐構造体８内で前後進可能であると共にノズル外筐構造体８の最先端のノズル開口を閉止／開放可能な閉止ニードル９と、閉止ニードル９を駆動アーム１１を介して前後進駆動可能な弁駆動源１０とを備えている。閉止ニードル９は、射出工程時以外には閉止状態を維持されるようになっていて、射出工程時のみに開放状態をとるようになっている。
【００２６】
図１に示す構成において、計量工程時には、原料樹脂供給装置６から樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、スクリュ５の第１ステージ５ａの後部に供給された原料樹脂を、スクリュ５の回転によって、第１ステージ５ａにおいて混練・可塑化して、溶融樹脂を第１ステージ５ａ側から第２ステージ５ｂ側へと送り込む。第２ステージ５ｂ側では、ガス注入装置７から適宜のタイミングで適正量だけ注入された二酸化炭素を、溶融樹脂中に均一に分散・混入させつつ、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送する。そして、スクリュ５のスクリュヘッド５ｃの前方側に、二酸化炭素が混入された１ショット分の溶融樹脂が貯えられて、スクリュ５が所定ストロークだけ後退した時点で、計量工程が完了させられる。計量工程の完了後、所定秒時をおいた射出工程の開始タイミングの直前に至ると、開閉弁付きのノズル４の閉止ニードル９が閉止位置から開放位置へと移行させられ、この後、スクリュ５が前進駆動されることで、ノズル４から二酸化炭素が混入（混合）された溶融樹脂が金型内に射出・充填され、これにより、大気圧にある金型内で二酸化炭素が急速に膨張して、樹脂中に多数の気泡のある発泡成形品が成形されるようになっている。
【００２７】
図２は、原料樹脂供給装置（ペレットフィーダ）６の構成を示す断側面図である。図２において、２１は、ヘッドストック１上に固設された下部基体２２と下部基体２２上に固定された上部基体２３とからなる保持ブロック、２４は、上部基体２３の上部に固設されたホッパー、２３ａは、上部基体２３の内部に長手方向に沿って形成されたスクリュ収納空間、２３ｂは、ホッパー２４の下部開口とスクリュ収納空間２３ａとを連通させるように上部基体２３に穿設された樹脂供給穴、２３ｃは、スクリュ収納空間２３ａと下部基体２２の樹脂供給穴２２ａとを連通させるように上部基体２３に穿設された樹脂供給穴、２２ａは、ヘッドストック１の樹脂供給穴１ａと上部基体２３の樹脂供給穴２３ｃとを連通させるように下部基体２２に穿設された樹脂供給穴、２５は、スクリュ収納空間２３ａ内に回転可能であるように配設されたスクリュ、２６は、上部基体２３に取り付けられ、スクリュ２５を回転駆動する減速ギヤ機構付きの供給制御モータである。
【００２８】
図２に示す構成において、ホッパー２４の下部開口から樹脂供給穴２３ｂを通じてスクリュ収納空間２３ａ内に落下・供給された原料樹脂（樹脂ペレット）は、供給制御モータ２６によって回転駆動されるスクリュ２５の回転によるネジ送り作用によって、スクリュ収納空間２３ａ内を樹脂供給穴２３ｃ方向に移送され、樹脂供給穴２３ｃの上方に達した原料樹脂は、樹脂供給穴２３ｃ、樹脂供給穴２２ａ、樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、加熱シリンダ２の後部内（スクリュ５の第１ステージ５ａの後部）に供給されるようになっている。
【００２９】
本実施形態では、ガス発泡射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラが、供給制御モータ２６の回転速度や回転タイミングなどを制御するようになっており、これによって、原料樹脂供給装置６からスクリュ５の第１ステージ５ａの後部に供給される原料樹脂の供給量を、自在に調整することができるようになっている。
【００３０】
以上のように本実施形態では、スクリュ５が第１ステージ５ａと第２ステージ５ｂとをもつガス発泡射出成形機において、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８とし、従来の第１ステージにおけるＰ／Ｄ≒１．０に較べると、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰを狭く設定しているので、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができ、従来の第１ステージよりも短い長さで原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができる。したがって、スクリュ５の全長を、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度のものとすることが可能となり、つまり、スクリュ５の全長Ｌとスクリュの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄを略２０とすることが可能となり（換言するなら、スクリュ５のＬ／Ｄを、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同程度のものとすることが可能となり）、ガス発泡射出成形機の全長を従来よりも短くすることに大きく貢献できる。さらに、スクリュ５の全長が汎用スクリュの全長と略同程度になることで、スクリュ５の長さについての特異性がなくなり、加熱シリンダ２や加熱シリンダカバーなどの部材に、汎用の部材を用いることが可能となり、コスト低減に貢献することができる。また、第２ステージ５ｂにおけるＰ／Ｄを１．０〜１．２として、第２ステージ５ｂのＰ／Ｄを第１ステージ５ａのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージ５ｂのネジのピッチＰを、第１ステージ５ａのそれよりも広くしているので）、第２ステージ５ｂでは、樹脂に付与される圧縮力が第１ステージ５ａに較べると大幅に小さくなり、たとえ、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に二酸化炭素を注入しても、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力を、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力よりも低くすることができる。したがって、第１ステージ５ａと第２ステージと５ｂの境界にチェック弁がない構造としても、溶融樹脂が第２ステージ５ｂ側から第１ステージ５ａ側へと逆流する虞はなく、チェック弁を排することで、その分だけコストを削減することができ、かつ、摩耗によるチェック弁の交換も要しない。さらに、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に注入するガス（発泡剤）を二酸化炭素としており、二酸化炭素は窒素に較べると溶融樹脂への溶解度が格段に高いので（モル単位で４〜９倍程度溶解度が高いので）、溶融樹脂に注入する二酸化炭素の圧力を低くできることに大きく貢献でき、また、二酸化炭素の溶融樹脂への溶解度が高いことにより、溶融樹脂中への二酸化炭素の均一な分散・混入が短時間で確実に達成され、以って、良好な品質の発泡成形品の成形に大きく貢献できる。さらにまた、第１ステージ５ａの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置６は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもっているので、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量を自在に調整することができ、この原料樹脂の供給量の調整により、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力が調整可能となるので、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力を第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力よりも高くすることが、より容易に達成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス発泡射出成形機における、射出系メカニズムの要部の構成を示す要部断正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガス発泡射出成形機における、原料樹脂供給装置の構成を示す断側面図である。
【図３】従来のガス発泡射出成形機における、射出系メカニズムの要部の構成例を示す要部断正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ ヘッドストック
１ａ 樹脂供給穴
２ 加熱シリンダ
２ａ 樹脂供給穴
３ バンドヒータ
４ 開閉弁付きのノズル
５ スクリュ
５ａ 第１ステージ
５ｂ 第２ステージ
５ｃ スクリュヘッド
６ 原料樹脂供給装置
７ ガス注入装置
８ ノズル外筐構造体
９ 閉止ニードル
１０ 弁駆動源
１１ 駆動アーム
２１ 保持ブロック
２２ 下部基体
２２ａ 樹脂供給穴
２３ 上部基体
２３ａ スクリュ収納空間
２３ｂ 樹脂供給穴
２３ｃ 樹脂供給穴
２４ ホッパー
２５ スクリュ
２６ 供給制御モータ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリュが、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを、有するガス発泡射出成形機に関する。
【背景技術】
【０００２】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュが、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機は公知であり、このようなガス発泡射出成形機用のスクリュは、例えば、特開２００５−１３８８号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００３】
図３は、従来のガス発泡射出成形機における射出系メカニズムの要部の構成例を示す要部断正面図である。図３において、１０１はヘッドストック（加熱シリンダ保持ブロック）、１０２は、ヘッドストック１０１にその後部側を固定・保持された加熱シリンダ、１０３は、加熱シリンダ１０２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュであり、該スクリュ１０３は、図示せぬ計量用サーボモータの駆動力によって回転駆動され、図示せぬ射出用サーボモータの駆動力によって直動駆動されるようになっている。
【０００４】
上記のスクリュ１０３には、第１ステージ１０４と、第２ステージ１０５と、スクリュヘッド１０６とが備えられており、第１ステージ１０４と第２ステージ１０５との間には、溶融樹脂が第２ステージ１０５から第１ステージ１０４へと逆流することを防止するための、圧力作動式のチェック弁（逆流防止弁）１０７が設けられている。
【０００５】
スクリュ１０３の上記第１ステージ１０４は、スクリュ１０３の回転によって、図示せぬホッパーからヘッドストック１０１の樹脂供給穴１０１ａおよび加熱シリンダ１０２の樹脂供給穴１０２ａを通じて、第１ステージ１０４の後部に供給された原料樹脂（樹脂ペレット）を、バンドヒータにより加熱された加熱シリンダ１０２からの熱伝達と、スクリュ１０３の回転による樹脂の剪断作用などの摩擦熱とより、混練・可塑化しつつ前方に移送することで溶融し、１ショット分の溶融樹脂を計量して上記第２ステージ１０５側に送り込む機能を担っている。つまり、第１ステージ１０４には、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同様に、その後方から前方に向かってフィードゾーン（供給領域）、コンプレッションゾーン（圧縮領域）、メータリングゾーン（計量領域）が形成されており、第１ステージ１０４の長さとスクリュヘッドの長さを足し合わせた長さは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と概略同一の長さとなっている。なお、第１ステージ１０４におけるネジのピッチＰとスクリュ１０３の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄは、略１．０となっている（これは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュのＰ／Ｄと、概略同等である）。
【０００６】
他方、スクリュ１０３の上記第２ステージ１０５は、第１ステージ１０４から送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する機能を担っており、ガス注入装置１０８から第２ステージ１０５の後部側に対して所定秒時の期間だけ注入される所定圧力のＳＣＦ（超臨界流）ガスを、スクリュ１０３の回転によって溶融樹脂に均一に混ぜ合わせつつ、ＳＣＦガスが混合（混入）された溶融樹脂を前方に移送するようになっている。この第２ステージ１０５の長さは、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長の１／４〜１／３程度の長さとなっている。
【０００７】
したがって、図３に示したスクリュ１０３の全長は、第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長よりも、第２ステージ１０５の長さ分だけ長いものとなっている。
【０００８】
なお、図３に示した例では、第２ステージ１０５は、密なピッチの２条ネジで構成され、かつ、ネジ山は一部分割されたものとなっていて、このような構成をとることで、溶融樹脂に直交流を促進させて、比較的に高圧のガスを溶融樹脂中に均一に分散させるようにしている。
【０００９】
また、計量工程が完了した後は、第２ステージ１０５から第１ステージ１０４への溶融樹脂の逆流を防止するようにチェック弁１０７を働かせるために、第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ２を、第１ステージ１０４側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ１に対して、Ｐ２＞Ｐ１となるようにしており、このため、ガス注入装置１０８から第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内に注入するガスの圧力は、第２ステージ１０５側の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ２が第１ステージ１０４の加熱シリンダ１０２内の圧力Ｐ１に打ち勝つように、所定圧力以上に設定されている。
【００１０】
加熱シリンダ１０２の先端側には、図示せぬ開閉弁を内蔵したノズル（チェックノズル）１０９が設けられており、射出工程時には、ノズル１０９内の開閉弁部材（閉止ニードルなど）を、弁駆動源１１０と弁駆動機構１１１とにより開放状態において、この状態でスクリュ１０３が前進駆動されることで、ガスが混合された溶融樹脂が図示せぬ金型内に射出・充填され、これにより、大気圧にある金型内でガスが急速に膨張して、樹脂中に多数の気泡のある発泡成形品が成形されるようになっている。
【特許文献１】特開２００５−１３８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
図３に示し上記したようなガス発泡射出成形機は、特殊なスクリュデザインのスクリュ１０３とガス注入装置１０８を必要とするものの、型開閉系メカニズムは一般の射出成形機と同等の構成とすることができ、比較的に簡易な構成で、かつ、簡単な成形プロセスで効率よく発泡成形品を生産することができる。
【００１２】
しかしながら、先に述べたように、スクリュ１０３の全長が第２ステージ１０５をもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長よりも、第２ステージ１０５の長さ分だけ長くなって、マシンの全長を増大させている。また、第１ステージ１０４と第２ステージ１０５との間に圧力作動式のチェック弁１０７が設けられており、その分だけ部品点数が増す上、経時使用によるチェック弁１０７の多数回の摺動によってチェック弁１０７に摩耗が生じ、この摩耗が進行するとチェック弁１０７の交換を余儀なくされる。
【００１３】
本発明は上記の点に鑑みなされたもので、その目的とするところは、ガス発泡射出成形機に用いるスクリュの全長を短くすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記した目的を達成するため、加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージに対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、第２ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定した、構成をとる。
また、第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低くする。
また、第２ステージの溶融樹脂に注入されるガスは、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低い圧力の二酸化炭素とされる。
また、第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもつ。
また、第１ステージと第２ステージとの境界には、チェック弁がない構造とされる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、第１ステージにおけるネジのピッチＰとスクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８とし、従来の第１ステージにおけるＰ／Ｄ≒１．０に較べると、第１ステージにおけるネジのピッチＰを狭く設定しているので、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができ、従来の第１ステージよりも短い長さで原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができる。したがって、スクリュの全長を、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度のものとすることができ、つまり、スクリュの全長Ｌとスクリュの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄを略２０とすることができ（換言するなら、スクリュのＬ／Ｄを、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同程度のものとすることができ）、ガス発泡射出成形機の全長を従来よりも短くすることができる。さらに、スクリュの全長が汎用スクリュの全長と略同程度になることで、スクリュの長さについての特異性がなくなり、加熱シリンダや加熱シリンダカバーなどの部材に、汎用の部材を用いることが可能となり、コスト低減に貢献することができる。また、第２ステージにおけるＰ／Ｄを１．０〜１．２として、第２ステージのＰ／Ｄを第１ステージのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージのネジのピッチＰを、第１ステージのそれよりも広くしているので）、第２ステージでは、樹脂に付与される圧縮力が第１ステージに較べると大幅に小さくなり、たとえ、第２ステージにおいて溶融樹脂にガスを注入しても、第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも低くすることができる。したがって、第１ステージと第２ステージとの境界にチェック弁がない構造としても、溶融樹脂が第２ステージ側から第１ステージ側へと逆流する虞はなく、チェック弁を排することで、その分だけコストを削減することができ、かつ、摩耗によるチェック弁の交換も要しない。さらに、第２ステージにおいて溶融樹脂に注入するガス（発泡剤）を二酸化炭素としており、二酸化炭素は窒素に較べると溶融樹脂への溶解度が格段に高いので（モル単位で４〜９倍程度溶解度が高いので）、溶融樹脂に注入する二酸化炭素の圧力を低くできることに大きく貢献でき、また、二酸化炭素の溶融樹脂への溶解度が高いことにより、溶融樹脂中への二酸化炭素の均一な分散・混入（混合）が短時間で確実に達成され、以って、良好な品質の発泡成形品の成形に大きく貢献できる。さらにまた、第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもっているので、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量を自在に調整することができ、この原料樹脂の供給量の調整により、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力が調整可能となるので、第１ステージ側の加熱シリンダ内の圧力を第２ステージ側の加熱シリンダ内の圧力よりも高くすることが、より容易に達成可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図面を用いて説明する。
図１〜図２は、本発明の一実施形態（以下、本実施形態と記す）によるガス発泡射出成形機に係り、図１は、本実施形態のガス発泡射出成形機における射出系メカニズムの要部の構成を示す要部断正面図である。
【００１７】
図１において、１はヘッドストック（加熱シリンダ保持ブロック）、２は、ヘッドストック１にその後部側を固定・保持された加熱シリンダ、３は、加熱シリンダ２の外周に巻装されたバンドヒータ、４は、加熱シリンダ２の先端側に設けられた開閉弁付きのノズル（シャットオフノズル）、５は、加熱シリンダ２内に回転並びに前後進可能であるように配設されたスクリュであり、該スクリュ５は、図示せぬ計量用サーボモータの駆動力によって回転駆動され、図示せぬ射出用サーボモータの駆動力によって直動駆動されるようになっている。
【００１８】
６は、ヘッドストック１の上に配置された、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量が調整可能な原料樹脂供給装置（ペレットフィーダ）であり、この原料樹脂供給装置６の下部から、ヘッドストック１の樹脂供給穴１ａおよび加熱シリンダ２の樹脂供給穴２ａを通じて、原料樹脂が加熱シリンダ２の後端側の内部（スクリュ５の後記する第１ステージ５ａの後部）に供給されるようになっている。なお、原料樹脂供給装置６の詳細については、図２を用いて後述する。
【００１９】
上記のスクリュ５には、第１ステージ５ａと、第２ステージ５ｂと、スクリュヘッド５ｃとが備えられており、加熱シリンダ２における第２ステージ５ｂに対応する部位には、加熱シリンダ２内に二酸化炭素を注入する（第２ステージ５ｂの溶融樹脂に対して二酸化炭素を注入する）ガス注入装置７が設けられている。
【００２０】
スクリュ５の第１ステージ５ａは、スクリュ５の回転によって、原料樹脂供給装置６から樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、第１ステージ５ａの後部に供給された原料樹脂を、バンドヒータ３により加熱された加熱シリンダ２からの熱伝達と、スクリュ５の回転による樹脂の剪断作用などの摩擦熱とより、混練・可塑化しつつ前方に移送することで溶融し、１ショット分の溶融樹脂を計量して第２ステージ５ｂ側に送り込む機能を担っている。つまり、第１ステージ５ａは、第２ステージ５ｂをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同様に、その後方から前方に向かってフィードゾーン（供給領域）、コンプレッションゾーン（圧縮領域）、メータリングゾーン（計量流域）が形成されている。
【００２１】
本実施形態では、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを、０．７〜０．８に設定してあり、このＰ／Ｄ＝０．７〜０．８は、従来のガス発泡射出成形機におけるスクリュの第１ステージのＰ／Ｄ≒１．０に較べると小さな値となっている。このように本実施形態では、第１ステージ５ａのＰ／Ｄを０．７〜０．８として、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰを従来よりも狭く設定しており、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができて、従来の第１ステージよりも短い長さで、原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができるように構成してある。そして、このことにより、第１ステージ５ａの全長を従来の第１ステージの全長よりも相当に短くすることを可能としており、第２ステージ５ｂの全長が従来の第２ステージの全長と同等であって、本実施形態のスクリュ５の全長は、従来のガス発泡射出成形機のスクリュの全長よりも、大幅に短いものとなっている。すなわち、本実施形態のガス発泡射出成形機のスクリュ５の全長は、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度の長さとなっていて、スクリュ５の全長Ｌとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＬ／Ｄは略２０となっている（このＬ／Ｄ≒２０は、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュのＬ／Ｄと同程度の値である）。
【００２２】
また、スクリュ５の第２ステージ５ｂは、第１ステージ５ａから送り込まれた溶融樹脂中に発泡剤としてのガス（ここでは二酸化炭素である）を均一に分散・混入（混合）させて、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送する機能を担っている。つまり、第２ステージ５ｂは、ガス注入装置７から第２ステージ５ｂの後部側に対して所定秒時の期間だけ注入される低圧（大気圧よりも高圧である）の二酸化炭素を、スクリュ５の回転により、溶融樹脂中に分散させて均一に混ぜ合わせつつ、この二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送するようになっている。ただし、本実施形態では、発泡剤としてのガスに二酸化炭素を用いており、二酸化炭素は窒素に較べて溶融樹脂への溶解度が格段に大きいので、第２ステージ５ｂ（スクリュ５）をさほどに回転させなくても、二酸化炭素は溶融樹脂中に簡単・容易に均一分散・混入されるようになっていて、本実施形態では、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送するのが、第２ステージ５ｂの主たる機能となっている。
【００２３】
本実施形態では、第２ステージ５ｂにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを、１．０〜１．２に設定してあり、この第２ステージ５ｂのＰ／Ｄ＝１．０〜１．２は、第１ステージ５ａのＰ／Ｄ＝０．７〜０．８よりも大きな値となっている。本実施形態では、このように、第２ステージ５ｂのＰ／Ｄを第１ステージ５ａのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージ５ｂのネジのピッチＰを、第１ステージ５ａのネジのピッチＰよりも広くしているので）、第２ステージ５ｂでは、樹脂に付与される圧縮力を第１ステージ５ａに較べると大幅に小さくすることができるようになっている。そして、本実施形態では、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に低圧の二酸化炭素を注入しても、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力（樹脂圧とガス圧とによる圧力）は、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力（樹脂圧）よりも低くなるようにしてあり、このことにより、本実施形態では、第１ステージ５ａと第２ステージ５ｂとの境界にチェック弁がない構造を採っている。
【００２４】
ここで、本実施形態では、例えば用いる原料樹脂がポリプロピレン（ＰＰ）である場合には、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の樹脂圧は３．０〜８．０ＭＰａに、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の樹脂圧は１．０〜５．０ＭＰａに、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内に注入される二酸化炭素の圧力は０．８〜１．５ＭＰａに、それぞれ設定されるようになっている。
【００２５】
なお、図１に示した開閉弁付きのノズル（シャットオフノズル）４は、複数のノズル構成パーツが一体化されたノズル外筐構造体８と、ノズル外筐構造体８内で前後進可能であると共にノズル外筐構造体８の最先端のノズル開口を閉止／開放可能な閉止ニードル９と、閉止ニードル９を駆動アーム１１を介して前後進駆動可能な弁駆動源１０とを備えている。閉止ニードル９は、射出工程時以外には閉止状態を維持されるようになっていて、射出工程時のみに開放状態をとるようになっている。
【００２６】
図１に示す構成において、計量工程時には、原料樹脂供給装置６から樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、スクリュ５の第１ステージ５ａの後部に供給された原料樹脂を、スクリュ５の回転によって、第１ステージ５ａにおいて混練・可塑化して、溶融樹脂を第１ステージ５ａ側から第２ステージ５ｂ側へと送り込む。第２ステージ５ｂ側では、ガス注入装置７から適宜のタイミングで適正量だけ注入された二酸化炭素を、溶融樹脂中に均一に分散・混入させつつ、二酸化炭素が混入された溶融樹脂を前方に移送する。そして、スクリュ５のスクリュヘッド５ｃの前方側に、二酸化炭素が混入された１ショット分の溶融樹脂が貯えられて、スクリュ５が所定ストロークだけ後退した時点で、計量工程が完了させられる。計量工程の完了後、所定秒時をおいた射出工程の開始タイミングの直前に至ると、開閉弁付きのノズル４の閉止ニードル９が閉止位置から開放位置へと移行させられ、この後、スクリュ５が前進駆動されることで、ノズル４から二酸化炭素が混入（混合）された溶融樹脂が金型内に射出・充填され、これにより、大気圧にある金型内で二酸化炭素が急速に膨張して、樹脂中に多数の気泡のある発泡成形品が成形されるようになっている。
【００２７】
図２は、原料樹脂供給装置（ペレットフィーダ）６の構成を示す断側面図である。図２において、２１は、ヘッドストック１上に固設された下部基体２２と下部基体２２上に固定された上部基体２３とからなる保持ブロック、２４は、上部基体２３の上部に固設されたホッパー、２３ａは、上部基体２３の内部に長手方向に沿って形成されたスクリュ収納空間、２３ｂは、ホッパー２４の下部開口とスクリュ収納空間２３ａとを連通させるように上部基体２３に穿設された樹脂供給穴、２３ｃは、スクリュ収納空間２３ａと下部基体２２の樹脂供給穴２２ａとを連通させるように上部基体２３に穿設された樹脂供給穴、２２ａは、ヘッドストック１の樹脂供給穴１ａと上部基体２３の樹脂供給穴２３ｃとを連通させるように下部基体２２に穿設された樹脂供給穴、２５は、スクリュ収納空間２３ａ内に回転可能であるように配設されたスクリュ、２６は、上部基体２３に取り付けられ、スクリュ２５を回転駆動する減速ギヤ機構付きの供給制御モータである。
【００２８】
図２に示す構成において、ホッパー２４の下部開口から樹脂供給穴２３ｂを通じてスクリュ収納空間２３ａ内に落下・供給された原料樹脂（樹脂ペレット）は、供給制御モータ２６によって回転駆動されるスクリュ２５の回転によるネジ送り作用によって、スクリュ収納空間２３ａ内を樹脂供給穴２３ｃ方向に移送され、樹脂供給穴２３ｃの上方に達した原料樹脂は、樹脂供給穴２３ｃ、樹脂供給穴２２ａ、樹脂供給穴１ａ、樹脂供給穴２ａを通じて、加熱シリンダ２の後部内（スクリュ５の第１ステージ５ａの後部）に供給されるようになっている。
【００２９】
本実施形態では、ガス発泡射出成形機全体の制御を司る図示せぬコントローラが、供給制御モータ２６の回転速度や回転タイミングなどを制御するようになっており、これによって、原料樹脂供給装置６からスクリュ５の第１ステージ５ａの後部に供給される原料樹脂の供給量を、自在に調整することができるようになっている。
【００３０】
以上のように本実施形態では、スクリュ５が第１ステージ５ａと第２ステージ５ｂとをもつガス発泡射出成形機において、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰとスクリュ５の直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８とし、従来の第１ステージにおけるＰ／Ｄ≒１．０に較べると、第１ステージ５ａにおけるネジのピッチＰを狭く設定しているので、これにより、従来の第１ステージよりも大きな圧縮力を樹脂に付与することができ、従来の第１ステージよりも短い長さで原料樹脂を混練・可塑化して溶融させることができる。したがって、スクリュ５の全長を、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュの全長と、略同程度のものとすることが可能となり、つまり、スクリュ５の全長Ｌとスクリュの直径Ｄとの比であるＬ／Ｄを略２０とすることが可能となり（換言するなら、スクリュ５のＬ／Ｄを、第２ステージをもたない一般的なインラインスクリュ式射出成形機のスクリュと同程度のものとすることが可能となり）、ガス発泡射出成形機の全長を従来よりも短くすることに大きく貢献できる。さらに、スクリュ５の全長が汎用スクリュの全長と略同程度になることで、スクリュ５の長さについての特異性がなくなり、加熱シリンダ２や加熱シリンダカバーなどの部材に、汎用の部材を用いることが可能となり、コスト低減に貢献することができる。また、第２ステージ５ｂにおけるＰ／Ｄを１．０〜１．２として、第２ステージ５ｂのＰ／Ｄを第１ステージ５ａのＰ／Ｄよりも大きくしているので（第２ステージ５ｂのネジのピッチＰを、第１ステージ５ａのそれよりも広くしているので）、第２ステージ５ｂでは、樹脂に付与される圧縮力が第１ステージ５ａに較べると大幅に小さくなり、たとえ、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に二酸化炭素を注入しても、第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力を、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力よりも低くすることができる。したがって、第１ステージ５ａと第２ステージと５ｂの境界にチェック弁がない構造としても、溶融樹脂が第２ステージ５ｂ側から第１ステージ５ａ側へと逆流する虞はなく、チェック弁を排することで、その分だけコストを削減することができ、かつ、摩耗によるチェック弁の交換も要しない。さらに、第２ステージ５ｂにおいて溶融樹脂に注入するガス（発泡剤）を二酸化炭素としており、二酸化炭素は窒素に較べると溶融樹脂への溶解度が格段に高いので（モル単位で４〜９倍程度溶解度が高いので）、溶融樹脂に注入する二酸化炭素の圧力を低くできることに大きく貢献でき、また、二酸化炭素の溶融樹脂への溶解度が高いことにより、溶融樹脂中への二酸化炭素の均一な分散・混入が短時間で確実に達成され、以って、良好な品質の発泡成形品の成形に大きく貢献できる。さらにまた、第１ステージ５ａの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置６は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもっているので、原料樹脂（樹脂ペレット）の供給量を自在に調整することができ、この原料樹脂の供給量の調整により、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力が調整可能となるので、第１ステージ５ａ側の加熱シリンダ２内の圧力を第２ステージ５ｂ側の加熱シリンダ２内の圧力よりも高くすることが、より容易に達成可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係るガス発泡射出成形機における、射出系メカニズムの要部の構成を示す要部断正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るガス発泡射出成形機における、原料樹脂供給装置の構成を示す断側面図である。
【図３】従来のガス発泡射出成形機における、射出系メカニズムの要部の構成例を示す要部断正面図である。
【符号の説明】
【００３２】
１ ヘッドストック
１ａ 樹脂供給穴
２ 加熱シリンダ
２ａ 樹脂供給穴
３ バンドヒータ
４ 開閉弁付きのノズル
５ スクリュ
５ａ 第１ステージ
５ｂ 第２ステージ
５ｃ スクリュヘッド
６ 原料樹脂供給装置
７ ガス注入装置
８ ノズル外筐構造体
９ 閉止ニードル
１０ 弁駆動源
１１ 駆動アーム
２１ 保持ブロック
２２ 下部基体
２２ａ 樹脂供給穴
２３ 上部基体
２３ａ スクリュ収納空間
２３ｂ 樹脂供給穴
２３ｃ 樹脂供給穴
２４ ホッパー
２５ スクリュ
２６ 供給制御モータ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージの溶融樹脂に対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージにおけるネジのピッチＰと前記スクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、前記第２ステージにおけるネジのピッチＰと前記スクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定したことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第２ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力を、前記第１ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力よりも低くしたことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項３】
請求項２に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第２ステージの溶融樹脂に注入されるガスは、前記第１ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力よりも低い圧力の二酸化炭素であることを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項４】
請求項２または３に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもつことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項５】
請求項２または３に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージと前記第２ステージとの境界には、チェック弁がない構造とされたことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項１】
加熱シリンダ内に回転並びに前後進可能に配設されたスクリュを有し、該スクリュは、原料樹脂を混練・可塑化して溶融樹脂とする第１ステージと、該第１ステージから送り込まれた溶融樹脂にガスを混合する第２ステージとを有し、該第２ステージの溶融樹脂に対してガスを注入するガス注入装置が設けられて、ガスが混合された溶融樹脂を金型内に射出・充填することにより、発泡成形品を得るようにしたガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージにおけるネジのピッチＰと前記スクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを０．７〜０．８に設定し、前記第２ステージにおけるネジのピッチＰと前記スクリュの直径Ｄとの比であるＰ／Ｄを１．０〜１．２に設定したことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項２】
請求項１に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第２ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力を、前記第１ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力よりも低くしたことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項３】
請求項２に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第２ステージの溶融樹脂に注入されるガスは、前記第１ステージ側の前記加熱シリンダ内の圧力よりも低い圧力の二酸化炭素であることを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項４】
請求項２または３に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージの後部に原料樹脂を供給する原料樹脂供給装置は、供給する原料樹脂の量を調整可能な機能をもつことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【請求項５】
請求項２または３に記載のガス発泡射出成形機において、
前記第１ステージと前記第２ステージとの境界には、チェック弁がない構造とされたことを特徴とするガス発泡射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１６６４６３（Ｐ２００９−１６６４６３Ａ）
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０５０３（Ｐ２００８−１０５０３）
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月３０日（２００９．７．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]