発泡性プラスチック成形体の製造方法、発泡性プラスチック成形体、及び射出成形機
【課題】発泡剤が添加されている樹脂原料を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法、該発泡性プラスチック、並びに該製造方法に使用する射出成形機を提供する。
【解決手段】化学発泡剤が添加されている樹脂原料を射出成形機１の原料供給部２１からシリンダ２内へ供給し、この際該樹脂原料は溶融しつつスクリュ３に設けられている中央部逆流防止弁５及び先端部逆流防止弁６を前方に押し開いてシリンダ２の先端側へ移動し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁６と該シリンダ２のノズル２２との間に充填した後、該スクリュ３の回転作動を終了し、さらに該先端部逆流防止弁６及び該中央部逆流防止弁５を閉状態に維持したまま該ノズル２２と該先端部逆流防止弁６との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、該計量待機工程に続いて、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に貯留した樹脂原料を金型１０Ａのキャビティ１４に射出する射出工程と、を実行するようにした。
【解決手段】化学発泡剤が添加されている樹脂原料を射出成形機１の原料供給部２１からシリンダ２内へ供給し、この際該樹脂原料は溶融しつつスクリュ３に設けられている中央部逆流防止弁５及び先端部逆流防止弁６を前方に押し開いてシリンダ２の先端側へ移動し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁６と該シリンダ２のノズル２２との間に充填した後、該スクリュ３の回転作動を終了し、さらに該先端部逆流防止弁６及び該中央部逆流防止弁５を閉状態に維持したまま該ノズル２２と該先端部逆流防止弁６との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、該計量待機工程に続いて、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に貯留した樹脂原料を金型１０Ａのキャビティ１４に射出する射出工程と、を実行するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法、該製造方法によって製造された発泡性プラスチック成形体、及び該製造方法に使用される射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を使用した発泡性プラスチック組成物の製造方法は、既に開示されている（特許文献１参照）。該特許文献１に開示されている発泡性プラスチック組成物は、熱可塑性プラスチックと化学発泡剤とを用いており、該熱可塑性プラスチックとしてポリプロピレン、ポリエチレン等が例示され、該化学発泡剤として炭酸アンモニウムならびに重炭酸ソーダ等の無機化合物及びアゾ化合物、スルホヒドラジド化合物等が例示されている。上記構成は、化学発泡剤をあらかじめ添加した樹脂原料をホッパー等の原料供給部を介して射出成形機のシリンダ内に投入し、該シリンダ内で該樹脂原料を溶融混練して、そのまま金型に射出することができる構成であるため、該発泡性プラスチック組成物の製造工程が簡便で、かつ射出成形機の構造が複雑とならない利点がある。
【０００３】
また、上記構成以外に、発泡成形として、炭酸ガスや窒素ガス等の不活性ガスを溶融した合成樹脂中に溶解させて、その後金型内に射出して樹脂内に気泡を無数に形成するものが開示されている（特許文献２参照）。さらに、該特許文献２には、可塑化スクリュと撹拌スクリュとの間に、第一の逆流防止機構と、射出ノズルと撹拌スクリュとの間に、第二の逆流防止機構とを備えた射出成形機が開示されている。上記構成は、第一の逆流防止機構によって発泡剤（炭酸ガス）が逆流することを防止することができ、第二の逆流防止機構によって発泡剤溶解樹脂が逆流することを防止することができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３００３９１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された成形体は、上記利点があるものの、比較的低発泡倍率の成形体（ストラクチャルフォーム）であり、射出時の圧力差が小さいため、高発泡倍率（例えば３〜５倍）の発泡性プラスチック組成物は得られにくいという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２の構成は、溶融状態の樹脂原料が充填されるシリンダに対して、別途、不活性ガスを供給する機構を付加する必要があるため、射出成形機の構造が複雑化してコスト高となったり、また該射出成形機において消耗部品（例えば逆流防止機構にかかる部品）の交換等が面倒となってメンテナンスに多大な労力等を要したりするという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、製造工程および射出成形機の簡素化を図るべく化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用して発泡性プラスチック成形体を得ることを前提とし、射出時の圧力差を大きくすることにより高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を効率良く安定して製造できる製造方法、並びに該製造方法に使用する射出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、温度制御可能なシリンダ内にスクリュが駆動手段によって回転可能および前進後退可能に内設され、該シリンダの根端部には原料供給部が配置され、該シリンダの先端には開閉弁が配設されたノズルが形成され、さらに、該スクリュの先端部には先端部逆流防止弁が配置され、該スクリュの中央部には中央部逆流防止弁が配置されている射出成形機を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法であって、該ノズルの開閉弁を閉状態とし、かつ該スクリュを最前位置に設定した状態で、該スクリュを駆動手段により回転作動させると共に、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を該原料供給部から該シリンダ内へ供給し、該樹脂原料を該シリンダ内において加熱溶融混練しながら該シリンダの先端側へ送り、この際該樹脂原料は溶融しつつ該中央部逆流防止弁及び該先端部逆流防止弁を前方に押し開いてシリンダの先端側へ移動し、さらに該樹脂原料をほぼ完全に溶融混練した状態で該シリンダの先端部に充填していき、この際該スクリュは後退し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁と該シリンダのノズルとの間に充填した後、該スクリュの回転作動を終了し、この際該スクリュの後退は停止し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、かつ該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、さらに該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま該シリンダのノズルと該先端部逆流防止弁との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、該計量待機工程に続いて、該ノズルの開閉弁を開状態とし、かつ該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま、該スクリュを駆動手段により前進させて、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に貯留した樹脂原料を金型のキャビティに射出する射出工程と、を含むことを特徴とする発泡性プラスチック成形体の製造方法である。
【０００９】
上記計量待機工程において、スクリュの回転作動が終了すると、樹脂原料のシリンダ先端側への移動が停止し、これにより先端部逆流防止弁は該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって後方に押されて閉状態となる。このため、該先端部逆流防止弁により、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に存在する樹脂原料はシリンダの根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は減圧されない。また、該中央部逆流防止弁も、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって後方に押されて閉状態となる。このため、該中央逆流防止弁により、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間に存在する樹脂原料はシリンダの根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力は減圧されない。したがって、本発明にあっては、シリンダ内において樹脂原料を高い圧力で圧縮状態とし、これを維持することが可能となり、該樹脂原料を射出した時の圧力差が大きくなって極めて高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を提供することが可能となる。
【００１０】
また、上記射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は、１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定されていることが望ましい。
【００１１】
上記構成とすると、射出直前において樹脂原料がシリンダ内で好適な圧縮状態となり、高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を安定して得ることができる。
【００１２】
また、上記発泡性プラスチック成形体の製造方法において、上記計量待機工程と上記射出工程との間に、該ノズルの開閉弁を閉状態としたまま該スクリュを駆動手段によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力を、該計量待機工程における該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力より高くする予備加圧工程を更に追加してもよい。
【００１３】
上記構成とすると、樹脂原料を射出する直前において、シリンダ内の内部圧力を確実に高めることができるため、より安定的に射出時の圧力差を大きくすることができる。
【００１４】
また、金型のキャビティ内に樹脂原料を射出した際に該キャビティを拡大するようにしてもよい。
【００１５】
上記構成としては、例えばコアバック式があり、より一層高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を得ることが出来る。
【００１６】
また本発明は、上記製造方法で製造された発泡性プラスチック成形体であって、発泡倍率が、２．５倍〜５倍であることを特徴とする発泡性プラスチック成形体である。
【００１７】
このように本発明の製造方法により得られる発泡性プラスチック成形体は、低発泡倍率の成形体（ストラクチャルフォーム）よりも高い発泡倍率の成形体となる。
【００１８】
また、上記発泡性プラスチック成形体にあっては、熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が使用され、溶融温度が２３０℃以下であることが望ましい。
【００１９】
上記配合比とすることにより、高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を安定して得ることができる。
【００２０】
また本発明は、上記製造方法に使用される射出成形機であって、前記スクリュは、中央部逆流防止弁より根端側におけるフライトがある部分の長さを基準とする、中央部逆流防止弁と先端部逆流防止弁との間におけるフライトがある部分の長さの比率が、１５〜５０％に設定されていることを特徴とする射出成形機である。
【００２１】
上記構成とすると、該原料供給部と該中央部逆流防止弁との間で樹脂原料を十分に溶融状態として化学発泡剤を樹脂に溶解させて混練することができる。
【００２２】
また、中央部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積は、先端部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積より大きいことが望ましい。
【００２３】
上記構成にあって、中央部逆流防止弁よりもシリンダ根端側において完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していた場合でも、該ペレット状の原料を含む樹脂原料は円滑に該中央部逆流防止弁を通過することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、射出時の圧力差を大きくすることができるため、化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用した場合にも高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を製造することができる。また、本発明は、従来よりも高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を製造することができ、しかも簡易構造である射出成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】射出成形機の断面図
【図２】ａ）は中央部逆流防止弁の拡大図、ｂ）は先端部逆流防止弁の拡大図
【図３】発泡性プラスチック成形体の製造工程（コアバック方式）を示す説明図
【図４】他の形態の発泡性プラスチック成形体の製造工程（非コアバック方式）を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明にかかる射出成形機を添付図に従って説明する。
〔射出成形機〕
図１等に示すように、射出成形機１は、シリンダ２を備えている。該シリンダ２の外面には、複数の加熱部２３が取り付けられており、該シリンダ２内は温度制御可能となっている。また、該シリンダ２の根端部には、ホッパーを備えた原料供給部２１が設けられている。さらに該シリンダ２の先端部には、開閉弁２２Ａが配設されたノズル２２が形成されている。
【００２７】
前記シリンダ２内には、回転可能および前進後退可能にスクリュ３が内設されている。該スクリュ３は、根端側に配置される第１スクリュ部３１と、該第１スクリュ部３１の先端に接続される第２スクリュ部３２と、該第２スクリュ部３２の先端に接続される先端部３３とで構成されている。また、該先端部３３の先端には、尖頭状のヘッド３４が形成されている。
【００２８】
さらに詳述すると、前記第１スクリュ部３１の先端には、ネジ穴（図示省略）が形成されており、該ネジ穴に第２スクリュ部３２の根端に形成されたネジ（図示省略）がねじ込まれて該第１スクリュ部３１と該第２スクリュ部３２とが接続固定されている。また、該第１スクリュ部３１の根端には、スクリュ３の前後位置および圧力の制御を行う位置・圧力制御手段２４が設けられている。該位置・圧力制御手段は、射出用サーボモータ等で構成されている。さらに該位置・圧力制御手段２４には、該スクリュ３に作用する根端部向き（後方）の圧力を検出する圧力検出部４が取り付けられている。
【００２９】
また、前記第１スクリュ部３１の根端には、計量用サーボモータ等で構成されるスクリュ回転手段（図示省略）が設けられている。
なお、本発明にかかる駆動手段は、本実施例の位置・圧力制御手段とスクリュ回転手段とで構成される。
【００３０】
また、前記第１スクリュ部３１のスクリュ径は、根端から途中までは同径となっている。そして該同径部分からさらにその先は、先端に向かうに従い径大となっており、これに伴い、フライト深さは、先端に向かうに従い漸減している。
【００３１】
さらに、第１スクリュ部３１と第２スクリュ部３２との接続個所には、中央部逆流防止弁５が設けられている。該中央部逆流防止弁５は、公知のリングバルブによって構成されており、具体的にはシリンダ２の内周に前後移動可能に配設されるリング部５１と、第２スクリュ部３２の根端部周りに凸設される弁部５２と、第１スクリュ部３１の先端周りに凸設されている弁座５４とを具備している。そして、該リング部５１が弁座５４に対して前方に移動して該中央部逆流防止弁５が前方に向けて押し開かれると樹脂流路が確保されて開状態となる。一方、該リング部５１が後方に移動して弁座５４に当接すると樹脂流路が閉鎖されて該中央部逆流防止弁５が閉状態となる。
【００３２】
なお、図２ａに示すように、該中央部逆流防止弁５において、リング部５１の厚みＤ１はＤ１＝２．８５ｍｍ、リング部５１内に対応する第２スクリュ部３２の軸芯外径Ｄ２はＤ２＝１９ｍｍ、リング部５１の内径Ｄ３はＤ３＝２２．３ｍｍ、リング部５１のストロークＤ４はＤ４＝６ｍｍに各々設定されている。また、該中央部逆流防止弁５において、溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路５３（図２ａ参照）の断面積は、１０７．０ｍｍ２に設定されている。
【００３３】
また図１に示すように、該第２スクリュ部３２と前記先端部３３との接続個所には、先端部逆流防止弁６が設けられている。該先端部逆流防止弁６も公知のリングバルブによって構成されており、具体的にはシリンダ２の内周に前後移動可能に配設されるリング部６１と、前記ヘッド３４の根端部で構成される弁部６２と、第２スクリュ部３２の先端周りに凸設されている弁座６４とを具備している。そして、該リング部６１が前方に移動して該先端部逆流防止弁６が前方に向けて押し開かれると樹脂流路が確保されて開状態となり、該リング部６１が後方に移動して弁座６４に当接すると樹脂流路が閉鎖されて該先端部逆流防止弁６が閉状態となる。また、該射出成形機１にあっては、シリンダ２先端部の該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を検出する内部圧力検出部（図示省略）も備え付けられている。該内部圧力検出部は、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に圧力センサーを取り付けて構成するようにしてもよいし、上記圧力検出部４で検出した圧力に基づき該内部圧力を把握可能にした構成としてもよく、さらにその他の手段を採用した構成としてもよい。
【００３４】
なお、図２ｂに示すように、先端部逆流防止弁６において、リング部６１の厚みＤ５はＤ５＝４．３５ｍｍ、リング部６１内に対応する先端部３３の軸芯外径Ｄ６はＤ６＝１６．３ｍｍ、リング部６１の内径Ｄ７はＤ７＝１９．３ｍｍ、リング部６１のストロークＤ８はＤ８＝５．６ｍｍに各々設定されている。また、該先端部逆流防止弁６において、溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路６３（図２ｂ参照）の断面積は、８３．８ｍｍ２に設定されている。また、該第２スクリュ部３２において、スクリュ径は、先端に向かうに従い径大となっており、これに伴い、フライト深さは、先端に向かうに従い漸減している。
【００３５】
上記構成において、中央部逆流防止弁５の軸芯外径Ｄ２が、先端部逆流防止弁６の軸芯外径Ｄ６より大きく設定されているのは、第１スクリュ部３１と第２スクリュ部３２とを当該接続個所で十分な接続強度を確保するためである。また、先端部逆流防止弁６と中央部逆流防止弁５の樹脂流路５３，６３の断面積について、中央部逆流防止弁５の樹脂流路５３の方が、先端部逆流防止弁６の樹脂流路６３より大きくなるように設定されている。これは、中央部逆流防止弁５よりも根端側において溶融樹脂中に完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していても、該樹脂原料が中央部逆流防止弁５を円滑に通過できるようにするためである。
【００３６】
また、図１に示すように、上記第１スクリュ部３１のフライトのある部分の長さ（フライトのある部分のみ）Ｌ１はＬ１＝３６４ｍｍに設定され、上記第２スクリュ部３２のフライトのある部分の長さＬ２はＬ２＝１５４ｍｍに設定されている。すなわち、前記Ｌ１を基準とするＬ２長さの比率（Ｌ２／Ｌ１）が、１５〜５０％の範囲となるように設定されている。また、フライト直径Ｌ３を基準としたスクリュ３の全長Ｌｔは、Ｌｔ／Ｌ３＝２０に設定されている。また、スクリュ３のピッチ比（ピッチ間隔Ｌ４／フライト直径Ｌ３）は、可塑化を良好とすべく、０．７５に設定されている。また、スクリュ３のメタリングゾーン（スクリュ３の溝が一番浅い部分）の溝深さは、第１スクリュ部３１は２ｍｍ、第２スクリュ部３２は２．５ｍｍに設定されており、第１スクリュ部３１の剪断発熱能力が第２スクリュ部３２に比べて高くなるように設定されている。
【００３７】
また、図１等に示すように、前記シリンダ２のノズル２２の前方には金型１０Ａが配置されている。該金型１０Ａは、コアバック型であって、コア１２を後退させることによりキャビティ１４を拡張することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る発泡性プラスチック成形体の原料および製造方法を説明する。
〔樹脂原料〕
樹脂原料は、熱可塑性樹脂と、化学発泡剤とを含有したものが使用される。
該熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等の一般的な熱可塑性樹脂、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）等の熱可塑性エラストマー、これらの混合物、及びこれらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。これらは単独又は組み合わせて用いることが可能である。
また、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が挙げられる。
【００３９】
〔配合比〕
前記熱可塑性樹脂と前記化学発泡剤の配合比は、例えば、熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が望ましく、さらに溶融温度が２３０℃以下であるものが望ましい。その他、発泡核の起点・開始点となりうるフィラー（例えばタルク、シリカパウダー等）等を適宜添加することができる。また、通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤等の各種添加剤を含有させてもよい。なお、熱可塑性樹脂１００質量部に対して化学発泡剤が０．１質量部に満たないと発泡不十分な成形体となり、化学発泡剤が２０質量部を超えると成形安定性が不十分となる。
【００４０】
〔成形条件〕
例えば本発明にかかる発泡性プラスチック成形体の成形条件は、下記の通りである。
ａ）使用射出成形機：株式会社名機製作所製 電動射出成形機
ｂ）シリンダの設定温度：１５０〜２２０℃
ｃ）金型温度：４０〜８０℃
ｄ）スクリュ回転数：８０ｒｐｍ
ｅ）冷却時間：３６０ｓｅｃ
ｆ）射出率：１４５ｃｍ３／ｓｅｃ
【００４１】
〔製造工程〕
本実施例の製造工程は、計量待機工程、及び射出工程を含む構成である。なお、後で詳述するが、図３に示す製造工程は、コアバック方式を採用した構成であり、図４に示す製造工程は、該コアバック方式を採用していない構成である。
【００４２】
〔計量待機工程〕
図３ａおよび図４ａに示すように、上記化学発泡剤がすでに添加されている樹脂原料（ペレット状）を前記原料供給部２１を介してシリンダ２内に投入する。これと共に、前記ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態とし、かつ前記スクリュ３を最前位置に設定した上で上記駆動手段により該スクリュ３を回転作動させて、該原料供給部２１から供給した樹脂原料を順次該シリンダ２の先端方向に移送して該シリンダ２の先端部に該樹脂原料を充填していく。この際、加熱部２３による加熱および該スクリュ３の回転作動により、当初ペレット状であった樹脂原料はシリンダ２内で加熱溶融混練され、偏りのないほぼ均一な溶融状態となる。また、該樹脂原料が充填されていく過程において、該樹脂原料は、該中央部逆流防止弁５及び該先端部逆流防止弁６を前方に押し開いてシリンダ２の先端側へ移動する。また、最初最前位置にあったスクリュ３は、シリンダ先端部に順次充填されていく完全溶融状態の該樹脂原料によって後方へ押し出されて順次後退していく。
【００４３】
なお、該原料供給部２１と該中央部逆流防止弁５との間のＡ区間（図３および図４参照）において、加熱部２３による加熱およびスクリュ３の回転作動によりペレット状の樹脂原料が十分に加熱溶融して混練される構成が望ましい。
【００４４】
該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁６と該シリンダ２のノズル２２との間に充填計量すると、その後、該スクリュ３の回転作動を終了して、樹脂原料のシリンダ先端方向への移動を停止する。この際、該スクリュ３の後退は停止する。そして、この状態で所定時間待機する。
【００４５】
スクリュ３の回転作動が停止すると、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間のＢ区間（図３および図４参照）において、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁６は後方に押されて開状態から閉状態となる。したがって、該中央逆流防止弁５により、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間に存在する樹脂原料はシリンダ２の根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間の内部圧力は減圧されない。これと共に、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間のＣ区間（図３および図４参照）において、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁６は後方に押されて開状態から閉状態となる。したがって、該先端部逆流防止弁６により、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に存在する樹脂原料はシリンダ２の根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は減圧されない。
【００４６】
なお、本工程においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を、圧力検出部４でモニタリングしながら１〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。さらに望ましくは、１〜３０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。該加圧値が上記圧力範囲より過小あるいは過大であると計量の制御が安定しない。
さらに好ましい形態としては、該計量待機工程でスクリュ３が回転作動している状態（計量中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を５〜３０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。該スクリュ３が回転作動している状態で該内部圧力がこの圧力範囲より過大あるいは過小であると計量の動作が不安定となりやすい。また、該内部圧力がこの圧力範囲より過大である場合には該計量動作に要する時間が長くなってしまう。
一方、上記計量待機工程でスクリュ３の回転作動が停止している状態（待機中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は、後述する予備加圧工程を含まない構成の場合は１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定される。該スクリュ３の回転作動が停止している状態で該内部圧力がかかる圧力範囲より過小であるとスクリュ３が適正位置から後退してしまい、これに対し過大であるとエネルギーコストが無駄に高くなる。
【００４７】
〔射出工程〕
上記計量待機工程に続いて、図３ｂまたは図４ｂに示す射出工程を行う。該射出工程では、該ノズル２２を開状態とし、待機位置に停止しているスクリュ３を、先端部逆流防止弁６及び該中央部逆流防止弁５を閉状態に維持したまま前進させて、前記計量待機工程で貯留した該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の樹脂原料を金型１０のキャビティ１４に射出する。この際、シリンダ２内において樹脂原料は高い圧力で圧縮状態とされているため、射出時の圧力差が極めて大きくなる。
【００４８】
なお、上記計量待機工程と上記射出工程との間に、予備加圧工程を更に追加してもよい。
該予備加圧工程は、上記計量待機工程の後、ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態としたまま、該スクリュ３を上記位置・圧力制御手段２４によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を、上記計量待機工程における該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力より高くする工程である。かかる構成とすることにより、樹脂原料を射出する直前において、シリンダ２の内部圧力を確実に高めることができるため、より安定的に射出時の圧力差を大きくすることができる。例えば該予備加圧工程を含む構成において、上記計量待機工程でスクリュ３の回転作動が停止している状態（待機中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を１〜２０ＭＰａの範囲の圧力に設定し、該予備加圧工程で該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲に設定することができる。ここで、発泡倍率が大きい発泡性プラスチック成形体７を再現性よく製造するためには、射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は１０〜５０ＭＰａの範囲にあることが望ましい。したがって、上記予備加圧工程を含まない構成の場合、上記計量待機工程において該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定しておく必要がある。一方、上記予備加圧工程を含む構成の場合、上記計量待機工程において該内部圧力を１〜２０ＭＰａの範囲の圧力に設定しておき、該予備加圧工程において該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定すればよい。このため、予備加圧工程を含む構成は、計量待機工程において内部圧力を所望の高い圧力値としておく必要がないため、該内部圧力の維持に必要なエネルギーコストを抑えることができる。
【００４９】
また、上記射出工程においては、金型１０内に樹脂原料を射出した際に、図３ｂに示すように、コア１２を後退（コアバック）させてキャビティ１４を拡大してもよい。このようなコアバック方式は、得られる発泡性プラスチック成形体７の発泡倍率をより大きくすることができる点で好ましい構成である。なお、キャビティの最大拡大幅は２５ｍｍとし、キャビティ拡大速度：０．２５〜２５．０ｍｍ／ｍｉｎとし、射出工程において任意の時期にコア１２を後退させることができる。なお、図４に示す構成は、コア１２を後退（コアバック）させない構成である。
【００５０】
そして、図３ｃまたは図４ｃに示すように、成形物を冷却させた後、該金型１０から成形品としての発泡性プラスチック成形体７を取り出す。
なお、本発明の発泡性プラスチック成形体７の製造が連続して行われる場合、該発泡性プラスチック成形体７の冷却および取り出しは、次サイクルにおける計量待機工程中に実施されるのが効率的で望ましい。
【００５１】
〔発泡性プラスチック成形体〕
上記製造方法により製造される発泡性プラスチック成形体７は、発泡倍率が２．５倍〜５倍となる。該発泡倍率は、比重計（ミラージュ貿易株式会社製、電子比重計 ＥＷ−２００ＳＧ）で比重を測定し、未発泡成形体の比重で割った値で表示される。
【００５２】
以下、具体的に発泡性プラスチック成形体の実施例１〜３、及び比較例１〜７を説明する。
【００５３】
発泡性プラスチック成形体７を得るべく、まず、フィラーのマスターバッチを作製した。配合内容は以下の通りである。
ａ）ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８
（ＫｒａｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒｓ製）：８０質量部
ｂ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：２０質量部
ｃ）アデカスタブＰＥＰ−３６（株式会社アデカ製） ：０．２質量部
ｄ）合計 ：１００．２質量部
ただし、ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８は、高溶融張力水添スチレン・ブタジエンブロックコポリマーであり、タルカンハヤシは、発泡核剤用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）であり、アデカスタブＰＥＰ−３６は、ホスファイト系酸化防止剤である。
【００５４】
次に、上記マスターバッチを用いて発泡成形用熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を作製した。
ａ）ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８
（ＫｒａｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒｓ製）：８５質量部
ｂ）タルクマスターバッチ ：１５質量部
ｃ）ポリスレンＥＶ３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）：６．０質量部
ｄ）ポリスレンＥＶ４０５Ｄ（永和化成工業株式会社製）：１．５質量部
ｅ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：０．５質量部
ｆ）合計 ：１０８質量部
ただし、タルクマスターバッチは、上記フィラーのマスターバッチと同じであり、ポリスレンＥＶ３０６Ｇは、発泡剤マスターバッチ、アゾジカルボン酸アミドＡＤＣＡ２０％マスターバッチ（基材樹脂：エチレン−酢酸ビニル共重合体ＥＶＡ、分解温度ｄ．ｐ．１５０℃、発生ガス量ＧＶ６６ｃｍ３／ｇ）であり、ポリスレンＥＶ４０５Ｄは、発泡剤マスターバッチ、炭酸水素ナトリウム２０％マスターバッチ（基材樹脂：エチレン−酢酸ビニル共重合体ＥＶＡ、分解温度ｄ．ｐ．１５５℃、発生ガス量ＧＶ５２ｃｍ３／ｇ）であり、タルカンハヤシは、ペレット固着防止用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）である。
【００５５】
そして、上記製造条件に従って上記製造工程を実行することにより、以下の結果を得た。
【００５６】
【表１】
【００５７】
ただし表１において、スクリュ種類Ｘは、本発明にかかる先端部逆流防止弁６と中央部逆流防止弁５とを備えたスクリュ３を用いた場合であり、スクリュ種類Ｙは、先端部逆流防止弁のみを備えるスクリュを用いた場合である。また、射出工程に移る直前の加圧値（ＭＰａ）とは、射出工程開始直前の先端部逆流防止弁６とノズル２２との間の内部圧力（ＭＰａ）のことである。
【００５８】
また表１において、成形安定性評価の内容は下記の通りである。
○：ほぼ安定して完充填品が得られる。
△：連続５ショット〜１０ショット毎に１ショットの未充填品が発生する。
×：連続２，３ショット毎に１ショットの未充填品が発生する。
××：１ショット毎に製品体積が異なる。
【００５９】
実施例１〜３は、開閉弁２２Ａを有するノズル２２を採用して該ノズル２２の開閉弁を閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値を適正範囲（１〜３０ＭＰａ）内に設定し、かつスクリュ種類をＸとし、また射出時にキャビティの拡張を実行したため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
比較例１は、ノズルの開閉弁が常に開状態であるため、該ノズルを介して発泡ガスが漏れて該発泡ガスによる拡張効果が低減し、得られる成形体の発泡倍率が低かった。比較例２は、樹脂原料に対して加圧が行われず、これにより発泡ガスが樹脂原料に十分に溶解しないため、射出時の圧力差が小さくなって発泡倍率が小さくなった。比較例３〜７は、キャビティの拡張効果により高発泡倍率の成形体が得られるものの、スクリュ種類がＹであるため、樹脂原料の加圧が適正に維持できず、成形安定性が不十分であった。
【００６０】
また、実施例４〜６、及び比較例８〜１４について以下説明する。
【００６１】
発泡成形用汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）を作製した。
ａ）ポリスチレンＢＸ９７０Ｘ（日本ポリスチレン株式会社製）：１００質量部
ｂ）ビニホールＡＣ＃ＬＱ（永和化成工業株式会社製） ：２．４質量部
ｃ）セルボンＦＥ−５０７（永和化成工業株式会社製） ：０．８質量部
ｄ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：１．０質量部
ｅ）合計 ：１０４．２質量部
ただし、ポリスチレンＢＸ９７０Ｘは、高溶融張力水添汎用ポリスチレンＨＭＳ―ＧＰＰＳであり、ビニホールＡＣ＃ＬＱは、化学発泡剤（アゾジカルボン酸アミド、分解温度ｄ．ｐ．２００℃、発生ガス量ＧＶ２１０ｃｍ３／ｇ）であり、セルボンＦＥ−５０７は、化学発泡剤（炭酸水素ナトリウム、分解温度ｄ．ｐ．１５０℃、発生ガス量ＧＶ１５０ｃｍ３／ｇ）であり、タルカンハヤシは、発泡核剤用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）である。
【００６２】
そして、上記製造条件に従って上記製造工程を実行することにより、以下の結果を得た。
【表２】
【００６３】
ただし表２におけるスクリュ種類Ｘ、Ｙについては、表１と同様である。また表２において、成形安定性評価の内容は表１と同様である。
【００６４】
実施例４〜６は、開閉弁２２Ａを有するノズル２２を採用してノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値（射出工程開始直前）を適正範囲（１０〜５０ＭＰａ）内で設定し、かつスクリュ種類をＸとし、また射出時にキャビティの拡張を実行したため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
比較例８は、ノズルが常時開状態であり、該ノズルを介して発泡ガスが漏れるため、該発泡ガスによる拡張効果が低減し、得られる成形体の発泡倍率が低かった。比較例９は、樹脂原料に対して加圧が行われず、これにより発泡ガスが樹脂に十分に溶解しないため、射出時の圧力差が小さくなって発泡倍率が小さくなった。比較例１０〜１４は、キャビティの拡張効果により高発泡倍率の成形体が得られるものの、スクリュ種類がＹであるため、樹脂原料の加圧が適正に維持できず、成形安定性が不十分であった。
【００６５】
金型１０Ｂのキャビティ１４を射出時に拡張しない製造方法（図４参照）を採用した場合、以下に示す発泡性プラスチック成形体７が得られた。
【００６６】
【表３】
【００６７】
ただし表３におけるスクリュ種類Ｘ、Ｙについては、表１，２と同様である。また表３において、成形安定性評価の内容は表１，２と同様である。
【００６８】
実施例７は、射出時にキャビティを拡張しない構成であり、その他は実施例１と同様な条件である。
【００６９】
実施例８は、射出時にキャビティを拡張しない構成であり、その他は実施例４と同様な条件である。
【００７０】
実施例７，８は、ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値（射出工程開始直前）を適正範囲（１０〜５０ＭＰａ）内に設定し、かつスクリュ種類をＸとしたため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
【００７１】
本発明は、これまでに述べた上記実施例に限定されず、本発明の主旨の範囲内で適宜設計変更等することができる。
例えば、上記射出成形機１の駆動手段は、公知の油圧シリンダ、電動シリンダやエアシリンダやサーボモータ等の駆動装置によって容易に構成することが出来る。
【符号の説明】
【００７２】
１ 射出成形機
２ シリンダ
３ スクリュ
５ 中央部逆流防止弁
６ 先端部逆流防止弁
７ 発泡性プラスチック成形体
１０Ａ，１０Ｂ 金型
１４ キャビティ
２１ 原料供給部
２２Ａ 開閉弁
２２ ノズル
【技術分野】
【０００１】
本発明は、化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法、該製造方法によって製造された発泡性プラスチック成形体、及び該製造方法に使用される射出成形機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を使用した発泡性プラスチック組成物の製造方法は、既に開示されている（特許文献１参照）。該特許文献１に開示されている発泡性プラスチック組成物は、熱可塑性プラスチックと化学発泡剤とを用いており、該熱可塑性プラスチックとしてポリプロピレン、ポリエチレン等が例示され、該化学発泡剤として炭酸アンモニウムならびに重炭酸ソーダ等の無機化合物及びアゾ化合物、スルホヒドラジド化合物等が例示されている。上記構成は、化学発泡剤をあらかじめ添加した樹脂原料をホッパー等の原料供給部を介して射出成形機のシリンダ内に投入し、該シリンダ内で該樹脂原料を溶融混練して、そのまま金型に射出することができる構成であるため、該発泡性プラスチック組成物の製造工程が簡便で、かつ射出成形機の構造が複雑とならない利点がある。
【０００３】
また、上記構成以外に、発泡成形として、炭酸ガスや窒素ガス等の不活性ガスを溶融した合成樹脂中に溶解させて、その後金型内に射出して樹脂内に気泡を無数に形成するものが開示されている（特許文献２参照）。さらに、該特許文献２には、可塑化スクリュと撹拌スクリュとの間に、第一の逆流防止機構と、射出ノズルと撹拌スクリュとの間に、第二の逆流防止機構とを備えた射出成形機が開示されている。上記構成は、第一の逆流防止機構によって発泡剤（炭酸ガス）が逆流することを防止することができ、第二の逆流防止機構によって発泡剤溶解樹脂が逆流することを防止することができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３００３９１号公報
【特許文献２】特開平１１−３４１３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された成形体は、上記利点があるものの、比較的低発泡倍率の成形体（ストラクチャルフォーム）であり、射出時の圧力差が小さいため、高発泡倍率（例えば３〜５倍）の発泡性プラスチック組成物は得られにくいという問題があった。
【０００６】
また、特許文献２の構成は、溶融状態の樹脂原料が充填されるシリンダに対して、別途、不活性ガスを供給する機構を付加する必要があるため、射出成形機の構造が複雑化してコスト高となったり、また該射出成形機において消耗部品（例えば逆流防止機構にかかる部品）の交換等が面倒となってメンテナンスに多大な労力等を要したりするという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、製造工程および射出成形機の簡素化を図るべく化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用して発泡性プラスチック成形体を得ることを前提とし、射出時の圧力差を大きくすることにより高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を効率良く安定して製造できる製造方法、並びに該製造方法に使用する射出成形機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、温度制御可能なシリンダ内にスクリュが駆動手段によって回転可能および前進後退可能に内設され、該シリンダの根端部には原料供給部が配置され、該シリンダの先端には開閉弁が配設されたノズルが形成され、さらに、該スクリュの先端部には先端部逆流防止弁が配置され、該スクリュの中央部には中央部逆流防止弁が配置されている射出成形機を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法であって、該ノズルの開閉弁を閉状態とし、かつ該スクリュを最前位置に設定した状態で、該スクリュを駆動手段により回転作動させると共に、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を該原料供給部から該シリンダ内へ供給し、該樹脂原料を該シリンダ内において加熱溶融混練しながら該シリンダの先端側へ送り、この際該樹脂原料は溶融しつつ該中央部逆流防止弁及び該先端部逆流防止弁を前方に押し開いてシリンダの先端側へ移動し、さらに該樹脂原料をほぼ完全に溶融混練した状態で該シリンダの先端部に充填していき、この際該スクリュは後退し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁と該シリンダのノズルとの間に充填した後、該スクリュの回転作動を終了し、この際該スクリュの後退は停止し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、かつ該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、さらに該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま該シリンダのノズルと該先端部逆流防止弁との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、該計量待機工程に続いて、該ノズルの開閉弁を開状態とし、かつ該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま、該スクリュを駆動手段により前進させて、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に貯留した樹脂原料を金型のキャビティに射出する射出工程と、を含むことを特徴とする発泡性プラスチック成形体の製造方法である。
【０００９】
上記計量待機工程において、スクリュの回転作動が終了すると、樹脂原料のシリンダ先端側への移動が停止し、これにより先端部逆流防止弁は該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって後方に押されて閉状態となる。このため、該先端部逆流防止弁により、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に存在する樹脂原料はシリンダの根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は減圧されない。また、該中央部逆流防止弁も、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって後方に押されて閉状態となる。このため、該中央逆流防止弁により、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間に存在する樹脂原料はシリンダの根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力は減圧されない。したがって、本発明にあっては、シリンダ内において樹脂原料を高い圧力で圧縮状態とし、これを維持することが可能となり、該樹脂原料を射出した時の圧力差が大きくなって極めて高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を提供することが可能となる。
【００１０】
また、上記射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は、１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定されていることが望ましい。
【００１１】
上記構成とすると、射出直前において樹脂原料がシリンダ内で好適な圧縮状態となり、高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を安定して得ることができる。
【００１２】
また、上記発泡性プラスチック成形体の製造方法において、上記計量待機工程と上記射出工程との間に、該ノズルの開閉弁を閉状態としたまま該スクリュを駆動手段によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力を、該計量待機工程における該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力より高くする予備加圧工程を更に追加してもよい。
【００１３】
上記構成とすると、樹脂原料を射出する直前において、シリンダ内の内部圧力を確実に高めることができるため、より安定的に射出時の圧力差を大きくすることができる。
【００１４】
また、金型のキャビティ内に樹脂原料を射出した際に該キャビティを拡大するようにしてもよい。
【００１５】
上記構成としては、例えばコアバック式があり、より一層高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を得ることが出来る。
【００１６】
また本発明は、上記製造方法で製造された発泡性プラスチック成形体であって、発泡倍率が、２．５倍〜５倍であることを特徴とする発泡性プラスチック成形体である。
【００１７】
このように本発明の製造方法により得られる発泡性プラスチック成形体は、低発泡倍率の成形体（ストラクチャルフォーム）よりも高い発泡倍率の成形体となる。
【００１８】
また、上記発泡性プラスチック成形体にあっては、熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が使用され、溶融温度が２３０℃以下であることが望ましい。
【００１９】
上記配合比とすることにより、高発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を安定して得ることができる。
【００２０】
また本発明は、上記製造方法に使用される射出成形機であって、前記スクリュは、中央部逆流防止弁より根端側におけるフライトがある部分の長さを基準とする、中央部逆流防止弁と先端部逆流防止弁との間におけるフライトがある部分の長さの比率が、１５〜５０％に設定されていることを特徴とする射出成形機である。
【００２１】
上記構成とすると、該原料供給部と該中央部逆流防止弁との間で樹脂原料を十分に溶融状態として化学発泡剤を樹脂に溶解させて混練することができる。
【００２２】
また、中央部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積は、先端部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積より大きいことが望ましい。
【００２３】
上記構成にあって、中央部逆流防止弁よりもシリンダ根端側において完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していた場合でも、該ペレット状の原料を含む樹脂原料は円滑に該中央部逆流防止弁を通過することが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明は、射出時の圧力差を大きくすることができるため、化学発泡剤があらかじめ添加されている樹脂原料を使用した場合にも高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を製造することができる。また、本発明は、従来よりも高い発泡倍率の発泡性プラスチック成形体を製造することができ、しかも簡易構造である射出成形機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】射出成形機の断面図
【図２】ａ）は中央部逆流防止弁の拡大図、ｂ）は先端部逆流防止弁の拡大図
【図３】発泡性プラスチック成形体の製造工程（コアバック方式）を示す説明図
【図４】他の形態の発泡性プラスチック成形体の製造工程（非コアバック方式）を示す説明図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明にかかる射出成形機を添付図に従って説明する。
〔射出成形機〕
図１等に示すように、射出成形機１は、シリンダ２を備えている。該シリンダ２の外面には、複数の加熱部２３が取り付けられており、該シリンダ２内は温度制御可能となっている。また、該シリンダ２の根端部には、ホッパーを備えた原料供給部２１が設けられている。さらに該シリンダ２の先端部には、開閉弁２２Ａが配設されたノズル２２が形成されている。
【００２７】
前記シリンダ２内には、回転可能および前進後退可能にスクリュ３が内設されている。該スクリュ３は、根端側に配置される第１スクリュ部３１と、該第１スクリュ部３１の先端に接続される第２スクリュ部３２と、該第２スクリュ部３２の先端に接続される先端部３３とで構成されている。また、該先端部３３の先端には、尖頭状のヘッド３４が形成されている。
【００２８】
さらに詳述すると、前記第１スクリュ部３１の先端には、ネジ穴（図示省略）が形成されており、該ネジ穴に第２スクリュ部３２の根端に形成されたネジ（図示省略）がねじ込まれて該第１スクリュ部３１と該第２スクリュ部３２とが接続固定されている。また、該第１スクリュ部３１の根端には、スクリュ３の前後位置および圧力の制御を行う位置・圧力制御手段２４が設けられている。該位置・圧力制御手段は、射出用サーボモータ等で構成されている。さらに該位置・圧力制御手段２４には、該スクリュ３に作用する根端部向き（後方）の圧力を検出する圧力検出部４が取り付けられている。
【００２９】
また、前記第１スクリュ部３１の根端には、計量用サーボモータ等で構成されるスクリュ回転手段（図示省略）が設けられている。
なお、本発明にかかる駆動手段は、本実施例の位置・圧力制御手段とスクリュ回転手段とで構成される。
【００３０】
また、前記第１スクリュ部３１のスクリュ径は、根端から途中までは同径となっている。そして該同径部分からさらにその先は、先端に向かうに従い径大となっており、これに伴い、フライト深さは、先端に向かうに従い漸減している。
【００３１】
さらに、第１スクリュ部３１と第２スクリュ部３２との接続個所には、中央部逆流防止弁５が設けられている。該中央部逆流防止弁５は、公知のリングバルブによって構成されており、具体的にはシリンダ２の内周に前後移動可能に配設されるリング部５１と、第２スクリュ部３２の根端部周りに凸設される弁部５２と、第１スクリュ部３１の先端周りに凸設されている弁座５４とを具備している。そして、該リング部５１が弁座５４に対して前方に移動して該中央部逆流防止弁５が前方に向けて押し開かれると樹脂流路が確保されて開状態となる。一方、該リング部５１が後方に移動して弁座５４に当接すると樹脂流路が閉鎖されて該中央部逆流防止弁５が閉状態となる。
【００３２】
なお、図２ａに示すように、該中央部逆流防止弁５において、リング部５１の厚みＤ１はＤ１＝２．８５ｍｍ、リング部５１内に対応する第２スクリュ部３２の軸芯外径Ｄ２はＤ２＝１９ｍｍ、リング部５１の内径Ｄ３はＤ３＝２２．３ｍｍ、リング部５１のストロークＤ４はＤ４＝６ｍｍに各々設定されている。また、該中央部逆流防止弁５において、溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路５３（図２ａ参照）の断面積は、１０７．０ｍｍ２に設定されている。
【００３３】
また図１に示すように、該第２スクリュ部３２と前記先端部３３との接続個所には、先端部逆流防止弁６が設けられている。該先端部逆流防止弁６も公知のリングバルブによって構成されており、具体的にはシリンダ２の内周に前後移動可能に配設されるリング部６１と、前記ヘッド３４の根端部で構成される弁部６２と、第２スクリュ部３２の先端周りに凸設されている弁座６４とを具備している。そして、該リング部６１が前方に移動して該先端部逆流防止弁６が前方に向けて押し開かれると樹脂流路が確保されて開状態となり、該リング部６１が後方に移動して弁座６４に当接すると樹脂流路が閉鎖されて該先端部逆流防止弁６が閉状態となる。また、該射出成形機１にあっては、シリンダ２先端部の該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を検出する内部圧力検出部（図示省略）も備え付けられている。該内部圧力検出部は、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に圧力センサーを取り付けて構成するようにしてもよいし、上記圧力検出部４で検出した圧力に基づき該内部圧力を把握可能にした構成としてもよく、さらにその他の手段を採用した構成としてもよい。
【００３４】
なお、図２ｂに示すように、先端部逆流防止弁６において、リング部６１の厚みＤ５はＤ５＝４．３５ｍｍ、リング部６１内に対応する先端部３３の軸芯外径Ｄ６はＤ６＝１６．３ｍｍ、リング部６１の内径Ｄ７はＤ７＝１９．３ｍｍ、リング部６１のストロークＤ８はＤ８＝５．６ｍｍに各々設定されている。また、該先端部逆流防止弁６において、溶融状態の樹脂原料が通過する樹脂流路６３（図２ｂ参照）の断面積は、８３．８ｍｍ２に設定されている。また、該第２スクリュ部３２において、スクリュ径は、先端に向かうに従い径大となっており、これに伴い、フライト深さは、先端に向かうに従い漸減している。
【００３５】
上記構成において、中央部逆流防止弁５の軸芯外径Ｄ２が、先端部逆流防止弁６の軸芯外径Ｄ６より大きく設定されているのは、第１スクリュ部３１と第２スクリュ部３２とを当該接続個所で十分な接続強度を確保するためである。また、先端部逆流防止弁６と中央部逆流防止弁５の樹脂流路５３，６３の断面積について、中央部逆流防止弁５の樹脂流路５３の方が、先端部逆流防止弁６の樹脂流路６３より大きくなるように設定されている。これは、中央部逆流防止弁５よりも根端側において溶融樹脂中に完全溶融していないペレット状の原料が樹脂原料に仮に混在していても、該樹脂原料が中央部逆流防止弁５を円滑に通過できるようにするためである。
【００３６】
また、図１に示すように、上記第１スクリュ部３１のフライトのある部分の長さ（フライトのある部分のみ）Ｌ１はＬ１＝３６４ｍｍに設定され、上記第２スクリュ部３２のフライトのある部分の長さＬ２はＬ２＝１５４ｍｍに設定されている。すなわち、前記Ｌ１を基準とするＬ２長さの比率（Ｌ２／Ｌ１）が、１５〜５０％の範囲となるように設定されている。また、フライト直径Ｌ３を基準としたスクリュ３の全長Ｌｔは、Ｌｔ／Ｌ３＝２０に設定されている。また、スクリュ３のピッチ比（ピッチ間隔Ｌ４／フライト直径Ｌ３）は、可塑化を良好とすべく、０．７５に設定されている。また、スクリュ３のメタリングゾーン（スクリュ３の溝が一番浅い部分）の溝深さは、第１スクリュ部３１は２ｍｍ、第２スクリュ部３２は２．５ｍｍに設定されており、第１スクリュ部３１の剪断発熱能力が第２スクリュ部３２に比べて高くなるように設定されている。
【００３７】
また、図１等に示すように、前記シリンダ２のノズル２２の前方には金型１０Ａが配置されている。該金型１０Ａは、コアバック型であって、コア１２を後退させることによりキャビティ１４を拡張することができる。
【００３８】
次に、本発明に係る発泡性プラスチック成形体の原料および製造方法を説明する。
〔樹脂原料〕
樹脂原料は、熱可塑性樹脂と、化学発泡剤とを含有したものが使用される。
該熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等の一般的な熱可塑性樹脂、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＭ、ＥＰＤＭ）等の熱可塑性エラストマー、これらの混合物、及びこれらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。これらは単独又は組み合わせて用いることが可能である。
また、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が挙げられる。
【００３９】
〔配合比〕
前記熱可塑性樹脂と前記化学発泡剤の配合比は、例えば、熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が望ましく、さらに溶融温度が２３０℃以下であるものが望ましい。その他、発泡核の起点・開始点となりうるフィラー（例えばタルク、シリカパウダー等）等を適宜添加することができる。また、通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤等の各種添加剤を含有させてもよい。なお、熱可塑性樹脂１００質量部に対して化学発泡剤が０．１質量部に満たないと発泡不十分な成形体となり、化学発泡剤が２０質量部を超えると成形安定性が不十分となる。
【００４０】
〔成形条件〕
例えば本発明にかかる発泡性プラスチック成形体の成形条件は、下記の通りである。
ａ）使用射出成形機：株式会社名機製作所製 電動射出成形機
ｂ）シリンダの設定温度：１５０〜２２０℃
ｃ）金型温度：４０〜８０℃
ｄ）スクリュ回転数：８０ｒｐｍ
ｅ）冷却時間：３６０ｓｅｃ
ｆ）射出率：１４５ｃｍ３／ｓｅｃ
【００４１】
〔製造工程〕
本実施例の製造工程は、計量待機工程、及び射出工程を含む構成である。なお、後で詳述するが、図３に示す製造工程は、コアバック方式を採用した構成であり、図４に示す製造工程は、該コアバック方式を採用していない構成である。
【００４２】
〔計量待機工程〕
図３ａおよび図４ａに示すように、上記化学発泡剤がすでに添加されている樹脂原料（ペレット状）を前記原料供給部２１を介してシリンダ２内に投入する。これと共に、前記ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態とし、かつ前記スクリュ３を最前位置に設定した上で上記駆動手段により該スクリュ３を回転作動させて、該原料供給部２１から供給した樹脂原料を順次該シリンダ２の先端方向に移送して該シリンダ２の先端部に該樹脂原料を充填していく。この際、加熱部２３による加熱および該スクリュ３の回転作動により、当初ペレット状であった樹脂原料はシリンダ２内で加熱溶融混練され、偏りのないほぼ均一な溶融状態となる。また、該樹脂原料が充填されていく過程において、該樹脂原料は、該中央部逆流防止弁５及び該先端部逆流防止弁６を前方に押し開いてシリンダ２の先端側へ移動する。また、最初最前位置にあったスクリュ３は、シリンダ先端部に順次充填されていく完全溶融状態の該樹脂原料によって後方へ押し出されて順次後退していく。
【００４３】
なお、該原料供給部２１と該中央部逆流防止弁５との間のＡ区間（図３および図４参照）において、加熱部２３による加熱およびスクリュ３の回転作動によりペレット状の樹脂原料が十分に加熱溶融して混練される構成が望ましい。
【００４４】
該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁６と該シリンダ２のノズル２２との間に充填計量すると、その後、該スクリュ３の回転作動を終了して、樹脂原料のシリンダ先端方向への移動を停止する。この際、該スクリュ３の後退は停止する。そして、この状態で所定時間待機する。
【００４５】
スクリュ３の回転作動が停止すると、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間のＢ区間（図３および図４参照）において、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁６は後方に押されて開状態から閉状態となる。したがって、該中央逆流防止弁５により、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間に存在する樹脂原料はシリンダ２の根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁６と該中央部逆流防止弁５との間の内部圧力は減圧されない。これと共に、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間のＣ区間（図３および図４参照）において、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁６は後方に押されて開状態から閉状態となる。したがって、該先端部逆流防止弁６により、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に存在する樹脂原料はシリンダ２の根端部方向に逆流せず、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は減圧されない。
【００４６】
なお、本工程においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を、圧力検出部４でモニタリングしながら１〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。さらに望ましくは、１〜３０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。該加圧値が上記圧力範囲より過小あるいは過大であると計量の制御が安定しない。
さらに好ましい形態としては、該計量待機工程でスクリュ３が回転作動している状態（計量中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を５〜３０ＭＰａの範囲の圧力に設定する。該スクリュ３が回転作動している状態で該内部圧力がこの圧力範囲より過大あるいは過小であると計量の動作が不安定となりやすい。また、該内部圧力がこの圧力範囲より過大である場合には該計量動作に要する時間が長くなってしまう。
一方、上記計量待機工程でスクリュ３の回転作動が停止している状態（待機中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は、後述する予備加圧工程を含まない構成の場合は１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定される。該スクリュ３の回転作動が停止している状態で該内部圧力がかかる圧力範囲より過小であるとスクリュ３が適正位置から後退してしまい、これに対し過大であるとエネルギーコストが無駄に高くなる。
【００４７】
〔射出工程〕
上記計量待機工程に続いて、図３ｂまたは図４ｂに示す射出工程を行う。該射出工程では、該ノズル２２を開状態とし、待機位置に停止しているスクリュ３を、先端部逆流防止弁６及び該中央部逆流防止弁５を閉状態に維持したまま前進させて、前記計量待機工程で貯留した該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の樹脂原料を金型１０のキャビティ１４に射出する。この際、シリンダ２内において樹脂原料は高い圧力で圧縮状態とされているため、射出時の圧力差が極めて大きくなる。
【００４８】
なお、上記計量待機工程と上記射出工程との間に、予備加圧工程を更に追加してもよい。
該予備加圧工程は、上記計量待機工程の後、ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態としたまま、該スクリュ３を上記位置・圧力制御手段２４によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を、上記計量待機工程における該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力より高くする工程である。かかる構成とすることにより、樹脂原料を射出する直前において、シリンダ２の内部圧力を確実に高めることができるため、より安定的に射出時の圧力差を大きくすることができる。例えば該予備加圧工程を含む構成において、上記計量待機工程でスクリュ３の回転作動が停止している状態（待機中）においては、該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力を１〜２０ＭＰａの範囲の圧力に設定し、該予備加圧工程で該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲に設定することができる。ここで、発泡倍率が大きい発泡性プラスチック成形体７を再現性よく製造するためには、射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁６と該ノズル２２との間の内部圧力は１０〜５０ＭＰａの範囲にあることが望ましい。したがって、上記予備加圧工程を含まない構成の場合、上記計量待機工程において該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定しておく必要がある。一方、上記予備加圧工程を含む構成の場合、上記計量待機工程において該内部圧力を１〜２０ＭＰａの範囲の圧力に設定しておき、該予備加圧工程において該内部圧力を１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定すればよい。このため、予備加圧工程を含む構成は、計量待機工程において内部圧力を所望の高い圧力値としておく必要がないため、該内部圧力の維持に必要なエネルギーコストを抑えることができる。
【００４９】
また、上記射出工程においては、金型１０内に樹脂原料を射出した際に、図３ｂに示すように、コア１２を後退（コアバック）させてキャビティ１４を拡大してもよい。このようなコアバック方式は、得られる発泡性プラスチック成形体７の発泡倍率をより大きくすることができる点で好ましい構成である。なお、キャビティの最大拡大幅は２５ｍｍとし、キャビティ拡大速度：０．２５〜２５．０ｍｍ／ｍｉｎとし、射出工程において任意の時期にコア１２を後退させることができる。なお、図４に示す構成は、コア１２を後退（コアバック）させない構成である。
【００５０】
そして、図３ｃまたは図４ｃに示すように、成形物を冷却させた後、該金型１０から成形品としての発泡性プラスチック成形体７を取り出す。
なお、本発明の発泡性プラスチック成形体７の製造が連続して行われる場合、該発泡性プラスチック成形体７の冷却および取り出しは、次サイクルにおける計量待機工程中に実施されるのが効率的で望ましい。
【００５１】
〔発泡性プラスチック成形体〕
上記製造方法により製造される発泡性プラスチック成形体７は、発泡倍率が２．５倍〜５倍となる。該発泡倍率は、比重計（ミラージュ貿易株式会社製、電子比重計 ＥＷ−２００ＳＧ）で比重を測定し、未発泡成形体の比重で割った値で表示される。
【００５２】
以下、具体的に発泡性プラスチック成形体の実施例１〜３、及び比較例１〜７を説明する。
【００５３】
発泡性プラスチック成形体７を得るべく、まず、フィラーのマスターバッチを作製した。配合内容は以下の通りである。
ａ）ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８
（ＫｒａｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒｓ製）：８０質量部
ｂ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：２０質量部
ｃ）アデカスタブＰＥＰ−３６（株式会社アデカ製） ：０．２質量部
ｄ）合計 ：１００．２質量部
ただし、ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８は、高溶融張力水添スチレン・ブタジエンブロックコポリマーであり、タルカンハヤシは、発泡核剤用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）であり、アデカスタブＰＥＰ−３６は、ホスファイト系酸化防止剤である。
【００５４】
次に、上記マスターバッチを用いて発泡成形用熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）を作製した。
ａ）ＫＲＡＴＯＮ ＭＤ６６９８
（ＫｒａｔｏｎＰｏｌｙｍｅｒｓ製）：８５質量部
ｂ）タルクマスターバッチ ：１５質量部
ｃ）ポリスレンＥＶ３０６Ｇ（永和化成工業株式会社製）：６．０質量部
ｄ）ポリスレンＥＶ４０５Ｄ（永和化成工業株式会社製）：１．５質量部
ｅ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：０．５質量部
ｆ）合計 ：１０８質量部
ただし、タルクマスターバッチは、上記フィラーのマスターバッチと同じであり、ポリスレンＥＶ３０６Ｇは、発泡剤マスターバッチ、アゾジカルボン酸アミドＡＤＣＡ２０％マスターバッチ（基材樹脂：エチレン−酢酸ビニル共重合体ＥＶＡ、分解温度ｄ．ｐ．１５０℃、発生ガス量ＧＶ６６ｃｍ３／ｇ）であり、ポリスレンＥＶ４０５Ｄは、発泡剤マスターバッチ、炭酸水素ナトリウム２０％マスターバッチ（基材樹脂：エチレン−酢酸ビニル共重合体ＥＶＡ、分解温度ｄ．ｐ．１５５℃、発生ガス量ＧＶ５２ｃｍ３／ｇ）であり、タルカンハヤシは、ペレット固着防止用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）である。
【００５５】
そして、上記製造条件に従って上記製造工程を実行することにより、以下の結果を得た。
【００５６】
【表１】
【００５７】
ただし表１において、スクリュ種類Ｘは、本発明にかかる先端部逆流防止弁６と中央部逆流防止弁５とを備えたスクリュ３を用いた場合であり、スクリュ種類Ｙは、先端部逆流防止弁のみを備えるスクリュを用いた場合である。また、射出工程に移る直前の加圧値（ＭＰａ）とは、射出工程開始直前の先端部逆流防止弁６とノズル２２との間の内部圧力（ＭＰａ）のことである。
【００５８】
また表１において、成形安定性評価の内容は下記の通りである。
○：ほぼ安定して完充填品が得られる。
△：連続５ショット〜１０ショット毎に１ショットの未充填品が発生する。
×：連続２，３ショット毎に１ショットの未充填品が発生する。
××：１ショット毎に製品体積が異なる。
【００５９】
実施例１〜３は、開閉弁２２Ａを有するノズル２２を採用して該ノズル２２の開閉弁を閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値を適正範囲（１〜３０ＭＰａ）内に設定し、かつスクリュ種類をＸとし、また射出時にキャビティの拡張を実行したため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
比較例１は、ノズルの開閉弁が常に開状態であるため、該ノズルを介して発泡ガスが漏れて該発泡ガスによる拡張効果が低減し、得られる成形体の発泡倍率が低かった。比較例２は、樹脂原料に対して加圧が行われず、これにより発泡ガスが樹脂原料に十分に溶解しないため、射出時の圧力差が小さくなって発泡倍率が小さくなった。比較例３〜７は、キャビティの拡張効果により高発泡倍率の成形体が得られるものの、スクリュ種類がＹであるため、樹脂原料の加圧が適正に維持できず、成形安定性が不十分であった。
【００６０】
また、実施例４〜６、及び比較例８〜１４について以下説明する。
【００６１】
発泡成形用汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）を作製した。
ａ）ポリスチレンＢＸ９７０Ｘ（日本ポリスチレン株式会社製）：１００質量部
ｂ）ビニホールＡＣ＃ＬＱ（永和化成工業株式会社製） ：２．４質量部
ｃ）セルボンＦＥ−５０７（永和化成工業株式会社製） ：０．８質量部
ｄ）タルカンハヤシ（林化成株式会社製） ：１．０質量部
ｅ）合計 ：１０４．２質量部
ただし、ポリスチレンＢＸ９７０Ｘは、高溶融張力水添汎用ポリスチレンＨＭＳ―ＧＰＰＳであり、ビニホールＡＣ＃ＬＱは、化学発泡剤（アゾジカルボン酸アミド、分解温度ｄ．ｐ．２００℃、発生ガス量ＧＶ２１０ｃｍ３／ｇ）であり、セルボンＦＥ−５０７は、化学発泡剤（炭酸水素ナトリウム、分解温度ｄ．ｐ．１５０℃、発生ガス量ＧＶ１５０ｃｍ３／ｇ）であり、タルカンハヤシは、発泡核剤用タルク（平均粒子径Ｄ５０…１１．０μｍ）である。
【００６２】
そして、上記製造条件に従って上記製造工程を実行することにより、以下の結果を得た。
【表２】
【００６３】
ただし表２におけるスクリュ種類Ｘ、Ｙについては、表１と同様である。また表２において、成形安定性評価の内容は表１と同様である。
【００６４】
実施例４〜６は、開閉弁２２Ａを有するノズル２２を採用してノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値（射出工程開始直前）を適正範囲（１０〜５０ＭＰａ）内で設定し、かつスクリュ種類をＸとし、また射出時にキャビティの拡張を実行したため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
比較例８は、ノズルが常時開状態であり、該ノズルを介して発泡ガスが漏れるため、該発泡ガスによる拡張効果が低減し、得られる成形体の発泡倍率が低かった。比較例９は、樹脂原料に対して加圧が行われず、これにより発泡ガスが樹脂に十分に溶解しないため、射出時の圧力差が小さくなって発泡倍率が小さくなった。比較例１０〜１４は、キャビティの拡張効果により高発泡倍率の成形体が得られるものの、スクリュ種類がＹであるため、樹脂原料の加圧が適正に維持できず、成形安定性が不十分であった。
【００６５】
金型１０Ｂのキャビティ１４を射出時に拡張しない製造方法（図４参照）を採用した場合、以下に示す発泡性プラスチック成形体７が得られた。
【００６６】
【表３】
【００６７】
ただし表３におけるスクリュ種類Ｘ、Ｙについては、表１，２と同様である。また表３において、成形安定性評価の内容は表１，２と同様である。
【００６８】
実施例７は、射出時にキャビティを拡張しない構成であり、その他は実施例１と同様な条件である。
【００６９】
実施例８は、射出時にキャビティを拡張しない構成であり、その他は実施例４と同様な条件である。
【００７０】
実施例７，８は、ノズル２２の開閉弁２２Ａを閉状態として樹脂原料を加圧し、かつその加圧値（射出工程開始直前）を適正範囲（１０〜５０ＭＰａ）内に設定し、かつスクリュ種類をＸとしたため、高発泡倍率の成形体が安定して得られた。
【００７１】
本発明は、これまでに述べた上記実施例に限定されず、本発明の主旨の範囲内で適宜設計変更等することができる。
例えば、上記射出成形機１の駆動手段は、公知の油圧シリンダ、電動シリンダやエアシリンダやサーボモータ等の駆動装置によって容易に構成することが出来る。
【符号の説明】
【００７２】
１ 射出成形機
２ シリンダ
３ スクリュ
５ 中央部逆流防止弁
６ 先端部逆流防止弁
７ 発泡性プラスチック成形体
１０Ａ，１０Ｂ 金型
１４ キャビティ
２１ 原料供給部
２２Ａ 開閉弁
２２ ノズル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
温度制御可能なシリンダ内にスクリュが駆動手段によって回転可能および前進後退可能に内設され、該シリンダの根端部には原料供給部が配置され、該シリンダの先端には開閉弁が配設されたノズルが形成され、さらに、該スクリュの先端部には先端部逆流防止弁が配置され、該スクリュの中央部には中央部逆流防止弁が配置されている射出成形機を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法であって、
該ノズルの開閉弁を閉状態とし、かつ該スクリュを最前位置に設定した状態で、該スクリュを駆動手段により回転作動させると共に、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を該原料供給部から該シリンダ内へ供給し、該樹脂原料を該シリンダ内において加熱溶融混練しながら該シリンダの先端側へ送り、この際該樹脂原料は溶融しつつ該中央部逆流防止弁及び該先端部逆流防止弁を前方に押し開いてシリンダの先端側へ移動し、さらに該樹脂原料をほぼ完全に溶融混練した状態で該シリンダの先端部に充填していき、この際該スクリュは後退し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁と該シリンダのノズルとの間に充填した後、該スクリュの回転作動を終了し、この際該スクリュの後退は停止し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、かつ該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、さらに該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま該シリンダのノズルと該先端部逆流防止弁との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、
該計量待機工程に続いて、該ノズルの開閉弁を開状態とし、かつ該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま、該スクリュを駆動手段により前進させて、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に貯留した樹脂原料を金型のキャビティに射出する射出工程と、
を含むことを特徴とする発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項２】
上記射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は、１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定されている請求項１に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法において、
上記計量待機工程と上記射出工程との間に、
該ノズルの開閉弁を閉状態としたまま該スクリュを駆動手段によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力を、該計量待機工程における該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力より高くする予備加圧工程
を更に追加した発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項４】
金型のキャビティ内に樹脂原料を射出した際に該キャビティを拡大する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された製造方法で製造された発泡性プラスチック成形体であって、
発泡倍率が、２．５倍〜５倍であることを特徴とする発泡性プラスチック成形体。
【請求項６】
熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が使用され、溶融温度が２３０℃以下である請求項５に記載の発泡性プラスチック成形体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法に使用される射出成形機であって、
前記スクリュは、
中央部逆流防止弁より根端側におけるフライトがある部分の長さを基準とする、中央部逆流防止弁と先端部逆流防止弁との間におけるフライトがある部分の長さの比率が、１５〜５０％に設定されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項８】
中央部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積は、先端部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積より大きく設定されている請求項７記載の射出成形機。
【請求項１】
温度制御可能なシリンダ内にスクリュが駆動手段によって回転可能および前進後退可能に内設され、該シリンダの根端部には原料供給部が配置され、該シリンダの先端には開閉弁が配設されたノズルが形成され、さらに、該スクリュの先端部には先端部逆流防止弁が配置され、該スクリュの中央部には中央部逆流防止弁が配置されている射出成形機を使用した発泡性プラスチック成形体の製造方法であって、
該ノズルの開閉弁を閉状態とし、かつ該スクリュを最前位置に設定した状態で、該スクリュを駆動手段により回転作動させると共に、化学発泡剤が添加されている樹脂原料を該原料供給部から該シリンダ内へ供給し、該樹脂原料を該シリンダ内において加熱溶融混練しながら該シリンダの先端側へ送り、この際該樹脂原料は溶融しつつ該中央部逆流防止弁及び該先端部逆流防止弁を前方に押し開いてシリンダの先端側へ移動し、さらに該樹脂原料をほぼ完全に溶融混練した状態で該シリンダの先端部に充填していき、この際該スクリュは後退し、該溶融混練された樹脂原料の所定量を該先端部逆流防止弁と該シリンダのノズルとの間に充填した後、該スクリュの回転作動を終了し、この際該スクリュの後退は停止し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力によって該先端部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、かつ該先端部逆流防止弁と該中央部逆流防止弁との間の内部圧力によって該中央部逆流防止弁は後方に押されて開状態から閉状態となり、さらに該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま該シリンダのノズルと該先端部逆流防止弁との間で該樹脂原料を貯留する計量待機工程と、
該計量待機工程に続いて、該ノズルの開閉弁を開状態とし、かつ該先端部逆流防止弁及び該中央部逆流防止弁を閉状態に維持したまま、該スクリュを駆動手段により前進させて、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に貯留した樹脂原料を金型のキャビティに射出する射出工程と、
を含むことを特徴とする発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項２】
上記射出工程開始直前の該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力は、１０〜５０ＭＰａの範囲の圧力に設定されている請求項１に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法において、
上記計量待機工程と上記射出工程との間に、
該ノズルの開閉弁を閉状態としたまま該スクリュを駆動手段によりさらに前方に押して該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間に充填されている樹脂原料を加圧し、該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力を、該計量待機工程における該先端部逆流防止弁と該ノズルとの間の内部圧力より高くする予備加圧工程
を更に追加した発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項４】
金型のキャビティ内に樹脂原料を射出した際に該キャビティを拡大する請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載された製造方法で製造された発泡性プラスチック成形体であって、
発泡倍率が、２．５倍〜５倍であることを特徴とする発泡性プラスチック成形体。
【請求項６】
熱可塑性樹脂１００質量部及び化学発泡剤０．１〜２０質量部を含有した樹脂原料が使用され、溶融温度が２３０℃以下である請求項５に記載の発泡性プラスチック成形体。
【請求項７】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の発泡性プラスチック成形体の製造方法に使用される射出成形機であって、
前記スクリュは、
中央部逆流防止弁より根端側におけるフライトがある部分の長さを基準とする、中央部逆流防止弁と先端部逆流防止弁との間におけるフライトがある部分の長さの比率が、１５〜５０％に設定されていることを特徴とする射出成形機。
【請求項８】
中央部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積は、先端部逆流防止弁に形成されている樹脂流路の断面積より大きく設定されている請求項７記載の射出成形機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−５１２６８（Ｐ２０１２−５１２６８Ａ）
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１９６３２２（Ｐ２０１０−１９６３２２）
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（００００００５０５）アロン化成株式会社 (317)
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１５日（２０１２．３．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月２日（２０１０．９．２）
【出願人】（００００００５０５）アロン化成株式会社 (317)
【出願人】（０００１５５１５９）株式会社名機製作所 (255)
【Ｆターム（参考）】
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