発泡成形用射出成形機の射出装置
【課題】計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を迅速化する。計量樹脂溜め部に供給された物理発泡剤のスクリュー本体側への逆流を防止する。
【解決手段】加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給する。
【解決手段】加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡成形用射出成形機の射出装置に係り、特に、加熱筒に設けられる物理発泡剤導入部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超臨界流体を発泡剤として用いる発泡成形用の射出成形機としては、前端側に逆流防止用のチェックリングが取り付けられたスクリューと、該スクリューが回転可能かつ前後進可能に収納された射出用シリンダと、該射出用シリンダの計量樹脂溜め部に超臨界状態のＣＯ２ガスやＮ２ガス等（本明細書においては、これらを総称して「物理発泡剤」という。）を注入する発泡剤注入機構とを備え、該発泡剤注入機構により、計量樹脂溜め部の前側から後ろ側に至る複数位置から計量樹脂溜め部内に、物理発泡剤を注入する射出装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１の図２〜図６参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の射出装置は、スクリューの先端側に備えられたチェックリングの設定位置よりも前方の計量樹脂溜め部に物理発泡剤を注入するので、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を抑制することができ、チェックリングを備えない場合に比べて、各ショット毎に成形される成形品の均質性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発泡成形用の射出成形機には、計量樹脂溜め部に溜められた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を迅速化してショットサイクルの短縮化、ひいては発泡成形品の生産性の向上を図ること、及び、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を完全に防止して、成形品の均質性を高めることが特に要求される。
【０００６】
即ち、発泡成形用の射出成形機は、通常の射出成形機（発泡成形用の射出成形機以外の射出成形機）に比べて、溶融樹脂中に物理発泡剤を均一に拡散させるための時間が余分にかかるため、ショットサイクルが長くなる。このため、発泡成形品の生産性を高めるためには、溶融樹脂中に物理発泡剤を均一に拡散させるための時間を短縮化することが、最重要事項の１つになる。しかしながら、特許文献１に記載の射出成形機は、計量樹脂溜め部の前側から後ろ側に至る複数位置から点状に物理発泡剤を注入する構成であり、１つの注入部から多量の物理発泡剤を溶融樹脂中に拡散しなくてはならないので、溶融樹脂中への物理発泡剤の拡散を迅速に行うことが困難である。
【０００７】
また、特許文献１に記載の射出装置は、チェックリングを備えているので、チェックリングを備えない場合に比べて、スクリューの後方側に存在する溶融樹脂に物理発泡剤が拡散しにくい構造になっているが、サックバック時におけるチェックリングの前方側から後方側への溶融樹脂及び物理発泡剤の逆流については何ら考慮されていないので、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を完全に防止することができない。
【０００８】
以下、この点について詳述すると、従来知られている一般的な逆流防止用のチェックリングは、スクリューヘッドとスクリュー本体との間に設けられた小径の頸部に、所定量前後進可能かつ回転可能に遊嵌した構成となっている。そして、スクリューを樹脂の可塑化方向に回転することにより、スクリュー本体側から前方側に送り込まれる溶融樹脂の樹脂圧によって、チェックリングが前方に位置している際には、チェックリングがスクリュー本体側に設けられたチェックシートから離間した開放状態となって、チェックリングとチェックシートとの間には溶融樹脂の通路が形成され、この通路を通って、溶融樹脂がスクリューヘッドの前方側の計量樹脂溜め部内に送り込まれる。また、計量完了後の射出行程においては、スクリューを急速前進させてスクリューの前方側に貯えた溶融樹脂を金型内に射出・充填するが、この際には、スクリューの急速前進によって高まるスクリュー前方側の樹脂圧と、スクリューの急速前進によって下がるスクリュー本体側の樹脂圧との差圧によって、チェックリングが直ちに後方に移動して、チェックリングがチェックシートに密着した閉塞状態に移行し、これによって、スクリューの前方側からスクリュー本体側への溶融樹脂の逆流が防止される。
【０００９】
ところで、計量が完了した後、スクリューの前方側に貯えられた溶融樹脂の樹脂圧が高いと、加熱筒先端のノズルから溶融樹脂が垂れ出すドルーリング現象が生じるため、計量完了後にスクリューを強制的に後退させるサックバック動作を行って、スクリュー前方側の樹脂圧を減圧させることがしばしば行われる。
【００１０】
しかし、サックバック動作を行うと、スクリューの強制後退によってスクリュー前方側の樹脂圧が減じられ、チェックリングがスクリューヘッド側に移動するので、スクリュー本体側からスクリュー前方側に溶融樹脂が流れ込み、せっかく計量した樹脂量が変動して成形品の重量にバラツキが生じてしまう。また、スクリューヘッドの前方側に物理発泡剤を注入するタイプの射出成形機においては、この際に、物理発泡剤が溶融樹脂と共に溶融樹脂通路を通ってスクリュー本体側に逆流するので、スクリュー本体側に存在する溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を防止することができない。スクリュー本体側に存在する溶融樹脂内に物理発泡剤が拡散すると、計量樹脂溜め部において溶融樹脂に適量の物理発泡剤を拡散させることが困難になると共に、各ショットサイクル毎の物理発泡剤の拡散量が不安定になって、良品を安定に成形することが困難になる。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を迅速化して、発泡成形品の生産性を高めること、及び、計量樹脂溜め部に供給された物理発泡剤のスクリュー本体側への逆流を防止し、高品質の発泡成形体を安定に成形可能な発泡成形用の射出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するため、先端側に逆流防止用のチェックリング機構を備えたスクリューと、先端部に加熱筒ヘッドを備えた加熱筒と、前記加熱筒ヘッドに連結された射出ノズルと、前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給ノズルとを備え、前記スクリューの先端部から前記射出ノズルの先端部までに至る計量樹脂溜め部内に貯えられた溶融樹脂と物理発泡材との混合体を金型キャビティ内に射出充填して、所要の発泡成形体を成形する射出装置において、前記加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給することを特徴とする。
【００１３】
加熱筒ヘッド内に樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると、物理発泡剤供給ノズルから供給された物理発泡剤を、導入空間内でスリーブの面方向に広げることができる、また、スリーブの少なくとも一部を多孔質材料から形成し、該多孔質材料をもって形成された部分にセンタ孔を開設すると、導入空間内においてスリーブの面方向に広げられた物理発泡剤を、多孔質材料が有する微細な空孔を通して、センタ孔の全周方向から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂に少量ずつ均一に噴出させることができる。よって、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ容易なものとすることができ、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮できる。その結果、成形時のショットサイクルを短縮化でき、発泡成形品の生産性を向上することができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の全体を、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする。
【００１５】
円筒部全体を多孔質焼結金属材料で形成すると、スリーブ全体を通じて計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を噴出できるので、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散速度を最速とすることができ、発泡成形品の生産性を最良とすることができる。また、スリーブの空孔率は、物理発泡剤の透過性能ばかりでなく、スリーブの機械的強度にも密接に関連しており、スリーブの空孔率が５パーセント以下の場合には、溶融樹脂内への物理発泡剤の噴出が迅速かつ十分に行われず、６０パーセントを超える場合には、スリーブの機械的強度が問題になる。このため、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成することにより、物理発泡剤の透過性能と機械的強度をバランスさせることができる。
【００１６】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の一部のみを、空孔率が５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする。
【００１７】
円筒部全体を多孔質焼結金属材料で形成した方が、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を良好なものにすることができるが、その空孔率によってはスリーブの機械的強度が不十分になる。これに対して、スリーブの一部のみを多孔質焼結金属材料をもって形成し、他の部分をバルク材にて形成すると、多孔質焼結金属材料で形成された部分がバルク材にて形成された部分によって補強されるので、良好な物理発泡剤の透過性能を維持しつつ、スリーブの機械的強度を高めることができる。
【００１８】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記チェックリング機構は、前記スクリューに固定されたチェックシートと、該チェックシートと密着又は離間する方向に移動可能なチェックリングとを有し、前記チェックリングが前記チェックシートに密着した閉塞状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を不能とし、前記チェックリングが前記チェックシートから離間した開放状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を可能とするもので、前記スクリューのサックバック時には、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着させるロック機構を備えていることを特徴とする。
【００１９】
このように、ロック機構を備えたチェックリングを用いると、ロック機構によりチェックリングがチェックシートに密着された後に計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を供給することにより、物理発泡剤がチェックリングを超えて、スクリュー本体側に蓄えられた溶融樹脂内に拡散することを防止できる。よって、各ショット毎における金型キャビティ内に射出される混合体中の物理発泡剤の拡散状態を均一化することができて、均質な成形体を得ることができる。また、適度な圧力管理や温度管理を施すことにより、発泡倍率の引き上げや平均気泡径の小径化を容易に行うことができる。
【００２０】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スクリューは、外周面にスクリュー溝が形成されたスクリュー本体と、該スクリュー本体の先端部に取り付けられたスクリューヘッドと、前記スクリュー本体と前記スクリューヘッドとの間に形成され、前記チェックリング機構が取り付けられる小径の頸部とからなり、前記ロック機構は、前記スクリューヘッドの後端に設けられ、前記チェックリング側に突出する係止爪部と、前記チェックリングにおける前記スクリューヘッド側の端部に設けられた前記係止爪部の収納凹部と、該収納凹部と連なり、前記スクリューヘッド側に突出する係止部とからなり、前記スクリューが溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、前記係止爪部が前記収納凹部に嵌まり込んで、前記チェックリングが前記スクリュー本体の先端部に固定された前記チェックシートから離間し、この状態から前記スクリューを所定量逆回転すると、前記係止爪部の端面が前記係止部の端面に乗り上げて、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着することを特徴とする。
【００２１】
サックバックは、スクリューをいずれの方向にも回転することなく後退させる動作であるので、スクリューヘッドに形成された係止爪部の端面がチェックリングにおけるスクリューヘッド側の端部に形成された係止部の端面に乗り上げて、チェックリングがチェックシートに密着されている状態でサックバックを行っても、係止爪部の端面と係止部の端面との突き合わせ状態が維持され、チェックリングはチェックシートに密着され続ける。このため、サックバックにより、スクリューヘッドの前方側の樹脂圧が下がり、スクリューヘッドをスクリュー本体側から前方に押圧する樹脂圧が、スクリューヘッドの前方側の樹脂圧よりも大きくなっても、スクリュー本体側からチェックリングを通って計量樹脂溜め部内に溶融樹脂が流入せず、計量樹脂量のバラツキを低減させることができる。また、計量樹脂溜め部からスクリュー本体側への物理発泡剤の拡散も防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を物理発泡剤の導入空間内に噴射するので、導入空間内に噴射された物理発泡剤をセンタ孔の周囲から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂内に面状に供給することができ、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ迅速に行うことができる。よって、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮でき、成形時のショットサイクルの短縮化ひいては発泡成形品の生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る射出装置の要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施形態に係る射出装置の射出ノズル側から見た図である。
【図４】実施形態に係るスリーブの縦断面図である。
【図５】実施形態に係るスリーブの他の例を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係るチェックリングのスクリュー正転時の状態を示す要部断面図である。
【図７】実施形態に係るチェックリングのスクリュー逆転時の状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、実施形態に係る射出装置は、所謂インラインスクリュー方式の射出装置であって、スクリュー１と、スクリュー１を前後進可能かつ回転可能に収納する加熱筒２と、加熱筒２内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給装置３と、加熱筒２の先端部に連結された射出ノズル４とを備えている。
【００２５】
スクリュー１は、外面にスクリュー溝１１ａが螺旋状に形成されたスクリュー本体１１と、スクリュー本体１１の先端部に取り付けられたやじり形のスクリューヘッド１２と、これらスクリュー本体１１とスクリューヘッド１２の間の小径の頸部に前後進可能かつ回転可能に遊嵌された逆流防止用のチェックリング１３と、スクリュー本体１１の端部に固定されたチェックシート１４とをもって構成される。
【００２６】
図６及び図７により詳細に示すように、スクリューヘッド１２の後端部には、チェックリング１３側に突出する係止爪部１２ａが形成され、スクリューヘッド１２の外周面には、軸方向に平行な溝１２ｂが形成されている。一方、チェックリング１３のスクリューヘッド１２側の端部には、係止爪部１２ａを収納可能な凹部１３ａと、該凹部１３ａに連なってスクリューヘッド１２側に突出する係止部１３ｂと、これら凹部１３ａと係止部１３ｂとの間に設けられたテーパ面１３ｃと、チェックシート１４に密着する平坦なシール面１３ｄと、チェックリング１３の軸方向に貫通する樹脂通路１３ｅが形成されている。上述の係止爪部１２ａ、凹部１３ａ及び係止部１３ｂは、チェックリング１３をチェックシート１４に強制的に密着させるロック機構を構成する。
【００２７】
即ち、スクリュー１が溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、図６に示すように、スクリューヘッド１２に形成された係止爪部１２ａが、チェックリング１３に形成された凹部１３ａに嵌まり込む回転位相関係となり、かつチェックリング１３は、スクリュー本体１１側から前方に送り出される溶融樹脂の圧力で前方に移動するので、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａは、チェックリング１３の凹部１４ａに嵌まり込んだ状態になる。また、この状態においては、チェックリング１３がチェックシート１４から離間するので、チェックリング１３のシール面１３ｄとチェックシート１４との間に樹脂通路が形成される。
【００２８】
この状態からスクリュー１を所定量だけ逆回転すると、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａが、チェックリング１３のテーパ面１３ｃに案内されてチェックリング１３の係止部１３ｂ上に乗り上げる。これにより、チェックリング１３が後方に押し下げられて、図７に示すように、チェックリング１３がチェックシート１４に密着し、スクリューヘッド１２及びチェックリング１３に形成された樹脂通路が遮断されると共に、チェックリング１３は、スクリューヘッド１２とチェックシート１４とで挾持されて、前後方向の動きを拘束された状態となる。
【００２９】
スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａがチェックリング１３の係止部１３ｂ上に乗り上げた状態では、図７のＡ部拡大図に示すように、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａとチェックリング１３の係止部１３ｂとは、互いに平坦面同士で当接し合った状態となるので、チェックリング１３に対して樹脂圧による軸方向の推力が作用しても、チェックリング１３に対して回転方向の分力が作用する虞は一切ない。したがって、図７に示す状態からサックバックを行い、スクリューヘッド１２の前方側の樹脂圧が下がり、スクリューヘッド１２をスクリュー本体１１側から前方に押圧する樹脂圧が、スクリューヘッド１２の前方側の樹脂圧よりも大きくなっても、チェックリング１３が回転してチェックリング１３の係止部１３ｂがスクリューヘッド１２の係止爪部１２ａから外れず、チェックリング１３はチェックシート１４に密着した状態で確実に維持される。
【００３０】
加熱筒２は、スクリュー１を前後進可能かつ回転可能に収納する加熱筒本体２１と、加熱筒本体２１の先端部に取り付けられた加熱筒ヘッド２２をもって構成される。加熱筒ヘッド２２の外面には、シーズヒータ２３が巻回されており、スクリュー１を回転駆動することによって溶融され、加熱筒本体２１の先端側に移送された溶融樹脂を所定の温度に保温できるようになっている。図２の符号２３ａは、シーズヒータ２３に接続された電源コードを示している。なお、加熱筒本体２１の外面には、バンドヒータ３３が巻回されており、図示しないホッパから加熱筒本体２１内に供給された原料樹脂ペレットを加熱できるようになっている。ホッパから加熱筒本体２１内に供給された原料樹脂ペレットは、このバンドヒータ３３による加熱と、スクリュー１を回転駆動することによって発生する剪断熱により溶融される。
【００３１】
加熱筒ヘッド２２は、図１に示すように、筒状に形成されており、その一端が加熱筒本体２１の先端部に螺着される。加熱筒ヘッド２２の中心部には、スクリューヘッド１２の先端部を挿入するための円錐状のスクリューヘッド挿入部２４と、その先端部（底部）から加熱筒ヘッド２２の他端側に延びる樹脂通路２５と、樹脂通路２５よりも大径のスリーブ挿入部２６と、スリーブ挿入部２６よりも大径の空間形成部２７と、空間形成部２７よりも大径の射出ノズル螺合部２８がこの順に形成されている。さらに、加熱筒ヘッド２２の径方向には、樹脂通路２５と連通するセンサ取付孔２９が開設されており、このセンサ取付孔２９には、樹脂通路２５内の樹脂圧を検出する樹脂圧検出センサ３０が取り付けられている。射出ノズル螺合部２８には、射出ノズル３を螺合するための雌ねじが刻設されており、射出ノズル４の一端部に形成された雄ねじが螺合される。
【００３２】
スリーブ挿入部２６には、図４及び図５に例示するスリーブ３１が挿入される。スリーブ３１は、これらの図に示すように、円筒部３１ａとその両端部に形成されたフランジ部３１ｂ，３１ｃとからなり、円筒部３１ａの先端部をスリーブ挿入部２６内に挿入すると共に、フランジ部３１ｂの外周面を空間形成部２７内に挿入することにより、スリーブ３１内に安定に保持される。これにより円筒部３１ａの外周には、輪状の物理発泡剤導入空間３２が形成される。なお、スリーブ３１に開設される透孔３１ｃの直径は、加熱筒ヘッド２２に開設された樹脂通路２５の直径と同径であり、該透孔３１ｃは樹脂通路２５の一部を構成する。
【００３３】
図４に示すスリーブ３１は、円筒部３１ａの全体が空孔率５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成されており、フランジ部３１ｂがバルク材をもって形成されている。なお、図４及び図５においては、多孔質焼結金属材料がドット模様で表記されている。このように、円筒部３１ａの全体を多孔質焼結金属材料で形成すると、円筒部３１ａの全体を通じて計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を噴出できるので、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散速度を最高速とすることができ、発泡成形品の生産性を最良とすることができる。また、円筒部の空孔率を５％〜６０％としたので、溶融樹脂内への物理発泡剤の噴出が迅速かつ十分に行うことができ、かつスリーブ３１の機械的強度を適正に保つことができる。
【００３４】
一方、図５に示すスリーブ３１は、円筒部３１ａの長さ方向及び周方向にバルク材をもって形成された補強部３１ｄを有しており、この補強部３１ｄで囲まれた部分のみが、空孔率５％〜６０％の多孔質焼結金属材料で形成されている。本例のスリーブ３１は、円筒部３１ａにバルク材からなる補強部３１ｄを形成したので、スリーブ３１の機械的強度が高く、耐久性に優れる。
【００３５】
図４及び図５に示すスリーブ３１は、レーザ加工によって作製できる。即ち、金属粉末（合金粉末を含む。）に高レベルのレーザを照射すると、その熱によって金属粉末が完全に溶解して固化後にバルク材となり、低レベルのレーザを照射すると、その熱によって金属粉末の一部のみが溶解して固化後に多孔質焼結金属となるので、作業台上に平面形状がリング状で所定の厚みを有する金属粉末層を形成をした後、当該金属粉末層の周方向に沿って適宜のレベルのレーザを照射することにより、当該金属粉末層の周方向全体を多孔質焼結金属にすることもできるし、バルク材にすることもできる。また、レーザパワーを金属粉末層の周方向に関して適宜切り換えることにより、多孔質焼結金属になった部分とバルク材になった部分とを周方向に交互に形成することもできる。したがって、金属粉末層の厚み方向への積層と、各金属粉末層へのレーザ照射とを繰り返し、最後に所要の仕上げ加工を施すことにより、所要形状のスリーブ３１を作製することができる。多孔質焼結金属の空孔率は、レーザパワーを変更することにより調整できる。
【００３６】
物理発泡剤供給装置４は、図１に示すように、ＣＯ２ガスやＮ２ガスなどの原料ガスを貯えるガスボンベ４１と、ガスボンベ４１から供給される原料ガスを高温高圧にして超臨界状態の物理発泡剤とする超臨界流体生成装置４２と、超臨界流体生成装置４２から供給される物理発泡剤を導入空間３２内に噴射する物理発泡材供給ノズル４３と、超臨界流体生成装置４２と物理発泡材供給ノズル４３とを接続する管路４４に備えられた開閉弁４５とから構成される。
【００３７】
物理発泡材供給ノズル４３は、図２に示すように、スリーブ３１の周囲の２か所に取り付けられる。この図から明らかなように、これら２つの物理発泡材供給ノズル４３と樹脂圧検出センサ３０とは、１２０°の角度間隔を隔てて等分に配置される。開閉弁４５は、実施形態に係る射出装置が備えられる射出成形機の１ショット毎に１回ずつ開閉され、物理発泡材供給ノズル４３を通じて導入空間３２内に所定量の物理発泡剤を供給する。
【００３８】
射出ノズル５は、加熱筒ヘッド２２の先端部に螺着されるシャットオフノズル５１と、該シャットオフノズル５１の先端部に螺着されるノズル本体５２とから構成される。シャットオフノズル５１は、計量時におけるノズル本体５２からの溶融樹脂のドルーリングを防止するためのもので、樹脂通路５３内に内蔵された弁体５４と、当該弁体５４を所定のタイミングで軸方向に駆動する弁体駆動部５５を有している。弁体駆動部５５は、図１及び図２に示すように、シャットオフノズル５１の外面にボルト５６により取り付けられた下向きＵ字形の取付金具５７と、該取付金具５７の下端部に取り付けられたエアシリンダ５８と、中間部が連結ピン５９を介してシャットオフノズル５１に回動可能に連結されると共に、上端部が弁体５４に当接され、かつ下端部が連結ピン６０を介してエアシリンダ５８の駆動軸５８ａに回動可能に連結された揺動部材６１とからなる。
【００３９】
ノズル本体５２には、弁体５４の挿入部６２と、これよりも小径のノズル孔６３とが同心に形成されており、挿入部６２とノズル孔６３との連結部分には、弁体５４の先端部が押し付けられる弁座６４が形成されている。
【００４０】
計量工程においては、エアシリンダ５８が駆動されて、エアシリンダ５８の駆動軸５８ａが本体内に引き込まれ、揺動部材６１が図上反時計方向に回動されて、弁体５４が図上左方向に移動される。これにより、弁体５４の先端部が弁座６４に押し付けられ、樹脂通路内に溜められた溶融樹脂のノズル本体５２からのドルーリングが防止される。計量工程後の射出工程では、エアシリンダ５８が駆動されて、エアシリンダ５８の駆動軸５８ａが本体外に突出され、揺動部材６１が図上時計方向に回動されて、弁体５４が図上右方向に移動される。このとき、弁体５４は、挿入部６２内の樹脂圧により図上右方向に移動する。これにより、弁体５４の先端部が弁座６４から離れ、スクリューを前進駆動することによって樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂を図示しない金型キャビティ内に射出・充填することができる。
【００４１】
以下、上記のように構成された射出装置のサックバック後の動作について説明する。
【００４２】
サックバックの完了時には、エアシリンダ５８が駆動されて、弁体５４が弁座６４に押し付けられ、ノズル本体５２からの溶融樹脂のドルーリングが防止されている。したがって、スクリューヘッドの先端部から弁座６４までの樹脂通路で構成される溶融樹脂溜め部には、１ショットの射出成形に必要な溶融樹脂が蓄えられている。
【００４３】
スクリューのサックバックを行った後、図示しないマシンコントローラは、開閉弁４５を開いて、物理発泡材供給ノズル４３から物理発泡剤の導入空間３２内に所定量の物理発泡剤を供給する。導入空間３２内に供給された物理発泡剤は、導入空間３２内でスリーブ３１の面方向に広がるので、多孔質材料が有する微細な空孔を通して、センタ孔の全周方向から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂に少量ずつ均一に噴出される。これによって、溶融樹脂溜め部に蓄えられた溶融樹脂内に物理発泡剤が拡散し、発泡成形用の原料樹脂が生成される。
【００４４】
次いで、エアシリンダ５８を駆動して弁座６４から弁体５４を離隔した後、スクリューを前進駆動して図示しない金型キャビティ内に物理発泡剤が均一に拡散された発泡成形用の原料樹脂を射出・充填する。これにより、所要の発泡成形品が射出成形される。
【００４５】
上述のように、実施形態に係る射出装置は、溶融樹脂通路の一部を多孔質材料をもって形成すると共に、その外周に物理発泡剤の導入空間３２を形成したので、溶融樹脂溜め部に蓄えられた溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ容易なものとすることができ、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮できる。その結果、成形時のショットサイクルを短縮化でき、発泡成形品の生産性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、スクリュー式射出装置を備えた射出成形機に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…スクリュー、２…加熱筒、３…物理発泡剤供給装置、４…射出ノズル、１１…スクリュー本体、１１ａ…スクリュー溝、１２…スクリューヘッド、１２ａ…係止爪部、１２ｂ…溝、１３…チェックリング、１３ａ…凹部、１３ｂ…係止部、１３ｃ…テーパ面、１３ｄ…シール面、１３ｅ…樹脂通路、１４…チェックシート、２１…加熱筒本体、２２…加熱筒ヘッド、２３…バンドヒータ、２４…スクリューヘッド挿入部、２５…樹脂通路、２６…スリーブ挿入部、２７…空間形成部、２８…射出ノズル螺合部、２９…樹脂圧検出センサの取付孔、３０…樹脂圧検出センサ、３１…スリーブ、３１ａ…円筒部、３１ｂ…フランジ部、３１ｃ…透孔、３２…物理発泡剤を導入空間、４１…ガスボンベ、４２…超臨界流体生成装置、４３…物理発泡材供給ノズル、４４…管路、４５…開閉弁、５１…シャットオフノズル、５２…ノズル本体、５３…樹脂通路、５４…弁体、５５…弁体駆動部、５６…ボルト、５７…取付金具、５８…エアシリンダ、５９…連結ピン、６０…連結ピン、６１…揺動部材、６２…弁体の挿入部、６３…ノズル孔、６４…弁座
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡成形用射出成形機の射出装置に係り、特に、加熱筒に設けられる物理発泡剤導入部の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、超臨界流体を発泡剤として用いる発泡成形用の射出成形機としては、前端側に逆流防止用のチェックリングが取り付けられたスクリューと、該スクリューが回転可能かつ前後進可能に収納された射出用シリンダと、該射出用シリンダの計量樹脂溜め部に超臨界状態のＣＯ２ガスやＮ２ガス等（本明細書においては、これらを総称して「物理発泡剤」という。）を注入する発泡剤注入機構とを備え、該発泡剤注入機構により、計量樹脂溜め部の前側から後ろ側に至る複数位置から計量樹脂溜め部内に、物理発泡剤を注入する射出装置を備えたものが提案されている（例えば、特許文献１の図２〜図６参照。）。
【０００３】
特許文献１に記載の射出装置は、スクリューの先端側に備えられたチェックリングの設定位置よりも前方の計量樹脂溜め部に物理発泡剤を注入するので、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を抑制することができ、チェックリングを備えない場合に比べて、各ショット毎に成形される成形品の均質性を高めることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１０１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、発泡成形用の射出成形機には、計量樹脂溜め部に溜められた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を迅速化してショットサイクルの短縮化、ひいては発泡成形品の生産性の向上を図ること、及び、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を完全に防止して、成形品の均質性を高めることが特に要求される。
【０００６】
即ち、発泡成形用の射出成形機は、通常の射出成形機（発泡成形用の射出成形機以外の射出成形機）に比べて、溶融樹脂中に物理発泡剤を均一に拡散させるための時間が余分にかかるため、ショットサイクルが長くなる。このため、発泡成形品の生産性を高めるためには、溶融樹脂中に物理発泡剤を均一に拡散させるための時間を短縮化することが、最重要事項の１つになる。しかしながら、特許文献１に記載の射出成形機は、計量樹脂溜め部の前側から後ろ側に至る複数位置から点状に物理発泡剤を注入する構成であり、１つの注入部から多量の物理発泡剤を溶融樹脂中に拡散しなくてはならないので、溶融樹脂中への物理発泡剤の拡散を迅速に行うことが困難である。
【０００７】
また、特許文献１に記載の射出装置は、チェックリングを備えているので、チェックリングを備えない場合に比べて、スクリューの後方側に存在する溶融樹脂に物理発泡剤が拡散しにくい構造になっているが、サックバック時におけるチェックリングの前方側から後方側への溶融樹脂及び物理発泡剤の逆流については何ら考慮されていないので、チェックリングの設定位置よりも後方側に存在する溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を完全に防止することができない。
【０００８】
以下、この点について詳述すると、従来知られている一般的な逆流防止用のチェックリングは、スクリューヘッドとスクリュー本体との間に設けられた小径の頸部に、所定量前後進可能かつ回転可能に遊嵌した構成となっている。そして、スクリューを樹脂の可塑化方向に回転することにより、スクリュー本体側から前方側に送り込まれる溶融樹脂の樹脂圧によって、チェックリングが前方に位置している際には、チェックリングがスクリュー本体側に設けられたチェックシートから離間した開放状態となって、チェックリングとチェックシートとの間には溶融樹脂の通路が形成され、この通路を通って、溶融樹脂がスクリューヘッドの前方側の計量樹脂溜め部内に送り込まれる。また、計量完了後の射出行程においては、スクリューを急速前進させてスクリューの前方側に貯えた溶融樹脂を金型内に射出・充填するが、この際には、スクリューの急速前進によって高まるスクリュー前方側の樹脂圧と、スクリューの急速前進によって下がるスクリュー本体側の樹脂圧との差圧によって、チェックリングが直ちに後方に移動して、チェックリングがチェックシートに密着した閉塞状態に移行し、これによって、スクリューの前方側からスクリュー本体側への溶融樹脂の逆流が防止される。
【０００９】
ところで、計量が完了した後、スクリューの前方側に貯えられた溶融樹脂の樹脂圧が高いと、加熱筒先端のノズルから溶融樹脂が垂れ出すドルーリング現象が生じるため、計量完了後にスクリューを強制的に後退させるサックバック動作を行って、スクリュー前方側の樹脂圧を減圧させることがしばしば行われる。
【００１０】
しかし、サックバック動作を行うと、スクリューの強制後退によってスクリュー前方側の樹脂圧が減じられ、チェックリングがスクリューヘッド側に移動するので、スクリュー本体側からスクリュー前方側に溶融樹脂が流れ込み、せっかく計量した樹脂量が変動して成形品の重量にバラツキが生じてしまう。また、スクリューヘッドの前方側に物理発泡剤を注入するタイプの射出成形機においては、この際に、物理発泡剤が溶融樹脂と共に溶融樹脂通路を通ってスクリュー本体側に逆流するので、スクリュー本体側に存在する溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を防止することができない。スクリュー本体側に存在する溶融樹脂内に物理発泡剤が拡散すると、計量樹脂溜め部において溶融樹脂に適量の物理発泡剤を拡散させることが困難になると共に、各ショットサイクル毎の物理発泡剤の拡散量が不安定になって、良品を安定に成形することが困難になる。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散を迅速化して、発泡成形品の生産性を高めること、及び、計量樹脂溜め部に供給された物理発泡剤のスクリュー本体側への逆流を防止し、高品質の発泡成形体を安定に成形可能な発泡成形用の射出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、前記課題を解決するため、先端側に逆流防止用のチェックリング機構を備えたスクリューと、先端部に加熱筒ヘッドを備えた加熱筒と、前記加熱筒ヘッドに連結された射出ノズルと、前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給ノズルとを備え、前記スクリューの先端部から前記射出ノズルの先端部までに至る計量樹脂溜め部内に貯えられた溶融樹脂と物理発泡材との混合体を金型キャビティ内に射出充填して、所要の発泡成形体を成形する射出装置において、前記加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給することを特徴とする。
【００１３】
加熱筒ヘッド内に樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると、物理発泡剤供給ノズルから供給された物理発泡剤を、導入空間内でスリーブの面方向に広げることができる、また、スリーブの少なくとも一部を多孔質材料から形成し、該多孔質材料をもって形成された部分にセンタ孔を開設すると、導入空間内においてスリーブの面方向に広げられた物理発泡剤を、多孔質材料が有する微細な空孔を通して、センタ孔の全周方向から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂に少量ずつ均一に噴出させることができる。よって、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ容易なものとすることができ、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮できる。その結果、成形時のショットサイクルを短縮化でき、発泡成形品の生産性を向上することができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の全体を、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする。
【００１５】
円筒部全体を多孔質焼結金属材料で形成すると、スリーブ全体を通じて計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を噴出できるので、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散速度を最速とすることができ、発泡成形品の生産性を最良とすることができる。また、スリーブの空孔率は、物理発泡剤の透過性能ばかりでなく、スリーブの機械的強度にも密接に関連しており、スリーブの空孔率が５パーセント以下の場合には、溶融樹脂内への物理発泡剤の噴出が迅速かつ十分に行われず、６０パーセントを超える場合には、スリーブの機械的強度が問題になる。このため、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成することにより、物理発泡剤の透過性能と機械的強度をバランスさせることができる。
【００１６】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の一部のみを、空孔率が５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする。
【００１７】
円筒部全体を多孔質焼結金属材料で形成した方が、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を良好なものにすることができるが、その空孔率によってはスリーブの機械的強度が不十分になる。これに対して、スリーブの一部のみを多孔質焼結金属材料をもって形成し、他の部分をバルク材にて形成すると、多孔質焼結金属材料で形成された部分がバルク材にて形成された部分によって補強されるので、良好な物理発泡剤の透過性能を維持しつつ、スリーブの機械的強度を高めることができる。
【００１８】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記チェックリング機構は、前記スクリューに固定されたチェックシートと、該チェックシートと密着又は離間する方向に移動可能なチェックリングとを有し、前記チェックリングが前記チェックシートに密着した閉塞状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を不能とし、前記チェックリングが前記チェックシートから離間した開放状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を可能とするもので、前記スクリューのサックバック時には、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着させるロック機構を備えていることを特徴とする。
【００１９】
このように、ロック機構を備えたチェックリングを用いると、ロック機構によりチェックリングがチェックシートに密着された後に計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を供給することにより、物理発泡剤がチェックリングを超えて、スクリュー本体側に蓄えられた溶融樹脂内に拡散することを防止できる。よって、各ショット毎における金型キャビティ内に射出される混合体中の物理発泡剤の拡散状態を均一化することができて、均質な成形体を得ることができる。また、適度な圧力管理や温度管理を施すことにより、発泡倍率の引き上げや平均気泡径の小径化を容易に行うことができる。
【００２０】
また本発明は、前記構成の射出装置において、前記スクリューは、外周面にスクリュー溝が形成されたスクリュー本体と、該スクリュー本体の先端部に取り付けられたスクリューヘッドと、前記スクリュー本体と前記スクリューヘッドとの間に形成され、前記チェックリング機構が取り付けられる小径の頸部とからなり、前記ロック機構は、前記スクリューヘッドの後端に設けられ、前記チェックリング側に突出する係止爪部と、前記チェックリングにおける前記スクリューヘッド側の端部に設けられた前記係止爪部の収納凹部と、該収納凹部と連なり、前記スクリューヘッド側に突出する係止部とからなり、前記スクリューが溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、前記係止爪部が前記収納凹部に嵌まり込んで、前記チェックリングが前記スクリュー本体の先端部に固定された前記チェックシートから離間し、この状態から前記スクリューを所定量逆回転すると、前記係止爪部の端面が前記係止部の端面に乗り上げて、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着することを特徴とする。
【００２１】
サックバックは、スクリューをいずれの方向にも回転することなく後退させる動作であるので、スクリューヘッドに形成された係止爪部の端面がチェックリングにおけるスクリューヘッド側の端部に形成された係止部の端面に乗り上げて、チェックリングがチェックシートに密着されている状態でサックバックを行っても、係止爪部の端面と係止部の端面との突き合わせ状態が維持され、チェックリングはチェックシートに密着され続ける。このため、サックバックにより、スクリューヘッドの前方側の樹脂圧が下がり、スクリューヘッドをスクリュー本体側から前方に押圧する樹脂圧が、スクリューヘッドの前方側の樹脂圧よりも大きくなっても、スクリュー本体側からチェックリングを通って計量樹脂溜め部内に溶融樹脂が流入せず、計量樹脂量のバラツキを低減させることができる。また、計量樹脂溜め部からスクリュー本体側への物理発泡剤の拡散も防止できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は、加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を物理発泡剤の導入空間内に噴射するので、導入空間内に噴射された物理発泡剤をセンタ孔の周囲から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂内に面状に供給することができ、溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ迅速に行うことができる。よって、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮でき、成形時のショットサイクルの短縮化ひいては発泡成形品の生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】実施形態に係る射出装置の要部断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】実施形態に係る射出装置の射出ノズル側から見た図である。
【図４】実施形態に係るスリーブの縦断面図である。
【図５】実施形態に係るスリーブの他の例を示す斜視図である。
【図６】実施形態に係るチェックリングのスクリュー正転時の状態を示す要部断面図である。
【図７】実施形態に係るチェックリングのスクリュー逆転時の状態を示す要部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
図１に示すように、実施形態に係る射出装置は、所謂インラインスクリュー方式の射出装置であって、スクリュー１と、スクリュー１を前後進可能かつ回転可能に収納する加熱筒２と、加熱筒２内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給装置３と、加熱筒２の先端部に連結された射出ノズル４とを備えている。
【００２５】
スクリュー１は、外面にスクリュー溝１１ａが螺旋状に形成されたスクリュー本体１１と、スクリュー本体１１の先端部に取り付けられたやじり形のスクリューヘッド１２と、これらスクリュー本体１１とスクリューヘッド１２の間の小径の頸部に前後進可能かつ回転可能に遊嵌された逆流防止用のチェックリング１３と、スクリュー本体１１の端部に固定されたチェックシート１４とをもって構成される。
【００２６】
図６及び図７により詳細に示すように、スクリューヘッド１２の後端部には、チェックリング１３側に突出する係止爪部１２ａが形成され、スクリューヘッド１２の外周面には、軸方向に平行な溝１２ｂが形成されている。一方、チェックリング１３のスクリューヘッド１２側の端部には、係止爪部１２ａを収納可能な凹部１３ａと、該凹部１３ａに連なってスクリューヘッド１２側に突出する係止部１３ｂと、これら凹部１３ａと係止部１３ｂとの間に設けられたテーパ面１３ｃと、チェックシート１４に密着する平坦なシール面１３ｄと、チェックリング１３の軸方向に貫通する樹脂通路１３ｅが形成されている。上述の係止爪部１２ａ、凹部１３ａ及び係止部１３ｂは、チェックリング１３をチェックシート１４に強制的に密着させるロック機構を構成する。
【００２７】
即ち、スクリュー１が溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、図６に示すように、スクリューヘッド１２に形成された係止爪部１２ａが、チェックリング１３に形成された凹部１３ａに嵌まり込む回転位相関係となり、かつチェックリング１３は、スクリュー本体１１側から前方に送り出される溶融樹脂の圧力で前方に移動するので、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａは、チェックリング１３の凹部１４ａに嵌まり込んだ状態になる。また、この状態においては、チェックリング１３がチェックシート１４から離間するので、チェックリング１３のシール面１３ｄとチェックシート１４との間に樹脂通路が形成される。
【００２８】
この状態からスクリュー１を所定量だけ逆回転すると、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａが、チェックリング１３のテーパ面１３ｃに案内されてチェックリング１３の係止部１３ｂ上に乗り上げる。これにより、チェックリング１３が後方に押し下げられて、図７に示すように、チェックリング１３がチェックシート１４に密着し、スクリューヘッド１２及びチェックリング１３に形成された樹脂通路が遮断されると共に、チェックリング１３は、スクリューヘッド１２とチェックシート１４とで挾持されて、前後方向の動きを拘束された状態となる。
【００２９】
スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａがチェックリング１３の係止部１３ｂ上に乗り上げた状態では、図７のＡ部拡大図に示すように、スクリューヘッド１２の係止爪部１２ａとチェックリング１３の係止部１３ｂとは、互いに平坦面同士で当接し合った状態となるので、チェックリング１３に対して樹脂圧による軸方向の推力が作用しても、チェックリング１３に対して回転方向の分力が作用する虞は一切ない。したがって、図７に示す状態からサックバックを行い、スクリューヘッド１２の前方側の樹脂圧が下がり、スクリューヘッド１２をスクリュー本体１１側から前方に押圧する樹脂圧が、スクリューヘッド１２の前方側の樹脂圧よりも大きくなっても、チェックリング１３が回転してチェックリング１３の係止部１３ｂがスクリューヘッド１２の係止爪部１２ａから外れず、チェックリング１３はチェックシート１４に密着した状態で確実に維持される。
【００３０】
加熱筒２は、スクリュー１を前後進可能かつ回転可能に収納する加熱筒本体２１と、加熱筒本体２１の先端部に取り付けられた加熱筒ヘッド２２をもって構成される。加熱筒ヘッド２２の外面には、シーズヒータ２３が巻回されており、スクリュー１を回転駆動することによって溶融され、加熱筒本体２１の先端側に移送された溶融樹脂を所定の温度に保温できるようになっている。図２の符号２３ａは、シーズヒータ２３に接続された電源コードを示している。なお、加熱筒本体２１の外面には、バンドヒータ３３が巻回されており、図示しないホッパから加熱筒本体２１内に供給された原料樹脂ペレットを加熱できるようになっている。ホッパから加熱筒本体２１内に供給された原料樹脂ペレットは、このバンドヒータ３３による加熱と、スクリュー１を回転駆動することによって発生する剪断熱により溶融される。
【００３１】
加熱筒ヘッド２２は、図１に示すように、筒状に形成されており、その一端が加熱筒本体２１の先端部に螺着される。加熱筒ヘッド２２の中心部には、スクリューヘッド１２の先端部を挿入するための円錐状のスクリューヘッド挿入部２４と、その先端部（底部）から加熱筒ヘッド２２の他端側に延びる樹脂通路２５と、樹脂通路２５よりも大径のスリーブ挿入部２６と、スリーブ挿入部２６よりも大径の空間形成部２７と、空間形成部２７よりも大径の射出ノズル螺合部２８がこの順に形成されている。さらに、加熱筒ヘッド２２の径方向には、樹脂通路２５と連通するセンサ取付孔２９が開設されており、このセンサ取付孔２９には、樹脂通路２５内の樹脂圧を検出する樹脂圧検出センサ３０が取り付けられている。射出ノズル螺合部２８には、射出ノズル３を螺合するための雌ねじが刻設されており、射出ノズル４の一端部に形成された雄ねじが螺合される。
【００３２】
スリーブ挿入部２６には、図４及び図５に例示するスリーブ３１が挿入される。スリーブ３１は、これらの図に示すように、円筒部３１ａとその両端部に形成されたフランジ部３１ｂ，３１ｃとからなり、円筒部３１ａの先端部をスリーブ挿入部２６内に挿入すると共に、フランジ部３１ｂの外周面を空間形成部２７内に挿入することにより、スリーブ３１内に安定に保持される。これにより円筒部３１ａの外周には、輪状の物理発泡剤導入空間３２が形成される。なお、スリーブ３１に開設される透孔３１ｃの直径は、加熱筒ヘッド２２に開設された樹脂通路２５の直径と同径であり、該透孔３１ｃは樹脂通路２５の一部を構成する。
【００３３】
図４に示すスリーブ３１は、円筒部３１ａの全体が空孔率５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成されており、フランジ部３１ｂがバルク材をもって形成されている。なお、図４及び図５においては、多孔質焼結金属材料がドット模様で表記されている。このように、円筒部３１ａの全体を多孔質焼結金属材料で形成すると、円筒部３１ａの全体を通じて計量樹脂溜め部内に物理発泡剤を噴出できるので、計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂への物理発泡剤の拡散速度を最高速とすることができ、発泡成形品の生産性を最良とすることができる。また、円筒部の空孔率を５％〜６０％としたので、溶融樹脂内への物理発泡剤の噴出が迅速かつ十分に行うことができ、かつスリーブ３１の機械的強度を適正に保つことができる。
【００３４】
一方、図５に示すスリーブ３１は、円筒部３１ａの長さ方向及び周方向にバルク材をもって形成された補強部３１ｄを有しており、この補強部３１ｄで囲まれた部分のみが、空孔率５％〜６０％の多孔質焼結金属材料で形成されている。本例のスリーブ３１は、円筒部３１ａにバルク材からなる補強部３１ｄを形成したので、スリーブ３１の機械的強度が高く、耐久性に優れる。
【００３５】
図４及び図５に示すスリーブ３１は、レーザ加工によって作製できる。即ち、金属粉末（合金粉末を含む。）に高レベルのレーザを照射すると、その熱によって金属粉末が完全に溶解して固化後にバルク材となり、低レベルのレーザを照射すると、その熱によって金属粉末の一部のみが溶解して固化後に多孔質焼結金属となるので、作業台上に平面形状がリング状で所定の厚みを有する金属粉末層を形成をした後、当該金属粉末層の周方向に沿って適宜のレベルのレーザを照射することにより、当該金属粉末層の周方向全体を多孔質焼結金属にすることもできるし、バルク材にすることもできる。また、レーザパワーを金属粉末層の周方向に関して適宜切り換えることにより、多孔質焼結金属になった部分とバルク材になった部分とを周方向に交互に形成することもできる。したがって、金属粉末層の厚み方向への積層と、各金属粉末層へのレーザ照射とを繰り返し、最後に所要の仕上げ加工を施すことにより、所要形状のスリーブ３１を作製することができる。多孔質焼結金属の空孔率は、レーザパワーを変更することにより調整できる。
【００３６】
物理発泡剤供給装置４は、図１に示すように、ＣＯ２ガスやＮ２ガスなどの原料ガスを貯えるガスボンベ４１と、ガスボンベ４１から供給される原料ガスを高温高圧にして超臨界状態の物理発泡剤とする超臨界流体生成装置４２と、超臨界流体生成装置４２から供給される物理発泡剤を導入空間３２内に噴射する物理発泡材供給ノズル４３と、超臨界流体生成装置４２と物理発泡材供給ノズル４３とを接続する管路４４に備えられた開閉弁４５とから構成される。
【００３７】
物理発泡材供給ノズル４３は、図２に示すように、スリーブ３１の周囲の２か所に取り付けられる。この図から明らかなように、これら２つの物理発泡材供給ノズル４３と樹脂圧検出センサ３０とは、１２０°の角度間隔を隔てて等分に配置される。開閉弁４５は、実施形態に係る射出装置が備えられる射出成形機の１ショット毎に１回ずつ開閉され、物理発泡材供給ノズル４３を通じて導入空間３２内に所定量の物理発泡剤を供給する。
【００３８】
射出ノズル５は、加熱筒ヘッド２２の先端部に螺着されるシャットオフノズル５１と、該シャットオフノズル５１の先端部に螺着されるノズル本体５２とから構成される。シャットオフノズル５１は、計量時におけるノズル本体５２からの溶融樹脂のドルーリングを防止するためのもので、樹脂通路５３内に内蔵された弁体５４と、当該弁体５４を所定のタイミングで軸方向に駆動する弁体駆動部５５を有している。弁体駆動部５５は、図１及び図２に示すように、シャットオフノズル５１の外面にボルト５６により取り付けられた下向きＵ字形の取付金具５７と、該取付金具５７の下端部に取り付けられたエアシリンダ５８と、中間部が連結ピン５９を介してシャットオフノズル５１に回動可能に連結されると共に、上端部が弁体５４に当接され、かつ下端部が連結ピン６０を介してエアシリンダ５８の駆動軸５８ａに回動可能に連結された揺動部材６１とからなる。
【００３９】
ノズル本体５２には、弁体５４の挿入部６２と、これよりも小径のノズル孔６３とが同心に形成されており、挿入部６２とノズル孔６３との連結部分には、弁体５４の先端部が押し付けられる弁座６４が形成されている。
【００４０】
計量工程においては、エアシリンダ５８が駆動されて、エアシリンダ５８の駆動軸５８ａが本体内に引き込まれ、揺動部材６１が図上反時計方向に回動されて、弁体５４が図上左方向に移動される。これにより、弁体５４の先端部が弁座６４に押し付けられ、樹脂通路内に溜められた溶融樹脂のノズル本体５２からのドルーリングが防止される。計量工程後の射出工程では、エアシリンダ５８が駆動されて、エアシリンダ５８の駆動軸５８ａが本体外に突出され、揺動部材６１が図上時計方向に回動されて、弁体５４が図上右方向に移動される。このとき、弁体５４は、挿入部６２内の樹脂圧により図上右方向に移動する。これにより、弁体５４の先端部が弁座６４から離れ、スクリューを前進駆動することによって樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂を図示しない金型キャビティ内に射出・充填することができる。
【００４１】
以下、上記のように構成された射出装置のサックバック後の動作について説明する。
【００４２】
サックバックの完了時には、エアシリンダ５８が駆動されて、弁体５４が弁座６４に押し付けられ、ノズル本体５２からの溶融樹脂のドルーリングが防止されている。したがって、スクリューヘッドの先端部から弁座６４までの樹脂通路で構成される溶融樹脂溜め部には、１ショットの射出成形に必要な溶融樹脂が蓄えられている。
【００４３】
スクリューのサックバックを行った後、図示しないマシンコントローラは、開閉弁４５を開いて、物理発泡材供給ノズル４３から物理発泡剤の導入空間３２内に所定量の物理発泡剤を供給する。導入空間３２内に供給された物理発泡剤は、導入空間３２内でスリーブ３１の面方向に広がるので、多孔質材料が有する微細な空孔を通して、センタ孔の全周方向から計量樹脂溜め部内に蓄えられた溶融樹脂に少量ずつ均一に噴出される。これによって、溶融樹脂溜め部に蓄えられた溶融樹脂内に物理発泡剤が拡散し、発泡成形用の原料樹脂が生成される。
【００４４】
次いで、エアシリンダ５８を駆動して弁座６４から弁体５４を離隔した後、スクリューを前進駆動して図示しない金型キャビティ内に物理発泡剤が均一に拡散された発泡成形用の原料樹脂を射出・充填する。これにより、所要の発泡成形品が射出成形される。
【００４５】
上述のように、実施形態に係る射出装置は、溶融樹脂通路の一部を多孔質材料をもって形成すると共に、その外周に物理発泡剤の導入空間３２を形成したので、溶融樹脂溜め部に蓄えられた溶融樹脂内への物理発泡剤の拡散を均一かつ容易なものとすることができ、物理発泡剤の拡散に要する時間を短縮できる。その結果、成形時のショットサイクルを短縮化でき、発泡成形品の生産性を向上することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
本発明は、スクリュー式射出装置を備えた射出成形機に利用することができる。
【符号の説明】
【００４７】
１…スクリュー、２…加熱筒、３…物理発泡剤供給装置、４…射出ノズル、１１…スクリュー本体、１１ａ…スクリュー溝、１２…スクリューヘッド、１２ａ…係止爪部、１２ｂ…溝、１３…チェックリング、１３ａ…凹部、１３ｂ…係止部、１３ｃ…テーパ面、１３ｄ…シール面、１３ｅ…樹脂通路、１４…チェックシート、２１…加熱筒本体、２２…加熱筒ヘッド、２３…バンドヒータ、２４…スクリューヘッド挿入部、２５…樹脂通路、２６…スリーブ挿入部、２７…空間形成部、２８…射出ノズル螺合部、２９…樹脂圧検出センサの取付孔、３０…樹脂圧検出センサ、３１…スリーブ、３１ａ…円筒部、３１ｂ…フランジ部、３１ｃ…透孔、３２…物理発泡剤を導入空間、４１…ガスボンベ、４２…超臨界流体生成装置、４３…物理発泡材供給ノズル、４４…管路、４５…開閉弁、５１…シャットオフノズル、５２…ノズル本体、５３…樹脂通路、５４…弁体、５５…弁体駆動部、５６…ボルト、５７…取付金具、５８…エアシリンダ、５９…連結ピン、６０…連結ピン、６１…揺動部材、６２…弁体の挿入部、６３…ノズル孔、６４…弁座
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端側に逆流防止用のチェックリング機構を備えたスクリューと、先端部に加熱筒ヘッドを備えた加熱筒と、前記加熱筒ヘッドに連結された射出ノズルと、前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給ノズルとを備え、前記スクリューの先端部から前記射出ノズルの先端部までに至る計量樹脂溜め部内に貯えられた溶融樹脂と物理発泡材との混合体を金型キャビティ内に射出充填して、所要の発泡成形体を成形する射出装置において、
前記加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の全体を、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の一部のみを、空孔率が５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項４】
前記チェックリング機構は、前記スクリューに固定されたチェックシートと、該チェックシートと密着又は離間する方向に移動可能なチェックリングとを有し、前記チェックリングが前記チェックシートに密着した閉塞状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を不能とし、前記チェックリングが前記チェックシートから離間した開放状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を可能とするもので、前記スクリューのサックバック時には、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着させるロック機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項５】
前記スクリューは、外周面にスクリュー溝が形成されたスクリュー本体と、該スクリュー本体の先端部に取り付けられたスクリューヘッドと、前記スクリュー本体と前記スクリューヘッドとの間に形成され、前記チェックリング機構が取り付けられる小径の頸部とからなり、前記ロック機構は、前記スクリューヘッドの後端に設けられ、前記チェックリング側に突出する係止爪部と、前記チェックリングにおける前記スクリューヘッド側の端部に設けられた前記係止爪部の収納凹部と、該収納凹部と連なり、前記スクリューヘッド側に突出する係止部とからなり、前記スクリューが溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、前記係止爪部が前記収納凹部に嵌まり込んで、前記チェックリングが前記スクリュー本体の先端部に固定された前記チェックシートから離間し、この状態から前記スクリューを所定量逆回転すると、前記係止爪部の端面が前記係止部の端面に乗り上げて、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着することを特徴とする請求項４に記載の射出装置。
【請求項１】
先端側に逆流防止用のチェックリング機構を備えたスクリューと、先端部に加熱筒ヘッドを備えた加熱筒と、前記加熱筒ヘッドに連結された射出ノズルと、前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給ノズルとを備え、前記スクリューの先端部から前記射出ノズルの先端部までに至る計量樹脂溜め部内に貯えられた溶融樹脂と物理発泡材との混合体を金型キャビティ内に射出充填して、所要の発泡成形体を成形する射出装置において、
前記加熱筒ヘッド内に、少なくとも一部が多孔質材料をもって形成され、該多孔質材料をもって形成された部分に前記樹脂通路の一部を構成するセンタ孔が開設されたスリーブを内蔵し、該スリーブの外周部分に物理発泡剤の導入空間を形成すると共に、前記加熱筒ヘッドに前記物理発泡剤供給ノズルを取り付け、該ノズルから供給される物理発泡剤を前記物理発泡剤の導入空間内に噴射し、該導入空間内に噴射された前記物理発泡剤を、前記多孔質材料が有する微細な空孔を通して前記加熱筒ヘッドに開設された樹脂通路内に供給することを特徴とする射出装置。
【請求項２】
前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の全体を、空孔率が５％〜６０％の焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項３】
前記スリーブを円筒部とその一端に形成されたフランジ部とから構成し、前記円筒部の一部のみを、空孔率が５％〜６０％の多孔質焼結金属材料をもって形成したことを特徴とする請求項１に記載の射出装置。
【請求項４】
前記チェックリング機構は、前記スクリューに固定されたチェックシートと、該チェックシートと密着又は離間する方向に移動可能なチェックリングとを有し、前記チェックリングが前記チェックシートに密着した閉塞状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を不能とし、前記チェックリングが前記チェックシートから離間した開放状態では、前記チェックリング機構を通過する溶融樹脂の流通を可能とするもので、前記スクリューのサックバック時には、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着させるロック機構を備えていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の射出装置。
【請求項５】
前記スクリューは、外周面にスクリュー溝が形成されたスクリュー本体と、該スクリュー本体の先端部に取り付けられたスクリューヘッドと、前記スクリュー本体と前記スクリューヘッドとの間に形成され、前記チェックリング機構が取り付けられる小径の頸部とからなり、前記ロック機構は、前記スクリューヘッドの後端に設けられ、前記チェックリング側に突出する係止爪部と、前記チェックリングにおける前記スクリューヘッド側の端部に設けられた前記係止爪部の収納凹部と、該収納凹部と連なり、前記スクリューヘッド側に突出する係止部とからなり、前記スクリューが溶融樹脂を前方に送り込む方向に回転しているときには、前記係止爪部が前記収納凹部に嵌まり込んで、前記チェックリングが前記スクリュー本体の先端部に固定された前記チェックシートから離間し、この状態から前記スクリューを所定量逆回転すると、前記係止爪部の端面が前記係止部の端面に乗り上げて、前記チェックリングを前記チェックシートに強制的に密着することを特徴とする請求項４に記載の射出装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２３２５５８（Ｐ２０１２−２３２５５８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１０４４４９（Ｐ２０１１−１０４４４９）
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【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２４年１１月２９日（２０１２．１１．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月９日（２０１１．５．９）
【出願人】（０００２２２５８７）東洋機械金属株式会社 (299)
【Ｆターム（参考）】
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