JP2001198961A

JP2001198961A - ガス溶解樹脂の射出装置および射出成形方法

Info

Publication number: JP2001198961A
Application number: JP2000010487A
Authority: JP
Inventors: Hironori Koyama; 洋典小山; Hirotaka Okamoto; 浩孝岡本; Kenzo Fukumori; 健三福森; Norio Sato; 紀夫佐藤; Mitsumasa Matsushita; 光正松下
Original assignee: Meiki Seisakusho KK; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Meiki Seisakusho KK; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2000-01-19
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2001-07-24

Abstract

(57)【要約】【課題】溶融樹脂の侵入に起因するガス供給口の目詰
まりを防止すると共に、不活性ガスを溶融樹脂に対して
効率的に接触させることにより、目的とする材質の樹脂
成形を安定して行うことができる、新規な構造の射出装
置を提供すること。【解決手段】射出作動に際して、逆流防止弁４４によ
って樹脂貯留部５２から遮断されるメータリングゾーン
におけるスクリュ１４の外周面に多孔質のガス吐出用部
材９２を配設し、このガス吐出用部材９２を通じて、不
活性ガスを加熱筒１２内に供給するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【技術分野】本発明は、加熱溶融した樹脂材料に二酸化
炭素等の不活性ガスを溶解せしめた後に、所定の成形キ
ャビティに射出充填して成形するガス溶解樹脂の射出成
形技術に関するものであり、特に、加熱溶融した樹脂材
料に不活性ガスを効果的に溶解せしめることの出来る新
規な構造の射出装置と、該射出装置を用いた射出成形方
法に関するものである。

【０００２】

【背景技術】従来から、加熱溶融せしめた合成樹脂材料
を成形キャビティに射出充填し、冷却，固化せしめるこ
とによって、目的とする形状の成形品を製造するに際し
て、二酸化炭素ガスや窒素ガスなどの不活性ガスを溶融
樹脂中に溶解させることによって、微細発泡構造の成形
品を得るようにしたガス溶解樹脂の射出成形方法が知ら
れている。また、近年、このような不活性ガス、特に二
酸化炭素ガスを溶融樹脂に溶解させることは、樹脂の粘
性の低下と、それに伴う低溶融温度化や低射出圧力化が
可能となって成形性の改善等も図られ得ると共に、これ
を発泡させることにより結晶化の促進や分子配向等によ
る樹脂材の改質にも有効であることが見い出されてい
る。

【０００３】ところで、このようなガス溶解樹脂の射出
成形を行なうに際しては、溶融樹脂に多量の不活性ガス
を速やかに溶解させる必要があることから、不活性ガス
を高温高圧による超臨界状態として溶解樹脂に接触させ
ることが試みられており、そのための射出装置が、例え
ば米国特許第５１５８９８６号や特開平８−２５８０９
６号公報等に開示されている。これらの特許公報に開示
された射出装置は、先端にノズル部を備えた加熱筒にス
クリュを挿入配置せしめて、該加熱筒の後部に設けた材
料供給口から供給した樹脂材料を該スクリュの回転によ
って前方に送って加熱溶融せしめるようになっていると
共に、加熱筒の先端部近くに不活性ガスの供給口が設け
られており、この供給口から不活性ガスを加熱筒内に供
給して、加熱筒内の先端部分に貯留された溶融樹脂に接
触させて溶解せしめた後、スクリュを前方に移動させて
樹脂材料をノズル部から射出するようになっている。

【０００４】ところが、不活性ガスを超臨界状態に維持
するためには、例えば二酸化炭素の場合で７５．２kg／
cm²以上の高圧に保持する必要があり、上述の如き従来
構造の射出装置では、そのような高圧下において、到
底、安定した射出成形作動を為し得るものではなかった
のである。即ち、かかる射出装置において、不活性ガス
の供給後に、ガス供給を停止して射出作動を行なうと、
樹脂材料が不活性ガスの供給口に侵入し易いために、侵
入した樹脂が硬化して、次の成形サイクルでの不活性ガ
スの供給に支障をきたすおそれがあったのである。

【０００５】

【解決課題】ここにおいて、本発明は、上述の如き事情
を背景として為されたものであって、その解決課題とす
るところは、不活性ガス供給口への溶融樹脂の侵入に起
因するガス供給口の目詰まりが防止されて、ガス溶解樹
脂の射出成形を安定して行なうことの出来る、新規な構
造の射出装置と、それを用いた新規な射出成形方法を提
供することにある。

【０００６】

【解決手段】以下、このような課題を解決するために為
された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各
態様における構成要素は、可能な限り任意の組み合わせ
で採用することが出来る。また、本発明の態様および技
術的特徴は、以下に記載のものに限定されることなく、
明細書全体および図面に記載され、或いはそれらの記載
から当業者が把握することの出来る発明思想に基づいて
認識されるものであることが理解されるべきである。

【０００７】すなわち、射出装置に係る本発明の第一の
態様は、加熱筒にスクリュを挿入配置せしめて、該加熱
筒の後部から供給した樹脂材料を該スクリュの回転によ
って加熱筒の前方に送って加熱溶融せしめると共に、該
加熱筒内で溶融樹脂に不活性ガスを溶解せしめた後、該
スクリュの前方への移動によって該溶融樹脂を加熱筒の
先端ノズル部から射出するようにしたガス溶解樹脂の射
出装置において、前記スクリュに逆流防止弁を装着し
て、該逆流防止弁により射出作動時に樹脂貯留部から遮
断されるメータリングゾーンにおけるスクリュの外周面
に多孔質のガス吐出用部材を配設すると共に、該スクリ
ュの内部を軸方向に延びる通孔を形成して、該通孔を通
じて供給される不活性ガスを該ガス吐出用部材を通じて
前記メータリングゾーンに吐出させるようにしたこと
を、特徴とする。

【０００８】このような本態様に従う構造とされた射出
装置においては、スクリュの外周面に配設されて露出せ
しめられた多孔質のガス吐出用部材を通過して、不活性
ガスが加熱筒内のメータリングゾーンに供給されること
により、加熱溶融されて加熱筒を前方に送られる樹脂材
料に対して不活性ガスが直接的に接触させられて溶解せ
しめられる。そこにおいて、不活性ガスの加熱筒内への
吐出口が、多孔質のガス吐出用部材における微細孔によ
って形成されることから、メータリングゾーンの壁部の
広い面積範囲において略均一に不活性ガスを吐出させる
ことにより、溶融樹脂に対して不活性ガスを均一に接触
させることが出来るのであり、また、不活性ガスの吐出
孔への溶融樹脂の侵入も効果的に防止され得ることとな
る。

【０００９】従って、本態様に係る射出装置において
は、溶融樹脂の入り込みによるガス吐出口の目詰まり等
の不具合を回避しつつ、溶融樹脂に対して、例えば超臨
界状態等の高圧状態とされた不活性ガスを略均一に且つ
効率的に接触させて溶解させることが出来るのである。
また、ガス吐出口が微細孔によって形成されることか
ら、ガス吐出口における吐出圧力を十分に維持しつつ、
ガス吐出用部材によるガス吐出部の面積を大きく設定す
ることが出来るのであり、それによって、溶融樹脂に対
する不活性ガスの接触効率を一層有利に確保することが
可能となる。

【００１０】なお、本態様において、多孔質のガス吐出
用部材としては、射出成形に際して十分な耐熱性と強度
を有すると共に、熱膨張率が小さい材質であって、溶融
樹脂の侵入を有利に阻止し得る程度の微細孔を備えたも
のが望ましく、採用される樹脂材料や成形品の種類等に
よっても選択範囲が異なるが、一般に、金属材やセラミ
ック材等からなり、１〜１００μｍ程度の口径、より好
ましくは３〜２０μｍ程度の口径の孔が連続的に形成さ
れたものが有利に採用される。具体的には、例えば、新
東工業株式会社製の通気性の焼結金属「ポーセラック
ス」（商標名）などが、採用可能である。

【００１１】また、本態様において、スクリュのメータ
リングゾーンにおけるガス吐出用部材の具体的な配設位
置や配設形態は、特に限定されるものでないが、好まし
くは、メータリングゾーンの先端部分に配設すること
が、溶融樹脂への溶解性等の点から望ましい。なお、か
かるガス吐出用部材は、それぞれスクリュの外周面に露
出した状態で、複数箇所に分割して配設することも、勿
論、可能である。

【００１２】さらに、本態様において採用される逆流防
止弁は、計量作動時に溶融樹脂のスクリュ先端側への流
動を許容する一方、射出作動時に溶融樹脂のスクリュ後
方側への逆流を防止するものであれば良く、例えば、従
来から公知のリングバルブ式（バックフローリング式）
やボールチェック式などが、何れも採用可能である。

【００１３】また、射出装置に係る本発明の第二の態様
は、前記第一の態様に従う構造とされた射出装置におい
て、前記ガス吐出用部材を筒形状として、前記スクリュ
に外挿装着することにより、該ガス吐出用部材における
前記不活性ガスの吐出面を該スクリュの周方向に連続し
て設けたことを、特徴とする。このような本態様に係る
射出装置においては、メータリングゾーンを通じて加熱
筒の先端部分に送られる溶融樹脂に対して、より効率的
に且つ均一的に不活性ガスを接触させることが可能とな
る。

【００１４】また、射出装置に係る本発明の第三の態様
は、前記第一又は第二の態様に従う構造とされた射出装
置において、前記スクリュにおける前記逆流防止弁と前
記ガス吐出用部材との間に位置して、該スクリュの外周
面上に突出する攪拌用突部を、周方向に離間して複数設
けたことを、特徴とする。このような本態様において
は、加熱筒内を前方に送られる溶融樹脂が、不活性ガス
を混入せしめられた後に、攪拌用突部を通過せしめられ
ることにより、溶融樹脂と不活性ガスが流動混合せしめ
られて、溶融樹脂に対する不活性ガスの接触効率が向上
されて、不活性ガスの溶解性とその均一化の向上が図ら
れ得る。なお、攪拌用突部は、スクリュに固設されるこ
とにより、スクリュと一体的に回転せしめられる事が望
ましい。

【００１５】また、射出装置に係る本発明の第四の態様
は、前記第一乃至第三の何れかの態様に従う構造とされ
た射出装置において、前記スクリュの先端部分と前記逆
流防止弁に及ぼされる射出圧力の伝達経路から外れた部
位に、前記ガス吐出用部材を配設したことを、特徴とす
る。このような本態様に係る射出装置においては、多孔
質材からなるガス吐出用部材への作用荷重が軽減される
ことから、多孔質材の選択自由度が向上されて、目的と
する特性を有利に得ることが可能となると共に、ガス吐
出用部材の損傷に起因するトラブルの防止も図られ得
る。

【００１６】また、射出装置に係る本発明の第五の態様
は、前記第一乃至第四の何れかの態様に従う構造とされ
た射出装置において、前記加熱筒の先端ノズル部におけ
る溶融樹脂の射出通路を連通／遮断する遮断バルブを設
けたことを、特徴とする。このような本態様に係る射出
装置においては、加熱筒の先端ノズル部を遮断バルブで
閉塞せしめることによって、加熱筒内の高圧化による溶
融樹脂のノズル部からの流出が防止されることとなる。
それ故、例えば連続射出成形を行なうに際して、高圧の
不活性ガスを加熱筒内に供給した状態下で、成形品の取
出工程で成形型を型開きした場合でも、加熱筒内の先端
部分に貯留された溶融樹脂のノズル部からの流出が防止
されることから、安定した連続射出成形が実現可能とな
るのである。

【００１７】一方、射出成形方法に係る本発明の第一の
態様は、前記射出装置に係る本発明の第一乃至第五の何
れかの態様に従う構造とされたガス溶解樹脂の射出装置
を用いて樹脂材料を射出成形するに際して、前記スクリ
ュの回転によって樹脂材料を溶融および計量する計量工
程と、該スクリュの移動によって溶融樹脂を射出する射
出工程とを、少なくとも含む成形工程中において、前記
ガス吐出用部材から加熱筒内へ不活性ガスを高圧状態で
供給することを、特徴とする。

【００１８】このような本発明方法に従えば、樹脂製品
の射出成形に際して、不活性ガスの吐出口の目詰まりを
可及的に防止しつつ、溶融樹脂に対して高圧状態とされ
た不活性ガスを効率的に接触させて速やかに溶解させる
ことが出来るのであり、不活性ガスを溶解することによ
って所定の特性が付与された樹脂材料を用いて、目的と
する製品を安定して射出成形することが可能となるので
ある。なお、不活性ガスは、特に超臨界状態で溶融樹脂
に接触せしめることが望ましく、それによって、目的と
する樹脂材の改質等の効果がより有効に達成される。そ
の際、不活性ガスは、加熱筒内に供給されて溶融樹脂に
接触せしめられる際に超臨界状態であれば十分であり、
例えば、臨界温度以下の流体（液体や気体）を供給し
て、溶融樹脂との接触で昇温させることによって加熱筒
内で超臨界状態とすることも可能である。

【００１９】また、かかる本発明方法においては、例え
ば、前記ガス吐出用部材から加熱筒内へ高圧流体を供給
することにより、該ガス吐出用部材の目詰まりを解消す
ることも可能である。なお、供給する高圧流体として
は、超臨界流体に限るものでなく、各種の高圧の気体や
液体が採用可能である。また、そのような高圧流体の吐
出によるガス吐出用部材の目詰まり解消は、一成形サイ
クル中に必ずしも一回以上行う必要はなく、数回の成形
サイクル毎に行ったり、或いは目詰まりに近い状態とな
った場合に適宜に行うようにしても良い。

【００２０】

【発明の実施形態】以下、本発明を更に具体的に明らか
にするために、本発明の実施形態について、図面を参照
しつつ、詳細に説明する。

【００２１】先ず、図１には、本発明の第一の実施形態
としての射出装置１０の概略構造が示されている。この
射出装置１０は、加熱筒としての加熱シリンダ１２に対
してスクリュ１４が挿入配置された構造を有しており、
公知の如く、スクリュ１４の回転作動によって、加熱シ
リンダ１２内にシリンダ後部から供給された樹脂材料が
加熱溶融されて前方に送られ、加熱シリンダ１２内の前
端部分に貯留せしめられると共に、スクリュ１４の軸方
向前方への駆動によって、貯留された溶融樹脂が加熱シ
リンダ１２の先端のノズル孔２０から、図示しない成形
キャビティに射出せしめられるようになっている。

【００２２】より詳細には、加熱シリンダ１２は、中空
筒体構造のシリンダ本体１６の先端部分（図中の左端部
分）に、ノズル孔２０を有するノズル２２が固設されて
おり、図示しない支持台に対して固定的に取り付けられ
て支持されている。また、加熱シリンダ１２の外周面に
は、円筒形状の電熱ヒータ１８が巻き付けられて複数装
着されており、加熱シリンダ１２内を送られる樹脂材料
を加熱溶融せしめるようになっている。

【００２３】また、加熱シリンダ１２の後端近くには、
鉛直上方に開口する供給窓２８が形成されており、この
供給窓２８の形成部位に材料投入用のホッパ３０の下部
開口３２が開口して接続されている。そして、ホッパ３
０に投入された樹脂材料が、重力の作用で下部開口３２
から、供給窓２８を通じて加熱シリンダ１２内に供給さ
れて、スクリュ１４の回転作動により、スクリュ１４と
加熱シリンダ１２の間の隙間内を前方に送られるように
なっている。なお、図面上に明示はされていないが、ホ
ッパ３０の下部開口３２には、加熱シリンダ１２への樹
脂材料の供給を中止するためのシャッタが設けられてい
る。

【００２４】また一方、スクリュ１４は、外周面に羽根
３４が一体形成されたスクリュ本体３６の先端部にスク
リュヘッド２６が螺着固定された構造とされており、加
熱シリンダ１２に挿入されて収容状態で配設されてい
る。そこにおいて、羽根３４は、シリンダ本体１６の供
給窓２８から先端部まで至る領域に跨がって螺旋状に形
成されていると共に、この羽根３４の形成領域におい
て、スクリュ１４の外径寸法が軸方向で変化せしめられ
ており、外径寸法が小さいフィードゾーン（供給部）
と、外径寸法が次第に変化せしめられたテーパ状外周面
のコンプレッションゾーン（圧縮部）と、外径寸法が大
きいメータリングゾーン（計量部乃至は溶融部）が形成
されている。また、スクリュ１４の後端部には、キー溝
２４が形成されており、このキー溝２４を利用して、図
示しないモータやシリンダ等の駆動手段の駆動軸が連結
されるようになっている。そして、かかる駆動手段によ
って、スクリュ１４が、加熱シリンダ１２内において、
中心軸回りに回転駆動されると共に、中心軸方向にも往
復駆動されるようになっている。

【００２５】また、スクリュ本体３６の先端部分には、
図３に示されているように、スクリュヘッド２６を螺着
するための取付ねじ穴５４が、軸方向先端面に開口して
形成されていると共に、スクリュ本体３６には、中心軸
上を軸方向の全長に亘って連続して延びるガス通孔５６
が形成されており、このガス通孔５６の後端部が蓋ねじ
５８で流体密に覆蓋されている一方、ガス通孔５６の先
端部が取付ねじ穴５４の底面に開口せしめられている。
更に、スクリュ本体３６において、加熱シリンダ１２か
ら突出せしめられた後端部近くには、ガス供給部６０が
形成されている。このガス供給部６０においては、図２
に示されているように、ガス通孔５６から径方向に延び
てスクリュ本体３６の外周面に開口せしめられたガス供
給路６２が形成されていると共に、スクリュ本体３６に
固着スリーブ６４が外挿固定されており、該固着スリー
ブ６４の外周面において、ガス供給路６２に常時接続さ
れて周方向に連続して延びる周溝６６が形成されてい
る。更に、固着スリーブ６４には、図示しない基台に固
設されたフランジ７４，７４に対してボルト固定された
厚肉円筒形状の支持ブロック６８が、外挿されており、
この支持ブロック６８によって、固着スリーブ６４ひい
てはスクリュ本体３６が、円筒形状の摺動部材７０，７
２を介して、中心軸回りに回転可能に支持されている。
そして、スクリュ本体３６の回転位置にかかわらず、ガ
ス通孔５６に接続されたガス供給路６２が、固定スリー
ブ６４に形成された周溝６６と、摺動部材７２および支
持ブロック６８に形成された径方向孔７６を通じて、支
持ブロック６８の外周面に開口せしめられている。更
に、図１に示されているように、この径方向孔７６の開
口部には、接続ポート７８が取り付けられて外部管路８
０が接続されており、かかる外部管路８０を通じて、二
酸化炭素等の不活性ガスが供給されるようになってい
る。なお、本実施形態では、ガスボンベ８２から供給さ
れた二酸化炭素が、開閉バルブ８４の開作動によって、
昇圧手段８６を介して、径方向孔７６に対して超臨界状
態で供給されるようになっている。

【００２６】一方、スクリュヘッド２６は、図３及び図
４に示されているように、ボールチェック式の逆流防止
弁を備えている。即ち、スクリュヘッド２６は、互いに
軸方向にねじ固定された取付部材３８と先端部材４０に
よって構成されており、それら取付部材３８と先端部材
４０の間に形成されたバルブ室４２内にボール形の弁体
４４が収容配置されている。そして、かかるスクリュヘ
ッド２６は、取付部材３８に一体形成されたねじ部４５
において、スクリュ本体３６の取付ねじ穴５４に螺着固
定されている。また、バルブ室４２は、その後端側が、
取付部材３８に穿孔形成された流入路４６，４６によっ
て、取付部材３８の外周面に開口せしめられている一
方、その先端側が、先端部材４０に穿孔形成された流出
路４８，４８によって、先端部材４０の外周面に開口せ
しめられている。

【００２７】そして、スクリュ１４の回転による溶融樹
脂の計量作動時には、スクリュ移送圧によって前方に送
られる溶融樹脂が流入路４６，４６からバルブ室４２に
入り込み、弁体４４を弁座５０から押し離すことによっ
てバルブ室４２内に形成される通路を通じて、流出路４
８からスクリュ１４の先端側に流出せしめられて樹脂貯
留部５２に貯留されるようになっている。また一方、ス
クリュ１４の軸方向前方への駆動による射出および保圧
作動時には、射出圧力と保圧力によって弁体４４が弁座
５０に押し付けられることにより、バルブ室４２が遮断
されて、樹脂貯留部５２に生ぜしめられる射出圧力や保
圧力が、流入路４６側にまで及ぼされないようになって
おり、樹脂貯留部５２から、スクリュ本体３６と加熱シ
リンダ１２の間に形成された樹脂材料の加熱溶融領域が
遮断されて、溶融樹脂材料の逆流が防止されるようにな
っている。

【００２８】また、スクリュヘッド２６を構成する取付
部材３８には、軸方向中間部分の外周面を周方向に連続
して延びる周溝８８が、外周面に開口して形成されてお
り、この周溝８８の底面に、流入路４６が開口せしめら
れている。更にまた、周溝８８における後方側の壁部
（スクリュ本体３６側の壁部）には、軸方向に延びる凹
溝９０が周方向に相互に所定距離だけ離間して多数条形
成されており、スクリュ本体３６と加熱シリンダ１２の
間を前方に送られた溶融樹脂が、これらの凹溝９０を通
じて周溝８８に導かれ、更に、流入路４６からバルブ室
４２と流出路４８を経て樹脂貯留部５２に供給されるよ
うになっている。

【００２９】更にまた、スクリュヘッド２６の取付部材
３８と、スクリュ本体３６の間には、ガス吐出用部材と
しての吐出リング９２が配設されている。この吐出リン
グ９２は、例えば焼結金属からなる多孔質材によって形
成されており、特に本実施形態では、平均空孔径が３〜
２０μｍで空孔率が２０〜３０％程度のものが好適に採
用される。そして、かかる吐出リング９２は、スクリュ
本体の先端部分の外径寸法と略同一の外径寸法と、スク
リュヘッド２６を構成する取付部材３８のねじ部４５の
外径寸法と略同一の内径寸法を有する円環ブロック形状
を有しており、取付部材３８のねじ部４５に外嵌され
て、軸方向両端面を、スクリュ本体３６の軸方向端面と
スクリュヘッド２６の軸方向端面の間で挟持されること
によって、スクリュ１４に対して固定的に組み付けられ
ている。また、かかる組付状態下、吐出リング９２の外
周面によって、スクリュ１４の外周面に露呈されて、ス
クリュ１４におけるメータリングゾーンの先端部分の外
周面が構成されている。

【００３０】また、吐出リング９２が外嵌固定された取
付部材３８におけるねじ部４５の基端部には、周方向に
連続して延びる環状凹部９６が形成されており、この環
状凹部９６が吐出リング９２で覆蓋されることにより、
吐出リング９２の内周側に広がる環状空所９８が画成さ
れている。更にまた、吐出リング９２の取付部材３８に
は、軸方向端面に開口して、スクリュ本体３６のガス通
孔５６に接続されたガス通孔９４が形成されており、こ
のガス通孔９４の内側端部が径方向両側に分岐して環状
凹部９６の底面に開口せしめられている。これにより、
スクリュ１４のガス通孔５６を通じて供給される不活性
ガスが、スクリュヘッド２６のガス通孔９４から環状空
所９８に供給された後、吐出リング９２を通過して、ス
クリュ１４と加熱シリンダ１２の間に形成された溶融樹
脂の流路（メータリングゾーン）に吐出されるようにな
っている。

【００３１】上述の如き構造とされた本実施形態の射出
装置１０において、樹脂材料の連続射出成形を行なうに
際しては、好適には、樹脂材料の射出成形加工の全工程
で、常時、超臨界状態とされた不活性ガスを供給するこ
とにより、かかる不活性ガスを、射出リング９２を通じ
て、メータリングゾーンに圧送する。これにより、スク
リュ１４を回転作動させることによって、ホッパ３０の
下部開口３２から加熱シリンダ１２内に供給された樹脂
材料を、スクリュ１４の作用で加熱シリンダ１２内の前
方に送りつつ加熱溶融せしめると共に、加熱溶融した溶
融樹脂を加熱シリンダ１２の前端部の樹脂貯留部５２に
導いて貯留せしめる計量工程において、スクリュ１４と
加熱シリンダ１２の間を前方に送られる溶融樹脂に対し
て、吐出リング９２から吐出された不活性ガスを有利に
接触させることが可能となるのであり、それ故、かかる
不活性ガスを溶融樹脂に対して効率的に溶解させること
が出来て、目的とする特性の樹脂材料による射出成形を
安定して行うことが可能となるのである。

【００３２】特に、本実施形態では、吐出リング９２が
周方向の全周に亘って配設されていることから、溶融樹
脂材料と不活性ガスの接触面積が有利に確保されると共
に、溶融樹脂の全体に亘って有利に接触させることがで
きることから、目的とする不活性ガスによる改質効果を
安定して得ることができる。また、本実施形態では、不
活性ガスが溶融樹脂中に吐出された後に、樹脂通路を形
成するスクリュヘッド２６の凹溝９０がスクリュ１４と
共に回転せしめられることにより、溶融樹脂に対して強
制的な攪拌が行われることとなり、それによって、溶融
樹脂に対する不活性ガスの均一で効率的な接触がより有
効に達成され得るのである。

【００３３】しかも、前述の如き構造とされた射出装置
１０においては、加熱シリンダ１２の前端部に所定量の
溶融樹脂が貯留された後に、スクリュ１４を前進駆動せ
しめて溶融樹脂を先端ノズル孔２０から図示しない成形
キャビティに射出する射出工程においても、吐出リング
９２を通じて不活性ガスが常時供給し続けられることか
ら、吐出リング９２におけるガス吐出孔への溶融樹脂の
入り込みが略完全に防止されるのであり、それによっ
て、溶融樹脂の侵入に起因するガス吐出孔の目詰まりも
防止されて、目的とする射出操作を、連続的に安定して
実施することが可能となるのである。

【００３４】また、本実施形態においては、射出樹脂圧
の反力が、スクリュヘッド２６に組み込んだ逆流防止弁
としてのボールチェック弁で遮断されることにより、メ
ータリングゾーンに配設された吐出リング９２への射出
樹脂圧の作用が回避されるのであり、それによって、射
出工程における溶融樹脂のガス吐出孔への入り込みが一
層有利に防止され得る。

【００３５】更にまた、本実施形態の射出装置１０にお
いては、スクリュヘッド２６がスクリュ本体３６に対し
て螺着固定されていると共に、これらスクリュヘッド２
６がスクリュ本体３６の間に吐出リング９２が軸方向で
挟まれた状態で配設されていることから、スクリュヘッ
ド２６のスクリュ本体３６に対する螺入量を調節するこ
とによって、吐出リング９２に作用する射出圧反力など
の荷重を、螺着部を通じてスクリュヘッド２６からスク
リュ本体３６に直接に伝達させて分担せしめることがで
きるのであり、吐出リング９２への入力荷重を小さい値
に制限することによって、吐出リング９２の耐久性も有
利に確保することができる。

【００３６】次に、図５〜図６には、本発明の第二の実
施形態としての射出装置の概略構造が示されている。な
お、本実施形態は、逆流防止弁の別の態様を示すもので
あり、その要部（第一の実施形態における図３および図
４に対応する図）だけを図示する。また、本実施形態に
おいて、第一の実施形態と同様の構造とされた部材およ
び部位については、それぞれ、図中に、第一の実施形態
と同一の符号を付することにより、それらの詳細な説明
を省略する。

【００３７】すなわち、本実施形態の射出装置において
は、逆流防止弁として、前記第一の実施形態におけるボ
ールチェック式に代えてバックフローリング式が採用さ
れている。具体的には、スクリュヘッド１００は、先鋭
の円錐形状のヘッド部１０２と、円板形状の攪拌部１０
４が、軸方向に延びる連結ロッド部１０６で相互に連結
された一体構造を有している。なお、攪拌部１０４側に
はねじ部４５が一体的に突出形成されている。また、ヘ
ッド部１０２には、周上の４箇所において、軸方向に延
びる連通凹部１０１が形成されている。

【００３８】そして、このようなスクリュヘッド１００
の連結ロッド部１０６に対して、該連結ロッド部１０６
の外径よりも大きな内径寸法と、加熱シリンダ１２の内
径寸法と同じか僅かに小さい外径寸法を有するリングバ
ルブ１０８が外挿状態で装着されている。なお、リング
バルブ１０８は、周方向に二分割されており、連結ロッ
ド部１０６に対して、軸方向両側から相互に対向する方
向に組み合わされて装着されている。また、このリング
バルブ１０８は、連結ロッド部１０６よりも小さい軸方
向長さを有しており、計量工程で加熱シリンダ１２内を
軸方向前方に送られる溶融樹脂の圧力や、射出工程で射
出される溶融樹脂による射出反力などが及ぼされること
により、リングバルブ１０８が、連結ロッド部１０６の
外周側で軸方向に変位せしめられるようになっている。

【００３９】これにより、計量工程では、図示されてい
るように、リングバルブ１０８がヘッド部１０２側に位
置せしめられることにより、前記第一の実施形態と同様
に吐出リング９２から吐出された不活性ガスと噛合され
た溶融樹脂が、攪拌部１０４に形成された凹溝９０か
ら、連結ロッド部１０６とリングバルブ１０８の間を通
じて連通凹部１０１から樹脂貯留部５２に導かれるよう
になっている。また一方、射出工程では、リングバルブ
１０８の軸方向後端面が攪拌部１０４の軸方向端面に密
接状態で当接されることにより、樹脂流路が遮断される
ようになっている。

【００４０】従って、本実施形態の射出装置において
も、前記第一の実施形態と同様な効果が、何れも、有効
に発揮され得るのである。

【００４１】なお、本実施形態のリングバルブ１０８
は、周方向に半割り構造とされており、スクリュヘッド
１００の連結ロッド部１０６に対して軸直角方向両側か
ら、単に重ね合わせられることによって組み付けられて
いるのであり、このようなリングバルブ１０８を採用す
ることによって、ヘッド部１０２と攪拌部１０４，連結
ロッド部１０６を一体形成することができることから、
リングバルブ１０８や攪拌部１０４に及ぼされる射出反
力を、ねじ部４５を介して、スクリュ本体３６に直接に
伝達せしめて、吐出リング９２への荷重入力を低減する
ことが可能となる。

【００４２】以上、本発明の実施形態について詳述して
きたが、これらはあくまでも例示であって、本発明は、
これらの実施形態における具体的な記載によって、何
等、限定的に解釈されるものでない。

【００４３】例えば、上述の如き構造とされた射出装置
を用いた射出操作に際して、計量工程後の射出工程にお
いて、吐出リング９２からの不活性ガスの吐出を中断す
るようにしてもよい。このような吐出リング９２からの
不活性ガスの吐出を中断しても、射出反力のメータリン
グゾーンへの伝達が逆流防止弁によって回避されること
と、吐出リング９２における吐出孔が十分に小さくされ
ていることなどから、不活性ガス吐出孔への樹脂材料の
入り込みによる目詰まりなどの不具合の発生は、有効に
防止され得るのである。

【００４４】また、ガス吐出用部材の配設位置や配設数
は、特に限定されるものでなく、例えば、前記実施形態
に示されているような吐出リング９２を、スクリュの軸
方向に離間して複数箇所に配設することも可能である。

【００４５】さらに、前記実施形態に示されている如
き、吐出リング９２の背後に広がる空所９８は、必ずし
も設ける必要はなく、吐出リング９２の背後の適当な箇
所に、ガス通孔９４の開口部を直接に位置せしめるよう
にしても良い。

【００４６】また、本発明が適用される樹脂材料の材質
は、何等限定されるものでなく、公知の各種の樹脂材料
の射出成形に際して、本発明が、何れも有効に適用され
得ることは、勿論である。

【００４７】その他、一々列挙はしないが、本発明は、
当業者の知識に基づいて種々なる変更，修正，改良等を
加えた態様において実施され得るものであり、また、そ
のような実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限り、
何れも、本発明の範囲内に含まれるものであることは、
言うまでもない。

【００４８】

【発明の効果】上述の説明から明らかなように、本発明
に従う構造とされた射出装置においては、スクリュの先
端部分の外周面に配設せしめた多孔質のガス吐出用部材
を通じて、不活性ガスを加熱筒内に供給せしめるように
したことから、不活性ガスの吐出孔に対する溶融樹脂の
入り込みが可及的に軽減乃至は防止されると共に、スク
リュの外周側を移送せしめられる溶融樹脂に対して、高
圧の不活性ガスを効率的に、しかも広い範囲で略均一に
接触させて溶解せしめることができるのである。

【００４９】また、本発明の射出成形方法に従えば、本
発明に従う構造とされた射出装置を利用したことによっ
て、超臨界状態の不活性ガスを溶融樹脂に接触せしめて
効率的に溶解させることが出来るのであり、それによっ
て、不活性ガスによって改質等された樹脂材を安定して
連続成形することが可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態としての射出装置の概
略構造を示す縦断面説明図である。

【図２】図１に示された射出装置のスクリュ１４におけ
るガス供給部を拡大して示す説明図である。

【図３】図１に示された射出装置の先端部分を拡大して
示す縦断面説明図である。

【図４】図３におけるIV−IV断面図である。

【図５】本発明の第二の実施形態としての射出装置の要
部を示す、図３に対応した縦断面説明図である。

【図６】図５におけるVI−VI断面図である。

【符号の説明】

１０射出装置１２加熱シリンダ１４スクリュ１６シリンダ本体２０ノズル孔２６スクリュヘッド３４羽根３６スクリュ本体４４ボール弁体５６ガス通孔８２ガスボンベ９２吐出リング

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岡本浩孝愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者福森健三愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者佐藤紀夫愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内 (72)発明者松下光正愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番地の１株式会社豊田中央研究所内Ｆターム(参考） 4F206 AD05 AJ08 AJ10 AM10 AM32 JA07 JN14 JN16 JQ14 JQ26 JQ32 JQ33 JQ90

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱筒にスクリュを挿入配置せしめて、
該加熱筒の後部から供給した樹脂材料を該スクリュの回
転によって加熱筒の前方に送って加熱溶融せしめると共
に、該加熱筒内で溶融樹脂に不活性ガスを溶解せしめた
後、該スクリュの前方への移動によって該溶融樹脂を加
熱筒の先端ノズル部から射出するようにしたガス溶解樹
脂の射出装置において、前記スクリュに逆流防止弁を装着して、該逆流防止弁に
より射出作動時に樹脂貯留部から遮断されるメータリン
グゾーンにおけるスクリュの外周面に多孔質のガス吐出
用部材を配設すると共に、該スクリュの内部を軸方向に
延びる通孔を形成して、該通孔を通じて供給される不活
性ガスを該ガス吐出用部材を通じて前記メータリングゾ
ーンに吐出させるようにしたことを特徴とするガス溶解
樹脂の射出装置。
【請求項２】前記ガス吐出用部材を筒形状として、前
記スクリュに外挿装着することにより、該ガス吐出用部
材における前記不活性ガスの吐出面を該スクリュの周方
向に連続して設けた請求項１に記載のガス溶解樹脂の射
出装置。
【請求項３】前記スクリュにおける前記逆流防止弁と
前記ガス吐出用部材との間に位置して、該スクリュの外
周面上に突出する攪拌用突部を、周方向に離間して複数
設けた請求項１又は２に記載のガス溶解樹脂の射出装
置。
【請求項４】前記スクリュの先端部分と前記逆流防止
弁に及ぼされる射出圧力の伝達経路から外れた部位に、
前記ガス吐出用部材を配設した請求項１乃至３の何れか
に記載のガス溶解樹脂の射出装置。
【請求項５】前記加熱筒の先端ノズル部における溶融
樹脂の射出通路を連通／遮断する遮断バルブを設けた請
求項１乃至４の何れかに記載のガス溶解樹脂の射出装
置。
【請求項６】請求項１乃至５の何れかに記載のガス溶
解樹脂の射出装置を用いて樹脂材料を射出成形するに際
して、前記スクリュの回転によって樹脂材料を溶融および計量
する計量工程と、該スクリュの移動によって溶融樹脂を
射出する射出工程とを少なくとも含む成形工程中におい
て、前記ガス吐出用部材から加熱筒内へ不活性ガスを高
圧状態で供給することを特徴とするガス溶解樹脂の射出
成形方法。
【請求項７】前記ガス吐出用部材から加熱筒内へ高圧
流体を供給することにより、該ガス吐出用部材の目詰ま
りを解消する請求項６に記載のガス溶解樹脂の射出成形
方法。