JP2001353750A

JP2001353750A - 発泡成形方法及び装置

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Publication number: JP2001353750A
Application number: JP2000178297A
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Inventors: Takashi Arai; 隆新井
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-06-14
Filing date: 2000-06-14
Publication date: 2001-12-25
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Abstract

(57)【要約】【課題】溶融化している樹脂材料にガスを注入して発
泡させた樹脂成形品を得るにあたりガス注入の向上を図
る成形方法及び装置を提案する。【解決手段】チップまたはペレット状の樹脂材料を前
処理装置に入れ、前処理装置にて真空及び除湿乾燥処理
及び不活性ガス中に置換処理し、その後不活性ガス浸透
装置にて適当な温度と圧力の不活性ガス中で適当時間保
持し、温度、圧力を下げた後、材料を温度と圧力が制御
された材料ホッパに送るとともに可塑化装置の計量部付
近にガス供給口を持ち適当な温度と圧力のガスが供給さ
れた可塑化装置に送られ、可塑化装置内で溶融化した
後、予め空気を除去され、大気圧以下に減圧された型内
に射出充填し、所定時間冷却後型内を大気圧に戻し、型
を開いて発泡成形品を取り出す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は炭酸ガス等の不活性
ガスを発泡剤として用い、型内に樹脂を充填する、発泡
成形に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】発泡成形に関する歴史は古く、射出成形
にて樹脂の発泡成形品を得る技術は、例えばUSP326863
9、USP3384691に開示されており、近年では合成樹脂成
形の教本等にて化学発泡剤や物理発泡剤を用いた発泡成
形の方法を知ることが出来る。しかしながら従来の発泡
成形は発泡スチロール等で知られているように、発泡倍
率が非常に高く、そのため軽量化には優れるが、機械強
度に劣るという欠点があった。また、化学発泡剤におい
ては、有害性、金型腐食、成形環境の悪化、取り扱いの
困難さ等、多くの問題を抱えていた。これに対し、USP3
796779では溶融化している樹脂材料に直接炭酸ガス等の
不活性ガスを吹き込み樹脂中にガスを浸透させ、その後
冷却して得る発泡体が発明されている。発泡剤に不活性
ガスを用いることで、有害性、金型腐食、成形環境の悪
化、取り扱いの困難さ等を解決したものである。しかし
ながらUSP3796779においても溶融化樹脂に直接ガスを吹
き付ける為、樹脂とガスは均一に混ざらず、さまざまな
気泡形状の海島構造になってしまい、部分的に強度が落
ちるなど、発泡状態を制御するのが非常に困難であっ
た。これら欠点を解決すべく１９８０年初頭にアメリカ
マサチューセッツ工科大学においてマイクロセルなる非
常に小さな発泡体を成形する方法が見出された。その方
法と装置はUSP4473665、USP5158986、USP5160674、USP5
334356、USP5571848、USP5866053に開示されている。ア
メリカマサチューセッツ工科大学の方法と装置によれ
ば、射出成形機の可塑化装置の樹脂が溶融する部分に超
臨界状態の不活性ガスを吹き込み、スタテイックミキサ
ーにより、十分に溶融化した樹脂とガスとを混ぜるよう
にし、圧力と温度の制御を行い、その結果、発泡成形品
は、２５ミクロン以下の小さな気泡が数多く均一に分散
しており、気泡径が小さいことから成形品の強度劣化は
ほとんどない物を得たとしている。さらに、型内へ射出
する際に、型内をガスで充填し大気圧以上に圧力をかけ
ておき、射出し、完全に樹脂が充填された後に型内にか
けていたガスの圧力を抜いてその減圧により樹脂中のガ
スの発泡を行う方法が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来の方法は、溶融化
している樹脂材料に直接ガスを吹き込む為ガスを吹き込
む際にガスと接した溶融樹脂部分が急冷されてしまい、
連続で吹き込むと、溶融化樹脂の多くが冷却され、その
結果、粘度が上がり、再度成形に適した樹脂温度、粘度
に回復するのに時間を要した。また、ガスを予め樹脂の
溶融温度付近まで暖めておく場合には、温度上昇に伴い
ガスの体積が大きくなる為、そのまま溶融樹脂に吹き込
むと、樹脂内のガス圧が低い為に、型内へ充填後の発泡
倍率が非常に低いという欠点があった。さらに、その欠
点を補う為、ガスの温度を上げるとともに、圧力をも上
昇し、ガス濃度を維持した上で溶融樹脂に吹き込む方法
があるが、その場合には、ガスの圧力が非常に高く、溶
融樹脂に吹き込んだ瞬間にガスが流れ込む為、ガスの吹
き込む量の制御が困難であり、また、溶融樹脂中に急に
吹き込まれる為、吹き込まれた溶融樹脂はガスと樹脂の
2層分離体となってしまい、ガスを樹脂中に均一に分散
させる為には再度スタテイックミキサー等で、機械的に
混連を繰り返す必要があり、装置が複雑になるとともに
サイクルが長くなり生産性を損なうという欠点があっ
た。また、もともと射出成形機や押し出し機の可塑化装
置は材料中の、あるいは計量中の空気を除去する為にあ
る程度の圧力を溶融樹脂にかける構造になっており、そ
のため従来のように溶融樹脂にガスを吹き込み計量する
と、吹き込んだガスが樹脂に完全に溶け込む前に、可塑
化装置の計量部側に排出されてしまうという欠点があっ
た。さらに、型内へ射出する際に、型内をガスで充填し
大気圧以上に圧力をかけておき、樹脂充填後ガスの圧力
を抜く方法においては、充填速度が早い場合には型内に
充填したガスの圧力制御が出来ず、結果として充填した
ガスが障害となり、ショートショットを引き起こした
り、樹脂の充填速度を遅くした場合には、型内に充填し
たガスの制御は可能となり、樹脂充填時、充填後の圧力
制御は可能となるが、充填速度が遅いがゆえに、型から
の冷却により型と接する表面からの固化したスキン層が
大きく、その為成形品の発泡分布において、表面と肉厚
中心、ゲート付近と最終充填部との発泡差が非常に大き
くなるという欠点があった。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明第１の特徴とし
て、予め樹脂のチップまたはペレットを、真空ポンプと
不活性ガス供給装置とつながる除湿乾燥機で処理する。
通常ペレットに樹脂の溶融温度以下で不活性ガスを浸透
させるのには24時間以上の非常に長い時間を要した。そ
の為生産性が悪く実用化が困難なため、可塑化装置の溶
融樹脂に直接ガスを吹き付け機械的に混練する方法が取
られている。本発明人は、ペレットを予め真空引き、除
湿してからガスに接触させることで飛躍的にガスの浸透
速度を速めることを発見し、本発明の前処理工程をする
に至った。本発明のように前処理されたチップまたはペ
レットを、不活性ガス浸透装置内で不活性ガスを樹脂の
溶融温度以下で浸透することにより、速く、十分にガス
を材料に浸透できた。よって、ガスが浸透したチップま
たはペレットを可塑化装置で溶融、成形する為、従来の
ように可塑化装置の溶融化した樹脂にガスを吹き込む必
要がなく、その結果、前述したガスと接した溶融樹脂部
分が急冷され、粘度が上がり、再度成形に適した樹脂温
度、粘度に回復するのに時間を要することが無くなっ
た。また、ガスを予め樹脂の溶融温度付近まで暖めてお
く必要も無いので、従来のように樹脂内のガス圧が低い
為に、型内へ充填後の発泡倍率が非常に低いという欠点
が解消され、さらに、ガスの温度と圧力を上昇させる必
要も無いので、ガスの吹き込む量の制御をする必要が無
く、2層分離体とならないので、再度スタテイックミキ
サー等で、機械的に混連を繰り返す必要もない。よっ
て、成形装置が複雑になることはなく、サイクルが長く
なり生産性を損なうという欠点が解消された。

【０００５】表１に通常の成形と、従来の発泡成形、本
発明の発泡成形の成形サイクル比較を示す。

【０００６】

【表１】

【０００７】表１において、通常の成形に対し従来の発
泡成形の射出時間が長いのは、前述したように、従来の
発泡成形では型内にガスを予め入れている為に、そのガ
スが樹脂の射出充填時における抵抗となるため、時間が
長くなっている。本発明の射出時間が短いのは、前述し
たように型内を予め真空にしている為である。次に保圧
時間に関しては、発泡成形においては樹脂中のガスが保
圧力として働く為不要である。冷却時間に関しては、発
泡成形は発泡するガスの体積分、樹脂が少ないので、そ
の重量差分、樹脂の持つ熱量が少ない。その為、型内で
型へ奪う熱量が少ないので、冷却時間が短くなってい
る。本発明のほうが若干短いのは本発明のほうが発泡率
が高く、樹脂量が少ないからである。通常樹脂の計量は
冷却開始とともに開始され、冷却完了前に計量完了とな
る。しかしながら、従来の発泡成形のように、溶融樹脂
にガスを混ぜるのに時間がかかり、その為、計量時間が
冷却時間よりも長い場合には、時間の長いほうが成形サ
イクルに影響する。したがって、表１において、従来の
発泡成形は、冷却時間７秒で、通常成形より短いが、軽
量時間が２０秒と長い為、結果として成形サイクルは２
０秒の計量時間が利くことになる。以上説明したように
表１からも本発明が成形サイクルの短縮に効果があるこ
とが理解できる。

【０００８】また、本発明第２の特徴として、計量部と
材料ホッパとの間に開閉バルブが設けてあり、なおかつ
可塑化装置の計量部側に温度と圧力を制御されたガスを
供給しているので、ガスが浸透したチップまたはペレッ
トを可塑化装置で可塑化する際に、溶融温度により材料
中の溶け込んだガスが気化し可塑化装置の計量部側へ逆
流しようとしても計量部から供給されているガス圧によ
り押されているまたは圧平衡になっている為、逆流やガ
スの排出がされることはない。さらに本発明第３の特徴
として、ガスが溶け込み溶融した樹脂を型内へ射出充填
する際に、型内キャビテイの空気を真空ポンプにより予
め除去し、大気圧以下の圧力にしている為、樹脂が充填
される際に抵抗がないので非常に高速で充填でき、その
結果、充填時の樹脂流動中に発泡する時間が短く、ゲー
ト付近と流動末端の最終充填部付近とで、発泡倍率の差
はほとんど無い。さらに、従来のように型内をガスの圧
力で大気圧以上に昇圧するのに比べ、溶融樹脂圧との差
が大きくなる為、発泡体の径は小さくすることが可能と
なり、その結果、発泡体の強度が飛躍的に向上した。

【０００９】表２には充填時間、充填時の圧力差と発泡
サイズとの関係を示した。

【００１０】

【表２】

【００１１】表２において、本発明のように型内を予め
真空にしておくことで、射出充填時間を短く出来、型内
での充填時間が短い為にゲート付近と最終充填部とで圧
力差が小さくなっている。同じ圧力であれば、樹脂と気
泡にかかる圧力は同じである為、出来る発泡のサイズも
同じとなる。１秒以下の充填時間では圧力差が小さいが
ゆえに、気泡サイズ差が小さくさらに気泡のサイズも小
さくなっている。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は本発明第１の実施例を示
し、１は射出成形機、２は金型、３は可塑化装置、４は
型閉め装置、５は射出成形機の制御装置、６は材料サイ
ロ、７は除湿乾燥機、８は不活性ガス浸透装置、９は材
料ホッパ、１０は不活性ガス給送制御装置、１１と１２
は真空ポンプ、１３は材料給送ポンプ、１４、１５、１
６は不活性ガスボンベ、１７と１８は開閉バルブ、１９
は開閉バルブ制御装置、２０は材料ホッパ制御装置、２
１はガス供給制御装置１０と可塑化装置３の計量側とに
連結する不活性ガス供給管である。次に、図１において
動作を説明する。通常樹脂材料はタンクローリーや25kg
詰めのバッグによって運ばれて６の材料サイロに収納さ
れる。材料サイロに収納された材料は材料給送官を通り
７の除湿乾燥機に運ばれる。７の除湿乾燥機は真空ポン
プ１１と不活性ガスボンベ１４とつながっているととも
に、内部にはヒーターを装備する。７の除湿乾燥機に運
ばれた樹脂材料は材料により決められた真空度で除湿さ
れ、その後不活性ガスに置換し、所定の圧力と温度に制
御された状態で、所定時間維持される。これによりチッ
プまたはペレット形状の樹脂材料表面に付着している油
脂分と、樹脂材料内部に浸透している水分が除去され、
置換ガスが表面に吸着し、部分的に内部に浸透する。そ
の後材料は不活性ガス浸透装置８に給送される。不活性
ガス浸透装置８は不活性ガスボンベ１６がつながってい
る。不活性ガス浸透装置は内部にヒーター、減圧弁、圧
力センサー、温度センサー、電磁弁、安全弁、圧力制御
機器、温度制御機器、攪拌装置を持つ。不活性ガス浸透
装置８に運ばれた材料は所定のガス圧力と温度にて所定
時間維持、攪拌される。所定の温度と圧力により、不活
性ガスはチップまたはペレット状の樹脂材料に浸透す
る。その後温度、圧力が下げられ、浸透した不活性ガス
はチップまたはペレット状の樹脂材料中に閉じ込められ
る。その後、樹脂材料は材料給送ポンプ１３により材料
ホッパ９に給送される。材料ホッパー９は、不活性ガス
浸透装置８側と射出成形機の可塑化装置３側に各々開閉
バルブ１７と１８をもち、また、温度、圧力を制御する
材料ホッパー制御装置２０とつながっている。不活性ガ
ス浸透装置で所定時間浸透が完了すると、信号が材料給
送ポンプ１３と開閉バルブ制御装置１９に伝えられ、開
閉バルブ１７が開き材料が材料ホッパ９に送られる。所
定量材料ホッパ９に入った後、開閉バルブ１７が閉めら
れる。また、材料の材料ホッパーへの供給は、開閉バル
ブ１８が閉状態で行われ、開閉バルブ１７が閉じた後、
開閉バルブ１８が開かれる。これにより、材料給送中に
可塑化装置３の計量部分の圧力が下がることはない。材
料ホッパ９は材料ホッパ制御装置２０により、所定の温
度と圧力に制御される。圧力の異常時には材料ホッパー
９に付けられた安全弁より圧力が抜かれる。材料ホッパ
ー中の材料は、成形が進むに従い、順次可塑化装置３に
送られて行く。材料ホッパー９と可塑化装置の連結部付
近にはガス供給管２１が連結してあり、不活性ガス給送
制御装置１０により、不活性ガスが可塑化装置の計量部
分及び、材料ホッパー９に所定の圧力と温度で供給され
る。すなわち、材料ホッパー９と可塑化装置３の計量部
分は所定の圧力と温度の不活性ガスで満たされる。つま
り、材料は、不活性ガス浸透装置８と材料ホッパ９及び
可塑化装置の計量部分で不活性ガスが各々浸透すること
になる。不活性ガスが浸透した材料は、可塑化装置３の
中で、スクリュウーの回転と射出成形機からの背圧によ
り、順次ノズル側に可塑化しつつ送られて行く。可塑化
装置のノズル部分は金型と密着しており、樹脂が漏れな
いようになっている。ノズル先端付近まで運ばれた樹脂
は溶融状態にあるが、樹脂中に浸透していた不活性ガス
は、成形機からの背圧と、計量部分のガス圧、材料の溶
融時の粘度抵抗により、気化、発泡することはない。可
塑化装置３で溶融された樹脂材料は、所定の圧力と温
度、速度で、金型２内のキャビティーに射出充填する。
射出充填する際、金型内のキャビティは真空ポンプ１２
によりキャビテイ内の空気を取り除かれているととも
に、大気圧以下に圧力を下げられている。溶融化した樹
脂材料は射出の瞬間に圧力が激減する為内部の不活性ガ
スが発泡を開始する。金型内キャビティーが真空状態に
近いため、樹脂充填時の抵抗がほとんどなく、樹脂は通
常の成形に比べ非常に早い時間で充填される。重点時間
が非常に早い為、発泡に際する時間も短く、結果とし
て、非常に小さな気泡となる。その後充填された樹脂材
料は、金型に熱がうばわれ、冷却され、固化する。金型
温度は通常樹脂材料の熱変形温度以下であるので、充填
時に型表面と接した樹脂は表面より固化を開始する。す
なわち樹脂の固化は表面から進行する為、表面に比べ中
心側は発泡する時間が長くなり、その結果表面よりも中
心部の方の気泡径が大きくなる傾向にある。型内で所定
時間冷却後、型締め装置４により金型２が開き、成形品
が取り出される。

【００１３】表３に、図１に示す装置で加工した際の加
工条件とその結果を示した。

【００１４】

【表３】

【００１５】図2には本発明のチップまたはペレットの
前処理工程をしてないものと、前処理工程をしてから不
活性ガスを浸透させた時の、飽和ガス濃度を１００％と
した時のガス浸透濃度比である。

【００１６】表３からわかるように、本発明の前処理を
行うことによって、チップまたはペレットへガスが容易
に浸透されている。

【００１７】図3は図１の装置の可塑化装置３と金型２
の断面透視図である。樹脂材料は、材料ホッパ９から、
開閉バルブ１８を通じ計量部２２へ運ばれる。計量部２
２の温度は樹脂材料のガラス転移温度以下に制御されて
いる為、樹脂材料はチップまたはペレット状の形を維持
している。また、計量部２２はガス供給管２１により、
圧力と温度を制御された不活性ガスが供給されている。
ガス供給管２１によって供給された不活性ガスは、シー
ル部材により、スクリュー制御装置側に漏れることはな
い。スクリューの回転に伴い樹脂材料は順次ノズル側へ
と運ばれて行く。可塑化装置は外周にヒーターを装備し
ており、ノズル側に行くに従い高温になるよう制御され
ている。その為樹脂材料は、可塑化部２４において溶融
し始め、逆止弁２５を通る時には完全に溶融化状態とな
り、ノズル部分に所定量計量される。ノズル部分は開閉
ニードル２７が閉じた状態にある為、可塑化し、計量さ
れた樹脂材料がノズル先端から金型側へ漏れることはな
い。また、チップまたはペレット状態の樹脂材料には不
活性ガスが浸透しており、通常、可塑化部２４にて可塑
し始めると樹脂の溶融にともない内部に浸透していた不
活性ガスが気化し計量部２２側へ逆流することがある
が、本発明においては、計量部側にガス供給管から不活
性ガスが供給されており、また、材料ホッパ９側との境
界には開閉バルブ１８があることから不活性ガスの逃げ
場はなく、逆流することはない。さらに、樹脂材料が完
全に溶融化し、ノズル側で計量された状態においては、
前記表１の成形条件に記載のように可塑化装置内のスク
リュウーに対し、背圧を負荷している為、溶融状態にあ
る材料には背圧による圧力が加わり、その為溶融樹脂中
の不活性ガスが気化、膨張することはない。次に溶融化
された樹脂材料は、真空ポンプ１２によりある大気圧以
下の圧力状態にあるキャビテイ２９に開閉ニードル２７
の開と同時に瞬時に射出、充填される。溶融樹脂はノズ
ル内では高い圧力により発泡していないが、開閉ニード
ル２７が開いた瞬間から大気圧以下の圧と成る為、急速
に発泡を開始する。成形品の発泡径を２０ミクロン以下
にする為には、表１の実施例のように射出充填時間を１
秒以下にするかもしくは充填速度を２m/sec以上にする
ことが望ましい。ここで金型は各型板の接触面をゴムリ
ングなどのシール部材によりシールされており、また、
真空ポンプの吸引口は金型の突き出しユニット３１につ
ながれている。突き出しユニット３１は完全にシール部
材と金属板によっておおわれており、気体の漏れがない
構造になっている。成形品を取り出す際に突き出し動作
を行うエジェクタ３０もまた、シール部材でシールされ
ている。

【００１８】図4は図3の装置のにおいて、開閉ニードル
がない可塑化装置とホットランナ３４から構成される金
型の断面透視図である。樹脂材料は、材料ホッパ９か
ら、開閉バルブ１８を通じ計量部２２へ運ばれる。計量
部２２の温度は樹脂材料のガラス転移温度以下に制御さ
れている為、樹脂材料はチップまたはペレット状の形を
維持している。また、計量部２２はガス供給管２１によ
り、圧力と温度を制御された不活性ガスが供給されてい
る。ガス供給管２１によって供給された不活性ガスは、
シール部材により、スクリュー制御装置側に漏れること
はない。スクリューの回転に伴い樹脂材料は順次ノズル
側へと運ばれて行く。可塑化装置は外周にヒーターを装
備しており、ノズル側に行くに従い高温になるよう制御
されている。その為樹脂材料は、可塑化部２４において
溶融し始め、逆止弁２５を通る時には完全に溶融化状態
となり、ノズル部分に所定量計量される。チップまたは
ペレット状態の樹脂材料には不活性ガスが浸透してお
り、通常、可塑化部２４にて可塑化し始めると樹脂の溶
融にともない内部に浸透していた不活性ガスが気化し計
量部２２側へ逆流することがあるが、本発明において
は、計量部側にガス供給管から不活性ガスが供給されて
おり、また、材料ホッパ９側との境界には開閉バルブ１
８があることから不活性ガスの逃げ場はなく、逆流する
ことはない。さらに、樹脂材料が完全に溶融化し、ノズ
ル側で計量されホットランナ３４を満たした状態におい
ては、前記表１の成形条件に記載のように可塑化装置内
のスクリュウーに対し、背圧を負荷している為、溶融状
態にある材料には背圧による圧力が加わり、その為溶融
樹脂中の不活性ガスが気化、膨張することはない。ま
た、ホットランナ３４は開閉動作を行うバルブピン３５
が閉じているので、キャビテイ２９側へ漏れることもな
い。次に溶融化された樹脂材料は、真空ポンプ１２によ
りある大気圧以下の圧力状態にあるキャビテイ２９にバ
ルブピン３５の開と同時に瞬時に射出、充填される。溶
融樹脂はノズル内及びホットランナ内では高い圧力によ
り発泡していないが、バルブピン３５が開いた瞬間から
大気圧以下の圧力と成る為、急速に発泡を開始する。成
形品の発泡径を２０ミクロン以下にする為には、表１の
実施例のように射出充填時間を１秒以下にするかもしく
は充填速度を２ m/sec以上にすることが望ましい。ここ
で金型は各型板の接触面をゴムリングなどのシール部材
によりシールされており、また、真空ポンプの吸引口は
金型の突き出しユニット３１につながれている。突き出
しユニット３１は完全にシール部材と金属板によってお
おわれており、気体の漏れがない構造になっている。成
形品を取り出す際に突き出し動作を行うエジェクタ３０
もまた、シール部材でシールされている。

【００１９】図5は可塑化装置３内の樹脂の状態を示し
た図であり、計量部２２では樹脂材料がチップまたはペ
レットの形状を維持している。可塑化部２４ではチップ
またはペレット形状が徐々に崩れはじめ、一部は溶融化
している。この時前述したように通常樹脂内の不活性ガ
スが気化してしまうが、本発明では前述したようなこう
せいであるので、気化しない。溶融化した樹脂材料はノ
ズル側３６に送られる。

【００２０】本発明のように、可塑化工程前にガスを予
め浸透させた樹脂材料を使用した場合には、各々の樹脂
材料ペレットは均一にガスが浸透している為、可塑化工
程において、可塑化溶融した樹脂は、ガスが均一に分散
した状態となっている。そのため、型内に充填され出来
た成形品内部は、図6に示すように、均一に発泡したガ
スが分散している。発泡ガスが均一であるがゆえに、成
形品は、各部位が機械特性、電気特性、熱特性、振動特
性等が均一になっており、その為、部品品質保証、特性
確保が可能となった。

【００２１】これに対して、従来のように、溶融化して
いる樹脂にガスを吹き込みミキサー等で攪拌する方法に
よると、図7に示すような不均一な溶融樹脂とガスの混
合状態になるので、型に充填し出来た成形品断面は図8
のような発泡ガスの分散状態になる。そのため、成形品
は、機械特性、電気特性、熱特性、振動特性等が不均一
になり、部品の品質保証、特性、精度確保が困難であっ
た。表4に本発明の成形品と、従来の方法による成形品
の品質比較を示した。

【００２２】

【表４】

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
除湿乾燥機により樹脂表面及び内部の油脂分、水分を除
去することにより、不活性ガスの樹脂材料への吸着、浸
透をし易くし、その結果、次の工程の不活性ガス浸透装
置で、樹脂に溶融温度等の高温にする必要もなく、ま
た、１２Mpa以上の高圧にする必要もなくなり、樹脂材
料のチップまたはペレット形状を変えずに、十分に不活
性ガスを浸透出来るようになった。さらに、従来例のよ
うに、可塑化装置の可塑化部分に樹脂温度以下の温度の
不活性ガスを入れる必要もなく、また、樹脂と不活性ガ
スとの混練の為にスタテイックミキサを設ける必要もな
い。本発明では可塑化装置の計量部に不活性ガスを供給
しており、また、ホッパと可塑化装置間には開閉バルブ
が設けられているので、溶融化した樹脂から不活性ガス
が計量部、ホッパに逆流してもれることも防止できた。
そして、樹脂を型内に充填する際には、本発明ではキャ
ビテイ内に空気はなく、大気圧以下であるため、充填速
度が飛躍的に速くでき、その為、発泡サイズが小さく出
来た。さらに、従来例のように型内キャビテイ部をガス
で大気圧以上に保持する必要もなくなり、成形サイクル
が向上し、生産性をも向上した。加えて本発明では、市
販の射出成形機の計量部付近に不活性ガス供給間口を設
け、スクリュー制御装置側のシールをするだけで良いた
め、改造が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置図

【図２】チップ又はペレットのガス浸透濃度比を示す図

【図３】本発明の可塑化装置と金型部分の透視図（ニー
ドルピンタイプ）

【図４】本発明の可塑化装置と金型部分の透視図（ホッ
トランナータイプ）

【図５】可塑化装置の透視図

【図６】本発明の成形品断面図

【図７】従来例の樹脂とガスの混練状態図

【図８】従来例の成形品断面図

【符号の説明】

１射出成形機２金型３可塑化装置４型閉め装置５射出成形機制御装置６材料サイロ７除湿乾燥機８不活性ガス浸透装置９材料ホッパ１０不活性ガス供給制御装置１１、１２真空ポンプ１３材料給装ポンプ１４、１５、１６不活性ガスボンベ１７、１８開閉バルブ１９開閉バルブコントローラ２０材料ホッパ制御装置２１ガス供給管２２計量部２３スクリュー制御装置２４可塑化部２５逆止弁２６ノズル２７開閉ニードル２８ニードル作動装置２９キャビテイ３０エジェクタ３１突き出しユニット３２シール部材３３圧力センサ３４ホットランナ３５バルブピン３６ノズル側３７スクリュー３８成形品表面３９樹脂部４０気泡４２溶融樹脂４３ガス４４シリンダ内初期４５シリンダ内中期４６シリンダ内混練完了状態

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4F202 AA13 AA32 AB02 AC01 AG20 AL01 AL20 AM28 AR02 AR06 CA11 CB01 CK02 CP06 4F206 AA13 AA32 AB02 AC01 AG20 AL01 AL20 AM28 AR027 AR067 JA04 JF04 JF11 JF12 JF41 JM01 JN03 JN26 JP18 JQ81 JT07

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チップまたはペレット状の樹脂材料を前
処理装置に入れ、前処理装置にて真空及び除湿乾燥処理
及び不活性ガス中に置換処理し、その後不活性ガス浸透
装置にて適当な温度と圧力の不活性ガス中で適当時間保
持し、温度、圧力を下げた後、材料を温度と圧力が制御
された材料ホッパに送るとともに可塑化装置の計量部付
近にガス供給口を持ち適当な温度と圧力のガスが供給さ
れた可塑化装置に送られ、可塑化装置内で溶融化した
後、予め空気を除去され、大気圧以下に減圧された型内
に射出充填し、所定時間冷却後型内を大気圧に戻し、型
を開いて発泡成形品を取り出す事を特徴とする発泡成形
品の成形方法。
【請求項２】前処理装置の除湿乾燥がシリカゲル等水
分吸着物質を通過する熱風により行われることを特徴と
する請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項３】前処理工程の除湿乾燥が真空ポンプによ
る減圧後、不活性ガスにより置換されることを特徴とす
る請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項４】前処理工程がシリカゲル等水分吸着物質
を通過する熱風により行われた後、真空ポンプによる減
圧をし、その後、不活性ガスにより置換されることを特
徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項５】不活性ガスを樹脂に浸透する際、温度を
樹脂の熱変形温度プラスマイナス２０℃の温度範囲で行
われることを特徴とする請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項６】不活性ガスを樹脂に浸透する際、ガスの
圧力が2Mpaから20Mpaの範囲であることを特徴とする請
求項１記載の発泡成形方法。
【請求項７】材料ホッパは、不活性ガス浸透装置から
材料が供給されている時には、可塑化装置側の開閉バル
ブが閉じていることを特徴とする発泡成形方法。
【請求項８】請求項1において、材料ホッパは、材料
ホッパから可塑化装置に材料を送る際には、不活性ガス
浸透装置側の開閉バルブを閉じていることを特徴とする
請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項９】成形機の計量部分が不活性ガス供給制御
装置により1Mpaから20Mpaの圧力と材料の熱変形温度マ
イナス５℃からマイナス４０℃の温度の不活性ガスによ
り満たされていることを特徴とする請求項１記載の発泡
成形方法。
【請求項１０】成形機の可塑化工程が、2Mpaから10Mp
aの背圧がかけられた状態で行われることを特徴とする
請求項１記載の発泡成形方法。
【請求項１１】成形機の可塑化装置の樹脂吐出口が開
閉ニードルにより開閉出来、樹脂材料の吐出、保圧工程
以外では閉状態にあることを特徴とする請求項１記載の
発泡成形方法。
【請求項１２】型内にバルブゲート式のホットランナ
ーシステムを持ち、バルブゲートが樹脂材料の吐出、保
圧工程以外では閉状態にあることを特徴とする請求項１
記載の発泡成形方法。
【請求項１３】材料サイロと繋がり、材料の吸着水分
と油脂分等を除去する前処理装置、前処理装置と繋が
り、不活性ガスボンベと減圧装置、安全弁、ガス計量装
置、ガス流量計、ヒーター、圧力センサ、圧力制御機、
温度センサ、温度制御機、圧力容器からなる不活性ガス
浸透装置、ガス浸透装置とつながる材料給送ポンプ、材
料給送ポンプとつながる材料ホッパ、不活性ガス浸透装
置と材料ホッパの開閉バルブとつながる開閉バルブコン
トローラ、成形機可塑化装置の計量部分とガス供給管で
連結しているガス供給制御装置、成形機、真空ポンプと
繋がり、シール部材を持つ金型から構成されることを特
徴とする発泡成形品の成形装置。
【請求項１４】前処理装置が真空ポンプと除湿装置、
不活性ガス供給装置とからなることを特徴とする請求項
１３記載の発泡成形装置。
【請求項１５】開閉バルブを２つ持ち、ヒーター、温
度センサ、温度調整器、圧力センサ、圧力制御器、フア
ン、フアンモータから成る材料ホッパを持つことを特徴
とする請求項１３記載の発泡成形装置。
【請求項１６】不活性ガスボンベ、減圧弁、安全弁、
ガス計量装置、ガス流量計、ヒーター、圧力センサ、圧
力制御機、温度センサ、温度制御機、圧力容器から成る
ガス供給制御装置を設けたことを特徴とする請求項１３
記載の発泡成形装置。
【請求項１７】請求項１の成形方法により成形された
ことを特徴とする発泡成形品。
【請求項１８】請求項１３の装置によって成形された
ことを特徴とする発泡成形品。
【請求項１９】樹脂材料を成形用金型内に射出して樹
脂成形部材を成形する発泡樹脂成形方法において、前記
樹脂材料を可塑化する工程の前の工程で、前記樹脂材料
に発泡するガスを浸透させることを特徴とした発泡成形
方法。
【請求項２０】樹脂材料を成形用金型内に射出して樹
脂成形部材を成形する発泡樹脂成形方法において、前記
樹脂材料を除湿乾燥工程を経由後に、不活性ガスを該樹
脂材料に浸透させる工程を経て、その後、可塑化工程を
介して、樹脂材料を成形用金型内に射出するようにした
ことを特徴とした発泡成形方法。