JP2003127179A - 可塑化装置 - Google Patents

可塑化装置

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JP2003127179A
JP2003127179A JP2001328493A JP2001328493A JP2003127179A JP 2003127179 A JP2003127179 A JP 2003127179A JP 2001328493 A JP2001328493 A JP 2001328493A JP 2001328493 A JP2001328493 A JP 2001328493A JP 2003127179 A JP2003127179 A JP 2003127179A
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screw
resin
carbon dioxide
dry ice
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Naoki Toda
直樹 戸田
Naokazu Takeuchi
直和 竹内
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、簡単な構造で炭酸ガスの高濃度注
入を行い、炭酸ガスを効率よく溶融樹脂中に溶解させ、
製品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置を提供す
ることにある。。 【解決手段】 本発明は、シリンダ6内に駆動可能に設
けられた可塑化スクリュ7を回転駆動させることによ
り、シリンダ6内に供給された熱可塑性樹脂3を溶融し
て移送する可塑化装置1において、シリンダ6の壁面部
で、かつ可塑化スクリュ7の減圧部18と対応する位置
に供給孔11を設け、供給孔11よりドライアイス10
をシリンダ6内に大気圧状態で供給し、ドライアイス1
0から発生した炭酸ガスを溶融樹脂中に溶解させるよう
に構成している。

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は、射出成形機や押出
機等に適用され、発泡成形などで必要となる炭酸ガスを
ドライアイスという固体の状態でシリンダ内に供給し、
発生した炭酸ガスを溶融樹脂中に溶解させる可塑化装置
に関するものである。 【0002】 【従来の技術】各種の樹脂製品を得る方法としては、可
塑化装置のノズルから熱可塑性の溶融樹脂を成形用金型
の製品対応形状に形成されたキャビティ内に射出注入
し、そこで発泡させて成形する射出発泡成形法がある。
このような樹脂を発泡させる方法には、ガス発泡と化学
発泡とがあり、ガス発泡は発泡剤としてCO2、N2等の
不活性ガスを用い、これを樹脂の溶融段階で溶融樹脂に
注入し、当該不活性ガスを溶融樹脂に分散・溶解(浸
透)させて、金型のキャビティ内で発泡させている。一
方、化学発泡は、予め発泡剤をペレット状の樹脂に混入
させておき、この状態で金型のキャビティ内に射出して
発泡させている。しかし、これら発泡方法のうち、ガス
発泡は高価な発泡剤を必要とせず、成形性及び製品品質
の点などで化学発泡よりも優れている。 【0003】このため、従来の射出発泡成形法では、図
3に示す如く、ガス発泡を実施する可塑化装置51と、
射出された溶融樹脂を発泡成形する成形用金型52とが
使用されている。この可塑化装置51では、ホッパ53
に投入されたペレット状の熱可塑性樹脂54をシリンダ
55内に供給し、シリンダ55内に駆動可能に設けられ
たスクリュ56を回転駆動させると、その螺旋状のフラ
イト57間の溝に導入された熱可塑性樹脂54がスクリ
ュ56の推進力でシリンダ55の先端側に位置する成形
用金型52側へ移送され、その移送の途中で熱可塑性樹
脂54がヒータ58の加熱や剪断発熱により溶融され
る。しかも、シリンダ55の中間部には、溶融樹脂を成
形用金型52内でガス発泡させるためのガス又は液化ガ
ス(これらを併せてガス状物質とも呼ぶ)の注入口59
が設けられており、移送中の溶融樹脂にガス又は液化ガ
スを高圧力の下で注入し、溶融樹脂中に分散・溶解させ
ている。したがって、注入口59は、バルブ60を介し
てガス供給源たるガスボンベ61に接続されている。 【0004】一方、成形用金型52では、ダイヘッド6
2に取付けられる固定型63と、可動プラテン64に取
付けられる可動型65とを備えており、ガス状物質の分
散・溶解した溶融樹脂が可塑化装置51から型締め・昇
圧状態のキャビティ66内に射出充填されると、キャビ
ティ66内で溶融樹脂がガス発泡しながら成形され、冷
却固化後に成形用金型52を開いて樹脂製品の取り出し
が行われている。 【0005】 【発明が解決しようとする課題】このような従来の可塑
化装置51においては、溶融樹脂に対するガス状物質の
溶解度を高めて樹脂製品の品質向上を図るべく、ガス状
物質を高圧力でシリンダ55内に注入しているので、バ
ルブ60やガスボンベ61などの複雑な付帯設備が必要
となり、設備費が嵩むという不具合を有していた。しか
も、気体又は液体の状態では、高濃度化を図ることが難
しいので、溶融樹脂中へのガス状物質の溶解を促進する
ことができず、その結果、従来の可塑化装置51を用い
て射出充填され、成形用金型52によって発泡成形され
る樹脂製品の品質向上を図ることが困難であった。 【0006】本発明はこのような実状に鑑みてなされた
ものであって、その目的は、簡単な構造で炭酸ガスの高
濃度注入を行い、炭酸ガスを効率よく溶融樹脂中に溶解
させ、製品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置を
提供することにある。 【0007】 【課題を解決するための手段】上記従来技術の有する課
題を解決するために、本発明は、シリンダ内に駆動可能
に設けられたスクリュを回転駆動させることにより、前
記シリンダ内に供給された熱可塑性樹脂を溶融して移送
する可塑化装置において、前記シリンダの壁面部で、か
つ前記スクリュの減圧部と対応する位置に供給孔を設
け、該供給孔よりドライアイスを前記シリンダ内に大気
圧状態で供給し、前記ドライアイスから発生した炭酸ガ
スを溶融樹脂中に溶解させるように構成している。 【0008】 【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて詳細に説明する。ここで、図1は本発明の実
施の形態に係る可塑化装置と成形用金型の側面図、図2
は図1の可塑化装置に配設されるスクリュ内の樹脂挙動
の概念図である。 【0009】本発明の実施形態に係る可塑化装置1及び
成形用金型2は、各種の樹脂製品を射出発泡成形法によ
り成形する場合に使用されており、可塑化装置1は成形
材料の熱可塑性樹脂3を溶融して可塑化するものであ
り、成形用金型2は可塑化装置1により射出された溶融
樹脂を発泡成形するものである。このため、可塑化装置
1は、図1に示す如く、基台4上に制御部5と共に水平
方向へ沿って設置されたシリンダ6と、該シリンダ6の
内部に駆動可能に設けられた可塑化スクリュ7とを備え
ている。シリンダ6の基端側(図中右側)の上部には、
ペレット状の熱可塑性樹脂3を貯留して当該シリンダ6
内に供給するホッパ8が設けられ、シリンダ6の先端側
(図中左側)には、溶融可塑化された熱可塑性樹脂3を
成形用金型2側へ射出するノズル9が設けられている。 【0010】また、シリンダ6の軸方向の中間に位置す
る壁面部であって、後述する可塑化スクリュ7の減圧部
(シリンダ6内の圧力が低下する位置に相当)には、所
定の大きさのドライアイス10をシリンダ6内に大気圧
状態で供給する供給孔11が設けられている。この供給
孔11は、溶融樹脂に含まれる水分、揮発性成分等を分
離抽出するために設けられているシリンダ中央部のベン
ト孔を利用したものであり、所定の大きさに粉砕したド
ライアイス10の粉砕物を貯留する供給ホッパ(ドライ
アイス10を所定の大きさに粉砕しながら供給するシュ
ートやダクトなども含む)12に接続されている。ドラ
イアイス10は、固体炭酸であって、昇華すると炭酸ガ
ス(CO2)を発生するものである。なお、シリンダ6
の外周囲には、内部の熱可塑性樹脂3を加熱するヒータ
13が配装されている。 【0011】上記可塑化スクリュ7は、熱可塑性樹脂3
を溶融しながらシリンダ6の先端側に位置するノズル9
へ向かって移送するものであって、シリンダ6の軸心と
同軸上に配設されており、軸端に直結したモータ14で
矢印a方向へ回転駆動されると共に、制御部5の油圧系
により駆動されて矢印b方向(シリンダ6の軸方向)へ
前後移動するように構成されている。また、可塑化スク
リュ7には、軸方向に沿って配置される螺旋状のフライ
ト15が一定のピッチで形成され、基端側より先端側へ
向かうに従ってフライト溝が浅く、軸部が大径となるよ
うに形成されており、これによって、基端側では比較的
に大きなスペースが確保され、シリンダ6内に供給され
た熱可塑性樹脂3を円滑に受け取れるようになってい
る。 【0012】すなわち、ガス発泡による可塑化装置1に
おいては、溶融樹脂に対する炭酸ガスの溶解度を高め
て、樹脂製品の品質向上を図るために、装置内の圧力が
低下した部分にドライアイス10を供給することが好ま
しい。そこで、本実施形態の可塑化スクリュ7では、図
1及び図2に示すような2ステージ型のスクリュが使用
されている。この型式の可塑化スクリュ7においては、
基端側より先端側にかけて順に供給部16、第1ステー
ジ部17、減圧部18、第2ステージ部19及びミキシ
ング部20が設けられており、減圧部18は、第1ステ
ージ部17の最終部分で溝の浅い部分、あるいはミキシ
ングなどの樹脂の移送に対して抵抗部を設けた第2ステ
ージ部19の開始部分に位置し、ドライアイス10が供
給孔11を介してシリンダ6内に円滑に供給されるよう
になっている。 【0013】一方、上記成形用金型2には、樹脂製品の
形状と対応した製品キャビティ2aが形成されており、
この製品キャビティ2aには、可塑化装置1のノズル9
から溶融樹脂が射出注入され、「型閉」、「型締め・昇
圧」、「型寸開」、「型停止」、「型開」及び「製品取
出」などの各工程を経て射出成形の1サイクルが終了す
るようになっている。そのため、成形用金型2は、図1
に示す如く、ダイヘッド21に取付けられる固定型22
と、可動プラテン23に取付けられる可動型24とを備
えており、これら固定型22及び可動型24は、ダイヘ
ッド21と可動プラテン23との間で互いに対向して配
設され、図示しない型締ラムを動かすことによって、可
動プラテン23及び可動型24が一体となって前後進す
るように構成されている。 【0014】次に、本発明の実施形態に係る可塑化装置
1の作用を説明する。先ず、図1に示す如く、ペレット
状の熱可塑性樹脂3をホッパ8から可塑化装置1のシリ
ンダ6内に落下させ、熱可塑性樹脂3を2ステージ型の
可塑化スクリュ7の周囲に供給すると共に、モータ14
により可塑化スクリュ7を回転駆動させる。すると、熱
可塑性樹脂3は可塑化スクリュ7の推進力によりフライ
ト溝に沿ってシリンダ6の先端側に移送され、移送され
ている間にヒータ13による加熱及び剪断発熱で溶融し
て可塑化される。 【0015】熱可塑性樹脂3の固体樹脂3aが、可塑化
スクリュ7の供給部16及び第1ステージ部17を経て
減圧部18に移送されると、図2に示す如く、フライト
15間の固体樹脂3aは、留まっている間に溶融され、
溶融樹脂となって下流側のフライト15の頂部を乗り越
えて流出することになる。この間、供給ホッパ12から
ドライアイス10が供給孔11に投入され、シリンダ6
内に大気圧状態で供給されているため、ドライアイス1
0から発生した高濃度の炭酸ガスが溶融樹脂中に均一に
分散・溶解することになる。 【0016】その後、このような手順で炭酸ガスを溶解
させた溶融樹脂が可塑化スクリュ7の回転駆動により第
2ステージ部19及びミキシング部20を経てシリンダ
6の先端側に順次移送され、所定の量が溜められると、
可塑化スクリュ7を軸方向へ前進移動させ、製品体積に
対応した量の溶融樹脂をノズル9から成形用金型2の製
品キャビティ2a内に射出する。すると、溶融樹脂は製
品キャビティ2a内でガス発泡して成形されることにな
るから、冷却固化して成形用金型2を開き、樹脂製品を
取り出せば、成形作業は完了する。 【0017】本発明の実施形態に係る可塑化装置1で
は、シリンダ6内に配置される可塑化スクリュ7の減圧
部18と対応して、シリンダ6の壁面部に供給孔11を
設け、可塑化スクリュ7の回転駆動時に、この供給孔1
1よりドライアイス10をシリンダ6内に大気圧状態で
供給し、ドライアイス10から発生した炭酸ガスを溶融
樹脂中に溶解させるように構成しているため、従来のよ
うにガスボンベ等から高圧のガスを注入せずに済み、簡
単な構造の付帯設備で炭酸ガスを溶融樹脂中に効率よく
分散・溶解させることができ、コストダウンを図ること
ができる。また、ドライアイス10は固体炭酸であるた
め、ガスや液に比べて高濃度の炭酸ガスを注入すること
が可能となり、溶融樹脂中への炭酸ガスの溶解を促進で
きる。しかも、本実施形態の可塑化装置1では、供給孔
11をベント孔を利用して設けているため、加工コスト
の低減化も図ることができる。 【0018】以上、本発明の実施の形態につき述べた
が、本発明は既述の実施の形態に限定されるものではな
く、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更
が可能である。例えば、本発明の実施の形態では、可塑
化スクリュ7として2ステージ型のスクリュを使用した
が、フライト15間に固体樹脂3aを堰き止めるバリヤ
フライトを設けたバリヤ型スクリュを使用しても良い。 【0019】 【発明の効果】上述の如く、本発明に係る可塑化装置
は、シリンダ内に駆動可能に設けられたスクリュを回転
駆動させることにより、前記シリンダ内に供給された熱
可塑性樹脂を溶融して移送するものであって、前記シリ
ンダの壁面部で、かつ前記スクリュの減圧部と対応する
位置に供給孔を設け、該供給孔よりドライアイスを前記
シリンダ内に大気圧状態で供給し、前記ドライアイスか
ら発生した炭酸ガスを溶融樹脂中に溶解させるように構
成しているので、簡単な構造で、かつ安価な付帯設備に
て炭酸ガスの高濃度注入を行うことが可能となり、炭酸
ガスを溶融樹脂中に効率よく溶解させることができ、品
質の優れた樹脂製品を得ることができる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の実施の形態に係る可塑化装置と成形用
金型を示す側面図である。 【図2】本発明の実施の形態に係る可塑化装置に配設さ
れるスクリュであって、該スクリュ内の樹脂挙動を示す
概念図である。 【図3】従来の可塑化装置と成形用金型を示す側面図で
ある。 【符号の説明】 1 可塑化装置 2 成形用金型 2a 製品キャビティ 3 熱可塑性樹脂 3a 固体樹脂 6 シリンダ 7 可塑化スクリュ 8 ホッパ 9 ノズル 10 ドライアイス 11 供給孔 12 供給ホッパ 13 ヒータ 14 モータ 15 フライト 16 供給部 17 第1ステージ部 18 減圧部 19 第2ステージ部 20 ミキシング部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F206 AB02 AG20 JA04 JD03 JF04 JF12 JL02 JM01 JN01 JN03 JQ41

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 シリンダ内に駆動可能に設けられたスク
    リュを回転駆動させることにより、前記シリンダ内に供
    給された熱可塑性樹脂を溶融して移送する可塑化装置に
    おいて、前記シリンダの壁面部で、かつ前記スクリュの
    減圧部と対応する位置に供給孔を設け、該供給孔よりド
    ライアイスを前記シリンダ内に大気圧状態で供給し、前
    記ドライアイスから発生した炭酸ガスを溶融樹脂中に溶
    解させるように構成したことを特徴とする可塑化装置。
JP2001328493A 2001-10-26 2001-10-26 可塑化装置 Withdrawn JP2003127179A (ja)

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