JP2003200457A - 可塑化装置内へのガス注入方法 - Google Patents
可塑化装置内へのガス注入方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、熱可塑性樹脂の発熱を防止すると
共に、溶融樹脂中へのガス状物質の溶解を促進させ、製
品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置内へのガス
注入方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、熱可塑性樹脂3を可塑化する
可塑化装置1のシリンダ6内に駆動可能に設けられ、か
つ固体樹脂3aを堰き止めるバリヤフライト16によっ
て螺旋状のメインフライト15間に固相溝17と液相溝
18とが形成されたバリヤ型スクリュ7を用い、このス
クリュ7の回転駆動時に、スクリュ7のスクリュ軸部7
a内のガス通路10にガス又は液状ガスGを供給し、こ
の供給したガス又は液状ガスGを、スクリュ軸部7a内
のガス通路10及び連通路19を通してバリヤフライト
16の押圧側から固相溝17に注入している。
共に、溶融樹脂中へのガス状物質の溶解を促進させ、製
品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置内へのガス
注入方法を提供することにある。 【解決手段】 本発明は、熱可塑性樹脂3を可塑化する
可塑化装置1のシリンダ6内に駆動可能に設けられ、か
つ固体樹脂3aを堰き止めるバリヤフライト16によっ
て螺旋状のメインフライト15間に固相溝17と液相溝
18とが形成されたバリヤ型スクリュ7を用い、このス
クリュ7の回転駆動時に、スクリュ7のスクリュ軸部7
a内のガス通路10にガス又は液状ガスGを供給し、こ
の供給したガス又は液状ガスGを、スクリュ軸部7a内
のガス通路10及び連通路19を通してバリヤフライト
16の押圧側から固相溝17に注入している。
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ガス又は液
状ガスをスクリュ側からシリンダ内に注入し、当該ガス
又は液状ガスを溶融樹脂に溶解させる可塑化装置内への
ガス注入方法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、これを超臨界状態にして樹脂の溶融
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を実施す
る装置では、図4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
ス又は液状ガス(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
ス又は液状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。そして、成形用金型52では、ダ
イヘッド60に取付けられる固定型61と、可動プラテ
ン62に取付けられる可動型63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64内に射出充填される
と、キャビティ64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。 【0004】ところで、ガス発泡による可塑化装置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ために、装置内の圧力
が低下した部分にガス状物質を注入することが好まし
い。そこで、一般的には、図4及び図5に示すような2
ステージ型スクリュ56が使用されている。この型式の
スクリュ56では、基端側より先端側にかけて順に供給
部65、第1ステージ部66、減圧部67、第2ステー
ジ部68及びミキシング部69が設けられており、減圧
部67は、第1ステージ部66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68の開始部分に位置し、ガ
ス状物質が注入口59を介してシリンダ55内に円滑に
注入されるようになっている。 【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、スクリュ56により加圧されな
がらシリンダ55の先端側へ移送される固体樹脂(固相
樹脂)54aがシリンダ55の内表面に接した部分で溶
融し、図6に示すように溶融樹脂(液相樹脂)54bと
なってフライト57の側面に溜まり、押圧フライト57
側のメルトプール70の樹脂がフライト57を乗り越え
て次の溝の溶融フィルム層71となる。すなわち、大部
分の溶融樹脂54bは、メルトプール70としてシリン
ダ55の先端側へ移送されてしまうので、ガスの効率的
吸収が行われる薄い溶融フィルム層71の状態でガス状
物質に接触するのは一部の樹脂に限られ、ガス状物質と
の接触表面積が小さく、溶融フィルム層71を介して溶
融樹脂54b中へのガス状物質の溶解が促進されないと
いう不具合を有していた。しかも、メルトプール70に
おいては、ガス状物質に接触している樹脂表面の更新が
悪いので、ガス状物質を溶融樹脂54bに効率良く溶解
させることができなかった。また、高速で回転するスク
リュ56とシリンダ55の内壁面との隙間は狭く、かつ
溶融樹脂54bの粘度は高いことから、フライト57の
溶融樹脂54bに対する摩擦抵抗が大きくなって、必要
以上に熱可塑性樹脂54が発熱してしまうと共に、溶融
樹脂54b中へのガス状物質の溶解が充分に行われない
という問題があった。したがって、従来の可塑化装置5
1では、必要かつ十分なガス状物質が均一に分散・溶解
した溶融樹脂54bを成形用金型52のキャビティ52
内に射出充填することが難しいため、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、熱可塑性樹脂の発熱を防止
すると共に、溶融樹脂中へのガス状物質の溶解を促進さ
せ、製品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置内へ
のガス注入方法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、熱可塑性樹脂を可塑化
する可塑化装置のシリンダ内に駆動可能に設けられ、か
つ固体樹脂を堰き止めるバリヤフライトによって螺旋状
のメインフライト間に固相溝と液相溝とが形成されたバ
リヤ型スクリュを用い、このスクリュの回転駆動時に、
前記スクリュの軸部内にガス又は液状ガスを供給し、こ
の供給したガス又は液状ガスを、前記スクリュの軸部内
を通して前記バリヤフライトの押圧側から前記固相溝に
注入している。 【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
施形態のガス注入方法を実施す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、図3は図1の可塑化装置に
配設されるスクリュのうち、バリヤフライトを設けた部
分の断面図である。 【0009】本発明の実施形態のガス注入方法を実施す
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】上記可塑化スクリュ7の基端側には、超臨
界状態にあるCO2、N2、炭化水素などの不活性ガス
(液体の状態を含む)Gをスクリュ軸部7a内のガス通
路10に注入する注入口(図示せず)が設けられてお
り、この注入口は、バルブ11を介してガス供給源12
に接続されている。また、ガス通路10は、スクリュ軸
部7aの軸心に沿って設けられている。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】また、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。しかも、可塑化
スクリュ7のスクリュ軸部7aの外周面には、軸方向に
沿って配置される螺旋状のメインフライト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】そして、可塑化スクリュ7の中間部分に位
置するメインフライト15の複数のピッチ間には、図2
及び図3に示す如く、供給された熱可塑性樹脂3のう
ち、固体樹脂(固相樹脂)3aを堰き止めるバリヤフラ
イト16が設けられており、該バリヤフライト16は、
メインフライト15の高さよりもやや低い突条に形成さ
れている。しかも、各メインフライト15間には、バリ
ヤフライト16によって固相溝17と液相溝18とが形
成されており、固相溝17は可塑化スクリュ7の回転方
向上流側に配置され、液相溝18は可塑化スクリュ7の
回転方向下流側に配置されている。また、可塑化スクリ
ュ7のスクリュ軸部7a及びバリヤフライト16の内部
には、ガス通路10と固相溝17とを連通する連通路1
9が径方向へ沿って設けられており、ガス通路10内に
供給された不活性ガスGは、連通路19を通ってバリヤ
フライト16の押圧側から固相溝17内に注入されるよ
うになっている。このため、注入する不活性ガスGに
は、固相溝17内に導入された多数の固体樹脂3aの隙
間を通過できるような圧力が付与されている。 【0013】すなわち、可塑化スクリュ7は、バリヤフ
ライト16を有するバリヤ型スクリュとして構成されて
いる。ここでいうバリヤ型スクリュとは、メインフライ
ト15間のバリヤフライト16が閉じた構造のスクリュ
であり、固体樹脂3aと図示しない溶融樹脂(液相樹
脂)とを分離する機能を有するもののみならず、一旦溶
融した樹脂が通過する部分にバリヤフライト16を持つ
ものでも良く、可塑化スクリュ7内を移送される全ての
樹脂が一旦はこのバリヤフライト16の頂部を通過する
構造のものをいう。 【0014】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、ダイ
ヘッド20に取付けられる固定型21と、可動プラテン
22に取付けられる可動型23とを備えており、これら
固定型21及び可動型23は、ダイヘッド20と可動プ
ラテン22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22及
び可動型23が一体となって前後進するように構成され
ている。 【0015】次に、本発明の実施形態に係る可塑化装置
1内へのガス注入方法を説明する。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をバ
リヤ型可塑化スクリュ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。 【0016】熱可塑性樹脂3の固体樹脂3a及び溶融樹
脂(図示せず)がバリヤフライト16のあるメインフラ
イト15間に移送されると、図2及び図3に示す如く、
固体樹脂3aがバリヤフライト16により堰き止められ
て上流側の固相溝17に留まる。そして、固体樹脂3a
は、固相溝17に留まっている間に溶融され、溶融樹脂
3bとなってシリンダ内表面に薄膜の溶融フィルム層を
常に生成しながら、バリヤフライト16の頂部を乗り越
えて、下流側の液相溝18に流出することになる。この
間、ガス供給源12からガス又は液状ガスである不活性
ガスGが可塑化スクリュ7のスクリュ軸部7a内のガス
通路10に供給され、ガス通路10及び連通路19を通
ってバリヤフライト16の押圧側から固相溝17内に所
定の圧力で注入されているため、不活性ガスGは固体樹
脂3aの隙間を通りながら、溶融フィルム層を介して溶
融樹脂中に均一に分散・溶解する。すなわち、供給され
たすべての熱可塑性樹脂3は、溶融フィルム層の状態で
不活性ガスGと接触することになる。 【0017】その後、このような手順で不活性ガスGを
溶解させた溶融樹脂(図示せず)が可塑化スクリュ7の
回転駆動によりシリンダ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。 【0018】ところで、可塑化スクリュ7内を通過する
熱可塑化樹脂3に不活性ガスGなどを溶解させるために
は、ガス圧を高めること、樹脂粘度を下げること、樹脂
温度を低くすることと共に、不活性ガスGと溶融樹脂と
の接触面積を大きく取ること、不活性ガスGが溶解した
接触部の溶融樹脂を更新し、ガス濃度の低い樹脂をガス
表面に接触させることが必要である。本発明の実施形態
に係るガス注入方法では、シリンダ6内に配置される可
塑化スクリュ7のメインフライト15間にバリヤフライ
ト16を設け、このバリヤフライト16によってメイン
フライト15間に固相溝17と液相溝18とを形成する
と共に、可塑化スクリュ7のスクリュ軸部7a内にガス
通路10及び連通路19を設けており、可塑化スクリュ
7の回転駆動時に、ガス供給源12より不活性ガスGを
ガス通路10に供給し、連通路19を通してバリヤフラ
イト16の押圧側から固相溝17に注入しているため、
不活性ガスGが固相溝17内の固体樹脂3aの隙間を通
りながら液相溝18へ向かって流れると共に、固相溝1
7で溶融した溶融樹脂が常に薄膜の溶融フィルム層を生
成しながら液相溝18に流出することになる。したがっ
て、溶融樹脂は、不活性ガスGの注入によって粘度が下
がる上、溶融フィルム層を介して不活性ガスGと接触す
ることになり、不活性ガスGとの接触面積が大きくなる
ため、溶融樹脂が必要以上に発熱するのを防止でき、不
活性ガスGの溶融樹脂中への溶解を促進させることがで
きる。 【0019】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更が可能で
ある。例えば、本発明の実施の形態では、メインフライ
ト14間に1条のバリヤフライト16を設置したが、機
種等に対応して多条のバリヤフライト16を設置しても
良く、不活性ガスGの溶解効率は、多条設置の方が1条
のものに比較して増大させることができる。 【0020】 【発明の効果】上述の如く、本発明に係る可塑化装置内
へのガス注入方法は、熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化
装置のシリンダ内に駆動可能に設けられ、かつ固体樹脂
を堰き止めるバリヤフライトによって螺旋状のメインフ
ライト間に固相溝と液相溝とが形成されたバリヤ型スク
リュを用い、このスクリュの回転駆動時に、前記スクリ
ュの軸部内にガス又は液状ガスを供給し、この供給した
ガス又は液状ガスを、前記スクリュの軸部内を通して前
記バリヤフライトの押圧側から前記固相溝に注入ている
ので、ガス又は液状ガスによって溶融樹脂の粘度を下げ
て発熱を防止できると共に、ガス又は液状ガスの溶融樹
脂中への溶解を促進させることができ、品質の優れた樹
脂製品を得ることができる。
機等に適用され、発泡成形などで必要となるガス又は液
状ガスをスクリュ側からシリンダ内に注入し、当該ガス
又は液状ガスを溶融樹脂に溶解させる可塑化装置内への
ガス注入方法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、これを超臨界状態にして樹脂の溶融
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を実施す
る装置では、図4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
ス又は液状ガス(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
ス又は液状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。そして、成形用金型52では、ダ
イヘッド60に取付けられる固定型61と、可動プラテ
ン62に取付けられる可動型63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64内に射出充填される
と、キャビティ64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。 【0004】ところで、ガス発泡による可塑化装置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ために、装置内の圧力
が低下した部分にガス状物質を注入することが好まし
い。そこで、一般的には、図4及び図5に示すような2
ステージ型スクリュ56が使用されている。この型式の
スクリュ56では、基端側より先端側にかけて順に供給
部65、第1ステージ部66、減圧部67、第2ステー
ジ部68及びミキシング部69が設けられており、減圧
部67は、第1ステージ部66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68の開始部分に位置し、ガ
ス状物質が注入口59を介してシリンダ55内に円滑に
注入されるようになっている。 【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、スクリュ56により加圧されな
がらシリンダ55の先端側へ移送される固体樹脂(固相
樹脂)54aがシリンダ55の内表面に接した部分で溶
融し、図6に示すように溶融樹脂(液相樹脂)54bと
なってフライト57の側面に溜まり、押圧フライト57
側のメルトプール70の樹脂がフライト57を乗り越え
て次の溝の溶融フィルム層71となる。すなわち、大部
分の溶融樹脂54bは、メルトプール70としてシリン
ダ55の先端側へ移送されてしまうので、ガスの効率的
吸収が行われる薄い溶融フィルム層71の状態でガス状
物質に接触するのは一部の樹脂に限られ、ガス状物質と
の接触表面積が小さく、溶融フィルム層71を介して溶
融樹脂54b中へのガス状物質の溶解が促進されないと
いう不具合を有していた。しかも、メルトプール70に
おいては、ガス状物質に接触している樹脂表面の更新が
悪いので、ガス状物質を溶融樹脂54bに効率良く溶解
させることができなかった。また、高速で回転するスク
リュ56とシリンダ55の内壁面との隙間は狭く、かつ
溶融樹脂54bの粘度は高いことから、フライト57の
溶融樹脂54bに対する摩擦抵抗が大きくなって、必要
以上に熱可塑性樹脂54が発熱してしまうと共に、溶融
樹脂54b中へのガス状物質の溶解が充分に行われない
という問題があった。したがって、従来の可塑化装置5
1では、必要かつ十分なガス状物質が均一に分散・溶解
した溶融樹脂54bを成形用金型52のキャビティ52
内に射出充填することが難しいため、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、熱可塑性樹脂の発熱を防止
すると共に、溶融樹脂中へのガス状物質の溶解を促進さ
せ、製品品質の向上を図ることが可能な可塑化装置内へ
のガス注入方法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、熱可塑性樹脂を可塑化
する可塑化装置のシリンダ内に駆動可能に設けられ、か
つ固体樹脂を堰き止めるバリヤフライトによって螺旋状
のメインフライト間に固相溝と液相溝とが形成されたバ
リヤ型スクリュを用い、このスクリュの回転駆動時に、
前記スクリュの軸部内にガス又は液状ガスを供給し、こ
の供給したガス又は液状ガスを、前記スクリュの軸部内
を通して前記バリヤフライトの押圧側から前記固相溝に
注入している。 【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
施形態のガス注入方法を実施す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、図3は図1の可塑化装置に
配設されるスクリュのうち、バリヤフライトを設けた部
分の断面図である。 【0009】本発明の実施形態のガス注入方法を実施す
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】上記可塑化スクリュ7の基端側には、超臨
界状態にあるCO2、N2、炭化水素などの不活性ガス
(液体の状態を含む)Gをスクリュ軸部7a内のガス通
路10に注入する注入口(図示せず)が設けられてお
り、この注入口は、バルブ11を介してガス供給源12
に接続されている。また、ガス通路10は、スクリュ軸
部7aの軸心に沿って設けられている。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】また、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。しかも、可塑化
スクリュ7のスクリュ軸部7aの外周面には、軸方向に
沿って配置される螺旋状のメインフライト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】そして、可塑化スクリュ7の中間部分に位
置するメインフライト15の複数のピッチ間には、図2
及び図3に示す如く、供給された熱可塑性樹脂3のう
ち、固体樹脂(固相樹脂)3aを堰き止めるバリヤフラ
イト16が設けられており、該バリヤフライト16は、
メインフライト15の高さよりもやや低い突条に形成さ
れている。しかも、各メインフライト15間には、バリ
ヤフライト16によって固相溝17と液相溝18とが形
成されており、固相溝17は可塑化スクリュ7の回転方
向上流側に配置され、液相溝18は可塑化スクリュ7の
回転方向下流側に配置されている。また、可塑化スクリ
ュ7のスクリュ軸部7a及びバリヤフライト16の内部
には、ガス通路10と固相溝17とを連通する連通路1
9が径方向へ沿って設けられており、ガス通路10内に
供給された不活性ガスGは、連通路19を通ってバリヤ
フライト16の押圧側から固相溝17内に注入されるよ
うになっている。このため、注入する不活性ガスGに
は、固相溝17内に導入された多数の固体樹脂3aの隙
間を通過できるような圧力が付与されている。 【0013】すなわち、可塑化スクリュ7は、バリヤフ
ライト16を有するバリヤ型スクリュとして構成されて
いる。ここでいうバリヤ型スクリュとは、メインフライ
ト15間のバリヤフライト16が閉じた構造のスクリュ
であり、固体樹脂3aと図示しない溶融樹脂(液相樹
脂)とを分離する機能を有するもののみならず、一旦溶
融した樹脂が通過する部分にバリヤフライト16を持つ
ものでも良く、可塑化スクリュ7内を移送される全ての
樹脂が一旦はこのバリヤフライト16の頂部を通過する
構造のものをいう。 【0014】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、ダイ
ヘッド20に取付けられる固定型21と、可動プラテン
22に取付けられる可動型23とを備えており、これら
固定型21及び可動型23は、ダイヘッド20と可動プ
ラテン22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22及
び可動型23が一体となって前後進するように構成され
ている。 【0015】次に、本発明の実施形態に係る可塑化装置
1内へのガス注入方法を説明する。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をバ
リヤ型可塑化スクリュ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。 【0016】熱可塑性樹脂3の固体樹脂3a及び溶融樹
脂(図示せず)がバリヤフライト16のあるメインフラ
イト15間に移送されると、図2及び図3に示す如く、
固体樹脂3aがバリヤフライト16により堰き止められ
て上流側の固相溝17に留まる。そして、固体樹脂3a
は、固相溝17に留まっている間に溶融され、溶融樹脂
3bとなってシリンダ内表面に薄膜の溶融フィルム層を
常に生成しながら、バリヤフライト16の頂部を乗り越
えて、下流側の液相溝18に流出することになる。この
間、ガス供給源12からガス又は液状ガスである不活性
ガスGが可塑化スクリュ7のスクリュ軸部7a内のガス
通路10に供給され、ガス通路10及び連通路19を通
ってバリヤフライト16の押圧側から固相溝17内に所
定の圧力で注入されているため、不活性ガスGは固体樹
脂3aの隙間を通りながら、溶融フィルム層を介して溶
融樹脂中に均一に分散・溶解する。すなわち、供給され
たすべての熱可塑性樹脂3は、溶融フィルム層の状態で
不活性ガスGと接触することになる。 【0017】その後、このような手順で不活性ガスGを
溶解させた溶融樹脂(図示せず)が可塑化スクリュ7の
回転駆動によりシリンダ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。 【0018】ところで、可塑化スクリュ7内を通過する
熱可塑化樹脂3に不活性ガスGなどを溶解させるために
は、ガス圧を高めること、樹脂粘度を下げること、樹脂
温度を低くすることと共に、不活性ガスGと溶融樹脂と
の接触面積を大きく取ること、不活性ガスGが溶解した
接触部の溶融樹脂を更新し、ガス濃度の低い樹脂をガス
表面に接触させることが必要である。本発明の実施形態
に係るガス注入方法では、シリンダ6内に配置される可
塑化スクリュ7のメインフライト15間にバリヤフライ
ト16を設け、このバリヤフライト16によってメイン
フライト15間に固相溝17と液相溝18とを形成する
と共に、可塑化スクリュ7のスクリュ軸部7a内にガス
通路10及び連通路19を設けており、可塑化スクリュ
7の回転駆動時に、ガス供給源12より不活性ガスGを
ガス通路10に供給し、連通路19を通してバリヤフラ
イト16の押圧側から固相溝17に注入しているため、
不活性ガスGが固相溝17内の固体樹脂3aの隙間を通
りながら液相溝18へ向かって流れると共に、固相溝1
7で溶融した溶融樹脂が常に薄膜の溶融フィルム層を生
成しながら液相溝18に流出することになる。したがっ
て、溶融樹脂は、不活性ガスGの注入によって粘度が下
がる上、溶融フィルム層を介して不活性ガスGと接触す
ることになり、不活性ガスGとの接触面積が大きくなる
ため、溶融樹脂が必要以上に発熱するのを防止でき、不
活性ガスGの溶融樹脂中への溶解を促進させることがで
きる。 【0019】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更が可能で
ある。例えば、本発明の実施の形態では、メインフライ
ト14間に1条のバリヤフライト16を設置したが、機
種等に対応して多条のバリヤフライト16を設置しても
良く、不活性ガスGの溶解効率は、多条設置の方が1条
のものに比較して増大させることができる。 【0020】 【発明の効果】上述の如く、本発明に係る可塑化装置内
へのガス注入方法は、熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化
装置のシリンダ内に駆動可能に設けられ、かつ固体樹脂
を堰き止めるバリヤフライトによって螺旋状のメインフ
ライト間に固相溝と液相溝とが形成されたバリヤ型スク
リュを用い、このスクリュの回転駆動時に、前記スクリ
ュの軸部内にガス又は液状ガスを供給し、この供給した
ガス又は液状ガスを、前記スクリュの軸部内を通して前
記バリヤフライトの押圧側から前記固相溝に注入ている
ので、ガス又は液状ガスによって溶融樹脂の粘度を下げ
て発熱を防止できると共に、ガス又は液状ガスの溶融樹
脂中への溶解を促進させることができ、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】本発明の実施形態のガス注入方法を実施する可
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】本発明の実施形態に係る可塑化装置に配設され
るスクリュのうち、バリヤフライトを設けた部分を示す
断面図である。 【図4】従来のガス注入方法を実施する可塑化装置と成
形用金型を示す側面図である。 【図5】従来の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6】従来の可塑化装置において、スクリュのメイン
フライト間の樹脂の状態を示す断面図である。 【符号の説明】 1 可塑化装置 2 成形用金型 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 7a スクリュ軸部 8 ホッパ 9 ノズル 10 ガス通路 11 バルブ 12 ガス供給源 13 ヒータ 14 モータ 15 メインフライト 16 バリヤフライト 17 固相溝 18 液相溝 19 連通路 G 不活性ガス(ガス又は液状ガス)
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】本発明の実施形態に係る可塑化装置に配設され
るスクリュのうち、バリヤフライトを設けた部分を示す
断面図である。 【図4】従来のガス注入方法を実施する可塑化装置と成
形用金型を示す側面図である。 【図5】従来の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6】従来の可塑化装置において、スクリュのメイン
フライト間の樹脂の状態を示す断面図である。 【符号の説明】 1 可塑化装置 2 成形用金型 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 7a スクリュ軸部 8 ホッパ 9 ノズル 10 ガス通路 11 バルブ 12 ガス供給源 13 ヒータ 14 モータ 15 メインフライト 16 バリヤフライト 17 固相溝 18 液相溝 19 連通路 G 不活性ガス(ガス又は液状ガス)
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Fターム(参考) 4F206 AG20 JA04 JD03 JF04 JF12
JF22 JL02 JM01 JN03 JQ12
JQ15
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 熱可塑性樹脂を可塑化する可塑化装置の
シリンダ内に駆動可能に設けられ、かつ固体樹脂を堰き
止めるバリヤフライトによって螺旋状のメインフライト
間に固相溝と液相溝とが形成されたバリヤ型スクリュを
用い、このスクリュの回転駆動時に、前記スクリュの軸
部内にガス又は液状ガスを供給し、この供給したガス又
は液状ガスを、前記スクリュの軸部内を通して前記バリ
ヤフライトの押圧側から前記固相溝に注入することを特
徴とする可塑化装置内へのガス注入方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002001187A JP2003200457A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 可塑化装置内へのガス注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002001187A JP2003200457A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 可塑化装置内へのガス注入方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2003200457A true JP2003200457A (ja) | 2003-07-15 |
Family
ID=27641374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002001187A Withdrawn JP2003200457A (ja) | 2002-01-08 | 2002-01-08 | 可塑化装置内へのガス注入方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2003200457A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006021460A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 熱可塑性樹脂およびその混合物の製造方法および製造装置 |
JP2006289636A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 熱可塑性樹脂あるいはその混合物からなる発泡成形品の製造方法 |
-
2002
- 2002-01-08 JP JP2002001187A patent/JP2003200457A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2006021460A (ja) * | 2004-07-09 | 2006-01-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 熱可塑性樹脂およびその混合物の製造方法および製造装置 |
JP4563739B2 (ja) * | 2004-07-09 | 2010-10-13 | 株式会社日本製鋼所 | 押出成形品の製造方法および製造装置 |
JP2006289636A (ja) * | 2005-04-06 | 2006-10-26 | Japan Steel Works Ltd:The | 熱可塑性樹脂あるいはその混合物からなる発泡成形品の製造方法 |
JP4550646B2 (ja) * | 2005-04-06 | 2010-09-22 | 株式会社日本製鋼所 | 熱可塑性樹脂あるいはその混合物からなる発泡成形品の製造方法 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050405 |