JP2007090616A - 合成樹脂成形品の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】表層側部分は非発泡乃至微細発泡状態で、芯側部分は高発泡状態の合成樹脂製の発泡成形品を成形する製造技術を提供すること。
【解決手段】射出シリンダの長さ方向の途中部の前側位置に超臨界状態の発泡用第１流体１４を注入する第１注入ノズル１９を、また後側位置に超臨界状態の発泡用第２流体１５を注入する第２注入ノズル２０を夫々接続しておき、 各射出サイクル毎に、第１流体１４が注入された第１溶融合成樹脂層１４ａと第２流体１５が注入された第２溶融合成樹脂層１５ａとを前後にほぼ隣接する状態に準備し、次に各射出サイクルの射出開始までに、射出シリンダ８のチャンバー１８内に第１溶融合成樹脂層１４ａと、第２溶融合成樹脂層１５ａとを前後に隣接して並ぶ状態に配置し、次に射出時に、第１溶融合成樹脂層１４ａを射出後第２溶融合成樹脂層１５ａを射出する。
【選択図】図１

Description

本発明は、合成樹脂成形品の製造方法及び製造装置に関し、特に各射出サイクル毎に、第１，第２注入ノズルから発泡用の第１，第２流体を溶融合成樹脂に注入した第１，第２溶融合成樹脂層を射出シリンダ内に前後に隣接する状態に準備し、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出して合成樹脂製発泡成形品を製造する合成樹脂成形品の製造方法及び製造装置に関する。

従来、自動車の内装部品などに用いられる種々の合成樹脂成形品として、軽量化及び剛性を高める為に、超臨界状態の炭酸ガス又は窒素ガスなどの不活性化ガスの発泡剤を溶融合成樹脂に注入したものを金型内に射出充填して発泡させ、合成樹脂内に微細な気泡を無数に形成された成形品（発泡射出成形方法による成形品）が用いられている。ここで、超臨界状態とは、気体の性質と液体の性質を併有した物質の状態であり、物質固有の状態点である気液臨界温度、気液臨界圧力よりも高い温度・圧力での均一相状態をいう。

さらに、特許文献１には、超臨界状態の炭酸ガスや窒素ガス等の不活性ガスを、ガス透過度の高い合成樹脂（ポリエチレンやポリプロピレン等）とガス透過度の低い合成樹脂（液晶性ポリマーやエチレンビニルアルコール等）とを溶融混練した合成樹脂組成物に注入したものを、金型内に射出充填して発泡成形品を成形する製造方法が開示されている。
この製造方法では、発泡樹脂を射出充填後、減圧時に、ガス透過度の高い樹脂に溶解している炭酸ガスの気泡の成長がガス透過度の低い樹脂により阻害されるため、合成樹脂組成物内で微細な気泡が形成される。
特開２００３−１０３５５６号公報

しかし、従来の発泡射出成形方法において、超臨界状態の炭酸ガスを溶融合成樹脂に注入して成形する場合は、炭酸ガスの溶融合成樹脂に対する高い溶解性により、合成樹脂内に炭酸ガスを微細に分散させて微細な気泡が形成される。そのため、外観性と剛性強度に優れた合成樹脂成形品が得られるが、成形品の軽量化を図ることが難しい。
他方、超臨界状態の窒素ガスを溶融合成樹脂に注入して成形する場合は、窒素ガスは、炭酸ガスよりも溶融樹脂に対する溶解度が低いため、合成樹脂内で高発泡状態の気泡が形成されるので、軽量化を図ることが可能である反面、成形品の剛性強度を高めるのが難しく、成形品の外観表面性状が粗くなるため外観品質を確保することができない。

特許文献１の製造方法では、合成樹脂組成物として、物性の異なる２種類の熱可塑性合成樹脂を加熱溶融した場合、合成樹脂間の溶融粘度が異なるので、分散性や相溶性に問題が生じる。しかも、これらの合成樹脂組成物の混練状態や熱可塑化状態が安定しないので、成形上での課題が大きく、成形品の品質の向上を図るのが難しい。

本発明の目的は、表層側部分は非発泡ないし微細発泡状態で、且つ内側部分は高発泡化した合成樹脂製の発泡合成樹脂成形品を成形する製造方法及び製造装置を提供すること、外観品質に優れ、軽量化でき且つ剛性強度に優れる合成樹脂成形品を製造する製造方法及び製造装置を提供することである。

請求項１の合成樹脂成形品の製造方法は、前端のノズル部から成形金型へ溶融合成樹脂を射出する射出シリンダを有する射出成形機を用いて合成樹脂製の発泡成形品を製造する方法において、射出シリンダの長さ方向途中部のうちの前後に離隔した前側位置と後側位置のうち、前側位置に発泡用の第１流体を注入する第１注入ノズルを予め接続すると共に、後側位置に溶融合成樹脂に対する溶解度が第１流体よりも低い発泡用の第２流体を注入する第２注入ノズルを予め接続しておき、各射出サイクル中の所定時期に射出シリンダ内の溶融合成樹脂に第１，第２注入ノズルから第１，第２流体を注入して、射出シリンダ内に第１流体が注入された第１溶融合成樹脂層を前側に、第２流体が注入された第２溶融合成樹脂層を後側にほぼ隣接する状態に準備する第１工程と、次に、各射出サイクルの射出開始までに、射出シリンダの前端側部分内に第１溶融合成樹脂層を前側に，第２溶融合成樹脂層を後側に並ぶ状態に配置する第２工程と、次に、各射出サイクルの射出時に、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出する第３工程とを備えたことを特徴とするものである。

射出成形機の射出シリンダには、射出シリンダ内に発泡用の第１，第２流体を夫々注入する第１注入ノズルと第２注入ノズルとが、夫々、射出シリンダの長さ方向途中部の前後に離隔する前側位置と後側位置に予め接続されている。

まず、第１工程において、射出シリンダ内に投入された合成樹脂が前方へ流動し、各射出サイクル中の所定時期に、第１注入ノズルから発泡用の第１流体、第２注入ノズルから発泡用の第２流体が溶融合成樹脂に夫々注入され、射出シリンダ内で、第１溶融合成樹脂層が前側に、第２溶融合成樹脂層が後側に、それらが前後にほぼ隣接する状態に準備される。発泡用の第２流体は、溶融合成樹脂に対する溶解度が発泡用の第１流体よりも低いものである。

次に、第２工程において、各射出サイクルの射出開始までに、第１溶融合成樹脂層が前側、第２溶融合成樹脂層が後側に並ぶ状態で射出シリンダの前端側部分内に配置される。次に、第３工程において、各射出サイクルの射出時に、射出シリンダの前端のノズル部から成形金型へ第１溶融合成樹脂層が射出されてから第２溶融合成樹脂層が射出されて合成樹脂成形品が製作される。この場合、成形品の表層側部分は、第１流体のガスで微細発泡した合成樹脂（但し、非発泡の合成樹脂を含む）で形成され、成形品の芯側部分が第２流体のガスで高発泡した合成樹脂で形成される。

請求項２の合成樹脂成形品の製造方法は、請求項１の発明において、第２流体が、超臨界状態の不活性ガスであることを特徴とするものである。
請求項３の合成樹脂成形品の製造方法は、請求項１又は２の発明において、第１流体が、第２流体とは異なる超臨界状態の不活性ガスであることを特徴とするものである。

請求項４の合成樹脂成形品の製造方法は、請求項１〜３の何れかの発明において、第１流体が超臨界状態の炭酸ガスであり、第２流体が超臨界状態の窒素ガスであることを特徴とするものである。
請求項５の合成樹脂成形品の製造方法は、請求項１〜４の何れかの発明において、第１流体が発泡した合成樹脂で成形品の表層側部分を形成し、第２流体が発泡した合成樹脂で成形品の芯側部分を形成してなる発泡成形品を製造することを特徴とするものである。

請求項６の合成樹脂成形品の製造装置は 前端ノズル部から成形金型へ溶融合成樹脂を射出する射出シリンダを有し、合成樹脂製の発泡成形品を製造する製造装置において、前記射出シリンダの長さ方向途中部のうちの前後に離隔した前側位置と後側位置のうち、前記前側位置に接続された第１注入ノズルと、前記後側位置に接続された第２注入ノズルとを有し、発泡用の第１流体を前側の第１注入ノズルに、また、溶融合成樹脂に対する溶解度が第１流体よりも低い発泡用の第２流体を後側の第２注入ノズルに供給可能な流体注入手段と、各射出サイクル毎に、射出シリンダ内に、第１注入ノズルから第１流体を溶融合成樹脂に注入した第１溶融合成樹脂層を前側に、第２注入ノズルから第２流体を溶融合成樹脂に注入した第２溶融合成樹脂層を後側に準備し、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出するように射出シリンダ及び流体注入手段を制御する制御手段とを備えたことを特徴とするものである。

この合成樹脂成形品の製造装置は、射出シリンダと、流体注入手段と、これら射出シリンダと流体注入手段を制御する制御手段とを備えている。流体注入手段は、射出シリンダの長さ方向途中部のうちの前後に離隔した前側位置と後側位置に夫々に接続された第１，第２注入ノズルにより、発泡用の第１，第２流体を射出シリンダ内へ注入する。但し、第２流体は溶融合成樹脂に対する溶解度が第１流体よりも低いものである。

各制御サイクル毎に、制御手段で射出シリンダと流体注入手段を制御することにより、射出シリンダ内に、第１流体を注入した第１溶融合成樹脂層が前側に、第２流体を注入した第２溶融合成樹脂層が後側に準備され、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層が射出される。こうして成形される成形品の表層部は、第１流体で微細発泡した第１溶融合成樹脂層の微細発泡合成樹脂で形成され、成形品の芯側部分は、第２溶融合成樹脂層の第２流体で高発泡合成樹脂で形成される。

請求項１の発明によれば、第１注入ノズルから第１流体を注入した第１溶融合成樹脂層と、第２注入ノズルから第２流体を注入した第２溶融合成樹脂層とを射出シリンダ内の前側位置と後側位置とに隣接する状態に準備し、それらを射出シリンダの前端側部分内に移動させ、射出時、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出する。

第１流体は、第２流体よりも溶融合成樹脂に対する溶解度が高いものであるため、第１溶融合成樹脂層は微細発泡体を形成し、第２溶融合成樹脂層は大きな気泡の高発泡体を形成する。成形金型内への射出時、第１溶融合成樹脂層は第２溶融合成樹脂層よりも先に射出されるため、成形金型のキャビティ壁面側（成形品の表層側部分）に微細発泡の成形体部分を形成し、第２溶融合成樹脂層は、キャビティ内部側（成形品の芯側部分）に高発泡の成形体部分を形成する。

こうして、成形品の表層側部分を微細発泡の合成樹脂成形体とし、成形品の芯側部分を高発泡の合成樹脂成形体とすることができるから、外観と表面性状の品質に優れ、軽量でソフトな手触りで強度・剛性に優れる成形品を成形することができる。
しかも、第１流体と第２流体とを射出シリンダの途中部の前側位置と後側位置とに注入し、射出時、第１流体が溶解し発泡した第１溶融合成樹脂層を先に、第２流体が溶解し発泡した第２溶融合成樹脂層をその直後に射出するという簡単な方法で実現することができる。

請求項２の発明によれば、第２流体が超臨界状態の不活性ガスであるので、液体なみに高密度で気体なみの拡散性と低粘度を有し、溶融合成樹脂に多量に溶解させて、超臨界状態の不活性ガス以外のガスで発泡させる場合と比較して格段に微細な発泡セルを有する発泡体を形成することができる。

請求項３の発明によれば、第１流体が、第２流体とは異なる超臨界状態の不活性ガスであるので、請求項２に説明したのと同様に、第１流体を溶融合成樹脂に多量に溶解させて、超臨界状態の不活性ガス以外のガスで発泡させる場合と比較して格段に微細な発泡セルを有する発泡体を形成することができる。第１流体が第２流体とは異なる流体であるので、これら第１，第２流体により異なる発泡状態の発泡体部分（成形品部分）を形成することができる。

請求項４の発明によれば、第１流体が超臨界状態の炭酸ガスであり、第２流体が超臨界状態の窒素ガスであり、通常の合成樹脂に対して、炭酸ガスの方が窒素ガスよりも溶解度が高いため、溶融合成樹脂に分子レベルで溶解するため炭酸ガスを注入した合成樹脂は微細発泡体となり、窒素ガスを注入した合成樹脂は炭酸ガスを注入した合成樹脂よりも格段に高発泡となる。炭酸ガスも、窒素ガスも安価であり、取り扱い易いガスであるため、製作費を抑制でき、実用化する上で有利である。

請求項５の発明によれば、第１流体が発泡した合成樹脂で成形品の表層側部分を形成し、第２流体が発泡した合成樹脂で成形品の芯側部分を形成してなる発泡成形品を製造するので、外観と表面性状の品質に優れ、軽量であって強度・剛性に優れる成形品を成形することができる。

請求項６の発明によれば、合成樹脂製の発泡成形品を製造する製造装置に、射出シリンダの長さ方向の途中部の前側位置と後側位置に、第１，第２注入ノズルを接続し、流体注入手段により、第１注入ノズルから第１流体を、また、第２ノズルから第２流体を夫々射出シリンダ内に注入可能にし、制御手段で射出シリンダと流体注入手段を制御することにより、溶融合成樹脂に第１，第２流体を夫々注入した第１，第２溶融合成樹脂層を射出シリンダ内に前後に隣接状に準備し、射出時、第１溶融合成樹脂層を射出後に連続的に第２溶融合成樹脂層を射出するように構成したので、請求項１と同様に、表層側部分が微細な発泡体からなり芯側部分が高発泡体からなる合成樹脂成形品であって、外観と表面性状の品質に優れ、軽量であって強度・剛性に優れる成形品を成形することができる。

本発明の合成樹脂成形品の製造技術は、各射出サイクル毎に、２種類の不活性ガスからなる超臨界状態の流体を２本の注入ノズルから射出シリンダ内の溶融合成樹脂に注入し、溶融合成樹脂に対する溶解度の高い第１流体を前側の注入ノズルから注入して第１溶融合成樹脂層を形成すると共に、溶融合成樹脂に対する溶解度の低い第２流体を後側の注入ノズルから注入して第２溶融合成樹脂層を形成し、これらを前後位置関係を保持したまま、射出シリンダの前端側部分のチャンバー内へ移送し、射出時、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出し、成形品の表層側部分を第１溶融合成樹脂層が固化した微細発泡体で形成し、成形品の芯側部分を第２溶融合成樹脂層が固化した高発泡体で形成するものである。

以下、本発明の実施例を図面及び表に基づいて説明する。
図１に示すように、合成樹脂成形品の製造装置１は、射出成形機２と、流体注入手段３と、制御手段４等で構成されている。射出成形機２は、合成樹脂の加熱・可塑化と射出等を行なう射出ユニット５と、成形金型６の開閉、高圧保持及び成形品の取り出し等を行なう型締めユニット３０等で構成されている。

射出ユニット５には、前端のノズル部７から成形金型６内へ溶融合成樹脂を射出する射出シリンダ８と、回転可能で進退移動可能なスクリュ１３と、このスクリュ１３を回転駆動すると共に前後方向に進退駆動する駆動装置１０などを有する。射出シリンダ８の外周部には、ホッパー９から射出シリンダ８内へ投入された合成樹脂を加熱するバンドヒータ１１が複数設けられている。

射出シリンダ８は円筒状の筒体で形成され、シリンダ前部８ａとシリンダ後部８ｂとを有する。射出シリンダ８の前端側部分内には、射出直前の溶融合成樹脂を収容するチャンバー１８が各射出サイクル毎に形成される。シリンダ後部８ｂには、その内部へペレット状の合成樹脂原料を投入するホッパー９と、各射出サイクル毎にスクリュ１３の回転数から金型６内へ射出する合成樹脂量を計量する計量部１２とが設けられている。
シリンダ前部８ａには、シリンダ後部８ｂからシリンダ前部８ａに搬送された溶融合成樹脂に流体注入手段３により発泡用の第１，第２流体１４，１５が注入されるガス注入部１６と、第１流体１４を溶融合成樹脂に注入した第１溶融合成樹脂層１４ａ（図４参照）を前側に，第２流体１５を溶融合成樹脂に注入した第２溶融合成樹脂層１５ａ（図４参照）を後側にほぼ隣接する状態を維持したまま混練する混練部１７とが設けられている。

ガス注入部１６は、射出シリンダ８の長さ方向の途中部（シリンダ前部８ａの後部）に設けられ、この射出シリンダ８の途中部の前側位置と後側位置には、流体注入手段３の第１注入ノズル１９と、第２注入ノズル２０とが前後に所定距離離隔した状態に接続されている。混練部１７は、ガス注入部１６よりも前側に設けられている。チャンバー１８は、射出シリンダ８の前端側部分内に形成される空間であって、各射出サイクルにおいて、スクリュ１３が射出完了位置から後方へ後退したとき形成される空間である。

スクリュ１３は、射出シリンダ８内に配置され、このスクリュ１３の先端部には円錐状のヘッド部２３が形成され、ヘッド部２３の後側近傍部には逆止弁付きの第１逆流防止部２４が設けられ、長さ方向の途中部には逆止弁付きの第２逆流防止部２５が形成されている。スクリュ１３の外周側部分には、螺旋状の第１，第２スパイラル部材２６，２７が取付けられている。スクリュ１３の後端部は駆動装置１０に接続されている。

駆動装置１０には、スクリュ１３を回転させる油圧又は電動式のスクリュ回転モータを有する回転装置２８と、油圧又は電動式モータによりスクリュ１３を進退移動方向に強力に進退移動させる加圧ユニット２８などが設けられている。

次に、型締めユニット３０について説明する。
型締めユニット３０には、固定型３２と、固定型３２に対して型開きできる可動型３１とからなる成形金型６と、固定型３２を固定する金型取付盤３３と、可動型３１を固定する金型取付動盤３４と、駆動装置３５などが設けられている。本実施例の場合の固定型３２は、例えば断面「コ字」形状の成形品を成形する雌側の型であり、その底部３６には溶融樹脂の流入孔３８が形成され、この流入孔３８が金型取付盤３３の流入孔３９を介して射出シリンダ８の前端のノズル部７に接続されている。

可動型３１は、前記の成形品を成形する雄側の型であり、型締めした状態では、可動型３１の凸部４１が、固定型３２の凹部に突入して、所定の厚さのある断面「コ字」形状のキャビティ４３が形成される。図２に示すように、可動型３１には、表層側部分から抜けるガスを吸引するガスベント４４が溶融合成樹脂流動末端部に設けられている。尚、金型取付動盤３４と成形金型６には、この他に、ガイドピンやエジェクタピン、型冷却装置などが設けられている。駆動装置３５は型締め用の油圧シリンダを有し、そのピストンロッド４５が金型取付動盤３４の後端に連結されている。この駆動装置３５により金型取付動盤３４と可動型３１が連動して進退駆動され、型締め・型開きがなされる。

次に、流体注入手段３について説明する。
流体注入手段３は、射出シリンダ８内のガス注入部１６へ発泡用の第１，第２流体１４，１５を夫々注入する第１，第２注入ノズル１９，２０と、発泡用の第１，第２流体１４，１５を供給するための流体供給手段４６とを有する。射出シリンダ８の途中部のうちの、前側位置に第１注入ノズル１９が接続され、後側位置に第２注入ノズル２０が接続されている。

流体供給手段４６は、二酸化炭素ボンベ４７、窒素ボンベ４８から夫々供給された不活性ガスである二酸化炭素ガス（ＣＯ₂ ガス）、不活性ガスである窒素ガス（Ｎ₂ ガス）を超臨界状態のＣＯ₂ 流体（第１流体１４）と、超臨界状態のＮ₂ 流体（第２流体１５）にするＳＣＦ装置４８（超臨界流体発生装置）（例えば、米国Trexel社製）と、この超臨界状態の第１，第２流体１４，１５を第１，第２注入ノズル１９，２０に夫々供給するＳＣＦ供給装置４９とを有する。

ＳＣＦ供給装置４９内には、第１，第２流体用の操作可能なチェックバルブ４９ａ，４９ｂが設けられている。ここで、ＳＣＦ装置４８で発生する超臨界状態のＣＯ₂ 流体１４，Ｎ₂ 流体１５の臨界温度と臨界圧力は、表１に示す通りであり、本実施例の場合、例えばポリプロピレン製の発泡成形品を製造するが、溶融ポリプロピレンに対するＮ₂ 流体１５の溶解度は、ＣＯ₂ 流体１４の溶解度よりもかなり小さい。

次に、射出シリンダ８と型締めユニット３０と流体注入手段３を制御する制御ユニット４について説明する。制御ユニット４は、射出シリンダ８の駆動装置１０と、型締めユニット３０の駆動装置３５と、流体注入手段３のＳＣＦ装置４８とＳＣＦ供給装置４９とに接続され、これらを制御するものである。この制御ユニット４は、駆動装置１０，３５の駆動系を制御すると共に、各射出サイクル中の所定時期に、ＳＣＦ装置４８から供給されたＣＯ₂ 流体１４とＮ₂ 流体１５を夫々第１，第２注入ノズル１９，２０からガス注入部１６に注入するようにＳＣＦ供給装置４９のチェックバルブ４８ａ，４８ｂの開閉を制御する。

次に、以上説明した合成樹脂成形品の製造装置１を用いて合成樹脂成形品を製造する方法について、図３に示す各射出サイクルの製造工程図に基づいて説明する。尚、図３中のＰｉ（ｉ＝１，２，・・）は各工程を示す。
図３に示すように、Ｐ１において、ホッパー９に投入された粒状の合成樹脂（例えば、ポリプロピレン樹脂）がシリンダ後部８ｂ内に投入され、Ｐ２において計量部１２により、スクリュ１３の回転数から金型６内へ射出する合成樹脂が計量され、バンドヒータ１１により合成樹脂が溶融される。

Ｐ３において、回転装置２８のスクリュ回転モータにより、スクリュ１３が回転開始される。Ｐ４において、図４に示すように、ガス注入部１６において、流体注入手段３から供給された超臨界状態のＣＯ₂ 流体１４と超臨界状態のＮ₂ 流体１５とが、夫々、第１，第２注入ノズル１９，２０からシリンダ前部８ａ内へ注入され、ＣＯ₂ 流体１４が注入された第１溶融合成樹脂層１４ａと、Ｎ₂ 流体１５が注入された第２溶融合成樹脂層１５ａが前後に隣接して並ぶように準備され、これらが前後の位置関係を維持したままシリンダ前部８ａの混練部１７に移送されて、ＣＯ₂ 流体１４が注入された第１溶融合成樹脂層１４ａが前側に位置し、Ｎ₂ 流体が注入された第２溶融合成樹脂層１５ａが後側にほぼ隣接して位置する状態に準備される。

Ｐ５において、スクリュ１３が後退駆動されつつ、１ショット分の第１，第２溶融樹脂層１４ａ，１５ａが、回転中のスクリュ１３の第２スパイラル部材２６により、チャンバー１８に搬送される。Ｐ６において、スクリュ１３の回転と後退が停止されて、図５に示すように、射出開始までに、チャンバー１８に１ショット分の第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１５ａが前後に隣接状に並ぶ状態に準備して配置される。

Ｐ７において、金型６を型締めした後、Ｐ８において、加圧ユニット２９の駆動により、スクリュ１３が高速に且つ強力に前進駆動されて、第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１５ａを加圧して、Ｐ８において、金型６のキャビティ４３内へ第１溶融合成樹脂層１４ａを射出してから連続的に第２溶融合成樹脂層１５ａが射出充填され、キャビティ４３の内壁面に接する側の部分（成形品の表層側部分）が第１溶融合成樹脂層１４ａが固化した発泡合成樹脂で形成され、キャビティ４３の内壁面から離隔する中心側部分（成形品の芯側部分）が第２溶融合成樹脂層１５ａが固化した発泡合成樹脂で形成される。加圧射出時には、第１，第２逆止部２４，２５により、第１，第２溶融樹脂層１４ａ，１５ａの後方への逆流が防止される。

Ｐ９において、射出後、キャビティ４３内に充填された第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１５ａは、キャビティ４３の内壁面に接する第１溶融合成樹脂層１４ａから固化し始める。その固化に伴う第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１５ａの収縮を補うため、充填完了後もスクリュ１３に加圧を続けつつ後充填を行い、合成樹脂成形品が十分に固化（凝固）するまで加圧保持と冷却が実行される。

Ｐ１０において、型開きを行い、コアバック方式により圧力が開放されて、成形品の芯側部分の発泡が促進される。Ｐ１１において、エジェクト機構を介して取出された成形品２１においては、図６に示すように、表層側部分２１ａが、ＣＯ₂ 流体１４が微細化発泡し固化した第１溶融合成樹脂層１４ａで形成され、芯側部分６ｂが、Ｎ₂ 流体１５が高発泡し固化した第２溶融合成樹脂層１５ａで形成されている。

ここで、図４に示す状態は、スクリュ１３が前進移動して、第１溶融合成樹脂層１４ａを射出後連続的に第２溶融合成樹脂層１５ａを射出した直後の状態を示し、この状態で、シリンダ後部８ｂ内においては、ホッパー９から合成樹脂が投入充填され、バンドヒータ１１により加熱溶融されて溶融合成樹脂Ｓａとなる。シリンダ前部８ａ内においては、前半部分に第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１５ａが前後に隣接状に並び、後半部分に第１，第２溶融合成樹脂１４ｂ，１５ｂが前後に隣接状に並ぶように準備され、２ショット分の第１，第２溶融合成樹脂層１４ａ，１４ｂ；１５ａ，１５ｂが準備される。

図５に示す状態は、図４の状態からスクリュ１３が後退しつつ回転し、前進側にある第１，第２溶融合成樹脂１４ａ，１５ａがチャンバー１８に移送・収納された状態を示す。このとき、チャンバー１８内には、スパイラル部材２６により搬送された第１溶融合成樹脂１４ａが前側に位置し、第２溶融合成樹脂層１５ａが後側に隣接状に並ぶ状態に配置される。シリンダ前部８ａにおいては、第１，第２溶融合成樹脂層１４ｂ，１５ｂの後方に、シリンダ後部８ｂの溶融合成樹脂Ｓｂが新たな溶融合成樹脂Ｓａとして移送される。

射出時、スクリュ１３が前進駆動され、チャンバー１８内の第１溶融合成樹脂層１４ａを射出後連続的に第２溶融合成樹脂１５ａが射出されると、溶融合成樹脂Ｓａがガス注入部１６位置に搬送されて、第１，第２注入ノズル１９，２０からＣＯ₂ 流体１４とＮ₂ 流体１５が夫々溶融合成樹脂Ｓａに注入される。このとき、ＣＯ₂ 流体１４及びＮ₂ 流体１５の注入時期は、Ｎ₂ 流体１５の注入済みの第２溶融合成樹脂層１５ｂに、ＣＯ₂ 流体１４を注入して混合させないように、制御ユニット４により、ＳＣＦ供給装置４９のチェックバルブ４９ａ，４９ｂの開閉動作が制御される。それ故、ＣＯ₂ 流体１４及びＮ₂ 流体１５の注入は、各射出サイクルのうちの所定の時期に行なわれる。

次に、前記の合成樹脂成形品の製造装置１の作用効果について説明する。
各射出サイクル毎に、流体供給手段４６から供給される発泡用の第１，第２流体１４，１５が、第１，第２注入ノズル１９，２０から射出シリンダ８内のガス注入部１６へ夫々注入され、第１流体１４を注入した第１溶融合成樹脂１４ａと、第２流体１５を注入した第２溶融合成樹脂層１５ａとが射出シリンダ８内に前後に隣接して並ぶように準備され、射出時に、第１溶融合成樹脂層１４ａを射出後連続的に第２溶融合成樹脂層１５ａを射出するように射出シリンダ８と型締めユニット３０と流体注入手段３とが制御手段４により制御される。

そのため、射出後、金型６の内壁面に接する部分（成形品の表層側部分）が固化した微細発泡の第１溶融樹脂層１４ａで形成され、成形品の芯側部分が固化した高発泡の第２溶融樹脂層１５ａで形成されるため、外観と表面性状の品質に優れ、軽量でソフトな手触りの強度・剛性に優れる成形品２１を成形することができる。通常の射出成形装置に、第１，第２注入ノズル１９，２０と、流体注入手段３、制御ユニット４などを追加することで、この合成樹脂成形品の製造装置１を実現できるため、設備コスト的に有利で、簡単に実施可能である。

前記の合成樹脂成形品の製造方法によれば、射出シリンダ８の途中部の前後の位置に離隔して配置接続された第１，第２注入ノズル１９，２０から、射出シリンダ８内の溶融合成樹脂に臨界状態のＣＯ₂ 流体１４とＮ₂ 流体１５を夫々注入し、これらの位置関係を保持したまま射出シリンダ８内の第１溶融合成樹脂層１４ａと第２溶融合成樹脂層１５ｂを移送してチャンバー１８内へ移送して準備し、射出時に、第１溶融合成樹脂層１４ａを射出してから連続的に第２溶融合成樹脂層１５ａを射出することで、キャビティ４３の内壁面側の部分（成形品の表層側部分）を固化した微細発泡の第１溶融合成樹脂層１４ａで形成し、キャビティ４３の中心側部分（成形品の芯側部分）を固化した高発泡の第２溶融合成樹脂層１５ａで形成するので、外観と表面性状の品質に優れ、軽量でソフトな感じの強度・剛性に優れる成形品を成形することができる。

ここで、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１］実施例では、第１流体１４を超臨界状態のＣＯ₂ 流体、第２流体１５を超臨界状態のＮ₂ 流体としたが、これらの流体以外にその他、ヘリウム、水素、酸素、アルゴン、メタンなどを超臨界状態にして使用することもできる。但し、第２流体は、第１流体よりも溶融合成樹脂に対する溶解度が低いものであることが必要である。
２］実施例では、合成樹脂としてポリプロピレン樹脂を一例としたが、その他の種々の合成樹脂（ポリエチレン、ポリスチレン、ポリカーボネートなど）を採用してもよい。

３］その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例を部分的に変更した形態でも実施可能であり、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

本発明の実施例に係る合成樹脂成形品の製造装置の概略構成図である。 金型（可動型）の正面図である。 合成樹脂成形品の製造方法の工程図である。 射出直後の射出シリンダ内の状態を説明する説明図である。 射出直前の射出シリンダ内の状態を説明する説明図である。 合成樹脂成形品の断面図である。

符号の説明

１ 合成樹脂成形品の製造装置
２ 射出成形機
３ 流体注入手段
４ 制御手段
６ 成形金型
８ 射出シリンダ
１４ 第１流体
１４ａ 第１溶融合成樹脂層
１５ 第２流体
１５ａ 第２溶融合成樹脂層
１９ 第１注入ノズル
２０ 第２注入ノズル
２１ 合成樹脂成形品

Claims (6)

1. 前端のノズル部から成形金型へ溶融合成樹脂を射出する射出シリンダを有する射出成形機を用いて合成樹脂製の発泡成形品を製造する方法において、
   前記射出シリンダの長さ方向途中部のうちの前後に離隔した前側位置と後側位置のうち、前記前側位置に発泡用の第１流体を注入する第１注入ノズルを予め接続すると共に、前記後側位置に溶融合成樹脂に対する溶解度が第１流体よりも低い発泡用の第２流体を注入する第２注入ノズルを予め接続しておき、
   各射出サイクル中の所定時期に射出シリンダ内の溶融合成樹脂に第１，第２注入ノズルから第１，第２流体を注入して、射出シリンダ内に第１流体が注入された第１溶融合成樹脂層を前側に、第２流体が注入された第２溶融合成樹脂層を後側にほぼ隣接する状態に準備する第１工程と、
   次に、各射出サイクルの射出開始までに、射出シリンダの前端側部分内に第１溶融合成樹脂層を前側に、第２溶融合成樹脂層を後側に並ぶ状態に配置する第２工程と、
   次に、各射出サイクルの射出時に、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出する第３工程と、
   を備えたことを特徴とする合成樹脂成形品の製造方法。
2. 前記第２流体が、超臨界状態の不活性ガスであることを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
3. 前記第１流体が、第２流体とは異なる超臨界状態の不活性ガスであることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成樹脂成形品の製造方法。
4. 前記第１流体が超臨界状態の炭酸ガスであり、前記第２流体が超臨界状態の窒素ガスであることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の合成樹脂成形品の製造方法。
5. 前記第１流体が発泡した合成樹脂で成形品の表層側部分を形成し、前記第２流体が発泡した合成樹脂で成形品の芯側部分を形成してなる発泡成形品を製造することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の合成樹脂成形品の製造方法。
6. 前端ノズル部から成形金型へ溶融合成樹脂を射出する射出シリンダを有し、合成樹脂製の発泡成形品を製造する製造装置において、
   前記射出シリンダの長さ方向途中部のうちの前後に離隔した前側位置と後側位置のうち、前記前側位置に接続された第１注入ノズルと、前記後側位置に接続された第２注入ノズルとを有し、発泡用の第１流体を前側の第１注入ノズルに、また、溶融合成樹脂に対する溶解度が第１流体よりも低い発泡用の第２流体を後側の第２注入ノズルに供給可能な流体注入手段と、
   各射出サイクル毎に、射出シリンダ内に、第１注入ノズルから第１流体を溶融合成樹脂に注入した第１溶融合成樹脂層を前側に、第２注入ノズルから第２流体を溶融合成樹脂に注入した第２溶融合成樹脂層を後側に準備し、第１溶融合成樹脂層を射出後連続的に第２溶融合成樹脂層を射出するように射出シリンダ及び流体注入手段を制御する制御手段と、 を備えたことを特徴とする合成樹脂成形品の製造装置。

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