JP2014162144A - 発泡性射出成形体の製造方法及びその射出装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】可塑化され、発泡ガスが含浸された溶融樹脂が、加熱シリンダ20内で回転するスクリュー21によって加熱シリンダ20の先端側に送られて、加熱シリンダ20の先端側への当該溶融樹脂の蓄積に伴ってスクリュー21が後退する可塑化工程と、スクリュー21が回転しながら前進して、加熱シリンダ20の先端側に蓄積された当該溶融樹脂を可塑化ユニット2から射出ユニット3に送り出すトランスファー工程と、射出ユニット3から溶融樹脂を射出する射出工程を行い、これらの工程を繰り返して発泡性射出成形体を製造する。
【選択図】 図4
Description
また、このような合成樹脂製ボトルにあっては、光によって変質し易い内容物を充填することができるように、前記熱可塑性樹脂に顔料などの着色剤を配合して遮光性を付与することも知られている。
これに対し、本出願人の一人は、より遮光性を向上させ、気泡による外観の低下を抑制する技術を先に提案した(特許文献1参照)。
かかる技術は、不活性ガス等の発泡ガスを樹脂に含浸させ、プリフォームの射出成形時に気泡の形成を抑制して非発泡状態のプリフォームとし、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形時の加熱・ブロー工程によって発泡させて、小さく、且つ多くの気泡を分布させた所定のボトル形状に成形するというものである。
しかしながら、不活性ガス等の発泡ガスを含浸させたプリフォーム等の発泡性射出成形体の射出成形おいては、発泡ガスを可塑化工程で、即ち、樹脂溶融工程で均一に含浸させる必要があり、通常の射出成形より高い溶融樹脂圧の設定が必要になるとともに、可塑化時間が長くなる。このため、成形サイクル中の押出ユニットのスクリュー回転、及びガスの注入時間を増加させて、可塑化能力とガスの含浸の向上を図り、生産性を向上させることが望まれる。
図1に示す射出装置1は、投入された材料樹脂を可塑化するための可塑化ユニット2と、可塑化された溶融樹脂を射出するための射出ユニット3とを有している。
そして、図2に示すようにロータリーバルブ40を切り換えて、ノズル部5側を閉じるとともに、可塑化ユニット2と射出ユニット3とを接続することにより、可塑化ユニット2で可塑化された溶融樹脂を射出ユニット3に送り出すことができるようになっている。一方、図3に示すようにロータリーバルブ40を切り換えて、可塑化ユニット2側を閉じるとともに、射出ユニット3とノズル部5とを接続することにより、射出ユニット3に送られてきた溶融樹脂をノズル部5から射出できるようになっている。
ホッパー25から加熱シリンダ20内に投入された材料樹脂は、加熱シリンダ20内で回転するスクリュー21によってスクリュー21の先端側に送られるとともに、せん断されつつ、せん断熱と、加熱シリンダ20に取り付けられたヒーターからの熱によって溶融し、可塑化される。このようにして可塑化される材料樹脂は、スクリュー21の回転によって混錬されながら、加熱シリンダ20先端側に送られる。
これとともに、スクリュー21には、ホッパー25から投入されて可塑化された溶融樹脂が加熱シリンダ20の先端側に送られていく方向には開くが、その逆の方向には開かないようにされた逆止弁23が設けられている。そして、スクリュー21の回転によって加熱シリンダ20の先端側に送られて、逆止弁23を通過してきた可塑化された溶融樹脂に、発泡ガスを含浸させる。
そして、スクリュー21に設けた逆止弁23により、加熱シリンダ20内に注入された発泡ガスの加熱シリンダ20の後端側への流出を防止し、加熱シリンダ20の先端側に送られる溶融樹脂の樹脂圧の低下を回避して、当該溶融樹脂に含浸された発泡ガスの加熱シリンダ20内の減圧による発泡を抑止している。
本発明のスクリュー21の先端部には、前述したように逆止弁を設けないため、材料樹脂を可塑化する螺旋状の羽根部22をスクリュー21の先端部まで形成でき、このため、材料樹脂の可塑化や不活性発泡ガスと溶融樹脂との混練状態を向上させることができる。
まず、可塑化ユニット2において、ホッパー25から加熱シリンダ20内に投入されたペレット状の材料樹脂を可塑化する。
なお、本実施形態では、発泡ガス注入バルブ24から発泡ガスを注入することによって、可塑化された溶融樹脂に発泡ガスを含浸させるが、発泡ガスを注入する時期については後述する。
ここで、図4(a)は、可塑化工程の初期の状態において、回転するスクリュー21が後退し始めた状態を示している。そして、図4(b)及び図4(c)に順に示すように、加熱シリンダ20の先端側に溶融樹脂が蓄積されていくに伴って、スクリュー21が設定されたストロークまで、或いは設定された時間が経過するまで後退する。
可塑化工程に続いて行われるトランスファー工程では、可塑化ユニット2で可塑化され、発泡ガスが含浸された溶融樹脂を射出ユニット3に送り出すが、これに先立って、ロータリーバルブ40を図2に示すように切り換える。そして、可塑化工程において後退したスクリュー21の先端側に、所定量の溶融樹脂が蓄積されると、図4(d)〜(e)に順に示すように、スクリュー21を回転させながら前進させる。スクリュー21は、その後、必要に応じて前進限で回転を続けてもよい。これにより、可塑化され、発泡ガスが含浸された所定量の溶融樹脂が射出ユニット3に送り出される。
ここで、図4(d)は、トランスファー工程の初期の状態において、スクリュー21が回転しながら前進し始めた状態を示している。そして、図4(e)及び図4(f)に順に示すように、加熱シリンダ20の先端側に蓄積された溶融樹脂が射出ユニット3に送り出される。
そして、スクリュー21の回転を制御しつつ、スクリュー21が所定の位置まで後退した後に、スクリュー21を前進させてトランスファー工程に移行することで、可塑化工程の終期における加熱シリンダ20の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧が、トランスファー工程に移行するまでの間に一定に保つことができる。
ロータリーバルブ40の切り換えによって可塑化工程を再開するタイミングは、スクリュー21が前進限に達するのと同時、或いはスクリュー前進限でしばらく回転した後でもよく、また、スクリュー21が前進限に達する手前でもよいが、トランスファー工程から可塑化工程に移行する際には、スクリュー21の先端部から連結部での溶融樹脂の減圧を防ぐ為、スクリュー21は回転したままとする。
このようにスクリュー21を回転したままとすることにより、可塑化能力が向上し、スクリュー内の溶融樹脂圧が安定する。
トランスファー工程が終了してロータリーバルブ40が図3に示すように切り換えられると、再開された可塑化工程と平行して射出工程が行われる。
射出工程では、図4(a)〜(c)に順に示すように、射出ユニット3のプランジャーロッド31が前進することによって、計量された所定量の溶融樹脂がノズル部5から射出され、図示しない成形型によって所定形状の発泡性射出成形体が成形される。
ここで、図4(a)は、射出工程の初期の状態において、プランジャ−32が前進し始めた状態を示している。そして、図4(b)及び図4(c)に順に示すように、保温シリンダ30内で計量された所定量の溶融樹脂がノズル5から射出される。
射出工程が終了すると、可塑化工程も終了するとともに(図4(c)参照)、トランスファー工程が再開され(図4(d)参照)、これらの工程が繰り返される。
本実施形態では、以上のような工程を繰り繰り返して発泡性射出成形体が製造されるが、回転するスクリュー21によって混錬され、可塑化された溶融樹脂に対する発泡ガスの注入開示時期を次のように制御することができる。
(2)トランスファー工程が開始されてから、加熱シリンダ20内を前進するスクリュー21が所定の位置に達した後に、発泡ガスの注入を開始する。
(3)トランスファー工程終了後、可塑化工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、発泡ガスの注入を開始する。
(4)トランスファー工程終了後、可塑化工程が開始されてから、加熱シリンダ20内を前進するスクリュー21が所定の位置に達した後に、発泡ガスの注入を開始する。
尚、発泡ガスの注入圧力、注入量等のパラメーターは、射出成形品の最適化を考慮して、適宜、事前に設定、制御される。
そして、前述した可塑化された溶融樹脂に対する発泡ガスの注入開始時期(1)、(2)、(3)、(4)の一例を図5に示すが、図5において、発泡ガスの注入期間は二重線で示され、二重線の無い部分は注入を停止している。
また、スクリュー21の位置の移動量を実線で示し、スクリュー21が最も後退して可塑化が完了した後退限をLba、スクリュー21が最も前進した前進限をLadで示している。さらに、加熱シリンダ20の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧の変化を一点鎖線で示している。
従って、発泡ガスの注入を停止した後も、回転するスクリュー21によって発泡ガスが含浸された溶融樹脂の混錬が継続されて、溶融樹脂内の発泡ガスの含浸の均一化が行われる。そして、この結果、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化時間を損なうことなく、可塑化された溶融樹脂への必要ガス量の注入が可能となり、可塑化能力と発泡ガスの含浸の向上を図られ、生産性を向上させることができる。
そして、前述した不具合の回避においては、発泡ガス注入バルブ24の取り付け位置と同じ円周上に取り付けた樹脂圧センサーSでp2+p3の合計の圧力を検知して、当該樹脂圧の予め定められた樹脂圧以上となったときに、発泡ガスの注入圧P2を下げるか、又は射出装置1の動作を制御して停止するのが好ましい。
(A)材料樹脂が、可塑化ユニット2の加熱シリンダ20内のスクリュー21で可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に発泡ガス注入バルブ24から注入される発泡ガスが含浸され、回転するスクリュー21による溶融樹脂の加熱シリンダ20の先端側への蓄積に伴ってスクリュー21が後退する可塑化工程と、
(B)所定の位置まで後退したスクリュー21を回転させながら前進させ、加熱シリンダ20の先端側に蓄積した溶融樹脂を射出ユニット3に送り出すトランスファー工程とを行い、
(C)トランスファー工程が終了すると、スクリュー21の回転を停止することなく可塑化工程を再開するとともに、射出ユニット3から溶融樹脂を射出する射出工程を行い、
(D)射出成形工程が終了し、可塑化工程を終了するとともに、トランスファー工程を再開する、
前記(A)〜(D)の工程を繰り返して発泡性射出成形体を製造する。このようにして発泡性射出成形体を製造することにより、特に、トランスファー工程において、加熱シリンダ20の先端側に蓄積され、可塑化及び発泡ガスが含浸された溶融樹脂を射出ユニット3に送り出す際に、スクリュー21を回転させながら前進すること、即ち、材料樹脂の溶融工程を停止することなく継続することで、成形サイクルを低下させないことが可能となる。当該材料樹脂の十分な可塑化および混錬が行われる。さらに、スクリュー21の回転速度と前進速度とを適宜調整することによって、当該発泡ガスが含浸された溶融樹脂に背圧を加えて発泡ガスの発泡を抑止することができる。その結果、材料樹脂の可塑化、発泡ガスの含浸が向上した発泡性射出成形体を製造することができる。
2 可塑化ユニット
20 加熱シリンダ
21 スクリュー
23 逆止弁
24 発泡ガス注入バルブ
3 射出ユニット
Claims (13)
- 材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有し、前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備える射出装置を用いた発泡性射出成形体の製造方法において、
前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが後退する可塑化工程と、
所定の位置まで後退した前記スクリューを回転させながら前進させ、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を、前記射出ユニットに送り出すトランスファー工程とを行い、
前記トランスファー工程が終了すると、前記スクリューの回転を停止することなく前記可塑化工程を再開するとともに、前記射出ユニットから前記溶融樹脂を射出する射出工程を行い、
前記射出成形工程が終了すると、前記可塑化工程を終了するとともに、前記トランスファー工程を再開することを特徴とする発泡性射出成形体の製造方法。 - 前記スクリューを回転させながら前進させた後、さらに前記スクリューを回転させて前記溶融樹脂を前記射出ユニットへ送り出す請求項1に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
- 回転する前記スクリューによって可塑化された前記溶融樹脂に対して前記発泡ガスを注入する請求項1又は2に記載の発泡性熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
- 前記トランスファー工程の開始と同時に、又は前記トランスファー工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂の製造方法。
- 前記トランスファー工程が開始されてから、前記加熱シリンダ内を前進する前記スクリューが所定の位置に達した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂の製造方法。
- 前記トランスファー工程終了後、前記可塑化工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂の製造方法。
- トランスファー工程終了後、可塑化工程が開始されてから前記加熱シリンダ内を前進する前記スクリューが所定の位置に達した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項1乃至3のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
- 前記可塑化工程の終了前に、前記発泡ガスの注入を停止する請求項1乃至7のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂の製造方法。
- 前記スクリューに逆止弁を設け、前記スクリューの回転によって前記加熱シリンダ先端側に送られて、前記逆止弁を通過した前記溶融樹脂に、前記発泡ガスを含浸させる請求項1乃至8のいずれか一項に記載の発泡性熱可塑性樹脂の製造方法。
- 材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有する射出装置であって、
前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備え、
前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが所定の位置まで後退した後に、
前記スクリューが回転しながら前進して、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を前記射出ユニットに送り出すように、
前記スクリューの回転及び進退移動が制御されていることを特徴とする射出装置。 - 前記加熱シリンダに設けられた前記発泡ガス注入バルブを、
前記スクリューの先端に対して後端側に位置する前記発泡ガス注入バルブから前記発泡ガスの注入がなされるように切り換え可能とした請求項10に記載の射出装置。 - 前記発泡ガス注入バルブを複数設けた請求項10又は11に記載の射出装置。
- 前記発泡ガス注入バルブよりも後端側に位置し、前記溶融樹脂が前記加熱シリンダの先端側に送られていく方向に開き、その逆の方向に開かない逆止弁を前記スクリューに設けた請求項10乃至12のいずれか一項に記載の射出装置。
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