JP2020110991A

JP2020110991A - 発泡成形用の射出成形機のスクリュおよび射出成形機

Info

Publication number: JP2020110991A
Application number: JP2019003848A
Authority: JP
Inventors: 章弘内藤; Akihiro Naito; 光一玉田; Koichi Tamada; 裕正上園; Hiromasa Uesono
Original assignee: Japan Steel Works Ltd
Current assignee: Japan Steel Works Ltd
Priority date: 2019-01-11
Filing date: 2019-01-11
Publication date: 2020-07-27
Anticipated expiration: 2039-01-11
Also published as: AT524082A2; JP6758790B2; WO2020145120A1; TW202037475A; US20220126494A1; DE112019006644T5; AT524082B1; TWI791934B; CN113272110A; AT524082A5; KR20210111758A

Abstract

【課題】スクリュの停止時において不活性ガスの逆流が防止され、安定的に発泡成形して高品質の発泡成形品を得ることができる射出成形機のスクリュを提供する。【解決手段】スクリュ（３）の形状によって加熱シリンダ（２）内を、第１のステージ（５）と第２のステージ（７）とに区分する。第１のステージ（５）には樹脂が圧縮される第１の圧縮区間を、第２のステージ（７）には不活性ガスが注入される飢餓区間（７ａ）と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とを形成する。そしてスクリュ（３）の第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライト（１４）と該メインフライトよりリード角が大きいサブフライト（１５）の組合わせからなるバリアフライト（１３）を設ける。さらに第２のステージ（７）には２条以上の多条フライトを設ける。【選択図】図１

Description

本発明は、溶融樹脂に不活性ガスを注入して金型に射出し発泡成形品を得る発泡成形に使用される射出成形機のスクリュ、および射出成形機に関するものである。

内部に微細な気泡を多数含む成形品すなわち発泡成形品は、軽量であるだけでなく強度にも優れており、応用分野は広い。射出成形により発泡成形品を得るには発泡剤を樹脂に混入させる必要がある。発泡剤として、例えばアゾジカルボン酸アミドのように熱により分解して気体を発生する化学発泡剤も利用されているが、物理発泡剤すなわち窒素、二酸化炭素等の不活性ガスもよく利用されている。不活性ガスを発泡剤として利用する場合、加熱シリンダ内で溶融した樹脂に、所定の圧力で不活性ガスを注入し、樹脂中に不活性ガスが飽和状態になるようにする。これを金型に射出すると、樹脂中で圧力が解放されて不活性ガスが気泡化する。樹脂が冷却固化すると発泡成形品が得られる。不活性ガスからなる物理発泡剤は高圧かつ高温で樹脂に注入されるので浸透力が強く、化学発泡剤に比して樹脂中に均一に分散し易い。従って得られる発泡成形品において発泡ムラが発生しにくいという優れた特徴がある。

特許第６２１１６６４号公報特開２００２−７９５４５号公報

特許文献１には、樹脂が圧縮される第１の圧縮区間と、樹脂の圧力を低下させて不活性ガスを注入するようになっている飢餓区間と、不活性ガスが注入され混練された樹脂が再び圧縮される第２の圧縮区間とが形成されている射出成形機が記載されている。この射出成形機のスクリュには、第１の圧縮区間と飢餓区間との間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造と、該シール構造の下流側に所定のフライト形状からなる降圧緩和区間とが設けられている。降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成された区間であり、これら浅溝部の絞り作用によって緩やかに樹脂圧力が降下して、飢餓区間において適切に不活性ガスを注入できることになる。特許文献１に記載の射出成形機は溶融樹脂中に不活性ガスを安定的かつ適切に注入することができ、適切に発泡成形が実施できる。また、特許文献２にも発泡成形を実施するための射出成形機が記載されている。この射出成形機のスクリュには、上流側と下流側の２箇所にスクリュ溝が浅くなっている箇所があり、これらの２箇所の間にスクリュ溝が深い箇所が形成されている。つまり、第１の圧縮区間、飢餓区間、第２の圧縮区間が形成されている。この飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっており発泡成形品を成形できるようになっている。

特許文献１、２に記載の射出成形機にも、それぞれに優れた点がある。しかしながらこれらの射出成形機には、改善すべき余地も見受けられる。特許文献１に記載の射出成形機については、シール構造が設けられているので不活性ガスのホッパ側への逆流は確実に防止されることが保証されるが、シール構造は比較的構造が複雑で高価でありスクリュのコストが大きくなる。シール構造の有無に拘わらず、第１の圧縮区間のスクリュのフライトを工夫することで逆流を防止できる余地がありそうである。また特許文献１に記載の射出成形機において、溶融樹脂に不活性ガスを浸透させるのは第２の圧縮区間であるが、比較的短いこの区間で十分に均一に浸透させるのは難しいという問題がある。適切に浸透させるには工夫の余地があるように見受けられる。そして不活性ガスが浸透した溶融樹脂は粘度が小さくなり逆流し易くなる。粘度が小さくなってもシール構造によって不活性ガスが第１の圧縮区間に逆流することはないはずであるが、第２の圧縮区間においては、スクリュの回転を停止したときに不活性ガスの逆流が防止されているとは必ずしも言えない。特許文献２に記載の射出成形機は、スクリュがシンプルな構造になっているので低コストで射出成形機を提供できる。しかしながら、シール構造も設けられていないし、スクリュのフライトについても格別に逆流を防止する構造も見受けられない。そうするとスクリュの回転を停止したときに不活性ガスの逆流の可能性がある。

本発明は、溶融樹脂に不活性ガスからなる物理発泡剤を注入して発泡成形品を成形するようになっている射出成形機において、成形サイクル中においてもあるいはメンテナンス等によるスクリュの回転停止中においても加熱シリンダ内を不活性ガスがスクリュの上流側に向かって流れるあるいは漏洩する現象、すなわち逆流の虞がなく、従って安定して成形することができ、そして溶融樹脂中に不活性ガスを均一に浸透させることができ、品質の高い発泡成形品を成形できる射出成形機のスクリュ、および射出成形機を提供することを目的としている。

本発明は上記目的を達成するために、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、第１のステージには樹脂が圧縮される第１の圧縮区間が、第２のステージには樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュ、あるいは射出成形機を対象とする。そして本発明において、スクリュの第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと、該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるダブルフライトであるバリアフライトを設ける。さらに第２のステージには２条以上の多条フライトを設ける。第１、２のステージの間には樹脂の逆流を防止するシール構造を設けてもよい。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、前記第１のステージには樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間が、そして前記第２のステージには樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、前記スクリュにおいて前記第１の圧縮区間には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成され、前記第２のステージには２条以上の多条フライトが設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリュにおいて、前記スクリュには前記第１のステージと前記第２のステージの間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリュにおいて、前記スクリュの前記第２のステージにおいて前記飢餓区間の上流側に該飢餓区間に隣接して降圧緩和区間が設けられ、前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のスクリュを備え、前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機として構成される。

以上のように本発明は、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、第１のステージには樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間が、そして第２のステージには樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュとして構成される。このようなスクリュにおいては、一般的にスクリュの回転停止時における不活性ガスの逆流と、樹脂と不活性ガスの混練不足とが問題となる。本発明においては、スクリュにおいて第１の圧縮区間には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成されている。後で詳しく説明するが、バリアフライトにおいて加熱シリンダ内部に薄い溶融樹脂の層からなるシールが形成されることになる。このシールによって１０分間程度であればスクリュの回転を停止しても第１のステージにおける不活性ガスの逆流が実質的に完全に防止される。そして本発明によると、第２のステージには２条以上の多条フライトが設けられている。これによって樹脂と不活性ガスとが効率よく混練されて不活性ガスが均一に樹脂に浸透することが保証される。詳しく説明すると樹脂は不活性ガスが浸透すると粘度が小さくなる。つまり流動性が大きくなる。これによって前方への送り出しに影響が出ることがあるが、本発明においては第２のステージのフライトが多条フライトから構成されているので、前方への送り出しが滑らかになることが保証される。これによって樹脂中に不活性ガスが適切に混練されることになる。さらには多条フライトによって前方への送り出しが滑らかになるので、飢餓区間において確実に樹脂圧力を低下させてこの区間に気相を作り出すことができる。つまり不活性ガスを適切に注入できることになる。これらによって、高品質の発泡成形品が得られることが保証される。ところで多条フライトは逆流防止効果も高い。つまりフライトが多条に構成されているのでシール効果が高く、不活性ガスの浸透により粘度が小さくなっている樹脂であっても第２のステージにおける逆流が防止される。以上をまとめると、本発明では第１のステージのバリアフライトと第２のステージの多条フライトとによって実質的に完全に不活性ガスの逆流が防止されることになる。そして、このように第１、２のステージ全てにおいて不活性ガスの逆流が実質的に完全に防止できるスクリュでありながら、加熱シリンダ内に逆流を防止するための特別な区間を設ける必要がない。つまり加熱シリンダ内には、発泡成形を実施するための最小の構成である、第１の圧縮区間と飢餓区間と第２の圧縮区間だけを設ければよく、スクリュ長を短くでき、射出成形機の機械長を短くすることができる。他の発明によると、スクリュには第１のステージと第２のステージの間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられている。そうすると、１０分間以上の長時間に渡ってスクリュを停止しても不活性ガスは逆流しないという効果が得られる。さらに他の発明によるとスクリュの第２のステージにおいて飢餓区間の上流側に該飢餓区間に隣接して降圧緩和区間が設けられ、降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成されている。そうすると２カ所以上の浅溝部によって絞り作用を受けて第１のステージの高圧の樹脂は緩やかに低下して十分に飢餓区間において低圧になることが保証される。飢餓区間における樹脂圧力が安定するので安定的に不活性ガスを注入できる効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の正面断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の一部を示す側面断面図である。本発明の他の実施の形態を示す図で、その（Ａ）は第２の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の、その（Ｂ）は第３の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機のそれぞれを示す正面断面図である。本発明の他の実施の形態に係るスクリュに設けられているシール構造を示す図で、その（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ異なる実施の形態に係るシール構造を示す正面断面図である。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１は、図１に示されているように、加熱シリンダ２と、この加熱シリンダ２内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ３とから構成されている。加熱シリンダ２には後方つまり上流側にホッパが設けられ、前方つまり下流側には射出ノズルが設けられ、加熱シリンダ２の外周面には、複数個のバンドヒータが巻かれているが、これらは図に示されていない。

本実施の形態に係る射出成形機１は、スクリュ３が所定の形状を備えていることにより、加熱シリンダ２内が上流側の第１のステージ５と、下流側の第２のステージ７に区分されている。まず第１のステージ５を詳しく説明すると、第１のステージ５は上流の部分が溝深さが一定で深いスクリュ溝からなる供給部５ａからなり、図に示されていないホッパから供給された固体の樹脂が搬送されながら加熱されるようになっている。そして第１のステージ５の中流の部分が溝深さが徐々に浅くなる圧縮部５ｂになっており、樹脂が圧縮されて加熱シリンダ２に押し付けられて溶融されるようになっており、下流の部分が溝深さが浅く一定の計量部５ｃで、溶融された樹脂が圧縮されて密度が一定になるようになっている。圧縮部５ｂの区間、あるいは圧縮部５ｂと計量部５ｃとからなる区間が、溶融した樹脂が圧縮される第１の圧縮部と言うことができる。第２のステージ７は、上流側が飢餓区間７ａになっている。飢餓区間７ａは、第１のステージ５の計量部５ｃに比して溝深さが深く、かつ溝深さが一定の区間になっており、樹脂の圧力が低下する区間になっている。この飢餓区間７ａにおいて不活性ガスが注入されるようになっている。第２のステージ７において飢餓区間７ａの下流側には溝深さが徐々に浅くなる圧縮部７ｂと、溝深さが浅く一定の計量部７ｃとが形成されている。圧縮部７ｂの区間、あるいは圧縮部７ｂと計量部７ｃとからなる区間が、溶融した樹脂と不活性ガスとが混練されながら圧縮される区間であり第２の圧縮区間と言うことができる。加熱シリンダ２には、飢餓区間７ａに対応して不活性ガス注入部９が設けられ、不活性ガスが不活性ガス供給部１０から開閉弁１１を介して供給されると、飢餓部７ａにおいて加熱シリンダ２内に注入される。射出成形機１において、スクリュ３を回転して樹脂を送るとき、第１の圧縮区間５ｂ、５ｃで樹脂が溶融されて圧縮され、飢餓区間７ａにおいて樹脂圧力が低下する。この低下した溶融樹脂に対して不活性ガスが注入される。不活性ガスが注入された溶融樹脂は第２の圧縮区間７ｂ、７ｃにおいて混練・圧縮されながら前方に送られ、スクリュ３の先端に不活性ガスが浸透した溶融樹脂が計量されることになる。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１のスクリュ３は、２点の特徴がある。第１の特徴は、第１の圧縮部５ｂ、５ｃにおいて所定の形状のダブルフライトからなるバリアフライト１３が形成されている点である。詳しく説明すると、第１のステージ５の供給部５ａにはシングルフライト１２が形成されており、このシングルフライト１２に連続するように、圧縮部５ｂにおいて、もしくは圧縮部５ｂと計量部５ｃにおいてバリアフライト１３が形成されている。バリアフライト１３は、シングルフライト１２と同ピッチ、同リード角になっているメインフライト１４と、このメインフライト１４に比してピッチとリード角が大きいサブフライト１５とからなる。そしてサブフライト１５は、その上流側の開始位置と下流側の終端位置においてメインフライト１４に接続されている。つまりサブフライト１５はその開始位置においてメインフライト１４から分離するように分かれ、終端位置において再びメインフライト１４に合流している。本実施の形態においてはサブフライト１５の高さはメインフライト１４の高さに比して若干低い。従って、サブフライト１５の頂部と加熱シリンダ２のボアの間には所定の隙間が形成されている。後で説明するようにスクリュ３を回転するとき、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５の前方側つまり下流側に堆積し、溶融樹脂はこの隙間を流れてサブフライト１５の後方側つまり下流側に溜まることになるが、この隙間に溶融樹脂が存在することによって不活性ガスの逆流を防止するシール作用が得られることになる。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１のスクリュ３の第２の特徴は、第２のステージ７が多条フライトから形成されている点である。多条フライトから構成されているので、不活性ガスが注入されて粘性が低下する樹脂であっても滑らかに前方に送り出されることになり、そして適切に混練されることになる。さらにはフライトの条数が多いので第２のステージにおける逆流が確実に防止されることになる。なお、本実施の形態においては第２のステージ７は２条スライとから構成されているが、３条以上のフライトから構成することもできる。

本実施の形態に係るスクリュ３には、必須の構成部材ではないが、第１、２のステージ５、７の間にダムフライト１８が形成されている。ダムフライト１８は、半径方向外向きに所定幅で突出したリング状のフライトからなる。あるいは直径に比して高さがかなり低い円柱状を呈するフライトと言うこともできる。このようなダムフライト１８の頂部と加熱シリンダ２のボアの間に形成される隙間は狭いので、未溶融状態の固体の樹脂が存在していても、ダムフライト１８によって堰き止められて前方に送られないようになっている。この隙間に溶融樹脂が存在することによって、バリアフライト１３と同様に不活性ガスがスクリュ３の上流側に流れるいわゆる逆流を防止するシール作用が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１の作用を説明する。加熱シリンダ２を加熱し、スクリュ３を回転して樹脂ペレットを加熱シリンダ２内に供給する。そうすると樹脂ペレットは加熱されながら加熱シリンダ２内を前方に送られて、第１の圧縮区間５において溶融される。図２に示されているように、第１の圧縮区間５ｂ、５ｃのバリアフライト１３において樹脂が前方に送られるとき、メインフライト１４に比してリード角が大きいサブフライト１５の方が前方に送り出す作用が強い。従って、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５によって強制的に前方に押し出される。これに対して溶融した樹脂はサブフライト１５の頂部と加熱シリンダ２のボアの隙間を流れることができるので、サブフライト１５の後方に流れる。この結果、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５の前方に堆積しながら下流に送られ、溶融樹脂はサブフライト１５の後方の領域に充満しながら下流に送られることになる。溶融樹脂は混練・圧縮され、ダムフライト１８を通過する。ダムフライト１８の頂部は加熱シリンダ２のボアとの隙間が小さいので、もし未溶融状態の固体の樹脂が存在してもダムフライト１８によって堰き止められる。これによって確実に溶融樹脂だけが第２のステージ７の飢餓区間７ａに送られる。飢餓区間７ａでは、スクリュ溝が深いので樹脂圧力が小さくなる。従ってこの飢餓区間７ａにおいて加熱シリンダ２内に気相が形成される。不活性ガス注入部９から不活性ガスが注入される。不活性ガスが注入された溶融樹脂は第２の圧縮区間７ｂ、７ｃにおいて圧縮・混練される。このとき多条フライトによって滑らかに送り出されながら不活性ガスが樹脂中に均一に浸透し、樹脂が圧縮される。その後、不活性ガスが適切に浸透した樹脂がスクリュ３の前方に送られる。すなわち計量される。計量が完了したら射出する。すなわちスクリュ３の回転を停止してスクリュ３を軸方向に駆動する。そうすると溶融樹脂は金型のキャビティに充填される。不活性ガスが発泡して発泡成形品が得られる。

スクリュ３を回転しているとき加熱シリンダ２内には、第１の圧縮区間５ｂ、５ｃ、飢餓区間７ａ、第２の圧縮区間７ｂ、７ｃの各区間において樹脂の圧力差が生じている。しかしながらメンテナンス等により、成形サイクルを中断してスクリュ３を所定の時間停止する場合、加熱シリンダ２内における溶融樹脂の圧力差は小さくなる。そうすると不活性ガスが加熱シリンダ２内を逆流したり、不活性ガスに押し出されて溶融樹脂が逆流する心配がある。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１においては、このような逆流は実質的に完全に防止される。第２のステージ７における多条フライトも、第１のステージ５におけるバリアフライト１８も逆流を防止する作用が大きいからである。

本実施の形態に係る射出成形機１は色々な変形が可能である。図３の（Ａ）には第２の実施の形態に係る射出成形機１’が示されている。この射出成形機１’には第１、２のステージ５、７の間にシール構造２０が設けられている点に特徴がある。シール構造２０は、図４の（Ａ）に詳しく示されているように、シール２１と、圧力の調整作用を奏する流動制御機構２３とからなる。シール２１は、スクリュ３の外周面に形成されている所定の溝に摺動自在に嵌合されている。図２の（Ａ）には加熱シリンダ２は示されていないが、このシール２１の外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接して摺動するようになっている。このシール２１において溶融樹脂が流動することが防止され、加熱シリンダ２内が上流側の第１のステージ５と下流側の第２のステージとに液密的に仕切られている。シール構造２０には流動制御機構２３が１個あるいは複数個設けられている。流動制御機構２３は、第１のステージ５と第２のステージ７とを連通するようにスクリュ３内に明けられている連通路２４と、この連通路２４を開閉する弁機構２５とから構成されている。連通路２４は途中の部分がテーパ状に縮径されており、それによってテーパ状の着座面２７が形成されている。この着座面２７に、弁機構２５を構成しているポペット弁２８の頭部２９が着座すると連通路２４が閉鎖されるようになっている。ポペット弁２８は、傘状の頭部２９と軸部３１とから構成されており、軸部３１には複数枚の皿バネ３３、３３、…が設けられている。このように皿バネ３３、３３、…が設けられたポペット弁２８は、有底の穴が開けられているリティナ３４に入れられている。そしてリティナ３４はその外周面に形成されている雄ねじによって連通路２４の内周面に形成されている雌ねじに螺合され、固定されている。従ってポペット弁２８は、皿バネ３３、３３、…によって付勢されて頭部２９が着座面２７に押しつけられ、連通路２４を閉鎖している。このポペット弁２８は、第１の圧縮区間５内の溶融樹脂が所定の圧力になると皿バネ３３、３３、…の付勢に抗して後退する。そうするとリティナ３４に開けられている樹脂路３５によって第１のステージ５と第２のステージ７とが連通して溶融樹脂が第２のステージ７に流動することになる。第１のステージ５と第２のステージ７の圧力が等しいとき、あるいは第２のステージ７の圧力の方が高いときには、ポペット弁２８は着座面２７に着座して連通が遮断されるので、溶融樹脂の逆流は防止されるようになっている。

このシール構造２０は、図４の（Ｂ）に示されているような簡易的な構造のシール構造２０’から構成してもよい。シール構造２０’は、スクリュ３を縮径した縮径部４０と、この縮径部４０に所定の隙間を空けて設けられているシールリング４１とから構成されている。シールリング４１はその外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接していて外周面から溶融樹脂が流動することはない。つまり、このシールリング４１によって加熱シリンダ２内は上流側の第１のステージ５と下流側の第２のステージ７とに液密的に仕切られている。シールリング４１が隙間を空けて嵌合している縮径部４０はその上流側において拡径されてテーパ面４２が形成されており、シールリング４１の上流側の端部もテーパ状に形成されている。スクリュ３において縮径部４０の前方には、シールリング４１が当接する当接部４４が形成されている。スクリュ３を回転して溶融樹脂を先方に送り出しているときは、第１のステージ５の第１の圧縮区間５ａ、５ｂの溶融樹脂の圧力は第２のステージ７の飢餓区間７ａの圧力より確実に大きいので、シールリング４１はスクリュ３に対して前方に移動して当接部４４に押し付けられる。このときシールリング４１のテーパ状の端部はテーパ面４２から離間して、縮径部４０とシールリング４１の内周面との隙間を介して第１、２のステージ５、７が連通して溶融樹脂が下流に流動する。なお、シールリング４１には端面に所定の切欠が形成されており当接部４４に当接しても溶融樹脂の流路が確保されるようになっている。一方、射出時等にはシールリング４１はテーパ面４２に着座して、連通は遮断され溶融樹脂の流動は阻害される。すなわち逆流が防止される。

本実施の形態に係る射出成形機１は他の変形も可能であり、第３の実施の形態に係る射出成形機１’’が図３の（Ｂ）に示されている。この実施の形態においては、第２のステージ７の最上流の箇所に、つまり飢餓区間７ａの上流側であって飢餓区間７ａと隣接した箇所に降圧緩和区間７ｄが設けられている。降圧緩和区間７ｄは、そのフライトは第２のステージ７の他の区間と同様に２条フライトから構成されているが、スクリュ溝が深い深溝部５１、５１と、浅い浅溝部５２、５２が軸方向に少なくとも２カ所以上形成されている。つまり浅溝部５２、５２が軸方向に所定の間隔を空けて２カ所以上形成されている。この浅溝部５２、５２によって絞り作用が生じ、降圧緩和区間５０において樹脂が送られるとき圧力を緩やかに降下させることができる。従って飢餓区間７ａにおいて確実に樹脂圧力を低下させることができる。さらに、浅溝部５２、５２の絞り作用によって、スクリュ３の回転が停止したときには不活性ガスを含んだ溶融樹脂が逆流しようとするのを阻害する効果もある。

本発明の実施の形態に係る射出成形機１、１’、１’’は、これ以外にも色々な変形が可能である。例えば、第２の実施の形態においては、シール構造２０が設けられているが、これを省略してもよい。また射出成形機１、１’、１’’においてダムフライト１８を省略することもできる。ところで、スクリュ３に形成されているシングルフライト１２、バリアフライト１３等について、頂部の形状について特に説明しなかったが、平面状に形成して加熱シリンダ２のボアとのクリアランスが一定になるようにしてもいいし、段状つまりステップ状に形成してクリアランスが変化するようにしてもよい。ところで、本実施の形態においては不活性ガスは注入部９から注入されるが、注入部９は１カ所であるように説明した。この注入部９は加熱シリンダ２に複数箇所設けるようにしてもよい。また加熱シリンダ２において、飢餓区間７ａに対応して樹脂圧力を検出する圧力センサを設けるようにしてもよい。

１射出成形機２加熱シリンダ
３スクリュ５第１のステージ
５ａ供給部５ｂ圧縮部
５ｃ計量部
７第２のステージ７ａ飢餓区間
７ｂ圧縮部７ｃ計量部
７ｄ降圧緩和区間
９不活性ガス注入部１２シングルフライト
１３バリアフライト１４メインフライト
１５サブフライト１８ダムフライト
２０シール構造２１シール
２３流動制御機構２４連通路
２５弁機構２７着座面
２８ポペット弁３３皿バネ
４０縮径部４１シールリング
４２テーパ面４４当接部
５１深溝部５２浅溝部

本発明は上記目的を達成するために、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、第１のステージには樹脂が圧縮される第１の圧縮区間が、第２のステージには樹脂の圧力が低下する飢餓区間と樹脂が圧縮される第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間に不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュ、あるいは射出成形機を対象とする。そして本発明において、スクリュの第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと、該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるダブルフライトであるバリアフライトを設ける。さらに第２のステージには飢餓区間とその下流側において２条以上の多条フライトを設ける。第１、２のステージの間には樹脂の逆流を防止するシール構造を設けてもよい。

かくして、請求項１記載の発明は、上記目的を達成するために、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、前記第１のステージには樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間が、そして前記第２のステージには樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と該飢餓区間の下流において樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、前記スクリュにおいて前記第１の圧縮区間には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成され、前記第２のステージには前記飢餓区間とその下流側において２条以上の多条フライトが設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスクリュにおいて、前記スクリュには前記第１のステージと前記第２のステージの間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のスクリュにおいて、前記スクリュの前記第２のステージにおいて前記飢餓区間の上流側に該飢餓区間に隣接して降圧緩和区間が設けられ、前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュとして構成される。
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載のスクリュを備え、前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機として構成される。

以上のように本発明は、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、第１のステージには樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間が、そして第２のステージには樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と該飢餓区間の下流において樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュとして構成される。このようなスクリュにおいては、一般的にスクリュの回転停止時における不活性ガスの逆流と、樹脂と不活性ガスの混練不足とが問題となる。本発明においては、スクリュにおいて第１の圧縮区間には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成されている。後で詳しく説明するが、バリアフライトにおいて加熱シリンダ内部に薄い溶融樹脂の層からなるシールが形成されることになる。このシールによって１０分間程度であればスクリュの回転を停止しても第１のステージにおける不活性ガスの逆流が実質的に完全に防止される。そして本発明によると、第２のステージには飢餓区間とその下流側において２条以上の多条フライトが設けられている。これによって樹脂と不活性ガスとが効率よく混練されて不活性ガスが均一に樹脂に浸透することが保証される。詳しく説明すると樹脂は不活性ガスが浸透すると粘度が小さくなる。つまり流動性が大きくなる。これによって前方への送り出しに影響が出ることがあるが、本発明においては第２のステージのフライトが飢餓区間とその下流側において多条フライトから構成されているので、前方への送り出しが滑らかになることが保証される。これによって樹脂中に不活性ガスが適切に混練されることになる。さらには多条フライトによって前方への送り出しが滑らかになるので、飢餓区間において確実に樹脂圧力を低下させてこの区間に気相を作り出すことができる。つまり不活性ガスを適切に注入できることになる。これらによって、高品質の発泡成形品が得られることが保証される。ところで多条フライトは逆流防止効果も高い。つまりフライトが多条に構成されているのでシール効果が高く、不活性ガスの浸透により粘度が小さくなっている樹脂であっても第２のステージにおける逆流が防止される。以上をまとめると、本発明では第１のステージのバリアフライトと第２のステージの多条フライトとによって実質的に完全に不活性ガスの逆流が防止されることになる。そして、このように第１、２のステージ全てにおいて不活性ガスの逆流が実質的に完全に防止できるスクリュでありながら、加熱シリンダ内に逆流を防止するための特別な区間を設ける必要がない。つまり加熱シリンダ内には、発泡成形を実施するための最小の構成である、第１の圧縮区間と飢餓区間と第２の圧縮区間だけを設ければよく、スクリュ長を短くでき、射出成形機の機械長を短くすることができる。他の発明によると、スクリュには第１のステージと第２のステージの間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられている。そうすると、１０分間以上の長時間に渡ってスクリュを停止しても不活性ガスは逆流しないという効果が得られる。さらに他の発明によるとスクリュの第２のステージにおいて飢餓区間の上流側に該飢餓区間に隣接して降圧緩和区間が設けられ、降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成されている。そうすると２カ所以上の浅溝部によって絞り作用を受けて第１のステージの高圧の樹脂は緩やかに低下して十分に飢餓区間において低圧になることが保証される。飢餓区間における樹脂圧力が安定するので安定的に不活性ガスを注入できる効果が得られる。

Claims

スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内が第１のステージと第２のステージとに区分され、前記第１のステージには樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間が、そして前記第２のステージには樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間において不活性ガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、
前記スクリュにおいて前記第１の圧縮区間には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成され、前記第２のステージには２条以上の多条フライトが設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
請求項１に記載のスクリュにおいて、前記スクリュには前記第１のステージと前記第２のステージの間に樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられていることを特徴とする発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
請求項１または２に記載のスクリュにおいて、前記スクリュの前記第２のステージにおいて前記飢餓区間の上流側に該飢餓区間に隣接して降圧緩和区間が設けられ、前記降圧緩和区間は、フライト間のスクリュ溝が浅い浅溝部が少なくとも軸方向に２カ所以上形成されていることを特徴とする射出成形機のスクリュ。
請求項１〜３のいずれかに記載のスクリュを備え、前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置に不活性ガスを注入する注入口が設けられていることを特徴とする射出成形機。