JP2022142524A - 発泡成形方法、発泡成形用射出成形機の制御方法及び発泡成形用射出成形機 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡成形を行う際におけるコストの低減を図る。【解決手段】金型１６によって形成されるキャビティ１７に、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒを射出して発泡成形品Ｍを成形する発泡成形方法であって、加熱バレル５０に設けられて溶融樹脂Ｒを射出するノズル部５２を開閉するシャットオフノズル５３を開いた状態で、スクリュ６０を後退させてノズル部５２から加熱バレル５０内に大気Ａを取り込む手順と、シャットオフノズル５３を閉じてスクリュ６０を前進させ、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒに拡散する手順と、シャットオフノズル５３を閉じた状態でスクリュ６０を回転させながら後退させることにより、大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させつつ溶融樹脂Ｒを前側に送る手順と、シャットオフノズル５３を開き、分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒをキャビティ１７へ射出する手順と、を含む。【選択図】図１０

Description

本発明は、発泡成形品を成形する発泡成形方法、発泡成形用射出成形機の制御方法及び発泡成形用射出成形機に関する。

従来より、射出成形機を用いた樹脂の成形の中には、窒素や二酸化炭素を発泡材とした物理発泡と呼ばれる射出発泡成形がある。このような発泡成形は、発泡材を発泡させながら成形を行うことにより、成形品の軽量化や使用材料の低減等の効果を得ることができる。射出成形機を用いて発泡成形を行う際において、溶融樹脂に発泡材を注入する方法としては、例えば、特許文献１～３に示すように、発泡材を加圧して射出成形機の加熱バレルに供給する方法が提案されている。また、他の方法としては、特許文献４、５に示すように、導入速度調整容器やスクリュに飢餓ゾーンを設け、窒素や二酸化炭素等の発泡材が貯蔵されたボンベから、導入速度調整容器を介して可塑化シリンダ内における飢餓ゾーンに発泡材を注入する方法が提案されている。

特許第２６２５５７６号公報 特許第３７８８７５０号公報 特許第４１４４９１６号公報 特許第６５３３００９号公報 特開２０１９－１０４１２５号公報 特開２０１９－１９８９９３号公報

しかしながら、発泡成形を行う際に、発泡成形専用の射出成形機や、高圧ガス発生装置や導入速度調整容器などの装置を用いたり、飢餓ゾーンを有するスクリュを用いたりして発泡成形を行う場合、高額な初期投資費用が発生する。このため、射出成形機を用いて発泡成形を行う場合、コスト面で改善の余地があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることのできる発泡成形方法、発泡成形用射出成形機の制御方法及び発泡成形用射出成形機を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発泡成形方法は、金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、内部にスクリュが配置されて前記溶融樹脂を混練するバレルに設けられて前記溶融樹脂を射出するノズル部を開閉するシャットオフノズルを開いた状態で、前記スクリュを後退させて前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込む手順と、前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、前記シャットオフノズルを開き、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、を含む。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発泡成形方法は、金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、内部で前記溶融樹脂を混練するバレルの内部に配置されるスクリュを後退させ、前記バレルにおける前記スクリュよりも前側に設けられて前記バレル内への大気の供給が可能な状態と前記バレル内へ前記大気の供給が不可の状態との切り替えが可能な供給口を開いて、前記供給口から前記バレル内に前記大気を取り込む手順と、前記スクリュを前進させて前記供給口を閉じ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、前記供給口を閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、を含む。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発泡成形方法は、金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、内部で前記溶融樹脂を混練するバレルの内部に配置されるスクリュを後退させ、前記バレルにおける前記スクリュよりも前側に設けられて前記バレル内への圧縮ガスの供給が可能な状態と前記バレル内へ前記圧縮ガスの供給が不可の状態との切り替えが可能な供給口を開いて、前記供給口から前記バレル内に前記圧縮ガスを取り込む手順と、前記スクリュを前進させて前記供給口を閉じ、前記バレル内に取り込んだ前記圧縮ガスを前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、前記供給口を閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記圧縮ガスを前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、を含む。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発泡成形用射出成形機の制御方法は、金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形用射出成形機の制御方法であって、内部にスクリュが配置されて前記溶融樹脂を混練するバレルに設けられて前記溶融樹脂を射出するノズル部を開閉するシャットオフノズルを開いた状態で、前記スクリュを後退させて前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込む手順と、前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、前記シャットオフノズルを開き、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、を含む。

また、上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る発泡成形用射出成形機は、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂より発泡成形品を成形するキャビティを形成する金型と、内部で前記溶融樹脂を混練するバレルと、前記バレル内に回転可能に配置され、且つ、前記バレル内で回転の軸方向に移動可能なスクリュと、前記バレルに設けられ、前記バレル内の前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出するノズル部と、前記ノズル部を開閉するシャットオフノズルと、前記スクリュと前記シャットオフノズルの動作を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記バレル内の前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する際には、前記シャットオフノズルを開いた状態で前記スクリュを後退させることにより前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込み、前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させることにより、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散し、前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送り、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を、前記シャットオフノズルを開いて前記キャビティへ射出する。

本発明に係る発泡成形方法、発泡成形用射出成形機の制御方法及び発泡成形用射出成形機は、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる、という効果を奏する。

図１は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機の斜視図である。 図２は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機の装置構成を示す要部断面図である。 図３は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機の装置構成を示す要部平面図である。 図４は、図２に示す加熱バレルの詳細図である。 図５は、図４に示すチェックリングの詳細図である。 図６は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。 図７は、加熱バレルを後退させた状態を示す模式図である。 図８は、スクリュを後退させた状態を示す模式図である。 図９は、シャットオフノズルを閉じてスクリュを前進させた状態を示す模式図である。 図１０は、スクリュを回転させながら後退させる状態を示す説明図である。 図１１は、計量工程における加熱バレル内の溶融樹脂の圧力分布についての説明図である。 図１２は、計量を行った溶融樹脂を射出する状態を示す説明図である。 図１３は、溶融樹脂の射出を行う際におけるチェックリングの状態を示す説明図である。 図１４は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機が有する加熱バレルの要部模式図である。 図１５は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。 図１６は、実施形態３に係る発泡成形用射出成形機が有する加熱バレルの要部模式図である。 図１７は、実施形態３に係る発泡成形用射出成形機を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。 図１８は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機の変形例であり、圧縮ガスの供給にボンベを用いる場合の説明図である。 図１９は、発泡成形の実験により得られた発泡成形サンプルの外観図である。

以下に、本開示に係る発泡成形用射出成形機の制御方法及び発泡成形用射出成形機の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能、且つ、容易に想到できるもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１の斜視図である。図２は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１の装置構成を示す要部断面図である。図３は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１の装置構成を示す要部平面図である。なお、以下の説明では、発泡成形用射出成形機１の通常の使用状態における上下方向を、発泡成形用射出成形機１における上下方向Ｚとして説明し、発泡成形用射出成形機１の通常の使用状態における上側を、発泡成形用射出成形機１における上側とし、発泡成形用射出成形機１の通常の使用状態における下側を、発泡成形用射出成形機１における下側として説明する。また、以下の説明では、発泡成形用射出成形機１の長手方向Ｙを、発泡成形用射出成形機１を有する各部においても長手方向Ｙとして説明し、発泡成形用射出成形機１の上下方向Ｚと長手方向Ｙとの双方に直交する方向を、発泡成形用射出成形機１における幅方向Ｘとして説明する。

＜発泡成形用射出成形機１＞
本実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１は、ベース５と、ベース５上に配置された射出装置１０及び型締装置１５等を有して構成されている。また、発泡成形用射出成形機１には、長手方向Ｙにおける中央付近に、発泡成形用射出成形機１の各種情報を表示する表示部１０１と、オペレータが発泡成形用射出成形機１に対して入力操作を行う際に用いる入力部１０２とが配置されている。

ベース５は、長手方向が発泡成形用射出成形機１における長手方向Ｙとなる略直方体の形状で形成されており、ベース５の上面には、第１レール６が配置されている。第１レール６は、ベース５上で幅方向Ｘに離間して２本が配置されており、２本の第１レール６は、いずれもベース５の長手方向に沿って延在して形成されている。射出装置１０は、第１レール６上に、第１レール６の延在方向に沿って移動自在に載置されており、これにより、射出装置１０は、長手方向Ｙに移動自在に配置されている。

型締装置１５は、ベース５上における、長手方向Ｙにおける射出装置１０の一方側に配置されている。型締装置１５は型締機構を備え、型締機構に組み付けられた金型１６（図４参照）を開閉させる。型締装置１５は、サーボモータ駆動方式が好ましいが、油圧駆動方式であってもよい。本実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１は、射出装置１０及び型締装置１５の外側にカバーを有しており、図１は、射出装置１０と型締装置１５とがそれぞれカバーで覆われた状態で図示されている。

＜射出装置１０＞
以下の説明では、長手方向Ｙにおいて射出装置１０に対して型締装置１５が位置する側を前方、或いは前側とし、長手方向Ｙにおいて射出装置１０に対して型締装置１５が位置する側の反対側を後方、或いは後ろ側として説明する。

射出装置１０は、フレーム２０と、加熱バレル５０と、スクリュ６０と、スクリュ６０を回転させる回転機構７０と、スクリュ６０を前後進させる前後進機構８０と、射出装置１０の推進機構４０とを備えている。フレーム２０は、基台２１と、基台２１上に取り付けられた上フレーム３０とを有して形成されている。基台２１は、上下方向Ｚに偏平な枠体になっており、長手方向Ｙにおける両側と幅方向Ｘにおける両側との４箇所に、脚部２４が配置されている。４箇所の脚部２４は、ベース５上に配置される２本の第１レール６上に、第１レール６の延在方向に沿って移動自在に載置されている。これにより、基台２１は、ベース５に対して長手方向Ｙに摺動自在に支持されている。

推進機構４０は、駆動用電動機４１と、ボールねじ機構４３とを有している。駆動用電動機４１は、基台２１における長手方向Ｙの後ろ側に位置する後壁２３に取り付けられている。駆動用電動機４１は、駆動軸が長手方向Ｙに延びる向きで配置され、駆動用電動機４１の駆動軸は、基台２１の後壁２３を貫通して、連結機構４２によりボールねじ機構４３のねじ部４４に連結されている。これにより、ボールねじ機構４３は、駆動用電動機４１の駆動時に、駆動用電動機４１の駆動力が連結機構４２を介して駆動軸から伝達され、伝達された駆動力により回転可能になっている。

ボールねじ機構４３のねじ部４４は、長手方向Ｙに延びて配置されて基台２１の幅方向Ｘにおけるほぼ中央を貫き、長手方向Ｙにおける前側の端部側が、基台２１における長手方向Ｙの前側に位置する前壁２２に回動自在に支持されている。また、ボールねじ機構４３のナット部４５は、基台２１の内側で、ベース５の上面に固定されている。これにより、推進機構４０は、駆動用電動機４１の駆動時に、駆動用電動機４１から伝達される駆動力によってボールねじ機構４３のねじ部４４が回転することにより、ねじ部４４はベース５に固定されるナット部４５に対してねじ部４４の延在方向に相対移動することが可能になっている。従って、推進機構４０は、ねじ部４４が支持される基台２１を、ナット部４５が固定されるベース５に対して長手方向Ｙに相対移動させることができ、基台２１を有するフレーム２０を、ベース５に配置される第１レール６上で、長手方向Ｙに移動させることができる。これにより、推進機構４０は、射出装置１０を長手方向Ｙに移動させることができる。

上フレーム３０は、四角の枠体状に形成され、基台２１の長手方向Ｙにおける前側の端部付近の位置に、支持ピン３３により回動自在に取り付けられている。また、上フレーム３０は、支持ピン３３が配置されている以外の位置で、上フレーム３０を基台２１に固定する固定ねじ３４によって、回動不可の状態で固定される。このため、上フレーム３０は、固定ねじ３４を取り外して固定ねじ３４による固定を解除すると、支持ピン３３を中心にして基台２１に対して回動可能に構成されている。

上フレーム３０は、基台２１への取り付け部から上下方向Ｚにおける上側に立設される前壁３１を有しており、加熱バレル５０は、上フレーム３０の前壁３１に取り付けられている。加熱バレル５０は、前壁３１から長手方向Ｙにおける前側に延び、その先端、即ち、加熱バレル５０の前側の端部には、金型１６（図４参照）に密接するノズル部５２が配置されている。このため、加熱バレル５０は、上下方向Ｚにおけるフレーム２０の上側で、長手方向Ｙにおけるフレーム２０の前側に配置されている。

詳しくは、加熱バレル５０は、略円筒状の形状で形成されると共に、軸心方向が長手方向Ｙに沿った向きで配置されており、バンドヒータ等のヒータ５１（図４参照）が設けられている。これにより、加熱バレル５０は、内部で樹脂材料を溶融可能になっている。つまり、加熱バレル５０は、ヒータ５１によって加熱バレル５０の温度を上昇させることができ、内部で樹脂材料を加熱して溶融し、可塑化材料である溶融樹脂にすることが可能になっている。

スクリュ６０は、加熱バレル５０の内部に配置されており、軸心方向が加熱バレル５０の軸心方向と沿った方向になる螺旋形状を有しており、即ち、スクリュ６０は、外周面に螺旋状の溝を有している。このように、螺旋形状を有して形成されるスクリュ６０は、加熱バレル５０内で、軸心を中心として回転可能になっている。また、スクリュ６０は、加熱バレル５０内で回転の軸方向に移動可能になっている。換言すると、スクリュ６０は、加熱バレル５０内に、加熱バレル５０の形状である円筒の中心軸と、スクリュ６０の回転軸とが略一致して配置されており、且つ、加熱バレル５０の軸方向に移動可能に配置されている。加熱バレル５０内に回転可能に配置されるスクリュ６０は、加熱バレル５０の内部で回転をすることにより、溶融樹脂を混練することが可能になっており、このため、加熱バレル５０は、内部で溶融樹脂の混練が可能なバレルになっている。

加熱バレル５０における上フレーム３０に取り付けられる側の部分の近傍には、ホッパ５５が配置されている。ホッパ５５は、加熱バレル５０内に連通し、原料樹脂となる樹脂材料であるペレット（図示省略）を加熱バレル５０に供給することが可能になっている。

さらに、上フレーム３０には、上フレーム３０の幅方向Ｘにおける両側に位置する側壁３２上に、それぞれ第２レール３５が配置されている。第２レール３５は、長手方向Ｙに延在しており、即ち、加熱バレル５０と略平行に延びて形成されている。

回転機構７０は、長手方向Ｙにおいて加熱バレル５０よりも後ろ側に配置されており、加熱バレル５０の内部に配置されるスクリュ６０を、中心軸周りに回転させることが可能になっている。スクリュ６０を回転させる回転機構７０は、回転機構本体部７１と、駆動用電動機７３と、伝動ベルト７４と、プーリ７５とを有している。このうち、回転機構本体部７１は、幅方向Ｘに延在するステー７２を有しており、ステー７２は、幅方向Ｘにおける２箇所の第２レール３５上に摺動自在に載置されている。これにより、回転機構本体部７１は、ステー７２を介して第２レール３５上に移動可能に載置されている。

駆動用電動機７３は、回転機構本体部７１の上側に配置されている。プーリ７５は、回転機構本体部７１の前方に配置されて軸受７６を介して回転機構本体部７１に対して回転自在に配置されている。また、プーリ７５は、伝動ベルト７４を介して駆動用電動機７３の駆動軸に連結されており、これにより、プーリ７５は、伝動ベルト７４を介して伝達される駆動用電動機７３の駆動力により回転することが可能になっている。このように、駆動用電動機７３から伝達される駆動力により回転可能なプーリ７５は、スクリュ６０に対して同軸に一体に固定されている。換言すると、スクリュ６０は、長手方向Ｙにおける後端側が、プーリ７５に連結されている。これにより、加熱バレル５０内に配置されるスクリュ６０は、駆動用電動機７３からプーリ７５に伝達される駆動力により、プーリ７５と一体に回転することが可能になっている。

長手方向Ｙにおける回転機構本体部７１の後方には、前後進機構８０が配置されている。前後進機構８０は、加熱バレル５０内に配置されるスクリュ６０を、スクリュ６０の軸心方向に移動させることが可能になっている。即ち、スクリュ６０を長手方向Ｙに前進させたり後退させたりすることが可能になっている。詳しくは、前後進機構８０は、駆動用電動機８１と、伝動ベルト８３と、プーリ８４と、ボールねじ機構８６とを有している。このうち、駆動用電動機８１は、上フレーム３０の幅方向Ｘにおける側方に配置されている。また、駆動用電動機８１は、駆動用電動機８１の回転位置を検出するエンコーダ８２を有しており、駆動用電動機８１の駆動軸は、伝動ベルト８３を介してプーリ８４に連結されている。

プーリ８４は、軸受８５により上フレーム３０に回動自在に支持されている。プーリ８４には、ボールねじ機構８６のねじ部８７が一体に連結されている。ボールねじ機構８６のねじ部８７は、スクリュ６０と同軸に配置されており、回転機構本体部７１が有するプーリ７５に対しても、同軸に配置されている。前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８は、略円筒形の形状で形成されており、ボールねじ機構８６のねじ部８７は、当該ナット部８８に螺合している。

長手方向Ｙにおける、前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８と、回転機構７０が有する回転機構本体部７１との間には、ロードセル９０が配置されている。ロードセル９０は、回転機構７０が有する回転機構本体部７１の後ろ側で、前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８の前側に配置されている。

ロードセル９０は、軸方向に加えられた荷重を計測する荷重計測器で、起歪体と起歪体に取り付けられた歪みセンサ（いずれも図示省略）などから構成されている。本実施形態１では、ロードセル９０は、軸方向が長手方向Ｙとなる向きで配置され、且つ、長手方向Ｙに偏平な略円筒形の形状で形成されており、円筒の内径は、前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のねじ部８７の外径よりも大きくなっている。このように形成されるロードセル９０は、長手方向Ｙにおける前側の面は回転機構７０が有する回転機構本体部７１に一体に固定され、長手方向Ｙにおける後ろ側の面は前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８に一体に固定されている。回転機構７０の回転機構本体部７１と、前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８との間に配置されるロードセル９０は、回転機構本体部７１とナット部８８との間で長手方向Ｙに作用する荷重を検出することが可能になっている。

図４は、図２に示す加熱バレル５０の詳細図である。加熱バレル５０は、図４に示すように、略円筒状の形状で形成され、外周面にバンドヒータ等のヒータ５１が配置されている。加熱バレル５０における、長手方向Ｙの前端には、ノズル部５２が設けられている。ノズル部５２は、内径が加熱バレル５０の内径よりも小さな略円筒状の形状で形成され、加熱バレル５０の長手方向Ｙにおける前側に開口して配置されている。このように、加熱バレル５０の前端に設けられるノズル部５２は、加熱バレル５０内の溶融樹脂を、型締装置１５が有する金型１６によって形成されるキャビティ１７へ射出することが可能になっている。

ここで、金型１６について説明すると、金型１６は、固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとを有しており、固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとが組み合わされることにより、溶融樹脂を成形品として成形する１つの金型１６として形成される。固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとのうち、固定金型１６ｆは、長手方向Ｙにおける加熱バレル５０が位置する側に配置され、ノズル部５２に対向している。移動金型１６ｍは、固定金型１６ｆに対して、長手方向Ｙにおける加熱バレル５０が位置する側の反対側に配置されている。型締装置１５は、移動金型１６ｍを長手方向Ｙに移動させることにより、移動金型１６ｍを固定金型１６ｆから離間させたり、移動金型１６ｍを固定金型１６ｆに対して接触させたりすることができる。

固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとを有する金型１６は、固定金型１６ｆに移動金型１６ｍを接触させ、固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとを組み合わせた状態において、固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとの間に空間を有している。金型１６は、固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとを組み合わせた状態において、双方の間に形成される空間が、金型１６において溶融樹脂より成形品を成形するキャビティ１７になっている。固定金型１６ｆには、ノズル部５２に対向する側の面とキャビティ１７とを貫通する孔である貫通口１８が形成されており、加熱バレル５０は、溶融樹脂をノズル部５２から貫通口１８に対して射出することにより、加熱バレル５０内の溶融樹脂をキャビティ１７へ射出することが可能になっている。

加熱バレル５０には、さらに、ノズル部５２を開閉するシャットオフノズル５３が設けられている。シャットオフノズル５３は、開閉部５３ａと、開閉ロッド５３ｂと、アクチュエータ５３ｃとを有している。このうち、開閉部５３ａは、加熱バレル５０の内側におけるノズル部５２の近傍に配置され、長手方向Ｙに移動することにより、ノズル部５２を開閉することが可能になっている。即ち、開閉部５３ａは、加熱バレル５０における内側から、ノズル部５２における加熱バレル５０の内側と外側とを連通する孔を開閉することが可能になっている。

開閉ロッド５３ｂは、開閉部５３ａとアクチュエータ５３ｃとを接続し、アクチュエータ５３ｃから出力される力を開閉部５３ａに伝達することにより、開閉部５３ａを長手方向Ｙに移動させることが可能になっている。

アクチュエータ５３ｃは、シャットオフノズル５３における開閉部５３ａを移動させる力の発生源になっており、加熱バレル５０の外側に配置されている。アクチュエータ５３ｃは、当該アクチュエータ５３ｃで発生した力を、開閉ロッド５３ｂを介して開閉部５３ａに伝達することにより、開閉部５３ａによってノズル部５２を開閉することが可能になっている。アクチュエータ５３ｃは、例えば、ソレノイドや、エアシリンダ、油圧シリンダ等を用いることができ、開閉部５３ａを移動させる力を発生させることができるものであれば、その構成は問わない。

加熱バレル５０内に配置されるスクリュ６０は、スクリュ６０の径方向における外側に突出し、且つ、スクリュ６０の軸心を中心とする螺旋状に形成されるフライト６１を有している。これにより、スクリュ６０は、螺旋状に形成されるフライト６１における隣り合う周回部分同士に間に、螺旋状の溝状の部分を有している。

このように形成されるスクリュ６０には、長手方向Ｙにおける前側の端部付近に、チェックリング６５が配置されている。チェックリング６５は、スクリュ６０における長手方向Ｙの前側の端部付近に形成される溝部６２に配置されている。溝部６２は、溝幅方向がスクリュ６０の軸心方向となり、スクリュ６０の周方向における１周に亘って形成される溝になっている。

図５は、図４に示すチェックリング６５の詳細図である。チェックリング６５は、略円筒状の形状で形成され、軸心がスクリュ６０の軸心に略一致する形態で、スクリュ６０の溝部６２に配置される。略円筒状に形成されるチェックリング６５は、外径が加熱バレル５０の内径と同程度で加熱バレル５０の内径よりも僅かに小さな径になっている。また、チェックリング６５の内径は、スクリュ６０の溝部６２の溝底の径よりも大きな径になっており、チェックリング６５の内周面とスクリュ６０の溝部６２の溝底との間には、空隙が形成されている。また、チェックリング６５の軸心方向における幅は、スクリュ６０の溝部６２の溝幅よりも小さくなっている。このため、チェックリング６５は、溝部６２内で溝幅方向に移動することが可能になっている。

また、スクリュ６０には、溝部６２よりも長手方向Ｙにおける前側の部分と溝部６２内とを連通する連通部６４が形成されている。連通部６４は、溝部６２の溝幅方向における前側の溝壁６３に開口している。

また、発泡成形用射出成形機１は、発泡成形用射出成形機１の各種制御を行う制御部１００を有している。制御部１００は、演算処理を行うＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）と、各種情報を記憶するメモリとして機能するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などを有している。制御部１００の各機能の全部または一部は、ＲＯＭに保持されるアプリケーションプログラムをＲＡＭにロードしてＣＰＵで実行することによって、ＲＡＭやＲＯＭにおけるデータの読み出し及び書き込みを行うことで実現される。

表示部１０１と入力部１０２とは、共に制御部１００に接続されており、表示部１０１は、制御部１００から伝達された情報を表示する。また、入力部１０２は、入力操作された情報を制御部１００に伝達する。また、前後進機構８０の駆動用電動機８１に配置されるエンコーダ８２や、前後進機構８０と回転機構７０との間に配置されるロードセル９０は、制御部１００に接続されており、検出結果を制御部１００に送信することが可能になっている。さらに、射出装置１０が有するヒータ５１や、シャットオフノズル５３のアクチュエータ５３ｃ、回転機構７０の駆動用電動機７３、前後進機構８０の駆動用電動機８１、推進機構４０が有する駆動用電動機４１は、制御部１００に接続されており、制御部１００からの制御信号によって動作する。即ち、制御部１００は、加熱バレル５０と、スクリュ６０と、シャットオフノズル５３との動作を制御することが可能になっている。

＜発泡成形用射出成形機１の作用＞
本実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１は、以上のような構成を含み、以下、その作用について説明する。発泡成形用射出成形機１は、１回の射出・成形動作を１サイクルとして、この射出・成形動作のサイクルを繰り返し実行する。各サイクルは、成形に用いる樹脂材料の射出、及び製品の成形のために複数の工程を含む。各サイクルは、例えば、射出工程、冷却工程、型開工程、取出工程、中間工程、型閉工程、計量工程を含む。

射出工程は、射出装置１０の加熱バレル５０に設けられるノズル部５２を型締装置１５が有する固定金型１６ｆの貫通口１８に押し付け、加熱バレル５０によって溶融された樹脂材料である溶融樹脂を、移動金型１６ｍと固定金型１６ｆとにより形成されるキャビティ１７内に注入する工程である。

冷却工程は、型締装置１５が有する固定金型１６ｆと移動金型１６ｍとにより形成されるキャビティ１７に注入された樹脂材料である成形樹脂の温度が低下して固化し、成形樹脂が成形品となるまで一定の時間待機をする工程である。

型開工程は、型締装置１５が有する固定金型１６ｆと移動金型１６ｍによって成形された成形品を取り出すために、移動金型１６ｍを固定金型１６ｆから離す工程になっている。

取出工程は、成形品を移動金型１６ｍから取り外すために、型締装置１５に備えられる押出部材（図示省略）によって移動金型１６ｍから成形品を押し出す工程になっている。

中間工程は、移動金型１６ｍから押し出された成形品を所定の位置まで移動し、取得する工程である。

型閉工程は、型締装置１５が有する移動金型１６ｍと固定金型１６ｆとを組み合わせ、移動金型１６ｍと固定金型１６ｆとの間に製品形状に対応した空間であるキャビティ１７を形成する工程である。

計量工程は、次のサイクルにおいて射出される溶融樹脂を、射出装置１０が有する加熱バレル５０におけるノズル部５２が位置する端部側に送り、次のサイクルで用いる樹脂材料を準備する工程になっている。計量工程は、型締装置１５において冷却工程が行われている期間に行われる。

発泡成形用射出成形機１で成形品を成形する際には、これらの射出・成形動作のサイクルが繰り返し実行されるが、繰り返し実行されるサイクルにおいて、加熱バレル５０内の樹脂材料を円滑に射出できるように、制御部１００は、ヒータ５１によって加熱バレル５０内を継続的に加熱している。これにより、加熱バレル５０は、ペレットの状態でホッパ５５に投入されてホッパ５５から加熱バレル５０に供給された樹脂材料を、溶融状態で保持している。

制御部１００は、射出・成形動作のサイクル内における各工程の始期または終期を判断しながら制御を行う。各工程の始期または終期を判断するためには、例えば、制御部１００によって発泡成形用射出成形機１を動作させるためのプログラム中において、各工程の最初のステップまたは最終のステップに、予めフラグを規定する。これにより、制御部１００は、発泡成形用射出成形機１を動作させるためのプログラムを実行中に、各工程の始期または終期を判断することができる。即ち、制御部１００は、フラグを規定することにより、各工程のステップの処理前または処理後にフラグを実行したときに、処理が次の工程へ移行したと判断することができる。

また、制御部１００は、工程が移行したときに、表示部１０１に工程の移行を表示させる。即ち、表示部１０１は、発泡成形用射出成形機１の現在の工程を表示する。これにより、オペレータは、表示部１０１を視認することにより、発泡成形用射出成形機１の現在の運転状態を認識することができる。

発泡成形用射出成形機１は、上述した工程を基本の工程とし、これらの工程を繰り返すことにより、溶融樹脂より成形品を成形することが可能になっているが、本実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１は、気泡を含む溶融樹脂より、発泡成形品を成形することが可能になっている。次に、発泡成形品を成形する発泡成形方法について説明する。

＜発泡成形の方法＞
本実施形態１に係る発泡成形方法では、発泡成形品を成形する際には、加熱バレル５０内に大気を取り込み、取り込んだ大気を加熱バレル５０内の溶融樹脂に分散させて気泡にし、さらに、溶融樹脂に圧力を付与することにより、気泡を超臨界流体の状態にする。その後、超臨界流体の状態の気泡が含まれる溶融樹脂を金型１６のキャビティ１７に射出し、溶融樹脂の圧力が低下して気泡が成長することにより、発泡成形が行われ、発泡成形品が成形される。このような発泡成形方法による発泡成形を、発泡成形用射出成形機１を用いて行う際には、推進機構４０による加熱バレル５０の長手方向Ｙにおける移動と、前後進機構８０によるスクリュ６０の長手方向Ｙにおける移動と、シャットオフノズル５３によるノズル部５２の開閉とを切り替えながら行う。

図６は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。図７は、加熱バレル５０を後退させた状態を示す模式図である。実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際には、まず、加熱バレル５０を後退させ、シャットオフノズル５３を開く（ステップＳＴ１１）。詳しくは、加熱バレル５０は、推進機構４０を作動させることによって射出装置１０を長手方向Ｙに移動させ、射出装置１０を後退させることにより、射出装置１０が有する加熱バレル５０を後退させる。推進機構４０によって射出装置１０の移動させる際には、推進機構４０が有する駆動用電動機４１を駆動させ、駆動用電動機４１で発生した駆動力が、連結機構４２を介してボールねじ機構４３のねじ部４４に伝達され、ねじ部４４が回転する。これにより、ねじ部４４は、ベース５に固定されるボールねじ機構４３のナット部４５に対して相対的に長手方向Ｙに移動し、射出装置１０全体が、第１レール６に支持されながら長手方向Ｙに移動する。このように、推進機構４０によって射出装置１０を長手方向Ｙに移動させることにより、射出装置１０が有する加熱バレル５０のノズル部５２を金型１６から僅かに離間させる。

また、シャットオフノズル５３のアクチュエータ５３ｃを作動させてシャットオフノズル５３を開くことにより、ノズル部５２を開いた状態にする。つまり、シャットオフノズル５３のアクチュエータ５３ｃを作動させ、アクチュエータ５３ｃで発生した力を開閉ロッド５３ｂによって加熱バレル５０内の開閉部５３ａに伝達することにより、開閉部５３ａをノズル部５２の孔から離間させてノズル部５２の孔を開放する。これにより、加熱バレル５０の内側を、ノズル部５２の孔を介して加熱バレル５０の外側の雰囲気と連通させる。

図８は、スクリュ６０を後退させた状態を示す模式図である。次に、スクリュ６０を後退させ、加熱バレル５０内に大気を取り込む（ステップＳＴ１２）。つまり、シャットオフノズル５３を開いた状態で、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を長手方向Ｙに移動させることにより、スクリュ６０を後退させる。前後進機構８０によってスクリュ６０を後退させる際には、前後進機構８０が有する駆動用電動機８１を駆動させ、駆動用電動機８１で発生した駆動力が、伝動ベルト８３によってプーリ８４に伝達され、プーリ８４からボールねじ機構８６のねじ部８７に伝達されて、ねじ部８７が回転する。これにより、ボールねじ機構８６のナット部８８が長手方向Ｙに移動し、ナット部８８と共に、ロードセル９０、及び回転機構７０全体が、第２レール３５に支持されながら長手方向Ｙに移動する。これにより、回転機構７０のプーリ７５に連結されるスクリュ６０も、回転機構７０のプーリ７５と共に長手方向Ｙに移動し、スクリュ６０は後退する。

加熱バレル５０内に大気Ａを取り込む際には、このように、スクリュ６０を後退させることにより、ノズル部５２から加熱バレル５０内に、大気Ａ、即ち、加熱バレル５０の周囲に存在する空気を取り込む。詳しくは、スクリュ６０には、加熱バレル５０の内径と同程度の外径で形成されるチェックリング６５が配置されるため、スクリュ６０を後退させた場合、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０よりも前側の部分は、負圧になる。このため、スクリュ６０を後退させた場合には、チェックリング６５よりも前側の部分で発生する負圧により、ノズル部５２から大気Ａが入り込み、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも前側の部分に大気Ａが取り込まれる。

なお、加熱バレル５０内に大気Ａを取り込むためにスクリュ６０を後退させる際におけるスクリュ６０の後退量は、成形を行う発泡成形品において求められる気泡の量に応じて調整するのが好ましい。

図９は、シャットオフノズル５３を閉じてスクリュ６０を前進させた状態を示す模式図である。次に、シャットオフノズル５３を閉じてスクリュ６０を前進させ、また、加熱バレル５０を前進させる（ステップＳＴ１３）。つまり、シャットオフノズル５３のアクチュエータ５３ｃを作動させてシャットオフノズル５３を閉じることによってノズル部５２を閉じた状態で、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を長手方向Ｙに移動させることにより、スクリュ６０を前進させる。これにより、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒに拡散する。詳しくは、発泡成形用射出成形機１で成形品の成形を行う際には、加熱バレル５０内では、樹脂材料を溶融状態で保持しており、このため、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも後ろ側の部分には、溶融樹脂Ｒが貯留されている。

一方、加熱バレル５０内おけるチェックリング６５よりも前側の部分には、大気Ａが取り込まれているため、ノズル部５２を閉じた状態でスクリュ６０を前進させた場合には、チェックリング６５よりも前側の部分に取り込まれた大気Ａは、前進するスクリュ６０により圧縮される。これにより、チェックリング６５よりも前側の部分に取り込まれた大気Ａは、チェックリング６５が配置されている部分を通過して、チェックリング６５よりも後ろ側の部分に流れる。即ち、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも前側に位置する大気Ａは、スクリュ６０に形成される連通部６４を通り、チェックリング６５の内周面とスクリュ６０の溝部６２の溝底との間の空隙を通り、スクリュ６０の溝部６２における後ろ側の溝壁６３とスクリュ６０との間を通って、チェックリング６５よりも後ろ側の部分に流れる。これにより、加熱バレル５０内に取り込まれた大気Ａは、チェックリング６５よりも後ろ側の部分に位置する溶融樹脂Ｒに拡散される。

また、加熱バレル５０は、推進機構４０を作動させることによって射出装置１０を長手方向Ｙに移動させ、射出装置１０を前進させることにより、射出装置１０が有する加熱バレル５０を前進させる。これにより、加熱バレル５０のノズル部５２を金型１６に接触させ、加熱バレル５０のノズル部５２と、固定金型１６ｆに形成される貫通口１８とを連通させる。なお、スクリュ６０の前進の動作と、加熱バレル５０を前進の動作とは、どちらが先に行われてもよく、双方の動作が同時に行われてもよい。

図１０は、スクリュ６０を回転させながら後退させる状態を示す説明図である。次に、スクリュ６０を回転させながら後退させ、取り込んだ大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させる（ステップＳＴ１４）。つまり、シャットオフノズル５３を閉じた状態で、回転機構７０を作動させることによってスクリュ６０を回転させながら、前後進機構８０を作動させることによってスクリュ６０を長手方向Ｙに移動させ、スクリュ６０を後退させる。回転機構７０によってスクリュ６０を回転させる際には、回転機構７０が有する駆動用電動機７３を駆動させ、駆動用電動機７３で発生した駆動力が、伝動ベルト７４によってプーリ７５に伝達され、プーリ７５からスクリュ６０に伝達されることにより、スクリュ６０は回転をする。

このように、回転機構７０によってスクリュ６０を回転させた場合、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒは、スクリュ６０の回転により混練されるため、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも後ろ側に流れて溶融樹脂Ｒに拡散された大気Ａは、溶融樹脂Ｒが混練されることにより、細かい気泡Ｂに分かれる。これにより、加熱バレル５０内で溶融樹脂Ｒに拡散された大気Ａは、気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散される。

また、このようにスクリュ６０を回転させながら後退させる場合におけるスクリュ６０の回転方向は、スクリュ６０が有するフライト６１における隣り合う周回部分同士の間に存在する溶融樹脂Ｒを、スクリュ６０の回転によって長手方向Ｙにおける前側に送ることのできる回転方向になっている。

スクリュ６０が回転することにより前側に送られる溶融樹脂Ｒは、チェックリング６５が配置されている部分を通過して、チェックリング６５よりも前側の部分に送られる。即ち、チェックリング６５よりも後ろ側に位置する溶融樹脂Ｒは、スクリュ６０の溝部６２における後ろ側の溝壁６３とスクリュ６０との間を通り、チェックリング６５の内周面とスクリュ６０の溝部６２の溝底との間の空隙を通り、スクリュ６０に形成される連通部６４を通って、チェックリング６５よりも前側の部分に流れる。これにより、気泡Ｂが分散する溶融樹脂Ｒは、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも前側、即ち、加熱バレル５０におけるノズル部５２が位置する側の端部側である先端側に押し出される。これらのように、スクリュ６０は、回転しながら後退することにより、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させつつ、溶融樹脂Ｒを前側に送る。

加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒを、加熱バレル５０の先端側に送る工程は、発泡成形用射出成形機１における計量工程になっている。計量工程では、金型１６に形成されるキャビティ１７に対して１回の射出工程で射出する分の溶融樹脂Ｒを計量し、溶融樹脂Ｒを加熱バレル５０内における先端側の部分に確保する工程になっている。具体的には、計量工程では、スクリュ６０を後退させる際における移動量、若しくは加熱バレル５０内における長手方向Ｙの位置と、加熱バレル５０内における先端側の部分に送った溶融樹脂Ｒの圧力とに基づいて、溶融樹脂Ｒの計量を行う。

計量工程における制御のうち、スクリュ６０の移動量は、前後進機構８０の駆動用電動機８１が有するエンコーダ８２での検出結果に基づいて取得する。つまり、前後進機構８０は、駆動用電動機８１で発生した駆動力をスクリュ６０に伝達することにより、スクリュ６０を長手方向Ｙに移動させるが、エンコーダ８２は、駆動用電動機８１が有する回転体（図示省略）の回転位置を検出することが可能になっている。このため、制御部１００は、エンコーダ８２で検出する駆動用電動機８１の回転体の回転位置を取得することにより、スクリュ６０の長手方向Ｙにおける位置する取得する。

前後進機構８０の駆動用電動機８１が有するエンコーダ８２は、加熱バレル５０内でのスクリュ６０を長手方向Ｙのおける位置を検出する、スクリュ位置検出部になっている。制御部１００は、計量工程では、前後進機構８０の駆動用電動機８１が有するエンコーダ８２での検出結果に基づいて、スクリュ６０の長手方向Ｙにおける位置を取得することにより、スクリュ６０の後退量を取得する。

また、加熱バレル５０内における先端側の部分に送った溶融樹脂Ｒの圧力の検出は、ロードセル９０の検出結果を用いて行う。ロードセル９０は、加熱バレル５０内において、スクリュ６０により先端側に押し出した溶融樹脂Ｒの圧力である背圧を検出する、背圧検出部として用いられる。

ロードセル９０での溶融樹脂Ｒの背圧の検出について説明すると、スクリュ６０によって加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒを加熱バレル５０内における先端側に押し出す場合、スクリュ６０には、溶融樹脂Ｒを前側に押し出す際の反作用により、長手方向Ｙにおける後ろ側への力が作用する。スクリュ６０に作用した長手方向Ｙの力は、スクリュ６０から回転機構７０のプーリ７５に伝わり、プーリ７５から回転機構本体部７１に伝わることにより、回転機構本体部７１に固定されるロードセル９０に伝達される。

ロードセル９０における回転機構本体部７１に固定される側の面の反対側の面は、前後進機構８０が有するボールねじ機構８６のナット部８８に固定されているため、回転機構７０の回転機構本体部７１からロードセル９０に対して、長手方向Ｙにおける後ろ側への力は、ロードセル９０を長手方向Ｙに圧縮する力として作用する。ロードセル９０は、このようにロードセル９０に作用する力の大きさを検出し、制御部１００に伝達する。制御部１００は、ロードセル９０から送信された力の大きさを、スクリュ６０に対して長手方向Ｙに作用する力として取得する。

制御部１００は、計量工程では、ロードセル９０での検出結果に基づいて、スクリュ６０に対して長手方向Ｙに作用する力の大きさを取得することにより、スクリュ６０によって前側に押し出した溶融樹脂Ｒの背圧を取得する。即ち、計量工程では、制御部１００は、エンコーダ８２での検出結果に基づいてスクリュ６０の長手方向Ｙの位置を取得し、ロードセル９０での検出結果に基づいて溶融樹脂Ｒの背圧を取得することにより、加熱バレル５０におけるノズル部５２が位置する側である先端側に押し出した溶融樹脂Ｒの量を取得し、溶融樹脂Ｒの計量を行う。これにより、計量工程では、１回の射出工程で、加熱バレル５０から型締装置１５が有する金型１６のキャビティ１７に対して射出する分の溶融樹脂Ｒの計量を行う。

計量工程では、このように、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒを、スクリュ６０の回転によって前側に加熱バレル５０内における先端側に押し出すことにより、溶融樹脂Ｒに背圧を発生させるが、溶融樹脂Ｒには、気泡Ｂが含まれている。このため、気泡Ｂにも、スクリュ６０の回転によって溶融樹脂Ｒが押し出されることにより溶融樹脂Ｒに作用する圧力が作用する。

その際に、溶融樹脂Ｒから気泡Ｂに対して作用する圧力により、気泡Ｂに含まれる空気を超臨界状態にする。このため、計量工程における溶融樹脂Ｒの背圧は、気泡Ｂに含まれる空気を超臨界状態にすることができる大きさの圧力に設定し、例えば、背圧は３．７ＭＰａ以上に設定する。即ち、制御部１００は、計量工程において、ロードセル９０での検出結果に基づいて取得する溶融樹脂Ｒの背圧が３．７ＭＰａ以上になるように、回転機構７０と前後進機構８０とを制御する。

図１１は、計量工程における加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒの圧力分布についての説明図である。ここで、加熱バレル５０には、樹脂材料であるペレットがホッパ５５から加熱バレル５０内に継続して供給できるようになっており、加熱バレル５０は、ホッパ５５を介して周囲の大気に開放されている。一方で、計量工程中は、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒは、全体的にスクリュ６０によって長手方向Ｙにおける前側に押されている。このため、溶融樹脂Ｒの圧力は、長手方向Ｙにおけるスクリュ６０の中央付近で最大となり、長手方向Ｙにおける後ろ側、即ち、ホッパ５５が位置する側が、圧力が低くなるものの、長手方向Ｙにおける前側は、圧力が高い状態が確保され、チェックリング６５よりも前側では、設定背圧が確保される。

このように、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒは、スクリュ６０によって、全体的に前側に押されるため、加熱バレル５０内がホッパ５５を介して周囲の大気に開放されている状態であっても、加熱バレル５０内における先端側の部分では、高い圧力が確保される。

図１２は、計量を行った溶融樹脂Ｒを射出する状態を示す説明図である。次に、シャットオフノズル５３を開き、分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒをキャビティ１７へ射出する（ステップＳＴ１５）。即ち、計量工程において加熱バレル５０内で計量を行った溶融樹脂Ｒを、射出工程で、金型１６に形成されるキャビティ１７内へ射出する。溶融樹脂Ｒをキャビティ１７内へ射出する際には、まず、シャットオフノズル５３のアクチュエータ５３ｃを作動させてシャットオフノズル５３を開き、ノズル部５２を開くことにより、ノズル部５２の孔と固定金型１６ｆに形成される貫通口１８とが連通する状態にする。

シャットオフノズル５３を開いたら、前後進機構８０を作動させることにより、スクリュ６０を前進させる。これにより、加熱バレル５０内においてスクリュ６０の前側に位置する溶融樹脂Ｒであり、計量工程において計量を行った溶融樹脂Ｒを、スクリュ６０によってノズル部５２から押し出し、金型１６に形成されるキャビティ１７内へ射出する。

ここで、スクリュ６０には、外径が加熱バレル５０の内径と同程度の大きさのチェックリング６５が配置されているが、チェックリング６５の内周面とスクリュ６０との間には、空隙を有している。このため、計量工程において、スクリュ６０を回転させた際には、チェックリング６５よりも後ろ側に位置する溶融樹脂Ｒは、この空隙と通って、チェックリング６５の前側に押し出される。

これに対し、計量工程で計量を行った溶融樹脂Ｒを射出する際には、チェックリング６５は、長手方向Ｙにおける両側間の溶融樹脂Ｒの移動が不可の状態になる。図１３は、溶融樹脂Ｒの射出を行う際におけるチェックリング６５の状態を示す説明図である。射出工程において、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒをノズル部５２から射出する際には、制御部１００によって前後進機構８０を作動させることにより、スクリュ６０を前進させる。これにより、加熱バレル５０内においてチェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒには、スクリュ６０から、長手方向Ｙにおける前側への押圧力が付与される。スクリュ６０の溝部６２に配置されるチェックリング６５は、長手方向Ｙにおける幅が、スクリュ６０の溝部６２の溝幅よりも小さくなっているため、チェックリング６５は、溝部６２内で溝幅方向に移動することが可能になっている。

また、スクリュ６０が前進することにより、チェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒに対して、前側への押圧力が付与された際には、溶融樹脂Ｒからチェックリング６５に対して、後ろ方向への押圧力が反力として作用する。これにより、チェックリング６５は、スクリュ６０における溝部６２が形成される範囲内において、溝部６２に対して相対的に後方へ移動し、溝部６２の溝幅方向における後ろ側に位置する溝壁６３に、チェックリング６５は当接する。

このため、溝部６２の溝幅方向における後ろ側に位置する溝壁６３とチェックリング６５との間には、隙間が無くなり、溶融樹脂Ｒが通ることが出来なくなる。即ち、チェックリング６５より前側に位置する溶融樹脂Ｒが、スクリュ６０に形成される連通部６４を通って、チェックリング６５の内周面と溝部６２の溝底との間の空隙に流れ込んだ場合でも、その位置から後ろ側へは流れることが出来なくなる。従って、スクリュ６０を前進させることにより、計量工程で計量を行った溶融樹脂Ｒを射出工程で射出する際には、チェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒは、チェックリング６５の後ろ側へ流れることなく、ノズル部５２から押し出される。

その際に、溶融樹脂Ｒには、分散した気泡Ｂが含まれているため、射出工程では、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒを、ノズル部５２から固定金型１６ｆの貫通口１８を介して、金型１６に形成されるキャビティ１７に対して射出する。これにより、キャビティ１７に、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒを充填する。

ここで、計量工程では、溶融樹脂Ｒの背圧を高めながら計量を行うことにより、溶融樹脂Ｒ内の気泡Ｂに含まれる空気は、超臨界状態になっている。一方、溶融樹脂Ｒがキャビティ１７に射出された際におけるキャビティ１７内での溶融樹脂Ｒの圧力は、計量工程におけるチェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒの背圧よりも低くなっている。このため、溶融樹脂Ｒに含まれる気泡Ｂは、キャビティ１７内で成長する。従って、溶融樹脂Ｒが射出されたキャビティ１７内では、発泡成形が行われ、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒは、発泡成形品Ｍとして成形される。

＜実施形態１の効果＞
以上の実施形態１に係る発泡成形方法、発泡成形用射出成形機１の制御方法及び発泡成形用射出成形機１は、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを、気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内に分散させ、分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒをキャビティ１７へ射出している。これにより、発泡成形専用の射出成形機を用いることなく、発泡成形用射出成形機１として既存の射出成形機を用いることができ、高圧ガス発生装置等の装置を用いることなく、発泡成形を行うことができる。この結果、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる。

また、溶融樹脂Ｒ内に分散した気泡Ｂに対して、計量工程で圧力を付与することによって、気泡Ｂに含まれる空気を超臨界流体の状態にするため、発泡成形に用いる気体に、圧力が高い気体を用いたり、気体の圧力を高める装置を用いたりすることなく、溶融樹脂Ｒの計量工程で、気泡Ｂ対して大きな圧力を付与することにより、気泡Ｂに含まれる空気を超臨界流体にすることができる。この結果、コストの増加を抑えつつ、より確実に発泡成形を行うことができる。

［実施形態２］
実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１は、実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１と略同様の構成であるが、加熱バレル５０が供給口５６を備える点に特徴がある。他の構成は実施形態１と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図１４は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１が有する加熱バレル５０の要部模式図である。本実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１は、実施形態１と同様に、加熱バレル５０にシャットオフノズル５３が設けられている。さらに、実施形態２では、加熱バレル５０の長手方向Ｙにおけるスクリュ６０よりも前側に、加熱バレル５０内への大気Ａの供給が可能な供給口５６が設けられている。供給口５６は、加熱バレル５０における、長手方向Ｙにおいてスクリュ６０が配置される位置と、加熱バレル５０におけるシャットオフノズル５３の開閉部５３ａとの間に配置されている。

また、供給口５６には、供給口５６を介して加熱バレル５０の内外を連通させる状態と、加熱バレル５０の内外の連通を閉止する状態とを切り替えるチェックバルブ５７が配置されている。チェックバルブ５７は、加熱バレル５０の内側と外側とを連通する向きで加熱バレル５０に配置され、供給口５６は、チェックバルブ５７の連通方向における加熱バレル５０の内側寄りの端部側に位置して加熱バレル５０内に開口している。一方、チェックバルブ５７の連通方向における加熱バレル５０の外側寄りの端部側には、加熱バレル５０の外の大気をチェックバルブ５７に向けて流すことのできる供給管５８が接続されている。供給管５８におけるチェックバルブ５７に接続される側の反対側の端部は、大気に対して開放されており、供給管５８は、チェックバルブ５７に対して大気を供給することが可能になっている。

チェックバルブ５７は、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力と大気圧との差に基づいて開閉することが可能になっており、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力が大気圧に対して所定の圧力差以上で低い場合にチェックバルブ５７は開き、それ以外の場合はチェックバルブ５７は閉じた状態になる。即ち、チェックバルブ５７は、供給口５６が開口する加熱バレル５０内の雰囲気の圧力が、供給管５８によって供給される加熱バレル５０の外の大気圧に対して、所定の圧力差以上で低い場合に開き、それ以外の場合は、チェックバルブ５７は閉じるように構成されている。これらにより、供給口５６は、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力と大気圧との差に応じて、加熱バレル５０内への大気Ａの供給が可能な状態と、加熱バレル５０内へ大気Ａの供給が不可の状態との切り替えが可能になっている。

＜発泡成形の方法＞
図１５は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際には、まず、シャットオフノズル５３を閉じた状態でスクリュ６０を後退させ、供給口５６を開いて供給口５６から加熱バレル５０内に大気Ａを取り込む（ステップＳＴ２１）。つまり、シャットオフノズル５３を閉じた状態で、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を後退させた場合、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分は、雰囲気の圧力が低下する。これにより、長手方向Ｙにおけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分で加熱バレル５０内に開口する供給口５６に連通するチェックバルブ５７は、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力と大気圧との差によって開いた状態になり、即ち、供給口５６が開いた状態になる。

このように、供給口５６が開いた状態で、さらにスクリュ６０を後退させると、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分の圧力と、チェックバルブ５７及び供給管５８を介して連通する大気圧との差より、加熱バレル５０の周囲の大気Ａが加熱バレル５０内に入り込む。換言すると、シャットオフノズル５３を閉じた状態で、スクリュ６０を後退させることにより、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分が負圧になるため、チェックバルブ５７が開き、加熱バレル５０の周囲の大気Ａが、供給管５８を通じて供給口５６から加熱バレル５０内に流れ込む。この場合、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分の負圧を大きくしてチェックバルブ５７を開かせることができるように、スクリュ６０の回転を停止した状態で、比較的速い速度でスクリュ６０を後退させる。これにより、供給口５６から加熱バレル５０内に大気Ａを取り込む。

次に、スクリュ６０を前進させて供給口５６を閉じる（ステップＳＴ２２）。つまり、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を前進させることにより、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分の圧力を高め、チェックバルブ５７を閉じる。これにより、加熱バレル５０内に開口する供給口５６を閉じる。この状態で、さらにスクリュ６０を前進させることにより、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒに拡散する。

詳しくは、シャットオフノズル５３と供給口５６とが閉じられている状態でスクリュ６０を前進させた場合、スクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分に取り込まれた大気Ａ、即ち、チェックリング６５よりも前側の部分に取り込まれた大気Ａは、前進するスクリュ６０により圧縮される。これにより、チェックリング６５よりも前側の部分に取り込まれた大気Ａは、チェックリング６５が配置されている部分を通過して、チェックリング６５よりも後ろ側の部分に流れる。これにより、供給口５６から加熱バレル５０内に取り込まれた大気Ａは、チェックリング６５よりも後ろ側の部分に位置する溶融樹脂Ｒに拡散される。

次に、スクリュ６０を回転させながら後退させ、取り込んだ大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させる（ステップＳＴ２３）。つまり、供給口５６を閉じた状態で回転機構７０を作動させることによってスクリュ６０を回転させながら、前後進機構８０を作動させることによってスクリュ６０を後退させることにより、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させつつ溶融樹脂Ｒを前側に送り、溶融樹脂Ｒの計量を行う。換言すると、溶融樹脂Ｒの計量工程において、溶融樹脂Ｒを混練させながら前側に送る計量工程でのスクリュ６０の動作により、加熱バレル５０内に取り込んだ大気Ａを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させる。

この場合、スクリュ６０の後退速度は、ステップＳＴ２１において供給口５６から加熱バレル５０内に大気Ａを取り込む場合におけるスクリュ６０の後退速度よりも遅くし、また、スクリュ６０を回転させて溶融樹脂Ｒを前側に送るため、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分は負圧にならず、チェックバルブ５７は開かない。これにより、加熱バレル５０内における、スクリュ６０に設けられるチェックリング６５の前側に送り出した溶融樹脂Ｒの背圧を高めることができ、溶融樹脂Ｒに含まれる気泡Ｂに対して作用する圧力も高めることができる。従って、溶融樹脂Ｒ内の気泡Ｂに含まれている空気を超臨界状態にすることができる。

次に、シャットオフノズル５３を開き、分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒをキャビティ１７へ射出する（ステップＳＴ２４）。即ち、シャットオフノズル５３を開き、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を前進させることにより、計量工程において加熱バレル５０内で計量を行った溶融樹脂Ｒを、射出工程で、金型１６に形成されるキャビティ１７内へ射出する。

この場合、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分は、スクリュ６０を前進させることにより圧力が高くなるため、チェックバルブ５７は開かない。このため、スクリュ６０を前進させることにより圧力が高められた、加熱バレル５０内におけるチェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒは、ノズル部５２から押し出される。これにより、一様に分散した気泡Ｂが含まれる溶融樹脂Ｒは、ノズル部５２から固定金型１６ｆの貫通口１８を介して、金型１６に形成されるキャビティ１７に対して射出され、キャビティ１７には、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒが充填される。

その際に、溶融樹脂Ｒ内の気泡Ｂに含まれる空気は、加熱バレル５０内では超臨界状態になっているが、キャビティ１７内での溶融樹脂Ｒの圧力は、計量工程におけるチェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒの背圧よりも低くなっている。このため、溶融樹脂Ｒに含まれる気泡Ｂは、キャビティ１７内で成長する。従って、溶融樹脂Ｒが射出されたキャビティ１７内では、発泡成形が行われ、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒは、発泡成形品Ｍとして成形される。

＜実施形態２の効果＞
以上の実施形態２に係る発泡成形方法、発泡成形用射出成形機１の制御方法及び発泡成形用射出成形機１は、加熱バレル５０内への大気Ａの供給が可能な状態と加熱バレル５０内へ大気Ａの供給が不可の状態との切り替えが可能な供給口５６を有するため、供給口５６から、加熱バレル５０内に大気Ａを取り込むことができる。これにより、推進機構４０によって射出装置１０を長手方向Ｙに移動させ、加熱バレル５０のノズル部５２を金型１６に対して離間させたり近付けたりする動作を行わせることなく、加熱バレル５０内に大気Ａを取り込むことができる。従って、推進機構４０の動作の頻度を低減することができ、推進機構４０の耐久性を確保することができるため、部品交換の頻度を低減することができる。この結果、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる。

［実施形態３］
実施形態３に係る発泡成形用射出成形機１は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１と略同様の構成であるが、加熱バレル５０内には圧縮ガスが供給される点に特徴がある。他の構成は実施形態２と同様なので、その説明を省略すると共に、同一の符号を付す。

図１６は、実施形態３に係る発泡成形用射出成形機１が有する加熱バレル５０の要部模式図である。本実施形態３に係る発泡成形用射出成形機１は、実施形態２と同様に、加熱バレル５０における、長手方向Ｙにおいてスクリュ６０が配置される位置と、加熱バレル５０におけるシャットオフノズル５３の開閉部５３ａとの間に、供給口５６が設けられている。このように、加熱バレル５０に設けられる供給口５６にはチェックバルブ５７が配置され、チェックバルブ５７の連通方向における加熱バレル５０の外側寄りの端部側には、供給管５８が接続されている。

供給管５８における、チェックバルブ５７に接続される側の反対側の端部には、本実施形態３では、コンプレッサ１１０が接続されている。コンプレッサ１１０は、大気を吸引し、吸引した大気を圧縮して圧縮ガスＣとして供給管５８に対して供給することが可能になっている。このため、供給管５８は、コンプレッサ１１０から供給された圧縮ガスＣを、チェックバルブ５７に対して供給することが可能になっている。なお、コンプレッサ１１０から供給される圧縮ガスＣは、圧力が１ＭＰａ未満になっている。

チェックバルブ５７は、供給口５６が開口する加熱バレル５０内の雰囲気の圧力が、供給管５８によって供給される圧縮ガスＣの圧力に対して、所定の圧力差以上で低い場合に開き、それ以外の場合は、チェックバルブ５７は閉じるように構成されている。従って、供給口５６は、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力と圧縮ガスＣの圧力との差に応じて、加熱バレル５０内への圧縮ガスＣの供給が可能な状態と、加熱バレル５０内へ圧縮ガスＣの供給が不可の状態との切り替えが可能になっている。

＜発泡成形の方法＞
図１７は、実施形態３に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際における手順を示すフロー図である。実施形態３に係る発泡成形用射出成形機１を用いて発泡成形を行う際には、シャットオフノズル５３を閉じた状態でスクリュ６０を後退させ、供給口５６を開いて供給口５６から加熱バレル５０内に圧縮ガスＣを取り込む（ステップＳＴ３１）。つまり、シャットオフノズル５３を閉じた状態で、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を後退させることにより、チェックバルブ５７は、加熱バレル５０内の雰囲気の圧力と、コンプレッサ１１０から供給される圧縮ガスＣの圧力との差によって開いた状態になり、即ち、供給口５６が開いた状態になる。

これにより、供給管５８を介してコンプレッサ１１０から加熱バレル５０に対して供給される圧縮ガスＣは、供給口５６から加熱バレル５０内に入り込む。即ち、シャットオフノズル５３を閉じた状態で、スクリュ６０の回転が停止した状態でスクリュ６０を後退させることにより、供給口５６から加熱バレル５０内に圧縮ガスＣを取り込む。

次に、スクリュ６０を前進させて供給口５６を閉じる（ステップＳＴ３２）。つまり、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を前進させることにより、加熱バレル５０内におけるスクリュ６０とシャットオフノズル５３との間の部分の圧力を高め、チェックバルブ５７を閉じる。これにより、加熱バレル５０内に開口する供給口５６を閉じる。この状態で、さらにスクリュ６０を前進させることにより、チェックリング６５よりも前側の部分に取り込まれた圧縮ガスＣを圧縮し、当該圧縮ガスＣを、チェックリング６５が配置されている部分を通過させてチェックリング６５よりも後ろ側の部分に流す。これにより、加熱バレル５０内に取り込んだ圧縮ガスＣを、加熱バレル５０内の溶融樹脂Ｒに拡散する。

次に、スクリュ６０を回転させながら後退させ、取り込んだ圧縮ガスＣを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させる（ステップＳＴ３３）。つまり、供給口５６を閉じた状態で回転機構７０を作動させることによってスクリュ６０を回転させながら、前後進機構８０を作動させることによってスクリュ６０を後退させることにより、加熱バレル５０内に取り込んだ圧縮ガスＣを気泡Ｂとして溶融樹脂Ｒ内で分散させつつ溶融樹脂Ｒを前側に送り、溶融樹脂Ｒの計量を行う。溶融樹脂Ｒの計量を行う計量工程では、スクリュ６０に設けられるチェックリング６５の前側に送り出した溶融樹脂Ｒの背圧を高めながら計量を行うので、溶融樹脂Ｒに含まれる気泡Ｂに対して作用する圧力も高めることができる。従って、溶融樹脂Ｒ内の気泡Ｂに含まれている圧縮ガスＣ、即ち、空気を、超臨界状態にすることができる。

次に、シャットオフノズル５３を開き、分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒをキャビティ１７へ射出する（ステップＳＴ３４）。即ち、シャットオフノズル５３を開き、前後進機構８０を作動させてスクリュ６０を前進させることにより、計量工程において加熱バレル５０内で計量を行った溶融樹脂Ｒを、射出工程で、金型１６に形成されるキャビティ１７内へ射出する。これにより、キャビティ１７には、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒが充填される。その際に、溶融樹脂Ｒ内の気泡Ｂに含まれる圧縮ガスＣは、加熱バレル５０内では超臨界状態になっているが、キャビティ１７内での溶融樹脂Ｒの圧力は、計量工程におけるチェックリング６５よりも前側に位置する溶融樹脂Ｒの背圧よりも低くなっている。このため、溶融樹脂Ｒが射出されたキャビティ１７内では、気泡Ｂが成長することにより発泡成形が行われ、一様に分散した気泡Ｂを含む溶融樹脂Ｒは、発泡成形品Ｍとして成形される。

＜実施形態３の効果＞
以上の実施形態３に係る発泡成形方法、発泡成形用射出成形機１の制御方法及び発泡成形用射出成形機１は、圧力が高められた圧縮ガスＣを供給口５６から加熱バレル５０内に取り込むため、発泡成形を行うために加熱バレル５０内に取り込む気体の量を増加させることができる。このため、加熱バレル５０内に取り込んだ圧縮ガスＣを、溶融樹脂Ｒ内で気泡Ｂとして分散した際に、より多くの気泡Ｂを、溶融樹脂Ｒ内で分散させることができる。従って、推進機構４０の動作の頻度を低減して推進機構４０の耐久性を確保しつつ、より容易に発泡成形を行うことができる。この結果、発泡成形をより容易に行いつつ、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる。

また、圧縮ガスＣは、圧力が１ＭＰａ未満であるため、発泡成形用射出成形機１において圧縮ガスＣが流れる部分の強度を大幅に増加させることなく、圧縮ガスＣを用いて溶融樹脂Ｒ内に多くの気泡Ｂを分散させることができる。この結果、発泡成形をより容易に行いつつ、より確実に発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる。

また、圧縮ガスＣの圧力を１ＭＰａ未満とすることにより、高圧ガスを使用する際に必要な設備申請等の手続きを行うことなく、圧縮ガスＣを使用することができる。これにより、圧縮ガスＣを使用する際におけるコストを、より確実に抑えることができ、より確実に発泡成形を行う際におけるコストの低減を図ることができる。

［変形例］
なお、上述した実施形態２では、加熱バレル５０内への圧縮ガスＣの供給源として、コンプレッサ１１０を用いているが、圧縮ガスＣの供給源には、コンプレッサ１１０以外を用いてもよい。図１８は、実施形態２に係る発泡成形用射出成形機１の変形例であり、圧縮ガスＣの供給にボンベ１２０を用いる場合の説明図である。加熱バレル５０内への圧縮ガスＣの供給源には、例えば、図１８に示すように、圧縮ガスＣが貯蔵されたボンベ１２０を用いてもよい。この場合、圧縮ガスＣには、窒素ガス等の不活性ガスを使用し、ボンベ１２０は、窒素ガス等の不活性ガスが貯蔵されたボンベ１２０を用いるのが好ましい。

このように、加熱バレル５０内への圧縮ガスＣの供給源に、圧縮ガスＣが貯蔵されたボンベ１２０を用いることにより、圧縮ガスＣの供給源としてコンプレッサ１１０を使用する場合のように、コンプレッサ１１０を作動させるための電源等のエネルギー源が不要になる。これにより、発泡成形用射出成形機１の設置場所の設備に関わらず、加熱バレル５０内へ容易に圧縮ガスＣを供給することができる。この結果、発泡成形を行う際におけるコストの低減を図りつつ、より容易に発泡成形を行うことができる。

＜発泡成形方法の実験＞
発明者らは、実施形態１に係る発泡成形方法を用いた発泡成形についての実験を行った。次に、発泡成形の実験について説明する。発泡成形の実験は、実施形態１に係る発泡成形方法を用いた発泡成形と、発泡成形を行わない標準成形とで、それぞれサンプルを成形することにより行った。図１９は、発泡成形の実験により得られた発泡成形サンプルの外観図である。図１９は、発泡成形の実験により得られた発泡成形サンプルの写真になっている。図１９に示される２つのサンプルのうち、左側が、実施形態１に係る発泡成形方法を用いた発泡成形によって得られたサンプルである発泡成形サンプル２００になっており、右側が、発泡成形を行わない標準成形によって得られたサンプルである標準成形サンプル２１０になっている。

発泡成形サンプル２００と標準成形サンプル２１０とは、いずれも長さ１００ｍｍ、幅７５ｍｍ、厚み４ｍｍの板形状になっており、成形に用いる金型は、比較的厚み寸法が大きい厚肉金型を使用して成形した。溶融樹脂を充填するゲート（実施形態１に係る発泡成形用射出成形機１における固定金型１６ｆの貫通口１８）は、サンプルの中央に配置している。成形に使用した成形機は、発泡成形サンプル２００を成形した発泡成形用射出成形機１と、標準成形サンプル２１０を成形した射出成形機とのいずれも、スクリュ直径が３６ｍｍ、型締装置の型締力が９８０ｋＮで、シャットオフノズルを付属していること以外は、標準的な射出成形機の仕様になっている。

成形品の材料となる樹脂にはポリプロピレンを使用し、計量工程における計量時のスクリュストローク設定は３６ｍｍ、背圧設定は１０ＭＰａ、充填速度は２５ｍｍ／ｓである。また、発泡成形における発泡の効果を確認するために、金型への溶融樹脂の充填後の保圧設定は、０ＭＰａとして保圧未使用とした。実施形態１に係る発泡成形方法を用いた発泡成形においては、シャットオフノズルを開いた状態でスクリュを１４４ｍｍ後退させ、ノズル部から加熱バレル内に空気を吸い込んだ後に、スクリュを長手方向Ｙに移動させたり回転させたりすることにより、加熱バレル内に取り込んだ空気を溶融樹脂内に拡散させた。

発泡成形サンプル２００と標準成形サンプル２１０とは、いずれも厚さが４ｍｍであり、比較的厚肉であるため、図１９に示すように、標準成形サンプル２１０では、全面に成形不良であるヒケ２１１が発生しているのに対し、発泡成形サンプル２００では、ヒケが発生していない。これにより、実施形態に係る発泡成形方法を用いて発泡成形を行った場合でも、厚肉成形においてもヒケの抑制効果を確認でき、有効的な発泡成形を行うことが出来ることが分かった。

１…発泡成形用射出成形機、５…ベース、６…第１レール、１０…射出装置、１５…型締装置、１６…金型、１６ｆ…固定金型、１６ｍ…移動金型、１７…キャビティ、１８…貫通口、２０…フレーム、２１…基台、２２…前壁、２３…後壁、２４…脚部、３０…上フレーム、３１…前壁、３２…側壁、３３…支持ピン、３４…固定ねじ、３５…第２レール、４０…推進機構、４１…駆動用電動機、４２…連結機構、４３…ボールねじ機構、４４…ねじ部、４５…ナット部、５０…加熱バレル、５１…ヒータ、５２…ノズル部、５３…シャットオフノズル、５３ａ…開閉部、５３ｂ…開閉ロッド、５３ｃ…アクチュエータ、５５…ホッパ、５６…供給口、５７…チェックバルブ、５８…供給管、６０…スクリュ、６１…フライト、６２…溝部、６３…溝壁、６４…連通部、６５…チェックリング、７０…回転機構、７１…回転機構本体部、７２…ステー、７３…駆動用電動機、７４…伝動ベルト、７５…プーリ、７６…軸受、８０…前後進機構、８１…駆動用電動機、８２…エンコーダ、８３…伝動ベルト、８４…プーリ、８５…軸受、８６…ボールねじ機構、８７…ねじ部、８８…ナット部、９０…ロードセル、１００…制御部、１０１…表示部、１０２…入力部、１１０…コンプレッサ、１２０…ボンベ、２００…発泡成形サンプル、２１０…標準成形サンプル、２１１…ヒケ、Ｒ…溶融樹脂、Ａ…大気、Ｂ…気泡、Ｃ…圧縮ガス、Ｍ…発泡成形品

Claims (6)

1. 金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、
   内部にスクリュが配置されて前記溶融樹脂を混練するバレルに設けられて前記溶融樹脂を射出するノズル部を開閉するシャットオフノズルを開いた状態で、前記スクリュを後退させて前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込む手順と、
   前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、
   前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、
   前記シャットオフノズルを開き、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、
   を含むことを特徴とする発泡成形方法。
2. 金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、
   内部で前記溶融樹脂を混練するバレルの内部に配置されるスクリュを後退させ、前記バレルにおける前記スクリュよりも前側に設けられて前記バレル内への大気の供給が可能な状態と前記バレル内へ前記大気の供給が不可の状態との切り替えが可能な供給口を開いて、前記供給口から前記バレル内に前記大気を取り込む手順と、
   前記スクリュを前進させて前記供給口を閉じ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、
   前記供給口を閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、
   分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、
   を含むことを特徴とする発泡成形方法。
3. 金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形方法であって、
   内部で前記溶融樹脂を混練するバレルの内部に配置されるスクリュを後退させ、前記バレルにおける前記スクリュよりも前側に設けられて前記バレル内への圧縮ガスの供給が可能な状態と前記バレル内へ前記圧縮ガスの供給が不可の状態との切り替えが可能な供給口を開いて、前記供給口から前記バレル内に前記圧縮ガスを取り込む手順と、
   前記スクリュを前進させて前記供給口を閉じ、前記バレル内に取り込んだ前記圧縮ガスを前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、
   前記供給口を閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記圧縮ガスを前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、
   分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、
   を含むことを特徴とする発泡成形方法。
4. 前記圧縮ガスは、圧力が１ＭＰａ未満である請求項３に記載の発泡成形方法。
5. 金型によって形成されるキャビティに、一様に分散した気泡を含む溶融樹脂を射出して発泡成形品を成形する発泡成形用射出成形機の制御方法であって、
   内部にスクリュが配置されて前記溶融樹脂を混練するバレルに設けられて前記溶融樹脂を射出するノズル部を開閉するシャットオフノズルを開いた状態で、前記スクリュを後退させて前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込む手順と、
   前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させ、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散する手順と、
   前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送る手順と、
   前記シャットオフノズルを開き、分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する手順と、
   を含むことを特徴とする発泡成形用射出成形機の制御方法。
6. 一様に分散した気泡を含む溶融樹脂より発泡成形品を成形するキャビティを形成する金型と、
   内部で前記溶融樹脂を混練するバレルと、
   前記バレル内に回転可能に配置され、且つ、前記バレル内で回転の軸方向に移動可能なスクリュと、
   前記バレルに設けられ、前記バレル内の前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出するノズル部と、
   前記ノズル部を開閉するシャットオフノズルと、
   前記スクリュと前記シャットオフノズルの動作を制御する制御部と、
   を備え、
   前記制御部は、
   前記バレル内の前記溶融樹脂を前記キャビティへ射出する際には、
   前記シャットオフノズルを開いた状態で前記スクリュを後退させることにより前記ノズル部から前記バレル内に大気を取り込み、
   前記シャットオフノズルを閉じて前記スクリュを前進させることにより、前記バレル内に取り込んだ前記大気を前記バレル内の前記溶融樹脂に拡散し、
   前記シャットオフノズルを閉じた状態で前記スクリュを回転させながら後退させることにより、前記大気を前記気泡として前記溶融樹脂内で分散させつつ前記溶融樹脂を前側に送り、
   分散した前記気泡を含む前記溶融樹脂を、前記シャットオフノズルを開いて前記キャビティへ射出することを特徴とする発泡成形用射出成形機。

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