JP3285830B2

JP3285830B2 - 熱可塑性樹脂成形品の製造方法およびこの製造方法に用いる熱可塑性樹脂成形品の製造装置

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Publication number: JP3285830B2
Application number: JP30412198A
Authority: JP
Inventors: 浩次原田; 斉河内
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-10-26
Filing date: 1998-10-26
Publication date: 2002-05-27
Anticipated expiration: 2018-10-26
Also published as: JP2000127194A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂、特
に、溶融粘度が高くて溶融成形が困難な樹脂、熱分解し
やすい樹脂、低沸点の添加剤もしくは熱分解しやすい添
加剤等を含む樹脂などの樹脂材料を用いた成形品の製造
方法およびこの製造方法に用いる熱可塑性樹脂成形品の
製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の中には、溶融粘度が高く
て溶融成形が困難な樹脂や、分解しやすい樹脂、低沸点
の添加剤もしくは熱分解しやすい添加剤を有する樹脂な
ど、成形が困難な樹脂材料（以下、「難成形樹脂」と記
す）がある。

【０００３】たとえば、粘度が高く溶融成形が困難な樹
脂としては、超高分子量ポリエチレン、超高重合度ポリ
塩化ビニル、高塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリテトラフ
ルオロエチレン、ポリイミド等が挙げられる。

【０００４】熱分解しやすい樹脂としては、ポリ乳酸、
ポリヒドロキシブチレート等の生分解生樹脂、高塩素化
度ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル等が挙げられ
る。

【０００５】たとえば、従来、難成形樹脂のうち、溶融
粘度が高く溶融成形が困難な樹脂から成形品を成形する
には、次のような方法が採られている。

【０００６】（１）コンプレッション（圧縮）成形ある
いはラム押出成形などにより、板状あるいは棒状の成形
品を作成し、この成形品を切削などの切り出し加工によ
り所望の製品に賦形する方法。

【０００７】（２）難成形樹脂を有機溶媒に溶解し、キ
ャスティング（注型）法により、フィルム化またはシー
ト化する方法。

【０００８】（３）難成形樹脂に有機溶媒を加えて得ら
れる分散物または混合物を加熱溶融した後賦形し、賦形
後に有機溶媒を揮散させる方法（特公平４−４７６０８
号公報等参照）。

【０００９】しかしながら、上記（１）の方法は、生産
性が極めて悪いという欠点がある。また、（２）、
（３）の方法では、得られる成形品の物性の低下を防止
するため、成形後に加熱して溶媒を揮散させなければな
らないが、完全に溶媒を揮散させるのに大掛かりな装置
が必要であるとともに、成形時間もかかり生産性が悪い
上、そのまま溶媒を揮散させたのでは環境汚染を招く恐
れがある。したがって、溶媒の回収を行わなければなら
ず、回収設備等の設備コストが嵩むと言う問題がある。

【００１０】そこで、有機溶媒に代えて環境汚染を招く
恐れのない二酸化炭素ガス（以下、「炭酸ガス」と記
す）などの常温・常圧で気体状態のガス（以下、「ガ
ス」とのみ記す。）を常圧または高圧状態で熱可塑性樹
脂に含浸させ、微細な独立セル構造の発泡体を射出成形
する方法が、すでに提案されている（特開平８−８５１
２８号公報参照）。

【００１１】すなわち、上記方法は、射出成形装置のホ
ッパとスクリュ内蔵シリンダとの間に気密容器である一
つの耐圧チャンバを設け、まず、ペレット形状の原料熱
可塑性樹脂（以下、「原料樹脂」と記す）をホッパから
室温状態に保った耐圧チャンバに供給し、この耐圧チャ
ンバ内で原料樹脂にガスを常圧でまたは高圧状態で含浸
させて易可塑化状態のガス含浸樹脂とする。つぎに、こ
のガス含浸樹脂を可塑化装置としての射出成形機に供給
し、射出成形機内で混練して可塑化したのち、得られた
可塑化樹脂を金型に射出して発泡成形品を得るようにな
っている。

【００１２】

【本発明が解決しようとする課題】ところで、熱可塑性
樹脂へのガスの含浸量は、図９および図１０に示すごと
く、圧力と時間に依存する。そこで、一定量のガスを樹
脂に含浸するためには、１）一定圧力に耐圧チャンバ内
を保つ、２）飽和含浸量に必要な時間以上、耐圧チャン
バ内に樹脂を放置しておく必要がある。また、上記１）
の要件を満たすためには、耐圧チャンバの空間を成形機
から遮断された密閉状態にする必要がある。

【００１３】したがって、上記方法の場合、所定量のガ
ス含浸樹脂が耐圧チャンバから射出成形機に供給された
後でないと、つぎのガス含浸工程を実施することができ
ないと言う問題がある。

【００１４】すなわち、連続的に成形を行うために、ガ
ス含浸と成形機への樹脂の供給を同時に行った場合（常
に耐圧チャンバと成形機とを接続している場合）は、成
形機からのガス漏れにより圧力が安定しない。また、初
期に成形機に供給される樹脂は、十分なガス含浸時間が
確保されないため、ガス含浸量が少なく、難成形樹脂の
粘度低下が不十分で成形不良を生じたり、ガス含浸量が
非常に少ない場合は全く成形ができないなどの問題を引
き起こす恐れが生じたりする。特に、発泡体を成形する
場合、製品毎に発泡倍率が異なるなどの問題を引き起こ
す恐れが生じてしまう。

【００１５】したがって、上記の方法では、結果として
樹脂溶解過程と成形過程とを時間的に分解したバッチ方
式とせざるを得ない。

【００１６】因みに、原料樹脂として、粘度平均分子量
が１００万以上の超高分子量ポリエチレンのペレット
（サイズφ４mm×２．３mm）に常温（２０℃）、ガス圧
１０．０ＭＰａで炭酸ガスを含浸させたところ、飽和含
浸量に達するまでの時間（以下、「飽和含浸時間」と記
す）は、１９６０分であった。従って、この１９６０分
間は、射出成形機への樹脂の供給を一旦停止しなければ
ならなかった。

【００１７】本発明は、このような事情に鑑みて、難成
形樹脂であっても、効率よく成形品を製造することがで
きる熱可塑性樹脂成形品の製造方法およびこの製造方法
に用いる熱可塑性樹脂成形品の製造装置を提供すること
を目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１にかかる熱可塑性樹脂成形品の製
造方法（以下、「請求項１の製造方法」と記す）は、常
温・常圧で気体状態のガスを、気密容器に充填し気密容
器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所定のガス含浸量
のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、ガス含浸工程で
得られたガス含浸樹脂を供給路を介して気密容器に接続
された可塑化装置へ供給する樹脂供給工程と、供給され
たガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化したのち、得ら
れた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形状の成形品を得
る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形品の製造方法に
おいて、複数の気密容器を供給路に並列に可塑化装置に
接続し、１つの気密容器からガス含浸樹脂を可塑化装置
へ供給すると同時に、他の気密容器でガス含浸工程を実
施し、１つの気密容器からのガス含浸樹脂の供給が規定
量に達すると、ガス含浸工程が終了した他の気密容器か
らのガス含浸樹脂の供給に切り替えるとともに、供給の
終わった気密容器に順次新しい原料熱可塑性樹脂を充填
してガス含浸工程を実施するようにした。

【００１９】本発明の請求項２にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項２の製造方法」と記
す）は、常温・常圧で気体状態のガスを、気密容器に充
填し気密容器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所定の
ガス含浸量のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、ガス
含浸工程で得られたガス含浸樹脂を供給路を介して気密
容器に接続された可塑化装置へ供給する樹脂供給工程
と、供給されたガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化し
たのち、得られた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形状
の成形品を得る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形品
の製造方法において、複数の気密容器を直列に接続する
とともに、供給路を介して最も下手の気密容器を可塑化
装置に接続し、最も下手の気密容器中のガス含浸樹脂が
可塑化装置に供給されている間に、上手側の他の気密容
器によってガス含浸工程を実施し、最も下手の気密容器
中のガス含浸樹脂が規定量供給されると、前記供給路を
遮断し、上手側の気密容器で予めガス含浸されたガス含
浸樹脂を順次下手側の気密容器に移し替えたのち、再び
最も下手の気密容器中のガス含浸樹脂を可塑化装置に供
給を開始するようにした。

【００２０】本発明の請求項３にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項３の製造方法」と記
す）は、常温・常圧で気体状態のガスを、気密容器に充
填し気密容器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所定の
ガス含浸量のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、ガス
含浸工程で得られたガス含浸樹脂を供給路を介して気密
容器に接続された可塑化装置へ供給する樹脂供給工程
と、供給されたガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化し
たのち、得られた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形状
の成形品を得る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形品
の製造方法において、ガス含浸工程時に気密容器中の原
料熱可塑性樹脂を、室温を越え、原料熱可塑性樹脂の溶
融温度未満の温度に加熱するようにした。

【００２１】本発明の請求項４にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項４の製造方法」と記
す）は、請求項１ないし請求項３のいずれかの製造方法
の構成に加えて、ガス含浸工程時に、ガスを気密容器内
で高圧状態にしておくようにした。

【００２２】本発明の請求項５にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項５の製造方法」と記
す）は、請求項１ないし請求項４のいずれか製造方法の
構成に加えて、可塑化装置が射出成形機であって、射出
成形機の計量完了時に供給路を閉じるようにした。

【００２３】本発明の請求項６にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項６の製造方法」と記
す）は、請求項１、請求項４、および請求項５のいずれ
かの製造方法の構成に加えて、可塑化装置が射出成形機
であって、Ｌ≧Ｌ_m／（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂〔但し、
Ｌは気密容器からのガス含浸樹脂の１回の供給量、Ｌ_m
は成形品の容量、Ｎは気密容器の数、ｔ₁は気密容器で
のガスの飽和含浸に要する時間、ｔ₂は１回の成形に要
する時間である。〕の式を満足する同容量のＮ個の気密
容器を用いるようにした。

【００２４】本発明の請求項７にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項７の製造方法」と記
す）は、請求項１または請求項４の製造方法の構成に加
えて、成形装置が押出成形機であって、Ｌ≧Ｍ／（Ｎ−
１）×ｔ₁／３６００〔但し、Ｌは気密容器からのガス
含浸樹脂の１回の供給量、Ｎは気密容器の数、ｔ₁は気
密容器でのガスの飽和含浸に要する時間、Ｍは押出成形
機の単位時間あたりの押出量である。〕の式を満足する
同容量のＮ個の気密容器を用いるようにした。

【００２５】本発明の請求項８にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項８の製造方法」と記
す）は、請求項１，請求項２，請求項４、請求項５、請
求項６および請求項７のいずれかの製造方法の構成に加
えて、ガス含浸工程時に気密容器中の原料熱可塑性樹脂
を室温を越え、原料熱可塑性樹脂の溶融温度未満の温度
まで加熱するようにした。

【００２６】本発明の請求項９にかかる熱可塑性樹脂成
形品の製造方法（以下、「請求項９の製造方法」と記
す）は、請求項３または請求項８の製造方法の構成に加
えて、気密容器にジャケットを設け、このジャケット内
に加熱媒体を供給して気密容器中の原料熱可塑性樹脂を
加熱するようにした。

【００２７】本発明の請求項１０にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造方法（以下、「請求項１０の製造方法」と
記す）は、請求項３または請求項８の製造方法の構成に
加えて、気密容器にヒータを設け、このヒータによって
気密容器中の原料熱可塑性樹脂を加熱するようにした。

【００２８】本発明の請求項１１にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造方法（以下、「請求項１１の製造方法」と
記す）は、請求項１なしい請求項６および請求項８〜請
求項１０のいずれかの製造方法の構成に加えて、可塑化
装置が射出成形機であって、計量完了時から射出完了ま
での間、気密容器から射出成形機へのガス含浸樹脂の供
給路を閉鎖し、射出完了時から計量完了までの間、気密
容器から射出成形機へのガス含浸樹脂の供給路を開放状
態にするようにした。

【００２９】一方、本発明の請求項１２にかかる熱可塑
性樹脂成形品の製造装置（以下、「請求項１２の製造装
置」と記す）は、原料熱可塑性樹脂と常温常圧でガス状
態のガスとを一旦貯留し、ガスを原料熱可塑性樹脂に含
浸可能な気密容器と、この気密容器に供給路を介して接
続されて気密容器から供給された樹脂を可塑化する可塑
化装置と、この可塑化装置から供給される可塑化装置で
可塑化された可塑化樹脂を所望の形状に賦形する金型と
を備える熱可塑性樹脂成形品の製造装置において、前記
気密容器を複数個有し、これらの気密容器が、前記供給
路に並列に接続されているとともに、供給路との連通状
態を個々に遮断可能なバルブを備えている構成とした。

【００３０】本発明の請求項１３にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項１３の製造装置」と
記す）は、請求項１２の製造装置の構成に加えて、ガス
含浸済みのガス含浸樹脂が１つの気密容器から可塑化装
置へ規定量送られると、バルブを閉じてこの気密容器と
供給路との間を遮断するとともに、所定量のガスが含浸
されたガス含浸樹脂入りの他の気密容器または最もガス
含浸時間の長いガス含浸樹脂が入った気密容器のバルブ
を開放するとともに、供給の終わった気密容器に順次新
しい原料熱可塑性樹脂を充填してガス含浸を行うように
制御する制御手段を備えている構成とした。

【００３１】本発明の請求項１４にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項１４の製造装置」と
記す）は、請求項１２または請求項１３の構成に加え
て、可塑化装置が射出成形機であって、全ての気密容器
が以下の式（１）を満足する同一容量Ｌ´に形成されて
いる構成とした。

【００３２】Ｌ´≧Ｌ_m／（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂・・・（１）〔但し、Ｌ_mは成形品の容量、Ｎは気密容器の数、ｔ₁
は気密容器でのガスの飽和含浸に要する時間、ｔ₂は１
回の成形に要する時間である。〕本発明の請求項１５にかかる熱可塑性樹脂成形品の製造
装置（以下、「請求項１５の製造装置」と記す）は、請
求項１２または請求項１３の構成に加えて、可塑化装置
が押出成形機であって、全ての気密容器が以下の式
（２）を満足する同一容量Ｌ´に形成されている構成と
した。

【００３３】Ｌ´≧Ｍ／（Ｎ−１）×ｔ₁／３６００・・・（２）〔但し、Ｎは気密容器の数、ｔ₁は気密容器でのガスの
飽和含浸に要する時間、Ｍは押出成形機の単位時間あた
りの押出量である。〕本発明の請求項１６にかかる熱可塑性樹脂成形品の製造
装置（以下、「請求項１６の製造装置」と記す）は、原
料熱可塑性樹脂と常温常圧でガス状態のガスとを一旦貯
留可能な気密容器と、この気密容器に樹脂供給路を介し
て接続されて気密容器から供給された樹脂を可塑化する
可塑化装置と、この可塑化装置から供給される可塑化装
置で可塑化された可塑化樹脂を所望の形状に賦形する金
型とを備える熱可塑性樹脂成形品の製造装置において、
前記気密容器が、内部に充填された原料熱可塑性樹脂の
加熱手段を備えている構成とした。

【００３４】本発明の請求項１７にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項１７の製造装置」と
記す）は、請求項１２〜請求項１６のいずれかの製造装
置の構成に加えて、気密容器が内部に充填された原料熱
可塑性樹脂の加熱手段を備えている構成とした。

【００３５】本発明の請求項１８にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項１８の製造装置」と
記す）は、請求項１６または請求項１７の製造装置の構
成に加えて、加熱媒体の供給により気密容器内を加熱す
るジャケットが、加熱手段として気密容器の周囲に設ら
れている構成とした。

【００３６】本発明の請求項１９にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項１９の製造装置」と
記す）は、請求項１８の製造装置において、加熱媒体と
して温水を用いるようにした。

【００３７】本発明の請求項２０にかかる熱可塑性樹脂
成形品の製造装置（以下、「請求項２０の製造装置」と
記す）は、請求項１６または請求項１７の製造装置にの
いて、加熱手段としてヒータが設けられている構成とし
た。

【００３８】本発明において、熱可塑性樹脂とは、熱を
加えると軟化して可塑性を示し、冷却すると固化するプ
ラスチックの総称をいい、この中には、溶融粘度が高く
て溶融成形が困難な樹脂や、熱分解しやすい樹脂、低沸
点の添加剤もしくは熱分解しやすい添加剤を含有する樹
脂などの難成形樹脂も含む。

【００３９】溶融粘度が高い溶融成形が困難な樹脂とし
ては、たとえば、超高分子量ポリエチレン、高塩素化度
ポリ塩化ビニル、超高重合度ポリ塩化ビニル、ポリテト
ラフルオロエチレン、ポリイミドなどが挙げられる。

【００４０】一方、熱分解しやすい樹脂としては、ポリ
乳酸，ポリヒドロキシブチレート等の生分解性樹脂、高
塩素化度ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリルなどが
挙げられる。

【００４１】また、本発明における可塑化装置として
は、ガス含浸樹脂を可塑化して金型に供給することがで
きれば、特に限定されないが、たとえば、射出成形機や
押出成形機が挙げられる。

【００４２】成形方法は、樹脂材料を熱や可塑剤などで
流動化状態にし、金型内に充填して成形し、金型内で冷
却固化する方法であれば、特に限定されないが、射出成
形、押出成形、プレス成形、ブロー成形などが挙げられ
る。

【００４３】本発明において、含浸とは、ガスが溶解し
た状態または収着した状態を意味する。また、本発明に
おいて、可塑化とは、流動性を備えておれば、特に限定
されないが、通常、溶融状態を意味する。

【００４４】本発明において使用されるガスとしては、
常温・常圧で気体状態で、含浸によって原料樹脂を劣化
させることがなく、易可塑化できれば、特に限定されな
いが、たとえば、無機ガスや、フロンガス，低分子量の
炭化水素などの有機ガス等が挙げられるが、ガスの回収
が不要という点で無機ガスが好ましい。

【００４５】上記無機ガスとしては、特に限定されれな
いが、たとえば、炭酸ガス、窒素、アルゴン、ネオン、
ヘリウム、酸素などが挙げられ、これらを単独で用いた
り、２種以上併用することができる。

【００４６】なお、上記した無機ガスのうち、炭酸ガス
が、樹脂に対する溶解度が高く、樹脂の溶融粘度の低下
が大きいため最も好ましい。

【００４７】所定のガス含浸量とは、目標の粘度低下率
を達成するのに必要なガス量もしくは目標の発泡倍率を
達成するために必要なガス量であり、目的の成形品およ
びガスの種類、樹脂の種類によってそれぞれ任意に決定
される値であるが、通常、予め設定された一定圧力およ
び一定温度での樹脂に含浸できる最大ガス量（以下、
「飽和含浸量」と記す）とすることが好ましい。

【００４８】すなわち、ガスは、前述のように、一定圧
力下で、時間の経過とともに、図１０に示すような曲線
を描きながら、樹脂に含浸されていき飽和含浸量に達す
るようになっている。

【００４９】したがって、ガスの含浸量Ｓを安定させる
ためには、所定含浸量を以下の式で決定される飽和含浸
量とすることが好ましい。

【００５０】なお、飽和含浸量Ｓは、以下の式（イ）お
よび式（ロ）から求めることができる。

【００５１】

【数１】また、熱可塑性樹脂にガスを溶融させるのに要する時間
は、以下の〜のいずれかの方法により予め決定する
ことができる。

【００５２】図１０に示したように、予め実験によ
りガス含浸量と時間の関係を測定する。

【００５３】熱可塑性樹脂とガスにより決定される
含浸係数を基に、以下の式（ハ）〜式（ホ）によって必
要含浸量到達時間を算出する。

【００５４】

【数２】浸透度（拡散係数とも呼ばれ、ガスと樹脂の種類に
よって決まる定数）に微少時間ｄｔ、熱可塑性樹脂の見
掛け表面積（ペレット等の表面積であって、多孔質部分
等の内表面積は含まない）Ａ、微少厚みｄｔ_p、微少厚
みの圧力差ΔＰを掛け、微少時間後のガス浸透量を算出
する。これを積算し、目的のガス含浸量に到達した時間
を所定のガス含浸時間とする。

【００５５】気密容器としては、ガスの圧力に耐えるこ
とができるとともに、ガスを均一に含浸させることがで
きれば、特に限定されないが、内部に樹脂ペレット等の
原料樹脂を攪拌する攪拌手段を備えたものが好ましい。

【００５６】また、気密容器は、計量手段が設けられ、
この計量手段によって所定量の原料樹脂が気密容器内に
供給されたことが検知されると、原料樹脂の供給路が遮
断されるような構造とし、気密容器内に原料樹脂を定量
供給することができるようにしておくことが好ましい。

【００５７】計量手段としては、特に限定されないが、
たとえば、タイマーを用いて成形時間を検出し樹脂使用
量を算出する方法、重量測定法、光反射法などが挙げら
れる。

【００５８】気密容器へのガスの供給は、ガスボンベか
ら直接行っても良いし、プランジャーポンプ等の送気手
段を用いて加圧供給してもよい。

【００５９】また、気密容器の原料樹脂供給口、ガス含
浸樹脂排出口およびガス供給口には、通常開閉バルブが
設けられるが、開閉バルブとしては、たとえば、高圧に
耐えられるＹ字型弁を回転モーターにより開閉させる手
段が挙げられる。

【００６０】請求項１の製造方法において、気密容器が
３つ以上並列に設けられている場合、１つの気密容器か
らのガス含浸樹脂の供給が完了した後、他の気密容器の
うち、ガスの含浸時間の長いもの、あるいは、所定のガ
ス含浸時間以上のものを選択し、切り替えて他の気密容
器への切り替えるようにする。

【００６１】請求項１および請求項２の製造方法におい
て、規定量とは、気密容器内に少し残っている場合も含
むが、気密容器の数を最小にすると言うことを考慮する
と、完全に空の状態を規定量とすることが好ましい。

【００６２】請求項３および請求項８の製造方法におい
て、加熱温度は、室温を越え、原料熱可塑性樹脂の溶融
温度未満の温度に限定されるが、できるだけ溶融温度に
近い方が好ましい。

【００６３】請求項４の製造方法において、高圧とは、
樹脂の種類によっても異なるが、１ＭＰａ以上の圧力状
態を示しており、特に超臨界状態（炭酸ガスの場合、
７．２ＭＰａ以上かつ３１℃以上）であることが好まし
い。

【００６４】請求項６の製造方法において、計算式の算
出根拠は、以下のとおりである。すなわち、１つの気密
容器中のガス含浸樹脂の消費時間をｔ_c（秒）、１つの
気密容器のガス含浸樹脂終了からつぎのガス含浸樹脂開
始までの時間をｔ_s（秒）、気密容器からのガス含浸樹
脂の１回の供給量をＬ、成形品の容量をＬ_m、気密容器
の数をＮ、気密容器でのガスの飽和含浸に要する時間を
ｔ₁（秒）、１回の成形に要する時間をｔ₂（秒）とし
たとき、ｔ_c＝Ｌ／Ｌ_m×ｔ₂ ｔ_s＝ｔ_c×（Ｎ−１）＝Ｌ／Ｌ_m×ｔ₂×（Ｎ−１）
となる。ここで、連続成形を行うための必要条件は以下
となる。ｔ_s≧ｔ₁、すなわち、Ｌ／Ｌ_m×ｔ₂×（Ｎ−１）≧
ｔ₁となる。この式を変形すると、Ｌ≧Ｌ_m／（Ｎ−
１）×ｔ₁／ｔ₂となる。

【００６５】また、請求項１４の製造装置のように、気
密容器の容量Ｌ´＝Ｌとすることが好ましい。

【００６６】可塑化装置として射出成形機を用いた場合
の気密容器の容量Ｌ´は、その上限がないが、射出成形
機の最大樹脂消費量をＬ_iによって決定されるＬ_i／
（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂の大きさがあれば十分で、経済
的理由を考慮すると、Ｌ´≦Ｌ _i／（Ｎ−１）×ｔ₁／
ｔ₂を満足することがより好ましい。

【００６７】請求項７の製造方法は、連続的に成形品を
得ることができる押出成形機にガス含浸樹脂を連続的に
供給するための気密容器の容量を規定したものであり、
その計算の算出根拠は、以下のとおりである。

【００６８】すなわち、１つの気密容器中のガス含浸樹
脂の消費時間をｔ_c（秒）、１つの気密容器のガス含浸
樹脂終了からつぎのガス含浸樹脂開始までの時間をｔ_s
（秒）、気密容器からのガス含浸樹脂の１回の供給量を
Ｌ、気密容器の数をＮ、気密容器でのガスの飽和含浸に
要する時間をｔ₁（秒）、押出成形機の単位時間あたり
の押出量をＭ（kg／時間）としたとき、ｔ_c＝Ｌ／（Ｍ／３６００）ｔ_s＝ｔ_c×（Ｎ−１）＝Ｌ／（Ｍ／３６００）×（Ｎ
−１）となる。ここで、連続成形を行うための必要条件
は以下となる。ｔ_s≧ｔ₁、すなわち、Ｌ／（Ｍ／３６００）×（Ｎ−
１）≧ｔ₁となる。この式を変形すると、Ｌ≧Ｍ／（Ｎ
−１）×ｔ₁／３６００となる。

【００６９】また、請求項１５の製造装置のように、気
密容器の容量Ｌ´＝Ｌとすることが好ましい。

【００７０】可塑化装置として押出成形機を用いた場
合、気密容器の容量Ｌ´は、その上限がないが、押出成
形機の最大押出量Ｍ’により決定される、Ｍ’／（Ｎ−
１）×ｔ₁／３６００の大きさがあれば十分で、経済的
理由を考慮すると、Ｌ´≦Ｍ’／（Ｎ−１）×ｔ₁／３
６００を満足することがより好ましい。

【００７１】請求項９の製造方法において、ジャケット
内に供給する加熱媒体としては、特に限定されないが、
たとえば、水や、油などの液体、空気などの気体、さら
には、ゲル状物など半流動物などが挙げられる。

【００７２】また、加熱媒体の供給方法としては、特に
限定されないが、たとえば、射出成形の金型温度を調整
するための温調機より温水を供給する方法などが挙げら
れる。

【００７３】請求項１０の製造方法および請求項２０の
製造装置において、ヒータとしては、特に限定されない
が、たとえば、マントルヒータ、シーズヒータ、鋳込ヒ
ータ、温風ヒータ、赤外線ヒータ、カートリッジヒー
タ、バンドヒータ、セラミックヒータ、高周波加熱器な
どが挙げられる。

【００７４】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を、
図面を参照しつつ詳しく説明する。

【００７５】図１は、本発明にかかる請求項１の製造方
法および請求項１２の製造装置の１つの実施の形態をあ
らわしている。

【００７６】この製造方法は、まず、図１に示すような
製造装置Ａを用意する。すなわち、この製造装置Ａは、
１つのホッパー２と、気密容器としての二つの耐圧チャ
ンバ３ａ、３ｂと、ガスボンベ４ａ、４ｂと、供給路と
なるストレージタンク５と、可塑化装置としての射出成
形機６と、金型７とを備えている。

【００７７】ホッパー２は、原料熱可塑性樹脂（以下、
「原料樹脂」と記す）が貯留されるようになっていると
ともに、下端が２つのバルブ２２ａ，２２ｂを備えた開
閉自在な排出口２１ａ，２１ｂに分かれている。

【００７８】各排出口２１ａ，２１ｂは、容量Ｌ´の耐
圧チャンバ３ａ，３ｂにそれぞれ接続されている。すな
わち、耐圧チャンバ３ａ，３ｂは、バルブ２２ａ，２２
ｂの開閉によって排出口２１ａ，２１ｂを介してホッパ
ー２内の原料樹脂が供給されるようになっている。

【００７９】また、耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）は、その
容量Ｌ´が、射出成形機６の１回の成形に要する時間を
ｔ₂、成形品の容量をＬ_mとした時、Ｌ´≧Ｌ_m／（２
−１）×ｔ₁／ｔ₂の式を満足するように設定されてい
る。

【００８０】さらに、耐圧チャンバ３ａ，３ｂは、バル
ブ３１ａ，３１ｂを備えた供給口３２ａ，３２ｂを介し
て後述するストレージタンク５に並列に接続されている
とともに、それぞれガスボンベ４ａ，４ｂからガスバル
ブ４１ａ（４１ｂ）および減圧弁４２ａ（４２ｂ）が設
けられたガス供給管４３ａ（４３ｂ）を介して減圧され
て送られてくる炭酸ガスが供給されるようになってい
る。

【００８１】すなわち、ホッパー３２から供給された原
料樹脂を炭酸ガス雰囲気中に所定時間曝すことによって
飽和含浸状態のガス含浸樹脂を得ることができるように
なっている。そして、１回のガス含浸工程で得られたガ
ス含浸樹脂が完全に耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）からスト
レージタンク５に供給されるようになっている。つま
り、耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）からのガス含浸樹脂の１
回の供給量Ｌ＝Ｌ´となっている。

【００８２】また、耐圧チャンバ３ａ，３ｂ内で原料樹
脂が飽和含浸状態のガス含浸樹脂になるまでの時間ｔ₁
は、耐圧チャンバ３ａ，３ｂ内のガス含浸樹脂が、すべ
て消費される、すなわち、後述するようにストレージタ
ンク５に全て供給される時間より短くなるように設定さ
れている。

【００８３】さらに、耐圧チャンバ３ａ，３ｂは、耐圧
チャンバ３ａ，３ｂ中のガスを排気するバルブ付きの排
気口３３ａ，３３ｂと、計量手段（図示せず）を備えて
いる。

【００８４】計量手段は、耐圧チャンバ３ａ，３ｂ内に
所定量の原料樹脂がホッパー２から供給されたことを検
知すると、制御手段がバルブ２２ａ，２２ｂおよび排気
口３３ａ，３３ｂを自動的に閉じるようになっている。

【００８５】ストレージタンク５は、耐圧チャンバ３ａ
（３ｂ）から供給されたガス含浸樹脂を一旦貯留するこ
とができるようになっているとともに、射出成形機６と
の間に開閉バルブ５１を備え、開閉バルブ５１を開放す
ることによって貯留されたガス含浸樹脂を射出成形機６
に供給できるようになっている。

【００８６】射出成形機６は、ストレージタンク５を介
して供給されたガス含浸樹脂を加熱混練して、可塑化状
態、すなわち、溶融状態の樹脂としたのち、金型７に射
出して、成形品を得ることができるようになっている。

【００８７】開閉バルブ５１は、射出成形機６からの信
号を受けて、計量完了時から射出完了まで閉じた状態に
なり、射出完了時から計量完了時まで開放した状態にな
るようになっている。

【００８８】そして、この製造装置Ａの動作を説明する
と、以下の通りになる。

【００８９】排気口３３ａ（３３ｂ）を開放すると
ともに、バルブ３１ａ（３１ｂ）およびガスバルブ４１
ａ（４１ｂ）を閉鎖した状態で、バルブ２２ａ（２２
ｂ）を開放し、排出口２１ａ（２１ｂ）から原料樹脂を
耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）に充填する。

【００９０】所定量の原料樹脂が耐圧チャンバ３ａ
（３ｂ）に充填されたことが計量手段によって検知され
ると、制御手段が信号をバルブ２２ａ（２２ｂ）、排気
口３３ａ（３３ｂ）およびガスバルブ４１ａ（４１ｂ）
に送り、バルブ２２ａ（２２ｂ）および排気口３３ａ
（３３ｂ）を閉させるとともに、ガスバルブ４１ａ（４
１ｂ）を開放し、耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）内に炭酸ガ
スを供給する。

【００９１】予め求められた飽和含浸時間が経過し
て飽和量のガスが含浸したガス含浸樹脂を得られたの
ち、制御手段がガスバルブ４１ａ（４１ｂ）およびバル
ブ３１ａ（３１ｂ）へ信号を送り、ガスバルブ４１ａ
（４１ｂ）を閉じさせるとともに、バルブ３１ａ（３１
ｂ）を開放し、供給口３２ａ（３２ｂ）を介してガス含
浸樹脂をストレージタンク５に供給するとともに、バル
ブ５１を開放し、射出成形機６にストレージタンク５内
のガス含浸樹脂を供給し、射出成形機６内でガス含浸樹
脂を加熱混練して可塑化状態である溶融樹脂としたの
ち、この溶融樹脂を金型７内に射出して成形品を得る。

【００９２】耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）内のガス含
浸樹脂がすべてストレージタンク５に供給されると、制
御手段がバルブ３１ａ（３１ｂ）へ信号を送りバルブ３
１ａ（３１ｂ）を閉じさせて再び〜の工程を行うと
ともに、他方の耐圧チャンバ３ｂ（３ａ）のバルブ３１
ｂ（３１ａ）を開放し、他方の耐圧チャンバ３ｂ（３
ａ）中のガス含浸樹脂を同様にしてストレージタンク５
へのガス含浸樹脂の供給を開始する。

【００９３】この製造方法によれば、以上のように、耐
圧チャンバ３ａ，３ｂを並列に設け、耐圧チャンバ３ａ
（３ｂ）が、Ｌ´＝Ｌ≧Ｌ_m／（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂
の式を満足する容量Ｌ´に形成され、一方の耐圧チャン
バ３ａ（３ｂ）からガス含浸樹脂を供給している間に、
他方の耐圧チャンバ３ｂ（３ａ）内で新しい原料樹脂へ
の炭酸ガスの含浸を完了するようにしたので、ストレー
ジタンク５内には、常に、所定量の炭酸ガスが含浸さ
れ、易可塑化状態になったガス含浸樹脂が貯留されてい
ることになる。

【００９４】したがって、ガス含浸待ちがなくなり、連
続的に成形を行うことができるようになり、生産性が向
上する。

【００９５】また、含浸速度を上げるために、ガス圧を
上げる必要がなくなり、小さい耐圧性の気密容器で済
み、装置の製造コストも低減できる。

【００９６】さらに、射出成形機６において、射出樹脂
の計量完了時から射出完了までの間、開閉バルブ５１を
閉鎖し、射出完了時から計量完了までの間、開閉バルブ
５１を開放するようにしたので、耐圧チャンバ３ａ（３
ｂ）内の密閉状態が確保され、耐圧チャンバ３ａ（３
ｂ）内の圧力変動が抑えられる。

【００９７】したがって、耐圧チャンバ３ａ（３ｂ）内
のガス含浸樹脂中に含浸されたガス量が安定し、品質の
よい成形品がより安定して得られる。

【００９８】図２は本発明にかかる請求項２の製造方法
の１つの実施の形態をあらわしている。

【００９９】この製造方法は、まず、図２に示すような
製造装置Ｂを用意する。すなわち、この製造装置Ｂは、
下手側の耐圧チャンバ（以下、「下部チャンバ」と記
す）３ｃと上手側の耐圧チャンバ（以下、「上部チャン
バ」と記す）３ｄの２つの耐圧チャンバを気密容器とし
て備え、この下部チャンバ３ｃと上部チャンバ３ｄとが
バルブ３１ｄを介して直列に接続されている。また、上
部チャンバ３ｄにホッパ２ｂのバルブ２２ｃ付きの排出
口２１ｃから原料樹脂が供給されるようになっていると
ともに、下部チャンバ３ｃと射出成形機６とがバルブ３
１ｃを介して接続され、下部圧チャンバ３ｃからガス含
浸樹脂を射出成形機６に供給するようにした以外は、製
造装置Ａと同様の構造になっている。

【０１００】図２中、３３ｃ，３３ｄは排気口、４ｃ，
４ｄはガスボンベ、４１ｃ，４１ｄはガスバルブ、４２
ｃ，４２ｄは減圧弁、４３ｃ，４３ｄはガス供給管であ
る。

【０１０１】この製造装置Ｂを用いた熱可塑性樹脂成形
品の製造方法は、下部チャンバ３ｃ内のガス含浸樹脂
が、射出成形機６に供給されている間に上手側の上部チ
ャンバ３ｄにホッパ２ｂから原料樹脂を供給したのち、
バルブ２２ｃおよびバルブ３１ｄを閉鎖した状態で、ガ
スバルブ４１ｄを開放しガスボンベ４ｄの炭酸ガスを上
部チャンバ３ｄ内に充填し、原料樹脂に炭酸ガスを含浸
させるガス含浸工程を実施する。

【０１０２】そして、下部チャンバ３ｃ内のガス含浸樹
脂が、空に近づくと、バルブ２２ｃを開放し、上部チャ
ンバ３ｄ内で予めガスが含浸されたガス含浸樹脂を射出
成形機６での樹脂消費速度より速い速度で下部チャンバ
３ｃに供給するとともに、ガスバルブ４１ｃを開放しガ
スボンベ４ｃの炭酸ガスを上部チャンバ３ｃ内に充填
し、下部チャッバ３ｃ内のガス含浸樹脂の飽和含浸状態
を確保する。

【０１０３】上部チャンバ３ｄ内のガス含浸樹脂がすべ
て下部チャンバ３ｃに供給し終わった時、バルブ３１
ｄ，バルブ４１ｃを閉じ、再び上部チャンバ３ｄでガス
含浸工程を実施する。

【０１０４】この製造方法によれば、下部チャンバ３ｃ
内のガス含浸樹脂が空になる前に、予め上部チャンバ３
ｄでガス含浸樹脂を得、このガス含浸樹脂を下部チャン
バ３ｄに供給するようにしたので、ガス含浸待ちがなく
なり、連続的に成形を行うことができるようになり、生
産性が向上する。

【０１０５】また、含浸速度を上げるために、ガス圧を
上げる必要がなくなり、小さい耐圧性の気密容器で済
み、装置の製造コストも低減できる。

【０１０６】さらに、下部チャンバ３ｃでもガス含浸可
能としたので、より安定したガス含浸状態のガス含浸樹
脂を射出成形機６に供給することができる。

【０１０７】図３は本発明にかかる請求項３の製造方法
の１つの実施の形態をあらわしている。

【０１０８】この製造方法は、まず、図３に示すような
製造装置Ｃを用意する。すなわち、この製造装置Ｃは、
気密容器としての耐圧チャンバ３ｅが直接射出成形機６
に１つだけ接続され、ホッパ（図示せず）から供給され
た原料樹脂に耐圧チャンバ３ｅ内でガスを含浸させるよ
うになっているとともに、耐圧チャンバ３ｅが、チャン
バ本体３５と、このチャンバ本体３５の周壁を覆うジャ
ケット３６とを備え、ジャケット３６に加熱媒体として
温水を通すことによってチャンバ本体３５を加熱するこ
とができるようになっている。

【０１０９】すなわち、温水は、温調機３８で温度調整
されて温水供給ホース３８ａからジャケット３６に送ら
れ、ジャケット３６内に蛇管状に配管された温水流路３
９、温水排水ホース３８ｂを通り、温調機３８へ戻ると
言う経路で循環するようになっている。

【０１１０】ガスは、ガスボンベ３４ｅからガス供給管
４３ｅの途中に設けられた加圧ポンプ４２ｅを介して加
圧されて、耐圧チャンバ３ｅに送られるようになってい
る。

【０１１１】また、耐圧チャンバ３ｅは、接点付きの圧
力計３７が設けられていて、この圧力計３７によって耐
圧チャンバ３ｅ内のガス圧を測定されるようになってい
るとともに、圧力計３７によって測定されたガス圧に応
じてガス供給管４３ｅのバイパス４５ｅに設けられた電
磁弁４４ｅを開閉して耐圧チャンバ３ｅ内のガス圧を一
定に調整できるようになっている。

【０１１２】なお、図３中、２１ｅは排出口、２２ｅは
バルブ、３１ｅはバルブ、３２ｅは供給口、３３ｅは安
全弁、４１ｅはガスバルブである。

【０１１３】そして、この製造装置Ｃを用いた熱可塑性
樹脂成形品の製造方法は、まず、ジャケット３６に温水
を通し、チャンバ本体３５を、常温を越える原料樹脂の
溶融温度より少し低い温度まで加熱するとともに、バル
ブ３１ｅおよびガスバルブ４１ｅを閉じた状態で、バル
ブ２２ｅを開放し排出口２１ｅからホッパ２ｅ内の原料
樹脂をチャンバ本体３５に供給する。

【０１１４】つぎに、バルブ２２ｅを閉じ、ガスバルブ
４１ｅを開放して炭酸ガスをチャンバ本体３５内に充填
し、原料樹脂に炭酸ガスを含浸させるガス含浸工程を実
施する。

【０１１５】ガス含浸工程が終了すると、バルブ３１ｅ
を開放し、チャンバ本体３５内のガス含浸樹脂１を射出
成形機６に供給し、射出成形を行う。

【０１１６】そして、チャンバ本体３５内のガス含浸樹
脂が空になると、再び同様の工程を繰り返すようになっ
ている。

【０１１７】この製造方法によれば、チャンバ本体３５
が加熱されていて、ガス含浸工程において、原料樹脂が
常温を越える原料樹脂の溶融温度より少し低い温度まで
加熱されるので、従来の常温によるガス含浸に比べ含浸
速度が速く、ガス含浸待ちの時間が短縮できる。

【０１１８】被含浸物（ここでは高密度ポリエチレン）
へガスが拡散していく速度は、拡散係数が大きい程被含
浸物内にガスが速く拡散し、含浸時間が短くなる。因み
に、図４に示す、高密度ポリエチレンに対する炭酸ガス
の拡散係数と、温度との関係を見ると、高密度ポリエチ
レンの場合、室温に対し、含浸温度つまり耐圧チャンバ
の温度を８０℃にすると、拡散係数を１０．３倍にする
ことができることがわかる。

【０１１９】したがって、上記のように、含浸に要する
時間を短縮でき、生産効率を向上させることができる。

【０１２０】しかも、チャンバ本体３５内にガスを充填
すると同時に原料樹脂が溶融状態になるまでチャンバ本
体３５内を高温高圧状態にすれば、確かに、時間的には
ガス含浸に要する時間が短縮されるのであるが、耐圧チ
ャンバ３５と射出成形機６との接続部などで、溶融した
樹脂同士が融着するブロッキング現象を示し、射出成形
機６への樹脂の供給が困難となる恐れがあるが、この製
造方法によれば、樹脂の溶融温度未満の加熱温度である
ため、ブロッキング等の問題もなく効率よく製造するこ
とができる。

【０１２１】本発明にかかる熱可塑性樹脂成形品の製造
方法は、上記の実施の形態に限定されない。

【０１２２】たとえば、製造装置Ａおよび製造装置Ｂの
場合も、製造装置Ｃと同様に耐圧チャンバにジャケット
等の加熱手段を設け、原料樹脂を加熱できるようにして
も構わない。

【０１２３】また、製造装置Ｂの場合、上部チャンバの
容量と下部チャンバの容量とを異ならせても構わない。

【０１２４】上記の製造装置Ａ〜Ｃでは、耐圧チャンバ
にホッパーから原料樹脂を供給するようにしていたが、
耐圧チャンバの上部開口部に蓋を設け、この蓋をボルド
止めなどの方法で開閉式として、ボルトを弛めて蓋を取
り除き、開放された上部開口部から耐圧チャンバに原料
樹脂を供給するようにしても構わない。

【０１２５】上記の製造装置Ａ〜Ｃでは、ガス供給管の
途中に減圧弁を設け、ガスボンベのガスを減圧状態で耐
圧チャンバに供給するようになっていたが、耐圧チャン
バ内の圧力値は、必要ガス含浸量により決定される。し
たがって、減圧弁はなくても構わない。また、加圧ポン
プ等を設けて高圧化しても構わない。

【０１２６】製造装置Ａでは、複数個の耐圧チャンバと
成形機の接続部に各耐圧チャンバと接続したストレージ
タンク５を設け、成形機への樹脂供給口を１点とするよ
うにしているが、２か所以上から成形機に供給できるよ
うにしても構わない。

【０１２７】製造装置Ｃでは、蛇管状に配管された循環
配管に温水を通してチャンバ本体を加熱するようにして
いたが、ジャケットをタンク状にしてこのタンク下端か
ら温水を入れ、上端から排出させるようにしても構わな
い。

【０１２８】また、製造装置Ｃでは、ジャケットがチャ
ンバ本体の側周面を覆うのみであったが、チャンバ本体
の全周面を囲むようにしても構わない。

【０１２９】

【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれに限定されるものではない。

【０１３０】（実施例１）図１に示した製造装置Ａを用
い、以下のようにして射出成形品の製造を行った。

【０１３１】〔製造条件〕耐圧チャンバ３ａ，３ｂの容量：１０６００cm³ 原料樹脂：ポリプロピレン（ｊｐｏ社製、ＭＫ４１１
Ｂ）供給ガス：炭酸ガス供給ガス圧：１．０ＭＰａ含浸時間：２時間成形品容量：３０cm³ 開閉バルブ２２ａ、２２ｂを開き二つの耐圧チャンバ３
ａ、３ｂにホッパー２より原料樹脂を投入後、開閉バル
ブ２２ａ、２２ｂを閉じ、耐圧チャンバ３ａ，３ｂを密
閉状態とした。

【０１３２】その後、ガスボンベ４ａ、４ｂから減圧弁
３２ａ、３２ｂにて１．０ＭＰａに減圧した炭酸ガス
を、ガスバルブ４１ａ、４１ｂを経て供給した。

【０１３３】ガスバルブ４１ａ、４１ｂを閉じ、耐圧チ
ャンバ３ａ、３ｂ内を１．０ＭＰａに保持した状態で飽
和含浸時間である２時間放置し、炭酸ガスを樹脂に含浸
させた。

【０１３４】つぎに、バルブ３１ａおよびバルブ５１を
開き、耐圧チャンバ３ａからストレージタンク５を経て
射出成形機６にガス含浸樹脂を供給し、射出成形機６内
で可塑化を行い、成形品容量３０ｃｍ³の金型７に射出
して金型７形状の成形品を成形サイクル３０秒で連続的
に成形した。

【０１３５】また、成形開始から１６０分後に耐圧チャ
ンバ３ａ内の樹脂が空となったので、バルブ４１ａおよ
びバルブ３１ａを閉じバルブ３１ｂを開き、耐圧チャン
バ３ｂ内のガス含浸樹脂を同様にして射出成形機６に供
給し、成形を続けるとともに、耐圧チャンバ３ａに新た
に原料樹脂を供給し、バルブ４１ａを開き、減圧弁を介
して１．０ＭＰａの炭酸ガスを耐圧チャンバ３ａに充填
し、耐圧チャンバ３ａ内を１．０ＭＰａに保持した状態
で放置した。

【０１３６】すなわち、耐圧チャンバ３ａ，３ｂで交互
にガス含浸工程を行い、射出成形機６にガス含浸樹脂を
途切れることなく供給するようにした。

【０１３７】上記操作を繰り返すことにより２４時間連
続的に成形不良を発生せず成形を行うことが可能であっ
た。

【０１３８】また、各成形毎の射出時の最高圧力を圧力
センサーで調べ、その結果を、ガスを含浸させなかった
原料樹脂のみを直接射出成形機６に供給した場合の結果
とを合わせて図５に示した。

【０１３９】図５に示すように、実施例１の製造方法に
よれば、成形初期より２４時間後の２８８０ショットま
で、炭酸ガスを含浸していない樹脂に対し、圧力を約３
０％低減した状態で、安定的に成形することが可能であ
ることがわかる。

【０１４０】（比較例１）１つの耐圧チャンバ（容量：
１０６００cm³）のみが射出成形機にバルブを介して直
接接続された以外は、実施例１と同様の製造装置を用意
し、まず、バルブを開放して耐圧チャンバのガス含浸樹
脂を射出成形機に供給し、実施例１と同様にして成形品
を連続的に成形した。

【０１４１】約１６０分後に耐圧チャンバ内のガス含浸
樹脂が空になると、一旦バルブを閉じて耐圧チャンバに
原料樹脂を供給し、実施例１と同様にしてガス含浸工程
を実施するとともに、２５分後にバルブを開放し、耐圧
チャンバ内のガス含浸樹脂を射出成形機に再び供給を開
始した。すなわち、２５分間は、原料樹脂および炭酸ガ
スのの供給作業時間が必要なため成形を停止した。

【０１４２】そして、耐圧チャンバが空になる毎に上記
工程を繰り返し、２４時間成形を続けた。なお、上述の
ように、１６０分毎に２５分の成形停止時間が必要なた
め、２５３０ショットと実施例１の約８７．８％の成形
品しか成形することができなかった。

【０１４３】さらに、各成形毎の射出時の最高圧力を圧
力センサーで調べ、その結果を、ガスを含浸させなかっ
た原料樹脂のみを直接射出成形機６に供給した場合の結
果とを合わせて図６に示した。

【０１４４】図６に示すように、比較例１の場合、成形
初期から３２０ショットまでは、酸ガスの含浸時間を充
分に確保したため、本発明と同様に炭酸ガスを含浸して
いない樹脂に対して約３０％の圧力低減効果が得られて
いる。しかし、耐圧チャンバに新しい原料樹脂を供給し
た後（３２１ショット以降）の成形では、成形開始当初
に、ほとんど圧力低下効果が得られていない。その後、
除々に樹脂への炭酸ガスの含浸量が増大するために圧力
も徐々に低下し、最終的に本発明と同レベルまでの圧力
が見られる。

【０１４５】また、実施例１および比較例１で得られた
各ショット毎の成形品の重量変化を合わせて調べたとこ
ろ、図６に示すように、本発明の製造方法である実施例
１の方法を用いた場合、成形品の重量もバラツキがなく
良好であったのに対し、従来の製造方法である比較例１
の方法を用いた場合、一つの耐圧チャンバだけではガス
の含浸量が一定ではないため、成形ショット毎の圧力変
動が大きく、ショートショット不良で極端に重量の低い
ものも見られ、成形品の寸法・重量の安定が得られない
ことがよく分かる。

【０１４６】（実施例２）図３に示す製造装置Ｃの容量
が１０６００cm³のチャンバ本体３５に原料樹脂として
ポリプロピレン（ｊｐｏ社製、ＭＫ４１１Ｂ）を供給
し、ジャケット３６の温水流路３９に９０℃の温水を循
環させながら、加圧ポンプ４２ｅによって１０ＭＰａに
加圧された炭酸ガスをチャンバ本体３５内に充填し、こ
の状態を保ちながら、一定時間毎にバルブ３１ｅをわず
かに開き、少量のガス含浸樹脂を抽出し、その重量を測
定し、以下の式（ヘ）を用いて一定時間毎の炭酸ガス含
浸率を算出した。

【０１４７】

【数３】（比較例２）ジャケット３６に温水を循環させず、チャ
ンバ本体３５内を２０℃に保った以外は、実施例２と同
様にして一定時間毎の炭酸ガス含浸率を算出した。

【０１４８】上記実施例２および比較例２で算出した一
定時間毎の炭酸ガス含浸率の時間に対する炭酸ガス含浸
率をプロットしたところ、図８のような増加曲線をそれ
ぞれ示した。

【０１４９】図８から、実施例２のように９０℃に加熱
すれば、１３６分でガスが飽和状態まで含浸され、比較
例２のように２０℃では１９６０分かかることがわか
る。

【０１５０】すなわち、ガスの含浸に要する時間が１／
１４になり、生産効率が向上することがよくわかる。

【０１５１】

【発明の効果】本発明にかかる熱可塑性樹脂成形品の製
造方法および製造装置は、以上のように構成されている
ので、汎用熱可塑性樹脂は勿論のこと、難成形樹脂であ
っても、効率よく成形品を製造することができる。特に
汎用熱可塑性樹脂に関しては大幅に成形圧力を低減で
き、金型の小型化、成形時に発生する製品内の圧力分布
の低減が図れ寸法精度向上が図れる。

【０１５２】特に請求項６および請求項１４のようにす
れば、ガス含浸待ち時間がなくなり、射出成形を連続的
に行えるとともに、安定した品質の成形品を得ることが
できる。

【０１５３】また、請求項７および請求項１５のように
すれば、ガス含浸待ち時間がなくなり、難成形樹脂であ
ってもスムーズに安定した品質で押出成形を行うことが
できる。

【０１５４】また、請求項１１のようにすれば、気密容
器中のガス含浸樹脂中に含浸されたガス量の変動が少な
く、より品質の安定した成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の製造方法の１つの実施の形態を説明
する製造装置の模式図である。

【図２】請求項２の製造方法の１つの実施の形態を説明
する製造装置の模式図である。

【図３】請求項３の製造方法の１つの実施の形態を説明
する製造装置の模式図である。

【図４】樹脂含浸時の温度とガス拡散係数の関係をあら
わすグラフである。

【図５】実施例１の製造方法を２４時間実施した時の、
１回の射出成形毎の射出圧の測定結果の変化を、従来の
製造方法の場合と比較したグラフである。

【図６】比較例１の製造方法を２４時間実施した時の、
１回の射出成形毎の射出圧の測定結果の変化を、従来の
製造方法の場合と比較したグラフである。

【図７】実施例１および比較例１の１回の射出成形毎に
得られた成形品の製品重量の変化を比較したグラフであ
る。

【図８】実施例２と比較例２のガス含浸率の時間経過を
比較したグラフである。

【図９】ガス圧力と飽和ガス含浸量との関係をあらわす
グラフである。

【図１０】一定ガス圧下のガス含浸量の時間経過をあら
わすグラフである。

【符号の説明】

３ａ〜３ｅ耐圧チャンバ（気密容器）５ストレージタンク（供給路）６射出成形機（可塑化装置）７金型８原料樹脂３６ジャケット

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩ // Ｂ２９Ｋ 101:12 Ｂ２９Ｋ 101:12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】常温・常圧で気体状態のガスを、気密容器
に充填し気密容器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所
定のガス含浸量のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、
ガス含浸工程で得られたガス含浸樹脂を供給路を介して
気密容器に接続された可塑化装置へ供給する樹脂供給工
程と、供給されたガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化
したのち、得られた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形
状の成形品を得る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形
品の製造方法において、複数の気密容器を前記供給路に
並列に接続し、１つの気密容器からガス含浸樹脂を可塑
化装置へ供給すると同時に、他の気密容器でガス含浸工
程を実施し、１つの気密容器からのガス含浸樹脂の供給
が規定量に達すると、ガス含浸工程が終了した他の気密
容器からのガス含浸樹脂の供給に切り替えるとともに、
供給の終わった気密容器に順次新しい原料熱可塑性樹脂
を充填してガス含浸工程を実施することを特徴とする熱
可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】常温・常圧で気体状態のガスを、気密容器
に充填し気密容器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所
定のガス含浸量のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、
ガス含浸工程で得られたガス含浸樹脂を供給路を介して
気密容器に接続された可塑化装置へ供給する樹脂供給工
程と、供給されたガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化
したのち、得られた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形
状の成形品を得る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形
品の製造方法において、複数の気密容器を直列に接続す
るとともに、供給路を介して最も下手の気密容器を可塑
化装置に接続し、最も下手の気密容器中のガス含浸樹脂
が可塑化装置に供給されている間に、上手側の他の気密
容器によってガス含浸工程を実施し、最も下手の気密容
器中のガス含浸樹脂が規定量供給されると、前記供給路
を遮断し、上手側の気密容器で予めガス含浸されたガス
含浸樹脂を順次下手側の気密容器に移し替えたのち、再
び最も下手の気密容器中のガス含浸樹脂を可塑化装置に
供給を開始することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の
製造方法。
【請求項３】常温・常圧で気体状態のガスを、気密容器
に充填し気密容器内で原料熱可塑性樹脂に含浸させて所
定のガス含浸量のガス含浸樹脂を得るガス含浸工程と、
ガス含浸工程で得られたガス含浸樹脂を供給路を介して
気密容器に接続された可塑化装置へ供給する樹脂供給工
程と、供給されたガス含浸樹脂を可塑化装置内で可塑化
したのち、得られた可塑化樹脂を金型へ供給して金型形
状の成形品を得る成形工程とを備える熱可塑性樹脂成形
品の製造方法において、ガス含浸工程時に気密容器中の
原料熱可塑性樹脂を、室温を越え、原料熱可塑性樹脂の
溶融温度未満の温度に加熱することを特徴とする熱可塑
性樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】ガス含浸工程時に、ガスを気密容器内で高
圧状態にしておく請求項１〜請求項３のいずれかに記載
の熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項５】可塑化装置が射出成形機であって、射出成
形機の計量完了時に供給路を閉じる請求項１〜請求項４
のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】可塑化装置が射出成形機であって、Ｌ≧Ｌ
_m／（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂〔但し、Ｌは気密容器から
のガス含浸樹脂の１回の供給量、Ｌ_mは成形品の容量、
Ｎは気密容器の数、ｔ₁は気密容器でのガスの飽和含浸
に要する時間、ｔ₂は１回の成形に要する時間であ
る。〕の式を満足する同容量のＮ個の気密容器を用いる
請求項１、請求項４、および、請求項５のいずれかに記
載の熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項７】可塑化装置が押出成形機であって、Ｌ≧Ｍ
／（Ｎ−１）×ｔ₁／３６００〔但し、Ｌは気密容器か
らのガス含浸樹脂の１回の供給量、Ｎは気密容器の数、
ｔ₁は気密容器でのガスの飽和含浸に要する時間、Ｍは
押出成形機の単位時間あたりの押出量である。〕の式を
満足する同容量のＮ個の気密容器を用いる請求項１また
は請求項４に記載の熱可塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項８】ガス含浸工程時に気密容器中の原料熱可塑
性樹脂を室温を越え、原料熱可塑性樹脂の溶融温度未満
の温度に加熱する請求項１，請求項２，請求項４、請求
項５、請求項６および請求項７のいずれかに記載の熱可
塑性樹脂成形品の製造方法。
【請求項９】気密容器にジャケットを設け、このジャケ
ット内に加熱媒体を供給して気密容器中の原料熱可塑性
樹脂を加熱する請求項３または請求項８に記載の熱可塑
性樹脂成形品の製造方法。
【請求項１０】気密容器にヒータを設け、このヒータに
よって気密容器中の原料熱可塑性樹脂を加熱する請求項
３、請求項８および請求項９のいずれかに記載の熱可塑
性樹脂成形品の製造方法。
【請求項１１】可塑化装置が射出成形機であって、計量
完了時から射出完了までの間、気密容器から射出成形機
へのガス含浸樹脂の供給路を閉鎖し、射出完了時から計
量完了までの間、気密容器から射出成形機へのガス含浸
樹脂の供給路を開放状態にする請求項１、請求項２、請
求項３、請求項４、請求項５、請求項６、請求項８，請
求項９および請求項１０のいずれかに記載の熱可塑性樹
脂成形品の製造方法。
【請求項１２】原料熱可塑性樹脂と常温常圧でガス状態
のガスとを一旦貯留し、ガスを原料熱可塑性樹脂に含浸
可能な気密容器と、この気密容器に供給路を介して接続
されて気密容器から供給された樹脂を可塑化する可塑化
装置と、この可塑化装置から供給される可塑化装置で可
塑化された可塑化樹脂を所望の形状に賦形する金型とを
備える熱可塑性樹脂成形品の製造装置において、前記気
密容器を複数個有し、これらの気密容器が、前記供給路
に並列に接続されているとともに、供給路との連通状態
を個々に遮断可能なバルブを備えていることを特徴とす
る熱可塑性樹脂成形品の製造装置。
【請求項１３】ガス含浸済みのガス含浸樹脂が１つの気
密容器から可塑化装置へ規定量送られると、バルブを閉
じてこの気密容器と供給路との間を遮断するとともに、
所定量のガスが含浸されたガス含浸樹脂入りの他の気密
容器または最もガス含浸時間の長いガス含浸樹脂が入っ
た気密容器のバルブを開放するとともに、供給の終わっ
た気密容器に順次新しい原料熱可塑性樹脂を充填してガ
ス含浸を行うように制御する制御手段を備えている請求
項１２に記載の熱可塑性樹脂成形品の製造装置。
【請求項１４】可塑化装置が射出成形機であって、全て
の気密容器が以下の式（１）を満足する同一容量Ｌ´に
形成されている請求項１２または請求項１３に記載の熱
可塑性樹脂成形品の製造装置。Ｌ´≧Ｌ_m／（Ｎ−１）×ｔ₁／ｔ₂・・・（１）〔但し、Ｌ_mは成形品の容量、Ｎは気密容器の数、ｔ₁
は気密容器でのガスの飽和含浸に要する時間、ｔ₂は１
回の成形に要する時間である。〕
【請求項１５】可塑化装置が押出成形機であって、全て
の気密容器が以下の式（２）を満足する同一容量Ｌ´に
形成されている請求項１２または請求項１３に記載の熱
可塑性樹脂成形品の製造装置。Ｌ´≧Ｍ／（Ｎ−１）×ｔ₁／３６００・・・（２）〔但し、Ｎは気密容器の数、ｔ₁は気密容器でのガスの
飽和含浸に要する時間、Ｍは押出成形機の単位時間あた
りの押出量である。〕
【請求項１６】原料熱可塑性樹脂と常温常圧でガス状態
のガスとを一旦貯留可能な気密容器と、この気密容器に
樹脂供給路を介して接続されて気密容器から供給された
樹脂を可塑化する可塑化装置と、この可塑化装置から供
給される可塑化装置で可塑化された可塑化樹脂を所望の
形状に賦形する金型とを備える熱可塑性樹脂成形品の製
造装置において、前記気密容器が、内部に充填された原
料熱可塑性樹脂の加熱手段を備えていることを特徴とす
る熱可塑性樹脂成形品の製造装置。
【請求項１７】気密容器が内部に充填された原料熱可塑
性樹脂の加熱手段を備えている請求項１２〜請求項１６
のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形品の製造装置。
【請求項１８】加熱手段が気密容器の周囲に設けられ、
加熱媒体の供給により気密容器内を加熱するジャケット
である請求項１６または請求項１７に記載の熱可塑性樹
脂成形品の製造装置。
【請求項１９】加熱媒体が温水である請求項１８に記載
の熱可塑性樹脂成形品の製造装置。
【請求項２０】加熱手段がヒータである請求項１６また
は請求項１７に記載の熱可塑性樹脂成形品の製造装置。