JP4276752B2 - Method for molding thermoplastic resin foam - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリュシリンダと、該スクリュシリンダ内に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とからなる射出装置の、前記スクリュシリンダ内に二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを注入し、超臨界状態になった不活性ガスを溶融樹脂に浸透させ、不活性ガスが浸透した溶融樹脂を金型内へ射出して、熱可塑性樹脂発泡体を得る熱可塑性樹脂発泡体の成形方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
射出成形機のシリンダ内で熱可塑性樹脂を溶融し、この溶融した熱可塑性樹脂に超臨界状態の二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを浸透させ、浸透した溶融樹脂を金型へ射出して、熱可塑性樹脂発泡体を成形する方法あるいは装置は、例えば特開平8−258096号、特開平10−230528号等により多数提案されている。上記特開平8−258096号に開示されている微細発泡体の製造装置は、概略的には加熱シリンダ、この加熱シリンダ内に設けられているメインスクリュ、このメインスクリュの先端部に設けられているミキシングスクリュ、不活性ガスをミキシングスクリュ部分に供給する不活性ガス供給装置等から構成されている。したがって、メインスクリュを回転駆動してペレット状の樹脂材料を加熱シリンダの先端部へ搬送すると、ペレット状の樹脂材料は溶融され、そしてミキシングスクリュによりさらに均一に溶融される。このとき、二酸化炭素ガスを供給すると、二酸化炭素ガスは溶融樹脂材料中に浸透される。二酸化炭素ガスが浸透された溶融樹脂材料を、メインスクリュを軸方向に駆動して金型へ射出すると、微細発泡体が得られる。また、特開平10−230528号に示されている熱可塑性樹脂発泡体の製造装置は、加熱シリンダとスクリュとからなる連続可塑化装置と、プランジャーからなる射出装置の、2つの別装置から構成されている。したがって、この2つの装置によっても次のようにして熱可塑性樹脂発泡体を得ることができる。すなわち、スクリュを回転駆動してペレット状の樹脂材料を溶融し、二酸化炭素ガスを供給すると、二酸化炭素ガスは溶融樹脂材料中に浸透される。二酸化炭素ガスが浸透された溶融樹脂材料を、スクリュを軸方向に駆動してプランジャーからなる射出装置金型供給し、そしてプランジャーを駆動すると、同様にして熱可塑性樹脂発泡体が得られる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
上記のいずれの従来の製造装置によっても、微細発泡体あるいは熱可塑性樹脂発泡体を得ることはできる。しかしながら、改良すべき問題点も認められる。例えば、二酸化炭素ガスの臨界圧力は、7.4MPaであるが、この圧力よりもさらに高い超臨界状態の二酸化炭素ガスを加熱シリンダ内の溶融状態の樹脂材料に注入するときの、シールの問題がある。すなわち、加熱シリンダに供給される樹脂材料はペレット状の固体であるので、ペレット状の樹脂材料でシールすることは不可能で、注入される二酸化炭素ガスが材料供給孔の方へ漏れる恐れがある。特に、前述した製造装置は、二酸化炭素ガスは加熱シリンダ内へ注入されるようになっているが、加熱シリンダ内の溶融樹脂圧力は10〜30MPaのように高いので、注入する二酸化炭素ガスの圧力は、これよりもさらに高く、シールの問題は避けられないものであるが、上記のいずれの製造装置もこのシールの問題が解決されているとは認められない。また、上記特開平8−258096号に開示されている微細発泡体の製造装置のスクリュは、メインスクリュと、このメインスクリュの先端部に設けられているミキシングスクリュの、2つのスクリュから構成され、また特開平10−230528号に示されている熱可塑性樹脂発泡体の製造装置は、連続可塑化装置と、プランジャーからなる射出装置の、2つの別装置から構成されているので、構造が複雑で、製造装置が比較的高価なものとなっている。
本発明は、上記したような従来の問題点を解決した熱可塑性樹脂発泡体の成形方法を提供することを目的とし、具体的にはスクリュシリンダ内に超臨界ガス圧以上ではあるが比較的低い二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを注入することができると共に、超臨界ガス圧以上の不活性ガスを注入するにも拘わらず、シールの問題が解決された熱可塑性樹脂発泡体の成形方法を提供することを目的とし、またこの方法の実施に使用される熱可塑性樹脂発泡体の成形装置の構造が簡単で、安価に得られる熱可塑性樹脂発泡体の成形方法を提供することを目的としている。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、上記目的を達成するために、スクリュシリンダ内に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を回転駆動して熱可塑性樹脂材料を可塑化すると共に、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを超臨界ガス圧以上の圧力で、超臨界温度以上の高温状態の前記スクリュシリンダに注入し、前記スクリュシリンダ内で超臨界状態を発生させて溶融樹脂に浸透させ、超臨界状態の不活性ガスが浸透した溶融樹脂を前記スクリュを軸方向に駆動して金型内へ射出し、熱可塑性樹脂発泡体を得る成形方法であって、前記スクリュシリンダには、その一方の後端部寄りに材料供給孔が、他方の先端部寄りに計量室が、その先端部には射出ノズルが設けられているスクリュシリンダを、そして前記スクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて第1メタリング部、減圧部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、前記超臨界ガス圧以上の不活性ガスは、前記スクリュの減圧部に対応した位置に注入し、注入され超臨界状態になった不活性ガスは、前記第1、2のメタリング部の溶融樹脂によりシールするように構成される。
請求項2に記載の発明は、スクリュシリンダ内に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を回転駆動して熱可塑性樹脂材料を可塑化すると共に、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスを超臨界ガス圧以上の圧力で、超臨界温度以上の高温状態の前記スクリュシリンダに注入し、前記スクリュシリンダ内で超臨界状態を発生させて溶融樹脂に浸透させ、超臨界状態の不活性ガスが浸透した溶融樹脂を前記スクリュを軸方向に駆動して金型内へ射出し、熱可塑性樹脂発泡体を得る成形方法であって、前記スクリュシリンダには、その一方の後端部寄りに材料供給孔が、他方の先端部寄りに計量室が、その先端部には射出ノズルが設けられているスクリュシリンダを、そして前記スクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて供給部、第1圧縮部、第1メタリング部、減圧部、第2圧縮部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、前記超臨界ガス圧以上の不活性ガスは、前記スクリュの減圧部に対応した位置に注入し、注入され超臨界状態になった不活性ガスは、前記第1、2のメタリング部の溶融樹脂によりシールするように構成される。請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の成形方法において、前記不活性ガスは、スクリュの減圧部に形成された溶融樹脂の未充満部分が存在する飢餓フィード部に注入するように、請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の成形方法において、前記飢餓フィード部の飢餓状態を、スクリュの供給部に供給する熱可塑性樹脂材料の供給量により制御するように、そして請求項5に記載の発明は、請求項1〜4のいずれかの項に記載の成形方法において、前記不活性ガスは、可塑化中と射出中に注入するように構成される。
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5のいずれかの項に記載の成形方法において、前記不活性ガスは、その注入タイミングをタイマーにより制御するように、請求項7に記載の発明は、請求項2〜6のいずれかの項に記載の成形方法において、前記スクリュの減圧部、第2圧縮部および第2メタリング部からなる第2ステージ内の圧力を、超臨界ガス圧以上に保持するように、請求項8に記載の発明は、請求項1〜6のいずれかの項に記載の成形方法において、前記スクリュシリンダの先端部の計量室内の圧力を、超臨界ガス圧以上に保持するように、請求項9に記載の発明は、請求項8に記載の成形方法において、前記スクリュシリンダの先端部の計量室内の圧力を、スクリュを射出方向に駆動して、または計量方向に回転させて超臨界ガス圧以上に保持するように、そして請求項10に記載の発明は、請求項1〜9のいずれかの項に記載の成形方法において、前記不活性ガスの注入圧力が、許容上下限範囲を越えたときは、アラーム起動、機械停止等の安全装置を作動させるように構成される。
【0005】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1の(イ)は、一部を断面にして全体を模式的に示す正面図であるが、この図1の(イ)に示されているように、本発明の熱可塑性樹脂発泡体の成形方法の実施に使用される熱可塑性樹脂発泡体成形用の可塑化装置は、概略的にはスクリュシリンダ1と、このスクリュシリンダ1の内部に可塑化方向に回転駆動されると共に、軸方向すなわち射出方向にも駆動可能に設けられているスクリュ20とから構成されている。
【0006】
スクリュシリンダ1は、軸方向に所定長さを有し、その略中間位置においてスクリュシリンダ1の外部から内部に達する、超臨界ガス圧以上の圧力の不活性ガスを供給するための、ガス供給孔2が開けられている。そして、このガス供給孔2に不活性ガス供給装置10に連なっているガス管3が気密的に接続されている。本実施の形態では、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスは、超臨界ガス圧の数MPa〜20MPa程度の圧力で溶融状態の樹脂材料に注入されるが、そのため不活性ガス供給装置10には、圧縮機、圧力制御弁等が内蔵されている。なお、不活性ガス供給装置10には、不活性ガスを超臨界温度以上に加熱する特別な加熱装置はないが、スクリュシリンダ1内の溶融状態の樹脂材料の温度低下を避けるために、例えば廃熱を利用して予熱することはできる。
【0007】
スクリュシリンダ1の、図1において左方の先端部寄りは計量室4となり、その先端部に射出ノズル5が設けられている。この射出ノズル5にはシャットオフ弁6が設けられている。スクリュシリンダ1の、後端部寄りに材料供給孔7が開けられている。そして、後端部にスクリュ駆動装置8が設けられている。スクリュ駆動装置8は、従来周知のように構成できるので、詳しい説明はしないが、例えば回転モータとピストンユニットとを備え、回転モータの出力軸とスクリュ20の後端部のスクリュ軸は、スプライン軸、滑りキー等の機械的手段により接続されている。したがって、スクリュ20は回転駆動されるときも軸方向に移動可能である。また、ピストンユニットのピストンにより、計量時に溶融樹脂に超臨界圧力をかけることも、計量された溶融樹脂を射出することもできるようになっている。このようなスクリュシリンダ1および射出ノズル5の外周部には個々に温度が制御される複数個の加熱ヒータが設けられ、スクリュシリンダ1内の温度が超臨界温度以上、例えば100°C以上に保たれるが、図には示されていない。
【0008】
熱可塑性樹脂材料Jは、本実施の形態では制御された量がスクリュシリンダ1に供給されるようになっている。そのために、機械式のスクリュ式フィーダ30が設けられ、その供給筒31がスクリュシリンダ1の材料供給孔7に接続されている。スクリュ式フィーダ30は、従来周知のように、搬送シリンダ32と、この搬送シリンダ32の内部に回転駆動されるように設けられている搬送スクリュ33と、この搬送スクリュ33を回転駆動するフィーダ駆動装置34とからなっている。そして、搬送シリンダ32にはホッパ35が取り付けられている。したがって、フィーダ駆動装置34の回転数を制御することにより、スクリュシリンダ1に供給される熱可塑性樹脂材料Jの供給量が制御され、後述する減圧部Gにおける溶融樹脂の量が制御されることになる。
【0009】
スクリュ20は、可塑化時および射出時には軸方向に移動するが、図1の(イ)に示されているように、スクリュシリンダ1に一応対応して、後端部が第1ステージS1、先端部が第2ステージS2となっている。第1ステージS1は、供給部Kと、この供給部Kの先方の第1圧縮部A1と、その先方の第1メタリング部M1とからなっている。供給部Kは、スクリュシリンダ1の材料供給孔7に対応し、そのスクリュ溝21は比較的深くなっている。第1圧縮部A1のスクリュ溝21は、供給部Kの溝深さから第1メタリングM1のスクリュ溝深さまで暫時変化している。第1メタリング部M1のスクリュ溝21は浅くなっている。スクリュの回転により供給部Kから送られてきた熱可塑性樹脂材料Jは、スクリュシリンダ1に設けられた加熱ヒータからの熱を受けると共に、第1圧縮部A1で圧縮と剪断を受けながら溶融し、第1メタリング部M1では熱可塑性樹脂材料Jは完全に溶融されている。これにより、注入される不活性ガスが供給部Kの方へ漏れることが防止される。すなわち、溶融樹脂によりシールされることになる。
【0010】
第2ステージS2は、第1ステージS1に続く減圧部Gと、その先方の第2圧縮部A2と、さらにその先方の第2メタリング部M2とからなっている。減圧部Gのスクリュ溝21は、深くなっている。これにより、第1ステージS1から送られてくる溶融樹脂は、減圧され、溶融樹脂が満たされない飢餓フィード部が生じる。その結果、不活性ガスの注入が容易になる。また、この減圧部Gは、スクリュ20が軸方向に移動してもガス供給孔2をカバーできる長さに選定されている。第2圧縮部A2のスクリュ溝21は比較的浅く、第2メタリング部M2のスクリュ溝21は浅くなっており、溶融樹脂で満たされている。これにより、注入された不活性ガスは、第2メタリング部の溶融樹脂によりシールされることになる。
【0011】
なお、上記実施の形態では、機械的供給装置としてスクリュ式フィーダ30が設けられているが、このスクリュ式フィーダ30に代えてロータリ式フィーダによっても熱可塑性樹脂材料Jの供給量を制御することができることは明らかである。また、スクリュ20の減圧部Gのスクリュ溝21は、深くなってフライト23、23間の容積は大きくなっているが、スクリュ溝21を深くする代わりに、フライト23の幅を狭くしてフライト23、23間の容積を大きくすることもできる。また、フライト23のピッチを広げ、フライト23、23間の容積を大きくすることもできる。さらには、スクリュ溝21を深くし、フライト23の幅を狭くし、ピッチを広げることができることは明らかである。
【0012】
本実施の形態に係わる可塑化装置は、制御器、タイマー等からなるコントローラ40も備えている。コントローラ40には、設定器41が設けられている。そして、この設定器41により可塑化に必要な各種の値、例えば不活性ガスの圧力の上下限値、不活性ガスの供給開始時期、および停止時期等を設定するタイマーの設定、スクリュ駆動装置8の回転モータの回転速度、可塑化時の背圧値、スクリュ式フィーダ30の駆動装置34の駆動速度、スクリュシリンダ1および射出ノズル5の外周部に設けられている加熱ヒータの温度等が設定できるようになっている。そして、上記の各種の値が設定値に維持されるように、制御器により例えばフィードバック制御される。また、不活性ガスの圧力が上下限値を超えたときは、アラーム等が作動すると共に、可塑化装置が停止するようにもなっている。このようなコントローラ40と、ガス管3に設けられている圧力計11とは信号ラインaにより接続され、不活性ガス供給装置10とは信号ラインbにより、それぞれ接続されている。同様にコントローラ40と、スクリュシリンダ1の第2メタリング部M2に設けられている圧力計12とは信号ラインcにより、計量室4に設けられている圧力計13とは信号ラインdにより、スクリュ駆動装置8とは信号ラインeにより、そしてフィーダ駆動装置34とは信号ラインfによりそれぞれ接続されている。
【0013】
次に、上記熱可塑性樹脂発泡体成形用の可塑化装置を使用した成形例について説明する。ホッパ30に熱可塑性樹脂材料Jを入れる。コントローラ40に付属している設定器41により、可塑化に必要な各種の値例えば、ガス管3中の不活性ガスの圧力の上下限値、第2メタリング部M2の圧力値、計量室4中の圧力値、フィーダ駆動装置34の回転数、加熱ヒータの温度、スクリュ20の計量完了位置、スクリュ20の回転速度等を設定する。また、シャットオフ弁6を閉じる。そうして、フィーダ駆動装置34により搬送スクリュ33を駆動する。熱可塑性樹脂材料Jは、設定された割合でスクリュシリンダ1に供給される。また、スクリュ駆動装置8によりスクリュ20を回転駆動して計量工程を開始する。熱可塑性樹脂材料Jは、スクリュ20の供給部Kに供給される。スクリュ20の回転により送られる樹脂材料Jは、加熱ヒータから加えられる熱と、スクリュ20の回転による摩擦作用、剪断作用等により生じる熱とにより、溶融し、第1圧縮部A1を経て第1メタリング部M1へと送られる。第1メタリング部M1で完全に溶融され、そして次の第2ステージS2へと送られる。このときの、スクリュシリンダ1内の温度は、不活性ガスの超臨界温度以上の例えば100°C以上になっている。
【0014】
コントローラ40のタイマーがタイムアップを計時すると、第2ステージS2の減圧部Gに、二酸化炭素ガス、窒素ガス等の不活性ガスが不活性ガス供給装置10から注入される。図1の(ロ)は、第1メタリング部M1で完全に溶融された溶融樹脂が、スクリュシリンダ1の内周壁と、フライト23、23間と、スクリュ軸の外周面21’との間に充満している状態を示す図であるが、この第1メタリング部M1の溶融樹脂により、注入された不活性ガスが供給部Kの方へ漏れることが防止される。また、注入されるとき、減圧部Gのスクリュ溝21は深くなって、溶融樹脂の圧力は低くなっているので、図1の(ハ)に示されているように、未充満部分24が存在する飢餓フィード部が形成されているので、超臨界ガス圧以上ではあるが、数MPa〜20MPa程度の比較的低い圧力で注入することができる。注入された不活性ガスは、超臨界状態になっているので、スクリュ20の回転により溶融樹脂中に容易に浸透する。そうして、第2ステージS2の第2圧縮部A2を経て第2メタリング部M2へと送られる。このときも、第2圧縮部A2および第2メタリング部M2の圧力が超臨界圧力以下にならないように、不活性ガスが供給される。第2メタリング部M2における溶融樹脂の状態は、図1の(ニ)に示されているが、第2メタリング部M2における溶融樹脂により注入される不活性ガスが、スクリュシリンダ1の先方へ漏れることが防止される。
【0015】
不活性ガスが浸透した溶融樹脂は、計量室4へと送られる。計量が進むに従い、計量された樹脂圧力によりスクリュ20は後方へ後退する。このとき、計量室4の圧力は圧力計13で計測され、計測される圧力が超臨界圧力以下にならないように、スクリュ20を射出方向に加圧して計量する。所定量後退したら、これを検知して計量を終わる。次に射出工程に入るが、射出工程時にも、不活性ガスの注入を続ける。タイマーがタイムアップを計時して注入を停止する。なお、射出工程に入る前に、計量された溶融樹脂の圧力が超臨界圧力以下に下がらないように、スクリュ20を射出方向に移動し加圧する。あるいは、低速で可塑化方向に回転駆動することもできる。
【0016】
次いで、シャットオフ弁6を開いて、スクリュ20を軸方向に駆動して金型へ射出する。冷却固化を待って金型を開くと、成形体内の平均セル径が0.01〜50μm、平均セル密度が108〜1016個/cm3の熱可塑性樹脂発泡体が得られる。以下同様にして成形する。
【0017】
【発明の効果】
以上のように、本発明によると、スクリュシリンダには、その一方の後端部寄りに材料供給孔が、他方の先端部寄りに計量室が、その先端部には射出ノズルが設けられているスクリュシリンダを、そしてスクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて第1メタリング部、減圧部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、あるいはスクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて供給部、第1圧縮部、第1メタリング部、減圧部、第2圧縮部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、超臨界ガス圧以上の不活性ガスは前記スクリュの減圧部に対応した位置に注入し、注入した不活性ガスはスクリュシリンダ内で超臨界状態になり、そして溶融樹脂に浸透するので、セル径の小さい熱可塑性樹脂発泡体を得ることができる。この時、注入され超臨界状態になった不活性ガスを第1、2のメタリング部の溶融樹脂によりシールするように構成されているので、超臨界ガス圧以上であれば、比較的低い圧力で不活性ガスを注入できる。しかも、超臨界ガス圧以上の不活性ガスを注入しても、第1メタリング部および第2メタリング部において完全に溶融されている樹脂材料のシール作用により、注入され超臨界状態になった不活性ガスが材料供給孔の方あるいはスクリュシリンダの先方へ漏れることが防止される。したがって、本発明によると、溶融樹脂のシール作用と相まって、シールはさらに完全なものとなる、という本発明に特有の効果が得られる。また、本発明によると、不活性ガスは超臨界ガス圧以上であれば、格別に加熱する必要がないので、不活性ガス供給装置が安価になる効果が得られる。さらには、本発明によると、比較的低い圧力で超臨界ガス圧の不活性ガスを注入できるので、不活性ガス供給装置、配管系等の耐圧設計、シール設計等が容易になる効果も得られる。また、不活性ガスを、スクリュの減圧部に形成された溶融樹脂の未充満部分が存在する飢餓フィード部に注入する発明によると、溶融樹脂と超臨界状態の不活性ガスとの接触面積が広くなり、超臨界状態の不活性ガスの浸透が早く、かつ均一になる効果がさらに得られる。飢餓フィード部の飢餓状態を、スクリュの供給部に供給する熱可塑性樹脂材料の供給量により制御する発明によると、溶融樹脂と超臨界状態の不活性ガスとの接触面積を制御でき、超臨界状態の不活性ガスの浸透も制御できる効果がさらに得られる。また、不活性ガスの注入タイミングをタイマーにより制御する発明によると、不活性ガスの注入タイミングが一定になり、発泡の均一化と、微細化が得られ、高品質の熱可塑性樹脂発泡体が得られる。また、スクリュの減圧部、第2圧縮部および第2メタリング部からなる第2ステージ内の圧力を、超臨界ガス圧以上に保持する発明、あるいはスクリュシリンダの先端部の計量室内の圧力を、超臨界ガス圧以上に保持する発明によると、スクリュシリンダ内で発泡することを押さえれることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる熱可塑性樹脂発泡体の成形方法の実施に使用される可塑化装置の実施の形態を示す図で、その(イ)は一部を断面にして全体を模式的に示す正面図、その(ロ)は第1メタリング部を、その(ハ)は減圧部を、そしてその(ニ)は第2メタリング部を、溶融樹脂と共に示す断面図である。
【符号の説明】
1 スクリュシリンダ 2 ガス供給孔
4 計量室 5 射出ノズル
7 材料供給孔 10 不活性ガス供給装置
20 スクリュ 21 スクリュ溝
23 フライト 30 スクリュ式フィーダ
S1 第1ステージ S2 第2ステージ
K 供給部 A1 第1圧縮部
M1 第1メタリング部 G 減圧部
A2 第2圧縮部 M2 第2メタリング部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an inert device such as carbon dioxide gas, nitrogen gas, etc. in the screw cylinder of an injection device comprising a screw cylinder and a screw provided in the screw cylinder so as to be driven in the rotational direction and the axial direction. Thermoplastic resin foam that obtains a thermoplastic resin foam by injecting a gas, infiltrating the molten resin in a supercritical state into the molten resin, and injecting the molten resin infiltrated with the inert gas into the mold It relates to a molding method.
[0002]
[Prior art]
The thermoplastic resin is melted in the cylinder of the injection molding machine, and an inert gas such as supercritical carbon dioxide gas or nitrogen gas is infiltrated into the molten thermoplastic resin, and the infiltrated molten resin is injected into the mold. Many methods or apparatuses for molding a thermoplastic resin foam have been proposed, for example, in JP-A-8-258096 and JP-A-10-230528. The apparatus for producing a fine foam disclosed in the above-mentioned JP-A-8-258096 is generally provided at a heating cylinder, a main screw provided in the heating cylinder, and a tip of the main screw. A mixing screw, an inert gas supply device that supplies an inert gas to the mixing screw portion, and the like are included. Therefore, when the main screw is driven to rotate and the pellet-shaped resin material is conveyed to the tip of the heating cylinder, the pellet-shaped resin material is melted and further uniformly melted by the mixing screw. At this time, when carbon dioxide gas is supplied, the carbon dioxide gas penetrates into the molten resin material. When the molten resin material infiltrated with carbon dioxide gas is injected into the mold by driving the main screw in the axial direction, a fine foam is obtained. A thermoplastic resin foam manufacturing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-230528 is composed of two separate apparatuses, a continuous plasticizing apparatus including a heating cylinder and a screw, and an injection apparatus including a plunger. Has been. Therefore, a thermoplastic resin foam can be obtained by these two apparatuses as follows. That is, when the screw is rotated to melt the pellet-shaped resin material and carbon dioxide gas is supplied, the carbon dioxide gas penetrates into the molten resin material. When the molten resin material infiltrated with carbon dioxide gas is supplied in the mold of an injection device comprising a plunger by driving the screw in the axial direction, and the plunger is driven, a thermoplastic resin foam is obtained in the same manner.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
A fine foam or a thermoplastic resin foam can be obtained by any of the conventional manufacturing apparatuses described above. However, problems to be improved are also recognized. For example, the critical pressure of carbon dioxide gas is 7.4 MPa, but there is a sealing problem when carbon dioxide gas in a supercritical state, which is higher than this pressure, is injected into the molten resin material in the heating cylinder. is there. That is, since the resin material supplied to the heating cylinder is a pellet-shaped solid, it is impossible to seal with the pellet-shaped resin material, and the injected carbon dioxide gas may leak toward the material supply hole. . In particular, in the manufacturing apparatus described above, the carbon dioxide gas is injected into the heating cylinder, but since the molten resin pressure in the heating cylinder is as high as 10 to 30 MPa, the pressure of the injected carbon dioxide gas Is higher than this, and the problem of sealing is unavoidable, but it is not recognized that any of the manufacturing apparatuses described above has solved the problem of sealing. Further, the screw of the fine foam manufacturing apparatus disclosed in the above-mentioned JP-A-8-258096 is composed of two screws, a main screw and a mixing screw provided at the tip of the main screw, The thermoplastic foam production apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-230528 is composed of two separate apparatuses, a continuous plasticizing apparatus and an injection apparatus composed of a plunger, so that the structure is complicated. Thus, the manufacturing apparatus is relatively expensive.
An object of the present invention is to provide a method for molding a thermoplastic resin foam that solves the above-described conventional problems, and specifically, it is relatively low in a screw cylinder, although it is above the supercritical gas pressure. Molding of thermoplastic resin foam that can inject inert gas such as carbon dioxide gas and nitrogen gas, and solves sealing problems despite injecting inert gas at supercritical gas pressure or higher An object of the present invention is to provide a method for molding a thermoplastic resin foam, which is simple and has a simple structure for a thermoplastic resin foam molding apparatus used for carrying out this method. It is said.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 plasticizes the thermoplastic resin material by rotationally driving a screw provided in the screw cylinder so as to be driven in the rotational direction and the axial direction. An inert gas such as carbon dioxide gas or nitrogen gas is injected into the screw cylinder at a temperature higher than the supercritical temperature at a pressure higher than the supercritical gas pressure, and a supercritical state is generated in the screw cylinder to melt. A molding method for obtaining a thermoplastic resin foam by infiltrating a resin and injecting a molten resin infiltrated with a supercritical inert gas into the mold by driving the screw in the axial direction, the screw cylinder Includes a material supply hole near one rear end, a metering chamber near the other tip, a screw cylinder provided with an injection nozzle at the tip, and the screw includes a front Corresponding to the screw cylinder, a first metering section to the distal end portion from the side of the rear end, using the screw has a pressure reducing unit and a second metering section, the inert gas on the supercritical gas pressure or, the The inert gas injected into a position corresponding to the decompression part of the screw and in a supercritical state is configured to be sealed by the molten resin of the first and second metering parts.
The invention according to
The invention according to claim 6 is the molding method according to any one of claims 1 to 5, wherein the inert gas is controlled in its injection timing by a timer. Is a molding method according to any one of
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 (a) is a front view schematically showing the whole with a part in cross section. As shown in FIG. 1 (a), the thermoplastic resin foam of the present invention is A plasticizing apparatus for molding a thermoplastic resin foam used for carrying out a molding method is schematically a screw cylinder 1 and is rotationally driven in the plasticizing direction inside the screw cylinder 1 and also in the axial direction, that is, The
[0006]
The screw cylinder 1 has a predetermined length in the axial direction, and is a gas supply hole for supplying an inert gas having a pressure equal to or higher than the supercritical gas pressure that reaches from the outside to the inside of the screw cylinder 1 at a substantially intermediate position. 2 is opened. A gas pipe 3 connected to the inert
[0007]
The
[0008]
In the present embodiment, a controlled amount of the thermoplastic resin material J is supplied to the screw cylinder 1. For this purpose, a
[0009]
The
[0010]
The second stage S2 includes a decompression section G following the first stage S1, a second compression section A2 ahead, and a second metering section M2 ahead. The
[0011]
In the above embodiment, the
[0012]
The plasticizing apparatus according to the present embodiment also includes a
[0013]
Next, a molding example using the plasticizing apparatus for molding the thermoplastic resin foam will be described. The thermoplastic resin material J is put into the
[0014]
When the timer of the
[0015]
The molten resin infiltrated with the inert gas is sent to the measuring
[0016]
Next, the shutoff valve 6 is opened, and the
[0017]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the screw cylinder is provided with the material supply hole near one rear end, the measuring chamber near the other front end, and the injection nozzle at the front end. For the screw cylinder and the screw, a screw corresponding to the screw cylinder is used as a first metering portion, a decompression portion and a second metering portion from the rear end portion to the tip end portion, or Corresponding to the screw cylinder from the rear end portion to the front end portion, the screw serving as the supply portion, the first compression portion, the first metering portion, the decompression portion, the second compression portion and the second metering portion. The inert gas exceeding the supercritical gas pressure is injected into a position corresponding to the decompression portion of the screw, and the injected inert gas becomes supercritical in the screw cylinder, and the molten tree Since penetrating into, it is possible to obtain a small thermoplastic resin foam having cell diameters. At this time, since the inert gas that has been injected and is in a supercritical state is configured to be sealed by the molten resin in the first and second metal ring portions, the pressure is relatively low as long as the pressure is higher than the supercritical gas pressure. Inert gas can be injected. In addition, even when an inert gas having a pressure higher than the supercritical gas pressure is injected, the inertness which has been injected and has become a supercritical state due to the sealing action of the resin material completely melted in the first and second metalling portions. The gas is prevented from leaking toward the material supply hole or the tip of the screw cylinder. Therefore, according to the present invention, combined with the sealing action of the molten resin, an effect unique to the present invention is obtained that the seal becomes more complete. In addition, according to the present invention, if the inert gas has a supercritical gas pressure or higher, it is not necessary to heat the inert gas, so that the effect of reducing the cost of the inert gas supply device can be obtained. Furthermore, according to the present invention, since an inert gas having a supercritical gas pressure can be injected at a relatively low pressure, an effect of facilitating the pressure resistance design, seal design, etc. of the inert gas supply device, piping system, etc. can be obtained. . Further, according to the invention in which the inert gas is injected into the starvation feed portion where the unfilled portion of the molten resin formed in the decompression portion of the screw exists, the contact area between the molten resin and the inert gas in the supercritical state is wide. Thus, the permeation of the supercritical inert gas is quicker and more uniform. According to the invention that controls the starvation state of the starvation feed part by the amount of thermoplastic resin material supplied to the screw supply part, the contact area between the molten resin and the supercritical inert gas can be controlled, and the supercritical state The effect of controlling the permeation of the inert gas is further obtained. In addition, according to the invention in which the inert gas injection timing is controlled by a timer, the inert gas injection timing is constant, uniform foaming and finer foam are obtained, and a high-quality thermoplastic resin foam is obtained. It is done. Further, the invention in which the pressure in the second stage comprising the screw decompression part, the second compression part and the second metering part is maintained at a supercritical gas pressure or the pressure in the measuring chamber at the tip part of the screw cylinder is increased. According to the invention for maintaining the pressure above the critical gas pressure, foaming in the screw cylinder can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of a plasticizing apparatus used for carrying out a method for molding a thermoplastic resin foam according to the present invention, and (a) schematically shows the whole in cross section. The (b) is a sectional view showing the first metalling part, the (c) is the decompression part, and the (d) is the second metalling part together with the molten resin.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (10)
前記スクリュシリンダには、その一方の後端部寄りに材料供給孔が、他方の先端部寄りに計量室が、その先端部には射出ノズルが設けられているスクリュシリンダを、そして前記スクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて第1メタリング部、減圧部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、前記超臨界ガス圧以上の不活性ガスは、前記スクリュの減圧部に対応した位置に注入し、注入され超臨界状態になった不活性ガスは、前記第1、2のメタリング部の溶融樹脂によりシールすることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の成形方法。A screw provided in the screw cylinder that can be driven in the rotational direction and the axial direction is rotationally driven to plasticize the thermoplastic resin material, and an inert gas such as carbon dioxide gas or nitrogen gas is supercritical gas pressure. A molten resin that is injected into the screw cylinder at a temperature higher than the supercritical temperature at the above pressure, generates a supercritical state in the screw cylinder, penetrates into the molten resin, and permeates the inert gas in the supercritical state. The screw is driven in the axial direction and injected into a mold to obtain a thermoplastic resin foam,
The screw cylinder has a material supply hole near one rear end, a metering chamber near the other tip, a screw cylinder provided with an injection nozzle at the tip, and the screw Corresponding to the screw cylinder, using a screw which is a first metering part, a pressure reducing part and a second metaling part from the rear end part to the front end part, the inert gas above the supercritical gas pressure is Injecting into a position corresponding to the decompression part of the screw, and the inert gas injected into the supercritical state is sealed with the molten resin of the first and second metering parts, Body molding method.
前記スクリュシリンダには、その一方の後端部寄りに材料供給孔が、他方の先端部寄りに計量室が、その先端部には射出ノズルが設けられているスクリュシリンダを、そして前記スクリュには、前記スクリュシリンダに対応して、後端部の方から先端部にかけて供給部、第1圧縮部、第1メタリング部、減圧部、第2圧縮部および第2メタリング部となっているスクリュを使用し、前記超臨界ガス圧以上の不活性ガスは、前記スクリュの減圧部に対応した位置に注入し、注入され超臨界状態になった不活性ガスは、前記第1、2のメタリング部の溶融樹脂によりシールすることを特徴とする熱可塑性樹脂発泡体の成形方法。A screw provided in the screw cylinder that can be driven in the rotational direction and the axial direction is rotationally driven to plasticize the thermoplastic resin material, and an inert gas such as carbon dioxide gas or nitrogen gas is supercritical gas pressure. A molten resin that is injected into the screw cylinder at a temperature higher than the supercritical temperature at the above pressure, generates a supercritical state in the screw cylinder, penetrates into the molten resin, and permeates the inert gas in the supercritical state. The screw is driven in the axial direction and injected into a mold to obtain a thermoplastic resin foam,
The screw cylinder has a material supply hole near one rear end, a metering chamber near the other tip, a screw cylinder provided with an injection nozzle at the tip, and the screw Corresponding to the screw cylinder, a screw which is a supply part, a first compression part, a first metering part, a decompression part, a second compression part and a second metering part is used from the rear end part to the front end part. Then, the inert gas having a pressure higher than the supercritical gas pressure is injected into a position corresponding to the decompression part of the screw, and the inert gas that has been injected into the supercritical state is melted in the first and second metering parts. A method for molding a thermoplastic resin foam, characterized by sealing with resin.
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