JP4515694B2 - 発泡射出成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型で高発泡倍率の発泡成形品を良好に成形することができる発泡射出成形方法に関するものである。
【０００２】
発泡射出成形方法としては、大別して、化学発泡剤による発泡圧力を利用するものと、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスによる発泡圧力を利用するものとが知られている。
【０００３】
化学発泡剤による発泡圧力を利用するものは、発泡倍率を高めるために化学発泡剤の樹脂に対する混合割合を大きくすると成形品の品質に影響を及ぼすおそれがあるため、高発泡倍率の発泡成形品を成形することは困難である。これに対し、高発泡倍率の発泡成形品を得ることができる不活性ガスによる発泡圧力を利用するものが注目されており、次に説明する一台の型締装置に対して一台の射出ユニットを備えた発泡射出成形装置を使用した、（イ）、（ロ）等の発泡射出成形方法が提案されている。
【０００４】
（イ）型締めされた金型のキャビティ内へ不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を未充満状態（ショートショット状態）で射出・充填したのち、不活性ガスの発泡圧力によって発泡させてキャビティ内に充満させて発泡成形品を成形する発泡射出成形方法（特開２００１−３１５１５３参照）。
【０００５】
（ロ）キャビティの容積の縮小および拡大ができる金型を用い、容積を縮小させたキャビティ内へ不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を射出・充填したのち、キャビティ内の溶融樹脂の平均温度が樹脂の融点〜融点＋３０℃の範囲になった時点でキャビティの容積を拡大させて不活性ガスの発泡圧力によって発泡させる発泡射出成形方法（特開２００１−３４１１５４参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂をキャビティ内へ射出・充填した直後から圧力開放されて発泡が始まってしまう。特に、厚肉で投影面積が大きい大型の発泡成形品を成形する際には、型締めされた金型に対して一台の射出ユニットによって不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂の射出・充填を行なうため、射出・充填の開始時点から完了時点までの間に時間がかかり、その間に相当な温度差が生じ、発泡セルの大きさや密度が不均一になってしまう。
【０００７】
そこで、射出・充填に要する時間を短縮して発泡セルの大きさや密度を均一にするためには、大容量の射出ユニットを用いなければならず、その結果、発泡射出成形装置が大型化してコスト高を招くという未解決の課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、厚肉で投影面積の大きな大型の発泡成形品であっても、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができるとともに、発泡射出成形装置の小型化が可能な発泡射出成形方法を提供すること目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１０】
第２の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１１】
第３の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１２】
第４の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１３】
第５の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に超臨界流体の不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１４】
また、前記射出・流動充填工程が完了したのち前記発泡工程を開始する前に、前記射出・流動充填工程の完了時の状態で待機させて、キャビティ内壁からの冷却によるスキン層を形成させるスキン層形成工程を行なうものとする。
【００１６】
加えて、本発明に係る第１の発泡射出成形装置は、複数のゲートを有しかつキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型と、前記成形型を型締めして前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積と前記充填容積とに変化させる型締装置と、前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットとを備えており、前記各射出ユニットは、不活性ガス供給口を有するシリンダおよび前記シリンダ内に配設されたスクリュを備え、樹脂と不活性ガスとを混練・溶融して不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する可塑化機能と、前記計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ射出・充填する射出・充填機能と、前記スクリュの回転による推進力で前記不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ充填するフローモールド機能と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発泡射出成形装置は、複数のゲートを有しかつキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する成形品容積と前記成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型と、前記成形型を型締めして前記キャビティの容積を前記成形品容積と前記充填容積とに変化させる型締装置と、前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットとを備えており、前記各射出ユニットは、超臨界流体供給口を有するシリンダおよび前記シリンダ内に配設されたスクリュを備え、樹脂と超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する可塑化機能と、前記超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ射出・充填する射出機能と、前記スクリュの回転による推進力で前記超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ充填するフローモールド機能と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、成形型に、不活性ガスを注・排気する注・排気手段を設けたものとする。
【００１９】
さらに、成形型に、超臨界流体の不活性ガスを注・排気する注・排気手段を設けたものとする。
【００２０】
【作用】
成形型のキャビティ内への不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の充填が、複数の射出ユニットによって同時に行なわれ、しかも射出したのちフローモールドに切り換えて充填される。また、複数のゲートから同時にキャビティ内に充填された不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ内での流動距離が短いことや、不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、流動性が損なわれないうちに合流する。
【００２１】
その結果、小容量の射出ユニットを用いてウエルドライン、ひけ、そり等の発生しない良好な大型の発泡成形品を成形することができる。
【００２２】
さらに、キャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記充填容積のキャビティ内に不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を充填したのち、前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって発泡セルを生成させる。
【００２３】
その結果、高発泡倍率の発泡成形品を良好に成形できるとともに、成形型のキャビティの容積の拡大を開始するタイミングや拡大速度等を制御することで、スキン層の形成（厚さ）、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができる。
【００２４】
加えて、本発明によれば、発泡セルの大きさや密度が均一な大型の発泡成形品を、比較的小型の発泡射出成形装置によって低コストで成形できる。
【００２５】
このため、本発明に係る発泡射出成形方法によって成形される大型の発泡成形品は、内・外壁材、ボード、床材、サイジング材等の建材に限らず、大型コンポストサイロ、浴槽、樽材、大型プランタ、組み立て式プールのパネル材等の各種用途に用いることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発泡射出成形装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本実施の形態による発泡射出成形装置は、図１に示すように、一つの型締装置１０に対して複数の射出ユニット４（図示した２台に限らず、必要に応じて３台以上にすることができる。）を配設し、型締装置１０によって型締めされた容積を変化できる固定型１１および可動型１２からなる成形型１のキャビティ１ａ内に、複数の射出ユニット４により同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填し、ついで、キャビティ１ａの容積を拡大させて発泡セルの生成ができるように構成されている。
【００２８】
型締装置１０は、固定型２が取り付けられる固定盤１１と、可動型３が取り付けられる可動盤１２と、可動盤１２を軸方向へ移動自在に案内するタイバー１３と、可動盤１２とともに可動型３を固定型２に対して進退させて型締めおよび型開きを行なう図示しない型開閉機構とを備えており、成形型１を型締めしてキャビティ１ａの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と、前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化させることができるように構成されている。
【００２９】
なお、成形型１に、不活性ガスを注・排気する注・排気手段（不図示）を設けてもよい。この注・排気手段としては、不活性ガス供給源とキャビティ１ａとを接続するキャビティ１ａ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与する管路に、カウンター圧力開放手段が介在された分岐管路を設けたもの（図３、００５７参照）とするとよい。
【００３０】
固定盤１１には、各射出ユニット４のノズル７に対応した部位にそれぞれノズル挿入孔１１ａが設けられており、固定盤１１に取り付けられた固定型２には、各ノズル挿入孔１１ａを介して各射出ユニット４のノズル７がそれぞれノズルタッチされる複数のゲート２ａが設けられている。
【００３１】
各射出ユニット４は、図示しない加熱手段によって加熱されるシリンダ５と、シリンダ５内に回転自在かつ軸方向へ進退自在に配設されたスクリュ６と、シリンダ５の混練・溶融ゾーンに配設された不活性ガス供給口９と、シリンダ５の先端に配設されたノズル７と、ノズル７に付設されたシャットオフバルブ８とを備えており、不活性ガス供給口９は管路９ａを介して図示しない不活性ガス供給源に接続されている。
【００３２】
また、各射出ユニット４は、図示しないホッパより供給された樹脂と不活性ガス供給口９より添加された不活性ガスとを混練・溶融して、不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する計量機能（可塑化機能）と、計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型１のキャビティ１ａに射出・充填する射出機能と、前進位置におけるスクリュ６の回転による推進力によって不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型１のキャビティ１ａ内へ充填するフローモールド機能とを備えている。
【００３３】
続いて、本発明に係る発泡射出成形方法の一実施の形態について説明する。
【００３４】
（１）図１に示すように、ノズルタッチされた各射出ユニット４において、シャットオフバルブ８を閉じた状態でスクリュ６を回転させ、図示しないホッパより供給された樹脂と不活性ガス供給口９より添加された不活性ガスとを混練・溶融して不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の計量（可塑化）を行なう。
【００３５】
（２）上記（１）による計量ののち、型締装置１０によって、成形型１のキャビティ１ａの容積を充填容積（最小容積）の状態に型締めする。
【００３６】
（３）上記（２）の型締工程ののち、図２の（ａ）に示すように、各射出ユニット４のシャットオフバルブ８を開くとともにスクリュ６を前進させて、計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ１ａ内へ同時に射出・充填する。
【００３７】
本工程において、各ゲート２ａを介してキャビティ１ａ内に同時に射出・充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ１ａ内において合流するが、合流するまでの流動距離が短いことや、不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の流動性が損なわれることがなく合流し、合流部にウエルドライン等が発生することがない。
【００３８】
（４）上記（３）の射出・充填工程ののち、図２の（ｂ）に示すように、前進位置において直線移動しないように背圧を付与した状態でスクリュ６を回転させて、スクリュ６の推進力によって不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ１ａ内に充填すると同時に、充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の量の増加分に対応するようにキャビティ１ａの容積を漸増させる、いわゆるフローモールドによる充填を行なう。
【００３９】
すなわち、複数の射出ユニット４により不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を同時にキャビティ１ａ内へ射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填するため、各射出ユニット４は小容量のものを用いることができる。
【００４０】
（５）上記（４）によるフローモールドによって、所定量の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂がキャビティ１ａ内に充填された時点において、フローモールドを停止させて待機し、キャビティ１ａの内壁面の温度低下によってスキン層を形成させる。
【００４１】
本工程において、成形型１にキャビティ１ａの内壁面の温度を検出する温度センサを設けておき、該温度センサによって検知されたキャビティ１ａの内壁面の温度よりキャビティ１ａ内の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂温度を推定し、スキン層の形成状態を判定するようにするとよい。
【００４２】
（６）上記（５）ののち、シャットオフバルブ８を閉じるとともに、キャビティ１ａの容積を発泡成形品容積（発泡成形品の外面を規制する大きさの容積）まで拡大させることにより、スキン層で覆われた不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂に不活性ガスによる発泡セルを生成させる。
【００４３】
本工程において、発泡セルの大きさや発泡セルの密度は、成形型１のキャビティ１ａの拡大速度を制御（変化）することで、制御（変化）することができる。
【００４４】
因みに、微細な発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ１ａの拡大速度を遅くする。逆に、大きな発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ１ａの拡大速度を速くする。
【００４５】
また、不活性ガスを混練・混合して拡散された溶融樹脂中に、タルク、炭酸カルシウム等の核剤を多量に混練させて発泡セルの密度（セル数）を増加させることも可能である。
【００４６】
（７）上記（６）ののち、成形型中において冷却したのち、型開きを行なって発泡成形品を取り出す。
【００４７】
また、この冷却中に各射出ユニット４においては、上記（１）の計量（可塑化）を行なう。
【００４８】
続いて、上述した一実施の形態による発泡射出成形方法の一変形例について説明する。
【００４９】
本変形例は、上記（１）〜（７）の工程に対して、さらに、キャビティの容積が充填容積になるように型締めする型締工程である上記工程（２）から、複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちのフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程である上記工程（３）、（４）へ移行する前に、容積が充填容積の状態に型締めされた成形型１のキャビティ１ａ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程を付加するとともに、上記工程（６）の開始時にキャビティ１ａ内の不活性ガスを排出してカウンター圧力を一気に開放させるカウンター圧力開放工程を付加したものである。
【００５０】
なお、カウンター圧力の開放は、キャビティ壁面の温度が、結晶性樹脂では融点（Ｔｍ）から−２０℃〜−６０℃、非晶性樹脂ではガラス転移温度（Ｔｍｇ）から−１０℃〜−５０℃の範囲に下降するのを待って行なうとよい。
【００５１】
本変形例によれば、カウンター圧力を付与し保持しておくことにより、キャビティ１ａに射出・流動充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の発泡が確実に抑制されるため、表面に光沢のあるスキン層を有する発泡成形品を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明に係る発泡射出成形装置の他の実施の形態について説明する。
【００５３】
本実施の形態による発泡射出成形装置は、図３に示すように、一つの型締装置３０に対して複数の射出ユニット２４を配設し、型締装置３０によって型締めされたキャビティ２１ａの容積を変化できる固定型２２および可動型２３からなる成形型２１のキャビティ２１ａ内に、複数の射出ユニット２４（図示した２台に限らず、必要に応じて３台以上にすることができる。）により同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填し、ついで、キャビティ２１ａの容積を拡大させて発泡セルの生成ができるように構成されている。
【００５４】
型締装置３０は、固定型２２が取り付けられる固定盤３１と、可動型２３が取り付けられる可動盤３２と、可動盤３２を軸方向へ移動自在に案内するタイバー３３と、可動盤３２とともに可動型２３を固定型２２に対して進退させて型締めおよび型開きを行なう図示しない型開閉機構とを備えており、成形型２１を型締めしてキャビティ２１ａの容積を発泡成形品の外面を規制する発泡成形品容積と、前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化させることができるように構成されている。
【００５５】
固定盤３１には、各射出ユニット２４のノズル２７に対応した部位にそれぞれノズル挿入孔３１ａが設けられており、固定盤３１に取り付けられた固定型２２には、各ノズル挿入孔３１ａを介して各射出ユニット２４のノズル２７がそれぞれノズルタッチされる複数のゲート２２ａが設けられている。
【００５６】
各射出ユニット２４は、図示しない加熱手段によって加熱されるシリンダ２５と、シリンダ２５内に回転自在かつ軸方向へ進退自在に配設されたスクリュ２６と、シリンダ２５の混練・溶融ゾーンに配設された超臨界流体供給口２９と、シリンダ２５の先端に配設されたノズル２７と、ノズル２７に付設されたシャットオフバルブ２８とを備えている。そして、超臨界流体供給口２９は、流量調整弁４４、開閉弁４３、流量計４２等が介在された供給管路４５を介して超臨界流体発生装置４１に接続されている。
【００５７】
また、成形型２１に設けられた超臨界流体の不活性ガスを注・排気する注・排気手段として、供給管路４５から分岐する分岐管路４６がキャビティ２１ａに連通されているとともに、分岐管路４６には開閉弁４３と絞り弁等からなるカウンター圧力開放手段４７が介在されている。
【００５８】
ここで、超臨界流体発生装置４１は、ボンベ４０に貯留された炭酸ガスや窒素ガス等の不活性ガスを臨界圧力および臨界温度以上にして超臨界流体の不活性ガスを生成できるものであれば、その種類は問わない。
【００５９】
因みに、炭酸ガスの場合は、臨界温度３０４．１Ｋ、臨界圧力７．３８ＭＰａ以上にて超臨界流体になり、窒素ガスの場合は、臨界温度２１０Ｋ、臨界圧力３．５ＭＰａ以上にて超臨界流体となる。
【００６０】
また、各射出ユニット２４は、図示しないホッパより供給された樹脂と超臨界流体供給口２９より添加された超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して、超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する計量機能（可塑化機能）と、計量された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型２１のキャビティ２１ａに射出・充填する射出機能と、前進位置におけるスクリュ２６の回転による推進力によって超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型２１のキャビティ２１ａ内へ充填するフローモールド機能とを備えている。
【００６１】
続いて、本発明に係る発泡射出成形方法の他の実施の形態について説明する。
【００６２】
（１）図３に示すように、ノズルタッチされた各射出ユニット２４において、シャットオフバルブ２８を閉じた状態でスクリュ２６を回転させ、図示しないホッパより供給された樹脂と超臨界流体供給口２９より添加された超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の計量（可塑化）を行なう。
【００６３】
（２）上記（１）による計量ののち、型締装置３０によって、成形型２１のキャビティ２１ａの容積を充填容積（最小容積）の状態に型締めする。
【００６４】
（３）上記（２）ののち、各射出ユニット２４のシャットオフバルブ２８を開くとともにスクリュ２６を前進させて、計量された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ２１ａ内へ同時に射出・充填する。
【００６５】
本工程において、各ゲート２２ａを介してキャビティ２１ａ内に同時に射出・充填された超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ２１ａ内において合流するが、合流するまでの流動距離が短いことや、超臨界流体の状態の不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の流動性が損なわれることがなく合流し、合流部にウエルドライン等が発生することがない。
【００６６】
（４）上記（３）の射出・充填に続いて、図４に示すように、前進位置において直線移動しないようにスクリュ２６に背圧を付与した状態でスクリュ２６を回転させてスクリュ２６の推進力によって超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ２１ａ内に充填すると同時に、充填された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の量の増加分に対応するようにキャビティ２１ａの容積を漸増させる、いわゆるフローモールドによる充填を行なう。
【００６７】
すなわち、複数の射出ユニット２４により超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を同時にキャビティ２１ａ内へ射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填するため、各射出ユニット２４は小容量のものを用いることができる。
【００６８】
（５）上記（４）によるフローモールドによって、所定量の超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂がキャビティ２１ａ内に充填された時点において、フローモールドを停止させて待機し、キャビティ２１ａの内壁面の温度低下によってスキン層を形成させる。
【００６９】
本工程において、成形型２１にキャビティ２１ａの内壁面の温度を検出する温度センサを設けておき、該温度センサによって検知されたキャビティ２１ａの内壁面の温度よりキャビティ２１ａ内の超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂温度を推定し、スキン層の形成状態を判定するようにするとよい。
【００７０】
（６）上記（５）ののち、シャットオフバルブ２８を閉じるとともに、キャビティ２１ａの容積を発泡成形品容積まで拡大させる（図５参照）ことにより、超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成させる。
【００７１】
本工程において、発泡セルの大きさや発泡セルの密度は、成形型２１のキャビティ２１ａの拡大速度を制御（変化）することで、制御（変化）することができる。
【００７２】
因みに、微細な発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ２１ａの拡大速度を遅くする。逆に、大きな発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ２１ａの拡大速度を速くする。
【００７３】
また、超臨界流体の不活性ガスを混練・混合して拡散された溶融樹脂中に、タルク、炭酸カルシウム等の核剤を多量に混練させて発泡セルの密度（セル数）を増加させることも可能である。
【００７４】
続いて、上述した他の実施の形態による発泡射出成形方法の一変形例について説明する。
【００７５】
本変形例は、上記（１）〜（６）の工程に対して、さらに、上記工程（２）から上記工程（３）へ移行する前に、容積が充填容積の状態に型締めされた成形型２１のキャビティ２１ａ内に超臨界流体の不活性ガスによるカウンター圧力を付与するカウンター圧力付与工程を付加するとともに、上記工程（６）の開始時にキャビティ２１ａ内の超臨界流体の不活性ガスによるカウンター圧力をカウンター圧力開放手段４７を介して一気に開放させるカウンター圧力開放工程を付加したものである。
【００７６】
カウンター圧力の開放は、キャビティ壁面の温度が、結晶性樹脂では融点（Ｔｍ）から−２０℃〜−６０℃、非晶性樹脂ではガラス転移温度（Ｔｍｇ）から−１０℃〜−５０℃の範囲に下降するのを待って行なうとよい。
【００７７】
本変形例によれば、カウンター圧力を付与し保持しておくことにより、キャビティ２１ａに射出・流動充填された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の発泡が確実に抑制されるため、表面に光沢のあるスキン層を有する発泡成形品を得ることができる。
【００７８】
なお、上記一変形例に示したカウンター圧力付与工程において、超臨界流体の不活性ガスのかわりに、不活性ガスをキャビティ内に注入してカウンター圧力を付与し保持するように変更してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８０】
小容量の射出ユニットを用いてウエルドライン、ひけ、そり等の発生しない良好な大型の発泡成形品を成形することができる。
【００８１】
また、成形型のキャビティの容積の拡大を開始するタイミングや拡大速度等を制御することで、スキン層の形成、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができる。
【００８２】
さらに、発泡セルの大きさや密度が均一な大型の発泡成形品を、比較的小型の発泡射出成形装置によって良好に成形できる。
【００８３】
このため、内・外壁材、ボード、床材、サイジング材等の建材に限らず、大型コンポストサイロ、浴槽、樽材、大型プランタ、組み立て式プールのパネル等、各種用途に対応した、高発泡倍率の大型の発泡成形品を低コストで成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による発泡射出成形装置の主要部を示す説明図である。
【図２】一実施の形態による発泡射出成形方法における主要工程を示す説明図である。
【図３】他の実施の形態による発泡射出成形装置の主要部を示す説明図である。
【図４】他の実施の形態による発泡射出成形方法における一工程を示す説明図である。
【図５】他の実施の形態による発泡射出成形方法における一工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２１ 成形型
１ａ、２１ａ キャビティ
２、２２ 固定型
２ａ、２２ａ ゲート
３、３３ 可動型
４、２４ 射出ユニット
５、２５ シリンダ
６、２６ スクリュ
７、２７ ノズル
８、２８ シャットオフバルブ
９ 不活性ガス供給口
１０、３０ 型締装置
１１、３１ 固定型
１２、３２ 可動型
１３、３３ タイバー
２９ 超臨界流体供給口
４０ ボンベ
４１ 超臨界流体発生装置
４２ 流量計
４３ 開閉弁
４４ 流量調整弁
４５ 供給管路
４６ 分岐管路
４７ カウンター圧力開放手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、大型で高発泡倍率の発泡成形品を良好に成形することができる発泡射出成形方法に関するものである。
【０００２】
発泡射出成形方法としては、大別して、化学発泡剤による発泡圧力を利用するものと、炭酸ガス、窒素ガス、アルゴンガス、ヘリウムガス等の不活性ガスによる発泡圧力を利用するものとが知られている。
【０００３】
化学発泡剤による発泡圧力を利用するものは、発泡倍率を高めるために化学発泡剤の樹脂に対する混合割合を大きくすると成形品の品質に影響を及ぼすおそれがあるため、高発泡倍率の発泡成形品を成形することは困難である。これに対し、高発泡倍率の発泡成形品を得ることができる不活性ガスによる発泡圧力を利用するものが注目されており、次に説明する一台の型締装置に対して一台の射出ユニットを備えた発泡射出成形装置を使用した、（イ）、（ロ）等の発泡射出成形方法が提案されている。
【０００４】
（イ）型締めされた金型のキャビティ内へ不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を未充満状態（ショートショット状態）で射出・充填したのち、不活性ガスの発泡圧力によって発泡させてキャビティ内に充満させて発泡成形品を成形する発泡射出成形方法（特開２００１−３１５１５３参照）。
【０００５】
（ロ）キャビティの容積の縮小および拡大ができる金型を用い、容積を縮小させたキャビティ内へ不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を射出・充填したのち、キャビティ内の溶融樹脂の平均温度が樹脂の融点〜融点＋３０℃の範囲になった時点でキャビティの容積を拡大させて不活性ガスの発泡圧力によって発泡させる発泡射出成形方法（特開２００１−３４１１５４参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の技術では、不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂をキャビティ内へ射出・充填した直後から圧力開放されて発泡が始まってしまう。特に、厚肉で投影面積が大きい大型の発泡成形品を成形する際には、型締めされた金型に対して一台の射出ユニットによって不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂の射出・充填を行なうため、射出・充填の開始時点から完了時点までの間に時間がかかり、その間に相当な温度差が生じ、発泡セルの大きさや密度が不均一になってしまう。
【０００７】
そこで、射出・充填に要する時間を短縮して発泡セルの大きさや密度を均一にするためには、大容量の射出ユニットを用いなければならず、その結果、発泡射出成形装置が大型化してコスト高を招くという未解決の課題があった。
【０００８】
本発明は上記従来の技術の有する未解決の課題に鑑みてなされたものであって、厚肉で投影面積の大きな大型の発泡成形品であっても、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができるとともに、発泡射出成形装置の小型化が可能な発泡射出成形方法を提供すること目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１０】
第２の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１１】
第３の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１２】
第４の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１３】
第５の発泡射出成形方法は、複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、前記型締工程ののち、前記キャビティ内に超臨界流体の不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、を行なうことを特徴とする。
【００１４】
また、前記射出・流動充填工程が完了したのち前記発泡工程を開始する前に、前記射出・流動充填工程の完了時の状態で待機させて、キャビティ内壁からの冷却によるスキン層を形成させるスキン層形成工程を行なうものとする。
【００１６】
加えて、本発明に係る第１の発泡射出成形装置は、複数のゲートを有しかつキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型と、前記成形型を型締めして前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積と前記充填容積とに変化させる型締装置と、前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットとを備えており、前記各射出ユニットは、不活性ガス供給口を有するシリンダおよび前記シリンダ内に配設されたスクリュを備え、樹脂と不活性ガスとを混練・溶融して不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する可塑化機能と、前記計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ射出・充填する射出・充填機能と、前記スクリュの回転による推進力で前記不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ充填するフローモールド機能と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１７】
第２の発泡射出成形装置は、複数のゲートを有しかつキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する成形品容積と前記成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型と、前記成形型を型締めして前記キャビティの容積を前記成形品容積と前記充填容積とに変化させる型締装置と、前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットとを備えており、前記各射出ユニットは、超臨界流体供給口を有するシリンダおよび前記シリンダ内に配設されたスクリュを備え、樹脂と超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する可塑化機能と、前記超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ射出・充填する射出機能と、前記スクリュの回転による推進力で前記超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を前記キャビティ内へ充填するフローモールド機能と、を備えたことを特徴とするものである。
【００１８】
また、成形型に、不活性ガスを注・排気する注・排気手段を設けたものとする。
【００１９】
さらに、成形型に、超臨界流体の不活性ガスを注・排気する注・排気手段を設けたものとする。
【００２０】
【作用】
成形型のキャビティ内への不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の充填が、複数の射出ユニットによって同時に行なわれ、しかも射出したのちフローモールドに切り換えて充填される。また、複数のゲートから同時にキャビティ内に充填された不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ内での流動距離が短いことや、不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、流動性が損なわれないうちに合流する。
【００２１】
その結果、小容量の射出ユニットを用いてウエルドライン、ひけ、そり等の発生しない良好な大型の発泡成形品を成形することができる。
【００２２】
さらに、キャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、前記充填容積のキャビティ内に不活性ガスあるいは超臨界流体の不活性ガスを混練・混合されて樹脂中に拡散させた溶融樹脂を充填したのち、前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって発泡セルを生成させる。
【００２３】
その結果、高発泡倍率の発泡成形品を良好に成形できるとともに、成形型のキャビティの容積の拡大を開始するタイミングや拡大速度等を制御することで、スキン層の形成（厚さ）、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができる。
【００２４】
加えて、本発明によれば、発泡セルの大きさや密度が均一な大型の発泡成形品を、比較的小型の発泡射出成形装置によって低コストで成形できる。
【００２５】
このため、本発明に係る発泡射出成形方法によって成形される大型の発泡成形品は、内・外壁材、ボード、床材、サイジング材等の建材に限らず、大型コンポストサイロ、浴槽、樽材、大型プランタ、組み立て式プールのパネル材等の各種用途に用いることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係る発泡射出成形装置の一実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２７】
本実施の形態による発泡射出成形装置は、図１に示すように、一つの型締装置１０に対して複数の射出ユニット４（図示した２台に限らず、必要に応じて３台以上にすることができる。）を配設し、型締装置１０によって型締めされた容積を変化できる固定型１１および可動型１２からなる成形型１のキャビティ１ａ内に、複数の射出ユニット４により同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填し、ついで、キャビティ１ａの容積を拡大させて発泡セルの生成ができるように構成されている。
【００２８】
型締装置１０は、固定型２が取り付けられる固定盤１１と、可動型３が取り付けられる可動盤１２と、可動盤１２を軸方向へ移動自在に案内するタイバー１３と、可動盤１２とともに可動型３を固定型２に対して進退させて型締めおよび型開きを行なう図示しない型開閉機構とを備えており、成形型１を型締めしてキャビティ１ａの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と、前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化させることができるように構成されている。
【００２９】
なお、成形型１に、不活性ガスを注・排気する注・排気手段（不図示）を設けてもよい。この注・排気手段としては、不活性ガス供給源とキャビティ１ａとを接続するキャビティ１ａ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与する管路に、カウンター圧力開放手段が介在された分岐管路を設けたもの（図３、００５７参照）とするとよい。
【００３０】
固定盤１１には、各射出ユニット４のノズル７に対応した部位にそれぞれノズル挿入孔１１ａが設けられており、固定盤１１に取り付けられた固定型２には、各ノズル挿入孔１１ａを介して各射出ユニット４のノズル７がそれぞれノズルタッチされる複数のゲート２ａが設けられている。
【００３１】
各射出ユニット４は、図示しない加熱手段によって加熱されるシリンダ５と、シリンダ５内に回転自在かつ軸方向へ進退自在に配設されたスクリュ６と、シリンダ５の混練・溶融ゾーンに配設された不活性ガス供給口９と、シリンダ５の先端に配設されたノズル７と、ノズル７に付設されたシャットオフバルブ８とを備えており、不活性ガス供給口９は管路９ａを介して図示しない不活性ガス供給源に接続されている。
【００３２】
また、各射出ユニット４は、図示しないホッパより供給された樹脂と不活性ガス供給口９より添加された不活性ガスとを混練・溶融して、不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する計量機能（可塑化機能）と、計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型１のキャビティ１ａに射出・充填する射出機能と、前進位置におけるスクリュ６の回転による推進力によって不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型１のキャビティ１ａ内へ充填するフローモールド機能とを備えている。
【００３３】
続いて、本発明に係る発泡射出成形方法の一実施の形態について説明する。
【００３４】
（１）図１に示すように、ノズルタッチされた各射出ユニット４において、シャットオフバルブ８を閉じた状態でスクリュ６を回転させ、図示しないホッパより供給された樹脂と不活性ガス供給口９より添加された不活性ガスとを混練・溶融して不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の計量（可塑化）を行なう。
【００３５】
（２）上記（１）による計量ののち、型締装置１０によって、成形型１のキャビティ１ａの容積を充填容積（最小容積）の状態に型締めする。
【００３６】
（３）上記（２）の型締工程ののち、図２の（ａ）に示すように、各射出ユニット４のシャットオフバルブ８を開くとともにスクリュ６を前進させて、計量された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ１ａ内へ同時に射出・充填する。
【００３７】
本工程において、各ゲート２ａを介してキャビティ１ａ内に同時に射出・充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ１ａ内において合流するが、合流するまでの流動距離が短いことや、不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の流動性が損なわれることがなく合流し、合流部にウエルドライン等が発生することがない。
【００３８】
（４）上記（３）の射出・充填工程ののち、図２の（ｂ）に示すように、前進位置において直線移動しないように背圧を付与した状態でスクリュ６を回転させて、スクリュ６の推進力によって不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ１ａ内に充填すると同時に、充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の量の増加分に対応するようにキャビティ１ａの容積を漸増させる、いわゆるフローモールドによる充填を行なう。
【００３９】
すなわち、複数の射出ユニット４により不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を同時にキャビティ１ａ内へ射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填するため、各射出ユニット４は小容量のものを用いることができる。
【００４０】
（５）上記（４）によるフローモールドによって、所定量の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂がキャビティ１ａ内に充填された時点において、フローモールドを停止させて待機し、キャビティ１ａの内壁面の温度低下によってスキン層を形成させる。
【００４１】
本工程において、成形型１にキャビティ１ａの内壁面の温度を検出する温度センサを設けておき、該温度センサによって検知されたキャビティ１ａの内壁面の温度よりキャビティ１ａ内の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂温度を推定し、スキン層の形成状態を判定するようにするとよい。
【００４２】
（６）上記（５）ののち、シャットオフバルブ８を閉じるとともに、キャビティ１ａの容積を発泡成形品容積（発泡成形品の外面を規制する大きさの容積）まで拡大させることにより、スキン層で覆われた不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂に不活性ガスによる発泡セルを生成させる。
【００４３】
本工程において、発泡セルの大きさや発泡セルの密度は、成形型１のキャビティ１ａの拡大速度を制御（変化）することで、制御（変化）することができる。
【００４４】
因みに、微細な発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ１ａの拡大速度を遅くする。逆に、大きな発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ１ａの拡大速度を速くする。
【００４５】
また、不活性ガスを混練・混合して拡散された溶融樹脂中に、タルク、炭酸カルシウム等の核剤を多量に混練させて発泡セルの密度（セル数）を増加させることも可能である。
【００４６】
（７）上記（６）ののち、成形型中において冷却したのち、型開きを行なって発泡成形品を取り出す。
【００４７】
また、この冷却中に各射出ユニット４においては、上記（１）の計量（可塑化）を行なう。
【００４８】
続いて、上述した一実施の形態による発泡射出成形方法の一変形例について説明する。
【００４９】
本変形例は、上記（１）〜（７）の工程に対して、さらに、キャビティの容積が充填容積になるように型締めする型締工程である上記工程（２）から、複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちのフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程である上記工程（３）、（４）へ移行する前に、容積が充填容積の状態に型締めされた成形型１のキャビティ１ａ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程を付加するとともに、上記工程（６）の開始時にキャビティ１ａ内の不活性ガスを排出してカウンター圧力を一気に開放させるカウンター圧力開放工程を付加したものである。
【００５０】
なお、カウンター圧力の開放は、キャビティ壁面の温度が、結晶性樹脂では融点（Ｔｍ）から−２０℃〜−６０℃、非晶性樹脂ではガラス転移温度（Ｔｍｇ）から−１０℃〜−５０℃の範囲に下降するのを待って行なうとよい。
【００５１】
本変形例によれば、カウンター圧力を付与し保持しておくことにより、キャビティ１ａに射出・流動充填された不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の発泡が確実に抑制されるため、表面に光沢のあるスキン層を有する発泡成形品を得ることができる。
【００５２】
次に、本発明に係る発泡射出成形装置の他の実施の形態について説明する。
【００５３】
本実施の形態による発泡射出成形装置は、図３に示すように、一つの型締装置３０に対して複数の射出ユニット２４を配設し、型締装置３０によって型締めされたキャビティ２１ａの容積を変化できる固定型２２および可動型２３からなる成形型２１のキャビティ２１ａ内に、複数の射出ユニット２４（図示した２台に限らず、必要に応じて３台以上にすることができる。）により同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填し、ついで、キャビティ２１ａの容積を拡大させて発泡セルの生成ができるように構成されている。
【００５４】
型締装置３０は、固定型２２が取り付けられる固定盤３１と、可動型２３が取り付けられる可動盤３２と、可動盤３２を軸方向へ移動自在に案内するタイバー３３と、可動盤３２とともに可動型２３を固定型２２に対して進退させて型締めおよび型開きを行なう図示しない型開閉機構とを備えており、成形型２１を型締めしてキャビティ２１ａの容積を発泡成形品の外面を規制する発泡成形品容積と、前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化させることができるように構成されている。
【００５５】
固定盤３１には、各射出ユニット２４のノズル２７に対応した部位にそれぞれノズル挿入孔３１ａが設けられており、固定盤３１に取り付けられた固定型２２には、各ノズル挿入孔３１ａを介して各射出ユニット２４のノズル２７がそれぞれノズルタッチされる複数のゲート２２ａが設けられている。
【００５６】
各射出ユニット２４は、図示しない加熱手段によって加熱されるシリンダ２５と、シリンダ２５内に回転自在かつ軸方向へ進退自在に配設されたスクリュ２６と、シリンダ２５の混練・溶融ゾーンに配設された超臨界流体供給口２９と、シリンダ２５の先端に配設されたノズル２７と、ノズル２７に付設されたシャットオフバルブ２８とを備えている。そして、超臨界流体供給口２９は、流量調整弁４４、開閉弁４３、流量計４２等が介在された供給管路４５を介して超臨界流体発生装置４１に接続されている。
【００５７】
また、成形型２１に設けられた超臨界流体の不活性ガスを注・排気する注・排気手段として、供給管路４５から分岐する分岐管路４６がキャビティ２１ａに連通されているとともに、分岐管路４６には開閉弁４３と絞り弁等からなるカウンター圧力開放手段４７が介在されている。
【００５８】
ここで、超臨界流体発生装置４１は、ボンベ４０に貯留された炭酸ガスや窒素ガス等の不活性ガスを臨界圧力および臨界温度以上にして超臨界流体の不活性ガスを生成できるものであれば、その種類は問わない。
【００５９】
因みに、炭酸ガスの場合は、臨界温度３０４．１Ｋ、臨界圧力７．３８ＭＰａ以上にて超臨界流体になり、窒素ガスの場合は、臨界温度２１０Ｋ、臨界圧力３．５ＭＰａ以上にて超臨界流体となる。
【００６０】
また、各射出ユニット２４は、図示しないホッパより供給された樹脂と超臨界流体供給口２９より添加された超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して、超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を計量する計量機能（可塑化機能）と、計量された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型２１のキャビティ２１ａに射出・充填する射出機能と、前進位置におけるスクリュ２６の回転による推進力によって超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を成形型２１のキャビティ２１ａ内へ充填するフローモールド機能とを備えている。
【００６１】
続いて、本発明に係る発泡射出成形方法の他の実施の形態について説明する。
【００６２】
（１）図３に示すように、ノズルタッチされた各射出ユニット２４において、シャットオフバルブ２８を閉じた状態でスクリュ２６を回転させ、図示しないホッパより供給された樹脂と超臨界流体供給口２９より添加された超臨界流体の不活性ガスとを混練・溶融して超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の計量（可塑化）を行なう。
【００６３】
（２）上記（１）による計量ののち、型締装置３０によって、成形型２１のキャビティ２１ａの容積を充填容積（最小容積）の状態に型締めする。
【００６４】
（３）上記（２）ののち、各射出ユニット２４のシャットオフバルブ２８を開くとともにスクリュ２６を前進させて、計量された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ２１ａ内へ同時に射出・充填する。
【００６５】
本工程において、各ゲート２２ａを介してキャビティ２１ａ内に同時に射出・充填された超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂は、キャビティ２１ａ内において合流するが、合流するまでの流動距離が短いことや、超臨界流体の状態の不活性ガスによる流動性の向上、キャビティ内での溶融樹脂先端部の界面へのもぐり込み等により、超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の流動性が損なわれることがなく合流し、合流部にウエルドライン等が発生することがない。
【００６６】
（４）上記（３）の射出・充填に続いて、図４に示すように、前進位置において直線移動しないようにスクリュ２６に背圧を付与した状態でスクリュ２６を回転させてスクリュ２６の推進力によって超臨界流体が混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂をキャビティ２１ａ内に充填すると同時に、充填された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の量の増加分に対応するようにキャビティ２１ａの容積を漸増させる、いわゆるフローモールドによる充填を行なう。
【００６７】
すなわち、複数の射出ユニット２４により超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を同時にキャビティ２１ａ内へ射出したのちフローモールドに切り換えて射出・流動充填するため、各射出ユニット２４は小容量のものを用いることができる。
【００６８】
（５）上記（４）によるフローモールドによって、所定量の超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂がキャビティ２１ａ内に充填された時点において、フローモールドを停止させて待機し、キャビティ２１ａの内壁面の温度低下によってスキン層を形成させる。
【００６９】
本工程において、成形型２１にキャビティ２１ａの内壁面の温度を検出する温度センサを設けておき、該温度センサによって検知されたキャビティ２１ａの内壁面の温度よりキャビティ２１ａ内の超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂温度を推定し、スキン層の形成状態を判定するようにするとよい。
【００７０】
（６）上記（５）ののち、シャットオフバルブ２８を閉じるとともに、キャビティ２１ａの容積を発泡成形品容積まで拡大させる（図５参照）ことにより、超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成させる。
【００７１】
本工程において、発泡セルの大きさや発泡セルの密度は、成形型２１のキャビティ２１ａの拡大速度を制御（変化）することで、制御（変化）することができる。
【００７２】
因みに、微細な発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ２１ａの拡大速度を遅くする。逆に、大きな発泡セルを有する発泡成形品を得るには、発泡セルの膨張速度よりもキャビティ２１ａの拡大速度を速くする。
【００７３】
また、超臨界流体の不活性ガスを混練・混合して拡散された溶融樹脂中に、タルク、炭酸カルシウム等の核剤を多量に混練させて発泡セルの密度（セル数）を増加させることも可能である。
【００７４】
続いて、上述した他の実施の形態による発泡射出成形方法の一変形例について説明する。
【００７５】
本変形例は、上記（１）〜（６）の工程に対して、さらに、上記工程（２）から上記工程（３）へ移行する前に、容積が充填容積の状態に型締めされた成形型２１のキャビティ２１ａ内に超臨界流体の不活性ガスによるカウンター圧力を付与するカウンター圧力付与工程を付加するとともに、上記工程（６）の開始時にキャビティ２１ａ内の超臨界流体の不活性ガスによるカウンター圧力をカウンター圧力開放手段４７を介して一気に開放させるカウンター圧力開放工程を付加したものである。
【００７６】
カウンター圧力の開放は、キャビティ壁面の温度が、結晶性樹脂では融点（Ｔｍ）から−２０℃〜−６０℃、非晶性樹脂ではガラス転移温度（Ｔｍｇ）から−１０℃〜−５０℃の範囲に下降するのを待って行なうとよい。
【００７７】
本変形例によれば、カウンター圧力を付与し保持しておくことにより、キャビティ２１ａに射出・流動充填された超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂の発泡が確実に抑制されるため、表面に光沢のあるスキン層を有する発泡成形品を得ることができる。
【００７８】
なお、上記一変形例に示したカウンター圧力付与工程において、超臨界流体の不活性ガスのかわりに、不活性ガスをキャビティ内に注入してカウンター圧力を付与し保持するように変更してもよい。
【００７９】
【発明の効果】
本発明は上述のとおり構成されているので、以下に記載するような効果を奏する。
【００８０】
小容量の射出ユニットを用いてウエルドライン、ひけ、そり等の発生しない良好な大型の発泡成形品を成形することができる。
【００８１】
また、成形型のキャビティの容積の拡大を開始するタイミングや拡大速度等を制御することで、スキン層の形成、発泡セルの大きさや密度の均一性の制御を確実に行なうことができる。
【００８２】
さらに、発泡セルの大きさや密度が均一な大型の発泡成形品を、比較的小型の発泡射出成形装置によって良好に成形できる。
【００８３】
このため、内・外壁材、ボード、床材、サイジング材等の建材に限らず、大型コンポストサイロ、浴槽、樽材、大型プランタ、組み立て式プールのパネル等、各種用途に対応した、高発泡倍率の大型の発泡成形品を低コストで成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態による発泡射出成形装置の主要部を示す説明図である。
【図２】一実施の形態による発泡射出成形方法における主要工程を示す説明図である。
【図３】他の実施の形態による発泡射出成形装置の主要部を示す説明図である。
【図４】他の実施の形態による発泡射出成形方法における一工程を示す説明図である。
【図５】他の実施の形態による発泡射出成形方法における一工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１、２１ 成形型
１ａ、２１ａ キャビティ
２、２２ 固定型
２ａ、２２ａ ゲート
３、３３ 可動型
４、２４ 射出ユニット
５、２５ シリンダ
６、２６ スクリュ
７、２７ ノズル
８、２８ シャットオフバルブ
９ 不活性ガス供給口
１０、３０ 型締装置
１１、３１ 固定型
１２、３２ 可動型
１３、３３ タイバー
２９ 超臨界流体供給口
４０ ボンベ
４１ 超臨界流体発生装置
４２ 流量計
４３ 開閉弁
４４ 流量調整弁
４５ 供給管路
４６ 分岐管路
４７ カウンター圧力開放手段
Claims (7)
- 複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、
前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、
前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、
前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、
を行なうことを特徴とする発泡射出成形方法。 - 複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、
前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、
前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、
前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、
前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、
を行なうことを特徴とする発泡射出成形方法。 - 複数のゲートを有しかつ型締め時においてキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、
前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、
前記型締工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、
前記射出・流動充填工程ののち、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、
を行なうことを特徴とする発泡射出成形方法。 - 複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、
前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、
前記型締工程ののち、前記キャビティ内に不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、
前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、
前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、
を行なうことを特徴とする発泡射出成形方法。 - 複数のゲートを有しかつ型締め時にキャビティの容積を発泡成形品の外面を規制する大きさの発泡成形品容積と前記発泡成形品容積より小さい充填容積とに変化できる成形型を用い、
前記成形型を前記キャビティの容積が前記充填容積になるように型締めする型締工程と、
前記型締工程ののち、前記キャビティ内に超臨界流体の不活性ガスを注入してカウンター圧力を付与し保持するカウンター圧力付与工程と、
前記カウンター圧力付与工程ののち、前記充填容積の前記キャビティ内へ前記複数のゲートに対応する複数の射出ユニットにより同時に超臨界流体の不活性ガスが混練・混合されて樹脂中に拡散された溶融樹脂を射出したのち、前記溶融樹脂を前記キャビティ内に充填すると同時に前記キャビティの容積を漸増させるフローモールドに切り換えて充填する射出・流動充填工程と、
前記射出・流動充填工程ののち、前記キャビティ内の前記カウンター圧力を開放するとともに、前記成形型の前記キャビティの容積を前記発泡成形品容積に拡大させることによって前記超臨界流体の不活性ガスによる発泡セルを生成する発泡工程と、
を行なうことを特徴とする発泡射出成形方法。 - 不活性ガスが、炭酸ガスまたは窒素ガスであることを特徴とする請求項１ないし５いずれか１項記載の発泡射出成形方法。
- 前記射出・流動充填工程が完了したのち前記発泡工程を開始する前に、前記射出・流動充填工程の完了時の状態で待機させて、キャビティ内壁からの冷却によるスキン層を形成させるスキン層形成工程を行なうことを特徴とする請求項１ないし６いずれか１項記載の発泡射出成形方法。
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