JP6055710B2 - Vent-up detection mechanism, vent-up prevention device, molded body manufacturing method, and molded body molding apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、ベントアップ防止装置、該ベントアップ防止装置を使用する成形体の製造方法及び該成形体の製造方法に用いる成形体の成形装置に関する。 The present invention relates to a vent-up prevention device, a method for producing a molded body using the vent-up prevention device, and a molding device for the molded body used in the method for producing the molded body.
原料樹脂が含有する残留モノマー等の揮発成分(ガス成分)を成形前に除去するために、成形装置の可塑化シリンダにベントを設け、該ベントから揮発成分を成形機の外部へ排出する成形方法が知られている。ベントを有する成形装置を用いると、残留モノマー等の揮発成分に由来する樹脂の劣化を抑制でき、更に、原料樹脂中の水分もベントから排出除去できるため、原料樹脂の予備乾燥も省くことができ、効率的に成形体を製造できる。 A molding method in which a vent is provided in a plasticizing cylinder of a molding device and volatile components are discharged from the vent to the outside of the molding machine in order to remove volatile components (gas components) such as residual monomers contained in the raw material resin before molding. It has been known. By using a molding device having a vent, it is possible to suppress deterioration of the resin derived from volatile components such as residual monomers, and further, moisture in the raw resin can be discharged and removed from the vent, so that preliminary drying of the raw resin can be omitted. , The molded body can be produced efficiently.
しかし、ベントを有する成形装置では、ガス成分の排出と共にベントから溶融樹脂が排出されるベントアップという現象が課題となっていた。ベントアップが生じると、溶融樹脂によってベントが塞がれ、ガス成分の排出ができなくなる。このようなベントアップを検出する方法として、例えば、ベントアップした樹脂を光学的に検出する方法が報告されている。ベントアップが検出された場合、これを抑制するため、可塑化シリンダ内における原料樹脂の送り量を減らす等の制御が行われる。また、特許文献1には、混練押出機(可塑化シリンダ)のベント部分に、接触センサと、該接触センサの下方に上下動可能にぶら下げられたスプールとで構成されたベントアップ検出器が開示されている。特許文献1によれば、該スプールがベントからの溶融樹脂の盛り上がりにより押上げられて前記接触センサと接触すると、接触信号を発信することにより、ベントアップを検出する。
However, in a molding apparatus having a vent, the phenomenon of venting up in which molten resin is discharged from the vent along with the discharge of the gas component has been a problem. When vent-up occurs, the vent is blocked by the molten resin, and the gas component cannot be discharged. As a method for detecting such a vent-up, for example, a method for optically detecting a vent-up resin has been reported. When vent-up is detected, control such as reducing the feed amount of the raw material resin in the plasticizing cylinder is performed to suppress this.
一方、特許文献2には、超臨界二酸化炭素等の加圧二酸化炭素に金属錯体等の機能性材料を溶解させ、ベントを有する成形装置を用いて、溶融樹脂に機能性材料を含有する加圧二酸化炭素を混合する成形方法が開示されている。特許文献2によれば、可塑化シリンダ内部には、熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とする可塑化ゾーンと、加圧二酸化炭素と溶融樹脂が混合される高圧混練ゾーンと、ベントが設けられている減圧ゾーンが、上流側からこの順に設けられ、それぞれのゾーンの境界には、各ゾーンの連通を遮断可能なシール機構が設けられている。シール機構により、高圧混練ゾーンと他のゾーンとの連通を遮断し、高圧混練ゾーンにおいて高圧状態で機能性材料を溶融樹脂に分散させた後、高圧混練ゾーンと減圧ゾーンとを連通させる。これにより、減圧した溶融樹脂から加圧二酸化炭素が分離し、ベントからガス化した加圧二酸化炭素のみを排気する。また、特許文献2には、一部の加圧二酸化炭素を樹脂に残存させ物理発泡剤として機能させる発泡成形も開示されている。
On the other hand, in
加圧二酸化炭素等の加圧流体を用いた成形方法では、加圧流体が可塑剤として働き溶融樹脂の粘度が低下するため、ベントアップが特に問題となる。しかし、加圧流体を用いた成形方法では、ベント近傍は揮発成分(ガス成分)を含む加圧流体と溶融樹脂により充満されている。したがって、ベント近傍に高圧対応のガラス窓等を設けても、ガラス窓はガス成分に汚染されて透明性を維持できず、ガラス窓から光学的にベントアップした樹脂を検知することは困難である。また、加圧流体を用いた成形方法では、可塑化シリンダ内部を加圧状態として成形を行っているため、ベントアップが生じてベントを塞いだ樹脂を取り除くためには、一旦、可塑化シリンダ内を大気開放する必要がある。そのため、ベントアップは、安定した連続成形の支障となっていた。 In a molding method using a pressurized fluid such as pressurized carbon dioxide, vent-up is particularly problematic because the pressurized fluid acts as a plasticizer and the viscosity of the molten resin decreases. However, in the molding method using a pressurized fluid, the vicinity of the vent is filled with a pressurized fluid containing a volatile component (gas component) and a molten resin. Therefore, even if a glass window or the like that supports high pressure is provided in the vicinity of the vent, the glass window is contaminated with gas components and cannot maintain transparency, and it is difficult to detect the resin optically vented up from the glass window. . In the molding method using a pressurized fluid, since the inside of the plasticizing cylinder is molded in a pressurized state, in order to remove the resin that has blocked the vent due to the occurrence of vent-up, the inside of the plasticizing cylinder is temporarily removed. Need to be opened to the atmosphere. Therefore, vent-up has been an obstacle to stable continuous molding.
更に、特許文献2に開示される内部にシール機構が設けられる可塑化シリンダでは、加圧二酸化炭素を導入する際、シール機構により、高圧混練ゾーンと、原料樹脂が供給される可塑化ゾーン及びベントを有する減圧ゾーンとの連通が遮断される。これにより、各ゾーン間における圧力及び溶融樹脂の流通が分断される。したがって、特許文献2に開示される可塑化シリンダにおいて、ベントアップを検出した場合に、可塑化シリンダ内における原料樹脂の送り量を減らす等の制御を行ったとしても、高圧混練ゾーンからベントを有する減圧ゾーンへ移動する溶融樹脂の量を十分に減少させることができず、ベントアップを根絶することは困難である。
Further, in the plasticizing cylinder disclosed in
本発明の目的は、ベントを有する成形装置において、ベントアップを検出するベントアップ検出機構を提供すること、ベントアップする溶融樹脂によりベントが閉塞されることを防止するベントアップ防止装置を提供すること、及び該ベントアップ防止装置を用いた成形体の製造方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vent-up detection mechanism for detecting vent-up in a molding apparatus having a vent, and to provide a vent-up prevention device for preventing the vent from being blocked by molten resin that vents up. And a method for producing a molded body using the vent-up prevention device.
本発明の第1の態様に従えば、物理発泡剤として加圧流体を用いる発泡成形に用いられ、ベントが形成され、内部で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とし、前記溶融樹脂と前記加圧流体とを混合する可塑化シリンダにおいて、前記溶融樹脂のベントアップを検出するベントアップ検出機構であって、前記ベントアップ検出機構は、前記可塑化シリンダの前記ベントに接続される本体と、前記本体内に、移動可能に保持された検出ロッドである移動部材であって、前記検出ロッドの一方の端部が前記ベントに挿入され、他方の端部に永久磁石が設けられ、ベントアップする前記溶融樹脂が前記一方の端部に接触することにより移動する前記移動部材と、前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出する磁気センサである検出部とを有し、前記移動部材の周囲の雰囲気が、前記加圧流体によって大気圧以上に加圧されている加圧雰囲気であることを特徴とするベントアップ検出機構が提供される。 According to the first aspect of the present invention, it is used for foam molding using a pressurized fluid as a physical foaming agent, a vent is formed, and a thermoplastic resin is plasticized and melted into a molten resin inside the molten resin. body in the plasticizing cylinder, a vent-up detection mechanism for detecting the vent up of the molten resin, the vent-up detection mechanism, which is connected to the vent of the plasticizing cylinder for mixing the pressurized fluid and And a moving member which is a detection rod movably held in the main body, wherein one end of the detection rod is inserted into the vent, and a permanent magnet is provided at the other end. detect said moving member to move, the position displacement of the permanent magnet provided on the other end portion of the movable member without contact by the molten resin up to contact with the end portion of the one And a detecting portion is a magnetic sensor, the atmosphere around the moving member, the vent-up detection mechanism provided, wherein the a pressurized atmosphere that is pressurized to above atmospheric pressure by the pressurized fluid Is done.
本発明の第2の態様に従えば、ベントアップ防止装置であって、第1の態様の前記ベントアップ検出機構と、前記本体内に配置され、前記ベントアップ検出機構からのベントアップ検出結果に基づいて、前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧機構とを有し、前記押圧機構が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すピストンを有し、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、前記ピストンの一部が前記ベントに挿入されることを特徴とするベントアップ防止装置が提供される。また、前記ピストンは、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、一部が前記ベントに挿入される円筒部を有し、前記円筒部の内部に前記移動部材が移動可能に保持されていてもよい。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a vent-up prevention device according to the first aspect, wherein the vent-up detection mechanism is disposed in the main body, and the vent-up detection result from the vent-up detection mechanism is obtained. And a pressing mechanism that pushes back the vented molten resin into the plasticizing cylinder, the pressing mechanism includes a piston that pushes the molten resin back into the plasticizing cylinder, and when pushed back into the plasticizing cylinder, vent-up prevention device portion of the piston, characterized in Rukoto inserted into the vent is provided. The piston has a cylindrical portion that is partially inserted into the vent when the molten resin is pushed back into the plasticizing cylinder, and the moving member is movably held inside the cylindrical portion. May be.
本発明の第3の態様に従えば、発泡成形体の製造方法であって、ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダ内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、前記溶融樹脂に、物理発泡剤として加圧流体を混合することと、前記溶融樹脂からガス成分として、ガス化した一部の加圧流体を分離し、分離した前記ガス成分を前記ベントから可塑化シリンダの外部に排出することと、ベントアップ検出機構を用いて、前記溶融樹脂のベントアップを検出することと、前記ガス成分を分離した溶融樹脂を発泡させ、且つ所望の形状に成形することを含み、前記ベントアップ検出機構は、前記可塑化シリンダの前記ベントに接続される本体と、前記本体内に移動可能に保持された検出ロッドである移動部材であって、前記検出ロッドの一方の端部が前記ベントに挿入され、他方の端部に永久磁石が設けられた前記移動部材と、前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出する磁気センサである検出部とを有し、前記移動部材の周囲の雰囲気が、加圧流体によって大気圧以上に加圧されている加圧雰囲気であり、前記溶融樹脂のベントアップを検出することが、ベントアップする前記溶融樹脂が前記移動部材の前記一方の端部に接触することにより、前記移動部材が移動することと、前記検出部が、前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出することとを含む発泡成形体の製造方法が提供される。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a foam molded article, wherein a thermoplastic resin is plasticized and melted in a plasticizing cylinder in which a vent for discharging a gas component to the outside is formed. Mixing a pressurized fluid as a physical foaming agent with the molten resin, separating a part of the gasified pressurized fluid as a gas component from the molten resin , and separating the separated gas component and it is discharged from the vent to the outside of the plasticizing cylinder, with a vent-up detection mechanism, and detecting the vent up before Symbol molten resin by foaming molten resin to separate the gas components, and the desired the method comprising forming a shape, the vent-up detection mechanism, wherein the body connected to the vent of the plasticizing cylinder, a movable member is movably retained detected rod within said body, before One end of the detection rod is inserted into the vent, the other of said a moving member to which a permanent magnet is provided at an end portion, a positional displacement of the permanent magnet provided on the other end portion of the movable member non A detection unit that is a magnetic sensor that detects by contact, and the atmosphere around the moving member is a pressurized atmosphere pressurized to a pressure higher than atmospheric pressure by a pressurized fluid, and vents up the molten resin. When the molten resin to be vented contacts the one end portion of the moving member, the moving member moves, and the detecting portion is the other end portion of the moving member. There is provided a method for producing a foamed molded article, which comprises detecting the displacement of a permanent magnet provided in a non-contact manner.
前記加圧流体が、加圧窒素又は加圧二酸化炭素であってもよく、前記溶融樹脂を発泡させ、発泡成形体を製造してもよい。 Before SL pressurized fluid, pressurized nitrogen or may be pressurized carbon dioxide, by foaming the molten resin, may produce foamed molded article.
本発明の第4の態様に従えば、発泡成形体を製造する成形装置であって、ガス成分を外部に排出するベントが形成され、スクリュを回転自在に内設し、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とし、前記溶融樹脂と物理発泡剤として加圧流体とを混合する可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダに、前記加圧流体を供給する加圧流体供給装置と、前記ベントに接続される請求項1又は2に記載の前記ベントアップ検出機構を備える成形装置が提供される。
また、本態様の成形体を製造する成形装置は、前記ベントに接続される第2の態様のベントアップ防止装置を備える成形装置であってもよい。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a molding apparatus for producing a foam molded article, wherein a vent for discharging a gas component to the outside is formed, a screw is rotatably provided, and a thermoplastic resin is plasticized. A plasticizing cylinder that melts into a molten resin and mixes the molten resin with a pressurized fluid as a physical foaming agent , a pressurized fluid supply device that supplies the pressurized fluid to the plasticizing cylinder, and the vent The shaping | molding apparatus provided with the said vent-up detection mechanism of
Moreover, the molding apparatus which manufactures the molded object of this aspect may be a molding apparatus provided with the vent-up prevention apparatus of the 2nd aspect connected to the said vent.
本態様の前記可塑化シリンダが、前記溶融樹脂と前記加圧流体とを混合する高圧混練ゾーンと、前記加圧流体が混合された前記溶融樹脂からガス化した加圧流体を排気する前記ベントが形成された減圧ゾーンとを有し、更に、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの間に設けられ、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの連通を遮断するシール機構を備えてもよい。 The plasticizing cylinder of this aspect includes a high-pressure kneading zone that mixes the molten resin and the pressurized fluid, and the vent that exhausts the pressurized fluid gasified from the molten resin mixed with the pressurized fluid. A pressure reducing zone formed, and further provided with a seal mechanism provided between the high pressure kneading zone and the pressure reducing zone and blocking communication between the high pressure kneading zone and the pressure reducing zone.
本発明のベントアップ検出機構は、ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダに取り付けられ、ベントアップする溶融樹脂を検知する。また、本発明のベントアップ防止装置は、ベントアップ検出機構によりベントアップを検出し、溶融樹脂を可塑化シリンダ内に機械的に押し戻すことにより、ベントアップする溶融樹脂によりベントが閉塞されることを防止又は抑制できる。 The vent-up detection mechanism of the present invention is attached to a plasticizing cylinder in which a vent for discharging a gas component to the outside is formed, and detects a molten resin that vents up . Further, the vent-up prevention device of the present invention detects the vent-up by the vent-up detection mechanism , and mechanically pushes the molten resin back into the plasticizing cylinder, so that the vent is blocked by the molten resin that vents up. Can be prevented or suppressed.
[第1の実施形態]
本実施形態のベントアップ防止装置は、熱可塑性樹脂の成形装置の可塑化シリンダに接続して用いられる。可塑化シリンダとしては、射出成形機、押出成形機、発泡射出成形機等に用いられる汎用の可塑化シリンダを用いることができるが、ガス成分を外部に排出するベントが形成されており、本実施形態のベントアップ防止装置はそのベントに接続される。本実施形態のベントアップ防止装置は、可塑化シリンダと別個体であってもよいし、可塑化シリンダと一体に形成されてもよい。
[First Embodiment]
The vent-up prevention device of this embodiment is used by being connected to a plasticizing cylinder of a thermoplastic resin molding device. As the plasticizing cylinder, a general-purpose plasticizing cylinder used in an injection molding machine, an extrusion molding machine, a foam injection molding machine, etc. can be used, but a vent for discharging gas components to the outside is formed. A vent-up prevention device in the form is connected to the vent. The vent-up prevention device of this embodiment may be a separate body from the plasticizing cylinder or may be formed integrally with the plasticizing cylinder.
本実施形態のベントアップ防止装置は、ベントより溶融樹脂が漏れ出ること、即ち溶融樹脂がベントアップすることを検出するベントアップ検出機構と、前記ベントより漏れ出る溶融樹脂(ベントアップする溶融樹脂)を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧機構を有する。「ベントアップ」とは、成形装置の可塑化シリンダにおいて、熱可塑性樹脂の含有するガス成分を排出する排出口(ベント)からガス成分と共に溶融した熱可塑性樹脂(溶融樹脂)が漏れ出る現象である。本願明細書において、ベントアップは、溶融樹脂が完全に可塑化シリンダの外部に漏れ出ることのみならず、例えば、可塑化シリンダの内部から漏れ出て、溶融樹脂がベント内に侵入する現象も含む。図2(b)には、可塑化シリンダ210の内部から漏れ出て、ベント203内に侵入するベントアップする溶融樹脂70aが示される。
The vent-up prevention device according to the present embodiment includes a vent-up detection mechanism that detects that the molten resin leaks from the vent, that is, the molten resin vents up, and a molten resin that leaks from the vent (a molten resin that vents up). And a pressing mechanism for pushing back into the plasticizing cylinder. “Vent-up” is a phenomenon in which a thermoplastic resin (molten resin) melted together with a gas component leaks from a discharge port (vent) for discharging a gas component contained in the thermoplastic resin in a plasticizing cylinder of a molding apparatus. . In the present specification, the vent-up includes not only the phenomenon that the molten resin completely leaks out of the plasticizing cylinder but also the phenomenon that the molten resin leaks out of the plasticizing cylinder and enters the vent. . FIG. 2B shows a
ベントアップは、溶融樹脂の粘度が低い場合、得に問題となる。例えば、一般に非強化樹脂と称される無機フィラーを含有しない樹脂は、強化樹脂(無機フィラーを含有する樹脂)と比較して、可塑化溶融時の粘度が低くベントアップを生じ易い。また、溶融樹脂に加圧二酸化炭素等の加圧流体を含有させる発泡成形等の場合も、加圧流体が可塑剤として働くため溶融樹脂の粘度が低下する。したがって、本実施形態のベントアップ防止装置は、非強化樹脂や加圧流体を用いる成形方法において特に有効に機能する。 Vent-up is a problem when the viscosity of the molten resin is low. For example, a resin that does not contain an inorganic filler, which is generally referred to as a non-reinforced resin, has a lower viscosity at the time of plasticizing and melting and tends to cause venting than a reinforced resin (a resin containing an inorganic filler). Also, in the case of foam molding or the like in which the molten resin contains a pressurized fluid such as pressurized carbon dioxide, the viscosity of the molten resin decreases because the pressurized fluid acts as a plasticizer. Therefore, the vent-up prevention device of the present embodiment functions particularly effectively in a molding method using non-reinforced resin or pressurized fluid.
本実施形態のベントアップ検出機構は、任意の機構を用いることができ、例えば、光学的な変化を検出する光学的検出機構、高温の溶融樹脂の温度を検出する温度検出機構を用いえるが、ベントアップする溶融樹脂を機械的に検出する機械的検出機構が検出感度が高いため好ましい。機械的検出機構は、例えば、ベントに対向して配置され、ベントから漏れ出る樹脂(ベントアップする樹脂)が接触することによりその位置が変位する移動部材と、移動部材の位置変位を検出する検出部を備える。機械的検知機構に用いる移動部材は、それが接触する溶融樹脂の温度や粘度、周囲の圧力の影響を受けず、溶融樹脂が接触することによりスムーズに移動して位置変位を生じることが好ましい。また、移動部材が位置変位することにより、ベントアップ検出機構内の圧力が部分的に変化すると、ベントアップの検出感度が低下する虞があるため、移動部材の位置変位によってベントアップ検出機構の周囲の圧力は変化しないことが好ましい。したがって、移動部材は周囲の部品と干渉しないように配置され、無負荷で容易に移動可能な状態であることが好ましい。また、移動部材の位置変位を検出する検出部(検出センサ)は高圧下で安定に機能することが困難なため、大気圧下で移動部材の位置変位を非接触で検出する機構であることが好ましい。更に、移動部材は、その一部がベントに挿入されて、ベント内に配置されてもよい。移動部材がベント内に位置されることで、ベント内に侵入した溶融樹脂を速やかに検出でき、ベントアップ初期の段階で溶融樹脂を可塑化シリンダ内に押し戻すことができる。これにより、ベントアップした溶融樹脂が固化してベントを塞ぐことを未然に防止できる。 An arbitrary mechanism can be used as the vent-up detection mechanism of the present embodiment. For example, an optical detection mechanism that detects an optical change or a temperature detection mechanism that detects the temperature of a high-temperature molten resin can be used. A mechanical detection mechanism that mechanically detects the molten resin to be vented up is preferable because of high detection sensitivity. The mechanical detection mechanism is, for example, a moving member whose position is displaced by contact with resin that leaks from the vent (resin that vents up), and that detects the displacement of the moving member. A part. It is preferable that the moving member used for the mechanical detection mechanism is not affected by the temperature and viscosity of the molten resin with which it is in contact, and the ambient pressure, and moves smoothly when the molten resin comes into contact with it to cause positional displacement. In addition, if the pressure in the vent-up detection mechanism partially changes due to the displacement of the moving member, the detection sensitivity of the vent-up may be lowered. It is preferable that the pressure does not change. Therefore, it is preferable that the moving member is disposed so as not to interfere with surrounding components and is easily movable without load. Moreover, since it is difficult for the detection part (detection sensor) which detects the position displacement of a moving member to function stably under high pressure, it may be a mechanism which detects the position displacement of a moving member under atmospheric pressure in a non-contact manner. preferable. Further, the moving member may be disposed in the vent with a part thereof being inserted into the vent. Since the moving member is positioned in the vent, the molten resin that has entered the vent can be quickly detected, and the molten resin can be pushed back into the plasticizing cylinder at the initial stage of vent-up. Thus, it is possible to prevent the bent-up molten resin from solidifying and closing the vent.
本実施形態の押圧機構は、ベントより漏れ出る溶融樹脂を可塑化シリンダ内へ機械的に押し戻す機構であれば任意の機構を用いることができ、例えば、ピストンのように上下方向に移動する機構を用いてもよい。また、押圧機構を駆動させる機構は任意であり、エアシリンダ、カム、圧電アクチュエータ等の汎用の駆動機構を用いることができる。本実施形態は、ベントアップする溶融樹脂を機械的に可塑化シリンダ内へ押し戻すため、確実にベントアップを抑制又は防止することができる。 Any mechanism can be used as the pressing mechanism of the present embodiment as long as the molten resin leaking from the vent is mechanically pushed back into the plasticizing cylinder. For example, a mechanism that moves up and down like a piston is used. It may be used. The mechanism for driving the pressing mechanism is arbitrary, and a general-purpose drive mechanism such as an air cylinder, a cam, or a piezoelectric actuator can be used. In this embodiment, since the molten resin to be vented up is mechanically pushed back into the plasticizing cylinder, venting up can be reliably suppressed or prevented.
ベントアップ検出機構は、ベントアップする溶融樹脂を検出するとベントアップ検出信号(検出結果)を発信し、押圧機構はベントアップ検出信号に基づいて溶融樹脂を可塑化シリンダ内へ押し戻す動作を開始する。ベントアップ検出信号(ベントアップ検出結果)に基づいて押圧機構を駆動させるため、本実施形態では効率よくベントアップを抑制又は防止できる。ベントアップ検出信号に基づいて、どのように押圧機構を駆動するかは任意であり、例えば、ベントアップ検出信号が発信された後、所定時間経過後に押圧機構が溶融樹脂押し戻し動作を開始するように、タイマー制御を行ってもよい。 The vent-up detection mechanism transmits a vent-up detection signal (detection result) when detecting the molten resin to be vented up, and the pressing mechanism starts an operation of pushing back the molten resin into the plasticizing cylinder based on the vent-up detection signal. Since the pressing mechanism is driven based on the vent-up detection signal (bent-up detection result), the present embodiment can efficiently suppress or prevent the vent-up. It is arbitrary how the pressing mechanism is driven based on the vent-up detection signal. For example, after the vent-up detection signal is transmitted, the pressing mechanism starts the molten resin push-back operation after a predetermined time has elapsed. Timer control may be performed.
以下に、図1及び図2(a)〜(f)に示す本実施形態のベントアップ防止装置300について説明する。以下の説明において、図2(a)〜(f)に示す矢印Yで示す方向を「上方向」、矢印Y′で示す方向を「下方向」と記載する。
Below, the vent-up
ベントアップ防止装置300は、成形装置1000の可塑化シリンダ210上部に設けられたベント203に、挿入部30aを挿入することにより接続される本体30を有し、本体30内部には、ベント203より漏れ出る溶融樹脂(ベントアップする樹脂)70a(図2(b)参照)を検出するベントアップ検出機構310と、ベントより漏れ出る溶融樹脂70aを可塑化シリンダ210内へ押し戻す押圧機構320を備える。
The vent-up
ベントアップ検出機構310は機械的検出機構であり、ベントから漏れ出る溶融樹脂70aが接触することによりその位置が上下方向に変位する(移動する)検出ロッド31(移動部材)と、本体30に固定され、検出ロッド31の位置変位を検出する磁気センサ33(検出部)を有する。検出ロッド31は、一方の先端31a(下方向の端部)がベント203に挿入されて、ベント203内の中心に配置され、他方の端部(上方向の端部)に永久磁石32を有する。検出ロッド31は、ベントから漏れ出る溶融樹脂70aが先端31aに接触することにより、その位置が上下方向に変位し、それに伴い永久磁石32の位置も上下方向に変位する。磁気センサ33は、永久磁石32の僅かな位置変位を高精度で検出できる。検出ロッド31は、周囲にシール材等を必要とせず、周囲の部品に干渉されずに無負荷で後述する円筒形の押出しピストン35内に保持されているため、ベントアップする溶融樹脂の樹脂圧力が低くても容易に上下方向に移動できる。更に、ベントアップ防止装置300は、検出ロッド31の上部に、検出ロッド31を下方向へ押し下げるピストン34を備える。
The vent-up
押圧機構320は、ベントより漏れ出る溶融樹脂70aを可塑化シリンダ210内へ押し戻す押し戻しピストン35を有する。押し戻しピストン35は、溶融樹脂を可塑化シリンダ内に押し戻すときに、ベント203に挿入される円筒部35bを有し、上述した検出ロッド31は、この円筒部35b内に挿入され、上下方向に移動可能に保持される。円筒部35bの外側面には、先端35aから延びる溝(スリット)35cが形成されており、ベント203から排出されるガス成分は溝35cを通過して可塑化シリンダ210の外部に排出される。尚、本実施形態のベントアップ防止装置300において、押し戻しピストン35及び上述のピストン34は、圧縮空気によって上下方向に駆動される、所謂、エアシリンダのピストンである。したがって、ベントアップ防止装置300には、これらのピストン駆動のための圧縮空気の供給路及び排出路、多数のエアシール、電磁弁が設けられているが、図(a)〜(f)ではそれらは省略している。
The
更に、本体30には外部に通じる排出配管36が接続され、排出配管36には圧力計37及び背圧弁38が設けられる。本体30の内部は密閉系であり、ベント203から排出されるガス成分は、まず、押圧機構320の円筒部35bに形成された溝35cを通って本体30内へ移動し、次に、本体30に接続される排出配管36を介して、本体30の外部に排出される。したがって、ベントアップ防止装置300は、本体30内部の圧力を背圧弁38の設定圧力に制御することができ、更に、可塑化シリンダ210内のベント203近傍の圧力も背圧弁38の設定圧力に制御できる。これにより、ベントアップ防止装置300は、溶融樹脂のベントアップを防止すると共に、溶融樹脂から排出されるガス成分量を調整できる。
Further, a
特に、溶融樹脂に物理発泡剤として加圧流体を含有させる発泡成形にベントアップ防止装置300を用いる場合、成形前に余剰な物理発泡剤がベント203から排出されるが、ベントアップ防止装置300は、本体30内部の圧力を調整することにより、溶融樹脂内の物理発泡剤の圧力及び濃度を安定化させることができる。発泡成形にベントアップ防止装置300を用いる場合、ベントアップ防止装置300の内の雰囲気、即ち、ベントアップ検出機構及び押圧機構の周囲の雰囲気は、物理発泡剤を接触混練するときに到達する最高圧力以下で、且つ大気圧以上に制御することが好ましく、1〜10MPaの圧力に制御することが特に好ましい。大気圧以上の加圧状態とすることで、溶融樹脂の急減圧による急激な体積膨張も抑制でき、ベントアップの抑制にも貢献できる。
In particular, when the vent-up
次に、図2(a)〜(f)に示す、本実施形態のベントアップ防止装置300を用いたベントアップ防止方法について説明する。
Next, a vent-up prevention method using the vent-up
まず、図2(a)に示すように、可塑化シリンダ内の溶融樹脂70がベントアップしていない状態では、検出ロッド31の先端31aの上下方向における位置は、定位置Aである。本実施形態では、ベントアップが生じていない図2(a)の状態においても、押し戻しピストン35の先端35aはベント203内に位置しているが、溶融樹脂から分離したガス成分は、円筒部35bに形成された溝35cを介して、常にベント203の外へ排出可能である。
First, as shown in FIG. 2A, in the state where the
図2(b)に示すように、溶融樹脂70がベント203内に侵入すると、ベントアップする溶融樹脂70aが検出ロッド31の先端31aに接触し、先端31aを定位置Aから上方向へ移動させる。これに伴い、検出ロッド31の上部に設けられた永久磁石32も上方向に移動し、磁気センサ33は永久磁石32の位置変位を非接触で検出する。
As shown in FIG. 2B, when the
検出ロッド31の先端31aが定位置Aから所定距離、上方向へ移動したことを磁気センサ33が検出したとき、ベントアップ検出機構310は溶融樹脂のベントアップが生じたと判断し、ベントアップ検出信号を発信する。ベントアップ検出信号が発信されると、押圧機構320は押し戻しピストン35の駆動を開始する。本実施形態では、押し戻しピストン35の駆動を行うための圧縮空気の流入流出を制御する電磁弁(不図示)の開閉が行われる。これにより、図2(c)に示すように、押し戻しピストン35は下方向に移動を開始する。押し戻しピストン35は、その先端35aが定位置Aに位置するまで下方向へ移動し、ベントアップする溶融樹脂70aを可塑化シリンダ210内へ押し戻す。
When the
その後、図2(d)に示すように、検出ロッド31の上部に設けられたピストン34を下方向へ駆動し、検出ロッド31の先端31aを定位置Aまで押し下げる。ピストン34により、所定時間、検出ロッド31に下向きの圧力を加えた後、図2(e)に示すように、ピストン34を上方向へ退避させる。これにより、検出ロッド31は、その先端31aが定位置Aに位置し且つ無負荷の状態となる。その後、図2(f)に示すように押し戻しピストン35は上方向に移動し、図2(a)に示す可塑化シリンダ内の溶融樹脂70がベントアップしていない状態(初期状態)に戻る。
Thereafter, as shown in FIG. 2 (d), the
但し、図2(e)に示す状態、即ち、検出ロッド31の先端31a及び押し戻しピストン35の先端35aが定位置Aに位置した状態において、再び溶融樹脂70がベント203内に侵入して、ベントアップ検出機構310がベントアップ検出信号を発信した場合には、押し戻しピストン35の駆動を開始する信号(押し戻しピストン35を下方向へ移動させる信号)が再入力されるため、押し戻しピストン34は上方向へ移動することなく、定位置Aに留まり、溶融樹脂のベントアップを抑制又は防止し続ける。
However, in the state shown in FIG. 2E, that is, in the state where the
以上、図1及び図2(a)〜(f)に示す本実施形態のベントアップ防止装置300について説明したが、本実施形態は本発明の好適な形態の例であり、本発明は、これに限定されない。例えば、本実施形態では、ベント203から排出されるガス成分が通過する溝35cを押し戻しピストン35の円筒部35b外側面に形成したが、ガス成分が通過する溝を円筒部35bが挿入される本体30の挿入部30aの内側面に形成してもよいし、また、形成しなくてもよい。ガス成分が通過する溝を形成しない場合、ガス成分排出スピードは低下するが、円筒部35bと挿入部30aとの間の隙間(クリアランス)からガス成分を排出することが可能である。また、本実施形態では、円筒形の押し戻しピストン35(押圧機構320)の内部に、検出ロッド31(ベントアップ検出機構310の移動部材)が挿入された構造であるが、反対に、円筒形の移動部材の内部にロッド状の押圧機構が挿入された構造であってもよい。また、本実施形態では、図2(c)に示すように、押し戻しピストン35を下方向へ移動させてベントアップする溶融樹脂を可塑化シリンダ内へ押し戻した後、図2(d)に示すように検出ロッド31を下方向へ移動させるが、押し戻しピストン35と検出ロッド31とを同時に下方向へ移動させてもよい。更に、本実施形態では、ベントアップ検出機構310及び押圧機構320の周囲の雰囲気を加圧状態に制御するが、背圧弁38を開放して周囲の雰囲気を大気圧としてもよい。また、ベントアップ防止装置300の駆動は、図示しない制御装置によって制御されてもよい。この場合、ベントアップ検出機構310がベントアップ検出信号を発信すると、制御装置がベントアップ検出信号に基づき押圧機構320等を駆動する。ベントアップ防止装置300自体が制御装置を備えていてもよいし、また、ベントアップ防止装置300が取り付けられる成形装置を制御する制御装置がベントアップ防止装置300を制御してもよい。
As described above, the vent-up
[第2の実施形態]
本実施形態では、上述したベントアップ防止装置300を用いた成形体の製造方法について、図3を参照しながら説明する。まず、図1に示す、ガス成分を外部に排出するベント203にベントアップ防止装置300が接続した可塑化シリンダ210内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする(ステップS1)。可塑化シリンダとしては、スクリュを回転自在に内設し、バンドヒータ等の加熱手段を備える汎用の可塑化シリンダを用いることができる。
[Second Embodiment]
In the present embodiment, a method for manufacturing a molded body using the above-described vent-up
本実施形態に用いる熱可塑性樹脂は任意であり、例えば、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ナイロン等のポリアミド、ポリカーボネート、アモルファスポリオレフィン、ポリエーテルイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリテーテルエーテルケトン、ABS系樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリアミドイミド、ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、ガラス繊維、タルク、カーボン繊維等、各種無機フィラー等を混練させることもできる。一般に非強化樹脂と称される無機フィラーを含有しない樹脂は、強化樹脂(無機フィラーを含有する樹脂)と比較して、可塑化溶融時の粘度が低くベントアップを生じ易い。したがって、ベントアップを抑制する本実施形態の成形方法は、非強化樹脂を用いた成形方法として有効である。 The thermoplastic resin used in the present embodiment is arbitrary, for example, polyamide such as polypropylene, polymethyl methacrylate, nylon, polycarbonate, amorphous polyolefin, polyether imide, polyethylene terephthalate, polyether ether ketone, ABS resin, polyphenylene sulfide, Thermoplastic resins such as polyamideimide, polylactic acid, and polycaprolactone can be used. Moreover, various inorganic fillers, such as glass fiber, talc, and carbon fiber, can also be kneaded. In general, a resin that does not contain an inorganic filler, which is referred to as a non-reinforced resin, has a lower viscosity at the time of plasticizing and melting and tends to cause venting than a reinforced resin (a resin containing an inorganic filler). Therefore, the molding method of the present embodiment that suppresses vent-up is effective as a molding method using a non-reinforced resin.
また、本実施形態では、予備乾燥を行っていない熱可塑性樹脂を用いることもできる。吸水した未乾燥の樹脂をそのまま成形すると、成形体の外観が著しく悪くなるため、従来の成形体の製造方法では、原料となる熱可塑性樹脂の水分を取り除くために予備乾燥が行われる。例えば、ポリカーボネートの場合、約120℃で8時間程度の予備乾燥が必要である。本実施形態では、溶融樹脂中の水分もガス成分としてベントから排出除去できるため、原料となる熱可塑性樹脂の予備乾燥が不要となり、低コストで且つ効率的に樹脂成形体を製造できる。 Moreover, in this embodiment, the thermoplastic resin which has not performed preliminary drying can also be used. If the undried resin that has absorbed water is molded as it is, the appearance of the molded body is remarkably deteriorated. Therefore, in the conventional method for manufacturing a molded body, preliminary drying is performed in order to remove moisture from the thermoplastic resin as a raw material. For example, in the case of polycarbonate, preliminary drying is required at about 120 ° C. for about 8 hours. In the present embodiment, moisture in the molten resin can also be discharged and removed as a gas component from the vent, so that preliminary drying of the thermoplastic resin as a raw material becomes unnecessary, and a resin molded body can be produced efficiently at low cost.
本実施形態では、可塑化シリンダに加圧窒素又は加圧二酸化炭素等の加圧流体を導入して、溶融樹脂と加圧二酸化炭素を混合する。本実施形態では、加圧流体を物理発泡剤として用い発泡成形を行う。加圧流体の可塑化シリンダへの導入圧力及び温度は、加圧流体の種類によっても適切な条件は異なり、任意であるが、密度が高く安定であることから液体状態もしくは超臨界状態が好ましい。加圧窒素又は加圧二酸化炭素を加圧流体として用いる場合には、圧力は3〜25MPa、温度は10℃〜100℃であることが好ましい。圧力が3MPa以上であれば安定して可塑化シリンダ210へ導入でき、25MPa以下であれば装置への負荷が小さくなる。また、温度が10℃〜100℃の範囲であれば、系内での加圧流体の制御が容易となる。尚、本実施形態において加圧流体として用いる加圧窒素及び加圧二酸化炭素は、可塑化シリンダ210内で瞬時に高温になり圧力も変動する。よって、上述の加圧流体の状態、温度及び圧力は、加圧シリンダ210に導入する前の安定な状態の加圧流体の状態、圧力及び温度の値である。
In this embodiment, a pressurized fluid such as pressurized nitrogen or pressurized carbon dioxide is introduced into the plasticizing cylinder to mix the molten resin and the pressurized carbon dioxide. In the present embodiment, foam molding is performed using a pressurized fluid as a physical foaming agent. The pressure and temperature at which the pressurized fluid is introduced into the plasticizing cylinder vary depending on the type of the pressurized fluid, and the conditions are arbitrary. However, since the density is high and stable, the liquid state or the supercritical state is preferable. When using pressurized nitrogen or pressurized carbon dioxide as the pressurized fluid, the pressure is preferably 3 to 25 MPa and the temperature is preferably 10 ° C to 100 ° C. If the pressure is 3 MPa or more, it can be stably introduced into the
加圧流体を調製する方法としては、特に限定されず、従来公知の方法を使用できる。例えば、シリンジポンプなどの加圧手段により液体状態の加圧流体を加圧して調製できる。また、本実施形態では、溶融樹脂の成形前に、溶融樹脂中の加圧流体をベントから排出し、溶融樹脂中の加圧流体濃度を調整できる。したがって、可塑化シリンダへの導入の段階で加圧流体の導入量を厳密に制御しなくてもよい。 The method for preparing the pressurized fluid is not particularly limited, and a conventionally known method can be used. For example, it can be prepared by pressurizing a pressurized fluid in a liquid state by a pressurizing means such as a syringe pump. In the present embodiment, the pressurized fluid concentration in the molten resin can be adjusted by discharging the pressurized fluid in the molten resin from the vent before molding the molten resin. Therefore, it is not necessary to strictly control the amount of pressurized fluid introduced at the stage of introduction into the plasticizing cylinder.
加圧流体を可塑化シリンダへ供給する方法は任意の方法を使用できる。例えば、加圧流体を可塑化シリンダに間欠的に導入してもよいし、連続的に導入してもよい。また、加圧流体の導入は、安定な送液が行えるシリンジポンプを利用し、導入量を制御してもよい。 Any method can be used for supplying the pressurized fluid to the plasticizing cylinder. For example, the pressurized fluid may be introduced intermittently into the plasticizing cylinder or may be introduced continuously. Further, the introduction of the pressurized fluid may be controlled by using a syringe pump capable of stable liquid feeding.
次に、前記溶融樹脂からガス成分を分離し、ベントから可塑化シリンダの外部に排出する(ステップS2)。ガス成分とは、熱可塑性樹脂が含有する未反応モノマー、溶剤、水分等の低分子の揮発性成分である。これらは、熱可塑性樹脂が加熱され可塑化溶融状態となることで、ガス成分(気体)となり溶融樹脂から分離し、ベントから可塑化シリンダの外部へ排出される。ガス成分を溶融樹脂の成形前に取り除くことにより、製造される成形体の耐性等を向上させることができる。また、溶融樹脂中の水分もベントから排出除去できるため、原料となる熱可塑性樹脂の予備乾燥が不要となり、低コスト且つ効率的に成形体を製造できる。 Next, the gas component is separated from the molten resin and discharged from the vent to the outside of the plasticizing cylinder (step S2). The gas component is a low-molecular volatile component such as an unreacted monomer, a solvent, or moisture contained in the thermoplastic resin. When the thermoplastic resin is heated to become a plasticized and melted state, it becomes a gas component (gas), is separated from the molten resin, and is discharged from the vent to the outside of the plasticizing cylinder. By removing the gas component before the molding of the molten resin, it is possible to improve the resistance of the molded article to be produced. Further, since moisture in the molten resin can be discharged and removed from the vent, preliminary drying of the thermoplastic resin as a raw material becomes unnecessary, and a molded body can be manufactured at low cost and efficiently.
本実施形態では、溶融樹脂に加圧流体を混合するため、余剰な加圧流体もガス成分として溶融樹脂から分離され、ベント203から可塑化シリンダ210外に排出される。また、ベントアップ防止装置300の背圧弁38により、ベントアップ検出機構及び押圧機構の周囲の雰囲気を加圧状態に制御することが好ましい。これにより、溶融樹脂内の加圧二酸化炭素の圧力と濃度を安定化させることができる。ベントアップ検出機構及び押圧機構の周囲の雰囲気は、加圧流体(物理発泡剤)を接触混練するときに到達する最高圧力以下で、且つ大気圧以上の加圧状態に制御することが好ましく、1〜10MPaの圧力に制御することが特に好ましい。
In this embodiment, since the pressurized fluid is mixed with the molten resin, the excess pressurized fluid is also separated from the molten resin as a gas component and discharged from the
溶融樹脂に加圧流体が混錬されると樹脂粘度が低下した状態になり、更に、排気のため減圧されることで樹脂が体積膨張してベントアップが生じ易い。上述したように、溶融樹脂のベントアップが生じると、ベントアップ防止装置300のベントアップ検出機構310がそれを検出し(ステップS3)、ベントアップ検出信号を発信する。そして、ベントアップ検出信号に基づいて、押圧機構320が駆動し、ベントより漏れ出る溶融樹脂70aを可塑化シリンダ210内へ押し戻す(ステップS4)。これにより、ベントアップした溶融樹脂がベントを閉塞することを防止又は抑制でき、溶融樹脂の連続成形を円滑に行うことができる。
When the pressurized fluid is kneaded with the molten resin, the resin viscosity is lowered, and further, the pressure is reduced for exhaustion, so that the resin expands in volume and vent-up is likely to occur. As described above, when the molten resin vents up, the vent-up
ガス成分が溶融樹脂から分離された後、溶融樹脂を可塑化シリンダ210の先端部から射出又は押出し、所望の形状に成形する(ステップS5)。本実施形態では、所定の内部形状を有する金型内に溶融樹脂を射出充填し、物理発泡剤を含む溶融樹脂を急減圧して発泡セルが形成された成形体(発泡成形体)を製造する。
After the gas component is separated from the molten resin, the molten resin is injected or extruded from the tip of the
以上、図3に示す本実施形態の成形体の製造方法について説明したが、本実施形態は本発明の好適な形態の例であり、本発明は、これに限定されない。例えば、本発明は溶融樹脂に加圧流体を混合して発泡成形体を行ったが、非発泡成形体を製造してもよいし、溶融樹脂には加圧流体を混合しなくてもよい。また、本実施例では、ベントアップ防止装置300の背圧弁38により、ベントアップ検出機構及び押圧機構の周囲の雰囲気を加圧状態に制御するが、背圧弁38を開放して雰囲気を大気圧としてもよい。
The manufacturing method of the molded body of the present embodiment shown in FIG. 3 has been described above. However, the present embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, and the present invention is not limited to this. For example, in the present invention, a foamed molded body is manufactured by mixing a pressurized fluid with a molten resin, but a non-foamed molded body may be manufactured, or a pressurized fluid may not be mixed with the molten resin. In this embodiment, the
また、機能性材料を加圧流体に溶解し、加圧流体と共に可塑化シリンダへ導入し、溶融樹脂と混合してもよい。これにより、機能性材料を含有する成形体を製造できる。機能性材料としては、加圧流体に溶解又は分散でき、得られる成形体に所定の機能を付与できるものであれば特に制限されない。このような機能性材料としては、例えば、有機金属錯体、金属アルコキシド等の無機粒子或いはその前駆体、炭素繊維、ガラス繊維等の無機フィラー或いはその修飾化合物、各種樹脂のアロイ化を促進させるための相溶化剤、界面活性剤、染料、ナノカーボン、帯電防止剤、難燃材料などが挙げられる。加圧流体中の機能性材料の濃度は、使用する機能性材料の種類、目的とする成形体の機能を考慮して適宜選択することができ、特に制限されないが、溶融樹脂への浸透性や混合高圧流体中の機能性材料の凝集を考慮すれば、好ましくは飽和溶解度以下である。特に高温になる成形装置の可塑化シリンダ内では急激に加圧流体の密度が低下するので、機能性材料の濃度は、飽和溶解度の1〜50%程度が好ましい。 Alternatively, the functional material may be dissolved in a pressurized fluid, introduced into the plasticizing cylinder together with the pressurized fluid, and mixed with the molten resin. Thereby, the molded object containing a functional material can be manufactured. The functional material is not particularly limited as long as it can be dissolved or dispersed in a pressurized fluid and can give a predetermined function to the obtained molded body. Examples of such functional materials include inorganic particles such as organometallic complexes and metal alkoxides or precursors thereof, inorganic fillers such as carbon fibers and glass fibers or modified compounds thereof, and alloys for promoting various resins. Examples include compatibilizers, surfactants, dyes, nanocarbons, antistatic agents, and flame retardant materials. The concentration of the functional material in the pressurized fluid can be appropriately selected in consideration of the type of the functional material to be used and the function of the target molded body, and is not particularly limited. Considering the aggregation of the functional material in the mixed high-pressure fluid, it is preferably not more than the saturation solubility. In particular, since the density of the pressurized fluid is drastically reduced in the plasticizing cylinder of the molding apparatus that becomes high in temperature, the concentration of the functional material is preferably about 1 to 50% of the saturation solubility.
以下、本発明を実施例に基づき更に具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not limited to these Examples.
[実施例1]
本実施例では、熱可塑性樹脂として、無機フィラーを含有しない非強化ナイロン(東レ製、アミランCM1017)を用い、物理発泡剤として加圧窒素を用いて発泡成形体を製造した。尚、本実施例で用いた非強化ナイロンは、約100℃で約4時間の予備乾燥を行った。
[Example 1]
In this example, a non-reinforced nylon containing no inorganic filler (Amilan CM1017 manufactured by Toray) was used as the thermoplastic resin, and a foamed molded article was manufactured using pressurized nitrogen as a physical foaming agent. The non-reinforced nylon used in this example was pre-dried at about 100 ° C. for about 4 hours.
[成形装置]
図1に示す本実施例に用いた成形装置1000について説明する。成形装置1000は、可塑化シリンダ210及びベントアップ防止装置300を有する混練装置200と、物理発泡剤を可塑化シリンダ210に供給する物理発泡剤供給装置100と、金型252が設けられた型締めユニット250と、物理発泡剤供給装置100、混練装置200、及び型締めユニット250を動作制御する制御装置(不図示)を備える。また、混練装置200には、ノズル先端29にエアシリンダ27の駆動により開閉するシャットオフバルブ26が設けられ、可塑化シリンダ210の内部を高圧に保持できる。ノズル先端29には、金型が密着し、金型が形成するキャビティ内に、ノズル先端29から溶融樹脂が射出充填される。
[Molding equipment]
A
図1に示す混練装置200は、可塑化シリンダ210と、可塑化シリンダ210内に回転及び進退自在に配設されたスクリュ20と、可塑化シリンダ210内に配置される上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2と、可塑化シリンダ210に接続する上述したベントアップ防止装置300を備える。本実施形態では、可塑化シリンダ210内において、可塑化溶融された溶融樹脂は、図1における右手から左手に向かって流動する。したがって、本実施形態の可塑化シリンダ210の内部においては、図1における右手を「上流」又は「後方」、左手を「下流」又は「前方」と定義する。
A kneading
更に、図示しないが、可塑化シリンダ210の上流側の後端部には、スクリュ20を回転させる回転モータなどの回転駆動手段と、スクリュ20を前後進させるためのボールネジ及びそれを駆動させるモータなどの移動手段とが接続されている。なお、本実施形態の混練装置200は、従来公知の混練装置の構成と同様に、可塑化シリンダ210の後方側から見た場合に、スクリュ20を反時計回りに回転させると溶融樹脂を前方(ノズル部側)に送る正回転をし、時計回りに回転させると逆回転するように構成されている。
Further, although not shown, at the rear end portion on the upstream side of the
可塑化シリンダ210の上部側面には、上流側から順に、熱可塑性樹脂を可塑化シリンダ210に供給するための樹脂供給口201、物理発泡剤を可塑化シリンダ210内に導入するための導入口202、及び可塑化シリンダ210内からガス化した物理発泡剤を排気するためのベント203が形成されている。これらの樹脂供給口201、及び導入口202にはそれぞれ、樹脂供給用ホッパ211、及び物理発泡剤の導入バルブ212が配設されており、ベント203には、ベントアップ防止装置300が接続されている。また導入バルブ212は、混練装置200の外に設けられる、物理発泡剤供給装置100と接続される。
On the upper side surface of the
可塑化シリンダ210の外壁面には、バンドヒータ(図示せず)が配設されており、これにより可塑化シリンダ210が加熱されて、熱可塑性樹脂が可塑化される。さらに、可塑化シリンダ210の下部側面の導入口202と対向する位置及びベント203に対向する位置にはそれぞれ、圧力及び温度をモニターする図示しないセンサが設けられている。
A band heater (not shown) is disposed on the outer wall surface of the
このような構造の混練装置200では、樹脂供給口201から可塑化シリンダ210内に熱可塑性樹脂が供給され、熱可塑性樹脂がバンドヒータによって可塑化されて溶融樹脂となり、スクリュ20が正回転することにより下流に送られる。そして、導入口202近傍まで送られた溶融樹脂は、導入された物理発泡剤と高圧下、接触混練される。次いで、物理発泡剤と接触混練された溶融樹脂の樹脂内圧を、物理発泡剤を接触混練するときに到達する最高圧力以下に、溶融樹脂の雰囲気の圧力を調整して低下させることにより、ガス化した一部の物理発泡剤が溶融樹脂から分離し、ベント203からこのガス化した物理発泡剤が排気される。そして、さらに前方に送られた溶融樹脂はスクリュ20の先端部に押し出され、溶融樹脂の圧力がスクリュ20に対する反力となり、該反力でスクリュ20が後退することにより計量が行われる。これにより、可塑化シリンダ210内では、上流側から順に、熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とする可塑化ゾーン21、溶融樹脂と導入口202から導入される物理発泡剤とを高圧下、接触混練する高圧混練ゾーン22、及び物理発泡剤と接触混練した溶融樹脂の樹脂内圧を低下させることにより、溶融樹脂から一部分離された物理発泡剤をベント203から排気する減圧ゾーン23が形成される。なお、溶融樹脂と物理発泡剤との接触混練を効率的に行うため、可塑化シリンダ210に導入口202及びベント203をそれぞれ複数設け、可塑化シリンダ210内に高圧混練ゾーン22及び減圧ゾーン23をそれぞれ複数形成してもよい。この場合、複数のベント203に、複数のベントアップ防止装置300をそれぞれ接続してもよい。
In the
図1に示すように、上記可塑化ゾーン21、高圧混練ゾーン22、及び減圧ゾーン23の間にはそれぞれ、これらのゾーン21、22、23の連通状態を一時的に遮断する上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2が配設されている。これにより、例えば、物理発泡剤を高圧混練ゾーン22に導入する際には、機械的に高圧混練ゾーン22の上流側及び下流側がシールされ、確実に高圧混練ゾーン22と隣接するゾーン21、23とを遮断できる。この結果、高圧混練ゾーン22の圧力は高圧に維持されるので、物理発泡剤を溶融樹脂に効果的に浸透可能となる。上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2は、ゾーン21、22、23の連通を遮断するものであれば、種々のものを利用できるが、スクリュ20の回転状態に応じてこれらのゾーンの連通を遮断するものが好ましく、本実施形態では、上述の特許文献2(国際公開第2012/120637号)に開示される上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2を用いた。上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2は、スクリュ20の逆回転により、ゾーン21、22、23の連通を遮断することができ、スクリュ20の正回転、回転の停止、又は逆回転の回転数の低下のいずれかにより、ゾーン21、22、23を連通することができる。
As shown in FIG. 1, an upstream side seal mechanism S <b> 1 that temporarily blocks communication between the
物理発泡剤供給装置100は、並列に接続された、3つの圧力14MPaの窒素ボンベ10を含み、減圧弁11及び圧力計12、更に圧力計13、背圧弁14、圧力計15を介して、可塑化シリンダ210の物理発泡剤の導入バルブ212に接続される。
The physical foaming
[成形体の製造]
以上説明した図1に示す成形装置1000を用いて発泡成形体を製造した。まず、物理発泡剤供給装置の窒素ボンベ10の排出バルブを開放し、可塑化シリンダ210内に物理発泡剤を導入する導入バルブ212までの系内を加圧した。このとき、まず、減圧弁11にて圧力計12の表示が9MPaになるように窒素の圧力を調整し、更に、圧力計13の表示が8.5MPaになるように背圧弁14により窒素圧力を調整した。
[Manufacture of molded products]
A foamed molded article was manufactured using the
一方、混練装置200において、樹脂供給用ホッパ211から熱可塑性樹脂を供給し、可塑化ゾーン21の外壁面に設けられたバンドヒータ(不図示)により可塑化ゾーン21を加熱し、スクリュ20を正回転させた。これにより、該熱可塑性樹脂を加熱、混練し、溶融樹脂とした。本実施例では、溶融樹脂の温度が200〜220℃となるように可塑化シリンダ210の可塑化ゾーン21を加熱した。
On the other hand, in the
スクリュ20を回転数100rpmで正回転することにより、溶融樹脂を可塑化ゾーン21から高圧混練ゾーン22に流動させた。次に、溶融樹脂可塑化計量の途中において、スクリュ20の回転を一旦停止した後、スクリュ20を1秒間、逆回転させることで(回転数:50rpm)、上流側シール機構S1及び下流側シール機構S2によって、高圧混練ゾーン22と、減圧ゾーン23及び可塑化ゾーン21との連通を遮断した。更に、回転数10rpmの低速で5秒間逆回転を続け、その間に導入バルブ212を2秒開放し、可塑化シリンダ210内へ加圧窒素を導入した。加圧窒素導入時の高圧混練ゾーン22における図示しない圧力センサによる可塑化シリンダ21内部のモニター圧力は最高6MPaとなった。本実施例では、溶融樹脂を成形する前に、溶融樹脂から過剰な窒素を分離、排出するため、可塑化シリンダ210への導入量は厳密に制御する必要がない。そのため、可塑化シリンダ210への加圧窒素導入量の精密な制御は行なわず、過剰な量を可塑化シリンダ210へ導入した。
The molten resin was caused to flow from the
高圧混練ゾーン22に導入された物理発泡剤を、高圧混練ゾーン22で溶融樹脂中に高圧状態で分散させた後、スクリュ20を正回転に戻し、溶融樹脂を減圧ゾーン23へ流動させた。
After the physical foaming agent introduced into the high-
減圧ゾーン23のベント203に取り付けられたベントアップ防止装置300において、背圧弁38を4MPaに設定した。これにより、ベントアップ検出機構310及び押圧機構320の周囲の雰囲気を4MPaの加圧状態とした。可塑化シリンダ210内の減圧ゾーン23における図示しない圧力センサによるモニター圧力も常時4MPaであった。
In the vent-up
減圧ゾーン23へ流動した溶融樹脂及び物理発泡剤は、減圧ゾーンの設定圧力、4MPaまで圧力が低下した。これにより、余剰な物理発泡剤(窒素)はガス化して溶融樹脂から分離した後、可塑化シリンダ210のベント203を経てベントアップ防止装置300の排出配管36より成形装置1000の外部へ排出された。
The pressure of the molten resin and the physical foaming agent that flowed into the
減圧ゾーン23のベント203において、ガス成分の排出と共に溶融樹脂のベントアップが生じると、上述した方法により、ベントアップ防止装置300のベントアップ検出機構310がそれを検出し、ベントアップ検出信号を発信した。そして、ベントアップ検出信号に基づいて、押圧機構320が駆動し、ベントより漏れ出る溶融樹脂70aを可塑化シリンダ210内へ押し戻した。
In the
更に、スクリュ20を正回転にすることにより、余剰な物理発泡剤(ガス成分)が分離された溶融樹脂を可塑化シリンダ210の先端部に送り、溶融樹脂の可塑化計量を完了した。その後、シャットオフバルブ26を開放して、温度100℃に調整された金型252内に溶融樹脂を射出速度100mm/sで射出充填し、発泡成形体を得た。ソリッド(非発泡成形体)成形時の計量ストロークが80mmであるのに対し、本実施例では70mmの計量ストロークで射出充填し、保圧はかけなかった。本実施例で得られた発泡成形体には、セル径30μm〜50μmの微細なセルが形成されており、同材料から製造される非発泡成形体と比較して、比重が15%低減した。
Further, by rotating the
本実施例は、非強化樹脂及び加圧流体を用いたベントアップが生じ易い条件であるにもかかわらず、ベントアップ防止装置を用いることにより、ベントアップした溶融樹脂によるベントの閉塞を生じることなく、発泡成形体を製造することができた。また、本実施例では、物理発泡剤の導入量や圧力を制御していないにも関わらず、超臨界流体を用いた発泡成形法と同等の微細な発泡セルを有する発泡体が得られた。 Although this example is a condition in which vent-up using a non-reinforced resin and a pressurized fluid is likely to occur, by using a vent-up prevention device, the vent resin is not blocked by the vent-up molten resin. A foamed molded product could be produced. In addition, in this example, a foam having fine foam cells equivalent to the foam molding method using a supercritical fluid was obtained although the introduction amount and pressure of the physical foaming agent were not controlled.
[参考例]
本参考例では、実施例1と同様の無機フィラーを含有しない非強化ナイロンを用い、図1に示す成形装置1000を使用したが、非強化ナイロンの予備乾燥は行わず、また物理発泡剤を用いずに非発泡成形体を製造した。
[ Reference example ]
In this reference example , the same non-reinforced nylon containing no inorganic filler as in Example 1 was used, and the
本参考例では、物理発泡剤の可塑化シリンダへ210への供給は行わず、また、可塑化スクリュ20を逆回転することなく、一定回転数で正回転することにより熱可塑性樹脂の可塑化計量を行い、ソリッド(非発泡成形体)成形時の製造条件である80mmの計量ストロークで金型に射出充填し、非発泡成形体を製造した。また、ベントアップ防止装置300においては、背圧弁38を開放し、ベントアップ検出機構310及び押圧機構320の周囲の雰囲気を大気圧とした。これ以外は、実施例1と同様の方法により、ベントアップ防止装置300を用いて溶融樹脂のベントアップを抑制又は防止した。
In this reference example , the physical foaming agent is not supplied to the
本参考例では、ベントアップした溶融樹脂によりベントが閉塞されることなく成形体を製造することができた。また、本参考例で得られた成形品は、外観特性に優れ、原料樹脂の予備乾燥を行っていないのにもかかわらず、水分残渣の影響は認められなかった。 In this reference example , it was possible to produce a molded body without the vent being blocked by the molten molten resin. Further, the molded product obtained in this reference example was excellent in appearance characteristics, and no influence of moisture residue was observed even though the raw resin was not pre-dried.
以上、実施形態、実施例及び参考例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態、実施例及び参考例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の範囲内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。 The present invention has been described above with reference to the embodiments , examples, and reference examples . However, the present invention is not limited to the above-described embodiments , examples, and reference examples . Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
本発明によれば、ベントアップ防止装置を用いることで、成形体製造中の溶融樹脂のベントアップにより、ベントが閉塞されることを抑制、又は防止できる。これにより、成形体を工業的に安定して連続製造できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it can suppress or prevent that a vent is obstruct | occluded by vent-up of the molten resin during molded object manufacture by using a vent-up prevention apparatus. Thereby, a molded object can be manufactured industrially stably stably.
30 本体
30a 挿入部
31 検出ロッド(移動部材)
33 磁気センサ(検出部)
32 永久磁石
34 ピストン
35 押し戻しピストン
35b 円筒部
35c 溝(スリット)
36 排出配管
37 圧力計
38 背圧弁
100 物理発泡剤供給装置
200 混練装置
203 ベント
210 可塑化シリンダ
300 ベントアップ防止装置
310 ベントアップ検出機構
320 押圧機構
250 型締めユニット
252 金型
1000 成形装置
30
33 Magnetic sensor (detector)
32
36
Claims (10)
ベントが形成され、内部で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とし、前記溶融樹脂と前記加圧流体とを混合する可塑化シリンダにおいて、前記溶融樹脂のベントアップを検出するベントアップ検出機構であって、
前記ベントアップ検出機構は、
前記可塑化シリンダの前記ベントに接続される本体と、
前記本体内に、移動可能に保持された検出ロッドである移動部材であって、前記検出ロッドの一方の端部が前記ベントに挿入され、他方の端部に永久磁石が設けられ、ベントアップする前記溶融樹脂が前記一方の端部に接触することにより移動する前記移動部材と、
前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出する磁気センサである検出部とを有し、
前記移動部材の周囲の雰囲気が、前記加圧流体によって大気圧以上に加圧されている加圧雰囲気であることを特徴とするベントアップ検出機構。 Used for foam molding using pressurized fluid as physical foaming agent,
Vent is formed, internally, a thermoplastic resin is melted plasticized and molten resin in the plasticizing cylinder to mix with the molten resin and the pressurized fluid, vent-up detection for detecting a vent-up of the molten resin Mechanism,
The vent-up detection mechanism is
A body connected to the vent of the plasticizing cylinder;
A moving member that is a detection rod movably held in the main body , wherein one end of the detection rod is inserted into the vent, and a permanent magnet is provided at the other end to vent up. and the moving member to which the molten resin is moved by contact with the end portion of the one,
A detection unit that is a magnetic sensor that detects a position displacement of a permanent magnet provided at the other end of the moving member in a non-contact manner;
A vent-up detection mechanism, wherein the atmosphere around the moving member is a pressurized atmosphere pressurized to an atmospheric pressure or higher by the pressurized fluid.
前記検出部は、大気圧下で前記移動部材に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出する機構であることを特徴とする請求項1に記載のベントアップ検出機構。 The vent-up detection mechanism according to claim 1, wherein the detection unit is a mechanism that detects a displacement of a permanent magnet provided on the moving member in a non-contact manner under atmospheric pressure.
請求項1又は2に記載される前記ベントアップ検出機構と、
前記本体内に配置され、前記ベントアップ検出機構からのベントアップ検出結果に基づいて、前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧機構とを有し、
前記押圧機構が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すピストンを有し、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、前記ピストンの一部が前記ベントに挿入されることを特徴とするベントアップ防止装置。 A vent-up prevention device,
The vent-up detection mechanism according to claim 1 or 2 ,
A pressing mechanism that is disposed in the main body and that pushes back the molten resin to be vented up into the plasticizing cylinder, based on a vent-up detection result from the vent-up detection mechanism;
The pressing mechanism has a piston that pushes back the molten resin into the plasticizing cylinder, and when the molten resin is pushed back into the plasticizing cylinder, a part of the piston is inserted into the vent. A vent-up prevention device.
請求項1又は2に記載される前記ベントアップ検出機構と、
前記本体内に配置され、前記ベントアップ検出機構からのベントアップ検出結果に基づいて、前記ベントアップする溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻す押圧機構とを有し、
前記押圧機構が、前記溶融樹脂を前記可塑化シリンダ内へ押し戻すとき、一部が前記ベントに挿入される円筒部を有するピストンを有し、
前記円筒部の内部に、前記移動部材が移動可能に保持されているベントアップ防止装置。 A vent-up prevention device,
The vent-up detection mechanism according to claim 1 or 2 ,
A pressing mechanism that is disposed in the main body and that pushes back the molten resin to be vented up into the plasticizing cylinder, based on a vent-up detection result from the vent-up detection mechanism;
When the pressing mechanism pushes the molten resin back into the plasticizing cylinder, a part of the piston has a cylindrical portion inserted into the vent;
A vent-up prevention device in which the moving member is movably held inside the cylindrical portion.
ガス成分を外部に排出するベントが形成された可塑化シリンダ内で、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、
前記溶融樹脂に、物理発泡剤として加圧流体を混合することと、
前記溶融樹脂からガス成分として、ガス化した一部の加圧流体を分離し、分離した前記ガス成分を前記ベントから可塑化シリンダの外部に排出することと、
ベントアップ検出機構を用いて、前記溶融樹脂のベントアップを検出することと、
前記ガス成分を分離した溶融樹脂を発泡させ、且つ所望の形状に成形することを含み、
前記ベントアップ検出機構は、
前記可塑化シリンダの前記ベントに接続される本体と、
前記本体内に移動可能に保持された検出ロッドである移動部材であって、前記検出ロッドの一方の端部が前記ベントに挿入され、他方の端部に永久磁石が設けられた前記移動部材と、
前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出する磁気センサである検出部とを有し、
前記移動部材の周囲の雰囲気が、加圧流体によって大気圧以上に加圧されている加圧雰囲気であり、
前記溶融樹脂のベントアップを検出することが、
ベントアップする前記溶融樹脂が前記移動部材の前記一方の端部に接触することにより、前記移動部材が移動することと、
前記検出部が、前記移動部材の前記他方の端部に設けられた永久磁石の位置変位を非接触で検出することとを含む発泡成形体の製造方法。 A method for producing a foam molded article,
In a plasticizing cylinder formed with a vent for discharging gas components to the outside, plasticizing and melting the thermoplastic resin to make a molten resin;
Mixing a pressurized fluid as a physical foaming agent with the molten resin;
Separating a part of the gasified pressurized fluid as a gas component from the molten resin, and discharging the separated gas component from the vent to the outside of the plasticizing cylinder;
And that using a vent-up detection mechanism detects the vent up before Symbol molten resin,
Foaming the molten resin from which the gas component has been separated , and forming into a desired shape,
The vent-up detection mechanism is
A body connected to the vent of the plasticizing cylinder;
A moving member which is a detection rod movably held in the main body , wherein one end of the detection rod is inserted into the vent and a permanent magnet is provided at the other end ; ,
A detection unit that is a magnetic sensor that detects a position displacement of a permanent magnet provided at the other end of the moving member in a non-contact manner;
The atmosphere around the moving member is a pressurized atmosphere that is pressurized to atmospheric pressure or higher by a pressurized fluid,
Detecting the molten resin vent-up,
When the molten resin that vents up contacts the one end of the moving member, the moving member moves;
The manufacturing method of a foaming molding including the detection part detecting the position displacement of the permanent magnet provided in the other end of the moving member by non-contact.
ガス成分を外部に排出するベントが形成され、スクリュを回転自在に内設し、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とし、前記溶融樹脂と物理発泡剤として加圧流体とを混合する可塑化シリンダと、
前記可塑化シリンダに、前記加圧流体を供給する加圧流体供給装置と、
前記ベントに接続される請求項1又は2に記載の前記ベントアップ検出機構を備える成形装置。 A molding apparatus for producing a foam molded article,
A vent that discharges gas components to the outside is formed, a screw is rotatably installed, a thermoplastic resin is plasticized and melted to form a molten resin, and the molten resin and a pressurized fluid are mixed as a physical foaming agent. A plasticizing cylinder;
A pressurized fluid supply device for supplying the pressurized fluid to the plasticizing cylinder;
A shaping | molding apparatus provided with the said vent up detection mechanism of Claim 1 or 2 connected to the said vent.
ガス成分を外部に排出するベントが形成され、スクリュを回転自在に内設し、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とし、前記溶融樹脂と物理発泡剤として加圧流体とを混合する可塑化シリンダと、
前記可塑化シリンダに、前記加圧流体を供給する加圧流体供給装置と、
前記ベントに接続される請求項3又は4に記載の前記ベントアップ防止装置とを備える成形装置。 A molding apparatus for producing a foam molded article,
A vent that discharges gas components to the outside is formed, a screw is rotatably installed, a thermoplastic resin is plasticized and melted into a molten resin, and a plastic fluid is mixed with the molten resin and a pressurized fluid as a physical foaming agent. A cylinder,
A pressurized fluid supply device for supplying the pressurized fluid to the plasticizing cylinder;
The vent-up prevention device and forming shapes device Ru comprising a according to claim 3 or 4 is connected to the vent.
更に、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの間に設けられ、前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの連通を遮断するシール機構を備える請求項8又は9に記載の成形装置。 The plasticizing cylinder is formed with a high-pressure kneading zone for mixing the molten resin and the pressurized fluid, and the vent for exhausting the pressurized fluid gasified from the molten resin mixed with the pressurized fluid. Having a reduced pressure zone,
Furthermore, the shaping | molding apparatus of Claim 8 or 9 provided with the sealing mechanism which is provided between the said high pressure kneading zone and the said pressure reduction zone, and interrupts | blocks communication with the said high pressure kneading zone and the said pressure reduction zone.
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