JP6296842B2 - 発泡成形体の製造方法及び成形機 - Google Patents
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Description
本参考形態の発泡成形体の製造方法は、発泡射出成形方法であり、図2に示す成形機1000を用いて実施することができる。まず、成形機1000について説明する。
図2に示すように、成形機1000は、可塑化シリンダ210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にエアーシリンダ12の駆動により開閉するシャットオフバルブ36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253内に、ノズル先端29から溶融樹脂が射出充填される。
次に、成形機1000に備えられるシール機構S1及びS2について説明する。上述したように、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、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。上流側シール機構S1は、樹脂の上流側への逆流を抑制することができれば任意のシール機構を用いることができ、例えば、従来の発泡成形等に用いるシールリング等を採用できる。本参考形態の下流側シール機構S2は、下流側シール機構S2の上流側の高圧混練ゾーン22において、溶融樹脂の圧力を3MPa〜15MPaの第1の圧力に調整した状態で、下流側シール機構S2の下流側の減圧ゾーン23へ溶融樹脂を流動させることができるシール機構を用いる。
次に、図1に示すフローチャートに従い、本参考形態の発泡射出成形方法(発泡成形体の製造方法)について説明する。本参考形態では、上で説明した図2に示す成形機1000を用いて、発泡射出成形を行う。成形機1000において、可塑化シリンダの可塑化ゾーン21、高圧混練ゾーン22、減圧ゾーン23及び再可塑化ゾーン24の温度は、使用する熱可塑性樹脂、物理発泡剤の種類に応じて適宜選択することができる。例えば、可塑化ゾーン21、高圧混練ゾーン22、減圧ゾーン23及び再可塑化ゾーン24をバンドヒータで、240〜280℃に制御することが好ましい。また、本参考形態では、以下に説明する熱可塑性樹脂の可塑化から、溶融樹脂と物理発泡剤の混練物の計量までの間(可塑化計量の間)、スクリュ20を同一方向に回転する。
本実施形態の発泡成形体の製造方法は、発泡射出成形方法であり、図4に示す成形機2000を用いて実施する。成形機2000は、図2に示す成形機1000の下流側シール機構S2の代わりに、図5に示す下流側シール機構S12を用いたこと以外は、参考形態で用いた成形機1000と同様の構成である。以下に、下流側シール機構S12について説明する。
下流側シール機構S12は、参考形態で用いた下流側シール機構S2と同様に、シール機構S12の上流側の高圧混練ゾーン22において、溶融樹脂の圧力を3MPa〜15MPaの第1の圧力に調整した状態で、シール機構S12の下流側の減圧ゾーン23へ熱可塑性樹脂を流動させることができるシール機構である。本実施形態では、下流側シール機構S12として、スクリュフライトの形状により溶融樹脂の流通を阻害し、溶融樹脂の流通速度を低下させる、ラビリンスシールを用いる。
本実施形態の発泡射出成形方法(発泡成形体の製造方法)は、図2に示す成形機1000の代わりに、図4に示す下流側シール機構S12を有する成形機2000を用いて実施する以外は、参考形態と同様に実施することができ、同様の効果を奏する。
本参考例では、図2に示す成形機1000を用いて、熱可塑性樹脂成形体(発泡成形体)を発泡射出成形により製造した。物理発泡剤としては、窒素を用いた。したがって、物理発泡剤供給装置100のガスボンベ151として、14MPaの窒素ボンベ151を用いた。熱可塑性樹脂としては、ガラス繊維を30%含有する6ナイロン(東レ製、CM1011G30)を用いた。尚、スクリュ背圧は6MPaに設定した。後述するように、減圧ゾーン23の圧力(第3の圧力)を4MPaに調整したため、スクリュ背圧と減圧ゾーンの圧力との差は、2MPaであった。
本実施例では、図4に示す成形機2000を用いて、参考例と同様の材料から、参考例と同様の形状の発泡成形体を発泡射出成形により製造した。本実施例では、可塑化シリンダ210の内部に下流側シール機構S12を設け、スクリュ20を同一方向に回転することにより、高圧混練ゾーン22における溶融樹脂の圧力を5±1MPa(第1の圧力)に調整した。次に、5±1MPa(第1の圧力)に調整された溶融樹脂に、参考例と同様に、10MPa(第2の圧力)の物理発泡剤を導入し、混練した。高圧混練ゾーン22の圧力は、物理発泡剤の導入後は、最高7.5±1.5MPaとなった。それ以外は、参考例と同様の方法により、成形体の発泡射出成形を連続して100ショット行い、100個の発泡成形体を得た。本実施例におけるスクリュストローク30mmにおける計量時間は、12秒であった。
S1 上流側シール機構
S2、S12 下流側シール機構
100 物理発泡剤供給装置
200 混練装置
210 可塑化シリンダ
219 減圧ゾーン圧力調整機構
250 型締めユニット
1000、2000 成形機
Claims (14)
- 発泡成形体の製造方法であって、
可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内に回転及び進退自在に配設されたスクリュとを有する成形機を用いることと、
前記可塑化シリンダ内で、熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とすることと、
前記溶融樹脂の圧力を3MPa〜15MPaの第1の圧力に調整することと、
第1の圧力に調整された前記溶融樹脂と、第1の圧力よりも高く且つ4MPa〜20MPaの第2の圧力の物理発泡剤を混練して、混練物を得ることと、
前記混練物の圧力を低下させて、前記混練物から前記物理発泡剤の一部を分離することと、
前記物理発泡剤の一部を分離した前記混練物を所定量計量することと、
計量した前記混練物を発泡させ、且つ、所望の形状に成形することを含み、
前記熱可塑性樹脂の可塑化から前記混練物の計量までの間、前記スクリュを同一方向に回転させ、
前記可塑化シリンダの内部に、シール機構としてラビリンスシールを設け、前記スクリュを同一方向に回転することにより、前記溶融樹脂の圧力を第1の圧力に調整することを特徴とする発泡成形体の製造方法。 - 前記スクリュを同一方向に回転することにより、前記可塑化シリンダの内部において、前記シール機構の上流側の前記混練物の圧力を第1の圧力に調整した状態で、前記シール機構の下流側に前記混練物を流動させることを特徴とする請求項1に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記シール機構によって、前記可塑化シリンダ内において、前記混練物の流通速度を低下させることを特徴とする請求項1又は2に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記ラビリンスシールは、前記スクリュの外周面に設けられたスクリュフライトを含み、
前記スクリュフライトは、前記可塑化シリンダの内壁と対向する頂部表面を有し、前記頂部表面には、前記スクリュの周方向及び軸方向に沿って、凸部と、凹部とが交互に配置されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。 - 発泡成形体の製造方法であって、
熱可塑性樹脂を可塑化した溶融樹脂と物理発泡剤を混練して、混練物を得る高圧混練ゾーンと、前記混練物からガス化して分離する物理発泡剤を排気する減圧ゾーンとを有する可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダ内に回転及び進退自在に配設されたスクリュとを有する成形機を用いることと、
前記熱可塑性樹脂を可塑化して溶融樹脂とすることと、
前記高圧混練ゾーンにおいて、前記溶融樹脂の圧力を3MPa〜15MPaの第1の圧力に調整することと、
第1の圧力に調整された前記溶融樹脂に、第1の圧力よりも高く且つ4MPa〜20MPaの第2の圧力の物理発泡剤を混練して、前記混練物を得ることと、
前記減圧ゾーンにおいて、前記混練物の圧力を低下させて、前記混練物から前記物理発泡剤の一部を分離することと、
前記物理発泡剤の一部が分離された前記混練物を所定量計量することと、
計量した前記混練物を発泡させ、且つ、所望の形状に成形することを含み、
前記熱可塑性樹脂の可塑化から前記混練物の計量までの間、前記スクリュを同一方向に回転させ、
前記高圧混練ゾーンと前記減圧ゾーンとの間に、シール機構としてラビリンスシールを設け、前記スクリュを同一方向に回転することにより、前記高圧混練ゾーンにおいて、前記溶融樹脂の圧力を第1の圧力に調整することを特徴とする発泡成形体の製造方法。 - 前記高圧混練ゾーンを第1の圧力に調整した状態で、前記高圧混練ゾーンから前記減圧ゾーンへ前記混練物を流動させることを特徴とする請求項5に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記減圧ゾーンの圧力を大気圧以上で且つ前記溶融樹脂に前記物理発泡剤を混練するときに到達する前記高圧混練ゾーンの最高圧力以下の第3の圧力に制御することを特徴とする請求項5又は6に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記高圧混練ゾーンを第1の圧力に調整し、前記減圧ゾーンを第3の圧力に調整した状態で、前記高圧混練ゾーンから前記減圧ゾーンへ前記混練物を流動させることを特徴とする請求項7に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記減圧ゾーンの圧力を制御することは、前記減圧ゾーン内のガスの圧力を制御することを含むことを特徴とする請求項7又は8に記載の発泡成形体の製造方法。
- 前記減圧ゾーンの圧力を制御することは、前記減圧ゾーンに不活性ガスを導入して前記減圧ゾーンを加圧すること、及び/又は、背圧弁を用いて前記減圧ゾーンから前記ガス化した物理発泡剤を排気することを含むことを特徴とする請求項7〜9のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。
- 請求項1〜10のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法に使用する成形機であって、
熱可塑性樹脂を可塑化した溶融樹脂と物理発泡剤とを混練して、混練物を得る高圧混練ゾーンと、前記混練物からガス化して分離する物理発泡剤を排気する減圧ゾーンとを有する可塑化シリンダと、
前記可塑化シリンダ内に回転及び進退自在に配設されたスクリュと、
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たラビリンスシールであるシール機構と、
前記可塑化シリンダの前記減圧ゾーンに接続し、前記減圧ゾーンの圧力を大気圧以上で且つ前記溶融樹脂に前記物理発泡剤を接触混練するときに到達する前記高圧混練ゾーンの最高圧力以下の第3の圧力に制御する減圧ゾーン圧力調整機構と、
前記可塑化シリンダの前記高圧混練ゾーンに接続し、前記高圧混練ゾーンに第2の圧力の物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給装置を含み、
前記シール機構は、前記高圧混練ゾーンを第1の圧力に調整した状態で、前記高圧混練ゾーンから前記減圧ゾーンへ前記混練物を流動させる機構であることを特徴とする成形機。 - 前記シール機構は、前記高圧混練ゾーンを第1の圧力に調整し、前記減圧ゾーンを第3の圧力に調整した状態で、前記高圧混練ゾーンから前記減圧ゾーンへ前記混練物を流動させる機構であることを特徴とする請求項11に記載の成形機。
- 前記シール機構は、前記可塑化シリンダ内において、前記混練物の流通速度を低下させる機構であることを特徴とする請求項11又は12に記載の成形機。
- 前記ラビリンスシールは、前記スクリュの外周面に設けられたスクリュフライトを含み、
前記スクリュフライトは、前記可塑化シリンダの内壁と対向する頂部表面を有し、前記頂部表面には、前記スクリュの周方向及び軸方向に沿って、凸部と、凹部とが交互に配置されていることを特徴とする請求項11〜13のいずれか一項に記載の成形機。
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