JP7267386B1 - 発泡成形体製造装置及び発泡成形体製造装置用スクリュ - Google Patents

Abstract

【課題】飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止し、高い生産効率で高品質な発泡成形体を製造できる。【解決手段】熱可塑性樹脂を可塑化溶融する可塑化ゾーン２１、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン２２、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーン２３が上流側から順に設けられるシリンダ２と、シリンダ２に軸周りの回転が自在に内装され、軸部３１の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュ３を備え、送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライトのリード角βが、飢餓ゾーン２２に対応するフライトのリード角αよりも小さく設定され、送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライトの条数が、飢餓ゾーン２２に対応する複数条のフライトの条数よりも小さく設定される発泡成形体製造装置１。【選択図】図２

Description

本発明は、スクリュ式の発泡成形体製造装置及び発泡成形体製造装置用スクリュに関する。

従来、発泡成形体を製造する製造装置として、シリンダに軸周りの回転と軸方向への進退が自在にスクリュが内装されると共に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融されて溶融樹脂となる可塑化ゾーン、溶融樹脂の密度を低下させて飢餓状態にし、加圧注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンがシリンダの上流側から順に設けられる射出成形機が知られている。このような射出成形機では、シリンダの先端から金型内に物理発泡剤が溶解された溶融樹脂を射出し、金型内で物理発泡剤を気泡化して発泡成形体を得ることができる。

この種の射出成形機では、飢餓ゾーンにおいて物理発泡剤を溶融樹脂により均一で効率的に溶解させ、製造される発泡成形体を高品質化することと、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を確実に低下させ、十分な物理発泡剤をシリンダ内に注入できることが望まれる。そして、このような要望に応えるため、特許文献１の射出成形機では、飢餓ゾーン及び送給ゾーンにおけるスクリュのフライトを多条フライトで形成することにより、物理発泡剤の不活性ガスと溶融樹脂との接触面を増加させ、均一で効率的な溶解を可能にすると共に、多条フライトのリード角を１０～４５度の範囲に設定することにより、飢餓ゾーン及び送給ゾーンの溶融樹脂の流量を大きくして飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させている。

特許６５７０５８２号公報

ところで、上述の射出成形機のようなスクリュ式の発泡成形体の製造装置では、飢餓ゾーン及び送給ゾーンにおけるフライトの条数の増加に応じて、物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、高品質な発泡成形体を得ることが可能になるものの、このフライトの条数の増加は、フライトピッチを拡大し、フライトのリード角をより鈍角化する。フライトのリード角が鈍角になると、輸送される溶融樹脂の流量が低下するが、これにスクリュの先端側に溜まった溶融樹脂の内圧、抵抗圧が加わると、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量が著しく低下してしまう。

輸送される溶融樹脂の流量が著しく低下すると、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を十分に低下させて、必要な物理発泡剤をシリンダ内に注入できる飢餓状態を得ることが難しくなる。そのため、可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量を減らして飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させ、所要レベルの飢餓状態を生成することが必要になるが、このような可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量の減少は生産効率の低下を招いてしまう。そのため、高品質の発泡成形体を得ることができると共に、高い生産効率で発泡成形体を製造できる製造装置が求められる。

本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、高品質な発泡成形体を製造することができると共に、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止し、高い生産効率で発泡成形体を製造することができる発泡成形体製造装置及び発泡成形体製造装置用スクリュを提供することを目的とする。

本発明の発泡成形体製造装置は、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されていることを特徴とする。
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトを複数条或いは多条のフライトとすることにより、飢餓ゾーンで注入される物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、例えば高倍率な発泡成形体や緻密セル構造の発泡成形体等の高品質な発泡成形体を製造することができる。また、送給ゾーンに対応するフライトのリード角を飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角よりも小さく設定すると共に、送給ゾーンに対応するフライトの条数を飢餓ゾーンに対応するフライトの条数よりも小さく設定することにより、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止してスムーズな溶融樹脂の流れを得ることができ、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を必要且つ十分に低下させ、適量の物理発泡剤をシリンダ内に注入できる飢餓状態を確実に実現することができる。従って、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させるために、可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量を減らすことも不要となり、計量時間を短縮して高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。また、溶融樹脂の送給性向上によって飢餓ゾーンで高い飢餓状態を保つことができるので、物理発泡剤の注入箇所から溶融樹脂が逆流する現象を防止することができ、耐ベントアップ性能を高めることができる。また、溶融樹脂の送給性向上と飢餓ゾーンの複数条或いは多条のフライトにより、効率的に物理発泡剤を溶融樹脂に溶解させることができるため、飢餓ゾーンの長さ、換言すればスクリュやシリンダの全長を短縮することができ、装置の設置場所の省スペース化と装置コストの削減を図ることができる。

本発明の発泡成形体製造装置は、前記飢餓ゾーンと前記送給ゾーンとの間に徐変ゾーンが設けられ、前記飢餓ゾーンから前記送給ゾーンまで連続して形成されている前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのリード角から前記送給ゾーンに対応する前記フライトのリード角となるように前記徐変ゾーンで徐変されていることを特徴とする。
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角から送給ゾーンに対応するフライトのリード角となるように徐変ゾーンで徐変することにより、スクリュ形状の急激な変化によって溶融樹脂の送給の安定性が低下することを抑制できる。従って、溶融樹脂をよりスムーズに送給ゾーンに流し込むことができ、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下をより確実に防止することができる。

本発明の発泡成形体製造装置は、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのうち、前記送給ゾーンに対応する前記フライトと連続するもの以外のフライトの螺旋進行が前記徐変ゾーンでフライト径を減少しながら終息することを特徴とする。
これによれば、送給ゾーンに対応する前記フライト以外のフライトの螺旋進行を徐変ゾーンでフライト径を減少しながら終息させることにより、スクリュ形状の急激な変化によって溶融樹脂の送給の安定性が低下することを抑制できる。従って、溶融樹脂をより一層スムーズに送給ゾーンに流し込むことができ、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下をより一層確実に防止することができる。

本発明の発泡成形体製造装置は、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角に対して０．５０～０．６２倍の範囲に設定されていることを特徴とする。
これによれば、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができる。

本発明の発泡成形体製造装置は、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数の１／２以下に設定されていることを特徴とする。
これによれば、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができる。

本発明の発泡成形体製造装置は、前記シリンダに前記スクリュが軸方向への進退自在に内装される射出成形装置であり、前記送給ゾーンに対応する前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトとが、前記スクリュが前記シリンダ内で下流側に最大限前進した状態において、それぞれ前記送給ゾーンに対応して配置される前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応して配置される前記フライトであることを特徴とする。
これによれば、物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、高品質な発泡成形体を射出成形することができると共に、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止し、高い生産効率で発泡成形体を製造することができる射出成形装置を得ることができる。

本発明の発泡成形体製造装置用スクリュは、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備える発泡成形体製造装置に用いられるスクリュであって、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されていることを特徴とする。
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトを複数条或いは多条のフライトとすることにより、発泡成形体製造装置において飢餓ゾーンで注入される物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、例えば高倍率な発泡成形体や緻密セル構造の発泡成形体等の高品質な発泡成形体を製造することができる。また、送給ゾーンに対応するフライトのリード角を飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角よりも小さく設定すると共に、送給ゾーンに対応するフライトの条数を飢餓ゾーンに対応するフライトの条数よりも小さく設定することにより、発泡成形体製造装置において飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止してスムーズな溶融樹脂の流れを得ることができ、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を必要且つ十分に低下させ、適量の物理発泡剤をシリンダ内に注入できる飢餓状態を確実に実現することができる。従って、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させるために、可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量を減らすことも不要となり、計量時間を短縮して高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。また、溶融樹脂の送給性向上によって飢餓ゾーンで高い飢餓状態を保つことができるので、発泡成形体製造装置において物理発泡剤の注入箇所から溶融樹脂が逆流する現象を防止することができ、耐ベントアップ性能を高めることができる。また、溶融樹脂の送給性向上と飢餓ゾーンの複数条或いは多条のフライトにより、発泡成形体製造装置において効率的に物理発泡剤を溶融樹脂に溶解させることができるため、飢餓ゾーンの長さ、換言すればスクリュやシリンダの全長を短縮することができ、装置の設置場所の省スペース化と装置コストの削減を図ることができる。

本発明によれば、物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、高品質な発泡成形体を製造することができると共に、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止し、高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。

本発明による実施形態の発泡成形体製造装置を示す構成説明図。 実施形態の発泡成形体製造装置におけるスクリュの部分拡大図。 図２のＡ－Ａ部分拡大図。 実施例と比較例の発泡成形体製造装置で製造した発泡成形体の比較試験の内容を示す図。

〔実施形態の発泡成形体製造装置〕
本発明による実施形態の発泡成形体製造装置１は、型締め装置と協働して発泡成形体を製造するスクリュ式の射出成形装置であり、コアバック法で射出成形を行うものである。発泡成形体製造装置１は、図１～図３に示すように、外周に設けられるヒータ（図示省略）で内部に供給される熱可塑性樹脂を加熱可能で、ノズル２６から溶融樹脂を射出するシリンダ２と、シリンダ２に内装され、軸周りの回転と軸方向への進退が自在に設けられるスクリュ３と、シリンダ２の内部に樹脂ペレットの熱可塑性樹脂を供給するホッパー４と、シリンダ２の内部に物理発泡剤を供給する発泡剤供給機構５を備える。

シリンダ２には、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン２１と、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン２２、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーン２３が、上流側から下流側に向かって順に設けられ、飢餓ゾーン２２と送給ゾーン２３との間にはスクリュ３のフライトのリード角と条数を変化させる徐変ゾーン２４が設けられている。尚、「上流側」と「下流側」はそれぞれシリンダ２内を流れる溶融樹脂の流れ方向の上流側と下流側を意味し、「飢餓状態」は溶融樹脂の密度が低下した状態を意味する。

可塑化ゾーン２１には、供給ゾーン２１１と、圧縮ゾーン２１２と、計量ゾーン２１３が、上流側から下流側に向かって順に設けられる。供給ゾーン２１１では、ホッパー４から供給される熱可塑性樹脂の樹脂ペレットをスクリュ３の回転によって射出側である前方に移送すると共に、加熱されるシリンダ２の内壁によって樹脂ペレットに余熱を与える。圧縮ゾーン２１２では、前方に移送する熱可塑性樹脂を剪断混錬して可塑化溶融し、溶融樹脂を圧縮する。計量ゾーン２１３では、圧縮した溶融樹脂の密度を均一化して一定に保持する。

可塑化ゾーン２１に対応する部分に配置されるスクリュ３には、軸部３１の外周に１つのフライト３２が螺旋状に傾斜して形成されており、シングルフライト構造になっている。また、可塑化ゾーン２１と飢餓ゾーン２２との間には、飢餓ゾーン２２における溶融樹脂の密度を低下させるために、溶融樹脂の下流側へ供給量を制限するシールゾーン２５が設けられている。

可塑化ゾーン２１の供給ゾーン２１１で供給する熱可塑性樹脂は適用可能な範囲で適宜であり、例えば、ポリプロピレン、ポリメチルメタクリレート、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート、ポリブチレンテレフタレート、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、ポリエーテルエーテルケトン、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合樹脂）、ポリフェニレンスルファイド、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、及びこれらの複合材料を用いることができ、又、２種類以上を混合して用いてもよい。また、これらの熱可塑性樹脂にガラス繊維、タルク、カーボン繊維、セラミック等の各種無機フィラー、セルロースナノファイバー、セルロース、木粉等の有機フィラーを混練したものを用いることもできる。また、熱可塑性樹脂は、例えば発泡核剤として機能する無機フィラー、有機フィラーや溶融張力を高める添加剤等、必要に応じて各種添加剤を含むものとしてもよい。

飢餓ゾーン２２には、その上流側の端部付近に発泡剤供給機構５が設けられており、発泡剤供給機構５によって二酸化炭素、窒素のような不活性ガス等の物理発泡剤を所定の圧力に加圧し、飢餓ゾーン２２におけるシリンダ２の内部に物理発泡剤を供給する。飢餓ゾーン２２では、発泡剤供給機構５によって供給された物理発泡剤が、密度が低下した溶融樹脂と接触し、溶融樹脂に溶解される。また、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａ、より詳細にはスクリュ３がシリンダ２内で下流側に最大限前進した状態において、飢餓ゾーン２２に対応する部分に配置されるスクリュ３のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａは、軸部３１の外周に複数条（図示例では４条）で螺旋状に傾斜して形成されており、多条フライト構造になっている。

送給ゾーン２３では、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮し、スクリュ３を後方に移動して計量を行う。尚、射出時にはスクリュ３を前方に移動して、シリンダ２の先端から型締め装置に物理発泡剤が溶解された溶融樹脂を射出する。また、図示例の送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライト３３ｂ、３４ｂ、より詳細にはスクリュ３がシリンダ２内で下流側に最大限前進した状態において、送給ゾーン２３に対応する部分に配置されるスクリュ３のフライト３３ｂ、３４ｂは、軸部３１の外周に複数条（図示例では２条）で螺旋状に傾斜して形成されており、多条フライト構造になっている。尚、送給ゾーン２３に対応する部分に配置されるスクリュ３では、軸部３１の外周に１つのフライトが螺旋状に傾斜して形成されるシングルフライト構造としても好適である。

送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライト３３ｂのリード角とフライト３４ｂのリード角は同一角度のリード角βに設定され、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライト３３ａのリード角とフライト３４ａのリード角は同一角度のリード角αに設定されており、送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライト３３ｂ、３４ｂのリード角βは、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライト３３ａ、３４ａのリード角αよりも小さく設定されている。尚、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライト３５ａ、３６ａのリード角も、フライト３３ａ、３４ａのリード角αと同一角度に設定されている。送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライトのリード角βは、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライトのリード角αに対して０．５０～０．６２倍の範囲に設定すると、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が所定の合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができて好適である。

また、送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライト３３ｂ、３４ｂの条数が、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３の複数条のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａの条数よりも小さく設定されている。本実施形態では、送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライト３３ｂ、３４ｂの条数は２条であり、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３の複数条のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａの条数は４条になっている。この送給ゾーン２３に対応するスクリュ３のフライトの条数は、飢餓ゾーン２２に対応するスクリュ３のフライトの条数の１／２以下となるように設定すると、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が所定の合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができて好適である。

徐変ゾーン２４では、飢餓ゾーン２２から送給ゾーン２３まで連続して形成されているフライト３３、３４のリード角が、飢餓ゾーン２２に対応するフライト３３ａ、３４ａのリード角αから送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂのリード角βとなるように徐変されている。また、徐変ゾーン２４では、飢餓ゾーン２２に対応する複数条のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａのうち、送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂと連続するフライト３３ａ、３４ａ以外のフライト３５ａ、３６ａの螺旋進行が、フライト径を減少しながら終息するように形成されている。

そして、射出成形装置の発泡成形体製造装置１の樹脂を射出する側には金型を締め付ける型締め装置が設けられ、発泡成形体製造装置１と型締め装置の動作を制御する制御装置が設けられて、製造設備の全体が構成される。尚、実施形態の発泡成形体製造装置１は、スクリュ３を軸方向に移動してコアバックで射出成形を行う製造設備を構成するものとしたが、本発明の発泡成形体製造装置は、射出成形装置に限定されず、例えばシリンダの先端部にダイスが設けられ、スクリュが軸周りの回転が自在に内装されるスクリュ式の押出成形装置等としてもよい。

本実施形態の発泡成形体製造装置１は、飢餓ゾーン２２に対応するフライトを複数条或いは多条のフライト３３、３４、３５、３６とすることにより、飢餓ゾーン２２で注入される物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、例えば高倍率な発泡成形体や緻密セル構造の発泡成形体等の高品質な発泡成形体を製造することができる。

また、送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂのリード角βを飢餓ゾーン２２に対応するフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａのリード角αよりも小さく設定すると共に、送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂの条数を飢餓ゾーン２２に対応するフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａの条数よりも小さく設定することにより、飢餓ゾーン２２及び送給ゾーン２３で輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止してスムーズな溶融樹脂の流れを得ることができ、飢餓ゾーン２２の溶融樹脂の圧力を必要且つ十分に低下させ、適量の物理発泡剤をシリンダ２内に注入できる飢餓状態を確実に実現することができる。従って、飢餓ゾーン２２の溶融樹脂の圧力を低下させるために、可塑化ゾーン２１からの溶融樹脂の流入量を減らすことも不要となり、計量時間を短縮して高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。

また、溶融樹脂の送給性向上によって飢餓ゾーン２２で高い飢餓状態を保つことができるので、物理発泡剤の注入箇所から溶融樹脂が逆流する現象を防止することができ、耐ベントアップ性能を高めることができる。また、溶融樹脂の送給性向上と飢餓ゾーン２２の複数条或いは多条のフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａにより、効率的に物理発泡剤を溶融樹脂に溶解させることができるため、飢餓ゾーン２２の長さ、換言すればスクリュ３やシリンダ２の全長を短縮することができ、装置の設置場所の省スペース化と装置コストの削減を図ることができる。

また、飢餓ゾーン２２に対応するフライト３３ａ、３４ａ、３５ａ、３６ａのリード角αから送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂのリード角βとなるように徐変ゾーン２４で徐変することにより、又、送給ゾーン２３に対応するフライト３３ｂ、３４ｂ以外のフライト３５ａ、３６ａの螺旋進行を徐変ゾーン２４でフライト径を減少しながら終息させることにより、スクリュ形状の急激な変化によって溶融樹脂の送給の安定性が低下することを抑制できる。従って、溶融樹脂をよりスムーズに送給ゾーン２３に流し込むことができ、飢餓ゾーン２２及び送給ゾーン２３で輸送される溶融樹脂の流量の低下をより確実に防止することができる。

〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。

例えばスクリュ３の外径或いは基本的なフライト径に相当するシリンダ２の内径は本発明の趣旨の範囲内で適宜設定することが可能であり、例えば１０ｍｍ～３００ｍｍ、好ましくは２０ｍｍ～２４５ｍｍ、より好ましくは３０～１９０ｍｍとするとよい。また、送給ゾーン２３のフライトのリード角βと飢餓ゾーン２２のフライトのリード角αとの角度差も本発明の趣旨の範囲内で適宜設定することが可能であり、例えば２度～５０度、好ましくは１０度～４０度、より好ましくは１５度～２５度とするとよい。

また、上記実施形態の発泡成形体製造装置１のスクリュ３では、飢餓ゾーン２２のフライト条数：４条を送給ゾーン２３のフライト条数：２条に減少させる構成としたが、フライト条数の減少数は本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、例えば飢餓ゾーンのフライト条数：６条を送給ゾーンのフライト条数：３条に減少させる構成、或いは飢餓ゾーンのフライト条数：２条を送給ゾーンのフライト条数：１条に減少させる構成としてもよい。これらの条数を減少させる変形例においても、飢餓ゾーンと送給ゾーンとの間に、飢餓ゾーンから送給ゾーンまで連続して形成されているフライトのリード角が、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角から送給ゾーンに対応するフライトのリード角となるように徐変させると共に、飢餓ゾーンに対応するフライトのうち、送給ゾーンに対応するフライトと連続するもの以外のフライトの螺旋進行をフライト径を減少しながら終息する徐変ゾーンを設けると好適である。

また、本発明の発泡成形体製造装置では、飢餓ゾーンの内部において、下流側区間に対応するスクリュのフライトのリード角を上流側区間に対応するスクリュのフライトのリード角よりも小さく設定すると共に、下流側区間に対応するスクリュの複数条のフライトの条数を上流側区間に対応するスクリュの複数条のフライトの条数よりも小さく設定する構成としてよく、例えば上流側区間のフライト条数：８条を下流側区間のフライト条数：４条に減少させる構成、或いは第１上流側区間のフライト条数：８条を第１下流側区間のフライト条数：４条に減少させ、更に第１下流側区間に相当する第２上流側区間のフライト条数：４条を第２下流側区間のフライト条数：２条に多段で減少させる構成としてもよい。これらの条数を減少させる変形例においても、上流側区間と下流側区間との間に、上流側区間から下流側区間まで連続して形成されているフライトのリード角が、上流側区間に対応するフライトのリード角から下流側区間に対応するフライトのリード角となるように徐変させると共に、上流側区間に対応するフライトのうち、下流側区間に対応するフライトと連続するもの以外のフライトの螺旋進行をフライト径を減少しながら終息する徐変ゾーンと同様の構成の徐変区間を設けると好適である。

〔実施例と比較例〕
次に、本発明による実施例の発泡成形体製造装置と比較例の発泡成形体製造装置で製造した発泡成形体の比較試験について説明する。実施例と比較例の比較試験の熱可塑性樹脂には、ポリプロピレン（出光ライオンコンポジット製、4700G）にタルクを２０％混合したものを用いた。使用する発泡成形体製造装置は、型締め装置と協働して発泡成形体を製造するスクリュ式の射出成形装置とし、コアバック法で射出成形を行った。実施例と比較例で成形した試験片の発泡成形体の形状は、正方形の板状であり、各試験片の発泡成形体の厚みは２ｍｍで一定とし、スクリュシリンダの径にあわせて、各試験片の発泡成形品の大きさを２００ｍｍ角～５００ｍｍ角の範囲で変更した。

実施例と比較例で成形した試験片の発泡成形体の品質に関し、発泡セルサイズ（発泡セルの平均のセル直径）について、ゲート部、中央部および流動末端部における発泡セルの平均セル径が４０μｍ以下である場合と合格とし、又、発泡セルの均一性について、製品を透かして目視で確認し、破泡の有無を確認して評価した（図４参照）。尚、図４の発泡セルサイズの欄に関し、○は目視確認による破泡無し、×は目視確認による破泡有りを示している。

［実施例１］
実施例１では、シリンダのシリンダ内径（直径）を５６ｍｍとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン（区間長：３５５ｍｍ）に対応する領域には、全体に亘って４条のフライトが形成され、この４条のフライトのリード角は４９度とした。最大限前進した状態のスクリュの送給ゾーン（区間長：１９５ｍｍ）に対応する領域には、２条のフライトが形成され、この２条のフライトのリード角は３０度とし、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角の０．６１倍とした。また、飢餓ゾーンと送給ゾーンの間には徐変ゾーン（区間長：１０１ｍｍ）を設け、スクリュ形状の急激な変化によって樹脂の安定送給が損なわれないように形状をスムージングした。金型には、厚さ２ｍｍで２００ｍｍ角の正方形板を形成できるものを用い、窒素ガスによる物理発泡剤の圧力：８Ｍｐａ、スクリュ背圧：１０ＭＰａ、樹脂温度：１８０～２１０℃、金型温度：５０℃という条件で、可塑化計量後、射出速度５０ｍｍ/ｓで射出充填を行った。保圧２０Ｍｐａの圧力にて２秒印加した後、金型を４ｍｍ開いて３倍のコアバック発泡を行った。

実施例１で成形した発泡成形体の成形品について、断面ＳＥＭにてセル径を評価したところ、平均セル径は２２μｍと小さく、合格基準をクリアしており良好であった。また、発泡セルの破泡は観察されなかった。また、同一の試験片の発泡成形体を連続で１００ショット成形したが、異常はみられず、ベントアップの生じない溶融樹脂の良好な送給性が得られた。

［実施例２］
実施例２では、シリンダのシリンダ内径（直径）を８０ｍｍとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン（区間長：５０７ｍｍ）に対応する領域には、全体に亘って４条のフライトが形成され、この４条のフライトのリード角は４９度とした。最大限前進した状態のスクリュの送給ゾーン（区間長：３１０ｍｍ）に対応する領域には、２条のフライトが形成され、この２条のフライトのリード角は３０度とし、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角の０．６１倍とした。また、飢餓ゾーンと送給ゾーンの間には徐変ゾーン（区間長：１４４ｍｍ）を設け、スクリュ形状の急激な変化によって樹脂の安定送給が損なわれないように形状をスムージングした。金型には、厚さ２ｍｍで５００ｍｍ角の正方形板を形成できるものを用い、窒素ガスによる物理発泡剤の圧力：８Ｍｐａ、スクリュ背圧：１０ＭＰａ、樹脂温度：１８０～２１０℃、金型温度：５０℃という条件で、可塑化計量後、射出速度５０ｍｍ/ｓで射出充填を行った。保圧２０Ｍｐａの圧力にて２秒印加した後、金型を４ｍｍ開いて３倍のコアバック発泡を行った。

実施例２で成形した発泡成形体の成形品について、断面ＳＥＭにてセル径を評価したところ、平均セル径は２５μｍと小さく、合格基準をクリアしており良好であった。また、発泡セルの破泡は観察されなかった。また、同一の試験片の発泡成形体を連続で１００ショット成形したが、異常はみられず、ベントアップの生じない溶融樹脂の良好な送給性が得られた。

［比較例１］
比較例１では、シリンダのシリンダ内径を５６ｍｍとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン（区間長：４５６ｍｍ）に対応する領域と、送給ゾーン（区間長：１９５ｍｍ）に対応する領域には、間に徐変ゾーンが無く、全体に亘って４条のフライトが形成され、この４条のフライトのリード角は４９度とした。それ以外については実施例１と同様とし、コアバック発泡を行った。

比較例１で成形した発泡成形品について、断面ＳＥＭにてセル径を評価したところ、平均セル径は４１μｍであり、やや肥大化していた。これは、送給ゾーンのフライトのリード角が実施例１と比較して大きいために溶融樹脂の送給性が低下し、それにより飢餓ゾーンの樹脂量が増加して物理発泡剤の溶解性が低下したためと推測される。また、発泡セルの破泡が目視確認された。

［比較例２］
比較例２では、飢餓ゾーンにおける樹脂量を少なくして物理発泡剤の溶解性を上げるために、定量供給装置によって（図示せず）ホッパーから供給する樹脂量を比較例１に対して約２５％削減し、それ以外については比較例１と同様の装置構成と条件で、コアバック発泡を行った。比較例２で成形した発泡成形品について、断面ＳＥＭにてセル径を評価したところ、平均セル径は２６μｍと小さく良好であった。ただし、樹脂供給量を制限したことにより比較例１より＋５秒計量時間が遅くなってしまった。

本発明は、樹脂製の発泡成形体を製造する際に利用することができる。

１…発泡成形体製造装置 ２…シリンダ ２１…可塑化ゾーン ２１１…供給ゾーン ２１２…圧縮ゾーン ２１３…計量ゾーン ２２…飢餓ゾーン ２３…送給ゾーン ２４…徐変ゾーン ２５…シールゾーン ２６…ノズル ３…スクリュ ３１…軸部 ３２…フライト ３３、３３ａ、３３ｂ、３４、３４ａ、３４ｂ、３５、３５ａ、３６、３６ａ…フライト ４…ホッパー ５…発泡剤供給機構 α、β…フライトのリード角

Claims (6)

1. 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
   前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
   前記飢餓ゾーンと前記送給ゾーンとの間に徐変ゾーンが設けられ、
   前記飢餓ゾーンから前記送給ゾーンまで連続して形成されている前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのリード角から前記送給ゾーンに対応する前記フライトのリード角となるように前記徐変ゾーンで徐変されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。
2. 前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのうち、前記送給ゾーンに対応する前記フライトと連続するもの以外のフライトの螺旋進行が前記徐変ゾーンでフライト径を減少しながら終息することを特徴とする請求項１記載の発泡成形体製造装置。
3. 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
   前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角に対して０．５０～０．６２倍の範囲に設定されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。
4. 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
   前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数の１／２以下に設定されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。
5. 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
   前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
   前記シリンダに前記スクリュが軸方向への進退自在に内装される射出成形装置であり、
   前記送給ゾーンに対応する前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトとが、前記スクリュが前記シリンダ内で下流側に最大限前進した状態において、それぞれ前記送給ゾーンに対応して配置される前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応して配置される前記フライトであることを特徴とする発泡成形体製造装置。
6. 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備える発泡成形体製造装置に用いられるスクリュであって、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
   前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
   前記飢餓ゾーンと前記送給ゾーンとの間に徐変ゾーンが設けられ、
   前記飢餓ゾーンから前記送給ゾーンまで連続して形成されている前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのリード角から前記送給ゾーンに対応する前記フライトのリード角となるように前記徐変ゾーンで徐変されていることを特徴とする発泡成形体製造装置用スクリュ。
   

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