WO2014132598A1

WO2014132598A1 - 発泡性射出成形体の製造方法及びその射出装置

Info

Publication number: WO2014132598A1
Application number: PCT/JP2014/000876
Authority: WO
Inventors: 豊彦中谷; 市川　健太郎; 田中　秀雄; 和人佐藤; キシュボウリ－バイ
Original assignee: 東洋製罐グループホールディングス株式会社; 東芝機械エンジニアリング株式会社
Priority date: 2013-02-26
Filing date: 2014-02-20
Publication date: 2014-09-04
Also published as: US20160001474A1; US10160144B2; US20190077059A1; EP2962829A1; EP2962829A4; CN105073373A; JP6080611B2; US10543627B2; JP2014162144A; EP2962829B1

Abstract

　可塑化され、発泡ガスが含浸された溶融樹脂が、加熱シリンダ２０内で回転するスクリュー２１によって加熱シリンダ２０の先端側に送られて、加熱シリンダ２０の先端側への当該溶融樹脂の蓄積に伴ってスクリュー２１が後退する可塑化工程と、スクリュー２１が回転しながら前進して、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された当該溶融樹脂を可塑化ユニット２から射出ユニット３に送り出すトランスファー工程と、射出ユニット３から溶融樹脂を射出する射出工程を行い、これらの工程を繰り返して発泡性射出成形体を製造する。これによって、発泡ガスを含浸させた発泡性射出成形体の射出成形に際し、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化、及び可塑化された溶融樹脂への発泡ガスの含浸の向上を図り、生産性を向上させることができる。

Description

発泡性射出成形体の製造方法及びその射出装置

　本発明は、熱可塑性樹脂に不活性ガス等の発泡ガスを含浸させて射出成形したプリフォーム等の発泡性射出成形体の製造方法及びそのような発泡性射出成形体を製造するための射出装置に関する。

　従来、ポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂を用いて、射出成形体である有底筒状のプリフォームを射出成形し、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形などによって成形してなる合成樹脂製ボトルが、各種飲料等の内容物を充填する容器として広い分野で一般的に利用されている。
　また、このような合成樹脂製ボトルにあっては、光によって変質し易い内容物を充填することができるように、前記熱可塑性樹脂に顔料などの着色剤を配合して遮光性を付与することも知られている。

　しかしながら、近年にあっては、使用済みのボトルを回収して、リサイクル樹脂として種々の用途への再利用が図られているところ、着色剤が配合されていると再利用できる用途が限られてしまうという問題があった。このため、着色剤を配合せず、ボトル壁に発泡を分布させることによって遮光性を付与する技術として、熱可塑性樹脂に不活性ガス等の発泡ガスを含浸させ、プリフォームの射出成形時に微細な気泡を形成させ、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形の加熱・ブロー工程によって発泡させて、所定のボトル形状に成形する技術が提案されている。
　これに対し、本出願人の一人は、より遮光性を向上させ、気泡による外観の低下を抑制する技術を先に提案した（特許文献１参照）。
　かかる技術は、不活性ガス等の発泡ガスを樹脂に含浸させ、プリフォームの射出成形時に気泡の形成を抑制して非発泡状態のプリフォームとし、次いで、このプリフォームを二軸延伸ブロー成形時の加熱・ブロー工程によって発泡させて、小さく、且つ多くの気泡を分布させた所定のボトル形状に成形するというものである。

　一方、前述した発泡性射出成形体の射出成形方法として、押出ユニットと射出ユニットから成る２ステージ・プリプラ式の射出装置を利用した技術が提案されている（特許文献２参照）。かかる技術は、押出ユニットで不活性ガス等の発泡ガスを含浸させた溶融樹脂を、射出ユニットに設けられた往復動するプランジャーを用いて射出金型に注入するものであり、前記注入前に導管を介して溶融樹脂を蓄積するアキュムレーターを備えている。

特開２００８－９４４９５号公報特許公報第４４６００７４号公報

　そして、前述した特許文献１等の合成樹脂製発泡ボトルを量産する際に、成形サイクルが早く、使用樹脂量が多いプリフォーム等の射出成形体の製造に際しては、前記特許文献２に示される２ステージ・プリプラ式の射出装置を利用した技術の採用が考えられる。
　しかしながら、不活性ガス等の発泡ガスを含浸させたプリフォーム等の発泡性射出成形体の射出成形おいては、発泡ガスを可塑化工程で、即ち、樹脂溶融工程で均一に含浸させる必要があり、通常の射出成形より高い溶融樹脂圧の設定が必要になるとともに、可塑化時間が長くなる。このため、成形サイクル中の押出ユニットのスクリュー回転、及びガスの注入時間を増加させて、可塑化能力とガスの含浸の向上を図り、生産性を向上させることが望まれる。

　そこで、本発明者らは、プリフォーム等の射出成形体に不活性ガス等の発泡ガスを含浸させた発泡性射出成形体の２ステージ・プリプラ式の射出成形に際し、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化時間、及びガスの注入時間を増加させ、可塑化能力とガスの含浸の向上を図るという観点から鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。

　すなわち、本発明は、プリフォーム等の発泡性射出成形体の射出成形に際し、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化時間、及び可塑化された溶融樹脂への発泡ガスの注入時間を増加させ、材料樹脂の可塑化と溶融樹脂への発泡ガスの含浸の向上を図ることができる発泡性射出成形体の製造方法及びそのような発泡性射出成形体を製造するための射出装置の提供を目的とする。

　本発明に係る発泡性射出成形体の製造方法は、材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有し、前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備える射出装置を用いた発泡性射出成形体の製造方法において、前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが後退する可塑化工程と、所定の位置まで後退した前記スクリューを回転させながら前進させ、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を、前記射出ユニットに送り出すトランスファー工程とを行い、前記トランスファー工程が終了すると、前記スクリューの回転を停止することなく前記可塑化工程を再開するとともに、前記射出ユニットから前記溶融樹脂を射出する射出工程を行い、前記射出工程が終了すると、前記可塑化工程を終了するとともに、前記トランスファー工程を再開する方法としてある。

　また、本発明に係る射出装置は、材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有する射出装置であって、前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備え、前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが所定の位置まで後退した後に、前記スクリューが回転しながら前進して、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を前記射出ユニットに送り出すように、前記スクリューの回転及び進退移動が制御されている構成としてある。

　本発明によれば、発泡ガスを含浸させた熱可塑性樹脂を射出成形して発泡性射出成形体を製造するにあたり、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化時間、及び可塑化された溶融樹脂への発泡ガスの注入時間を増加させ、可塑化能力と発泡ガスの含浸の向上を図り、生産性を向上させることができる。

本発明の実施形態に係る射出装置の概略を示す説明図である。本発明の実施形態に係る射出装置におけるロータリーバルブの一例を示す説明図である。本発明の実施形態に係る射出装置におけるロータリーバルブの一例を示す説明図である。本発明の実施形態に係る発泡性射出成形体の製造方法の概略を示す工程図である。発泡ガスの注入時期、スクリューの位置、スクリューの回転速度と、可塑化ユニットの加熱シリンダの先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧との関係の一例を示す相関図である。

　以下、本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しつつ説明する。

［射出装置］
　図１に示す射出装置１は、投入された材料樹脂を可塑化するための可塑化ユニット２と、可塑化された溶融樹脂を射出するための射出ユニット３とを有している。

　図１に示す射出装置１において、可塑化ユニット２が備える加熱シリンダ２０と、射出ユニット３が備える保温シリンダ３０とは並列して設置されており、両者の先端側が、ロータリーバルブ４０が内部に設けられた連結部４を介して連結されている。これとともに、射出ユニット３が備える保温シリンダ３０の先端側には、当該連結部４を介して、図示しない成形型に接続されるノズル部５が連結されている。

　ロータリーバルブ４０は、図２及び図３に示すように、断面Ｔ字型の通路及びその交差点を中心に断面円形の中空部が形成されたクロスヘッド４１と、クロスヘッド４１に形成された中空部内に回動可能に取り付けられ、かつ、断面Ｔ字型の通路が形成されたバルブ４２とを備えている。
　そして、図２に示すようにロータリーバルブ４０を切り換えて、ノズル部５側を閉じるとともに、可塑化ユニット２と射出ユニット３とを接続することにより、可塑化ユニット２で可塑化された溶融樹脂を射出ユニット３に送り出すことができるようになっている。一方、図３に示すようにロータリーバルブ４０を切り換えて、可塑化ユニット２側を閉じるとともに、射出ユニット３とノズル部５とを接続することにより、射出ユニット３に送られてきた溶融樹脂をノズル部５から射出できるようになっている。

　可塑化ユニット２が備える加熱シリンダ２０の内部には、螺旋状に形成された羽根部２２を有するスクリュー２１が配設されている。そして、図示しないスクリュー駆動部、スクリュー前進機構、及び背圧制御部によって、加熱シリンダ２０内でのスクリュー２１の回転、進退移動、及び可塑化時の樹脂圧が制御されるようになっている。

　また、加熱シリンダ２０の後端側には、ペレット状の材料樹脂を加熱シリンダ２０内に投入するためのホッパー２５が設けられている。
　ホッパー２５から加熱シリンダ２０内に投入された材料樹脂は、加熱シリンダ２０内で回転するスクリュー２１によってスクリュー２１の先端側に送られるとともに、せん断されつつ、せん断熱と、加熱シリンダ２０に取り付けられたヒーターからの熱によって溶融し、可塑化される。このようにして可塑化される材料樹脂は、スクリュー２１の回転によって混錬されながら、加熱シリンダ２０先端側に送られる。

　また、加熱シリンダ２０には、可塑化された溶融樹脂に含浸させる発泡ガスを注入するための発泡ガス注入バルブ２４ａ，２４ｂが設けられている。発泡ガスとしては、炭酸ガス又は窒素ガス等の不活性ガスを利用することができる。
　これとともに、スクリュー２１には、ホッパー２５から投入されて可塑化された溶融樹脂が加熱シリンダ２０の先端側に送られていく方向には開くが、その逆の方向には開かないようにされた逆止弁２３が設けられている。そして、スクリュー２１の回転によって加熱シリンダ２０の先端側に送られて、逆止弁２３を通過してきた可塑化された溶融樹脂に、発泡ガスを含浸させる。
　そして、スクリュー２１に設けた逆止弁２３により、加熱シリンダ２０内に注入された発泡ガスの加熱シリンダ２０の後端側への流出を防止し、加熱シリンダ２０の先端側に送られる溶融樹脂の樹脂圧の低下を回避して、当該溶融樹脂に含浸された発泡ガスの加熱シリンダ２０内の減圧による発泡を抑止している。

　また、スクリュー２１は、可塑化され、不活性ガスが含浸された溶融樹脂の加熱シリンダ２０の先端側への蓄積に伴って、その樹脂圧によって押し戻されるように後退し、加熱シリンダ２０の先端側に一定量の可塑化した溶融樹脂が蓄積されると前進するように、その進退移動が制御されている。この際、可塑化ユニット２の背圧制御部でスクリュー２１の後退を制御して当該溶融樹脂の樹脂圧を一定或いは一定以上に保つことで、含浸された不活性ガスの発泡を抑止することができる。

　このように、可塑化ユニット２は、加熱シリンダ２０の先端側に発泡ガスが含浸された溶融樹脂が蓄積され、所定の位置まで後退したスクリュー２１を前進させることによって、可塑化され、発泡ガスが含浸された溶融樹脂を、射出ユニット３に送り出す。このとき、スクリュー２１が進退移動するストローク長は、射出ユニット３に送り出す溶融樹脂の量、すなわち、プリフォーム等の射出成形体の寸法、成形型キャビティー数に応じて適宜設定することができる。

　ここで、加熱シリンダ２０に設ける発泡ガス注入バルブ２４の位置は、スクリュー２１が最も後退した位置（以下、「後退限」という）に達しても、スクリュー２１の先端に対して後端側に発泡ガス注入バルブ２４が位置するように、スクリュー２１が進退移動するストローク長に応じて設定することができる。加熱シリンダ２０に設ける発泡ガス注入バルブ２４は一つであってもよいが、図１に示す例では、複数（二つ）の発泡ガス注入バルブ２４ａ，２４ｂをスクリュー２１の進退方向に沿って設けてある。このように、複数の発泡ガス注入バルブ２４を設ける場合には、加熱シリンダ２０内で進退移動するスクリュー２１の位置に応じて、スクリュー２１の先端に対して後端側に位置する発泡ガス注入バルブ２４から発泡ガスの注入がなされるように、発泡ガス注入バルブ２４を切り換える。

　例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す例では、スクリュー２１が後退する過程で、二つの発泡ガス注入バルブ２４ａ，２４ｂのうち、加熱シリンダ２０の先端側に設けられた発泡ガス注入バルブ２４ａは、スクリュー２１の先端に対して先端側に位置するようになる。このような場合には、発泡ガス注入バルブ２４ａからの発泡ガスの注入を停止し、スクリュー２１の先端に対して後端側に位置する発泡ガス注入バルブ２４ｂから発泡ガスが注入されるように、発泡ガス注入バルブ２４を切り換えるとよい。

　一方、スクリュー２１に設ける逆止弁２３の位置は、スクリュー２１が最も前進した位置（以下、「前進限」という）に達しても、発泡ガス注入バルブ２４を設けた加熱シリンダ２０の後端側に位置するように設定することができる。また、複数の逆止弁２３を設けるときには、発泡ガス注入バルブ２４を設けた加熱シリンダ２０の先端側に位置させる場合もある。そのような場合には、当該発泡ガス注入バルブ２４から不活性ガスの注入が停止されるように、発泡ガス注入バルブ２４を切り換えるようにすればよい。

　なお、本実施形態ではスクリュー２１に逆止弁２３を設けるが、この逆止弁２３は、加熱シリンダ２０内に注入された発泡ガスが含浸された溶融樹脂が、加熱シリンダ２０の後端側に流出しないようにすることを主目的として設けられるものである。本実施形態にあっては、スクリュー２１を回転させながら前進させることによってトランスファー工程を行っており、スクリュー２１によるトランスファー工程が行われている間は、スクリュー回転に伴う加熱シリンダ２０の先端側に送られる溶融樹脂の内部圧力（推力Ｐｍ）が発生する。このため、推力Ｐｍがトランスファー圧力（Ｐｔ）よりも大きくなるようにスクリュー２１の設計、条件設定を行うことにより、スクリュー２１の先端部には、材料樹脂の逆流を防止する逆止弁などを設ける必要がなくなる。
　本発明のスクリュー２１の先端部には、前述したように逆止弁を設けないため、材料樹脂を可塑化する螺旋状の羽根部２２をスクリュー２１の先端部まで形成でき、このため、材料樹脂の可塑化や不活性発泡ガスと溶融樹脂との混練状態を向上させることができる。

　また、射出ユニット３が備える保温シリンダ３０の内部には、射出部材としてのプランジャーロッド３１が配設されている。そして、図示しないプランジャー駆動部によって、保温シリンダ３０内のプランジャー３２の進退移動が制御されるようになっている。

　そして、材料樹脂は、可塑化ユニット２で可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に発泡ガスが含浸されて射出ユニット３に送られ、射出ユニット３の保温シリンダ３０内に蓄積される。これに伴い、保温シリンダ３０内に蓄積された当該溶融樹脂の樹脂圧によって、プランジャーロッド３１が押し戻されて後退し、このとき、プランジャー３２の進退移動するストローク長を適宜調整することで、射出される溶融樹脂の計量が行われる。また、溶融樹脂に含浸された発泡ガスの発泡を抑止するため、プランジャー３２は、保温シリンダ３０内に蓄積される溶融樹脂の樹脂圧を一定或いは一定以上に保ちながら後退し、一方、プランジャー３２は、保温シリンダ３０内に所定量の溶融樹脂が蓄積されると前進するように、プランジャー３２の進退移動が制御されている。

　このように、射出ユニット３は、プランジャー３２を後退、前進させることによって、保温シリンダ３０に蓄積された溶融樹脂が計量され、所定量の溶融樹脂がノズル部５から射出される。

　本実施形態では、前述した射出装置１を用いて、次に説明する可塑化工程、トランスファー工程、射出工程を経ることによって、発泡性射出成形体を製造する。

［可塑化工程］
　まず、可塑化ユニット２において、ホッパー２５から加熱シリンダ２０内に投入されたペレット状の材料樹脂を可塑化する。
　なお、本実施形態では、発泡ガス注入バルブ２４から発泡ガスを注入することによって、可塑化された溶融樹脂に発泡ガスを含浸させるが、発泡ガスを注入する時期については後述する。

　この可塑化工程では、ロータリーバルブ４０が図３に示すように切り換えられており、ホッパー２５から投入された材料樹脂が、前述したようにして可塑化される。そして、図４（ａ）～（ｃ）に順に示すように、加熱シリンダ２０内で回転するスクリュー２１が、材料樹脂を可塑化し、発泡ガスが含浸された溶融樹脂を加熱シリンダ２０の先端側に送りつつ、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧によって押し戻されて後退する。
　ここで、図４（ａ）は、可塑化工程の初期の状態において、回転するスクリュー２１が後退し始めた状態を示している。そして、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に順に示すように、加熱シリンダ２０の先端側に溶融樹脂が蓄積されていくに伴って、スクリュー２１が設定されたストロークまで、或いは設定された時間が経過するまで後退する。

［トランスファー工程］
　可塑化工程に続いて行われるトランスファー工程では、可塑化ユニット２で可塑化され、発泡ガスが含浸された溶融樹脂を射出ユニット３に送り出すが、これに先立って、ロータリーバルブ４０を図２に示すように切り換える。そして、可塑化工程において後退したスクリュー２１の先端側に、所定量の溶融樹脂が蓄積されると、図４（ｄ）～（ｅ）に順に示すように、スクリュー２１を回転させながら前進させる。スクリュー２１は、その後、必要に応じて前進限で回転を続けてもよい。これにより、可塑化され、発泡ガスが含浸された所定量の溶融樹脂が射出ユニット３に送り出される。
　ここで、図４（ｄ）は、トランスファー工程の初期の状態において、スクリュー２１が回転しながら前進し始めた状態を示している。そして、図４（ｅ）及び図４（ｆ）に順に示すように、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂が射出ユニット３に送り出される。

　このとき、可塑化工程において、設定されたストロークまで、或いは設定された時間が経過するまで後退したスクリュー２１（図４（ｃ）参照）は、可塑化工程の完了後、トランスファー工程に移行する前にサイクルによっては回転を停止し、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧を一定或いは一定以上に保ち、所定時間経過後にスクリュー２１の回転を再開するとともに前進させる。可塑化工程の終期において、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧を一定或いは一定に保ち、スクリュー２１が設定されたストロークまで、或いは設定された時間が経過するまで後退するのと同時に、トランスファー工程に移行するようにして、スクリュー２１の回転を停止することなくスクリュー２１を前進させるようにしてもよい。
　そして、スクリュー２１の回転を制御しつつ、スクリュー２１が所定の位置まで後退した後に、スクリュー２１を前進させてトランスファー工程に移行することで、可塑化工程の終期における加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧が、トランスファー工程に移行するまでの間に一定に保つことができる。

　射出ユニット３に送られてきた溶融樹脂は、その樹脂圧によってプランジャーロッド３１を押し戻して後退させながら保温シリンダ３０内に蓄積され（図４（ｅ）及び図４（ｆ）参照）、プランジャーロッド３１のストローク長に応じて所定量に計量される。そして、プランジャー３２が所定の位置まで後退して、トランスファー工程が終了すると(図４（ｆ）参照)、ロータリーバルブ４０が図３に示すように切り換えられて、前述した図４（ａ）～図４（ｃ）に順に示す可塑化工程が再開される。
　ロータリーバルブ４０の切り換えによって可塑化工程を再開するタイミングは、スクリュー２１が前進限に達するのと同時、或いはスクリュー前進限でしばらく回転した後でもよく、また、スクリュー２１が前進限に達する手前でもよいが、トランスファー工程から可塑化工程に移行する際には、スクリュー２１の先端部から連結部での溶融樹脂の減圧を防ぐ為、スクリュー２１は回転したままとする。
　このようにスクリュー２１を回転したままとすることにより、可塑化能力が向上し、スクリュー内の溶融樹脂圧が安定する。

［射出工程］
　トランスファー工程が終了してロータリーバルブ４０が図３に示すように切り換えられると、再開された可塑化工程と平行して射出工程が行われる。
　射出工程では、図４（ａ）～（ｃ）に順に示すように、射出ユニット３のプランジャーロッド３１が前進することによって、計量された所定量の溶融樹脂がノズル部５から射出され、図示しない成形型によって所定形状の発泡性射出成形体が成形される。
　ここで、図４（ａ）は、射出工程の初期の状態において、プランジャー３２が前進し始めた状態を示している。そして、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に順に示すように、保温シリンダ３０内で計量された所定量の溶融樹脂がノズル５から射出される。
　射出工程が終了すると、可塑化工程も終了するとともに（図４（ｃ）参照）、トランスファー工程が再開され(図４（ｄ）参照)、これらの工程が繰り返される。

［不活性ガスの注入時期］
　本実施形態では、以上のような工程を繰り繰り返して発泡性射出成形体が製造されるが、回転するスクリュー２１によって混錬され、可塑化された溶融樹脂に対する発泡ガスの注入開示時期を次のように制御することができる。

（１）トランスファー工程の開始と同時に、又はトランスファー工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、発泡ガスの注入を開始する。
（２）トランスファー工程が開始されてから、加熱シリンダ２０内を前進するスクリュー２１が所定の位置に達した後に、発泡ガスの注入を開始する。
（３）トランスファー工程終了後、可塑化工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、発泡ガスの注入を開始する。
（４）トランスファー工程終了後、可塑化工程が開始されてから、加熱シリンダ２０内を前進するスクリュー２１が所定の位置に達した後に、発泡ガスの注入を開始する。

　また、発泡ガスの注入開始時期は、前記（１）～（４）のうち最適な時期を適宜選択する。例えば、発泡ガスの注入時間を長くする場合は、前記（１）又は（２）から、他の諸条件との関係を考慮して最適な注入開始時期を選択することができる。また、発泡ガスの注入時間を短くする場合は、前記（３）又は（４）から注入開始時期を選択することができる。
　尚、発泡ガスの注入圧力、注入量等のパラメーターは、射出成形品の最適化を考慮して、適宜、事前に設定、制御される。

　前記（１）～（４）に従って発泡ガスの注入開始時期を制御した場合の、その注入期間、スクリュー２１の位置、スクリュー２１の回転速度、及び加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧との関係を図５に示す。
　そして、前述した可塑化された溶融樹脂に対する発泡ガスの注入開始時期（１）、（２）、（３）、（４）の一例を図５に示すが、図５において、発泡ガスの注入期間は二重線で示され、二重線の無い部分は注入を停止している。
　また、スクリュー２１の位置の移動量を実線で示し、スクリュー２１が最も後退して可塑化が完了した後退限をＬｂａ、スクリュー２１が最も前進した前進限をＬａｄで示している。さらに、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積された溶融樹脂の樹脂圧の変化を一点鎖線で示している。

　このようにして発泡ガスの注入開始時期、注入期間を制御することで、回転するスクリュー２１によって混錬されている状態にある溶融樹脂に対して発泡ガスを注入することができる。そして、トランスファー工程から可塑化工程に移行する際に、トランスファー工程において前進限又はその手前まで前進したスクリュー２１は、回転したまま後退し始めるが、可塑化工程の終了前に発泡ガスの注入を停止する。換言すれば、前記（１）～（４）の注入開始時期から可塑化工程が終了するまでの間に、必要量の発泡ガスが注入される。
　従って、発泡ガスの注入を停止した後も、回転するスクリュー２１によって発泡ガスが含浸された溶融樹脂の混錬が継続されて、溶融樹脂内の発泡ガスの含浸の均一化が行われる。そして、この結果、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化時間を損なうことなく、可塑化された溶融樹脂への必要ガス量の注入が可能となり、可塑化能力と発泡ガスの含浸の向上を図られ、生産性を向上させることができる。

　そして、可塑化された溶融樹脂に対する発泡ガスの注入開始時期を前述した（１）、（２）とすることにより、トランスファー開始後、すなわちスクリュー回転開始直後から発泡ガスを注入することができ、スクリュー回転開始からスクリュー回転停止までの時間の中で、ガス注入時間の割合を多く確保することが可能となる。これにより、ガス注入量を多くすることが可能になり、可塑化工程中に万遍なく均一にガスを注入できる。一方、発泡ガスの注入開始時期を前述した（３）、（４）とすることにより、トランスファーが完了した後、スクリューが単調後退しているタイミングでガスを注入するため樹脂圧力が比較的安定し、ガス注入量を高精度で制御がし易くなる。

　また、発泡ガス注入バルブ２４から加熱シリンダ２０内に発泡ガスを注入する際は、逆止弁２３を通過する手前の溶融樹脂の樹脂圧Ｐｍを、発泡ガスの注入圧Ｐ２と、逆止弁２３を通過して加熱シリンダ２０の先端側に送られる溶融樹脂のトランスファー圧力Ｐ３との和よりも大きく（Ｐｍ＞Ｐ２＋Ｐ３）なるように、これらの圧力を適宜調整する。これにより、回転するスクリュー２１によって、可塑化された溶融樹脂を加熱シリンダ２０の先端側に送る際に、逆止弁２３が閉じて、溶融樹脂が逆弁２３を通過できないといった不具合を回避することができる。
　そして、前述した不具合の回避においては、発泡ガス注入バルブ２４の取り付け位置と同じ円周上に取り付けた樹脂圧センサーＳでｐ２＋ｐ３の合計の圧力を検知して、当該樹脂圧の予め定められた樹脂圧以上となったときに、発泡ガスの注入圧Ｐ２を下げるか、又は射出装置１の動作を制御して停止するのが好ましい。

　以上のような実施形態を挙げて説明した本発明にあっては、
（Ａ）材料樹脂が、可塑化ユニット２の加熱シリンダ２０内のスクリュー２１で可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に発泡ガス注入バルブ２４から注入される発泡ガスが含浸され、回転するスクリュー２１による溶融樹脂の加熱シリンダ２０の先端側への蓄積に伴ってスクリュー２１が後退する可塑化工程と、
（Ｂ）所定の位置まで後退したスクリュー２１を回転させながら前進させ、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積した溶融樹脂を射出ユニット３に送り出すトランスファー工程とを行い、
（Ｃ）トランスファー工程が終了すると、スクリュー２１の回転を停止することなく可塑化工程を再開するとともに、射出ユニット３から溶融樹脂を射出する射出工程を行い、
（Ｄ）射出成形工程が終了し、可塑化工程を終了するとともに、トランスファー工程を再開する、
前記（Ａ）～（Ｄ）の工程を繰り返して発泡性射出成形体を製造する。このようにして発泡性射出成形体を製造することにより、特に、トランスファー工程において、加熱シリンダ２０の先端側に蓄積され、可塑化及び発泡ガスが含浸された溶融樹脂を射出ユニット３に送り出す際に、スクリュー２１を回転させながら前進すること、即ち、材料樹脂の溶融工程を停止することなく継続することで、成形サイクルを低下させないことが可能となる。当該材料樹脂の十分な可塑化および混錬が行われる。さらに、スクリュー２１の回転速度と前進速度とを適宜調整することによって、当該発泡ガスが含浸された溶融樹脂に背圧を加えて発泡ガスの発泡を抑止することができる。その結果、材料樹脂の可塑化、発泡ガスの含浸が向上した発泡性射出成形体を製造することができる。

　このため、前述したボトル壁に気泡を分布させた合成樹脂製発泡ボトルを量産するにあたり、本発明を適用してポリエチレンテレフタレートなどの熱可塑性樹脂に、炭酸ガス又は窒素ガス等の不活性ガスを発泡ガスとして含浸させてプリフォームを射出成形することで、成形サイクル中の材料樹脂の可塑化、プリフォームへの発泡ガスの含浸を向上させることができる。そして、かかるプリフォームを二軸延伸ブロー成形することにより、ボトル壁に微細な気泡を均一に分布させた合成樹脂製発泡ボトルを歩留りよく量産することができる。

　以上、本発明について、好ましい実施形態を示して説明したが、本発明は、前述した実施形態にのみ限定されるものではなく、例えば、前述したように、熱可塑性樹脂に不活性ガス等の発泡ガスを含浸させ、プリフォーム等の射出成形体の射出成形時に、微細な気泡を形成させる発泡性射出成形体の製造技術にも適用可能であり、本発明の範囲で種々の変更実施が可能であることは云うまでもない。

　また、本発明が適用される例として、発泡性射出成形体を二軸延伸ブロー成形し、ボトル壁に気泡を分布させた合成樹脂製発泡ボトルを量産する技術を挙げたが、本発明は、そのような技術分野に限らず、不活性ガス等の発泡ガスを含浸させた発泡性射出成形体の製造技術として、種々の技術分野において適用することができる。

　以上のように本発明は、不活性ガス等の発泡ガスを含浸させた発泡性射出成形体の製造技術として、種々の技術分野において適用することができる。

１　　　　　射出装置
２　　　　　可塑化ユニット
２０　　　　　加熱シリンダ
２１　　　　　スクリュー
２３　　　　　逆止弁
２４　　　　　発泡ガス注入バルブ
３　　　　　射出ユニット

Claims

　材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有し、前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備える射出装置を用いた発泡性射出成形体の製造方法において、
　前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが後退する可塑化工程と、
　所定の位置まで後退した前記スクリューを回転させながら前進させ、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を、前記射出ユニットに送り出すトランスファー工程とを行い、
　前記トランスファー工程が終了すると、前記スクリューの回転を停止することなく前記可塑化工程を再開するとともに、前記射出ユニットから前記溶融樹脂を射出する射出工程を行い、
　前記射出工程が終了すると、前記可塑化工程を終了するとともに、前記トランスファー工程を再開することを特徴とする発泡性射出成形体の製造方法。
　前記スクリューを回転させながら前進させた後、さらに前記スクリューを回転させて前記溶融樹脂を前記射出ユニットへ送り出す請求項１に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　回転する前記スクリューによって可塑化された前記溶融樹脂に対して前記発泡ガスを注入する請求項１又は２に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記トランスファー工程の開始と同時に、又は前記トランスファー工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記トランスファー工程が開始されてから、前記加熱シリンダ内を前進する前記スクリューが所定の位置に達した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記トランスファー工程終了後、前記可塑化工程が開始されてから一定の時間が経過した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記トランスファー工程終了後、前記可塑化工程が開始されてから前記加熱シリンダ内を前進する前記スクリューが所定の位置に達した後に、前記発泡ガスの注入を開始する請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記可塑化工程の終了前に、前記発泡ガスの注入を停止する請求項１乃至７のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　前記スクリューに逆止弁を設け、前記スクリューの回転によって前記加熱シリンダ先端側に送られて、前記逆止弁を通過した前記溶融樹脂に、前記発泡ガスを含浸させる請求項１乃至８のいずれか一項に記載の発泡性射出成形体の製造方法。
　材料樹脂を可塑化する可塑化ユニットと、可塑化された溶融樹脂を射出する射出ユニットとを有する射出装置であって、
　前記可塑化ユニットが、発泡ガス注入バルブが設けられた加熱シリンダと、前記加熱シリンダの内部に配設されたスクリューとを備え、
　前記材料樹脂が、前記可塑化ユニットの加熱シリンダ内のスクリューで可塑化されるとともに、可塑化された溶融樹脂に前記発泡ガス注入バルブから注入される発泡ガスが含浸され、回転する前記スクリューによる前記溶融樹脂の前記加熱シリンダの先端側への蓄積に伴って前記スクリューが所定の位置まで後退した後に、
　前記スクリューが回転しながら前進して、前記加熱シリンダの先端側に蓄積された前記溶融樹脂を前記射出ユニットに送り出すように、
　前記スクリューの回転及び進退移動が制御されていることを特徴とする射出装置。
　前記加熱シリンダに設けられた前記発泡ガス注入バルブを、
　前記スクリューの先端に対して後端側に位置する前記発泡ガス注入バルブから前記発泡ガスの注入がなされるように切り換え可能とした請求項１０に記載の射出装置。
　前記発泡ガス注入バルブを複数設けた請求項１０又は１１に記載の射出装置。
　前記発泡ガス注入バルブよりも後端側に位置し、前記溶融樹脂が前記加熱シリンダの先端側に送られていく方向に開き、その逆の方向に開かない逆止弁を前記スクリューに設けた請求項１０乃至１２のいずれか一項に記載の射出装置。