WO2017007032A1 - 発泡成形体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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WO2017007032A1
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zone
foaming agent
physical foaming
starvation zone
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遊佐 敦
智史 山本
英斗 後藤
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日立マクセル株式会社
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    • B29K2105/00Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped
    • B29K2105/04Condition, form or state of moulded material or of the material to be shaped cellular or porous

Definitions

  • the present invention relates to a method and apparatus for producing a foamed molded product.
  • Patent Documents 1 to 3 an injection foam molding method using nitrogen or carbon dioxide in a supercritical state as a physical foaming agent has been studied and put into practical use.
  • the injection foam molding method using a physical foaming agent is performed as follows. First, a physical foaming agent is introduced into a hermetically sealed plasticizing cylinder, and contact dispersed in the plasticized and melted resin. While maintaining the inside of the plasticizing cylinder at a high pressure so that the physical foaming agent is in a supercritical state, the molten resin in which the physical foaming agent is dispersed is weighed and injected into the mold.
  • the supercritical fluid that is compatible with the molten resin is rapidly decompressed and gasified during injection filling, and the molten resin is solidified to form bubbles (foamed cells) inside the molded body.
  • the physical foaming agent is measured at a pressure slightly higher than the internal pressure of the resin, and is introduced into the plasticizing cylinder after the measurement. Therefore, the amount of the physical foaming agent dissolved in the molten resin is determined by the amount of physical foaming agent introduced (introduction amount control).
  • Patent Document 4 discloses a method of partially separating a physical foaming agent contained in a molten resin in the course of molding in an injection foam molding method using a physical foaming agent and exhausting it outside a plasticizing cylinder (kneading device). Is disclosed. Patent Document 4 discloses a kneading apparatus having a mechanism in which a vent for exhausting a physical foaming agent is formed and a pressure in a region where the vent is formed (decompression zone) is kept constant. According to this method, the amount of the physical foaming agent dissolved in the molten resin is determined by the pressure of the back pressure valve in the decompression zone (pressure control). Therefore, as disclosed in Patent Documents 1 to 3 described above, it is not necessary to accurately control the injection amount of the physical foaming agent into the plasticizing cylinder.
  • Patent Documents 5 and 6 also disclose a method of introducing a physical foaming agent into a plasticizing cylinder by pressure control in an injection foam molding method using a physical foaming agent.
  • a starvation zone in which the molten resin is not filled is provided in the plasticizing cylinder, and a physical foaming agent is introduced into the starvation zone.
  • Patent Documents 5 and 6 have a small inside diameter of the physical foaming agent introduction port as in the conventional general manufacturing apparatus, and the introduction opening is intermittently opened by a check valve or the like. Structure.
  • the reason why a conventional manufacturing apparatus using a physical foaming agent has such a structure is as follows. First, when the physical foaming agent is introduced into the plasticizing cylinder, the temperature of the physical foaming agent suddenly rises due to contact with the high-temperature molten resin, and the introduction amount of the physical foaming agent becomes unstable. Arise. For this reason, in the conventional manufacturing apparatus, an attempt was made to stabilize the introduction amount by narrowing the flow path of the physical foaming agent and controlling the flow rate of the physical foaming agent.
  • the flow path may be immediately closed and may not function. For this reason, the physical foaming agent inlet is not always opened, but a check valve or the like is provided to open intermittently.
  • the physical foaming agent concentration in the molten resin is saturated (saturated concentration) after partial exhaust of the physical foaming agent by employing the above-described kneading apparatus.
  • Many foam nuclei can be formed using a relatively low pressure physical blowing agent.
  • the injection foam molding method of Patent Document 4 has a seal mechanism that blocks the decompression zone from other zones by rotating the screw in reverse to keep the pressure in the decompression zone constant. For this reason, there are problems such as an increase in the length of the screw and an increase in the plasticizing measurement time due to the reverse rotation of the screw.
  • the present invention solves the above-mentioned problems, can eliminate or simplify the complicated control device for the physical foaming agent, and can stabilize the amount of dissolution (penetration) of the physical foaming agent into the molten resin by a simple mechanism.
  • a method for producing a foam molded article is provided.
  • thermoplastic resin is plasticized and melted to become a molten resin, and a starvation zone in which the molten resin is in a starved state.
  • a plasticizing cylinder having an inlet for introducing a physical foaming agent into the starvation zone, wherein the manufacturing method comprises plasticizing and melting the thermoplastic resin in the plasticizing zone.
  • Preparative Preparative method comprising the method comprising molding the molten resin contacting the pressurized fluid containing the physical blowing agent for foaming molded body is provided.
  • the molten resin in the starvation zone, may be pressurized with a pressurized fluid containing the physical foaming agent, and the starvation zone is maintained at the constant pressure at all times during the production of the foam molded article.
  • the physical foaming agent in contact with the molten resin may penetrate into the molten resin.
  • the constant pressure may be 1 MPa to 15 MPa.
  • the plasticizing cylinder is provided with a compression zone and a starvation zone adjacent in this order from the upstream side in the flow direction of the molten resin, and a mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin is provided in the compression zone.
  • a mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin is provided in the compression zone.
  • the plasticizing cylinder has an introduction speed adjusting container connected to the introduction port, and the manufacturing method further includes supplying a pressurized fluid containing the physical foaming agent to the introduction speed adjusting container, You may introduce
  • the volume of the introduction speed adjusting container may be 5 mL to 10 L.
  • the manufacturing method of the present embodiment further detects the swelling of the molten resin from the introduction port and the plasticization when detecting that the molten resin swells from the introduction port. It may include stopping the driving of the cylinder.
  • a manufacturing apparatus for manufacturing a foam molded article, wherein a thermoplastic resin is plasticized and melted to become a molten resin, and the molten resin is starved.
  • a plasticizing cylinder having an introduction port for introducing a physical foaming agent into the starvation zone, an introduction speed adjustment container connected to the introduction port, and a connection to the introduction speed adjustment container,
  • a physical foaming agent supply mechanism for supplying a physical foaming agent to the plasticizing cylinder through the introduction speed adjusting container, introducing a pressurized fluid containing the physical foaming agent at a constant pressure into the starvation zone, The starvation zone is maintained at the constant pressure, and the starvation zone is maintained at the constant pressure, and in the starvation zone, the starved molten resin and the pressurized fluid containing the physical foaming agent at the constant pressure are contacted.
  • Manufacturing apparatus is provided for molding the molten resin contacting the pressurized fluid containing the physical blowing agent for foaming
  • the inner diameter of the introduction port may be 20% to 100% of the inner diameter of the plasticizing cylinder, and the volume of the introduction speed adjustment container may be 5 mL to 10 L. Further, the introduction speed adjusting container may include a bulging detection mechanism for detecting that the molten resin swells from the introduction port.
  • the method for producing a foam molded article of the present invention does not require control of the amount of introduction of the physical foaming agent into the molten resin, the introduction time, and the like. Therefore, the manufacturing method of the present invention can omit or simplify a complicated control device, and can reduce the device cost. Furthermore, the manufacturing method of the foaming molding of this invention can stabilize the melt
  • FIG. It is a flowchart which shows the manufacturing method of the foaming molding of embodiment. It is the schematic which shows the manufacturing apparatus of the foaming molding used by embodiment. It is the schematic which shows the manufacturing apparatus of the foaming molding used in Example 4. FIG. It is the schematic of the introduction speed adjustment container used in embodiment.
  • a foam molded body is manufactured using a manufacturing apparatus (injection molding apparatus) 1000 shown in FIG.
  • the manufacturing apparatus 1000 mainly includes a plasticizing cylinder 210 in which the screw 20 is installed, a cylinder 100 that is a physical foaming agent supply mechanism that supplies a physical foaming agent to the plasticizing cylinder 210, and a mold 251.
  • a mold clamping unit 250 and a control device (not shown) for controlling the operation of the plasticizing cylinder 210 and the mold clamping unit 250 are provided.
  • the molten resin plasticized and melted in the plasticizing cylinder 210 flows from the right hand to the left hand in FIG. Therefore, in the plasticizing cylinder 210 of the present embodiment, the right hand in FIG. 2 is defined as “upstream” or “rear”, and the left hand is defined as “downstream” or “front”.
  • the plasticizing cylinder has a plasticizing zone 21 in which the thermoplastic resin is plasticized and melted to become a molten resin, and a starvation zone 23 in which the molten resin is starved in the downstream side of the plasticizing zone 21.
  • the “starvation state” is a state in which the molten resin does not fill the starvation zone 23 but becomes full. Accordingly, a space other than the portion occupied by the molten resin exists in the starvation zone 23.
  • An introduction port 202 for introducing a physical foaming agent is formed in the starvation zone 23, and an introduction speed adjusting container 300 is connected to the introduction port 202.
  • the cylinder 100 supplies a physical foaming agent to the plasticizing cylinder 210 via the introduction speed adjusting container 300.
  • the manufacturing apparatus 1000 has only one starvation zone 23, the manufacturing apparatus used for this embodiment is not limited to this.
  • the starvation zone 23 and a plurality of introduction ports 202 formed therein are provided, and the physical foaming agent is introduced into the plasticizing cylinder 210 from the plurality of introduction ports 202. It may be a structure.
  • the manufacturing apparatus 1000 is an injection molding apparatus, the manufacturing apparatus used for this embodiment is not limited to this, For example, the extrusion molding apparatus 2000 as shown in FIG. 3 may be sufficient. Details of the extrusion apparatus 2000 will be described later in Example 4.
  • thermoplastic resin is plasticized and melted to obtain a molten resin (step S1 in FIG. 1).
  • thermoplastic resin various resins can be used depending on the type of the target molded article.
  • thermoplastic resin is preferably mixed with an inorganic filler that functions as a foam nucleating agent and an additive that increases the melt tension. By mixing these, the foamed cell can be miniaturized.
  • the thermoplasticity of the present embodiment may include other general-purpose additives as necessary.
  • thermoplastic resin is plasticized and melted in the plasticizing cylinder 210 in which the screw 20 shown in FIG. 2 is installed.
  • a band heater (not shown) is disposed on the outer wall surface of the plasticizing cylinder 210, whereby the plasticizing cylinder 210 is heated, and shear heat generated by the rotation of the screw 20 is further applied to plasticize the thermoplastic resin. Melted.
  • a physical foaming agent having a constant pressure is introduced into the starvation zone 23, and the starvation zone 23 is maintained at the constant pressure (step S2 in FIG. 1).
  • ⁇ Pressurized fluid is used as the physical foaming agent.
  • “fluid” means any of liquid, gas, and supercritical fluid.
  • the physical foaming agent is preferably carbon dioxide, nitrogen or the like from the viewpoint of cost and environmental load. Since the pressure of the physical foaming agent of the present embodiment is relatively low, for example, a fluid extracted from a cylinder in which a fluid such as a nitrogen cylinder, a carbon dioxide cylinder, or an air cylinder is decompressed to a constant pressure by a pressure reducing valve. Can be used. In this case, since the booster is not necessary, the cost of the entire manufacturing apparatus can be reduced. Further, if necessary, a fluid whose pressure has been increased to a predetermined pressure may be used as the physical foaming agent.
  • the physical foaming agent when nitrogen is used as the physical foaming agent, can be generated by the following method. First, nitrogen is purified through a nitrogen separation membrane while compressing atmospheric air with a compressor. Next, the purified nitrogen is pressurized to a predetermined pressure using a booster pump, a syringe pump or the like to generate a physical foaming agent.
  • the pressure of the physical foaming agent introduced into the starvation zone 23 is constant, and the pressure of the starvation zone 23 is maintained at the same constant pressure as the physical foaming agent introduced.
  • the pressure of the foaming agent is preferably 1 MPa to 15 MPa, more preferably 2 MPa to 10 MPa, and even more preferably 2 MPa to 8 MPa.
  • the optimum pressure differs depending on the type of the molten resin, but by setting the pressure of the physical foaming agent to 1 MPa or more, the amount of physical foaming agent necessary for foaming can be infiltrated into the molten resin. By doing so, the apparatus load can be reduced.
  • the pressure of the physical foaming agent that pressurizes the molten resin is “constant” means that the fluctuation range of the pressure with respect to the predetermined pressure is preferably within ⁇ 10%, more preferably within ⁇ 5%. .
  • the pressure in the starvation zone is measured by, for example, a pressure sensor (not shown) provided at a position facing the introduction port 202 of the plasticizing cylinder 210.
  • the physical foaming agent is supplied from the introduction port 202 to the starvation zone 23 through the introduction rate adjusting container 300 from the cylinder 100.
  • the physical foaming agent is reduced to a predetermined pressure using the pressure reducing valve 151 and then introduced into the starvation zone 23 from the inlet 202 without passing through a pressure increasing device or the like.
  • the introduction amount, introduction time, etc. of the physical foaming agent introduced into the plasticizing cylinder 210 are not controlled. Therefore, a mechanism for controlling them, for example, a drive valve using a check valve, a solenoid valve, or the like is unnecessary, and the introduction port 202 does not have a drive valve and is always open.
  • the physical foaming agent supplied from the cylinder 100 is held at a constant physical foaming agent pressure from the pressure reducing valve 151 through the introduction speed adjusting container 300 to the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210.
  • the physical foaming agent introduction port 202 has a larger inner diameter than the physical foaming agent introduction port of the conventional manufacturing apparatus. For this reason, even a relatively low-pressure physical foaming agent can be efficiently introduced into the plasticizing cylinder 210. Further, even when a part of the molten resin comes into contact with the inlet 202 and solidifies, the inner diameter is large, so that it can function as an inlet without being completely blocked. On the other hand, if the inner diameter of the introduction port 202 is too large, the molten resin stays and causes molding failure, and the introduction speed adjustment container 300 connected to the introduction port 202 is enlarged and the cost of the entire apparatus increases. .
  • the inner diameter of the introduction port 202 is preferably 20% to 100% of the inner diameter of the plasticizing cylinder 210, and more preferably 30% to 80%.
  • the inner diameter of the introduction port 202 is preferably 3 mm to 100 mm, and more preferably 5 mm to 50 mm.
  • the introduction speed adjustment container 300 connected to the introduction port 202 has a certain volume or more, so that the flow rate of the physical foaming agent introduced into the plasticizing cylinder 210 is slowed, and the physical foaming agent is contained in the introduction speed adjustment container 300. Time to stay can be secured. By staying in the vicinity of the heated plasticizing cylinder 210, the physical foaming agent is heated, the temperature difference between the physical foaming agent and the molten resin is reduced, and the dissolved amount of the physical foaming agent in the molten resin (penetration amount). ) Can be stabilized. That is, the introduction speed adjusting container 300 functions as a buffer container. On the other hand, if the volume of the introduction speed adjusting container 300 is too large, the cost of the entire apparatus increases.
  • the volume of the introduction speed adjusting container 300 depends on the amount of molten resin present in the starvation zone 23, but is preferably 5 mL to 10 L, and more preferably 10 mL to 1 L. By setting the volume of the introduction speed adjusting container 300 within this range, it is possible to secure a time during which the physical foaming agent can stay while considering the cost.
  • the physical foaming agent is consumed in the plasticizing cylinder 210 by penetrating into contact with the molten resin.
  • the consumed physical foaming agent is introduced into the starvation zone 23 from the introduction speed adjusting container 300. If the volume of the introduction speed adjusting container 300 is too small, the replacement frequency of the physical foaming agent increases, so that the temperature of the physical foaming agent becomes unstable, and as a result, the supply of the physical foaming agent may become unstable. Therefore, it is preferable that the introduction speed adjusting container 300 has a volume capable of retaining an amount of physical foaming agent consumed in the plasticizing cylinder in 1 to 10 minutes.
  • the introduction speed adjusting container 300 may be a separate container from the plasticizing cylinder 210 or may be formed integrally with the plasticizing cylinder 210 and may constitute a part of the plasticizing cylinder 210.
  • only the physical foaming agent is introduced into the starvation zone 23, but other pressurized fluids other than the physical foaming agent are simultaneously introduced into the starvation zone 23 to such an extent that the effects of the present invention are not affected. May be.
  • the pressurized fluid containing the physical blowing agent introduced into the starvation zone 23 has the above-mentioned constant pressure.
  • the molten resin is caused to flow into the starvation zone 23, and the molten resin is starved in the starvation zone 23 (step S3 in FIG. 1).
  • the starvation state is determined by the balance between the amount of molten resin fed from the upstream of the starvation zone 23 to the starvation zone 23 and the amount of molten resin sent from the starvation zone 23 to the downstream thereof. It becomes.
  • the molten resin is starved by the method described below.
  • the plasticizing cylinder 210 used in the present embodiment has a compression zone 22 that is disposed adjacent to the starvation zone 23 upstream of the starvation zone 23, and the pressure is increased by compressing the molten resin.
  • the compression zone 22 is provided with a large-diameter portion 20A in which the shaft diameter of the screw 20 is made larger (thicker) than that of the plasticizing zone 21 located on the upstream side, and the screw flight is made shallower stepwise.
  • a ring 26 is provided at the boundary.
  • the ring 26 has a halved structure, and the ring 26 is divided into two and placed on the screw 20.
  • the large diameter portion 20A and the ring 26 are mechanisms that increase the flow resistance of the molten resin.
  • the flow rate of the resin supplied from the compression zone 22 to the starvation zone 23 decreases, and in the compression zone 22 on the upstream side, the molten resin is compressed to increase the pressure, and the starvation zone on the downstream side In 23, the molten resin becomes unfilled (starved state).
  • the screw 20 is compared to the part located in the compression zone 22, i.e. compared to the part upstream of the ring 26, the part located in the starvation zone 23, i.e. the ring.
  • the diameter of the shaft of the downstream part of 26 is small (thin), and the screw flight has a deep structure.
  • the screw 20 has a structure in which the shaft diameter of the portion located there is smaller (thinner) and the screw flight is deeper than the portion located in the compression zone 22 over the entire starvation zone 23. Is preferred. Furthermore, it is preferable that the diameter of the shaft of the screw 20 and the depth of the screw flight are substantially constant over the entire starvation zone 23. Thereby, the pressure in the starvation zone 23 can be kept substantially constant, and the starvation state of the molten resin can be stabilized. In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the starvation zone 23 is formed in a portion of the screw 20 downstream of the ring 26 where the diameter of the shaft of the screw 20 and the depth of the screw flight are constant.
  • the mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin provided in the compression zone 22 is a mechanism for temporarily reducing the flow passage area through which the molten resin passes in order to limit the flow rate of the resin supplied from the compression zone 22 to the starvation zone 23. If there is, there is no particular limitation. In this embodiment, both the large-diameter portion 20A of the screw and the ring 26 are used, but only one of them may be used. Examples of the mechanism for increasing the flow resistance other than the large diameter portion 20A and the ring 26 of the screw include a structure in which the screw flight is provided in the opposite direction to the other portions, a labyrinth structure provided on the screw, and the like.
  • the mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin may be provided on the screw as a ring or the like that is a separate member from the screw, or may be provided integrally with the screw as part of the screw structure. If the mechanism that increases the flow resistance of the molten resin is provided as a ring that is a separate member from the screw, the size of the clearance part that is the flow path of the molten resin can be changed by changing the ring. There is an advantage that the magnitude of the flow resistance can be changed.
  • a backflow prevention mechanism for preventing the backflow of the molten resin from the starvation zone 23 to the upstream compression zone 22 is provided at the boundary between the compression zone 22 and the starvation zone 23.
  • the molten resin can be starved in the starvation zone 23.
  • a seal mechanism such as a ring or a steel ball that can move to the upstream side by the pressure of the physical foaming agent can be used.
  • the backflow prevention mechanism requires a drive unit, there is a risk of resin stagnation. For this reason, the mechanism which raises the flow resistance which does not have a drive part is more preferable.
  • the amount of thermoplastic resin supplied to the plasticizing cylinder 210 may be controlled. It is because it will become difficult to maintain a starvation state when there is too much supply amount of a thermoplastic resin.
  • the supply amount of the thermoplastic resin is controlled using a general-purpose feeder screw.
  • the manufacturing method of the present embodiment includes a plasticizing cylinder 210 when it is detected that the molten resin swells from the inlet port 202 and when the molten resin swells from the inlet port 202. Stopping the driving of the apparatus 1000 may be included.
  • the molding apparatus 1000 of the present embodiment preferably includes a bulge detection mechanism that detects the bulge of the molten resin from the introduction port 202.
  • the starvation zone 23 in order to maintain the starvation state of the molten resin, it is necessary that there is a certain difference between the fluidity (easy flow) of the resin in the compression zone 22 and the fluidity in the starvation zone 23. In order to obtain this difference in fluidity, it is necessary to optimize the amount of the molten resin supplied to the compression zone 22, the outer diameter of the ring 26 serving as the flow resistance, the measurement conditions, and the like. Once stable molding conditions are found, stable molding can be performed, but the molten resin may swell from the inlet 202 until the optimum molding conditions are reached. Therefore, especially when mass-producing foamed molded articles, it is preferable to optimize manufacturing conditions using a molding machine equipped with a bulging detection mechanism before mass production.
  • the introduction speed adjusting container 300 is provided with a bulge detection mechanism 310 that can mechanically detect the bulge of the resin even in a pressurized atmosphere.
  • the introduction speed adjusting container 300 is connected to the cylindrical body 30 having a space 38 where the lower part is connected to the introduction port 202 and the physical foaming agent stays therein, and to the space 38.
  • the lid 31 is hermetically sealed and has a through hole 37 communicating with the space 38.
  • the cylinder 100 is connected to the space 38 by a pipe 154, and a physical foaming agent is supplied through the pipe 154. Since the physical foaming agent stays, the space 38 is always in a pressurized state.
  • the lid 31 has a seal 36 in order to securely seal the pressurized space 38.
  • the swell detection mechanism 310 provided in the introduction speed adjustment container 300 is disposed in the space 38 and the through hole 37, and the detection rod 32 (the position of which is displaced upward when the molten resin swells from the vent comes into contact therewith).
  • the magnetic sensor 33 is connected to a control device (not shown) of the molding apparatus 1000 through a signal line 34.
  • the upper part of the detection rod 32 is held in the through hole 37, the lower part extends from the through hole 37 into the space 38, and the lower end 32 a is inserted into the introduction port 202.
  • the detection rod 32 has a permanent magnet 35 at the upper end. Since the detection rod 32 is held in the through-hole 37 without any load without interfering with surrounding components, it can be easily moved upward (in the direction toward the magnetic sensor 33) even in a pressurized atmosphere.
  • the molten resin comes into contact with the lower end portion 32a of the rod 32 and pushes the detection rod 32 upward. Accordingly, the position of the permanent magnet 35 is also displaced upward.
  • the magnetic sensor 33 detects a slight positional displacement of the permanent magnet 35 with high accuracy without contact, and sends a signal to a control device (not shown) of the manufacturing apparatus 1000 via the signal line 34. Thereby, the control device detects the swelling of the resin. Then, the control device transmits an error signal to stop driving the manufacturing apparatus 1000 including the plasticizing cylinder 210. Thereby, the space 38 of the introduction speed adjusting container 300 is filled with the molten resin, and the trouble that the lid 31 cannot be removed from the main body 30 can be prevented.
  • the length of the starvation zone 23 in the flow direction of the molten resin is preferably long in order to secure the contact area and contact time between the molten resin and the physical foaming agent. This will cause a negative effect. Therefore, the length of the starvation zone is preferably 2 to 12 times the inner diameter of the plasticizing cylinder 210, more preferably 4 to 10 times. Moreover, it is preferable that the length of the starvation zone 23 covers the entire range of the metering stroke in the injection molding. That is, the length of the starvation zone 23 in the flow direction of the molten resin is preferably equal to or longer than the length of the metering stroke in the injection molding.
  • the screw 20 moves forward and backward along with the plasticizing and injection of the molten resin.
  • the mouth 202 can be placed (formed) in the starvation zone 23.
  • a zone other than the starvation zone 23 does not come to the position of the introduction port 202.
  • the physical foaming agent introduced from the introduction port 202 is always introduced into the starvation zone 23 during the production of the foam molded article.
  • the starvation zone 23 can be easily held at a constant pressure.
  • the length of the starvation zone 23 is downstream of the ring 26 in the screw 20, and the diameter of the shaft of the screw 20 and the depth of the screw flight are constant. It is almost the same as the length.
  • step S4 in FIG. 1 the starved molten resin is brought into contact with the physical foaming agent at a constant pressure in the starvation zone 23 (step S4 in FIG. 1). That is, in the starvation zone 23, the molten resin is pressurized at a constant pressure with a physical foaming agent. Since the starvation zone 23 has a space in which the molten resin is not filled (starved state) and the physical foaming agent can exist, the physical foaming agent and the molten resin can be efficiently brought into contact with each other. The physical foaming agent in contact with the molten resin penetrates into the molten resin and is consumed.
  • the physical foaming agent staying in the introduction speed adjusting container 300 is supplied to the starvation zone 23.
  • the pressure of the starvation zone 23 is maintained at a constant pressure, and the molten resin continues to contact the physical foaming agent at a constant pressure.
  • a predetermined amount of high-pressure physical foaming agent is forcibly introduced into the plasticizing cylinder within a predetermined time. Therefore, it is necessary to increase the pressure of the physical foaming agent to a high pressure and accurately control the amount introduced into the molten resin, the introduction time, etc., and the physical foaming agent contacts the molten resin only for a short introduction time.
  • the physical foaming agent at a constant pressure is continuously plasticized so that the pressure in the starvation zone 23 is constant, instead of forcibly introducing the physical foaming agent into the plasticizing cylinder 210. Then, the physical foaming agent is continuously brought into contact with the molten resin.
  • the dissolution amount (penetration amount) of the physical foaming agent in the molten resin determined by the temperature and pressure is stabilized. Further, since the physical foaming agent of this embodiment is always in contact with the molten resin, a necessary and sufficient amount of the physical foaming agent can penetrate into the molten resin. As a result, the foamed molded article produced in the present embodiment has fine foam cells despite using a low-pressure physical foaming agent as compared with a conventional molding method using a physical foaming agent.
  • the manufacturing method of the present embodiment does not need to control the amount of introduction of the physical foaming agent, the introduction time, etc., a driving valve such as a check valve or an electromagnetic valve, and a control mechanism for controlling these are unnecessary. Equipment cost can be reduced.
  • the physical foaming agent used in the present embodiment has a lower pressure than the conventional physical foaming agent, so the apparatus load is small.
  • the starvation zone 23 is always maintained at a constant pressure during the production of the foamed molded body. That is, in order to supplement the physical foaming agent consumed in the plasticizing cylinder, all steps of the method for producing a foamed molded product are performed while continuously supplying the physical foaming agent at the constant pressure. Further, in the present embodiment, for example, when performing injection molding of a plurality of shots continuously, the molten resin for the next shot is also obtained during the injection process, the cooling process of the molded body, and the removal process of the molded body. Prepared in the plasticizing cylinder, the molten resin for the next shot is pressurized with a physical foaming agent at a constant pressure.
  • the molten resin and the physical foaming agent at a constant pressure are always present and in contact in the plasticizing cylinder, that is, the molten resin is physically foamed in the plasticizing cylinder.
  • One cycle of injection molding including a plasticizing and metering step, an injection step, a molded body cooling step, a removal step and the like is performed in a state where the agent is constantly pressurized at a constant pressure.
  • the molten resin and the physical foaming agent at a constant pressure are always present and in contact in the plasticizing cylinder, that is, the molten resin in the plasticizing cylinder.
  • molding is performed in a state of being constantly pressurized with a physical foaming agent at a constant pressure.
  • the plasticizing cylinder 210 used in the present embodiment has a recompression zone 24 that is disposed adjacent to the starvation zone 23 downstream of the starvation zone 23 and in which the molten resin is compressed to increase the pressure.
  • the molten resin in the starvation zone 23 is caused to flow into the recompression zone 24 by the rotation of the plasticizing screw 20.
  • the molten resin containing the physical foaming agent is pressure-adjusted in the recompression zone 24, extruded to the front of the plasticizing screw 20 and weighed.
  • the internal pressure of the molten resin extruded to the front of the plasticizing screw 20 is controlled as a screw back pressure by a hydraulic motor or an electric motor (not shown) connected to the rear of the plasticizing screw 20.
  • the internal pressure of the molten resin extruded to the front of the plasticizing screw 20, that is, the screw back pressure is used to uniformly dissolve the physical foaming agent without separating it from the molten resin and stabilize the resin density.
  • the pressure is controlled to be about 1 to 4 MPa higher than the pressure of the starvation zone 23 which is kept constant.
  • the check ring 50 is provided at the tip of the screw 20 so that the compressed resin in front of the screw 20 does not flow backward upstream. Thereby, the pressure of the starvation zone 23 is not influenced by the resin pressure ahead of the screw 20 at the time of measurement.
  • the molding method of the foam molded body is not particularly limited, and the molded body can be molded by, for example, injection foam molding, extrusion foam molding, foam blow molding or the like.
  • injection molding is performed by injecting and filling the measured molten resin into the cavity 253 in the mold 251 from the plasticizing cylinder 210 shown in FIG.
  • the injection foam molding a short shot method is used in which a mold cavity 253 is filled with a molten resin having a filling capacity of 75% to 95% of the mold cavity volume, and the mold cavity is filled while bubbles expand.
  • a core-back method may be used in which after filling the mold cavity volume of 100% molten resin, the cavity volume is expanded and foamed. Since the obtained foamed molded article has foamed cells inside, shrinkage during cooling of the thermoplastic resin is suppressed, sink marks and warpage are reduced, and a molded article having a low specific gravity can be obtained.
  • the introduction amount, introduction time, etc. of the physical foaming agent into the molten resin since it is necessary to control the introduction amount, introduction time, etc. of the physical foaming agent into the molten resin, a complicated control device can be omitted or simplified, and the device cost can be reduced. Further, in the method for producing a foamed molded article of the present embodiment, in a state where the starvation zone 23 is maintained at a constant pressure, in the starvation zone 23, the starved molten resin and the physical foaming agent having the constant pressure are brought into contact. Thereby, the dissolution amount (penetration amount) of the physical foaming agent in the molten resin can be stabilized by a simple mechanism.
  • Example 1 In this example, a mineral-reinforced polyamide 6 (PA6) was used as a thermoplastic resin and nitrogen was used as a physical foaming agent to produce a foam molded article.
  • PA6 mineral-reinforced polyamide 6
  • the manufacturing apparatus 1000 shown in FIG. 2 used in the above-described embodiment was used. Details of the manufacturing apparatus 1000 will be described.
  • the manufacturing apparatus 1000 is an injection molding apparatus, and includes a plasticizing cylinder 210, a cylinder 100 that is a physical foaming agent supply mechanism that supplies a physical foaming agent to the plasticizing cylinder 210, and a mold 251.
  • a mold clamping unit 250 and a control device (not shown) for controlling the operation of the plasticizing cylinder 210 and the mold clamping unit 250 are provided.
  • the nozzle tip 29 of the plasticizing cylinder 210 is provided with a shut-off valve 28 that opens and closes by driving the air cylinder, so that the inside of the plasticizing cylinder 210 can be held at a high pressure.
  • a mold 251 is in close contact with the nozzle tip 29, and molten resin is injected and filled from the nozzle tip 29 into a cavity 253 formed by the mold 251.
  • On the upper side surface of the plasticizing cylinder 210 in order from the upstream side, a resin supply port 201 for supplying a thermoplastic resin to the plasticizing cylinder 210 and an introduction port 202 for introducing a physical foaming agent into the plasticizing cylinder 210. Is formed.
  • a resin supply hopper 211 and an introduction speed adjustment container 300 are disposed in the resin supply port 201 and the introduction port 202, respectively.
  • the cylinder 100 is connected to the introduction speed adjusting container 300 by a pipe 154 via a buffer tank 153, a pressure reducing valve 151, and a pressure gauge 152.
  • a sensor (not shown) for monitoring pressure is provided at a position facing the introduction port 202 of the plasticizing cylinder 210.
  • the screw 20 is disposed in the plasticizing cylinder 210 so as to be able to rotate and advance and retract in order to promote plasticizing and melting of the thermoplastic resin and to measure and inject the molten resin.
  • the screw 20 is provided with the half-shaped ring 26 and the large-diameter portion 20A of the screw 20 as a mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin.
  • thermoplastic resin is supplied from the resin supply port 201 into the plasticizing cylinder 210, and the thermoplastic resin is plasticized by a band heater (not shown) to become molten resin, so that the screw 20 rotates in the forward direction. Sent downstream. Due to the presence of the ring 26 and the large diameter portion 20A provided in the screw 20, the molten resin is compressed on the upstream side of the ring 26 to increase the pressure, and on the downstream side of the ring 26, the molten resin is not full (starved state). It becomes. Further, the molten resin sent further downstream is recompressed and measured near the tip of the plasticizing cylinder 210 before injection.
  • the plasticizing cylinder 210 in order from the upstream side, the plasticizing zone 21 in which the thermoplastic resin is plasticized and melted, the compression zone 22 in which the molten resin is compressed and the pressure is increased, and the starvation in which the molten resin is unfilled A recompression zone 24 is formed in which the molten resin decompressed in the zone 23 and the starvation zone is compressed again.
  • the ring 26 provided on the screw 20 is located at the boundary between the compression zone 22 and the starvation zone 23.
  • the introduction port 202 into which the physical foaming agent is introduced is provided in the starvation zone 23.
  • the inner diameter of the plasticizing cylinder 210 was 35 mm, and the inner diameter of the introduction port 202 was 8 mm. Therefore, the inner diameter of the introduction port 202 was about 23% of the inner diameter of the plasticizing cylinder 210.
  • the volume of the introduction speed adjusting container 300 was about 80 mL. In this example, a mold having a cavity 253 with a size of 100 mm ⁇ 200 mm ⁇ 3 mm was used.
  • the plasticizing zone 21 was adjusted to 220 ° C, the compression zone 22 to 240 ° C, the starvation zone 23 to 220 ° C, and the recompression zone 24 to 240 ° C by a band heater (not shown). Then, resin pellets of thermoplastic resin (Gramide T777-02, manufactured by Toyobo Co., Ltd.) were supplied from the resin supply hopper 211, and the screw 20 was rotated forward. Thereby, in the plasticization zone 21, the thermoplastic resin was heated and kneaded to obtain a molten resin. By rotating the screw 20 forward at a back pressure of 6 MPa and a rotation speed of 100 rpm, the molten resin was caused to flow from the plasticization zone 21 to the compression zone 22 and further to the starvation zone 23.
  • thermoplastic resin Momide T777-02, manufactured by Toyobo Co., Ltd.
  • the supply amount of the molten resin to the starvation zone 23 is limited.
  • the molten resin was compressed in the compression zone 22 on the upstream side of the ring 26 to increase the pressure, and in the starvation zone 23 on the downstream side, the molten resin became unfilled (starved state).
  • the physical foaming agent (nitrogen) introduced from the introduction port 202 exists in the space where the molten resin does not exist, and the molten resin is caused by the physical foaming agent. Pressurized.
  • the molten resin was sent to the recompression zone 24 and recompressed, and the molten resin for one shot was measured at the tip of the plasticizing cylinder 210. Thereafter, the shut-off valve 28 is opened, and molten resin is injected and filled into the cavity 253 so as to have a filling rate of 90% of the volume of the cavity 253 to form a flat-plate foam molded body (short shot method). ). After molding, the foamed molded product was taken out of the mold after waiting for the foamed molded product to cool. The cooling time was 10 seconds. The molding cycle was 18 seconds, which was equivalent to the molding cycle of the solid molded body (non-foamed molded body).
  • the injection molding of the molded body described above was continuously performed for 100 shots to obtain 100 foam molded bodies.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor (not shown).
  • the pressure in the starvation zone 23 was always constant at 4 MPa.
  • the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of nitrogen supplied to the starvation zone 23 was always 4 MPa during the production of the foamed molded product. From the above, the molten resin was constantly pressurized with 4 MPa of nitrogen in the starvation zone 23 through one cycle of injection molding including the plasticizing and metering step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step, etc.
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded bodies. Further, during the production of 100 foam molded articles, the bulging detection mechanism 310 did not detect the bulging of the molten resin, and it was confirmed that the state of the starvation zone 23 was stable.
  • Example 2 In this example, carbon dioxide was used as the physical foaming agent. Therefore, a pressure 6 MPa liquid carbon dioxide cylinder was used as the cylinder 100 which is a physical foaming agent supply apparatus. The value of the pressure reducing valve 151 was set to 4.5 MPa. Other than that, 100 foam-molded articles were continuously produced in the same manner as in Example 1.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was always measured by a pressure sensor (not shown). As a result, the pressure in the starvation zone 23 was always constant at 4.5 MPa. In addition, the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of carbon dioxide supplied to the starvation zone 23 was always 4.5 MPa during the production of the foam molded article. From the above, the molten resin is constantly pressurized with 4.5 MPa carbon dioxide in the starvation zone 23 through one cycle of injection molding including the plasticizing and metering step, the injection step, the molding cooling step, the removal step, and the like.
  • the molten resin was constantly pressurized with carbon dioxide in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded bodies. Further, during the production of 100 foam molded articles, the bulging detection mechanism 310 did not detect the bulging of the molten resin, and it was confirmed that the state of the starvation zone 23 was stable.
  • ( ⁇ / ave.) 0.22%, which is the same value as in this example. there were. From these results, it was found that the weight stability of the foamed molded product of this example was equivalent to that of the solid molded product.
  • a foamed molded article having a specific gravity lighter by about 10% and having the warp corrected could be continuously and stably produced as compared with the solid molded article. From this result, it was found that the dissolved amount (penetration amount) of the physical foaming agent in the molten resin was stabilized. Furthermore, the foamed cell state of the cross section of the obtained foamed molded product was observed. As a result, the average cell diameter of the foamed cells was 80 ⁇ m, which was larger than that of Example 1. The difference in the size of the foam cell between this example and Example 1 is presumed to be due to the difference in the type of physical foaming agent.
  • Example 3 In this example, a polypropylene (PP) resin containing an inorganic filler was used as the thermoplastic resin. Further, the value of the pressure reducing valve 151 was set to 8 MPa, and the core back method was used as the foam molding method. Otherwise, a foam molded article was produced in the same manner as in Example 1.
  • PP polypropylene
  • PP resin pellets containing no reinforcing material such as inorganic filler (Prime Polymer, Prime Polypro J105G) and masterbatch pellets containing 80% by weight of talc as an inorganic filler (Idemitsu Lion Composite, MP480) have a weight ratio of 80:
  • the mixture was mixed to be 20.
  • the resin material mixed from the resin supply hopper 211 was supplied into the tree plasticizing cylinder 210, and the plasticizing measurement of the resin material was performed in the plasticizing cylinder 210.
  • the shut-off valve 36 is opened, and the molten resin is injected and filled into the cavity 253 so that the filling rate is 100% of the volume of the cavity 253.
  • the mold clamping unit 250 is driven backward to move the cavity volume.
  • the mold was opened so as to expand from 100% to 200% to form a foam molded article (core back method).
  • core back method After molding, the foamed molded product was taken out of the mold after waiting for the foamed molded product to cool.
  • the cooling time was 30 seconds.
  • the core back method was used in this example, the thickness of the molded body was increased and the heat insulating effect was increased as compared with Example 1 using the short shot method, so the cooling time was made longer than that of Example 1. .
  • the injection molding of the molded body described above was performed continuously for 30 shots to obtain 30 foam molded bodies.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was always measured by a pressure sensor (not shown).
  • the pressure in the starvation zone 23 was always constant at 8 MPa.
  • the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of nitrogen supplied to the starvation zone 23 was always 8 MPa during the production of the foamed molded product.
  • the molten resin was constantly pressurized with 8 MPa nitrogen in the starvation zone 23 through one cycle of injection molding including the plasticizing and metering step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step, etc. It was confirmed that the molten resin was constantly pressurized with nitrogen in the starvation zone 23 during the continuous molding of 30 molded bodies.
  • a foamed molded body having a specific gravity of about 48% lighter and a straightened warp could be produced continuously and stably. From this result, it was found that the dissolved amount (penetration amount) of the physical foaming agent in the molten resin was stabilized. Moreover, the surface state of the obtained foaming molding was observed. The swirl marks that transfer the separated gas onto the surface of the molded body and deteriorate the surface properties are few. Furthermore, the foamed cell state of the cross section of the obtained foamed molded product was observed. The average cell diameter of the foamed cells was as fine as 35 ⁇ m.
  • Example 4 a sheet-like foamed molded body was continuously manufactured by extrusion molding using the manufacturing apparatus 2000 shown in FIG.
  • non-reinforced polyamide 6 PA6 (manufactured by Toray, Amilan CM1021FS) was used as the thermoplastic resin.
  • the physical foaming agent nitrogen in the air was purified and compressed.
  • the manufacturing device 2000 is an extrusion molding device, and a plasticizing cylinder 410 in which the screw 40 is installed and a physical foaming agent that supplies the physical foaming agent to the plasticizing cylinder 410 are supplied to the plasticizing cylinder 410.
  • a physical foaming agent supply mechanism 500 and a control device (not shown) for controlling the operation of the plasticizing cylinder 410 are provided. Similar to the plasticizing cylinder 210 shown in FIG. 2 used in the first embodiment, the molten resin plasticized and melted in the plasticizing cylinder 410 flows from the right hand to the left hand in FIG. Therefore, in the plasticizing cylinder 410 of this embodiment, the right hand in FIG. 3 is defined as “upstream” or “rear”, and the left hand is defined as “downstream” or “front”.
  • a die 420 is provided at the tip of the plasticizing cylinder 410, and the molten resin is extruded from the die 420 into the atmosphere, and the molten resin is extruded.
  • On the upper side surface of the plasticizing cylinder 410 in order from the upstream side, there are two resin supply ports 401 for supplying the thermoplastic resin to the plasticizing cylinder 410 and two physical foaming agents for introducing the physical foaming agent into the plasticizing cylinder 410.
  • Inlet ports 402A and 402B are formed.
  • a resin supply hopper 411 and a feed screw 412 are disposed in the resin supply port 401, and introduction speed adjustment containers 300A and 300B are disposed in the introduction ports 402A and 402B, respectively.
  • the introduction speed adjustment containers 300A and 300B have the same structure as the introduction speed adjustment container 300 shown in FIG.
  • a physical foaming agent supply mechanism 500 is connected to the introduction speed adjusting containers 300 ⁇ / b> A and 300 ⁇ / b> B via a buffer tank 153, a pressure reducing valve 151, and a pressure gauge 152.
  • sensors (not shown) for monitoring pressure are provided at positions facing the inlets 402A and 402B of the plasticizing cylinder 410, respectively.
  • the screw 40 is rotatably arranged in the plasticizing cylinder 410 in order to promote plasticizing and melting of the thermoplastic resin.
  • the screw 40 is provided with a half-shaped ring 46 and large-diameter portions 40A and 40B of the screw 40 as a mechanism for increasing the flow resistance of the molten resin.
  • thermoplastic resin is supplied from the resin supply port 401 into the plasticizing cylinder 410, and the thermoplastic resin is plasticized by a band heater (not shown) to become molten resin, so that the screw 40 rotates in the forward direction. Sent downstream. Due to the presence of the large-diameter portion 40A of the screw 40 and the ring 46, the molten resin is compressed on the upstream side of the ring 46 to increase the pressure, and on the downstream side of the ring 46, the molten resin is not full (starved state).
  • the molten resin sent downstream is compressed due to the presence of the large-diameter portion 40B of the screw 40, and the pressure increases, and the molten resin becomes unfilled again (starved state) on the downstream side of the large-diameter portion 40B. . Further, the resin sent further downstream is recompressed in the vicinity of the tip of the plasticizing cylinder 410 before being extruded, and then extruded from the die 420.
  • the plasticizing cylinder 410 in order from the upstream side, the plasticizing zone 41 in which the thermoplastic resin is plasticized and melted, the first compression zone 42A in which the molten resin is compressed and pressure is increased, and the molten resin is not filled.
  • the first starvation zone 43A, the second compression zone 42B from which the molten resin is again pumped, the second starvation zone 43B in which the molten resin is unfilled again, and the molten resin decompressed in the starvation zone are compressed again.
  • a recompression zone 44 is formed.
  • the ring 46 provided in the screw 40 is located at the boundary between the first compression zone 42A and the first starvation zone 43A, and the large-diameter portions 40A and 40B of the screw 40 are respectively the first compression zone 42A and the second compression zone 42A. Located in the zone 42B.
  • the inlets 402A and 402B into which the physical foaming agent is introduced are provided in the first starvation zone 43A and the second starvation zone 43B, respectively.
  • the plasticizing cylinder 410 has two starvation zones and two inlets, and the physical foaming agent is introduced into the plasticizing cylinder from the two inlets.
  • the physical foaming agent supply mechanism 500 includes a nitrogen generator 51 that purifies nitrogen through a nitrogen separation membrane while compressing air in the atmosphere with a compressor, and an air-driven booster pump 52 that boosts the purified nitrogen to a predetermined pressure. Have.
  • the inner diameter of the plasticizing cylinder 410 was 35 mm, and the inner diameters of the first and second introduction ports 402A and 402B were both 8 mm. Therefore, the inner diameters of the first and second introduction ports 402 are both 23% of the inner diameter of the plasticizing cylinder 410.
  • the volumes of the introduction speed adjusting containers 300A and 300B were both about 80 mL.
  • a die 420 having a straight (flat) extrusion port was used so that a sheet-like molded product was obtained.
  • the size of the gap at the extrusion port corresponding to the thickness of the sheet was 0.2 mm.
  • the plasticizing zone 41 is 240 ° C.
  • the first and second compression zones 42A and 42B are 250 ° C.
  • the first and second starvation zones 43A and 43B are 220 ° C. by a band heater (not shown).
  • the recompression zone 44 was adjusted to 240 ° C.
  • the resin pellet of the thermoplastic resin was supplied from the resin supply hopper 411, and the screw 40 was rotated forward. Thereby, in the plasticization zone 41, the thermoplastic resin was heated and kneaded to obtain a molten resin.
  • the supply amount of resin pellets from the hopper 411 to the plasticizing cylinder 410 is limited using the feed screw 412.
  • the molten resin in the plasticizing and melting zone 41 can be reduced.
  • the starvation state in downstream 1st and 2nd starvation zone 43A, 43B was stabilized.
  • the screw 40 forward at a rotational speed of 150 rpm the molten resin was caused to flow from the plasticization zone 41 to the first compression zone 42A and further to the first starvation zone 43A.
  • the molten resin flows into the first starvation zone 43 through the gap between the large diameter portion 40A of the screw and the ring 46 and the inner wall of the plasticizing cylinder 410, the amount of molten resin supplied to the first starvation zone 43 is limited. It was. As a result, the molten resin was compressed in the first compression zone 42A on the upstream side of the ring 46 to increase the pressure, and in the first starvation zone 43A on the downstream side, the molten resin became unfilled (starved state).
  • the molten resin is pressurized twice with nitrogen as the physical foaming agent in the first and second starvation zones 43A and 43B. Thereby, the quantity of the physical foaming agent which osmose
  • the molten resin was sent to the recompression zone 44 and recompressed, it was continuously extruded into the atmosphere from the die 420 to obtain a sheet-like foamed molded body having a length of 10 m.
  • the molten resin was foamed to 5 times the size of the gap between the extrusion ports of the die 420 to obtain a sheet having a thickness of 1.0 mm.
  • the pressures in the first and second starvation zones 43A and 43B in the plasticizing cylinder 410 were constantly measured by a pressure sensor (not shown).
  • the pressure in the first and second starvation zones 43A and 43B was always constant at 6 MPa.
  • the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of nitrogen supplied to the first and second starvation zones 43A and 43B was always 6 MPa during the production of the foamed molded product. From the above, in the first and second starvation zones 43A and 43B, it was confirmed that the molten resin was constantly pressurized with 6 MPa nitrogen during extrusion molding. Further, during the production of the foamed molded product, the swelling detection mechanism 310 did not detect the swelling of the molten resin, and it was confirmed that the state of the first and second starvation zones 43A and 43B was stable.
  • the foamed molded product could be produced continuously and stably. From this result, it was found that the dissolved amount (penetration amount) of the physical foaming agent in the molten resin was stabilized. Moreover, the foamed cell state of the obtained foamed molded article cross section was observed. The average cell diameter of the foamed cells was as fine as 20 ⁇ m.
  • Example 5 In this example, in the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1, the same injection molding as Example 1 was performed for 100 shots except that the inner diameter of the physical foaming agent introduction port 202 was set to 1 mm. Therefore, the inner diameter of the introduction port 202 in this example was about 2.9% of the inner diameter (35 mm) of the plasticizing cylinder 210.
  • a foamed molded product having the same characteristics as in Example 1 could be produced up to 50 shots.
  • the foamability of the molded article gradually decreased after exceeding 50 shots, and a molded article having foamed cells could not be produced after 80 shots.
  • the introduction speed adjusting container 300 was removed and the introduction port 202 was confirmed.
  • the introduction port 202 was clogged with resin and blocked. Since the introduction port 202 is blocked, the introduction of the physical foaming agent into the plasticizing cylinder is hindered, and it is presumed that the foamability of the molded product has decreased after 50 shots. From the results of this example, it was found that when the foamed molded body was continuously produced, it is preferable that the inner diameter of the introduction port 202 is larger.
  • Comparative Example 1 In this comparative example, in the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1, injection molding similar to that in Example 1 was continuously performed except that the introduction speed adjusting container 300 was filled with metal and its volume was set to 1 ml. I went for a shot.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor (not shown). As a result, the pressure in the starvation zone 23 fluctuated within the range of 4 MPa ⁇ 1 MPa.
  • the fluctuation range (2 MPa) of the pressure of the starvation zone 23 with respect to the introduction pressure (4 MPa) of the physical foaming agent is 50%, and in this comparative example, the starvation zone 23 cannot be maintained at a constant pressure of the physical foaming agent. It was. This is presumably because the volume of the introduction speed adjusting container 300 was small.
  • Example 6 In this example, in the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1, the same injection molding as Example 1 was continuously performed 2100 shots except that the inner diameter of the physical foaming agent inlet 202 was changed to 33 mm. Therefore, the inner diameter of the introduction port 202 in this example was about 94% of the inner diameter (35 mm) of the plasticizing cylinder 210.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor (not shown). As a result, the pressure in the starvation zone 23 was always constant at 4 MPa. Further, the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of nitrogen supplied to the starvation zone 23 was always 4 MPa during the production of the foamed molded product. From the above, the molten resin was constantly pressurized with 4 MPa of nitrogen in the starvation zone 23 through one cycle of injection molding including the plasticizing and metering step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step, etc.
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded bodies. Further, during the production of 100 foam molded articles, the bulging detection mechanism 310 did not detect the bulging of the molten resin, and it was confirmed that the state of the starvation zone 23 was stable.
  • Example 7 In this example, in the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1, the same injection molding as Example 1 was continuously performed for 1100 shots except that the inner diameter of the physical foaming agent introduction port 202 was 37 mm. Therefore, the inner diameter of the introduction port 202 in this example was about 106% of the inner diameter (35 mm) of the plasticizing cylinder 210.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor (not shown).
  • a pressure sensor not shown
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen of 4 MPa, and the molten resin was constantly pressurized with nitrogen in the starvation zone 23 during the continuous molding of 50 molded bodies. It could be confirmed.
  • the molded body could be stably molded even after exceeding 50 shots.
  • burning burning
  • “Burn” is a phenomenon in which a black combustion product is generated on the surface of a molded body.
  • the introduction speed adjusting container 300 was removed and the introduction port 202 was confirmed.
  • the introduction port 202 is slightly larger, about 106% of the inner diameter of the plasticizing cylinder 210. For this reason, it is presumed that the molten resin stays in the vicinity of the inlet 202, which causes the burn of the molded body.
  • Example 8 In this example, in the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1, the same injection molding as Example 1 was continuously performed for 400 shots except that the inner diameter of the physical foaming agent introduction port 202 was set to 5 mm. Therefore, the inner diameter of the introduction port 202 in this example was about 14% of the inner diameter (35 mm) of the plasticizing cylinder 210.
  • the pressure in the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor (not shown).
  • a pressure sensor not shown
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen of 4 MPa, and the molten resin was constantly pressurized with nitrogen in the starvation zone 23 during the continuous molding of 50 molded bodies. It could be confirmed.
  • the molded body could be stably molded even after exceeding 50 shots.
  • the foamability of the molded article gradually decreased after exceeding 200 shots, and a molded article having foamed cells could not be produced after 300 shots.
  • the introduction speed adjusting container 300 was removed and the introduction port 202 was confirmed.
  • the introduction port 202 was clogged with resin and blocked. Since the introduction port 202 was blocked, the introduction of the physical foaming agent into the plasticizing cylinder was hindered, and it is assumed that the foamability of the molded product was lowered after exceeding 200 shots. From the results of this example, it was found that it is preferable that the inner diameter of the introduction port 202 is large to some extent when continuously producing a foamed molded product.
  • the manufacturing method of the present invention can simplify the device mechanism related to the physical foaming agent.
  • a foamed molded article having excellent foamability can be produced efficiently at low cost.

Abstract

物理発泡剤の複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、更に物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量を単純な機構により安定化できる発泡成形体の製造方法を提供する。発泡成形体の製造方法であって、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダを用い、前記製造方法は、前記可塑化ゾーンにおいて、前記熱可塑性樹脂を可塑化溶融して前記溶融樹脂とすることと、前記飢餓ゾーンにおいて、前記溶融樹脂を飢餓状態とすることと、前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持することと、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体とを接触させることと、前記物理発泡剤を含む加圧流体を接触させた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形することとを含む。

Description

発泡成形体の製造方法及び製造装置
 本発明は、発泡成形体の製造方法及び製造装置に関する。
 近年、超臨界状態の窒素や二酸化炭素を物理発泡剤として用いた射出発泡成形方法が研究及び実用化されている(特許文献1~3)。これら特許文献1~3によれば、物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法は以下のように行われる。まず、物理発泡剤を密閉された可塑化シリンダに導入し、可塑化溶融した樹脂に接触分散させる。物理発泡剤が超臨界状態になる程度に可塑化シリンダ内を高圧に維持しつつ、物理発泡剤の分散した溶融樹脂を計量し、金型内に射出充填する。溶融樹脂に相溶していた超臨界流体は、射出充填時に急減圧されガス化し、溶融樹脂が固化することで気泡(発泡セル)が成形体内部に形成される。これらの射出発泡成形方法では、物理発泡剤は樹脂内圧よりも少し高い圧力で計量され、計量後、可塑化シリンダ内に導入される。よって物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量は、物理発泡剤の導入量で決定される(導入量制御)。
 また、特許文献4には、物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法において、成形の途中で溶融樹脂中に含まれる物理発泡剤を一部分離し、可塑化シリンダ(混練装置)の外へ排気する方法が開示されている。特許文献4では、物理発泡剤を排気するベントが形成され、且つベントが形成された領域(減圧ゾーン)の圧力を一定に保持する機構を有する混練装置が開示されている。この方法によれば、物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量は、減圧ゾーンにおける背圧弁の圧力によって決定される(圧力制御)。したがって、上述した特許文献1~3に開示されるように、物理発泡剤の可塑化シリンダへの注入量を正確に制御する必要はない。
 特許文献5及び6にも、物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法において、物理発泡剤を可塑化シリンダに圧力制御で導入する方法が開示されている。特許文献5及び6では、可塑化シリンダ内に溶融樹脂が未充満となる飢餓ゾーンを設け、飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入する。
 特許文献5及び6に開示される製造装置は、従来の一般的な製造装置と同様に、物理発泡剤の導入口の内径が小さく、その導入口は、逆止弁等により間欠的に開放する構造である。従来の物理発泡剤を用いる製造装置がこのような構造である理由は、以下である。第1に、可塑化シリンダ内への物理発泡剤の導入の際、高温の溶融樹脂との接触により物理発泡剤の温度は急激に上昇し、物理発泡剤の導入量が不安定になる弊害が生じる。このため、従来の製造装置では、物理発泡剤の流路を細く絞り、物理発泡剤の流量を制御して導入量の安定化を図ろうとした。第2に、このような細い流路に溶融樹脂が逆流すると、直ちに流路が塞がれて機能しなくなる虞がある。このため、物理発泡剤の導入口は常時開放とするのではなく、逆止弁等を設けて、間欠的に開放する構造とした。
特許第2625576号公報 特許第3788750号公報 特許第4144916号公報 特開2013-107402号公報 特開2001-341152号公報 特開2004-237522号公報
 特許文献1~3の物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法では、溶融樹脂中の物理発泡剤の濃度が高いと、溶融樹脂と物理発泡剤が相分離する虞がある。このため、物理発泡剤の濃度を飽和溶解度の1/5~1/10程度に下げる必要があった。そして、このように溶融樹脂中の物理発泡剤の濃度を飽和溶解度に対して低い割合としながらも、金型への射出充填時に多くの発泡核を形成するために、可塑化シリンダへ導入する物理発泡剤を高圧力に設定し導入量を正確に計量する必要があった。これは、物理発泡剤の供給機構を複雑化し、装置のイニシャルコストを高める要因となっていた。
 一方、特許文献4の物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法では、上述の混練装置の採用により、物理発泡剤の一部排気後に、溶融樹脂中の物理発泡剤濃度を飽和溶解度(飽和濃度)近くまで高めることが可能であり、比較的低い圧力の物理発泡剤を用いて多くの発泡核を形成できる。しかし、特許文献4の射出発泡成形方法は、減圧ゾーンの圧力を一定に保持するために、スクリュを逆回転することで減圧ゾーンを他のゾーンから遮断するシール機構を有する。そのため、スクリュが長くなる、スクリュを逆回転するため可塑化計量時間が長くなる等の課題を有していた。
 特許文献5及び6の射出発泡成形方法は、圧力制御により物理発泡剤を可塑化シリンダに導入するため、物理発泡剤の導入量を正確に計量する必要はない。また、引用文献4に開示されるようなシール機構を必ずしも設ける必要はない。しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献5及び6に開示されるように可塑化シリンダ内の飢餓ゾーンへの物理発泡剤の導入を間欠的に行った場合、飢餓ゾーンにおける圧力が変動し、この結果、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)を精密に制御できない虞がある。
 この主原因は、物理発泡剤を間欠的に可塑化シリンダに導入するため、物理発泡剤の導入量が不十分であるためと推測される。しかし、上述したように、導入される物理発泡剤と溶融樹脂との温度差の問題や、溶融樹脂逆流の問題が存在するため、特許文献5及び6に開示される構造の装置を用いて、物理発泡剤の導入量を増加させて安定化を図ることは困難であった。
 本発明は、上記課題を解決するものであり、物理発泡剤の複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、更に物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)を単純な機構により安定化できる発泡成形体の製造方法を提供する。
 本発明の第1の態様に従えば、発泡成形体の製造方法であって、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダを用い、前記製造方法は、前記可塑化ゾーンにおいて、前記熱可塑性樹脂を可塑化溶融して前記溶融樹脂とすることと、前記飢餓ゾーンにおいて、前記溶融樹脂を飢餓状態とすることと、前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持することと、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体とを接触させることと、前記物理発泡剤を含む加圧流体を接触させた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形することとを含む製造方法が提供される。
 本態様においては、前記飢餓ゾーンにおいて、前記物理発泡剤を含む加圧流体で前記溶融樹脂を加圧してもよく、前記発泡成形体の製造中、常時、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持してもよく、前記溶融樹脂に接触した前記物理発泡剤は、前記溶融樹脂に浸透してもよい。また、前記一定圧力が、1MPa~15MPaであってもよい。
 前記可塑化シリンダには、前記溶融樹脂の流動方向における上流側から、圧縮ゾーン及び前記飢餓ゾーンがこの順に隣接して設けられ、前記圧縮ゾーンに、前記溶融樹脂の流動抵抗を高める機構を設けることにより、前記圧縮ゾーンの前記溶融樹脂の圧力を高め、前記飢餓ゾーンにおいて前記溶融樹脂を飢餓状態としてもよい。前記導入口の内径が、前記可塑化シリンダの内径の20%~100%であってもよく、前記導入口を常時、開放していてもよい。
 前記可塑化シリンダは、前記導入口に接続する導入速度調整容器を有し、前記製造方法は、前記物理発泡剤を含む加圧流体を前記導入速度調整容器に供給することを更に含み、前記導入速度調整容器から、前記飢餓ゾーンに一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体を導入してもよい。前記導入速度調整容器の容積が、5mL~10Lであってもよい。また、本実施形態の製造方法は、更に、前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出することと、前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出したとき、前記可塑化シリンダの駆動を停止することを含んでもよい。
 本発明の第2の態様に従えば、発泡成形体を製造する製造装置であって、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダと、前記導入口に接続する導入速度調整容器と、前記導入速度調整容器に接続し、前記導入速度調整容器を介して前記可塑化シリンダに物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給機構とを有し、前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体とを接触させ、前記物理発泡剤を含む加圧流体を接触させた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形する製造装置が提供される。
 本態様において、前記導入口の内径が、前記可塑化シリンダの内径の20%~100%であり、前記導入速度調整容器の容積が、5mL~10Lであってもよい。また、前記導入速度調整容器が、前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出する膨出検出機構を備えてもよい。
 本発明の発泡成形体の製造方法は、物理発泡剤の溶融樹脂への導入量、導入時間等を制御する必要が無い。よって、本発明の製造方法は、複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、装置コストを削減できる。更に、本発明の発泡成形体の製造方法は、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)を単純な機構により安定化できる。
実施形態の発泡成形体の製造方法を示すフローチャートである。 実施形態で用いる発泡成形体の製造装置を示す概略図である。 実施例4で用いる発泡成形体の製造装置を示す概略図である。 実施形態で用いる導入速度調整容器の概略図である。
 図1に示すフローチャートを参照しながら、本実施形態の発泡成形体の製造方法について説明する。
(1)発泡成形体の製造装置
 まず、本実施形態で用いる発泡成形体を製造する製造装置について説明する。本実施形態では、図2に示す製造装置(射出成形装置)1000を用いて発泡成形体を製造する。製造装置1000は、主に、スクリュ20が内設された可塑化シリンダ210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機構であるボンベ100と、金型251が設けられた型締めユニット250と、可塑化シリンダ210及び型締めユニット250を動作制御するための制御装置(不図示)を備える。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2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内部においては図2における右手を「上流」または「後方」、左手を「下流」または「前方」と定義する。
 可塑化シリンダは、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21と、可塑化ゾーン21の下流側に、溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーン23とを有する。「飢餓状態」とは、溶融樹脂が飢餓ゾーン23内に充満せずに未充満となる状態である。したがって、飢餓ゾーン23内には、溶融樹脂の占有部分以外の空間が存在する。また、飢餓ゾーン23に物理発泡剤を導入するための導入口202が形成されており、導入口202には、導入速度調整容器300が接続している。ボンベ100は、導入速度調整容器300を介して可塑化シリンダ210に物理発泡剤を供給する。
 尚、製造装置1000は、飢餓ゾーン23を1つしか有していないが、本実施形態に用いられる製造装置は、これに限定されない。例えば、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透を促進するために、飢餓ゾーン23及びそこに形成される導入口202を複数有し、複数の導入口202から物理発泡剤を可塑化シリンダ210に導入する構造であってもよい。また、製造装置1000は射出成形装置であるが、本実施形態に用いられる製造装置は、これに限定されず、例えば、図3に示すような押出成形装置2000であってもよい。押出成形装置2000の詳細については、実施例4において後述する。
(2)発泡成形体の製造方法
 まず、可塑化シリンダ210の可塑化ゾーン21において、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする(図1のステップS1)。熱可塑性樹脂としては、目的とする成形体の種類に応じて種々の樹脂を使用できる。具体的には、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などの熱可塑性樹脂、及びこれらの複合材料を用いることができる。これらの熱可塑性樹脂は、単独で用いても、二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、カーボン繊維などの各種無機フィラーを混練したものを用いることもできる。熱可塑性樹脂には、発泡核剤として機能する無機フィラーや溶融張力を高める添加剤を混合することが好ましい。これらを混合することで、発泡セルを微細化できる。本実施形態の熱可塑性は、必要に応じてその他の汎用の各種添加剤を含んでもよい。
 本実施形態では、図2に示すスクリュ20が内設された可塑化シリンダ210内で熱可塑性樹脂の可塑化溶融を行う。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、更にスクリュ20の回転による剪断発熱も加わり、熱可塑性樹脂が可塑化溶融される。
 次に、飢餓ゾーン23に一定圧力の物理発泡剤を導入し、飢餓ゾーン23を前記一定圧力に保持する(図1のステップS2)。
 物理発泡剤としては、加圧流体を用いる。本実施形態において「流体」とは、液体、気体、超臨界流体のいずれかを意味する。また、物理発泡剤は、コストや環境負荷の観点から、二酸化炭素、窒素等が好ましい。本実施形態の物理発泡剤の圧力は比較的低圧であるため、例えば、窒素ボンベ、二酸化炭素ボンベ、空気ボンベ等の流体が貯蔵されたボンベから、減圧弁により一定圧力に減圧して取り出した流体を用いることができる。この場合、昇圧装置が不要となるので、製造装置全体のコストを低減できる。また、必要であれば所定の圧力まで昇圧した流体を物理発泡剤として用いてもよい。例えば、物理発泡剤として窒素を使用する場合、以下の方法で物理発泡剤を生成できる。まず、大気中の空気をコンプレッサーで圧縮しながら窒素分離膜を通して窒素を精製する。次に、精製した窒素をブースターポンプやシリンジポンプ等を用いて所定圧力まで昇圧し、物理発泡剤を生成する。
 飢餓ゾーン23に導入する物理発泡剤の圧力は一定であり、導入される物理発泡剤と同一の一定圧力に飢餓ゾーン23の圧力は保持される。この物発泡剤の圧力は、1MPa~15MPaであることが好ましく、2MPa~10MPaであることがより好ましく、2MPa~8MPaであることが更により好ましい。溶融樹脂の種類により最適な圧力は異なるが、物理発泡剤の圧力を1MPa以上とすることで、発泡させるのに必要な量の物理発泡剤を溶融樹脂内に浸透させることができ、15MPa以下とすることで、装置負荷を低減できる。尚、溶融樹脂を加圧する物理発泡剤の圧力が「一定である」とは、所定圧力に対する圧力の変動幅が、好ましくは±10%以内、より好ましくは±5%以内であることを意味する。飢餓ゾーンの圧力は、例えば、可塑化シリンダ210の導入口202に対向する位置に設けられた圧力センサ(不図示)により測定される。
 本実施形態では、図2に示すように、ボンベ100から導入速度調整容器300を介し、導入口202から飢餓ゾーン23へ物理発泡剤を供給する。物理発泡剤は、減圧弁151を用いて所定の圧力に減圧した後、昇圧装置等を経ることなく、導入口202から飢餓ゾーン23で導入される。本実施形態では、可塑化シリンダ210に導入する物理発泡剤の導入量、導入時間等を制御しない。そのため、それらを制御する機構、例えば、逆止弁や電磁弁等を用いた駆動弁は不要であり、導入口202は、駆動弁を有さず、常に開放されている。本実施形態では、ボンベ100から供給される物理発泡剤により、減圧弁151から、導入速度調整容器300を経て、可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23まで、一定の物理発泡剤の圧力に保持される。
 物理発泡剤の導入口202は、従来の製造装置の物理発泡剤の導入口と比較して内径が大きい。このため、比較的低圧の物理発泡剤であっても、可塑化シリンダ210内に効率良く導入できる。また、溶融樹脂の一部が導入口202に接触して固化した場合であっても、内径が大きいため、完全に塞がることなく導入口として機能できる。一方、導入口202の内径が大き過ぎると、溶融樹脂の滞留が発生して成形不良の原因となり、また、導入口202に接続する導入速度調整容器300が大型化して装置全体のコストが上昇する。具体的には、導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径の20%~100%であることが好ましく、30%~80%であることがより好ましい。または、可塑化シリンダ210の内径に依存せず、導入口202の内径は、3mm~100mmが好ましく、5mm~50mmがより好ましい。
 導入口202に接続する導入速度調整容器300は、一定以上の容積を有することで、可塑化シリンダ210へ導入される物理発泡剤の流速を緩やかにし、導入速度調整容器300内に物理発泡剤が滞留できる時間を確保できる。加熱させた可塑化シリンダ210の近傍に滞留することで、物理発泡剤は加温され、物理発泡剤と溶融樹脂との温度差が小さくなり、物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量(浸透量)を安定化できる。即ち、導入速度調整容器300は、バッファー容器として機能する。一方で、導入速度調整容器300は、その容積が大きすぎると、装置全体のコストが上昇する。導入速度調整容器300の容積は、飢餓ゾーン23に存在する溶融樹脂の量にも依存するが、5mL~10Lであることが好ましく、10mL~1Lがより好ましい。導入速度調整容器300の容積をこの範囲とすることで、コストを考慮しながら物理発泡剤が滞留できる時間を確保できる。
 また、後述するように物理発泡剤は溶融樹脂に接触して浸透することにより、可塑化シリンダ210内で消費される。飢餓ゾーン23の圧力を一定に保持するために、消費された分の物理発泡剤が導入速度調整容器300から飢餓ゾーン23へ導入される。導入速度調整容器300の容積が小さすぎると、物理発泡剤の置換頻度が高くなるため、物理発泡剤の温度が不安定となり、その結果、物理発泡剤の供給が不安定になる虞がある。したがって、導入速度調整容器300は、1~10分間に可塑化シリンダにおいて消費される量の物理発泡剤が滞留できる容積を有することが好ましい。
 尚、導入速度調整容器300は、可塑化シリンダ210と別個体の容器であってもよいし、可塑化シリンダ210と一体に形成され、可塑化シリンダ210の一部を構成してもよい。また、本実施形態では、飢餓ゾーン23に物理発泡剤のみを導入するが、本発明の効果に影響を与えない程度に、物理発泡剤以外の他の加圧流体を同時に飢餓ゾーン23に導入してもよい。この場合、飢餓ゾーン23に導入される物理発泡剤を含む加圧流体は、上述の一定圧力を有する。
 次に、溶融樹脂を飢餓ゾーン23へ流動させ、飢餓ゾーン23において溶融樹脂を飢餓状態とする(図1のステップS3)。飢餓状態は、飢餓ゾーン23の上流から飢餓ゾーン23への溶融樹脂の送り量と、飢餓ゾーン23からその下流への溶融樹脂の送り量とのバランスで決定され、前者の方が少ないと飢餓状態となる。
 本実施形態では、以下に説明する方法により溶融樹脂を飢餓状態とする。本実施形態で用いる可塑化シリンダ210は、飢餓ゾーン23の上流に、飢餓ゾーン23に隣接して配置され、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーン22を有する。圧縮ゾーン22には、上流側に位置する可塑化ゾーン21よりもスクリュ20の軸の直径を大きく(太く)し、スクリュフライトを段階的に浅くした大径部分20Aを設け、更に、飢餓ゾーン23との境にリング26を設ける。リング26は半割り構造であり、それら2分割してスクリュ20に被せて設置する。スクリュの軸の直径を大きくすると、可塑化シリンダ210の内壁とスクリュ20のクリアランスが縮小し、下流に送る樹脂供給量を低減できるため、溶融樹脂の流動抵抗を高められる。また、スクリュ20にリング26を設けることによっても同様に溶融樹脂の流動抵抗を高められる。したがって、本実施形態において、大径部分20A及びリング26は、溶融樹脂の流動抵抗を高める機構である。
 大径部分20A及びリング26の存在により圧縮ゾーン22から飢餓ゾーン23に供給される樹脂流量が低下し、上流側の圧縮ゾーン22においては溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、下流側の飢餓ゾーン23においては、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となる。溶融樹脂の飢餓状態を促進するために、スクリュ20は、圧縮ゾーン22に位置する部分と比較して、即ちリング26の上流側の部分と比較して、飢餓ゾーン23に位置する部分、即ちリング26の下流側の部分の軸の直径が小さく(細く)、且つスクリュフライトが深い構造を有する。更に、スクリュ20は、圧縮ゾーン22に位置する部分と比較して、飢餓ゾーン23全体に亘って、そこに位置する部分の軸の直径が小さく(細く)、且つスクリュフライトが深い構造を有することが好ましい。更に、飢餓ゾーン23全体に亘って、スクリュ20の軸の直径及びスクリュフライトの深さは、略一定であることが好ましい。これにより、飢餓ゾーン23における圧力を略一定に保持し、溶融樹脂の飢餓状態を安定化できる。本実施形態においては、飢餓ゾーン23は、図2に示すように、スクリュ20において、リング26の下流であって、スクリュ20の軸の直径及びスクリュフライトの深さが一定である部分に形成される。
 圧縮ゾーン22に設けられる溶融樹脂の流動抵抗を高める機構は、圧縮ゾーン22から飢餓ゾーン23へ供給される樹脂流量を制限するために一時的に溶融樹脂が通過する流路面積を縮小させる機構であれば、特に制限されない。本実施形態では、スクリュの大径部分20A及びリング26の両方を用いたが、片方のみ用いてもよい。スクリュの大径部分20A、リング26以外の流動抵抗を高める機構としては、スクリュフライトが他の部分とは逆向きに設けられた構造、スクリュ上に設けられたラビリンス構造等が挙げられる。
 溶融樹脂の流動抵抗を高める機構は、スクリュとは別部材のリング等としてスクリュに設けてもよいし、スクリュの構造の一部としてスクリュと一体に設けてもよい。溶融樹脂の流動抵抗を高める機構は、スクリュとは別部材のリング等として設けると、リングを変更することにより溶融樹脂の流路であるクリアランス部の大きさを変更できるので、容易に溶融樹脂の流動抵抗の大きさを変更できるという利点がある。
 また、融樹脂の流動抵抗を高める機構以外に、飢餓ゾーン23から上流の圧縮ゾーン22へ溶融樹脂の逆流を防止する逆流防止機構(シール機構)を圧縮ゾーン22の飢餓ゾーン23との境界に設けることによっても、飢餓ゾーン23において溶融樹脂を飢餓状態にできる。例えば、物理発泡剤の圧力により上流側に移動可能なリング、鋼球等のシール機構が挙げられる。但し、逆流防止機構は駆動部を必要とするため、樹脂滞留の虞がある。このため、駆動部を有さない流動抵抗を高める機構の方が好ましい。
 本実施形態では、飢餓ゾーン23における溶融樹脂の飢餓状態を安定化させるために、可塑化シリンダ210へ供給する熱可塑性樹脂の供給量を制御してもよい。熱可塑性樹脂の供給量が多すぎると飢餓状態を維持することが困難となるからである。例えば、汎用のフィーダースクリュを用いて、熱可塑性樹脂の供給量を制御する。
 更に、本実施形態の製造方法は、導入口202から溶融樹脂が膨出することを検出することと、導入口202から溶融樹脂が膨出することを検出したとき、可塑化シリンダ210を含む製造装置1000の駆動を停止することを含んでもよい。飢餓ゾーン23は、スクリュ20のフライトが深く、堆積する樹脂量が少ないため、導入口202の内径が大きくとも、溶融樹脂が導入口202から膨出することは少ない。しかし、以下に述べる理由により、本実施形態の成形装置1000は、導入口202からの溶融樹脂の膨出することを検出する膨出検出機構を備えることが好ましい。飢餓ゾーン23において、溶融樹脂の飢餓状態を維持するためには、圧縮ゾーン22における樹脂の流動性(流れ易さ)と飢餓ゾーン23における流動性に一定以上の差がある必要がある。この流動性の差を得るために、圧縮ゾーン22に供給される溶融樹脂の量、流動抵抗となるリング26の外径、計量条件等の最適化が必要である。一旦、安定な成形条件を見出せば安定した成形が行なえるが、最適な成形条件に到るまでは、導入口202から溶融樹脂が膨出する虞がある。したがって、特に発泡成形体を量産する場合には、量産前に、膨出検出機構を備えた成形機を用いて製造条件の最適化を行うことが好ましい。
 本実施形態では、導入速度調整容器300に加圧雰囲気においても樹脂の膨出を安定に機械的に検出できる膨出検出機構310を設ける。図4に示すように、導入速度調整容器300は、下部が導入口202に接続し、内部に物理発泡剤が滞留する空間38を有する円筒状の本体30と、本体30に接続して空間38密閉し、空間38に連通する貫通孔37が形成されている蓋31とを有する。空間38には、配管154によりボンベ100が接続し、配管154を介して物理発泡剤が供給される。物理発泡剤が滞留するため、空間38は常に加圧状態である。加圧状態の空間38を確実に密閉するため、蓋31はシール36を有する。導入速度調整容器300が備える膨出検出機構310は、空間38及び貫通孔37内に配置され、ベントから膨出する溶融樹脂が接触することにより、その位置が上方向に変位する検出ロッド32(移動部材)と、貫通孔37を塞ぐように蓋31の上に配置され、検出ロッド32の位置変位を非接触で高精度に検出する磁気センサ33(検出部)とを有する。磁気センサ33は、信号線34により成形装置1000の制御装置(不図示)に接続する。
 検出ロッド32は、上部が貫通孔37内に保持され、下部が貫通孔37から空間38内に延び、更に下端部32aは導入口202内に挿入される。また、検出ロッド32は、上端部に永久磁石35を有する。検出ロッド32は、周囲の部品に干渉されずに無負荷で貫通孔37内に保持されているため、加圧雰囲気下においても容易に上方向(磁気センサ33に向かう方向)に移動できる。
 導入口202から溶融樹脂が膨出しようとした場合、溶融樹脂はロッド32の下端部32aに接触し、検出ロッド32を上方向に押し上げる。これに伴い永久磁石35の位置も上方向に変位する。磁気センサ33は、永久磁石35の僅かな位置変位を非接触で高精度に検出し、信号線34を介して製造装置1000の制御装置(不図示)に信号を送る。これにより制御装置は樹脂の膨出を検出する。そして、制御装置はエラー信号を発信して、可塑化シリンダ210を含む製造装置1000の駆動を停止させる。これにより、導入速度調整容器300の空間38が溶融樹脂で満杯となり、蓋31を本体30から取り外せない等のトラブルを防げる。
 本実施形態において、溶融樹脂の流動方向における飢餓ゾーン23の長さは、溶融樹脂と物理発泡剤との接触面積や接触時間を確保するために長いほうが好ましいが、長すぎると成形サイクルやスクリュ長さが長くなる弊害生じる。このため、飢餓ゾーンの長さは、可塑化シリンダ210の内径の2倍~12倍が好ましく、4倍~10倍がより好ましい。また、飢餓ゾーン23の長さは、射出成形における計量ストーロークの全範囲を賄うことが好ましい。即ち、溶融樹脂の流動方向における飢餓ゾーン23の長さは、射出成形における計量ストーロークの長さ以上であることが好ましい。溶融樹脂の可塑化計量及び射出に伴ってスクリュ20は前方及び後方に移動するが、飢餓ゾーン23の長さを計量ストーロークの長さ以上とすることで、発泡成形体の製造中、常に、導入口202を飢餓ゾーン23内に配置する(形成する)ことができる。換言すれば、発泡成形体の製造中にスクリュ20が前方及び後方に動いても、飢餓ゾーン23以外のゾーンが、導入口202の位置に来ることはない。これにより、導入口202から導入される物理発泡剤は、発泡成形体の製造中、常に、飢餓ゾーン23に導入される。このように十分且つ適当な大きさ(長さ)を有する飢餓ゾーンを設け、そこに一定圧力の物理発泡剤を導入することで、飢餓ゾーン23を一定圧力により保持し易くなる。本実施形態においては、飢餓ゾーン23の長さは、図2に示すように、スクリュ20において、リング26の下流であり、スクリュ20の軸の直径及びスクリュフライトの深さが一定である部分の長さと略同一である。
 次に、飢餓ゾーン23を一定圧力に保持した状態で、飢餓ゾーン23において飢餓状態の溶融樹脂と一定圧力の前記物理発泡剤とを接触させる(図1のステップS4)。即ち、飢餓ゾーン23において、溶融樹脂を物理発泡剤により一定圧力で加圧する。飢餓ゾーン23は溶融樹脂が未充満(飢餓状態)であり物理発泡剤が存在できる空間があるため、物理発泡剤と溶融樹脂とを効率的に接触させることができる。溶融樹脂に接触した物理発泡剤は、溶融樹脂に浸透して消費される。物理発泡剤が消費されると、導入速度調整容器300中に滞留している物理発泡剤が飢餓ゾーン23に供給される。これにより、飢餓ゾーン23の圧力は一定圧力に保持され、溶融樹脂は一定圧力の物理発泡剤に接触し続ける。
 従来の物理発泡剤を用いた発泡成形では、可塑化シリンダに所定量の高圧の物理発泡剤を所定時間内に強制的に導入していた。したがって、物理発泡剤を高圧力に昇圧し、溶融樹脂への導入量、導入時間等を正確に制御する必要があり、物理発泡剤が溶融樹脂に接触するのは、短い導入時間のみであった。これに対して本実施形態では、可塑化シリンダ210に物理発泡剤を強制的に導入するのではなく、飢餓ゾーン23の圧力が一定となるように、一定圧力の物理発泡剤を連続的に可塑化シリンダ内に供給し、連続的に物理発泡剤を溶融樹脂に接触させる。これにより、温度及び圧力により決定される溶融樹脂への物理発泡剤の溶解量(浸透量)が、安定化する。また、本実施形態の物理発泡剤は、常に溶融樹脂に接触しているため、必要十分な量の物理発泡剤が溶融樹脂内に浸透できる。これにより、本実施形態で製造する発泡成形体は、従来の物理発泡剤を用いた成形方法と比較して低圧の物理発泡剤を用いているのにもかかわらず、発泡セルが微細である。
 また、本実施形態の製造方法は、物理発泡剤の導入量、導入時間等を制御する必要が無いため、逆止弁や電磁弁等の駆動弁、更にこれらを制御する制御機構が不要となり、装置コストを抑えられる。また、本実施形態で用いる物理発泡剤は従来の物理発泡剤よりも低圧であるため装置負荷も小さい。
 本実施形態では、発泡成形体の製造中、常に、飢餓ゾーン23を一定圧力に保持する。つまり、可塑化シリンダ内で消費された物理発泡剤を補うために、前記一定圧力の物理発泡剤を連続的に供給しながら、発泡成形体の製造方法の全ての工程が実施される。また、本実施形態では、例えば、連続で複数ショットの射出成形を行う場合、射出工程、成形体の冷却工程及び成形体の取出工程が行われている間も、次のショット分の溶融樹脂が可塑化シリンダ内で準備されており、次のショット分の溶融樹脂が物理発泡剤により一定圧力で加圧される。つまり、連続で行う複数ショットの射出成形では、可塑化シリンダ内に、溶融樹脂と一定圧力の物理発泡剤が常に存在して接触している状態、つまり、可塑化シリンダ内で溶融樹脂が物理発泡剤により一定圧力で常時、加圧された状態で、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む、射出成形の1サイクルが行われる。同様に、押出成形等の連続成形を行う場合にも、可塑化シリンダ内に、溶融樹脂と一定圧力の物理発泡剤が常に存在して接触している状態、つまり、可塑化シリンダ内で溶融樹脂が物理発泡剤により一定圧力で常時、加圧された状態で成形が行われる。
 次に、物理発泡剤を接触させた溶融樹脂を発泡成形体に成形する(図1のステップS5)。本実施形態で用いる可塑化シリンダ210は、飢餓ゾーン23の下流に、飢餓ゾーン23に隣接して配置され、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーン24を有する。まず、可塑化スクリュ20の回転により、飢餓ゾーン23の溶融樹脂を再圧縮ゾーン24に流動させる。物理発泡剤を含む溶融樹脂は、再圧縮ゾーン24において圧力調整され、可塑化スクリュ20の前方に押し出されて計量される。このとき、可塑化スクリュ20の前方に押し出された溶融樹脂の内圧は、可塑化スクリュ20の後方に接続する油圧モータ又は電動モータ(不図示)により、スクリュ背圧として制御される。本実施形態では、溶融樹脂から物理発泡剤を分離させずに均一相溶させ、樹脂密度を安定化させるため、可塑化スクリュ20の前方に押し出された溶融樹脂の内圧、即ち、スクリュ背圧は、一定に保持されている飢餓ゾーン23の圧力よりも1~4MPa程度高く制御することが好ましい。尚、本実施形態では、スクリュ20前方の圧縮された樹脂が上流側に逆流しないように、スクリュ20の先端にチェックリング50が設けられる。これにより、計量時、飢餓ゾーン23の圧力は、スクリュ20前方の樹脂圧力に影響されない。
 発泡成形体の成形方法は、特に限定されず、例えば、射出発泡成形、押出発泡成形、発泡ブロー成形等により成形体を成形できる。本実施形態では、図2に示す可塑化シリンダ210から、金型251内のキャビティ253に、計量した溶融樹脂を射出充填して射出発泡成形を行う。射出発泡成形としては、金型キャビティ253内に、金型キャビティ容積の75%~95%の充填容量の溶融樹脂を充填して、気泡が拡大しながら金型キャビティを充填するショートショット法を用いてもよいし、また、金型キャビティ容積100%の充填量の溶融樹脂を充填した後、キャビティ容積を拡大させて発泡させるコアバック法を用いてもよい。得られる発泡成形体は内部に発泡セルを有するため、熱可塑性樹脂の冷却時の収縮が抑制されてヒケやソリが軽減され、低比重の成形体を得られる。
 以上説明した本実施形態の製造方法では、物理発泡剤の溶融樹脂への導入量、導入時間等を制御する必要がため、複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、装置コストを削減できる。また、本実施形態の発泡成形体の製造方法は、飢餓ゾーン23を一定圧力に保持した状態で、飢餓ゾーン23において、飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤とを接触させる。これにより、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)を単純な機構により安定化できる。
 以下、本発明について実施例及び比較例を用いて更に説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施例及び比較例に限定されるものではない。
[実施例1]
 本実施例では、熱可塑性樹脂としてミネラル強化ポリアミド6(PA6)を用い、物理発泡剤として窒素を利用して発泡成形体を製造した。
(1)製造装置
 本実施例では、上述した実施形態で用いた図2に示す製造装置1000を用いた。製造装置1000の詳細について説明する。上述のように、製造装置1000は射出成形装置であり、可塑化シリンダ210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機構であるボンベ100と、金型251が設けられた型締めユニット250と、可塑化シリンダ210及び型締めユニット250を動作制御するための制御装置(不図示)を備える。
 可塑化シリンダ210のノズル先端29には、エアシリンダの駆動により開閉するシャットオフバルブ28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251が密着し、金型251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。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及び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が形成される。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、導入速度調整容器300が配設される。導入速度調整容器300には、ボンベ100が、バッファータンク153、減圧弁151及び圧力計152を介して、配管154により接続する。また、可塑化シリンダ210の導入口202に対向する位置には、圧力をモニターするセンサ(不図示)が設けられている。
 スクリュ20は、熱可塑性樹脂の可塑化溶融を促進し、溶融樹脂の計量及び射出を行うため、可塑化シリンダ210内において回転及び進退自在に配設されている。スクリュ20には、上述したように、溶融樹脂の流動抵抗を高める機構として、半割り形状のリング26及びスクリュ20の大径部分20Aが設けられている。
 可塑化シリンダ210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(不図示)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。スクリュ20に設けられたリング26及び大径部分20Aの存在により、リング26の上流側では、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、リング26の下流側では、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となる。更に下流に送られた溶融樹脂は、射出前に可塑化シリンダ210の先端付近において再圧縮されて計量される。
 これにより、可塑化シリンダ210内では、上流側から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融される可塑化ゾーン21、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーン22、溶融樹脂が未充満となる飢餓ゾーン23、飢餓ゾーンにおいて減圧された溶融樹脂が再度圧縮される再圧縮ゾーン24が形成される。スクリュ20に設けられたリング26は、圧縮ゾーン22の飢餓ゾーン23との境界に位置する。また、物理発泡剤が導入される導入口202は、飢餓ゾーン23に設けられる。
 製造装置1000において、可塑化シリンダ210の内径は35mmであり、導入口202の内径は8mmであった。したがって、導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径の約23%であった。導入速度調整容器300の容積は、約80mLであった。また、本実施例では、キャビティ253の大きさが100mm×200mm×3mmである金型を用いた。
(2)発泡成形体の製造
 本実施例では、ボンベ100として、窒素が14.5MPaで充填された容積47Lの窒素ボンベを用いた。まず、減圧弁151の値を4MPaに設定し、ボンベ100を開放し、容積0.99Lのバッファー容器153、減圧弁151、圧力計152、更に導入速度調整容器300を介して、可塑化シリンダ210の導入口202から、飢餓ゾーン23へ4MPaの窒素を供給した。成形体の製造中、ボンベ100は常時、開放した状態とした。
 可塑化シリンダ210において、バンドヒータ(不図示)により、可塑化ゾーン21を220℃、圧縮ゾーン22を240℃、飢餓ゾーン23を220℃、再圧縮ゾーン24を240℃に調整した。そして、樹脂供給用ホッパ211から熱可塑性樹脂の樹脂ペレット(東洋紡製、グラマイドT777-02)を供給し、スクリュ20を正回転させた。これにより、可塑化ゾーン21において、熱可塑性樹脂を加熱、混練し、溶融樹脂とした。スクリュ20を背圧6MPa、回転数100rpmにて正回転することにより、溶融樹脂を可塑化ゾーン21から圧縮ゾーン22に流動させ、更に、飢餓ゾーン23に流動させた。
 溶融樹脂は、スクリュ大径部分20A及びリング26と、可塑化シリンダ210の内壁との隙間から飢餓ゾーン23へ流動するため、飢餓ゾーン23への溶融樹脂の供給量が制限された。これにより、リング26の上流側の圧縮ゾーン22においては溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、下流側の飢餓ゾーン23においては、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となった。飢餓ゾーン23では、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)であるため、溶融樹脂が存在しない空間に導入口202から導入された物理発泡剤(窒素)が存在し、その物理発泡剤により溶融樹脂は加圧された。
 更に、溶融樹脂は再圧縮ゾーン24に送られて再圧縮され、可塑化シリンダ210の先端部において1ショット分の溶融樹脂が計量された。その後、シャットオブバルブ28を開放して、キャビティ253内に、キャビティ253の容積の90%の充填率となる様に溶融樹脂を射出充填して平板形状の発泡成形体を成形した(ショートショット法)。成形後、発泡成形体が冷却するのを待って、金型内から発泡成形体を取り出した。冷却時間は、10秒とした。成形サイクルは18秒であり、ソリッド成形体(無発泡の成形体)の成形サイクルと同等の値であった。
 以上説明した成形体の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。100個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、飢餓ゾーン23の圧力は、常に4MPaで一定であった。また、飢餓ゾーン23へ供給される窒素の圧力を示す圧力計152の値も、発泡成形体の製造中、常時、4MPaであった。以上から、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び100個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。また、100個の発泡成形体の製造中、膨出検出機構310は溶融樹脂の膨出を検出せず、飢餓ゾーン23の状態が安定であったことが確認された。
 得られた100個の発泡成形体の重量ばらつきを標準偏差(σ)を重量平均値(ave.)で割った値(σ/ave.(%))で評価した。その結果、(σ/ave.)=0.21%であった。同様の評価をソリッド成形体(無発泡の成形体)で行ったところ、(σ/ave.)=0.22%で、本実施例と同等の値であった。この結果から、本実施例の発泡成形体の重量安定性は、ソリッド成形体と同等であることがわかった。
 本実施例では、ソリッド成形体と比較して比重が約10%程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。比重低減率は、物理発泡剤の溶解量(浸透量)に影響を受けると考えられる。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)が安定化していたことがわかった。また、分離したガスが成形体表面にて転写して表面性を悪化させるスワールマークは、僅かな発生にとどまっていた。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セル状態を観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は20μmと微細であることがわかった。
[実施例2]
 本実施例では、物理発泡剤として二酸化炭素用いた。したがって、物理発泡剤供給装置であるボンベ100として、圧力6MPa液体二酸化炭素ボンベを用いた。そして、減圧弁151の値を4.5MPaに設定した。それ以外は、実施例1と同様の方法により、連続して100個の発泡成形体を製造した。
 発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、飢餓ゾーン23の圧力は、常に4.5MPaで一定であった。また、飢餓ゾーン23へ供給される二酸化炭素の圧力を示す圧力計152の値も、発泡成形体の製造中、常時、4.5MPaであった。以上から、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4.5MPaの二酸化炭素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び100個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、二酸化炭素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。また、100個の発泡成形体の製造中、膨出検出機構310は溶融樹脂の膨出を検出せず、飢餓ゾーン23の状態が安定であったことが確認された。
 得られた100個の発泡成形体の重量ばらつきを標準偏差(σ)を重量平均値(ave.)で割った値(σ/ave.(%))で評価した。その結果、(σ/ave.)=0.24%であった。同様の評価をソリッド成形体(無発泡の成形体)で行ったところ、実施例1の場合と同様に、(σ/ave.)=0.22%であり、本実施例と同等の値であった。この結果から、本実施例の発泡成形体の重量安定性は、ソリッド成形体と同等であることがわかった。
 本実施例では、ソリッド成形体と比較して、比重が約10%程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)が安定化していたことがわかった。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セル状態を観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は80μmと実施例1と比較して大きかった。本実施例と実施例1との発泡セルの大きさの相違は、物理発泡剤の種類の相違に起因すると推測される。
 本実施例の結果から、物理発泡剤として二酸化炭素を用いた場合も、飢餓ゾーン23の圧力保持を簡便な方法で行うことができ、物理発泡剤として窒素を用いた実施例1と同様の効果を得られることが分かった。
[実施例3]
 本実施例では、熱可塑性樹脂として、無機フィラーを含むポリプロピレン(PP)樹脂を用いた。また、減圧弁151の値を8MPaに設定し、発泡体成形方法としてコアバック法を用いた。それ以外は、実施例1と同様の方法により、発泡成形体を製造した。
 無機フィラーなどの強化材を含まないPP樹脂ペレット(プライムポリマー製、プライムポリプロ J105G)と、無機フィラーとしてタルクを80重量%含むマスターバッチペレット(出光ライオンコンポジット製、MP480)とを重量比率が80:20となるように混合した。実施例1と同様に、樹脂供給用ホッパ211から混合した樹脂材料を樹可塑化シリンダ210内へ供給し、可塑化シリンダ210内で樹脂材料の可塑化計量を行った。シャットオブバルブ36を開放して、キャビティ253内にキャビティ253の容積の100%の充填率となる様に溶融樹脂を射出充填し、その3秒後に、型締めユニット250を後退駆動させてキャビティ容積が100%から200%に拡大するように金型を開いて発泡成形体を成形した(コアバック法)。成形後、発泡成形体が冷却するのを待って、金型内から発泡成形体を取り出した。冷却時間は、30秒とした。尚、本実施例ではコアバック法を用いたため、ショートショット法を用いた実施例1と比較して、成形体の肉厚が増え断熱効果が高くなるため、冷却時間を実施例1より長くした。
 以上説明した成形体の射出成形を連続して30ショット行い、30個の発泡成形体を得た。発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、飢餓ゾーン23の圧力は、常に8MPaで一定であった。また、飢餓ゾーン23へ供給される窒素の圧力を示す圧力計152の値も、発泡成形体の製造中、常時、8MPaであった。以上から、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、8MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び30個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。
 本実施例では、ソリッド成形体と比較して、比重が約48%程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)が安定化していたことがわかった。また、得られた発泡成形体の表面状態を観察した。分離したガスが成形体表面に転写して表面性を悪化させるスワールマークは、僅かな発生にとどまっていた。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セル状態を観察した。発泡セルの平均セル径は35μmと微細であった。
[実施例4]
 本実施例では、図3に示す製造装置2000を用いて、連続的にシート状の発泡成形体を押出成形により製造した。本実施例では、熱可塑性樹脂として、非強化ポリアミド6(PA6)(東レ製、アミランCM1021FS)を用いた。また、物理発泡剤としては、空気中の窒素を精製、圧縮して用いた。
(1)製造装置
 製造装置2000は押出成形装置であり、スクリュ40が内設された可塑化シリンダ410と、物理発泡剤を可塑化シリンダ410に供給する物理発泡剤を可塑化シリンダ410に供給する物理発泡剤供給機構500と、可塑化シリンダ410を動作制御するための制御装置(不図示)を備える。実施例1で用いた図2に示す可塑化シリンダ210と同様に、可塑化シリンダ410内において可塑化溶融された溶融樹脂は、図3における右手から左手に向かって流動する。したがって本実施例の可塑化シリンダ410内部においては図3における右手を「上流」または「後方」、左手を「下流」または「前方」と定義する。
 可塑化シリンダ410の先端には、ダイス420が設けられており、ダイス420から溶融樹脂が大気中に押し出されることにより溶融樹脂が押出成形される。可塑化シリンダ410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410に供給するための樹脂供給口401及び物理発泡剤を可塑化シリンダ410内に導入するための2個の導入口402A,402Bが形成される。樹脂供給口401には、樹脂供給用ホッパ411及びフィードスクリュ412が配設され、導入口402A,402Bには、それぞれ導入速度調整容器300A,300Bが配設される。導入速度調整容器300A,300Bは、実施例1で用いた図4に示す導入速度調整容器300と同様の構造を有する。導入速度調整容器300A,300Bには、物理発泡剤供給機構500が、バッファータンク153、減圧弁151及び圧力計152を介して接続する。また、可塑化シリンダ410の導入口402A,402Bに対向する位置には、圧力をモニターするセンサ(不図示)がそれぞれ設けられている。
 スクリュ40は、熱可塑性樹脂の可塑化溶融を促進するため、可塑化シリンダ410内において回転自在に配設されている。スクリュ40には、溶融樹脂の流動抵抗を高める機構として、半割り形状のリング46、スクリュ40の大径部分40A,40Bが設けられている。
 可塑化シリンダ410では、樹脂供給口401から可塑化シリンダ410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(不図示)によって可塑化されて溶融樹脂となり、スクリュ40が正回転することにより下流に送られる。溶融樹脂は、スクリュ40の大径部分40A及びリング46の存在により、リング46の上流側では、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、リング46の下流側では、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となる。更に下流に送られた溶融樹脂は、スクリュ40の大径部分40Bの存在により、圧縮されて圧力が高まり、大径部分40Bの下流側では、再度、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となる。更に下流に送られた樹脂は、押出前に、可塑化シリンダ410の先端付近において再圧縮された後、ダイス420から押出される。
 これにより、可塑化シリンダ410内では、上流側から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融される可塑化ゾーン41、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる第1圧縮ゾーン42A、溶融樹脂が未充満となる第1飢餓ゾーン43A、溶融樹脂が、再度、圧出される第2圧縮ゾーン42B、溶融樹脂が、再度、未充満となる第2飢餓ゾーン43B、飢餓ゾーンにおいて減圧された溶融樹脂が再度圧縮される再圧縮ゾーン44が形成される。スクリュ40に設けられたリング46は、第1圧縮ゾーン42Aの第1飢餓ゾーン43Aとの境界に位置し、スクリュ40の大径部分40A,40Bは、それぞれ、第1圧縮ゾーン42A、第2圧縮ゾーン42Bに配置される。また、物理発泡剤が導入される導入口402A,402Bは、それぞれ、第1飢餓ゾーン43A、第2飢餓ゾーン43Bに設けられる。このように、可塑化シリンダ410では、飢餓ゾーン及び導入口を2個有し、2個の導入口から物理発泡剤を可塑化シリンダに導入する。
 物理発泡剤供給機構500は、大気中の空気をコンプレッサーで圧縮しながら窒素分離膜を通して窒素を精製する窒素発生装置51と、精製した窒素を所定圧力まで昇圧する、エアー駆動のブースターポンプ52とを有する。
 製造装置2000において、可塑化シリンダ410の内径は、35mmであり、第1及び第2導入口402A,402Bの内径は、共に8mmであった。したがって、第1及び第2導入口402の内径は、共に可塑化シリンダ410の内径の23%であった。導入速度調整容器300A,300Bの容積は、共に約80mLであった。また、本実施例では、シート状の成形物が得られるよう、押出口が直線(フラット)状のダイス420を用いた。シートの厚みに相当する押出口の隙間の大きさは、0.2mmであった。
(2)発泡成形体の製造
 まず、物理発泡剤供給機構500の窒素発生装置51において、大気中の空気をコンプレッサーで圧縮しながら窒素分離膜を通して、圧力0.8MPaの窒素を精製した。次に、ブースターポンプ52により精製した窒素を10MPaまで昇圧し、バッファータンク153に蓄圧した。減圧弁151の値を6MPaに設定し、バッファータンク153から、減圧弁151、圧力計152を介して2つの導入速度調整容器300A,300Bに窒素を分配し、更に、導入速度調整容器300A,300Bから、可塑化シリンダ410の第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bへ6MPaの窒素をそれぞれ供給した。
 可塑化シリンダ410において、バンドヒータ(不図示)により、可塑化ゾーン41を240℃、第1及び第2圧縮ゾーン42A,42Bを250℃、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bを220℃、再圧縮ゾーン44を240℃に調整した。そして、樹脂供給用ホッパ411から熱可塑性樹脂の樹脂ペレットを供給し、スクリュ40を正回転させた。これにより、可塑化ゾーン41において、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、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bの飢餓状態を安定に維持するため、フィードスクリュ412を用いて、ホッパ411から可塑化シリンダ410への樹脂ペレットの供給量を制限した。樹脂ペレットの送り量を少なくすることで、可塑化溶融ゾーン41の溶融樹脂を少なくできる。これにより、下流の第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bでの飢餓状態が安定化した。スクリュ40を回転数150rpmで正回転し続けることにより、溶融樹脂を可塑化ゾーン41から第1圧縮ゾーン42Aに流動させ、更に、第1飢餓ゾーン43Aに流動させた。
 溶融樹脂は、スクリュの大径部分40A及びリング46と、可塑化シリンダ410の内壁との隙間から第1飢餓ゾーン43へ流動するため、第1飢餓ゾーン43への溶融樹脂の供給量が制限された。これにより、リング46の上流側の第1圧縮ゾーン42Aにおいては溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、下流側の第1飢餓ゾーン43Aにおいては、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)となった。第1飢餓ゾーン43Aでは、溶融樹脂が未充満(飢餓状態)であるため、溶融樹脂が存在しない空間に導入口402Aから導入された窒素が存在し、その窒素により溶融樹脂は加圧された。更に、溶融樹脂は下流に送られ、同様に、第2圧縮ゾーン42Bにおいて圧縮され、第2飢餓ゾーン43Bにおいて、再び飢餓状態となり、窒素により加圧された。このように本実施例では、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bにおいて、物理発泡剤である窒素により溶融樹脂を2回加圧する。これにより、溶融樹脂に浸透する物理発泡剤の量が増加した。
 更に、溶融樹脂を再圧縮ゾーン44に送り再圧縮した後、ダイス420から大気中に連続的に押出し、長さ10mのシート状の発泡成形体を得た。本実施例では、溶融樹脂をダイス420の押出口の隙間の大きさの5倍に発泡させ、厚み1.0mmのシートを得た。
 発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ410内の第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bの圧力を計測した。その結果、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bの圧力は、常に6MPaで一定であった。また、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43B供給される窒素の圧力を示す圧力計152の値も、発泡成形体の製造中、常時、6MPaであった。以上から、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bにおいて、押出成形中、常時、6MPaの窒素により溶融樹脂が加圧されていたことが確認できた。また、発泡成形体の製造中、膨出検出機構310は溶融樹脂の膨出を検出せず、第1及び第2飢餓ゾーン43A,43Bの状態が安定であったことが確認された。
 本実施例では、発泡成形体を連続的に安定して製造できた。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)が安定化していたことがわかった。また、得られた発泡成形体断面の発泡セル状態を観察した。発泡セルの平均セル径は20μmと微細であった。
[実施例5]
 本実施例では、実施例1で用いた製造装置1000において、物理発泡剤の導入口202の内径を1mmとした以外は実施例1と同様の射出成形を連続して100ショット行った。したがって、本実施例における導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径(35mm)の約2.9%であった。
 本実施例では、50ショットまでは、実施例1と同様の特性を有する発泡成形体を製造することができた。50個の発泡成形体の製造中、実施例1と同様に、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び50個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。
 しかし、50ショットを越えてから徐々に成形体の発泡性が低下し、80ショット以降は発泡セルを有する成形体を製造することができなかった。100ショットの射出成形後、導入速度調整容器300を取り外して導入口202を確認したところ、導入口202は樹脂が詰まり塞がっていた。導入口202が塞がったため、物理発泡剤の可塑化シリンダ内への導入が阻害され、50ショットを越えて以降、成形体の発泡性が低下したと推測される。本実施例の結果から、連続して発泡成形体を製造する場合には、導入口202の内径が大きい方が好ましいことがわかった。
 [比較例1]   
 本比較例では、実施例1で用いた製造装置1000において、導入速度調整容器300に金属の詰め物をして、その容積を1mlとした以外は実施例1と同様の射出成形を連続して100ショット行った。
 100個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、飢餓ゾーン23の圧力は、4MPa±1MPaの範囲で変動した。物理発泡剤の導入圧力(4MPa)に対する、飢餓ゾーン23の圧力の変動幅(2MPa)は50%であり、本比較例では、飢餓ゾーン23を物理発泡剤の一定圧力に保持することができなかった。この原因は、導入速度調整容器300の容積が小さかったためと推測される。
 得られた100個の発泡成形体の重量ばらつきを標準偏差(σ)を重量平均値(ave.)で割った値(σ/ave.(%))で評価した。その結果、(σ/ave.)=0.82%であり、実施例1と比較して重量のばらつきが大きかった。また、得られた発泡成形体の表面状態を観察した。その結果、成形体の外観から、成形体の発泡状態が不安定であったことがわかった。
[実施例6]
 本実施例では、実施例1で用いた製造装置1000において、物理発泡剤の導入口202の内径を33mmとした以外は実施例1と同様の射出成形を連続して2100ショット行った。したがって、本実施例における導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径(35mm)の約94%であった。
 最初の100ショット、即ち、始めの100個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、飢餓ゾーン23の圧力は、常に4MPaで一定であった。また、飢餓ゾーン23へ供給される窒素の圧力を示す圧力計152の値も、発泡成形体の製造中、常時、4MPaであった。以上から、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び100個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。また、100個の発泡成形体の製造中、膨出検出機構310は溶融樹脂の膨出を検出せず、飢餓ゾーン23の状態が安定であったことが確認された。
 得られた100個の発泡成形体の重量ばらつきを標準偏差(σ)を重量平均値(ave.)で割った値(σ/ave.(%))で評価した。その結果、(σ/ave.)=0.21%であった。同様の評価をソリッド成形体(無発泡の成形体)で行ったところ、(σ/ave.)=0.18%で、本実施例と同等の値であった。この結果から、本実施例の発泡成形体の重量安定性は、ソリッド成形体と同等であることがわかった。
 本実施例では、ソリッド成形体と比較して比重が約10%程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。比重低減率は、物理発泡剤の溶解量(浸透量)に影響を受けると考えられる。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量(浸透量)が安定化していたことがわかった。また、分離したガスが成形体表面にて転写して表面性を悪化させるスワールマークは、僅かな発生にとどまっていた。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セル状態を観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は20μmと微細であることがわかった。
 更に、本実施例では、2000ショットを越えても、先に評価した100個の成形体と同等の特性を有する成形体を安定に成形できることが確認できた。
[実施例7] 
 本実施例では、実施例1で用いた製造装置1000において、物理発泡剤の導入口202の内径を37mmとした以外は実施例1と同様の射出成形を連続して1100ショット行った。したがって、本実施例における導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径(35mm)の約106%であった。
 最初の50ショット、即ち、始めの50個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、50個の発泡成形体の製造中、実施例1と同様に、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び50個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。
 本実施例では、50ショットを越えても安定に成形体を成形できていた。しかし、1000ショット程度において成形体にヤケ(焼け)が発生し始めた。「ヤケ(焼け)」とは、成形体の表面に黒い燃焼物が発生する現象である。1100ショットの射出成形後、導入速度調整容器300を取り外して導入口202を確認したところ、導入口202の周囲に変色した樹脂が付着していた。本実施例では、導入口202が可塑化シリンダ210の内径の約106%と、やや大きい。このため、導入口202近傍で溶融樹脂の滞留が発生し、これが成形体のヤケの原因になったと推測される。
[実施例8]
 本実施例では、実施例1で用いた製造装置1000において、物理発泡剤の導入口202の内径を5mmとした以外は実施例1と同様の射出成形を連続して400ショット行った。したがって、本実施例における導入口202の内径は、可塑化シリンダ210の内径(35mm)の約14%であった。
 最初の50ショット、即ち、始めの50個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ(不図示)により可塑化シリンダ210内の飢餓ゾーン23の圧力を計測した。その結果、50個の発泡成形体の製造中、実施例1と同様に、可塑化計量工程、射出工程、成形体の冷却工程、取り出し工程等を含む射出成形の1サイクルを通して、飢餓ゾーン23において、4MPaの窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたこと、及び50個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン23において、窒素により溶融樹脂が、常時、加圧されていたことが確認できた。
 本実施例では、50ショットを越えても、安定に成形体を成形できていた。しかし、200ショットを越えてから徐々に成形体の発泡性が低下し、300ショット以降は発泡セルを有する成形体を製造することができなかった。400ショットの射出成形後、導入速度調整容器300を取り外して導入口202を確認したところ、導入口202は樹脂が詰まり塞がっていた。導入口202が塞がったため、物理発泡剤の可塑化シリンダ内への導入が阻害され、200ショットを越えて以降、成形体の発泡性が低下したと推測される。本実施例の結果から、連続して発泡成形体を製造する場合には、導入口202の内径がある程度大きい方が好ましいことがわかった。
 本発明の製造方法は、物理発泡剤に関わる装置機構を簡略化できる。また、発泡性に優れた発泡成形体を低コストで、効率よく製造できる。
20,40   スクリュ
21,41   可塑化ゾーン
22,42A,42B 圧縮ゾーン
23,43A,43B 飢餓ゾーン
24,44   再圧縮ゾーン
26,46   リング
100     ボンベ
210,410 可塑化シリンダ
250     型締めユニット
300,300A,300B 導入速度調整容器
420     ダイス
500     物理発泡剤供給機構
1000,2000 製造装置

Claims (16)

  1.  発泡成形体の製造方法であって、
     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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダを用い、
     前記製造方法は、
     前記可塑化ゾーンにおいて、前記熱可塑性樹脂を可塑化溶融して前記溶融樹脂とすることと、
     前記飢餓ゾーンにおいて、前記溶融樹脂を飢餓状態とすることと、
     前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持することと、
     前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体とを接触させることと、
     前記物理発泡剤を含む加圧流体を接触させた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形することとを含む製造方法。
  2.  前記飢餓ゾーンにおいて、前記物理発泡剤を含む加圧流体で前記溶融樹脂を加圧する請求項1に記載の製造方法。
  3.  前記発泡成形体の製造中、常時、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持する請求項1又は2に記載の製造方法。
  4.  前記溶融樹脂に接触した前記物理発泡剤は、前記溶融樹脂に浸透する請求項1~3のいずれか一項に記載の製造方法。
  5.  前記一定圧力が、1MPa~15MPaである請求項1~4のいずれか一項に記載の製造方法。
  6.  前記可塑化シリンダには、前記溶融樹脂の流動方向における上流側から、圧縮ゾーン及び前記飢餓ゾーンがこの順に隣接して設けられ、
     前記圧縮ゾーンに、前記溶融樹脂の流動抵抗を高める機構を設けることにより、前記圧縮ゾーンの前記溶融樹脂の圧力を高め、前記飢餓ゾーンにおいて前記溶融樹脂を飢餓状態とする請求項1~5のいずれか一項に記載の製造方法。
  7.  前記導入口の内径が、前記可塑化シリンダの内径の20%~100%である請求項1~6のいずれか一項に記載の製造方法。
  8.  前記導入口を常時、開放している請求項1~7のいずれか一項に記載の製造方法。
  9.  前記可塑化シリンダは、前記導入口に接続する導入速度調整容器を有し、
     前記製造方法は、前記物理発泡剤を含む加圧流体を前記導入速度調整容器に供給することを更に含み、
     前記導入速度調整容器から、前記飢餓ゾーンに前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体を導入する請求項1~8のいずれか一項に記載の製造方法。
  10.  前記導入速度調整容器の容積が、5mL~10Lである請求項9に記載の製造方法。
  11.  更に、前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出することと、
     前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出したとき、前記可塑化シリンダの駆動を停止することを含む請求項1~10のいずれか一項に記載の製造方法。
  12.  発泡成形体を製造する製造装置であって、
     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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダと、
     前記導入口に接続する導入速度調整容器と、
     前記導入速度調整容器に接続し、前記導入速度調整容器を介して前記可塑化シリンダに物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給機構とを有し、
     前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入し、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持し、
     前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と前記一定圧力の物理発泡剤を含む加圧流体とを接触させ、
     前記物理発泡剤を含む加圧流体を接触させた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形する製造装置。
  13.  前記導入口の内径が、前記可塑化シリンダの内径の20%~100%であり、
     前記導入速度調整容器の容積が、5mL~10Lである請求項12に記載の製造装置。
  14.  前記導入口が、常時、開放されている導入口である請求項12又は13に記載の製造装置。
  15.  前記導入速度調整容器が、前記導入口から前記溶融樹脂が膨出することを検出する膨出検出機構を備える請求項12~14のいずれか一項に記載の製造放置。
  16.  前記可塑化シリンダは、更に、
     前記溶融樹脂の流動方向における前記飢餓ゾーンの上流側に前記飢餓ゾーンに隣接して設けられる圧縮ゾーンと、
     前記圧縮ゾーンに設けられる、前記溶融樹脂の流動抵抗を高める機構とを有し、
     前記機構により、前記圧縮ゾーンの前記溶融樹脂の圧力を高め、前記飢餓ゾーンにおいて前記溶融樹脂を飢餓状態とする請求項12~15のいずれか一項に記載の製造装置。
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