WO2019111890A1 - 発泡成形体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

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WO2019111890A1
WO2019111890A1 PCT/JP2018/044553 JP2018044553W WO2019111890A1 WO 2019111890 A1 WO2019111890 A1 WO 2019111890A1 JP 2018044553 W JP2018044553 W JP 2018044553W WO 2019111890 A1 WO2019111890 A1 WO 2019111890A1
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WO
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zone
molten resin
plasticizing
kneading
starvation
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PCT/JP2018/044553
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遊佐　敦
智史 山本
英斗 後藤
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マクセル株式会社
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B29C45/58—Details
    • B29C45/60—Screws

Definitions

  • the present invention relates to a method and an apparatus for producing a foam molded article.
  • Patent Documents 1 to 3 injection foam molding methods using supercritical nitrogen or carbon dioxide as a physical foaming agent have been studied and put to practical use.
  • the injection foam molding method using a physical foaming agent is performed as follows. First, a physical blowing agent is introduced into a sealed plasticizing cylinder, and is contacted and dispersed in a plasticized and melted resin. The molten resin in which the physical blowing agent is dispersed is weighed and injected into a mold while maintaining the inside of the plasticizing cylinder at a high pressure to such an extent that the physical blowing agent becomes supercritical.
  • the supercritical fluid compatible with the molten resin is rapidly depressurized and gasified at the time of injection and filling, and the molten resin is solidified to form bubbles (foamed cells) inside the molded body.
  • the physical blowing agent is measured at a pressure slightly higher than the resin internal pressure, and after measurement, is introduced into the plasticizing cylinder. Therefore, the amount of dissolution of the physical blowing agent in the molten resin is determined by the amount of physical blowing agent introduced (introduction amount control).
  • the amount of the physical foaming agent dissolved in the molten resin is the pressure of the physical foaming agent to be introduced and the portion to which the physical foaming agent in the plasticizing cylinder is introduced. Determined by the pressure of the (pressure control).
  • a starvation zone where molten resin is not filled is provided in a plasticizing cylinder, and a physical blowing agent is introduced into the starvation zone.
  • the present invention solves the above problems, and provides a method for producing a foam molded article having a short molding cycle, capable of reducing the cost of the apparatus, and having a favorable foam performance.
  • a method for producing a foam molded article wherein a plasticizing screw is rotatably installed, and a plasticizing zone, a kneading zone, and a starvation zone are provided in order from the upstream.
  • a plasticizing cylinder having an inlet for introducing a physical foaming agent into the starvation zone, and the manufacturing method plasticizes and melts a thermoplastic resin in the plasticizing zone to form a molten resin Introducing a pressurized fluid containing the physical blowing agent at a constant pressure into the starvation zone, holding the starvation zone at the constant pressure, and in the kneading zone, the physical blowing agent and the molten resin Kneading, putting the molten resin into a starvation state in the starvation zone, and holding the starvation zone at the constant pressure, the starved molten resin in the starvation zone Contacting with a pressurized fluid containing the physical blowing agent at a constant pressure, and forming the molten resin in contact with the pressurized fluid containing the physical blowing agent into a foamed molded article, the plasticizing The screw has a fixed position in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder, and the ratio (L) of the length (L
  • the ratio (L / D) of the length (L) of the starvation zone in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder to the inner diameter (D) of the plasticizing cylinder may be 2 to 4.
  • the plasticizing cylinder may further have a compression zone for compressing the molten resin, between the plasticization zone and the kneading zone.
  • the filling rate of the molten resin in the kneading zone may be lower than the filling rate of the molten resin in the compression zone and higher than the filling rate of the molten resin in the starvation zone.
  • a kneading mechanism for kneading the molten resin and the physical foaming agent is provided in a portion of the plasticizing screw located in the kneading zone, and the molten resin and the physical foaming agent are provided by the kneading mechanism.
  • the kneading mechanism is a decompression unit for decompressing the molten resin and a compression unit for compressing the molten resin, and a screw diameter of the decompression unit is smaller than a screw diameter of a portion located in the compression zone, the compression unit The screw diameter of the screw may be larger than the screw diameter of the pressure reducing portion.
  • the kneading mechanism may have a labyrinth structure, a reverse screw structure or a double thread screw structure.
  • the physical blowing agent and the molten resin may be kneaded by performing decompression and compression of the molten resin in the kneading zone.
  • a mold in which a cavity is formed, in which an end of the plasticizing cylinder is connected and an injection cylinder in which a plunger is installed so as to be movable back and forth is connected with a nozzle end of the injection cylinder And may be further included.
  • the said manufacturing method supplies the molten resin containing the said physical foaming agent from the said plasticization cylinder in the said injection cylinder, The said molten resin in the said cavity of the said metal mold from the said injection cylinder And injection filling.
  • a manufacturing apparatus for manufacturing a foam molded article wherein a plasticizing screw is rotatably provided therein, and a thermoplastic resin is plasticized and melted in order from the upstream side to make a molten resin And a kneading zone for kneading the physical foaming agent and the molten resin, and a starvation zone for starving the molten resin, and the introduction for introducing the physical foaming agent into the starvation zone.
  • a physical foaming agent supply mechanism for supplying a physical foaming agent to the plasticizing cylinder, and the plasticizing screw has a fixed position in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder.
  • a ratio (L / D) of a length (L) of the starvation zone in a longitudinal direction of the plasticizing cylinder to an inner diameter (D) of the plasticizing cylinder is 0.5 to 6; Foam molding A body manufacturing device is provided.
  • the method for producing a foam molded article of the present invention can reduce the ratio (L / D) of the length (L) of the starvation zone to the inner diameter (D) of the plasticizing cylinder and melt a sufficient amount of physical blowing agent It can be contained in a resin. For this reason, the method for producing a foam molded article of the present invention has a short molding cycle, can reduce the device cost, and the foam performance of the foam molded article is good.
  • FIG.3 (a) is the schematic of the plasticization screw provided in the plasticization cylinder of the manufacturing apparatus shown in FIG. 2, FIG.3 (b) and (c) are in the plasticization cylinder used by embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic view of another example of the plasticizing screw provided. It is the schematic of the introduction rate adjustment container used in embodiment.
  • the manufacturing apparatus 1000 mainly includes a plasticizing cylinder 210 in which a screw 20 is rotatably provided, a cylinder 100 which is a physical foaming agent supply mechanism for supplying a physical foaming agent to the plasticizing cylinder 210, and the plasticizing cylinder 210 A mold provided with a mold 251 having an injection cylinder 410 in which a tip end 29 of the injection nozzle is connected and an injection cylinder 410 in which a plunger 40 can be advanced and retracted is connected and a nozzle end 49 of the injection cylinder 410 A clamping unit 250, and a control device (not shown) for controlling operation of the plasticizing cylinder 210, the injection cylinder 410 and the clamping unit 250 are provided.
  • the upper right side in FIG. 2 is defined as “upstream” or “rearward” and the lower left side as “downstream” or “frontward”.
  • the plunger 40 can be advanced and retracted in the left and right direction in FIG.
  • the right side of FIG. 2 is defined as “backward” and the left side is defined as “frontward”.
  • the plasticizing cylinder 210 includes, in order from the upstream in the flow direction of the molten resin, a plasticizing zone 21 where the thermoplastic resin is plasticized and melted to become the molten resin, a compression zone 22 for compressing the molten resin, a physical blowing agent and the melting It has a kneading zone 25 for kneading the resin and a starvation zone 23 where the molten resin is starved.
  • the compression zone 22, the kneading zone 25, and the starvation zone 23 are disposed adjacent to each other.
  • the “starved state” is a state in which the molten resin does not fill the starvation zone 23 and becomes unfilled.
  • an inlet 202 for introducing a physical foaming agent into the starvation zone 23 is formed, and an inlet speed adjustment container 300 is connected to the inlet 202.
  • the cylinder 100 supplies the physical foaming agent to the plasticizing cylinder 210 via the introduction rate adjusting container 300.
  • the plasticizing screw 20 does not move in the flow direction of the molten resin. That is, the position of the plasticizing screw 20 in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210 is fixed. The plasticizing screw 20 rotates with the position in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210 fixed, and the molten resin flows from upstream to downstream in the flow direction by the rotation. Then, the molten resin containing the physical foaming agent is supplied from the tip 29 of the plasticizing cylinder 210 to the space in front of the plunger 40 in the injection cylinder 410, and the plunger moves forward (advances). The cavity 253 in the mold 251 is injection-filled and foam-molded.
  • the manufacturing apparatus 1000 has only one starvation zone 23, the manufacturing apparatus used for this embodiment is not limited to this.
  • the manufacturing apparatus 1000 in order to promote the penetration of the physical blowing agent into the molten resin, it has a plurality of starvation zones 23 and inlets 202 formed therein, and the physical blowing agent is introduced into the plasticizing cylinder 210 from the plurality of inlets 202.
  • the structure may be
  • the manufacturing apparatus 1000 is a so-called pre-plasticizing type injection molding apparatus, the manufacturing apparatus used in the present embodiment is not limited to this, and may be, for example, an extrusion molding apparatus. .
  • the detailed configuration of the manufacturing apparatus 1000 will be described along with the description of the method for manufacturing a foam molded body described below.
  • thermoplastic resin is plasticized and melted to be a molten resin (Step S1 in FIG. 1).
  • a thermoplastic resin various resins can be used according to the kind of the target object.
  • thermoplastic resins such as imide, polylactic acid, polycaprolactone and the like and composite materials of these can be used.
  • thermoplastic resins may be used alone or in combination of two or more.
  • knead mixed various inorganic fillers, such as glass fiber, a talc, and carbon fiber, to these thermoplastic resins can also be used.
  • thermoplastic resin is preferably mixed with an inorganic filler that functions as a foaming nucleating agent and an additive that enhances the melt tension. By mixing these, the foam cells can be miniaturized.
  • the thermoplastic resin of the present embodiment may contain other various general-purpose additives as needed.
  • thermoplastic resin of this embodiment may also contain a general purpose chemical blowing agent. Foaming performance can be complemented by containing a small amount of a chemical blowing agent.
  • the chemical blowing agent is not particularly limited as long as the thermoplastic resin is decomposed at a temperature at which the thermoplastic resin melts and generates a foaming gas, and, for example, azodicarbonamide (ADCA), N, N'-dinitrosopentad Organic blowing agents such as methylenetetramine, 4,4'-oxybis (benzenesulfonylhydrazide), diphenylsulfone-3,3'-disulfonylhydrazide, p-toluenesulfonyl semicarbazide, trihydrazino triazine and azobisisobutyronitrile; Polycarbonates such as citric acid, oxalic acid, fumaric acid, phthalic acid, malic acid, tartaric acid, cyclohexan
  • chemical blowing agents may be used alone or in combination of two or more.
  • inorganic foaming agents such as hydrogen carbonate are preferred, and sodium hydrogen carbonate is particularly preferred.
  • the by-products at the time of decomposition of hydrogen carbonate such as sodium hydrogen carbonate are mainly carbon dioxide and water, which are less likely to contaminate the production apparatus and the mold.
  • the chemical blowing agent is preferably contained in the thermoplastic resin in an amount of 0.1% by weight to 3% by weight, more preferably 0.1% by weight to 1% by weight, and more preferably 0.1% by weight to 0. It is even more preferable to contain 5% by weight. If the content of the chemical blowing agent in the thermoplastic resin is 0.1% by weight or more, the foaming performance can be sufficiently supplemented, and if it is 3% by weight or less, it is attributed to the by-products of the chemical blowing agent There is no risk of contamination (contamination) from adhering to the mold, extrusion die, etc.
  • a band heater (not shown) is disposed on the outer wall surface of the plasticizing cylinder 210, thereby heating the plasticizing cylinder 210 and further adding shear heat generation due to the rotation of the screw 20 to plasticize the thermoplastic resin. It is melted.
  • the supply amount of the thermoplastic resin supplied to the plasticizing cylinder 210 may be controlled. If the supply amount of the thermoplastic resin is too large, it is difficult to maintain the starvation state.
  • a general purpose feeder screw is used to control the supply amount of the thermoplastic resin.
  • a pressurized fluid is used as the physical blowing agent.
  • "fluid” means any of a liquid, a gas, and a supercritical fluid.
  • the physical blowing agent carbon dioxide, nitrogen and the like are preferable from the viewpoint of cost and environmental load. Since the pressure of the physical foaming agent of the present embodiment is a relatively low pressure, for example, the fluid is obtained by reducing the pressure to a constant pressure by a pressure reducing valve from a cylinder in which a fluid such as a nitrogen cylinder, carbon dioxide cylinder, or air cylinder is stored. Can be used. In this case, since the booster is not necessary, the cost of the entire manufacturing apparatus can be reduced.
  • a fluid pressurized to a predetermined pressure may be used as a physical foaming agent.
  • a physical blowing agent can be produced 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 produce a physical foaming agent. Also, compressed air may be used as a physical blowing agent.
  • the pressure of the physical blowing agent introduced into starvation zone 23 is constant, and the pressure of starvation zone 23 is maintained at the same constant pressure as the physical blowing agent introduced.
  • the pressure of the product foaming agent is preferably 0.5 MPa to 12 MPa, more preferably 1 MPa to 10 MPa, and still more preferably 1 MPa to 8 MPa.
  • the optimal pressure varies depending on the type of molten resin, by setting the pressure of the physical foaming agent to 0.5 MPa or more, the physical foaming agent in an amount necessary to cause foaming can permeate into the molten resin, 12 MPa By setting the following, the device load can be reduced.
  • the pressure of the physical foaming agent is "constant" means that the fluctuation range of the pressure with respect to the predetermined pressure is preferably within ⁇ 20%, more preferably within ⁇ 10%.
  • the pressure in the starvation zone is measured, for example, by a pressure sensor (not shown) provided in the starvation zone 23 of the plasticizing cylinder 210.
  • the pressure sensor may be provided at a position opposite to the inlet 202 of the plasticizing cylinder 210.
  • only the physical foaming agent is introduced into the starvation zone 23, but other pressurized fluid other than the physical foaming agent is simultaneously introduced into the starvation zone 23 to such an extent that the effects of the present invention are not affected. May be In this case, the pressurized fluid comprising physical blowing agent introduced into starvation zone 23 has the above-mentioned constant pressure.
  • the physical blowing agent is supplied from the inlet port 202 to the starvation zone 23 from the cylinder 100 via the inlet velocity adjustment container 300.
  • the physical foaming agent is depressurized to a predetermined pressure using the depressurizing valve 151 and then introduced from the inlet 202 at the starvation zone 23 without passing through a pressurizing device or the like.
  • the introduction amount, introduction time and the like of the physical foaming agent introduced into the plasticizing cylinder 210 are not controlled. Therefore, the mechanism which controls them, for example, the drive valve using a non-return valve, a solenoid valve, etc. is unnecessary, and the inlet 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 pressure of the physical foaming agent from the pressure reducing valve 151 to the starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 through the introduction rate adjusting container 300. Ru.
  • the physical blowing agent inlet 202 has a larger inside diameter than the physical blowing agent inlet of the conventional manufacturing apparatus (FIG. 4, inner diameter D1). Therefore, even a relatively low pressure physical blowing agent can be efficiently introduced into the plasticizing cylinder 210. Further, even when a part of the molten resin is in contact with the introduction port 202 and solidified, since the inner diameter is large, it can function as the introduction port without being completely blocked. For example, when the inner diameter D of the plasticizing cylinder 210 is large, that is, when the outer diameter of the plasticizing cylinder is large, the inner diameter of the inlet 202 can be easily increased.
  • the inner diameter of the inlet 202 is preferably 20% to 100% of the inner diameter of the plasticizing cylinder 210.
  • the inner diameter of the inlet 202 is preferably 3 mm to 150 mm, and more preferably 5 mm to 100 mm.
  • the inner diameter of the inlet 202 means the inner diameter of the opening on the inner wall of the plasticizing cylinder 210 (FIG. 4, the inner diameter D1 of the opening on the inner wall 210a).
  • the shape of the inlet 202 that is, the shape of the opening on the inner wall of the plasticizing cylinder 210 is not limited to a perfect circle, and may be an ellipse or a polygon.
  • the diameter of a true circle having the same area as the area of the inlet 202 is defined as “the inner diameter of the inlet 202”.
  • the introduction speed adjustment container 300 connected to the introduction port 202 will be described.
  • the introduction rate adjustment container 300 connected to the introduction port 202 has a volume equal to or more than a predetermined value, thereby making the flow velocity of the physical blowing agent introduced into the plasticizing cylinder 210 slower and the physical blowing agent in the introduction rate adjustment container 300 It is possible to secure time for staying.
  • the heat of the plasticizing cylinder 210 is conducted to the introduction rate adjusting vessel 300 by being directly connected to the plasticizing cylinder 210 heated by a band heater (not shown) disposed around the introduction rate adjusting vessel 300. Ru.
  • the physical foaming agent in the introduction rate adjusting container 300 is heated, and the temperature difference between the physical foaming agent and the molten resin becomes small, and it is suppressed that the temperature of the molten resin contacted by the physical foaming agent is extremely reduced.
  • the amount of the physical blowing agent dissolved in the molten resin (the amount of penetration) can be stabilized. That is, the introduction rate adjusting container 300 functions as a buffer container having a function of heating the physical foaming agent.
  • the volume of the introduction rate adjusting container 300 is too large, the cost of the entire apparatus increases.
  • the volume of the introduction rate adjusting container 300 depends on the amount of molten resin present in the starvation zone 23, but is preferably 5 mL to 20 L, more preferably 10 mL to 2 L, and still more preferably 10 mL to 1 L. By setting the volume of the introduction rate adjustment container 300 in this range, it is possible to secure a time in which the physical foaming agent can stay while considering the cost.
  • the physical foaming agent is consumed in the plasticizing cylinder 210 by contacting and penetrating the molten resin.
  • the consumed physical blowing agent is introduced from the introduction rate adjusting container 300 into the starvation zone 23. If the volume of the introduction rate adjustment container 300 is too small, the frequency of replacement of the physical blowing agent becomes high, and the temperature of the physical blowing agent becomes unstable. As a result, the supply of the physical blowing agent may become unstable. Therefore, it is preferable that the introduction rate adjusting container 300 has a volume capable of retaining the amount of physical blowing agent consumed in the plasticizing cylinder in 1 to 10 minutes.
  • the volume of the introduction rate adjustment container 300 is preferably 0.1 times to 5 times the volume of the starvation zone 23 to which the introduction rate adjustment container 300 is connected, and more preferably 0.5 times to 2 times.
  • the volume of the starvation zone 23 is a region where the diameter of the shaft of the screw 20 and the depth of the screw flight are constant in the empty plasticizing cylinder 210 containing no molten resin (23) Means the volume of
  • the introduction speed adjustment container 300 used in the present embodiment includes a cylindrical container body 310, a connecting member 320 for connecting the container body 310 to the plasticizing cylinder 210, and a lid 330 of the container body 310.
  • One end of the cylindrical container body 310 is connected to the inlet 202 via the connecting member 320, and the starvation zone 23 of the plasticizing cylinder 210 communicates with the internal space 312 via the inlet 202.
  • a lid 330 is provided so as to be openable and closable at the other end (the end opposite to the inlet 202) of the cylindrical container body.
  • a pipe 154 for supplying the physical foaming agent to the internal space 312 is connected to the container body 310.
  • the maximum value D2 of the inner diameter of the introduction rate adjustment container 300 is preferably larger than the inner diameter D1 of the introduction port (D2> D1).
  • the maximum value D2 of the inner diameter of the introduction speed adjustment container 300 is a cross section having the largest area in the cross section of the internal space 312 orthogonal to the extending direction (straight line m) of the cylindrical speed adjustment container 300. It means the inside diameter of (hereinafter referred to as "maximum cross section").
  • the shape of the maximum cross section is not limited to a perfect circle, and may be an ellipse or a polygon.
  • the diameter of a true circle having the same area as the maximum cross section is defined as "the maximum value D2 of the inner diameter of the introduction speed adjustment container 300".
  • the ratio (D2 / D1) of the maximum value (D2) of the inner diameter of the introduction speed adjustment container to the inner diameter (D1) of the introduction port of the introduction speed adjustment container 300 is, for example, 1 from the viewpoint of further promoting the above effects. It is above, 2 or more is desirable.
  • the introduction and preparation container 300 is preferably smaller, and the ratio (D2 / D1) is, for example, 20 or less and preferably 10 or less.
  • a SUS (stainless steel) plate 311 having a large number of holes at the bottom of the introduction speed adjustment container 300. May be connected to the container body 310 and installed. The heating of the physical foaming agent is promoted by the metal plate 311 heated by the heat conduction from the container main body 310, and the temperature gradient of the physical foaming agent in the lower portion in the introduction rate adjusting container 300 can be reduced.
  • the introduction velocity adjusting container 300 may be a container separate from the plasticizing cylinder 210, or may be integrally formed with the plasticizing cylinder 210 and may constitute a part of the plasticizing cylinder 210.
  • the compression zone 22 will be described.
  • the molten resin is starved in the starvation zone 23.
  • the state of starvation is determined by the balance between the amount of molten resin fed from the upstream of the starvation zone 23 to the starved zone 23 and the amount of molten resin fed from the starvation zone 23 to the downstream thereof. It becomes.
  • this condition is realized by providing the compression zone 22 upstream of the starvation zone 23.
  • the compression zone 22 is provided with a large diameter portion 20A in which the diameter of the shaft of the screw 20 is made larger (thicker) than the plasticizing zone 21 located on the upstream side, and the screw flight is made shallower in stages.
  • a seal 26 is provided adjacent to the downstream side of 20A. In the seal portion 26, the diameter of the shaft of the screw 20 is large (thick) as in the large diameter portion 20A, and further, no screw flight is provided, and a plurality of shallow grooves are formed on the shaft of the screw 20 instead of the screw flight. It is done.
  • the large diameter portion 20A and the seal portion 26 can reduce the clearance between the inner wall of the plasticizing cylinder 210 and the screw 20 and reduce the resin supply amount sent downstream, the molten resin Flow resistance can be increased. Therefore, in the present embodiment, the large diameter portion 20A and the seal portion 26 are mechanisms that increase the flow resistance of the molten resin.
  • the resin flow rate supplied from the compression zone 22 to the starvation zone 23 is reduced due to the presence of the large diameter portion 20A and the seal portion 26, and the molten resin is compressed in the upstream compression zone 22 to increase the pressure, and the starvation on the downstream side. In the zone 23, the molten resin becomes unfilled (starved).
  • the seal portion 26 also has an effect of suppressing the back flow of the physical foaming agent, that is, the movement of the physical foaming agent from the downstream side to the upstream side of the seal portion 26.
  • the sealing portion 26 is preferably provided at the downstream end of the compression zone 22 (the end on the kneading zone 25 side). Thereby, the movement of the physical blowing agent from the kneading zone 25 to the compression zone 22 can be suppressed.
  • a ring 26b shown in FIGS. 3 (b) and 3 (C) may be used as the seal portion having the same function.
  • the ring 26 b has a half structure, and is divided into two and put on the screw 20 and installed.
  • 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 to limit the resin flow rate supplied from the compression zone 22 to the starvation zone 23.
  • the mechanism for enhancing the flow resistance of the molten resin may be provided on the screw as a ring or the like separate from the screw, or may be provided integrally with the screw as a part of the structure of the screw. If the mechanism for enhancing the flow resistance of the molten resin is provided as a ring or the like separate from the screw, the size of the clearance portion, which is the flow path of the molten resin, can be changed by changing the ring. There is an advantage that the size 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 between the starvation zone 23 of the compression zone 22 Also in the starvation zone 23, the molten resin can be starved.
  • a sealing mechanism such as a ring, a steel ball or the like that can be moved upstream by the pressure of the physical foaming agent can be mentioned.
  • a backflow prevention mechanism requires a drive part, there is a possibility of resin retention. For this reason, the mechanism which raises the flow resistance which does not have a drive part is preferable.
  • a kneading zone 25 is provided between the compression zone 22 and the starvation zone 23.
  • the physical foaming agent introduced from the inlet 202 formed in the starvation zone 23 also diffuses into the kneading zone 25 located upstream of the starvation zone 23 and is kneaded with the molten resin in the kneading zone 25.
  • the seal portion 26 between the kneading zone 25 and the compression zone 22 suppresses the movement of the physical foaming agent to the compression zone 22 upstream of the seal portion 26.
  • the physical blowing agent comes into contact with the starved molten resin to penetrate.
  • the molten resin and the physical foaming agent are forcibly kneaded.
  • the kneading of the molten resin and the physical foaming agent is performed, for example, by a kneading mechanism that kneads the molten resin and the physical foaming agent.
  • the molten resin is decompressed and compressed by the kneading mechanism provided in the screw 20, whereby the molten resin and the physical foaming agent are kneaded.
  • the plasticizing screw 20 has a pressure reducing portion 20C and a compressing portion 20D between the large diameter portion 20A and the small diameter portion 20B.
  • the large diameter portion 20A is located in the compression zone 22
  • the pressure reducing portion 20C and the compression portion 20D are located in the kneading zone 25, and the small diameter portion 20B is located in the starvation zone 23.
  • the decompression unit 20C and the compression unit 20D are kneading mechanisms for kneading the molten resin and the physical foaming agent.
  • the depressurizing unit 20C has a screw diameter (diameter of the screw shaft) becoming smaller (thin) continuously from the upstream toward the downstream.
  • the compression section 20D has a large screw diameter (diameter of screw shaft) and a shallow depth of screw flight, as compared with the upstream portion and the downstream portion.
  • the molten resin flowing from the compression zone 22 to the kneading zone 25 is decompressed in the depressurizing unit 20C, recompressed by the compressing unit 20D, and then flows to the starvation zone 23.
  • the molten resin and the physical foaming agent are kneaded by decompressing and compressing (pressurizing) the molten resin.
  • the screw 20 used in the present embodiment has only one set of pressure reducing portion 20C and compressing portion 20D, it has a plurality of sets of pressure reducing portion 20C and compressing portion 20D, and the pressure reduction of the molten resin is performed plural times. The compression may be repeated.
  • the screw diameter of the pressure reduction part 20C becomes small continuously toward an upstream from a downstream, it is not limited to this structure. If the screw diameter of the decompression unit 20C is smaller than the screw diameter of the large diameter portion 20A and the compression unit 20D, decompression of the molten resin is possible in the decompression unit 20C.
  • the plasticizing screw 20 shown in FIG. 3A is provided with the pressure reducing portion 20C and the compressing portion 20D in the portion located in the kneading zone 25, that is, by changing the depth of the screw flight. Furthermore, in other words, the molten resin and the physical foaming agent are kneaded by changing the size (thickness) of the diameter of the screw shaft, but the present embodiment is not limited to this. As long as the molten resin and the physical foaming agent can be kneaded in the kneading zone 25, a plasticizing screw of any constitution can be used.
  • a screw 20b shown in FIG. 3 (b) can be used.
  • a so-called labyrinth structure is formed by a screw flight F in which a plurality of notches n are formed in a portion located in the kneading zone 25.
  • the labyrinth structure corresponds to a kneading mechanism for kneading the molten resin and the physical foaming agent.
  • the molten resin flows in a complicated manner in the labyrinth structure, whereby the molten resin and the physical blowing agent are kneaded.
  • a double thread screw structure DT (FIG.
  • a screw 20 c) or a reverse screw structure may be provided as a kneading mechanism at a portion located in the kneading zone 25 of the screw.
  • the molten resin flows in a complicated manner in the kneading zone 25 by the double thread screw structure DT and the reverse screw structure, whereby the molten resin and the physical foaming agent are kneaded.
  • the diameter of the screw shaft of the portion located in the kneading zone 25 provided with the labyrinth structure, the double thread screw structure and the reverse screw structure may be larger than the diameter of the screw shaft of the portion located in the starvation zone 23.
  • the molten resin is compressed in the kneading zone 25, and the kneading of the molten resin and the physical foaming agent is promoted.
  • melts a molten resin and a physical foaming agent you may use independently the various structure mentioned above and may be used combining two or more types of structures.
  • the filling rate of the molten resin in the kneading zone 25 is preferably lower than the filling rate of the molten resin in the compression zone 22 and higher than the filling rate of the molten resin in the starvation zone 23.
  • the filling rate of the molten resin in the compression zone 22 may be, for example, 100%.
  • the filling rate of the molten resin in the kneading zone 25 is preferably less than 100%. This creates a space in which the physical blowing agent introduced to the starvation zone 23 flows back to the kneading zone 25.
  • the filling rate of the molten resin in the kneading zone 25 By setting the filling rate of the molten resin in the kneading zone 25 to be lower than the filling rate of the molten resin in the compression zone 22, kneading of the molten resin and the physical foaming agent in the kneading zone 25 can be promoted. Further, by setting the filling rate of the molten resin in the kneading zone 25 higher than the filling rate of the molten resin in the starvation zone 23, the molten resin flowing from the kneading zone 25 to the starvation zone 23 promotes decompression in the starvation zone. . Thereby, the undissolved physical blowing agent in the molten resin can be removed, and the surface properties of the foam molded article are further improved.
  • the length (LK) of the kneading zone 25 (in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210) in the flow direction of the molten resin is preferably 1 to 6 times the inner diameter D of the plasticizing cylinder 210, and more preferably 2 to 4 times preferable. If the length of the kneading zone 25 is in this range, the penetration amount of the physical foaming agent into the molten resin in the starvation zone 23 can be compensated, and a sufficient amount of the physical foaming agent can be contained in the molten resin.
  • the length of the kneading zone 25 is, for example, a portion on the downstream side of the sealing portions 26 and 26b and on the upstream side of the small diameter portion 20B in the screws 20, 20b and 20c shown in FIGS.
  • the length of In the screw 20 shown in FIG. 3A, the length of the kneading zone 25 is the total of the lengths of the pressure reducing portion 20C and the compressing portion 20D in the flow direction of the molten resin.
  • the starvation zone 23 will be described. As described above, the resin flow rate supplied to the starvation zone 23 from the compression zone 22 through the kneading zone 25 decreases, and the molten resin becomes unfilled (starved) in the starvation zone 23 (step S4 in FIG. 1). ).
  • the screw 20 has an axis of a portion located in the starvation zone 23 as compared with the portion located in the compression zone 22, ie, as compared with the upstream portion of the seal portion 26. Has a small diameter (thin) and a deep screw flight (small diameter portion 20B).
  • the diameter of the shaft of the screw 20 and the depth of the screw flight are substantially constant throughout the starvation zone 23.
  • the pressure in the starvation zone 23 can be kept substantially constant, and the starvation state of the molten resin can be stabilized.
  • the starved molten resin is brought into contact with the physical blowing agent at a constant pressure while keeping the starvation zone 23 at a constant pressure (step S5 in FIG. 1). That is, in the starvation zone 23, the molten resin is pressurized with a physical blowing agent at a constant pressure. Since the starvation zone 23 is unfilled (starved) of the molten resin and there is a space where the physical foaming agent can exist, the physical foaming agent can be brought into contact with the molten resin efficiently. The physical blowing agent in contact with the molten resin penetrates the molten resin and is consumed.
  • the physical blowing agent stagnating in the introduction rate adjusting container 300 is supplied to the starvation zone 23. Thereby, the pressure in the starvation zone 23 is maintained at a constant pressure, and the molten resin keeps in contact with the physical blowing agent at a constant pressure.
  • the amount of dissolution (penetration amount) of the physical blowing agent in the molten resin determined by the temperature and pressure is stabilized.
  • the physical foaming agent of the present 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.
  • the foam cells are fine despite the use of a low-pressure physical blowing agent as compared with the conventional molding method using a physical blowing agent.
  • the manufacturing method of the present embodiment since it is not necessary to control the introduction amount, introduction time and the like of the physical foaming agent, drive valves such as check valves and solenoid valves and a control mechanism for controlling them are not necessary. Equipment cost can be reduced.
  • the physical blowing agent used in the present embodiment is lower in pressure than the conventional physical blowing agent, the device load is also small.
  • the starvation zone 23 is maintained at a constant pressure all the time during the production of the foam molding. That is, in order to supplement the physical blowing agent consumed in the plasticizing cylinder, all the steps of the method for producing a foam molded article are carried out while continuously supplying the physical blowing agent at the constant pressure. Further, in the present embodiment, for example, when performing injection molding of a plurality of shots continuously, while the injection process, the cooling process of the formed body, and the extraction process of the formed body are performed, the molten resin for the next shot is Prepared in the plasticizing cylinder, the molten resin of the next shot is pressurized with a physical blowing 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 physically foams in the plasticizing cylinder.
  • One cycle of injection molding including a plasticizing measurement process, an injection process, a cooling process of a molded body, a removal process and the like is performed in a constantly pressurized state with a constant pressure by the agent.
  • the molten resin and a physical blowing 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 carried out in a state where it is constantly pressurized at a constant pressure by a physical foaming agent.
  • the longitudinal length of the plasticizing cylinder 210 of the starvation zone 23 is longer than that of a molding apparatus in which the plasticizing screw 20 moves in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210, for example, a so-called in-line injection molding apparatus. Can be shortened. By shortening the starvation zone 23, it is possible to shorten the molding cycle and to reduce the cost of the apparatus. More specifically, the ratio (L / D) of the length L of the starvation zone 23 in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210 to the inner diameter D of the plasticizing cylinder 210 (or the maximum outer diameter including the screw flight of the screw 20) ) Is 0.5 to 6 (0.5 D ⁇ L ⁇ 6 D).
  • the ratio (L / D) is preferably 2 to 5 (2D ⁇ L ⁇ 5D), more preferably 2 to 4 (2D ⁇ L ⁇ 4D).
  • the length L of the starvation zone 23 is substantially the same as the length of the portion of the screw 20 in which the shaft diameter of the screw 20 and the depth of the screw flight are constant. is there.
  • the reason why the length (L) of the starvation zone 23 can be shortened as compared with the in-line injection molding apparatus will be described below.
  • the screw 20 moves forward and backward in the plasticizing cylinder 210 along with the plasticizing measurement and injection of the molten resin, and along with this, the starvation zone 23 also moves forward and backward.
  • the length of the starvation zone 23 needs to be equal to or more than the length of the measurement stroke.
  • the starvation zone 23 does not move. Therefore, even if the length L of the starvation zone 23 is shortened, the introduction port 202 can be disposed in the starvation zone 23. Therefore, in the present embodiment, the ratio (L / D) of the length L of the starvation zone 23 to the inner diameter D of the plasticizing cylinder 210 need not exceed six.
  • the length L of the starvation zone 23 becomes short, the contact area and contact time of the molten resin and the physical foaming agent can not be sufficiently secured, and the sufficient physical foaming agent can not penetrate into the molten resin.
  • the kneading zone 25 is provided upstream of the starvation zone 23, and the molten resin and the physical foaming agent are kneaded in the kneading zone 25.
  • the ratio (L / D) of the length L of the starvation zone 23 to the inner diameter D of the plasticizing cylinder 210 is 0.5 or more, the foam performance is excellent and fine foam cells are obtained.
  • the molten resin containing the physical foaming agent is reduced in resin density in the starvation zone 23 and depressurized.
  • the physical foaming agent which can not be dissolved in the molten resin that is, the undissolved physical foaming agent is separated from the molten resin and released to the space of the starvation zone 23.
  • a molten resin containing an undissolved physical foaming agent is subjected to foam molding, it causes a foamed cell having a large cell diameter and a blister (post-blowing) generated after annealing of the molded body.
  • the undissolved physical blowing agent is sufficiently removed from the molten resin. It can be removed. This makes it possible to obtain a foam molded article having fine foam cells with more excellent surface properties.
  • a molten resin in contact with a physical foaming agent is molded into a foam molded body (Step S6 in FIG. 1).
  • the plasticizing cylinder 210 used in the present embodiment is disposed downstream of the starvation zone 23 adjacent to the starvation zone 23 and has a recompression zone 24 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 blowing agent is pressure regulated in recompression zone 24.
  • the molten resin containing the physical foaming agent is supplied from the tip 29 of the plasticizing cylinder 210 into the injection cylinder 410.
  • the molten resin containing the physical blowing agent supplied into the injection cylinder 410 is injection-filled into the cavity 253 in the mold 251 by a plunger and is subjected to foam molding.
  • a short shot method is used in which a mold resin is filled with a molten resin having a filling volume of 75% to 95% of the mold cavity volume in the mold cavity 253 to fill the mold cavity while expanding air bubbles.
  • a core back method may be used in which the cavity volume is expanded to foam after filling the molten resin with a filling volume of 100% of the mold cavity volume. Since the resulting foam molded article has foam cells inside, shrinkage during cooling of the thermoplastic resin is suppressed to reduce sink marks and warpage, and a molded article with a low specific gravity can be obtained.
  • the position of the plasticizing screw 20 in the longitudinal direction of the plasticizing cylinder 210 is fixed, the length (L) of the starvation zone 23 is shortened, and further, upstream of the starvation horn 23 ,
  • positions the kneading zone 25 is used.
  • the molding cycle can be shortened without reducing the foaming performance of the foamed molded article, and a foamed molded article having good surface characteristics can be produced.
  • the manufacturing method of the present embodiment since it is not necessary to control the introduction amount of the physical foaming agent to the molten resin, the introduction time, and the like, a complicated control device can be omitted or simplified, and the device cost can be reduced. Moreover, the manufacturing method of the foaming molding of this embodiment makes the molten resin of a starvation state, and the physical foaming agent of the said fixed pressure contact in the starved zone 23 in the state which maintained the starved zone 23 at fixed pressure. Thereby, the dissolution amount (penetration amount) of the physical blowing agent in the molten resin can be stabilized by a simple mechanism.
  • Example 1 a foamed molded article was produced using polypropylene (manufactured by Idemitsu Lion Composite, 4700 G) containing 20% by weight of talc as a thermoplastic resin and using nitrogen as a physical foaming agent.
  • the manufacturing device 1000 shown in FIG. 2 used in the above-described embodiment was used.
  • the details of the manufacturing apparatus 1000 will be described.
  • the manufacturing apparatus 1000 is a pre-plastic injection molding apparatus, and the plasticizing cylinder 210, the cylinder 100 which is a physical foaming agent supply mechanism, the injection cylinder 410, the clamping unit 250, the plasticizing cylinder 210, A control device (not shown) for controlling the operation of the injection cylinder 410 and the clamping unit 250 is provided.
  • the nozzle tip 49 of the injection cylinder 410 is provided with a shutoff valve 48 which is opened and closed by driving of the air cylinder, and the inside of the injection cylinder 410 can be maintained at high pressure.
  • the mold 251 is in close contact with the nozzle tip 49, and the molten resin is injected and filled into the cavity 253 formed by the mold 251 from the nozzle tip 49.
  • a resin supply hopper 211 and an introduction speed adjustment container 300 are disposed at the resin supply port 201 and the introduction port 202, respectively.
  • a cylinder 100 is connected to the introduction rate adjustment container 300 by a pipe 154 via a pressure reducing valve 151 and a pressure gauge 152.
  • a sensor (not shown) for monitoring the pressure in the starvation zone 23 is provided.
  • the plasticizing zone 21 was adjusted to 210 ° C., the compression zone 22 to 190 ° C., the kneading zone 25 and starvation zone 23 to 180 ° C., and the recompression zone 24 to 210 ° C. by a band heater (not shown). .
  • resin pellets of a thermoplastic resin talc containing 20% by weight of polypropylene
  • the screw 20 was rotated forward.
  • the thermoplastic resin was heated and kneaded to obtain a molten resin.
  • the screw 20 forward By rotating the screw 20 forward at 100 rpm, the molten resin is allowed to flow from the plasticization zone 21 to the compression zone 22, and further to flow to the kneading zone 25 and the starvation zone 23.
  • the amount of molten resin supplied to the starvation zone 23 is limited. It was done. As a result, the molten resin is compressed in the compression zone 22 to increase the pressure, and the molten resin becomes unfilled (starved) in the downstream starvation zone 23. Further, the molten resin was kneaded with the physical foaming agent by being decompressed and compressed in the kneading zone 25 before flowing into the starvation zone 23 (upstream side), and thereafter, flowed into the starvation zone 23.
  • the physical blowing agent (nitrogen) introduced from the inlet 202 is present in the space where the molten resin does not exist, and the molten resin is It was pressurized.
  • the molten resin was sent to the recompression zone 24 to be recompressed, and was sent from the tip 29 of the plasticizing cylinder 210 to the injection cylinder 410.
  • the plunger 40 retreats in parallel with the supply of the molten resin from the plasticizing cylinder 210, and one shot worth of the molten resin is measured in front of the plunger 40.
  • the shut-off valve 48 was opened, and a molten resin was injected and filled in the cavity 253 so as to have a filling rate of 90% of the volume of the cavity to form a flat foam molding (short shot method) .
  • the injection stroke of the plunger 40 was adjusted so that the foamed molded article was 10 ⁇ 2% by weight lighter than the solid (non-foamed molded article).
  • the mold temperature was 40.degree. After molding, the foam was allowed to cool, and then the foam was removed from the mold. The cooling time was 7 seconds.
  • the injection molding of the molded body described above was continuously performed for 100 shots to obtain 100 foam molded bodies.
  • the pressure in starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor.
  • the pressure in the starvation zone 23 was always within 6 MPa ⁇ 1 MPa.
  • the value of the pressure gauge 152 indicating the pressure of nitrogen supplied to the starvation zone 23 was also always within 6 MPa ⁇ 1 MPa during the production of the foam molded article.
  • the molten resin was always pressurized by the nitrogen of 6 MPa in the starvation zone 23 throughout one cycle of injection molding including the plasticizing measurement step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step and the like. It was confirmed that the molten resin was always pressurized by nitrogen of 6 MPa in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded articles.
  • cross sections of three foam molded articles of 10, 50 and 100 shots were observed by SEM.
  • large cells having a cell diameter of 100 ⁇ m or more were not observed.
  • the average cell diameter of the foam cells was determined in the cross section of the central part of the three foam molded articles. As a result, the average cell diameter was 35 ⁇ m and was fine.
  • the average cell diameter was obtained by SEM observation of a 1 mm ⁇ 1 mm visual field, and the cell diameter in the visual field was determined by image analysis, and was used as the average value.
  • the pressure in starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor.
  • the pressure in the starvation zone 23 and the value of the pressure gauge 152 were always within 6 MPa ⁇ 1 MPa.
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen of 6 MPa in starvation zone 23 throughout one cycle of injection molding including the plasticizing measurement step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step and the like. It was confirmed that the molten resin was always pressurized by nitrogen of 6 MPa in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded articles.
  • Example 2 Three foam molded articles of 10th, 50th and 100th shots were taken out, and immediately after the molding, the same annealing treatment as in Example 1 was performed. In the three foam molded articles of the 10th, 50th and 100th shots of this comparative example, although blisters were not observed before annealing treatment, blisters were observed in one after annealing treatment.
  • Comparative Example 2 foam molding is performed by the same method as in Example 1 using a manufacturing apparatus having the same configuration as that of the manufacturing apparatus 1000 used in Example 1 except that the kneading unit 25 is not provided in the plasticizing cylinder 210. Injection molding of the body was continuously performed for 100 shots to obtain 100 foam molded articles.
  • the pressure in starvation zone 23 in the plasticizing cylinder 210 was constantly measured by a pressure sensor.
  • the pressure in the starvation zone 23 and the value of the pressure gauge 152 were always within 6 MPa ⁇ 1 MPa.
  • the molten resin was constantly pressurized with nitrogen of 6 MPa in starvation zone 23 throughout one cycle of injection molding including the plasticizing measurement step, the injection step, the cooling step of the molded body, the removal step and the like. It was also confirmed that the molten resin was always pressurized by 6 MPa nitrogen in the starvation zone 23 during continuous molding of 100 molded articles.
  • Example 2 Three foam molded articles of 10th, 50th and 100th shots were taken out, and immediately after the molding, the same annealing treatment as in Example 1 was performed. In the three foam molded articles of the 10th, 50th and 100th shots of this comparative example, although blisters were not observed before annealing treatment, blisters were observed in one after annealing treatment.
  • the length L of the starvation zone 23 is longer than that of the comparative example 1.
  • the cause of the occurrence of the cell having a large cell diameter and the blister is presumed as follows.
  • the recompression zone 24 of the plasticizing cylinder 210 there is a risk that excessive physical foaming agent (physical foaming agent not dissolved in the molten resin) causing the blister etc. may be taken into the molten resin by recompression of the molten resin.
  • excess physical foaming agent is separated in the starvation zone 23.
  • the amount of the physical blowing agent dissolved in the molten resin approaches the saturation concentration, and it is considered that it is difficult to take in the new physical blowing agent in the recompression zone 24. For this reason, in the foam molded article obtained in Example 1, cells with a large cell diameter and blister did not occur.
  • the amount of the physical blowing agent which penetrates the molten resin in the starvation zone 23 is not sufficient and can not approach the saturation solubility. For this reason, it is inferred that the molten resin takes in the excess physical foaming agent in the recompression zone 24, and cells and blisters having a large cell diameter are generated.
  • the production method of the present invention has a short molding cycle, can reduce the device cost, and has a good foaming performance of the foamed molded article.

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Abstract

成形サイクルが短く、発泡性能が良好な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、可塑化シリンダの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、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持することと、可塑化シリンダの混練ゾーンにおいて、物理発泡剤と溶融樹脂を混練することと、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持した状態で、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。前記可塑化スクリュは、前記可塑化シリンダの長手方向における位置が固定されており、可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、可塑化シリンダの長手方向における飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、０．５～６である。

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）。
　一方、特許文献４～６に開示される発泡成形方法では、物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量は、導入する物理発泡剤の圧力、及び可塑化シリンダ内の物理発泡剤が導入される部分の圧力によって決定される（圧力制御）。特許文献４～６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。
特許第２６２５５７６号公報 特許第３７８８７５０号公報 特許第４１４４９１６号公報 特開２００１－３４１１５２号公報 特開２００４－２３７５２２号公報 特開２００１－９８８２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。
　特許文献４～６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。しかし、特許文献４～６に開示される射出成形装置では、発泡成形体の発泡性能を向上させるために、スクリュストロークの長さより、飢餓ゾーンを長くすることが望ましい。このため、特許文献４～６に開示される射出成形装置は、可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が大きくなり、成形サイクルが長くなり、装置コストも上昇する傾向にあった。
　本発明は、上記課題を解決するものであり、成形サイクルが短く、装置コストを削減でき、発泡性能が良好な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、可塑化スクリュが回転自在に内設され、上流から順に、可塑化ゾーンと、混練ゾーンと、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、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、前記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、前記混練ゾーンにおいて、前記物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練することと、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み、前記可塑化スクリュは、前記可塑化シリンダの長手方向における位置が固定されており、前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、０．５～６であることを特徴とする発泡成形体の製造方法が提供される。
　前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、２～４であってもよい。また、前記可塑化シリンダは、前記可塑化ゾーンと前記混練ゾーンとの間に、更に溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーンを有してもよい。そして、前記混練ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率が、前記圧縮ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも低く、前記飢餓ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも高くてもよい。
　前記可塑化スクリュの前記混練ゾーンに位置する部分には、前記溶融樹脂と前記物理発泡剤とを混練する混練機構が設けられており、前記混練機構により、前記溶融樹脂と前記物理発泡剤とを混練してもよい。前記混練機構が、前記溶融樹脂を減圧する減圧部及び前記溶融樹脂を圧縮する圧縮部であり、前記減圧部のスクリュ径は、前記圧縮ゾーンに位置する部分のスクリュ径よりも小さく、前記圧縮部のスクリュ径は、前記減圧部のスクリュ径よりも大きくてもよい。また、前記混練機構が、ラビリンス構造、逆ネジ構造又は二条ネジ構造であってもよい。
　前記混練ゾーンにおいて、前記溶融樹脂の減圧及び圧縮を行うことにより、前記物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練してもよい。また、前記製造装置は、前記可塑化シリンダの先端が接続し、プランジャーが進退可能に内設された射出シリンダと、前記射出シリンダのノズル先端が接続する、内部にキャビティが形成された金型とを更に有してもよい。そして、前記製造方法は、前記可塑化シリンダから、前記射出シリンダ内へ、前記物理発泡剤を含む溶融樹脂を供給することと、前記射出シリンダから、前記金型の前記キャビティ内に、前記溶融樹脂を射出充填することとを更に含んでもよい。
　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、可塑化スクリュが回転自在に内設され、上流側から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融されて溶融樹脂となる可塑化ゾーンと、物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練する混練ゾーンと、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに前記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、前記可塑化スクリュは、前記可塑化シリンダの長手方向における位置が固定されており、前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、０．５～６であることを特徴とする発泡成形体の製造装置が提供される。
　本発明の発泡成形体の製造方法は、可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）を小さくでき、且つ十分な量の物理発泡剤を溶融樹脂に含有させることができる。このため、本発明の発泡成形体の製造方法は、成形サイクルが短く、装置コストを削減でき、発泡成形体の発泡性能が良好である。
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。 図３（ａ）は、図２に示す製造装置の可塑化シリンダ内に設けられる可塑化スクリュの概略図であり、図３（ｂ）及び（ｃ）は、実施形態で用いる可塑化シリンダ内に設けられる可塑化スクリュの他の例の概略図である。 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。
［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が回転自在に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、可塑化シリンダ２１０の先端２９が接続され、プランジャー４０が進退自在に内設された射出シリンダ４１０と、射出シリンダ４１０のノズル先端４９が接続され、内部にキャビティ２５３が形成された金型２５１が設けられた型締めユニット２５０と、可塑化シリンダ２１０、射出シリンダ４１０及び型締めユニット２５０を動作制御する制御装置（不図示）とを備える。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における右上側から左下側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における右上側を「上流」または「後方」、左下側を「下流」または「前方」と定義する。また、射出シリンダ４１０内において、プランジャー４０は、図２における左右方向に進退可能である。本実施形態の射出シリンダ４１０内部において、図２の右方を「後方」、左方を「前方」と定義する。
　可塑化シリンダ２１０は、溶融樹脂の流動方向における上流から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融されて溶融樹脂となる可塑化ゾーン２１と、溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーン２２と、物理発泡剤と溶融樹脂を混練する混練ゾーン２５と、溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーン２３とを有する。本実施形態において、圧縮ゾーン２２と、混練ゾーン２５と、飢餓ゾーン２３とは隣接して配置される。ここで「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。
　可塑化シリンダ２１０内において、可塑化スクリュ２０は、溶融樹脂の流動方向に移動しない。即ち、可塑化スクリュ２０は、可塑化シリンダ２１０の長手方向における位置が固定されている。可塑化スクリュ２０は、可塑化シリンダ２１０の長手方向における位置が固定された状態で回転し、その回転によって、溶融樹脂は流動方向の上流から下流へ流動する。そして、物理発泡剤を含有した溶融樹脂は、可塑化シリンダ２１０の先端２９から、射出シリンダ４１０内のプランシャー４０前方のスペースへ供給され、プランジャーが前方へ移動する（前進する）ことによって、金型２５１内のキャビティ２５３に射出充填され、発泡成形される。
　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、所謂、プリプラ式（pre-plasticizing　type）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、押出成形装置であってもよい。
　製造装置１０００の詳細な構成については、以下に記載する発泡成形体の製造方法の説明と共に説明する。
［発泡成形体の製造方法］
（１）熱可塑性樹脂の可塑化溶融
　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樹脂は、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。
　また、本実施形態の熱可塑性樹脂は、汎用の化学発泡剤を含んでもよい。化学発泡剤を少量含有することで、発泡性能を補完することができる。化学発泡剤としては、熱可塑性樹脂が可塑化溶融する温度で分解し、発泡ガスを発生するものであれば特に限定されず、例えば、アゾジカルボンアミド（ＡＤＣＡ）、Ｎ，Ｎ’－ジニトロソペンタメチレンテトラミン、４，４’－オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ジフェニルスルホン－３，３’－ジスルホニルヒドラジド、ｐ－トルエンスルホニルセミカルバジド、トリヒドラジノトリアジン及びアゾビスイソブチロニトリルなどの有機発泡剤；クエン酸、シュウ酸、フマル酸、フタル酸、リンゴ酸、酒石酸、シクロヘキサン－１，２－ジカルボン酸、ショウノウ酸、エチレンジアミン四酢酸、トリエチレンテトラミン六酢酸及びニトリロ酸などのポリカルボン酸と、炭酸水素ナトリウム、炭酸水素ナトリウムアルミニウム、炭酸水素カリウム、炭酸水素アンモニウム及び炭酸アンモニウムなどの無機炭酸化合物との混合物；クエン酸ニ水素ナトリウム及びシュウ酸カリウムなどのポリカルボン酸の塩を用いることができる。これらの化学発泡剤は、単独で用いても、二種類以上を混合して用いてもよい。分解時に発生する副生成物の観点からは、炭酸水素塩などの無機系発泡剤が好ましく、特に炭酸水素ナトリウムが好ましい。炭酸水素ナトリウム等の炭酸水素塩の分解時の副生成物は、主に二酸化炭素と水であり、製造装置や金型を汚染する虞が少ない。
　化学発泡剤は、熱可塑性樹脂中に、０．１重量％～３重量％含まれることが好ましく、０．１重量％～１重量％含まれることがより好ましく、０.１重量％～０．５重量％含まれることが更により好ましい。熱可塑性樹脂中の化学発泡剤の含有量が０．１重量％以上であれば十分に発泡性能を補完することができ、３重量％以下であれば、化学発泡剤の副生成物に起因する汚染物（コンタミネーション）が金型や押出ダイ等に付着する虞もない。
　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。
　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。
（２）飢餓ゾーンの圧力保持
　次に、一定圧力の物理発泡剤を導入速度調整容器に供給し、導入速度調整容器３００から飢餓ゾーン２３に一定圧力の物理発泡剤を導入して、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。また、圧縮空気を物理発泡剤として利用してもよい。
　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、０．５ＭＰａ～１２ＭＰａが好ましく、１ＭＰａ～１０ＭＰａがより好ましく、１ＭＰａ～８ＭＰａ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０．５ＭＰａ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、１２ＭＰａ以下とすることで、装置負荷を低減できる。尚、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±２０％以内、より好ましくは±１０％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の飢餓ゾーン２３内に設けられた圧力センサ（不図示）により測定される。例えば、圧力センサは、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。
　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（図４、内径Ｄ１）。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。例えば、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄが大きい場合、即ち、可塑化シリンダの外径が大きい場合に、導入口２０２の内径を大きくし易い。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％が好ましい。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～１５０ｍｍが好ましく、５ｍｍ～１００ｍｍがより好ましい。ここで、導入口２０２の内径とは、可塑化シリンダ２１０の内壁上における開口部の内径を意味する（図４、内壁２１０ａ上の開口の内径Ｄ１）。また、導入口２０２の形状、即ち、可塑化シリンダ２１０の内壁上における開口部の形状は、真円に限られず、楕円や多角形であってもよい。導入口２０２の形状が楕円や多角形である場合には、導入口２０２の面積と同じ面積の真円におけるその直径を「導入口２０２の内径」と定義する。
＜導入速度調整容器＞
　導入口２０２に接続する導入速度調整容器３００について説明する。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。導入速度調整容器３００は、周囲に配置されたバンドヒーター（図示せず）により加熱された可塑化シリンダ２１０に直接接続されることにより、可塑化シリンダ２１０の熱が導入速度調整容器３００に伝導される。これにより、導入速度調整容器３００内部の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、物理発泡剤が接触する溶融樹脂の温度を極度に低下させることを抑制し、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、物理発泡剤の加温機能を有する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～２０Ｌが好ましく、１０ｍＬ～２Ｌがより好ましく、１０ｍＬ～１Ｌが更により好ましい。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。また、例えば、導入速度調整容器３００の容積は、当該導入速度調整容器３００が接続される飢餓ゾーン２３の容積の０．１倍～５倍が好ましく、０．５倍～２倍がより好ましい。本実施形態では、飢餓ゾーン２３の容積は、溶融樹脂を含まない、空の可塑化シリンダ２１０において、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が位置する領域（２３）の容積を意味する。
　本実施形態で用いる導入速度調整容器３００は、図４に示すように、筒状の容器本体３１０と、容器本体３１０を可塑化シリンダ２１０に連結する連結部材３２０と、容器本体３１０の蓋３３０から主に構成される。筒状の容器本体３１０の一方の端部は、連結部材３２０を介して導入口２０２に接続し、導入口２０２を介して、可塑化シリンダ２１０の飢餓ゾーン２３と、内部空間３１２が連通する。また、筒状の容器本体の他方の端部（導入口２０２と反対側の端部）には、蓋３３０が開閉可能に設けられる。そして、容器本体３１０には、内部空間３１２に物理発泡剤を供給するための配管１５４が接続する。
　導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２は、導入口の内径Ｄ１より大きいことが好ましい（Ｄ２＞Ｄ１）。導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２を導入口２０２の内径Ｄ１より大きくすることにより（Ｄ２＞Ｄ１）、物理発泡剤の流通路が確保し易くなり、また、導入速度調整容器３００の内の物理発泡剤の加温を促進できる。ここで、導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２とは、筒状である速度調整容器３００の延在方向（直線ｍ）と直交する、内部空間３１２の断面において、最大の面積を有する断面（以下、「最大断面」と記載する）の内径を意味する。また、最大断面の形状は、真円に限られず、楕円や多角形であってもよい。この場合には、最大断面と同じ面積の真円におけるその直径を「導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２」と定義する。
　導入速度調整容器３００の導入口の内径（Ｄ１）に対する、導入速度調整容器の内径の最大値（Ｄ２）の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、上述の効果を更に促進する観点からは、例えば、１以上であり、２以上が好ましい。一方、装置コスト抑制の観点からは、導入調製容器３００は小さい方が好ましく、上記比率（Ｄ２／Ｄ１）は、例えば、２０以下であり、１０以下が好ましい。
　導入速度調整容器３００の容積が大きい場合、図４に示すように、物理発泡剤を加温するため、導入速度調整容器３００の底部に、多数の穴があいたＳＵＳ製（ステンレス製）の板３１１を容器本体３１０に連結して設置してもよい。容器本体３１０からの熱伝導によって加温された金属板３１１により物理発泡剤の加温が促進され、導入速度調整容器３００内下部における、物理発泡剤の温度勾配を小さくできる。
　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。
（３）溶融樹脂と物理発泡剤との混練、及び飢餓状態の溶融樹脂と物理発泡剤との接触
　次に、溶融樹脂を可塑化ゾーン２１から、圧縮ゾーン２２、混練ゾーン２５を経て、飢餓ゾーン２３へ流動させる。溶融樹脂は、圧縮ゾーン２２において圧縮された後、混練ゾーン２５において、物理発泡剤と混練され（図１のステップＳ３）、飢餓ゾーン２３において飢餓状態となる（図１のステップＳ４）。そして、飢餓ソーン２３において、飢餓状態の溶融樹脂と物理発泡剤が接触する（図１のステップＳ５）。以下に、圧縮ゾーン２２、混練ゾーン２５及び飢餓ゾーン２３のそれぞれのゾーンについて、更に各ゾーンで行う発泡成形体の製造方法の各工程について説明する。
＜圧縮ゾーン＞
　まず、圧縮ゾーン２２について説明する。本実施形態では、圧縮ゾーン２２を飢餓ゾーン２３の上流に設けることにより、飢餓ゾーン２３において溶融樹脂を飢餓状態とする。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、圧縮ゾーン２２を飢餓ゾーン２３の上流に設けることにより、この状態を実現する。
　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、大径部分２０Ａの下流側に隣接してシール部２６を設ける。シール部２６は、大径部分２０Ａと同様にスクリュ２０の軸の直径が大きく（太く）、更に、スクリュフライトが設けられておらず、スクリュフライトの代わりにスクリュ２０の軸に浅い溝が複数形成されている。大径部分２０Ａ及びシール部２６は、スクリュ２０の軸の直径を大きくすることにより、可塑化シリンダ２１０の内壁とスクリュ２０のクリアランスを縮小し、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。したがって、本実施形態において、大径部分２０Ａ及びシール部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及びシール部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。また、シール部２６は、物理発泡剤の逆流、即ち、シール部２６の下流側から上流側への物理発泡剤の移動を抑制する効果も奏する。シール部２６は、圧縮ゾーン２２の下流側の端部（混練ゾーン２５側の端部）に設けることが好ましい。これにより、混練ゾーン２５から圧縮ゾーン２２への物理発泡剤の移動を抑制できる。また、同様の機能を有するシール部として、例えば、図３（ｂ）及び（Ｃ）に示すリング２６ｂを用いてもよい。リング２６ｂ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。
　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及びシール部２６の両方を用いたが、片方のみを用いてもよい。
　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、溶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との間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、このような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。
＜混練ゾーン＞
　次に、混練ゾーン２５について説明する。本実施形態では、圧縮ゾーン２２と飢餓ゾーン２３の間に、混練ゾーン２５を設ける。飢餓ゾーン２３に形成される導入口２０２から導入される物理発泡剤は、飢餓ゾーン２３の上流に位置する混練ゾーン２５にも拡散し、混練ゾーン２５において、溶融樹脂と混練される。これにより、後述する飢餓ゾーン２３における溶融樹脂への物理発泡剤の浸透量を補い、十分な量の物理発泡剤を溶融樹脂に含ませることができる。尚、混練ゾーン２５と圧縮ゾーン２２との間のシール部２６により、シール部２６より上流の圧縮ゾーン２２への物理発泡剤の移動は抑制される。
　後述する飢餓ゾーン２３では、飢餓状態の溶融樹脂に、物理発泡剤が接触して浸透する。これに対して、混練ゾーン２５では、強制的に溶融樹脂と物理発泡剤を混練する。溶融樹脂と物理発泡剤との混練は、例えば、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練する混練機構により行う。本実施形態では、スクリュ２０に設けた混練機構により、溶融樹脂の減圧及び圧縮を行い、これにより、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練する。より詳細には、図２及び図３（ａ）に示す可塑化スクリュ２０を用いる。可塑化スクリュ２０は、大径部分２０Ａと小径部分２０Ｂとの間に、減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄを有する。大径部分２０Ａは圧縮ゾーン２２に位置し、減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄは混練ゾーン２５に位置し、小径部分２０Ｂは飢餓ゾーン２３に位置する。減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄが、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練する混練機構である。減圧部２０Ｃは、上流から下流に向って連続的にスクリュ径（スクリュの軸の直径）が小さく（細く）なる。圧縮部２０Ｄは、その上流部分及び下流部分と比較して、スクリュ径（スクリュの軸の直径）が大きく、スクリュフライトの深さが浅い。圧縮ゾーン２２から混練ゾーン２５に流動してきた溶融樹脂は、減圧部２０Ｃにおいて減圧された後、圧縮部２０Ｄにより再圧縮され、その後、飢餓ゾーン２３へ流動する。混練ゾーン２５において、溶融樹脂を減圧及び圧縮（加圧）することで、溶融樹脂と物理発泡剤が混練される。
　尚、本実施形態で用いたスクリュ２０は、減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄを１組しか有さないが、減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄを複数組有して、複数回、溶融樹脂の減圧及び圧縮を繰り返してもよい。また、スクリュ２０において、減圧部２０Ｃのスクリュ径は上流から下流に向って連続的に小さくなるが、この構成に限定されない。減圧部２０Ｃのスクリュ径は大径部分２０Ａ及び圧縮部２０Ｄのスクリュ径より小さければ、減圧部２０Ｃにおいて溶融樹脂の減圧は可能である。
　このように、図３（ａ）に示す可塑化スクリュ２０は、混練ゾーン２５に位置する部分に、減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄを設けることによって、即ち、スクリュフライトの深さを変化させることによって、更に換言すれば、スクリュの軸の径の大きさ（太さ）を変化させることによって、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練しているが、本実施形態はこれに限定されない。混練ゾーン２５において、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練できる構成であれば、任意の構成の可塑化スクリュを用いることができる。
　例えば、図３（ｂ）に示すスクリュ２０ｂを用いることができる。スクリュ２０ｂは、混練ゾーン２５に位置する部分に、複数の切欠きｎが形成されたスクリュフライトＦにより、所謂、ラビリンス構造が形成されている。この場合、ラビリンス構造が、溶融樹脂と物理発泡剤とを混練する混練機構に相当する。混練ゾーン２５において、溶融樹脂はラビリンス構造内を複雑に流動し、これにより、溶融樹脂と物理発泡剤とが混練される。また、スクリュの混練ゾーン２５に位置する部分に、混練機構として、二条ネジ構造ＤＴ（図３（ｃ）、スクリュ２０ｃ）や逆ネジ構造を設けてよい。二条ネジ構造ＤＴや逆ネジ構造によって、混練ゾーン２５内を溶融樹脂は複雑に流動し、これにより、溶融樹脂と物理発泡剤とが混練される。また、ラビリンス構造、二条ネジ構造及び逆ネジ構造を設けた、混練ゾーン２５に位置する部分のスクリュの軸の径は、飢餓ゾーン２３に位置する部分のスクリュの軸の径より大きくてもよい。これにより、混練ゾーン２５において溶融樹脂が圧縮され、溶融樹脂と物理発泡剤との混練が促進される。溶融樹脂と物理発泡剤とを混練する混練機構としては、以上挙げた様々構成を単独で用いてもよいし、２種類以上の構成を組み合わせて用いても良い。
　混練ゾーン２５における溶融樹脂の充填率は、圧縮ゾーン２２の溶融樹脂の充填率よりも低く、飢餓ゾーン２３の溶融樹脂の充填率よりも高いことが好ましい。圧縮ゾーン２２の溶融樹脂の充填率は、例えば１００％であってもよい。これにより、飢餓ゾーン２３に導入された物理発泡剤は、圧縮ゾーン２２まで逆流することが抑制される。これに対して、混練ゾーン２５の溶融樹脂の充填率は、１００％未満であることが好ましい。これにより、飢餓ゾーン２３に導入された物理発泡剤が混練ゾーン２５まで逆流してくるスペースが生じる。混練ゾーン２５における溶融樹脂の充填率を圧縮ゾーン２２の溶融樹脂の充填率よりも低くすることで、混練ゾーン２５における溶融樹脂と物理発泡剤との混練を促進できる。また、混練ゾーン２５の溶融樹脂の充填率を飢餓ゾーン２３の溶融樹脂の充填率よりも高くすることで、混練ゾーン２５から飢餓ゾーン２３へ流動した溶融樹脂は、飢餓ゾーンにおいて減圧が促進される。これにより、溶融樹脂中の未溶解の物理発泡剤を取り除くことができ、発泡成形体の表面特性が更に向上する。
　溶融樹脂の流動方向における（可塑化シリンダ２１０の長手方向における）混練ゾーン２５の長さ（ＬＫ）は、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄの１倍～６倍が好ましく、２倍～４倍がより好ましい。混練ゾーン２５の長さがこの範囲であれば、飢餓ゾーン２３における溶融樹脂への物理発泡剤の浸透量を補い、十分な量の物理発泡剤を溶融樹脂に含ませることができる。ここで、混練ゾーン２５の長さとは、例えば、図３（ａ）～（ｃ）に示すスクリュ２０、２０ｂ、２０ｃにおいて、シール部２６、２６ｂの下流側で且つ小径部分２０Ｂの上流側の部分の長さである。図３（ａ）に示すスクリュ２０においては、混練ゾーン２５の長さは、溶融樹脂の流動方向における減圧部２０Ｃ及び圧縮部２０Ｄの長さの合計である。
＜飢餓ゾーン＞
　次に、飢餓ゾーン２３について説明する。上述したように、圧縮ゾーン２２から混練ゾーン２５を経て飢餓ゾーン２３に供給される樹脂流量が低下し、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（図１のステップＳ４）。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、即ちシール部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（小径部分２０Ｂ）を有する。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。
　飢餓ゾーン２３において、飢餓ゾーン２３を一定圧力に保持した状態で、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Ｓ５）。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。
　本実施形態では、可塑化スクリュ２０が可塑化シリンダ２１０の長手方向に移動する成形装置、例えば、所謂、インライン式射出成形装置と比較して、飢餓ゾーン２３の可塑化シリンダ２１０の長手方向の長さ（Ｌ）を短くできる。飢餓ゾーン２３を短くすることで、成形サイクルを短くすることが可能となり、また装置コストも低減できる。より詳細には、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄ（又は、スクリュ２０のスクリュフライトを含めた最大外径）に対する、可塑化シリンダ２１０の長手方向における飢餓ゾーン２３の長さＬの比率（Ｌ／Ｄ）は、０．５～６である（０．５Ｄ≦Ｌ≦６Ｄ）。比率（Ｌ／Ｄ）は、好ましくは、２～５であり（２Ｄ≦Ｌ≦５Ｄ）、より好ましくは、２～４である（２Ｄ≦Ｌ≦４Ｄ）。尚、本実施形態において、飢餓ゾーン２３の長さＬは、図２に示すように、スクリュ２０において、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の長さと略同一である。
　本実施形態において、インライン式射出成形装置と比較して、飢餓ゾーン２３の長さ（Ｌ）を短くできる理由を以下に説明する。インライン式射出成形装置では、溶融樹脂の可塑化計量及び射出に伴ってスクリュ２０は可塑化シリンダ２１０内において前方及び後方に移動し、これに伴い、飢餓ゾーン２３も前方及び後方に移動する。このため、成形体の製造中、常に、導入口２０２を飢餓ゾーン２３内に配置するためには、飢餓ゾーン２３の長さを計量ストロークの長さ以上とする必要がある。これに対し、本実施形態では、可塑化スクリュ２０は、可塑化シリンダ２１０の長手方向における位置が固定されているため、飢餓ゾーン２３は移動しない。これにより、飢餓ゾーン２３の長さＬを短くしても、導入口２０２を飢餓ゾーン２３内に配置することが可能となる。したがって、本実施形態では、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄに対する、飢餓ゾーン２３の長さＬの比率（Ｌ／Ｄ）は、６を超える必要はない。一方、飢餓ゾーン２３の長さＬが短くなると、溶融樹脂と物理発泡剤との接触面積及び接触時間が十分に確保できず、溶融樹脂に十分な物理発泡剤が浸透できない。これは、発泡成形体の発泡性能の低下、例えば、平均セル径の増大を引き起こす虞がある。しかし、本実施形態では、上述したように、飢餓ゾーン２３の上流に混練ゾーン２５を設け、混練ゾーン２５において、溶融樹脂と物理発泡剤の混練を行う。これにより、飢餓ゾーン２３の長さＬを短くしても、十分な量の物理発泡剤を溶融樹脂内に含有させることができる。したがって、本実施形態では、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄに対する、飢餓ゾーン２３の長さＬの比率（Ｌ／Ｄ）は、０．５以上であれば、発泡性能に優れ、微細な発泡セルを有する発泡成形体を製造できる。
　更に、本実施形態では、混練ゾーン２５において、溶融樹脂に物理発泡剤を強制的に混練した後、物理発泡剤を含む溶融樹脂は飢餓ゾーン２３において樹脂密度が低下し、減圧される。これにより、溶融樹脂に溶解しきれなかった物理発泡剤、即ち、未溶解の物理発泡剤が溶融樹脂から分離し、飢餓ゾーン２３の空間に放出される。未溶解の物理発泡剤を含む溶融樹脂を発泡成形すると、セル径の大きな発泡セルや、成形体のアニール後に発生するブリスター（後膨れ）の原因となる。本実施形態では、混練ゾーン２５を飢餓ゾーンの上流に配置し、比率（Ｌ／Ｄ）を０．５以上とすることで、飢餓ゾーン２３において、溶融樹脂から未溶解の物理発泡剤を十分に取り除くことができる。これにより、より表面特性に優れた微細な発泡セルを有する発泡成形体を得られる。
（４）発泡成形
　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Ｓ６）。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る。
　可塑化スクリュ２０が更に回転することにより、物理発泡剤を含む溶融樹脂は、可塑化シリンダ２１０の先端２９から、射出シリンダ４１０内へ供給される。射出シリンダ４１０内に供給された物理発泡剤を含む溶融樹脂は、プランジャーによって、金型２５１内のキャビティ２５３に射出充填され、発泡成形される。
　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、可塑化シリンダ２１０の長手方向における可塑化スクリュ２０の位置を固定し、飢餓ゾーン２３の長さ（Ｌ）を短くし、更に、飢餓ソーン２３の上流に、混練ゾーン２５を配置した製造装置を用いる。これにより、発泡成形体の発泡性能を低下させることなく、成形サイクルを短くでき、表面特性が良好な発泡成形体を製造できる。更に、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ないため、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タルクを２０重量％含有するポリプロピレン（出光ライオンコンポジット製、４７００Ｇ）を用い、物理発泡剤として窒素を用い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はプリプラ式射出成形装置であり、可塑化シリンダ２１０と、物理発泡剤供給機構であるボンベ１００と、射出シリンダ４１０と、型締めユニット２５０と、可塑化シリンダ２１０、射出シリンダ４１０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）とを備える。
　射出シリンダ４１０のノズル先端４９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４８が設けられ、射出シリンダ４１０の内部を高圧に保持できる。ノズル先端４９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４９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、減圧弁１５１、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の飢餓ゾーン２３内には、飢餓ゾーン２３の圧力をモニターするセンサ（不図示）が設けられている。
　製造装置１０００において、飢餓ゾーン２３の可塑化シリンダ２１０の長手方向の長さＬは６６ｍｍであり、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄは２２ｍｍであった。したがって、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄに対する、飢餓ゾーン２３の長さＬの比率（Ｌ／Ｄ）は３であった（Ｌ＝３Ｄ）。また、導入口２０２の内径は６ｍｍであった。したがって、導入口２０２の内径（図４、内径Ｄ１）は、可塑化シリンダ２１０の内径の約２７％であった。また、本実施例では、キャビティの大きさが８ｃｍ×８ｃｍ×２ｍｍ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６ＭＰａに設定し、ボンベ１００を開放し、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６ＭＰａ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２１０℃、圧縮ゾーン２２を１９０℃、混練ゾーン２５及び飢餓ゾーン２３を１８０℃、再圧縮ゾーン２４を２１０℃に調整した。そして、樹脂供給口２０１から熱可塑性樹脂の樹脂ペレット（タルク２０重量％含有ポリプロピレン）を可塑化シリンダ２１０に供給し、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、混練ゾーン２５及び飢餓ゾーン２３に流動させた。
　溶融樹脂は、スクリュ大径部分２０Ａ及びシール部２６と、可塑化シリンダ２１０の内壁との隙間から、混練ゾーン２５及び飢餓ゾーン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、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。また、溶融樹脂は、飢餓ゾーン２３に流動する手前（上流側）の混練ゾーン２５において、減圧及び圧縮されることで物理発泡剤と混練され、その後、飢餓ゾーン２３へ流動した。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２９から、射出シリンダ４１０へ送られた。射出シリンダ４１０内では、可塑化シリンダ２１０から溶融樹脂が供給されてくるのと並行してプランジャー４０が後退し、プランジャー４０の前方に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４８を開放して、キャビティ２５３内に、キャビティの容積の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）。発泡成形体が、ソリッド（無発泡成形体）に対して、１０±２重量％軽くなるように、プランジャー４０の射出ストロークを調整した。金型温度は４０℃とした。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、７秒とした。
　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６ＭＰａ±１ＭＰａ以内であった。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、６ＭＰａ±１ＭＰａ以内であった。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、６ＭＰａ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、６ＭＰａの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。
　１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体を抜き取り、成形直後に、６０℃の電気炉に１時間放置した（アニール処理）。溶融樹脂に未溶解の物理発泡剤（余剰な物理発泡剤）が残存したまま成形されると、成形後の成形体表面に、又はアニール処理後の成形体表面に、ブリスター（後膨れ）が発生する場合がある。本実施例の１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体は、アニール処理前にブリスターは観察されず、また、アニール処理後もブリスターは観察されなかった。
　また、１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体の断面をＳＥＭにて観察した。３個の発泡成形体の断面内には、セル径が１００μｍ以上の大きなセルは観察されなかった。更に、３個の発泡成形体の中央部の断面において、発泡セルの平均セル径をもとめた。その結果、平均セル径は３５μｍであり、微細であった。平均セル径は、１ｍｍ×１ｍｍの視野をＳＥＭ観察し、画像解析により視野内のセル径を求め、その平均値とした。
［比較例１］
　本比較例では、可塑化シリンダ２１０の長手方向における飢餓ゾーン２３の長さＬを７．３ｃｍと短くした以外は、実施例１で用いた製造装置１０００と同様の構成の製造装置を用いた。即ち、本比較例では、可塑化シリンダ２１０の内径Ｄに対する、飢餓ゾーン２３の長さＬの比率（Ｌ／Ｄ）が１／３であった（Ｌ＝１／３Ｄ）。それ以外は、実施例１と同様の方法により、発泡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、実施例１と同様に、飢餓ゾーン２３の圧力及び圧力計１５２の値は、常に６ＭＰａ±１ＭＰａ以内であった。これから、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、６ＭＰａ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、６ＭＰａの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。
　１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体を抜き取り、成形直後に、実施例１と同様のアニール処理を行った。本比較例の１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体は、アニール処理前にブリスターは観察されなかったものの、アニール処理後に１個にブリスターが観察された。
　また、１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体の断面をＳＥＭにて観察した。３個の発泡成形体の断面内には、セル径が２００～５００μｍの大きなセルが散見された。また、実施例１と同様の方法により、発泡セルの平均セル径を求めた。その結果、平均セル径は９０μｍであり、実施例１と比較して大きかった。
　本比較例では、飢餓ゾーン２３の長さＬが短いため、即ち、比率（Ｌ/Ｄ）が小さいため、飢餓ゾーン２３において、十分な量の物理発泡剤を溶融樹脂へ浸透させることができず、この結果、発泡性能が低下して、発泡セルの平均セル径が大きくなったと推測される。また、飢餓ゾーン２３の長さＬが短いため、混練ゾーン２５で溶融樹脂に混練された未溶解の物理発泡剤を飢餓ゾーン２３において十分に取り除くことができず、この結果、セル径の大きなセル及びブリスターが発生したと推測される。
［比較例２］
　本比較例では、可塑化シリンダ２１０に混練部２５を設けなかった以外は、実施例１で用いた製造装置１０００と同様の構成の製造装置を用い、実施例１と同様の方法により、発泡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、実施例１と同様に、飢餓ゾーン２３の圧力及び圧力計１５２の値は、常に６ＭＰａ±１ＭＰａ以内であった。これから、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、６ＭＰａ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、６ＭＰａ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。
　１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体を抜き取り、成形直後に、実施例１と同様のアニール処理を行った。本比較例の１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体は、アニール処理前にブリスターは観察されなかったものの、アニール処理後に１個にブリスターが観察された。
　また、１０、５０及び１００ショット目の３個の発泡成形体の断面をＳＥＭにて観察した。３個の発泡成形体の断面内には、セル径が２００～５００μｍの大きなセルが散見された。また、実施例１と同様の方法により、発泡セルの平均セル径を求めた。その結果、平均セル径は５０μｍであり、実施例１と比較して大きかったが、比較例１の平均セル径よりは小さかった。
　本比較例では、飢餓ゾーン２３の長さＬが比較例１より長い。これにより、比較例１よりも効率的に物理発泡剤を溶融樹脂へ浸透させることができ、このため、比較例１よりも、発泡セルの平均セル径が小さくなったと推測される。しかし、混練ゾーン２５を有さないため、発泡セルの平均セル径が実施例１よりも大きくなったと推測される。
　また、本比較例において、セル径の大きなセル及びブリスターが発生した原因は次のように推測される。可塑化シリンダ２１０の再圧縮ゾーン２４では、溶融樹脂の再圧縮により、ブリスター等の原因となる余剰な物理発泡剤（溶融樹脂に未溶解の物理発泡剤）が溶融樹脂内に取り込まれる虞がある。しかし、混練ゾーン２５を有する実施例１では、混練ゾーン２５にて多量の物理発泡剤を混合してから、飢餓ゾーン２３において余剰な物理発泡剤を分離する。これにより、溶融樹脂中の物理発泡剤の溶解量は飽和濃度に近づき、再圧縮ゾーン２４において新たな物理発泡剤を取り込み難いと考えられる。このため、実施例１で得られた発泡成形体では、セル径の大きなセル及びブリスターが発生しなかった。一方、混練ゾーンを有さない本比較例では、飢餓ゾーン２３において溶融樹脂に浸透する物理発泡剤の量は十分ではなく、飽和溶解度に近づくことができない。このため、再圧縮ゾーン２４において、溶融樹脂は余剰な物理発泡剤を取り込み、セル径の大きなセル及びブリスターが発生したと推測される。
　本発明の製造方法は、成形サイクルが短く、装置コストを削減でき、発泡成形体の発泡性能が良好である。
２０　　　スクリュ
２１　　　可塑化ゾーン
２２　　　圧縮ゾーン
２３　　　飢餓ゾーン
２４　　　再圧縮ゾーン
２５　　　混練ゾーン
２６　　　シール部
４０　　　プランジャー
１００　　ボンベ
２１０　　可塑化シリンダ
３００　　導入速度調整容器
４１０　　射出シリンダ
１０００　製造装置

Claims (15)

  1. 　発泡成形体の製造方法であって、
    　可塑化スクリュが回転自在に内設され、上流から順に、可塑化ゾーンと、混練ゾーンと、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、熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とすることと、
    　前記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、
    　前記混練ゾーンにおいて、前記物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練することと、
    　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み、
    　前記可塑化スクリュは、前記可塑化シリンダの長手方向における位置が固定されており、
    　前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、０．５～６であることを特徴とする発泡成形体の製造方法。
  2. 　前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、２～４であることを特徴とする請求項１に記載の発泡成形体の製造方法。
  3. 　前記可塑化シリンダは、前記可塑化ゾーンと前記混練ゾーンとの間に、更に溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーンを有し、
    　前記混練ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率が、前記圧縮ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも低く、前記飢餓ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも高いことを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡成形体の製造方法。
  4. 　前記可塑化スクリュの前記混練ゾーンに位置する部分には、前記溶融樹脂と前記物理発泡剤とを混練する混練機構が設けられており、前記混練機構により、前記溶融樹脂と前記物理発泡剤とを混練することを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。
  5. 　前記可塑化シリンダは、前記可塑化ゾーンと前記混練ゾーンとの間に、更に溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーンを有し、
    　前記混練機構が、前記溶融樹脂を減圧する減圧部及び前記溶融樹脂を圧縮する圧縮部であり、
    　前記減圧部のスクリュ径は、前記圧縮ゾーンに位置する部分のスクリュ径よりも小さく、前記圧縮部のスクリュ径は、前記減圧部のスクリュ径よりも大きいことを特徴とする請求項４に記載の発泡成形体の製造方法。
  6. 　前記混練ゾーンにおいて、前記溶融樹脂の減圧及び圧縮を行うことにより、前記物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練することを特徴とする請求項１～５のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。
  7. 　前記混練機構が、ラビリンス構造、逆ネジ構造又は二条ネジ構造であることを特徴とする請求項４に記載の発泡成形体の製造方法。
  8. 　前記製造装置は、
    　　前記可塑化シリンダの先端が接続し、プランジャーが進退可能に内設された射出シリンダと、
    　　前記射出シリンダのノズル先端が接続する、内部にキャビティが形成された金型とを更に有し、
    　前記製造方法は、
    　　前記可塑化シリンダから、前記射出シリンダ内へ、前記物理発泡剤を含む溶融樹脂を供給することと、
    　　前記射出シリンダから、前記金型の前記キャビティ内に、前記溶融樹脂を射出充填することとを更に含む請求項１～７のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。
  9. 　発泡成形体を製造する製造装置であって、
    　可塑化スクリュが回転自在に内設され、上流側から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融されて溶融樹脂となる可塑化ゾーンと、物理発泡剤と前記溶融樹脂を混練する混練ゾーンと、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに前記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、
    　前記可塑化スクリュは、前記可塑化シリンダの長手方向における位置が固定されており、
    　前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、０．５～６であることを特徴とする発泡成形体の製造装置。
  10. 　前記可塑化シリンダの内径（Ｄ）に対する、前記可塑化シリンダの長手方向における前記飢餓ゾーンの長さ（Ｌ）の比率（Ｌ/Ｄ）が、２～４であることを特徴とする請求項９に記載の発泡成形体の製造装置。
  11. 　前記可塑化シリンダは、前記可塑化ゾーンと前記混練ゾーンとの間に、更に溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーンを有し、
    　発泡成形体の製造時において、前記混練ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率が、前記圧縮ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも低く、前記飢餓ゾーンにおける前記溶融樹脂の充填率よりも高いことを特徴とする請求項９又は１０に記載の発泡成形体の製造装置。
  12. 　前記可塑化スクリュの前記混練ゾーンに位置する部分には、前記溶融樹脂と前記物理発泡剤とを混練する混練機構が設けられていることを特徴とする請求項９～１１のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造装置。
  13. 　前記可塑化シリンダは、前記可塑化ゾーンと前記混練ゾーンとの間に、更に溶融樹脂を圧縮する圧縮ゾーンを有し、
    　前記混練機構が、減圧部及び圧縮部であり、
    　前記減圧部のスクリュ径は、前記圧縮ゾーンに位置する部分のスクリュ径よりも小さく、前記圧縮部のスクリュ径は、前記減圧部のスクリュ径よりも大きいことを特徴とする請求項１２に記載の発泡成形体の製造装置。
  14. 　前記混練機構が、ラビリンス構造、逆ネジ構造又は二条ネジ構造であることを特徴とする請求項１２に記載の発泡成形体の製造装置。
  15. 　前記製造装置は、
    　前記可塑化シリンダの先端が接続し、プランジャーが進退可能に内設された射出シリンダと、
    　前記射出シリンダのノズル先端が接続する、内部にキャビティが形成された金型とを更に有することを特徴とする請求項９～１４のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造装置。
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