WO2020045265A1

WO2020045265A1 - 発泡成形用の射出成形機のスクリュおよび射出成形機

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Publication number: WO2020045265A1
Application number: PCT/JP2019/032977
Authority: WO
Inventors: 章弘内藤; 荒木　克之; 光一玉田; 裕正上園; 英昭中島
Original assignee: 株式会社日本製鋼所
Priority date: 2018-08-27
Filing date: 2019-08-23
Publication date: 2020-03-05
Also published as: CN112601647B; TW202017727A; JP6762679B2; US11504891B2; AT524081A5; KR20210042923A; AT524081B1; JP2020032547A; CN112601647A; DE112019004310T5; AT524081A2; US20210178648A1; TWI773919B

Abstract

加熱シリンダ（２）内に、第１の圧縮区間（５）と飢餓区間（６）と第２の圧縮区間（７）とが形成され、飢餓区間（６）において不活性ガスが注入される射出成形機（１）のスクリュ（３）を対象とする。本発明において、スクリュ（３）の第１の圧縮区間（５）に対応する部分には、メインフライト（１４）とリード角が大きいサブフライト（１５）の組合わせからなるダブルフライトであるバリアフライト（１３）を設け、この下流つまり前方に所定幅のリング状を呈するダムフライト（１８）を設けるようにする。ダムフライト（１８）と飢餓区間（６）の間には、樹脂の逆流を防止するシール構造（２０）を設けてもよい。

Description

発泡成形用の射出成形機のスクリュおよび射出成形機

　本発明は、溶融樹脂に不活性ガスを注入して金型に射出し発泡成形品を得る発泡成形に使用される射出成形機のスクリュ、および射出成形機に関するものである。

　内部に微細な気泡を多数含む成形品すなわち発泡成形品は、軽量であるだけでなく強度にも優れており、応用分野は広い。射出成形により発泡成形品を得るには発泡剤を樹脂に混入させる必要がある。発泡剤として、例えばアゾジカルボン酸アミドのように熱により分解して気体を発生する化学発泡剤も利用されているが、物理発泡剤すなわち窒素、二酸化炭素等の不活性ガスもよく利用されている。不活性ガスを発泡剤として利用する場合、加熱シリンダ内で溶融した樹脂に、所定の圧力で不活性ガスを注入し、樹脂中に不活性ガスが飽和状態になるようにする。これを金型に射出すると、樹脂中で圧力が解放されて不活性ガスが気泡化する。樹脂が冷却固化すると発泡成形品が得られる。不活性ガスからなる物理発泡剤は高圧かつ高温で樹脂に注入されるので浸透力が強く、化学発泡剤に比して樹脂中に均一に分散し易い。従って得られる発泡成形品において発泡ムラが発生しにくいという優れた特徴がある。

日本国特許第６２１１６６４号公報日本国特開２００２－７９５４５号公報

　特許文献１には、溶融樹脂中に不活性ガスを安定的かつ適切に注入することができ、適切に発泡成形が実施できる射出成形機が記載されている。また、特許文献２にも発泡成形を実施するための射出成形機が記載されている。

　特許文献１、２に記載の射出成形機にも、それぞれに優れた点がある。しかしながらこれらの射出成形機には、改善すべき余地も見受けられる。特許文献１に記載の射出成形機については、スクリュにシール構造と降圧緩和区間を設ける必要があるので、それだけスクリュの長さが長くなる。つまり機械長が長くなるという問題がある。特許文献２に記載の射出成形機は、機械長は短くて済むが、スクリュにはシール構造等が設けられていないので、不活性ガスの逆流の可能性がある。

　本発明は、溶融樹脂にガスからなる物理発泡剤を注入して発泡成形品を成形するようになっている射出成形機において、成形サイクル中においてもあるいはメンテナンス等によるスクリュの回転停止中においても加熱シリンダ内をガスがスクリュの上流側に向かって流れるあるいは漏洩する現象、すなわち逆流の虞がなく、従って安定して成形することができ、限られた設置エリアにも設置できるような機械長が十分に短い射出成形機のスクリュ、および射出成形機を提供することを目的としている。

　本発明は上記目的を達成するために、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間にガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュ、あるいは射出成形機を対象とする。そして本発明において、スクリュの第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと、該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるダブルフライトであるバリアフライトを設け、このバリアフライトの下流、つまり前方に所定幅のリング状を呈するダムフライトを設けるようにする。ダムフライトと飢餓区間の間には、樹脂の逆流を防止するシール構造を設けてもよい。

　かくして、前述した目的を達成するために、本発明に係る発泡成形用の射出成形機のスクリュおよび射出成形機は、下記［１］～［５］を特徴としている。
［１］
　スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間にガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、
　前記スクリュの前記第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成されていると共に、該バリアフライトの前方に所定幅のリング状を呈するダムフライトが形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
［２］
　［１］に記載のスクリュにおいて、前記スクリュには、前記ダムフライトと前記飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
［３］
　［２］に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間とを液密的に仕切るシールと、前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖し前記第１の圧縮区間の溶融樹脂が所定の圧力を超えると溶融樹脂を前記飢餓区間に流動させる弁機構とを備えている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
［４］
　［２］に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記スクリュが縮径している縮径部と、所定の隙間を開けて前記縮径部に嵌合されていると共に前記加熱シリンダのボアに対して液密的に摺動されるシールリングとからなり、前記縮径部には前記シールリングが着座すると前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間との連通を遮断するテーパ面が形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
［５］
　［１］～［４］のいずれかに記載のスクリュを備え、
　前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置にガスを注入する注入口が設けられている射出成形機。

　以上のように本発明は、スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、飢餓区間にガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュ、あるいは射出成形機として構成される。このようなスクリュにおいては、一般的にスクリュの回転停止時におけるガスの逆流が問題となる。本発明においては、スクリュの第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成されていると共に、該バリアフライトの前方に所定幅のリング状を呈するダムフライトが形成されている。後で詳しく説明するが、バリアフライトにおいてもダムフライトにおいても、加熱シリンダ内部に薄い溶融樹脂の層からなるシールが形成されることになる。シールが形成されているとガスの逆流が抑制されるが、本発明においてはバリアフライトとダムフライトの２箇所において２種類のシールが形成されるので、１０分間程度であればスクリュの回転を停止してもガスの逆流が実質的に完全に防止される。そして、このようにガスの逆流が実質的に完全に防止できるスクリュでありながら、加熱シリンダ内に逆流を防止するための特別な区間を設ける必要がない。つまり加熱シリンダ内には、発泡成形を実施するための最小の構成である、第１の圧縮区間と飢餓区間と第２の圧縮区間だけを設ければよく、スクリュ長を短くでき、射出成形機の機械長を短くすることができる。他の発明によると、スクリュには、ダムフライトと飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられている。シール構造が設けられているので、数十分間スクリュを停止してもガスは逆流しにくいという効果が得られる。

本発明の第１の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の側面断面図である。本発明の第２の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の側面断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るスクリュに設けられているシール構造を示す図であり、シール構造をスクリュの軸と平行に切断して示す断面図である。本発明の第１の実施の形態に係るスクリュに設けられているシール構造を示す図であり、シール構造をスクリュの軸と平行に切断して示す断面図である。本発明の実施の形態に係るスクリュを備えた射出成形機の一部を示す側面断面図である。

　以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機は、図１に示されているように、加熱シリンダ２と、この加熱シリンダ２内で回転方向と軸方向とに駆動可能に設けられているスクリュ３と、から構成されている。加熱シリンダ２には後方つまり上流側にホッパが設けられ、前方つまり下流側には射出ノズルが設けられている。加熱シリンダ２の外周面には、複数個のバンドヒータが巻かれている。これらホッパ、射出ノズル、バンドヒータは図に示されていない。

　一般的に、不活性ガスを使用して発泡成形する射出成形機として必要となる構成のうち比較的シンプルな構成は、加熱シリンダ内に２個の圧縮区間と１個の飢餓区間とからなる３個の区間を形成し、飢餓区間において不活性ガスを注入するような構成である。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１も、このようなシンプルな構成、つまり加熱シリンダ２内に３個の区間が形成されるようになっている。射出成形機１の加熱シリンダ２内には、スクリュ３が所定の形状を備えることにより、後方つまり上流側から前方つまり下流側に向かって、第１の圧縮区間５、飢餓区間６、第２の圧縮区間７が形成されている。これらの区間５、６、７についてより詳しく説明する。第１の圧縮区間５は、上流の部分に設けられた供給部５ａと、中流の部分に設けられた圧縮部５ｂと、下流の部分に設けられた計量部５ｃと、から構成されている。スクリュ３において供給部５ａに配置される部分は、溝深さが一定で深いスクリュ溝からなる。これにより、供給部５ａでは、固体の樹脂が搬送されながら加熱されるようになっている。スクリュ３において圧縮部５ｂに配置される部分は、溝深さが徐々に浅くなるスクリュ溝からなる。これにより、圧縮部５ｂでは、樹脂が圧縮されて加熱シリンダ２に押し付けられて溶融されるようになっている。スクリュ３において計量部５ｃに配置される部分は、溝深さが浅く一定のスクリュ溝からなる。これにより、計量部５ｃでは、溶融された樹脂が圧縮されて密度が一定になるようになる。そして、スクリュ３において飢餓区間６に配置される部分は、計量部５ｃに配置される部分に比して溝深さが深く、かつ溝深さが一定になっている。第２の圧縮区間７は、圧縮部７ｂと、計量部７ｃと、から構成されている。スクリュ３において圧縮部７ｂに配置される部分は、溝深さが徐々に浅くなる。スクリュ３において計量部７ｃに配置される部分は、溝深さが浅く一定となる。なお、本明細書では飢餓区間６と第２の圧縮区間７は別の区間であるように説明しているが、飢餓区間６については第２の圧縮区間７における供給部７ａであると言うこともできる。加熱シリンダ２には、このような飢餓区間６に対応して不活性ガス注入部９が設けられ、不活性ガスが不活性ガス供給部１０から開閉弁１１を介して供給されると、飢餓区間６において加熱シリンダ２内に注入されるようになっている。射出成形機１において、スクリュ３を回転して樹脂を送るとき、第１の圧縮区間５で樹脂が溶融されて圧縮され、飢餓区間６において樹脂圧力が低下する。この低下した溶融樹脂に対して不活性ガスが注入される。不活性ガスが注入された溶融樹脂は第２の圧縮区間７において混練・圧縮されながら前方に送られ、スクリュ３の先端に不活性ガスが浸透した溶融樹脂が計量されることになる。

　本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１のスクリュ３は、第１の圧縮区間５に対応する部分においていくつかの特徴がある。第１の特徴は、この部分において所定の形状のダブルフライトからなるバリアフライト１３が形成されている点である。詳しく説明すると、スクリュ３において第１の圧縮区間５の供給部５ａに配置される部分には、スクリュ３の本体の外表面から突出する螺旋状のシングルフライト１２が形成されている。このシングルフライト１２に連続するように、スクリュ３において圧縮部５ｂに配置される部分、または計量部５ｃに配置される部分、もしくは圧縮部５ｂと計量部５ｃに配置される部分に、バリアフライト１３が形成されている。バリアフライト１３は、スクリュ３の本体の外表面から突出する螺旋状のメインフライト１４およびサブフライト１５からなる。メインフライト１４は、シングルフライト１２と同ピッチ、同リード角（スクリュ３の径方向とフライトのなす角度）になっている。サブフライト１５は、このメインフライト１４に比してピッチとリード角が大きくなっている。従って、バリアフライト１３は、その前方と後方の両端部において、メインフライト１４とサブフライト１５とが互いに接続されている。本実施の形態においてはサブフライト１５の高さはメインフライト１４の高さに比して若干低い。従って、サブフライト１５の頂部と加熱シリンダ２のボアの間には所定の隙間が形成されている。後で説明するようにスクリュ３を回転するとき、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５の前方側つまり下流側に堆積し、溶融樹脂は上記所定の隙間を流れてサブフライト１５の後方側つまり下流側に溜まることになるが、上記所定の隙間に溶融樹脂が存在することによって不活性ガスの逆流を防止するシール作用が得られることになる。

　本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１のスクリュ３の第２の特徴は、スクリュ３において第１の圧縮区間５に配置される部分には、バリアフライト１３の前方、つまり下流側にダムフライト１８が形成されている点である。ダムフライト１８は、半径方向外向きに所定幅で突出したリング状のフライトからなる。あるいは直径に比して高さがかなり低い円柱状を呈するフライトと言うこともできる。このようなダムフライト１８の頂部と加熱シリンダ２のボアの間に形成される隙間は狭いので、未溶融状態の固体の樹脂が存在していても、ダムフライト１８によって堰き止められて前方に送られないようになっている。この隙間に溶融樹脂が存在することによって、バリアフライト１３と同様に不活性ガスがスクリュ３の上流側に流れるいわゆる逆流を防止するシール作用が得られる。なお、このダムフライト１８はバリアフライト１３に連続して設けられていてもよいし、バリアフライト１３に対して所定の間隔、例えば加熱シリンダ２の直径Ｄに対して０．１Ｄ以上、あるいは０．５Ｄ以上空けて設けられていてもよい。

　本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１のスクリュ３の第３の特徴は、第１の圧縮区間５の最下流部においてシール構造２０が設けられていることである。シール構造２０は、図３に詳しく示されているように、シール２１と、圧力の調整作用を奏する流動制御機構２３とからなる。シール２１は、スクリュ３の外周面に形成されている所定の溝に摺動自在に嵌合されている。図３には加熱シリンダ２は示されていないが、このシール２１の外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接して摺動するようになっている。このシール２１において溶融樹脂が流動することが防止され、加熱シリンダ２内が上流側の第１の圧縮区間５と下流側の飢餓区間６とに液密的に仕切られている。シール構造２０には流動制御機構２３が１個あるいは複数個設けられている。流動制御機構２３は、第１の圧縮区間５と飢餓区間６とを連通するようにスクリュ３内に明けられている連通路２４と、この連通路２４を開閉する弁機構２５とから構成されている。連通路２４は途中の部分がテーパ状に縮径されており、それによってテーパ状の着座面２７が形成されている。この着座面２７に、弁機構２５を構成しているポペット弁２８の頭部２９が着座すると連通路２４が閉鎖されるようになっている。ポペット弁２８は、傘状の頭部２９と軸部３１とから構成されており、軸部３１には複数枚の皿バネ３３、３３、…が設けられている。このように皿バネ３３、３３、…が設けられたポペット弁２８は、有底の穴が開けられているリティナ３４に入れられている。そしてリティナ３４はその外周面に形成されている雄ねじによって連通路２４の内周面に形成されている雌ねじに螺合され、固定されている。従ってポペット弁２８は、皿バネ３３、３３、…によって付勢されて頭部２９が着座面２７に押しつけられ、連通路２４を閉鎖している。このポペット弁２８は、第１の圧縮区間５内の溶融樹脂が所定の圧力になると皿バネ３３、３３、…の付勢に抗して後退する。そうするとリティナ３４に開けられている樹脂路３５によって第１の圧縮区間５と飢餓区間６とが連通して溶融樹脂が飢餓区間６に流動することになる。第１の圧縮区間５と飢餓区間６の圧力が等しいとき、あるいは飢餓区間６の圧力の方が高いときには、ポペット弁２８は着座面２７に着座して連通が遮断されるので、飢餓区間６から第１の圧縮区間５への溶融樹脂の逆流は防止されるようになっている。

　本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１の作用を説明する。加熱シリンダ２を加熱し、スクリュ３を回転して樹脂ペレットを加熱シリンダ２内に供給する。そうすると樹脂ペレットは加熱されながら加熱シリンダ２内を前方に送られて、第１の圧縮区間５において溶融される。図５に示されているように、第１の圧縮区間５のバリアフライト１３において樹脂が前方に送られるとき、メインフライト１４に比してリード角が大きいサブフライト１５の方が前方に送り出す作用が強い。従って、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５によって強制的に前方に押し出される。これに対して溶融した樹脂はサブフライト１５の頂部と加熱シリンダ２のボアの隙間を流れることができるので、サブフライト１５の後方に流れる。この結果、未溶融状態の固体の樹脂はサブフライト１５の前方に堆積しながら下流に送られ、溶融樹脂はサブフライト１５の後方の領域に充満しながら下流に送られることになる。溶融樹脂は混練・圧縮され、ダムフライト１８を通過する。ダムフライト１８の頂部は加熱シリンダ２のボアとの隙間が小さいので、もし未溶融状態の固体の樹脂が存在してもダムフライト１８によって堰き止められる。これによって確実に溶融樹脂だけが前方に送られる。溶融樹脂はシール構造２０を経て飢餓区間６に送られる。飢餓区間６では、スクリュ溝が深いので樹脂圧力が小さくなる。従ってこの飢餓区間６において加熱シリンダ２内に気相が形成される。不活性ガス注入部９から不活性ガスが注入される。不活性ガスが注入された溶融樹脂は第２の圧縮区間７において圧縮・混練されてスクリュ３の前方に送られる。すなわち計量される。計量が完了したら射出する。すなわちスクリュ３の回転を停止してスクリュ３を軸方向に駆動する。そうすると溶融樹脂は金型のキャビティに充填される。不活性ガスが発泡して発泡成形品が得られる。

　スクリュ３を回転しているとき加熱シリンダ２内には各区間５、６、７において、樹脂の圧力差が生じている。しかしながらメンテナンス等により、成形サイクルを中断してスクリュ３を長時間停止する場合、加熱シリンダ２内における溶融樹脂の圧力差は小さくなる。そうすると不活性ガスが加熱シリンダ２内を逆流したり、不活性ガスに押し出されて溶融樹脂が逆流する心配がある。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１においては、このような逆流は実質的に完全に防止される。まずシール構造２０によって逆流が防止される。シール構造２０はシール２１と弁機構２５とを備えているので、逆流を防止する作用は強い。次にダムフライト１８によって逆流が防止される。ダムフライト１８の頂部と加熱シリンダ２のボアとの隙間は小さいので、この隙間に溶融樹脂が充填されていることによって、高いシール作用を奏するからである。バリアフライト１３によっても逆流が防止される。サブフライト１５の頂部と加熱シリンダ２のボアとの隙間は小さいので、この部分に充填されている溶融樹脂によって高いシール作用が発生する。つまり不活性ガスや樹脂はサブフライト１５を超えて逆流することはない。本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１は、第１の圧縮区間５において、バリアフライト１３とダムフライト１８とシール構造２０とを備えているので、不活性ガスや樹脂が逆流することが実質的に完全に防止される。

　本実施の形態に係る射出成形機１は色々な変形が可能である。例えば本発明を実施する上で、シール構造２０は必ずしも必須ではなく、これを省略することができる。シール構造２０が省略された、本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機１’が図２に示されている。第１の実施の形態に係る射出成形機１と同様の部材については同じ符号を付して説明を省略するが、この実施の形態に係る射出成形機１’では、逆流を防止する構造として、バリアフライト１３とダムフライト１８だけが設けられている。狭い隙間に溶融樹脂が充填されていることによるシール作用で、スクリュ３’を例えば１０分間程度停止しても、不活性ガスや樹脂の逆流を防止することができる。この第２の実施の形態に係る射出成形機１’は、複雑な構造からなるシール構造２０を省略できるので、安価に提供することができる。

　第１の実施の形態に係る射出成形機１は、シール構造２０を、図４に示されているような簡易的な構造のシール構造２０’に替えることもできる。シール構造２０’は、スクリュ３を縮径した縮径部４０と、この縮径部４０に所定の隙間を空けて設けられているシールリング４１とから構成されている。シールリング４１はその外周面が加熱シリンダ２のボアに滑らかに接していて外周面から溶融樹脂が流動することはない。つまり、このシールリング４１によって加熱シリンダ２内は上流側の第１の圧縮区間５と下流側の飢餓区間６とに液密的に仕切られている。シールリング４１が隙間を空けて嵌合している縮径部４０はその上流側において拡径されてテーパ面４２が形成されており、シールリング４１の上流側の端部もテーパ状に形成されている。スクリュ３において縮径部４０の前方には、シールリング４１が当接する当接部４４が形成されている。スクリュ３を回転して溶融樹脂を先方に送り出しているときは、第１の圧縮区間５の溶融樹脂の圧力は飢餓区間６の圧力より大きく、シールリング４１はスクリュ３に対して前方に移動して当接部４４に押し付けられる。このときシールリング４１のテーパ状の端部はテーパ面４２から離間して、縮径部４０とシールリング４１の内周面との隙間を介して第１の圧縮区間５と飢餓区間６とが連通して溶融樹脂が下流に流動する。なお、シールリング４１には端面に所定の切欠が形成されており当接部４４に当接しても溶融樹脂の流路が確保されるようになっている。一方、射出時等にはシールリング４１はテーパ面４２に着座して、連通は遮断され溶融樹脂の流動は阻害される。すなわち逆流が防止される。

　本発明の実施の形態に係る射出成形機１、１’は、これ以外にも色々な変形が可能である。例えば、第１の実施形態では、第１の圧縮区間５が供給部５ａ、圧縮部５ｂ、計量部５ｃからなるように、スクリュ３のスクリュ溝を形成していたが、例えば計量部５ｃを省略して第１の圧縮区間５が供給部５ａと圧縮部５ｂとからなるように、スクリュ３のスクリュ溝を形成してもよいし、他の構成でもよい。樹脂が溶融され圧縮されながら混練されて前方に送られるようになっていればよい。同様に、第２の圧縮区間７についても圧縮部７ｂ、計量部７ｃからなるように説明したが、溶融樹脂と不活性ガスとが圧縮されながら混練されて前方に送られるようになっていればこのような構成に限定される必要はない。ところで、スクリュ３に形成されているシングルフライト１２、バリアフライト１３について、頂部の形状について特に説明しなかったが、平面状に形成して加熱シリンダ２のボアとのクリアランスが一定になるようにしてもいいし、段状つまりステップ状に形成してクリアランスが変化するようにしてもよい。また、第２の圧縮区間７については詳しくは説明しなかったが、シングルフライトから構成してもよいしダブルフライト、もしくはフライトが３個以上からなる多条フライトから構成してもよい。ところで、本実施の形態においては、不活性ガスは開閉弁１１を介して加熱シリンダ２内に供給されるように説明した。この開閉弁１１は、成形サイクルに同期して開閉させてもいいし、常時開状態にしてもよい。さらには開閉弁１１を設けずに、常時不活性ガスが加熱シリンダ２内に注入されるように構成することも可能である。また不活性ガスが注入される飢餓区間６は、大気圧に近い低圧に樹脂圧力が低下されることが好ましいが、必ずしもそのようにする必要はなく、第１の圧縮区間５に比して樹脂圧力が低下するようになっていればよく、この圧力より高いガス圧で不活性ガスを供給すれば、注入が可能である。加熱シリンダ２に供給するガスは、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスであるように説明したが、これに限定されない。例えば、ブタン等の炭化水素、フロン、代替フロン等の気体を使用することもできる。以上、実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記の実施の形態に限定されるものではなく、発明の実施にあたって色々な変形が可能である。

　本実施の形態に係る射出成形機１、１’において、安定して発泡成形が実施できること、およびスクリュ３、３’の回転を停止したときに不活性ガスや樹脂の逆流が発生しないことを確認するため実験を行った。
「実験方法」
　次の５台の射出成形機を用意した。
　実施例１：本発明の第１の実施の形態に係る射出成形機１。すなわち、バリアフライト１３と、ダムフライト１８とシール構造２０とを備えた射出成形機１。
　実施例２：本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機１’。すなわち、バリアフライト１３と、ダムフライト１８とを備えている射出成形機１’。
　比較例１：バリアフライト１３もダムフライト１８も設けられていないが、シール構造２０と同じ構造のシール構造を備え、シール構造と飢餓区間の間に降圧緩和区間が形成されている射出成形機。
　比較例２：本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機１’においてバリアフライト１３を省略したもの。すなわち、ダムフライト１８のみを備えた射出成形機。
　比較例３：本発明の第２の実施の形態に係る射出成形機１’においてダムフライト１８を省略したもの。すなわちバリアフライト１３のみを備えた射出成形機。
　これら５台の射出成形機において、発泡成形を安定的に実施することができるか否かの試験、および不活性ガスの供給をしながらスクリュの回転を１０分間停止した状態にして逆流が確実に防止されるか否かの試験を行った。使用した樹脂は、ＰＰ樹脂とＰＡ６６樹脂であり、不活性ガスとして窒素ガスを供給した。ＰＰ樹脂に対しては圧力が８ＭＰａになるように、ＰＡ６６樹脂に対しては圧力が６ＭＰａになるようにそれぞれ窒素ガスを供給した。
「試験結果」
　実験の結果を以下の表に示す。

　実施例１、２と比較例１では、いずれも発泡成形を繰り返したが安定して実施することができ、１０分間スクリュの回転を停止しても不活性ガスおよび樹脂の逆流は発生しなかった。なお１０分後に発泡成形を再開したところ、正常に発泡成形を再開することができた。これに対して、比較例２では、発泡成形を繰り返し実施したところ、不活性ガスや樹脂の逆流が発生した。スクリュを数分間停止するだけで不活性ガスの逆流が見られた。比較例３については、発泡成形を繰り返し実施するときには安定して成形することができたが、ＰＡ６６樹脂を使用する場合には１０分間スクリュの回転を停止したところ、不活性ガスの逆流が発生した。
「考察」
　加熱シリンダ２内が、第１の圧縮区間５と飢餓区間６と第２の圧縮区間７の３区間からなる、機械長が短い射出成形機１であっても、第１の圧縮区間５に対応する箇所においてスクリュ３にバリアフライト１３とダムフライト１８とを備えるようにすれば、発泡成形を安定して実施することができ、そしてメンテナンスにおいて必要と考えられる１０分間のスクリュ３の回転停止においても不活性ガスや樹脂の逆流を防止できることを確認できた。バリアフライト１３とダムフライト１８の組合わせが、不活性ガスの逆流防止に効果があると言える。なお、実験において比較例２の射出成形機は発泡成形を安定して実施することができなかったが、不活性ガスの圧力をこの実験における圧力よりも十分に小さくすれば成形は可能である。

　ここで、上述した本発明に係る発泡成形用の射出成形機のスクリュおよび射出成形機の実施形態の特徴をそれぞれ以下［１］～［５］に簡潔に纏めて列記する。

［１］
　スクリュ（３）の形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ（２）内に、樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間（５）と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間（６）と、樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間（７）とが形成され、前記飢餓区間（６）にガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュ（３）であって、
　前記スクリュ（３）の前記第１の圧縮区間（５）に対応する部分には、メインフライト（１４）と該メインフライト（１４）よりリード角が大きいサブフライト（１５）の組合わせからなるバリアフライト（１３）が形成されていると共に、該バリアフライト（１３）の前方に所定幅のリング状を呈するダムフライト（１８）が形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ（３）。
［２］
　［１］に記載のスクリュ（３）において、前記スクリュ（３）には、前記ダムフライト（１８）と前記飢餓区間（６）との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造（２０）が設けられている発泡成形用の射出成形機のスクリュ（３）。
［３］
　［２］に記載のスクリュ（３）において、前記シール構造（２０）は、前記第１の圧縮区間（５）と前記飢餓区間（６）とを液密的に仕切るシール（２１）と、前記第１の圧縮区間（５）と前記飢餓区間（６）とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖し前記第１の圧縮区間（５）の溶融樹脂が所定の圧力を超えると溶融樹脂を前記飢餓区間（６）に流動させる弁機構とを備えている発泡成形用の射出成形機のスクリュ（３）。
［４］
　［２］に記載のスクリュ（３）において、前記シール構造（２０）は、前記スクリュ（３）が縮径している縮径部（４０）と、所定の隙間を開けて前記縮径部（４０）に嵌合されていると共に前記加熱シリンダ（２）のボアに対して液密的に摺動されるシールリング（４１）とからなり、前記縮径部（４０）には前記シールリング（４１）が着座すると前記第１の圧縮区間（５）と前記飢餓区間（６）との連通を遮断するテーパ面（４２）が形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ（３）。
［５］
　［１］～［４］のいずれかに記載のスクリュ（３）を備え、
　前記加熱シリンダ（２）は、前記飢餓区間（６）に対応する所定の位置にガスを注入する注入口が設けられている射出成形機（１）。

　本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

　本出願は、2018年8月27日出願の日本特許出願（特願2018-158759）、に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

　本発明によれば、溶融樹脂にガスからなる物理発泡剤を注入して発泡成形品を成形するようになっている射出成形機において、成形サイクル中においてもあるいはメンテナンス等によるスクリュの回転停止中においても加熱シリンダ内をガスがスクリュの上流側に向かって流れるあるいは漏洩する現象、すなわち逆流の虞がなく、従って安定して成形することができ、限られた設置エリアにも設置できるような機械長が十分に短い射出成形機のスクリュ、および射出成形機を提供することができる。この効果を奏する発明は、射出成形機のスクリュ、および射出成形機に関して有用である。

　　１　　　射出成形機　　　　　　　２　　　加熱シリンダ
　　３　　　スクリュ　　　　　　　　５　　　第１の圧縮区間
　　６　　　飢餓区間　　　　　　　　７　　　第２の圧縮区間
　　９　　　不活性ガス注入部　　　１２　　　シングルフライト
　１３　　　バリアフライト　　　　１４　　　メインフライト
　１５　　　サブフライト　　　　　１８　　　ダムフライト
　２０　　　シール構造　　　　　　２１　　　シール
　２３　　　流動制御機構　　　　　２４　　　連通路
　２４　　　弁機構　　　　　　　　２７　　　着座面
　２８　　　ポペット弁　　　　　　３３　　　皿バネ
　４０　　　縮径部　　　　　　　　４１　　　シールリング
　４２　　　テーパ面　　　　　　　４４　　　当接部

Claims

　スクリュの形状によって、その後方から前方にかけて加熱シリンダ内に、樹脂が圧縮されるようになっている第１の圧縮区間と、樹脂の圧力が低下するようになっている飢餓区間と、樹脂が圧縮されるようになっている第２の圧縮区間とが形成され、前記飢餓区間にガスが注入されるようになっている射出成形機のスクリュであって、
　前記スクリュの前記第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと該メインフライトよりリード角が大きいサブフライトの組合わせからなるバリアフライトが形成されていると共に、該バリアフライトの前方に所定幅のリング状を呈するダムフライトが形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
　請求項１に記載のスクリュにおいて、前記スクリュには、前記ダムフライトと前記飢餓区間との間に、樹脂の逆流を防止する所定のシール構造が設けられている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
　請求項２に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間とを液密的に仕切るシールと、前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間とを連通する連通路と、該連通路を閉鎖し前記第１の圧縮区間の溶融樹脂が所定の圧力を超えると溶融樹脂を前記飢餓区間に流動させる弁機構とを備えている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
　請求項２に記載のスクリュにおいて、前記シール構造は、前記スクリュが縮径している縮径部と、所定の隙間を開けて前記縮径部に嵌合されていると共に前記加熱シリンダのボアに対して液密的に摺動されるシールリングとからなり、前記縮径部には前記シールリングが着座すると前記第１の圧縮区間と前記飢餓区間との連通を遮断するテーパ面が形成されている発泡成形用の射出成形機のスクリュ。
　請求項１～４のいずれか１項に記載のスクリュを備え、
　前記加熱シリンダは、前記飢餓区間に対応する所定の位置にガスを注入する注入口が設けられている射出成形機。