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課題

成形サイクルを短く維持したまま、成形品表面品質を高めることができ、発泡成形品発泡セルの大きさを成形品全体に亙って均一化し、物理的特性を成形品の全体に亙って安定化することのできる合成樹脂成形品を成形する成形方法及び成形装置を提供することである。

解決手段

成形型8のキャビティ面に沿って射出口40と反対側へ流れるガス流層42を形成した状態で、キャビティ41内に発泡剤16を含有する溶融合成樹脂射出し、その後そのガスを外部へ排出し、次にキャビティ41内の合成樹脂表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する。成形装置1は、上記成形方法を達成するためにガス流層成形装置5とガス吸引装置6とを備えた。

概要

背景

従来、合成樹脂成形方法においては、溶融合成樹脂成形金型キャビティ内に射出する際に、一般的には金型は冷却されていて、キャビティ内に射出充填された溶融合成樹脂は成形金型により急激に冷却固化される。そのため、この成形方法では、金型への転写が不十分であったり、成形品の表面にウェルドラインが発生し、外観不良な成形品が成形されるという問題があった。そこで、これらの外観不良を防止するための対策として、金型表面の温度を高温状態にするなどの方法が提案され実用に供されている。

例えば、特許文献1の導電性熱可塑性樹脂射出圧縮成形方法おいては、金型のキャビティ面に薄い断熱層を設け、溶融合成樹脂の充填前に金型を加熱状態とし、充填の際には、その断熱層により金型のキャビティ面が高温状態に保持され、射出された溶融合成樹脂の表層部が金型のキャビティ面に接触しながら流動し、充填完了後金型が冷却され、その金型により溶融合成樹脂が冷却され固化して合成樹脂成形品が成形される。

また、特許文献2の発泡樹脂成形品の成形方法においては、溶融合成樹脂の射出時に金型表面の温度を合成樹脂の熱変形温度以上に保持し、金型のキャビティ内に射出された溶融合成樹脂の表層部がキャビティ面に接触しながら流動し、充填完了と同時に金型が冷却媒体により急激に冷却され、その金型により溶融合成樹脂が冷却され固化して合成樹脂成形品が成形される。

ここで、特許文献1及び2の成形方法においては、発泡剤を含有した溶融合成樹脂を射出して発泡合成樹脂成形品が成形される。発泡合成樹脂成形品の成形方法は、射出用シリンダ内で、合成樹脂を溶融すると共に、物理発泡剤として超臨界状態窒素二酸化炭素等の流体(Super Critical Fluid :SCF)を注入し、このSCFを混合させた溶融合成樹脂を成形金型のキャビティ内に射出して圧力開放により微細発泡させて、発泡合成樹脂成形品を成形する。合成樹脂を発泡させその発泡圧により合成樹脂の収縮が抑制され、成形品表面に発生するヒケを防止することができる。
特開2005−297486号公報
特開2005−7589号公報

概要

成形のサイクルを短く維持したまま、成形品の表面品質を高めることができ、発泡成形品発泡セルの大きさを成形品全体に亙って均一化し、物理的特性を成形品の全体に亙って安定化することのできる合成樹脂成形品を成形する成形方法及び成形装置を提供することである。成形型8のキャビティ面に沿って射出口40と反対側へ流れるガス流層42を形成した状態で、キャビティ41内に発泡剤16を含有する溶融合成樹脂を射出し、その後そのガスを外部へ排出し、次にキャビティ41内の合成樹脂の表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する。成形装置1は、上記成形方法を達成するためにガス流層成形装置5とガス吸引装置6とを備えた。

目的

本発明の目的は、成形のサイクルを短く維持したまま、成形品の表面品質を高めることができ、発泡成形品の発泡セルの大きさを成形品全体に亙って均一化し、物理的特性を成形品の全体に亙って安定化することのできる合成樹脂成形品を成形する成形方法及び成形装置を提供することである。

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
1件

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請求項1

成形型内に溶融合成樹脂射出して合成樹脂成形品成形する成形方法において、成形型のキャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成した状態で、前記キャビティ内に溶融合成樹脂を射出する第1工程と、次に前記キャビティ内のガスを外部へ排出する第2工程と、次に前記キャビティ内に充填された合成樹脂表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する第3工程と、を備えたことを特徴とする合成樹脂成形品の成形方法。

請求項2

成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形方法において、成形型のキャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成した状態で、前記キャビティ内に発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出する第1工程と、次に前記キャビティ内のガスを外部へ排出する第2工程と、次に前記キャビティ内に充填された合成樹脂の表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する第3工程と、を備えたことを特徴とする合成樹脂成形品の成形方法。

請求項3

前記第1工程において、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分に形成した多数の細孔からガスを噴出させ且つキャビティ面のうちの前記流動末端部側の部分に形成した多数の細孔からガスを排出することにより、前記ガス流層を形成することを特徴とする請求項1又は2に記載の合成樹脂成形品の成形方法。

請求項4

前記第2工程において、前記キャビティ内のガスの排出は吸引により行うことを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の合成樹脂成形品の成形方法。

請求項5

前記ガス流層を形成するガスは不活性ガスであることを特徴とする請求項1〜4の何れかに記載の合成樹脂成形品の成形方法。

請求項6

前記発泡剤は物理発泡剤であることを特徴とする請求項2に記載の合成樹脂成形品の成形方法。

請求項7

前記物理発泡剤は、超臨界状態又は亜臨界状態流体であることを特徴とする請求項6に記載の合成樹脂成形品の成形方法。

請求項8

成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形装置において、少なくとも成形型のキャビティ内へ溶融合成樹脂を射出する間、キャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成するガス流層形成手段と、前記溶融合成樹脂をキャビティ内に射出後に前記キャビティ内のガスを外部へ排出する第1のガス排出手段と、を備えたことを特徴とする成形装置。

請求項9

成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形装置において、少なくとも成形型のキャビティ内へ発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出する間、キャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成するガス流層形成手段と、前記溶融合成樹脂をキャビティ内に射出後に前記キャビティ内のガスを外部へ排出する第2のガス排出手段と、を備えたことを特徴とする成形装置。

請求項10

前記ガス流層形成手段は、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分を成形する第1多孔体と、この第1多孔体の外面側に加圧ガスを供給するガス供給手段と、キャビティ面のうちの前記流動末端部側の部分を形成する第2多孔体と、この第2多孔体の外面側からガスを排出する第3のガス排出手段とを有することを特徴とする請求項8又は9に記載の成形装置。

請求項11

前記ガス排出手段は、前記キャビティ内のガスを吸引して外部へ排出するガス吸引手段で構成されたことを特徴とする請求項8〜10の何れかに記載の成形装置。

技術分野

0001

本発明は、溶融合成樹脂又は発泡剤を含有する溶融合成樹脂を成形型キャビティ内に射出して合成樹脂成形品成形する成形方法及び成形装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、合成樹脂の成形方法においては、溶融合成樹脂を成形金型のキャビティ内に射出する際に、一般的には金型は冷却されていて、キャビティ内に射出充填された溶融合成樹脂は成形金型により急激に冷却固化される。そのため、この成形方法では、金型への転写が不十分であったり、成形品の表面にウェルドラインが発生し、外観不良な成形品が成形されるという問題があった。そこで、これらの外観不良を防止するための対策として、金型表面の温度を高温状態にするなどの方法が提案され実用に供されている。

0003

例えば、特許文献1の導電性熱可塑性樹脂射出圧縮成形方法おいては、金型のキャビティ面に薄い断熱層を設け、溶融合成樹脂の充填前に金型を加熱状態とし、充填の際には、その断熱層により金型のキャビティ面が高温状態に保持され、射出された溶融合成樹脂の表層部が金型のキャビティ面に接触しながら流動し、充填完了後金型が冷却され、その金型により溶融合成樹脂が冷却され固化して合成樹脂成形品が成形される。

0004

また、特許文献2の発泡樹脂成形品の成形方法においては、溶融合成樹脂の射出時に金型表面の温度を合成樹脂の熱変形温度以上に保持し、金型のキャビティ内に射出された溶融合成樹脂の表層部がキャビティ面に接触しながら流動し、充填完了と同時に金型が冷却媒体により急激に冷却され、その金型により溶融合成樹脂が冷却され固化して合成樹脂成形品が成形される。

0005

ここで、特許文献1及び2の成形方法においては、発泡剤を含有した溶融合成樹脂を射出して発泡合成樹脂成形品が成形される。発泡合成樹脂成形品の成形方法は、射出用シリンダ内で、合成樹脂を溶融すると共に、物理発泡剤として超臨界状態窒素二酸化炭素等の流体(Super Critical Fluid :SCF)を注入し、このSCFを混合させた溶融合成樹脂を成形金型のキャビティ内に射出して圧力開放により微細発泡させて、発泡合成樹脂成形品を成形する。合成樹脂を発泡させその発泡圧により合成樹脂の収縮が抑制され、成形品表面に発生するヒケを防止することができる。
特開2005−297486号公報
特開2005−7589号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1の成形方法は、金型のキャビティ面に断熱層を設け、発泡剤を含有した溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形するので、ヒケの発生やウェルドラインの発生を防止することができる。しかし、この成形方法では、高温状態の金型に射出された溶融合成樹脂を冷却して固化するまでに時間がかかるので、成形のサイクルタイムが長くなる。また、高温状態の金型を冷却するまでの間に合成樹脂の内層部の発泡セル肥大化しやすいため、微細発泡発泡成形品を成形するのが難しい。

0007

特許文献2の成形方法では、キャビティ内への合成樹脂の充填が完了後に冷却媒体により金型が冷却されるので、キャビティ面の近傍位置で発泡した発泡セルの表面部の破泡が防止される。しかし、厳密には、溶融合成樹脂の発泡は、キャビティ内への充填が完了するまでの流動過程で既に開始されているので、発泡する前に金型を冷却状態切替える冷却開始イミングを適切に設定することは難しい。また、合成樹脂の熱変形温度以上に保持された金型に溶融合成樹脂を射出充填して冷却固化するまでに時間がかかるので、成形のサイクルタイムが長くなる。

0008

従来の一般的な発泡合成樹脂成形方法では、図9に示すように、金型は常時冷却されているため、金型のキャビティ面100に溶融合成樹脂101が接触すると合成樹脂の流動性が低下し、合成樹脂の表層部にキャビティ面100から接触抵抗が作用し、流動末端部分に向かう合成樹脂の流れの中心部からキャビティ面100に吹き出すように流れる(ファウンテンフロー状態)ので、合成樹脂の流れの先端側に発生した大きな発泡セル102がキャビティ面100の方へ流動して、成形品の表層部に多くの発泡セル102が発生し、成形品の表面品質が悪化し、成形品の表層部と内層部とで発泡セルの大きさにバラツキが生じるため、成形品の物理的特性を成形品の全体に亙って安定化させることができないという問題がある。

0009

本発明の目的は、成形のサイクルを短く維持したまま、成形品の表面品質を高めることができ、発泡成形品の発泡セルの大きさを成形品全体に亙って均一化し、物理的特性を成形品の全体に亙って安定化することのできる合成樹脂成形品を成形する成形方法及び成形装置を提供することである。

課題を解決するための手段

0010

請求項1の合成樹脂成形品の成形方法は、成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形方法において、成形型のキャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成した状態で、キャビティ内に溶融合成樹脂を射出する第1工程と、次に、キャビティ内のガスを外部へ排出する第2工程と、次に、キャビティ内に充填された合成樹脂の表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する第3工程とを備えたものである。

0011

第1工程において、ガス流層がキャビティ面に沿って成形型のキャビティ内の溶融合成樹脂の射出口と反対側へ流れるように形成され、そのガス流層を形成した状態で溶融合成樹脂が射出される。このとき、ガス流層により溶融合成樹脂がキャビティ面に接触しにくくなり、キャビティ面で冷却されないため溶融合成樹脂の流動性も維持され、キャビティ面から合成樹脂に摩擦抵抗が作用しにくくなり、ファウンテンフローの形成が抑制される。

0012

次に第2工程において、溶融合成樹脂とキャビティ面との間に形成されたガス流層のガスが外部へ排出される。次に第3工程において、ガスが外部へ排出されると、充填された溶融合成樹脂の表層部がキャビティ面に接触して成形型により溶融合成樹脂が冷却されて、合成樹脂成形品が成形される。金型を冷却状態に維持したまま成形でき、ガスの排出後に溶融合成樹脂を冷却することができるので、成形のサイクルタイムを格別長くする必要もない。

0013

請求項2の合成樹脂成形品の成形方法は、成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形方法において、成形型のキャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成した状態で、キャビティ内に発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出する第1工程と、次にキャビティ内のガスを外部へ排出する第2工程と、次に前記キャビティ内に充填された合成樹脂の表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する第3工程とを備えたものである。

0014

この成形方法は、請求項1と同様の成形方法により、発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出して発泡合成樹脂成形品を成形するので、基本的に請求項1と同様の作用を奏する。 特に、溶融合成樹脂の充填の際、成形キャビティ内にファウンテンフローの形成が抑制されるため、成形品の表層部に多くの発泡セルが発生することがなく、成形品の全体に亙って微細な発泡セルが形成される。

0015

請求項3の合成樹脂成形品の成形方法は、請求項1又は2の発明において、第1工程において、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分に形成した多数の細孔からガスを噴出させ且つキャビティ面のうちの流動末端部側の部分に形成した多数の細孔からガスを排出することにより、ガス流層を形成することを特徴とするものである。

0016

請求項4の合成樹脂成形品の成形方法は、請求項1〜3の何れかの発明において、第2工程において、前記キャビティ内のガスの排出は吸引により行うことを特徴とするものである。 請求項5の合成樹脂成形品の成形方法は、請求項1〜4の何れかの発明において、ガス流層を形成するガスは不活性ガスであることを特徴とするものである。

0017

請求項6の合成樹脂成形品の成形方法は、請求項2の発明において、発泡剤は物理発泡剤であることを特徴とするものである。
請求項7の合成樹脂成形品の成形方法は、請求項6の発明において、物理発泡剤は、超臨界状態又は亜臨界状態の流体であることを特徴とするものである。

0018

請求項8の成形装置は、成形型内に溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形装置であり、少なくとも成形型のキャビティ内へ溶融合成樹脂を射出する間、キャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成するガス流層形成手段と、溶融合成樹脂をキャビティ内に射出後にキャビティ内のガスを外部へ排出する第1のガス排出手段とを備えたものである。

0019

ガス流層形成手段により、キャビティ面に沿って成形型のキャビティ内の溶融合成樹脂の射出口と反対側へ流れるガス流層が形成される。溶融合成樹脂をキャビティ内に射出した後、第1のガス排出手段によりガス流層のガスがキャビティの外部へ排出される。基本的に請求項1と同様の作用を奏する。

0020

請求項9の成形装置は、成形型内に発泡剤を含有した溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形装置であり、少なくとも成形型のキャビティ内へ発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出する間、キャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成するガス流層形成手段と、溶融合成樹脂をキャビティ内に射出後にキャビティ内のガスを外部へ排出する第2のガス排出手段とを備えたものである。この成形装置は、発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出して発泡合成樹脂成形品を成形する装置であるが、基本的に請求項2と同様の作用を奏する。

0021

請求項10の成形装置は、請求項8又は9の発明において、ガス流層形成手段は、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分を成形する第1多孔体と、この第1多孔体の外面側に加圧ガスを供給するガス供給手段と、キャビティ面のうちの流動末端部側の部分を形成する第2多孔体と、この第2多孔体の外面側からガスを排出する第3のガス排出手段とを有することを特徴とするものである。

0022

請求項11の成形装置は、請求項8〜10の何れかの発明において、ガス排出手段は、キャビティ内のガスを吸引して外部へ排出するガス吸引手段で構成されたことを特徴とするものである。

発明の効果

0023

請求項1の発明によれば、第1工程においてキャビティ内にキャビティ面に沿うガス流層が形成された状態で溶融合成樹脂が射出されるため、溶融合成樹脂がキャビティ面に接触しにくくなり、キャビティ面で冷却されないため溶融合成樹脂の流動性も維持され、キャビティ面から溶融合成樹脂に摩擦抵抗も作用しにくくなるため、ファウンテンフローの形成が抑制され、成形キャビティの隅々まで確実に合成樹脂を充填することができる。
第2工程においてガス流層のガスが排出され、第3工程において、ガス排出により、キャビティ内に充填された溶融合成樹脂をキャビティ面に接触させて溶融合成樹脂の表層部が成形型により冷却されるので、成形サイクルタイムを格別長くすることなく、成形品の外表面にウェルドラインの発生もなく、外観と表面品質に優れた合成樹脂成形品を成形することができる。

0024

請求項2の発明によれば、請求項1とほぼ同様の成形方法であるが、発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出して発泡合成樹脂成形品を成形する際に、基本的に請求項1と同様の効果が得られるうえ、次の効果も得られる。
前述のように、溶融合成樹脂の充填の際にファウンテンフローの形成が抑制されるた
め、成形品の表層に多くの発泡セルが発生することがなく、成形品の全体に亙って微細発泡セルを均一に発生させることができ、成形品の全体に亙って物理的特性が安定した発泡合成樹脂成形品を成形することができる。

0025

請求項3の発明によれば、第1工程において、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分に形成した多数の細孔からガスを噴出させ且つキャビティ面のうちの前記流動末端部側の部分に形成した多数の細孔からガスを排出するので、キャビティ内を流動する溶融合成樹脂の流れに沿ってガス流層を形成することができ、溶融合成樹脂の流れを阻害することがなく、キャビティ面の表面に多数の細孔が表れるだけであるから、キャビティ面の品質をほぼ確保することができ、成形品の表面の品質をほぼ確保することができる。

0026

請求項4の発明によれば、第2工程において、キャビティ内のガスの排出を吸引により行うので、ガス流層のガスを急速に排出することができる。そのため、溶融合成樹脂を充填後早期に均一に冷却できると共に、合成樹脂の表層部のキャビティ面への密着が促進され転写性の向上を図ることができる。

0027

請求項5の発明によれば、ガス流層を形成するガスは不活性ガスであるので、合成樹脂の物性を変化させるなどの悪影響を及ぼすことがない。
請求項6の発明によれば、発泡剤は物理発泡剤であるので、微細な発泡セルを有する成形品を形成することができる。物理特性に優れ、成形品の表層部と内層部とに亙って均一化した微細発泡セル構造の合成樹脂成形品を成形することができる。
請求項7の発明によれば、超臨界状態又は亜臨界状態の流体であるので、微細な発泡セルで高い発泡密度を有する成形品を形成することができる。

0028

請求項8の発明によれば、合成樹脂成形品を成形する成形装置に、ガス流層形成手段とガス排出手段を設けたので、請求項1の成形方法を実現できるため、基本的に請求項1と同様の効果が得られる。尚、通常の成形装置と同様に、金型に冷却流体循環して冷却した状態で成形するものとする。

0029

請求項9の発明によれば、発泡合成樹脂成形品を成形する成形装置に、ガス流層形成手段とガス排出手段を設けたので、請求項2の成形方法を実現できるため、基本的に請求項2と同様の効果が得られる。尚、通常の成形装置と同様に、金型に冷却流体を循環して冷却した状態で成形するものとする。

0030

請求項10の発明によれば、ガス流層形成手段は、成形型のキャビティ面のうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分を成形する第1多孔体と、この第1多孔体の外面側に加圧ガスを供給するガス供給手段と、キャビティ面のうちの前記流動末端部側の部分を形成する第2多孔体と、この第2多孔体の外面側からガスを排出するガス排出手段とを有するので、キャビティ内を流動する溶融合成樹脂の流れと同方向へ流れるガス流層を形成することができ、溶融合成樹脂の流れを阻害することがない。

0031

請求項11の発明によれば、ガス排出手段は、キャビティ内のガスを吸引して外部へ排出するガス吸引手段で構成されたので、ガス流層のガスを急速に排出することができる。 そのため、成形のサイクルタイムを格別長くする必要がなく、合成樹脂の表層部のキャビティ面への密着が促進され転写性が向上し、成形品の品質を確保できる。

発明を実施するための最良の形態

0032

本発明の合成樹脂成形品の成形方法は、成形型のキャビティ面に沿って射出口と反対側へ流れるガス流層を形成した状態で、キャビティ内に発泡剤を含有する溶融合成樹脂を射出し、その後そのガスを外部へ排出し、次にキャビティ内の合成樹脂の表層部をキャビティ面に接触させて成形型により冷却する成形方法である。
本発明の合成樹脂成形品の成形装置は、上記の成形方法を達成する成形装置である。

0033

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図1に示すように、合成樹脂成形品の成形装置1は、射出成形機2と、流体注入装置3と、ガス流層形成装置5と、ガス吸引装置6と、制御ユニット46等で構成されている。射出成形機2は、合成樹脂の加熱・溶融と射出等を行う射出ユニット7と、成形金型8の開閉高圧保持を行う型締めユニット9等を備えている。

0034

射出ユニット7には、前端ノズル部10から成形金型8内へ溶融状態ポリプロピレン等の合成樹脂を射出する射出シリンダ11と、回転可能で進退移動可能なスクリュー12と、このスクリュー12を回転駆動すると共に前後方向に駆動する駆動装置25などを有する。射出シリンダ11の外周部には、ホッパー14から射出シリンダ11内へ投入された合成樹脂を加熱するバンドヒータが設けられている。

0035

射出シリンダ11は円筒状の筒体で形成され、射出シリンダ11の前端側部分内には、発泡剤を含有した射出直前の溶融合成樹脂を収容するチャンバー13が形成されている。シリンダ11の後部には、その内部へペレット状の合成樹脂原料を投入するホッパー14と、各射出サイクルごとにスクリュー12の回転数から成形金型8内へ射出する合成樹脂量を計量する計量部15とが設けられている。

0036

射出シリンダ11の長さ方向途中部には、シリンダ後部からシリンダ前部に搬送された溶融合成樹脂に流体注入装置3から供給された物理発泡剤16が注入される発泡剤注入ノズル17と、この発泡剤注入ノズル17から注入された発泡剤16を溶融合成樹脂に混練する混練部18とが設けられている。尚、本実施例では物理発泡剤16として、超臨界状態の炭酸ガスが採用されるが、超臨界状態の窒素ガスやその他のガスも採用可能である。

0037

スクリュー12は射出シリンダ11内に配置され、このスクリュー12の先端部には、円錐状のヘッド部19が形成され、ヘッド部19の後側近傍部には逆止弁付きの第1逆流防止部20が設けられ、長さ方向途中部には、逆止弁付きの第2逆流防止部21が形成されている。スクリュー12の外周側部分には、螺旋状の2つのスパイラル部材22,23が取付られている。スパイラル部材22の後端部分には、発泡剤16が後方へ逆流しないようにする逆流防止機構24が形成されている。この逆流防止機構24は、シリンダ11の発泡剤注入ノズル17よりも後側部分に合成樹脂の流路迷路状にした迷路構造からなる。

0038

駆動装置25には、スクリュー12を回転させる油圧又は電動式スクリュー回転モータを有する回転装置26と、スクリュー12を進退移動方向に強力に進退移動させる油圧又は電動式の加圧ユニット27などが設けられている。

0039

次に、流体注入装置3について説明する。
図1に示すように、流体注入装置3は、ボンベ28から供給される不活性ガス(二酸化炭素又は窒素ガス)を、高温高圧にして超臨界状態にした物理発泡剤16を生成するSCF装置29と、このSCF装置29から供給通路30を介して物理発泡剤16が供給される発泡剤注入部31とを有する。

0040

次に、型締めユニット9について説明する。
図1に示すように、型締めユニット9には、成形金型8(固定金型32と、型開き可能な可動金型33とからなる)と、固定金型32が固定された固定盤34と、可動金型33が固定される可動盤35と、駆動装置36が設けられている。固定金型32の中央壁部37には、溶融合成樹脂の流入孔38が形成され、この流入孔38が固定盤34の流入孔39を介して射出シリンダ11の前端のノズル部10に接続され、流入孔38の下流端にキャビティ41に臨む射出口40が形成されている。

0041

成形金型8を型締めした状態では、固定金型32の射出口40から射出充填された溶融合成樹脂を所定の形状の成形品に成形するキャビティ41が成形金型8に形成されてい
る。前記ガス流層形成装置5により、成形金型8内のキャビティ41内へ溶融合成樹脂を射出する間、キャビティ41の内壁面41aに沿って射出口40と反対側へ流れるガス流層42(図2参照)が形成される。尚、固定盤34と可動盤35と成形金型8には、ガイドピンエジェクタピン、成形金型8を水冷する型冷却系などが設けられている。駆動装置36は成形型開閉用の油圧シリンダを有し、そのピストンロッド62が可動盤35の後端に連結されている。

0042

次に、ガス流層形成装置5について説明する。
図1に示すように、ガス流層形成装置5は、成形金型8内に装着された第1,第2多孔体43,44と、第1多孔体43の外面側に加圧ガスを供給するガス供給装置45と、第1,第2の多孔体43,44の外面側からガスを成形金型8外部へ排出するガス排出手段を有する。

0043

第1の多孔体43は、多数の細孔を有する焼結金属多孔体で構成され、成形金型8のキャビティ面のうち射出口40から射出された溶融合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分であるキャビティ41の内壁面41aを形成するように設けられている。多孔体43の外面側には環状のガス流路47が設けられている。多孔体43は充填される溶融合成樹脂から作用する成形圧を成形金型8に伝達可能に構成されている。このガス流路47には、ガス供給路48とガス排出路49とが夫々接続されている。

0044

第2の多孔体44は、多孔体43と同様に形成され、キャビティ41のキャビティ面のうちの前記流動末端部側のキャビティ41の内壁面41bを形成するように設けられている。その多孔体44の外面側にはガス流路50が設けられている。多孔体44は充填される溶融合成樹脂から作用する成形圧を成形金型8に伝達可能に構成されている。このガス流路部50には、ガス排出路51が接続されている。

0045

ガス供給装置45は、不活性ガス(例えば、窒素ガス)の供給源である窒素ガスボンベ(図示略)と、その不活性ガスを加圧するコンプレッサー52と、このコンプレッサー52で加圧された不活性ガスを蓄積する所定容量のアキュムレータ53とを有する。
アキュムレータ53に蓄積された不活性ガスがガス供給路48を通って、多孔体43の外面側のガス流路47に供給可能であり、そのガス供給路48には電磁開閉弁54が設けられている。開閉弁54はソレノイド54aにより開閉操作される。

0046

ガス吸引装置6は、キャビティ41内に供給された不活性ガスを吸引して成形金型8の外部へ排出可能に構成され、このガス吸引装置6は、ガス流層形成装置5のガス排出手段を兼ねるものである。このガス吸引装置6は、ガス吸引ポンプ56と、このガス吸引ポンプ56で吸引した不活性ガスを収容するガス収容タンク57とを有する。

0047

ガス流路47は、ガス排出路49でガス吸引ポンプ56に接続され、このガス排出路49には電磁開閉弁58が介装され、この開閉弁58はソレノイド58aにより開閉操作される。多孔体44の外面側のガス流路50は、ガス排出路51によりガス排出路49に接続され、このガス排出路49には電磁開閉弁59が介装され、この開閉弁59はソレノイド59aにより開閉操作される。ガス収容タンク57は、ガス通路60によりコンプレッサー52の吸引ポートに接続され、このガス通路60には電磁開閉弁61が介装され、この開閉弁61はソレノイド61aにより開閉操作される。

0048

ガス流層形成装置5を作動させて、キャビティ41内にガス流層42を形成する際には、アキュムレータ53からガス流路47に加圧した不活性ガスを供給する一方、ガス流路50から不活性ガスを吸引することで、キャビティ41の内壁面に沿うガス流層42であって射出口40と反対側へ流れるガス流層42が形成される。溶融合成樹脂の充填後には、不活性ガスのガスの供給を停止する一方、ガス流路47,50から不活性ガスを吸引する。

0049

次に制御ユニット46について説明する。
制御ユニット46は、この実施例の成形装置1の全体を制御するものであるが、少なくとも、射出シリンダ11の駆動装置25、型締めユニット9の駆動装置36と、SCF装置29と、コンプレッサー52と、ガス吸引ポンプ56と、開閉弁54,58,59,61のソレノイド54a,58a,59a,61aとに接続され、これらを制御する。
この制御ユニット46は、駆動装置25,36を駆動させて、各射出サイクル中の所定時期にSCF装置29から供給された物理発泡剤16を発泡剤注入部31に供給させ、加圧ガス発生装置45のコンプレッサーを駆動させ、ガス吸引ポンプ56を駆動させ、開閉弁54,58,59,61のソレノイド54a,58a,59a,61aを駆動させる。

0050

次に、以上説明した合成樹脂成形品の成形装置1を用いて合成樹脂成形品を成形する成形方法について、図8に示す成形工程図に基づいて説明する。尚、図8中のPi(i=
1,2,・・)は各工程を示す。
図8に示すように、P1において、ホッパー14に投入された粒状の合成樹脂(例え
ば、ポリプロピレン樹脂)がシリンダ後部内に投入され、計量部15により成形金型8内へ射出する合成樹脂が計量され、ヒータにより合成樹脂が約200〜300℃に加熱溶融される。

0051

P2において、回転装置26のスクリュー回転モータにより、射出スクリュー12が回転開始され、スクリュー12が、前サイクルにおいて射出完了した前進した状態から後退駆動しつつ、計量された次サイクルの合成樹脂が前方に移送される。P3において、シリンダ11の前部側内において、流体注入装置3から発泡剤注入部31へ供給された超臨界状態のCO2流体が、発泡剤注入ノズル17から注入され、そのCO2 流体が混合した溶融合成樹脂がシリンダ前部の混練部18に移送され、1ショット分の溶融合成樹脂が、回転中のスクリュー12により、チャンバー13に移送される。P4において、スクリュー12の回転と後退が停止される。

0052

次にP5において、成形金型8を型締めした後、P6において、図2に示すように、ガス供給路48の開閉弁54と、ガス排出路51の開閉弁59が開状態とされる。そして、P6において、ガス供給装置45で発生させた加圧不活性ガスを蓄積したアキュムレータ53から、必要量の不活性ガス(例えば、温度40〜80℃)が、ガス供給路48を介してガス流路47に供給され、多孔体43の多数の細孔からキャビティ41内に噴出される一方、ガス排出路51を介してガス流路50から不活性ガスを吸引排出することにより、多孔体44を介してキャビティ41内の不活性ガスが吸引され、キャビティ41の内壁面41aに沿って射出口40と反対側へ流れるガス流層42が成形される。

0053

次にP7において、加圧ユニット27により、スクリュー12が高速に且つ強力に前進駆動されて、図3に示すように、ガス流層42が形成された状態のキャビティ41内へ物理発泡剤16を含有した溶融合成樹脂が射出される。その溶融合成樹脂は、ガス流層42により、キャビティ41の内壁面41aに接触しにくくなり、キャビティ41の内壁面41aに殆ど接触しない状態で流動する。図4に示すように、流動中の溶融合成樹脂の流動末端部側が、キャビティ41の内壁面41bに接触して圧力センサーにより検知されると、ガス排出路51の開閉弁59が閉状態切換えられ、多孔体44を介しての不活性ガスの排出が停止される。

0054

P8において、圧力センサーで検知された直後に、ガス供給路48の開閉弁54が閉状態に切換えられ、ガス排出路49の開閉弁58が開状態に切換えられると共に、ガス吸引ポンプ56が駆動され、図5に示すように、キャビティ41内にガス流層42を形成したキャビティ41内の不活性ガスがガス吸引ポンプ56により急速に吸引されて成形金型8の外部へ排出される。その結果、図6に示すように、溶融合成樹脂の表層部が、キャビティ41の内壁面41aに接触して密着状態となる。

0055

次にP9において、ガス排出路49の開閉弁58が閉状態に切換えられ、図7に示すように、冷却状態の成形金型8により溶融合成樹脂が冷却されある程度固化する。次にP10において、キャビティ41内の成形品の固化後型開きを行ない、P11において、エジャクタ機構を介して成形品が成形型8から取り出される。この成形品は、その内部の全体にCO2ガスの微細発泡セルが均一に形成された発泡合成樹脂合成樹脂成形品である。

0056

以上説明した合成樹脂成形品の成形方法と成形装置の作用効果について説明する。
キャビティ41内において、多孔体43からキャビティ41内へ噴出された不活性ガスによりキャビティ41の内壁面41aに沿って射出口40と反対側へ流れるガス流層42が所定の厚さに形成され、その状態で超臨界状態のCO2流体を含有した溶融合成樹脂が射出されると、溶融合成樹脂の表層部がキャビティ41の内壁面41aに接触しにくくなり、ガス流層42が断熱層として機能して、前記の表層部が内壁面41aで冷却されることもないため溶融合成樹脂の流動性も維持され、内壁面41aから溶融合成樹脂の表層部に摩擦抵抗が作用しにくくなり、ファウンテンフローの形成が抑制されつつ末端側へ流動する。

0057

キャビティ41内に1サイクル分の溶融合成樹脂が充填されると、ガス吸引ポンプ56で吸引することにより、多孔体43の多数の細孔からガス流層42を形成した不活性ガスが排出され、この不活性ガスの排出により、溶融合成樹脂の表層部がキャビティ41の内壁面41aに接触して溶融合成樹脂の表層部が成形金型8により冷却されるので、溶融合成樹脂を充填してから急速に冷却することができる。

0058

前述のように、キャビティ41内にその内壁面41aに沿うガス流層42であって射出口40と反対側へ流れるガス流層42が形成された状態で溶融合成樹脂が射出されるため、溶融合成樹脂が内壁面41aに接触しにくくなり、ガス流層42が断熱作用を奏し、内壁面41aで冷却されないため溶融合成樹脂の流動性も維持され、キャビティ面から溶融合成樹脂に摩擦抵抗も作用しにくくなるため、ファウンテンフローの形成が抑制され、成形キャビティ41の隅々まで確実に合成樹脂を充填することができる。

0059

合成樹脂の充填後にガス流層42のガスが排出され、次にガス排出により、キャビティ41内に充填された溶融合成樹脂をキャビティ面に接触させて溶融合成樹脂の表層部が成形型8により冷却されるので、成形サイクルタイムを格別長くすることなく、成形品の外表面にウェルドラインの発生もなく、外観と表面品質に優れた合成樹脂成形品を成形することができる。

0060

前述のように、溶融合成樹脂の充填の際にファウンテンフローの形成が抑制されるた
め、成形品の表層に多くの大型の発泡セルが発生することがなく、成形品の全体に亙って微細発泡セルを均一に発生させることができ、成形品の全体に亙って物理的特性が安定した発泡合成樹脂成形品を成形することができる。

0061

ガス流層42の形成の際、成形型8のキャビティ41の内壁面41aのうち射出された合成樹脂が流動する流動末端部以外の部分に形成した多数の細孔からガスを噴出させ且つキャビティ41の内壁面41aのうちの前記流動末端部側の部分に形成した多数の細孔からガスを排出するので、キャビティ41内を流動する溶融合成樹脂の流れに沿うガス流層42を形成することができ、溶融合成樹脂の流れを阻害することがなく、キャビティ面の表面に多数の細孔が表れるだけであるから、キャビティ41の壁面の品質をほぼ確保することができ、成形品の表面の品質をほぼ確保することができる。

0062

溶融合成樹脂の充填後、キャビティ41内の不活性ガスの排出をガス吸引ポンプ56による吸引により行うので、ガス流層42のガスを急速に排出することができる。そのため、溶融合成樹脂を充填後早期に均一に冷却できると共に、合成樹脂の表層部のキャビティ面への密着が促進され転写性の向上を図ることができる。

0063

ガス流層42を形成するガスは不活性ガスであるので、合成樹脂の物性を変化させるなどの悪影響を及ぼすことがない。また、発泡剤16は物理発泡剤であるので、微細な発泡セルを有する成形品を形成することができる。物理特性に優れ、成形品の表層部と内層部とに亙って均一化した微細発泡セル構造の合成樹脂成形品を成形することができる。

0064

ここで、実施例を部分的に変更する変更例について説明する。
1]実施例では、成形金型8内に発泡剤16を含有した溶融合成樹脂を射出して合成樹脂成形品を成形する成形方法について説明したが、実施例と同様の成形装置を用いて、成形金型8内に発泡剤16を含有しない溶融合成樹脂を射出して、実施例と同様の成形方法により合成樹脂成形品を成形してもよい。この場合にも、微細発泡セルの形成はないが、前記実施例とほぼ同様の作用効果が得られる。

0065

2]実施例では、合成樹脂としてポリプロピレン樹脂を一例としたが、その他の種々の合成樹脂(ポリエチレンポリスチレンポリカーボネートなど)や、強化繊維カーボン繊維ガラス繊維など)を混在させた合成樹脂を採用してもよい。

0066

3]実施例では、物理発泡剤として超臨界状態のCO2流体を採用したが、超臨界状態のN2 流体でもよく、また、亜臨界状態のCO2 流体やN2 流体などを採用してもよい。
4]実施例では、発泡剤16として物理発泡剤16を採用したが、化学発泡剤を採用してもよい。

0067

5]その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、前記実施例を部分的に変更した形態でも実施可能であり、本発明はそのような変更形態をも包含するものである。

図面の簡単な説明

0068

本発明の実施例に係る合成樹脂成形品の成形装置の概略構成図である。
キャビティ内でガス流層を形成している状態を示す要部拡大図である。
キャビティ内でガス流層が形成された状態で溶融合成樹脂が射出された状態を示す要部拡大図である。
キャビティ内での溶融合成樹脂の流動状態を示す要部拡大図である。
キャビティ内のガス流層のガスが排出される状態を示す要部拡大図である。
ガス排出による溶融合成樹脂の状態を示す要部拡大図である。
充填された溶融合成樹脂が成形型により冷却される状態を示す要部拡大図である。
合成樹脂成形品の成形方法の成形工程図である。
従来のキャビティ内での溶融合成樹脂の流動状態を示す図である。

符号の説明

0069

1合成樹脂成形品の成形装置
5ガス流層形成装置
6ガス吸引装置
8成形型
16発泡剤
40射出口
41キャビティ
42 ガス流層
43 第1の多孔体
44 第2の多孔体
45 ガス供給装置

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