特許 6846243 発泡成形体の製造方法及び製造装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6846243

(24)【登録日】2021年3月3日

(45)【発行日】2021年3月24日

(54)【発明の名称】発泡成形体の製造方法及び製造装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 44/00 20060101AFI20210315BHJP

   B29C 45/60 20060101ALI20210315BHJP

   B29C 45/00 20060101ALI20210315BHJP

   B29C 45/62 20060101ALI20210315BHJP

   B29K 105/04 20060101ALN20210315BHJP

【ＦＩ】

   B29C44/00 D

   B29C44/00 E

   B29C45/60

   B29C45/00

   B29C45/62

   B29K105:04

【請求項の数】24

【全頁数】27

(21)【出願番号】特願2017-45574(P2017-45574)

(22)【出願日】2017年3月10日

(65)【公開番号】特開2018-149688(P2018-149688A)

(43)【公開日】2018年9月27日

【審査請求日】2019年8月29日

(73)【特許権者】

【識別番号】317015179

【氏名又は名称】マクセル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099793

【弁理士】

【氏名又は名称】川北 喜十郎

(74)【代理人】

【識別番号】100154586

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 正広

(74)【代理人】

【識別番号】100139941

【弁理士】

【氏名又は名称】川津 幸恵

(72)【発明者】

【氏名】遊佐 敦

(72)【発明者】

【氏名】山本 智史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 英斗

【審査官】 赤澤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−０３６４２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭５５−１３４２２６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開昭５２−０６３２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−１００４７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５２−１２５５７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１２７１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１７／００７０３２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ４４／００− ４４／６０

Ｂ２９Ｃ ４５／００− ４５／８４

Ｂ２９Ｃ ４８／００− ４８／９６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

発泡成形体の製造方法であって、
内部に回転自在に設けられた可塑化スクリュを備え、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンと、前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーンとを有し、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含む製造装置を用い、
前記製造方法は、
前記可塑化ゾーンにおいて、前記熱可塑性樹脂を可塑化溶融して前記溶融樹脂とすることと、
前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入することと、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記溶融樹脂を飢餓状態とすることと、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させることと、
前記再圧縮ゾーンにおいて、前記一定圧力の加圧流体と接触させた溶融樹脂を圧縮して圧力を高めることと、
圧力を高めた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形することとを含み、
前記飢餓ゾーン内に、少なくとも１つの増圧部が設けられていることを特徴とする発泡成形体の製造方法。

【請求項2】

前記増圧部は、前記飢餓ゾーンにおいて、通過する前記溶融樹脂の樹脂密度を一時的に上昇させるように設けられてい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。

【請求項3】

前記増圧部は、前記可塑化スクリュの一部分によって形成され、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、その上流部分及び下流部分のスクリュの軸の直径より大き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。

【請求項4】

前記増圧部は、前記可塑化スクリュの一部分によって形成され、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径より大き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。

【請求項5】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径が一定であることを特徴とする請求項３又は４に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項6】

前記可塑化シリンダは、前記飢餓ゾーンの上流に前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーンを更に有し、
前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値は、前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値より小さいことを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項7】

前記可塑化シリンダが、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項６に記載の発泡成形体の製造方法。

０．５ＤＳ_２＜ＤＳ_１＜０．９５ＤＳ_２ （１）

ＤＳ_１：前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値
ＤＳ_２：前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値

【請求項8】

前記可塑化シリンダが、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

０．５ＤＣ≦Ｌ≦２ＤＣ （２）

Ｌ ：前記スクリュの延在方向における前記増圧部の長さ
ＤＣ：前記可塑化シリンダの内径

【請求項9】

前記製造装置は、前記可塑化シリンダの前記導入口に接続する導入速度調整容器を更に含み、前記導入速度調整容器の内径の最大値は、前記導入口の内径より大きく、
前記製造方法は、前記一定圧力の加圧流体を前記導入速度調整容器に供給することを更に含み、
前記導入速度調整容器から前記飢餓ゾーンに前記一定圧力の加圧流体を導入することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項10】

前記一定圧力が、１ＭＰａ〜２０ＭＰａであることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項11】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させるとき、
前記増圧部における溶融樹脂の圧力が、前記一定圧力より高くなることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項12】

前記増圧部における溶融樹脂の圧力と、前記一定圧力との差の絶対値が、４ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項１１に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項13】

前記一定圧力が、６ＭＰａ未満であることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項14】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させるとき、
前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項15】

前記一定圧力が、６ＭＰａ以上であることを特徴とする請求項１４に記載の発泡成形体の製造方法。

【請求項16】

発泡成形体を製造する製造装置であって、
内部に回転自在に設けられた可塑化スクリュを備え、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンと、前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダと、
前記可塑化シリンダに、一定圧力の物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給機構とを有し、
前記飢餓ゾーン内に、少なくとも１つの増圧部が設けられていることを特徴とする製造装置。

【請求項17】

前記増圧部は、前記飢餓ゾーンにおいて、通過する前記溶融樹脂の樹脂密度を一時的に上昇させるように設けられていることを特徴とする請求項１６に記載の製造装置。

【請求項18】

前記増圧部は、前記可塑化スクリュの一部分によって形成され、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、その上流部分及び下流部分のスクリュの軸の直径より大きいことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の製造装置。

【請求項19】

前記増圧部は、前記可塑化スクリュの一部分によって形成され、
前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径より大きいことを特徴とする請求項１６又は１７に記載の製造装置。

【請求項20】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径が一定であることを特徴とする請求項１８又は１９に記載の製造装置。

【請求項21】

前記可塑化シリンダは、前記飢餓ゾーンの上流に前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーンを更に有し、
前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値は、前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値より小さいことを特徴とする請求項１８〜２０のいずれか一項に記載の製造装置。

【請求項22】

前記可塑化シリンダが、下記式（１）を満たすことを特徴とする請求項２１に記載の製造装置。

０．５ＤＳ_２＜ＤＳ_１＜０．９５ＤＳ_２ （１）

ＤＳ_１：前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値
ＤＳ_２：前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値

【請求項23】

前記可塑化シリンダが、下記式（２）を満たすことを特徴とする請求項１６〜２２のいずれか一項に記載の製造装置。

０．５ＤＣ≦Ｌ≦２ＤＣ （２）

Ｌ ：前記スクリュの延在方向における前記増圧部の長さ
ＤＣ：前記可塑化シリンダの内径

【請求項24】

前記製造装置は、前記可塑化シリンダの前記導入口に接続する導入速度調整容器を更に含み、前記導入速度調整容器の内径の最大値は、前記導入口の内径より大きく、
前記物理発泡剤供給機構から、前記導入速度調整容器を介して、前記飢餓ゾーンに前記一定圧力の加圧流体を導入することを特徴とする請求項１６〜２３のいずれか一項に記載の製造装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発泡成形体の製造方法及び製造装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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）。

【0003】

また、特許文献４には、物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法において、成形の途中で溶融樹脂中に含まれる物理発泡剤を一部分離し、可塑化シリンダ（混練装置）の外へ排気する方法が開示されている。特許文献４では、物理発泡剤を排気するベントが形成され、且つベントが形成された領域（減圧ゾーン）の圧力を一定に保持する機構を有する混練装置が開示されている。この方法によれば、物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量は、減圧ゾーンにおける背圧弁の圧力によって決定される（圧力制御）。したがって、上述した特許文献１〜３に開示されるように、物理発泡剤の可塑化シリンダへの注入量を正確に制御する必要はない。

【0004】

特許文献５及び６にも、物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法において、物理発泡剤を可塑化シリンダに圧力制御で導入する方法が開示されている。特許文献５及び６では、可塑化シリンダ内に溶融樹脂が未充満となる飢餓ゾーンを設け、飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入する。

【0005】

特許文献５及び６に開示される製造装置は、従来の一般的な製造装置と同様に、物理発泡剤の導入口の内径が小さく、その導入口は、逆止弁等により間欠的に開放する構造である。従来の物理発泡剤を用いる製造装置がこのような構造である理由は、以下である。第１に、可塑化シリンダ内への物理発泡剤の導入の際、高温の溶融樹脂との接触により物理発泡剤の温度は急激に上昇し、物理発泡剤の導入量が不安定になる弊害が生じる。このため、従来の製造装置では、物理発泡剤の流路を細く絞り、物理発泡剤の流量を制御して導入量の安定化を図ろうとした。第２に、このような細い流路に溶融樹脂が逆流すると、直ちに流路が塞がれて機能しなくなる虞がある。このため、物理発泡剤の導入口は常時開放とするのではなく、逆止弁等を設けて、間欠的に開放する構造とした。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許第２６２５５７６号公報

【特許文献2】特許第３７８８７５０号公報

【特許文献3】特許第４１４４９１６号公報

【特許文献4】特開２０１３−１０７４０２号公報

【特許文献5】特開２００１−３４１１５２号公報

【特許文献6】特開２００４−２３７５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

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。

【0008】

一方、特許文献４の物理発泡剤を用いた射出発泡成形方法では、上述の混練装置の採用により、物理発泡剤の一部排気後に、溶融樹脂中の物理発泡剤濃度を飽和溶解度（飽和濃度）近くまで高めることが可能であり、比較的低い圧力の物理発泡剤を用いて多くの発泡核を形成できる。しかし、特許文献４の射出発泡成形方法は、減圧ゾーンの圧力を一定に保持するために、スクリュを逆回転することで減圧ゾーンを他のゾーンから遮断するシール機構を有する。そのため、スクリュが長くなる、スクリュを逆回転するため可塑化計量時間が長くなる等の課題を有していた。

【0009】

特許文献５及び６の射出発泡成形方法は、圧力制御により物理発泡剤を可塑化シリンダに導入するため、物理発泡剤の導入量を正確に計量する必要はない。また、特許文献４に開示されるようなシール機構を必ずしも設ける必要はない。しかし、本発明者らの検討によれば、特許文献５及び６に開示されるように可塑化シリンダ内の飢餓ゾーンへの物理発泡剤の導入を間欠的に行った場合、飢餓ゾーンにおける圧力が変動し、この結果、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量（浸透量）を精密に制御できない虞がある。

【0010】

この主原因は、物理発泡剤を間欠的に可塑化シリンダに導入するため、物理発泡剤の導入量が不十分であるためと推測される。しかし、上述したように、導入される物理発泡剤と溶融樹脂との温度差の問題や、溶融樹脂逆流の問題が存在するため、特許文献５及び６に開示される構造の装置を用いて、物理発泡剤の導入量を増加させて安定化を図ることは困難であった。

【0011】

本発明は、上記課題を解決するものであり、物理発泡剤の複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、更に物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量（浸透量）を単純な機構により安定化できる発泡成形体の製造方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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、内部に回転自在に設けられた可塑化スクリュを備え、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンと、前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーンとを有し、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含む製造装置を用い、前記製造方法は、前記可塑化ゾーンにおいて、前記熱可塑性樹脂を可塑化溶融して前記溶融樹脂とすることと、前記飢餓ゾーンに一定圧力の前記物理発泡剤を含む加圧流体を導入することと、前記飢餓ゾーンにおいて、前記溶融樹脂を飢餓状態とすることと、前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させることと、前記再圧縮ゾーンにおいて、前記一定圧力の加圧流体と接触させた溶融樹脂を圧縮して圧力を高めることと、圧力を高めた前記溶融樹脂を発泡成形体に成形することとを含み、前記製造装置の前記可塑化シリンダが有する前記飢餓ゾーン内に、少なくとも１つの増圧部が設けられてい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。

【0013】

本態様において、前記増圧部は、前記飢餓ゾーンにおいて、通過する前記溶融樹脂の樹脂密度を一時的に上昇させるように設けられていてもよい。前記増圧部は、前記可塑化スクリュの一部分によって形成され、前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、その上流部分及び下流部分のスクリュの軸の直径より大きくてもよい。また、前記増圧部のスクリュの軸の直径は、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径より大きくてもよい。前記飢餓ゾーンにおいて、前記増圧部以外の部分のスクリュの軸の直径が一定であってもよい。

【0014】

前記可塑化シリンダは、前記飢餓ゾーンの上流に前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーンを更に有し、前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値は、前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値より小さくてもよい。前記可塑化シリンダが、下記式（１）を満たしてもよい。

０．５ＤＳ_２＜ＤＳ_１＜０．９５ＤＳ_２ （１）

ＤＳ_１：前記増圧部のスクリュの軸の直径の最大値
ＤＳ_２：前記圧縮ゾーンにおけるスクリュの軸の直径の最大値

【0015】

前記可塑化シリンダが、下記式（２）を満たしてもよい。

０．５ＤＣ≦Ｌ≦２ＤＣ （２）

Ｌ ：前記スクリュの延在方向における前記増圧部の長さ
ＤＣ：前記可塑化シリンダの内径

【0016】

前記製造装置は、前記可塑化シリンダの前記導入口に接続する導入速度調整容器を更に含み、前記導入速度調整容器の内径の最大値は、前記導入口の内径より大きく、前記製造方法は、前記一定圧力の加圧流体を前記導入速度調整容器に供給することを更に含み、前記導入速度調整容器から前記飢餓ゾーンに前記一定圧力の加圧流体を導入してもよい。前記一定圧力が、１ＭＰａ〜２０ＭＰａであってもよい。

【0017】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させるとき、前記増圧部における溶融樹脂の圧力が、前記一定圧力より高くてもよい。前記増圧部における溶融樹脂の圧力と、前記一定圧力との差の絶対値が、４ＭＰａ以下であってもよい。前記一定圧力が、６ＭＰａ未満であってもよい。

【0018】

前記飢餓ゾーンにおいて、前記飢餓状態の溶融樹脂と、前記一定圧力の加圧流体とを接触させるとき、前記飢餓ゾーンを前記一定圧力に保持してもよい。前記一定圧力が、６ＭＰａ以上であってもよい。

【0019】

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、内部に回転自在に設けられた可塑化スクリュを備え、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と、前記溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーンと、前記溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーンとを有し、前記飢餓ゾーンに物理発泡剤を導入するための導入口が形成された可塑化シリンダと、前記可塑化シリンダに、一定圧力の物理発泡剤を供給する物理発泡剤供給機構とを有し、前記可塑化シリンダの前記飢餓ゾーン内に、少なくとも１つの増圧部が設けられていることを特徴とする製造装置が提供される。

【発明の効果】

【0020】

本発明の発泡成形体の製造方法は、物理発泡剤の溶融樹脂への導入量、導入時間等を制御する必要が無い。よって、本発明の製造方法は、複雑な制御装置を省略又は簡略化でき、装置コストを削減できる。また、本発明の発泡成形体の製造方法は、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量（浸透量）を単純な機構により安定化できる。更に、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透を促進し、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離も抑制する。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】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。

【図2】実施形態で用いる発泡成形体の製造装置の概略図である。

【図3】実施形態で用いる導入速度調整容器の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

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。

【0023】

［発泡成形体の製造装置］
まず、本実施形態で用いる発泡成形体を製造する製造装置について説明する。本実施形態では、図２に示す製造装置（射出成形装置）１０００を用いて発泡成形体を製造する。製造装置１０００は、主に、スクリュ２０が内設された可塑化シリンダ２１０と、物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０に供給する物理発泡剤供給機構であるボンベ１００と、金型が設けられた型締めユニット（不図示）と、可塑化シリンダ２１０及び型締めユニットを動作制御するための制御装置（不図示）を備える。可塑化シリンダ２１０内において可塑化溶融された溶融樹脂は、図２における右手から左手に向かって流動する。したがって本実施形態の可塑化シリンダ２１０内部においては図２における右手を「上流」または「後方」、左手を「下流」または「前方」と定義する。

【0024】

可塑化シリンダは、熱可塑性樹脂が可塑化溶融されて溶融樹脂となる可塑化ゾーン２１と、可塑化ゾーン２１の下流側に、溶融樹脂が飢餓状態となる飢餓ゾーン２３とを有する。「飢餓状態」とは、溶融樹脂が飢餓ゾーン２３内に充満せずに未充満となる状態である。したがって、飢餓ゾーン２３内には、溶融樹脂の占有部分以外の空間が存在する。また、飢餓ゾーン２３に物理発泡剤を導入するための導入口２０２が形成されており、導入口２０２には、導入速度調整容器３００が接続している。ボンベ１００は、導入速度調整容器３００を介して可塑化シリンダ２１０に物理発泡剤を供給する。また、飢餓ゾーン２３内には、増圧部２５が設けられる。

【0025】

尚、製造装置１０００は、飢餓ゾーン２３を１つしか有していないが、本実施形態に用いられる製造装置は、これに限定されない。例えば、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透を促進するために、飢餓ゾーン２３及びそこに形成される導入口２０２を複数有し、複数の導入口２０２から物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０に導入する構造であってもよい。また、製造装置１０００は射出成形装置であるが、本実施形態に用いられる製造装置は、これに限定されず、例えば、押出成形装置であってもよい。

【0026】

［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。

【0027】

本実施形態では、図２に示すスクリュ２０が内設された可塑化シリンダ２１０内で熱可塑性樹脂の可塑化溶融を行う。可塑化シリンダ２１０の外壁面にはバンドヒータ（図示せず）が配設されており、これにより可塑化シリンダ２１０が加熱され、更にスクリュ２０の回転による剪断発熱も加わり、熱可塑性樹脂が可塑化溶融される。

【0028】

（２）物理発泡剤の導入
次に、飢餓ゾーン２３に一定圧力（Ｐｃ）の物理発泡剤を導入する（図１のステップＳ２）。

【0029】

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。本実施形態では、物理発泡剤と溶融樹脂の強制的な剪断混錬を行わない。このため、物理発泡剤として圧縮空気を用いても、溶融樹脂に対して溶解性の低い酸素は溶融樹脂に溶解し難く、溶融樹脂の酸化劣化を抑制できる。

【0030】

飢餓ゾーン２３に導入する物理発泡剤の圧力（Ｐｃ）は一定である。この物発泡剤の圧力（Ｐｃ）は、１ＭＰａ〜２０ＭＰａが好ましく、１ＭＰａ〜１５ＭＰａがより好ましく、２ＭＰａ〜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１ＭＰａ以上とすることで、発泡させるのに必要な量の物理発泡剤を溶融樹脂内に浸透させることができ、２０ＭＰａ以下とすることで、装置負荷を低減できる。

【0031】

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。

【0032】

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へ導入される。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減圧弁１５１から導入口２０２の区間内に不要である。本実施形態でも減圧弁１５１から導入口２０２の区間内に、駆動弁を有さず、常に開放されている。減圧弁１５１から導入口２０２の区間内に逆止弁や電磁弁を設けてもよいが、連続する成形サイクルの期間は常に解放されるものとする。また、スクリュ２０の進退に伴い、飢餓ゾーン２３は可塑化シリンダ２１０内を前後方向に移動するが、導入口２０２は、常に飢餓ゾーン２３に位置するように設けられる。

【0033】

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Ｄ１が大きい。このため、比較的低圧の物理発泡剤であっても、可塑化シリンダ２１０内に効率良く導入できる。また、溶融樹脂の一部が導入口２０２に接触して固化した場合であっても、内径Ｄ１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ＤＣ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Ｄ１を大きくし易い。一方、導入口２０２の内径Ｄ１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Ｄ１は、可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣの２０％〜１００％が好ましく、３０％〜８０％がより好ましい。または、可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣに依存せず、導入口２０２の内径Ｄ１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Ｄ１とは、図３に示す、可塑化シリンダ２１０の内壁２１０ａ上における開口部の内径を意味する。また、導入口２０２の形状、即ち、可塑化シリンダ２１０の内壁２１０ａ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Ｄ１」と定義する。

【0034】

＜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、物理発泡剤を適切な温度にまで加温できず、また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。

【0035】

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、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、図２に示すスクリュ２０のシール部２６の下流から後述する溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーン２４の上流までの部分が位置する領域（２３）の容積を意味する。飢餓ゾーン２３では、増圧部２５以外の部分において、スクリュ２０の軸の直径ＤＳ_３及びスクリュフライトの深さが一定である。

【0036】

本実施形態で用いる導入速度調整容器３００は、図３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。

【0037】

また、導入速度調整容器３００の内部空間３１２の形状に着目した場合、導入速度調整容器３００は、導入口２０２に接続し、その内径が変化しない筒状の第１ストレート部３１と、第１ストレート部３１に隣接して設けられ、導入口２０２から離れるに従って、その内径が大きくなるテーパー部３２と、テーパー部３２に隣接して設けられ、その内径が変化しない筒状の第２ストレート部３３とを有する。即ち、導入速度調整容器３００は、図３に示すように、小さい内径Ｄ１を有する円筒である第１ストレート部３１と、大きい内径Ｄ２を有する円筒である第２ストレート部３３とを、それぞれの中心軸が同一の直線ｍ上に並ぶように配置し、第１ストレート部３１と第２ストレート部３２とをテーパー部３２のテーパー面で結合した構造を有する。本実施形態では、第１ストレート部３１及び第２ストレート部３３の中心軸と一致する直線ｍの延在方向は、筒状である速度調整容器３００の延在方向と一致する。本実施形態においては、第１ストレート部３１は連結部材３２０によって構成され、テーパー部３２及び第２ストレート部３３は、容器本体３１０によって構成される。

【0038】

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（Ｄ２＞Ｄ１）。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。本実施形態では、導入口の内径Ｄ１は、第１ストレート部３１の内径、即ち連結部材３２０の内径に等しく、導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２は、容器本体３１０の第２ストレート部３３の内径に等しい。この特徴（Ｄ２＞Ｄ１）を有する導入速度調整容器３００は、例えば、以下の効果を奏する。

【0039】

例えば、導入速度調整容器３００は、導入口２０２の内径Ｄ１を有する第１ストレート部３１がテーパー部３２に接続されることにより、内径がＤ１から次第に大きくなってＤ２となっているため、物理発泡剤の流通路が確保し易い。飢餓ゾーン２３において溶融樹脂は飢餓状態で存在するが、それでも、溶融樹脂が導入口２０２から導入速度調整容器３００内部へ侵入又は膨出する場合がある。この場合、溶融樹脂は導入速度調整容器３００により熱を奪われ、粘度が上昇して流動性が低下し、更に温度が低下すると固化する。固化により、溶融樹脂の導入速度調整容器３００内部へ侵入を阻止できるが、固化した溶融樹脂によって、物理発泡剤の流通路が完全に塞がれると、物理発泡剤を飢餓ゾーン２３に供給できないという問題が生じる。そこで、本実施形態の導入速度調整容器３００は、導入口２０２の内径Ｄ１を有する第1ストレート部３１がテーパー部３２に接続されることにより、導入口２０２から離れるにつれて内径がＤ１から次第に大きくなってＤ２となっている。導入口２０２から離れるほど、侵入した溶融樹脂は熱を奪われ固化し易くなるが、本実施形態の導入速度調整容器３００は、導入口２０２から離れるにつれて容器内部が広くなっている。このため、導入口２０２から離れるにつれて容器壁面に接触した溶融樹脂が固化したとしても、物理発泡剤の導入路が、完全に固化した溶融樹脂によって塞がれることを抑制できる。例えば、物理発泡剤の導入路の壁面に接触した溶融樹脂が固化しても、壁面から離れた物理発泡剤の導入路の中心付近では、溶融樹脂は流動性を有する溶融状態を維持できる。これにより、導入速度調整容器３００の物理発泡剤の流通路を確保できる。尚、第１ストレート部３１の末端にテーパー部３２が接続されていることは必ずしも必要でなく、第１ストレート部３１の末端から内径が拡大するように構成されていれば、物理発泡剤の流通路は確保される。

【0040】

更に、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）、可塑化シリンダ２１０からの熱伝導により導入速度調整容器３００の内の物理発泡剤の加温を促進できる。上述したように、導入速度調整容器３００内で物理発泡剤が加温されることで、物理発泡剤と溶融樹脂との温度差が小さくなり、物理発泡剤の溶融樹脂への溶解量（浸透量）が安定化する。本実施形態の導入速度調整容器３００は、容器内部が導入口２０２よりも広がった形状（Ｄ２＞Ｄ１）を有するため、容器内部が導入口２０２と同面積の形状（Ｄ２＝Ｄ１）と比較して、導入速度調整容器３００の下部に、即ち、可塑化シリンダ２１０に近い部分に、より多量の物理発泡剤を滞留させることができる。容器の下部は可塑化シリンダ２１０に近いため、より多量の物理発泡剤を効率的に加温できる。特に、溶融樹脂の可塑化計量開始時は、多量の物理発泡剤が導入速度調整容器３００から飢餓ゾーン２３に導入される。このような場合であっても、本実施形態の導入速度調整容器３００は、多量の加温された物理発泡剤を飢餓ゾーン２３に導入できる。尚、本実施形態では、図３に示すように、直線ｍを含む導入速度調整容器３００の断面において、速度調整容器３００の延在方向（直線ｍ）に対するテーパー部３２の内壁の角度は、４５度となっているが、２０度以上９０度以下が、上述した効果を奏するうえで好ましい範囲として規定され、２５度以上６５度以下の場合が最も効果的である。尚、ここでテーパー部３２の内壁の角度が９０度の場合とは、第１ストレート部３１と第２ストレート部３３が、直線ｍに垂直な平面によって接続される場合をいう。

【0041】

導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２は、導入口２０２の内径Ｄ１より大きいため（Ｄ２＞Ｄ１）、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、１より大きい。上述の効果を更に促進する観点からは、上記比率（Ｄ２／Ｄ１）は、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。

【0042】

導入口２０２の内径Ｄ１が比較的大きい場合、例えば、導入口２０２の内径Ｄ１が６０ｍｍ以上、好ましくは８０ｍｍ以上である場合には、上述した溶融樹脂の膨出により導入口２０２が塞がれる虞が低下するため、上述の比率（Ｄ２／Ｄ１）は、比較的小さくてもよい。この場合、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、例えば、１を超えて３以下であり、好ましくは、１を超えて２以下である。

【0043】

また、導入口２０２の内径Ｄ１が比較的大きい場合、導入速度調整容器３００の容積も大きくなる。それに伴い、可塑化シリンダ２１０からの熱伝導により導入速度調整容器３００内で加温される物理発泡剤の温度勾配が大きくなる虞がある。この温度勾配を小さくするために、導入速度調整容器３００内に攪拌機を設け、導入速度調整容器３００内の物理発泡剤を攪拌してもよい。攪拌機は、可塑化シリンダ２１０に近い、導入速度調整容器３００内の下部、例えば、本実施形態のテーパー部３１に設けることが好ましい。または、他の方法としては、多孔性又は網目状の金属板を導入速度調整容器３００内の下部に設けてもよい。本実施形態においては大容積の物理発泡剤を加温するため、導入速度調整容器３００の底部（第２ストレート部３３の可塑化シリンダ２１０側の端部）に、多数の穴があいたＳＵＳ製の板（厚み５ｍｍ）３１１を容器本体３１０に連結して設置する。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。導入速度調整容器３００内下部における温度勾配を小さくすることにより、飢餓ゾーン２３に導入する物理発泡剤の温度をより均一化できる。

【0044】

本実施形態の導入速度調整容器３００は、図３に示すように、導入口２０２から離れるに従って、導入速度調整容器３００の内径が大きくなるテーパー部３２を有することが好ましい。このようなテーパー部３２を導入速度調整容器３００の下部、即ち可塑化シリンダ２１０に近い部分に設けることにより、配管１５４から供給された物理発泡剤が、導入口２０２に近づくにつれて熱を供給するテーパー部３２に近接し次第に加温される。これにより、飢餓ゾーン２３に導入する物理発泡剤の温度をより均一化できる。

【0045】

導入速度調整容器３００において、筒状の第１ストレート部３１の延在方向（直線ｍ）（図３中の直線ｍ）における長さ（高さ）ｈは、可塑化シリンダ２１０の側壁の厚みｄの２倍以下が好ましく、１倍以下がより好ましい。第１ストレート部３１の長さｈが上記範囲内であれば、固化した溶融樹脂により、導入速度調整容器３００内の物理発泡剤の流通路が塞がれる虞が更に低下する。筒状の第１ストレート部３１の長さ（高さ）ｈの下限値は、特に限定されず、実質的には、例えば、可塑化シリンダ２１０の側壁の厚みｄの０．１倍以上であり、好ましくは、０．３倍以上である。

【0046】

蓋３３０は、容器本体３１０の第２ストレート部３３に開閉可能に設けられる。蓋３３０は、特別な工具を用いずに、作業者の手により開閉可能であることが好ましい。発泡成形体の成形においては、事前に成形条件の設定を行う場合がある（条件出し）。成形条件の設定においては、フィーダースクリュ２１２やスクリュ２０の回転数等の最適化を行い、飢餓ゾーン２３において、飢餓状態が安定に作れているか確認する。これと同時に、導入速度調整容器３００内部に導入口２０２から溶融樹脂が膨出しないかも確認する。このため、蓋３３０の開閉は、ボルトを用いず、簡便な方法で開閉可能とし、導入速度調整容器３００内に侵入した樹脂を取り除けることが好ましい。蓋３３０を作業者の手により開閉可能とすることで、成形条件の設定の作業効率が向上する。蓋３３０のシール機構は任意であるが、バネを内蔵したシール機構、又はクラッチ式の高圧シール機構等を用いることができる。本実施形態では、バネを内蔵したポリイミドのシール部材３３１を用いる。このシール部材３３１は、内部空間３１２内に滞留する物理発泡剤のガス圧により膨張し、シール性が高まる。

【0047】

導入速度調整容器３００を構成する材料は、加圧流体を収容する観点から耐圧性であることが好ましいく、壁面での溶融樹脂の固化を促進して、容器内部への溶融樹脂の侵入を抑制する観点から、熱容量が大きく、温度が上昇しにくく、付着した樹脂から熱を奪いやすいことが好ましい。また、物理発泡剤を加温するという観点からは熱伝導率が高く、容器本体３１０からの熱が伝わりやすいことが好ましい。これらの観点から、導入速度調整容器３００は、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等の金属で構成されることが好ましい。連結部材３２０も同様である。

【0048】

導入速度調整容器３００の内壁、即ち、内部空間３１２を区画する内壁には、テフロン（登録商標）（ポリテトラフルオロエチレン、ＰＴＦＥ）含有メッキ膜が形成されていることが好ましい。テフロン含有メッキ膜は、導入速度調整容器３００の内壁全面に形成されていてもよいし、一部のみに形成されていてもよい。特に、溶融樹脂との接触の虞のある、導入速度調整容器３００内の下部、例えば、第１ストレート部３１及び／又はテーパー部３２の内壁に形成されることが好ましい。発泡成形体の成形中に、樹脂が内壁に付着した状態で長時間経過すると、樹脂は炭化して固着し、後に剥離して、成形不良の原因となる。導入速度調整容器３００の内壁にテフロン含有メッキ膜を形成することで、この溶融樹脂の固着を抑制できる。テフロン含有メッキ膜、中でも、テフロン含有無電解ニッケルリンメッキ膜は、高い耐熱性及び耐擦傷性を有し、高硬度であり、更に、複雑形状の被メッキ体への被覆性にも優れる。また、導入速度調整容器３００の内壁に撥水性又は発油性を付与でき、且つ耐熱性にも優れる他の表面処理方法としては、エキシマレーザーを使った表面処理が挙げられる。しかし、導入速度調整容器３００の内壁に対して、エキシマレーザーを使った表面処理を行うことは非常に困難であるため、テフロン含有メッキ膜を形成する方が好ましい。無電解メッキ膜中のテフロンの含有量は、メッキ膜の安定性と、付着する溶融樹脂の剥離性との兼ね合いから、１０〜５０重量％が好ましい。

【0049】

以上、本実施形態で用いる導入速度調整容器３００について説明したが、本実施形態で用いる導入速度調整容器は、この構成に限定されない。例えば、第１の変形例としては、導入速度調整容器が、テーパー部３２を有さない構成が挙げられる。即ち、第１ストレート部３１と、第２ストレート部３３とが、テーパー面の代わりに、筒状である速度調整容器３００の延在方向（直線ｍ）と直交する面により連結されてもよい。また、第２の変形例としては、導入速度調整容器が、第１ストレート部３１を有さない構成が挙げられる。この場合、可塑化シリンダ２１０の内壁２１０ａ上における開口部である導入口２０２に、テーパー部３２が連結する。即ち、可塑化シリンダ２１０の側壁内においても、内壁２１０ａから離れるにしたがって、導入速度調整容器３００の内径が広がる構造となる。

【0050】

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。

【0051】

（３）溶融樹脂を飢餓状態とする
次に、溶融樹脂を飢餓ゾーン２３へ流動させ、飢餓ゾーン２３において溶融樹脂を飢餓状態とする（図１のステップＳ３）。飢餓状態は、飢餓ゾーン２３の上流から飢餓ゾーン２３への溶融樹脂の送り量と、飢餓ゾーン２３からその下流への溶融樹脂の送り量とのバランスで決定され、前者の方が少ないと飢餓状態となる。

【0052】

本実施形態では、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーン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。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。尚、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。

【0053】

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。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、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を有する。

【0054】

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、片方のみ用いてもよい。スクリュの大径部分２０Ａ、シール部２６以外の流動抵抗を高める機構としては、スクリュフライトが他の部分とは逆向きに設けられた構造、スクリュ上に設けられたラビリンス構造等が挙げられる。

【0055】

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。

【0056】

また、融樹脂の流動抵抗を高める機構以外に、飢餓ゾーン２３から上流の圧縮ゾーン２２へ溶融樹脂の逆流を防止する逆流防止機構（シール機構）を圧縮ゾーン２２の飢餓ゾーン２３との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、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。

【0057】

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。本実施形態では、汎用のフィーダースクリュ２１２を用いて、熱可塑性樹脂の供給量を制御する。熱可塑性樹脂の供給量が制限されることにより、飢餓ゾーン２３における溶融樹脂の計量速度が、圧縮ゾーン２２での可塑化速度よりも大きくなる。この結果、飢餓ゾーン２３における溶融樹脂の密度が安定に低下し、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透が促進される。

【0058】

本実施形態において、溶融樹脂の流動方向における飢餓ゾーン２３の長さは、溶融樹脂と物理発泡剤との接触面積や接触時間を確保するために長いほうが好ましいが、長すぎると成形サイクルやスクリュ長さが長くなる弊害生じる。このため、飢餓ゾーン２３の長さは、可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣの２倍〜１２倍が好ましく、４倍〜１０倍がより好ましい。また、飢餓ゾーン２３の長さは、射出成形における計量ストーロークの全範囲を賄うことが好ましい。即ち、溶融樹脂の流動方向における飢餓ゾーン２３の長さは、射出成形における計量ストーロークの長さ以上であることが好ましい。溶融樹脂の可塑化計量及び射出に伴ってスクリュ２０は前方及び後方に移動するが、飢餓ゾーン２３の長さを計量ストーロークの長さ以上とすることで、発泡成形体の製造中、常に、導入口２０２を飢餓ゾーン２３内に配置する（形成する）ことができる。換言すれば、発泡成形体の製造中にスクリュ２０が前方及び後方に動いても、飢餓ゾーン２３以外のゾーンが、導入口２０２の位置に来ることはない。これにより、導入口２０２から導入される物理発泡剤は、発泡成形体の製造中、常に、飢餓ゾーン２３に導入される。本実施形態の飢餓ゾーン２３の長さは、図２に示すように、スクリュ２０において、シール部２６の下流から、後述する溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーン２４の上流まで長さである。飢餓ゾーン２３では、後述する増圧部２５以外の部分において、スクリュ２０の軸の直径ＤＳ_３及びスクリュフライトの深さが一定である。

【0059】

（４）溶融樹脂と物理発泡剤との接触
次に、飢餓ゾーン２３において飢餓状態の溶融樹脂と一定圧力の前記物理発泡剤とを接触させる（図１のステップＳ４）。即ち、飢餓ゾーン２３において、溶融樹脂を物理発泡剤により一定圧力で加圧する。飢餓ゾーン２３は溶融樹脂が未充満（飢餓状態）であり物理発泡剤が存在できる空間があるため、物理発泡剤と溶融樹脂とを効率的に接触させることができる。溶融樹脂に接触した物理発泡剤は、溶融樹脂に浸透して消費される。物理発泡剤が消費されると、導入速度調整容器３００中に滞留している物理発泡剤が飢餓ゾーン２３に供給され、溶融樹脂は一定圧力の物理発泡剤に接触し続ける。

【0060】

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、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。

【0061】

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。

【0062】

本実施形態では、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。

【0063】

更に、本実施形態では、飢餓ゾーン２３内に増圧部２５が設けられる。以下に、増圧部２５について説明する。

【0064】

＜飢餓ゾーン内の増圧部＞
増圧部２５は、可塑化スクリュ２０の一部分によって形成される。増圧部２５は、その上流部分及び下流部分と比較して、スクリュ２０の軸の直径（スクリュ径）が大きく、スクリュフライトの深さが浅い。即ち、飢餓ゾーン２３において、増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径は、増圧部２５以外の部分のスクリュ２０の軸の直径ＤＳ_３より大きい。尚、本実施形態の飢餓ゾーン２３では、増圧部２５以外の部分のスクリュの軸の直径ＤＳ_３は一定である。本実施形態では、増圧部２５により、溶融樹脂に対する物理発泡剤の浸透が促進され、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離も抑制される。このメカニズムは、以下のように推察される。増圧部２５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、そこを通過する溶融樹脂を圧縮する。このため、溶融樹脂は、増圧部２５を通過するときのみ、一時的に樹脂密度が上昇する。これにより、弱いミキシング効果（混合効果）が生じ、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透が促進され、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離も抑制されると推測される。ただし、このメカニズムは推定であり、本発明はこれに限定されない。尚、増圧部２５は樹脂密度が、その周囲（飢餓ゾーン２３の増圧部２５以外の部分）に比べて高くなるため、高樹脂密度部でもある。

【0065】

増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径の最大値ＤＳ_１は、圧縮ゾーン２２におけるスクリュ２０の軸の直径の最大値ＤＳ_２より小さいことが好ましい。ＤＳ_１をＤＳ_２より小さくすることで、溶融樹脂が物理発泡剤の導入口２０２から膨出する現象、所謂、ベントアップを抑制できる。また、増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径の最大値ＤＳ_１は、下記の式（１）を満たすことがより好ましい。ＤＳ_１を０．５ＤＳ_２より大きくすることで、溶融樹脂と物理発泡剤との混合がより促進され、ＤＳ_１を０．９５ＤＳ_２より小さくすることで、ベントアップをより抑制できる。

０．５ＤＳ_２＜ＤＳ_１＜０．９５ＤＳ_２ （１）

ＤＳ_１：増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径の最大値
ＤＳ_２：圧縮ゾーン２２におけるスクリュ２０の軸の直径の最大値

【0066】

増圧部２５は、飢餓ゾーン２３内に１個のみ設けてもよいし、複数設けてもよい。しかし、増圧部２５の数が多すぎるとベントアップのリスクが高まるため、増圧部の数は、１〜３個が好ましい。また、スクリュ２０の延在方向（溶融樹脂の流動方向）における増圧部２５の長さＬは、下記式（２）を満たすことが好ましい。増圧部２５の長さＬを０．５ＤＣ以上とすることで、溶融樹脂と物理発泡剤との混合がより促進され、増圧部２５の長さＬを２ＤＣ以下とすることで、ベントアップを抑制できる。

０．５ＤＣ≦Ｌ≦２ＤＣ （２）

Ｌ ：スクリュ２０の延在方向における増圧部２５の長さ
ＤＣ：可塑化シリンダ２１０の内径

【0067】

本実施形態の増圧部２５は、スクリュ２０、可塑化シリンダ２１０の全体の構成に基づいて、その位置や大きさを最適化できる。

【0068】

増圧部２５は、可塑化シリンダ２１０の大きさの大小にかかわらず、上述の効果を奏するが、比較的大型の可塑化シリンダにおいて特に有効に機能する。比較的大型の可塑化シリンダとは、例えば、可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣが６０ｍｍ以上、又は、８０ｍｍ以上の場合である。大型の可塑化シリンダでは、飢餓ゾーン２３内に存在する溶融樹脂の量が増加し、物理発泡剤との接触面積が減少するため、溶融樹脂へ十分な量の物理発泡剤を浸透させることが難しくなる虞があり、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離が発生する虞も高まる。このような場合であっても、飢餓ゾーン２３内に増圧部２５を設けることで、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透を促進できる。また、増圧部２５において、一時的に圧縮して溶融樹脂と物理発泡剤を混練することにより、スクリュフライトの深さ方向における、溶融樹脂への物理発泡剤の溶解量（浸透量）を均一化できる。これにより、溶融樹脂中の物理発泡剤の濃度が向上し、下流の再圧縮ゾーン２４において、溶融樹脂から分離した物理発泡剤を再度、溶融樹脂が巻き込むという、成形不良の原因となる現象を抑制できる。

【0069】

導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）が比較的低い場合、例えば、６ＭＰａ未満、又は４ＭＰａ以下である場合、増圧部２５を除く飢餓ゾーン２３の圧力は導入される物理発泡剤と同一の一定圧力（Ｐｃ）に保持され、増圧部２５における溶融樹脂の圧力は、導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）より高くなる傾向にある。ベントアップを抑制する観点から、増圧部２５における溶融樹脂の圧力の最大値（Ｐｍａｘ）と上述の一定圧力（Ｐｃ）との差の絶対値（圧力変動幅：ΔＰ＝Ｐｍａｘ−Ｐｃ）は、４ＭＰａ以下であることが好ましく、２ＭＰａ以下であることがより好ましい。本実施形態において、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。増圧部２５以外の飢餓ゾーン２３の圧力が一定圧力（Ｐｃ）に保持されることにより、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。

【0070】

飢餓ゾーン２３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２７により測定される。尚、スクリュ２０の進退に伴い、飢餓ゾーン２３は可塑化シリンダ２１０内を前後方向に移動するが、図２に示す圧力センサ２７は、飢餓ゾーン２３の最前進位置及び最後退位置において、常に飢餓ゾーン２３内に存在する位置に設けられる。また、本実施形態では、スクリュ２０の最前進位置において（図２）、圧力センサ２７は増圧部２５の真下に設ける。これにより、圧力センサ２７は増圧部２５における溶融樹脂の圧力も測定でき、製造する発泡成形体の種類や樹脂材料等が変更された場合の成形条件出しが容易となる。

【0071】

導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）が比較的低い場合、圧力センサ２７で測定される圧力は、溶融樹脂の可塑化計量の開始直後は、一時的に一定圧力（Ｐｃ）より高い値を示すが、その後すぐに低下して、一定圧力（Ｐｃ）に保持される。溶融樹脂の可塑化計量の開始直後に圧力センサ２７が測定する圧力は、増圧部２５における溶融樹脂の密度上昇に影響されたものと推測される。このため、一定圧力（Ｐｃ）より高い値を示す。その後、スクリュ２０が溶融樹脂の可塑化計量に伴い後退し、圧力センサ２７と増圧部２５とが離れ、圧力センサ２７は飢餓ゾーン２３における増圧部２５以外の部分の圧力を測定する。このため、圧力センサ２７が測定する圧力が一定圧力（Ｐｃ）まで低下し、その後、一定に保持されると推測される。

【0072】

一方、導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）が比較的高い場合、例えば、６ＭＰａ以上、又は８ＭＰａ以上である場合、増圧部２５を除く飢餓ゾーン２３の圧力は、導入される物理発泡剤と同一の一定圧力（Ｐｃ）に保持される。一方、増圧部２５における溶融樹脂の圧力は、周囲の飢餓ゾーン２３における溶融樹脂の圧力が十分高いため、比較的、増圧部２５の構造の影響を受け難いと考えられる。そのため、圧力センサ２７により測定される、増圧部２５における圧力上昇量は僅かであり、観測が困難な場合もある。したがって、飢餓ゾーン２３の圧力は、増圧部２５も含めて、導入される物理発泡剤と同一の一定圧力（Ｐｃ）に保持される。圧力センサ２７で測定される圧力は、一定圧力（Ｐｃ）に保持される傾向にある。但し、このような物理発泡剤の圧力が十分高い場合であっても、増圧部２５における圧力上昇を極めて大きくするような増圧部構造を有する場合には、増圧部２５での十分な圧力上昇が認められる場合もある。

【0073】

このように、増圧部２５により樹脂密度は高くなるものの、可塑化シリンダ２１０へ導入される物理発泡剤の圧力や増圧部２５の構造により、増圧部２５での圧力上昇が認められる場合もあるし、成形サイクル中は圧力が一定と認められる場合もある。しかし、例えば、可塑化シリンダ２１０へ物理発泡剤を導入しない状態で成形（無発泡成形）を行った際には、いずれの場合であっても、増圧部２５における圧力は一定圧力ではなく、上昇が確認可能である。このように、飢餓ゾーン２３内において、その周囲（飢餓ゾーン２３の増圧部２５以外の部分）に対して溶融樹脂の圧力上昇をもたらす構造を有する部分が増圧部２５と定義される。

【0074】

以上説明したように、本実施形態において増圧部２５は、図２に示すように、可塑化スクリュ２０の一部分によって形成され、飢餓ゾーン２３において、スクリュ２０の軸の直径が、直径ＤＳ_３より大きい部分である。しかし、増圧部はこの形態に限定されない。増圧部を通過する溶融樹脂を圧縮して、樹脂密度を上昇させることができる様々な形態を用いることができる。例えば、スクリュ２０とは別部材のリング等を増圧部２５として用いることができる。または、
スクリュ２０におけるスクリュフライトの巻方向を逆にした部分等を増圧部２５として用いることができる。スクリュフライトの巻方向を逆にすることで、熱可塑性樹脂の可塑化速度を一時的に遅くして混練時間を長くすることにより、樹脂密度を高くすることができる。

【0075】

（５）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Ｓ５）。本実施形態で用いる可塑化シリンダ２１０は、飢餓ゾーン２３の下流に、飢餓ゾーン２３に隣接して配置され、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる再圧縮ゾーン２４を有する。まず、可塑化スクリュ２０の回転により、飢餓ゾーン２３の溶融樹脂を再圧縮ゾーン２４に流動させる。物理発泡剤を含む溶融樹脂は、再圧縮ゾーン２４において圧力調整され、可塑化スクリュ２０の前方に押し出されて計量される。このとき、可塑化スクリュ２０の前方に押し出された溶融樹脂の内圧は、可塑化スクリュ２０の後方に接続する油圧モータ又は電動モータ（不図示）により、スクリュ背圧として制御される。本実施形態では、溶融樹脂から物理発泡剤を分離させずに均一相溶させ、樹脂密度を安定化させるため、可塑化スクリュ２０の前方に押し出された溶融樹脂の内圧、即ち、スクリュ背圧は、一定に保持されている飢餓ゾーン２３の圧力よりも１〜６ＭＰａ程度高く制御することが好ましい。尚、本実施形態では、スクリュ２０前方の圧縮された樹脂が上流側に逆流しないように、スクリュ２０の先端にチェックリング５０が設けられる。これにより、計量時、飢餓ゾーン２３の圧力は、スクリュ２０前方の樹脂圧力に影響されない。

【0076】

発泡成形体の成形方法は、特に限定されず、例えば、射出発泡成形、押出発泡成形、発泡ブロー成形等により成形体を成形できる。本実施形態では、図２に示す可塑化シリンダ２１０から、金型内のキャビティ（不図示）に、計量した溶融樹脂を射出充填して射出発泡成形を行う。射出発泡成形としては、金型キャビティ内に、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。

【0077】

以上説明した本実施形態の製造方法では、物理発泡剤の溶融樹脂への導入量、導入時間等を制御する必要がないため、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。

【実施例】

【0078】

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。

【0079】

［実施例１］
本実施例では、熱可塑性樹脂としてミネラル強化ポリアミド６（ＰＡ６）を用い、物理発泡剤として窒素を利用して発泡成形体を製造した。

【0080】

（１）製造装置
本実施例では、上述した実施形態で用いた図２に示す製造装置１０００を用いた。製造装置１０００の詳細について説明する。上述のように、製造装置１０００は射出成形装置であり、可塑化シリンダ２１０と、物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０に供給する物理発泡剤供給機構であるボンベ１００と、金型が設けられた型締めユニット（不図示）と、可塑化シリンダ２１０及び型締めユニットを動作制御するための制御装置（不図示）を備える。

【0081】

可塑化シリンダ２１０のノズル先端２９には、エアシリンダの駆動により開閉するシャットオフバルブ２８が設けられ、可塑化シリンダ２１０の内部を高圧に保持できる。ノズル先端２９には金型（不図示）が密着し、金型が形成するキャビティ内にノズル先端２９から溶融樹脂が射出充填される。可塑化シリンダ２１０の上部側面には、上流側から順に、熱可塑性樹脂を可塑化シリンダ２１０に供給するための樹脂供給口２０１及び物理発泡剤を可塑化シリンダ２１０内に導入するための導入口２０２が形成される。これらの樹脂供給口２０１及び導入口２０２にはそれぞれ、樹脂供給用ホッパ２１１及びフィーダースクリュ２１２、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、開放弁１５３を介して、配管１５４により接続する。導入速度調整容器３００の容器本体３１０及び連結部材３２０の内壁には、テフロン含有無電解ニッケルリンメッキ膜を形成した。メッキ膜の膜厚は２０μｍ、メッキ膜中のテフロンの含有量は、約３０重量％とした。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２７が設けられている。

【0082】

スクリュ２０は、熱可塑性樹脂の可塑化溶融を促進し、溶融樹脂の計量及び射出を行うため、可塑化シリンダ２１０内において回転及び進退自在に配設されている。スクリュ２０には、上述したように、溶融樹脂の流動抵抗を高める機構として、シール部２６及びスクリュ２０の大径部分２０Ａが設けられている。

【0083】

可塑化シリンダ２１０では、樹脂供給口２０１から可塑化シリンダ２１０内に熱可塑性樹脂が供給され、熱可塑性樹脂がバンドヒータ(不図示)によって可塑化されて溶融樹脂となり、スクリュ２０が正回転することにより下流に送られる。スクリュ２０に設けられたシール部２６及び大径部分２０Ａの存在により、シール部２６の上流側では、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まり、シール部２６の下流の飢餓ゾーン２３では、溶融樹脂が未充満（飢餓状態）となる。更に下流に送られた溶融樹脂は、射出前に可塑化シリンダ２１０の先端付近において再圧縮されて計量される。

【0084】

これにより、可塑化シリンダ２１０内では、上流側から順に、熱可塑性樹脂が可塑化溶融される可塑化ゾーン２１、溶融樹脂が圧縮されて圧力が高まる圧縮ゾーン２２、溶融樹脂が未充満となる飢餓ゾーン２３、飢餓ゾーンにおいて減圧された溶融樹脂が再度圧縮される再圧縮ゾーン２４が形成される。

【0085】

製造装置１０００の減圧ゾーン２３に、増圧部２５を１個設けた。飢餓ゾーン２３では、増圧部２５以外の部分のスクリュの軸の直径ＤＳ_３は一定で、３５ｍｍとした。増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径はＤＳ_３より大きく、その最大値ＤＳ_１は、６０ｍｍとした。圧縮ゾーン２２におけるスクリュ２０の軸の直径の最大値（大径部２０Ａ）ＤＳ_２は、７７ｍｍとした。したがって、ＤＳ_１≒０．８ＤＳ_２であり、式（１）：０．５ＤＳ_２＜ＤＳ_１＜０．９５ＤＳ_２を満たした。また、スクリュ２０の延在方向における増圧部２５の長さＬ及び可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣを共に８０ｍｍとした。したがって、Ｌ＝１．０ＤＣであり、式（２）：０．５ＤＣ≦Ｌ≦２ＤＣを満たした。

【0086】

また、導入口２０２の内径Ｄ１は３２ｍｍとした。したがって、導入口２０２の内径Ｄ１は、可塑化シリンダ２１０の内径ＤＣ（８０ｍｍ）の約４０％であった。導入速度調整容器３００の内径の最大値Ｄ２は１００ｍｍとした。したがって、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より大きく（Ｄ２＞Ｄ１）、比率（Ｄ２／Ｄ１）は、約３．１であった。また、導入速度調整容器３００の第１ストレート部３１の長さｈは、２０ｍｍとし、可塑化シリンダ２１０の側壁の厚みｄは、４０ｍｍとした。したがって、第１ストレート部３１の長さｈは、可塑化シリンダ２１０の側壁の厚みｄの０．５倍であった。また、導入速度調整容器３００の容積は約２Ｌとし、飢餓ゾーン２３の容積は、２５０ｍＬとした。したがって、導入速度調整容器３００の容積は、飢餓ゾーン２３の容積の約８倍であった。また、本実施例では、キャビティの大きさが５００ｍｍ×８００ｍｍ×３ｍｍである金型を用いた。

【0087】

（２）発泡成形体の製造
本実施例では、複数本のボンベ１００として、窒素が１４.５ＭＰａで充填された容積４７Ｌの窒素ボンベを用いた。まず、減圧弁１５１の値を４ＭＰａに設定し、ボンベ１００を開放し、減圧弁１５１、圧力計１５２、更に導入速度調整容器３００を介して、可塑化シリンダ２１０の導入口２０２から、飢餓ゾーン２３へ４ＭＰａの窒素を供給した。成形体の製造中、ボンベ１００は常時、開放した状態とした。

【0088】

可塑化シリンダ２１０において、バンドヒータ（不図示）により、可塑化ゾーン２１を２２０℃、圧縮ゾーン２２を２４０℃、飢餓ゾーン２３を２２０℃、再圧縮ゾーン２４を２４０℃に調整した。そして、樹脂供給用ホッパ２１１から、フィーダースクリュ２１２を３０ｒｐｍの回転数で回転させながら、熱可塑性樹脂の樹脂ペレット（東洋紡製、グラマイドＴ７７７−０２）を可塑化シリンダ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。

【0089】

フィーダースクリュ２１２の回転数は、事前にソリッド成形体（無発泡成形体）の成形により、本実施例の成形条件の設定（条件出し）を行い、樹脂ペレットが飢餓供給される回転数に決定した。ここで、樹脂ペレットの飢餓供給とは、可塑化ゾーン２１において、樹脂ペレットの供給中、可塑化シリンダ内に樹脂ペレット又はその溶融樹脂が充満しない状態が維持され、供給した樹脂ペレット又はその溶融樹脂からスクリュ２０のフライトが露出している状態を意味する。樹脂ペレットの飢餓供給の確認は、例えば、赤外線センサ又は可視化カメラにてスクリュ２０上の樹脂ペレット又は溶融樹脂の有無を確認する方法が挙げられる。本実施例では、用いたフィーダースクリュ２１２に透明窓が設けられており、透明窓を介して樹脂供給口２０１直下の可塑化ゾーン２１の状態を視認して確認した。

【0090】

スクリュ２０を背圧７ＭＰａ、回転数１００ｒｐｍにて正回転することにより、溶融樹脂を可塑化ゾーン２１から圧縮ゾーン２２に流動させ、更に飢餓ゾーン２３に流動させた。

【0091】

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、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。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、増圧部２５を通過するとき、圧縮され、一時的に樹脂密度が上昇した。これにより、溶融樹脂に対する物理発泡剤の浸透が促進されたと推測される。

【0092】

更に、溶融樹脂は再圧縮ゾーン２４に送られて再圧縮され、可塑化シリンダ２１０の先端部において１ショット分の溶融樹脂が計量された。その後、シャットオブバルブ２８を開放して、キャビティ内に、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）。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、５０秒とした。成形サイクルは６０秒であり、ソリッド成形体（無発泡の成形体）の成形サイクルと同等の値であった。

【0093】

以上説明した成形体の射出成形を連続して１０００ショット行い、１０００個の発泡成形体を得た。１０００個の発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ２７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、圧力センサ２７の測定値は、毎サイクル、以下のように変化した。まず、溶融樹脂の可塑化計量の開始直前は４ＭＰａであったが、溶融樹脂の可塑化計量の開始直後に、スクリュ２０が後退し始めたタイミングで、４．５〜５．５ＭＰａまで上昇した。その後すぐに低下して、再び４ＭＰａを保持した。圧力が４ＭＰａ以上に上昇した時間は、２〜３秒であった。本実施例の１ショットの成形における計量時間が３０秒であったので、圧力が４ＭＰａ以上に上昇した時間は、１ショットの成形における計量時間の１割程度（１０％程度）であった。ここで、１ショットの成形における計量時間とは、スクリュ２０が最前進位置において正回転を開始してから、後退しながら所定量の溶融樹脂を計量し、正回転を停止するまでの時間である。

【0094】

溶融樹脂の可塑化計量の開始直後に圧力センサ２７が測定した圧力、４．５〜５．５ＭＰａは、増圧部２５における溶融樹脂の圧力だと推測される。本実施例では、導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）が４ＭＰａと比較的低かった。このため、増圧部２５における溶融樹脂の圧力は、導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ＝４ＭＰａ）より高い、４．５〜５．５ＭＰａまで上昇したと推測される。一方で、圧力センサ２７の測定値がＰｃ（４ＭＰａ）を超えていた時間が２〜３秒と短く、その後、再び、Ｐｃ（４ＭＰａ）であったことから、増圧部２５以外の飢餓ゾーン２３の圧力は、Ｐｃ（４ＭＰａ）に保持されたと推測される。したがって、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、一定圧力（Ｐｃ＝４ＭＰａ）の窒素が、溶融樹脂に常時接触しており、１０００個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン２３において、一定圧力の窒素が溶融樹脂に常時接触していたと推測される。

【0095】

増圧部２５における溶融樹脂の圧力の最大値（Ｐｍａｘ＝５．５ＭＰａ）と上述の一定圧力（Ｐｃ＝４ＭＰａ）との差の絶対値（圧力変動幅：ΔＰ）は、１．５ＭＰａであった。導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）に対する、圧力変動幅（ΔＰ）の割合は、１．５／４＝３７．５％と比較的大きい。しかし、圧力変動幅（ΔＰ）が４ＭＰａ以内であったため、本実施例ではベントアップは観察されなかった。

【0096】

１０００個の発泡成形体の重量ばらつきを標準偏差（σ）を重量平均値（ａｖｅ.）で割った値（相対標準偏差値：σ／ａｖｅ．（％））で評価した。その結果、（σ／ａｖｅ．）＝０．２１％であった。同様の評価をソリッド成形体（無発泡の成形体）で行ったところ、（σ／ａｖｅ．）＝０．１８％で、本実施例と同等の値であった。この結果から、本実施例の発泡成形体の重量安定性は、ソリッド成形体と同等であることがわかった。

【0097】

本実施例では、ソリッド成形体と比較して比重が約１０％程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。比重低減率は、物理発泡剤の溶解量（浸透量）に影響を受けると考えられる。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量（浸透量）が安定化していたことがわかった。また、分離したガスが成形体表面にて転写して表面性を悪化させるスワールマークは、僅かな発生にとどまっていた。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セルを観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は２８μｍと微細であり、破泡は確認されなかった。

【0098】

１０００ショット連続成形後、導入速度調整容器３００への窒素の導入を止め、可塑化シリンダ２１０内の溶融樹脂をパージにて追い出した。その後、開放弁１５３を開いて圧力計１５２の表示がゼロ（大気圧）になるまで導入速度調整容器３００内の残圧を開放した。次に、蓋３３０のシール部材３３１の膨潤が元に戻るまで、約５分間待った。その後、蓋３３０を作業者が手で開放したところスムーズに開けることができた。導入速度調整容器３００下部の第１ストレート部３１付近に堆積した樹脂はわずかであり、ピンセットで完全に取り出せた。即ち、導入速度調整容器３００の内壁に固着した樹脂は確認されなかった。

【0099】

導入口２０２より取り出した樹脂は、内壁面に接する部分は固化していたが、内壁面から離れた部分は固化していなかった。これにより、第１ストレート部３１に滞留樹脂は存在していたが、物理発泡剤の飢餓ゾーン２３への供給は可能であったことが確認できた。

【0100】

本実施例に用いた導入速度調整容器３００に代えて、内壁にテフロン含有メッキ膜が形成されていない耐圧容器を用いた場合には、ポリアミドのような金属と相性が良い樹脂材料の成形を行うと、耐圧容器の内壁に樹脂が固着して残存し、この残存樹脂が、例えば、樹脂材料を替えて発泡成形を行う際に、コンタミとなることが分かっている。導入速度調整容器３００の内壁に固着した樹脂が確認されなかったことから、本実施例において、テフロン含有メッキ膜の有効性が確認された。

【0101】

［実施例２］
本実施例では、熱可塑性樹脂として、無機フィラーを含むポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を用いた。また、減圧弁１５１の値を１０ＭＰａに設定し、発泡体成形方法としてコアバック法を用いた。それ以外は、実施例１と同様の方法により、発泡成形体を製造した。尚、製造する発泡成形体の発泡倍率等は、物理発泡剤の圧力で制御できる。熱可塑性樹脂の種類にもよるが、コアバック法で２倍以上の発泡倍率の発泡成形体を得る場合、物理発泡剤の圧力は、例えば、６ＭＰａ以上であり、好ましくは８ＭＰａ以上である。本実施例では、３倍の発泡倍率の発泡成形体を得るため、物理発泡剤の圧力を１０ＭＰａと比較的高くした。

【0102】

無機フィラーなどの強化材を含まないＰＰ樹脂ペレット（プライムポリマー製、プライムポリプロ Ｊ１０５Ｇ）と、無機フィラーとしてタルクを８０重量％含むマスターバッチペレット（出光ライオンコンポジット製、ＭＰ４８０）とを重量比率が８０：２０となるように混合した。実施例１と同様に、樹脂供給用ホッパ２１１から混合した樹脂材料をフィーダスクリュ１０を介して、樹可塑化シリンダ２１０内へ供給し、可塑化シリンダ２１０内で樹脂材料の可塑化計量を行った。シャットオブバルブ３６を開放して、キャビティ（不図示）内にキャビティの容積の１００％の充填率となる様に溶融樹脂を射出充填し、その３秒後に、型締めユニット（不図示）を後退駆動させてキャビティ容積が１００％から３００％に拡大するように金型を開いて発泡成形体を成形した（コアバック法、３倍発泡）。

【0103】

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、８０秒とした。尚、本実施例ではコアバック法を用いたため、ショートショット法を用いた実施例１と比較して、成形体の肉厚が増え断熱効果が高くなるため、冷却時間を実施例１より長くした。

【0104】

以上説明した成形体の射出成形を連続して５０ショット行い、５０個の発泡成形体を得た。発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ２７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２７の圧力は、常に１０ＭＰａで可塑化開始時の圧力変動は１ＭＰａ以下であった。

【0105】

本実施例では、導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ）が１０ＭＰａと比較的高かった。このため、飢餓ゾーン２３の圧力は、増圧部の圧力上昇の影響を受けず、導入される物理発泡剤と同一の一定圧力（Ｐｃ）に保持されたと推測される。したがって、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、一定圧力（Ｐｃ＝１０ＭＰａ）の窒素が、溶融樹脂に常時接触しており、５０個の成形体の連続成形の間、飢餓ゾーン２３において、一定圧力の窒素が溶融樹脂に常時接触していたと推測される。

【0106】

本実施例では、ソリッド成形体と比較して、比重が約７０％程度軽く、ソリが矯正された発泡成形体を連続的に安定して製造できた。この結果から、物理発泡剤の溶融樹脂に対する溶解量（浸透量）が安定化していたことがわかった。また、得られた発泡成形体の表面状態を観察した。分離したガスが成形体表面に転写して表面性を悪化させるスワールマークは、僅かな発生にとどまっていた。更に、得られた発泡成形体断面の発泡セルを観察した。発泡セルの平均セル径は３８μｍと微細であり、破泡は確認されなかった。

【0107】

本実施例の結果から、物理発泡剤の導入圧力（Ｐｃ）が６ＭＰａ以上、好ましくは８ＭＰａ以上と比較的、高い場合、増圧部２５の樹脂密度変化の影響を殆ど受けることなく、飢餓ゾーン２３の圧力保持を簡便な方法に安定に行うことができ、実施例１と同様の効果を得られることが分かった。

【0108】

［実施例３］
本実施例では、増圧部２５のスクリュ２０の軸の直径の最大値ＤＳ_１が、圧縮ゾーン２２におけるスクリュ２０の軸の直径の最大値（大径部２０Ａ）ＤＳ_２と同じ７７ｍｍであるスクリュを有し（ＤＳ_１＝ＤＳ_２＝７７ｍｍ）、それ以外は、実施例１で用いたものと同様の構成の製造装置を用いた。そして、実施例１と同様の材料を用いて、同様の方法により発泡成形体を製造した。

【0109】

本実施例では、圧力センサ２７の測定値は、毎サイクル、以下のように変化した。まず、溶融樹脂の可塑化計量の開始直前は４ＭＰａであったが、溶融樹脂の可塑化計量の開始直後に、スクリュ２０が後退し始めたタイミングで、８．５ＭＰａまで上昇した。その後すぐに低下して、再び４ＭＰａを保持した。したがって、増圧部２５における溶融樹脂の圧力の最大値（Ｐｍａｘ＝８．５ＭＰａ）と導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ＝４ＭＰａ）との差の絶対値（圧力変動幅：ΔＰ）は、４．５ＭＰａであった。

【0110】

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。得られた発泡成形体断面の発泡セルを観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は３０μｍと微細でありセルの破泡も確認されなかった。しかし、更に連続成形の回数を増やし、５００ショットの連続成形を行ったところ、ベントアップが発生した。

【0111】

［実施例４］
本実施例では、スクリュ２０の延在方向における増圧部２５の長さＬが２００ｍｍであるスクリュを有し（Ｌ＝２．５ＤＣ）、それ以外は、実施例１で用いたものと同様の構成の製造装置を用いた。そして、実施例１と同様の材料を用いて、同様の方法により発泡成形体を製造した。

【0112】

本実施例では、圧力センサ２７の測定値は、毎サイクル、以下のように変化した。まず、溶融樹脂の可塑化計量の開始直前は４ＭＰａであったが、溶融樹脂の可塑化計量の開始直後に、スクリュ２０が後退し始めたタイミングで、９ＭＰａまで上昇した。その後すぐに低下して、再び４ＭＰａを保持した。したがって、増圧部２５における溶融樹脂の圧力の最大値（Ｐｍａｘ＝９ＭＰａ）と導入される物理発泡剤の一定圧力（Ｐｃ＝４ＭＰａ）との差の絶対値（圧力変動幅：ΔＰ）は、５ＭＰａであった。

【0113】

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。得られた発泡成形体断面の発泡セルを観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は３５μｍと微細でありセルの破泡も確認されなかった。しかし、更に連続成形の回数を増やし、３００ショットの連続成形を行ったところ、ベントアップが発生した。

【0114】

［比較例１］
比較例では、増圧部２５が存在しないスクリュを有し、それ以外は、実施例１で用いたものと同様の構成の製造装置を用いた。そして、実施例１と同様の材料を用いて、同様の方法により発泡成形体を製造した。

【0115】

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。発泡成形体の製造中、常時、圧力センサ２７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２７の圧力は、常に４ＭＰａで一定であった。ベントアップは発生しなかった。得られた発泡成形体断面の発泡セルを観察した。この結果、発泡セルの平均セル径は５０μｍと微細であったが、実施例１（発泡セルの平均セル径は２８μｍ）よりも拡大した。また、局所的に破泡しているセルを有する成形体が散見された。この結果から、成形中に溶融樹脂と物理発泡剤との分離が生じたと推定される。

【0116】

実施例１〜４と、比較例１との比較から、飢餓ゾーン２３内に増圧部２５を設けることにより、溶融樹脂への物理発泡剤の浸透が促進され、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離が抑制されることが確認できた。実施例１〜４及び比較例１では、スクリュ径ＤＣが６０ｍｍである比較的大型の可塑化シリンダを用いた。大型の可塑化シリンダでは、溶融樹脂へ十分な量の物理発泡剤を浸透させることが難しく、溶融樹脂から物理発泡剤が分離する虞がある。実施例１〜４では、このような大型の可塑化シリンダにおいて、溶融樹脂へ十分な量の物理発泡剤を浸透させることができ、溶融樹脂からの物理発泡剤の分離を抑制できた。

【産業上の利用可能性】

【0117】

本発明の製造方法は、物理発泡剤に関わる装置機構を簡略化できる。また、発泡性に優れた発泡成形体を低コストで、効率よく製造できる。

【符号の説明】

【0118】

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 増圧部
２６ シール部
２７ 圧力センサ
１００ ボンベ
２１０ 可塑化シリンダ
３００ 導入速度調整容器
１０００ 製造装置

【図1】

【図2】

【図3】