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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023118318
(43)【公開日】2023-08-25
(54)【発明の名称】射出装置および射出発泡成形方法
(51)【国際特許分類】
B29C 45/17 20060101AFI20230818BHJP
B29C 45/48 20060101ALI20230818BHJP
B29C 45/00 20060101ALI20230818BHJP
B29C 44/00 20060101ALI20230818BHJP
【ＦＩ】
B29C45/17
B29C45/48
B29C45/00
B29C44/00 D
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022021218
(22)【出願日】2022-02-15
(71)【出願人】
【識別番号】300041192
【氏名又は名称】ＵＢＥマシナリー株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100100077
【弁理士】
【氏名又は名称】大場 充
(74)【代理人】
【識別番号】100136010
【弁理士】
【氏名又は名称】堀川 美夕紀
(74)【代理人】
【識別番号】100130030
【弁理士】
【氏名又は名称】大竹 夕香子
(74)【代理人】
【識別番号】100203046
【弁理士】
【氏名又は名称】山下 聖子
(72)【発明者】
【氏名】苅谷 俊彦
【テーマコード（参考）】
4F206
4F214
【Ｆターム（参考）】
4F206AB02
4F206AP13
4F206AR14
4F206JA07
4F206JL02
4F206JM04
4F206JQ16
4F206JQ26
4F214AB02
4F214AP13
4F214AR14
4F214UA08
4F214UB01
4F214UM16
4F214UM33
4F214UM90
(57)【要約】
【課題】可塑化能力が小さくなるのを抑えることができる発泡成形用の射出装置を提供することこと。
【解決手段】本発明の発泡成形用の射出装置１は、射出ノズル１８が設けられる加熱シリンダ１０と、加熱シリンダ１０の内部に、中心軸Ｃを中心にして回転が可能で、かつ、中心軸Ｃに沿って下流側Ｌへの前進および上流側Ｕへの後退が可能に設けられるスクリュ２０と、加熱シリンダ１０の内部において溶融樹脂Ｍに注入される発泡ガスＧ１を加熱シリンダ１０の内部に供給する第１ガス供給路５３と、上流側Ｕへの溶融樹脂Ｍの逆流に対向するカウンタガスＧ２を加熱シリンダ１０の内部に供給する第２ガス供給路５５と、を備える。
【選択図】図１
【解決手段】本発明の発泡成形用の射出装置１は、射出ノズル１８が設けられる加熱シリンダ１０と、加熱シリンダ１０の内部に、中心軸Ｃを中心にして回転が可能で、かつ、中心軸Ｃに沿って下流側Ｌへの前進および上流側Ｕへの後退が可能に設けられるスクリュ２０と、加熱シリンダ１０の内部において溶融樹脂Ｍに注入される発泡ガスＧ１を加熱シリンダ１０の内部に供給する第１ガス供給路５３と、上流側Ｕへの溶融樹脂Ｍの逆流に対向するカウンタガスＧ２を加熱シリンダ１０の内部に供給する第２ガス供給路５５と、を備える。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
射出ノズルが設けられる加熱シリンダと、
前記加熱シリンダの内部に、中心軸の周りに回転が可能で、かつ、前記中心軸に沿って下流側への前進および上流側への後退が可能に設けられるスクリュと、
前記加熱シリンダの内部において溶融樹脂に注入される発泡ガスを前記加熱シリンダの内部に供給する第１ガス供給路と、
上流側への前記溶融樹脂の逆流に対向するカウンタガスを前記加熱シリンダの内部に供給する第２ガス供給路と、
を備えることを特徴とする発泡成形用の射出装置。
前記加熱シリンダの内部に、中心軸の周りに回転が可能で、かつ、前記中心軸に沿って下流側への前進および上流側への後退が可能に設けられるスクリュと、
前記加熱シリンダの内部において溶融樹脂に注入される発泡ガスを前記加熱シリンダの内部に供給する第１ガス供給路と、
上流側への前記溶融樹脂の逆流に対向するカウンタガスを前記加熱シリンダの内部に供給する第２ガス供給路と、
を備えることを特徴とする発泡成形用の射出装置。
【請求項2】
樹脂原料を保持するとともに、前記樹脂原料が原料通路を通って前記加熱シリンダの内部に供給される原料ホッパと、
前記原料通路を解放しまたは閉鎖する遮断機構と、
を備える請求項１に記載の発泡成形用の射出装置。
前記原料通路を解放しまたは閉鎖する遮断機構と、
を備える請求項１に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項3】
前記加熱シリンダにおける上流側の端部を気密に封止するシール機構を備える、
請求項１または請求項２に記載の発泡成形用の射出装置。
請求項１または請求項２に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項4】
前記第２ガス供給路による前記カウンタガスの供給口は、
前記遮断機構と前記加熱シリンダの間の前記原料通路に設けられる、
請求項２に記載の発泡成形用の射出装置。
前記遮断機構と前記加熱シリンダの間の前記原料通路に設けられる、
請求項２に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項5】
前記第２ガス供給路による前記カウンタガスの供給口は、
前記シール機構に設けられる、
請求項３に記載の発泡成形用の射出装置。
前記シール機構に設けられる、
請求項３に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項6】
前記第２ガス供給路による前記カウンタガスの供給口は、
前記シール機構の下流側に設けられる、
請求項３または請求項５に記載の発泡成形用の射出装置。
前記シール機構の下流側に設けられる、
請求項３または請求項５に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項7】
前記シール機構による封止部位からの前記カウンタガスの漏洩を抑える遮蔽ガスを供給する第３ガス供給路を備える、
請求項３に記載の発泡成形用の射出装置。
請求項３に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項8】
前記遮断機構は、
前記遮断機構を通って前記加熱シリンダに供給される前記樹脂原料の供給量を計測する機能を備える、
請求項２または請求項４に記載の発泡成形用の射出装置。
前記遮断機構を通って前記加熱シリンダに供給される前記樹脂原料の供給量を計測する機能を備える、
請求項２または請求項４に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項9】
前記第１ガス供給路からの前記発泡ガスと前記第２ガス供給路からの前記カウンタガスは、互いに独立して制御される、
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発泡成形用の射出装置。
請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項10】
前記第２ガス供給路からの前記カウンタガスは、
前記スクリュの回転数に基づいて供給される、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発泡成形用の射出装置。
前記スクリュの回転数に基づいて供給される、
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の発泡成形用の射出装置。
【請求項11】
加熱シリンダの内部に供給される樹脂原料を加熱して溶融樹脂に溶融しながらスクリュの回転推進力により上流側から下流側に向けて搬送し、
この搬送の過程において、前記溶融樹脂に発泡ガスを注入、溶解させる射出発泡成形方法であって、
前記溶融樹脂の上流側への逆流に対向するカウンタガスを前記加熱シリンダの内部に供給する、
ことを特徴とする射出発泡成形方法。
この搬送の過程において、前記溶融樹脂に発泡ガスを注入、溶解させる射出発泡成形方法であって、
前記溶融樹脂の上流側への逆流に対向するカウンタガスを前記加熱シリンダの内部に供給する、
ことを特徴とする射出発泡成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、溶融樹脂に発泡剤としての不活性ガスを注入して射出成形して発泡成形品を得る射出装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
多数の微細な気泡を含む発泡成形品は、軽量であるにも関わらず強度にも優れているため、需要が多い。射出成形により発泡成形品を得るために用いられる発泡剤は、化学発泡剤と物理発泡剤がある。化学発泡剤としては、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物質が用いられる。物理発泡剤は、例えば窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが用いられる。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、得られる発泡成形品において発泡ムラが発生しにくい。
【0003】
物理発泡剤としての不活性ガスを用いる発泡成形において、特許文献１は、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を開示する。特許文献１が開示するスクリュは、第１の圧縮区間に対応する部分には、メインフライトと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み合わせからなるバリアフライトが形成されるともに、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。特許文献１のスクリュによれば、成形サイクル中また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または漏洩するおそれがない、とされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２０２０－０３２５４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１のスクリュは、バリアフライトとダムフライトを溶融樹脂の流動方向（搬送方向）に冗長的（直列）に配置している。バリアフライトとダムフライトのシール機能はクリアランスシールであることから、溶融樹脂は搬送過程においてバリアフライト部とダムフライト部の狭い隙間を通ることになる。つまり上記の従来技術のスクリュでは、バリアフライト部とダムフライト部で大きな流動抵抗を受けることになるので、可塑化能力が小さくなってしまう。
【0006】
以上より、本発明は、可塑化能力が小さくなるのを抑えることができる発泡成形用の射出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の発泡成形用の射出装置は、射出ノズルが設けられる加熱シリンダと、加熱シリンダの内部に、中心軸の周りに回転が可能で、かつ、中心軸に沿って下流側への前進および上流側への後退が可能に設けられるスクリュと、加熱シリンダの内部において溶融樹脂に注入される発泡ガスを加熱シリンダの内部に供給する第１ガス供給路と、上流側への溶融樹脂の逆流に対向するカウンタガスを加熱シリンダの内部に供給する第２ガス供給路と、を備える。
【0008】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、樹脂原料を保持するとともに、樹脂原料が原料通路を通って加熱シリンダの内部に供給される原料ホッパと、原料通路を解放しまたは閉鎖する遮断機構と、を備える。
【0009】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、加熱シリンダにおける上流側の端部を気密に封止するシール機構を備える。
【0010】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、第２ガス供給路によるカウンタガスの供給口は、遮断機構と加熱シリンダの間の原料通路に設けられる。
【0011】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、第２ガス供給路によるカウンタガスの供給口は、シール機構に設けられる。
【0012】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、第２ガス供給路によるカウンタガスの供給口は、シール機構の下流側に設けられる。
【0013】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、シール機構による封止部位からのカウンタガスの漏洩を抑える遮蔽ガスを供給する第３ガス供給路を備える。
【0014】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、遮断機構は、遮断機構を通って加熱シリンダに供給される樹脂原料の供給量を計測する機能を備える。
【0015】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、第１ガス供給路からの発泡ガスと第２ガス供給路からのカウンタガスは、互いに独立して制御される。
【0016】
本発明の発泡成形用の射出装置において、好ましくは、第２ガス供給路からのカウンタガスは、スクリュの回転数に基づいて供給される。
【0017】
本発明は、加熱シリンダの内部に供給される樹脂原料樹脂を加熱して溶融樹脂に溶融しながらスクリュの回転推進力により上流側から下流側に向けて搬送し、この搬送の過程において、溶融樹脂に発泡ガスを注入、溶解させる射出発泡成形方法を提案する。この提案は、溶融樹脂の上流側への逆流に対向するカウンタガスを加熱シリンダの内部に供給する。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、上流側への溶融樹脂の逆流に対向するカウンタガスを加熱シリンダの内部に供給することにより、可塑化能力が小さくなるのを抑えることができる二つのステージを備える射出装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】第１実施形態に係る射出装置の正面断面図である。
【図2】第１実施形態に係る射出装置のスクリュの仕様を説明する図である。
【図3】第１実施形態に係る射出装置を用いる可塑化工程から射出工程までを示す図である。
【図4】第１実施形態に係る射出装置の作用を説明する図である。
【図5】第１実施形態に係る射出装置の発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターンを示す図である。
【図6】（ａ）および（ｂ）は、第１実施形態に係る射出装置の変形例を示す図である。
【図7】第２実施形態に係る射出装置の正面断面図である。
【図8】第２実施形態に係る射出装置の発泡ガスＧ１、カウンタガスＧ２および遮蔽ガスＧ３の供給パターンを示す図である。
【図9】第２実施形態に係る射出装置の変形例を示す図である。
【図10】実施形態に係る射出装置に用いられる他のスクリュを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。本実施形態は、第１実施形態および第２実施形態を含んでおり、いずれも発泡成形品を得るためのものであり、かつ、可塑化能力が小さくなるのを抑えることができる二つのステージを備える射出装置を提供する。
【0021】
〔第１実施形態：図１～図６〕
図１、図２および図３を参照して、第１実施形態に係る射出装置１の概略構成を説明する。
図１に示されるように、発泡成形用の射出装置１は、内部が中空な加熱シリンダ１０と、加熱シリンダ１０の内周面とスクリュ２０の外表面の間の空間である処理領域１１において中心軸Ｃの周り回転運動および中心軸Ｃに沿って往復移動が可能に設けられているスクリュ２０と、を備えている。加えて、射出装置１は、加熱シリンダ１０の内部に発泡成形のための例えば不活性ガスを供給するガス供給機構５０を備えている。
なお、射出装置１において、図１に示されるように樹脂の流れる向きに対応して、下流側Ｌ、上流側Ｕが特定される。下流側Ｌおよび上流側Ｕは相対的な意味を含んでいる。
図１、図２および図３を参照して、第１実施形態に係る射出装置１の概略構成を説明する。
図１に示されるように、発泡成形用の射出装置１は、内部が中空な加熱シリンダ１０と、加熱シリンダ１０の内周面とスクリュ２０の外表面の間の空間である処理領域１１において中心軸Ｃの周り回転運動および中心軸Ｃに沿って往復移動が可能に設けられているスクリュ２０と、を備えている。加えて、射出装置１は、加熱シリンダ１０の内部に発泡成形のための例えば不活性ガスを供給するガス供給機構５０を備えている。
なお、射出装置１において、図１に示されるように樹脂の流れる向きに対応して、下流側Ｌ、上流側Ｕが特定される。下流側Ｌおよび上流側Ｕは相対的な意味を含んでいる。
【0022】
加熱シリンダ１０には、その上流側Ｕに原料ホッパ１３が設けられる。原料ホッパ１３には射出成形の樹脂原料である樹脂ペレットＰが蓄えられており、樹脂ペレットＰは原料ホッパ１３から加熱シリンダ１０の内外を貫通する原料通路１４を通って処理領域１１に供給される。
加熱シリンダ１０には、原料ホッパ１３が設けられる位置よりも下流側Ｌの側に、第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂが設けられる。第１ノズル５３Ｂは加熱シリンダ１０の内外を貫通しており、ガス供給源５１から供給される例えば不活性ガスＩＧからなる発泡ガスＧ１は、第１ガス供給路５３を通って処理領域１１に至る。
加熱シリンダ１０の最も下流側Ｌには、射出ノズル１８が設けられる。加熱シリンダ１０の内部で可塑化された溶融樹脂は、この射出ノズル１８を通って、図示が省略される金型のキャビティに充填される。
加熱シリンダ１０の外周には、樹脂ペレットＰの溶融のための複数のヒータ１９が設けられている。加熱シリンダ１０の外側には、ヒータ１９の他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。
加熱シリンダ１０には、原料ホッパ１３が設けられる位置よりも下流側Ｌの側に、第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂが設けられる。第１ノズル５３Ｂは加熱シリンダ１０の内外を貫通しており、ガス供給源５１から供給される例えば不活性ガスＩＧからなる発泡ガスＧ１は、第１ガス供給路５３を通って処理領域１１に至る。
加熱シリンダ１０の最も下流側Ｌには、射出ノズル１８が設けられる。加熱シリンダ１０の内部で可塑化された溶融樹脂は、この射出ノズル１８を通って、図示が省略される金型のキャビティに充填される。
加熱シリンダ１０の外周には、樹脂ペレットＰの溶融のための複数のヒータ１９が設けられている。加熱シリンダ１０の外側には、ヒータ１９の他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。
【0023】
［スクリュ２０：図１，図２］
次に、スクリュ２０について図１および図２を参照して説明する。
スクリュ２０はその回転推進力により樹脂ペレットＰを上流側Ｕから下流側Ｌに向けて搬送する。
スクリュ２０は、上流側Ｕに設けられる第１ステージ３０と第１ステージ３０に連なり下流側Ｌに設けられる第２ステージ４０とを有している。第１ステージ３０は、樹脂ペレットＰを溶融して溶融樹脂Ｍを生成するのに加えて、生成された溶融樹脂Ｍを第２ステージ４０に向けて搬送する。第２ステージ４０は、第１ステージ３０から供給される溶融樹脂Ｍに発泡ガスＧ１を注入するとともに分散させる。
次に、スクリュ２０について図１および図２を参照して説明する。
スクリュ２０はその回転推進力により樹脂ペレットＰを上流側Ｕから下流側Ｌに向けて搬送する。
スクリュ２０は、上流側Ｕに設けられる第１ステージ３０と第１ステージ３０に連なり下流側Ｌに設けられる第２ステージ４０とを有している。第１ステージ３０は、樹脂ペレットＰを溶融して溶融樹脂Ｍを生成するのに加えて、生成された溶融樹脂Ｍを第２ステージ４０に向けて搬送する。第２ステージ４０は、第１ステージ３０から供給される溶融樹脂Ｍに発泡ガスＧ１を注入するとともに分散させる。
【0024】
［第１ステージ３０：図１］
第１ステージ３０は、図１に示すように、一例として上流側Ｕから順に第１領域３０Ａ、第２領域３０Ｂおよび第３領域３０Ｃの３つの領域に区分される。樹脂ペレットＰは、加熱シリンダ１０の内部において第１領域３０Ａ、第２領域３０Ｂおよび第３領域３０Ｃを順に通過することで、溶融樹脂Ｍとされる。
第１ステージ３０は、図１に示すように、一例として上流側Ｕから順に第１領域３０Ａ、第２領域３０Ｂおよび第３領域３０Ｃの３つの領域に区分される。樹脂ペレットＰは、加熱シリンダ１０の内部において第１領域３０Ａ、第２領域３０Ｂおよび第３領域３０Ｃを順に通過することで、溶融樹脂Ｍとされる。
【0025】
第１領域３０Ａは、溝深さＤ３０Ａが一定のスクリュ溝が形成されるように一条のフライト３１が形成され、原料ホッパ１３から供給される樹脂ペレットＰを第２領域３０Ｂに向けて搬送する。第１領域３０Ａの溝深さは、第２領域３０Ｂおよび第３領域３０Ｃにおける溝深さよりも大きい。第１領域３０Ａは、供給部と称される部分である。第１領域３０Ａにおいて樹脂ペレットＰは固体のまま第２領域３０Ｂに向けて搬送される。第１領域３０Ａは、可塑化開始時には原料ホッパ１３に対応する位置に配置される（図３（ａ））。
【0026】
次に、第２領域３０Ｂは、一例として、第１領域３０Ａのフライト３１に連なる主フライト３３と、主フライト３３よりも外径が小さく設定されている副フライト３５とを備えている。副フライト３５は、主フライト３３よりリード角が大きく設定されている。第２領域３０Ｂは、上流側Ｕから下流側Ｌに向けて溝深さＤ３０Ｂが浅くなるように構成されている。なお、第２領域３０Ｂと第１領域３０Ａの境界部分における溝深さはＤ３０ＡとＤ３０Ｂが等しい。第２領域３０Ｂの上流側Ｕにおいて固体である樹脂ペレットＰは下流側Ｌにおいて溶融樹脂Ｍとされる。第２領域３０Ｂは圧縮部と称される部分である。
【0027】
副フライト３５は、その両端が主フライト３３に対して閉塞されていることが好ましい。副フライト３５の両端あるいは片方が、主フライト３３から離れていると、その隙間から固体の樹脂が漏れ出て溶融樹脂Ｍに混入するのに対して、閉塞していれば固体の樹脂が副フライト３５を乗り越えることができず溶融樹脂Ｍのみが副フライト３５を乗り越えることができる。これにより、溶融樹脂Ｍが副フライト３５の頂部をもれなく乗り越えるので溶融樹脂Ｍにせん断力が付与されて下流に搬送できる。
第１ステージ３０の第２領域３０Ｂに副フライト３５を設けることにより、固体樹脂と溶融樹脂を分離するとともに、比較的に弱い力で緩やかに圧縮することを想定している。これによって、第１ステージ３０のスクリュ溝内で固体の樹脂ペレットＰが目詰まりをおこし、それが加熱シリンダ１０に対して楔となり、スクリュ２０に偏加重、偏芯、振れ周りが発生するのを抑制することができる。
第１ステージ３０の第２領域３０Ｂに副フライト３５を設けることにより、固体樹脂と溶融樹脂を分離するとともに、比較的に弱い力で緩やかに圧縮することを想定している。これによって、第１ステージ３０のスクリュ溝内で固体の樹脂ペレットＰが目詰まりをおこし、それが加熱シリンダ１０に対して楔となり、スクリュ２０に偏加重、偏芯、振れ周りが発生するのを抑制することができる。
【0028】
副フライト３５は、主フライト３３の頂部における外径（直径）をＤとすると、中心軸Ｃの方向の長さ（Ｌ３５）が７Ｄ～１２Ｄの範囲に収まるように設けることが好ましい。より好ましい長さ（Ｌ３５）は８Ｄ～１１Ｄであり、さらに好ましい長さ（Ｌ３５）は９Ｄ～１０Ｄである。
【0029】
次に、第３領域３０Ｃは、一例として、第２領域３０Ｂの主フライト３３に連なる一条のフライト３７が形成される。第３領域３０Ｃは、溝深さＤ３０Ｃが一定に形成されている。そうすることにより、第２領域３０Ｂから搬送される溶融樹脂Ｍの密度を一定にすることを想定している。第３領域３０Ｃは、計量部と称される部分である。
【0030】
［第２ステージ４０：図１，図２］
第２ステージ４０は、一例として、図１および図２に示すように、上流側Ｕから順に第１領域４０Ａ、第２領域４０Ｂおよび第３領域４０Ｃの３つの領域に区分される。加熱シリンダ１０の内部において第１領域４０Ａ、第２領域４０Ｂおよび第３領域４０Ｃを順に通過することで、溶融樹脂Ｍに発泡ガスＧ１が注入されるともに分散される。
第２ステージ４０は、一例として、図１および図２に示すように、上流側Ｕから順に第１領域４０Ａ、第２領域４０Ｂおよび第３領域４０Ｃの３つの領域に区分される。加熱シリンダ１０の内部において第１領域４０Ａ、第２領域４０Ｂおよび第３領域４０Ｃを順に通過することで、溶融樹脂Ｍに発泡ガスＧ１が注入されるともに分散される。
【0031】
第１領域４０Ａは、加熱シリンダ１０の内部の処理領域１１に発泡ガスＧ１が供給される第１ノズル５３Ｂに対応して設けられる。ここでいう対応とは、スクリュ２０が前進または後退したとしても、第１ノズル５３Ｂが第１領域４０Ａの範囲を外れないように設けられていることをいう。第１領域４０Ａは、一例として、複数条のフライト４１からなる多条フライトが形成されている。第１領域４０Ａは、好ましい形態として、その溝深さＤ４０Ａが上流側Ｕから下流側Ｌに向けて深くなるように形成される。第１領域４０Ａは、溝深さＤ４０Ａを上流側Ｕから下流側Ｌに向けて深くなるように形成することにより、溶融樹脂Ｍの内部における発泡ガスＧ１の溶解量のバラツキを小さくすることができる。その溝深さＤ４０Ａが上流側Ｕから下流側Ｌに向けて深くなるのは好ましい形態であるが、本発明としては、上流側Ｕから下流側Ｌに向けて第１領域４０Ａの溝深さＤ４０Ａが浅くなるようにしてもよいし、上流側Ｕから下流側Ｌにかけて溝深さＤ４０Ａが等しくしてもよい。
【0032】
多条フライトからなる第１領域４０Ａは、その中心軸Ｃの方向の長さ（Ｌ４１）が２Ｄ～５Ｄの範囲であることが好ましい。より好ましい長さ（Ｌ４１）は２．５Ｄ～４．５Ｄであり、さらに好ましい長さ（Ｌ４１）は２Ｄ～４Ｄである。
【0033】
また、溶融樹脂Ｍの分割数を多くするためには、第１領域４０Ａにおけるフライト４１の条数は多い方が好ましいが、フライト４１の条数が多すぎると、多条フライト部の溝内の断面積が小さくなり過ぎてしまう。そうすると、ガス注入部領域の溝内充満度が大きくなるので、発泡ガスＧ１の入り込む空隙が小さくなり発泡ガスＧ１の注入量が小さくなってしまうことがある。このため本発明者の鋭意研究による経験から、発泡ガスＧ１の注入量を十分に得ることができるとともに、溶融樹脂Ｍへの分散も良好に行うためには、フライト４１の条数は６～１０とすることが好ましく、それぞれのフライト４１の巻数は１～２とすることが好ましく、かつ、それぞれのフライト４１は、同じ外径、同じリード角を有していることが好ましい。
【0034】
上流側Ｕから下流側Ｌに向けた全体の溝深さＤ４０Ａが第１ステージ３０の第３領域３０Ｃの溝深さＤ３０Ｃよりも深ければ、溶融樹脂Ｍの充満度が低くなるため、第１領域４０Ａを飢餓部ということができる。
【0035】
次に、第２領域４０Ｂは、一例として、一条のフライト４３が形成される。第２領域４０Ｂの溝深さＤ４０Ｂは、上流側Ｕから下流側Ｌに向けて浅くなる。そうすることにより、第１領域４０Ａから搬送される溶融樹脂Ｍを圧縮する。第２領域４０Ｂは、第２領域３０Ｂと同様に、圧縮部と称される部分である。
【0036】
次に、第３領域４０Ｃは、一例として、第２領域４０Ｂのフライト４３に連なるフライト４３が形成される。第３領域４０Ｃの溝深さＤ４０ｃは、第１領域４０Ａの最も下流側Ｌと同様、一定に形成されている。そうすることにより、溶融樹脂Ｍの密度を一定にすることを想定している。第３領域４０Ｃは、第３領域３０Ｃと同様に、計量部と称される部分である。
【0037】
［ガス供給機構５０：図１］
次に、図１を参照して、ガス供給機構５０を説明する。
ガス供給機構５０は、例えば不活性ガスＩＧが蓄えられているガス供給源５１と、発泡生成用のガスである発泡ガスＧ１を供給する第１ガス供給路５３と、溶融樹脂Ｍの上流側Ｕへの逆流に対向して逆流を抑えるカウンタガスＧ２を供給する第２ガス供給路５５と、第１ガス供給路５３と第２ガス供給路５５は、ガス供給源５１に直接連なる基礎ガス供給路５２から分岐している。
次に、図１を参照して、ガス供給機構５０を説明する。
ガス供給機構５０は、例えば不活性ガスＩＧが蓄えられているガス供給源５１と、発泡生成用のガスである発泡ガスＧ１を供給する第１ガス供給路５３と、溶融樹脂Ｍの上流側Ｕへの逆流に対向して逆流を抑えるカウンタガスＧ２を供給する第２ガス供給路５５と、第１ガス供給路５３と第２ガス供給路５５は、ガス供給源５１に直接連なる基礎ガス供給路５２から分岐している。
【0038】
第１ガス供給路５３は、ガス供給源５１と第２ステージ４０の第１領域４０Ａとを繋ぎ、ガス供給源５１からの発泡ガスＧ１を加熱シリンダ１０の内部に供給する第１供給配管５３Ａと、第１供給配管５３Ａの先端に設けられる第１ノズル５３Ｂと、を備える。また、第１ガス供給路５３は、第１供給配管５３Ａの途中に設けられ発泡ガスＧ１の第１ノズル５３Ｂに向けた供給を制御する第１バルブ５３Ｃを備える。第１バルブ５３Ｃは、制御部６０の指示により開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）され、第１バルブ５３ＣがＯＮされると、発泡ガスＧ１が加熱シリンダ１０に供給され、発泡成形がなされる。
【0039】
第２ガス供給路５５は、ガス供給源５１と原料通路１４とを繋ぎ、ガス供給源５１からのカウンタガスＧ２を原料通路１４の内部に供給する第２供給配管５５Ａと、第２供給配管５５Ａの先端に設けられる第２ノズル５５Ｂと、を備える。また、第２ガス供給路５５は、第２供給配管５５Ａの途中に設けられカウンタガスＧ２の第２ノズル５５Ｂに向けた供給を制御する第２バルブ５５Ｃを備える。第２ノズル５５Ｂは、次に説明する遮断機構７０よりも樹脂ペレットＰの流動の向きの下流側における原料通路１４に設けられる。つまり、第２ノズル５５ＢのカウンタガスＧ２の供給口は、遮断機構７０と加熱シリンダ１０の間の原料通路１４に設けられる。第２バルブ５５Ｃは、制御部６０の指示により開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）され、第２バルブ５５ＣがＯＮされると、カウンタガスＧ２が原料通路１４の内部に供給される。第２バルブ５５Ｃと第１バルブ５３Ｃは、制御部６０の指示により、開閉が独立して制御されるとともに、全開と全閉の間の任意の中間の開度を維持して第１ノズル５３Ｂおよび第２ノズル５５Ｂに供給する発泡ガスＧ１およびカウンタガスＧ２の流量または圧力を制御することができる。
【0040】
［遮断機構７０：図１］
遮断機構７０は、可塑化工程と関連して、加熱シリンダ１０の内部と原料ホッパ１３の間における原料通路１４の解放または閉鎖を行う。具体的には、可塑化工程中は原料通路１４を解放するが、可塑化工程が終了したら原料通路１４を閉鎖する。遮断機構７０は第２ガス供給路５５からカウンタガスＧ２を供給する際に、遮断機構７０は原料通路１４を閉鎖する。これにより、遮断機構７０は、第２ガス供給路５５におけるカウンタガスＧ２の供給効果を向上させることができる。ここでいう解放とは原料通路１４を全て開く（全開）ことを意味し、閉鎖とは原料通路１４を全て閉じる（全閉）ことをいう。また、遮断機構７０は可塑化工程の終了に近づいてスクリュ回転数が所定の回転数まで減速したときに原料通路１４を閉鎖し、可塑化工程の開始後でスクリュ回転数が所定の回転数に到達後に解放してもよい。これにより後述するスクリュ回転数が低くポンプ能力が小さいためにガスの逆流が発生し易くなった際に、カウンタガスＧ２供給することができる。
遮断機構７０は、可塑化工程と関連して、加熱シリンダ１０の内部と原料ホッパ１３の間における原料通路１４の解放または閉鎖を行う。具体的には、可塑化工程中は原料通路１４を解放するが、可塑化工程が終了したら原料通路１４を閉鎖する。遮断機構７０は第２ガス供給路５５からカウンタガスＧ２を供給する際に、遮断機構７０は原料通路１４を閉鎖する。これにより、遮断機構７０は、第２ガス供給路５５におけるカウンタガスＧ２の供給効果を向上させることができる。ここでいう解放とは原料通路１４を全て開く（全開）ことを意味し、閉鎖とは原料通路１４を全て閉じる（全閉）ことをいう。また、遮断機構７０は可塑化工程の終了に近づいてスクリュ回転数が所定の回転数まで減速したときに原料通路１４を閉鎖し、可塑化工程の開始後でスクリュ回転数が所定の回転数に到達後に解放してもよい。これにより後述するスクリュ回転数が低くポンプ能力が小さいためにガスの逆流が発生し易くなった際に、カウンタガスＧ２供給することができる。
【0041】
遮断機構７０は、一例として原料通路１４に対して進退動作することにより、原料通路１４の解放および閉鎖する弁体７１と、弁体７１を支持する弁座７３と、を備える。遮断機構７０は、弁体７１の進退動作を実現する駆動源７５、例えばピストン・シリンダ装置を備える。駆動源７５は、制御部６０からの指示により、弁体７１を直線往復運動させる。遮断機構７０において、弁体７１が原料通路１４を閉鎖しているときには、原料通路１４は気密に封止され。したがって、第２ガス供給路５５から原料通路１４の内部に供給されるカウンタガスＧ２は遮断機構７０を越えて原料ホッパ１３の内部に漏洩することができない。
なお、ここでは一組の遮断機構７０を設ける例を示しているが、樹脂ペレットＰが流動する向きに複数組、例えば二組の遮断機構７０を設けることもできる。
なお、ここでは一組の遮断機構７０を設ける例を示しているが、樹脂ペレットＰが流動する向きに複数組、例えば二組の遮断機構７０を設けることもできる。
【0042】
［シール機構８０：図１］
次に、射出装置１は好ましい形態として、上流側Ｕの端部に、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間を気密に封止するシール機構８０を備える。シール機構８０は、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２が加熱シリンダ１０の上流側Ｕから外部に漏洩するのを抑える。
シール機構８０は、一例として、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間に設けられるパッキン８１と、パッキン８１を支持するパッキン支持体８３と、を備える。パッキン８１は、加熱シリンダ１０の内周とスクリュ２０の外周との間に配置される例えば樹脂材料、金属材料からなるリング状の部材である。パッキン支持体８３は、下流側Ｌの端部にパッキン８１が固定される例えば金属材料からなる部材である。パッキン支持体８３は、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間に挿入される円筒状の固定筒８３Ａと、固定筒８３Ａの上流側Ｕの端部に連なる固定フランジ８３Ｂと、を備える。固定フランジ８３Ｂは、図示を省略する締結手段により加熱シリンダ１０の上流側Ｕの端部に固定される。
次に、射出装置１は好ましい形態として、上流側Ｕの端部に、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間を気密に封止するシール機構８０を備える。シール機構８０は、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２が加熱シリンダ１０の上流側Ｕから外部に漏洩するのを抑える。
シール機構８０は、一例として、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間に設けられるパッキン８１と、パッキン８１を支持するパッキン支持体８３と、を備える。パッキン８１は、加熱シリンダ１０の内周とスクリュ２０の外周との間に配置される例えば樹脂材料、金属材料からなるリング状の部材である。パッキン支持体８３は、下流側Ｌの端部にパッキン８１が固定される例えば金属材料からなる部材である。パッキン支持体８３は、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間に挿入される円筒状の固定筒８３Ａと、固定筒８３Ａの上流側Ｕの端部に連なる固定フランジ８３Ｂと、を備える。固定フランジ８３Ｂは、図示を省略する締結手段により加熱シリンダ１０の上流側Ｕの端部に固定される。
【0043】
［射出装置１の動作：図１］
射出装置１の概略の動作は以下の通りである。なお、図１を参照願いたい。
加熱シリンダ１０の内部に設けられるスクリュ２０が回転すると、原料ホッパ１３から供給される熱可塑性樹脂からなる樹脂ペレットＰは、加熱シリンダ１０の下流端の射出ノズル１８に向けて送り出され、この過程で、樹脂ペレットＰは溶融樹脂Ｍとなる。溶融樹脂Ｍはガス供給源５１から供給される発泡ガスＧ１と混合された後に、図示が省略される型締装置の固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティへ所定量だけ射出される。なお、樹脂ペレットＰの溶融に伴いスクリュ２０が背圧を受けながら後退した後に、前進することで射出を行なうというスクリュ２０の基本動作を伴う。また、加熱シリンダ１０の外側には、樹脂ペレットＰの溶融のためにヒータ１９の他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。
射出装置１の概略の動作は以下の通りである。なお、図１を参照願いたい。
加熱シリンダ１０の内部に設けられるスクリュ２０が回転すると、原料ホッパ１３から供給される熱可塑性樹脂からなる樹脂ペレットＰは、加熱シリンダ１０の下流端の射出ノズル１８に向けて送り出され、この過程で、樹脂ペレットＰは溶融樹脂Ｍとなる。溶融樹脂Ｍはガス供給源５１から供給される発泡ガスＧ１と混合された後に、図示が省略される型締装置の固定金型と可動金型の間に形成されるキャビティへ所定量だけ射出される。なお、樹脂ペレットＰの溶融に伴いスクリュ２０が背圧を受けながら後退した後に、前進することで射出を行なうというスクリュ２０の基本動作を伴う。また、加熱シリンダ１０の外側には、樹脂ペレットＰの溶融のためにヒータ１９の他の構成を適用し、あるいは置換することを妨げない。
【0044】
［射出成形の手順：図３］
以上の要素を備える射出装置１は、以下の手順で射出成形を行なう。
射出成形は、よく知られているように、図示が省略される可動金型と固定金型を閉じて高圧で型締めする型締工程と、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ１０の内部で加熱、溶融して可塑化させる可塑化工程と、可塑化された溶融樹脂Ｍを、可動金型と固定金型により形成されるキャビティに射出、充填する射出工程と、キャビティに充填された溶融樹脂Ｍが固化するまで冷却する保持および冷却工程と、金型を開放する型開き工程と、キャビティ内で冷却固化された成形品を取り出す取り出し工程と、を備え、上述した各工程をシーケンシャルに、あるいは一部を並行させて実施して１サイクルの射出成形が完了する。
以上の要素を備える射出装置１は、以下の手順で射出成形を行なう。
射出成形は、よく知られているように、図示が省略される可動金型と固定金型を閉じて高圧で型締めする型締工程と、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ１０の内部で加熱、溶融して可塑化させる可塑化工程と、可塑化された溶融樹脂Ｍを、可動金型と固定金型により形成されるキャビティに射出、充填する射出工程と、キャビティに充填された溶融樹脂Ｍが固化するまで冷却する保持および冷却工程と、金型を開放する型開き工程と、キャビティ内で冷却固化された成形品を取り出す取り出し工程と、を備え、上述した各工程をシーケンシャルに、あるいは一部を並行させて実施して１サイクルの射出成形が完了する。
【0045】
以上の射出成形の一連の手順の中で、本実施形態が関連する可塑化工程と射出工程の概略について、図３を参照して説明する。
［可塑化工程］
可塑化工程では、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ１０の上流側Ｕの原料ホッパ１３から供給する。可塑化開始当初のスクリュ２０は、加熱シリンダ１０の下流側に位置しており、その初期位置からスクリュ２０を回転させながら後退させる（図３（ａ）「可塑化開始」）。スクリュ２０を回転させることで、スクリュ２０と加熱シリンダ１０の間に供給された樹脂ペレットＰは、せん断力を受けて加熱されながら徐々に溶融して、下流に向けて搬送される。なお、本実施形態においては可塑化工程におけるスクリュ２０の回転（向き）を正転とする。樹脂ペレットＰの供給を継続するとともに、スクリュ２０を回転し続けると、溶融樹脂Ｍが加熱シリンダ１０の下流側に搬送され、かつ、スクリュ２０から吐出されるとともにスクリュ２０よりも下流側に溜まる。スクリュ２０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの樹脂圧力とスクリュ２０の後退を抑制する背圧とのバランスによってスクリュ２０を後退させる。この後、１ショットに必要な量の溶融樹脂Ｍが計量され溜まったところで、スクリュ２０の回転及び後退を停止する（図３（ｂ）「可塑化完了」）。
［可塑化工程］
可塑化工程では、樹脂ペレットＰを加熱シリンダ１０の上流側Ｕの原料ホッパ１３から供給する。可塑化開始当初のスクリュ２０は、加熱シリンダ１０の下流側に位置しており、その初期位置からスクリュ２０を回転させながら後退させる（図３（ａ）「可塑化開始」）。スクリュ２０を回転させることで、スクリュ２０と加熱シリンダ１０の間に供給された樹脂ペレットＰは、せん断力を受けて加熱されながら徐々に溶融して、下流に向けて搬送される。なお、本実施形態においては可塑化工程におけるスクリュ２０の回転（向き）を正転とする。樹脂ペレットＰの供給を継続するとともに、スクリュ２０を回転し続けると、溶融樹脂Ｍが加熱シリンダ１０の下流側に搬送され、かつ、スクリュ２０から吐出されるとともにスクリュ２０よりも下流側に溜まる。スクリュ２０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの樹脂圧力とスクリュ２０の後退を抑制する背圧とのバランスによってスクリュ２０を後退させる。この後、１ショットに必要な量の溶融樹脂Ｍが計量され溜まったところで、スクリュ２０の回転及び後退を停止する（図３（ｂ）「可塑化完了」）。
【0046】
樹脂（樹脂ペレットＰ，溶融樹脂Ｍ）と発泡ガスＧ１の状態を、樹脂が溶融に至らない状態を「α」、樹脂が溶融した状態を「β」、発泡ガスＧ１が溶融樹脂Ｍの中に分散した状態を「γ」および発泡ガスＧ１の分散が完了したことを「γ’」の４段階に概ね区分して表記している。
「未溶融樹脂α」はせん断力を受けるが、溶融不足の樹脂が残存する状態であり全てが溶融するには到っていないことを示し、「樹脂溶融β」は、樹脂ペレットＰがせん断力を受けることで徐々に溶融していることを示す。また、「ガス分散γ」は、スクリュ２０の回転に伴い、供給された発泡ガスＧ１が溶融樹脂Ｍに分散され、さらに「ガス分散完了γ’」は、溶融樹脂Ｍの中に発泡ガスＧ１が十分に分散され、射出に供される状態を示している。ただし、「ガス分散完了」の領域には、発泡ガスＧ１が偏在することもある。
「未溶融樹脂α」はせん断力を受けるが、溶融不足の樹脂が残存する状態であり全てが溶融するには到っていないことを示し、「樹脂溶融β」は、樹脂ペレットＰがせん断力を受けることで徐々に溶融していることを示す。また、「ガス分散γ」は、スクリュ２０の回転に伴い、供給された発泡ガスＧ１が溶融樹脂Ｍに分散され、さらに「ガス分散完了γ’」は、溶融樹脂Ｍの中に発泡ガスＧ１が十分に分散され、射出に供される状態を示している。ただし、「ガス分散完了」の領域には、発泡ガスＧ１が偏在することもある。
【0047】
［射出工程］
射出工程に入ると、図３（ｃ）に示すように、スクリュ２０を前進させる。そうすると、スクリュ２０の先端部に備えられている図示しない逆流防止弁が閉鎖することで、スクリュ２０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの圧力（樹脂圧力）が上昇し、溶融樹脂Ｍは射出ノズル１８から前述したキャビティに向けて吐出される。
以後は、保持工程と、型開き工程と、取り出し工程を経て、１サイクルの射出成形が完了し、次のサイクルの型締め工程、可塑化工程が行われる。
射出工程に入ると、図３（ｃ）に示すように、スクリュ２０を前進させる。そうすると、スクリュ２０の先端部に備えられている図示しない逆流防止弁が閉鎖することで、スクリュ２０の下流に溜まった溶融樹脂Ｍの圧力（樹脂圧力）が上昇し、溶融樹脂Ｍは射出ノズル１８から前述したキャビティに向けて吐出される。
以後は、保持工程と、型開き工程と、取り出し工程を経て、１サイクルの射出成形が完了し、次のサイクルの型締め工程、可塑化工程が行われる。
【0048】
［カウンタガスＧ２の供給による作用：図４］
次に、発泡ガスＧ１に加えてカウンタガスＧ２を供給することによる作用を、図４を参照して説明する。
発泡ガスＧ１を供給すると、図４に示すように、下流側Ｌから上流側Ｕに向けて発泡ガスＧ１によるガス圧力Ｐ１が溶融樹脂Ｍに作用する。ここで、射出される溶融樹脂Ｍは上流側Ｕら下流側Ｌに向けて移動するのが原則であるが、ガス圧力Ｐ１により、溶融樹脂Ｍには下流側Ｌから上流側Ｕに向けて移動しようとする逆流が生じる。しかし、本実施形態においては、原料通路１４に供給されるカウンタガスＧ２によるガス圧力Ｐ２が上流側Ｕから下流側Ｌに向けて溶融樹脂Ｍに作用する。したがって、発泡ガスＧ１による溶融樹脂Ｍの逆流が抑制される。
第１ガス供給路５３による発泡ガスＧ１の供給と、第２ガス供給路５５によるカウンタガスＧ２の供給は、好ましい形態として、供給量および供給圧力が互いに独立して制御される。
次に、発泡ガスＧ１に加えてカウンタガスＧ２を供給することによる作用を、図４を参照して説明する。
発泡ガスＧ１を供給すると、図４に示すように、下流側Ｌから上流側Ｕに向けて発泡ガスＧ１によるガス圧力Ｐ１が溶融樹脂Ｍに作用する。ここで、射出される溶融樹脂Ｍは上流側Ｕら下流側Ｌに向けて移動するのが原則であるが、ガス圧力Ｐ１により、溶融樹脂Ｍには下流側Ｌから上流側Ｕに向けて移動しようとする逆流が生じる。しかし、本実施形態においては、原料通路１４に供給されるカウンタガスＧ２によるガス圧力Ｐ２が上流側Ｕから下流側Ｌに向けて溶融樹脂Ｍに作用する。したがって、発泡ガスＧ１による溶融樹脂Ｍの逆流が抑制される。
第１ガス供給路５３による発泡ガスＧ１の供給と、第２ガス供給路５５によるカウンタガスＧ２の供給は、好ましい形態として、供給量および供給圧力が互いに独立して制御される。
【0049】
［発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターン：図５］
次に、図５を参照して、発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターンを説明する。
第１実施形態においては、発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターンは第１－１と第１－２の二つある。
第１－１パターンは、可塑化工程の開始から途中まではカウンタガスＧ２の供給は行わない（Ｇ２ ＯＦＦ）が、途中から可塑化工程の終了までカウンタガスＧ２の供給を行う（Ｇ２ ＯＮ）。このカウンタガスＧ２の供給の要否を決める要素は、スクリュ２０の回転数である。つまり、回転数が高い間はカウンタガスＧ２を供給しないが、回転数が低くなるとカウンタガスＧ２を供給する。これは以下の理由による。
次に、図５を参照して、発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターンを説明する。
第１実施形態においては、発泡ガスＧ１とカウンタガスＧ２の供給パターンは第１－１と第１－２の二つある。
第１－１パターンは、可塑化工程の開始から途中まではカウンタガスＧ２の供給は行わない（Ｇ２ ＯＦＦ）が、途中から可塑化工程の終了までカウンタガスＧ２の供給を行う（Ｇ２ ＯＮ）。このカウンタガスＧ２の供給の要否を決める要素は、スクリュ２０の回転数である。つまり、回転数が高い間はカウンタガスＧ２を供給しないが、回転数が低くなるとカウンタガスＧ２を供給する。これは以下の理由による。
【0050】
スクリュ２０が回転している間は、スクリュ２０のポンプ作用によりスクリュ溝の内部の圧力（溶融樹脂圧力）を上昇できる。特に、スクリュ回転数が高い間は、カウンタガスＧ２による圧力がなくても第１ガス供給路５３からの発泡ガスＧ１のガス圧力による溶融樹脂Ｍの逆流をスクリュ２０のポンプ作用によって防止できる。しかし、スクリュ２０の回転数が低くなるとスクリュ２０のポンプ作用が低下するため、第１ガス供給路５３からの発泡ガスＧ１のガス圧による溶融樹脂Ｍの逆流を防止しきれなくなる。そこで、スクリュ２０の回転数が低くなってスクリュ２０のポンプ作用が小さい期間に、第２ガス供給路５５からカウンタガスＧ２を供給する。これによるとスクリュ２０の回転数が高い間はカウンタガスＧ２を供給しないためカウンタガスＧ２の供給量を少なく抑えられるので、射出成形の費用低減に有効である。
【0051】
ただし、スクリュ回転数が高から低へ移行する場合であっても、可塑化工程の開始から終了までカウンタガスＧ２の供給を継続して行うこともできる。これが図４に示される第１－２パターンである。
【0052】
［効 果］
以下、本実施形態による効果を説明する。
以上説明したように、射出装置１によれば、発泡ガスＧ１による溶融樹脂Ｍの逆流がカウンタガスＧ２により抑制される。これによって、スクリュ溝内において溶融樹脂Ｍの流動抵抗、搬送抵抗となるダムフライトなどの障害物を設ける必要がないか、あるいは設けるとしてもダムフライトの高さを高くしなくても溶融樹脂Ｍの逆流を防止できるため流動抵抗、搬送抵抗の度合いを低減できるので、可塑化能力の低下を抑えることができる。
以下、本実施形態による効果を説明する。
以上説明したように、射出装置１によれば、発泡ガスＧ１による溶融樹脂Ｍの逆流がカウンタガスＧ２により抑制される。これによって、スクリュ溝内において溶融樹脂Ｍの流動抵抗、搬送抵抗となるダムフライトなどの障害物を設ける必要がないか、あるいは設けるとしてもダムフライトの高さを高くしなくても溶融樹脂Ｍの逆流を防止できるため流動抵抗、搬送抵抗の度合いを低減できるので、可塑化能力の低下を抑えることができる。
【0053】
射出装置１は、カウンタガスＧ２が供給される原料通路１４に遮断機構７０を備えている。この遮断機構７０は、第１ガス供給路５３から供給されるカウンタガスＧ２が原料ホッパ１３へ抜け出るのを原料通路１４において留める。したがって、遮断機構７０は、カウンタガスＧ２が不必要に消費されるのを抑えることができる。これによって、可塑化能力の低下を効果的に抑えることができる。
【0054】
例えば、特許文献１のように第１ステージにダムフライトやバリアフライトを備える２ステージのスクリュに第１実施形態を適用すると、可塑化能力増大のために、ダムフライトやバリアフライトの高さを低くしても、カウンタガスＧ２によるガス圧力Ｐ２によって溶融樹脂Ｍの上記した逆流を抑制できる。
【0055】
また、射出装置１は、加熱シリンダ１０の上流側Ｕの最端部にシール機構８０を備えており、このシール機構８０は、加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間の隙間を封止する。したがって、シール機構８０によっても、カウンタガスＧ２が不必要に消費されるのを抑えることができる。これによって、可塑化能力の低下を効果的に抑えることができる。
【0056】
射出装置１は、第２ガス供給路５５によるカウンタガスＧ２の供給先を原料通路１４とスクリュ２０の間に設ける。そうすることにより、カウンタガスＧ２を溶融樹脂Ｍに原料投入時から触れさせることができるので、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２が、スクリュ２０の先端側からの溶融樹脂Ｍの逆流防止に加えて、カウンタガスＧ２を溶融樹脂Ｍに含侵させることができる。
【0057】
さらに、スクリュ２０の上流側Ｕの基部において、第２ガス供給路５５から供給されたカウンタガスＧ２と原料樹脂である樹脂ペレットＰが接している。したがって、当該領域において樹脂ペレットＰにカウンタガスＧ２を浸透させることができ、樹脂ペレットＰへの不活性ガスＩＧの溶解量を増大させることができる。また、不活性ガスＩＧは樹脂ペレットＰが低温であるほど浸透しやすいことから、樹脂ペレットＰが溶融前の低温状態であるスクリュ２０の基部において不活性ガスＩＧと接触することは、樹脂ペレットＰへのガス溶解量の増大に有効である。これにより、溶融樹脂Ｍに含侵する発泡ガスＧ１の量を増大させて高発泡倍率の発泡成形品を得ることができる。
【0058】
［第１実施形態の変形例：図６（ａ），（ｂ）］
図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して、第１実施形態の変形例を説明する。
この変形例は、第２ガス供給路５５からのカウンタガスＧ２の供給先に関するものである。
図６（ａ）に示すように、カウンタガスＧ２はシール機構８０を通じて加熱シリンダ１０の内部に供給することができる。また、図６（ｂ）に示すように、カウンタガスＧ２は遮断機構７０とシール機構８０の間を通じて加熱シリンダ１０の内部に供給することもできる。ここで、発泡ガスＧ１を用いる発泡成形において、気泡発生の核とする核材を原料である樹脂ペレットＰ原料とともに投入することが多いが、この核材は微細粒状または粉末状であることが多い。このため、核材がスクリュ２０の上流側Ｕにおいてスクリュ２０の外周と加熱シリンダ１０の内周との間の隙間から外部に漏れ出るおそれがある。これに対応するべく、図６（ａ），（ｂ）ようにカウンタガスＧ２を注入することによって、スクリュ２０の先端側からの溶融樹脂の逆流防止に加えて、外部に漏れ出ようとする核材をカウンタガスＧ２によるガス圧力によって押し返すことができる。なお、図６において、スクリュ２０の記載を省略している。
図６（ａ）および図６（ｂ）を参照して、第１実施形態の変形例を説明する。
この変形例は、第２ガス供給路５５からのカウンタガスＧ２の供給先に関するものである。
図６（ａ）に示すように、カウンタガスＧ２はシール機構８０を通じて加熱シリンダ１０の内部に供給することができる。また、図６（ｂ）に示すように、カウンタガスＧ２は遮断機構７０とシール機構８０の間を通じて加熱シリンダ１０の内部に供給することもできる。ここで、発泡ガスＧ１を用いる発泡成形において、気泡発生の核とする核材を原料である樹脂ペレットＰ原料とともに投入することが多いが、この核材は微細粒状または粉末状であることが多い。このため、核材がスクリュ２０の上流側Ｕにおいてスクリュ２０の外周と加熱シリンダ１０の内周との間の隙間から外部に漏れ出るおそれがある。これに対応するべく、図６（ａ），（ｂ）ようにカウンタガスＧ２を注入することによって、スクリュ２０の先端側からの溶融樹脂の逆流防止に加えて、外部に漏れ出ようとする核材をカウンタガスＧ２によるガス圧力によって押し返すことができる。なお、図６において、スクリュ２０の記載を省略している。
【0059】
［第２実施形態：図７，図８］
次に、図７および図８を参照して第２実施形態に係る射出装置３を説明する。
射出装置３は、第１ガス供給路５３および第２ガス供給路５５に加えて、第３ガス供給路５７を備える。第３ガス供給路５７は、パッキン８１の下流側Ｌの端部（図中左側端部）に隣接して、加熱シリンダ１０の処理領域１１に不活性ガスからなる遮蔽ガスＧ３を供給する。また、射出装置３は、第３ガス供給路５７を除けば、射出装置３の構成は射出装置１を踏襲している。
次に、図７および図８を参照して第２実施形態に係る射出装置３を説明する。
射出装置３は、第１ガス供給路５３および第２ガス供給路５５に加えて、第３ガス供給路５７を備える。第３ガス供給路５７は、パッキン８１の下流側Ｌの端部（図中左側端部）に隣接して、加熱シリンダ１０の処理領域１１に不活性ガスからなる遮蔽ガスＧ３を供給する。また、射出装置３は、第３ガス供給路５７を除けば、射出装置３の構成は射出装置１を踏襲している。
【0060】
第３ガス供給路５７は、ガス供給源５１と第１ステージ３０の第１領域３０Ａとを繋ぎ、ガス供給源５１の遮蔽ガスＧ３を加熱シリンダ１０の内部に供給する第３供給配管５７Ａと、第３供給配管５７Ａの先端に設けられる第３ノズル５７Ｂと、を備える。また、第３ガス供給路５７は、第３供給配管５７Ａの途中に設けられ遮蔽ガスＧ３の第３ノズル５７Ｂに向けた供給を制御する第３バルブ５７Ｃを備える。第３バルブ５７Ｃは、制御部６０の指示により開閉（ＯＮ／ＯＦＦ）され、第３バルブ５７ＣがＯＮされると、遮蔽ガスＧ３が加熱シリンダ１０の処理領域１１であって、パッキン８１の下流側Ｌの近傍に供給される。第３バルブ５７Ｃは、第２バルブ５５Ｃと第１バルブ５３Ｃと同様に、制御部６０の指示により、開閉が独立して制御されるとともに、全開と全閉の間の任意の中間の開度を維持して第３バルブ５７Ｃに供給する遮蔽ガスＧ３の流量または圧力を制御することができる。
【0061】
第３ガス供給路５７からの遮蔽ガスＧ３の供給による作用は以下の通りである。
第３ノズル５７Ｂから遮蔽ガスＧ３を供給することにより、パッキン８１の下流側Ｌの端部における気圧を増大できるか、または、当該下流側Ｌに遮蔽ガスＧ３からなる障壁、つまりエアカーテンを生成できる。そうすれば、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２が射出装置３の上流側Ｕの端部から外部へ漏洩するのを防止して、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２の圧力によって昇圧させたスクリュ基部側の溝内圧が低下するのを抑制できる。
また、第３ガス供給路５７は、パッキン８１の下流側Ｌの端部ではなく、パッキン８１の上流側Ｕの端部の近傍に供給されてもよい。具体的には図９に示す通り、パッキン８１の上流側Ｕにパッキン８１と中心軸Ｃの方向に間隔を空けてパッキン８２を設けるとともに、パッキン８１とパッキン８２の間に遮蔽ガスＧ３を供給してもよい。これにより、エアカーテン効果に加えて、パッキン８１とパッキン８２の間に供給される遮蔽ガスＧ３によりパッキン８１とパッキン８２の間の圧力が増大して、パッキン８１を更に押しつぶしてパッキン８１による加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間の隙間を更に機密に封止できる。また、パッキン８１とパッキン８２の間に供給される遮蔽ガスＧ３は、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２がパッキン８１をすり抜けて射出装置３の上流側Ｕの端部からの外部への漏洩に対する背圧としても機能し得る。
第３ノズル５７Ｂから遮蔽ガスＧ３を供給することにより、パッキン８１の下流側Ｌの端部における気圧を増大できるか、または、当該下流側Ｌに遮蔽ガスＧ３からなる障壁、つまりエアカーテンを生成できる。そうすれば、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２が射出装置３の上流側Ｕの端部から外部へ漏洩するのを防止して、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２の圧力によって昇圧させたスクリュ基部側の溝内圧が低下するのを抑制できる。
また、第３ガス供給路５７は、パッキン８１の下流側Ｌの端部ではなく、パッキン８１の上流側Ｕの端部の近傍に供給されてもよい。具体的には図９に示す通り、パッキン８１の上流側Ｕにパッキン８１と中心軸Ｃの方向に間隔を空けてパッキン８２を設けるとともに、パッキン８１とパッキン８２の間に遮蔽ガスＧ３を供給してもよい。これにより、エアカーテン効果に加えて、パッキン８１とパッキン８２の間に供給される遮蔽ガスＧ３によりパッキン８１とパッキン８２の間の圧力が増大して、パッキン８１を更に押しつぶしてパッキン８１による加熱シリンダ１０とスクリュ２０の間の隙間を更に機密に封止できる。また、パッキン８１とパッキン８２の間に供給される遮蔽ガスＧ３は、第２ガス供給路５５から供給されるカウンタガスＧ２がパッキン８１をすり抜けて射出装置３の上流側Ｕの端部からの外部への漏洩に対する背圧としても機能し得る。
【0062】
第３ガス供給路５７による遮蔽ガスＧ３をも含む、発泡ガスＧ１、カウンタガスＧ２の供給パターンを図８に示している。図８における発泡ガスＧ１、カウンタガスＧ２については、第１実施形態の射出装置１について示した図５の発泡ガスＧ１、カウンタガスＧ２と同じである。図８には遮蔽ガスＧ３がカウンタガスＧ２と同じタイミングで供給される例が記載されているが、遮蔽ガスＧ３はカウンタガスＧ２よりも先行して供給されてもよいし、遅れて供給されてもよい。
【0063】
上記以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
例えば、射出装置３の第２ガス供給路５５の第２ノズル５５Ｂは、加熱シリンダ１０の胴部であって、第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂと原料通路１４との間に設けられてもよい。こうすることにより、第１ノズル５３Ｂに近い位置において上流側Ｕに逆流しようとする溶融樹脂ＭにカウンタガスＧ２を加えることができる。そして、逆流しようとする溶融樹脂Ｍまでの、第２ノズル５５Ｂからの距離が短い。このため、第２ノズル５５Ｂから逆流しようとする溶融樹脂Ｍまでの間で第２ノズル５５ＢからのカウンタガスＧ２の圧力損失が少なく、より確実に溶融樹脂Ｍにガス圧力を加えることができるので、逆流を防止する顕著な効果が期待できる。
例えば、射出装置３の第２ガス供給路５５の第２ノズル５５Ｂは、加熱シリンダ１０の胴部であって、第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂと原料通路１４との間に設けられてもよい。こうすることにより、第１ノズル５３Ｂに近い位置において上流側Ｕに逆流しようとする溶融樹脂ＭにカウンタガスＧ２を加えることができる。そして、逆流しようとする溶融樹脂Ｍまでの、第２ノズル５５Ｂからの距離が短い。このため、第２ノズル５５Ｂから逆流しようとする溶融樹脂Ｍまでの間で第２ノズル５５ＢからのカウンタガスＧ２の圧力損失が少なく、より確実に溶融樹脂Ｍにガス圧力を加えることができるので、逆流を防止する顕著な効果が期待できる。
【0064】
また、以上で説明したスクリュ２０においては、第２ステージ４０の第２領域４０Ｂおよび第３領域４０Ｃを一条のフライト３７としたが、本発明はこれに限定されない。例えば、図９に示すように、多条フライトからなる第１領域４０Ａの下流側Ｌに第２領域としてのフィン混練部４０Ｄを設けることができる。
【0065】
フィン混練部４０Ｄは、図１０に示すように、多条フィン型からなり、円周方向に間隔をあけて設けられる複数の板状のフィン４４からなる複数のフィン群４５を、中心軸Ｃの方向に間隔をあけて備えている。
このように、多条フライトからなる第１領域４０Ａの下流側Ｌに、長さが比較的に短いフィン４４と、フィン４４を設けない流路断面積が大きく流動抵抗の小さい領域とを設ける。この流動抵抗の小さい領域は、隣接するフィン４４の中心軸Ｃの方向の間隔および周方向の間隔の双方を含む。このフィン混練部４０Ｄを設けることにより、フィン４４による攪拌効果と流動抵抗の緩和効果を溶融樹脂Ｍと発泡ガスＧ１の混合物に交互に与えることによって、注入される発泡ガスＧ１の圧力が低く注入ガス量が少なくても、溶融樹脂Ｍへのガスの溶解バラツキを抑制することができる。
このように、多条フライトからなる第１領域４０Ａの下流側Ｌに、長さが比較的に短いフィン４４と、フィン４４を設けない流路断面積が大きく流動抵抗の小さい領域とを設ける。この流動抵抗の小さい領域は、隣接するフィン４４の中心軸Ｃの方向の間隔および周方向の間隔の双方を含む。このフィン混練部４０Ｄを設けることにより、フィン４４による攪拌効果と流動抵抗の緩和効果を溶融樹脂Ｍと発泡ガスＧ１の混合物に交互に与えることによって、注入される発泡ガスＧ１の圧力が低く注入ガス量が少なくても、溶融樹脂Ｍへのガスの溶解バラツキを抑制することができる。
【0066】
フィン混練部４０Ｄにおいて、それぞれのフィン４４の中心軸Ｃの方向の長さＬ４４は０．０５Ｄ～０．２Ｄ、中心軸Ｃの方向に隣接するフィン４４とフィン４４の間隔Ｌ４６は０．１Ｄ～０．２Ｄとすることが好ましい。また、フィン群４５の段数は、５～１０段とすることが好ましい。
【0067】
以上の実施形態で示した遮断機構７０は弁体７１が直線往復運動する例を示している。しかし、本発明においては、原料通路１４の解放および閉鎖を行って樹脂ペレットＰの流動および流動の停止を行うことができる、例えば、回転式の弁体を備える遮断機構などを広く適用できる。
【0068】
また、一般にスクリュ２０の溝内を充満させないようにするために、処理領域１１に向けた樹脂ペレットＰの供給量を計測するとともに樹脂ペレットＰの供給量を少なくする計量式の原料供給装置を設けることが知られている。上述した遮断機構７０は、原料通路１４を解放（全開）および閉鎖（全閉）するのに加えて、処理領域１１に向けた樹脂ペレットＰの供給量を計測するとともに原料通路１４の開放量を制御する機能を備えることができる。
第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂの付近においてスクリュ溝の内部に空隙を設けることで、第１ノズル５３Ｂからスクリュ溝内に発泡ガスＧ１を供給することが容易となる。そこで、遮断機構７０を樹脂ペレットＰが通過する供給量を計測して、処理領域１１の内部のスクリュ２０に供給する単位時間当たりの樹脂ペレットＰの供給量を求める。単位時間当たりの供給量に基づいて弁体７１の開度を調整して樹脂ペレットＰの供給量を少なく調整することにより、スクリュ溝の内部が樹脂ペレットＰで充満しないようにする。
このようすれば、第２ガス供給路５５から供給するカウンタガスＧ２が原料ホッパ１３に漏洩するのを抑えることに加えて、遮断機構７０が樹脂ペレットＰの供給量を調整する機能を兼用することにより、樹脂ペレットＰの供給量を調整する計量式の原料供給装置と遮断機構を個別に設ける必要がないので装置の小型化が可能となる。
第１ガス供給路５３の第１ノズル５３Ｂの付近においてスクリュ溝の内部に空隙を設けることで、第１ノズル５３Ｂからスクリュ溝内に発泡ガスＧ１を供給することが容易となる。そこで、遮断機構７０を樹脂ペレットＰが通過する供給量を計測して、処理領域１１の内部のスクリュ２０に供給する単位時間当たりの樹脂ペレットＰの供給量を求める。単位時間当たりの供給量に基づいて弁体７１の開度を調整して樹脂ペレットＰの供給量を少なく調整することにより、スクリュ溝の内部が樹脂ペレットＰで充満しないようにする。
このようすれば、第２ガス供給路５５から供給するカウンタガスＧ２が原料ホッパ１３に漏洩するのを抑えることに加えて、遮断機構７０が樹脂ペレットＰの供給量を調整する機能を兼用することにより、樹脂ペレットＰの供給量を調整する計量式の原料供給装置と遮断機構を個別に設ける必要がないので装置の小型化が可能となる。
【符号の説明】
【0069】
１，３ 射出装置
１０ 加熱シリンダ
１１ 処理領域
１３ 原料ホッパ
１４ 原料通路
１８ 射出ノズル
１９ ヒータ
２０ スクリュ
３０ 第１ステージ
３０Ａ 第１領域
３０Ｂ 第２領域
３０Ｃ 第３領域
３１ フライト
３３ 主フライト
３５ 副フライト
３７ フライト
４０ 第２ステージ
４０Ａ 第１領域
４０Ｂ 第２領域
４０Ｃ 第３領域
４０Ｄ フィン混練部
４１，４３ フライト
４４ フィン
４５ フィン群
５０ ガス供給機構
５１ ガス供給源
５３ 第１ガス供給路
５３Ａ 第１供給配管
５３Ｂ 第１ノズル
５３Ｃ 第１バルブ
５５ 第２ガス供給路
５５Ａ 第２供給配管
５５Ｂ 第２ノズル
５５Ｃ 第２バルブ
５７ 第３ガス供給路
５７Ａ 第３供給配管
５７Ｂ 第３ノズル
５７Ｃ 第３バルブ
６０ 制御部
７０ 遮断機構
７１ 弁体
７３ 弁座
７５ 駆動源
８０ シール機構
８１，８２ パッキン
８３ パッキン支持体
８３Ａ 固定筒
８３Ｂ 固定フランジ
Ｃ 中心軸
Ｇ１ 発泡ガス
Ｇ２ カウンタガス
Ｇ３ 遮蔽ガス
ＩＧ 不活性ガス
Ｍ 溶融樹脂
Ｐ 樹脂ペレット
Ｐ１，Ｐ２ ガス圧力
Ｕ 上流側
Ｌ 下流側
１０ 加熱シリンダ
１１ 処理領域
１３ 原料ホッパ
１４ 原料通路
１８ 射出ノズル
１９ ヒータ
２０ スクリュ
３０ 第１ステージ
３０Ａ 第１領域
３０Ｂ 第２領域
３０Ｃ 第３領域
３１ フライト
３３ 主フライト
３５ 副フライト
３７ フライト
４０ 第２ステージ
４０Ａ 第１領域
４０Ｂ 第２領域
４０Ｃ 第３領域
４０Ｄ フィン混練部
４１，４３ フライト
４４ フィン
４５ フィン群
５０ ガス供給機構
５１ ガス供給源
５３ 第１ガス供給路
５３Ａ 第１供給配管
５３Ｂ 第１ノズル
５３Ｃ 第１バルブ
５５ 第２ガス供給路
５５Ａ 第２供給配管
５５Ｂ 第２ノズル
５５Ｃ 第２バルブ
５７ 第３ガス供給路
５７Ａ 第３供給配管
５７Ｂ 第３ノズル
５７Ｃ 第３バルブ
６０ 制御部
７０ 遮断機構
７１ 弁体
７３ 弁座
７５ 駆動源
８０ シール機構
８１，８２ パッキン
８３ パッキン支持体
８３Ａ 固定筒
８３Ｂ 固定フランジ
Ｃ 中心軸
Ｇ１ 発泡ガス
Ｇ２ カウンタガス
Ｇ３ 遮蔽ガス
ＩＧ 不活性ガス
Ｍ 溶融樹脂
Ｐ 樹脂ペレット
Ｐ１，Ｐ２ ガス圧力
Ｕ 上流側
Ｌ 下流側
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】