特許 7604328 発泡成形用の射出成形機

(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】

(24)【登録日】2024-12-13

(45)【発行日】2024-12-23

(54)【発明の名称】発泡成形用の射出成形機

(51)【国際特許分類】

   B29C 44/00 20060101AFI20241216BHJP

   B29C 45/18 20060101ALI20241216BHJP

【ＦＩ】

B29C44/00 D

B29C45/18

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021098459

(22)【出願日】2021-06-14

(65)【公開番号】P2022190230

(43)【公開日】2022-12-26

【審査請求日】2023-12-22

(73)【特許権者】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【氏名又は名称】杉谷 嘉昭

(74)【代理人】

【識別番号】100147072

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 裕通

(72)【発明者】

【氏名】内藤 章弘

(72)【発明者】

【氏名】油布 拓也

【審査官】岸 智章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－０２４２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０１８５２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】実公昭５４－０２０４６７（ＪＰ，Ｙ２）

【文献】特開２０２０－１５７７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－００１３８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特公昭５５－０１３８９４（ＪＰ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４４／００

Ｂ２９Ｃ ４５／１８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

加熱シリンダと、
該加熱シリンダに入れられているスクリュと、
前記加熱シリンダにおいて軸方向に離間した複数箇所に設けられて不活性ガスを注入するようになっている複数個の注入部と、を備え、
前記加熱シリンダ内が前記スクリュの形状により上流側の第１のステージと下流側の第２のステージとに区分され、前記第１のステージは樹脂が溶融される上流側の供給区間と溶融樹脂が圧縮される下流側の第１の圧縮区間と最下流側の第１の計量区間とから構成され、前記第２のステージは樹脂の圧力が低下する上流側の飢餓区間と溶融樹脂が圧縮される下流側の第２の圧縮区間と最下流側の第２の計量区間とから構成され、前記複数個の注入部からの不活性ガスが前記飢餓区間において供給されるようになっており、
前記複数個の注入部のそれぞれには、逆止弁あるいは開閉機構が設けられ、
前記複数個の注入部の間隔Ｐと、前記注入部の個数Ｎとの積Ｐ×Ｎは、前記飢餓区間の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になっており、
前記飢餓区間の長さＨは、前記スクリュが計量時に後退する長さである計量ストロークＳに対して０．７Ｓ以上、１．２Ｓ以下になっており、
前記複数個の注入部の少なくとも１個は、前記計量ストロークにおいて前記飢餓区間に入るように配置されている、発泡成形用の射出成形機。

【請求項2】

計量の開始から完了までの間において、前記飢餓区間の両端から０．１Ｓ以上内側の範囲に少なくとも１個の前記注入部が存在するように前記複数個の注入部が配置されている、請求項１に記載の発泡成形用の射出成形機。

【請求項3】

前記複数個の注入部の間隔Ｐは、前記計量ストロークＳに対して０．２５Ｓ以上、０．８Ｓ以下になっている、請求項１または２に記載の発泡成形用の射出成形機。

【請求項4】

前記複数個の注入部の間隔Ｐと、前記注入部の個数Ｎとの積Ｐ×Ｎは、前記計量ストロークＳに対して０．５Ｓ以上、１．６Ｓ以下になっている、請求項１～３のいずれかの項に記載の発泡成形用の射出成形機。

【請求項5】

前記複数個の注入部の個数Ｎが２個以上、４個以下になっている、請求項１～４のいずれかの項に記載の発泡成形用の射出成形機。

【請求項6】

加熱シリンダと、
該加熱シリンダに入れられているスクリュと、
前記加熱シリンダにおいて軸方向に離間した複数箇所に設けられて不活性ガスを注入するようになっている複数個の注入部と、を備え、
前記加熱シリンダ内が前記スクリュの形状により上流側の第１のステージと下流側の第２のステージとに区分され、前記第１のステージは樹脂が溶融される上流側の供給区間と溶融樹脂が圧縮される下流側の第１の圧縮区間と最下流側の第１の計量区間とから構成され、前記第２のステージは樹脂の圧力が低下する上流側の飢餓区間と溶融樹脂が圧縮される下流側の第２の圧縮区間と最下流側の第２の計量区間とから構成され、前記複数個の注入部からの不活性ガスが前記飢餓区間において供給されるようになっており、
前記複数個の注入部のそれぞれには、開閉機構が設けられ、前記開閉機構は前記スクリュの位置に基づいて開閉が制御されるようになっており、
前記複数個の注入部の間隔Ｐと、前記注入部の個数Ｎとの積Ｐ×Ｎは、前記飢餓区間の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になっており、
前記飢餓区間の長さＨは、前記スクリュが計量時に後退する長さである計量ストロークＳに対して０．７Ｓ以上、１．２Ｓ以下になっており、
前記複数個の注入部の少なくとも１個は、前記計量ストロークにおいて前記飢餓区間に入るように配置されている、発泡成形用の射出成形機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

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に関するものである。

【背景技術】

【0002】

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り、発泡剤として物理発泡剤が選択される場合には、窒素、二酸化炭素等の不活性ガスが利用されている。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不活性ガスを注入し、混練して溶解させる。そうすると樹脂中に不活性ガスが飽和状態になる。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。不活性ガスにより発泡成形品を成形するとき、不活性ガスを高圧高温の超臨界状態にして注入する方法もあるが、比較的低圧の不活性ガスを注入して発泡成形品を得る、いわゆる低圧発泡成形方法も周知である。低圧発泡成形方法を実施する場合、特許文献１、２に記載の射出成形機のように、スクリュの所定の区間においてスクリュの溝深さを深くして、それによって加熱シリンダ内の溶融樹脂の圧力が低下するようにする。すなわち飢餓区間を形成する。加熱シリンダにはこの飢餓区間に対応して不活性ガスの注入部を設けておき、不活性ガスを注入するようにする。飢餓区間において溶融樹脂中に不活性ガスが浸透することになる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１９－１７７６９６号公報

【文献】特開２０１９－１８５２２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

低圧発泡成形が実施される射出成形機は、不活性ガスの注入は低圧で実施することができるので、不活性ガス注入装置をシンプルに構成することができ、安価に提供でき優れている。しかしながら、改善すべき点も見受けられる。具体的にはスクリュや加熱シリンダの長さが比較的長くなってしまうという問題がある。前記したように、低圧発泡成形用の射出成形機においては加熱シリンダ内に飢餓区間が形成されるようにし、この区間において不活性ガスを注入するようにしているが、スクリュは計量が進むと後退する。後退しても不活性ガスが継続的に注入できるようにするためには、そして不活性ガスの注入部から樹脂が浸入しないようにするためには、飢餓区間を十分に長くする必要がある。つまり、計量によって後退する長さ、つまり計量ストロークより十分長く飢餓区間を確保する必要がある。従って、低圧発泡成形用の射出成形機においてはスクリュ、加熱シリンダが必然的に長くなり、機械長が長くなる問題がある。ところで、加熱シリンダにおいて軸方向に離間した２カ所以上に不活性ガスの注入部を設けるようにすると、飢餓区間を短くすることができるかも知れない。すなわち、スクリュの前進、後進の位置に拘わらずいずれか１カ所の不活性ガスの注入部が飢餓区間に位置するようになっていれば不活性ガスの注入を継続できるからであり、他の１カ所の注入部を弁によって閉鎖するようにすれば樹脂の浸入を防止できるからである。特許文献２に記載の射出成形機は、このように加熱シリンダにおいて軸方向に離間した２カ所に不活性ガスの注入部が設けられており、飢餓区間を短くすることが可能な射出成形機であると言える。しかしながら、特許文献２には２カ所以上の注入部をどのような間隔で設けるべきであるのか、あるいは飢餓区間をどの程度短くできるのか等について具体的な記載はない。そうすると機械長を十分に短くすることができない。なお、特許文献１には飢餓区間の長さをスクリュ径の６倍にすることが記載されてはいる。しかしながら、この飢餓区間の長さは不活性ガスの注入部が複数箇所設けられていることを前提として決定されたものではない。さらには飢餓区間の長さは計量ストロークと関係することが予想されるが、これらの関係についての記載はない。いずれにしても、特許文献１、２の記載からは、注入部を２カ所以上設けるときに、飢餓区間と計量ストロークとの関係において、それら２カ所以上の間隔をどのようにすべきかについて記載がないので、十分に飢餓区間を短くすることができず、射出成形機の機械長を短くできない。

【0005】

本開示は、加熱シリンダに飢餓区間を形成し、溶融樹脂に比較的低圧の不活性ガス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、安定的に不活性ガスを注入できると共に、十分に機械長が短い射出成形機を提供することを目的としている。

【0006】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、発泡成形用の射出成形機において不活性ガスを注入する注入部を複数個設け、これらに逆止弁あるいは開閉機構を設ける。加熱シリンダはスクリュの形状によって、上流側の第１のステージと下流側の第２のステージとに区分され、そして第１のステージは上流から下流に向かって、樹脂が溶融される供給区間と圧縮される第１の圧縮区間と樹脂が送られる第１の計量区間とから構成され、第２のステージは上流から下流に向かって飢餓区間と第２の圧縮区間と第２の計量区間とから構成されている。本開示は、複数個の注入部の間隔Ｐと、注入部の個数Ｎとの積Ｐ×Ｎが、飢餓区間の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になるようにする。そして、飢餓区間の長さＨは、スクリュが計量時に後退する長さである計量ストロークＳに対して０．７Ｓ以上、１．２Ｓ以下になるようにし、複数個の注入部の少なくとも１個は、計量ストロークにおいて飢餓区間に入るように配置する。これによって機械長を短くするようにする。他の開示においては、複数個の注入部に設けられているのは開閉機構であり、開閉機構はスクリュの位置に基づいて開閉が制御されるようにする。

【発明の効果】

【0008】

本開示により、複数個の注入部の間隔Ｐと、注入部の個数Ｎとの積Ｐ×Ｎは、飢餓区間の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になっているので、計量時にスクリュが後退しても少なくとも１個の注入部は飢餓区間に位置することが保証される。つまり不活性ガスを安定的に供給できることが保証される。そして注入部には逆止弁あるいは開閉機構が設けられている。計量時にスクリュが後退すると複数の注入部のうちいずれかが飢餓区間から外れることになるが、このような注入部では樹脂が浸入する虞がある。しかしながら逆止弁あるいは開閉機構が設けられているので、樹脂の逆流を確実に防止することができる。そして飢餓区間の長さが短いので機械長を短くすることができる。他の開示によると、飢餓区間の長さＨが、スクリュが計量時に後退する長さである計量ストロークＳに対して０．７Ｓ以上、１．２Ｓ以下になっている。飢餓区間の長さＨがこのように短いので、スクリュの長さが短く、射出成形機の機械長は短い。さらに他の開示によると、複数個の注入部には開閉機構が設けられ、これらの開閉機構はスクリュの位置に基づいて開閉が制御されるようになっている。そうすると注入部が飢餓区間から外れるスクリュ位置を記憶しておき、スクリュがこのスクリュ位置に達したら開閉機構を閉じるようにして確実に樹脂の逆流を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の実施の形態に係る発泡成形用の射出成形機を示す図で、その（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれスクリュが最前進したときと、計量により最後退したときを示す、射出成形機の正面断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

【0011】

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の実施の形態に係る射出成形機１は、図１の（Ａ）、（Ｂ）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、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が、これらは図に示されていない。

【0012】

本実施の形態に係る射出成形機１は、比較的低圧の不活性ガスを注入して発泡成形品を成形する、いわゆる低圧発泡成形方法を実施するための射出成形機になっている。従って、本実施の形態に係るスクリュ３は低圧発泡成形方法に適した構造になっている。まずスクリュ３は、上流側の第１のステージ５と下流側の第２のステージ６とに大きく分けることができる。第１のステージ５は、上流から中流にかけてスクリュの溝深さが大きい供給区間８になっており、ホッパから供給される樹脂が溶融されながら前方に送られるようになっている。この供給区間８の下流側には、スクリュの溝深さが徐々に小さくなる第１の圧縮区間９が形成されている。第１の圧縮区間９は溶融樹脂が圧縮されながら前方に送られる区間である。そして第１のステージ５の最下流部にはスクリュの溝深さが小さく一定の第１の計量区間１０が形成され、圧縮された樹脂が前方に送られるようになっている。なお、本実施の形態においては、第１の圧縮区間９と第１の計量区間１０は、いわゆるバリアフライトが形成されている。つまり、所定のピッチとリード角のメインフライトと、メインフライトよりピッチとリード角が大きいサブフライトとから形成されている。従って、この区間において樹脂の逆流は発生し難くい。なお、これらの区間９、１０はシングルフライト等の他の種類のフライトから形成するようにしてもよい。第２のステージ６は、上流側に飢餓区間１３が形成されている。飢餓区間１３はスクリュの溝深さが大きく一定深さになっており、溶融樹脂の圧力が低下するようになっている。次に説明するように不活性ガスはこの飢餓区間１３で供給され樹脂に溶融され、溶融樹脂に浸透して溶解する。本実施の形態に係る射出成形機１は、この飢餓区間１３の長さＨに特徴があるが、後で説明する。この飢餓区間１３の下流にはスクリュの溝深さが徐々に小さくなる第２の圧縮区間１４が形成され不活性ガスが溶解した溶融樹脂が圧縮・混練されながら送られるようになっている。そして第２のステージ６の最下流部にはスクリュの溝深さが小さく一定の第２の計量区間１５が形成され、不活性ガスが浸透した溶融樹脂が前方に送られるようになっている。第１の計量区間１０と飢餓区間１３の間に、圧力の調整等を目的として中間領域を設けるようにしてもよい。

【0013】

不活性ガスを注入する注入部１７、１８は加熱シリンダ２に設けられている。本実施の形態においては個数Ｎが２の第１、２の注入部１７、１８が軸方向に離間した箇所に設けられている点、およびその間隔Ｐに特徴がある。第１の注入部１７は、図１の（Ａ）に示されているように、スクリュ３が最前進した状態で、飢餓区間１３に対応する位置に設けられている。これに対して第２の注入部１８は、第１の注入部１７より上流側に設けられ、本実施の形態においては第１のステージ５に対応する位置に設けられている。なお、より好ましくは第２の注入部１８は第１の計量区間１０より下流側に設けられるようにする。このように第１、２の注入部１７、１８が設けられているので、図１の（Ｂ）に示されているように計量時にスクリュ３が後退して、第１の注入部１７が飢餓区間１３から外れても、第２の注入部１８が飢餓区間１３に入ることになり、不活性ガスの注入を継続できる。本発明において、不活性ガスの注入を安定的に実施できるように、第１、２の注入部１７、１８の個数Ｎと間隔Ｐは、飢餓区間１３の長さＨと関係づけられており、これについては後で説明する。第１、２の注入部１７、１８は、それぞれ逆止弁２０、２１を備え、不活性ガスを供給するボンベ２２に接続されている。なお、図において逆止弁２０、２１は注入部１７、１８から離間した位置に設けられているように示されているが、実際にはこれらは注入部１７、１８に組み込まれていてもよい。

【0014】

本実施の形態に係る射出成形機１においては、第１、２の注入部１７、１８の個数Ｎと間隔Ｐとが飢餓区間１３の長さＨとの関係で規定され、そして、これらは計量ストロークＳとの関係にいても規定されている。さらにいくつかの点が規定されている。これらを説明するにあたって、溶融樹脂に安定して不活性ガスを注入するために従来の射出成形機において設計上考慮されている点、および従来の問題点を説明する。

【0015】

従来の発泡成形用の射出成形機の場合、飢餓区間の開始部と終了部には、樹脂の圧力が高い状態から低い状態、あるいは低い状態から高い状態へと変化する領域、すなわち、樹脂が充満している部分と飢餓状態になっている部分の遷移領域が存在する。この遷移領域ではガスは十分に浸透することができないため、ガス供給口が開閉機構を持たない場合は、スクリュが前後進してガス供給口が遷移領域に差し掛かると、溶融樹脂がガス供給口内部に侵入し、ガス供給ができなくなる。この状態が継続すると発泡成形を継続できなくなるため、ガス供給口の清掃などのメンテナンスが必要になる。本開示においては、第１、２の注入部１７、１８における逆止弁２０、２１のように、ガス流路に開閉機構を設けることで、ガス供給口が遷移領域に差し掛かっても溶融樹脂の侵入が防止できるようになっている。しかしながら、その期間はガスの供給ができなくなり、ガス溶解量の低下などの不具合を生じる可能性がある。この遷移領域の長さは、スクリュの形状、あるいは計量時の樹脂の粘度やスクリュ回転数などの計量条件などにより変化する。この遷移領域が存在することによって、計量中の間、少なくとも１個のガス供給口が飢餓区間内に常に存在するようにするだけでは高品質の発泡成形品が得られない。計量中においては、飢餓区間の両端から特定の長さだけ内側の範囲に、少なくとも１個のガス供給口が存在するようにする必要がある。具体的に特定の長さは、スクリュが０．５回転で樹脂が進む距離、より望ましくは１回転で樹脂が進む距離とすればよい。通常、スクリュフライトのピッチは、スクリュの径をＤとして、１D前後になることが多いので、この特定の長さは０．５D、より望ましくは１Dになる。つまり、計量中において、飢餓区間の両端から０．５Dあるいは１Ｄ以上内側の範囲に、少なくとも１個のガス注入口が存在するようにする。そうするとガス供給口が遷移領域に差し掛かるのを回避することができる。これにより、従来の射出成形機において、不活性ガスを溶融樹脂に効率的、安定的に供給することができる。つまり、従来の射出成形機は、飢餓区間の長さはストロークＳに対して、前後０．５Ｄずつ以上、より望ましくは１Dずつ以上、つまりＳ＋１Ｄ以上、より望ましくはＳ＋２Ｄ以上になるように設計している。しかし、このような従来の設計にすると、飢餓区間は、必要な計量ストロークSに対して長くする必要があるので、機械全長が長くなるという課題がある。

【0016】

このような従来の問題に対して本実施の形態に係る射出成形機１は複数の規定を設けて問題を解決している。まず、第１、２の注入部１７、１８の間隔Ｐと、その個数Ｎとの積Ｐ×Ｎが、飢餓区間１３の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になるようにしている。そして、第１、２の注入部１７、１８の間隔Ｐは、計量ストロークＳに対して０．２５Ｓ以上、０．８Ｓ以下になるようにしている。本実施の形態において第１、２の注入部１７、１８の個数Nは２個であるが、注入部の個数を増やすことにより、そしてその間隔Ｐを狭めることによって、確実に不活性ガスを注入することができるようになっている。したがって、飢餓区間１３の長さＨを短くすることができる。これによって、飢餓区間１３の長さＨは、スクリュ３が計量時に後退する長さである計量ストロークＳに対して０．７Ｓ以上、１．２Ｓ以下になるようにしている。これは従来の発泡成形用の射出成形機では実現できなかった長さである。さらに、第１、２の注入部１７、１８の間隔Ｐと、これらの個数Ｎとの積Ｐ×Ｎは、計量ストロークＳに対して０．５Ｓ以上、１．６Ｓ以下になるように規定している。これらによって、不活性ガスを溶融樹脂に効率的、安定的に供給することができ、かつ機械長が小さくなるようになっている。

【0017】

なお、本実施の形態においては、不活性ガスの注入部の個数Ｎは第１、２の注入部１７、１８の２個であるが、３個以上とすることもできる。しかしながら注入部の個数を増やしすぎるとコストアップの要因になるので４個以下とすることが望ましい。

【実施例1】

【0018】

本実施の形態に係る射出成形機１において、安定して発泡成形が実施できることを確認するため実験を行った。
「実験方法」
まず、基準条件を以下に定めた。（各部の寸法、長さは計量ストロークＳの比で示している。）
スクリュ径Ｄ：８４ｍｍ（０．２Ｓ）
計量ストロークＳ：４２０ｍｍ （射出容量は約２、３２７ｃｍ３）
飢餓区間１３の長さＨ：４２０ｍｍ （１．０Ｓ）
不活性ガス注入部の個数Ｎ：２個
注入部の弁機構：逆止弁
注入部同士の間隔Ｐ：２５２ｍｍ（０．６Ｓ）
使用する樹脂：ＰＰ樹脂
そして、上記の基準条件と同じ条件になるようにし、あるいは一部の条件を変えてパージ試験を実施し、良好な発泡状態が得られるか否かを確認した。この際、N個の注入部１７、１８、…は加熱シリンダ２において等ピッチに配置した。また、スクリュ３が計量ストロークＳの半分移動したとき、つまり０．５Ｓ後退したとき、加熱シリンダ３にけるスクリュ３の飢餓区間１３の中央の位置と、N個の注入部１７、１８、…の中央の位置とが一致するように注入部１７、１８、…を配置した。本発明において規定する条件を満たす実施例１～１０と、規定する条件を満たしていない比較例１～８とを試験した。

【0019】

実施例１：基準条件と同じ条件の射出成形機を用意し、基準条件の計量ストロークＳによりパージ試験を実施した。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例２：基準条件のうち、注入部１７、１８同士の間隔を０．８Ｓに変更してパージ試験を実施した。２個の注入部１７、１８は、計量中において少なくとも１個が常に飢餓区間１３内であって、飢餓区間１３の両端より０．１Ｓ以上内側に存在するように配置した。具体的には、一方の注入部１７は、計量の開始時において飢餓区間１３の上流側の端部より０．１Ｓだけ下流側に位置するように、他方の注入部１８は計量の完了時において飢餓区間１３の下流側の端部より０．１Ｓだけ上流側に位置するように、それぞれ加熱シリンダ２に配置した。前記計量ストロークの開始から完了までの間において、注入部は常にこれらの位置よりも内側に配置される。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例３：基準条件の内、飢餓区間１３の長さＨを０．８Ｓにし、注入部１７、１８、…の個数Ｎを３個として軸方向に離間させ、隣り合う注入部１７、１８、…の間隔Ｐを０．４Ｓにしてパージ試験を実施した。飢餓区間１３の長さＨを基準条件より０．２Ｓ短くした分、機械長が０．２Ｓ短くなった。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例４：基準条件のうち、逆止弁２０、２１を他の弁に交換した。すなわち逆止弁付きの注入部１７、１８を単なる注入孔とし、この注入孔に不活性ガスを供給する管路にエア駆動で開閉するニードル式の注入弁を設けた。他の点は基準条件と同じとしてパージ試験を実施した。なお、注入弁の開閉はスクリュ位置に基づいて切り換えた。すなわち注入孔が飢餓区間１３の両端より０．１S以上内側に入っているとき注入弁は開き、飢餓区間１３から外れたら閉にして樹脂の逆流を防止するようにした。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例５：実施例４と同様の条件とした。ただし、注入弁の開閉について、さらに条件を追加し、計量が完了したら次の計量が始まるまでの間いずれも閉にするようにした。パージ試験を実施したところ、均一に発泡が形成され良好なサンプルが得られた。
実施例６：基準条件に加え、逆止弁２０、２１付きの注入部１７、１８に不活性ガスを供給する管路において、電気信号を受けて流路を開閉する自動弁を介装した。すなわち開閉機構を設けた。この自動弁の開閉はスクリュ位置に基づいて切換え、注入孔が飢餓区間１３の両端より０．１S以上内側に入っているとき自動弁は開き、飢餓区間１３から外れたら閉にして樹脂の逆流を防止するようにした。これによってパージ試験を実施したところ、均一に発泡が形成され良好なサンプルが得られた。
実施例７：基準条件において、逆止弁２０、２１を取り外した。すなわち、注入部１７、１８は単なる注入孔とし、この注入孔に不活性ガスを供給する管路に、電気信号を受けて流路を開閉する自動弁を介装した。すなわち開閉機構を設けた。この自動弁の開閉はスクリュ位置に基づいて切換え、注入孔が飢餓区間１３の両端より０．１S以上内側に入っているとき自動弁は開き、飢餓区間１３から外れたら閉にして樹脂の逆流を防止するようにした。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例８：基準条件の内、計量ストロークＳを３５０ｍｍにした。飢餓区間１３の長さＨと、注入部１７、１８の間隔Ｐはそれぞれ４２０ｍｍと２５２ｍｍでいずれも基準条件であるが、計量ストロークＳを短くしたことにより、飢餓区間１３の長さＨと注入部１７、１８の間隔Ｐはそれぞれ１．２Ｓ、０．７２Ｓになった。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例９：基準条件の内、注入部１７、１８の間隔Ｐを１０５ｍｍ、つまり０．２５Ｓにした。注入部１７、１８の間隔Ｐと個数Ｎの積は、計量ストロークＳに対して０．５Ｓ、飢餓区間１３の長さＨに対して０．５Ｈとなった。この条件でサンプルを得たところ、得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例１０：基準条件の内、飢餓区間１３の長さＨを３７３ｍｍつまり０．９Ｓ、注入部１７、１８の間隔Ｐを１８９ｍｍつまり０．４５Ｓにした。この条件でサンプルを得たところ、得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例１１：基準条件の内、飢餓区間１３の長さＨを２９４ｍｍつまり０．７Ｓとし、注入部１７、１８の間隔Ｐを１２６ｍｍつまり０．３Ｓとした。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。
実施例１２：スクリュ径Ｄを４０ｍｍ、計量ストロークＳを１８０ｍｍ、飢餓区間１３の長さＨを１８０ｍｍ、注入部１７、１８の間隔Ｐを１２０ｍｍ、注入部１７、１８の個数Ｎを２個とした。すなわち、飢餓区間１３の長さＨは１．０Ｓ、注入部１７、１８の間隔Ｐは０．３Ｓであり、本発明において規定する条件を満たしている。実験により得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。

【0020】

比較例１：基準条件のうち、不活性ガスの注入部の個数を１個にし、計量ストロークＳを２５２ｍｍとした。ただし、注入部は計量ストロークの開始点における飢餓区間の開始位置から４２ｍｍ（０．５D）の位置に設けた（比較例8を除き、比較例２以降も注入部の個数が１個の場合は同様とする）。飢餓区間１３の長さＨは１．７Ｓとなり、本発明の規定を満たしていない。パージ試験を実施した、得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であったが、射出容量は約９３１ｃｍ３に過ぎなかった。つまり十分な射出量が得られなかった。
比較例２：基準条件のうち、不活性ガスの注入部の個数を１個とし、これを単なる注入孔に代えた。つまり逆止弁を取り外した。これによってパージ試験を実施した。しかしながら、サンプルは発泡しなかった。注入孔を調べたところ樹脂が詰まって不活性ガスが供給されていないことがわかった。計量ストローク中に注入部が飢餓区間１３の外に出るためと推察される。
比較例３：基準条件のうち、飢餓区間１３の長さＨを６７２ｍｍ、つまり１．６Ｓとした。また、不活性ガスの注入部の個数Ｎを１個とし、これを単なる注入孔に代えた。つまり逆止弁を取り外した。これによってパージ試験を実施した。得られたサンプルは均一に発泡が形成され良好であった。飢餓区間１３の長さＨが長いので注入孔は常に飢餓区間１３内に入ることが保証されたが、機械長は０．６Ｓ長くなった。
比較例４：基準条件のうち、不活性ガスの注入部を変更し、いずれも逆止弁のない単なる注入孔に代えた。これによってパージ試験を実施した。しかしながらサンプルは発泡しなかった。調べたところ２個の注入孔には樹脂が詰まっていた。
比較例５：基準条件のうち、２個の注入部の間隔Ｐを大きくし、４２０ｍｍつまり、１．０Ｓとした。パージ試験を実施したところ、サンプルにおける気泡が粗く大きくなっていた。計量工程において２個の注入部がいずれも飢餓区間１３から外れるタイミングが生じて、それによって溶融樹脂に不活性ガスが十分に浸透していないことが予想される。
比較例６：基準条件のうち、飢餓区間１３の長さＨを１６８ｍｍ、つまり０．４Ｓとした。これによってパージ試験を実施したが、サンプルには気泡がわずかしか形成されなかった。
比較例７：基準条件のうち、計量ストロークＳを３５０ｍｍとした。これにより、飢餓区間１３の長さＨは１．２Ｓになった。また注入部の個数Ｎを１個とした。パージ試験を実施したが、サンプルに形成された気泡は径が大きくなった。
比較例８：スクリュ径Ｄを４０ｍｍ、計量ストロークＳを１８０ｍｍ、飢餓区間１３の長さＨを１８０ｍｍとした。また、注入部は計量ストロークの開始点における飢餓区間の開始位置から２０ｍｍ（０．５D）の位置に設けたすなわち、飢餓区間１３の長さＨは１．０Ｓであり、本発明において規定する条件を満たしている。しかしながら、注入部の個数Ｎは１個とした。パージ試験を実施したが、サンプルに形成された気泡は径が大きくなった。
以下表に、実験結果をまとめる。

【0021】

【表1】

【0022】

表１の（※１）は、計量中において飢餓区間１３の両端から注入口１７、１８が最大でどの程度離れたかを示している。計量中において１個または複数個の注入口１７、１８、…は、飢餓区間１３に対して相対的な位置が変化している。そこで計量中の各タイミングにおいて、飢餓区間１３の中央にもっとも近く位置する１個の注入口１７、１８、…に着目する。計量中のあるタイミングでは、例えば一方の注入口１７が飢餓区間１３の中央に最も近くなり、他のタイミングでは他方の注入口１８が最も近くなる。このように、計量中の各タイミングにおいて、飢餓区間１３の中央にもっとも近く位置する１個の注入口１７、１８、…について、飢餓区間１３の両端からの最短距離が、※１にまとめられている。この数値が正の値のとき、計量中において少なくとも１個の注入口１７、１８、…が飢餓区間１３内に入っており、飢餓区間１３の両端から当該正の値だけ常に内側に入っていることを意味している。一方、負の値のとき、計量中において全ての注入口１７、１８、…が飢餓区間１３から外れるときがあることを示している。

【0023】

表１において項目「Ｈ／Ｓ」は、飢餓区間１３の長さＨの計量ストロークＳに対する比率を、項目「Ｐ／Ｓ」は、注入部の間隔Ｐの計量ストロークＳに対する比率を、項目「Ｐ×Ｎ／Ｓ」は、注入部の間隔Ｐと個数Ｎとの積Ｐ×Ｎの計量ストロークＳに対する比率を、そして項目「Ｐ×Ｎ／Ｈ」は、注入部の間隔Ｐと個数Ｎとの積Ｐ×Ｎの飢餓区間１３の長さＨに対する比率を、項目「Ａ／Ｓ」は、計量ストロークＳに対する※１の長さの比率を、それぞれ示している。

【0024】

追加の試験として、実施例１～１０と同等の条件で、実施例１’～１０’として金型による発泡成形の試験を実施した。すなわち金型の開き量によってキャビティの体積が自由に設定できるインロー金型を用いて、設定した射出ストロークに合うように適切な金型開き量を設定し、他の条件は全て実施例１～１０と同じにして発泡成形品を成形するようにした。いずれの条件においても、計量ストローク中に1個以上の注入部１７、１８、…が飢餓区間１３の両端から０．１Ｓ以上内側の範囲に入るように注入部１７、１８、…が配置されており、遷移区間を避けて安定的にガスが供給された。その結果、実施例１’～１０’として得られた発泡成形品は、全て均一に発泡が形成され、良好であった。

【0025】

表１から読み取れるように、試験で使用した射出成形機１のスクリュ３は、スクリュ径Ｄが８４ｍｍと４０ｍｍの２種類のみとしている。つまり他のスクリュ径Ｄに対する試験は実施していない。しかしながら、スクリュ径Ｄが異なっていても、ガス注入部が２個以上設けられ、これら複数個のガス注入部のそれぞれに逆止弁あるいは開閉機構が設けられ、そして注入部の間隔Ｐと、その個数Ｎとの積Ｐ×Ｎが、飢餓区間１３の長さＨに対して０．５Ｈ以上、１．７１Ｈ以下になっていれば、スクリュ径Ｄが異なっていても、本開示が奏する効果を奏することができる。一般的に、射出成形機において特定の効果を奏するように特定の形状を備えたスクリュを設計するとき、各部分の長さ、例えばスクリュ長さＬ、飢餓区間１３の長さＨ、他の部分の長さＬ１、Ｌ２、…等を、スクリュの径Ｄとの比率により決定している。そして、スクリュ径Ｄを大きくしたり小さくしたりするスケールアップ、スケールダウンをするとき、それぞれの比率に対してスクリュ径Ｄを乗じて各部分の長さを決定するようにしている。このようにすると、同等の効果を奏するからである。つまり、各部分の長さとスクリュ径Ｄとの比率が同じであれば、同等の効果を奏することは技術常識になっている。ところで、上の表１では、項目「Ｈ／Ｓ」、「Ｐ／Ｓ」、「Ｐ×Ｎ／Ｓ」、「Ａ／Ｓ」が、いずれも計量ストロークＳを基準とした比率になっており、スクリュ径Ｄを基準としていない。しかしながら、計量ストロークＳ自体がスクリュ径Ｄを基準とした比率で表すことができる長さということができる。そうすると、表１のこれら項目の比率は、実質的にスクリュ径Ｄを基準として示すことができるものである。以上から、スクリュ径Ｄが表１にないスクリュであっても、これら項目の比率に基づいて各部分の長さを決定すれば、本開示に係るスクリュ３と同等の効果を奏することができることがわかる。

【0026】

ところで、実施例１～１２および比較例１～８では、計量ストロークＳは必ずしも射出成形機１における最大計量ストロークではない。しかしながら、射出成形機１の設計において、最大計量ストロークとして実施例１～１２で示した計量ストロークＳを考慮すべきである。もし、最大計量ストロークが計量ストロークＳを超えていると、ガス供給口が飢餓区間１３の開始部、終了部にある遷移領域に差し掛かるため、不活性ガスの供給が阻害され、成形品品質に悪影響を及ぼすからである。

【0027】

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、上の実験において実施したように、注入部１７、１８には逆止弁２０、２１に代えて、実施例４、５で説明したような注入弁からなる開閉機構を設けるようにしてもよい。あるいは、実施例６、７で説明したように、注入部１７、１８に不活性ガスを供給する管路に自動弁からなる開閉機構を設けてもよい。開閉機構はコントローラから開閉を制御できるようにし、スクリュ３の位置に応じて開閉するようにする。そうすると、注入部１７、１８が飢餓区間１３に入っているときに開にして、飢餓区間１３から外れたら閉にすることができ、注入部１７、１８からの樹脂の逆流を確実に防止できる。他にも変形が可能であり、前記したように注入部１７、１８は３個以上設けるようにしてもよい。あるいは逆止弁と開閉機構を同時に設けてもよい。また、3個以上の注入部を異なるピッチで配置したり、N個の注入部の配置を飢餓区間１３に対して上流側あるいは下流側に偏芯させても良い。さらには、スクリュ３のフライトについても変形が可能であり、シングルフライト、ダブルフライト等の色々なフライトから選定することができる。

【0028】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

【符号の説明】

【0029】

１ 射出成形機 ２ 加熱シリンダ
３ スクリュ ５ 第１のステージ
６ 第２のステージ ８ 供給区間
９ 第１の圧縮区間 １０ 第１の計量区間
１３ 飢餓区間 １４ 第２の圧縮区間
１５ 第２の計量区間 １７ 注入部
１８ 注入部 ２０ 逆止弁
２１ 逆止弁

【図1】