JP2004025465A

JP2004025465A - Apparatus and method for injecting gas-impregnated resin

Info

Publication number: JP2004025465A
Application number: JP2002181109A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Naruse; 成瀬　慶亮; Itsuo Takebe; 竹部　伊津雄; Hirotaka Okamoto; 岡本　浩孝; Kenzo Fukumori; 福森　健三
Original assignee: Meiki Seisakusho KK; Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Meiki Seisakusho KK; Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 2002-06-21
Filing date: 2002-06-21
Publication date: 2004-01-29
Anticipated expiration: 2022-06-21
Also published as: JP4223236B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a pre-plastication type injection apparatus for injecting a gas-impregnated resin which can mold a foamed molding with bubbles dispersed uniformly by controlling the difference between a gas supply pressure and a gas-impregnated resin pressure to be always constant and producing the gas-impregnated resin with gas contained stably and uniformly even when the magnitude of metering is changed. <P>SOLUTION: In the injection apparatus for the gas-impregnated resin comprising a plasticization means 10 and an injection means 30, the plasticization means 10 has a decompression part 26, a gas supply port 16 for supplying gas to the part 26, and a resin pressure sensor 20 for detecting a gas-impregnated resin pressure on the downstream side of the gas-impregnated resin from the decompression part 26. The injection means 30 feedback-controls an actuator to make the gas-impregnated resin pressure agree with a target value. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、可塑化して溶融・混練した溶融樹脂に二酸化炭素等の不活性ガスを含浸させたガス含浸樹脂を金型に射出する射出成形技術に関するものであり、特に、溶融樹脂にガスを比較的低圧で安定して含浸させることのできる新規な構成の射出装置とその成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
成形品の軽量化と原料樹脂の削減あるいは断熱機能や衝撃吸収機能を付与するために、成形品の内部に気泡を形成させる発泡成形は従来から実施されていた。従来の発泡成形は化学発泡法と称されるものが一般的であり、これは原料樹脂に化学発泡剤を適量混合し原料樹脂の溶融・混練に伴って化学発泡剤を発泡させて溶融樹脂に気泡を含有させるものである。しかしながら、化学発泡剤は有機系発泡剤が多くを占めるため、人体や環境に対する安全性や悪影響等に関する問題の他、爆発的な分解や発火の恐れがあり取り扱いに注意を要するものがある。
【０００３】
そのため、近年、上記化学発泡法に替えて二酸化炭素や窒素ガスなどの不活性ガスを溶融樹脂中に含浸させることによって、微細発泡構造の成形品を得るようにしたガス含浸樹脂の射出成形方法が研究されている。この成形方法によれば、ガス含浸樹脂はガスの含浸しない溶融樹脂に比較してその流動性が良好となるため、より低い溶融温度のガス含浸樹脂によって比較的低い圧力で射出充填が可能となるため、肉薄の成形品やそりの少ない成形品の射出成形ができるようになる。
【０００４】
ところで、上記のようなガス含浸樹脂の射出成形を行うに際しては、溶融樹脂に多量の不活性ガスを速やかに含浸させる必要があることから、不活性ガスを高温高圧による超臨界状態として溶融樹脂に接触させることが試みられており、そのための射出装置が、例えば米国特許第５１５８９８６号公報等に開示されている。この米国特許に開示された射出装置は、先端にノズル部を備えた加熱筒に対してスクリュを中心軸回りに回転可能にかつ軸方向に移動可能に挿入配置させて、前記加熱筒の後部に設けた材料供給口から供給した樹脂材料を前記スクリュの回転によって前方に送って加熱溶融させつつ、スクリュを軸方向後方へ変位させてスクリュ前方に溶融樹脂を貯留するようになっているとともに、加熱筒の先端部近くに不活性ガスの供給口が設けられており、この供給口から不活性ガスを加熱筒内に供給して、加熱筒内の先端部分に貯留された溶融樹脂に接触させて含浸させた後、スクリュを軸方向前方に移動させて樹脂材料をノズル部から射出するようになっている。
【０００５】
ところが、上記のような従来構造の射出装置においては、インラインスクリュ式射出装置を基本構造としており、樹脂材料の加熱溶融，計量および射出といった一連の射出工程に際して、加熱筒内に挿入配置されたスクリュが軸方向に往復変位されるために、加熱筒の所定位置に開口形成された不活性ガスの供給口のスクリュに対する相対位置が変化してしまうことが避けられない。そして、そのために、加熱筒内を導かれる溶融樹脂材料に対する、加熱筒内に吐出される不活性ガスの接触状態が時間毎に変化してしまうこととなり、溶融樹脂材料に対する不活性ガスの含浸状態を十分に安定して得ることが難しい場合があった。
【０００６】
そこで、特開２００１−２６９９６３に開示されるように、スクリュ装置とプランジャ装置を併せ備えた予備可塑化式構造を採用し、スクリュ装置の可塑化シリンダ内からプランジャ装置に至るまでの樹脂通路に、溶融樹脂の流路形状が時間的に変化せずに定常的な樹脂流動が生ずる領域を形成し、かかる領域にガス注入口を開口して、不活性ガスを注入するようにした。
【０００７】
しかしながら、かかる予備可塑化式構造の射出装置においても、ガス供給路は溶融樹脂の通路に設けられており、溶融樹脂は相当な圧力を有しているため、溶融樹脂にガスを含浸させるためにはガスの圧力は溶融樹脂の圧力を越える高圧にして供給しなければならない。スクリュ装置に減圧部を設け減圧部からガスを供給するようにすればガスの圧力は比較的低圧で供給できるようにはなるが、依然として次のような問題が残る。
【０００８】
すなわち、ガスを安定して供給するには供給するガスの圧力とガスが供給される部分の溶融樹脂の圧力との差圧が常に一定であることが要求される。ところが、ガスの圧力は略一定であるが、溶融樹脂の圧力は溶融状態に応じて変化するのであり、その要因は次の通りである。可塑化中に不活性ガスを含浸させた溶融樹脂は接続樹脂通路を通じて射出シリンダに流入しプランジャを後退させる。そのときプランジャは所定の後退力で制御されているが、ガスが供給される部分からプランジャ前方付近まで流動する溶融樹脂の流動距離は長く、成形品の容積に応じて計量するプランジャの後退量によっても流動距離が変動し、さらにガスが含浸されたガス含浸樹脂は圧縮性が大きくしかもガスの量によって圧縮性が変化するので、ガスが供給される部分からプランジャ前方付近までの間に存在するガス含浸樹脂の圧力は変動するのである。そのため、プランジャが所定の後退力で定常に制御されているにも拘わらず、ガスが供給される部分の溶融樹脂の圧力は変動してガスの供給量が変動するのである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記のような従来の技術における問題を解決するために提案されたものであって、その解決課題とするところは、供給されるガスのガス供給圧力とガスが含浸したガス含浸樹脂圧力との差圧を常に一定に制御して、予備可塑化式の射出装置であって計量の大きさが変化しても、ガスが安定かつ均一に含有されたガス含浸樹脂を生成して、気泡が均一に分散した発泡成形品を成形することができる新規な構造を有するガス含浸樹脂の射出装置とそれによる射出成形方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、ガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となす可塑化手段と、前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出手段とからなるガス含浸樹脂の射出装置において、前記可塑化手段は可塑化途中で溶融樹脂圧力が減圧する減圧部と、前記減圧部へガスを供給するガス供給口と、前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側でガス含浸樹脂圧力を検出する樹脂圧力センサとを有し、前記射出手段は前記ガス含浸樹脂圧力が目標値と一致するようにアクチュエータをフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とするガス含浸樹脂の射出装置に係る。
【００１１】
請求項２の発明は、ガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となす可塑化手段と、前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出手段とからなるガス含浸樹脂の射出装置において、前記可塑化手段は可塑化途中で溶融樹脂圧力が減圧する減圧部と、前記減圧部へガスを供給するガス供給口と、前記減圧部のガス供給圧力を検出するガス圧力センサと、前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側でガス含浸樹脂圧力を検出する樹脂圧力センサとを有し、前記射出手段は前記ガス供給圧力と前記ガス含浸樹脂圧力との差圧が目標値と一致するようにアクチュエータをフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とするガス含浸樹脂の射出装置に係る。
【００１２】
また、請求項３の発明は、請求項２において、樹脂圧力センサをスクリュの２段部におけるコンプレッションゾーンに設けたことを特徴とするガス含浸樹脂の射出装置に係る。
【００１３】
さらに、請求項４の発明は、可塑化手段はガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となし、射出手段は前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出成形方法において、前記可塑化手段は原料樹脂を可塑化中に溶融樹脂を減圧部で減圧させ、前記減圧部にガスを供給し、溶融樹脂にガスを含浸させ、ガス含浸樹脂を生成するためさらに混練して押出し、制御装置は前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側におけるガス含浸樹脂圧力、もしくは前記減圧部のガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力との差圧が目標値と一致するように前記射出手段のアクチュエータをフィードバック制御することを特徴とするガス含浸樹脂の射出成形方法に係る。
【００１４】
またさらに、請求項５の発明は、請求項４において、ガス含浸樹脂を金型に射出する前に、第１の開閉弁および第２の開閉弁を閉鎖して射出手段でガス含浸樹脂を圧縮することを特徴とする射出成形方法に係る。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図面に基づいてこの発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は可塑化手段と射出手段からなる射出装置を制御系統図とともに示す縦断面図であり、図２は可塑化手段の縦部分断面図であり、図３は射出成形するときの射出装置の作動を説明する流れ図であり、図４は射出手段のアクチュエータにおけるサーボ制御を説明するブロック図である。
【００１６】
図１に示すこの発明の射出装置は可塑化手段１０と射出手段３０からなり、可塑化手段１０は射出手段３０の上面に載置され、射出手段３０は架台５３の上面に軸方向に摺動自在に設けられ、架台５３は射出成形機の本体基部である基台５０の上面に取付けられている。基台５０には射出装置の他射出装置のノズル３７が前進して当接する金型５２が取付けられた固定盤５１と前記固定盤５１を含む型締装置（図示しない）が取付けられている。
【００１７】
可塑化手段１０は、ホッパ１４に投入された原料樹脂を第１の加熱筒１１とスクリュ１２により溶融・混練する押出機である。第１の加熱筒１１は鋼製の筒状体であり、その外周には原料樹脂を溶融させるヒータ７０が捲着され、その内孔にはスクリュ１２が軸方向に移動不可能にかつ回転自在に嵌挿されている。第１の加熱筒１１の基部は縮径されハウジング１３の貫通孔に挿通されてナット７１で固着される。ハウジング１３の第１の加熱筒１１の基部が挿通された貫通孔７２の上方には、第１の加熱筒１１の基部に設けた孔７３と連通する貫通孔７４が穿孔され、さらにその貫通孔７４に連通してホッパ１４が設けられている。ホッパ１４に投入された原料樹脂は前記貫通孔７４，７３を自然落下してスクリュ１２の基部に供給される。
【００１８】
スクリュ１２の延長された軸は、ハウジング１３の後部端面に固着したモータ１５の軸と連結され、油圧モータや電気モータであるモータ１５の回転により駆動される。スクリュ１２は、図２に詳細を示すように、いわゆるベント式射出装置に用いられる２段式のスクリュであり、１段部２５と２段部２８からなる。１段部２５は、原料樹脂および溶融樹脂を搬送する連続したフライト７５を有し、基部から２段部２８に向けた下流方向に、溝深さが深いフィードゾーン、溝深さが漸次浅くなるコンプレッションゾーンおよび溝深さが浅いメータリングゾーンに分割されて形成される。フィードゾーン、コンプレッションゾーンおよびメータリングゾーンそれぞれの長さの配分と溝深さは、原料樹脂に応じて種々選択される。１段部２５において、原料樹脂はフィードゾーンで固体輸送され、コンプレッションゾーンでは半溶融から溶融状態に移行し、メータリングゾーンで完全に溶融され溶融樹脂となる。１段部２５の最下流部で２段部２８との境界部には、フライトがなく第１の加熱筒１１の内孔壁との間隙がメータリングゾーンの溝深さより小さい部材が設けてあり、溶融樹脂に対して堰のように作用する。
【００１９】
２段部２８は、１段部２５で生成した溶融樹脂に不活性ガスを供給し混練して含浸させガス含浸樹脂とするためのものであり、図１に示すように全領域を混練部２７のようにしてもよいが、図２に示すように、上流部に混練部２７を設け下流部はフライト７６と、第１の加熱筒１１におけるものと同様のコンプレッションゾーンを有するように構成することが、ガスの安定した含浸のために効果的である。混練部２７はフィードゾーンと同程度の溝深さを有し、コンプレッションゾーンのフライト７６よりも小さいピッチであってフライト７６の外周に多数の切欠を設けたようなフライトを有する。２段部２８の最上流部は減圧部２６であり、減圧部２６近傍の第１の加熱筒１１の内孔壁にはガス供給口１６が穿孔され開口している。１段部２５で生成されコンプレッションゾーンで加圧された溶融樹脂は２段部２８に流入すると、スクリュ１２の溝深さが急激に増加して溶融樹脂の流路容積が増大するため溶融樹脂の圧力は減圧される。
【００２０】
ガス供給口１６にはガスボンベ１９から減圧弁１７とガス調整弁１８を介して管路が接続され、減圧弁１７で所定の圧力に減圧された二酸化炭素や窒素等の不活性ガスが供給される。ガス調整弁１８とガス供給口１６との間の管路にはガス圧力センサ２１が設けられ、ガス圧力センサ２１は減圧部２６に供給されるガス供給圧力を検出して制御装置４２へその信号を伝送する。
【００２１】
減圧部２６では、減圧された溶融樹脂にガス供給口１６から供給されたガスが充分に接触し、混練部２７では、溶融樹脂にガスが含浸しつつ混練してガス含浸樹脂が生成される。ガス含浸樹脂は混練部２７に続くコンプレッションゾーンでさらに圧縮されつつ混練される。２段部２８の減圧部２６より下流側の第１の加熱筒１１の内孔壁には樹脂圧力センサ２０が設けられ、ガス含浸樹脂圧力を検出してその信号を制御装置４２に伝送する。樹脂圧力センサ２０の取付位置は、図２におけるセンサ取付穴２９のように混練部２７であってもよく、また、第１の加熱筒１１に続く通路２４であってもよい。すなわち、樹脂圧力センサ２０は減圧部２６からガス含浸樹脂の下流側の任意の位置に設けられ、その位置は原料樹脂やガスの種類あるいは制御性に応じて適宜選択される。ただし、減圧部２６またはセンサ取付穴２９に樹脂圧力センサ２０を設けたときは、樹脂圧力センサ２０はガスの圧力の影響を受ける恐れがあり、樹脂圧力センサ２０は２段部２８のコンプレッションゾーンに設けることが安定した圧力検出のために好ましい。この場合、検出される圧力は減圧部２６の溶融樹脂の圧力より若干高いがその差は一定とみなされるので問題とはならない。
【００２２】
第１の加熱筒１１の内孔先端部は、スクリュ１２の先端部と同じ尖り先形状に縮径されて第１の開閉弁２２に連通されている。第１の開閉弁２２は第１の加熱筒１１の内孔と通路２４とを連通または遮断に択一的に選択操作する。第１の開閉弁２２のスプルはシリンダ２３で往復駆動される。シリンダ２３がスプルを引くと第１の加熱筒１１の内孔と通路２４とが連通して、モータ１５がスクリュ１２を回転駆動しているとき、ガス含浸樹脂は押出されて通路２４に流動する。
【００２３】
通路２４はガス含浸樹脂を溶融・保温された状態で可塑化手段１０から射出手段３０へ移送させるため、ヒータ７７で温調された複数の部材を組合わせて連通路を形成している。
【００２４】
射出手段３０は可塑化手段１０から移送されたガス含浸樹脂を、プランジャ３２を後退制御することにより所定量計量した後プランジャ３２を前進駆動させて、計量したガス含浸樹脂を金型５２に射出充填する。第２の加熱筒３１は３００ＭＰａ程度の射出圧力に耐え得るような肉厚の筒形状体であり、その外周にはガス含浸樹脂を溶融状態で保温させるためのヒータ７８が捲着され、その内孔にはプランジャ３２が往復動自在に嵌挿される。第２の加熱筒３１の基部はハウジング３３の前端面に固着され、プランジャ３２の延長された軸はロッド３６に固着され、ハウジング３３の後端面にはシリンダ３４が固着されている。シリンダ３４はロッド３６とそれに固着したピストン３５を往復動自在かつ液密に嵌挿する。
【００２５】
ピストン３５で分割形成されたシリンダ３４内の二つの油圧室にはサーボ弁４１の出口ポートがそれぞれ接続され、油圧源４０の圧油を制御装置４２の制御信号に基づいてサーボ弁４１により制御することで、射出充填速度、射出保持圧力および可塑化時のガス含浸樹脂圧力を制御する。なお、プランジャ３２のアクチュエータとしてシリンダ３４、ピストン３５およびサーボ弁４１等による油圧式のものを例示したが、アクチュエータは油圧式ではなくサーボモータとボールネジ等を使用した機械式のものでもよく、制御信号に基づいて忠実に速度制御や位置決め制御が実行可能なものであれば適宜他の機構を採用し得る。
【００２６】
第２の加熱筒３１のプランジャ３２の前方空間には通路２４が連通し、この空間にガス含浸樹脂が蓄積される。この空間を有する第２の加熱筒３１の前端面には第２の開閉弁３８が設けられている。第２の開閉弁３８はその先に設けたノズル３７と一体になったニードル弁式の公知の弁であり、シリンダ３９の往復駆動力をリンク等で変換して駆動されるニードル弁がノズル３７の先端孔内部を往復移動して内部通路を開閉するものである。
【００２７】
制御装置４２は射出成形機において、シーケンス制御や、モータ、サーボ弁、シリンダ、調整弁、サーボモータ等のアクチュエータの速度制御、力制御または位置決め制御や、加熱筒等の温度制御などを実行する。制御装置４２はマイクロプロセッサに基づいた公知の構成を有し、液晶の表示器からなる表示部、表示部の表面に設けたタッチパネルからなる設定部、ＲＡＭ・ＲＯＭからなる記憶部、センサ等の信号を入力する入力部およびアクチュエータへ信号を出力する出力部を含む。
【００２８】
次にこの射出装置により射出成形する際の作動を図３及び図４に基づいて説明する。まず、ホッパ１４に投入した原料樹脂を可塑化するため、第２の開閉弁３８が閉鎖される（Ｓ１）。Ｓ１は前の成形サイクルで射出充填が終了後に予め実行されることもある。そして、第１の開閉弁２２が開放される（Ｓ２）とともに、制御装置４２で設定された所定値によりモータ１５が回転駆動されてスクリュ１２を回転させる（Ｓ３）。さらに、制御装置４２で設定された所定値によりガス調整弁１８が所定量開放されて（Ｓ４）、可塑化中所定量のガスがガスボンベ１９からガス供給口１６に供給される。ガス調整弁１８は開閉弁を所定の時間周期で開閉するものであるが、開度が電気信号により可変となるような弁を採用してもよい。また、前記所定の時間周期や開度の電気信号を可塑化の行程中に所定のプログラムに従って変化させ、ガスの供給量を可塑化の行程中に変化させるようにしてもよい。
【００２９】
スクリュ１２の回転に伴い原料樹脂は１段部２５において溶融樹脂になり、２段部２８の減圧部２６に流入して減圧される。２段部２８において、減圧された溶融樹脂は、ガス供給口１６から供給されるガスを含浸しつつ混練されてガス含浸樹脂となる。ガス供給圧力はガス圧力センサ２１で検出され、ガス含浸樹脂圧力は樹脂圧力センサ２０で検出され、両者は制御装置４２において減算演算されてその差圧６７は目標値６０と比較演算される。ここで、ガス圧力センサ２１は必ずしも必要としないことがある。ガス圧力センサ２１が不要の場合とは、減圧弁１７で一定に制御されているガス供給圧力が、ガス供給口１６から溶融樹脂にガスを供給中であっても変動しないときである。このとき、前記減算演算において、ガス供給圧力は常数として処理され、ガス含浸樹脂圧力のみが目標値６０と比較演算される。
【００３０】
Ｓ５およびＳ６には、制御装置４２が実行する前記演算と制御方法が示される。すなわち制御装置４２は、ガス圧力センサ２１より入力するガス供給圧力から、樹脂圧力センサ２０より入力するガス含浸樹脂圧力を減算して、その差圧６７が制御装置４２に予め設定した目標値６０と一致するように、プランジャ３２のアクチュエータ６６であるピストン３５とそれを駆動するサーボ弁４１をフィードバック制御する。Ｓ５で演算結果が一致しないときはＳ６においてアクチュエータ６６でピストン３５を制御してプランジャ３２を演算結果の正負とその量に応じて前後に移動させるが、ガス含浸樹脂が押出されてガス含浸樹脂圧力は上昇するから、プランジャ３２は相対的には後退する。
【００３１】
図４には上記したフィードバック制御の実施形態をブロック図で示す。このフィードバック制御は制御装置４２において記憶装置に格納されたプログラムに基づきマイクロプロセッサが演算処理してソフトウエアで実行されるが、ハードウエアで構成してもよい。制御装置４２は、可塑化手段１０で検出されたガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力からそれらの差圧６７を求め、６１において目標値６０と突合わせた後、ＰＩＤ演算部６２で比例、積分および微分演算処理をして制御量を求める。制御量は電流・電力制御部６４でアクチュエータ６６に適合する電流となるように変換されるとともに、６３において制御量と制御信号６５とを突合わせて定電流制御される。制御信号６５はアクチュエータ６６を駆動して射出手段３０のプランジャ３２を制御する。
【００３２】
前記Ｓ５およびＳ６の制御によれば、ガス供給口１６でのガス供給圧力は略一定であるから、プランジャ３２は樹脂圧力センサ２０で検出するガス含浸樹脂圧力が目標値６０と一致するようにガス含浸樹脂を吸引して後退するように制御されるのである。このような実施の形態である一実施例では、原料樹脂にポリプロピレンを用い、ガスが二酸化炭素であるとき、ガスの圧力は６．５ＭＰａとし、目標値６０を０．５ＭＰａとした。このとき、樹脂圧力センサ２０におけるガス含浸樹脂圧力は６ＭＰａに制御されており、良好なガス含浸状態が得られ、それを射出充填した成形品は気泡が均一に分散した良品となった。なお、樹脂圧力センサ２０をセンサ取付穴２９の位置に設けて制御したときには、ガス含浸樹脂圧力は前記の例よりも低くなり、それに応じて目標値６０はより大きくなることは当然である。
【００３３】
つづいて、Ｓ５においてガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力との差圧６７が目標値６０に一致したときには、Ｓ７に進み、後退移動するプランジャ３２の位置が、次の成形サイクルのための成形品の容積に相当する計量の所定値の位置に到達したかどうかを比較演算し、到達していなければ再びＳ５に戻ってフィードバック制御を続ける。前記Ｓ７での比較演算の結果プランジャ３２が計量位置に到達していれば、モータ１５の回転を停止させスクリュ１２の回転を停止させて可塑化を終了させる（Ｓ８）。それとともに、第１の開閉弁２２を閉鎖させる（Ｓ９）。
【００３４】
以上で可塑化の一連の行程は終了し、第２の加熱筒３１のプランジャ３２前方の内孔と通路２４にはガス含浸樹脂が充満して蓄積されたが、このガス含浸樹脂の圧力は樹脂圧力センサ２０で検出された圧力かそれより僅か高い圧力であり、ガスを充分含浸させるには低い場合がある。そこで、Ｓ１０に示すように、ガス含浸樹脂を射出充填する前に、プランジャ３２を前進方向に駆動してガス含浸樹脂を圧縮する。これにより蓄積されたガス含浸樹脂の圧力が上昇して、ガスがより含浸しやすくなる。このＳ１０は必要に応じて実行するものであり、省略されてもよい。
【００３５】
射出充填開始するまでの間、アクチュエータ６６をサーボロックや停止位置決め制御等の状態にして、プランジャ３２を停止させ、所定の位置で保持させる（Ｓ１１）。この制御により、ガス含浸樹脂圧力によりプランジャ３２が後退させられることを防止するとともに、ガス含浸樹脂圧力の低下が防止できる。
【００３６】
そして、可塑化中に金型５２内で冷却されていた成形品は金型５２を開いて取出され、次の成形サイクルのために再び金型５２が閉鎖されて、ノズル３７が金型５２に当接し、第２の開閉弁３８が開放した後アクチュエータ６６がプランジャ３２を前進駆動してガス含浸樹脂を金型５２に射出充填する（Ｓ１２）。
【００３７】
この発明は以上説明した実施例に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を付加して実施することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、請求項１の発明は、減圧部から供給されるガス供給圧力が一定で安定しているとき、ガス含浸樹脂圧力が目標値と一致するようにプランジャ３２を制御するので、計量に伴ってガス含浸樹脂の量が変動したりガス含浸樹脂の圧縮性が変化して、ガスが供給される部分からプランジャ前方付近までの間に存在するガス含浸樹脂の圧力が変動しても、ガスが供給される部分の溶融樹脂の圧力は一定に保たれてガスは比較的低圧で安定して供給される。
【００３９】
請求項２の発明は、ガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力との差圧が目標値と一致するようにプランジャ３２を制御するので、計量に伴ってガス含浸樹脂の量が変動するかガス含浸樹脂の圧縮性が変化して、ガスが供給される部分からプランジャ前方付近までの間に存在するガス含浸樹脂の圧力が変動したり、ガス供給圧力が変動しても、ガス供給圧力とガスが供給される部分の圧力との圧力差が一定に保たれてガスは比較的低圧で安定して供給される。
【００４０】
請求項３の発明は、樹脂圧力センサをスクリュの２段部におけるコンプレッションゾーンに設けたので、本来検出すべきガスが供給される部分の溶融樹脂の圧力と同等な圧力を安定して検出可能とする。
【００４１】
請求項４の発明は、ガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力との差圧またはガス含浸樹脂圧力が目標値と一致するようにプランジャ３２を制御するので、計量に伴ってガス含浸樹脂の量が変動するかガス含浸樹脂の圧縮性が変化して、ガスが供給される部分からプランジャ前方付近までの間に存在するガス含浸樹脂の圧力が変動したり、ガス供給圧力が変動しても、ガス供給圧力とガスが供給される部分の圧力との圧力差が一定に保たれガスの供給量が安定するため、比較的低いガス供給圧力のもとでガスの含浸が均一となったガス含浸樹脂が得られ、気泡が均一な成形品を安定して成形することができる。
【００４２】
請求項５の発明は、比較的低いガス供給圧力で含浸させたガス含浸樹脂を射出充填前に圧縮して圧力を上昇させるので、ガスがより含浸しやすい状態となってより均一な気泡を有する成形品を継続的に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】可塑化手段と射出手段からなる射出装置を制御系統図とともに示す縦断面図である。
【図２】可塑化手段の縦部分断面図である。
【図３】射出成形するときの射出装置の作動を説明する流れ図である。
【図４】射出手段のアクチュエータにおけるサーボ制御を説明するブロック図である。
【符号の説明】
１０　可塑化手段
１１　第１の加熱筒
１２　スクリュ
１６　ガス供給口
２０　樹脂圧力センサ
２１　ガス圧力センサ
２２　第１の開閉弁
２４　通路
２５　１段部
２６　減圧部
２８　２段部
３０　射出手段
３１　第２の加熱筒
３２　プランジャ
３５　ピストン
３８　第２の開閉弁
２３，３４，３９　シリンダ
４１　サーボ弁
４２　制御装置
５２　金型
６６　アクチュエータ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an injection molding technique for injecting a gas impregnated resin obtained by impregnating an inert gas such as carbon dioxide into a molten resin that has been plasticized and melted and kneaded, into a mold. TECHNICAL FIELD The present invention relates to an injection device having a novel structure capable of stably impregnating at a very low pressure and a molding method therefor.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART In order to reduce the weight of a molded article, reduce the amount of raw material resin, or impart a heat insulating function or a shock absorbing function, foam molding for forming bubbles inside the molded article has been conventionally performed. Conventional foam molding is generally called a chemical foaming method, in which a suitable amount of a chemical foaming agent is mixed with a raw material resin, and the molten foaming agent is foamed as the raw material resin is melted and kneaded. It contains air bubbles. However, since organic blowing agents occupy a large amount of chemical blowing agents, there are problems concerning safety and adverse effects on the human body and the environment, and there is a possibility of explosive decomposition or ignition, and there is a case where handling requires caution.
[0003]
Therefore, in recent years, a gas-impregnated resin injection molding method has been proposed in which an inert gas such as carbon dioxide or nitrogen gas is impregnated into a molten resin in place of the chemical foaming method to obtain a molded product having a fine foamed structure. Has been studied. According to this molding method, the gas-impregnated resin has better fluidity compared to the molten resin not impregnated with gas, so that injection filling can be performed at a relatively low pressure by the gas-impregnated resin having a lower melting temperature. Therefore, injection molding of a thin molded product or a molded product with less warpage can be performed.
[0004]
By the way, when performing the injection molding of the gas impregnated resin as described above, it is necessary to rapidly impregnate the molten resin with a large amount of inert gas. Attempts have been made to make contact, and an injection device for that purpose is disclosed in, for example, US Pat. No. 5,158,986. The injection device disclosed in this U.S. Patent discloses that a screw is inserted and disposed so as to be rotatable around a central axis and movably in an axial direction with respect to a heating cylinder having a nozzle portion at a tip end, and is provided at a rear portion of the heating cylinder. While the resin material supplied from the provided material supply port is fed forward by the rotation of the screw to be heated and melted, the screw is displaced axially rearward to store the molten resin in the screw front, and the heating is performed. An inert gas supply port is provided near the tip of the cylinder, and the inert gas is supplied from the supply port into the heating cylinder to contact the molten resin stored at the tip of the heating cylinder. After impregnation, the screw is moved forward in the axial direction to inject the resin material from the nozzle portion.
[0005]
However, the injection device having the conventional structure as described above has an in-line screw type injection device as a basic structure, and a screw inserted and arranged in a heating cylinder during a series of injection steps such as heating, melting, measuring and injection of a resin material. Is reciprocated in the axial direction, it is inevitable that the relative position of the inert gas supply port formed at a predetermined position of the heating cylinder with respect to the screw changes. As a result, the contact state of the inert gas discharged into the heating cylinder with the molten resin material guided through the heating cylinder changes with time, and the molten resin material is impregnated with the inert gas. Was difficult to obtain in a stable manner.
[0006]
Therefore, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-269963, a pre-plasticization type structure including both a screw device and a plunger device is adopted, and a resin passage from inside the plasticizing cylinder of the screw device to the plunger device is provided. A region in which the flow of the molten resin does not change with time and in which a steady resin flow occurs is formed, and a gas injection port is opened in such a region to inject an inert gas.
[0007]
However, even in the injection device of such a pre-plasticization type structure, the gas supply path is provided in the passage of the molten resin, and the molten resin has a considerable pressure. Must be supplied at a high gas pressure exceeding the pressure of the molten resin. If the screw device is provided with a decompression unit and the gas is supplied from the decompression unit, the gas pressure can be supplied at a relatively low pressure, but the following problem still remains.
[0008]
That is, in order to supply the gas stably, it is required that the pressure difference between the pressure of the supplied gas and the pressure of the molten resin in the portion to which the gas is supplied is always constant. However, the pressure of the gas is substantially constant, but the pressure of the molten resin changes according to the molten state, and the factors are as follows. The molten resin impregnated with the inert gas during the plasticization flows into the injection cylinder through the connecting resin passage and retreats the plunger. At that time, the plunger is controlled by a predetermined retraction force, but the flow distance of the molten resin flowing from the portion where the gas is supplied to the vicinity of the plunger front is long, and the plunger retreat amount measured according to the volume of the molded product is determined by the retreat amount. The flow distance also fluctuates, and the gas-impregnated resin impregnated with gas has high compressibility and changes in compressibility depending on the amount of gas. The pressure of the impregnated resin fluctuates. For this reason, the pressure of the molten resin in the portion to which the gas is supplied fluctuates and the gas supply amount fluctuates even though the plunger is constantly controlled by the predetermined retreat force.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been proposed in order to solve the problems in the conventional technology as described above, and the problem to be solved is that the gas supply pressure of the supplied gas and the gas-impregnated resin impregnated with the gas are provided. By always controlling the differential pressure with the pressure to be constant, even if the pre-plasticization type injection device changes the magnitude of the measurement, the gas generates a gas-impregnated resin stably and uniformly contained, It is an object of the present invention to provide a gas impregnated resin injection apparatus having a novel structure capable of forming a foam molded article in which bubbles are uniformly dispersed, and an injection molding method thereby.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
That is, the invention of claim 1 provides a plasticizing means for melting and kneading a raw material resin while supplying a gas to form a molten resin into a gas-impregnated resin, and measuring a predetermined amount of the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means. And an injection means for injecting the molten resin into a mold, wherein the plasticizing means comprises a decompression section for reducing the pressure of the molten resin during plasticization, and a gas supply port for supplying gas to the decompression section. And a resin pressure sensor for detecting the pressure of the gas-impregnated resin on the downstream side of the gas-impregnated resin from the pressure reducing section, wherein the injection means performs feedback control of the actuator so that the gas-impregnated resin pressure matches a target value. The present invention relates to a gas impregnated resin injection device having a control device.
[0011]
The invention according to claim 2 is to measure a predetermined amount of the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means and a plasticizing means for melting and kneading the raw material resin while supplying the gas to form the molten resin as the gas-impregnated resin. In an injection apparatus for a gas-impregnated resin comprising injection means for injecting into a mold, the plasticizing means reduces the pressure of the molten resin during plasticization and a gas supply port for supplying gas to the pressure reducing section, A gas pressure sensor that detects a gas supply pressure of the pressure reducing unit, and a resin pressure sensor that detects a gas impregnated resin pressure on the downstream side of the gas impregnated resin from the pressure reducing unit, and the injection unit includes the gas supply pressure and The present invention relates to a gas-impregnated resin injection device, further comprising a control device that performs feedback control of an actuator so that a differential pressure between the pressure and the gas-impregnated resin pressure matches a target value.
[0012]
A third aspect of the present invention relates to the gas-impregnated resin injection device according to the second aspect, wherein the resin pressure sensor is provided in a compression zone in a two-step portion of the screw.
[0013]
Furthermore, in the invention of claim 4, the plasticizing means melts and kneads the raw material resin while supplying gas to form the molten resin into a gas-impregnated resin, and the injection means uses the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means. In an injection molding method in which a predetermined amount is measured and injected into a mold, the plasticizing means reduces the pressure of the molten resin in a pressure reducing section while plasticizing the material resin, supplies a gas to the pressure reducing section, and supplies the gas to the molten resin. Impregnated, further kneaded and extruded to produce a gas-impregnated resin, and the control device controls the gas-impregnated resin pressure downstream of the gas-impregnated resin from the pressure-reducing section, or the gas supply pressure and gas-impregnated resin pressure of the pressure-reducing section. The present invention relates to a method of injection-molding a gas-impregnated resin, wherein the actuator of the injection means is feedback-controlled so that the differential pressure matches a target value.
[0014]
Still further, according to the invention of claim 5, in claim 4, before injecting the gas-impregnated resin into the mold, the first on-off valve and the second on-off valve are closed, and the gas-impregnated resin is compressed by the injection means. And an injection molding method.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an injection device including a plasticizing means and an injection means together with a control system diagram, FIG. 2 is a vertical partial sectional view of the plasticizing means, and FIG. FIG. 4 is a block diagram for explaining the servo control in the actuator of the injection means.
[0016]
The injection device of the present invention shown in FIG. 1 comprises a plasticizing means 10 and an injection means 30. The plasticizing means 10 is mounted on the upper surface of the injection means 30, and the injection means 30 slides on the upper surface of the gantry 53 in the axial direction. The base 53 is provided freely, and is mounted on the upper surface of a base 50 which is the base of the main body of the injection molding machine. The base 50 is provided with a fixed platen 51 on which a mold 52 with which the nozzle 37 of the injection device is advanced and abuts is mounted on the base 50, and a mold clamping device (not shown) including the fixed platen 51.
[0017]
The plasticizing means 10 is an extruder that melts and kneads the raw material resin charged into the hopper 14 with the first heating cylinder 11 and the screw 12. The first heating cylinder 11 is a steel cylindrical body, and a heater 70 for melting the raw material resin is wound around the outer periphery of the first heating cylinder 11, and the screw 12 is immovable in the axial direction and rotatable around its inner hole. It is inserted in. The base of the first heating cylinder 11 is reduced in diameter, inserted into a through hole of the housing 13, and fixed with a nut 71. Above the through hole 72 of the housing 13 through which the base of the first heating cylinder 11 is inserted, a through hole 74 communicating with a hole 73 provided in the base of the first heating cylinder 11 is formed. A hopper 14 is provided in communication with 74. The raw resin charged into the hopper 14 falls through the through holes 74 and 73 and is supplied to the base of the screw 12.
[0018]
An extended shaft of the screw 12 is connected to a shaft of a motor 15 fixed to a rear end surface of the housing 13 and driven by rotation of a motor 15 which is a hydraulic motor or an electric motor. As shown in detail in FIG. 2, the screw 12 is a two-stage screw used for a so-called vent type injection device, and includes a one-stage portion 25 and a two-stage portion 28. The first step 25 has a continuous flight 75 for transporting the raw material resin and the molten resin, and a feed zone with a deep groove depth, and a gradually decreasing groove depth in the downstream direction from the base toward the second step 28. It is formed by being divided into a compression zone and a metering zone with a shallow groove depth. The length distribution and groove depth of each of the feed zone, compression zone and metering zone are variously selected according to the raw material resin. In the first stage 25, the raw material resin is transported as a solid in the feed zone, transitions from a semi-molten state to a molten state in the compression zone, and is completely melted in the metering zone to become a molten resin. A member having no flight and having a gap with the inner wall of the first heating cylinder 11 smaller than the groove depth of the metering zone is provided at a boundary portion between the second step portion 28 and the most downstream portion of the first step portion 25. , Acts like a weir on the molten resin.
[0019]
The second stage 28 is for supplying an inert gas to the molten resin produced in the first stage 25 and kneading it to impregnate it into a gas-impregnated resin. As shown in FIG. However, as shown in FIG. 2, the kneading section 27 is provided in the upstream section, and the downstream section is configured to have the flight 76 and the compression zone similar to that in the first heating cylinder 11. However, it is effective for stable impregnation of gas. The kneading portion 27 has a groove depth similar to that of the feed zone, a pitch smaller than that of the flight 76 in the compression zone, and a flight in which a number of notches are provided on the outer periphery of the flight 76. The most upstream portion of the two-stage portion 28 is a decompression portion 26, and a gas supply port 16 is pierced and opened in the inner wall of the first heating cylinder 11 near the decompression portion 26. When the molten resin generated in the first step 25 and pressurized in the compression zone flows into the second step 28, the groove depth of the screw 12 sharply increases and the flow volume of the molten resin increases, so that the molten resin The pressure is reduced.
[0020]
A pipe is connected to the gas supply port 16 from a gas cylinder 19 via a pressure reducing valve 17 and a gas regulating valve 18, and an inert gas such as carbon dioxide or nitrogen reduced to a predetermined pressure by the pressure reducing valve 17 is supplied. . A gas pressure sensor 21 is provided in a pipe between the gas regulating valve 18 and the gas supply port 16, and the gas pressure sensor 21 detects a gas supply pressure supplied to the pressure reducing unit 26 and sends a signal to a control device 42. Is transmitted.
[0021]
In the decompression unit 26, the gas supplied from the gas supply port 16 sufficiently contacts the decompressed molten resin, and in the kneading unit 27, the molten resin is kneaded while the gas is impregnated to generate a gas-impregnated resin. The gas-impregnated resin is kneaded while being further compressed in a compression zone following the kneading section 27. A resin pressure sensor 20 is provided on the inner wall of the first heating cylinder 11 downstream of the pressure reducing unit 26 of the two-stage unit 28, detects the pressure of the gas-impregnated resin, and transmits the signal to the control device 42. The mounting position of the resin pressure sensor 20 may be the kneading part 27 like the sensor mounting hole 29 in FIG. 2 or the passage 24 following the first heating cylinder 11. That is, the resin pressure sensor 20 is provided at an arbitrary position on the downstream side of the gas-impregnated resin from the pressure reducing unit 26, and the position is appropriately selected according to the type or controllability of the raw material resin and gas. However, when the resin pressure sensor 20 is provided in the pressure reducing section 26 or the sensor mounting hole 29, the resin pressure sensor 20 may be affected by the gas pressure. It is preferable to provide it for stable pressure detection. In this case, the detected pressure is slightly higher than the pressure of the molten resin in the pressure reducing section 26, but the difference is regarded as constant, so that there is no problem.
[0022]
The distal end of the inner hole of the first heating cylinder 11 is reduced in diameter to the same pointed shape as the distal end of the screw 12 and communicates with the first on-off valve 22. The first opening / closing valve 22 selectively operates to selectively open or close the inner hole of the first heating cylinder 11 and the passage 24. The sprue of the first on-off valve 22 is reciprocated by a cylinder 23. When the cylinder 23 pulls the sprue, the inner hole of the first heating cylinder 11 communicates with the passage 24, and when the motor 15 drives the screw 12 to rotate, the gas impregnated resin is extruded and flows into the passage 24. .
[0023]
The passage 24 is formed by combining a plurality of members whose temperature is controlled by the heater 77 in order to transfer the gas-impregnated resin from the plasticizing unit 10 to the injection unit 30 in a state where the resin is melted and kept warm.
[0024]
The injection means 30 measures a predetermined amount of the gas impregnated resin transferred from the plasticizing means 10 by controlling the plunger 32 to retract, and then drives the plunger 32 forward to inject and fill the measured gas impregnated resin into the mold 52. I do. The second heating cylinder 31 is a thick cylindrical body that can withstand an injection pressure of about 300 MPa, and a heater 78 for keeping the gas-impregnated resin in a molten state is wound around its outer periphery. The plunger 32 is reciprocally fitted in the hole. The base of the second heating cylinder 31 is fixed to the front end face of the housing 33, the extended shaft of the plunger 32 is fixed to a rod 36, and the cylinder 34 is fixed to the rear end face of the housing 33. The cylinder 34 inserts a rod 36 and a piston 35 fixed thereto in a reciprocating manner and in a liquid-tight manner.
[0025]
Outlet ports of a servo valve 41 are respectively connected to two hydraulic chambers in the cylinder 34 divided by the piston 35, and the hydraulic oil of the hydraulic source 40 is controlled by the servo valve 41 based on a control signal of the control device 42. This controls the injection filling speed, the injection holding pressure, and the pressure of the gas-impregnated resin during plasticization. Although the actuator of the plunger 32 is illustrated as a hydraulic actuator using a cylinder 34, a piston 35, a servo valve 41, and the like, the actuator may be a mechanical actuator using a servomotor and a ball screw or the like instead of a hydraulic actuator. Any other mechanism can be employed as long as the speed control and the positioning control can be executed faithfully based on the above.
[0026]
The passage 24 communicates with a space in front of the plunger 32 of the second heating cylinder 31, and the gas-impregnated resin is accumulated in this space. A second opening / closing valve 38 is provided on a front end surface of the second heating cylinder 31 having this space. The second on-off valve 38 is a well-known valve of a needle valve type integrated with a nozzle 37 provided at its tip. The needle valve driven by converting the reciprocating driving force of the cylinder 39 by a link or the like is a nozzle 37. And reciprocate inside the tip hole to open and close the internal passage.
[0027]
The control device 42 executes sequence control, speed control of actuators such as motors, servo valves, cylinders, adjustment valves, and servo motors, force control or positioning control, and temperature control of heating cylinders and the like in the injection molding machine. The control device 42 has a known configuration based on a microprocessor, and includes a display unit including a liquid crystal display, a setting unit including a touch panel provided on the surface of the display unit, a storage unit including a RAM / ROM, and signals from sensors and the like. And an output unit for outputting a signal to the actuator.
[0028]
Next, the operation at the time of injection molding by this injection device will be described with reference to FIGS. First, the second opening / closing valve 38 is closed to plasticize the raw material resin charged into the hopper 14 (S1). S1 may be executed in advance after the injection filling is completed in the previous molding cycle. Then, the first on-off valve 22 is opened (S2), and the motor 15 is driven to rotate by the predetermined value set by the control device 42 to rotate the screw 12 (S3). Further, the gas regulating valve 18 is opened by a predetermined amount according to a predetermined value set by the controller 42 (S4), and a predetermined amount of gas is supplied from the gas cylinder 19 to the gas supply port 16 during plasticization. The gas regulating valve 18 opens and closes the opening / closing valve at a predetermined time period. However, a valve whose opening degree can be changed by an electric signal may be adopted. Further, the electric signal of the predetermined time period and the opening degree may be changed according to a predetermined program during the plasticization process, and the gas supply amount may be changed during the plasticization process.
[0029]
As the screw 12 rotates, the raw material resin becomes molten resin in the first stage 25 and flows into the decompression unit 26 of the second stage 28 to be decompressed. In the second stage section 28, the decompressed molten resin is kneaded while being impregnated with the gas supplied from the gas supply port 16, and becomes a gas-impregnated resin. The gas supply pressure is detected by the gas pressure sensor 21, the gas impregnated resin pressure is detected by the resin pressure sensor 20, the two are subtracted by the control device 42, and the differential pressure 67 is compared with the target value 60 and calculated. Here, the gas pressure sensor 21 may not always be necessary. The case where the gas pressure sensor 21 is unnecessary is when the gas supply pressure controlled to be constant by the pressure reducing valve 17 does not fluctuate even while the gas is being supplied from the gas supply port 16 to the molten resin. At this time, in the subtraction operation, the gas supply pressure is processed as a constant, and only the gas-impregnated resin pressure is compared with the target value 60 and calculated.
[0030]
S5 and S6 show the calculation and control method executed by the control device 42. That is, the control device 42 subtracts the gas impregnated resin pressure input from the resin pressure sensor 20 from the gas supply pressure input from the gas pressure sensor 21, and the differential pressure 67 is equal to a target value 60 set in the control device 42 in advance. The piston 35 serving as the actuator 66 of the plunger 32 and the servo valve 41 for driving the piston 35 are feedback-controlled so as to coincide with each other. If the calculation result does not match in S5, the plunger 32 is moved back and forth according to the positive and negative of the calculation result and the amount by controlling the piston 35 by the actuator 66 in S6. Rises, so that the plunger 32 retreats relatively.
[0031]
FIG. 4 is a block diagram showing an embodiment of the feedback control described above. The feedback control is performed by the microprocessor based on a program stored in the storage device in the control device 42 and executed by software, but may be configured by hardware. The controller 42 obtains a differential pressure 67 between the gas supply pressure and the gas impregnated resin pressure detected by the plasticizing means 10, compares the pressure 67 with a target value 60 in 61, and then calculates the proportional, integral and The control amount is obtained by performing a differential operation process. The control amount is converted by the current / power control unit 64 so as to be a current suitable for the actuator 66, and the control amount and the control signal 65 are compared at 63 to perform constant current control. The control signal 65 drives the actuator 66 to control the plunger 32 of the injection means 30.
[0032]
According to the controls in S5 and S6, since the gas supply pressure at the gas supply port 16 is substantially constant, the plunger 32 controls the gas so that the gas impregnated resin pressure detected by the resin pressure sensor 20 matches the target value 60. It is controlled so that the impregnated resin is sucked and retracted. In an example of such an embodiment, when the raw material resin is polypropylene and the gas is carbon dioxide, the gas pressure is 6.5 MPa and the target value 60 is 0.5 MPa. At this time, the pressure of the gas-impregnated resin in the resin pressure sensor 20 was controlled at 6 MPa, and a good gas-impregnated state was obtained. The molded product injected and filled with the gas was a good product in which bubbles were uniformly dispersed. When the resin pressure sensor 20 is provided at the position of the sensor mounting hole 29 and controlled, the pressure of the gas-impregnated resin is lower than in the above-described example, and the target value 60 is naturally larger accordingly.
[0033]
Subsequently, when the differential pressure 67 between the gas supply pressure and the gas-impregnated resin pressure matches the target value 60 in S5, the process proceeds to S7, and the position of the plunger 32 that moves backward moves the molded product for the next molding cycle. A comparison operation is performed to determine whether or not the position has reached the predetermined value of the measurement corresponding to the volume. If the position has not reached, the process returns to S5 to continue the feedback control. If the plunger 32 has reached the weighing position as a result of the comparison operation in S7, the rotation of the motor 15 is stopped and the rotation of the screw 12 is stopped to terminate the plasticization (S8). At the same time, the first on-off valve 22 is closed (S9).
[0034]
Thus, a series of plasticization steps is completed, and the inner hole and the passage 24 in front of the plunger 32 of the second heating cylinder 31 are filled with gas-impregnated resin and accumulated. The pressure detected by the pressure sensor 20 is slightly higher than the pressure, and may be low to sufficiently impregnate the gas. Therefore, as shown in S10, before injecting and filling the gas impregnated resin, the plunger 32 is driven in the forward direction to compress the gas impregnated resin. As a result, the pressure of the accumulated gas-impregnated resin increases, and the gas is more easily impregnated. This S10 is executed as needed, and may be omitted.
[0035]
Until the injection filling is started, the actuator 66 is set in a state of servo lock, stop positioning control, or the like, and the plunger 32 is stopped and held at a predetermined position (S11). This control prevents the plunger 32 from being retracted by the pressure of the gas-impregnated resin, and also prevents the pressure of the gas-impregnated resin from lowering.
[0036]
The molded product cooled in the mold 52 during the plasticization is removed by opening the mold 52, the mold 52 is closed again for the next molding cycle, and the nozzle 37 is connected to the mold 52. After the contact and the opening of the second on-off valve 38, the actuator 66 drives the plunger 32 forward to inject and fill the gas impregnated resin into the mold 52 (S12).
[0037]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the invention.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the first aspect of the present invention, when the gas supply pressure supplied from the pressure reducing unit is constant and stable, the plunger 32 is controlled such that the gas impregnated resin pressure matches the target value. Therefore, the amount of gas-impregnated resin fluctuates along with the measurement, or the compressibility of the gas-impregnated resin changes, and the pressure of the gas-impregnated resin existing between the gas supply portion and the vicinity near the plunger fluctuates. However, the pressure of the molten resin in the portion to which the gas is supplied is kept constant, and the gas is supplied stably at a relatively low pressure.
[0039]
Since the plunger 32 is controlled so that the differential pressure between the gas supply pressure and the gas-impregnated resin pressure matches the target value, the amount of the gas-impregnated resin varies with the measurement or the gas-impregnated resin is changed. When the pressure of the gas impregnated resin existing between the part where the gas is supplied and near the front of the plunger fluctuates or the gas supply pressure fluctuates, the gas supply pressure and the gas supply The pressure difference from the pressure of the portion to be maintained is kept constant, and the gas is supplied stably at a relatively low pressure.
[0040]
According to the third aspect of the present invention, since the resin pressure sensor is provided in the compression zone in the two-step portion of the screw, it is possible to stably detect the pressure equivalent to the pressure of the molten resin in the portion to which the gas to be originally detected is supplied. I do.
[0041]
According to the fourth aspect of the present invention, since the plunger 32 is controlled such that the pressure difference between the gas supply pressure and the gas impregnated resin pressure or the gas impregnated resin pressure matches the target value, the amount of the gas impregnated resin fluctuates with the measurement. Or the compressibility of the gas-impregnated resin changes, and even if the pressure of the gas-impregnated resin existing from the portion where the gas is supplied to near the front of the plunger fluctuates or the gas supply pressure fluctuates, the gas Since the pressure difference between the pressure and the pressure of the part to which the gas is supplied is kept constant and the gas supply amount is stable, the gas impregnated resin, in which gas impregnation is uniform under relatively low gas supply pressure, It is possible to stably mold a molded article having uniform and obtained bubbles.
[0042]
According to the fifth aspect of the present invention, since the gas impregnated resin impregnated at a relatively low gas supply pressure is compressed before injection filling to increase the pressure, the gas is more easily impregnated and has more uniform bubbles. A molded article can be continuously formed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an injection device including a plasticizing means and an injection means together with a control system diagram.
FIG. 2 is a vertical partial sectional view of a plasticizing means.
FIG. 3 is a flowchart illustrating the operation of an injection device when performing injection molding.
FIG. 4 is a block diagram illustrating servo control in an actuator of an injection unit.
[Explanation of symbols]
10 Plasticizing means
11 First heating cylinder
12 Screw
16 Gas supply port
20 Resin pressure sensor
21 Gas pressure sensor
22 First open / close valve
24 passage
25 1 stage
26 Decompression section
28 2-stage
30 injection means
31 Second heating cylinder
32 plunger
35 piston
38 Second on-off valve
23, 34, 39 cylinder
41 Servo valve
42 Controller
52 mold
66 Actuator

Claims

ガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となす可塑化手段と、前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出手段とからなるガス含浸樹脂の射出装置において、
前記可塑化手段は可塑化途中で溶融樹脂圧力が減圧する減圧部と、前記減圧部へガスを供給するガス供給口と、前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側でガス含浸樹脂圧力を検出する樹脂圧力センサとを有し、前記射出手段は前記ガス含浸樹脂圧力が目標値と一致するようにアクチュエータをフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とするガス含浸樹脂の射出装置。A plasticizing means for melting and kneading the raw material resin while supplying gas to form a molten resin into a gas-impregnated resin; and an injection means for measuring a predetermined amount of the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means and injecting it into a mold. In the gas impregnated resin injection device consisting of
The plasticizing means detects the pressure of the gas-impregnated resin on the downstream side of the gas-impregnated resin from the pressure-reducing section where the molten resin pressure is reduced during the plasticization, a gas supply port for supplying gas to the pressure-reducing section, and the pressure-reducing section. A resin pressure sensor, wherein the injection means has a control device for performing feedback control of an actuator so that the pressure of the gas-impregnated resin coincides with a target value.

ガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となす可塑化手段と、前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出手段とからなるガス含浸樹脂の射出装置において、
前記可塑化手段は可塑化途中で溶融樹脂圧力が減圧する減圧部と、前記減圧部へガスを供給するガス供給口と、前記減圧部のガス供給圧力を検出するガス圧力センサと、前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側でガス含浸樹脂圧力を検出する樹脂圧力センサとを有し、前記射出手段は前記ガス供給圧力と前記ガス含浸樹脂圧力との差圧が目標値と一致するようにアクチュエータをフィードバック制御する制御装置を有することを特徴とするガス含浸樹脂の射出装置。A plasticizing means for melting and kneading the raw material resin while supplying gas to form a molten resin into a gas-impregnated resin; and an injection means for measuring a predetermined amount of the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means and injecting it into a mold. In the gas impregnated resin injection device consisting of
A pressure reducing unit configured to reduce the pressure of the molten resin during the plasticization; a gas supply port configured to supply a gas to the pressure reducing unit; a gas pressure sensor configured to detect a gas supply pressure of the pressure reducing unit; A resin pressure sensor for detecting the pressure of the gas-impregnated resin on the downstream side of the gas-impregnated resin, and wherein the injection means includes an actuator such that a differential pressure between the gas supply pressure and the gas-impregnated resin pressure matches a target value. An injection device for gas-impregnated resin, comprising a control device for feedback-controlling the pressure.

前記樹脂圧力センサをスクリュの２段部におけるコンプレッションゾーンに設けたことを特徴とする請求項２に記載のガス含浸樹脂の射出装置。The injection device for gas-impregnated resin according to claim 2, wherein the resin pressure sensor is provided in a compression zone in a two-step portion of the screw.

可塑化手段はガスを供給しながら原料樹脂を溶融し混練して溶融樹脂をガス含浸樹脂となし、射出手段は前記可塑化手段から押出されたガス含浸樹脂を所定量計量して金型に射出する射出成形方法において、
前記可塑化手段は原料樹脂を可塑化中に溶融樹脂を減圧部で減圧させ、前記減圧部にガスを供給し、溶融樹脂にガスを含浸させ、ガス含浸樹脂を生成するためさらに混練して押出し、制御装置は前記減圧部よりガス含浸樹脂の下流側におけるガス含浸樹脂圧力、もしくは前記減圧部のガス供給圧力とガス含浸樹脂圧力との差圧が目標値と一致するように前記射出手段のアクチュエータをフィードバック制御することを特徴とするガス含浸樹脂の射出成形方法。The plasticizing means melts and kneads the raw material resin while supplying gas to make the molten resin into a gas-impregnated resin, and the injection means measures a predetermined amount of the gas-impregnated resin extruded from the plasticizing means and injects it into a mold. Injection molding method,
The plasticizing means reduces the pressure of the molten resin in the pressure reducing section while plasticizing the raw material resin, supplies a gas to the pressure reducing section, impregnates the gas into the molten resin, and further kneads and extrudes to generate a gas impregnated resin. The control device controls the actuator of the injection means so that the pressure of the gas-impregnated resin downstream of the gas-impregnated resin from the pressure-reducing section or the differential pressure between the gas supply pressure and the gas-impregnated resin pressure of the pressure-reducing section matches the target value. Injection-molding method of a gas-impregnated resin, wherein feedback control is performed.

ガス含浸樹脂を金型に射出する前に、第１の開閉弁および第２の開閉弁を閉鎖して射出手段でガス含浸樹脂を圧縮することを特徴とする請求項４に記載のガス含浸樹脂の射出成形方法。5. The gas-impregnated resin according to claim 4, wherein before injecting the gas-impregnated resin into the mold, the first on-off valve and the second on-off valve are closed and the gas-impregnated resin is compressed by the injection means. Injection molding method.