JP3979758B2 - 発泡成形方法 - Google Patents
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- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡成形方法に関し、特に、ノズル部に絞り手段を設けて、射出等のシリンダ内が不活性ガスの超臨界圧力以下とならないようにして低圧発泡成形を可能とすると共に、流量制御弁を設けてスクリュの回転速度に応じて不活性ガスの供給量を制御するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の発泡成形方法としては、例えば、熱可塑性樹脂に化学的発泡剤を混合させて発泡成形する第１方法、熱可塑性樹脂に物理的発泡剤を用いて発泡成形する第２方法が採用されていた。
また、特許第２６２５５７６号公報に開示されているように、超臨界状態の二酸化炭素を溶融樹脂中に注入して発泡成形を行う第３方法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発泡成形方法は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の第１の方法においては、化学発泡剤を熱分解させて発泡成形を行う方法であるが、発泡剤のコストが高いこと、又分解ガスの残留物のため、異臭の発生、食品衛生上の問題、成形機、金型の汚れ等による成形品の品質問題が発生していた。
これに対し、第２の方法である物理的発泡法は、成形機で溶融した樹脂に、ブタン、ベタン、フロン等を混練した後、金型内に射出して発泡成形品を得る方法であるが、これらの発泡剤は、コストが高いことに加え、オゾン層破壊等の環境汚染を引き起こす。
また、第３の方法の場合、二酸化炭素等の不活性ガスを用いるため、コストも安く、地球環境に有害となる物質の発生はなく、かつ、発泡セルサイズも１０μｍ以下となって成形性も良好な上、成形品強度も低下しない等の特長があるが、射出前の工程でシリンダ内を超臨界状態に保持することが難しく、この超臨界圧力が保持されないと、シリンダ内でガスが分離、金型内で充分な発泡成形品が得られない。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ノズル部に絞り手段を設けて射出前のシリンダ内が超臨界圧力以下とならないようにして低圧発泡成形を可能とすると共に、流量制御弁を設けてスクリュの回転速度に応じて不活性ガスの供給量を制御するようにした発泡成形方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による発泡成形方法は、不活性ガスを溶融樹脂に溶解させてスクリュによりシリンダの先端のノズル部から射出し、発泡成形体を成形する場合、前記ノズル部に絞り手段を設け、前記ノズル部を金型のタッチ部にタッチして射出中に前記シリンダに設けた圧力センサからの前記シリンダの内圧を制御部に取込み、前記内圧が前記不活性ガスの超臨界圧力以下とならないように前記絞り手段のアクチュエータの動作を前記制御部からの絞り指令により制御し前記絞り手段による前記ノズル部の開口の開度を可変とし、前記シリンダ内への不活性ガスの供給量を前記シリンダに接続した流量制御弁により、前記スクリュの回転速度に応じて制御するようにした発泡成形方法において、前記シリンダのスクリュヘッド部に設けた射出圧力センサによって射出時の射出圧力を検出し、この射出圧力に応じて前記制御部から出される絞り指令により前記絞り手段のアクチュエータの動作を制御して前記絞り手段による前記ノズル部の開口の開度を制御することによりインサート成形を行う方法である。
ことを特徴とする発泡成形方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による発泡成形方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは全体形状が長手筒状をなすと共にヒータ１Ａを有するシリンダであり、このシリンダ１の内部に形成された内腔２にはスクリュ３がエンコーダ等の回転検出器Ｅを有するモータＭによって回転自在に配設されている。
【０００７】
前記シリンダ１は、その長手方向に沿って、ホッパ４が設けられた原料供給口５側からスクリュヘッド部６側へ向けて供給部７、第１溶融部８、低圧部９及び第２溶融部１０が順次形成されている。
前記スクリュヘッド部６の先端側には絞り弁又は絞りノズル等からなり図示しないアクチュエータにより作動する絞り手段１１を有すると共にヒータ１２Ａを備え射出用の開口１２ａを有するノズル部１２が設けられている。なお、この絞り手段１１は前記ノズル部１２の開口１２ａ内に設けられ、この絞り手段１１のアクチュエータは後述の制御部１４からの絞り指令１４ｂに基づいて絞り状態、すなわち、開口１２ａの開度を可変できるように構成されている。
【０００８】
前記シリンダ１の前記スクリュヘッド部６には、このスクリュヘッド部６内の圧力を検出するための射出圧力センサ１３が設けられ、この射出圧力センサ１３で検出された射出圧力１３ａが制御部１４に取込まれるように構成されている。 また、前記シリンダ１のほぼ中央位置に設けられた圧力センサ１５の内圧１５ａは前記制御部１４に取込まれるように構成されている。
【０００９】
前記シリンダ１のほぼ中央部位置に設けられた注入口１６には、可変電磁型の流量制御弁１７が接続され、この流量制御弁１７は二酸化炭素、窒素等の液体又は気体からなる不活性ガスを内蔵したタンク１８に接続されており、この流量制御弁１７の開度は、前記制御部１４からの制御信号１４ａによって可変式に制御されるように構成されている。
【００１０】
前記モータＭに設けられた回転検出器Ｅで検出されたスクリュ３のスクリュ回転速度Ｖは、前記制御部１４に取込まれ、このスクリュ回転速度Ｖに基づいて、制御部１４からのモータ速度指令ＶｃｏｍによってモータＭすなわちスクリュ３の回転速度を所要の速度に制御することができるように構成されている。
【００１１】
次に、動作について述べる。まず、図１の状態で、ホッパ４からシリンダ１の供給口５を介してシリンダ１内へ送られた樹脂原料２０は、制御部１４からのモータ速度指令Ｖｃｏｍに基づいて回転するスクリュ３により送られ、この樹脂原料２０は、ヒータ１Ａによる加熱とスクリュ３による剪断熱によって溶融しつつ下流側へ送られる。
この場合、ノズル部１２の絞り手段１１は閉状態に保持され、スクリュ３の先端側のスクリュヘッド部６の内室４内へ可塑化されて蓄積される。
【００１２】
前述の場合、制御部１４からの制御信号１４ａによって流量制御弁１７が開弁され、不活性ガス１８ａが注入口１６を介してシリンダ１内へ供給され、溶融樹脂内へ不活性ガス１８ａが混合される。
この場合、不活性ガス１８ａの溶融樹脂中への混合量は、５〜２０Ｗ％が好適であるため、図２で示されるように、スクリュ回転速度Ｖに応じて制御部１４によって演算し、制御信号１４ａのレベルを制御し、例えば、図２の段階特性に見られるような制御を行って、流量制御弁１７の開度を制御している。
たとえば、図２において、スクリュ回転速度を１００％、たとえば可塑化能力を１００Ｋｇ／Ｈｒ、６０％（３０１００Ｋｇ／Ｈｒ）、２０％（２０Ｋｇ／Ｈｒ）と変化させた場合、それぞれ、この回転速度に対応したガス供給量を制御し、溶融樹脂へのガス供給量を一定に保つ。
【００１３】
また、溶融樹脂内へ注入して混合された不活性ガスは、シリンダ１内の内圧１５ａが一定レベル（例えば、７．５Ｍａ以上）よりも低下すると超臨界状態とならなくなるため、この一定レベルを保持して超臨界圧力以下とならないように図３のようにノズル部１２を金型３０のタッチ部３１にタッチして射出できるように、シリンダ１の圧力センサ１５からの内圧１５ａを制御部１４に取込んで絞り手段１１のアクチュエータ（開示せず）の動作を制御部１４から出される絞り指令１４ｂによって前記ノズル部１２の開口１２ａの開度を可変として制御しつつ射出を行う。
前述のように、不活性ガスを超臨界圧力状態を保持して射出することにより、シリンダ１内では発泡状態とならずに、金型３０のキャビティ３３内で発泡するため、微細発泡の成形品（たとえば、１０μｍ以下のセル径）が得られ、成形品強度も低下しない。又樹脂の流動性も向上するため、低圧成形が可能となり、たとえば、ＩＣカード成形においてのＩＣ、コイル等の電子部品の破損や損傷を防止することができる。
また、前述の場合、スクリュヘッド部６に設けた射出圧力センサ１３によって、射出時の射出圧力１３ａを検出し、この射出圧力１３ａに応じて前記制御部１４からの絞り指令１４ｂにより前記絞り手段１１の前記アクチュエータの動作を制御して前記絞り手段１１による前記ノズル部１２の開口１２ａの開度を可変制御している。
なお、前述のシリンダ１を前進させてノズル部１２を金型３０のタッチ部３１にタッチさせる動作は、図示していないが、周知のシリンダ台（図示せず）を前進させるシリンダ手段によって前進動作が行われる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による発泡成形方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、発泡成形時に、シリンダ内の圧力が常に不活性ガスの超臨界圧力以下とならないように、かつ射出時も射出圧力をフィードバック制御して絞り手段によるノズル部の開口の開度を制御することによって、シリンダ内の内圧を一定以上として、シリンダ内での発泡を制御しているため、金型内で微細発泡の成形品が得られ強度の強い成形品が得られ、又低圧成形が可能となるため、例えば、ＩＣカード等のインサート成形時の電子部品の損傷等を防止することができる。
また、スクリュ回転速度に応じて流量制御弁の開度を制御しているため、溶融樹脂中の不活性ガスの混合量を一定の範囲内に制御することができ、成形目的に応じた発泡状態の制御が可能であり、一定した、発泡の成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による発泡成形方法を示す断面構成図である。
【図２】 図１におけるスクリュ回転速度に応じて流量制御を行う場合の特性図である。
【図３】 図１のノズルタッチ状態の拡大構成図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
３ スクリュ
６ スクリュヘッド部
１１ 絞り手段
１２ ノズル部
１２ａ 開口
１３ 射出圧力センサ
１３ａ 射出圧力
１４ 制御部
１４ｂ 絞り指令
１５ 圧力センサ
１５ａ 内圧
１７ 流量制御弁
１８ａ 不活性ガス
１８ タンク
３０ 金型
３１ タッチ部
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡成形方法に関し、特に、ノズル部に絞り手段を設けて、射出等のシリンダ内が不活性ガスの超臨界圧力以下とならないようにして低圧発泡成形を可能とすると共に、流量制御弁を設けてスクリュの回転速度に応じて不活性ガスの供給量を制御するための新規な改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、用いられていたこの種の発泡成形方法としては、例えば、熱可塑性樹脂に化学的発泡剤を混合させて発泡成形する第１方法、熱可塑性樹脂に物理的発泡剤を用いて発泡成形する第２方法が採用されていた。
また、特許第２６２５５７６号公報に開示されているように、超臨界状態の二酸化炭素を溶融樹脂中に注入して発泡成形を行う第３方法が採用されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の発泡成形方法は以上のように構成されていたため、次のような課題が存在していた。
すなわち、前述の第１の方法においては、化学発泡剤を熱分解させて発泡成形を行う方法であるが、発泡剤のコストが高いこと、又分解ガスの残留物のため、異臭の発生、食品衛生上の問題、成形機、金型の汚れ等による成形品の品質問題が発生していた。
これに対し、第２の方法である物理的発泡法は、成形機で溶融した樹脂に、ブタン、ベタン、フロン等を混練した後、金型内に射出して発泡成形品を得る方法であるが、これらの発泡剤は、コストが高いことに加え、オゾン層破壊等の環境汚染を引き起こす。
また、第３の方法の場合、二酸化炭素等の不活性ガスを用いるため、コストも安く、地球環境に有害となる物質の発生はなく、かつ、発泡セルサイズも１０μｍ以下となって成形性も良好な上、成形品強度も低下しない等の特長があるが、射出前の工程でシリンダ内を超臨界状態に保持することが難しく、この超臨界圧力が保持されないと、シリンダ内でガスが分離、金型内で充分な発泡成形品が得られない。
【０００４】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、特に、ノズル部に絞り手段を設けて射出前のシリンダ内が超臨界圧力以下とならないようにして低圧発泡成形を可能とすると共に、流量制御弁を設けてスクリュの回転速度に応じて不活性ガスの供給量を制御するようにした発泡成形方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明による発泡成形方法は、不活性ガスを溶融樹脂に溶解させてスクリュによりシリンダの先端のノズル部から射出し、発泡成形体を成形する場合、前記ノズル部に絞り手段を設け、前記ノズル部を金型のタッチ部にタッチして射出中に前記シリンダに設けた圧力センサからの前記シリンダの内圧を制御部に取込み、前記内圧が前記不活性ガスの超臨界圧力以下とならないように前記絞り手段のアクチュエータの動作を前記制御部からの絞り指令により制御し前記絞り手段による前記ノズル部の開口の開度を可変とし、前記シリンダ内への不活性ガスの供給量を前記シリンダに接続した流量制御弁により、前記スクリュの回転速度に応じて制御するようにした発泡成形方法において、前記シリンダのスクリュヘッド部に設けた射出圧力センサによって射出時の射出圧力を検出し、この射出圧力に応じて前記制御部から出される絞り指令により前記絞り手段のアクチュエータの動作を制御して前記絞り手段による前記ノズル部の開口の開度を制御することによりインサート成形を行う方法である。
ことを特徴とする発泡成形方法。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による発泡成形方法の好適な実施の形態について説明する。
図１において符号１で示されるものは全体形状が長手筒状をなすと共にヒータ１Ａを有するシリンダであり、このシリンダ１の内部に形成された内腔２にはスクリュ３がエンコーダ等の回転検出器Ｅを有するモータＭによって回転自在に配設されている。
【０００７】
前記シリンダ１は、その長手方向に沿って、ホッパ４が設けられた原料供給口５側からスクリュヘッド部６側へ向けて供給部７、第１溶融部８、低圧部９及び第２溶融部１０が順次形成されている。
前記スクリュヘッド部６の先端側には絞り弁又は絞りノズル等からなり図示しないアクチュエータにより作動する絞り手段１１を有すると共にヒータ１２Ａを備え射出用の開口１２ａを有するノズル部１２が設けられている。なお、この絞り手段１１は前記ノズル部１２の開口１２ａ内に設けられ、この絞り手段１１のアクチュエータは後述の制御部１４からの絞り指令１４ｂに基づいて絞り状態、すなわち、開口１２ａの開度を可変できるように構成されている。
【０００８】
前記シリンダ１の前記スクリュヘッド部６には、このスクリュヘッド部６内の圧力を検出するための射出圧力センサ１３が設けられ、この射出圧力センサ１３で検出された射出圧力１３ａが制御部１４に取込まれるように構成されている。 また、前記シリンダ１のほぼ中央位置に設けられた圧力センサ１５の内圧１５ａは前記制御部１４に取込まれるように構成されている。
【０００９】
前記シリンダ１のほぼ中央部位置に設けられた注入口１６には、可変電磁型の流量制御弁１７が接続され、この流量制御弁１７は二酸化炭素、窒素等の液体又は気体からなる不活性ガスを内蔵したタンク１８に接続されており、この流量制御弁１７の開度は、前記制御部１４からの制御信号１４ａによって可変式に制御されるように構成されている。
【００１０】
前記モータＭに設けられた回転検出器Ｅで検出されたスクリュ３のスクリュ回転速度Ｖは、前記制御部１４に取込まれ、このスクリュ回転速度Ｖに基づいて、制御部１４からのモータ速度指令ＶｃｏｍによってモータＭすなわちスクリュ３の回転速度を所要の速度に制御することができるように構成されている。
【００１１】
次に、動作について述べる。まず、図１の状態で、ホッパ４からシリンダ１の供給口５を介してシリンダ１内へ送られた樹脂原料２０は、制御部１４からのモータ速度指令Ｖｃｏｍに基づいて回転するスクリュ３により送られ、この樹脂原料２０は、ヒータ１Ａによる加熱とスクリュ３による剪断熱によって溶融しつつ下流側へ送られる。
この場合、ノズル部１２の絞り手段１１は閉状態に保持され、スクリュ３の先端側のスクリュヘッド部６の内室４内へ可塑化されて蓄積される。
【００１２】
前述の場合、制御部１４からの制御信号１４ａによって流量制御弁１７が開弁され、不活性ガス１８ａが注入口１６を介してシリンダ１内へ供給され、溶融樹脂内へ不活性ガス１８ａが混合される。
この場合、不活性ガス１８ａの溶融樹脂中への混合量は、５〜２０Ｗ％が好適であるため、図２で示されるように、スクリュ回転速度Ｖに応じて制御部１４によって演算し、制御信号１４ａのレベルを制御し、例えば、図２の段階特性に見られるような制御を行って、流量制御弁１７の開度を制御している。
たとえば、図２において、スクリュ回転速度を１００％、たとえば可塑化能力を１００Ｋｇ／Ｈｒ、６０％（３０１００Ｋｇ／Ｈｒ）、２０％（２０Ｋｇ／Ｈｒ）と変化させた場合、それぞれ、この回転速度に対応したガス供給量を制御し、溶融樹脂へのガス供給量を一定に保つ。
【００１３】
また、溶融樹脂内へ注入して混合された不活性ガスは、シリンダ１内の内圧１５ａが一定レベル（例えば、７．５Ｍａ以上）よりも低下すると超臨界状態とならなくなるため、この一定レベルを保持して超臨界圧力以下とならないように図３のようにノズル部１２を金型３０のタッチ部３１にタッチして射出できるように、シリンダ１の圧力センサ１５からの内圧１５ａを制御部１４に取込んで絞り手段１１のアクチュエータ（開示せず）の動作を制御部１４から出される絞り指令１４ｂによって前記ノズル部１２の開口１２ａの開度を可変として制御しつつ射出を行う。
前述のように、不活性ガスを超臨界圧力状態を保持して射出することにより、シリンダ１内では発泡状態とならずに、金型３０のキャビティ３３内で発泡するため、微細発泡の成形品（たとえば、１０μｍ以下のセル径）が得られ、成形品強度も低下しない。又樹脂の流動性も向上するため、低圧成形が可能となり、たとえば、ＩＣカード成形においてのＩＣ、コイル等の電子部品の破損や損傷を防止することができる。
また、前述の場合、スクリュヘッド部６に設けた射出圧力センサ１３によって、射出時の射出圧力１３ａを検出し、この射出圧力１３ａに応じて前記制御部１４からの絞り指令１４ｂにより前記絞り手段１１の前記アクチュエータの動作を制御して前記絞り手段１１による前記ノズル部１２の開口１２ａの開度を可変制御している。
なお、前述のシリンダ１を前進させてノズル部１２を金型３０のタッチ部３１にタッチさせる動作は、図示していないが、周知のシリンダ台（図示せず）を前進させるシリンダ手段によって前進動作が行われる。
【００１４】
【発明の効果】
本発明による発泡成形方法は、以上のように構成されているため、次のような効果を得ることができる。すなわち、発泡成形時に、シリンダ内の圧力が常に不活性ガスの超臨界圧力以下とならないように、かつ射出時も射出圧力をフィードバック制御して絞り手段によるノズル部の開口の開度を制御することによって、シリンダ内の内圧を一定以上として、シリンダ内での発泡を制御しているため、金型内で微細発泡の成形品が得られ強度の強い成形品が得られ、又低圧成形が可能となるため、例えば、ＩＣカード等のインサート成形時の電子部品の損傷等を防止することができる。
また、スクリュ回転速度に応じて流量制御弁の開度を制御しているため、溶融樹脂中の不活性ガスの混合量を一定の範囲内に制御することができ、成形目的に応じた発泡状態の制御が可能であり、一定した、発泡の成形品が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による発泡成形方法を示す断面構成図である。
【図２】 図１におけるスクリュ回転速度に応じて流量制御を行う場合の特性図である。
【図３】 図１のノズルタッチ状態の拡大構成図である。
【符号の説明】
１ シリンダ
３ スクリュ
６ スクリュヘッド部
１１ 絞り手段
１２ ノズル部
１２ａ 開口
１３ 射出圧力センサ
１３ａ 射出圧力
１４ 制御部
１４ｂ 絞り指令
１５ 圧力センサ
１５ａ 内圧
１７ 流量制御弁
１８ａ 不活性ガス
１８ タンク
３０ 金型
３１ タッチ部
Claims (1)
- 不活性ガス(18a)を溶融樹脂に溶解させてスクリュ(3)によりシリンダ(1)の先端のノズル部(12)から射出し、発泡成形体を成形する場合、前記ノズル部(12)に絞り手段(11)を設け、前記ノズル部 (12) を金型 (30) のタッチ部 (31) にタッチして射出中に前記シリンダ(1)に設けた圧力センサ (15) からの前記シリンダ (1) の内圧 (15a) を制御部 (14) に取込み、前記内圧 (15a)が前記不活性ガス (18a) の超臨界圧力以下とならないように前記絞り手段(11)のアクチュエータの動作を前記制御部 (14) からの絞り指令 (14b) により制御し前記絞り手段 (11) による前記ノズル部 (12)の開口の開度を可変とし、前記シリンダ(1)内への不活性ガス(18a)の供給量を前記シリンダ(1)に接続した流量制御弁(17)により、前記スクリュ(3)の回転速度に応じて制御するようにした発泡成形方法において、
前記シリンダ (1) のスクリュヘッド部 (6) に設けた射出圧力センサ (13) によって射出時の射出圧力(13a)を検出し、この射出圧力(13a)に応じて前記制御部 (14) から出される絞り指令 (14b) により前記絞り手段(11)のアクチュエータの動作を制御して前記絞り手段 (11) による前記ノズル部 (12) の開口の開度を制御することによりインサート成形を行うことを特徴とする発泡成形方法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP33771899A JP3979758B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 発泡成形方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33771899A JP3979758B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 発泡成形方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001150512A JP2001150512A (ja) | 2001-06-05 |
| JP3979758B2 true JP3979758B2 (ja) | 2007-09-19 |
Family
ID=18311322
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33771899A Expired - Fee Related JP3979758B2 (ja) | 1999-11-29 | 1999-11-29 | 発泡成形方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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Families Citing this family (5)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100654620B1 (ko) | 2004-06-28 | 2006-12-08 | 주식회사 프라코 | 시간경과에 따라 사출 성형기의 배럴에 주입되는 가스량을조절하는 방법 |
| KR100654619B1 (ko) | 2004-06-29 | 2006-12-08 | 주식회사 프라코 | 압력 차이를 이용하여 사출 성형기의 배럴에 주입되는가스량을 조절하는 방법 |
| KR100641599B1 (ko) | 2004-07-02 | 2006-11-10 | 주식회사 프라코 | 가스라인과 배럴의 압력변화에 의해 사출 성형기의 배럴에주입되는 가스량을 조절하는 방법 |
| JP6777610B2 (ja) * | 2017-09-14 | 2020-10-28 | 株式会社神戸製鋼所 | 混練装置 |
-
1999
- 1999-11-29 JP JP33771899A patent/JP3979758B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2001150512A (ja) | 2001-06-05 |
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