JP7267386B1 - 発泡成形体製造装置及び発泡成形体製造装置用スクリュ - Google Patents
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Abstract
Description
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトを複数条或いは多条のフライトとすることにより、飢餓ゾーンで注入される物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、例えば高倍率な発泡成形体や緻密セル構造の発泡成形体等の高品質な発泡成形体を製造することができる。また、送給ゾーンに対応するフライトのリード角を飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角よりも小さく設定すると共に、送給ゾーンに対応するフライトの条数を飢餓ゾーンに対応するフライトの条数よりも小さく設定することにより、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止してスムーズな溶融樹脂の流れを得ることができ、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を必要且つ十分に低下させ、適量の物理発泡剤をシリンダ内に注入できる飢餓状態を確実に実現することができる。従って、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させるために、可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量を減らすことも不要となり、計量時間を短縮して高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。また、溶融樹脂の送給性向上によって飢餓ゾーンで高い飢餓状態を保つことができるので、物理発泡剤の注入箇所から溶融樹脂が逆流する現象を防止することができ、耐ベントアップ性能を高めることができる。また、溶融樹脂の送給性向上と飢餓ゾーンの複数条或いは多条のフライトにより、効率的に物理発泡剤を溶融樹脂に溶解させることができるため、飢餓ゾーンの長さ、換言すればスクリュやシリンダの全長を短縮することができ、装置の設置場所の省スペース化と装置コストの削減を図ることができる。
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角から送給ゾーンに対応するフライトのリード角となるように徐変ゾーンで徐変することにより、スクリュ形状の急激な変化によって溶融樹脂の送給の安定性が低下することを抑制できる。従って、溶融樹脂をよりスムーズに送給ゾーンに流し込むことができ、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下をより確実に防止することができる。
これによれば、送給ゾーンに対応する前記フライト以外のフライトの螺旋進行を徐変ゾーンでフライト径を減少しながら終息させることにより、スクリュ形状の急激な変化によって溶融樹脂の送給の安定性が低下することを抑制できる。従って、溶融樹脂をより一層スムーズに送給ゾーンに流し込むことができ、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下をより一層確実に防止することができる。
これによれば、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができる。
これによれば、溶融樹脂のスムーズ且つ適量の流れを維持しつつ、発泡セル径が合格基準内の小ささで且つ発泡セルの破泡が無いか極力少ない高品質の発泡成形体を確実に得ることができる。
これによれば、物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、高品質な発泡成形体を射出成形することができると共に、飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止し、高い生産効率で発泡成形体を製造することができる射出成形装置を得ることができる。
これによれば、飢餓ゾーンに対応するフライトを複数条或いは多条のフライトとすることにより、発泡成形体製造装置において飢餓ゾーンで注入される物理発泡剤を溶融樹脂に均一で効率的に溶解し、例えば高倍率な発泡成形体や緻密セル構造の発泡成形体等の高品質な発泡成形体を製造することができる。また、送給ゾーンに対応するフライトのリード角を飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角よりも小さく設定すると共に、送給ゾーンに対応するフライトの条数を飢餓ゾーンに対応するフライトの条数よりも小さく設定することにより、発泡成形体製造装置において飢餓ゾーン及び送給ゾーンで輸送される溶融樹脂の流量の低下を防止してスムーズな溶融樹脂の流れを得ることができ、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を必要且つ十分に低下させ、適量の物理発泡剤をシリンダ内に注入できる飢餓状態を確実に実現することができる。従って、飢餓ゾーンの溶融樹脂の圧力を低下させるために、可塑化ゾーンからの溶融樹脂の流入量を減らすことも不要となり、計量時間を短縮して高い生産効率で発泡成形体を製造することができる。また、溶融樹脂の送給性向上によって飢餓ゾーンで高い飢餓状態を保つことができるので、発泡成形体製造装置において物理発泡剤の注入箇所から溶融樹脂が逆流する現象を防止することができ、耐ベントアップ性能を高めることができる。また、溶融樹脂の送給性向上と飢餓ゾーンの複数条或いは多条のフライトにより、発泡成形体製造装置において効率的に物理発泡剤を溶融樹脂に溶解させることができるため、飢餓ゾーンの長さ、換言すればスクリュやシリンダの全長を短縮することができ、装置の設置場所の省スペース化と装置コストの削減を図ることができる。
本発明による実施形態の発泡成形体製造装置1は、型締め装置と協働して発泡成形体を製造するスクリュ式の射出成形装置であり、コアバック法で射出成形を行うものである。発泡成形体製造装置1は、図1~図3に示すように、外周に設けられるヒータ(図示省略)で内部に供給される熱可塑性樹脂を加熱可能で、ノズル26から溶融樹脂を射出するシリンダ2と、シリンダ2に内装され、軸周りの回転と軸方向への進退が自在に設けられるスクリュ3と、シリンダ2の内部に樹脂ペレットの熱可塑性樹脂を供給するホッパー4と、シリンダ2の内部に物理発泡剤を供給する発泡剤供給機構5を備える。
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。
次に、本発明による実施例の発泡成形体製造装置と比較例の発泡成形体製造装置で製造した発泡成形体の比較試験について説明する。実施例と比較例の比較試験の熱可塑性樹脂には、ポリプロピレン(出光ライオンコンポジット製、4700G)にタルクを20%混合したものを用いた。使用する発泡成形体製造装置は、型締め装置と協働して発泡成形体を製造するスクリュ式の射出成形装置とし、コアバック法で射出成形を行った。実施例と比較例で成形した試験片の発泡成形体の形状は、正方形の板状であり、各試験片の発泡成形体の厚みは2mmで一定とし、スクリュシリンダの径にあわせて、各試験片の発泡成形品の大きさを200mm角~500mm角の範囲で変更した。
実施例1では、シリンダのシリンダ内径(直径)を56mmとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン(区間長:355mm)に対応する領域には、全体に亘って4条のフライトが形成され、この4条のフライトのリード角は49度とした。最大限前進した状態のスクリュの送給ゾーン(区間長:195mm)に対応する領域には、2条のフライトが形成され、この2条のフライトのリード角は30度とし、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角の0.61倍とした。また、飢餓ゾーンと送給ゾーンの間には徐変ゾーン(区間長:101mm)を設け、スクリュ形状の急激な変化によって樹脂の安定送給が損なわれないように形状をスムージングした。金型には、厚さ2mmで200mm角の正方形板を形成できるものを用い、窒素ガスによる物理発泡剤の圧力:8Mpa、スクリュ背圧:10MPa、樹脂温度:180~210℃、金型温度:50℃という条件で、可塑化計量後、射出速度50mm/sで射出充填を行った。保圧20Mpaの圧力にて2秒印加した後、金型を4mm開いて3倍のコアバック発泡を行った。
実施例2では、シリンダのシリンダ内径(直径)を80mmとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン(区間長:507mm)に対応する領域には、全体に亘って4条のフライトが形成され、この4条のフライトのリード角は49度とした。最大限前進した状態のスクリュの送給ゾーン(区間長:310mm)に対応する領域には、2条のフライトが形成され、この2条のフライトのリード角は30度とし、飢餓ゾーンに対応するフライトのリード角の0.61倍とした。また、飢餓ゾーンと送給ゾーンの間には徐変ゾーン(区間長:144mm)を設け、スクリュ形状の急激な変化によって樹脂の安定送給が損なわれないように形状をスムージングした。金型には、厚さ2mmで500mm角の正方形板を形成できるものを用い、窒素ガスによる物理発泡剤の圧力:8Mpa、スクリュ背圧:10MPa、樹脂温度:180~210℃、金型温度:50℃という条件で、可塑化計量後、射出速度50mm/sで射出充填を行った。保圧20Mpaの圧力にて2秒印加した後、金型を4mm開いて3倍のコアバック発泡を行った。
比較例1では、シリンダのシリンダ内径を56mmとし、基本的にこれと同一のフライト径を有するスクリュから構成される射出成形装置を用いた。最大限前進した状態のスクリュの飢餓ゾーン(区間長:456mm)に対応する領域と、送給ゾーン(区間長:195mm)に対応する領域には、間に徐変ゾーンが無く、全体に亘って4条のフライトが形成され、この4条のフライトのリード角は49度とした。それ以外については実施例1と同様とし、コアバック発泡を行った。
比較例2では、飢餓ゾーンにおける樹脂量を少なくして物理発泡剤の溶解性を上げるために、定量供給装置によって(図示せず)ホッパーから供給する樹脂量を比較例1に対して約25%削減し、それ以外については比較例1と同様の装置構成と条件で、コアバック発泡を行った。比較例2で成形した発泡成形品について、断面SEMにてセル径を評価したところ、平均セル径は26μmと小さく良好であった。ただし、樹脂供給量を制限したことにより比較例1より+5秒計量時間が遅くなってしまった。
Claims (6)
- 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
前記飢餓ゾーンと前記送給ゾーンとの間に徐変ゾーンが設けられ、
前記飢餓ゾーンから前記送給ゾーンまで連続して形成されている前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのリード角から前記送給ゾーンに対応する前記フライトのリード角となるように前記徐変ゾーンで徐変されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。 - 前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのうち、前記送給ゾーンに対応する前記フライトと連続するもの以外のフライトの螺旋進行が前記徐変ゾーンでフライト径を減少しながら終息することを特徴とする請求項1記載の発泡成形体製造装置。
- 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角に対して0.50~0.62倍の範囲に設定されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。 - 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数の1/2以下に設定されていることを特徴とする発泡成形体製造装置。 - 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、
前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備え、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
前記シリンダに前記スクリュが軸方向への進退自在に内装される射出成形装置であり、
前記送給ゾーンに対応する前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトとが、前記スクリュが前記シリンダ内で下流側に最大限前進した状態において、それぞれ前記送給ゾーンに対応して配置される前記フライトと、前記飢餓ゾーンに対応して配置される前記フライトであることを特徴とする発泡成形体製造装置。 - 熱可塑性樹脂を可塑化溶融して溶融樹脂とする可塑化ゾーン、溶融樹脂を飢餓状態にして注入される物理発泡剤を溶融樹脂に溶解する飢餓ゾーン、物理発泡剤が溶解された溶融樹脂の圧縮と計量を行う送給ゾーンが上流側から順に設けられるシリンダと、前記シリンダに軸周りの回転が自在に内装され、軸部の外周に螺旋状にフライトが形成されているスクリュとを備える発泡成形体製造装置に用いられるスクリュであって、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトのリード角よりも小さく設定されると共に、
前記送給ゾーンに対応する前記スクリュの前記フライトの条数が、前記飢餓ゾーンに対応する前記スクリュの複数条の前記フライトの条数よりも小さく設定されており、
前記飢餓ゾーンと前記送給ゾーンとの間に徐変ゾーンが設けられ、
前記飢餓ゾーンから前記送給ゾーンまで連続して形成されている前記フライトのリード角が、前記飢餓ゾーンに対応する前記フライトのリード角から前記送給ゾーンに対応する前記フライトのリード角となるように前記徐変ゾーンで徐変されていることを特徴とする発泡成形体製造装置用スクリュ。
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