CN101157265A - 树脂成型品的成型方法及成型装置 - Google Patents

Abstract

本发明的树脂成型品的成形方法，以欠料注射方式向型腔(23)内注射含有加强纤维和超临界流体的发泡性熔融树脂(R)，使发泡性熔融树脂(R)自行发泡且在型腔(23)内流动，并使模具(21、22)分开至规定位置以增大型腔(23)的容积，由此使发泡性熔融树脂(R)在型腔(23)内膨胀。上述膨胀工序中，通过排气、真空吸引、气体或树脂的压入对发泡性熔融树脂(R)的局部进行加压、或预先将加强纤维包含于发泡性熔融树脂(R)中，以此辅助发泡性熔融树脂(R)膨胀。采用本发明，可制造出内部无粗大空间、能充分膨胀以增加体积、且复写性能优良的发泡树脂成型品。

Description

树脂成型品的成型方法及成型装置

技术领域

本发明属于树脂成型、特别是发泡树脂成型的技术领域。

背景技术

就构成汽车车门的车门模式载体(door module carrier)(车门模式化时的基板)等部件而言，以往为了实现轻量化、高刚性化、低成本化、以及改善车门的闭门声等，而使用了发泡树脂成型品。有关发泡树脂成型的技术，如日本专利公开公报特开平7-9461号(以下称作“专利文献1”)所示，将处于熔融状态的加热发泡性的热塑性树脂(加热发泡性树脂)，完全充填至真空吸引通道上所设置的模具在闭合状态下所形成的型腔(cavity)内，在形成成型体表层的之后，立即进行真空吸引以增大型腔的容积，由此使上述加热发泡性树脂发泡。并且，上述专利文献1所记载的技术中，作为使树脂具有加热发泡性的发泡剂，采用受热分解或缩合以产生气体的偶氮二甲酰胺(Azodicarbonamide)等。即上述技术是化学发泡注射成型方法(将化学发泡剂掺入熔融树脂中，利用物质的化学反应所产生的气体进行发泡的方法)。此外，上述专利文献1中，还记载了注射熔融树脂后，在树脂内部仍处于熔融状态的时间段内，使模具后退(core back，模芯回退)以增加产品体积的注射膨胀成型方法。

另一方面，如日本专利公开公报特开2003-39517号(以下称作“专利文献2”)所示，在混合有合成树脂与无机纤维的树脂材料中辅助性地掺入气体产生物质，并在该树脂材料以欠料注射(short shot)方式注射后，使一对模具接近以压缩型腔容积，从而使树脂达到完全充填状态，之后使模具后退(模芯回退)，由此利用上述无机纤维的反作用力使树脂材料膨胀。上述专利文献2所记载的技术中，水蒸气、有机发泡剂、以及超临界状态的二氧化碳、氮气，可作为上述气体产生物质而直接掺入树脂中。即，该技术是微细发泡注射成型方法(将超临界状态的流体注入(impregnation)树脂中，在注射时使该流体降温降压而进行微细发泡的方法)。

然而，化学发泡注射成型方法存在以下问题，由于该方法发泡力较弱所以需要大量的发泡剂，而且泡沫体(foam cell)的直径较大，所以会产生较大的空隙，从而难以确保必要的强度。另外，注射膨胀成型方法，在增加产品的体积方面受到限制，无法充分实现产品的轻量化。并且，专利文献1所示的技术，若将上述化学发泡注射成型方法和注射膨胀成型方法并用，那么化学发泡所产生的空隙，因模芯回退而相互结合，由此会在厚度的中心部位形成更大的空隙。

另一方面，微细发泡注射成型方法，一般而言，随着熔融树脂注射至模具内，熔融树脂表层部分的超临界状态流体(以下简称为“超临界流体”)的密度急剧地转变为气体的密度，使型腔内的压力急速上升，由此树脂无法充分发泡，其结果是容易引起流动性下降的问题，即树脂无法充分注入型腔的末端部。而且，专利文献2所记载的技术，是在树脂材料以欠料注射方式注射后，使一对模具相互靠近以压缩型腔容积，但此时型腔内的压力会进一步急速上升而使树脂更难以发泡，因此会更加容易引起上述流动性下降的问题，以及复写性能下降等问题。

有关这一点，在此作更详细的说明。例如，在发泡性熔融树脂被注射至型腔内后，树脂会随即开始发泡，所以在专利文献2所记载的在注射后压缩模具的情况下，需要一个大于发泡性熔融树脂中所产生的发泡气体的压力的锁模压力(模具压缩力)，由此需要更大的能量。另外，使用超临界流体的微细发泡注射成型方法，一般而言，发泡性熔融树脂被注射至型腔内后，超临界流体便从高温高压状态予以释放而瞬间发泡，所以在超临界流体发泡结束之前压缩模具以使熔融树脂流动至型腔端部(完全充填)的情况下，必需在例如1秒以下的极短时间内控制模具的压缩，所以该操作非常困难，且实际上也不可能实现。另外，若弄错了模具的压缩时机(迟于超临界流体的瞬时发泡)，则泡沫体的区域趋于肥大，由此导致成型品的强度、刚性下降。另外，在专利文献2中，虽然存在在注射结束约0.02秒后开始压缩模具，约0.08秒后结束模具压缩的记载，可是该时间控制与发泡气体的发泡开始及发泡结束是如何一种关系在专利文献2没有给予明确说明。

发明内容

本发明鉴于上述问题而作，通过提供一种以欠料注射方式注射发泡性熔融树脂并进行模芯回退的操作，而获得不逊色于以完全充填的方式注射发泡性熔融树脂并进行模芯回退的操作的效果的树脂成型品的成型方法和成型装置，由此既可充分增加产品的体积，又可抑制上述形成较大的空隙、以及流动性、复写性能下降等问题的产生。

本发明的树脂成型品的成型方法，通过向具备可相对地进行开闭操作，在闭合状态下内部形成型腔的第1模具和第2模具的成型用模具装置的上述型腔内，注射发泡性熔融树脂以获得树脂成型品，其包括，以欠料注射方式向上述型腔内注射含有超临界状态的惰性流体的发泡性熔融树脂的注射工序；在该注射工序之后，使上述第1模具和第2模具的至少一方分开至规定位置以增大上述型腔的容积的膨胀工序；在上述膨胀工序中或膨胀工序之前，进行辅助上述发泡性熔融树脂在型腔内的自行发泡、流动及膨胀的膨胀辅助操作，由此至少在上述膨胀工序结束前，使上述发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触，并且上述膨胀工序，在发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触的状态下持续规定时间。

采用上述成形方法，由于注射至型腔内的发泡性熔融树脂，随着超临界流体的自行发泡，在型腔内易于流动，因此即使在注射工序中以欠料注射方式注射上述发泡性熔融树脂，也可良好地确保成型品(产品)的成型性能，由此获得重量较轻且机械特性优良的产品。

另外，采用上述成形方法，由于超临界流体随着注射时的降温、降压而进行发泡，所以泡沫体的直径趋于微小化，因此可有效地防止较大空隙的形成。此外，由于在膨胀工序中对发泡性熔融树脂的膨胀进行辅助，所以熔融树脂与模具的接触性能得到提高(例如，熔融树脂与模具可早期且容易地进行接触)，由此可提高产品的复写性能。

此外，采用上述成形方法，由于使熔融树脂中含有超临界流体，因此当以欠料注射方式注射该熔融树脂到型腔内时，通过该熔融树脂中的超临界流体在型腔内的自行发泡，可使上述熔融树脂在膨胀工序(模芯回退)进行前的阶段，易于向型腔内的端部流动。而采用以往的技术，则难以使以欠料注射方式注射到型腔内的发泡性熔融树脂最终充满型腔(完全充填)。即，上述成形方法的其中一个特征在于，即使用以往认为无论如何也无法充满型腔的少量(与型腔容积相比相当少的量)熔融树脂，最终也能使该熔融树脂易于充填到型腔内的端部。关于这一点，上述专利文献2中所记载的技术，是注射在模具压缩时能够到达型腔的端部以形成完全充填状态的量的熔融树脂的技术，这与本发明的上述成形方法存在根本上的不同。而且，本发明的上述成形方法，通过进行规定的膨胀辅助操作来辅助上述型腔内的熔融树脂的膨胀，因此即使以欠料注射方式，注射与处于模芯回退前的状态的型腔的容积相比，为相当少量的熔融树脂，并且进行模芯回退操作，也可获得不逊色于以完全充填的方式注射熔融树脂时的成型性能等。而且，由于超临界流体的自行发泡，促进泡沫体数增加和泡沫体趋于均匀等，因此，即使以上述少量树脂进行膨胀成型，也可获得细密的微细泡沫体结构，并且可将成型品的刚性、强度等机械特性维持在较高的水平。

上述膨胀辅助操作，较为理想的是，将上述型腔内妨碍上述发泡性树脂发泡的气体排放至上述型腔的外部。

这样，可以简单的方法来辅助上述膨胀工序中的发泡性熔融树脂的膨胀，并可有效地提高产品的成型性能等。

上述膨胀辅助操作，较为理想的是，还可以降低上述型腔内的压力。

这样，可促进发泡性熔融树脂的发泡，同时通过对型腔内的减压、吸引，可进一步提高产品的复写性能。

上述膨胀辅助操作，较为理想的是，还可以从上述发泡性熔融树脂的内部对其进行加压。

这样，可进一步提高产品的复写性能。

上述从发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作，较为理想的是，通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入气体而予以执行。

这样，既可获取上述效果，又可进一步提高产品的刚性、强度等机械特性。

另外，上述从发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作，较为理想的是，也可通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入熔融树脂而予以进行。

这样，既可获取上述效果，又可进一步提高产品的弹性、可挠性等性能。

上述膨胀辅助操作，较为理想的是，还可以将用于加强树脂成型品的加强纤维包含于上述发泡性熔融树脂中。

这样，即使膨胀工序中发泡性熔融树脂的膨胀不够充分，此时也可通过包含于上述发泡性熔融树脂中的加强纤维的弹性变形回复(spring back)效果来防止该发泡性熔融树脂的膨胀性能的下降。

上述超临界状态的惰性流体的含量，较为理想的是，相对于上述发泡性熔融树脂，在0.5质量％以上，3.0质量％以下。

这样，既可改善熔融树脂在型腔端部的流动性，又可切实地抑制成型品的变形。即，通过将超临界流体的含量设定在0.5质量％以上，可防止发泡不足，进而可防止树脂的膨胀不足，同时将超临界流体的含量设定在3.0％以下，可防止由于发泡过多而引起产品表面出现泡痕。

另外，本发明的树脂成型品的成型装置，通过向具备可相对地进行开闭操作，在闭合状态下内部形成型腔的第1模具和第2模具的成型用模具装置的上述型腔内，注射发泡性熔融树脂以获得树脂成型品，其包括，以欠料注射方式向上述型腔内注射含有超临界状态的惰性流体的发泡性熔融树脂的注射装置；在该注射装置进行注射之后，使上述第1模具和第2模具的至少一方分开至规定位置以增大上述型腔的容积的膨胀装置；以及辅助上述被注射的发泡性熔融树脂在型腔内的自行发泡、流动及膨胀，由此至少在上述膨胀装置的动作结束之前，使上述发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触的膨胀辅助装置；上述膨胀装置，其使上述模具予以分开的操作，在发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触的状态下持续规定时间。

采用上述成型装置，可获得与本发明的上述成型方法相同的效果。

如上所述，采用本发明，既可防止产品内部形成较大的空隙，又可充分地增加产品体积，而获得成型性能、复写性能非常优良的产品。另外，采用本发明，通过超临界流体，可实现泡沫体的均匀化、产品尺寸及厚度的稳定化、以及泡沫体直径的微小化和泡沫体数的增加等。同时，熔融树脂与模具的接触更为容易，复写性能、形状保持性能得到提高。并且，为了使上述效果进一步得到发挥，可在熔融树脂的流动过程中进行排出型腔内的气体等的操作，以辅助熔融树脂的膨胀，从而使熔融树脂在型腔内迅速地达到完全充填，因此可使泡沫体进一步均匀地分散形成，并可缩短成型周期，提高生产效率。综上所述，本发明在树脂成型、特别是在发泡树脂成型技术领域内可予以广泛应用。

附图说明

图1是概略地表示本发明实施方式所涉及的成型装置的结构和运作的整体示意图，(a)表示注射工序，(b)表示流动工序，(c)表示膨胀工序。

图2是说明本发明所使用的超临界流体的性质的其特性图。

图3是概略地表示本发明所使用的膨胀辅助装置的一例的示意图，(a)表示用于排出气体的排气口，(b)表示真空吸引装置，(c)表示局部加压装置。

图4是说明通过气体加压或树脂加压进行膨胀辅助操作时所存在的缺陷的放大剖面图。

图5是说明熔融树脂的注射结束时刻(t2)，与超临界流体的发泡气体开始从熔融树脂排出的时刻(t1、t3)之间的关系的示意图。

图6是表示树脂发泡的方法，在采用化学发泡剂的情况下和采用超临界流体的情况下所生产的成型品的刚性比较的示意图。

具体实施方式

图1是概略地表示本实施方式所涉及的成型装置1的结构和运作的整体示意图。该成型装置1，包括横向较长的外筒(缸体)10及螺杆11等构成的螺旋送料器(screw feeder)12(相当于本发明的注射装置)。该螺旋送料器12的开始端附近，设置有送料斗13，通过该送料斗13投入含有用于加强树脂成型品的加强纤维的树脂颗粒(pellet)，并且，螺旋送料器12的终端附近，连接有用于供给超临界流体的供给管14。供给管14的上游侧，通过未图示的超临界流体发生供给装置，与氮气(N2)、二氧化碳(CO2)等惰性气体的气瓶相连接。螺杆11，包括设置在其前端部的挡环(check ring)15以及锥形头部16。另一方面，外筒10的前端部，对应于上述头部16的形状而呈锥形，经喷嘴17与模具装置20的固定模具21(相当于本发明的第1模具)连接。模具装置20的固定模具21，与可动模具22(相当于本发明的第2模具)之间，形成对产品形状进行确定的型腔23。并且，在固定模具21上，作为熔融树脂流入上述型腔23的入口的阀门(valve gate)18，以与上述喷嘴17连通的状态予以设置。本实施方式中，模具装置20，为通过加热器等对上述喷嘴17至阀门18的通道进行加热的热流道(hotrunner)式模具。另外，该模具装置20上还设置有未图示的锁模机构、注射压缩扩张机构等。另一方面，成型装置1设置有统一控制整体运作的未图示的控制操纵器(controller)。

具有上述结构的成型装置1，根据上述控制操纵器的控制进行如下运作。首先，如图1(a)所示，将含有加强纤维和超临界流体的发泡性熔融树脂R(以下简称为“熔融树脂R”或“树脂R”)以欠料注射方式注射到处于闭合状态的模具装置20中所形成的型腔23内(注射工序)。然后，如图1(b)所示，被注射后的熔融树脂R，因降温、降压而自行发泡，并流动到上述型腔23内的端部，由此上述型腔23内呈完全充填状态(流动工序)。

接着，如图1(c)所示，可动模具22，通过由进退可能的未图示液压缸等构成的膨胀装置的驱动，后退(模芯回退)至规定的位置(膨胀工序)。通过上述模芯回退，型腔23的容积得到增大，其结果使处于熔融状态的熔融树脂R中的加强纤维(图中以粗线表示)通过弹性回复力而立起，同时通过该弹性变形回复特性和树脂R的发泡，使熔融树脂R在型腔23内膨胀，由此增大产品的外观体积。即，对于成型装置1而言，上述加强纤维经送料斗13被投入螺旋送料器12内，以使熔融树脂R中含有该加强纤维，由此发挥对注射后的熔融树脂R在型腔23内的膨胀进行辅助的功能(本发明的膨胀辅助装置的功能)。并且，在该膨胀工序中，还可通过进行后述的其他方式的膨胀辅助操作，进一步辅助上述熔融树脂R的膨胀，以控制泡沫体的扩大，最终获得具有微细且均匀的泡沫体结构的产品。

另外，图1(b)表示在膨胀工序开始之前，熔融树脂R流动到型腔23的端部并完全充填的情况，但在上述膨胀工序开始时，即使熔融树脂R未完全流到型腔23的端部也无妨。即，在上述膨胀工序开始时，熔融树脂R可以流到型腔23的端部，也可以未流到型腔23的端部。上述在膨胀工序开始时熔融树脂R未流到型腔23端部的现象，在由于熔融树脂R的自行发泡能力的下降而导致该熔融树脂R在到达型腔23端部之前停止自身流动(发泡性熔融树脂通过发泡性熔融树脂的自行发泡而在型腔23内流动的现象)的情况下，以及在熔融树脂R的自行发泡所引起的自发流动还在进行途中，模具装置20的可动模具22就开始进行模芯回退的情况下，予以出现。但无论如何，重要的是，熔融树脂R在模芯回退(膨胀工序)结束之前与固定模具21及可动模具22的型腔构成面接触，使该发泡性熔融树脂形成表皮层，并在该状态下使模芯回退继续规定时间。与此相异的是，如果熔融树脂R在模芯回退结束后才与固定模具21及可动模具22的型腔构成面接触，可能导致熔融树脂R从注射开始到与固定模具21及可动模具22的型腔构成面接触为止会经过较长的时间而促使其加速冷却，由此引起树脂相对于型腔构成面的复写性能降低、自行发泡所产生的发泡痕迹残留在成型品的表面上等问题的产生。

在此，如图2所示，超临界流体，是指处于超过气体和液体可共存的界限温度(临界温度)及界限压力(临界压力)的状态的流体。上述临界温度，其中二氧化碳为31℃、氮气为-147℃。上述临界压力，其中二氧化碳为7.4MPa，氮气为3.4MPa。处于超临界状态的流体，密度近似于液体，流动性类似于气体，因此在熔融树脂中移动较活泼，可均匀地扩散渗透到树脂分子深处，从而成为微细发泡的发泡源。

图1(c)中所示的对熔融树脂R的膨胀进行辅助的操作(膨胀辅助操作)，可通过下述操作中的至少一项来实现，(i)将型腔23内的妨碍发泡性熔融树脂R发泡的气体排放至型腔23的外部的排气操作；(ii)降低型腔23内的压力的吸引操作；(iii)从发泡性熔融树脂R的内部对其进行加压的加压操作。其中，(iii)的加压操作可通过下述操作来实现，(A)向发泡性熔融树脂R的内部压入气体的气体压入操作；(B)向发泡性熔融树脂R的内部压入相同种类、相同组成或不同种类、不同组成的熔融树脂的树脂压入操作。

在上述情况下，(i)的排气操作中，作为对上述熔融树脂R的膨胀进行辅助的膨胀辅助装置，可通过设置图3(a)所示的排气口(gas vent)来实现。排气口，一般情况下，可利用模具的分型面、模具的对应于产品上远离阀门的边缘部或产品表面上容易形成熔接线(weld line)的位置的部位、以及螺栓固定连接部、维修孔(service hole)部、较高的凸起或加强筋等的设置部而予以设置。在图3(a)中，可通过在冷却后将产品从模具装置20推出的推顶销(ejector pin)31与销孔32之间的间隙(clearance)来构成上述排气口，如图3(a)中的箭头所示，型腔23内的气体通过该排气口向模具装置20的外部排出。

另一方面，(ii)的吸引操作中，作为上述膨胀辅助装置，可通过设置图3(b)所示的真空吸引装置来实现。如图3(b)所示，上述真空吸引装置，包括内设在可动模具22中的真空吸引通道33、与该真空吸引通道33的前端部连接的真空泵34等。通过上述真空泵34的驱动，型腔23内的气体被吸引，由此上述型腔23内转变为压力极低的状态。此方法与上述通过排气口排气的方法相比，具有树脂相对于型腔23的复写精度较高的优点。另外，真空吸引通道33的设置位置，与排气口相同，以设置在与产品的边缘部相对应的部位、螺栓固定连接部或维护孔部等不显眼处为直。

另外，(iii)的加压操作中，作为上述膨胀辅助装置，可通过设置图3(c)所示的局部加压装置来实现。如图3(c)所示，上述局部加压装置，包括以开口在固定模具21的内表面(型腔23构成面)上的导入口36为起点而向模具装置20的外侧延伸设置的导入管35、通过该导入管35向型腔23内压送气体或熔融树脂的未图示的压缩机(compressor)等。通过上述压缩机的运作，将惰性气体压送到型腔23内(对应于上述(A)的气体压入操作)，或将熔融树脂压送到型腔23内(对应于上述(B)的树脂压入操作)，由此如图中箭头所示，惰性气体或熔融树脂被供给到作为成型材料的发泡性熔融树脂R内，于是该熔融树脂R的流动末端部，从内部被局部加压，同时该树脂R的表层或表皮层被压接在型腔23的表面上。

通过上述的膨胀辅助操作，即上述(i)～(iii)中所说明的各种操作、预先使熔融树脂R含有上述加强纤维等的操作，可在各种时机对熔融树脂R的膨胀进行辅助。首先，可对螺旋送料器12所注射的熔融树脂R在型腔23内的自行发泡、流动及膨胀(流动工序中的熔融树脂R的膨胀)进行辅助。其次，可对模芯回退构成中的熔融树脂R的膨胀进行辅助。即，在模芯回退开始之前的阶段，熔融树脂R可充分地自行发泡、膨胀，但该自行发泡进行到某一程度之后，熔融树脂R的自行发泡能力下降，熔融树脂R有时会在模芯回退过程中无法充分膨胀。即使在这种情况下，也可利用上述膨胀辅助操作的效果，辅助熔融树脂R在模芯回退过程中的膨胀。因此，熔融树脂R可不受上述自行发泡能力下降的影响，充分地增加体积。当然，有时也存在上述熔融树脂R的自行发泡能力没有下降的情况，此时熔融树脂R可凭藉自行发泡能力而继续膨胀，从而能容易地追随模芯回退中的模具而进行流动，此时若进行上述膨胀辅助操作，可更切实地使熔融树脂R的体积得以充分增加。

表1是表示本发明中的成型条件的一例的一览表，表2是表示作为产品的车门模式载体在成形时所特有的构成要素的一览表。如表1所示，当膨胀辅助装置采用图3(a)所示的排气口时，较为理想的是，设置面积为周边部面积的10～90％。若设置面积低于10％，则产品的复写性能及形状保持性能较差，若超过90％，则易产生毛边(burr)。其中，最为理想的是，设置面积为周边部面积的50～70％。

表1

表2

另外，当膨胀辅助装置采用图3(b)所示的真空吸引装置时，较为理想的是，吸引力为245KPa以下。若超过该值，则泡沫体的直径及直径的偏差均变大。

此外，当膨胀辅助装置采用图3(c)所示的局部加压装置，进行气体或熔融树脂的局部加压时，较为理想的是，加压力为15.0MPa～30.0MPa。若超过该范围的上限，利用气体进行局部加压时，产品末端部会显著地出现破损，利用熔融树脂进行局部加压时，该树脂会侵入到欲进行局部加压部分以外的部分。如图4(a)所示，当导入口36，对应于固定模具21和可动模具22之间所充填的发泡性熔融树脂R的末端部，而在固定模具21上予以形成时，若气体或树脂的加压力合适，则如图4(b)所示，从上述导入口36压入熔融树脂R内部的气体或树脂(以符号G表示)，从内部使熔融树脂R的末端部与型腔23的表面压接，由此产品的复写性能、形状保持性能得到提高。但是，当气体或树脂的加压力超过上述范围的上限时，如图4(c)所示，压入熔融树脂R内部的气体或树脂(以符号G’表示)，挤破熔融树脂R的表层或表皮层，由此产品会产生端部破损、形状保持性能下降等问题。另一方面，当上述加压力低于上述范围的下限时，熔融树脂R的复写性能下降。即，熔融树脂R被注射进型腔23内后，该熔融树脂R的残压(residule pressure)为14.9Mpa左右，所以，若加压力低于该残压值，则无法获取良好的膨胀辅助效果。

回到表1，作为对上述熔融树脂R的膨胀进行辅助的膨胀辅助操作的另一实施方式，还可通过降低模具装置20的锁模压力来获取膨胀辅助效果。该膨胀辅助操作，尤其在图1(b)的流动工序中促进(辅助)熔融树脂R的自行发泡。此时，较为理想的是，减压后的锁模压力设定在减压前的锁模压力(即注射时原来的锁模压力)的45～80％。若低于45％，则产品的重量偏差变大，若超过80％，则产品的复写性能及形状保持性能降低。

其次，作为微细发泡发生源的超临界流体，以二氧化碳、氮气等惰性气体为宜。此时，超临界流体的含量，以作为基材的树脂R的0.5～3.0质量％为宜。若低于0.5％，则产生发泡不足进而引起树脂R的膨胀不足，若超过3.0％，则产生发泡过多，使产品表面出现泡痕。这样，通过将掺入树脂R的超临界流体的含量控制在发泡性熔融树脂R的0.5～3.0质量％，既可改善树脂R在型腔23的端部的流动性，又可切实地抑制由于过度掺入超临界流体所引起的最终产品的变形。

一般而言，超临界状态的二氧化碳，与超临界状态的氮气相比，具有易溶入树脂的性质，另外，还具有在高于某个压力时难以从树脂中排出、而低于某个压力时易于从树脂中排出的性质。即，在降压过程中，由于超临界状态的二氧化碳要比超临界状态的氮气需要更长的时间才能从树脂中排出，因此利用该性质，可抑制产品表面形成泡痕，由此改善产品的外观。即，如图5所示，随着注射进型腔23内的熔融树脂R的压力下降，该树脂R中的超临界流体变为微细气体，并开始微细发泡。此时，氮气会在较高的压力下(较早的时刻t1)开始从熔融树脂R中排出，而二氧化碳则会在降至较低压力(较晚的时刻t3)后才从熔融树脂R中排出。因此，当熔融树脂R的注射结束时刻t2，晚于t1而早于t3时，会在熔融树脂R的表皮层残留大量的氮气排出时所产生的泡痕，而二氧化碳的排出泡痕则几乎不予残留。当然，此时若将熔融树脂R的注射结束时刻t2设为早于氮气开始排出的时刻t1，那么氮气的泡痕也几乎不会残留在产品表面。由此，根据超临界流体的发泡气体从熔融树脂R中开始排出的时刻(t1、t3)，调整熔融树脂R的注射结束时刻(t2)，可抑制产品表面的泡痕，改善产品的外观。

回到表1，作为与超临界流体一起掺入熔融树脂R的加强纤维，以玻璃纤维(glass fiber)、碳纤维(carbon fiber)、纳米纤维(nano fiber)、天然纤维等为宜。此时，纤维长度越长，图1(c)所示的膨胀工序中的弹性变形回复效果(促进熔融树脂R膨胀的功能)越明显。

另外，由于加强纤维存在于熔融树脂R的内部，因此，除了在熔融树脂R自行发泡时可促进泡沫体的微细化外，还可在从模具取出树脂成型品(产品)时，防止残留在产品中的未发泡(不发泡、非发泡)的超临界流体的后发泡。这里，因加强纤维的存在而促进泡沫体的微细化的原因是，加强纤维受到超临界流体的发泡所产生的压力的作用也不会产生变形，而且超临界流体的泡沫体会因为加强纤维而被切断。

这里，图1(a)的注射工序中的欠料注射率以1～25％为宜。若低于1％(即注射不足)，则产品会出现毛边、厚度增加，若超过25％，则会产生型腔23内树脂R充填不足的情况。

另外，如表2所示，当作为产品的车门模式载体在成形时，迟延时间(从注射熔融树脂R到可动模具22的模芯回退的时间)以0.5～7.0秒为宜。若不足0.5秒，则超临界流体的后发泡会频繁发生，产品表面出现泡痕。若超过7.0秒，则产品会出现凹陷，表皮层与芯层(发泡层)分离，厚度不均匀。

另外，注射时延(time lag)(从开启阀门18到注射熔融树脂R的时间)以0.7秒以下为宜。若超过该时间值，由于在先注射的熔融树脂的发泡使型腔23内形成高压，因此在后注射的熔融树脂R难以进入型腔23内，从而造成产品重量的不均匀程度增大。

另外，较为理想的是，对车门模式载体的缓冲垫部(crash pad)进行气体的局部加压或树脂的局部加压。此理由是，上述车门模式载体的缓冲垫部，作为承受侧面碰撞的必要条件，在后道工序中安装聚氨酯垫(urethanepad)等缓冲材料，若再对上述缓冲垫部进行气体或树脂的局部加压，那么不仅可提高产品的复写性能、形状保持性能，而且还可通过向缓冲垫部的内部充填气体或树脂而赋予该缓冲垫部冲击吸收功能。另外，出于相同的目的，作为向缓冲垫部内部充填的材料，可使用经过发泡的弹性体(elastomer)等。

如上所述，在本实施方式中，由于注射到型腔23内的发泡性熔融树脂R，通过流动工序中的超临界流体的自行发泡，可容易地在型腔23内流动，因此在注射工序中，即使以欠料注射方式注射上述发泡性熔融树脂R，也可良好地确保成型品(产品)的成型性能，获得质量轻且机械特性优良的产品。另外，在上述流动工序中，即使发泡性熔融树脂R的自行发泡的进行而导致发泡性熔融树脂R在之后的膨胀工序中的膨胀不充分，也可通过上述发泡性熔融树脂R中含有的加强纤维的弹性变形回复效果，来防止该发泡性熔融树脂R的膨胀性能下降。由此既可实现成型品(产品)的充分轻量化及体积增加，又可防止产品的内部形成较大的空隙，同时可获得成型性能、复写性能优良的产品。另外，在本实施方式中，采用规定的膨胀辅助装置(用于膨胀辅助操作)对熔融树脂R在上述型腔23内的膨胀进行辅助，因此即使以欠料注射方式，注射与处于模芯回退前的状态的型腔23的容积相比，为相当少量的熔融树脂R，并且进行模芯回退操作，也可获得不逊色于以完全充填的方式注射熔融树脂R时的成型性能。而且，由于超临界流体的自行发泡，促进泡沫体数增加、泡沫体趋于均匀等，因此，即使以上述少量树脂R进行膨胀成型，也可获得细密的微细泡沫体结构，并可将成型品的刚性、强度等机械特性维持在较高的水平。

另外，如图3(a)所示，推顶销31与销孔32之间的间隙所形成的排气口，作为上述膨胀辅助装置，所以在膨胀工序中，通过该排气口，可将型腔23内妨碍发泡性熔融树脂R的发泡的气体排放至型腔23的外部，由此可以简单的方法来辅助发泡性熔融树脂R的膨胀，并可有效地提高产品的成型性能等。

另外，如图3(b)所示，由真空吸引通道33、真空泵34等构成的真空吸引装置，作为上述膨胀辅助装置，所以通过该真空吸引装置可降低型腔23内的压力，以此来辅助上述膨胀工序中的发泡性熔融树脂R的膨胀，因此可促进发泡性熔融树脂R的发泡，并且通过对型腔23内的减压、吸引，可进一步提高产品的复写性能。

另外，如图3(c)所示，由导入管35等构成的局部加压装置，作为上述膨胀辅助装置，由此可以利用该局部加压装置从发泡性熔融树脂R的内部对其进行加压来辅助上述膨胀工序中的发泡性熔融树脂R的膨胀，从而可进一步提高产品的复写性能。

并且，若通过向上述发泡性熔融树脂R的内部压入气体来执行从该树脂R的内部对其进行加压的操作，这样既可获得上述效果，又可进一步提高产品的刚性、强度等机械特性。

另一方面，若通过向上述发泡性熔融树脂R的内部压入熔融树脂来执行从该树脂R的内部对其进行加压的操作，这样既可获得上述效果，又可进一步提高产品的弹性、可挠性等性能。

另外，如表1所示，若将超临界流体相对于发泡性熔融树脂R的含量限定在0.5～3.0质量％，这样既可改善树脂R在型腔23端部的流动性，又可切实地抑制成型品的变形。即，通过将超临界流体的含量设定在0.5质量％以上，可防止发泡不足，进而可防止树脂R的膨胀不足，同时将超临界流体的含量设定在3.0质量％以下，可防止由于发泡过多而引起产品表面的出现泡痕。

表3是表示本发明的实施方式中的主要成型条件的表，表4是表示本发明的实施方式中的主要判定标准的表。下面，以表3所示的成型条件，通过变更各个参数，进行车门模式载体的试制。并且，以表4所示的判定标准，对所获得的产品进行判定。

表3

成型条件·注射速度：99％·迟延时间：25秒·模芯回退速度：1.5秒·成型机温度：260℃·树脂：聚丙烯·加强纤维含量：玻璃长纤维20％·超临界流体含量：C0215％·模具温度：30℃·背压：15MPa·螺旋杆转动时间：36秒·注射时延：0.2秒

表4

判定标准·泡沫体直径：排气口设置部或相当部位的泡沫体直径·转移性能：模具的模纹形状为100时，复制率在90％以上为○，低于90％为×·端部形状保持性能：模芯回退后的最终形态为100时，形状保持率在90％以上为○，低于90％为×·厚度分布最小值：模芯回退后的最终厚度在4.00mm±0.1mm以内为○，除此之外为×·排气性能：排气口设置部或相当部位无残留气体时为○，存在残留气体时为×

[试制产品I]

作为膨胀辅助操作，通过排气口进行排气操作，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍而增至4.0mm(实验编号1～12)。其结果表示在表5中。另外，表5中，对属于本发明的保护范围内的实验例，标注◎(以下相同)。此时，在属于本发明的保护范围内的实验例中，会出现劣于判定结果的结果，不过，这只是根据表4所示的判定标准以及其他判定标准等得出的相对的判定结果，并不意味是不良产品。另外，表5中的“不发生端部破损时的冷却时间(秒)”，是指连续成型中不发生端部破损的冷却时间(秒)，其越短则生产周期越短、生产效率越高。表5的结果表明，属于本发明的保护范围内的实验例，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填方式进行注射时的效果。即，属于本发明的保护范围内的试制产品，泡沫体的直径微细，复写性能、端部形状保持性能优良，厚度分布变化小，排气性能好，毛边少，冷却时间短，生产效率也较高。

表5

(■)是根据判定标准判定为(×)的结果

[试制II]

作为膨胀辅助操作，通过排气口进行排气操作，使厚度从1.8mm膨胀约2.8倍而增至5.0mm(实验编号13～18)。其结果表示在表6(表示大于表5的膨胀率时的成型结果的一览表)中。表6的结果表明，属于本发明的保护范围内的实验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填的方式进行注射时的效果。

表6

[试制III]

作为膨胀辅助操作，通过真空吸引装置进行吸引操作，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍而增至4.0mm(实验编号19～30)。其中，进行上述吸引操作的时间设定为从注射发泡性熔融树脂R到模芯回退结束的时间。其结果表示在表7(表示作为膨胀辅助操作进行真空吸引时的成型结果的一览表)中。表7的结果表明，属于本发明的保护范围内的试验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填的方式进行注射时的效果。

表7

(■)是根据判定标准判定为(×)的结果  (*)端部若发生破损则厚度存在不足

[试制IV]

作为膨胀辅助操作，通过局部加压装置进行气体的局部加压(气体压入操作)，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍而增至4.0mm(实验编号31～38)。其中，进行上述气体的局部加压的时间，设定为从发泡性熔融树脂R的注射结束后到模芯回退结束为止的大约1秒钟。其结果表示在表8(表示作为膨胀辅助操作通过气体进行局部加压时的成型结果的一览表)中。表8的结果表明，属于本发明的保护范围内的试验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填的方式进行注射时的效果。

表8

(■)是根据判定标准判定为(×)的结果

[试制V]

作为膨胀辅助操作，通过局部加压装置进行树脂的局部加压(树脂压入操作)，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍增至4.0mm(实验编号39～46)。其中，进行上述树脂的局部加压的时间，设定为从发泡性熔融树脂R的注射结束后到模芯回退结束为止的时间。其结果表示在表9(表示作为膨胀辅助操作通过熔融树脂进行局部加压时的成型结果的一览表)中。表9的结果表明，属于本发明的保护范围内的试验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式进行注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填的方式进行注射时的效果。

表9

(■)是根据判定标准判定为(×)的结果

[试制VI]

作为膨胀辅助操作，通过降低锁模压力，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍而增至4.0mm(实验编号47～64)。其中，进行降低锁模压力的时间设定为从发泡性熔融树脂R的注射结束后到模芯回退开始为止的时间。其结果表示在表10(表示作为膨胀辅助操作降低锁模压力时的成型结果的一览表)中。表10的结果表明，属于本发明的保护范围内的试验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得不逊色于以完全充填的方式进行注射时的效果(但欠料注射率相对较高且锁模压力的降低率相对较高的部分的结果(实验编号63、64)除外)。

表10

(■)是根据判定标准判定为(×)的结果

[试制VII]

作为超临界流体，分别使用氮气和二氧化碳，使厚度从1.8mm膨胀约2.2倍而增至4.0mm(实验编号65～68)。其中，超临界流体的含量设定为发泡性熔融树脂R的1.5质量％。其结果表示在表11(表示作为超临界流体采用氮气和二氧化碳时的成型结果的一览表)中。表11的结果表明，属于本发明的保护范围内的试验例，与表5的结果相同，即使以欠料注射方式注射且进行模芯回退，也可获得良好的整体效果。

表11

[试制VIII]

对车门模式载体的以往产品(采用以往未进行膨胀工序及膨胀辅助操作的方法予以成型的产品)和本发明产品(采用本发明的进行膨胀工序及膨胀辅助操作的方法予以成型的产品)作了比较。其结果表示在表12(是以以往未进行膨胀工序及膨胀辅助操作的方法予以成型的车门模式载体和以本发明的进行膨胀工序及膨胀辅助操作的方法予以成型的车门模式载体的成型结果进行比较的一览表)中。表12的结果表明，本发明产品A、B、C，即使厚度膨胀了，但其刚性还优于以往产品，并且实现了轻量化。

表12

此外，对使用化学发泡剂予以膨胀成型的车门模式载体和本发明所示的使用超临界流体予以膨胀成型的车门模式载体，就前后方向(车身前后方向)的刚性作了比较。其结果表示在图6中。从图6的结果可知，使用超临界流体使树脂发泡时，泡沫体呈微细化，而使用化学发泡剂使树脂发泡时，泡沫体非常大，因此本发明的成型品的刚性优于以往的成型品。

此外，表13中，表示超临界流体的含量在作为基材的熔融树脂R的0～3.5质量％的范围内进行各种变化时所得的成型结果。从该表13的结果可知，含量为0质量％(不含超临界流体)及0.25质量％时，复写性能、形状保持性能、厚度分布不理想，含量为3.5质量％时，复写性能、形状保持性能、后发泡、外观不理想。由此可知，超临界流体含量的理想范围为0.5～3.0质量％。作为超临界流体，采用氮气时结果也相同。

表13

另外，只要不脱离技术方案所要求保护的范围，本发明并不限定于上述实施方式。

Claims (15)

1.一种树脂成型品的成型方法，其特征在于：

通过向具备可相对地进行开闭操作，在闭合状态下内部形成型腔的第1模具及第2模具的成型用模具装置的上述型腔内，注射发泡性熔融树脂以获得树脂成型品，

该成形方法，包括，

注射工序，以欠料注射方式向上述型腔内注射含有超临界状态的惰性流体的发泡性熔融树脂；

膨胀工序，在上述注射工序之后，使上述第1模具和第2模具的至少一方分开至规定位置以增大上述型腔的容积；

在上述膨胀工序中或膨胀工序之前，进行辅助上述发泡性熔融树脂在型腔内的自行发泡、流动及膨胀的膨胀辅助操作，由此至少在上述膨胀工序结束前，使上述发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触，

上述膨胀工序，在发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触的状态下持续规定时间。

2.根据权利要求1所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述膨胀辅助操作，是将上述型腔内妨碍上述发泡性树脂发泡的气体，排放至上述型腔的外部的操作。

3.根据权利要求1所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述膨胀辅助操作，是降低上述型腔内的压力的操作。

4.根据权利要求1所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述膨胀辅助操作，是从上述发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作。

5.根据权利要求4所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述从上述发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作，是通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入气体而予以执行。

6.根据权利要求4所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述从上述发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作，是通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入熔融树脂而予以执行。

7.根据权利要求1所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述膨胀辅助操作，是将用于加强树脂成型品的加强纤维包含于上述发泡性熔融树脂中的操作。

8.根据权利要求1至7任一项所述的树脂成型品的成型方法，其特征在于：

上述超临界状态的惰性流体的含量，相对于上述发泡性熔融树脂，在0.5质量％以上，3.0质量％以下。

9.一种树脂成型品的成型装置，其特征在于：

通过向具备可相对地进行开闭操作，在闭合状态下内部形成型腔的第1模具和第2模具的成型用模具装置的上述型腔内，注射发泡性熔融树脂以获得树脂成型品，

该成形装置，包括，

注射装置，以欠料注射方式向上述型腔内注射含有超临界状态的惰性流体的发泡性熔融树脂；

膨胀装置，在上述注射装置进行注射之后，使上述第1模具和第2模具的至少一方分开至规定位置以增大上述型腔的容积；

膨胀辅助装置，辅助上述被注射的发泡性熔融树脂在型腔内的自行发泡、流动及膨胀，由此至少在上述膨胀装置的运作结束之前，使上述发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触；

上述膨胀装置，使上述模具予以分开的操作，在发泡性熔融树脂与上述第1模具和第2模具的型腔构成面接触的状态下持续规定时间。

10.根据权利要求9所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，将上述型腔内妨碍上述发泡性树脂发泡的气体，排放至上述型腔的外部。

11.根据权利要求9所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，降低上述型腔内的压力。

12.根据权利要求9所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，从上述发泡性熔融树脂的内部对其进行加压。

13.根据权利要求12所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入气体，来执行上述从发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作。

14.根据权利要求12所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，通过向上述发泡性熔融树脂的内部压入熔融树脂，来执行上述从发泡性熔融树脂的内部对其进行加压的操作。

15.根据权利要求9所述的树脂成型品的成型装置，其特征在于：

上述膨胀辅助装置，将用于加强树脂成型品的加强纤维包含于上述发泡性熔融树脂中。

Images