CN103987507A - 成形用模具及成形方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种成形用模具，其通过将固定模具和可动模具合模而在内部构成模腔，利用反压力法将向该模腔中填充熔融树脂而得到的发泡成形品成形，来制造发泡成形品。在该成形用模具(10)设有用于将反压力法的加压空气在固定模具和可动模具之间密封的密封件(19)，该密封件由具有连续气泡的弹性发泡体构成。

Description

成形用模具及成形方法

技术领域

本发明涉及防止发泡成形时的外观不良、提高了发泡成形品的外观形状的成形用模具及成形方法。

背景技术

近年来，为了削减从汽车排出的CO₂而寻求提高燃料经济性，从而汽车的轻量化是必须的。因此，对于汽车的内饰树脂部件而言，存在谋求部件壁厚的薄壁化而达到轻量化的方法，但在使产品薄壁化时难以确保产品刚性。

另一方面，在谋求产品的轻量化并且确保刚性的方法中存在使用成形用模具进行的注射发泡成形。注射发泡成形是这样的方法：向PP树脂中添加发泡剂，向成形用模具的成形空间(模腔)中注射了熔融树脂，然后使模具的可动模具移动(型芯逆向动作(core-back))所需要的量而使熔融树脂发泡。

在注射发泡成形过程中，向成形用模具的模腔中注射熔融树脂，在释放压力时开始发泡。若熔融树脂中的发泡单元一边破泡一边在成形用模具内流动，则会产生银白色的条痕(以下称作旋涡痕迹(swirl mark)。)，或者若在模具内流动的熔融树脂卷入破泡而来的空气，则会在产品表面上产生凹痕(凹陷、所谓的“麻点(日语：あばた)”)。

为了应对旋涡痕迹、凹痕的问题，公知有这样的反压力法：预先向模具模腔内注入空气，使模内压力上升到发泡压力以上，然后向模腔内注射熔融树脂，从而抑制旋涡痕迹、凹痕(专利文献1)。

专利文献1：日本特开2010－115857号公报

发明内容

发明要解决的问题

在应用反压力法的注射发泡成形用模具中，由于向模腔内注入加压空气，因此，在填充熔融树脂并进行成形时，存在以下这样的问题，即：注入的空气不被排到模具之外而作为残留空气残留下来，从而阻碍发泡，或者熔融树脂卷入残留空气而产生凹痕。

并且，在应用反压力法的成形用模具中，作为在注入空气之后高效地将注入的空气排到模具之外的方法，存在利用真空泵等吸引的方法。

但是，将注入的空气排到模具之外的时机难以确定。若过早地排出空气，则模具内的压力下降，存在产生旋涡痕迹、凹痕等外观不良的问题。若空气的排出时机过晚，则模具内的残留空气妨碍发泡，存在引起凹痕、发泡不良的问题，需要新导入真空抽取设备。

本发明考虑到上述情况，其目的在于，提供能够有效地防止作为发泡成形特有的外观不良的旋涡痕迹、凹痕(麻点)，提高发泡成形品的外观形状的成形用模具及成形方法。

用于解决问题的方案

为了解决上述课题而提供的本发明的成形用模具用于制造发泡成形品，该发泡成形品是通过向模腔中填充熔融树脂而得到的，该发泡成形品是利用反压力法制成的，上述模腔是通过将固定模具和可动模具合模而在内部形成的，该成形用模具的特征在于，

具有连续气泡的弹性发泡体构成密封件，该密封件用于将上述反压力法的加压空气密封在固定模具和可动模具之间。

此外，本发明的发泡成形品的成型方法中，该发泡成形品是通过向模腔中填充熔融树脂而得到的，上述模腔是通过将固定模具和可动模具合模而在内部形成的，该发泡成形品的成型方法的特征在于，

由固定模具和可动模具构成的成形用模具内形成有能够填充熔融树脂的模腔，

在将上述成形用模具闭合时，密封件的连续气泡被压瘪而密封上述模腔，

在上述成形用模具打开时，在密封件的弹性恢复力的作用下，因连续气泡的性质而将妨碍熔融树脂发泡的残留空气排到成形用模具之外，

利用上述成形用模具将熔融树脂制造成发泡成形品。

在上述本发明的实施例中，优选的是上述密封件设置在固定模具和可动模具中的至少一者的接合面处，并且设置为包围上述模腔的周围的闭环状。

此外，优选的是在可动模具自固定模具后退、即进行型芯逆向动作时，上述密封件连续气泡在弹性恢复力的作用下复原。

发明的效果

在本发明中，由于密封件使用具有连续气泡的弹性发泡体，因此，在自成形用模具的合模开始注入空气时，密封件的连续气泡被压瘪而保持密封功能，在模具借助型芯逆向动作打开时，密封件的连续气泡复原而能够将残留空气排到模具之外，不会阻碍发泡作用，得到没有产生旋涡痕迹、凹痕的发泡成形品，能够提高产品的外观形状。

附图说明

图1表示本发明的实施方式，是成形用模具的注射树脂之前的概略剖视图。

图2表示成形用模具的可动模具在注射树脂之前的状态的图。

图3表示安装在固定模具(或者可动模具)上的密封件的安装状态的图，是沿着图2中的II－II线的剖视图。

图4是表示利用成形用模具制造的发泡成形品的产品形状例子的图。

图5是表示注射树脂之后且型芯逆向动作之前的成形用模具的概略剖视图。

图6是表示型芯逆向动作之后的成形用模具的概略剖视图。

图7是表示自成形用模具取出发泡成形品的取出产品时的状态的剖视图。

图8是表示注入反压力空气时的成形用模具的概略剖视图。

图9放大地表示图8中的A部，是表示密封件的使用状态的剖视图。

图10是型芯逆向动作之后的成形用模具的概略剖视图。

图11放大地表示图10中的B部，是表示型芯逆向动作之后的连续气泡构造的密封件的使用状态的安装图。

图12是放大地表示使用横截面呈矩形的密封件的、图8中的A部的安装图。

图13是放大地表示使用横截面呈矩形的密封件的、图10中的B部的安装图。

图14表示与图11相对应的以往的聚氨酯橡胶(固体)制O型密封圈，是与图10中的B部相当的型芯逆向动作之后的剖视图。

图15表示与图11相对应的以往的炮弹形截面的聚氨酯橡胶(固体)制O型密封圈，是与图10中的B部相当的型芯逆向动作之后的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图说明本发明的实施方式。

本发明是这样的技术：对于使用成形用模具进行的注射发泡成形而言，防止发泡成形品产生发泡成形特有的外观不良，即旋涡痕迹、凹痕(麻点)。

图1是表示本发明的成形用模具的实施方式的概略剖视图。该成形用模具10装备在未图示的注射成形机上，其具有一对模具，即固定模具11和可动模具12。

如图1和图2所示，固定模具11形成有供给通路(浇道槽)14和空气供给排出孔15，该供给通路用于从树脂供给侧引导熔融树脂的供给，该空气供给排出孔15用于供给空气和排出空气。可动模具12进退自由地组合并嵌合于固定模具11，在固定模具11和可动模具12之间的凹凸嵌合部形成有作为成形用空间的模腔16。具体而言，在固定模具11的凹部和可动模具12的凸部之间形成有模腔16，熔融树脂经过供给通路(浇道槽)14向该模腔16内供给。固定模具11的凹部和可动模具12的凸部也可以颠倒地设置它们之间的凹凸关系。

固定模具11的空气供给排出孔15接合于外部配管(未图示)，通过阀等能够切换地连接于未图示的空气供给源和排气设备，能够供给或者排出在反压力法中使用的加压空气等。

此外，在固定模具11和可动模具12之间的接合面以闭环状设有能够弹性变形的密封件18，该密封件18包围模腔16地环绕模腔16设置。该密封件18由具有连续气泡的弹性发泡体、例如发泡聚氨酯构成。弹性发泡体除了发泡聚氨酯之外，也由天然橡胶(NR)、氯丁二烯橡胶(CR)、乙丙橡胶(EPN)、三元乙丙橡胶(EPDM)、丁腈橡胶(NBR)、硅橡胶(SiR)等构成。密封件18、即具有连续气泡的弹性发泡体由橡胶弹性体构成，该橡胶弹性体利用加压而将连续气泡压瘪，从而具有密封功能，且在释放压力时连续气泡构造在弹性恢复力的作用下复原。

如图3所示，密封件18利用粘合带19固定在固定模具11或可动模具12的接合面上。因此，并非必须在固定模具11或可动模具12中设置密封件设置用的槽。密封件18的截面构成为截面积为l×m、例如10mm×30mm的矩形形状。

若将具有连续气泡的闭环状的弹性发泡体用作密封件18，则在将成形用模具10闭合之后，密封件18的连续气泡被压瘪而能够获取密封功能。因而，在利用反压力法进行成形用模具10的注射发泡成形时，通过注入加压空气，能够对注入到模具的模腔16中的熔融树脂施加防止发泡、破泡的程度的压力。

此外，在成形用模具10打开之后，可动模具12自固定模具11后退、即进行型芯逆向动作时，密封件18因具有橡胶弹性的连续气泡的性质(弹性恢复力)而使得连续气泡构造复原。因此，若模具10利用型芯逆向动作打开，则能够将在熔融树脂的流动末端残留的压缩空气排到模具10之外。因而，能够防止残留空气妨碍熔融树脂的发泡。

这样，若使用图1和图2所示的成形用模具10利用反压力法以树脂材料的熔融树脂进行注射发泡成形，则能够获得图4所示的发泡成形品20。

使用成形用模具进行的发泡树脂成形

在使用成形用模具10对发泡成形品进行注射发泡成形时，作为树脂材料，准备向聚丙烯(PP)树脂中添加碳酸氢钠(NaHCO₃)的化学发泡剂而成的、混合的材料。

如图1所示，成形用模具10在将固定模具11和可动模具12闭合的闭模状态下，利用反压力法从空气供给源通过空气供给排出孔15向模具的模腔16内注入加压空气，使模具10内的压力上升到所需压力、例如0.4MPa左右。模具10内的升压期望是能够抑制熔融树脂的发泡的程度的压力，例如大于等于0.3MPa小于1MPa。

成形用模具10在图1所示的合模状态下，从空气供给源供给加压空气时，密封件18的连续气泡被压瘪而保持密封功能。由此，在将加压空气注入到模具10内时，模具10内的压力上升。

若成形用模具10内的压力达到了所需压力，则注射添加有发泡剂的熔融树脂WR并将其从供给通路14填充到模腔16内(参照图5)。在完成填充熔融树脂WR之后，利用空气切换阀(未图示)使空气的注入停止，设为自然排气状态。在型芯逆向动作之前，即使填充熔融树脂WR，由于模内压力高于发泡压力，因此能够抑制发泡。

在型芯逆向动作时，可动模具12自固定模具11后退，但在该型芯逆向动作开始时，密封件18一定程度地维持密封功能，因此，熔融树脂WR的流动末端的压缩空气难以排到模具10之外，利用该空气能够抑制熔融树脂的发泡。

在继续进行型芯逆向动作，模具10打开时，密封件18的连续气泡构造在弹性恢复力的作用下复原，能够将流动末端的残留空气自连续气泡排到模具10之外。因而，熔融树脂WR能够防止残留空气妨碍发泡。

该成形用模具10设定为在将固定模具11和可动模具12闭合的合模状态下，例如产品的厚度(模腔16的厚度)为3mm，将型芯逆向动作量设为2mm，保持厚度为5mm的发泡成形品20。发泡成形品20的尺寸形状设为具有P×q、作为一例子是150mm×50mm的矩形面的形状。

包括本实施方式的成形用模具10在内的注射成形机(未图示)的规格例如表1所示。

表1

注射成形机的规格例

最大注射压力	216MPa
		最大注射速度	160mm/sec
最大注射行程	180mm
		合模力	180tf

在本实施方式的成形用模具10中，在注入加压空气之后的可动模具12白固定模具11后退、即进行型芯逆向动作时，空气供给排出孔15设定为自然排气状态，密封件18利用具有弹性恢复力的弹性发泡体的性质而其连续气泡的压瘪被解除，从而连续气泡复原。在继续进行型芯逆向动作时，模具的模腔16内的残留空气通过连续气泡被排到模具之外，熔融树脂WR在模腔16内发泡，如图5所示那样形成发泡成形品20。另外，附图标记22是直浇道，附图标记23是横浇道。

成形用模具10利用型芯逆向动作得到图6所示的发泡成形品20。如图7所示，通过使可动模具12较大程度地后退，能够白模具10取出利用成形用模具10的型芯逆向动作得到的发泡成形品20。

例示本实施方式的成形用模具10的主要的成形条件，如表2所示。

表2

成形用模具的成形条件

熔融树脂的注射时间	0.5sec
		型芯逆向动作延迟时间	0.5sec
型芯逆向动作量	2mm
		型芯逆向动作移动时间	0.1sec

表2中的型芯逆向动作延迟时间是指从完成向模具的模腔16内注射熔融树脂到型芯逆向动作开始为止的时间。型芯逆向动作延迟时间是为了在熔融树脂表面形成外层之后开始型芯逆向动作而设定的。

实施例

能够将成形用模具10安装在未图示的注射成形机上而进行注射发泡成形。如图8所示，在成形用模具10闭合、固定模具11和可动模具12合模时，如图9所示，闭环状的密封件18的连续气泡被压瘪而获取密封构造。在白空气供给排出孔15供给空气时，即使向模具模腔16内注入填充了熔融树脂，也能够施加防止熔融树脂破泡的程度的压力。

此外，如图10所示，在利用型芯逆向动作使成形用模具10打开时，具有连续气泡的且具有橡胶弹性的密封件(弹性发泡体)18因具有弹性恢复力的连续气泡的性质而能够将残留空气从成形用模具10的模具内排到外部。

由此，能够高效地将妨碍发泡的模具10内的残留空气自密封件18的连续气泡排到模具10之外，防止产生作为发泡成形时特有的外观不良、即旋涡痕迹和凹痕(麻点)。

这样，在采用具有连续气泡的弹性发泡体、即密封件18的成形用模具10中，在可动模具12自固定模具11后退、即进行型芯逆向动作时，具有连续气泡的密封件18在弹性恢复力的作用下使连续气泡复原，密封性降低而空气向模具10之外逃散，因此，易于将空气排到模具之外。因而，能够有效地防止在发泡成形品20内残留空气，能够抑制产生凹痕。

此外，只要发泡成形品的产品形状简单，就不必通过抽真空来将残留在成形用模具内的空气排出，因此也不必导入真空设备。

并且，闭环状且具有连续气泡的弹性发泡体、即密封件18的截面形状既可以是圆形，也可以如图12和图13所示是矩形形状，并且，还可以是椭圆形、长圆形，可考虑各种形状。

接着，在成形用模具中，作为密封件准备：(1)具有连续气泡的弹性发泡体(发泡聚氨酯)、(2)现有技术的聚氨酯橡胶(固体)的O型密封圈、(3)没有O型密封圈，与利用使用反压力法进行的注射发泡成形而成形的发泡成形品相比较所示出的情况在表3中。

表3

发泡成形品的外观比较结果

密封件	反压力压强	漩涡痕迹	凹痕
				连续气泡的聚氨酯发泡品	0.4MPa	○	○
聚氨酯橡胶(固体)	0.4MPa	○	×
				没有O犁密封圈	0.25MPa	×	×

○：没发生×：发生

如表3所示，在将连续气泡的聚氨酯发泡品(弹性发泡体)用作密封件18的情况下，在成形用模具10中获得了抑制破泡的反压力压强，能够得到没有旋涡痕迹、凹痕的发泡成形品20。在没有O型密封圈时，无法获得抑制破泡的反压力压强，在发泡成形品中产生了外观不良，即旋涡痕迹、凹痕。

此外，如图14所示，在利用以往使用的聚氨酯橡胶制的实心的O型密封圈24密封成形用模具而进行了发泡成形的情况下，发现获得了所需要的反压力压强，能够抑制旋涡痕迹。但是，在流动末端产生了被认为是卷入了反压力的残留空气而成的凹痕，或者发泡成形品的发泡不充分，产生了发泡不良。

另外，一般认为流动末端的发泡不良的原因在于，无法排到成形用模具之外的空气在流动末端以被压缩的状态存在，因此，由于型芯逆向动作而释放压力，妨碍了发泡。

并且，如图15所示，在使用截面形状为炮弹形且是聚氨酯橡胶制(固体)的实心的O型密封圈25的情况下，也产生了与图12相同的问题。在使用聚氨酯橡胶制(固体)的O型密封圈24、25的情况下，需要在模具的接合面形成用于收纳实心的O型密封圈的密封圈槽26。

另外，在实施方式中，示出了在固定模具11中设有空气供给排出孔15和密封件18的例子，但空气供给排出孔和密封件也可以设于可动模具侧。

附图标记说明

10、成形用模具；11、固定模具；12、可动模具；14、供给通路(浇道槽)；15、空气供给排出孔；16、模腔(形成用空间)；18、密封件；19、粘合带；20、发泡成形品；22、直浇道；23、横浇道。

Claims (4)

1.一种成形用模具，其用于制造发泡成形品，该发泡成形品是通过向模腔中填充熔融树脂而得到的，该发泡成形品是利用反压力法制成的，上述模腔是通过将固定模具和可动模具合模而在内部形成的，该成形用模具的特征在于，

具有连续气泡的弹性发泡体构成密封件，该密封件用于将上述反压力法的加压空气密封在固定模具和可动模具之间。

2.根据权利要求1所述的成形用模具，其中，

上述密封件设置在固定模具和可动模具中的至少一者的接合面处，并且设置为包围上述模腔的周围的闭环状。

3.根据权利要求1或2所述的成形用模具，其中，

在可动模具自固定模具后退、即进行型芯逆向动作时，上述密封件的连续气泡在弹性恢复力的作用下复原。

4.一种发泡成形品的成型方法，该发泡成形品是通过向模腔中填充熔融树脂而得到的，上述模腔是通过将固定模具和可动模具合模而在内部形成的，该发泡成形品的成型方法的特征在于，

由固定模具和可动模具构成的成形用模具内形成有能够填充熔融树脂的模腔，

在将上述成形用模具闭合时，密封件的连续气泡被压瘪而密封上述模腔，

在上述成形用模具打开时，在密封件的弹性恢复力的作用下，因连续气泡的性质而将妨碍熔融树脂发泡的残留空气排到成形用模具之外，

利用上述成形用模具将熔融树脂制造成发泡成形品。