JP2003334846A - Method for manufacturing foamed thermoplastic resin - Google Patents

Method for manufacturing foamed thermoplastic resin

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JP2003334846A
JP2003334846A JP2002147546A JP2002147546A JP2003334846A JP 2003334846 A JP2003334846 A JP 2003334846A JP 2002147546 A JP2002147546 A JP 2002147546A JP 2002147546 A JP2002147546 A JP 2002147546A JP 2003334846 A JP2003334846 A JP 2003334846A
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cavity
molten resin
mold
resin
filled
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JP2002147546A
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Atsushi Yusa
敦 遊佐
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Hitachi Maxell Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a foamed thermoplastic resin having a non-foamed layer having a uniform thickness on the surface of a thermoplastic resin and to provide a method for manufacturing the foamed thermoplastic resin having a fine pattern formed on the non-foamed layer. <P>SOLUTION: The method for manufacturing the foamed thermoplastic resin comprises a step of: previously impregnating, for example, a molten resin with pressurized CO<SB>2</SB>of a supercritical state. Meanwhile, before the molten resin is filled, the CO<SB>2</SB>is previously filled in a cavity. The molten resin is filled in the cavity in the state that the volume of the cavity filled with the CO<SB>2</SB>is maintained in a predetermined volume, or while the volume of the cavity is increased from the predetermined volume. The method further comprises the steps of: reducing the volume of the cavity by using the mold clamping mechanism of an injection molding machine immediately after the molten resin of the predetermined volume is filled completely in the cavity, and thereby compressing the molten resin. Further, the method comprises the steps of: reducing the mold clamping pressure of the cavity, and again increasing the volume of the cavity. Thus, the internal pressure of the cavity is lowered, and the pressurized CO<SB>2</SB>in the molten resin is foamed. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、超臨界流体を用いた熱
可塑性樹脂発泡体の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a thermoplastic resin foam using a supercritical fluid.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、超臨界流体を用いた熱可塑性樹脂
発泡材の形成方法が開発されている。超臨界流体は、液
体に近い溶解性と気体と同程度の拡散性及び浸透性を有
しているので、短時間で樹脂中に含浸する。また、超臨
界流体を用いることにより、従来の化学発泡法やガス発
泡法等では困難であった微細な発泡セルを樹脂内部に形
成できるため、軽量かつ剛性重量比の高い発泡体を製造
することができる。この発泡体の基礎となる形成方法
が、米国特許5,158,986号に記載されている。
この公報によれば、1)熱可塑性樹脂を押し出し成形に
よりシート化し、そのシートを超臨界状態のCOを充
満した加圧室に導入することで樹脂シート内に超臨界流
体であるCOを含浸させ、大気圧の発泡室で加熱発泡
させることにより発泡体を形成する方法や、2)樹脂を
押し出し機で溶融させながら、樹脂内へ超臨界状態のC
を含浸させ、シート状に押し出した成形品を加圧室
に導入し、加圧室内の圧力変化により発泡体となるセル
核を形成し、そのセル核を加熱冷却することにより、所
望のセル径やセル密度を得る方法が開示されている。
2. Description of the Related Art Recently, a method for forming a thermoplastic resin foam material using a supercritical fluid has been developed. Since the supercritical fluid has a solubility close to that of a liquid and a diffusivity and permeability similar to those of a gas, the supercritical fluid is impregnated in a resin in a short time. Further, by using a supercritical fluid, it is possible to form a fine foam cell inside the resin, which was difficult by the conventional chemical foaming method or gas foaming method. You can The underlying method of forming this foam is described in US Pat. No. 5,158,986.
According to this publication, 1) a thermoplastic resin is extruded into a sheet, and the sheet is introduced into a pressure chamber filled with CO 2 in a supercritical state, whereby CO 2 as a supercritical fluid is introduced into the resin sheet. A method of forming a foam by impregnating and heat-foaming in a foaming chamber at atmospheric pressure, or 2) melting the resin with an extruder while adding C in a supercritical state into the resin.
A molded product that is impregnated with O 2 and is extruded into a sheet shape is introduced into a pressure chamber, a cell nucleus that becomes a foam is formed by a pressure change in the pressure chamber, and the cell nucleus is heated and cooled to obtain a desired cell nucleus. A method for obtaining the cell diameter and the cell density is disclosed.

【0003】上記発泡体を射出成形により成形した例と
して、射出成形機のシリンダー内で溶融した熱可塑性樹
脂に超臨界状態のCO等の不活性ガスを含浸させ、そ
の熱可塑性樹脂を金型内に射出充填させた後、金型内を
減圧することにより発泡させる装置及び成形方法が、特
開平08−258096、特開平10−230528、
特開2001−9882等に提案されている。特開平1
0−230528では、溶融樹脂の射出充填後に、金型
の一部分あるいは一面全体を後退させてキャビティ容積
を増大させ、キャビティ内を減圧することにより、熱可
塑性樹脂の発泡制御を行っている。
As an example of molding the above foam by injection molding, a thermoplastic resin melted in a cylinder of an injection molding machine is impregnated with an inert gas such as CO 2 in a supercritical state, and the thermoplastic resin is molded into a mold. An apparatus and a molding method for foaming by injecting and filling the inside of the mold and then depressurizing the inside of the mold are disclosed in JP-A-08-258096 and JP-A-10-230528.
It is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-9882. JP-A-1
In 0-230528, after injection and filling of the molten resin, a part or the whole surface of the mold is retracted to increase the cavity volume, and the inside of the cavity is depressurized to control the foaming of the thermoplastic resin.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記射
出成形方法では、キャビティを型締めによって閉じた状
態で超臨界流体を含浸した溶融樹脂を射出充填するの
で、特に、薄肉で大きな表面積を有する成形品の場合、
溶融樹脂の充填口とキャビティ末端部とでは樹脂内の圧
力差が大きくなる。したがって、キャビティ末端部に至
るまで溶融樹脂を充填するには、溶融樹脂の射出充填圧
を高くする必要がある。これに伴い、その充填圧に耐え
得るキャビティの型締め圧が必要となるが、型締め圧を
高くすることで充填される溶融樹脂の流動抵抗が増し、
キャビティ内における圧力差をさらに増大させる要因と
なる。
However, in the above injection molding method, since the molten resin impregnated with the supercritical fluid is injected and filled with the cavity closed by mold clamping, a molded product having a thin wall and a large surface area is particularly preferable. in the case of,
The pressure difference in the resin becomes large between the molten resin filling port and the cavity end. Therefore, in order to fill the molten resin up to the end of the cavity, it is necessary to increase the injection filling pressure of the molten resin. Along with this, a mold clamping pressure of the cavity that can withstand the filling pressure is required, but increasing the mold clamping pressure increases the flow resistance of the molten resin to be filled,
It becomes a factor to further increase the pressure difference in the cavity.

【0005】また、射出成形機の可塑化シリンダーで加
圧された溶融樹脂に含浸されている超臨界流体は、キャ
ビティへ射出された際に減圧されることによりガス化
し、溶融樹脂の表面から発泡する。したがって、樹脂表
面層に平滑な無発泡層を形成する場合には、溶融樹脂の
表面が発泡状態のまま金型により冷却されて固化するこ
とを防止する必要がある。そこで、従来の超臨界流体を
用いた成形方法では、金型表面やその近傍を熱伝導率の
低い材料とすることにより、溶融樹脂の熱量が金型に奪
われるのを抑制し、樹脂表面の急激な冷却を抑制する方
法が提案されている。この方法では、金型表面にポリイ
ミド等を断熱層として成膜する必要があるが、複雑な成
形体が困難である、断熱層の寿命が短い等の問題があ
る。また、金型内に予めカウンタープレッシャーとして
超臨界流体や加圧COを充満させておき、樹脂内に含
浸されている超臨界流体が減圧するのを抑制する方法も
ある。
The supercritical fluid impregnated in the molten resin pressurized by the plasticizing cylinder of the injection molding machine is gasified by being depressurized when injected into the cavity and foamed from the surface of the molten resin. To do. Therefore, when forming a smooth non-foamed layer on the resin surface layer, it is necessary to prevent the surface of the molten resin from being cooled and solidified by the mold in the foamed state. Therefore, in the conventional molding method using a supercritical fluid, by suppressing the heat quantity of the molten resin to the mold by using a material having a low thermal conductivity on the mold surface and its vicinity, A method of suppressing rapid cooling has been proposed. In this method, polyimide or the like needs to be formed as a heat insulating layer on the surface of the mold, but there are problems that a complicated molded body is difficult and the life of the heat insulating layer is short. There is also a method of previously filling the mold with a supercritical fluid or pressurized CO 2 as counter pressure to suppress the pressure reduction of the supercritical fluid impregnated in the resin.

【0006】一方、型締めによりキャビティ容積を固定
した状態で、金型内に高圧COガスをカウンタープレ
ッシャーとして導入することにより、COが溶融樹脂
に対して可塑剤として働き、金型表面における樹脂の固
化が遅れ、樹脂への金型表面の転写性が向上すること
が、特開2001-62862で開示されている。しか
しながら、この方法によれば、短時間の射出充填の間
に、高圧COを樹脂のフローフロントから樹脂内部に
浸透させなければならない。したがって、サブミクロン
オーダー以下の微細な構造体や高アスペクト比構造体を
転写させる際には、COが溶融樹脂に浸透せずに微細
構造体の内部に残る恐れがあった。つまり、従来の超臨
界流体を用いた発泡成形において、金型内にカウンター
プレッシャーとしてCO等の高圧ガスを用いた場合、
溶融樹脂と金型表面との間にガスが残留する。これによ
り、微細な構造体の場合には、十分な転写性が得られな
いことがあった。
On the other hand, when the cavity volume is fixed by clamping the mold, high pressure CO 2 gas is introduced into the mold as counter pressure, whereby CO 2 acts as a plasticizer for the molten resin, and the CO 2 acts on the mold surface. JP-A 2001-62862 discloses that the solidification of the resin is delayed and the transferability of the die surface to the resin is improved. However, according to this method, high-pressure CO 2 must be permeated from the resin flow front into the resin during the short-time injection filling. Therefore, when transferring a fine structure of a submicron order or less or a high aspect ratio structure, CO 2 may remain inside the fine structure without permeating into the molten resin. That is, in conventional foam molding using a supercritical fluid, when high pressure gas such as CO 2 is used as counter pressure in the mold,
Gas remains between the molten resin and the mold surface. As a result, in the case of a fine structure, sufficient transferability may not be obtained.

【0007】ところで、一般的な射出成形方法では、幅
狭で閉塞したキャビティ内の末端部までに溶融樹脂を充
填するために、前述のように溶融樹脂を高圧で射出充填
する必要がある。これによりキャビティ内における溶融
樹脂内に圧力差が生じ、成形品の分子配向や歪みといっ
た問題が生じていた。この問題を解決する方法として、
射出圧縮成形法が知られている。この射出圧縮成形法で
は、キャビティに溶融樹脂を充填する際に、キャビティ
容積を一時的に増大させることにより溶融樹脂内部の圧
力を低く維持し、所定量の溶融樹脂の充填が完了した後
に、型締め機構等を利用して溶融樹脂を加圧圧縮する。
これにより、樹脂の分子配向の発生が抑制され且つ残留
応力の少ない成形品を得ることができる。
By the way, in a general injection molding method, in order to fill the molten resin up to the end of the cavity closed by the narrow width, it is necessary to inject and fill the molten resin at a high pressure as described above. This causes a pressure difference in the molten resin in the cavity, which causes a problem such as molecular orientation and distortion of the molded product. As a way to solve this problem,
The injection compression molding method is known. In this injection compression molding method, when the cavity is filled with the molten resin, the cavity volume is temporarily increased to keep the pressure inside the molten resin low, and after the filling of the predetermined amount of the molten resin is completed, The molten resin is compressed under pressure using a tightening mechanism or the like.
As a result, it is possible to obtain a molded product in which the occurrence of molecular orientation of the resin is suppressed and the residual stress is small.

【0008】射出圧縮成形法を発泡成形に取り入れた方
法が、例えば特許第1975597号に開示されてい
る。この公報では、発泡しない樹脂圧力に維持した発泡
性樹脂を、互いに嵌まりあった金型で画成されたキャビ
ティの容積を拡大させながら充填した後に圧縮する方法
が開示されている。また、この公報においては、互いに
嵌まりあった金型で画成されたキャビティ内に発泡性溶
融樹脂を注入する際、発泡性溶融樹脂が発泡しない大き
さのガス圧をキャビティ内に供給する。次いで、キャビ
ティを圧縮するとともにガスを排出し、樹脂表面の冷却
固化後、発泡開始圧力までキャビティを拡大させて樹脂
内部を発泡させ、冷却後に取り出すことを特徴とする射
出圧縮成形方法も開示されている。この公報の実施例6
に記載されているように、樹脂充填時には、樹脂注入量
に見合ったガスがガス供給流路から排出され、さらに、
樹脂圧縮時にはガス供給流路に加えていたガス圧が開放
されているので、ガスはすべてキャビティから金型外に
放出される。
A method incorporating the injection compression molding method into foam molding is disclosed in, for example, Japanese Patent No. 1975597. This publication discloses a method in which a foaming resin maintained at a resin pressure that does not foam is filled while expanding the volume of a cavity defined by molds fitted to each other and then compressed. Further, in this publication, when injecting the expandable molten resin into the cavity defined by the molds fitted to each other, a gas pressure of such a magnitude that the expandable molten resin does not foam is supplied into the cavity. Next, an injection compression molding method is also disclosed, in which the cavity is compressed and gas is discharged, after the resin surface is cooled and solidified, the cavity is expanded to a foaming start pressure to foam the inside of the resin, and the resin is taken out after cooling. There is. Example 6 of this publication
As described in, when filling the resin, a gas corresponding to the resin injection amount is discharged from the gas supply flow path, and further,
Since the gas pressure applied to the gas supply passage is released when the resin is compressed, all the gas is discharged from the cavity to the outside of the mold.

【0009】本発明の第一の目的は、熱可塑性樹脂の表
面に均一な厚みの無発泡層を有し且つ発泡状態が均一な
熱可塑性樹脂発泡体の製造方法を提供することにある。
また、本発明の第二の目的は、上記無発泡層に微細なパ
ターンが形成された熱可塑性樹脂発泡体の製造方法を提
供することにある。
A first object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic resin foam having a uniform thickness of a non-foamed layer on the surface of a thermoplastic resin and having a uniform foaming state.
A second object of the present invention is to provide a method for producing a thermoplastic resin foam having a fine pattern formed on the non-foamed layer.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、キャビ
ティに溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂発泡
体を製造する方法であって、上記溶融樹脂に超臨界状態
のCOを含浸することと;所定容積のキャビティにC
を充填することと;上記COを充填した所定容積
のキャビティに、または、該所定容積からキャビティ容
積を増大させながら該キャビティに、上記溶融樹脂を充
填することと;溶融樹脂を充填したキャビティの容積を
減少させることにより上記溶融樹脂を圧縮することと;
上記溶融樹脂を圧縮した後に、再び上記キャビティの容
積を増大させて溶融樹脂を発泡させることを含む熱可塑
性樹脂発泡体の製造方法が提供される。
According to the present invention, there is provided a method for producing a thermoplastic resin foam by filling a cavity with a molten resin, wherein the molten resin is impregnated with CO 2 in a supercritical state. C; in a cavity of a predetermined volume
Filling with O 2 ; filling the cavity with a predetermined volume filled with the CO 2 , or filling the cavity with the cavity volume while increasing the volume of the cavity from the predetermined volume; filling with a molten resin Compressing the molten resin by reducing the volume of the cavity;
There is provided a method for producing a thermoplastic resin foam, which comprises compressing the molten resin and then increasing the volume of the cavity again to foam the molten resin.

【0011】本発明では、超臨界状態のCOを予め溶
融樹脂に含浸し、その溶融樹脂をキャビティに射出充填
する。一方、溶融樹脂が充填される前に、所定の容積の
上記キャビティ内に予めCOを充填しておく。溶融樹
脂のキャビティ内への充填は、COが充填されたキャ
ビティの容積を、所定容積に維持した状態で、または、
所定の容積から増大させながら行う。次いで、所定量の
溶融樹脂をキャビティに充填完了した直後に、射出成形
機の型締め機構等を利用してキャビティの容積を減少さ
せることにより、キャビティ内の溶融樹脂を圧縮する。
さらに、所定時間の経過後、キャビティの型締め圧を低
下させ、再びキャビティの容積を増大させる。キャビテ
ィの容積が増大することによりキャビティの内圧が低下
し、溶融樹脂内部の加圧COが発泡する。
In the present invention, the molten resin is impregnated with CO 2 in a supercritical state in advance, and the molten resin is injected and filled in the cavity. On the other hand, before the molten resin is filled, CO 2 is filled in the cavity having a predetermined volume in advance. The molten resin is filled into the cavity while maintaining the volume of the cavity filled with CO 2 at a predetermined volume, or
It is performed while increasing the volume from a predetermined level. Then, immediately after completing the filling of the predetermined amount of the molten resin in the cavity, the volume of the cavity is reduced by using the mold clamping mechanism of the injection molding machine or the like to compress the molten resin in the cavity.
Furthermore, after a lapse of a predetermined time, the mold clamping pressure of the cavity is reduced, and the volume of the cavity is increased again. As the volume of the cavity increases, the internal pressure of the cavity decreases, and the pressurized CO 2 inside the molten resin foams.

【0012】本発明では、溶融樹脂のキャビティへの射
出充填時には、キャビティ容積を増大させることによ
り、溶融樹脂の流動抵抗を低減している。特に、キャビ
ティの容積を所定の容積に増大させた後に、キャビティ
内に溶融樹脂を充填することが望ましい。キャビティ内
部のCOが一定の圧力に保たれた状態で存在している
ので、溶融樹脂を充填する際の複雑な圧力制御を行う必
要がなくなる。本発明では、溶融樹脂が流れ込む開放空
間が広いので、溶融樹脂の流動がスムーズとなるととも
に、COとより一層接触し易くなる。また、後に圧縮
工程があるために、射出充填時には溶融樹脂をキャビテ
ィ末端まで充填させる必要がない。このため、溶融樹脂
の流動長が短くなることにより、キャビティ末端と樹脂
の流動末端にはCOの滞留するスペースが存在する。
また、COを予めキャビティ内に充填させておくこと
により、樹脂内圧が低下することによる表面発泡を抑制
することに加えて、COが溶融樹脂の可塑剤として機
能するため、溶融樹脂がキャビティ内に侵入したとき
に、COが樹脂の表面から浸透することで金型表面に
おける樹脂の固化が抑制されるという効果がある。この
発泡抑制及び固化抑制効果を一層有効にするために、キ
ャビティからCOが漏れないように、キャビティを封
止しておくことが望ましい。キャビティ内の封止には、
例えば、一対の金型の合わせ面にO−リング等の封止部
材あるいは可動金型とは独立して駆動してキャビティや
金型の合わせ面を制限する機構を用いることができる。
In the present invention, the flow resistance of the molten resin is reduced by increasing the volume of the cavity when the molten resin is injected and filled in the cavity. In particular, it is desirable to fill the cavity with molten resin after increasing the volume of the cavity to a predetermined volume. Since the CO 2 inside the cavity is kept at a constant pressure, it is not necessary to perform complicated pressure control when filling the molten resin. In the present invention, since the open space into which the molten resin flows is wide, the flow of the molten resin becomes smooth and it becomes easier to make contact with CO 2 . Further, since there is a compression step later, it is not necessary to fill the cavity with the molten resin at the time of injection filling. For this reason, the flow length of the molten resin becomes shorter, so that there is a space where CO 2 stays at the cavity end and the resin flow end.
Further, by pre-filling the cavity with CO 2 , in addition to suppressing surface foaming due to a decrease in resin internal pressure, CO 2 functions as a plasticizer for the molten resin, so that the molten resin is When it enters the inside, CO 2 permeates from the surface of the resin, so that the solidification of the resin on the surface of the mold is suppressed. In order to further enhance the effects of suppressing foaming and solidification, it is desirable to seal the cavity so that CO 2 does not leak from the cavity. To seal the inside of the cavity,
For example, it is possible to use a sealing member such as an O-ring on the mating surfaces of the pair of molds or a mechanism that is driven independently of the movable mold to limit the cavity or the mating surfaces of the molds.

【0013】本発明においては、溶融樹脂の充填直後に
キャビティの容積を減少させて、キャビティ内の溶融樹
脂を圧縮する。この圧縮により、溶融樹脂は金型により
一様な圧力で加圧され、キャビティ末端まで完全に充填
される。この際、溶融樹脂の圧縮時においても、キャビ
ティからCOが漏れないように封止しておくことが望
ましい。この場合、充填完了後にキャビティ末端と樹脂
の流動末端のスペースに滞留する高圧COが体積圧縮
されることで、そのスペース内の圧力が再上昇するた
め、圧縮により再流動する溶融樹脂の粘度上昇をより一
層抑制することができる。そして、短時間の射出充填時
に、金型上における微細なパターンと樹脂層の間にCO
が残留している場合でも、圧縮時にこのCOの圧力
が再上昇するので、ほぼ完全に溶融樹脂内に浸透する。
したがって、従来のカウンタープレッシャー法で問題と
なったCOの残留が解消される。
In the present invention, the volume of the cavity is reduced immediately after filling the molten resin to compress the molten resin in the cavity. By this compression, the molten resin is pressed by the mold with a uniform pressure and is completely filled up to the end of the cavity. At this time, it is desirable to seal the cavity so that CO 2 does not leak even when the molten resin is compressed. In this case, the high-pressure CO 2 staying in the space at the end of the cavity and the flow end of the resin after the completion of filling is volume-compressed, so that the pressure in that space rises again, so that the viscosity of the molten resin that reflows due to compression increases Can be further suppressed. Then, during injection filling for a short period of time, CO is formed between the fine pattern on the mold and the resin layer.
Even if 2 remains, the pressure of CO 2 rises again during compression, so that it almost completely penetrates into the molten resin.
Therefore, the residual CO 2 which is a problem in the conventional counter pressure method is eliminated.

【0014】さらに、本発明においては、キャビティか
らCOが漏れないようにキャビティを閉塞した状態で
溶融樹脂を圧縮することにより、キャビティ内に滞留し
たCOの圧力が再上昇し、この結果、金型に接する樹
脂の表面粘度が射出充填直後よりも低下する。そのた
め、射出充填時における圧力低下により樹脂の表面で発
泡したとしても、金型表面における樹脂の低い粘性を維
持したまま金型表面のパターン内部に侵入することがで
きるので、表面が平滑で且つ微細な金型に対しても十分
な転写が可能となる。また、圧縮により一度ガス化し発
泡したCOは、再度樹脂に浸透していくので、樹脂表
面においては完全に発泡の痕跡はなくなる。そして、上
述した効果により流動末端部(フローフロント)ほど高
圧のCOの浸透が容易となり、キャビティ内における
溶融樹脂の粘性がより一層低下するので、均一な発泡状
態が得られる。本発明の方法では、溶融樹脂の金型との
接触面が固化した後に、再びキャビティ容積を増大させ
ることでキャビティの内圧を低下させている。この動作
により、溶融樹脂内部に含浸しているCOが発泡す
る。COが発泡した状態で溶融樹脂が固化すると、樹
脂内部に発泡層が形成される。これにより、表面に均一
な厚みの無発泡層を有し、その無発泡層に微細なパター
ンが転写された熱可塑性樹脂発泡体を製造することがで
きる。
Further, in the present invention, by compressing the molten resin in a state in which the cavity is closed so that CO 2 does not leak from the cavity, the pressure of the CO 2 retained in the cavity rises again, and as a result, The surface viscosity of the resin in contact with the mold is lower than immediately after injection filling. Therefore, even if the resin foams on the surface of the resin due to the pressure drop at the time of injection filling, the resin can penetrate into the pattern on the surface of the mold while maintaining the low viscosity of the resin on the surface of the mold. Sufficient transfer is possible even for various dies. Further, CO 2 gasified and foamed once by compression permeates into the resin again, so that there is no trace of foaming on the resin surface. Further, due to the above-mentioned effects, the higher the pressure of CO 2 permeates into the flow end portion (flow front), the viscosity of the molten resin in the cavity further decreases, and a uniform foaming state is obtained. In the method of the present invention, after the contact surface of the molten resin with the mold is solidified, the cavity volume is increased again to reduce the internal pressure of the cavity. By this operation, CO 2 impregnated inside the molten resin foams. When the molten resin is solidified with CO 2 foamed, a foamed layer is formed inside the resin. This makes it possible to produce a thermoplastic resin foam having a non-foamed layer having a uniform thickness on the surface and having a fine pattern transferred to the non-foamed layer.

【0015】本発明においては、上記キャビティに充填
した溶融樹脂の流動末端部を独立して駆動可能な部材で
規制することが望ましい。これにより、溶融樹脂の充填
が枠部材で制限され、例えば、矩形状の成形品を作製す
る場合、矩形の枠部材における角部に至るまで、溶融樹
脂を十分に充填することができる。
In the present invention, it is desirable that the flow end of the molten resin filled in the cavity is regulated by an independently drivable member. As a result, the filling of the molten resin is limited by the frame member. For example, when a rectangular molded product is manufactured, the molten resin can be sufficiently filled up to the corners of the rectangular frame member.

【0016】また、本発明においては、上記駆動可能な
部材を、加圧ガスを用いて駆動させてもよい。さらに
は、その加圧ガスが上記キャビティに予め充填されるC
であってもよい。これにより、可動金型の移動手段
とは別に駆動可能な部材を可動させるための手段を用い
る必要がなく、射出成形機の駆動系を簡略化することが
できる。
In the present invention, the drivable member may be driven by using pressurized gas. Further, the pressurized gas is pre-filled in the cavity C
It may be O 2 . Accordingly, it is not necessary to use a means for moving the drivable member separately from the moving means of the movable mold, and the drive system of the injection molding machine can be simplified.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を、図を用い
て説明するが、本発明はこれに限定されるものではな
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings, but the present invention is not limited thereto.

【0018】[0018]

【実施例1】本発明の熱可塑性樹脂発泡体の形成に用い
た射出成形用の金型について、図1〜3を用いて説明す
る。図1(a)及び(b)に示すように、本発明に用い
た金型は、固定金型52及び可動金型53より構成され
る。固定金型52及び可動金型53は、いずれも矩形の
平板状であり、それらの中心AXが同軸状になるよう
に、互いに対向して配置される。それらの金型の対向面
52a及び53aは、キャビティを画成する。図3より
分かるように、固定金型52の面52aには、枠状の凸
部50が周回して設けられている。また、固定金型52
の中央部には、キャビティ内に溶融樹脂を充填するため
のスプールブッシュ10が、軸AXを中心軸として、固
定金型52を貫通するように設置されている。さらに、
凸部50とスプールブッシュ10の間の凹部には、表面
が鏡面加工された固定ブロック13が嵌め込まれてい
る。この固定ブロック13上に、表面にラインアンドス
ペース0.2μm、高さ0.6μmの微細な溝パターン
が形成されたスタンパ7が載置される。スタンパ7の一
端部は、スプールブッシュ10の外側を取り囲むように
設置されるスタンパ押え9によって固定ブロック13上
に固定される。また、スタンパ7の一端部及び他端部
は、固定ブロック13に形成された吸着口8を介して固
定ブロック13に真空吸着される。これにより、スタン
パ7は、より安定した状態で固定ブロック13上に固定
される。なお、凸部50の中央には、幅6mm、深さ3
mmの溝55が凸部50に沿って形成されており、溝5
5には、5mm径のO−リング11が設置されている。
このO−リング11を介して、固定金型52と後述する
可動金型53が、各々の中心軸AXを合わせるように組
み合わされることにより、固定金型52と可動金型53
により画成したキャビティの閉塞状態が維持される。
Example 1 A mold for injection molding used for forming a thermoplastic resin foam of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIGS. 1A and 1B, the mold used in the present invention is composed of a fixed mold 52 and a movable mold 53. The fixed mold 52 and the movable mold 53 are both rectangular flat plates and are arranged so as to face each other such that their centers AX are coaxial. Opposing surfaces 52a and 53a of the molds define a cavity. As can be seen from FIG. 3, a frame-shaped convex portion 50 is provided around the surface 52a of the fixed mold 52 in a circular manner. In addition, the fixed mold 52
A spool bush 10 for filling the cavity with molten resin is installed in the center of the so as to penetrate the fixed mold 52 with the axis AX as the central axis. further,
A fixed block 13 having a mirror-finished surface is fitted in a concave portion between the convex portion 50 and the spool bush 10. On this fixed block 13, a stamper 7 having a fine groove pattern with a line and space of 0.2 μm and a height of 0.6 μm formed on the surface is placed. One end of the stamper 7 is fixed on the fixed block 13 by a stamper retainer 9 installed so as to surround the outside of the spool bush 10. Further, one end and the other end of the stamper 7 are vacuum-sucked to the fixed block 13 via the suction port 8 formed in the fixed block 13. As a result, the stamper 7 is fixed on the fixed block 13 in a more stable state. In the center of the convex portion 50, a width of 6 mm and a depth of 3
mm groove 55 is formed along the convex portion 50, and the groove 5
An O-ring 11 having a diameter of 5 mm is installed at 5.
The fixed mold 52 and the movable mold 53, which will be described later, are combined via the O-ring 11 so that their respective central axes AX are aligned with each other, whereby the fixed mold 52 and the movable mold 53 are combined.
The closed state of the cavity defined by is maintained.

【0019】可動金型53の中央部には、図1に示すよ
うに、軸AX方向に、可動金型53のキャビティ側に向
かって移動可能となるように、可動部材2が設置されて
いる。また、図2から分かるように、可動部材2を挟む
ようにして対称に、枠部材1が2つ設置されている。枠
部材の外側には、外周部51が設けられており、外周部
51は後述するように固定金型52のO−リングと接触
する。枠部材1は、それぞれロッド6を介してピストン
プレート5に連結されており、ピストンプレート5の駆
動により可動金型53から独立して移動可能である。即
ち、ピストンプレート5が不図示のピストンによってキ
ャビティ側に押し出されることにより、枠部材1が可動
金型53の面53aから突出し、固定金型52に設置さ
れたスタンパ7の外周部に接触する。これにより、キャ
ビティ内の溶融樹脂の充填領域が制限される。また、可
動金型53の外周部51のうち、金型長手方向の両端部
近傍には、キャビティ内にCOを供給するためのCO
供給路3が設けられている。
At the center of the movable mold 53, as shown in FIG. 1, the movable member 2 is installed so as to be movable in the axis AX direction toward the cavity side of the movable mold 53. . Further, as can be seen from FIG. 2, two frame members 1 are installed symmetrically so as to sandwich the movable member 2. An outer peripheral portion 51 is provided on the outer side of the frame member, and the outer peripheral portion 51 comes into contact with the O-ring of the fixed mold 52 as described later. The frame member 1 is connected to the piston plate 5 via the rod 6, respectively, and is movable independently of the movable mold 53 by driving the piston plate 5. That is, when the piston plate 5 is pushed out to the cavity side by a piston (not shown), the frame member 1 projects from the surface 53a of the movable mold 53 and comes into contact with the outer peripheral portion of the stamper 7 installed in the fixed mold 52. This limits the molten resin filling area in the cavity. Further, in the outer peripheral portion 51 of the movable mold 53, CO for supplying CO 2 into the cavity is provided in the vicinity of both ends in the mold longitudinal direction.
Two supply paths 3 are provided.

【0020】固定金型52では、図3に示すように、ス
プールブッシュ10及びスタンパ押え9のキャビティに
面する表面上にはそれぞれ、凹部15及び16が形成さ
れている。凹部15及び凹部16は、互いに連続して金
型中心AXからスタンパ7に向かってそれぞれ延在する
ように形成されている。また、可動金型53では、図2
に示すように、可動部材2及び枠部材1のキャビティに
面する表面上にはそれぞれ、凹部14及び17が形成さ
れている。凹部14及び凹部17は、互いに連続して金
型中心AXから可動金型53のキャビティを構成する面
12に向かってそれぞれ延在するように形成されてい
る。したがって、固定金型52と可動金型53とを組み
合わせた際に、凹部14と15、及び、凹部17と16
がそれぞれノズル10aとキャビティ間のランナー(樹
脂充填路)を形成する。これにより、スプールブッシュ
10のノズル10aを介して射出された溶融樹脂が、凹
部14〜17で形成されたランナーを介してキャビティ
に充填される。上記ランナーの断面積は、溶融樹脂のノ
ズル10a及びキャビティ容積の大きさに比較して非常
に小さいので、溶融樹脂がキャビティ内へ充填される
と、ランナー内の溶融樹脂はキャビティ内の溶融樹脂よ
り早く冷却され固化する。これにより、キャビティ内で
固化していない溶融樹脂がスプールブッシュ10側へ逆
流することが防止される。なお、本発明においては、溶
融樹脂の圧縮時に、キャビティ内の溶融樹脂がランナー
やゲートよりバックフローして圧力損失することを避け
るために、ランナーやゲートにおける溶融樹脂が冷却固
化した後に圧縮することが望ましい。また、ランナーや
ゲートの溶融樹脂を固化させる方法としては、可動金型
の可動部材を駆動させてゲートカットすることにより、
溶融樹脂充填口付近の溶融樹脂とランナーやゲートの溶
融樹脂とを隔離し、ランナーやゲートの溶融樹脂の冷却
効率を上げる等、任意の方法を採ることが可能である。
In the fixed mold 52, as shown in FIG. 3, recesses 15 and 16 are formed on the surfaces of the spool bush 10 and the stamper retainer 9 facing the cavity, respectively. The recess 15 and the recess 16 are formed so as to extend continuously from the mold center AX toward the stamper 7. Moreover, in the movable mold 53, as shown in FIG.
As shown in, concave portions 14 and 17 are formed on the surfaces of the movable member 2 and the frame member 1 that face the cavities, respectively. The recess 14 and the recess 17 are formed so as to extend continuously from the mold center AX toward the surface 12 forming the cavity of the movable mold 53. Therefore, when the fixed mold 52 and the movable mold 53 are combined, the recesses 14 and 15 and the recesses 17 and 16 are combined.
Respectively form a runner (resin filling path) between the nozzle 10a and the cavity. As a result, the molten resin injected through the nozzle 10a of the spool bush 10 is filled into the cavity through the runner formed by the recesses 14 to 17. Since the cross-sectional area of the runner is very small compared to the size of the molten resin nozzle 10a and the volume of the cavity, when the molten resin is filled in the cavity, the molten resin in the runner is larger than the molten resin in the cavity. It cools and solidifies quickly. This prevents the molten resin that has not solidified in the cavity from flowing back to the spool bush 10 side. In the present invention, when the molten resin is compressed, in order to prevent the molten resin in the cavity from backflowing from the runner or gate and causing pressure loss, the molten resin in the runner or gate is cooled and solidified before being compressed. Is desirable. Also, as a method of solidifying the molten resin of the runner and the gate, by driving the movable member of the movable mold to cut the gate,
It is possible to adopt any method such as separating the molten resin near the molten resin filling port from the molten resin of the runner or the gate to improve the cooling efficiency of the molten resin of the runner or the gate.

【0021】本発明における金型のキャビティ内に充填
される溶融樹脂は、超臨界流体のCOが溶解していれ
ば任意であり、公知の超臨界流体を含浸させる可塑化充
填機構を用いることができる。本実施例においては、不
図示のベント機構を有するインライン式スクリューを備
えた可塑化装置で得られる。可塑化装置では、熱可塑性
樹脂を溶融状態に可塑化し、減圧したベント部におい
て、溶融樹脂に超臨界状態のCOを7MPaの圧力で
含浸した。本実施例では、熱可塑性樹脂として、ガラス
転移温度が140℃であるポリカーボネートを用いた
が、これに限らず、例えば、ポリエチレン、ポリスチレ
ン、ポリオレフィン、ポリアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンオキシド、ポリメチルペンテン、ポ
リエーテルイミド、ABS樹脂等、または、それらの共
重合体を用いることができる。
The molten resin filled in the cavity of the mold in the present invention is optional as long as CO 2 of the supercritical fluid is dissolved, and a known plasticizing filling mechanism for impregnating the supercritical fluid is used. You can In this embodiment, it is obtained by a plasticizing device equipped with an in-line type screw having a vent mechanism (not shown). In the plasticizer, the thermoplastic resin was plasticized into a molten state, and the molten resin was impregnated with CO 2 in a supercritical state at a pressure of 7 MPa in the depressurized vent portion. In this example, polycarbonate having a glass transition temperature of 140 ° C. was used as the thermoplastic resin, but the thermoplastic resin is not limited to this, and examples thereof include polyethylene, polystyrene, polyolefin, polyacetal, polycarbonate, polyphenylene oxide, polymethylpentene, and polyether. An imide, an ABS resin or the like, or a copolymer thereof can be used.

【0022】次に、本発明における熱可塑性樹脂発泡体
の形成方法について、図4、5及び6を用いて説明す
る。まず、図4に示すように、凸部50の可動金型側先
端面と内側外周部分51との距離(パーティングライン
間の距離)Tが1mmとなるように、可動金型53を固
定金型52から離れる方向に移動してキャビティ容積を
増大させた。このときのキャビティ20の厚みは2mm
となった。次いで、CO 供給路3よりCOをキャビ
ティ20内に充填し、キャビティ内のCOの圧力が5
MPaとなるようにした(カウンタプレッシャー)。こ
のとき、キャビティ内に充填されたCOは、O−リン
グ11によってキャビティが閉塞されているので、CO
が金型外部に漏れ出すことはない。なお、本実施例の
金型においては、COのシール性が維持されるO−リ
ング11のつぶし代の範囲内で、パーティングライン間
の距離を変化させることができる。また、金型の突き当
て面を構成する部材(例えば、可動金型53の内側外周
部分51)を、金型本体から独立して稼動可能となるよ
うに構成してもよい。金型の突き当て面を構成する部材
を固定金型に押し付けることによりキャビティ内は密閉
状態が維持されるとともに、この部材とは独立して可動
する可動金型本体を移動することができる。これによ
り、キャビティ容積をさらに増大させ、または、溶融樹
脂への圧縮量をさらに増大させることが可能となる。次
いで、図示しない射出成形機の可動プラテンに内蔵され
たピストンを駆動させることにより、ピストンプレート
5をキャビティ側に圧力P1=9MPaで押圧した。ピ
ストンプレート5はロッド6を介して枠部材1に連結さ
れており、ピストンプレート5を移動させることによ
り、枠部材1を可動金型53のキャビティ側の面53a
から、固定金型52の方向に向けて突き出させることが
できる。枠部材1の突出しは、枠部材1の先端面が固定
金型52の固定ブロック13上に載置されたスタンパ7
の外周部を押圧するまで行われる。これにより、枠部材
1がスタンパ7上に射出充填される溶融樹脂RSの充填
領域を制限する。枠部材1により、COが充填された
キャビティをさらに制限することができるので、キャビ
ティ内部の気密性がより一層保たれ、CO がキャビテ
ィ外に漏れ出すことをさらに抑制する。
Next, the thermoplastic resin foam according to the present invention
A method of forming the above will be described with reference to FIGS.
It First, as shown in FIG. 4, the tip of the convex portion 50 on the movable mold side.
Distance between end face and inner peripheral part 51 (parting line
The movable die 53 is fixed so that the distance (T) is 1 mm.
Move the cavity away from the fixed mold 52 to reduce the cavity volume.
Increased. The thickness of the cavity 20 at this time is 2 mm
Became. Then CO TwoCO from supply channel 3TwoThe cab
The inside of the cavity is filled with COTwoPressure of 5
The pressure was adjusted to MPa (counter pressure). This
At the time of, CO filled in the cavityTwoIs O-phosphorus
Since the cavity is blocked by the plug 11,
TwoDoes not leak out of the mold. In addition, in this embodiment
In the mold, COTwoO-li that maintains the sealing performance of
Between the parting lines within the crushing margin of ring 11.
The distance can be changed. Also, the die hit
Member that forms the surface (for example, the inner periphery of the movable mold 53)
The part 51) can be operated independently from the mold body.
It may be configured as follows. A member that constitutes the abutting surface of the mold
Is pressed against the fixed mold to seal the inside of the cavity.
The state is maintained and it is movable independently of this member
The movable mold body can be moved. By this
Increase the cavity volume, or
It is possible to further increase the amount of compression to fat. Next
Built in the movable platen of the injection molding machine (not shown).
Piston plate by driving the piston
5 was pressed against the cavity side at a pressure P1 = 9 MPa. Pi
The stone plate 5 is connected to the frame member 1 via the rod 6.
By moving the piston plate 5.
The frame member 1 to the cavity side surface 53a of the movable mold 53.
From, it can be projected toward the fixed mold 52.
it can. For the protrusion of the frame member 1, the front end surface of the frame member 1 is fixed.
Stamper 7 placed on the fixed block 13 of the mold 52
It is performed until the outer peripheral portion of is pressed. This allows the frame member
1 is injection-filled onto the stamper 7 and is filled with molten resin RS
Limit the area. CO by the frame member 1TwoFilled
The cavities can be further restricted so that
The airtightness inside the tee is further maintained and CO TwoIs Cavite
Further suppress leaking out.

【0023】次に、溶融樹脂RSを、射出成形機の図示
しないノズルから、スプールブッシュ10を介して、キ
ャビティ20に所望の量充填した。スプールブッシュ1
0を介して充填された溶融樹脂RSは、凹部14〜17
で形成されたランナーを介して、キャビティ20内に充
填される。このとき、可動部材2は図示しない射出成形
機に設けられたピストンによって固定金型52の方向
へ、圧力P2=10MPaで押圧されている。これによ
り、溶融樹脂RSの充填中に、溶融樹脂RSがランナー
から漏出することを防ぐ。次いで、図5に示すように、
枠部材1をスタンパ7に押圧した状態のまま、凸部50
の可動金型側先端面と内側外周部分51との距離Tが0
となるように、可動金型53本体を固定金型52に向け
て圧力P3=30MPaで押圧した(型締め)。これに
より、キャビティ20内の厚みが0.8mmとなった。
キャビティ20に充填された溶融樹脂RSは一様な圧力
で圧縮されながら、枠部材1で制限された領域の末端部
分まで充填される。溶融樹脂の充填時には、微細で高ア
スペクト比の構造を有するスタンパ7表面と充填樹脂R
Sとの界面には、カウンタープレッシャーとして供給し
たCOが残留する場合があるが、閉塞されたキャビテ
ィ内における溶融樹脂の圧縮により溶融樹脂の内部圧力
は再上昇し、キャビティ内のCOは溶融樹脂に完全に
浸透することにより、微細な金型パターンの転写が可能
となる。また、充填完了の後、流動末端部と枠部材1と
の間のスペースに滞留したCOは、溶融樹脂の圧縮に
よるキャビティ容積の低下により圧力が再上昇するの
で、圧縮することで再流動する溶融樹脂の末端部では充
填時よりも高圧のCOが含浸する。この効果により、
カウンタープレッシャーを用いた従来の射出成形方法よ
りも、溶融樹脂の粘度上昇を抑制することができる。さ
らに、従来の射出圧縮を用いた発泡体成形方法に比較し
て、キャビティ内における圧力の均一化が図れる。
Next, the molten resin RS was filled in a desired amount into the cavity 20 through a spool bush 10 from a nozzle (not shown) of the injection molding machine. Spool bush 1
The molten resin RS filled through 0 is recessed 14 to 17
The inside of the cavity 20 is filled through the runner formed in (1). At this time, the movable member 2 is pressed by the piston provided in the injection molding machine (not shown) toward the fixed mold 52 at a pressure P2 = 10 MPa. This prevents the molten resin RS from leaking from the runner during the filling of the molten resin RS. Then, as shown in FIG.
While the frame member 1 is pressed against the stamper 7, the protrusion 50
The distance T between the movable mold side tip surface and the inner peripheral portion 51 is 0.
The main body of the movable mold 53 was pressed toward the fixed mold 52 at a pressure P3 = 30 MPa (mold clamping) so that As a result, the thickness inside the cavity 20 became 0.8 mm.
The molten resin RS filled in the cavity 20 is compressed with a uniform pressure and is filled up to the end portion of the region restricted by the frame member 1. At the time of filling the molten resin, the surface of the stamper 7 having a fine structure with a high aspect ratio and the filling resin R
The CO 2 supplied as counter pressure may remain at the interface with S, but the internal pressure of the molten resin rises again due to the compression of the molten resin in the closed cavity, and the CO 2 in the cavity melts. By completely penetrating the resin, a fine mold pattern can be transferred. Further, after the completion of filling, the CO 2 retained in the space between the flow end portion and the frame member 1 re-flows by being compressed because the pressure increases again due to the decrease in the cavity volume due to the compression of the molten resin. At the end of the molten resin, CO 2 having a higher pressure than when it was filled is impregnated. Due to this effect,
The increase in viscosity of the molten resin can be suppressed more than in the conventional injection molding method using counter pressure. Further, compared with the conventional foam molding method using injection compression, the pressure in the cavity can be made uniform.

【0024】次いで、溶融樹脂RSのスタンパ接触表面
が固化した後に、図6に示すように、枠部材1をスタン
パ7に押圧した状態で、可動金型53を固定金型52か
ら離れる方向に0.1mm移動させた。このとき、キャ
ビティ20の容積の増大にしたがって、キャビティ20
の内部圧力が低下する。同時に、溶融樹脂RS内に予め
含浸されていた超臨界流体であるCOが、圧力低下に
より気化し、溶融樹脂RSは発泡状態となる。次いで、
樹脂内部の発泡後に、再度可動金型53を固定金型52
の方向に0.1mm移動し、溶融樹脂RSの型締めを行
った。この状態で溶融樹脂が冷却され固化することによ
り、表面が無発泡層、内部が発泡層となる樹脂成形品が
形成される。次いで、エアー供給路21から供給した加
圧エアーを、スタンパ押え9とスタンパ7との隙間から
噴射することで、成形品をスタンパ7から剥離しながら
金型を開いた。次いで、型開き後、枠部材1をさらに固
定金型側に突き出すことにより、成形品を可動金型53
から離型した。これにより、金型表面が一定の厚みを有
する無発泡層で、内部が均一な発泡状態である発泡層で
ある熱可塑性樹脂発泡体を得ることができた。なお、成
形品に形成された発泡層における発泡セルの直径(発泡
セル径)を、任意のキャビティ内の測定個所における成
形体の断面をSEMにより観察することで測定した。発
泡セル径の平均値は5μmとなり、また、最小発泡セル
径と最大発泡セル径との差が、最小セル径を基準として
10%以内であることを確認した。さらに、AFMおよ
びSEMを用いて樹脂成形品の表面を観察した結果、転
写率が98%であることが分かった。これにより、発泡
体上にスタンパの微細パターンが高精度に且つ忠実に転
写されていることが分かる。なお、本発明においては、
溶融樹脂を圧縮して樹脂表面に金型パターンが転写され
た後に、キャビティ内のCOを一部キャビティ外に放
出してもよい。
Then, after the stamper contact surface of the molten resin RS is solidified, as shown in FIG. 6, with the frame member 1 pressed against the stamper 7, the movable mold 53 is moved away from the fixed mold 52 in the direction of 0. It was moved by 1 mm. At this time, as the volume of the cavity 20 increases, the cavity 20
Internal pressure drops. At the same time, CO 2 which is the supercritical fluid previously impregnated in the molten resin RS is vaporized due to the pressure decrease, and the molten resin RS is in a foaming state. Then
After the foaming inside the resin, the movable mold 53 is fixed again to the fixed mold 52.
Was moved in the direction of 0.1 mm to clamp the molten resin RS. By cooling and solidifying the molten resin in this state, a resin molded product having a non-foamed layer on the surface and a foamed layer on the inside is formed. Next, the pressurized air supplied from the air supply path 21 was jetted from the gap between the stamper retainer 9 and the stamper 7 to open the mold while separating the molded product from the stamper 7. Next, after the mold is opened, the frame member 1 is further protruded to the fixed mold side to form the molded product in the movable mold 53.
Released from. As a result, it was possible to obtain a thermoplastic resin foam having a non-foamed layer having a uniform thickness on the mold surface and a foamed layer having a uniform foaming inside. The diameter of the foam cells in the foam layer formed in the molded product (foam cell diameter) was measured by observing the cross section of the molded body at a measurement point in an arbitrary cavity with an SEM. It was confirmed that the average value of the foamed cell diameter was 5 μm, and the difference between the minimum foamed cell diameter and the maximum foamed cell diameter was within 10% based on the minimum cell diameter. Furthermore, as a result of observing the surface of the resin molded product using AFM and SEM, it was found that the transfer rate was 98%. From this, it can be seen that the fine pattern of the stamper is accurately and faithfully transferred onto the foam. In the present invention,
After the molten resin is compressed and the mold pattern is transferred to the surface of the resin, some CO 2 in the cavity may be released to the outside of the cavity.

【0025】[0025]

【比較例】上記実施例との比較例として、以下の条件に
よる射出成形を行った。T=0mmとなるように固定金
型及び可動金型を配置し、その金型のキャビティ内に予
めCOをカウンタープレッシャーとして充填した。次
いで、30MPaで金型の型締めを行いながら溶融樹脂
を射出充填した。このときの固定金型と可動金型との開
き量Tは、溶融樹脂の射出充填圧の影響により、最大で
0.05mmとなった。特に、溶融樹脂の圧縮は行わ
ず、この状態で溶融樹脂を冷却し固化させることにより
樹脂成形品を得た。この成形品の金型転写表面をAFM
にて観察した結果、転写率は70%であった。上記実施
例に比べて、転写率が28%悪化することが分かる。
Comparative Example As a comparative example with the above example, injection molding was performed under the following conditions. The fixed mold and the movable mold were arranged so that T = 0 mm, and CO 2 was previously filled as counter pressure in the cavity of the mold. Next, the molten resin was injected and filled while the mold was clamped at 30 MPa. At this time, the opening amount T between the fixed mold and the movable mold was 0.05 mm at maximum due to the influence of the injection filling pressure of the molten resin. In particular, a resin molded product was obtained by cooling and solidifying the molten resin in this state without compressing the molten resin. The mold transfer surface of this molded product is AFM
As a result of observation by the above, the transfer rate was 70%. It can be seen that the transfer rate is deteriorated by 28% as compared with the above example.

【0026】[0026]

【実施例2】本発明における別の実施形態を、図7を用
いて説明する。本実施例では、上記実施例における可動
金型53の枠部材1’及び可動部材2’の可動を、ピス
トンプレートに代えて加圧ガスを用いて行った以外は、
実施例1と同様に構成した。実施例1において、ピスト
ンプレート5及びロッド6が収容されていた空間は、こ
の実施例においては、加圧ガスの通路として作用する。
図7に示すように、枠部材1’をキャビティ側に付勢す
るように、それぞれコイルバネ23が、加圧ガス通路内
に設置される。この状態で、エアー供給路4’から加圧
ガスを圧力P4=6MPaで供給し、枠部材1’及び可
動部材2’を固定金型52の方向に付勢した。これによ
り、実施例1と同様にして、キャビティ内における溶融
樹脂の充填領域を枠部材1’により制限されるととも
に、ランナーからの溶融樹脂の漏出を防止することがで
きる。また、本実施例では、エアー供給路4’から供給
する加圧ガスとして、CO供給路3’からキャビティ
に供給するCOを用いることができる。CO供給路
3’から供給するCOの圧力P3’と、エアー供給路
4’から供給するCOの圧力P4を調整して、可動金
型53’内部とキャビティ20’内の圧力を平衡状態に
する。これにより、キャビティ内部から可動金型側への
COの漏出を防止するためのO−リング55,57及
び59を省略することができる。また、実施例1で用い
たような枠部材1’及び可動部材2’を独立して可動さ
せるための駆動装置を省略することもできる。なお、本
実施例ではコイルバネを加圧ガスの補助的手段として用
いたが、コイルバネを省略して加圧ガスP4とキャビテ
ィ内の圧力のバランスのみで枠部材1’及び可動部材
2’の制御を行ってもよい。
Second Embodiment Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In this embodiment, except that the frame member 1 ′ and the movable member 2 ′ of the movable mold 53 in the above embodiment are moved by using a pressurized gas instead of the piston plate,
The configuration is similar to that of the first embodiment. In the first embodiment, the space in which the piston plate 5 and the rod 6 are housed functions as a passage for the pressurized gas in this embodiment.
As shown in FIG. 7, coil springs 23 are installed in the pressurized gas passages so as to bias the frame member 1 ′ toward the cavity side. In this state, the pressurized gas was supplied from the air supply path 4 ′ at a pressure P4 = 6 MPa, and the frame member 1 ′ and the movable member 2 ′ were urged toward the fixed mold 52. As a result, similarly to the first embodiment, the area filled with the molten resin in the cavity is limited by the frame member 1 ′, and the leakage of the molten resin from the runner can be prevented. Further, in this embodiment, it can be used 'as the pressurized gas supplied from, CO 2 supply passage 3' air supply passage 4 for supplying CO 2 from the cavity. Equilibrium with CO 2 'pressure P3 of supplied CO 2 from' supply channel 3, 'by adjusting the pressure P4 of the supplied CO 2 from the movable die 53' air supply channel 4 the pressure inside the cavity 20 ' Put in a state. As a result, the O-rings 55, 57 and 59 for preventing the leakage of CO 2 from the inside of the cavity to the movable mold side can be omitted. Further, the driving device for independently moving the frame member 1'and the movable member 2'as used in the first embodiment can be omitted. Although the coil spring is used as an auxiliary means for the pressurized gas in this embodiment, the coil spring is omitted and the frame member 1'and the movable member 2'are controlled only by the balance between the pressurized gas P4 and the pressure in the cavity. You can go.

【0027】[0027]

【変形例】本変形例では、上記実施例における枠部材を
用いずに、キャビティ内における溶融樹脂の充填領域の
制限を行う。以下、本変形例に用いる金型を、図8を用
いて説明する。可動金型83のキャビティを構成する面
の外周部には凸部86が形成されている。一方、固定金
型82の外周部には、可動金型83の凸部86と嵌合す
る凹部87が設けられている。凸部86には、可動金型
83の外部から可動金型83及び固定金型82で画成さ
れるキャビティ80内に、COを供給するためのCO
供給路85が設けられている。CO供給路85は、
可動金型83が固定金型82から所定間隔だけ隔てられ
ているときに、キャビティ80と導通している。凹部8
7には、溝88が形成されており、この溝88にO‐リ
ング81が設置されている。O−リング81は、可動金
型83の凸部86と固定金型82の凹部87が嵌合した
ときに、その隙間をシールする。なお、この例では、ス
タンパ89は可動金型83のキャビティ側面に設置され
ている。
[Modification] In this modification, the filling region of the molten resin in the cavity is limited without using the frame member in the above embodiment. Hereinafter, the mold used in this modification will be described with reference to FIG. A convex portion 86 is formed on the outer peripheral portion of the surface forming the cavity of the movable mold 83. On the other hand, on the outer peripheral portion of the fixed mold 82, a concave portion 87 that fits with the convex portion 86 of the movable mold 83 is provided. CO for supplying CO 2 to the convex portion 86 from the outside of the movable mold 83 into the cavity 80 defined by the movable mold 83 and the fixed mold 82.
Two supply paths 85 are provided. The CO 2 supply path 85 is
When the movable mold 83 is separated from the fixed mold 82 by a predetermined distance, it is electrically connected to the cavity 80. Recess 8
7, a groove 88 is formed, and an O-ring 81 is installed in this groove 88. The O-ring 81 seals the gap when the convex part 86 of the movable mold 83 and the concave part 87 of the fixed mold 82 are fitted. In this example, the stamper 89 is installed on the side surface of the cavity of the movable mold 83.

【0028】次に、本変形例の熱可塑性樹脂発泡体の成
形方法について、同図を用いて説明する。まず、可動金
型83を、不図示の駆動手段を用いて固定金型82から
所定間隔だけ隔てられた状態にしておき、キャビティ8
0にCO供給路85から加圧COを供給する。次い
で、キャビティ80に予め超臨界状態の加圧COを含
浸した溶融樹脂RSを、射出充填する(図8(a))。
溶融樹脂RSは、上記実施例で用いたものと同じものを
用い得る。溶融樹脂RSの充填直後、不図示の駆動手段
を用いて可動金型83を固定金型82に向かって移動す
る。このとき、O‐リング81が圧縮され、凸部86と
凹部87が完全に嵌合するまで、移動金型83を移動す
る(図8(b))。これにより、キャビティ80内の容
積が減少し、充填された溶融樹脂RSが、キャビティ8
0の末端部まで充填される。また、この状態で、可動金
型83のCO供給路85は、固定金型82の凹部87
の壁面によって閉塞される。これにより、溶融樹脂圧縮
時におけるキャビティ80内のCOの供給が停止し、
キャビティ80内圧力が一定となる。溶融樹脂RSは、
金型と接触することにより、その表面が冷却され固化す
る。次いで、可動金型83を、キャビティ内が所望の厚
みとなるように、固定金型82から離れる方向に再び移
動する。これにより、キャビティの容積が増大し内圧が
低下する。同時に、溶融樹脂RS内に予め含浸されてい
た超臨界流体であるCOが、圧力低下により気化し、
溶融樹脂RSは発泡状態となる。この状態で溶融樹脂が
冷却されることにより、溶融樹脂が固化して内部に発泡
層を有する樹脂成形品をさらに容易に形成することがで
きる。
Next, a method of molding the thermoplastic resin foam of this modification will be described with reference to the same drawing. First, the movable mold 83 is kept at a predetermined distance from the fixed mold 82 by using a driving means (not shown), and the cavity 8
Pressurized CO 2 is supplied to 0 from the CO 2 supply path 85. Next, the cavity 80 is injection-filled with the molten resin RS which is preliminarily impregnated with pressurized CO 2 in a supercritical state (FIG. 8A).
As the molten resin RS, the same one as that used in the above-mentioned examples can be used. Immediately after filling the molten resin RS, the movable mold 83 is moved toward the fixed mold 82 by using a driving unit (not shown). At this time, the moving die 83 is moved until the O-ring 81 is compressed and the convex portion 86 and the concave portion 87 are completely fitted (FIG. 8B). As a result, the volume in the cavity 80 is reduced, and the filled molten resin RS is
Fill up to the end of 0. Further, in this state, the CO 2 supply passage 85 of the movable mold 83 is connected to the recess 87 of the fixed mold 82.
Is blocked by the wall surface of. This stops the supply of CO 2 in the cavity 80 during compression of the molten resin,
The pressure inside the cavity 80 becomes constant. The molten resin RS is
By contact with the mold, the surface is cooled and solidified. Next, the movable mold 83 is moved again in the direction away from the fixed mold 82 so that the inside of the cavity has a desired thickness. As a result, the volume of the cavity increases and the internal pressure decreases. At the same time, CO 2 which is a supercritical fluid previously impregnated in the molten resin RS is vaporized due to the pressure drop,
The molten resin RS is in a foamed state. By cooling the molten resin in this state, the molten resin is solidified and a resin molded product having a foam layer inside can be more easily formed.

【0029】本変形例では、金型の凸部86及び凹部8
7を嵌合させることによってキャビティを制限している
ので、枠部材を用いる前記実施例に比べて金型要素が少
なくてよい。
In this modification, the convex portion 86 and the concave portion 8 of the mold are used.
Since the cavity is restricted by fitting 7 in, the number of mold elements may be smaller than that in the above-described embodiment using the frame member.

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明では、表面に均一な厚みの無発泡
層を有し、その無発泡層に微細なパターンが形成された
熱可塑性樹脂発泡体を製造することができる。この発泡
体による成形品は、従来の成形品に比較して20%程度
軽量化することが可能となり、ミリ波アンテナ等の様々
な成形部品の軽量化及び低誘電化に応用することができ
る。また、表面に微細なパターンが転写可能なので、フ
ァインパターンの電気回路を有する成形品や膜面入射タ
イプの光ディスク等に応用可能である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY According to the present invention, a thermoplastic resin foam having a non-foamed layer having a uniform thickness on the surface and having a fine pattern formed on the non-foamed layer can be produced. Molded products made of this foam can be made 20% lighter than conventional molded products, and can be applied to various molded parts such as millimeter-wave antennas for weight reduction and low dielectric constant. Further, since a fine pattern can be transferred onto the surface, it can be applied to a molded product having a fine pattern electric circuit, a film surface incident type optical disk, and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の実施例1で用いた射出成形機の金型
近傍の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the vicinity of a mold of an injection molding machine used in Example 1 of the present invention.

【図2】 本発明の実施例1で用いた可動金型の概略平
面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of a movable mold used in Example 1 of the present invention.

【図3】 本発明の実施例1で用いた固定金型の概略平
面図である。
FIG. 3 is a schematic plan view of a fixed mold used in Example 1 of the present invention.

【図4】 実施例1における射出成形の様子を概略的に
示した図である。
FIG. 4 is a diagram schematically showing a state of injection molding in Example 1.

【図5】 実施例1における射出成形の様子を概略的に
示した図である。
FIG. 5 is a diagram schematically showing a state of injection molding in Example 1.

【図6】 実施例1における射出成形の様子を概略的に
示した図である。
FIG. 6 is a diagram schematically showing a state of injection molding in Example 1.

【図7】 本発明の実施例2で用いた金型の動作の様子
を概略的に示した図である。
FIG. 7 is a diagram schematically showing how the mold used in Example 2 of the present invention operates.

【図8】 本発明の変形例で用いた金型の動作の様子を
概略的に示した図である。
FIG. 8 is a diagram schematically showing an operation state of a mold used in a modified example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’ 外周枠 2,2’ 可動部材 3,3’ CO供給路 7,87 スタンパ 8 スタンパ吸着口 9 スタンパ押え 10 スプールブッシュ 11,81 O‐リング 14,15,16,17 凹部 20 キャビティ 52,82 固定金型 53,53’,83 可動金型 RS 溶融樹脂1,1 'Outer peripheral frame 2,2' Movable member 3,3 'CO 2 supply path 7,87 Stamper 8 Stamper suction port 9 Stamper retainer 10 Spool bush 11,81 O-ring 14, 15, 16, 17 Recess 20 Cavity 52,82 Fixed mold 53,53 ', 83 Movable mold RS Molten resin

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 キャビティに溶融樹脂を充填することに
より熱可塑性樹脂発泡体を製造する方法であって、 上記溶融樹脂に超臨界状態のCOを含浸することと;
所定容積のキャビティにCOを充填することと;上記
COを充填した所定容積のキャビティに、または、該
所定容積からキャビティ容積を増大させながら該キャビ
ティに、上記溶融樹脂を充填することと;溶融樹脂を充
填したキャビティの容積を減少させることにより上記溶
融樹脂を圧縮することと;上記溶融樹脂を圧縮した後
に、再び上記キャビティの容積を増大させて溶融樹脂を
発泡させることを含む熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
1. A method for producing a thermoplastic resin foam by filling a cavity with a molten resin, wherein the molten resin is impregnated with CO 2 in a supercritical state;
And filling the CO 2 in the cavity of predetermined volume; a cavity of a predetermined volume filled with the CO 2, or, in the cavity while increasing the cavity volume from the predetermined volume, and filling the molten resin; Compressing the molten resin by reducing the volume of the cavity filled with the molten resin; a thermoplastic resin comprising compressing the molten resin and then increasing the volume of the cavity again to foam the molten resin Method for producing foam.
【請求項2】 さらに、上記キャビティに充填した溶融
樹脂の流動末端部を、独立して駆動可能な部材で規制す
ることを含むことを特徴とする請求項1に記載の熱可塑
性樹脂発泡体の製造方法。
2. The thermoplastic resin foam according to claim 1, further comprising regulating a flow end portion of the molten resin filled in the cavity by an independently drivable member. Production method.
【請求項3】 上記駆動可能な部材を、加圧ガスを用い
て駆動させることを特徴とする請求項2に記載の熱可塑
性樹脂発泡体の製造方法。
3. The method for producing a thermoplastic resin foam according to claim 2, wherein the drivable member is driven by using a pressurized gas.
【請求項4】 上記加圧ガスが、上記キャビティに充填
するCOであることを特徴とする請求項3に記載の熱
可塑性樹脂発泡体の製造方法。
4. The method for producing a thermoplastic resin foam according to claim 3, wherein the pressurized gas is CO 2 with which the cavity is filled.
【請求項5】 上記キャビティ内にCOを維持したま
ま溶融樹脂を充填することを特徴とする請求項1〜4の
いずれか一項に記載の熱可塑性樹脂発泡体の製造方法。
5. The method for producing a thermoplastic resin foam according to claim 1, wherein the cavity is filled with a molten resin while maintaining CO 2 .
【請求項6】 上記キャビティ内にCOを維持したま
まキャビティを圧縮することを特徴とする請求項1〜5
のいずれか一項に記載の熱可塑性樹脂発泡体の製造方
法。
6. The cavity is compressed while maintaining CO 2 in the cavity.
The method for producing a thermoplastic resin foam according to any one of 1.
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