JP2003334850A

JP2003334850A - 熱可塑性樹脂発泡体の成形方法

Info

Publication number: JP2003334850A
Application number: JP2002147544A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Yusa; 敦遊佐
Original assignee: Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Maxell Holdings Ltd
Priority date: 2002-05-22
Filing date: 2002-05-22
Publication date: 2003-11-25
Anticipated expiration: 2022-05-22
Also published as: JP3854537B2

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂の内部に均一な厚みの発泡層を
有する熱可塑性樹脂発泡体の成形方法を提供する。【解決手段】例えば超臨界状態のＣＯ_２を予め含浸し
た溶融樹脂を用いて射出成形を行う。溶融樹脂は、予め
ＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、上面が開放された
金型容器に射出充填される。金型容器は、溶融樹脂充填
時の流動抵抗が極めて低く、容器内で圧力差は生じな
い。チャンバー内のＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑材と
して機能し、溶融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂
が金型端部まで十分に広がると共に、金型容器の成形パ
ターン内部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次いで、
プレス金型で金型容器の開放面を閉鎖し、溶融樹脂を加
圧することにより、型締めされる。さらに、金型容器及
びプレス金型で画成される空間容積を増大させることに
より、溶融樹脂内部のＣＯ_２が圧力低下により気化し、
溶融樹脂の内部は発泡状態となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【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成形方法に関する。

【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_２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_２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
Ｏ_２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。

【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内で溶融した熱可塑性樹脂
に超臨界状態のＣＯ_２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１０
−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。

【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。

【０００５】また、射出成形機の可塑化シリンダで加圧
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。この方法によれば、樹脂の粘性は低下
し、樹脂への金型パターンの転写性も向上する。しかし
ながら、樹脂内部に発泡層を形成するためには、樹脂表
面に無発泡のスキン層が形成された後に、樹脂内部の粘
性が低い状態でキャビティ内圧を低下させる必要があ
る。一方、樹脂表面に微細な金型パターンを転写するた
めには、キャビティ内圧を増大させて溶融樹脂を金型パ
ターンに十分に侵入させなければならない。これらの条
件を同時に満たすことは難しく、これまで安定した発泡
体を得ることができなかった。

【０００６】本発明の目的は、熱可塑性樹脂の内部に均
一な厚みの発泡層を有する熱可塑性樹脂発泡体の新規な
成形方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、金型に溶融樹脂を充填することにより熱可塑性樹
脂発泡体を成形する方法であって、上記溶融樹脂に加圧
ＣＯ_２を含浸することと；ＣＯ_２が充填されたチャンバ
ー内に配置され且つ上面が開放された金型容器に、ＣＯ
_２が含浸された溶融樹脂を充填することと；金型容器に
充填された溶融樹脂を、プレス金型を用いて加圧するこ
とと；上記溶融樹脂を加圧した後に、金型容器とプレス
金型で画成される空間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成形方法が提
供される。

【０００８】本発明においては、例えば超臨界状態のＣ
Ｏ_２を予め含浸した溶融樹脂を用いて射出成形を行う。
溶融樹脂は、予めＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、
上面が開放された金型容器に射出充填される。金型容器
は、上面が開放されていることにより、溶融樹脂が充填
される際の流動抵抗が極めて低いので、容器内で溶融樹
脂の圧力差は生じない。予めチャンバー内に充填された
ＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑材として機能することに
より、溶融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流
動抵抗及び低粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充
分に広がると共に、金型容器の底面に形成されている成
形パターン内部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次い
で、プレス金型を用いて金型容器の開放面を閉鎖すると
共に、溶融樹脂を加圧することにより、型締めが行われ
る。溶融樹脂の表面が金型容器及びプレス金型によって
冷却され固化することにより、金型パターンが溶融樹脂
に転写される。さらに、金型容器に相対してプレス金型
を移動させて、金型容器及びプレス金型で画成される空
間の容積を増大させる。これにより、空間内部の圧力が
低下し、溶融樹脂が膨張する。同時に、溶融樹脂に予め
含浸されていたＣＯ _２が圧力低下により気化し、溶融樹
脂の内部は発泡状態となる。この状態で溶融樹脂を冷却
することにより、熱可塑性樹脂発泡体を得ることができ
る。

【０００９】本発明の第２の態様によれば、金型に溶融
樹脂を充填することにより熱可塑性樹脂発泡体を成形す
る方法であって、上記溶融樹脂に加圧ＣＯ_２を含浸する
ことと；ＣＯ_２が充填されたチャンバー内に配置され且
つ上面が開放された金型容器に、ＣＯ_２が含浸された溶
融樹脂を充填することと；金型容器に充填された溶融樹
脂を、プレス金型を用いて加圧することと；上記溶融樹
脂を加圧した後に、金型容器とプレス金型で画成される
空間内のＣＯ_２の圧力を低下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成形方法が提供され
る。

【００１０】本発明においては、例えば超臨界状態のＣ
Ｏ_２を予め含浸した溶融樹脂を用いて射出成形を行う。
溶融樹脂は、予めＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、
上面が開放された金型容器に射出充填される。金型容器
は、上面が開放されていることにより、溶融樹脂が充填
される際の流動抵抗が極めて低いので、容器内で溶融樹
脂の圧力差は生じない。予めチャンバー内に充填された
ＣＯ_２は溶融樹脂に対して可塑材として機能することに
より、溶融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流
動抵抗及び低粘性により、溶融樹脂が金型の端部まで充
分に広がると共に、金型容器の底面に形成されている成
形パターン内部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次い
で、プレス金型を用いて金型容器の開放面を閉鎖すると
共に、溶融樹脂を加圧することにより、型締めが行われ
る。溶融樹脂の表面が金型容器及びプレス金型によって
冷却され固化することにより、金型パターンが溶融樹脂
に転写される。さらに、金型容器及びプレス金型で画成
された空間内のＣＯ_２の圧力を、例えば、プレス金型内
部に設けた通路及びプレス金型外部に設けた排気管を通
してＣＯ_２をチャンバー外部に排気することにより低下
させる。同時に、溶融樹脂に予め含浸されていたＣＯ_２
が圧力低下により気化し、溶融樹脂の内部は発泡状態と
なる。この状態で溶融樹脂を冷却することにより、熱可
塑性樹脂発泡体を得ることができる。

【００１１】本発明の第１及び第２の態様においては、
溶融樹脂をプレス金型で加圧する工程及び／又は発泡工
程は、ＣＯ_２を充填したチャンバー内で行ってもよく、
あるいは別の場所に金型容器を移送して行ってもよい。

【００１２】本発明の第３の態様によれば、熱可塑性樹
脂発泡体を成形する方法であって、溶融樹脂に加圧ＣＯ
_２を含浸することと；ＣＯ_２が充填されたチャンバー内
に配置され且つ上面が開放された容器に、ＣＯ_２が含浸
された溶融樹脂を充填することと；上記容器に充填され
た上記溶融樹脂を、上記チャンバー内のＣＯ_２の圧力を
低下させて発泡させることを含む熱可塑性樹脂発泡体の
成形方法が提供される。

【００１３】本発明においては、例えば超臨界状態のＣ
Ｏ_２を予め含浸した溶融樹脂を用いて射出成形を行う。
溶融樹脂は、予めＣＯ_２が充填されたチャンバー内で、
上面が開放された容器に射出充填される。容器は、上面
が開放されていることにより、溶融樹脂が充填される際
の流動抵抗が極めて低いので、容器内で溶融樹脂の圧力
差は生じない。予めチャンバー内に充填されたＣＯ_２は
溶融樹脂に対して可塑材として機能することにより、溶
融樹脂の粘性が低く保たれる。溶融樹脂の低流動抵抗及
び低粘性により、溶融樹脂が容器の端部まで充分に広が
ると共に、容器の底面に形成されている成形パターン内
部にまで十分に溶融樹脂が侵入する。次に、必要に応じ
て、例えば、容器を回転ステージ等を用いて回転させて
容器上の溶融樹脂の厚みを均一にした後、チャンバー内
のＣＯ_２の圧力を低下させる。これにより、チャンバー
内部の圧力が低下する。同時に、溶融樹脂に予め含浸さ
れていたＣＯ_２が圧力低下により気化し、溶融樹脂の内
部は発泡状態となる。この状態で溶融樹脂を冷却するこ
とにより、熱可塑性樹脂発泡体を得ることができる。

【００１４】

【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。

【００１５】

【実施例１】本発明に用いた熱可塑性樹脂発泡体を成形
するための成形装置を、図１及び２を用いて説明する。
本成形装置は、図２に示すように、主に、チャンバー
１、射出充填部５、型締部４、成形品取出部２１及び移
動金型予熱部２２からなる。なお、図１は、図２におけ
るＡ’−Ａ’線の断面を示した図である。

【００１６】チャンバー１は、図２に示すように、直径
１０００ｍｍ、高さ２００ｍｍの円筒状に形成されてい
る。チャンバー１は、円筒の中心軸ＡＸを中心として、
外周部まで放射状に延在する壁１５、１６、１７及び１
８により、その内部が４つのサブチャンバー１１、１
２、１３及び１４に区画されている。壁１５、１６、１
７及び１８は、それぞれ上下動を行う機構（不図示）に
より上下動可能であり、例えば、壁１５、１６が上昇し
ているときにサブチャンバー１１は密閉される。チャン
バー１には、移動金型２０を、チャンバー１の中心軸Ａ
Ｘを中心として回転移動させるための搬送装置１９が設
けられている。搬送装置１９は、中心軸ＡＸ上に位置す
るロータ１００と、ロ―タ１００から放射状に延在する
４本のアーム１０１とを有しており、各アームの先端に
は移動金型２０を把持する不図示のチャックが設けられ
ている。ロータ１００の回転（時計方向）により、移動
金型２０が各サブチャンバー間を移動するときのみ、該
当する壁が下降しサブチャンバー間の雰囲気を連通さ
せ、移動金型２０の移動が完了すると、該当する壁が上
昇し再びサブチャンバー同士を隔離する。図２に示した
ように、ロータ１００の回転により、移動金型２０はサ
ブチャンバー１１〜１４を順次移動して、各サブチャン
バーで作業が行われる。サブチャンバー１１では、移動
金型２０に樹脂の射出成形と型締め（圧縮）が行われ
る。サブチャンバー１２、１４は待機室であり、サブチ
ャンバー１３では成形品の取出し及び移動金型２０の加
熱が行われる。

【００１７】各移動金型２０は、金型用鋼材である日立
金属社製ＨＰＭ３８からなる円筒状の金属容器である。
図３に示すように、移動金型２０の底面２０ａには、所
望の凹凸パターンが形成されたスタンパ２３が、不図示
のスタンパ押えを介して設置されている。

【００１８】図１及び２に示すように、サブチャンバー
１１の上方には、時計回り方向に順に、射出充填部５及
び型締部４が配置されている。射出充填部５及び型締部
４は、このサブチャンバー１１において、移動金型２０
への溶融樹脂の射出充填及び金型の型締めをそれぞれ行
なう。

【００１９】中心軸ＡＸに関してサブチャンバー１１に
対向するサブチャンバー１３内は、成形品取出部２１及
び移動金型予熱部２２が設けられており、サブチャンバ
ー１３の内部が大気圧状態に維持されている。移動金型
予熱部２２における加熱手段として、高周波誘導加熱ま
たはマイクロ波加熱等が用いられる。予め移動金型２０
を加熱することによって、移動金型２０上に射出充填さ
れる溶融樹脂の温度をガラス転移温度以上に維持するこ
とができる。

【００２０】射出充填部５は、図１に示すように、溶融
樹脂の可塑化部２、射出部３及びステージ７０からな
る。可塑化部２及び射出部３は、スクリュー・プリプラ
式の射出機構で構成されている。可塑化部２は先端にあ
るノズル２’が水平面に対して斜め下向きとなるように
配置されている。可塑化部２は、主にシリンダ３３、ス
クリュー３７及びヒーター３６から構成される。スクリ
ュー３７は、シリンダ３３の内部に配置され、シリンダ
３３内に充填された溶融樹脂を可塑化する。ヒーター３
６は、シリンダ３３の周囲に配置され、シリンダ３３内
で可塑化された溶融樹脂の可塑状態を維持するために、
シリンダ３３を加熱する。シリンダ３３の側面には、第
１ベントポート３４及び第２ベントポート３５が形成さ
れている。第１ベントポート３４は、シリンダ３３内
で、スクリュー３７の回転により可塑化された樹脂から
発生したモノマー成分等の揮発ガスを、真空ポンプ３２
を用いて外部に排気するために用いられる。また、第２
ベントポート３５は、超臨界状態の加圧ＣＯ_２を、ＣＯ
_２ガスボンベ３８から加圧ＣＯ_２発生装置３９を介し
て、シリンダ３３内に充填するために用いられる。

【００２１】射出部３は、射出シリンダ４０及びゲート
開閉シリンダ４２で構成されている。射出シリンダ４０
は、可塑化部２の下方に配置され、水平方向に延在す
る。射出シリンダ４０内部には、射出プランジャー４１
が配置され、射出シリンダ４０内に充填された溶融樹脂
を射出する。射出プランジャー４１は、射出シリンダ４
０先端近傍に形成された溶融樹脂供給口４０’から後退
した位置に配置されている。射出プランジャー４１の位
置により、ゲート開閉シリンダ４２を介して移動金型２
０内に射出充填される溶融樹脂の量が決定される。ま
た、射出シリンダ４０の溶融樹脂供給口４０’で射出シ
リンダ４０の内部と可塑化部２のノズル２’とが通じ
る。ゲート開閉シリンダ４２は、射出シリンダ４０の先
端部に隣接して鉛直方向に延在しており、その先端がサ
ブチャンバー１１内部に至っている。ゲート開閉シリン
ダ４２の内部には、ゲート開閉ピストン４５が配置され
ており、ゲート開閉ピストン４５によってゲート開閉シ
リンダ４２内に充填された溶融樹脂がサブチャンバー内
に射出される。また、ゲート開閉シリンダ４２の周囲に
はバンドヒーター４３が設置されており、バンドヒータ
ー４３によってゲート開閉シリンダ４２内に充填された
溶融樹脂の温度制御が行われる。射出シリンダ４０のノ
ズル４０”は、ゲート開閉シリンダ４２と所定の高さ位
置において連通している。ステージ７０は、サブチャン
バー１１内において、ゲート開閉シリンダ４２の下方に
配置される。ステージ７０は、モーター９０上に、モー
ター９０の軸ＢＸを中心に回転可能に設置されている。
ステージ７０上面には、搬送装置（１９）によって搬送
されてきた移動金型２０が載置され、この移動金型２０
上に溶融樹脂が射出充填される。

【００２２】型締部４は、図１に示すように、主に、プ
レスステージ５０、ステージドライバ５１及びプレスシ
リンダ５２からなる。プレスステージ５０は、サブチャ
ンバー１１内部でステージドライバ５１の上面に設置さ
れる。また、プレスステージ５０の上面には、射出充填
部５より搬送装置（１９）により搬送されてきた移動金
型２０が載置される。ステージドライバ５１を駆動させ
ることにより、プレスステージ５０を介して移動金型２
０が上下動する。プレスシリンダ５２は、サブチャンバ
ー１１の上部に設置されている。プレスシリンダ５２の
内部には、シリンダ内を鉛直方向に上下動するプレスピ
ストン５３が設置されている。また、プレスピストン５
３の下面にプレス金型５４が取り付けられている。プレ
ス金型５４は、プレスピストン５３を下降したときに、
移動金型２０の凹部と嵌合して凹部内の樹脂を圧縮す
る。

【００２３】次に、熱可塑性樹脂発泡体の成形方法につ
いて、図１及び３を用いて説明する。まず、溶融樹脂の
射出充填工程について説明する。図示しない乾燥機よ
り、射出充填部５における可塑化部２のホッパ３０に、
ポリカーボネートからなるペレット（成形材料）が供給
される。次いで、ペレットは、ホッパ３０の周囲に設置
されたヒーター３１によって、ホッパ３０内部で加熱さ
れ、より乾燥状態が促進される。このとき、ホッパ３０
内部は真空ポンプ３２により脱気される。次いで、乾燥
ペレットは、可塑化部２のシリンダ３３に供給される。
第１ベントポート３４から可塑化時に発生する揮発ガス
を真空ポンプ３２より脱気させ、溶融樹脂を飢餓状態に
する。次いで、溶融樹脂が供給されたシリンダ３３内
に、第２ベントポート３５から超臨界流体である加圧Ｃ
Ｏ_２を充填する。

【００２４】シリンダ３３において加圧ＣＯ_２が充填さ
れた溶融樹脂は、スクリュー３７が回転することによ
り、シリンダ３３のノズル２’を介して、射出シリンダ
４０に充填される。次いで、射出シリンダ４０の射出プ
ランジャー４１を前進（押出）させることによって、射
出シリンダ４０内に供給された溶融樹脂のみが、射出シ
リンダ４０のノズル４０”を介してゲート開閉シリンダ
４２に供給される。射出プランジャー４１の先端が射出
シリンダ４０のノズル４０”まで移動した状態では、溶
融樹脂供給口４０’が射出プランジャー４１によって塞
がれる。これにより、可塑化部２のシリンダ３３内部は
閉塞状態となる。この状態で、シリンダ３３内のスクリ
ュー３７を回転させることにより、シリンダ３３内部に
存在する溶融樹脂の圧力を高く維持することができる。
次いで、ゲート開閉シリンダ４２に供給された溶融樹脂
をバンドヒーター４３で温度制御する。次いで、ゲート
開閉ピストン４５の先端部４６を上昇させることによ
り、ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７が開放され、
移動金型２０上に溶融樹脂が充填される。

【００２５】図３は、図１中の符号Ａの部分を拡大した
図である。ゲート開閉シリンダ４２のゲート４７から、
溶融樹脂ＲＳが移動金型２０上に設置されたスタンパ２
３上に充填される。このとき、移動金型２０は上方が開
放された容器であるので、溶融樹脂ＲＳはその流路を制
限されることなく、底面２０ａに設置されたスタンパ２
３上に流れ出す。サブチャンバー１１内部には、ＣＯ_２
ガスボンベ３８から加圧ＣＯ_２発生装置３９を介して供
給されたＣＯ_２が、圧力１０ＭＰａで予め充填されてい
る。このＣＯ_２が、溶融樹脂ＲＳの可塑材として機能す
る。これにより、射出充填された溶融樹脂ＲＳの粘性が
低く保たれる。また、このＣＯ_２により、溶融樹脂ＲＳ
内に含浸されている加圧ＣＯ_２や残留ガスの揮発による
発泡や、空気等が溶融樹脂内に取り込まれることによる
発泡を抑制することができる。さらに、サブチャンバー
１１内のＣＯ_２の圧力を一定に保つことにより、溶融樹
脂ＲＳに予め含浸されている加圧ＣＯ_２の含有量の変化
を抑制できる。これにより、高アスペクト比で微細なパ
ターンを有するスタンパを移動金型２０に設置した場合
においても、パターンの細部に至るまで溶融樹脂を十分
侵入させることができる。

【００２６】次に、溶融樹脂に金型パターンの転写工程
について、図１を用いて説明する。まず、射出充填部５
で溶融樹脂の充填が行われた移動金型２０を、同一サブ
チャンバー内のプレスステージ５０上に搬送装置（１
９）を用いて移動する。次いで、プレスピストン５３を
鉛直方向に押し下げることにより、プレス金型５４を移
動金型２０に嵌合させる。これにより、移動金型２０上
の溶融樹脂が圧縮される。プレス金型５４により、露出
している溶融樹脂の表面がほぼ一様な圧力で圧縮される
ため、溶融樹脂の内部圧力差は殆ど生じない。このとき
のプレス金型５４の表面は、ＣＯ_２を含浸した溶融樹脂
のガラス転移温度以上であることが望ましい。溶融樹脂
はほぼ均等な圧力でプレス金型５４の金型面に接触する
ので、溶融樹脂の表面は一様に冷却され固化する。

【００２７】次いで、溶融樹脂の表面が固化している
が、溶融樹脂内部が未だ固化していない状態で、移動金
型２０をステージドライバ５１によって下降させる。こ
れにより、移動金型２０とプレス金型５４で画成される
空間の容積が増大すると共にその内圧が低下する。同時
に、溶融樹脂内に予め含浸されていた超臨界状態のＣＯ
_２が、圧力低下により気化し、溶融樹脂は発泡状態とな
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形成
することができる。また、溶融樹脂内部が未だ固化して
いない状態で、再度加圧することにより、樹脂内部を無
発泡状態に戻すことも可能である。

【００２８】こうして、内部が発泡化された樹脂成形品
は、搬送装置（１９）により、サブチャンバー１２、１
３の順に移動される。図２に示すように、移動金型２０
をサブチャンバー１１からサブチャンバー１３に移動す
る際に、まず、サブチャンバー１１と１２の間に位置す
る壁１６が下降し、サブチャンバー１１と１２の雰囲気
を連通させる。次いで、搬送装置１９によって移動金型
２０がサブチャンバー１１からサブチャンバー１２に移
送される。移動金型２０がサブチャンバー１２に完全に
侵入した状態で壁１６が上昇し、サブチャンバー１１と
１２の雰囲気が隔離される。次いで、サブチャンバー１
２と１３の間に位置する壁１７が下降し、サブチャンバ
ー１２と１３の雰囲気が連通する。搬送装置１９によっ
て、移動金型２０をサブチャンバー１２からサブチャン
バー１３に移動した後、壁１７を上昇する。こうするこ
とで、サブチャンバー１１と１３を直接連通させること
なくサブチャンバー１１から１３に移動金型２０を移送
することができる。

【００２９】サブチャンバー１３に移送された移動金型
２０は、成形品取出部２１に位置付けられる。成形品取
出部２１では、移動金型２０内で固化した成形品が、図
示しない取出口から装置外に取り出される。次いで、空
となった移動金型２０は、搬送装置１９により移動金型
予熱部２２に移送される。移動金型予熱部２２では、次
の射出成形のために移動金型２０が加熱される。

【００３０】移動金型予熱部２２で加熱された移動金型
２０は、搬送装置１９により、サブチャンバー１４、１
１の順に移動される。まず、サブチャンバー１３と１４
の間に位置する壁１８が下降し、サブチャンバー１３と
１４の雰囲気を連通させる。次いで、搬送装置１９によ
って移動金型２０がサブチャンバー１３からサブチャン
バー１４に移送される。移動金型２０がサブチャンバー
１４に完全に侵入した状態で、壁１８が上昇し、サブチ
ャンバー１３と１４の雰囲気が隔離される。次いで、サ
ブチャンバー１４と１１の間に位置する壁１５が下降
し、サブチャンバー１４と１１の雰囲気が連通する。搬
送装置１９によって、移動金型２０をサブチャンバー１
４からサブチャンバー１１に移動した後、壁１５を上昇
する。こうすることで、サブチャンバー１３と１１を直
接連通させることなくサブチャンバー１３から１１に移
動金型２０を移送することができ、サブチャンバー１３
における移動金型予熱部２２で発生した熱がサブチャン
バー１１に伝わることが防止される。

【００３１】以上のように、移動金型２０を本成形装置
の各動作部間で移動させることにより、一連の成形作業
が行われる。本成形装置の搬送装置１９には、上述の通
り４本のアームが設けられているので、４つの移動金型
をそれぞれの動作部で、同時に処理することができる。
例えば、射出充填部において、ある移動金型２０に溶融
樹脂の充填が行われている最中に、溶融樹脂充填の準備
段階として別の移動金型２０が移動金型予熱部２２で加
熱される。このような、装置内部での効率的な作業が行
われることにより、成形品のスループットが向上され
る。

【００３２】

【実施例２】本発明における第２の実施形態について、
図４を用いて説明する。上記実施例では、金型プレスし
た後に移動金型２０を所定距離だけ下降させることによ
り、溶融樹脂内部に発泡層を形成したが、本実施例で
は、移動金型２０と金型プレス５４の間を閉塞した状態
で、その閉塞した空間の内部圧力を低下させることによ
り溶融樹脂内部に発泡層を形成した。図４に示すよう
に、溶融樹脂ＲＳが充填された移動金型２０とプレス金
型５４を嵌合させた状態でその内部を閉塞する。プレス
金型５４内部には、溶融樹脂との接触面である面５４ａ
の端部近傍から金型の側面に至るまで通路５４’が設け
られている。また、プレス金型５４の側面に形成されて
いる通路５４’の開口部からサブチャンバー１１の外部
にかけて、排気管５５が設けられている。サブチャンバ
ー１１外の排気管５５には、電磁弁７７が設けられてい
る。電磁弁７７を作動させることにより、空間８０内の
ＣＯ_２が、通路５４’及び排気管５５を介して、サブチ
ャンバー１１の外部に排気される。これにより、閉塞し
た空間８０内のＣＯ_２の量が減少する。よって、空間８
０の内圧は低下する。これに伴い、溶融樹脂内部に含浸
されている超臨界流体である加圧ＣＯ_２の圧力も低下
し、溶融樹脂内部のＣＯ_２が発泡する。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形成することができる。

【００３３】

【変形例】本発明における変形例を、図１を用いて説明
する。上記実施例では、移動金型２０に溶融樹脂を充填
した後に、移動金型２０を型締部４に移動して溶融樹脂
の型締めを行うことにより熱可塑性樹脂発泡体を成形し
たが、本変形例においては、移動金型２０に溶融樹脂を
充填した後に、移動金型を射出充填部下方に配置したま
ま、ステージ７０に連結したモーター９０を駆動して移
動金型２０を回転させる。金型が回転することにより、
移動金型２０上に射出充填された溶融樹脂は移動金型２
０の遠心力により金型表面全体に広がり、その膜厚が均
一となる。この状態で、サブチャンバー１１内のＣＯ_２
圧力を低下させる。この圧力制御により、溶融樹脂内部
に含浸しているＣＯ_２が発泡状態となり、ステージ７０
に埋設された冷却装置（不図示）等で冷却することで、
樹脂内部に均一な発泡層を形成することができる。この
方法を用いることにより、型締めすることなく、厚さ
０．１ｍｍ程度の薄い熱可塑性樹脂発泡体を成形するこ
とが可能である。また、本変形例では、金型を搬送装置
で別の場所に移動することなく、熱可塑性樹脂発泡体を
製造することができる。

【００３４】上記実施例及び変形例では、ペレット（成
形材料）として、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。

【００３５】上記実施例及び変形例では、溶融樹脂の充
填を一箇所のゲートから行ったが、複数のゲートを設け
て、それらのゲートから溶融樹脂の充填を行ってもよ
い。複数のゲートから溶融樹脂を充填した場合、一箇所
のゲートから充填した場合よりも溶融樹脂は移動金型２
０内に一層均一に充填され、一様に冷却される。一又は
複数のゲートを配置する位置を、成形品の形状に合わせ
て適宜調整してもよい。これにより、成形品の形状に応
じて、移動金型への一層効率的な溶融樹脂の充填が可能
となる。

【００３６】上記実施例では、溶融樹脂内部に発泡層を
形成するために、ステージドライバ５１を用いて移動金
型２０を上昇させたが、プレス金型５４が設置されたプ
レスピストン５３の下降量を制御することにより、プレ
ス金型５４と移動金型２０で形成される空間容積を調整
してもよい。

【００３７】上記実施例及び変形例では、サブチャンバ
ー１１とは異なるサブチャンバー１３にて移動金型２０
を予め加熱したが、移動金型２０が載置されるステージ
７０に内蔵したヒーター７１を用いて、サブチャンバー
１１内で移動金型２０を加熱してもよい。また、上記実
施例では、金型パターンの転写工程において、プレス金
型５４に溶融樹脂を接触させて溶融樹脂の表面を温度制
御したが、プレス金型５４が設置されるプレスピストン
５３及び移動金型２０が載置されるプレスステージ５０
にそれぞれ内蔵した、ヒーター７５及び冷却装置７６を
用いて温度制御を行ってもよい。ヒーター７５及び冷却
装置７６を用いてプレス金型５４及び移動金型２０を温
度制御することによって、溶融樹脂が急冷されることを
防止する。これにより、溶融樹脂表面の冷却ムラの発生
や発泡を抑制できる。冷却装置７６として、冷却水を還
流させてもよい。

【００３８】溶融樹脂が固化した後またはプレス金型５
４と移動金型２０が嵌合した状態で、サブチャンバー内
のＣＯ_２の入替えを行ってもよい。この入替えは以下の
ような操作で行う。密閉されたサブチャンバー１１を、
電磁弁６０を介して大気開放した後に、電磁弁６１を作
動させることにより、真空ポンプ３２で急速に減圧す
る。次いで、電磁弁６２を作動することにより、加圧Ｃ
Ｏ_２発生装置３９からサブチャンバー１１に加圧ＣＯ_２
を供給する。これにより、サブチャンバー内に発生した
余分な酸素や樹脂からの揮発成分、また、微細パターン
内の残留ガス等を完全に排気することができる。

【００３９】上記実施例では、サブチャンバー内で移動
金型２０を移動させて溶融樹脂の射出充填及び金型パタ
ーンの転写を行ったが、射出充填部５及び型締部４の移
動機構を設けて、移動金型２０を固定した状態で、射出
充填部５及び型締め部４を移動させることにより射出充
填及び金型パターン転写を行ってもよい。さらに、射出
充填部５及び型締め部４をそれぞれ独立したチャンバー
内に設置して、射出充填及び金型パターン転写を行って
もよい。

【００４０】

【発明の効果】本発明においては、溶融樹脂の粘性が均
一且つ低い状態で金型に充填されるので、特に、流動性
の低い成形材料を用いた成形には好適である。また、金
型がチャンバー内で開放された状態で溶融樹脂が充填さ
れるので、大型な成形品を製造する場合においても、溶
融樹脂の充填圧や型締め時の圧力を低くすることがで
き、射出成形装置の構造を簡略化できる。さらに、溶融
樹脂の射出充填後、型締めを行わずにチャンバー内のＣ
Ｏ_２の圧力を低下させることで、発泡体を得ることがで
きるので、さらに射出成形装置を小型化することができ
る。

【００４１】また、本発明においては、溶融樹脂の射出
充填の際に、高圧の充填圧や型締圧を必要としないた
め、金型を薄くすることができる。この金型は熱容量が
小さくなり、熱伝導効率も良くなる。したがって、金型
の温度制御が容易であると共に、溶融樹脂の熱が金型に
よって急速に奪われることを抑制し、よって、樹脂内部
の構造が非常に安定した成形品を製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の射出
充填部、型締部及びその下方に位置するサブチャンバー
を概略的に示した断面図である。

【図２】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置におけ
るチャンバーの概略平面図である。

【図３】本発明に用いた熱可塑性樹脂成形装置の、溶
融樹脂の充填の様子を概略的に示した図である。

【図４】本発明の実施例２の型締部における移動金型
近傍を概略的に示した図である。

【符号の説明】

１チャンバー１１，１２，１３，１４サブチャンバー２可塑化部３射出部４型締部５射出充填部１５，１６，１７，１８壁２０移動金型２１成形品取出部２２移動金型予熱部２３スタンパ３３シリンダ４０射出シリンダ４１射出プランジャー４２ゲート開閉シリンダ５０プレスステージ５３プレスピストン５４プレス金型

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金型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成形する方法であって、上記溶融樹脂に加圧ＣＯ_２を含浸することと；ＣＯ_２が
充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放され
た金型容器に、ＣＯ_２が含浸された溶融樹脂を充填する
ことと；金型容器に充填された溶融樹脂を、プレス金型
を用いて加圧することと；上記溶融樹脂を加圧した後
に、金型容器とプレス金型で画成される空間の容積を増
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
発泡体の成形方法。
【請求項２】金型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成形する方法であって、上記溶融樹脂に加圧ＣＯ_２を含浸することと；ＣＯ_２が
充填されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放され
た金型容器に、ＣＯ_２が含浸された溶融樹脂を充填する
ことと；金型容器に充填された溶融樹脂を、プレス金型
を用いて加圧することと；上記溶融樹脂を加圧した後
に、金型容器とプレス金型で画成される空間内のＣＯ_２
の圧力を低下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成形方法。
【請求項３】上記加圧ＣＯ_２が超臨界状態であること
を特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂発
泡体の成形方法。
【請求項４】上記溶融樹脂を加圧する工程を上記チャ
ンバー内で行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か一項に記載の熱可塑性樹脂発泡体の成形方法。
【請求項５】熱可塑性樹脂発泡体を成形する方法であ
って、溶融樹脂に加圧ＣＯ_２を含浸することと；ＣＯ_２が充填
されたチャンバー内に配置され且つ上面が開放された容
器に、ＣＯ_２が含浸された溶融樹脂を充填することと；
上記容器に充填された上記溶融樹脂を、上記チャンバー
内のＣＯ_２の圧力を低下させて発泡させることを含む熱
可塑性樹脂発泡体の成形方法。
【請求項６】上記加圧ＣＯ_２が超臨界状態であること
を特徴とする請求項５に記載の熱可塑性樹脂発泡体の成
形方法。