JP2005007589A - 発泡樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂の発泡を利用してひけなどの不良を防ぎ、金型の転写が良好でウエルドマークなどの不良も防止でき、しかも表面における破泡を防いで、表面状態が良好な発泡樹脂成形品を製造する。
【解決手段】流路に蒸気を流してキャビティ内壁面を成形用樹脂の熱変形温度以上に加熱した状態で、射出成形機からキャビティに、超臨界液体が混入された樹脂を射出する。所定量の樹脂の射出が完了したら、直ちに、流路への蒸気の供給を停止し、流路への冷却水の供給を開始する。これによって、キャビティ内壁面の近傍は、加熱状態から冷却状態に急激に切り替えられ、樹脂が冷却固化される。これによって、表面に破泡跡のない良好な外観の成形品が得られる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、溶融状態の樹脂を金型内に射出し、この金型内で溶融樹脂を発泡させて発泡樹脂成形品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、射出成形等によって製造される合成樹脂成形品は、様々な形状にかなり自由に形成できるという大きな利点を有しているため、幅広い分野で用いられており、その製品形状は非常に多様である。ボスやリブなどの凸状部が一体的に形成された合成樹脂成形品も多く、そのような成形品を成形する場合、凸状部に不良が発生し易い。具体的には、キャビティの凹部内に樹脂が充填されて形成される凸状部に、樹脂の冷却時の収縮によって部分的に窪みが生じてしまうひけなどの不良が発生し易い。特に、これらの不良が製品の外観面（体裁面）に発生した場合には、製品として使用不能になってしまう可能性が高い。
【０００３】
このようなひけの不具合を極力抑えるための１つの方法として、樹脂を発泡させてその発泡圧によって樹脂の収縮を抑える発泡成形法がある。しかも、発泡成形法によると、樹脂の収縮が抑えられるため寸法精度が向上し、また、内部に気泡が含まれるため樹脂量が削減できて成形品の軽量化や低コスト化が図れるという利点もある。特許文献１，２に記載されている発泡成形法は、化学的な発泡剤を用いずに、超臨界液体（超臨界状態にある気体）を樹脂中に導入して樹脂中に溶解させた後、金型内に射出して成形する方法であり、微細な発泡を生じさせて、小さな気泡サイズおよび高い気泡密度を有する発泡樹脂成形品が得られる。
【０００４】
また、樹脂の射出成形においては、溶融状態の樹脂を金型内に射出する際に、一般的には金型は冷却されていて、射出された樹脂は急激に冷却固化される。それによって、金型の転写が不十分であったり、製品表面にウェルドマーク等の不良を生じるなど、外観が不良な成形品が製造されるおそれがある。これらの外観不良を解消するための対策としては、金型温度を高温にするなどの方法が提案され実用化されている。例えば、特許文献３には、金型の母型内の入れ子に設けられた流路に、溶融樹脂を充填する時には加熱媒体を流入し、その後、充填された樹脂を固化するために冷却媒体を流入する構成および方法が開示されている。また、特許文献４には、冷却媒体が流される流路の他に、金型表面に近接する位置にもう１系統の流路が設けられ、それに加熱媒体と冷却媒体を交互に流入する構成および方法が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特許第２６２５５７６号公報
【特許文献２】
特開平９−２７７２９８号公報
【特許文献３】
特開２００１−１８２２９号公報
【特許文献４】
特開平１１−３４８０４１号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
前記した通り、ひけなどの対策として用いられている発泡成形法においても、溶融状態の樹脂を射出する時の金型の表面温度が低いと、図５に示すように、転写不良やウェルドマーク等の外観不良が発生するおそれがある。そこで、発泡成形法でも、特許文献３，４等と同様に、溶融状態の樹脂を射出する時の金型の表面温度を高くすることによって、これらの不良を解消することが考えられる。しかし、その場合、転写不良やウエルドマーク等の外観不良は確かに解消されるものの、図６に示すように、表面状態を悪化させる破泡現象を引き起こすおそれがある。すなわち、金型が高温になることによって、金型のキャビティ表面に接する部分において高温になった樹脂が発泡しその気泡の膜が破れて気泡が破壊される破泡が生じる。破泡が生じると、成形品の表面に破泡跡が残り、外観が非常に悪くなる。
【０００７】
そこで本発明の目的は、樹脂の発泡を利用してひけなどの不良を防ぎ、金型の転写が良好でウエルドマークなどの不良も防止でき、しかも表面における破泡を防いで、表面状態が良好な発泡樹脂成形品を製造できる方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、溶融状態の樹脂を金型内に射出し該金型内で樹脂を発泡させる、発泡樹脂成形品の製造方法において、溶融状態の樹脂の射出時には、金型の表面温度を樹脂の熱変形温度以上に保ち、所定量の樹脂の金型内への充填が完了した後、直ちに金型を冷却して樹脂を冷却固化することを特徴とする。
【０００９】
この方法は、樹脂中の気泡がセルに成長する前に金型の表面温度を低下させて、金型の表面近傍の樹脂を冷却固化させるものである。そのため、金型表面近傍の表層部での気泡の成長は抑制され、事実上発泡しない。一方、金型表面から離れた内奥部では、溶融状態の樹脂の蓄熱により気泡が成長するため、通常の発泡成形と同様に発泡する。
【００１０】
また、樹脂の射出時には金型の表面温度を樹脂の熱変形温度以上に保っているため、金型表面の近傍に到達した溶融状態の樹脂は、金型表面の転写が良好で流動も改良され、ウエルドマーク等の不良が解消されると同時に表面外観の良好な製品が得られる。
【００１１】
金型の冷却は、所定量の樹脂の金型内への充填が完了するのと実質的に同時に行われるのが好ましい。そうでないとしても、金型の冷却は、所定量の樹脂の金型内への充填が完了した後、遅くとも樹脂の表層部における発泡が開始する前に行われれば、前記したように表面の破泡を防いで表面状態を良好にする効果が得られる。
【００１２】
金型の表面温度を樹脂の熱変形温度以上に保つ際には、金型に設けられた流路内に加熱媒体として蒸気を供給するのが好ましい。また、金型を冷却する際には、金型に設けられた流路内に冷却媒体として水を供給するのが好ましい。そして、金型に設けられた同一の流路に加熱媒体と冷却媒体とを交互に供給することによって金型の加熱と冷却を交互に行うのが好ましい。それによると、１系統のみの流路を有する簡単な構成で、迅速かつ容易に加熱と冷却の切替が行え、前記したように表面の破泡を防いで表面状態を良好にする効果が容易に得られる。
【００１３】
溶融状態の樹脂は、超臨界液体が導入されて溶解した状態で金型内に射出されてもよい。超臨界液体を用いると、既に公知である通り、樹脂中で微細な発泡が行われ、気泡サイズを小さくし気泡密度を高くすることができる。
【００１４】
樹脂の金型内への射出は、金型の表面温度を監視して表面温度が樹脂の熱変形温度以上になったことを検知してから開始するようにすると、転写不良やウエルドマークの発生がより確実に防止できる。また、所定量の樹脂の金型内への充填の完了は、射出成形機からの信号によって検知するようにすると、金型表面の加熱から冷却への切替が迅速かつ容易に行える。
【００１５】
なお、樹脂が補強材料を含んでいる場合には、熱変形温度は、補強材料を除くベース樹脂の熱変形温度である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の発泡樹脂成形品の製造方法に用いられる射出成形用の金型装置の構成例を示している。この金型装置は、固定側金型１と、固定側金型１に対して当接したり遠ざかったりするように移動可能な可動側金型２を有している。固定用金型１と可動側金型２が接合した状態（型閉め時）で、両金型１，２の間にキャビティ３が構成される。キャビティ３は、所望の製品形状に対応する形状に形成されており、このキャビティ３を構成するキャビティ内壁面１ａ，２ａのうち、所望の製品のボスやリブなどの凸状部に対応する部分（図示する例では２個所）には、凹部５が設けられている。金型１，２には、キャビティ内壁面１ａ，２ａの近傍に、複数の流路６が設けられている。この流路６は、加熱媒体供給源７と冷却媒体供給源８が弁９を介して接続されており、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａを加熱するための加熱媒体（例えば蒸気など）、または金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａを冷却するための冷却媒体（例えば水など）が選択的に流される。
【００１８】
固定側金型１のゲート４には、キャビティ３内に成形用樹脂を射出するための射出成形機１０が接続されている。模式的に図示しているが、射出成形機１０は、成形用樹脂（例えば熱可塑性樹脂）を供給する樹脂供給部１１と、発泡剤である超臨界液体を供給する発泡剤供給部１２を有している。本実施形態では、発泡剤供給部１２は、例えば炭酸ガスや窒素ガスなどの気体を加圧して超臨界状態にして、樹脂供給部１１から供給される溶融状態の樹脂中に溶解させる。従って、超臨界液体が溶解した樹脂が、射出成形機１０からゲート４を介してキャビティ３に射出される。
【００１９】
図１に示す金型装置を用いた成形方法について、図２，３を参照して説明する。
【００２０】
まず、型閉めして可動側金型２を固定側金型１に密着させて、両金型１，２の間にキャビティ３を構成する。そして、加熱媒体供給源７から弁９を介して、流路６に加熱媒体として蒸気を流し、金型を加熱する（ステップＳ１）。そして、図示しない温度センサによって、キャビティ内壁面１ａ，２ａが成形用樹脂の熱変形温度よりも高温になったことが確認されたら（ステップＳ２）、射出成形機１０から、超臨界液体が混入された樹脂を、ゲート４を介してキャビティ３内に射出する（ステップＳ３）。
【００２１】
そして、超臨界液体が混入された樹脂を、凹部５を含むキャビティ３内に所定量だけ射出し、樹脂がキャビティ３内に充填されたら（ステップＳ４）、所定量の射出が完了したことを知らせる信号が射出成形機１０から送出される（ステップＳ５）。この信号を検知すると、弁９が作動して、加熱媒体供給源７から流路６への蒸気の供給を停止し（ステップＳ６）、冷却媒体供給源８から流路６への水の供給を開始する（ステップＳ７）。これによって、金型の流路６の近傍、すなわちキャビティ内壁面１ａ，２ａの付近が急激に冷却される。こうして樹脂が冷却固化されると、図４に示すように、表面に破泡跡のない良好な外観の成形品Ｐが得られる（ステップＳ８）。しかも、この成形品Ｐは、発泡成形によって、ひけなどの不良が発生せず寸法精度が良好で軽量化および低コスト化が可能であり、さらに、樹脂の射出時にキャビティ内壁面１ａ，２ａを加熱することによって、転写不良やウエルドマーク等の外観不良が発生していない。
【００２２】
本発明によってこのように外観の良好な成形品Ｐが得られる理由について説明する。
【００２３】
超臨界液体が混入された樹脂は、キャビティ３内に射出された後、それまで加わっていた圧力が開放され、樹脂中に溶解している超臨界液体は発泡して微細な気泡となる。気泡は樹脂中で成長し、気泡のセルを生成する。仮に、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度が樹脂の熱変形温度以上であると、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａの近傍に位置する気泡のセルが成長してキャビティ内壁面１ａ，２ａに触れると破泡してしまい、図６に示すように、破泡跡によって成形品の表面外観を著しく悪化させてしまう。
【００２４】
しかし、本発明では、樹脂がキャビティ３内に充填されると直ちに、流路６に冷却媒体（水）が供給されてキャビティ内壁面１ａ，２ａが急激に冷却される。従って、キャビティ内壁面１ａ，２ａに近接する位置の樹脂は、ほとんど発泡することなく冷却固化される。従って、図４に示すように、成形品Ｐの表面（表層部Ｐ１）は、破泡が生じて破泡跡によって外観が著しく悪化することはなく、それどころか、発泡成形でない通常の成形方法で成形した場合と同程度に良好な外観が得られる。一方、樹脂の内奥部Ｐ１、すなわち、キャビティ内壁面１ａ，２ａから離れた位置の樹脂には、流路６を流れる水の温度が伝わりにくく、急激には冷却されない。従って、通常通り超臨界液体の発泡が生じ、この発泡圧により樹脂がキャビティ内壁面１ａ，２ａにしっかりと押し付けられるため、ひけなどの不良が防止でき、寸法精度が良好である。また、樹脂内部に気泡が含まれるため、樹脂量を相対的に減らすことができ、軽量化および低コスト化が可能である。なお、樹脂の射出中は、キャビティ内壁面１ａ，２ａは、流路６を流れる加熱媒体（蒸気）によって加熱されているため、転写不良やウエルドマークの発生などは防げる。このように、本発明によると、樹脂の内奥部Ｐ１のみが発泡状態であり、表層部Ｐ２は気泡がほとんど生じておらず平滑できめ細かないわゆるスキン層になっており、表面の外観が非常に良好な成形品Ｐが得られる。
【００２５】
本実施形態では、流路６に供給する加熱媒体として蒸気を用い、冷却媒体として水（冷水）を用いている。加熱媒体としては、金型温度を樹脂の熱変形温度以上まで短時間で上昇させるために、潜熱の大きな蒸気を用いるのが最も適している。樹脂の射出前に蒸気を流路６に供給すればよいわけであるが、連続的に射出成形を繰り返す場合には、効率を向上させるために、金型から成形品が取り出された後に蒸気を流路６に供給するようにしてもよい。金型温度は、流路６に供給される蒸気の圧力によって決まる。すなわち、蒸気の圧力によって飽和蒸気圧温度とほぼ近い温度まで上昇する。樹脂の種類によって熱変形温度はそれぞれ固有の値を持つが、金型温度は、飽和蒸気圧温度を基準として蒸気圧力を微調整して設定できる。
【００２６】
そして、金型を冷却する冷却媒体としては、加熱媒体である蒸気との組み合わせを考えると、水を用いるのが最適である。本発明では、キャビティ３内に溶融状態の樹脂が充填されたら直ちに金型を冷却するために、加熱媒体と冷却媒体の迅速な入れ替えが必要である。加熱媒体である蒸気は凝縮すると水になるわけであるから、水を冷却媒体として供給することによって、加熱媒体と冷却媒体の入れ替え時にあまり手間がかからず、即座に冷却が可能になる。そもそも、加熱媒体が蒸気であり冷却媒体が水であるため、共通の流路６を使用できる。共通の流路６を使用して、加熱媒体の蒸気の供給から冷却媒体の水の供給に変えることで、金型の冷却時に、加熱媒体が流路に残ることがなく金型温度を急速に冷却することが可能になる。
【００２７】
なお、溶融状態の樹脂が金型のキャビティ３内に射出される時点では、キャビティ内壁面１ａ，２ａの温度は熱変形温度以上に保たれているため、キャビティ３内に充填された樹脂への、キャビティ内壁面１ａ，２ａの転写が良好である。
【００２８】
仮に、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度が樹脂の熱変形温度以下であると、キャビティ３内に射出された溶融状態の樹脂はキャビティ内壁面１ａ，２ａで冷却固化されるため、表面の転写が不十分となり、またウエルドマークが発生して、図５に示すように、成形品の表面で良好な外観が得られない。そこで、溶融状態の樹脂がキャビティ内壁面１ａ，２ａに接触しても、樹脂はキャビティ内壁面１ａ，２ａの形状の転写が可能な程度に十分な軟らかさを保持する温度である必要がある。様々な検討を行った結果、樹脂が良好な転写が可能な軟らかさを保持するためには、キャビティ内壁面１ａ，２ａをその樹脂の熱変形温度以上にすればよいことが判った。
【００２９】
ただし、キャビティ内壁面１ａ，２ａの温度が高すぎると、図６に示すように、破泡現象が生じて、成形品の表面が外観が著しく悪くなった。これは、樹脂の充填完了後に直ちに冷却媒体（水）を流路６に供給しても、冷却が間に合わず、キャビティ内壁面１ａ，２ａに接する樹脂が発泡および破泡したものと推測される。従って、樹脂の射出時のキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度は、流路６に水が流されると樹脂が発泡しない程度まで即座に冷却可能な温度であることが好ましい。本出願人の実験および検討の結果によると、樹脂の射出時のキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度は、熱変形温度以上であり、かつ熱変形温度＋５０度以下であると良好であった。
【００３０】
前記した通り、本発明では、樹脂の充填が完了した時点で、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａを水により急冷する。樹脂の充填完了は、一般に射出成形機１０からの信号によって検知し、その信号を受けて加熱媒体（蒸気）の供給から冷却媒体（水）の供給に切り替えて、金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａを冷却する。この切り替えが遅れると、キャビティ内壁面１ａ，２ａの温度が樹脂の熱変形温度以上に保持されているうちに、金型のキャビティ３内に充填された樹脂内で発泡が始まり、キャビティ内壁面１ａ，２ａに接しているところでは気泡が割れる破泡現象が起こり、表面状態が著しく悪化する。そのため、加熱媒体（蒸気）の供給から冷却媒体（水）の供給へ切り替えるタイミングが重要であり、樹脂の充填完了と同時に即座に切り替えることが望ましい。ただし、加熱媒体（蒸気）を流路６から排出し、冷却媒体（水）を流路６内に行き渡らせるためには、弁９の切替動作も含めて多少のタイムラグが生じることはやむを得ない。成形品の形状や大きさ、樹脂の種類などにより一概には言えないが、射出開始時から数秒から数十秒後、射出完了時から遅くとも数秒後には、高温から低温に切り替えられることが望ましい。
【００３１】
次に、本発明の発泡樹脂成形品の製造方法のより具体的な実施例について説明する。
【００３２】
［実施例１］
本実施例では、発泡剤供給部１２として、昭和炭酸株式会社製の超臨界流体発生装置であるＳＣＦ１０（商品名）を用い、射出成形機１０として、株式会社日本製鋼社製の射出成形機Ｊ４５０ＥＬ−ＭｕＣｅｌｌ（商品名）を用い、金型装置として、特開平１１−３４８０４１号に記載されている、加熱媒体として蒸気を、冷却媒体として水を用いて急加熱および急冷却ができる構造の金型を用いた。そして、成形用樹脂としては、ガラス繊維を２０％含有したガラス繊維強化タイプのポリカーボネイト（出光石油化学株式会社製ＧＺＫ３２００；商品名）を使用した。なお、この成形用樹脂のベース樹脂（ポリカーボネイト）の熱変形温度は７５℃である。
【００３３】
これらの装置および成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の炭酸ガスを１．０％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリカーボネイト）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品Ｐ（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填の完了と同時に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。この成形品Ｐの表面状態を観察したところ、樹脂に添加されているガラス繊維などは表面に全く露出しておらず、極めて良好な光沢のある表面の製品が得られた。
【００３４】
［実施例２］
本実施例では、実施例１と同様な装置および成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の窒素ガスを０．３％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリカーボネイト）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品Ｐ（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填の完了と同時に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。本実施例でも、樹脂に添加されているガラス繊維などは表面に全く露出しておらず、極めて良好な光沢のある表面の製品が得られた。
【００３５】
［実施例３］
本実施例では、成形用樹脂として、ガラス繊維を３０％含有したガラス繊維強化タイプのポリアミド（東レ株式会社製ＭＣ１０１１Ｇ−３０；商品名）を使用した。なお、この成形用樹脂のベース樹脂（ポリアミド）の熱変形温度は１１５℃である。
【００３６】
実施例１と同様な装置と、前記した成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の炭酸ガスを１．０％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリアミド）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品Ｐ（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填の完了と同時に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。本実施例でも、樹脂に添加されているガラス繊維などは表面に全く露出しておらず、極めて良好な光沢のある表面の製品が得られた。
【００３７】
［実施例４］
実施例１と同様な装置と、実施例２と同様な成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の窒素ガスを０．３％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリアミド）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品Ｐ（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填の完了と同時に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。本実施例でも、樹脂に添加されているガラス繊維などは表面に全く露出しておらず、極めて良好な光沢のある表面の製品が得られた。
【００３８】
［実施例５］
本実施例では、実施例１と同様な装置および成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の炭酸ガスを１．０％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリカーボネイト）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品Ｐ（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填が完了してから３秒後に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。本実施例でも、樹脂に添加されているガラス繊維などは表面に全く露出しておらず、極めて良好な光沢のある表面の製品が得られた。
【００３９】
［比較例１］
本比較例では、実施例１と同様な装置および成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の炭酸ガスを１．０％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリカーボネイト）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時から、２５℃の冷却水を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａを冷却し続け、所定量の成形樹脂の射出充填が完了して樹脂が固化したら成形品Ｐを取り出した。本比較例では、樹脂に添加されているガラス繊維などが成形品表面に露出して、表面の外観が非常に悪い製品が得られた。
【００４０】
［比較例２］
本比較例では、実施例１と同様な装置および成形用樹脂を用いて、超臨界液体状態の炭酸ガスを１．０％注入した成形用樹脂（ガラス繊維強化ポリカーボネイト）を、金型のキャビティ３内に射出して、平板状の成形品（厚さ；３ｍｍ、縦；２１０ｍｍ、横；２９０ｍｍ）を形成した。成形用樹脂の射出時には、蒸気を金型の流路６に流入してキャビティ内壁面１ａ，２ａの温度を１２０℃に保った。そして、所定量の成形樹脂の射出充填が完了してから１０秒後に、流路６中の蒸気を排出して、代わりに２５℃の冷却水を流路６内に流入して金型を冷却し、樹脂が固化した成形品Ｐを取り出した。本比較例では、樹脂に添加されているガラス繊維などは成形品表面に露出していなかったが、破泡によって表面が粗くなっており良好な製品は得られなかった。
【００４１】
これらの実施例１〜５と比較例１〜２を参照すると、超臨界液体を混入した成形用樹脂の射出時には、キャビティ内壁面１ａ，２ａを樹脂の熱変形温度よりも高い温度に保ち、所定量の成形樹脂の射出充填の完了と同時に、または完了後すぐに、キャビティ内壁面１ａ，２ａを冷却すると、表面の外観が極めて良好な製品が得られることが判った。ただし、所定量の成形樹脂の射出充填の完了から、キャビティ内壁面１ａ，２ａを冷却するまでのタイムラグは、１０秒未満（数秒程度）でないと、成形品の表面の外観が悪くなるおそれがあることが判った。
【００４２】
なお、本発明では、超臨界液体を混入した成形用樹脂の射出時に、キャビティ内壁面１ａ，２ａを樹脂の熱変形温度よりも高い温度に保つが、ここで言う熱変形温度とは、成形用樹脂のベース樹脂の熱変形温度であり、ＡＳＴＭ（米国材料試験協会）のＤ６４８に記載された測定法によって求められる値である。前記した実施例および比較例のように、成形用樹脂として、ガラス繊維やカーボンファイバーなどいろいろな補強材料が入っている樹脂が使用される場合がある。このような補強材料を含む樹脂全体の熱変形温度は、ベース樹脂（前記した実施例ではポリカーボネイトやポリアミド）単体の熱変形温度よりも高い値になる。特に、ポリアミド（ナイロン）などの結晶性樹脂に補強材料が含まれている場合には、ベース樹脂に比べてかなり高い熱変形温度になる。しかし本発明は、ベース樹脂が金型のキャビティ内壁面１ａ，２ａに密着して良好に転写されることによって良好な外観を得ることを１つの目的としているため、補強材料の有無にかかわらず、樹脂の射出時に、キャビティ内壁面１ａ，２ａをベース樹脂の熱変形温度以上に保つことが有効である。
【００４３】
【発明の効果】
本発明によると、樹脂の射出時には金型表面を樹脂の熱変形温度以上に加熱しているため、転写不良やウエルドマークの発生が防止できる。しかも、発泡成形によってひけを防止するとともに、寸法精度を高め、樹脂量を削減して軽量化および低コスト化することもできる。さらに、所定量の樹脂の充填後直ちに金型表面を冷却することによって、成形品の表面の発泡を抑えて表面外観を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の発泡樹脂成形品の製造方法に用いられる射出成形用の金型装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の発泡樹脂成形品の製造方法における金型表面の温度を示すグラフである。
【図３】本発明の発泡樹脂成形品の製造方法のフローチャートである。
【図４】本発明の発泡樹脂成形品の製造方法により製造された発泡樹脂成形品を示す概略図である。
【図５】射出時の金型表面の温度が低い場合の発泡樹脂成形品を示す概略図である。
【図６】金型表面の温度が高すぎる場合の発泡樹脂成形品を示す概略図である。
【符号の説明】
１ 固定側金型
１ａ，２ａ キャビティ内壁面（金型表面）
２ 可動側金型
３ キャビティ
４ ゲート
５ 凹部
６ 流路
７ 加熱媒体供給源
８ 冷却媒体供給源
９ 弁
１０ 射出成形機
１１ 樹脂供給部
１２ 発泡剤供給部
Ｐ 発泡樹脂成形品
Ｐ１ 内奥部
Ｐ２ 表層部

Claims (10)

1. 溶融状態の樹脂を金型内に射出し該金型内で樹脂を発泡させる、発泡樹脂成形品の製造方法において、
   前記溶融状態の樹脂の射出時には、前記金型の表面温度を前記樹脂の熱変形温度以上に保ち、
   所定量の前記樹脂の前記金型内への充填が完了した後、直ちに前記金型を冷却して前記樹脂を冷却固化することを特徴とする、発泡樹脂成形品の製造方法。
2. 前記金型の冷却は、所定量の前記樹脂の前記金型内への充填が完了するのと実質的に同時に行われる、請求項１に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
3. 前記金型の冷却は、所定量の前記樹脂の前記金型内への充填が完了した後、遅くとも前記樹脂の表層部における発泡が開始する前に行われる、請求項１に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
4. 前記金型の表面温度を前記樹脂の熱変形温度以上に保つ際には、前記金型に設けられた流路内に加熱媒体として蒸気を供給する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
5. 前記金型を冷却する際には、前記金型に設けられた流路内に冷却媒体として水を供給する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
6. 前記金型に設けられた同一の流路に加熱媒体と冷却媒体とを交互に供給することによって前記金型の加熱と冷却を交互に行う、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
7. 前記溶融状態の樹脂は、超臨界液体が導入されて溶解した状態で前記金型内に射出される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
8. 前記樹脂の前記金型内への射出は、前記金型の表面温度を監視して該表面温度が前記樹脂の熱変形温度以上になったことを検知してから開始される、請求項１〜７のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
9. 所定量の前記樹脂の前記金型内への充填の完了は、射出成形機からの信号によって検知される、請求項１〜８のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。
10. 前記樹脂が補強材料を含んでいる場合には、前記熱変形温度は、前記補強材料を除くベース樹脂の熱変形温度である、請求項１〜９のいずれか１項に記載の発泡樹脂成形品の製造方法。

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