JP2010162823A - 発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を回避する。
【解決手段】成形方法は、成形型４内において区画形成されるキャビティ２７内に、溶融発泡性樹脂７０を射出供給する供給工程と、溶融発泡性樹脂７０がキャビティ２７内で流動する流動工程と、溶融発泡性樹脂７０を発泡及び固化させて発泡樹脂成形品を成形する成形工程と、を含む。流動工程では、ウエルド発生部２３（発泡樹脂成形品のウエルド部分に対応する部分）における溶融発泡性樹脂７０の流動速度を、上流部２４（ウエルド発生部２３に対し溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する部分）における溶融発泡性樹脂７０の流動速度と同じか、又は、それよりも増速させる流動速度制御を行う。
【選択図】図３

Description

本発明は、発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置に関する。

発泡樹脂成形品の成形方法として、例えば特許文献１には、成形型内に形成されるキャビティ内に、発泡剤を含有する溶融発泡性樹脂をショートショットの状態で（つまり、キャビティ容積よりも少ない量で）射出により供給すると共に、その成形中に成形型を型開き方向に移動させる（コアバックする）ことによって、キャビティ内の溶融発泡性樹脂を発泡させる成形方法が開示されている。
特開２００４−１７２８５号公報

ところで、キャビティ内に溶融樹脂を射出により供給する場合、例えばその射出供給を複数のゲートを通じて行ったり、成形品に中空部を形成するために成形型にピン等を設けたり、その成形品の形状が複雑であったりしたときには、キャビティ内で溶融樹脂の複数の流れが合流するようになり、その合流により融着したウエルド部分が成形後の樹脂成形品に発生する。

ここで本願発明者らは、溶融発泡性樹脂により発泡樹脂成形品を成形するときには、そうしたウエルド部分における発泡セルの径が、他の部分における発泡セルの径よりも大きくなることに気づいた。発泡セルの肥大化は、発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を招くという不都合がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を回避することにある。

本願発明者らが検討したところ、ウエルド部分における発泡セルの肥大化は、キャビティ内を流動する溶融発泡性樹脂の流動先端部では圧力が相対的に低く、溶融発泡性樹脂内の発泡剤が発泡し易いことに起因することが判明した。つまり、キャビティ内を流動している最中に、流動先端部では発泡剤の発泡が開始されており、それによって流動先端部同士が衝突するウエルド発生部付近では、発泡剤の発泡に伴うガスが集まるようになる。このため、この付近では樹脂に対してガスの割合が相対的に高くなり、そのことがウエルド部分における発泡セルを肥大化させる。こうした発泡セルの肥大化は、溶融発泡性樹脂をキャビティ内にショートショットの状態で供給したり、コアバックによって溶融発泡性樹脂を発泡させたりした場合には、キャビティ内の圧力が比較的低くなるため、特に顕著になる。

そこで本願発明者らは、溶融発泡性樹脂をキャビティ内で流動させる速度に着目して検討を重ねたところ、ウエルド発生部近傍における溶融発泡性樹脂の流動速度を比較的高め、そのことにより流動先端部同士を早期に衝突させると共に、ウエルド発生部近傍における圧力を高めて、発泡剤が衝突前に発泡し得る時間を短くすると共に、発泡剤の発泡を抑制させることによって、その付近における発泡セルの肥大化が抑制し得ることを見出した。

発泡樹脂成形品の成形方法は、成形型内においてキャビティ面によって区画形成されるキャビティ内に、溶融発泡性樹脂を射出供給する供給工程と、前記キャビティ内に射出供給された前記溶融発泡性樹脂が、当該キャビティ内に略充填するように前記キャビティ内で流動する流動工程と、前記キャビティ内に略充填された前記溶融発泡性樹脂を発泡及び固化させて発泡樹脂成形品を成形する成形工程と、を含み、前記成形型には、前記発泡樹脂成形品において前記溶融発泡性樹脂の流れが合流して融着したウエルド部分に対応するウエルド発生部と、当該ウエルド発生部に隣接すると共に当該ウエルド発生部に対し前記溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する上流部と、がそれぞれ規定され、前記流動工程では、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度と同じか、又は、それよりも増速させる流動速度制御を行う。

キャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出により供給した場合、溶融発泡性樹脂の粘性や、溶融発泡性樹脂がキャビティ面に冷却されて固化すること等の要因により、ゲートからの距離が長くなるほど、キャビティ内を流動する溶融発泡性樹脂の流動速度は低下する。従って、ウエルド部分に対応するウエルド発生部はゲートからの距離が比較的長いため、そのウエルド発生部における溶融発泡性樹脂の流動速度は比較的低くなる。

これに対し前記の構成は、流動工程の流動速度制御によって、ウエルド発生部における溶融発泡性樹脂の流動速度を比較的高く保つ。このことにより、溶融発泡性樹脂の流動先端部同士を早期に衝突させて、溶融発泡性樹脂に含有されている発泡剤がその衝突前に発泡し得る時間を可及的に短くすると共に、ウエルド発生部近傍における圧力を高くして、発泡剤の発泡自体を抑制する。その結果、発泡樹脂成形品のウエルド部分における発泡セルの肥大化が抑制される。

前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗よりも低減することによって行う、としてもよい。

流動抵抗を低減することによって、溶融発泡性樹脂の速度低下が抑制され、ウエルド発生部における溶融発泡性樹脂の流動速度が比較的高く保たれる。

前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面の温度を、前記上流部における前記キャビティ面の温度よりも高めることにより、前記ウエルド発生部における前記流動抵抗を低減する、としてもよい。

ウエルド発生部におけるキャビティ面の温度を高めることによって、流動中の溶融発泡性樹脂が当該キャビティ面に冷却されて固化してしまうことが回避される。つまり、溶融発泡性樹脂の流動抵抗（特に溶融発泡性樹脂とキャビティ面との間の接触に起因する流動抵抗）が低減する。また、高温のキャビティ面から伝熱により溶融発泡性樹脂の温度が上昇し、そのことによる粘度低下によっても溶融発泡性樹脂の流動抵抗の低減が図られる。そうして溶融発泡性樹脂の流動速度の低下が抑制される。

前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面を、前記上流部における前記キャビティ面よりも平滑化することにより、前記ウエルド発生部における前記流動抵抗を低減する、としてもよい。

ウエルド発生部におけるキャビティ面の平滑化により、溶融発泡性樹脂とキャビティ面との間の接触流動抵抗が低減する。このことは溶融発泡性樹脂の流動速度の低下を抑制する。

前記流動速度制御は、少なくとも前記上流部よりも前記ウエルド発生部側において、前記溶融発泡性樹脂の流動路の断面積を絞ることによって行う、としてもよい。

流動路の断面積が縮小することによって、溶融発泡性樹脂の流動速度は、そこを通過するときに増速する。その結果、ウエルド発生部における溶融発泡性樹脂の流動速度が上流部における溶融発泡性樹脂の流動速度と同じか、又は、それよりも増速する。

前記成形工程は、前記成形型を型開き方向に移動して前記キャビティの容積を増大させることによって、前記キャビティ内の前記溶融発泡性樹脂を発泡させる工程を含む、としてもよい。

コアバックによって溶融発泡性樹脂を発泡させる場合、発泡剤の発泡倍率の調整やその設定を容易に行うことが可能になる一方で、前述したように、キャビティ内の圧力が比較的低圧になることで、ウエルド部分において発泡セルが肥大化し易い。これに対し前記の構成では、ウエルド部分における発泡セルの肥大化が抑制されるため、コアバックを行う成形方法において特に有効である。

前記供給工程は、前記キャビティの容積よりも少ない量の前記溶融発泡性樹脂を前記キャビティ内に供給する、としてもよい。

溶融発泡性樹脂をショートショット状態で供給する場合も、発泡剤の発泡倍率の調整やその設定を容易に行うことが可能になる一方で、前述したように、キャビティ内の圧力が比較的低圧になることで、ウエルド部分における発泡セルが肥大化し易くなるが、前記の構成ではウエルド部分における発泡セルの肥大化が抑制されるため、ショートショット状態で溶融発泡性樹脂を供給する成形方法において特に有効である。

発泡樹脂成形品の成形装置は、その内部にキャビティ面によって区画形成されるキャビティを有する成形型と、前記キャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出供給する供給手段と、を備え、前記供給手段によって前記キャビティ内に流入した前記溶融発泡性樹脂は、当該キャビティ内で略充填されるように前記キャビティ内で流動し、前記成形型には、当該成形型によって成形される発泡樹脂成形品において前記溶融発泡性樹脂の流れが合流して融着したウエルド部分に対応するウエルド発生部と、当該ウエルド発生部に隣接すると共に当該ウエルド発生部に対し前記溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する上流部と、がそれぞれ規定され、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度と同じか、又は、それよりも増速させる流動速度制御手段をさらに備えている。

前記流動速度制御手段は、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗よりも低減する手段である、としてもよい。

前記流動速度制御手段は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面を加熱する加熱手段によって構成されている、としてもよい。

前記流動速度制御手段は、前記上流部における前記キャビティ面よりも平滑化された、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面によって構成されている、としてもよい。

前記流動速度制御手段は、少なくとも前記上流部よりも前記ウエルド発生部側において、前記溶融発泡性樹脂の流動路の断面積を絞る絞り部によって構成されている、としてもよい。

前記成形型は、型開き方向に移動して前記キャビティの容積を増大させることによって、前記キャビティ内の前記溶融発泡性樹脂を発泡させるように構成されている、としてもよい。

以上説明したように、本発明によると、成形型のウエルド発生部における溶融発泡性樹脂の流動速度を比較的高く保つことによって、溶融発泡性樹脂の流動先端部同士を早期に衝突させて、その衝突前に発泡剤が発泡し得る時間を可及的に短くすると共に、ウエルド部分近傍における圧力を高くして発泡剤の発泡を抑制する。その結果、ウエルド部分における発泡セルの肥大化を抑制することができ、発泡セルの肥大化に起因する、発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を回避することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は成形装置１の一例を示している。この成形装置１は、成形型４のキャビティ２７内に供給した溶融発泡性樹脂７０を発泡及び固化することによって、発泡樹脂成形品を成形する。発泡樹脂成形品は、自動車用、建築資材用、家電用、日用雑貨用等の広い用途に用いることができ、その各用途において、当該発泡樹脂成形品は、補強材、断熱材、遮音材、防振材、衝撃吸収材等として用いることが可能である。図２は、そうした発泡樹脂成形品の一例として、自動車用空調装置のダクト部材５０を示している。このダクト部材５０は半割状であり、一対のダクト部材５０を互いに突き合わせることによって全体として筒状のダクトが形成される。こうした空調用のダクトを発泡樹脂成形品によって構成することは、ダクトの管壁が発泡セルによる断熱層により構成されることになるため、高い断熱性が得られる点で有利である。

このダクト部材（発泡樹脂成形品）５０についてさらに詳細に説明する。発泡樹脂成形品５０は、その幅方向（図２における左手間から右奥の方向）の中央部に、幅方向に直交する長さ方向に延びる、半円形状に膨出した中空状の膨出部５１と、その膨出部５１の幅方向の両側縁部から両側外方に拡がると共に、その膨出部５１に沿って延びる平板部５２，５２と、を備えて構成される。平板部５２には、その厚み方向に貫通すると共に、発泡樹脂成形品５０の取付固定等に利用される貫通孔５４が適宜の位置に複数、形成されている。このように長さ方向に比較的細長い発泡樹脂成形品５０を成形するときには、キャビティ２７内への溶融発泡性樹脂７０の供給を、長さ方向に間隔を空けて複数の箇所（ゲート）から行う場合がある。図２における符号２７ａは、そのゲート位置の一例を仮想的に示している。このように複数（ここでは２箇所）のゲート２７ａのそれぞれから溶融発泡性樹脂をキャビティ２７内に射出供給する場合には、その２箇所のゲート２７ａから流れる溶融発泡性樹脂が、ゲート２７ａ間の略中間位置で合流するようになり（図２における一点鎖線の矢印参照）、そうした合流により融着したウエルド部分５５が発泡樹脂成形品５０に発生してしまう。また、平板部５２の各貫通孔５４は、成形型４にピンを設けることによって形成されることになるが、こうした貫通孔５４の近傍にも、ピンの両側を迂回して流れる溶融発泡性樹脂が合流して融着するため（図２における一点鎖線の矢印参照）、ウエルド部分５５が発生することになる。溶融発泡性樹脂を用いた発泡樹脂成形品５０において、こうしたウエルド部分５５では発泡セルが肥大化し易く、そのことが発泡樹脂成形品５０の局所的な強度低下を招く場合がある。特に貫通孔５４は取付固定に利用されるため、その付近には比較的大きい荷重が作用することから、必要な強度を確保することが重要である。ここに開示する成形装置１及び成形方法は、そうした発泡樹脂成形品５０の局所的な強度低下を回避し得る。

前記成形装置１は、図１に示すように、成形型４と、この成形型４のキャビティ２７内に溶融発泡性樹脂７０を供給する樹脂供給装置７（供給手段）とを備えている。尚、ここに示す成形型４は、理解容易のためにその形状を簡略化して描いており、図２に示す発泡樹脂成形品５０の形状とは対応していない。

成形型４は、固定型２１と、この固定型２１に対して相対的に、水平方向（図１の左右方向）にスライドして型閉め及び型開きを行う可動型２２とを含んで構成されている。固定型２１における可動型２２側の面には、凹部２１ａが形成されており、この凹部２１ａを構成する側面が、キャビティ２７を区画形成するキャビティ面２７ｂを構成する。これに対し可動型２２は、不図示の駆動機構により、固定型２１に対して接近及び離間するよう構成されている。可動型２２はまた、固定型２１側の面に、その固定型２１側に突出すると共に、凹部２１ａ内に嵌入される凸部２２ａを有しており、この凸部２２ａを構成する側面が、キャビティ２７を区画形成するキャビティ面２７ｂを構成する。成形型４にはまた、図示は省略するが、キャビティ２７内に充填された溶融発泡性樹脂７０を冷却するための冷却手段が設けられている。冷却手段は、例えば成形型４内に配設された冷媒流路によって構成される。

成形型４の型閉めの際には、図示は省略するが、可動型２２が固定型２１側に移動し、凸部２２ａが凹部２１ａ内に嵌入されることで型閉めが完了する。これによって、凹部２１ａ及び凸部２２ａにより、成形型４内にキャビティ２７が区画形成される。また、後述の如く成形型４をコアバックさせる際には、凸部２２ａが凹部２１ａに嵌入した状態を維持したまま、可動型２２が固定型２１とは反対側へ移動するようになっている。さらに、成形完了後の型開きの際には、凹部２１ａ内に嵌入していた凸部２２ａがその凹部２１ａ内から外れるまで、可動型２２が固定型２１とは反対側へ大きく移動する。それによってキャビティ２７内で成形された樹脂成形品が取り出し可能になる。

樹脂供給装置７は、溶融発泡性樹脂７０を射出する射出成形機５と、固定型２１内に設けられかつ射出成形機５より射出された溶融発泡性樹脂７０をキャビティ２７内に導くための樹脂導入通路６とで構成されている。

射出成形機５は、円筒状の射出シリンダ４１を有している。この射出シリンダ４１の前端にはノズル４１ａが設けられ、このノズル４１ａが樹脂導入通路６に接続されている。射出シリンダ４１の内部には、スクリュー４２が回転可能にかつ進退可能に設けられている。このスクリュー４２の後端側に、該スクリュー４２を駆動するための駆動機構（図示せず）が設けられている。

射出シリンダ４１の後端部の上部には、樹脂ペレット７１を投入するためのホッパー４３が接続されており、このホッパー４３に投入された樹脂ペレット７１は、射出シリンダ４１内に供給される。また、射出シリンダ４１の周壁部には、複数の加熱ヒーター（図示せず）が射出シリンダ４１の前後方向に並ぶように設置されている。そして、ホッパー４３から射出シリンダ４１内に供給された樹脂ペレット７１は、駆動機構によるスクリュー４２の回転により射出シリンダ４１の前側へ移動しながら、加熱ヒーターによって溶融されるようになっている。

射出シリンダ４１の前後方向中間部には、射出シリンダ４１内に、超臨界流体を注入するための注入ノズル４５が接続されている。この注入ノズル４５は、窒素や二酸化炭素等のガスを、超臨界流体（臨界圧力及び臨界温度を超えた状態）にして供給する超臨界流体供給装置４６に接続されており、この超臨界流体供給装置４６により、注入ノズル４５から超臨界流体が射出シリンダ４１内に注入される。これにより、樹脂ペレット７１が溶融してなる溶融樹脂中に超臨界流体が混ぜ合わされかつ溶解されて溶融発泡性樹脂７０となり、成形時には超臨界流体が気化することで、溶融発泡性樹脂７０が発泡することになる。すなわち、本実施形態では、超臨界流体の性質、つまり液体としての粘度及び溶解力と気体としての激しい分子運動とを併せ持つ性質を利用して超微細発泡成形を行うべく、発泡剤として超臨界流体からなる物理発泡剤を用いている。樹脂ペレット７１は、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン等からなっている。

溶融発泡性樹脂７０は、スクリュー４２の回転により射出シリンダ４１内におけるスクリュー４２の前方部分へと押し出される。このとき、その圧力でスクリュー４２が後退し、所定距離（射出シリンダ４１内におけるスクリュー４２の前方部分に、１回の射出に必要な溶融発泡性樹脂７０の量が収容されるような距離）だけ後退したときに、スクリュー４２の回転が停止する。これにより、射出シリンダ４１内におけるスクリュー４２の前方部分には、成形型４のキャビティ２７内に供給される溶融発泡性樹脂７０が収容されることになる。そして、溶融発泡性樹脂７０を射出する際には、駆動機構によりスクリュー３が高速で前進するようになっている。これにより、溶融発泡性樹脂７０がノズル４１ａから樹脂導入通路６を介して、成形型４のキャビティ２７内に供給されることになる。

樹脂導入通路６は、固定型２１における可動型２２とは反対側の面に開口して、射出成形機５に連通すると共に、その途中において２つに分岐して固定型２１における凹部２１ａの側面（上下方向に延びるキャビティ面２７ｂ）において、その上下方向に間隔を空けて開口している。この凹部２１ａのキャビティ面２７ｂにおける開口が、ゲート２７ａを構成している。このようにこの成形型４では、図１においては、上下２箇所のゲート２７ａが設定されており、図示は省略するが、各ゲート２７ａから放射状に溶融発泡性樹脂が流動することによって、キャビティ２８内に溶融発泡性樹脂７０が略充填されるようになる。このときに上側のゲート２７ａから略下向きに流動する溶融発泡性樹脂７０と、下側のゲート２７ａから略上向きに流動する溶融発泡性樹脂７０とは、２つのゲート２７ａの略中間位置で合流（衝突）して融着するようになり、それによって発泡樹脂成形品にはウエルド部分が生じ得る。以下の説明において、発泡樹脂成形品のウエルド部分に対応する成形型４の箇所をウエルド発生部２３と呼び、そのウエルド発生部２３に隣接すると共に当該ウエルド発生部２３に対し溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する成形型４の箇所を上流部２４と呼ぶ場合がある。

そうしてこの成形型４においては、図１，３に示すように、その固定型２１及び可動型２２のそれぞれに対して、ウエルド発生部２３の近傍位置にヒーター８が配設されている。このヒーター８は、電気ヒーター制御盤８１に接続されて当該制御盤８１によってその動作が制御されるように構成されており、ヒーター８の通電によって、ウエルド発生部２３付近のキャビティ面２７ｂが加熱されるようになっている。尚、図１に概略的に示す成形型４においては、ウエルド発生部２３が１箇所のみ設定されているが、成形型４においてウエルド発生部２３が複数箇所、設定されるのであれば、その各ウエルド発生部２３にヒーター８を配設すればよい。

次に、図１及び図４のタイミングチャートを参照しながら、成形装置１を用いて樹脂成形品を成形する方法を説明する。図４に示すように、前の成形サイクルで成形した成形品を、型開きした成形型から取り出した後に、前記ヒーター８の加熱を開始する。その状態で可動型２２をスライドさせて成形型４の型閉めを開始する。そうして、図１に示すような成形型４の型閉め状態に至る。

成形型４の型閉め完了後に、射出成形機５のスクリュー４２を高速で前進させて、射出シリンダ４１内におけるスクリュー４２の前方部分に収容された溶融発泡性樹脂７０を射出する。これによって高圧の溶融発泡性樹脂７０が２箇所のゲート２７ａを通じて、成形型４のキャビティ２７内に供給される。ここで、溶融発泡性樹脂７０の供給量は、キャビティ２７の容積よりも少なく設定されており、これによってキャビティ２７内は、いわゆるショートショットの状態とされている。こうしたショートショット状態での溶融発泡性樹脂７０の供給は、樹脂成形品の発泡倍率を制御する上で有利である。

キャビティ２７内に流入した溶融発泡性樹脂７０は、そのキャビティ２７内を流動することになるが、溶融発泡性樹脂７０の流動速度は、その溶融発泡性樹脂７０の粘性及びキャビティ面２７ｂによる冷却に伴う固化等に起因する流動抵抗によって、ゲート２７ａからの距離が長くなるほど低下するようになる。従って、ゲート２７ａからの距離が長いウエルド発生部２３においては、溶融発泡性樹脂７０の流動速度が比較的遅くなる。この流動速度の低下が、ウエルド部において発泡コアが肥大化してしまう原因の１つである。

これに対し、前記の成形装置１では、ウエルド発生部２３にヒーター８を配設して、溶融発泡性樹脂７０の供給中には、そのヒーター８によりウエルド発生部２３付近におけるキャビティ面２７ｂを加熱している。ヒーター８の温度は、使用する樹脂の種類に応じて適宜設定すればよい。このことにより、ウエルド発生部２３付近においては溶融発泡性樹脂７０がキャビティ面２７ｂによって冷却されることがなく、その壁面冷却による溶融発泡性樹脂７０の固化が抑制されると共に、溶融発泡性樹脂７０自体も加熱されてその粘度が低下する。ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度は、何ら対策を施さない場合には、流動抵抗によって上流部２４における溶融発泡性樹脂７０の流動速度に比べて低下するものの、ヒーター８による加熱によって流動抵抗が低減することになるから流動速度の低下が抑制され、ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度は、上流部２４における溶融発泡性樹脂７０の流動速度と同じか、又は、それよりも増速する（図３の矢印参照、尚、矢印の長さの長短は、流動速度の大小を示す）。このことにより、ウエルド発生部２３の付近において、溶融発泡性樹脂７０の流動先端部同士が早期に合流するようになり、その流動先端部において溶融発泡性樹脂７０に含有されている発泡剤が、溶融発泡性樹脂７０の衝突前に成長し得る時間を短縮して、その成長が抑制されると共に、その付近の圧力が増大することにより発泡剤の成長が抑制される。そうして、溶融発泡性樹脂７０の射出が完了に至る。ヒーター８は、その射出完了までの間、加熱を継続し、射出完了後にオフされる。これによってヒーター８による局所的な加熱が終了し、成形型４は、冷却手段により、その全体が冷却されることになる。

キャビティ２７内に溶融発泡性樹脂７０がショートショットの状態で充填された後（射出供給完了後）、所定の遅延時間が経過した後に、成形型４を型開き方向に開くコアバックを開始する。コアバックは、所定時間をかけて所定の距離だけ可動型２２を移動させることによって行われる。尚、可動型２２の移動量は、発泡セルの径をどの程度にするかによって予め決められており、こうしたコアバックを行うことは、発泡倍率を制御する上で有効である。そうしてキャビティ２７の容積を増大させながら、溶融発泡性樹脂７０を発泡させる。

溶融発泡性樹脂７０は、キャビティ２７内への供給開始から樹脂温度が低下していき、その樹脂温度が固化温度に達すると、固化（硬化）する（尚、固化温度に達するのはコアバック完了後である）。このように溶融発泡性樹脂７０が固化すると、発泡は停止して、発泡セル径はそれ以上大きくなることはない。

コアバックの完了後は、所定時間が経過するのを待つ。この間に、溶融発泡性樹脂７０が完全に固化する。こうして、溶融発泡性樹脂７０を用いた発泡樹脂成形品の成形が完了し、その後、可動型２２を固定型２１とは反対側へ移動させて型開きを行い、成形された発泡樹脂成形品を成形型４から取り出す。そして、この発泡樹脂成形品として不要な部分をカットして、発泡樹脂成形品が完成する。

以上説明したように、この成形装置１はヒーター８によって、溶融発泡性樹脂７０の流動を促進し、そのことによりウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度の低下を抑制している。これによって、発泡樹脂成形品のウエルド部における発泡コアの肥大化が抑制され、その結果、発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を回避し得る。

特に溶融発泡性樹脂７０をショートショットの状態でキャビティ２７内に供給する場合は、ウエルド部における発泡コアの肥大化を招きやすく、またその成形中にコアバックを行うことによっても、ウエルド部における発泡コアの肥大化を招きやすいが、こうした場合においても発泡コアの肥大化が抑制されるため、ショートショットによる溶融発泡性樹脂７０の供給やコアバックによって発泡倍率の制御を容易に行い得るという利点が得られ、特に有効である。尚、ショートショットによる溶融発泡性樹脂７０の供給やコアバックは、必須ではなく、これらは適宜省略することも可能である。

次に、ウエルド部における発泡コアの肥大化を抑制し得る、前記とは異なる構成について説明する。図５は、成形型４のウエルド発生部２３にヒーター８を配設する代わりに、キャビティ面２７ｂの表面加工を工夫することによって、溶融発泡性樹脂７０の流動抵抗を低減させる構成の一例を示している。

この成形型４では、詳細な図示は省略するが、ウエルド発生部２３におけるキャビティ面２７ｂは、その表面粗さが相対的に小さく、上流部２４を含むその他の部分におけるキャビティ面２７ｂは、その表面粗さが相対的大きくなるように、表面加工の程度が異なっている。ウエルド発生部２３におけるキャビティ面２７ｂは、例えば鏡面仕上げとしてもよい。その表面粗さの程度としては、ウエルド発生部２３においては、算出平均粗さＲａで、例えば０．１μｍ以下とするのに対し、上流部２４を含むその他の部分においては、算出平均粗さＲａで、例えば１．０〜５．０μｍとするようにしてもよい。こうしてウエルド発生部２３におけるキャビティ面２７ｂを平滑化することによって、溶融発泡性樹脂７０とキャビティ面２７ｂとの間の接触に伴う流動抵抗が低減し、そのことが溶融発泡性樹脂７０の流動速度の低下を抑制する。その結果、ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度が、上流部２４における溶融発泡性樹脂７０の流動速度と同じか、又は、それよりも増速し（図５の矢印参照）、前記の構成と同様に、ウエルド部における発泡コアの肥大化が防止され得る。

尚、キャビティ面２７ｂの表面加工によらずに、コーティングを施すことによってキャビティ面２７ｂを平滑化してもよい。例えばダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）のような高い平滑性が得られるコーティングを、ウエルド発生部２３におけるキャビティ面２７ｂに施してもよい。また、その表面が平滑な部材、例えばガラス板をウエルド発生部２３に張り付けて、それによってキャビティ面２７ｂを構成する等の手法も採用可能である。

以上の構成は、溶融発泡性樹脂７０の流動抵抗を低減することによって、ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度の低下を抑制する構成であったが、これとは異なり、ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度を増速させ得る構成を採用してもよい。図６は、その構成の一例を示している。すなわち、成形型４における上流部２４よりもウエルド発生部２３側に、溶融発泡性樹脂７０の流動路の断面積が縮小するような絞り部２５を形成している。絞り部２５は、図６に示すように溶融発泡性樹脂７０の流動方向の一部に設けてもよいし、図示は省略するが、例えばウエルド発生部２３まで延びるように、流動方向における所定の範囲に亘って拡がるように設けてもよい。この絞り部２５は、固定型２１及び可動型２２のそれぞれにおけるキャビティ面２７ｂを、型閉め状態では互いに相対するように、膨出させることによって形成されている。キャビティ２７内を流動する溶融発泡性樹脂７０は、この絞り部２５を通過する際に、その流動速度が増速し、その結果、ウエルド発生部２３における溶融発泡性樹脂７０の流動速度が、上流部２４における溶融発泡性樹脂７０の流動速度と同じか、それよりも増速する。そうして、発泡樹脂成形品のウエルド部における発泡コアの肥大化を防止し得る。

尚、この絞り部２５を設ける構成では、発泡樹脂成形品において絞り部２５に対応する箇所の肉厚が薄くなることから、強度低下が生じない範囲で絞り部２５の縮小量を設定することが好ましい。また、溶融発泡性樹脂７０をキャビティ２７内に充填した後に、成形型のコアバックによって、絞り部２５におけるキャビティ面２７ｂ同士の間隔を広げて、発泡樹脂成形品において必要な肉厚を確保するようにしてもよい。

尚、ここに開示した技術は、物理発泡剤を用いた成形に限定されるのではなく、化学発泡剤を用いた成形にも適用可能である。

また、ここに開示した技術は、発泡樹脂成形品に限らず、ウエルド部を含み得るソリッドな樹脂成形品の成形にも適用可能である。この場合も樹脂成形品におけるウエルドラインの発生を抑制し得る。但し、溶融発泡性樹脂を用いた成形においては、前述したようにウエルド部における発泡コアの肥大化及びそれに伴う発泡樹脂成形品の局所的な強度低下という特有の問題があり、前記の成形装置１及び成形方法は、この特有の問題を解消し得ることから、発泡樹脂成形品の成形に特に有効である。

以上説明したように、本発明は、発泡樹脂成形品の局所的な強度低下を回避することができるから、発泡樹脂成形品の成形装置及び成形方法として有用である。

成形装置の概略図である。 発泡樹脂成形品の一例を示す斜視説明図である。 成形型のウエルド発生部付近を拡大して示す断面図である。 発泡樹脂成形品の成形手順を示すタイミングチャートである。 図３とは異なる構成の成形型のウエルド発生部付近を拡大して示す断面図である。 図３及び図５とは異なる構成の成形型のウエルド発生部付近を拡大して示す断面図である。

１ 成形装置
２３ ウエルド発生部
２４ 上流部
２５ 絞り部（流動速度制御手段）
２７ キャビティ
２７ｂ キャビティ面（流動速度制御手段）
４ 成形型
７ 樹脂供給装置（供給手段）
７０ 溶融発泡性樹脂
８ ヒーター（加熱手段、流動速度制御手段）

Claims (13)

1. 成形型内においてキャビティ面によって区画形成されるキャビティ内に、溶融発泡性樹脂を射出供給する供給工程と、
   前記キャビティ内に射出供給された前記溶融発泡性樹脂が、当該キャビティ内に略充填するように前記キャビティ内で流動する流動工程と、
   前記キャビティ内に略充填された前記溶融発泡性樹脂を発泡及び固化させて発泡樹脂成形品を成形する成形工程と、を含み、
   前記成形型には、前記発泡樹脂成形品において前記溶融発泡性樹脂の複数の流れが合流して融着したウエルド部分に対応するウエルド発生部と、当該ウエルド発生部に隣接すると共に当該ウエルド発生部に対し前記溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する上流部と、がそれぞれ規定され、
   前記流動工程では、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度と同じか、又は、それよりも増速させる流動速度制御を行う発泡樹脂成形品の成形方法。
2. 請求項１に記載の成形方法において、
   前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗よりも低減することによって行う発泡樹脂成形品の成形方法。
3. 請求項２に記載の成形方法において、
   前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面の温度を、前記上流部における前記キャビティ面の温度よりも高めることにより、前記ウエルド発生部における前記流動抵抗を低減する発泡樹脂成形品の成形方法。
4. 請求項２に記載の成形方法において、
   前記流動速度制御は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面を、前記上流部における前記キャビティ面よりも平滑化することにより、前記ウエルド発生部における前記流動抵抗を低減する発泡樹脂成形品の成形方法。
5. 請求項１に記載の成形方法において、
   前記流動速度制御は、少なくとも前記上流部よりも前記ウエルド発生部側において、前記溶融発泡性樹脂の流動路の断面積を絞ることによって行う発泡樹脂成形品の成形方法。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の成形方法において、
   前記成形工程は、前記成形型を型開き方向に移動して前記キャビティの容積を増大させることによって、前記キャビティ内の前記溶融発泡性樹脂を発泡させる工程を含む発泡樹脂成形品の成形方法。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形方法において、
   前記供給工程は、前記キャビティの容積よりも少ない量の前記溶融発泡性樹脂を前記キャビティ内に供給する発泡樹脂成形品の成形方法。
8. その内部にキャビティ面によって区画形成されるキャビティを有する成形型と、
   前記キャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出供給する供給手段と、を備え、
   前記供給手段によって前記キャビティ内に流入した前記溶融発泡性樹脂は、当該キャビティ内で略充填されるように前記キャビティ内で流動し、
   前記成形型には、当該成形型によって成形される発泡樹脂成形品において前記溶融発泡性樹脂の複数の流れが合流して融着したウエルド部分に対応するウエルド発生部と、当該ウエルド発生部に隣接すると共に当該ウエルド発生部に対し前記溶融発泡性樹脂の流動方向上流側に対応する上流部と、がそれぞれ規定され、
   前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動速度と同じか、又は、それよりも増速させる流動速度制御手段をさらに備えている発泡樹脂成形品の成形装置。
9. 請求項８に記載の成形装置において、
   前記流動速度制御手段は、前記ウエルド発生部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗を、前記上流部における前記溶融発泡性樹脂の流動抵抗よりも低減する手段である発泡樹脂成形品の成形装置。
10. 請求項９に記載の成形装置において、
    前記流動速度制御手段は、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面を加熱する加熱手段によって構成されている発泡樹脂成形品の成形装置。
11. 請求項９に記載の成形装置において、
    前記流動速度制御手段は、前記上流部における前記キャビティ面よりも平滑化された、前記ウエルド発生部における前記キャビティ面によって構成されている発泡樹脂成形品の成形装置。
12. 請求項８に記載の成形装置において、
    前記流動速度制御手段は、少なくとも前記上流部よりも前記ウエルド発生部側において、前記溶融発泡性樹脂の流動路の断面積を絞る絞り部によって構成されている発泡樹脂成形品の成形装置。
13. 請求項８〜１２のいずれか１項に記載の成形装置において、
    前記成形型は、型開き方向に移動して前記キャビティの容積を増大させることによって、前記キャビティ内の前記溶融発泡性樹脂を発泡させるように構成されている発泡樹脂成形品の成形装置。

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