JP2012213869A - 射出発泡成形用金型装置、及びこれを用いた射出発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材を使うことなく、かつ、簡便に、高発泡倍率を有する外観の優れた発泡成形体を得ることを目的とする。
【解決手段】固定型と、前進・後退可能な可動型及び外縁部可動中子を有して構成され、外縁部可動中子は、可動型の外縁部の突き当て面に、固定型の方向に押すスプリングを介して取り付けられた可動中子であり、固定型と可動型との突き合わせ面には、固定型と可動型との間に形成されるキャビティを構成するためのキャビティ面がそれぞれ形成され、固定型及び可動型の少なくとも一方に、その外表面からキャビティ面に向かって、原料注入孔、ランナー、樹脂ゲート、ガス注入孔及びガス排出孔が形成され、成形時に上記可動型を後退させたとき、外縁部可動中子によって、キャビティの密閉状態が保持され、ガス注入孔からキャビティを経てガス排出孔にかけて、ガスを流通させるガス供給装置を配する。
【選択図】図１

Description

この発明は、射出発泡成形用金型装置、及びこれを用いた射出発泡成形体の製造方法に関する。

射出成形分野において、軽量化、コストダウンを目的に発泡を行う、いわゆる射出発泡成形が従来から行われている。

成形体を高発泡化させる技術としては、型開き可能に保持された金型のキャビティ内に、発泡剤を含む樹脂を注入した後、型を少し開いてキャビティを拡大し、樹脂を発泡させるコアバック法が知られている。この方法によると、比較的発泡倍率の高い成形体を得ることができる。

しかし、この方法で得られる射出発泡成形体は、成形体表面にシルバーストリークと呼ばれる外観不良が発生しやすいという問題点を有している。このシルバーストリークとは、射出成形工程において、型内にて溶融樹脂表面から発泡ガスが噴出し、そのガスが樹脂成形体の表面に、銀色のスジとして表れる現象をいう。

このシルバーストリークを抑制する方法として、予めキャビティ内を発泡が生じない圧力で加圧しておく、いわゆるカウンタープレッシャー法（ＣＰＭ法）が知られている（特許文献１）。また、コアバック法とＣＰＭ法とを組み合わせた製法も知られている（特許文献２）

この特許文献２に記載の方法において使用される金型は、キャビティ面にガス注入孔を設け、ガス注入孔の外側にシール部材を設けて、ガスが漏れ出すのを防止する構造を有する。

この特許文献２に記載の金型の例としては、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような例があげられる。これは、固定型２と、前進・後退可能な可動型３からなる金型１である。そして、固定型２と可動型３との突き当て面には、キャビティ５を形成するキャビティ面５ａ、５ｂがそれぞれ形成される。そして、この固定型２には、外部からキャビティ面５ａに向けて、原料注入孔６、ガス注入孔７が形成される。また、原料注入孔６からの原料がキャビティ５にかけてランナー部８が形成され、ランナー部の両端に樹脂ゲート部９を形成される。そして、固定型２及び可動型３の外縁部には、Ｏリング４が設けられ、このシールにより、キャビティの密閉が保たれる。

この金型１のキャビティ４にガスを注入して加圧し、次いで、発泡剤を含有する樹脂を注入する。そして、可動型３を少し後退させて、樹脂を発泡させる。このとき、図２（ｃ）に示すように、Ｏリング４が設けられた部分に隙間が生じ、ガスが排気される。

特開昭５９−２２７４２５号公報 特開２００９−０３９９５４号公報

しかしながら、ＣＰＭ法においては、キャビティ内の圧力を調整するためのガス注入孔が設けられているが、特許文献１においては、金型の可動型を後退させることなしに発泡させるため、基本的に低発泡倍率の発泡成形体しか得られない問題点を有する。

また、コアバック法とＣＰＭ法とを組み合わせた特許文献２においては、可動型３の移動時に、シール部材であるＯリング４に過大な圧縮・剪断応力が発生し、シール性能が低下する問題点を有する。

そこで、この発明は、シール部材を使うことなく、かつ、簡便に、高発泡倍率を有する外観の優れた発泡成形体を得ることを目的とする。

この発明は、固定型と、前進・後退可能な可動型及び外縁部可動中子を有して構成され、上記外縁部可動中子は、上記可動型の外縁部の突き当て面に、上記固定型の方向に押すスプリングを介して取り付けられた可動中子であり、上記固定型と可動型との突き合わせ面には、上記固定型と可動型との間に形成されるキャビティを構成するためのキャビティ面がそれぞれ形成され、上記の固定型及び可動型の少なくとも一方に、その外表面からキャビティ面に向かって、原料注入孔、ガス注入孔及びガス排出孔が形成され、成形時に上記可動型を後退させたとき、上記外縁部可動中子によって、キャビティの閉塞状態が保持され、上記ガス注入孔から上記キャビティを経てガス排出孔にかけて、ガスを流通させるガス供給装置を有する射出発泡成形用金型装置を用いることにより、上記課題を解決したのである。

この発明は、可動型の外縁部の突き当て面に、固定型の方向に押すスプリングを介して取り付けられた外縁部可動中子を用いるので、可動型を後退させてキャビティを広げた際においても、スプリングによって、外縁部可動中子が固定型の方に押されるため、キャビティが開放されるのを防止できる。そして、可動型を後退させることができるので、高発泡倍率の発泡成形体を得ることができる。

また、ガス注入孔、ガス排出孔及びガス供給装置を有し、ガス注入孔からキャビティを経てガス排出孔にかけて、ガス供給装置によって、ガスを流通させることができるので、キャビティ内をある程度の加圧状態に保ちながらキャビティ内にガスを流通させることができる。これにより、シルバーストリーク等が生じるのを防止でき、外観を優れた発泡成形体を得ることができる。

（ａ）本願発明の射出発泡成形用金型装置の例を示す正面図、（ｂ）（ａ）の側面断面図、（ｃ）可動型を後退させた状態を示す（ａ）の側面断面図 （ａ）従来の射出発泡成形用金型装置の例を示す正面図、（ｂ）（ａ）の側面断面図、（ｃ）可動型を後退させた状態を示す（ａ）の側面断面図

この発明にかかる射出発泡成形用金型装置は、図１に示すように、固定型１２と、前進・後退可能な可動型１３及び外縁部可動中子１４を有して構成される金型１１を有する装置である。なお、以下において、射出発泡成形用金型装置の金型として、図１（ａ）〜（ｃ）に示す金型を用いて説明するが、この発明は、この金型に限定されるものではない。

上記固定型１２と可動型１３との突き合わせ面には、固定型１２と可動型１３との間に形成されるキャビティ１５を構成するためのキャビティ面１５ａ、１５ｂがそれぞれ形成される。

上記の固定型１２及び可動型１３の少なくとも一方には、その外表面からキャビティ面１５ａ、１５ｂに向かって、原料注入孔２１、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５、ガス注入孔２２及びガス排出孔２３が形成される。

上記金型１１を構成する可動型１３の外縁部の突き当て面には、上記固定型１２の方向に押すスプリング１４ａを介して取り付けられた外縁部可動中子１４が設けられる。金型１１が閉じた状態においては、この外縁部可動中子１４は、固定型１２に押し付けらており、キャビティ１５は、密閉状態となる。

一方、可動型１３が少し後退して、金型１１が開いたときは、スプリング１４ａの弾性力により、この外縁部可動中子１４は、固定型１２に押し付けられた状態が保持され、結果として、キャビティ１５の密閉状態は保持される。

可動型１３の後退でも、固定型１２と可動型１３との間は密閉状態が保たれるので、ガス注入孔２２からガスは、キャビティ１５を経て、ガス排出孔２３のみから排出されることとなる。

また、上記固定型１２に上記原料注入孔２１が設けられる場合、上記のキャビティ面１５ａに設けられる原料注入孔２１の口部と突き合う可動型１３の突き当て面に、固定型１２の方向に押すスプリング１４ｃを介して取り付けられた第２可動中子１４ｂを設けることが好ましい。この第２可動中子１４ｂは、金型１１を閉じたとき、固定型１２のキャビティ面１５ａと接触せず、固定型１２との間に、キャビティ１５に原料を送るランナー部２４、樹脂ゲート部２５となる。

一方、可動型１３を後退させて金型１１を開いたとき、第２可動中子４ｂは、スプリング１４ｃによって、ランナー部２４が大きくならないよう、その位置に留まる。これにより、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５が変化せずに保持され、キャビティ１５内を流れるガスの流速が変化するのを防止できる。

上記のガス注入孔２２には、ガスを流通させるガス供給装置（図示せず）により、ガスが注入される。これにより、キャビティ１５内にガスを供給することができる。

上記ガス注入孔２２を、樹脂ゲート部２５付近に設け、かつ、原料注入孔２１からキャビティ１５内に注入される発泡樹脂原料が、キャビティ１５内を複数方向に流れたとき、その１つの原料流れが他の原料流れと合流する付近に、上記のガス排出孔２３を設けることが好ましい。このように配すると、ガスの流れに樹脂を載せることができ、樹脂をキャビティ１５のすみずみまで流すことがより容易となり、また、溶融樹脂からのガス噴出を抑制し、シルバーストリークが生じるのを防止することができる。

次に、上記の射出発泡成形用金型装置を用いた、射出発泡成形体の製造方法について説明する。
まず、金型１１を加熱して、所定温度に昇温した金型１１を閉じる。この温度は、原料注入孔２１より注入される発泡樹脂原料の融点等を考慮して決められる。

そして、ガス注入孔２２からガス供給装置（図示せず）により、ガスを注入する。注入されたガスは、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５を経由して、キャビティ１５内に流入し、ガス排出孔２３から外部に排出される。このとき、ガス排出孔２３からのガスの排出量を、ガス注入孔２２へのガスの注入量より減少させることにより、キャビティ１５内を陽圧に保つことができる。

次いで、キャビティ１５内にガスを連続して流通させた状態とした上で、原料注入孔２１、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５より、発泡樹脂原料を溶融状態で注入する。ガスを流通させた状態で、発泡樹脂原料を注入するので、発泡樹脂原料をキャビティ１５のすみずみまで、行き渡らせることができる。

この発泡樹脂原料は、原料樹脂と発泡剤との混合物である。上記原料樹脂としては、熱可塑性樹脂であれば、特に限定されない。また、注入時の温度は、原料樹脂が溶融される温度であれば、特に限定されない。

また、上記発泡剤は、可動型１３を後退させたときに、原料樹脂を発泡させるための剤である。このような発泡剤としては、窒素ガス、炭酸ガスを発生する化学発泡剤、超臨界流体等があげられる。

また、発泡剤の添加量は、原料樹脂１００重量部に対し、１重量部以上がよく、２重量部以上が好ましい。１重量部より少ないと、十分な発泡が生じないおそれがある。一方、添加量の上限は、１０重量部がよく、５重量部が好ましい。１０重量部より多いと、発泡剤の分解残渣が金型に付着し、金型汚染を生じる恐れがある。

上記発泡樹脂原料の注入量は、上記キャビティ１５内への充填率が、５０％以上となる量がよく、８０％以上となる量が好ましい。５０％以下だと、発泡ガスの圧力で樹脂原料をキャビティにフル充填できない恐れがある。一方、充填率の上限は、１００％がよく、９５〜１００％が好ましい。１００％より高いと、発泡倍率が低くなる傾向がある。

上記発泡樹脂原料の注入量が上記の充填率の範囲内に到達したとき、上記ガスの流通を停止させる。そして、上記可動型１３を少し後退させ、金型１１を少し開く。これにより、キャビティ１５内の原料樹脂を発泡させる。

上記可動型１３の後退量は、キャビティ１５内の原料樹脂を発泡倍率が１．１倍以上がよく、１．５倍以上が好ましい。１．１倍より小さいと発泡倍率が小さく、軽い成形体を得ることができない恐れがある。一方、発泡倍率の上限は、２．５倍がよく、１．５〜２．０倍が好ましい。２．５倍より大きいと、発泡セルの粒径分布が大きくなり、成形体の製品強度が場所で異なり、破壊しやすくなる傾向がある。なお、発泡倍率とは、発泡樹脂の発泡後の体積（リットル）／型キャビティ-の体積（リットル）」で表される値である。

そして、冷却後、金型１１を完全に開けて、射出発泡成形体を取り出すことにより、製品たる射出発泡成形体を得ることができる。

以下、本発明を実施例、比較例に基づいて詳細に説明するが、本発明はその趣旨を超えない限り、以下の記載例に限定されるものではない。

［実施例１］
射出発泡成形用金型装置として、図１（ａ）〜（ｃ）に示す射出成形用金型を用いた。この金型のキャビティは、長方形（１８０ｍｍ×２００ｍ）の四隅をＲ１５でカットした肉厚２．５ｍｍの外周に、長方形（８０ｍｍ×６０ｍｍ）の四隅をＲ５でカットした開口部をキャビティ中央部に有する形状である。
東芝機械（株）製２８０ｔ射出成形機で、ポリプロピレン（日本ポリプロ（株）製、ノバテックＰＰ ＢＣ６Ｃ）に永和化成（株）製の発泡剤（ＥＥ２５Ｃ）を３．０重量部添加した発泡樹脂をシリンダー温度２１０℃で溶融させ、この成形機に図１（ａ）〜（ｃ）に示す射出発泡成形用金型装置を取り付けた。
ガス注入孔２２ａ、２２ｂからガス供給装置（図示せず）により、型キャビティ-に１．０ＭＰａのガスを注入、ガス排出孔２３ａ、２３ｂからガスを排出しながら、発泡樹脂を樹脂注入孔２１、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５ａ、２５ｂを経由して、キャビティ１５内に９８％充填し、充填完了後、ガス注入を停止し、同時に金型可動型３を２．５ｍｍ後退させ、冷却後、金型１１を完全に開けて、射出発泡成形体を取り出した。
得られた発泡樹脂成形体は、シルバーストリークがなく、成形体表面は全体に亘って美麗な外観を呈していた。

［比較例１］
射出発泡成形用金型装置として、図１（ａ）〜（ｃ）に示す射出成形用金型のスプリング１４ａ、１４ｃを外した金型構造を用いた。
この金型のキャビティは、長方形（１８０ｍｍ×２００ｍ）の四隅をＲ１５でカットした肉厚２．５ｍｍの外周に、長方形（８０ｍｍ×６０ｍｍ）の四隅をＲ５でカットした開口部をキャビティ中央部に有する形状である。
東芝機械（株）製２８０ｔ射出成形機で、ポリプロピレン（日本ポリプロ（株）製、ノバテックＰＰ ＢＣ６Ｃ）に永和化成（株）製の発泡剤（ＥＥ２５Ｃ）を３．０重量部添加した発泡樹脂をシリンダー温度２１０℃で溶融させ、この成形機に図１（ａ）〜（ｃ）に示す射出発泡成形用金型装置を取り付けた。
ガス注入孔２２ａ、２２ｂからガス供給装置（図示せず）により、型キャビティに１．０ＭＰａのガスを注入、ガス排出孔２３ａ、２３ｂからガスを排出しながら、発泡樹脂を樹脂注入孔２１、ランナー部２４、樹脂ゲート部２５ａ、２５ｂを経由して、キャビティ１５内に９８％充填し、充填完了後、ガス注入を停止し、同時に金型可動型３を２．５ｍｍ後退させ、冷却後、金型１１を完全に開けて、射出発泡成形体を取り出した。
金型を後退したときは、固定型１２と外縁部可動中子１４、第２可動中子１４ｂには隙間が発生し、得られた発泡樹脂成形体は、シルバーストリークが完全に消滅しなかった。

１ 金型
２ 固定型
３ 可動型
４ Ｏリング
５ キャビティ
５ａ、５ｂ キャビティ面
６ 原料注入孔
７ ガス注入孔
８ ランナー部
９ 樹脂ゲート部
１１ 金型
１２ 固定型
１３ 可動型
１４ 外縁部可動中子
１４ａ スプリング
１４ｂ 第２可動中子
１４ｃ スプリング
１５ キャビティ
１５ａ、１５ｂ キャビティ面
２１ 原料注入孔
２２ ガス注入孔
２３ ガス排出孔
２４ ランナー部
２５ 樹脂ゲート部

Claims (4)

1. 固定型と、前進・後退可能な可動型及び外縁部可動中子を有して構成され、
   上記外縁部可動中子は、上記可動型の外縁部の突き当て面に、上記固定型の方向に押すスプリングを介して取り付けられた可動中子であり、
   上記固定型と可動型との突き合わせ面には、上記固定型と可動型との間に形成されるキャビティを構成するためのキャビティ面がそれぞれ形成され、
   上記の固定型及び可動型の少なくとも一方に、その外表面からキャビティ面に向かって、原料注入孔、ランナー、樹脂ゲート、ガス注入孔及びガス排出孔が形成され、
   成形時に上記可動型を後退させたとき、上記外縁部可動中子によって、キャビティの密閉状態が保持され、
   上記ガス注入孔から上記キャビティを経てガス排出孔にかけて、ガスを流通させるガス供給装置を有する射出発泡成形用金型装置。
2. 上記原料注入孔付近に上記ガス注入孔が設けられ、
   上記原料注入孔から上記キャビティ内に発泡樹脂原料が注入され、この発泡樹脂原料がキャビティ内を複数方向に流れたとき、その１つの原料流れが他の原料流れと合流する付近に、上記ガス排出孔が設けられる請求項１に記載の射出発泡成形用金型装置。
3. 固定型と、前進・後退可能な可動型及び外縁部可動中子を有して構成され、
   上記外縁部可動中子は、上記可動型の外縁部の突き当て面に、上記固定型の方向に押すスプリングを介して取り付けられた可動中子であり、
   上記固定型と可動型との突き合わせ面には、上記固定型と可動型との間に形成されるキャビティを構成するためのキャビティ面がそれぞれ形成され、
   成形時に上記可動型を後退させたとき、上記外縁部可動中子によって、キャビティの閉塞状態が保持される射出発泡成形用金型装置を用い、
   ガス注入孔からガスを流入させると共に、上記キャビティを経てガス排出孔からそのガスを排出させることにより、上記キャビティ内にガスを連続して流通させた状態とし、
   発泡樹脂原料を注入し、
   上記発泡樹脂原料の上記キャビティ内への充填率が５０〜１００％に到達したときに上記のガス流通を停止し、
   同時に上記可動型を後退させて発泡させる、射出発泡成形体の製造方法。
4. 上記原料注入孔付近に上記ガス注入孔が設けられ、
   上記原料注入孔から上記キャビティ内に発泡樹脂原料が注入され、この発泡樹脂原料がキャビティ内を複数方向に流れたとき、その１つの原料流れが他の原料流れと合流する付近に、上記ガス排出孔が設けられる請求項３に記載の射出発泡成形体の製造方法。

Images