JP3015711B2 - 発泡成形体の成形方法及び発泡成形体の成形装置 - Google Patents
発泡成形体の成形方法及び発泡成形体の成形装置Info
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Description
及び成形装置に関する。
小さくヤング率(剛性)が大きいこと及び適度な内部損
失を有することが要求される。
レン)の振動板は、耐環境性、特に耐水性に優れ外観性
も良く、スピーカ振動板としての物性バランスもよいた
め、紙に次いで多く使用されている。しかし、PPの比
重は0.9g/cm3であり、紙よりも大きく、ヤング
率も低いため、剛性を高くするためにカーボンファイバ
ー等のフィラーで強化して使用しているが、更に比重が
大きくなるため、紙に比べると重くなり、感度が落ち、
高周波数帯域のエネルギーも出しにくい。
に軽量化する手法が考えられ、実用化されてきた。
法があり、この手法は、同図(a)に示すように、予め
発泡させたシート50に対し熱を加えることによってシ
ート50が柔らかくなったら、同図(b)に示すよう
に、真空成形用金型23をエアーバキュームしながらシ
ート50に密着させて振動板の型成形を行うものであ
る。また、上記シート50を加熱冷却プレス法により成
形する手法もある。
場合、シート50の表面に発泡層が露出するために外観
性が悪くなるばかりか、発泡層の形成によってシート5
0の表面に薄い膜状のPPが露出されてしまい、紫外線
劣化が非常に早い(耐光性が悪い)といった不具合があ
る。
射出成形による発泡成形が有効な手法と考えられる。
発泡剤を添加した樹脂を金型内に射出し、金型内で発泡
剤を発泡させる方法であるが、金型内で発泡剤が発泡で
きる空間を作る必要がある。発泡空間を作る手法とし
て、金型内に窒素ガス等を注入し、ガスを抜いて発泡空
間を作り出す方法や金型のキャビティに対してショート
ショットで材料を射出する方法等がある。
来の射出発泡成形による場合、ガスを注入する方法では
肉厚が4〜5mm以上ないと発泡の効果がなく、金型キ
ャビティに対してショートショットで材料を射出する方
法では先端部がショートモールドになり易く、しかも2
〜3mm以上の肉厚がないとほとんど発泡しないといっ
た問題がある。
形方法のほとんどが厚肉製品を対象とした成形方法であ
り、最低でも3mm程度の肉厚をもった製品でしか効果
的な発泡成形を行うことができない。
な薄肉製品(0.2〜0.5mm程度)を対象とする効
果的な発泡成形を可能とする技術はなかった。
れたもので、高剛性及び高内部損失を損なうことなく軽
量化が図れ、且つ肉厚の薄い発泡成形体を成形すること
ができる発泡成形体の成形方法及び成形装置を提供する
ことを目的とする。
発泡成形体の成形方法に関し、発泡剤を含む樹脂を金型
内に射出するとともに、射出充填完了後に前記金型を所
定量だけ開けることにより、前記発泡剤を発泡させて、
発泡成形体を成形する発泡成形体の成形方法において、
前記金型内への前記発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する
阻止手段を設け、前記金型を所定量だけ開ける前に、前
記阻止手段によって前記樹脂の流れを阻止することを特
徴としている。
を金型内に射出するとともに、射出充填完了後、射出成
形機の型締め力を落し、前記金型を所定量だけ開けるこ
とにより、前記発泡剤を発泡させて発泡成形体を成形す
る発泡成形体の成形装置において、前記金型内への前記
発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する阻止手段を設け、前
記金型を所定量だけ開ける前に、前記阻止手段によって
前記樹脂の流れを阻止することを特徴としている。
ーカ振動板用の樹脂を金型内に射出するとともに、射出
充填完了後、射出成形機の型締め力を落し、前記金型を
所定量だけ開けることにより、前記発泡剤を発泡させて
発泡成形体を成形する発泡成形体の成形装置において、
前記金型内への前記発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する
阻止手段を設け、前記金型を所定量だけ開ける前に、前
記阻止手段によって前記樹脂の流れを阻止することを特
徴としている。
置では、発泡剤を含む樹脂を金型内に射出するととも
に、射出充填完了後に前記金型を所定量だけ開ける前
に、金型内に流入する樹脂を阻止し、発泡剤を発泡させ
て、発泡成形体を成形するようにしたので、現行技術で
は不可能であったたとえば振動板のような肉厚が1mm
以下の薄肉製品でも発泡剤の発泡を行わせることができ
る。すなわち、肉厚が2mm以下の薄肉製品の場合、樹
脂が金型内に射出されると、肉厚が薄いために製品の冷
却固化時間が非常に早いこと、また、肉厚重量を均一に
制御するために高速、高圧射出が要求される。以上のこ
とより、現在知られている射出発泡成形の技術では2m
m以下の薄肉成形品での軽量化を目的とした射出発泡成
形は不可能とされていた。
に型締め圧力を高速コントロールする射出成形機を用
い、充填完了から、樹脂が完全に固化する間に金型の型
締め圧力を落し、金型を所定量開かせて発泡剤を発泡さ
せることにより、薄肉製品でも表面にスキン層を有し中
間層が発泡した成形品を得ることが可能となった。
流れを阻止することで、金型の開放に伴う金型内への樹
脂の流入が阻止され、製品重量のばらつきが抑えられ
る。
ばバネを埋め込み、型締め圧力を落としたときに、発泡
剤の発泡圧力以上の力で金型を開かせることにより更に
高発泡が可能となる。
によって発泡成形体が得られるため、比重が下げられる
ことから、薄肉製品でも剛性を下げずに軽量化が可能と
なる。
乗に比例することにより、ヤング率の低い材料でも比重
を下げて厚さを増すことで剛性を高くすることができ、
カーボンファイバー等のフィラーの添加量を少なくする
ことができるので、内部損失の高い材料を使用すること
ができ、高剛性及び高内部損失を損なうことなく軽量化
が図れる。更に、高価なフィラーの量を減らせることに
より、材料のコストが安くなる。
て説明する。図1は、本発明の発泡成形体の成形方法の
一実施例に係る射出成形機を示すものであり、図3に示
す成形特性を有している。
ラテン24に保持された可動側金型21と固定プラテン
25に保持された固定側金型22との締め圧は、金型締
め圧制御部30によって制御された型締めシリンダー1
0によってコントロールされている。固定側金型22の
射出口には、PP(ポリプロピレン)に発泡剤を添加し
た樹脂混合材を射出するための射出装置40の射出口が
差し込まれている。射出プロセス制御部31により制御
された射出条件により射出装置40がコントロールされ
ている。また、射出装置40側からは、成形プロセスの
情報が出力されるようになっており、その情報及び可動
プラテン24側の距離の情報等に応じて上記の金型締め
圧制御部30による金型締め圧制御が行われる。
より振動板を成形する場合について、図2を用いて説明
する。
構10によって金型20の可動側金型21と固定側金型
22とを閉じ、射出装置40からPP(ポリプロピレ
ン)に発泡剤を入れた樹脂混合材を射出する。このと
き、樹脂混合材の温度は、シリンダー10内で約200
℃に保たれている。また、金型20のキャビティ面の温
度は、約90℃に保たれている。更に、金型締め圧制御
部30によって制御されている型締めシリンダー10に
よる締め圧は、約75tに保たれている。このとき、金
型20の可動側金型21と固定側金型22とによって形
成されるキャビテイの一般厚みは約0.3mm程度とさ
れている。
可動側金型21と固定側金型22との間のキャビティに
充填された樹脂混合材は、金型20に接している部分か
ら固化が始まりスキン層を形成し、溶融部分はスクリュ
ーから押し出される圧力と可動側金型21及び固定側金
型22により締め圧が掛かるため、分解した発泡剤のガ
スは圧縮されて発泡が抑制されながら固化が進んでい
く。
合材の充填完了直後、溶融部分の発泡剤の発泡圧力がま
わりのスキン層(固化部分)を押し広げるだけの力が残
っているうちに、金型締め圧制御部30によって制御さ
れている型締めシリンダー10による締め圧を瞬時に0
t近くまで落とすことにより、溶融部分の圧縮されてい
た発泡剤の分解ガスがまわりの樹脂を押し広げながら膨
らみ、発泡が開始される。
グについて説明する。樹脂の充填が完全に終了する前に
型開きを行ってしまうと、樹脂混合材が金型20の可動
側金型21及び固定側金型22のキャビティ内部に入り
込み過ぎ、製品の重量が重くなってしまい、反対にタイ
ミングが遅いと樹脂の固化が進みすぎ、発泡剤が発泡で
きないまま完全固化してしまうため、この場合は射出開
始から0.4秒〜0.8秒後に型開きを行うことが好ま
しい。但し、これらの要件は、樹脂混合材の樹脂温度、
金型20の温度、製品肉厚、発泡剤の添加量等の条件に
より変わってくる。
1.5mm程度であり、これを0.04〜0.05秒の
高速で開く必要があるため、金型20は約0.0020
〜0.0375mm/msの速度で開くように、発泡
剤、バネの力及び締め圧がコントロールされる。薄型の
発泡成形振動板を成型するには、約0.001mm/m
s以上の速度で金型を開くようにすれば十分である。
金型22との間にバネを埋め込み、型締め圧力を下げた
ときの可動側金型21の開放力を上げてやると、発泡倍
率を上げることができる。
や発泡剤等の具体例について説明すると、PP(ポリプ
ロピレン)としては、MA06三菱化学(株)のものを
用い、発泡剤としては、EE−205 永和化成工業
(株)のものを用い、配合比は発泡剤を0.1重量部と
した。射出成形機としては、ウルトラ75 住友重機械
工業(株)を用いた。
り、平均肉厚が0.5mmの円錐型コーン形状が得られ
た。また、得られた振動板は表面に0.1mm以下のス
キン層が形成された内部発泡体であり、耐光性及び外観
的にも優れている。
て説明すると、発泡倍率が1.7倍であり、比重が0.
54g/cm3であり、ヤング率が2.7E9 N/m2
であり、内部損失が0.091であった。
約75tとした固定側金型21と可動側金型22との間
のキャビティ内に射出装置40からPP(ポリプロピレ
ン)に発泡剤を入れた樹脂混合材を射出した後、固定側
金型21と可動側金型22との締め圧を0t近くにする
ことにより金型を開かせて発泡剤の発泡を行わせた。
加した発泡剤の発泡によって発泡成形振動板が得られる
ため、比重が下げられることから、剛性を下げずに軽量
化を図ることが可能となる。
乗に比例することにより、ヤング率の低い材料でも比重
を下げて厚さを増すことで剛性を高くすることができ、
カーボンファイバー等のフィラーの添加量を少なくする
ことができるので、内部損失の高い材料を使用すること
ができ、高剛性及び高内部損失を損なうことなく軽量化
が図れる。更に、高価なフィラーの量を減らせることに
より、材料のコストが安くなる。
射出成形機を示すものであり、図1の射出成形機とはシ
ャッター機構60及びこのシャッター機構60の動作を
制御するシャッター機構制御部70を備えている点で構
成が異なっている。なお、以下に説明する図において、
図1と共通する部分には同一符号を付し重複する説明を
省略する。
部30によって型締め圧力が落とされる前に、シャッタ
ー機構制御部70によってシャッター機構60が駆動さ
れ、ゲート27の一部をつぶすことにより、製品部28
に流れ込む樹脂が阻止されるようになっている。
防ぐ部分は、スプルー26、ゲート27、ランナー等の
どの部分でもよいが、製品部28に近い方がより効果的
である。
り振動板を成形する場合について説明する。
構10によって金型20の可動側金型21と固定側金型
22とが閉じられ、上記の射出装置40からPP(ポリ
プロピレン)に発泡剤を入れた樹脂混合材が射出され
る。このとき、樹脂混合材の温度は、シリンダー10内
で約230℃に保たれている。また、金型20のキャビ
ティ面の温度は、約95℃に保たれている。更に、金型
締め圧制御部30によって制御されている型締めシリン
ダー10による締め圧は、上記同様に、約75tに保た
れている。
定側金型22とによって形成されるキャビテイの製品部
28の一般厚みは、約0.25mm程度とされている。
またこのとき、可動側金型21と固定側金型22との間
のキャビティに充填された樹脂混合材は、金型20に接
している部分から固化が始まりスキン層が形成され、溶
融部分はスクリューから押し出される圧力と可動側金型
21及び固定側金型22により締め圧が掛かるため、分
解した発泡剤のガスは圧縮されて発泡が抑制されながら
固化が進んでいく。
射出完了後に型締め圧力が落とされる前に、図6に示す
ように、シャッター機構制御部70によってシャッター
機構60のシャッター駆動用シリンダー62が駆動さ
れ、シリンダー61が押し出されることにより、ゲート
27と製品部28とのキャビティが隔離され、スプルー
26を介してのキャビティ内部への樹脂混合材の流れ込
みが阻止される。
泡剤の発泡圧力がまわりのスキン層(固化部分)を押し
広げるだけの力が残っているうちに、金型締め圧制御部
30によって制御されている型締めシリンダー10によ
る締め圧を瞬時に0t近くまでとすることにより、溶融
部分の圧縮されていた発泡剤の分解ガスがまわりの樹脂
を押し広げながら膨らみ、発泡が開始される。
によって生じる差異を、図8を用いて説明する。ちなみ
に、同図は、未発泡時の平均肉厚が0.25mm、面積
が約200cm2のスピーカ用振動板を発泡させたとき
の例であり、同図における金型20の開き開始時間及び
シャッター機構60の動作開始時間は、共に射出開始時
間からの経過時間を示すものであって、射出時間は全て
0.26秒としている。
は4.7gであり、これが基準重量であって、増えた分
は金型20を開いたときにキャビティ内部に入り込んだ
樹脂混合材の重量である。
から0.31秒〜0.37秒経過した時点で金型20を
開けた場合には、樹脂混合材の発泡状態が良好である
が、シャッター機構60を動作させない場合には、製品
(スピーカ用振動板)の重量にばらつきを生じている。
これは、射出完了後から金型20を開くまでの時間を短
くする程、金型20を開いたときに入ってくる余分な樹
脂混合材が多くなり、製品(スピーカ用振動板)の重量
が重くなってしまうためであり、逆に金型20を開くま
での時間を長くすると、重量は未発泡時の重量に近づい
ていくが、製品部28の硬化が進み、発泡不良になって
くるためである。また、金型20を開く時間が1/10
0秒違っただけで製品(スピーカ用振動板)の重量に差
がでるため、重量のばらつきが大きくなる。
31秒経過した時点でシャッター機構60を動作させた
場合、製品(スピーカ用振動板)の重量が4.8〜4.
9gで安定していることが解る。すなわち、上述した製
品(スピーカ用振動板)の基準重量である4.7gに対
して0.1〜0.2g程度の重量増加でとどめられてい
ることが解る。
1.5mm程度(この実施例では600μmとしてい
る)であり、これを0.04〜0.05秒の高速で開く
必要があるため、上述したように、金型20は約0.0
020〜0.0375mm/msの速度で開くように、
発泡剤、バネの力及び締め圧がコントロールされ、薄型
の発泡成形振動板を成型するには、約0.001mm/
ms以上の速度で金型を開くようにすれば十分である。
金型21と固定側金型22との間にバネを埋め込み、型
締め圧力を下げたときの可動側金型21の開放力を上げ
てやることにより発泡倍率を上げることができる。
や発泡剤等の具体例について説明すると、樹脂として
は、カーボンファイバー,マイカ強化PP 三菱化学
(株)のものを用い、発泡剤としては、EE−206
永和化成工業(株)のものを用い、配合比は発泡剤を
0.1重量部とした。射出成形機としては、ウルトラ2
20t 住友重機械工業(株)を用いた。
り、平均肉厚が0.60mmの円錐型コーン形状が得ら
れた。また、得られた振動板は表面に0.1mm以下の
スキン層が形成された内部発泡体であり、耐光性及び外
観的にも優れている。
明すると、発泡倍率が約2.4倍であり、比重が0.3
9g/cm3であり、ヤング率が2.8E9 N/m2で
あり、内部損失が0.08であった。
約75tとした固定側金型21と可動側金型22との間
のキャビティ内に射出装置40からPP(ポリプロピレ
ン)に発泡剤を入れた樹脂混合材を射出した後、金型締
め圧制御部30によって型締め圧力が落とされる前に、
シャッター機構制御部70によりシャッター機構60の
シャッター駆動用シリンダー62を駆動してシリンダー
61を押し出し、ゲート27と製品部28とのキャビテ
ィを隔離し、スプルー26を介してのキャビティ内部へ
の樹脂混合材の流れ込みを阻止し、その後、固定側金型
21と可動側金型22との締め圧を0t近くにすること
により金型を開かせて発泡剤の発泡を行わせた。
れ込むキャビティ内部への樹脂混合材が阻止されるの
で、製品(スピーカ用振動板)の重量のばらつきを抑え
ることができる。
してスピーカ用振動板を成形した場合について説明した
が、この例に限らず、たとえば車のドアパネルやスピー
カフレーム等のように軽量、高剛性が要求される他の部
材を成形するようにしてもよい。
体の成形方法及び成形装置によれば、発泡剤を含む樹脂
を金型内に射出するとともに、射出充填完了後に金型を
所定量だけ開ける前に、金型内に流入する樹脂を阻止
し、発泡剤を発泡させて発泡成形体を成形するようにし
たので、現行技術では不可能であったたとえば振動板の
ような肉厚が1mm以下の薄肉製品でも発泡剤の発泡を
行わせることができる。
に比例することにより、ヤング率の低い材料でも比重を
下げて厚さを増すことで剛性を高くすることができるた
め、カーボンファイバー等のフィラーの添加量を少なく
することができるので、内部損失の高い材料を使用する
ことができ、高剛性及び高内部損失を損なうことなく軽
量化が図れる。
る射出成形機を示すものである。
いて説明するための図である。
る。
泡成形体の成形方法を説明するための図である。
いて説明するための図である。
いて説明するための図である。
いて説明するための図である。
作の有無によって生じる差異を説明するための図であ
る。
するための図である。
Claims (3)
- 【請求項1】発泡剤を含む樹脂を金型内に射出するとと
もに、射出充填完了後に前記金型を所定量だけ開けるこ
とにより、前記発泡剤を発泡させて、発泡成形体を成形
する発泡成形体の成形方法において、 前記金型内への前記発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する
阻止手段を設け、前記金型を所定量だけ開ける前に、前
記阻止手段によって前記樹脂の流れを阻止することを特
徴とする 発泡成形体の成形方法。 - 【請求項2】発泡剤を含む樹脂を金型内に射出するとと
もに、射出充填完了後、射出成形機の型締め力を落し、
前記金型を所定量だけ開けることにより、前記発泡剤を
発泡させて発泡成形体を成形する発泡成形体の成形装置
において、 前記金型内への前記発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する
阻止手段を設け、前記金型を所定量だけ開ける前に、前
記阻止手段によって前記樹脂の流れを阻止する ことを特
徴とする発泡成形体の成形装置。 - 【請求項3】発泡剤を含むスピーカ振動板用の樹脂を金
型内に射出するとともに、射出充填完了後、射出成形機
の型締め力を落し、前記金型を所定量だけ開けることに
より、前記発泡剤を発泡させて発泡成形体を成形する発
泡成形体の成形装置において、 前記金型内への前記発泡剤を含む樹脂の流れを阻止する
阻止手段を設け、前記金型を所定量だけ開ける前に、前
記阻止手段によって前記樹脂の流れを阻止することを 特
徴とする発泡成形体の成形装置。
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