JP3091611B2 - 発泡射出成形方法 - Google Patents
発泡射出成形方法Info
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Description
(インストルメントパネル、ドアパネル、シートバック
パネル、ステアリングホイール、取手等)、家具(椅子
の座部等)、雑貨(靴、スリッパ等)の如く、表面のス
キン層と内部の発泡層とが形成され、必要に応じて硬質
樹脂の芯材の片面に発泡層とスキン層が形成された発泡
成形品を射出成形機によって得る発泡射出成形方法に関
し、特に発泡性樹脂の発泡状態を制御して所望の感触と
良好な表面を持った成形品を得ることができる方法に関
する。
特公昭51−8424号に開示されるものが知られてい
る。型開き可能に保持された金型の空間内に発泡剤を含
む樹脂を射出した後、金型を開くことにより前記空間を
拡大して樹脂を発泡させ、金型表面側の冷却固化された
スキン層と金型内部側の発泡層とを有する発泡成形品を
得る方法である。この発泡射出成形方法においては、型
開油圧回路に流量調整弁を設けることにより、射出毎の
型開速度を変更できる回路構成が開示されているが、ワ
ンショットにおける射出ストローク中の型開速度の変更
を意図するものではない。
車内装用パネルの成形に適用することが試みられるよう
になった。スキン層を真空成形法などで別途成形するも
のに比較して、樹脂の歩留りが高く、連続工程で成形す
ることが可能になるからである。
くソフトな感触が求められる。この感触を得るために
は、材料の選択も重要であり、常温でゴム状弾性を具備
し、高温で可塑化し射出成形が可能な熱可塑性エラスト
マーをスキン層及び発泡層を形成するための素材として
使用が試みられるようになった(未公開)。
発泡射出成形方法を熱可塑性エラストマーの成形等に適
用した場合、発泡倍率或いは発泡セルの大きさが適切で
なかったりして、所望の感触を有しており、且つ表面状
態も良好なものがえられないという問題点があった。特
開昭48−22164や特開昭49−10967など
で、射出完了から型開開始までの時間を制御することに
よって、発泡倍率を制御することは概念的に知られてい
るが、時間制御だけでは不十分である。
得られた知見を元になされたものであり、その目的とす
るところは、適切な発泡倍率や発泡セルの状態が確保で
き、所望の感触を有する発泡成形品を得ることができる
発泡射出成形方法を提供するところにある。
射出成形方法は、型開き可能に保持された金型内の空間
に発泡剤を含む樹脂を射出した後、金型を開くことによ
り前記空間を拡大して樹脂を発泡させ、金型表面側の冷
却固化されたスキン層と金型内部側の発泡層とを有する
発泡成形品を得る発泡射出成形方法において、前記空間
を拡大する間の金型開速度を変化させて発泡を制御する
方法であり、金型開速度の変化は、型開開始後の高速と
型開完了前の低速とを含む多段であるか、又は型開中の
前記空間内の圧力を計測し、空間内圧力を所定の圧力パ
ターンと比較し、高い場合には型開速度を上げ、低い場
合には型開速度を下げてなされる。また、上記の発泡剤
を含む樹脂はエラストマーであり、前記金型の少なくと
も一方を含む金型に硬質樹脂の芯材が完全充填で射出さ
れた後に他方の金型との間に前記金型内空間を形成する
か、又は予め成形された芯材をこの芯材より大きい空隙
を有する金型に装着して前記金型内空間を形成するする
ものである。
マーの成形に適している。また、金型の少なくとも一方
を含む金型に硬質樹脂の芯材が完全充填で射出された後
に他方の金型との間に前記金型内空間を形成するもの
(2層成形・型空間拡大法)か、又は予め成形された芯
材をこの芯材より大きい空隙を有する金型に装着して前
記金型内空間を形成するもの(インサート・型空間拡大
法)のいずれであってもよい。
て、 スチレン・共役ジエンブロック共重合体の水素添加物
をベースとした、190°Cにおける溶融張力が1.5
kg以上、溶融延展性が100m/分以上、かつ、JI
S・K6301によるJIS−A硬度が30〜95のス
チレン系熱可塑性エラストマー成分100重量部、及
び、 発泡剤成分0.5〜10重量部からなるものが好まし
い。
で型を開くと発泡セルが小さくなる。すなわち、発泡性
樹脂が充填された空間を拡大する速度を変えることによ
って発泡セルの大きさと発泡倍率が調整される。しか
し、発泡の状態だけで型開速度を決めると、型開完了前
は発泡力が低くなっており、型開速度が型開開始後のま
まであると、スキン層の表面が金型の開き速度に追従せ
ず、金型とスキン層の剥離が発生し、シボ転写性等の表
面状態が悪くなることが判明した。そこで型開初期の発
泡力が強い状態では、所定の型開速度にして、所望の発
泡倍率と所望の大きさの発泡セルが得られる型開速度に
し、型開完了前の発泡力が低い状態では、型開速度を下
げると、発泡力による金型表面へのスキン層の密着度が
上がり、表面状態が良くなると共に、所望の発泡倍率と
所望の大きさの発泡セルが得られる。そのため、金型内
の望ましい所定圧力パターンが保たれるように、型開速
度のフィードバック制御を行うのが最も好ましい。
い、型開速度をワンショット内で変化させて発泡を制御
すると、所望の発泡倍率と良好な表面状態により、天然
皮革に類似した外観と感触を有する発泡成形品となる。
明する。まず図4により、本発明の発泡射出成形方法が
適用される成形機を説明し、次に発泡射出成形方法を図
1乃至図3により説明する。
定盤1と可動盤2のそれぞれに、互いに開閉可能に嵌合
する金型A,Bが固定され、発泡剤を含む樹脂が射出さ
れる空間Dが形成されている。また公知の射出装置Cか
ら発泡剤入りの樹脂が射出された後に、金型A,B間の
距離をストロークlだけ開き内部に発泡を許容するため
に空間Dを広げることができるようになっている。その
ため固定盤1にシリンダ装置3を設け、そのイクステン
ションロッド5にマイクロメータヘッド7を介してスラ
ストロッド6を連結し、このロッド6を可動盤2にナッ
ト9aで固定している。さらに射出装置Cの射出圧に耐
えるために、タイロッド4を介して加圧シリンダ8が固
定盤1に対して可動盤2を押圧する構成となっている。
ただし射出完了後の加圧シリンダ8の押圧力は低下し、
シリンダ装置3の押圧力を下回り、金型A,Bがシリン
ダ装置3で開き、上述した空間Dを拡大するようになっ
ている。
相当する)を制御するために、シリンダ装置3に対する
油圧ユニット11には流量制御弁12が設けられ、この
流量制御弁12は型開速度制御器13で制御される。金
型A,Bの型開速度は時間又はストロークで制御可能で
あり、ストロークで制御する場合には、エンコーダ9が
設けられ、その出力が型開速度制御器13に入力され
る。また射出完了から型開開始までの時間はタイマ14
で設定される。
法を以下に説明する。スチレン系熱可塑性エラストマー
成分として、 スチレン・ブタジエンブロック共重合体の水素添加
物〔スチレン・エチレン・ブチレン・スチレン共重合体
「SEBS」(平均分子量85,700、スチレン含量
29%)〕が27重量% パラフィン系オイル(平均分子量746、環分析0
%)が33重量% JIS−K7203による曲げ弾性率が10,100
kg/cm2 、かつ、MFR(230°C、2.16k
g)が1.5g/10分のエチレン・プロピレンブロッ
ク共重合体が20重量% 密度0.919g/cm3 、かつ、MFR(190°
C、2.16kg)が4g/10分の低密度ポリエチレ
ンが20重量% からなる組成で、JIS−A硬度が80を有するものを
用いた。これに、無機塩と有機酸との混合物を20重量
%含有した発泡剤マスターバッチ(三菱油化(株)製
「ファインブローS20N)をスチレン系熱可塑性エラ
ストマー成分に対して4重量部、アゾジカルボン酸アミ
ドを20重量%含有する発泡剤マスターバッチ(三菱油
化(株)製「ファインブローMX87)をスチレン系熱
可塑性エラストマー成分に対して1重量部含ませた。そ
して、金面温度を40°Cに設定し、ワンショット中の
型開速度を変化させて発泡成形品を得た。
い型開速度v1とし、時間t1〜t2は遅い型開速度v
2とした2段制御(実線)の場合に、任意の発泡倍率
又はスキン層厚みであって、良好な表面状態のものが得
られた。この場合の金型内圧力を圧力センサで計測した
結果を図1(b)の実線に示す。発泡中は略均一な圧
力が保たれ、発泡完了の時間t2まで型内圧力が保た
れ、スキン層は金型の開きに追従している。
開速度v2とした1段制御(一点鎖線)の場合には、
図1(b)の一点鎖線のように金型内圧力が急速に増
加し、厚いスキン層が形成されている。図1(a)に示
す如く時間t2まで早い型開速度v1とした1段制御
(点線)の場合には、図1(b)の点線のように発
泡中の金型内圧力は略均一になるものの、発泡完了前で
は金型内圧力がゼロになり、スキン層が金型の開きに追
従していないことが分かる。
良好な転写による外観の発泡成形品を得るためには、適
切な金型内圧力パターンが存在する。そこで、図1
(b)の実線の如き圧力パターンを得るために、図4
の金型A,Bに図示されない圧力センサを設け、金型速
度制御器13で、圧力パターンと比較し、金型内圧力が
高いと型開速度を早くし、金型内圧力が低いと型開速度
を遅くするというフィードバック制御を行うと、所望の
良好な発泡成形品を得ることができる。
の型開速度と発泡倍率の関係を説明する。図2におい
て、型開開始後の型開速度が遅いと、発泡倍率が低く、
型開速度が早いと、発泡倍率が高くなっている。図3
(a)に示すように、型開速度が0.5mm/sec未
満であると、樹脂の冷却速度に比較して型開速度が遅す
ぎるため、スキン層aが厚くなり、発泡層bが極端に薄
くなる。また図3(c)に示すように、型開速度が10
mm/secを越えると、スキン層aが極端に薄く、ス
キン層aが金型の開き速度に追従できず波うち、発泡層
bにおける発泡セルcも不揃いとなっている。しかし図
3(b)に示すように、型開速度が0.5〜10mm/
secであると、スキン層aと発泡層bのバランスがと
れ、スキン層aの表面状態も良好であって、発泡セルc
も均一となっている。
スキン層となった発泡成形品の発泡射出成形方法につい
て説明したが、硬質樹脂製の芯材の片面に対して発泡層
とスキン層を形成したインストルメントパネルの如き積
層体にもこの発泡射出成形方法が適用できる。
成形機を図5により説明する。図5において、この成形
機は、骨格がベッド101と、クラウン102と、スタ
ンドフレーム103とから構成されており、ベッド10
1上には第一下金型105と第二下金型106の2台の
下金型を載置したボルスタ10が設けられているもので
ある。
によって平行移動自在であり、第一下金型105が成形
機中心位置となる実線で示した第一位置と第二下金型
106が成形機中心位置となる二点鎖線で示した第二位
置とを取り得るようになっている。クラウン102に
は昇降シリンダ111と調節シリンダ112が固設され
ており、昇降シリンダ111と調節シリンダ112のピ
ストンロッド111a、112aの端部にはスライド1
14が固着されている。そして、スライド114には上
金型115が取着されており、昇降シリンダ111を作
動させることによって、上金型115は下金型105、
106に向かって昇降自在となっている。また、調節シ
リンダ112を作動させることによって、上金型115
は下金型105、106に向かって微昇降自在となって
いる。ベッド101の四隅には平衡支持装置118が配
設されており、この平衡支持装置118によってスライ
ド114をベッド101に対して平衡に支持するように
なっている。さらに、成形機の側部には、第一下金型1
05、第二下金型106に成形材料を供給する図示され
ない第一射出ユニット及び第二射出ユニットが設置され
ている。
層体の製造方法を図6に基づいて説明する。図6(a)
に示すように、ボルスタ107を移動させて第二位置
とし、昇降シリンダ111のピストンロッド111aを
伸長させて上金型115を第二下金型106に向かって
下降させ、上金型115と第二下金型106とで第二キ
ャビテイ125を形成する。そして、図6(b)に示す
ように、この第二キャビティ125に図外の第二射出ユ
ニットから熱可塑性樹脂の芯材料を供給し、芯材125
を成形する。成形が完了すると、図6(c)に示すよう
に、成形がなされた芯材126を上金型115内に残し
たまま、昇降シリンダ111のピストンロッド111a
を短縮させて上金型115を上昇させ、ボルスタ107
を移動させて第一位置とする。
リンダ111のピストンロッド111aを伸長させて芯
材126を装着した状態の上金型115を第一下金型1
05に向かって下降させ、芯材126と第一下金型10
5とで第一キャビテイ128を形成する。そして、図7
(b)に示すように、この第一キャビテイ128に上述
した発泡剤入りスチレン系エラストマー等の発泡材料1
29を所定の射出圧力で射出充填する。そして、図7
(b)に示すように、この状態から調節シリンダ112
のピストンロッド112aを短縮させて上金型115を
所定のストロークtだけ上昇させ、第一キャビテイ12
8の空間を増大させると、発泡材料130の圧力が低下
して発泡臨界圧力以下となり、発泡材料130の内部で
発泡が起こって発泡層132が形成される。また、第一
下金型105と接する部分の発泡材料130は未発泡状
態で冷却固化し、発泡しないままの硬質のスキン層13
3が形成される。そして、このようにして、芯材126
上に発泡層132とスキン層133とが一体的に積層成
形されると、昇降シリンダ111のピストンロッド11
1aを短縮させて上金型115を上昇させ、芯材126
と発泡層132とスキン層133とからなる積層体を取
り出して成形の1サイクルが終了する。
115内に芯材126を残したままで、芯材126と第
一下金型105の間には、発泡材料130を充填し発泡
させ冷却固化させるために空間が広がる第一キャビテイ
128が形成され、芯材126上に発泡層132とスキ
ン層133とが一体的に積層成形されるため、芯材12
6と発泡層132とスキン層133とからなる積層体を
一台の成形機で連続的に製造することが可能となり、工
数を大幅に減らすことができるようになる。また、芯材
126を成形材料から成形するため、材料ロスが殆どな
く、歩留りが大幅に向上する。このため、自動車等の内
装パネル、特に、自動車のインストルメントパネルのよ
うに大きくて形状が複雑な積層体の製造方法としては最
適なものとなる。さらに、芯材と発泡材料とに同系材料
を用いると、芯材と発泡層の密着性が向上し、また、リ
サイクルも可能となる。
共用して射出成形するもの(2層成形・型空間拡大法)
であったが、予め射出成形された芯材を型開き可能な金
型内に装着してから空間を形成するもの(インサート・
型空間拡大法)であってもよい。
ット中の型開速度(空間の拡大速度)を変化させること
で、発泡を制御するものであり、発泡セルが適当な大き
さで発泡倍率も適切であって、更に型開完了前の発泡力
が低い状態では、型開速度を下げて発泡力による金型表
面へのスキン層の密着度を上げ、表面状態を良くしたも
のであり、ソフトな感触を有し、シボ転写性等が良好な
表面状態に優れた発泡成形品を得ることが可能となる。
マー(好ましくはスチレン系エラストマー)を用いる
と、天然皮革に類似した良好な外観と感触を有する発泡
成形品を効率良く安価に成形することができ、特に自動
車の内装用パネルのように大量生産されるものの成形方
法に適している。
フ図である。
る。
である。
の概略図である。
形機の概略図である。
Claims (4)
- 【請求項1】 型開き可能に保持された金型内の空間に
発泡剤を含む樹脂を射出した後、金型を開くことにより
前記空間を拡大して樹脂を発泡させ、金型表面側の冷却
固化されたスキン層と金型内部側の発泡層とを有する発
泡成形品を得る発泡射出成形方法において、前記空間を
拡大する間の金型開速度を変化させて発泡を制御するこ
とを特徴とする発泡射出成形方法。 - 【請求項2】 上記金型開速度の変化は、型開開始後の
高速と型開完了前の低速とを含む多段である請求項1記
載の発泡射出成形方法。 - 【請求項3】 上記金型開速度の変化は、型開中の前記
空間内の圧力を計測し、空間内圧力を所定の圧力パター
ンと比較し、高い場合には型開速度を上げ、低い場合に
は型開速度を下げてなされる請求項1記載の発泡射出成
形方法。 - 【請求項4】 上記の発泡剤を含む樹脂は熱可塑性エラ
ストマーであり、前記金型の少なくとも一方を含む金型
に硬質樹脂の芯材が完全充填で射出された後に他方の金
型との間に前記金型内空間を形成するか、又は予め成形
された芯材をこの芯材より大きい空隙を有する金型に装
着して前記金型内空間を形成するものである請求項1、
2又は3記載の発泡射出成形方法。
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JP05257781A JP3091611B2 (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 発泡射出成形方法 |
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1993
- 1993-09-20 JP JP05257781A patent/JP3091611B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0788878A (ja) | 1995-04-04 |
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