JP3387549B2 - 発泡射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、型の中で高発泡させる
発泡射出成形方法に関する。更に詳しくいうと、型要素
を動かして閉じたままキャビティーを拡大することによ
り型の中で高発泡させる発泡射出成形方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】プラスチックスは、これを発泡させるこ
とによって新たに多様な性質を付与することができる。
特に、断熱、吸音、制振、浮力、弾力、軽量、液体誘
導、防塵（フィルタ）、摩擦、滑り止めなどの諸性質が
付与することができる。このような性質を活用して発泡
成形品を多用するのが最近の傾向である。今後は、発泡
成形品を１部に組み込んで各性質を活用する複合成形品
の需要が伸びると予想される。 【０００３】発泡成形は、現在主として射出成形および
押出成形によって行われている。これらのうち成形性に
すぐれた射出成形は、発泡剤を含んだ比較的少量の成形
材料を低圧で金型内のキャビティに射出し、発泡剤の発
泡によってキャビティを充填する方法である。発泡剤と
しては石油系低沸点溶剤を用いることもあるが、一般に
はアゾジカルボンアミド系またはオキシビススルホニル
ヒドラジド系のものが用いられている。このような発泡
射出成形方法は、容積が定まったキャビティ内で発泡さ
せ成形材料を充填するので、成形材料の注入量の制御が
難しい。したがって、発泡成形品は一般に発泡倍率が低
い低発泡成形品であり、発泡倍率が高い高発泡成形品で
はない。 【０００４】図６は、公知の高発泡射出成形方法を示し
ている。図６に示すように、従来公知の射出成形方法
は、固定側型要素１０ａと可動側型要素１０ｂの２つの
型要素からなる射出成形用型を用いている。両型要素１
０ａ，１０ｂで形成する図６（ａ）に示す初期キャビテ
ィー１１に発泡剤を含んだ成形材料を急速充填し、充填
後ただちに可動側型要素１０ｂを固定側型要素に対して
後退させてキャビティ容積を拡大させ図６（ｂ）に示す
最終キャビティー１１を形成する。このように形成した
拡大キャビティー１１中で先に充填した成形材料を発泡
させる。このような発泡射出成形方法は、発泡倍率を上
げることことができる。すなわち、このような発泡射出
成形方法は、高発泡成形が可能である。 【０００５】また、成形材料の充填後ただちに成形型を
冷却すると、キャビティと型内面との界面にある材料が
充填後ただちに冷却される。このように界面部の材料が
急速冷却され表皮を形成する発泡成形品は、スキン層を
持った比較的軽量の成形品として得られる。このような
発泡成形品は、スキン層により内部が保護され各種性質
を持った製品、材料として活用することができる。 【０００６】 【発明が解決しようとする課題】このような２つの型要
素を相対的に移動させてキャビティーを拡大して高発泡
させる従来方法によると、初期キャビティーに付加され
るキャビティー拡大部すなわち図６（ｂ）に示される最
終キャビティーから図６（ａ）に示される初期キャビテ
ィーを除いた部分の界面イ及びロは、固定側型要素１０
ａのキャビティー形成面とこの面に摺動する摺動面を持
った可動側型要素１０ｂのキャビティー形成面とが交叉
する線が移動して走査する面に限定され、発泡成形品の
最終形態の自由度が著しく限定される。 【０００７】より一般的に述べると、キャビティーを閉
じたままで初期キャビティーから最終キャビティーに２
つの型要素を移動させることにより形成されるキャビテ
ィーの界面は２つの型が相対的に摺動する際に走査して
形成する平行な２摺動面または平行な線の集合面を必ず
要素面として持つので、成型品はこのような２平行摺動
面に同形の界面を持たなければならない制限を受ける。 【０００８】このような制限を受けるので、平行な線の
集合面を持つ立体物たとえば円柱体を高発泡射出成形方
法により成形することができるが、２平行摺動面も平行
な線の集合面も持たない界面を持つ立体成形品、例えば
界面が球面である球形品、界面がトーラス面であるドー
ナツ形状品のような環状品、４つの界面のどの２面も平
行でない正４面体のような多面体、円錐面または複数円
錐面を組み合わせたテトラポットのような複雑な立体品
を高発泡射出成形方法により成形することはできない。 【０００９】また、成形材料の充填後ただちに成形型を
冷却すれば内部を保護するスキン層をある程度は形成で
きるが、発泡により活用しようとする性質を十分に活か
す成形条件を優先すると不十分なスキン層しか得られな
い。 【００１０】この発明は、前記した技術的背景のもとで
発明されたものであり、次のような目的を達成する。こ
の発明の目的は、種々の形状の複合高発泡成形品の成形
が可能な発泡射出成形方法を提供することにある。 【００１１】 【課題を解決するための手段】次に、本発明の課題を解
決するための手段を記載するが、１つまたはいくつかの
実施例に対応させて本発明の構成要素に括弧つきで参照
番号をつけたのは、本発明と実施例の構成要素間の対応
関係を分かりやすく参照するためであり、本発明を実施
例に限定するためではない。 【００１２】この発明の発泡射出成形方法は、相対的に
互いに可動な３つの型要素（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）
を用いて形成するキャビティー内に別工程で作られた半
製品（２２）を装着する半製品装着工程と、前記半製品
装着工程により装着された半製品（２２）と前記３つの
型要素（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）の内の２つの型要素
（２３ｂ，２３ｃ）で１つの閉じた初期キャビティー
（２４）を形成するキャビティー形成工程と、前記キャ
ビティー形成工程により形成される初期キャビティー
（２４）に発泡用成形材料を充填する充填工程と、前記
３つの型要素（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）の内の２つの
型要素（２３ａ，２３ｂ）と半製品（２２）は相対的に
動かすことなく残りの１つの型要素（２３ｃ）を前記２
つの型要素（２３ａ，２３ｂ）と半製品（２２）に対し
て動かして、前記２つの型要素（２３ｂ，２３ｃ）と半
製品（２２）により形成されるキャビティーを閉じたま
ま前記初期キャビティー（２４）の容積よりも大きい容
積の最終キャビティーを形成するキャビティー拡大工程
と、前記キャビティー拡大工程により拡大された前記最
終キャビティー内で前記充填の成形材料を発泡させ前記
最終キャビティー内で前記最終キャビティーと同形の発
泡成形品を形成する発泡成形工程とからなることを特徴
としている。 【００１３】 【作用】本発明の方法は、２つの型要素と半製品が形成
するキャビティーは閉じたまま１つの型要素の動きによ
り拡大する。この拡大工程中、他の１つの型と半製品の
要素の動きを必要としない。界面のどの部分面どうしも
平行でない最終拡大キャビティーを１つの型の移動によ
り形成することができる。このように得られたキャビテ
ィー内で成形材料が高発泡し、形状自由度が高い複合高
発泡成形品が射出成形法により製造される。 【００１４】 【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 （実施例１）射出成形型 図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の発泡射出成形
方法の実施例１に用いる射出成形型を示す断面図であ
る。本発明の発泡射出成形方法に用いる射出成形型２３
は、図１（ｂ）に見られるように、基本的には３要素か
ら構成されている。基本的３要素は、型要素２３ａと型
要素２３ｂと型要素２３ｃとから構成されている。型要
素２３ａと型要素２３ｂは、相対的に可動である。型要
素２３ｃは型要素２３ｂに対して摺動し相対的に可動で
ある。この実施例を説明する便宜上、型要素２３ａを固
定側型要素、型要素２３ｂを可動側型要素という。型要
素２３ｃを摺動型要素という。 【００１５】発泡射出成形方法 次に、本発明の発泡射出成形方法の実施例１を説明す
る。図１（ａ）は、半製品２２を射出成形により成形す
る工程を示している。この工程は、固定側型要素２０ａ
と可動側型要素２０ｂとからなる射出成形型２０でキャ
ビティー２１を形成し、キャビティー２１に成形材料を
充填し、一次成形品２２を成形する工程である。一次成
形品２２の材料は、熱可塑性樹脂、エラストマー等であ
る。 【００１６】次に、図１（ｂ）に示すように、先の工程
で成形した一次成形品２２を固定側型要素２３ａと可動
側型要素２３ｂと摺動型要素２３ｃとで形成するキャビ
ティー内に装着する。半製品装着工程で装着された半製
品（２２）と３つの型要素２３ａ，２３ｂ，２３ｃの内
の少なくとも２つの型要素すなわち可動側型要素２３ｂ
と摺動型要素２３ｃとで初期キャビティー２４を形成す
る。このようなキャビティー形成工程により形成された
初期キャビティー２４に発泡用成形材料を充填する。発
泡用成形材料は、熱可塑性樹脂、エラストマーが用いら
れる。これら成形材料は、所定の圧力、温度、時間で適
切に気化する公知の発泡剤例えばアゾジカルボンアミド
系またはオキシビススルホニルヒドラジド系のものが混
ぜられて用いられる。 【００１７】充填工程で成形材料が充填されたキャビテ
ィー２４は、半製品２２、固定側型要素２３ａ、可動側
型要素２３ｂのどれも相対的に動かすことなく、摺動型
要素２３ｃを後退させることにより、閉じられたまま拡
大する。図１（ｃ）は、初期キャビティー２４の容積よ
りも大きい容積の最終キャビティーが形成された状態を
示している。キャビティー拡大工程により拡大された最
終キャビティー内で成形材料は発泡し最終キャビティー
内で最終キャビティーと同形の発泡成形品２５が形成さ
れる。発泡成形品２５と半製品２２とからなる成形品
は、例えば自動車の座席用アームパッドである。 【００１８】（実施例２） 図２は、本発明の発泡射出成形方法の実施例２に用いる
射出成形型を示す断面図である。図３は、型の１部を分
解して示す斜軸投影図である。この実施例２は車輪のタ
イヤを発泡射出成形で成形し、車輪本体にタイヤを一体
に成形する場合である。図２，３は分割された複数の型
要素を示している。 【００１９】放射方向に動く型要素１は４分割された型
要素１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄからなる。軸方向に動く型
要素２は２分割された摺動型要素２ａ，２ｂからなる。
型要素１は部分トーラス面を有し、型要素１の内側に車
輪本体３が位置付けされている。この車輪本体３の外周
面も部分トーラス面に形成されている。 【００２０】型要素１の内側で車輪本体３の外側に一対
の環状の摺動型要素２ａ，２ｂが設けられている。摺動
型要素２ａ，２ｂは型要素１と車輪本体３に対して摺動
する。摺動型要素２ａ，２ｂの対向する面もそれぞれ部
分トーラス面に形成されている。型要素１と摺動型要素
２ａ，２ｂと車輪本体３で１組の金型要素を構成し、そ
れらの部分トーラス面で１つのトーラス面を構成してい
る。 【００２１】車輪本体３は射出成形機（図示せず）によ
り支持され、型要素１、摺動型要素２ａ，２ｂは射出成
形機によりそれぞれ放射方向、軸方向に動かされる。な
お、型要素にはキャビティ内に発泡用成形材料を注入す
るためのゲート５が設けられている。 【００２２】実施例２の動作 車輪本体３は次に述べる工程とは別の工程であらかじめ
成形されている。車輪本体３を型に装着する。ゲート５
を通して、型要素１、摺動型要素２ａ，２ｂ、車輪本体
３で形成する初期キャビティ４ａに発泡用成形材料を充
填する。このような注入時の型要素１、摺動型要素２、
車輪本体３の位置関係は図２に示されている。この状態
のキャビティー４ａは、型要素１の内側面、車輪本体３
の外側面、摺動型要素２ａ，２ｂの軸方向に対向する環
状面の他に、車輪本体３及び型要素１と摺動する摺動面
によっても構成されている。 【００２３】充填工程に続き、図４に示すように摺動型
要素２ａ，２ｂを軸方向に後退させる。この工程では、
キャビティ４ｂの壁面はトーラス状に形成され、容積が
増大している。キャビティ容積の増大による圧力低下に
より、発泡剤を構成する揮発物質の気化が促進され成形
材料中に高倍率の気泡が発生する。トーラス状発泡体の
外周面は冷却されスキン層が形成される。このように形
成されるトーラス状発泡体は車輪本体３に一体化して、
図５に示す車輪がつくられる。 【００２４】車輪本体３には各種エンジニアリング・プ
ラスチックが用いられる。成形材料としては、熱可塑性
樹脂、エラストマーが用いられる。これら材料は、所定
の圧力、温度、時間で適切に気化する公知の発泡剤、例
えばアゾジカルボンアミド系またはオキシビススルホニ
ルヒドラジド系のものが混ぜられて用いられる。 【００２５】（その他の実施例） 本発明は、上記実施例に限られることはなく、本発明の
趣旨の範囲内で、設計変更が行われる。たとえば、上記
実施例では原理的な高発泡射出成形を説明するために球
体を選んだが、各種形態のものの高発泡射出成形が可能
である。 【００２６】 【発明の効果】この発明によると下記効果が奏される。
形状の自由度が高い高発泡成形品の量産が可能である。

【図面の簡単な説明】 【図１】図１（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明の発泡
射出成形方法の実施例１に用いる射出成形型を示す断面
図である。 【図２】図２は、本発明の発泡射出成形方法の実施例２
に用いる射出成形型を示す断面図である。 【図３】図３は、図２に示す型を１部分解して示す斜軸
投影図である。 【図４】図４は、図２に示す工程と異なる工程を示す断
面図である。 【図５】図５は、発泡射出成形品を示す斜軸投影図であ
る。 【図６】図６（ａ），（ｂ）は、従来の発泡射出成形方
法に用いる型を示す断面図である。 【符号の説明】 ３，２２…半製品 １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ…型要素 ２ａ，２ｂ…型要素 ２３ａ，２３ｂ，２３ｃ…型要素 ４ａ，２４…初期キャビティー ４ｂ…最終キャビティー

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】相対的に互いに可動な３つの型要素（２３
   ａ，２３ｂ，２３ｃ）を用いて形成するキャビティー内
   に別工程で作られた半製品（２２）を装着する半製品装
   着工程と、 前記半製品装着工程により装着された半製品（２２）と
   前記３つの型要素（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）の内の２
   つの型要素（２３ｂ，２３ｃ）で１つの閉じた初期キャ
   ビティー（２４）を形成するキャビティー形成工程と、 前記キャビティー形成工程により形成される初期キャビ
   ティー（２４）に発泡用成形材料を充填する充填工程
   と、 前記３つの型要素（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）の内の２
   つの型要素（２３ａ，２３ｂ）と半製品（２２）は相対
   的に動かすことなく残りの１つの型要素（２３ｃ）を前
   記２つの型要素（２３ａ，２３ｂ）と半製品（２２）に
   対して動かして、前記２つの型要素（２３ｂ，２３ｃ）
   と半製品（２２）により形成されるキャビティーを閉じ
   たまま前記初期キャビティー（２４）の容積よりも大き
   い容積の最終キャビティーを形成するキャビティー拡大
   工程と、 前記キャビティー拡大工程により拡大された前記最終キ
   ャビティー内で前記充填の成形材料を発泡させ前記最終
   キャビティー内で前記最終キャビティーと同形の発泡成
   形品を形成する発泡成形工程とからなることを特徴とす
   る発泡射出成形方法。