JP6030326B2 - Manufacturing method by supercritical foam injection molding - Google Patents
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Description
本発明は、超臨界発泡射出成形により製品を成形する製造方法に関するものである。 The present invention relates to a manufacturing method for forming a product by supercritical foam injection molding.
超臨界流体を用いた射出成形としては、例えば、下記特許文献１に開示される成形装置が知られている。この成形装置は、スクリューを回転して熱可塑性樹脂材料を溶融すると共に、スクリューシリンダ内に超臨界状態の炭酸ガスなどを注入して熱可塑性樹脂材料に溶かし込んで、金型内に射出して発泡体を成形する。これにより、熱可塑性樹脂発泡体により形成される製品が得られる。 As injection molding using a supercritical fluid, for example, a molding apparatus disclosed in Patent Document 1 below is known. This molding apparatus rotates the screw to melt the thermoplastic resin material, and injects supercritical carbon dioxide gas etc. into the screw cylinder, dissolves it in the thermoplastic resin material, and injects it into the mold. Mold the foam. Thereby, the product formed with a thermoplastic resin foam is obtained.
かかる超臨界発泡射出成形は、金型内で発泡させて製品を成形するため、基本的にはショートショットの状態で発泡させる。従って、通常の射出成形に比べて、金型内での発泡状態を安定してコントロールすることが困難である。そのため、金型内への溶融樹脂の充填圧のばらつきにより、過充填ではソリッド化という問題が発生し、逆に、充填不足になると製品形状に欠損を生じる。すなわち、過充填で圧力がかかりすぎると、発泡した気泡が収縮し、再溶融によるソリッド化が生じる。また、充填不足、圧力不足になると、粗大気泡や欠肉により製品強度の低下という問題を引き起こす。 In such supercritical foam injection molding, a product is molded by foaming in a mold, so that foaming is basically performed in a short shot state. Therefore, it is difficult to stably control the foamed state in the mold as compared with normal injection molding. Therefore, due to variations in the filling pressure of the molten resin into the mold, overfilling causes a problem of solidification, and conversely, if the filling is insufficient, the product shape is lost. That is, if too much pressure is applied due to overfilling, the foamed bubbles contract and solidification occurs due to remelting. Moreover, when filling is insufficient and pressure is insufficient, a problem of reduced product strength is caused due to coarse bubbles and lack of thickness.
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、超臨界発泡射出成形において、安定した品質の製品が得られるような製造方法を提供することである。 This invention is made | formed in view of the said situation, The subject is providing the manufacturing method which can obtain the product of stable quality in supercritical foam injection molding.
上記課題を解決するため本発明に係る超臨界発泡射出成形による製造方法は、
金型に設けられたゲートから溶融樹脂を射出する工程と、
前記溶融樹脂が金型内で発泡する工程と、
発泡に伴い発生するガスを金型に設けられた複数のベントから逃がす工程と、を有し、
前記ベントは、少なくとも、製品のパーティングラインから離れた位置にある面に設けられていることを特徴とするものである。
In order to solve the above problems, a manufacturing method by supercritical foam injection molding according to the present invention is as follows.
A step of injecting molten resin from a gate provided in the mold;
A step of foaming the molten resin in a mold;
And a step of releasing gas generated along with foaming from a plurality of vents provided in the mold,
The vent is provided on at least a surface located away from the parting line of the product.
かかる構成による超臨界発泡射出成形による製造方法の作用・効果を説明する。この製造方法によれば、ゲートから溶融樹脂を射出するが、樹脂が発泡する時に発生した、金型内部のガスを逃がす必要がある。パーティングラインの近傍に存在するガスは、パーティングラインの隙間から逃げていきやすいが、そこから離れた場所に存在するガスは逃げにくい。そこで、パーティングラインから離れた位置にある面に複数のベントを設ける。かかるベントを設けることで、金型内部に滞留しやすいガスを適切に逃がすことができる。これにより、成形される製品に粗大気泡が形成されたり欠肉となるなどの不具合を防止することができる。従って、安定した品質の製品が得られるような製造方法を提供することができる。 The operation and effect of the manufacturing method by supercritical foam injection molding with such a configuration will be described. According to this manufacturing method, the molten resin is injected from the gate, but it is necessary to release the gas inside the mold generated when the resin is foamed. Gas existing in the vicinity of the parting line can easily escape from the gap between the parting lines, but gas existing in a place away from the parting line is difficult to escape. Therefore, a plurality of vents are provided on the surface located away from the parting line. By providing such a vent, gas that tends to stay in the mold can be appropriately released. As a result, it is possible to prevent problems such as formation of coarse bubbles or lacking in the molded product. Therefore, it is possible to provide a manufacturing method that can obtain a product of stable quality.
本発明に係るベントは、ゲートからの溶融樹脂の射出方向とは、異なる方向にガスを逃がすように設定されている。
The vent according to the present invention is set so that the gas escapes in a direction different from the injection direction of the molten resin from the gate .
溶融樹脂の射出方向と同じ方向は、ガスが滞留しにくいが、それと異なる方向はガスが滞留しやすい傾向がある。そこで、射出方向とは異なる方向にガスを逃がすようにすることで、確実にガスの滞留を防止することができる。上記異なる方向は、前記射出方向と垂直な方向である。 The gas is less likely to stay in the same direction as the injection direction of the molten resin, but the gas tends to stay in a different direction. Therefore, by letting the gas escape in a direction different from the injection direction, it is possible to reliably prevent the gas from staying. The different direction is a direction perpendicular to the injection direction .
本発明に係る超臨界発泡射出成形による製造方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、超臨界発泡射出成形を行う時に使用する射出成形機の構成を示す側断面図である。 A preferred embodiment of a production method by supercritical foam injection molding according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing a configuration of an injection molding machine used when supercritical foam injection molding is performed.
＜射出成形機の構成＞
射出成形機は、装置本体１と金型装置２により構成される。装置本体１は、スクリュー１０と、これを回転駆動するモータ１１を備える。スクリュー１０は、ホッパー１２から投入された樹脂を混練して溶融させる。スクリュー１０は、バレル１３の内部に収容されている。
<Configuration of injection molding machine>
The injection molding machine includes an apparatus main body 1 and a mold apparatus 2. The apparatus main body 1 includes a screw 10 and a motor 11 that rotationally drives the screw 10. The screw 10 kneads and melts the resin charged from the hopper 12. The screw 10 is accommodated in the barrel 13.
ホッパー１２よりも下流側の位置から超臨界流体を注入するための注入穴１３ａが設けられる。超臨界流体（例えば、超臨界状態のガス）は、超臨界流体形成部１４により形成される。なお、超臨界流体は公知の方法により形成することができる。 An injection hole 13 a for injecting the supercritical fluid from a position downstream of the hopper 12 is provided. A supercritical fluid (for example, a gas in a supercritical state) is formed by the supercritical fluid forming unit 14. The supercritical fluid can be formed by a known method.
本発明において、熱可塑性樹脂としては、熱可塑性エラストマーが用いられ、超臨界流体として窒素ガスや炭酸ガスが用いられる。溶融樹脂に超臨界流体を注入して溶かし込み、金型装置２内へ射出することで、微細なセルを発泡形成させて発泡体を製造するものである。 In the present invention, a thermoplastic elastomer is used as the thermoplastic resin, and nitrogen gas or carbon dioxide gas is used as the supercritical fluid. A supercritical fluid is injected into a molten resin, melted, and injected into the mold apparatus 2 to form fine cells to form a foam.
超臨界流体とは、液体と気体の両方の性質を有し、樹脂への溶融性が非常に高いという性質を有する流体である。超臨界流体を樹脂に溶解させることで、射出成形時に常圧に戻った時、気体となり気泡を形成することができる。ちなみに、窒素ガスの臨界温度は、−１４７℃であり臨界圧力は３．３５ＭＰａである。また、炭酸ガスの臨界温度は３１℃であり、臨界圧力は７．３ＭＰａである。 A supercritical fluid is a fluid having properties of both liquid and gas and having a very high melting property to a resin. By dissolving the supercritical fluid in the resin, it becomes a gas when it returns to normal pressure during injection molding, and bubbles can be formed. Incidentally, the critical temperature of nitrogen gas is −147 ° C. and the critical pressure is 3.35 MPa. Carbon dioxide has a critical temperature of 31 ° C. and a critical pressure of 7.3 MPa.
＜製品例＞
図２は、本発明に係る超臨界発泡射出成形により製造された製品例を示す図である。材料は、熱可塑性ウレタン樹脂を超臨界発泡させて製造したものであり、防振機能を有する自動車部品として使用される。図２（ａ）は表面側から見た斜視図であり、（ｂ）は裏面側から見た斜視図である。
<Product example>
FIG. 2 is a diagram showing an example of a product manufactured by supercritical foam injection molding according to the present invention. The material is manufactured by supercritical foaming of a thermoplastic urethane resin, and is used as an automobile part having a vibration isolating function. FIG. 2A is a perspective view seen from the front side, and FIG. 2B is a perspective view seen from the back side.
製品３は、樹脂本体３０と、インサート金属３１により構成される。なお、インサート金属３１の有無は、本発明において必ずしも必要ない。樹脂本体３０は、略円盤状に形成されており、最も外径の大きな箇所に円周状のパーティングライン３０ａが形成される。パーティングライン３０ａは、上下方向のほぼ中央位置に設定されている。パーティングライン３０ａの箇所にゲート跡３０ｂが設けられている。ゲート跡３０ｂは１か所だけに設けられているが、これに限定されるものではない。 The product 3 includes a resin main body 30 and an insert metal 31. The presence or absence of the insert metal 31 is not necessarily required in the present invention. The resin main body 30 is formed in a substantially disk shape, and a circumferential parting line 30a is formed at a portion having the largest outer diameter. The parting line 30a is set at a substantially central position in the vertical direction. A gate mark 30b is provided at the parting line 30a. Although the gate mark 30b is provided only in one place, it is not limited to this.
樹脂本体３０には、表面側にＣ字状の突出部３０ｃが３か所形成されている。突出部３０ｃの表面３０ｄは、ゲート跡３０ｂから最も離れた位置にある。それぞれの表面３０ｄには、ベント形成跡３０ｅが残されている。ベントについては後述する。ベント形成跡３０ｅは、それぞれの表面３０ｄに３個ずつ、合計９個形成されている。ただし、形成個数については、これに限定されるものではない。９個のベント形成跡３０ｅは、円周方向に沿って等間隔／ほぼ等間隔に配置される。ベント形成跡３０ｅ間の直線距離は、約１７ｍｍに設定されている。 The resin main body 30 is formed with three C-shaped protrusions 30c on the surface side. The surface 30d of the protrusion 30c is located farthest from the gate mark 30b. A vent formation mark 30e is left on each surface 30d. The vent will be described later. A total of nine vent formation traces 30e are formed on each surface 30d. However, the number of formation is not limited to this. The nine vent formation traces 30e are arranged at equal intervals / almost equal intervals along the circumferential direction. The linear distance between the vent formation marks 30e is set to about 17 mm.
図２（ｂ）に示すように、製品３の裏面側にも３つの表面３０ｆが形成され、同様に、それぞれの表面３０ｆに６個ずつ、合計１８個のベント形成跡３０ｇ，３０ｈが形成されている。４つのベント形成跡３０ｇは、外径寄りに配置され、２つのベント形成跡３０ｈは、内径寄りに配置される。４つのベント形成跡３０ｇは、ほぼ直線上あるいは円弧状に並んで配置され、その間隔は、１２ｍｍである。 As shown in FIG. 2B, three surfaces 30f are also formed on the back side of the product 3, and similarly, six vent formation marks 30g, 30h are formed on each surface 30f, six in total. ing. The four vent formation traces 30g are arranged closer to the outer diameter, and the two vent formation traces 30h are arranged closer to the inner diameter. The four vent formation traces 30g are arranged on a substantially straight line or in an arc shape, and the interval is 12 mm.
＜金型構成例＞
図３は、図２に示す製品を成形するための金型装置の構成例を示す図である。金型装置２は、上型２０と下型２１により構成される。上型２０と下型２１の合わせ面がパーティングラインＰＬに相当する。また、パーティングラインＰＬと同じ高さにゲート２２が設けられている。上型２０と下型２１には、ベント２３が多数設けられている。ベント２３が設けられる位置は、図２で説明したベント形成跡３０ｅ，３０ｇ，３０ｈに対応する位置に設けられる。図４は、ベント２３のみを示す拡大斜視図である。
<Example of mold configuration>
FIG. 3 is a diagram showing a configuration example of a mold apparatus for molding the product shown in FIG. The mold apparatus 2 includes an upper mold 20 and a lower mold 21. The mating surface of the upper mold 20 and the lower mold 21 corresponds to the parting line PL. A gate 22 is provided at the same height as the parting line PL. The upper mold 20 and the lower mold 21 are provided with a large number of vents 23. The positions where the vents 23 are provided are provided at positions corresponding to the vent formation marks 30e, 30g, and 30h described with reference to FIG. FIG. 4 is an enlarged perspective view showing only the vent 23.
ベント２３は、超臨界発泡射出成形を行う時に金型内に存在するエアーやガスを金型内部から逃がすために設けられる。図３において、ベント２３は、成形空間に近い側の小径部２３ａと、遠い側の大径部２３ｂにより構成される。なお、ベント２３としては、かかる段差を設けずにストレートな丸孔に形成してもよい。 The vent 23 is provided to allow air and gas existing in the mold to escape from the mold when performing supercritical foam injection molding. In FIG. 3, the vent 23 includes a small diameter portion 23a on the side close to the molding space and a large diameter portion 23b on the far side. The vent 23 may be formed in a straight round hole without providing such a step.
ベントの内径としては、例えば、０．５〜３ｍｍが好ましい。小径部２３ａとしては、φ１〜１．５ｍｍがより好ましく、大径部２３ｂとしては、φ１．５〜３ｍｍがより好ましい。ベント内径が０．５ｍｍ未満の場合、加工がしにくくなり、またエアーやガスの抜けが悪くなるため、効果が小さい。ベント内径が３ｍｍを超えると、樹脂がベント２３から流れ出し、ベント２３付近は樹脂の密度が不安定になり、他の部位との密度差が大きくなる。また、ベント内径が３ｍｍを超えると、樹脂がベント２３に流れ込み、バリ取り仕上げの工数が大きくなるという問題もある。 As an internal diameter of a vent, 0.5-3 mm is preferable, for example. The small diameter portion 23a is more preferably φ1 to 1.5 mm, and the large diameter portion 23b is more preferably φ1.5 to 3 mm. When the inner diameter of the vent is less than 0.5 mm, processing is difficult, and air and gas escape are poor, so the effect is small. If the inner diameter of the vent exceeds 3 mm, the resin flows out from the vent 23, the resin density becomes unstable in the vicinity of the vent 23, and the density difference from other parts increases. Further, when the inner diameter of the vent exceeds 3 mm, there is a problem that the resin flows into the vent 23 and the deburring finishing man-hour is increased.
ベント２３が設けられるのは、パーティングラインＰＬから上下方向で最も離れた位置にある面２０ａ，２１ａである。面２０ａは、周辺よりも少し突出した空間位置にある。面２１ａも同様である。 The vents 23 are provided on the surfaces 20a and 21a that are located farthest in the vertical direction from the parting line PL. The surface 20a is in a spatial position slightly protruding from the periphery. The same applies to the surface 21a.
パーティングラインＰＬの近傍は、パーティングラインＰＬの隙間からエアーやガスが抜けやすく、滞留が起こりにくい。しかし、ゲート２２あるいはパーティングラインＰＬから離れた位置にある末端部分では、エアーが滞留して粗大気泡（５ｍｍ〜２０ｍｍになる）が生じたり、ショートによる欠肉、表面アレ等の不具合を引き起こしやすい。また、樹脂の射出時において、流動抵抗により樹脂が再溶融して超臨界流体がガス化し、樹脂と分離することで金型内の上記末端部分においてガスが滞留しやすくなる。 In the vicinity of the parting line PL, air and gas easily escape from the gap between the parting lines PL, and stagnation hardly occurs. However, at the end portion away from the gate 22 or the parting line PL, air stays and coarse bubbles (from 5 mm to 20 mm) are generated, and defects such as lack of a wall due to short-circuiting and surface alignment are likely to occur. . Further, at the time of injection of the resin, the resin is remelted due to flow resistance, and the supercritical fluid is gasified and separated from the resin, so that the gas tends to stay at the end portion in the mold.
そこで、上記のようなベント２３を設けることで、滞留しやすいエアーやガスをベント２３から逃がし、粗大気泡の発生、ショートによる欠肉、表面アレ等の不具合を防止することができる。 Therefore, by providing the vent 23 as described above, it is possible to release air or gas that tends to stay from the vent 23 and to prevent problems such as generation of coarse bubbles, lack of thickness due to short-circuiting, and surface damage.
また、ベント２３の方向は、ゲート２２からの溶融樹脂の射出方向とは異なる方向（具体的には、垂直方向）に設定されている。これにより、確実にガスの滞留を防止することができる。方向は、垂直以外の方向であってもよい。 Further, the direction of the vent 23 is set to a direction (specifically, a vertical direction) different from the injection direction of the molten resin from the gate 22. As a result, gas stagnation can be reliably prevented. The direction may be a direction other than vertical.
＜金型の別構成例＞
図５、図６は、金型装置の別構成例を示す図である。図５は断面図を示し、図６は平面図を示す。金型装置２は、上型２０と下型２１から構成され、パーティングラインＰＬの位置にゲート２２が設けられている。
<Another configuration example of mold>
5 and 6 are diagrams showing another configuration example of the mold apparatus. FIG. 5 shows a cross-sectional view, and FIG. 6 shows a plan view. The mold apparatus 2 includes an upper mold 20 and a lower mold 21, and a gate 22 is provided at the position of the parting line PL.
パーティングラインＰＬから最も離れた面２０ａ，２１ａに複数のベント２３が設けられている。図６に示すように、ベント２３は面２０ａのコーナー部に配置している。コーナー部にある特定のベント２３ｃを基準にして、他のベント２３の位置（ｘ方向、ｙ方向）については、いずれも３０ｍｍ以下にすることが好ましい。あまりベント間のピッチを広くし過ぎると、エアーやガスが滞留しやすくなる。ベント２３に関しては、図５，６の金型装置にも図３の構成を採用することができる。 A plurality of vents 23 are provided on the surfaces 20a and 21a farthest from the parting line PL. As shown in FIG. 6, the vent 23 is disposed at the corner of the surface 20a. With respect to the specific vent 23c at the corner, the positions of the other vents 23 (x direction, y direction) are preferably 30 mm or less. If the pitch between the vents is too wide, air or gas tends to stay. With respect to the vent 23, the configuration shown in FIG. 3 can also be adopted in the mold apparatus shown in FIGS.
＜別実施形態＞
本実施形態において、製品の形状を図２に例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、インサート金属３１はなくてもよい。製品は、特に中央に孔が開いたリング状の部品の場合に、本発明は好適であるが、これに限定されるものではない。
<Another embodiment>
In the present embodiment, the shape of the product is illustrated in FIG. 2, but the present invention is not limited to this. For example, the insert metal 31 may be omitted. The present invention is suitable for a product, particularly in the case of a ring-shaped part having a hole in the center, but is not limited thereto.
２ 金型装置
３ 製品
２０ 上型
２０ａ 面
２１ 下型
２１ａ 面
２２ ゲート
２３ ベント
２３ａ 小径部
２３ｂ 大径部
３０ 樹脂本体
３０ａ パーティングライン
３０ｂ ゲート跡
３０ｅ，３０ｇ，３０ｈ ベント形成跡
ＰＬ パーティングライン
2 Mold device 3 Product 20 Upper mold 20a Surface 21 Lower mold 21a Surface 22 Gate 23 Vent 23a Small diameter portion 23b Large diameter portion 30 Resin body 30a Parting line 30b Gate marks 30e, 30g, 30h Vent formation marks PL Parting line
Claims (1)
上型と下型から構成される金型に設けられたゲートから溶融樹脂を射出する工程と、
前記溶融樹脂が金型内で発泡する工程と、
発泡に伴い発生するガスを金型に設けられた複数のベントから逃がす工程と、を有し、
前記ゲートは、前記上型と前記下型の合わせ面に相当する製品のパーティングラインと同じ高さに設けられていて、
前記ベントは、少なくとも、前記パーティングラインから上下方向で最も離れた位置にある前記上型及び前記下型の面に設けられていて、前記ゲートからの溶融樹脂の射出方向と垂直な方向にガスを逃がすように設定されていることを特徴とする超臨界発泡射出成形による製造方法。 A manufacturing method for molding a product by supercritical foam injection molding,
A step of injecting a molten resin from a gate provided in a mold composed of an upper mold and a lower mold ;
A step of foaming the molten resin in a mold;
And a step of releasing gas generated along with foaming from a plurality of vents provided in the mold,
The gate is provided at the same height as the parting line of the product corresponding to the mating surface of the upper mold and the lower mold ,
The vent is provided on at least the surfaces of the upper mold and the lower mold that are farthest in the vertical direction from the parting line, and the vent is in a direction perpendicular to the injection direction of the molten resin from the gate. A method of manufacturing by supercritical foam injection molding, characterized in that it is set so as to escape.
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