JPH0533129B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 本発明は、発泡体の成形体の製法に関し、特に
表面が平滑で、発泡していないスキン層と発泡膨
張した芯部とから構成され、寸法安定性に優れた
発泡成形体の製法に関する。 〔従来技術〕 発泡成形体の製法は、発泡剤を含む熱可塑性樹
脂を、大気圧下の金型キヤビテイに、シヨート・
シヨツト量の発泡性樹脂を射出し、発泡性樹脂の
発泡膨張によつて型キヤビテイを満たし、型キヤ
ビテイ内で冷却固化する製法が、シヨート・シヨ
ツト法として知られている。 この発泡成形体は、成形体表面に発泡模様
（Swirl mark）があり、殆んど発泡していない
スキン層と発泡した芯部とから構成され、通常の
非発泡の射出成形体と比較すると、 (1) 重量当りの剛性が高い。 (2) 発泡により成形歪が緩和され、そりが少な
い。 (3) 発泡により、厚肉部にヒケを生じない。 (4) 比較的低い圧力（射出圧、型締圧）で成形で
きるので大型の成形体が、安価な装置で成形で
きる。 等の特性を持つている。 上記の特性によつて、従来の発泡成形体は大型
の木材代替用途に使用されているが、表面の発泡
模様の欠点によつて外装用の構造部品へ応用する
ことが困難であつた。それは外装部品の外観性能
を与えるためには、長時間のガス抜きエージング
と多工程の高価な塗装を施す必要があつたからで
ある。 特に事務機器等の外装用筐体は、優れた外観性
能を必要とし、内蔵する機構部品を組付けるため
優れた構造強度と安定した寸法精度を必要とする
ばかりでなく、比較的薄肉で多数の部品を一体に
形成した複雑な形状の発泡成形体を必要としてい
る。 上記した従来の発泡成形体の特性を残し、表面
の発泡模様の欠点のみを解決するための工夫が試
みられている。例えば発泡成形体表面の発泡模様
を消失させる技術思想の一つは、アメリカ合衆国
特許第3268635号明細書及び西独国特許出願公開
第1504278号明細書等に開示されている。すなわ
ち、ガス体で加圧された型キヤビテイに発泡性樹
脂を射出する方法で、ガス・カウンタープレツシ
ヤー法とも呼ばれているものである。この技術思
想を具体化した方法が、アメリカ合衆国特許第
3960996号明細書、アメリカ合衆国特許第4096218
号明細書及びアメリカ合衆国特許第4255368号明
細書等で開示されている。 前記のアメリカ合衆国特許第3960996号明細書
により開示された方法は、発泡性樹脂の発泡を防
止するのに十分高い背圧（樹脂圧）の下で可塑化
混練し、竪形シリンダに圧入蓄積し、次に発泡性
樹脂の発泡を抑止するのに十分高い圧力のガス体
で加圧された型キヤビテイに、液状で未発泡の発
泡性樹脂を射出し型キヤビテイを完全に満たし、
型キヤビテイ内で圧い強固な未発泡の表層部を形
成してから型キヤビテイのガス体の圧力を解放
し、芯部の未冷却の発泡性樹脂を発泡させ、発泡
した過剰の樹脂を竪形シリンダに回収し、固化し
た成形体を型から取り出す方法である。しかし、
この方法では、回収した樹脂が再使用できるが、
装置と工程が複雑となり、回収の程度によつて成
形体の発泡度（忠実密度と発泡成形体の平均密度
との比）が変動すること、特に厚い成形体でない
と樹脂の回収が困難になることなどの欠点があ
る。 また、前記のアメリカ合衆国特許第4096218号
明細書に記載の方法も上記と同様の工程で未発泡
状態の発泡性樹脂を型キヤビテイに射出して完全
に充填し、厚い強固な未発泡の表層部を形成して
から、型キヤビテイのガス体の圧力を解放し、次
に型キヤビテイを拡大して芯部の未冷却の発泡性
樹脂を発泡、膨張させる方法である。しかし、こ
の方法では、成形体の表面に型拡大による線が表
層部の乱れを伴つて発生すること、その利用が平
板状の成形体に制限されるという欠点がある。 更に、前記したアメリカ合衆国特許第4255368
号明細書の方法は、前述と同様の工程で、熱可塑
性樹脂と可溶性ガスの溶融混合物（発泡性樹脂）
を発泡圧以上の背圧（樹脂圧）で可塑化混練・計
量蓄積し、発泡圧以上のガス体の圧力に維持した
型キヤビテイに充填して、型キヤビテイ内で自己
保形性の強固な外殻を形成してから、型キヤビテ
イのガス体の圧力を解放し、次にそのまゝ型キヤ
ビテイ内で冷却して体積収縮と平衡するように発
泡性樹脂を発泡膨張させる方法である。上記の工
程で発泡性樹脂が未発泡状態で自己保形性の強固
な外殻が形成されるまで、発泡圧以上のガス体の
圧力に保持されるので、型キヤビテイ内の樹脂が
冷却されて、体積が収縮し、樹脂圧の降下（樹脂
圧の解放）が起る間に、型キヤビテイに接した自
己保形性の強固な外殻が更に厚い外殻に成長して
しまう。その結果、成形体の発泡度は低く、比較
的薄肉の成形体で自己保形性の形成に消費される
発泡性樹脂の相対的比率が大となり、芯部の発泡
膨張のために消費される発泡性樹脂が乏しくな
り、殆んど発泡していない発泡成形体になり易
い。そして芯部の発泡が乏しいと成形体表面にヒ
ケが発生し、成形歪の緩和が不足し、そり等で寸
法安定性を損う原因になる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 本発明は、上述した従来技術の欠点なり難点な
りを解決し、表面が均一に平滑な未発泡の外殻
と、発泡膨張した芯部とから構成された発泡成形
体の成形方法を得ることを目的とするものであ
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明者らは、前記の従来技術の欠点を解決す
るため、本技術分野における諸現象を確実に把握
する困難性に挑戦し、発泡性樹脂の発泡圧未満の
ガス体の圧力で型キヤビテイを加圧し、射出流入
の完了と同時にガス体の圧力を大気圧以下に連通
することによつて、従来技術の欠点を克服できる
ことを見出し、本知見に基いて本発明の方法に到
達したもので、すなわち、本発明に係る方法は、
発泡性樹脂をその発泡圧以上の樹脂圧（背圧）で
可塑化混練して計量蓄積し、発泡性樹脂の発泡圧
未満圧力のガス体の供給により前記発泡性樹脂の
平滑圧以上の圧力に加圧した閉鎖形の型キヤビテ
イに前記の計量蓄積した発泡性樹脂を射出流入せ
しめ、流入と同時に型キヤビテイに接した部分に
順次未発泡の外殻を形成させ、射出流入の完了と
同時に射出を停止して型キヤビテイ内の樹脂圧を
降下させ、かつ型キヤビテイへのガス体の供給を
停止して型キヤビテイを大気圧以下に連通し、型
キヤビテイ内の前記未発泡の外殻で包まれた発泡
性樹脂を発泡させ、未発泡の外殻で包まれた芯部
の発泡性樹脂を冷却工程で膨張させ、冷却固化し
たのち、型キヤビテイから成形体を取り出すこと
を特徴とする平滑な表面の未発泡の外殻と発泡膨
張した芯部とからなる発泡成形体の成形方法であ
る。 〔構成・作用〕 本発明の方法における発泡性樹脂の挙動及びそ
の発泡圧について説明すると、発泡剤を含まない
熱可塑性樹脂（以下非発泡性樹脂という）の成形
温度領域の圧力に対する体積変化は一般に僅かな
圧縮性を示すことが知られており、圧力が降下す
ると僅かに体積が増加する圧力−体積挙動を示
す。この圧力降下に伴う体積の増加は、時間が経
過しても更に増加することはない。これに対して
発泡剤を含む熱可塑性樹脂（以下発泡性樹脂とい
う）の圧力に対する体積変化については、高圧下
では体積変化（発泡膨張）しないが、圧力が降下
し解放されると体積が増加（発泡膨張）すること
が一般的概念として知られている。 発泡性樹脂の体積は、高圧領域で圧力を降下す
ると、僅かに体積が増加し、非発泡性樹脂と同様
の挙動を示し、圧力を保持しても時間の経過に対
して体積が更に増加することはない。しかし、あ
る圧力より低い圧力領域では体積が急に増加（発
泡）するだけでなく、その圧力を維持しているに
もかゝわらず、更に体積が増加（膨張）する挙動
を示した。この発泡性樹脂の体積−圧力挙動を急
激に変える境界となる圧力を発泡圧（Pf）とし
た。発泡圧（Pf）以上の圧力はその発泡性樹脂
を未発泡状態に維持し、かつ非発泡性樹脂と同様
の挙動を示す圧力領域を意味することになり、従
来技術で表現されている「発泡を抑止するのに十
分高い圧力」と同じ意味を持つものである。そし
て発泡性樹脂の発泡圧（Pf）は、発泡剤の種
類・配合量によつて変わり、樹脂の温度の上昇に
よつて僅かばかり高めに変化する。 次に本発明の方法における発泡性樹脂の発泡圧
と平滑圧の関係すなわち発泡性樹脂の発泡を抑止
する圧力と発泡模様のない平滑な表面の発泡成形
体を得るための型キヤビテイのガス体の圧力との
関係について詳述する。 従来技術の概念によれば、平滑な表面の発泡成
形体を得るためには、発泡性樹脂の発泡を抑止す
るのに十分高い圧力（＝発泡圧以上の圧力）のガ
ス体で型キヤビテイを加圧しておく必要があると
考えられてきた。ところが、発泡圧以上の高圧領
域のガス体で型キヤビテイを加圧した場合、平滑
な表面の発泡成形体が得られるものの、その発泡
成形体には厚い層の発泡していない外殻が形成さ
れてしまい、芯部の薄い層だけしか発泡し得ず、
成形体の発泡度も低下してしまう。例えば、比較
的薄肉で格子部、穴部等を有する複雑な形状の成
形体では、成形体表面にいわゆるヒケが発生し、
そりが生じるなど発泡成形体の特性が失われてし
まう。 これに対して、本発明の方法により、発泡性樹
脂の発泡圧未満の低い圧力領域のガス体の圧力で
型キヤビテイを加圧する方法によつて得られる発
泡成形体は、平滑な表面の薄い層の外殻と厚い層
の発泡膨張した芯部とから成る発泡成形体とな
り、従来技術における問題点を解決することが判
明した。 本発明の方法で、平滑な表面の発泡成形体を得
るのに必要な型キヤビテイのガス体の圧力を測定
しその最低圧を平滑圧とすると、平滑圧はその発
泡性樹脂の発泡圧の50〜70％で済むことが判つ
た。本発明においては、上記平滑な表面の発泡成
形体が得られるガス体の圧力領域の中で最低の圧
力を平滑圧と呼ぶこととする。 発泡性樹脂の設定された温度における、前記の
発泡圧、平滑圧の関係を示す発泡性樹脂のPV挙
動の第１図に示す。Ｐ（圧力）は、樹脂への圧力
（樹脂圧、ガス体の圧力）であり、Ｖ（体積）は、
樹脂の体積であり、実線は発泡性樹脂のＰ−Ｖ軌
跡を示し、破線は、発泡圧（Pf）以下の圧力領
域における非発泡性樹脂のPV軌跡を示す。 次に、発泡成形における工程中の型内樹脂圧の
挙動及び射出量について説明すると、型キヤビテ
イの型壁に型内の樹脂圧を検出する圧力センサを
設置し、ガス体で加圧できる構造の金型を用いて
型キヤビテイをガス体で加圧し、発泡性樹脂を射
出し、射出の停止と同時に型キヤビテイへのガス
体の供給を停止し、大気圧に解放する方法で型内
樹脂圧を測定した。 発泡性樹脂の射出工程を通常の射出成形と同様
に射出し、保圧し、射出を停止して、そのまゝ型
キヤビテイ内で冷却すると第２図に示すように時
間経過に対する型内樹脂圧の軌跡Ａとなつた。 型内樹脂圧の軌跡Ａは、時間の経過に対し、
t₁：流入、t₂：充填、t₃：過充填（圧力保持）及
びt₄：冷却に分けられる。 t₁域では型キヤビテイに発泡性樹脂が流入し、
流入の完了で型キヤビテイを満たす。t₂域では、
型キヤビテイに発泡性樹脂が充填され、型内樹脂
圧が急上昇する。その間に圧力上昇の屈折点Ｒが
生ずる。t₃域では発泡性樹脂が高圧で過充填さ
れ、その間に自己保形性の強固で厚い外殻を形成
する。t₄域では冷却による体積収縮で型内樹脂圧
が徐々に降下する。 第２図の圧力軌跡Ａに対して、t₂とt₃の間で射
出を停止すると圧力軌跡Ｂに、t₁とt₂の間で射出
を停止すると圧力軌跡Ｃに、t₁の途中で射出を停
止すると圧力軌跡Ｄとなる。 第２図の工程中の型内樹脂圧の軌跡Ａ、Ｂ、
Ｃ、Ｄに対して、本発明の方法において好ましい
型内樹脂圧の軌跡は前記したＣである。 前記型内樹脂圧の軌跡Ｃは、射出工程を、発泡
性樹脂をガス体で加圧された型キヤビテイに射出
し、流入の完了と同時に射出を停止することによ
つて達成される。この型内樹脂圧の軌跡Ｃによつ
て得られる成形体は、均一な平滑表面の発泡成形
体で型キヤビテイを満たしている。また、型内樹
脂圧は低い圧力であり、射出の停止による型内樹
脂圧も瞬時に降下する。 これに対し、型内樹脂圧の軌跡Ｄは成形対の流
動末端付近まで平滑表面が形成されるが、流動末
端までの間は、発泡模様のある表面となり、その
境界の表面に線状の凹みを形成し、本発明の方法
とは別異のものである。 型内樹脂圧の軌跡Ｂは発泡性樹脂の充填が完了
した軌跡で、型内樹脂圧が高圧となり、射出の停
止後の型内樹脂圧も瞬時には降下せず、好ましく
ない型内樹脂圧の軌跡であり、軌跡Ａは発泡成形
に不適当な軌跡である。 〔実施例〕 本発明の構成の一例について述べると、本発明
の方法において、発泡性樹脂は発泡圧以上の圧力
の樹脂圧（背圧）の下で、可塑化混練及び計量蓄
積される。計量蓄積された発泡性樹脂の密度は、
設定された温度と圧力における樹脂固有の密度に
なる。 本発明の方法における射出工程は、 (i) 発泡性樹脂の平滑圧以上発泡圧未満の低い圧
力のガス体を型キヤビテイに供給すること。 (ii) 発泡性樹脂を射出流入が完了するまで射出
し、直ちに射出を停止すること。 (iii) 射出の停止と同時に、前記型キヤビテイへの
ガス体の供給を停止し、型キヤビテイを大気圧
以下に連通すること、 から構成される。この工程により、型キヤビテイ
内で均一な平滑表面の未発泡の外殻と未発泡の外
殻に包まれた発泡した芯部とが形成される。この
均一な平滑表面の未発泡の外殻は、型キヤビテイ
に射出流入する未発泡状態の発泡性樹脂が、型キ
ヤビテイ壁に接した部分に流入と同時に順次形成
されていき、射出流入の完了と同時に未発泡の外
殻が芯部の発泡性樹脂を包み終る。 未発泡の外殻で包まれた芯部の発泡性樹脂は、
ガス体の圧力と型内樹脂圧の降下により圧力が発
泡圧未満の低い圧力領域好ましくは大気圧以下に
解放され、気泡化して発泡した状態になる。 本発明の方法において、成形体の厚さ、発泡性
樹脂の発泡配合の組合せにより、射出流入が完了
するときの型内樹脂圧よりも、発泡性樹脂の発泡
圧が十分高い圧力の場合には、型キヤビテイ内で
形成された未発泡の外殻内の芯部を流入する発泡
性樹脂が流入中に発泡状態となつているものと考
えられる。 本発明の方法において、射出樹脂量は、好まし
くは射出流入が完了する量であり、射出流入の完
了と同時に射出を停止し、樹脂の型キヤビテイへ
の充填を停止し、次の成形工程の可塑性混練・計
量蓄積に移り、成形工程の射出の開始まで発泡性
樹脂の発泡圧以上の樹脂圧に押出機と射出シリン
ダあるいは射出シリンダを保持する。 射出樹脂量は、射出流入が完了する量の時、型
内樹脂圧が低圧で済み、成形機の型締力が低くて
済み、低い型締力で大型の成形体が成形できる。
例えばアクリルニトリル−ブタジエン−スチレン
共重合樹脂（以下ABS樹脂と略称する）を240℃
で７mm厚の型ギヤビテイに射出すると、型内樹脂
圧は射出流入が完了する屈折点で20Kg／cm²であ
り、充填完了する樹脂量では200Kg／cm²を越える。
また、射出流入が完了する樹脂量で射出を停止す
ると直ちに型内樹脂圧が降下し、発泡性樹脂の発
泡を促進する。射出樹脂量は、型内樹脂圧が射出
流入中のゆるやかな上昇勾配が屈折する点が最も
好ましいが、僅かに屈折点を越える量も許容され
る。 本発明における型キヤビテイへのガス体は、未
発泡状態の発泡性樹脂が射出圧によつてガス体の
圧力に抗して型キヤビテイに流入する時、型キヤ
ビテイに接して瞬時に外殻を形成するまでの短時
間のみ、発泡性樹脂の外殻形成部分だけ未発泡状
態に維持するものであり、ガス体の流通を許容す
るが樹脂の流入を阻止する間隙（複数）を経由し
て型キヤビテイに供給され、かつ解放される。型
キヤビテイに連通して設ける前記の複数の間隙を
型キヤビテイへの樹脂の入口から流動末端まで順
次設け、射出流入する樹脂が型壁に接して未発泡
の外殻を形成したときに順ち前記の間隙を大気圧
以下に連通していく方法は成形体の発泡度を向上
させるために好ましいものである。また、型キヤ
ビテイ内のガス体の圧力を、未発泡の外殻を形成
した直後に早期に解放することは、型キヤビテイ
の内壁とそこに形成された未発泡の外殻との間に
ガス体が残存しないので未発泡の外殻が芯部の発
泡性樹脂の発泡圧によつて型キヤビテイの内壁に
押圧され、型キヤビテイの形状を正確に転写し易
くする。 また、成形体の格子部、穴部及び端部の如く型
キヤビテイと接触する面積が相対的に大きく、型
キヤビテイ内の冷却速度が早くなる形状の部分で
は、厚い外殻が早く形成され表面にヒケを生じる
ので型キヤビテイのガス体の圧力を樹脂の流入に
応じて順次解放する方法は、成形体が５〜８mm厚
の比較的薄肉で格子部、穴部を有する複雑な形状
においてヒケによる表面欠陥がない均一で平滑な
表面の外殻と発泡・膨張した芯部からなる発泡成
形体を得るために有効である。 一方、本発明の方法の如く射出工程が完了し、
そのまゝ冷却工程に入る成形方法では、アメリカ
合衆国特許第3960996号明細書、アメリカ合衆国
特許第4096218号明細書に記載の方法の如く、型
キヤビテイ内で形成された未発泡の外殻の内部の
発泡性樹脂を移動あるいは流動させることが無い
ので、自己保形性の強固で厚い外殻が形成される
まで、型キヤビテイ内のガス体の圧力を保持する
必要もないものである。 また、型キヤビテイへのガス体の供給を射出の
停止後も継続して保持することは、型キヤビテイ
の形状の転写を悪化させるだけでなく、芯部の発
泡した気泡が消失・減少し成形体の発泡度が低下
するので好ましくない。 本発明の方法における成形体の厚さは比較的薄
肉の成形体に適した基準となる成形体の厚さが大
略５〜８mm厚の成形体が好ましい。更に厚肉の成
形体にも応用できるが、成形体が高価となり、実
用上の経済性に乏しい。また、基準となる成形体
の厚さが３mm厚では例えばABS樹脂の240℃にお
ける成形で型内樹脂圧が射出流入中に150Kg／cm²
を越え射出流入と充填との間の明確な型内樹脂圧
の屈折点が消失し、成形体の発泡度も極めて低く
なる。 本発明の方法における冷却工程は、型キヤビテ
イの表面に空気中の水蒸気が結露しない温度以上
で、かつ発泡性樹脂の加熱変形温度（JISK6871）
より10℃低い温度の金型温度で制御されることが
好ましい。この冷却工程で型キヤビテイ内の未発
泡の外殻で包まれた芯部の発泡した樹脂が体積収
縮を補う程度に膨張し固化され変形しない温度ま
で冷却固化されたのち型キヤビテイから成形体を
取り出す。 本発明に用いる熱可塑性樹脂は、射出成形法に
使用できる公知の樹脂が含まれ、例えば、オレフ
イン系重合生成物、スチレン系重合生成物、アク
リル又はメタクリル系重合生成物、ポリフエニレ
ンエーテル又はそれらとポリスチレンとの混合
物、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリアミ
ド、ポリオキシメチレン等の樹脂及びそれらの共
重合又はグラフト等による変性樹脂、上記樹脂を
一成分とするブレンド樹脂、上記樹脂に公知の添
加物を混合した樹脂等が含まれる。 本発明に用いる発泡剤は窒素、炭酸ガス、炭化
水素類、ハロゲン化炭化水素類等の揮発性発泡
剤、重炭酸ナトリウ、Ｎ−ニトロソ化合物、アゾ
化合物、スルホニルヒドラジト化合物等の有機、
無機の分解型発泡剤等が１種類単独又は２種類以
上が混合されて使用される。これらの発泡剤は樹
脂に配合されるか押出機から直接圧入する方法で
混合される。また、発泡剤を混合した樹脂を非発
泡性樹脂で希釈して成形してもよい。 本発明に用いる加圧ガスは、窒素、空気等の加
圧ガスを用い、発泡性樹脂の平滑圧以上であつて
発泡圧未満の圧力に調節されて型キヤビテイに供
給されることになる。 例 １ 第３図に示すようなプリプラ構造の成形機を用
いて、押出機１（40mmφ）で発泡性樹脂を可塑化
混練し、射出シリンダ８に80Kg／cm²の樹脂圧下で
830c.c.計量蓄積４し、そのときの射出ピストン３
の位置を時間の経過毎に読取り、発泡性樹脂の圧
力と体積変化率を測定した。 スチレンアクリルニトリル共重合樹脂（以下
SAN樹脂と略称する。旭化成工業株式会社製ス
タイラツクAS769）を85℃、３時間乾燥し、樹
脂100重量部にアゾジカルボンアミド0.3重量部を
ドライブレンドした発泡性樹脂を230℃、背圧80
Kg／cm²で可塑化混練し、射出シリンダ８に樹脂圧
80Kg／cm²で計量蓄積した。 80Kg／cm²の樹脂圧における射出シリンダ８内の
体積を基準とし、射出シリンダ８内の樹脂圧を低
下させ、そのときの体積変化量を測定し、各樹脂
圧に対する体積変化率を算出し、第４図とした。
第４図より明らかなように13Kg／cm²までは体積は
１％程度増加するが、時間の経過に対し、体積は
更に変化しない。しかし13Kg／cm²未満の樹脂圧領
域では、体積が急増し、更に時間の経過とともに
体積が更に増加した。13Kg／cm²がこの発泡性樹脂
の230℃における発泡圧である。 同様に、発泡剤の添加量、温度、樹脂の種類を
変えて測定した発泡圧を第１表に示す。 上記の乾燥したSAN樹脂100重量部に水0.3重
量部、アゾジカルボンアミド0.3重量部をドライ
ブレンドした発泡性樹脂の230℃における発泡圧
を測定すると17Kg／cm²で、水0.3重量部の追添に
よつて発泡圧は４Kg／cm²上昇した。 次に、第３図に示したプリプラ構造の射出アク
チエータ７への射出制御を公知の油圧制御に置換
えた成形機を用いて、発泡性樹脂を可塑化計量
し、300mm×300mm×７mm厚の型キヤビテイが、ガ
ス体で加圧できる構造の金型（図省略）に射出
し、冷却固化して成形体を取り出し、成形体の表
面を観察した。成形体の表面から発泡模様が消失
するときの型キヤビテイへのガス圧（平滑圧Ps）
を測定した。SAN樹脂、ABS樹脂（旭化成工業
株式会社製スタイラツク100）、変性ポリフエニ
レンエーテル樹脂（以下変性PPE樹脂と略称す
る、旭化成工業株式会社製ザイロンF200Z）の
各樹脂に発泡剤を配合した発泡性樹脂の平滑圧の
測定値を第１表に示した。平滑圧は発泡圧より低
い圧力領域であつた。 例 ２ 例１の成形に使用した成形機に、型キヤビテイ
が300mm×100mm×７mm厚で、ガス体で加圧でき、
壁面に型ギヤビテイ内の樹脂圧を検出する圧力セ
ンサを設けた金型を取付けた。前述したABS樹
脂を85℃で３時間乾燥し、樹脂100重量部にアゾ
ジカルボンアミド0.3重量部をドライブレンドし
た発泡性樹脂を240℃で可塑化混練し、樹脂圧80
Kg／cm²で計量蓄積した。 次に、型キヤビテイのガス体の圧力を大気圧と
９Kg／cm²とに設定し、射出圧700Kg／cm²で射出す
る樹脂量を変えて射出し、射出の停止と同時にガ
ス体の圧力を大気圧に解放し、40℃の型キヤビテ
イ内で３分間冷却し成形体を取出した。得られた
成形体の重量とその射出工程における型内樹脂圧
の最高値とを第５図に示した。 型キヤビテイのガス体の圧力が９Kg／cm²の場
合、型キヤビテイに射出流入する樹脂量の増加に
よつて成形体の重量が増加し、型内樹脂圧の最高
値も上昇するが、低い圧力領域でゆるやかな勾配
で上昇し、射出流入の完了に至る。更に射出樹脂
量を増加すると、型内樹脂圧の最高値が急激に上
昇し、屈折点が見出された。 この型内樹脂圧の上昇勾配の屈折点は得られる
成形体の表面から流動末端部の発泡模様及びその
境界線が完全に消え、均一な平滑表面の成形体と
なる射出樹脂量と一致した。次に均一な平滑表面
の発泡成形体を得るための射出樹脂量は、第５図
の型内樹脂圧上昇勾配の屈折点以上の型内樹脂圧
となる射出樹脂量であり、もつとも好ましい射出
樹脂量は上記屈折点すなわち射出流入が完了する
樹脂量である。 これに対して型キヤビテイのガス体の圧力が大
気圧の場合には型内樹脂圧の上昇勾配に明確な屈
折点が生じない。しかも充填時の型内樹脂圧の上
昇が型キヤビテイのガス体の圧力が９Kg／cm²の場
合より軽い成形体重量で始まつており、大気圧の
型キヤビテイでは充填中に発泡性樹脂が発泡状態
にあることを示しているものと考えられる。 次に、型キヤビテイのガス体の圧力を９Kg／cm²
に設定し、300mm×100mmの型キヤビテイの厚さを
３mm厚、５mm厚、７mm厚に変え、射出速度を1/2
に遅くして同様に成形し、得られた成形体の重量
とそのときの型内樹脂圧を検出し、成形体の重量
を型内樹脂圧の屈折点、すなわち射出流入の完了
における成形体重量を100に換算し、成形体重量
指数として第６図とした。 成形体の厚さ５mm厚、７mm厚では射出流入の完
了における型内樹脂圧の上昇勾配の屈折点が発生
し、かつ発泡性樹脂の発泡圧に近い低い圧力であ
つたが、３mm厚では型内樹脂圧が射出流入中に高
い圧力に昇圧し射出流入の完了における型内樹脂
圧の上昇勾配の屈折点は生じなかつた。 例 ３ 例２と同じ成形機に、型キヤビテイが300mm×
300mm×６mm厚で、ガス体で加圧できる構造の金
型を取付けた。発泡樹脂はSAN樹脂を85℃3Hr
乾燥し、樹脂100重量部にアゾジカルボンアミド
を0.2重量部ドライブレンドした。前記発泡樹脂
を230℃、樹脂圧80Kg／cm²で可塑化混練・計量蓄
積し、型キヤビテイの窒素ガスの圧力を(1)６Kg／
cm²（平滑圧以上、発泡圧未満）、(2)20Kg／cm²（発
泡圧以上）、(3)25Kg／cm²（発泡圧以上）に設定し、
40℃の型キヤビテイに前記発泡樹脂を射出し、射
出流入の完了で射出を停止し、その後の前記窒素
ガスの供給を保持する時間を変え、冷却時間３分
で成形体を取出した。成形体は透明で芯部の発泡
した気泡の状態を肉眼で十分観察することができ
た。 得られた発泡成形体を水中置換法で平均密度を
測定し、非発泡の成形体の密度1.07ｇ／cm²から発
泡成形体の発泡倍率を算出し、第７図とした。こ
の第７図より、型キヤビテイのガス体の圧力は、
平滑圧以上発泡圧未満の低圧の方が、発泡圧以上
の高圧より、高い発泡倍率の発泡倍率が得られて
好ましいことが明らかである。 また、型キヤビテイのガス体の圧力の解放時期
は、射出の停止と同時（第７図の窒素ガスの保持
時間零）が最も好ましいことも明らかである。型
キヤビテイのガス体の保持時間が長くなる程得ら
れる発泡成形体の芯部の発泡膨張した気泡が消失
減少していくことが肉眼で明瞭に確認できた。第
７図において○印は成形体芯部の気泡が肉眼で認
められる成形体、△印は成形体芯部の気泡が肉眼
でほとんど認められない成形体を示す。成形体芯
部の気泡が消失減少につれて成形体表面にひけが
発生し、特に成形体の端面付近に著しく発生し
た。また、成形体芯部の気泡が消失減少すると、
その断面は両表面の未発泡の外殻の厚さが増し、
芯部の気泡を有する発泡部分の厚さが相対的に減
少していくことも観察された。 次に、型キヤビテイを300mm×300mm×５mm厚に
変え、型キヤビテイの片面に比較的細かいシボ模
様（日本エツチングHN22）を設け、型キヤビテ
イのガス体の圧力を６Kg／cm²で同様に成形を行い
第７図に破線で示した。成形体の厚さが薄くなる
と、発泡成形体の発泡倍率が低下するばかりでな
く、型キヤビテイのガス体の保持時間による発泡
成形体の発泡倍率が著しく低下することが明らか
である。また、成形体表面に転写したシボ模様
は、型キヤビテイのガス体の保持時間が長くなる
につれ転写の程度が悪化した。 例 ４ 例２と同じ成形機及び型キヤビテイの厚さ７mm
の金型を用い、ABS樹脂を85℃、3Hr予備乾燥
し、樹脂100重量部にアゾジカルボンアミドを0.3
重量部ドライブレンドした発泡性樹脂を用いた。
この発泡性樹脂を240℃樹脂圧80Kg／cm²で可塑化
混練し、計量蓄積し、ついで8.5Kg／cm²のガス体
の圧力を40℃の型キヤビテイに供給し、噴出圧
600Kg／cm²で射出工程を後記するように変えて射
出し、射出の停止と同時にガス体の圧力を大気圧
に解放し、３分間冷却して成形体を得た。それぞ
れの射出工程によつて得られた成形体の発泡倍率
を測定し第２表とした。 射出工程は次のように変えた。 (i) 射出流入の完了で射出を停止する。 (ii) 射出流入の完了後更に圧入して射出を停止す
る。 (iii) 射出充填後、保圧550Kg／cm²を５秒保持して
射出を停止する。 (iv) 射出充填後、保圧550Kg／cm²を10秒保持して
射出を停止する。 (v) 射出充填後、保圧550Kg／cm²を15秒保持して
射出を停止する。 第２表より、射出工程は、通常の射出成形のよ
うに保圧を使用すると型内樹脂圧が高圧となり、
発泡成形体の発泡倍率が低下し、好ましくないこ
と、射出流入の完了で射出を停止することが最も
好ましいことが明らかである。 例 ５ 型締力225屯のインライン式射出成形機に型キ
ヤビテイが200mm×200mm×７mm厚で、ガス体で加
圧できる構造の金型を取付け、第３表に示す発泡
性樹脂と条件で成形した。 樹脂圧80Kg／cm²の背圧で可塑化混練・計量蓄積
し、型キヤビテイを窒素ガスで加圧し、発泡性樹
脂を射出し、射出流入の完了と同時に射出を停止
しノズルを閉じ、同時に型キヤビテイに連通して
いる樹脂の流入は阻止するが、ガス体の流通は許
容する複数のスリツト状間隙を経由して型キヤビ
テイへの窒素ガスの供給を停止し、同時に前記ス
リツト状間隙を100mmHgの減圧源に連通し、その
まゝ型キヤビテイ内で３分間冷却し成形体を型か
ら取出した。得られた成形体は第３表に記載した
発泡倍率を有し、均一な平滑な表面の外殻と発泡
膨張した芯部とから成る発泡成形体でヒケの発生
も認められなかつた。また、連続して200シヨツ
ト成形したが安定した発泡成形体が繰返し再現性
良く得られた。 〔発明の効果〕 本発明に係る発泡成形体の成形方法は、従来技
術の欠点を解決し、表面が均一に平滑な未発泡の
外殻と発泡膨張した芯部とから構成された成形体
の成形方法であり、次に述べる優れた効果を有す
るものである。 １ 本発明の方法は、複雑な成形工程がなく繰返
し再現性に優れた成形ができ、連続して安定し
た表面と安定した発泡度・寸法の成形体が得ら
れる。 ２ 本発明の方法は、高圧のガス体を使用せず、
低いガス体の圧力で十分であり、高圧ガスに対
する高価な設備を必要とせず、成形作業の安全
性が高い。 ３ 本発明の方法は、低い型締力の安価な成形機
で大型の平滑な表面の発泡成形体を成形するこ
とができるものである。 そして、本発明の方法によつて得られた成形体
は、 (1) 均一な平滑表面の未発泡の外殻と発泡膨張し
た芯部とから成る発泡成形体で、比較的薄肉で
複雑な形状の成形体が得られる。 (2) 成形歪が緩和され、寸法安定性に優れてい
る。 (3) 型キヤビテイのシボ模様等の微細な形状を正
確に転写した成形体が得られ、そのまゝ外装部
品に耐える外観性能を有し、成形直後に塗装を
施しても塗膜ふくれを生じない。 という優れた成形体を得ることができる。

【表】

【表】

【表】

【表】 発泡剤 アゾジカルボンアミド
発泡剤 ５フエニルテトラゾール

【図面の簡単な説明】

第１図は発泡性樹脂及び非発泡性樹脂の圧力−
体積挙動を示す説明図であり、第２図は発泡性樹
脂の射出工程における型内樹脂圧の軌跡を示し、
第３図は発泡性樹脂の圧力−体積挙動を測定する
ための射出成形機の説明図、第４図は発泡性樹脂
の圧力−体積変化率の経時変化を示す線図であ
り、第５図は大気圧と９Kg／cm²のガス体の圧力の
型キヤビテイに発泡性樹脂を射出したときの成形
品重量と対応する型内樹脂圧との関係を示す線図
であり、第６図は射出流入の完了における成形体
重量指数と型内樹脂圧との関係を示す線図であ
り、第７図は型キヤビテイへのガス体の供給時間
と得られる発泡成形体の発泡倍率との関係を示す
線図である。 １：押出機、２：逆流防止弁、３：射出ピスト
ン、４：計量・蓄積された樹脂、５：開閉ノズ
ル、６：位置検出装置、７：射出アクチエータ、
８：射出シリンダ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 発泡性樹脂を、その発泡圧以上の樹脂圧で可
   塑化混練して計量蓄積し、発泡性樹脂の発泡圧未
   満の圧力のガス体の供給により前記発泡性樹脂の
   平滑圧以上の圧力に加圧した閉鎖形の型キヤビテ
   イに前記の計量蓄積した発泡性樹脂を射出流入せ
   しめ、流入と同時に型キヤビテイに接した部分に
   順次未発泡の外殻を形成させ、射出流入の完了と
   同時に、発泡性樹脂の射出を停止して型キヤビテ
   イ内の樹脂圧を降下させ、かつ型キヤビテイへの
   ガス体の供給を停止して型キヤビテイを大気圧以
   下に連通し、型キヤビテイ内の前記未発泡の外殻
   で包まれた発泡性樹脂を発泡させ、次いで前記未
   発泡の外殻で包まれた発泡した芯部の発泡性樹脂
   を冷却工程で膨張させ、冷却固化したのち、型キ
   ヤビテイから成形体を取出すことを特徴とする平
   滑な表面の未発泡の外殻と発泡膨張した芯部とか
   ら成る発泡成形体の成形方法。