JPH10180825A - 部分発泡射出成形用金型装置及びこれを用いた部分発泡射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】熱可塑性樹脂を用いた射出成形において、非発
泡部分と発泡部分を一体的に、かつ、外観良好な状態で
効率よく成形し得る部分発泡射出成形方法及び装置を提
供することを目的とする。 【解決手段】可動側金型を、主ブロック（６）と、非発
泡部分作成用金型ブロック（７）と、発泡部分作成用金
型ブロック（９）とに分割し、これらをそれぞれ独立に
進退駆動可能なように構成し、キャビティー内へ樹脂
（１３）を充填した後、先ず非発泡部分作成用金型ブロ
ック（７）をキャビティー内へ進出させて樹脂圧を高め
ることにより金型転写性を向上させ、次いで発泡部分作
成用金型ブロック（９）を後退させその部分の樹脂圧を
低下させることにより当該部分だけ発泡させることを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、発泡剤を含む熱可
塑性樹脂を用いた部分発泡射出成形技術に関し、特に、
成形物表面の金型転写性が優れたスキン層を有し、コア
層のみを発泡させた表面外観の良好な部分発泡樹脂成形
物や、文具ファイル表紙、断熱性通い箱のように蝶番を
有する成形物で、蝶番以外の領域を同様に表面外観の良
好な発泡成形部として一体成形することが可能な部分発
泡射出成形用金型装置及びこれを用いた部分発泡射出成
形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂は、成形性、成形物の表面
外観の良さから自動車部品、家電製品、ＯＡ機器、文
具、雑貨、等、広い用途に用いられている。これら各種
用途の中で、更に軽量化、断熱性、釘打ち性、その他の
機能を必要とする製品、部品には、従来より熱可塑性樹
脂を発泡させた成形物が用いられて来ている。特に射出
成形法による熱可塑性樹脂の発泡成形については、樹脂
中に各種化学発泡剤を添加したり、或いは各種ガスを樹
脂中に溶解させ、成形時に発泡させて（特開平２−２５
８３２７、他）製品、部品を得ている。

【０００３】一般に熱可塑性樹脂を用いて発泡射出成形
する際は、ガスを含浸させた樹脂や化学発泡剤を配合し
た熱可塑性樹脂が用いられる。このうち、ガス含浸熱可
塑性樹脂を用いる方法は、特定の圧力容器内で固化状態
の樹脂ペレットに炭酸ガス、フレオン、等を高圧で含浸
させ、成形可塑化時に樹脂中にガスを気化させ、このガ
ス圧と成形機の射出圧を用いて金型内に樹脂を充填さ
せ、発泡成形物を作成する。この方法では、ガスが既に
成形機内で発生しているため、成形物表面は発泡ガスの
混じった樹脂で覆われ、シルバーと言われる外観不良を
生じ好ましくない。一方、化学発泡剤を用いる場合、従
来は発泡倍率の向上を図るため、例えばＡＤＣＡ（アゾ
ジカルボンアミド）、ＡＩＢＮ（アゾビスイソブチルニ
トリル）のような分解時に発熱反応を生ずるものが用い
られて来た。これら発熱性発泡剤は、単位重量当たりの
ガス発生量が多く、射出成形時に樹脂の可塑化温度に合
わせて発熱分解反応を生じる。この場合、可塑化状態の
熱可塑性樹脂中の発泡剤分解に応じ、発泡により生じた
セルの周囲は、発熱により更に可塑化が進行すると共
に、生じた発泡セル自体も体積膨張を起こし、金型への
樹脂充填時に成形物表面に前記と同様のシルバーと言わ
れる外観不良を生じ好ましくない。更にまた、発熱性発
泡剤を用いて成形された成形品は、内部温度が充分低下
するまで内部の発泡ガス圧により成形物が膨張し続け、
正確な寸法が出難いと言う問題もあった。

【０００４】このような方法では、軽量化は達成されて
も成形物の外観不良が著しく、製品、部品として用いる
ことが出来ないことから、これとは異なった各種成形方
法、金型機構が提案され実施されて来ている。具体的に
は、金型キャビティー内を空気、その他のガス体で加圧
状態とし、発泡性の熱可塑性樹脂をキャビティーより少
ない量だけ充填し、表面の発泡を抑えながらキャビティ
ー内の加圧ガス体を急激に解放して、表面スキン層を形
成させ、内部のみ発泡させるガス・カウンタープレッシ
ャー法（米国特許第３２６８６３５、特開昭５９−２２
７４２５、特開平４−１４４７２１）や、多層射出成形
機を用いて発泡コア層の周囲を発泡剤又はガスを含まな
い樹脂で包み一体成形するサンドイッチ成形方法（特公
昭６１−３９１７４）、更には、キャビティー容積可変
型の金型を用い、発泡性の熱可塑性樹脂を成形物より小
さい状態としたキャビティー内に十分充填した後、キャ
ビティー容積を目的成形物形状にまで増大させ、表面ス
キン層を形成させながらコア層のみを発泡させる所謂コ
ア移動成形方法（特開昭４８−３４２５３、特開昭４８
−５６２７１）、等々が行われて来ている。また最近で
は、上記のコア移動成形方法において、充填時の圧力を
規定した成形方法（特開平４−１４４７２１）や、充填
後の保持時間、コア移動速度を規定した成形方法（特開
平７−８０８８５）、等々が提案されている。これらの
方法によれば、成形物全体に発泡状態のコア層を形成す
ると共に、その表面に外観の比較的良好なスキン層を形
成することが可能である。

【０００５】しかし、上記の方法では、成形物の一部を
発泡させずに、その部分に剛性を持たせたり、蝶番を形
成させたりして、その他の必要部分のみを外観良好な発
泡体とするというように、非発泡部分と発泡部分とを混
在させた状態で一体成形物として作成することは出来な
かった。

【０００６】このため、釘打ち性を良好にするため部分
的に発泡させることが要求されるような部品では、発泡
成形物と通常の非発泡成形物を各々成形した後両者を組
み合わせたり、断熱性や軽量化と共に蝶番を必要とする
部品では、押出し成形による発泡シートに後加工削りで
蝶番を作製したり、発泡成形物を各々作製後、別途蝶番
で取り付けたりして製品化を図っており、多くの工数と
部品を必要としていた。そのため、樹脂成形物を作製す
る際に、部分的に非発泡部分と外観良好な発泡部分とを
一体的に効率よく成形出来る手段の開発が求められてい
た。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の如き
問題点を解決するためなされたものであり、その目的と
するところは、熱可塑性樹脂を用いた発泡射出成形にお
いて、非発泡部分又は非発泡の蝶番部分と、金型転写性
の良好なスキン層及び１.1〜３.0倍の発泡倍率で発泡し
たコア層から成る発泡部分とを一体的に効率よく成形し
得る、部分発泡射出成形用金型装置及びこれを用いた部
分発泡射出成形方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る部分発泡射出成形用金型装置は、固定
側金型へ向けて進退接離せしめられる可動側金型を、成
形期間中は固定側金型に当接して一定位置に保持される
主ブロックと、キャビティーの最終形状を画成する所定
位置と、固定側金型からそれより一定距離後退した退避
位置とを取り得る非発泡部分作成用金型ブロック又は蝶
番部分作成用金型ブロックと、キャビティーの最終形状
を画成する所定位置と、固定側金型へ向けてそれより一
定距離進出した突出位置とを取り得る発泡部分作成用金
型ブロックと、により構成し、上記非発泡部分作成用金
型ブロック又は蝶番部分作成用金型ブロックと発泡部分
作成用金型ブロックを、主ブロックとはそれぞれ独立に
進退駆動可能なように構成したことを特徴とする。

【０００９】また、上記の部分発泡射出成形用金型装置
を用いた本発明に係る部分発泡射出成形方法は、下記
(a)項ないし (f)項記載の工程、即ち、(a) 可動側金型
の非発泡部分作成用金型ブロック又は蝶番部分作成用金
型ブロックが所定位置より後退した退避位置にあり、発
泡部分作成用金型ブロックが所定位置より進出した突出
位置にある状態において、金型キャビティーの平均肉厚
が０.5〜１０.0ｍｍとなるように調整し、金型を閉じる
工程と、(b) 吸熱分解反応を生ずる発泡剤を含む可塑化
状態の熱可塑性樹脂を、上記の工程により形成された金
型キャビティー内に充填する工程と、(c) 熱可塑性樹脂
を金型キャビティーに充填直後、非発泡部分作成用金型
ブロック又は蝶番部分作成用金型ブロックを金型キャビ
ティー内へ進出させ、所定の肉厚が形成される所定位置
で停止し、キャビティー内樹脂の圧力を高めて金型転写
性を向上させる工程と、(d) 発泡部分作成用金型ブロッ
クを後退させ、肉厚が増大する所定位置で停止し、この
部分の熱可塑性樹脂のみを１.1〜３.0倍の発泡率で発泡
させる工程と、(e) 所定時間維持し、金型キャビティー
内の熱可塑性樹脂を冷却固化させる工程と、(f) 熱可塑
性樹脂が冷却固化した後、金型を開き部分発泡成形物を
取り出す工程と、を順次遂行することを特徴とする。

【００１０】ここで、金型キャビティーの「平均肉厚」
とは、成形機型締め方向と直角な方向に沿った金型キャ
ビティー全体の平均肉厚を表し、樹脂注入時において非
発泡部分作成用又は蝶番部分作成用金型ブロックを所定
位置より後退させ（退避状態）、発泡部分作成用金型ブ
ロックを所定位置よりも押し込んだ状態（突出状態）に
おける金型キャビティー全体の平均肉厚を指す。また
「所定位置」とは、各金型ブロックを作動させた後、最
終的に部分発泡成形物を得る状態の金型キャビティーを
画成する各々の金型ブロックの位置を指す。 「所定時
間」とは、キャビティー内の部分発泡成形物を形成する
熱可塑性樹脂が冷却固化し、金型から取り出せるまでの
時間を指し、この時間は、目的とする部分発泡成形物の
肉厚、大きさ、形状の他、樹脂温度、金型温度、等々の
成形条件により様々に異なった値となる。

【００１１】本発明に用いられる熱可塑性樹脂として
は、ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、ＡＢＳ樹
脂、ＡＳ樹脂、等のスチレン系樹脂、或いは低密度ポリ
エチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、等の
オレフィン系樹脂のような所謂汎用性熱可塑性樹脂が挙
げられ、更にまた、これら熱可塑性樹脂同士、或いはこ
れら熱可塑性樹脂とポリカーボネート、ポリアミド、Ｐ
ＢＴ樹脂、ＰＥＴ樹脂、等のエンジニアリング樹脂と直
接又は各種相溶化剤を用いて混合したポリマーアロイも
用いることが出来る。また、これら熱可塑性樹脂にガラ
ス繊維、カーボン繊維、マイカ、タルク、等の各種フィ
ラー類を練り込んだもの、或いは必要に応じて帯電防止
剤、滑剤、離型剤、難燃剤、耐候剤、等の各種添加剤
や、染料、顔料、等の着色剤を配合、練り込んだものも
用いることが出来る。

【００１２】本発明で用いられる熱可塑性樹脂は、吸熱
分解反応を生ずる発泡剤を含むことを必須とする。熱可
塑性樹脂に吸熱性発泡剤を加え、本発明の成形工程と組
み合わせることにより、従来のガス含浸樹脂、発熱性発
泡剤配合樹脂の場合とは異なり、発泡成形物の表面外観
を著しく向上させることができる。即ち、熱可塑性樹脂
に配合された吸熱性発泡剤は、可塑化成形時に吸熱分解
反応を生じつつ、樹脂中に発泡セルを形成する。その
際、発泡セル周囲の可塑化樹脂の熱を奪い、これにより
過度の可塑化を抑えると共に、分解によって生じたガス
も体積膨張を起こさず、細かなセルとなって可塑化状態
の樹脂中に生成する。従って、射出成形の際、金型内に
充填され、急速冷却固化される樹脂表面には発泡セルは
生成せず、冷却固化が遅れる内部の可塑化状態の領域に
のみ発泡セルを生成、成長させることが可能となる。本
発明ではこの部分を、成形工程で適宜操作することによ
り、成形物の表面外観が良好な部分発泡成形物を得るよ
うにしている。

【００１３】本発明に用いられる吸熱分解反応を生ずる
発泡剤としては、例えばポリカルボン酸と無機炭酸化合
物、等から成る混合物があり、水分の吸着を防止するた
めこれらの表面をモノグリセライド、ステアリン酸、シ
ランカップリング剤、等で処理したものも含まれる。こ
こで、ポリカルボン酸としては、クエン酸、フマル酸、
酒石酸、等の飽和ジカルボン酸、不飽和ジカルボン酸及
びこれらのＣa 、Ｍg、Ｎa 、等との塩であるクエン酸
水素化ナトリウム、クエン酸１ナトリウム、等も含まれ
る。また、無機炭酸化合物としては、アルカリ金属及び
アルカリ土類金属の炭酸化合物、例えば炭酸水素ナトリ
ウムアルミニウム、重炭酸ナトリウム、等及びこれらの
混合物が含まれる。吸熱分解反応を生ずる発泡剤として
は、吸熱分解反応を示す示差熱分析（ＤＴＡ）の吸熱ピ
ークが１６０℃以上の高温側に有ることが必要で、吸熱
ピークの数によらず、組成的には上記例に限らず分解温
度が１６０℃より高温のもので使用熱可塑性樹脂の分解
温度以下のものは全て含まれる。本発明で用いられる吸
熱分解反応を生ずる発泡剤の添加量は、熱可塑性樹脂に
対し０.0５〜１０.0０重量％の範囲であり、希望する発
泡倍率の程度により任意に添加量を変えて調製すること
が出来る。また、このような吸熱性発泡剤を、分解温度
以下で可塑化させ高流動性熱可塑性樹脂に練り込んでペ
レット化して用いたり、或いは直接又は高濃度マスター
バッチとして熱可塑性樹脂に配合して用いることも可能
である。

【００１４】上記の如き熱可塑性樹脂及び発泡剤を用
い、本発明に係る部分発泡射出成形方法を実施すること
により、成形物の金型転写性を良好に維持しながら、非
発泡部分と１.1〜３.0倍の発泡倍率を有する発泡部分と
を一体的に成形したり、非発泡の蝶番部分と１.1〜３.0
倍の発泡倍率を有する発泡部分とを一体的に成形したり
することが可能になる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつゝ本発明を
より具体的かつ詳細に説明する。図１ないし図４は、本
発明に係る部分発泡射出成形用金型装置の一実施形態を
示す断面図であり、この金型装置を用いて、図６に示す
ような釘打ち又はネジ釘進入可能な発泡部分とその他の
非発泡部分とを有する箱型継電ボックスを製造する工程
を段階的に示している。図７ないし図１０は、本発明に
係る部分発泡射出成形用金型装置のもう一つの実施形態
のものを用いて、図１１に示すような非発泡状態の樹脂
蝶番部とその他の発泡部分とを有するＢ５版ファイル表
紙を製造する工程を段階的に示す断面図である。これら
の図中、１は射出成形機シリンダー、２は射出成形機型
締め用油圧シリンダー、３は固定側ダイプレート、４は
可動側ダイプレート、５は固定側金型、６は可動側金型
の主ブロック、７は非発泡部分作成用金型ブロック（図
１〜図４）、８は蝶番部分作成用金型ブロック（図７〜
図１０）、９は発泡部分作成用金型ブロック、１０は突
き出しロッド、１１は突き出し用油圧シリンダー、１２
は引っ張りリンク、１３は発泡剤入り熱可塑性樹脂、１
４は成形物内部の微細発泡状態を示している。

【００１６】この金型装置において、可動側金型全体
は、型締め用油圧シリンダー２によって固定側金型５へ
向けて前進又は後退せしめられ、型閉じ、型開きが行わ
れるようになっている。可動側金型の主ブロック６は、
成形期間中は固定側金型５に当接して一定位置に保持さ
れ、型閉じ状態を維持するようになっている。突き出し
ロッド１０及び突き出し用油圧シリンダー１１の作動に
より、非発泡部分作成用金型ブロック７（図１〜図４）
又は蝶番部分作成用金型ブロック８（図７〜図１０）
は、主ブロック６が固定側金型５に当接した状態におい
て、キャビティーの最終形状を画成する所定位置（図３
又は図９に示す位置）と、それより一定距離後退した退
避位置（図１又は図７に示す位置）との間で移動可能な
ように構成されている。また、発泡部分作成用金型ブロ
ック９は、主ブロック６が固定側金型５に当接した状態
において、キャビティーの最終形状を画成する所定位置
（図３又は図９に示す位置）と、固定側金型へ向けてそ
れより一定距離進出した突出位置（図１又は図７に示す
位置）とを取り得るように構成されている。

【００１７】なお、図５は、樹脂成形物から成るボック
ス２３の内部に、継電器取り付け用木板２１を接着した
従来の箱型継電ボックスを示し、図６は、この木板２１
の部分を本発明により部分発泡樹脂成形部２０としてボ
ックスと一体的に成形した例を示している。

【００１８】また、図１１は、発泡状態の表紙部２０と
非発泡状態の樹脂蝶番部２２とを有するＢ５版ファイル
表紙を、本発明により一体的に成形した例を示してい
る。

【００１９】而して、本発明に係る部分発泡射出成形用
の金型装置の可動側金型は、複数の金型ブロックから構
成され、各々独立して作動出来る機構を設けることが必
須である。即ち、本発明の金型装置の可動側金型は、成
形期間中は固定側金型に当接して一定位置に保持される
主ブロック６に加えて、これとは独立に進退駆動せしめ
られる非発泡部分作成用金型ブロック７或いは蝶番部分
作成用金型ブロック８と、発泡部分作成用金型ブロック
９とを必要とする。

【００２０】このような本発明に係る部分発泡射出成形
用金型装置を用いて以下の工程を順次実行することによ
り、部分発泡成形物を効率よく作製することができる。
先ず、非発泡部分作成用金型ブロック７又は蝶番部分作
成用金型ブロック８を、成形物の非発泡部分の肉厚を決
定する所定位置よりも後退させると共に、発泡部分作成
用金型ブロックを所定位置より突出させた状態に調整し
て、金型キャビティーの平均肉厚が０.5〜１０.0ｍｍと
なるように設定し、金型を閉じる工程（図１又は図７）
と、次に、先に述べた発泡剤を含む可塑化状態の熱可塑
性樹脂１３を、このように設定された金型キャビティー
に充填する工程（図１又は図７）と、発泡剤を含む可塑
化状態の熱可塑性樹脂１３を金型キャビティーに充填直
後、非発泡部分作成用金型ブロック７又は蝶番部分作成
用金型ブロック８を金型キャビティー内へ進出させ、所
定の肉厚となる位置で停止し、キャビティー内樹脂の圧
力を上げて金型転写性を向上させる工程（図２又は図
８）と、その後或いはほぼ同時に、発泡部分作成用金型
ブロック９を、所定位置まで後退させ肉厚を増大させ
て、この部分の熱可塑性樹脂のみを１.1〜３.0倍の発泡
率で発泡させる工程（図３又は図９）と、そのままの状
態を所定時間維持し、キャビティー内の熱可塑性樹脂を
冷却固化させる工程（図３又は図９）と、熱可塑性樹脂
が冷却固化した後、金型を開き部分発泡成形物を取り出
す工程（図４又は図１０）と、を順次実行する。このよ
うな工程を順次実行することにより、良好な金型転写性
を維持しながら、部分的に１.1〜３.0倍の発泡倍率を有
する外観良好な部分発泡成形物や、蝶番付き部分発泡成
形物を効率よく製造し得るものである。

【００２１】なお、上記の最初の工程では、金型キャビ
ティーの平均肉厚を０.5〜１０.0ｍｍ以下に設定するこ
とを必須とする。金型キャビティーの平均肉厚が０.5ｍ
ｍ以下では、成形機で可塑化した熱可塑性樹脂を金型内
に充填する際樹脂が冷却され易く、固化が進み未充填に
なり良好な成形物を得ることが出来ない。一方、金型キ
ャビティー肉厚設定が１０.0ｍｍ以上では、金型キャビ
ティーの肉厚が厚すぎ、充填口から供給された可塑化状
態の熱可塑性樹脂は、キャビティー内入口付近で不均一
な流動を起こし、所謂、ジェッティングと称する外観不
良を生ずることから好ましくない。従って、金型キャビ
ティーの最初の平均肉厚の設定は、０.5〜１０.0ｍｍの
範囲とするのが好ましく、更に望ましくは１.0〜５.0ｍ
ｍとするのが推奨される。

【００２２】また、本発明の部分発泡成形物の部分発泡
部の発泡倍率は、１.1〜３.0倍の範囲とすることを必須
とする。これは、１.1倍以下の発泡倍率では、発泡剤を
添加しない通常のソリツド成形物と同等の成形物とな
り、何ら新しい機能を付与することができず、一方、
３.0倍以上の発泡率とすると、その部分の機械的物性が
著しく低下し、成形物全体から見て好ましくないばかり
か、３.0倍以上の発泡成形を行うために発泡剤添加量を
増大させる必要があり、成形物表面に所謂シルバーと言
われる外観不良が生じ易くなり好ましくないからであ
る。従って、成形物に部分的発泡を生じさせる倍率とし
ては、１.1〜３.0倍が好ましく、更に望ましくは、１.5
〜２.0倍の発泡倍率とすることが推奨される。

【００２３】ここで、非発泡部分作成用或いは蝶番部分
作成用金型ブロック７又は８は、金型キャビティーに充
填した樹脂の圧力を高め、成形物の金型転写性を向上さ
せる目的で設けられるものであり、その大きさは、金型
キャビティーの金型の開閉方向に直角な平面への投影像
全体中の一部分を占めるよう設計し、その作動方向は金
型の開閉方向と同一で、樹脂充填後にこの金型ブロック
７又は８のみを樹脂充填時のキャビティー肉厚から成形
のための最終的キャビティー形状の所定の肉厚にまで狭
めるよう作動するように構成する。

【００２４】また、発泡部分作成用金型ブロック９は、
部分発泡させるための機構部であり、金型キャビティー
の金型の開閉方向に直角な平面への投影像全体中の一部
分を占めるよう設計し、その作動方向は金型の開閉方向
に一致させる。成形物に部分発泡を生じさせるため、こ
の発泡部分作成用金型ブロック９は、金型キャビティー
容積が当初の樹脂充填時よりも増大するように作動させ
ることが必要である。発泡部分作成用金型ブロックの作
動範囲は、その部分の当初のキャビティー肉厚に対して
１.1〜３.0倍まで拡大出来るよう設計する必要がある。

【００２５】これら非発泡部分作成用金型ブロック７或
いは蝶番部分作成用金型ブロック８、及び発泡部分作成
用金型ブロック９の作動タイミングは、成形機からの射
出開始信号或いは射出完了信号を基準に決定される。即
ち、射出成形機からの熱可塑性樹脂の金型への充填完了
直後、非発泡部分作成用金型ブロック７或いは蝶番部分
作成用金型ブロック８を当初の金型キャビティー面から
所定の肉厚まで金型キャビティー内へ進入させ、その
後、続けて或いは所定遅延時間経過後、発泡部分作成用
金型ブロック９を金型キャビティーが拡大するよう、当
初の金型キャビティー面から所定位置まで引き離すよう
に作動させる。ここで、射出充填直後の非発泡部分作成
用或いは蝶番部分作成用の金型ブロック７又は８のキャ
ビティー内への進入で、キャビティー内に充填されてい
る可塑化状態の樹脂圧が上がり、通常の射出成形と同様
の保圧のような効果が得られ金型転写性が向上する。非
発泡部分作成用或いは蝶番部分作成用金型ブロック７又
は８の作動速度については特に制限はないが、一般には
通常の油圧装置の作動速度に準じた１.0〜２.0ｍｍ／秒
程度とする。この状態で表面が僅かに固化し内部が未だ
可塑化状態のタイミングで、発泡部分作成用金型ブロッ
ク９をキャビティー容積が増大するよう移動させ、成形
物の内部のみを発泡させる。

【００２６】発泡部分作成用金型ブロック９の作動開始
までの遅延時間は、成形物の肉厚によって大きく異な
り、例えば当初の平均肉厚が０.5〜１.0ｍｍ程度なら、
非発泡部分作成用金型ブロック７の作動と略同時から約
１秒後までの範囲内、２.0〜３.0ｍｍ程度なら約１〜２
秒後、３.0〜５.0ｍｍ程度なら約２〜３秒後、５.0〜１
０.0ｍｍ程度なら約３〜５秒後の範囲が好ましく、その
作動速度は０.5〜２.0ｍｍ／秒程度が好ましい。発泡部
分作成用金型ブロック９の作動開始タイミングは、樹脂
温度、金型設定温度によっても変化するが、非発泡部分
作成用或いは蝶番部分作成用金型ブロック７又は８の作
動完了後からの遅延時間に応じて成形物の表面のスキン
層領域が形成、成長するので、上記のように当初設定の
肉厚が０.5〜３.0ｍｍと薄い場合は、その遅延時間は約
０〜２秒と短く、３.0〜１０.0ｍｍと厚い場合は、約３
〜５秒と長く設定することが望ましい。この作動開始の
遅延時間が不適切に短いと、成形物表面にスキン層が形
成されず成形物の外観が著しく低下し、また不適切に長
いと、型内に充填した樹脂の固化が進み、発泡させるこ
とが出来なくなる。

【００２７】また、発泡部分作成用金型ブロック９の作
動速度は、当初の平均肉厚が０.5〜３.0ｍｍと薄い場合
は、３.0〜１.0ｍｍ／秒と速く、３.0〜１０.0ｍｍと厚
い場合は、０.1〜１.0ｍｍ／秒と緩く作動させることが
好ましい。作動速度が速すぎると充填樹脂の発泡セルの
形成、成長に追従出来ず、金型ブロックと樹脂の境界が
剥離し成形物外観が著しく低下する。一方、作動速度が
遅すぎると充填樹脂の冷却で固化が進み、発泡成形物を
得ることが出来なくなる。従って、発泡部分作成用金型
ブロック９の作動速度は、上記範囲とするのが好まし
い。

【００２８】これら非発泡部分作成用或いは蝶番部分作
成用金型ブロック７又は８、及び、発泡部分作成用金型
ブロック９の作動機構については、一般に射出成形機に
付属の突き出し用油圧機構や独立した油圧シリンダー、
バネ等による力で作動させることが出来る。但し、これ
らの作動機構については、上記方法に限定されるもので
はなく、規定時間内に確実に作動出来る機構のものであ
れば、その他任意の手段を用いることが可能である。

【００２９】

【実施例】

〔実施例−１〕図１〜図４に示す部分発泡射出成形用金
型装置を用いて、図６に示すような継電ボックスを製造
する実施例について説明する。外周壁の肉厚が２.5ｍ
ｍ、当初の底部肉厚が５.0ｍｍで、底部にセンターダイ
レクトゲートを有し、内容積が縦２５０.0ｍｍ、横１２
５.0ｍｍ、深さ１２０.0ｍｍの箱型継電ボックス成形用
金型装置を作製した。ここで、底部縦２５０.0ｍｍ、横
１２５.0ｍｍの内側周囲を５.0ｍｍ幅の枠とし、これを
非発泡部分作成用金型ブロック７とした。また、その枠
を除いた底部中央部を部分発泡させるよう、縦２４０.0
ｍｍ、横１１５.0ｍｍの発泡部分作成用金型ブロック９
を作製した。そしてこれらの金型ブロック７及び９を、
各々独立に前進、後退出来るように構成した。非発泡部
分作成用金型ブロック７は、突き出し用油圧機構１１で
作動させ、当初のキャビティー肉厚５.0ｍｍから２.5ｍ
ｍまで進入出来るよう構成した。また、発泡部分作成用
金型ブロック９は、成形機の型締め機構２に連動するよ
う作動させ、当初のキャビティー肉厚５.0ｍｍから２倍
の１０.0ｍｍまで拡大出来るように構成した。

【００３０】上記金型装置を、型締め力１５０ｔの射出
成形機（住友ネスタール Ｎ５１５／１５０ＳＹＣＡ
Ｐ：住友重機械〔株〕製）に設置し、熱可塑性樹脂とし
てＡＢＳ樹脂（サンタックＵＴ−６１：三井東圧化学
〔株〕製）に、吸熱性発泡剤としてポリカルボン酸塩の
２０ｗ％発泡剤マスターバッチ（Ａｃｔｉｖｅｘ５３
５：Ｊ．Ｍ．Ｈｕｂｅｒ社（米国）製）をＡＢＳ樹脂に
対して４.0重量％配合し、成形機の可塑化温度２４０
℃、金型温度６０℃で成形を行った。

【００３１】先ず、図１に示すように、非発泡部分作成
用金型ブロック７を、その所定位置である肉厚２.5ｍｍ
の位置よりも後退させ、肉厚が５.0ｍｍとなる位置に退
避させ、発泡部分作成用金型ブロック９も、その所定位
置である拡大した肉厚１０.0ｍｍの位置から５.0ｍｍと
なる位置まで前進させた状態に調整して、金型を閉じ
た。然るのち、上記発泡剤入り熱可塑性樹脂１３をキャ
ビティー内へジャストパックとなるよう射出充填した。

【００３２】次いで、射出完了直後、図２に示すよう
に、非発泡部分作成用金型ブロック７の作動を開始さ
せ、その部分の肉厚を５.0ｍｍから２.5ｍｍまで圧縮す
るようキャビティー内へ前進させた。この金型ブロック
の進入停止までの作動時間は、約１秒間であった。

【００３３】続いて、非発泡部分作成用金型ブロック７
の作動が停止した後、１.5秒の遅延時間を置いて、図３
に示すように、底部中央部の発泡部分作成用金型ブロッ
ク９をキャビティー容積が増大するよう約１.0ｍｍ／秒
の速度で作動させ、この部分の肉厚を５.0ｍｍから１
０.0ｍｍまで拡大させた。これにより、熱可塑性樹脂１
３内には微細な発泡１４が生じた。このように発泡部分
作成用金型ブロック９を所定肉厚まで拡大後、約２５秒
間そのままの状態で冷却固化させ、その後、図４に示す
如く金型を開き、部分発泡成形物を離型した。

【００３４】このようにして得られた継電ボックスは、
図６に示すように、中央底部分２０が約２倍発泡となっ
た外観良好な部分発泡成形物であった。この部分発泡部
２０は、継電器をネジで取り付けるために、従来図５に
示すように内側底部分に貼り付けていた木板２１に相当
する機能を有することから、本発明によるときは、単一
材料化、製作工程の大幅短縮化が可能となり、熱可塑性
樹脂のみで安価に継電ボックスを製作出来るようになっ
た。

【００３５】〔実施例−２〕次に、図７〜図１０に示す
部分発泡射出成形用金型装置を用いて、図１１に示すよ
うなＢ５版ファイル表紙を製造する実施例について説明
する。縦２６５.0ｍｍ、横３９６.0ｍｍ、当初の肉厚
１.2ｍｍのＢ５版ファイル表紙成形用金型装置を作製し
た。Ｂ５版ファイルの背表紙に相当する縦２６５.0ｍ
ｍ、横２０.0ｍｍの領域の中央縦方向に５分割するよう
４点のピンゲートを設け、背表紙の両側に縦２６５.0ｍ
ｍ、幅３.0ｍｍでその断面が山形を有する蝶番部分作成
用金型ブロック８を２枚配置し、突き出し機構１０，１
１によって、当初の肉厚１.2ｍｍから蝶番先端部の肉厚
が０.2ｍｍとなるまでキャビティーへ進入し得るよう構
成した。発泡部分作成用金型ブロック９は、ゲート部を
含む背表紙部とその両側の蝶番作成部を除いた両側の表
紙部の縦２６５.0ｍｍ、横１８５.0ｍｍの部分に対応す
るよう作成し、当初の肉厚１.2ｍｍから３.0ｍｍまでキ
ャビティー容積を拡大出来るよう、成形機の型締め機構
２を用いて作動するよう構成した。

【００３６】上記金型装置を型締力２００ｔの射出成形
機（Ｍ−２００ＡII：名機製作所〔株〕製）に設置し、
熱可塑性樹脂としてポリプロピレン樹脂（三井ノーブレ
ンＢＪＨＨ：三井東圧化学〔株〕製）に、吸熱性発泡剤
としてポリカルボン酸塩の２５ｗ％発泡剤マスターバッ
チ（ＥＥ−２０７：永和化成工業〔株〕製）を、ポリプ
ロピレン樹脂に対し３.0重量％となるよう配合し、成形
機の可塑化温度２６０℃、金型温度８０℃で成形を行っ
た。

【００３７】先ず、図７に示すように、蝶番部分作成用
金型ブロック８，８を、その所定位置である肉厚０.2ｍ
ｍの位置よりも後退させ、肉厚が１.2ｍｍとなる位置に
退避させ、発泡部分作成用金型ブロック９も、その所定
位置である拡大した肉厚３.0ｍｍから１.2ｍｍとなる位
置まで前進させた状態に調整して、金型を閉じた。次い
で、上記発泡剤入り熱可塑性樹脂１３をキャビティー内
へジャストパックとなるよう射出充填した。

【００３８】射出完了直後、図８に示すように、蝶番部
分作成用金型ブロック８，８の作動を開始させ、その部
分の肉厚を１.2ｍｍから０.2ｍｍまで圧縮するようキャ
ビティー内へ進入させた。この金型ブロックの進入停止
までの作動時間は、約０.5秒間であった。

【００３９】続いて、蝶番部分作成用金型ブロック８，
８の作動が停止後、０.5秒の遅延時間を置いて、図９に
示すように、両側表紙部の発泡部分作成用金型ブロック
９をキャビティー容積が増大するよう約１.0ｍｍ／秒の
速度で作動させ、この部分の肉厚を１.2ｍｍから３.0ｍ
ｍまで拡大させた。これにより、熱可塑性樹脂１３内に
は微細な発泡１４が生じた。発泡部分作成用金型ブロッ
ク９を所定肉厚まで拡大するよう後退させた後、約２０
秒間そのままの状態で冷却固化させ、その後、図１０に
示す如く金型を開き、蝶番付き部分発泡成形物を離型し
た。

【００４０】このようにして得られたＢ５版ファイル表
紙は、図１１に示す如く、背表紙の両側に蝶番部２２を
有すると共に、両側表紙部分２０が外観良好な約２.5倍
の発泡面を有する部分発泡成形物であった。

【００４１】〔比較例−１〕実施例−１で用いたものと
同一の、外周壁の肉厚が２.5ｍｍ、当初の底部肉厚が
５.0ｍｍで、底部にセンターダイレクトゲートを有し、
内容積が縦２５０.0ｍｍ、横１２５.0ｍｍ、深さ１２
０.0ｍｍの箱型継電ボックス成形用金型装置を用い、実
施例−１で用いた射出成形機を用いて試作を行った。発
泡剤の比較検討を行うため、熱可塑性樹脂は実施例−１
と同じＡＢＳ樹脂（サンタックＵＴ−６１：三井東圧化
学〔株〕製）を用い、発熱性発泡剤としてＡＤＣＡ（ア
ゾジカルボンアミド）の２０ｗ％発泡剤マスターバッチ
（ビニホールＡＣ＃３：永和化成工業〔株〕製）をＡＢ
Ｓ樹脂に対して２.0重量％配合し、実施例−1 と同様な
成形条件で試作を行った。このようにして得られた継電
ボックス成形物は、中央底部分が約２倍発泡となった部
分発泡成形物であったが、表面に所謂シルバーと言われ
る外観不良が発生した。また、経時変化で、翌日にはこ
の発泡部に後膨れを生じ、成形物全体が変形し、製品と
して用いることは出来なかった。

【００４２】〔比較例−２〕実施例−２で用いたものと
同一の、縦２６５.0ｍｍ、横３９６.0ｍｍ、当初の肉厚
１.2ｍｍのＢ５版ファイル表紙成形用金型装置を用い、
実施例−２で用いた射出成形機を用いて試作を行った。
発泡剤の比較検討を行うため、熱可塑性樹脂は実施例−
２と同じポリプロピレン樹脂（三井ノーブレンＢＪＨ
Ｈ：三井東圧化学〔株〕製）を用い、発熱性発泡剤とし
てＡＤＣＡ（アゾジカルボンアミド）の２０ｗ％発泡剤
マスターバッチ（ビニホールＳＷ＃５：永和化成工業
〔株〕製）を、ポリプロピレン樹脂に対し２.0重量％と
なるよう配合し、実施例−２と同様な成形条件で試作を
行った。このようにして得られたＢ５版ファイル表紙成
形物は、背表紙の両側に蝶番部を有し、両側表紙部分が
約２.5倍の発泡面を有する成形物となったが、成形物表
面には所謂シルバーと言われる外観不良が発生し製品と
して用いることは出来なかった。

【００４３】

【発明の効果】本発明によるときは、表面外観の優れた
部分発泡成形物や蝶番付き部分発泡成形物を容易に且つ
効率よく製造することが出来、例えばこの部分発泡部の
機能を利用した釘打ち性、ネジ釘進入性の良好な継電ボ
ックスや天井枠を作製したり、軽量性や断熱性を付与し
たファイル表紙、断熱通い箱、等を作製でき、従来の単
なる樹脂成形物や全体発泡成形物では得られないような
性能を付与出来るようになった。また、本発明によれ
ば、これら従来にない機能を付与した成形物を一体で作
れるようになり、熱可塑性樹脂成形物の応用範囲が著し
く広がり、発泡射出成形による新たな製品分野への展開
が可能となった。

【００４４】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、その目的の範囲内において上記の説明から当
業者が容易に想到し得るすべての変更実施例を包摂する
ものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】箱型継電ボックスを成形するための本発明に係
る部分発泡射出成形用金型装置の一実施形態の要部断面
図であり、型閉じ状態において、その非発泡部分作成用
金型ブロックは所定位置より後退した位置に退避せしめ
られ、発泡部分作成用金型ブロックは所定位置より進出
した位置に突出せしめられた状態で、発泡剤を含む可塑
化状態の熱可塑性樹脂を金型キャビティー内に充填した
状態を模擬的に示している。

【図２】金型キャビティー内の樹脂圧を上昇させて金型
転写性を向上させるため、非発泡部分作成用金型ブロッ
クを図１の位置からキャビティー内の所定位置まで進出
させた状態を模擬的に示す断面図である。

【図３】発泡部分を形成するため、発泡部分作成用金型
ブロックを図１及び図２の位置から所定位置まで後退さ
せ、その部分の肉厚を増大させて発泡させた状態を模擬
的に示す断面図である。

【図４】図３で示した部分発泡状態のまま所定時間冷却
固化し、金型を開き、離型する直前の状態を模擬的に示
す断面図である。

【図５】樹脂製ボックスの内部に継電器取り付け用木板
を接着して成る従来の箱型継電ボックスの一例を示す一
部破断斜視図である。

【図６】図１ないし図４に示す本発明の部分発泡射出成
形手段により作製され、継電器をビス止め、釘打ち止め
可能な発泡部分と、非発泡のボックス部分とを一体的に
有する箱型継電ボックスの一例を示す一部破断斜視図で
ある。

【図７】蝶番部分を有するＢ５版ファイル表紙を成形す
るための本発明に係る部分発泡射出成形用金型装置の一
実施形態の要部断面図であり、型閉じ状態において、そ
の蝶番部分作成用金型ブロックは所定位置より後退した
位置に退避せしめられ、発泡部分作成用金型ブロックは
所定位置より進出した位置に突出せしめられた状態で、
発泡剤を含む可塑化状態の熱可塑性樹脂を金型キャビテ
ィー内に充填した状態を模擬的に示している。

【図８】金型キャビティー内の樹脂圧を上昇させて金型
転写性を向上させるため、蝶番部分作成用金型ブロック
を図７の位置からキャビティー内の所定位置まで進出さ
せた状態を模擬的に示す断面図である。

【図９】発泡部分を形成するため、発泡部分作成用金型
ブロックを図７及び図８の位置から所定位置まで後退さ
せ、その部分の肉厚を増大させて発泡させた状態を模擬
的に示す断面図である。

【図１０】図９で示した部分発泡状態のまま所定時間冷
却固化し、金型を開き、離型する直前の状態を模擬的に
示す断面図である。

【図１１】図７ないし図１０に示す本発明の部分発泡射
出成形手段により作製され、非発泡の蝶番部分と、発泡
した表紙部分とを一体的に有するＢ５版ファイル表紙の
一例を示す一部拡大斜視図である。

【符号の説明】

１ 射出成形機シリンダー ２ 射出成形機型締め用油圧シリンダー ３ 固定側ダイプレート ４ 可動側ダイプレート ５ 固定側金型 ６ 可動側金型の主ブロック ７ 非発泡部分作成用金型ブロック ８ 蝶番部分作成用金型ブロック ９ 発泡部分作成用金型ブロック １０ 突き出しロッド １１ 突き出し用油圧シリンダー １２ 引っ張りリンク １３ 発泡剤入り熱可塑性樹脂 １４ 内部の微細発泡状態 ２０ 部分発泡樹脂成形部 ２１ 継電器取り付け用木板 ２２ 樹脂蝶番部 ２３ 樹脂成形物

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】固定側金型（５）へ向けて進退接離せしめ
   られる可動側金型を、 成形期間中は固定側金型に当接して一定位置に保持され
   る主ブロック（６）と、 キャビティーの最終形状を画成する所定位置と、固定側
   金型からそれより一定距離後退した退避位置とを取り得
   る非発泡部分作成用金型ブロック（７）と、 キャビティーの最終形状を画成する所定位置と、固定側
   金型へ向けてそれより一定距離進出した突出位置とを取
   り得る発泡部分作成用金型ブロック（９）と、 により構成し、上記非発泡部分作成用金型ブロック
   （７）と発泡部分作成用金型ブロック（９）を、主ブロ
   ック（６）とはそれぞれ独立に進退駆動可能なように構
   成したことを特徴とする部分発泡射出成形用金型装置。
2. 【請求項２】請求項１に記載の部分発泡射出成形用金型
   装置を用いた部分発泡射出成形方法において、下記 (a)
   項ないし (f)項記載の工程を順次遂行することを特徴と
   する部分発泡射出成形方法。 (a) 可動側金型の非発泡部分作成用金型ブロック（７）
   が所定位置より後退した退避位置にあり、発泡部分作成
   用金型ブロック（９）が所定位置より進出した突出位置
   にある状態において、金型キャビティーの平均肉厚が
   ０.5〜１０.0ｍｍとなるように調整し、金型を閉じる工
   程。 (b) 吸熱分解反応を生ずる発泡剤を含む可塑化状態の熱
   可塑性樹脂（１３）を、上記の工程により形成された金
   型キャビティー内に充填する工程。 (c) 熱可塑性樹脂を金型キャビティーに充填直後、非発
   泡部分作成用金型ブロック（７）を金型キャビティー内
   へ進出させ、所定の肉厚が形成される所定位置で停止
   し、キャビティー内樹脂の圧力を高めて金型転写性を向
   上させる工程。 (d) 発泡部分作成用金型ブロック（９）を後退させ、肉
   厚が増大する所定位置で停止し、この部分の熱可塑性樹
   脂のみを１.1〜３.0倍の発泡率で発泡させる工程。 (e) 所定時間維持し、金型キャビティー内の熱可塑性樹
   脂（１３）を冷却固化させる工程。 (f) 熱可塑性樹脂が冷却固化した後、金型を開き部分発
   泡成形物を取り出す工程。
3. 【請求項３】固定側金型（５）へ向けて進退接離せしめ
   られる可動側金型を、 成形期間中は固定側金型に当接して一定位置に保持され
   る主ブロック（６）と、 キャビティーの最終形状を画成する所定位置と、固定側
   金型からそれより一定距離後退した退避位置とを取り得
   る蝶番部分作成用金型ブロック（８）と、 キャビティーの最終形状を画成する所定位置と、固定側
   金型へ向けてそれより一定距離進出した突出位置とを取
   り得る発泡部分作成用金型ブロック（９）と、により構
   成し、上記蝶番部分作成用金型ブロック（８）と発泡部
   分作成用金型ブロック（９）を、主ブロック（６）とは
   それぞれ独立に進退駆動可能なように構成したことを特
   徴とする部分発泡射出成形用金型装置。
4. 【請求項４】請求項３に記載の部分発泡射出成形用金型
   装置を用いた部分発泡射出成形方法において、下記 (a)
   項ないし (f)項記載の工程を順次遂行することを特徴と
   する部分発泡射出成形方法。 (a) 可動側金型の蝶番部分作成用金型ブロック（８）が
   所定位置より後退した退避位置にあり、発泡部分作成用
   金型ブロック（９）が所定位置より進出した突出位置に
   ある状態において、金型キャビティーの平均肉厚が０.5
   〜１０.0ｍｍとなるように調整し、金型を閉じる工程。 (b) 吸熱分解反応を生ずる発泡剤を含む可塑化状態の熱
   可塑性樹脂（１３）を、上記の工程により形成された金
   型キャビティー内に充填する工程。 (c) 熱可塑性樹脂を金型キャビティーに充填直後、蝶番
   部分作成用金型ブロック（８）を金型キャビティー内へ
   進出させ、所定の肉厚が形成される所定位置で停止し、
   キャビティー内樹脂の圧力を高めて金型転写性を向上さ
   せる工程。 (d) 発泡部分作成用金型ブロック（９）を後退させ、肉
   厚が増大する所定位置で停止し、この部分の熱可塑性樹
   脂のみを１.1〜３.0倍の発泡率で発泡させる工程。 (e) 所定時間維持し、金型キャビティー内の熱可塑性樹
   脂（１３）を冷却固化させる工程。 (f) 熱可塑性樹脂が冷却固化した後、金型を開き部分発
   泡成形物を取り出す工程。