KR102326199B1

KR102326199B1 - 발포성형체의 제조방법

Info

Publication number: KR102326199B1
Application number: KR1020197009515A
Authority: KR
Inventors: 요시히로 야마사키; 테루오 타마다; 유 이가라시; 유타 미나미가와
Original assignee: 교라꾸 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-09-30
Filing date: 2017-09-22
Publication date: 2021-11-15
Also published as: CN109689332A; EP3520980B1; EP3520980A1; KR20190066010A; JP7060782B2; JP2018058352A; CN109689332B; MX2019003178A; US20190224891A1; US10940620B2; EP3520980A4

Abstract

발포수지시트의 두께가 큰 경우에도 발포수지시트의 금형의 캐비티에 정밀하게 추종시킬 수 있는 발포성형체의 제조방법을 제공한다.
본 발명에 의하면, 용융상태의 발포수지를 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 형성한 하나의 발포수지시트를 제 1 및 제 2 금형 사이에 배치하는 배치단계와, 상기 발포수지시트의 두께보다 큰 간격이 제 1 및 제 2 금형 사이에 설치되도록 제 1 및 제 2 금형을 근접시킨 상태에서 제 1 및 제 2 금형 모두에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡입하여 상기 발포수지시트를 상기 간격의 두께까지 팽창시키는 팽창공정을 구비하는 발포성형체의 제조방법이 제공된다.

Description

발포성형체의 제조방법

본 발명은 자동차 내장부재(예: 도어트림, 천정재료), 트렁크 플로어보드 등의 보드류, 덕트, 엔진 언더커버 등의 발포성형체의 제조방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 한장의 발포수지시트를 재가열하여 연화상태로 한 것을 한 쌍의 분할금형 사이에 배치하고 양 쪽 금형에서 발포수지시트를 감압흡인하는 것으로 발포수지시트를 2차 발포시켜 발포성형체에 두께부를 형성하는 기술이 개시되어 있다.

일본공개특허 2001-310380호 공보

특허문헌 1의 기술에서는 미리 준비한 상온발포수지시트를 성형할 때 적외선 히터 등의 복사열에 의해 다시 가열하여 연화상태로 하고 있다.

이러한 방법은 발포수지시트가 매우 얇은 경우에는 문제가 발생하기 어렵지만, 발포수지시트의 두께의 증가에 따라 발포수지시트의 두께방향의 중앙부의 연화가 충분하지 않은 것으로 되어 부형성이 악화되어 금형의 캐비티에 추종하기 어려운 경우가 있다.

본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것으로, 발포수지시트의 두께가 큰 경우에도 발포수지시트의 금형캐비티에 정밀하게 추종할 수 있는 발포성형체의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 용융상태의 발포수지를 슬릿으로부터 압출하여 수하시켜 형성한 하나의 발포수지시트를 제 1 및 제 2 금형 사이에 배치하는 배치공정과, 상기 발포수지시트의 두께보다 큰 간격이 제 1 및 제 2 금형 사이에 설치되도록 제 1 및 제 2 금형을 근접하게 한 상태에서 제 1 및 제 2 금형 모두에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하여 상기 발포수지시트를 상기 간격의 두께까지 팽창시키는 팽창공정을 구비하는 발포성형체의 제조방법이 제공된다.

본 발명은 상온의 발포수지시트를 재가열하여 연화시킨 발포수지시트를 이용하는 것이 아니라, 용융상태의 발포수지를 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 형성한 하나의 발포수지시트를 사용한다. 이렇게 하여 형성한 발포수지시트는 두께방향의 중앙에 향할수록 대기에 의한 냉각의 영향을 받기 어렵게 되므로, 두께방향의 중앙에 향할수록 온도가 상승하여 점도가 저하된다. 따라서 본 발명에 의하면, 발포수지시트의 두께가 큰 경우에도 발포수지시트를 금형의 캐비티에 정밀하게 추종시킬 수 있다.

또한, 종래기술에서는 발포수지시트의 중앙부의 연화가 불충분한 경우에는 발포수지시트를 한 쌍의 금형의 쌍방으로부터 감압흡인할 때 주로 발포수지시트의 표면 근방에서 2차 발포가 일어나기 때문에 두께부의 강성이 불충분하게 되기 쉬웠다. 한편, 본 발명에서는 발포수지시트의 두께방향의 중앙으로 갈수록 점도가 저하되므로 발포수지시트를 한 쌍의 금형 모두에서 감압흡인할 때 주로 발포수지시트의 중앙부근에서 발포가 촉진되어 발포수지시트가 팽창한다. 따라서 본 발명에 따르면, 두께방향의 중앙부근의 층(중앙층)의 평균기포직경이 크고, 표면 근방의 표면층의 평균기포직경이 작은 구성의 발포성형체를 얻을 수 있다. 이러한 발포성형체는 평균기포직경이 큰 중앙층이 평균기포직경이 작은 표면층으로 끼워진 샌드위치 구조로 되어 있기 때문에, 경량이고 또한 고강성이다.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 발포수지시트의 두께가 큰 경우에도 발포수지시트를 금형의 캐비티에 정밀하게 추종할 수 있으며, 경량이고 또한 고강성인 발포성형체를 제조할 수 있다.

이하, 본 발명의 다양한 실시형태를 예시한다. 다음에 나타내는 실시형태는 서로 조합가능하다.

바람직하게는, 상기 팽창공정은 제 1 흡인공정 및 금형근접공정과, 제 2 흡인공정을 이 순서로 구비하고, 제 1 흡인공정에서는 제 1 금형에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하여 상기 발포수지시트를 제 1 금형의 캐비티에 따른 형상으로 부형하고, 상기 금형근접공정에서는 상기 간격이 제 1 및 제 2 금형 사이에 설치되는대로 제 1 및 제 2 금형을 근접시키고, 제 2 흡인공정에서는 제 1 및 제 2 금형에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하여 상기 발포수지시트를 상기 간격의 두께까지 팽창시킨다.

바람직하게는, 상기 팽창공정에서는 상기 발포수지시트 중 상기 발포성형체가 되는 부위 전체가 팽창된다.

바람직하게는, 제 1 및 제 2 금형의 캐비티는 상기 발포수지시트 중 상기 발포성형체가 되는 부위 전체에 있어서 상기 간격이 거의 일정하게 되도록 구성된다.

바람직하게는, 제 1 금형의 캐비티는 요부를 갖는 형상이며, 제 2 금형의 캐비티는 상기 요부에 들어갈 형상의 철부(凸部)를 갖는 형상이다. 바람직하게는, 상기 간격은 상기 발포수지시트의 두께의 1.1 ~ 3.0배이다.

본 발명의 다른 관점에 의하면, 중앙층과 그 양측에 설치된 표면층을 구비한 발포성형체로서, 상기 표면층은 상기 발포성형체의 두께에 대해 상기 발포성형체 표면으로부터 두께 10%까지의 층이고, 상기 중앙층은 상기 발포성형체의 두께에 대해 상기 발포성형체의 표면으로부터 두께 25 ~ 50%의 층이고, 상기 중앙층의 평균기포직경은 상기 표면층의 평균기포직경보다 큰 발포성형체가 제공된다.

바람직하게는 (상기중앙층의평균기포직경) / (상기표면층의평균기포직경)의 비율은 1.2 ~ 10이다.

도 1은 본 발명의 일 실시형태의 발포성형체의 제조방법에서 이용가능한 발포 성형기(1)의 일례를 나타낸다.
도 2에서, 도 2(a)는 도 1의 제 1 및 제 2 금형(21, 22) 및 발포수지시트(23)의 근방의 확대 단면도이고, 도 2(b)는 도 2(a)상태에서 제 1 금형(21)에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 발포수지시트(23)를 제 1 금형(21)의 캐비티(21b)에 따른 형상으로 부형한 상태를 나타내는 도 2(a)에 대응하는 단면도이다.
도 3에서, 도 3(a)~(b)는 도 2(a)에 대응하는 단면도이며, 도 3(a)는 도 2(b)의 상태에서 금형(21, 22)을 서로 근접시킨 상태를 나타내고, 도 3(b)는 도 3(a)의 상태에서 제 2 금형(22)에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 발포수지시트(23)를 금형(21, 22)의 사이의 간격(G)의 두께까지 팽창시킨 상태를 나타낸다.
도 4에서, 도 4(a)~(b)는 도 2(a)에 대응하는 단면도이며, 도 4(a)는 도 3(b)의 공정에서 얻어진 발리(burr, 23b)가 붙은 발포성형체(24)를 나타내며, 도 4(b)는 도 4(a)의 상태에서 발리(23b)를 제거한 후의 상태를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에서 얻어진 발포성형체(24)의 단면사진을 나타낸다.
도 6은 임시평균기포직경의 산출방법을 설명하기 위한 기포형태의 일례를 나타낸다.
도 7은 힌지부(33)에 연결된 덕트반체(31, 32)의 구조를 나타내는 사시도이다.
도 8은 덕트반체(31, 32)를 접합하여 형성된 덕트(30)를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시 형태 중 에서 나타낸 각종 특징사항은 서로 조합 가능하다. 또한 각 특징사항에 대하여 독립적으로 발명이 성립한다.

1. 발포 성형기(1)의 구성

먼저, 도 1 ~ 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시 형태의 발포성형체의 제조방법의 실시에 이용가능한 발포 성형기(1)에 대해 설명한다. 발포 성형기(1)는 수지 공급 장치(2), T 다이(18), 금형(21, 22)을 구비한다. 수지 공급 장치(2)는 호퍼(12), 압출기(13), 주입기(16), 어큐뮬레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 통해 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 T 다이(18)는 연결관(27)을 통해 연결된다.

이하, 각 구성에 대해 상세하게 설명한다.

<호퍼(12), 압출기(13)>

호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13) 실린더(13a)에 투입하기 위해 사용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만, 일반적으로 펠렛(Pellet)이다. 원료 수지는 예를 들어 폴리올레핀 등의 열가소성수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도폴리에틸렌, 선형저밀도폴리에틸렌, 고밀도폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a)에 투입된 후 실린더(13a)내에서 가열됨으로써 용융된 용융수지가 된다. 또한, 실린더(13a)내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향해 반송된다. 스크류는 실린더(13a)내에 배치되어 그 회전에 의해 용융수지를 혼련(混練)하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어장치가 설치되어 있어, 기어장치에 의해 스크류가 회전구동된다. 실린더(13a)내에 배치되는 스크류의 수는 1개 이어도 되고, 2개 이상이어도 된다.

<주입기(16)>

실린더(13a)에는 실린더(13a)내에 발포제를 주입하는 주입기(16)가 설치된다. 주입기(16)로부터 주입되는 발포제는 물리발포제, 화학발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리발포제가 바람직하다. 물리발포제로는 공기, 탄산가스, 질소가스, 물 등의 무기계 물리발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리발포제, 또한 그것들의 초임계(超臨界)유체를 이용할 수 있다. 초임계유체로는 이산화탄소, 질소 등을 이용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계온도 -149.1℃, 임계압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계온도 31 ℃, 임계압력 7.4MPa 이상으로 하여 얻을 수 있다. 화학발포제로는 산(예: 구연산또는그염)과 염기(예: 중조)와의 화학반응에 의해 탄산가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학발포제는 주입기(16)로부터 주입하는 대신 호퍼(12)로 부터 투입하여도 된다.

<어큐뮬레이터(17), T 다이(18)>

원료 수지와 발포제를 용융혼련하여 이루어지는 발포수지는 실린더(13a)의 수지 압출구로 배출되어 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17)내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있어 실린더(17a)내에 발포 수지가 저장 가능하게 되어 있다. 그리고 실린더(17a)내에 발포 수지가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 발포수지를 T 다이(18)내에 설치된 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 발포수지시트(23)를 형성한다.

<제 1 및 제 2 금형(21, 22)>

발포수지시트(23)는 제 1 및 제 2 금형(21, 22)사이에 인도된다. 도 1 ~ 도 3에 나타낸 바와 같이, 제 1 금형(21)에는 다수의 감압흡인공(21a)이 설치되어 있고, 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 제 1 금형(21)의 캐비티(21b)에 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 캐비티(21b)는 요부(21c)를 갖는 형상으로 되어 있으며, 요부(21c)를 둘러싸도록 핀치 오프부(21d)가 설치되어 있다. 제 2 금형(22)에는 다수의 감압 흡인공(22a)이 설치되어 있고, 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 제 2 금형(22)의 캐비티(22b)에 따른 형상으로 부형할 수 있게 된다. 캐비티(22b)는 요부(21c)에 들어갈 형상의 철부(22c)를 갖는 형태로 되어 있으며, 철부(22c)를 둘러싸도록 핀치 오프부(22d)가 설치되어 있다. 또한, 제 2 금형(22)의 캐비티(22b)가 요부를 갖는 형상으로 제 1 금형(21)의 캐비티(21b)가 요부에 들어갈 철부를 갖는 형상이어도 된다.

2. 발포성형체의 제조방법

여기서, 도 2 ~ 도 4를 이용하여 본 발명의 일 실시 형태의 발포성형체의 제조방법을 설명한다. 본 실시 형태의 방법은 배치공정과 팽창공정을 구비한다. 이하, 상세하게 설명한다.

2.1 배치공정

이 공정은 도 1과 도 2(a)에 나타낸 바와 같이, 용융상태의 발포수지를 T 다이(18)의 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 형성한 하나의 발포수지시트(23)를 금형(21, 22)사이에 배치한다. 본 실시 형태에서, T 다이(18)로부터 압출된 발포수지시트(23)를 그대로 사용하는 다이렉트 진공성형이 진행되기 때문에 발포수지시트(23)는 성형 전에 실온까지 냉각되어 고화될 수 없고, 고화된 발포수지시트(23)가 성형 전에 가열될 수 없다. 또한, 본 실시형태의 발포수지시트(23)는 슬릿으로부터 압출된 직후는 전체가 거의 균일한 온도이며, 수하되는 동안 대기에 의해 표면으로부터 서서히 냉각되는 것이다. 그리고, 발포수지시트(23)의 두께방향의 중앙에 향할수록 대기에 의한 냉각의 영향을 받기 어려워지므로, 본 실시형태의 발포수지시트(23)는 두께방향의 중앙에 향할수록 온도가 상승하여 점도가 낮아지는 특성이 있다. 발포수지시트(23)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를들면, 0.5 ~ 5mm이고, 바람직하게는 1 ~ 3m이다. 이 두께는 구체적으로 예를들면, 0.5, 1, 1.5, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5mm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.

2.2 팽창공정

이 공정에서는 도 2(b) ~ 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 발포수지시트(23)의 두께보다 큰 간격(G)이 금형(21, 22)사이에 설치되는대로 금형(21, 22)을 접근시킨 상태에서 금형(21, 22) 쌍방에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 발포수지시트(23)를 간격(G)의 두께까지 팽창시킨다.

본 실시 형태에서, 금형(21, 22)에 핀치 오프부(21d, 22d)가 설치되어 있어 핀치 오프부(21d, 22d)가 당접할 때까지 금형(21, 22)을 근접시키면 핀치 오프부(21d, 22d)로 둘러싸인 공간이 밀폐 공간(S)으로 된다. 발포수지시트(23) 중 밀폐 공간(S) 내에 있는 부위(23a)가 발포성형체(24)가 된다. 한편, 발포수지시트(23) 중 밀폐 공간(S) 밖에 있는 부위는 발리(23b)로 된다.

금형(21, 22)의 캐비티(21b, 22b)는 발포수지시트(23) 중 발포성형체(24)가 되는 부위(즉, 밀폐 공간(S) 내에 있는 부위)의 전체에 걸쳐 금형(21, 22)사이의 간격(G)이 대략 일정하게 되도록 구성되어 있다. 이 상태에서 금형(21, 22)에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하면 발포수지시트(23)가 간격(G)의 두께로 팽창하여 발포성형체(24)가 형성된다. 또한, 핀치 오프부(21d, 22d)는 필수구성이 아니라 금형(21, 22)사이에 간격(G)이 형성되도록 금형(21, 22)을 비 접촉으로 근접시켜도 된다. 단, 핀치 오프부(21d, 22d)를 당접시켜 밀폐 공간(S)을 형성한 상태에서 금형(21, 22)에 의한 감압흡인을 하는 밀폐 공간(S)내의 압력이 저하되기 용이하기 때문에 발포수지시트(23)가 팽창되기 쉬운 장점이 있다.

간격(G)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 발포수지시트(23)의 두께의 1.1 ~ 3.0배 인 것이 바람직하다. (간격(G)의 두께) / (발포수지시트(23)의 두께)는 구체적으로는 예를들면 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.

금형(21, 22)에 의한 감압흡입은 제 1 금형(21)에 의한 감압흡인을 먼저 시작하여도 되고, 제 2 금형(22)에 의한 감압흡인을 먼저 시작하여도 되며, 금형(21, 22)에 의한 감압흡인을 동시에 시작하여도 된다. 또한, 제 1 금형(21)에 의한 감압흡인을 먼저 중지하여도 되고, 제 2 금형(22)에 의한 감압흡인을 먼저 중지하여도 되며, 금형(21, 22)에 의한 감압흡인을 동시에 중지하여도 된다. 금형(21, 22)에 의한 감압흡인은 금형(21, 22)을 근접시키기 전에 시작하여도 되고, 근접시킨 후 시작해도 된다.

금형(21, 22) 모두에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡입하면 발포수지시트(23)의 발포가 촉진되어 발포수지시트(23)가 팽창한다. 발포수지시트(23)는 두께방향의 중앙부근에서의 점도가 가장 낮기(유동성이 가장 높은) 때문에, 두께방향의 중앙부근에서의 발포가 특히 촉진되어 발포수지시트(23)가 팽창한다. 그 결과, 두께방향의 중앙부근의 층(중앙층)에서의 평균기포직경이 크고, 표면근방의 표면층의 평균기포직경이 작은 구성의 발포성형체(24)가 얻어진다. 이러한 발포성형체(24)는 평균기포직경이 큰 중앙층이 평균기포직경이 작은 표면층에 끼워진 샌드위치구조로 되어 있기 때문에 경량이고 또한 고강성이다.

본 실시 형태의 방법에 의해 얻어지는 발포성형체(24)는 도 5의 단면사진에 나타낸 바와 같이, 발포성형체(24)의 두께에 대해, 발포성형체(24)의 표면으로부터 두께 10%까지의 층을 표면층으로하고, 발포성형체의 표면으로부터 두께 25 ~ 50%의 층을 중심층으로 하면, 중앙층의 평균기포직경이 표면층의 평균기포직경보다 커지게 된다. (중앙층의 평균기포직경) / (표면층의 평균기포직경)의 비율은 특별히 한정되지 않지만, 예를들면 1.2 ~ 10이다. 이 비율은 구체적으로 예를들면 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2, 2.5, 3, 3.5, 4, 4.5, 5, 5.5, 6, 7, 8, 9, 10이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.

발포성형체(24)의 두께방향 전체의 평균기포직경은 예를 들면 100 ~ 2000μm이다. 이 평균기포직경은 구체적으로 예를들면 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다. 표면층의 평균기포직경은 예를들면 80 ~ 500μm이다. 이 평균기포직경은 구체적으로 예를들면 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다. 중앙층의 평균기포직경은 예를들면 100 ~ 2000μm이다. 이 평균기포직경은 구체적으로 예를들면 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000μm이며, 여기에서 예시한 수치의 어느 2개 사이의 범위 내이어도 된다.

평균기포직경은 다음의 방법으로 측정한다.

·먼저, 발포성형체(24)에 대해 도 5와 같이 확대배율 50배의 단면사진을 촬영한다.

·다음, 단면사진 중에서 두께방향으로 연장되는 5개의 기준선 R1 ~ R5를 긋는다. 기준선 사이의 간격은 500μm로 한다.

·각 기준선에 대해 측정대상의 층(표면층, 중앙층 또는 두께방향 전체)에서 기준선이 통과하는 기포의 수를 계산한다.

·각 기포에 대해 두께방향의 최대길이(두께방향의 길이가 최대가 되는 부위의 길이)를 측정한다.

·식 1에 따라 각기준선에 대해 임시평균기포직경을 산출한다. 또한, 각 기준선에 대해 산출한 임시평균기포직경을 산술평균하여 평균기포직경을 산출한다.

(식1) 임시평균기포직경 = 계산된 모든 기포에 대한 최대 길이의 합계 / 계산된 기포 수

예를 들어, 도 6의 예에서는 중앙층에서 기준선(R)이 통과하는 기포의 수가 6개이며, 각 기포에 대한 두께방향의 최대 길이는 L1 ~ L6이다. 따라서, 이 예에서는 중앙층의 임시평균기포직경은 (L1+L2+L3+L4+L5+L6)/6에 의해 산출된다.

팽창공정은 바람직하게는 제 1 흡인공정 및 금형근접공정과, 제 2 흡인공정을 이 순서로 실행하는 것으로 진행한다. 제 1 흡인공정에서는 도 2(b)에 나타낸 바와 같이, 제 1 금형(21)에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 발포수지시트(23)를 제 1 금형(21)의 캐비티(21b)에 따른 형상으로 부형한다. 금형근접공정은 도 3(a)에 나타낸 바와 같이, 간격(G)이 금형(21, 22)사이에 설치되도록 금형(21, 22)을 근접시킨다. 제 2 흡인공정은 도 3(b)에 나타낸 바와 같이, 금형(21, 22)에 의해 발포수지시트(23)를 감압흡인하여 발포수지시트(23)를 간격(G)의 두께까지 팽창시킨다.

금형(21,22)을 근접시킨 후 금형(21, 22)에 의한 감압흡입을 시작하면 발포수지시트(23)가 부형되기 전에 발포수지시트(23)가 금형(22)의 철부(22c)에 당접해버린다. 일반적으로 금형(21, 22)의 온도는 발포수지시트(23)의 온도보다 낮기 때문에 발포수지시트(23)가 금형(22)의 철부(22c)에 당접하면 발포수지시트(23)가 냉각되어 그 점도가 상승하고 금형(21, 22)의 캐비티(21b, 22b)에 추종성이 악화된다. 한편, 제 1 흡인공정, 금형근접공정, 제 2 흡인공정을 이 순서로 실행하여 팽창공정을 실시할 경우, 발포수지시트(23)가 제 1 금형(21)의 캐비티(21b)에 따른 형상으로 부형되기 전에 발포수지시트(23)가 금형(21, 22)에 접촉하는 것이 최소한으로 제한되기 때문에 발포수지시트(23)의 점도가 상승하는 것이 억제되고, 발포수지시트(23)를 금형(21, 22)의 캐비티에 정밀하게 추종시킬 수 있다.

2.3 마무리공정

팽창공정 후, 금형(21, 22)을 열고 도 4(a)에 나타낸 바와 같이, 발리(23b)가 붙어있는 발포성형체(24)를 꺼내 발리(23b)를 절제하여 도 4(b)에 나타내는 발포성형체(24)가 얻어진다.

이상과 같이, 본 실시형태의 방법에 의하면, 발포수지시트(23)의 두께가 큰 경우에도 발포수지시트(23)를 금형의 캐비티에 정밀하게 추종할 수 있으며, 경량이고 또한 고강성인 발포성형체(24)를 제조할 수 있다.

3. 용도

본 발명의 발포성형체(24)는 경량이고 또한 고강성이기 때문에, 이러한 물성이 바람직한 다양한 용도에 이용가능하다. 또한, 발포성형체(24)의 단면 또는 양면에 부직포 등의 통기성 부재로 구성된 표피재료를 설치할 수 있다. 표피재료는 도 2의 상태에서 발포수지시트(23)와 금형(21)의 사이와, 발포수지시트(23)와 금형(22)사이의 한 쪽 또는 양 쪽에 배치한 상태에서 상기와 같이 금형(21, 22)에 의해 발포수지시트(23)의 감압흡인을 함으로써, 발포성형체(24)의 단면 또는 양면에 일체 성형 할 수 있다.

본 발명의 발포성형체(24)는 예를들면, 도어트림 및 천정재료등의 자동차 내장부재, 트렁크 플로어보드 등의 보드류, 덕트, 엔진 언더커버 등에 이용가능하다. 발포성형체(24)를 자동차 내장부재로 이용할 경우, 발포성형체(24)의 단면에 표피재료를 일체 성형하는 것이 바람직하다. 예를들면, 종래기술에서는 천정 부재는 폴리우레탄의 시트에 표피재료를 접착제 등으로 접착하고 있었지만, 본 발명에 따르면, 표피재료를 발포 성형체(24)에 일체 성형할 수 있기 때문에 표피재료를 접착하는 수고를 덜 수 있는 동시에 접착제를 사용하지 않고 앵커효과(수지가 표피재료에 스며들어 표피재료가 수지에 고정되는 효과)에 의해 표피재료를 발포성형체(24)에 고정 할 수 있다.

도 7 ~ 도 8에 나타낸 바와 같이, 덕트(30)는 한 쌍의 덕트반체(31, 32)를 접합하여 통 형상으로 하여 형성 할 수 있다. 덕트반체(31, 32)는 힌지부(33)로 서로 연결되어 있다. 덕트반체(31, 32) 및 힌지부(33)는 상기의 제조방법으로 일체 성형 할 수 있다. 덕트반체(31, 32)에는 각각 접합면(31a, 32a)이 설치되어 있다. 힌지부(33)를 중심으로 하여 덕트반체(31, 32)를 상대 회전시켜 접합면(31a, 32a)을 서로 당접하게 한 상태에서 덕트반체(31, 32)를 서로 접합시켜 덕트(30)를 형성할 수 있다. 덕트반체(31, 32)는 나사, 리벳, 타카(tacker) 등을 사용하여 접합 할 수 있다.

(실시예)

도 1에 나타낸 발포 성형기(1)를 이용하여 발포성형품(도어트림)을 제작하였다. 압출기(13)의 실린더(13a)의 내경은 50mm이고, L/D=34이었다. 원료 수지는 폴리프로필렌계수지A(보레알리스사(Borealis AG) 제조, 상품명 "Daploy WB140")와 폴리프로필렌계수지B(일본폴리프로필렌주식회사 제조, 상품명"NOVATEC PP·BC4BSW")를 질량비 60 : 40으로 혼합하여 수지 100 질량부에 대하여 핵제로서 20wt%의 탄산수소나트륨계 발포제를 포함하는 LDPE 베이스 마스터 배치(대일정화공업주식회사 제조, 상품명"파인셀마스터 P0217K")를 1.0 질량부 및 착색제로서 40wt%의 카본블랙을 포함하는 LLDPE 베이스 마스터 배치 1.0 질량부를 첨가한 것을 사용하였다. 발포수지시트(23)의 온도가 190 ~ 200℃가 되도록 각 부위의 온도 제어를 실시했다. 스크류의 회전수는 60rpm으로 압출량은 20kg/hr로 했다. 발포제는 N₂가스를 사용하고 주입기(16)를 통해 주입했다. 주입량은 0.4[wt.%](N₂주입량/수지압출량)로 했다. 발포수지시트(23)는 두께가 2mm가 되도록 T 다이(18)의 제어를 실시했다.

이상의 조건으로 형성된 발포수지시트(23)를 금형(21, 22)사이에 배치했다. 다음으로, 제 1 금형(21)에 의해 발포수지시트(23)의 감압흡인을 실시하고 발포수지 시트(23)를 제 1 금형(21)의 캐비티에 따른 형상으로 부형했다. 다음으로, 금형(21, 22)사이의 간격(G)이 3mm가 되도록 금형(21, 22)의 거리를 근접시킨 상태에서 금형(21, 22)에 의한 발포수지 시트(23)의 감압흡인을 실시하고 발포수지시트(23)의 두께가 간격(G)의 두께가 되도록 발포수지 시트(23)를 팽창시켜 발포성형체(24)를 얻었다. 금형(21, 22)에 의한 감압흡입은 -0.1MPa로 실시했다.

발포성형체(24)는 일반적인 발포성형체에 비해 경량이고 또한 고강성이였다. 발포성형체(24)의 단면사진을 도 5에 나타낸다. 발포성형체(24)의 표면층 및 중앙층의 평균기포직경을 측정한 결과, 각각 132.3μm과 184.2μm이며, (중앙층의 평균기포직경) / (표면층의 평균기포직경)의 비는 1.39이었다.

1: 발포 성형기
2: 수지공급장치
11: 원료수지
12: 호퍼
13: 압출기
13a: 실린더
16: 주입기
17: 어큐뮬레이터
17a: 실린더
17b: 피스톤
18: T 다이
21: 제1금형
21a: 감압 흡인공
21b: 캐비티
21c: 요부
21d: 핀치 오프부
22: 제2금형
22a: 감압 흡인공
22b: 캐비티
22c: 철부
22d: 핀치 오프부
23: 발포 수지 시트
23a: 부위
23b: 발리
24: 발포성형체
25: 연결관
27: 연결관
30: 덕트
31, 32: 덕트반체
31a, 32a: 접합면
33: 힌지부
G: 간격
S: 밀폐 공간

Claims

용융상태의 발포수지를 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 형성한 하나의 발포수지시트를 제 1 및 제 2 금형 사이에 배치하는 배치공정과,
상기 발포수지시트의 두께보다 큰 간격이 상기 제 1 및 제 2 금형 사이에 설치되도록 상기 제 1 및 제 2 금형을 가까이하여 밀폐 공간을 형성한 상태에서 상기 제 1 및 제 2 금형 쌍방에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하는 것으로 상기 발포수지시트를 상기 간격의 두께까지 팽창시키는 팽창공정을 구비하고,
상기 발포수지시트는, 상기 제 1 및 제 2 금형에 접촉하기 전의 상태에서 두께 방향의 중앙에 향할수록 온도가 상승하는, 발포성형체의 제조방법.
제 1 항에 있어서,
상기 팽창공정은 제 1 흡인공정 및 금형근접공정과, 제 2 흡인공정을 이 순서대로 구비하고, 상기 제 1 흡인공정에서는 상기 제 1 금형에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하여 상기 발포수지시트를 상기 제 1 금형의 캐비티에 따른 형상으로 부형하고,
상기 금형근접공정에서는 상기 간격이 상기 제 1 및 제 2 금형 사이에 설치되도록 상기 제 1 및 제 2 금형을 근접시켜 상기 밀폐공간을 형성하고, 상기 제 2 흡인공정에서는 상기 제 1 및 제 2 금형에 의해 상기 발포수지시트를 감압흡인하여 상기 발포수지시트를 상기 간격의 두께까지 팽창시키는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 팽창공정에서는 상기 발포수지시트 중 발포성형체로 되는 부위 전체가 팽창되는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 금형의 캐비티는 상기 발포수지시트 중 상기 발포성형체가 되는 부위 전체에 있어서 상기 간격이 일정하게 되도록 구성되는 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 금형의 캐비티는 요부를 갖는 형상이며, 상기 제 2 금형의 캐비티는 상기 요부에 들어가는 형상의 철부를 갖는 형상인 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 간격은 상기 발포수지시트의 두께의 1.1 ~ 3.0배인 방법.
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