KR20040086463A

KR20040086463A - 발포사출 성형방법

Info

Publication number: KR20040086463A
Application number: KR10-2004-7013459A
Authority: KR
Inventors: 히로유키 다카토리; 아키오 오카모토; 나오토 야마모토; 후미히코 시미즈
Original assignee: 우베 고산 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2003-02-28
Publication date: 2004-10-08
Also published as: JP4244809B2; US20050230861A1; KR100919690B1; US7704423B2; CN100537184C; JPWO2003072335A1; AU2003211566A1; CN1649715A; CA2477149C; CA2477149A1; WO2003072335A1

Abstract

형개가능히 보지된 금형 내의 캐비티에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시키어 발포성형품을 얻는 사출발포 성형방법에 있어서, ⅰ) 발포수지를 포함하는 용융수지의 사출충전 완료직후에 금형 캐비티와 금형 스크루 전단에 위치하는 수지담음부를 차단하는 공정과, ⅱ) 사출충전 완료직후로부터 다음의 사출용 발포수지를 포함하는 용융수지의 계량개시까지 그 수지담음부를 계량배압 이상의 가압상태에 보지하고, 이어서, 계량배압까지 감압한 후, 계량을 개시하는 공정,을 포함하는 사출발포 성형방법에 관한 것이고, 이 방법에 의하면, 성형 사이클이 단축될 뿐 아니라, 경량으로, 높은 강성을 가지는 우수한 외관을 가지는 발포성형품이 제공된다.

Description

발포사출 성형방법 {METHOD FOR EXPANSION INJECTION MOLDING}

발포 플라스틱의 사출 성형방법의 선행기술로서는, 특개소62-246710호 공보, 특개평4-214311호 공보, 특개평7-9487호 공보, 특개평8-300392호 공보, 특개평10-156884호 공보, 특개평11-147235호 공보 등이 있다.

예를 들면, 성형품의 내부가 치밀한 기포구조로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 종래기술로서는, 특개소62-246710호 공보 개시의 것이 알려져 있다. 이 공보에는, 사출성형기의 사출구에 결합되는 성형형를 고정형과 그 고정형에 대하여 진퇴하는 가동형으로 구성하고, 그들의 사이에 성형되는 캐비티를 가동형의 진퇴에 의해서 확대 축소 가능으로 하여, 사출성형기로부터 성형형 내로 발포제가 사출되기 이전에 가동형을 후퇴시키어 캐비티를 소정의 크기까지 확대하는 발포수지의 사출 성형방법이 개시돼 있다.

또, 기포구조로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포 사출성형방법으로서, 특개평4-214311호 공보에는, 서로 꼭 끼이어 캐비티 용적을 확대 또는 축소하는 방향에 상대이동 가능한 금형을, 소정의 캐비티용적 축소위치에 이동시켜, 캐비티 내에 발포성 용융수지를 발포하지 않는 수지압력에 유지한 상태에 유지한 상태로 주입하면서 금형을 캐비티 용적 확대방향에 이동시키고, 다음에 금형을 캐비티 용적 축소방향에 이동시킴에 의해 수지를 압축하여, 이의 표면을 냉각하여 고화시키고, 다음에 금형을 다시 캐비티 용적 확대방향에 이동시킴에 의해 발포를 개시하는 수지압력까지 저하시키어 내부의 수지를 발포시켜, 냉각한 후 성형품을 들어내는 사출압축 성형법이 개시돼 있다.

또한, 기포구조로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법을 개시하는 것으로서는, 특개평8-300392호 공보도 알려져 있다. 이 방법에 있어서는, 실린더 내에서 발포제 혼합의 수지를 융점이상에서 또 발포제의 열분해온도이하에 가열제어함에 의해, 발포에 기인하는 체적변화나 유동성 변화등의 문제를 없애, 유동성을 양호하게 유지한다고 되어 있다. 실린더와 금형의 사이, 예를 들어 노즐부에서 가열되지만, 이 가열제어에 의해 발포제가 열분해온도 이상으로 되어 발포제의 종류에 따라서는, 일부 열분해를 개시하여 미량이나마 발포하기 시작하기도 하나, 대개의 용융수지는 미발포에 가까운 상태이다. 다음에, 금형 내의 게이트로부터 캐비티에 사출충전되나, 금형에 접촉하는 용융수지, 또는 금형에 설치된 얇은 표피재에 접촉하는 용융수지는 금형에 의해 융점이하까지 급랭되어, 미발포 또는 극히 일부발포의 수지로 스킨 층을 형성한다. 한편, 급랭되지 않는 캐비티 내부의 용융수지는 발포하여 코어를 형성한다. 이때, 코어부의 발포에 의해 생기는 발포압으로 스킨 층은 금형 내벽면 또는 표피재 내면에 밀어붙여져, 스킨 층은 히케 등이 생기는 일 없고, 또 적당한 발포압에 의해, 표피재 표면의 변형이나 변색 등의 품질저하도 일어나지 않는단다. 그리하여, 들어냄 후의 성형품은 고급감이 있는 표면품질을 가지는 표피재와, 히케 등이 없고 고표면 품질로 또 충분한 강도를 가지는 스킨층 및 발포하여 경량인 코어로 되는 수지기재가 양호한 접착상태에 있는 적층체를 얻는 것이 기재돼 있다.

이 방법은, 환언하면, 발포성 수자의 사출 도중 또는 사출 직후에 금형 캐비티를 축소하여, 발포성 수지로 금형 캐비티를 완전히 충전하는 동시에, 금형 캐비티면에 접촉하는 고화층과 내부의 용융층이 혼재하는 상태까지 냉각하고, 이어서 금형 캐비티를 성형품 용적까지 확대한다는 발포사출 성형방법에 관한 것이다.

그렇지만, 특개소62-246710호 공보에 개시된 기술에서는, 사출과 동시에 캐비티의 용적을 확대하기 때문에, 성형품의 표면부분에서 기포의 파열이 일어나, 무발포 또는 저발포로 치밀한 기포구조를 가진 표면(스킨 층)이 얻어지지 않는다. 또, 캐비티 공간이 크게 돼 있어서 게이트에서 떨어진 위치에 박육부(유동저항이 큰 개소)가 있는 금형을 이용한 경우, 완전한 충전이 곤난하다.

한편, 특개평4-214311호 공보에 개시된 기술에 있어서는, 사출충전 개시시에 캐비티 내의 수지압력을 발포하지 않을 정도로 높게 하기 위해 캐비티 공간용적을 축소하고 있어서 유동저항이 커져, 충전시간이 길어진다. 또한, 사출충전 중에 캐비티의 확대와 축소를 행하고 성형품 표면을 냉각·고하하여 스킨층을 형성한 후에, 다시 캐비티를 확대시키어 발포시키고 있다. 이 방법에서는 성형 사이클 타임이 길어져, 생산호율이 저하하는 동시에, 수지온도가 저하하여 용융점도가 상승하므로, 발포제어가 곤난하였다.

또, 특개평8-300392호 공보에 기재된 기술에 있어서는, 사출충전 중에 캐비티 용적을 축소하여 일정시간 보지한 후에 캐비티를 확대하여 발포시키고 있다. 따라서, 성형 사이클이 길어지는 동시에, 사출충전 시간이나 스크루 전단 수지 담음부에서의 발포방지에 대한 배려가 되어 있지 않다. 따라서, 다음 사이클에 있어서 스크루 전단 수지 담음부에서 발생한 발포핵이 성형품에로의 혼입을 발생할 뿐 아니라, 사출충전 시간을 길게 하지 않으면 안될 경우에는, 용융수지의 온도저하에 의한 점도상승 때문에 발포제어가 곤난해지는 문제가 있다.

한편, 종래부터 발포성형품을 제조한 성형방법으로서는, 발포제를 혼합한 수지를 금형 내에 풀셧의 상태로 사출하고, 그 후 금형을 열면서 수지를 발포시키어 성형하는 풀셧법의 사출발포 성형방법이 일반적으로 알려져 있다.

여기서, 상기 풀셧법으로 대표되는 캐비티 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 사출발포 성형방법은, 발포중에 금형을 열 수 없는 종래의 일반적인 사출발포 성형장치에 의해서 실시할 수가 없다.

때문에, 캐비티 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 사출발포 성형에는 특수한 형체(型締)장치를 가진 사출발포 성형장치를 이용할 필요가 있으며, 그와 같은 특수한 기능을 구비한 성형장치로서, 종래부터 특개소48-650호 공보, 특개소48-22164호 공보, 및 특개소48-56270호 공보 등에 개시되는 사출발포 성형장치가 알려져 있다.

이들의 공보에 개시된 사출발포 성형장치의 형체장치는, 어느 장치도 직압형이라 불리는 타이프의 형체장치로서, 유압 실린더에 부착된 가동반을 고정반에 향해 전후진시킴에 의해서 고정반과 가동반의 사이에 배치한 금형을 자재히 개폐하는 형체장치이다. 이와 같은 사출발포 성형장치는, 상기 직압형의 형체장치에 의해서, 금형의 형개폐를 행함에 의해서, 캐비티 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 것이 가능하게 구성돼 있다.

그러나, 상기한 종래의 쇼트셧법에 의한 사출발포 성형방법은, 용융수지에 포함되는 발포제가, 캐비티 내에 충전중에 파열한다(파포라 칭하기도 한다)는 현상이 발생하기 쉬우며, 파포가 발생한 발포성형품은, 스왈마크로 불리는 표면의 거칠음이 문제가 된다.

그에 비해, 상기한 종래의 풀셧법에 의한 사출발포 성형방법은, 성형한 성형품의 표면아 거칠음도 적어, 깨끗한 성형품을 얻는 것이 가능하다. 그러나, 캐비티 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 풀셧법의 사출발포 성형방법은, 금형의 미묘한 열음법의 차이에 의해, 예를 들어 형개개시 타이망, 형개속도, 또 형개량의 차이에 의해서, 성형한 발포성형품의 발포배율, 셀 경, 스킨 층의 두께 등에 큰 차이가 생길 가능성이 높다고하는 문제를 가지고 있어, 직압형의 형체장치에 이용한 유압 실린더는, 사용하는 유온 등에 의해서, 그의 작동특성에 영향을 받기 쉬워, 동작의 재현성에 문제가 있기 때문에, 안정하여 양품을 개속하여 제조하는 것이 매우 곤난하였다.

이와 같은 직압형 형체장치의 동작 재현성을 개선하기 위해, 유압 실린더의 위치를 피드백 제어한다 해도, 그의 정도(精度)가 유압 실린더의 동작정도를 넘기는 곤난한데서, 풀셧법의 사출발포 성형방법을 정도좋게 실시할 수 있는 성형장치, 및, 동 장치를 사용한 풀셧법의 사출발포 성형방법에 있어서의 정도좋은 제어방법의 개발이 요망되고 있었다.

또, 풀셧법은 통상의 사출성형과 마찬가지로, 충전완료 직후의 금형 내의 수지에 압력을 걸 경우가 많아, 사출실린더 내의 스크루 선단부에 수지를 남길 필요성이 있다. 그러나, 사출실린더 내의 스크루 선단부에 남긴 수지는, 다음 공정의 계량동작 이동시의 압력저하에 의해, 스크루 선단부에서 탈포 또는 파포함에 의해서, 다음 셧에서 성형한 성형품에 있어서의 발포배율의 저하, 표면의 거칠음, 성형불량 등을 일으킨다는 문제가 있다.

또한, 풀셧법에 의해 높은 압력으로 금형 내에 충전된 수지는, 게이트부로부터 최종충전위치에 걸쳐 압력구배를 가지고 있어, 그의 내부에 큰 압력의 치우침(압력차)을 발생하고 있다. 압력의 치우침을 가진 상태로 충전한 수지는, 게이트 근방과 원격위치에서는, 그의 밀도에 다름이 생겨, 부분적을 밀도의 차이가 있는 수지를 그 대로 발포시킨 경우는, 스킨층의 두께나 발포배율의 차이를 초래한다는 문제를 가지고 있었다.

본 발명은 발포성 플라스틱 조성물의 사출성형 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 미세하고 균일한 고발포 구조를 가지며, 경량이고 뛰어난 단열성, 강성을 가지는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 것이다. 본 발명의 제 1의 양태는, 성형품의 표면이 치밀한 기포구조로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 것이다. 제 2의 양태는, 표피층의 표면이 고급감(感)을 가지는 표피재로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 것이며, 특히, 두꺼운 편의 표피재를 사용하여, 금형을 연 상태에서 수지를 사출하는, 사출 프레스 타이프의 성형방법에 관한 것이다. 제 3의 양태는, 표피층의 표면이 고급감을 가지는 표피재로 구성되는 발포 플라스틱 성형품을 제조하는 발포사출 성형방법에 관한 것이며, 특히, 비교적 얇은 표피재를 사용하여, 금형을 닫은 상태에서 수지를 사출하는, 사출 압축 타이프의 성형방법에 관한 것이다.

도 1은, 본 발명의 제 1의 실시양태에 있어서의 성형 사이클 중의 사출동작, 형개동작 및 수지압력의 관계를 보인 것이다.

도 2는, 본 발명의 제 2의 실시양태에 있어서의 성형 사이클 중의 사출동작 및 형개동작의 관계를 보인 것이다.

도 3은, 본 발명의 제 3의 실시양태에 있어서의 성형 사이클 중의 사출동작, 형개동작 및 수지압력의 관계를 보인 것이다.

도 4는, 본 발명의 실시에 제하여 사용가능한 사출발포성형기의 전체 구성도이다.

도 5는, 본 발명의 실시에 제하여 사용가능한 타의 사출발포성형기의 전체 구성도이다.

도 6은, 티칭 동작의 수순을 설명하는 프로챠트이다.

게다가, 첨부의 도면중의 부호는 각각 이하의 것을 의미한다.

A 형개한(限) 위치

B 형체 위치

C 사출충전 완료시점

D 발포공정 완료위치 (냉각공정 개시시점)

E 냉각 완료시점

F 형개한 위치 (A점과 같음)

P 백 압 (사출충전시의 피크 압)

Q 셧오프 밸브 (밸브 게이트) 폐지(閉止) 완료시점

B' 사출충전 개시시점 (제 1의 형폐위치)

D' 최종 형체위치 (부형공정 금형위치)

E' 부형완료시점

F' 발포공정 완료위치 (1차냉각공정 개시시점)

G' 1차냉각 완료시점 (미소형개 개시시점)

H' 미소(微少)형개 완료시점 (2차냉각 개시시점)

I' 표피재 재가열·2차냉각 완료시점

J' 형개한 위치 (A점과 같음)

D" 발포공정 완료위치 (1차냉각공정 개시시점)

E" 1차냉각(부형) 완료시점 (미소형개 개시시점)

G" 표피재 재가열·2차냉각 완료시점

H" 형개한 위치 (A점과 같음)

1 고정반

2 가동반

3 고정 형

4 가동 형

7 타이바

8 토글식 형체기구

8a 토글 암

8b 토글 암

8d 크로스 헤드

10 금형장치

20 형체장치

25 링크 구동기구

44 셧오프 노즐 (밸브 게이트)

60 제어장치

71 가동반 위치센서

74 스트로크 센서

80 온도센서

75 형체력 검출부

100 사출발포 성형기

본 발명은, 상기 종래기술의 문제점에 비추어 이루어진 것으로, 그의 목적은, 고발포층을 가지고, 경량이며, 뒤어난 외관, 강성을 가지는, 소망에 따라 표피재를 포함하고 있어도 좋은 발포 플라스틱 성형품을, 단축한 성형사이클로, 보다 효율적으로 얻는 발포사출 성형방법을 제공하는 데 있다.

상기의 과제를 해결하기 위해서, 본 발명자 등은, 여러가지 검토한 결과, 형개 가능하게 보지된 금형 내의 캐비티에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의헤 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시켜 발포성형품을 얻는 발포사출 성형방법에 있어서,

ⅰ) 발포수지를 포함하는 용융수지의 사출충전 완료직후에 금형 캐비티와 스크루 전단에 위치하는 수지 담음부를 차단하는 공정과,

ⅱ) 사출충전 완료직후로부터 다음의 사출용의 발포수지를 포함하는 용융수지의 계량개시까지 그 수지 담음부를 계량배압이상의 가압상태로 보지하고, 이어서, 계량배압까지 감압한 후, 계량을 개시하는 공정을,

채용함에 의해서, 상기의 과제가 해결되는 것을 발견하여, 보 발명을 완성시킨 것이다.

즉, 이와 같은 공정을 마련함에 의해, 금형의 동작을 일방향으로 할 수가 있으므로, 성형 사이클을 단축할 수 있을 뿐 아니라, 사출발포 성형기의 스크루 전단에 위치하는 수지 담음부 근방에 잔존하는 발포제를 포함하는 수지가, 압력개방에 따라서, 발포하고, 조대(粗大) 발포 셀이 형성되며, 이렇게 하여 형성된 조대발포 셀 다음의 용융수지 사출시에, 그 용융수지와 함께 캐비티 내에 사출충전되는 일이 없어지므로, 성형불량의 발생이 현저하게 개선된다는 효과를 올리는 것이다.

또한, 이 빙법에 있어서는, 금형 캐비티 내에의 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량의 사출충전을 3초 이내에 완료하는 것이 바람직하다. 또, 금형의 캐비티에의 용융수지의 충전공정에 있어서는, 형체력이 성형품의 표면에 용손(溶損)이 잔존하지 않는 압력으로 형체하게 형개 제어장치를 제어하고, 수지의 충전완료후의 발포공정에 있어서는, 적어도 발포공정 완료시에는, 금형이 소망의 형개량 까지 열리도록 형개 제어장치를 제어하는 것도 바람직하다.

형개 제어장치의 구동원으로서 전동 서보 모터를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에는, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 사출충전하는 공정과, 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시킴과 동시에, 금형 표면측에 의해 냉각고화된 스킨 층을 형성시키는 공정을 포함하는 사출발포 성형방법을 포함한다. 이 양태를 제 1의 양태라 한다.

대향하는 한쌍의 금형으로 이루어지는 금형 캐비티 공간 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출함에 제하여, 그 금형의 사이에 표피재를 개재시키어 형체한 후, 그 표피재와 그 양 금형으로 형성되는 캐비티 내에 그 용융수지를 충전하여도 좋다. 용융수지를 충전하는 때의 캐비티의 용량은, 이하에 설명하는 제 2의 양태, 제 3의 양태에 따라 다르다.

제 2의 양태에 있어서는, 발포제를 포함하는 용융수지를 사출함에 제하여서의 표피재와 금형으로 형성되는 캐비티의 용적은, 수지사출후의 무발포상태에 있어서의 최종형폐 상태에서의 금형의 캐비티 용적에 상당하는 공간용적에 수지의 냉각고화 수축분의 용적(성형온도로부터 상온까지의 수축분)를 가산한 용적에 상당하는 양으로 한다. 이 양태에 있어서는, 제 1의 형폐위치가 형개량 5∼50 mm에 상당하는 위치에 있는 것이 바람직하다. 또, 사출충전 완료직후, 제 1회의 형폐위치로부터 금형의 최종 형체위치까지의 형체속도가 20∼70 mm/초일 것이 바람직하다.

제 3의 양태에 있어서는, 발포제를 포함하는 용융수지를 사출하는 표피재와 금형으로 형성되는 캐비티가, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하게 조정한다. 이 경우에는, 표피재가 가식(加飾)면을 적어도 일부에 가지는 표피재인 것을 사용하는 것도 바람직하다. 또, 그 표피재가 성형품의 일부를 덮기에 충분한 크기를 갖는 것일 것도 바람직하다.

그런데, 상술한 것에서 분명한 바와 같이, 본 발명에 있어서는, 대별하여 셋의 양태가 있어, 제 1의 양태는, 형개가능히 보지된 금형 내의 공간에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시키는 때에, 금형의 표면측으로부터 용융수지가 고화냉각되어 소위 스킨층을형성하고, 이 스킨층과 발포제의 발포에 수반하여 형성되는 발포층이 밀착한 발포성형품을 얻는 발포사출 성형방법에 관한 것이다. 즉, 이 양태는 성형품의 표면층이 발포수지로 구성된 발포성형품에 관한 성형방법으로, 자주, 「통상 사출발포방법」으로 칭해지는 성형방법이다.

제 2의 양태는, 대향하는 한쌍의 금형으로 이루어지는 금형 캐비티 공간 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출함에 제하여, 그 금형의 사이에 표피재를 개재시키어 소정의 위치까지 형폐(型閉)동작을 행하고, 그 위치에 금형을 일시적으로 보지하는 공정, 그 표피재와 그 양 금형으로 형성되는 캐비티 내에 그 용융수지를 충전하는 공정을 포함하는, 수지와 표피재가 일체적으로 성형된 발포첩합성형품을 얻는 발포성형방법으로, 자주, 「사출 프레스 타이프의 발포방법」으로 칭해지는 성형방법에 관한 것이다. 이 양태는 표피재, 특히 두꺼운 표피재를 사용하는 발포성형품의 성형에 매우 적합하게 사용되는 소위 사출 프레스 타이프의 성형방법에 관한 것이다.

제 3의 양태는, 한쌍의 금형의 사이에 표피재를 개재시키어 형체한 후, 그 표피재와 그 양 금형으로 형성되는 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시켜, 발포층을 가지는 수지와 표피재가 일체적으로 성형된 발포첩합성형품을 얻는 성형방법에 있어서, 용융수지를 충전함에 제하여, 캐비티의 용량을 미리, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 용적으로 조정하고, 이 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량 사출충전하는 공정을 포함하는 성형방법으로, 자주,사출압축 발포 타이프의 성형방법이라 칭해진다. 이 양태도, 표피재를 사용하지만, 이 양태는, 비교적 얇은 표피제를 사용하여, 발포성형품은 제조하는 때에 매우 적합하게 사용되는 성형방법이다. 이 양태에 있어서는, 표피재가 성형품의 표면전체를 덮을 필요는 반드시는 없다.

본 발명은, 어느 양태에 있어서도, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지 담음부의 사이에, 동 사이를 차단하기 위한 차단기구, 예를 들면, 셧오프 노즐이나 밸브게이트, 및 사출충전 완료시점으로부터 계량개시까지의 사이, 스크루 전단 수지 담음부의 압력을 소정의 압력에 보지하기 위해 압력보지기구, 예를 들어, 사출실린더나 전동 서보 기구 등을 구비한, 사출발포성형에 사용하는 사출발포 성형기(이하 가단히 사출성형기 또는 성형기라 칭하기도 한다)를 사용하여, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 사이를 차단한과 동시에, 압력부지기구를 작동시켜, 스크루 전단 수지담음부의 압력을 계량 배압이상에 보지함을 특징으로 하는 성형방법이다.

금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 사이의 차단은, 용융수지의 사출충전 조작완료후, 곧 배럴 전단부에 배설한 셧오프 노즐 또는 금형 내에 조립돼 있는 밸브 게이트를 폐지(閉止)상태로 하여, 이 밸브 조작에 의해 행한다. 이와 같이, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부를 차단함에 의해, 스크루 전단 수지담음부의 수지압력을 소망하는 압력에 자유로이 제어하며, 계량중의 수지가 발포 비산하거나, 금형 내에 유동해 가는 것을 막을 수가 있다.

사출충전이 완료한 후, 곧 스크루 전단 수지담음부의 수지압력의 제어를 행한다. 이 제어방법에는, 이하에 기술하는 바와 같이 두가지의 방법이 있어 어느것의 방법에 의해, 스크루 전단 수지담음부의 수지압력을 계량시의 배압에 보지한다. 이 상태엣, 계량을 개시하기 위해 스크루를 회전구동한다. 소정의 계량치에 달하면 스크루의 회전을 정지한다.

즉, 수지압력(계량 배압을 포함)의 제어를 이하의 둘의 패턴으로 행할 수가 있다.

(1) 사출충전 완료시에 생기는 팩압(금형 캐비티 내의 피크 압)으로부터 계량배압의 설정치까지 즉시 낮추어 계량공정에 들어 간다.

(2) 사출충전 완료시에 생기는 팩압(금형 캐비티 내의 피크 압)에 상당하는 수지압력을 계량개시까지 보지하여, 계량개시와 동시에 수지압력을 계량배압의 설정치까지 낮춘다.

이와 같은 기구를 마련한 성형기를 사용하는 이유는, 하기와 같은 현상을 회피하기 위해서이다. 즉, 통상의 사출성형기에 있어서는, 스크루 전단 수지담음부위 수지압력은 사출충전 완료시점으로부터 가소화(可塑化) 계량공정에 들어가기 때문에, 일단 제로까지 낮추고 있다. 이 상태에 있어서는, 배럴 내의 스크루 전단 수지담음부나 금형의 핫 러너부에서는 압력봉입돼 있는 발포가스가 압력의 개방에 수반하여 발포하여, 조대발포 셀로 된다. 이와 같이 하여 발생한 스크루 전단 수지담음부에서의 조대발포 셀이 다음 사이클 시에, 금형 캐비티 내에 사출충전되어 성형품에 혼입하여 성형불량의 원인으로 되는 것이 알려져 있다.

즉, 상술한 바와 같은 기구를 마련한 성형기를 사용함에 의해, 이하에 상술하는 바와 같이, 이와 같은 성형불량을 회피할 수가 있다는 것을 발견하여 보 발명을 완성한 것이다.

이하 본 발명에 대하여, 각 양태 마다 구체적으로 설명하기로 한다.

우선, 제 1의 양태는, 형개가능하게 보지된 금형 내의 공간에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 산기 공간을 확대하여 수지를 발포시켜, 금형 표면측에서 냉각고화돼 형성된 스킨 층과 금형 내부측에서 발포제의 발포에 의해 형성된 발포층으로 이루어지는 발포성형품을 얻는 발포사출 성형방법에 있어서, 상기의 공정 ⅰ)과 공정 ⅱ)에 더하여 다음의 공정 a)∼d)를 포함하는 방법이다:

a) 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 미리 설정한 시간 내에 사출충전하는 공정,

b) 상기의 사출충전 완료직후에 미리 설정한 형개량 위치까지 연속하여 형개동작을 행하는 공정,

c) 미리 설정한 형개량 위치에서 소정의 시간만 금형을 보지하는 공정, 및

d) 냉각시간 경과후에 형개하여, 성형품을 꺼내는 공정.

이 양태에 있어서는, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 사출충전함에 제하여, 3초 이내에 사출충전을 완료하는 것이 바람직하다.

이하 순차, 상기 공정 a)∼d)에 대하여 개별적으로 설명한다.

공정 a)에 대하여.

본 발명의 제 1의 양태에 있어서는, 사출충전시는 통상의 사출성형을 기본으로 하고 있다. 즉, 사출성형시에 금형을 열어 두는 사출 프레스 성형이나 충전된 수지압력으로 금형이 열리게 작은 형체력을 부하하는 사출압축성형이 아니고, 충전한 수지압력으로는 금형이 열리지 않는 정도의 형체력을 부하하여 둔다. 이것이 「충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 사출충전한다」는것이다. 이로 인해, 충전완료시에는 팩 압(사출충전 완료시의 피크 압)을 세울 수가 있다.

또, 미리 설정한 시간 내에 사출충전을 완료한다는 것은, 고속사출을 의미하는 것이다. 고속사출의 정의는 금형의 캐비티 용적이 일정이면 사출률(단위 시간 내에 사출충전할 수 있는 수지량)로 정의할 수 있는 데, 현실의 성형용 금형 사이즈는 천차만별이다. 형체력을 350∼2000 톤의 범위에 한정하면, 사출률은 300∼1200 g/sec로 된다. 그런 고로, 본 발명에 있어서, 고속사출이란, 예를 들어, 성형기 사이즈로, 350 톤, 스크루 경 φ52 mm, 사출속도 160 mm/sec 이상으로, 금형 캐비티 내의 충전시간이, 적어도 0.1초, 바람직하기는, 0.2초∼3초임을 의미한다. 물론, 성형기가 대형화함에 따라, 속도는 보다 3초에 가까운 수치로 되는 것은 용이하게 이해될 것이다. 게다가, 성형기의 크기가 상기의 범위이면, 통상은 0.2초∼3초로 사출가능하다. 또, 고속사출은, 본 발명의 제 1의 양태에 한정되지 않고, 제 3의 양태에 있어서도 채용되는 사출방법이다.

여기서, 본 발명에서 말하는 고속사출이란, 식품수납용 용기, 예를 들어, 컵누들이라 칭해지는 즉석식품용 용기 등의 사출발포 성형용 소형 성형기, 예를 들어, 특개2001-198943호 공보 등에 개시돼 있는 소형 성형기란, 비교가 안될 정도로 달라, 이들의 성형기를 사용하여 사출하는 때의 소위「고속사출」이란, 그의 실시의 곤난성에 있어서, 현저하게 다를 것은 용이하게 이해될 것이다.

발포성형에 있어서, 고속사출이 필요한 이유는 사출충전 중에 플로 프런트로부터 용융수지 내부에 포함되는 발포가스가 방출되는 것을 방지하기 위해서이다.이 고속사출에 의해, 발포가스의 방출량을 저감시키어, 사출충전된 수지온도의 저하를 억제하는 동시에, 결과로서 스킨 층의 두께를 얇게 할 수가 있다. 이 양태에 있어서, 스킨 층이란, 용융수지가 금형 표면과 접촉함에 의해, 냉각되어, 발포성형품의 표면에 형성되는 얇은 표면층을 말한다.

공정 b)에 대하여.

사출충전 완료후 곧, 형개동작으로 옮긴다. 미리 설정한 형개량 위치란 성형품의 발포배율을 고려한 성형품의 최종치수로 되는 위치를 말한다. 이 최종 형개위치까지 연속적으로 형개동작을 행한다. 이 형개속도는 빠른 편이 좋으나, 용융수지의 점도나 용융장력이나 발포배율에 의해 달라진다. 즉, 용융점도가 높은 경우에는, 발포핵의 성장이 늦어지고, 형개속도가 빨라지면 스킨 층과 금형 캐비티 면의 사이에서 박리(剝離)가 생긴다. 또, 발포율이 큰 경우에는 발포의 최종단계에 있어서는, 발포의 가스압력이 낮이지므로 발포의 속도가 느려진다. 이 발포속도보다 형개속도가 빨라지면 스킨 층과 금형 캐비티 면의 사이에서 박리가 생긴다. 이와 같은 스킨 층과 금형 캐비티 면 간의 박리가 생기지 않는 범위에서 형개속도를 빨르게 한다.

또한, 수지의 용융장력이 낮은 경우에는, 형개속도가 빠르면 발포가스 압력에 대하여 수지의 격벽 형성력(장력)이 낮기 때문에 발포 셀 끼리가 일렬로 계속되어 거대발포 셀이 형성된다는 문제가 발생하는 수가 있다. 한편, 형개속도가 느린 경우에는, 금형에 접한 수지는 곧 냉각고화하기 때문에 무발포상태로 되어, 발포배율의 저하나 성형품 표면에 히케 등의 결함이 발생하는 수가 있다. 그래서,형개속도를 소망의 범위내에서 제어하는 것이 필요하다.

공정 c)와 공정 d)에 대하여.

공정 c)는 냉각공정이며, 미리 설정한 냉각시간이 경과한 후에, 공정 d)에 이행한다. 공정 d)는 성형품의 꺼냄 공정이며, 형개하여, 성형품 압출(押出)장치(이젝터)에 의해 성형품을 꺼낸다.

이상의 공정을 타임챠트로 표시하면, 도 1과 같이 된다. 여기서, 도 1에 기초하여 본 발명의 제 2의 양태에 있어서의 발포사출 성형방법에 대하여 설명한다.

(1) 형개 한(限)의 상태(A점)에서, 형체를 행하여 소정의 형체력을 부하한 상태(통상의 사출성형과 같은 상태)(B점)에 보지한다.

(2) 고속사출충전을 개시한다. 이 사출충전시간은 1∼3초로 되게 조건설정을 행한다.

(3) 사출충전 완료후(C점), 곧 형개동작에 옮긴다. 형개속도는 스킨 층이 금형 캐비티 면에서 박리하지 않는 범위로, 될수 있는 한 고속으로 행하여, D점에서 형개를 정지한다(발포공정). 형개량은 발포배율(성형품 치수)을 고려하여 결정한다.

(4) D점에서 E점까지는 냉각기간이며, 소정의 냉각시간 경과후 형개(F점)를 행하여 성형품을 꺼낸다.

게다가, 이 사이에, 상술의 공정ⅰ)과 ⅱ)를 소정의 타이밍으로 실시한다. 우선, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 차단방법에 관하여 설명한다. 사출충전 완료후(C점), 곧 셧오프노즐(밸브 게이트)를 조작하여 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부를 차단한다.

이어서, 금형 캐비티에의 수지의 사출충전이 완료하여 계량을 개시하기 까지의 사이, 스크루 전단 수지담음부의 수지압력을 계량시의 압력에 스크루 전진동작을 시킴에 의해 보지한다. 스크루를 회전하여 계량을 개시하며, 소정의 계량치에 달하면 스크루의 회전을 정지한다.

도 1에 보인 바와 같이, 사출충전 완료시(C점)에, 금형 캐비티 내에서는, 수지압력에는 팩 압(피크 압)이 발생한다. 이 압력에 의해, 플로 프런트에서의 발포를 방지할 수가 있어, 성형품의 표면성을 양호하게 지탱할 수 있다.

다음은, 형개-형체 조작을 정밀하게 제어가능한 형개제어장치에 대하여 설명한다.

본 발명의 제 1의 양태로부테 제 3의 양태에 있어서, 사용가능한 형개제어장치로서는, 크로스 헤드에 연결된 복수개의 토글 암으로 이루어지는 토글 식 형체기구를 들수 있다. 통상, 이 기구는, 사출성형기 일부에 설치돼 있어, 사출성형기에 마련돼 있는 금형의 캐비티 안에 수지를 충전하는 충전공정에 있어서 그 형체력이 일정으로 되게 크로스 헤드의 위치를 소정의 신호에 기초해 제어하고, 이어서, 수지의 충전완료후의 발포공정에 있어서 금형이 소망의 형개량까지 열리게 크로스 헤드의 위치를 제어함에 의해, 소망으로하는 위치의 제어가 달성된다. 크로스 헤드의 제어는, 예를 들어 스크루가 사출에 의해 소정위치까지 전진,도달한 시점에서, 금형이 소망의 형개량까지 열리도록 크로스 헤드의 위치를 제어하는 것으로 행하는 것이 가능하다.

이와 같은 제어장치를 구비한 사출성형기에 대하여, 첨부의 도 4에 기초하여 설명한다. 이와 같은 장치의 예로서는, 크로스 헤드에 연결된 복수개의 토글 암으로 이루어지는 토글 식 형체기구와, 그 크로스 헤드를 거쳐 토글 식 형체기구를 구동하는 링크 구동기구를 가지며, 토글 식 형체기구의 일단에 설치된 가동반을 고정방에 향해 전후진시킴에 의해 고정반과 가동반의 사이에 배치한 금형을 자재하게 개폐하는 형체장치를 구비한 사출발포 성형기에 있어서, 그 금형의 형개량을 검출하기 위한 형개량 센서, 그 형체장치의 형체력을 검출하기 위한 형체력 센서, 및 그 크로스 헤드의 위치를 검출하기 위한 위치 센서의 출력신호가 입력되어서, 그 금형의 개폐동작에 의해 형체압력이 상승개시하는 때의 크로스 헤드의 위치를 그 형체력 센서에 의해 금형 터치 점으로 검출하는 동시에, 그 금형 터치 점에 있는 크로스 헤드를 전후로 이동시킨 때에 측정된 형개량과 형체력을 그 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형개량과 형체력의 데이터로서 기억하는 제어장치를 구비하고, 그 기억한 데이터에 기초하여 금형의 형개량 및 수지충전 전의 금형의 형체력을 크로스 헤드의 위치로 제어하는 사출발포성형기를 들 수 있다.

이 성형기에 있어서는, 수지충전 중에 금형이 열린 때에, 상기 형개량 센서에 따른 측정치로부터 증가한 형체력을 산출하는 동시에, 상기 기억한 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형체력의 데이터로부터 증가한 형체력을 감소시킴에 필요한 크로스 헤드의 이동거리를 산출함에 의해서, 형체력이 수지충전 전의 금형의 형체력으로 일정이 되게 크로스 헤드의 위치를 제어할 수가 있다. 또한, 상기 링크 구동기구는 그의 구동원으로서 전동 서보 모터가 이용되고 있는 것이 바람직하다.

이 제어장치는, 본 발명에 있어서, 특히, 제 2의 양태, 및 제 3의 양태에 있어서, 형체력이 성형품의 표면에 용손(溶損)이 잔존하지 않는 압력으로 형체하게 형개 제어가능한 장치로서 사용가능하다.

본 발명에 있어서 사용가능한 장치인 사출발포성형기는, 위와 같이, 크로스 헤드에 연결된 복수개의 토글 암으로 이루어지는 토글 식 형체기구와, 그 크로스 헤드를 거쳐 토글 식 형체기구를 구동하는 링크 구동기구를 가지며, 토글 식 형체기구의 일단에 설치된 가동반을 고정방에 향해 전후진시킴에 의해 고정반과 가동반의 사이에 배치한 금형을 자재하게 개폐하는 형체장치를 구비한 사출발포 성형기에 있어서, 그 금형의 형개량을 검출하기 위한 형개량 센서, 그 형체장치의 형체력을 검출하기 위한 형체력 센서, 및 그 크로스 헤드의 위치를 검출하기 위한 위치 센서의 출력신호가 입력되어서, 그 금형의 개폐동작에 의해 형체압력이 상승개시하는 때의 크로스 헤드의 위치를 그 형체력 센서에 의해 금형 터치 점으로 검출하는 동시에, 그 금형 터치 점에 있는 크로스 헤드를 전후로 이동시킨 때에 측정된 형개량과 형체력을 그 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형개량과 형체력의 데이터로서 기억하는 제어장치를 구비하고 있어, 그 기억한 데이터에 기초하여 금형의 형개량 및 금형의 형체력을 크로스 헤드의 위치로 제어한다.

이 사출발포성형기를 동작시킴에 제하여서는, 수지충전 중에 금형이 열린 때에 있어서, 상기 형개량 센서에 따른 측정치로부터 증가한 형체력을 산출하는 동시에, 상기 기억한 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형체력의 데이터로부터 증가한 형체력을 감소시킴에 필요한 크로스 헤드의 이동거리를 산출함에 의해서, 형체력이 수지충전 전의 금형의 형체력으로 일정이 되게 크로스 헤드의 위치를 제어할 수가 있다.

그 때, 위와 같이, 링크 구동기구의 구동원을 전동 서보 모터로 하는 것이 바람직하다.

이하, 도면에 기초하여 다시, 이 사출성형기의 작동에 대하여 상세히 설명한다. 도 4는 본 발명의 사출발포 성형방법에 사용가능한 사출발포 성형기의 전체구성도이고, 도 5는 본 발명의 사출발포 성형방법에 사용가능한 타의 사출발포 성형기의 전체 구성도이다. 도 6은 이 성형기를 사용함에 제하여서의, 크로스 헤드의 위치에 대응하는 형개량과 형채력의 데이터를 기억하기 위한 티칭 동작의 수순을 설명하는 프로 차트이다.

도 4에 보인 실시형태의 사출발포성형기(100)는 형체장치(20), 사출장치(30), 및 형체장치(20)와 사출장치(30)를 제어하는 제어장치(60)을 구비하고 있어, 금형장치(10)(금형 10이라 칭하기도 한다)를 형체장치(20)에 설치하여 성형을 행한다.

이하 본 발명에 사용가능한 금형장치(10)의 구성에 대하여 설명한다.

금형장치(10)는, 도 4에 보이는 바와 같이 고정형(3)과 가동형(4)을 구비하여 있어, 암형인 고정형(3)(고정금형 3이라 칭하기도 한다)과 수형인 가동형(4)(가동금형 4라 칭하기도 한다)이 깨물음 구조의 감합부(嵌合部)로 끼워맞추어져, 끼워맞추어진 상태로, 고정형(3)에 형성된 캐비티 면과 가동형(4)에 형성된 캐비티 면이 조합되어서, 금형 캐비티를 형성하는 구조로 돼 있고, 그 깨물음 구조의 감합부(깨물음부라 칭하기도 한다)는 금형 캐비티의 전주(全周)에 걸쳐 형성돼 있다. 금형장치(10)는 깨물음부로 금형 캐비티에 충전한 수지가, 그 금형장치(10)로부터 누출하는 것을 방지한다.

또, 금형장치(10)에는 고정형(1)에 대하여, 반급형 캐비티 면으로부터 금형 캐비티 면에 향해서 열전쌍이 삽입될 수 있는 도시하지 않은 구멍을 내어, 금형 캐비티 면으로부터 5 mm 떨어진 곳에 온도센서(80)을 배설하였다. 금형장치(10)는 온도센서(80)에 의해서, 금형 캐비티 부 근방의 온도를 측정할 수가 있고, 측정된 금형 캐비티 부 근방의 온도는 제어장치(60)에 입력되는 구성으로 되어 있다.

온도센서(80)를 배설하는 목적은, 충전된 수지의 표면온도의 변화를 검출함에 있다. 본 발명자는, 금형 캐비티 부 근방의 금형온도가 충전된 수지의 온도변화를 반영하여 변화하는 것에 착안하여, 금형 캐비티 부 근방의 금형온도를 측정함에 의해 충전된 수지의 표면온도의 변화를 예측하려는 것이다. 따라서, 도 4에 보이는 사출성형기에서는, 금형 캐비티 부 근방의 온도를 측정하는 온도세서(80)를 배설하였으나, 본 발명에 적용될 수 있는 오도센서(80)의 종류나 배설방법은 이에 한하지 않으며, 상기의 목적을 일탈하지 않는 범위에 있어서, 센서의 종류나 설치위치를 변경하여도 좋으며, 다시말해, 성형품의 표면온도를 직접 측정하는 것이 가능하면, 성형품의 표면온도를 직접 측정하여도 좋다.

또한, 도 4에 보이는 금형장치(10)는 금형 캐비티 내에 충전한 수지가 금형을 소정의 거리 열어도 밖으로 누출하는 일이 없는 깨물음 구조의 금형으로 하였으나, 본 발명에 적용될 수 있는 금형장치는 이에 한하지 않으며, 발포성형에 사용가능하면 그 이외의 파팅 구조릉 가지는 구조의 금형을 사용하여도 좋다.

사출발포 성형기(100)에 구비한 형체장치(20)는 가동반(2)과 고정반(1)과 전동 서보 모터(25A)(서보 모터라 칭하기도 한다)를 구동원으로 하는 구종기구(25)와, 링크 구동기구(25)에 구동되는 토글 식 형체기구(8)(토글 링크 식 형체기구라 칭하기도 한다)와, 전동 서보 모터(25A)를 구동하는 서보 모터 제어용 드라이버를 구비하고, 가동반(2)는 고정반(1)과 엔드 플레이트(5)의 사이에 가설한 타이 바(7)에 안내되어, 투글 식 형체기구(8)에 의해 가동금형(4)과 함께 전후진 되게 구성돼 있다. 구동원으로서는 서보 모터 이외에, 유압모터를 사용하는 것도 있다.

그리고, 도 5에 보인 사출성형기에서는, 링크 구동기구(25)의 크로스 헤드 구동축(25b)에, 크로스 헤드(8d)의 위치를 측정하기 위한 위치센서로서 스트로크 센서(74)가 부착돼 있어, 스트로크 센서(74)에 의해서 크로스 헤드(8d)의 위치를 정확히 검출할 수가 있다.

또한, 도 5에 보인 사출성형기에서는, 크로스 헤드(8d)의 위치를 측정하기 위한 위치센서로서 스트로크 센서(74)를 배치하는 구성으로 하였으나, 크로스 헤드(8d)의 위치를 측정하기 위한 위치센서의 형태가 이에 한하지 않음은 물론이며, 크로스 헤드(8d)에 직접 센서를 설치하여 위치를 측정하는 방식 등이어도 좋다.

또, 사출발포성형기(100)는, 형체력을 재는 형체력 측정 센서로서 타이 바(7)의 일단에 형체력 검출부(75)를 구비하여 형체력 검출부(75)는 타이 바(7)의 신장량을 측정함에 의해서, 형체력을 검출하는 구성으로 돼 있다.

그 위에, 사출발포성형기(100)는, 형개량을 측정하는 형개량 센서로서, 가동판 위치센서(71)를 구비하고 있다. 상기 가동반 위치센서(71)는 가동반(2)의 위치를 측정하여, 그 측정치를 후술하는 제어장치에 의해 연산함에 의해서 금형장치(10)의 형개량을 산출할 수가 있다.

또한, 도 5에 보인 사출성형기에서는, 상기외 같은 구성의 형체력 센서와 형개량 센서를 사용하였으나, 본 발명에 적용할 수 있는 상기 들의 센서의 형태가 이에 한하지 않음은 물론이며, 예를 들어, 형체력 센서로서 타이 바 이외의 산장을 측정함에 의해 형체력릉 산출하는 형체력 센서를 사용하여도 좋고, 또 형개량 센서로서, 금형장치(10)의 형개량을 직접 측정하는 센서를 부착하는 방식 등이어도 좋다.

사출발포성형기(100)의 동작을 제어하는 제어장치(60)는 금형장치(10)의 형개량을 검출하는 가동반 위치센서(71), 형체장치(20)의 형체력을 검출하는 형체력 검출부(75), 및 크로스 헤드(8d)의 위치를 측정하는 스트로크 센서(74)의 측정치가 입력되어, 금형장치(10)의 형폐동작에 의해 형체압력이 상승개시하는 때의 크로스 헤드(8d)의 위치를 형체력 검출부(75)에 의해 금형 터치 점으로서 검출하는 동시에, 그 금형 터치 점에 있는 크로스 헤드(8d)를 전후에 이동시킨 때에 측정된 형개량과 형체력을 크로스 헤드(8d)의 위치에 대응하는 금형의 형개량과 형체력의 데이터로서 기억하는 제어장치(60)를 구비하고 있다.

도 4에 보인 토글 식 형체기구(8)는, 크로스 헤드(8d)에 연결구(8c) 등을 거쳐 연결된 복수개의 토글 암(8a, 8b 등)으로 이루어지고, 크로스 헤드(8d)에 부착된 링크 구동기구(25)의 구동축(25b)을 회전시키어, 토글 암(8b)을 이동시킴에 의해 가동반(2)의 이동과 형체력을 제어하는 방식이다.

도 4에 보이는 바와 같은 전동식의 토글 링크 타이프의 형체장치(20)를 사용하여도, 또, 그에 대신하여 유압 타이프의 형체장치를 사용하여도 좋다.

다음은, 사출발포성형기(100)에 시용한 사출장치(30)의 구성에 대하여 설명한다. 사출장치(30)는, 배럴(32)과 배럴(32)에 내장된 스크루 플라이트를 가지는 스크루(34)와, 밸브(32) 내에 코어 재 수지를 공급하는 호퍼(38)와, 그 스크루(34)를 전후진시키는 사출 실린더(40)와, 그 스크루(34)를 회전시키는 유압 모터(42)와, 사출 실린더(4)와 유압 모터(42)에 소망의 유압을 공급하는 유압원을 구비하고, 상기 배럴(32) 외주면에는, 도시하디 않은 히터가 설치돼 있다.

그리고, 사출장치(30)는, 유압 모터(42)에 의해서 스크루(34)가 회전함에 의해, 호퍼(38)로부터 펠리트 형상의 코어 재 수지가 배럴 내에 공급되는 구조로 돼 있어, 그 공급된 펠리트 형상의 코어 재의 수지는 배럴(32)에 설치된 히터에 의해서 가열되고, 또 스크루(34)의 회전에 의해서 혼련 암북작용으로 받음에 의해서 융융하여, 스크루 전방에 보내진다. 또한, 상술의 유압 모터(42)에 대신하여 전동 서보 모터를 사용하여도 좋다.

스크루(34)의 전방에 보내진 코어 재의 용융수지는, 사출 실린더(40)에 의해 전진하는 스크루(34)에 의해서, 배럴(32)의 선단부에 있는 노즐(39)로부터 사출할 수가 있다.

이 경우에, 배럴 선단부의 수지압력을 계량개시까지 배압 이상에 보지하는방법으로서, 스크루를 전진시킴에 의해 배렬 선단부와 셩오프 노즐(44)의 사이에 체류하는 수지를 압압하여 적극적으로 압력을 부하하는 상술한 바와 같은 방법도 있으나, 이에 한하지 않고, 예를 들어, 사출 직후로부터 계량개시까지, 사출 직후의 스크루 위치를 보지함에 의해서, 상기 체류하는 수지에 부하된 사출시의 높은 수지압력을 극력 낮추지 않게 하는 방법이도 좋다.

또한, 이 제어장치(60)는 형체장치를 제어하는 형체 제어부(61)와 형체조건을 설정하는 형체조건 설정기, 및, 사출장치를 제어하는 사출 제어장치(63)와 사출조건을 설정하는 사출조건 설정기를 구비하여 있다.

이하, 본 발명의 제 1의 양태 내지 제 3의 양태에 있어서, 형개량 제어에 이용가능한 사출발포성형기의 사용예에 대하여 설명한다.

우선 최초에, 성형전의 준비공정으로서, 크로스 헤드(8d)의 위치에 대응하는 금속장치(10)의 형개량돠 형채력을 검출하여 기억하는 티칭 공정을 행한다.

티칭 공정은, 금형장치(10)를 교환한 때에 실시되는 것이고, 형체장치(20)에 부착된 금형장치(10)의 두께 등에 의해 변화하는 크로스 헤드(8d)의 위치에 대응하는 금형장치(10)의 형개량과 형체력을 제어장치(60)에 기억하기 위해 실시하는 것이다.

도 6에 크로스 헤드(8d)의 위치에 대응하는 형개량과 형체력의 데이터를 측정하기 위한 티칭 동작의 수순을 보인다

우선, 크로소 헤드(8d)를 가동반(2) 측에 이동(전진동작이라 칭하기도 한다)시키어 그형장치(10)를 임의의 형체력으로 형체한 상태로부터, 크로스 헤드(8d)를반가동반(2) 측에 이동(후진동작이라 칭하기도 한다)시키어 형개동작을 행한다. 형개동작에 의해서 금형장치(10)가 미리 규정된 티칭을 위해 형개량까지 형개하였으면, 형개동작을 정지한다.

다음, 형체력 검출부(75)로 형체력을 검출하면서, 크로스 헤드(8d)를 전진시키어, 금형을 다시 저속·저압으로 형폐동작한다. 금형장치(10)가 형폐되면, 형체력이 발생하여, 타이 바(7)가 신장하기 시작하기 때문에, 형체력 검출부(75)로부터의 출력신호에 변화가 나타난다. 제어장치(60)는 제어장치(60)에 입력된 출력신호를 연산함에 의해서 형체력으로서 검출하는 동시에, 형체력이 상승하기 시작하는 점을 금형 터치 점으로서 검출하여 제어장치(60)에 구비한 형체제어부(76)에 내장한 기억부(메모리라 칭하기도 한다)에 기억한다.

실제의 작업에 있어서는, 미소한 형체력을 검출하여 형체력이 상승하기 시작하는 점을 특정하가는 어렵다. 장치의 정도 등을 감안하면, 형체력이 상승하기 시작하는 점을, 미리 설정한 근소한 형체력을 넘은 시점으로 하는 것이 바람직하고, 3 tonf(약 29400N) 이하의 형체력을 미리 설정하여, 그 것을 넘는 시점을 금형 터치 점으로서 검출하는 것이 바람직하다.

또한, 타이 바(7)의 신장량으로부터 형체력을 검출하는 형체력 검출부(75)의 측정정도와 장치의 섭동저항을 감안하여, 상기 형체력이 2 tonf(약 19600N)이 된 때를 금형 터치 점으로서 검출하여도 좋다. 여기서, 도 1∼도 3에 있어서 나타내 있는 금형 터치 점이란, 이 위치보다 상측에서는 금형이 열리어 있다고 의미하는 위치를 보이는 것이다.

검출한 금형 터치 점애 있어서의 가동반 위치센서(71)의 출력신호, 및 스트로크 센서(74)의 출력신호는 제어장치로 기억하는 동시에, 그 금형 터치 점에 있어서의 출력신호를 기준으로 하여, 그 금형 터치 점에 있는 크로스 헤드(8d)를 전호에 이동시킨 때에 축정된 형개량과 형체력을 그 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형개량과 형체력의 데이터로서 제어장치(60)의 메로리에 순차 기억한다.

그리고, 사출발포성형의 때에 필요한 범위의 데이터가 측정되는 시점에서 티칭 동작을 종료한다.

이 금형장치(10)의 경우에는, 약간 열린 상태이어도, 고정형(3)과 가동형(4)의 사이에 형성한 물음 고조의 감합부에 의해 실 되어있어, 금형 캐비티 내의 용융수지가 금형장치(10) 밖으로 누출하는 일은 없다.

또, 수지의 충전완료 후의 발포공정에 있어서는, 금형장치(10)가 소망의 형개량까지 열리게 티칭 동작으로 기억한 크로스 헤드(8d)의 위치에 대응하는 금형장치(10)의 형개량의 데이터에 가초하여, 크로스 헤드의 위치를 제어하여, 소망의 발포배율의 발포성형품을 얻는다.

여기서, 금형장치(10)가 금형 터치하기 직전의 크로스 헤드 이동 스트로크에 대한 가동반(2)의 이동 스트로크는 대체로 10:1의 비율로 되고, 링크 이동속도에 대한 가동반(2)의 속도도 대체로 10:1의 거동을 보인다.

환언하면, 토글 식 기구의 형체장치(20)에 의해 크로스 헤드(8d)의 위치를 제어하면, 가동반(2)은 크로스 헤드 위치의 제어정도의 10배의 정도로 제어되어, 고정도의 형개동작제어를 행하는 것이 가능하다.

캐비티 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 사출발포 성형방법은, 금형의 미묘한 열음법의 틀림에 의해서 성형한 발포성형품의 발포배율 등에 틀림이 생긴다고 하는 문제를 가지고 있으나, 본 발명은 고정도의 위치검출장치나 속도제어장치를 사용하지 않아도, 전술한 이유에 의해서 고정도의 형개동작제어를 행하는 것이 가능하여, 캐비티 확대방법에 의해 양호한 발포성형품을 얻을 수가 있다.

게다가, 이 금형장치에서는, 크로스 헤드(8d)의 구동원으로서 유압 실린더를 이용한다 하여도, 유압 실린더의 제어정도의 10배의 정도로 제어되어 양호한 발포성형품을 얻는 것이 가능하다.

그러나, 전동 서보 모터(25A)를 사용하는 링크 구동기구(25)를 이용한 실시형태의 편이, 유온도 등이란 외부환경에 영향을 받기 어려운 점에서 유압 실린더를 이용한 실시형태보다도 바람직하고, 또한 고정도에 제어를 행할 수 있다.

형개량의 제어에는 우수하다고 하는 특성을 가지지만, 수지충전의 때에 형체력을 일정하게 재어할 수 없다는 결점을 가지고 있는 종래로부터 사용되고 있는 토글 식 형체장치를 이용한 사출발포 성형기에서는, 전술한 바와 같이 행해지지 않앗던 제어가 가능하여, 보다 정밀한 제어가 가능해진다.

즉, 이 사출발포성형기의 경우에는, 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형개략과 형체력의 데이터를 티칭 동작에 의해서 미리 제어장치(60)에 기억시켜, 그 기억한 데이터에 기초하여 형체장치(20)를 제어함에 의해, 상기의 문제의 극복이 가능하게 된 것이다.

제 1의 양태에 있어서, 토글 식 형체기구를 이용하여 가동반(2)의 이동 스트로크 및 속도를 고정도로 제어하며, 발포배율을 가동반(4)의 이동 스트로크의 제어에 의해 조정함에 의해, 또, 스킨 층 두께 및 셀사이즈를 상기 대체 타이밍과 이동속도에 의해서 조정함에 의해, 종래 성형이 곤난하였던 2 mm 이하의 발포성형품을 성형가능하다.

이상 설명한 바와 같이, 용융수지의 충전공정에 있어서, 상술한 바와 같이 형개제어장치를 제어한에 의해, 스왈마크라 불리는 표면의 거릴음을 방지하여, 깨끗한 표면의 성형품을 얻는 것이 가능하다. 또, 발포전의 성형품의 게이트 부로부터 최종충전 위치에 걸쳐서 압력구배가 작아, 스킴 층의 두께나 발포배율이 균일한 발포성형품을 얻는 것이 가능하다. 또한, 사출 실린더 내의 스크루 선단부에 수지를 남기지 않아도, 금형을 형체력으로 죔에 의해서, 금형 내의 수지가 발포공정에 들어기가까지 금형 내의 수지에 압력을 걸수가 있다. 따라서 사출 실린더 내의 스크루 선단부에 남긴 수지가 스크루 선단부에서 파포하는 등의 종래기술의 문제가 생기지 않는 뚜어난 효과를 가진다.

특히, 금형 캐비티 부 근방에 배치한 온도센서의 측정신호를 이용하여, 충전공정으로부터 발포공정에 절환함에 의해, 수지의 가소화상태의 변화 등에 의해 발생하는 수지온도의 틀림에 의해 생기는 스킨 층 형성시간의 틀림에 대응할 수가 있어, 연속성형을 안정하게 행할 수가 있다고 하는 뛰어난 효과를 발휘한다.

또, 크로스 헤드의 위치에 대응하는 금형의 형개량과 형체력의 데이터를 티칭 동작에 의해 미리 제어장치에 기억시키고, 그 기억한 데이터에 기초하여 형체장치를 제어함에 의해, 종래기술의 문제점인 금형의 미묘한 열음법의 다름에 의해서생기는 발포성형품의 발포배율, 셀 경, 스킨 층 등에 큰 틀림이 생긴다고 하는 문제를 방자하여, 캐비티 확대방법에 의한 영호한 발포성형품을 얻을 수가 있다.

특히, 유온도 등에 영향을 받지 암ㅎ는 전동 서보 모터를 링크 구동기구에 이용한 사출발포성형기를 사용하면, 더욱 안정하여 발포성형품을 성형하는 것이 가능하다.

제 2의 양태는, 대향하는 한쌍의 금형의 사이에 표피재를 개재시켜 제 1의 형폐위치까지 형폐한 후, 그 표피재와 한쌍의 금형으로 형성되는 금형 캐비티 내의 공간에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출하여, 최종형폐위치까지 형체한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수자를 발포시켜, 발포층을 가지는 수지와 표피제가 일체적으로 정형된 발포성형품으로 얻는 발사출 성형방법애 있어서, 상기의 공정 ⅰ)과 공정 ⅱ)에 더하여 다음의 공종 a)∼g)를 포함하는, 이룬바 사출프레스 타이프의 방법이다.

a) 대향하는 좌우 한쌍 또는 상하 한쌍의 금형의 일방에 표피재를 고정하는 공정,

b) 형폐도중의 소정의 위치까지 형폐동작을 행하여, 그 위치에 금형을 보지하는 공정,

c)표피재와 금형으로 형성되는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출충전하는 공정,

d) 상기의 사출충전 완료직후에 최종형체 위치까지 소정의 형체속도로 형체를 행하여, 성형품으로 부형하는 공정,

e) 미리 설정한 제 1의 형개량 위치까지 연속하여 형개동작을 행하여, 소정의 시간만 금형을 보지하는 공정,

f) 상기의 제 1의 형개량 위치에서의 금형보지공정 완료후에 미리 설정한 제 2의 형개량 위치까지 형개동작을 행하여, 소정의 시간만 금형을 보지하는 공정, 및

g)형개하여, 성형품을 꺼내는 공정.

공정 b)에 있어서,금형을 보지하는 소정의 위치로서는, 형개량 5∼50 mm가 되는 위치로 하는 것이 바람직하며, 또, 사출충전 완료직후로부터 최종형체 위치까지의 형체속도를 20∼70 mm/초로 하는 것도 바람직하다.

우선, 상기공정 a)∼g)에 대하여 설명하기 전에, 제 2의 양태에 있어서의 금형의 위치제어(형체력과 형개량 제어)와 발포·첩합 성형의 관계 및 본 양태에 있어서의 각 공정의 개요(사출 프레스 타이프의 발포첩합 사출성형방법)에 대해, 본 발명을 타임차트로 표시한 도 2에 기초하여 설명한다.

(1) 형개 한의 상태(A점)에서, 한쌍의 금형의 일방에 표피재를 고정한다. 이 표피재의 고정은,형개 한의 상태를 반드시 고정할 필요는 없고, 형폐도중에도 행할 수가 있다.

(2) 형폐도중의 소정의 위치까지 형폐동작을 행하여, 그 위치(B'점)에 금형을 보지한다. 이 형개종료 위치가 제 2의 형개위치이다.

(3) 형개 상태의 금형과 표피재로 형성되는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출충전한다. 대기압 하에서서의 발포를 적게하기 위해, 사출충전사간은 될수있는 한 짧게 한다.

(4) 상기의 사출충전 완료직후에 최종 형체위치(D'점)까지 소정의 형체속도로 형체를 행항고, 성형품을 부형하여(프레스 성형), 소정의 시간만 형체상태를 보지한다(D'점에서 E'점까지를 부형시간이라 한다).

(5) 미리 설정한 제 1의 형개량 위치(F점)까지 연속하여 형개동작을 행하여, 소정의 시간만 금형을 보지한다. F'점에서 G'점까지는 1차 냉각기간이며, 소정의 냉각시간 경괴후, 공기단열층 형성을 위해 미소형개(H'점)를 행한다.

(6) G'점에서 H'점까지는 제 2의 형개공정이며, 공기단열층 형성을 위해 미소형개를 행한다. 이 미소형개 종료위치가 제 2의 형개위치이다.

(7) H'점에서 I'점까지는 표피재 재가열과 2차 냉각기간이며, 소정시간경과후, 형개(J'점)를 행한다.

(8) I'점에서 J'점까지는 형개공정이며, 형개하여, 성형품 압출장치(이젝터)에 의해 성형품을 꺼낸다.

다음은, 본 양태에 있어서의 각 공정의 상세에 대하여 도 2에 기초하여 설명한다.

공정 a)∼c)에 대하여.

공정 a)는 형개상태에서 한쌍의 금형의 일방에 표피재를 부착하는 공정이며, 공정 b)는 소정의 형폐위치까지 형폐동작을 행하여, 이 위치에서 금형을 보지하는 공정이다. 여기서, 소정의 형폐위치에 대하여 설명한다. 이 양태에 있어서는, 형개상태의 금형의 일방에 표피재를 고정하고, 형개상태에서 발포제를 포함하는 용융수지를 사출하는, 소위 사출 프레스 성형방법을 채용하고 있다. 사출충전시에 게이트 부 부근의 표피재에 가해지는 열적 부하와 기계적 부하(하중)을 작게 하여,포피재를 용손 등의 회복할 수 없는 손상으로부터 보호하는 것이다. 이 목적에 맞는 형개량은 각종의 테스트결과로 판단하여 5∼50 mm의 범위가 적당하다. 또한, 이를 제 1의 형폐위치라고도 한다.

다음은, 공정 c)에 대하여 설명한다. 이 공정에 있어서, 금형 캐비티에 사출하는 수지량은, 무발포상태에 있어서의 최종 형폐상태에서의 금형 캐비티 공간용적에 수지의 냉각고화 수축분(성형온도로부터 상온까지의 수축분)을 가산한 값(저스트 팩 상태)이다.

공정 d)∼공정 e)에 대하여.

공정 d)는 시출충전완료후에 곧, 최종형체위치까지 고속으로 형체를 행하고, 이 상태에서 용융수지을 부형하여 형개를 행하여도 형상이 무너지지 않는 정도까지 냉각하는 공정이다. 사출충전개시로부터 최종형체상태에 달하기까지에 요하는 시간이 중요하며, 이 때문에, 고속사출과 고속형체가 불가결하게 된다. 따라서, 사출완료를 기다림이 없이, 사출도중부터 형체를 개시하여도 좋다.

한편, 형체속도는 될 수 있는 한고속이 좋지만, 형실적으로는 20∼70 mm/초의 범위가 적절하며, 보다 바람직하기는 30∼70 mm/초의 범위이다. 고속측의 상한치는 현재의 기술과 기계의 코스트를 고려하여 결정한 것이며, 기술적으로 문제가 없으면, 이 이상의 고속으로 되어도 좋다.

다음은 공정 e)에 대하여 설명한다. 미리 설정한 제 1의 형개량 위치란 성형품의 발포배율을 고려한 성형품의 최종치수가 되는 위치를 말한다. 이 최종형개 위치까지 연속적으로 형개동작, 즉, 코어 백 시의 형개속도의 제어를 행한다.이 형개속도는 표피재의 단열효과와 스킨 층의 형성상태를 고려하여 이하와 같이 한다. 여기서 말하는 스킨 층이란, 코어 재 수지가 금형이나 표피재에 닿아 고화층이 형성된 미발포층을 말한다. 물론, 이하에 논하는, 제 3의 양태에 있어서의 스킨 층도, 이 양태에 있어서의 스킨 층과 실질적으로는 같은 뜻이다.

표피재의 단열효과에 의해, 스킨 층의 형성에 시간이 걸리므로, 형개 패텀은, 도 2의 E'에서 F'의 사이에 실선으로 보이는 포물선상의 패턴으로 된다. 이 패턴을 채용하는 이유는, 형개동작의 초기에 있어서는 형개속도를 느리게 하여 스킨 층의 성형을 촉진한다. 한편, 발포가능한 용융수지의 점도범위에 있는 사이애 발포를 완료시킬 필요가 있고, 이 때문에 형개동작의 종기(終期)에는 형개속도를 빠르게 할 필요가 있다.

또, 공정 e)는 1차 냉각기간이기도 하며, 제 1의 형개량위치에서 소정의 시간만 이 상태를 보지한다. 여기서, 소정의 시간에 대하여 설명한다.

본 공정 e)에 있어서는 특개평11-147235호 등에 개시되어 있는 공지기술이 채용된다.

즉, 코어 재 수지의 충전완료후는, 코어 재 수지의 냉각고화의 진행에 응하여 표피재도 냉각된다. 그러나, 공기단열층으로서의 극간을 마련함에 의해 표피재는 코어 재 수지의 발열에 의해 재가열되어 표피재 온도는 재상승한다. 여기서, 단열층을 마련함에 의해 표피재의 고무상 탄성을 보이는 온도영역내(융점 Tm∼유리 전이점 Tg)의 소정의 온도에 달할 온도에 코어 재 수지의 온도가 달하기까지의 소요시간에 대하여는, 미리 성형조건을 위한 시타(試打)를 행하며, 그 때에 조사·확인해 놓는다.

표피재에의 부하력을 0으로 하는 동시에, 회복스페이스 위한 극간을 마련함에 의해, 표피재로부터 금형에의 전열이 차단되기 때문에, 예를 들어 표피재의 온도가 유리 전이점 Tg 이하애 냉각된다 하여도, 코어 재 수지의 열량에 의해, 표피재는 융점 Tm∼유리 전이점 Tg의 고무상 탄성을 보이는 온도영역에 재가열된다. 이 상태에서 규정시간 보지함에 의해,성형중의 외력으로 변형한 표피재의 표면층은 탄성력에 의해 회복하여, 성형후에 있어서도 표피재의 느낌이 확보된다. 이 때, 코어 재 수지의 융점 T'm가 표피재의 유리 전이점 Tg보다 크기 때문에, 코어 재 수지는 충분하 냉각고화돼 있다.

소정의 시간이 경과한 후, 미소형개를 행하는 공정 f)로 이행한다.

미소형개를 행함에 의해, 표피재와 금형 캐비티 면의 사이에 극간(공기단열층)을 형성한다. 이 극간이 내부의 코어 수지에서 금형 캐비티 면에의 열전달을 차폐하는 공기단열층으로서 기능한다. 이로 인해, 표피재의 온도는 코어 수지의 잠열에 의해 재가열되어 표피재의 유리 전이점 이상이된다. 전술한 극간과 재가열에 의한 표피재의 온도상승에 의해, 공정 d)의 기간중에 손상한 표피재는 수지고유의 탄성력에 의해 자기회복한다. 이 처럼, 표피재는 성형전의 느낌을 가지게 된다.

공정 g)는 성형품의 꺼냄 공정이며, 형개하여, 성형품 압출장치(이젝터)에 의해 성형품을 꺼낸다.

상기 ⅰ)공정 및 ⅱ)공정는 어느 양태에 있어서도 공통임으로, 본 양태에 있어서의 설명에서, 그의 상세한 설명은 생략한다.

제 3의 양태는, 대향한 한쌍의 금형의 사이에 표피재를 개재시키어 형체한 후, 그 표피재외 그 한쌍의 금형으로 형성되는 금형 캐비티 공간 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시키어, 발포층을 가지는 수지와 표피재가 일체적으로 형성된 발포성형품을 얻는 발포사출 성형방법에 있어서, 상기 ⅰ) 및 ⅱ)의 공정에 더하여 이하의 a)∼h)의 공정을 포함하는, 소위 사출압축 타이프의 성형방법이다:

b) 소정의 형체위치까지 형체동작을 행하는 공정,

c) 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 미리 설정한 시간내에 사출충전하는 공정,

d) 상기의 사출충전 완료직후에 미리 설정한 제 1의 형개량 위치까지 연속하여 형개동작을 행하는 공정,

e) 미리 설정한 제 1의 형개량 위치에서 소정의 시간만 금형을 보지하는 공정,

f) 상기의 금형보지공정 완료후에 미리 설정한 제 2의 형개량 위치까지 형개동작을 행하는 공정,

g) 표피재의 손상회복을 위해 제 2의 형개량 위치에서 소정의 시간맘 금형을 보지하는 공정, 및

h) 형개하여, 성형품을 꺼내는 공정.

이 양태에 있어서는, 상기 c)공정인, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 3초 이내에 사출충전을 완료하는 것이 바람직하다. 또, 표피재로서는, 성형품 표면의 적어도 일부분을 가식(加飾)할 수 있는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

우선, 이 양태에 있어서의 금형의 위치제어(형체력과 형개량 제어)와 발포·첩합 성형의 관계 및 그의 각 공정의 개요(사출 압축 타이프의 발포첩합 사출성형방법)에 대해, 본 양태의 공정을 타임차트로 표시한 도 3에 기초하여 설명한다.

(1) 형개 한의 상태(A점)에서, 한쌍의 금형의 일방에 표피재를 고정한다. 이 표피재의 고정은, 형개 한의 상태를 반드시 고정할 필요는 없고, 형폐도중에도 행할 수가 있다

(2) 표피재의 고정후, 형개를 행하여 소정의 형체력을 부하한 상태(통상의 사출 성형과 같은 상태)(B점)에 보지한다.

(3) 고속 사출충전을 개시한다. 이 사출충전 시간은 1∼3가 되도록 조건설정을 행한다.

(4) 사출충전 완료후(C점), 곧 제 1의 형개동장에 옮긴다. 이 형개동작 완료시의 형개위치를,제 2의 형개량 위치라 한다. 형개속도에 대하여는, 이하의 공정 d)에 대한 성명의 항에서 상술한다.

(5) D"점에서 E"점까지는 1차 냉각기간이며, 소정의 시간의 사이, 제 1의 형개량위치에 보지한다.

(6) E"점에서 F"점까지는 제 2의 형개공정이며, 1차 냉각기간 경과후, 공기단열층 형성을 위한 미소형개(F"점)를 행한다. 이 미소형개 동작 완료시의 형개위치를 제 1의 형개량위치라 한다.

(7) F"점에서 G"점까지는 표피재 재가열과 2차 냉각기간이며, 소정시간 경과후ㅡ 형개(H"점)를 행한다.

(8) G"점에서 H"점까지는 제품 껴내기를 위한 형개공정이며, 형개하여, 성형품 압출장치(이젝터)에 의해 성형품을 꺼낸다.

다음은, 본 양태에 있어서의 각 공정의 상세에 대하여, 도 3에 기초하여 설명한다.

공정 a)∼c에 대하여.

공정 a)는 형개상태에서 한쌍의 금형의 일방에 표피재를 부착하는 공정이며, 공정 b)는 후술하는 소정의 형체위치까지 형체동작을 행하는 공정이다.

다음은, 공정 c)에 대하여 설명한다. 이 공정에 있어서는, 충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지용량에 상당하는 캐비티 용적이 되게, 소정의 형폐위치까지 닫은 한쌍의 금형과 표피재로 형성된 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 충전한다. 이때 충전한 수지압력에는 금형이 열리지 않을 정도의 형체력을 미리 부하혀여 놓는다.

상기의 형체위치가 「충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지용량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형의 캐비티 내에」라는 것이며, 이 캐비티 공간에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 사출충전한다. 이에 의해, 사출충전완료시에는 팩 압(사출충전 완료시의 피크 압)을 세울 수가 있다.

또한, 미리 설정한 시간내에 사출충전을 완료한다는 것은 고속사출을 의미하는 것이다. 고속사출의 정의는 금형의 캐비티 용적이 일정하면 사출률(단위시간 내에 사출충전할 수 있는 수지량)로 정의 할 수 있지만, 형실이 성형용 금형사이즈는 천차만별하다. 형체력을 350∼2000 톤의 범위로 한정하면 사출률은 300∼1200 g/sec로 된다. 본 양태에 있어서도, 금형사이즈에 영향되지 않는 고속사출의 정의로서는, 금형 캐비티 내에의 충전에 요하는 시간으로 규정하였다.

발포성형에 있어서, 고속사출이 필요하게 되는 이유는 사출충전중에 프로 프런트로부터 용융수지 내부에 포함되는 발포가스의 방출을 방지하기 위해서이다. 이 고속사출에 의해, 발포가스의 방출량을 저감하고, 수지온도의 저하도 적어지는 동시에 스킨 층의 두께를 얇게 할 수가 있다.

공정 d)∼공정 e)에 대하여.

공정 d)는 시출충전완료후에 곧, 제 1의 형개량 위치까지 형개를 행하는 공정이다. 미리 설정한 제 1의 형개량 위치란 성형품의 발포배율을 고려한 성형품의 최종치수로 되는 위치를 말한다. 이 최종형개위치까지 연속적으로 형개동작의 제어, 즉, 코어 팩 시의 형개속도의 제어를 행한다. 이 형개속도는 표피재의 단열효과와 스킨 층의 형성상태를 고려하여 이하와 같이 한다.

표피재의 단열효과에 의해, 스킨 층의 성형에 시간이 걸리므로, 형개 패턴은 도 3에 보이는 포물선상의 패턴으로 되다. 이 패턴을 채용하는 이유는, 형개동작의 초기에 있어서는 형개속도를 느리게하여 스킴 층의 성형을 촉진한다. 항편,발포가능한 용융수지의 점도범위에 있는 내에 발포를 완료시킬 필요가 있으며, 이 때문에 형개동작의 초기에는 형개속도를 빠르게 할 필요가 있다.

다음은 공정 e)에 대하여 설명한다. 공정 e)는 1차 냉각기간이며, 제 1의 형개량위치에서 소정의 시간만 이 상태를 보지한다. 여기서, 소정의 시간에 대하여 설명한다.

본 공정 e)에 있어서는 특개평10-156884호 등에 개시되어 있는 공지기술이 채용되는 것은 상기 양태 2의 경우와 같다.

즉, 코어 재 수지의 충전완료후는, 코어 재 수지의 냉각고화의 진행에 응하여 표피재도 냉각된다. 그러나, 공기단열층으로서의 극간을 마련함에 의해 표피재는 코어 재 수지의 발열에 의해 재가열되어 표피재 온도는 재상승한다. 여기서, 단열층을 마련함에 의해 표피재의 고무상 탄성을 보이는 온도영역내(융점 Tm∼유리 전이점 Tg)의 소정의 온도에 달할 온도에 코어 재 수지의 온도가 달하기까지의 소요시간을 성형 트라이 등의 성형조건을 위한 시타(試打) 시에를 조사·확인해 놓는다.

전술한 상태에 달하면, 표피재에의 부하력을 0으로 하는 동시에, 회복스페이스 위한 극간을 마련한다. 이에 이해, 표피재로부터 금형에의 전열이 차단되기 때문에, 예를 들어 표피재 기모층(起毛層)의 온도가 유리 전이점 Tg 이하에 냉각있고 하여도, 코어 재 수지의 열량에 의해, 표피재 기모층은 융점 Tm∼유리 전이점 Tg의 고무상 탄성을 보이는 온도영역에 재가열된다. 이 상태에서 규정시간 보지함에 의해, 성형중의 외력으로 변형한 기모층은 수지 고유의 탄성력에 의해 자기회복하여, 성형후에 있어서도 표피재의 느낌이 확보된다. 이 때, 코어 재 수지의 융점 T'm가 표피재 김모층의 유리 전이점 Tg보다 크기 때문에, 코어 재 수지는 충분하 냉각고화돼 있다.

이와 같이 하여 소정의 시간이 경과한 후, 미소형개를 행하는 공정 f)로 이행한다. 미소형개를 행함에 의해, 표피재와 금형 캐비티 면의 사이에 극간(공기단열층)을 형성한다. 이 극간이 내부의 코어 수지에서 금형 캐비티 면에의 열전달을 차폐하는 공기단열층으로서 기능한다. 이로 인해, 표피재의 온도는 코어 수

지의 잠열에 의해 재가열되어 표피재의 유리 전이점 이상이된다. 전술한 극간과 재가열에 의한 표피재의 온도상승에 의해, 공정 c)∼공정 e)의 기간중에 손상한 표피재는 수지고유의 탄성력에 의해 자기회복한다. 이 처럼, 표피재는 성형전의 느낌을 가지게 된다.

공정 h)는 성형품의 꺼냄 공정이며, 형개하여, 성형품 압출장치(이젝터)에 의해 성형품을 꺼낸다.

ⅰ) 및 ⅱ)공정에 대하여는, 상기와 마찬가지이므로 상세한 설명은 생략한다.

이하, 본 발명에 대하여, 각 양태 마다 순을 따라, 실시예에 의해 설명하기로 한다.

[실시예]

제 1의 양태에 대하여, 실ㅅ예에 의해 또한 설명하기로 한다. 최초에, 이 양태에 있어서, 각 실예 및 비교예에 공통을 사용된 성형조건에 대하여 설명한다.

(1) 성형재료 (사용한 수지)

폴리프로필렌 수지(MFR=40g/10분)에 탄산수소나트륨 계의 발포제 마스타배치를 3% 드다이블렌드한 수지재료를 사용하였다.

(2) 사출성형기

아베고산기카이가부시키가이샤 제 MD350DP 전동 사출성형기를 이용하여 에어 구동식 니들 셧오프 노즐을 성형기노즐에 장착하여 사용하였다.

(3) 금형

본 성형금형의 성형체 사이즈는 200×200 mm이며, 평판 테스트플레이 형을 사용하였다. 이 금형의 게이트 구조로서는 성형체 사이드 1점 다이렉트 게이트를 채용하고 있다.

실시예 1의 성형조건

성형수지 온도: 200℃, 금형온도: 40℃

사출속도: 150 mm/초, 사출압력: 100 MPa

사출시간: 1 초

발포형개 타이밍: 사출완료 직후 (지연시간 0 초)

발포배율: 2 배(사출시의 캐비키 클리어런스가 1.5 mm로, 발포형개량 1.5 mm 이고, 제품 살두께는 3 mm로 된다)

사출완료에서 계량개시까지의 압력제어: 사출완료시의 압력 100 MPa를 계량개시까지 보지하며, 계량개시시에 배압설정치 10 MPa까지 강하.

실시예 2의 성형조건

사출완료에서 계량개시까지의 압력제어: 사출완료시의 압력 100 MPa에서 계량개시시의 배압설정치 10 MPa까지 강하하며, 계량개시시까지 보지하였다. 이 이외는 실시예 1과 같다.

비교예 1의 성형조건 (사출충전시간의 확인 테스트)

사출속도가 30 mm/초, 사출시간이 5 초이다. 이 이외는 실시예 1과 같다.

비교예 2의 성형조건 (발포형개 타이밍의 확인 테스트)

발포형개 타이밍으로서, 사출완료흐 3 초 후에 발포형개를 개시하였다. 그 이외는 실시예 1과 같다.

비교예 3의 성형조건(사출완료에서 계량개시까지의 압력제어의 확인 테스트)

사출완료에서 계량개시까지의 압력제어로서, 사출완료시의 압력 100 MPa를 완료후 곧 압 빼기를 행하여, 압력을 0으로 한 후 계량을 개시하였다. 계량시의 배압설정치 10 MPa 까지 상승. 그 이외는 실시예 1과 같다.

제 1의 양태에 관한 실시예와 비교예의 테스트 결과를 표 1에 보인다.

	실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
발포배율	2	2	2	2	2
스킨 층두께(mm)	0.2	0.2	0.5	0.8	0.2
외관	양호	양호	실버	실버	마마자국있음
발포 셀 경(㎛)	50	50	100	100	1mm 이상
기 타					사출완료후스크루 백있음

실시예 1과 2에 있어서, 스크린 층의 두께도 얇고, 발포 셀의 크기도 미세하며, 성형품 표면도 양호하였다. 사출안료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력을 계량배압 이상에 보지하면, 그 압력제어의 패턴에 관계없이 양호한 잘포성형품을 얻을 수가 있다.

또, 비교예 1의 결과에서 분명한 바와 같이, 사출충전시간이 성형품에 미치는 영향은 커, 사출충전시간이 길어지면 스킨 층이 두꺼워지고, 발포 셀의 사이즈도 커지는 동시에 성형품 표면에는 실버가 발생하였다.

발포형개 개시를 사출충전 완료후 3 초 후에 행하니, 스킨 층이 더 두꺼워지며, 발포 셀의 사이즈도 실시예 1에 비교하여 크게 되고, 성형품 표면에도 실버가 발생하였다. 수지 담음부의 압력제어의 영향에 대하여 확인하기 위해 행한, 비교예 5에 있어서는, 사출완료시의 압력 100 MPa를 완료후 곧 압빼기를 행하여, 압력을 0으로 한 후에 계령을 개시하였는 데, 이와 같은 조건하에서는, 발포 셀의 사이즈가 극단으로 커지는 동시에 성형품 표면의 상태도 매우 나빴다.

본 발명의 제 1의 양태에 의하면, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지 담음부를 차단함 및 고속사출을 행함에 의해, 표면에 무발포 또는 저발포 층을 가지고 내부에 고발포 층을 가져, 표면성이 우수한 성형품을 제조할 수 있는 성형방법이 제공된다. 또, 금형의 동작이 일방향이므로, 성형 사이클 타임의 단축이 가능해져서, 효율적인 생산이 가능하게 된다. 이와 같은 방법으로 얻어진 성형품은 표면성상이 양호하고, 경량이기도 하여, 강성이 큰 단열성이 우수한 성형품을 얻을 수가 있다.

다음은, 제 2의 양태에 있어서의 각 실시예 및 비교예에 공통한 성형조건을설명한다.

(1) 성형재료 (사용한 수지)

(2) 표피재

TPO 발포층 (발포배율 20 배)가 뒤대어진 레이저 조 표피재, 두께 2.5 mm를 사용하였다.

(3) 사출성형기

(4) 금형

(5) 성형조건

형개상태에서 사출을 행하는, 소위 사출 프레스에 의한 발포 첩합 사출성형방법의 각 실시예와 각 비교예의 성형조건을 하기에 보인다.

실시예 3:

형개량 10 mm의 위치까지 형폐하고 정지하여 용융수지를 사출하였다. 사출완료직후에 금형을 1000kN, 형체속도 50 mm/초로 형체하였다.

성형수지온도는 200℃, 금형온도는 40℃, 사출속도는 150 mm/초, 사출시간은 1 초, 사출압력은 100 MPa로하고, 발포형개(코어 백) 타이밍은 형폐후 1 초로 하였다(부형시간을 1 초로 하였다).

발포배율은 2 배(형개전의 캐비티 클리어런스가 1.5 mm, 발포형개량이 1.5 mm이다. 따라서, 제품 살두께는 3 mm로 된다)로 하였다.

1.5 mm 발포형개(코어 백)를 행한 후, 5 초후(1차 냉각기간이 5 초)에 제 2의 형개(형개량이 2 mm)를 행하고, 성형품이꺼내지는 온도까지 충분히 냉각을 행한 후, 금형을 열어, 성형품을 꺼내었다.

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어는 「사출완료시의 압력 100 MPa를 계량개시까지 보지하고, 계량개시시에 배압설정치 10 MPa까지 강하」시키었다.

실시예 4:

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어를 「사출완료시의 압력 100 MPa로부터 계량개시시의 배압설정치 10 MPa까지 강하하여 계량개시까지 보지」하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 3과 같다.

비교예 4:

형개량 2 mm의 위치까지 형폐하고 정지하여, 용융수지를 사출하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 3과 같다.

비교예 5:

재 형체속도(부형시의 형체속도)를 10 mm/초로 하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 3과 같다.

비교예 6:

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 존단 수지담음부의 압력제어를 「사출완료시의 압력 100 MPa를 완료후 곧 압빼기를 행하여, 압력을 0으로 한후에 계량을개시하여, 계량시의 배압설정치 10 MPa까지 상승」하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 3과 같다.

비교예 7:

1.5 mm 발포형개(코어 백)을 행한 후는 제 2의 형개를 행하지 않고 제품 꺼내기까지 제 1의 형개량위치에 보지하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 3과 같다.

각 실시예와 각 비교예의 테스트 결과를 표 2에 보인다.

	실시예 3	비교예 4	비교예 5	비교예 6	비교예 7
발포배율	2	2	2	2	2
스킨 층두께(mm)	0.2	0.5	0.8	0.2	0.2
수지표면외관	양호	실버 발생	실버 발생	마마자국발생	양호
표피재의두께(mm)	2.2	1.5	2.0	2.2	1.5
상태		발포층용융	소트셧
발포 셀 경(㎛)	50	100	100	1000이상	50
기 타				주1

주1: 사출종료후에 스크루가 후퇴하였다.

실시예 3과 4에 있어서는, 스킨 층의 두께도 얇고, 발포 셀의 크기도 미세하며 성형품 표면도 양호하였다. 또, 표피재의 두께도 2.2 mm로, 대략 표피재의 원형을 남기고 있었다.

비교예 4는 사출시의 형개량의 영향확인 테스트이다. 본 비교예에서는 사출시의 형개량이 적어, 발포층의 용손에 의한 두께의 감소가 발생하였다.

비교예 5는 재 형체속도의 영향확인 테스트이다. 본 비교예에서는, 수지가 캐비티 전체에 충전하지 않고 쇼트 셧으로 되었다. 또, 스킨 층이 두껍고 발포상태도 나빠졌다.

비교예 6은 사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어의 확인 테스트이다. 본 비교예에 있어서는, 전술한 대로, 스크루 전단 수지담음부에서의 발포가 일어나, 거대한 발포 셀의 발생과 성형품 표면의 불량이 두드러진 결과가 되었다.

비교예 7은 손상회복공정의 효과의 확인 테스트이다. 본 비교예에 있어서는, 표피재의 손상회복공정이 없기 때문에, 표피재의 두께가 1.5 mm로 매우 부서진 결과가 되었다.

본 양태에 의하면, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 사이의 차단 및 사출 프레스 성형과 그 후의 고속형체에 의한 부형을 행하는 표피 일체 첩합 발ㄹ포성형에 의해, 성형품의 표면이 무발포 또는 저발포로 치밀한 기포구조인 동시에 표피재에 가식돼 있고, 또 내부에 고발포층을 가지며, 경량으로 높은 강성을 가지는 우수한 외관과 고강성을 갖는 발포 첩합 성형품을 효율적(성형사이클을 단축하여)으로 얻을 수가 있다. 특히, 사출충전시의 용융수지에 의한 열저·기계적 부하에 약한 표피재를 사용하는 경우에는 효과가 크다.

또, 사출시의 형개량과 부형을 위한 형체속도를 본 발명 처럼 실시함에 의해, 상기의 효과가 보다 현저해진다.

다음은, 사출압축 첩합 발포에 의하는 제 3의 양태에 대하여서의각 실시예 및 비교예에 공통한 성형조건을 설명한다.

(1) 성형재료 (사용한 수지)

(2) 표피재

폴리에스테르 계 섬유의 기모표피재로, 두께 2 mm의 것을 사용하였다.

(3) 사출성형기

아베고산기카이가부시키가이샤 제 MD350DP 전동 사출성형기로 에어 구동식 니들 셧오프 노즐을 성형기노즐에 장착하여 사용하였다.

(4) 금형

(5) 성형조건

본 양태에 관계되는 발포 첩합 사출성형방법에 의한 각 실시예와 일부 조건이 본 양태에 관계되는 발포 첩합 사출성형방법에 의한 조건을 채우지 않는 예인각 비교예의 성형조건을 하기에 보인다.

실시예 5:

형체력 2000 kN으로 형체후, 발포제가 든 용융수지를 사출한다. 성형수지 온도는 200℃, 금형온도는 40℃, 사출속도는 150 mm/초, 사출시간은 1 초, 사출압력은 100 NPa로 하고, 발포형개(코어 백) 타이밍은 사출충전 완료직후로 하였다(지연시간은 없다).

발포배율은 2 배(형개 전의 캐비티 클리어런스가 1.5 mm, 발포형개량이 1.5 mm이다. 따라서, 제품 살두께는 3 mm가 된다)로 하였다.

1.5 mm 발포형개(코어 백)을 행한 후, 5 초 후(1차 냉각기간이 5 초)에 제 2의 형개(형개량이 2 mm)를 행하여, 성형품이 꺼내지는 온도까지 출분히 냉각을 행한 후, 금형을 열어 성형품을 꺼내었다.

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어를 「사출완료시의 압력 100 MPa를 계량개시까지 보지하고, 계량개시시에 배압설정치 10 MPa까지 강하」시키었다.

실시예 6:

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어를 「사출완료시의 압력 100 MPa에서 계량개시시의 배압설정치 10 MPa까지 강하하여 계량개시까지 보지」하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 5와 같다.

실시예 7:

표피재로서 성형품 표면을 부분적으로 덮는 형상으로 한 것 이외는 실시예 5와 같은 성형조건이다.

비교예 8:

사출속도를 30 mm/초, 사출시간을 5 초로 하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 5와 같다.

비교예 9:

발포형개(코어 백) 개시 타이밍을 사출충전 완료후 3 초로 하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 5와 같다.

비교예 10:

사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어를 「사출완료시의 압력 100 MPa를 완료후 곧 압 빼기를 행하여, 압력을 0으로 한 후에 계량을 개시하여, 계량시의 배압설정치 10 MPa까지 상승」하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 5와 같다.

비교예 11:

1.5 mm 발포형개(코어 백)을 행한 후는 제 2의 형개를 행하지 않고 제품 꺼냄까지 제 1의 형개량위치에 보지하였다. 이 이외의 성형조건은 실시예 5와 같다.

비교예 12:

사출속도를 30 mm/초, 사출시간을 5 초로 하였다. 이 이외의 성형조건은 비교예 10와 같다.

비교예 13:

발포형개(코어 백) 개시 타이밍을 사출 완료후 3 초로 하였다. 이 이외의 성형조건은 비교예 10와 같다.

각 실시예의 테스트 결과를 표 3에, 각 비교예의 테스트 결과를 표 4에 보인다.

	실시예 5	실시예 6	실시예 7
발포배율(배)	2	2	2
스킨 충 두께(mm)	0.2	0.2	0.2
수지표면 외관	양호	양호	양호
표피재의 상태	기모감 있음	기모감 있음	기모감 있음
발포 셀 경(㎛)	50	50
기 타	_	_	_

	비교예 8	비교예 9	비교예 10	비교예 11	비교예 12	비교예 13
발포배율	2	2	2	2	2	2
스킨 층두께(mm)	0.5	0.8	0.2	0.2	0.2	0.8
수지표면외관	실버	실버	마마자국이발생	양호	실버	양호
표피재의상태	기모감이있다	기모감이없다	기모감이있다	기모넘어짐	기모넘어짐	기모넘어짐
발포 셀경(㎛)	100	100	1000이상	50	100	50
기 타	-	-	주2	-	-	-

주2: 사출종료후에 스크루가 후퇴하였다.

실시예 5와 6에 있어서는, 스킨 층의 두께도 얇고, 발포 셀의 크기도 미세하여 성형품 표면도 양호하였다. 기모의 넘어짐도 적어, 대략 표피재의 원형을 남기고 있었다.

실시예 7은 성형품 표면을 부분적으로 표피재로 덮은 것이다. 본 실시예에 있어서는, 표피재가 없는 부분(성형품 표면의 안의 수지만으로 이루어지는 부분)에도 실버가 발생하지 않고, 스킨 층의 두께, 발포 셀의 크기, 표피재의 기모감은 실시예 1과 같은 정도였다.

비교예 8은 사출속도의 영향을 확인한 것이다. 사출시간이 길기 때문에, 용융수지의 유동선단에서 발포가 시작되어, 실버가 발생하고 있고, 또, 스킨 층도 두껍고 발포 셀의 경도 크게 돼 있었다.

비교예 9는 코어 백의 타이밍의 영향을 확인한 것이다. 코어 백을 느리게 하였으므로, 스킨 층이 두꺼워지는 동시에 발포 셀의 경도 커졌다. 또한, 성형품 표면에 실버가 발생하였다. 또, 재가열을 위한 잠열이 적어진 때문인지 기모감이 없어져 있었다.

비교예 10은 사출완료에서 계량개시까지의 스크루 전단 수지담음부의 압력제어의 효과를 확인하기 위한 예이다. 본 비교예에 있어서는, 전술한 대로, 스크루 전단 수지담음부에서의 발포가 일어나, 거대경을 가지는 발포 셀의 발생과 성형품 표면의 불량이 두드러진 결과로 되었다. 또, 캐비티 측의 압력이 높아져, 압 빼기 시에 스크루가 후퇴하였다.

비교예 11은 제 2의 형개공정의 효과의 확인을 행한 것이다. 이 예에서는, 제 2의 형개공정을 생략하고 있으므로, 표피재의 손상회복이 없어, 기모는 완전히 모 넘어짐 상태로 돼 있었다.

비교예 12는 사출속도를 느리게 하는 동시에 제 2의 형개공정을 없앤 예이다. 비교예 8과 마찬가지로, 성형불량이 발생하고, 기모 넘어짐이 보였다.

본 양태에 있어서도, 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 사이의 차단및 고속사출에 의한 표피 일체 접합 발포성형에 의해, 성형품의 표면이 무발포 또는 저발포로 치밀한 기포구조인 동시에 표피에 가식돼 있고, 또 내부에 고발포 층을 가지어, 경량으로 높은 강성을 가지는 외관이 우수한 발포접합 성형품을 효율적(성형 사이클을 단축하여)으로 얻을 수가 있다. 특히, 표피재가 부분적으로 접합된 성형품에 있어서는, 표피재로 덮여 있지 않는 부분에서는 수지성형품의 표면상태가 중요해지므로, 본 발명의 효과가 보다 커진다.

본 발명에 의하면, 발포제를 포함하는 용융수지를 사출성형함에 제하여, 그 용융수지를 사출후, 일시적으로 금형 캐비티와 스크루 전단 수지담음부의 사이를 차단함에 의해 스크루 전단 수지담음부에서의 조대 발포 셀의 발생을 방지하는 동시에, 고속사출을 행함에 의해 발포전의 발포가스의 방출을 억제함에 의해, 경량으로 높은 강성을 가지는 외관이 우수한 사출발포 성형품을 효율적, 즉, 단축된 성형 사아클로 성형할 수가 있다는 효과가 발휘된다.

Claims

형개가능하게 보지된 금형 내의 캐비티에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의헤 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시켜 발포성형품을 얻는 발포사출 성형방법에 있어서,

ⅰ) 발포수지를 포함하는 용융수지의 사출충전 완료직후에 금형 캐비티오ㅓ 스크루 전단에 위치하는 수지 담음부를 차단하는 공정과,

ⅱ) 사출충전 완료직후로부터 다음의 사출용의 발포수지를 포함하는 용융수지의 계량개시까지 그 수지 담음부를 계량배압 이상의 가압상태로 보지하고, 이어서, 계량배압까지 감압한 후, 계량을 개시하는 공정,

을 포함하는 사출발포 성형방법.
제 1 항에 있어서,

금형 캐비티 내에의 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량의 사출충전을 3초 이내에 완료하는, 사출발포 성형방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

토글 식 형체기구를 구비한 형체장치를 이용하여, 그 수지의 충전압력에 의해 발생하는 최대 형개력보다 작은 형체력으로 형폐한 후, 그 형체력이 일정으로 되도록 그 장치의 크로스 헤드의 위치를 제어하며, 수지의 충전완료후의 발포공정에 있어서 금형이 소망의 형개량까지 벌리게 크로스 헤드의 위치를 제어하는 사출발포 성형방법.
제 3 항에 있어서,

형개 제어장치의 구동원으로서 전동 서보 모터를 이용하여 제어하는 사출발포 성형방법.
청구항 1 내지 4의 한 항에 있어서,

충전수지량으로부터 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 캐비티 용적을 가지는 금형 캐비티 내에 발포제를 포함하는 용융수지의 필요량을 사출충전하는 공정과, 발포제를 포함하는 용융수지를 사출한 후, 금형을 열음에 의해 상기 공간을 확대하여 수지를 발포시킴과 동시에, 금형 표면측에 의해 냉각고화된 스킨 층을 형성시키는 공정을 포함하는 사출발포 성형방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

대향하는 한쌍의 금형으로 이루어지는 금형 캐비티 공간 내에 발포제를 포함하는 용융수지를 사출함에 제하여, 그 금형의 사이에 표피재를 개재시키어, 소정의 위치까지 형폐동작을 행하고, 그 위치에서 금형을 일시적으로 보지하는 공정, 그 표피재와 그 금형으로 형성되는 캐비티 내에 그 용융수지를 충전하는 공정을 포함하는 사출발포 성형방법.
제 6 항에 있어서,

제 1의 형폐위치가 형개량 5∼50 mm에 상당하는 위치인, 사출발포 성형방법.
제 6 항에 있어서,

사출충전 완료직후, 제 1의 형폐위치로부터 금형의 최종 형체위치까지, 형체속도 20∼70 mm/초로 형체하는, 사출발포 성형방법.
제 1∼4 항의 어느 한 항에 있어서,

대향하는 한쌍의 금형의 사이에 표피재를 개재시키어 형체한 후, 충전수지량에서 냉각고화 수축분을 뺀 수지량에 상당하는 용적을 가지는 상기 한쌍의 금형과 표피재로 형성된 금형 캐비티 내에, 그 용융수지를 충전하는 공정을 포함하는 사출발포 성형방법.
제 9 항에 있어서,

당해 표피재가 가식(加飾)면을 적어도 일부에 가지는 표피재인, 사출발포 성형방법.
제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,

당해 표피재가 성형품의 일부를 덮기에 충분한 크기를 가지는 것인, 사출발포 성형방법.