KR20080046174A

KR20080046174A - 열가소성 수지의 다층성형 방법, 및 다층성형 장치

Info

Publication number: KR20080046174A
Application number: KR1020087005233A
Authority: KR
Inventors: 아키오 오카모토; 가즈아키 미야모토
Original assignee: 우베 고산 기카이 가부시키가이샤
Priority date: 2005-08-25
Filing date: 2006-08-23
Publication date: 2008-05-26
Also published as: US8262378B2; JP2007055121A; CA2618877C; CA2618877A1; JP4839728B2; US20100015268A1; WO2007023860A1; KR101275053B1; US20090121375A1

Abstract

복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지에 기포핵 형성제와 발포성 가스를 혼합하여, 금형의 캐비티의 안에서 적층되도록 복수 종류의 열가소성 수지를 금형의 캐비티에 사출 충전하고, 그 후, 금형의 캐비티의 용적을 확대하여, 기포핵 형성제와 발포성 가스가 혼합된 적어도 1종의 열가소성 수지를 발포시키는 다층성형 방법이다.

다층성형 방법

Description

열가소성 수지의 다층성형 방법, 및 다층성형 장치 {METHOD FOR MULTILAYER MOLDING OF THERMOPLASTIC RESINS AND MULTILAYER MOLDING APPARATUS}

본 발명은, 열가소성 수지의 다층성형 방법, 및 다층성형 방법을 실현하기 위한 다층성형 장치에 관한 것이다.

발포층과 비발포층을 함유하는 열가소성 수지를 이용한 다층의 성형품은, 오래전부터 여러 가지의 분야에 사용되고 있다. 다층성형품 중 발포층은, 수지 내부에 다수 존재하는 기포에 의해서 경량성, 단열성, 흡음성, 및 질감이 우수하다. 한편, 다층 성형품에 있어서 비발포층이 존재함에 의해 강성(剛性), 외관성이 뛰어나는 효과를 얻을 수 있다. 근래, 특히, 제품에 대한 수지의 사용량을 줄이어 경량화하기 위해 수지를 발포시키는 수단이 채용되어 경량화와 코스트 저감에 연결되는 것과 어울려서, 발포층을 함유하는 다층성형품의 적용분야는 더 퍼지고 있다.

다층성형품 중의 발포층을 얻는 방법은, 수지에 혼합하는 발포제의 종류에 따라서, 물리적 발포법과 화학적 발포법으로 분류된다. 물리적 발포법에서는, 물리 발포제인 질소나 이산화탄소 등의 불활성 가스, 또는 탄화 수소류나 풀루오로 카번류 등의 기화성 물질을 사용한다. 한편, 화학적 발포법에서는, 화학 빌포제인 아조 화합물이나 니트로소 화합물 등의 유기 발포제, 또는 중탄산 나트륨 등의 무기 발포제를 사용한다. 그리고, 다층성형 방법에서는, 발포제와 수지재료를 혼합한 용융 수지를 금형의 캐비티에 사출 충전하고, 발포제를 함유하지 않는 수지재료로 이루어지는 용융 수지를 금형의 캐비티에 사출 충전하여, 발포제를 혼합한 수지를 발포시킴에 의해서, 층의 내부에 약 80∼300㎛ 정도의 기포경을 가지는 발포층과, 비발포층을 함유하는 다층성형품을 얻을 수가 있다.

다층성형품 중의 발포층에 해당하는 발포성형품을 얻는 방법으로서, 예를 들어, 특허문헌 1에는 올레핀 수지에 화학 발포제 또는 물리 발포제를 혼합하여 용융하고, 쇼트숏 법을 이용하여 성형품의 내부에 기포를 가지는 발포성형품의 성형방법이 개시돼 있다. 이 특허문헌 1에 개시된 방법에 따르면, 압출기, 어큐뮬레이터, 금형에 의해서 구성된 성형장치에, 질소가스 등의 불활성 가스, 또는 탄화수소류나 풀루오로카번류 등의 휘발성 물질, 혹은 화학 발포제 등과, 수지재료를 혼합한 용융 수지를, 압출기로 어큠뮬레이터에 보내고, 그 다음, 어큐물레이터에 보내진 용융수지를 금형 내에 사출하여 수지를 발포시킴에 의해서, 내부에 기포를 가지는 발포성형품을 얻을 수가 있다.

또, 예를 들어, 특허문헌 2에는, 물리 발포제를 사용함에 의해 발포성형품을 얻는 방법으로서, 압출기 호퍼로부터 공기, 또는 타의 기체, 혹은 기화성 물질 등을, 수지재료의 공급과 동시에 가압하에 공급하고, 수지재료의 용융과 기포의 함유 및 분산을 스크루 압출기로 행하는 방법이 개시돼 있다. 이 특허문헌 2에 개시된 방법에 따르면, 폴리에틸렌 수지를 이용하여, 공기를 0.69∼0.78MPa 정도로 가압 공급함에 의해, 독립기포를 함유하는 스펀지 모양 물질의 성형품을 얻을 수가 있 다.

다시, 예를 들어, 특허문헌 3에는 발포성 가스로서 불활성 가스인 이산화탄소를 초 임계상태로 사용하여, 종래의 화학 발포제 또는 물리 발포제를 사용하여 성형품 내부에 형성한 경우에 비해, 현저하게 기포의 밀도(단위 체적당 기포 수)를 증가시킬 수 있는 방법이 개시돼 있다. 이 특허문헌 3에 개시되는 방법에 따르면, 초 임계 유체의 승압장치 및 공급장치와 가스 봄베로 구성되는 시스템을 성형장치에 장착하고, 성형장치의 실린더로부터 이산화탄소를 초 임계상태로 주입하여 용융 수지 중에 용해시키는 동시에, 주입한 이산화탄소를 용해한 용융 수지를 금형 내에 사출 충전하여 수지를 발포시켜, 내부에 마이크로 셀이라 불리는 1㎛ 미만의 초미공질(超微孔質)을 가지는 수지성형품을 얻을 수가 있다.

특허문헌 1 : 특공소44-6080 호 공보

특허문헌 2 : 특공소43-9913 호 공보

특허문헌 3 : 특표평6-506724 호 공보

비특허문헌 1 : 성형가공, 2001, 제 2 호, 제 13 권

그렇지만, 다층성형품 중의 발포층을 형성하기 위해, 상기한 종래의 발포성형품을 얻는 방법을 이용하니, 이하와 같은 문제가 현재화하였다.

즉, 수지와 유기화학 발포제(아조 화합물 또는 니트로소 화합물 등)를 공급하는 수단을 채용한 경우(특허문헌 1을 참조)에 있어서는, 열분해에 의해 부식성이 있는 암모니아, 일산화탄소나 수증기 등의 가스, 시안산, 이소시안산 등이 분해생성물로서 생기어, 대기중에 방출되는 동시에, 분해생성물이 발포층 중에 잔류한다는 문제가 있었다. 또, 발포제로서 중탄산 나트륨(무기 발포제)을 사용하니, 알칼리성 성분을 함유하는 미량의 반응잔류물이 다층성형품(제품)을 변색시켜, 다층성형품의 내후성을 저하시킨다는 문제에 직면하였다. 특히, 알루미늄 메탈릭 도장을 실시하는 경우에는, 그 도료에 포함되는 알루미늄 메탈릭 입자를 부식시킨다는 문제가 생기고 있었다.

한편, 분해생성물이 생기지 않는 물리 발포제인 탄화수소류 또는 플루오로카번류 등의 기화성 물질을 공급하는 수단을 채용하니, 환경오염 및 환경파괴 물질로서 대기중에의 배출이 규제된다는 문제에 직면하였다.

스크루를 이용한 수지의 압출기의 호퍼로부터 질소 등의 불활성 가스 또는 공기를 공급하여 수지재료와 동시에 가압하에 혼련하여 성형하는 수단(특허분헌 2를 참조)에서는, 용융 수지 중에 기체가 미세하게 분산되지 않아 소망하는 기포 밀도나 기포경을 가진 발포층을 형성하는 것은, 실제에는, 매우 어렵다는 문제가 있었다.

이산화탄소(발포성 가스)를 초 임계상태로 용융수지 중에 용해시키는 수단을 채용한 경우(특허문헌 3을 참조)에는, 이하와 같은 문제가 있었다. 우선, 초 임계 유체의 발생장치 및 공급장치가 필요해지고, 이들의 장치는 고압의 가스를 취급하는 사실로 법적 규제를 받아, 설비의 도입이나 취급이 번잡하다는 문제이다. 다음으로, 사출장치의 실린더 내에 주입한 발포성 가스의 실 기구가 복잡한 것이 되어, 장치가 고가격이 된다는 문제이다. 이어서, 발포성 가스의 실 성(性)을 높이면, 수지의 가소화 능력이 저하하는 사실로, 생산성도 저하한다는 문제이다. 더하여, 발포성 가스의 주입제어는, 유량제어가 일반적인 데서, 제어기구가 복잡한 것이 된다는 문제가 있다.

본 발명은, 이러한 사정에 비추어 이루어진 것으로, 유해한 분해생성물의 발생이나 환경오염물질 또는 환경파괴물질의 대기중에의 배출이 없고, 법적 규제를 받아 도입이나 취급이 번잡한 초 임계 유체의 발생장치 및 공급장치를 이용하지 않아, 소망하는 기포 밀도나 기포 경을 가지는 발포층을 구비한 다층성형품을 얻는 것이 가능한, 환경에 우수한 열가소성 수지의 다층성형 수단을 제공하는 것을 목적으로 한다. 연구를 거듭한 결과, 발명인 등은 이하에 나타내는 수단에 의해서, 상기 목적이 달성될 수 있음을 발견하였다.

즉, 먼저, 본 발명에 따르면, 성형재료인 복수 종류의 열가소성 수지의 가소화 및 사출을 행하는 복수의 사출장치와, 그 복수의 사출장치로부터 사출된 열가소성 수지가 충전되는 성형공간인 캐비티를 구비한 금형과, 그 금형의 형죔(型締)을 행하는 동시에 금형을 개폐하여 캐비티의 용적을 확대 축소할 수 있는 형죔 장치와를 이용하고, 복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지에 발포 가스를 혼합하여, 금형의 캐비티의 안에서 적층되도록 복수 종류의 열가소성 수지를 금형의 캐비티에 사출 충전하고, 그 뒤, 금형의 캐비티의 용적을 확대하여, 발포성 가스가 혼합된 적어도 1 종의 열가소성 수지를 발포시키는 다층성형 방법으로서, 발포성 가스를 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력으로, 복수의 사출장치 중 적어도 하나의 사출장치에 공급하고, 그 사출장치에서 가소화된 열가소성 수지와, 발포성 가스의 혼합을 행하는 열가소성 수지의 다층성형 방법이 제공된다(발포성 가스 혼합법이라고도 한다).

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서는, 상기한 사출장치에 공급되는 발포성 가스의 압력은 0.5MPa 이상 1.0MPa 미만일 것이 보다 바람직하다.

발포층의 형성에 사용되는 발포성 가스는 통상 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력을 걸어, 사출장치의 소정 개소에 공급한다. 이 압력을 채용한 것으로, 사출장치의 가스 실성(性)의 기구를 간소화할 수 있어, 결과로서, 소망으로 하는 수준이상의 가소화 능력을 담보할 수가 있다. 예를 들면, 2 스테이지 스크루의 경우는, 통상, 사출장치의 가스 실성은 제 1 스테이지와 제 2 스테이지의 경계부의 스크루 플리잇 극간을 좁게 함에 의해 확보되지만, 스크루 플리잇 극간을 지나치게 좁게 하면, 용융 수지의 통과가 저해되어, 가소화 능력의 저하에 이어지는 수가 있다. 그렇지만, 상기의 압력의 범위 내이면, 스크루 플라잇 극간을 비교적 크게 설정할 수 있어, 가소화 능력과 가스 실성을 동시에 만족시킬 수가 있다. 또, 상기의 압력의 범위로 하는 사실로, 충전 사출시에 있어서의 수지 선단부로부터의 발포성 가스의 분출량을 적정한 수준에 누를 수가 있으므로, 소망으로 하는 다층성형품의 외관을 확보할 수 있다는 효과가 발휘된다. 더구나, 발포성 가스의 주입량을 압력제어로 하는 것으로, 사용하는 수지에 최적의 가스 용해 포화량(飽和量)이, 성형조건에 좌우됨이 없이, 얻어진다.

가스 주입량은, 2 스테이지 스크루의 감압부(가스주입 위치)의 압력과 주입 가스의 압력차로서 주어진다. 또, 폴리스티렌에의 질소가스의 용해량(200℃)은, 0.4mol/kg(1MPa)∼0.6mol/kg(10MPa)와, 압력차에 의한 용해량의 차는 작은(비특허문헌 1을 참조) 데서, 상술의 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만이라는 압력의 범위 내라도, 발포에 필요한 발포성 가스량은 충분히 확보된다고 할 수 있다. 띠라서, 상술의 압력의 범위 내에서 발포가스를 주입하여도, 충분한 발포가 가능하다고 여겨지어, 얻어지는 제품의 성질에의 영향은 실질적으로 없다고 할 수 있다.

사출장치에 공급되는 발포성 가스의 압력이 0.1MPa 미만에서는, 소망하는 얻어지는 다층성형품에 있어서 소망하는 기포밀도나 기포경을 가지는 발포층을 얻을 수는 없다. 또, 사출장치에 공급하는 발포성 가스의 압력을 1.0MPa 미만으로 한 것은, 1.0MPa에서도 소망하는 기포밀도나 기포경을 가지는 다층성형품도 얻어지기는 하나, 가끔, 발포 셀이 조대화(粗大化)하거나, 다층성형품의 부위에 의해 발포배율에 큰 차이가 생기는 등의 이상이 발생하기도 하고, 더하여, 표면의 상태도 스월 마크에 의한 다층성형품의 외관불량이 확인되기도 하여, 바람직하지 않기 때문이다. 더구나, 1.0PMa 이상의 고압에서는, 자동차 부품 등의 대형 다층성형품을 성형하는 경우에는, 그 성형을 할 수 있는 성형장치에 고도의 실성을 유지시키는 것이 필요하게 되고, 그 같은 고도의 실성을 가지게 하는 것은 설계상 큰 곤란을 수반할 뿐 아니라, 시설 자체도 내고압화 할 필요가 생기어, 대형의 장치를 수용하는 옥사(屋社)를 내고압화 하는 데는 막대한 투자가 필요할 뿐 아니라, 현재의 기술을 가지고 하여도 완전히 불안을 불식할 수 없기 때문이다.

발포성 가스의 사출장치에의 공급은, 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력으로 행하지만. 다층성형품의 발포상태, 외관, 소프트 감 등의 점으로 보아, 보다 바람직하기는 0.2MPa∼0.99MPa의 압력, 더 바람직하기는 0.5MPa∼0.9MPa의 압력으로 행한다. 발포성 가스의 사출장치에의 공급은, 후술하는 사출성형 장치에 구비돼 있는 열가소성 수지를 공급하는 호퍼 내 또는 가소화 실린더 내의 용융 수지 중으로 하기로 하였기 때문에, 발포성 가스나 기포 핵 형성제를 용융 수지 중에 충분히 분산시키며, 또한, 혼합시킬 수가 있다. 발포성 기스의 공급을 가소화 실린더 내에 마련돼 있는 사출장치의 스크루로 하여, 2 스테이지 스크루를 채용함에 의해, 발포성 가스나 기포핵 형성제를 용융 수지 중에 분산시켜, 혼합시킬 수가 있다. 스크루는, 용융 수지와 발포성 가스 및 기포핵 형성제의 혼합분산성을 높이는 목적에 있어서, 고분산성의 스크루 헤드를 구비한 것일 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에서는, 사출장치에 공급되기 전의 발포성 가스에 기포 핵 형성제를 미리 포함시켜 두어, 금형의 캐비티에 사출 충전되는 열가소성 수지에 기포 핵 형성제를 함유시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서, 가포 핵 형성제가 산화철, 규산 칼슘, 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘, 유기산(쿠엔산, 주석산 등), 규산 알루미늄, 유리섬유, 및 탈크 중의 어는 하나 또는 둘 이상의 혼합물일 것이 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서는, 발포성 가스의 사출장치에의 공급이 압력제어로 행해지는 것이 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서는, 발포성 가스의 공급선이, 가소화를 시키기 전의 열가소성 수지의 투입구에 해당하는 사출장치의 호퍼, 또는, 가소화를 행하는 사출장치의 실린더에 있어서의 가소화를 시킨 후의 열가소성 수지의 중, 일 것이 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서는, 발포성 가스가 공기, 이산화탄소, 질소로 이루어지는 무기가스 군 중의 어느 하나의 무가가스 또는 둘 이상이 혼합된 무기가스일 것이 바람직하다. 발포층을 가지는 다층성형에 있어서 사용되는 발포성 가스로서는 탄산가스, 질소가스, 공기, 또는 이들의 혼합가스를 들 수 있으나, 획득되는 다층성형품의 성상(性狀) 등의 점으로 보아, 공기, 또는, 탄산가스가 바람직하다. 이들 발포성 가스의 선택에 있어서는, 수지의 내산화성을 고려하여야 한다. 일부에 산화되기 쉬운 기를 함유하는 수지에 대하여는, 공기 이외의 가스를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 폴리프로필렌 등, 내산화성이 문제로 되지않는 수지의 경우에는, 공기가 입수의 용이성의 면에서도 매우 적당하게 채용된다. 기포 핵 형성제로서는, 산화철, 규산칼슘, 규산일루미늄, 유리섬유, 탈크, 탄산수소 나트륨(중조=重曹) 등의 무기물의 미분말, 스테아린산 아연, 스테아린산 마규네슘 등의 유기산의 금속염, 쿠엔산, 주석산 등의 유기산 등을 들 수 있다. 물론, 이들은, 기포 핵 형성제로서의 활동을 고려하여, 예를 들어, 금속염과 유기산을 혼합하여 사용하여도 좋다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서 사용되는 열가소성 수지로서는, 폴리스티렌, AS 수지, ABS 수지, 등의 스티렌 계 수지; 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 등의 올레핀 계 수지; 및 엔지니어링 수지로 불리는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 계 수지; 폴리아미드, 폴리이세탈, 폴리카보네이트, 및 변성 폴리페닐렌 에스테르, 올레핀 계 열가소성 일래스토머 등을 들 수 있다. 이들의 수지는, 용도등에 따라서, 2종류 이상을 혼합하여 사용하여도 좋다. 또, 이들 열가소성 수지에는, 필요에 따라서, 가소제, 이형제, 대전방지제, 난연제 등의 여러 가지의 첨가제나, 물성 개량을 위한, 유리섬유, 카번 섬유 등과 착색제, 염료 등을 혼합하여 사용하여도 좋다.

그리고, 본 발명에 따르면, 상기한 어느 것의 열가소성 수지의 다층성형 방법으로 제작된 자동차 내장용 다층성형품이 제공된다.

다음으로, 본 발명에 따르면, 복수 종류의 열가소성 수지가 다층에 형성되고, 복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지로 이루어지는 하나의 층이 발포하여 있는 다층성형품을 제조하기 위한 장치로서, 성형재료인 복수 종류의 열가소성 수지의 가소화 및 사출을 행하는 복수의 사출장치와, 그 복수의 사출장치로부터 사출된 열가소성 수지가 충전되는 성형공간인 캐비티를 구비한 금형과, 그 금형의 형죔을 행하는 동시에 금형을 개폐하여 캐비티의 용적을 확대 축소할 수 있는 형죔장치와, 전기 발포를 위한 발포성 가스 및 기포 핵 형성제를 각각 공급하는 발포성 가스 공급장치 및 기포 핵 형성제 공급장치와, 를 구비하는 다층성형장치가 제공된다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법은, 복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지에 가포 핵 형성제와 발포성 가스를 혼합하여, 금형의 캐비티의 안에 적층되게 복수 종류의 열가소성 수지를금형의 캐비티에 사출 충전하며, 그 때, 발포성 가스를 0.1MPa 이상 1.0 MPa 미만의 압력으로, 복수의 사출장치중 적어도 하나의 사출장치에 공급하기 때문에, 환경에 유해한 발포제나, 초 임계 유체의 발생장치와 공급장치를 이용하지 않고, 소망하는 기포경과 기포밀도를 가지어 유해한 분해 생성물의 잔류가 없는 발포층을 구비한, 열가소성 수지의 다층성형품을 득할 수가 있다.

또, 발포성 가스의 공급압력이 0.1MPa 이상 1.0 MPa 미만이라는 데서, 사출장치의 실린더 내에 공급한 발포성 가스의 실 기구는 간소한 것이어도 좋아 복잡한 것이 되지 않아, 수지의 가소화 능력의 저하가 방지된다. 사출장치의 스크루 형상을 2 스테이지 스크루로 하는 경우에는, 1 스테이지와 2 스테이지의 경계의 스크루 플리잇의 극간을 좁게 하는 것으로 가스 실성을 확보하지만, 이 때, 발포성 가스의 압력이 높으면, 그에 비례하여 스크루 플라잇의 극간을 보다 좁게할 필요가 생겨, 수지의 가소화 능력의 저하를 초래하게 되는데, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 의하면, 이같은 문제를 회피할 수 있다. 더하여, 발포성 가스의 사출장치에의 공급을 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력으로 하였기 때문에, 발포성 가스를 초 임계 상태로 하여 사용하는 종래와 같은 초 임계 유체의 발생장치 및 공급장치를 필요로 하지 않는다.

게다가, 발포성 가스의 공급압력이 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만이라는 데서, 사출충전시에 있어 유동하고 있는 용융 수지의 선단으로부터의 발포성 가스의 토출량은, 1.0MPa 이상의 경우에 비하여, 보다 적어진다. 때문에, 다층성형품(제품)의 외관은 보다 양호한 것이 된다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서, 발포성 가스의 압력을 0.1MPa 이상으로 한 것은, 0.1MPa 이하에서는 소망하는 기포밀도나 기포경을 얻을 수가 없기 때문이다. 한편, 발포성 가스의 압력을 1.0MPa 미만으로 한 것은, 1.0MPa 이상이면,기포경이 조대화하고, 스월 마크에 의한 발포층(성형품)의 외관불량이 현저해는 동시에, 사출 충전시에 있어서, 사출장치 측에서 유동하고 있는 용융 수지의 선단부분이 받는 압력과, 금형 측에에서 받는 압력의 차가 큰 데서 다층성형품의 부위에 의해서 발포의 정도가 다른 것이 돼 버리기 때문이다.

보다 바람직하기는, 발포성 가스를 0.5MPa 이상 1.0MPa 미만이 되는 압력으로, 또한, 압력제어에 의해 사출장치에 공급한다. 그렇게 함으로써, 보다 표면이 치밀하여 소망하는 기포밀도나 기포경을 가진 발포층을 구비한 다층성형품을 얻을 수가 있다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서의 바람직한 양태에 있어서, 발포성 가스의 사출장치에의 공급선을, 사출장치의 호퍼, 또는 실린더에 있어서의 용융한 열가소성 수지의 중으로 하였기 때문에, 발포성 가스나 기포핵 형성제를, 발포층을 형성하는 용융 수지의 중에 충분히 분산하며, 또한, 혼합할 수가 있다. 용융 수지와 발포성 가스 및 기포핵 형성제의 혼합 분산성을 높이기위하여는, 고분산성의 스크루 헤드를 구비한 스크루를 이용하는 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 있어서의 바람직한 양태에 있어서, 발포성 가스의 공급을 압력제어로 하였기 때문에, 성형조건에 영향받지 않고, 사용하는 열가소성 수지에 최적의 발포성 가스의 용해 포화량을 안정하게 얻어진다. 예를 들어, 사출장치의 스크루로서 2 스테이지 스크루를 채용하는 경우에 있어서는, 감압부(발포성 가스의 공급위치)의 압력과 공급하는 발포성 가스의 압력 간의 압력의 차이가 발포성 가스의 공급량이 되지만, 폴리스티렌 수지에의 질소 가스의 용해량은 200℃에서 0.4mol/kg(1MPa)∼0.6mol/kg(10MPa)로, 압력차에 의한 용해량의 차는 작기 때문에(비특허문헌 1을 참조), 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력에 있어서 발포에 필요한 발포성 가스는 충분히 확보된다. 게다가, 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력의 범위이면, 다층성형품(제품)에의 영향은 작다고 판단할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관계되는 다층성형 장치의 하나의 실시형태를 보이는 전체구성도이다.

도 2의 (a)∼(f)는, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법의 하나의 실시형태를 보이는 공정도이다.

도 3의 (a)∼(e)는, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법의 타의 실시형태를 보이는 공정도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 고정반 2 가동반

3, 13 고정 금형 4 가동 금형

10, 100 금형 20 형죔 장치

30, 130 사출장치 31, 131 실린더

32, 132 스크루 35, 135 호퍼

40 발포성 가스 공급수단 41 공기 공급원

42 이산화 탄소 공급원 43 발포성 가스 공급장치

61 기포핵 형성제 공급장치 62 기포핵 형성제 공급장치

70 제어장치 80 (횡형죔타이프의)사출성형 장치

121, 221 비발포층 122, 222 발포층

124 (발포성 가스를 함유하지 않는 용융한 열가소성) 수지

125 (발포성 가스를 함유하는 용융한 열가소성) 수지

이하, 본 발명에 대하여 적의 도면을 참작하면서, 실시의 형태를 설명하나, 본 발명은 이들에 한정되어 해석하여야 하는 것은 아니다. 본 발명의 요지를 손상하지 않는 범위에서, 당업자의 지식에 기초하여, 여러 가지의 변경, 수정, 개량, 치환을 가할 수 있는 것이다. 예를 들면, 도면은 매우 적당한 본 발명의 실시의 형태를 나타내는 것이지만, 본 발명은 도면에 나타내는 양태나 도면에 보이는 정보에 의해 제한되지 않는다. 본 발명을 실시하거나 또는 검증하는 데 있어, 본 명세서 중에 기재된 것과 같은 수단 또는 균등한 수단이 적용될 수 있으며, 매우 적당한 수단은 이하에 기술되는 수단이다.

우선, 본 발명에 관계되는 다층성형 장치에 대하여 설명한다. 본 발명에 관계되는 다층성형 장치는, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법을 실시함에 매우 적당한 장치이다. 도 1은 본 발명에 관계되는 다층성형 장치의 하나의 실시형태를 보이는 그림으로, 횡형죔타이프의 사출성형 장치의 전체 구성도이다. 도 1에 보이는 바와 같이, 사출성형 장치(80)는 금형(10), 형죔 장치(20), 2대의 사출장치(30, 139), 발포성 가스 공급수단(40), 제어수단(70)으로 구성돼 있다.

금형(10)은, 고정반(1)에 장착된 고정 금형(3)과 가동반(2)에 장착된 가동 금형(4)으로 이루어진다. 고정 금형(3)과 가동 금형(4)과는, 반 밀어 넣음 구조이며, 끼워 맞춤 부로 끼워 맞추어 지어, 끼워 맞추어진 상태에서, 고정 금형(3)의 키비티(11)를 형성하는 면(캐비티 형성면)과, 가동 금형(4)의 캐비티(11)를 형성하는 면(캐비티 형성면)이 조합되어, 금형(10)의 캐비티(11)를 형성하는 구성으로 되어 있다. 그리고, 반 밀어 넣음 구조의 끼워 맞춤부는, 금형(10)의 캐비티(11)의 전주에 걸쳐 형성되어, 사출충전 후에 금형(10)의 캐비티(11)의 용적을 확대하여도, 금형(10)의 캐비티(11)에 충전한 수지가 금형(10)으로부터 누출하지 않는 구조로 돼 있다. 그리고, 형죔 장치(20)는 금형(10)의 형개, 형폐를 작동하는 형죔 실린더(22)를 구비하고 있어, 가동 금형(4)이 고정 금형(3)에 대하여, 도시하지 않은 타이 바에 안내되어서, 전후진출 할 수 있게 구성돼 있다.

더구나, 금형은, 소정의 스트로크 벌어지어도 캐비티에 충전한 수지가 누출하지 않는 반 밀어 놓음 구조의 금형에 한하는 것은 아니며, 발포성형에 적용가능하면, 그외의 평압(平押)구조 등의 금형을 사용하여도 좋다. 또, 직압식(直壓式)의 형죔 장치를 가지는 횡 형죔 타이프의 사출성형 장치가 아닌, 토글식 형죔 장치 나 전동 서보모터 식 또는 수(竪) 형죔 타이프의 사출성형 장치를 사용하여도 좋다.

도 1에 나타내는 2대의 사출장치(30, 130)는 실린더(31, 131)와, 실린더(31, 131)에 내장되어 플라잇을 가지는 스크루(32, 132)와, 실린더(31, 131) 내에 성형지료를 공급하는 호퍼(35, 135)와를 구비하며, 스크루(32, 132)를 전후진 시키는 스크루 이동수단(33, 133)과 스크루(32, 132)를 회전구동하는 스크루 회전수단(34, 134)이 마련된다. 그리고, 실린더(31, 131)의 외주 면에는, 도시하지 않은 히터가 장치돼 있다. 더하여, 일방의 사출장치(130)는, 발포성 가스 공급수단(40)으로부터, 호퍼(135)(호퍼구) 또는 실린더(131) 내의 용융 수지 속에, 발포성 가스가 공급되게 구성돼 있다.

사출장치(30)는, 스크루 회전수단(34)에 의해서 스크루(32)가 회전함에 의해, 호퍼(35)로부터 펠릿상(狀)의 성형재료가 실린더(31) 내에 공급되는 구성으로 돼 있어, 공급된 펠릿상의 성형재료는, 실린더(31)에 장착된 도시하지 않은 히터에 의해 가열되며, 스크루(32)의 회전에 의해서 혼련 압축작용을 받음에 의해 용융하여, 스크루(32)의 전방으로 보내진다. 스크루(32)의 전방으로 보내진 용융 수지는, 스크루 이동수단(33)에 의해 전진하는 스크루(32)에 의해서, 실린더(31)의 선단에 장착된 노즐(36)로부터, 금형 내에 사출 충전된다.

한편, 사출장치(130)에 있어서도, 마찬가지의 작용·현상이 일어나는 데,용융 수지 중에 발포성 가스가 공급되기 때문에, 공급된 펠릿상의 성형재료는, 혼련 압축작용을 받음에 의해, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 혼합, 분산하여 용융하 여, 스크루(132)의 전방으로 보내진다. 스크루(132)의 전방으로 보내진 발포성 가스와 기포핵 형성제를 혼련, 분산시킨 용융 수지는, 스크루 이동수단(133)에 의해 전진하는 스크루(132)에 의해서, 실린더(131)의 선단에 장착된 노즐(136)로부터, 금형 내에 사출 충전된다. 기포핵 현성제는, 후술하는 기포핵 형성제 공급장치로부터, 미리 설정된 성형조건에 기초하여, 매우 적당한 양이 공급된다.

더구나, 사출장치(30, 130)의 스크루 이동수단(33, 133)을 유압 실린더로 하고, 스크루 회전수단(34, 134)을 유압 모터로 하였으나, 전동 서보모터를 이용한 스크루 이동수단이나 스크루 회전수단으로 하여도 좋다. 또, 사출장치(30, 130)와 같이 가소화와 사출을 1본의 스크루로 행하는 인라인 스크루 방식의 사출장치를 가지는 구성이 아니고, 가소화와 사출을 따로 따로의 기구로 행하는 스크루 프리플라 방식의 사출정치로 하여도 좋다. 그리고, 스크루의 형상은, 사출장치(30, 130)와 같은 2 스테이지 스크루는 아니며, 예를 들어, 발포성 가스의 공급선을 호퍼로 한 경우에 있어서는 1(상글) 스테이지 스크루로 하여도 좋다.

발포성 가스 공급수단(40)은 공기 공급원(41)과, 이산화 탄소 공급원(42) 및 발포성 가스 공급장치(43)를 구비하고, 공기 공급원(41)과 이산화 탄소 공급원(42) 은 공급로에 의해서 연결돼 있다. 또한, 발포성 가스 공급수단(40)은, 사출장치(130)의 실린더(131) 및 호퍼(135)에 마련된 공급구에의 발포성 가스 공급로를 구비하고, 제어장치(70)의 지령에 기초하여, 사출장치(13)에 발포성 가스를 공급한다. 또, 발포성 가스 공급장치(43) 및 사출장치(130)에 연결된 공급로의 말단 근방에는, 기포핵 형성제를 공급하는 기포핵 형성제 공급장치(61, 62)가 마련되어, 발포성 가스 중에 기포핵 형성제를 공급한다. 기포핵 형성제는, 분말상으로 하여 미리 성형재료에 드라이 블렌드하거나, 기포핵 형성제를 마스터 배치화하여 성형재료에 첨가하거나, 성형재료의 제조시에 미리 혼련하여 둠에 의해서도, 열가소성 수지에 함유시키는 것이 가능하다

도 1에 나타내는 제어장치(70)는, 성형재료의 가소화와 발포성 가스 및 기포핵 형성제의 공급, 용융 수지의 금형 내의 사출을 제어하는 제 1 사출 제어부(171) 및 제 2 사출 제어부(71), 금형(10)의 개폐나 형죔 힘을 제어하는 형죔 제어부(72), 및 타이머류 등으로 구성돼 있다. 형죔 제어부(72)는, 다층성형품중 발포층을 얻기 위한 수지의 발포공정 개시시에, 캐비티(11)의 용적을 소망하는 용적이 되게 가동반(2)의 위치를 이동시키는 위치 및 속도의 설정부를 구비하는 동시에, 그 발포공정의 완료시까지 가동반(2)의 위치를 유지하는 제어가 될 수 있게 돼 있다. 발포공정은, 금형(10)의 캐비티(11)에 수지가 충전완료된 것을 검출하여 형짐 힘을 강압하는 공정과, 금형(10)의 캐비티(11)의 용적을 확대하는 공정을 가지어, 형죔 힘의 강압 공정 중에 스킨 층과 기포핵이 형성되며, 형죔 힘의 강압속도가 빠를수록, 많은 기포핵이 형성된다. 또, 금형(10)의 캐비티(11)의 용적의 확대속도는, 성형수지의 신장점도에 의해서 설정하며, 신장점도가 낮은 경우는 확대속도를 느리게, 신장점도가 높은 경우는 확대속도를 빠르게 설정하는 것이 바람직하다.

다음은, 상기한 도 1에 나타내는 다층성형 장치를 사용한 경우를 예로, 도 2 및 도 3을 참조하면서, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 대하 여 설명한다. 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법은, 발포제를 함유하는 용융 수지를 금형의 캐비티 내에 사출 충전 후, 금형의 캐비티의 용적을 확대하여 수지를 발포시키는 공정을 가지는 방법으로, 발포층과 비발포층을 함유하는 열가소성 수지의 다층성형품을 얻기에 매우 적당한 방법이다.

도 2는, (a)∼(f)로 구성되어, 도 1에 있어서의 금형(10)과 2대의 사출장치(30, 130)만을 간략화하여 그린 공정도이며, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법의 하나의 실시형태를 보아는 그림이다. 도 3은, (a)∼(e)로 구성되어, 금형(100)과 2대의 사출장치(30, 130)만을 간략화하여 그린 공정도이며, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법의 타의 실시형태를 보아는 그림이다. 도 1 및 도 2에 보이는 금형(10)은, 사출장치(130)로부터 사출 충전되는 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지가, 사출장치(30)로부터 사출 충전되는 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지와 독립하여 캐비티(11)에 충전되게 구성돼 있다. 한편, 도 3에 보이는 금형(100)은, 고정 금형(13)에 있어서, 사출장치(130)로부터 사출 충전되는 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지가, 캐비티(11)에 들어가기 전에, 수출장치(30)로부터 사출 충전되는 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지의 내부에 흐르게 고안된 믹싱부(150)를 가지는 것이, 도 1 및 도 2에 보이는 금형(10)과 다르나, 타는 금형(10)과 같은 것이 때문에, 후술하는 도 3에 기초하는 공정은, 도 1을 참조하여, 도 1의 금형(10)을 금형(100)(도 3을 참조)에 치환한 것으로서 설명한다.

최초로, 도 2에 기초하여 설명한다. 도 1에 보이는 형죔 실린더(22)의 피 스턴 헤드 측에 유압을 공급하여 피스턴 로드를 전진 이동시킴에 의해, 가동반(2)을 고정반(1)의 방향으로 이동시켜 금형(10)을 형죔하여 유지한다. 금형에 작용시키는 형죔 힘은, 수지충전시에, 수지의 충전압력으로 금형(10)이 열리지 않는 최소의 값으로 하는 것이, 사용 에너지나 성형장치 수명이 관점에서 바람직하다. 형죔 완료 후, 미리 설정한 사출 충전량, 사출압력, 사출속도에 기초하여, 금형(10)의 캐비티(11)에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지(성형재료), 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지(성형재료)의 순으로 사출 충전을 행한다.

사출장치(30)에 있어서, 스크루 회전수단(34)에 압유를 공급하여 스크루(32)를 회전하는 것에 의해, 호퍼(35)로부터 공급된 성형재료는, 실린더(31)에 장치된 도시하지 않은 히터로 가열되고, 또, 스크루(32)의 회전에 의해서 혼련압축 작용을 받아 용융하여, 스크루(32) 전방으로 보내진다. 스크루 전방으로 보내진(발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 용융한) 수지(124)는, 스크루 이동수단(33)에 압유을 공급하여 스크루(32)를 전지시킴에 의해 금형(10)의 캐비티(11)에 사출 충전된다[도 2의 (a)를 참조]. 그래서, 미리 설정된 냉각시간만, 금형(10)의 캐비티(11)의 용적을 유지하여 냉각시킴에 의해, 비발포층(121)이 성형(고화)된다[도 2의 (b)를 참조].

형죔 실린더(22)의 피스턴 헤드 측에 작용시킨 유압을 감압하여 형죔 힘을 강압하는 동시에, 피스턴 로드 측에 압유을 공급하여 피스턴 로드를 후퇴 이동시킴에 의해, 가동반(2)을 반(反)고정반 방향으로 이동시켜, 금형을 형개하여, 캐비 티(11)의 용적을 확대한다[도 2의 (c)를 참조]. 금형(10)의 캐비티(11)의 용적의 확대제어는, 형죔 제어부(72)에 구비된 가동반(2)의 위치를 이동시키는 위치 및 속도의 설정부의 설정치에 기초하여 행하고, 가동반(2)은, 미리 설정된 위치에 장지하여 위치 유지한다.

다음, 사출장치(130)에 있어서, 스크루 회전수단(134)에 압유를 공급하여 스크루(132)를 회전함에 의해, 호퍼(135)로부터 공급된 성형재료는, 실린더(131)에 설치된도시하지 않은 히터로 가열되며, 스크루(132)의 회전에 의해서 혼련 압축작용을 받아 용융하는 동시에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 혼합, 분산하여, 스크루(132) 전방으로 보내진다. 스크루 전방으로 보내진 발포성 가스와 기포핵 형성제를 혼합, 분산한(용융한) 수지(125)는, 스크루 이동수단(133)에 압유를 공급하여 스크루(132)를 전진시킴에 의해, 금형(10)의 캐비티(11)의 중의, 이미 송형된 비발포층(121)의 가동반(2)의 측에, 사출 충전된다[도 2의 (d)를 참조]. 수지 충전 완료 후[도 2의 (e)를 참조], 형죔 실린더(22)의 피스턴 헤드 측에 작용시킨 압유를 감압하여, 형죔 힘을 강압한다.

이어서, 형죔 실린더(22)의 피스턴 로드 측에 압유를 공급하여 피스턴 로드를 후퇴 이동시킴에 의해, 가동반(2)을, 더 반고정반 방향을 이동시키어, 금형(10)을 형개하여, 캐비티(11)의 용적을 더 확대한다. 금형(10)의 캐비티(11)의 용적의 확대제어는, 형죔 제어부(72)에 구비한 가동반(2)의 위치를 이동시키는 위치 및 속도의 설정부의 설정치에 기초하여 행하며, 가동반(2)은 미리 설정된 위치에서 정지하는 동시에, 금형(10) 내의 수지발포 압력에 의해서 가동반(2)이 제자리로 물리 쳐지지 않도록, 위치 유지한다. 이와 같이 금형(10)의 캐비티(11)의 용적의 확대제어를 행하여, 금형(10)의 캐비티(11)의 용적을 확대하는 것으로, 금형(10)의 캐비티(11)에 있어서, 수지압력이 감소하기 시작하며, 동시에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지(125)의 내부에 있어서, 발포가 일어나기 시작한다. 그래서, 미리 설정된 냉각시간만, 금형(10)의 캐비티(11)의 용적을 유지하여 냉각함에 의해, 발포층(1220이 성형(고화)돼[도 2의 (f)를 참조], 다층성형품을 득할 수가 있다.

계속하여, 도 3에 기초하여 설명한다. 도 Q에보이는 형죔 실린더(22)의 피스턴 헤드 측에 압유를 공급하여 피스턴 로드를 전진 이동시킴에 의해, 가동반(2)를 가동반(1)의 방향으로 이동시켜, [도 1에 있어서의 금형(10)의 대신의] 금형(100)을 형죔하여 유지한다. 금형에 작용시키는 형죔 힘은, 수지 충전시에 수지압력으로 금형(100)이 열리지 않는 최소의 값으로 하는 것이, 사용 에너지나 성형장치 수명의 관점에서 바람직하다. 형죔 완료 후, 미리 설정한 사출충전량, 사출압력, 사출속도에 기초하여, 금형(100)의 캐비티(11)에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지를 사출 충전하며, 그 사이에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지의 사출 충전을 행한다.

사출장치(30)에 있어서, 스크루 회전수단(34)에 압유를 공급하여 스크루(32)를 회전함에 의해, 호퍼(35)로부터 공급된 성형재료는, 실린더(31)에 장치된 도시하지 않은 히터로 가열되고, 또, 스크루(32)의 회전에 의해서 혼련 압축 작용을 받아 용융하여, 스크루(32) 전방으로 보내진다. 스크루 전방으로 보내진(발포성 가 스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 용융한) 수지(124)는, 스크루 이동수단(33)에 압유을 공급하여 스크루(32)를 전지시킴에 의해 금형(100)의 캐비티(11)에 사출 충전된다[도 3의 (a)를 참조].

발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지(124)를, 일정량 충전하였으면, 믹싱부(150)를 바꾼다. 그리고, 사출장치(130)에 있어서, 스크루 회전수단(134)에 압유를 공급하여 스크루(132)를 회전함에 의해, 호퍼(135)로부터 공급된 성형재료는, 실린더(131)에 설치한 도시하지 않은 히터로 가열되며, 또, 스크루(132)의 회전에 의해서 혼련 압축작용을 받아 용융하는 동시에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 혼합, 분산하여, 스크루(132) 전방으로 보내진다. 스크루 전방으로 보내진 벌포성 가스와 기포핵 형성제를 혼합, 분산한(용융한) 수지(125)는, 스크루 이동수단(133)에 압유를 공급하여 스크루(132)를 전진시킴에 의해, 금형(100)의 캐비티(11)의 중의, 이미 충전된 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 용융한 수지(124)에, 샌드위치 모양으로 끼이도록 사출 충전된다[도 3의 (b)를 참조].

발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 용융한 수지(125)의 충전동작과 연동시키어, 금형을 약간 벌리는 동작을 조합시킴에 의해, 수지(124)의 중에, 수지(124)가 효율적으로 샌드의치 모양으로 충전된다[도 3의 (c)를 참조]. 더구나, 미리, 캐비티(11)가 소정의 용적이 되도록, 금형(100)을 벌린 상태에서 수지(125)를 충전하여도 좋다.

캐비티(11)에 수지(124, 125)가 거의 충전된 단계에서, 믹싱부(150)을 바꾸 어, 수지(124)의 나머지를 충전한다[도 3의 (d)를 참조]. 이렇게 함으로써, 다음의 성형시에, 수지(124)와 수지(125)가 혼재하는 것을 방지할 수 있다. 더구나, 수지(124, 125)의 각각의 충전량은 적의 선정하지만, 수지(125)가 수지(124)를 부수어 표면에 나오지 않도록, 양을 조절하는 것이 중요하다. 용융한 수지(124, 125)의 충전을 모두 완료한 후, 형죔 실린더(22)의 피스턴 헤드 측에 작용시킨 압유를 감압하여, 형죔 힘을 강압한다.

이어서, 형죔 실린더(22)의 피스턴 로드 측에 압유를 공급하여 형피스턴 로드를 후퇴 이동시킴에 의해, 가동반(2)를 다시 반(反)고정반 방향으로 이동시켜, 금형(100)을 형개하여, 캐비티(11)의 용적을 확대한다. 금형(100)의 캐비티(11)의 용적의 확대제어는, 형죔 제어부(72)에 구비한 가동반(2)의 위치를 이동시키는 위치 및 속도의 설정부의 설정치에 기초하여 행하고, 가동반(2)은, 미리 설정된 위치에서 정지하는 동시에, 금형(100) 내의 수지발포 압력에 의해서, 가동반(2)이 제자리로 물리쳐지지 않도록 위치 유지한다. 이와 같이 금형(1100)의 캐비티(11)의 용적의 확대제어를 행하여, 캐비티(11)의 용적을 확대하는 것으로, 금형(100)의 캐비티(11)에 있어서 수지압력이 감소하기 시작하며, 동시에, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하지 않는 수지(124)에 샌드위치 된, 발포성 가스와 기포핵 형성제를 함유하는 수지(125)의 내부에 있어서, 발포가 일어나기 시작한다. 그리고, 미리 설정된 냉각시간만, 금형(100)의 캐비티(11)의 용적을, 유지하여 냉각함에 의해, 비발포층(221)과 발포층(222)이 성형(고화)돼[도 3의 (e)를 참조], 다층성형품을 득할 수가 있다.

더구나. 도 2 및 도 3에 보이는 바와 같이, 금형(10, 100)을 야ㅑㄱ간연 성태이라도, 고정금형(3, 13)과 가동금형(4)은 끼워맞춤부로 끼워맞추어져 있어, 캐비티(11)의 중의 용융 수지가 금형(10, 100)DMK 밖으로 누출하는 일은 없다.

이하, 실시예에 따라서, 본 발명을 더 구체적으로 설명하나, 본 발명은 이들의 실시예에 의해서 어떠한 제한을 받는 것이 아니다.

(실시예1) 사출성형장치로서, 횡형 토글 식 사출성형기(우베 고산 기카이 제 UBE-MD350 형 사출성형기)를 사용하고, 기술의 도 2에 보이는 다층성향 방법(발포성 가스 혼합법)을 이용하여, 하나의 발포층과 하나의 비발포층으로 이루어지는 2층의 성형품(다층성형품)을 제작하였다. 성형품(제품)의 강성과 촉수감을 양립시키기 위해, 발포층의 수지재료(성형재료)로서, 폴리프로로필렌 수지(PP, 미스이 가가쿠 제 자동차 내장 그레이드 MFR=35))를 이용하고, 발포층의 수지재료(성형재료)로서 올레핀 계 열가소성 일래스토머(TPO, JSR 제 사출성형 그레이드 경도HAS=40 MFR=10)를 이용하였다.

기포핵 형성제로서 중조와 구연산의 혼합물을 이용하여, 미리 수지재료에 혼합시키었다. 발포성 가스로서는 이산화탄소를 사용하여, 실린더 내의 용융 수지 중에 0.9MPa의 압력으로 공급하였다. 스크루는, 스크루 선단에 믹싱 헤드를 장착한 2 스테이지 스크루를 이용하고, 가스 실 부는, 공급하는 발포성 가스의 압력에 따라서 조정하였다.

2층의 성형품은 350×220mm의 자동차 내장품(그로브 박스 아유터)이었으며, 2층 중 발포층의 발포 전의 두께는 2.0mm, 발포 후의 두께는 4,2mm(발포배율 2.1 배)로 하였다. 또, 성형조건은 수지 온도 200℃, 금형 온도 30℃로 설정하였다. 성형품의 평가는 발포상태, 외관상태, 및 소프트 감을 눈으로 보아 형가 하였다. 결과를 표 1에 보인다.

(실시예 2∼6, 비교예 1, 2) 사용한 발포성 가스, 그 발포성 가스의 공급압력, 발포층 발포 전의 두께와 발포 후의 두께를 변경한 외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 2층의 성형품을 제작하여, 발포상태, 외관상태, 및 소프트 감을 눈으로 보아 형가 하였다. 결과를, 발포가스, 공급압력, 발포층의 발포 전의 두께와 발포 후의 두께 함께, 표 1에 보인다.

(비교예 3) 발포성 가스를 사용하지 않고, 중탄산 나트륨(무기 계의 화학발포제)을 사용하여 발포층을 형성하고, 발포 전의 두께와 발포 후의 두께를 변경한 외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 2층의 성형품을 제작하여 발포상태, 외관상태, 및 소프트 감을 눈으로 보아 평가 하였다. 결과를, 표 1에 보인다.

	발포수단	발포제	공급 압력 [MPa]	2층째의 두께[㎜]		발포 배율	발포 상태	외관 상태	소프트 감	가소화 능력상태 값
	발포수단	발포제	공급 압력 [MPa]	발포후	발포전	발포 배율	발포 상태	외관 상태	소프트 감	가소화 능력상태 값
실시예1	발포성가스 혼합법	이산화탄 소(가스)	0.9	4.2	2.0	2.1	A	A	A	0.8
실시예2	발포성가스 혼합법	이산화탄 소(가스)	0.5	3.8	2.0	1.9	A	A	A	0.9
살시예3	발포성가스 혼합법	이산화탄 소(가스)	0.2	3.0	2.0	1.5	B	A	B	0.9
실시예4	발포성가스 혼합법	질소 (가스)	0.5	4.0	2.0	2	A	B	A	0.9
실시예5	발포성가스 혼합법	이산화탄소+질소(가스)	0.7	4.2	2.0	2.1	A	B	A	0.8
실시예6	발포성가스 혼합법	공기(가스)	0.7	4.0	2.0	2	A	A	A	0.8
비교예1	발포성가스 혼합법	이산화탄 소(가스)	1.0	6.2	2.0	3.1	B	C	A	0.4
비교예2	발포성가스 혼합법	질소(가스)	1.0	6.4	2.0	3.2	B	D	A	0.4
비교예3	화학발포법	중탄산 나트륨	-	3.2	2.0	1.6	A	B	C	1.0

표 1에 있어서, 발포상태는 A가 미세기포의 집합체가 보여 양호하다. B는 조대(粗大)기포가 혼재하여 있음을 나타낸다. 또, 외관상태는, A가 스월 마크 및 실버 스트리크가 적어 양호하다. B가 (마찬가지로) 약간 많음, C가 (마찬가지로) 많음, D가(미찬가지로) 매우 많음,을 나타낸다. 다시, 소프트 감은 A가 양호하다. B가 약간 굳음, C가 굳음,을 나타낸다. 더구나, 표 1에 있어서의 가소화 능력 상대 값은, 비교예 3의 가소화 능력(kg/hr)을 1.0으로 한 때의, 각각의 가소화 능력의 상대 값을 나타내고 있다.

표 1에 표시되는 결과에 따라, 본 발명에 관계되는 열가소성 수지의 다층성형 방법에 의하면, 발포상태, 외관상태, 및 소프트 감이 함께 양호한 성형품을, 가소화 능력을 크게 저하시킴이 없이 제작하는 것이 가능함이 확인되었다.

본 발명의 열가소성 수지의 다층성형 방법, 및 다층성형 장치는, 모든 다층성형품의 성형수단으로서 이용의 가능성이 있다. 특히, 외관에 대한 높은 품질과 간성의 양립이 요구되는 제품, 예를 들면, 2륜차용 부뭉, 자동차용 부품, 가전 제품, 주택 설비 부품 등의 수단으로서, 매우 알맞게 이용할 수가 있다.

Claims

성형재료인 복수 종류의 열가소성 수지의 가소화 및 사출을 행하는 복수의 사출장치와, 그 복수의 사출장치로부터 사출된 열가소성 수지가 충전되는 성형공간인 캐비티와를 구비한 금형과, 그 금형의 형죔(型締)을 행하는 동시에 금형을 개폐하여 전기 캐비티의 용적을 확대 축소할 수 있는 형죔 장치와를 이용하여,

전기 복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지에 발포성 가스를 혼합하여, 전기 금형의 캐비티의 안에서 적층되도록 전기 복수 종류의 열가소성 수지를 금형의 캐비티에 사출 충전하고, 그 뒤, 금형의 캐비티의 용적을 확대하여, 전기 발포성 가스가 혼합된 적어도 1 종의 열가소성 수지를 발포시키는 다층성형 방법으로서,

발포성 가스를 0.1MPa 이상 1.0MPa 미만의 압력으로, 전기 복수의 사출장치 중 적어도 하나의 사출장치에 공급하며, 그 사출장치로 가소화된 전기 열가소성 수지와, 발포성 가스와의 혼합을 행하는 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 항에 있어서,

사출장치에 공급되는 전기 발포성 가스의 압력이 0.5MPa 이상 1.0MPa 미만인 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

사출 장치에 공급되기 전의 발포성 가스에 기포핵 형성제를 미리 함유시켜 두고, 전기 금형의 캐비티에 사출 충전되는 열가소성 수지에 기포핵 형성제를 함유시키는 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

성형재료인 열가소성 수지에 기포핵 형성제를 미리 함유시켜 두고, 전기 금형의 캐비티에 사출 충전되는 열가소성 수지에 기포핵 형성제를 함유시키는 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,

전기 가포핵 형성제가 산화철, 규산칼슘, 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘, 유기산, 규산 알루미늄, 유리섬유, 및 탤크 중의 어느 1 또는 2 이상의 혼합물인 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 ∼ 5 항의 어느 한 항에 있어서,

전기 발포성 가스의 전기 사출장치에의 공급이, 압력제어로 행해지는 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 ∼ 6 항의 어느 한 항에 있어서,

전기 발포성 가스의 공급선이, 가소화되기 전의 열가소성 수지의 투입구에 해당하는 전기 사출장치의 호퍼, 또는, 가소화를 행하는 전기 사출장치의 실린더에 있어서의 가소화된 후의 열가소성 수지의 가운데,인 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 ∼ 7 항의 어느 한 항에 있어서,

전기 발포성 가스가 공기, 이산화탄소, 질소로 이루어지는 무기가스 군 주 어느 하나의 무기가스 또는 둘 이상이 혼합된 무기가스인 열가소성 수지의 다층성형 방법.
제 1 ∼ 8 항의 어느 한 항에 있어서,

열가소성 수지의 다층성형 방법으로 제작된 자동차 내장용 다층성형품.
복수 종류의 열가소성 수지가 다층으로 성형되며, 전기 복수 종류의 열가소성 수지 중 적어도 1종의 열가소성 수지로 이루어지는 하나의 층이 발포를 하고 있는 다층성형품을 제조하기 위한 장치로서,

성형재료인 복수 종류의 열가소성 수지의 가소화 및 사출을 행하는 복수의 사출장치와, 그 복수의 사출장치로부터 사출된 열가소성 수지가 충전되는 성형공간인 캐비티를 구비한 금형과, 그 금형의 형죔을 행하는 동시에 금형을 개폐하여 전기 캐비티의 용적을 확대 축소할 수 있는 형죔 장치와, 전기 발포를 위한 발포성 가스 및 기포핵 형성제를 각각 공급하는 발포성 가스 공급장치 및 기포핵 형성제 공급장치와, 를 구비하는 다층성형 장치.