WO2006051794A1

WO2006051794A1 - 射出発泡成形方法および射出発泡成形用金型

Info

Publication number: WO2006051794A1
Application number: PCT/JP2005/020480
Authority: WO
Inventors: Tatsuji Kawamura; Akinori Nagano
Original assignee: Prime Polymer Co., Ltd.
Priority date: 2004-11-09
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2006-05-18
Also published as: US20090140447A1; CN101068670A; EP1849575A4; CN101068670B; CA2587223C; EP1849575A1; US8691128B2; CA2587223A1

Abstract

［課題］発泡成形において成形体表面に発生するスワールマークの発生を防止し、短い成形サイクルで、かつ低コストで外観良好な射出発泡成形体を製造可能な射出発泡成形方法および射出発泡成形用金型を提供する。［解決手段］可動金型２を固定金型１の側へ移動させることにより、固定金型１および可動金型２のキャビティ外部における互いに向き合う一対の対向面の少なくとも一方に配置されたシール部材６と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、キャビティ３をガスシール状態とし、その後、シール部材６を圧縮しながら可動金型２を固定金型１の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキャビティ３の容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキャビティ３内を昇圧し、昇圧したキャビティ３内に熱可塑性樹脂を射出する。

Description

明細書

射出発泡成形方法および射出発泡成形用金型

技術分野

[0001] 本発明は、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を、成形機のキヤビティ内に射出した後、キヤビティ空間を拡大することで、発泡した成形体を得る射出発泡成形方法および当該方法に用レ、られる射出発泡成形用金型に関する。

背景技術

[0002] 熱可塑性樹脂を用いた射出成形では、材料削減、軽量化等を目的として、発泡を行うことが従来から検討されている。このような射出発泡成形を行う方法として、凹状の金型を凸状の金型に嵌合させてこれらの内部でキヤビティを形成し、これらの金型を嵌合部で摺動させることによりキヤビティの容積を変化させる、いわゆるシェアエツジと呼ばれる金型を用いて、成形機のキヤビティ内に樹脂を射出した後、キヤビティ容積を拡大する方法が知られている。この方法によれば、発泡倍率を高くすることができ、軽量ィ匕の効果が大きくなる。

[0003] しかし、上記の射出発泡成形方法では、溶融樹脂の充填時に樹脂内部に溶け込んだ発泡ガスが破裂し、引きずられることにより発生するスワールマークと呼ばれる外観不良が発泡成形体の外面に大量に発生するため、良好な外観を必要とする実際の製品としては使用することができなかった。

[0004] このスワールマークを改善する方法として、特許文献 1には、発泡剤を含有した熱可塑性樹脂を可塑化させてキヤビティ内に射出、充填した後、キヤビティ容積を拡大する技術が開示されている。しかし、この方法においても、流動末端で射出速度が遅くなる場合や、成形品の形状が大きく変化する部分では、充填樹脂の圧力保持が難しぐ成形体外面へのスワールマークの発生を完全に抑えることはできなかった。

[0005] 一方、スワールマークを改善する方法として、ガスで加圧された金型空隙内に、発泡剤を含む樹脂を射出する、いわゆるガスカウンタプレツシャ法が知られている。しかし、例えば特許文献 2などに示されるように、一般にカウンタプレツシャのガス圧には 1 MPaまたはそれ以上の加圧力を必要とし、金型の気密性が必要であるため金型のコストが高くなつていた。さらに、このように高い圧力を金型内に加えるためには、キヤビティ内ガスの加圧自体にも時間が必要であり、サイクルタイム自体も長ぐ製品コスト高の要因となっていた。

[0006] この問題点を解決した成形方法として、特許文献 3には、ガス圧力を低くして気密シールを省く技術が提案されている。しかし、この方法はヒケやそりを防止するレベルの発泡を行うものであり、樹脂に混ぜ込む発泡剤の量を少なくし発泡倍率を 1. 0〜1 . 2倍程度にした微発泡成形である。したがって、キヤビティ容積を拡大し発泡倍率を高める発泡成形においては使用することができなレ、。また、このようにシールを全く使わない方法では、瞬間的にはキヤビティ内ガスの圧力は上昇しても、それは瞬時であり射出の間圧力を保つことができなかった。

[0007] また、従来のカウンタプレツシャ成形では、可動金型を移動して固定金型と可動金型との間にキヤビティを形成した後に、ガスを供給する時間が必要となるため、成形工程の高速化には限界がある。

[0008] また、従来のカウンタプレツシャ成形方法として、固定金型と可動金型が突き当たる非シェアエッジ式の金型形式で、キヤビティ周縁部のパーティング部の隙間を介して、キヤビティに対するカウンタプレツシャ用のガスの供給と排出を行う方法が知られている。し力このような金型では、パーティング部の間隔は溶融樹脂の漏れ出しを防止するため狭くなつており、キヤビティへのガス給排気に際してガスがパーティング部を通過する時の流動抵抗が大きぐガスの給排気の高速化には限界がある。

[0009] 特に、キヤビティ内を昇圧させるためには、金型を閉じた後に、大気圧以上の圧縮ガスを、配管を通して給気する必要があるため、キヤビティ内のガス圧の昇圧時間は成形サイクルを長くし、さらにガスの吸気および排気をコントロールする制御装置が外部的に必要である。

[0010] 射出成形では、成形サイクルはコストに非常に重要な影響を及ぼす因子の一つであるが、従来の方法では、金型を型締した後に、キヤビティ内へガスを供給し昇圧する行程が追加される。そのため、成形サイクルを長くする上記のようなカウンタプレツシャ法は採用が難しかった。

上記の問題点を改善する技術として、特許文献 4には、シェアエッジ構造を有する固定金型および可動金型を用いて、型締め動作を利用して同時に昇圧する技術が提案されている。

特許文献 1 :特開 2002— 120252号公報

特許文献 2：特公平 1 _ 22132号公報

特許文献 3：特開平 5— 269778号公報

特許文献 4：特開平 11一 277575号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0011] しかし、特許文献 4の金型では、固定金型と可動金型が摺動する嵌合面に O—リングを設けてガスシール部を構成している。そのため、開閉の度に〇_リングが磨耗するので気密性が低下し、頻雑な交換が必要となる。

さらに、例えば成形品が四角である場合など、嵌合面の位置によってその間隔に差があると、〇_リングは一定厚であるので間隔の大きいところからエア漏れし易くなる

[0012] 本発明は、発泡成形において成形体表面に発生するスワールマークの発生を防止し、短い成形サイクルで、かつ低コストで外観良好な射出発泡成形体を製造可能な射出発泡成形方法および射出発泡成形用金型を提供することを目的としている。

[0013] また本発明は、キヤビティ内のガス圧を昇圧した際に、エア漏れすることがなぐさらに、気密を保っためのシール部材の磨耗を抑制可能な射出発泡成形方法および射出発泡成形用金型を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段

[0014] 本発明の射出発泡成形方法は、固定金型と可動金型により形成されるキヤビティ内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を充填した後、可動金型を移動してキヤビティ容積を拡大し、発泡樹脂成形体を得る射出発泡成形方法であって、可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、固定金型および可動金型のキヤビティ外部における互いに向き合う一対の対向面の少なくとも一方に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、キヤビティをガスシール状態とし、その後、シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティの容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ内を昇圧し、

昇圧したキヤビティ内に熱可塑性樹脂を射出することを特徴とする。

[0015] 上記の発明では、固定金型および可動金型のキヤビティ外部における互いに向き合う一対の対向面に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、キヤビティをガスシール状態とした後、続けてシ一ル部材を圧接しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティ空間の容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ空間を昇圧しているので、金型の閉動作とキヤビティ内ガスの昇圧が同時に行われる。したがって、カウンタプレツシャをカ卩える時間が短縮でき、スワールマークのない外観良好な射出発泡成形体を短い成形サイクルで製造することができる。

[0016] 本発明の射出発泡成形方法は、大気圧を超える圧まで昇圧した前記キヤビティ内に熱可塑性樹脂を射出する途中または射出した後に、キヤビティ内のガス圧を開放し、

その後、前記可動金型を前記固定金型から離れる側へ移動させてキヤビティ容積を拡大し、これによりキヤビティ内の熱可塑性樹脂を発泡させることを特徴とする。

[0017] このように、キヤビティの容積を拡大する前に、キヤビティ内のガスを排気し圧力を減少することで、キヤビティに充填された樹脂の表層に固化層が形成される。この固化層を形成した後にキヤビティ空間の容積を拡大することで、充填樹脂内の未固化層が発泡し、スワールマークのない外観良好な発泡成形体を得ることができる。

[0018] 本発明の射出発泡成形方法は、凹部を凸部に嵌合させてこれらの内部でキヤビティを形成し、凹部と凸部とを嵌合部で摺動させることにより前記キヤビティの容積を変化させるシェアエッジ構造を有する固定金型および可動金型を用いることを特徴とする。

[0019] 上記の発明において、一対の前記対向面の少なくとも一方に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを互いに接触させた後、前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間に連通するガス流路からキヤビティ内へガスを供給し、これによりキヤビティ空間を昇圧するようにしてもよい。

[0020] また、大気圧を超える圧まで昇圧した前記キヤビティ空間に熱可塑性樹脂を射出する途中、または射出した後に、前記シール部材によるガスシール部と、前記シヱァェッジ構造の嵌合部との間に連通するガス流路からキヤビティ内のガスを排出することにより、該キヤビティ内のガス圧を開放することが好ましい。

[0021] このように、キヤビティの周囲をシェアエッジ構造とした金型を使用することで、キヤビティへのガスの給排気が成形品の全周で行えるため、キヤビティ内のガスを高速に昇圧、減圧することが可能となる。したがって、スワールマークのない外観良好な射出発泡成形体を短い成形サイクルで製造することができる。

[0022] また、固定金型および/または可動金型のキヤビティ外部における対向面にシール部材を配置しているので、嵌合面の間隔が位置によって異なる場合であってもガスシール部からエア漏れすることがなぐさらに、金型の開閉時にシール部材が金型面と摺れることがなレ、ので、シール部材の磨耗を抑制できる。

[0023] また、例えば、超臨界状態の発泡剤を供給する高圧の物理発泡の場合など、キヤビティ内のガス圧をより高圧とする必要がある場合には、キヤビティ内のガス圧の昇圧時に、上記のガス流路からシェアエッジを通じて、キヤビティ内へ外部的な加圧ガスを供給してもよい。この場合においても、型締による予備昇圧が行なわれていることで、昇圧をより短い時間で行うことができる。

[0024] また、キヤビティの容積を拡大する前に、キヤビティ内のガスを排気し圧力を減少することで、キヤビティに充填された樹脂の表層に固化層が形成される。この固化層を形成した後にキヤビティ空間の容積を拡大することで、充填樹脂内の未固化層が発泡し、スワールマークのなレ、外観良好な発泡成形体を得ることができる。

[0025] 上記の各発明において、熱可塑性樹脂の発泡剤として化学発泡剤を用いると共に前記シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、キヤビティ内のガス圧を 0. 05MPa以上まで昇圧することが好ましい。 [0026] また、熱可塑性樹脂の発泡剤として物理発泡剤を用いると共に、

前記シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、キヤビティ内のガス圧を、物理発泡剤の供給圧に対して 5%以上の圧力まで昇圧することが好ましい。

[0027] 本発明の射出発泡成形金型は、固定金型と可動金型により形成されるキヤビティ内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を充填した後、可動金型を移動してキヤビティ容積を拡大し、発泡樹脂成形体を得る射出発泡成形金型であって、前記固定金型および前記可動金型にはそれぞれ、キヤビティ外部に、互いに向き合う一対の対向面が設けられ、

前記一対の対向面の少なくとも一方には、シール部材が配置され、

可動金型を固定金型の側へ移動させて、前記一方の対向面に配置されたシール部材と、前記他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とが接触することにより、キヤビティがガスシール状態とされ、

シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティの容積が小さくなり、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ内が昇圧されることを特徴とする。

[0028] 上記の発明では、固定金型および可動金型のキヤビティ外部における互いに向き合う一対の対向面に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、キヤビティをガスシール状態とした後、続けてシ一ル部材を圧接しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティ空間の容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ空間を昇圧しているので、金型の閉動作とキヤビティ内ガスの昇圧が同時に行われる。したがって、カウンタプレツシャをカ卩える時間が短縮でき、スワールマークのない外観良好な射出発泡成形体を短い成形サイクルで製造することができる。

[0029] 本発明の射出発泡成形金型は、前記固定金型および前記可動金型は、凹部を凸部に嵌合させてこれらの内部でキヤビティを形成し、凹部と凸部とを嵌合部で摺動させることにより前記キヤビティの容積を変化させるシェアエッジ構造を有することを特徴とする。

[0030] 上記の発明において、前記一方の対向面に配置されたシール部材と、前記他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とが接触する最大のキヤビティ厚み力 ¾〜 8mmであり、

キヤビティ内に熱可塑性樹脂を充填するときのキヤビティ厚みが 0. 7〜2. 5mmであることが好ましい。

[0031] 上記の発明において、前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間に連通する給排気用のガス流路が設けられていることが好ましい。

[0032] このように、キヤビティの周囲をシェアエッジ構造とした金型を使用することで、キヤビティへのガスの給排気が成形品の全周で行えるため、キヤビティ内のガスを高速に昇圧、減圧することが可能となる。したがって、スワールマークのない外観良好な射出発泡成形体を短い成形サイクルで製造することができる。

[0033] また、固定金型および/または可動金型のキヤビティ外部における対向面にシール部材を配置しているので、嵌合面の間隔が位置によって異なる場合であってもガスシール部からエア漏れすることがなぐさらに、金型の開閉時にシール部材が金型面と摺れることがなレ、ので、シール部材の磨耗を抑制できる。

[0034] また、上記した給排気用のガス流路を設けることで、例えば、超臨界状態の発泡剤を供給する高圧の物理発泡の場合など、キヤビティ内のガス圧をより高圧とする必要力 Sある場合には、キヤビティ内のガス圧の昇圧時に、上記のガス流路からシェアエツジを通じて、キヤビティ内へ外部的な加圧ガスを供給することができる。この場合におレ、ても、型締による予備昇圧が行なわれていることで、昇圧をより短い時間で行うことができる。

[0035] また、キヤビティの容積を拡大する前に、上記のガス流路を通じてキヤビティ内のガスを排気し圧力を減少することで、キヤビティに充填された樹脂の表層に固化層が形成される。この固化層を形成した後にキヤビティ空間の容積を拡大することで、充填樹脂内の未固化層が発泡し、スワールマークのない外観良好な発泡成形体を得ることができる。

[0036] 上記の発明において、前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間における空間に面して配置され、一定方向への摺動により当該空間の容積を気密に変化させるスライドコアを設け、該スライドコアの移動によって、シール状態となったキヤビティ内のガス圧力を昇圧可能とすることができる。

[0037] このようにスライドコアを設けることで、キヤビティ内のガス圧を高圧とする必要がある場合等には、キヤビティをシール状態とした後、スライドコアを突き出すことでキヤビティ内のガス圧をさらに高めることができる。

[0038] 上記の発明において、前記固定金型および前記可動金型のうち一方は、金型本体と、該金型本体に着脱可能であり、その厚みによってキヤビティ厚みが規定され、一方の面が前記対向面となる入れ子部材と、を備えることが好ましい。

[0039] このように、キヤビティの厚みを調整するために、固定金型と可動金型との間に設けたガスシール部を入れ子構造とし、所望のキヤビティ厚みに応じて、厚みの異なる入れ子部材に取り替えることで、キヤビティの厚みを調節することができる。

発明の効果

[0040] 本発明によれば、成形体表面に発生するスワールマークの発生が防止され、短い成形サイクルで、かつ低コストで外観良好な射出発泡成形体を得ることができる。また本発明によれば、キヤビティ内のガス圧を昇圧した際に、一方の対向面に配置されたシール部材力他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材に対して全周で密着するので、エア漏れすることがなレ、。さらに、気密を保っためのシール部材の磨耗が抑制される。

発明を実施するための最良の形態

[0041] 以下、図面を参照しながら本発明について説明する。図 1は、本発明の射出発泡成形用金型における一実施形態を示した断面図、図 2は、そのシェアエッジ周辺を拡大した一部断面図である。

[0042] 図 1に示したように、本実施形態の射出発泡成形用金型は、凸部を有する固定金型 1 (コア型）と、固定金型 1の凸部に嵌合する凹部を有する可動金型 2 (キヤビティ型

)とを備えている。

[0043] 固定金型 1に可動金型 2が嵌め合わされた内部空間でキヤビティ 3が形成され、凹部と凸部とを嵌合部であるシェアエッジ 4で摺動させることにより、キヤビティ 3の容積が変化するようになっている。

[0044] 固定金型 1および可動金型 2にはそれぞれ、キヤビティ空間 3の外部に、互いに向き合う一対の対向面が設けられ、この対向面にはそれぞれ、シール部材 6が配置されている。

[0045] シール部材 6によるガスシール部と、シェアエッジ 4との間には、固定金型 1の内部力、ら外部に至るガス流路 5が連通し、固定金型 1の外部において、ガス流路 5にはバルブ 8が配置されている。

[0046] バルブ 8を開放することにより、シェアエッジ 4を通じてキヤビティ 3内へのガスの供給、キヤビティ 3内からのガス排出ができるようになつている。

[0047] 本実施形態の射出発泡成形金型による成形工程を、図 3および図 4を参照しながら説明する。固定金型 1と可動金型 2が離間した図 3 (a)の状態から、可動金型 1を固定金型 2の側へ移動させて、可動金型 1の対向面に配置されたシール部材 6と、固定金型 2の対向面に配置されたシール部材 6とを互いに接触させる。これにより、図 3 (b )に示したように、キヤビティ 3がガスシール状態とされる。

[0048] 続いて、図 3 (c)に示したように、可動金型 1の対向面に配置されたシール部材 6と、固定金型 2の対向面に配置されたシール部材 6とを圧接しながら可動金型 2を固定金型 1の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティ 3 の容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ 3のガス圧を昇圧する

[0049] このように、射出成形機の型締と共にキヤビティ内ガスのシールが行なわれ、さらに型締を進行させることで、キヤビティ容積が縮小されガス圧が昇圧される。そして、型締完了と共にキヤビティ内の昇圧が完了しているため、すぐに溶融樹脂の射出動作が可能となる。

[0050] こうしてキヤビティ 3内のガス圧が昇圧した後、図 4 (a)に示したように、固定金型 2の内部を通じてキヤビティ 3内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂 10を射出し、充填する。

[0051] 図 4 (b)のように熱可塑性樹脂 10をキヤビティ 3内に充填した後、または充填している途中に、バルブ 8を開放し、シェアエッジ 4を通じて、ガス流路 5からキヤビティ 3内のガスを排出する。これにより、キヤビティ 3内に充填された熱可塑性樹脂 10の表層に固化層が形成される。

[0052] 次に、図 4 (c)に示したように、可動金型 2を移動してキヤビティ 3の容積を拡大し、充填樹脂内の未固化層を発泡させて発泡成形体を得る。

[0053] 本発明において成形用に用いられる樹脂は、熱可塑性であれば特に制限はないが、ポリオレフイン樹脂が好ましぐ特にポリプロピレン樹脂が好ましい。

[0054] 本発明では、発泡ガスとして、炭酸ガスや窒素等のいわゆる物理発泡剤を用いてもよぐ炭酸水素ナトリウムとクェン酸など、いわゆる化学発泡剤の熱分解によって発生する気体も用いてもよい。物理発泡剤は通常、射出成形機内で可塑化した熱可塑性樹脂に溶解させる。化学発泡剤は通常、マスターバッチ形式でペレット状原料とブレンドし、加熱により発生したガスを可塑化した樹脂と混練し、樹脂中に溶解させて用いる。

[0055] 本発明において、シェアエッジ 4は、通常の突き当て方式のパーティングに比べるとその隙間が広ぐ例えば 0. 01 -0. 10mmの間隔を有している。そのため、ガス流動時の抵抗が小さぐキヤビティ内のガスを、シェアエッジを通じて給排気する時間を大幅に短縮できる。

シェアエッジは、発泡工程においてキヤビティの容積を拡大するため金型を開いた場合でも、キヤビティに充填された溶融樹脂がキヤビティ外に漏れない構造となっている。

[0056] 本発明において、固定金型および可動金型にはそれぞれ、キヤビティの外部、より具体的にはシェアエッジの外周側に、互いに向き合う一対の対向面が設けられ、この対向面のうち少なくとも一方には、ガスシール部を構成するシール部材が配置される。このシール部材は、両方の対向面のそれぞれに配置することが好ましい。

[0057] このようにシェアエッジの外周側にガスシール部を設けることで、キヤビティのガスシールが金型の型締中に行われ、型締動作によってキヤビティ内のガス圧を昇圧すること力 Sできる。キヤビティ内のガス圧は型締と共に昇圧する力同時にシール圧力も型締と共に増加するようになっている。

[0058] ガスシール部の構成としては、キヤビティ内のガス圧が低い場合は、固定金型および可動金型のうちいずれかの上記対向面に、シール部材としてゴムなどの弾性体を設ければよいが、キヤビティ内のガス圧としてより高い圧力を得るためには、固定金型および可動金型の両方の上記対向面に弾性体を設けることが望ましい。このようにすることで、より多くのシールストロークを得ることができ、キヤビティ内のガス圧を高い圧力まで昇圧することができる。

[0059] シール部材の材料の具体例としては、二トリルゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、シリコンゴム、クロロプレンゴム、ハイパロンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、スポンジゴムなどが挙げられる。

[0060] シール部材の形状としては、丸紐、角紐、板状、チューブ、ホース状など、特に制限はなレ、が、型締による圧縮で金型面とシール部材が面接触する形状が好ましレ、。

[0061] 丸紐、チューブ状、力マボコ型などのように、断面形状が円または半円であると、圧縮幅が大きぐシールストロークを長く取ることができる。

[0062] 角紐、板状などのように平面を有する形状であると、対向する金型面またはシール部材と面接触するので確実にシールを行うことができる。

[0063] 上記した双方の利点を生かすためには、片側が丸状であり、その反対側が角状であるシール部材を用いることが好ましい。

[0064] キヤビティ内ガスのシールおよび昇圧を行う際に、キヤビティ厚みが 2〜8mmとなる時点で、一方の対向面に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させることによりシールを開始させ、気密にシールした状態で型締をさらに行レ、、最終的なキヤビティ厚みが 0. 7〜2. 5mmとなるまでシール部材を圧縮することでキヤビティ内のガス圧を昇圧することが好ましい。

[0065] このときのキヤビティ内におけるガス圧の増加量は、金型の精度やガスシール部の配置により変化するが、基本的には、シール開始時と型締完了時におけるシール内容積の比で得られる。

[0066] し力、し、シェアエッジの外周部のみガスシールを行った場合、キヤビティ内のガス圧力として 0〜0. 5MPa程度以上を得ることは難しぐさらなる昇圧が必要な場合は、外部からガスシール部の内側にガスを供給し、あるいはキヤビティ周囲のガス流路ゃガス溜まりにスライドコアを突き出すことにより昇圧を行うことが望ましい。 [0067] 図 5は、スライドコアを設けた本発明の射出発泡成形装置の断面図である。スライドコア 9は、シール部材 6によるガスシール部と、シェアエッジ 4との間におけるガス流路 5などの空間、例えば、固定金型 1における凸部基端側の外周に設けられた、ガス溜まり空間としても作用する周状のガス流路 5aに面して配置され、一定方向への摺動により当該空間の容積を気密に変化させる。スライドコア 9を戻した状態で型締を行レ、、シール完了後にスライドコア 9を上記空間へ突き出すことで、ガス流路およびキヤビティ内のガス圧を昇圧する。

[0068] スライドコアを用いたキヤビティ内ガスの昇圧を、型締による昇圧と組み合わせる場合、成形サイクルが長くなる可能性もあるが、スライドコア自体の動作は短時間で行われるため、実質的な成形サイクル時間への影響は小さい。

[0069] キヤビティの厚みを調整するために、固定金型と可動金型との間に設けたガスシール部を入れ子構造として、その厚みを変えることでキヤビティの厚みを調節することができる。図 6は、入れ子部材を設けた本発明の射出発泡成形用金型の一部断面図である。この入れ子部材 8と固定金型 1との間は、〇—リング 11などを配置することでガスシールされている。例えば、図 6に示す Lの長さ、すなわち入れ子部材 8の厚みを変えることで、シール完了時および型締完了時のキヤビティ厚みを変更できる。

[0070] 図 6に示すように、固定金型 1における凸部基端側の外周には、その幅が当該凸部と入れ子部材 8との間隔で規定され、その高さが入れ子部材 8の厚みで規定される周状のガス流路 5aを設けることができる。このガス流路 5aは、シェアエッジの間隙を通じて、全周でキヤビティ 3に連通される。

[0071] なお、金型への型締力の調整とキヤビティの厚み調整は、ガスシール部の付き当て、または金型自体に設けたスぺーサ、あるいはその両方によって変更が可能である。

[0072] 本発明では、キヤビティ内のガス圧を昇圧した後、射出動作によりキヤビティ内に溶融樹脂が充填されていくに伴い、キヤビティ内のガス圧がさらに昇圧を始めるが、そのキヤビティ内ガスはシェアエッジを通して外周に設けられた図 5,図 6のガス流路 5a に流出する構造となっているため、実質的なキヤビティ圧の上昇は抑制され、高速の射出成形で問題となるようなャケは発生しない。なお、ャケとは、昇圧により温度が過度に上昇し、樹脂が炭化等の熱変性を起すことを言う。すなわち、樹脂充填時において、キヤビティ内のガスはシェアエッジを通ってキヤビティ周囲に配置したガス流路 5aをバッファとして排気されるので、ガスの抜けが良くなり、キヤビティ内ガスの圧縮に伴うャケ、および、発泡成形で問題となり易い成形品表面のアバタを防止することができる。

[0073] さらに、キヤビティへの溶融樹脂の充填完了前、または、充填完了後であってキヤビティ内容積の拡大（レヽわゆるコアバック）を開始する前に、キヤビティ内のガスを排気し降圧することで、充填樹脂の表層に固化層が形成される。これにより、コアバックと共に充填樹脂内の未固化層を発泡させ発泡成形体を得ることができる。

[0074] キヤビティ内のガスを排気し圧力を開放するタイミングは、キヤビティ容積の拡大を開始する前である必要があるが、好ましくは、溶融樹脂の充填時におけるスクリューストロークが残り 30%となった時点からキヤビティ容積の拡大を開始する時点までの間、さらに好ましくは、溶融樹脂の充填完了時からキヤビティ容積の拡大を開始する時点までの間に圧力開放が行われる。

[0075] 特に、キヤビティへの溶融樹脂充填中に排気を行う場合には、キヤビティ内ガスの排気速度と溶融樹脂の射出速度の影響があり、充填速度が速い場合や排気速度が遅い場合は排気タイミングを早め、充填速度が遅い場合や排気速度が速い場合は排気タイミングを遅くすることが望ましい。また、キヤビティ周囲に、固定金型の凸部基端側に周状に設けられ、シェアエッジを通じてキヤビティへガスを出し入れする図 5, 図 6で説明したようなガス流路 5aを配置することで、多少の時間変動が許容される。

[0076] 昇圧時におけるキヤビティ内の圧力は、樹脂内に含有したガスが気泡を発生して破裂しない圧力である必要があり、化学発泡剤を使用する系においては、好ましくは 0 . 05MPa以上、より好ましくは 0. 05〜0. 8MPa、さらに好ましくは 0. 1~0. 5MPa である。なお、本明細書において、キヤビティ内の圧力は、大気圧に対する増加値を示す。

[0077] また、炭酸ガス、窒素ガス等の物理発泡剤を使用する系においては、ガス注入圧力の 5%以上、好ましくは 5〜50%、さらに好ましくは 10〜40%の範囲が外観の良い領域である。

[0078] キヤビティ内のガス圧が低いとスワールマークが完全には消えず、また、キヤビティ内のガス圧が高いと、キヤビティ内のガスが抜けきらないために、成形品の表面にあばた (ガス溜まりによる凹凸）や表面のうねりが発生することがある。

[0079] 昇圧時のガス圧は、射出速度やキヤビティの厚みといった成形条件に応じて適宜に設定される。射出速度が速いほど、また、キヤビティ厚みが小さいほど低いガス圧で良好な外観が得られるようになる。

[0080] キヤビティ内に供給するガスとしては、樹脂内部に溶解したガスを破裂させなければどのようなガスを使用してもよぐ具体例としては、空気、二酸化炭素や窒素等の不活十生ガスなどが挙げられる。

[0081] 本発明では、キヤビティ内のガス圧の昇圧時に、前述した図 1のガス流路 5からシヱァエッジを通じて、キヤビティ内へ外部的な加圧ガスを供給してもよレ、。この場合におレ、ても、型締による昇圧が行なわれていることで、外部からの加圧ガスのみを用いる場合に比べて昇圧をより短い時間で行うことができる。外部的な加圧ガスを供給することで、キヤビティ内のガス圧をより高圧とする必要がある場合、例えば、超臨界状態の発泡剤を供給する高圧の物理発泡の場合にも、短時間でキヤビティ内のガス圧を昇圧すること力 Sできる。

[0082] キヤビティ内において所定のガス圧を得るためには、従来ではガスを供給、排出する設備が必要であった。しかし、本発明のように型締動作をキヤビティ内のガス圧の昇圧に利用することで、射出成形で行われる型締動作を、昇圧工程と同時並行で行えるため、成形サイクルにおいてキヤビティ内ガスの昇圧時間による時間の増加は発生しない。

[0083] また、キヤビティ内の昇圧を制御するための装置も不要となるので、キヤビティ内のガス圧力制御をガスの排気機構のみに簡略化することができる。このように、キヤビティ内ガスの昇圧、減圧に時間増加を要しないため、サイクルタイムを長くすること無しに、カウンタプレツシャ成形を安価に行うことが可能となる。

[0084] 物理発泡剤を用いた超臨界発泡など、キヤビティ内に高圧のガス圧力が必要な場合は、外部のガス供給装置を付加させるようにしてもよい。その場合においても、本発明では金型の型締動作によりキヤビティ内のガスが予備加圧されているため、外部のガス供給装置からのガス供給は少量で済み、昇圧時間の短縮が可能となり、成形サイクルの増加を最小限にすることができる。

[0085] 本発明は、シェアエッジ構造の金型の他、突き当て式のパーテイングラインを持つ通常の金型にも適用できる。突き当て式のパーテイングラインを持つ金型を本発明に適用する場合、可動金型および固定金型のパーテイングラインよりも外周側には、互いに向き合う一対の対向面が設けられる。これらの対向面の少なくとも一方にはシール部材が配置されており、可動金型を固定金型の側へ移動させることによって、当該対向面のシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、パーテイングラインの外側にぉレ、てキヤビティをガスシール状態とする。

[0086] そして、シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらシール空間の容積を小さくして、これにより大気圧を超える圧までキヤビティ空間を含むシール空間内を昇圧すると共に、パーティングラインの隙間をさらに狭くする。

次いで、昇圧したキヤビティ内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を充填した後、可動金型を移動してキヤビティ容積を拡大し、発泡樹脂成形体を得る。

[0087] 省エネルギー、排ガス規制のもと自動車分野では外観良好で軽量な成形品が求められており、発泡成形工法による射出成形部品も出始めているが、外観に関してはまだ改良が必要である。一方で、カウンタプレツシヤエ法は工程の増加を伴うため、成形サイクルが長くなり、秒単位でのサイクル短縮が求められる自動車分野には採用が難しい。しかし本発明によれば、従来のカウンタプレツシヤエ法で問題となるサイクノレ時間の増加が無ぐあるいは増加を最小にすることが可能であり、外観良好で軽量な発泡成形品が得られるため、発泡成形工法のさらなる拡大が期待できる。

実施例

[0088] 以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

[0089] [実施例 1]

キヤビティサイズが 800 X 500mmである図 1に示した金型を用意した。この金型は、ガスシール部の入れ子部材の厚みによりキヤビティの厚さを変更できる構造であり、所定の厚みの入れ子部材を、断面が円形状のゴム製 O—リングを挟んで可動金型へ固定することにより、金型を完全に閉じた状態でのキヤビティの厚さが 1. 5mmとなるように調節した。

[0090] この金型におけるキヤビティの周囲はシェアエッジ構造を成している。さらに、固定金型における凸部基端側の外周には、その幅が当該凸部と入れ子部材との間隔で規定され、その高さが入れ子部材の厚みで規定される、幅 5mm X高さ 15mmの周状のガス流路が設けられている。このガス流路は、シェアエッジの間隙を通じて、キヤビティに連通されている。

[0091] 可動金型に〇_リングを配置することでガスシールを行レ、、固定金型に断面が四角形状のゴム板を配置することでシール時のストロークを長くできるようにした。キヤビティをシールするストロークは、この固定金型に配置されたゴム板の厚みを変更することで変更できるようになつている。

[0092] 成形機は、原料樹脂を溶融したシリンダの途中に、発泡剤として気体状態の二酸化炭素を注入し、スクリューの回転によって溶融樹脂と二酸化炭素とを混練溶解させる構造を有している。

金型は、 3点のバルブゲート仕様のダイレクトゲートにより溶融樹脂を射出する構造となっており、金型のキヤビティ間隔を成形機のモーターにより微調整できる射出成形機に取り付け、金型温度 40°C、冷却時間 40秒、射出時の樹脂温度 195°Cとなるように設定した。

[0093] 成形材料として、ブロックポリプロピレン（三井化学 (株)製、 MFR : 35g/10分（230 °C)および MFR : 70g/10分（230°C) )を用いた。また、キヤビティ内のガスとして空気を使用した。

[0094] キヤビティ周囲のシールによって、型締に伴いキヤビティ内圧は約 0. 3MPaへと昇圧され、そこに、発泡ガスとして二酸化炭素を 1. 5MPaで注入して混練 '溶解した溶融ポリプロピレン樹脂を射出した。射出が完了すると同時にキヤビティ内のガス圧力を開放し、射出完了後 0. 5秒でキヤビティの容積を拡大するように可動金型を移動することで、発泡成形体を得た。

[0095] 得られた成形品表面にスワールマークの発生しないこと、および発泡不良に基づく凹凸の無いことを目視により確認した。成形条件およびその結果を表 1に示した。材料の流動性の影響は、発泡性に多少の差異が認められるもののその差は小さぐまた外観に関しても大きな差が認められなかった。成形条件およびその結果を表 1に示した。

[0096] [比較例 1]

キヤビティ内にガス圧力を付カ卩しないで（キヤビティ内ガス圧力 = 0MPa)射出成形を実施したところ、スワールマークが成形品表面に発生し、また、成形品表面の一部にァバタ（成形品表面の凹凸）の発生が見られた。成形条件およびその結果を表 1に示した。

[0097] [参考例 1]

キヤビティ内のガス圧力を 0. 9MPaと高くした以外は、実施例 1と同様にして射出成形を行った。キヤビティ圧が物理発泡剤の圧力 1. 5MPaに対して好ましい範囲より高いため、発泡成形品表面にアバタゃ発泡不良が発生しているが、スワールマークは無いことが確認された。成形条件およびその結果を表 1に示した。

[0098] [参考例 2]

発泡剤の供給圧力とキヤビティ内のガス圧力は実施例 1と同じとし、キヤビティ内への溶融樹脂の射出が完了した後もキヤビティ内の圧力を保っておき、可動型を移動させてキヤビティ容積を拡大する工程の途中で脱圧力を開始した。排気を開始するタイミングが好ましい範囲より遅いため、発泡成形品表面にアバタゃ発泡不良が発生した力スワールマークは無いことが確認された。成形条件およびその結果を表 1に示した。

[0099] [表 1] 実施例 1 比較例 1 参考例 1 参考例 2 榭脂 PP PP PP PP 発泡剤 C02ガス C02ガス C02ガス C02ガス発泡剤圧力（MPa) 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 キヤビティ内ガス圧力（MPa) 0. 3 0. 0 0. 9 0. 2 排気タイミング射出射出射出発泡

完 J ^ 完時完『'時行程中榭脂充填厚（mm) 1. 5 1. 5 1. 5 1. 5 製品厚み（mm) 2. 5 2. 5 2. 5 2. 5 平面性平面凹凸凹凸凹凸スワールマ一ク無有無無 [0100] [実施例 2]

発泡剤として、炭酸水素ナトリウムとクェン酸系の熱分解型化学発泡剤を使用した以外は実施例 1と同様にして射出成形を行った。化学発泡剤は、マスターバッチ形式で材料に 3部添カロ'混合し、供給を行った。

成形機の型締に伴い約 0. 2MPaへと昇圧されたキヤビティに、加熱分解した化学発泡剤から発生した二酸化炭素を混練'溶解した溶融ポリプロピレン樹脂を射出した。射出が完了した時点でキヤビティ内のガス圧力を開放し、射出完了後 0. 5秒でキヤビティの容積を拡大するように可動金型を移動することで、成形品表面にスワールマークの発生しない発泡成形体を得た。成形品表面の平面性も良好であった。成形条件およびその結果を表 2に示した。

[0101] [表 2]

[0102] [比較例 2]

キヤビティ内にガス圧力を付カ卩しなレヽで（キヤビティ内ガス圧力 = OMPa)射出成形を実施したところ、成形品表面の平面性は出ていたが、表面にスワールマークが発生していた。成形条件およびその結果を表 2に示した。

[0103] [参考例 3]

キヤビティ内のガス圧力を 0. 9MPaと高くした以外は、実施例 2と同様にして射出成形を行った。キヤビティ圧が好ましい範囲より高いため、発泡成形品表面にァバタや発泡不良が発生しているが、スワールマークは無いことが確認された。成形条件およびその結果を表 2に示した。

図面の簡単な説明

[0104] [図 1]図 1は、本発明の射出発泡成形用金型における一実施形態を示した断面図である。

[図 2]図 2は、図 1の金型のシェアエッジ周辺を拡大した一部断面図である。

[図 3]図 3は、図 1の射出発泡成形用金型による成形工程を説明する断面図である。

[図 4]図 4は、図 1の射出発泡成形用金型による成形工程を説明する断面図である。

[図 5]図 5は、スライドコアを設けた本発明の射出発砲成形用金型の断面図である。

[図 6]図 6は、入れ子部材を設けた本発明の射出発砲成形用金型の一部断面図である。

符号の説明

[0105] 1 固定金型

2 可動金型

3 キヤビティ

4 シェアエッジ

5 ガス流路

5a ガス流路

6 シール部材

7 バノレブ

8 入れ子部材

9 スライドコア

10 熱可塑性樹脂

11 O—リング

Claims

請求の範囲

[1] 固定金型と可動金型により形成されるキヤビティ内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を充填した後、可動金型を移動してキヤビティ容積を拡大し、発泡樹脂成形体を得る射出発泡成形方法であって、

可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、固定金型および可動金型のキヤビティ外部における互いに向き合う一対の対向面の少なくとも一方に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを接触させて、キヤビティをガスシール状態とし、

その後、シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティの容積を小さくし、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ内を昇圧し、

昇圧したキヤビティ内に熱可塑性樹脂を射出することを特徴とする射出発泡成形方法。

[2] 大気圧を超える圧まで昇圧した前記キヤビティ内に熱可塑性樹脂を射出する途中または射出した後に、キヤビティ内のガス圧を開放し、

その後、前記可動金型を前記固定金型から離れる側へ移動させてキヤビティ容積を拡大し、これによりキヤビティ内の熱可塑性樹脂を発泡させることを特徴とする請求項 1に記載の射出発泡成形方法。

[3] 凹部を凸部に嵌合させてこれらの内部でキヤビティを形成し、凹部と凸部とを嵌合部で摺動させることにより前記キヤビティの容積を変化させるシェアエッジ構造を有する固定金型および可動金型を用いることを特徴とする請求項 1に記載の射出発泡成形方法。

[4] 一対の前記対向面の少なくとも一方に配置されたシール部材と、他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とを互いに接触させた後、前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間に連通するガス流路からキヤビティ内へガスを供給し、これによりキヤビティ空間を昇圧することを特徴とする請求項 3に記載の射出発泡成形方法。

[5] 大気圧を超える圧まで昇圧した前記キヤビティ空間に熱可塑性樹脂を射出する途中、または射出した後に、前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間に連通するガス流路からキヤビティ内のガスを排出することにより、該キヤビティ内のガス圧を開放することを特徴とする請求項 3に記載の射出発泡成形方法。

[6] 熱可塑性樹脂の発泡剤として化学発泡剤を用いると共に、

前記シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、キヤビティ内のガス圧を 0. 05MPa以上まで昇圧することを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の射出発泡成形方法。

[7] 熱可塑性樹脂の発泡剤として物理発泡剤を用いると共に、

前記シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へ移動させることにより、キヤビティ内のガス圧を、物理発泡剤の供給圧に対して 5。/₀以上の圧力まで昇圧することを特徴とする請求項 1〜5のいずれかに記載の射出発泡成形方法。

[8] 固定金型と可動金型により形成されるキヤビティ内に、可塑化され発泡ガスが溶解した熱可塑性樹脂を充填した後、可動金型を移動してキヤビティ容積を拡大し、発泡樹脂成形体を得る射出発泡成形金型であって、

前記固定金型および前記可動金型にはそれぞれ、キヤビティ外部に、互いに向き合う一対の対向面が設けられ、

シール部材を圧縮しながら可動金型を固定金型の側へさらに移動させることにより、ガスシール状態を維持しながらキヤビティの容積が小さくなり、これにより、大気圧を超える圧までキヤビティ内が昇圧されることを特徴とする射出発泡成形用金型。

[9] 前記固定金型および前記可動金型は、凹部を凸部に嵌合させてこれらの内部でキャビティを形成し、凹部と凸部とを嵌合部で摺動させることにより前記キヤビティの容積を変化させるシェアエッジ構造を有することを特徴とする請求項 8に記載の射出発泡成形用金型。

[10] 前記一方の対向面に配置されたシール部材と、前記他方の対向面または該対向面に配置されたシール部材とが接触する最大のキヤビティ厚みが 2〜8mmであり、キヤビティ内に熱可塑性樹脂を充填するときのキヤビティ厚みが 0. 7〜2. 5mmであることを特徴とする請求項 9に記載の射出発泡成形用金型。

[11] 前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間に連通する給排気用のガス流路が設けられていることを特徴とする請求項 9または 10に記載の射出発泡成形用金型。

[12] 前記シール部材によるガスシール部と、前記シェアエッジ構造の嵌合部との間における空間に面して配置され、一定方向への摺動により当該空間の容積を気密に変化させるスライドコアを備え、

前記スライドコアの移動によって、シール状態となったキヤビティ内のガス圧力を昇圧可能であることを特徴とする請求項 9〜： 11のいずれかに記載の射出発泡成形用金型。

[13] 前記固定金型および前記可動金型のうち一方は、

金型本体と、

該金型本体に着脱可能であり、その厚みによってキヤビティ厚みが規定され、一方の面が前記対向面となる入れ子部材と、を備えることを特徴とする請求項 9〜： 12のいずれかに記載の射出発泡成形用金型。