WO2010098077A1 - 射出発泡成形方法およびその装置 - Google Patents

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WO2010098077A1
WO2010098077A1 PCT/JP2010/001197 JP2010001197W WO2010098077A1 WO 2010098077 A1 WO2010098077 A1 WO 2010098077A1 JP 2010001197 W JP2010001197 W JP 2010001197W WO 2010098077 A1 WO2010098077 A1 WO 2010098077A1
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cavity
vacuum
gas
mold
injection foam
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PCT/JP2010/001197
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English (en)
French (fr)
Inventor
小原智之
Original Assignee
株式会社プライムポリマー
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C44/00—Shaping by internal pressure generated in the material, e.g. swelling or foaming ; Producing porous or cellular expanded plastics articles
    • B29C44/34—Auxiliary operations
    • B29C44/58—Moulds
    • B29C44/586—Moulds with a cavity increasing in size during foaming

Definitions

  • the present invention relates to an injection foam molding method and apparatus for obtaining an injection foam molded article by injection molding a thermoplastic resin containing a foaming agent.
  • an injection foam molded article is used for a door trim in an automobile, and various methods are known as an injection foam molding method for obtaining such an injection foam molded article (see, for example, Patent Documents 1 to 3). .
  • Patent Document 1 When filling a cavity pressurized with a pressure gas with a molten resin, the one described in Patent Document 1 discharges the unfilled portion in the cavity or sucks it in a vacuum to instantaneously depressurize the molten resin. Making it easy. However, in the method of discharging the pressure gas while leaving an unfilled portion as described in Patent Document 1, a so-called swirl mark is generated in a portion corresponding to the unfilled portion of the injection foamed molded article, and the appearance is impaired. There is a fear.
  • Patent Document 3 employs a configuration in which a specific resin composition is injected into a cavity pressurized to a specific pressure, and then a mold is core-backed to obtain an injection foam molded article.
  • the gas at a position away from the exhaust position is the resin pressure. Since it is pressed down, it is not exhausted sufficiently, and the appearance of the injection-foamed molded article may be deteriorated.
  • Patent Documents 1 to 3 cannot sufficiently prevent gas accumulation that causes a dent on the surface of the injection foam molded article. There is a risk of appearance defects such as. For this reason, when using for a member visually recognized by users, such as a door trim of a car, for example, there is a possibility that a separate process such as painting may be required.
  • an object of the present invention is to provide an injection foam molding method and apparatus capable of preventing gas accumulation and obtaining a good appearance.
  • the injection foam molding method is an injection foam molding method for obtaining an injection foam molded article by injection molding of a thermoplastic resin containing a foaming agent, wherein a movable side mold is brought close to a fixed side mold. Clamping and clamping to form a cavity, a pressurizing step for boosting the inside of the cavity with a gas equal to or higher than a saturation dissolution pressure corresponding to the amount of foaming gas mixed in the thermoplastic resin, and the cavity in the cavity
  • a cooling step of cooling the fat which comprises carrying out the, the demolding step for taking out the injection foam
  • the said pressure reduction process is set as the structure which starts vacuum suction in the time from the implementation time of the core back of the said movable mold to 2.5 second later.
  • the decompression step uses a vacuum suction device provided with a pump for vacuum suction in a vacuum tank communicating with the cavity via a valve, and the pressure is reduced by driving the pump by operating the valve.
  • the inside of the cavity is vacuum-sucked by communicating the vacuum tank with the cavity.
  • the decompression step is configured to adjust the degree of vacuum in the cavity after vacuum suction of the gas in the cavity to ⁇ 0.01 MPa or less.
  • An injection foam molding apparatus is an injection foam molding apparatus that obtains an injection foam molded body by injection molding a thermoplastic resin containing a foaming agent, with respect to a fixed side mold and the fixed side mold.
  • a movable side mold that can be moved close to and away from the mold; a mold that divides a cavity inside by closing the movable side mold close to the fixed side mold; and the inside of the cavity of the mold
  • a pressure increasing device that is provided so as to allow gas to flow into the chamber and that boosts the inside of the cavity, a vacuum tank, a pump that vacuums the inside of the vacuum tank, and a flow path having a valve that communicates the vacuum tank with the cavity
  • a vacuum suction device comprising: a pressure boosting device configured to control the pressure boosting device to pressurize the cavity, and to inject the thermoplastic resin containing the foaming agent into the cavity after pressure boosting by the pressure boosting device;
  • the movable side mold is core-backed after being held for a predetermined time, and the vacuum tank is
  • the vacuum suction device is in a state where the vacuum degree of the vacuum tank is ⁇ 0.01 MPa or less after the vacuum suction of the gas in the cavity, that is, the vacuum degree in the cavity is ⁇ 0.01 MPa. It is preferable that the volume of the vacuum tank is designed to be in the following state. Further, in this invention, the vacuum suction device has a degree of vacuum of the vacuum tank before vacuum suction of the inside of the cavity, and a degree of vacuum of the vacuum tank after vacuum suction of gas in the cavity is -0.01 MPa. A configuration adjusted to the following state is preferable.
  • the gas in the cavity is exhausted under specific conditions, it is possible to simultaneously prevent the occurrence of swirl marks on the surface of the obtained injection foamed molded product and dimple-like or irregular-shaped dents.
  • reference numeral 100 denotes an injection foam molding apparatus.
  • the injection foam molding apparatus 100 is a relatively flesh such as a door trim, a bumper, an instrument panel, a hatchback trim, or a deck side trim next to a trunk.
  • a plate-like material having a small thickness and a wide flat surface is formed by injection foaming.
  • this invention is not restricted to shaping
  • the injection foam molding apparatus 100 is configured to foam a thermoplastic resin containing a foaming agent by using a core back.
  • the injection foam molding apparatus 100 includes a heating cylinder (not shown), a mold 110, a booster 120, a vacuum suction device 130, a control device (not shown), and the like.
  • a configuration including a control device and capable of automatic control is illustrated, but a configuration in which an operator manually adjusts may be employed.
  • the heating cylinder includes, for example, a hopper into which a resin material of a thermoplastic resin is charged, a cylinder that melts and kneads the resin material, and a gas introduction path that introduces a blowing agent gas into the cylinder.
  • the heating cylinder is controlled by a control device, heats and melts the resin raw material in the cylinder, kneads while applying an appropriate shear stress, introduces a foaming agent gas, and converts the thermoplastic resin containing the foaming agent.
  • the mold 110 includes a fixed-side mold 111, a movable-side mold 112 that can be moved closer to and away from the fixed-side mold 111 by control of a control device, and the like. I have. Then, the mold 110 partitions the cavity 113 inside by moving the movable mold 112 close to the fixed mold 111 and clamping the mold.
  • the stationary mold 111 is provided with a gate 114 through which the molten resin material X supplied from the heating cylinder flows into the cavity 113. Further, the stationary mold 111 is provided with a gas flow path 115 that communicates with the cavity 113 and allows gas to flow therethrough.
  • This gas flow path 115 is communicated with the cavity 113 through a fine clearance that allows gas to flow between the fixed mold 111 and the movable mold 112 during mold clamping and prevents the resin raw material X from flowing.
  • a seal member for example, an O-ring 116 is attached to the movable die 112 in a state of surrounding the cavity 113, that is, for gas sealing, on the surface facing the fixed die 111.
  • a seal recess 117 is provided.
  • the booster 120 introduces gas into the cavity 113 of the mold 110 under pressure. That is, the booster 120 is controlled to be a pressure equal to or higher than the saturated melting pressure of the foaming gas with respect to the resin raw material X so as not to foam when the molten resin raw material X is injected and filled into the cavity 113 under the control of the control device. Then, gas is introduced into the cavity 113 to increase the pressure.
  • the booster 120 includes a booster channel 121 communicating with the gas channel 115 of the mold 110, a booster pump 122 provided in the booster channel 121, and a booster channel 121. And a pressure increasing valve 123 provided between the pump 122 and the gas flow path 115.
  • an inert gas such as air, carbon dioxide gas, or nitrogen gas can be used.
  • the vacuum suction device 130 vacuums the gas in the cavity 113 of the mold 110 under the control of the control device.
  • the vacuum suction device 130 includes a suction flow channel 131 communicating with the gas flow channel 115 of the mold 110, a vacuum tank 132 provided in the suction flow channel 131, and an inside of the vacuum tank 132. And a suction valve 134 provided in the suction flow path 131 between the vacuum tank 132 and the gas flow path 115.
  • the vacuum suction device 130 is configured so that the degree of vacuum in the vacuum tank 132 after the vacuum suction of the gas in the cavity 113 is ⁇ 0.01 MPa or less, that is, the degree of vacuum in the cavity 113 is ⁇ 0.01 MPa or less. It is preferable to adjust the volume of the vacuum tank 132 or the degree of vacuum before suction.
  • the control device includes, for example, a CPU (Central Processing Unit) and is configured to be able to control the operation of the entire injection foam molding device 100.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the resin raw material is a foamable resin composition in which a thermoplastic resin and a foaming agent are mixed.
  • thermoplastic resin any thermoplastic resin capable of injection foam molding can be used, and is not particularly limited.
  • polyolefin resins such as polyethylene resin, polypropylene resin, poly-1-butene resin, polymethylpentene resin; polyester resins such as polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyethylene naphthalate; nylon 6, nylon 9, nylon 10
  • Polyamide resins such as nylon 11, nylon 12, nylon 46, nylon 66, nylon 610, nylon 611, nylon 612; polyethers such as polyoxymethylene and polyphenyl ether; polystyrene, acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, Styrene polymers such as acrylonitrile, ethylene-propylene rubber, styrene (AES) resin; carbonate polymers such as polycarbonate; other, poly
  • the thermoplastic resin is preferably a polyolefin resin.
  • a polyethylene resin and a polypropylene resin are preferable, and a polypropylene resin is particularly preferable.
  • the polyolefin resin those having a melt flow rate (MFR) of 10 to 200 g / 10 minutes, particularly 30 to 100 g / 10 minutes measured at 230 ° C. under a load of 2.16 kg according to JIS K7210 are preferable.
  • thermoplastic resin such as a polypropylene resin
  • the polypropylene resin may be a propylene homopolymer or a copolymer of propylene and a small amount of other ⁇ -olefin.
  • an ⁇ -olefin having 2 to 10 carbon atoms such as ethylene, 1-butene, 1-pentene, 1-hexene, 1-octene and 1-decene can be suitably used as a comonomer.
  • the copolymer may be a random copolymer or a block copolymer.
  • the comonomer content is 10 mol%, preferably 5 mol% or less.
  • the propylene-based block copolymer is excellent in rigidity, mechanical strength, and low-temperature impact strength, and thus is particularly suitable for use as an interior / exterior part of an automobile.
  • the composition obtained by the random copolymer of propylene and ethylene which comprises normal temperature paraxylene soluble content, and a polypropylene content is especially suitable.
  • the polypropylene resin preferably has an MFR of 30 to 200 g / 10 minutes, particularly 60 to 120 g / 10 minutes.
  • the polypropylene resin preferably has a density of 0.890 to 0.920 g / cm 3 , preferably 0.900 to 0.910 g / cm 3 .
  • the polypropylene resin preferably has an isotactic pendart fraction (mmmm fraction) measured by 13 C-NMR method of 97% or more, preferably 97.5% or more.
  • isotactic pendant fraction When the isotactic pendant fraction is high, an injection-foamed molded article having high resin crystallinity and higher rigidity can be obtained.
  • the isotactic pendant fraction indicates the abundance ratio of isotactic chains in the pendant unit in the thermoplastic resin molecular chain measured using 13 C-NMR method, and includes 5 propylene monomer units. This is the fraction of propylene monomer units at the center of the chain that are continuously meso-bonded.
  • the polypropylene resin may contain a branched olefin polymer in an amount of 0.1% by mass or less, preferably 0.05% by mass or less. Since the branched olefin polymer acts as a nucleating agent for polypropylene resin, the isotactic pendant fraction can be increased and the moldability can be improved.
  • branched olefin polymers include homopolymers or copolymers such as 3-methyl-1-butene, 3,3-dimethyl-1-butene, 3-methyl-1-pentene, and 4-methyl-1-pentene. Can be used. In particular, 3-methyl-1-butene polymer is preferable.
  • the polypropylene resin can be produced by a known method using a known catalyst.
  • a thermoplastic resin component is obtained by polymerizing propylene in the presence of a catalyst system containing a solid titanium catalyst component containing magnesium, titanium, halogen and an electron donor, an organoaluminum compound, and an electron donor.
  • the step of forming and the step of copolymerizing ethylene and an ⁇ -olefin having 3 to 20 carbon atoms to form an ethylene / ⁇ -olefin copolymer component can be obtained in any order.
  • various methods such as a gas phase polymerization method, a solution polymerization method, and a slurry polymerization method can be used.
  • the solid titanium catalyst component in the catalyst includes a tetravalent titanium compound such as tetrahalogenated titanium, halogenated alkoxytitanium or tetraalkoxytitanium, and alcohol, phenol, ketone, aldehyde, ester, ether, amine, nitrile and acid. It can be prepared by contacting at least one electron donor selected from the group consisting of oxygen-containing or nitrogen-containing compounds with a halogen-containing magnesium compound.
  • the organoaluminum compound in the catalyst can be appropriately selected from trialkylaluminum, halogenated alkylaluminum, alkylalkoxyaluminum, halogenated alkoxyaluminum and the like.
  • an electron donor in the catalyst an alkoxysilane compound or a polyether compound can be used.
  • various resins, elastomers, inorganic fillers, additives, and the like are added as necessary within a range that does not impair the purpose of the present invention.
  • inorganic fillers include talc, silica, mica, calcium carbonate, glass fiber, glass beads, barium sulfate, magnesium hydroxide, wollastonite, calcium silicate fiber, carbon fiber, magnesium oxysulfate fiber, calcium titanate fiber, and oxidation. Titanium, calcium sulfite, white carbon, clay, calcium sulfate and the like can be used.
  • additives include nucleating agents, antioxidants, hydrochloric acid absorbents, heat stabilizers, weathering stabilizers, light stabilizers, ultraviolet absorbers, slip agents, antiblocking agents, antifogging agents, lubricants, and antistatic agents. , Flame retardants, pigments, dyes, dispersants, copper damage inhibitors, neutralizers, plasticizers, foam inhibitors, crosslinkers, flowability improvers such as peroxides, weld strength improvers, natural oils, synthetic oils Well-known materials such as wax can be used.
  • foaming agent to be contained in the thermoplastic resin various known foaming agents can be used.
  • any of a solvent-type foaming agent, a decomposition-type foaming agent, and a gaseous foaming agent can be used.
  • the solvent-type foaming agent or the gaseous foaming agent a substance that is injected in the cylinder portion of the heating cylinder, absorbed or dissolved in the molten thermoplastic resin, and functions as the foaming agent in the cavity 113 of the mold 110 is used. .
  • carbon dioxide gas for example, carbon dioxide gas; inert gas such as nitrogen gas and argon gas; low boiling point aliphatic hydrocarbon such as propane, butane, neopentane, heptane, isohexane, hexane, isoheptane; low boiling point fluorine-containing hydrocarbon represented by Freon gas Etc.
  • the gaseous blowing agent may be injected into the thermoplastic resin in a supercritical state.
  • the decomposable foaming agent a compound that is preliminarily blended in a thermoplastic resin and supplied to a heating cylinder, the foaming agent decomposes under temperature conditions in the cylinder, and generates a gas such as carbon dioxide gas or nitrogen gas can be used.
  • This decomposable foaming agent can be used as an inorganic foaming agent or an organic foaming agent. Further, an organic acid such as citric acid may be added in combination to promote foaming as uniform fine bubbles.
  • an organic acid such as citric acid
  • the inorganic foaming agent for example, sodium bicarbonate, ammonium carbonate, ammonium bicarbonate, sodium carbonate, ammonium nitrite, citric acid, sodium citrate and the like can be used.
  • organic foaming agent examples include azo compounds such as azodicarbonamide, azobisisobutyronitrile, azocyclohexylnitrile, azodiaminobenzene, barium azodicarboxylate; N, N′-dinitrosopentamethylene N-nitroso compounds such as tetramine and N, N′-dinitrosotephthalamide; benzenesulfonyl hydrazide, toluenesulfonyl hydrazide, p, p′-oxybisbenzenesulfonyl hydrazide, diphenylsulfone-3,3′-disulfonylhydrazide Sulfonyl hydrazide compounds; azide compounds such as calcium azide, 4,4′-diphenyldisulfonyl azide, p-toluenesulfonyl azide, and the like can be used.
  • azo compounds such as
  • carbonates or bicarbonates such as sodium bicarbonate and sodium carbonate are preferable, and an organic carboxylate is preferably used in combination as a foaming aid.
  • the compounding ratio of the carbonate or bicarbonate to the organic carboxylate is 80 to 25 parts by mass, preferably 65 to 30 parts by mass for the carbonate or bicarbonate, preferably 20 to 75 parts by mass for the organic carboxylate. Is 35 to 70 parts by mass, and is blended at a ratio of 100 parts by mass in total.
  • the foaming agent is preferably added in an amount of 0.1 to 6 parts by mass, preferably 0.5 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the thermoplastic resin. By adding a foaming agent within this range, an injection foam molded article having a more uniform cell diameter can be obtained.
  • the addition amount of the foaming agent is set in consideration of the amount of gas generated from the foaming agent, a desirable foaming ratio, and the like according to the physical properties of the injection foam molded article.
  • FIG. 5 is a timing chart showing the molding state of the injection foam molded article, where the vertical axis represents the mold internal pressure that is the pressure relative to the atmospheric pressure in the cavity, and the horizontal axis represents time.
  • a mold clamping process a pressure increasing process, an injection process, a holding process, a foaming process, a pressure reducing process, a cooling process, and a demolding process are performed.
  • the cavity 113 defined by the mold clamping has a volume of, for example, 10 to 95% of a predetermined volume of the injection foam molded body. That is, the expansion ratio of the injection foam molded article is set to 1.05 to 10 times, preferably 1.5 to 5 times.
  • the booster pump 122 of the booster 120 is driven, the booster valve 123 is opened, and air, carbon dioxide, nitrogen is introduced into the cavity 113 from the booster channel 121 through the gas channel 115 of the mold 110.
  • Enclose gas such as gas.
  • the pressure inside the cavity 113 is increased to a predetermined pressure or higher than the saturated dissolution pressure of the foaming gas in the resin raw material X which is a thermoplastic resin containing a foaming agent.
  • the saturation dissolution pressure is determined by the type of foaming gas, the amount of foaming gas, the resin raw material, and the resin temperature.
  • the foaming gas is carbon dioxide
  • the amount of foaming gas is 0.4% by mass
  • the resin raw material is a propylene-based block copolymer containing a polypropylene component
  • the resin raw material temperature is 200 ° C.
  • the pressure is 0.56 MPa.
  • the pressure increasing valve 123 is closed when the pressure is increased to a predetermined mold internal pressure.
  • a resin raw material X prepared by melt-kneading a thermoplastic resin and a foaming agent in a separate heating cylinder is injected into the cavity 113 through the gate 114 of the mold 110. . Note that most of the gas in the cavity 113 is pushed away into the space between the cavity 113 and the gas seal portion.
  • the set temperature at the tip of the heating cylinder is set higher than the set temperature on the hopper side, for example, 20 to 100 ° C., preferably 20 to 70 ° C., more preferably 30 to 60 ° C. Good.
  • the back pressure of the heating cylinder may be set to 5 MPa or more, preferably 7 MPa or more, more preferably 10 MPa or more.
  • the pressure applied to the resin raw material X is reduced during injection, foaming starts, and swirl marks, dents, etc. are formed on the surface of the injection foamed molded product. This is because it may occur.
  • the resin material X is held in the cavity 113. That is, the skin 113 is formed by holding the cavity 113 without changing the volume for several seconds.
  • the temperature of the mold 110 is suitably 30 to 70 ° C. This holding time is appropriately determined according to the temperature of the mold 110, the type of the resin raw material X, the shape of the injection foam molded body, the thickness dimension of the skin layer, and the like. Usually, it is about 1 to 20 seconds.
  • the thickness of the skin layer is about 0.2 mm to 2 mm, preferably 0.2 mm to 1 mm.
  • the core back which expands the volume in the cavity 113 by retracting the movable mold 112 is implemented, and the resin raw material X is foamed.
  • the retracting speed of the movable mold 112 is, for example, 0.1 to 50 mm / second, preferably 0.5 to 30 mm / second.
  • the time from the start of retraction of the movable side mold 112 to the end of retraction is 0.01 to 5 seconds, preferably 0.05 to 3 seconds.
  • the suction valve 134 of the vacuum suction device 130 is opened at the same time as the core back (solid line in FIG. 5) or after a predetermined time after the core back (one-dot chain line in FIG. 5). Then, the vacuum tank 132 adjusted to a predetermined degree of vacuum is communicated with the cavity 113, and the gas in the cavity 113 is sucked and exhausted into the vacuum tank 132, and as shown in FIG. Less than.
  • the suction valve 134 is opened, the vacuum degree of the vacuum tank 132 is set to a predetermined degree of vacuum, that is, the vacuum degree in the vacuum tank 132 after suction exhaust is ⁇ 0.01 MPa or less. Keep it. Note that the gas sucked in vacuum is a gas used for increasing the pressure or a foaming gas present in the cavity 113.
  • the resin material X in the cavity 113 is cooled. That is, the mold 110 is held without changing the volume of the cavity 113 after the decompression step, and the resin material X is cooled.
  • the cooling time is appropriately set depending on the shape of the injection foam molded article.
  • the invention is not limited to the case where it is cooled as it is to obtain an injection foamed molded product. For example, after cooling for 0 to 60 seconds, preferably 1 to 10 seconds, the movable mold 112 is advanced. The mold may be clamped and compressed to be adjusted to a predetermined size.
  • the following operational effects can be achieved.
  • the resin raw material X which is a thermoplastic resin containing a foaming agent
  • the resin raw material X which is a thermoplastic resin containing a foaming agent
  • the gas in the cavity 113 is vacuumed to bring the inside of the cavity 113 to less than atmospheric pressure, and is cooled and solidified.
  • the pressure in the cavity 113 is increased to a pressure equal to or higher than the saturation dissolution pressure corresponding to the amount of the foaming gas mixed in the resin raw material X in the pressure increasing step of increasing the pressure in the cavity 113 by introducing gas.
  • vacuum suction is started during a period from the time when the core back is performed to 2.5 seconds later. For this reason, since the gas is surely exhausted before the resin raw material X is completely solidified, it is possible to prevent the appearance defect more reliably.
  • the vacuum suction device 130 including the vacuum pump 133 that vacuums the inside of the vacuum tank 132 communicating with the cavity 113 via the suction valve 134 is used.
  • the vacuum tank 132 decompressed by driving to the cavity 113 By connecting the vacuum tank 132 decompressed by driving to the cavity 113, the gas in the cavity 113 is vacuumed.
  • the structure which vacuum-sucks gas appropriately with a simple structure can be obtained, and the gas recovered in the vacuum tank 132 can be easily reused, and the cost can be reduced.
  • the inside of the cavity 113 can be easily vacuumed to less than atmospheric pressure, the productivity can be improved, and the shape of the injection foam molded body to be manufactured can be improved. It can be easily set accordingly, and versatility can be improved.
  • the vacuum degree of the vacuum tank 132 after the vacuum suction of the gas in the cavity 113 is ⁇ 0.01 MPa or less, that is, the vacuum degree in the cavity 113 is ⁇ 0.01 MPa or less. It is adjusted to. For this reason, even if the gas between the resin raw material X and the inner surface of the mold 110 has a simple configuration, the gas can be reliably exhausted, and appearance defects can be reliably prevented.
  • the resin raw material X injected from the time of the core back is solidified, not limited to the configuration in which the gas is vacuum sucked at the same time as the core back is performed or until 2.5 seconds after the core back is performed. It suffices if it is time to do.
  • the pressure to be increased may be equal to or higher than the saturation dissolution pressure corresponding to the amount of mixed foaming gas.
  • a structure which vacuum-sucks gas by a pressure reduction process not only the structure of the above-mentioned vacuum suction apparatus 130 but various structures can be utilized.
  • the vacuum tank 132 is not limited to a vacuum in advance so that the vacuum degree of the vacuum tank 132 after the vacuum suction of the gas is ⁇ 0.01 MPa or less.
  • the vacuum degree is ⁇ 0.01 MPa during the vacuum suction.
  • the vacuum pump 133 may be appropriately driven.
  • injection foaming molded object it can apply not only to the structure of a motor vehicle but the housing field.
  • the configuration using the mold 110 in which the volume of the cavity 113 is variable has been described as an example.
  • a normal mold 210 as shown in FIG. 6 may be used. That is, in the mold 210 shown in FIG.
  • the movable side mold 212 is brought close to the fixed side mold 211 and clamped to form a cavity 213 in the interior.
  • the fixed mold 211 is provided with a gate 214
  • the movable mold 212 is provided with a gas flow path 215 and a seal recess 217 to which, for example, an O-ring 216 is attached.
  • the molten resin material X is injected into the cavity 213 and then held, and the movable mold 212 is core-backed. At the same time as the core back or after a predetermined time has elapsed from the core back, the decompression process is performed.
  • Example 1 (1) Manufacturing apparatus The mold for obtaining the door-trim-shaped injection foam molded body shown in FIG. 1 having a cavity size of 850 ⁇ 450 mm was used. This mold was adjusted so that the thickness of the cavity was 1.6 mm when the mold was completely closed. The periphery of the cavity in this mold has a shear edge structure. Further, a circumferential gas flow passage having a width of 5 mm and a height of 15 mm is provided on the outer periphery of the base end side of the convex portion in the fixed side mold.
  • the gas flow passage is communicated with the cavity through the interval between the shear edges, and a rubber seal member (O-ring) is provided on the outer periphery of the gas flow passage, so that the movable side mold and the seal are sealed in the mold-clamped state.
  • the contact between the members ensures the airtightness of the cavity and the gas flow passage.
  • the gas flow passage is connected to a booster and a vacuum suction device as shown in FIGS. 1 and 2 so that the pressure in the cavity and vacuum suction can be increased.
  • the molding machine has a structure in which gaseous carbon dioxide is injected as a foaming agent in the middle of a cylinder in which a raw material resin is melted, and the molten resin and carbon dioxide are kneaded and dissolved by rotation of a screw.
  • the mold has a structure in which molten resin material is injected by a direct gate having four valve gate specifications.
  • it is attached to an injection molding machine (model: MD850S-III, manufactured by Ube Industries Co., Ltd.) that can finely adjust the cavity distance of the mold by the motor of the molding machine, mold temperature 50 ° C, cooling time 30 seconds, It was manufactured under the conditions that the back pressure was 5.0 MPa and the temperature of the resin raw material at the time of injection was 200 ° C.
  • Resin raw material A polypropylene block copolymer (trade name: FX200S, manufactured by Prime Polymer Co., Ltd., MFR at 230 ° C .: 60 g / 10 min) was used as the polypropylene resin of the molding material. Air was used as a gas for increasing the pressure in the cavity.
  • the elapsed time from the completion of injection was set with a timer, the booster valve of the booster on the gas supply side was closed and the suction valve of the vacuum suction device was opened, and the gas in the cavity was sucked with the vacuum tank.
  • the vacuum tank of the vacuum suction device a vacuum tank with a capacity of 100 liters was used.
  • the vacuum degree of the vacuum tank before the vacuum suction of gas was ⁇ 0.07 MPa. Further, the vacuum degree of the vacuum tank after the vacuum suction of the gas was ⁇ 0.02 MPa. Then, it cooled for 30 second and obtained the injection foaming molding.
  • Examples 2 to 5, Comparative Examples 1 to 6 Injection foam molding as in Example 1 except that the CO 2 addition amount, cavity internal pressure, exhaust timing (time from completion of injection to vacuum suction), vacuum suction implementation status, and vacuum degree are shown in Table 1 and Table 2. Got the body.
  • the saturation dissolution pressures in Examples 2 and 3 and Comparative Examples 1 to 4 are the same as those in Example 1.
  • the saturation dissolution pressures in Examples 4 and 5 are 0.42 MPa, and those in Examples 5 and 6 are the same.
  • the saturation dissolution pressure is 0.31 MPa.
  • the injection-foamed molded article obtained by the present invention prevents surface dents due to gas accumulation and the like, and has a good appearance, and is suitable for interior / exterior materials in the housing and automobile fields.

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Abstract

　型締め後のキャビティ（１１３）内に気体を導入して昇圧した後、発泡剤を含む熱可塑性樹脂の樹脂原料（Ｘ）を射出する。スキン層を形成させた後、樹脂原料（Ｘ）を発泡させるコアバックの実施と同時またはコアバックの実施後、キャビティ（１１３）内の気体を真空吸引してキャビティ（１１３）内を大気圧未満にする。冷却固化し、射出発泡成形体を得る。完全に固化する前に樹脂原料（Ｘ）と金型（１１０）の内面との間の気体を確実にキャビティ（１１３）外へ排気し、ガス溜まりによる表面の凹みやスワールマークの発生を防止できる。

Description

射出発泡成形方法およびその装置
　本発明は、発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出成形して射出発泡成形体を得る射出発泡成形方法およびその装置に関する。
　従来、例えば自動車におけるドアトリムなどに射出発泡成形体が利用されており、このような射出発泡成形体を得る射出発泡成形方法として、各種方法が知られている（例えば、特許文献１～３参照）。
　特許文献１に記載のものは、圧力気体で加圧したキャビティに溶融樹脂を充填する際、キャビティ内の未充填部分を気体放出したり真空吸引したりして瞬時に減圧し、溶融樹脂の充填を容易にしている。
　しかしながら、特許文献１に記載のような未充填部分を残した状態で圧力気体を排出する方法では、射出発泡成形体の未充填部分に対応する部分にいわゆるスワールマークが発生し、外観が損なわれるおそれがある。
　特許文献２に記載のものは、スワールマークの発生を防止するためにカウンタープレッシャー工法を用いる構成が採られている。すなわち、カウンタープレッシャー工法において、射出充填中の金型キャビティ内の気圧を圧力センサーで測定し、内圧の過度の上昇を抑え、射出速度の一定化、ガス溜まりや発泡不良を抑える構成が採られている。
　しかしながら、特許文献２に記載のようなキャビティ内の内圧の上昇を抑えるものでは、コアバック開始時点Ｅ以前にキャビティ内のガス圧を０としており、ガス溜まりによる表面凹みの解消効果が十分に得られないおそれがある。
　特許文献３に記載のものは、特定の樹脂組成物を特定の圧力に加圧させたキャビティ内に射出した後、金型をコアバックして射出発泡成形体を得る構成が採られている。
　しかしながら、この特許文献３に記載のように、均一な独立気泡セルを形成する目的でコアバック工程の前にキャビティ内を脱圧するものでは、排気位置から離れた位置にあるガスは、樹脂圧力で押さえ込まれているために十分に排気されず、射出発泡成形体の外観不良を生じるおそれがある。
特開２０００－９４４８３号公報 特開２００５－１５３４４６号公報 特開２００４－８２５４７号公報
　上述したように、特許文献１～３に記載のような従来の射出発泡成形方法では、射出発泡成形体の表面の凹みの原因となるガス溜まりを十分に防止できず、表面の凹みやスワールマークなどの外観不良を生じるおそれがある。このため、例えば自動車のドアトリムなどの利用者に視認される部材に用いる場合には、塗装を施すなどの別途の処理が必要となるおそれがある。
　本発明は、このような点に鑑み、ガス溜まりを防止して良好な外観が得られる射出発泡成形方法およびその装置を提供することを目的の一つとする。
　本発明に記載の射出発泡成形方法は、発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出成形して射出発泡成形体を得る射出発泡成形方法であって、固定側金型に可動側金型を近接せしめて型締めし、キャビティを区画形成する型締め工程と、前記キャビティ内を、熱可塑性樹脂に混合された発泡ガス量に対応した飽和溶解圧力以上に気体で昇圧する昇圧工程と、前記キャビティ内に前記発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、前記熱可塑性樹脂を前記キャビティ内に保持する保持工程と、前記可動側金型をコアバックさせて前記熱可塑性樹脂を発泡させる発泡工程と、前記コアバックの実施と同時または前記コアバックの実施後、前記キャビティ内を真空吸引して前記キャビティ内を大気圧未満にする減圧工程と、前記キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、前記固定側金型と前記可動側金型を離間させて得られた前記射出発泡成形体を取り出す脱型工程と、を実施することを特徴とする。
　そして、本発明では、前記減圧工程は、前記可動側金型のコアバックの実施時点から２．５秒後までの時間の間に真空吸引を開始する構成とすることが好ましい。
　さらに、本発明では、前記減圧工程は、前記キャビティ内にバルブを介して連通する真空タンク内を真空吸引するポンプを備えた真空吸引装置を用い、前記バルブの操作により前記ポンプの駆動で減圧された前記真空タンクを前記キャビティに連通させることで、前記キャビティ内を真空吸引する構成とすることが好ましい。
　また、本発明では、前記減圧工程は、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記キャビティ内の真空度を－０．０１ＭＰａ以下に調整する構成とすることが好ましい。
　本発明に記載の射出発泡成形装置は、発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出成形して射出発泡成形体を得る射出発泡成形装置であって、固定側金型およびこの固定側金型に対して近接および離間可能な可動側金型を備え、前記固定側金型に可動側金型を近接せしめて型締めすることで、内部にキャビティを区画形成する金型と、この金型の前記キャビティ内に気体を流入可能に連通して設けられ前記キャビティ内を昇圧する昇圧装置と、真空タンク、この真空タンク内を真空吸引するポンプ、前記真空タンクを前記キャビティ内に連通するバルブを有した流路を備えた真空吸引装置と、前記昇圧装置を制御して前記キャビティ内を昇圧し、この昇圧装置にて昇圧した後のキャビティ内に前記発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出させて前記キャビティ内に所定時間で保持させ、この所定時間保持させた後に前記可動側金型をコアバックさせ、このコアバックと同時またはコアバックの実施後に前記真空吸引装置のバルブを制御して前記真空タンクを前記キャビティ内に連通させて前記キャビティ内を大気圧未満に真空吸引させる制御装置と、を具備したことを特徴とする。
　そして、この発明では、前記真空吸引装置は、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記真空タンクの真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に、すなわちキャビティ内の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に、前記真空タンクの容積が設計された構成とすることが好ましい。
　また、この発明では、前記真空吸引装置は、前記キャビティ内を真空吸引する前の前記真空タンクの真空度が、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記真空タンクの真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に調整された構成とすることが好ましい。
　本発明によれば、キャビティ内の気体を特定の条件で排気するので、得られる射出発泡成形体の表面のスワールマークと、ディンプル状あるいは不定形状の凹みの発生を同時に防止できる。
本発明に係る一実施形態の射出発泡成形装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態の射出発泡成形体の概略成形状況を示す説明図で、熱可塑性樹脂を射出した状態を示す。 本実施形態の射出発泡成形体の概略成形状況を示す説明図で、コアバックした状態を示す。 本実施形態の射出発泡成形体の概略成形状況を示す説明図で、脱型時の状態を示す。 本実施形態における射出発泡成形体の成形状況を示すタイミングチャートである。 他の実施形態における射出発泡成形装置の概略構成の一部を示すブロック図である。
　以下、本発明に係る一実施形態の射出発泡成形装置について、図面を参照して説明する。
［射出発泡成形装置の構成］
　図１において、１００は射出発泡成形装置で、射出発泡成形装置１００は、例えば自動車の構成部材であるドアトリム、バンパー、インパネ、ハッチバック等のトリム、トランクの横のデッキサイドトリムなど、比較的に肉厚が薄く平面が広い板状物を射出発泡成形するものである。なお、本発明は、板状物の成形に限られるものではない。
　この射出発泡成形装置１００は、発泡剤を含む熱可塑性樹脂をコアバックにより発泡させて成形するものである。
　そして、射出発泡成形装置１００は、図示しない加熱シリンダーと、金型１１０と、昇圧装置１２０と、真空吸引装置１３０と、図示しない制御装置と、等を備えている。なお、本実施形態では、制御装置を備え、自動制御可能な構成を例示するが、例えば作業者が手動により調整する構成としてもよい。
　加熱シリンダーは、例えば、熱可塑性樹脂の樹脂原料が投入されるホッパーと、樹脂原料を溶融混練するシリンダーと、シリンダーに発泡剤ガスを導入するガス導入路とを備えている。
　そして、加熱シリンダーは、制御装置により制御され、シリンダー内で樹脂原料を加熱溶融し、適度の剪断応力を付与しつつ混練するとともに、発泡剤ガスを導入し、発泡剤を含有する熱可塑性樹脂を調製する。
　金型１１０は、図１および図２に示すように、固定側金型１１１と、この固定側金型１１１に対して制御装置の制御により近接および離間可能な可動側金型１１２と、などを備えている。そして、金型１１０は、固定側金型１１１に可動側金型１１２を近接せしめて型締めすることで、内部にキャビティ１１３を区画形成する。
　固定側金型１１１には、加熱シリンダーから供給される溶融された樹脂原料Ｘをキャビティ１１３内に流入させるゲート１１４を備えている。
　さらに、固定側金型１１１には、キャビティ１１３内に連通し、気体を流通可能なガス流路１１５が設けられている。このガス流路１１５は、型締め時の固定側金型１１１と可動側金型１１２との間における気体は流通可能で樹脂原料Ｘは流通不可能な微細なクリアランスを介してキャビティ１１３に連通される。
　また、可動側金型１１２には、図２に示すように、固定側金型１１１に対向する面に、キャビティ１１３を囲む状態すなわちガスシールする目的で、シール部材、例えばＯリング１１６が取り付けられるシール凹部１１７が設けられている。
　昇圧装置１２０は、気体を金型１１０のキャビティ１１３内に加圧導入する。すなわち、昇圧装置１２０は、制御装置の制御により、溶融した樹脂原料Ｘをキャビティ１１３内に射出充填する際に発泡しないように、樹脂原料Ｘに対する発泡ガスの飽和溶解圧力以上の圧力となるように、気体をキャビティ１１３内に導入して昇圧させる。
　この昇圧装置１２０は、図１に示すように、金型１１０のガス流路１１５に連通する昇圧流路１２１と、この昇圧流路１２１に設けられた昇圧ポンプ１２２と、昇圧流路１２１に昇圧ポンプ１２２とガス流路１１５との間に位置して設けられた昇圧バルブ１２３と、を備えている。
　この昇圧装置１２０が導入する気体としては、例えば、空気、炭酸ガス、窒素ガスなどの不活性ガスなどを用いることができる。
　真空吸引装置１３０は、制御装置の制御により、金型１１０のキャビティ１１３内の気体を真空吸引する。
　この真空吸引装置１３０は、図１に示すように、金型１１０のガス流路１１５に連通する吸引流路１３１と、この吸引流路１３１に設けられた真空タンク１３２と、この真空タンク１３２内を真空吸引する真空ポンプ１３３と、吸引流路１３１に真空タンク１３２とガス流路１１５との間に位置して設けられた吸引バルブ１３４と、を備えている。
　なお、この真空吸引装置１３０は、キャビティ１１３内の気体の真空吸引後の真空タンク１３２内の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となるように、すなわちキャビティ１１３内の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となるように、吸引前の真空タンク１３２の容積あるいは真空度の状態に調節しておくことが好ましい。
　制御装置は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）などを備え、射出発泡成形装置１００全体の動作を制御可能に構成されている。
［樹脂原料］
　樹脂原料としては、熱可塑性樹脂と、発泡剤とを混合した発泡性の樹脂組成物である。熱可塑性樹脂としては、射出発泡成形が可能ないずれの熱可塑性樹脂を利用でき、特に限定されるものではない。
　具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ－１－ブテン樹脂、ポリメチルペンテン樹脂等のポリオレフィン樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレートなどのポリエステル樹脂；ナイロン６、ナイロン９、ナイロン１０、ナイロン１１、ナイロン１２、ナイロン４６、ナイロン６６、ナイロン６１０、ナイロン６１１、ナイロン６１２などのポリアミド樹脂；ポリオキシメチレン、ポリフェニルエーテルなどのポリエーテル；ポリスチレン、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン（ＡＢＳ）樹脂、アクリロニトリル・エチレン－プロピレンゴム・スチレン（ＡＥＳ）樹脂などのスチレン系重合体；ポリカーボネートなどのカーボネート系重合体；その他、ポリ塩化ビニル、エチレン－酢酸ビニル共重合体、エチレン－（メタ）アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー樹脂などのエチレン－極性樹脂共重合体などが挙げられる。
　そして、熱可塑性樹脂は、ポリオレフィン樹脂が好ましく、中でもコストパフォーマンス、機械的強度、成形性などの観点から、ポリエチレン樹脂およびポリプロピレン樹脂が好ましく、特にポリプロピレン樹脂が好ましい。
　ポリオレフィン樹脂としては、ＪＩＳ　Ｋ７２１０による２３０℃、２．１６ｋｇ荷重下で測定されるメルトフローレート（ＭＦＲ）が１０～２００ｇ／１０分、特に３０～１００ｇ／１０分であるものが好ましい。
　そして、ポリプロピレン樹脂などの熱可塑性樹脂は、１種単独で使用する場合に限らず、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
　また、ポリプロピレン樹脂としては、プロピレン単独重合体であっても、プロピレンと少量の他のα－オレフィンとの共重合体であってもよい。共重合体の場合、コモノマーとしてはエチレン、１－ブテン、１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン、１－デセンなどの炭素数２～１０のα－オレフィンを好適に使用することができる。共重合体は、ランダム共重合体であっても、ブロック共重合体であってもよい。コモノマーの含有量は１０モル％、好ましくは５モル％以下である。
　ポリプロピレン樹脂の中では、プロピレン系ブロック共重合体が剛性、機械的強度、および耐低温衝撃強度が優れているため、特に自動車の内外装部品として使用する場合に好適である。そして、プロピレン系ブロック共重合体としては、常温パラキシレン可溶分を構成するプロピレンとエチレンとのランダム共重合体と、ポリプロピレン分とにより得られる組成物が特に好適である。
　ポリプロピレン樹脂としては、ＭＦＲが３０～２００ｇ／１０分、特に６０～１２０ｇ／１０分であるものが好ましい。ＭＦＲがこのような範囲である場合、スワールマークなどの外観不良の発生が抑制され、より外観の優れた射出発泡成形体が得られる。
　また、ポリプロピレン樹脂は、密度が０．８９０～０．９２０ｇ／ｃｍ3、好ましくは０．９００～０．９１０ｇ／ｃｍ3であるものが好ましい。
　また、ポリプロピレン樹脂は、13Ｃ－ＮＭＲ法で測定したアイソタクチックペンダット分率（ｍｍｍｍ分率）は９７％以上、好ましくは９７．５％以上であるものが好ましい。アイソタクチックペンダット分率が高い場合、樹脂の結晶性が高く、剛性のより高い射出発泡成形体が得られる。
　アイソタクチックペンダット分率は、13Ｃ－ＮＭＲ法を使用して測定される熱可塑性樹脂分子鎖中におけるペンダット単位でのアイソタクチック連鎖の存在割合を示しており、プロピレンモノマー単位が５個連続してメソ結合した連鎖の中心にあるプロピレンモノマー単位の分率である。具体的には、13Ｃ－ＮＭＲスペクトルで観測されるメチル炭素領域の全吸収ピーク中に占めるｍｍｍｍピークの分率として算出される値である。
　ポリプロピレン樹脂には、分岐状オレフィン重合体が０．１質量％以下、好ましくは０．０５質量％以下で含有されていてもよい。分岐状オレフィン重合体はポリプロピレン樹脂の核剤として作用するので、アイソタクチックペンダット分率を高め、成形性を向上できる。分岐状オレフィン重合体としては、３－メチル－１－ブテン、３，３－ジメチル－１－ブテン、３－メチル－１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテンなどの単独重合体または共重合体を使用できる。特に、３－メチル－１－ブテン重合体が好ましい。
　ポリプロピレン樹脂は公知の触媒を用いて、公知の方法により製造することができる。例えば、マグネシウム、チタン、ハロゲンおよび電子供与体を含有する固体状チタン触媒成分と、有機アルミニウム化合物と、電子供与体とを含有する触媒系の存在下に、プロピレンを重合させて熱可塑性樹脂成分を形成させる工程と、エチレンと炭素数３～２０のα－オレフィンとを共重合させてエチレン・α－オレフィン共重合体成分を形成させる工程とを、任意の順序で実施することで得られる。重合は、気相重合法、溶液重合法、スラリー重合法などの各種の方法を利用できる。
　触媒における固体状チタン触媒成分は、テトラハロゲン化チタン、ハロゲン化アルコキシチタンまたはテトラアルコキシチタンなどの４価のチタン化合物と、アルコール、フェノール、ケトン、アルデヒド、エステル、エーテル、アミン、ニトリルおよび酸などの含酸素もしくは含窒素化合物からなる群から選ばれる少なくとも１種の電子供与体と、ハロゲン含有マグネシウム化合物とを接触させることにより調製できる。
　触媒における有機アルミニウム化合物としては、トリアルキルアルミニウム、ハロゲン化アルキルアルミニウム、アルキルアルコキシアルミニウム、ハロゲン化アルコキシアルミニウムなどの中から適宜選択して使用できる。
　触媒における電子供与体としては、アルコキシシラン化合物またはポリエーテル化合物などを使用できる。
　本発明で使用する発泡剤を含有する熱可塑性樹脂である樹脂原料としては、本発明の目的を損なわない範囲で、必要に応じて各種の樹脂、エラストマー、無機充填材、添加剤などを加えることができる。
　無機充填材としては、例えば、タルク、シリカ、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、ガラスビーズ、硫酸バリウム、水酸化マグネシウム、ワラスナイト、珪酸カルシウム繊維、炭素繊維、マグネシウムオキシサルフェート繊維、チタン酸カルシウム繊維、酸化チタン、亜硫酸カルシウム、ホワイトカーボン、クレー、硫酸カルシウムなどを使用できる。これらの無機充填材は１種単独で使用する場合に限らず、２種以上を組み合わせて使用できる。
　添加剤としては、例えば、核剤、酸化防止剤、塩酸吸収剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、スリップ剤、アンチブロッキング剤、防曇剤、滑剤、帯電防止剤、難燃剤、顔料、染料、分散剤、銅害防止剤、中和剤、可塑剤、気泡防止剤、架橋剤、過酸化物などの流れ性改良剤、ウェルド強度改良剤、天然油、合成油、ワックスなどの公知のものを使用できる。
　熱可塑性樹脂に含有させる発泡剤としては、公知の各種の発泡剤を使用できる。例えば、溶剤型発泡剤、分解型発泡剤、ガス状発泡剤のいずれのものでも使用できる。
　溶剤型発泡剤またはガス状発泡剤としては、加熱シリンダーのシリンダー部分で注入され、溶融された熱可塑性樹脂に吸収ないし溶解させ、金型１１０のキャビティ１１３内で発泡剤として機能する物質が用いられる。例えば、炭酸ガス；窒素ガスやアルゴンガスなどの不活性ガス；プロパン、ブタン、ネオペンタン、ヘプタン、イソヘキサン、ヘキサン、イソヘプタンなどの低沸点脂肪族炭化水素；フロンガスで代表される低沸点のフッ素含有炭化水素などが利用できる。ガス状発泡剤は、超臨界状態で熱可塑性樹脂に注入されてもよい。
　分解型発泡剤としては、熱可塑性樹脂に予め配合されて加熱シリンダーに供給され、シリンダー内の温度条件下で発泡剤が分解し、炭酸ガスや窒素ガスなどの気体を発生する化合物が利用できる。この分解型発泡剤は、無機系の発泡剤でも、有機系の発泡剤でも使用できる。さらに、クエン酸などのような有機酸などを併用添加し、均一微細な気泡として発泡を促進させてもよい。
　無機系の発泡剤としては、例えば、重炭酸ナトリウム、炭酸アンモニウム、重炭酸アンモニウム、炭酸ナトリウム、亜硝酸アンモニウム、クエン酸、クエン酸ナトリウムなどを用いることができる。また、有機系の発泡剤としては、例えば、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル、アゾシクロヘキシルニトリル、アゾジアミノベンゼン、バリウムアゾジカルボキシレートなどのアゾ化合物；Ｎ,Ｎ’－ジニトロソペンタメチレンテトラミン、Ｎ,Ｎ’－ジニトロソテレフタルアミドなどのＮ－ニトロソ化合物；ベンゼンスルフォニルヒドラジド、トルエンスルフォニルヒドラジド、ｐ,ｐ'－オキシビスベンゼンスルフォニルヒドラジド、ジフェニルスルフォン－３,３’－ジスルフォニルヒドラジドなどのスルフォニルヒドラジド化合物；カルシウムアジド、４,４’－ジフェニルジスルフォニルアジド、ｐ－トルエンスルフォニルアジドなどのアジド化合物などを用いることができる。
　これら分解型発泡剤の中で、重炭酸ナトリウム、炭酸ナトリウムなどの炭酸塩または炭酸水素塩が好ましく、さらに発泡助材として有機カルボン酸塩を併用することが好ましい。炭酸塩または炭酸水素塩と有機カルボン酸塩との配合比は、炭酸塩または炭酸水素塩が８０～２５質量部、好ましくは６５～３０質量部、有機カルボン酸塩が２０～７５質量部、好ましくは３５～７０質量部で、合計１００質量部となる比率で配合される。
　そして、発泡剤は、熱可塑性樹脂１００質量部に対して０．１～６質量部、好ましくは０．５～２質量部で添加されることが好ましい。この範囲で発泡剤を添加することにより、気泡径のより揃った射出発泡成形体が得られる。
　なお、発泡剤の添加量は、射出発泡成形体の物性に応じて、発泡剤からの発生ガス量、望ましい発泡倍率などを考慮して設定される。
［射出発泡成形装置の動作］
　次に、上記射出発泡成形装置の動作である射出発泡成形方法を説明する。
　図５は射出発泡成形体の成形状況を示すタイミングチャートで、縦軸がキャビティ内の大気圧に対する圧力である型内圧、横軸が時間である。
　射出発泡成形方法では、型締め工程、昇圧工程、射出工程、保持工程、発泡工程、減圧工程、冷却工程、脱型工程を実施する。
　（型締め工程）
　まず、図２に示すように、固定側金型１１１および可動側金型１１２を近接させて高圧で型締めする。
　この型締めにより区画形成されるキャビティ１１３は、射出発泡成形体の予定体積の例えば１０～９５％の容積となっている。すなわち、射出発泡成形体の発泡倍率は、１．０５～１０倍、好ましくは１．５～５倍に設定されている。
　（昇圧工程）
　この状態で、昇圧装置１２０の昇圧ポンプ１２２を駆動させ、昇圧バルブ１２３を開状態とし、昇圧流路１２１から金型１１０のガス流路１１５を介してキャビティ１１３内に、空気、炭酸ガス、窒素ガスなどの気体を封入する。
　この気体の封入により、キャビティ１１３内を所定の圧力、つまり発泡剤を含む熱可塑性樹脂である樹脂原料Ｘにおける発泡ガスの飽和溶解圧力以上に昇圧する。飽和溶解圧力は、発泡ガスの種類、発泡ガスの量、樹脂原料、樹脂温度で定まる。例えば、発泡ガスが二酸化炭素であり、発泡ガスの量が０．４質量％であり、樹脂原料がポリプロピレン成分を含むプロピレン系ブロック共重合体であり、樹脂原料温度が２００℃の場合、飽和溶解圧力は、０．５６ＭＰａである。
　なお、昇圧バルブ１２３は、所定の型内圧に昇圧した段階で閉状態とする。
　（射出工程）
　この昇圧工程後、図２に示すように、別途加熱シリンダーで熱可塑性樹脂と発泡剤とを溶融混練して調製した樹脂原料Ｘを、金型１１０のゲート１１４を介してキャビティ１１３内に射出する。
　なお、キャビティ１１３内に気体の大部分は、キャビティ１１３とガスシール部との間の空間に押し退けられる。
　この樹脂原料Ｘの射出に際して、加熱シリンダーの先端部の設定温度を、ホッパー側の設定温度より高く、例えば２０～１００℃、好ましくは２０～７０℃、より好ましくは３０～６０℃高くしておくとよい。このことにより、樹脂原料Ｘのシリンダー内での発泡を抑え、無発泡状態の樹脂原料Ｘをキャビティ１１３内に射出できる。
　また、樹脂原料Ｘのシリンダー内での発泡を抑えるため、加熱シリンダーの背圧を５ＭＰａ以上、好ましくは７ＭＰａ以上、より好ましくは１０ＭＰａ以上に設定するとよい。
　金型１１０のキャビティ１１３の容積が射出発泡成形体の予定体積の１０％未満である場合、射出時に樹脂原料Ｘに係る圧力の勾配が過大となり、均一な充填が困難となることがある。一方、キャビティ１１３の容積が射出発泡成形体の予定体積の９５％を超える場合、射出時に樹脂原料Ｘに係る圧力が低下し、発泡が始まり、射出発泡成形体の表面にスワールマークや凹みなどが生じてしまうおそれがあるためである。
　（保持工程）
　この射出工程での樹脂原料Ｘの射出後、樹脂原料Ｘをキャビティ１１３内に保持させる。すなわち、数秒間、キャビティ１１３の容積を変化させることなく保持し、スキン層を形成させる。この時、金型１１０の温度は、３０～７０℃が適当である。
　この保持する時間は、金型１１０の温度、樹脂原料Ｘの種類、射出発泡成形体の形状、スキン層の厚さ寸法などに応じて、適宜決定される。通常は、１～２０秒程度である。また、スキン層の厚さ寸法としては、０．２ｍｍ～２ｍｍ程度、好ましくは０．２ｍｍ～１ｍｍである。
　（発泡工程）
　そして、保持工程後、図３に示すように、可動側金型１１２を後退させてキャビティ１１３内の容積を拡大させるコアバックを実施し、樹脂原料Ｘを発泡させる。
　この可動側金型１１２の後退速度は、例えば０．１～５０ｍｍ／秒、好ましくは０．５～３０ｍｍ／秒である。また、可動側金型１１２の後退開始から後退終了までの時間は、０．０１～５秒、好ましくは０．０５～３秒である。これらの条件とすることで、射出発泡成形体の良好な外観が容易に得られる。
　（減圧工程）
　この発泡工程後、コアバックの実施と同時（図５中実線）またはコアバックの実施後の所定時間後（図５中一点鎖線）に、真空吸引装置１３０の吸引バルブ１３４を開状態にする。そして、所定の真空度に調整された真空タンク１３２がキャビティ１１３に連通する状態となり、キャビティ１１３内の気体を真空タンク１３２内へ吸引排気させ、図５に示すように、キャビティ１１３内を大気圧未満にする。この吸引バルブ１３４を開状態にする際に、予め真空タンク１３２の真空度を所定の真空度、すなわち、吸引排気後の真空タンク１３２内の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に真空吸引しておく。なお、真空吸引される気体は、昇圧する際に用いられる気体やキャビティ１１３内に存在する発泡ガスなどである。
　（冷却工程）
　そして、減圧工程後、キャビティ１１３内の樹脂原料Ｘを冷却する。
　すなわち、減圧工程後にキャビティ１１３の容積を変化させることなく金型１１０を保持し、樹脂原料Ｘを冷却する。この冷却の条件としては、射出発泡成形体の形状などにより、冷却時間が適宜設定される。
　なお、発泡終了後は、上述のようにそのまま冷却して射出発泡成形体を得る場合に限らず、例えば、０～６０秒、好ましくは１～１０秒冷却した後、可動側金型１１２を前進させて型締めし、圧縮して所定寸法に調整してもよい。圧縮することで、体積収縮により成形型と接触しなくなる射出発泡成形体の面が成形型と再接触され、冷却効率が向上する。また、成形型内で形状を規制することにより、取出後の変形を防止でき、良好な外観が得られる。
　（脱型工程）
　そして、図４に示すように、固定側金型１１１に対して可動側金型１１２を離間させ、成形された射出発泡成形体を金型１１０から取り出す。
［実施形態の作用効果］
　以上より、本実施形態では、次の作用効果を奏することができる。
　本実施形態では、型締めして区画形成されたキャビティ１１３内に気体を導入して昇圧させた後に発泡剤を含む熱可塑性樹脂である樹脂原料Ｘを射出し、スキン層を形成させた後、樹脂原料Ｘを発泡させるコアバックの実施と同時、またはコアバックの実施から所定時間経過後に、キャビティ１１３内の気体を真空吸引してキャビティ１１３内を大気圧未満にし、冷却固化している。
　このため、樹脂原料Ｘが完全に固化する前に気体を真空吸引するので、樹脂原料Ｘと金型１１０の内面との間の気体が確実にキャビティ１１３外へ排気され、気体の残留によるガス溜まりが発生して射出発泡成形体の表面に凹みが生じたり、スワールマークが発生したりする外観不良を確実に防止できる。
　そして、本実施形態では、気体を導入してキャビティ１１３内を昇圧する昇圧工程で、樹脂原料Ｘに混合された発泡ガス量に対応した飽和溶解圧力以上にキャビティ１１３内を昇圧している。
　このため、後工程の射出工程で樹脂原料Ｘをキャビティ１１３内に射出する際に、樹脂原料Ｘが無発泡状態で充填され、スワールマークの発生を確実に防止でき、より確実に外観不良を防止できる。
　また、本実施形態では、減圧工程の際、コアバックの実施時点から２．５秒後までの時間の間に真空吸引を開始している。
　このため、樹脂原料Ｘが完全に固化する前に気体が確実に排気されるので、より確実に外観不良を防止できる。
　さらに、本実施形態では、キャビティ１１３内に吸引バルブ１３４を介して連通する真空タンク１３２内を真空吸引する真空ポンプ１３３を備えた真空吸引装置１３０を用い、吸引バルブ１３４の操作により真空ポンプ１３３の駆動で減圧された真空タンク１３２をキャビティ１１３に連通させることで、キャビティ１１３内の気体を真空吸引している。
　このため、簡単な構成で適切に気体を真空吸引する構成が得られるとともに、真空タンク１３２に回収した気体の再利用も容易にでき、コストの低減を図ることもできる。さらには、真空タンク１３２の容積や真空度の調整のみで、適切にキャビティ１１３内を大気圧未満に容易に真空吸引でき、製造性の向上が図れるとともに、製造する射出発泡成形体の形状などに応じて容易に設定でき、汎用性の向上も図れる。
　そして、本実施形態では、キャビティ１１３内の気体の真空吸引後における真空タンク１３２の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となるように、すなわちキャビティ１１３内の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に調整している。
　このため、樹脂原料Ｘと金型１１０の内面との間の気体が簡単な構成でも確実に排気でき、外観不良を確実に防止できる。
［実施形態の変形例］
　なお、本発明は、前記した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的および効果を達成できる範囲内での変形や改良が、本発明の内容に含まれるものであることはいうまでもない。また、本発明を実施する際における具体的な構造および形状等は、本発明の目的および効果を達成できる範囲内において、他の構造や形状等としても問題はない。
　例えば、減圧工程において、コアバックの実施と同時またはコアバック実施後の２．５秒後までの時間で気体を真空吸引する構成に限らず、コアバックの実施時点から射出した樹脂原料Ｘが固化するまでの時間であればよい。
　また、昇圧工程において、昇圧する圧力としては、混合された発泡ガス量に対応した飽和溶解圧力以上であればよい。
　また、減圧工程で気体を真空吸引する構成としては、上述の真空吸引装置１３０の構成に限らず、各種構成を利用できる。さらに、気体の真空吸引後における真空タンク１３２の真空度が－０．０１ＭＰａ以下となるように予め真空タンク１３２を真空にしておく場合に限らず、例えば真空吸引中に真空度が－０．０１ＭＰａ以下を維持するために真空ポンプ１３３を適宜駆動させるようにしてもよい。
　そして、射出発泡成形体としては、自動車の構成物に限らず、住設分野などにも適用できる。
　また、上記実施形態では、キャビティ１１３の容積が可変する金型１１０を用いる構成を例示して説明したが、例えば図６に示すような、通常の金型２１０を用いてもよい。すなわち、この図６に示す金型２１０は、固定側金型２１１に可動側金型２１２を近接せしめて型締めすることで、内部にキャビティ２１３を区画形成する。固定側金型２１１にはゲート２１４が設けられ、可動側金型２１２にはガス流路２１５、および例えばＯリング２１６が取り付けられるシール凹部２１７が設けられている。
　そして、製造に際しては、キャビティ２１３内に溶融した樹脂原料Ｘを射出した後、保持させ、可動側金型２１２をコアバックさせる。このコアバックと同時もしくはコアバックから所定時間経過後に減圧処理する。この際、既にスキン層が形成されているので、可動側金型２１２と樹脂原料Ｘとの間の気体が排気されるので、可動側金型２１２に接する面では外観不良を生じず、良好な射出発泡成形体が得られる。
　ここで、コアバックした時の固定側金型２１１と可動側金型２１２との間隔において気密性を保てるようなサイズのＯリング２１６を選択することによって、金型２１０外からの空気の吸い込みを防止できる。
　その他、本発明の実施における具体的な構成および形状などは、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造などとしてもよい。
　以下、各種製造方法で製造した実施例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
　なお、本発明は実施例などの内容に何ら限定されるものではない。
[実施例１］
（１）製造装置
　キャビティサイズが８５０×４５０ｍｍである図１に示したドアトリム形状の射出発泡成形体を得るための金型を用いた。この金型は、金型を完全に閉じた状態でのキャビティの厚さ寸法が１．６ｍｍとなるように調節した。
　この金型におけるキャビティの周囲は、シェアエッジ構造をなしている。さらに、固定側金型における凸部基端側の外周には、幅５ｍｍ、高さ１５ｍｍの周状のガス流通路が設けられている。そして、ガス流通路は、シェアエッジの間隔を通じてキャビティに連通され、さらにガス流通路の外周にはゴム製のシール部材（Ｏリング）が設けられており、型締め状態で可動側金型とシール部材が接触することによりキャビティおよびガス流通路の気密性を確保している。
　また、ガス流通路には、図１および図２に示すような昇圧装置および真空吸引装置が接続され、キャビティ内の昇圧、真空吸引が可能に構成されている。
　成形機は、原料樹脂を溶融したシリンダーの途中に、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が採られている。
　また、金型は、４点のバルブゲート仕様のダイレクトゲートにより溶融した樹脂原料を射出する構造となっている。また、金型のキャ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（宇部興産機械株式会社製、型式：ＭＤ８５０Ｓ－III）に取り付け、金型温度５０℃、冷却時間３０秒、計量時の背圧５．０ＭＰａ、射出時の樹脂原料の温度２００℃となる条件で製造した。
（２）樹脂原料
　成形材料のポリプロピレン樹脂として、ポリプロピレン系ブロック共重合体（商品名：ＦＸ２００Ｓ、株式会社プライムポリマー製、２３０℃におけるＭＦＲ：６０ｇ／１０分）を用いた。また、キャビティ内を昇圧する気体として空気を使用した。
（３）成形方法
　キャビティ周囲のシールによって、型締め後の空気の加圧によりキャビティ内圧は約０．６ＭＰａに昇圧される。この状態で、発泡ガスとして二酸化炭素を０．４質量％で注入して混練・溶解した溶融ポリプロピレン樹脂を１秒間射出した。キャビティ内のガス圧を保持したまま、射出が完了した１秒後、キャビティの容積を拡大するように可動側金型を後退量１．４ｍｍ、後退速度２０ｍｍ／秒で後退させた。なお、この場合、飽和溶解圧力は、０．５６ＭＰａである。
　そして、射出完了からの経過時間をタイマーで設定し、ガス供給側の昇圧装置の昇圧バルブを閉じるとともに真空吸引装置の吸引バルブを開いて、キャビティ内の気体を真空タンクで吸引した。真空吸引装置の真空タンクは、容量１００リットルの真空計付きのものを用いた。そして、気体の真空吸引前の真空タンクの真空度は、－０．０７ＭＰａであった。また、気体の真空吸引後の真空タンクの真空度は、－０．０２ＭＰａであった。
　この後、３０秒間冷却し、射出発泡成形体を得た。
[実施例２～５，比較例１～６]
　ＣＯ2添加量、キャビティ内圧、排気タイミング（射出完了から真空吸引までの時間）、真空吸引の実施状況、真空度を、表１および表２に示す他は、実施例１と同様に射出発泡成形体を得た。
　なお、実施例２，３および比較例１～４における飽和溶解圧力は実施例１と同様であり、実施例４および比較例５の飽和溶解圧力は０．４２ＭＰａ、実施例５および比較例６の飽和溶解圧力は０．３１ＭＰａである。
（４）評価
　得られた射出発泡成形体の表面における、スワールマークの発生やディンプル状あるいは不定形状の凹みの有無を目視により観察し、以下の３段階で評価した。その結果を、以下の表１および表２に示す。
　　Ａ：スワールマークや凹みなし
　　Ｂ：若干のスワールマークや凹み有り
　　Ｃ：有り
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
＊１：射出完了から真空吸引までの時間
＊２：真空吸引前の真空タンクの真空度
＊３：真空吸引後の真空タンクの真空度
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 ＊１：射出完了から真空吸引までの時間
＊２：真空吸引前の真空タンクの真空度
＊３：真空吸引後の真空タンクの真空度
（５）結果
　上記表１および表２の結果に示すように、キャビティ内を、熱可塑性樹脂に混合された発泡ガス量に対応した飽和溶解圧力以上に昇圧し、コアバック実施と同時または実施後にキャビティ内を大気圧未満に真空吸引することにより、スワールマークとディンプル状または不定形状の表面凹みのない成形体を得た。
　本発明で得られる射出発泡成形体は、ガス溜まりによる表面の凹みなどを防止して良好な外観が得られ、住設分野や自動車分野の内外装材などに好適である。
　　　１００…射出発泡成形装置
　　　１１０…金型
　　　１１１…固定側金型
　　　１１２…可動側金型
　　　１１３…キャビティ
　　　１２０…昇圧装置
　　　１３０…真空吸引装置
　　　１３１…吸引流路
　　　１３２…真空タンク
　　　１３３…真空ポンプ
　　　１３４…吸引バルブ
　　　　　Ｘ…発泡剤を含む熱可塑性樹脂である樹脂原料

Claims (7)

  1. 　発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出成形して射出発泡成形体を得る射出発泡成形方法であって、
    　固定側金型に可動側金型を近接せしめて型締めし、キャビティを区画形成する型締め工程と、
    　前記キャビティ内を熱可塑性樹脂に混合された発泡ガス量に対応した飽和溶解圧力以上に気体で昇圧する昇圧工程と、
    　前記キャビティ内に前記発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出する射出工程と、
    　前記熱可塑性樹脂を前記キャビティ内に保持する保持工程と、
    　前記可動側金型をコアバックさせて前記熱可塑性樹脂を発泡させる発泡工程と、
    　前記コアバックの実施と同時または前記コアバックの実施後、前記キャビティ内を真空吸引して前記キャビティ内を大気圧未満にする減圧工程と、
    　前記キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、
    　前記固定側金型と前記可動側金型を離間させて得られた前記射出発泡成形体を取り出す脱型工程と、を実施する
    　ことを特徴とする射出発泡成形方法。
  2. 　請求項１に記載の射出発泡成形方法であって、
    　前記減圧工程は、前記可動側金型のコアバックの実施時点から２．５秒後までの時間の間に真空吸引を開始する
    　ことを特徴とする射出発泡成形方法。
  3. 　請求項１または請求項２に記載の射出発泡成形方法であって、
    　前記減圧工程は、前記キャビティ内にバルブを介して連通する真空タンク内を真空吸引するポンプを備えた真空吸引装置を用い、前記バルブの操作により前記ポンプの駆動で減圧された前記真空タンクを前記キャビティに連通させることで、前記キャビティ内を真空吸引する
    　ことを特徴とする射出発泡成形方法。
  4. 　請求項３に記載の射出発泡成形方法であって、
    　前記減圧工程は、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記キャビティ内の真空度を－０．０１ＭＰａ以下に調整する
    　ことを特徴とする射出発泡成形方法。
  5. 　発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出成形して射出発泡成形体を得る射出発泡成形装置であって、
    　固定側金型およびこの固定側金型に対して近接および離間可能な可動側金型を備え、前記固定側金型に可動側金型を近接せしめて型締めすることで、内部にキャビティを区画形成する金型と、
    　この金型の前記キャビティ内に気体を流入可能に連通して設けられ前記キャビティ内を昇圧する昇圧装置と、
    　真空タンク、この真空タンク内を真空吸引するポンプ、前記真空タンクを前記キャビティ内に連通するバルブを有した流路を備えた真空吸引装置と、
    　前記昇圧装置を制御して前記キャビティ内を昇圧し、この昇圧装置にて昇圧した後のキャビティ内に前記発泡剤を含む熱可塑性樹脂を射出させて前記キャビティ内に所定時間で保持させ、この所定時間保持させた後に前記可動側金型をコアバックさせ、このコアバックと同時またはコアバックの実施後に前記真空吸引装置のバルブを制御して前記真空タンクを前記キャビティ内に連通させて前記キャビティ内を大気圧未満に真空吸引させる制御装置と、
    　を具備したことを特徴とした射出発泡成形装置。
  6. 　請求項５に記載の射出発泡成形装置であって、
    　前記真空吸引装置は、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記真空タンクの真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に、前記真空タンクの容積が設計された
    　ことを特徴とした射出発泡成形装置。
  7. 　請求項５に記載の射出発泡成形装置であって、
    　前記真空吸引装置は、前記キャビティ内を真空吸引する前の前記真空タンクの真空度が、前記キャビティ内の気体の真空吸引後における前記真空タンクの真空度が－０．０１ＭＰａ以下となる状態に調整された
    　ことを特徴とした射出発泡成形装置。
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