CN1960844A - 热塑性树脂的注射发泡成形方法 - Google Patents

热塑性树脂的注射发泡成形方法 Download PDF

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Abstract

使用具有料斗(35)以及可塑化缸(31)以及螺杆(32)的注射装置(30)、和具有可扩大缩小供给的模具腔(10a)的模具(10)，从注射装置(30)向模具腔(10a)注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大模具腔(10a)而令含有发泡剂的熔融树脂发泡而成形的热塑性树脂的注射发泡形成方法，使用气泡核形成剂以及发泡性气体的混合体作为发泡剂，将混合体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向注射装置(30)的料斗(35)或者可塑化缸以及螺杆(31)、(32)供给，令混合体与存在于上述料斗(35)或者可塑化缸以及螺杆(31)、(32)中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂接触，由此进行向上述发泡剂上述热塑性树脂中的含有化。

Description

热塑性树脂的注射发泡成形方法
技术领域
本发明涉及热塑性树脂的注射发泡成形方法。进一步详细而言，涉及可简易、安全且高效地得到期望的气泡径以及密度的注射发泡成形品的热塑性树脂的注射发泡成形方法。
背景技术
令树脂内部存在大量气泡的发泡成形品由于轻量性、隔热性、吸音性以及同一质量下的刚性等的物性优异，所以在各种领域中广为使用。特别在近年，由于轻量化与原材料费以及运输费等的成本降低直接地密切相关，所以受到重视，发泡成形品的应用领域进一步扩大。树脂的发泡成形方法根据在树脂中混合的发泡剂的种类而分为物理发泡法和化学发泡法。在物理发泡法中，使用作为物理发泡剂的氮、二氧化碳等非活性气体、以及碳氢化合物类、碳氟化合物类等的气化性物质。另一方面，在化学发泡法中，使用作为化学发泡剂的偶氮化合物、亚硝基化合物等的有机发泡剂、以及碳酸氢钠等的无机发泡剂。在应用于以这样的发泡法作为树脂成形方法的注射成形方法中的注射发泡成形方法中，将混合了发泡剂和树脂的、含有发泡剂的熔融树脂向模具腔内注射填充，并令树脂发泡，由此，可得到在成形品内部具有大约80～300μm左右的气泡径的注射发泡成形品。
作为树脂的发泡成形方法，公开有例如下述成形方法，即，在烯烃树脂中混合并熔融化学发泡剂或者物理发泡剂，并使用低压法(シヨ一トシヨツト法)而得到在成形品内部具有气泡的发泡成形品(参照专利文献1)。在专利文献1所公开的方法的情况下，在由挤压机、储存器以及模具构成的成形装置中，通过挤压机向储存器送入含有发泡剂的熔融树脂，该含有发泡剂的熔融树脂混合了氮气等非活性气体、碳氢化合物类、碳氟化合物类等的挥发性物质等的物理发泡剂或者化学发泡剂和树脂，其后，将送入到储存器中的含有发泡剂的熔融树脂向模具内注射，并令树脂发泡，由此得到在成形品内部具有气泡的注射发泡成形品。
另一方面，作为通过使用物理发泡剂而得到发泡成形品的方法，公开有例如下述方法，即，在供给树脂的同时从挤压机料斗在加压条件下供给空气等的气体、气化性物质等，并通过螺杆挤压机进行树脂的熔融、气泡的含有以及分散(参照专利文献2)。在专利文献2所公开的方法的情况下，使用聚乙烯并通过在0.69～0.78MPa(7～8kgf/cm2)程度下加压供给空气，而得到含有独立气泡的海绵状物质的挤压成形品。
作为在超临界状态下使用非活性气体的二氧化碳作为发泡性气体并得到发泡成形品的方法，公开有例如下述方法，即，与以往使用化学发泡剂或者物理发泡剂而在发泡成形品的内部形成的气泡的密度(单位体积的气泡数)相比，令气泡密度显著增加(参照专利文献3)。在专利文献3中公开的方法的情况下，将由超临界流体的升压装置、超临界流体的供给装置以及储气瓶构成的***安装在成形装置上，从该成形装置的可塑化缸在超临界状态下注射二氧化碳而令其溶解在熔融树脂中，并且将注射的二氧化碳溶解后的熔融树脂向模具内注射填充而令树脂发泡，得到成形品内部具有称为微孔的小于1μm的超微孔质的树脂成形品。
专利文献1：特公昭44-6080号公报
专利文献2：特公昭43-9913号公报
专利文献3：特表平06-506724号公报
但是，在上述专利文献1～3中公开的方法的情况下，存在以下的问题。即，在专利文献1所公开的方法的情况下，存在下述问题，在供给树脂、偶氮化合物、亚硝基化合物等有机化学发泡剂而成形时，由于热分解而产生具有腐蚀性的氨、一氧化碳、水蒸气、氰酸、异氰酸等分解生成物，这些分解生成物被排放到大气中，并且残留在成形品中。在供给作为不产生分解生成物的物理发泡剂的碳氢化合物类、碳氟化合物类等的气体性物质而成形的情况下，存在环境污染以及环境破坏物质向大气中的排放而受到限制的问题。此外，在专利文献2所公开的方法的情况下，存在含有发泡剂的熔融树脂中气体不微细地分散而难以得到具有期望的气泡密度或气泡径的发泡成形品的问题。进而，在专利文献3所公开的方法的情况下，需要超临界流体的发生装置以及供给装置，存在这些装置由于处理高压气体而受到法规的限制，且设备的导入和处理烦杂的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述以往技术的问题而提出的，目的在于提供一种可简易、安全且高效地得到期望的气泡径以及密度的注射发泡成形品的热塑性树脂的注射发泡成形方法。进而，另一目的在于提供一种对环境的影响小的热塑性树脂的注射发泡成形方法。
本发明是为了达成上述目的而提出的，根据本发明，提供以下的热塑性树脂的注射发泡成形方法。
[1]一种热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置和模具而从上述注射装置向模具腔内注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大上述模具腔而令上述含有发泡剂的熔融树脂发泡而成形，所述注射装置具有供给部以及可塑化部，将从上述供给部供给的热塑性树脂在上述可塑化部中可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具具有可扩大缩小容积的模具腔，将从上述注射装置注射的上述含有发泡剂的熔融树脂填充到上述模具腔中，其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体的混合体作为上述发泡剂，并将上述混合体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给，令上述混合体与存在于上述供给部或者可塑化部中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂接触，由此进行上述发泡剂向上述热塑性树脂中的含有化(以下，有时称为“第1发明”)。
[2]一种热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置和模具而从上述注射装置向模具腔内注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大上述模具腔而令上述含有发泡剂的熔融树脂发泡而成形，所述注射装置具有供给部以及可塑化部，将从上述供给部供给的热塑性树脂在上述可塑化部中可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具具有可扩大缩小容积的模具腔，将从上述注射装置注射的上述含有发泡剂的熔融树脂填充到上述模具腔中，其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体作为上述发泡剂，将上述发泡剂中的上述气泡核形成剂与可塑化前的上述热塑性树脂一起供给到上述注射装置的供给部，将上述发泡剂中的上述发泡性气体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给，令上述发泡性气体与存在于上述供给部或者可塑化部中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂以及上述气泡核形成剂接触，由此进行上述发泡剂向上述热塑性树脂中的含有化(以下，有时称为“第2发明”)。
[3]前述[1]或[2]所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，上述混合体或者上述发泡性气体向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给的供给压力为0.5～0.9MPa。
[4]前述[1]～[3]的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，在控制供给压力的状态下，进行上述混合体或者上述发泡性气体向上述注射装置的供给部或者可塑化部的供给。
[5]前述[1]～[4]的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述发泡性气体，使用作为无机气体的空气、二氧化碳、氮、或者二氧化碳和氮的混合气体。
[6]前述[1]、[3]、[4]或[5]所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述气泡核形成剂，使用从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末。
[7]前述[2]、[3]、[4]或[5]所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述气泡核形成剂，使用从由有机酸、硅酸铝、玻璃纤维以及滑石构成的组中选出的至少一种的微粉末。
[8]前述[1]～[7]的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述热塑性树脂，使用聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)。
[9]前述[2]、[3]、[4]或[5]所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述热塑性树脂，使用聚缩醛(POM)或者聚酰胺(PA)。
[10]前述[1]～[9]的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，在将上述混合体或者上述发泡性气体供给到上述注射装置的可塑化部的情况下，令配设在上述可塑化部处的螺杆为双级螺杆。
[11]前述[2]所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用汽车内装级聚丙烯(PP，熔融流动指数10～70/ISO-1133)作为上述热塑性树脂，在上述热塑性树脂中混合为0.1～10质量％的状态下使用有机酸作为上述气泡核形成剂，在0.5～0.9MPa的压力下向上述可塑化部供给二氧化碳作为上述发泡性气体，得到发泡倍率1.1～3.0的汽车内装用注射发泡成形品。
根据本发明，可提供可简易、安全并且高效地得到期望的气泡径以及密度的注射发泡成形品的热塑性树脂的注射发泡成形方法。进而，可提供对环境的影响小的热塑性树脂的注射成形方法。
附图说明
图1是示意地表示本发明的热塑性树脂的注射成形方法中所使用的横向合模型的注射成形装置的一实施方式的整体构成的说明图。
图2是示意地表示本发明的热塑性树脂的注射成形方法中所使用的发泡性气体供给机构的一例的基本构成的说明图。
附图标记说明：
1：固定盘
2：可动盘
3：固定模具
4：可动模具
10：模具
10a：模具腔
20：合模装置
30：注射装置
31：可塑化缸
32：螺杆
35：料斗
40：发泡性气体供给机构
41：空气供给源
42：二氧化碳供给源
43：发泡性气体供给装置
61：气泡核形成剂供给装置
62：气泡核形成剂供给装置
70：控制装置
100：横向合模型的注射成形装置
具体实施方式
以下，参照附图对用于实施本发明的优选方式具体说明。
如图1所示，本发明(第1发明)的热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置30和模具10而从上述注射装置30向上述模具腔10a注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大模具腔10a而令含有发泡剂的熔融树脂发泡而成形，所述注射装置30具有供给部(图1中表示为料斗35)以及可塑化部(图1中表示为可塑化缸31以及螺杆32)，将从供给部(料斗)35供给的热塑性树脂在可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32中可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具10具有可扩大缩小容积的模具腔10a，将从上述注射装置30注射的含有发泡剂的熔融树脂填充到模具腔10a中，其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体的混合体作为发泡剂，并将混合体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给，并令上述混合体与存在于上述供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32中的可塑化前或者可塑化后的热塑性树脂接触，由此进行发泡剂向热塑性树脂中的含有化。
如图1所示，本发明(第2发明)的热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置30和模具10而从注射装置30向模具腔10a注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大模具腔10a而令含有发泡剂的熔融树脂发泡而成形，所述注射装置30具有供给部(图1中表示为料斗35)以及可塑化部(图1中表示为可塑化缸31以及螺杆32)，将从供给部(料斗)35供给的热塑性树脂在可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具10具有可扩大缩小容积的模具腔10a，将从上述注射装置30注射的含有发泡剂的熔融树脂填充到模具腔10a中，其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体作为上述发泡剂，并将发泡剂中的气泡核形成剂与可塑化前的热塑性树脂一起供给到注射装置30的供给部(料斗)35，并将发泡剂中的发泡性气体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给，并令上述发泡性气体与存在于上述供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂以及气泡核形成剂接触，由此进行发泡剂向热塑性树脂中的的含有化。
在第1发明中，使用气泡核形成剂以及发泡性气体的混合体作为发泡剂，并将混合体在通常0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下，优选在0.5～0.9MPa的压力下，向注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给。若混合体(发泡性气体)的供给压力小于0.1MPa，则不能得到期望的气泡密度，若在1.0MPa以上，则由于涡流纹而产生的成形品的外观不良很明显。此外，通过令混合体(发泡性气体)的供给压力为0.1MPa以上且小于1.0MPa，无需使用令发泡性气体成为超临界状态而使用的以往那样的超临界流体的发生装置以及供给装置。
在第2发明中，使用气泡核形成剂以及发泡性气体作为发泡剂，将气泡核形成剂与可塑化前的热塑性树脂一起供给到注射装置30的供给部(料斗)35，并将发泡剂中的发泡性气体在通常0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下，优选在0.5～0.9MPa的压力下，向注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给。令发泡性气体的供给压力在上述范围内的理由与第1发明的情况相同。
在本发明(第1以及第2发明)中，优选地，在控制供给压力的状态下(在图1中示出控制装置70)，进行混合体或发泡性气体向注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32的供给。对于控制装置70在后面进行说明。
在本发明(第1以及第2发明)中，优选使用作为无机气体的空气、二氧化碳、氮、或者二氧化碳和氮的混合气体作为发泡性气体。通过这样的构成，不用使用对环境有害(对环境影响大)的发泡剂、或导入和处理等烦杂且受到法规限制的超临界流体的发生装置以及供给装置，可简易、安全并且高效地得到具有期望的气泡密度和气泡径，而且不残留有害的分解成分物的热塑性树脂的注射发泡成形品。
在本发明(第1以及第2发明)中，作为上述气泡核形成剂，使用从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末。
在本发明(第1以及第2发明)中，作为气泡核形成剂，也可使用从由柠檬酸、酒石酸等的有机酸、硅酸铝、玻璃纤维以及滑石构成的组中选出的至少一种的微粉末。
本发明(第1以及第2发明)中，作为热塑性树脂，优选使用聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)等的烯烃类树脂。特别是，在使用从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末作为气泡核形成剂，以及使用空气、二氧化碳、氮、或者二氧化碳和氮的混合气体等的无机气体作为发泡性气体的情况下，可适宜地使用不需成形材料的干燥的聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等烯烃类树脂。
在作为气泡核形成剂，使用从由柠檬酸、酒石酸等有机酸、硅酸铝、玻璃纤维以及滑石构成的组中选出的至少一种的微粉末，以及作为发泡性气体使用空气、二氧化碳、氮、或者二氧化碳和氮的混合气体等的无机气体的情况下，除了聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)等烯烃类树脂外，也可使用聚缩醛(POM)、聚酰胺(PA)等烯烃类树脂之外的结晶性或非结晶性树脂。
在本发明(第1以及第2发明)中，由于以注射装置30的供给部(料斗)35或者可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32(例如，含有发泡剂的熔融树脂中)作为混合体或者发泡性气体向注射装置的供给场所，所以可令发泡性气体和气泡核形成剂在含有发泡剂的熔融树脂中充分分散、混合。此外，在将混合体或者发泡性气体向注射装置30的可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给的情况下，由于令配设在可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32处的螺杆为双级螺杆，可进一步可靠地令发泡性气体和气泡核形成剂在含有发泡剂的熔融树脂中分散、混合，所以为优选。另外，作为螺杆32，从提高含有发泡剂的熔融树脂、和发泡性气体以及气泡核形成剂的分散、混合性的观点出发，优选具有高分散性的螺杆头。
在第2发明中，使用汽车内装级聚丙烯(PP，熔融流动指数10～70/ISO-1133)作为热塑性树脂，使用在上述热塑性树脂中混合0.1～10质量％的状态下的柠檬酸、酒石酸等有机酸作为上述气泡核形成剂，在0.5～0.9MPa的压力下向可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32供给二氧化碳作为上述发泡性气体，从而可简单、安全并且高效地得到发泡倍率1.1～3.0的汽车内装用注射发泡成形品。
以下，如图1所示，对本发明所使用的横向合模型的注射成形装置的一实施方式具体说明。本发明所使用的横向合模型注射成形装置100包括：模具10、合模装置20、注射装置30、发泡性气体供给机构40以及控制装置70。
模具10包括安装在固定盘1上的固定模具3和安装在可动盘2上的可动模具4，固定模具3和可动模具4是半压入构造且由嵌合部嵌合，在嵌合状态下组合形成在固定模具3上的腔面和形成在可动模具4上的腔面，形成模具腔10a。而且，半压入构造的嵌合部在模具腔10a的全周范围内形成，即便在注射填充后扩大模具腔10a，也防止填充到模具腔10a中的树脂从模具10中漏出。
合模装置20，具有打开、关闭模具10的合模缸22，可动模具4被系杆(未图示)引导而可相对于固定模具3前后移动，可扩大·缩小模具腔10a的容积。
另外，在本发明的实施方式中，使用了即便将模具10打开既定的行程、填充到模具腔10a中的树脂也不会漏出的半压入构造的模具10，但不限定于此，只要是可适用于发泡成形的结构，除此之外，也可使用例如平挤压构造等的模具。此外，在本实施方式中，使用了具有直压式的合模装置的横向合模型的注射成形装置，但也可使用肘式合模装置、电动马达式或者纵向合模类型的注射成形装置。
注射装置30，具有：可塑化缸31、内装在可塑化缸31内且具有刮板的螺杆32、和向可塑化31内供给成形材料的料斗35，设置令螺杆32前后移动的螺杆驱动机构33、和驱动螺杆32旋转的螺杆旋转机构34，从发泡性气体供给机构40向供给部(料斗)35或可塑化部(可塑化缸以及螺杆)31、32内的含有发泡剂的熔融树脂中供给发泡性气体。而且，在可塑化缸31的外周面上，安装加热器(未图示)。
注射装置30，借助螺杆旋转机构34令螺杆32旋转，由此从料斗35向可塑化缸31内供给丸状(pellet)的成形材料，被供给的丸状的成形材料被安装在可塑化缸31上的加热器加热，此外，借助螺杆32的旋转而受到搅拌压缩作用，由此令发泡性气体以及气泡核形成剂分散、混合并熔融，被向螺杆32的前方运送。被向螺杆32的前方运送的分散、搅拌了发泡性气体以及气泡核形成剂的含有发泡剂的熔融树脂，借助基于螺杆移动机构33而前进的螺杆32，可从安装在可塑化缸31的顶端的喷嘴36向模具内注射填充。在使用从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末作为气泡核形成剂的情况下，可从后述的气泡核形成剂供给装置61、62基于预先设定的条件而供给适当的量。
在本实施方式的注射装置30中，令螺杆移动机构33为液压缸，并令螺杆驱动机构34为液压马达，但不限定于此，也可采用使用电动伺服马达的螺杆移动机构或螺杆旋转机构。此外，在本实施方式中，构成为具有通过一根螺杆进行可塑化以及注射的串联方式的注射装置，但也可构成为通过不同的机构进行可塑化和注射的预塑化方式的注射装置。进而，在本实施方式中，螺杆32的形状为双级螺杆，但在例如令发泡性气体的供给位置为料斗35的情况下，也可为单级螺杆。
发泡性气体供给机构40，具有空气供给源41、二氧化碳供给源42、发泡性气体供给装置43，空气供给源41和二氧化碳供给源42通过供给通路而连接。进而，发泡性气体供给机构40具有通向在注射装置30的可塑化缸31以及料斗35上设置的气体供给口的发泡性气体供给通路，基于控制装置70的指令向注射装置30供给发泡性气体。此外，在与发泡性气体供给装置43以及注射装置30相连接的供给通路的末端附近，设置供给气泡核形成剂的气泡核形成剂供给装置61、62，向发泡性气体中供给例如从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末。
发泡性气体供给机构40如图2所示，包括：空气供给源41、二氧化碳供给源42、发泡性供给装置43。附图标记31是可塑化缸、附图标记32是螺杆、附图标记61、62是向发泡性气体中供给气泡核形成剂的气泡核形成剂供给装置(与图1标注同一附图标记)。空气供给源41包括：空气压缩机45、压力调整阀46、逆止阀47以及压力计48，二氧化碳供给源42包括：二氧化碳储气瓶51、压力调整阀52、压力计54以及逆止阀55，发泡性气体供给装置43包括：开闭阀56、57、电磁切换阀58、59。
空气供给源41构成为，将被空气压缩机45压缩后的空气通过压力调整阀46减压，并经由逆止阀47供给到发泡性气体供给装置43，被供给到发泡性气体供给装置43的空气经由开闭阀56以及电磁切换阀58、59而可从可塑化缸31以及/或者料斗35向注射成形装置30内送入。通过打开开闭阀56而将由压力调节阀46减压到期望的压力的空气经由逆止阀47向发泡性气体供给装置43供给。可通过打开电磁切换阀58而从设置在可塑化31的大致中央部的向着含有发泡剂的熔融树脂中的供给口送入向发泡性气体供给装置43供给的空气、通过打开电磁切换阀59而从设置在料斗35上的气体供给口送入向发泡性气体供给装置43供给的空气。在本发明的实施方式中，构成为使用空气压缩机45作为空气源，但在可以将工业用气体用作空气源的情况下，也可将工业用气体减压到既定的压力而直接连接到发泡性气体供给装置43。
另一方面，二氧化碳源42构成为，将二氧化碳储气瓶51内的二氧化碳通过压力调整阀52减压，并经由逆止阀55供给到发泡性气体供给装置43中，供给到发泡性气体供给装置43中的二氧化碳经由开闭阀57以及电磁切换阀58、59而可从可塑化缸31以及料斗口向树脂成形装置30内送入。通过打开开闭阀57而将被压力调整阀52减压到期望的压力的二氧化碳经由逆止阀55供给到发泡性气体供给装置43。可通过打开电磁切换阀58而从设置在可塑化缸31的大致中央部上的向熔融树脂中的供给口送入供给到发泡性气体供给装置43的二氧化碳，通过打开电磁切换阀59而从设置在料斗35上的气体供给口送入向发泡性气体供给装置43供给的二氧化碳。
在使用氮作为发泡性气体的情况下的氮的供给源，在图2中，与二氧化碳供给源42为相同构成，构成为将氮储气瓶替换二氧化碳储气瓶51来作为氮源。此外，也可为下述方式，即不使用氮供给源，而例如在空气供给源41中具备具有气体透过膜的氮气分离装置，分离空气中的氮并供给到空气压缩机45中。
控制装置70如图1所示，包括：注射控制部71，控制作为成形材料的可塑化、作为发泡性气体以及气泡核形成剂的从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末的供给、和含有发泡剂的熔融树脂的向金属膜10内的注射；控制模具10的开闭或合模力的合模控制部72以及计时器等。合模控制部72具有位置以及速度的设定部，在树脂的发泡工序的开始时令可动盘2的位置移动以便模具腔10a的容积为期望的容积，并且可在发泡工序的完成时控制保持可动盘2的位置。发泡工序，具有检测已向模具腔10a内填充完树脂并降压合模力的工序、和扩大模具腔10a的容积的工序，在合模力的降压工序中形成表皮层(skin)和发泡核，合模力的降压速度越快则形成越多的发泡核。此外，根据成形树脂的伸长粘度设定模具腔10a的扩大速度，优选伸长粘度低的情况下扩大速度设定为较慢，伸长粘度高的情况下扩大速度设定为较快。
在本实施方式中，作为气泡核形成剂，混合柠檬酸、酒石酸等的有机酸、硅酸铝、玻璃纤维或者滑石等和成形材料并供给到注射成形装置，该情况下，可使用令气泡核形成剂粉末化而向成形材料干混料的方法、和令气泡核形成剂母体混合物(マスタ一バツチ)化而添加到成形材料中等的方法。
以下，对使用上述横向合模型的注射成形装置100进行注射成形的情况的工序的流程具体说明。向图1所示的合模缸22的活塞头侧供给压力油而令活塞杆向前移动，由此令可动盘2向固定盘1的方向移动，从而合模且保持模具10。令作用在模具上的合模力是树脂填充时不会因树脂填充压力而打开模具10的最小值，这从使用能量和成形装置寿命的观点出发为优选。合模完成后，根据预先设定的注射填充量、注射压力、注射速度向模具腔10a内注射填充树脂。
向螺杆旋转机构34供给压力油而令螺杆32旋转，由此将从料斗35供给的成形材料用安装在可塑化缸31上的加热器加热，此外令其借助螺杆32的旋转而受到搅拌压缩作用并熔融，并且令发泡性气体和发泡核形成剂分散、混合而向螺杆32前方送出。通过向螺杆移动机构33供给压力油33而令螺杆32前进，可将向螺杆32前方送入的分散、混合了发泡性气体和发泡核形成剂的含有发泡剂的熔融树脂向模具腔10a内注射填充。树脂填充完成后，将作用在合模22的活塞头侧的压力油减压而降低合模力。接着，向合模22的活塞杆侧供给压力油而令活塞杆后退移动，由此令可动盘2向离开固定盘方向移动，打开模具10而扩大模具腔10a的容积。模具腔10a的容积的扩大控制，根据合模控制部72上具有的令可动盘2的位置移动的位置以及速度的设定部的设定值进行，可动盘2在预先设定的位置停止，并且借助模具内的树脂发泡压力保持位置，以便可动盘2不会被推回。通过进行这样的模具容积的扩大控制而扩大模具腔10a的容积，模具腔10a内的树脂压力开始减少，同时在树脂内部开始起泡。在将模具腔10a的容积保持预先设定的成形品的冷却时间的冷却工序之后，令模具10后退到成形品的取出位置而得到发泡成形品。在本实施方式中，即便在模具10稍微打开的状态下，固定模具3和可动模具4由嵌合部嵌合，模具腔10a内的含有发泡剂的熔融树脂也不会向模具10的外部漏出。
实施例
以下，根据本发明的实施例进一步具体说明。
(实施例1)
使用横型肘式注射成形机(宇部兴产机械制DP350注射成形机)作为注射成形装置，使用聚丙烯(三井化学(株)制汽车内装级MRF30/ISO1133)作为热塑性树脂。使用氧化铁的微粉末作为气泡核形成剂，使用空气作为发泡性气体，向可塑化缸内的含有发泡剂的熔融树脂中以0.6MPa的压力注入。可塑化螺杆使用在螺杆顶端安装有混合头的双级螺杆。成形品是350×220mm的汽车内装品(手套箱外层)，填充时的模具厚度使用1.8mm，扩大后的厚度使用3.6mm(容积扩大率2倍)。此外，成形条件设定为，树脂温度200℃，模具温度30℃。成形品的评价通过目视发泡孔密度状态以及外观状态来进行。在实施例1中得到的成形品孔层的发泡状态是具有期望的气泡密度和气泡径的微细发泡孔的集合体，此外，从外观状态来说，涡流纹和裂纹较少，比较良好。而且，由于使用氧化铁微粉末作为气泡核形成剂，使用空气作为发泡性气体，所以成形时没有产生有害的分解生成物，因此可得到不残留有害分解生成物的热塑性树脂的发泡成形品。
(实施例2)
使用柠檬酸的微粉末作为气泡核形成剂，使用二氧化碳(成形机、成形材料、成形品、螺杆以及成形条件与实施例1相同)作为发泡性气体，将向聚丙烯(三井化学(株)制汽车内装级MRF30/ISO1133)中混合有2.5质量％的柠檬酸的微粉末的成形材料供给到成形机料斗，并将二氧化碳向可塑化缸内的熔融树脂中以0.6MPa的压力注入。在实施例2中得到的成形品层的发泡状态为，是具有期望的气泡密度以及气泡径的微细发泡孔的集合体，此外，从外观状态来说，涡流纹和裂纹较少，比较良好。而且，由于作为气泡核形成剂使用柠檬酸的微粉末，作为发泡性气体使用二氧化碳，所以成形时没有产生有害的分解生成物，因此可得到不残留有害分解生成物的热塑性树脂的发泡成形品。
(比较例1)
使用高压的二氧化碳作为发泡性气体(成形机、成形材料、成形品、螺杆以及成形条件与实施例1相同)，将聚丙烯(三井化学(株)制汽车内装级MRF30/ISO1133)供给到成形机料斗，并将由升压机构加压后的二氧化碳以10MPa的压力注入可塑化缸内的熔融树脂中。比较例1所得到的成形品的孔层为混合存在有粗大气泡的发泡状态，此外，从外观状态来说，涡流纹和裂纹显著，不能得到具有期望的气泡密度和气泡径的微细的发泡孔的集合体的注射发泡成形品。
根据本发明的热塑性树脂的注射发泡成形方法，不使用对环境有害且对环境影响大的发泡剂、导入和处理烦杂且受到法规制约的超临界流体的发生装置以及供给装置，可简易、安全且高效地得到具有期望的气泡密度和气泡径且不残留有害的分解生成物的热塑性树脂的注射发泡成形品。此外，可简易、安全且高效地得到由具有期望的气泡密度和气泡径的微细的发泡孔的集合体构成，且外观良好的注射发泡成形品。因此，本发明的热塑性树脂的注射发泡成形方法适宜在需要轻量性、隔热性、吸音性以及同一质量下的刚性等的物性优异的热塑性树脂的注射发泡成形品的各种产业领域中使用。

Claims (11)

1.一种热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置和模具而从上述注射装置向模具腔内注射填充含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大上述模具腔而令上述含有发泡剂的熔融树脂发泡，所述注射装置具有供给部以及可塑化部，将从上述供给部供给的热塑性树脂在上述可塑化部中可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具具有可扩大缩小容积的模具腔，将从上述注射装置注射的上述含有发泡剂的熔融树脂填充到上述模具腔中，
其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体的混合体作为上述发泡剂，将上述混合体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给，令上述混合体与存在于上述供给部或者可塑化部中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂接触，由此进行上述发泡剂向上述热塑性树脂中的含有化。
2.一种热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用注射装置和模具而从上述注射装置向模具腔内注射填充上述含有发泡剂的熔融树脂，接着扩大上述模具腔而令上述含有发泡剂的熔融树脂发泡，所述注射装置具有供给部以及可塑化部，将从上述供给部供给的热塑性树脂在上述可塑化部可塑化并作为含有发泡剂的发泡剂含有熔融树脂而注射，所述模具具有可扩大缩小容积的模具腔，将从上述注射装置注射的上述含有发泡剂的熔融树脂填充到上述模具腔中，
其特征在于，使用气泡核形成剂以及发泡性气体作为上述发泡剂，将上述发泡剂中的上述气泡核形成剂与可塑化前的上述热塑性树脂一起供给到上述注射装置的供给部，并将上述发泡剂中的上述发泡性气体在0.1MPa以上且小于1.0MPa的压力下向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给，令上述发泡性气体与存在于上述供给部或者可塑化部中的可塑化前或者可塑化后的上述热塑性树脂以及上述气泡核形成剂接触，由此进行上述发泡剂向上述热塑性树脂中的含有化。
3.如权利要求1或者2所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，上述混合体或者上述发泡性气体向上述注射装置的供给部或者可塑化部供给的供给压力为0.5～0.9MPa。
4.如权利要求1～3的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，在控制供给压力的状态下，进行上述混合体或者上述发泡性气体向上述注射装置的供给部或者可塑化部的供给。
5.如权利要求1～4的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述发泡性气体，使用作为无机气体的空气、二氧化碳、氮、或者二氧化碳和氮的混合气体。
6.如权利要求1、3、4或5所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述气泡核形成剂，使用从由氧化铁、硅酸钙、硬脂酸锌以及硬脂酸镁构成的组中选出的至少一种的无机物的微粉末。
7.如权利要求2、3、4或5所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述气泡核形成剂，使用从由有机酸、硅酸铝、玻璃纤维以及滑石构成的组中选出的至少一种的微粉末。
8.如权利要求1～7的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述热塑性树脂，使用聚丙烯(PP)或者聚乙烯(PE)。
9.如权利要求2、3、4或5所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，作为上述热塑性树脂，使用聚缩醛(POM)或者聚酰胺(PA)。
10.如权利要求1～9的任意一项所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，在将上述混合体或者上述发泡性气体供给到上述注射装置的可塑化部的情况下，令配设在上述可塑化部处的螺杆为双级螺杆。
11.如权利要求2所述的热塑性树脂的注射发泡成形方法，使用汽车内装级聚丙烯(PP，熔融流动指数10～70/ISO-1133)作为上述热塑性树脂，在上述热塑性树脂中混合为0.1～10质量％的状态下使用有机酸作为上述气泡核形成剂，在0.5～0.9MPa的压力下向上述可塑化部供给二氧化碳作为上述发泡性气体，得到发泡倍率1.1～3.0的汽车内装用注射发泡成形品。
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