JP3893538B2 - Molding method of resin foam molding - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、樹脂発泡成形品の成形方法に関し、更に詳細には、熱可塑性樹脂内に浸透させた発泡剤を膨張させ、これに伴う該熱可塑性樹脂の発泡により樹脂発泡成形品を成形する方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
例えば、ポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)等、スチレン系樹脂やポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂を発泡させ、これにより樹脂発泡成形品を成形する方法が実用化されている。このような樹脂発泡成形品を成形する方法としては、具体的に、(1)化学発泡剤を使用する化学的発泡方法、(2)物理的発泡剤を使用する物理的発泡方法、(3)超臨界流体とした二酸化炭素(CO2)からなる発泡剤を利用するバッチ式発泡方法、等が提案されかつ実施されている。
【0003】
このうち前記(1)の化学的発泡方法とは、図9に示すように、所定温度で分解してガスを発生する低分子量の有機発泡剤を熱可塑性の樹脂原料に混合させてなるペレットP1を使用して、射出装置10により樹脂発泡成形品Hを成形する方法である。すなわち、前記ペレットP1を射出装置10の加熱シリンダ12へ投入して加熱・溶融させ、この加熱シリンダ12内で前記発泡剤の分解温度まで加熱・加圧させた時点で、溶融した該熱可塑性樹脂Sを成形型14のキャビティ16内へ射出する。この際に、熱可塑性樹脂S内で前記発泡剤が分解・ガス化し、これにより該熱可塑性樹脂Sが発泡してキャビティ16の立体形状が付与された樹脂発泡成形品Hを得ることができる。
【0004】
また前記(2)の物理的発泡方法とは、図10に示すように、ブタンやペンタン等の低沸点有機化合物からなる発泡剤を使用して、射出装置10により樹脂発泡成形品Hを成形する方法である。すなわち、熱可塑性の樹脂原料からなるペレットP2を密閉された射出装置10の加熱シリンダ12へ投入して加熱・溶融させると共に、発泡剤供給源18から前記発泡剤を該加熱シリンダ12内へ供給し、これら発泡剤と前記熱可塑性樹脂Sとを物理的に充分混練させた後に、成形型14のキャビティ16内へ射出する。この際に、熱可塑性樹脂S内で前記発泡剤がガス化し、これにより該熱可塑性樹脂Sが発泡してキャビティ16の立体形状が付与された樹脂発泡成形品Hを得ることができる。
【0005】
更に前記(3)のバッチ式発泡方法とは、図11に示すように、固体状態の熱可塑性樹脂S内に、二酸化炭素の温度および圧力を制御して得られた超臨界流体からなる発泡剤を浸透させ、この発泡剤を気化させることで樹脂発泡成形品Hを得る方法である。すなわち、例えばポリプロピレン(PP)の如き熱可塑性樹脂Sを圧力容器20内に収容して密閉した後(図11(a))、バルブ22を開放して発泡剤供給源18内の超臨界流体からなる発泡剤を前記圧力容器20内へ導入する(図11(b))。そして、熱可塑性樹脂Sに接触した発泡剤を該樹脂S内へ浸透させると共に、この熱可塑性樹脂Sに固有の結晶化温度以上に該樹脂Sを加熱し、この後に圧力容器20を開放して内部圧力を解除することで、熱可塑性樹脂S内に浸透している発泡剤を気化させて樹脂発泡成形品Hを得ることができる(図11(c))。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した(1)〜(3)に例示の樹脂発泡成形品の成形方法は、夫々に次のような問題を内在していた。先ず、前記(1)の化学的発泡方法および(2)の物理的発泡方法では、高価な発泡剤を使用するために成形コストが嵩む問題、発泡剤が可燃性や毒性等の危険性を有しているので人体や自然へ悪影響を及ぼす問題、成形された樹脂発泡成形品Hの外面にフローマーク等が発生して品質低下を招来する問題、等を共通的に内在している。また、発泡剤を混合または混練させた熱可塑性樹脂Sを成形型14のキャビティ16内へ射出して発泡させるため、全体が発泡部h1からなる内部構造(全体発泡構造)を有する樹脂発泡成形品Hしか成形することができず、例えば発泡部および非発泡部からなる内部構造(部分発泡構造)を有する樹脂発泡成形品を成形することが不可能な欠点等もあった。
【0007】
また(3)のバッチ式発泡方法では、温度条件、浸透時間、圧力等の種々要素によって発泡倍率が容易に変わってしまう問題、発泡時に熱可塑性樹脂Sの形状を制御できないため所望とする立体形状(外形形状)を得られない問題を内在している。しかも、熱可塑性樹脂Sに対する超臨界流体の浸透時間が長いため量産性が低いと共に、大型(厚肉)の樹脂発泡成形品の成形には不向きである、等の欠点を内在していた。
【0008】
【発明の目的】
本発明は、前述した課題を好適に解決するべく提案されたもので、成形コストの低減化、作業環境の悪化防止、品質向上等を可能とする樹脂発泡成形品の成形方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決して、所期の目的を達成するため本発明に係る樹脂発泡成形品の成形方法は、
コアバックタイプの成形型を型閉めし、これにより画成された該成形型の内部キャビティへ溶融状態の熱可塑性樹脂を供給し、
前記熱可塑性樹脂の供給完了後に、前記成形型をコアバックさせて前記キャビティ内に空間を画成し、
前記空間内へ所要圧で導入した発泡剤を、前記熱可塑性樹脂内へ浸透させ、
所要の保持時間が経過した後に前記キャビティ内を減圧することで、熱可塑性樹脂内に存在している前記発泡剤を膨張させ、
これに伴う前記熱可塑性樹脂の発泡により、前記キャビティの形状に成形された前記樹脂発泡成形品を得るようにしたことを特徴とする。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明に係る樹脂発泡成形品の成形方法につき、好適な実施例を挙げ、添付図面を参照しながら以下説明する。
【0011】
先ず、本発明の好適実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法を実施するための成形装置を、図1をもとに概略説明する。この成形装置30は、スクリュータイプの射出装置32と、コアバックタイプの成形金型34と、この成形金型34に連結された発泡剤供給源36とから基本的に構成されている。すなわち本実施例の成形方法では、後で詳述する如く、前記成形金型34のキャビティ54内へ加熱・溶融した熱可塑性樹脂Sを射出した後に、前記発泡剤供給源36からの発泡剤Fを該キャビティ54内へ導入し、このキャビティ54内で該発泡剤Fを熱可塑性樹脂S内へ浸透させるようになっている。従って、発泡剤が一切混合されていない熱可塑性の樹脂材料からなる前記ペレットP2が使用される(図10に示した物理的発泡方法に使用されるものと同一のもの)。なお発泡剤Fとしては、種々の不活性ガスが使用可能であるが、本実施例では二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体を使用する場合につき例示する。
【0012】
前記射出装置32は、図9に示した従来の射出装置10、すなわち従来から広く実施に供されているものと基本構成が同一であって、特別な変更点はないので装置構成の詳細説明は省略する。このような射出装置32では、ホッパ38に投入されて加熱シリンダ40内へ落下したペレットP2を、スクリュー42の回転によって混練させつつ、該スクリュー42の溝に沿って加熱シリンダ40の先端部に移送する。この際に、加熱シリンダ40の外周面に配設したヒーター44の熱および混練作用によって発生する摩擦熱でペレットP2を加熱し、加熱シリンダ40の先端部に到来するまでに溶融状態の熱可塑性樹脂Sとする。そして、加熱シリンダ40の先端内に所定量の熱可塑性樹脂Sが貯留されたら、図示しない射出シリンダによってスクリュー42を先端側(図1の右方向)へスライドさせることで、加熱シリンダ40の先端内に貯留されていた溶融状態の熱可塑性樹脂Sを、ノズル46から高圧のもとで射出するようになっている。
【0013】
成形金型34は、最終的な成形品とされる樹脂発泡成形品H(図7および図8)の外形形状に基いた凹状成形面50aを形成した第1成形型(キャビ型)50と、この第1成形型50と対をなして該第1成形型50へスライド可能に型閉めされ、前記樹脂発泡成形品Hの外形形状に基いた凸状成形面52aを形成した第2成形型(コア型)52とから構成され、第1成形型50に対して第2成形型52が上下方向へスライドする(昇降する)縦型タイプとされている。これら第1成形型50および第2成形型52は、熱媒体(水またはオイル等)が流通する管路(図示せず)が延設されて夫々の成形面50a,52aの温度調整を行ない得るようになっており、前記射出装置32から射出された溶融状態の熱可塑性樹脂Sの所定温度以下への温度低下を防止して最適な発泡成形を行ない得るようになっている。
【0014】
前記第1成形型50は、図示しないフレーム等に固定的に設置され、また前記第2成形型52は、例えば流体圧シリンダ56におけるロッド56aに連結されている。これにより前記流体圧シリンダ56を、ロッド56aが最大に前進(延出)するよう制御すると、前記第2成形型52が最下位置である第1位置へ降下し、該第2成形型52が第1成形型50に密着して型閉め状態となる(図1に実線表示)。また前記流体圧シリンダ56を、ロッド56aが最大に前進した位置から所定ストロークだけ後退するよう制御すると、前記第2成形型52が第1位置から該ストローク分だけ離間した第2位置へ上昇し、該第2成形型52が第1成形型50に対してコアバックした状態となる(図1に1点鎖線表示)。更に前記流体圧シリンダ56を、ロッド56aが最大に後退するよう制御すると、前記第2成形型52が最上位置である第3位置へ上昇し、該第2成形型52が第1成形型50から離間してキャビティ54が露出した型開き状態となる(図1に2点鎖線表示)。
【0015】
また前記第1成形型50の側壁には、前記キャビティ54と型外部とを連通する導入孔58および逃出孔60が穿設されている。このうち、導入孔58には前記発泡剤供給源36から延出した供給管62が連結され、該発泡剤供給源36から送出される発泡剤としての二酸化炭素からなる超臨界流体Fが、該導入孔58を介してキャビティ54内へ導入される。また前記逃出孔60は、キャビティ54内に導入された前記二酸化炭素からなる超臨界流体Fを、型外部へ排出する際に供される、これら導入孔58および逃出孔60は、前記第2成形型52が前記第1位置に到来している際にはキャビティ54と非連通状態となる(該第2成形型52の壁面により)と共に、該第2成形型52が前記第2位置に移動した際には該キャビティ54と連通状態となる位置に設けられている(図2、図3)。なお、前記供給管62には第1開閉バルブ64が配設されると共に、逃出孔60に接続した排気管には第2開閉バルブ66が配設されている。
【0016】
前記発泡剤供給源36は、例えば不活性ガスの一種である二酸化炭素(CO2)を超臨界状態で貯蔵し得る所謂ボンベ形態の貯留容器であって、導入バルブ64を設けた前記供給管62を介して前記成形金型34に連結されている。ここで超臨界状態とは、周知の如く、気相と液相とを生じている物質の温度および圧力を上昇させていくに際し、或る温度域および圧力域で前記気相と液相との区別をなし得なくなる状態のことをいい、この時の温度および圧力を夫々臨界温度および臨界圧力という。すなわち、超臨界状態で物質は気体と液体との両方の特性を併せ持つので、この状態で生ずる流体を超臨界流体という。このような超臨界流体は、気体に比べて密度が大きく、また液体に比べて粘性が小さいため、物質中を極めて拡散し易いという特性を有する。なお前記二酸化炭素は、臨界温度が31.2℃、臨界圧力が7.38MPaとされ、この臨界温度以上、臨界圧力以上で超臨界状態となって超臨界流体としての挙動を示すようになる。
【0017】
次に、前述のように構成された成形装置30を使用した本実施例の樹脂発泡成形品の成形方法につき、具体的かつ詳細に説明する。なお本実施例では、発泡剤Fとして二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体を使用し、熱可塑性樹脂Sを発泡成形して樹脂発泡成形品Hを成形する場合を例示する。
【0018】
先ず成形準備として、前記成形金型34においては、ロッド56aが最大に前進(延出)するよう前記流体圧シリンダ56を制御して、第2成形型52を第1成形型50へ型閉めすると共に前記第1位置に保持させる一方、夫々の成形型50,52における成形面50a,52aを所定温度に加熱保温する。なお成形面50a,52aの温度は、射出される熱可塑性樹脂Sの軟化温度より適度に高い温度(但し、融点以下の温度)とすることが望ましく、例えば熱可塑性樹脂Sとしてポリプロピレン(PP)を使用する場合は110〜160℃程度が適切とされる。また、前記逃出孔60に配設した前記第2開閉バルブ66は全閉した状態に調節しておく。
【0019】
成形金型34での成形準備が完了したら、前記射出装置32において、前述したようにペレットP2を順次加熱する。そして、加熱シリンダ40の先端内に所定量の溶融した熱可塑性樹脂Sが貯留されたら、射出装置32のノズル46を前記成形金型34の注入口68に整合させたもとで、これらノズル46および注入口68を介して該熱可塑性樹脂Sをキャビティ54内へ射出(供給)する(図2)。
【0020】
前記成形金型34に対する前記熱可塑性樹脂Sの射出が完了し、該成形金型34のキャビティ54内へ該熱可塑性樹脂Sが充填されたら、ロッド56aが所定ストロークだけ後退するよう前記流体圧シリンダ56を制御して、前記第2成形型52を第1位置から前記第2位置へコアバックさせる(図3)。これにより、第2成形型52が熱可塑性樹脂Sから離間するようになるから、第2成形型52の成形面52aと熱可塑性樹脂Sとの間に、該第2成形型52の移動分に相当する厚みを有する空間70が画成される。このとき前記熱可塑性樹脂の温度は、第1成形型50および第2成形型52の夫々の成形面50a,52aの温度と略同一となっており、射出時の溶融状態から半溶融状態に変化している。
【0021】
前記第2成形型52を第2位置へコアバックさせることで、前記導入孔58と該空間70(キャビティ54)とが連通状態となる。従って、第2成形型52のコアバックが完了したら前記第1開閉バルブ64を全開にして、前記発泡剤供給源36内に貯蔵されている二酸化炭素からなる超臨界流体Fを、前記導入孔58を介して前記キャビティ54の空間70へ導入する(図4)。これにより、空間70内へ導入された前記超臨界流体Fは、所要の圧力が付与されているので熱可塑性樹脂Sの上面から該熱可塑性樹脂S内へ徐々に浸透していく。このとき超臨界流体Fの導入状態は、所定の時間に亘って保持する必要があるが、後述するように、この保持時間は該超臨界流体Fの浸透量および浸透領域に応じて設定調整される。
【0022】
所定の保持時間が経過したら、前記第1開閉バルブ64を全閉して発泡剤供給源36からの超臨界流体Fの導入を停止する一方、前記逃出孔60に設けた第2開閉バルブ66を全開とすることでキャビティ54内を減圧させる。すなわち、前記第1開閉バルブ64を全閉とすると共に第2開閉バルブ66を全開とするために、キャビティ54内が大気圧まで減圧されることになる。このように、キャビティ54内が大気圧まで減圧されることにより、熱可塑性樹脂S内へ浸透して存在している発泡剤としての二酸化炭素からなる超臨界流体Fは急激に膨張するので、該熱可塑性樹脂Sが発泡してキャビティ54内全体に膨張する(図5および図6)。ここで、前記熱可塑性樹脂S内に浸透している超臨界流体Fを膨張させるに際しては、前記第2開閉バルブ66を瞬時(例えば5秒以内)に全開にしてキャビティ54内を一気に大気圧まで減圧させるのが望ましく、このように瞬時に大気圧まで減圧することで熱可塑性樹脂S内に存在している超臨界流体Fが均一的に膨張してガス化するようになり、セル径の均一化を図り得る。
【0023】
前記キャビティ54内を大気圧まで減圧し、また成形面50a,52aの冷却を図ることで、熱可塑性樹脂Sは該キャビティ54の形状に発泡すると同時に冷却され、所要時間経過後には略完全に固化する。そして、所要の外形形状を有する樹脂発泡成形品Hの固化が完了したら、ロッド56aが最大に後退するよう前記流体圧シリンダ56を制御し、第2成形型52を第1成形型50から離間させて型開きしたもとで、当該樹脂発泡成形品Hを脱型する。
【0024】
ここで本実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法では、前述した保持時間の設定により、前記熱可塑性樹脂Sに対する発泡剤Fの浸透量および浸透領域を決定し得るようになっており、この保持時間を長く設定する程に発泡剤Fの浸透量が多くなると共に浸透領域が拡大する。そして、例えば前記保持時間を、前記熱可塑性樹脂Sの全体に発泡剤Fが浸透するに要する浸透完了時間より短く設定した場合には、該熱可塑性樹脂Sに発泡剤Fの浸透領域および非浸透領域とができるため(図5)、図7に示した発泡部h1および非発泡部h2からなる内部構造(部分発泡構造)を有する樹脂発泡成形品H(H1)を成形することができる。
【0025】
また前記保持時間を、前記熱可塑性樹脂Sの全体に発泡剤Fが浸透するに要する浸透完了時間と同一に設定した場合には、該熱可塑性樹脂Sの全体に発泡剤Fが浸透するようになるため(図6)、図8に示した全体が発泡部h1とされる内部構造(全体発泡構造)を有する樹脂発泡成形品H(H2)を成形することができる。更には、前記保持時間を、前記熱可塑性樹脂Sの全体に発泡剤Fが浸透するに要する浸透完了時間より長く設定することを前提としたもとで、この保持時間を設定調整すれば発泡倍率をコントロールすることも可能である。すなわち、保持時間を長くする程に、熱可塑性樹脂Sに対する発泡剤Fの浸透量が多くなるため、発泡倍率を高くすることができることが、本願出願人による発泡成形試験から確認された。
【0026】
また、前記キャビティ54内へ導入する前記発泡剤Fの圧力を調整すれば、セル径の大きさをコントロールすることが可能である。具体的には、前記発泡剤Fの圧力を高く設定する程に、セル径が微細化されかつ均一化されることが、本願出願人による発泡成形試験から確認された。
【0027】
なお前記実施例では、発泡剤Fとして二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体を使用する場合を例示したが、亜臨界状態、臨界状態または通常状態の二酸化炭素を発泡剤Fとして使用することも可能である。但し、熱可塑性樹脂Sに対しては、二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体が最も浸透し易く、発泡成形に係る時間短縮化および効率化等を図るうえでは有利である。また発泡剤Fは、前記二酸化炭素だけに限らず、これ以外に窒素等の不活性ガスを使用することも可能である。
【0028】
また前記実施例においては、二酸化炭素を超臨界状態で貯蔵し得る発泡剤供給源36を例示したが、例えば前記供給管62の途中に適宜の加熱装置および/または加圧装置(ポンプ等)を配設し、これら装置により二酸化炭素を超臨界状態にしてから前記キャビティ54内へ導入する構成とすれば、該発泡剤供給源36は、二酸化炭素を亜臨界状態、臨界状態または通常状態で貯蔵するものに代用することが可能である。
【0029】
【表1】
ここで表1は、図1に示した成形装置30を使用して樹脂発泡成形品Hを成形するに際し、本願出願人が実施した発泡成形試験における成形条件の一例を示したものである。但し発泡剤Fは、前記実施例で例示した二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体である。
【0030】
【表2】
また表2は、表1の成形条件下において発泡成形することで得られた樹脂発泡成形品Hの物性を例示したものである。この表2に示したように、表1の成形条件のもとで発泡成形された樹脂発泡成形品Hは、発泡倍率が約5倍となり、またセル径が略均一の100μm程度となっており、セルが微細かつ均一に分布していることが確認された。
【0031】
このように、本実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法では、コアバックタイプの成形金型34を使用したもとで、この成形金型34のキャビティ54内へ発泡剤Fを導入するようにした。これにより、前記成形金型34をコアバック状態としたもとで熱可塑性樹脂Sに対する発泡剤Fの浸透を行なうと共に、該成形金型34内で該発泡剤Fを膨張させて熱可塑性樹脂Sの発泡を行なうようになっている。これにより射出装置32は既存のものが使用可能であるから、特別構造とした高価な射出装置を装備する必要がなくなって設備費用が嵩むことがない。また、前記射出装置32内を発泡剤Fが通過することもないので、発泡剤Fを原因とした該射出装置32の汚れや劣化が発生することはない。
【0032】
また発泡剤Fとして、低廉で供給される二酸化炭素または該二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体等を使用するため、成形コストの低減化が可能となると共に、危険性を有するガス等が発生しないので作業環境の悪化防止を図ることもできる。そして成形された樹脂発泡成形品Hでは、分解残留物が混在したり変色や臭気が発生しないと共に、外面にフローマーク等が形成されないので、該樹脂発泡成形品Hの品質向上を図り得る。更には、最終形状に画成されたキャビティ54内で発泡を行なうので、所望とする外形形状を有する樹脂発泡成形品Hを得ることが可能である。
【0033】
一方、軟化状態の熱可塑性樹脂Sへ発泡剤Fを浸透させるようになっているので該発泡剤Fが容易に浸透するようになり、浸透に要する保持時間を大幅に短縮することが可能である。そして前記保持時間を調整することで、内部構造の異なる(全体発泡構造、部分発泡構造)樹脂発泡成形品Hを成形することが可能であり、また発泡倍率を容易にコントロールすることも可能である。更には、発泡剤Fの供給圧力を調整することにより、セル径の大きさをコントロールすることも可能である。
【0034】
なお前記実施例では、第1成形型50に対して第2成形型52が上下方向に型閉めされる縦型タイプの成形金型34を例示したが、本実施例の成形方法は、第1成形型50に対して第2成形型52が横方向へ型閉めされる横型タイプの成形金型34を使用しても実施可能である。
【0035】
また、本願が対象とする熱可塑性樹脂Sは、例えばスチレン系樹脂やポリオレフィン系樹脂等とされ、具体的には前述したポリプロピレン(PP)やポリエチレンテレフタレート(PET)等である。
【0036】
【発明の効果】
以上説明した如く、本発明に係る樹脂発泡成形品の成形方法は、樹脂を供給したコアバックタイプの成形型のキャビティ内へ発泡剤を導入し、該成形型内で熱可塑性樹脂に対する発泡剤の浸透を行なうと共に、該成形型内で該発泡剤を膨張させて熱可塑性樹脂の発泡を行なうことで、所望とする形状の樹脂発泡成形品を得るようにした。これにより既存の射出装置が使用可能であるから、設備費用が嵩むことがない利点がある。また、射出装置内を発泡剤が通過することもないので、発泡剤を原因とした該射出装置の汚れや劣化が発生することがない。
【0037】
また発泡剤として、不活性ガスの一種である二酸化炭素または該二酸化炭素を超臨界状態とした超臨界流体等を使用するため、成形コストの低減化が可能となると共に、危険性を有するガス等が発生しないので作業環境の悪化防止を図り得る有益な効果を奏する。そして成形された樹脂発泡成形品には、フローマーク等が外面に形成されないので、該樹脂発泡成形品の品質向上を図り得る利点等もある。
【0038】
一方、軟化状態の熱可塑性樹脂へ発泡剤を浸透させるようになっているので該発泡剤が容易に浸透するようになり、浸透に要する保持時間を大幅に短縮することが可能である。しかも前記保持時間を調整することで、内部構造の異なる(全体発泡構造、部分発泡構造)樹脂発泡成形品を成形することが可能であり、また発泡倍率を容易にコントロールすることも可能となる有益な効果を奏する。更には、発泡剤の供給圧力を調整すれば、セル径の大きさをコントロールすることも可能となる等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の好適実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法を実施するための成形装置を、破断状態で示した概略構成図である。
【図2】実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法における第1段階を示す工程説明図であって、成形金型を型閉めして第2成形型を第1位置に保持したもとで、射出装置から該成形金型のキャビティ内へ熱可塑性樹脂を射出した状態を示している。
【図3】実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法における第2段階を示す工程説明図であって、第2成形型を第2位置へコアバックさせることでキャビティ内に空間を画成した状態を示している。
【図4】実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法における第3段階を示す工程説明図であって、発泡剤供給源からキャビティ内に画成された空間へ発泡剤を導入すると共に、該発泡剤を熱可塑性樹脂内へ浸透させる状態を示している。
【図5】実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法における第4段階を示す工程説明図であって、浸透完了時間より短い保持時間としたもとでキャビティ内を減圧することで、図7に示した樹脂発泡成形品を成形する状態を示している。
【図6】実施例に係る樹脂発泡成形品の成形方法における第4段階を示す工程説明図であって、浸透完了時間より長い保持時間としたもとでキャビティ内を減圧することで、図8に示した樹脂発泡成形品を成形する状態を示している。
【図7】発泡部および非発泡部からなる内部構造(部分発泡構造)を有する樹脂発泡成形品の概略断面図である。
【図8】全体が発泡部からなる内部構造(全体発泡構造)を有する樹脂発泡成形品の概略断面図である。
【図9】化学的発泡方法に基いて樹脂発泡成形品を成形する従来の成形方法を略示した説明断面図である。
【図10】物理的発泡方法に基いて樹脂発泡成形品を成形する従来の成形方法を略示した説明断面図である。
【図11】バッチ式発泡方法に基いて樹脂発泡成形品を成形する従来の成形方法を略示した説明断面図であって、(a)は、固体状の熱可塑性樹脂を圧力容器内に収容して該圧力容器を密閉する状態を示し、(b)は、発泡剤供給源から発泡剤を圧力容器内へ導入し、該発泡剤を熱可塑性樹脂へ浸透させる状態を示し、(c)は、加熱後に圧力容器を開放して内部圧力を解除することで熱可塑性樹脂を発泡させた後、成形された樹脂発泡成形品を取出す状態を示している。
【符号の説明】
34 成形金型(成形型)
54 キャビティ
70 空間
F 発泡剤
H(H1,H2) 樹脂発泡成形品
h1 発泡部
h2 非発泡部
S 熱可塑性樹脂[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for molding a resin foam molded article, and more specifically, a method for expanding a foaming agent that has penetrated into a thermoplastic resin and molding the resin foam molded article by foaming the thermoplastic resin. It is about.
[0002]
[Prior art]
For example, a method of foaming a thermoplastic resin such as styrene resin or polyolefin resin, such as polypropylene (PP) or polyethylene terephthalate (PET), and thereby forming a resin foam molded product has been put into practical use. As a method of molding such a resin foam molded article, specifically, (1) a chemical foaming method using a chemical foaming agent, (2) a physical foaming method using a physical foaming agent, (3) Carbon dioxide (CO 2 A batch-type foaming method using a foaming agent consisting of) has been proposed and implemented.
[0003]
Among these, the chemical foaming method (1) is, as shown in FIG. 9, a pellet P1 obtained by mixing a thermoplastic resin raw material with a low molecular weight organic foaming agent that decomposes at a predetermined temperature to generate gas. Is used to mold the resin foam molded article H by the
[0004]
The physical foaming method (2) is a method of molding a resin foam molded article H by an
[0005]
Furthermore, the batch type foaming method of (3) is a foaming agent comprising a supercritical fluid obtained by controlling the temperature and pressure of carbon dioxide in a solid state thermoplastic resin S as shown in FIG. Is obtained by vaporizing the foaming agent. That is, for example, after a thermoplastic resin S such as polypropylene (PP) is accommodated in the
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the molding methods of the resin foam molded products exemplified in the above (1) to (3) have the following problems. First, in the chemical foaming method of (1) and the physical foaming method of (2), there is a problem that the molding cost increases due to the use of an expensive foaming agent, and the foaming agent has risks such as flammability and toxicity. Therefore, there are common problems such as a problem that adversely affects the human body and nature, a problem that a flow mark or the like is generated on the outer surface of the molded resin foam molded product H, and the quality is deteriorated. Further, since the thermoplastic resin S mixed or kneaded with the foaming agent is injected into the
[0007]
Further, in the batch-type foaming method of (3), there is a problem that the foaming ratio easily changes depending on various factors such as temperature conditions, permeation time, pressure, and the desired three-dimensional shape because the shape of the thermoplastic resin S cannot be controlled at the time of foaming. The problem of not being able to obtain (outer shape) is inherent. In addition, since the permeation time of the supercritical fluid into the thermoplastic resin S is long, the mass productivity is low, and it is not suitable for molding a large (thick) resin foam molded product.
[0008]
OBJECT OF THE INVENTION
The present invention has been proposed to suitably solve the above-described problems, and provides a method for molding a resin foam molded product that enables reduction of molding cost, prevention of deterioration of work environment, quality improvement, and the like. Objective.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems and achieve the intended purpose, the molding method of the resin foam molded article according to the present invention is as follows.
The core back type mold is closed, and the thermoplastic resin in a molten state is supplied to the internal cavity of the mold defined thereby,
After completing the supply of the thermoplastic resin, the mold is cored back to define a space in the cavity,
Infiltrate the foaming agent introduced into the space at a required pressure into the thermoplastic resin,
By decompressing the inside of the cavity after the required holding time has elapsed, the foaming agent present in the thermoplastic resin is expanded,
The resin foam molded product molded into the shape of the cavity is obtained by the foaming of the thermoplastic resin accompanying this.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, preferred embodiments of the resin foam molded product molding method according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
[0011]
First, a molding apparatus for carrying out a method for molding a resin foam molded article according to a preferred embodiment of the present invention will be schematically described with reference to FIG. The
[0012]
The
[0013]
The molding die 34 includes a first molding die (cavity die) 50 formed with a
[0014]
The
[0015]
In addition, an
[0016]
The blowing
[0017]
Next, the method for molding a resin foam molded article of the present embodiment using the
[0018]
First, as a preparation for molding, in the molding die 34, the
[0019]
When the preparation for molding in the molding die 34 is completed, the pellet P2 is sequentially heated in the
[0020]
When the injection of the thermoplastic resin S to the molding die 34 is completed and the thermoplastic resin S is filled into the
[0021]
The
[0022]
When a predetermined holding time has elapsed, the first opening / closing
[0023]
By reducing the pressure inside the
[0024]
Here, in the molding method of the resin foam molded article according to the present embodiment, the penetration amount and the penetration region of the foaming agent F with respect to the thermoplastic resin S can be determined by the setting of the holding time described above. The longer the holding time is set, the larger the amount of the foaming agent F penetrated and the larger the penetration area. For example, when the holding time is set to be shorter than the permeation completion time required for the foaming agent F to permeate the entire thermoplastic resin S, the permeation region and the non-permeation of the foaming agent F into the thermoplastic resin S are set. Since the region is formed (FIG. 5), the resin foam molded product H (H1) having the internal structure (partial foam structure) composed of the foamed part h1 and the non-foamed part h2 shown in FIG. 7 can be molded.
[0025]
Further, in the case where the holding time is set to be the same as the permeation completion time required for the foaming agent F to permeate the entire thermoplastic resin S, the foaming agent F permeates the entire thermoplastic resin S. Therefore (FIG. 6), it is possible to mold the resin foam molded product H (H2) having the internal structure (the entire foamed structure) in which the entirety shown in FIG. 8 is the foamed portion h1. Furthermore, on the premise that the holding time is set longer than the penetration completion time required for the foaming agent F to permeate the entire thermoplastic resin S, if the holding time is set and adjusted, the expansion ratio It is also possible to control. That is, it was confirmed from the foam molding test by the present applicant that the expansion ratio can be increased because the penetration amount of the foaming agent F into the thermoplastic resin S increases as the holding time is increased.
[0026]
Further, if the pressure of the foaming agent F introduced into the
[0027]
In the above embodiment, the case where a supercritical fluid in which carbon dioxide is in a supercritical state is used as the foaming agent F, but carbon dioxide in a subcritical state, a critical state or a normal state is used as the foaming agent F. Is also possible. However, for the thermoplastic resin S, a supercritical fluid in which carbon dioxide is in a supercritical state is most easily penetrated, which is advantageous for shortening the time and efficiency of foam molding. Further, the foaming agent F is not limited to the carbon dioxide, and it is also possible to use an inert gas such as nitrogen.
[0028]
In the above embodiment, the foaming
[0029]
[Table 1]
Here, Table 1 shows an example of molding conditions in the foam molding test conducted by the applicant of the present application when molding the resin foam molded article H using the
[0030]
[Table 2]
Table 2 exemplifies the physical properties of the resin foam molded article H obtained by foam molding under the molding conditions in Table 1. As shown in Table 2, the resin foam molded product H formed by foam molding under the molding conditions shown in Table 1 has an expansion ratio of about 5 times and a cell diameter of about 100 μm which is substantially uniform. It was confirmed that the cells were finely and uniformly distributed.
[0031]
Thus, in the molding method of the resin foam molded product according to the present embodiment, the foaming agent F is introduced into the
[0032]
In addition, since carbon dioxide supplied at low cost or a supercritical fluid in which the carbon dioxide is in a supercritical state is used as the foaming agent F, it is possible to reduce the molding cost, and there are dangerous gases and the like. Since it does not occur, work environment deterioration can be prevented. In the molded resin foam molded article H, decomposition residues are not mixed, discoloration and odor are not generated, and no flow mark or the like is formed on the outer surface, so that the quality of the resin foam molded article H can be improved. Furthermore, since foaming is performed in the
[0033]
On the other hand, since the foaming agent F is infiltrated into the softened thermoplastic resin S, the foaming agent F can easily infiltrate, and the holding time required for the infiltration can be greatly shortened. . By adjusting the holding time, it is possible to mold resin foam molded articles H having different internal structures (whole foam structure, partial foam structure), and the foaming ratio can be easily controlled. . Furthermore, the cell diameter can be controlled by adjusting the supply pressure of the foaming agent F.
[0034]
In the above embodiment, the vertical molding die 34 in which the second molding die 52 is closed in the vertical direction with respect to the first molding die 50 is exemplified. However, the molding method of this embodiment is the first method. It is also possible to use a
[0035]
Further, the thermoplastic resin S targeted by the present application is, for example, a styrene resin, a polyolefin resin, or the like, specifically, polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), or the like described above.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the method for molding a resin foam molded article according to the present invention introduces a foaming agent into the cavity of a core back type molding die supplied with resin, and the foaming agent for the thermoplastic resin in the molding die. In addition to infiltration, the foaming agent was expanded in the mold to foam the thermoplastic resin, thereby obtaining a resin foam molded article having a desired shape. Thereby, since the existing injection device can be used, there is an advantage that the equipment cost does not increase. Further, since the foaming agent does not pass through the injection device, the injection device is not contaminated or deteriorated due to the foaming agent.
[0037]
In addition, as a foaming agent, carbon dioxide, which is a kind of inert gas, or a supercritical fluid in which the carbon dioxide is in a supercritical state is used, so that the molding cost can be reduced and dangerous gas, etc. Since this does not occur, there is a beneficial effect that can prevent the working environment from deteriorating. Since the molded resin foam molded article does not have a flow mark or the like formed on the outer surface, there is an advantage that the quality of the resin foam molded article can be improved.
[0038]
On the other hand, since the foaming agent is infiltrated into the softened thermoplastic resin, the foaming agent can easily infiltrate, and the holding time required for the infiltration can be greatly shortened. In addition, by adjusting the holding time, it is possible to form resin foam molded products having different internal structures (whole foamed structure, partially foamed structure), and the foaming magnification can be easily controlled. Has an effect. Further, there is an advantage that the cell diameter can be controlled by adjusting the supply pressure of the foaming agent.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a molding apparatus for carrying out a molding method for a resin foam molded article according to a preferred embodiment of the present invention in a broken state.
FIG. 2 is a process explanatory view showing a first stage in a method of molding a resin foam molded article according to an embodiment, with the molding die closed and the second molding die held in the first position. 2 shows a state in which a thermoplastic resin is injected from the injection device into the cavity of the molding die.
FIG. 3 is a process explanatory view showing a second stage in the molding method of the resin foam molded article according to the embodiment, in which a space is defined in the cavity by core-backing the second molding die to the second position. Indicates the state.
FIG. 4 is a process explanatory view showing a third stage in the molding method of the resin foam molded article according to the embodiment, and introduces the foaming agent from the foaming agent supply source into the space defined in the cavity, and A state in which the foaming agent is infiltrated into the thermoplastic resin is shown.
FIG. 5 is a process explanatory view showing a fourth stage in the molding method of the resin foam molded article according to the embodiment, and by reducing the pressure in the cavity with a holding time shorter than the permeation completion time, FIG. The state which shape | molds the resin foam molded product shown in FIG.
6 is a process explanatory view showing a fourth stage in the molding method of the resin foam molded article according to the embodiment, and by reducing the pressure in the cavity with a holding time longer than the permeation completion time, FIG. The state which shape | molds the resin foam molded product shown in FIG.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a resin foam molded article having an internal structure (partial foam structure) composed of a foamed portion and a non-foamed portion.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of a resin foam molded article having an internal structure (overall foam structure) entirely composed of a foamed portion.
FIG. 9 is an explanatory cross-sectional view schematically showing a conventional molding method for molding a resin foam molded article based on a chemical foaming method.
FIG. 10 is an explanatory cross-sectional view schematically showing a conventional molding method for molding a resin foam molded article based on a physical foaming method.
FIG. 11 is an explanatory cross-sectional view schematically showing a conventional molding method for molding a resin foam molded product based on a batch type foaming method, in which (a) contains a solid thermoplastic resin in a pressure vessel; And (b) shows a state in which the foaming agent is introduced into the pressure container from the foaming agent supply source, and the foaming agent penetrates into the thermoplastic resin. The state is shown in which the molded resin foam molded article is taken out after foaming the thermoplastic resin by releasing the internal pressure by opening the pressure vessel after heating.
[Explanation of symbols]
34 Mold (mold)
54 cavities
70 spaces
F blowing agent
H (H1, H2) resin foam molding
h1 foaming part
h2 Non-foamed part
S thermoplastic resin
Claims (8)
前記熱可塑性樹脂(S)の供給完了後に、前記成形型(34)をコアバックさせて前記キャビティ(54)内に空間(70)を画成し、
前記空間(70)内へ所要圧で導入した発泡剤(F)を、前記熱可塑性樹脂(S)内へ浸透させ、
所要の保持時間が経過した後に前記キャビティ(54)内を減圧することで、熱可塑性樹脂(S)内に存在している前記発泡剤(F)を膨張させ、
これに伴う前記熱可塑性樹脂(S)の発泡により、前記キャビティ(54)の形状に成形された前記樹脂発泡成形品(H/H1,H2)を得るようにした
ことを特徴とする樹脂発泡成形品の成形方法。The core back type mold (34) is closed, and the molten thermoplastic resin (S) is supplied to the internal cavity (54) of the mold (34) defined thereby,
After completing the supply of the thermoplastic resin (S), the mold (34) is core-backed to define a space (70) in the cavity (54),
The foaming agent (F) introduced at a required pressure into the space (70) is permeated into the thermoplastic resin (S),
By reducing the pressure inside the cavity (54) after the required holding time has elapsed, the foaming agent (F) present in the thermoplastic resin (S) is expanded,
Resin foam molding characterized in that the resin foam molded product (H / H1, H2) molded into the shape of the cavity (54) is obtained by foaming of the thermoplastic resin (S) accompanying this. Molding method.
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