專利名稱：注射發(fā)泡成形方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂進行注射成形來得到注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形方法及其裝置。
背景技術(shù)：
目前，例如在汽車的車門裝飾條等中利用了注射發(fā)泡成形體，作為得到這種注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形方法，已知有各種方法(例如參考專利文獻1 3)。專利文獻1中記載了在用壓力氣體進行了加壓的模腔中填充熔融樹脂時，將模腔內(nèi)的未填充部分進行氣體放出或抽真空，從而瞬時減壓，使熔融樹脂的填充變得容易。但是，對于專利文獻1中記載的這種在殘留未填充部分的狀態(tài)下排出壓力氣體的方法，有可能在與注射發(fā)泡成形體的未填充部分相對應的部分產(chǎn)生所謂的渦痕(swirl mark)，而使外觀受到損害。專利文獻2中記載了為了防止渦痕的發(fā)生而采用使用了反壓(counter pressure)施工方法的構(gòu)成。即，在反壓施工方法中，采用了下述構(gòu)成用壓力傳感器測定注射填充中的金屬模具模腔內(nèi)的氣壓，抑制內(nèi)壓的過度升高，使注射速度恒定化、抑制氣體積存或發(fā)泡不良。但是，對于如專利文獻2中記載的抑制模腔內(nèi)的內(nèi)壓上升的構(gòu)成，在型芯后退開始時刻E以前，使模腔內(nèi)的氣壓為0，故有可能不能充分得到由氣體積存導致的表面凹陷的消除效果。專利文獻3記載了采用下述構(gòu)成，即，將特定的樹脂組合物注射到加壓至特定壓力的模腔內(nèi)后，對金屬模具進行型芯后退而得到注射發(fā)泡成形體。但是，對于如該專利文獻3中記載的、為了形成均一的獨立氣泡小室而在型芯后退工序前將模腔內(nèi)脫壓的構(gòu)成，位于離開排氣位置的位置的氣體由于經(jīng)樹脂壓力壓入，因此不能充分排氣，有可能產(chǎn)生注射發(fā)泡成形體的外觀不良?，F(xiàn)有技術(shù)文獻專利文件
專利文獻1 日本特開2000-94483號公報專利文獻2 日本特開2005-153446號公報專利文獻3 日本特開2004-82547號公報。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的課題
如上所述，對于專利文獻1 3中記載的現(xiàn)有注射發(fā)泡成形方法，不能充分防止作為注射發(fā)泡成形體表面凹陷原因的氣體積存，故有可能產(chǎn)生表面凹陷或渦痕等外觀不良。因此， 在用于例如汽車的車門裝飾條等使用者可看見的構(gòu)件中時，有可能需要實施涂敷等另外的處理。
本發(fā)明鑒于上述實施，其目的之一在于提供可防止氣體積存并得到良好外觀的注射發(fā)泡成形方法及其裝置。本發(fā)明記載的注射發(fā)泡成形方法，是將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂進行注射成形來得到注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形方法，其特征在于，實施以下工序使可動側(cè)金屬模具接近固定側(cè)金屬模具進行合模，而區(qū)劃形成模腔的合模工序；將上述模腔內(nèi)用氣體升壓至與混合在熱塑性樹脂中的發(fā)泡氣體量相對應的飽和溶解壓力以上的升壓工序；向上述模腔內(nèi)注射含有上述發(fā)泡劑的熱塑性樹脂的注射工序；在上述模腔內(nèi)保持上述熱塑性樹脂的保持工序；使上述可動側(cè)金屬模具進行型芯后退(二 r κ 〃 ” )而使上述熱塑性樹脂發(fā)泡的發(fā)泡工序；在實施上述型芯后退的同時或?qū)嵤┥鲜鲂托竞笸酥螅瑢⑸鲜瞿Ｇ粌?nèi)抽真空而使上述模腔內(nèi)的壓力小于大氣壓的減壓工序；冷卻上述模腔內(nèi)的熱塑性樹脂的冷卻工序；使上述固定側(cè)金屬模具與上述可動側(cè)金屬模具遠離并取出所得上述注射發(fā)泡成形體的脫模工序。并且，本發(fā)明中，上述減壓工序優(yōu)選形成下述構(gòu)成，即，在從實施上述可動側(cè)金屬模具的型芯后退的時刻至2. 5秒后的時間里開始抽真空。進一步地，本發(fā)明中，上述減壓工序優(yōu)選形成下述構(gòu)成，S卩，使用具有泵的抽真空裝置，所述泵將通過閥與上述模腔內(nèi)連通的真空罐內(nèi)抽真空，通過上述閥的操作，使由上述泵的驅(qū)動而減壓的上述真空罐與上述模腔連通，由此將上述模腔內(nèi)抽真空。另外，本發(fā)明中，上述減壓工序優(yōu)選形成下述構(gòu)成，即，將上述模腔內(nèi)的氣體抽真空后的上述模腔內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)至-0. OlMPa以下。本發(fā)明中記載的注射發(fā)泡成形裝置，是將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂注射成形而得到注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形裝置，其特征在于，具有
金屬模具，該金屬模具具有固定側(cè)金屬模具和可相對于該固定側(cè)金屬模具接近和遠離的可動側(cè)金屬模具，通過使可動側(cè)金屬模具接近上述固定側(cè)金屬模具進行合模而在內(nèi)部區(qū)劃形成模腔；
以可向該金屬模具的上述模腔內(nèi)流入氣體的方式連通設置的將上述模腔內(nèi)升壓的升壓裝置；
抽真空裝置，該抽真空裝置具有真空罐、將該真空罐內(nèi)抽真空的泵、和具有將上述真空罐與上述模腔內(nèi)連通的閥的流路；
控制裝置，該控制裝置控制上述升壓裝置而將上述模腔內(nèi)升壓，在利用該升壓裝置升壓后的模腔內(nèi)注射上述含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂并在上述模腔內(nèi)保持規(guī)定的時間，保持該規(guī)定的時間后使上述可動側(cè)金屬模具進行型芯后退，在該型芯后退的同時或?qū)嵤┬托竞笸酥罂刂粕鲜龀檎婵昭b置的閥，使上述真空罐與上述模腔內(nèi)連通，而使上述模腔內(nèi)抽真空至小于大氣壓。并且，本發(fā)明中，上述抽真空裝置優(yōu)選形成下述構(gòu)成，即，設計上述真空罐的容積， 使將上述模腔內(nèi)氣體抽真空后的上述真空罐的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)，即模腔內(nèi)的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。另外，本發(fā)明中，上述抽真空裝置優(yōu)選形成下述構(gòu)成，即，將上述模腔內(nèi)抽真空前的上述真空罐的真空度調(diào)節(jié)至使將上述模腔內(nèi)的氣體抽真空后的上述真空罐的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，在特定的條件下將模腔內(nèi)的氣體進行排氣，因此可以同時防止所得注射發(fā)泡成形體表面的渦痕、和波紋狀或者不定形狀的凹陷的發(fā)生。


圖1是表示本發(fā)明的一實施方式的注射發(fā)泡成形裝置的概略構(gòu)成的方塊圖。圖2是表示本實施方式的注射發(fā)泡成形體的概略成形狀況的說明圖，表示注射了熱塑性樹脂的狀態(tài)。圖3是表示本實施方式的注射發(fā)泡成形體的概略成形狀況的說明圖，表示進行了型芯后退的狀態(tài)。圖4是表示本實施方式的注射發(fā)泡成形體的概略成形狀況的說明圖，表示脫模時的狀態(tài)。圖5是表示本實施方式的注射發(fā)泡成形體的成形狀況的時間圖。圖6是表示其它實施方式的注射發(fā)泡成形裝置的概略構(gòu)成的一部分的方塊圖。
具體實施例方式以下，參考附圖對于本發(fā)明的一實施方式的注射發(fā)泡成形裝置進行說明。[注射發(fā)泡成形裝置的構(gòu)成]
圖1中，100是注射發(fā)泡成形裝置，注射發(fā)泡成形裝置100是將例如作為汽車構(gòu)成部件的車門裝飾條、保險杠、儀表板、后蓋箱等的裝飾條、行李箱的橫甲板側(cè)裝飾條等、壁厚較薄且平面大的板狀物進行注射發(fā)泡成形的裝置。應予說明，本發(fā)明不限于板狀物的成形。該注射發(fā)泡成形裝置100是可通過使含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂進行型芯后退來發(fā)泡、成形的裝置。并且，注射發(fā)泡成形裝置100具有未圖示的加熱料筒、金屬模具110、升壓裝置 120、抽真空裝置130、和未圖示的控制裝置等。應予說明，在本實施方式中，例示了具有控制裝置、可進行自動控制的構(gòu)成，但也可以是例如操作者通過手動進行調(diào)節(jié)的構(gòu)成。加熱料筒例如具有將熱塑性樹脂的樹脂原料加入的料斗、將樹脂原料熔融混煉的料筒、和將發(fā)泡劑氣體導入料筒中的氣體導入流路。并且，加熱料筒通過控制裝置控制，在料筒內(nèi)將樹脂原料加熱熔融，一邊賦予合適的剪切應力一邊進行混煉，同時導入發(fā)泡劑氣體，制備含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂。金屬模具110如圖1和圖2所示，具有固定側(cè)金屬模具111、和可通過控制裝置的控制而相對于該固定側(cè)金屬模具111接近和遠離的可動側(cè)金屬模具112等。并且，金屬模具110通過使可動側(cè)金屬模具112接近固定側(cè)金屬模具111進行合模，而在內(nèi)部區(qū)劃形成模腔113。固定側(cè)金屬模具111中具有使由加熱料筒供給的熔融樹脂原料X流入模腔113內(nèi)的澆口 114。進一步地，在固定側(cè)金屬模具111中，設置有與模腔113內(nèi)連通、可使氣體流通的氣體流路115。該氣體流路115通過微細的空隙而與模腔113連通，所述微細的空隙是合模時的固定側(cè)金屬模具111與可動側(cè)金屬模具112間的氣體可流通，且樹脂原料X不能流通的微細的空隙。
另外，在可動側(cè)金屬模具112上，如圖2所示，出于形成將模腔113圍住的狀態(tài)即氣封的目的，在與固定側(cè)金屬模具111對向的面上，設置有安裝了密封部件例如0形環(huán)116 的密封凹部117。升壓裝置120將氣體加壓導入到金屬模具110的模腔113內(nèi)。S卩，升壓裝置120 通過控制裝置的控制而將氣體導入模腔113內(nèi)進行升壓，以使將熔融的樹脂原料X注射填充到模腔113內(nèi)時不發(fā)泡，以形成相對于樹脂原料X的發(fā)泡氣體的飽和溶解壓力以上的壓力。該升壓裝置120如圖1所示，具有與金屬模具110的氣體流路115連通的升壓流路121、設置于該升壓流路121的升壓泵122、和設置于升壓流路121中位于升壓泵122和氣體流路115之間的升壓閥123。作為該升壓裝置120導入的氣體，可以使用例如空氣、二氧化碳、氮氣等惰性氣體寸。抽真空裝置130可以通過控制裝置的控制而將金屬模具110的模腔113內(nèi)的氣體
抽真空。該抽真空裝置130如圖1所示，具有與金屬模具110的氣體流路115連通的抽吸流路131、設置于該抽吸流路131的真空罐132、將該真空罐132內(nèi)抽真空的真空泵133、和設置于抽吸流路131中位于真空罐132和氣體流路115之間的抽吸閥134。應予說明，該抽真空裝置130優(yōu)選調(diào)節(jié)至抽吸前的真空罐132的容積或真空度的狀態(tài)，以使模腔113內(nèi)的氣體抽真空后的真空罐132內(nèi)的真空度為-0. OlMPa以下，即，使模腔113內(nèi)的真空度為-0. OlMPa以下?？刂蒲b置構(gòu)成為具有例如CPU (Central Processing Unit)等，且可控制注射發(fā)泡成形裝置100整體的工作。[樹脂原料]
樹脂原料是將熱塑性樹脂和發(fā)泡劑混合的發(fā)泡性的樹脂組合物。熱塑性樹脂可以利用可進行注射發(fā)泡成形的任意熱塑性樹脂，沒有特別地限定。具體來說，可以列舉聚乙烯樹脂、聚丙烯樹脂、聚-1-丁烯樹脂、聚甲基戊烯樹脂等聚烯烴樹脂；聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯樹脂；尼龍6、尼龍9、尼龍10、尼龍11、尼龍12、尼龍46、尼龍66、尼龍610、尼龍611、尼龍612 等聚酰胺樹脂；聚甲醛、聚苯醚等聚醚；聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)樹脂、丙烯腈■乙烯-丙烯橡膠■苯乙烯(AES)樹脂等苯乙烯系聚合物；聚碳酸酯等碳酸酯系聚合物；其它可以列舉聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物、乙烯-(甲基)丙烯酸酯共聚物、離聚物樹脂等乙烯-極性樹脂共聚物等。并且，熱塑性樹脂優(yōu)選為聚烯烴樹脂，其中，從性價比、機械強度、成形性等觀點出發(fā)，優(yōu)選聚乙烯樹脂和聚丙烯樹脂，特別優(yōu)選聚丙烯樹脂。作為聚烯烴樹脂，利用JIS K7210在230°C、2. 16kg荷重下測定的熔體流動速率 (MFR)優(yōu)選為10 200g/10分鐘、特別優(yōu)選30 100g/10分鐘。并且，聚丙烯樹脂等熱塑性樹脂不限于單獨使用1種，還可以將2種以上組合使用。另外，聚丙烯樹脂可以是丙烯均聚物，也可以是丙烯與少量的其它α-烯烴的共聚物。對于共聚物的情況，共聚單體可優(yōu)選使用乙烯、ι-丁烯、ι-戊烯、ι-己烯、ι-辛烯、 1-癸烯等碳原子數(shù)2 10的α-烯烴。共聚物可以是無規(guī)共聚物，也可以是嵌段共聚物。 共聚單體的含量為10摩爾％、優(yōu)選5摩爾％以下。聚丙烯樹脂中，丙烯系嵌段共聚物的剛性、機械強度和耐低溫沖擊強度優(yōu)異，因此特別優(yōu)選用作汽車的內(nèi)外裝飾部件。丙烯系嵌段共聚物特別優(yōu)選由構(gòu)成常溫對二甲苯可溶成分的丙烯與乙烯的無規(guī)共聚物、和聚丙烯成分得到的組合物。聚丙烯樹脂優(yōu)選MFR為30 200g/10分鐘，特別優(yōu)選60 120g/10分鐘。當MFR 在上述范圍時，可以抑制渦痕等外觀不良的發(fā)生，可以得到外觀更為優(yōu)異的注射發(fā)泡成形體。另外，聚丙烯樹脂優(yōu)選密度為0. 890 0. 920g/cm3，優(yōu)選為0. 900 0. 910g/cm3。另外，聚丙烯樹脂利用13C-NMR法測定的等規(guī)立構(gòu)五單元組分數(shù)(mmmm分數(shù))為97% 以上，優(yōu)選為97. 5%以上。當?shù)纫?guī)立構(gòu)五單元組分數(shù)高時，樹脂的結(jié)晶性高，可以得到剛性較高的注射發(fā)泡成形體。等規(guī)立構(gòu)五單元組分數(shù)表示使用13C-NMR法測定的熱塑性樹脂分子鏈中以五單元組為單位的等規(guī)立構(gòu)鏈的存在比例，是位于5個丙烯單體單元連續(xù)并內(nèi)消旋鍵合的鏈的中心的丙烯單體單元的分數(shù)。具體來說，其是作為通過13C-NMR光譜觀測到的甲基碳區(qū)域的全部吸收峰中mmmm峰所占的分數(shù)而算出的值。也可以在聚丙烯樹脂中以0. 1質(zhì)量％以下、優(yōu)選0. 05質(zhì)量％以下的量含有分枝狀烯烴聚合物。分枝狀烯烴聚合物可作為聚丙烯樹脂的成核劑發(fā)揮作用，因此能夠提高等規(guī)立構(gòu)五單元組分數(shù)，并提高成形性。分枝狀烯烴聚合物可以使用3-甲基-1-丁烯、3，3-二甲基-1-丁烯、3-甲基-1-戊烯、4-甲基-1-戊烯等的均聚物或共聚物。特別地，優(yōu)選3-甲基-1-丁烯聚合物。聚丙烯樹脂可以使用公知的催化劑，通過公知的方法來制造。例如可以通過以任意的順序?qū)嵤┫率龉ば蚨玫?，所述工序是在含有固體狀鈦催化劑成分、有機鋁化合物和電子供體的催化劑體系的存在下，使丙烯聚合來形成熱塑性樹脂成分的工序、和使乙烯與碳原子數(shù)3 20的α -烯烴共聚合來形成乙烯■ α -烯烴共聚物成分的工序，所述固體狀鈦催化劑成分含有鎂、鈦、商素和電子供體。聚合可以利用氣相聚合法、溶液聚合法、淤漿聚合法等各種方法。催化劑中的固體狀鈦催化劑成分可以通過使四商代鈦、商代烷氧基鈦或四烷氧基鈦等4價鈦化合物、選自醇、酚、酮、醛、酯、醚、胺、腈和酸等含氧或含氮化合物中的至少1種電子供體、和含有鹵素的鎂化合物進行接觸來制備。催化劑中的有機鋁化合物可以從三烷基鋁、商代烷基鋁、烷基烷氧基鋁、商代烷氧基鋁等中適當選擇使用。催化劑中的電子供體可以使用烷氧基硅烷化合物或聚醚化合物等。作為本發(fā)明中使用的含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂的樹脂原料，在不損害本發(fā)明的目的的范圍，可以根據(jù)需要加入各種樹脂、彈性體、無機填充材料、添加劑等。無機填充材料可以使用例如滑石、硅石、云母、碳酸鈣、玻璃纖維、玻璃珠、硫酸鋇、 氫氧化鎂、硅灰石、硅酸鈣纖維、碳纖維、硫氧鎂(magnesium oxysulfate)纖維、鈦酸鈣纖維、氧化鈦、亞硫酸鈣、白炭黑、粘土、硫酸鈣等。這些無機填充材料不限于單獨使用1種的情況，還可以將2種以上組合使用。添加劑可以使用成核劑、抗氧化劑、鹽酸吸收劑、耐熱穩(wěn)定劑、耐氣候穩(wěn)定劑、光穩(wěn)定劑、紫外線吸收劑、增滑劑、抗結(jié)塊劑、防霧劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑、顏料、染料、分散齊 、抗銅害劑、中和劑、增塑劑、氣泡防止劑、交聯(lián)劑、過氧化物等的流動性改良劑、焊接強度改良劑、天然油、合成油、蠟等公知的物質(zhì)。熱塑性樹脂中含有的發(fā)泡劑可以使用公知的各種發(fā)泡劑。可以使用例如溶劑型發(fā)泡劑、分解型發(fā)泡劑、氣狀發(fā)泡劑的任一者。作為溶劑型發(fā)泡劑或氣狀發(fā)泡劑，可以使用用加熱料筒的料筒部分注入、在熔融的熱塑性樹脂中吸收或溶解、并在金屬模具110的模腔113內(nèi)作為發(fā)泡劑發(fā)揮功能的物質(zhì)。 可以利用例如二氧化碳；氮氣或氬氣等的惰性氣體；丙烷、丁烷、新戊烷、庚烷、異己烷、己烷、異庚烷等低沸點脂肪族烴；以氟利昂氣體為代表的低沸點的含氟烴等。氣狀發(fā)泡劑也可以以超臨界狀態(tài)注入到熱塑性樹脂中。分解型發(fā)泡劑可以利用下述那樣的化合物，S卩，該化合物預先配合在熱塑性樹脂中而向供給至加熱料筒，在料筒內(nèi)的溫度條件下分解，產(chǎn)生二氧化碳或氮氣等氣體。該分解型發(fā)泡劑可以使用無機系的發(fā)泡劑，也可以使用有機系的發(fā)泡劑。進一步地，也可以并用添加枸櫞酸等之類的有機酸等，以促進發(fā)泡為均勻微細的氣泡。無機系的發(fā)泡劑可以使用例如重碳酸鈉、碳酸銨、重碳酸銨、碳酸鈉、亞硝酸銨、 枸櫞酸、枸櫞酸鈉等。另外，有機系的發(fā)泡劑可以使用例如偶氮二甲酰胺、偶氮二異丁腈、 偶氮環(huán)己腈、偶氮二氨基苯、偶氮二甲酸鋇等偶氮化合物；N，N’ - 二亞硝基五亞甲基四胺、 N, N’ - 二亞硝基對苯二甲酰胺等N-亞硝基化合物；苯磺酰胼、甲苯磺酰胼、對，對’-氧雙苯磺酰胼、二苯基砜_3，3’ - 二磺酰胼等磺酰胼化合物；疊氮鈣、4，4’ - 二苯基二硫酰疊氮化物、對甲苯硫酰疊氮化物等疊氮化合物等。這些分解型發(fā)泡劑中，優(yōu)選重碳酸鈉、碳酸鈉等的碳酸鹽或碳酸氫鹽，進而優(yōu)選并用有機羧酸鹽作為發(fā)泡助劑。碳酸鹽或碳酸氫鹽與有機羧酸鹽的配合比以碳酸鹽或碳酸氫鹽為80 25質(zhì)量份、優(yōu)選65 30質(zhì)量份、有機羧酸鹽為20 75質(zhì)量份、優(yōu)選35 70 質(zhì)量份、且總計為100質(zhì)量份的比例來配合。并且，優(yōu)選發(fā)泡劑的添加量相對于熱塑性樹脂100質(zhì)量份為0. 1 6質(zhì)量份，優(yōu)選為0. 5 2質(zhì)量份。通過在該范圍下添加發(fā)泡劑，可以得到氣泡直徑更為一致的注射發(fā)泡成形體。應予說明，發(fā)泡劑的添加量對應于注射發(fā)泡成形體的物性、并考慮由發(fā)泡劑產(chǎn)生的氣體量、期望的發(fā)泡倍數(shù)等來設定。[注射發(fā)泡成形裝置的工作]
接著，對于上述注射發(fā)泡成形裝置的工作即注射發(fā)泡成形方法進行說明。圖5是表示注射發(fā)泡成形體的成形狀況的時間圖，縱軸是模腔內(nèi)的作為相對于大氣壓的壓力的模具內(nèi)壓，橫軸是時間。在注射發(fā)泡成形方法中，實施合模工序、升壓工序、注射工序、保持工序、發(fā)泡工序、減壓工序、冷卻工序、脫模工序。(合模工序)
首先，如圖2所示，使固定側(cè)金屬模具111和可動側(cè)金屬模具112接近，并用高壓進行合模。通過該合模而區(qū)劃形成的模腔113，形成注射發(fā)泡成形體的預定體積的例如10 95%的容積。即，注射發(fā)泡成形體的發(fā)泡倍率設定為1. 05 10倍、優(yōu)選1. 5 5倍。(升壓工序)
在該狀態(tài)下，驅(qū)動升壓裝置120的升壓泵122，使升壓閥123為開啟狀態(tài)，通過金屬模具 110的氣體流路115從升壓流路121將空氣、二氧化碳、氮氣等氣體封入模腔113內(nèi)。通過該氣體的封入，將模腔113內(nèi)升壓至規(guī)定的壓力、即升壓至含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂即樹脂原料X中的發(fā)泡氣體的飽和溶解壓力以上。飽和溶解壓力由發(fā)泡氣體的種類、發(fā)泡氣體的量、樹脂原料、樹脂溫度決定。例如，在發(fā)泡氣體為二氧化碳、發(fā)泡氣體的量為0. 4質(zhì)量％、樹脂原料為含有聚丙烯成分的丙烯系嵌段共聚物、樹脂原料溫度為200°C時， 飽和溶解壓力為0. 56MPa。應予說明，升壓閥123在升壓至規(guī)定的模具內(nèi)壓的階段為閉合狀態(tài)。(注射工序)
該升壓工序后，如圖2所示，將樹脂原料X通過金屬模具110的澆口 114注射到模腔 113內(nèi)，所述樹脂原料X是另外用加熱料筒將熱塑性樹脂和發(fā)泡劑進行熔融混煉而制備得到的。應予說明，在模腔113內(nèi)，氣體的大部分被推至模腔113與氣封部之間的空間。在注射該樹脂原料X時，可使加熱料筒的前端部的設定溫度比料斗側(cè)的設定溫度高，例如高20 100°C、優(yōu)選20 70°C、更優(yōu)選30 60°C。由此，可以抑制樹脂原料X在料筒內(nèi)的發(fā)泡，將無發(fā)泡狀態(tài)的樹脂原料X注射到模腔113內(nèi)。另外，為了抑制樹脂原料X在料筒內(nèi)的發(fā)泡，可以將加熱料筒的背壓設定為5MPa 以上、優(yōu)選7MPa以上、更優(yōu)選IOMPa以上。金屬模具110的模腔113的容積小于注射發(fā)泡成形體的預定體積的10%時，注射時對于樹脂原料X的壓力的梯度變得過大，有時變得難以均勻填充。另一方面，當模腔113 的容積超過注射發(fā)泡成形體的預定體積的95%時，注射時對于樹脂原料X的壓力降低，發(fā)泡開始，有可能在注射發(fā)泡成形體的表面產(chǎn)生渦痕或凹陷等。(保持工序)
在用該注射工序?qū)渲蟈注射后，使樹脂原料X保持在模腔113內(nèi)。即，在不變化模腔113的容積的情況下保持數(shù)秒鐘，以形成皮層。此時，金屬模具110的溫度為30 70°C是合適的。該保持的時間可以根據(jù)金屬模具110的溫度、樹脂原料X的種類、注射發(fā)泡成形體的形狀、皮層的厚度尺寸等而適當?shù)貨Q定。通常為1 20秒左右。另外，皮層的厚度尺寸為0. 2mm 2mm左右,優(yōu)選0. 2mm Imm0(發(fā)泡工序)
并且，保持工序后，如圖3所示，實施使可動側(cè)金屬模具112后退而使模腔113內(nèi)的容積擴大的型芯后退，使樹脂原料X發(fā)泡。該可動側(cè)金屬模具112的后退速度例如為0. 1 50mm/秒，優(yōu)選為0. 5 30mm/ 秒。另外，從可動側(cè)金屬模具112的后退開始至后退結(jié)束的時間為0. 01 5秒，優(yōu)選0. 05 3秒。通過設定這些條件，可以容易地形成注射發(fā)泡成形體的良好外觀。
(減壓工序)
該發(fā)泡工序后，在實施型芯后退的同時(圖5中實線)或者實施型芯后退之后的規(guī)定時間后(圖5中單點劃線)，使抽真空裝置130的抽吸閥134為開啟狀態(tài)。并且，調(diào)節(jié)至規(guī)定真空度的真空罐132形成與模腔113連通的狀態(tài)，使模腔113內(nèi)的氣體抽吸排放至真空罐132 內(nèi)，如圖5所示，使模腔113內(nèi)小于大氣壓。在使該抽吸閥134為開啟狀態(tài)時，預先將真空罐132的真空度抽真空至規(guī)定的真空度、S卩，抽真空至使抽吸排氣后的真空罐132內(nèi)的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。應予說明，被抽真空的氣體是升壓時使用的氣體或存在于模腔 113內(nèi)的發(fā)泡氣體等。(冷卻工序)
并且，減壓工序后，將模腔113內(nèi)的樹脂原料X冷卻。即，在不改變減壓工序后模腔113的容積的情況下保持金屬模具110，將樹脂原料 X冷卻。作為該冷卻的條件，根據(jù)注射發(fā)泡成形體的形狀等，可以適當設定冷卻時間。應予說明，發(fā)泡結(jié)束后，不限于如上所述直接冷卻而得到注射發(fā)泡成形體的情況， 例如也可以冷卻0 60秒、優(yōu)選1 10秒后，使可動側(cè)金屬模具112前進而合模，進行壓縮而調(diào)節(jié)至規(guī)定尺寸。通過進行壓縮，由體積收縮而變得與成形模具不接觸的注射發(fā)泡成形體的面與成形模具再次接觸，提高了冷卻效率。另外，通過在成形模具內(nèi)限制形狀，可以防止取出后的變形，得到良好的外觀。(脫模工序)
并且，如圖4所示，使可動側(cè)金屬模具112相對于固定側(cè)金屬模具111遠離，將成形的注射發(fā)泡成形體從金屬模具110中取出。[實施方式的作用效果]
由以上內(nèi)容，對于本實施方式，可以起到下述作用效果。在本實施方式中，向合模而區(qū)劃形成的模腔113內(nèi)導入氣體并升壓后，將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂即樹脂原料X注射，使其形成皮層后，在實施使樹脂原料X發(fā)泡的型芯后退的同時，或者自實施型芯后退起經(jīng)過規(guī)定的時間后，將模腔113內(nèi)的氣體抽真空而使模腔113內(nèi)小于大氣壓，并進行冷卻固化。因此，由于在樹脂原料X完全固化前將氣體抽真空，所以樹脂原料X與金屬模具 110的內(nèi)面之間的氣體可以切實地被排出模腔113外，可以切實地防止氣體殘留導致的氣體積存發(fā)生而在注射發(fā)泡成形體的表面產(chǎn)生凹陷、或發(fā)生渦痕的外觀不良。并且，在本實施方式中，在導入氣體而將模腔113內(nèi)升壓的升壓工序中，將模腔 113內(nèi)升壓至與混合在樹脂原料X中的發(fā)泡氣體量相對應的飽和溶解壓力以上。因此，在后工序的注射工序中將樹脂原料X注射到模腔113內(nèi)時，樹脂原料X以無發(fā)泡狀態(tài)被填充，可以切實地防止渦痕的發(fā)生，可更切實地防止外觀不良。另外，在本實施方式中，進行減壓工序時，在從型芯后退的實施時刻至2. 5秒后的時間內(nèi)開始抽真空。因此，在樹脂原料X完全固化前，可以切實地進行氣體的排氣，從而可以切實地防止外觀不良。進一步地，在本實施方式中，使用具有真空泵133的抽真空裝置130，所述真空泵 133將通過抽吸閥134而與模腔113內(nèi)連通的真空罐132內(nèi)抽真空，通過抽吸閥134的操作，而使由驅(qū)動真空泵133而減壓的真空罐132與模腔113連通，由此將模腔113內(nèi)的氣體
抽真空。因此，可以得到簡單的構(gòu)成且可適當?shù)貙怏w進行抽真空的構(gòu)成，同時能夠容易地進行回收到真空罐132中的氣體的再利用，還可以實現(xiàn)成本的減少。進一步地，僅進行真空罐132的容積或真空度的調(diào)節(jié)，即可以恰當且容易地將模腔113內(nèi)抽真空至小于大氣壓， 能夠?qū)崿F(xiàn)制造性的提高，同時可以根據(jù)制造的注射發(fā)泡成形體的形狀等容易地進行設定， 也實現(xiàn)了通用性的提高。在本實施方式中，進行調(diào)節(jié)，以使模腔113內(nèi)的氣體抽真空后的真空罐132的真空度為-0. OlMPa以下，即，使模腔113內(nèi)的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。因此，即使以簡單的構(gòu)成也可使樹脂原料X與金屬模具110的內(nèi)面之間的氣體切實地排氣，可以切實地防止外觀不良。[實施方式的變形例]
應予說明，本發(fā)明不限于上述實施方式，可實現(xiàn)本發(fā)明目的和效果的范圍內(nèi)的變形或改良自然也包含在本發(fā)明的內(nèi)容中。另外，實施本發(fā)明時的具體構(gòu)造和形狀等，在可實現(xiàn)本發(fā)明目的和效果的范圍內(nèi)，即使為其它構(gòu)造或形狀等也沒有問題。例如，在減壓工序中，不限于在實施型芯后退的同時或自實施型芯后退至2. 5秒后的時間將氣體抽真空的構(gòu)成，只要是從型芯后退的實施時刻至注射的樹脂原料X固化為止的時間即可。另外，在升壓工序中，作為升壓的壓力，只要是對應于混合的發(fā)泡氣體量的飽和溶解壓力以上即可。另外，作為減壓工序中將氣體抽真空的構(gòu)成，不限于上述抽真空裝置130的構(gòu)成， 可以利用各種構(gòu)成。進一步地，不限于預先使真空罐132為真空，以使氣體的抽真空后的真空罐132的真空度為-0. OlMPa以下的情況，例如也可以為了在抽真空中使真空度維持在-0. OlMPa以下而適當?shù)仳?qū)動真空泵133。并且，作為注射發(fā)泡成形體，不限于汽車的構(gòu)成物，也可以適用于住建領域等。另外，在上述實施方式中，列舉說明了使用可改變模腔113的容積的的金屬模具 110的構(gòu)成，但也可以例如使用如圖6所示的、通常的金屬模具210。即，該圖6所示的金屬模具210通過使可動側(cè)金屬模具212接近上述固定側(cè)金屬模具211進行合模，而在內(nèi)部區(qū)劃形成模腔213。在固定側(cè)金屬模具211上設置有澆口 214，在可動側(cè)金屬模具212上設置有流路215，并設置有例如安裝有0形環(huán)216的密封凹部217。并且，在制造時，將在模腔213內(nèi)熔融的樹脂原料X注射后保持，使可動側(cè)金屬模具212進行型芯后退。在該型芯后退的同時或自型芯后退起經(jīng)過規(guī)定時間后進行減壓處理。此時，由于已經(jīng)形成皮層，因此可動側(cè)金屬模具212與樹脂原料X之間的氣體被排氣，故不會在與可動側(cè)金屬模具212相接的面產(chǎn)生外觀不良，可以得到良好的注射發(fā)泡成形體。這里，通過選擇0形環(huán)216，可以防止空氣從金屬模具210外的吸入，所述0形環(huán) 216具有對于型芯后退時的固定側(cè)金屬模具211與可動側(cè)金屬模具212的間隔可保持氣密性這樣的尺寸。另外，本發(fā)明實施的具體構(gòu)成和形狀等，在可實現(xiàn)本發(fā)明目的的范圍下也可以是其它的構(gòu)造等。實施例以下，列舉用各種制造方法制造的實施例和比較例來更為具體地說明本發(fā)明。應予說明，本發(fā)明不受實施例等內(nèi)容的任何限定。[實施例1] (1)制造裝置
使用模腔尺寸為850X450mm的、用于得到圖1所示車門裝飾條形狀的注射發(fā)泡成形體的金屬模具。調(diào)節(jié)該金屬模具，以使在金屬模具完全閉合狀態(tài)下的模腔的厚度尺寸為 1. 6mm0該金屬模具中的模腔的周圍形成共享邊(*工7 - 〃夕)結(jié)構(gòu)。進一步地，在固定側(cè)金屬模具的凸部基端側(cè)的外周設置有寬度5mm、高度15mm的周狀的氣體流路。并且，氣體流路通過共享邊的間隔而與模腔連通，進一步地，在氣體流路的外周設置有橡膠制的密封部件(0形環(huán))，通過在合模狀態(tài)下使可動側(cè)金屬模具與密封部件接觸，來確保模腔和氣體流路的氣密性。另外，在氣體流路上連接了圖1和圖2所示的升壓裝置和抽真空裝置，構(gòu)成可進行模腔內(nèi)的升壓、抽真空的構(gòu)成。成形機采用下述結(jié)構(gòu)在將原料樹脂熔融了的料筒上注入作為發(fā)泡劑的氣體狀態(tài)的二氧化碳，通過螺桿的旋轉(zhuǎn)而使熔融樹脂與二氧化碳混煉溶解。另外，金屬模具采用利用4處閥門澆口規(guī)格的直接澆口來注射熔融的樹脂原料的結(jié)構(gòu)。另外，安裝在可利用成形機的馬達微調(diào)節(jié)金屬模具的模腔間隔的注射成形機(宇部興產(chǎn)機械株式會社制、型號MD850S-III)上、在金屬模具溫度50°C、冷卻時間30秒、計量時的背壓5. OMPa、注射時的樹脂原料的溫度200°C的條件下進行制造。(2)樹脂原料
成形材料的聚丙烯樹脂可以使用聚丙烯系嵌段共聚物(商品名FX200S、株式會社7 ^ ^ 'J 7—制、230°C的MFR:60g/10分鐘)。另外，作為將模腔內(nèi)升壓的氣體，使用了空氣。(3)成形方法
通過模腔周圍的密封，利用合模后的空氣的加壓而將模腔內(nèi)壓升壓至約0. BMPa0在該狀態(tài)下，將作為發(fā)泡氣體的二氧化碳以0. 4質(zhì)量％的量注入，并將混煉■溶解的溶融聚丙烯樹脂進行1秒鐘的注射。在保持模腔內(nèi)的氣壓的狀態(tài)下，注射結(jié)束1秒后，使可動側(cè)金屬模具在后退量為1. 4mm、后退速度為20mm/秒的條件下后退，以使模腔的容積擴大。應予說明， 此時，飽和溶解壓力為0. 56MPa。并且，用計時器設定從注射結(jié)束起的經(jīng)過時間，閉合氣體供給側(cè)的升壓裝置的升壓閥，同時打開抽真空裝置的抽吸閥，用真空罐抽吸模腔內(nèi)的氣體。抽真空裝置的真空罐使用容量為100升的帶有真空計的真空罐。進行氣體的抽真空前的真空罐的真空度為-0. 07MPa。另外，進行氣體的抽真空后的真空罐的真空度為-0. 02MPa。之后，冷卻30秒鐘，得到注射發(fā)泡成形體。[實施例2 5，比較例1 6]
除了將CO2添加量、模腔內(nèi)壓、排氣時機(從注射結(jié)束至抽真空為止的時間)、抽真空的實施狀況、真空度如表1和表2所示進行改變以外，與實施例1相同地得到注射發(fā)泡成形體。應予說明，實施例2，3和比較例1 4中的飽和溶解壓力與實施例1相同，實施例 4和比較例5的飽和溶解壓力為0. 42MPa，實施例5和比較例6的飽和溶解壓力為0. 3IMPa0(4)評價
通過目測觀察所得注射發(fā)泡成形體的表面有無渦痕的發(fā)生、或波紋狀或者不定形狀的凹陷，用以下3個等級來評價。其結(jié)果示于以下表1和表2。A 沒有渦痕或凹陷 B 稍有渦痕或凹陷
C 有。[表1]
權(quán)利要求
1.注射發(fā)泡成形方法，其是將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂進行注射成形來得到注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形方法，其特征在于，實施以下工序使可動側(cè)金屬模具接近固定側(cè)金屬模具進行合模，以區(qū)劃形成模腔的合模工序；將上述模腔內(nèi)用氣體升壓至與混合在熱塑性樹脂中的發(fā)泡氣體量相對應的飽和溶解壓力以上的升壓工序；向上述模腔內(nèi)注射含有上述發(fā)泡劑的熱塑性樹脂的注射工序；在上述模腔內(nèi)保持上述熱塑性樹脂的保持工序；使上述可動側(cè)金屬模具進行型芯后退而使上述熱塑性樹脂發(fā)泡的發(fā)泡工序；在實施上述型芯后退的同時或?qū)嵤┥鲜鲂托竞笸酥螅瑢⑸鲜瞿Ｇ粌?nèi)抽真空而使上述模腔內(nèi)小于大氣壓的減壓工序；冷卻上述模腔內(nèi)的熱塑性樹脂的冷卻工序；使上述固定側(cè)金屬模具與上述可動側(cè)金屬模具遠離并取出所得上述注射發(fā)泡成形體的脫模工序。
2.權(quán)利要求1所述的注射發(fā)泡成形方法，其特征在于，上述減壓工序在從實施上述可動側(cè)金屬模具的型芯后退的時刻至2. 5秒后的時間里開始抽真空。
3.權(quán)利要求1或2所述的注射發(fā)泡成形方法，其特征在于，上述減壓工序使用具有泵的抽真空裝置，所述泵將通過閥與上述模腔內(nèi)連通的真空罐內(nèi)抽真空，通過上述閥的操作，使由上述泵的驅(qū)動而減壓的上述真空罐與上述模腔連通，由此將上述模腔內(nèi)進行抽真空。
4.權(quán)利要求3所述的注射發(fā)泡成形方法，其特征在于，上述減壓工序?qū)⑸鲜瞿Ｇ粌?nèi)的氣體的抽真空后的上述模腔內(nèi)的真空度調(diào)節(jié)至-0. OlMPa以下。
5.注射發(fā)泡成形裝置，其是將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂注射成形而得到注射發(fā)泡成形體的注射發(fā)泡成形裝置，其特征在于，具有金屬模具，該金屬模具具有固定側(cè)金屬模具和可相對于該固定側(cè)金屬模具接近和遠離的可動側(cè)金屬模具，通過使可動側(cè)金屬模具接近上述固定側(cè)金屬模具進行合模而在內(nèi)部區(qū)劃形成模腔；升壓裝置，該升壓裝置以可向該金屬模具的上述模腔內(nèi)流入氣體的方式連通設置而將上述模腔內(nèi)升壓；抽真空裝置，該抽真空裝置具有真空罐、將該真空罐內(nèi)抽真空的泵、和具有將上述真空罐與上述模腔內(nèi)連通的閥的流路；控制裝置，該控制裝置控制上述升壓裝置而將上述模腔內(nèi)升壓，在利用該升壓裝置升壓后的模腔內(nèi)注射上述含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂并在上述模腔內(nèi)保持規(guī)定的時間，保持該規(guī)定的時間后使上述可動側(cè)金屬模具進行型芯后退，在該型芯后退的同時或?qū)嵤┬托竞笸撕罂刂粕鲜龀檎婵昭b置的閥，使上述真空罐與上述模腔內(nèi)連通，而使上述模腔內(nèi)抽真空至小于大氣壓。
6.權(quán)利要求5所述的注射發(fā)泡成形裝置，其特征在于，對于上述抽真空裝置，設計上述真空罐的容積，使上述模腔內(nèi)的氣體的抽真空后的上述真空罐的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。
7.權(quán)利要求5所述的注射發(fā)泡成形裝置，其特征在于，對于上述抽真空裝置，將上述模腔內(nèi)抽真空前的上述真空罐的真空度調(diào)節(jié)至使將上述模腔內(nèi)的氣體抽真空后的上述真空罐的真空度為-0. OlMPa以下的狀態(tài)。
全文摘要
向合模后的模腔(113)內(nèi)導入氣體并升壓后，將含有發(fā)泡劑的熱塑性樹脂即樹脂原料(X)注射，使其形成皮層后，在實施使樹脂原料(X)發(fā)泡的型芯后退的同時，或者實施型芯后退之后，將模腔(113)內(nèi)的氣體抽真空而使模腔(113)內(nèi)小于大氣壓。進行冷卻固化，得到注射發(fā)泡成形體。在完全固化前可將樹脂原料(X)與金屬模具(110)的內(nèi)面之間的氣體切實地排出模腔(113)外，可以防止由氣體殘留導致的表面凹陷或渦痕的發(fā)生。
文檔編號B29C45/26GK102325636SQ20108000858
公開日2012年1月18日 申請日期2010年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月27日
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