(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型を構成する固定型と可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出して充填させる射出工程と、
前記キャビティに前記融液が充填された状態で、該キャビティ内の前記高分子樹脂を発泡させながら成形するように、前記可動型を前記固定型から離間する方向にコアバックさせて前記キャビティの容積を増大させるコアバック工程と、
前記射出工程の前に、前記キャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させるとともに、この高圧状態を前記コアバック中の所定のタイミングまで維持する加圧工程と、を備え、
前記コアバック工程では、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上である状態で前記コアバックを行うとともに、前記キャビティ内において前記融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせることで該融液を配向融液の状態にして結晶化させるような発泡速度で前記高分子樹脂が発泡するように、前記コアバック中の前記所定のタイミングで、前記加圧工程で加えられた前記キャビティ内の圧力を解放することを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記コアバック工程では、前記固定型と前記可動型との嵌合部に設けられた空気通路を経由して前記キャビティの内部空間を外部空間に連通させることで、前記圧力の解放を行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
固定型と可動型とを有する成形型と、
前記固定型と前記可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出する射出手段と、
前記可動型を前記固定型に近接する方向へ移動させることで型締めを行い、前記可動型を前記固定型から離間する方向へ移動させることで型開きを行うか又は前記キャビティの容積を増大させながら前記高分子樹脂の発泡成形を行う成形型開閉手段と、
前記キャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させるとともに、この高圧状態を所定のタイミングまで維持する加圧手段と、
前記キャビティに前記融液が充填され該融液の温度が融点以下、結晶化温度以上である状態において、前記成形型開閉手段により前記可動型を前記固定型から離間する方向にコアバックさせるとき、前記キャビティ内において前記融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせることで該融液を配向融液の状態にして結晶化させるような発泡速度で前記高分子樹脂が発泡するように、前記コアバック中の前記所定のタイミングで、前記加圧手段により加えられた前記キャビティ内の圧力を解放する圧力解放手段と、を備えたことを特徴とする樹脂成形品の成形装置。
【請求項６】
前記圧力解放手段は、前記コアバック中の所定のタイミングまでは前記キャビティの内部空間または外部空間の少なくとも一方との連通が規制され前記所定のタイミングで初めて前記キャビティの内部空間および外部空間の両方に連通するように、前記固定型と前記可動型との嵌合部に設けられた空気通路であることを特徴とする請求項５に記載の樹脂成形品の成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用部品等の樹脂成形品、特に結晶性高分子樹脂を用いた成形品の成形方法及び成形装置に関し、樹脂成形品の成形技術の分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来、樹脂成形品の材料として、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、或いはポリ塩化ビニルなどの所謂汎用プラスチックは、安価であるとともに成形性に優れているなどの理由で、各種の分野で広く用いられているところであるが、自動車用部品や機械用部品等の工業製品用の材料としては、十分な機械的強度や耐久性等を得られないことがある。
【０００３】
そのため、これらの特性が要求される工業製品用材料としては、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、或いはポリアミドなどの所謂エンジニアリングプラスチックが好適に用いられるが、エンジニアリングプラスチックは高価であるため、材料コストが高騰してしまう欠点がある。
【０００４】
このような実情に対処するものとして、特許文献１には、結晶性高分子樹脂融液の成形時における結晶化度を大幅に向上させることにより、ポリプロピレン等の汎用プラスチック材を用いながら、エンジニアリングプラスチックに相当する機械的強度や耐熱性を実現する発明が開示されている。
【０００５】
この発明は、結晶性高分子樹脂の融液を、融点以下、結晶化温度以上の状態、換言すれば過冷却状態で、臨界伸長ひずみ速度以上のひずみ速度で所定方向に伸長させることを特徴とするものである。このようにして伸長された融液は、高分子鎖が引き伸ばされて平行に揃えられた配向融液となると共に、結晶化の基点となる核が融液内に多数形成され、その後、短時間で且つ極めて高い割合で結晶化が起こるため、機械的強度や耐熱性に優れた成形品が得られることが期待される。
【０００６】
ここで、前記臨界伸長ひずみ速度とは、過冷却状態の融液を伸長させて、その伸長方向のひずみ速度を上げたときに、結晶サイズが不連続的に小さくなるときの速度であり、この速度以上で伸長させることにより、従来の方法で結晶化させた場合に比べて、結晶化度が大幅に向上するのである。
【０００７】
そして、前記特許文献１には、臨界速度以上の伸長ひずみ速度を実現するための方法として、上下の板の間にディスク状の高分子樹脂融液のサンプルを挟み、これを過冷却状態に保持して、一方の板を他方の板の方へ一定速度で移動させることにより押しつぶす方法、ダイの吐出口から急冷却しながら高分子樹脂融液を高速で吐出する方法、一対の引き抜きローラにより高分子樹脂融液を急冷却しながらダイから引き抜く方法などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２００８／１０８２５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、前記特許文献１に記載された上下の板で高分子樹脂融液のサンプルを挟む方法では、予めサンプルを作成する必要があると共に、周囲が不規則な形状となるため、周辺部を機械的に成形するなどの他の工程がさらに必要となる。
【００１０】
また、ダイから高分子樹脂融液を吐出する方法も、一定断面形状の長尺物が得られるだけであり、さらに、一対のローラによって高分子樹脂融液を引き抜く方法も、フィルム状のものが得られるだけで、これを積層して製品を得ようとすると再度樹脂を溶融しなければならず、結晶化によって向上させた強度が低下することになる。
【００１１】
これに対して、成形型を用いる通常の射出成形方法は、前記各方法に比べて製品形状の自由度は高いが、射出時にせん断ひずみが発生するだけで、成形型内に高速で射出しても臨界伸長ひずみ速度を得ることはできない。
【００１２】
以上の問題に鑑みて、成形型を用いつつ、高分子樹脂融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせるように成形する方法として、成形型を構成する可動型と固定型とで囲まれるキャビティ内に発泡剤を含有する高分子樹脂融液を射出して充填した後、該融液が過冷却状態であるときに、可動型を固定型から離間する方向へ高速で移動（以下、「コアバック」ともいう。）させて、高分子樹脂を発泡させながら成形することで、該高分子樹脂融液をコアバック方向に高速で伸長させることが考えられる。
【００１３】
しかしながら、このように可動型を従来よりも高速でコアバックさせると、発泡に伴う前記高分子樹脂融液の伸長がコアバック速度に追いつかなくなるため、該融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度での伸長ひずみを生じさせることは困難であると考えられる。
【００１４】
そこで、本発明は、結晶性高分子樹脂を用い、その結晶化度を向上させる前記の方法を確実に実現しつつ、製品形状の自由度が高く、比較的容易な工程で得られる樹脂成形品の成形方法及び成形装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記課題を解決するため、本発明に係る樹脂成形品の成形方法及び成形装置は、次のように構成したことを特徴とする。
【００１６】
まず、本願の請求項１に記載の発明に係る樹脂成形品の成形方法は、
成形型を構成する固定型と可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出して充填させる射出工程と、
前記キャビティに前記融液が充填された状態で、該キャビティ内の前記高分子樹脂を発泡させながら成形するように、前記可動型を前記固定型から離間する方向にコアバックさせて前記キャビティの容積を増大させるコアバック工程と、
前記射出工程の前に、前記キャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させるとともに、この高圧状態を前記コアバック中の所定のタイミングまで維持する加圧工程と、を備え、
前記コアバック工程では、前記融液の温度が融点以下、結晶化温度以上である状態で前記コアバックを行うとともに、前記キャビティ内において前記融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせることで該融液を配向融液の状態にして結晶化させるような発泡速度で前記高分子樹脂が発泡するように、前記コアバック中の前記所定のタイミングで、前記加圧工程で加えられた前記キャビティ内の圧力を解放することを特徴とする。
【００１７】
次に、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記コアバック工程では、前記固定型と前記可動型との嵌合部に設けられた空気通路を経由して前記キャビティの内部空間を外部空間に連通させることで、前記圧力の解放を行うことを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明は、前記請求項１または請求項２に記載の発明において、前記結晶性高分子樹脂は汎用プラスチックであることを特徴とする。
【００１９】
またさらに、請求項４に記載の発明は、前記請求項３に記載の発明において、前記汎用プラスチックはポリプロピレンであることを特徴とする。
【００２０】
また、請求項５に記載の発明に係る樹脂成形品の成形装置は、
固定型と可動型とを有する成形型と、
前記固定型と前記可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出する射出手段と、
前記可動型を前記固定型に近接する方向へ移動させることで型締めを行い、前記可動型を前記固定型から離間する方向へ移動させることで型開きを行うか又は前記キャビティの容積を増大させながら前記高分子樹脂の発泡成形を行う成形型開閉手段と、
前記キャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させるとともに、この高圧状態を所定のタイミングまで維持する加圧手段と、
前記キャビティに前記融液が充填され該融液の温度が融点以下、結晶化温度以上である状態において、前記成形型開閉手段により前記可動型を前記固定型から離間する方向にコアバックさせるとき、前記キャビティ内において前記融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせることで該融液を配向融液の状態にして結晶化させるような発泡速度で前記高分子樹脂が発泡するように、前記コアバック中の前記所定のタイミングで、前記加圧手段により加えられた前記キャビティ内の圧力を解放する圧力解放手段と、を備えたことを特徴とする。
【００２１】
さらに、請求項６に記載の発明は、前記請求項５に記載の発明において、
前記圧力解放手段は、前記コアバック中の所定のタイミングまでは前記キャビティの内部空間または外部空間の少なくとも一方との連通が規制され前記所定のタイミングで初めて前記キャビティの内部空間および外部空間の両方に連通するように、前記固定型と前記可動型との嵌合部に設けられた空気通路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
請求項１に記載の発明に係る樹脂成形品の成形方法によれば、先ず、成形型を構成する固定型と可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出して充填させ、その後、該融液を過冷却状態（融点以下、結晶化温度以上の状態）とした上で、前記可動型を前記固定型から離間する方向へコアバックさせてキャビティの容積を増大させることで、該キャビティ内の高分子樹脂融液を発泡させながらコアバック方向に伸長させて成形する。このとき、この発泡に伴う高分子樹脂融液の伸長が臨界伸長ひずみ速度以上の速度でなされれば、該融液は、高分子鎖が引き伸ばされて平行に揃えられた配向融液となると共に、結晶化の基点となる核が融液内に多数形成され、その後、短時間で且つ極めて高い割合で結晶化が起こり、高結晶化度の樹脂成形品を得ることができる。
【００２３】
そこで、本発明では、射出工程前の加圧工程においてキャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させておき、コアバック中の所定のタイミングで、キャビティ内の圧力を解放して急激に低下させることで、非常に高い発泡速度を得ることができるため、この発泡に伴う高分子樹脂融液の伸長を臨界伸長ひずみ速度以上の速度で生じさせることができる。よって、コアバック中に、該融液を配向融液の状態にしやすくすることができ、極めて高い割合での結晶化を実現することができる。
【００２４】
また、本発明では、高分子樹脂の発泡を利用しつつ、該樹脂融液を臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長させるため、軽量性、断熱性および衝撃吸収性等に優れた樹脂発泡体の特性と、機械的強度および耐熱性等に優れた高分子結晶体の特性とを兼ね備えた成形品を得ることができる。
【００２５】
さらに、本発明の成形方法には成形型が用いられるため、前記特許文献１に記載の方法に比べて、高い形状の自由度で成形品を得ることができる。
【００２６】
またさらに、本発明では、樹脂の発泡、成形および結晶化を１つの工程で達成することができるため、製造作業の簡素化を図ることができる。
【００２７】
また、請求項２に記載の発明によれば、コアバック中の所定のタイミングで、前記の固定型と可動型との嵌合部に設けられた空気通路を経由して、キャビティの内部空間を外部空間に連通させるという簡素な方法で、前記加圧工程で加えられたキャビティ内の圧力を解放するため、簡単な方法により、請求項１に記載の発明を実現することができる。
【００２８】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、前記結晶性高分子樹脂として、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックが用いられるため、成形品を安価に製造することができる。
【００２９】
またさらに、請求項４に記載の発明によれば、前記汎用プラスチックとして広く用いられているポリプロピレンが採用されるため、価格面及び入手面でさらに有利となる。
【００３０】
請求項５に記載の発明に係る樹脂成形品の成形装置によれば、先ず、射出手段により、成形型を構成する固定型と可動型とで囲まれたキャビティに、発泡剤を含有する結晶性高分子樹脂の融液を射出して充填させ、その後、該融液を過冷却状態（融点以下、結晶化温度以上の状態）とした上で、成形型開閉手段により、前記可動型を前記固定型から離間する方向へコアバックさせてキャビティの容積を増大させることで、該キャビティ内の高分子樹脂融液を発泡させながらコアバック方向に伸長させて成形する。このとき、この発泡に伴う高分子樹脂融液の伸長が臨界伸長ひずみ速度以上の速度でなされれば、該融液は、高分子鎖が引き伸ばされて平行に揃えられた配向融液となると共に、結晶化の基点となる核が融液内に多数形成され、その後、短時間で且つ極めて高い割合で結晶化が起こり、高結晶化度の樹脂成形品を得ることができる。
【００３１】
そこで、本発明では、加圧手段により、射出手段による射出前にキャビティ内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させておき、圧力解放手段により、コアバック中の所定のタイミングで、キャビティ内の圧力を解放して急激に低下させることで、非常に大きな発泡速度を得ることができるため、この発泡に伴う高分子樹脂融液の伸長を臨界伸長ひずみ速度以上の速度で生じさせることができる。よって、コアバック中に、該融液を配向融液の状態にしやすくすることができ、極めて高い割合での結晶化を実現することができる。
【００３２】
また、本発明に係る成形装置を用いれば、高分子樹脂の発泡を利用しつつ、該樹脂融液を臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長させるため、高結晶化度の高分子樹脂発泡体の成形品が得られる。そのため、軽量性、断熱性および衝撃吸収性等に優れた樹脂発泡体の特性と、機械的強度および耐熱性等に優れた高分子結晶体の特性とを兼ね備えた成形品を得ることができる。
【００３３】
さらに、本発明の成形装置は成形型により成形を行うため、前記特許文献１に記載の方法に比べて、高い形状の自由度で成形品を得ることができる。
【００３４】
またさらに、本発明に係る成形装置を用いれば、樹脂の発泡、成形および結晶化を１つの工程で達成することができるため、製造作業の簡素化を図ることができる。
【００３５】
さらに、請求項６に記載の発明によれば、前記コアバック中の所定のタイミングで、前記固定型と前記可動型との嵌合部に設けられた前記圧力解放手段としての空気通路が前記キャビティの内部空間および外部空間の両方に連通することで、この空気通路を経由してキャビティの内部空間を外部空間に連通させることができ、これにより、簡単な構造で、前記加圧手段により加えられたキャビティ内の圧力を解放することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法で成形される成形品の例として示す自動車のドアモジュールキャリヤの正面図である。
【図２】同じくインストルメントパネルコア部材の斜視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る成形方法で使用する成形装置の構成図である。
【図４】図３に示す装置の加圧工程を示す図である。
【図５】同じく射出工程が完了した状態を示す図である。
【図６】同じく加圧工程で加えられたキャビティ内の圧力を解放するときの状態を示す図である。
【図７】同じくコアバック工程が完了した状態を示す図である。
【図８】本発明により成形を行う場合におけるキャビティ内の圧力等の経時的変化を示すグラフである。
【図９】従来の方法により成形を行う場合におけるキャビティ内の圧力等の経時的変化を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００３８】
まず、本発明の方法及び装置で形成される樹脂成形品の例を説明すると、図１に示す成形品１は、自動車のドアに内装されるドアモジュールキャリヤであり、該キャリヤ１をドア本体に取り付けるための取付部やパワウインド用モータ等の各種機器や部材の取付部等が設けられるため、高い機械的強度が要求される。また、ドアモジュールキャリヤ１は、車体全体の軽量化に貢献するために軽量であることが好ましく、車室内の快適性を向上させるために断熱性を有することが好ましく、さらに、乗員の安全性を高めるために衝撃吸収性を有することが好ましい。
【００３９】
また、図２に示す成形品２は、自動車のインストルメントパネルコア部材であり、メータ類やエアバッグ等の各種機器や部材が取り付けられるため、高い機械的強度が要求される。さらに、インストルメントパネルコア部材２も、ドアモジュールキャリヤ１と同様の理由により、軽量性、断熱性および衝撃吸収性を有することが好ましい。
【００４０】
図３は、本発明の一実施形態に係る成形装置１０を示す。この成形装置１０は、固定型１２と可動型１３を有する成形型１１と、該成形型１１の型締め及び型開きを行う成形型開閉装置１４と、固定型１２と可動型１３とで囲まれたキャビティ１５に樹脂の融液を射出する射出装置１６とを有する。
【００４１】
成形型開閉装置１４は、例えば高速油圧シリンダで構成され、例えば該シリンダの伸縮により、可動型１３を固定型１２に近接する方向へ移動させることで型締めを行い、可動型１３を固定型１２から離間する方向へ移動させることで型開きを行う。また、成形型開閉装置１４は、可動型１３を固定型１２から離間する方向にコアバックさせることで、キャビティ１５の容積を増大させながら該キャビティ１５内の樹脂を発泡成形する。
【００４２】
成形型１１の固定型１２は、可動型１３との合わせ面１２ｃと外部への露出面１２ｂとを有するベース部２８と、該ベース部２８の前記合わせ面１２ｃに突設された凸部３０とを有する。この凸部３０の頂面は、前記キャビティ１５を構成する面すなわち成形面１２ａとなっている。また、固定型１２には、凸部３０の前記成形面１２ａとベース部２８の前記露出面１２ｂとに通じる射出通路１８が設けられており、該射出通路１８を通して、射出装置１６から射出された融液がキャビティ１５に導かれるようになっている。さらに、ベース部２８の前記合わせ面１２ｃには、凸部３０の周囲の全周に亘ってシール部材４０が取り付けられている。このシール部材４０は、図４に示すように型締めされたときに固定型１２及び可動型１３の合わせ面１２ｃ，１３ｂ間に介在することでキャビティ１５を密閉するように設けられている。シール部材４０の材料としては、例えば、ゴム等のエラストマーが好適に用いられる。
【００４３】
このようにシール部材４０が設けられていることにより、型締めの際、固定型１２と可動型１３とで挟まれた空気はキャビティ１５内で圧縮されて密封される。これにより、固定型１２、可動型１３及びシール部材４０は、型締めにより、キャビティ１５内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させるとともにこの高圧状態を維持する加圧手段として機能するようになっている。
【００４４】
なお、本発明において、シール部材４０の取付位置は、必ずしもベース部２８の前記合わせ面１２ｃである必要はなく、型締めされた状態においてキャビティ１５を密閉可能な位置であれば、固定型１２における別の位置または可動型１３における適当な位置であってもよい。
【００４５】
一方、成形型１１の可動型１３における固定型１２との合わせ面１３ｂには凹部３２が設けられている。この凹部３２には、型締めされたときに固定型１２の凸部３０が嵌合するようになっており、型締めされた状態において凹部３２の内壁面と凸部３０の頂面１２ａとで囲まれた空間が前記キャビティ１５となっている。すなわち、可動型１３においては、凹部３２の内壁面が前記キャビティ１５を構成する面すなわち成形面１３ａとなっている。また、可動型１３には、凹部３２の内壁面と前記合わせ面１３ｂとに跨って切り欠き部３４が形成されている。切り欠き部３４は、前記合わせ面１３ｂからコアバック方向へ延びるように、且つ、該コアバック方向において固定型１２の凸部２８よりも短く形成されている。
【００４６】
図４〜図６に示すように、可動型１３の凹部３２に固定型１２の凸部２８が嵌合された状態において、この切り欠き部３４の内壁面と固定型１２の凸部２８の外周面との間には空気通路４２が形成されるようになっている。この空気通路４２は、図４に示すように型締め状態においてはキャビティ１５の内部空間と外部空間のいずれにも連通せず、図５に示すように可動型１３のコアバックが開始されてから該コアバック中の所定のタイミングまではキャビティ１５の外部空間のみに連通し、内部空間との連通は規制される。したがって、このときまでキャビティ１５は密閉されており、キャビティ１５の高圧状態は維持される。さらにコアバックが進むと、空気通路４２は、図６に示すようにコアバック中の所定のタイミングで初めてキャビティ１５の内部空間および外部空間の両方に連通し、これにより、それまで高圧状態が維持されたキャビティ１５内の圧力が解放されるようになっている。
【００４７】
ただし、本発明において、空気通路４２及びこれを形成する切り欠き部３４の構成はこれに限定されるものでなく、コアバック中の所定のタイミングまではキャビティ１５の内部空間または外部空間の少なくとも一方との連通が規制され前記所定のタイミングで初めてキャビティ１５の内部空間および外部空間の両方に連通するように固定型１２と可動型１３との嵌合部に設けるようにする限り、種々の構成を採用することができる。したがって、例えば、本実施形態において、切り欠き部３４は、凹部３２の内周面に全周に亘って設けられているが、周方向の１又は複数の適所において溝状に形成してもよい。また、本実施形態において、切り欠き部３４は、凹部３２の内壁面に設けられているが、凸部３０の外周面に設けるようにしてもよい。
【００４８】
射出装置１６は、シリンダ１６ａと、該シリンダ１６ａの一端部において該シリンダ１６ａ内に樹脂材料を供給するホッパ１６ｂと、供給された樹脂材料を加熱溶融し、該樹脂材料の融液をシリンダ１６ａの他端部に設けられた吐出口１６ｃに向けて圧送するスクリュー１６ｄとを有する。
【００４９】
樹脂材料の種類は特に限定されないが、価格面および入手面において、好ましくは、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル等の汎用プラスチックが用いられ、それらの中でもポリプロピレンが特に好適に用いられる。
【００５０】
シリンダ１６ａは、成形型１１の固定型１２に設けられた前記射出通路１８の一端に吐出口１６ｃが接続されるように、固定型１２に取り付けられている。
【００５１】
また、シリンダ１６ａには、該シリンダ１６ａ内に物理発泡剤を供給する発泡剤供給ユニット２０が接続されている。物理発泡剤としては、二酸化炭素または窒素が好適に用いられるが、本発明に用いられる物理発泡剤の種類はこれらに限定されるものでない。
【００５２】
発泡剤供給ユニット２０は、二酸化炭素または窒素等の不活性ガスを収容するボンベ２２と、該ボンベ２２から供給される不活性ガスを原料として公知の方法により物理発泡剤を生成する発泡剤生成装置２４と、該生成装置２４で生成された物理発泡剤をシリンダ１６ａ内に供給する供給ノズル２６とを備えている。この供給ノズル２６からシリンダ１６ａ内に供給された物理発泡剤は、シリンダ１６ａ内の樹脂融液に溶解される。これにより、シリンダ１６ａ内の樹脂融液は、物理発泡剤を含有した状態で前記成形型１１のキャビティ１５に射出される。
【００５３】
このようにして射出されたキャビティ１５内の樹脂は、材料コストが低く且つ均一で小さなセル構造を形成できる物理発泡剤により発泡されるため、良質の樹脂発泡体の成形品を低コストで製造できる。
【００５４】
ただし、本発明において用いられる発泡剤の種類は物理発泡剤に限定されるものでなく、物理発泡剤に代えて、炭酸水素ナトリウム等の化学発泡剤、又は、気化等により膨張可能な膨張剤と該膨張剤を内包する球殻状のシェルとからなる熱膨張性マイクロカプセルを用いてもよい。また、物理発泡剤以外の発泡剤を用いる場合、該発泡剤はホッパ１６ｂ又は別途設けられた供給部からシリンダ１６ａ内に供給される。
【００５５】
以上で説明した成形装置１０は、樹脂を発泡成形しながら高結晶化度の樹脂成形品を得ることを目的とするものである。
【００５６】
この目的を果たすためには、キャビティ１５内の樹脂融液が過冷却状態（温度が融点以下、結晶化温度以上の状態）であるときに、可動型１３を従来よりも高速でコアバックさせることで、該コアバック方向において、樹脂融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長ひずみを生じさせることが考えられる。
【００５７】
しかしながら、単に可動型１３を高速でコアバックさせるだけでは、発泡に伴う樹脂融液の伸長がコアバック速度に追従しないことがあり、該融液に臨界伸長ひずみ速度以上の速度での伸長ひずみを生じさせることは困難であると考えられる。
【００５８】
そこで、本実施形態では、上述の加圧手段と、圧力解放手段としての空気通路４２とを利用して、以下の方法により樹脂成形品を成形する。
【００５９】
以下、上記の成形装置１０を用いた樹脂成形品の成形方法について説明する。
【００６０】
図４に示すように、先ず、加圧工程として、成形型開閉装置１４により可動型１３を、シール部材４０を介して固定型１２に押し当てるように移動させて、成形型１１を型締めする。このように成形型１１を型締めした状態において、固定型１２の成形面１２ａと可動型１３の成形面１３ａとの間隔は、成形品の厚みよりも小さくなり、成形品の最終形状の容積よりも小さい容積のキャビティ１５’が形成されている。また、型締めに伴い固定型１２と可動型１３とにより挟まれた空気が圧縮されるとともに、キャビティ１５’がシール部材４０により密閉されるため、図８（ａ）に示すように、型締めの開始時Ｔ１から完了時Ｔ２にかけて、キャビティ１５’内の圧力は大気圧よりも高くなるように上昇し、その後、この高圧状態が維持される。
【００６１】
なお、この加圧工程を行う前に、成形型１１の温度は、従来の方法によりコアバック成形を行う場合よりも高く設定することが好ましく、これにより、加圧工程の際、キャビティ１５’内の圧力を効率的に上昇させることができる。
【００６２】
また、加圧工程と並行して、射出装置１６のホッパ１６ｂに、固形の結晶性高分子樹脂材料Ａを投入し、シリンダ１６ａ内において、スクリュー１６ｄを作動させて、樹脂材料Ａを融点以上まで加熱して溶融させることで融液Ａ’を得るとともに、発泡剤供給ユニット２０からシリンダ１６ａ内に発泡剤を供給して、該発泡剤を前記融液Ａ’に溶解させる。
【００６３】
次に、射出工程として、図５に示すように、射出装置１６により、発泡剤を含有する前記融液Ａ’をキャビティ１５’内に射出して充填させる。これにより、図８（ａ）に示すように、射出の開始時Ｔ３から完了時Ｔ４にかけて、キャビティ１５’内の圧力は一層高められる。
【００６４】
次に、コアバック工程として、キャビティ１５’内に充填された結晶性高分子樹脂の融液Ａ’の温度が融点以下で、結晶化温度以上になるまで冷却された時点、即ち、該融液Ａ’が過冷却状態となった時点で、前記成形型開閉装置１４を作動させて可動型１３を固定型１２から離間する方向へ高速でコアバックさせる。これにより、キャビティ１５’の容積は増大し、キャビティ１５’内の高分子樹脂は発泡しながら成形される。
【００６５】
このコアバック工程は、前述の加圧工程と射出工程とによりキャビティ１５’内の圧力が大気圧よりも遙かに高く上昇した状態で開始される。そして、図６に示すようにコアバック中の所定のタイミングで、キャビティ１５’の内部空間が、固定型１２と可動型１３との嵌合部に設けられた前記空気通路４２を経由して外部空間に連通し、これにより、前述の加圧工程と射出工程とにより加えられたキャビティ１５’内の圧力が瞬時に解放される。
【００６６】
したがって、図８（ａ）に示すように、キャビティ１５’内の圧力は、コアバックの開始時Ｔ５からコアバック中の所定のタイミングＴ６までは、キャビティ１５’の容積の増大に伴い緩やかに低下し、前記所定のタイミングＴ６になると、キャビティ１５’内の圧力は大気圧と同等の圧力になるまで一気に低下する。この圧力低下は、例えば図９（ａ）に示される従来のコアバック時の圧力低下に比べて、遙かに瞬間的で大きな低下量となる。
【００６７】
このようにキャビティ１５’内の圧力が瞬間的に低下すると、これに伴い、キャビティ１５’内の樹脂の発泡速度は瞬間的に大きく上昇する。そのため、図８（ｄ）に示すように、コアバックの開始時Ｔ５から完了時Ｔ７にかけてキャビティ１５’の容積がコアバック方向に急速に拡大されるとき、図８（ｅ）に示すように、該キャビティ１５’内の融液Ａ’は、高速で発泡しながら可動型１３の高速移動に追従してコアバック方向に伸長する。
【００６８】
コアバック工程における可動型１３の移動速度（コアバック速度）は、該移動方向における融液Ａ’の伸長ひずみ速度が臨界伸長ひずみ速度以上となる速度に設定されており、この速度は、図８（ｄ）と図９（ｄ）とを比較すれば明らかなように、従来に比べて著しく大きいものである。また、上述の通り、コアバック工程において、キャビティ１５’内の樹脂は、可動型１３の高速のコアバックに追従して発泡伸長する。したがって、コアバック工程において、樹脂融液Ａ’は臨界伸長ひずみ速度以上の速度で伸長する。
【００６９】
よって、コアバック工程において、融液Ａ’は、高分子鎖が引き伸ばされて平行に揃えられた配向融液となると共に、結晶化の基点となる核が融液Ａ’内に多数形成され、その後、短時間で且つ極めて高い割合で結晶化が起こり、高結晶化度の樹脂発泡体が形成される。
【００７０】
図８（ｂ）に示すように、可動型１３のコアバック終了後、成形型１１が所定温度まで冷却されて所定時間経過した時点Ｔ８で、成形型開閉装置１４により型開きを行い、これにより、高結晶化度の樹脂発泡体からなる成形品を得ることができる。
【００７１】
以上の実施形態によれば、コアバック工程において、キャビティ１５’内の圧力を瞬間的に解放することにより樹脂の発泡速度を高めることで、可動型１３の高速移動に融液Ａ’の伸長を追従させて、該融液Ａ’に臨界伸長ひずみ速度以上の速度でのひずみ伸長を生じさせることができる。これにより、該融液Ａ’を配向融液の状態にして、高結晶化度の成形品を得ることができる。
【００７２】
また、この実施形態によれば、高分子樹脂融液Ａ’のひずみ伸長に発泡を利用しているため、発泡体でありながら結晶化度の高い成形品が得られる。そのため、軽量性、断熱性および衝撃吸収性等に優れた樹脂発泡体の特性と、機械的強度および耐熱性等に優れた高分子結晶体の特性とを兼ね備えた成形品を得ることができる。また、成形型１１を用いて成型するため、高い形状の自由度で成形品を得ることができる。これらのことから、例えば、図１，２に示すドアモジュールキャリヤ１やインストルメントパネルコア部材２、或いは、バンパー、フェンダー又はレインフォースメントなどといった種々の自動車部品に適した成形品を得ることができる。
【００７３】
さらに、この実施形態によれば、樹脂の発泡、成形および結晶化を１つの工程（前記コアバック工程）で達成することができるとともに、加圧工程、射出工程およびコアバック工程のいずれも単一の成形装置１０を用いて連続して実行できるため、製造の作業および設備を簡素化することができる。
【００７４】
以上、上述の実施形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではない。
【００７５】
例えば、上述の実施形態では、型締めの際にシール部材４０によりキャビティ１５’を密閉することでキャビティ１５’内の圧力を上昇させて、この高圧状態を維持する場合について説明したが、本発明において、キャビティ１５’内の圧力を大気圧よりも高くなるように上昇させて、この高圧状態を維持するための構成はこれに限定されるものでない。例えば、キャビティ１５’に空気を送り込むための空気通路を成形型１１に設けるとともに該空気通路に空気ポンプ等の空気供給手段を接続して、該空気供給手段から供給される空気をキャビティ１５’に送り込むことにより、キャビティ１５’内の圧力を上昇させるようにしてもよい。
【実施例】
【００７６】
次に、上記実施形態に係る方法による成形を実施した実施例について説明する。
【００７７】
この実施例では、株式会社日本製鋼所製、型締力２２０トンの成形型と射出装置とを備えた成形装置を用いた。
【００７８】
また、上述の実施形態の通り、成形型の固定型における可動型との合わせ面には、シール部材としてデュポンエラストマー株式会社製のフッ素ゴム（商品名：バイトン）を取り付けた。これにより、型締めしたときに、キャビティ内で圧縮された空気がシール部材により密閉されて、キャビティ内が高圧状態となるようにした。
【００７９】
さらに、上述の実施形態の通り、成形型の可動型の凹部に切り欠き部を形成した。これにより、可動型の切り欠き部の内壁面と固定型の凸部の外周面との間に空気通路が形成されるようにし、コアバックの途中で、この空気通路を通してキャビティ内の圧力が解放されるようにした。
【００８０】
さらにまた、結晶性高分子樹脂材料として、日本ポリプロ株式会社製のポリプロピレン樹脂材料（商品名：ノバテック）を用いた。
【００８１】
そして、射出装置における樹脂材料の溶融温度を１８０℃、型温度を１５０℃に設定し、まず、加圧工程として、可動型を固定型に当接させた状態、すなわち型締めした状態にして、両型の間に厚み１ｍｍのキャビティを形成するとともに、キャビティ内を高圧状態にした。
【００８２】
次に、射出装置のシリンダ内で前記結晶性高分子樹脂材料の融液に物理発泡剤としての窒素ガスを混入した後、射出工程として、該融液をキャビティに３秒間射出して充填させ、その後、該融液の温度が１６０℃に低下するまで約３０秒間待機した。この温度は、該樹脂の融点よりも低く、結晶化温度よりも高い温度であり、これにより、融液は過冷却状態となった。
【００８３】
次に、コアバック工程として、成形型の可動型をキャビティの厚みが４ｍｍになるまで１５０ｍｍ／秒でコアバックさせ、前記高分子樹脂を発泡成形した。
【００８４】
その後、成形型を４０℃になるまで冷却した後、型開きし、成形品を取り出した。
【００８５】
これにより、結晶化が促進されたことによる高い機械的強度や耐熱性と、発泡成形されたことによる優れた軽量性、断熱性および衝撃吸収性とを兼ね備えた成形品が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００８６】
以上のように、本発明により得られる成形品は、機械的強度や耐熱性等に優れた高分子結晶体の特性と、軽量性、断熱性および衝撃吸収性に優れた樹脂発泡体の特性とを兼ね備えるとともに、該成形品が成形型を用いて製造されることにより形状の自由度が確保されることから、それら種々の特性が要求される例えば自動車用部品等の製造技術分野において好適に利用される可能性がある。
【符号の説明】
【００８７】
１，２    成形品
１０      成形装置
１１      成形型
１２      固定型
１３      可動型
１４      成形型開閉装置
１６      射出装置
４０      シール部材
４２      空気通路（圧力解放手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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