(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超臨界発泡射出成形により製品を成形する製造方法であって、
上型と下型から構成される金型に設けられたゲートから溶融樹脂を射出する工程と、
前記溶融樹脂が金型内で発泡する工程と、
発泡に伴い発生するガスを金型に設けられた複数のベントから逃がす工程と、を有し、
前記ゲートは、前記上型と前記下型の合わせ面に相当する製品のパーティングラインと同じ高さに設けられていて、
前記ベントは、少なくとも、前記パーティングラインから上下方向で最も離れた位置にある前記上型及び前記下型の面に設けられていて、前記ゲートからの溶融樹脂の射出方向と垂直な方向にガスを逃がすように設定されていることを特徴とする超臨界発泡射出成形による製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超臨界発泡射出成形により製品を成形する製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超臨界流体を用いた射出成形としては、例えば、下記特許文献１に開示される成形装置が知られている。この成形装置は、スクリューを回転して熱可塑性樹脂材料を溶融すると共に、スクリューシリンダ内に超臨界状態の炭酸ガスなどを注入して熱可塑性樹脂材料に溶かし込んで、金型内に射出して発泡体を成形する。これにより、熱可塑性樹脂発泡体により形成される製品が得られる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−９０５５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
かかる超臨界発泡射出成形は、金型内で発泡させて製品を成形するため、基本的にはショートショットの状態で発泡させる。従って、通常の射出成形に比べて、金型内での発泡状態を安定してコントロールすることが困難である。そのため、金型内への溶融樹脂の充填圧のばらつきにより、過充填ではソリッド化という問題が発生し、逆に、充填不足になると製品形状に欠損を生じる。すなわち、過充填で圧力がかかりすぎると、発泡した気泡が収縮し、再溶融によるソリッド化が生じる。また、充填不足、圧力不足になると、粗大気泡や欠肉により製品強度の低下という問題を引き起こす。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、超臨界発泡射出成形において、安定した品質の製品が得られるような製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため本発明に係る超臨界発泡射出成形による製造方法は、
金型に設けられたゲートから溶融樹脂を射出する工程と、
前記溶融樹脂が金型内で発泡する工程と、
発泡に伴い発生するガスを金型に設けられた複数のベントから逃がす工程と、を有し、
前記ベントは、少なくとも、製品のパーティングラインから離れた位置にある面に設けられていることを特徴とするものである。
【０００７】
かかる構成による超臨界発泡射出成形による製造方法の作用・効果を説明する。この製造方法によれば、ゲートから溶融樹脂を射出するが、樹脂が発泡する時に発生した、金型内部のガスを逃がす必要がある。パーティングラインの近傍に存在するガスは、パーティングラインの隙間から逃げていきやすいが、そこから離れた場所に存在するガスは逃げにくい。そこで、パーティングラインから離れた位置にある面に複数のベントを設ける。かかるベントを設けることで、金型内部に滞留しやすいガスを適切に逃がすことができる。これにより、成形される製品に粗大気泡が形成されたり欠肉となるなどの不具合を防止することができる。従って、安定した品質の製品が得られるような製造方法を提供することができる。
【０００８】
本発明に係るベントは、ゲートからの溶融樹脂の射出方向とは、異なる方向にガスを逃がすように設定されている。
【０００９】
溶融樹脂の射出方向と同じ方向は、ガスが滞留しにくいが、それと異なる方向はガスが滞留しやすい傾向がある。そこで、射出方向とは異なる方向にガスを逃がすようにすることで、確実にガスの滞留を防止することができる。上記異なる方向は、前記射出方向と垂直な方向である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】超臨界発泡射出成形を行う時の射出成形機の構成を示す側断面図
【図２】成形される製品例を示す図
【図３】図２に示す製品を成形するための金型の構成例
【図４】ベントを示す拡大斜視図
【図５】金型の別構成例を示す断面図
【図６】金型の別構成例を示す平面図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明に係る超臨界発泡射出成形による製造方法の好適な実施形態を図面を用いて説明する。図１は、超臨界発泡射出成形を行う時に使用する射出成形機の構成を示す側断面図である。
【００１２】
＜射出成形機の構成＞
射出成形機は、装置本体１と金型装置２により構成される。装置本体１は、スクリュー１０と、これを回転駆動するモータ１１を備える。スクリュー１０は、ホッパー１２から投入された樹脂を混練して溶融させる。スクリュー１０は、バレル１３の内部に収容されている。
【００１３】
ホッパー１２よりも下流側の位置から超臨界流体を注入するための注入穴１３ａが設けられる。超臨界流体（例えば、超臨界状態のガス）は、超臨界流体形成部１４により形成される。なお、超臨界流体は公知の方法により形成することができる。
【００１４】
本発明において、熱可塑性樹脂としては、熱可塑性エラストマーが用いられ、超臨界流体として窒素ガスや炭酸ガスが用いられる。溶融樹脂に超臨界流体を注入して溶かし込み、金型装置２内へ射出することで、微細なセルを発泡形成させて発泡体を製造するものである。
【００１５】
超臨界流体とは、液体と気体の両方の性質を有し、樹脂への溶融性が非常に高いという性質を有する流体である。超臨界流体を樹脂に溶解させることで、射出成形時に常圧に戻った時、気体となり気泡を形成することができる。ちなみに、窒素ガスの臨界温度は、−１４７℃であり臨界圧力は３．３５ＭＰａである。また、炭酸ガスの臨界温度は３１℃であり、臨界圧力は７．３ＭＰａである。
【００１６】
＜製品例＞
図２は、本発明に係る超臨界発泡射出成形により製造された製品例を示す図である。材料は、熱可塑性ウレタン樹脂を超臨界発泡させて製造したものであり、防振機能を有する自動車部品として使用される。図２（ａ）は表面側から見た斜視図であり、（ｂ）は裏面側から見た斜視図である。
【００１７】
製品３は、樹脂本体３０と、インサート金属３１により構成される。なお、インサート金属３１の有無は、本発明において必ずしも必要ない。樹脂本体３０は、略円盤状に形成されており、最も外径の大きな箇所に円周状のパーティングライン３０ａが形成される。パーティングライン３０ａは、上下方向のほぼ中央位置に設定されている。パーティングライン３０ａの箇所にゲート跡３０ｂが設けられている。ゲート跡３０ｂは１か所だけに設けられているが、これに限定されるものではない。
【００１８】
樹脂本体３０には、表面側にＣ字状の突出部３０ｃが３か所形成されている。突出部３０ｃの表面３０ｄは、ゲート跡３０ｂから最も離れた位置にある。それぞれの表面３０ｄには、ベント形成跡３０ｅが残されている。ベントについては後述する。ベント形成跡３０ｅは、それぞれの表面３０ｄに３個ずつ、合計９個形成されている。ただし、形成個数については、これに限定されるものではない。９個のベント形成跡３０ｅは、円周方向に沿って等間隔／ほぼ等間隔に配置される。ベント形成跡３０ｅ間の直線距離は、約１７ｍｍに設定されている。
【００１９】
図２（ｂ）に示すように、製品３の裏面側にも３つの表面３０ｆが形成され、同様に、それぞれの表面３０ｆに６個ずつ、合計１８個のベント形成跡３０ｇ，３０ｈが形成されている。４つのベント形成跡３０ｇは、外径寄りに配置され、２つのベント形成跡３０ｈは、内径寄りに配置される。４つのベント形成跡３０ｇは、ほぼ直線上あるいは円弧状に並んで配置され、その間隔は、１２ｍｍである。
【００２０】
＜金型構成例＞
図３は、図２に示す製品を成形するための金型装置の構成例を示す図である。金型装置２は、上型２０と下型２１により構成される。上型２０と下型２１の合わせ面がパーティングラインＰＬに相当する。また、パーティングラインＰＬと同じ高さにゲート２２が設けられている。上型２０と下型２１には、ベント２３が多数設けられている。ベント２３が設けられる位置は、図２で説明したベント形成跡３０ｅ，３０ｇ，３０ｈに対応する位置に設けられる。図４は、ベント２３のみを示す拡大斜視図である。
【００２１】
ベント２３は、超臨界発泡射出成形を行う時に金型内に存在するエアーやガスを金型内部から逃がすために設けられる。図３において、ベント２３は、成形空間に近い側の小径部２３ａと、遠い側の大径部２３ｂにより構成される。なお、ベント２３としては、かかる段差を設けずにストレートな丸孔に形成してもよい。
【００２２】
ベントの内径としては、例えば、０．５〜３ｍｍが好ましい。小径部２３ａとしては、φ１〜１．５ｍｍがより好ましく、大径部２３ｂとしては、φ１．５〜３ｍｍがより好ましい。ベント内径が０．５ｍｍ未満の場合、加工がしにくくなり、またエアーやガスの抜けが悪くなるため、効果が小さい。ベント内径が３ｍｍを超えると、樹脂がベント２３から流れ出し、ベント２３付近は樹脂の密度が不安定になり、他の部位との密度差が大きくなる。また、ベント内径が３ｍｍを超えると、樹脂がベント２３に流れ込み、バリ取り仕上げの工数が大きくなるという問題もある。
【００２３】
ベント２３が設けられるのは、パーティングラインＰＬから上下方向で最も離れた位置にある面２０ａ，２１ａである。面２０ａは、周辺よりも少し突出した空間位置にある。面２１ａも同様である。
【００２４】
パーティングラインＰＬの近傍は、パーティングラインＰＬの隙間からエアーやガスが抜けやすく、滞留が起こりにくい。しかし、ゲート２２あるいはパーティングラインＰＬから離れた位置にある末端部分では、エアーが滞留して粗大気泡（５ｍｍ〜２０ｍｍになる）が生じたり、ショートによる欠肉、表面アレ等の不具合を引き起こしやすい。また、樹脂の射出時において、流動抵抗により樹脂が再溶融して超臨界流体がガス化し、樹脂と分離することで金型内の上記末端部分においてガスが滞留しやすくなる。
【００２５】
そこで、上記のようなベント２３を設けることで、滞留しやすいエアーやガスをベント２３から逃がし、粗大気泡の発生、ショートによる欠肉、表面アレ等の不具合を防止することができる。
【００２６】
また、ベント２３の方向は、ゲート２２からの溶融樹脂の射出方向とは異なる方向（具体的には、垂直方向）に設定されている。これにより、確実にガスの滞留を防止することができる。方向は、垂直以外の方向であってもよい。
【００２７】
＜金型の別構成例＞
図５、図６は、金型装置の別構成例を示す図である。図５は断面図を示し、図６は平面図を示す。金型装置２は、上型２０と下型２１から構成され、パーティングラインＰＬの位置にゲート２２が設けられている。
【００２８】
パーティングラインＰＬから最も離れた面２０ａ，２１ａに複数のベント２３が設けられている。図６に示すように、ベント２３は面２０ａのコーナー部に配置している。コーナー部にある特定のベント２３ｃを基準にして、他のベント２３の位置（ｘ方向、ｙ方向）については、いずれも３０ｍｍ以下にすることが好ましい。あまりベント間のピッチを広くし過ぎると、エアーやガスが滞留しやすくなる。ベント２３に関しては、図５，６の金型装置にも図３の構成を採用することができる。
【００２９】
＜別実施形態＞
本実施形態において、製品の形状を図２に例示したが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば、インサート金属３１はなくてもよい。製品は、特に中央に孔が開いたリング状の部品の場合に、本発明は好適であるが、これに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３０】
２        金型装置
３        製品
２０      上型
２０ａ    面
２１      下型
２１ａ    面
２２      ゲート
２３      ベント
２３ａ    小径部
２３ｂ    大径部
３０      樹脂本体
３０ａ    パーティングライン
３０ｂ    ゲート跡
３０ｅ，３０ｇ，３０ｈ      ベント形成跡
ＰＬ      パーティングライン
【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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