(57)【要約】【課題】複雑な輪郭形状を有する製品についても、スワールマークおよびあばたなどの成形不良を発生させることなく、カウンタープレッシャー法により良好な発泡樹脂成形製品を与える。【解決手段】互いに当接させた可動型と固定型間に形成されたキャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、当接位置から金型を後退させた中間位置で樹脂を発泡させた後、樹脂を硬化させる発泡樹脂成形金型において、キャビティの外周面およびその延長方向とは異なる位置に可動型と固定型の相対摺動界面を設け、該相対摺動界面に弾性シール部材を設けたことを特徴とする発泡樹脂成形金型。この金型を用いて発泡後の真空吸引を伴うカウンタープレッシャー法による発泡樹脂成形を行う。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに当接させた可動型と固定型間に形成されたキャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、当接位置から金型を後退させた中間位置で樹脂を発泡させた後、樹脂を硬化させる発泡樹脂成形金型において、キャビティの外周面およびその延長方向とは異なる位置に可動型と固定型の相対摺動界面を設け、該相対摺動界面に弾性シール部材を設けたことを特徴とする発泡樹脂成形金型。
【請求項２】
前記相対摺動界面は、可動型と固定型の相対移動方向とほぼ平行に設けられる請求項１に記載の金型。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発泡樹脂成形金型を用い、予め互いに当接させた可動型と固定型間に形成されたキャビティに気体を導入して発泡圧力以上に昇圧させた後、該キャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、当接位置から可動型を後退させるとほぼ同時にキャビティ内の気体を吸引し、樹脂を発泡させた後、樹脂の硬化を完了させ、金型を開放して、硬化した発泡樹脂成形品を取り出すことを特徴とする発泡樹脂成形法。
【請求項４】
キャビティに溶融樹脂を射出した後、表面が固化した後に当接位置から可動型を後退させる請求項３に記載の発泡樹脂成形法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的広範囲の金型位置において良好なシール性を要求される発泡樹脂成形金型およびこれを用いる発泡樹脂成形法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば自動車における燃費の向上のために自動車の軽量化が必要とされ、内外装樹脂部品についても軽量化が要求されている。この軽量化を部品肉厚の薄肉化により達成することも考えられるが、この場合には、必要な製品剛性の確保が困難となる。
【０００３】
そこで部品の軽量化と必要な剛性の確保を両立させるために、射出発泡樹脂成形法が用いられる。この方法は、例えば発泡剤を添加した樹脂溶融物（発泡性樹脂）を、キャビティに射出した後、金型を所定量開き（以下「コアバック」と称する）、拡大したキャビティを発泡樹脂により充填成形する方法である。射出発泡成形では、樹脂がキャビティに射出されると、圧力が開放されるため発泡する。樹脂が破泡しながら金型を流動すると、気泡の破裂によって起こる銀白色の条痕（スワールマーク）が発生する。また、金型流動中の樹脂がエアを巻き込むと、製品表面上に凹み（あばた）が発生する。
【０００４】
この対策のため金型キャビティ内に予めエアを注入し、圧力を発泡圧以上に昇圧させ（すなわち、カウンタープレッシャーを印加し）た後、樹脂を射出することで、スワールマークを抑制するカウンタープレッシャー法が知られている（例えば、特許文献１）。図１にカウンタープレッシャー法を用いる発泡成形用金型の一例のコアバック前の状態の側断面図を示す。より具体的には、図１を参照して、カウンタープレッシャー法においては、可動型１と、台座（図示せず）に固定した固定型２との間にキャビティ３を形成させ、Ｏリング（弾性シール部材）４でシールしたキャビティ３中にスプル６を通じて発泡性樹脂を射出するときに、これに先立って（あるいは同時に）、固定型２中に設けたエア供給・排気孔５を通じてキャビティ３にカウンタープレッシャーを印加する。
【０００５】
カウンタープレッシャー法では、エアで金型内を昇圧するため、金型流動時の樹脂の破泡は抑制できる。しかし、カウンタープレッシャー法で注入したエアを金型流動中の樹脂が巻き込むことによって、あばたが発生する新たな問題があった。
【０００６】
さらに、この問題を解決するために、カウンタープレッシャー印加後にエアを真空ポンプにより吸引する方法が知られている。すなわち、金型キャビティ３に樹脂充填完了後、金型に設置したエア供給・排気孔５より、金型キャビティ３内に残存するエアを吸引することで、あばたを抑制できる。
【０００７】
また図１の装置におけるエア供給・排気孔５およびこれに繋がる圧縮ガスおよび真空発生装置（図示せず）を簡素化するために、図２に示すように、固定型２に対してキャビティ３を有する可動型１を前進させることによりキャビティ３内圧力を増大して、その後射出ノズル７より発泡性樹脂を、その発泡を抑制しながらキャビティ３内に射出し、キャビティ３を形成する可動型１の内面と接触する樹脂を冷却硬化させスキン層を形成後に、可動型１を後退させ樹脂を発泡させてカウンタープレッシャー効果を伴う発泡樹脂成形金型を簡素化することも提案されている（例えば、特許文献２）。
【０００８】
しかし、図１のように可動型１と固定型２との当接面にＯリング４を配置する金型構造では、コアバック量を多くとると、図３に示すように、Ｏリング４と金型（可動型１）の間に隙間Ｇが生じ、例えばキャビティ３Ｊ（樹脂充填状態のキャビティ）の底部８にトラップされたエアが効率的に吸引できず、あばたの除去効果が充分に得られない不具合があった。
【０００９】
また図２の装置では、キャビティ３の内面を摺動するＯリングが（溶融）樹脂と接触して、急速に劣化する難点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特公平１−２２１３２号公報
【特許文献２】特開平１１−２７７５７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の主要な目的は、上述した従来技術の問題点を解決し、カウンタープレッシャー法に適した発泡樹脂成形金型を提供することにある。
【００１２】
本発明者らは、上述の目的を達成するために、図１に対応して図４に示すように、金型のキャビティ３の外周面の延長方向に設けた可動型１と固定型２との摺動界面に、シール部材（Ｏリング）４を配置した金型構造を考察した。これにより、図２の金型装置に見られるような（溶融）樹脂との接触によるＯリング４の劣化は回避可能であり、また図１の金型装置とは異なり、コアバック量を多くとって真空吸引した場合のシール性の低下によるあばたの除去効果の低減も可能である。
【００１３】
しかしながら、図４の構造の金型では、キャビティ３の形状が簡単な場合はともかく、より複雑化した場合、Ｏリング４が固定型２側に設けた溝（特に図示せず）から外れて金型間に狭まり破損したり、シール性が低下する現象が認められた。本発明者らの検討によれば、これは、例えば図４のＯリング４を通るＶ−Ｖ断面の矢視Ａ方向からの断面図である図５に示すように、キャビティ３の外周面３ａ（Ｖ−Ｖ断面の手前にあるため仮想の点線で示す）に凹み３ａｂがある場合、可動型１と固定型２との摺動界面に配置したＯリング４も対応して凹み形状で配置され、それ自身の有する弾性により矢視Ｂ方向に力が働くためであると考えられる。また、このＯリング４の外れ現象は図４に示すようにコアバックの容易化のために、可動型１と固定型２との摺動界面に抜き傾斜を与えた場合に、コアバック時の可動型１と固定型２との間隔が増大することによっても助長されることが見出された。
【００１４】
上述の事情に鑑み、本発明の更なる目的は、キャビティが、その輪郭に凹みを有する等により、複雑化した場合にも弾性シール部材（Ｏリング４）の外れ等によるシール性の低下が起り難い発泡樹脂成形金型を提供することにある。
【００１５】
本発明の発泡樹脂成形金型は、上述の目的を達成するために開発されたものであり、より詳しくは、互いに当接させた可動型と固定型間に形成されたキャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、当接位置から金型を後退させた中間位置で樹脂を発泡させた後、樹脂を硬化させる発泡樹脂成形金型において、キャビティの外周面およびその延長方向とは異なる位置に可動型と固定型の相対摺動界面を設け、該相対摺動界面に弾性シール部材を設けたことを特徴とするものである。好ましくは、上記相対摺動界面は、可動型と固定型の相対移動方向（すなわち可動型の後退方向）と傾斜させることなく、ほぼ平行に設けられる。
【００１６】
また、本発明は、上記金型を用いたカウンタープレッシャー法による発泡樹脂成形法をも提供するものであり、この方法においては、上記発泡樹脂成形金型を用い、予め互いに当接させた可動型と固定型間に形成されたキャビティに気体を導入して発泡圧力以上に昇圧させた後、該キャビティに発泡剤を含む溶融樹脂を射出し、当接位置から可動型を後退させるとほぼ同時にキャビティ内の気体を吸引し、樹脂を発泡させた後、樹脂の硬化を完了させ、金型を開放して、硬化した発泡樹脂成形品を取り出すことを特徴とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の発泡樹脂成形金型の側断面図。
【図２】従来の別の発泡樹脂成形金型の側断面図。
【図３】図１の金型のコアバック後の状態の側断面図。
【図４】本発明の開発過程で試作された金型の側断面図。
【図５】図４の金型の矢視Ａ方向より見たＶ−Ｖ断面図。
【図６】本発明の発泡樹脂成形金型の一実施例の側断面図。
【図７】図６の金型の矢視Ａ方向より見たＶＩＩ−ＶＩＩ断面図。
【図８】図６の金型のコアバック後の状態の側断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図６は、図４（上記試作例）に対応して示す本発明の発泡樹脂成形金型の一実施例の閉鎖状態の側断面図である。図６を参照して、この金型は、図４のものとは異なり、可動型１と、固定型２との境界に形成されたキャビティ３の外周面３ｇ（キャビティ３を区間する可動型１の内周面ともいえる）の延長方向とはずれた位置に可動型１と固定型２の相対移動界面９（通常は固定型２側に設けたＯリング設置用立ち壁９とも理解される）を設け、ここにＯリング（弾性シール部材）４を配置するための溝（特に図示せず）を設ける。立ち壁９は、その基部とＯリング４の設置位置間の距離Ｓがコアバック距離以上とする必要がある。特定の例においては、コアバック量（距離）が自動車の内装樹脂部品製造用には０．１〜３ｍｍの場合が多いのに対応して、距離Ｓを十分に大きく約１０ｍｍとした。立ち壁９の立上り方向（すなわち相対摺動界面９の延長方向）は、金型の開閉を容易化するために、金型の開閉方向ＯＰに対して若干傾斜させることもできるが、前述したように、この傾斜は、Ｏリングの外れを助長する傾向にあるので、開閉方向ＯＰとほぼ平行とすることが好ましい。
【００１９】
このように立ち壁９を設けて、Ｏリング４を設けると、図６の金型のＡ矢視方向より見たＶＩＩ−ＶＩＩ断面図である図７に示すように、キャビティ３の輪郭３ａ（ＶＩＩ−ＶＩＩ断面の手前にあるので仮想点線で示す）の制約を離れて、Ｏリング４の設置が可能であり、キャビティ３（従って成形樹脂製品）の輪郭に凹みがある場合でも、コアバックを伴う発泡樹脂成形中のＯリングの緩みおよび外れが起らない。
【００２０】
このようにして、例えばウレタン系ゴム製のＯリング４を固定型２の立ち壁９の所定位置に配置してから可動型１と固定型２を当接した図６の状態で、加圧気体供給設備（図示せず）から、エア供給・排気孔５を通じて、気体（通常は空気が用いられるが、必要に応じて、Ｎ２、Ａｒ等の不活性ガスあるいは樹脂と反応性のガスを用いることもできる）を導入してキャビティ内圧を昇圧する（カウンタープレッシャーを印加する）。この際のキャビティ内圧は、発泡性樹脂の発泡を抑制可能な圧力（例えば、ゲージ圧として０．３ＭＰａ以上、１ＭＰａ未満）とすることが好ましい。
【００２１】
所定の圧力に達したら、射出ノズル（図示せず）から発泡剤（例えば重曹系発泡剤）を含む溶融樹脂（例えば約１８０〜２３０℃のポリプロピレン系樹脂）をキャビティ３中に射出して、充填する。
【００２２】
充填完了後、好ましくはキャビティ３内樹脂の表層を固化させてから金型１を中間位置まで後退（コアバック）させ、溶融樹脂を発泡させる。コアバック量（距離）は、製品樹脂成形品の寸法等により変化し得るものであり、一概には云えないが、自動車の内装樹脂部品では０．１〜３ｍｍ程度の場合が多い。
【００２３】
コアバックとほぼ同時に、金型に設置したエア供給・排気孔５より、金型キャビティ３内に残存するエアを吸引することで、あばたの発生を抑制する。エアの吸引時点は、シボ形状や製品形状及び製品の大きさにも左右されるが、コアバック前は、樹脂と金型の間に隙間がなく、樹脂と金型の間に巻き込まれたエアの吸引が難しいため、コアバックした瞬間にエアの吸引をすることが望ましい。
【００２４】
エアの吸引を瞬間的に行うため、好ましくは、真空発生装置(図示せず)により樹脂に巻き込まれたエアを十分に吸引できる容量(例えば約６００Ｌ)のタンク(図示せず)をあらかじめ減圧(−６００ｍｇＨｇ程度)にしておき、真空発生装置（図示せず）からエア供給・排気孔５を通じて、樹脂を充填したキャビティ３中にトラップされた気体を吸引・除去して、あばたの発生を防止しつつ、発泡した樹脂を固化させる（図８）。予めキャビティ３中に充填した溶融樹脂の表層を固化させてから、コアバックを行うことにより、キャビティ３Ｊの周辺への樹脂の突出（バリの発生）が防止される。
【００２５】
発泡樹脂の固化完了後、常法により金型を開放することにより、所望の発泡樹脂成形品が得られる。
【００２６】
特定の例においては、上記において材料および条件の概略を含めて述べた本発明の発泡樹脂成形法により、代表寸法１１００ｍｍ×５８０ｍｍ×高さ５０ｍｍで図７に輪郭３ａを示すようなポリプロピレン系発泡樹脂成形品が、スワールマークならびにあばたを発生させることなく、得られることが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
上述したように、本発明によれば、中間位置のキャビティ中での発泡過程を含む発泡樹脂成形金型において、Ｏリングを適正位置に配置することによりカウンタープレッシャー法を用いて、外形輪郭に凹みを有するような製品についても、スワールマークおよびあばたなどの成形不良を発生させることなく、良好な発泡樹脂成形製品が得られる。
【符号の説明】
【００２８】
１：可動型
２：固定型
３：キャビティ（３ａ：その輪郭、3ａｂ：輪郭上の凹み、３Ｊ：樹脂充填状態、
３ｇ：外周面）
４：Ｏリング（弾性シール部材）
５：エア供給・排気孔
６：スプル
７：射出ノズル
８：エアがトラップされたキャビティ底部
９：Ｏリング設置用立ち壁（固定型―可動型間相対摺動壁）
Ｇ，ＧＧ：間隙
Ｓ：立ち壁上の基部からＯリング設置位置までの距離
ＯＰ：固定型―可動型間相対移動方向
【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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