(57)【要約】  射出成形装置及び方法が提供される。この装置は、樹脂射出装置に連結された金型キャビティを備え、前記樹脂射出装置は、溶融樹脂を前記金型キャビティ内で発泡させるべく、加圧状態で前記溶融樹脂をガスと共に射出する。電気ヒータが第２のキャビティ表面と接触しており、冷却媒体が金型を冷却する。前記樹脂は、金属フレークを含んでいてもよい。
2013535363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１キャビティ表面を有する第１金型部と、
前記第１キャビティ表面と共にキャビティを画定する第２キャビティ表面を有する第２金型部と、
前記キャビティ内に、溶融樹脂とガスとを、該樹脂が発泡するように射出するための樹脂射出源と、
前記第２金型部に配置され、前記第２キャビティ表面を加熱するための電気ヒータと、
前記キャビティを冷却するための冷却装置と、を備える、
ことを特徴とする射出成形装置。
【請求項２】
前記電気ヒータ及び前記冷却装置は、成形部品を成形するための発泡樹脂の射出と共に、周期的に稼働されることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項３】
前記ガスは、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項４】
前記電気ヒータは、前記第２キャビティ表面を、１００℃を超える温度に加熱する複数の加熱素子を有することを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項５】
前記電気ヒータは、前記第２キャビティ表面の複数の異なる領域を、それぞれ異なる温度に加熱することを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項６】
前記冷却装置は、前記第２キャビティ表面を、４５℃未満の温度に冷却することを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項７】
前記樹脂は、金属フレークを更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項８】
前記ガスが、前記金属フレークを前記樹脂中に散らばらせかつランダムに配向させることを特徴とする、請求項７に記載の射出成形装置。
【請求項９】
前記冷却装置は、液冷管を備えることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項１０】
前記キャビティは、射出成形プロセスで流体を排出するために、周縁部に配置されたベントと、前記樹脂の流頭に配置されたベントとを備えることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項１１】
前記成形装置は、成形部品の可視部分から離れた位置に配置された１以上のゲートを備えることを特徴とする、請求項１に記載の射出成形装置。
【請求項１２】
第１キャビティ表面を有する第１金型部と、
前記第１キャビティ表面と共にキャビティを画定する第２キャビティ表面を有する第２金型部と、
前記キャビティ内に、金属フレークを含む溶融樹脂とガスとを、該樹脂が発泡するように射出するための樹脂射出源と、
前記第２キャビティ表面と熱的に接触して配置され、前記第２キャビティ表面を加熱するためのヒータと、
前記キャビティを冷却するための冷却装置と、を備える、
ことを特徴とする射出成形装置。
【請求項１３】
前記ヒータ及び前記冷却装置は、成形部品を成形するための発泡樹脂の射出と共に、周期的に稼働されることを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１４】
前記ヒータは、前記第２金型部に配置された複数の電気加熱素子を有する電気ヒータを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１５】
前記ガスが、前記金属フレークを前記樹脂中に散らばらせかつランダムに配向させることを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１６】
前記キャビティは、射出成形プロセスで成形部品の周縁部の流体を排出するために、周縁部に配置されたベントと、前記樹脂の流頭に配置されたベントとを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１７】
前記成形装置は、成形部品の実体部分から離れた位置に配置された１以上のゲートを備えることを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１８】
前記ガスは、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項１９】
前記ヒーターは、前記第２キャビティ表面を１００℃以上に加熱することを特徴とする、請求項１２に記載の射出成形装置。
【請求項２０】
第１キャビティ表面を有する第１金型部と、第２キャビティ表面を有する第２金型部とを含み、前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とにより画定される金型キャビティを準備するステップと、
溶融状態の樹脂にガスを供給するステップと、
前記第２金型部を、電気ヒータにより、１００℃を超える温度に加熱するステップと、
前記溶融状態の樹脂とガスとを、前記キャビティ内に高圧で射出するステップと、
前記金型キャビティを冷却するステップと、
前記金型キャビティから、冷却された部品を取り出すステップと、を含む、
ことを特徴とする部品の射出成形方法。
【請求項２１】
前記樹脂にガスを供給するステップは、前記ガスとして、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも１つを前記樹脂に注入することを含むことを特徴とする、請求項２０に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２２】
前記電気ヒータは、前記第２キャビティ表面の複数の異なる領域を、それぞれ異なる温度に加熱することを特徴とする、請求項２０に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２３】
前記ガスによって、金属フレークが前記樹脂中に散らばりかつランダムに配向するように、前記樹脂に金属フレークを混入するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２４】
射出成形プロセスで、前記金型キャビティの周縁部及び前記樹脂の流頭における空洞から、流体を排出するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２５】
成形部品の可視部分から離れた位置に１以上のゲートを配設するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２０に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２６】
第１キャビティ表面を有する第１金型部と、第２キャビティ表面を有する第２金型部とを含み、前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とにより画定される金型キャビティを準備するステップと、
金属フレークを含む溶融樹脂を準備するステップと、
前記金属フレークを含む溶融樹脂にガスを供給するステップと、
前記第２金型部を、１００℃を超える温度に加熱するステップと、
前記金型キャビティを冷却するステップと、
前記金型キャビティから、冷却された部品を取り出すステップと、を含む、
ことを特徴とする部品の射出成形方法。
【請求項２７】
前記加熱及び冷却は、成形部品を成形するための発泡樹脂の射出と共に、周期的に行われることを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２８】
前記ガスによって、金属フレークが前記樹脂中に散らばりかつランダムに配向することを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【請求項２９】
射出成形プロセスで、成形部品の周縁部及び前記樹脂の流頭における流体を排出するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【請求項３０】
成形部品の実体部分から離れた位置に配置された複数のゲートから前記樹脂を射出するステップを更に含むことを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【請求項３１】
前記樹脂にガスを供給するステップは、窒素及び二酸化炭素のうちの少なくとも１つを前記樹脂に注入することを含むことを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【請求項３２】
前記第２金型部を加熱するステップは、前記第２金型部を、１５０℃以上に加熱することを含むことを特徴とする、請求項２６に記載の部品の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、概して射出成形に関し、特に、発泡樹脂射出成形装置及び発泡樹脂から部品を成形する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発泡樹脂射出成形技術は、典型的には、溶解したガスを含む溶融樹脂を使用し、該樹脂を金型キャビティ内に射出して該キャビティ内で発泡させる。一般に、樹脂の発泡は、加圧状態で樹脂に注入されるガスを使用することにより生じ、該樹脂を金型キャビティ内に射出すると、圧力の低下により気泡核生成及び発泡が引き起こされる。超臨界状態のガスを含有する樹脂を射出すると、典型的には、発泡成形の際に熱可塑性ポリマーのなかにミクロン大の空隙が生成される。このため、これは、微細発泡射出成形（microcellular injection molding）とも呼ばれる。従来の微細発泡射出成形では、渦状線や、スプレーマーク（銀条）、ウェルドライン、フローラインのような、ガスの拡散に起因する表面欠陥のある成形部品が製造されることが度々あった。すなわち、従来技術の適用範囲は、外観の美しさを要件としない部品に限定されてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
したがって、許容できない表面欠陥が実質的に無くて、外観が美的に優れた成形部品を製造する微細発泡射出成形装置及び方法を提供することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一局面によれば、射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、第１キャビティ表面を有する第１金型部と、前記第１キャビティ表面と共にキャビティを画定する第２キャビティ表面を有する第２金型部と、を備える。また、前記射出成形装置は、前記キャビティ内に、溶融樹脂とガスとを、該樹脂が発泡するように射出するための樹脂射出源を備える。さらに、前記射出成形装置は、前記第２金型部に配置され、前記第２キャビティ表面を加熱するための電気ヒータと、前記キャビティを冷却するための冷却装置と、を備える。
【０００５】
本発明の別の局面によれば、第１キャビティ表面を有する第１金型部と、前記第１キャビティ表面と共にキャビティを画定する第２キャビティ表面を有する第２金型部と、を備えた射出成形装置が提供される。この射出成形装置は、前記キャビティ内に、金属フレークを含む溶融樹脂とガスとを、該樹脂が発泡するように射出するための、前記キャビティに連結された樹脂射出源を備える。また、前記射出成形装置は、前記第２キャビティ表面と熱的に接触して配置され、前記第２キャビティ表面を加熱するためのヒータと、前記キャビティを冷却するための冷却装置と、を備える。
【０００６】
本発明の更に別の局面によれば、部品の射出成形方法が提供される。この部品の射出成形方法は、第１キャビティ表面を有する第１金型部と、第２キャビティ表面を有する第２金型部とを含み、前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とにより画定される金型キャビティを準備するステップを含む。また、前記部品の射出成形方法は、溶融状態の樹脂にガスを供給するステップを含む。また、前記部品の射出成形方法は、前記第２金型部を、電気ヒータにより、１００℃を超える温度に加熱するステップと、前記溶融状態の樹脂とガスとを、前記キャビティ内に高圧で射出するステップと、を含む。さらに、前記部品の射出成形方法は、前記金型キャビティを冷却するステップと、前記金型キャビティから、冷却された部品を取り出すステップと、を含む。
【０００７】
本発明の更に別の局面によれば、部品の射出成形方法が提供される。この部品の射出成形方法は、第１キャビティ表面を有する第１金型部と、第２キャビティ表面を有する第２金型部とを含み、前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とにより画定される金型キャビティを準備するステップを含む。また、前記部品の射出成形方法は、金属フレークを含む溶融樹脂を準備するステップと、前記金属フレークを含む溶融樹脂にガスを供給するステップと、を含む。さらに、前記部品の射出成形方法は、前記第２金型部を加熱するステップと、前記金型キャビティを冷却するステップと、前記金型キャビティから、凝固した部品を取り出すステップと、を含む。
【０００８】
本発明の、これらの局面、他の局面、目的及び構成要素は、明細書中の以下の記載、特許請求の範囲及び添付の図面を閲読することにより当業者に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、一実施形態に係る発泡樹脂射出成形装置の分解斜視図である。
【図２Ａ】図２Ａは、発泡樹脂射出成形装置が閉鎖されかつ冷却が行われている状態を示す、図１のII−II線断面図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、発泡樹脂射出成形装置が開放されかつ成形部品が取り出された状態を示す、図１のII−II線断面図である。
【図３】図３は、一実施形態に係る、金型キャビティ内に発泡樹脂を射出するための樹脂射出源の拡大断面図である。
【図４】図４は、一実施形態に係る、下側金型部に配置された複数の加熱素子を含む電気ヒータの斜視図である。
【図５】図５は、一実施形態に係る、下側冷却プレートに使用された冷却管の組立図である。
【図６】図６は、一実施形態に係る、上側金型部に使用された冷却管の組立図である。
【図７】図７は、一実施形態に係る、射出成形装置によって成形された成形部品の斜視図である。
【図８】図８は、第１の実施形態による、射出成形装置を使用して成形部品を成形するステップを示すフローチャートである。
【図９】図９は、一実施形態に係るキャビティプレートの拡大正面図であって、複数のベントの配置を示す。
【図１０】図１０は、第２の実施形態による、成形部品を成形するステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本明細書中での記載を目的として、「上側」、「下側」、「右」、「左」、「後部」、「前部」、「垂直な」、「水平な」という用語及びこれらから派生する語は、図１並びに図２Ａ及び図２Ｂに示すような向きに配置された射出成形装置について使用されるものとする。しかしながら、特段の明記がある場合を除いて、本発明が他の種々の配置及び向きを想定していることが理解されるべきである。添付の図面に示されかつ明細書の以下の部分に記載される特定の装置及び工程は、添付の特許請求の範囲により特定される発明の概念を例示する単なる実施形態である。すなわち、本明細書中に開示する実施形態に係る具体的な寸法や物的特性は、特許請求の範囲に特段の記載がない限り、限定事項と見なされるべきではない。
【００１１】
図１〜図３に、一実施形態に係る発泡樹脂射出成形機すなわち発泡樹脂射出成形装置１０を示す。前記射出成形装置１０は、第１キャビティ表面２２を有する第１金型部１２と、第２キャビティ表面２４を有する第２金型部１４とを備える。前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とは、互いに結合し合って係合して閉鎖位置になって金型キャビティ１８を画定するよう構成されている。該金型キャビティ１８内で、射出成形プロセスにおいて、成形製品すなわち成形部品２０が成形される。前記装置１０はまた、発泡樹脂５０を金型キャビティ１８内に射出するための、金型キャビティ１８に連結された樹脂射出源４０を備える。本明細書中に記載するように、前記樹脂５０は溶融状態で、ガス４６が注入され、加圧及び加熱される。前記装置１０はまた、電気加熱素子を含む電気ヒータ３０を備える。該電気加熱素子は、第２金型部１４に配置され、かつ、第２キャビティ表面２４に熱的に接続されている。該第２キャビティ表面２４が、成形部品２０の、美的に優れた外観表面（Ａ表面と呼ぶこともある）を形成する。前記装置１０はさらに、該装置、特に、前記金型キャビティ１８を冷却するための、前記キャビティ１８に連結された冷却装置１６を備える。前記電気ヒータ３０及び冷却装置１６は、成形部品を成形するための発泡樹脂の射出と共に、周期的に稼働される。
【００１２】
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、第１金型部１２すなわち上側金型部１２は可動であって、第２金型部１４すなわち下側金型部１４に対し係合したり非係合とされたりする。これにより、図２Ａに示すキャビティ閉鎖位置において成形部品２０が成形され、図２Ｂに示す開放位置において成形部品が取り出される。図２Ａにおいて、前記射出成形装置１０は、金型キャビティ１８を画定するように、下側第２金型部１４に対して閉鎖する上側第１金型部１２を含む。射出成形プロセスにおいては、前記電気ヒータ３０を稼働して、下側キャビティ表面２４を１００℃を超える温度、より好ましくは、一実施形態によれば、少なくとも１２０℃に加熱し、別の実施形態によれば、少なくとも１３０℃に加熱する。一実施形態によれば、下側キャビティ表面２４の温度は２３０℃以下である。次いで、前記電気ヒータ３０をオフにし、その後、樹脂を金型キャビティ１８内に射出して該キャビティ内を満たし、発泡させる。図２Ａに示すように、キャビティ１８が発泡樹脂で満たされた状態で、冷却装置１６（冷却プレート）を動かして下側金型部１４と接触させることにより、冷却を開始する。前記下側金型部１４は、一実施形態によれば、ステンレス鋼のような熱伝導性材料を含むので、冷却プレート１６からの冷却効果によって下側キャビティ表面２４と金型キャビティ１８内の成形部品とが素早く冷却される。一実施形態によると、前記冷却プレート１６は、複数の冷却ラインを有する。該冷却ラインは、冷水のような冷却液が流れる流体管７０であってもよい。前記冷却装置１６は、第１キャビティ表面２２を冷却するために、上側金型部１２に配置された１以上の冷却管を有していてもよいことが理解されるべきである。前記冷却プレート１６には、部品の凝固を促進するために、１５℃〜４５℃の温度範囲の冷却媒体が供給される。加熱及び冷却による温度制御を確実に行うべく、前記成形装置１０は、金型キャビティ１８の周囲の様々な箇所の温度を検知する複数の温度センサを備え、一実施形態によると、該温度センサは熱電対である。所望の温度とするために、射出成形プロセスを、マイクロプロセッサ等の制御回路によって制御してもよい。
【００１３】
成形部品２０が十分に冷却されると、第１金型部１２と第２金型部１４とは互いに離されて、図２Ｂに示す開放位置になり、金型キャビティ１８が露出して、成形部品２０の取出しが可能となる。成形部品２０の取出しを容易にするために、油圧駆動のエジェクターを適用してもよいことが理解されるべきである。成形部品２０が取り出されると、第１金型部１２と第２金型部１４とが互いに閉鎖されて、上記射出成形プロセスが繰り返されてもよい。１以上の成形部品２０を高生産率で生産するために、上記射出成形プロセスが周期的に実施されてもよいことが理解されるべきである。
【００１４】
図３に、金型キャビティ１８内に発泡樹脂を射出するために、該金型キャビティ１８と流体連通状態である樹脂射出源４０を示す。発泡樹脂５０は、樹脂とガスとの混合物を溶融・単相状態にすべく、高圧・高温で射出される。前記樹脂５０は、樹脂槽（リザーバ）又はホッパー４２から供給されてもよく、溶融したポリカーボネート（ＰＣ）のような熱可塑性ポリマーを含んでいてもよい。該熱可塑性ポリマーは、一実施形態によればＰＣ／ＡＢＳを含んでいてもよく、別の実施形態によれば、溶融したＰＣ／ＰＢＴ、ＰＣ／ＰＭＭＡ、又はＡＢＳを含んでいてもよい。他の成形可能な熱可塑性材料を前記樹脂５０として使用してもよいことが理解されるべきである。一実施形態によると、前記樹脂５０は溶融状態に遷移する温度に加熱されて射出され、ガスと混合され、単相のポリマー・ガス溶液となる。前記ガスは、一実施形態によれば窒素を含んでいてもよく、別の実施形態によれば二酸化炭素を含んでいてもよい。図示の樹脂射出装置４０では、往復運動するスクリュー４４が採用され、該スクリュー４４は、一実施形態によれば、樹脂槽４２から樹脂を引き出すとともに、約８０ｂａｒ〜２００ｂａｒの範囲の背圧を生成する。前記の往復運動するスクリュー４４は、樹脂をガス供給装置４６からのガスと混合し、混合されたガスと樹脂とを加圧して樹脂ポート５４内に射出する。該樹脂ポート５４は、金型キャビティ１８に入るゲートポート５２に繋がっている。前記樹脂が樹脂射出源４０の射出ノズルから射出されるとき、前記樹脂には急激な圧力低下が起こり、このことにより、発泡樹脂が金型キャビティ１８内に流入する際に、気泡核生成ないし発泡が引き起こされる。上記の射出成形サイクルの間に、ガスをその超臨界状態で制御しつつ使用することによって、そうしない場合には空隙を含むことがない、熱可塑性ポリマーからなる樹脂材料中に、ミクロンサイズの空隙が生成される。成形部品２０内の中央部における成形後の熱可塑性樹脂には、ミクロンサイズの空隙が見られる。一方、第２キャビティ表面２４に隣接する外表面は、ウェルドラインや反り、渦状線などの欠陥が実質的に無く、滑らかなクラス−Ａ表面である。
【００１５】
前記発泡樹脂射出成形装置１０は、溶融樹脂をキャビティ内で発泡させるために、該溶融樹脂とガスとを前記キャビティ内に射出する樹脂射出源を備える。第１の実施形態によると、前記ガスは樹脂に添加又は注入されてもよい。第２の実施形態によると、化学的発泡を生じさせるべく、化学的発泡方法が使用されてもよい。化学的発泡においては、ガスを発生させるために、化学発泡剤がポリマー添加剤として樹脂に添加され、該化学発泡剤が樹脂を発泡させる。前記化学発泡剤は、前記プロセス中に分解してガスを放出し、放出したガスを樹脂内に閉じ込め得る。化学発泡剤は、一実施形態によればアゾジカルボンアミドを含んでいてもよく、又は、他の実施形態によれば４,４−オキシビスベンゼンスルホニルヒドラジド（ＯＢＳＨ）、ｐ−トルエンスルホニルヒドラジド（ＴＳＨ）、５−フェニルテトラゾール（５−ＰＴ）、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド（ＰＴＳＳ）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン（ＤＮＰＴ）、重炭酸ナトリウム（ＳＢＣ）、炭酸亜鉛（ＺｎＣＯ３）などの公知の化学発泡剤を含んでいてもよい。
【００１６】
図４には、図７に示す部品２０のような成形部品２０を成形するための、複数の加熱素子の一構成を備えた電気ヒータ３０の一例が示されている。この実施形態においては、加熱素子３０は、直交する３つの方向に延びていて、成形しようとする成形部品２０の下側表面に近い下側金型キャビティ表面２４を加熱するために、下側金型部１４に配置されている。加熱素子３０は、第２金型部１４に配置され、かつ、ステンレス鋼のような熱伝導性材料に埋設されていて、成形部品２０の下側表面（美的に優れた外観を持つことで好ましいＡ表面と呼ばれる）を形成する下側キャビティ表面を加熱する。前記電気ヒータ３０は、可撓性及び／又は剛性の電気抵抗加熱素子を有していてもよい。電気ヒータ３０は、電源に接続され、電力制御回路６０によって制御される。該電力制御回路６０は、マイクロプロセッサ又は他の制御回路を備えていてもよい。電気ヒータ３０は、下側第２キャビティ表面２４を所望の温度にすべく、オン又はオフにされる。１以上の温度センサによって検知された温度に応じて、電源ヒータ３０を制御してもよい。
【００１７】
図５及び図６は、一実施形態に係る冷却装置７０を示す。図示の実施形態において、冷却装置７０には、複数の流体冷却ライン（例えば、液冷ライン）が管という形で採用されている。図５に、成形部品２０下方でかつ冷却プレートの内部に配置された冷却ラインを示し、図６に、成形部品２０上方の上側第１金型部に配置された冷却ラインを示す。一実施形態では、液冷管７０は、冷却プレート１６にのみ配置される。別の実施形態によれば、冷却プレート１６及び上側金型部１２の両方に配置された冷却管７０を、冷却装置に採用してもよい。冷却管７０は、アルミニウム材料のような熱伝導性の冷却プレートの媒体内に十分な冷却領域をつくり出す。これにより、熱エネルギーが速やかに伝達され、金型キャビティ及び成形部品を冷却する。流体管７０は、冷水などの供給冷媒を通し、検知された温度に応じた所望の冷却を行うべく、管継手３２及び制御装置６０を通じて制御されるバルブを採用してもよいことが理解されるべきである。
【００１８】
米国特許第７７４０４７３号明細書には，従来の射出成形機に使用される加熱装置及び冷却装置の一例が開示されている。ここに本明細書の一部を構成するものとして、該米国特許明細書の開示内容を援用する。一実施形態によれば、米国特許第７７４０４７３号明細書に開示のものと同様の冷却用構造及び加熱用構造を、前記射出成形装置１０に使用してもよいことが理解されるべきである。
【００１９】
図７に、第１の実施形態に関連する発泡樹脂射出成形プロセスによって製造された、成形部品２０を示す。成形部品２０は、金型キャビティ１８によって画定される形状に成形されて、実質的に欠陥の無い美的に優れた、図７で上側表面を有する。前記樹脂射出成形プロセスによれば、渦状線やスプレーマーク（銀条）、ウェルドライン、フローラインのような、許容できない表面欠陥が実質的に無い、表面品質の高い成形部品２０が製造されるので、有利である。
【００２０】
一実施形態に係る、前記射出成形プロセスの加熱・冷却サイクルを、図８に示す発泡樹脂射出成形方法１００によって例示する。この実施形態において、該方法１００は、ステップ１０２から開始され、ステップ１０４に進み、電気ヒータをオンにして下側金型表面を少なくとも約１２０℃に加熱する。ステップ１０５において金型を閉鎖するが、この金型の閉鎖は、前記電気ヒータをオンにするのと同時であってもよく、それより前であってもよい。次に、ステップ１０６において、電気ヒータをオフにするとともに、冷媒が冷媒管を流れかつ冷却プレートが下側金型部１４と接触し、樹脂が凝固する１５℃〜４５℃の範囲、例えば３０℃〜４０℃の範囲の温度の冷媒によって金型キャビティが冷却されるように、冷却を開始する。次いで、ステップ１０８において、樹脂を発泡させるべく、溶融樹脂とガスとを金型キャビティ内に射出する。前記冷却過程において、下側金型表面の温度が約１２０℃から４５℃又はそれ以下にまで低下する。成形部品が凝固すると、ステップ１１２に進み、金型を開放して成形部品を露出させ、スッテプ１１４において成形部品を取り出す。次いで、射出成形方法１００は、ステップ１１８において最初にリターンし、連続して成形部品を製造するために前記ステップが繰り返される。金型を開放するステップ１１２とヒータをオンにするステップ１０４は同時に行ってもよく、また、部品は金型を完全に開いてから取り出してもよい。
【００２１】
第２の実施形態によれば、樹脂射出成形装置１０は、金属フレークを含む樹脂を金型キャビティ１８内に射出するように構成されている。前記樹脂射出成形装置１０は、第１キャビティ表面２２を有する第１金型部１２と、第２キャビティ表面２４を有する第２金型部１４とを備える。前記第１キャビティ表面と第２キャビティ表面とが、キャビティ１８を画定する。また、前記樹脂射出成形装置は、金属フレークを含む樹脂５０とガスとを金型キャビティ１８内に射出するための、前記金型キャビティ１８に連結された樹脂射出源４０を備える。前記フレークは、ガスと共に前記樹脂に混入され、その混合物が金型キャビティ１８内に射出され、射出成形プロセスにおいて樹脂が発泡する。さらに、前記樹脂射出成形装置は、前記第２キャビティ表面を１２０℃よりも高温に加熱するための、前記第２キャビティ表面に熱的に接触しているヒータと、前記キャビティを冷却するための、前記第２キャビティ表面に連結された冷却装置とを備える。
【００２２】
前記金属フレークにより、前記成形部品２０はメタリックな外観を呈する。メタリックな外観は見た目に美しく魅力があるので、自動車の内装部品及び外装部品、家電製品、スポーツ用品、民生電子機器など様々な産業分野の商品にとって望ましいものである。一実施形態によれば、前記金属フレークはアルミニウムのような金属製である。前記フレークは、溶融したポリカーボネート樹脂中で固体のままであってもよい。このように、クロムめっき調の外観のようなメタリックな外観を、ポリマー射出成形部品上に容易に得ることができる。金属フレークの大きさは１０ミクロン〜８０ミクロンであり、金属フレークの量は、樹脂の約０．５〜１．０重量パーセントであってよい。該樹脂は、第１の実施形態に関連して検討した種類のような、ＡＢＳ又はポリカーボネートを含んでいてもよい。
【００２３】
前記金属フレークを、射出成形工程において、成形可能な熱可塑性樹脂に混入することによって、成形部品に、メタリックな外観表面にするための塗装を施さなくてもよくなる。すなわち、塗装の必要がなくなる。発泡樹脂を金属フレークと組み合わせて使用することで、発泡樹脂を使用しなければ、金属フレークの配向に起因してでき得る線を、樹脂の流頭にできないようすることが可能となる。本実施形態によれば、塗装によらないメタリックな外観は、金型のキャビティ温度を高温にすることと、発泡樹脂射出成形を使用することとによって得られる。前記成形装置は、１００℃を超える高温、より好ましくは１２０℃を超える高温、或いは、いくつかの実施形態においては、１５０℃〜１７０℃の温度範囲に熱せられる。この成形装置は、溶融樹脂中の超臨界状態の流体によって形成される気泡または空隙が、フローマーク及びウェルドラインが生じるのを防止するべく、金属フレークを散らばらせてランダムに配向させるように、射出成形金型のキャビティ側が冷却される。金型のキャビティを高温にすることで、フローマーク、ウェルドライン及び渦状線が部品表面にできるのを防止しながら、樹脂を流動させて金型の表面に沿って広げることができる。
【００２４】
図９に、複数の金型ベント８０を有する、上側金型部１２の上側キャビティ表面２２を示す。該ベント８０は、金型キャビティ１８の周縁部に、射出中に樹脂が合流する複数の流頭に沿って配置されているとともに、射出成形プロセス中に空気のようなガスを閉じ込めて逃がし得る領域に配置されている。白色痕と曇りとを防ぐとともに、所望の外観を得るために、複数の金型ベント８０を金型の周縁部に配置してもよいことが理解されるべきである。また、射出成形装置１０は、成形部品の可視領域から離れた位置、特にクラス−Ａ表面から離れた位置にゲートを備える。該ゲートは、外観表面から離れて配置された複数のゲート部を有していてもよい。これら複数のゲート部を、クラス−Ａ表面から離して配置することで、該ゲート部から最初に流入するポリマーに起因して生じ得る表面欠陥が目立ち難くなる。
【００２５】
図１０に、発泡樹脂射出成形装置を使用し、金属フレークを用いて、メタリックな外観を有するポリマー部品を成形する、第２の実施形態に係る方法２００を示す。該方法２００は、ステップ２０２から開始され、ステップ２０４に進み、電気ヒータをオンにして下側金型表面を１００℃よりも高温に加熱する。ステップ２０５において金型を閉鎖するが、この金型の閉鎖は、前記電気ヒータをオンにするのと同時であってもよく、それより前であってもよい。下側金型表面が少なくとも１００℃を超える所望の温度に達したら、ステップ２０６において、ヒータをオフにするとともに、金型キャビティを例えば４５℃以下の所望の低温に冷却するために、冷却プレート及び他の冷却管を稼働させる。このステップは、前記冷却プレートを下側金型部に熱的に接触させること、及び、冷媒を上側金型部に供給することを含んでいてもよい。次に、ステップ２０８において、金属フレークを含む溶融状態の樹脂を金型キャビティ内に射出し、該樹脂を発泡させる。金属フレークを含む溶融樹脂とガスとの混合物は、キャビティ内に入る際に発泡し、金属フレークは金型キャビティ全体に拡散されるときにランダムに配向される。金型キャビティが十分に冷却された後、ステップ２１２において金型キャビティを開放し、ステップ２１４において成形部品を取り出す。そして、ステップ２１８において最初にリターンし、メタリックな外観の成形部品を周期的に製造すべく工程２００が繰り返される。
【００２６】
好ましい一実施形態によれば、前記発泡樹脂射出成形装置１０は、成形部品２０の形状に基づく複数の異なる温度領域を使用して該成形部品を成形してもよい。その際には、発泡樹脂射出成形装置１０は、金型キャビティの複数の領域の各々を、各領域の形状に基づいて選択的に加熱してもよい。したがって、各々の領域は、異なる温度で形成される。
【００２７】
したがって、前記発泡樹脂射出成形装置１０及び前記方法は、発泡樹脂を使用して、表面外観が優れた成形部品を提供し、渦状線、スプレーマーク、ウェルドライン、フローラインのようなガス拡散に起因する表面欠陥を無くすか、又は最小限に抑えるので、有利である。また、前記装置及び方法は、金属フレークの配向を制御して、部品にウィットネスラインを残さないか、又は最小限に抑えたメタリックな外観の成形部品の製造を可能とするので、有利である。
【図１】
2013535363.tif 000003
【図２Ａ】
2013535363.tif 000004
【図２Ｂ】
2013535363.tif 000005
【図３】
2013535363.tif 000006
【図４】
2013535363.tif 000007
【図５】
2013535363.tif 000008
【図６】
2013535363.tif 000009
【図７】
2013535363.tif 000010
【図８】
2013535363.tif 000011
【図９】
2013535363.tif 000012
【図１０】
2013535363.tif 000013
【国際調査報告】
2013535363.tif 000014
2013535363.tif 000015