(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に滑らかな外表面および発泡コアを有する物品を射出成形する方法であって、
（ａ）  発泡剤を含む熱可塑性ポリマーの溶融物を射出ユニットを通じて金型内に射出し、かつ、実質的に滑らかな外表面を有する物品を形成すべく、保持圧力のもとに該溶融物を、維持する工程と、
（ｂ）  前記溶融物の前記保持圧力を解放し、該溶融物の一部を該金型から前記射出ユニットまで戻す中空の空間を該溶融物内に作るべく、圧力下で前記金型内にガスを導く工程と、
（ｃ）  溶融物の前記金型内への逆流を防止するために前記射出ユニットを閉じる工程と、
（ｄ）  前記溶融物の発泡を可能とするために前記導かれたガスの圧力を解放する工程と
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記工程（ｂ）において、前記射出ユニットに戻される前記溶融物は、重量で１０％から７０％であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記ガスが５０ｂａｒから４００ｂａｒまでの圧力で前記金型に導かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ガスが窒素であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記熱可塑性プラスチックポリマーは、ブロックコポリエーテルエステル、ブロックコポリエーテルアミド、ポリウレタン、コポリエーテルイミドエステル、ポリオレフィン、および、ポリオレフィンコポリマー、スチレンアロイおよびコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドおよびポリカーボネイトからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記発泡剤は、ガスまたは化学発泡剤であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記溶融物は、化学発泡剤を重量で５％まで含むことを特徴とする請求項６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
発明の背景
本発明は、実質的に滑らかな外表面および発泡コアを有する射出成形品を作る方法、加えて、そのようにして作られた成形品に関する。
従来技術の簡単な説明
従来の低圧射出成形システムの場合、発泡は、溶融物がキャビティに入り溶融物の圧力が大気圧に減ずるとき、ほぼ瞬時に起こる。しかしながら、その結果として、そのように成形された物品は、滑らかな外表面を有しないものとなりやすい。
実質的に滑らかな外表面および発泡コアを有する射出成形品を作るための種々の方法が、その技術分野において知られている。そのような方法の一つは、「高圧成形方法」として称されている。この方法は、ポリマーの射出後、成形キャビティ内に溶存ガスを含む熱可塑性ポリマーの均質な溶融相を維持することにより動作する。溶融したポリマーの発泡は、溶融圧力の減少を溶存ガスの溶解圧力以下のレベルに制御することにより引き起こされる。溶融圧力の減少速度を制御は、（一体表皮型成形システム(integral skin molding system)においては）金型の表面、リトラクティングピンの機械的な移動により達成され、もしくは、（カウンター圧型発泡成形システム(counter pressure foam molding system)においては）キャビティ内の空気圧の減少速度の制御により達成される。参照：“The Injection Mouding of Cellular Thermoplastics”，１９８５。小冊子は、英国、ケンブリッジのSchering Industrial Chemicalsから入手可能である。
これらの知られた方法は、いくつかの不利益を有している。一体表皮成形を利用する成形方法は、比較的簡単な設計の装置でもって実施されるにすぎない。金型の表面の機械的な移動は、金型が単純な形状であることを必要とする。従って、そのような方法は、単純な形状の物品を用意するのに適するにすぎない。
カウンター圧型の発泡成形装置を利用する方法は、非発泡性の物品に対し約８％だけの最大密度減少が可能という不利益を有している。ある最終用途においては、非常に低い密度、すなわち、高発泡物品が望まれている。
従って、本発明は、一体表皮成形技術を用いて可能であるものに比べより複雑な形状を有し、かつ、カウンター圧型の発泡成形技術を用いて可能であるものよりも低い密度（例えば、１０％以上の密度で減少）を有する物品を成形でき、実質的に滑らかな外表面、および、発泡コアを有する射出成形品を作るための方法を提供することを目的とする。
本発明の目的は、
（ａ）  発泡剤を含む熱可塑性ポリマーの溶融物を射出ユニットを通じて金型内に射出し、かつ、実質的に滑らかな外表面を有する物品を形成すべく、保持圧力のもとに前記溶融物を、維持する工程と、
（ｂ）  前記溶融物の前記保持圧力を解放し、該溶融物の一部を前記金型から前記射出ユニットまで戻すことにより該溶融物内に中空の空間を作るべく圧力下で前記金型内にガスを導く工程と、
（ｃ）  溶融物の前記金型内への逆流を防止するために前記射出ユニットを閉じる工程と、
（ｄ）  前記溶融物の発泡を可能とするために前記導かれたガスの圧力を解放する工程とを含んで構成される方法を通じて達成される。
これら、および、本発明の他の特徴は、以下にさらに詳細に説明されるであろう。
【図面の簡単な説明】
図１は、金型１、射出ユニット２を有する射出成形装置３、ガス注入ニードル４、および、ガス注入ニードル４のための加圧ガス供給源５からなる、本発明に適切に用いられる成形装置を示す。熱可塑性の溶融物は符号６として示されている。
図２は、射出ユニット２の方向に溶融物の一部を押し返して中空の空間を形成すべく加圧されたガスが金型１に導かれた後における図１の装置を図示している。
図３は、溶融物の発泡を許すガスの圧力解放を示す。
図４は、十分冷却した後において、成形品の取り外しを示す。
本発明の詳細な説明
ここで用いられるとき、本発明における発泡成形物の「実質的に滑らかな」外表面とは、ピット、表面の凹凸、きめの粗さ、および、他のそのような表面の欠陥が実質的になく、非発泡成形品の滑らかさに近似する外表面（表皮）を意味する。
本発明は、現在市販されている成形装置および成形設備でもって実施され得る。そのような設備は、閉止ノズル（前述したScheringによる小冊子参照）を備える標準的な射出成型機およびガス注入ユニットを含んでいる。ガスは、いずれかの適切なガス注入ニードルを使用し金型内に導かれる。
本発明に係る方法を実行するための好適な実施態様の詳細な説明が今や与えられる。
図１に示されるように、発泡剤を含む熱可塑性プラスチックの溶融物は、成形機３に設置された射出ユニット２を通じて金型１内に射出される。射出ユニット２は、金型のキャビティ内に圧力が存する間、射出ユニット（さらに正確には、その射出ユニットのバレル）への溶融物の逆流を防止する逆流防止弁を含むものである。
金型は、ほぼ全体的に熱可塑性プラスチックの溶融物で満たされている。それにより、溶融物は、発泡を防止し、かつ、実質的に滑らかな外表面（表皮）の形成を可能にする保持圧力のもとで維持され得る。
金型は、典型的には２００から１０００ｂａｒまでの範囲の圧力に保持される。
図２に示されるように、金型１内の保持圧力は、それから、抜かれ、供給源５からのガスが、ニードル４を通じて金型内に導かれ、射出ユニット２に金型から熱可塑性プラスチック溶融物の一部を押し返す中空の空間７を溶融物の中に形成する。使用されるそのガスは、好ましくは、窒素である。
そのガスは、好ましくは、典型的には５０から４００ｂａｒまでの圧力で金型内に導かれる。
溶融物の一部が射出ユニットに金型から押し返された後、アクチュエータが、射出ユニットにさらに溶融物が逆流することを防止するためにバルブを閉じるようにする。そのアクチュエータは、金型から射出ユニットへの熱可塑性プラスチックの流れを検出するいかなる適切な装置であってもよい。適切なそのようなアクチュエータは、熱可塑性プラスチックにより設定された距離移動されたとき前述したバルブの閉止を生じさせるねじである。
好ましくは、最初に金型に射出された熱可塑性プラスチックのうち重量で１０から７０％が、金型から取り除かれる。
図３に示されるように、導入されたガスの圧力はそれから解放され、それにより、溶融物の発泡が可能となる。これが発生したとき、中空の空間は、発泡した溶融物で満たされ、それにより、実質的に滑らかな外表面および発泡コア８を有する射出成形品をもたらす。
続いて、図４に示されるように、発泡コア８および実質的に滑らかな外表面９を有する成形品は、十分冷却され、そして、金型から取り外される。
本発明に係る方法は、多くの種類の知られた熱可塑性プラスチックに対して実施されてもよい。熱可塑性プラスチックは、ブロックコポリエーテルエステル（例えば、Dupont Companyから入手可能なHYTREL（登録商標））、ブロックコポリエーテルアミド、ポリウレタン、コポリエーテルイミドエステル、ポリオレフィン、および、ポリオレフィンコポリマー、スチレンアロイおよびコポリマー、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリアミドおよびポリカーボネイトを含む。
適した発泡剤は、この技術分野において知られており、ガス、および、炭酸水素ナトリウム、ジアゾジカルボナミド（diazodicarbonamide）、スルホニルヒドラジドのような化学発泡剤を含む。化学発泡剤は、熱可塑性プラスチックの重量で典型的に、５％まで含むものである。
実施例−自動車用ドアハンドルの射出成形
発泡剤(Boehringer Ingelheim KGから入手可能なHYDROCEROL BIH 70)を重量で２％含む、コポリエーテルエステル（HYTREL（登録商標）4056）熱可塑性プラスチックが、ＨＣ５００スクリュウタイプを有しエンゲル(Engel)ガス射出ユニットおよびエンゲルＥＣ８８コントロールユニットを備えるエンゲル(Engel)１４５ｔ射出成形機を使用してドアハンドルの金型で成形される。
溶融物は、１８０℃に維持され、射出ユニットは、次のような温度特性に維持される。
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溶融物は、１．３秒間に５０ｍｍ／ｓｅｃの速度で射出され、５．７ｍｍのパッドで１秒間、５００ｂａｒの保持圧力に維持され、その後、保持圧力は解放される。
窒素ガスが、それから、２００ｂａｒの圧力で金型内に導入され、溶融物が重量で約５０％金型から射出ユニットに押し戻されるように、２０秒間維持される。
窒素ガスの圧力は、３５秒間の発泡を可能とするように解放され、一方、同時にそのように作られたドアハンドル成形品は冷却し、金型のキャビティから取り外され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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