【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、物理発泡剤を利用した熱可塑性樹脂の発泡射出成形法に関するもので、更に詳しくは、成形品の表面が非発泡で内部が発泡した高外観発泡射出成形品が得られると共に、金型キャビティへの樹脂充填を容易にする発泡射出成形法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パソコンをはじめとする情報機器や、家電、ＯＡ機器などの樹脂製筐体部品に対しては、表面外観に優れ、かつ軽量化を実現した成形品が求められている。そして、このようなニーズに応えるためには、表面が非発泡で、内部が発泡した成形品とすることや、成形性の良い熱可塑性樹脂を用い、主要部分をできるだけ薄肉化した成形品とすることが考えられる。
【０００３】
従来、発泡成形品を得る射出成形方法としては、以下の二つの発泡射出成形法が知られている。その一つは、アゾ化合物やニトロソ化合物などの化学発泡剤を用いる方法で、化学発泡剤の熱分解温度以上の温度にて熱可塑性樹脂と溶融混練し、発生した熱分解ガスを利用して成形品を発泡させる成形法である。もう一つは、窒素やブタンなどのガスを物理発泡剤として溶解させた溶融樹脂を用い、このガスの逃散を利用して成形品を発泡させる成形法である。
【０００４】
表面が非発泡で、内部が発泡した射出成形品を得る技術としては、一般にカウンタープレッシャー法と呼ばれる成形法が知られている。このカウンタープレッシャー法の例としては、物理発泡剤を溶解させた発泡性樹脂を、該発泡性樹脂の発泡圧力よりも高い圧力に加圧した金型キャビティに射出充填し、非発泡の表面層を形成した後、金型キャビティ内の圧力を解除し、発泡性樹脂の冷却収縮に伴って、成形品の内部を発泡させる発泡射出成形法が知られている（特公昭６２−１６１６６号公報）。
【０００５】
一方、熱可塑性樹脂の成形性改善の手段としては、成形材料の流動特性を改良する方法が古くから用いられており、樹脂の平均分子量を下げる、樹脂の分子量分布を広げて低分子量成分を増やす、可塑剤と呼ばれる低分子化合物を添加する等の方法が知られているが、いずれの方法も成形材料の流動性向上と引き替えに、耐熱性の低下を招くという問題がある。
【０００６】
また、成形材料の流動特性は、成形条件によっても大きく変わり、成形温度や金型温度を高くすることによって、成形性を改善する方法も一般的である。しかし高い成形温度は、樹脂および可塑剤等の添加物の熱分解を引き起こし、成形品の強度低下や変色を引き起こすという問題がある。加えて、金型表面に分解物が付着する場合もあり、生産現場においては、金型付着物の拭き取りに要する時間や成形機の温度を高くすることによる消費電力の増大が生産コストの上昇につながる。また、金型温度を高くする場合も、成形品の冷却固化に要する時間が増大するため、生産性の低下につながり、コストアップ要因となる。
【０００７】
そこで、前述の問題を解決する手段として、ＷＯ９８／５２７３４には、熱可塑性樹脂に二酸化炭素を０．２重量％以上溶解させて溶融粘度を低下させた溶融樹脂を、溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上にガスで加圧した金型キャビティに射出することを特徴とする射出成形法が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来から知られている発泡射出成形法では、前記カウンタープレッシャー法を用いても、成形品の表面にスワールマーク（発泡模様）やヒケ等の不良現象が発生する場合があり、製品として満足できるような外観がなかなか得られない問題がある。また、カウンタープレッシャー法の一例である特公昭６２−１６１６６号公報の実施例における樹脂中の窒素ガス量は０．０１〜０．１５重量％程度と推定され、成形品の内部を発泡させることはできても、金型キャビティ内の流動性を向上させることができるものではない。
【０００９】
そこで、上記特公昭６２−１６１６６号公報のカウンタープレッシャー法と前記ＷＯ９８／５２７３４の二酸化炭素の溶解とを組み合わせ、二酸化炭素を樹脂に高濃度に溶解させ、金型キャビティ内における樹脂流動性を向上させる同時に発泡も得ることが考えられるが、カウンタープレッシャー法における成形品表面の発泡防止に必要なカウンターガス圧力も高くなるため、高度な金型ガスシール構造が必要となり、成形品の形状によっては対応が困難となる。
【００１０】
そこで、本発明は、二酸化炭素等の物理発泡剤を用い、これを高濃度に溶解させた発泡性樹脂を用いることで、使用発泡性樹脂の流動性を高めると同時に、少なくとも成形品の意匠面が非発泡で内部が発泡した高外観の発泡射出成形品を、非発泡面のスワールマークを簡便な手段で防止しつつ得られるようにすることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意検討した結果、下記の方法が前記目的を達成することを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明は、少なくとも成形品の意匠面に対応する金型面に熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下で、かつ厚みが０．００１ｍｍ以上３ｍｍ以下の断熱層を被覆した金型の金型キャビティ内に、射出成形機のシリンダー内で物理発泡剤を溶解させた発泡性樹脂を射出して金型キャビティを満たし、金型キャビティ内の発泡性樹脂を冷却収縮に伴って発泡させることを特徴とする発泡射出成形法を提供するものである。
【００１３】
また、上記本発明は、物理発泡剤が二酸化炭素であり、発泡性樹脂中における該二酸化炭素の濃度が０．２重量％以上であることをその好ましい態様として含むものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
本発明においては、発泡射出成形品を得るための発泡剤として、物理発泡剤を用いる。本発明で用いる物理発泡剤とは、溶融樹脂に溶解させることにより、該溶融樹脂の溶融粘度を低下させる性質を有し、溶解させた該溶融樹脂の圧力を開放することにより、該溶融樹脂中に気泡を発生させることできる、常温常圧における気体をいい、具体的には二酸化炭素、炭素数１〜５の飽和炭化水素およびその一部をフッ素で置換したフロンなどがある。その中でも二酸化炭素は、樹脂の溶融粘度を低下させる効果が極めて高い上、安全性やコスト的にも優れるので好ましい。そこで、以下、物理発泡剤として二酸化炭素を用いる場合を例として本発明を説明する。
【００１６】
本発明においては、必要な量の二酸化炭素を溶解させた発泡性樹脂を得やすくするために、二酸化炭素は射出成形機のシリンダー内で溶融樹脂に混合溶解させる。そのためには、シリンダー部に穴を開けてガス供給用の配管を接続した射出成形機や、シリンダー部の中間部に設けられたベント部にガス供給用の配管を接続した射出成形機等を用いることができる。
【００１７】
本発明の発泡射出成形は、まず樹脂を射出成形機に投入して可塑化し、溶融樹脂を射出成形機のシリンダー内に満たした状態で、二酸化炭素をシリンダーに注入して溶融樹脂との混練を行い、続いて、二酸化炭素が溶解して溶融粘度が低下した発泡性樹脂を射出して金型キャビティを満たし、金型キャビティ内の発泡性樹脂を冷却収縮に伴って発泡させ、冷却固化が完了した後に発泡成形品を取り出すという、概略の手順で行われる。
【００１８】
本発明においては、発泡性樹脂を金型キャビティに射出する際のフローフロントにおける発泡を防止するため、金型面に断熱層を被覆した金型を用いる。
【００１９】
一般に、発泡性樹脂の射出成形においては、発泡性樹脂の固化温度よりもはるかに低い温度の金型面に樹脂が接することにより、充填開始と同時に金型キャビティ内を流動する発泡性樹脂のフローフロントから生じたガスを巻き込みながら、表面には急速に固化層が形成される。従って、得られる成形品には、ガスを巻き込んで固化することによるスワールマーク（発泡模様）が成形品の表面全体に亘って生じ、著しく外観が損なわれる。
【００２０】
ところが、金型面に断熱層を被覆した金型に発泡性樹脂を射出した場合、樹脂の表面が断熱層に接触しても、断熱層が存在することから、接触した発泡性樹脂の表面温度はその固化温度を超える状態がしばらく続く。従って、射出時に発泡性樹脂のフローフロントから生じたガスが金型キャビティの外部に排出されるまでの間、表面の流動性を良好な状態に保つことができ、断熱層に接した部分の成形品表面は、スワールマークを生じることなく冷却固化する。
【００２１】
本発明においては、少なくとも金型キャビティにおける成形品の意匠面に対応する金型面に、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の断熱層を０．００１ｍｍ以上３ｍｍ以下の厚みで被覆した金型を用いることにより、成形品の少なくとも意匠面におけるスワールマークの発生を防止しているものである。ここで、意匠面とは、成形品の使用時に外部に露出する面をいう。また、本発明においては、この意匠面に対応する金型面に断熱層が設けられていれば足るが、金型面全面に断熱層を設けた金型を用いることもできる。
【００２２】
本発明に用いることができる断熱層の材質としては、熱伝導率と厚みが前記条件を満たし、かつ射出成形時の発泡性樹脂の温度に耐える耐熱性を有するものであれば特に制限は無いが、耐熱性及び金型面に対する密着性に優れることから、ポリイミド樹脂が好ましい。また、断熱層の傷付き防止のため、その表面にハードコート材やメッキを施しても良い。
【００２３】
金型面への断熱層の被覆においては、薄過ぎる場合は断熱性が低下し、充填時のフローフロントから生じたガスが金型キャビティの外部に十分に排出される前に発泡性樹脂の表面に固化層が形成されてしまうので、成形品表面のスワールマークを十分に抑制することが困難となる。一方、厚過ぎる場合には成形品の表面外観は優れるものの、断熱性が高過ぎて樹脂の冷却固化が遅れ、成形サイクルが延びてコストアップ等を招く。従って、断熱層の厚みとしては、発泡性樹脂の成形温度や金型温度等の成形条件にもよるが、０．０５ｍｍ以上０．２ｍｍ以下程度とすることが好ましい。
【００２４】
上記断熱層によるスワールマークの発生を確実に抑制しつつ、成形品内部の確実な発泡を得るためには、発泡性樹脂の射出によって金型キャビティを満たした後、金型キャビティ内の発泡性樹脂をその冷却収縮に伴って発泡させることが必要である。このようにすることによって、金型キャビティ内での断熱層と発泡性樹脂の密着を維持しながら内部を発泡させることができる。
【００２５】
発泡性樹脂の射出充填量が金型キャビティを満たす量より少ない場合、特に充填末端部においては発泡倍率が高く、より軽量の成形品が得られる。しかし、金型キャビティ内での断熱層と発泡性樹脂の密着力が弱まり、成形品の意匠面における発泡を十分に防止できなくなる。
【００２６】
一方、発泡性樹脂の充填量が金型キャビティの容積に対して多過ぎる場合、すなわち射出成形機の樹脂保圧を高くして過充填する場合は、断熱層と発泡性樹脂との密着力が高まるため、成形品意匠面の発泡は防止可能である。しかし、金型キャビティ内の発泡性樹脂の圧力が高くなるため、発泡が抑制され、成形品内部の発泡倍率が低下することになる。
【００２７】
発泡性樹脂中の二酸化炭素の溶解量としては、所望する金型キャビティ内における樹脂流動性及び射出成形品の発泡状態等にもよるが、下限としては発泡性樹脂中の濃度で０．２重量％以上である。一般に二酸化炭素の溶解量が大きくなるほど溶融樹脂の流動性は高くなり、また微細発泡した成形品が得られるようになる。しかし、二酸化炭素の溶解量を高くし過ぎると、充填時にフローフロントから発生するガスの量が増加し、金型外部に排出されるまでの時間も長くなるため、その発泡性樹脂表面における固化層の成長速度を遅らせる必要がある。すなわち、断熱層の厚みを増やす必要が生じるが、これは前述のように成形サイクルアップを招く。そこで、発泡性樹脂中の二酸化炭素の濃度としては、多くても４重量％以下とするのが好ましい。
【００２８】
なお、本発明における発泡性樹脂中の二酸化炭素の濃度とは、二酸化炭素を溶解させた発泡性樹脂を用いて射出成形を行い、成形直後における成形品の重量Ｗ１と、成形品を、非晶性樹脂にあってはガラス転移温度、結晶性樹脂にあっては融点よりも約３０℃低い熱風乾燥機中に２４時間以上放置し、成形品中に含まれていた二酸化炭素が放散して重量が一定になった成形品の重量Ｗ２とから、｛（Ｗ１−Ｗ２）／Ｗ１｝×１００（重量％）によって求められる値である。
【００２９】
本発明に用いることができる樹脂としては、一般に熱可塑性樹脂と称されるものであれば、特に制限はない。例えば、ポリスチレン（ＰＳ）や、ハイインパクトポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ミデイアムインパクトポリスチレン（ＭＩＰＳ）のようなゴム補強スチレン系樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体（ＳＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブチルアクリレートラバー−スチレン共重合体（ＡＡＳ樹脂）、アクリロニトリル−エチレンプロピルラバー−スチレン共重合体（ＡＥＳ）、アクリロニトリル−塩化ポリエチレン−スチレン共重合体（ＡＣＳ）、ＡＢＳ樹脂（例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−アルファメチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）等のスチレン系樹脂。ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂。低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系樹脂。ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂、エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、変性ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド４６等のポリアミド系樹脂、ポリオキシメチレンコポリマー、ポリオキシメチレンホモポリマー等のポリアセタール（ＰＯＭ）樹脂、その他のエンジニアリング樹脂、スーパーエンジニアリング樹脂、例えば、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の他、セルロースアセテート（ＣＡ）、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、エチルセルロース（ＥＣ）等のセルロース誘導体、液晶ポリマー、液晶アロマチックポリエステル等の液晶系ポリマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマー（ＳＢＣ）、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰＥＥ）、熱可塑性塩化ビニルエラストマー（ＴＰＶＣ）、熱可塑性ポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）等の熱可塑性エラストマーを挙げることができる。また、一種もしくはそれ以上の上記熱可塑性樹脂のブレンド体やポリマーアロイと称される熱可塑性樹脂を用いても良い。熱可塑性樹脂は、充填材および／または添加材等を含有していても良い。
【００３０】
【実施例】
次に、本発明を実施例及び比較例に基づいて説明する。
【００３１】
実施例１
図１に示すような長方形の平板成形品を本発明に基づく射出成形法にて成形した。金型としては、可動型側の金型面が入れ子になっており、この入れ子の表面に断熱層として膜厚が０．１５ｍｍのポリイミド樹脂が被覆されたもので、断熱層を被覆していない入れ子に交換すれば、断熱層の無い一般的な金型として使用できるものを用いた。
【００３２】
使用した金型のキャビティ部の寸法は、長辺が８５ｍｍ、短辺が５４ｍｍ、厚みが２．５ｍｍである。また、ゲートは、図１に符号１で示す位置に設けたフイルムゲートであり、平板成形品と接する部分の寸法は、幅が４０ｍｍ、厚みが０．５ｍｍである。
【００３３】
使用した射出成形機は、住友重機械工業株式会社製「ＳＧ１２５Ｍ−ＨＰ」を改造し、シリンダーの外壁に穴をあけて二酸化炭素供給ラインを接続したものを用いた。即ち、二酸化炭素供給ラインから二酸化炭素をシリンダー内に供給し、成形機シリンダー内部の可塑化状態にある樹脂に二酸化炭素を吸収させることができるように改造したものを用いた。
【００３４】
エー・アンド・エム スチレン株式会社製のポリスチレン樹脂６８５を用い、下記に示す手順および成形条件にて発泡射出成形を行った。
【００３５】
（手順）
１：射出成形機のシリンダー内にて、溶融状態のポリスチレン樹脂に二酸化炭素を溶解する。
【００３６】
２：射出成形機の１次射出圧によって、金型キャビティ内がちょうど満たされる量の発泡性樹脂を射出する。
【００３７】
３：金型キャビティ内の発泡性樹脂をその冷却収縮に伴って発泡させ、冷却固化後、成形品を取り出す。
【００３８】
（成形条件）
射出成形機のシリンダー温度：２４０℃
射出速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
冷却時間：２５ｓｅｃ
金型温度：６０℃
射出成形機のシリンダーへの二酸化炭素の注入圧力：６ＭＰａ
【００３９】
得られた平板成形品の外観について、目視観察により評価を行った。得られた発泡成形品は、固定型側の金型面（断熱層を被覆していない金型面）により成形される背面にはスワールマークが見られたが、その裏側面である可動型側の断熱層を被覆した金型面により成形される意匠面は、スワールマークの無い、光沢に優れる良好な外観であった。また、平板成形品の断面を観察したところ、良好な発泡状態あることが観察された。
【００４０】
比較例１
可動型側の金型面の入れ子を断熱層を被覆していないタイプのものに交換し、実施例１と同じ条件にて成形を行った。得られた発泡成形品は、全面にスワールマークが生じ、外観の悪いものであった。
【００４１】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りのものであり、物理発泡剤を高濃度に溶解して溶融粘度を低下させるため、成形性に非常に優れる。また得られる発泡成形品は内部が発泡し、意匠面にはスワールマークが無く、非常に外観に優れるため、電子機器の筐体部品等の様々な産業用途への利用が期待できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例及び比較例で成形した平板成形品を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ フイルムゲート位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a foam injection molding method of a thermoplastic resin using a physical foaming agent, and more specifically, to obtain a high-appearance foam injection molded article in which the surface of the molded article is non-foamed and the inside is foamed, and The present invention relates to a foam injection molding method for facilitating resin filling in a mold cavity.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In recent years, molded articles having excellent surface appearance and reduced weight have been demanded for resin housing parts such as personal computers and other information devices, home appliances, and OA devices. In order to meet such needs, a molded product with a non-foamed surface and a foamed inside, or a molded product with a thin main part as much as possible using a thermoplastic resin with good moldability. It is possible.
[0003]
Conventionally, the following two foam injection molding methods are known as injection molding methods for obtaining a foam molded product. One method is to use a chemical blowing agent such as an azo compound or a nitroso compound, which is melt-kneaded with a thermoplastic resin at a temperature equal to or higher than the thermal decomposition temperature of the chemical blowing agent, and molded using the generated pyrolysis gas. This is a molding method for foaming products. The other is a molding method in which a molten resin in which a gas such as nitrogen or butane is dissolved as a physical foaming agent is used, and a molded article is foamed by utilizing the escape of the gas.
[0004]
As a technique for obtaining an injection molded product having a non-foamed surface and a foamed inside, a molding method generally called a counter pressure method is known. As an example of the counter pressure method, a foaming resin in which a physical foaming agent is dissolved is injection-filled into a mold cavity pressurized to a pressure higher than the foaming pressure of the foaming resin, and a non-foaming surface layer is formed. A foam injection molding method is known in which the pressure in the mold cavity is released after the formation, and the inside of the molded product is foamed as the foamable resin is cooled and shrunk (Japanese Patent Publication No. Sho 62-16166).
[0005]
On the other hand, as a means of improving the moldability of a thermoplastic resin, a method of improving the flow characteristics of a molding material has been used for a long time, and the average molecular weight of the resin is reduced, the molecular weight distribution of the resin is increased, and the low molecular weight component is increased. A method of adding a low molecular compound called a plasticizer is known, but all methods have a problem that heat resistance is lowered in exchange for improvement in fluidity of a molding material.
[0006]
In addition, the flow characteristics of a molding material greatly vary depending on molding conditions, and a method of improving moldability by increasing a molding temperature or a mold temperature is also common. However, a high molding temperature causes a thermal decomposition of additives such as a resin and a plasticizer, thereby causing a problem that a strength of a molded article is reduced and discoloration is caused. In addition, decomposed substances may adhere to the mold surface.At the production site, the time required for wiping off the adhered substances on the mold and the increase in power consumption by increasing the temperature of the molding machine increase production costs. Connect. Also, when the mold temperature is increased, the time required for cooling and solidifying the molded product increases, which leads to a decrease in productivity and a cost increase factor.
[0007]
In order to solve the above-mentioned problem, WO98 / 52734 discloses that a molten resin having a melt viscosity reduced by dissolving 0.2% by weight or more of carbon dioxide in a thermoplastic resin is foamed at a flow front of the molten resin. An injection molding method characterized by injecting into a mold cavity pressurized with a gas at a pressure higher than the pressure at which no occurrence occurs.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventionally known foam injection molding method, even when the above-mentioned counter pressure method is used, defective phenomena such as swirl marks (foaming pattern) and sink marks may occur on the surface of the molded product, which is satisfactory as a product. There is a problem that the appearance that can be obtained is not easily obtained. Further, in the example of Japanese Patent Publication No. 62-16166, which is an example of the counter pressure method, the amount of nitrogen gas in the resin is estimated to be about 0.01 to 0.15% by weight. Even if it can, the fluidity in the mold cavity cannot be improved.
[0009]
Therefore, the counter pressure method disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 62-16166 and the dissolution of carbon dioxide described in WO98 / 52734 are combined to dissolve carbon dioxide in a resin at a high concentration and improve the resin fluidity in a mold cavity. It is conceivable that foaming may be obtained at the same time, but the counter gas pressure required to prevent foaming of the molded product surface in the counter pressure method also increases, so an advanced mold gas seal structure is required, and depending on the shape of the molded product, It will be difficult.
[0010]
Therefore, the present invention uses a physical foaming agent such as carbon dioxide and uses a foaming resin obtained by dissolving the same in a high concentration, thereby increasing the fluidity of the foaming resin used, and at the same time at least improving the design surface of the molded product. It is an object of the present invention to obtain a foamed injection molded product having a high appearance in which the inside is foamed without foaming while preventing swirl marks on the non-foamed surface by simple means.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
As a result of intensive studies, the present inventors have found that the following method achieves the above object, and have completed the present invention.
[0012]
That is, in the present invention, at least the mold surface corresponding to the design surface of the molded product is covered with a heat insulating layer having a thermal conductivity of 0.002 cal / cm · sec · ° C. or less and a thickness of 0.001 mm or more and 3 mm or less. Inject the foaming resin in which the physical foaming agent is dissolved in the cylinder of the injection molding machine into the mold cavity of the mold to fill the mold cavity and cool the foaming resin in the mold cavity with cooling shrinkage. A foam injection molding method characterized by foaming is provided.
[0013]
Further, the present invention includes as a preferred embodiment that the physical blowing agent is carbon dioxide and the concentration of the carbon dioxide in the foamable resin is 0.2% by weight or more.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described.
[0015]
In the present invention, a physical foaming agent is used as a foaming agent for obtaining a foamed injection molded article. The physical foaming agent used in the present invention has a property of decreasing the melt viscosity of the molten resin by being dissolved in the molten resin, and by releasing the pressure of the dissolved molten resin, Refers to a gas at normal temperature and normal pressure capable of generating air bubbles, and specific examples thereof include carbon dioxide, a saturated hydrocarbon having 1 to 5 carbon atoms, and a fluorocarbon in which a part thereof is substituted by fluorine. Among them, carbon dioxide is preferable because it has an extremely high effect of lowering the melt viscosity of the resin and is excellent in safety and cost. Therefore, the present invention will be described below by taking carbon dioxide as a physical foaming agent as an example.
[0016]
In the present invention, carbon dioxide is mixed and dissolved in a molten resin in a cylinder of an injection molding machine in order to easily obtain a foamable resin in which a required amount of carbon dioxide is dissolved. For this purpose, an injection molding machine in which a gas supply pipe is connected by making a hole in the cylinder, an injection molding machine in which a gas supply pipe is connected to a vent provided in an intermediate portion of the cylinder, or the like is used. be able to.
[0017]
In the foam injection molding of the present invention, first, a resin is put into an injection molding machine to be plasticized, and in a state where the molten resin is filled in a cylinder of the injection molding machine, carbon dioxide is injected into the cylinder and kneaded with the molten resin. Then, the foaming resin whose melt viscosity is reduced by dissolving carbon dioxide is injected to fill the mold cavity, and the foaming resin in the mold cavity is foamed with cooling shrinkage, and cooling and solidification is completed. After that, the foamed molded product is taken out, and the procedure is performed in a schematic procedure.
[0018]
In the present invention, in order to prevent foaming at the flow front when the foamable resin is injected into the mold cavity, a mold having a mold surface covered with a heat insulating layer is used.
[0019]
Generally, in injection molding of a foamable resin, when the resin comes into contact with the mold surface at a temperature much lower than the solidification temperature of the foamable resin, the flow of the foamable resin flowing in the mold cavity simultaneously with the start of filling. While entraining gas generated from the front, a solidified layer is rapidly formed on the surface. Therefore, in the obtained molded product, swirl marks (foamed patterns) due to entrainment of gas and solidification are generated over the entire surface of the molded product, and the appearance is significantly impaired.
[0020]
However, when the foaming resin is injected into a mold in which the heat insulating layer is coated on the mold surface, even if the surface of the resin comes into contact with the heat insulating layer, the surface temperature of the foamable resin contacted because the heat insulating layer exists. Exceeds the solidification temperature for a while. Therefore, the fluidity of the surface can be maintained in a good state until the gas generated from the flow front of the foamable resin at the time of injection is discharged to the outside of the mold cavity. The product surface cools and solidifies without producing swirl marks.
[0021]
In the present invention, a heat insulating layer having a thermal conductivity of 0.002 cal / cm · sec · ° C. or less is formed on a mold surface corresponding to a design surface of a molded product in a mold cavity at least in a thickness of 0.001 mm or more and 3 mm or less. The use of the coated mold prevents the occurrence of swirl marks on at least the design surface of the molded product. Here, the design surface means a surface that is exposed to the outside when the molded product is used. Further, in the present invention, it is sufficient that the heat insulating layer is provided on the mold surface corresponding to the design surface, but it is also possible to use a metal mold provided with the heat insulating layer on the entire mold surface.
[0022]
The material of the heat-insulating layer that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it has a heat conductivity and a thickness satisfying the above conditions and has heat resistance to withstand the temperature of the foamable resin during injection molding. Polyimide resins are preferred because of their excellent heat resistance and adhesion to the mold surface. Further, in order to prevent the heat insulating layer from being damaged, a hard coat material or plating may be applied to the surface thereof.
[0023]
In coating the heat-insulating layer on the mold surface, if it is too thin, the heat-insulating properties are reduced, and the gas generated from the flow front during filling is sufficiently discharged to the outside of the mold cavity before the surface of the foamable resin is discharged. Therefore, it is difficult to sufficiently suppress the swirl marks on the surface of the molded product. On the other hand, when the thickness is too large, the surface appearance of the molded product is excellent, but the heat insulating property is too high and the cooling and solidification of the resin is delayed, and the molding cycle is prolonged, leading to an increase in cost and the like. Therefore, the thickness of the heat insulating layer is preferably about 0.05 mm or more and 0.2 mm or less, though it depends on molding conditions such as the molding temperature of the foamable resin and the mold temperature.
[0024]
In order to surely suppress the generation of swirl marks due to the heat insulating layer and to obtain reliable foaming inside the molded product, it is necessary to fill the mold cavity by injecting the foamable resin and then expand the foamable resin in the mold cavity. Needs to be foamed with the cooling shrinkage. By doing so, the inside can be foamed while maintaining the close contact between the heat insulating layer and the foamable resin in the mold cavity.
[0025]
When the injection filling amount of the foaming resin is smaller than the amount filling the mold cavity, especially at the filling end portion, the expansion ratio is high and a lighter molded product can be obtained. However, the adhesion between the heat-insulating layer and the foamable resin in the mold cavity is weakened, so that foaming on the design surface of the molded product cannot be sufficiently prevented.
[0026]
On the other hand, when the filling amount of the foaming resin is too large with respect to the volume of the mold cavity, that is, when the resin holding pressure of the injection molding machine is increased and overfilling is performed, the adhesion between the heat insulating layer and the foaming resin is reduced. Because of the increase, foaming of the design surface of the molded product can be prevented. However, since the pressure of the foamable resin in the mold cavity is increased, foaming is suppressed, and the expansion ratio inside the molded product is reduced.
[0027]
The amount of carbon dioxide dissolved in the foamable resin depends on the desired resin fluidity in the mold cavity and the foaming state of the injection-molded product, but the lower limit is 0.2% by weight in the foamable resin. % Or more. In general, the greater the amount of carbon dioxide dissolved, the higher the fluidity of the molten resin and the more finely foamed a molded product can be obtained. However, if the amount of dissolved carbon dioxide is too high, the amount of gas generated from the flow front at the time of filling increases, and the time until the gas is discharged to the outside of the mold becomes longer, so that the solidified layer on the foamable resin surface It is necessary to slow down the growth rate. That is, it is necessary to increase the thickness of the heat insulating layer, but this causes an increase in the molding cycle as described above. Therefore, the concentration of carbon dioxide in the foamable resin is preferably at most 4% by weight or less.
[0028]
In the present invention, the concentration of carbon dioxide in the foamable resin is defined as the weight W1 of the molded article immediately after molding by injection molding using the foamable resin in which carbon dioxide is dissolved, and For a crystalline resin, leave it in a hot air drier of about 30 ° C lower than its melting point for about 24 hours or more, and for a crystalline resin, the carbon dioxide contained in the molded product is diffused and weighed. Is a value determined by {(W1−W2) / W1} × 100 (% by weight) from the weight W2 of the molded article having a constant value.
[0029]
The resin that can be used in the present invention is not particularly limited as long as it is generally called a thermoplastic resin. For example, rubber-reinforced styrene resins such as polystyrene (PS), high impact polystyrene (HIPS), and medium impact polystyrene (MIPS), styrene-acrylonitrile copolymer (SAN resin), acrylonitrile-butyl acrylate rubber-styrene copolymer Coalesced (AAS resin), acrylonitrile-ethylenepropyl rubber-styrene copolymer (AES), acrylonitrile-chlorinated polyethylene-styrene copolymer (ACS), ABS resin (for example, acrylonitrile-butadiene-styrene copolymer, acrylonitrile-butadiene) -Styrene-alpha-methylstyrene copolymer, acrylonitrile-methylmethacrylate-butadiene-styrene copolymer), modified polyphenylene ether (m-PPE), etc. Ren-based resin. Acrylic resin such as polymethyl methacrylate (PMMA). Olefinic resins such as low density polyethylene (LDPE), high density polyethylene (HDPE), and polypropylene (PP). Vinyl chloride resins such as polyvinyl chloride (PVC) and polyvinylidene chloride; vinyl chloride resins such as ethylene-vinyl chloride copolymer, ethylene-vinyl chloride-vinyl acetate copolymer; polyethylene terephthalate (PET); polybutylene Polyester resins such as terephthalate (PBT); polycarbonate resins such as polycarbonate (PC) and modified polycarbonate; polyamide resins such as polyamide 66, polyamide 6, and polyamide 46; polyacetals such as polyoxymethylene copolymers and polyoxymethylene homopolymers (POM) resin, other engineering resins, super-engineering resins such as polyethersulfone (PES), polyetherimide (PEI), thermoplastic polyimide (TPI), polyetherketo (PEK), polyetheretherketone (PEEK), polyphenylenesulfide (PPS), etc., cellulose derivatives such as cellulose acetate (CA), cellulose acetate butyrate (CAB), ethylcellulose (EC), liquid crystal polymer, liquid crystal aromatic Liquid crystal polymer such as polyester, thermoplastic polyurethane elastomer (TPU), thermoplastic styrene butadiene elastomer (SBC), thermoplastic polyolefin elastomer (TPO), thermoplastic polyester elastomer (TPEE), thermoplastic vinyl chloride elastomer (TPVC), heat A thermoplastic elastomer such as a thermoplastic polyamide elastomer (TPAE) can be used. Further, a blend of one or more of the above thermoplastic resins or a thermoplastic resin called a polymer alloy may be used. The thermoplastic resin may contain a filler and / or an additive.
[0030]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples and comparative examples.
[0031]
Example 1
A rectangular flat molded product as shown in FIG. 1 was molded by the injection molding method according to the present invention. As the mold, the mold surface on the movable mold side is nested, and the surface of the nest is coated with a polyimide resin having a thickness of 0.15 mm as a heat insulating layer, and does not cover the heat insulating layer. A mold that can be used as a general mold having no heat insulating layer when replaced with a nest was used.
[0032]
The dimensions of the cavity portion of the used mold are such that the long side is 85 mm, the short side is 54 mm, and the thickness is 2.5 mm. The gate is a film gate provided at the position indicated by reference numeral 1 in FIG.
[0033]
The injection molding machine used was a modified version of "SG125M-HP" manufactured by Sumitomo Heavy Industries, Ltd., in which a hole was formed in the outer wall of the cylinder and a carbon dioxide supply line was connected. That is, a modified carbon dioxide supply line was used to supply carbon dioxide from a carbon dioxide supply line into a cylinder and allow the plasticized resin inside the cylinder of the molding machine to absorb carbon dioxide.
[0034]
Using a polystyrene resin 685 manufactured by A & M Styrene Co., Ltd., foam injection molding was performed according to the following procedure and molding conditions.
[0035]
(procedure)
1: In a cylinder of an injection molding machine, carbon dioxide is dissolved in a polystyrene resin in a molten state.
[0036]
2: Inject the amount of the foaming resin that just fills the mold cavity by the primary injection pressure of the injection molding machine.
[0037]
3: The foamable resin in the mold cavity is foamed with the cooling shrinkage, and after cooling and solidification, the molded product is taken out.
[0038]
(Molding condition)
Injection molding machine cylinder temperature: 240 ° C
Injection speed: 100mm / sec
Cooling time: 25 sec
Mold temperature: 60 ° C
Injection pressure of carbon dioxide into cylinder of injection molding machine: 6MPa
[0039]
The appearance of the obtained flat molded product was evaluated by visual observation. In the obtained foam molded product, a swirl mark was seen on the back surface formed by the mold surface on the fixed mold side (the mold surface not covered with the heat insulating layer), but the movable mold side on the back side was observed. The design surface formed by the mold surface coated with the heat insulating layer of No. 1 had a good appearance without swirl marks and excellent gloss. In addition, when the cross section of the flat molded product was observed, it was observed that a good foaming state was obtained.
[0040]
Comparative Example 1
The nest on the mold surface on the movable mold side was replaced with a mold having no heat insulating layer, and molding was performed under the same conditions as in Example 1. The resulting foam molded article had swirl marks on the entire surface and had a poor appearance.
[0041]
【The invention's effect】
The present invention is as described above. Since the physical foaming agent is dissolved in a high concentration to lower the melt viscosity, the present invention is extremely excellent in moldability. Further, the obtained foamed molded product is foamed on the inside, has no swirl mark on the design surface, and has a very excellent appearance, so that it can be expected to be used for various industrial uses such as housing parts of electronic equipment.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a flat plate molded product formed in an example and a comparative example.
[Explanation of symbols]
1 Film gate position