JP2015112739A - 発泡成形用金型 - Google Patents

Abstract

【課題】気泡の大きさと分布の不均一を緩和する。【解決手段】発泡成形用金型１０は、ゲート１６から注入された発泡性の溶融樹脂２５をキャビティ１４内で流動させながら、気泡２７Ｌ，２７Ｓを成長させて成形を行うものであって、溶融樹脂２５の流動経路における下流端（合流点１９）又はその近傍の位置においてキャビティ１４と連通した形態であり、溶融樹脂２５のうち流動方向下流端側の部分（流動方向先頭部２５Ｈ）を収容する退避空間１８を備えているところに特徴を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、発泡成形用金型に関するものである。

特許文献１には、発泡剤を添加した溶融樹脂を金型のキャビティ内に射出し、スライドコアを移動させながら発泡させるコアバック式の発泡成形方法が開示されている。コアバック成形方法によれば、発泡に伴う溶融樹脂の体積増大に合わせてキャビティの容積が拡大し、溶融樹脂にはキャビティ内の空気圧が作用せずに済むので、大きさや分布が均一な気泡を生成することができる。

特開２０１２−０８１７１３号公報

成形品の形状や金型の構造によっては、コアバック式の成形方法を採用できないことがあるが、この場合、ショートショット法による発泡成形を採用することができる。ところが、ショートショット法では、キャビティ内を流動する溶融樹脂の圧力は、流動方向の下流側（流動方向先端側）の方が上流側よりも低いので、発泡の成長は流動方向下流側の方が上流側よりも速い。そのため、気泡の大きさや分布が、流動方向下流側と上流側とで不均一となる。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、気泡の大きさと分布の不均一を緩和することを目的とする。

本発明の発泡成形用金型は、
ゲートから注入された発泡性の溶融樹脂をキャビティ内で流動させながら、気泡を成長させて成形を行う発泡成形用金型であって、
前記溶融樹脂の流動経路における下流端又はその近傍の位置において前記キャビティと連通した形態であり、前記溶融樹脂のうち流動方向下流端側の部分を収容する退避空間を備えているところに特徴を有する。

キャビティ内に注入された溶融樹脂のうち、気泡の成長が比較的速い流動方向下流端側の部分は、キャビティから退避空間に流入するので、キャビティ内では、流動方向下流側と上流側との間における気泡の成長度合いの差が緩和される。これにより、キャビティ内の流動方向下流側と上流側との間における気泡の大きさや分布の不均一が緩和される。

実施例１において溶融樹脂をキャビティに射出した直後の状態をあらわす平断面図 溶融樹脂の射出と発泡が完了した状態をあらわす平断面図 発泡成形用金型を型開きした状態をあらわす平断面図

（１）本発明の発泡成形用金型は、型開き工程の移動方向が互いに交差する向きとされた複数の型部材を備えており、前記退避空間が、前記複数の型部材の境界部に配置され、型開き工程では前記複数の型部材の移動に伴って前記退避空間の容積が拡大するようになっていてもよい。この構成によれば、型開き工程で退避空間の容積が拡大するので、成形品を金型から取り出し易い。

（２）本発明の発泡成形用金型は、前記キャビティにおける前記溶融樹脂の流動経路が仮想対称軸に関して対称な形態であり、一対の前記退避空間が前記仮想対称軸に関して対称な形態とされていてもよい。この構成によれば、気泡の成長度合いが仮想対称軸に関して対称となるので、気泡の大きさや分布が対称的となり、成形品の品質の安定化を図ることが可能である。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図３を参照して説明する。本実施例は、ショートショット式の発泡成形用金型１０（以下、単に「金型１０」という）に適用した場合を説明する。この金型１０は、発泡性の樹脂材料を用いることによりウォータージャケット用のスペーサ２０を成形する。スペーサ２０は、自動車の内燃機関である多気筒エンジン（図示省略）のシリンダボアを包囲するように形成されたウォータージャケット内に収容されるものである。スペーサ２０は、軸線を上下方向に向けた複数の円弧状壁部２１を連ねた形状をなし、円弧状壁部２１は、その軸線が平面視において一列に並ぶように配置されている。尚、便宜上、図には１つの円弧状壁部２１のみをあらわす。また、以下の説明において、円弧状壁部２１の軸線が並ぶ方向を、長手方向と定義する。

スペーサ２０は、シリンダボアの熱がウォータージャケットの外周側へ逃げるのを防止する断熱材としての機能を備えている。スペーサ２０の断熱機能により、ウォータージャケット内の冷却水の温度上昇が促進され、燃費の向上を図ることができる。断熱機能を発揮させるために、スペーサ２０の材料として発泡性樹脂を用いている。

金型１０は、スペーサ２０の外周面を成形するための一対の第１スライドコア１１（請求項に記載の型部材）と、同じくスペーサ２０の外周面を形成するための一対の第２スライドコア１２（請求項に記載の型部材）と、スペーサ２０の内周面を成形するための固定型１３とを備えて構成されている。尚、便宜上、第２スライドコア１２に関しては、一方の第２スライドコア１２のみを図にあらわす。図１，２に示すように、型閉じ状態では、固定型１３の外周面と、二対のスライドコア１１，１２の内周面との間には、発泡性の溶融樹脂２５を充填してスペーサ２０を成型するためのキャビティ１４が形成されている。

固定型１３には、発泡性の溶融樹脂２５をキャビティ１４に向けて供給するための供給路１５が形成されている。供給路１５は、長手方向と直交する方向に固定型１３を貫通している。供給路１５の両端部は、キャビティ１４に臨む一対のゲート１６となっている。供給路１５と一対のゲート１６は、円弧状壁部２１の軸心２２を通り長手方向と平行な仮想対称軸１７に関して対称な形態となっている。また、固定型１３、一対の第１スライドコア１１及び一対の第２スライドコア１２は、いずれも、微細な形状の違いを除き、仮想対称軸１７に関して対称な形態となっている。

一対の第１スライドコア１１は、スペーサ２０の外周面のうち長手方向に沿った領域（つまり、長手方向両端部を除いた領域）を成形する。一対の第２スライドコア１２は、スペーサ２０の外周面のうち長手方向における両端部の領域を成形する。第１スライドコア１１は、成形位置（図１，２を参照）と離型位置（図３を参照）との間で、長手方向と直交する方向にスライド可能となっている。一対の第２スライドコア１２は、成形位置（図１，２を参照）と離型位置（図３を参照）との間で、長手方向と平行（つまり、第１スライドコア１１に対して直角な方向）にスライド可能となっている。

金型１０の長手方向における端部では、一対の第１スライドコア１１と第２スライドコア１２とが所定の間隔を空けて対向している。この両スライドコア１１，１２の対向面同士の間に形成される空間は、退避空間１８となっている。退避空間１８は、幅狭の空間であり、キャビティ１４に対し円弧状壁部２１の軸線と平行なスリット状に開口している。退避空間１８は、平面視において円弧状壁部２１の軸心２２から放射状に延びた形態である。この退避空間１８が延びる方向は、第１スライドコア１１のスライド方向及び第２スライドコア１２のスライド方向の両方向に対して斜め方向である。本実施例では、退避空間１８の延び方向と、第１スライドコア１１のスライド方向とのなす角度は、約４５°に設定されている。

上述のように固定型１３と、一対の第１スライドコア１１と、一対の第２スライドコア１２は、長手方向に沿った仮想対称軸１７に関して概ね対称な形状であるから、一対の退避空間１８も、仮想対称軸１７に関して対称な形態となっている。また、長手方向において、一対の退避空間１８は、円弧状壁部２１の軸心２２を挟んで一対のゲート１６とは反対側の位置に配置されている。

スペーサ２０の材料である発泡性樹脂は、原料合成樹脂と発泡剤とから構成されている。一般的に、ウォータージャケット内の環境温度が−３０℃〜１３０℃であり、冷却水（エチレングリコール５０ｗｔ％＋純水５０ｗｔ％）に常時、浸漬されることを鑑みると、原料合成樹脂としては、ポリアミド（ＰＡ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）が好適である。その上で、発泡剤との相性を勘案し、本実施例では、原料合成樹脂として、ポリアミド（ＰＡ６６）を用いた。また、発泡剤としては、化学発泡剤を用いた。化学発泡剤としては、有機系の熱分解型に分類されるアゾ化合物（ＡＤＣＡ）、ニトロソ（ＤＰＴ）、ヒドラジン誘導体（ＯＢＳＨ）や、無機系のの熱分解型に分類される重炭酸塩や炭酸塩（重曹）のいずれかを用いている。

スペーサ２０の成形に際しては、図１，２に示すように、第１スライドコア１１と第２スライドコア１２を成形位置に移動させて金型１０を型閉め状態とする。そして、射出用シリンダ（図示省略）内で加圧した発泡性の溶融樹脂２５を、供給路１５を通して一対のゲート１６からキャビティ１４内に射出する。射出された溶融樹脂２５は、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長に伴って体積を増大させながら、キャビティ１４内を流動する。溶融樹脂２５の一部は、一対のゲート１６から退避空間１８に向かってキャビティ１４内を流動する。

キャビティ１４、供給路１５及びゲート１６は、長手方向の仮想対称軸１７に関して対称であるから、一方のゲート１６から射出された溶融樹脂２５と、他方のゲート１６から射出された溶融樹脂２５は、キャビティ１４内をほぼ対称に流動し、一対の退避空間１８のほぼ中間地点で合流する。この合流点１９は、キャビティ１４内における溶融樹脂２５の流動経路における下流端となる。

キャビティ１４の容積より少ない所定量の溶融樹脂２５の射出が完了した後は、溶融樹脂２５が硬化するのを待つ。溶融樹脂２５が硬化してスペーサ２０の成形が完了したら、第１スライドコア１１と第２スライドコア１２を成形位置から離型位置へ移動させる。型開き工程の後は、スペーサ２０を金型１０から取り出す。このときに、図３に示すように、スペーサ２０の内周には、供給路１５内で硬化した樹脂によるランナー２８が繋がっているとともに、スペーサ２０の外周には、退避空間１８内で硬化した樹脂による板状の突出部２９が繋がった状態となる。したがって、金型１０から取り出した後は、ランナー２８と突出部２９をスペーサ２０から切り離す。

さて、ショートショット式の発泡成形においては、次のようなことが懸念される。溶融樹脂２５は、ゲート１６からキャビティ１４内に射出されることによって加圧状態から解放されるため、発泡（気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長）が開始する。この気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長開始のタイミングは、溶融樹脂２５の流動方向の下流側（流動方向先端側）ほど早く、キャビティ１４内を流動している時間も、溶融樹脂２５の流動方向の下流側ほど長い。したがって、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長度合い（大きさ）は溶融樹脂２５の流動方向下流側ほど大きい。つまり、溶融樹脂２５の流動方向先頭部２５Ｈの気泡２７Ｌは、容積が最大となり、溶融樹脂２５のうち流動方向後端部（つまり、ゲート１６に近い部分）では気泡２７Ｓの大きさが最小となる。また、良い積の大きい気泡２７Ｌと容積の小さい気泡２７Ｓの分布密度も、流動方向先頭部２５Ｈと流動方向後端部とでは、不均一となる。

そこで本実施例の金型１０では、ゲート１６から流動経路における下流端（合流点１９）に近い位置に、キャビティ１４に連通する一対の退避空間１８を形成している。これにより、キャビティ１４を流動する溶融樹脂２５のうち流動方向先頭部２５Ｈ分（つまり、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長が最も著しい部分）の一部は、合流点１９に到達せずに退避空間１８に流入する。溶融樹脂２５における流動方向先頭部２５Ｈの一部がキャビティ１４の外部（退避空間１８）へ流出すると、その分、キャビティ１４の合流点１９近傍では、最大容積の気泡２７Ｌの占める割合が少なくなる。これにより、ゲート１６から合流点１９に至る流動経路において、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長のばらつき度合いが緩和される。また、気泡２７Ｌ，２７Ｓの分布のばらつき度合いも緩和される。

上述のように本実施例の発泡成形用金型１０は、ゲート１６から注入された発泡性の溶融樹脂２５をキャビティ１４内で流動させながら、気泡２７Ｌ，２７Ｓを成長させてスペーサ２０を成形するものであって、溶融樹脂２５の流動経路における下流端（合流点１９）の近傍の位置においてキャビティ１４と連通した形態であり、溶融樹脂２５のうち流動方向先頭部２５Ｈ（流動方向下流端側の部分）を収容する退避空間１８を備えている。

この構成によれば、キャビティ１４内に注入された溶融樹脂２５のうち、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長が比較的速い流動方向下流端側の部分（流動方向先頭部２５Ｈ）は、キャビティ１４から退避空間１８に流入するので、キャビティ１４内では、流動方向下流側と上流側との間における気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長度合いの差が緩和される。これにより、キャビティ１４内の流動方向下流側の気泡２７Ｌと流動方向上流側の気泡２７Ｓとの大きさの不均一や分布の不均一が緩和される。

本実施例の発泡成形用金型１０は、型開き工程の移動方向が互いに交差する向きとされた一対の第１スライドコア１１及び一対の第２スライドコア１２を備えており、退避空間１８が、第１スライドコア１１と第２スライドコア１２の境界部に配置されている。そして、型開き工程では第１スライドコア１１と第２スライドコア１２の移動に伴って退避空間１８の容積が拡大するようになっている。このように型開き工程で退避空間１８の容積が拡大するようにしたことにより、スペーサ２０（成形品）を金型１０から取り出し易い。

また、キャビティ１４における溶融樹脂２５の流動経路が仮想対称軸１７に関して対称な形態であり、一対の前記退避空間１８が前記仮想対称軸１７に関して対称な形態とされていてもよい。この構成によれば、気泡２７Ｌ，２７Ｓの成長度合いが仮想対称軸１７に関して対称となるので、気泡２７Ｌ，２７Ｓの大きさや分布が対称的となり、成形品の品質の安定化を図ることが可能である。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）上記実施例では、退避空間を、型開き工程の移動方向が互いに交差する向きとされた複数の型部材の境界部に配置したが、退避空間は、型部材の境界部とは異なる位置に配置してもよい。
（２）上記実施例では、金型が、型開き工程の移動方向が互いに交差する向きとされた複数の型部材を備えた形態としたが、金型は、型開き工程の移動方向が平行な２つの型部材だけで構成されていてもよい。
（３）上記実施例では、退避空間を、ゲートを通る仮想対称軸に関して対称な形態としたが、退避空間は、ゲートを通る仮想対称軸に関して非対称な形態としてもよい。
（４）上記実施例では、キャビティがゲートを通る仮想対称軸に関して対称な形状であったが、キャビティはゲートを通る仮想対称軸に関して非対称な形状であってもよい。
（５）上記実施例では、発泡成形品がウォータージャケット用のスペーサである場合について説明したが、本発明は、発泡成形品がウォータージャケット用のスペーサ以外の部品である場合に適用できる。
（６）上記実施例では、ショートショット式の発泡成形用金型に適用した場合について説明したが、本発明は、コアバック式の発泡成形用金型にも適用することができる。

１０…発泡成形用金型
１１…第１スライドコア（型部材）
１２…第２スライドコア（型部材）
１４…キャビティ
１６…ゲート
１７…仮想対称軸
１８…退避空間
１９…合流点（溶融樹脂の流動経路における下流端）
２５…溶融樹脂
２５Ｈ…流動方向先頭部（溶融樹脂のうち流動方向下流端側の部分）
２７Ｌ，２７Ｓ…気泡

Claims (3)

1. ゲートから注入された発泡性の溶融樹脂をキャビティ内で流動させながら、気泡を成長させて成形を行う発泡成形用金型であって、
   前記溶融樹脂の流動経路における下流端又はその近傍の位置において前記キャビティと連通した形態であり、前記溶融樹脂のうち流動方向下流端側の部分を収容する退避空間を備えていることを特徴とする発泡成形用金型。
2. 型開き工程の移動方向が互いに交差する向きとされた複数の型部材を備えており、
   前記退避空間が、前記複数の型部材の境界部に配置され、型開き工程では前記複数の型部材の移動に伴って前記退避空間の容積が拡大するようになっていることを特徴とする請求項１記載の発泡成形用金型。
3. 前記キャビティにおける前記溶融樹脂の流動経路が仮想対称軸に関して対称な形態であり、
   一対の前記退避空間が前記仮想対称軸に関して対称な形態とされていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の発泡成形用金型。

Images