專利名稱：滲透了氣體的材料的保管方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使非活性氣體等發(fā)泡劑滲透到樹脂聚合物和橡膠材料中，進行注射模塑成形或擠壓成形，獲得模制品內(nèi)部發(fā)泡的發(fā)泡成形品的技術。
背景技術：
發(fā)泡成形的歷史很久，通過注射模塑成形獲得樹脂發(fā)泡成形品的技術，在例如美國USP3268639號專利公報、USP3384691號專利公報中公開過，在合成樹脂成形的教科書等中可以查到采用化學發(fā)泡劑或物理發(fā)泡劑進行發(fā)泡成形的方法。
最近，美國馬薩諸塞州工科大學找到了成形由微小泡室構成的非常小的發(fā)泡體的方法，該方法及裝置公開于美國USP4473665號公報、USP5158986號公報、USP5160674號公報、USP5334356號公報、USP5571848號公報、USP5866053號公報。根據(jù)美國馬薩諸塞大學提議的方法和裝置，將超臨界狀態(tài)的非活性氣體吹射到注射模塑成形機的增塑裝置的樹脂熔融的部分，通過靜態(tài)攪拌器，使充分熔融化的樹脂與氣體混合。并且，進行壓力和溫度控制，結果，發(fā)泡成形品，其25微米以下的小氣泡均勻地分散很多，由于氣泡直徑很小，所以得到成形品的強度幾乎不減弱的成形品。另外，還記載著將樹脂材料注入壓力容器內(nèi)，將超臨界狀態(tài)的非活性氣體滲透后，在樹脂的熔融溫度附近急劇地減壓，使之發(fā)泡的方法，和在溫度和壓力一旦下降后，急劇使溫度上升，使之發(fā)泡的方法。
另外，在日本特開平8-85128號公報及特開平8-85129號公報中，記載了在注射模塑成形機的料斗部安裝耐壓室，在高壓下，使氣體滲透到熔融樹脂或樹脂粉末中，進行成形的方法。
也就是說，如果將現(xiàn)有技術的發(fā)泡成形進行大的分類，分為化學發(fā)泡和物理發(fā)泡?；瘜W發(fā)泡包括將因熱度產(chǎn)生化學反應的發(fā)泡劑與樹脂材料在粉末狀態(tài)下混合的標準間歇法和攪拌入樹脂材料中的方法，物理發(fā)泡包括使非活性氣體從注射模塑成形機或擠壓成形機的增塑裝置部分直接滲透到熔融樹脂的方法，和預先進行成形，將成形的樹脂成形品在壓力容器內(nèi)通過高溫高壓將非活性氣體滲透后，由于溫度或壓力的急劇變化，從而在壓力容器內(nèi)使之發(fā)泡的間歇法。
然而，現(xiàn)有技術的化學發(fā)泡，大多采用將熱分解性發(fā)泡材料和樹脂材料在將要成形之前進行混合的標準間歇法，因此存在有害性、腐蝕模具、成形環(huán)境惡化、安裝困難等諸多問題。而物理發(fā)泡是無害的，沒有模具腐蝕性，氮氣、二氧化碳存在于自然空氣中等方面看，因而可以說有優(yōu)勢。然而，使非活性氣體直接滲透到熔融樹脂中的方法，其缺點在于，由于是直接將氣體吹射到熔融狀態(tài)的樹脂材料中，所以當吹射氣體時，與氣體接觸的熔融樹脂部分被急劇冷卻，如果連續(xù)地進行吹射，就有很多熔融化樹脂被冷卻，其結果，導致粘度增加，要回復到適合再次成形的樹脂溫度和粘度就要花費很長時間。
而且，存在這樣的問題在預先將氣體加熱到樹脂的熔融溫度附近時，隨著溫度上升，氣體的體積變大，因此，當直接向熔融樹脂進行吹射時，由于樹脂內(nèi)的氣體壓力較低，所以向模具內(nèi)填充后的發(fā)泡倍率非常低。
為了彌補該缺點，還有在升高氣體溫度的同時也升高壓力，在保持氣體濃度的基礎上向熔融樹脂進行吹射的方法，此種情況下，其缺點在于，由于氣體的壓力非常高，在向熔融樹脂進行吹射的瞬間注入氣體，因而很難控制氣體的吹射量，氣體向樹脂中的滲透量不均勻，另外，由于急劇地向熔融樹脂中進行吹射，所以被吹射的熔融樹脂在吹射口附近就變成氣體與樹脂兩層分離體，為了均勻地使氣體分散到樹脂中必須再用靜態(tài)攪拌器等，反復進行機械式混勻，同時，需要將樹脂與氣體的混合體自身變成高壓，促進氣體溶解到樹脂中。因此，其存在的問題在于，裝置變得復雜，同時氣體向材料中的滲透量不均勻，從而成形體的尺寸精度不穩(wěn)定，零件質(zhì)量惡化，同時循環(huán)變長，影響生產(chǎn)效率。
采用非活性氣體的間歇法，雖然解決了化學發(fā)泡和直接將氣體吹射到熔融樹脂中的物理發(fā)泡的缺點，但是，由于是通過間歇處理的間斷的生產(chǎn)方法，所以另外存在生產(chǎn)效率顯著地惡化的缺點。
于是，如日本特開平8-85128號專利公報所示，采用間歇法使氣體滲透到樹脂材料之后在注射模塑成形機上進行連續(xù)成形的方法彌補了前述缺點，然而其存在的缺點在于，當成形循環(huán)或氣體滲透處理時間即使發(fā)生很小的變化時，向粉末等固體的樹脂材料中浸透的氣體的量就會由于氣體的壓力、溫度和時間發(fā)生變化，而導致向樹脂材料中滲透的氣體的量發(fā)生變化，從而成形品的發(fā)泡狀態(tài)發(fā)生改變，改變了精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是鑒于上述問題而提出的，目的是以良好的生產(chǎn)效率獲得高精度的發(fā)泡成形品。
為了解決上述課題實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面的滲透了氣體的材料的保管方法，是一種滲透了氣體的材料的保管方法，用于保管滲透了氣體的材料，使所述滲透了氣體的材料在模具內(nèi)進行成形之前維持滲透了氣體的狀態(tài)；其特征在于，將所述滲透了氣體的材料在規(guī)定的氣氛壓力和氣氛溫度內(nèi)進行保管，從而防止所述氣體從所述滲透了氣體的材料脫離。
本發(fā)明第二方面的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，使氣體以4(MPa)以上的滲透壓P(MPa)和溫度T(℃)滲透到材料中，然后，在材料的種類及氣體的滲透時間決定的系數(shù)為m(-0.05＜m＜0.2)時以p＝P(0.02P+m)表示的壓力p(MPa)，和當20℃≤T≤60℃時以0.1875T-10＜t＜0.5T-10表示、當T＞60℃時以0.1875T-10＜t≤20℃表示的溫度t所決定的氣氛中，對前述材料進行保管。
本發(fā)明第三方面的氣體浸透材料的保管方法，其特征在于，在使0.1重量百分比～1.5重量百分比的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體滲透到粉末狀的固體樹脂材料中后，以比前述二氧化碳氣體滲透時的氣體溫度低的溫度并且以較高的氣體密度對前述固體樹脂材料進行保管。
本發(fā)明第四方面的氣體浸透材料的保管方法，其特征在于，使0.1重量百分比～1.5重量百分比的氣體密度為0.08g/cm2～0.2g/cm2的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體滲透到粉末狀的固體樹脂材料中后，以0.7g/cm2～1.0g/cm2的氣體密度對前述固體樹脂材料進行保管。


圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的裝置的圖。
圖2是表示圖1所示的容器1的內(nèi)部結構的圖。
圖3是表示處于現(xiàn)有的方法中使非活性氣體滲透到HIPS材料中后的大氣壓下和常溫下的材料的重量變化的圖。
圖4是表示將本實施例的裝置用于注射模塑成形機的料斗部分的實例的圖。
圖5是表示用本實施例的保管方法進行一個小時保管之后進行注射模塑成形的成形品的截面的發(fā)泡氣泡狀態(tài)的圖。
圖6是表示沒有使用本發(fā)明，放置一個小時后進行注射模塑成形的成形品的截面的發(fā)泡氣泡狀態(tài)的圖。
圖7是表示一個實施方式中的第一實施例的圖。
圖8是表示一個實施方式中的第二實施例的圖。
具體實施例方式
下面根據(jù)附圖來詳細地介紹本發(fā)明的具體實施方式
。
圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的裝置的圖。
圖1中，1是容器、2是攪拌器、3是高壓氣體發(fā)生器、4是冷卻劑控制裝置、5是加熱器、6是加熱器控制裝置。
圖2是表示圖1所示的容器1的內(nèi)部結構的圖。
圖2中，7是冷卻劑進行循環(huán)的配管、8是攪拌翼。作為發(fā)泡劑的非活性氣體滲透的固體材料，在容器1內(nèi)，通過與攪拌器2連接的攪拌翼8被攪拌，同時，通過制冷劑控制裝置4被控制在規(guī)定溫度的制冷劑在配管7中進行循環(huán)，從而被冷卻。另外，將通過高壓氣體發(fā)生器3被增壓至規(guī)定壓力的非活性氣體充滿在容器1內(nèi)。在容器1的外側設置加熱器5，并且，通過加熱器控制裝置6控制容器1的溫度。
圖7是表示一個實施方式的第一實施例的圖。
參照圖7說明第一實施例。
作為樹脂材料采用三種(用A、B、C表示)高沖擊性聚苯乙烯(用HIPS表示)。作為發(fā)泡劑的非活性氣體使用二氧化碳。圖7表示了使二氧化碳滲透到樹脂材料中的滲透壓和滲透溫度、滲透時間，還有本實施例的保管壓力和保管溫度。
圖7中的保管時間，是指在滲透氣體后，控制在本實施例的保管壓及保管溫度后的經(jīng)過時間，重量變化是指，將以本實施例的保管壓和溫度進行保管之后即經(jīng)過保管時間后、在大氣中進行重量測量之后的值，與氣體滲透完了后在大氣中五分鐘后的重量進行比較，計算出變化率。
從圖7的保管時間和重量變化明顯看出即使經(jīng)過了保管時間，向樹脂材料中滲透的氣體量的變化也小于1％，幾乎沒有變化。
也就是，通過以本實施例的保管條件保管使氣體滲透的樹脂材料，可以將從樹脂材料中泄漏的氣體控制在極微小的量。
作為具體的保管條件，使氣體以4(MPa)以上的滲透壓P(MPa)和溫度T(℃)滲透到到樹脂材料中，然后，在由材料的種類及氣體的滲透時間決定的系數(shù)為m(-0.05＜m＜0.2)時，以p＝P(0.02P+m)表示的壓力p(MPa)，和當20℃≤T≤60℃時以0.1875T-10＜t＜0.5T-10表示、當T＞60℃時以0.1875T-10＜t≤20℃表示的溫度t所規(guī)定的環(huán)境介質(zhì)中，保管樹脂材料。
而且，使保管后的氣體滲透量為0.1重量％～0.4重量％。
更具體地講，就是使0.1重量百分比～1.5重量百分比的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體向粉末狀的固體樹脂材料中滲透后，以比二氧化碳氣體滲透時的氣體溫度低的溫度并且以較高的氣體密度對固體樹脂材料進行保管。
另外，在使0.1重量百分比～1.5重量百分比的氣體密度為0.08g/cm2～0.2g/cm2的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體向粉末狀的固體樹脂材料中滲透后，以0.7g/cm2～1.0g/cm2的氣體密度對固體樹脂材料進行保管。
圖5表示用本實施例的控制方法保管一小時后的注射模塑成形的成形品截面的發(fā)泡氣泡狀態(tài)。圖6表示不采用本發(fā)明保管一小時后的注射模塑成形的成形品截面的發(fā)泡氣泡狀態(tài)。從圖5和圖6的比較可以很容易地理解本實施例的控制方法對于維持發(fā)泡狀態(tài)是有效的。圖8是表示一個實施方式的第二實施例的圖。
參照圖8來介紹第二實施例。
樹脂材料為高沖擊性聚苯乙烯(用HIPS表示)、聚碳酸酯和丙烯腈丁二烯苯乙烯的合金材料(用PC/ABS表示)、聚笨撐醚(用PPE表示)、在聚笨撐醚中填充填充料的樹脂(用PPE+GF表示)、在聚笨撐醚和聚苯乙烯的合金中加進填充料的樹脂(用PPE+PS表示)、聚碳酸酯(用PC表示)的六種材料，作為發(fā)泡劑的非活性氣體使用二氧化碳氣體。使二氧化碳氣體滲透到樹脂材料中的滲透壓和滲透溫度、滲透時間，還有本實施例的保管壓力和保管溫度表示在圖8中。
從圖8的保管時間和重量變化看出，由于根據(jù)樹脂的材料和滲透時間，在本實施例的范圍內(nèi)，對保管壓力和保管溫度進行調(diào)整，所以，即使經(jīng)過保管時間，也能夠使向樹脂材料滲透的氣體量的變化控制在1％以內(nèi)。
圖3表示按現(xiàn)有技術的方法使非活性氣體滲透到HIPS材料中后的大氣壓下和常溫下的材料的重量變化。測量上，將氣體滲透后五分鐘后作為零，在任何滲透壓力和溫度下都可以確認氣體隨著時間從材料中泄漏的狀態(tài)。
圖4表示將本實施例的裝置用于注射模塑成形機的料斗部分的例子。
圖4中，9是注射模塑成形機、10是模具、11是增塑裝置、12是本實施例的料斗、13是氣瓶、14是氣體加壓滲透裝置、15是氣體滲透容器、16和17是泵、18是材料筒、19是配管。料斗12由圖1及圖2所示的結構構成。
接著參照圖4來介紹成形過程。
將粉末狀的樹脂材料儲存在材料筒18中，成形時，通過泵17將所需的量送到氣體滲透容器15。作為發(fā)泡材的氣體，從氣瓶13經(jīng)加壓裝置14加壓，送至氣體滲透容器15。在氣體滲透容器15內(nèi)將氣體滲透到樹脂材料中。滲透了氣體的樹脂材料通過泵16被送至料斗12。在料斗12內(nèi)，氣體滲透的樹脂材料以實施例的壓力和溫度進行保管，同時，被送至增塑裝置11的送料部，進行增塑混均，被填充到設于模具10內(nèi)的希望形狀即型腔內(nèi)。滲透了作為發(fā)泡材的氣體的樹脂被填充到模內(nèi)的同時開始發(fā)泡，冷卻后，模具打開將成形品取出。
如上所述，將二氧化碳、氮氣等非活性氣體滲透到固體高分子材料中后，通過以本實施例的壓力和溫度進行保管，可以總是維持規(guī)定的氣體滲透狀態(tài)。因此，通過將本實施例用于注射模塑成形或擠壓成形機的料斗部分，可以經(jīng)常提供穩(wěn)定的氣體滲透量的材料。使用了本實施例的樹脂成形及成形品對于環(huán)境是安全的，尺寸穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率優(yōu)秀。
以上的介紹中，對于樹脂材料發(fā)泡成形的情況進行了說明，但是本發(fā)明不僅限于樹脂材料，當然也可以用在橡膠或所謂的高分子材料中。
另外，圖7及圖8中，以保管壓為1MPa～2.5MPa為例進行了說明，實際上，通過將保管壓設定在0.5MPa～4MPa的范圍也可以獲得本發(fā)明的效果。
圖7及圖8中，以保管溫度為-3℃～15℃為例進行了說明，實際上，將保管溫度設定在-5℃～20℃的范圍也可以獲得本發(fā)明的效果。
如上所述，根據(jù)上述實施例，可以以較好的生產(chǎn)效率獲得高精度的發(fā)泡成形品。
權利要求
1.一種滲透了氣體的材料的保管方法，用于保管滲透了氣體的材料，使所述滲透了氣體的材料在模具內(nèi)進行成形之前維持滲透了氣體的狀態(tài)；其特征在于，將所述滲透了氣體的材料在規(guī)定的氣氛壓力和氣氛溫度內(nèi)進行保管，從而防止所述氣體從所述滲透了氣體的材料脫離。
2.如權利要求1記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述規(guī)定的氣氛壓力是0.5～4MPa。
3.如權利要求1記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述規(guī)定的氣氛溫度是-5℃～20℃。
4.一種滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，使氣體以4(MPa)以上的滲透壓P(MPa)和溫度T(℃)滲透到材料中，然后，在材料的種類及氣體的滲透時間決定的系數(shù)為m(-0.05＜m＜0.2)時以p＝P(0.02P+m)表示的壓力p(MPa)，和當20℃≤T≤60℃時以0.1875T-10＜t＜0.5T-10表示、當T＞60℃時以0.1875T-10＜t≤20℃表示的溫度t所決定的氣氛中，對所述材料進行保管。
5.如權利要求4記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述材料是樹脂材料。
6.如權利要求4記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述材料是橡膠材料。
7.如權利要求1至4中的任一項記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述材料是固體的粉末。
8.如權利要求1至4中的任一項記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述氣體是非活性氣體。
9.如權利要求8記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，所述非活性氣體是二氧化碳氣體。
10.如權利要求1至4中的任一項記載的滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，保管后的氣體滲透量是0.1重量％～0.4重量％。
11.一種滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，在使0.1重量百分比～1.5重量百分比的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體滲透到粉末狀的固體樹脂材料中后，以比前述二氧化碳氣體滲透時的氣體溫度低的溫度并且以較高的氣體密度對所述固體樹脂材料進行保管。
12.一種滲透了氣體的材料的保管方法，其特征在于，使0.1重量百分比～1.5重量百分比的氣體密度為0.08g/cm2～0.2g/cm2的超臨界狀態(tài)的二氧化碳氣體滲透到粉末狀的固體樹脂材料中后，以0.7g/cm2～1.0g/cm2的氣體密度對所述固體樹脂材料進行保管。
全文摘要
本發(fā)明的目的是以良好的生產(chǎn)效率獲得高精度的發(fā)泡成形品。為了實現(xiàn)此目的，本發(fā)明是用于保管滲透了氣體的材料，使?jié)B透了氣體的材料在模具內(nèi)進行成形之前維持滲透了氣體的狀態(tài)的、滲透了氣體的材料的保管方法，將滲透了氣體的材料在規(guī)定的氣氛壓力和氣氛溫度內(nèi)進行保管，從而防止氣體從滲透了氣體的材料脫離。
文檔編號B29B13/00GK1485193SQ0315254
公開日2004年3月31日 申請日期2003年8月1日 優(yōu)先權日2002年8月7日
發(fā)明者新井隆 申請人:佳能株式會社