JP2000150283A - 樹脂成形物の射出成形方法 - Google Patents

樹脂成形物の射出成形方法

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JP2000150283A JP10315178A JP31517898A JP2000150283A JP 2000150283 A JP2000150283 A JP 2000150283A JP 10315178 A JP10315178 A JP 10315178A JP 31517898 A JP31517898 A JP 31517898A JP 2000150283 A JP2000150283 A JP 2000150283A
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宗紀 飯塚
Kunio Machida
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填材を高充填した成形材料を射出成形法に
より成形して各種の樹脂成形物を得る場合に、金型のキ
ャビティー内に充填された上記成形材料の流動性を改善
し、充填材の高充填による流動性低下に起因した諸問題
を解決する。 【解決手段】 熱可塑性樹脂に充填材を重量百分率で8
0〜95%、又は体積百分率で50〜90%分散配合し
た成形材料を、溶融状態で金型のキャビティー内に射出
注入して該キャビティー内に所定圧力で充填し、冷却固
化させて樹脂成形物を得る場合に、上記キャビティー内
の成形材料に超音波振動を与えることを特徴とする樹脂
成形物の射出成形方法を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂に磁
性粉等の充填材を高充填した成形材料を射出成形するこ
とにより、樹脂成形物を得る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、プラスチック成形品の用途は広が
る一方であり、多様化する用途に対応するため、例えば
強度・剛性等の機械的特性の向上や、導電性,摺動性,
磁性等の特殊機能を付与することを目的として、成形材
料中に種々の充填材を充填することが行われており、こ
れら特性や機能の更なる向上のために各種の充填材を非
常に高濃度に充填することも行われている。
【0003】例えば、複写機,プリンタ,ファクシミリ
等の電子写真装置等において、静電潜像を現像する現像
機構部に用いられるマグネットローラは、樹脂バインダ
ーにフェライト等の磁性粉を分散した樹脂磁石組成物を
成形することにより製造されているが、マグネットロー
ラには、高い磁力と複雑な磁力特性が要求され、成形材
料の上記樹脂磁石組成物としてフェライト等の磁性粉を
高充填したものが用いられている。
【0004】このようなマグネットローラの成形法とし
ては、樹脂磁石組成物を構成する樹脂バインダーとして
熱可塑性樹脂を用いて射出成形法によりマグネットロー
ラを成形する方法がある。この場合、金型のキャビティ
ー周囲に磁石を配置して、溶融状態でキャビティー内に
充填された上記樹脂磁石組成物に磁場を印加し、樹脂磁
石組成物中の磁性粉を配向させることにより、複雑な磁
力特性やより高い磁力の発現を達成することも行われて
いる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、樹脂バ
インダーに磁性粉等の充填材を高充填した成形材料は、
高充填された充填材のために溶融時の流動性が低下し、
これを射出成形する場合、溶融させた成形材料を金型の
キャビティー内に射出注入して充填する際に金型キャビ
ティー内で充填密度のばらつきが生じたり、充填材が均
一に分散せずに充填材の分散状態が不均一になる場合が
ある。更に、磁場の印加により磁性粉を配向させる場合
には、流動性低下のために十分な配向状態を得ることが
できない場合がある。
【0006】特に、フェライト粉末等の磁性粉を80重
量%以上,50体積%以上の高充填率に充填した樹脂磁
石組成物によりマグネットローラなどの樹脂磁石成形物
を得る場合には、高充填されたフェライト粉末等の磁性
粉同士の摩擦により材料の溶融流動性が著しく低下し,
磁場の印加による磁性粉の配向を良好に行うことができ
ず、所期の磁力特性を得ることができなかったり,磁力
のばらつきが大きくなるなどの問題を生じることとな
る。
【0007】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、磁性粉等の充填材を高充填した成形材料を射出成形
法により成形して各種の樹脂成形物を得る場合に、金型
のキャビティー内に充填された上記成形材料の流動性を
改善し、充填材の高充填による流動性低下に起因した諸
問題を解決した樹脂成形物の射出成形方法を提供するこ
とを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段及び発明の実施の形態】本
発明者は、上記目的を達成するため鋭意検討を行った結
果、熱可塑性樹脂に充填材を高充填した成形材料を、溶
融状態で金型のキャビティー内に射出注入して該キャビ
ティー内に所定圧力で充填し、冷却固化させて樹脂成形
物を得る場合に、キャビティー内の成形材料に超音波振
動を与えることにより、例えば重量百分率で80〜95
%、又は体積百分率で50〜90%もの高充填率で充填
材を充填した成形材料を成形する場合でも、金型のキャ
ビティー内で成形材料が良好に流動し、例えばフェライ
ト等の磁性粉を上記高充填率で充填した成形材料を磁場
を印加しながら射出成形し、磁性粉を所望の配向状態に
配向させながら成形を行う場合でも、成形材料に良好な
流動性を与えて磁性粉の分散・配向を促進させ、磁性粉
が十分に配向した磁力性能に優れた樹脂磁石成形物が得
られることを見出し、本発明を完成したものである。
【0009】従って、本発明は、熱可塑性樹脂に充填材
を重量百分率で80〜95%、又は体積百分率で50〜
90%分散配合した成形材料を、溶融状態で金型のキャ
ビティー内に射出注入して該キャビティー内に所定圧力
で充填し、冷却固化させて樹脂成形物を得る場合に、上
記金型キャビティー内の成形材料に超音波振動を与える
ことを特徴とする樹脂成形物の射出成形方法を提供する
ものである。
【0010】以下、本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の射出成形方法は、上述のように、熱可塑性樹脂
に充填材を高充填した成形材料を射出成形する際に、金
型のキャビティー内に射出注入された成形材料に超音波
振動を与えて成形材料の流動性を向上させることによ
り、成形材料の成形性、上記充填材の分散や配向等を向
上させ、良好な成形物が得られるようにしたものであ
る。
【0011】本発明の射出成形方法に用いられる成形材
料は、上述のように、熱可塑性樹脂に充填材を充填した
ものである。この場合、熱可塑性樹脂としては、射出成
形可能なものであればよく、目的とする成形物に応じて
適宜選定され、特に制限されるものではないが、例え
ば、ナイロン6,ナイロン12,ナイロン46,ナイロ
ン66,ナイロン610,ナイロン612等のポリアミ
ド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル樹脂、ポ
リプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、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)、ポリフェニレンサルファイド(P
PS)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)、エ
チレン−エチルアクリレート(EEA)、エチレン−ビ
ニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリアミド12
12、ポリアミドMXD6(芳香族ポリアミド)、フェ
ニレンエーテル等、種々の熱可塑性樹脂を単独で又は2
種以上を組み合わせて用いることができる。
【0012】また、これら熱可塑性樹脂に混合分散させ
る充填材も、目的とする成形物に求められる性能や特性
等に応じて適宜選定され、従来から公知の充填材を用い
ることができる。具体的には、増量材、補強材、磁性粉
等が挙げられ、より具体的には、増量材としては炭酸カ
ルシウム,カオリンクレー,タルク,シリカなどが例示
される。また、補強材としてはマイカ,ウィスカ等が挙
げられ、ウィスカとしては炭化ケイ素,窒化ケイ素等か
らなる非酸化物系ウィスカ、ZnO,MgO,Ti
2,SnO2,Al23等からなる金属酸化物系ウィス
カ、チタン酸カリウム,ホウ酸アルミニウム,塩基性硫
酸マグネシウム等からなる複酸化物系ウィスカなどが例
示される。更に、磁性粉としては、Baフェライト,S
rフライト等のフェライト粉末やSm−Co系合金,N
d−Fe−B系合金等の希土類系合金などが挙げられ
る。これら充填材は目的とする成形物に求められる性能
や機能等に応じて1種又は2種以上を組み合わせて用い
ることができる。
【0013】ここで、本発明の射出成形方法は、特に制
限されるものではないが、上記充填材として磁性粉を用
い、成形時に磁場を印加して成形と同時に磁性粉を配向
させる場合に特に好ましく用いられ、特に磁性粉として
フェライト粉末を用いた場合に本発明の効果がより顕著
である。
【0014】本発明の射出成形方法は、上記充填材を、
重量百分率で80〜95%、又は体積百分率で50〜9
0%、特に重量百分率で88〜95%、又は体積百分率
で62〜81%充填した高充填成形材料を射出成形して
樹脂成形物を得る場合に用いられる射出成形方法であ
り、本発明によれば、このように充填材を高充填した成
形材料であっても成形時に十分な流動性を与えて、良好
な射出成形品を得ることができるものである。
【0015】本発明の射出成形方法に用いられる成形材
料には、成形材料の種類や目的とする樹脂成形物に求め
られる性能や機能などに応じて、公知の添加剤を添加す
ることができ、例えば、公知の可塑剤、安定剤、着色
剤、難燃剤、紫外線防止剤、酸化防止剤、帯電防止剤な
どを適量添加することができる。
【0016】本発明の射出成形方法は、上記成形材料を
溶融状態で金型のキャビティー内に射出注入して該キャ
ビティー内に所定圧力で充填し、冷却固化させて樹脂成
形物を得る場合に、上記金型に超音波振動を与えるもの
であり、例えば図1に示した金型を用いて射出成形を行
うものである。
【0017】即ち、図1は、固定型1aと可動型1bと
の一対の割型からなる金型1のキャビティー2内に、充
填剤として磁性粉を混合分散した上記成形材料mを溶融
状態でスプルー3,ランナー4を通してゲート5から射
出注入することにより、該成形材料mをキャビティー2
内に所定圧力で充填し、これを冷却固化させてローラ状
に成形すると共に、上記固定型1bに配設した永久磁石
6によりキャビティー2内の成形材料mに磁場を印加し
て、成形材料m中の磁性粉を所望の状態に配向させて、
マグネットローラを得るものである。
【0018】この場合、上記可動型1bには、上記キャ
ビティー1bの近傍に存してホーン7が配設されてお
り、このホーン7に超音波発振回路9に接続された超音
波発振器8が接続されており、この超音波発振器8によ
り発生させた超音波が上記ホーン7により超音波振動と
して可動型1bに与えられ、この超音波振動がキャビテ
ィー2内に充填された成形材料mに印加されるようにな
っている。
【0019】本発明の射出成形方法では、上記ホーン7
により印加される超音波振動によって、キャビティー2
内に充填された成形材料mの流動性を促進させ、成形不
良のない良好なマグネットローラを得ると共に、成形材
料m中に混合分散された磁性粉を磁場の印加により所望
の状態に確実に配向させて、良好な磁気特性を有するマ
グネットローラを得るものである。
【0020】ここで、上記超音波振動は、キャビティー
2内に充填された溶融状態の成形材料に印加すればよい
が、成形材料mがキャビティー2内に射出注入され始め
る時から、キャビティー2内に充填されて固化するまで
の間、超音波振動を印加することが好ましく、また印加
する超音波振動の周波数は、特に制限されるものではな
いが、5〜500kHz、特に10〜100kHzとす
ることが好ましく、超音波振動の周波数が5kHz未満
であると、振動の振幅幅が大きくなり過ぎて成形に悪影
響を及ぼす場合があり、一方500kHzを超えると振
動の振幅が小さすぎて、成形材料の流動性を向上させる
効果が十分に得られない場合がある。
【0021】このように、本発明の射出成形方法は、超
音波振動の印加によってキャビティー2内に射出注入さ
れた成形材料mの流動性を向上させ、成形材料中に高充
填された充填材の分散を促進させて、充填材が均一に分
散した樹脂成形物を成形性よく得ることができるもので
あり、特に磁性粉を高充填した成形材料を、磁場を印加
しながら成形することにより、磁性粉を所望の配向状態
に配向させながら成形を行う場合には、成形材料の流動
性向上によって磁性粉の配向が促進され、得られる成形
品の磁力性能を向上させることができるものである。
【0022】なお、射出圧力、射出温度、冷却条件(金
型温度)等の射出成形条件は、用いられる成形材料や金
型等に応じて公知の条件とすることができる。また、用
いられる金型は図1に示したものに限定されるものでは
なく、例えばキャビティー2内の成形材料mに超音波振
動を与えるホーン7は、必ずしも可動型1b側に埋設し
なければならないものではなく、固定型1a側又は可動
型1bと固定型1aとの両方に設けてもよく、また金型
1の外側に設けることもできる。更に、図1では固定型
1aに配置した永久磁石6により成形材料mに磁場を印
加して、成形材料m中に充填された磁性粉を配向させる
ようにした金型を示したが、この場合磁場印加用磁石6
の配設態様は適宜変更することができ、また磁性粉を配
向させる必要がない場合や磁性粉以外の充填材を用いる
場合には、磁場印加用磁石6は必要ない。
【0023】また、本発明の射出成形方法は、フェライ
ト粉末等の磁性粉を混合分散した樹脂磁石組成物を成形
材料として用い、これを磁場を印加しながら成形して、
磁性粉が所望の配向状態に配向した樹脂磁石成形物、具
体的には電子写真装置等の現像機構部に用いられるマグ
ネットローラ又はマグネットローラを形成する樹脂マグ
ネット片を成形する場合に特に好適に採用されるもので
あるが、それ以外にも増量材、補強材などを高充填した
成形材料を成形して種々の樹脂成形物を得る場合にも好
適に採用される。
【0024】
【実施例】以下、実施例,比較例を示し本発明をより具
体的に説明する。 [実施例]粉末状のポリアミド6にSrフェライト粉末
(平均粒径1.5μm)を92重量%,72体積%混合
分散した樹脂磁石組成物を成形材料として用い、図1に
示した金型を用いて下記条件で射出成形することによ
り、マグネットローラを成形した。この場合、成形材料
の射出注入時から、射出注入された成形材料が冷却固化
するまでの間、20kHzの超音波振動を印加しながら
成形を行った。
【0025】射出成形条件 シリンダー温度:280〜300℃ 金型温度:120℃ 射出圧力:500〜900[kgf/cm2
【0026】得られたマグネットローラの表面磁力及び
磁力のばらつきを下記方法により評価した。結果を表1
に示す。表面磁力 得られたマグネットローラの表面磁力を、ガウスメータ
(東陽テクニカ(株)製)を用いて測定した。磁力のばらつき 磁力分布測定器(システムソフト(株)製)を用いて、
得られたマグネットローラの長手方向の磁力を1mm感
覚で測定し、隣接する磁力の差が最大のものをばらつき
(リップル)とした。
【0027】[比較例]超音波振動を印加せずに成形を
行ったこと以外は、実施例と同様にしてマグネットロー
ラを得た。得られたマグネットローラにつき実施例と同
様にして表面磁力及び磁力のばらつき(リップル)を評
価した。結果を表1に示す。
【0028】
【表1】 表1に示されているように、本発明の射出形成方法に従
って、超音波振動を印加しながら成形した実施例のマグ
ネットローラは、成形時の成形材料が良好に流動し、フ
ェライト粉末(磁性粉)が効果的に配向しているため、
高い表面磁力が得られ、またフェライト粉末(磁性粉)
が効果的に配向した状態で均一に分散しているため磁力
のばらつきも少ないものである。これに対して、超音波
振動を印加せずに成形を行った比較例のマグネットロー
ラは、成形時に成形材料の流動性が不十分であったため
に、効果的にフェライト粉末(磁性粉)を配向させるこ
とができず、表面磁力が劣っていると共に、フェライト
粉末(磁性粉)の分散状態が不均一なために磁力のばら
つきが大きいものであった。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の樹脂成形
物の射出成形方法によれば、充填材を高充填した成形材
料を射出成形法により成形して各種の樹脂成形物を得る
場合に、金型のキャビティー内に充填された上記成形材
料の流動性を改善し、充填材の高充填による流動性低下
に起因した諸問題を解決して、良好な樹脂成形物を確実
に得ることができる。
【0030】特に、本発明の射出成形方法は、フェライ
ト粉末等の磁性粉を高充填した樹脂磁石組成物を磁場を
印加しながら射出成形して、マグネットローラ等の樹脂
磁石成形物を得る場合に好適に採用され、磁性粉の分散
性及び配向性を向上させて高磁力でばらつきの少ない、
高性能な樹脂磁石成形物が確実に得られるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の射出成形方法を実施するための金型の
一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 金型 1a 固定型 1b 可動型 2 キャビティー 3 スプルー 4 ランナー 5 ゲート 6 磁場印加用永久磁石 7 ホーン 8 超音波発振器 9 超音波発振回路 m 成形材料

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱可塑性樹脂に充填材を重量百分率で8
    0〜95%、又は体積百分率で50〜90%分散配合し
    た成形材料を、溶融状態で金型のキャビティー内に射出
    注入して該キャビティー内に所定圧力で充填し、冷却固
    化させて樹脂成形物を得る場合に、上記キャビティー内
    の成形材料に超音波振動を与えることを特徴とする樹脂
    成形物の射出成形方法。
  2. 【請求項2】 上記成形材料が、充填材として磁性粉を
    用いた樹脂磁石組成物であり、該樹脂磁石組成物により
    樹脂磁石成形物を成形する請求項1記載の樹脂成形物の
    射出成形方法。
  3. 【請求項3】 上記磁性粉が、フェライト粉末である請
    求項2記載の樹脂成形物の射出成形方法。
  4. 【請求項4】 上記金型のキャビティーに充填された樹
    脂磁石組成物に磁場を印加して、成形と同時に該樹脂磁
    石組成物中の磁性粉を配向させる請求項2又は3記載の
    樹脂成形物の射出成形方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1728615A1 (de) * 2005-06-02 2006-12-06 Ems-Chemie Ag Verfahren zum Ausgleichen von Orientierung und/oder Verteilung von Füllstoffen in Spritzgussteilen
KR100957826B1 (ko) 2007-05-31 2010-05-13 서울시립대학교 산학협력단 자석 형성 장치
CN104525953A (zh) * 2015-01-14 2015-04-22 南方科技大学 一种超声辅助粉末注射成型装置及方法
JP2022145096A (ja) * 2021-03-19 2022-10-03 株式会社豊田中央研究所 複合材およびその製造方法

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