JP2002036292A

JP2002036292A - 熱可塑性樹脂の射出成形法

Info

Publication number: JP2002036292A
Application number: JP2000223228A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Yamaki; 宏山木
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 2000-07-25
Filing date: 2000-07-25
Publication date: 2002-02-05

Abstract

(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂の射出成形法において、薄肉部
を有する成形品やゲートからの流動距離の長い成形品
を、金型の表面転写性良く、且つ、経済的に成形する。【解決手段】複数ステージタイプスクリュを備えた射
出シリンダを用い、先端側のフィード部から二酸化炭素
を溶融熱可塑性樹脂に供給して溶解させ、該樹脂の流動
性を高めて射出成形する成形法において、上記熱可塑性
樹脂として、成形温度における溶融樹脂への二酸化炭素
溶解量が上記フィード部における二酸化炭素圧力当たり
０．３重量％／Ｐａ以下である、二酸化炭素を吸収しに
くい熱可塑性樹脂を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂の射
出成形法であり、樹脂の金型キャビティへの充填を容易
にし、特に薄肉で流動距離の長い部分を有する成形品の
成形に適した射出成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ハンディパソコン、携帯電話等の
モバイル電子機器の筐体などだけではなく、一般電子機
器においても構成部材として用いた熱可塑性樹脂成形品
の薄肉軽量化が要求されてきている。特に複写機等のシ
ャーシ部や内部機構部品などは、高い寸法精度と取り扱
い時の各種強度が要求される上に、薄肉軽量化が要求さ
れている。その結果、強度が要求される部分は厚肉のリ
ブで補強する一方、強度を必要としない部分はできる限
り薄肉にする偏肉デザインにより、強度と軽量化を両立
させることが要求されている。このようなことから、成
形時に、薄肉で流動距離の長い部分にも十分に樹脂を充
填できる成形法が必要となる。

【０００３】また、熱安定性の悪い樹脂、例えば成形温
度と分解温度が近い樹脂、熱安定性の悪い難燃剤等の添
加物を配合した樹脂等では、できる限り低い樹脂温度で
成形することが要求され、単に成形温度を上げて流動性
を良くして成形することはできない、難加工性、高強度
樹脂を成形するための成形法が求められている。

【０００４】これらに対応する成形法として、射出成形
条件を選択する方法、流動性に優れた樹脂を使用する方
法、ガスアシスト射出成形、射出圧縮成形等の特殊成形
法を用いる方法等が使用されている。

【０００５】流動性を高める成形条件としては、樹脂温
度や金型温度を高めることが効果的である。しかし、高
い樹脂温度は樹脂自身や添加剤の熱分解を引き起こし、
成形品強度の低下、樹脂劣化物による異物の発生、金型
汚れ、変色などの問題が発生しやすくなり、また、金型
温度を高くすると、型内の樹脂の冷却が遅くなり、成形
サイクルタイムが長くなるといった問題があった。

【０００６】ガスアシスト射出成形を偏肉部品に使用し
た場合、樹脂充填時には厚肉部分が樹脂の充填を容易に
し、樹脂充填後は厚肉部分が中空となりソリやヒケが防
止できるため、偏肉部品の樹脂充填を容易にする目的
で、広く応用される様になってきている。しかし、ガス
アシスト射出成形を実施するには高圧ガスを使用する特
別の成形装置が必要になる。

【０００７】これらの射出成形法によりある程度の薄肉
部を有する偏肉成形品を成形することは可能であるが、
最も好ましい方法は樹脂の流動性を良くして成形するこ
とである。しかし、これを経済的にも十分に満たす成形
法は未だない。

【０００８】熱可塑性樹脂の射出成形において、溶融樹
脂の流動性は、金型キャビティへの充填の容易さを決め
るだけではなく、充填後に十分な圧力がキャビティ内、
特に樹脂流動末端の薄肉部の樹脂へ伝わるかどうかも左
右するため、成形品の寸法精度にも影響を与え、樹脂の
加工性を決める重要な因子である。

【０００９】流動性を表す一つの指標として、溶融樹脂
の粘度がある。熱可塑性樹脂は溶融粘度が高く、成形材
料として流動性に劣る。このため、薄肉の成形品では樹
脂を金型キャビティ内に完全に充填できなくなることも
多い。

【００１０】従来、流動性を高めるための樹脂の改質手
段には、次の３種があった。第一は樹脂の分子量を低く
する方法で、平均分子量を下げたり、分子量分布を広
げ、特に低分子量成分を増したりするものであるが、流
動性は増すものの衝撃強度や耐薬品性が低下するといっ
た問題がある。

【００１１】第二は分子中にコモノマーを導入する方法
であるが、熱時剛性が低下する問題がある。

【００１２】第三はミネラルオイルなどの低分子量の油
状物質や、高級脂肪酸エステルなどの可塑剤を添加する
方法であり、可塑剤により熱時剛性が低下したり、成形
時に可塑剤が金型に付着して汚すなどの問題があった。

【００１３】一方、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃ
ｉ．，Ｖｏｌ．３０，２６３３（１９８５）など、多く
の文献に示されるように、二酸化炭素を樹脂に吸収させ
ると、該二酸化炭素が樹脂の可塑剤として働き、ガラス
転移温度を低下させることが知られている。二酸化炭素
を樹脂に溶解させて成形する方法として、二酸化炭素を
発泡剤として用い、微細で且つ高度に発泡したマイクロ
セルラーフォームを成形する方法が、ＷＯ８９／００９
１８、米国特許第５３３４３５６号明細書等に開示され
ている。

【００１４】また、特開平５−３１８５４１号公報に
は、二酸化炭素や窒素などのガスを熱可塑性樹脂中に含
ませ、キャビティ内のガスを除去しながらキャビティに
充填することで、熱可塑性樹脂の流動性を向上させ、強
度や外観低下のない成形品を得る方法が示されている。
しかしながら、この方法では、樹脂中に含まれるガスの
量が少なく、十分な流動性向上効果を得ることが難し
い。さらに、キャビティを減圧する場合には、特殊な金
型構造や真空ポンプが必要になるなど、十分な実用性が
あるとは言えない。

【００１５】また、本出願人は、二酸化炭素を利用した
射出成形法として、特開平１０−１２８７８３号公報に
金型表面転写性を改良する方法を、ＷＯ９８／５２７３
４に樹脂の流動性と金型表面転写性を改良する方法につ
いて提案した。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、熱可
塑性樹脂の射出成形法において、生産性を損なうことな
く、溶融樹脂の粘度を低減して成形を容易にして、薄肉
部分を有する成形品やゲートからの流動距離の長い成形
品であっても、金型キャビティの端部まで速やかに樹脂
を充填し、経済的に成形する方法を提供することにあ
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、スクリュ後端
の樹脂供給部から先端に向かって順次フィード部、コン
プレッション部、メタリング部で構成されるステージを
直列に複数段有してなる複数ステージタイプスクリュを
備えた射出シリンダを用い、先端側のスクリュステージ
のフィード部をガス供給部として、該ガス供給部より二
酸化炭素を溶融熱可塑性樹脂に溶解して射出成形する射
出成形法であって、成形温度における溶融樹脂への二酸
化炭素溶解量が上記ガス供給部における二酸化炭素圧力
当たり０．３重量％／ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂
に、二酸化炭素を０．２重量％以上、１０重量％以下溶
解させて射出成形することを特徴とする熱可塑性樹脂の
射出成形法である。

【００１８】上記本発明は、上記熱可塑性樹脂がポリマ
ー鎖中に芳香族環を３０重量％以上含有すること、上記
熱可塑性樹脂が非晶性であり、二酸化炭素を溶解してい
ない場合のガラス転移温度＋１５０℃以下の温度で射出
成形すること、或いは、上記熱可塑性樹脂が結晶性であ
り、二酸化炭素を溶解していない場合の融点＋１００℃
以下の温度で射出成形すること、溶融熱可塑性樹脂を金
型キャビティに充填する間、該金型キャビティを、上記
樹脂のフローフロントで発泡が生じない圧力以上にガス
で加圧すること、溶融熱可塑性樹脂を金型キャビティに
充填した後、該樹脂が固化するまでの間に、該樹脂が発
泡しない圧力以上に該樹脂を加圧すること、を好ましい
態様として含むものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明者は、二酸化炭素を可塑剤
として熱可塑性樹脂に溶解させて射出成形する際に、二
酸化炭素を吸収し易い樹脂と吸収し難い樹脂があり、二
酸化炭素を吸収し難い樹脂が吸収し易い樹脂よりも二酸
化炭素を吸収した場合に、射出成形時の樹脂流動性が著
しく向上することを発見し、本発明を達成した。即ち、
本発明はスクリュ後端の樹脂供給部から先端に向かって
順次フィード部、コンプレッション部、メタリング部で
構成されるステージを直列に複数段有してなる複数ステ
ージタイプスクリュを備えた射出シリンダを用い、先端
側のスクリュステージのフィード部をガス供給部とし
て、該ガス供給部より二酸化炭素を溶融熱可塑性樹脂に
溶解して射出成形する射出成形法において、成形温度に
おける溶融樹脂への二酸化炭素溶解量が二酸化炭素圧力
当たり０．３重量％／ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂
に、二酸化炭素を０．２重量％以上溶解して射出成形す
る。

【００２０】二酸化炭素を吸収し難い樹脂が吸収し易い
樹脂よりも二酸化炭素を吸収した場合に、射出成形時の
樹脂流動性が著しく向上する理由は明確ではないが、次
の様に考えられる。

【００２１】熱可塑性樹脂の溶融時の自由体積が大きい
場合、二酸化炭素は該樹脂に容易に入り込み、その吸収
量も大きいが、吸収された二酸化炭素単位量当たりの樹
脂流動性向上効果は低い。一方、樹脂の溶融時の自由体
積が小さい場合には、二酸化炭素は入り込み難く、その
吸収量も小さいが、一旦吸収されるとポリマー分子間を
広げる効果が大きく現れ、吸収された二酸化炭素単位量
当たりの樹脂流動性の向上効果も大きくなると考えられ
る。従って同一量の二酸化炭素が吸収された樹脂を比較
すれば、二酸化炭素が吸収され難い樹脂の方が樹脂流動
性は良くなると考えられる。このことは、従来、樹脂へ
の溶解性が良い物質が可塑剤として良好であると考えら
れてきた考えとは、全く異なる考えである。

【００２２】本発明を図面を用いて詳しく説明する。

【００２３】図１は、スクリュが間欠的に回転する射出
成形用押出機のベントタイプスクリュを用い、ベント部
を樹脂飢餓状態とし、二酸化炭素をベント部に注入した
場合の、二酸化炭素注入圧力と樹脂への二酸化炭素溶解
量の関係を示す。図１において、二酸化炭素溶解量はベ
ント部の二酸化炭素圧力と比例関係にあり、該注入圧力
で二酸化炭素溶解量を制御できることを示す。本発明で
は、樹脂に溶解する二酸化炭素量はベント部の二酸化炭
素圧力で制御できる。

【００２４】図２は、各種樹脂を射出成形した場合の、
樹脂中の二酸化炭素溶解量と射出成形時の射出圧力低下
率の関係を示す。射出圧力低下率とは、二酸化炭素を含
まない樹脂で金型キャビティを満たすに必要な射出圧力
に対する、二酸化炭素を含有した樹脂で金型キャビティ
を満たすに必要な射出圧力の比率であり、二酸化炭素に
よる射出圧力低下率が大きい程、樹脂の流動性向上効果
が大きいことを示す。図２において、二酸化炭素による
射出圧力低下率の大きいＡグループの樹脂と、射出圧力
低下率の小さいＢグループの樹脂があることを本発明者
は発見した。図中の数値はベント部の二酸化炭素注入圧
力（ＭＰａ）を示す。

【００２５】図３は、各種樹脂を射出成形した場合の、
ベント部の二酸化炭素圧力と樹脂に吸収された二酸化炭
素溶解量を示す。図中の実線は、ベント部の二酸化炭素
圧力をＰ（Ｐａ）、二酸化炭素溶解量をＴ（重量％）と
した時、Ｔ＝０．３Ｐを示す。図３においても、図２に
示したＡグループの樹脂（Ｔ≦０．３Ｐ）とＢグループ
の樹脂（Ｔ＞０．３Ｐ）とを区別することができる。即
ち、Ａグループの樹脂は溶融樹脂への二酸化炭素溶解量
が低い領域にあり、Ｂグループの樹脂は溶解量が高い領
域にある。本発明は、この現象の発見に基づいてなされ
た射出成形法であり、図３中のＡグループの樹脂、即
ち、成形温度における溶融樹脂への二酸化炭素溶解量が
二酸化炭素圧力当たり０．３重量％／ＭＰａ以下である
熱可塑性樹脂を選択して用いる。

【００２６】一般に樹脂の分子量が大きい程、成形品の
耐化学薬品性、耐衝撃性などが良くなるが、成形時の流
動性が悪くなり、射出成形が困難になる。押出成形には
射出成形ほど高い流動性が必要とされないため、分子量
の大きな重合体が一般に使用されており、本発明ではこ
れらの押出成形に使用され、射出成形には使用されない
高分子量の重合体においても、上記本発明の規定に合致
しているものであれば、良好に使用することができる。

【００２７】本発明に用いられる、二酸化炭素溶解量が
二酸化炭素圧力当たり０．３重量％／ＭＰａ以下である
熱可塑性樹脂として、特に好ましい樹脂はポリマー鎖及
び／又は側鎖に芳香族環を３０重量％以上含有する熱可
塑性樹脂である。特に良好に使用できる樹脂は、芳香族
環を５０重量％以上含有する熱可塑性樹脂である。ここ
に述べる芳香族環とはベンゼン環、アルキルベンゼン環
等である。芳香族環が多い樹脂として、例えばポリカー
ボネート樹脂（７２重量％）、ポリフェニレンエーテル
樹脂（８７重量％）、ポリスチレン樹脂（７４重量
％）、ゴム強化ポリスチレン樹脂（約７０重量％）、Ａ
ＢＳ樹脂（約４０重量％）、スチレン−ブタジエン系ブ
ロック共重合体、ポリブチレンテレフタレート樹脂（３
５重量％）、ポリエチレンテレフタレート樹脂（４０％
重量）等を良好に使用できる。上記の括弧内の数値は芳
香族環の重量％を示す。さらにこれらの樹脂を含有する
ポリマーブレンド、ポリマーアロイ等も良好に使用でき
る。

【００２８】また、熱可塑性樹脂には、非晶性と結晶性
があるが、一般に非晶性熱可塑性樹脂は溶融時の流動性
が悪く、薄肉の成形品の射出成形には適していなかった
が、二酸化炭素を溶解させた場合の可塑化効果が大き
く、本発明にかかる規定にも該当し、好ましく用いられ
る。

【００２９】本発明で溶融状態の熱可塑性樹脂に溶解さ
せる二酸化炭素量は０．２重量％以上である。流動性を
顕著に向上させるには０．２重量％以上が必要であり、
好ましくは０．３重量％以上である。また、二酸化炭素
の溶解量の最大量は特に制限はないが、樹脂中に二酸化
炭素を溶解させる方法や二酸化炭素溶解量に対する樹脂
の流動性向上効果から、実用的な二酸化炭素溶解量は１
０重量％以下で、より好ましくは５重量％以下である。

【００３０】本発明において可塑剤として用いられる二
酸化炭素は、樹脂や金型、成形機素材を劣化させないこ
と、成形する環境に対し危険性がないこと、安価である
こと、また成形後に成形品から速やかに揮発することな
どの制約を満たしている。

【００３１】尚、金型キャビティに充填する溶融樹脂中
の二酸化炭素量を直接測定することは難しいため、本発
明では、二酸化炭素を含む樹脂を用いて射出成形した成
形直後における成形品の重量と、成形品を非晶性樹脂に
あってはガラス転移温度よりも約３０℃低い温度、結晶
性樹脂にあっては融点よりも約３０℃低い温度で放置
し、成形品中に含まれていた二酸化炭素が放散して一定
になった成形品の重量との差を、成形される溶融樹脂中
の二酸化炭素溶解量とする。

【００３２】本発明においては、軟化温度が高い、分解
温度が低いなど溶融樹脂が十分な流動性を持つまで加熱
すると、分解したり、劣化して物性低下を起こす樹脂に
対しても、好ましく適用され、従来よりも低い溶融温度
で高い流動性を得ることができる。具体的には、本発明
の成形法において、熱可塑性樹脂が非晶性熱可塑性樹脂
の場合、溶融温度が二酸化炭素を含まない場合のガラス
転移温度＋１５０℃以下の温度、熱可塑性樹脂が結晶性
熱可塑性樹脂の場合、溶融温度が二酸化炭素を含まない
場合の融点＋１００℃以下の温度で成形することが可能
である。

【００３３】具体的には、ポリスチレン樹脂（２２０
℃）、ゴム強化ポリスチレン樹脂（２１０℃）、結晶性
ポリスチレン樹脂（２８０℃）、変性ポリフェニレンエ
ーテル樹脂（３３０℃）、ＡＢＳ樹脂（２３０℃）、ポ
リカーボネート樹脂（３００℃）、水素化スチレンーブ
タジエンブロック共重合体（ＨＴＲ）（２３０℃）、ス
チレンーブタジエン共重合体（２００℃）、ポリアセタ
ール樹脂（１９０℃）、ポリメチルメタクリレート（２
４０℃）等が使用される。上記の括弧内の温度は成形温
度を示す。

【００３４】熱可塑性樹脂に二酸化炭素を溶解させる方
法として、本発明ではスクリュ後端の樹脂供給部から先
端に向かって順次フィード部、コンプレッション部、メ
タリング部で構成されるステージを直列に複数段有して
なる複数ステージタイプスクリュを備えた射出シリンダ
を有する射出成形機を用い、先端側のスクリュステージ
のフィード部をガス供給部として、該ガス供給部に二酸
化炭素を注入して、所定の二酸化炭素圧力を加えておく
ことにより所定の二酸化炭素量を樹脂に溶解しつつ成形
する。従って、上記ガス供給部における注入圧力で溶融
樹脂への二酸化炭素溶解量を制御することができる。

【００３５】本発明では、上記射出成形機として、ベン
ト付き押出機を有する射出成形機が用いられ、ベント付
きインラインスクリュ式射出成形機、ベント付きスクリ
ュプリプラ式射出成形機のいずれもが好ましく用いられ
る。

【００３６】本発明では、樹脂可塑化時のスクリュ背圧
を、上記ガス供給部としてのフィード部への二酸化炭素
注入圧力以上で、且つ該フィード部樹脂圧力が該フィー
ド部へのガス注入圧力未満となるスクリュ背圧で射出成
形することが好ましい。スクリュ背圧が低すぎると上記
フィード部に注入した二酸化炭素が樹脂に溶け込まず、
樹脂中に気泡として存在するようになり、成形品にふく
れを生じ易い。一方、スクリュ背圧が大きすぎるとフィ
ード部樹脂圧力が該フィード部への注入ガス圧力以上に
なり、該フィード部にガスを安定して注入できなくな
る。好ましくはガスを供給しない場合のフィード部の樹
脂圧力が大気圧或いは大気圧以下になるスクリュ背圧と
することが好ましい。本発明では、フィード部のガス注
入部の樹脂移送を樹脂飢餓状態とし、スクリュ溝部に生
じた空間にガスを注入することが特に好ましい。

【００３７】スクリュ回転速度は一般の射出成形に使用
される回転速度であり、射出成形機の大きさにより異な
るが一般には５０〜２００ｒｐｍが良好に使用できる。
当然のことながらスクリュ径が大きくなると回転数は小
さく、スクリュ径が小さくなると回転数は大きくなる。
この範囲では結果に大きな差異は生じない。

【００３８】また、本発明では樹脂に二酸化炭素を溶解
させることにより、該樹脂が発泡性を持つようになり、
大気圧の金型キャビティに該樹脂を充填すると、成形品
の表面にスワールマークと呼ばれる発泡模様を生じた
り、樹脂充填後に保圧が十分でない場合には、成形品の
内部に樹脂の発泡による気泡を生じることがある。これ
らの樹脂発泡により生じる現象が好ましくない場合に
は、金型キャビティを二酸化炭素などの不活性ガスで加
圧して、樹脂充填中に樹脂のフローフロントで発泡が生
じないようにしたり、樹脂充填後、溶融樹脂が固化する
まで、樹脂保圧などで樹脂に加圧することが好ましい。

【００３９】図４は、本発明に好ましく用いられるイン
ラインスクリュ式射出成形装置の一例の構成を示す概略
図であり、該装置は、インラインスクリュ射出成形の押
出機ベント部に二酸化炭素を樹脂に注入して成形する。
図４中、１は射出シリンダ、２はベント部、３はベント
タイプスクリュ、４はスクリュ第一ステージ、５はスク
リュ第二ステージ、６は樹脂流量制御部、７はバルブノ
ズル、８はスクリュ背圧、９は二酸化炭素源、１０は昇
圧装置、１１は供給装置、１２〜１４は供給路、１５は
液化二酸化炭素ボンベ、１６、１８、２４、２７は電磁
開閉弁、１７は圧縮機、１９は加熱器、２０は減圧弁、
２１はメインタンク、２２、２６はリリーフ弁、２３は
メータ、２５は逆止弁である。

【００４０】図４において、インラインスクリュ射出成
形機の射出シリンダ１はベント付きシリンダであり、射
出シリンダ１のほぼ中央部にベント部２がある。ベント
タイプスクリュ３は、ホッパ側からスクリュ第一ステー
ジ４とスクリュ第二ステージ５からなる。第一ステージ
４から移送される樹脂量が第二ステージ５で移送される
樹脂量より少ないと、第二ステージ５のフィード部にあ
たるベント部２では樹脂飢餓状態となり、この飢餓状態
にあるスクリュ溝部に生じた空間に二酸化炭素が注入さ
れる。

【００４１】さらに注入した二酸化炭素のホッパ側への
逆流防止のため、スクリュ第一ステージ４に樹脂流量制
御部６を設けることが好ましい。

【００４２】適度なスクリュ背圧８をかけた状態でスク
リュ回転をさせ、ホッパより供給された樹脂を可塑化し
射出シリンダ先端部に溶融樹脂を蓄積する。ノズルは適
度なスクリュ背圧をかけてスクリュ回転しても、樹脂も
れが生じない様に、バルブノズル７であることが好まし
い。図４には機械的に開閉できるバルブノズルを示す。

【００４３】射出シリンダ１のベント部２に供給する二
酸化炭素供給回路を次に述べる。当該回路には、二酸化
炭素源９、昇圧装置１０、供給装置１１があり、二酸化
炭素を二酸化炭素源９より昇圧装置１０に供給し、昇圧
した二酸化炭素を供給装置１１へ供給し、さらに射出シ
リンダ１へ供給する供給路１２、１３、１４を有する。

【００４４】二酸化炭素源９と昇圧装置１０では二酸化
炭素は液化状態であり、この装置間は二酸化炭素の臨界
温度（３１．１℃）未満に保持されている。一方、供給
装置１１から射出成形機の間は二酸化炭素がガス化状態
であり、臨界温度を越える温度に保持されている。

【００４５】二酸化炭素源として液化二酸化炭素ボンベ
１５を用い、電磁開閉弁１６を経て、圧縮機１７が連結
されている。液化二酸化炭素ボンベ１５より圧縮機１７
に供給された液化二酸化炭素は圧縮機１７で圧縮され
て、電磁開閉弁１８を経て加熱器１９に供給される。加
熱器１９に供給された液化二酸化炭素はここでガス化二
酸化炭素となり、減圧弁２０を経てメインタンク２１に
供給される。メインタンク２１には、メインタンク２１
内の圧力が異常に高くなった時にこのガス圧を逃がすリ
リーフ弁２２と、メインタンク２１内のガス圧をチェッ
クするためのメータ２３も接続されている。

【００４６】上記メインタンク２１と射出シリンダ１間
を接続するガス流路には、メインタンク２１から射出シ
リンダ１に向かって順に、電磁開閉弁２４、逆止弁２５
が介在している。また、逆止弁２５と射出シリンダ１と
の間のガス流路１４には、リリーフ弁２６と電磁開閉弁
２７が接続されている。

【００４７】この装置を用いて射出シリンダ１のベント
部２に二酸化炭素を供給する手順を説明する。まず、電
磁開閉弁２４と１８を閉じた状態で電磁開閉弁１６を開
くと、ボンベ１５から圧縮機１７に二酸化炭素が供給さ
れる。圧縮機１７で圧縮された液化二酸化炭素は電磁開
閉弁１８を開くことにより加熱器１９に供給されて暖め
られ、減圧弁２０で必要な圧力まで減圧され、メインタ
ンク２１に蓄えられる。そして、メインタンク２１に必
要圧力の加圧ガスが蓄えられた状態で、電磁開閉弁２４
が開放されて、所定圧の二酸化炭素がガス流路１４を介
して射出シリンダ１に供給される。

【００４８】本発明の成形法で成形される射出成形品
は、その形状を特に限定されないが、従来金型キャビテ
ィへの樹脂充填が容易でなかった薄肉部を有する成形品
やゲートからの流動距離の大きい成形品であっても良好
に成形できることから、このような薄肉部を有する薄肉
成形品、同一成形品の中に厚肉部と薄肉部を共に有する
偏肉成形品、ゲートからの流動距離が大きい成形品の成
形に好ましく適用される。

【００４９】また、本発明の成形法により成形された成
形品中の二酸化炭素は、熱可塑性樹脂が固化した後に成
形品を大気中に放置すれば徐々に大気中に放散する。放
散により成形品に気泡を生じることはなく、放散後の成
形品の性能は本来熱可塑性樹脂が有するものと変わらな
い。

【００５０】

【実施例】以下に実施例を用いて本発明の効果をさらに
具体的に説明する。

【００５１】〔樹脂及び射出シリンダ温度〕・ポリカーボネート樹脂（ＰＣ；帝人化成製「パンライ
トＬ１２２５Ｌ」）、３００℃。・ポリスチレン樹脂（ＰＳ；Ａ＆Ｍスチレン製「Ａ＆Ｍ
ポリスチレン６８５」）、２２０℃。・ゴム強化ポリスチレン（ＨＩＰＳ；Ａ＆Ｍスチレン製
「Ａ＆Ｍポリスチレン４９２」）、２１０℃。・変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ；旭化成工業
製「ザイロンＸ９１０８」）、３２０℃。・結晶性ポリスチレン（Ｃｒｙ．ＰＳ；出光石油化学製
「ザレック」）、２８０℃。・アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン樹脂（ＡＢ
Ｓ；旭化成工業製「スタイラックＡＢＳ１８３」）、
２３０℃。・スチレン−ブタジエンブロックポリマー（ＳＢＳ；
（旭化成工業製「アサフレックス８３５」）、２００
℃。・ポリメチルメタクリレート樹脂（ＰＭＭＡ；旭化成工
業製「デルペット８０Ｎ」）、２４０℃ ・水素添加スチレン−ブタジエンブロックポリマー（Ｈ
ＴＲ；旭化成工業製「タフテック１０４１」）、２３
０℃。・ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ；旭化成工業製「テナッ
ク３５１０」）、１９０℃。・低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ；旭化成工業製「サン
テック−ＬＤＭ１７０３」）、２００℃。・リニア低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ；日本ユニカ
ー製「Ｇ５３６１」）、１８０℃。・高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；旭化成工業製「サン
テック−ＨＤＪ２４０」）、２１０℃。・ポリプロピレン（ＰＰ；三井化学製「ＢＪ６Ｈ」）、
１７０℃。

【００５２】〔二酸化炭素〕二酸化炭素としては純度９
９％以上の二酸化炭素を使用した。

【００５３】〔射出成形装置〕図４に示した構成の射出
成形装置を使用した。射出成形機は住友重機械工業製
「ＳＧ１２５Ｍ−ＨＰ」を使用した。成形機のスクリュ
シリンダはＬ／Ｐ２３のベントタイプとし、ベント部分
を二酸化炭素で加圧できるようにし、供給する二酸化炭
素の圧力を減圧弁で一定に保つことで溶融樹脂に溶解す
る二酸化炭素量を制御した。また、可塑化から射出開始
までの間、スクリュ背圧として、可塑化樹脂が発泡して
スクリュが後退しない最低限の圧力を設定した。また、
ベント部分の樹脂移送が常に飢餓状態になるようにし
た。

【００５４】〔可塑化樹脂中への二酸化炭素の溶解〕成
形機ベント部分の二酸化炭素供給圧力を６〜１４ＭＰａ
として、樹脂に二酸化炭素を溶解した。

【００５５】〔可塑化樹脂中の二酸化炭素溶解量の測
定〕樹脂に溶解した二酸化炭素量は、成形品の成形後の
重量減少から求めた。つまり、成形直後に成形品の重量
を測定した後、成形品を約２４時間大気中に放置し、次
に、各樹脂の固化温度（ガラス転移温度もしくは融点）
より約３０℃低い温度の真空乾燥機中に４８時間放置
し、成形品中に含まれていた二酸化炭素が放散して一定
になった成形品の重量を測定し、これらの差を溶融樹脂
中に含まれていた二酸化炭素溶解量とした。

【００５６】〔金型〕成形品は厚み２ｍｍで縦横各１２
０ｍｍ、６０ｍｍの長方形平板である。ゲートは幅３ｍ
ｍ、厚み２ｍｍでランド長さを３ｍｍとした。ランナ断
面は平均幅４ｍｍ、深さ４ｍｍのほぼ正方形であり、ラ
ンナ長さは１４０ｍｍ、スプルは平均直径４ｍｍ長さ５
５ｍｍで、ノズルタッチ部の直径を３．５ｍｍとした。
金型温度は、ＰＥ、ＰＰ等ポリオレフィン系樹脂は４０
℃、ＰＳ、ＡＢＳ等スチレン系樹脂は６０℃、ＰＣ、Ｐ
ＰＥ、ＰＯＭ等エンジニアリングプラスチックは８０℃
とした。

【００５７】また、キャビティは気密構造とし、樹脂充
填工程中の樹脂の発泡を防止するため、カウンタプレッ
シャ成形が行える構造とした。

【００５８】（実施例１）各種樹脂を用い、射出シリン
ダから二酸化炭素を供給して射出成形を行い、金型キャ
ビティをフルショットするに必要な射出充填圧力を測定
し、二酸化炭素溶解量と流動性改良効果の関係を測定し
た。

【００５９】成形にあたっては、発泡のない成形品が得
られる最低圧のカウンタプレッシャ及び保圧を設定し
た。

【００６０】図２に、ベント部の二酸化炭素注入圧力、
樹脂中の二酸化炭素溶解量と、二酸化炭素を配合したこ
とによるフルショットするに必要な射出充填圧力の低下
率の関係を示す。図中に示す各樹脂の値は、大きく分類
すると射出充填圧力の低下率の大きいＡグループの樹脂
群と、射出充填圧力の低下率の小さいＢグループの樹脂
群に分けられる。

【００６１】図３は図２のデータを、横軸がベント部の
二酸化炭素注入圧力、縦軸が樹脂中の二酸化炭素溶解量
の図に書き直した図であり、同様にＡグループの樹脂群
とＢグループの樹脂群に分けられる。この図から、溶融
樹脂への二酸化炭素溶解量が二酸化炭素単位圧力当たり
０．３重量％／ＭＰａ以下である熱可塑性樹脂が、フル
ショットするに必要な射出圧力の低下率が大きい、すな
わち樹脂流動性改良効果が大きいことを示す。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、従来よりも流動性の高
い状態で熱可塑性樹脂を金型キャビティに充填すること
ができるため、従来よりも低温、定圧で射出成形するこ
とができ、従来射出成形が困難であった樹脂や、薄肉部
を有する成形品、偏肉成形品、ゲートからの流動距離の
長い成形品であっても、金型表面転写性が良く、且つ寸
法精度の高い成形品を射出成形することができる。

【００６３】よって、各種強度、薄肉、軽量化が要求さ
れている各種電子・電気機器部品をより安価に提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】熱可塑性樹脂に二酸化炭素をベント部より注入
した場合の、二酸化炭素注入圧力と樹脂への二酸化炭素
吸収量の関係を示す。

【図２】各種樹脂を射出成形した場合の、樹脂中の二酸
化炭素含量と射出成形時の射出圧力低下率の関係を示
す。

【図３】各種樹脂を射出成形した場合の、ベント部の二
酸化炭素注入圧力と樹脂中の二酸化炭素含量を示す。

【図４】本発明の射出成形法に用いうる成形装置の一例
の構成概略図である。

【符号の説明】

１射出シリンダ２ベント部３スクリュ４スクリュ第一ステージ５スクリュ第二ステージ６樹脂流量制御部７ノズル８スクリュ背圧９二酸化炭素源１０昇圧装置１１供給装置１２〜１４供給路１５液化二酸化炭素ボンベ１６、１８、２４、２７電磁開閉弁１７圧縮機１９加熱器２０減圧弁２１メインタンク２２、２６リリーフ弁２３メータ２５逆止弁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】スクリュ後端の樹脂供給部から先端に向
かって順次フィード部、コンプレッション部、メタリン
グ部で構成されるステージを直列に複数段有してなる複
数ステージタイプスクリュを備えた射出シリンダを用
い、先端側のスクリュステージのフィード部をガス供給
部として、該ガス供給部より二酸化炭素を溶融熱可塑性
樹脂に溶解して射出成形する射出成形法であって、成形
温度における溶融樹脂への二酸化炭素溶解量が上記ガス
供給部における二酸化炭素圧力当たり０．３重量％／Ｍ
Ｐａ以下である熱可塑性樹脂に、二酸化炭素を０．２重
量％以上、１０重量％以下溶解させて射出成形すること
を特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形法。
【請求項２】上記熱可塑性樹脂がポリマー鎖中に芳香
族環を３０重量％以上含有する請求項１に記載の熱可塑
性樹脂の射出成形法。
【請求項３】上記熱可塑性樹脂が非晶性であり、二酸
化炭素を溶解していない場合のガラス転移温度＋１５０
℃以下の温度で射出成形する請求項１または２に記載の
熱可塑性樹脂の射出成形法。
【請求項４】上記熱可塑性樹脂が結晶性であり、二酸
化炭素を溶解していない場合の融点＋１００℃以下の温
度で射出成形する請求項１または２に記載の熱可塑性樹
脂の射出成形法。
【請求項５】溶融熱可塑性樹脂を金型キャビティに充
填する間、該金型キャビティを、上記樹脂のフローフロ
ントで発泡が生じない圧力以上にガスで加圧する請求項
１〜４のいずれかに記載の熱可塑性樹脂の射出成形法。
【請求項６】溶融熱可塑性樹脂を金型キャビティに充
填した後、該樹脂が固化するまでの間に、該樹脂が発泡
しない圧力以上に該樹脂を加圧する請求項１〜５のいず
れかに記載の熱可塑性樹脂の射出成形法。