JP2002127215A

JP2002127215A - 熱可塑性樹脂の射出成形方法および成形品

Info

Publication number: JP2002127215A
Application number: JP2000323734A
Authority: JP
Inventors: Toshihiro Hatsu; 敏博発; Seiichiro Eto; 誠一郎江藤; Motonori Hiratsuka; 元紀平塚
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 2000-10-24
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-05-08

Abstract

(57)【要約】【課題】強度、剛性、耐衝撃性、成形品外観に優れた熱
可塑性樹脂の射出成形品を提供すること。【解決手段】射出圧縮機構を有した射出成形機を使用し
て、製品キャビティーを一度開かせた後に圧縮する射出
圧縮成形において、保圧工程で製品キャビティーを開か
せ、その後圧縮を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂の
射出成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の機械特性や
成形品外観に優れた特性を有する樹脂成形品の射出成形
方法および成形品に関する。

【０００２】さらに詳しくは、強度、剛性、耐衝撃性を
兼ね備え、反り、ウエルド、ヒケが小さく、成形品外観
に優れた射出圧縮成形方法と該方法により得られる成形
品に関するものである。

【０００３】

【従来の技術】熱可塑性樹脂は、その成形品が優れた機
械的性質を有することから、産業界で広く射出成形品に
利用されている。また、その機械的特性をさらに向上さ
せるために、強化繊維としてガラス繊維、炭素繊維など
を使用した材料が提案され、種々の成形品に利用されて
いる。

【０００４】かかる熱可塑性樹脂において、成形品の変
形（ソリ、ねじれ）、ヒケ、ウエルドラインなどの外観
不良は成形品を得る際の問題点となっていた。また、繊
維強化射出成形品は、補強効果は大きいが、異方性が大
きく、特に薄肉の成形品の場合にソリの問題が避けられ
ない状況にあった。

【０００５】射出圧縮成形は、成形品の歪みを小さくす
ることなどから、特に薄肉成形品のソリやヒケを小さく
するために従来から使用されており、強化繊維材におい
ても同方法が提案されている（例えば、特開平６−３２
２１４４号公報、特開平６−３２８５３５号公報）。

【０００６】しかしながら、従来から行われている射出
工程において金型を開かせて樹脂を充填させた後に圧縮
する方式では、金型の構造が限定され、バリが発生する
ことなどから複雑な成形品形状には対応できなかった
り、あるいはピンゲートを使用した３枚プレート金型で
は、製品部分に圧縮効果が発現しないなどの問題点があ
った。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明では、
強度、剛性、耐衝撃性を兼ね備え、反り、ウエルド、ヒ
ケが小さく、成形品外観に優れた射出成形方法および成
形品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】本発明者らは、上記の課
題を解決するべく鋭意検討した結果、本発明に達した。
すなわち、本発明は、（１）射出圧縮機構を有した射出
成形機を使用して、製品キャビティーを一度開かせた後
に圧縮する射出圧縮成形において、保圧工程で製品キャ
ビティーを開かせ、その後圧縮を行うことを特徴とする
熱可塑性樹脂の射出成形方法、（２）保圧工程における
キャビティーの開き量が、製品厚みの、好ましくは０．
５〜５０％、より好ましくは１〜３０％であることを特
徴とする上記（１）記載の射出成形方法、（３）保圧工
程におけるキャビティーを開かせる時間が、全保圧工程
の、好ましくは１〜８０％、より好ましくは５〜５０％
であることを特徴とする上記（１）記載の射出成形方
法、（４）保圧工程における初期の型締力が、成形機の
最大型締力の、好ましくは８０％以下、より好ましくは
３〜５０％であることを特徴とする上記（１）記載の射
出成形方法、（５）熱可塑性樹脂が強化繊維を含むこと
を特徴とする上記（１）〜（４）のいずれかに記載の射
出成形方法、（６）強化繊維が炭素繊維であることを特
徴とする上記（５）記載の射出成形方法、（７）強化繊
維が長繊維であることを特徴とする上記（１）〜（６）
のいずれかの方法で得られた射出成形品、である。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に使用する射出圧縮が可能
な射出成形機としては、型締力の調整により型開き、圧
縮を行うもの、型盤位置の制御で型開き、圧縮を行うも
の、型締力は常に一定であり、キャビティー部分のみを
独立して圧縮する機構をもったものなどを挙げることが
できるが、射出圧縮機構を有したものであれば良く、特
にその方式に限定されるものではない。

【００１０】本発明の射出圧縮成形においては、保圧工
程で、製品キャビティーの容積を拡大し、その後、圧縮
を行う。ここで述べる保圧工程とは、射出工程が完了し
てから、計量工程に入るまでを指す。

【００１１】以下、本発明の射出圧縮成形方法につい
て、代表的な方式のものを述べる。（１）型締力の調整で圧縮を行う方式：通常の射出成形
と同様に初期の型締力を射出圧により金型が開かないよ
うに設定し、射出工程を終える。次いで行われる保圧工
程において、初期の型締力を下げて材料の補填を容易に
した後に型締力を高くして圧縮する。

【００１２】このときの初期の型締力は、射出成形機の
最大型締力の８０％以下で行うのが良い。好ましくは３
〜５０％が良く、さらに好ましくは５〜３０％が良い。
初期型締力の設定が大きすぎると金型が開かず、本発明
の効果が得られない。極端に下げる場合は、製品端面に
バリが発生するため好ましくない。圧縮時の型締力は、
射出工程同様に製品のキャビティーを所定の体積にする
ことができればよく、通常は最大型締力で行われる。

【００１３】保圧工程の時間は、成形材料によっても異
なるが、通常ゲートシールが完了する時間として１〜３
０ｓの範囲で行われる。初期に型締力を下げる時間とし
ては保圧時間全体の１〜８０％が好ましく。さらに好ま
しくは、５〜５０％である。初期に型締力を下げる時間
が短すぎると本発明の効果が得られず、長すぎると材料
の金型内での冷却が進んで圧縮ができなくなるので好ま
しくない。（２）型盤位置で制御する方式：通常の射出成形と同様
に初期の型締力を射出圧により金型が開かないように設
定し、射出工程を終える。次いで行われる保圧工程にお
いて、型盤位置を制御しキャビティーを一定時間、所定
位置に開かせ、材料の補填を容易にした後に型盤位置を
移動させて金型を閉じ、射出時と同様に型締力を高くし
て圧縮する。このときの金型開き量は、製品厚みの０．
５〜５０％が好ましく、さらには、１〜３０％が好まし
い。開き量が大きすぎると製品端面にバリが発生するた
め好ましくない。開き量が小さすぎると本発明の効果を
なさない。

【００１４】圧縮時の型締力は、射出工程と同様に製品
のキャビティーを所定の体積にすることができればよ
く、通常は最大型締力で行われる。保圧工程の時間は前
述した通り１〜３０秒（ｓ）の範囲で行われる。初期に
型盤位置を開く時間としては保圧時間全体の１〜８０％
が好ましく。さらに好ましくは、５〜５０％である。型
盤位置を開く時間が短すぎると本発明の効果が乏しくな
る場合があり、逆に長すぎると材料の金型内での冷却が
進んで圧縮をうまくできなくなる傾向となる。（３）キャビティー部分を独立して圧縮できるコア圧縮
機構を備えたタイプ：通常の射出成形と同様に、型締力
は金型が射出圧により開かないような力で終始一定にす
る。キャビティー部分にかかるコア部の圧縮力は射出圧
によりキャビティーの体積が大きくならないように設定
し、射出工程を終える。次いで行われる保圧工程におい
て、初期のコア圧縮力を下げて材料の補填を容易にした
後にコア圧縮力を高くして圧縮する。このときの初期の
コア圧縮力は、射出成形機の最大型締力の８０％以下で
行うのが良い。好ましくは１〜５０％が良く、さらに好
ましくは３〜３０％が良い。初期圧縮力の設定が大きす
ぎると金型が開かず、所定の効果を良好に発揮し得ない
場合がある。極端に下げる場合は、製品端面にバリが発
生することがあるため注意を要する。圧縮時のコア圧縮
力は、射出工程と同様に製品のキャビティーを所定の体
積にすることができればよい。保圧工程の時間は、前述
したとおり好ましくは１〜３０ｓの範囲で行われる。初
期にコア圧縮力を下げる時間としては保圧時間全体の１
〜８０％とするのが好ましく。さらに好ましくは、５〜
５０％である。初期のコア圧縮時間が短すぎると本発明
の効果が乏しくなる場合があり、また逆に長すぎると材
料の金型内での冷却が進んで圧縮ができなくなる傾向に
ある。

【００１５】上記の方法以外にもキャビティーの一部分
を圧縮する方式などがあるが、本発明は上記の方式に限
定されるものではなく、保圧工程中に金型キャビティー
の全体あるいは一部を開いた後に圧縮を行う方法であれ
ば、適用できる。

【００１６】本発明に使用できる熱可塑性樹脂として
は、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリ塩化
ビニル樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポ
リスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリビニ
ールアルコール樹脂、ＥＶＡ樹脂、セルロース系樹脂、
ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポ
リエステル樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、フ
ッ素系樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリスル
ホン樹脂、非晶ポリアリレート樹脂、ポリエーテルイミ
ド樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、液晶ポリエステル樹脂、ポリアミドイミド樹
脂、ポリイミド樹脂、ポリアニルエーテエルニトリル樹
脂、あるいはポリベンゾイミダール樹脂などがある。

【００１７】中では、射出成形品の各種機械特性を考慮
した場合、特にポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ＡＢＳ樹脂、ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ポリア
ミド樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹
脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、熱可塑性ポリエ
ステル樹脂、ポリフェニレンスルフィド樹脂などが好ま
しく、さらに好ましくは、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド樹
脂、ポリカーボネート樹脂である。

【００１８】これら熱可塑性樹脂は、単独でも良く、あ
るいは混合物でも、また共重合体であっても良い。混合
物の場合には、相溶化剤が併用されていても良い。さら
にまた、難燃剤として臭素系難燃剤、シリコン系難燃
剤、赤燐などを加えても良い。さらに、リン酸エステル
やカーボンブラックを配合しても良い。

【００１９】本発明にかかる成形体は、強化繊維を含む
ものであってもよく、強化繊維材としては、ガラス繊
維、炭素繊維、アラミド繊維、あるいは金属繊維等が用
いられる。

【００２０】射出成形品の機械特性を考慮した場合、ガ
ラス繊維、あるいは炭素繊維が好ましく、さらに耐衝撃
特性や導電性付与による電磁波シールド性も期待できる
炭素繊維がより好ましい。

【００２１】また、炭素繊維の密度は、１．７０〜１．
９５のものが好ましく、さらには１．７６〜１．８５の
ものが好ましい。また炭素繊維の径は、一本当たり５〜
８μｍのものが好ましく、さらには６．５〜７．５μｍ
のものが望ましい。

【００２２】強化繊維においても、射出成形品中に含ま
れる繊維長によりその特性が異なる。機械特性ならびに
耐衝撃特性などの点より、射出成形品中の繊維長が０．
１ｍｍ以上であることが望ましく、さらには０．３ｍｍ
以上であることが望ましい。すなわち、一般に長繊維ペ
レットと呼ばれる繊維長の長いものが望ましい。

【００２３】該強化繊維の体積含有率は２〜４０体積％
であることが好ましい。２体積％未満では強化繊維混入
による機械特性向上の効果が小さく、４０体積％を越え
ると成形品重量が増加し、成形が困難となる場合が発生
する。

【００２４】更にまた、単に前述の樹脂と補強繊維のみ
を主成分とするだけでなく、射出成形時に良好な成形特
性ならびに良好な製品外観を得ることなどを目的とし
て、種々の添加剤（フィラー）を加える場合も好ましい
ものである。

【００２５】このような添加剤としては、炭酸カルシウ
ム、シリカ、カオリン、クレー、酸化チタン、硫酸バリ
ウム、酸化亜鉛、水酸化アルミニウム、アルミナ、水酸
化マグネシウムのような無定形フィラー、タルク、マイ
カ、ガラスフレークなどの板状フィラー、ワラステナイ
ト、チタン酸カリウム、塩基性硫酸マグネシウム、セピ
オライト、ゾノトライト、ホウ酸アルミニウムなどの針
状フィラー、ビーズ、バルーンなどの球状フィラー、金
属粉、金属フレーク、カーボンブラックなどの導電性フ
ィラーなどが適宜に用いられる。

【００２６】これらフィラーを単体もしくは複数の組み
合わせで使用しても良いし、その表面に炭素被覆または
シランカップリング処理などを施したものを単体もしく
は複数の組合せとして使用してもよい。

【００２７】本発明の成形品の用途としては、強度、剛
性、耐衝撃性に加えて成形品外観が求められる電子・電
気機器用部品、特に携帯用の電子・電気機器のハウジン
グ、ケーシングなどが挙げられる。より具体的には、ノ
ート型パソコン、携帯用電話機、ＰＨＳ、ＰＤＡ、ビデ
オカメラ、デジタルカメラなどのハウジング、ケーシン
グなどである。

【００２８】

【実施例】実施例１、２、比較例１、２以下、実施例によって本発明を詳細に説明する。

【００２９】ポリアミド樹脂として「アミラン」ＣＭ１
００１（東レ製）、炭素繊維として「トレカ」Ｔ７００
（東レ製）を使用し、表１の配合で繊維強化熱可塑性樹
脂を得た。それぞれの材料により、射出圧縮機構を有し
た日本製鋼所製３５０トン射出成形機（Ｊ３５０ＥIIＳ
Ｐ）、図１に示した角板試験片金型（３５０ｍｍ×１０
０ｍｍ×１．２ｍｍｔ、２点サイドゲート、直径５ｍ
ｍ、高さ６ｍｍ、凸部２ヶ所有り）を使用し、シリンダ
温度２８０℃、金型温度５０℃にて射出成形を行った。

【００３０】その際の型締力を、材料樹脂を射出する間
は成形機の最大能力である３４３０ｋＮで行い、射出が
完了し保圧工程に入った際、初期の１秒間４００ｋＮま
で低下させ、その後３４３０ｋＮに戻して保圧工程を終
えた。このときの全保圧時間は５秒、保圧力は５０ＭＰ
ａとした。その後、金型内で１０秒間の冷却を行い、試
験片を取り出した（実施例１、２）。また、比較例とし
て、保圧工程での射出圧縮を行わない以外は実施例１、
２と同様の方法で角板試験片を成形した（比較例１、
２）。

【００３１】得られた角板試験片の中央部分のウエルド
ラインの平滑部分に比べた高さを表面粗さ計（(株)小坂
研究所製ＳＥ２３００）で測定した。また、金型形状を
転写した２ヶ所の突部の裏側に発生するヒケの深さを同
様に表面粗さ計で測定した。

【００３２】また、成形品の長手方向中央部ラインにお
ける最大変位量をソリ量として三次元測定器（(株)ミツ
トヨ製Bright Apex 707）を用いて測定した。表１の通
り、保圧工程時の射出圧縮を行うことにより、成形品の
ソリ、ヒケ、ウエルドが小さくなり、外観に対する効果
が明らかである。

【００３３】

【表１】

【００３４】

【発明の効果】本発明の方法により得られる熱可塑性樹
脂射出圧縮成形品は、強度、剛性、耐衝撃性に優れ、ソ
リ、ウエルド、ヒケなども小さく成形品外観に優れるこ
とから、ハウジング、ケーシングを始め、強度、剛性、
耐衝撃性、良好な外観を必要とする幅広い産業分野に好
適に用いられるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例で用いた角板試験片金型をモデル的に示
した概略モデル図である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】射出圧縮機構を有した射出成形機を使用し
て、製品キャビティーを一度開かせた後に圧縮する射出
圧縮成形において、保圧工程で製品キャビティーを開か
せ、その後圧縮を行うことを特徴とする熱可塑性樹脂の
射出成形方法。
【請求項２】保圧工程におけるキャビティーの開き量
を、製品厚みの０．５〜５０％とすることを特徴とする
請求項１記載の射出成形方法。
【請求項３】保圧工程におけるキャビティーの開き量
を、製品厚みの１〜３０％とすることを特徴とする請求
項１記載の射出成形方法。
【請求項４】保圧工程におけるキャビティーを開かせる
時間が、全保圧工程の１〜８０％であることを特徴とす
る請求項１記載の射出成形方法。
【請求項５】保圧工程におけるキャビティーを開かせる
時間が、全保圧工程の５〜５０％であることを特徴とす
る請求項１記載の射出成形方法。
【請求項６】保圧工程における初期の型締力が成形機の
最大型締力の８０％以下であることを特徴とする請求項
１記載の射出成形方法。
【請求項７】保圧工程における初期の型締力が成形機の
最大型締力の３〜５０％であることを特徴とする請求項
１記載の射出成形方法。
【請求項８】熱可塑性樹脂が強化繊維を含むものである
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の射出
成形方法。
【請求項９】強化繊維が炭素繊維であることを特徴とす
る請求項８記載の射出成形方法。
【請求項１０】強化繊維が長繊維であることを特徴とす
る請求項８記載の射出成形方法。
【請求項１１】請求項１〜１０のいずれかの方法で得ら
れた射出成形品。