JP2004223879A - ガス加圧射出成形法 - Google Patents

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Hideki Naruse
秀樹 成瀬
Kazuharu Yasuda
和治 安田
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Asahi Kasei Chemicals Corp
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    • B29C45/1703Introducing an auxiliary fluid into the mould
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Abstract

【課題】意匠面の外観レベルを高めながらも、成形サイクルの短縮、成形品離型時の反り発生防止等が可能となるガス加圧射出成形法を提供すること。
【解決手段】部分的に厚肉部が突出した非意匠面と、その裏面側である意匠面とを有する成形品のガス加圧射出成形法であって、溶融樹脂の収められた射出成形機シリンダー内に二酸化炭素を供給し、該二酸化炭素を溶解して溶融粘度が低下した溶融樹脂を金型キャビティ内に射出した後、成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に加圧ガスを注入し、該加圧ガスにて成形品の意匠面をそれに対応する金型キャビティ面に押さえ付ける。
【選択図】 図1

Description

【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方法に関するもので、更に詳しくは、溶融樹脂を金型キャビティ内に射出して樹脂を成形する射出成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に片面にリブやボス等の突出した厚肉部を有する成形品の射出成形を行う場合、厚肉部においては、溶融樹脂の冷却固化に伴う体積収縮により、厚肉部の突出側とは反対面である意匠面に、ひけと呼ばれる凹部が発生し、成形品の外観を著しく損なう。
【0003】
そこでこの厚肉部のひけを防止するための方法として、溶融樹脂を充填した金型キャビティ内に加圧ガスを注入し、厚肉部内に中空部を形成する中空射出成形法が知られており、今や一般的な技術となっている。
【0004】
しかし、中空射出成形法による成形品は、ガスが注入される厚肉部とガスが注入されない薄肉部に、金型キャビティ面に対する押し付け力の差を生じ、その結果厚肉部の意匠面側に光沢むらを生じる場合があり、成形品の外観を著しく損なう。
【0005】
一方、特開昭50−75247号公報(特許文献1)には、金型キャビティ内に射出した樹脂と金型キャビティ面との間に加圧ガスを注入し、この加圧ガスの注入側とは反対側の成形品の意匠面を、対応する金型キャビティ面に押し付ける成形法が記載されている。
【0006】
更には、WO98/52734(特許文献2)には、熱可塑性樹脂に二酸化炭素を0.2重量%以上溶解して溶融粘度を低下させた溶融樹脂を、あらかじめ金型キャビティを溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上にガスで加圧状態にして、金型キャビティに射出する成形法が記載されている。
【0007】
一般に電子機器の樹脂製筐体等の外観部品に対しては、特に無塗装で用いられる場合には、ひけや光沢むら等の無い、外観の優れた成形品が望まれる。一方、塗装して用いられる外観部品であっても、成形品の表面に前述の不良現象がある場合、それを隠すために厚塗り塗装が必要となり、コストアップを招く。また塗装によって不良現象が完全に消えない場合もある。
【0008】
ところが、特許文献1に記載のガス加圧射出成形法を実践するのみでは、ひけや光沢むらを完全に防止するには不十分であることが判明したため、本発明者は、成形品の意匠面のひけ及び光沢むらを防止し、外観レベルが極めて良好な成形品を得るためのガス加圧射出成形法を、先に特開平10−225951号公報(特許文献3)及び特開平11−314241号公報(特許文献4)にて提案した。
【0009】
【特許文献1】
特開昭50−75247号公報
【特許文献2】
WO98/52734
【特許文献3】
特開平10−225951号公報
【特許文献4】
特開平11−314241号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特許文献3、4に記載の従来技術の方法を実践する場合、成形品の意匠面外観レベルがクラスAに分類されるような超高外観を達成するためには、一般の射出成形方法と比較して、金型キャビティ面の温度を室温に比して相当程度高くする必要があり、成形サイクルの短縮が難しい、成形品離型時に反りが発生することもあり得る等といった問題があった。
【0011】
本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、意匠面の外観レベルを高めながらも、成形サイクルの短縮、成形品離型時の反り発生防止等が可能となるガス加圧射出成形法を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、二酸化炭素を樹脂中に溶解させて溶融粘度を低下させることにより、二酸化炭素の圧力によっては、金型キャビティ面の温度を前記従来技術の方法より20℃以上低くしても、同等の外観レベルが得られる場合があることを見出した。すなわち、通常の射出成形法と同程度の金型温度で、ひけや光沢むらの無い、外観に優れる成形品を得ることができることとなる。
【0013】
即ち、本発明は、
1.部分的に厚肉部が突出した非意匠面と、その裏面側である意匠面とを有する成形品のガス加圧射出成形法であって、溶融樹脂の収められた射出成形機シリンダー内に二酸化炭素を供給し、該二酸化炭素を溶解して溶融粘度が低下した溶融樹脂を金型キャビティ内に射出した後、成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に加圧ガスを注入し、該加圧ガスにて成形品の意匠面をそれに対応する金型キャビティ面に押さえ付けることを特徴とするガス加圧射出成形法。
2.金型キャビティ面の温度T(℃)が、成形材料のビカット軟化点V(℃)、射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力Pc(MPa)及び成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に注入する加圧ガスの圧力P(MPa)に対して、下記(I)式を満たすことを特徴とする前記1に記載のガス加圧射出成形法。
【0014】
Figure 2004223879
3.金型キャビティ面の温度T(℃)が、60℃以下であることを特徴とする前記2に記載のガス加圧射出成形法。
4.金型キャビティ内をあらかじめ溶融樹脂のフローフロントにおいて発泡が生じない圧力以上のカウンタープレッシャー用ガスにより加圧状態としておいてから、溶融樹脂を射出することを特徴とする前記1から3のいずれかに記載のガス加圧射出成形法。
【0015】
なお成形材料のビカット軟化温度V(℃)は、試験法 ISO 306(JIS K 7206)に基づいて測定される値である。
【0016】
【発明実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0017】
図1は、本発明に使用される金型1の一例を示すもので、まずこの金型1の概要を説明する。
【0018】
図示されるように金型1は、固定型1aと可動型1bで構成されており、金型キャビティ2により成形される成形品は、部分的に厚肉部が突出した非意匠面と、その反対側の面である意匠面とを有する。非意匠面は可動型1b側の金型キャビティ面2bで成形され、意匠面は固定型1a側の金型キャビティ面2aで成形されるものとなっている。ただし、意匠面を可動型1b側の金型キャビティ面2bで成形し、非意匠面を固定型1a側の金型キャビティ面2aで成形するようにしてもよい。即ち、成形品の意匠面側に厚肉部が突出していて、非意匠面側が平坦な形状でも構わない。
【0019】
金型1の固定型1a及び可動型1bには、金型キャビティ面の加熱及び冷却のための水の流路(図示されていない)が形成されており、該流路に接続された金型温調機(図示されていない)により、金型キャビティ面の温度を所定の温度に保持することができる。
【0020】
金型キャビティ2に二酸化炭素を溶解させた樹脂を射出する際のフローフロントにおける発泡を防止するため、固定型1aには、樹脂射出前に金型キャビティ2をガスで加圧するためのカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4が設けられており、加圧ガス源(図示されてない)と接続されている。なお、このカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4は、可動型1bに設けてもかまわない。
【0021】
金型キャビティ内の圧力保持のため、金型パーティング面3上、及びスプルー5、ランナー6、エジェクターピン7の周囲には、それぞれシール材8が設置されている。なお、シール材8としては、ニトリル−ブタジエン製のO−リング等を用いることが望ましいが、適用する金型温度範囲での耐熱性に問題が無ければ、特に制限は無い。
【0022】
一方、可動型1bには、金型キャビティ2に樹脂を射出後、成形品の意匠面側を金型キャビティ面2a側に加圧ガスで押さえ付けるための加圧ガス注入ライン9が設けられており、金型キャビティ2内に先端を臨ませたガス注入ピン10に接続されている。また加圧ガス注入ライン9は、前述と同じ加圧ガス源(図示されていない)に接続されている。しかし、カウンタープレッシャー用ガス供給ライン4と加圧ガス注入ライン9とは必ずしも同じガス源に接続されている必要はない。
【0023】
次に上記金型1を用いた本発明の方法を説明するが、ここでは、カウンタープレッシャー用ガス、及び成形品の意匠面を金型キャビティ面に押さえ付けるのに用いる加圧ガスとして、二酸化炭素を例に説明する。また、非意匠面側に突出する厚肉部がリブ12である場合を例に説明するが、厚肉部としては例えばボスであってもかまわない。
【0024】
まず、金型1を閉鎖した状態で、カウンタープレッシャー用ガス供給ライン4上の供給用電磁弁13をオープンにし、金型キャビティ2内に二酸化炭素を供給する。このカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4には、解放用電磁弁14が接続されており、二酸化炭素の供給時はクローズにしておくが、これをオープンにすれば、金型キャビティ2内の二酸化炭素を金型1の外部に排出することができる。
【0025】
金型キャビティ2の外周にはカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4と連結したカウンタープレッシャー用ガス供給溝15が設けられており、図2にその構造の一例を示す。なおこのカウンタープレッシャー用ガス供給溝15は、後に述べるが、金型キャビティ2内の二酸化炭素の排出溝としての役割も兼ねている。
【0026】
また、カウンタープレッシャー用ガス供給溝15と金型キャビティ2との間には、ベントスリット16が設けられており、このベントスリット16を通して、二酸化炭素が金型キャビティ2内に供給される。
【0027】
カウンタープレッシャー用ガス供給溝15の幅及び深さとしては、成形品の容積にもよるが、できる限り大きくすることが好ましく、具体的には幅、深さ共に3mm以上7mm以下程度とするのが良い。
【0028】
またベントスリット16の深さとしては、溶融樹脂が入り込むことがないような範囲内で、できるだけ大きくとることが好ましく、使用する樹脂の種類や成形機の射出圧力等にもよるが、具体的には2/100mm以上5/100mm以下程度とするのが良い。更にベントスリット16の幅としては、小さ過ぎる場合は金型キャビティ2内への二酸化炭素の供給が遅れることになり、大き過ぎる場合は、誤って樹脂を金型キャビティ2内にオーバーパックしてしまった場合に、樹脂がカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4に逆流してしまう危険性もあり、具体的には、10mm以上20mm以下程度とするのが良い。
【0029】
金型キャビティ2へのカウンタープレッシャー用ガスとしての二酸化炭素の供給において、供給用電磁弁13をオープンにする時間は、金型キャビティ2の容積や供給する圧力にもよるが、一般には1〜2秒程度で良い。
【0030】
二酸化炭素の供給圧力の下限としては、成形品表面の発泡を抑えることができる圧力が必要で、成形品表面外観に対する要求レベルにもよるが、0.1MPa以上の圧力が必要である。
【0031】
一方、二酸化炭素の供給圧力が高いほど、成形品表面の発泡を防止する効果は大きくなるが、圧力を高くし過ぎると、射出成形機の型締力がこれに負けて金型パーティング面3がわずかに開き、二酸化炭素の金型外部への漏洩が激しくなる場合もある。また、金型のシール構造が複雑になったり、二酸化炭素の消費量が増大してコストアップ要因になる等の問題が生ずるため、二酸化炭素の供給圧力としては、成形品表面の発泡による外観不良が起きない圧力範囲で、極力低くすることが好ましく、供給圧力の上限としては、10MPa程度とするのが良い。
【0032】
以上は、カウンタープレッシャー用ガスとして、二酸化炭素を例に説明したが、用いることができるガスの種類としては、窒素、空気、希ガス等、溶融樹脂に対して不活性であるガスであれば特に制限はない。しかし、金型の表面状態を高度に転写するためには、樹脂に対する吸収率の高いガスを用いることが好ましい。それは、金型表面の微細な凹凸形状において、樹脂充填時にこの金型表面の凹部と溶融樹脂との間に残留するガスが溶融樹脂に溶解すること、及びガスの溶解によって樹脂充填時に成形品表面の固化層の可塑化が起こるからであり、成形品に対する金型表面の高度な転写を実現することができる。
【0033】
熱可塑性樹脂に対する溶解度の高いガスとしては、二酸化炭素、炭素数1〜5の飽和炭化水素およびその一部をフッ素で置換したフロンなどがあるが、中でも二酸化炭素は、金型の表面状態を成形品に高度に転写する効果が極めて高い上、コスト的にも優れるので好ましい。
【0034】
また本発明においては、樹脂の溶融粘度を低下させるために樹脂に溶解させるガスとして二酸化炭素を用いるので、カウンタープレッシャー用ガスとして二酸化炭素を選択すれば、ガス供給源を共通化でき、装置が簡略化されるというメリットもある。
【0035】
なお、成形品の発泡を防止するためには、金型キャビティ2のガスによるカウンタープレッシャーが必ずしも必要というわけではなく、肉厚が0.5mm以下で非常に薄い成形品を成形する場合や、金型キャビティ面2a及び/又は金型キャビティ面2b上に断熱層が設けられている場合などは、射出成形機の設定条件にもよるが、金型キャビティ2にカウンタープレッシャーを与えなくても成形品表面における発泡が起こらない場合もある。また溶融樹脂の射出速度を非常に高くし、フローフロントにおける発泡が起こる前に金型キャビティ2への充填を行えば、ガスによる金型キャビティ2のカウンタープレッシャーを必要としない場合もある。
【0036】
ただし、成形品の表面が発泡しない場合であっても、金型表面の成形品表面への転写性に関して、非常に厳しいレベルが要求される場合には、少なくとも大気圧以上の圧力で、溶融樹脂に対する溶解度の高いガスにより、金型キャビティ2内を置換しておくことが好ましい。
【0037】
一方、射出成形機シリンダー内には二酸化炭素を供給し、溶融樹脂に二酸化炭素を溶解させておく。
【0038】
射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力が高いほど、樹脂の溶融粘度は大きく低下する。従って、目標とする意匠面外観を得るために必要な金型キャビティ面の温度は、射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力に比例して直線的に低下し、一般の射出成形法と同じ温度まで下げることも可能である。
【0039】
しかし、必要以上の高い圧力で射出成形機シリンダー内に二酸化炭素を供給する場合、成形品表面の発泡を防止するためには、金型キャビティ2内を加圧するための二酸化炭素の圧力も高くしなければならず、金型の高度なシール構造が必要となるため、好ましくない。更にはシール材8が劣化して金型のシール性が低下した場合、金型キャビティ2内の二酸化炭素を高圧に保持するためには、シール材8の新品への交換が頻繁になる等の問題が生ずる。また二酸化炭素の消費量が増大するので、生産コストアップにもなる。
【0040】
したがって、射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力の上限としては、目標とする意匠面外観が得られる範囲で、極力低くすることが好ましく、具体的には12MPa程度以下とするのが良い。
【0041】
次に二酸化炭素を溶解させた樹脂を金型キャビティ2に射出する。この時、カウンタープレッシャー用ガス供給ライン4に接続されている解放用電磁弁14を樹脂充填と同時にオープンとすることにより、金型キャビティ2内の二酸化炭素は、供給時とは逆の流れとなり、ベントスリット16を通過してカウンタープレッシャー用ガス供給ライン4に戻り、金型外部に排出される。
【0042】
溶融樹脂の充填完了後、直ちにガス注入ピン10と可動型1bとの間のクリアランスより二酸化炭素を注入する。このガス注入ピン10は、図3(a)、(b)に示されるように断面が円の一部を削り取った形状をしており、これによって可動型1bとの間にクリアランスが形成されている。このクリアランスは溶融樹脂が逆流して入り込むことはないが、二酸化炭素は通過できる大きさとなっている。
【0043】
なお二酸化炭素注入ライン9とガス注入ピン10との接続部における圧力の損失を防止するため、前述のシール材8と同様のシール材が設置されている。
【0044】
ガス注入ピン10より二酸化炭素を注入後、金型キャビティ2に射出された溶融樹脂と可動型側キャビティ面2bとの隙間には、二酸化炭素によるガス層が形成される。成形品のリブ12の突出側に形成されたこのガス層は、溶融樹脂の冷却固化の間、その反対側の面、すなわち成形品の意匠面側を金型キャビティ面2aに対して継続的に押さえ付ける。このとき、図4に示すようにリブ12の根元は二酸化炭素の圧力によって絞り込まれ、これによってリブ12付近の溶融樹脂が流動して、リブ12付近の意匠面を金型キャビティ面2aに押さえ付けながら固化するため、リブ12の体積収縮が影響することによる、意匠面におけるひけの発生を防止することができる。
【0045】
二酸化炭素の注入後、成形品の非意匠面側に形成されるガス層の圧力はある程度保持されるが、その圧力は経時的に降下する。このガス層の圧力の大きさ及び圧力降下速度は、成形品意匠面の外観レベルに影響する。当然のことではあるが、高い圧力のガス層を長時間形成させることができれば、ひけ防止効果は高くなる。従って図1に示される金型1のように、シール材8が設置された機密性の高い金型1を用いることが好ましい。
【0046】
溶融樹脂の射出量は特に制限はないが、金型キャビティ2の容積に比較して充分な量であることが好ましく、更に好ましくは過量であることが望ましい。それは、金型キャビティ2に過量の樹脂を射出することにより、成形品の意匠面と金型キャビティ面2aとの密着性が高くなり、ガス注入ピン10から非意匠面側に注入した二酸化炭素が成形品の意匠面側に入り込んでリブ12付近にひけを誘発するという問題を回避しやすくなるからである。従って、樹脂保圧を加え、樹脂を補充することは有効である。
【0047】
射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力が高いほど、樹脂の溶融粘度が低下するため、リブ12のひけを防止する効果は高くなる。それは、金型キャビティ2内における非意匠面側の急速な冷却が抑制され、ガス層の形成時にリブ12表面の固化層の厚みが薄く、しかもリブ12内部の溶融樹脂の流動性が良好に維持され、ガス圧によるリブ12の根元の絞り込みが助長されるからであると考えられる。
【0048】
従って、樹脂に二酸化炭素を溶解させることにより、高外観を得るためにやむを得ず金型温度を高く設定する場合に問題となる成形サイクルアップ、離型時のそり発生等を防止することができ、非常に有効な手段となり得る。
【0049】
特に、通常、金型キャビティ面の温度Tが、成形材料のビカット軟化温度V(℃)、射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力Pc(MPa)及び成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に注入する加圧ガスの圧力P(MPa)に対して、下記(I)式を満たす場合には、樹脂に二酸化炭素を溶解させない従来のガス加圧射出成形法では、金型キャビティ面の温度が足りず、高外観はあまり期待できない。しかし、本発明のように二酸化炭素を樹脂に溶解させて射出成形時の溶融粘度を下げることにより、金型キャビティ面温度の不足分を補うことができ、意匠面外観に優れる成形品が得られる。
【0050】
V−(2Pc+P+20)≦T≦V−20
〔1≦Pc≦12MPa、1≦P≦10MPa〕…(I)
【0051】
ここで、成形材料のビカット軟化温度Vは、試験法 ISO 306(JISK 7206)に基づいて測定される値である。また、金型キャビティ面の温度Tとは、成形品の意匠面に対応する金型キャビティ面及び非意匠面に対応する金型キャビティ面の両方の温度を指している。
【0052】
金型キャビティ面の温度Tが前記(I)式の上限温度[V−20](℃)より高い場合は、もともとガス加圧射出成形法によるひけ防止の効果が高いため、射出成形機シリンダー内に二酸化炭素を溶解させる必要性は薄れる。
【0053】
逆に金型キャビティ面の温度Tが前記(I)式の下限温度[V−(2Pc+P+20)](℃)よりも低い場合には、本発明のガス加圧射出成形法により外観に優れる成形品を得るためには、射出成形機シリンダー内に溶解させる二酸化炭素は、15MPaを超える高い圧力が必要になることが予測されるが、これは成形品表面の発泡防止が困難になる等、前述の問題を引き起こすため、得策ではない。
【0054】
また、さらに好ましい温度条件としては、金型キャビティ面の温度を60℃以下とすることが挙げられる。本発明においては、後述の実施例にも示されているように、金型キャビティ面の温度をこのように従来に比して低い、室温により近い温度に設定しても、意匠面の外観の優れた成形品を得ることができる。これにより、成形品離型時のソリ発生等の問題を回避できる、金型の昇温に要する時間が短縮でき、成形サイクルアップが回避できるといった効果が顕著となる。
【0055】
成形品の非意匠面側に注入する二酸化炭素(加圧ガス)の圧力としては、リブ12の肉厚や金型キャビティ面の温度によっても変わるが、好ましくは1MPa以上10MPa以下程度である。金型1の気密性が良好な場合は、圧力が10MPaを超えるとひけ防止効果は頭打ちになってくるため、二酸化炭素を無駄に消費することになる場合が多い。尚、シール材の劣化等により金型1の気密性が不良となり、金型1外部への漏洩が激しくなると、10MPaを超える圧力の二酸化炭素が必要となる場合がある。
【0056】
二酸化炭素をガス注入ピン10より注入するタイミングとしては、樹脂射出完了の前であっても、後であっても構わないが、好ましくは溶融樹脂を金型キャビティ2内に充分に充填した直後が望ましい。
【0057】
以上は、成形品の非意匠面側に注入する加圧ガスとして、二酸化炭素を例に説明したが、用いることができるガスの種類としては、前述の樹脂充填時のフローフロントにおける発泡を防止するためのカウンタープレッシャー用ガスと同様、不活性ガスであれば特に制限は無い。ガスの単価で比較するなら、圧縮空気や窒素が好ましいが、樹脂の溶融粘度を低下させるために二酸化炭素を用いるので、ガス源を共通化することで装置が簡素化されてメリットが大きい場合は、二酸化炭素を用いるのが好ましい。
【0058】
本発明におけるひけ防止に特に有効な成形品の厚肉部の形状としては、図5に示すように厚肉部の肉厚をw、厚肉部周辺の薄肉部分の肉厚をtとした場合、w≧(3/5)tとなるような形状が挙げられる。即ち、このような厚肉部を有する成形品で、塗装等の2次加工を省略したい場合に、本発明は特に有効である。
【0059】
加えて本発明の方法によると、リブの内部に加圧ガスを注入する中空射出成形法のようにガス圧がリブ12部分に集中せず、リブ12部分とその他の部分における意匠面の転写性の差が小さいため、光沢むらを防止することができる。したがって冷却終了後に得られる成形品は、その意匠面にひけや光沢むらの極めて少ない、外観の優れたものとなる。
【0060】
また本発明に用いることができる樹脂としては、一般に熱可塑性樹脂と称されるものであれば、特に制限はない。例えば、ポリスチレン(PS)や、ハイインパクトポリスチレン(HIPS)、ミデイアムインパクトポリスチレン(MIPS)のようなゴム補強スチレン系樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体(SAN樹脂)、アクリロニトリル−ブチルアクリレートラバー−スチレン共重合体(AAS樹脂)、アクリロニトリル−エチレンプロピルラバー−スチレン共重合体(AES)、アクリロニトリル−塩化ポリエチレン−スチレン共重合体(ACS)、ABS樹脂(例えば、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン−アルファメチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート−ブタジエン−スチレン共重合体)、変性ポリフェニレンエーテル(m−PPE)等のスチレン系樹脂。ポリメチルメタクリレート(PMMA)等のアクリル系樹脂。低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリプロピレン(PP)等のオレフィン系樹脂。ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン等の塩化ビニル系樹脂。エチレン−塩化ビニル共重合体、エチレン−塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の塩化ビニル系樹脂。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)等のポリエステル系樹脂。ポリカーボネート(PC)、変性ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹脂。ポリアミド66、ポリアミド6、ポリアミド46等のポリアミド系樹脂。ポリオキシメチレンコポリマー、ポリオキシメチレンホモポリマー等のポリアセタール(POM)樹脂。その他のエンジニアリング樹脂、スーパーエンジニアリング樹脂。例えば、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリエーテルイミド(PEI)、熱可塑性ポリイミド(TPI)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)等が挙げられる。セルロースアセテート(CA)、セルロースアセテートブチレート(CAB)、エチルセルロース(EC)等のセルロース誘導体。液晶ポリマー、液晶アロマチックポリエステル等の液晶系ポリマー。熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマー(SBC)、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(TPO)、熱可塑性ポリエステルエラストマー(TPEE)、熱可塑性塩化ビニルエラストマー(TPVC)、熱可塑性ポリアミドエラストマー(TPAE)等の熱可塑性エラストマー。また一種もしくはそれ以上の上記熱可塑性樹脂のブレンド体やポリマーアロイと称される熱可塑性樹脂を用いても良い。熱可塑性樹脂は、充填材かつ/又は添加材等を含有しても良い。
【0061】
【実施例】
次に本発明の実施例を説明する。
【0062】
〔実施例1〕
図6に示す箱形状リブ付き成形品を、本発明に基づくガス加圧射出成形法にて成形した。本成形品の金型は図1と同じような機密構造であり、金型部材の分割面や突き出しピンの周囲等にシール材が設置されているため、樹脂射出前に金型キャビティ内にガスによりカウンタープレッシャーを与えておくことが可能である。本例では該カウンタープレッシャー用ガスには、二酸化炭素を用いた。
【0063】
成形品の肉厚は、意匠面を含む基板部17及び側壁18の肉厚が2.0mmで、リブの肉厚はリブ19が1.0mm、リブ20が1.5mm、リブ21が2.0mm、リブ22が3.0mm、リブ23が4.0mmである。
【0064】
また24の位置に対応する可動型側の金型キャビティ面にガス注入ピン配置しておき、非意匠面側のリブ19〜23および側壁18で囲まれた6つの各エリアに加圧ガスを注入し、意匠面を金型キャビティ面に押さえ付けながら冷却固化させることができるようにした。なお、注入した加圧ガスは二酸化炭素である。
【0065】
使用した射出成形機は、住友重機械工業株式会社製「SG260M−S」で、本成形機は改造により、シリンダーの外壁に穴をあけて二酸化炭素供給ラインを接続してあるので、成形機シリンダー内部の溶融状態にある樹脂に、高圧の二酸化炭素を溶解させることができる。なお、二酸化炭素の昇圧は、液化炭酸ガスボンベより取り出した二酸化炭素を旭エンジニアリング株式会社製の圧縮機「MAC−100」に導入して行った。
【0066】
使用した樹脂はABS樹脂で、旭化成株式会社製「スタイラック191F」(ビカット軟化温度91℃)である。
【0067】
なお成形手順及び成形条件については下記に示す。
【0068】
評価の方法は、得られた成形品の意匠面のひけの深さを株式会社ミツトヨ製の変位計「SURFTEST500」により測定した。測定対象のリブは、リブ22(肉厚3.0mm)及びリブ23(肉厚4.0mm)とした。その結果を〔表1〕に示す。
【0069】
(成形手順)
1.射出成形機シリンダーに二酸化炭素を注入し、樹脂に溶解させる
2.金型を閉鎖した状態で金型キャビティ内に二酸化炭素を注入する
3.金型キャビティ内に樹脂を射出する
4.樹脂を射出する途中で、金型キャビティ内の二酸化炭素を金型外部に排出する
5.充填完了と同時に、成形品のリブ突出側に二酸化炭素を注入する
6.冷却固化後、成形品を取り出す
【0070】
(成形条件)
・金型キャビティ面の温度:50℃
・射出成形機シリンダー温度:230℃
・射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力:10MPa
・カウンタープレッシャー用ガス(二酸化炭素)の供給圧力:6MPa
・カウンタープレッシャー用ガス(二酸化炭素)の供給時間:2sec
・成形品のリブ突出側に注入する加圧ガス(二酸化炭素)の圧力:5MPa
・成形品のリブ突出側に注入する加圧ガス(二酸化炭素)の注入時間:3sec
・射出速度:100mm/sec
・樹脂保圧:60MPa
・樹脂保圧時間:5sec
【0071】
〔比較例1〕
射出成形機のシリンダー内に二酸化炭素を注入しない以外は成形条件を実施例1と同一にし、成形を行った。そして同一の評価を行った。その結果を〔表1〕に示す。
【0072】
〔比較例2〕
金型キャビティ面の温度を変更した以外は、すべて比較例1と同一の条件にして成形を行い、同一の評価を行った。その結果を〔表1〕に示す。
【0073】
(成形条件)
・金型キャビティ面の温度:73℃
【0074】
【表1】
Figure 2004223879
【0075】
〔実施例2〕
旭化成株式会社製ABS樹脂「スタイラックAT−30」(ビカット軟化温度101℃)を用い、下記に示す成形条件以外はすべて実施例1と同一にして成形を行った。そして同一の評価を行った。その結果を〔表2〕に示す。
【0076】
(成形条件)
・金型キャビティ面の温度:59℃
・射出成形機シリンダー温度:240℃
【0077】
〔比較例3〕
射出成形機のシリンダー内に二酸化炭素を注入しない以外は成形条件を実施例2と同一にし、成形を行った。そして同一の評価を行った。その結果を〔表2〕に示す。
【0078】
〔比較例4〕
金型キャビティ面の温度を変更した以外は、すべて比較例3と同一の条件にして成形を行い、同一の評価を行った。その結果を〔表2〕に示す。
【0079】
(成形条件)
・金型キャビティ面の温度:85℃
【0080】
【表2】
Figure 2004223879
【0081】
【発明の効果】
本発明は以上説明した通りのものであり、射出成形機シリンダー内の溶融樹脂に二酸化炭素を溶解させて溶融粘度を低下させることにより、従来のガス加圧射出成形法では金型キャビティ面の温度を高くしなければ得られなかった高外観意匠面を、一般の射出成形法とほとんど変わらないレベルの金型キャビティ面温度において実現するものであり、成形サイクルアップ、成形品離型時のソリ発生等の問題を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いる金型の一例を示す断面図である。
【図2】本発明に用いる固定型の二酸化炭素供給および排出のための金型構造の一例を示す図である。
【図3】本発明に用いるガス注入ピンの一例を示す断面図である。
【図4】ひけ防止の原理の説明図である。
【図5】成形品の厚肉部の寸法を表す図である。
【図6】実施例および比較例で成形した成形品を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 金型
1a 固定型
1b 可動型
2 金型キャビティ
2a 固定型側の金型キャビティ面
2b 可動型側の金型キャビティ面
3 金型パーティング面
4 カウンタープレッシャー用ガス供給ライン
5 スプルー
6 ランナー
7 エジェクターピン
8 シール材
9 加圧ガス注入ライン
10 ガス注入ピン
12 リブ
13 供給用電磁弁
14 開放用電磁弁
15 カウンタープレッシャー用ガス供給溝
16 ベントスリット
17 基板部
18 側壁
19 リブ
20 リブ
21 リブ
22 リブ
23 リブ
24 ガス注入ピンとの接点

Claims (4)

  1. 部分的に厚肉部が突出した非意匠面と、その裏面側である意匠面とを有する成形品のガス加圧射出成形法であって、溶融樹脂の収められた射出成形機シリンダー内に二酸化炭素を供給し、該二酸化炭素を溶解して溶融粘度が低下した溶融樹脂を金型キャビティ内に射出した後、成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に加圧ガスを注入し、該加圧ガスにて成形品の意匠面をそれに対応する金型キャビティ面に押さえ付けることを特徴とするガス加圧射出成形法。
  2. 金型キャビティ面の温度T(℃)が、成形材料のビカット軟化点V(℃)、射出成形機シリンダー内に供給する二酸化炭素の圧力Pc(MPa)及び成形品の非意匠面とそれに対応する金型キャビティ面との間に注入する加圧ガスの圧力P(MPa)に対して、下記(I)式を満たすことを特徴とする請求項1に記載のガス加圧射出成形法。
    Figure 2004223879
  3. 金型キャビティ面の温度T(℃)が、60℃以下であることを特徴とする請求項2に記載のガス加圧射出成形法。
  4. 金型キャビティ内をあらかじめ溶融樹脂のフローフロントにおいて発泡が生じない圧力以上のカウンタープレッシャー用ガスにより加圧状態としておいてから、溶融樹脂を射出することを特徴とする請求項1から3のいずれかに記載のガス加圧射出成形法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012201184A (ja) * 2011-03-24 2012-10-22 Toyota Boshoku Corp 車両用内装材
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JP2020131583A (ja) * 2019-02-21 2020-08-31 株式会社プライムポリマー 射出成形方法

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