【０００１】
【発明の属する技術分野】
熱可塑性樹脂の射出成形において欠陥の無い成形品を得る方法および得られる成形品に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂の多くは射出成形によって製品化される。該成形方法においては成形品の内部に巣、ボイド等と呼ばれる樹脂の存在しない空洞の欠陥ができることがある。この欠陥があると製品に衝撃がかかった時に破壊しやすくなり問題になることがある。
該欠陥は、結晶性の樹脂や揮発性のガスを生じ易い樹脂を成形する際に発生しやすく、特に結晶性樹脂では金型温度が高いほど発生しやすいことが知られている。
【０００３】
該欠陥は、金型温度を下げることにより減少させることができるが、結晶性樹脂は低い金型温度で成形すると、製品を使用する雰囲気が高温になった場合に寸法変化を起す問題があるため最適な方法とは言えない。
これらの問題を解決する手段が以前に報告されている。（例えば特許文献１参照。）この発明は、空洞を無くすことを目的としている点では本発明と共通しているが、本発明は、レンズ等の厚肉樹脂成形品即ち一般的には約１０ｍｍ以上を対象としている。そのため通常多く用いられる肉厚５ｍｍ以下或は３ｍｍ以下の成形品は対象にしていない。更に金型の縮小量を正確に制御するための金型機構を設ける必要があるので金型製作のコストアップと保守管理の負担が生じる。
【０００４】
【特許文献１】
特公昭 ５５−６０５４号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、射出成形法を用いる熱可塑性樹脂の薄肉成形において、高温の金型温度でも巣が生じない射出成形品を安価で簡便に得る方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【発明を解決する手段】
本発明は、（１）熱可塑性樹脂の射出成形において、型締めした金型のパーティング面を開かせる充填条件で注入し、開いた状態で保圧をかけ、型締め力を解除する直前の金型開き量が１〜１００μｍの範囲であることを特徴とする射出成形方法、（２）該金型開き量が、１〜２０μｍの範囲であることを特徴とする上記（１）に記載の方法、（３）該金型キャビティー厚みが０．１〜５ｍｍの範囲であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の方法、（４）該熱可塑性樹脂が、結晶性を有しその結晶化度が２０〜９５％であることを特徴とする上記（１）から（３）のいずれかに記載の方法、（５）上記（１）〜（４）のいずれかに記載の方法によって得られる巣のない射出成形品である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明について以下具体的に説明する。即ち本発明は熱可塑性樹脂の射出成形において、熱可塑性樹脂溶融体を金型に注入する際、型締めした金型のパーティング面が開くほどの充填条件には可塑化量、射出圧力、射出速度、保圧時間が関わる。ここでパーティング面とは型締め状態で固定型と移動型が接触する面を言う。
可塑化量は通常の成形と同様に最終成形品重量よりやや多くする。
射出速度は“ばり”ができないか殆ど目立たなくするように決める。特に流動末端に達する直前には少なくとも速度を低くすることが望ましい。尚“ばり”とは金型充填時に熱可塑性樹脂溶融体が金型キャビティーからはみ出してできた欠陥である。
【０００８】
射出圧力は金型のパーティング面を開かせる推進力であるが、“ばり”発生の観点から高すぎない適度な圧力を選ぶことが好ましい。金型キャビティー内では時間と共に熱可塑性樹脂溶融体の冷却が進み温度低下による体積収縮や結晶化による体積収縮が起って金型開き量が徐々に減少するので、充填過程の金型開き量がそのままであることはない。射出圧力を決める目安は、成形品取り出し時の金型開き量が１〜１００μｍの範囲、好ましくは１〜２０μｍの範囲になるように決める。
保圧時間は最低でもゲートシール時間以上必要である。なお、本発明の保圧時間とは、所定の射出圧力をかけている時間を言い、ゲートシール時間とはキャビティーへの流入口であるゲートが固まるに要する時間を言う。
【０００９】
以上のようにして注入し固化した成形品を、型締め力を解除して取り出す直前の金型開き量が１〜１００μｍの範囲、好ましくは１〜２０μｍの範囲、かつ金型開き量の変化率が０〜−０．５μｍ／秒、好ましくは０〜−０．２μｍ／秒であることが必要である。尚、金型の開き量を測定する時は、金型側面に取り付けた変位検出器で金型の開き量をモニターできるようにしておく。変位検出器はダイヤルゲージ等の簡単な機構でよく、取り付け位置は金型の４隅付近の４箇所あることが望ましいが、開く方向が偏っている場合はその開き量が一番大きい所だけでもよい。開き量が場所に依らず均等な場合は１箇所でもよい。変位検出器の固定には磁石付のスタンドや専用に加工した金具も用いてもよい。又、この変位量を記録でき、変位量の時間あたりの変化率も算出して表示、記録できる装置があれば更に好ましいが、金型開き量の変化率は変位検出器とストップウオッチの併用で算出しても簡便的に有効である。
【００１０】
よって本発明の設備は、ダイヤルゲージ等の簡単な変位検出器を取り付けるのみで十分であり、金型に特別な機構を設けて作動させる必要は無いため、金型製作のコストアップや保守管理の負担が少なく、必要に応じて簡便に使用できる特長がある。また金型キャビティーの厚みも厚肉である必要がなく、０．１〜５ｍｍの厚さで該成形品を得ることができる。
成形品の厚み測定位置は平らな板状の部分であれば最末端部から２〜３ｍｍ以上離れた所が好ましい。即ち最末端は巣との関連が薄く、１〜２ｍｍは“ひけ”と呼ばれる凹みが出易いため不適当である。厚み測定に用いる測定器は最小目盛が１０マイクロメータから１マイクロメータであることが望ましい。
【００１１】
上記のようにして得られた成形品は巣やボイド等の空洞を有する欠陥が存在しないので、耐衝撃性が低下する心配が無く良い品質の成形品を供給することができる。
なお、本発明の熱可塑性樹脂とは、ポリオレフィン系、ポリスチレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリメタクリル系、ポリカーボネート系、ポリフェニレンエーテル系、ポリオキシメチレン系、ポリフルオロエチレン系、ポリスルホン系、ポリフェニレンサルファイド系、ポリエーテルサルホン系、ポリエーテルエーテルケトン系、ポリイミド系及びポリアミドイミド系樹脂である。また、結晶化度が高い熱可塑性樹脂においても、ボイド等が生じることなく本発明において極めて有効である。
【００１２】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて説明する。また、以下の算出した物性値は下記の測定方法によって得た。
射出成形機および変位検出器においては下記の測定条件をもちいた。
（１）厚みの測定
マイクロメーター、最小目盛０．０１ｍｍを用いて測定した。
（２）結晶化度
丸善（株）平成６年９月２０日発行の高分子大辞典を参考に、Ｘ線回折法により結晶化度を測定した。なお、本発明において使用した旭化成（株）製ポリオキシメチレン系樹脂、テナック５０１０の結晶化度は７１％であった。
（３）アイゾット衝撃値
東洋精機製作所製のアイゾット衝撃試験機を用いて、測定規格はＡＳＴＭ法のＤ２５６に従った。雰囲気温度は２３℃、測定数は５点である。
【００１３】
（４）射出成形機
１．射出成形機：（株）日本製鋼 Ｎ９５型 型締力９５トン
２．金型：ＡＳＴＭ １号ダンベル（把持部改造）、厚み３ｍｍ
３．ゲート：形状・サイドゲート、幅４．０ｍｍ、厚み２．０ｍｍ、長さ４．０ｍｍ
４．樹脂温度：２００℃
５．金型温度：８０℃
６．射出圧力：１１から４７ＭＰａ
７．保圧時間：２０秒（別途実施した測定によりゲートシール時間は１５秒であった）
８．冷却時間：１５秒
【００１４】
（５）変位検出器
変位検出器：ミツトヨ製ダイヤルゲージ 最小目盛０．０１ｍｍ
（６）金型開き量の変化率
変位検出器とストップウオッチ（最小目盛０．１秒）の併用で算出
【００１５】
【実施例】
本発明を実施例に基づいて説明する。
【００１６】
【実施例１】
旭化成（株）製のポリオキシメチレン系樹脂テナック５０１０のペレットを用いて、射出成形を行った。図１に射出圧力と成形品の厚みの関係を示した。射出圧力が増すと徐々に成形品の厚みが増し、成形品の中央部厚みがキャビティー厚みを越える圧力になると、急激に成形品の厚みが増加する傾向が見られた。なお、成形品の厚み測定は成形後２３℃に１２時間保存後行った。
同時に、金型開き量の経時変化を測定した。測定結果を図２に示す。中央部厚みが金型キャビティー厚み以下の射出圧力３１ＭＰａ、３４ＭＰａ、３７ＭＰａでは一時、金型が開くものの、時間と共に金型開き量は減少し、最終的に金型開き量はゼロとなった。成形品の中央部厚みが金型キャビティー厚みより大きい４０ＭＰａでは時間が長い領域でも金型開き量がプラス側に保たれて本発明の条件を満たしている。
【００１７】
【実施例２】
実施例１の結果をもとに、本発明の条件を満たす成形品中央厚みが金型キャビティー厚みより僅かに大きい成形品のアイゾット衝撃強さ５点の平均値を測定した。測定結果を表１に、アイゾット衝撃強さを測定するための試験片採取場所を図３に示した。この試験片に所定の切欠き加工を施した後測定に供した。
上記で得られた、金型キャビティー厚みより僅かに大きい成形品の成形品断面の偏光顕微鏡を観測した。顕微鏡写真を図４に示す。写真を見て分かるように、樹脂の表面にボイドは観測されなかった。即ち、本発明において、このボイドを無くすことに成功し、アイゾット衝撃度を向上させることができた。
【００１８】
【比較例１】
実施例１に準じて作成した成形品中央厚みが金型キャビティー厚み３．００ｍｍより僅かに小さい成形品のアイゾット衝撃強さを実施例２と同様に測定した。測定結果を表１に示す。成形品中央厚みが金型キャビティー厚み３．００ｍｍより僅かに小さい場合、実施例１で得られた成形品の７０％程度のアイゾット衝撃値を示すにとどまった。
また、実施例２と同様に得られた成形品の断面の偏光顕微鏡写真を観測した。顕微鏡写真を図５に示す。実施例３では観測されなかった成形品の厚み方向の矢印で示した部分に数個のボイドが観察された。ボイドが生じているためにアイゾット衝撃値が減少したことが、表１からわかった。
【００１９】
【表１】
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように本発明は、射出成形法を用いる熱可塑性樹脂の薄肉成形において、高温の金型温度でも巣が生じない射出成形品を安価で簡便に得る方法を提供するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の射出圧力と成形品厚みとの関係を示したグラフである。
【図２】実施例１の経過時間と金型開き量との関係を示したグラフである。
【図３】実施例２のアイゾット衝撃試験で使用した成形品の試験片の図である。
【図４】実施例２で得られた成形品断面の偏光顕微鏡写真である。
【図５】比較例１で得られた成形品断面の偏光顕微鏡写真である。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for obtaining a molded product having no defect in injection molding of a thermoplastic resin, and to a obtained molded product.
[0002]
[Prior art]
Most thermoplastic resins are commercialized by injection molding. In the molding method, there may be cavities, voids, etc., in the interior of the molded product, which are voids of resin free. If there is such a defect, the product may be easily broken when subjected to an impact, which may cause a problem.
It is known that such defects are likely to occur when molding a crystalline resin or a resin that easily generates volatile gas, and in particular, a crystalline resin is more likely to occur as the mold temperature increases.
[0003]
The defects can be reduced by lowering the mold temperature.However, when the crystalline resin is molded at a low mold temperature, there is a problem that a dimensional change occurs when the atmosphere in which the product is used becomes high temperature. Not the best way.
Means to solve these problems have been reported previously. (For example, refer to Patent Document 1.) Although the present invention is common to the present invention in that the purpose is to eliminate cavities, the present invention relates to a thick resin molded article such as a lens, that is, generally about 10 mm. It covers the above. For this reason, molded articles having a wall thickness of 5 mm or less or 3 mm or less, which are commonly used, are not considered. Further, since it is necessary to provide a mold mechanism for accurately controlling the amount of reduction of the mold, the cost of mold production is increased and the burden of maintenance management is increased.
[0004]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Publication No. 55-6054
[Problems to be solved by the invention]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for easily and inexpensively obtaining an injection-molded product having no nest even at a high mold temperature in thin-wall molding of a thermoplastic resin using an injection molding method.
[0006]
Means for Solving the Invention
According to the present invention, (1) in injection molding of a thermoplastic resin, injection is performed under filling conditions for opening a parting surface of a closed mold, a pressure is maintained in an open state, and immediately before releasing a mold clamping force. (2) The injection molding method, wherein the mold opening amount is in the range of 1 to 100 μm, and (2) the mold opening amount is in the range of 1 to 20 μm. (3) The method according to the above (1) or (2), wherein the mold cavity has a thickness of 0.1 to 5 mm, and (4) the thermoplastic resin is crystalline. The method according to any one of the above (1) to (3), which has a crystallinity of 20 to 95%, and (5) the method according to any one of the above (1) to (4). A nestless injection-molded article obtained by the described method.
[0007]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be specifically described below. That is, in the present invention, in injection molding of a thermoplastic resin, when a thermoplastic resin melt is injected into a mold, the filling conditions such that the parting surface of the closed mold is opened include a plasticization amount, an injection pressure, and an injection. Speed and dwell time are involved. Here, the parting surface refers to a surface where the fixed mold and the movable mold are in contact with each other in a mold-clamped state.
The amount of plasticization is slightly larger than the weight of the final molded product as in ordinary molding.
The injection speed is determined such that "burrs" cannot be made or are almost inconspicuous. In particular, it is desirable to reduce the speed at least immediately before reaching the flow end. The "burr" is a defect formed by the thermoplastic resin melt protruding from the mold cavity when filling the mold.
[0008]
The injection pressure is a driving force for opening the parting surface of the mold, but it is preferable to select an appropriate pressure that is not too high from the viewpoint of the generation of burrs. In the mold cavity, the cooling of the thermoplastic resin melt progresses with time and volume shrinkage due to temperature decrease and volume shrinkage due to crystallization occur, and the mold opening gradually decreases, so the mold opening during the filling process Is never the same. The guideline for determining the injection pressure is determined so that the mold opening amount at the time of removing the molded product is in the range of 1 to 100 μm, preferably in the range of 1 to 20 μm.
The pressure holding time must be at least longer than the gate sealing time. In addition, the pressure holding time of the present invention refers to the time during which a predetermined injection pressure is applied, and the gate sealing time refers to the time required for the gate, which is the inlet to the cavity, to solidify.
[0009]
The mold opening amount immediately before removing the molded product injected and solidified by releasing the mold clamping force is in the range of 1 to 100 μm, preferably 1 to 20 μm, and the rate of change in the mold opening amount. Should be 0 to -0.5 [mu] m / sec, preferably 0 to -0.2 [mu] m / sec. When measuring the opening of the mold, the displacement of the mold can be monitored by a displacement detector attached to the side of the mold. The displacement detector may be a simple mechanism such as a dial gauge, and it is desirable that there are four mounting positions near the four corners of the mold. Good. If the opening amount is uniform regardless of the location, it may be one location. For fixing the displacement detector, a stand with a magnet or a specially processed metal fitting may be used. It is more preferable if there is a device capable of recording the displacement amount and calculating and displaying and recording the rate of change of the displacement amount per unit time, but the rate of change of the mold opening amount is calculated by using both the displacement detector and the stopwatch. It is simple and effective.
[0010]
Therefore, in the equipment of the present invention, it is sufficient to attach a simple displacement detector such as a dial gauge, and it is not necessary to provide a special mechanism in the mold and operate it. There is a feature that the burden is small and it can be used easily as needed. Also, the thickness of the mold cavity does not need to be thick, and the molded product can be obtained with a thickness of 0.1 to 5 mm.
If the thickness of the molded article is measured at a flat plate-like portion, it is preferable that the thickness be at least 2 to 3 mm away from the extreme end. In other words, the most distal end has a small relation with the nest, and 1-2 mm is inappropriate because a dent called “sink” is likely to appear. It is desirable that the measuring instrument used for thickness measurement has a minimum scale of 10 micrometers to 1 micrometer.
[0011]
Since the molded article obtained as described above does not have a defect having a cavity such as a cavity or a void, it is possible to supply a molded article of good quality without fear of a decrease in impact resistance.
The thermoplastic resin of the present invention includes polyolefin, polystyrene, polyvinyl chloride, polyamide, polyester, polymethacryl, polycarbonate, polyphenylene ether, polyoxymethylene, polyfluoroethylene, and polysulfone. Resins, polyphenylene sulfides, polyethersulfones, polyetheretherketones, polyimides and polyamideimide resins. In addition, even a thermoplastic resin having a high crystallinity is extremely effective in the present invention without generating voids and the like.
[0012]
【Example】
The present invention will be described based on examples. The following calculated physical properties were obtained by the following measurement methods.
The following measurement conditions were used for the injection molding machine and the displacement detector.
(1) Measurement of thickness The thickness was measured using a micrometer and a minimum scale of 0.01 mm.
(2) Crystallinity The crystallinity was measured by an X-ray diffraction method with reference to a polymer dictionary published on Mar. 20, 1994 by Maruzen Co., Ltd. The crystallinity of the polyoxymethylene resin, Tenac 5010, manufactured by Asahi Kasei Corporation used in the present invention was 71%.
(3) Izod impact value Using an Izod impact tester manufactured by Toyo Seiki Seisaku-sho, the measurement standard was in accordance with ASTM method D256. The ambient temperature is 23 ° C., and the number of measurements is five.
[0013]
(4) Injection molding machine Injection molding machine: Nippon Steel Corporation N95 type Mold clamping force 95 tons 2. Mold: ASTM No. 1 dumbbell (modification of gripping part), thickness 3 mm
3. Gate: Shape / side gate, width 4.0 mm, thickness 2.0 mm, length 4.0 mm
4. Resin temperature: 200 ° C
5. Mold temperature: 80 ° C
6. Injection pressure: 11 to 47 MPa
7. Holding time: 20 seconds (gate sealing time was 15 seconds by measurement performed separately)
8. Cooling time: 15 seconds
(5) Displacement detector: Mitutoyo dial gauge Minimum scale 0.01 mm
(6) Calculated by the combined use of the mold opening change rate change detector and the stopwatch (minimum scale: 0.1 second).
【Example】
The present invention will be described based on examples.
[0016]
Embodiment 1
Injection molding was performed using pellets of polyoxymethylene resin Tenac 5010 manufactured by Asahi Kasei Corporation. FIG. 1 shows the relationship between the injection pressure and the thickness of the molded product. As the injection pressure increased, the thickness of the molded product gradually increased. When the thickness of the center of the molded product exceeded the cavity thickness, the thickness of the molded product tended to increase rapidly. The thickness of the molded article was measured after storage at 23 ° C. for 12 hours after molding.
At the same time, the change over time in the mold opening amount was measured. FIG. 2 shows the measurement results. At injection pressures of 31 MPa, 34 MPa, and 37 MPa where the thickness of the central portion is equal to or less than the thickness of the mold cavity, the mold opens temporarily, but the mold opening decreases with time, and finally the mold opening becomes zero. When the thickness of the central part of the molded product is 40 MPa, which is larger than the thickness of the mold cavity, the mold opening amount is maintained on the plus side even in a long time region, thereby satisfying the conditions of the present invention.
[0017]
Embodiment 2
Based on the results of Example 1, the average value of the Izod impact strength at 5 points of the molded product satisfying the conditions of the present invention and having a center thickness slightly larger than the thickness of the mold cavity was measured. Table 1 shows the measurement results, and FIG. 3 shows a test piece sampling place for measuring the Izod impact strength. The test piece was subjected to a predetermined notch processing and then subjected to measurement.
A polarizing microscope was observed on the cross section of the molded product obtained above, which was slightly larger than the thickness of the mold cavity. The micrograph is shown in FIG. As can be seen from the photograph, no void was observed on the surface of the resin. That is, in the present invention, this void was successfully eliminated, and the Izod impact strength was improved.
[0018]
[Comparative Example 1]
The Izod impact strength of a molded product prepared according to Example 1 and having a center thickness slightly smaller than the mold cavity thickness of 3.00 mm was measured in the same manner as in Example 2. Table 1 shows the measurement results. When the center thickness of the molded article was slightly smaller than the mold cavity thickness of 3.00 mm, the Izod impact value of the molded article obtained in Example 1 was only about 70%.
Further, a polarizing microscope photograph of a cross section of the molded product obtained in the same manner as in Example 2 was observed. The micrograph is shown in FIG. In Example 3, several voids were observed in the portion indicated by the arrow in the thickness direction of the molded product, which was not observed. Table 1 shows that the Izod impact value was reduced due to the occurrence of voids.
[0019]
[Table 1]
【The invention's effect】
As described above, the present invention provides a method of easily and inexpensively obtaining an injection-molded product that does not form a cavity even at a high mold temperature in thin-wall molding of a thermoplastic resin using an injection molding method.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing a relationship between an injection pressure and a molded product thickness in Example 1.
FIG. 2 is a graph showing a relationship between an elapsed time and a mold opening amount in Example 1.
FIG. 3 is a view of a test piece of a molded product used in an Izod impact test of Example 2.
FIG. 4 is a polarizing microscope photograph of a cross section of a molded product obtained in Example 2.
FIG. 5 is a polarizing microscope photograph of a cross section of a molded product obtained in Comparative Example 1.
