JP2007136747A - 樹脂成形方法及び樹脂成形装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】ゴム製の成形型2のキャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填し、この熱可塑性樹脂3を冷却して樹脂成形品を得る樹脂成形方法及び樹脂成形装置1である。キャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填する際に、電磁波照射装置4を用い、成形型2の表面から熱可塑性樹脂3にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波を照射することにより、成形型2に対して熱可塑性樹脂3を選択的に加熱する。
【選択図】図1
Description
ところで、熱可塑性樹脂の種類、成形品の形状によっては、成形中に熱可塑性樹脂の温度が低下することにより溶融粘度が高くなり、目的とする成形品を得ることが困難となることがある。そのため、これを改良するため、成形品を成形する成形型(金型)をヒーター等によって加熱する方法が知られている。
また、特許文献1においては、シリコーンゴムの耐熱温度は、例えば200℃程度であり、樹脂の温度の低下を防ぐためにヒーター等の加熱温度を上げると、シリコーンゴム製の成形型が劣化し、この成形型により成形する成形品の表面外観が低下するおそれがある。
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波を照射することを特徴とする樹脂成形方法にある(請求項1)。
すなわち、樹脂成形品を成形するに当たっては、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する。そして、この充填の際に、成形型の表面側から熱可塑性樹脂にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波(以下、近赤外線という。)を照射する。このとき、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を大きく加熱することができる。
それ故、本発明の樹脂成形方法によれば、ゴム製の成形型に対してキャビティ内の熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができ、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを防止して、良好な樹脂成形品を得ることができる。
また、上記近赤外線により、上記ゴム製の成形型に比べて、上記熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、以下のように考える。
すなわち、ゴム製の成形型の表面に照射された上記近赤外線は、成形型の表面を反射又は成形型を透過する割合が多いのに対し、熱可塑性樹脂に吸収される割合が多いと考える。そのため、近赤外線による光のエネルギーが熱可塑性樹脂に優先的に吸収されて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができると考える。
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂に波長が0.01〜100mの電磁波を照射することを特徴とする樹脂成形方法にある(請求項3)。
すなわち、樹脂成形品を成形するに当たっては、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する。そして、この充填の際に、成形型の表面から熱可塑性樹脂に波長が0.01〜100mの電磁波(以下、マイクロ波又は高周波という。)を照射する。このとき、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を大きく加熱することができる。
それ故、本発明の樹脂成形方法によっても、ゴム製の成形型に対してキャビティ内の熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができ、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを防止して、良好な樹脂成形品を得ることができる。
すなわち、ゴム製の成形型の表面に上記マイクロ波又は高周波が照射されたときには、成形型及び熱可塑性樹脂には誘電加熱が行われ、これらにおいて生ずる誘電体損失によって、成形型及び熱可塑性樹脂が発熱して加熱される。そして、熱可塑性樹脂における誘電体損失が、ゴム製の成形型における誘電体損失よりも大きいことによって、熱可塑性樹脂を選択的(優先的)に加熱することができると考える。
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波を照射する電磁波照射装置とを有していることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項9)。
すなわち、本発明の樹脂成形装置は、上記ゴム製の成形型と、上記ピーク波長が0.4〜2μmの電磁波(以下、近赤外線という。)を照射する電磁波照射装置とを有している。そして、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際には、電磁波照射装置により、成形型の表面から熱可塑性樹脂に上記近赤外線を照射する。このとき、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を大きく加熱することができる。
それ故、本発明の樹脂成形装置によれば、ゴム製の成形型に対してキャビティ内の熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができ、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを防止して、良好な樹脂成形品を得ることができる。
なお、上記近赤外線により、上記ゴム製の成形型に比べて、上記熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、上記第1の発明と同様に考える。
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂に波長が0.01〜100mの電磁波を照射する電磁波照射装置とを有していることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項10)。
すなわち、本発明の樹脂成形装置は、上記ゴム製の成形型と、上記波長が0.01〜100mの電磁波(以下、マイクロ波又は高周波という。)を照射する電磁波照射装置とを有している。そして、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際には、電磁波照射装置により、成形型の表面から熱可塑性樹脂に上記マイクロ波又は高周波を照射する。このとき、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を大きく加熱することができる。
それ故、本発明の樹脂成形装置によっても、ゴム製の成形型に対してキャビティ内の熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができ、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを防止して、良好な樹脂成形品を得ることができる。
なお、上記マイクロ波又は高周波により、上記ゴム製の成形型に比べて、上記熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、上記第2の発明と同様に考える。
上記第1の発明において、上記熱可塑性樹脂の吸光度は、上記ゴム製の成形型の吸光度よりも大きいことが好ましい(請求項2)。
この場合には、上記近赤外線の照射により、上記ゴム製の成形型及び熱可塑性樹脂を加熱する際に、熱可塑性樹脂を容易に選択的に加熱することができる。また、吸光度は、例えば、島津製作所製UV3100を用いて測定することができる。
この場合には、上記マイクロ波又は高周波の照射により、上記ゴム製の成形型及び熱可塑性樹脂に誘電加熱を行う際に、誘電体損失を示す誘電力率が、成形型に比べて熱可塑性樹脂の方が大きいことにより、熱可塑性樹脂を容易に選択的に加熱することができる。
上記溶融した状態の熱可塑性樹脂を、成形型のキャビティ内に注入することにより、熱可塑性樹脂を成形型よりも高い温度に維持することが容易である。また、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になることを防止することにより、熱可塑性樹脂の溶融粘度の増加を抑制して、成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを一層容易に防止することができる。
なお、上記キャビティ内において溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になると、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じるおそれがある。
ところで、上記第1の発明においては、熱可塑性樹脂の冷却速度を比較的遅くすることが多い。そのため、冷却中に熱可塑性樹脂の結晶性が高くなることがあり、これによって、樹脂成形品の寸法精度が低下したり、樹脂成形品の耐衝撃性が低下したりすることがある。これに対し、熱可塑性樹脂を非晶性熱可塑性樹脂にしたことにより、上記樹脂成形品の寸法精度の低下及び耐衝撃性の低下等を防止することができる。
この場合には、上記電磁波により、ゴム製の成形型に対して熱可塑性樹脂を選択的に加熱することが一層容易である。
この場合には、成形型の作製が容易であると共に、上記電磁波により、成形型をほとんど加熱することなく熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる。
また、シリコーンゴムの硬度は、JIS−A規格測定において25〜80であることが好ましい。
本例の樹脂成形方法は、図1に示すごとく、ゴム製の成形型2のキャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填し、この熱可塑性樹脂3を冷却して樹脂成形品を得る方法である。また、本例の樹脂成形方法は、樹脂成形品を成形するに当たり、成形型2に対して、熱可塑性樹脂3を選択的に加熱することができる方法である。
ここで、上記ピーク波長とは、電磁波照射装置4により成形型2及び熱可塑性樹脂3に照射する電磁波において、電磁波強度のピーク値を示す波長のことをいう。
本例においては、熱可塑性樹脂3として、非晶性熱可塑性樹脂であると共にゴム変性熱可塑性樹脂であるABS樹脂を用いる。
また、本例の成形型2は、シリコーンゴムからなる。この成形型2は、成形する樹脂成形品のマスターモデル(手作りの現物等)を液状のシリコーンゴム内に配置し、このシリコーンゴムを硬化させ、硬化後のシリコーンゴムからマスターモデルを取り出すことによって作製することができる。
また、本例においては、溶融した状態の熱可塑性樹脂3を成形型2のキャビティ21内に注入し、成形型2に上記近赤外線を照射することにより、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂3の粘度が5000Poise以上になることを防止して、樹脂成形品を得る。
それ故、本例の樹脂成形方法及び樹脂成形装置1によれば、シリコーンゴム製の成形型2に対してABS樹脂を選択的に加熱することができ、成形型2のキャビティ21内にABS樹脂を十分に行き渡らせることができる。これにより、表面外観等に優れた良好な樹脂成形品を成形することができる。
また、成形型2の温度を低く維持することができることにより、成形型2の劣化を抑制することができ、成形型2の耐久性を向上させることができる。
本確認試験1においては、上記実施例1に示した樹脂成形方法及び樹脂成形装置1による優れた作用効果の確認試験を行った。
本確認試験1においては、電磁波照射装置4としては、近赤外線ハロゲンヒータ(ウシオ電機製スポットヒータユニット UL−SH−01、定格電圧100V、消費電力500W、光強度のピーク波長;約1.2μm)を用いた。また、成形型2内に注入する前の熱可塑性樹脂3の可塑化を行うために、射出成形機(新潟鐵工所製NN30B)を用いた。また、成形型2の温度及び熱可塑性樹脂3の温度を測定するために、熱電対モニターを用いた。
また、本確認試験1においては、射出成形機から溶融状態(約250℃)の熱可塑性樹脂3を、室温(約25℃)の成形型2内に注入した。そして、この成形型2に電磁波照射装置4から上記近赤外線を照射し、3分経過時の成形型2の温度及び熱可塑性樹脂3の温度を測定した。なお、近赤外線の照射中に熱可塑性樹脂3の温度が250℃になったときには、照射を中止し、そのときの成形型2の温度を測定した。
(発明品1) 熱可塑性樹脂3;黒色不透明のABS樹脂、成形型2;近赤外線を照射する側の表面からキャビティ21までの厚みTが12mmである透明のシリコーンゴム。
(発明品2) 熱可塑性樹脂3;黒色不透明のABS樹脂、成形型2;上記厚みTが25mmである透明のシリコーンゴム。
(発明品4) 熱可塑性樹脂3;透明のABS樹脂、成形型2;上記厚みTが12mmである透明のシリコーンゴム。
また、発明品1〜4のシリコーンゴムとしては、JIS−A硬度が40である信越シリコーン製のものを用いた。
(比較品1) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品1と同じ。
(比較品2) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品2と同じ。
上記測定を行った結果を、表1に示す。
なお、成形型2のキャビティ21内に注入した直後の熱可塑性樹脂3の温度は、成形型2によって冷やされて150〜180℃まで下降した。
なお、シリコーンゴム製の成形型2が常温から170〜180℃まで上昇した理由は、成形型2が、そのキャビティ21内に充填した熱可塑性樹脂3から熱伝達によって熱エネルギーを受け取ったため、及び成形型2が近赤外線の一部を吸収して温度上昇したためであると考える。
本確認試験2においては、上記電磁波照射装置4として、上記波長0.4〜2μmの電磁波(近赤外線)を照射する近赤外線ハロゲンヒータを用いる代わりに、波長が1m(300MHz)〜100m(3MHz)の電磁波(高周波)を照射する高周波発生装置を用い、次の発明品5〜8について上記確認試験1と同様の測定を行った。
参考として、例えば、波長100m(周波数1MHz)においては、ABS樹脂の誘電力率は、0.008〜0.14程度であり、シリコーンゴムの誘電力率は、0.002〜0.005程度である。
この場合において、上記誘電力率とは、成形型2のキャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填する際に、例えば、成形型2の温度と溶融状態の熱可塑性樹脂3の温度とが異なり、それぞれ温度が変化する場合においても、温度変化の全体を通じて、熱可塑性樹脂3の誘電力率が成形型2の誘電力率よりも大きい状態のことをいう。
(発明品6) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品2と同じ。
(発明品7) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品3と同じ。
(発明品8) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品4と同じ。
本確認試験2において、熱可塑性樹脂3の温度及び成形型2の温度について、測定を行った結果を、表2に示す。
このことより、シリコーンゴム製の成形型2の表面に高周波を照射すること(発明品5〜8)により、成形型2に対して、熱可塑性樹脂3を選択的に加熱できることがわかった。
なお、シリコーンゴム製の成形型2が常温から120〜130℃まで上昇した理由は、上記確認試験1と同様に考える。
本確認試験3においては、上記電磁波照射装置4として、波長が0.01m(30000MHz)〜1m(300MHz)の電磁波(マイクロ波)を照射するマイクロ波オーブンを用い、次の発明品9〜13について上記確認試験1と同様の測定を行った。
本確認試験3の高周波発生装置としては、電磁波強度のピーク波長が2450MHz(0.12m)である精電社製のものを用いた。
(発明品10) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品9と同じであり、マイクロ波オーブンの出力を1kWとした。
(発明品11) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品2と同じであり、マイクロ波オーブンの出力を1kWとした。
(発明品12) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品4と同じであり、マイクロ波オーブンの出力を0.5kWとした。
(発明品13) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品4と同じであり、マイクロ波オーブンの出力を1kWとした。
本確認試験3において、熱可塑性樹脂3の温度及び成形型2の温度について、測定を行った結果を、表3に示す。
このことより、シリコーンゴム製の成形型2の表面にマイクロ波を照射すること(発明品9〜13)により、成形型2に対して、熱可塑性樹脂3を選択的に加熱できることがわかった。
なお、シリコーンゴム製の成形型2が常温から110〜125℃まで上昇した理由は、上記確認試験1と同様に考える。
2 成形型
21 キャビティ
3 熱可塑性樹脂
4 電磁波照射装置
Claims (10)
- ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填し、該熱可塑性樹脂を冷却して樹脂成形品を得る樹脂成形方法であって、
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波を照射することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項1において、上記熱可塑性樹脂の吸光度は、上記ゴム製の成形型の吸光度よりも大きいことを特徴とする樹脂成形方法。
- ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填し、該熱可塑性樹脂を冷却して樹脂成形品を得る樹脂成形方法であって、
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂に波長が0.01〜100mの電磁波を照射することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項3において、上記熱可塑性樹脂の誘電力率(tanδ)は、上記ゴム製の成形型の誘電力率(tanδ)よりも大きいことを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、溶融した状態で上記成形型のキャビティ内に注入し、
上記成形型に上記電磁波を照射することにより、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になることを防止することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、ゴム変性熱可塑性樹脂であることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項において、上記成形型は、シリコーンゴムからなることを特徴とする樹脂成形方法。
- 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂にピーク波長が0.4〜2μmの電磁波を照射する電磁波照射装置とを有していることを特徴とする樹脂成形装置。 - 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型の表面から上記熱可塑性樹脂に波長が0.01〜100mの電磁波を照射する電磁波照射装置とを有していることを特徴とする樹脂成形装置。
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