JP2013103451A - Method of manufacturing thermoplastic resin molded body - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、熱可塑性樹脂成形体の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for producing a thermoplastic resin molded body.
従来から、熱可塑性樹脂成形体の製造方法として、雌雄一対の金型間に溶融状の熱可塑性樹脂を供給した後、金型を型締めすることにより賦形して製造する方法が知られている(特許文献1)。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for producing a thermoplastic resin molded body, a method is known in which a molten thermoplastic resin is supplied between a pair of male and female molds and then molded by clamping the mold. (Patent Document 1).
従来の熱可塑性樹脂成形体より、剛性と衝撃強度の高い熱可塑性樹脂成形体が望まれており、成形体の製造方法に関しても、剛性と衝撃強度の高い熱可塑性樹脂成形体を得ることができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法が望まれていた。 A thermoplastic resin molded article having higher rigidity and impact strength is desired than a conventional thermoplastic resin molded article, and a thermoplastic resin molded article having higher rigidity and impact strength can be obtained with respect to a method for producing the molded article. A method for producing a thermoplastic resin molded body has been desired.
そこで、本発明は、剛性と衝撃強度が高く、かつ、外観の好ましい熱可塑性樹脂成形体を得ることができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the manufacturing method of the thermoplastic resin molded object which can obtain the thermoplastic resin molded object with high rigidity and impact strength and a favorable external appearance.
上記課題を解決するため、鋭意検討した結果、本発明を完成するに至った。
すなわち、本発明は、一対の金型間に溶融状の熱可塑性樹脂を供給する樹脂供給工程と、一対の金型を型締めすることで熱可塑性樹脂を賦形する賦形工程とを備える熱可塑性樹脂成形体の製造方法であって、賦形工程において熱可塑性樹脂の賦形が開始されるとき、熱可塑性樹脂成形体の意匠面側に対応する金型のキャビティ面の少なくとも一部の温度が熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度より30℃低い温度以上であり、熱可塑性樹脂の賦形が開始されるときの熱可塑性樹脂の温度は、熱可塑性樹脂の融点より20℃低い温度以上、融点より10℃高い温度以下であり、賦形工程における金型の型締め速度は、30mm/秒より大きく、500mm/秒以下である熱可塑性樹脂成形体の製造方法にかかるものである。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present invention has been completed.
That is, the present invention includes a resin supply step for supplying a molten thermoplastic resin between a pair of molds, and a molding step for shaping the thermoplastic resin by clamping the pair of molds. A method for producing a thermoplastic resin molded body, wherein when molding of a thermoplastic resin is started in a shaping process, the temperature of at least a part of a cavity surface of a mold corresponding to the design surface side of the thermoplastic resin molded body Is not less than 30 ° C lower than the deflection temperature under load of the thermoplastic resin, and the temperature of the thermoplastic resin when the shaping of the thermoplastic resin is started is 20 ° C lower than the melting point of the thermoplastic resin, more than the melting point. This is a method for producing a thermoplastic resin molded body having a temperature not higher than 10 ° C. and the mold clamping speed in the shaping step being higher than 30 mm / second and not higher than 500 mm / second.
上述した熱可塑性樹脂成形体の製造方法の好ましい一態様は、樹脂供給工程において、熱可塑性樹脂を溶融する溶融可塑化装置の出口に取り付けられた温度調節用ダイを通じて溶融状の熱可塑性樹脂が一対の金型間に供給され、温度調節用ダイにおいて当該溶融状の熱可塑性樹脂の温度が調節される熱可塑性樹脂成形体の製造方法である。 In a preferred embodiment of the method for producing a thermoplastic resin molded body described above, in the resin supplying step, a pair of molten thermoplastic resins is passed through a temperature adjusting die attached to an outlet of a melt plasticizing apparatus that melts the thermoplastic resin. Is a method for producing a thermoplastic resin molded body in which the temperature of the molten thermoplastic resin is adjusted in a temperature adjusting die.
上述した熱可塑性樹脂成形体の製造方法の別の好ましい一態様は、一対の金型により形成されるキャビティ形状が凹凸部を有する三次元形状である熱可塑性樹脂成形体の製造方法である。 Another preferable aspect of the method for producing a thermoplastic resin molded body described above is a method for producing a thermoplastic resin molded body in which a cavity formed by a pair of molds has a three-dimensional shape having uneven portions.
上述した熱可塑性樹脂成形体の製造方法の別の好ましい一態様は、賦形工程が、熱可塑性樹脂を1mm以上、5mm以下の平均厚さを有する形状に賦形する工程である熱可塑性樹脂成形体の製造方法である。 Another preferable aspect of the method for producing a thermoplastic resin molded body described above is a thermoplastic resin molding in which the shaping step is a step of shaping the thermoplastic resin into a shape having an average thickness of 1 mm or more and 5 mm or less. It is a manufacturing method of a body.
本発明によれば、剛性と衝撃強度が高く、かつ、外観の好ましい熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a thermoplastic resin molded article having high rigidity and impact strength and having a favorable appearance.
以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。 DESCRIPTION OF EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1〜図3に示されるように、本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、いわゆるプレス成形法であり、プレス成形用の成形装置1を用いて熱可塑性樹脂成形体を製造する。
As shown in FIGS. 1 to 3, the method for manufacturing a thermoplastic resin molded body according to the present embodiment is a so-called press molding method, and a thermoplastic resin molded body is manufactured using a
(成形装置)
以下、成形装置1について説明を行う。本実施形態に係る成形装置1は、樹脂供給装置2とプレス装置3とから構成されている。
(Molding equipment)
Hereinafter, the
樹脂供給装置2は、熱可塑性樹脂Rを溶融する押出機(溶融可塑化装置)4と、押出機4を移動させる移動機構5と、押出機4から押出される熱可塑性樹脂Rの温度調節を行う温度調節用ダイ6とを備えている。
The
押出機4は、ホッパー4a、駆動部4b、及び溶融可塑化シリンダー4cを有している。熱可塑性樹脂Rは、溶融可塑化シリンダー4cの上流に備えられたホッパー4aから溶融可塑化シリンダー4c内へ投入される。熱可塑性樹脂Rは、加熱された溶融可塑化シリンダー4cの内部でスクリューの回転により溶融状にされ、シリンダー下流方向に押出される。ここで用いるスクリューは単軸であっても二軸であってもよい。
The
移動機構5は、押出機4をプレス装置3に対して移動させるための機構である。このような移動機構5としては、例えばXYステージ機構を採用することができる。
The
温度調節用ダイ6は、押出機4の溶融可塑化シリンダー4cの出口に取り付けられている。押出機4の溶融可塑化シリンダー4cから押出された溶融状の熱可塑性樹脂Rは、温度調節用ダイ6を通じてプレス装置3に供給される。温度調節用ダイ6は、プレス装置3に供給される樹脂の温度調節を行う。
The temperature adjusting die 6 is attached to the outlet of the melt plasticizing
以下、温度調節用ダイ6の構成について図4〜図8を参照して詳細に説明を行う。 Hereinafter, the configuration of the temperature adjusting die 6 will be described in detail with reference to FIGS.
図4及び図5に示されるように、温度調節用ダイ6は、押出機4から溶融状の熱可塑性樹脂Rが導入される入口部10と、熱可塑性樹脂Rの温度調節が行われるランド部11と、熱可塑性樹脂Rが外に押し出される合流出口部12とから構成されている。
As shown in FIGS. 4 and 5, the temperature adjusting die 6 includes an
図4、図6、及び図7に示されるように、入口部10は、押出機4の溶融可塑化シリンダー4cから溶融状の熱可塑性樹脂Rが導入される入口流路Aを有している。この入口流路Aに導入された溶融状の熱可塑性樹脂Rは、矢印で示す流れ方向T1に流れてランド部11内へと流れ込む。
As shown in FIGS. 4, 6, and 7, the
図6〜図8に示されるように、ランド部11は、溶融状の熱可塑性樹脂Rが流れる複数の流路Bを形成する本体部11aを有している。また、本体部11aの左右には、厚板状のサイドガイド11b,11cが配置されている。厚板状のサイドガイド11b,11cは、ボルト13によって本体部11aに固定されている。なお、ランド部11は、大部分が、鉄、炭素鋼などの一般的な構造用材料から構成されている。
6-8, the
複数の流路Bは、流れ方向T1に延在する直線状の流路である。複数の流路Bは、流れ方向T1に直交する方向(本体部11aの横幅方向)で本体部11aの一方の端部から本体部11aの他方の端部まで一列に並んで形成されている。なお、流路Bは、必ずしも本体部11aの一方の端部から本体部11aの他方の端部まで形成されている必要はなく、流れ方向T1に直交する方向で本体部11aの中央付近にのみ形成されていても良く、左右何れかの端に片寄って形成されていても良い。
The plurality of flow paths B are linear flow paths extending in the flow direction T1. The plurality of flow paths B are formed in a line from one end of the
図4、図6、及び図8に示されるように、本体部11aには、冷却水配管14及びカートリッジヒータ15が複数備えられている。冷却水配管14は、冷却水の循環により流路Bを流れる熱可塑性樹脂Rを冷却するクーラである。また、カートリッジヒータ15は、電熱により流路Bを流れる熱可塑性樹脂Rを加熱するヒータである。
As shown in FIGS. 4, 6, and 8, the
冷却水配管14及びカートリッジヒータ15は、流路Bの上側及び下側にそれぞれ配置され、本体部11aにおける流れ方向T1に沿って複数並べられている。なお、図5及び図7については冷却水配管14及びカートリッジヒータ15の図示を省略する。
The
図4〜図6に示されるように、ランド部11の上側には、流路Bを流れる熱可塑性樹脂Rの温度を検出するための温度センサ16が取り付けられている。温度センサ16は、本体部11a内に差し込まれた棒状の検出部16aを有しており、検出部16aの先端は流路Bの近傍に位置している。
As shown in FIGS. 4 to 6, a
温度センサ16は、配線を通じて図示しない温度制御装置に接続されている。温度制御装置は、温度センサ16の検出した温度に応じて冷却水配管14の通水やカートリッジヒータ15の通電を制御することにより、プレス装置3に供給する熱可塑性樹脂Rの温度を調節する。
The
図6〜図8に示されるように、本体部11a内には、上端及び下端が本体部11aの内壁に埋めこまれた長方形状の板17が複数配置されている。複数の板17は、流れ方向T1に沿って延在している。複数の板17は、本体部11aの内部で複数の流路Bを形成する壁部として機能する。
As shown in FIGS. 6 to 8, a plurality of
また、流れ方向T1における板17の長さはランド部11の長さと略同一である。ここで、略同一の範囲には、例えば板17の長さがランド部11の長さの80%〜110%程度である場合も含まれる。
The length of the
流路Bは、板17の他、本体部11a内の上部内壁11d及び下部内壁11eにより囲まれて形成されている。本実施形態において、板17はランド部11の横幅方向における流路Bの内壁であり、上部内壁11d及び下部内壁11eはランド部11の縦幅方向(高さ方向)における流路Bの内壁である。板17は、流路Bを形成する壁部のうち流路Bの間の部分に相当する。
The flow path B is formed by being surrounded by the upper
各流路Bの熱可塑性樹脂Rの流れ方向T1に垂直な断面の形状は、縦長の長方形状をなしている。長方形状をなす断面形状の短辺(横幅)は1mm以上3mm以下であることが好ましく、温度調節用ダイ6から十分な量の熱可塑性樹脂Rを供給できるという観点から、長辺(縦幅)は6mm以上であることが好ましい。また、長辺は10mm以上であることがより好ましく、15mm以上であることが更に好ましい。なお、長辺と短辺の位置関係は本実施形態の位置関係の逆であっても良い。 The shape of the cross section perpendicular to the flow direction T1 of the thermoplastic resin R in each flow path B is a vertically long rectangular shape. The short side (horizontal width) of the rectangular cross-sectional shape is preferably 1 mm or more and 3 mm or less, and from the viewpoint that a sufficient amount of the thermoplastic resin R can be supplied from the temperature adjusting die 6, the long side (vertical width). Is preferably 6 mm or more. Further, the long side is more preferably 10 mm or more, and further preferably 15 mm or more. Note that the positional relationship between the long side and the short side may be opposite to the positional relationship of the present embodiment.
また、流路Bの長さL(流れ方向T1の長さ)と断面形状における短辺Hの比L/Hは、所定の温度に精度よく温度調節が可能であるという観点から50以上であることが好ましい。ランド部11が大きくなりすぎず、温度調節用ダイ6の取付作業が容易で、小さなスペースでも取付けられるという観点から、L/Hは300以下であることが好ましく、より好ましくは200以下である。
Further, the ratio L / H between the length L of the flow path B (the length in the flow direction T1) and the short side H in the cross-sectional shape is 50 or more from the viewpoint that the temperature can be accurately adjusted to a predetermined temperature. It is preferable. L / H is preferably 300 or less, more preferably 200 or less from the viewpoint that the
板17は、温度調節用ダイ6の大部分を構成する鉄等の一般的な構造材料と比べて熱伝導率の大きい銅から構成されている。具体的には、板17は、熱伝導率が180W/m・K以上の銅から構成されている。板17が熱伝導率の大きい銅から構成されることで、冷却水配管14やカートリッジヒータ15による温度調節を効率良く熱可塑性樹脂Rに伝えることができる。
The
図4〜図7に示されるように、温度調節用ダイ6の合流出口部12は、ランド部11の流路Bから押し出された熱可塑性樹脂Rが合流する合流流路Cを有している。合流流路Cは、下向きの出口12aを有する湾曲した流路である。出口12aから外に押し出される熱可塑性樹脂Rの流れ方向を矢印T2で示す。なお、合流流路Cの出口12aには、溶融状の熱可塑性樹脂Rを切り落とすためのカッター機構を取り付けることが好ましい。
4-7, the confluence | merging
合流出口部12には、二本の合流出口部用カートリッジヒータ18が配置されている。二本の合流出口部用カートリッジヒータ18は、合流流路Cを左右で挟むように配置されており、合流流路Cを流れる熱可塑性樹脂Rの加熱を行う。また、合流出口部12の上側には、ランド部11の温度センサ16と同じ構造を有する温度センサ19が設けられている。
Two junction
温度センサ19及びカートリッジヒータ18は、配線を通じて上述した温度制御装置に接続されており、温度センサ19の検出温度が設定温度よりも低い場合にはカートリッジヒータ18を用いて合流流路Cを流れる熱可塑性樹脂Rの加熱を行う。
The
このように構成された温度調節用ダイ6によれば、流路Bを形成する板17を熱伝導率180W/m・K以上の銅から構成することで、鉄から形成する場合と比べて、冷却水配管14の冷却水及びカートリッジヒータ15と流路B内の熱可塑性樹脂Rとの間の熱伝導効率を向上させることができ、熱可塑性樹脂Rの温度を効率良く調節することができる。従って、この温度調節用ダイ6によれば、効率良く熱可塑性樹脂Rの温度調節を行うことができ、処理能力が向上するので、所望の温度の熱可塑性樹脂Rを短時間で得ることができる。
According to the temperature control die 6 configured in this way, the
なお、このような構成の温度調節用ダイについては、特願2011−139559に詳しい記載がある。また、温度調節用ダイ6の構成は、上述したものに限られない。板17は必ずしも銅製である必要はなく、銅に代えてアルミニウムや金、銀等から構成されていても良い。また、熱伝導率が180W/m・K以上であれば、二種類以上の材料から構成されていても良い。なお、板17は、熱伝導率の高い銅等を一部に含んでいるだけであっても良い。この場合、板17の表面積における熱伝導率の高い材料の割合は50%以上であることが好ましく、70%以上であることがより好ましい。更に、流路Bを横方向や斜め方向に分割するように板17を設けることも可能である。また、本発明に係る製造方法において温度調節用ダイ6を必ずしも用いる必要はない。
The temperature control die having such a configuration is described in detail in Japanese Patent Application No. 2011-139559. Further, the configuration of the temperature adjusting die 6 is not limited to that described above. The
次に、プレス装置3の構成について説明する。図1〜図3に示されるように、プレス装置3は、雌雄一対の金型7によるプレス成形を行う装置である。金型7は、可動型となる上側の金型7aと、固定型となる下側の金型7bとから構成されている。
Next, the configuration of the
金型7a,7bには、加熱媒体や冷却媒体が流れる流路Dが複数形成されている。縦断面が円形状の流路Dは、例えば直径3〜10mmの大きさに形成されている。流路Dを流れる加熱媒体としては、例えば蒸気、加圧水、温水などが用いられ、冷却媒体としては冷却水などが用いられる。
A plurality of flow paths D through which the heating medium and the cooling medium flow are formed in the
金型7a,7bでは、流路D内を加熱媒体や冷却媒体が流れることで、キャビティ面Ca,Cbの温度調節が実現される。このような金型7a,7bを用いることで、短時間でキャビティ面Ca,Cb(図9参照)の温度を変更する急速加熱冷却成形を行うことができる。
In the
急速加熱冷却成形とは、樹脂賦形時開始時に金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbの温度を高くしておき、賦形完了後に金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbの温度を下げる成形法である。なお、必ずしもキャビティ面Ca,Cbの両方の温度調節を行う必要はなく、例えば樹脂成形体の意匠面に対応するキャビティ面の一部のみを温度調節する態様であっても良い。
Rapid heating / cooling molding means that the temperature of the cavity surfaces Ca and Cb of the
プレス装置3は、金型7a,7bの開閉を行うための駆動源8を備えている。駆動源8としては、油圧駆動装置や電動駆動装置が採用される。駆動制御の観点から、サーボモーター等の電動駆動装置を採用することが好ましい。
The
プレス装置3は、駆動源8により金型7aを金型7bに接近させることで、金型7a,7bの型締めを行う。このときの金型7a,7b間の相対速度を型締め速度とする。プレス装置3は、駆動源8により金型7a,7bの型締め速度を制御する。
The
(熱可塑性樹脂)
本実施形態で用いられる熱可塑性樹脂Rとしては、例えばポリプロピレン、ポリエチレン、アクリル樹脂、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、スチレン−ブタジエンブロック共重合体、EPM、EPDM等の熱可塑性エストラマ−、これらの混合物、これらを用いたポリマーアロイ等が挙げられ、なかでもポリプロピレンやポリエチレン等の結晶性樹脂が好ましく、ポリプロピレンがより好ましい。また、必要に応じてガラス繊維、各種の無機フィラー、有機フィラー等の充填材を含有してもよい。本発明の熱可塑性樹脂Rは、示差走査熱量測定(DSC)によって結晶融解ピークが観測されるものである。本発明に用いられる熱可塑性樹脂Rが混合物の場合、混合物の示差走査熱量測定(DSC)を行うことによって、結晶融解ピークが観測されるものであればよい。
(Thermoplastic resin)
Examples of the thermoplastic resin R used in the present embodiment include polypropylene, polyethylene, acrylic resin, acrylonitrile-styrene-butadiene block copolymer, polyamide such as polystyrene and nylon, polyvinyl chloride, polycarbonate, and styrene-butadiene block copolymer. Examples thereof include thermoplastic elastomers such as coalescence, EPM and EPDM, mixtures thereof, polymer alloys using these, and crystalline resins such as polypropylene and polyethylene are preferable, and polypropylene is more preferable. Moreover, you may contain fillers, such as glass fiber, various inorganic fillers, and an organic filler, as needed. In the thermoplastic resin R of the present invention, a crystal melting peak is observed by differential scanning calorimetry (DSC). When the thermoplastic resin R used in the present invention is a mixture, any crystal melting peak may be observed by performing differential scanning calorimetry (DSC) of the mixture.
(熱可塑性樹脂成形体の製造方法)
本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は,樹脂供給工程と賦形工程とを備えている。本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法では、金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbが金型設定温度まで予め加熱されている。金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbは、流路D内に加熱媒体を流すことで加熱される。金型設定温度は、賦形開始時のキャビティ面Ca,Cbの温度が所定の温度範囲になるように選択される。賦形開始時におけるキャビティ面Ca,Cbの温度範囲については後述する。本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法では、金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbが金型設定温度まで加熱された状態で樹脂供給工程が行われる。
(Method for producing thermoplastic resin molding)
The method for producing a thermoplastic resin molded body according to the present embodiment includes a resin supply process and a shaping process. In the method for manufacturing a thermoplastic resin molded body according to the present embodiment, the cavity surfaces Ca and Cb of the
《樹脂供給工程》
樹脂供給工程では、図2に示されるように、移動機構5によって押出機4がプレス装置3側へ移動され、開放状態にある金型7a,7b間に、押出機4内で溶融状にされた所定量の熱可塑性樹脂Rが供給される。
<Resin supply process>
In the resin supply process, as shown in FIG. 2, the
樹脂供給工程では、押出機4の溶融可塑化シリンダー4cの出口に取り付けられた温度調節用ダイ6を通じて溶融状の熱可塑性樹脂Rの供給が行われる。このとき、温度調節用ダイ6では、内部を流れる熱可塑性樹脂Rの温度が設定温度になるように温度調節が行われる。温度調節用ダイ6の設定温度は、賦形開始時に樹脂温度が所定の温度範囲になるように選択される。賦形開始時の温度範囲については後述する。
In the resin supply step, the molten thermoplastic resin R is supplied through the temperature adjusting die 6 attached to the outlet of the
また、樹脂供給工程において、温度調節用ダイ6から押出される溶融状の熱可塑性樹脂Rの厚さは、得られる成形体の剛性と衝撃強度をより高くするという観点から、製造する樹脂成形体の厚さの2倍以上、10倍以下であることが好ましい。樹脂供給工程において、温度調節用ダイ6を通じて溶融状の熱可塑性樹脂Rが一対の金型7a,7bの間に供給され、温度調節用ダイ6において溶融状の熱可塑性樹脂Rの温度を調節することにより、賦形開始時の樹脂温度の調節を短時間で実現することができ、熱可塑性樹脂成形体の製造効率を向上させることができるため、好ましい。
Further, in the resin supplying step, the thickness of the molten thermoplastic resin R extruded from the temperature adjusting die 6 is a resin molded body to be manufactured from the viewpoint of increasing the rigidity and impact strength of the obtained molded body. The thickness is preferably 2 times or more and 10 times or less. In the resin supply step, the molten thermoplastic resin R is supplied between the pair of
《賦形工程》
賦形工程では、プレス装置3が雌雄一対の金型7a,7bを型締めすることで熱可塑性樹脂Rの賦形が行われる。ここで、図9(a)は、樹脂供給工程後の熱可塑性樹脂Rの状態を示す図である。図9(b)は、賦形開始時の熱可塑性樹脂Rの状態を示す図である。図9(c)は、型締め完了時の熱可塑性樹脂Rの状態を示す図である。
<Shaping process>
In the shaping step, the thermoplastic resin R is shaped by the
図9(a)に示す樹脂供給工程の後の状態から、金型7a,7bを閉じることで図9(b)に示す賦形開始の状態に移行する。樹脂供給工程の後、速やかに金型7a,7bが閉じ始められることが好ましい。
From the state after the resin supply step shown in FIG. 9A, the
本発明の賦形工程において、図9(b)に示す熱可塑性樹脂Rの賦形が開始されるときとは、雌雄一対の金型7a、7bの両方が熱可塑性樹脂Rに接触したときに等しい。上側の金型7aが降下して熱可塑性樹脂Rに接触した瞬間から、プレス成形における熱可塑性樹脂Rの賦形が開始される。
In the shaping step of the present invention, when the shaping of the thermoplastic resin R shown in FIG. 9B is started, when both the male and
ここで、上側の金型7aが熱可塑性樹脂Rに接触してから金型7a,7bの型締めが完了するまでに上側の金型7aが降下する距離を、その間の時間で除した値を型締め速度Vとする。なお、金型7aがプレス全開位置から熱可塑性樹脂Rに接触するまでの間の金型7a,7bの閉じる速度を型閉じ速度として、型締め速度Vと区別する。
Here, a value obtained by dividing the distance by which the
この賦形工程において、金型7a,7bの型締め速度Vは、30mm/秒より大きく、500mm/秒以下の速度として設定される。型締め速度Vは、50mm/秒以上の速度として設定されることが好ましい。また、型締め速度Vは、300mm/秒以下の速度として設定されることが好ましい。
In this shaping step, the mold clamping speed V of the
型締め速度Vが50mm/秒以上であると、小さな型締め力で賦形でき、かつ剛性や衝撃強度の高い成形体が得られるため、好ましい。型締め速度Vが300mm/秒以下であると、金型を閉じるときに金型7a,7bに作用する衝撃力が小さくなり、金型7a,7bやプレス装置3が破損しにくい。
A mold clamping speed V of 50 mm / second or more is preferable because a molded body having a high rigidity and impact strength can be obtained with a small mold clamping force. When the mold clamping speed V is 300 mm / second or less, the impact force acting on the
この賦形工程では、図9(b)に示す熱可塑性樹脂Rの賦形が開始されるとき、金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbの温度が熱可塑性樹脂Rの荷重たわみ温度より30℃低い温度以上となるように、前述のとおり、金型設定温度を調整する。また、熱可塑性樹脂Rの賦形開始時に、キャビティ面Ca,Cbの全部ではなく一部の温度のみを熱可塑性樹脂Rの荷重たわみ温度より30℃低い温度以上としても良い。更に、金型7a,7bのキャビティ面Ca,Cbの温度調節を行う構成としては、流路Dを設けるものに限られない。例えば、電気ヒータや高周波誘導加熱装置等により金型7a,7bを加熱する構成であっても良い。
In this shaping step, when shaping of the thermoplastic resin R shown in FIG. 9B is started, the temperature of the cavity surfaces Ca and Cb of the
この賦形工程では、図9(b)に示す熱可塑性樹脂Rの賦形が開始されるときの溶融状熱可塑性樹脂の温度が、熱可塑性樹脂Rの融点より20℃低い温度以上、融点より10℃高い温度以下とされる。このときの樹脂温度は、融点より10℃低い温度以上、融点より10℃高い温度以下であることが好ましく。融点より10℃低い温度以上、融点以下であることがより好ましい。賦形が開始されるときの溶融状熱可塑性樹脂Rの温度が熱可塑性樹脂Rの融点より20℃低い温度以上であれば、樹脂の流動性がよく、金型7のキャビティ形状どおりに賦形することができる。熱可塑性樹脂Rの温度が融点より10℃高い温度以下であると、剛性や衝撃強度の高い熱可塑性樹脂成形体Rcを得ることができる。賦形開始時における樹脂温度の調節は、温度調節用ダイ6により供給時の樹脂温度を調節することで行われる。
In this shaping step, the temperature of the molten thermoplastic resin when shaping of the thermoplastic resin R shown in FIG. 9B is started is 20 ° C. lower than the melting point of the thermoplastic resin R, and more than the melting point. The temperature is 10 ° C. or higher. The resin temperature at this time is preferably at least 10 ° C. below the melting point and below 10 ° C. above the melting point. More preferably, the temperature is 10 ° C. lower than the melting point and lower than the melting point. If the temperature of the molten thermoplastic resin R at the start of shaping is 20 ° C. lower than the melting point of the thermoplastic resin R, the resin has good fluidity and is shaped according to the cavity shape of the
その後、賦形工程では、金型7a、7bを型締めすることにより熱可塑性樹脂Rがキャビティ面Ca,Cbに沿って広がり、熱可塑性樹脂Rの賦形が進められる。本実施形態においては、金型7bのキャビティ形状が端末部に縦壁部を有する三次元形状となっているため、キャビティ内の熱可塑性樹脂Rは縦壁部である凹凸部を有する三次元形状に賦形される。熱可塑性樹脂Rの型締めが完了すると図9(c)の状態となる。
Thereafter, in the shaping step, the
図9(c)の状態において、熱可塑性樹脂Rの冷却が行われる。このとき、金型7a、7bでは、流路Dに冷却媒体が流れることで、キャビティ面Ca,Cbの温度が下げられる。例えば、キャビティ面Ca,Cbの温度が20℃〜60℃となるように冷却される。その後、冷却した熱可塑性樹脂Rが固化することにより縦壁部を有する熱可塑性樹脂成形体Rcが成形される。
In the state of FIG. 9C, the thermoplastic resin R is cooled. At this time, in the
《離型工程》
離型工程では、金型7a、7bが開かれて、内部の樹脂成形体Rcが取り出される。図10に離型工程後の熱可塑性樹脂成形体Rcの状態を示す。離型工程では、まず緩やかな速度で金型7a、7bが開かれた後、開放状態になる位置まで高速で型開きが行われる。その後、成形された熱可塑性樹脂成形体Rcが金型7bから取り出される。
《Release process》
In the mold release step, the
また、本実施形態に係る製造方法は、シート状の薄い樹脂成形体を製造する場合に比べると、凹凸部を有する三次元形状の樹脂成形体や1mm以上の平均厚さを有する樹脂成形体を製造する場合に特に有効である。なお、凹凸部を有する三次元形状の樹脂成形体は、例えば本実施形態のようにキャビティ形状を凹凸部を有する三次元形状とした金型を用いることにより製造される。また、樹脂成形体の平均厚さは、剛性や衝撃強度の高い樹脂成形体を得るという観点から5mm以下であることが好ましい。 In addition, the manufacturing method according to the present embodiment uses a three-dimensional resin molded body having uneven portions and a resin molded body having an average thickness of 1 mm or more, as compared with the case of manufacturing a sheet-like thin resin molded body. This is particularly effective when manufacturing. In addition, the three-dimensional resin molded body having the concavo-convex portion is manufactured by using a mold having a cavity shape having a three-dimensional shape having the concavo-convex portion as in the present embodiment, for example. Moreover, it is preferable that the average thickness of a resin molding is 5 mm or less from a viewpoint of obtaining a resin molding with high rigidity and impact strength.
本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、射出機を用いた射出プレス成形においても利用することができる。この場合には、射出機が溶融可塑化装置に相当する。 The method for producing a thermoplastic resin molded body according to the present invention can also be used in injection press molding using an injection machine. In this case, the injection machine corresponds to a melt plasticizer.
ここで、図11に、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法で利用できる金型の他の例を示す。図11に示す金型20により形成されるキャビティ形状も、上述した金型7と同じく凹凸部を有する三次元形状を有している。なお、金型20は、キャビティ面の左右の端部に位置する二箇所の凹凸部を有しているが、凹凸部が一箇所の場合や三箇所以上の場合もキャビティ形状が凹凸部を有する三次元形状を有する場合に含まれる。
Here, FIG. 11 shows another example of a mold that can be used in the method for producing a thermoplastic resin molded body according to the present invention. The cavity shape formed by the
(実施例1)
実施例1として、上述した実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を行った。熱可塑性樹脂Rとして、ポリプロピレン(商品名:住友ノーブレンH501、住友化学株式会社製、MFR=3g/10分、融点165℃、荷重たわみ温度142℃)を用いて、厚さ2.5mmの樹脂成形体を製造した。
Example 1
As Example 1, the manufacturing method of the thermoplastic resin molding which concerns on embodiment mentioned above was performed. As thermoplastic resin R, polypropylene (trade name: Sumitomo Nobrene H501, manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd., MFR = 3 g / 10 min, melting point 165 ° C., deflection temperature under load 142 ° C.) is used, and a resin molding having a thickness of 2.5 mm is used. The body was manufactured.
射出機としては、SLIM10e16((株)佐藤鉄工所製、最大型締め力980kN、理論射出容量1610cc)用射出装置、プレス装置としてはSLIM10e16用型締め装置を使用した。
使用した金型は、上側の可動型と下側の固定型とからなる雌雄一対のプレス成形用金型であり、縦400mm、横600mm、高さ60mmで表面にシボを有する略平板形状のものを用いた。金型の加熱用として、高周波発信周波数20kHz、高周波出力50kWの高周波誘導加熱装置を金型外部に設置し、金型間に溶融状ポリプロピレンを供給する前に予め上側の可動型のキャビティ表面を加熱できるようにした。
また、上述した実施形態に係る温度調節用ダイ6を前記射出機の出口に取り付けた。射出機の温度は200℃設定とした。射出機にポリプロピレンを投入して溶融し、溶融状のポリプロピレンを温度調節用ダイ6を通じて、金型間に供給した。
その後、プレス装置の型締め速度を70mm/秒に設定して賦形を開始した。
このとき、賦形開始時の金型キャビティ表面の温度が120℃となるように溶融状ポリプロピレンを金型間に供給する前に、予め高周波誘導加熱装置で可動型キャビティ表面を加熱した。また、賦形開始時の溶融状ポリプロピレンの温度が165℃となるように温度調節用ダイ6の温度を設定した。
As the injection machine, an injection apparatus for SLIM10e16 (manufactured by Sato Iron Works Co., Ltd., maximum clamping force 980 kN, theoretical injection capacity 1610 cc) was used, and as the pressing apparatus, a clamping apparatus for SLIM10e16 was used.
The mold used is a pair of male and female press molds consisting of an upper movable mold and a lower fixed mold, and has a substantially flat plate shape with 400 mm in length, 600 mm in width, 60 mm in height, and has a texture on the surface. Was used. A high frequency induction heating device with a high frequency oscillation frequency of 20 kHz and a high frequency output of 50 kW is installed outside the mold for heating the mold, and the upper movable mold cavity surface is heated in advance before supplying molten polypropylene between the molds. I was able to do it.
Further, the temperature adjusting die 6 according to the embodiment described above was attached to the outlet of the injection machine. The temperature of the injector was set to 200 ° C. Polypropylene was introduced into the injection machine and melted, and the molten polypropylene was supplied between the dies through the temperature control die 6.
Thereafter, the mold clamping speed of the press apparatus was set to 70 mm / second and shaping was started.
At this time, before the molten polypropylene was supplied between the molds so that the temperature of the mold cavity surface at the start of shaping was 120 ° C., the surface of the movable mold cavity was heated in advance by a high-frequency induction heating device. The temperature of the temperature adjusting die 6 was set so that the temperature of the molten polypropylene at the start of shaping was 165 ° C.
(比較例1)
溶融状ポリプロピレンを金型間に供給する前に可動型キャビティ表面を予め加熱しなかったこと以外は、実施例1と同様に製造した。
(Comparative Example 1)
It was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface of the movable mold cavity was not heated in advance before supplying the molten polypropylene between the molds.
(比較例2)
賦形開始時の温度を200℃とした以外は、実施例1と同様に製造した。
(Comparative Example 2)
It was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the temperature at the start of shaping was 200 ° C.
[評価方法]
(1)曲げ弾性率
実施例及び比較例で製造した成形体の曲げ弾性率は、JIS K7203に従って、下記条件で測定した。
測定温度:23℃
スパン:50mm
曲げ速度:2mm/分
(2)衝撃強度
実施例及び比較例で製造した成形体の衝撃強度は、JIS K7110に従って、下記条件で測定した。
測定温度:23℃
Vノッチあり
(3)グロス
実施例及び比較例で製造した成形体表面のグロスは、JIS Z8741に従って、下記条件で測定した。このグロスの値が1.8以下であれば転写性がよく、外観が良好であるとした。
測定角度:60°
(4)融点(単位:℃)
実施例及び比較例で用いた熱可塑性樹脂の融点は、示唆走査熱量計(パーキンエルマー社製DSC VII型)を用いて測定した。測定条件は、あらかじめ試片10mgを窒素雰囲気下におき220℃で5分間溶融させた後、5℃/分の降温速度で50℃まで降温して結晶化させた。その後、5℃/分で昇温させて、得られた融解吸熱カーブの最大ピークの温度を融点とした。
(5)メルトフローレート(MFR、単位:g/10分)
実施例及び比較例で用いた熱可塑性樹脂のMFRは、JIS−K7210に従って、下記条件で測定した。
測定温度:230℃
荷重:2.16kgf
(6)荷重たわみ温度(単位:℃)
実施例及び比較例で用いた熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度は、JIS−K7191−2 B法に従って測定した。
(7)賦形開始時の可動型キャビティ表面温度(単位:℃)
予め実施例において、可動型キャビティ表面の加熱が完了してから賦形開始までの時間を測定し、その時間をt1秒とした。
実施例における熱可塑性樹脂成形体の製造とは別に、賦形開始時の可動型キャビティ表面の温度を測定した。可動型のキャビティ表面に熱電対を貼り付けておき、高周波誘導加熱装置を用いて可動型のキャビティ表面を所定時間加熱し、加熱が完了してかt1秒後の金型キャビティ表面の温度を測定した。高周波誘導加熱装置で加熱する時間を変更して同じ測定を行い、上述の実施例、比較例において、賦形開始時の可動型キャビティ表面温度を所望の温度とすることができる加熱時間を求めた。
(8)賦形開始時の温度(単位:℃)
実施例における熱可塑性樹脂成形体の製造とは別に、賦形開始時の溶融状ポリプロピレンの温度を測定した。予め、実施例において、溶融状ポリプロピレンを金型間に供給してから、賦形開始までの時間を測定し、その時間をt2秒とした。
SLIM10e16用射出装置の先端に温度調節用ダイ6を取り付け、射出装置の温度を200℃設定とし、所定の温度に設定した温度調節用ダイ6を通じて金型間に溶融状のポリプロピレンを供給した。溶融状ポリプロピレンの供給が完了してからt2秒後の金型キャビティ面上の溶融状ポリプロピレンの中央部(長さ方向及び厚み方向の略中心部)に熱電対を差し込んで樹脂温度を測定した。
温度調節用ダイ6の設定温度を変更して同じ測定を行い、上述の実施例、比較例において、賦形開始時の温度を所望の温度とすることができる温度調節用ダイ6の設定温度を求めた。
(1) Flexural modulus The flexural modulus of the molded bodies produced in the examples and comparative examples was measured under the following conditions in accordance with JIS K7203.
Measurement temperature: 23 ° C
Span: 50mm
Bending speed: 2 mm / min (2) Impact strength The impact strength of the molded bodies produced in the examples and comparative examples was measured according to JIS K7110 under the following conditions.
Measurement temperature: 23 ° C
(3) Gloss with V notch Gloss on the surface of the molded body produced in Examples and Comparative Examples was measured according to JIS Z8741 under the following conditions. If the gloss value is 1.8 or less, the transferability is good and the appearance is good.
Measurement angle: 60 °
(4) Melting point (unit: ° C)
The melting points of the thermoplastic resins used in the examples and comparative examples were measured using a suggested scanning calorimeter (DSC VII manufactured by Perkin Elmer). Measurement conditions were such that 10 mg of a specimen was previously placed in a nitrogen atmosphere and melted at 220 ° C. for 5 minutes, and then cooled to 50 ° C. at a rate of 5 ° C./min for crystallization. Thereafter, the temperature was raised at 5 ° C./min, and the temperature of the maximum peak of the obtained melting endothermic curve was taken as the melting point.
(5) Melt flow rate (MFR, unit: g / 10 min)
The MFR of the thermoplastic resin used in Examples and Comparative Examples was measured according to JIS-K7210 under the following conditions.
Measurement temperature: 230 ° C
Load: 2.16kgf
(6) Deflection temperature under load (unit: ° C)
The deflection temperature under load of the thermoplastic resins used in Examples and Comparative Examples was measured according to JIS-K7191-2B method.
(7) Movable cavity surface temperature at the start of shaping (unit: ° C)
In Example, the time from the completion of heating of the movable cavity surface to the start of shaping was measured, and the time was set to t1 seconds.
Apart from the production of the thermoplastic resin molded body in the examples, the temperature of the movable cavity surface at the start of shaping was measured. A thermocouple is attached to the movable cavity surface, the movable cavity surface is heated for a predetermined time using a high-frequency induction heating device, and the temperature of the mold cavity surface is measured after t1 seconds after the heating is completed. did. The same measurement was performed by changing the heating time with the high-frequency induction heating device, and in the above-described examples and comparative examples, the heating time at which the movable cavity surface temperature at the start of shaping could be set to a desired temperature was obtained. .
(8) Temperature at the start of shaping (unit: ° C)
Apart from the production of the thermoplastic resin molded body in the examples, the temperature of the molten polypropylene at the start of shaping was measured. In advance, in the examples, the time from the supply of molten polypropylene between the molds to the start of shaping was measured, and the time was t2 seconds.
A temperature control die 6 was attached to the tip of the SLIM 10e16 injection device, the temperature of the injection device was set to 200 ° C., and molten polypropylene was supplied between the molds through the temperature control die 6 set to a predetermined temperature. The resin temperature was measured by inserting a thermocouple into the central part of the molten polypropylene (substantially central part in the length direction and the thickness direction) on the mold cavity surface t2 seconds after the supply of the molten polypropylene was completed.
The same measurement is performed by changing the set temperature of the temperature adjusting die 6, and the set temperature of the temperature adjusting die 6 can be set to a desired temperature at the start of shaping in the above-described embodiments and comparative examples. Asked.
1…成形装置 2…樹脂供給装置 3…プレス装置 4…押出機(溶融可塑化装置) 5…移動機構 6…温度調節用ダイ 7,7a,7b…金型 8…駆動源 10…入口部 11…ランド部 11a…本体部 11b,11c…サイドガイド 12…合流出口部 14…冷却水配管 15…カートリッジヒータ 16…温度センサ 17…板 18…合流出口部用カートリッジヒータ 19…温度センサ 20,20a,20b…金型 A…入口流路 B…流路 C…合流流路 D…流路 Ca,Cb…キャビティ面 R…熱可塑性樹脂 Rc…熱可塑性樹脂成形体 T1…流れ方向 T2…流れ方向
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記賦形工程において前記熱可塑性樹脂の賦形が開始されるとき、熱可塑性樹脂成形体の意匠面側に対応する前記金型のキャビティ面の少なくとも一部の温度が前記熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度より30℃低い温度以上であり、
前記熱可塑性樹脂の賦形が開始されるときの前記熱可塑性樹脂の温度は、前記熱可塑性樹脂の融点より20℃低い温度以上、前記融点より10℃高い温度以下であり、
前記賦形工程における前記金型の型締め速度は、30mm/秒より大きく、500mm/秒以下である熱可塑性樹脂成形体の製造方法。 A thermoplastic resin molded body comprising a resin supply step of supplying a molten thermoplastic resin between a pair of molds, and a shaping step of shaping the thermoplastic resin by clamping the pair of molds A manufacturing method of
When shaping of the thermoplastic resin is started in the shaping step, the temperature of at least a part of the cavity surface of the mold corresponding to the design surface side of the thermoplastic resin molded body is a deflection of the load of the thermoplastic resin. A temperature that is 30 ° C. lower than the temperature,
The temperature of the thermoplastic resin when the shaping of the thermoplastic resin is started is a temperature that is 20 ° C. lower than the melting point of the thermoplastic resin, and a temperature that is 10 ° C. higher than the melting point,
The method for producing a thermoplastic resin molded body, wherein a mold clamping speed in the shaping step is greater than 30 mm / second and 500 mm / second or less.
The said shaping process is a process of shaping the said thermoplastic resin in the shape which has an average thickness of 1 mm or more and 5 mm or less, The manufacture of the thermoplastic resin molding as described in any one of Claims 1-3. Method.
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