JP3096904B2

JP3096904B2 - 非晶性熱可塑性樹脂の射出成形法

Info

Publication number: JP3096904B2
Application number: JP4690398A
Authority: JP
Inventors: 宏山木; 良暢松浦
Original assignee: Asahi Kasei Corp
Current assignee: Asahi Kasei Corp
Priority date: 1998-02-27
Filing date: 1998-02-27
Publication date: 2000-10-10
Anticipated expiration: 2018-02-27
Also published as: JPH11245256A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非晶性熱可塑性樹
脂の成形において、金型表面状態を成形品表面に高度に
転写するための、射出成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の成形において、通常、金
型の温度は成形樹脂の固化する温度よりも十分に低い温
度に保たれる。これは、熱伝導性が著しく低い樹脂素材
を、短時間で溶融状態から、成形品として取り出せる温
度にまで冷却するために必要なことである。また、金型
表面状態を高度に成形品に転写するには粘度が低い状態
の樹脂を高い圧力で金型に押しつける必要がある。しか
しながら、樹脂の固化温度よりも金型温度が低いと、樹
脂の充填と固化が同時に進行することになり、フローフ
ロント付近で金型に接触した樹脂は、急激に冷却され粘
度が高くなると共に、金型表面に低い圧力で押しつけら
れた状態で固化するため、金型表面状態を高度に成形品
に転写することは困難となる。このため、通常の射出成
形では、光沢ムラ、ウエルドライン、フローマーク、ジ
ェッティングなどの外観不良や、光ディスク等の精密成
形品では微細なピットの転写不良を起こし易く、薄肉部
品ではショートショットを起こすこともある。

【０００３】金型表面の転写性を高めるためには、樹脂
充填工程中の樹脂の固化を防止したり、最小限にとどめ
ることが必要となる。

【０００４】熱可塑性樹脂の射出成形等では、成形サイ
クルタイムを長くせず、経済的に金型表面転写性を高め
ることが常に要求されてきた。金型表面転写性を高める
手段としてこれまで種々の方法が提案されており、例え
ば、次のような方法がある。

【０００５】（１）金型に熱媒と冷媒を交互に流して金
型表面の加熱、冷却を繰り返す方法（Ｐｌａｓｔｉｃ
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．３４（Ｊｕｎｅ），１
５０（１９８８）等）。（２）成形直前に高周波誘導加熱で金型表面を選択的に
加熱する方法（ＵＳＰ４４３９４９２号明細書等）。（３）金型表面に絶縁層と導電層を設け、導電層に通電
して加熱する方法（Ｐｌｙｍ．Ｅｎｇ．Ｓｃｉ．，Ｖｏ
ｌ．３４（１１），８９４（１９９４）等）。（４）金型表面を輻射加熱する方法（合成樹脂，Ｖｏ
ｌ．４２（１），４８（１９９６）等）。（５）金型表面を断熱層で被覆し、成形樹脂自身の熱で
金型表面を加熱しつつ成形する断熱層被覆法（ＵＳＰ５
３６２２２６号明細書、ＷＯ９７／０４９３８号等）。

【０００６】これらはいずれも射出成形時に金型表面を
加熱しつつ成形する方法で、射出された溶融樹脂が金型
壁面に押しつけられる時に金型表面を該樹脂の固化温度
以上に加熱することにより、金型表面転写性を良くする
成形法である。

【０００７】また、発泡剤や水分を含有する発泡性樹脂
の射出成形において、発泡ガスによる成形品表面のスワ
ールマーク等の表面不良をなくすために、樹脂充填に先
立ち金型キャビティに加圧ガス体を注入して加圧状態に
して成形する、いわゆるカウンタプレッシャ法がある。
この方法は、金型キャビティを流動する溶融樹脂のフロ
ーフロントで、発泡ガス或いは気化した水分により生じ
た気泡が破裂し、表面不良の原因となることを防ぐため
に、金型キャビティに予めガス圧力をかける方法であ
り、この場合のガス体は樹脂を酸化劣化させないもので
あれば良く、一般に空気が使用され、不活性なガス体は
全てこの成形法に使用できる。

【０００８】このカウンタプレッシャ法は発泡剤含有樹
脂や、乾燥が不十分な樹脂の射出成形に使用される方法
であり、一般の非発泡性樹脂の成形に使用すると、キャ
ビティ内に存在するガス体が、溶融樹脂と金型の間に入
り込み転写を阻害したり、ガス体が空気の場合、キャビ
ティ内で樹脂により空気が圧縮される部分では、高温で
高酸素濃度の状態となり、樹脂の酸化劣化を引き起こし
たりするなどの問題が生じるだけであり、金型表面転写
性を高める効果はないと言える。このため、金型表面状
態を高度に成形品に転写するには、樹脂充填時のみ金型
をわずかに開きキャビティ内の空気を逃がしたり、真空
ポンプにより金型内を減圧にするなどの方法も使用され
ている。

【０００９】特開昭６２−２３１７１５号公報には、水
分含有ポリマーアロイの射出成形にカウンタプレッシャ
法を用いて成形する方法が示されており、金型キャビテ
ィを予備加圧するガス体として空気、窒素、二酸化炭素
等の不活性ガス体が挙げられている。さらに特開昭６１
−２１３１１１号公報には、二種のモノマーを混合し、
射出する反応射出成形について、金型キャビティを大気
圧の二酸化炭素で置換した後に成形することで、樹脂充
填時に樹脂中にエアが巻き込まれて発生するボイドを減
少させる方法が示されている。しかしながらいずれの公
報にも、樹脂充填工程中の樹脂の固化に起因した金型表
面転写性不良を改良する手法については開示がなされて
いない。

【００１０】また、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃ
ｉ．，Ｖｏｌ．３０，２６３３（１９８５）など、多く
の文献に示されるように、二酸化炭素を樹脂に吸収させ
ると、樹脂の可塑剤として働き、ガラス転移温度（Ｔ
_g ）を低下させることが知られているが、樹脂の成形加
工に広く応用されるには至っていない。わずかな応用事
例として、ドイツ国特許ＤＥ４３１４８６９号に、生体
吸収性のポリエステルに高圧容器内で超臨界状態の二酸
化炭素や炭化水素などを溶解させてガラス転移温度を低
下させ、５０℃程度の低温で樹脂を成形する方法が開示
されている。しかしながら、この方法では樹脂全体のガ
ラス転移温度が低下するため、成形にはガラス転移温度
の低下分だけ通常よりも低い金型温度を使用する必要が
あり、樹脂充填工程中の固化に基づく転写不良を防止す
る効果はない。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非晶性熱可
塑性樹脂の成形において、樹脂充填工程中の樹脂の固化
や粘度上昇を抑制し、金型表面状態を高度に成形品に転
写する方法を、経済的に提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明者等が検討した結果、従来考えられていた金型
表面を加熱することにより金型表面転写性を改良する手
法とは全く異なる方法により、金型表面状態を成形品に
高度に転写できることを見出し本発明を完成するに至っ
た。

【００１３】即ち本発明は、金型キャビティ内に予め
二酸化炭素ガスを注入し、次いで溶融した非晶性熱可塑
性樹脂を射出充填する射出成形法である。

【００１４】本発明においては、金型キャビティ表面
温度をＴ_m（℃）、非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温
度をＴ_g（℃）、二酸化炭素ガスの圧力をＰ（ＭＰａ）
とした時、下記式を満足するようにＴ_mを設定すること
により、良好な金型表面転写性が得られる。

【００１５】Ｔ_g−５≧Ｔ_m≧Ｔ_g−（５×Ｐ）−３５（但し、Ｐ≧０．１）また、より良好な金型表面転写性を得るためには、Ｔ_g−５≧Ｔ_m≧Ｔ_g−（５×Ｐ）−２０と設定すれば良い。

【００１６】

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、従来、金型表面の転写
を阻害すると考えられていた金型キャビティ内のガス体
に着目したものであり、その効果が発現されるメカニズ
ムは次のように考えられる。

【００１８】射出成形では、樹脂は金型キャビティ内
を常に層流で流れ、冷却された金型壁面に接触するとそ
の界面に固化層が形成され、後から充填される樹脂はそ
の固化層の内側を流動して前進し、フローフロントに達
してから金型壁面に向かうファウンテンフローと呼ばれ
る流動をする。金型キャビティを二酸化炭素などの特定
のガス体で、適度なガス圧力で満たしてから樹脂を充填
すると、ガス体は流動樹脂のフローフロントで吸収され
たり、金型と樹脂の界面に入り込み樹脂表面層に溶解す
る。樹脂に溶解したガス体は可塑剤として作用し、樹脂
表面だけ固化温度を選択的に低下させたり、樹脂の溶融
粘度を下げる。薄い樹脂表面層だけ固化温度が下がり、
固化温度が金型表面温度以下となれば、樹脂充填工程中
の固化が起きず、成形品の金型表面転写性を著しく改良
することができることになる。樹脂表面層に溶解したガ
ス体は、時間と共に樹脂内部に拡散し、樹脂表面層の固
化温度が上昇するため、通常の樹脂冷却時間内で表面層
は固化し、製品として取り出すことができる。

【００１９】この結果、樹脂充填工程中に金型に接する
樹脂表面の固化温度を低下させつつ成形し、ガス体の可
塑剤効果により低下する樹脂の固化温度に合わせ、金型
表面を適切に設定することで、高度な金型表面転写性と
高い生産性を両立する本発明に至った。

【００２０】本発明で使用される樹脂は、一般に射出成
形に使用できる非晶性熱可塑性樹脂であり、具体的に
は、非晶性熱可塑性樹脂、或いはその複数種のブレンド
や、非晶性熱可塑性樹脂に結晶性熱可塑性樹脂を一部配
合した樹脂、具体的には、ポリスチレン、スチレン−ア
クリロニトリル共重合体、ゴム強化ポリスチレン、スチ
レン−メチルメタクリレート共重合体、ＡＢＳ樹脂、ス
チレン−メチルメタクリレート−ブタジエン共重合体等
のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート、メチル
メタクリレート−スチレン共重合体等のメタクリル樹
脂、ポリビニルアセテート、ポリカーボネート、ポリフ
ェニレンエーテルあるいはポリスチレン等を配合した変
成ポリフェニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテ
ルスルホン、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポ
リアミドイミド、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−エチレ
ン共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体等の塩化
ビニル系樹脂等は特に良好に使用できる。さらに、これ
らの樹脂に無機物や有機物の各種充填材を配合した樹脂
を用いることができる。

【００２１】本発明に述べる樹脂の固化温度は、溶融し
た熱可塑性樹脂が金型内で固化する温度であり、非晶性
樹脂においてはＴ_g である。非相溶系ポリマーアロイの
場合、海島構造の海を構成する非晶性樹脂のＴ_g であ
る。

【００２２】本発明において用いる二酸化炭素ガスは熱
可塑性樹脂への溶解度が大きく、樹脂の可塑化効果を有
する。そのため、金型キャビティに予め充填しておくこ
とにより、樹脂充填工程中に樹脂表面に吸収されて、金
型に接する樹脂表面の固化温度を低下させる。樹脂への
溶解度が空気や窒素程度のガス体では、従来から知られ
ているように、キャビティ中で金型表面の転写を阻害す
るだけであり、固化温度の低下効果は期待できない。二
酸化炭素は安全性、価格、取り扱い易さ等の点でも本発
明に好適なガス体である。

【００２３】本発明にガス体として用いる二酸化炭素の
各樹脂への溶解量、二酸化炭素溶解による樹脂のＴ_g の
低下等について図面を用いて説明する。

【００２４】図１〜図５は、各種文献に記載された報告
を示したものである。即ち図１は、成形加工’９６（Ｊ
ＳＰＰ’９６Ｔｅｃｈ，Ｐａｐｅｒｓ），２７９，
（１９６６）より、図２は、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙ
ｍ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．３０，４０１９（１９８５）よ
り、図３は、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，Ｖ
ｏｌ．３０，２６３３（１９８５）より、図４は、Ｊ．
ＭｅｍｂｒａｎｅＳｃｉ．，Ｖｏｌ．５，６３（１９
７９）からそれぞれ引用した図である。図５はＰｏｌｙ
ｍ．Ｊ．，Ｖｏｌ．２２（１），７７（１９９０）から
引用したデータをもとに作成した図である。

【００２５】図１はポリスチレンへの二酸化炭素の溶解
量を示した図である。

【００２６】図２は二酸化炭素溶解によるＴ_g の低下量
を示す。ポリスチレンは二酸化炭素を溶解させることに
より、容易にＴ_g を下げることができる。

【００２７】図３はポリメチルメタクリレート及びポリ
フッ化ビニリデンポリマーアロイへの二酸化炭素の溶解
量と、二酸化炭素溶解によるＴ_g の低下量を示した図で
あり、二酸化炭素溶解によりＴ_g を下げることができ
る。

【００２８】図４はポリカーボネートへの二酸化炭素溶
解量を示した図である。

【００２９】図５は各樹脂の二酸化炭素圧力と二酸化炭
素溶解によるＴ_g 低下量をまとめて示した図である。

【００３０】金型キャビティに封入するガス圧力は、高
い圧力になるほど多量のガス体が樹脂に溶解するため、
より固化温度が低くなり、低い金型温度でも樹脂充填工
程中の固化を防止できることになる。実用的には、要求
する金型表面転写性の程度、樹脂の種類、金型温度等か
ら必要なガス圧力が決まり、金型温度を高く設定すれば
低いガス圧力で十分な転写性を得ることもできる。この
時、ガス圧力、平衡状態で樹脂に溶解するガス量、固化
温度低下量はそれぞれほぼ比例することから、金型キャ
ビティ内のガス圧力と樹脂表面層の固化温度低下量も比
例することになる。

【００３１】このため、金型キャビティに封入するガス
圧力をＰ（ＭＰａ）とすると、平衡状態における樹脂表
層の固化温度低下量は、図５より約１５×Ｐ（℃）とな
る。しかし、実際の成形においては、ガス吸収時間が短
く、樹脂に吸収されたガス体は樹脂内部に拡散するた
め、樹脂表層はガス体を平衡状態まで吸収することはな
く、樹脂表層の固化温度低下量は樹脂の種類により変わ
るが、おおむね５×Ｐ（℃）である。このため、金型キ
ャビティ表面温度Ｔ_m （℃）を〔Ｔ_g −（５×Ｐ）〕
（℃）以上に設定すれば、樹脂充填工程中の固化を抑制
もしくは防止することができ、成形品の金型表面転写性
を改良することが可能となる。実用的には、Ｔ_m の下限
は、樹脂の固化温度よりも３５℃程度低くても金型表面
転写性が向上するため、〔Ｔ_g −（５×Ｐ）−３５〕
（℃）以上であれば良く、またＴ_m の上限は、樹脂から
金型への熱移動の必要性から（Ｔ_g −５）（℃）と言え
る。

【００３２】樹脂表層の固化温度は、冷却工程中にガ
ス体が成形品肉厚の中心方向に拡散するために上昇し、
Ｔ_gに近づき金型温度以上になる。

【００３３】さらに、上記の成形以上に良好な金型表面
転写性を得るには、〔Ｔ_g −（５×Ｐ）−２０〕（℃）
以上、（Ｔ_g −５）（℃）以下とすることが好ましい。

【００３４】

【００３５】金型キャビティ内のガス圧力の下限は、
樹脂充填工程で樹脂によりガス体がどの程度圧縮される
かにより異なるが、０．１ＭＰａ以上である。

【００３６】また、圧力の上限は、特に限定はないが、
あまりに高圧になると金型を開こうとする力が無視でき
なくなったり、金型のシールが難しくなるなどの問題が
生じ易いことから、１５ＭＰａ以下が実用的である。ガ
ス圧力は１工程に使用するガス体の量を最小限に抑え、
金型のシールやガス供給装置の構造を簡単にするため
に、要求する効果が得られる範囲で低い方が好ましい。

【００３７】型閉時に型内に残る空気は、型締め中や型
締め完了後に使用するガス体で、置換した方が好ましい
が、使用するガス圧力が１ＭＰａを超えるような場合、
空気の影響は無視できる場合が多い。

【００３８】樹脂充填後、キャビティ外に押し出された
ガス体を解放し、大気圧とする。ガス体の解放は、キャ
ビティ内を溶融樹脂で満たした後に行う。樹脂充填後は
金型表面状態を成形品に転写するため、成形品表面が固
化するまでキャビティ内の樹脂に十分な圧力を与えるこ
とが望ましい。特に、金型表面にある点状の凹み形状を
転写する場合には、凹み内部のガス圧力に対向して樹脂
を金型に押しつける必要があり、このような場合には通
常の成形よりも高い樹脂圧力で成形することが望まし
い。

【００３９】樹脂中に溶解したガス体は、樹脂の成形後
に成形品を大気中に放置すれば徐々に大気中に拡散す
る。拡散により成形品に気泡を生じることはなく、拡散
後の成形品の機械的性能は通常の成形法で作ったものと
変わらない。

【００４０】ガス体をキャビティに供給、排出する装
置、ガス配管及び金型は、ガス体の液化を防ぐための対
策をとることが好ましい。これはガス体の液化が起きる
ような温度では、高いガス圧力が得られないばかりか、
キャビティ内で液化ガスが樹脂に触れると多量のガスが
樹脂中に溶け込み、ガス圧力解放後に成形品表面が発泡
し、外観不良を起こすためである。液化防止の対策とし
ては、ガス体を加温器により加熱し、ガス体の流路や金
型の温度もガス体の臨界温度以上に保つことや、樹脂充
填時にキャビティからガス体が押し出されたことによる
大幅な圧力上昇を防止するために、キャビティと配管内
のガス圧力を任意の範囲に保つことのできる圧力解放弁
や、キャビティからガス体が逆流可能なガス溜を設ける
ことが挙げられる。但し、ガス体の液化を防止するため
に、ガス体の温度を過剰に高くすることは、ガス体の膨
張によりキャビティ内のガス量が減少するために好まし
くない。

【００４１】通常、カウンタプレッシャ法による成形な
どで金型を気密構造にするには、パーティング面や各プ
レート間をＯリングでシールし、金型キャビティに連通
する突き出しピンなどの可動ピンもＯリングでシールし
たり、突き出しピンが固定された突き出しプレート部分
全体を覆い気密とするなどの方法が採られている。

【００４２】突き出しピンのシールにＯリングを使用す
る場合、２枚のプレート間にＯリングを入れた後に、突
き出しピンを通すことが必要である。この時、突き出し
ピン先端のエッジでＯリングを傷つけたり、ピン挿入抵
抗が大きいとＯリングがねじれ確実なシール性が確保で
きないことが多い。これに対し、半径方向の断面形状が
Ｕ字形状のゴムパッキン（以下、「Ｕパッキン」と記
す）でシールすると、突き出しピン挿入時に挿入抵抗が
少なく、ピン先端のエッジで傷ついたり、ねじれたりす
ることなく容易に金型組立ができ、高い信頼性のシール
性を得ることができる。

【００４３】また、可動ピンをパッキンでシールする場
合、金型キャビティとパッキン間でピンまわりの隙間に
入った加圧ガス体は、樹脂充填により隙間に閉じ込めら
れ、成形品表面が冷え金型表面から離れると、金型キャ
ビティに流れ出し、十分に固まっていない成形品表面を
凹ませたり、型開き時に成形品を膨らませ変形させるこ
とがある。このような問題が生じる場合は、ピンまわり
の隙間に入った加圧ガス体を、金型キャビティ以外の経
路から金型外に排出できる溝や穴を金型に設け、樹脂充
填後、金型キャビティから押し出されたガス体の排出と
同時に排気することが望ましい。図６に金型キャビティ
以外の経路から金型外に加圧ガス体を排出できる金型の
構造例を示す。図６中、８は隙間、９はガス流路溝、１
０はガス流路溝９から金型外に通じる孔、１１はＯリン
グ、１２は突き出しピン、１３はキャビティブロック、
１４はバックアッププレートである。

【００４４】金型キャビティへのガス体の注入は、一般
に金型キャビティのガス抜きに用いられる金型構造を用
いれば可能であり、金型キャビティ外周のパーティング
面に設けたスリット、金型入れ子や突き出しピンの隙
間、ガス抜きピン、多孔質焼結体でできた入れ子などが
使用できる。金型キャビティを大気圧付近のガス体で置
換する場合、金型キャビティの空気を、できるだけ短時
間に、できるだけ少量のガス体で、できるだけ１００％
近く置換する、経済的な方法が必要であり、金型スプル
からガス体を吹き込む方法が適している。この方法で
は、金型キャビティへ樹脂を充填するに先立ち、金型ス
プル付近よりガス体を注入して成形することにより、ガ
ス体が樹脂により押されて、ガス体によりキャビティに
残存する空気を金型外へ排出しつつ成形されることにな
る。即ち、金型のスプル、ランナ、ゲート付近を十分に
ガス体で置換すれば、樹脂に触れるガス体は常に注入し
たガス体となる。

【００４５】

【実施例】本発明の実施例に用いた樹脂は、ゴム補強ポ
リスチレン（ＨＩＰＳ，旭化成工業社製「スタイロン４
００」）、スチレン・ブタジエンブロックポリマー（Ｓ
Ｂｂｌｏｃｋ，旭化成工業社製「アサフレックス８１
０」）、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重
合体（ＡＢＳ，旭化成工業社製「スタイラックＡＢＳ１
８０」）、メタクリル樹脂（ＰＭＭＡ，旭化成工業社製
「デルペット８０ＮＨ」）で、成形品表面の欠陥が見や
すいように黒色に着色したものである。

【００４６】各樹脂のＴ_g 測定にはＤＳＣ（パーキンエ
ルマー社製「ＰＹＲＩＳ１」）を用い、１０℃／分で
昇温した時の温度変化に対する比熱の変曲点をＴ_g とし
た。各樹脂のＴ_g は、ＨＩＰＳが９９℃、ＳＢｂｌｏｃ
ｋが１０４℃、ＡＢＳが１０９℃、ＰＭＭＡが１１４℃
であった。

【００４７】ガス体としては純度９９％以上の二酸化炭
素を使用した。

【００４８】射出成形機は住友重機械工業社製「ＳＧ５
０」を用いた。

【００４９】成形品は厚み２ｍｍで１２０ｍｍ×６０ｍ
ｍの長方形平板で、中央に直径１０ｍｍの丸穴があり、
樹脂充填末端部付近に高さ３ｍｍ、幅３ｍｍ、長さ２０
ｍｍのリブが設けてある。金型の構造を図６に、ガス供
給装置の構造を図７に示す。金型表面は、固定側を放電
加工を用い表面粗さＲ_a ５μｍの梨地とした。ゲートは
幅３ｍｍ、厚み２ｍｍでランド長を３ｍｍとした。ラン
ナ断面は平均幅４ｍｍ、深さ４ｍｍのほぼ正方形であ
り、ランナ長さは１４０ｍｍ、スプルは平均直径４ｍ
ｍ、長さ５５ｍｍでノズルタッチ部の直径を３．５ｍｍ
とした。金型キャビティにはガス供給と解放のための隙
間８とガス流路溝９をキャビティ外周に設け、孔１０と
金型外のガス供給装置を接続し、ガス流路溝、ランナ、
スプルの外周にガスシールのためにＯリングを設け、金
型キャビティを気密構造とした。

【００５０】ガス供給装置は、液化炭酸ガスを充填した
ボンベ１６を４０℃で保温しガス体供給源として用い
た。ガス体はボンベ１６より加温器１７を通り、減圧弁
１８にて所定圧力に調圧された後、約４０℃に保温され
た内容量１００ｃｍ³ のガス溜１９に溜められる。金型
キャビティへのガス体供給は、ガス溜１９の下流にある
供給用電磁弁２０を開け、同時に解放用電磁弁２１を閉
じることで行われ、樹脂充填中はガス溜１９と金型キャ
ビティはつながっている。樹脂充填が終了するとほぼ同
時に、供給用電磁弁２０を閉じ、解放用電磁弁２１を開
けることでガス体を金型外に解放する。

【００５１】（実施例１）シリンダ設定温度はＨＩＰ
Ｓ、ＳＢｂｌｏｃｋは２２０℃、ＡＢＳ、ＰＭＭＡにつ
いては２４０℃とし、全ての樹脂に対し金型表面温度を
４０〜９０℃の範囲で１０℃刻みで変え、各温度におい
て、金型キャビティ内の二酸化炭素圧力を０〜８ＭＰａ
の範囲で１ＭＰａ刻みで変えて満たした後、樹脂を充填
時間０．６秒で充填し、シリンダ内樹脂圧力１２０〜１
４０ＭＰａで５秒間保圧し、２０秒間冷却した後成形品
を取り出した。金型に満たした二酸化炭素は、樹脂充填
完了と同時に大気中に解放した。

【００５２】樹脂充填時に二酸化炭素を吸収して低下す
る樹脂表層部のＴ_g は、直接測定でいないため、上記の
成形において金型表面状態がほぼ完全に成形品に転写さ
れ外観不良がなくなる最低の金型温度Ｔ_m とＤＳＣによ
る樹脂のＴ_g との差を二酸化炭素によるＴ_g 低下効果の
指標とした。

【００５３】評価は、各金型表面温度において、成形品
の梨地部分に生じたウエルドライン及び周囲の光沢ムラ
を評価し、目視ではウエルドラインが見えず５００倍の
レーザ顕微鏡では幅０．５μｍ程度のウエルドラインが
確認される程度で、光沢ムラがほとんどない最低の二酸
化炭素圧力Ｐ₁ 、及び、目視、レーザ顕微鏡でもウエル
ドラインが見えず、光沢ムラも全くない最低の二酸化炭
素圧力Ｐ₂ を求めた。ここで、二酸化炭素圧力条件の粗
さから、Ｐ₁ 、Ｐ₂ 共に最大±０．５ＭＰａの誤差を含
む。

【００５４】結果を下記表１、２及び図８、図９に示
す。

【００５５】

【表１】

【００５６】

【表２】

【００５７】表１、図８より、Ｔ_g −Ｔ_m ≦（５×Ｐ）
＋３５、即ち、Ｔ_m ≧Ｔ_g −（５×Ｐ）−３５であれ
ば、各種の樹脂についてほぼ金型表面転写性の良好な成
形品が得られることがわかる。また、表２、図９より、
Ｔ_g −Ｔ_m ≦（５×Ｐ）＋２０、即ち、Ｔ_m ≧Ｔ_g −
（５×Ｐ）−２０であれば、さらに良好な表面の成形品
が得られることがわかる。

【００５８】（実施例２）ＨＩＰＳを用い、シリンダ設
定温度を２００℃及び２４０℃とし、金型表面温度を６
０℃において金型キャビティ内の二酸化炭素圧力を０〜
８ＭＰａの範囲で１ＭＰａ刻みで変えて満たした後、樹
脂を充填時間０．６秒で充填し、シリンダ内樹脂圧力１
２０ＭＰａで５秒間保圧し、２０秒間冷却した後成形品
を取り出した。金型に満たした二酸化炭素は、樹脂充填
完了と同時に大気中に解放した。

【００５９】実施例１と同様にして、成形品の梨地部分
に生じたウエルドライン及び周囲の光沢ムラを評価し、
Ｐ₁ とＰ₂ を求めた。結果を下記表３に示す。

【００６０】

【表３】

【００６１】表３に示すように、Ｐ₁ 、Ｐ₂ は溶融樹脂
の温度によらず、ほぼ一定といえる。尚、シリンダ設定
温度２００℃においてＰ₁ がわずかに高いのは、樹脂の
温度が低くなり溶融粘度が増したために、同一の保圧で
は金型内の樹脂圧力が低下し、金型表面状態を樹脂に転
写しにくくなったためと考えられる。

【００６２】（実施例３）ＨＩＰＳを用い、固定側金型
表面温度７０℃、移動側を３５℃とし、金型キャビティ
内の二酸化炭素圧力を５ＭＰａとし、樹脂を充填時間
０．６秒で充填し、シリンダ内樹脂圧力１２０ＭＰａで
５秒間保圧し、２０秒間冷却した後成形品を取り出し
た。金型に満たした二酸化炭素は、樹脂充填完了と同時
に大気中に解放した。

【００６３】成形品のリブ部の反対面のヒケを観察した
ところ、ヒケは全く認められなかった。

【００６４】（比較例１）固定側金型表面温度を３５℃
とした以外は、実施例３と同様にして成形品を得た。成
形品のリブ部の反対面のヒケを観察したところ、明らか
なヒケが認められた。

【００６５】（比較例２）金型キャビティ内を大気圧と
した以外は、実施例３と同様にして成形品を得た。成形
品のリブ部の反対面のヒケを観察したところ、明らかな
ヒケが認められた。

【００６６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
経済的に金型表面状態を高度に成形品に転写することが
可能となる。さらに、本発明においては、表面転写性が
要求されない部位の金型キャビティ表面温度を低く設定
することにより、リブやボスが存在する場合にもヒケの
発生を防止することができる。そのため、従来、成形品
の外観が悪い場合にやむをえず施されていた塗装などの
後工程が不要となり、成形品の大幅なコストダウンを図
ることができる。また、微細な金型表面状態を成形品に
均一に転写することができないために、射出成形に比べ
生産性の低いプレス成形で成形していた平面レンズなど
の生産性が著しく高められ、新たな射出成形の用途分野
を創造できるなどの効果が期待できる。

【００６７】本発明の成形法で良好に成形される成形品
には、光学機器部品、弱電機器、電子機器、事務機器等
のハウジング、各種自動車部品、各種日用品、等の樹脂
射出成形品が挙げられる。多点ゲートで射出成形され、
その結果ウエルドラインが多数発生する電子機器、電気
機器、事務機器のハウジング等や、艶消し状成形品、パ
ターンしぼ成形品の外観向上に適する。また、透明な合
成樹脂を用いて成形したレンチキュラーレンズ、フレネ
ルレンズ等のレンズ、光ディスク等の記録用ディスク、
液晶表示部品である導光板、拡散板等の各種光学部品の
射出成形品にも好適である。本発明で成形されるこれら
の成形品は、型表面の再現性が良くなり、光沢度の向
上、ウエルドラインによる外観不良の減少、型表面のシ
ャープエッジの再現性向上、微細な型表面凹凸の再現性
向上などの効果があるだけでなく、樹脂充填工程時に発
生する成形品表面付近の内部ひずみが低減され、複屈折
の減少、耐薬品性の向上、配合したゴムの配向低減によ
るメッキ性能向上などの効果もある。そして、キャビテ
ィ内に高圧のガスを封入することで、樹脂充填工程時に
発生するメルトフロントからのガスの発生が抑制される
ため、金型汚れが減少したり、成形品の離型力が低減す
るなどの効果も期待される。

【図面の簡単な説明】

【図１】ポリスチレンへの二酸化炭素の溶解量を示す図
である。

【図２】ポリスチレンへの二酸化炭素溶解によるＴ_g の
低下量を示す図である。

【図３】ＰＭＭＡ／ＰＶＦ₂ 系ポリマーアロイへの二酸
化炭素の溶解量を示す図である。

【図４】ポリカーボネートへの二酸化炭素の溶解量を示
す図である。

【図５】各種樹脂への二酸化炭素溶解によるＴ_g の低下
量を示す図である。

【図６】本発明に用いる金型の一例の断面図である。

【図７】本発明に用いるガス供給装置の一例の構造を示
す図である。

【図８】本発明の実施例１の結果を示す図である。

【図９】本発明の実施例１の結果を示す図である。

【符号の説明】

８隙間９ガス流路溝１０ガス流路溝から金型外に通じる孔１１Ｏリング１２突き出しピン１３キャビティブロック１４バックアッププレート１６ボンベ１７加温器１８減圧弁１９ガス溜２０供給用電磁弁２１解放用電磁弁２２圧力解放弁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平９−314629（ＪＰ，Ａ) 特開平10−320848（ＪＰ，Ａ) 特開平11−70557（ＪＰ，Ａ) 特開平10−296812（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/88

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金型キャビティ内に予め二酸化炭素ガス
を注入し、次いで溶融した非晶性熱可塑性樹脂を射出充
填する射出成形法であって、金型キャビティ表面温度を
Ｔ _m （℃）、非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴ _g
（℃）、二酸化炭素ガスの圧力をＰ（ＭＰａ）とした
時、下記式を満足するようにＴ _m を設定することを特徴
とする非晶性熱可塑性樹脂の射出成形法。Ｔ _g −５≧Ｔ _m ≧Ｔ _g −（５×Ｐ）−３５（但し、Ｐ
≧０．１）
【請求項２】金型キャビティ表面温度をＴ _m （℃）、
非晶性熱可塑性樹脂のガラス転移温度をＴ _g （℃）、二
酸化炭素ガスの圧力をＰ（ＭＰａ）とした時、下記式を
満足するようにＴ _m を設定する請求項１記載の非晶性熱
可塑性樹脂の射出成形法。Ｔ _g −５≧Ｔ _m ≧Ｔ _g −（５×Ｐ）−２０（但し、Ｐ
≧０．１）