JP3218397B2 - 熱可塑性樹脂の射出成形法 - Google Patents
熱可塑性樹脂の射出成形法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は熱可塑性樹脂の射出成形において、樹脂の金
型キャビティへの充填を容易にし、金型表面状態を成形
品表面に高度に転写する成形法に関する。
型キャビティへの充填を容易にし、金型表面状態を成形
品表面に高度に転写する成形法に関する。
背景技術 熱可塑性樹脂の射出成形において、通常、樹脂は金型
キャビティに充填するのに充分な流動性を持つ温度まで
加熱、溶融し成形される。溶融樹脂の流動性は、金型キ
ャビティへの充填の容易さを決めるだけではなく、充填
後に十分な圧力がキャビティ内の樹脂へ伝わるかどうか
も左右するため、成形品の寸法精度、外観だけでなく、
光ディスクなどの成形品で要求される金型表面の微細情
報の高度な転写にも影響を与え、樹脂の加工性を決める
重要な因子である。流動性を表す一つの指標として、溶
融樹脂の粘度がある。
キャビティに充填するのに充分な流動性を持つ温度まで
加熱、溶融し成形される。溶融樹脂の流動性は、金型キ
ャビティへの充填の容易さを決めるだけではなく、充填
後に十分な圧力がキャビティ内の樹脂へ伝わるかどうか
も左右するため、成形品の寸法精度、外観だけでなく、
光ディスクなどの成形品で要求される金型表面の微細情
報の高度な転写にも影響を与え、樹脂の加工性を決める
重要な因子である。流動性を表す一つの指標として、溶
融樹脂の粘度がある。
熱可塑性樹脂は溶融粘度が高く、成形材料として流動
性に劣る。このため、成形品の光沢ムラ、ウェルドライ
ンなどの外観不良や、光ディスクのピットなどに代表さ
れる金型表面の微細形状の転写不良を起こしやすく、薄
肉の部品では樹脂が完全に充填できなくなるといった問
題があった。
性に劣る。このため、成形品の光沢ムラ、ウェルドライ
ンなどの外観不良や、光ディスクのピットなどに代表さ
れる金型表面の微細形状の転写不良を起こしやすく、薄
肉の部品では樹脂が完全に充填できなくなるといった問
題があった。
従来、流動性を高めるための樹脂の改質手段には、次
の３種があった。第一は樹脂の分子量を低くする方法
で、平均分子量を下げたり、分子量分布を広げ、特に低
分子量成分を増したりするものであるが、流動性は増す
ものの衝撃強度や耐薬品性が低下するといった問題があ
る。第二は分子中にコモノマを導入する方法であるが、
熱時剛性が低下する問題がある。第三はミネラルオイル
などの低分子量の油状物質や、高級脂肪酸エステルなど
の可塑剤を添加する方法であり、可塑剤により熱時剛性
が低下したり、成形時に可塑剤が金型に付着して汚すな
どの問題があった。
の３種があった。第一は樹脂の分子量を低くする方法
で、平均分子量を下げたり、分子量分布を広げ、特に低
分子量成分を増したりするものであるが、流動性は増す
ものの衝撃強度や耐薬品性が低下するといった問題があ
る。第二は分子中にコモノマを導入する方法であるが、
熱時剛性が低下する問題がある。第三はミネラルオイル
などの低分子量の油状物質や、高級脂肪酸エステルなど
の可塑剤を添加する方法であり、可塑剤により熱時剛性
が低下したり、成形時に可塑剤が金型に付着して汚すな
どの問題があった。
また、流動性を高める成形条件としては、樹脂温度や
金型温度を高めることが効果的である。しかし、高い樹
脂温度は樹脂自身や添加剤の熱分解を引き起こし、成形
品強度の低下、樹脂劣化物による異物の発生、金型汚
れ、変色などの問題が、発生しやすくなり、また、金型
温度を高くすると、型内の樹脂の冷却が遅くなり、成形
サイクルタイムが長くなるといった問題があった。
金型温度を高めることが効果的である。しかし、高い樹
脂温度は樹脂自身や添加剤の熱分解を引き起こし、成形
品強度の低下、樹脂劣化物による異物の発生、金型汚
れ、変色などの問題が、発生しやすくなり、また、金型
温度を高くすると、型内の樹脂の冷却が遅くなり、成形
サイクルタイムが長くなるといった問題があった。
一方、J.Appl.Polym.Sci.,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至ってはいない。わずかな応用事例
として、特開平５−318541号公報には、二酸化炭素や窒
素などのガスを熱可塑性樹脂中に含ませ、キャビティ内
のガスを除去しながら該樹脂をキャビティに充填するこ
とで、熱可塑性樹脂の流動性を向上させ、強度や外観低
下のない成形品を得る方法が示されている。しかし、こ
の方法では、ガスに二酸化炭素を使用した場合、最大で
も約0.18重量％と樹脂中に含まれるガスの量が少なく、
十分な流動性向上効果を得ることは難しいといえ、キャ
ビティを大気圧もしくは減圧とするため、樹脂充填工程
中にフローフロントで生じる発泡により成形品表面に外
観不良も生じやすい。
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至ってはいない。わずかな応用事例
として、特開平５−318541号公報には、二酸化炭素や窒
素などのガスを熱可塑性樹脂中に含ませ、キャビティ内
のガスを除去しながら該樹脂をキャビティに充填するこ
とで、熱可塑性樹脂の流動性を向上させ、強度や外観低
下のない成形品を得る方法が示されている。しかし、こ
の方法では、ガスに二酸化炭素を使用した場合、最大で
も約0.18重量％と樹脂中に含まれるガスの量が少なく、
十分な流動性向上効果を得ることは難しいといえ、キャ
ビティを大気圧もしくは減圧とするため、樹脂充填工程
中にフローフロントで生じる発泡により成形品表面に外
観不良も生じやすい。
発泡剤を含有する樹脂を用い、外観がきれいでヒケや
ソリの少ない厚肉発泡成形品を得る手法としては、特公
昭62−16166号公報に示されるような、一般にカウンタ
プレッシャ成形法と呼ばれている成形法がある。これは
発泡用のガスを含んだ溶融樹脂を圧縮空気を満たしたキ
ャビティ中に射出し、ついでキャビティの圧縮空気を金
型外に開放し、キャビティ内圧力を低く保って樹脂を冷
却する成形法であり、樹脂充填時のフローフロントでの
発泡を抑制することで成形品の表面には発泡模様がな
く、内部のみ発泡した成形品を作る技術である。カウン
タプレッシャ成形法は、溶融樹脂を非発泡状態でキャビ
ティにほぼ満たした後、樹脂充填時に固化した成形品表
層よりも内側の溶融樹脂が冷却され、冷却に伴う体積収
縮分が発泡するものである。このため、樹脂に発泡性を
持たせる目的で樹脂中に含ませるガスの量は体積収縮を
発泡でおぎなえる最低限とするのが基本的な考え方とい
える。一般には樹脂中のガス量も通常、窒素で0.1重量
％未満、二酸化炭素で0.15重量％未満であり、特公昭62
−16166号公報の実施例では樹脂中の窒素ガス量は0.01
〜0.15重量％程度と推定され、流動性を向上させること
ができるものではない。
ソリの少ない厚肉発泡成形品を得る手法としては、特公
昭62−16166号公報に示されるような、一般にカウンタ
プレッシャ成形法と呼ばれている成形法がある。これは
発泡用のガスを含んだ溶融樹脂を圧縮空気を満たしたキ
ャビティ中に射出し、ついでキャビティの圧縮空気を金
型外に開放し、キャビティ内圧力を低く保って樹脂を冷
却する成形法であり、樹脂充填時のフローフロントでの
発泡を抑制することで成形品の表面には発泡模様がな
く、内部のみ発泡した成形品を作る技術である。カウン
タプレッシャ成形法は、溶融樹脂を非発泡状態でキャビ
ティにほぼ満たした後、樹脂充填時に固化した成形品表
層よりも内側の溶融樹脂が冷却され、冷却に伴う体積収
縮分が発泡するものである。このため、樹脂に発泡性を
持たせる目的で樹脂中に含ませるガスの量は体積収縮を
発泡でおぎなえる最低限とするのが基本的な考え方とい
える。一般には樹脂中のガス量も通常、窒素で0.1重量
％未満、二酸化炭素で0.15重量％未満であり、特公昭62
−16166号公報の実施例では樹脂中の窒素ガス量は0.01
〜0.15重量％程度と推定され、流動性を向上させること
ができるものではない。
本発明の課題は、熱可塑性樹脂の射出成形法におい
て、樹脂の物性、成形品の表面外観や生産性を損なうこ
となく、溶融樹脂の粘度を低減して成形を容易にする方
法を経済的に提供することにある。
て、樹脂の物性、成形品の表面外観や生産性を損なうこ
となく、溶融樹脂の粘度を低減して成形を容易にする方
法を経済的に提供することにある。
上記課題を解決するため本発明者らは検討の結果、特
定量の二酸化炭素を溶融樹脂に溶解させておくと、成形
中のみ二酸化炭素が可塑剤として機能し、成形後成形品
は変形せずに二酸化炭素が大気中に放散するため、樹脂
性能を変えることなく溶融樹脂の粘度を低減し、成形を
容易にできることを見いだし本発明を完成するに至っ
た。
定量の二酸化炭素を溶融樹脂に溶解させておくと、成形
中のみ二酸化炭素が可塑剤として機能し、成形後成形品
は変形せずに二酸化炭素が大気中に放散するため、樹脂
性能を変えることなく溶融樹脂の粘度を低減し、成形を
容易にできることを見いだし本発明を完成するに至っ
た。
発明の開示 すなわち、本発明は以下のとおりである。
1. 熱可塑性樹脂の射出成形において、二酸化炭素を0.
2重量％以上溶解し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二酸化炭素で加圧状態にし
て、金型キャビティに充填し、その後、樹脂を加圧し冷
却固化することを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形
法。
2重量％以上溶解し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二酸化炭素で加圧状態にし
て、金型キャビティに充填し、その後、樹脂を加圧し冷
却固化することを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形
法。
2. 溶融樹脂に溶解する二酸化炭素量が0.2重量％以
上、３重量％以下である上記１の熱可塑性樹脂の射出成
形法。
上、３重量％以下である上記１の熱可塑性樹脂の射出成
形法。
3. 金型キャビティを加圧する二酸化炭素の圧力が、大
気圧を越え15MPa以下である上記１の熱可塑性樹脂の射
出成形法。
気圧を越え15MPa以下である上記１の熱可塑性樹脂の射
出成形法。
図面の簡単な説明 第１図は、本発明を実施する正方形平板金型の構造、
およびカウンタプレッシャ用ガス供給装置の構成を示す
図である。
およびカウンタプレッシャ用ガス供給装置の構成を示す
図である。
発明を実施するための最良の形態 本発明を次に詳細に説明する。
本発明の成形法で使用される熱可塑性樹脂は、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹
脂、スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリフェ
ニレンエーテル、変成ポリフェニレンエーテル樹脂、全
芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポ
リアミド系樹脂、ポリサルフィン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性のプラス
チック材料、およびこれらを一種または二種以上混合し
たブレンド物、これらに各種充填材を配合した物であ
る。
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、アクリル樹
脂、スチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リブチレンテレフタレート、ポリアリレート、ポリフェ
ニレンエーテル、変成ポリフェニレンエーテル樹脂、全
芳香族ポリエステル、ポリアセタール、ポリカーボネー
ト、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポ
リアミド系樹脂、ポリサルフィン、ポリエーテルエーテ
ルケトン、ポリエーテルケトンなどの熱可塑性のプラス
チック材料、およびこれらを一種または二種以上混合し
たブレンド物、これらに各種充填材を配合した物であ
る。
ここでいうスチレン系樹脂とは、スチレンを必須原料
とするホモポリマー、コポリマー及びこれらのポリマー
と他の樹脂より得られるポリマーブレンドであり、ポリ
スチレンまたはABS樹脂であることが好ましい。また、
ポリスチレンとは、スチレンホモポリマーまたは、樹脂
相中にゴムが分布した、ゴム強化ポリスチレンである。
とするホモポリマー、コポリマー及びこれらのポリマー
と他の樹脂より得られるポリマーブレンドであり、ポリ
スチレンまたはABS樹脂であることが好ましい。また、
ポリスチレンとは、スチレンホモポリマーまたは、樹脂
相中にゴムが分布した、ゴム強化ポリスチレンである。
二酸化炭素との親和性が高く、二酸化炭素の溶解度が
高い熱可塑性樹脂が好ましく、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、スチレン系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボ
ネート、ポリフェニレンエーテル、変成ポリフェニレン
エーテル樹脂などが特に好ましい。特にポリカーボネー
トは二酸化炭素の溶解度が高いだけでなく、熱分解した
ときに二酸化炭素を生じることから、溶融樹脂に二酸化
炭素が含まれると分解反応の平衡がずれ、分解反応速度
が遅くなる利点もあり、本発明に最適である。
高い熱可塑性樹脂が好ましく、ポリエチレン、ポリプロ
ピレン、スチレン系樹脂、ポリアセタール、ポリカーボ
ネート、ポリフェニレンエーテル、変成ポリフェニレン
エーテル樹脂などが特に好ましい。特にポリカーボネー
トは二酸化炭素の溶解度が高いだけでなく、熱分解した
ときに二酸化炭素を生じることから、溶融樹脂に二酸化
炭素が含まれると分解反応の平衡がずれ、分解反応速度
が遅くなる利点もあり、本発明に最適である。
本発明では、各種の難加工性樹脂、例えば樹脂分子量
が射出成形するには大きすぎる熱可塑性樹脂、熱安定性
が悪く、熱分解を起こし易い樹脂、軟化温度が高く、著
しく高温度にして成形する必要がある樹脂、熱分解し易
い難燃剤などの添加物を配合した樹脂などが良好に使用
できる。
が射出成形するには大きすぎる熱可塑性樹脂、熱安定性
が悪く、熱分解を起こし易い樹脂、軟化温度が高く、著
しく高温度にして成形する必要がある樹脂、熱分解し易
い難燃剤などの添加物を配合した樹脂などが良好に使用
できる。
本発明では一般の押出成形には使用されるが、流動性
が射出成形するには悪い熱可塑性樹脂、射出成形するに
は分子量が大きすぎる熱可塑性樹脂などが良好に使用で
きる。これらの例として、次の各熱可塑性樹脂がある。
が射出成形するには悪い熱可塑性樹脂、射出成形するに
は分子量が大きすぎる熱可塑性樹脂などが良好に使用で
きる。これらの例として、次の各熱可塑性樹脂がある。
メルトフローレートが1.0以下、好ましくは0.5以下の
アクリル樹脂。
アクリル樹脂。
メルトフローレートが1.5以下、好ましくは1.0以下の
ポリスチレン。
ポリスチレン。
メルトフローレートが2.0以下、好ましくは1.5以下の
ゴム強化ポリスチレン。
ゴム強化ポリスチレン。
メルトフローレートが3.0以下、好ましくは2.5以下の
ABS樹脂。
ABS樹脂。
メルトフローレートが6.0以下、好ましくは5.0以下の
ポリカーボネート。
ポリカーボネート。
ポリフェニレンエーテル、あるいはポリフェニレンエ
ーテルが60重量％以上、好ましくは70重量％以上含まれ
る変成ポリフェニレンエーテル樹脂。
ーテルが60重量％以上、好ましくは70重量％以上含まれ
る変成ポリフェニレンエーテル樹脂。
メルトフローレートが5.0以下、好ましくは3.0以下の
ポリアセタール。
ポリアセタール。
メルトフローレートが5.0以下、好ましくは3.0以下の
ポリエチレン。
ポリエチレン。
メルトフローレートが5.0以下、好ましくは3.0以下の
ポリプロピレン。
ポリプロピレン。
易熱分解性難燃剤を配合した熱可塑性樹脂。
ここで、メルトフローレートはJIS K7210に記載の測
定法で測定した値であり、測定条件は各樹脂に一般に使
用されている該JIS記載の測定条件であり、アクリル樹
脂は条件15で、ポリスチレンとゴム強化ポリスチレンは
条件８で、ABS樹脂は条件11で、ポリカーボネートは条
件20で、ポリアセタールとポリエチレンは条件４で、ポ
リプロピレンは条件14でそれぞれ測定した値であり、単
位はg/10分である。
定法で測定した値であり、測定条件は各樹脂に一般に使
用されている該JIS記載の測定条件であり、アクリル樹
脂は条件15で、ポリスチレンとゴム強化ポリスチレンは
条件８で、ABS樹脂は条件11で、ポリカーボネートは条
件20で、ポリアセタールとポリエチレンは条件４で、ポ
リプロピレンは条件14でそれぞれ測定した値であり、単
位はg/10分である。
一般に分子量が大きい程、成形品の耐化学薬品性、耐
衝撃性などが良くなるが、成形時の流動性が悪くなり、
射出成形が困難になる。押出成形には射出成形ほど高い
流動性が必要とされないため、分子量の大きな重合体が
一般に使用されており、本発明ではこれらの押出成形に
使用され、射出成形には使用されない高分子量の重合体
が良好に使用できる。
衝撃性などが良くなるが、成形時の流動性が悪くなり、
射出成形が困難になる。押出成形には射出成形ほど高い
流動性が必要とされないため、分子量の大きな重合体が
一般に使用されており、本発明ではこれらの押出成形に
使用され、射出成形には使用されない高分子量の重合体
が良好に使用できる。
射出成形には軟化温度が高すぎる熱可塑性樹脂の例と
して、ポリフェニレンエーテル、あるいはポリフェニレ
ンエーテルとポリスチレンもしくはゴム強化ポリスチレ
ンの重量混合比が100:0〜60:40の変成ポリフェニレンエ
ーテル樹脂があげられる。ポリフェニレンエーテルは成
形性が悪く、一般にポリスチレンもしくはゴム強化ポリ
スチレンを40重量％を越える量配合して使用されてい
る。ところが、本発明の成形法によれば、ゴム強化ポリ
スチレンの40重量％以下の配合量においても使用可能で
ある。
して、ポリフェニレンエーテル、あるいはポリフェニレ
ンエーテルとポリスチレンもしくはゴム強化ポリスチレ
ンの重量混合比が100:0〜60:40の変成ポリフェニレンエ
ーテル樹脂があげられる。ポリフェニレンエーテルは成
形性が悪く、一般にポリスチレンもしくはゴム強化ポリ
スチレンを40重量％を越える量配合して使用されてい
る。ところが、本発明の成形法によれば、ゴム強化ポリ
スチレンの40重量％以下の配合量においても使用可能で
ある。
また、軟化温度が高い、分解温度が低いなど溶融樹脂
が十分な流動性を持つまで加熱すると、分解したり、劣
化して物性低下を起こす樹脂に対しても、本発明は有効
で、低い樹脂温度で高い流動性を得ることができる。一
般には、熱可塑性樹脂が非晶性熱可塑性樹脂の場合、溶
融温度が二酸化炭素を含まない熱可塑性樹脂のガラス転
移温度＋150℃以下の温度、熱可塑性樹脂が結晶性熱可
塑性樹脂の場合、溶融温度が二酸化炭素を含まない熱可
塑性樹脂の数点＋100℃以下の温度で成形することが可
能である。
が十分な流動性を持つまで加熱すると、分解したり、劣
化して物性低下を起こす樹脂に対しても、本発明は有効
で、低い樹脂温度で高い流動性を得ることができる。一
般には、熱可塑性樹脂が非晶性熱可塑性樹脂の場合、溶
融温度が二酸化炭素を含まない熱可塑性樹脂のガラス転
移温度＋150℃以下の温度、熱可塑性樹脂が結晶性熱可
塑性樹脂の場合、溶融温度が二酸化炭素を含まない熱可
塑性樹脂の数点＋100℃以下の温度で成形することが可
能である。
熱可塑性樹脂に配合して溶融粘度を低下させる可塑剤
の種類としては、本発明では二酸化炭素を使用している
が、溶融樹脂に対する溶解度が大きく、樹脂や金型、成
形機素材を劣化させないこと、成形する環境に対し危険
性がないこと、安価であること、また成形後に成形品か
ら速やかに揮発することなどの制約を満たす物であれば
良く、場合によっては炭素数１〜５の飽和炭化水素およ
びその一部水素をフッ素で置換したフロン、水、アルコ
ールなどの液体も併用でき、これらの２種以上の混合物
であっても併用できる。
の種類としては、本発明では二酸化炭素を使用している
が、溶融樹脂に対する溶解度が大きく、樹脂や金型、成
形機素材を劣化させないこと、成形する環境に対し危険
性がないこと、安価であること、また成形後に成形品か
ら速やかに揮発することなどの制約を満たす物であれば
良く、場合によっては炭素数１〜５の飽和炭化水素およ
びその一部水素をフッ素で置換したフロン、水、アルコ
ールなどの液体も併用でき、これらの２種以上の混合物
であっても併用できる。
金型キャビティに射出する溶融樹脂中の二酸化炭素量
を直接測定することは難しいため、本発明では、二酸化
炭素を含む樹脂を用いて射出成形した成形直後における
成形品の重量と、成形品を非晶性樹脂であってはガラス
転移温度、結晶性樹脂にあっては溶融よりも約30℃低い
熱風乾燥機中に24時間以上放置し、成形品中に含まれて
いた二酸化炭素量が放散して一定になった成形品の重量
の差を、金型キャビティに射出する溶融樹脂中の二酸化
炭素量とした。なお、この測定法でカウンタプレッシャ
成形を使用しても、得られる二酸化炭素量は、カウンタ
プレッシャ成形をしないときとほぼ同じであり、差は無
視できる。
を直接測定することは難しいため、本発明では、二酸化
炭素を含む樹脂を用いて射出成形した成形直後における
成形品の重量と、成形品を非晶性樹脂であってはガラス
転移温度、結晶性樹脂にあっては溶融よりも約30℃低い
熱風乾燥機中に24時間以上放置し、成形品中に含まれて
いた二酸化炭素量が放散して一定になった成形品の重量
の差を、金型キャビティに射出する溶融樹脂中の二酸化
炭素量とした。なお、この測定法でカウンタプレッシャ
成形を使用しても、得られる二酸化炭素量は、カウンタ
プレッシャ成形をしないときとほぼ同じであり、差は無
視できる。
本発明におけるガラス転移温度は、熱可塑性樹脂に対
する示差熱走査型熱量計（DSC）の測定において、20℃
／分で昇温するときに得られる温度−熱流量グラフのオ
ンセット温度で、オンセット温度が複数ある場合にはそ
の内の最高の温度とする。また融点は、同様の測定にお
いて、温度−熱流量グラフの樹脂溶融による吸熱ピーク
温度とする。
する示差熱走査型熱量計（DSC）の測定において、20℃
／分で昇温するときに得られる温度−熱流量グラフのオ
ンセット温度で、オンセット温度が複数ある場合にはそ
の内の最高の温度とする。また融点は、同様の測定にお
いて、温度−熱流量グラフの樹脂溶融による吸熱ピーク
温度とする。
ここでいうカウンタプレッシャ成形とは、樹脂充填工
程中に溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力
以上に金型キャビティをガスで加圧状態にして、樹脂を
金型キャビティに射出する成形方法全体をさし、樹脂を
高い圧力下で冷却固化する通常の保圧方法が併用され
る。保圧方法としてはキャビティに溶融樹脂を補充する
樹脂保圧、樹脂中や樹脂金型界面にガスなどの圧力流体
を注入する方法、キャビティ体積を減少させる射出圧縮
法などがあげられる。
程中に溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力
以上に金型キャビティをガスで加圧状態にして、樹脂を
金型キャビティに射出する成形方法全体をさし、樹脂を
高い圧力下で冷却固化する通常の保圧方法が併用され
る。保圧方法としてはキャビティに溶融樹脂を補充する
樹脂保圧、樹脂中や樹脂金型界面にガスなどの圧力流体
を注入する方法、キャビティ体積を減少させる射出圧縮
法などがあげられる。
二酸化炭素は熱可塑性樹脂に良く溶解して良好な可塑
剤になって熱可塑性樹脂の流動性を向上させる。
剤になって熱可塑性樹脂の流動性を向上させる。
本発明で溶融状態の熱可塑性樹脂に溶解させる二酸化
炭素量は0.2重量％以上である。流動性を顕著に向上さ
せるには0.2重量％以上が必要であり、好ましくは0.3重
量％以上である。また、二酸化炭素の溶解量の最大量は
３重量％程度である。これは、二酸化炭素をむやみに増
やしても二酸化炭素量に対する樹脂の流動性向上効果が
少なくなることや、二酸化炭素の気化により樹脂が発泡
しやすくなり、カウンタプレッシャ成形法により成形品
表面の発泡模様発生を防止するとしても、必要な金型内
のガス圧力（カウンタ圧力）が著しく高くなるためであ
り、好ましい二酸化炭素溶解量は３重量％以下で、より
好ましくは２重量％以下である。
炭素量は0.2重量％以上である。流動性を顕著に向上さ
せるには0.2重量％以上が必要であり、好ましくは0.3重
量％以上である。また、二酸化炭素の溶解量の最大量は
３重量％程度である。これは、二酸化炭素をむやみに増
やしても二酸化炭素量に対する樹脂の流動性向上効果が
少なくなることや、二酸化炭素の気化により樹脂が発泡
しやすくなり、カウンタプレッシャ成形法により成形品
表面の発泡模様発生を防止するとしても、必要な金型内
のガス圧力（カウンタ圧力）が著しく高くなるためであ
り、好ましい二酸化炭素溶解量は３重量％以下で、より
好ましくは２重量％以下である。
また、発泡を目的としたカウンタプレッシャ成形にお
いては、二酸化炭素を発泡ガスに使う場合、重炭酸ナト
リウム、クエン酸などの化学発泡剤を樹脂とともに可塑
化し、発泡剤が熱分解して生じた二酸化炭素を溶融樹脂
中に溶解させることがある。しかし、溶融粘度を低下さ
せる目的で化学発泡剤を使用することは、可塑剤効果が
二酸化炭素よりも少なく、樹脂から放散しにくい水の生
成を伴うこと、粉末状の発泡剤分解物が樹脂中に残り、
樹脂物性や成形品表面の平滑性を低下させること、発生
するガス量に対し化学発泡剤が高価であることから、実
用的とはいえない。
いては、二酸化炭素を発泡ガスに使う場合、重炭酸ナト
リウム、クエン酸などの化学発泡剤を樹脂とともに可塑
化し、発泡剤が熱分解して生じた二酸化炭素を溶融樹脂
中に溶解させることがある。しかし、溶融粘度を低下さ
せる目的で化学発泡剤を使用することは、可塑剤効果が
二酸化炭素よりも少なく、樹脂から放散しにくい水の生
成を伴うこと、粉末状の発泡剤分解物が樹脂中に残り、
樹脂物性や成形品表面の平滑性を低下させること、発生
するガス量に対し化学発泡剤が高価であることから、実
用的とはいえない。
熱可塑性樹脂に二酸化炭素を溶解させる方法として、
次の二つの方法が好ましい。一つは、あらかじめ粒状や
粉状の樹脂をに二酸化炭素雰囲気中に置き二酸化炭素を
吸収させて、成形機に供給する方法で、二酸化炭素の圧
力や雰囲気温度、吸収させる時間により吸収量が決ま
る。この方法では、可塑化時に樹脂が加熱されるに従っ
て樹脂中の二酸化炭素の一部が揮散するため、溶融樹脂
中の二酸化炭素量はあらかじめ吸収させた量よりも少な
くなる。このため、成形機のホッパなど樹脂の供給経路
も二酸化炭素雰囲気にすることが望ましい。他の方法
は、成形機のシリンダ内で樹脂を可塑化するとき、また
は可塑化した樹脂に二酸化炭素を溶解させる方法で、成
形機のホッパ付近を二酸化炭素雰囲気にしたり、スクリ
ュの中間部や先端、シリンダから可塑化樹脂に二酸化炭
素を注入する。スクリュやシリンダの中間部から二酸化
炭素を注入する場合には、注入部付近のスクリュ溝深さ
を深くして、樹脂圧力を低くすることが好ましい。ま
た、二酸化炭素を注入後、樹脂中に均一に溶解、分散さ
せるため、スクリュにダルメージの混練ピンなどのミキ
シング機構を付けたり、樹脂流路にスタティックミキサ
を設けることが好ましい。射出成形機としては、インラ
インスクリュ方式でもスクリュプリプラ方式でも使用で
きるが、スクリュプリプラ方式は、樹脂を可塑化する押
出し機部分のスクリュデザインや二酸化炭素の注入位置
の変更が容易であることから、特に好ましい。
次の二つの方法が好ましい。一つは、あらかじめ粒状や
粉状の樹脂をに二酸化炭素雰囲気中に置き二酸化炭素を
吸収させて、成形機に供給する方法で、二酸化炭素の圧
力や雰囲気温度、吸収させる時間により吸収量が決ま
る。この方法では、可塑化時に樹脂が加熱されるに従っ
て樹脂中の二酸化炭素の一部が揮散するため、溶融樹脂
中の二酸化炭素量はあらかじめ吸収させた量よりも少な
くなる。このため、成形機のホッパなど樹脂の供給経路
も二酸化炭素雰囲気にすることが望ましい。他の方法
は、成形機のシリンダ内で樹脂を可塑化するとき、また
は可塑化した樹脂に二酸化炭素を溶解させる方法で、成
形機のホッパ付近を二酸化炭素雰囲気にしたり、スクリ
ュの中間部や先端、シリンダから可塑化樹脂に二酸化炭
素を注入する。スクリュやシリンダの中間部から二酸化
炭素を注入する場合には、注入部付近のスクリュ溝深さ
を深くして、樹脂圧力を低くすることが好ましい。ま
た、二酸化炭素を注入後、樹脂中に均一に溶解、分散さ
せるため、スクリュにダルメージの混練ピンなどのミキ
シング機構を付けたり、樹脂流路にスタティックミキサ
を設けることが好ましい。射出成形機としては、インラ
インスクリュ方式でもスクリュプリプラ方式でも使用で
きるが、スクリュプリプラ方式は、樹脂を可塑化する押
出し機部分のスクリュデザインや二酸化炭素の注入位置
の変更が容易であることから、特に好ましい。
熱可塑性樹脂中の二酸化炭素は、熱可塑性樹脂が固化
した後に成形品を大気中に放置すれば徐々に大気中に放
散する。放散により成形品に気泡を生じることはなく、
放散後の成形品の性能は本来熱可塑性樹脂が有するもの
と変わらない。
した後に成形品を大気中に放置すれば徐々に大気中に放
散する。放散により成形品に気泡を生じることはなく、
放散後の成形品の性能は本来熱可塑性樹脂が有するもの
と変わらない。
本発明ではあらかじめ金型キャビティを、樹脂充填中
に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、射出成形する。キャビティに
封入するガス圧力は、成形品表面の発泡模様が消える最
低圧力であれば良く、一工程に使用するガスの量を最小
限に押さえ、金型キャビティのシールやガス供給装置の
構造を簡単にするためにもガス圧力は低い方が好まし
い。ガス圧力が15MPaを越えると金型を開こうとする力
が無視できなくなったり、金型キャビティのシールが難
しくなるなどの問題が生じやすい。したがって、金型キ
ャビティを加圧するガスの圧力は、大気圧を越え15MPa
以下であることが好ましい。
に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、射出成形する。キャビティに
封入するガス圧力は、成形品表面の発泡模様が消える最
低圧力であれば良く、一工程に使用するガスの量を最小
限に押さえ、金型キャビティのシールやガス供給装置の
構造を簡単にするためにもガス圧力は低い方が好まし
い。ガス圧力が15MPaを越えると金型を開こうとする力
が無視できなくなったり、金型キャビティのシールが難
しくなるなどの問題が生じやすい。したがって、金型キ
ャビティを加圧するガスの圧力は、大気圧を越え15MPa
以下であることが好ましい。
金型キャビティに圧入するガスとしては、熱可塑性樹
脂への溶解度を高く、金型表面状態の成形品への転写性
を向上させる効果が高い二酸化炭素が用いられる。樹脂
に非晶性樹脂を用い、キャビティを二酸化炭素で加圧す
る場合、特願平９−236763号、特願平10−46903号明細
書に示したように、キャビティ内ガス圧力を高めた方
が、良好な転写性が得られるため、高度な転写性が要求
される場合には、成形機の型締め力や金型のシール性能
に応じ、可能な限りガス圧力を高めることが望ましい。
金型キャビティ内のガスの、二酸化炭素含有量は高い方
が好ましく、80容量％以上が特に好ましい。ガスは各種
温度のガスが使用できる。大気温度のガスは勿論、加熱
ガスも良好に使用できる。加熱ガスの場合、二酸化炭素
を溶解し易い液体の気化物と二酸化炭素の混合ガスは良
好に使用できる。
脂への溶解度を高く、金型表面状態の成形品への転写性
を向上させる効果が高い二酸化炭素が用いられる。樹脂
に非晶性樹脂を用い、キャビティを二酸化炭素で加圧す
る場合、特願平９−236763号、特願平10−46903号明細
書に示したように、キャビティ内ガス圧力を高めた方
が、良好な転写性が得られるため、高度な転写性が要求
される場合には、成形機の型締め力や金型のシール性能
に応じ、可能な限りガス圧力を高めることが望ましい。
金型キャビティ内のガスの、二酸化炭素含有量は高い方
が好ましく、80容量％以上が特に好ましい。ガスは各種
温度のガスが使用できる。大気温度のガスは勿論、加熱
ガスも良好に使用できる。加熱ガスの場合、二酸化炭素
を溶解し易い液体の気化物と二酸化炭素の混合ガスは良
好に使用できる。
本発明では二酸化炭素を0.2〜３重量％溶解した第１
の熱可塑性樹脂と、第２の熱可塑性樹脂を逐次または同
時に金型キャビティに射出する成形法も良好に使用でき
る。二酸化案素を0.2〜３重量％溶解した第１の熱可塑
性樹脂を射出し、次いで二酸化炭素を含有しない第２の
熱可塑性樹脂を射出して金型キャビティを満たす射出成
形法は特に良好に使用できる。第２の熱可塑性樹脂は第
１の熱可塑性樹脂と、同種の熱可塑性樹脂で二酸化炭素
含量が異なる場合、分子量が異なる場合、また別種の熱
可塑性樹脂である場合、更に二酸化炭素含量が異なる場
合などであり、この組み合わせは適宜選択できる。第１
の熱可塑性樹脂に二酸化炭素を配合することで溶融粘度
を低下させ、第１の熱可塑性樹脂の均一な表層と、第２
の熱可塑性樹脂の内核からなる複合射出成形品が得られ
る。第１の熱可塑性樹脂に耐熱性、耐化学薬品性、物理
的性質などに優れた熱可塑性樹脂を使用することで、表
層を第１の熱可塑性樹脂で被覆し、成形品性能を向上さ
せることができる。
の熱可塑性樹脂と、第２の熱可塑性樹脂を逐次または同
時に金型キャビティに射出する成形法も良好に使用でき
る。二酸化案素を0.2〜３重量％溶解した第１の熱可塑
性樹脂を射出し、次いで二酸化炭素を含有しない第２の
熱可塑性樹脂を射出して金型キャビティを満たす射出成
形法は特に良好に使用できる。第２の熱可塑性樹脂は第
１の熱可塑性樹脂と、同種の熱可塑性樹脂で二酸化炭素
含量が異なる場合、分子量が異なる場合、また別種の熱
可塑性樹脂である場合、更に二酸化炭素含量が異なる場
合などであり、この組み合わせは適宜選択できる。第１
の熱可塑性樹脂に二酸化炭素を配合することで溶融粘度
を低下させ、第１の熱可塑性樹脂の均一な表層と、第２
の熱可塑性樹脂の内核からなる複合射出成形品が得られ
る。第１の熱可塑性樹脂に耐熱性、耐化学薬品性、物理
的性質などに優れた熱可塑性樹脂を使用することで、表
層を第１の熱可塑性樹脂で被覆し、成形品性能を向上さ
せることができる。
二酸化炭素を0.2重量％以上熱可塑性樹脂に配合して
第１の熱可塑性樹脂の流動性を良くすることにより、成
形品のポリマ鎖の配向を低減することができる。すなわ
ち射出成形では熱可塑性樹脂は金型キャビティ内を一般
にファウンテンフローと呼ばれる流動をする。射出され
た熱可塑性樹脂は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、後から射出される熱可塑性樹
脂はその固化層の内側を流動して前進する。固化層と流
動する内層の界面部が最も剪断速度が大きくなり、この
剪断速度が大きい界面部のポリマ鎖の配向が最大も大き
くなる。二酸化炭素を配合することにより第１の熱可塑
性樹脂の流動性を良くすると、この界面部の配向を低減
することができる。この結果、成形品全体でもポリマ鎖
の配向を低減でき、成形品と複屈折率の低減、耐衝撃強
度の向上などの改良ができる。
第１の熱可塑性樹脂の流動性を良くすることにより、成
形品のポリマ鎖の配向を低減することができる。すなわ
ち射出成形では熱可塑性樹脂は金型キャビティ内を一般
にファウンテンフローと呼ばれる流動をする。射出され
た熱可塑性樹脂は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、後から射出される熱可塑性樹
脂はその固化層の内側を流動して前進する。固化層と流
動する内層の界面部が最も剪断速度が大きくなり、この
剪断速度が大きい界面部のポリマ鎖の配向が最大も大き
くなる。二酸化炭素を配合することにより第１の熱可塑
性樹脂の流動性を良くすると、この界面部の配向を低減
することができる。この結果、成形品全体でもポリマ鎖
の配向を低減でき、成形品と複屈折率の低減、耐衝撃強
度の向上などの改良ができる。
本発明で良好に成形される成形品は、光学機器部品、
弱電機器、電子機器、事務機器などのハウジング、各種
自動車部品、各種日用品、などの熱可塑性樹脂射出成形
品である。特に好ましくは、非晶性樹脂を用い多点ゲー
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などで
あり、艶消し状やパターン状のシボ成形品に良好に使用
できる。ハンディパソコンの薄肉筐体などの用途では、
成形が容易になり、成形品の品質が向上したり、製品デ
ザインの自由度が増したりすることが期待できる。ま
た、透明な熱可塑性樹脂を用いて成形したレンチキュラ
ーレンズ、フレネルレンズなどのレンズ、光ディスクな
どの記録用ディスク、液晶表示部品である導光板、光拡
散板などの各種光学部品にも良好に使用できる。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、光沢度が向上し、ウエルドラインの目立ちが少なく
なり、型表面のシャープエッジの再現性や、微細な型表
面の凹凸の再現性も良くなる。
弱電機器、電子機器、事務機器などのハウジング、各種
自動車部品、各種日用品、などの熱可塑性樹脂射出成形
品である。特に好ましくは、非晶性樹脂を用い多点ゲー
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などで
あり、艶消し状やパターン状のシボ成形品に良好に使用
できる。ハンディパソコンの薄肉筐体などの用途では、
成形が容易になり、成形品の品質が向上したり、製品デ
ザインの自由度が増したりすることが期待できる。ま
た、透明な熱可塑性樹脂を用いて成形したレンチキュラ
ーレンズ、フレネルレンズなどのレンズ、光ディスクな
どの記録用ディスク、液晶表示部品である導光板、光拡
散板などの各種光学部品にも良好に使用できる。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、光沢度が向上し、ウエルドラインの目立ちが少なく
なり、型表面のシャープエッジの再現性や、微細な型表
面の凹凸の再現性も良くなる。
また本発明では、超高分子量ポリエチレンやポリフェ
ニレンエーテルなど樹脂物性は優れるものの成形が難し
かった樹脂や、熱安定性が悪く、高い樹脂温度で成形す
ることが困難な難燃剤を含む樹脂などの成形が容易とな
る。
ニレンエーテルなど樹脂物性は優れるものの成形が難し
かった樹脂や、熱安定性が悪く、高い樹脂温度で成形す
ることが困難な難燃剤を含む樹脂などの成形が容易とな
る。
実施例 以下に実施例、比較例を用いて本発明の効果をさらに
具体的に説明する。
具体的に説明する。
〈樹脂〉 射出成形に使用した樹脂は、ポリカーボネート（帝人
化成製 パンライトL1225）、ゴム強化ポリスチレン
（旭化成工業製 スタイロン 492）、アクリル樹脂
（旭化成工業製 デルペット 80NH）、変性ポリフェニ
レンエーテル樹脂（ポリフェニレンエーテル80重量％と
ポリスチレン20重量％のブレンド物）で、いずれも成形
前はペレット状である。
化成製 パンライトL1225）、ゴム強化ポリスチレン
（旭化成工業製 スタイロン 492）、アクリル樹脂
（旭化成工業製 デルペット 80NH）、変性ポリフェニ
レンエーテル樹脂（ポリフェニレンエーテル80重量％と
ポリスチレン20重量％のブレンド物）で、いずれも成形
前はペレット状である。
〈ガス〉 ガスとしては純度99％以上の二酸化炭素を使用した。
〈成形機〉 成形機は住友重機械工業製SG50およびSG125M−HPを使
用した。ホッパからスクリューに至る樹脂可塑化部分の
雰囲気は大気圧の空気とした。
用した。ホッパからスクリューに至る樹脂可塑化部分の
雰囲気は大気圧の空気とした。
〈金型〉 金型は、成形品形状が正方形のものと長方形のものを
用いた。正方形平板金型の製品部は縦横各100mm、厚み2
mmであり、この金型を用いる成形には成形機としてSG50
を使用した。長方形平板金型の製品部は縦横各120、60m
m、厚み2mmで、この金型を用いる成形には成形機として
SG125M−HPを使用した。
用いた。正方形平板金型の製品部は縦横各100mm、厚み2
mmであり、この金型を用いる成形には成形機としてSG50
を使用した。長方形平板金型の製品部は縦横各120、60m
m、厚み2mmで、この金型を用いる成形には成形機として
SG125M−HPを使用した。
正方形平板金型の構造を第１図に示すが、キャビティ
表面は鏡面とし、成形品中心に直径8mmのダイレクトゲ
ート１を設け、スプル２の長さは58mm、ノズルタッチ部
の直径を3.5mmとした。金型のキャビティ外周にはガス
供給と開放のための深さ0.05mmのベントスリット３とベ
ント４、およびベント４から金型外に通じる穴５を設け
てガス供給装置と接続し、ベントスリットと穴の外周に
ガスシールのためにＯリング６を設け、キャビティを気
密構造とした。
表面は鏡面とし、成形品中心に直径8mmのダイレクトゲ
ート１を設け、スプル２の長さは58mm、ノズルタッチ部
の直径を3.5mmとした。金型のキャビティ外周にはガス
供給と開放のための深さ0.05mmのベントスリット３とベ
ント４、およびベント４から金型外に通じる穴５を設け
てガス供給装置と接続し、ベントスリットと穴の外周に
ガスシールのためにＯリング６を設け、キャビティを気
密構造とした。
長方形平板金型は、ゲートの幅3mm、厚み2mmでランド
長さ3mmであり、ランナ断面が平均幅4mm、深さ4mmのほ
ぼ正方形、ランナ長さが140mm、スプル平均直径4mm長さ
55mmで、ノズルタッチ部の直径が3.5mmである。金型の
キャビティ外周は、ゲート部を除き、正方形金型と同様
の構造で、キャビティ、スプル、ランナの外周をＯリン
グでシールして、キャビティを気密構造とした。
長さ3mmであり、ランナ断面が平均幅4mm、深さ4mmのほ
ぼ正方形、ランナ長さが140mm、スプル平均直径4mm長さ
55mmで、ノズルタッチ部の直径が3.5mmである。金型の
キャビティ外周は、ゲート部を除き、正方形金型と同様
の構造で、キャビティ、スプル、ランナの外周をＯリン
グでシールして、キャビティを気密構造とした。
〈カウンタプレッシャ用ガス供給装置〉 カウンタプレッシャ用ガス供給装置の構成を第１図に
示すが、液化二酸化炭素を充填したボンベ７を30℃で保
温しガス供給源として用いた。ガスはボンベより加温器
８を通り、減圧弁９にて所定圧力に調圧された後、約40
℃に保温された内容量1000cm3のガス溜10に溜められ
る。金型キャビティへのガス供給は、ガス溜の下流にあ
る供給用電磁弁11を開け、同時に開放用電磁弁12を閉じ
ることで行われ、樹脂充填中はガス溜とキャビティはつ
ながっている。樹脂充填が終了すると同時に、供給用電
磁弁11を閉じ、解放用電磁弁12を開けることでガスを金
型外に解放する。
示すが、液化二酸化炭素を充填したボンベ７を30℃で保
温しガス供給源として用いた。ガスはボンベより加温器
８を通り、減圧弁９にて所定圧力に調圧された後、約40
℃に保温された内容量1000cm3のガス溜10に溜められ
る。金型キャビティへのガス供給は、ガス溜の下流にあ
る供給用電磁弁11を開け、同時に開放用電磁弁12を閉じ
ることで行われ、樹脂充填中はガス溜とキャビティはつ
ながっている。樹脂充填が終了すると同時に、供給用電
磁弁11を閉じ、解放用電磁弁12を開けることでガスを金
型外に解放する。
〈シリンダ設定温度〉 射出成形時のシリンダ設定温度は、ポリカーボネート
250℃、ゴム強化ポリスチレン220℃、アクリル樹脂240
℃、変性ポリフェニレンエーテル樹脂320℃とした。
250℃、ゴム強化ポリスチレン220℃、アクリル樹脂240
℃、変性ポリフェニレンエーテル樹脂320℃とした。
〈溶融樹脂中の二酸化炭素量〉 成形直後の成形品重量と、成形品をポリカーボネー
ト、変性ポリフェニレンエーテル樹脂で120℃、ゴム強
化ポリスチレン、アクリル樹脂で80℃の熱風乾燥機中に
24時間以上放置し、二酸化炭素が放散して一定になった
成形品重量の差を、可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量と
した。
ト、変性ポリフェニレンエーテル樹脂で120℃、ゴム強
化ポリスチレン、アクリル樹脂で80℃の熱風乾燥機中に
24時間以上放置し、二酸化炭素が放散して一定になった
成形品重量の差を、可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量と
した。
《実施例１》 ポリカーボネート（PC）を熱風乾燥機中で120℃で５
時間乾燥し、15℃の密閉容器中に移して、容器内に1hPa
以下の減圧下にした後、圧力0.09MPaの二酸化炭素で満
たし、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾燥後
と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から求め
た、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、0.8重量％であ
った。この二酸化炭素を吸収したポリカーボネートにつ
いて、金型表面温度80℃の正方形平板金型で、二酸化炭
素を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹脂充填に
必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。樹脂充填
時間0.63秒、カウンタ圧力1MPaの場合、樹脂充填必要圧
力は204MPaであった。樹脂充填後、シリンダ内圧190MPa
で５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成形品を取り出し
た。成形品は、表面に発泡模様がなく透明な成形品であ
った。また射出成形後の成形品の重量減少から求めた可
塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は0.4重量％であった。
時間乾燥し、15℃の密閉容器中に移して、容器内に1hPa
以下の減圧下にした後、圧力0.09MPaの二酸化炭素で満
たし、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾燥後
と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から求め
た、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、0.8重量％であ
った。この二酸化炭素を吸収したポリカーボネートにつ
いて、金型表面温度80℃の正方形平板金型で、二酸化炭
素を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹脂充填に
必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。樹脂充填
時間0.63秒、カウンタ圧力1MPaの場合、樹脂充填必要圧
力は204MPaであった。樹脂充填後、シリンダ内圧190MPa
で５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成形品を取り出し
た。成形品は、表面に発泡模様がなく透明な成形品であ
った。また射出成形後の成形品の重量減少から求めた可
塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は0.4重量％であった。
《比較例１》 ポリカーボネート（PC）を熱風乾燥機中で120℃で５
時間乾燥し、15℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa
以下の減圧下にし、24時間放置した。この二酸化炭素を
含まないポリカーボネートについて、実施例１と同様に
して、樹脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測
定した。カウンタ圧力なしで、樹脂充填必要圧力を成形
機の最大能力225MPaとして実施例１と同じ時間で充填す
ることはできず、樹脂充填に２〜３秒かけても、板の最
終充填部が未充填のショートショット成形品しか得られ
なかった。
時間乾燥し、15℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa
以下の減圧下にし、24時間放置した。この二酸化炭素を
含まないポリカーボネートについて、実施例１と同様に
して、樹脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測
定した。カウンタ圧力なしで、樹脂充填必要圧力を成形
機の最大能力225MPaとして実施例１と同じ時間で充填す
ることはできず、樹脂充填に２〜３秒かけても、板の最
終充填部が未充填のショートショット成形品しか得られ
なかった。
《実施例２》 ゴム強化ポリスチレン（HIPS）を熱風乾燥機中で、80
℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内
を1hPa以下の減圧下にした後、圧力2.0MPaの二酸化炭素
で満たし、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾
燥後と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から
求めた、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、3.5重量％
であった。この二酸化炭素を吸収したゴム強化ポリスチ
レンについて、表面温度40℃の長方形平板金型を用い、
二酸化炭素を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹
脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力とカウンタ圧
力を測定した。樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂充填必
要圧力は118MPa、カウンタ圧力5.0MPaであった。樹脂充
填後、シリンダ内圧110MPaで５秒間保圧し、20秒間冷却
した後に成形品を取り出した。成形品は、表面に発泡模
様がない外観良好な成形品であった。また射出成形後の
成形品の重量減少から求めた可塑化溶融樹脂中の二酸化
炭素量は1.8重量％であった。
℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内
を1hPa以下の減圧下にした後、圧力2.0MPaの二酸化炭素
で満たし、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾
燥後と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から
求めた、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、3.5重量％
であった。この二酸化炭素を吸収したゴム強化ポリスチ
レンについて、表面温度40℃の長方形平板金型を用い、
二酸化炭素を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹
脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力とカウンタ圧
力を測定した。樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂充填必
要圧力は118MPa、カウンタ圧力5.0MPaであった。樹脂充
填後、シリンダ内圧110MPaで５秒間保圧し、20秒間冷却
した後に成形品を取り出した。成形品は、表面に発泡模
様がない外観良好な成形品であった。また射出成形後の
成形品の重量減少から求めた可塑化溶融樹脂中の二酸化
炭素量は1.8重量％であった。
《実施例３》 アクリル樹脂（PMMA）を熱風乾燥機中で、80℃で５時
間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa以
下の減圧下にした後、圧力2.0MPaの二酸化炭素で満た
し、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾燥後
と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から求め
た、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、1.7重量％であ
った。この二酸化炭素を吸収したアクリル樹脂につい
て、表面温度90℃の長方形平板金型を用い、二酸化炭素
を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹脂充填に必
要な成形機シリンダ内樹脂圧力とカウンタ圧力を測定し
た。樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂充填必要圧力は14
6MPa、カウンタ圧力1.0MPaであった。樹脂充填後、シリ
ンダ内圧130MPaで５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成
形品を取り出した。成形品は、表面に発泡模様がなく透
明な成形品であった。また射出成形後の成形品の重量減
少から求めた可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は0.25重
量％であった。
間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa以
下の減圧下にした後、圧力2.0MPaの二酸化炭素で満た
し、圧力を一定に保ちながら24時間放置した。乾燥後
と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の樹脂重量差から求め
た、樹脂に吸収された二酸化炭素量は、1.7重量％であ
った。この二酸化炭素を吸収したアクリル樹脂につい
て、表面温度90℃の長方形平板金型を用い、二酸化炭素
を用いたカウンタプレッシャ成形をして、樹脂充填に必
要な成形機シリンダ内樹脂圧力とカウンタ圧力を測定し
た。樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂充填必要圧力は14
6MPa、カウンタ圧力1.0MPaであった。樹脂充填後、シリ
ンダ内圧130MPaで５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成
形品を取り出した。成形品は、表面に発泡模様がなく透
明な成形品であった。また射出成形後の成形品の重量減
少から求めた可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は0.25重
量％であった。
《実施例４》 変性ポリフェニレンエーテル樹脂（mPPE）を熱風乾燥
機機中で、100℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に
移して、容器内を1hPa以下の減圧下にした後、圧力2.0M
Paの二酸化炭素で満たし、圧力を一定に保ちながら24時
間放置した。乾燥後と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の
樹脂重量差から求めた、樹脂に吸収された二酸化炭素量
は、6.7重量％であった。この二酸化炭素を吸収した変
性ポリフェニレンエーテル樹脂について、表面温度90℃
の長方形平板金型を用い、二酸化炭素を用いたカウンタ
プレッシャ成形をして、樹脂充填に必要な成形機シリン
ダ内樹脂圧力とカウンタ圧力を測定した。樹脂充填時間
0.52秒の場合、樹脂充填必要圧力は240MPa、カウンタ圧
力8.0MPaであった。樹脂充填後、シリンダ内圧220MPaで
５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成形品を取り出し
た。成形品は、表面に発泡模様がない外観良好な成形品
であった。また射出成形後の成形品の重量減少から求め
た可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は2.1重量％であっ
た。
機機中で、100℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に
移して、容器内を1hPa以下の減圧下にした後、圧力2.0M
Paの二酸化炭素で満たし、圧力を一定に保ちながら24時
間放置した。乾燥後と、二酸化炭素雰囲気下に放置後の
樹脂重量差から求めた、樹脂に吸収された二酸化炭素量
は、6.7重量％であった。この二酸化炭素を吸収した変
性ポリフェニレンエーテル樹脂について、表面温度90℃
の長方形平板金型を用い、二酸化炭素を用いたカウンタ
プレッシャ成形をして、樹脂充填に必要な成形機シリン
ダ内樹脂圧力とカウンタ圧力を測定した。樹脂充填時間
0.52秒の場合、樹脂充填必要圧力は240MPa、カウンタ圧
力8.0MPaであった。樹脂充填後、シリンダ内圧220MPaで
５秒間保圧し、20秒間冷却した後に成形品を取り出し
た。成形品は、表面に発泡模様がない外観良好な成形品
であった。また射出成形後の成形品の重量減少から求め
た可塑化溶融樹脂中の二酸化炭素量は2.1重量％であっ
た。
《比較例２》 ゴム強化ポリスチレン（HIPS）を熱風乾燥機中で、80
℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内
を1hPa以下の減圧下にした後、24時間放置した。この二
酸化炭素を含まないゴム強化ポリスチレンを、実施例２
と同様にして、樹脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂
圧力を測定した。カウンタ圧力なしで、樹脂充填時間0.
52秒の場合、樹脂充填必要圧力は179MPaであった。
℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内
を1hPa以下の減圧下にした後、24時間放置した。この二
酸化炭素を含まないゴム強化ポリスチレンを、実施例２
と同様にして、樹脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂
圧力を測定した。カウンタ圧力なしで、樹脂充填時間0.
52秒の場合、樹脂充填必要圧力は179MPaであった。
《比較例３》 アクリル樹脂（PMMA）を熱風乾燥機中で、80℃で５時
間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa以
下の減圧下にした後、24時間放置した。この二酸化炭素
を含まないアクリル樹脂を、実施例３と同様にして、樹
脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。
カウンタ圧力なしで、樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂
充填必要圧力は172MPaであった。
間乾燥し、25℃の密閉容器中に移して、容器内を1hPa以
下の減圧下にした後、24時間放置した。この二酸化炭素
を含まないアクリル樹脂を、実施例３と同様にして、樹
脂充填に必要な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。
カウンタ圧力なしで、樹脂充填時間0.52秒の場合、樹脂
充填必要圧力は172MPaであった。
《比較例４》 変性ポリフェニレンエーテル樹脂（mPPE）を熱風乾燥
機中で、100℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移
して、容器内を1hPa以下の減圧下にした後、24時間放置
した。この二酸化炭素を含まない変性ポリフェニレンエ
ーテル樹脂を、実施例４と同様にして、樹脂充填に必要
な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。カウンタ圧力
なしで、シリンダ圧力を成形機の最大能力280MPaとして
も、ゲートを中心として半径2cmの扇状のショートショ
ット成形品しか得られなかった。
機中で、100℃で５時間乾燥し、25℃の密閉容器中に移
して、容器内を1hPa以下の減圧下にした後、24時間放置
した。この二酸化炭素を含まない変性ポリフェニレンエ
ーテル樹脂を、実施例４と同様にして、樹脂充填に必要
な成形機シリンダ内樹脂圧力を測定した。カウンタ圧力
なしで、シリンダ圧力を成形機の最大能力280MPaとして
も、ゲートを中心として半径2cmの扇状のショートショ
ット成形品しか得られなかった。
《比較例５》 実施例４の樹脂について、表面温度90℃の長方形平板
金型を用いて射出成形を行った。カウンタ圧力なしで、
樹脂充填時間0.52秒で成形したところ、表面に激しい発
泡模様の生じた成形品しか得られなかった。
金型を用いて射出成形を行った。カウンタ圧力なしで、
樹脂充填時間0.52秒で成形したところ、表面に激しい発
泡模様の生じた成形品しか得られなかった。
産業上の利用可能性 本発明によって高分子量の樹脂など物性は優れるもの
の成形が難しかった樹脂や、熱安定性が低く高い樹脂温
度で成形することが困難な難燃剤を含む樹脂などの成形
が容易となるため、樹脂部品設計時の樹脂選択肢や、樹
脂開発時の材料選択の自由度が増すだけでなく、従来か
らの樹脂を用いる場合であっても、高い樹脂流動性が要
求される光ディスク、液晶表示バックライト用の導光
板、ハンディパソコンの薄肉筐体などの用途で、成形品
品質が向上したり、製品デザインの自由度が増したりす
ることが期待される。
の成形が難しかった樹脂や、熱安定性が低く高い樹脂温
度で成形することが困難な難燃剤を含む樹脂などの成形
が容易となるため、樹脂部品設計時の樹脂選択肢や、樹
脂開発時の材料選択の自由度が増すだけでなく、従来か
らの樹脂を用いる場合であっても、高い樹脂流動性が要
求される光ディスク、液晶表示バックライト用の導光
板、ハンディパソコンの薄肉筐体などの用途で、成形品
品質が向上したり、製品デザインの自由度が増したりす
ることが期待される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平10−230528（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−100184（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−24063（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−128783（ＪＰ，Ａ) 特許3096904（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84
Claims (3)
- 【請求項１】熱可塑性樹脂の射出成形において、二酸化
炭素を0.2重量％以上溶解し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二酸化炭素で加圧
状態にして、金型キャビティに充填し、その後、樹脂を
加圧し冷却固化することを特徴とする熱可塑性樹脂の射
出成形法。 - 【請求項２】溶融樹脂に溶解する二酸化炭素量が0.2重
量％以上、３重量％以下である請求項１記載の熱可塑性
樹脂の射出成形法。 - 【請求項３】金型キャビティを加圧する二酸化炭素の圧
力が、大気圧を越え15MPa以下である請求項１記載の熱
可塑性樹脂の射出成形法。
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13116597 | 1997-05-21 | ||
| JP9-131165 | 1997-05-21 | ||
| PCT/JP1998/002220 WO1998052734A1 (fr) | 1997-05-21 | 1998-05-20 | Procede de moulage par injection de resines thermoplastiques |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP3218397B2 true JP3218397B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=15051535
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53838698A Expired - Lifetime JP3218397B2 (ja) | 1997-05-21 | 1998-05-20 | 熱可塑性樹脂の射出成形法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6146577A (ja) |
| EP (1) | EP0914919B1 (ja) |
| JP (1) | JP3218397B2 (ja) |
| CN (1) | CN1101748C (ja) |
| DE (1) | DE69828363T2 (ja) |
| WO (1) | WO1998052734A1 (ja) |
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