JP3780557B2 - ブロー成形用金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂のブロー成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロ−成形方法は、パリソン（溶融・軟化状態の中空円筒形状の樹脂）を金型間に供給した後に型締し、その中空部に流体を圧送することでパリソンの外面を金型の成形面に押しつけて転写する方式である。流体の圧力で押しつけるため比較的低圧（４〜１０ｋｇ／ｃｍ2 ）である。このため、成形面が綺麗に転写されず、鏡面やしぼ面を有する成形品を得るのには適していない。しかし、中空品の大量生産には適しているため、広く行われている。
特開昭５８−１０２７３４号公報には、薄肉の成形用内型と、該成形用内型に接触／隔離できる冷却用外型を備えた中空成形用金型が開示されている。この金型では、中空成形品の表面光沢を改善する目的でパリソンの供給前に成形用内型を加熱している。しかし、この場合の加熱方式では、加熱に長時間を要し、熱ロスが大きい。即ち、加熱効率が悪い。このため、成形サイクルが長くなって生産性が悪くなる。また、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
特開平４−７７２３１号公報には、パリソンを成形型の成形面に接触させて成形する際に、該成形型の温度を、パリソンの結晶化速度が最大となる温度近傍から融点までの間に保持して、ダイラインやウエルドラインが成形品の表面に残留することを防止するブロー成形方法が開示されている。しかし、この場合の加熱方式も、加熱に長時間を要し、熱ロスが大きい方式である。このため、生産性が悪く、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
特公平６−７３９０３号公報には、容器状の金型枠に、伝熱性が良好で多数の導通孔を有する蓋体を固着して該蓋体から成る金型表面部域と、その背後の中間層とを形成し、該中間層内に伝熱性の低い樹脂又は金属を充填するか、導通孔を備えた補強リブを設けた成形用金型が開示されている。しかし、この成形用金型では、加熱時の熱ロスが大きく、昇温に長時間を要する。このため、成形サイクルが長くなって生産性が悪くなるとともに、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
比較的簡易な構造の金型を用いて、鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的短いサイクルタイムで得たいという要請がある。また、鏡面やしぼ面を有する中空の樹脂成形品（例：自動車のエアスポイラ−）を、簡易な工程で、比較的短いサイクルタイムで生産したいという要請もある。
しかし、前記特開昭５８−１０２７３４号公報、前記特開平４−７７２３１号公報、前記特公平６−７３９０３号公報の技術では、ヒータや、熱媒体、或いは誘電等で成形面を加熱しており、熱ロスが大きく、加熱に長時間を要する。このため、昇温の上限温度もあまり高くない。
また、前記特開昭５８−１０２７３４号公報の中空成形用金型では、成形用内型を冷却用外型に対して相対変位させて接触させることで樹脂を冷却しているため、金型の構造が複雑で脆弱化の恐れがあり、冷却時間も長くなるという問題もある。また、前記特開平４−７７２３１号公報のブロ−成形方法では、冷却時にも加熱保持を行うため冷却時間が長くなるばかりでなく、冷媒を循環させることによりパリソンを内側から冷却しているため温度制御が複雑になるという問題もある。また、前記特公平６−７３９０３号公報の装置では、成形面の加熱・冷却を、該成形面の内部又は裏面に設けた多数の導通孔に加熱・冷却媒体を通したり成形面の背後の中間層内に加熱・冷却媒体を送り込むことで行っているため、伝熱が緩やかで、生産性が悪いという問題もある。
本発明は、良好な鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的短いサイクルタイムで生産することを目的とする。また、良好な鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的簡単な構造の金型で生産することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、成形面の表層又は成形面近傍（表層からあまり深くない部分）に断熱層を形成し、溶融状態の熱可塑性樹脂の熱を利用して加熱することで、前述の従来の加熱方式の問題点を解決するものである。
また、本願発明は、成形面の表層又は近傍に断熱層を設けると、溶融状態の熱可塑性樹脂を固化させるときの冷却効率が低下して冷却時間が長くなり、その結果、生産効率が悪くなるという問題が生ずることに鑑み、金型内部に空間を設けて冷却媒体を導入するとともに、断熱層の熱伝導率を特定範囲に限定することにより、相乗的に冷却効率を高めるようにしたものである。
また、このようにすることで、加熱効率と冷却効率をともに高め、且つ、成形面を従来の加熱方式よりも高温にできるようにして、鏡面や絞面の転写性を良好にしたものである。
請求項１の発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を成形面に押圧して密着させて固化させるための成形面を備えた型体を、該型体（３）側の被支持板（３６）を金型本体（４）側の対応する溝（４６）内に遊び（Ａ）を持たせて嵌め入れて、該成形面の裏面との間に空間を確保した状態で金型本体により断熱支持して成り：
（ａ）前記成形面を前記空間側から前記熱可塑性樹脂の｛ビカット軟化温度（Ｔ）−１０｝℃以下の温度まで冷却する冷却手段；
（ｂ）前記成形面の表層又は該成形面近傍に形成され、その熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] である断熱層；
を有する成形用金型である。
即ち、溶融樹脂の熱によって成形面を昇温させて、該樹脂を成形面に密着させて、その面を転写するようにした金型である。その際の成形面の温度は、密着性を良好にする見地から、当該熱可塑性樹脂のビカット軟化温度（Ｔ）℃以上であることが望ましい。また、このように溶融樹脂の熱により成形面を昇温させるために、成形面の表層、又は、成形面の近傍（成形面から浅い深さの位置）に、熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] の断熱層が形成されている。
断熱層が成形面の表層に形成されている場合は、該断熱層の表面が転写面となる。即ち、該断熱層の表面が、樹脂成形品の外形を形作るように転写される。一方、断熱層が成形面の近傍に形成されている場合は、前記型体の表側の表面である成形面が転写面となる。成形面の近傍とは、成形面の背後である型体の内部であり、溶融樹脂の熱で成形面を十分に加熱できる深さである。
前記断熱層の熱伝導率が０．００１[cal/cm.s.℃] より小さいと、冷却に非常に時間がかかってしまい、実用的ではない。前記断熱層の熱伝導率が０．０１[cal/cm.s.℃] を越えると、溶融樹脂が転写面に密着する前に転写面が冷えてしまうため、成形面を良好に転写できなくなる。
なお、上記構成に於いて、前記空間側から成形面の裏面を補助的に加熱するようにしてもよい。前記空間側から補助的に加熱する手段としては、例えば、該空間に過熱蒸気等の加熱媒体を供給する手段や、該空間内に成形面裏面に放熱するようにして設けられるヒータ等がある。また、前記空間内に隔壁を設けて該空間を分割し、各分割空間に面する成形面裏面を各々独立に補助加熱することで、補助加熱の必要な部位を重点的に加熱するようにしてもよい。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の構成に於いて、前記断熱層が、熱伝導率０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] で、且つ、弾性率１００００〜１０００００[kg/cm2]の断熱素材を用いて成る、ブロー成形用金型である。
熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] の範囲にあり、且つ、弾性率が１０，０００〜１００，０００[kg/cm2]の範囲にある断熱素材としては、例えば、特定のシラン系コーティング材、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、フッ素樹脂、セラミックス等を用いることができる。
特定のシラン系コーティング材とは、
【化１】
Ｒ1 Ｓｉ（ＯＲ2 ）3
という一般式で表されるオルガノシランの加水分解物、及び／又は、その部分縮合物を主成分とするコーティング材である。ここで、上記式中、Ｒ1 は炭素数１〜８の有機基を示し、Ｒ2 は炭素数１〜５のアルキル基又は炭素数１〜４のアシル基を示す。
前記断熱層が前記成形面の表層に形成されている場合に於いて、その弾性率が１０，０００[kg/cm2]より小さいと、溶融樹脂の圧力により前記断熱層が変形してズレてしまうため、転写不良が発生し易い。また、前記弾性率が１００，０００[kg/cm2]を越えると、前記断熱層の厚さが均一でなかったり表面が荒れていて修正が必要となった場合でも、機械加工が困難なために修正が困難になってしまうという不具合が生ずる。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の構成に於いて、前記断熱層の厚さが１００〜２０００〔μｍ〕である、ブロー成形用金型である。
前記断熱層の厚さが１００〔μｍ〕より薄いと十分な断熱効果が無いため、成形面の表面を十分に昇温できず、得られる成形品の表面は、成形面を良好に転写したものとならない。一方、前記断熱層の厚さが２，０００〔μｍ〕より厚いと断熱効果が大きくなりすぎて樹脂冷却速度が著しく遅くなり、製品取り出し可能な温度まで冷却するまでの時間が長くなるため、工業的な生産には適さない。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れかの構成に於いて、前記断熱層が前記成形面の表層に形成されており、且つ、該断熱層が前記溶融熱可塑性樹脂と接する側の表面に、金属層が形成されて成るブロー成形用金型である。したがって、この場合には、該金属層の表面が転写面となる。つまり、該金属層の表面が、溶融樹脂から得られる樹脂成形品の外面形状を形作る。
上記金属層に用いられる金属としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属、及びそれらを主成分とする合金が挙げられる。好ましくはＮｉ、Ｃｒ、及びそれらを主成分とする合金である。
上記金属層を設ける目的は、溶融熱可塑性樹脂と接触する金属面の粗さを変えることにより、成形品の外観を、例えば、鏡面や、絞面等に形成して、意匠性を付与することにある。
上記金属層の厚さは、好ましくは１０〜２００〔μｍ〕、更に好ましくは２０〜１００〔μｍ〕である。１０〔μｍ〕未満であると、目的の意匠性を付与する粗さにできない。一方、２００〔μｍ〕を越えると、断熱性が低下する。
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の何れかに於いて、前記金型本体による断熱支持を、前記溝（４６）の表面に縦弾性係数が０．１×１０ 4 〜１００×１０ 4 [kg/cm 2 ] の断熱部（１）を設けることで行なうブロー成形用金型である。
【０００６】
図３〜図６は、ブロー成形用の金型に関して、その成形面の表層に断熱層（エポキシ樹脂）を形成して、溶融樹脂を供給した場合に於ける成形面の温度変化を示すグラフであり、断熱層の機能を調べるためのものである。
図３は、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の厚さをパラメータとして示すグラフである。図示のように、断熱層（図３ではエポキシ樹脂）の厚さが厚くなるにつれて（＝熱伝導が悪くなるにつれて）、温度が低下し難くなっている、即ち、冷却し難くなっている。したがって、断熱層の厚さを調整することにより、所望の温度低下特性（冷却特性）を得られることがわかる。
図４は、図３の厚さ１．０mmの断熱層の表面にＮｉ層を形成した場合の影響を調べるため、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、Ｎｉ層の厚さをパラメータとして示すグラフである。図示のように、表面のＮｉ層の厚さが０．０５〜０．１５mmの範囲では、断熱層の表面にＮｉ層を形成しても、その影響は無視できる。したがって、鏡面や絞面等の所望の意匠性を備えた表面を樹脂成形品の外面に転写できる成形面を得るために、成形面の表層に形成した断熱層の表面に金属層を設けてもよいことがわかる。
図５は、図３の厚さ１．０mmの断熱層を、金型のキャビティの表層に形成した場合と、キャビティとコアの双方の表層に形成した場合について、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフである。図示のように、キャビティのみに断熱層を形成した場合は、温度が低下し易くなる。したがって、成形面の表層又は近傍の全域に渡って断熱層を形成することが望ましいことがわかる。
図６は、金型を加熱手段によって加熱した場合について、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフである。図示のように、成形面の温度は、金型の初期の温度に相当する分だけシフトしている。したがって、溶融樹脂の熱のみでは成形面を所望の温度に昇温できない場合には、所望の温度との差に相当する分だけ、金型を加熱しておけばよいことがわかる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）は金型の縦断面模式図を示し、図１の（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。但し、配管系は理解し易いように表示しており、必ずしも同一断面には無い。また、図７は、図１の金型の主要部（型体3 を含む部分）を拡大して示す縦断面模式図である。
図１に示す金型は、成形面ベース30を有する型体3 と、該型体3 を支持する金型本体4 を有する。型体3 の成形面ベース30上には、図７に示すように、断熱材層320 と金属層321 から成る２層構造の断熱層32が形成されている。つまり、この金型では、金属層321 の表面が成形面となる。断熱材層320 は、シラン系コーティング材を静電塗装法により成形面ベース30の上に厚さ５００〔μｍ〕に形成したものであり、その熱伝導率は略０．００５[cal/cm.s.℃] であり、弾性率は略８０，０００[kg/cm2]である。また、金属層321 は、断熱材層320 の表面にＮｉを用いて形成された皮膜である。一方、型体3 の裏面側と金型本体4 との間には、２分割された空間Ｂ（分割空間Ba,Bb ）が設けられており、各分割空間Ba,Bb には、各々独立に加熱媒体としての加熱蒸気や、冷却媒体としての冷却水及び／又は冷却空気を噴射するための機構が設けられている。なお、型体3 と金型本体4 は、何れもステンレス鋼製である。
【０００８】
金型本体4 により型体3 を支持する機構は、図２に示される。即ち、型体3 の周辺に張り出されている被支持板36が、該被支持板36に対応するように金型本体4 に設けられている溝46内に、遊びA を持たせて緩やかに嵌め入れられ、これにより、型体3 が金型本体4 によって支持されている。なお、溝46は、張出部400aを有する本体板400 を本体部401 にボルト403 で取付けることにより構成されている。また、図２の（ａ）のように、成形面ベース30の上面視で方形に配設された４枚の各本体板400 の隅部には、隣接する本体板400 との間に、略０．１[mm]の隙間S が設けられている。また、溝46の対向する両壁部の表面には、厚さ１０[mm]のフェノール樹脂製の断熱部（断熱支持部材)1が設けられており、さらに被支持板36と溝46との間隙には、Ｏリング9 が嵌められている。このため、溶融樹脂成形時の熱で型体3 と金型本体4 とが熱膨張して前記被支持板36と前記溝46とに相対的なズレが生じた場合でも、該ズレは上記遊びA によって吸収され、悪影響（型体3 の撓み、歪、寿命が短くなること等）は防止される。このため、精密な成形品を得ることができる。また、型体3 は縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] の材料であるフェノール樹脂の断熱部1 を介して金型本体に支持されているため、ガタツキ等の不具合は防止される。
【０００９】
上記断熱部1 としては、熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] 、好ましくは０．００５〜０．８[kcal/mh℃] 、更に好ましくは０．０１〜０．５[kcal/mh℃] で、且つ、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] 、好ましくは０．２×１０4 〜４０×１０4[kg/cm2] 、更に好ましくは１×１０4 〜２０×１０4[kg/cm2] の材料を用いて構成することができる。また、熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] 、好ましくは０．００５〜０．８[kcal/mh℃] 、更に好ましくは０．０１〜０．５[kcal/mh℃] の材料と、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] 、好ましくは０．２×１０4 〜４０×１０4[kg/cm2] 、更に好ましくは１×１０4 〜２０×１０4[kg/cm2] の材料を用いた積層構造として構成することもできる。つまり、型体3 と金型本体4 とを断熱状態で支持でき、且つ、型体3 側から金型本体4 側へ加わる押圧力に抗して、型体3 を金型本体4 によってガタつき無く確実に支持できればよい。なお、上記断熱支持部材の熱伝導率として上記の如き範囲が示されている理由は、熱伝導率が０．００１[kcal/mh℃] 未満では特殊な材料が必要となって実用的で無くなり、１[kcal/mh℃] を越えると所望の断熱効果が得られないためである。また、上記断熱支持部材の縦弾性係数として上記の如き範囲が示されている理由は、縦弾性係数が０．１×１０4[kg/cm2] 未満では剛性が不足してシールが十分で無くなり、１００×１０4[kg/cm2] を越えると断熱支持部の加工が困難となるためである。熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] で、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] の材料としては、例えば、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、アセタール樹脂、四フッ化エチレン系樹脂、セラミックス、ＰＣ、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、ガラス、不飽和ポリエステル等がある。好ましくは、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン、不飽和ポリエステルであり、更に好ましくは、フェノール樹脂である。
【００１０】
図１の金型では、前記型体3 の裏面31側と金型本体4 との間に形成される空間Ba,Bb が前記Ｏリング9 によって外界から密閉されるため、加熱時に分割空間Ba及び／又は分割空間Bbに噴射される加熱蒸気や、冷却時に分割空間Ba及び／又は分割空間Bbに噴射される（冷却水＋空気）が、型体3 と金型本体4 の連結部（型体3 を金型4 によって支持している部分＝被支持板36と溝46の部分）から漏れ出ることや、その場合に発生する分割空間Ba及び／又は分割空間Bb内の圧力の低下や、該低下により生ずる成形面ベース30の撓みが防止される。分割空間Baには、バルブ72a 、配管71a 、ノズル70a を通って加熱蒸気や冷却水＋空気が供給され、分割空間Bbには、バルブ72b 、配管71b 、ノズル70b を通って加熱蒸気や冷却水が供給される。バルブ72a とバルブ72b は独立に開閉を制御される。即ち、分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を供給することが可能である。なお、各分割空間のコーナー部は、圧力の集中を避けるために、小さな丸みをつけられている。また、分割空間Ba及び／又は分割空間Bb内に噴射された加熱蒸気／空気／冷却水は、各分割空間Ba,Bb の下部に各々連通された配管76から、バルブ77を通って排出される。
【００１１】
また、図１の金型では、分割空間Baと分割空間Bbとが、隔壁C によって隔てられている。この隔壁C は、各々が厚さ５[mm]の２枚の金属（ステンレス鋼）板の間に、断熱板である厚さ１０[mm]のフェノール樹脂板を挟み込むことによって構成されている。即ち、金属板を用いることにより分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を噴射した場合の両分割空間の圧力差に耐え得るようにするとともに、断熱板を用いることにより分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を噴射した場合の熱量の損失を防止している。隔壁C の内層である断熱板に用いる素材としては、前記断熱部1 と同様の材料を用いることができる。
また、図１の金型では、上記分割空間Baと分割空間Bbに曝されている金型本体4 の内面には、図２の（ｂ）に示すように、厚さ１０[mm]のフェノール樹脂層22と厚さ２[mm]のアスベスト層21から成る断熱体（断熱部材)2が設けられているため、空間B(Ba,Bb)内の熱が金型本体4 を通って逃げたり、外界の熱が金型本体4 を通って空間B(Ba,Bb)内に伝えられるという不具合が防止される。このため、上記空間B(Ba,Bb)内に供給された加熱蒸気や加熱オイルの温度低下が防止され、成形面の転写性や寸法安定性が向上する。なお、この断熱体2 の材料としては、例えば、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、アセタール樹脂、四フッ化エチレン系樹脂、セラミックス、ＰＣ、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、ガラス、不飽和ポリエステル等、アスベスト、硬質ウレタンフォーム、ロックウール、グラスウール、けい酸カルシウム、ポリスチレンフォーム、はっ水性パーライト、コルク、木材（杉）、ゴム、石英ガラス、発泡ビーズ等、及び、これらの２種以上の組み合わせを用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、不飽和ポリエステル、アスベスト、硬質ウレタンフォーム、発泡ビーズを用いることができる。
【００１２】
本発明の金型によって好適に成形される樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム−スチレンから成るグラフト共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム−スチレン−αメチルスチレンから成るグラフト共重合体（耐熱ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−エチレン−プロピレン系ゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体（ＡＥＳ樹脂）、アクリロニトリル−水添ジエン系ゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体、アクリロニトリル−シリコーンゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンエ−テル、ポリオキシメチレン、ナイロン、メタクリル酸メチル系重合体、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、塩化ビニル、マレイミド化合物−スチレン及び／又はアクリロニトリル及び／又はα−メチルスチレンからなる共重合体、ゴム状重合体−マレイミド化合物−スチレン及び／又はアクリロニトリル及び／又はメタクリル酸メチル及び／又はα−メチルスチレンからなるグラフト共重合体等、及びこれらの複合物と、これらに充填剤を添加した樹脂が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の金型により好適に成形される成形品としては、例えば、ハウジング、スポーツ用製品、遊具、車両用製品、家具用製品、サニタリー製品、建材用製品、厨房用製品があり、また、前記成形品が発泡層を中空部に有する成形品、前記成形品が多層ブロー成形法により製作される成形品、前記成形品がメッキ、スパッタ、蒸着、塗装された成形品がある。これらの成形品の具体例としては、ハウジングとしては、例えば、クーラーボックス、ＴＶ、オーディオ機器、プリンタ、ＦＡＸ、複写機、ゲーム機、洗濯機、エアコン、冷蔵庫、掃除機、アタッシュケース、楽器ケース、工具箱、コンテナ、カメラケース等がある。スポーツ用製品としては、例えば、スイミングボード、サーフボード、ウインドサーフィン、スキー、スノーボード、スケートボード、アイスホッケースティック、カーリングボール、ゲートボールラケット、テニスラケット、カヌー、ボート等がある。遊具としては、例えば、バット、ブロック、積木、釣り具ケース、パチンコ台枠等がある。車両用製品としては、例えば、エアースポイラー、ドアー、バンパー、フェンダー、ボンネット、サンルーフ、リアゲート、ホイールキャップ、インパネ、グローブボックス、コンソールボックス、アームレスト、ヘッドレスト、燃料タンク、運転席カバー、トランク工具ボックス等がある。家具用製品としては、例えば、引き出し、机天板、ベッド天板・底板、鏡台枠板、げた箱板・前扉、椅子背板・底板、盆・トレー、傘立て、花瓶、薬箱、ハンガー、化粧箱、収納箱板、本立て、事務机天板、ＯＡ机天板、ＯＡラック等がある。サニタリー製品としては、例えば、シャワーヘッド、便座、便板、排水パン、貯水槽蓋、洗面化粧台扉、浴室ドア等がある。建材用製品としては、例えば、天井板、床板、壁板、窓枠、ドア、ベンチ等がある。厨房用製品としては、例えば、まな板、キッチン扉等がある。発泡層を中空部に有する成形品としては、例えば、冷蔵庫前面扉、クーラーボックス等がある。多層ブロー成形法により製作される成形品としては、例えば、燃料タンク等がある。成形品がメッキ、スパッタ、蒸着、塗装されたものとしては、例えば、車両外装部品、電子機器ハンジング等がある。なお、これらは例示であり、これら以外の成形品も好適に成形され得る。
【００１４】
【実施例】
図１，図２，図７に示す成形用金型を用い、且つ、ブロー成形機としてＩＰＢ−ＥＰ−５５（石川島播磨重工業（株）社製）を用い、且つ、熱可塑性樹脂材料としてＡＢＳ４５Ａ（日本合成ゴム（株）社製／ビカット軟化温度１０５℃／２０５℃での縦弾性係数が０．３[kg/cm2]）を用いて、ブロー成形を行った。
成形条件は、
(1)押出機温度 ：２２０℃
(2)型締め力 ：１５ton
(3)パリソン吹き込み圧力：６kg/cm2
(4)成形面（ニッケル層321 の表面）の加熱
型締直前のパリソンの温度 ：２３０℃
型締の保持時間 ：５sec
成形面の最終到達温度 ：１３７℃
(5)成形面（ニッケル層321 の表面）の冷却
ノズル70a,70b から噴射する冷却水等圧力：６kg/cm2
成形面の最終到達温度 ：７０℃
成形面の冷却保持時間 ：６０sec
である。
また、比較例Ａとして成形面30ベースの表面に断熱層32を有しない金型を用いて上記と同一の条件で成形を行うとともに、比較例Ｂとして熱伝導率が実施例品の成形に用いた金型よりも小さな断熱層を成形面ベース30の表面に有する金型を用いて上記と同一の条件で成形を行った。同一の条件とは、上記(1) の押出機温度、(2) の型締め力、(3) の吹き込み圧力、(4) の型締の保持時間、(5) の冷却水等圧力及び冷却保持時間に関して同一であることをいう。
【００１５】
その結果、実施例品では、表面光沢度は成形品表面の全面に渡って一様に９５％で、コーナー部分のＲは０．５以下であり、良好であった。即ち、従来のブロー成形では得られないコーナー部分のＲが小さな成形品を精度良く成形でき、寸法安定性も優れていた。しかし、比較例品Ａでは、表面の光沢が不良で転写不良も生じており、寸法安定性も実施例品に比較して劣っていた。また、比較例品Ｂでは、表面光沢や寸法安定性は実施例品と同程度に良好であったが、成形品を取り出し得る程度に冷却するまでの時間が、実施例品が１８０sec 程度であったのに対して、比較例品Ｂは３５０sec 程度を要し、その結果、成形のサイクルタイムが略２倍となった。
なお、金型外寸法：４６０(L) ×５６０(W) ×７２０(H)[mm]
成形品寸法：１２０(L) ×４０(W) ×４８０(H)[mm] である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、成形品の表面全面に渡って一様で且つ良好な鏡面やしぼ面を有し、寸法安定性に優れた樹脂成形品を、比較的簡単な構造の金型を用いて、比較的短いサイクルタイムで、生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を具体的に実施する金型を示す模式図であり、（ａ）は縦断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図２】図１の金型のコーナー部分の取付け構造を示し、（ａ）は成形面30側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の厚さをパラメータとして示すグラフ。
【図４】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の表面に形成したＮｉ層の厚さをパラメータとして示すグラフ。
【図５】断熱層をキャビティ表層のみに形成した場合とキャビティとコアの各表層に形成した場合について溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフ。
【図６】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、金型の初期加熱温度をパラメータとして示すグラフ。
【図７】図１の金型の型体を含む主要部を拡大して示す断面模式図。
【符号の説明】
３ 型体
３０ 成形面ベース
３１ 成形面裏面
３２ 断熱層
３２０ シリコン系コーティング材層（断熱材層）
３２１ ニッケル層
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂のブロー成形用金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ブロ−成形方法は、パリソン（溶融・軟化状態の中空円筒形状の樹脂）を金型間に供給した後に型締し、その中空部に流体を圧送することでパリソンの外面を金型の成形面に押しつけて転写する方式である。流体の圧力で押しつけるため比較的低圧（４〜１０ｋｇ／ｃｍ2 ）である。このため、成形面が綺麗に転写されず、鏡面やしぼ面を有する成形品を得るのには適していない。しかし、中空品の大量生産には適しているため、広く行われている。
特開昭５８−１０２７３４号公報には、薄肉の成形用内型と、該成形用内型に接触／隔離できる冷却用外型を備えた中空成形用金型が開示されている。この金型では、中空成形品の表面光沢を改善する目的でパリソンの供給前に成形用内型を加熱している。しかし、この場合の加熱方式では、加熱に長時間を要し、熱ロスが大きい。即ち、加熱効率が悪い。このため、成形サイクルが長くなって生産性が悪くなる。また、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
特開平４−７７２３１号公報には、パリソンを成形型の成形面に接触させて成形する際に、該成形型の温度を、パリソンの結晶化速度が最大となる温度近傍から融点までの間に保持して、ダイラインやウエルドラインが成形品の表面に残留することを防止するブロー成形方法が開示されている。しかし、この場合の加熱方式も、加熱に長時間を要し、熱ロスが大きい方式である。このため、生産性が悪く、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
特公平６−７３９０３号公報には、容器状の金型枠に、伝熱性が良好で多数の導通孔を有する蓋体を固着して該蓋体から成る金型表面部域と、その背後の中間層とを形成し、該中間層内に伝熱性の低い樹脂又は金属を充填するか、導通孔を備えた補強リブを設けた成形用金型が開示されている。しかし、この成形用金型では、加熱時の熱ロスが大きく、昇温に長時間を要する。このため、成形サイクルが長くなって生産性が悪くなるとともに、加熱による昇温の上限温度も、あまり高くない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
比較的簡易な構造の金型を用いて、鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的短いサイクルタイムで得たいという要請がある。また、鏡面やしぼ面を有する中空の樹脂成形品（例：自動車のエアスポイラ−）を、簡易な工程で、比較的短いサイクルタイムで生産したいという要請もある。
しかし、前記特開昭５８−１０２７３４号公報、前記特開平４−７７２３１号公報、前記特公平６−７３９０３号公報の技術では、ヒータや、熱媒体、或いは誘電等で成形面を加熱しており、熱ロスが大きく、加熱に長時間を要する。このため、昇温の上限温度もあまり高くない。
また、前記特開昭５８−１０２７３４号公報の中空成形用金型では、成形用内型を冷却用外型に対して相対変位させて接触させることで樹脂を冷却しているため、金型の構造が複雑で脆弱化の恐れがあり、冷却時間も長くなるという問題もある。また、前記特開平４−７７２３１号公報のブロ−成形方法では、冷却時にも加熱保持を行うため冷却時間が長くなるばかりでなく、冷媒を循環させることによりパリソンを内側から冷却しているため温度制御が複雑になるという問題もある。また、前記特公平６−７３９０３号公報の装置では、成形面の加熱・冷却を、該成形面の内部又は裏面に設けた多数の導通孔に加熱・冷却媒体を通したり成形面の背後の中間層内に加熱・冷却媒体を送り込むことで行っているため、伝熱が緩やかで、生産性が悪いという問題もある。
本発明は、良好な鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的短いサイクルタイムで生産することを目的とする。また、良好な鏡面やしぼ面を有する樹脂成形品を、比較的簡単な構造の金型で生産することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本願発明は、成形面の表層又は成形面近傍（表層からあまり深くない部分）に断熱層を形成し、溶融状態の熱可塑性樹脂の熱を利用して加熱することで、前述の従来の加熱方式の問題点を解決するものである。
また、本願発明は、成形面の表層又は近傍に断熱層を設けると、溶融状態の熱可塑性樹脂を固化させるときの冷却効率が低下して冷却時間が長くなり、その結果、生産効率が悪くなるという問題が生ずることに鑑み、金型内部に空間を設けて冷却媒体を導入するとともに、断熱層の熱伝導率を特定範囲に限定することにより、相乗的に冷却効率を高めるようにしたものである。
また、このようにすることで、加熱効率と冷却効率をともに高め、且つ、成形面を従来の加熱方式よりも高温にできるようにして、鏡面や絞面の転写性を良好にしたものである。
請求項１の発明は、溶融状態の熱可塑性樹脂を成形面に押圧して密着させて固化させるための成形面を備えた型体を、該型体（３）側の被支持板（３６）を金型本体（４）側の対応する溝（４６）内に遊び（Ａ）を持たせて嵌め入れて、該成形面の裏面との間に空間を確保した状態で金型本体により断熱支持して成り：
（ａ）前記成形面を前記空間側から前記熱可塑性樹脂の｛ビカット軟化温度（Ｔ）−１０｝℃以下の温度まで冷却する冷却手段；
（ｂ）前記成形面の表層又は該成形面近傍に形成され、その熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] である断熱層；
を有する成形用金型である。
即ち、溶融樹脂の熱によって成形面を昇温させて、該樹脂を成形面に密着させて、その面を転写するようにした金型である。その際の成形面の温度は、密着性を良好にする見地から、当該熱可塑性樹脂のビカット軟化温度（Ｔ）℃以上であることが望ましい。また、このように溶融樹脂の熱により成形面を昇温させるために、成形面の表層、又は、成形面の近傍（成形面から浅い深さの位置）に、熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] の断熱層が形成されている。
断熱層が成形面の表層に形成されている場合は、該断熱層の表面が転写面となる。即ち、該断熱層の表面が、樹脂成形品の外形を形作るように転写される。一方、断熱層が成形面の近傍に形成されている場合は、前記型体の表側の表面である成形面が転写面となる。成形面の近傍とは、成形面の背後である型体の内部であり、溶融樹脂の熱で成形面を十分に加熱できる深さである。
前記断熱層の熱伝導率が０．００１[cal/cm.s.℃] より小さいと、冷却に非常に時間がかかってしまい、実用的ではない。前記断熱層の熱伝導率が０．０１[cal/cm.s.℃] を越えると、溶融樹脂が転写面に密着する前に転写面が冷えてしまうため、成形面を良好に転写できなくなる。
なお、上記構成に於いて、前記空間側から成形面の裏面を補助的に加熱するようにしてもよい。前記空間側から補助的に加熱する手段としては、例えば、該空間に過熱蒸気等の加熱媒体を供給する手段や、該空間内に成形面裏面に放熱するようにして設けられるヒータ等がある。また、前記空間内に隔壁を設けて該空間を分割し、各分割空間に面する成形面裏面を各々独立に補助加熱することで、補助加熱の必要な部位を重点的に加熱するようにしてもよい。
【０００５】
請求項２の発明は、請求項１の構成に於いて、前記断熱層が、熱伝導率０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] で、且つ、弾性率１００００〜１０００００[kg/cm2]の断熱素材を用いて成る、ブロー成形用金型である。
熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] の範囲にあり、且つ、弾性率が１０，０００〜１００，０００[kg/cm2]の範囲にある断熱素材としては、例えば、特定のシラン系コーティング材、エポキシ樹脂、フェノール系樹脂、フッ素樹脂、セラミックス等を用いることができる。
特定のシラン系コーティング材とは、
【化１】
Ｒ1 Ｓｉ（ＯＲ2 ）3
という一般式で表されるオルガノシランの加水分解物、及び／又は、その部分縮合物を主成分とするコーティング材である。ここで、上記式中、Ｒ1 は炭素数１〜８の有機基を示し、Ｒ2 は炭素数１〜５のアルキル基又は炭素数１〜４のアシル基を示す。
前記断熱層が前記成形面の表層に形成されている場合に於いて、その弾性率が１０，０００[kg/cm2]より小さいと、溶融樹脂の圧力により前記断熱層が変形してズレてしまうため、転写不良が発生し易い。また、前記弾性率が１００，０００[kg/cm2]を越えると、前記断熱層の厚さが均一でなかったり表面が荒れていて修正が必要となった場合でも、機械加工が困難なために修正が困難になってしまうという不具合が生ずる。
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２の構成に於いて、前記断熱層の厚さが１００〜２０００〔μｍ〕である、ブロー成形用金型である。
前記断熱層の厚さが１００〔μｍ〕より薄いと十分な断熱効果が無いため、成形面の表面を十分に昇温できず、得られる成形品の表面は、成形面を良好に転写したものとならない。一方、前記断熱層の厚さが２，０００〔μｍ〕より厚いと断熱効果が大きくなりすぎて樹脂冷却速度が著しく遅くなり、製品取り出し可能な温度まで冷却するまでの時間が長くなるため、工業的な生産には適さない。
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れかの構成に於いて、前記断熱層が前記成形面の表層に形成されており、且つ、該断熱層が前記溶融熱可塑性樹脂と接する側の表面に、金属層が形成されて成るブロー成形用金型である。したがって、この場合には、該金属層の表面が転写面となる。つまり、該金属層の表面が、溶融樹脂から得られる樹脂成形品の外面形状を形作る。
上記金属層に用いられる金属としては、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｍｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の金属、及びそれらを主成分とする合金が挙げられる。好ましくはＮｉ、Ｃｒ、及びそれらを主成分とする合金である。
上記金属層を設ける目的は、溶融熱可塑性樹脂と接触する金属面の粗さを変えることにより、成形品の外観を、例えば、鏡面や、絞面等に形成して、意匠性を付与することにある。
上記金属層の厚さは、好ましくは１０〜２００〔μｍ〕、更に好ましくは２０〜１００〔μｍ〕である。１０〔μｍ〕未満であると、目的の意匠性を付与する粗さにできない。一方、２００〔μｍ〕を越えると、断熱性が低下する。
請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の何れかに於いて、前記金型本体による断熱支持を、前記溝（４６）の表面に縦弾性係数が０．１×１０ 4 〜１００×１０ 4 [kg/cm 2 ] の断熱部（１）を設けることで行なうブロー成形用金型である。
【０００６】
図３〜図６は、ブロー成形用の金型に関して、その成形面の表層に断熱層（エポキシ樹脂）を形成して、溶融樹脂を供給した場合に於ける成形面の温度変化を示すグラフであり、断熱層の機能を調べるためのものである。
図３は、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の厚さをパラメータとして示すグラフである。図示のように、断熱層（図３ではエポキシ樹脂）の厚さが厚くなるにつれて（＝熱伝導が悪くなるにつれて）、温度が低下し難くなっている、即ち、冷却し難くなっている。したがって、断熱層の厚さを調整することにより、所望の温度低下特性（冷却特性）を得られることがわかる。
図４は、図３の厚さ１．０mmの断熱層の表面にＮｉ層を形成した場合の影響を調べるため、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、Ｎｉ層の厚さをパラメータとして示すグラフである。図示のように、表面のＮｉ層の厚さが０．０５〜０．１５mmの範囲では、断熱層の表面にＮｉ層を形成しても、その影響は無視できる。したがって、鏡面や絞面等の所望の意匠性を備えた表面を樹脂成形品の外面に転写できる成形面を得るために、成形面の表層に形成した断熱層の表面に金属層を設けてもよいことがわかる。
図５は、図３の厚さ１．０mmの断熱層を、金型のキャビティの表層に形成した場合と、キャビティとコアの双方の表層に形成した場合について、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフである。図示のように、キャビティのみに断熱層を形成した場合は、温度が低下し易くなる。したがって、成形面の表層又は近傍の全域に渡って断熱層を形成することが望ましいことがわかる。
図６は、金型を加熱手段によって加熱した場合について、溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフである。図示のように、成形面の温度は、金型の初期の温度に相当する分だけシフトしている。したがって、溶融樹脂の熱のみでは成形面を所望の温度に昇温できない場合には、所望の温度との差に相当する分だけ、金型を加熱しておけばよいことがわかる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１の（ａ）は金型の縦断面模式図を示し、図１の（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図を示す。但し、配管系は理解し易いように表示しており、必ずしも同一断面には無い。また、図７は、図１の金型の主要部（型体3 を含む部分）を拡大して示す縦断面模式図である。
図１に示す金型は、成形面ベース30を有する型体3 と、該型体3 を支持する金型本体4 を有する。型体3 の成形面ベース30上には、図７に示すように、断熱材層320 と金属層321 から成る２層構造の断熱層32が形成されている。つまり、この金型では、金属層321 の表面が成形面となる。断熱材層320 は、シラン系コーティング材を静電塗装法により成形面ベース30の上に厚さ５００〔μｍ〕に形成したものであり、その熱伝導率は略０．００５[cal/cm.s.℃] であり、弾性率は略８０，０００[kg/cm2]である。また、金属層321 は、断熱材層320 の表面にＮｉを用いて形成された皮膜である。一方、型体3 の裏面側と金型本体4 との間には、２分割された空間Ｂ（分割空間Ba,Bb ）が設けられており、各分割空間Ba,Bb には、各々独立に加熱媒体としての加熱蒸気や、冷却媒体としての冷却水及び／又は冷却空気を噴射するための機構が設けられている。なお、型体3 と金型本体4 は、何れもステンレス鋼製である。
【０００８】
金型本体4 により型体3 を支持する機構は、図２に示される。即ち、型体3 の周辺に張り出されている被支持板36が、該被支持板36に対応するように金型本体4 に設けられている溝46内に、遊びA を持たせて緩やかに嵌め入れられ、これにより、型体3 が金型本体4 によって支持されている。なお、溝46は、張出部400aを有する本体板400 を本体部401 にボルト403 で取付けることにより構成されている。また、図２の（ａ）のように、成形面ベース30の上面視で方形に配設された４枚の各本体板400 の隅部には、隣接する本体板400 との間に、略０．１[mm]の隙間S が設けられている。また、溝46の対向する両壁部の表面には、厚さ１０[mm]のフェノール樹脂製の断熱部（断熱支持部材)1が設けられており、さらに被支持板36と溝46との間隙には、Ｏリング9 が嵌められている。このため、溶融樹脂成形時の熱で型体3 と金型本体4 とが熱膨張して前記被支持板36と前記溝46とに相対的なズレが生じた場合でも、該ズレは上記遊びA によって吸収され、悪影響（型体3 の撓み、歪、寿命が短くなること等）は防止される。このため、精密な成形品を得ることができる。また、型体3 は縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] の材料であるフェノール樹脂の断熱部1 を介して金型本体に支持されているため、ガタツキ等の不具合は防止される。
【０００９】
上記断熱部1 としては、熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] 、好ましくは０．００５〜０．８[kcal/mh℃] 、更に好ましくは０．０１〜０．５[kcal/mh℃] で、且つ、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] 、好ましくは０．２×１０4 〜４０×１０4[kg/cm2] 、更に好ましくは１×１０4 〜２０×１０4[kg/cm2] の材料を用いて構成することができる。また、熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] 、好ましくは０．００５〜０．８[kcal/mh℃] 、更に好ましくは０．０１〜０．５[kcal/mh℃] の材料と、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] 、好ましくは０．２×１０4 〜４０×１０4[kg/cm2] 、更に好ましくは１×１０4 〜２０×１０4[kg/cm2] の材料を用いた積層構造として構成することもできる。つまり、型体3 と金型本体4 とを断熱状態で支持でき、且つ、型体3 側から金型本体4 側へ加わる押圧力に抗して、型体3 を金型本体4 によってガタつき無く確実に支持できればよい。なお、上記断熱支持部材の熱伝導率として上記の如き範囲が示されている理由は、熱伝導率が０．００１[kcal/mh℃] 未満では特殊な材料が必要となって実用的で無くなり、１[kcal/mh℃] を越えると所望の断熱効果が得られないためである。また、上記断熱支持部材の縦弾性係数として上記の如き範囲が示されている理由は、縦弾性係数が０．１×１０4[kg/cm2] 未満では剛性が不足してシールが十分で無くなり、１００×１０4[kg/cm2] を越えると断熱支持部の加工が困難となるためである。熱伝導率が０．００１〜１[kcal/mh℃] で、縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] の材料としては、例えば、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、アセタール樹脂、四フッ化エチレン系樹脂、セラミックス、ＰＣ、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、ガラス、不飽和ポリエステル等がある。好ましくは、フェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン、不飽和ポリエステルであり、更に好ましくは、フェノール樹脂である。
【００１０】
図１の金型では、前記型体3 の裏面31側と金型本体4 との間に形成される空間Ba,Bb が前記Ｏリング9 によって外界から密閉されるため、加熱時に分割空間Ba及び／又は分割空間Bbに噴射される加熱蒸気や、冷却時に分割空間Ba及び／又は分割空間Bbに噴射される（冷却水＋空気）が、型体3 と金型本体4 の連結部（型体3 を金型4 によって支持している部分＝被支持板36と溝46の部分）から漏れ出ることや、その場合に発生する分割空間Ba及び／又は分割空間Bb内の圧力の低下や、該低下により生ずる成形面ベース30の撓みが防止される。分割空間Baには、バルブ72a 、配管71a 、ノズル70a を通って加熱蒸気や冷却水＋空気が供給され、分割空間Bbには、バルブ72b 、配管71b 、ノズル70b を通って加熱蒸気や冷却水が供給される。バルブ72a とバルブ72b は独立に開閉を制御される。即ち、分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を供給することが可能である。なお、各分割空間のコーナー部は、圧力の集中を避けるために、小さな丸みをつけられている。また、分割空間Ba及び／又は分割空間Bb内に噴射された加熱蒸気／空気／冷却水は、各分割空間Ba,Bb の下部に各々連通された配管76から、バルブ77を通って排出される。
【００１１】
また、図１の金型では、分割空間Baと分割空間Bbとが、隔壁C によって隔てられている。この隔壁C は、各々が厚さ５[mm]の２枚の金属（ステンレス鋼）板の間に、断熱板である厚さ１０[mm]のフェノール樹脂板を挟み込むことによって構成されている。即ち、金属板を用いることにより分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を噴射した場合の両分割空間の圧力差に耐え得るようにするとともに、断熱板を用いることにより分割空間Ba又は分割空間Bbの一方のみに加熱蒸気を噴射した場合の熱量の損失を防止している。隔壁C の内層である断熱板に用いる素材としては、前記断熱部1 と同様の材料を用いることができる。
また、図１の金型では、上記分割空間Baと分割空間Bbに曝されている金型本体4 の内面には、図２の（ｂ）に示すように、厚さ１０[mm]のフェノール樹脂層22と厚さ２[mm]のアスベスト層21から成る断熱体（断熱部材)2が設けられているため、空間B(Ba,Bb)内の熱が金型本体4 を通って逃げたり、外界の熱が金型本体4 を通って空間B(Ba,Bb)内に伝えられるという不具合が防止される。このため、上記空間B(Ba,Bb)内に供給された加熱蒸気や加熱オイルの温度低下が防止され、成形面の転写性や寸法安定性が向上する。なお、この断熱体2 の材料としては、例えば、ポリアリレート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンオキサイド、変性ポリフェニレンオキサイド、ポリアミド、アセタール樹脂、四フッ化エチレン系樹脂、セラミックス、ＰＣ、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、ガラス、不飽和ポリエステル等、アスベスト、硬質ウレタンフォーム、ロックウール、グラスウール、けい酸カルシウム、ポリスチレンフォーム、はっ水性パーライト、コルク、木材（杉）、ゴム、石英ガラス、発泡ビーズ等、及び、これらの２種以上の組み合わせを用いることができる。好ましくは、フェノール樹脂、ユリア、メラミン、不飽和ポリエステル、アスベスト、硬質ウレタンフォーム、発泡ビーズを用いることができる。
【００１２】
本発明の金型によって好適に成形される樹脂としては、例えば、ＡＳ樹脂、ポリスチレン、ハイインパクトポリスチレン、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム−スチレンから成るグラフト共重合体（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−ブタジエン系ゴム−スチレン−αメチルスチレンから成るグラフト共重合体（耐熱ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル−エチレン−プロピレン系ゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体（ＡＥＳ樹脂）、アクリロニトリル−水添ジエン系ゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体、アクリロニトリル−シリコーンゴム−スチレン及び／又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカ−ボネ−ト、ポリフェニレンエ−テル、ポリオキシメチレン、ナイロン、メタクリル酸メチル系重合体、ポリエ−テルスルホン、ポリアリレ−ト、塩化ビニル、マレイミド化合物−スチレン及び／又はアクリロニトリル及び／又はα−メチルスチレンからなる共重合体、ゴム状重合体−マレイミド化合物−スチレン及び／又はアクリロニトリル及び／又はメタクリル酸メチル及び／又はα−メチルスチレンからなるグラフト共重合体等、及びこれらの複合物と、これらに充填剤を添加した樹脂が挙げられる。
【００１３】
また、本発明の金型により好適に成形される成形品としては、例えば、ハウジング、スポーツ用製品、遊具、車両用製品、家具用製品、サニタリー製品、建材用製品、厨房用製品があり、また、前記成形品が発泡層を中空部に有する成形品、前記成形品が多層ブロー成形法により製作される成形品、前記成形品がメッキ、スパッタ、蒸着、塗装された成形品がある。これらの成形品の具体例としては、ハウジングとしては、例えば、クーラーボックス、ＴＶ、オーディオ機器、プリンタ、ＦＡＸ、複写機、ゲーム機、洗濯機、エアコン、冷蔵庫、掃除機、アタッシュケース、楽器ケース、工具箱、コンテナ、カメラケース等がある。スポーツ用製品としては、例えば、スイミングボード、サーフボード、ウインドサーフィン、スキー、スノーボード、スケートボード、アイスホッケースティック、カーリングボール、ゲートボールラケット、テニスラケット、カヌー、ボート等がある。遊具としては、例えば、バット、ブロック、積木、釣り具ケース、パチンコ台枠等がある。車両用製品としては、例えば、エアースポイラー、ドアー、バンパー、フェンダー、ボンネット、サンルーフ、リアゲート、ホイールキャップ、インパネ、グローブボックス、コンソールボックス、アームレスト、ヘッドレスト、燃料タンク、運転席カバー、トランク工具ボックス等がある。家具用製品としては、例えば、引き出し、机天板、ベッド天板・底板、鏡台枠板、げた箱板・前扉、椅子背板・底板、盆・トレー、傘立て、花瓶、薬箱、ハンガー、化粧箱、収納箱板、本立て、事務机天板、ＯＡ机天板、ＯＡラック等がある。サニタリー製品としては、例えば、シャワーヘッド、便座、便板、排水パン、貯水槽蓋、洗面化粧台扉、浴室ドア等がある。建材用製品としては、例えば、天井板、床板、壁板、窓枠、ドア、ベンチ等がある。厨房用製品としては、例えば、まな板、キッチン扉等がある。発泡層を中空部に有する成形品としては、例えば、冷蔵庫前面扉、クーラーボックス等がある。多層ブロー成形法により製作される成形品としては、例えば、燃料タンク等がある。成形品がメッキ、スパッタ、蒸着、塗装されたものとしては、例えば、車両外装部品、電子機器ハンジング等がある。なお、これらは例示であり、これら以外の成形品も好適に成形され得る。
【００１４】
【実施例】
図１，図２，図７に示す成形用金型を用い、且つ、ブロー成形機としてＩＰＢ−ＥＰ−５５（石川島播磨重工業（株）社製）を用い、且つ、熱可塑性樹脂材料としてＡＢＳ４５Ａ（日本合成ゴム（株）社製／ビカット軟化温度１０５℃／２０５℃での縦弾性係数が０．３[kg/cm2]）を用いて、ブロー成形を行った。
成形条件は、
(1)押出機温度 ：２２０℃
(2)型締め力 ：１５ton
(3)パリソン吹き込み圧力：６kg/cm2
(4)成形面（ニッケル層321 の表面）の加熱
型締直前のパリソンの温度 ：２３０℃
型締の保持時間 ：５sec
成形面の最終到達温度 ：１３７℃
(5)成形面（ニッケル層321 の表面）の冷却
ノズル70a,70b から噴射する冷却水等圧力：６kg/cm2
成形面の最終到達温度 ：７０℃
成形面の冷却保持時間 ：６０sec
である。
また、比較例Ａとして成形面30ベースの表面に断熱層32を有しない金型を用いて上記と同一の条件で成形を行うとともに、比較例Ｂとして熱伝導率が実施例品の成形に用いた金型よりも小さな断熱層を成形面ベース30の表面に有する金型を用いて上記と同一の条件で成形を行った。同一の条件とは、上記(1) の押出機温度、(2) の型締め力、(3) の吹き込み圧力、(4) の型締の保持時間、(5) の冷却水等圧力及び冷却保持時間に関して同一であることをいう。
【００１５】
その結果、実施例品では、表面光沢度は成形品表面の全面に渡って一様に９５％で、コーナー部分のＲは０．５以下であり、良好であった。即ち、従来のブロー成形では得られないコーナー部分のＲが小さな成形品を精度良く成形でき、寸法安定性も優れていた。しかし、比較例品Ａでは、表面の光沢が不良で転写不良も生じており、寸法安定性も実施例品に比較して劣っていた。また、比較例品Ｂでは、表面光沢や寸法安定性は実施例品と同程度に良好であったが、成形品を取り出し得る程度に冷却するまでの時間が、実施例品が１８０sec 程度であったのに対して、比較例品Ｂは３５０sec 程度を要し、その結果、成形のサイクルタイムが略２倍となった。
なお、金型外寸法：４６０(L) ×５６０(W) ×７２０(H)[mm]
成形品寸法：１２０(L) ×４０(W) ×４８０(H)[mm] である。
【００１６】
【発明の効果】
本発明によると、成形品の表面全面に渡って一様で且つ良好な鏡面やしぼ面を有し、寸法安定性に優れた樹脂成形品を、比較的簡単な構造の金型を用いて、比較的短いサイクルタイムで、生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を具体的に実施する金型を示す模式図であり、（ａ）は縦断面模式図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図２】図１の金型のコーナー部分の取付け構造を示し、（ａ）は成形面30側から見た図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図。
【図３】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の厚さをパラメータとして示すグラフ。
【図４】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、断熱層の表面に形成したＮｉ層の厚さをパラメータとして示すグラフ。
【図５】断熱層をキャビティ表層のみに形成した場合とキャビティとコアの各表層に形成した場合について溶融樹脂により昇温される成形面の温度を示すグラフ。
【図６】溶融樹脂により昇温される成形面の温度を、金型の初期加熱温度をパラメータとして示すグラフ。
【図７】図１の金型の型体を含む主要部を拡大して示す断面模式図。
【符号の説明】
３ 型体
３０ 成形面ベース
３１ 成形面裏面
３２ 断熱層
３２０ シリコン系コーティング材層（断熱材層）
３２１ ニッケル層
Claims (5)
- 溶融状態の熱可塑性樹脂を成形面に押圧して密着させて固化させるための成形面を備えた型体を、該型体（３）側の被支持板（３６）を金型本体（４）側の対応する溝（４６）内に遊び（Ａ）を持たせて嵌め入れて、該成形面の裏面との間に空間を確保した状態で金型本体により断熱支持して成り、下記（ａ）（ｂ）の各構成要件を有するブロー成形用金型：
（ａ）前記成形面を前記空間側から前記熱可塑性樹脂の｛ビカット軟化温度（Ｔ）−１０｝℃以下の温度まで冷却する冷却手段；
（ｂ）前記成形面の表層又は該成形面近傍に形成され、その熱伝導率が０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] である断熱層。 - 請求項１に於いて、
前記断熱層が、熱伝導率０．００１〜０．０１[cal/cm.s.℃] で、且つ、弾性率１００００〜１０００００[kg/cm2]の断熱素材を用いて成る、
ブロー成形用金型。 - 請求項１、又は請求項２に於いて、
前記断熱層の厚さが１００〜２０００〔μｍ〕である、
ブロー成形用金型。 - 請求項１〜請求項３の何れかに於いて、
前記熱可塑性樹脂と接する前記断熱層面に金属層を有する、
ブロー成形用金型。 - 請求項１〜請求項４の何れかに於いて、
前記金型本体による断熱支持を、前記溝（４６）の表面に縦弾性係数が０．１×１０4 〜１００×１０4[kg/cm2] の断熱部（１）を設けることで行なう、
ブロー成形用金型。
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-
1996
- 1996-02-09 JP JP4791596A patent/JP3780557B2/ja not_active Expired - Lifetime
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