JP4234142B2 - 樹脂成形方法及び樹脂成形装置 - Google Patents
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ところで、熱可塑性樹脂の種類、成形品の形状によっては、成形中に熱可塑性樹脂の温度が低下することにより溶融粘度が高くなり、目的とする成形品を得ることが困難となることがある。そのため、これを改良するため、成形品を成形する成形型(金型)をヒーター等によって加熱する方法が知られている。
また、特許文献1においては、シリコーンゴムの耐熱温度は、例えば200℃程度であり、樹脂の温度の低下を防ぐためにヒーター等の加熱温度を上げると、シリコーンゴム製の成形型が劣化し、この成形型により成形する成形品の表面外観が低下するおそれがある。
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際には、波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを用い、上記電磁波発生手段から出射させた上記電磁波を上記フィルターを透過させ、該フィルターを透過させた後の透過電磁波を、上記成形型を介して上記熱可塑性樹脂に照射して、該熱可塑性樹脂を加熱することを特徴とする樹脂成形方法にある(請求項1)。
すなわち、樹脂成形品を成形するに当たっては、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する。そして、この充填の際には、電磁波発生手段から波長が0.78〜4μmの電磁波を出射し、フィルターを透過させた後の透過電磁波を、成形型を介して熱可塑性樹脂に照射する。このとき、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を大きく加熱することができる。
また、上記電磁波発生手段から出射された電磁波の中には、波長が2μmを超える電磁波も含まれているが、フィルターを用いたことにより、波長が2μmを超える電磁波は、成形型にできるだけ照射させないようにすることができる。これにより、成形型のキャビティ内に充填された熱可塑性樹脂には、波長が2μm以下の近赤外線を効果的に照射させることができる。そのため、波長が2μm以下の近赤外線により、成形型をあまり加熱することなく、熱可塑性樹脂を効果的に加熱することができる。
すなわち、ゴム製の成形型の表面に照射された上記波長が2μm以下の近赤外線は、成形型の表面を反射又は成形型を透過する割合が多いのに対し、熱可塑性樹脂に吸収される割合が多いと考える。そのため、赤外線による光のエネルギーが熱可塑性樹脂に優先的に吸収されて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができると考える。
波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、
該電磁波発生手段と上記成形型との間に配置し、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを有しており、
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際には、上記電磁波発生手段から出射させた上記電磁波を上記フィルターを透過させ、該フィルターを透過させた後の透過電磁波を、上記成形型を介して上記熱可塑性樹脂に照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項10)。
すなわち、本発明の樹脂成形装置は、上記ゴム製の成形型と、上記波長が0.78〜4μmの電磁波を照射する電磁波発生手段と、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを有している。
また、上記電磁波発生手段から出射された電磁波の中には、波長が2μmを超える電磁波も含まれているが、フィルターにより、波長が2μmを超える電磁波は、成形型にできるだけ照射させないようにすることができる。これにより、成形型のキャビティ内に充填された熱可塑性樹脂には、波長が2μm以下の近赤外線を効果的に照射させることができる。そのため、波長が2μm以下の近赤外線により、成形型をあまり加熱することなく、熱可塑性樹脂を効果的に加熱することができる。
なお、上記波長が2μm以下の近赤外線により、上記ゴム製の成形型に比べて、上記熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、上記第1の発明と同様に考える。
上記第1、第2の発明において、上記成形型を介して上記熱可塑性樹脂に照射する電磁波としては、波長が0.78〜4μmの領域の電磁波だけでなく、これ以外の領域の電磁波も含まれていてもよい。この場合において、成形型を介して熱可塑性樹脂に照射する電磁波は、波長が0.78〜4μmの領域の電磁波を、これ以外の領域の電磁波よりも多く含むことが好ましい。
また、上記電磁波発生手段等の電磁波発生源は、1個だけではなく、複数個用いることができる。また、上記成形型には、一方向からだけではなく、多方向から上記電磁波を照射させることができる。
また、フィルターとしては、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させる性質を有するものであれば、石英ガラス以外のものにすることもできる。例えば、フィルターとしては、石英ガラス以外にも、多孔質ガラス(例えば、バイコール(登録商標)ガラスがある。)、珪ホウ酸ガラス(例えば、パイレックス(登録商標)ガラスがある。)等を用いることができる。
これらの場合には、波長が2μm以下の近赤外線により、熱可塑性樹脂を一層効果的に加熱することができる。
この場合には、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを一層効果的に防止することができる。
上記溶融した状態の熱可塑性樹脂を、成形型のキャビティ内に注入することにより、熱可塑性樹脂を成形型よりも高い温度に維持することが容易である。また、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になることを防止することにより、熱可塑性樹脂の溶融粘度の増加を抑制して、成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じることを一層容易に防止することができる。
なお、上記キャビティ内において溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になると、キャビティ内に熱可塑性樹脂の充填不良が生じるおそれがある。
ところで、上記第1の発明においては、熱可塑性樹脂の冷却速度を比較的遅くすることが多い。そのため、冷却中に熱可塑性樹脂の結晶性が高くなることがあり、これによって、樹脂成形品の寸法精度が低下したり、樹脂成形品の耐衝撃性が低下したりすることがある。これに対し、熱可塑性樹脂を非晶性熱可塑性樹脂にしたことにより、上記樹脂成形品の寸法精度の低下及び耐衝撃性の低下等を防止することができる。
この場合には、上記電磁波により、ゴム製の成形型に対して熱可塑性樹脂を選択的に加熱することが一層容易である。
上記ゴム質重合体としては、特に限定されないが、ポリブタジエン、ブタジエン・スチレン共重合体、ブタジエン・アクリロニトリル共重合体、エチレン・プロピレン共重合体、エチレン・プロピレン・非共役ジエン共重合体、エチレン・ブテン−1共重合体、エチレン・ブテン−1・非共役ジエン共重合体、アクリルゴム、シリコーンゴム等が挙げられ、これらは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
この場合には、成形型の作製が容易であると共に、ゴム製の成形型に対して熱可塑性樹脂を選択的に加熱することが一層容易である。
また、シリコーンゴムの硬度は、JIS−A規格測定において25〜80であることが好ましい。
この場合には、上記近赤外線の照射により、上記ゴム製の成形型及び熱可塑性樹脂を加熱する際に、熱可塑性樹脂を容易に選択的に加熱することができる。また、吸光度は、例えば、島津製作所製UV3100を用いて測定することができる。
本例の樹脂成形方法は、図1に示すごとく、ゴム製の成形型2のキャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填し、この熱可塑性樹脂3を冷却して樹脂成形品を得る方法である。また、本例の樹脂成形方法は、樹脂成形品を成形するに当たり、成形型2に対して、熱可塑性樹脂3を選択的に加熱することができる方法である。
本例においては、熱可塑性樹脂3として、非晶性熱可塑性樹脂3であると共にゴム変性熱可塑性樹脂3であるABS樹脂を用いる。
また、本例の成形型2は、シリコーンゴムからなる。この成形型2は、成形する樹脂成形品のマスターモデル(手作りの現物等)を液状のシリコーンゴム内に配置し、このシリコーンゴムを硬化させ、硬化後のシリコーンゴムからマスターモデルを取り出すことによって作製することができる。
また、波長が0.78〜2μmの電磁波(光)に対する吸光度(特定の波長の光に対する吸収強度を示す尺度)は、熱可塑性樹脂3として用いるABS樹脂の方が、ゴム製の成形型2として用いるシリコーンゴムよりも大きくなっている。
また、本例のフィルター5は、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスである。
また、本例においては、溶融した状態の熱可塑性樹脂3を成形型2のキャビティ21内に注入し、成形型2に波長が2μm以下の近赤外線を照射することにより、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂3の粘度が5000Poise以上になることを防止して、樹脂成形品を得る。
また、上記電磁波発生手段から出射された電磁波の中には、波長が2μmを超える電磁波も含まれているものの、フィルター5を用いたことにより、波長が2μmを超える電磁波は、成形型2にできるだけ照射させないようにすることができる。これにより、成形型2のキャビティ21内に充填された熱可塑性樹脂3には、波長が2μm以下の近赤外線を効果的に照射させることができる。そのため、波長が2μm以下の近赤外線により、成形型2をあまり加熱することなく、熱可塑性樹脂3を効果的に加熱することができる。
また、成形型2の温度を低く維持することができることにより、成形型2の劣化を抑制することができ、成形型2の耐久性を向上させることができる。
本確認試験においては、上記実施例に示した樹脂成形方法及び樹脂成形装置1による優れた作用効果の確認試験を行った。
本確認試験においては、以下の発明品1〜5について、図3に示すごとく、上記電磁波発生手段4からフィルター5及び成形型2を介して熱可塑性樹脂3に照射し、熱電対モニターを用いて、成形型2の温度と、成形型2のキャビティ21内に充填した熱可塑性樹脂3の温度を測定した。
(発明品1) 熱可塑性樹脂3;黒色不透明のABS樹脂、成形型2;電磁波を照射する側の表面からキャビティ21までの厚みTが12mmである透明のシリコーンゴム。
(発明品2) 熱可塑性樹脂3;黒色不透明のABS樹脂、成形型2;上記厚みTが25mmである透明のシリコーンゴム。
(発明品4) 熱可塑性樹脂3;透明のABS樹脂、成形型2;上記厚みTが12mmである透明のシリコーンゴム。
(発明品5) 熱可塑性樹脂3及び成形型2は発明品1に同じ。
また、発明品1〜5のシリコーンゴムとしては、JIS−A硬度が40である信越シリコーン製のものを用いた。
(比較品1) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品1と同じ。
(比較品2) 熱可塑性樹脂3及び成形型2の構成は、上記発明品2と同じ。
上記測定を行った結果を、表1に示す。
上記結果より、シリコーンゴム製の成形型2の表面にフィルター5を介して電磁波を照射すること(発明品1〜5)により、成形型2に対して、熱可塑性樹脂3を選択的に加熱できることがわかった。
なお、シリコーンゴム製の成形型2が常温から150〜180℃まで上昇した理由は、成形型2が、そのキャビティ21内に充填した熱可塑性樹脂3から熱伝達によって熱エネルギーを受け取ったため、及び成形型2が近赤外線の一部を吸収して温度上昇したためであると考える。
2 成形型
21 キャビティ
3 熱可塑性樹脂
4 電磁波発生手段
5 フィルター
Claims (12)
- ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填し、該熱可塑性樹脂を冷却して樹脂成形品を得る樹脂成形方法であって、
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際には、波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを用い、上記電磁波発生手段から出射させた上記電磁波を上記フィルターを透過させ、該フィルターを透過させた後の透過電磁波を、上記成形型を介して上記熱可塑性樹脂に照射して、該熱可塑性樹脂を加熱することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項1において、上記フィルターは、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスであることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1又は2において、上記電磁波発生手段は、0.78〜2μmの波長領域に強度のピークを有する電磁波を出射するものであることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜3のいずれか一項において、上記透過電磁波により、上記成形型よりも高い温度に上記熱可塑性樹脂を加熱することを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、溶融した状態で上記成形型のキャビティ内に注入し、
上記成形型に上記電磁波を照射することにより、上記溶融した状態の熱可塑性樹脂の粘度が5000Poise以上になることを防止することを特徴とする樹脂成形方法。 - 請求項1〜5のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂であることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜6のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂は、ゴム変性熱可塑性樹脂であることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜7のいずれか一項において、上記成形型は、シリコーンゴムからなることを特徴とする樹脂成形方法。
- 請求項1〜8のいずれか一項において、上記熱可塑性樹脂の吸光度は、上記ゴム製の成形型の吸光度よりも大きいことを特徴とする樹脂成形方法。
- 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、
該電磁波発生手段と上記成形型との間に配置し、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを有しており、
上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際には、上記電磁波発生手段から出射させた上記電磁波を上記フィルターを透過させ、該フィルターを透過させた後の透過電磁波を、上記成形型を介して上記熱可塑性樹脂に照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項10において、上記フィルターは、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスであることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項10又は11において、上記電磁波発生手段は、0.78〜2μmの波長領域に強度のピークを有する電磁波を出射するものであることを特徴とする樹脂成形装置。
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