JP6119020B2 - 有機高分子材料の射出成形時におけるガス焼けおよびアウトガス抑制方法 - Google Patents
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Description
本発明は有機高分子材料の射出成形に用いる金型から成形時に、製品表面等に発生する表面炭化現象および充填不足の原因となる有機高分子材料分解ガス（アウトガス）の発生を抑制するための方法に関する。
（有機高分子材料の射出成形における現状と課題）
形状が複雑な有機高分子材料成形品の射出成形において、表面炭化による成形品の変色・変性現象の発現およびアウトガスが原因となる金型内部での充填不足といった成形不良が発生する場合がある。これらは、有機高分子材料のせん断発熱や、元々金型内に存在していた空気やアウトガスの断熱圧縮による発熱、およびそれに伴う空気中の酸素とアウトガスとの燃焼反応が主な要因と考えられている。これらの成形不良に関してはガスベントを設置する、金型のクリーニング頻度を高める、有機高分子材料を十分に乾燥させるなどの対策がなされてきたが、これらは現場技術者の経験、勘などの属人的、対症療法的な対応に過ぎない。
形状が複雑な有機高分子材料成形品の射出成形において、表面炭化による成形品の変色・変性現象の発現およびアウトガスが原因となる金型内部での充填不足といった成形不良が発生する場合がある。これらは、有機高分子材料のせん断発熱や、元々金型内に存在していた空気やアウトガスの断熱圧縮による発熱、およびそれに伴う空気中の酸素とアウトガスとの燃焼反応が主な要因と考えられている。これらの成形不良に関してはガスベントを設置する、金型のクリーニング頻度を高める、有機高分子材料を十分に乾燥させるなどの対策がなされてきたが、これらは現場技術者の経験、勘などの属人的、対症療法的な対応に過ぎない。
一方、海外製品と差別化し競争力の高い製品の創出を目的として、ブラシなどの植毛品、複数の部品から成る製品を一度の成形で製造することなどの形状複雑品の成形、メーカーを跨いだ部品の共通化などにともなう大量成形など、より高度な成形技術が求められている。形状複雑品の成形では射出圧力の増加、大量成形では一成形の時間短縮のため射出速度の増加など射出成形環境はますます厳しさを増している。
（ガスを用いた成形不良改善の現状について）
有機高分子材料の射出成形における成形不良を防止する方法として、射出成形機のシリンダー内にガスを導入して加圧し、溶融した有機高分子材料の流動性を高めることにより成形不良を抑制する技術があるが、これは金型境界でのバリ、末端部での充填不足などを防止するものである（特許文献１）。
有機高分子材料の射出成形における成形不良を防止する方法として、射出成形機のシリンダー内にガスを導入して加圧し、溶融した有機高分子材料の流動性を高めることにより成形不良を抑制する技術があるが、これは金型境界でのバリ、末端部での充填不足などを防止するものである（特許文献１）。
また、この他、金型内を真空にし、酸素などの支燃性ガスを除去した後に射出成形することで、有機高分子材料の燃焼を抑制し、結果的に上記成形不良を抑制する技術もある（特許文献２および３）。しかし、これらの技術では、金型内とシリンダー内との圧力差によって、金型内へ溶融した有機高分子材料がより急速に導入される。この場合、ラインやゲート付近における有機高分子材料のせん断発熱が増大しやすくなる他、成形加工性も低下するため、形状複雑品の成形には適さない。
（課題解決に向けた本発明の目的と本発明で解決しようとする具体的な技術課題）
そこで、金型内部の酸素濃度を低減し、燃焼反応による表面炭化の抑制に関して鋭意研究開発した結果、本発明者らは実成形金型内に不燃性ガスを導入する工程に続き常圧に戻す工程を経た後、有機高分子材料の射出成形を行うことで、アウトガス発生量が低減し、表面炭化および充填不足の抑制が可能であることを見出し、発明の完成に至った。
そこで、金型内部の酸素濃度を低減し、燃焼反応による表面炭化の抑制に関して鋭意研究開発した結果、本発明者らは実成形金型内に不燃性ガスを導入する工程に続き常圧に戻す工程を経た後、有機高分子材料の射出成形を行うことで、アウトガス発生量が低減し、表面炭化および充填不足の抑制が可能であることを見出し、発明の完成に至った。
すなわち本発明は（１）有機高分子材料の成形金型の任意箇所に成形不良防止ガス導入ポートを設置し、成形不良防止ガスとして、テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエタンから選択された１種以上のハロゲン化炭化水素を用い、圧力0.1kg/cm2,G以上10kg/cm2,G未満で該導入ポートから金型内に導入する工程に続いて、圧開放する工程を経て金型内圧力を常圧とした状態で、溶融した有機高分子材料を金型内に充填することを特徴とする表面炭化および充填不足の抑制方法であり、
（２）ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする本発明に係る発明１に記載の表面炭化および充填不足の抑制方法であり、（３）シリンダー温度250℃以上270℃以下、射出速度50mm/sec以上300mm/sec以下で行なわれるポリブチレンテレフタレートの射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする本発明に係る下位概念の発明２記載の表面炭化および充填不足の抑制方法であることを特徴とする。
（２）ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする本発明に係る発明１に記載の表面炭化および充填不足の抑制方法であり、（３）シリンダー温度250℃以上270℃以下、射出速度50mm/sec以上300mm/sec以下で行なわれるポリブチレンテレフタレートの射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする本発明に係る下位概念の発明２記載の表面炭化および充填不足の抑制方法であることを特徴とする。
以上のように、本発明では、有機高分子材料成形金型の任意箇所に設置された成形不良防止ガス導入ポートから上記の成形不良防止ガスを金型内へ導入する。これにより、金型内より酸素が除去されるため、有機高分子材料のせん断発熱や、空気や有機高分子材料分解ガスによる断熱圧縮に伴う燃焼反応を抑制することができる。また、燃焼反応によって生成する一酸化炭素および二酸化炭素といった燃焼生成ガスの発生も抑制できる。さらに、金型内とシリンダー内との圧力差も無いため、有機高分子材料は金型内へ急速に流入することもない。このため、成形品の表面炭化および充填不足などの成形不具合を、前述のような属人的、対症療法的な対応ではなく、より科学的、合理的に抑制することが可能となる。
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
（有機高分子材料）
本発明に用いることが出来る有機高分子材料としては、ポリアセタール（POM）、ポリアミド（PA）、 ポリカーボネート（PC）、ポリフェニレンエーテル（PPE）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン（PS）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（ABS）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC) 、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA) などを挙げることができる。
これらの樹脂に関しては無着色、着色を問わない。また、金属微粉末の添加、ガラス繊維の添加を妨げない。上記樹脂の内、POM、PC、PBT、PET、PLA、PBS、PP、ABS、PMMA、EVAにおいてより発明の効果が得られ、PBT、PET、PLA、PBSといったポリエステル系有機高分子材料において発明の効果がより顕著になる。
本発明に用いることが出来る有機高分子材料としては、ポリアセタール（POM）、ポリアミド（PA）、 ポリカーボネート（PC）、ポリフェニレンエーテル（PPE）、ポリブチレンテレフタレート（PBT）、ポリエチレンテレフタレート（PET）、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリエチレン（PE）、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン（PS）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン共重合体（ABS）、ポリフェニレンサルファイド（PPS）、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC) 、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA) などを挙げることができる。
これらの樹脂に関しては無着色、着色を問わない。また、金属微粉末の添加、ガラス繊維の添加を妨げない。上記樹脂の内、POM、PC、PBT、PET、PLA、PBS、PP、ABS、PMMA、EVAにおいてより発明の効果が得られ、PBT、PET、PLA、PBSといったポリエステル系有機高分子材料において発明の効果がより顕著になる。
（射出成形温度）
ポリブチレンテレフタレートの射出成形において、図１に示すシリンダーの加熱部１乃至３およびノズル部４の温度は250℃以上270℃以下、より望ましくは260℃以上270℃以下とする。これより低い温度条件では、ポリブチレンテレフタレートの溶融が不十分であり、スクリューやノズル部分の詰まりが生じやすくなる。一方、これより高い温度では、ポリブチレンテレフタレートの熱分解、酸化分解がより顕著になるためである。
ポリブチレンテレフタレートの射出成形において、図１に示すシリンダーの加熱部１乃至３およびノズル部４の温度は250℃以上270℃以下、より望ましくは260℃以上270℃以下とする。これより低い温度条件では、ポリブチレンテレフタレートの溶融が不十分であり、スクリューやノズル部分の詰まりが生じやすくなる。一方、これより高い温度では、ポリブチレンテレフタレートの熱分解、酸化分解がより顕著になるためである。
（射出速度）
本発明による成形不良防止ガスを導入した場合の射出速度は50mm/sec以上300mm/sec以下の範囲を選択でき、100mm/sec以上300mm/sec以下が好ましく、120mm/sec以上で300mm/sec以下がより好ましく、150mm/sec以上300mm/sec以下がより好ましく、180mm/sec以上280mm/sec以下が最も好ましい。これより遅い射出速度では、生産性を向上させる効果が減少し、成形不良防止ガスを導入する技術的な意味合いが希薄となる。一方、これより高い射出速度では、成形不良防止ガスの導入によって表面炭化は抑制されるものの、断熱圧縮やせん断発熱にともなう有機高分子材料の熱分解、ジェッティング等に伴う製品変形、熱分解ガスに起因する充填不足が見られやすくなる傾向がある。本発明では射出成形速度の上限値が高くなり生産性の向上が期待される。
本発明による成形不良防止ガスを導入した場合の射出速度は50mm/sec以上300mm/sec以下の範囲を選択でき、100mm/sec以上300mm/sec以下が好ましく、120mm/sec以上で300mm/sec以下がより好ましく、150mm/sec以上300mm/sec以下がより好ましく、180mm/sec以上280mm/sec以下が最も好ましい。これより遅い射出速度では、生産性を向上させる効果が減少し、成形不良防止ガスを導入する技術的な意味合いが希薄となる。一方、これより高い射出速度では、成形不良防止ガスの導入によって表面炭化は抑制されるものの、断熱圧縮やせん断発熱にともなう有機高分子材料の熱分解、ジェッティング等に伴う製品変形、熱分解ガスに起因する充填不足が見られやすくなる傾向がある。本発明では射出成形速度の上限値が高くなり生産性の向上が期待される。
（金型内への成形不良防止ガス充填工程）
射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、成形不良防止ガスが充填されたボンベ７に取り付けられた調製弁８を開くことによって成形不良防止ガスが金型可動部５に設置した成形不良防止ガス導入ポート９から金型内部へ圧力が0.1kg/cm2,G以上10kg/cm2,G未満となるように導入することが望ましく、0.1kg/cm2,G以上1kg/cm2,G未満となるように導入することがより望ましく、0.1kg/cm2,G以上0.15kg/cm2,G未満となるように導入することが最も望ましい。なお、本工程において、成形不良防止ガス導入ポート９は金型固定部６に設置してもよい。さらに、射出により有機高分子材料が金型内へ導入される前に、金型内を常圧に戻すためのガスベント部１０の下方に設置されたコック１１を開け、金型内を常圧にする。この時、成形不良防止ガス充填時の金型内圧力が0.1kg/cm2,G未満である場合には、コック１１を解放した際に空気が金型内へ導入されるため、射出成形時に燃焼による表面炭化が起こりやすくなる。また、射出成形時に有機高分子材料が急激に金型内へ導入されるため、せん断発熱が大きくなり、それに伴う有機高分子材料の表面炭化も起こりやすくなる。一方、金型内の圧力が10kg/cm2,G以上である場合には、図１に示された付属装置の配管を耐圧性の高いものにする必要があるため、コスト面でのデメリットがある。
射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、成形不良防止ガスが充填されたボンベ７に取り付けられた調製弁８を開くことによって成形不良防止ガスが金型可動部５に設置した成形不良防止ガス導入ポート９から金型内部へ圧力が0.1kg/cm2,G以上10kg/cm2,G未満となるように導入することが望ましく、0.1kg/cm2,G以上1kg/cm2,G未満となるように導入することがより望ましく、0.1kg/cm2,G以上0.15kg/cm2,G未満となるように導入することが最も望ましい。なお、本工程において、成形不良防止ガス導入ポート９は金型固定部６に設置してもよい。さらに、射出により有機高分子材料が金型内へ導入される前に、金型内を常圧に戻すためのガスベント部１０の下方に設置されたコック１１を開け、金型内を常圧にする。この時、成形不良防止ガス充填時の金型内圧力が0.1kg/cm2,G未満である場合には、コック１１を解放した際に空気が金型内へ導入されるため、射出成形時に燃焼による表面炭化が起こりやすくなる。また、射出成形時に有機高分子材料が急激に金型内へ導入されるため、せん断発熱が大きくなり、それに伴う有機高分子材料の表面炭化も起こりやすくなる。一方、金型内の圧力が10kg/cm2,G以上である場合には、図１に示された付属装置の配管を耐圧性の高いものにする必要があるため、コスト面でのデメリットがある。
（成形不良防止ガスについて）
また、成形不良防止ガスには、周期表第１８族、二酸化炭素、および窒素といった不燃性ガスから成る群から選ばれる少なくとも１種以上の成分、およびクロロジフルオロメタン、テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素から成る群から選ばれる少なくとも１種以上の成分を好ましく用いることができる。なお、不燃性ガスとハロゲン化炭化水素を混合して用いることも好ましい。これらの成形不良防止ガスに関し、二酸化炭素がより好ましく、窒素がさらに好ましく、周期表第１８族が最も好ましい。この理由は、周期表第１８族は酸化物、塩化物などをはじめとする化合物を形成する可能性が最も小さく、成形不良防止ガスによる成形品の汚れ発生の可能性が最も小さい。窒素は置換後の酸素分圧が低い状況では窒素酸化物の発生の可能性は殆ど無く、周期表第１８族元素に次いで好ましい。二酸化炭素は成形時の圧縮で温度が約450℃以上に上昇し、有機高分子材料の脱水素反応が起こったような場合に、それ自身が還元される虞が僅かながらあるため窒素に次いで好ましい。ハロゲン化炭化水素は難燃性であるが、周期表第18族、二酸化炭素、窒素に比べ取扱い性が劣る面がある。一方で、沸点が高いため冷却などによる回収再利用が容易なメリットも有している。
また、成形不良防止ガスには、周期表第１８族、二酸化炭素、および窒素といった不燃性ガスから成る群から選ばれる少なくとも１種以上の成分、およびクロロジフルオロメタン、テトラフルオロエタン、ジフルオロエタン、ペンタフルオロエタン、トリフルオロエタンなどのハロゲン化炭化水素から成る群から選ばれる少なくとも１種以上の成分を好ましく用いることができる。なお、不燃性ガスとハロゲン化炭化水素を混合して用いることも好ましい。これらの成形不良防止ガスに関し、二酸化炭素がより好ましく、窒素がさらに好ましく、周期表第１８族が最も好ましい。この理由は、周期表第１８族は酸化物、塩化物などをはじめとする化合物を形成する可能性が最も小さく、成形不良防止ガスによる成形品の汚れ発生の可能性が最も小さい。窒素は置換後の酸素分圧が低い状況では窒素酸化物の発生の可能性は殆ど無く、周期表第１８族元素に次いで好ましい。二酸化炭素は成形時の圧縮で温度が約450℃以上に上昇し、有機高分子材料の脱水素反応が起こったような場合に、それ自身が還元される虞が僅かながらあるため窒素に次いで好ましい。ハロゲン化炭化水素は難燃性であるが、周期表第18族、二酸化炭素、窒素に比べ取扱い性が劣る面がある。一方で、沸点が高いため冷却などによる回収再利用が容易なメリットも有している。
（成形不良防止ガスの純度）
成形不良防止ガスの純度は、金型内において成形不良ガス単独および2種以上の混合ガスが80％以上を占めることが好ましく、85%以上を占めることがより好ましく、90％以上を占めることが最も好ましい。この範囲未満では、金型内の酸素分圧低減効果が不充分となり、成形不良防止効果が低減する可能性がある。上限値は特に限定されるものではないが、ボンベ等に充填された圧縮ガス純度が限値になる。なお、射出成形に先立って、熱伝導度型検出器付ガスクロマトグラフ（TCD-GC）により分析しておくことが望ましい。
成形不良防止ガスの純度は、金型内において成形不良ガス単独および2種以上の混合ガスが80％以上を占めることが好ましく、85%以上を占めることがより好ましく、90％以上を占めることが最も好ましい。この範囲未満では、金型内の酸素分圧低減効果が不充分となり、成形不良防止効果が低減する可能性がある。上限値は特に限定されるものではないが、ボンベ等に充填された圧縮ガス純度が限値になる。なお、射出成形に先立って、熱伝導度型検出器付ガスクロマトグラフ（TCD-GC）により分析しておくことが望ましい。
（成形機設置環境）
成形不良防止ガスを用いる際には、アウトガスを排気するための換気設備を設けることが望ましい。また、ハロゲン化炭化水素を成形不良防止ガスとして常に用いる際には、回収するための機構を設けることが、環境面への配慮から望ましい。
成形不良防止ガスを用いる際には、アウトガスを排気するための換気設備を設けることが望ましい。また、ハロゲン化炭化水素を成形不良防止ガスとして常に用いる際には、回収するための機構を設けることが、環境面への配慮から望ましい。
以下に実施例を示し、本発明をより詳細に開示する。なお、開示する実施例等は本発明の本質を説明するためのものであり、これらによって本発明の範囲を限定的に解釈してはならない。
（射出成形条件）
本実施例では、射出成形機は住友重機械工業株式会社製SE-180DUZ-HP（シリンダー径：45mm）を用いた。図１に示すシリンダー内に設置されたスクリュー１３の回転数は65rpmとした。また、有機高分子材料を溶融するシリンダーの加熱部１、２および３の設定温度はそれぞれ270℃、270℃および265℃とし、ノズル部４の温度は260℃、金型温度は金型可動部５、金型固定部６ともに65℃とした。
本実施例では、射出成形機は住友重機械工業株式会社製SE-180DUZ-HP（シリンダー径：45mm）を用いた。図１に示すシリンダー内に設置されたスクリュー１３の回転数は65rpmとした。また、有機高分子材料を溶融するシリンダーの加熱部１、２および３の設定温度はそれぞれ270℃、270℃および265℃とし、ノズル部４の温度は260℃、金型温度は金型可動部５、金型固定部６ともに65℃とした。
（有機高分子材料）
本実施例で用いた有機高分子材料はポリブチレンテレフタレート（PBT）で商品名Duranex natural #2000（日本ポリプラスチック株式会社製)を使用した。
本実施例で用いた有機高分子材料はポリブチレンテレフタレート（PBT）で商品名Duranex natural #2000（日本ポリプラスチック株式会社製)を使用した。
（射出成形工程の詳細）
射出成形の金型可動部５が移動して固定部６に密着（型締め）し、なおかつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の時点において、窒素が充填されたボンベ７に取り付けられた調製弁８を開くことによって成形不良防止ガスのアルゴンガス（周期表第18族）を金型可動部５上部に設置した成形不良防止ガス導入ポート９から金型内部へ導入した。この時の金型内圧力は0.13kg/cm2,Gだった。さらに、コック１１を1秒間開けることにより、ガスベント部１０より金型内の窒素ガスを排出し、金型内圧力を常圧にした。一方、PBTはホッパー１２よりシリンダー内へ導入され、溶融しながらシリンダー内のスクリュー１３によりノズル部へ導入した。その後、射出速度300mm/minで図２に示すゲート１４より金型内へPBTを導入し、成形を行った。その際、金型内に存在するガスは先端部分１５より排出した。
射出成形の金型可動部５が移動して固定部６に密着（型締め）し、なおかつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の時点において、窒素が充填されたボンベ７に取り付けられた調製弁８を開くことによって成形不良防止ガスのアルゴンガス（周期表第18族）を金型可動部５上部に設置した成形不良防止ガス導入ポート９から金型内部へ導入した。この時の金型内圧力は0.13kg/cm2,Gだった。さらに、コック１１を1秒間開けることにより、ガスベント部１０より金型内の窒素ガスを排出し、金型内圧力を常圧にした。一方、PBTはホッパー１２よりシリンダー内へ導入され、溶融しながらシリンダー内のスクリュー１３によりノズル部へ導入した。その後、射出速度300mm/minで図２に示すゲート１４より金型内へPBTを導入し、成形を行った。その際、金型内に存在するガスは先端部分１５より排出した。
（表面炭化の評価）
本実施例において製造された成形品については、表１に示すような成形品のゲート付近における表面炭化の程度に関する指標を設定し、これを元に表面炭化の程度を評価し成形不良防止ガスの導入効果を評価した。
本実施例において製造された成形品については、表１に示すような成形品のゲート付近における表面炭化の程度に関する指標を設定し、これを元に表面炭化の程度を評価し成形不良防止ガスの導入効果を評価した。
実施例１の条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
成形不良防止ガスに窒素を用い、射出速度を280mm/minとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
成形不良防止ガスに二酸化炭素を用い、射出速度を180mm/minとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
成形不良防止ガスに窒素と二酸化炭素の混合気体（窒素30%、残部二酸化炭素）を用い、射出速度を150mm/minとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
成形不良防止ガスにクロロジフルオロメタン(CHClF2) CAS No. 75-45-6を用い、射出速度を120mm/secとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
成形不良防止ガスにテトラフルオロエタンとして1,1,1,2-テトラフルオロエタン（CF3-CH2F）CAS No. 811-97-2を用い、射出速度を100mm/secとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。
ペンタフルオロエタン（CF3-CHF2）CAS No. 354-33-6およびトリフルオロエタンとして1,1,1-トリフルオロエタン（CF3-CH3）CAS No.420-46-2をそれぞれ44％および52%、残部をテトラフルオロエタンとして1,1,1,2-テトラフルオロエタンが占める3種混合ガスを用い、射出速度を50mm/secとした他は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。本条件で射出成形を行った場合における成形品ではゲート付近における成形品の変色は確認されず、表面炭化指標は１だった。なお、実施例１乃至実施例７の結果を表２にまとめて示す。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度100mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面はゲート付近が淡黄色に変色し、表面炭化指標は２だった。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度120mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面はゲート付近の一部が褐色〜黒変し、表面炭化指標は３だった。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度150mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面はゲート付近の一部が黒変し、表面炭化指標は３だった。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度180mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面はゲート付近が広く黒変し、表面炭化指標は４だった。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度280mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面は全体的に著しく黒変し、表面炭化指標は５だった。
使用した射出成形機、スクリュー回転数、シリンダー加熱部１乃至３の温度、ノズル温度、金型温度は実施例１に記載した条件と同様とした。また、材料についても実施例１に記載したものと同様のPBTを使用した。一方、実施例１とは異なり、射出成形の金型可動部５が移動して金型固定部６に密着（型締め）した後、かつ溶融したPBTが金型内へ射出される前の段階で金型内への成形不良防止ガスの導入は行わず、射出速度300mm/secで金型内へ溶融したPBTを導入した。このときの成形品の表面は全体的に著しく黒変し、表面炭化指標は５だった。
比較例１乃至６の結果を表３にまとめて示す。
以上の結果から、金型内を成形不良防止ガスで充填することにより、射出成形の現場で問題となっている表面炭化および充填不足を効果的に抑制することができる。
１．シリンダー加熱部
２．シリンダー加熱部
３．シリンダー加熱部
４．ノズル部
５．金型可動部
６．金型固定部
７．成形不良防止ガスが充填されたボンベ
８．調整弁
９．成形不良防止ガス導入ポート
１０．ガスベント部
１１．コック
１２．ホッパー
１３．スクリュー
１４．金型ゲート部、ここから有機高分子材料が金型内に流入する。
１５．金型内のガスベント部分
２．シリンダー加熱部
３．シリンダー加熱部
４．ノズル部
５．金型可動部
６．金型固定部
７．成形不良防止ガスが充填されたボンベ
８．調整弁
９．成形不良防止ガス導入ポート
１０．ガスベント部
１１．コック
１２．ホッパー
１３．スクリュー
１４．金型ゲート部、ここから有機高分子材料が金型内に流入する。
１５．金型内のガスベント部分
Claims (3)
- 有機高分子材料の成形金型の任意箇所に成形不良防止ガス導入ポートを設置し、
成形不良防止ガスとして、
テトラクロロエチレン、トリクロロエチレン、テトラフルオロエチレン、トリフルオロエタンから選択された１種以上のハロゲン化炭化水素を用い、
圧力0.1kg/cm2,G以上10kg/cm2,G未満で該導入ポートから金型内に導入する工程に続いて、圧開放する工程を経て金型内圧力を常圧とした状態で、溶融した有機高分子材料を金型内に充填することを特徴とする表面炭化および充填不足の抑制方法。 - ポリアセタール(POM)、ポリアミド(PA)、ポリカーボネート(PC)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、ポリブチレンサクシネート(PBS)、ポリブチレンサクシネートアジペート(PBSA)、ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)、ポリスチレン(PS)、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体(ABS)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリメチルメタクリレート(PMMA)、エチレン−酢酸ビニル共重合体(EVA)の射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする請求項１に記載の表面炭化および充填不足の抑制方法。
- シリンダー温度250℃以上270℃以下、射出速度50mm/sec以上300mm/sec以下で行なわれるポリブチレンテレフタレートの射出成形に関し、製品表面の色調に変化を認めないことを特徴とする請求項２記載の表面炭化および充填不足の抑制方法。
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2013
- 2013-08-27 JP JP2013175539A patent/JP6119020B2/ja active Active
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