JPH01209105A - 樹脂成形品の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、樹脂成形品の成形方法に関するもので、特に
、熱可塑性材料と熱硬化性材料との混合材料からなる樹
脂成形品の成形方法に関するものである。

（従来の技術） 樹脂成形品の成形方法には、材料や成形品の物性等に応
じた種々の方法がある。

まず、熱可塑性樹脂成形品の場合には、射出成形法によ
って成形されることが多い。この射出成形法は、型閉じ
した金型のキャビティ内に溶融樹脂を高圧で射出充填し
、賦形するようにしたもので、生産性に優れ、成形品形
状の自由度が高いという利点を有している。

しかしながら、この射出成形法には、次のような問題が
ある。■大きな型締め力を要するので、大形の成形機が
必要となる。■薄肉で大形の成形品の成形はほとんど不
可能である。■金型への注入充填時における溶融樹脂の
温度及び圧力が高いので、ファブリツタや塩化ビニルレ
ザー等の表皮材を同時積層成形しようとすると、表皮材
の風合が損なわれやすい。特に起毛ファブリックの同時
積層成形の場合には、ファブリツタの毛倒れが生じるこ
とは避けられない。また、電子パーツ等を封止成形する
ことが求められる場合も多いが、そのような場合、射出
圧力によってパーツの位置ずれやリード線の切断等が生
じる恐れがある。しかも、電子パーツ等の封止材料には
一般に難燃性が求められるが、そのような難燃性材料は
射出時の高温で分解・変質するものが多い。そのために
、通常の射出成形法では、表皮材の同時積層成形や電子
パーツ類の封止成形等は困難である。■射出時、材料が
細いゲートを高圧下に高速で通過するため、ガラス長繊
維を配合しようとしても、折れて短くなってしまう。ま
た、ガラス繊維や無機フィラーの高充填が困難である。

このような問題に対処するためには、高メルトインデッ
クスの材料を用い、金型への充填時における溶融樹脂の
粘度を下げて、低温低圧で注入することができるように
すればよい。しかしながら、熱可塑性樹脂の場合には、
高メルトインデックスの材料は低分子量のポリマという
ことになる。そのような低分子量のポリマを用いた樹脂
成形品では、衝撃強度、疲労強度、耐クリープ性、耐薬
品溶剤性、耐環境ストレスクラツキング性等が十分には
得られない。すなわち、熱可塑性材料のみを用いて低温
低圧で射出成形することができるようにするためには、
成形品の強度を犠牲にしなければならないことになり、
逆に実用上の問題が生じてしまう。

一方、熱硬化性材料の場合には、溶融状態にあるときの
粘度は低いが、反応が進むにつれて硬化し粘性が増すの
で、特にインライン式射出成形機による射出成形を行お
うとすると、射出シリンダ内では加熱せず、金型に充填
した後に加熱して硬化させるか、あるいは、ある程度反
応を進ませた状態でコンパウンド化したいわゆるプレミ
ックスを用い、熱可塑性材料に準じた射出成形を行うか
、のいずれかの方法を採用することが必要となる。しか
しながら、金型への充填後に加熱して硬化させる方法で
は、成形サイクルが長くなるという問題がある。また、
プレミックスを用いる場合には、その配合処方や原料選
択等に大幅な制約を受けることになる９このような熱硬
化性材料からなる樹脂成形品の成形には、例えば不飽和
ポリエステルをガラスマットやガラス繊維に含浸させた
シート状あるいはバルク状のＳ　Ｍ　Ｃ（５ｈｅｅｔ　
ｍｏｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ）あるいはＢ　Ｍ　Ｃ
（ｂｕｌｋ　ｍｏｌｄｉｎｇｃｏｍｐｏｕｎｄ）とし、
それを圧縮成形法あるいはマツチドダイ成形法等によっ
て成形するという成形方法が採用されることが多い。し
かしながら、このような方法では、材料の計量や供給の
自動化、連続化に難点があり、生産性が低いという問題
がある。

また、熱硬化性樹脂であるポリウレタン等の成形品の場
合には、原液の二液を高速噴流として衝突させ混合した
後、直ちに金型内に射出し、金型内で反応を起こさせる
という反応射出成形法（ＲＩ　Ｍ）によって成形される
ことも多い。しかしながら、このような方法に使用され
る材料は、低粘度で高反応性の材料に限られ、配合処方
の自由度が乏しいという問題がある。

また、充填時の粘度が低すぎるために、ばつが生じやす
い、泡を巻き込んでボイドな生じやすい、ファブリツタ
の同時積層成形を行う場合、ファブリツタの組織へのし
み出しが大きくなってしまう、強化材やフィラーを充填
しようとしても、固液分離が起こりやすいので、充填が
困難である、といった問題もある。

更に、熱可塑性材料の射出成形法に代わる成形方法とし
て、スタンピング成形法がある。この方法は、金型な開
いた状態で溶融材料を注入した後、型閉じして材料を押
し広げるようにしたもので、射出成形法に比べれば低圧
化が可能で、大形薄肉製品の成形にも適するが、熱可塑
性材料を用いる限り低温・低粘度化には限度があり、射
出成形法の欠点を完全に克服するにはまだ不十分である
。

このように、従来の熱可塑性材料あるいは熱硬化性材料
の成形方法にはいずれにも問題があるが、一般的には熱
可塑性材料の方が生産性に優れている。

また、熱可塑性樹脂成形品は強靭性にも優れている。一
方、熱硬化性樹脂成形品は、一般に、もろくてチッピン
グを起こしやすいという欠点があるが、剛性、耐熱性、
耐ストレスクラツキング性、耐クリープ性等に優れると
いう特性を有している。

したがって、熱可塑性材料と熱硬化性材料とを適切に複
合化すれば、生産性及び物性がともに優れた樹脂成形品
を得ることができると考えられる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来の成形方法では、熱可塑性材料と熱
硬化性材料とを任意の配合比率、配合成分で複合させる
ことはできない。

例えば、不飽和ポリエステルのＳＭＣあるいはＢＭＣ等
に熱可塑性成分を改質剤として添加することは従来から
広く行われているが、その場合には、添加される熱可塑
性成分は、例えばアルキッド、スチレンモノマのような
熱硬化性樹脂主成分に溶解するものに限られることにな
り、配合処方の面で制約されてしまう。また、その配合
比率も低レベルに限定されることになる。

更に、熱可塑性樹脂にあらかじめ熱硬化性成分を添加し
て、インライン式射出成形機等により射出成形すること
も一部で行われているが、その場合には、添加量が多い
と、混線中に熱硬化性成分が反応して硬化してしまい、
混練物の粘度が高くなって金型内に充填することができ
なくなってしまうので、添加される熱硬化性成分の配合
比率は低レベルに限定されることになる。

このように、従来の成形方法では、熱可塑性材料と熱硬
化性材料とを混合して成形する場合、いずれか一方が主
で他方はあくまで添加剤の域にとどまり、熱可塑性樹脂
と熱硬化性樹脂とを例えば２５ニア５〜７５：２５のよ
うな対等量に近い比率で配合し、そのまま直接成形する
ことはできなかった。

また、大形薄肉製品の成形や、表皮材等の同時積層成形
あるいは電子パーツ等の封止成形、更にはガラス繊維等
の高充填、長繊維の配合等が可能となるようにするため
には、溶融材料が最適の粘度（例えば熱可塑性樹脂の通
常の射出成形時より低く、反応射出成形［ＲＩ　Ｍ］時
よりは高い粘度）で、しかも低温低圧で金型内に充填さ
れるようにする必要があるが、従来の成形方法では、こ
のような粘度や温度等を調節あるいは制御することはで
きなかった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたものであっ
て、その主な目的は、熱可塑性材料と熱硬化性材料とを
対等量に近い比率で配合した複合樹脂成形品が得られる
ようにすることである。

また、本発明の他の目的は、熱可塑性樹脂と熱硬化性樹
脂との複合成形品の量産に適した成形方法を提供するこ
とである。

本発明の更に他の目的は、金型内に充填される溶融混線
材料の粘度を最適に調整することができ、それによって
その温度及び圧力を低く抑えることができる樹脂成形品
の成形方法を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、スクリュ式押出機によって
混練することができ、それによって任意の材料の配合を
も可能とする複合樹脂成形品の成形方法を提供すること
である。

（課題を解決するための手段） この目的を達成するために、本発明では、熱可塑性成分
と熱硬化性成分とを含む複数の材料を、高融点、高粘度
、高安定性のものから低融点、低粘度、高反応性のもの
へと時間的な差を置いて順次混練機に供給し、混練する
ようにしている。そして、混練された混練物を金型内に
注入、充填して賦形するようにしている。

金型への充填時における溶融混練物の粘度は、２００〜
５０００ポアズの低粘度範囲となるように調整すること
が望ましい。そのような粘度の調整は、混練機への材料
の供給条件、例えば材料の供給時期、供給温度、配合比
率等を適宜選定することによって行うことができる。

混練機としては、スクリュ式押出機を用いることができ
る。その場合には、軸方向に複数個の材料供給口を設け
ておき、吐出口から離れた供給口に高融点、高粘度、高
安定性の材料を供給し、吐出口に近い供給口に低融点、
低粘度、高反応性の材料を供給するようにすればよい。

スクリュ式押出機を用いる場合には、シリンダ内におけ
る可塑化混練物の溶融粘度が吐出側ほど低くなるような
粘度匂配をもたせることが望ましい。そのような粘度匂
配は、材料の供給条件、例えば材料の配合比率、供給温
度、予備可塑化度合等を適宜選定することによって容易
に形成することができる。

（作用） このように構成することにより、熱可塑性樹脂あるいは
高融点、高粘度、高安定性の材料は、初期から混練機に
供給されるので、十分に可塑化される。一方、熱硬化性
樹脂あるいは低融点、低粘度、高反応性の材料は、混線
工程の後期において混練機に供給されるので、混線時間
が短く、反応が進みすぎて混練機内で硬化するようなこ
とはない。そして、この低粘度状態の熱硬化性材料が、
可塑化された熱可塑性材料に混練され、その混練物が金
型内に注入、充填されるので、金型充填時における混練
物の粘度は十分に低くなる。その結果、低温低圧での充
填が可能となり、成形が容易となる。

また、このようにして、熱可塑性材料及び熱硬化性材料
の高比率での配合が可能となる。更に、このように溶融
時に混練機により高剪断下で混練されるので、材料の相
溶性や分散性にほとんど関係なく、どのような処方の配
合も可能となる。

そして、金型への充填時における混練物の溶融粘度を２
００〜５０００ポアズの低粘度範囲に抑えるようにすれ
ば、薄肉製品の成形用金型にも隅々まで材料を充填する
ことができるとともに、逆に粘度が低すぎることによる
問題の発生を抑制することができる。

また、混練機としてスクリュ式押出機を用い、吐出口か
ら離れた供給口に熱可塑性材料あるいは高融点、高粘度
、高安定性の材料を供給するとともに、吐出口に近い供
給口に熱硬化性材料あるいは低融点、低粘度、高反応性
の材料を供給するようにすることにより、熱可塑性材料
あるいは高融点、高粘度、高安定性の材料は吐出口に向
けて搬送される間に十分に可塑化され、熱硬化性材料あ
るいは低融点、低粘度、高反応性の材料はその十分に可
塑化された熱可塑性材料あるいは高融点、高粘度、高安
定性の材料と混練された後、直ちに金型内に移送充填さ
れる。したがって、低粘度状態を保ったまま金型への充
填が行われる。そして、このようにすることにより、生
産性が一層高められる。

このようなスクリュ式押出機を用いる場合、通常の押出
機では、相当量の熱硬化性成分を含む材料を供給すると
、時間の経過とともに材料の粘度が上昇するので、材料
供給側では低粘度、吐出側で高粘度となり、供給側でス
リップが生じて可塑化混練物の搬送ができなくなってし
まう。そこで、軸方向に複数個の材料供給口を有する押
出機を用い、各供給口から供給される材料の形状や種類
、温度、予備可塑化度合等の条件を適宜選定することに
より、その粘度勾配が吐出側で低くなるように調節する
。それによって、シリンダ内での材料の搬送がスムーズ
に行われるようになる。

（実施例） 以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は、本発明の方法を実施する樹脂成形品成形装置
の一例を示す概略側面図である。

この図から明らかなように、この成形装置は、スクリュ
式押出機ｌと金型２を開閉する型締装置３とを備えてい
る。押出機１のスクリュは電動機４によって回転駆動さ
れるようになっており、シリンダ内に供給された材料が
図で右方向へと搬送されながら可塑化混練されるように
なっている。押出機１の吐出口５には、混練された材料
を計量して吐出する計量吐出装置６が取り付けられてい
る。そして、その計量吐出装置６と金型２の材料注入口
とが、断熱性を有する材料輸送管７によって接続されて
いる。

押出機１の運転条件、例えばスクリュの回転数及びシリ
ンダ温度等は、押出機制御盤８によって制御されるよう
になっている。また、計量吐出装置６及び型締装置３は
、制御盤９によって制御されるようになっている。

押出機１には、軸方向に適宜の間隔を置いて複数個、こ
の実施例では５個の材料供給口、すなわち第１〜第５供
給口１１〜１５が設けられている。吐出口５から最も離
れた第１供給口１１は、主としてベレット状の熱可塑性
材料を投入するのに適したものとされ、ホッパ等から材
料が供給されるようになっている。また、第２供給口１
２には、顆粒状ないし粉末状の熱可塑性材料成分あるい
は同様な形態の比較的安定な熱硬化性材料成分が供給さ
れるようになっている。第３供給口１３は、顆粒状、粉
末状あるいは液体状の比較的低反応性の熱硬化性材料成
分の供給に適したものとされている。更に、第４供給口
１４には、ガラス繊維等の繊維状強化材がサイドフィー
ド等によって連続供給されるようになっている。そして
、吐出口５に最も近い第５供給口１５には、不安定な反
応性液体や過酸化物触媒等が供給されるようになってい
る。

これらの供給口１１〜１５への材料の供給は、定量フィ
ーダ、定量吐出ポンプ等を使用して行われる。それらの
供給装置は、供給装置制御盤１０によって制御されるよ
うになっている。

このように構成された成形装置において、熱可塑性樹脂
と熱硬化性樹脂との複合樹脂成形品を成形するときには
、押出機１のシリンダの各供給口１１〜１５部分をそれ
ぞれ所定の温度、例えば第１供給口１１側を高く、第５
供給口１５側を低く設定しておき、材料を各成分ごとに
最も適した供給口１１〜１５から供給する。

第１供給口１１からは、高融点、高粘度の安定な材料で
あるベレット状の熱可塑性材料が供給される。この第１
供給口１１は、吐出口５から最も離れているので、その
供給口１１から供給された材料は、吐出口５に搬送され
るまでの長時間、押出機１内に滞留することになる。し
たがって、その材料は、スクリュによって十分に剪断が
かけられ、確実に可塑化される。そして、その粘度は、
可塑化の進行に伴って吐出側ほど低くなる。

また、顆粒状ないし粉末状の熱可塑性材料成分あるいは
低反応性の熱硬化性材料成分は、第２供給口１２から供
給される。このような材料は、押出機１内において加熱
されることにより速やかに可塑化溶融し、その粘度は低
くなる。

一方、液状で比較的高反応性の熱硬化性材料は、第３供
給口１３から供給される。

更に、不安定で反応性の極めて高い液体状の熱硬化性材
料や触媒等は、吐出口５に最も近い第５供給口１５から
供給される。したがって、その材料は、押出機１から短
時間で押し出されることになる。

このように、高融点、高粘度で安定な材料は、吐出口５
から遠く離れた第１あるいは第２供給口１１．１２を通
して供給し、更に場合によっては予備可塑化して供給す
ることにより、その可塑化・混線を確実に行わせること
ができる。また、反応性の高い材料ほど吐出口５に近い
供給口１３．１５から供給することにより、その材料の
押出機１内に滞留する時間が短くなるので、押出機１内
でその反応が過度に進むことが防止される。したがって
、高い比率で熱硬化性樹脂を配合しても、押出機１内で
その熱硬化性樹脂が硬化することはない。

そして、このように低粘度の材料が、可塑化された熱可
塑性材料に順次添加され混練されることにより、その混
練物の粘度は吐出側ほど低くなる。熱硬化性成分は、押
出機１内で混練される間に加熱されて粘度が高くなる傾
向にあるが、上述のようにその硬化反応が低く抑えられ
ているので、混練物全体の粘度の上昇は防止される。

こうして、押出機１内の材料は、第１供給口１１側では
高く吐出口５側では低い粘度勾配を持つようになる。し
たがって、材料は、スクリュにより第１供給口１１側か
ら押され、吐出口５に向って確実に搬送される。その粘
度勾配の大きさは、供給される材料の種類、形状、配合
比率、各材料を供給する供給口１１〜１５の位置、各供
給口１１〜１５に供給される材料の温度及び粘度等の材
料の供給条件を適宜選定することによって調節すること
ができる。また、そのような材料の供給条件によって、
吐出口５における材料の粘度も調節することができる。

その粘度は、成形品の形状や物性、金型２の構造等に応
じて定められるが、通常は２００〜５０００ポアズの低
粘度範囲に収められるようにする。

この方法の場合には、溶融状態でスクリュにより高剪断
をかけて混練し、そのまま直ちに型に充填して賦形する
ので、相溶性や分散性に関係なく、どのような処方の材
料であっても良好な混合・分散状態を実現することがで
きる。したがって、材料選択の自由度は大きくなる。

このようにして、押出機１の吐出口５からは、熱可塑性
材料と熱硬化性材料とを混練した低粘度の可塑化混練物
が押し出される。その可塑化混練物の温度は、押出機１
のシリンダ温度を制御することにより比較的低温に抑え
られている。そして、その可塑化混練物は、計量吐出装
置６において計量された後、吐出され、材料輸送管７を
通して金型２内に注入される。材料輸送管７は断熱され
ているので、その輸送管７を通る間に材料が硬化するこ
とはない。また、必要に応じてその輸送管７を加熱ある
いは冷却して、温度制御するようにすることもできる。

金型２は、通常の射出成形機のようにあらかじめ型閉じ
型締めされていてもよく、また、スタンピング成形機の
ように、型開きされた状態で材料が注入された後、型閉
じ型締めされるようになっていてもよい。上述のように
材料は低粘度状態で金型２内に注入されるので、低圧で
注入されても、そのキャビティの隅々にまで確実に充填
される。また、低温で注入されるので、表皮材を同時積
層成形する場合にも、その表皮材が変質することはない
。

こうして、可塑化混練物は金型２によって賦形され、そ
の状態で硬化することにより、所望形状の成形品が得ら
れるようになる。

ガラス繊維等の繊維状強化材を混入するときには、その
強化材を押出機１の吐出口５に比較的近い第４供給口１
４から供給する。そのようにすれば、その強化材にスク
リュによる剪断がかけられる時間が短くなるので、繊維
が折れることも少なくなり、長繊維状態を保ったまま混
練されて吐出口５から押し出される。また、十分に可塑
化された低粘度の材料に混練されるので、そのような強
化材を高比率で配合することも可能となる。

なお、上記実施例においては、スクリュ式押出機１を用
いるものとしているが、本発明の方法はこれに限られる
ことなく、一般のニーダを用いることによっても実施す
ることができる。

その場合には、まず、高融点、高粘度、高安定性の材料
をニーダに投入し、その材料が可塑化した後に、低融点
、低粘度、高反応性の材料を供給して、これらを混練す
るようにすればよい。

次に、本発明の方法により成形品を成形した実例につい
て説明する。

Ｋ孤ユ ４個の材料供給口を有するスクリュ式押出機を縦形のス
タンピングプレスに連結し、起毛ファブリックの同時積
層成形を行った。その場合、吐出側から最も離れた第１
供給口からペレット状の熱可塑性材料であるＳＢＳを、
また、第２供給口から顆粒状の熱硬化性不飽和ポリエス
テルを、更に、第３供給口から液体状の二官能性オリゴ
マーを、そして、吐出口に最も近い第４供給口から過酸
化物触媒を、それぞれ供給した。温度は、第１供給口を
１１０℃、第２供給口を１００℃、第３供給口を９０℃
、第４供給口を８０℃とし、金型の温度はコア側で１２
０〜１５０℃、ファブリツタ側で６０〜８０℃とした。

また、型締圧力は２０〜５０ｋｇ／ａｍ２とした。

金型充填時の材料の粘度は１０００ポアズであった。

得られた成形品は、樹脂部分が均質で欠陥のないもので
あった。また、ファブリツタの毛倒れも少なく、十分実
用に耐えるものであった。

Ｋ拠ユ 実例１と同様な成形装置を用い、同様の材料で、ポリプ
ロピレン製フィルムコンデンサのケースレスモールディ
ングを行った。この場合には、金型充填温度を１２０℃
とし、圧力及び粘度を実例１よりやや低めとした。

これによって、リード線の破損やポリプロピレンフィル
ムの収縮等のない良品を得ることができた。

（発明の効果） 以上の説明から明らかなように、本発明によれば、高融
点、高粘度、高安定性の熱可塑性材料等は、初期から混
練機に供給して長時間にわたって混練するようにしてい
るので、確実に可塑化させることができる。また、低融
点、低粘度、高反応性の熱硬化性材料等は、混線工程の
後期において混練機に供給するようにしているので、混
練機内での反応の過度の進行が防止されるようになる。

そして、これらを混練機によって溶融状態で混練するの
で、相分離を生ずることなく混練することができる。し
たがって、熱可塑性成分と熱硬化性成分とが対等量に近
い比率で配合されている場合にも、これらを混練して低
粘度の状態で金型に注入、充填することができる。こう
して、熱可塑性成分と熱硬化性成分とを高比率で配合し
た複合樹脂成形品を得ることが可能となる。

また、材料の種類、形状、配合比率、供給時期等の材料
の供給条件を適宜選定することにより、低温、低圧、低
粘度での可塑化混練物の金型への充填が可能となる。し
たがって、型締圧力の低い簡単な成形装置によって、薄
肉大形製品の成形や、表皮材の同時積層成形、あるいは
電子パーツ等の封止成形等もできるようになる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の方法を実施する成形装置の一例を示
す概略側面図である。 １・・・スクリュ式押出機 ２・・・金型　　　　　　　　３川型締装置５・・・吐
出口　　　　　　　６・・・計量吐出装置７・・・材料
輸送管 １１〜１５・・・材料供給口 特許出願人　　長瀬産業株式会社 特許出願人　　株式会社日本製鋼所

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）熱可塑性成分及び熱硬化性成分を対等量近く含み
   、融点、粘度、及び反応性が異なる複数の材料を、高融
   点、高粘度、高安定性のものから低融点、低粘度、高反
   応性のものへと順に時間的な差を置いて混練機に供給し
   て混練し、 これらの混練物を金型内に注入、充填して賦形すること
   からなる、 樹脂成形品の成形方法。
2. （２）前記混練物の金型への充填時における溶融粘度が
   ２００〜５０００ポアズの低粘度範囲となるように、前
   記材料の混練機への供給条件を調節することを特徴とす
   る、 請求項１記載の樹脂成形品の成形方法。
3. （３）前記混練機として、軸方向に複数個の材料供給口
   を有するスクリュ式押出機を用い、吐出口から離れた供
   給口に高融点、高粘度、高安定性の材料を供給するとと
   もに、吐出口に近い供給口に低融点、低粘度、高反応性
   の材料を供給することを特徴とする、 請求項１記載の樹脂成形品の成形方法。
4. （４）前記押出機のシリンダ内における可塑化混練物の
   溶融粘度が吐出側ほど低粘度傾向となるように、前記材
   料の供給条件を調節することを特徴とする、 請求項３記載の樹脂成形品の成形方法。