JPH07276484A - ブロー成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金型表面再現性と耐久性に優れたブロー成形
金型を提供する。 【構成】 金属から成る主金型の金型キャビティを構成
する型壁面とピンチオフ部との境界部を除く型壁面が、
断熱層で被覆されたブロー成形用金型。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は熱可塑性樹脂の押出ブロ
ー成形用金型に係る。特に金型表面再現性、例えば高光
沢度表面、マット表面等を良好に達成できるブロー成形
用金型に係る。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の多くは押出ブロー成形法
で成形されている。ブロー成形される各種成形品の中に
は高光沢度表面、マット表面等の高度の金型表面再現性
が求められる成形品が多い。例えば、自動車後尾に設置
されるエアースポイラーは高光沢度の外観が要求されて
いる。高光沢度をブロー成形で得るために成形条件を種
々に選択して成形されている。 各種成形条件の中で最
も大きな影響のあるのは金型温度であり、金型温度を高
くする程好ましい。

【０００３】しかし、金型温度を高くすると、可塑化さ
れた樹脂の冷却固化に必要な冷却時間が長くなり成形能
率が下がる。このため、金型温度を高くすることなく型
表面の再現性を良くし、又金型温度を高くしても必要な
冷却時間が長くならない方法が要求されている。金型に
加熱用、冷却用の孔をそれぞれとりつけておき交互に熱
媒、冷媒を流して金型の加熱、冷却を繰り返す方法も行
われているが、この方法は熱の消費量も多く、冷却時間
が長くなる。

【０００４】金型キャビティを形成する型壁面を熱伝導
率の小さい物質で被覆することにより金型表面再現性を
良くする方法は米国特許第５０４１２４７号明細書に開
示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】断熱層で被覆した金型
でブロー成形を行うと、金型のピンチオフ部で断熱層の
剥離等が生じ、断熱層被覆金型の耐久性に問題が生ず
る。本発明は断熱層被覆金型のこの問題点を改良したも
のである。

【０００６】

【課題を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、押出されたパリソンをピンチオフで食い切りつつ
ブロー成形するブロー成形金型に於て、金属からなる主
金型の金型キャビティを構成する型壁面とピンチオフ部
との境界部を除く型壁面が、熱伝導率０．００２ｃａｌ
／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の耐熱性重合体からなる断熱層
で０．１〜２ｍｍ厚に被覆されたブロー成形用金型、で
ある。

【０００７】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明の金型を用いて成形できる合成樹脂は、一般のブロ
ー成形に使用できる熱可塑性樹脂である。例えば、スチ
レン重合体、ＡＢＳ樹脂、あるいはその共重合体、ポリ
エチレン、ポリプロピレン等オレフィン重合体、変性ポ
リフェニレンエーテル樹脂、塩化ビニール重合体又はそ
の共重合体、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエス
テル等の一般にブロー成形に使用される熱可塑性樹脂が
使用できる。

【０００８】これ等の樹脂に、各種強化材や各種充填物
を配合した場合、あるいはポリマーアロイ等とした場合
は特に大きい効果が得られる。例えば、上記の樹脂に、
ゴム、ガラス繊維、アスベスト、炭酸カルシウム、タル
ク、硫酸カルシウム、木粉等の１種又は２種以上を配合
することができる。本発明に述べる主金型の材質とは、
鉄又は鉄を主成分とする鋼材、アルミニウム又はアルミ
ニウムを主成分とする合金、亜鉛合金、およびベリリウ
ム−銅合金等の一般に合成樹脂の成形に使用されている
金属金型をいう。特に鋼材が良好に使用できる。主金型
の材質は、熱伝導率が０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
℃以上のものが好ましい。

【０００９】本発明で断熱層に用いる耐熱性重合体は、
熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の
ものである。一般の重合体はこの熱伝導率以下、０．０
０１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であり、本発明では
この範囲の耐熱性重合体が使用される。断熱層に用いる
耐熱性重合体とは、ガラス転移温度が１５０℃以上、好
ましくは１９０℃以上、及び／又は融点が２５０℃以
上、好ましくは２８０℃以上の耐熱性重合体をいう。

【００１０】又、該耐熱性重合体の破断伸度は、１０％
以上の強靭な重合体が好ましい。破断伸度の測定法はＡ
ＳＴＭＤ６３８に準じて行い、測定時の引っ張り速度は
５ｍｍ／分である。本発明で断熱層として良好に使用で
きる耐熱性重合体は、主鎖に芳香環を有する耐熱性重合
体であり、有機溶剤に溶解する各種の非結晶性耐熱重合
体、各種ポリイミド等が良好に使用できる。非結晶性耐
熱重合体としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホ
ン、ポリアリルスルホン、ポリアリレート、ポリフェニ
レンエーテル、ポリベンツイミダゾール等である。これ
等の代表的な耐熱性重合体の繰り返し単位を次に示す。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】

【化４】

【００１５】

【化５】

【００１６】ポリイミドは各種あるが、直鎖型高分子量
ポリイミドが良好に使用できる。一般に直鎖型高分子量
ポリイミドは破断伸度が大きく、耐久性に優れている。
本発明に良好に使用できる直鎖型の高分子量ポリイミド
の例を表１に示した。なお、Ｔｇはガラス転移温度、
又、ｎはくりかえし単位の数を表わす。

【００１７】

【表１】

【００１８】直鎖型ポリイミドのＴｇは構成成分によっ
て異り、その例を表２および表３に示した。Ｔｇが１５
０℃以上の重合体が使用され、好ましくは１９０℃以
上、更に好ましくは２３０℃以上である。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】本発明に良好に使用できる、溶剤に溶解で
きる各種可溶性ポリイミドを表４に示す。

【００２２】

【表４】

【００２３】射出成形は複雑な形状の成形品を一度の成
形で得られるところに経済的価値がある。この複雑な金
型表面を耐熱性重合体で被覆し、且つ強固に密着させる
には、耐熱性重合体溶液、あるいは／及び耐熱性重合体
前駆体溶液を塗布し、次いで加熱して耐熱性重合体を形
成させることが最も好ましい。従って、本発明に使用で
きる耐熱性重合体、あるいは耐熱性重合体前駆体は、溶
剤に溶解できることが好ましい。

【００２４】前記の非結晶性耐熱性重合体、可溶性ポリ
イミド、あるいはポリイミド前駆体はテトラヒドロフラ
ン、ジメチルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、
Ｎ−メチルピロリドン等の各種溶剤に溶解し、本発明に
使用される。直鎖型ポリイミド前駆体は、例えば芳香族
ジアミンと芳香族テトラカルボン酸二無水物を開環重付
加反応させることにより合成される。

【００２５】

【化６】

【００２６】これ等のポリイミド前駆体は加熱して脱水
環化反応させることによりポリイミドを形成する。最も
好ましい直鎖型ポリイミド前駆体はポリアミド酸であり
その代表例の繰り返し単位と、それをイミド化したポリ
イミドの繰り返し単位を次に示す。

【００２７】

【化７】

【００２８】

【化８】

【００２９】

【化９】

【００３０】

【化１０】

【００３１】上記のポリイミド前駆体のポリマーはＮ−
メチルピロリドン等の溶媒に溶かし、金型壁面に塗布さ
れる。これら耐熱性重合体溶液、あるいは耐熱性重合体
前駆体溶液には、コーティング時の粘度を調整したり、
溶液の表面張力を調整、チキソトロピー性を調整するた
めの添加物を加えたり、及び／又は金型との密着性を上
げるための微少の添加物を加えることができる。

【００３２】断熱層に使用する耐熱性重合体について、
非結晶性耐熱性重合体、ポリイミドで説明したが、本発
明は基本的にこれ等に限定されるものではない。可とう
性が付与されたエポキシ樹脂、シリコーン系樹脂等は成
形条件等によっては使用できる。本発明に使用する耐熱
性重合体の皮膜は、主金型との密着力が大きいことが好
ましく、室温で０．５ｋｇ／１０ｍｍ巾以上、さらに好
ましくは０．８ｋｇ／１０ｍｍ巾以上、特に好ましくは
１ｋｇ／１０ｍｍ巾以上である。この密着力とは密着し
た断熱層を１０ｍｍ巾に切り、接着面と直角方向に２０
ｍｍ／分の速度で引張った時の剥離力である。この剥離
力は、測定場所、測定回数によりかなりバラツキが見ら
れるが、最小値が大きいことが重要であり、安定して大
きい剥離力であることが好ましい。本発明に述べる密着
力は金型の主要部の密着力の最小値である。

【００３３】ポリイミド等の断熱材の薄層の表面の平滑
性等を更に向上させるため、あるいは表面の耐擦傷性を
更に向上させるため、あるいは離型性を良くするため、
ポリイミド層等の厚みの１／１０付近より薄い別材質を
ポリイミド表面等に塗布することも必要に応じてでき、
本発明に含まれる。合成樹脂のシートや型物の表面に、
耐擦傷性向上のために使用されている、一般にハードコ
ートと言われている塗料を塗布することもできる。例え
ば、熱硬化型のシリコーン系ハードコート剤、特に、シ
リコーン系ハードコート剤にエポキシ系物質を配合した
密着性に優れたハードコート剤は良好に使用でき、本発
明にとって好ましいものである。又、離型性を良くする
ためにフッ素樹脂やシリコーン系重合体を塗布すること
も良好にできる。

【００３４】断熱層の厚みは０．１ｍｍから２ｍｍの範
囲で適度に選択される。好ましくは０．２ｍｍから１．
０ｍｍである。０．１ｍｍ未満では効果が低く、２ｍｍ
を越えることは成形サイクルタイムを著しく長くし、不
要である。主金型表面を断熱層で被覆した主金型を使用
した場合、主金型表面に押し出された加熱樹脂のパリソ
ンが接触すると、型表面は樹脂の熱を受けて昇温する。
断熱層の熱伝導率が小さいほどまた断熱層が厚いほど型
表面温度は高くなる。

【００３５】本発明では、押出された合成樹脂のパリソ
ンが冷却された型表面に接触してから、ブローガス圧が
ブローされた成形品全体にかかるまで、断熱層の型表面
温度が、合成樹脂の軟化温度以上の状態であることが好
ましい。型表面に断熱層が無い場合には、パリソンが型
表面に接触すると直ちに型表面温度は殆ど主金型温度と
同一温度となるが、型表面を断熱層で被覆することで軟
化温度以上の状態にすることができる。

【００３６】射出成形時の型表面温度の変化は、合成樹
脂、主金型、断熱層の温度、比熱、熱伝導率、密度、結
晶化潜熱等から計算できる。例えば、ＡＤＩＮＡ及びＡ
ＤＩＮＡＴ（（マサチューセッツ工科大学で開発された
ソフトウェア）等を用い、非線形有限要素法による非定
常熱伝導解析により計算できる。ここに述べる樹脂の軟
化温度とは合成樹脂が容易に変形し得る温度であり、非
結晶性樹脂ではビカット軟化温度（ＡＳＴＭ Ｄ１５２
５）、硬質結晶性樹脂では熱伝導率変形温度（ＡＳＴＭ
Ｄ６４８ 荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ²）、軟質性樹脂
では熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８ 荷重４．６ｋｇ
／ｃｍ²）でそれぞれ示す温度となる。硬質結晶性樹脂
とは、ポリオキシメチレン、ナイロン６、ナイロン６６
等であり、軟質結晶性樹脂とは、各種ポリエチレン、ポ
リプロピレン等である。

【００３７】本発明に述べるピンチオフとは、ブロー成
形金型の底部または周辺部に設けられた部分で金型を閉
じたときに、パリソンを溶着シールするとともに不必要
な部分を食い切る金型部品である。本発明に述べるパリ
ソンをピンチオフで食い切りつつブロー成形するとは、
ピンチオフでパリソンを食い切ると同時に、あるいは食
い切った直後にブロー成形することを示す。

【００３８】本発明に述べる、型壁面とピンチオフ部と
の境界部を除く型壁面が断熱層で被覆されているという
ことは、型キャビティ壁面は断熱層で被覆されており、
該金型のピンチオフ部から型キャビティ壁面に入った部
分に、断熱層が存在しない微少部分が存在することを示
す。断熱層が存在しない微少部分は、断熱層の厚み以
上、２０ｍｍ以下の範囲から適度に選択され、好ましく
は断熱層の厚みの５倍以上、１０ｍｍ以下である。

【００３９】本発明では、ブロー成形品に高光沢度表面
の様な、型再現性を必要とする部分と型再現性を必要と
しない部分がある場合、必要としない部分には断熱層被
覆は不要であり、その様な断熱層が被覆されない部分を
有する金型も本発明に含まれる。本発明を図面を用いて
説明する。図１は本発明の金型の断面を示す。図２は図
１に示す金型のピンチオフ部を拡大して示す。図１に於
て、金属から成る主金型１の金型キャビティを構成する
型表面を、耐熱性重合体からなる断熱層２で被覆したブ
ロー成形金型であり、該金型のピンチオフ部３と、型キ
ャビティを構成する型壁面の境界部には断熱層２が実質
的に存在しないブロー成形金型である。

【００４０】図２に於て、金型キャビティを構成する型
壁面４の表面に断熱層２が被覆されており、ピンチオフ
部３と型壁面４の境界部５には実質的に断熱層が存在し
ない。断熱層が存在しない部分の大きさＡは断熱層２の
厚みＢ以上、２０ｍｍ以下であることが好ましく、さら
に好ましくは断熱層厚みＢの５倍以上、１０ｍｍ以下で
ある。図２（２）と図２（３）は断熱層のつけ方を変化
させた場合であり、この場合もＡ値はＢ値より大きい。

【００４１】図２（４）は断熱層がピンチオフ部３まで
達している、本発明に含まれない場合であり、この形の
断熱層はブロー成形中に金型からの剥離がピンチオフ部
から発生し、問題であった。図２（１）、図２（２）、
図２（３）で示す形の断熱層は剥離の発生が低減され、
耐久性に優れる。

【００４２】

【実施例】次の金型、物質等を使用する。 主金型： 鋼材（Ｓ５５Ｃ）でつくられ、３００×９５
×２０ｍｍ（パリソン押出方向が３００ｍｍ）の直方体
形（長手方向が丸みを持つ）の金型キャビティを有し、
型キャビティを構成する型表面は鏡面状であり、更に硬
質クロムメッキがされている。主金型のピンチオフ部が
図２（２）と図２（４）に示す形状を持つ２個の金型を
つくる。図２（２）のＡ値は２ｍｍである。

【００４３】ポリイミド前駆体及び硬化後のポリイミ
ド： 直鎖型高分子量ポリイミド前駆体溶液「トレニー
ス＃３０００」（東レ（株）製）。硬化後のポリイミド
の性能は、Ｔｇが３００℃、熱伝導率が０．０００５ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃、破断伸度が６０％。 ポリイミド被覆金型： 主金型にポリイミド前駆体溶液
を塗布し、１６０℃に加熱して部分イミド化し、次いで
該塗布、１６０℃加熱を１５回繰り返し、最後に２９０
℃まで加熱して、１００％イミド化し、更に、該ポリイ
ミド表面を研磨して０．３１ｍｍ厚の鏡面状ポリイミド
被覆金型をつくる。 熱可塑性樹脂： ＡＢＳ樹脂、スタイラックＡＢＳ Ａ
４５９３（旭化成工業（株）製）。

【００４４】ブロー成形条件： 主金型温度は８０℃。
ＡＢＳ樹脂押出温度は２２０℃。ブローガス圧は６ｋ
ｇ／ｃｍ²℃。 成形品の光沢度測定法： ＪＩＳ Ｋ７１０５、反射角
度６０度。

【００４５】

【実施例１、比較例１〜２】図２（２）に示すポリイミ
ド被覆金型（実施例１）、ポリイミド被覆のない主金型
（比較例１）、図２（４）に示すポリイミド被覆金型
（比較例２）をそれぞれ用いてブロー成形を行う。得ら
れた成形品の評価結果は以下の通り。 実施例１： 成形品の光沢度は８０％であり、１００個
の成形を行ってもポリイミド層に変化はない。 比較例１： 成形品の光沢度は２０％であり、外観が悪
い。 比較例２： 成形品の光沢度は８０％であるが、１００
個の成形を行うと、ピンチオフ部からポリイミド層の剥
離が生ずる。 実施例１に示す様に、図２（２）に示す金型を用いる
と、成形品外観、耐久性共に良好である。

【００４６】

【発明の効果】本発明の金型を用いてブロー成形を行う
ことにより、成形品外観に優れた成形品が安定して得ら
れる。本発明のブロー成形用金型は、従来のものに比べ
て、耐久性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の金型の断面図を示す。

【図２】金型のピンチオフ部を拡大して示す断面図。

【符号の説明】

１：主金型 ２：断熱層 ３：ピンチオフ部 ４：型壁面 ５：ピンチオフ部と型壁面の境界部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 押出されたパリソンをピンチオフで食い
   切りつつブロー成形するブロー成形金型に於て、金属か
   らなる主金型の金型キャビティを構成する型壁面とピン
   チオフ部との境界部を除く型壁面が、熱伝導率０．００
   ２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の耐熱性重合体からな
   る断熱層で０．１〜２ｍｍ厚に被覆されたブロー成形用
   金型。