JPH0759368B2

JPH0759368B2 - 金型

Info

Publication number: JPH0759368B2
Application number: JP1193924A
Authority: JP
Inventors: 正鈴木
Original assignee: 日本ジーイープラスチックス株式会社
Priority date: 1989-07-28
Filing date: 1989-07-28
Publication date: 1995-06-28
Anticipated expiration: 2010-06-28
Also published as: JPH0358809A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は熱可塑性樹脂を成形加工するための金型に関す
る。

（従来の技術およびその課題）プラスチックの成形加工には、種々の方法があるが、金
型を使用する成形法においては、金型と樹脂との接触す
る部分の温度制御が、成形品の表面の平滑性に大きく関
与する。

特に、複雑な形状や二重壁構造を有する成形品を比較的
容易にしかも効率よく生産できる成形法であるブロー成
形法は、成形品の表面の平滑性の制御が困難であった。
一般に、ブロー成形品は、金型表面の転写性が悪く、う
ねり、キズ、ダイマーク等が発生し易かった。このよう
な表面の外観不良発生の原因は次のような理由による。
すなわち、ブロー成形法において、溶融した樹脂がダイ
スから大気中に押し出されて形成されるパリソンは、冷
たい大気にさらされて表面が硬化し、硬いスキン層が形
成されてしまう。そうなると、一般に、吹き込み空気圧
５〜7kg/cm²と比較的低い圧力で行われるために、この
ブロー圧力では、樹脂の塑性変形は起り難いので、得ら
れた成形品の表面が凹凸になってしまうのである。

そこで、成形品の外観改良のため、後加工として、バフ
加工、サンドペーパーによる研磨等の工程を施したり、
または塗装工程において塗膜を厚く塗って表面の外観不
良を隠したりすることが必要とされてきた。

しかしながら、研磨等の作業は処理時間がかかり、か
つ、うねりの修正は極めて困難である。また、高度の技
術を持った熟練者が必要である。したがって、製品コス
トが高くなる。さらに、このように表面の修正を行った
成形品は、表面平滑度、光沢度のバラツキが大きくな
り、衝撃強度が低下するという欠点を有する。また、成
形品に仕上げ塗装を行った場合には、表面光沢にむらを
生じることがあり、製品価値が低下するという問題も生
じていた。

特に、自動車の外装部品、例えば、スポイラー、サイド
パネル、ルーフトップ、フェンダー、バンパー、トラン
クリッド等においては、平滑性が優れた状態（クラスA:
自動車メーカーで外装品の表面平滑性について表示して
いる表面状態のレベル）が要求されるため、ブロー成形
品をこのような用途へ適用することは極めて困難であっ
た。

また、それに加えて、大型の成形品については、金型の
キャビティ表面の温度分布が不均一になりやすいため、
成形品の表面の平滑性を得ることが大変難しいという問
題もある。

そこで本発明は、平滑で光沢がありうねりのない表面状
態を有するプラスチック成形加工品を得るために使用さ
れる金型を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段）本発明の金型は、熱可塑性樹脂を成形加工するための金
型において、該金型のキャビティ側表面の、樹脂が接触
する部分に、温度制御可能な電磁誘導加熱構造を有し、
該電磁誘導加熱構造が、金型のコア材のキャビティ側表
面に、順次、（ａ）熱伝導性の低い熱硬化性樹脂よりなる断熱層（ｂ）電気絶縁性の熱硬化性樹脂中に誘導発振源のコイ
ル、及び磁性又は導電性金属の粉末を含んで成り、５〜
15mmの厚さである発熱層、および（ｃ）磁性または導電性が高い金属からなる蓄熱層、が積層されたサンドイッチ構造体であることを特徴とす
る金型である。」本発明の金型を、第１〜３図を参考にして説明する。ま
ず、第１図において、１は金型コア材であり、通常、機
械構造用炭素鋼、鋳鉄、アルミニウムや銅系の軽合金、
真鍮、ZAS等の亜鉛合金等が使用される。本発明の金型
のコア材としては、熱伝導性の高い、強固な材質のもの
が好ましい。さらに、大型成形品への適用のためには、
軽量であることが要求されるので、アルミニウムや銅系
の軽合金が好ましい。

上記コア材の、キャビティ側表面の、樹脂と接触する部
分に、温度制御可能な電磁誘導加熱構造を有しており、
上記したサンドイッチ構造体が設けられている。すなわ
ち、コア材に、順次、（ａ）の断熱層２、（ｂ）の発熱
層３および（ｃ）の蓄熱層４が設けられている。コア材
と直接接している断熱層２は、熱伝導性の低い熱硬化性
樹脂よりなる。そのような熱硬化性樹脂としては、熱伝
導率が低く、機械的強度が高い樹脂が使用でき、例えば
エポキシ樹脂、シリコーン樹脂、ベークライト樹脂等が
挙げられる。また、これらの樹脂中にガラスウールマッ
ト等の補強材を埋め込み、強化したものを使用すること
もできる。

断熱層２は、あまり厚いと使用時にヒートショックで剥
離する危険性があるので、5mm以下、特には2mm〜3mmの
厚さが好ましい。

断熱層２の上には、発熱層３が設けられる。発熱層３
は、電気絶縁性の熱硬化性樹脂中に電磁誘導加熱装置と
しての高周波発振源の誘導発振コイル５、及び磁性又は
導電性金属の粉末を含んで成り、５〜15mmの厚さであ
る。電気絶縁性の熱硬化性樹脂としては、例えばエポキ
シ樹脂、シリコーン樹脂、ベークライト樹脂等を使用す
ることができ、機械的強度が高いものを使用するのが好
ましい。また、強度を高めるために、無機フィラー等の
充填材を樹脂中に含むこともできる。金属粉末として
は、ここで使用する樹脂と蓄熱層４との密着性を良好に
するため、かつ発熱効率を上げるために、樹脂中に蓄熱
層４を構成する金属と同一の金属の粉末（通常、平均粒
径１〜８μｍ）を20〜40重量％含むことができる。

誘導発振コイル５は、キャビティ側表面全体が均一に加
熱されるように、製品形状に沿って均等に樹脂中に埋設
される。コイルには通常、外径が2.0〜6.0mmの銅製のパ
イプが使用される。パイプ表面は、例えばポリエステ
ル、ポリイミド等の絶縁フィルムで保護しておくのが好
ましい。発熱層３の厚さは、通常５〜15mm、好ましくは
6.0〜8.0mmである。

発熱層３の上にはさらに、蓄熱層４が設けられる。蓄熱
層４は、主として磁性または導電性が高い金属、すなわ
ち発熱層３の発熱効率を上げ得るような金属の皮膜であ
る。そのような金属としては、例えばCu、Al、Feが挙げ
られ、これらの金属を主とする合金等も使用することが
できる。発熱層３を構成する樹脂との密着性が高いとい
う点から、蓄熱層４はCuの皮膜であるのが好ましい。こ
のとき、前記したように、発熱層３の樹脂中にCu粉末が
含有されていると、さらに発熱層３と蓄熱層４との密着
性が高められるので、より好ましい。

なお第２図に示したように、蓄熱層４として、上記した
金属からなる皮膜4aの上にさらに、研磨性の良好な物
質、例えばニッケル‐リン化合物、クロム、またはセラ
ミックス等からなる皮膜4bを設け、キャビティ側表面を
研磨すると、成形品の表面の平滑性がさらに高められる
ので好ましい。

蓄熱層４の厚さは、通常10〜100μｍ、好ましくは20〜6
0μｍである。厚すぎると剥離の恐れがあり、また薄す
ぎると強度が低下する。

第３図には、上記のサンドイッチ構造体が金型のモール
ドベース本体に組込まれた様子を示した。６は金型本体
において、冷却水を通すためのパイプである。

本発明の金型は、例えば以下のようにして製造すること
ができる。すなわち、まず、例えばAl鋳込またはAl切削
によりマスターモデルを作る。次に、マスターモデルを
用いて、反転用コア型を例えばエポキシ樹脂から作る。
反転用コア型に沿って高周波誘導発振コイルを間隔が均
等になるように配設し、外枠を被せ、間隙に電気絶縁性
熱硬化性樹脂を注入し、硬化することにより、発熱層を
製造する。次に、得られた発熱層を取り出し、そのキャ
ビティ側に、蓄熱層となる金属の皮膜を、無電解メッ
キ、蒸着等の手段により、形成する。ここでさらに、キ
ャビティ側表面に、研磨性の良好な物質からなる皮膜を
重ねて形成する場合には、上記と同様に無電解メッキ、
蒸着等の手段により研磨性の良好な物質からなる皮膜を
形成した後、該キャビティ側表面をサンドペーパー、ダ
イヤモンドパウダー等の研磨剤にて研磨する。

次に、発熱層の、蓄熱層が設けられたのと反対の側に、
熱電導性の低い熱硬化性樹脂からなる断熱層を設ける。
このとき、熱膨張による剥離を防ぐために、発熱層と蓄
熱層の界面は、粗面にして密着力を高めるのが好まし
い。

かくして得られたサンドイッチ構造体の断熱層側にコア
材を配設し、第３図に示したように、金型型板に組込ん
で使用する。

本発明の金型は、電磁誘導加熱構造を有するので、金型
のキャビティ側の表面を任意の温度に制御することがで
きる。そのため、溶融した樹脂が金型に接触するとき
に、たとえ表面にスキン層が形成されていても、金型表
面で再び加熱されて軟化し、金型表面の平滑性を転写す
ることができる。また、金型表面は常に均一な温度状態
に保持されることが可能であるので、樹脂の冷却も均一
に進行し得る。したがって、表面状態が良好な、すなわ
ち、うねりやキズのない、光沢のある平滑な表面を有す
る成形品を容易に得ることができる。

また、本発明の金型は、金型表面の温度分布が不均一に
なりやすい大型の成形品の製造に特に有効である。

本発明の金型は、ブロー成形用の金型として優れたもの
であるが、射出成形や圧縮成形等に用いられる金型とし
ても同様に、成形品の外観改良に有効である。

（実施例）以下の実施例により、本発明をさらに詳しく説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。

実施例１以下のようにして、事務機のパネルを作った。

（１）金型の製造断熱層として厚さ2mmのエポキシ樹脂（アラルライド、
チバガイギー社製）を用いた。発熱層としては、外径4m
mの銅製パイプのコイルをポリエステルのフィルムで表
面を被覆して絶縁した後、Cu粉末（平均粒径６μｍ）を
20重量％含有しているエポキシ樹脂（アラルライド、チ
バガイギー社製）を注形して作った。蓄熱層としては、
まず、発熱層の表面に無電解メッキにより、厚さ40μｍ
のCUの皮膜を形成し、次いで、さらに該Cu皮膜の上に、
30μｍのニッケル‐リン化合物の皮膜を無電解メッキに
より形成した。ニッケル‐リン化合物の皮膜のキャビテ
ィ側表面に相当する部分は、研磨剤（サンドーパーNo.8
00）にて磨いた。

前述した方法により、上記の断熱層、発熱層および蓄熱
層をサンドイッチ構造体とし、コア材を配して、モール
ドベース本体に組込んだ。

（２）ブロー成形による成形品の製造この金型を用いて、Noryl EBN 9001-7001（商標；ポリ
フェニレンエーテル（PPE）樹脂、日本ジーイープラス
チックス（株）製）のブロー成形を行った。ブロー成形
条件は、PPE樹脂の加工温度が235℃になるようにシリン
ダー温度を設定し、PPE樹脂のパリソンが金型にはさみ
込まれる直前に、電磁誘導加熱装置の発振機を発振させ
た。

パリソンがブロー圧力（6kg/cm²）により金型表面に転
写され、さらに製品が造形されるまでの間、300KHz,3KW
の容量で40秒間発振させた。金型キャビティ側表面の温
度の変化を第４図に示した。

樹脂が冷却固化した後、金型から取出し、成形品を得
た。得られた成形品の表面は、従来のブロー成形法に比
較して、著しく向上した平滑性と光沢を有していた。

（３）評価試験（２）で得られた成形品の表面平滑性および表面光沢度
を測定した。なお、表面平滑性（表面粗度）はJIS B 06
01の方法に従い、Rmax、Ra、Rzを測定した。表面光沢度
はASTM D 523の方法に従って60°Gsを測定した。結果を
表１に示した。

実施例２実施例１の（１）で製造したのと同一の事務機のパネル
用金型を用い、Noryl GTX 9001（商標；ポリフェニレン
エーテル（PPE）樹脂、日本ジーイープラスチックス
（株）製）のブロー成形を行つた。ブロー成形条件は、
PPE樹脂の加工温度が260℃になるようにシリンダ温度お
よびダイス温度を設定し、PPE樹脂のパリソンが金型に
はさみ込まれる10秒前に、電磁誘導加熱装置の発振機を
発振させた。

600KHz、5KWの容量で、パリソンがブロー圧力（6.0kg/c
m²）により金型表面に転写し造形するまでの間（約60
秒）発振を続けた。その後、樹脂が冷却固化した段階
で、成形品を金型から取出した。得られた成形品は、表
面光沢が高く、しかも表面の平滑性は著しく良好であ
り、自動車外装部品においても満足な程度（クラスＡ）
の表面を有していた。

この成形品について、実施例１と同一の条件で、表面の
評価試験を行い、結果を表１に示した。

実施例３（１）金型の製造実施例１の（１）と同一の材料を用い、同様にしてサン
ドイッチ構造体を製造し、複写機の側板の金型に組込ん
だ。

（２）ブロー成形による成形品の製造この金型を用いて、Noryl EBN 2001（商標；ポリフェニ
レンエーテル（PPE）樹脂、日本ジーイープラスチック
ス（株）製）のブロー成形を行った。ブロー成形条件
は、PPE樹脂の加工温度が215℃になるようにシリンダー
およびダイ温度を設定した。電磁誘導加熱は、実施例１
と同一条件で発振機を発振させて行った。

（３）評価試験（２）で得られた成形品について、物性および表面の評
価を行い、結果を表２に示した。

比較例（１）金型の製造実施例３と全く同一形状の金型を製造し、実施例３と同
一のモールドベース本体に組込んだ。

（２）ブロー成形による成形品の製造（１）で製造した金型を用いて、実施例３の（２）と同
一の樹脂を、ブロー成形した。ブロー成形条件は、電磁
誘導加熱を行わなかったこと以外は実施例３と同様であ
った。

樹脂が冷却固化した後、金型から取出し、成形品を得
た。

（３）評価試験（２）で得られた成形品について、物性および表面の評
価を行い、結果を表２に併記した。

（発明の効果）本発明の金型を用いて製造した成形品は、外観状態、す
なわち表面の平滑性および表面光沢が著しく向上してい
るので、成形品を後加工する必要が全くない。よって、
工程の短縮およびコストの減少となり、生産性が著しく
向上する。

また、本発明の金型を用いて製造した成形品は、これま
でには到達し得なかったクラスＡの表面状態が容易に得
られるので、自動車外装品等の用途に適用することがで
きる。よって、高品質の表面が要求される製品への適用
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の金型のキャビティ側断面を模式的に
表した図であり、第２図は、第１図のＡ付近の部分拡大
図である。第３図は、本発明の金型が金型型板に組込ま
れた様子を表したものである。第４図は、実施例１およ
び２において、電磁誘導加熱装置の発振コイルを発振さ
せてからの、金型のキャビティ側表面（第１図における
Ａ）の温度変化を表した図であり、時間軸における０
は、発振を開始した時刻である。１…金型コア材、４…蓄熱層、２…断熱層、５…発振コ
イル、３…発熱層、６…冷却水用パイプ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を成形加工するための金型に
おいて、該金型のキャビティ側表面の、樹脂が接触する
部分に、温度制御可能な電磁誘導加熱構造を有し、該電
磁誘導加熱構造が、金型のコア材のキャビティ側表面
に、順次、（ａ）熱伝導性の低い熱硬化性樹脂よりなる断熱層、（ｂ）電気絶縁性の熱硬化性樹脂中に誘導発振源のコイ
ル、及び磁性又は導電性金属の粉末を含んで成り、５〜
15mmの厚さである発熱層、および（ｃ）磁性または導電性が高い金属からなる蓄熱層、が積層されたサンドイッチ構造体であることを特徴とす
る金型。