JPH08169035A

JPH08169035A - 合成樹脂の射出成形法

Info

Publication number: JPH08169035A
Application number: JP7202695A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kataoka; 紘片岡; Isao Umei; 勇雄梅井
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1994-07-28
Filing date: 1995-07-18
Publication date: 1996-07-02

Abstract

(57)【要約】【課題】成形品の一般部を薄肉にし、厚肉のリブやボ
スを立てて補強することで軽量化を図ると共に、成形品
表面のひけマーク発生を防止する。【解決手段】金属からなる主金型には合成樹脂成形品
の裏面側の厚肉リブ及び／又は厚肉ボスを成形する厚肉
リブ部及び／又は厚肉ボス部があり、厚肉リブ部及び／
又は厚肉ボス部と一般部の角部の金型壁面が、一般部の
厚みの０．０５〜１倍の厚みの断熱層で被覆された金型
を用いた射出成形により、成形品裏面側の該角部に選択
的にひけマークを発生させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は合成樹脂の射出成形
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】合成樹脂の射出成形法は複雑な形状の型
物が一度の成形で得られることから、非常に有効な成形
法として広く使用されている。近年、人件費の高騰から
複雑な形状の型物が得られる射出成形法はますます重要
になっている。

【０００３】一方、射出成形法で良好な成形品を得るに
は、成形品デザインが制限されている。例えば、成形品
には薄肉のリブ及び／又は薄肉ボスのみが立てられ、厚
肉リブ及び／又は厚肉ボスは立てられないとされてき
た。厚肉リブを立てると、リブの反対側の表面に見苦し
いひけマークが発生する。射出成形品表面に見苦しいひ
けマークを発生させないで立てられるリブやボスの肉厚
は、合成樹脂の種類や成形条件、成形品の大きさ等によ
り異なるが、ポリスチレン樹脂やアクリル樹脂等の非結
晶性樹脂では成形品一般部の厚みの０．９倍未満、ポリ
アセタールやナイロン等の結晶性樹脂では成形品一般部
の厚みの０．６倍未満であると言われている。

【０００４】この成形品デザインの制限を破る射出成形
法として、最近、ガスアシスト射出成形法や発泡射出成
形法が使用されている。ガスアシスト射出成形には、射
出した合成樹脂の内部に高圧ガスを注入する一般のガス
アシスト射出成形の他に、コア表面と射出された溶融樹
脂との間に高圧ガスを注入するＥｘｔｅｒｎａｌＧａ
ｓＭｏｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓと言われる方法で
ひけマークや反りを防ぐ方法がある（プラスチックス，
Ｖｏｌ．４５，Ｎｏ．８，２２（１９９４）を参照）。
しかし、これらの成形法にも種々の欠点がある。ガスア
シスト射出成形ではひけマークが十分に防止できなかっ
たり、特別の高価な設備を必要とする。発泡射出成形で
は成形品表面にスワールマークが発生し外観が悪くな
る。

【０００５】また、金型のコア側とキャビティ側に温度
差をつけて射出成形し、片側に選択的にひけマークを発
生させることが、成形加工，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．６，５
０５（１９９０）に示されているが、しかし、この方法
では成形品に反りが発生する欠点がある。

【０００６】上記のような射出成形法の他に、金型キャ
ビティを構成する型壁面に断熱層を被覆して、成形品光
沢等を良くする射出成形法について、我々は既にＷＯ
９３／０６９８０で提案している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は成形品に厚肉
リブ及び／又は厚肉ボスを立てても、成形品表面には見
苦しいひけマークが発生しない良好な外観を有する成形
品の経済的な射出成形法が要求されており、本発明はそ
の要求に答えたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、合成
樹脂成形品の射出成形法に於いて、主金型は金属からな
り、該主金型には合成樹脂成形品の裏面側の厚肉リブ及
び／又は厚肉ボスを成形する厚肉リブ部及び／又は厚肉
ボス部があり、厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部と一般
部の角部の金型壁面が、一般部の厚みの０．０５〜１倍
の厚みの断熱層から成る金型を用い、金型の移動側と固
定側はほぼ同一温度に冷却して射出成形し、成形品裏面
側の該角部に選択的にひけマークを発生させる合成樹脂
の射出成形法である。

【０００９】更に本発明は、金型の一般部の厚みをＡ、
金型の厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部の厚みをＢ、金
型の一般部と厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部の角部を
構成する断熱層の厚みをＣとすると、非結晶性合成樹脂
では、４Ａ≧Ｂ≧Ａ、Ａ＞Ｃ＞０．０５Ａ、結晶
性合成樹脂では、３Ａ≧Ｂ≧０．６Ａ、Ａ＞Ｃ＞０．
０５Ａ、である上記の射出成形法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に本発明について詳しく説明
する。

【００１１】本発明に述べる成形品表面側とは、成形品
が人目にさらされて外観が要求される部分であり、成形
品裏面側とは、この逆の、人目にさらされず外観が要求
されない部分である。一般に成形品裏面側に、成形品の
剛性や各種強度を向上させるためにリブをつけ、更に、
成形品裏面側に組み立てに必要なボスをつける。

【００１２】本発明に述べる一般部とは、リブあるいは
ボスを除く成形品本体若しくはこの成形品本体を成形す
る金型部分であり、本発明の一般部の厚みとはリブやボ
スが立っている部分の成形品本体若しくはこの成形品本
体を成形する金型面間の厚みを示し、一般的には０．５
〜５ｍｍの厚みである。

【００１３】本発明に述べる厚肉リブあるいは厚肉ボス
とは、厚肉リブ及び／又は厚肉ボスの厚みが一般の射出
成形条件で成形した時に、リブ及び／又はボスが立って
いる一般部の反対面の成形品表面にひけマークを発生さ
せる大きさの厚肉リブ及び／又は厚肉ボスであることを
示し、当然のことながら、一般部の厚みや、合成樹脂の
種類等により異なる。一般に非結晶性樹脂は成形収縮率
が小さいために相対的にリブ等の厚みは大きくできる
が、結晶性樹脂は成形収縮率が大きいために相対的にリ
ブ等の厚みは小さくする必要がある。本発明の具体的な
好ましい厚肉リブ及び／又は厚肉ボスの厚みは、非結晶
性樹脂では一般部の厚みの１倍以上で４倍以下であり、
更に好ましくは一般部の厚みの１．１倍以上で３倍以下
の場合である。一方、結晶性樹脂では一般部の厚みの
０．６倍以上で３倍以下の厚みの場合であり、更に好ま
しくは一般部の厚みの０．７倍以上で２倍以下の場合で
ある。

【００１４】近年、成形品に強度が要求される部分に厚
肉のリブを立てて強度を上げ、成形品の一般部を薄肉に
して全体として軽量化を図る試みが行われており、この
場合に厚肉リブの立っている成形品表面側にひけマーク
が発生する問題があった。また、成形品を他の部品と組
み合わせて、いわゆるアセンブル品にする時の組み立て
を容易にするために、大型ボスを立てることが行われて
おり、この場合にも成形品表面側にひけマークが発生す
る問題があった。

【００１５】本発明に述べるひけマーク（ｓｉｎｋｍ
ａｒｋ）とは、金型内の合成樹脂が冷却固化する際に、
成形品の肉厚の薄い部分が先に固化するため、後から固
化する部分の合成樹脂が先に固化した部分に引っ張られ
て後から固化する部分の表面に生じたくぼみである。ひ
けマークは見苦しく、ひけマークが成形品表面にあると
成形品の価値を著しく低下させる。

【００１６】本発明に述べる厚肉リブ部とは厚肉リブを
形成する金型部分であり、同様に、厚肉ボス部とは厚肉
ボスを形成する金型部分をいう。

【００１７】本発明に述べる厚肉リブ部と一般部の角部
は、金型の一般部と厚肉リブ部が結合している角部であ
り、同様に、厚肉ボス部と一般部の角部とは、成形品一
般部と厚肉ボスが結合している角部である。一般にこの
角部には若干のまるみ、あるいは面とりがなされている
が、本発明ではこれも含む。

【００１８】本発明に使用される合成樹脂は一般の射出
成形に使用できる熱可塑性樹脂であり、例えば、ポリエ
チレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリスチ
レン、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ゴム強化
ポリスチレン等のスチレン系樹脂、ポリアミド、ポリエ
ステル、ポリカーボネート、メタクリル樹脂、塩化ビニ
ール樹脂等である。合成樹脂は各種の樹脂強化物が含有
することができる。樹脂強化物とは、例えば、各種ゴ
ム、ガラス繊維、カーボン繊維等の各種繊維、タルク、
炭酸カルシウム、カオリン等の無機粉末等である。特に
良好に使用できるのはゴム強化合成樹脂であり、その中
で更に良好に使用できるのはゴム強化スチレン系樹脂で
ある。ゴム強化ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＡＳ樹
脂、ＭＢＳ樹脂等は最も良好に使用できる。

【００１９】本発明によって成形する成形品は、例えば
弱電機器、電子機器等のハウジング、各種日用品、各種
工業部品等で、一般に使用される合成樹脂射出成形品で
ある。

【００２０】本発明に述べる金型からなる主金型とは、
例えば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（ＺＡＳ
等）、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包含する。特に鋼材から成る
金型が良好に使用できる。

【００２１】本発明で断熱層に用いる耐熱性重合体と
は、射出成形される加熱樹脂が接触しても変形しない重
合体であり、好ましくはガラス転移温度が１００℃以
上、更に好ましくは１６０℃以上、及び／又は好ましく
は融点が２３０℃以上、更に好ましくは２５０℃以上の
耐熱性重合体である。耐熱性重合体の熱伝導率は一般に
０．０００１〜０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃で
あり、金属より大幅に小さい。又、該耐熱性重合体の破
断伸度は４％以上が好ましく、更に好ましくは５％以上
の靭性のある重合体が好ましい。破断伸度の測定法はＡ
ＳＴＭ・Ｄ６３８に準じて行う。測定時の引っ張り速度
は５ｍｍ／分である。

【００２２】本発明で断熱層として良好に使用できる重
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非結晶性耐熱重合体、各種ポリイ
ミド、可とう性エポキシ樹脂等が良好に使用できる。

【００２３】非結晶性耐熱重合体としては、例えばポリ
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等であ
る。

【００２４】ポリイミドは各種あるが、直鎖型高分子量
ポリイミドや、一部架橋型の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
きく強靭であり、耐久性に優れており特に良好に使用で
きる。表１に示す直鎖型高分子量ポリイミド等は良好に
使用できる。

【００２５】

【表１】

【００２６】更に本発明では、断熱層である耐熱性樹脂
層と主金型の熱膨張係数が近い程好ましい。具体的に
は、主金型と断熱層との熱膨張係数の差が４×１０^-5／
℃以下の組み合わせが好ましく、更に好ましくは３×１
０^-5／℃以下である。断熱層は単層でも良いが２層以上
の多層でも良く、この場合には主金型と接する断熱層と
主金型の熱膨張係数の差が好ましくは４×１０^-5／℃以
下、更に好ましくは３×１０^-5／℃以下である。合成樹
脂の射出成形では成形中に繰り返し加熱／冷却が行わ
れ、熱膨張係数が大きく異なると応力が発生する。又、
主金型を耐熱性樹脂層で被覆する時にも加熱／冷却が行
われて応力が発生する。この応力がある値以上になると
耐熱性樹脂層の剥離に至ることから、上記のように主金
型と断熱層との熱膨張係数の差が小さいことが好まし
い。表２に低熱膨張ポリイミドの熱膨張係数の例を示
す。各種低熱膨張ポリイミドは、主金型と断熱層との断
熱膨張係数の差を小さくする上で良好に使用できる。

【００２７】

【表２】

【００２８】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
型における一部の表面を、断熱層を構成する耐熱性重合
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、本発明の耐熱性重合体、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。

【００２９】可とう性が付与されたエポキシ樹脂、シリ
コーン系樹脂、メラミン系樹脂等も同様に良好に使用で
きる。特に可とう性が付与された変性エポキシ樹脂は良
好に使用できる。例えば、ナイロン等の強靭な樹脂で変
性された変性エポキシ樹脂は極めて良好に使用できる。
これらのエポキシ樹脂に熱膨張係数が小さいガラス、シ
リカ、タルク、クレー等の粒子や粉体、ガラス繊維、ウ
イスカー、炭素繊維等の各種繊維を適量配合し、主金型
との熱膨張係数の差を小さくした充填材配合エポキシ樹
脂は良好に使用でき、特に主金型との熱膨張係数の差を
４×１０^-5／℃以下にした物は良好に使用でき、更に好
ましくは３×１０^-5／℃である。

【００３０】本発明の断熱層に、強靭な熱可塑性非結晶
性耐熱樹脂で強化された変性エポキシ樹脂硬化物が良好
に使用できる。すなわち、（耐熱性非結晶性樹脂／エポ
キシ樹脂硬化物（重量比））が５０／５０〜５／９５で
あるポリマーアロイで形成された断熱層は本発明に良好
に使用できる。ポリマーアロイが、耐熱性非結晶性樹脂
とエポキシ樹脂の相溶体からエポキシ樹脂の硬化により
相分離して形成され、かつ微分散した連結粒子構造又は
部分連結粒子構造を有する断熱層は本発明に最も良好に
使用できる。

【００３１】エポキシ樹脂とポリエーテルスルホン、ポ
リエーテルイミド等は加熱混練すると均一に分散し合
う。エポキシ樹脂とポリエーテルイミドの均一な混合物
を硬化させると、その混合物組成や硬化条件により、モ
ルホロジーの制御ができる。このことは第４１回（１９
９２年）高分子学会年次大会予稿集，ＩＰ２ａ１３，Ｉ
Ｐ３ａ１７等でも報告されている。すなわち特に相溶性
が良く、この均一混合系を硬化させるとスピノーダル分
解が起こり、海島構造あるいは海海構造に相分離が起こ
り、その構造が制御できる。スピノーダル分解とは日本
ゴム協会誌、第６２巻、第９号、Ｐ５５５（１９８９）
等に詳述されている。要するに、一相領域から二相領域
への移行に伴い、系は大あわてで共存組織の二相に分離
すべく相分解を開始するわけであるが、その際、濃度ゆ
らぎの波長が単色化してゆく。すなわち一定の波長を持
つようになる。これによって、両相がともに連続した規
則正しい相分離構造が形成されていく。この様式での相
分離をスピノーダル分解とよんでいる。この様にして形
成されるポリマーアロイは本発明に特に好ましい構造と
なる。

【００３２】本発明では、所要の型壁面に塗布した断熱
材を工作機械で所定の厚み及び形状に仕上げて断熱層に
する方法は良好に使用できる。ここに述べる工作機械と
は、主として金属の工作物を切削、研削等によって不要
部を取り除き、所要の厚み及び形状に作りあげる機械で
あり、フライス盤、ボール盤、研削盤、形削り盤等であ
り、更にこれらを複合した、一般にマシニングセンタ、
シェーピングセンタと云われる工作機械である。本発明
に特に好ましい工作機械はフライス盤、あるいはフライ
ス盤を含むマシニングセンタである。フライス盤は本発
明の断熱層表面の切削に好適である。フライス盤はエン
ドミルの底刃で切削する正面削り、外周刃で切削する外
周削り等が必要に応じて選択して使用される。

【００３３】本発明の断熱層と主金型との密着力は大き
いことが好ましく、室温で０．５ｋｇ／１０ｍｍ幅以
上、好ましくは０．８ｋｇ／１０ｍｍ幅以上、更に好ま
しくは１ｋｇ／１０ｍｍ幅以上である。これは密着した
断熱層を１０ｍｍ幅に切り、接着面と直角方向に２０ｍ
ｍ／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。

【００３４】断熱材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、好ましくは断熱層
の厚みの１／５以下、更に好ましくは１／１０以下の薄
い別材質を断熱層の上に被覆することが好ましい。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は良好に使用できる。

【００３５】又、金属の薄層を断熱層の上に被覆するこ
とも良好に使用できる。この薄肉金属層は種々の方法で
被覆できるが、断熱層以外の部分をマスクで覆って行う
メッキにより良好に被覆される。ここに述べるメッキは
化学メッキと電解メッキのニッケルメッキやクロムメッ
キ等である。これらの金属メッキは一般には次の工程の
いくつかを経てメッキされる。すなわち、まず断熱層に
接して化学メッキが行われる。

【００３６】前処理（バリ取り、樹脂）→化学腐食（酸
やアルカリによる化学エッチング：表面を適度な凹凸に
する）→中和→感受性化処理（合成樹脂表面に還元力の
ある金属塩を吸着させて活性化を効果あらしめる）→活
性化処理（触媒作用を有するパラジウム等の貴金属を樹
脂表面に付与）→化学メッキ（化学ニッケルメッキ、化
学銅メッキ等）→電解メッキ（電解ニッケルメッキ、電
解銅メッキ、電解クロムメッキ等）（詳細は「プラスチ
ックのメッキ」呂茂辰著、昭和４９年、日刊工業新聞社
刊等を参照）。

【００３７】化学メッキは、金属イオンを還元剤により
金属に還元析出させるものである。一般的に化学メッキ
は次の条件を満たすことが必要である。（１）メッキ液
を調整したままの状態で還元剤が自己分解をせずに安定
であること。（２）還元反応後の生成物が沈殿を生じな
いこと。（３）析出速度がｐＨ、液温度により制御でき
ること等があげられる。化学ニッケルメッキでは還元剤
に次亜燐酸、水素化ホウ酸等が使用され、特に次亜燐酸
が良好に使用される。上記の条件を満たすためには、化
学メッキ液中に主成分（金属塩、還元剤）以外に補助成
分（ｐＨ調整剤、緩衝剤、促進剤、安定剤、等）が加え
られる。

【００３８】本発明では、フッ素樹脂（４フッ化エチレ
ン）の微粒子を均一に分散共析させた化学ニッケルメッ
キは特に良好に使用できる。日本カニゼン（株）製の
「カニフロン」等はこれに相当する。

【００３９】本発明の厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部
と一般部の金型壁面の角部の断熱層の厚みは、一般部の
厚みの０．０５〜１倍であり、好ましくは０．１〜０．
７倍である。断熱層の必要厚みは、厚肉リブ及び／又は
厚肉ボスの厚みと一般部の厚み、成形する合成樹脂の種
類、成形条件等により異なる。一般部の厚みが薄い程、
厚肉リブ及び／又は厚肉ボスの厚みが厚い程、合成樹脂
の成形収縮率が大きい程、射出圧力が低い程該断熱層を
厚くする必要がある。しかし、必要以上に断熱層を厚く
することは成形サイクルタイムを長くし、成形効率を低
下させる。これらを勘案して断熱層厚みを選定すること
が好ましい。

【００４０】本発明では、合成樹脂成形品の表面側を成
形する金型（一般には固定側）の型壁面に、成形品表面
の光沢を改良する目的で断熱層を被覆することができ
る。この場合には、本発明に述べる角部の断熱層の厚み
は若干厚くすることが好ましい。一般には、成形品表面
側を成形する型壁面に被覆した断熱層の厚み分だけ、角
部の断熱層を厚くすることが好ましい。また、合成樹脂
成形品の裏面側を成形する金型（一般には移動側）にお
いては、前記厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部と一般部
の角部以外の部分に断熱層は施されていないのが通常で
あるが、薄い断熱層であれば、この角部以外の部分にも
断熱層を設けることが可能である。

【００４１】本発明では、金型の移動側と固定側はほぼ
同一温度に冷却して射出成形される。金型温度は成形す
る合成樹脂の軟化温度より２０℃以上低い温度が好まし
く、更に好ましくは３０℃以上低く、室温以上である。
ここに述べる軟化温度とは、非結晶性樹脂ではビカット
軟化温度（ＡＳＴＭ・Ｄ１５２５）、硬質結晶性樹脂で
は熱変形温度（ＡＳＴＭ・Ｄ６４８、荷重１８．６ｋｇ
／ｃｍ² ）、軟質結晶性樹脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ
・Ｄ６４８、荷重４．６ｋｇ／ｃｍ² ）で示す温度とす
る。硬質結晶性樹脂とは、例えば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、例えば各種ポリエチレン、ポリプロピレン等であ
る。金型移動側と金型固定側はほぼ同一温度で成形さ
れ、好ましくは±１５℃の範囲で成形される。

【００４２】本発明では、合成樹脂成形品が金型内にあ
る間に成形品裏面側にひけマーク発生を促進するため、
該ひけマークが発生する部分の型表面に型外より空気が
入り込む細孔があることが好ましい。この細孔は空気は
通れるが、合成樹脂は通れない大きさの細孔であること
が好ましく、スリット状の細孔、円孔等である。この細
孔は断熱層及び／又は断熱層と金属との境目等のひけマ
ーク発生部分に設けられ、該細孔は通気孔を通して金型
外の大気とつながっている。この細孔はひけマーク発生
部が負圧になって、ひけマーク発生が阻害されるのを防
止するためであり、必要に応じて、合成樹脂の金型内冷
却時に該細孔から大気圧より若干高い圧力のガス体、好
ましくは大気圧より０．０１ｋｇ／ｃｍ² 以上高い圧力
の加圧ガスを吹き込み、その部分に選択的にひけマーク
発生を促進することも良好にできる。一般には大気圧よ
り０．０１〜１ｋｇ／ｃｍ² 高い圧力のガス源と細孔を
連結しておくことが好ましい。このガス源圧力は型キャ
ビティが負圧にならない程度の圧力でも十分な効果が得
られる。

【００４３】本発明を図面を用いて説明する。

【００４４】図１は本発明の方法により成形された射出
成形品の部分断面図を示す。

【００４５】図２は本発明法で使用する射出成形金型の
部分断面図を示す。

【００４６】図３は本発明法で使用する射出成形金型の
断熱層の寸法関係等を示す。

【００４７】図４は本発明法で使用する射出成形金型の
部分断面図を示す。

【００４８】図５〜図７は合成樹脂射出成形時の金型内
の温度、圧力、時間の関係を示すグラフ図である。

【００４９】図８は射出成形品のひけマークの発生につ
いて示す。

【００５０】図１に於いて、本発明法で成形された射出
成形品の裏面側２には厚肉リブ４及び／又は厚肉ボス５
がある。厚肉リブ４の厚み７及び／又は厚肉ボス５の厚
み８は成形品の一般部３の厚み６との比較に於いて、従
来の射出成形法で成形した場合に成形品表面側にひけマ
ークが発生する大きさである。本発明の成形品表面側１
には見苦しいひけマークがなく、成形品裏面側２の厚肉
リブ４及び／又は厚肉ボス５と成形品一般部３の角部に
選択的にひけマーク９がある。厚肉ボスには種々の形状
があり、図１に示す形の物の他に、ボスの中心部の穴が
浅く、成形品の一般部に円柱が立っている様な形の場合
には、ボスの根元部分の直径をボスの厚みと見なすこと
とする。

【００５１】成形品裏面側のリブ及び／又はボスと成形
品の一般部の角部にひけマークがある成形品は、従来、
成形品の裏面側を形成する金型（一般には移動側金型）
の金型温度を、成形品の表面側を形成する金型（一般に
は固定側金型）の温度より大幅に高く設定して射出成形
することにより得られる。しかし、金型の移動側と固定
側の温度に大幅な差をつけることは、成形品に著しい反
りを発生させ、良好な成形品を得ることはできなかっ
た。本発明法で成形される成形品には反りはなく、工業
的に実用できる成形品を提供するものである。

【００５２】図２に於いて、本発明の射出成形を実施す
る主金型１０は金属からなり、厚肉リブ１２部及び／又
は厚肉ボス部１３と金型の一般部１１の角部に相当する
金型壁面上に、成形品の一般部１１の厚みの０．０５〜
１倍、好ましくは０．１〜０．７倍の厚みの断熱層１４
を被覆した金型を用いて射出成形を行う。

【００５３】本発明では、成形品裏面側に選択的にひけ
マークを発生させるに必要な厚みの断熱層１４が上記金
型角部を形成する必要があるが、金型壁面の他の部分は
断熱層１４が無くても良く、あるいは薄肉の断熱層１４
が被覆されていても良い。図２−１は成形品の表面側を
成形する金型（一般には固定側金型）壁面に断熱層１４
がない場合であり、図２−２は成形品の表面側を成形す
る金型壁面に断熱層１４がある場合である。この場合に
は、表面側の断熱層１４の厚みは裏面側を成形する金型
角部の断熱層１４の厚みよりも薄肉である。本発明には
図２−２に示す金型で成形する場合も含まれる。

【００５４】図３は本発明のリブ及び／又はボス付き成
形品を成形する金型の、型壁面に被覆する断熱層付近を
示す。金型キャビティの一般部の厚みＡは本発明の成形
品の一般部の厚みにほぼ等しい。厚肉リブ及び／又は厚
肉ボスを成形する厚みがＢの厚肉リブ部１２及び／又は
厚肉ボス部１３と金型の一般部１１の角部は、厚みがＣ
の断熱層１４から成る。断熱層１４が被覆される範囲の
大きさはＤである。本発明のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの好ましい
寸法は次の関係にある。

【００５５】ＡとＢの好ましい関係は、非結晶性樹脂で
は、４Ａ≧Ｂ≧Ａ、更に好ましくは、３Ａ≧Ｂ≧１．１
Ａである。結晶性樹脂では、３Ａ≧Ｂ≧０．６Ａ、更に
好ましくは、２Ａ≧Ｂ≧０．７Ａである。

【００５６】ＡとＣの好ましい関係は、Ａ＞Ｃ＞０．０
５Ａ、更に好ましくは、０．７Ａ＞Ｃ＞０．１Ａであ
る。

【００５７】ＡとＤの好ましい関係は、４Ａ＞Ｄ＞０．
２Ａ、更に好ましくは、３Ａ＞Ｄ＞０．４Ａである。

【００５８】角部に微小のまるみ、あるいは面とりがあ
る場合には、まるみ、あるいは面とりがないとして、リ
ブ又はボスの面の延長線と一般部の面の延長線の交点の
位置の厚みで示す。図３−１は成形品の表面側を成形す
る金型（一般には固定側金型）壁面に断熱層１４がない
場合であり、図３−２は成形品の表面側を成形する金型
壁面に薄肉の断熱層１４（厚みＥ）がある場合である。
図３−２の場合には、角部の断熱層１４の厚みはＥの厚
みよりかなり大きくすることが好ましく、一般には（Ｃ
＋Ｅ）の厚みにすることが好ましい。すなわち、本発明
では成形品の表面側を形成する型壁面にＥの厚みの断熱
層１４がある場合には、裏面の角部の断熱層１４の厚み
は（Ｃ＋Ｅ）として上記に示すＡとの関係を使用できる
ことが好ましい。

【００５９】本発明では、金型の厚肉リブ部１２及び／
又は厚肉ボス部１３の角部を断熱層１４で被覆すること
により、該角部の冷却速度を選択的に遅くする。金型キ
ャビティ内の加熱樹脂は冷却されるにしたがって収縮す
る。図３−１の金型で射出成形する場合、断熱層１４が
被覆されていない部分に接する樹脂の部分から先に冷却
固化され、遅くれて断熱層に接する樹脂部分の冷却が始
まる。断熱層１４に接する樹脂部分の冷却が始まる時に
は、他の樹脂部分には固化層が形成されており、未冷却
部分の樹脂が既冷却部分の方に引っ張られ、後から冷却
される断熱層１４の被覆部分の樹脂表面にくぼみ、即
ち、ひけマークが起こることになる。一般部の厚みＡに
対して厚肉リブ部１２及び／又は厚肉ボス部１３の厚み
Ｂが大きすぎると、断熱層１４を設けても成形品表面側
のひけマーク発生を防止できにくくなる。断熱層１４は
ある程度の厚みを持たないと冷却速度を遅くする効果が
少なく、又、厚すぎると成形サイクルタイムを長くして
経済性を悪くする。同様に、図３−２の金型の場合、断
熱層１４の薄い側が先に冷却固化され、遅れて厚肉の断
熱層１４に接する樹脂部分の冷却が始まる。

【００６０】角部に被覆する断熱層１４の範囲Ｄは、４
Ａ＞Ｄ＞０．２Ａの中から適度に選択され、更に好まし
くは、３Ａ＞Ｄ＞０．４Ａから選択される。

【００６１】金型内で起こる樹脂収縮量は、成形される
合成樹脂の種類により異なる。非結晶性樹脂の収縮量は
比較的小さく、結晶性樹脂の収縮量は大きい。従って、
非結晶性樹脂を使用する場合には、ひけマーク発生は少
なくなり、厚肉リブ等の厚みを大きくすることができ
る。上記のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの関係は合成樹脂の種類や成
形条件、更に断熱層１４の表面に被覆する金属メッキや
離型層等により適度に選択される。

【００６２】図４は合成樹脂成形品が金型内にある間
に、厚肉リブ及び／又は厚肉ボスと一般部の角部にひけ
マーク発生を促進するため、その部分の金型壁面に金型
外から空気が入り込む細孔１５を設けた場合を示す。断
熱層１４及び／又は断熱層１４と金属の境目に空気は通
れるが合成樹脂は通れない細孔１５を設け、該細孔１５
は通気孔１６を通じて大気、あるいは加圧ガス源につな
がっている。成形時の合成樹脂の金型内収縮に応じて該
細孔１５から空気を注入することにより、ひけマークを
より容易に発生させることができる。すなわち、合成樹
脂が金型内収縮によりひけマーク発生部が負圧になるの
を防止し、ひけマークを選択的に発生させる。大気圧以
上の加圧ガスを注入すれば更にひけマークは目的とする
所に容易に発生させることができる。

【００６３】成形品に剛性、衝撃強度を付与するため
に、成形品の裏面に成形品補強リブを立てることは一般
に行われている。リブが立っている反対面にはひけマー
クが発生しやすく、このひけマーク発生を防ぐために、
従来はリブを薄肉にする必要があった。しかし、近年、
成形品の軽量化、組み立てコストの低減等のために厚肉
リブを立てたいという要望が極めて強い。ひけマークは
加熱樹脂が金型キャビティ内で冷却収縮することにより
発生する。このひけマーク発生を防ぐために、樹脂を型
キャビティ内に高圧力で射出する等の成形条件である程
度は防ぐことができるが、それには限界がある。従っ
て、良好な成形品を得るには成形品デザインが制限され
る。射出成形に於ける、圧力、温度、時間の関係を、図
５〜図７で説明する。

【００６４】合成樹脂の射出成形では従来、圧力、温
度、時間の因子は夫々相互に関連しており、良好な成形
品を得るためには、夫々が極く限られた範囲内でしか条
件をえらべないとされてきた。例えば圧力だけ低くして
成形したいといっても、従来の考えからすれば「成形不
良」を意味するだけであった。

【００６５】射出成形のプロセスは、イ．樹脂投入（成形機ホッパー）、ロ．樹脂を加熱、可塑化（成形機シリンダー）、ハ．可塑化樹脂を金型キャビティに圧入、ニ．金型キャビティ内で樹脂を冷却、固化、ホ．金型開放、成形品取り出し、から成る。ハとニのプロセスをもう少し詳しく説明する
と次のようになる。（ａ）デッドタイム、（ｂ）型キャ
ビティ注入、（ｃ）充填、（ｄ）排出、（ｅ）密閉、
（ｆ）密閉冷却、以上の各プロセスより成る。

【００６６】金型内の圧力の時間変化は図５のように示
される。（ｂ）型キャビティ注入で金型内に入った樹脂
は、冷却と共に体積が減少するので、その減少分を金型
キャビティに追加し続ける。これが（ｃ）充填のプロセ
スである。（ｄ）排出は（ｅ）密閉でゲートが固化して
しまう前に、金型キャビティ内の過剰樹脂（成形不良の
原因）を成形機ノズル部に逆流させるプロセスである。
（ｅ）密閉でゲートが固化すると、金型キャビティ内の
溶融樹脂は、密栓で閉じ込められた状態となり、そのま
ま時間と共に冷却が進んで遂には全体が固化する。この
プロセスが（ｆ）密閉冷却である。

【００６７】図５で見る通り（ｅ）密閉以後、時間（冷
却）と共に金型内の圧力は徐々に減少し、固化して圧力
は最低となる。ここで金型を開き成形品を取り出すこと
になるが、残留圧力が高すぎると離形不良、ノックアウ
ト時の成形品ワレ等の欠陥を生ずる。一方、残留圧力が
マイナス側になるとヒケ、その他の成形不良となる。
（ｅ）密閉は、成形品として取り出すべき樹脂量を、過
不足なく金型キャビティ内に閉じ込めるプロセスで、こ
こで適正を欠くと良好な成形品は得られない。

【００６８】（ｅ）密閉のとき、計量されるべき樹脂は
溶融状態にある。溶融樹脂は冷却（加熱）すると体積が
収縮（膨張）し、また加圧すると体積が収縮する。すな
わち、溶融樹脂の体積は、温度Ｔおよび圧力Ｐにより変
わる。（ｅ）密閉で金型キャビティ内に閉じ込めるべき
樹脂量は、このＴ，Ｐの効果を勘定に入れたものでなけ
ればならない。

【００６９】溶融樹脂の体積、温度、圧力の関係を定量
的に表したものが、次に述べる樹脂の状態方程式であ
る。

【００７０】状態方程式（Ｐ＋π）（Ｖ−ω）＝Ｒ′ＴＰ：圧力Ｖ：比容積Ｔ：平均温度 π，ω，Ｒ′は夫々樹脂に固有の定数で、例えばポリス
チレン樹脂「旭化成ポリスチレン６６６」（旭化成工業
（株）製）については、次のように実測されている。

【００７１】 π＝２７０００ ω＝０．８２２Ｒ′＝１１．６状態方程式をＴについて書き直すと、次式になる。

【００７２】Ｔ＝（Ｖ−ω）（Ｐ＋π）／Ｒ′ （ｅ）密閉以後、金型内に閉じ込められた溶融樹脂につ
いて考えるときは、Ｖは一定と見做し得るから、上記の
状態方程式は、タテ軸にＴ、ヨコ軸にＰをとったグラフ
に作図するとＴ＝０（°Ｋ）でＰ＝−πを通る直線にな
る。直線の勾配は（ｖ−ω）／Ｒ′で定まる。図示すれ
ば図６となる。

【００７３】図６に、図５で示した射出成形における金
型内の圧力と時間の関係図を重ねると、図７が得られ
る。この図７に見られるように、（ｅ）密閉以後（ｆ）
密閉冷却の過程では、樹脂のＰ−Ｔ線図は状態図の直線
上に固縛される。もしこの条件から外れるときは成形不
良となる。先にも述べたように状態図直線の右側（高圧
側）に外れると、離型不良、成形品ワレ等、左側（低圧
側）に外れると表面ヒケのために見苦しい成形品を与え
る。状態図から要求される圧力の絶対値は巨大なものと
なっている。

【００７４】成形品裏面に厚肉リブを有する成形品で
は、厚肉リブの反対面に発生するひけマークを防ぐには
巨大な圧力を必要とし、射出圧力だけでは防止できな
い。従って、従来は成形品のデザインをひけマークが発
生しにくい薄肉リブをつけることにより見苦しいひけマ
ークを避けて来た。特に大型成形品になると、成形品の
ゲート付近と樹脂流動端部では射出圧力のかかり方が大
きく異なり、射出圧力のかかりにくい樹脂流動端部には
ひけマークが発生するために薄肉リブを立てることが必
須であった。

【００７５】本発明の方法ではひけマークを人目につか
ない成形品裏面側に発生させることにより、成形品表面
側のひけマーク発生を防止するものであり、従来の成形
品デザインの限界を打ち破るものである。

【００７６】成形品のリブ部を例にひけマークを図８で
説明する。図８に於いて、これまで一般に使用されてき
た射出成形品（８−１）では、成形品のリブ１７の厚み
１８は一般部３の厚み１９より小さくして使用されてき
た。リブを厚肉リブ４にすると、外観を必要とする成形
品表面側１に見苦しいひけマーク２０が発生する（８−
２）。本発明の成形法で成形された成形品では成形品表
面側１には見苦しいひけマーク２０は発生せず、成形品
裏面側２のみにひけマーク２０が発生する（８−３）。

【００７７】本発明の成形法は他の成形法と組み合わせ
て使用することは必要に応じてできる。ガスアシスト射
出成形法と組み合わせて使用できる。前述のＥｘｔｅｒ
ｎａｌＧａｓＭｏｌｄｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓとは
良好に組み合わせて使用できる。ガスアシスト射出成形
で問題になっている微小のひけマークを本発明を組み合
わせることにより改良できる。

【００７８】更に、本発明は射出圧縮成形法とも組み合
わせて使用できる。

【００７９】更に、本発明者等がＥＰ０５９９００９Ａ
１で示すオリゴマーアシスト射出成形とも組み合わせて
使用できる。このオリゴマーアシスト射出成形と本発明
を組み合わせることにより、オリゴマーに発泡剤を配合
しないでオリゴマーアシスト射出成形を行い、ひけマー
ク発生を防ぐことができる。

【００８０】これらの一般に低圧射出成形と言われてい
る成形法では、一般に射出圧力は低くその分だけひけマ
ークが発生しやすい場合が多く、本発明法と組み合わせ
ることは良好に使用できる。

【００８１】

【実施例】次の金型、物質等を使用する。

【００８２】主金型：鋼鉄製であり、型キャビティが１
００ｍｍ×１００ｍｍの平板形状の板の裏側にリブをも
つ金型を用い、図３に示す平板部（一般部）の厚み
（Ａ）、リブの厚み（Ｂ）、断熱層の厚み（Ｃ）を種々
に変化させた金型を製作する。断熱層には図４に示す、
空気は通過できるが合成樹脂は通過できない細孔１５が
設けられており、該細孔１５は通気孔１６を通じて大気
より０．１ｋｇ／ｃｍ² 高い圧力の加圧ガス源とつなが
っており、ここから型キャビティが負圧になるのを防ぐ
ため空気が流入できる様になっている。

【００８３】断熱層（１）：変性エポキシ樹脂「セメダ
インＥＰ−００７」（セメダイン（株）製／商品名）を
金型に塗布し、加熱硬化し、フライス盤で所定の寸法に
切削する。硬化後の変成エポキシ樹脂の熱伝導率は０．
０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃、破断伸度は６％で
ある。

【００８４】断熱層（２）：エポキシ樹脂（ビスフェノ
ールＡのジグリシジールエーテル／「ＡＥＲ３３１」
／商品名／旭チバ（株）製）、エポキシ樹脂硬化剤（ジ
アミノジフェニールメタン）、ポリエーテルスルホン
（「ＶｉｃｔｒｅｘＰＥＳ」／商品名／ＩＣＩ社製）
の３成分からなる断熱材で形成する。すなわち、エポキ
シ樹脂／ポリエーテルスルホン／硬化剤＝１００／３０
／２６（重量比）を均一混合し、溶剤のジメチルアセト
アミドで粘度調節した後、それを主金型壁面に刷毛塗布
で塗布し、加熱して溶剤の蒸発とエポキシ樹脂の一部硬
化を行い、更にこの塗布、加熱を繰り返して断熱層を形
成する。最後に１７０℃で３０分加熱し、溶剤の蒸発と
エポキシ樹脂の硬化を十分に行い、相溶体が相分離した
ポリマーアロイからなる断熱層を形成する。この断熱層
をフライス盤で切削して所定の厚みの断熱層とする。こ
の断熱層の破断伸度は７％である。

【００８５】射出成形する合成樹脂：ゴム強化ポリスチ
レン樹脂（「旭化成ポリスチレン４７０」旭化成工業
（株）製）。

【００８６】実施例１〜９断熱層（１）を被覆した金型のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの各寸法
が種々に異なる金型で合成樹脂を射出成形する。結果を
表３に示す。

【００８７】尚、Ｄは５ｍｍ（一定）とし、射出条件は
射出シリンダー温度２２０℃、金型温度４０℃とした。
また、表３において「○」は成形品表面にひけマークが
なく、裏面にはひけマークがあることを意味し、「×」
は成形品表面にひけマークがあることを意味する。ここ
でひけマークがないとは、肉眼で見てひけマークが容易
に見られないことを云う。

【００８８】

【表３】

【００８９】本発明の成形品には、成形品裏面側の角部
にひけマークがあり、成形品表面側にはひけマークはな
く、良好な成形品が得られる。

【００９０】実施例１０断熱層（２）を被覆した金型を使用して実施例１と同様
に射出成形する。実施例１と同様の結果を得る。

【００９１】

【発明の効果】本発明により、成形品に厚肉リブ、厚肉
ボスを立てることが可能となる。成形品の一般部を薄肉
にし、強度が要求される部分にのみ厚肉リブを設けるこ
とにより、全体として軽量化が達成できる。更に、厚肉
ボスを設けることにより、後加工の合理化が達成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法で成形した射出成形品の部分断面
図である。

【図２】本発明法を実施する射出成形金型の部分断面図
である。

【図３】本発明法を実施する射出成形金型の断熱層の寸
法関係等を示す図である。

【図４】本発明法を実施する射出成形金型の部分断面図
である。

【図５】合成樹脂射出成形時の金型内の圧力と時間の関
係を示すグラフ図である。

【図６】合成樹脂射出成形時の金型内の温度と圧力の関
係を示すグラフ図である。

【図７】合成樹脂射出成形時の金型内の温度と圧力の関
係を示すグラフ図である。

【図８】射出成形品のひけマークの発生について示す部
分断面図である。

【符号の説明】１射出成形品表面側２射出成形品裏面側３成形品の一般部４厚肉リブ５厚肉ボス６成形品の一般部の厚み７厚肉リブの厚み８厚肉ボスの厚み９ひけマーク１０主金型１１金型の一般部１２厚肉リブ部１３厚肉ボス部１４断熱層１５細孔１６通気孔１７成形品のリブ１８リブの厚み１９一般部の厚み２０ひけマーク（ａ）デッドタイム（ｂ）型キャビティ注入（ｃ）充填（ｄ）排出（ｅ）密閉（ｆ）密閉冷却

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】合成樹脂成形品の射出成形法に於いて、
主金型は金属からなり、該主金型には合成樹脂成形品の
裏面側の厚肉リブ及び／又は厚肉ボスを成形する厚肉リ
ブ部及び／又は厚肉ボス部があり、厚肉リブ部及び／又
は厚肉ボス部と一般部の角部の金型壁面が、一般部の厚
みの０．０５〜１倍の厚みの断熱層から成る金型を用
い、金型の移動側と固定側はほぼ同一温度に冷却して射
出成形し、成形品裏面側の該角部に選択的にひけマーク
を発生させる合成樹脂の射出成形法。
【請求項２】金型の一般部の厚みをＡ、金型の厚肉リ
ブ部及び／又は厚肉ボス部の厚みをＢ、金型の一般部と
厚肉リブ部及び／又は厚肉ボス部の角部を構成する断熱
層の厚みをＣとすると、非結晶性合成樹脂では、４Ａ≧Ｂ≧Ａ、Ａ＞Ｃ＞
０．０５Ａ、結晶性合成樹脂では、３Ａ≧Ｂ≧０．６Ａ、Ａ＞Ｃ＞
０．０５Ａ、である請求項１の射出成形法。