JPH0857888A - 射出成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低圧射出成形法で存在する、外観不良の問題
を解消した成形法を提供すること。 【構成】 低圧射出成形法で成形品を製造するにあた
り、主金形のキャビテイを形成する面の少なくとも一部
に、特定の熱伝導率を持った薄い無機物層と、特定の熱
伝導率を持った薄い金属層とを形成した射出成形金形を
使用することを特徴とする。 【効果】 上記目的が達成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形品の製造方法
に関する。詳しくは、熱可塑性樹脂を原料とし、低圧射
出成形法によって外観の優れた成形品を製造する方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、熱可塑性樹脂を原料とし射出成形
法によって成形品を製造する場合、射出圧力または型締
力を、低圧にしたいわゆる低圧射出成形法が提案され、
実用化されている。この低圧射出成形法は、一般に知ら
れている高圧射出成形法に比較して、金型キャビテイに
溶融樹脂が射出された時に、金型キャビテイ面にかかる
圧力は低圧で、かつ均一化されている。この低圧射出成
形法には、金型キャビテイ表面にかかる溶融樹脂の圧力
が低い成形法であり、ガスアシスト射出成形法、内核樹
脂が発泡性樹脂からなるサンドイッチ射出成形法、射出
圧縮成形法などの名称が付されている（プラスチックエ
ージ、３８、Ｆｅｂ．１３４（１９９２）などを参
照）。これらの低圧射出成形法には、多くの長所もある
が、問題点もある。その問題点を、ガスアシスト射出成
形法を例に説明する。

【０００３】ガスアシスト射出成形法は、まず金型キャ
ビテイに溶融樹脂を射出し、ついでガス体を注入して、
成形品内部に中空部をもった成形品を製造する方法であ
る。この際、溶融樹脂に注入するガス体の圧力は、一般
に、溶融樹脂を金型キャビテイに射出する圧力より大巾
に低圧で、普通は１／２以下である。金型キャビテイ内
における溶融樹脂は、高圧で射出されて流動する時と、
低圧のガス体の注入によって流動する時とでは、流動速
度に差が生じる。金型キャビテイ内における溶融樹脂の
流動速度の差が、金型キャビテイ面の温度が低い時は成
形品表面にヘジテイションマークを生じさせる原因とな
っている。このヘジテイションマークは、成形品の外観
を悪化させるので、商品価値の高い成形品にするには、
これが生じないようにする必要がある。

【０００４】ガスアシスト射出成形法では、溶融樹脂に
ガス体を注入し易くするため、普通はキャビテイ部分に
肉薄部と肉厚部を設ける。金型キャビテイに射出された
溶融樹脂は、肉薄部に流入する部分と肉厚部に流入する
部分とでは剪断速度が異なる。同一成形品に剪断速度が
異なる部分がある場合は、成形品表面に艶むらを生じさ
せる原因となる。この艶むらは、成形品の外観を悪化さ
せるので、商品価値の高い成形品にするには、これが生
じないようにする必要がある。また、ガスアシスト射出
成形法では、溶融樹脂に注入するガス体の圧力が低いた
め、溶融樹脂を金型キャビテイ表面に押圧する力が弱
く、キャビテイ表面形状・模様などが、成形品表面に正
確に転写されず、再現性が悪いという問題があった。

【０００５】これらの低圧射出成形法に存在する外観不
良の問題を解決するために、金型温度を高く設定する方
法が採用されている。しかし、この方法は成形品を金型
内で冷却する時間が長くなり、成形時のタイムサイクル
が長くなり、生産性が低下し好ましくない。ガスアシス
ト射出成形法では、溶融樹脂に注入するガス体の圧力を
高くする方法もあるが、ガス体の圧力を高くすると安
全、設備費などの問題があり、成形機の型締力を低くで
きるなどのガスアシスト射出成形法本来の長所を生かす
ことができないので、好ましくない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低圧射出成
形法に存在する(a) 金型キャビテイ内における融樹脂の
流動速度の差が原因の成形品表面のヘジテイションマー
クの問題、(b) 剪断速度が原因の成形品表面の艶むらの
問題、(c) 金型キャビテイ表面の転写性、再現性などの
外観不良の問題を一挙の解決することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の発明においては、射出成
形法で成形品を製造するにあたり、金型主材質の室温に
おける熱伝導率が０．１Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上
であり、この金型の型キャビテイを形成する面の少なく
とも一部に、厚さが０．２〜１．０ｍｍで、熱伝導率が
０．１５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の金属層を有
し、更に金型主材質と金属層との間に、厚さが０．５〜
２．０ｍｍで、熱伝導率が０．０５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
ｃ・℃以下の無機物層が形成された射出成形金型を用い
て低圧射出成形するという手段を講ずるものである。

【０００８】以下、本発明の製造方法を詳細に説明す
る。本発明の成形方法で使用可能な熱可塑性樹脂は、熱
可塑性樹脂であれば特に制約がなく、具体的には、ポリ
スチレン、ゴム変性ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹
脂などのスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレ
ンなどのオレフィン系樹脂、ポリ塩化ビニルなどの塩化
ビニル系樹脂、ポレエチレンテレフタレート、ポレブチ
レンテレフタレートなどのポリエステル類、ナイロン
６、ナイロン６６、などのポリアミド類、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、ポリフェニレンエーテルなどが
挙げられる。これら例示は、熱可塑性樹脂の種類を限定
するものではない。

【０００９】本発明方法において低圧射出成形とは、溶
融樹脂を金型キャビテイに射出する際の圧力が低い射出
成形法を言う。具体的には、(1) 金型キャビテイに溶融
樹脂を射出し、次いで流体を注入して金型キャビテイを
満たす成形法であり、この流体の注入圧力が溶融樹脂の
射出圧力の１／２以下、または、５００ｋｇ／ｃｍ²以
下、好ましくは３００ｋｇ／ｃｍ² 以下の低圧である射
出成形法である。流体がガス体の場合はガスアシスト射
出成形法であり、流体が液体である場合は液体アシスト
射出成形法である。(2) 金型キャビテイに非発泡性樹脂
を射出し、ついで発泡性樹脂を射出し、樹脂を型キャビ
テイ内で発泡させ、この発泡力で型キャビテイを満たす
サンドイッチ射出成形法、(3) 予め拡大された金型キャ
ビテイに溶融樹脂を射出し、ついで金型キャビテイの容
積を縮小して金型キャビテイを満たす射出圧縮成形法、
などが挙げられる。

【００１０】これらの低圧射出成形法に存在する前記の
(a)〜(c) の外観不良の問題を解決し、本発明の目的を
効果的に達成するには、本発明者らの実験によると、金
型主材質の室温における熱伝導率が０．１Ｃａｌ／ｃｍ
・ｓｅｃ・℃以上であり、この金型の型キャビテイを形
成する面の少なくとも一部に、厚さが０．２〜１．０ｍ
ｍで、熱伝導率が０．１５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以
上の金属層を有し、更に金型主材質と金属層との間に、
厚さが０．５〜２．０ｍｍで、熱伝導率が０．０５Ｃａ
ｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の無機物層が形成された射出
成形金型を用いるとよいことが分かった。

【００１１】本発明方法で使用する射出成形金型は、そ
の主材質が、室温における熱伝導率が０．１Ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃以上のものとする。主材質は、成形時に
加熱・冷却を効率的に行うために、熱伝導率が０．１Ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上のものから選ぶ。このよう
な性質を持つ材料としては、鋼鉄、アルミニウム、銅、
亜鉛およびこれらの合金などの金属が挙げられる。

【００１２】本発明方法で使用する射出成形金型は、金
型の型キャビテイを形成する面の少なくとも一部に、厚
さが０．２〜１．０ｍｍの金属層を配置し、金型主材質
と金属層との間に、厚さが０．５〜２．０ｍｍの無機物
層を形成する。金属層は、成形品を成形する時は金型キ
ャビテイに射出された溶融樹脂と接し、かつ、成形品を
ある程度まで冷却するという、金型キャビテイ面を形成
する機能を果たす。この金属層は、溶融樹脂が射出され
キャビテイ内を流動する時は急激には冷却せず、溶融樹
脂を成形品にしたあとは短時間で冷却できるのがよい。

【００１３】金型の型キャビテイ表面を構成する金属層
の熱伝導率は、０．１５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上
のである。上の機能を発揮させるには、熱伝導率の大き
い材料から選ぶのがよく、熱伝導率が０．１５Ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃未満であると、上の機能を発揮されず
好ましくない。この金型キャビテイ表面の金属層は、厳
しい冷熱サイクルを受けるため、この冷熱サイクルに耐
え、強伸度が大きく、耐熱性があり、耐摩耗性に優れ、
使用中に傷が付き難い物質である必要がある。具体例
は、銅、ニッケル、クロムおよびこれらの合金などの金
属が挙げられる。金属層の厚さは、金形温度が高いほど
薄くし、金形温度が低いほど厚くするのがよいが、本発
明者らの実験によると、金属層に上記機能を発揮させる
には、金属層の厚さを０．２〜１．０ｍｍの範囲で選ぶ
のがよいことが分かった。

【００１４】無機物層は、金型主材質と型キャビテイの
表面を形成する金属層との間にあり、金型キャビテイに
射出された高温の溶融樹脂からの温度を、金型主材質側
に伝へないで断熱する機能を果たす。この無機物層は、
熱伝導率の小さい材料でするのがよく、本発明者らの実
験によると、熱伝導率が０．０５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ
・℃以下のものから選ぶ必要があることが分かった。無
機物層を形成するのに適したものとしては、酸化チタ
ン、ケイ酸カルシウムなどのケイ酸塩または酸化けい
素、酸化硼素、酸化イットリウム、酸化ジルコニウムな
どの金属酸化物、もしくは複合酸化物が挙げられる。無
機物層の厚さは、本発明者らの実験によると、０．２〜
１．０ｍｍの範囲で選ぶのがよいことが分かった。０．
２ｍｍ未満であると、断熱効果が不十分であり、１．０
ｍｍを越えると金型製造行程が繁雑となり、いずれも好
ましくない。上記範囲で特に好ましいのは０．８〜１．
５ｍｍである。

【００１５】以下、本発明方法を図面に基づいて説明す
るが、本発明はその要旨を越えない限り、以下の記載例
に制限されるものではない。図１は本発明を実施する際
に使用される金形の一例の断面図、図２はガスアシスト
射出成形法の一例を示す断面図、図３は射出圧縮成形法
の一例を示す断面図をそれぞれ示す図である。図におい
て、１、２１、３１は固定型、２、２２、３２は移動
型、３は無機物層、４は金属層、５はシリンダー、６は
スプルーブッシュ、７はガス体注入口、２４、３４は金
型キャビテイ、２５、３５は溶融樹脂、２６はガス体、
２７、３７は成形品、Ａ，Ａ´およびＢ，Ｂ´は流動速
度が変化する位置を、それぞれ意味する。

【００１６】本発明方法は実施する際に使用される金形
は、キャビテイ面の少なくとも一部に、上記無機物層と
金属層４が形成される。図１では、固定型側にのみこれ
らが形成された例を示した。これらの層は、成形品の目
視観察され易い面に形成するのが好ましく、固定型側と
移動型の双方に形成してもよい。

【００１７】金形のキャビテイ面にこれらの層を形成す
るには、金属加工された主金形のキャビテイを形成する
面に、無機物層３を取り付ける。この取り付けは、溶射
法によったり、別途調製した無機物層を主金形との間に
耐熱性接着剤を介在させ、接着するのが好ましい。この
無機物層３の上には、金属層４を形成する。金属層４は
別途作成したものを、無機物層３の上に配置する方法に
よることができる。この場合、無機物層３と金属層４と
の間に耐熱性接着剤を介在させ、押圧するのが好まし
い。なお、主金形のキャビテイを形成する面であって、
これらの層を形成しない面には、硬質クロムメキなどを
形成するのが好ましい。

【００１８】次に、本発明をガスアシスト射出成形法に
よって実施する例を、図２に基づいて説明する。図２
（ａ）は金形キャビテイ２４に溶融樹脂２５を射出した
状態、図２（ｂ）は溶融樹脂２５にガス体２６を注入し
た状態、図２（ｃ）は型開きして成形品２７を離型する
状態、をそれぞれ示す。金形キャビテイ２４に射出され
た溶融樹脂は、射出圧によって一定速度で金形キャビテ
イ２４のＡ−Ａ´部分に達する。このあと溶融樹脂２５
が溶融状態にある間に、図示されていないガス体注入口
からガス体２６を注入した時に、溶融樹脂２５はガス体
２６によって金形キャビテイ２４の表面に沿って押され
て、金形キャビテイ２４の形状に成形される。ガス体２
６が溶融樹脂２５を金形キャビテイ２４の表面に沿って
押圧する圧力は、溶融樹脂の射出圧１／２以下であり、
ガス体による流動速度は遅くなるが、本発明方法による
ときは、成形品表面にヘジテーションマークは生じな
い。

【００１９】ガス体２６に代えて液体を使用する場合も
同様であり、この場合は液体アシスト射出成形法と称さ
れる。更に、サンドイッチ射出成形法によることもでき
る。このサンドイッチ射出成形法では、ガス体の代わり
に発泡性樹脂を射出し、内核を発泡させる成形方法であ
る。発泡性樹脂の射出圧は、非発泡性樹脂の射出圧に比
し大幅に低圧であるが、本発明方法によるときは、成形
品表面にヘジテーションマークは生じない。

【００２０】更に、本発明を射出圧縮成形法によって実
施する例を、図３に基づいて説明する。図３（ａ）は金
形キャビテイ３４に溶融樹脂３５を射出した状態、図３
（ｂ）は移動型３２を固定型３１側に移動させて、金形
キャビテイ３４の容積を小さくした状態、をそれぞれ示
す。金形キャビテイ３４に射出された溶融樹脂は、射出
圧によって一定速度で金形キャビテイ３４のＢ−Ｂ´部
分に達する。このあと溶融樹脂３５が溶融状態にある間
に、図示されていない移動型の移動機構によって、固定
型３１側に移動させ金形キャビテイ３４の容積を小さく
すると、溶融樹脂３５は移動型３２によって金形キャビ
テイ２４の表面に沿って押されて、金形キャビテイ３４
の形状に成形される。移動型３２が溶融樹脂３５を金形
キャビテイ３４の表面に沿って押圧する圧力は、溶融樹
脂の射出圧以下であり、ガス体による流動速度は遅くな
るが、本発明方法によるときは、成形品表面にヘジテー
ションマークは生じない。

【００２１】［実施例］ ＊使用した射出成形機：三菱重工業社製射出成形機２０
０ＭＲ ＊使用した金形：図１に示した様に、鋼材（Ｓ５５Ｃ）
製の主金形の固定型のキャビテイ面に、厚さ１．００ｍ
ｍのケイ酸カルシュウム層を形成し、この層の上に厚さ
０．５ｍｍの銅板にニッケルメッキを施した金属板を配
置した。移動型のキャビテイ面にはこれらの層を形成せ
ず、移動型側にはガス体注入口を設置したもの。 ＊キャビテイの大きさ：２５０ｍｍ×２５０ｍｍ×４ｍ
ｍ大の平板成形用 ＊使用した材料：ポリスチレン（三菱化成社製、ＨＴ−
６０） ＊成形条件：射出圧…５００ｋｇ／ｃｍ² 、シリンダー
温度…２３０℃、ガス体（チッソ）注入圧…２００ｋｇ
／ｃｍ² 、金形温度…２０℃、成形サイクル…７０秒 ＊成形品の表面光沢、外観：ＪＩＳＫ７１０５に準拠し
て測定した（６０度）。 得られた成形品は、中空率１５％の中空状の板上体であ
り、その表面光沢は９０％であり、成形品の表面にヘジ
テーションマークは観察されなかった。

【００２２】［比較例］実施例に記載の例において、金
形を無機物層、金属層のないものに代えたほかは同例に
おけると同様にして、平板を成形を成形した。得られた
成形品は、中空率１５％の中空状の板上体であり、その
表面にはヘジテーションマークがあり、光沢は５０％と
外観は悪かった。

【００２３】

【発明の効果】本発明の成形方法は、次のような優れた
利点があり、その工業的利用価値は極めて大である。 （１）本発明方法による時は、低圧射出成形法に存在す
る金型キャビテイ内における融樹脂の流動速度の差に起
因するヘジテイションマークが生じ難く、外観の優れた
成形品が得られる。 （２）本発明方法による時は、剪断速度が原因の成形品
表面の艶むらが生じ難く、外観の優れた成形品が得られ
る。 （３）本発明方法によると、金型キャビテイ表面の転写
性、再現性などの外観不良の問題を一挙の解決し、商品
価値の高い成形品を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する際に使用される金形の一例の
断面図

【図２】ガスアシスト射出成形法の一例を示す断面図

【図３】射出圧縮成形法の一例を示す断面図

【符号の説明】 １、２１、３１…固定型 ２、２２、３２…移動型 ３…無機物層 ４…金属層 ５…シリンダー ６…スプルーブッシュ ７…ガス体注入口 ２４、３４…金型キャビテイ ２５、３５…溶融樹脂 ２６…ガス体 ２７、３７…成形品 Ａ，Ａ´、Ｂ，Ｂ´…流動速度が変化する位置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形法で成形品を製造するにあた
   り、金型主材質の室温における熱伝導率が０．１Ｃａｌ
   ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上であり、この金型の型キャビテ
   イを形成する面の少なくとも一部に、厚さが０．２〜
   １．０ｍｍで、熱伝導率が０．１５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅ
   ｃ・℃以上の金属層を有し、更に金型主材質と金属層と
   の間に、厚さが０．５〜２．０ｍｍで、熱伝導率が０．
   ０５Ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の無機物層が形成さ
   れた射出成形金型を用いて低圧射出成形することを特徴
   とする、射出成形品の製造方法。
2. 【請求項２】 低圧射出成形が、(1) ガスアシスト射出
   成形法、(2) 液体アシスト射出成形法、(3) 内核樹脂が
   発泡性樹脂からなるサンドイッチ射出成形法、(4) 射出
   圧縮成形法、のうちから選ばれたものであることを特徴
   とする請求項１記載の射出成形品の製造方法。