JPH10100184A - 合成樹脂の成形法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 合成樹脂の成形時の型表面再現性をよくする
成形法を提供する。 【解決手段】 成形時におけるガス体の合成樹脂への溶
解度が窒素の合成樹脂への溶解度の３倍以上である特定
ガス体を用い、該特定ガス体で金型キャビティを０．８
ＭＰａ未満の圧力に満たして成形することを特徴とする
合成樹脂の成形法。

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成形法に
関する。更に詳しくは、合成樹脂の射出成形、ブロー成
形、圧空成形等に適した成形法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、合成樹脂の射出成形品やブロー成
形品に塗装等の後加工を省略する要求が強くなってき
た。すなわち、製造コストの低下、成形品のリサイク
ル、塗装時の溶剤蒸発等による環境破壊の低減等のた
め、塗装を無くしたい、あるいは塗装回数を減らしたい
という要望が極めて強い。特に電気機器、電子機器、事
務機器等の合成樹脂製ハウジング等についてこの後加工
省略の要望が極めて強い。更に正確に型表面を再現した
各種光学部品が要求されている。

【０００３】熱可塑性樹脂を金型キャビティへ射出して
成形し、成形品に型表面の形状状態の付与における再現
性を良くし、ウエルドラインの目立ちを低減し、成形品
の外観を良くするには、通常、樹脂温度や金型温度を高
くしたり、射出圧力を高くする等の成形条件を選ぶこと
によりある程度達成できる。ブロー成形においても同様
に、成形品外観を良くするには、通常、樹脂温度や金型
温度を高くしたり、ブローガス圧力を高くする等の成形
条件を選ぶことによりある程度達成できる。

【０００４】これらの要因の中で最も大きな影響がある
のは金型温度であり、金型温度を高くする程好ましい。
しかし、金型温度を高くする程、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。
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
法が、Ｐｌａｓｔｉｃ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｊｕｎ
ｅ，ｐ．１５１（１９８８）等に示されている。

【０００５】金型の型壁面を熱伝導率の小さい物質、す
なわち薄肉の断熱層で被覆した金型についてはＷＯ ９
３／０６９８０等で開示されている。更に金型の型壁面
を薄肉の断熱層で被覆し、更にその表面を薄肉の金属層
で被覆した金型については、米国特許第３７３４４４９
号、米国特許第５３０２４６７号及び米国特許第５３８
８８０３号の各明細書に示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】金型温度を高く設定し
たり、成形直前に型表面を加熱したり、あるいは型壁面
を断熱層で被覆することにより、型表面再現性は良くな
る。しかし、成形品形状や成形条件によって金型キャビ
ティの空気等が十分に排出されず、成形品と型壁面の間
に空気等が残り（このことを以後、エアートラップと称
する。）、成形品に見苦しい痘痕状の跡（以後、エアー
トラップ跡と称する。）が形成されることが多い。これ
は型表面が加熱されて樹脂との密着力が増大すると発生
しやすくなり、型表面温度が高い程、断熱層被覆金型で
は断熱層が厚くなればなる程、エアートラップがより多
く発生しやすくなる。金型に十分なガス抜きをつけても
エアートラップ発生を防止でない場合が多く、この解決
が求められている。

【０００７】更に金型のガス抜きが不十分の場合、ある
いはガス抜きが金型構造上取れない場合には成形品に見
苦しいウエルドラインが目立ち易くなる。更に型キャビ
ティを大気圧以上のガス体で加圧状態に保持した状態で
射出成形する、いわゆるカウンタープレッシャー法で
は、ガス抜きが不十分になり易く、ウエルドライン等が
目立ち易くなる。

【０００８】更に、フレネルレンズ、レンチキュラーレ
ンズ、記録用ディスク、光拡散シート等の成形品表面に
鋭角な凹凸を有し、その鋭角部の型表面再現性が要求さ
れる光学部品等の成形では、鋭角な凸部（金型表面では
鋭角な凹部）のガス体が成形時に抜け難く、そのために
その部分の型表面再現性が悪くなる。本発明はこれ等の
要求を経済的に満たす成形法を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明はこれらの課題を
解決し、型表面再現性に優れ、良好な外観の成形品を成
形する方法である。すなわち、本発明は次の各項からな
る。 （１） 金属からなる主金型の型キャビティに合成樹脂
を注入して成形する成形法において、成形時におけるガ
ス体の合成樹脂への溶解度が窒素の合成樹脂への溶解度
の３倍以上である特定ガス体を用いて金型キャビティを
０．８ＭＰａ未満の圧力に満たして成形することを特徴
とする合成樹脂の成形法。 （２） 成形法が射出成形法である上記（１）の合成樹
脂の成形法。 （３） 射出成形法が低圧射出成形法である上記（２）
の合成樹脂の成形法。 （４） 型キャビティを大気圧に満たして成形する上記
（１）、（２）または（３）の合成樹脂の成形法。 （５） 押出した合成樹脂パリソンを金型にはさみ、該
パリソンと金型壁の間の金型キャビティを、成形時にお
けるガス体の合成樹脂への溶解度が窒素の合成樹脂への
溶解度の３倍以上である特定ガス体で、大気圧以下に満
たしてパリソンをブロー成形することを特徴とする合成
樹脂の成形法。 （６） 特定ガス体が炭酸ガスまたは炭酸ガスを主成分
とするガス体である上記（１）、（２）、（３）、
（４）または（５）の合成樹脂の成形法。 （７） 型表面に合成樹脂が接触する時、あるいは接触
直後の型表面温度が（軟化温度−２０℃）以上である上
記（１）、（２）、（３）、（４）、（５）または
（６）の成形法。 （８） 主金型の型壁面に、耐熱性重合体からなる０．
１〜２ｍｍ厚の断熱層を被覆した金型を使用する上記
（１）、（２）、（３）、（４）、（５）、（６）また
は（７）の合成樹脂の成形法。 （９） 断熱層表面に該断熱層厚みの１／３以下の金属
層が存在する金型を使用する上記８の合成樹脂の成形
法。

【００１０】以下、本発明を詳し説明する。本発明の成
形法で成形される合成樹脂は、一般の射出成形やブロー
成形に使用できる熱可塑性樹脂であり、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、スチレン−メチルメタクリレート共重合体、ＡＢ
Ｓ樹脂等のスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレー
ト、メチルメタクリレート−スチレン共重合体等のメタ
クリル樹脂、ポリアミド、ポリエステル、ポリカーボネ
ート、塩化ビニール樹脂等である。

【００１１】本発明の成形法で特に良好に使用できるの
は、ポリスチレン、ゴム強化ポリスチレン、スチレン−
アクリロニトリル共重合体、ＡＢＳ樹脂、スチレン−メ
チルメタクリレート共重合体などのスチレン系樹脂、ポ
リメチルメタクリレート、ゴム強化ポリメチルメタクリ
レート等のメタクリル樹脂、ポリカーボネートから選択
される非結晶性樹脂であリ、更にこれらに各種充填材が
配合された樹脂である。

【００１２】本発明の成形法は弱電機器、電子機器、事
務機器等のハウジング、各種自動車部品、各種日用品、
各種工業部品等の一般に使用される合成樹脂射出成形品
の成形に良好に用いることができる。特に良好に用いる
ことのできるのは、多点ゲートで射出成形され、その結
果ウエルドラインが多数発生する電子機器、電気機器、
事務機器のハウジング等の成形品である。また、艶消し
状成形品、パターンしぼ成形品、透明な合成樹脂を用い
て成形したレンチキュラーレンズ、フレネルレンズ等の
レンズ、記録用ディスク、高透過、高拡散板等の光学部
品の射出成形品にも特に良好に用いられる。本発明の成
形法で成形されたこれらの成形品は型表面の再現性が良
く、ウエルドラインの目立ちが少なくなり、型表面のシ
ャープエッジの再現性や、微細な型表面の凹凸の再現性
も良くなり、上記の各種成形品が良好に得られる。これ
らの射出成形品は一般の射出成形法で成形されるが、ガ
スアシスト射出成形、液体アシスト射出成形、オリゴマ
ーアシスト射出成形、射出圧縮成形等の、成形時に合成
樹脂を型壁面を押し付ける最終圧力が５０ＭＰａ以下の
低圧射出成形、及び／又は合成樹脂の型内流動速度がお
そい射出成形と組み合わせると良好に使用できる。低圧
射出成形では樹脂圧が低いためエアートラップ等が現れ
易く、本発明の成形法が良好に使用できる。更に、本発
明法により良好に成形される成形品は外観が要求される
各種ブロー成形品である。

【００１３】本発明に述べる金属からなる主金型とは、
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、ＺＡＳ等の亜鉛合金、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Ｓ５５Ｃ、Ｓ４５Ｃ等の
鋼材からなる金型が良好に使用できる。本発明の型キャ
ビティを満たす特定ガス体は、成形時における合成樹脂
への溶解度が窒素の３倍以上のガス体であり、好ましく
は４倍以上、更に好ましくは５倍以上で、溶解度が大き
い程好ましいガス体である。本発明において成形時にお
ける溶解度とは合成樹脂の固化温度付近で、且つ合成樹
脂の成形圧力下における溶解度である。更にガス体は樹
脂を劣化させないこと、安価であること、大きな環境破
壊性がないこと等の制約から選定される。樹脂に対する
ガス体の溶解度は、圧力降下法により測定され、樹脂の
固化温度、使用するガス圧力において平衡状態で測定さ
れる。

【００１４】本発明の特定ガス体としては炭酸ガスや炭
化水素が好ましく、特に好ましくは炭酸ガスである。ガ
ス体の溶解度が窒素の溶解度の３倍以上であれば２種以
上の混合物であっても使用できる。炭酸ガスに空気が混
入したガスでも、その溶解度が窒素の３倍以上であれば
本発明に使用できる。炭酸ガスと空気の混合ガスの場
合、炭酸ガスが５０容量％以上であることが好ましく、
更に好ましくは７０容量％以上、特に好ましくは９０容
量％以上である。

【００１５】炭酸ガスと窒素ガスのポリスチレンへの溶
解度の文献値（佐藤善之他：成形加工，Ａ２１４ Ｐ．
２７９（１９９６））を図１と図２に示す。炭酸ガスは
窒素ガスの約１０倍の溶解度を有しており特に好まし
い。型キャビティに封入する特定ガス体の圧力は０．８
ＭＰａ未満の圧力である。本発明に述べる特定ガス体の
圧力は絶対圧で示す。すなわち、０．１ＭＰａがほぼ大
気圧に相当する。大気圧、大気圧以下、大気圧以上のい
ずれでも良いが、０．８ＭＰａ未満の範囲で成形法の種
類、特定ガス体の種類等により選択して使用される。１
工程に使用するガスの量を最小限に押さえ、金型のシー
ルやガス供給装置の構造を簡単にするために必要範囲内
で低い方が好ましく、一般に０．８ＭＰａ未満が実用的
である。更に圧力が高くなると金型を開こうとする力が
無視できなくなったり、金型のシールが難しくなるなど
の問題が生じやすい。本発明では０．０２〜０．７ＭＰ
ａが好ましく、更に好ましくは０．０３〜０．６ＭＰａ
であり、０．０５〜０．２ＭＰａの大気圧付近、あるい
は大気圧で成形されることが特に好ましい。

【００１６】樹脂にポリスチレン、特定ガスに炭酸ガス
を使用した場合、ポリスチレンの固化温度１００℃で炭
酸ガスは圧力約１．５ＭＰａで１重量％溶解する。一
方、ポリスチレンと窒素の組合せでは、同じ条件下で窒
素は０．１重量％以下しか溶けず、金型と樹脂の界面に
窒素が存在することで、金型表面状態の成形品への転写
状態が低くなる。窒素がウエルドラインに残ればウエル
ドラインの目立ちが大きくなり、エアートラップとして
一般部に残れば痘痕状の跡が残る。

【００１７】エアートラップは合成樹脂が接触する時の
型表面温度が高い程発生しやすく、この型表面温度が
（合成樹脂の軟化温度−２０℃）以上の時に発生し易く
なり、（合成樹脂の軟化温度−１０℃）以上の時には更
に発生し易く、特に合成樹脂の軟化温度以上になると発
生し易くなり、この様な場合に本発明の効果は著しい。
ここで、軟化温度は、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／ｃｍ
² ）、軟質結晶性樹脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ・Ｄ６
４８、荷重４．６ｋｇ／ｃｍ² ）で示す温度とする。非
結晶性樹脂とは、例えばポリスチレン、ゴム強化ポリス
チレン、ポリカーボネート等であり、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。

【００１８】成形直前に高周波誘導加熱等で型表面を
（合成樹脂の軟化温度−２０℃）以上に加熱して成形す
る場合には本発明は良好に使用できる。更に、金属から
なる主金型の型壁面に、耐熱性重合体からなる０．１〜
２ｍｍ厚の断熱層を被覆した金型を使用する場合、更に
該断熱層表面に該断熱層厚みの１／３以下の金属層が存
在する金型を使用する場合には、金型に注入された合成
樹脂の熱で型表面を加熱しつつ成形するためエアートラ
ップが発生し易く、この場合に本発明の効果は著しい。
本発明に述べる合成樹脂が型表面に接触直後の型表面温
度とは、合成樹脂が型表面に接触して固化層が形成され
る前の型表面温度の意味である。断熱層の上に金属層が
存在する金型では型表面温度は一旦低下するが、直ちに
上昇してその後低下してゆく（一般には０．１秒以内、
好ましくは０．０５秒以内に温度は上昇する）。この上
昇した型表面温度が直後の型表面温度である。

【００１９】本発明は断熱層被覆金型、あるいは断熱層
表面に金属層を被覆した金型を使用した場合に特に有効
でり、次にその断熱層被覆金型について詳しく述べる。
断熱層被覆金型の断熱層として良好に用いられる耐熱性
重合体は、成形される合成樹脂より高い軟化温度を有す
る重合体であり、好ましくはガラス転移温度が１４０℃
以上、更に好ましくは１６０℃以上、最も好ましくは１
９０℃以上、及び／又は融点が２００℃以上が好まし
く、更に好ましくは２５０℃以上の耐熱性重合体であ
る。特に好ましくは、成形される合成樹脂の成形温度よ
り高い軟化温度を有する重合体である。耐熱性重合体の
熱伝導率は一般に０．０００１〜０．００３ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃であり、金属より大幅に小さい。また、
該耐熱性重合体の破断伸度は４％以上、好ましくは５％
以上、更に好ましくは１０％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ＡＳＴＭ Ｄ６３８に準
じて行い、測定時の引っ張り速度は５ｍｍ／分である。

【００２０】断熱層被覆金型の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、例えば、有機溶剤に溶解する各種非結晶性
耐熱性重合体や、各種ポリイミド等が良好に使用でき
る。非結晶性耐熱性重合体としては、ポリスルホン、ポ
リエーテルスルホン等が挙げられる。これらの非結晶性
耐熱性重合体にはカーボン繊維や各種無機充填材等の充
填材を配合することにより熱膨張係数を低下させて断熱
層被覆金型の断熱層として使用することができる。ポリ
イミドは各種あるが、直鎖型高分子量ポリイミド、一部
架橋型のポリイミドが良好に使用できる。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。この直鎖型高分子量
ポリイミドにはポリアミドイミド、ポリエーテルイミド
も含まれる。

【００２１】更に、断熱層被覆金型の断熱層として熱膨
張係数の小さいエポキシ樹脂硬化物、すなわち熱膨張係
数が小さくなる硬化剤とエポキシ樹脂を組み合わせたエ
ポキシ樹脂硬化物、あるいは各種充填材を適量配合した
エポキシ樹脂硬化物等も使用できる（以後、エポキシ樹
脂硬化物をエポキシ樹脂と略称する。）。エポキシ樹脂
は一般に熱膨張係数が大きく、金属金型との熱膨張係数
の差は大きい。しかし、熱膨張係数が小さいガラス、シ
リカ、タルク、クレー、珪酸ジルコニウム、珪酸リチウ
ム、炭酸カルシウム、アルミナ、マイカ等の粉体や粒
子、ガラス繊維、ウイスカー、炭素繊維等の適量をエポ
キシ樹脂に配合し、金属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断熱層被覆金型の断熱
層として良好に使用できる。

【００２２】本発明では断熱層表面に該断熱層厚みの１
／３以下の金属層が存在する金型を使用する場合にも良
好に使用できる。金属層は断熱層上にメッキ等を行うこ
とにより形成できる。図３と図４は断熱層としてポリイ
ミド（以後ＰＩと略称する。）を使用し、各種厚みのＰ
Ｉ層被覆金型を使用して、ゴム強化ポリスチレンを射出
成形した場合の型表面温度の経時変化を計算した値を示
す。

【００２３】ＰＩ層が厚い程、樹脂温度が高い程、型表
面温度は高く保たれる時間が長い。断熱層被覆金型で型
表面再現性を良くするには、樹脂が型表面に接触してか
ら樹脂に射出圧力が十分に加わるまでの間（一般の射出
成形では０．１〜０．５秒程度の間）、型表面温度が樹
脂の軟化温度以上に保たれていることが有効である。し
かし、型表面温度が高くなる程エアートラップは発生し
易くなり、この様に型表面温度が樹脂の軟化温度以上に
上昇する場合に本発明の成形法は特に有効である。

【００２４】図５は断熱層被覆金型に更に金属層を被覆
して成形した場合の型表面温度の経時変化の計算値を示
す。ＰＩ層が０．３ｍｍ、その表面に厚みを変えてニッ
ケル（以後、Ｎｉと略称する。）を被覆した金型でゴム
強化ポリスチレンを射出成形した時の型表面温度の経時
変化の計算値である。断熱層上にＮｉ層をつけた場合は
樹脂が型表面に接触すると型表面温度は一旦低下してか
ら上昇し、次いで低下してゆく。Ｎｉ層が厚くなる程型
表面温度は一旦大きく低下し、上昇する温度は低くな
る。型表面温度が成形する樹脂のガラス転移温度（Ｔ
ｇ）以上にある間の（型表面温度−Ｔｇ）値の積分値
（△Ｈ）と成形品光沢度の関係について調べると、積分
値（△Ｈ）が２秒・℃以上の時に光沢度が良くなるが、
光沢度が良くなる程エアートラップが発生し易くなる。
ゴム強化ポリスチレンはガラス転移温度とビカット軟化
温度がほぼ等しい。図５のＮｉ厚み０．０５ｍｍの場合
の積分値（△Ｈ）は斜線で示す面積に相当する。

【００２５】金型に熱媒と冷媒を交互に流して、型表面
を加熱−冷却する成形法、金型表面を高周波誘導加熱す
る成形法等の従来使用されている型表面温度を高くして
成形する方法は、本発明の成形法にも同様に良好に使用
できる。従来エアートラップを排除するために型表面に
多数の細孔を設け、それにより十分なガス抜きを設ける
方法をとってきた。勿論、本発明の方法とガス抜きを多
数設ける方法を併用することは良好に使用できる。細孔
とはガス体は通過できるが、合成樹脂は通過できない細
孔であり、細孔にはスリットも含まれる。細孔の大きさ
は成形法、成形条件、樹脂の種類等により異なる。射出
成形では細孔のサイズは比較的小さくなり、押出ブロー
成形、真空成形、圧空成形では細孔サイズは比較的大き
くなる。即ち、該細孔サイズは成形時に樹脂が細孔に入
り込み、詰まらせることがないことが必要である。しか
しながら、全型表面に細孔を無数につけることは金型材
に連通孔を有する多孔性金型材を用いない限り困難であ
り、通常の金型材ではガス抜きと本発明の成形法を組み
合わせることが好ましい。

【００２６】本発明ではフレネルレンズ、レンチキュラ
ーレンズ、記録用ディスク等の鋭角な角部が要求される
成形品の成形や、微細で鋭角な型表面凹凸が要求される
高透過、高拡散の拡散板等の成形に適している。これら
の成形では、型表面の凹部の角部が鋭角になる程、凹部
の奥まで合成樹脂が十分に入り込むことが必要である
が、凹部にトラップされたガス体のため奥まで合成樹脂
が入り込めない場合が多い。本発明ではトラップされた
ガス体が合成樹脂に吸収されて合成樹脂が凹部の奥まで
入り込むことができる。更に吸収されたガス体により合
成樹脂の流動性が良くなり、凹部の奥まで合成樹脂が入
りやすくなり、型表面再現性が良くなる。ガス体に炭酸
ガスを使用すると、炭酸ガスを吸収した合成樹脂は軟化
温度が下がり、流動性が良くなる。

【００２７】本発明は、型キャビティをあらかじめガス
体で加圧状態にして成形する、一般にカウンタープレッ
シャー法と呼ばれている射出成形に有効である。この方
法は一般に発泡剤配合樹脂の成形に使用されるが、それ
以外の一般樹脂の射出成形にも有効である。本発明は、
射出開始時の型キャビティ内の特定ガス体の圧力が大気
圧に近く、射出された樹脂により特定ガス体の圧力を増
大しつつ成形する射出成形法も含まれる。カウンタープ
レッシャー法ではＯリング等で型キャビティのガス体を
シールする型構造を使用する。この様なシール構造の金
型を用い、型キャビティを特定ガス体で大気圧、あるい
は大気圧〜０．８ＭＰａに保ち、合成樹脂を射出する
と、射出された合成樹脂により特定ガス体は圧縮され
る。ガス体が型キャビティ外へ逃げなければ、樹脂射出
が進む程ガス体圧力は上昇する（一定圧力以上になった
ら、それ以上にガス体圧力が上昇しない様な安全弁を設
ける必要がある。）。ガス体圧力が上昇すると合成樹脂
中に溶解するガス量が増大し、溶解したガス体により合
成樹脂は可塑化、軟化され、流動性は良くなる。この合
成樹脂流動性増大により型表面再現性が良くなる。一般
の射出成形品では、射出圧力伝達の悪い樹脂流動端部の
型表面再現性はゲート付近の型表面再現性に比べて悪
い。本発明の成形法は樹脂流動端部の型表面再現性を向
上させる。

【００２８】図６は型キャビティのガス体をシールする
型構造の一例を示す。図６において、型キャビティ１を
構成する金型２のパーティング全面にはガス体が容易に
通過できる隙間３があり、ガス体用の溝４がその周囲に
設けられている。型キャビティの加圧ガス体をシールす
るために周囲にＯリング用溝５があり、Ｏリング６が設
置されている。ガス体用溝４には通路７がつながり、特
定ガス体源８と安全弁９につながっている。特定ガス体
源８のガス体は開閉弁１０の開閉で型キャビティ１に供
給される。特定ガス体を成形直前に型キャビティに吹き
込み、スプルー１１より排出して、型キャビティ１を特
定ガス体で満たす。型キャビティ１を大気圧の特定ガス
体で満たした状態でスプルー１１に射出成形機のノズル
を接触させて合成樹脂を射出すると、合成樹脂の射出に
応じて型キャビティの特定ガス体の圧力は増大する。こ
の型キャビティのガス体圧力を安全弁９で調節する。

【００２９】本発明を主に射出成形で説明したが、ブロ
ー成形でも同様に使用できる。ブロー成形では押出機か
ら押出した合成樹脂パリソンをブロー成形用金型にはさ
み、該パリソンと金型壁の間の型キャビティを本発明の
特定ガス体で大気圧以下に満たして行う。好ましくは特
定ガス体の圧力を０．０１〜大気圧で成形することであ
り、大気圧で成形することが特に好ましい。断熱層被覆
金型で型キャビティを空気で満たして成形する、一般の
ブロー成形を行うと、エアートラップが発生し易く、あ
ばた状の外観の成形品になり易い。本発明の成形法は良
好な外観の成形品をもたらす。

【００３０】

【発明の実施の形態】次の主金型、断熱層、金属層、炭
素ガス、合成樹脂等を使用する。 主金型１ ： 鋼鉄（Ｓ５５Ｃ）製の射出成形用の金型
であり、成形品サイズが１００ｍｍ×１００ｍｍで厚み
は２ｍｍであり、中央に直径３０ｍｍの穴が空いている
成形品を成形する型キャビティを有する。ゲートはサイ
ドゲートで辺の中央にあり、成形品には穴のゲート反対
側にウエルドラインが発生する。この主金型の型キャビ
ティを形成する入れ子を用意する。この金型は図６に示
した型キャビティのシール構造を有する。 主金型２ ： 鋼鉄（Ｓ５５Ｃ）製の射出成形用金型で
あり、３８０ｍｍ×７０ｍｍ、厚み３ｍｍの型キャビテ
ィを有する。長辺の角にサイドゲートを有する。この主
金型の型キャビティを形成する入れ子を用意する。この
金型は図６に示した型キャビティのシール構造を有す
る。 主金型３ ： 鋼鉄製（Ｓ５５Ｃ）のブロー成形用金型
であり、３００ｍｍ×９５ｍｍ×２０ｍｍ（パリソン押
出方向が３００ｍｍ）の直方体形の型キャビティを有す
る。この主金型の型キャビティを形成する入れ子を用意
する。この金型は図６に示した型キャビティのシール構
造を有する。 断熱層Ａ ： 主金型の入れ子表面上に、ポリイミドワ
ニス（トレニース＃３０００ 東レ（株）製 商品名）
を塗布し、１６０℃で加熱し、次いでこの塗布、加熱を
繰り返して所定の厚みにし、次いで２９０℃に加熱して
１００％イミド化し、所定厚みのポリイミド層を形成す
る。 断熱層Ｂ ： 主金型の入れ子表面上に、ポリイミドワ
ニス（トレニース＃３０００ 東レ（株）製 商品名）
を塗布し、１６０℃で加熱し、次いでこの塗布、加熱を
繰り返して所定の厚みにし、最後に平均粒径が０．１μ
ｍの炭酸カルシウム微粉末を固形分比で１１重量％配合
して十分に混練した配合ポリイミドワニスの薄層を断熱
層の最表面に塗布して被覆し、次いで２９０℃に加熱し
て１００％イミド化し、最表面１０μｍ厚の配合ポリイ
ミド層を有する所定厚みのポリイミド層を形成する。 金属層 ： 断熱層表面をクロム酸を含む強酸溶液でエ
ッチング処理を行い、次いで、中和→感受性化処理→活
性化処理の順に処理し、次いで次亜燐酸ソーダを還元剤
とし、３５℃の低温、弱アルカリ状態、低速度で化学ニ
ッケルメッキを行い形成した、燐含量が３〜４重量％の
化学ニッケルメッキ。 射出成形する合成樹脂 ： ・ゴム強化ポリスチレン ： スタイロン４９５（旭化
成工業( 株) 製、商品名） ・ＡＢＳ樹脂 ： スタイラックＡＢＳ Ａ４５９３
（旭化成工業（株）製、商品名） 炭酸ガス ： 純度９９％以上の二酸化炭素

【００３１】

【実施例１、２および比較例１、２】主金型１を用い、
合成樹脂としてゴム強化ポリスチレンを用いて射出成形
する。樹脂温度２４０℃、金型温度３０℃で、大気圧の
空気で満たした型キャビティを用いて成形する場合と、
大気圧の炭素ガスで満たした型キャビティを用いて成形
する場合の、成形品のウエルドラインの目立ちを比較す
る。図６に示す安全弁を解放にしてガス体が容易に排気
できる様にして成形を行う。炭酸ガスで満たして成形す
ると空気で満たして成形した場合に比較してウエルドラ
インの目立ちが少なくなる。

【００３２】更に図６に示す安全弁の設定圧力を０．５
ＭＰａに設定して成形を行う。安全弁１１を０．５ＭＰ
ａに設定することは、一般金型のガス抜きが極めて不十
分な場合に相当する。型キャビティに樹脂が射出される
と型キャビティ中のガス圧力は上昇する。型キャビティ
を空気で満たした場合に比較して、炭素ガスで満たして
射出成形した成形品のウエルドラインの目立ちは大幅に
小さくなる。

【００３３】

【実施例３、４および比較例３、４】型表面を形成する
入れ子の表面をサンドブラスト処理により艶消し状にし
た主金型１を用い、合成樹脂としてゴム強化ポリスチレ
ンを用いて射出成形する。樹脂温度２４０℃、金型温度
３０℃で、大気圧の空気で満たした型キャビティを用い
て成形する場合と、大気圧の炭素ガスで満たした型キャ
ビティを用いて成形する場合の、成形品の型表面再現性
を比較する。図６に示す安全弁を解放にしてガス体が容
易に排出できる様にした場合と、安全弁の設定圧力を
０．５ＭＰａに設定した場合の成形を行う。型キャビテ
ィのガス抜きが十分の場合、ガス抜きが不十分の場合の
いずれにおいても、型キャビティを炭酸ガスで満たして
射出成形した成形品の型表面再現性が優れていおり、特
にガス抜きが不十分の場合にはその差は大きくなる。

【００３４】

【実施例５、６および比較例５、６】型表面を形成する
入れ子の表面に０．２ｍｍ厚の断熱層Ａを被覆した主金
型２を用い、合成樹脂としてゴム強化ポリスチレンを用
いて射出成形する。樹脂温度２４０℃、金型温度５０℃
で、大気圧の空気で満たした型キャビティを用いて成形
する場合と、大気圧の炭素ガスで満たした型キャビティ
を用いて成形する場合の、成形品の型表面再現性を比較
する。図６に示す安全弁を解放にしてガス体が容易に排
出できる様にした場合と、安全弁の設定圧力を０．５Ｍ
Ｐａに設定した場合の成形を行う。型キャビティのガス
抜きが十分の場合、ガス抜きが不十分の場合のいずれに
おいても、型キャビティを炭酸ガスで満たして射出成形
した成形品の型表面再現性が優れている。特に型キャビ
ティを空気で満たし、且つガス抜きが不十分の場合の成
形品表面には樹脂流動端部付近に見苦しいエアートラッ
プ跡が見られるが、型キャビティを炭酸ガスで満たした
場合にはそれが見られない。

【００３５】

【実施例７、８および比較例７、８】型表面を形成する
入れ子の表面に０．３ｍｍ厚の断熱層Ｂを被覆し、更に
その表面に０．０２ｍｍ厚の金属層を被覆した主金型２
を用い、実施例３と同様に実験を行い、同様の結果を得
る。

【００３６】

【実施例９、１０および比較例９、１０】型表面を形成
する入れ子の表面に０．４ｍｍ厚の断熱層Ａを被覆した
主金型３を用い、合成樹脂としてＡＢＳ樹脂を用いて、
ブロー成形ガス圧力０．７ＭＰａで押出ブロー成形を行
う。樹脂温度２２０℃、金型温度８０℃で成形する。パ
リソンと型壁面の間を大気圧の空気で満たした型キャビ
ティを用いて成形する場合と、大気圧の炭素ガスで満た
した型キャビティを用いて成形する場合の、成形品の型
表面再現性を比較する。型キャビティのガス抜きが十分
の場合、ガス抜きが不十分の場合のいずれにおいても、
型キャビティを炭酸ガスで満たして射出成形する成形品
の方が型表面再現性が優れている。特に型キャビティを
空気で満たし、且つガス抜きが不十分の場合の成形品表
面には見苦しいエアートラップ跡が多数見られるが、型
キャビティを炭酸ガスで満たした場合にはそれが見られ
ない。

【００３７】

【発明の効果】本発明の成形法で成形すれば、エアート
ラップ跡発生の少ない、型表面再現性に優れた、良好な
外観の成形品が得られる。特に金型のガス抜きが不十分
な場合や、ガス抜きが金型構造上取れない場合において
もエアートラップ跡発生の少ない、ウェルドラインの目
立たない成形品が得られ、産業上大いに有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】１００℃、１４０℃、１８０℃における、炭酸
ガスのポリスチレンへの溶解度と圧力との関係を示すグ
ラフ図である。

【図２】１００℃、１４０℃、１８０℃における、窒素
のポリスチレンへの溶解度と圧力との関係を示すグラフ
図である。

【図３】鋼鉄製の主金型の型表面に厚みを変えてポリイ
ミドを被覆した金型を用い、加熱された合成樹脂が接触
した時の型表面温度の経時変化（計算値）を示すグラフ
図である。

【図４】樹脂温度と金型温度を変えた場合の、鋼鉄製の
主金型の型表面に０．２ｍｍ厚のポリイミドを被覆した
金型にゴム強化ポリスチレンが接触した時の型表面温度
の経時変化（計算値）を示すグラフ図である。

【図５】合成樹脂：ゴム強化ポリスチレン、成形品厚
み：２ｍｍ、合成樹脂温度：２４０℃、主金型温度：５
０℃、ポリイミド層厚み：０．３ｍｍで、ニッケル層厚
みを０．０１ｍｍ、０．０２ｍｍ、０．０３ｍｍ、０．
０５ｍｍ、０．１ｍｍに変化させて成形した場合の、型
表面温度の経時変化を示すグラフ図である。

【図６】金型キャビティをシールする金型構造の断面図
を示す。

【符号の説明】

１ 型キャビティ ２ 金型 ３ 隙間 ４ ガス体用の溝 ５ Ｏリング用の溝 ６ Ｏリング ７ 通路 ８ 特定ガス体源 ９ 安全弁 １０ 開閉弁 １１ スプルー

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属からなる主金型の型キャビティに合
   成樹脂を注入して成形する成形法において、成形時にお
   けるガス体の合成樹脂への溶解度が窒素の合成樹脂への
   溶解度の３倍以上である特定ガス体を用いて金型キャビ
   ティを０．８ＭＰａ未満の圧力に満たして成形すること
   を特徴とする合成樹脂の成形法。
2. 【請求項２】 成形法が射出成形法である請求項１の合
   成樹脂の成形法。
3. 【請求項３】 射出成形法が低圧射出成形法である請求
   項２の合成樹脂の成形法。
4. 【請求項４】 型キャビティを大気圧に満たして成形す
   る請求項１、２または３の合成樹脂の成形法。
5. 【請求項５】 押出した合成樹脂パリソンを金型にはさ
   み、該パリソンと金型壁の間の金型キャビティを、成形
   時におけるガス体の合成樹脂への溶解度が窒素の合成樹
   脂への溶解度の３倍以上である特定ガス体で、大気圧以
   下に満たしてパリソンをブロー成形することを特徴とす
   る合成樹脂の成形法。
6. 【請求項６】 特定ガス体が炭酸ガスまたは炭酸ガスを
   主成分とするガス体である請求項１、２、３、４または
   ５の合成樹脂の成形法。
7. 【請求項７】 型表面に合成樹脂が接触する時、あるい
   は接触直後の型表面温度が（軟化温度−２０℃）以上で
   ある請求項１、２、３、４、５または６の成形法。
8. 【請求項８】 主金型の型壁面に、耐熱性重合体からな
   る０．１〜２ｍｍ厚の断熱層を被覆した金型を使用する
   請求項１、２、３、４、５、６または７の合成樹脂の成
   形法。
9. 【請求項９】 断熱層表面に該断熱層厚みの１／３以下
   の金属層が存在する金型を使用する請求項８の合成樹脂
   の成形法。