JPH11188771A - 熱硬化性樹脂の成形方法 - Google Patents

熱硬化性樹脂の成形方法

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JPH11188771A
JPH11188771A JP36112597A JP36112597A JPH11188771A JP H11188771 A JPH11188771 A JP H11188771A JP 36112597 A JP36112597 A JP 36112597A JP 36112597 A JP36112597 A JP 36112597A JP H11188771 A JPH11188771 A JP H11188771A
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JP
Japan
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time
molding
mold
resin
thermosetting resin
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Application number
JP36112597A
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English (en)
Inventor
Kenichi Sakai
健一 酒井
Masahiro Watabe
政弘 渡部
Kentaro Niwano
謙太郎 庭野
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B29WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29KINDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBCLASSES B29B, B29C OR B29D, RELATING TO MOULDING MATERIALS OR TO MATERIALS FOR MOULDS, REINFORCEMENTS, FILLERS OR PREFORMED PARTS, e.g. INSERTS
    • B29K2083/00Use of polymers having silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only, in the main chain, as moulding material
    • B29K2083/005LSR, i.e. liquid silicone rubbers, or derivatives thereof

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱硬化性樹脂、例えばシリコーンゴムの射出
成形において、成形サイクルの短縮、工程削減、不良品
の削減、コストダウン、材料の省資源化、廃材による環
境問題の解決の為にゲートが製品内部にあって変形を最
小限にとどめた製品を得る事。 【解決手段】 熱硬化性樹脂の射出成形において、それ
ぞれの樹脂の硬化特性と、成形温度によって定める硬化
反応速度に対して、特定の反応段階に至る時間をそれぞ
れの樹脂の金型内への充填時間の上限として規定し、そ
の時間内に充填を完了、好ましくは10%の硬化反応が
進行する時間内に完了するように制御し、成形品の形状
変形を最小限にとどめる事を特徴とする成形方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は熱硬化性樹脂の成形
方法に関し、具体的には射出成形における成形条件を制
御して成形を行うことによって成形品の形状変形を最小
限にとどめる事を目的とする成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の熱硬化性樹脂の射出成形において
は、樹脂の粘度が非常に低い為、射出条件としては遅い
射出速度と低圧で長い射出時間、換言すれば長い充填時
間により充填するのが一般的である。
【0003】射出成形法の採用は、熱可塑性樹脂の成形
において一般的であり、高速・高圧で成形される。これ
は樹脂の溶融粘度が高い為に高圧でなければ成形できな
い事によるものである。これに対し熱硬化性樹脂、中で
も特に粘度の低いシリコーンゴム等の射出成形では、液
状状態での粘度が低い為に高圧が不要であり、低速・低
圧で時間を掛けて充填するのが一般的である。
【0004】しかしながら、成形サイクルの短縮の為
に、成形温度と金型温度を高くして硬化速度を速める一
般的傾向と共に、近年の材料開発の進展に伴い、材料自
身の特性としての硬化速度が著しく速くなった結果、低
速で射出成形した場合には充填の途中で硬化が始まり、
成形品が変形する問題が発生している。
【0005】硬化しながら充填させると、当然歪みを残
留したままの状態で充填される為、成形品は内部歪みを
持つ事になる。特にゲートの近傍では、初期に樹脂が充
填される為に、他の部分へ充填される間に硬化反応が進
行し、分子鎖の絡み合いなどによる歪みを含み、流動末
端部においては硬化の進行によって流路が狭くなると共
に流動圧力が高まるために、特に流動長の長い成形物で
は残留内部歪みは非常に大きくなる。従って、成形品内
部の応力バランスは、ゲート近傍と流動末端では非常に
大きな勾配を有するものとなる。
【0006】このような残留内部歪みの存在下に成形品
を金型から取り出す場合、成形品が金型の拘東から開放
されるに従って、成形品を変形させる原因となってい
る。均一な内部歪みの残留はあまり問題にはならない
が、上述のようにゲート近傍と流動末端部では残留内部
歪みに大きな差があり、それぞれの位置で変形の仕方が
異なり、例えばいびつな形に変形してしまうこととな
る。寸法精度が要求される製品ではこのような内部歪み
を原因とする変形によって不良品が発生するという間題
が生じる。
【0007】上記の問題を改善する為に、ゲートを製品
外部に設けるという方法を取るのが一般的である。しか
しながら、この方法では成形後の製品を切断する工程が
必要となって、工程増によるラインの増設や切断不良に
よる不良品を生み出し、さらには切断片という廃材を発
生させる。本発明の対象とする熱硬化性樹脂、中でもシ
リコーンゴムは高価な材料であるために、材料コストの
面からもデメリットは大きい。すなわち、熱硬化性樹脂
は熱硬化の不可逆な性質を持っ事から再生使用が不可能
な材料であり、環境問題をも同時に抱える事を憂慮すべ
きである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、熱硬
化性樹脂の射出成形において、成形サイクルの短縮、工
程削減、不良品の削減、コストダウン、材料の省資源
化、廃材による環境問題の解決の為に、ゲートが製品内
部にあって変形を最小限にとどめた製品を提供する事で
ある。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、熱
硬化性樹脂の射出成形において、それぞれの樹脂の硬化
特性と、成形温度によって定まる硬化反応速度に対し
て、特定の反応段階に至る時間をそれぞれの樹脂の金型
内への充填時間の上限として規定し、その時間内に充填
を完了するように制御し成形品の形状変形を最小限にと
どめる事を特徴とする成形方法である。
【0010】上記した本発明において、特定の反応段階
が、トルクレオメーターの測定によって、10%の硬化
反応が進行した段階を指すものである事が好ましい。
【0011】また、熱硬化性樹脂が液状シリコーンゴム
である事が好ましい。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明は、熱硬化性樹脂を射出成
形した時の成形品の変形を最小限にとどめるための方法
を提供するものである。
【0013】熱硬化性樹脂の射出成形において、変形の
ない、すなわち残留内部歪みの無い成形品を得る為に
は、硬化が始まる前に金型内への樹脂の充填を完了させ
る事が重要となる。そのためには材料である樹脂の硬化
特性を知る事が非常に重要である。各温度におけるリー
ドタイム(樹脂材料にある温度がかかってから硬化が始
まるまでの時間)や硬化速度を把握しておけば自然と充
填時間を割り出す事ができる。本発明ではこのようにし
て割り出した時間内に充填を完了させる様に成形する事
を特徴としている。
【0014】ここで、硬化前の液状状態における熱硬化
性樹脂の粘度は1Pa・s〜1,000Pa・sの間で
あることが望ましい。また樹脂の成形時の金型温度は1
00℃から200℃の範囲であることが好ましい。10
0℃以下では硬化速度が遅いため生産性が低すぎ、20
0℃以上では分解などの樹脂劣化が始まる物が多いた
め、現実的でない。熱硬化性樹脂の硬化時間は、材料の
硬化特性と金型温度より算出され決定される。
【0015】充填時間の上限を算出する具体的方法とし
ては、熱硬化性樹脂の硬化速度と硬化の進行度を測定す
る一般的な方法としてトルクレオメーターがあり、これ
を利用することができる。この方法の一つとして、例え
ばキュラストメーターにおいて、ある温度Tでの時間−
トルク曲線からトルクが安定したところを100%硬化
したと仮定し、トルクが立ち上がった時から50%に至
るまでの時間tをt50(T)という表現とする。この
時、t80(T)やt90(T)を硬化時間(金型内保
持時問、つまり充填完了から金型を開くまでの時間)と
するのが一般的であると思われる。本発明においては、
特に硬化開始時の挙動が重要である。
【0016】さらに温度Tにおけるトルクが立ち上がる
までの時間がリードタイムt(L/T)に対応するが、
リードタイムt(L/T)に加えて10%硬化が進行す
るのに要する時間、すなわちt10(T)に至るまでの
時間に充填を完了させる事により、目的が達せられる。
【0017】通常の流動に対しては、t10(T)n以
降でも見かけ上、十分な流動性を持つが、内部歪みを残
さない為にはt10(T)未満で充填を完了させる事が
必要である。この事は本発明の発明者らが鋭意研究した
結果、得られたものである。しかしながら、ここで重要
な事は、成形温度が同じでも、キュラストメーターと射
出成形ではせん断速度が大きく異なり、それによって発
生する熱量、すなわちせん断発熱が違うため、リードタ
イムやt10(T)が異なることに注意する必要があ
る。それ故、射出成形におけるせん断発熱を加 してキ
ュラストメーターのデータに対応させ、上限時間を設定
する必要がある。
【0018】キュラストメーターの測定におけるせん断
速度と実際に射出成形を行う時のせん断速度は大きく異
なる為、2つの場合を分けて考える必要がある。
【0019】すなわち、せん断速度によって発生する熱
量は、液状樹脂の粘度によっても左右される為、キャピ
ラリーレオメーターなどによるキュラストメーターの測
定時のせん断速度における液状樹脂の粘度と、その時の
発熱量から来る樹脂の上昇温度δT1’、同様に射出成
形時のせん断速度における液状樹脂の粘度と、その時の
発熱量から来る樹脂の上昇温度δT2を計算し、キュラ
ストメーターでの温度をT+(δT2−δT1)=T0
して t10180=t(L/T0)+t10(T0) を算出するのである。
【0020】ここで、射出成形する熱硬化性樹脂として
は公知のものが使用できるが、反応性という点から見る
と粘度が低いものの方が硬化速度が速い傾向があり、一
般的にはゴム系の材料が粘度が低く硬化速度の速いもの
が多いようである。ゴム系材料としては、液状シリコー
ンゴム、ミラブル製シリコーンゴム、ポリウレタンゴ
ム、これらの変性品、ブレンド品等のゴム弾性体が良
い。
【0021】これにより、硬化が始まる前に充填が完了
するので硬化時の歪みを内部歪みとして残存させること
が無く、流動末端への充填時においても、ゲート近傍で
の流路が広く流動抵抗が少ない為にゲート付近に高圧が
かかることがなく、残留歪みが全体的に小さく、ゲート
近傍と流動末端で歪みの差が小さい、すなわち変形の少
ない成形品を得る事ができる。
【0022】
【実施例】実施例1 あらかじめ180℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(180)=
8.5sec,t90(180)=37sec,T0
280℃,t10(280)=0.59sec,t(L
/280)=0.2sec,よってt10180=0.7
9sec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オー
ルラウンダー520C商品名)により射出・充填した。
【0023】充填時問は0.72秒、硬化時問は40秒
とした。40秒後に型より取り出し、200℃で4時問
熱処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。この
時、板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測定
し図2に示した。 実施例2 あらかじめ180℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(120)=
18sec,t90(120)=880sec,T0
240℃,t10(240)=2.1sec,t(L/
240)=1.0sec,よってt10120=3.1s
ec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オールラ
ウンダー520C商品名)により射出・充填した。
【0024】充填時間は2.95秒、硬化時間は900
秒とした。900秒後に型より取り出し、200℃で4
時間熱処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。こ
の時、板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測
定し図2に示した。 実施例3 あらかじめ120℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(200)=
6sec,t90(200)=23sec,T0=30
0℃,t10(300)=0.47sec,t(L/3
00)=0.2sec,よってt10200=0.67s
ec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オールラ
ウンダー520C商品名)により射出・充填した。
【0025】充填時間は0.6秒、硬化時間は25秒と
した。25秒後に型より取り出し、200℃で4時間熱
処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。この時、
板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測定し
た。 実施例4 あらかじめ120℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(120)=
18sec,t90(120)=880sec,T0
240℃,t10(240)=2.lsec,t(L/
240)=1.0sec,よってt10120=3.1s
ec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オールラ
ウンダー520C、商品名)により射出・充填した。
【0026】充填時間は2.95秒、硬化時間は900
秒とした。900秒後に型より取り出し、200℃で4
時間熱処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。こ
の時、板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測
定した。 比較例1 あらかじめ180℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(180)=
8.5sec,t90(180)=37sec,T0
280℃,t10(280)=0.59sec,t(L
/280)=0.2sec,よってt10180=0.7
9sec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オー
ルラウンダー520C商品名)により射出・充填した。
【0027】充填時間は0.9秒、硬化時間は40秒と
した。40秒後に型より取り出し、200℃で4時間熱
処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。この時、
板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測定し図
2に示した。 比較例2 あらかじめ200℃に加熱した金型内に、あらかじめシ
リコーン用プライマー(Z3042:バイエル社製、商
品名)を塗った厚さ1.6mmのジンコート鋼板の板金
を配置し、これにLTVシリコーンゴム(LSR AI
3601;バイエル社製、商品名、t10(200)=
6sec,t90(200)=23sec,T0=30
0℃,t10(300)=0.47sec,t(L/3
00)=0.2sec,よってt10200=0.67s
ec)をLSR射出成形機(アーブルグ社製、オールラ
ウンダー520C商品名)により射出・充填した。
【0028】充填時間は0.75秒、硬化時間は25秒
とした。25秒後に型より取り出し、200℃で4時間
熱処理を施し、硬度40度のゴム弾性体を得た。この
時、板金を仮想基準面とした平面よりゴムの変形を測定
した。 評価:以上の実施例において、各温度におけるt10に
至る時間を算出するために用いたキュラストメーターの
測定データを図1に示した。また、シリコーンゴム弾性
体の金型温度180℃にて射出成形した後の、板金を仮
想平面とした時の仮想平面に対するゴムの変形量を図2
で示した。
【0029】なお、使用した板金および射出形成したシ
リコーンゴム弾性体の形状を図3に示し、板金とシリコ
ーンゴム弾性体を図4に示すように垂直に立て変形量を
測定した。この場合、設計2.1mmを変形量0mmと
し、最大と最小の差を成形品の変形量とした。
【0030】図1により各成形温度におけるt10に至
る時間との関係が理解され、図2からumオーダーの厚
さのバラツキを測定することが可能であり、比較例1の
結果は実施例1および2の結果を結ぶ直線上に乗らない
ことが分かる。
【0031】
【発明の効果】以上説明してきたように、成形時の射出
(充填)をそれぞれの材料特性や成形温度に見合った上
限時間内に終了させる事によって、硬化反応から来る流
動時の歪みと圧力の偏りから来る成形品内の残留歪みを
低減させる事ができ、その結果、変形の少ない成形品を
得る事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】キュラストメーターで測定した各硬化温度にお
けるリードタイムと10%硬化反応(t10)の所要時
間との関係を示す図である。
【図2】金型温度180℃における射出時間の差による
成形品の変形量を示す図である。
【図3】使用した板金およびシリコーンゴム弾性体の形
成を示す図である。
【図4】変形量測定時の板金とシリコーンゴム弾性体の
位置関係を示す図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱硬化性樹脂の射出成形において、それ
    ぞれの樹脂の硬化特性と、成形温度によって定まる硬化
    反応速度に対して、特定の反応段階に至る時間をそれぞ
    れの樹脂の金型内への充填時間の上限として規定し、そ
    の時間内に充填を完了するように制御し成形品の形状変
    形を最小限にとどめる事を特徴とする成形方法。
  2. 【請求項2】 特定の反応段階が、トルクレオメーター
    の測定によって、10%の硬化反応が進行した段階を指
    す事を特徴とする請求項1に記載の成形方法。
  3. 【請求項3】 熱硬化性樹脂が液状シリコーンゴムであ
    る事を特徴とする請求項1に記載の成形方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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