JPH0122128B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0122128B2 JPH0122128B2 JP55077866A JP7786680A JPH0122128B2 JP H0122128 B2 JPH0122128 B2 JP H0122128B2 JP 55077866 A JP55077866 A JP 55077866A JP 7786680 A JP7786680 A JP 7786680A JP H0122128 B2 JPH0122128 B2 JP H0122128B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- mold
- resin
- inductor
- molded product
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
- B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
- B29C45/00—Injection moulding, i.e. forcing the required volume of moulding material through a nozzle into a closed mould; Apparatus therefor
- B29C45/17—Component parts, details or accessories; Auxiliary operations
- B29C45/72—Heating or cooling
- B29C45/73—Heating or cooling of the mould
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、熱可塑性樹脂射出成形品に金型表面
の転写性に優れた表面、特に金型表面光沢に実質
的に対応した優れた表面光沢を付与することので
きる射出成形装置に関する。 一般的に従来は熱可塑性樹脂成形品の射出成形
においては熱可塑性樹脂の可塑性を利用し、換言
すればスクリユー等を利用して熱可塑性樹脂を加
熱流動成形し、然るのち金型内で冷却固化するこ
とにより成形品を得る事を基本原理としている。
すなわち固化、成形品を金型より離型、取り出す
ためには熱可塑性樹脂の加熱変形温度より冷却し
金型外に取り出す。そのため一般的には金型は加
熱変形温度より低く保持する。更に生産性を上げ
るために結露寸前の温度まで冷媒を利用して金型
を冷却することが行なわれている。金型を冷却
し、溶融樹脂の温度等で加熱、蓄熱する場合でも
その原理上金型温度は熱可塑性樹脂の加熱変形温
度を上まわらない様に制御し成形する。換言する
と金型表面と熱可塑性樹脂が接触するとその接触
面で熱可塑性樹脂が急速に冷却され熱可塑性樹脂
の流動性が著しく乏しくなるため、金型表面に熱
可塑性樹脂の密着が悪く、成形品表面の凸凹が激
しい。また補強材及び／又は充填材入の場合、補
強材及び／又は充填材と熱可塑性樹脂が総じて相
溶性が良くないため補強材及び／又は充填材と熱
可塑性樹脂の界面に微少な空隙ができこれを射出
成形した場合シルバーストリークになると考えら
れる。即ち成形品表面に補強材及び／又は充填材
が現出し凸凹が激しく、シルバーストリーク等が
有る、いわゆる外観が良くない成形品しか得られ
ない。 このように、射出成形法によつて熱可塑性樹
脂、特に補強材及び／又は充填剤を含有する熱可
塑性樹脂組成物の成形品を生産する場合、溶融原
料が金型内を流動する過程で冷却固化するのを防
ぐことが大切である。このような冷却固化を防止
する方法として一般的に金型温度を上昇させるこ
とが提案されている。ところが金型温度を上げる
と当然冷却時間は長びき、更に金型から取り出し
た成形品が未だ軟かくして寸法安定性に欠ける等
の欠点がある。従つて、実際にはこれらの矛盾し
た条件に対し適当に折合つた温度で金型の温度調
節が行われているのが実状である。 従来技術の代表例について述べれば、例えば特
公昭45−22020号には金型内に高温の加熱流体を
流入して金型表層を予備加熱させた後に溶融原料
を型内に射出注入する方法が提案されている。し
かしながら、この方法においては金型内に流体を
流入させて加熱を行うために、残存流体により成
形品表面に種々の痕跡が生じたり、また成形品形
状によつては加熱流体を使用するため金型が凸部
（例えばリブ形状やピン部）のところは平坦部よ
り加熱され金型表面の均熱性がそこなわれ該部分
が成形品のヒケや光沢ムラを生じる。またはなは
だしい時は樹脂が金型にくつつき、離型不良のた
め、成形品が離型時に割れる等の不都合が生じ満
足できる外観を有する成形品を得ることが出来な
い。 他方、射出成形品の表面光沢は、種々の商品に
おいてその商品価値を左右する極めて重要な特性
である。この表面光沢という特性は、いはば平滑
な金型表面の転写特性ともいうべきものであり、
同一成形条件下において金型表面の研摩処理精度
に依存する。すなわち、表面光沢は完全鏡面を有
する金型を用いた場合に最良である。しかるに、
その得られる最良の結果たる光沢度は樹脂組成に
依存し、一般的に補強材及び／又は充填材のよう
な添加剤の増加と共に低下する。特に、充分な補
強効果又は充填効果を付与する量の添加剤を含有
する樹脂組成物の射出成形品は通常の射出条件に
おいては光沢に欠け、樹脂単独の成形品より著る
しく劣る光沢しか有しない。 本発明の目的は、前記の如きシルバーストリー
クのような表面欠陥がなく、且優れた表面光沢を
付与された熱可塑性樹脂の射出成形品を提供する
にある。 本発明の他の目的は、上記の如き優れた表面特
性を有する熱可塑性樹脂組成物を短い成形サイク
ルで製造し得る射出成形方法を提供するにある。 更に、本発明の目的は上記射出成形方法を実施
するに適した射出成形装置を提供するにある。 上記本発明の諸目的は、下記構成よりなる射出
成形装置において達成される： (a) 樹脂を溶融、計量及び射出する手段を備えた
樹脂射出装置；及び (b) 成形樹脂を冷却固化する手段を備えた樹脂成
形金型を含む熱可塑性樹脂の射出成形装置にお
いて、 (c) 高周波発振装置及びこれに接続されたインダ
クターよりなる高周波誘導加熱装置を有し、且
該インダクターが前記金型の近傍に配置され、
且つ高周波発振装置の出力が成形品の単位表面
積当り0.01〜10KW／cm2であつて、該金型の内
部表面を選択的に加熱可能に設けられているこ
とを特徴とする射出成形装置である。 本発明において、「表面選択的加熱」とは、高
周波誘導加熱を用いて金型の表層部のみを瞬間的
に加熱することを意味する。かゝる瞬間的加熱は
高周波誘導加熱という特殊の加熱方法を用いるこ
とにより可能となつたものであり、本発明の目的
を達成するためには金型表層部近傍の温度が短時
間に昇温（好ましくは樹脂の熱変形温度以上）さ
れることが必要である。具体的な昇温速度は用い
られる樹脂材料の熱変形温度、これに対応して適
宜定められる離型時の金型温度等を樹脂毎に勘案
して定められるが、通常80℃／分以上、好ましく
は480℃／分以上、更に好ましくは1200℃／分以
上の昇温速度で所定の温度に加熱するのがよい。
このような瞬間加熱方法によれば、金型内部に熱
が伝導することにより金型全体が高温となること
なく、表面付近のみが樹脂変形温度以上に昇温さ
れるので除熱に際しては極めて短時間でこれを行
うことができ、射出成形サイクルを短時間にする
ことができる。更に又、高周波誘導加熱において
は加熱流体のような金型汚染の原因となる物質を
用いることなく完全にドライな状態で加熱が行わ
れるので、かゝる物質による成形品及び成形金型
の汚染がないので有利である。高周波誘導加熱に
よる他の利点としては次のものを挙げることがで
きる： (a) 温度制御が容易である。 (b) 選択加熱（表面選択の他に、更に表面の特定
箇所を指定して加熱する意味も含む）が可能で
あり、金型の必要部分のみを加熱することが可
能である。 (c) 作業者に温度的苦痛を与えない。 (d) ボタン１つで自動操作可能である。 以下、本発明の原理を容易に理解させることを
目的として図面を参照しながら説明を行うが、添
付図面中、 第１図は本発明の射出成形を行うために用いら
れる装置の一例の概略模式図を示す； 第２図は、他の装置の一例の概略模式図を示
す； 第３図は、インダクターはさみ込み方式の金型
部分の垂直断面図を示す； 第４図はインダクター内蔵方式の金型部分の垂
直断面図を示す。 第５図は、第３図に示す装置での金型の温度分
布の一例を示す。 第１図及び第２図に示されるように、本発明の
装置は樹脂を溶融して射出を行う射出シリンダー
部分３と金型部分４（固定側金型）及び５（移動
側金型）により構成される射出成形機と、高周波
発振装置１とこれに接続されて金型表面近傍に配
置されてなるコイル（インダクター）２とよりな
る高周波誘導加熱機とによつて構成される。第１
図に示す例においては、インダクター２は金型が
開かれた際に固定側金型と移動側金型の間に狭み
込まれて加熱が行われる方式のものであるのに対
し、第２図に示す例においてはインダクター２は
金型内部に内蔵されている。 第３図は第１図の金型部分とインダクターの拡
大図である。熱可塑性樹脂の射出成形において、
第３図に示す様に固定側金型４と移動側金型５と
の中間に高周波誘導加熱のインダクター２を設置
する。移動側金型と固定側金型との間にインダク
ターをはさみこみ、はさみこまれた状態で高周波
が発振させたところ第５図に示す様に、金型表面
（Ａ点やＢ点）のみ急激に温度が上昇し、金型内
部（Ｃ点やＤ点）の温度は高周波誘導加熱によつ
ては温度上昇がほとんどない事が確認できる。第
５図の例の場合は金型の冷却水による冷却は行な
つておらず、単純に高周波誘導加熱による金型の
温度分布の経時変化の例を示したものである。金
型温度が所定温度に達した時に金型を一度開きイ
ンダクター２を固定側金型４及び移動側金型５の
間より抜き出し、再度金型を閉じ通常の射出成形
と同じ要領で熱可塑性樹脂の射出成形を行う。 第４図はインダクターを金型内に内蔵した本発
明の装置の実施態様の一例を示す。第４図に示す
のは直径約10cmの皿状の成形品金型の断面図であ
る。本場合はセンター・ダイレクトゲート、２つ
の割金型である。Ａ、A′は射出成形品形状及び
外観を形成させるべき部分で通常の金型材、Ｓ―
45C、Ｓ―55C等のSC材およびこれらにメツキを
ほどこしたもの、超硬金型材（合金工具鋼）、例
えばNAK材、SKD11等の金型鋼材等を使用す
る。 Ｂ、B′は高周波誘導加熱するためのインダク
ターであり、銅管を渦巻状にし、該形状を固定す
るためエポキシ樹脂等で注形固化したものであ
る。 Ｃ、C′は後に詳述する高周波遮蔽層であり非磁
性金属材料で作成されている。Ｄ、D′は射出成
形に必要なその他機能部品を組み込む母型であ
る。該母型にガイド・ピン、金型取付のためのツ
バや穴、突き出しピン、等を装備してもよい。該
母材は金型材なら何でも良く、金型耐久性からは
Ｓ―45C、Ｓ―55C等SC材の一般鋼材が普通使用
できる。金型冷却水孔は母型に穿孔しても良く、
より冷却効果を上げるためにはＡ、A′部に穿孔
通水しても良い。 また成形品形状によつてはＣ、C′とＤ、D′を合
体し、Ｃ、C′材と同種材料例えばBe―Cu等を使
用してもよい。 単純にインダクターを金型に内蔵（埋設）した
場合、インダクターに近接る金型全てが加熱され
金型内部が加熱される。又は、高周波発振機の出
力容量にもよるが、金型大きさに比較し不必要な
部分（金型内部）も加熱するために発振機が過負
荷（オーバー・ロード）になり、オーバーロード
遮断機が作動し、高周波発振が停止するため、金
型の必要部分も加熱できない事態になる。そこで
本発明者達は高周波誘導加熱により加熱されるも
のは選択性が有ることに着目各種検討した結果非
磁性金属材料を金型材料に応用することに着目し
た。即ち射出成形品表面部を形成する部分を高周
波誘導加熱される鋼材（Ｓ―45C、Ｓ―55C、
NAK材等を主成分とする金型材）を利用し、加
熱不用部分を非磁性金属材料で製造することを発
見した。更に非磁性金属材料はBe―Cu材等のベ
リリユーム鋼以外の材料はやわらかく母型材とし
て耐久性の点から、必ずしも適正な金型材とはい
えず、本点に関しても各種検討した結果、インダ
クターと加熱不用金型材部との間に上記非磁性金
属材料の薄層を設置することにより高周波を遮蔽
することも発見した。 本発明における薄層とは0.5mm厚以上の厚さが
あれば本目的上充分の遮蔽効果が有り、0.5mm以
下の薄層、例えば0.1mmのAl箔であればAl箔が加
熱溶融し高周波の遮蔽層を形成しない。 換言すると、高周波誘導加熱する金型において
インダクターを金型内に内蔵せしめ、該金型にお
ける射出成形品表面を形成させるべき金型面付近
のみを選択的に加熱可能ならしめるため該インダ
クターに接する金型材において加熱不用方向の金
型材とインダクターとの間に高周波遮蔽層をもう
けた金型を用い、高周波誘導加熱を利用し金型を
急加熱急冷却可能ならしめた射出成形方法および
該装置が有効である。 非磁性金属材料とはCu、Al、Be、もしくはこ
れら金属を主成分とする合金をいい、黄銅、ベリ
リユーム銅等の合金も含まれる。非磁性材料とし
て陶器、ガラス、木材等もあるがいずれも金型材
として耐久性、熱伝導性が良くなること等より本
発明の金型材としてはかならずしも有利ではな
い。 本発明において用いられることのできる高周波
発振装置の発振方式は電動発電機式、電子管式、
サイリスターインバータ式発振器である。周波数
は50Hz〜10MHzのものが利用できるが、実用的に
は１〜1000KHzのものが便利である。高周波発振
器の出力は１〜5000KW程度のものが利用でき加
熱する金型の大きさ、加熱したい温度、加熱スピ
ードにより応じて適宜決定される。尚、高周波誘
導加熱による発熱量Ｐは次式により計算される。 Ｐ＝8π5a4f2μS 2n2I2／ρ×10-4 （Ｐ：発熱量；ａ：コイル半径；ｆ：周波数； μs：比透磁率；ｎ：コイル巻数／ｍ；Ｉ： コイルに流れる電流；ρ：固有抵抗） 例えば、Ｓ―45Cの金型及び５mm径の銅パイプ
を５mm間隔で渦巻状に巻いたインダクターを利用
し、金型とインダクターとの間隔を１cmに保ち、
400KHzの発振器を利用し、加熱温度を通常成形
時の金型温度（約40〜90℃）より40℃〜50℃高温
に昇温させ、且加熱時間を10〜15secに設定する
場合の発振器の出力は、成形品の単位表面当り
0.01〜10KW／cm2である。 0.01KW／cm2以下の場合は、金型昇温スピード
が遅く実用的でなく、また場合によつては過負荷
になるため過負荷防止装置の作動により実質的に
加熱出来ないことがある。10KW／cm2を越える場
合は、昇温スピードが急激すぎ金型温度のコント
ロールが困難となり、かつ金型が大面積の場合に
は均一加熱ができなくなる。金型表面に50℃以上
の温度ムラがある場合は成形品表面に光沢ムラ、
ヒケ等が発生するおそれがある。 本発明の射出成形装置を用いて優れた光沢を有
する射出成形品が得られるのは、前記予備加熱処
理操作によつて熱可塑性樹脂が金型表面上で充分
に流動化され、よつて表面に充填材等を含まない
実質的に樹脂成分のみよりなる平滑な表皮層を形
成して充填材等に起因する凸凹部分を完全にカバ
ーするものと思われる。 更に又、本発明の予備加熱処理により金型全面
を均一に熱変形温度以上に加熱できるため、樹脂
が金型内に流入する際に冷却固化が起らず、全表
面に均一に流動化が行われるので、樹脂の存在場
所の如何に拘らず、すなわち、金型のゲート部分
と流動末端部（デツド・エンド部）において実質
的に同一程度の光沢を得ることができる。ゲート
部分からデツト・エンド部までの単位長さ当りの
光沢度の差を光沢度勾配と称すると、この勾配は
本発明の射出成形品にあつては、０〜0.5％／cm、
好ましくは０〜0.2％／cm、更に好ましくは０〜
0.1％／cmと極めて小さい。特にこの光沢度勾配
は樹脂流動距離Ｌと成形品肉厚ｔとの比Ｌ／ｔ＝
20〜30以上の成形品にあつては１〜５％／cmある
場合が多い。これに対し、本発明の射出成形品が
従来の射出成形品では考えられないほど光沢ムラ
のない均一かつ高光沢度を有する射出成形品であ
ることがわかる。 本発明でいう熱可塑性樹脂とはポリスチレン、
ゴム補強ポリスチレン（以下総称しPSと略す）
AS樹脂、アクリロニトリル―ブタジエン―スチ
レン重合体、アクリロニトリル―ブタジエン―ス
チレン―α―メチルスチレン、アクリロニトリル
―メチルメタクリレート―ブタジエン―スチレン
（以下総称しABS樹脂と略す）、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフエニ
レンエーテル、ポリオキシメチレン、ナイロン等
のいわゆる熱可塑性樹脂を全て包含する。 本発明でいう充填材とはガラス繊維、ガラス球
炭酸カルシウム、雲母、アスベスト、等の無機物
や鉄、銅、亜鉛、アルミニウムおよびそれらの酸
化物等の金属の粉末及び中空体をいいその主粒度
が５メツシユ以下の小粒径のものを云う。 本発明でいう補強材とはゴムを中心とするタフ
ネス補強材をいい、HIPSやABS樹脂にみられる
各種モノマーをグラフト重合したポリブタジエン
ゴムやSBブロツクポリマー、ニトリルゴム、
EPDM等のゴムも含まれる。 本発明の射出成形装置は、特に通常の射出成形
装置では良好な外観を得ることのできない補強材
及び／又は充填材を含有する熱可塑性樹脂組成物
の成形に極めて有効に適用可能である。例えば５
〜20重量％のゴム（例、ポリブタジエン）で補強
された、いわゆるハイインパクトポリスチレン
（HIPS）の場合には、約90〜105％程度の光沢を
実現することが可能であり、かつ成形品における
ゲート部とデツドエンド部の光沢がほとんど同じ
でありいわゆる光沢勾配がなく、均一、高光沢の
射出成形品を得る。 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの限定されるものではな
い。 実施例 １ 第４図において、Ａ、A′は10〜25mm厚のNAK
材を使用、成形品表面を形成さす部分をいわゆる
鏡面仕上げにした。本射出成形品形状は直径10
cm、深さ２cm、平均肉厚3.5mmの皿状の成形品を
成形できる金型になつており、ゲートはセンター
ダイレクトゲートである。 Ｂ、B′は５mm径の銅管を15mmの間隔で渦巻状
に配置し15mm厚さになるようにエポキシ樹脂で注
形した。 Ｃ、C′は３mm厚の黄銅を使用した。 Ｄ、D′はＳ―45C金型鋼を使用した。 該金型を通常のインライン型射出成形機に取付
け、熱可塑性樹脂として通常市販されているガラ
ス繊維20重量％添加AS樹脂を成形した。 射出成形条件は該ガラス繊維添加AS樹脂の温
度が240℃になる様にシリンダー温度を設定した。
該ガラス繊維強化AS樹脂を金型に射出する前に
上述のインダクターに4KHz、8KWの能力を有す
る高周波発振器を利用、10秒間発振し、然る後、
引続き通常の射出成形と同様、金型内に該充填材
入り樹脂を60Kg／cm2の射出圧で10秒間射出ししか
るのち、20秒間冷却後、成形品を取り出した。全
サイクル時間は45秒であつた。 この成形品の表面はAS樹脂成形品と同様の外
観を示し、シルバーストリークやガラス繊維の成
形品表面への突き出し等が見られず、非常に外観
の良い成形品を得た。該成形品の光沢度Gs（60°）
は102％であつた。 比較例 １ 比較のため、実施例１における高周波発振によ
る金型表面の加熱のない場合、換言すれば本実施
例における4KHz、8KW、10秒間の高周波発振が
なく他の金型、射出する樹脂、他の成形条件等が
同じ場合の成形品は充填材入り樹脂特有の白らつ
ちやけた、シルバーストリークだらけの外観を有
する成形品であり、ちなみに光沢度Gs（60゜）％は
45％であつた。 実施例 ２ 実施例１と同じ金型、高周波発振器、射出成形
機を利用射出成形する樹脂のみをHIPS、ABS、
PPE、とかえ、各々の樹脂に適する樹脂温度で
成形した。いずれの樹脂の場合も射出成形品の外
観は美麗であり、従来の射出成形品の概念をくつ
がえすものであつた。 換言すると、いずれの成形品も成形品光沢度
Gs（60゜）％が100％をこえ、かつ光沢ムラもなく
どこも均一に光沢度100％以上であり、かつ、フ
ローマーク、ジエツテイング、等の外観上の欠点
が見あたらない。 各々の樹脂の場合における成形条件等で実施例
１と異なる条件をピツクアツプし表示したのが次
表である。また実施例１の場合と同様高周波発振
のない場合の比較例２もあわせ表示した。 【表】
の転写性に優れた表面、特に金型表面光沢に実質
的に対応した優れた表面光沢を付与することので
きる射出成形装置に関する。 一般的に従来は熱可塑性樹脂成形品の射出成形
においては熱可塑性樹脂の可塑性を利用し、換言
すればスクリユー等を利用して熱可塑性樹脂を加
熱流動成形し、然るのち金型内で冷却固化するこ
とにより成形品を得る事を基本原理としている。
すなわち固化、成形品を金型より離型、取り出す
ためには熱可塑性樹脂の加熱変形温度より冷却し
金型外に取り出す。そのため一般的には金型は加
熱変形温度より低く保持する。更に生産性を上げ
るために結露寸前の温度まで冷媒を利用して金型
を冷却することが行なわれている。金型を冷却
し、溶融樹脂の温度等で加熱、蓄熱する場合でも
その原理上金型温度は熱可塑性樹脂の加熱変形温
度を上まわらない様に制御し成形する。換言する
と金型表面と熱可塑性樹脂が接触するとその接触
面で熱可塑性樹脂が急速に冷却され熱可塑性樹脂
の流動性が著しく乏しくなるため、金型表面に熱
可塑性樹脂の密着が悪く、成形品表面の凸凹が激
しい。また補強材及び／又は充填材入の場合、補
強材及び／又は充填材と熱可塑性樹脂が総じて相
溶性が良くないため補強材及び／又は充填材と熱
可塑性樹脂の界面に微少な空隙ができこれを射出
成形した場合シルバーストリークになると考えら
れる。即ち成形品表面に補強材及び／又は充填材
が現出し凸凹が激しく、シルバーストリーク等が
有る、いわゆる外観が良くない成形品しか得られ
ない。 このように、射出成形法によつて熱可塑性樹
脂、特に補強材及び／又は充填剤を含有する熱可
塑性樹脂組成物の成形品を生産する場合、溶融原
料が金型内を流動する過程で冷却固化するのを防
ぐことが大切である。このような冷却固化を防止
する方法として一般的に金型温度を上昇させるこ
とが提案されている。ところが金型温度を上げる
と当然冷却時間は長びき、更に金型から取り出し
た成形品が未だ軟かくして寸法安定性に欠ける等
の欠点がある。従つて、実際にはこれらの矛盾し
た条件に対し適当に折合つた温度で金型の温度調
節が行われているのが実状である。 従来技術の代表例について述べれば、例えば特
公昭45−22020号には金型内に高温の加熱流体を
流入して金型表層を予備加熱させた後に溶融原料
を型内に射出注入する方法が提案されている。し
かしながら、この方法においては金型内に流体を
流入させて加熱を行うために、残存流体により成
形品表面に種々の痕跡が生じたり、また成形品形
状によつては加熱流体を使用するため金型が凸部
（例えばリブ形状やピン部）のところは平坦部よ
り加熱され金型表面の均熱性がそこなわれ該部分
が成形品のヒケや光沢ムラを生じる。またはなは
だしい時は樹脂が金型にくつつき、離型不良のた
め、成形品が離型時に割れる等の不都合が生じ満
足できる外観を有する成形品を得ることが出来な
い。 他方、射出成形品の表面光沢は、種々の商品に
おいてその商品価値を左右する極めて重要な特性
である。この表面光沢という特性は、いはば平滑
な金型表面の転写特性ともいうべきものであり、
同一成形条件下において金型表面の研摩処理精度
に依存する。すなわち、表面光沢は完全鏡面を有
する金型を用いた場合に最良である。しかるに、
その得られる最良の結果たる光沢度は樹脂組成に
依存し、一般的に補強材及び／又は充填材のよう
な添加剤の増加と共に低下する。特に、充分な補
強効果又は充填効果を付与する量の添加剤を含有
する樹脂組成物の射出成形品は通常の射出条件に
おいては光沢に欠け、樹脂単独の成形品より著る
しく劣る光沢しか有しない。 本発明の目的は、前記の如きシルバーストリー
クのような表面欠陥がなく、且優れた表面光沢を
付与された熱可塑性樹脂の射出成形品を提供する
にある。 本発明の他の目的は、上記の如き優れた表面特
性を有する熱可塑性樹脂組成物を短い成形サイク
ルで製造し得る射出成形方法を提供するにある。 更に、本発明の目的は上記射出成形方法を実施
するに適した射出成形装置を提供するにある。 上記本発明の諸目的は、下記構成よりなる射出
成形装置において達成される： (a) 樹脂を溶融、計量及び射出する手段を備えた
樹脂射出装置；及び (b) 成形樹脂を冷却固化する手段を備えた樹脂成
形金型を含む熱可塑性樹脂の射出成形装置にお
いて、 (c) 高周波発振装置及びこれに接続されたインダ
クターよりなる高周波誘導加熱装置を有し、且
該インダクターが前記金型の近傍に配置され、
且つ高周波発振装置の出力が成形品の単位表面
積当り0.01〜10KW／cm2であつて、該金型の内
部表面を選択的に加熱可能に設けられているこ
とを特徴とする射出成形装置である。 本発明において、「表面選択的加熱」とは、高
周波誘導加熱を用いて金型の表層部のみを瞬間的
に加熱することを意味する。かゝる瞬間的加熱は
高周波誘導加熱という特殊の加熱方法を用いるこ
とにより可能となつたものであり、本発明の目的
を達成するためには金型表層部近傍の温度が短時
間に昇温（好ましくは樹脂の熱変形温度以上）さ
れることが必要である。具体的な昇温速度は用い
られる樹脂材料の熱変形温度、これに対応して適
宜定められる離型時の金型温度等を樹脂毎に勘案
して定められるが、通常80℃／分以上、好ましく
は480℃／分以上、更に好ましくは1200℃／分以
上の昇温速度で所定の温度に加熱するのがよい。
このような瞬間加熱方法によれば、金型内部に熱
が伝導することにより金型全体が高温となること
なく、表面付近のみが樹脂変形温度以上に昇温さ
れるので除熱に際しては極めて短時間でこれを行
うことができ、射出成形サイクルを短時間にする
ことができる。更に又、高周波誘導加熱において
は加熱流体のような金型汚染の原因となる物質を
用いることなく完全にドライな状態で加熱が行わ
れるので、かゝる物質による成形品及び成形金型
の汚染がないので有利である。高周波誘導加熱に
よる他の利点としては次のものを挙げることがで
きる： (a) 温度制御が容易である。 (b) 選択加熱（表面選択の他に、更に表面の特定
箇所を指定して加熱する意味も含む）が可能で
あり、金型の必要部分のみを加熱することが可
能である。 (c) 作業者に温度的苦痛を与えない。 (d) ボタン１つで自動操作可能である。 以下、本発明の原理を容易に理解させることを
目的として図面を参照しながら説明を行うが、添
付図面中、 第１図は本発明の射出成形を行うために用いら
れる装置の一例の概略模式図を示す； 第２図は、他の装置の一例の概略模式図を示
す； 第３図は、インダクターはさみ込み方式の金型
部分の垂直断面図を示す； 第４図はインダクター内蔵方式の金型部分の垂
直断面図を示す。 第５図は、第３図に示す装置での金型の温度分
布の一例を示す。 第１図及び第２図に示されるように、本発明の
装置は樹脂を溶融して射出を行う射出シリンダー
部分３と金型部分４（固定側金型）及び５（移動
側金型）により構成される射出成形機と、高周波
発振装置１とこれに接続されて金型表面近傍に配
置されてなるコイル（インダクター）２とよりな
る高周波誘導加熱機とによつて構成される。第１
図に示す例においては、インダクター２は金型が
開かれた際に固定側金型と移動側金型の間に狭み
込まれて加熱が行われる方式のものであるのに対
し、第２図に示す例においてはインダクター２は
金型内部に内蔵されている。 第３図は第１図の金型部分とインダクターの拡
大図である。熱可塑性樹脂の射出成形において、
第３図に示す様に固定側金型４と移動側金型５と
の中間に高周波誘導加熱のインダクター２を設置
する。移動側金型と固定側金型との間にインダク
ターをはさみこみ、はさみこまれた状態で高周波
が発振させたところ第５図に示す様に、金型表面
（Ａ点やＢ点）のみ急激に温度が上昇し、金型内
部（Ｃ点やＤ点）の温度は高周波誘導加熱によつ
ては温度上昇がほとんどない事が確認できる。第
５図の例の場合は金型の冷却水による冷却は行な
つておらず、単純に高周波誘導加熱による金型の
温度分布の経時変化の例を示したものである。金
型温度が所定温度に達した時に金型を一度開きイ
ンダクター２を固定側金型４及び移動側金型５の
間より抜き出し、再度金型を閉じ通常の射出成形
と同じ要領で熱可塑性樹脂の射出成形を行う。 第４図はインダクターを金型内に内蔵した本発
明の装置の実施態様の一例を示す。第４図に示す
のは直径約10cmの皿状の成形品金型の断面図であ
る。本場合はセンター・ダイレクトゲート、２つ
の割金型である。Ａ、A′は射出成形品形状及び
外観を形成させるべき部分で通常の金型材、Ｓ―
45C、Ｓ―55C等のSC材およびこれらにメツキを
ほどこしたもの、超硬金型材（合金工具鋼）、例
えばNAK材、SKD11等の金型鋼材等を使用す
る。 Ｂ、B′は高周波誘導加熱するためのインダク
ターであり、銅管を渦巻状にし、該形状を固定す
るためエポキシ樹脂等で注形固化したものであ
る。 Ｃ、C′は後に詳述する高周波遮蔽層であり非磁
性金属材料で作成されている。Ｄ、D′は射出成
形に必要なその他機能部品を組み込む母型であ
る。該母型にガイド・ピン、金型取付のためのツ
バや穴、突き出しピン、等を装備してもよい。該
母材は金型材なら何でも良く、金型耐久性からは
Ｓ―45C、Ｓ―55C等SC材の一般鋼材が普通使用
できる。金型冷却水孔は母型に穿孔しても良く、
より冷却効果を上げるためにはＡ、A′部に穿孔
通水しても良い。 また成形品形状によつてはＣ、C′とＤ、D′を合
体し、Ｃ、C′材と同種材料例えばBe―Cu等を使
用してもよい。 単純にインダクターを金型に内蔵（埋設）した
場合、インダクターに近接る金型全てが加熱され
金型内部が加熱される。又は、高周波発振機の出
力容量にもよるが、金型大きさに比較し不必要な
部分（金型内部）も加熱するために発振機が過負
荷（オーバー・ロード）になり、オーバーロード
遮断機が作動し、高周波発振が停止するため、金
型の必要部分も加熱できない事態になる。そこで
本発明者達は高周波誘導加熱により加熱されるも
のは選択性が有ることに着目各種検討した結果非
磁性金属材料を金型材料に応用することに着目し
た。即ち射出成形品表面部を形成する部分を高周
波誘導加熱される鋼材（Ｓ―45C、Ｓ―55C、
NAK材等を主成分とする金型材）を利用し、加
熱不用部分を非磁性金属材料で製造することを発
見した。更に非磁性金属材料はBe―Cu材等のベ
リリユーム鋼以外の材料はやわらかく母型材とし
て耐久性の点から、必ずしも適正な金型材とはい
えず、本点に関しても各種検討した結果、インダ
クターと加熱不用金型材部との間に上記非磁性金
属材料の薄層を設置することにより高周波を遮蔽
することも発見した。 本発明における薄層とは0.5mm厚以上の厚さが
あれば本目的上充分の遮蔽効果が有り、0.5mm以
下の薄層、例えば0.1mmのAl箔であればAl箔が加
熱溶融し高周波の遮蔽層を形成しない。 換言すると、高周波誘導加熱する金型において
インダクターを金型内に内蔵せしめ、該金型にお
ける射出成形品表面を形成させるべき金型面付近
のみを選択的に加熱可能ならしめるため該インダ
クターに接する金型材において加熱不用方向の金
型材とインダクターとの間に高周波遮蔽層をもう
けた金型を用い、高周波誘導加熱を利用し金型を
急加熱急冷却可能ならしめた射出成形方法および
該装置が有効である。 非磁性金属材料とはCu、Al、Be、もしくはこ
れら金属を主成分とする合金をいい、黄銅、ベリ
リユーム銅等の合金も含まれる。非磁性材料とし
て陶器、ガラス、木材等もあるがいずれも金型材
として耐久性、熱伝導性が良くなること等より本
発明の金型材としてはかならずしも有利ではな
い。 本発明において用いられることのできる高周波
発振装置の発振方式は電動発電機式、電子管式、
サイリスターインバータ式発振器である。周波数
は50Hz〜10MHzのものが利用できるが、実用的に
は１〜1000KHzのものが便利である。高周波発振
器の出力は１〜5000KW程度のものが利用でき加
熱する金型の大きさ、加熱したい温度、加熱スピ
ードにより応じて適宜決定される。尚、高周波誘
導加熱による発熱量Ｐは次式により計算される。 Ｐ＝8π5a4f2μS 2n2I2／ρ×10-4 （Ｐ：発熱量；ａ：コイル半径；ｆ：周波数； μs：比透磁率；ｎ：コイル巻数／ｍ；Ｉ： コイルに流れる電流；ρ：固有抵抗） 例えば、Ｓ―45Cの金型及び５mm径の銅パイプ
を５mm間隔で渦巻状に巻いたインダクターを利用
し、金型とインダクターとの間隔を１cmに保ち、
400KHzの発振器を利用し、加熱温度を通常成形
時の金型温度（約40〜90℃）より40℃〜50℃高温
に昇温させ、且加熱時間を10〜15secに設定する
場合の発振器の出力は、成形品の単位表面当り
0.01〜10KW／cm2である。 0.01KW／cm2以下の場合は、金型昇温スピード
が遅く実用的でなく、また場合によつては過負荷
になるため過負荷防止装置の作動により実質的に
加熱出来ないことがある。10KW／cm2を越える場
合は、昇温スピードが急激すぎ金型温度のコント
ロールが困難となり、かつ金型が大面積の場合に
は均一加熱ができなくなる。金型表面に50℃以上
の温度ムラがある場合は成形品表面に光沢ムラ、
ヒケ等が発生するおそれがある。 本発明の射出成形装置を用いて優れた光沢を有
する射出成形品が得られるのは、前記予備加熱処
理操作によつて熱可塑性樹脂が金型表面上で充分
に流動化され、よつて表面に充填材等を含まない
実質的に樹脂成分のみよりなる平滑な表皮層を形
成して充填材等に起因する凸凹部分を完全にカバ
ーするものと思われる。 更に又、本発明の予備加熱処理により金型全面
を均一に熱変形温度以上に加熱できるため、樹脂
が金型内に流入する際に冷却固化が起らず、全表
面に均一に流動化が行われるので、樹脂の存在場
所の如何に拘らず、すなわち、金型のゲート部分
と流動末端部（デツド・エンド部）において実質
的に同一程度の光沢を得ることができる。ゲート
部分からデツト・エンド部までの単位長さ当りの
光沢度の差を光沢度勾配と称すると、この勾配は
本発明の射出成形品にあつては、０〜0.5％／cm、
好ましくは０〜0.2％／cm、更に好ましくは０〜
0.1％／cmと極めて小さい。特にこの光沢度勾配
は樹脂流動距離Ｌと成形品肉厚ｔとの比Ｌ／ｔ＝
20〜30以上の成形品にあつては１〜５％／cmある
場合が多い。これに対し、本発明の射出成形品が
従来の射出成形品では考えられないほど光沢ムラ
のない均一かつ高光沢度を有する射出成形品であ
ることがわかる。 本発明でいう熱可塑性樹脂とはポリスチレン、
ゴム補強ポリスチレン（以下総称しPSと略す）
AS樹脂、アクリロニトリル―ブタジエン―スチ
レン重合体、アクリロニトリル―ブタジエン―ス
チレン―α―メチルスチレン、アクリロニトリル
―メチルメタクリレート―ブタジエン―スチレン
（以下総称しABS樹脂と略す）、ポリエチレン、
ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフエニ
レンエーテル、ポリオキシメチレン、ナイロン等
のいわゆる熱可塑性樹脂を全て包含する。 本発明でいう充填材とはガラス繊維、ガラス球
炭酸カルシウム、雲母、アスベスト、等の無機物
や鉄、銅、亜鉛、アルミニウムおよびそれらの酸
化物等の金属の粉末及び中空体をいいその主粒度
が５メツシユ以下の小粒径のものを云う。 本発明でいう補強材とはゴムを中心とするタフ
ネス補強材をいい、HIPSやABS樹脂にみられる
各種モノマーをグラフト重合したポリブタジエン
ゴムやSBブロツクポリマー、ニトリルゴム、
EPDM等のゴムも含まれる。 本発明の射出成形装置は、特に通常の射出成形
装置では良好な外観を得ることのできない補強材
及び／又は充填材を含有する熱可塑性樹脂組成物
の成形に極めて有効に適用可能である。例えば５
〜20重量％のゴム（例、ポリブタジエン）で補強
された、いわゆるハイインパクトポリスチレン
（HIPS）の場合には、約90〜105％程度の光沢を
実現することが可能であり、かつ成形品における
ゲート部とデツドエンド部の光沢がほとんど同じ
でありいわゆる光沢勾配がなく、均一、高光沢の
射出成形品を得る。 以下、実施例により本発明を更に詳細に説明す
るが、本発明はこれらの限定されるものではな
い。 実施例 １ 第４図において、Ａ、A′は10〜25mm厚のNAK
材を使用、成形品表面を形成さす部分をいわゆる
鏡面仕上げにした。本射出成形品形状は直径10
cm、深さ２cm、平均肉厚3.5mmの皿状の成形品を
成形できる金型になつており、ゲートはセンター
ダイレクトゲートである。 Ｂ、B′は５mm径の銅管を15mmの間隔で渦巻状
に配置し15mm厚さになるようにエポキシ樹脂で注
形した。 Ｃ、C′は３mm厚の黄銅を使用した。 Ｄ、D′はＳ―45C金型鋼を使用した。 該金型を通常のインライン型射出成形機に取付
け、熱可塑性樹脂として通常市販されているガラ
ス繊維20重量％添加AS樹脂を成形した。 射出成形条件は該ガラス繊維添加AS樹脂の温
度が240℃になる様にシリンダー温度を設定した。
該ガラス繊維強化AS樹脂を金型に射出する前に
上述のインダクターに4KHz、8KWの能力を有す
る高周波発振器を利用、10秒間発振し、然る後、
引続き通常の射出成形と同様、金型内に該充填材
入り樹脂を60Kg／cm2の射出圧で10秒間射出ししか
るのち、20秒間冷却後、成形品を取り出した。全
サイクル時間は45秒であつた。 この成形品の表面はAS樹脂成形品と同様の外
観を示し、シルバーストリークやガラス繊維の成
形品表面への突き出し等が見られず、非常に外観
の良い成形品を得た。該成形品の光沢度Gs（60°）
は102％であつた。 比較例 １ 比較のため、実施例１における高周波発振によ
る金型表面の加熱のない場合、換言すれば本実施
例における4KHz、8KW、10秒間の高周波発振が
なく他の金型、射出する樹脂、他の成形条件等が
同じ場合の成形品は充填材入り樹脂特有の白らつ
ちやけた、シルバーストリークだらけの外観を有
する成形品であり、ちなみに光沢度Gs（60゜）％は
45％であつた。 実施例 ２ 実施例１と同じ金型、高周波発振器、射出成形
機を利用射出成形する樹脂のみをHIPS、ABS、
PPE、とかえ、各々の樹脂に適する樹脂温度で
成形した。いずれの樹脂の場合も射出成形品の外
観は美麗であり、従来の射出成形品の概念をくつ
がえすものであつた。 換言すると、いずれの成形品も成形品光沢度
Gs（60゜）％が100％をこえ、かつ光沢ムラもなく
どこも均一に光沢度100％以上であり、かつ、フ
ローマーク、ジエツテイング、等の外観上の欠点
が見あたらない。 各々の樹脂の場合における成形条件等で実施例
１と異なる条件をピツクアツプし表示したのが次
表である。また実施例１の場合と同様高周波発振
のない場合の比較例２もあわせ表示した。 【表】
第１図は本発明の射出成形装置の一例（インダ
クターはさみ込み方式）の概略模式図を示す。第
２図は本発明を射出成形装置の他の一例（インダ
クター内蔵方式）の概略模式図を示す。第３図は
インダクターはさみ込み方式の金型部分の垂直断
面図を示す。第４図はインダクター内蔵方式の金
型部分の垂直断面図を示す。第５図は、第３図に
示す装置での金型の温度分布の一例を示す。 １：高周波発振装置；２：インダクター；３：
射出装置；４：固定側金型；５：移動側金型。
クターはさみ込み方式）の概略模式図を示す。第
２図は本発明を射出成形装置の他の一例（インダ
クター内蔵方式）の概略模式図を示す。第３図は
インダクターはさみ込み方式の金型部分の垂直断
面図を示す。第４図はインダクター内蔵方式の金
型部分の垂直断面図を示す。第５図は、第３図に
示す装置での金型の温度分布の一例を示す。 １：高周波発振装置；２：インダクター；３：
射出装置；４：固定側金型；５：移動側金型。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ (a) 樹脂を溶融、計量及び射出する手段を備
えた樹脂射出装置；及び (b) 成形樹脂を冷却固化する手段を備えた樹脂成
形金型を含む熱可塑性樹脂の射出成形装置にお
いて、 (c) 高周波発振装置及びこれに接続されたインダ
クターよりなる高周波誘導加熱装置を有し、且
該インダクターが前記金型の近傍に配置され、
該金型の内部表面を選択的に加熱可能に設けら
れており、 (d) 金型構成部材内部には高周波誘導加熱遮蔽層
が設けられていることを特徴とする射出成形装
置。 ２ インダクターが金型開放時に金型構成部材間
にはさみ込まれる方式の特許請求の範囲第１項記
載の装置。 ３ インダクターが金型構成部材内部に埋込まれ
且つ埋込まれたインダクターの金型表面の反対側
に上記高周波誘導加熱遮蔽層が設けられている特
許請求の範囲第１項記載の装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7786680A JPS574748A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Injection molding equipment |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7786680A JPS574748A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Injection molding equipment |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS574748A JPS574748A (en) | 1982-01-11 |
| JPH0122128B2 true JPH0122128B2 (ja) | 1989-04-25 |
Family
ID=13645967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7786680A Granted JPS574748A (en) | 1980-06-11 | 1980-06-11 | Injection molding equipment |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS574748A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662969A1 (fr) * | 1990-06-08 | 1991-12-13 | Anver | Appareil de moulage haute frequence de matiere plastique. |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002000415A1 (fr) * | 2000-06-27 | 2002-01-03 | Ju-Oh Inc. | Moule metallique destine a une machine a injecter et procede de moulage par injection utilisant ce moule metallique |
| JP5107417B2 (ja) | 2010-12-24 | 2012-12-26 | 株式会社キャップ | 成型装置および同成型装置による成型方法 |
-
1980
- 1980-06-11 JP JP7786680A patent/JPS574748A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2662969A1 (fr) * | 1990-06-08 | 1991-12-13 | Anver | Appareil de moulage haute frequence de matiere plastique. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS574748A (en) | 1982-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4225109A (en) | Insulated metal mold | |
| US4285901A (en) | Method of making an insulated metal mold | |
| US4340551A (en) | Injection molded articles with improved surface characteristics, production of same and apparatus therefor | |
| US6564856B1 (en) | Method of making precision castings using thixotropic materials | |
| US5837183A (en) | Golf ball molding method and apparatus | |
| JP2826553B2 (ja) | 加飾成形方法及びその装置 | |
| JP4014232B2 (ja) | 樹脂成形用電磁誘導加熱式金型 | |
| JPS5840504B2 (ja) | 射出成形方法 | |
| JPH0122128B2 (ja) | ||
| EP1235674B1 (en) | A method for obtaining a thermoplastic resin injection-molded product having a high-quality appearance | |
| JP3400344B2 (ja) | プラスチック製品の射出成形法 | |
| JP4725906B2 (ja) | 熱可塑性樹脂射出成形用金型 | |
| WO2000070114A1 (en) | Production method for magnesium alloy member | |
| JPH04173313A (ja) | 射出成形用金型およびこの金型を使用する射出成形方法 | |
| US20040020628A1 (en) | Mold and method of molding metallic product | |
| JPWO2000070114A1 (ja) | マグネシウム合金部材の製造方法 | |
| JPS63280612A (ja) | 射出成形品の品質を改善する方法 | |
| JP2000000865A (ja) | プラスチック射出成形方法 | |
| JP3058613B2 (ja) | プラスチック製品成形用金型 | |
| JP3535939B2 (ja) | 高品質外観を有するプラスチック成形品を得る成形法 | |
| JP4387531B2 (ja) | 鋳造金型 | |
| JP3552593B2 (ja) | 金属一体樹脂成形法 | |
| JPH01288412A (ja) | 合成樹脂成形用型装置およびその製造方法 | |
| JP2002103406A (ja) | 厚肉成形品の製造方法 | |
| JPS58215263A (ja) | 複合材料の製造方法 |