JPH04211912A - 熱可塑性樹脂成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂成形用金
型に関し、さらに詳しくは、射出成形、ブロー成形等に
より成形品表面に光沢や微細な模様を確実に形成し得る
熱可塑性樹脂成形用金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱可塑性樹脂成形用金型は、通常
、一般鋼材、ステンレス鋼、ニッケル、アルミニウム合
金、銅合金等の金属材料にて作製されている。そして、
そのキャビティ内に溶融樹脂を圧入して該溶融樹脂を所
定形状とすると同時に、キャビティ表面の光沢や微細な
模様をその表面に転写した成形品を得る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような金属製の金
型を用いて射出成形する場合、成形品表面の光沢や模様
を型表面の光沢や模様に近づけることは容易ではなく、
例えば、型表面の状態が不均一に転写されたり、成形品
表面にウエルドマーク、フローマーク等が発生しやすい
。その理由は次のように考えられる。射出成形用金型は
、通常、熱伝導性の良好な金属材料にて形成されている
ため、このような金型を使用して射出成形する場合、キ
ャビティ内に充填される溶融樹脂は型表面と接すると瞬
時に、樹脂表面に固化層が形成される。その上、溶融樹
脂の充填工程では型内圧が低いため、溶融樹脂は型表面
に十分に接触しない状態で、また、ゲート付近の乱流や
不整流等により溶融樹脂表面が不均一な状態で充填が進
行すると同時にその表面に固化層の生成が進む。このた
め、溶融樹脂の充填が完了と同時に所定の高圧が付与さ
れたとしても、すでに溶融樹脂表面には固化層が形成さ
れているために、型表面は十分には転写されず、また、
ウエルドマーク、フローマーク等の発生にもつながる。

【０００４】これらの転写不良を改善するために、通常
、２つの方法が単独であるいは組み合わされて使用され
る。第１の方法は、溶融樹脂を高圧で充填して型表面に
強く押し付ける方法である。この場合、射出成形機が大
型化し、さらに、バリ、ソリ等の欠陥が発生しやすいた
めに、高精度の射出成形機が要求される。また、高圧に
耐えるように金型自体も厚肉にする必要があるため、金
型の製造にコストがかかるとともに、高圧充填により成
形品に高い内部応力が残留するために成形品の品質が低
下するという問題もある。

【０００５】第２の方法は、金型全体を８０℃以上、好
ましくは９０℃以上に昇温する方法である。これにより
、充填溶融樹脂の表面に固化層が生成されることが遅延
され、充填完了後の保持圧により溶融樹脂は型表面に密
着しやすくなる。しかし、金型をこのような高温状態に
すると、キャビティ内に充填された溶融樹脂の冷却、固
化に長時間を要し、成形作業効率が著しく低下するとい
う問題が生じる。

【０００６】このような問題は、熱可塑性樹脂をブロー
成形する場合も同様に存在する。熱可塑性樹脂のブロー
成形では、通常、溶融した熱可塑性樹脂のパリソンを割
型内に配置して挟み込むと同時に、該パリソンの中に圧
縮空気を送り込んで該パリソンを膨張させ、キャビティ
に押し付けながら冷却固化することにより成形品が得ら
れる。

【０００７】このようなブロー成形に使用される金型も
、通常、熱伝導性に優れた金属材料にて作製されている
ため、溶融樹脂のパリソンが型表面に接すると瞬時にそ
の表面に固化層が形成され、さらには、パリソン内部に
吹き込む空気圧力があまり高くないため、パリソンを型
表面に完全に密着させることができない。従って、型表
面の状態は、成形品表面に完全に転写されない。

【０００８】特開昭５６−１１５２３６号公報には、キ
ャビティ内面の陽極酸化により約２００μｍの厚さの硬
質アルマイト加工が施されたアルミニウム合金製の金型
が開示されている。この公報に開示された金型は、キャ
ビティ内の型表面の成形品への転写については何も考慮
されず、加工性のよいアルミニウム合金材の表面硬度を
改善しているだけである。しかも、陽極酸化により形成
された硬質アルマイト層の表面は、通常、知られている
ように、多孔質であるために、型表面の鏡面性が得られ
ず、外観性を要求される成形品の製造には、このような
金型は使用できない。

【０００９】本発明は、上記従来の問題を解決するもの
であり、その目的は、キャビティ内の型表面の状態を確
実に成形品表面に転写することができて、外観の美しい
成形品を得ることができる熱可塑性樹脂成形用金型を提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の熱可塑性樹脂成
形用金型は、溶融樹脂が充填されるキャビティ内の型表
面の少なくとも一部が、断熱性の薄膜でコーティング処
理されてなり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】薄膜の熱伝導率は、０．１ｃａｌ／ｃｍ・
ｓｅｃ・℃程度以下が好ましく、また、薄膜の厚さは、
０．１〜５０μｍ程度が好ましい。

【００１２】前記薄膜としては、酸化チタン、酸化イッ
トリウム、酸化ジルコニウム等の金属酸化物、酸化けい
素等のけい素酸化物、ガラス等のけい素系複合酸化物、
あるいはプラズマ重合プラスチック膜や電着プラスチッ
ク膜等が好ましい。

【００１３】また、前記薄膜は、少なくともキャビティ
サイドに設けられていればよいが、キャビティサイドお
よびコアサイドの両方に設けられるとさらに好ましい。

【００１４】

【作用】本発明の熱可塑性樹脂成形用金型では、キャビ
ティ内に充填された高温の溶融樹脂が、型表面にコーテ
ィングされた断熱性の良好な薄膜に接触すると、瞬時に
薄膜表面の温度が上昇し、溶融樹脂は該薄膜に対してす
ぐれた濡れ性および密着性を発現する。従って、溶融樹
脂表面は型内を流れる流動圧により薄膜表面と接触する
と瞬時に密着し、該溶融樹脂は薄膜表面を緻密に濡らし
ながら充填が進行し、充填が終了する。その結果、充填
が完了した樹脂に加えられる保持圧が低くても、薄膜表
面の状態は成形品表面に精密に転写され得る。また、充
填された溶融樹脂にて薄膜表面が瞬時に昇温すると、発
現される薄膜表面と溶融樹脂との濡れ性による密着性お
よび両者の界面の高温化により、充填樹脂のゲート近辺
の乱流や充填中の不整流は溶融樹脂の充填圧によって瞬
時に緩和され、溶融樹脂は薄膜表面と均一に密着される
。従って、ジェッティング、フローマーク、あるいはウ
エルドマーク等の発生が防止できる。薄膜は、０．１〜
５０μｍ程度と非常に薄いために、溶融樹脂が接触する
ことによる薄膜表面の瞬時の昇温は、１秒以下のごく短
時間で速やかに薄膜を通して放熱され、成形サイクルが
延びるおそれがなく、また、型表面の形状を損なうおそ
れもない。

【００１５】このような現象および効果は、薄膜の断熱
性、即ち熱伝導率が小さいほど、また、薄膜と溶融樹脂
との濡れ性が良好なほど、良好な結果が得られる。薄膜
の熱伝導率は、０．１ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度以
下が特に好ましく、また、薄膜の濡れ性は水との接触角
で３０度以下、特に１５度以下が好ましい。

【００１６】

【実施例】以下、本発明を実施例について説明する。

【００１７】 （実施例１） 板状のキャビティを有するアルミニウム製の金型におい
て、キャビティ内における型表面の一面を光沢化処理し
た。そして、その表面の半分に、厚さ０．３μｍ程度の
二酸化けい素（ＳｉＯ２、熱伝導率＝０．０２ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃）の薄膜をコーティングし、残りの半
分にはこのようなコーティング処理をしなかった。この
ような金型を使用して、溶融ＡＢＳ樹脂（アクリロニト
リル−ブタジエン−スチレン共重合樹脂）製の板状の成
形品を射出成形により製造した。金型の温度は６０℃と
し、２２０℃の溶融ＡＢＳ樹脂をキャビティ内に充填し
た。キャビティ内におけるコーティング表面およびコー
ティングされていない表面に特殊熱電対をそれぞれ配置
して、溶融樹脂がキャビテイ内に充填されたときのそれ
ぞれの型表面温度を測定したところ、二酸化けい素膜が
コーティングされた表面は瞬時に１３３℃に上昇した。 これに対して、コーティング処理されていない表面は、
瞬時に８５℃までしか上昇しなかった。得られた成形品
は、二酸化けい素のコーティング膜に接触した部分が、
非コーティング処理表面に接触した部分に比較して、格
段に光沢があり、型表面の状態がきわめて良好に転写さ
れていた。

【００１８】 （実施例２） 金型材料として一般鋼を使用した以外は実施例１と同様
の条件で、板状のＡＢＳ樹脂成形品を製造した。二酸化
けい素膜処理表面は、ＡＢＳ樹脂充填時に、瞬時に１３
７℃にまで上昇したが、コーティング処理されていない
表面は、８６℃にまでしか上昇しなかった。得られた成
形品は、二酸化けい素のコーティング膜に接触した部分
が、非コーティング処理表面に接触した部分に比較して
、格段に光沢があり、型表面の状態がきわめて良好に転
写されていた。

【００１９】 （実施例３） 光沢化処理された型表面の半分に、０．３μｍ程度の二
酸化チタン（ＴｉＯ２、熱伝導率＝０．０２ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃）の薄膜をコーティングしたこと以外は
実施例１と同様の条件で、板状のＡＢＳ樹脂成形品を製
造した。二酸化チタンの表面温度は、溶融樹脂の充填に
より、瞬時に１３６℃まで上昇したが、コーティング処
理されていない表面は、８４℃にまでしか上昇しなかっ
た。得られた成形品は、二酸化チタンのコーティング膜
に接触した部分が、非コーティング処理表面に接触した
部分に比較して格段に光沢があり、型表面の状態がきわ
めて良好に転写されていた。

【００２０】 （実施例４） 金型材料として一般鋼を使用した以外は実施例３と同様
である。二酸化チタンの表面温度は、溶融樹脂の充填に
より、瞬時に１４０℃まで上昇したが、コーティング処
理されていない表面は、８６℃にまでしか上昇しなかっ
た。 得られた成形品は、酸化チタンのコーティング膜に接触
した部分が、非コーティング処理表面に接触した部分に
比較して、格段に光沢があり、型表面の状態がきわめて
良好に転写されていた。

【００２１】 （実施例５） 光沢化処理された型表面の半分に、０．３μｍ程度の酸
化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）の薄膜をコーティングした
こと以外は実施例１と同様の条件で、板状のＡＢＳ樹脂
成形品を製造した。酸化イットリウムの表面温度は、溶
融樹脂の充填により、瞬時に１４７℃まで上昇したが、
コーティング処理されていない表面は、８３℃にまでし
か上昇しなかった。得られた成形品は、酸化イットリウ
ムのコーティング膜に接触した部分が、非コーティング
処理表面に接触した部分に比較して、格段に光沢があり
、型表面の状態がきわめて良好に転写されていた。

【００２２】 （実施例６） 金型材料として一般鋼を使用した以外は実施例５と同様
である。酸化イットリウムの表面温度は、溶融樹脂の充
填により、瞬時に１５２℃まで上昇したが、コーティン
グ処理されていない表面は、８５℃にまでしか上昇しな
かった。得られた成形品は、酸化イットリウムのコーテ
ィング膜に接触した部分が、非コーティング処理表面に
接触した部分に比較して、格段に光沢があり、型表面の
状態がきわめて良好に転写されていた。

【００２３】 （実施例７） 光沢化処理された型表面の半分に、０．３μｍ程度の酸
化ジルコニウム（ＺｒＯ２、熱伝導率＝０．００６４）
の薄膜を形成したこと以外は実施例１と同様である。酸
化ジルコニウムの表面温度は、溶融樹脂の充填により、
瞬時に１５７℃まで上昇したが、コーティング処理され
ていない表面は、８３℃にまでしか上昇しなかった。得
られた成形品は、酸化ジルコニウムのコーティング膜に
接触した部分が、非コーティング処理表面に接触した部
分に比較して、格段に光沢があり、型表面の状態がきわ
めて良好に転写されていた。

【００２４】 （実施例８） 金型材料として一般鋼を使用した以外は実施例７と同様
である。酸化ジルコニウムの表面温度は、溶融樹脂の充
填により、瞬時に１６２℃まで上昇したが、コーティン
グ処理されていない表面は、８５℃にまでしか上昇しな
かった。得られた成形品は、酸化ジルコニウムのコーテ
ィング膜に接触した部分が、非コーティング処理表面に
接触した部分に比較して、格段に光沢があり、型表面の
状態がきわめて良好に転写されていた。

【００２５】 （実施例９） 金型材料として銅合金を使用したこと以外は実施例７と
同様である。酸化ジルコニウムの表面温度は、溶融樹脂
の充填により、瞬時に１２６℃まで上昇したが、コーテ
ィング処理されていない表面は、７９℃にまでしか上昇
しなかった。得られた成形品は、酸化ジルコニウムのコ
ーティング膜に接触した部分が、非コーティング処理表
面に接触した部分に比較して、格段に光沢があり、型表
面の状態がきわめて良好に転写されていた。

【００２６】

【発明の効果】本発明の熱可塑性樹脂成形用金型は、こ
のように、熱伝導率が小さい薄膜によってキャビティ内
の型表面をコーティングしているために、充填される溶
融樹脂により薄膜の表面温度が瞬時に昇温される。これ
により、型表面と溶融樹脂との濡れ性および密着性が発
現されるため、従来よりも低圧で型表面の状態を成形品
表面に精密に転写することができる。また、キャビティ
内に充填された溶融樹脂は、接触する薄膜表面が瞬時に
昇温されるため、溶融樹脂表面での乱流や不整流が瞬時
に緩和され、成形品表面にフローマーク、ウエルドマー
ク等の発生が防止できる。さらに、表面処理膜は薄膜の
ために、型表面の形状がくずれたり、状態が損なわれる
ことなく成形品に転写される。また、昇温した薄膜表面
は急速に冷却され、成形サイクルが延びるおそれもない
。このように、本発明の熱可塑性樹脂成形用金型は、溶
融樹脂の充填圧力が従来より低圧で転写不良や表面欠陥
の発生が解決され、しかも、美しい外観を有する高品質
の成形品が安定的に得られ、しかも、生産性が向上する
。また、本発明の金型を使用してヒケ防止低発泡成形を
行うと、従来よりもさらに低温での中心部のみが発泡し
た成形品表面のきれいな薄肉成形が可能である。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　溶融樹脂が充填されるキャビティ内の
   型表面の少なくとも一部が、断熱性の薄膜でコーティン
   グ処理されている熱可塑性樹脂成形用金型。
2. 【請求項２】　　前記薄膜の熱伝導率が、０．１ｃａｌ
   ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃程度以下である請求項１に記載の熱
   可塑性樹脂成形用金型。
3. 【請求項３】　　前記薄膜の厚さが、０．１〜５０μｍ
   程度である請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形用金型。
4. 【請求項４】　　前記薄膜が、水との接触角が３０度程
   度以下の濡れ性を有している請求項１に記載の熱可塑性
   樹脂金型。
5. 【請求項５】　　前記薄膜が金属酸化物、けい素酸化物
   、けい素系複合酸化物、あるいはプラスチックである請
   求項１に記載の熱可塑性樹脂成形用金型。
6. 【請求項６】　　前記薄膜がキャビティサイドに設けら
   れている請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形用金型。
7. 【請求項７】　　前記薄膜がキャビティサイドおよびコ
   アサイドの両方に設けられている請求項１に記載の熱可
   塑性樹脂成形用金型。