JPH06246797A - 成形品外観へのヒケ防止方法および射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 射出成形品の外観面となる表面にヒケが発生
するのを防止する。 【構成】 成形品の外観面に対応する固定側又は可動側
金型２の一部または全面に、相対する成形品裏面に対応
する金型面よりも、射出される溶融樹脂との密着性の良
い断熱性薄膜６を形成させた状態で、所定量の熱可塑性
溶融樹脂を金型キャビティ１内に射出充填し、断熱性薄
膜６面での溶融樹脂３のスキン層７の成長を遅延させ、
相対的に他方の型表面でのスキン層７形成とスキン層７
剥離を優先的に生じさせることによって、溶融樹脂３の
冷却固化に起因する体積収縮分を、当該優先剥離したス
キン層７に選択的に吸収させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂からなる
成形品の外観面にヒケやウエルドラインが発生するのを
防止する射出成形法および射出成形用金型に関し、家
電、電子機器、機械などのハウジング、カバーなど表面
外観の優れた成形品を提供するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に熱可塑性樹脂からなる射出成形法
は、生産性の良いこと、複雑な形状のものが容易に成形
できることなどの利点があるため、工業製品や日用雑貨
品等の広い範囲にわたって採用されている。従来の射出
成形法では、溶融樹脂を金型キャビティ内に射出圧入す
る際に樹脂が流動し合流する箇所では、樹脂同士の融着
が不完全となってウエルドラインが発生しやすい。又冷
却固化させる過程で、樹脂の相変化と体積収縮に伴う表
面へのヒケ発生も避けられない。特にリブ，ボス等の厚
肉部が存在する成形品にあっては、これらの厚肉部の表
面又は裏面等にヒケが集中して発生し易い。ヒケやウエ
ルドラインが成形品の外観面に生じることは、成形品の
商品価値を著しく損なうので、最も避けるべき欠陥の一
つとされている。

【０００３】特に成形品のリブやボスなどの背後の外観
面に顕著なヒケが発生することは従来から経験的に知ら
れている。そのヒケの深さはリブ厚さおよびボス径が大
きくなるにつれて増加し、また樹脂温度が高いほど大き
くなる。例えば図１に示すように、固定型２と可動型２
に挟まれて形成されたキャビティ１に溶融樹脂３が圧入
するとき、その流動先端では、中心層から噴水流４とし
て湧き出した溶融樹脂３の表面は急速に冷却されながら
キャビティの両型表面に接して伸長による配向を受けた
まま固化し、それぞれの表面スキン層５を形成する。
（単位樹脂流体３ｕで伸長の状態と配向の方向を示
す。）キャビティに溶融樹脂が充満して流動を停止する
と同時に冷却の進行にともない内部の溶融樹脂は熱を奪
われ、表面スキン層から内部に向けて固化層を形成し始
め、同時に内部には収縮による負圧状態が生じる。（以
下、表面スキン層と固化層を含めた場合をスキン層とい
う。）

【０００４】このとき、周囲よりも厚肉である部分が存
在すると、そこは他の部分よりも冷却が遅れるので、周
囲の収縮歪みがその部分に集積されて負圧状態が顕著に
なる。この部分ではそれぞれのスキン層にまだ柔軟性が
残っているので、より柔らかい方のスキン層か又はキャ
ビティ表面への密着力の低い方のスキン層がキャビティ
面から引き剥がされて陥没しヒケを生じる。しかも外観
面となる面は平板状の場合が多いのでスキン層自体が面
方向に収縮してキャビティ表面から剥離し易いのに対
し、特にリブ，ボス等の存在する反対面は複雑形状とな
りキャビティ表面から剥離しにくいので、外観面のスキ
ン層の方が内部の負圧に引き込まれて、必ず外観面にヒ
ケを生じる。

【０００５】そこで部分的に著しい厚肉部を持つ成形品
を成形する際には、型キャビティ内にキャビティを満た
すに不十分の溶融樹脂を射出中又は射出完了後に、高圧
ガスを圧入しながら溶融樹脂中に中空部を作る第一工程
と、中空化した樹脂流路を介して高圧ガスによる保持圧
をかけ、キャビティ内の溶融樹脂を加圧状態でキャビテ
ィ壁に密着させたまま冷却・固化させてヒケ発生を抑制
する第二工程とで構成される高圧ガスアシスト法が多数
提案されている。しかし、複雑な形状を持つ成形品を製
造する場合、ガス流路として連続している厚肉部が必要
となり設計上の制約が生じる。またこの厚肉部は、溶融
樹脂のフローリーダーとなるので、成形品全体への樹脂
の充填バランスを崩し、成形品にエアートラップや激し
いフローマーク等の表面欠陥発生を生じさせ易い。ま
た、高圧ガスを使用することに伴う危険性とガス取扱の
困難性および制御設備への過大な投資を必要とする等の
問題も持っている。

【０００６】又ヒケの発生箇所の裏面を金型温度以上に
加熱器で局部加熱してその箇所の冷却速度を他の箇所よ
り遅らすことにより、表面にヒケの生じない成形品を得
る方法（特開昭５６−１６７４１０）や、成形品のヒケ
が発生しやすい部分の背面に多孔部材の貫通孔を設け、
その貫通孔から圧縮空気を導入して成形品の背面を押圧
することにより、表面にヒケの生じない成形品を得る方
法（特公昭６１−９１２６）等も紹介されている。これ
らの方法は、成形品の商品価値を著しく損なうヒケを外
観面には生じさせず、その背面に生成させて成形品の欠
陥を防ぐという点で、本発明と思想を同じくするが、前
者は金型温度を局部的に一時高温にしたり冷却したりす
る必要があるので、成形サイクルが長くなるという欠点
を持ち、後者は金型内に多孔部材の貫通孔を設け、更に
圧縮空気を供給するための特殊な金型構造や付帯設備が
必要でコストが高くつく等の問題を持っている。

【０００７】一方、二方向からの溶融樹脂流の会合によ
り、表面スキン層同志が密着しないまま固定されて生じ
るウエルドラインを低減させるための色々な提案もなさ
れている。例えば金型のウエルドライン発生箇所に対応
して加熱装置と冷却装置を設けるもの（特開昭５１−２
２７５９），金型内の溶融樹脂の一部に剪断力を加える
もの（特開平３−２７４１２７），流動中の樹脂に超音
波を伝達するもの（特開平４−９０３０９）等を挙げる
ことができる。これらの方法はそれぞれ特別の付帯設備
や装置を設置しなければならず，ウエルドライン発生防
止にはかなりの効果はあるが未だ満足すべきものではな
い。更に又，ウエルドライン及びフローマーク等を同時
に解消する金型として，特開平４−２１１９１２が提案
されている。この方法は金型表面を熱伝導率が０．１ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下，水との接触角が３０度以
下で且つ厚さ０．１〜５０μｍの金属酸化物，けい素酸
化物，けい素系複合酸化物，プラズマ重合プラスチック
等の薄膜でコーテイング処理するものである。この方法
によれば、キャビティ内に充填された高温の溶融樹脂
は、断熱性の薄膜に接触すると瞬時にその薄膜表面の温
度を上昇させて、薄膜に対する優れた濡れ性及び密着性
を発現するので転写性が向上しウエルドライン等が解消
するが、樹脂の冷却時の体積収縮に起因するヒケは解消
されない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】一般にキャビティに導
入された溶融樹脂はキャビティを形成する金属の型面に
接する瞬間から急冷されて接触面に表面スキン層を形成
し、次第に内部に向けてスキン層を成長させながら固化
していく。この時ガラス転位温度で起きる急激な体積収
縮で負圧が樹脂層内部に生じ、表面スキン層を内部に引
き込む力として作用する。この力がスキン層の自己保形
性を上回った瞬間に、スキン層はキャビティ接触面から
剥離して内部方向に引き込まれ、ヒケ発生の端著となる
とされている。本発明は、かかるヒケ発生の端著となる
現象を逆に活用することによって上記した従来方法の様
々な問題点を解決するものである。従って本発明の課題
は、特に射出成形時に発生し易い成形品の外観面へのヒ
ケ発生を容易にかつ経済的方法で解消させると同時に、
溶融樹脂の充填時に発生するウエルドライン等の解消効
果をも併せ持つ射出成形方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者等はヒケ発生の
端著となる現象について種々検討した結果、ヒケ防止を
希望するキャビティ面に特定の断熱性薄膜を形成させる
ことでヒケを防止する本発明に到達した。即ち本発明
は、射出成形用金型キャビティ内の成形品の外観面に対
応する固定側又は可動側金型の一部または全面に、相対
する成形品裏面に対応する金型面よりも、射出される溶
融樹脂と密着性の良い断熱性薄膜を形成させた状態で、
所定量の熱可塑性溶融樹脂を金型キャビティ内に射出充
填し、冷却進行時における断熱性薄膜面での溶融樹脂の
スキン層の成長と薄膜面からの剥離を遅延させ、相対的
に他方の型表面でのスキン層形成と型表面からのスキン
層剥離を優先的に生じさせることによって、溶融樹脂の
冷却固化に起因する体積収縮分を、当該優先剥離したス
キン層に選択的に吸収させることを特徴とする成形品外
観へのヒケ防止方法である。特に断熱性薄膜は水に対す
る接触角が４０〜９０度であり、その熱伝導率（ｃａｌ
／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）を薄膜の厚さ（ｃｍ）で除して得
られる熱伝導量係数（単位：ｃａｌ／ｓｅｃ・℃）が
０．０３〜０．５となる厚みで構成していることを特徴
とする射出成形方法である。又成形品の形状に対応して
形成された射出成形用金型キャビティであって，成形品
外観面に対応する固定側又は可動側金型面の一部または
全面に、水に対する接触角が４０〜９０度であり、熱伝
導量係数（ｃａｌ／ｓｅｃ・℃）が０．０３〜０．５の
範囲からなる断熱性薄膜が被覆されていることを特徴と
する射出成形用金型に関するものである。

【００１０】以下本発明について詳細に説明する。先ず
本発明の原理について説明すると図２に示すごとく、キ
ャビティ面とスキン層の密着力をヒケ防止に効果的に生
かすため、成形品の外観面に対応する金型キャビティの
型表面の一部または全体を、相対する型表面よりも著し
く樹脂材料と密着性の良い後述する断熱薄膜６で被覆し
ている。金型キャビティに溶融樹脂が射出充満される
と、型被覆表面に接して伸長による配向を受けたまま固
化した表面スキン層は、断熱薄膜が熱的に飽和するまで
被膜により断熱されているため、内部の溶融樹脂層から
の熱で一時的に再溶融されその配向を緩和されるととも
に、内部へのスキン層としての成長も遅延させられる。
この期間の間、体積収縮に起因する面方向の応力発生が
阻害されるため、密着を破壊する剪断力が密着面に働か
ない。その後、スキン層が除々に成長を始めても、その
成長にともなう体積収縮を一方向に強く助長する樹脂の
配向がすでに緩和されているので、密着面に働く剪断力
も低減していることから、樹脂との良好な密着性を持つ
型被覆表面により、スキン層はキャビティ面との密着状
態を確実に維持し続ける。

【００１１】ところが、相対的に他方の型非被覆表面に
形成される表面スキン層は図２（Ａ）のように、内部の
溶融樹脂３の流動停止とともに冷却が急速に進行し、内
部に向けてスキン層７として成長しながら固化していく
ので、その増大する体積収縮力により容易にキャビティ
面との密着力を失って剥離部８を生じる。この結果、更
に冷却が進行すると図２（Ｂ）のように、型非被覆表面
のスキン層剥離部８には体積収縮により樹脂層内部に蓄
積された負圧が集中して働き、この部分のスキン層７を
内部方向に陥没させるので、ヒケ現象９は、型非被覆表
面のスキン層剥離部にのみ選択的に発生し、成形品の外
観面に対応する型被覆表面側には発生しない。

【００１２】それゆえ、本発明によれば、リブ，ボス等
が設置された成形品でも、背面部にのみ従来見られなか
ったヒケを発生させて、成形品の外観面にはヒケ現象を
発生させないことが可能となる。また断熱薄膜の存在
は、上述したごとく型被覆表面に接して伸長による配向
を受けたまま固化した表面スキン層を、断熱薄膜が熱的
に飽和するまでの間に、内部の溶融樹脂層からの熱で再
溶融させるので、表面スキン層が折り畳まれたまま固定
されて生じるウェルドラインをも型被覆表面側だけを消
去させてしまう効果も発揮させるものである。

【００１３】本発明に使用される射出成形用金型には、
成形品の形状に対応して形成された射出成形用金型キャ
ビティであって，成形品外観面に対応する固定側又は可
動側金型面の一部または全面に、溶融樹脂材料との濡れ
性と密着性の良い断熱性薄膜が被覆されていることを特
徴としている。ここで本発明に使用される断熱性薄膜
は，一般の熱可塑性樹脂の射出成形温度に耐え得る耐熱
性を保持していると同時に溶融樹脂材料との濡れ性を示
す水に対する接触角（以下、接触角と略す）の値と熱伝
導量係数の両方が特定の値を満足する必要がある。

【００１４】即ち本発明における断熱性薄膜の接触角は
４０〜９５度好ましくは７０〜９０度である。このよう
な接触角を持つ型被覆表面の断熱性薄膜は、一般の熱可
塑性樹脂の持つ接触角７０〜９５度に近似しているの
で、射出される溶融樹脂材料とのなじみが良く強い密着
性を示す。薄膜表面の接触角が４０度未満では樹脂材料
との密着性があまりに強過ぎて離型性が悪くなり、９０
度を越すと密着性が低くて滑りを生じ、ヒケは逆に発生
しやすくなる。とくにフッ素系樹脂のように接触角が１
０５度と高い場合は断熱性はあるが，ヒケは逆に発生し
易い。又本発明における断熱性薄膜は上記接触角を満足
すると同時にその熱伝導量係数（単位：ｃａｌ／ｓｅｃ
・℃）が０．０３〜０．５となるものでなければならな
い。ここで熱伝導量係数（単位：ｃａｌ／ｓｅｃ・℃）
とは、断熱性薄膜材料の熱伝導率Ｋ（単位：ｃａｌ／ｃ
ｍ・ｓｅｃ・℃）を薄膜厚さＲ（単位：ｃｍ）で除した
（Ｋ／Ｒ）もので、この値が小なるほど断熱効果が高
い。熱伝導量係数が０．０３未満では、その高断熱性の
ため熱伝導量が小さくなり、成形サイクルが著しく増長
されてしまう。熱伝導量係数が０．５を越えると断熱効
果が不十分なため、ヒケの低減効果が小さい。本発明で
は、成形サイクルを考慮して瞬間断熱効果を発現させる
ことを目的とするため、上記の如き有効範囲を見いだし
たものである。

【００１５】一方、成形品の裏側に対応する型非被覆面
は従来からの熱伝導性の良好な金属鋼材を用いる。但し
場合によっては、熱伝導性を阻害しない程度にフッ素系
樹脂を付着させてもよい。これによって、溶融樹脂は冷
却工程の進行に伴い金属鋼材表面でのスキン層形成と型
表面からのスキン層剥離を優先的に生じさせることとな
る。本発明に従って熱可塑性樹脂の射出成形を行うと、
成形品の外観面に対応する金型キャビティの型被覆面
が、熱伝導量係数が０．０３〜０．５の範囲に形成され
ていて、その薄膜表面の接触角が４０〜９０度である場
合、型被覆面にはヒケはほとんど発生しない。一方、成
形品の裏側にはヒケが逆に発生しやすくなる。

【００１６】上述の条件を満たして断熱性薄膜を形成で
き、かつ一般の熱可塑性樹脂の射出成形温度に耐え得る
耐熱性を保持した材料としては、全芳香族熱硬化型ポリ
イミド、ビスマレイミド型熱硬化型ポリイミド、熱可塑
性ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミ
ド、芳香族ポリイミドなどのポリイミド系樹脂，ポリア
リレート、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
フェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン、
ポリオキシベンゾイル共重合体、ポリフェニレンエーテ
ルなどの耐熱性高分子樹脂等を挙げることができる。こ
れらの内特に耐熱性、耐久性や平滑性の点でポリイミド
系樹脂が最も好ましい。これらの耐熱性高分子の接触角
は７０〜９５度の範囲内であり、且つ熱伝導率は３〜９
×１０４ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・℃の範囲内にある。こ
れらの材料で上記熱伝導量係数が０．０３〜０．５の範
囲に相当する膜厚は薄膜の強度などを考慮すると実用上
は５０〜３００μｍの範囲が適当であり好ましい。５０
μｍ未満では形成される薄膜の断熱性が不十分のためヒ
ケやウエルドラインが解消されない。又３００μｍ以上
では，薄膜の高断熱性のために熱伝導量が小さくなり、
成形サイクルが長くなるという難点がある。

【００１７】かかる耐熱性高分子樹脂を金型キャビティ
表面に被覆する方法としては、吹付け塗装，流動浸漬，
電着塗装，溶射などの他にモノマーからの蒸着重合法も
使用することができる。特に蒸着重合法はモノマーから
直接型面に均一で実用性に富んだ薄膜を形成することが
できるので最も好ましい。また、上述の条件を満たして
断熱性薄膜を形成できる耐熱性高分子樹脂以外のものと
して，アルミナ、ジルコニア、酸化チタン、チタン酸ア
ルミニウムなどのセラミック類も使用可能であり、これ
らを単独および／又は複合して使用することもできる。
上記セラミックの１００℃付近の熱伝導率は０．００５
〜０．０４ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・℃の範囲にあり、こ
の材料で上記熱伝導量係数０．０３〜０．５の範囲に相
当する膜厚は計算上では１００〜１７００μｍの範囲で
あるが、成形サイクルへの影響および膜強度を考慮する
と実用的には８００〜１２００μｍの範囲が適当であり
好ましい。

【００１８】セラミックを金型キャビティに被覆する方
法としては溶射、プラズマジェットおよびイオンプレー
ティングなどを使用することができる。又断熱性薄膜と
して，セラミックと耐熱性高分子樹脂との複合使用も可
能である。セラミックと耐熱性高分子の複合化法として
は、例えば、セラミックを空洞ができるように溶射して
おき、その空洞に耐熱性高分子を含浸させて作製するこ
とができる。また、上記断熱性薄膜だけでは耐久性や平
滑性などに不安を生じる場合は、薄膜上に熱伝導率０．
３ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下で水との接触角が４０
〜９５度の金属材料薄膜を被覆することもできる。この
ときの金属薄膜の厚さは０．１〜５０μｍが適当である
が、出来るだけ薄いほうが好ましい。０．１μｍ未満で
は薄膜の強度が弱く、５０μｍ以上では金属の高熱伝導
性の影響を受けてヒケの防止効果が著しく低減される。

【００１９】本発明の射出成形法により、ヒケ防止効果
を発揮する樹脂としては、ポリスチレン、ゴム変性ポリ
スチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、塩化ビニル樹脂、ポリカーボネイト樹脂な
どのほとんどの熱可塑性樹脂、或は充填強化材を混入し
た樹脂などがある。上述したごとく、本発明では、成形
品の外観面に対応する金型キャビティの型表面を他の型
表面よりも樹脂材料と密着性の良い断熱薄膜で被覆する
ことで、冷却進行時における断熱性薄膜面での溶融樹脂
のスキン層の成長と薄膜面からの剥離を遅延させ、相対
的にキャビティ非被覆面に形成されるスキン層を選択的
に優先剥離させ、冷却の際の樹脂の体積収縮に起因する
ヒケ現象を、キャビティ非被覆面のスキン層剥離部に選
択的に発生させて、キャビティ被覆面に対応した成形品
の外観面となる表面にヒケが発生するのを防止してい
る。しかも、断熱性薄膜の存在は、その瞬間的断熱効果
により表面スキン層を内部の樹脂溶融層からの伝熱で再
溶融してしまうので、通常発生するウェルドラインをも
消去させてしまうという副次効果も発揮するが、この断
熱薄膜は遮熱量が小さいので成形サイクルへの影響がほ
とんどない。この様に本発明の効果は、従来解決が困難
とされてきた成形品の外観欠陥を容易かつ一挙に解決す
るものである。

【００２０】

【実施例】以下、図面を参照しながら、実施例を説明す
る。なお断熱性薄膜材量の水に対する接触角は，自動接
触角計ＣＡ−Ｚ型（協和界面科学製）を使用し室温２３
℃で実測したものである。 実施例１ 本実施例においては図３に示すように、６０×１５０ｍ
ｍ，厚み２ｍｍの平板部１１に幅２０ｍｍ、長さ１０ｍ
ｍの角穴１２と背面に厚み４ｍｍ、高さ５ｍｍ、長さ３
０ｍｍのリブ１３，１４，１５とを有する成形品１０を
成形した。なお、平板１１の側面には溶融状態の熱可塑
性樹脂を注入するためのゲート１６が形成されている。
リブ１３，１４，１５は平板１１の板厚よりも格段に厚
くなっている。この厚みのため、通常の射出成形法によ
るとき、リブ１３，１４，１５の位置に対応する成形品
１０の表面側１３ａ、１４ａ及び１５ａ部にはヒケが著
しく発生する。また、角穴１２のゲートの反対側の位置
１７ａおよび１７ｂにはウェルドラインが発生する。本
実施例においては、成形品１０の表面側１１ａを外観面
とし、金型の鋼材はプレハードン鋼（大同製鋼製：ＮＡ
Ｋ８０）を使用した。

【００２１】成形品の外観面となる表面に対応する固定
側キャビティの表面をサンドブラストで荒した後、ポリ
エーテルスルホン（ＰＥＳ）のＮ−メチル−２−ピロリ
ドン溶液を塗布して加熱処理し、厚み１００μｍの薄膜
を形成させた。ＰＥＳ薄膜の熱伝導量係数は０．０４、
水に対する接触角は８５度である。金型温度を５０℃に
保持し、キャビティに樹脂温度２１０℃のポリスチレン
樹脂（新日鐵化学製エスチレンＨ−６５）溶融体を充填
時間１．５秒で射出充填し、２０秒間冷却してから金型
を開き、成形品を取り出した。得られた成形品１０の表
面状態を調べたところ、薄膜の型被覆表面側の成形品表
面については、本来ヒケが発生しやすい位置１３ａ，１
４ａ，１５ａ部にヒケは見られなかった。また、本来ウ
ェルドラインが発生しやすい位置１７にもウェルドライ
ンは見当たらなかった。これに対し薄膜の型非被覆側と
なる成形品裏面では、リブ１３，１４，１５の側面およ
び周辺にヒケが見られ、位置１７ｂにウェルドラインが
発生していた。

【００２２】比較例１ 実施例１で用いた金型の固定側キャビティの表面を研磨
加工したまま薄膜を形成せずに使用し、実施例１と同一
条件で成形したところ、得られた成形品１０の表面１１
ａには位置１３ａ，１４ａ，１５ａにヒケが発生した反
面、リブ１３，１４，１５の側面および周辺にヒケは見
られず、成形品の表側及び裏側とも位置１７ａ、１７ｂ
にウェルドラインが見られた。

【００２３】比較例２ 実施例１で用いた金型の固定側キャビティ表面をサンド
ブラストで荒した後、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）
のＮ−メチル−２−ピロリドン溶液を塗布して加熱処理
し、厚み７μｍの薄膜を形成させた。このときのＰＥＳ
薄膜の熱伝導量係数は０．５７、水に対する接触角は８
５度である。この金型により実施例１と同一条件で成形
したところ、得られた成形品１０の表面１１ａには位置
１３ａ，１４ａ，１５ａにヒケが発生した反面、リブ１
３，１４，１５の側面および周辺にヒケは見られず、成
形品の表側及び裏側とも位置１７ａ、１７ｂにウェルド
ラインが見られた。

【００２４】比較例３ 実施例１と同形状の成形品の外観面となる表面に対応す
る固定側キャビティの表面をサンドブラストで荒した
後、ＰＥＳの厚さ１．０ｍｍのシートを同じくＰＥＳの
Ｎ−メチル−２−ピロリドン溶液で接着した。作製した
厚さ１．０ｍｍ膜の熱伝導量係数は０．００４で、水に
対する接触角は８５度である。この金型により実施例１
と同一条件で成形したところ、得られた成形品１０の表
面１１ａには位置１３ａ，１４ａ，１５ａに著しいヒケ
は発生しなかったが、表面全体に波打ち状の小さな凹凸
が見られた。位置１７ａのウェルドラインは検出されな
かった。

【００２５】実施例２ 実施例１で用いた金型の成形品の表面外観となる表面に
対応する固定側キャビティの表面をサンドブラストで荒
した後、プラズマ溶射法によりアルミナを溶射し厚み８
００μｍの薄膜を形成させ、更に、その薄膜の上に２０
μｍのニッケル薄膜を無電解メッキ法によって積層し
た。使用したアルミナの熱伝導率は０．０３５ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃、形成した積層薄膜（厚さ８００μｍ
のアルミナ薄膜＋厚さ２０μｍのニッケル薄膜）の熱伝
導量係数は０．４４で、ニッケル表面の水に対する接触
角は９０度である。この金型を用いて実施例１と同一条
件で成形したところ、得られた成形品１０の表面１１ａ
は位置１３ａ，１４ａ，１５ａ部に著しいヒケは見られ
なかった。また、本来ウエルドラインが発生しやすい位
置１７ａには僅かにウェルドラインが見られた。これに
対し型非被覆側となる成形品裏面では、リブ１３，１
４，１５の側面および周辺にヒケが見られ、位置１７ｂ
にウェルドラインが発生していた。

【００２６】比較例４ 実施例２に準拠し、成形品の外観面となる表面に対応す
る固定側キャビティの表面をサンドブラストで荒した
後、プラズマ溶射法によりアルミナを溶射し厚み２００
μｍの薄膜を形成させ、更に、その薄膜の上に２０μｍ
のニッケル薄膜を無電解法によって積層させた。形成し
た積層薄膜（アルミナ膜２００μｍ＋ニッケル膜２０μ
ｍ）の熱伝導量係数は１．７５、ニッケル表面の水に対
する接触角は９０度である。この金型を用い実施例１と
同一条件で成形したところ、型被覆面に対応する成形品
の表面１３ａ，１４ａ，１５ａにはヒケが発生し、成形
品の表側及び裏側とも位置１７ａ、１７ｂにウェルドラ
インが見られた。

【００２７】実施例３ 実施例１で用いた金型の成形品の外観面となる表面に対
応する固定側キャビティ１１の表面をサンドブラストで
荒した後、一回毎に厚み２０μｍのポリイミド薄膜に相
当するポリアミド酸溶液を塗布して加熱処理し、脱水開
環させることを繰り返し、２００μｍのポリイミド積層
薄膜を得た。ところが、この積層薄膜は繰り返し塗布を
する時に、表面に凸凹が生じるのが避けられないので、
ポリイミドの良好な機械加工性を利用して表面を切削
後、表面研磨をし、厚み１００μｍのポリイミド薄膜と
したところ、充分実用に耐えうる薄膜となった。この時
のポリイミド薄膜の熱伝導量係数は０．０４、水に対す
る接触角は８５度である。この金型を用いて実施例１と
同一条件で成形したところ、型被覆表面側の成形品表面
については、本来ヒケが発生しやすい位置１３ａ，１４
ａ，１５ａ部にまったくヒケは見られず、また本来ウエ
ルドラインが発生しやすい位置１７ａにもウエルドライ
ンが皆無であった。これに対し型非被覆側となる成形品
裏面では、リブ１３，１４，１５の側面および周辺に著
しいヒケが見られ、位置１７ｂにウェルドラインが発生
していた。

【００２８】実施例４ 本実施例においては図４に示すように、６０×６５×１
０ｍｍ，厚み２ｍｍの箱形状の天板部２１に幅１５ｍ
ｍ、長さ１０ｍｍの角穴２２と内面に厚み２．５ｍｍと
４．５ｍｍ、高さ５ｍｍ、長さ３０ｍｍの各リブ２３，
２４とを有する成形品２０を成形した。なお、側面には
熱可塑性樹脂を注入するためのゲート１６が形成されて
いる。通常の射出成形法によるとき、リブ２３，２４は
天板２１の板厚よりも格段に厚いので、リブ２３，２４
の位置に対応する天板部２１の表面２３ａ、２４ａ部に
はにヒケが著しく発生し、角穴２２を境にしてゲートの
反対側２５ａ，２５ｂにはウエルドラインが強く発生す
る。この成形品を成形する金型の成形品の外観面となる
表面に対応する固定側キャビティの表面をサンドブラス
トで荒した後、実施例３と同様に、一回毎に厚み２０μ
ｍのポリイミド薄膜に相当するポリアミド酸溶液を塗布
して加熱処理を繰り返し、２００μｍのポリイミド薄膜
を成膜した後、切削と表面研磨の機械加工して厚み１０
０μｍのポリイミド薄膜を形成させたところ、充分実用
に耐えうる薄膜となった。ポリイミド薄膜の熱伝導量係
数は０．０４、水に対する接触角は８５度である。

【００２９】この金型を用いて金型温度を５０℃に保持
し、キャビティに樹脂温度２１０℃のポリスチレン樹脂
（新日鐵化学製エスチレンＨ−６５）溶融体を充填時間
１秒で射出充填し、２５秒間冷却してから金型を開き、
成形品を取り出した。この金型により得られた成形品の
型被覆表面側の成形品表面については、本来ヒケが発生
しやすい位置２３ａ、２４ａ部にまったくヒケは見られ
ず、また本来ウェルドラインが発生しやすい位置２５ａ
にもウェルドラインが皆無であった。これに対し型非被
覆側となる成形品裏面では、リブ２３，２４の側面およ
び周辺に著しいヒケが見られ、位置２５ｂにウェルドラ
インが発生していた。ところが連続して成形を行ったと
ころ、ゲート１６の周囲の薄膜が５０００ショット付近
から剥離を起こし始めた。そこで、ポリアミド酸溶液の
塗布前に固定側キャビティ面に２０μｍの銅メッキ層を
設けたところ、キャビティ面へのポリイミド薄膜の密着
性が向上し、この現象は解消した。

【００３０】実施例５ 本実施例においては実施例４と同じ成形品２０を得るた
め、使用する金型は、成形品の外観面に対応する固定側
キャビティの表面に、厚み１００μｍのポリイミド薄膜
を蒸着重合法により形成した。この方法によるとき、ピ
ロメリット酸二無水物（ＰＭＤＡ）と４，４’−ジアミ
ノジフェニールエーテル（ＯＤＡ）のモノマーを蒸着重
合装置内で真空昇華させ、装置内にセットした固定側キ
ャビティの表面にポリアミック酸として蒸着させながら
重合反応を行ない、キャビティ表面にポリイミド薄膜を
成長させるので、得られたキャビティ表面のポリイミド
薄膜は、極めて密着性に優れ且つ均一で平滑性に富んだ
鏡面皮膜となる。この方法は一工程で所定のポリイミド
薄膜を形成できるので、実施例３や実施例４のポリイミ
ド薄膜形成法にくらべ極めて容易かつ実用性に富んだ方
法である。

【００３１】この金型を用いて実施例４と同一条件で成
形したところ、型被覆表面側の成形品表面については、
本来ヒケが発生しやすい位置２３ａ、２４ａ部にまった
くヒケは見られず、成形品表面はきわめて鏡面に近い平
滑性をもっていた。また本来ウェルドラインが発生しや
すい位置２５ａにもウェルドラインが皆無であった。こ
れに対し型非被覆側となる成形品裏面では、リブ２３，
２４の側面および周辺に著しいヒケが見られ、位置２５
ｂにウエルドラインが発生していた。この金型で長期間
にわたり連続成形を行なったが、実施例４のような薄膜
の剥離現象は全く皆無であった。

【００３２】実施例６ 本実施例においては図５に示すように、４５×４００×
１１．５ｍｍ，標準肉厚２．５ｍｍの箱形状の天板部３
１の一部に、６．５ｍｍの厚肉部３２と三個所の角穴３
３，３４，３５と内面に厚み１ｍｍのリブ３６，３７お
よび厚み３ｍｍのリブ３８，３９とを有する成形品３０
を成形した。なお、側面には熱可塑性樹脂を注入するた
めのゲート１６が形成されている。この成形品を成形す
る金型の成形品の外観面となる固定側キャビティの表面
には、実施例５と同様に蒸着重合法により厚み１５０μ
ｍのポリイミド薄膜を形成した。この金型を用いて金型
温度を５０℃に保持し、キャビティに樹脂温度２１０℃
のポリスチレン樹脂（新日鐵化学製エスチレンＨ−６
５）溶融体を充填時間１．７〜７秒で射出充填し８０秒
間冷却してから金型を開き成形品を取り出した。得られ
た成形品３０の表面状態を調べたところ、型被覆表面側
の成形品表面には、本来ヒケが発生しやすい厚肉部３２
の表面３２ａおよびリブ３７，３８の表面３７ａ，３８
ａの位置にまったくヒケは見られず、成形品表面はきわ
めて鏡面に近い平滑性をもっていた。またウェルドライ
ンが発生しやすい位置にもウェルドラインが皆無の見事
な成形品が得られた。

【００３３】これに対し型非被覆側となる成形品裏面で
は、リブ側面および周辺部と厚肉部３２の肉厚変化部付
近に著しいヒケが見られた。特にリブ３９の付根では、
図２（Ａ）に示すスキン層７が、剥離部８に接するコー
ナー部分Ｅで樹脂の冷却時の収縮力で破断されているの
が、部分的に観察された。また、角孔の周辺にウェルド
ラインが発生していた。本実施例によれば、成形時の樹
脂の体積収縮に伴うヒケ現象を選択的に型非被覆面に移
行させて、外観に全くヒケのない成形品が得られること
が明らかである。

【００３４】

【発明の効果】本発明の射出成形法は、樹脂材料との濡
れ性及び密着性の良い断熱薄膜で被覆した型被覆面への
樹脂の密着性を増大させるとともに、型被覆面のスキン
層の形成速度を遅らせて、相対的にキャビティ非被覆面
でのスキン層形成と優先剥離を促進させることで、冷却
の際の樹脂の体積収縮に起因するヒケ現象を、キャビテ
ィ非被覆面のスキン層剥離部に選択的に発生させて、成
形品欠陥である外観面のヒケのない成形品を製造するも
のである。また、断熱薄膜の存在はよく知られるよう
に、表面スキン層の一瞬の再溶融現象で、成形品の外観
欠陥となる型被覆面側のウェルドラインをも消去すると
いう副次効果も発揮する。そして、これらの効果を、特
別な付帯設備などを必要とせずに、断熱薄膜の接触角と
熱伝導量係数および膜厚を特定した薄膜で被覆された金
型を用い、成形することだけで実現している。また、一
般の成形条件や成形環境から逸脱しないで本発明の射出
成形法を実施できる等の経済的効果も大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】キャビティ内の樹脂流動先端の説明図である。

【図２】断熱被覆金型によるヒケの選択的発生を説明す
る図である。

【図３】実施例１で得られた成形品１０の斜視図であ
る。

【図４】実施例４で得られた成形品２０の斜視図であ
る。

【図５】実施例５で得られた成形品３０の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 固定型または可動型 ３ 内部の溶融樹脂 ４ 流動先端の噴水流 ５ 表面スキン層 ６ 断熱薄膜 ７ スキン層 ８ スキン層剥離部 ９ ヒケ現象 １０ 実施例１の成形品 １１ 平板部 １２ 角孔 １３、１４、１５ リブ １６ ゲート １７ａ 表面のウェルドラインの発生し易い位置の仮想
線 １７ｂ 裏面のウェルドラインの発生し易い位置の仮想
線 ２１ 天板部 ２２ 角孔 ２３、２４ リブ ２５ａ 表面のウェルドラインの発生し易い位置の仮想
線 ２５ｂ 裏面のウェルドラインの発生し易い位置の仮想
線 ３１ 天板部 ３２ 厚肉部 ３３、３４、３５ 角孔 ３６、３７、３８、３９ リブ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 射出成形用金型キャビティ内の成形品の
   外観面に対応する固定側又は可動側金型の一部または全
   面に、相対する成形品裏面に対応する金型面よりも、射
   出される溶融樹脂と密着性の良い断熱性薄膜を形成させ
   た状態で、所定量の熱可塑性溶融樹脂を金型キャビティ
   内に射出充填し、冷却進行に伴う断熱性薄膜面での溶融
   樹脂のスキン層の成長と薄膜面からの剥離を一時的に遅
   延させ、相対的に他方の型面でのスキン層形成とスキン
   層剥離を優先的に生じさせることによって、溶融樹脂の
   冷却固化に起因する体積収縮分を、当該優先剥離したス
   キン層に選択的に吸収させることを特徴とする成形品外
   観へのヒケ防止方法。
2. 【請求項２】 断熱性薄膜は水に対する接触角が４０〜
   ９０度であり、その熱伝導率を薄膜の厚さ（ｃｍ）で除
   して得られる熱伝導量係数（単位：ｃａｌ／ｓｅｃ・
   ℃）が０．０３〜０．５となるように形成することを特
   徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂の射出成形方法。
3. 【請求項３】 射出成形用金型キャビティであって，成
   形品外観面に対応する固定側又は可動側金型面の一部ま
   たは全面に、水に対する接触角が４０〜９０度であり、
   熱伝導量係数（ｃａｌ／ｓｅｃ・℃）が０．０３〜０．
   ５の範囲からなる断熱性薄膜が形成されていることを特
   徴とする射出成形用金型。
4. 【請求項４】 断熱性薄膜が厚さ５０〜３００μｍの範
   囲の芳香族ポリイミド等の耐熱性高分子からなることを
   特徴とする請求項４記載の射出成形用金型。
5. 【請求項５】 前記薄膜が、厚さ８００〜１２００μｍ
   の範囲からなるセラミック類からなることを特徴とする
   請求項４記載の射出成形用金型。
6. 【請求項６】 断熱性薄膜上には熱伝導率０．３ｃａｌ
   ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下及び水との接触角が４０〜９５
   度の金属薄膜が被覆されていることを特徴とする請求項
   ４記載の射出成形用金型。