JPH07186208A - 射出成形されたプラスチックホック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 外観に優れ、経済的に射出成形されたプラス
チックホックを提供する。 【構成】 断熱層被覆金型が用いられ、熱可塑性樹脂樹
脂が射出成形され形成されたプラスチックホック。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、射出成形されたプラス
チックホックに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラスチックホックは合成樹脂の射出成
形で形成されている。プラスチックホックには高光沢度
が要求されており、射出成形条件を選択して成形されて
いる。一般に、プラスチックホックの射出成形は、金型
キャビティ壁面を鏡面状に研磨した後、鏡面状に硬質ク
ロムメッキした金型を使用して、射出圧力を高く、射出
速度を速く、金型温度を高く設定して行われている。

【０００３】これらの条件要因の中で最も大きな影響の
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と、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。このため、金型温度を高くすることなく型表面の再
現性を良くし、又金型温度を高くしても必要な冷却時間
が長くならない方法が要求されている。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でえられるプ
ラスチックホック行われているが、この方法は熱の消費
量も多く、冷却時間が長くなる。

【０００４】金型キャビティを形成する型壁面を熱伝導
率の小さい物質で被覆することにより金型表面再現性を
良くする方法は米国特許第３５４４５１８号明細書で射
出成形について開示されている。押出ブロー成形につい
ても、同様に型壁面を熱伝導率の小さい物質で被覆する
方法が米国特許第５０４１２４７号明細書に開示されて
いる。

【０００５】外観に著しく優れたプラスチックホックを
得ようとする場合、これまでは例えば、１００℃以上の
極めて高温度の金型を用いて射出成形する必要があり、
この為に、媒体を水以外の取扱いに不便なもの、あるい
は水の場合高圧の流水径路が必要となり、設備費の増大
につながり、且つ成形サイクルタイムも著しく増大し、
経済的にも大きな問題である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、外観が著し
く優れた、射出成形されたプラスチックホックを提供す
ることを課題とするものである。

【０００７】

【発明を解決するための手段及び作用】すなわち、本発
明は、金属からなる主金型の金型キャビティを形成する
型壁面が、０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の
熱伝導率の耐熱性重合体からなる断熱層で０．０１〜２
ｍｍ厚に被覆された金型が用いられて、熱可塑性合成樹
脂が射出成形されたことを特徴とする射出成形されたプ
ラスチックホック、である。

【０００８】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明に述べるプラスチックホックとは、プラスチックの
弾性、及び塑性変形の特性を利用し、上側と下側で布地
をはさんでカシメにより、布地に固定して各種衣類等に
使用するプラスチックホックをいう。本発明の射出成形
されたプラスチックホックに使用できる合成樹脂は、一
般の射出成形に使用できる熱可塑性樹脂である。例え
ば、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等オレ
フィン重合体、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、塩化
ビニール重合体又はその共重合体、ポリカーボネート、
ポリアミド、ポリエステル、ポリアセタール等の一般に
射出成形に使用される熱可塑性樹脂が使用できる。

【０００９】良好に使用できるのは、ポリアセタール、
ナイロン６、ナイロン６６、ポリカーボネート、ポリプ
ロピレン等であり、特に良好に使用できるのはポリアセ
タールである。ポリアセタールは成形中に多くのデポジ
ット物質を発生させる。ポリアセタールより発生するデ
ポジット物質は金型上に付着し、モールドデポジットと
なる。このモールドデポジットのため、高い寸法精度を
有する成形体を連続して得る事が困難となる。モールド
デポジットを減少させるべく数多くの試みがなされてい
る。

【００１０】本発明のプラスチックホックは、上記のモ
ールドデポジット物質の影響が少ないので、寸法精度が
高い、外観性が良いものであり、連続して得られる、極
めて優れたものである。本発明に述べる金属からなる主
金型材質とは、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、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。特に鋼材が良好に使用で
きる。

【００１１】本発明で断熱層に用いられる耐熱性重合体
とは、ガラス転移温度が１５０℃以上、好ましくは１９
０℃以上、及び／又は融点が２５０℃以上、好ましくは
２８０℃以上の耐熱性重合体であるものをいう。耐熱性
重合体の熱伝導率は０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
℃以下であり、一般の重合体はこの熱伝導率以下であ
る。又、該耐熱性重合体の破断伸度は１０％以上の強靭
な重合体が好ましい。破断伸度の測定法はＡＳＴＭＤ６
３８に準じて行い、測定時の引っ張り速度は５ｍｍ／分
である。

【００１２】本発明で断熱層として良好に使用される重
合体は、主鎖に芳香環を有する耐熱性重合体であり、有
機溶剤に溶解する各種非結晶性耐熱重合体、各種ポリイ
ミド等が良好に使用される。上記の非結晶性耐熱重合体
としては、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリ
アリルスルホン、ポリアリレート、ポリフェニレンエー
テル、ポリベンツイミダゾール等が挙げられる。これ等
の代表的な耐熱性重合体の繰り返し単位を次に示す。

【００１３】

【化１】

【００１４】

【化２】

【００１５】

【化３】

【００１６】

【化４】

【００１７】

【化５】

【００１８】前記のポリイミドは各種あるが、直鎖型高
分子量ポリイミドが良好に使用される。一般に直鎖型高
分子量ポリイミドは破断伸度が大きく、耐久性に優れて
いる。本発明に良好に使用できる直鎖型の高分子量ポリ
イミドの例を表１に示した。なお、Ｔｇはガラス転移温
度、又、ｎはくりかえし単位の数を表わす。

【００１９】

【表１】

【００２０】直鎖型ポリイミドのＴｇは構成成分によっ
て異り、その例を表２および表３に示した。Ｔｇが１５
０℃以上の重合体が使用され、好ましくは１９０℃以
上、更に好ましくは２３０℃以上である。

【００２１】

【表２】

【００２２】

【表３】

【００２３】本発明に良好に使用できる、溶剤に溶解で
きる各種可溶性ポリイミドを表４に示す。

【００２４】

【表４】

【００２５】射出成形は複雑な形状の成形品を一度の成
形で得られるところに経済的価値がある。この複雑な金
型表面を耐熱性重合体で被覆し、且つ強固に密着させる
には、耐熱性重合体溶液、あるいは／及び耐熱性重合体
前駆体溶液を塗布し、次いで加熱して耐熱性重合体を形
成させることが最も好ましい。従って、本発明に使用さ
れる耐熱性重合体、あるいは耐熱性重合体前駆体は、溶
剤に溶解できることが好ましい。本発明に使用され得る
前記の非結晶性耐熱性重合体、可溶性ポリイミド、ある
いはポリイミド前駆体は、テトラヒドロフラン、ジメチ
ルフォルムアミド、ジメチルアセトアミド、Ｎ−メチル
ピロリドン等の各種溶剤に溶解するものである。直鎖型
ポリイミド前駆体は、例えば芳香族ジアミンと芳香族テ
トラカルボン酸二無水物を開環重付加反応させることに
より合成される。

【００２６】

【化６】

【００２７】これ等ポリイミド前駆体は、加熱して脱水
環化反応させることによりポリイミドを形成する。最も
好ましい直鎖型ポリイミド前駆体は、ポリアミド酸であ
りその代表例の繰り返し単位と、それをイミド化したポ
リイミドの繰り返し単位を次に示す。

【００２８】

【化７】

【００２９】

【化８】

【００３０】

【化９】

【００３１】

【化１０】

【００３２】上記のポリイミド前駆体のポリマーはＮ−
メチルピロリドン等の溶媒に溶かし、金型壁面に塗布さ
れる。これら耐熱性重合体溶液、あるいは耐熱性重合体
前駆体溶液には、コーティング時の粘度を調整したり、
溶液の表面張力を調整、チキソトロピー性を調整するた
めの添加物を加えたり、及び／又は金型との密着性を上
げるための微少の添加物を加えることができる。

【００３３】断熱層に使用される耐熱性重合体につい
て、非結晶性耐熱性重合体、ポリイミドで説明したが、
本発明は基本的にこれ等に限定されるものではない。可
とう性が付与されたエポキシ樹脂、シリコーン系樹脂等
は成形条件等によっては使用できる。本発明において
は、耐熱性重合体皮膜と主金型との密着力が大きいこと
が必要であり、室温で０．５ｋｇ／１０ｍｍ巾以上、好
ましくは０．８ｋｇ／１０ｍｍ巾以上、更に好ましくは
１ｋｇ／１０ｍｍ巾以上である。

【００３４】これは密着した断熱層を１０ｍｍ巾に切
り、接着面と直角方向に２０ｍｍ／分の速度で引張った
時の剥離力である。この剥離力は測定場所、測定回数に
よりかなりバラツキが見られるが、最小値が大きいこと
が重要であり、安定して大きい剥離力であることが好ま
しい。本発明に述べる密着力は金型の主要部の密着力の
最小値である。

【００３５】ポリイミド等の断熱材の薄層の表面の平滑
性等を更に向上させるため、あるいは表面の耐擦傷性を
更に向上させるため、あるいは離型性を良くするため、
ポリイミド層等の厚みの１／１０付近より薄い別材質を
ポリイミド表面等に塗布することも必要に応じてでき、
本発明に含まれる。合成樹脂のシートや型物の表面に、
耐擦傷性向上のために使用されている、一般にハードコ
ートと言われている塗料を塗布することもできる。

【００３６】例えば、熱硬化型のシリコーン系ハードコ
ート剤、特に、シリコーン系ハードコート剤にエポキシ
系物質を配合した密着性に優れたハードコート剤は良好
に使用でき、本発明にとって好ましいものである。又、
離型性を良くするためにフッ素樹脂やシリコーン系重合
体を塗布することも良好にできる。断熱層の厚みは０．
０１ｍｍから２ｍｍの範囲で適度に選択される。好まし
くは０．０５から０．５ｍｍである。０．０１ｍｍ未満
では効果が低く、２ｍｍを越えることは不要である。厚
み（ｃｍ）／熱伝導率（ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）値
が５〜１００が本発明に特に良好に使用であり、この様
に非常にせまい範囲が特に有効である。５〜１００の範
囲より小さいと型表面再現性が悪くなる傾向があり、こ
の範囲より大きくなると、型内冷却時間が長くなるか、
あるいは及び低熱伝導物質の鏡面状被覆が困難になるな
どの傾向を生ずることが多い。

【００３７】本発明では主金型の温度を熱可塑性樹脂の
（軟化温度−２０℃）以下に冷却して成形される。好ま
しくは（軟化温度−２５℃）以下、室温以上で成形され
る。ここに述べる樹脂の軟化温度とは合成樹脂が容易に
変形し得る温度であり、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／ｃ
）、軟質結晶性樹脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６
４８ 荷重４．６ｋｇ／ｃ ）でそれぞれ示す温度とす
る。硬質結晶性樹脂とは、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、各
種ポリエチレン、ポリプロピレン等である。

【００３８】本発明では、主金型温度を冷却し、射出さ
れた合成樹脂が型表面に接触してから、少なくとも０．
１秒の間、型表面温度が１００℃以上の状態で成形され
ることが好ましい。一般に金型温度は８０℃以下で射出
成形されており、８０℃を越える高温の金型温度では成
形サイクルタイムが長くなり、成形効率が低下する。ま
た、室温より低くなると金型表面に結露が発生しやすく
なる。射出成形時の型表面温度の変化は、合成樹脂、主
金型、断熱層の温度、比熱、熱伝導率、密度、結晶化潜
熱等から計算できる。例えば、ＡＤＩＮＡ及びＡＤＩＮ
ＡＴ（マサチューセッツ工科大学で開発されたソフトウ
ェア）等を用い、非線形有限要素法による非定常熱伝導
解析により計算できる。

【００３９】金属からなる主金型の金型キャビティを形
成する型壁面が断熱層で被覆された金型を用いて射出成
形されると、射出された合成樹脂自身の熱で型表面が加
熱されながら成形される。従って、あたかも主金型の温
度を高く設定して成形されたことと同等の効果が得られ
る。成形品の型表面再現性を良くし、成形品の艶を良く
するためには、射出された樹脂が型壁面に接して、少な
くとも該樹脂に一定の圧力が加わり型壁面に押しつけら
れるまでの微少の間だけ、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必要で、重要である。型壁面
を断熱層で被覆すると、断熱層の断熱効果により型表面
が射出された樹脂の熱により加熱され、型表面再現性が
良くなり、成形品の艶が良くなる。

【００４０】本発明のプラスチックホックは、断熱層が
金型キャビティを形成する型壁面の片面あるいは両面に
被覆されているが、少くとも外観が要求される型壁面に
被覆されているものを用いて成形される。ホックの外表
面（ホックの表側の外部から見える部分）を形成する型
壁面のみに断熱層で被覆することは、本発明に最も良好
に使用できる。

【００４１】金型から成る主金型の表面を合成樹脂から
成る薄い断熱層で被覆することについては、多くの公知
文献がある。しかし、従来これ等の金型は簡易金型とし
て成形回数が少ない成形には使用できるものの、数万回
の成形に耐える本格金型には鋼鉄等の強靭な材質で型キ
ャビティを形成することがこれまでの常識である。合成
樹脂が射出成形される場合、鋼鉄等の強靭な材質で金型
キャビティを形成することが数万回の成形を行う本格金
型ではこれまで必須と考えられている。

【００４２】我々は、これについて更に深い研究を行
い、主金型の表面を薄い耐熱性重合体で被覆しても、一
定の条件を満たす合成樹脂から成る断熱層を使用すれ
ば、数万回の射出成形に耐えることを発見し、本発明の
射出成形されたプラスチックホックで外観に優れたもの
を提供できることに至った。

【００４３】

【実施例】次の金型、物質等を使用する。 主金型： 鋼材（Ｓ５５Ｃ）でつくられたプラスチック
ホック金型。型表面は鏡面状であり、更に硬質クロムメ
ッキがされている。 ポリイミド前駆体及び硬化後のポリイミド： 直鎖型高
分子量ポリイミド前駆体溶液「トレニース＃３０００」
（東レ（株）製 商品名）。硬化後のポリイミドの性能
は、Ｔｇが３００℃、熱伝導率が０．０００５ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃、破断伸度が６０％。 ポリイミド被覆金型： 主金型のホックの外表面を形成
する部分にポリイミド前駆体溶液を塗布し、１６０℃に
加熱して部分イミド化し、次いで該塗布、１６０℃加熱
を数回繰り返し、最後に２９０℃まで加熱して、１００
％イミド化して各種厚みのポリイミド被覆金型をつく
る。

【００４４】

【実施例１〜５、比較例１〜３】各種樹脂、各種金型を
用いてプラスチックホックの射出成形を行った結果を表
５に示す。主金型の金型キャビティを形成する型壁面
が、０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下の熱伝導
率の耐熱性重合体からなる断熱層で０．０１〜２ｍｍ厚
に被覆された金型が用いられて射出成形されたプラスチ
ックホックの外表面は、外観に優れ、モールドディポジ
ットも極めて少なく、金型耐久性も優れ、経済性にも優
れる。

【００４５】

【表５】

【００４６】

【発明の効果】本発明の射出成形されたプラスチックホ
ックは、 １）モールドデポジット物質の影響がないので、寸法精
度が高い、極めて優れたものであり、 ２）低い金型設定温度で成形され、金型寿命が向上する
ので、数万回の成形により連続して得られるものであ
り、 ３）従来のものに比べて成形品の外観性が向上した、著
しく外観の優れたものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属からなる主金型の金型キャビティを
   形成する型壁面が、０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・
   ℃以下の熱伝導率の耐熱性重合体からなる断熱層で０．
   ０１〜２ｍｍ厚に被覆された金型が用いられて、熱可塑
   性合成樹脂が射出成形されたことを特徴とする射出成形
   されたプラスチックホック。