JPH07266343A - 艶消し状表面を有する合成樹脂成形品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 マット性に優れ、ウエルドライン等の目立ち
が少い成形品を得る。 【構成】 金属から成る主金型表面を微細凹凸状表面を
有する断熱層で被覆した金型を用いて成形された、艶消
し状表面を有する合成樹脂成形品。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は艶消し状表面を有する、
射出成形あるいはブロー成形された合成樹脂成形品に係
る。

【０００２】

【従来の技術】艶消し状表面を有する合成樹脂射出成形
品は、微細凹凸状表面を有する金属金型を用いて射出成
形されている。しかし、この方法で得られる成形品に
は、金型の微細凹凸状表面が十分に再現されない、ある
いはウエルドライン、フローマーク等の見苦しい跡が目
立つ等の欠点が指摘されており、改良が求められてい
る。成形条件でこれ等の欠点を改良することが行われて
いる。

【０００３】各種成形条件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も行われている
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】

【発明が解決しようとする課題】金型表面の微細凹凸状
表面の再現状を良くし、ウエルドライン等の目立ちを少
くし、且つ生産性良く成形する成形品が要求されてお
り、本発明はこれに答えたものである。

【０００６】

【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
型壁面を、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ
・℃以下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、該断熱層が微細凹凸状表面を有する
金型を用いて成形された艶消し状表面を有する合成樹脂
成形品である。

【０００７】以下に本発明について詳しく説明する。本
発明に使用できる合成樹脂は一般の射出成形やブロー成
形に使用できる熱可塑性樹脂である。例えば、スチレン
重合体、ＡＢＳ樹脂、あるいはその共重合体、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
等の一般に射出成形やブロー成形に使用される熱可塑性
樹脂が使用できる。

【０００８】これ等の樹脂に、各種強化材や各種充填物
を配合した場合、あるいはポリマーアロイ等とした場合
は特に大きい効果が得られる。例えば、上記の樹脂に、
ゴム、ガラス繊維、アスベスト、炭酸カルシウム、タル
ク、硫酸カルシウム、木粉等の１種又は２種以上を配合
することができる。本発明に述べる熱伝導率が０．０５
ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の主金型材質とは、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。

【０００９】本発明で断熱層に用い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１９０℃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。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ＡＳＴＭＤ６３８に準じて行
い、測定時の引っ張り速度は５ｍｍ／分である。

【００１０】本発明で断熱層として良好に使用できる重
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できる。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である。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。

【００１１】

【化１】

【００１２】

【化２】

【００１３】

【化３】

【００１４】

【化４】

【００１５】

【化５】

【００１６】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できる。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。

【００１７】

【表１】

【００１８】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。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【表３】

【００２１】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。

【００２２】

【表４】

【００２３】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、本発明の耐熱性
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。

【００２４】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し、本発明に
使用される。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。

【００２５】

【化６】

【００２６】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。

【００２７】

【化７】

【００２８】

【化８】

【００２９】

【化９】

【００３０】

【化１０】

【００３１】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。

【００３２】断熱層に使用す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。本発明の耐熱性重合体
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０．８ｋ
ｇ／１０ｍｍ巾以上、更に好ましくは１ｋｇ／１０ｍｍ
巾以上である。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。

【００３３】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１．
０ｍｍである０．０１ｍｍ未満では効果が低く、２ｍｍ
を越えることは成形サイクルタイムを著しく長くし、不
要である。特に好ましくは、射出成形では０．０５〜
０．２ｍｍ、ブロー成形では０．２〜１．０ｍｍであ
る。射出成形では、厚み（ｃｍ）／熱伝導率（ｃａｌ／
ｃｍ・ｓｅｃ・℃）値が５〜１００が本発明に特に良好
に使用でき、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。

【００３４】主金型表面を断熱層で被覆し、その表面に
射出された加熱樹脂が接触すると、型表面は樹脂の熱を
受けて昇温する。断熱層の熱伝導率が小さいほど、ま
た、断熱層が厚いほど、型表面温度は高くなる。本発明
では、射出された合成樹脂が冷却された型表面に接触し
てから、少なくとも０．１秒の間、型表面温度が軟化温
度以上の状態であることが好ましい。型表面に断熱層が
無い場合には、０．１秒後には型表面温度は殆ど主金型
温度と同一温度となるが、型表面を断熱層で被覆するこ
とで軟化温度以上の状態にすることができ、好ましく
は、０．２秒以上の間、更に好ましくは０．３秒の間、
型表面温度が軟化温度以上の状態である。

【００３５】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Ａ
ＤＩＮＡＴ（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。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 Ｄ１５２
５）、硬質結晶性樹脂では熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６
４８ 荷重１８．６ｋｇ／ｃｍ²）、軟質結晶性樹脂で
は熱変形温度（ＡＳＴＭ Ｄ６４８ 荷重４．６ｋｇ／
ｃｍ²）、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。

【００３６】本発明に述べる断熱層の微細凹凸状表面と
は、いわゆる艶消し状表面と云われている表面であり、
サンドブラスト処理された金型で成形される。表面粗度
はＪＩＳ Ｂ ０６０１で測定された中心線平均粗さ
（Ｒａ）で０．１〜１０μｍ、最大高さ（Ｒｍａｘ）で
１〜１００μｍ、十点平均粗さ（Ｒｚ）で１〜１００μ
ｍ、を有する表面である。更に好ましくは、Ｒａで０．
５〜５μｍ、Ｒｍａｘで５〜５０μｍ、Ｒｚで５〜５０
μｍの極めて微細な表面凹凸である。

【００３７】断熱層の微細凹凸表面はサンドブラスト法
等により形成できる。形成される凹凸の大きさは吹きつ
ける砂粒の大きさ、砂粒の材質、吹きつけ空気圧（吹き
つけ速度）、吹きつけ時間により調節できる。従来の粗
面成形品の成形法、すなわち、金属金型表面をサンドブ
ラスト等により粗面とし、該金型を用いて、射出成形で
艶消し状表面成形品を成形すると、金型の粗面が成形品
に十分に再現されなかった。成形される合成樹脂の軟化
温度付近まで金型温度を加熱して成形すれば、金型粗面
は十分に、再現されるが、しかし、この場合には成形サ
イクルタイムが長くなり、成形効率が著しく悪くなる。

【００３８】本発明は金属から成る金型表面を微細凹凸
状表面を有する断熱層で被覆することにより、射出され
る合成樹脂の熱で該断熱層表面を加熱しつつ成形し、微
細凹凸状表面の再現性を良くした成形品を提供する。こ
の場合金属から成る主金型は冷却されており、成形サイ
クルタイムの増大を微少におさえられ、成形効率は良好
に保たれる。主金型温度は合成樹脂の軟化温度から２０
℃を減じた温度、好ましくは３０℃を減じた温度より低
く、且つ、０℃、好ましくは２０℃以上の温度に冷却さ
れて成形される。本発明を主に射出成形で説明したが、
ブロー成形に於ても同様である。

【００３９】

【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、底面が１６ｃｍ
×１１ｃｍ、高さが５ｃｍの（箱状金型キャビティを有
し、型表面は鏡面状である。箱状金型キャビティの底面
中央にダイレクトゲートを有する。成形品にウエルドラ
インが形成できる形状を有する。この主金型を２コ用意
する。 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）。硬化後のポリイミドの性能は、Ｔｇ
が３００℃、熱伝導率が０．０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓ
ｅｃ・℃、破断伸度が６０％。 ポリイミド被覆金型：主金型の１つに、硬質クロムメッ
キを行い、更にその上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５回繰り返し、最後に２９０℃まで
加熱して、１００％イミド化して型表面をポリイミド被
覆し、該表面を鏡面状に研磨して、１１０μｍ厚のポリ
イミド被覆金型をつくる。 主金型の表面微細凹凸状化：主金型表面をサンドブラス
ト処理によりマット化する。マット化は（株）日本エッ
チングのＮＯ．９ＧとＮＯ．１１Ｇ（吹き付けエアー圧
３．７ｋｇ／ｃｍ²）を行う。 ポリイミド被覆金型の表面微細凹凸状化：被覆されたポ
リイミド表面をサンドブラスト処理を行いマット化す
る。マット化は（株）日本エッチングのＮＯ．９ＧとＮ
Ｏ．１１Ｇ（吹き付けエアー圧１．７ｋｇ／ｃｍ²）を
行う。 射出成形される合成樹脂：旭化成ポリスチレン４９２
（旭化成工業（株）製）。ビカット軟化温度は１０５
℃。

【００４０】表面微細状化された、ポリイミド被覆金型
と主金型を用い、合成樹脂温度２３０℃、主金型温度５
０℃で射出成形を行う。表面微細凹凸状化された断熱層
ポリイミド表面の表面凹凸パターン（９Ｇ−Ａ、１１Ｇ
−Ａ）、該金型で射出成形された射出成形品表面の表面
凹凸パターン（９Ｇ−Ｂ、１１Ｇ−Ｂ）、表面微細凹凸
状化された主金型の表面凹凸パターン（９Ｇ−Ｃ、１１
Ｇ−Ｃ）、該金型で成形された射出成形表面の表面凹凸
パターン（９Ｇ−Ｄ、１１Ｇ−Ｄ）を図１及び、図２に
示す。粗表面のパターンは（株）東京精密製の表面粗さ
形状測定機「サーフコム５７０Ａ」で測定する。

【００４１】本発明である射出成形品の表面凹凸パター
ン（９Ｇ−Ｂと１１Ｇ−Ｂ）は型表面の凹凸パターン
（９Ｇ−Ａ、１１Ｇ−Ａ）が良好に再現されており、優
れたマット状成形品であり、且つウエルドラインの目立
ちは極めて少ない。これに対し、従来一般に使用されて
いるマット状成形品（９Ｇ−Ｄと１１Ｇ−Ｄ）は型表面
の凹凸パターン（９Ｇ−Ｃと１１Ｇ−Ｃ）が十分に再現
されず、ウエルドラインの目立ちも大きい。

【００４２】

【発明の効果】表面マット性に優れ、ウエルドライン、
フローマークの目立ちが少い成形品を得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は型表面及び成形品表面の粗面パターンを
示す。

【図２】図２は型表面及び成形品表面の粗面パターンを
示す。

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
   形成する型壁面を、熱伝導率が０．００２ｃａｌ／ｃｍ
   ・ｓｅｃ・℃以下の耐熱性重合体からなる断熱層で０．
   ０１〜２ｍｍ厚に被覆され、該断熱層が微細凹凸状表面
   を有する金型を用いて成形された艶消し状表面を有する
   合成樹脂成形品。