JPH0760754A - 合成樹脂射出成形用金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 成形サイクルタイムを微増にとどめて、離型
性が良く、成形品外観を著しく向上させる金型を提供す
る。 【構成】 抜き勾配が４度以下の金型キャビティを有す
る射出成形用金型に於いて、金型は金属からなる主金型
で形成され、該主金型の抜き勾配が４度以下の部分は割
り型ブロックで形成され、該割り型ブロックの金型キャ
ビティを形成する部分の型壁面は０．０２〜１ｍｍ厚の
耐熱性重合体からなる断熱層で被覆されている合成樹脂
射出成形用金型である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は合成樹脂の射出成形用金
型に関する。更に詳しくは数万回の成形に耐える射出成
形用金型に関するものであり、特に家庭電気機器、ある
いは事務機器のハウジングを成形に適するものであ。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂を金型キャビティへ射出し
て成形し、成形品に対する型表面の形状状態の付与にお
ける再現性を良くし、成形品の艶を良くするには、通
常、樹脂温度を高くしたり、射出圧力を高くする等の成
形条件を選ぶことによりある程度達成できる。

【０００３】これらの要因の中で最も大きな影響がある
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、
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。 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ＵＳＰ
３５４４５１８号明細書等で開示されており、熱伝導率
が小さい物質としてポリエチレンテレフタレート、ポリ
フェニレンサルファイド等が示されている。更に、金型
表面近くに断熱層を設ける方法としてＷＯ８９／１０８
２３号明細書がある。この明細書には、射出された樹脂
が金型内で冷却される際に、ゆっくり冷却する手段とし
て、金型最表面をアルミニウムあるいはニッケル等の金
属とし、次の層に断熱層、その下を金型本体とする構造
が示されている。

【０００４】断熱層を設ける目的は射出された加熱樹脂
の冷却速度を大巾に低減することであり、断熱層として
数ｍｍ厚の液晶ポリマーの板、ベスペル（成形されたポ
リイミド、Ｄｕ Ｐｏｎｔ社商品名）の板が示されてい
る。特開昭６２−３７１０７号公報には通気性のある断
熱層を型表面につけ、シルバーストリークの発生等を防
ぐ方法が記載されている。

【０００５】射出成形は複雑な形状の成形品が一度の成
形で得られることに最大の長所があり、この長所を保持
しつつ、金型内の冷却時間が長くならず、且つ、金型表
面再現性を良くした鏡面状成形品を成形することが要求
されている。家電機器や事務機器のハウジングには抜き
勾配が小さいことが好ましく、樹脂の種類により異なる
が、一般に０．５〜４度の抜き勾配がとられている。型
壁面が平滑に仕上げられたクロムメッキ等の金属面であ
れば、この抜き勾配をつければ離型は一般に容易であ
り、安定に射出成形できる。抜き勾配をつけられた部分
の型壁面を耐熱性重合体からなる断熱層で被覆した場合
には、離型時に断熱層が剥離することが多く、長期の運
転に耐えられない。すなわち、金属からなる一般の金型
であれば、容易に離型できる抜き勾配でも、型壁面を断
熱層で被覆した場合には離型困難であり、成形困難にな
る。

【０００６】本発明者らは金型表面に直鎖型高分子量ポ
リイミドを被覆することにより、長期成形に耐え、金型
表面再現性をよくする金型について、特願平５−１７５
７４等で提案した。本発明は上述のことを基本に、更
に、改良したものである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、合成樹脂の
射出成形において、数万回の繰り返し成形に耐え、冷却
時間の増大が小さく、成形品の外観の優れた成形品が得
られ、更に、成形時の離型が容易な金型を提供すること
にある。更には、抜き勾配が４度以下の、家電機器や事
務機器等のハウジング等を成形する金型を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決しようとする手段】すなわち、本発明は、
抜き勾配が４度以下の金型キャビティを有する射出成形
用金型に於いて、金型は金属からなる主金型で形成さ
れ、該主金型の抜き勾配が４度以下の部分は割り型ブロ
ックで形成され、該割り型ブロックの金型キャビティを
形成する部分の型壁面は０．０２〜１ｍｍ厚の耐熱性重
合体からなる断熱層で被覆されていることを特徴とする
合成樹脂射出成形用金型である。

【０００９】耐熱性重合体は、熱伝導率が０．００２ｃ
ａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であり、ガラス転移温度が
１５０℃以上、及び／又は融点が２５０℃以上であり、
破断伸度は１０％以上であり、かつ耐熱性重合体からな
る断熱層は、型壁面との密着力が０．５ｋｇ／１０ｍｍ
幅以上であることが好ましい。更に本発明の金型は、家
庭電気機器、あるいは事務機器のハウジングを成形する
こと適している。

【００１０】以下に本発明について詳細に説明する。主
金型の表面を薄い合成樹脂で被覆しても、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見いだした。すなわち、射出成
形では、金型に射出された加熱可塑化樹脂は冷却された
金型壁面に接触して接触面に直ちに固化層を形成し、引
続き射出される樹脂は固化層と固化層の間を進行し、流
動先端（ｆｌｏｗ ｆｒｏｎｔ）に達すると、金型壁面
の方向へ向い、金型壁面と接して固化層となる。

【００１１】すなわち、射出される樹脂は金型壁面を上
から押し付ける様に流れ、金型壁面をひきずる様に流れ
ない。従って、金型表面を選択された合成樹脂から成る
薄い断熱層で、金型に強固に密着させれば、該断熱層は
射出される樹脂で直接摩耗することは無く、数万回の射
出成形に耐え得る。

【００１２】本発明に用いる主金型材質は、熱伝導率が
０．０５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以上の、一般に金型
に使用される金属であり、鉄又は鉄を５０重量％以上含
有する鋼材、アルミニウム又はアルミニウムを５０重量
％以上含有する合金、ＺＡＳ等の亜鉛合金、銅又はベリ
リウム銅等の銅合金等の金属である。これらの金属の表
面には各種表面加工を行うことができる。例えば、クロ
ムメッキ、ニッケルメッキ等の金属メッキ、各種化成処
理等は必要に応じて実施できる。これらの表面加工を適
度に選択すれば主金型と断熱層の密着力を更に増大させ
ることができる。又、主金型の表面、及び／又はメッ
キ、化成処理層の表面は平滑状、微細な凹凸状のいずれ
でも良く、必要に応じて選択できる。適度な表面凹凸に
することにより、密着力を増大させることができる。

【００１３】本発明の金型では抜き勾配が４度以下の部
分は割り型ブロックで形成され、該割り型ブロックの金
型キャビティを形成する部分の型壁面は０．０２〜１ｍ
ｍ厚の耐熱性重合体からなる断熱層で被覆されている。
一般の金型では、型壁面が平滑の場合には、０．５〜４
度程度の抜き勾配を有し、この程度の抜き勾配であれば
割り型ブロックを必要とせず、金型製作費が高くなる割
り型は使用されない。射出成形される合成樹脂が軟質合
成樹脂の場合には、抜き勾配が更に小さい金型キャビテ
ィも割り型ブロックを使用しないで成形されている。し
かし、型壁面を断熱層で被覆した場合には、４度以下の
抜き勾配では離型時に断熱層が剥離し易く、長期の成形
に耐え得ない。抜き勾配が０．５〜３度の場合に、本発
明は特に良好に適用される。しかし、抜き勾配が０．５
度以下、場合によってはアンダーカットの金型も本発明
に含まれる。

【００１４】本発明の金型では、割り型ブロックを１個
以上有し、好ましくは２〜４個有する。割り型ブロック
は離型時にアングュラーピン等により成形品から離れ、
良好に離型される。本発明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。

【００１５】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、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。

【００１６】

【化１】

【００１７】

【化２】

【００１８】

【化３】

【００１９】

【化４】

【００２０】

【化５】

【００２１】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は繰り返し単位の数を表わす。

【００２２】

【表１】

【００２３】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。

【００２４】

【表２】

【００２５】

【表３】

【００２６】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。

【００２７】

【表４】

【００２８】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、及び／又は耐熱性重合体前駆
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。

【００２９】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。

【００３０】

【化６】

【００３１】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。

【００３２】

【化７】

【００３３】

【化８】

【００３４】

【化９】

【００３５】

【化１０】

【００３６】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。

【００３７】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／１
０ｍｍ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。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。

【００３８】耐熱性重合体層の厚みは、０．０２〜１ｍ
ｍ、好ましくは０．０４〜０．２ｍｍの範囲で適度に選
択される。０．０２ｍｍ未満の厚みでは成形品表面改良
の効果が少なく、１ｍｍを超えると金型の冷却効果が低
下し、成形効率が低下する。金型温度が高い程、断熱層
の厚みを薄くし、金型温度が低い程、断熱層の厚みを厚
くする必要がある。

【００３９】射出成形は複雑な形状の型物が一度の成形
でできることが最大の長所であり、そのため金型キャビ
ティは一般に複雑な形状をしている。この複雑な金型キ
ャビティ表面に鏡面状に被覆物質を塗布することはきわ
めて困難であり、そのため塗布された被覆層を表面研磨
して均一な厚みに仕上げることが最も良好な方法であ
る。従って、耐熱性重合体は研磨できることが好まし
い。

【００４０】本発明では、断熱層は割り型ブロックの金
型キャビティを形成する部分の型壁面に被覆されるが、
他の部分の型壁面にも被覆されていても良い。本発明の
金型で成形されうる合成樹脂は一般に射出成形に使用で
きる熱可塑性樹脂である。例えば、スチレン重合体又は
その共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等オレフ
ィン重合体又はその共重合体、塩化ビニール重合体又は
その共重合体、ポリアセタール、ポリアミド、ポリエス
テル等の一般の熱可塑性樹脂が使用できる。

【００４１】これ等の樹脂に、各種強化材、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、これ等の樹脂
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、発泡剤、木粉等の１種又は２
種以上を配合することができる。又、ゴミ、塗料粉等の
異物が混入しているリサイクル樹脂も本発明に良好に使
用できる。

【００４２】本発明を図により説明する。図１は本発明
の金型の断面を示し、本発明に係わる部分のみを示す。
図２は図１の金型が開いた状態を示す。図１に於いて、
金型キャビティ１はコア２、ロッキングブロック３、割
り型ブロック４で形成されている。割り型ブロック４の
金型キャビティ１を形成する部分の型壁面は、０．０２
〜１ｍｍ厚の耐熱性重合体からなる断熱層５で被覆され
ている。該断熱層５は割り型ブロック４に密着してい
る。割り型ブロック４は型開き時に、アングュラーピン
６で成形品７から離され、その後、成形品はエジェクタ
ーピン８により良好に離型される。

【００４３】

【実施例】次に示す主金型、断熱層を用いる。主金型は
図１及び図２に示す箱型キャビティを有する構造で、割
り型ブロック４の金型構造材は鋼材（Ｓ５５Ｃ）で、金
型キャビティ１を構成する型壁面のキャビティ側は硬質
クロムメッキされている。

【００４４】断熱層は直鎖型ポリイミド前駆体溶液「ト
レニース＃３０００」（東レ株式会社製、商品名）を主
金型に塗布し、加熱して部分イミド化し、これを合計４
回繰り返し、次いで２９０℃に加熱してイミド化し、ポ
リイミド層を形成する。該ポリイミド層を研磨して鏡面
状とし、０．１ｍｍ厚の断熱層とする。この断熱層の熱
伝導率は０．０００５ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃、Ｔｇ
は３００℃、型壁面との密着力が１．５ｋｇ／１０ｍｍ
幅、破断伸度は６０％である。

【００４５】この金型で、ゴム強化ポリスチレン＃４９
５（旭化成工業株会社製）を射出成形した。１万回の射
出成形に耐え、安定した高光沢度の成形品を得た。

【００４６】

【比較例】実施例とほぼ同一の箱型キャビティを有し、
割り型ブロックのない、抜き勾配２度の主金型に、実施
例と同様に断熱層を形成し、射出成形した。抜き勾配２
度の部分の断熱層は１００回の成形で、剥離し、良好な
成形品はできなかった。

【００４７】

【発明の効果】本発明の金型を使用して、家電機器や事
務機器のハウジング等を、成形サイクルタイムの増加を
微増にとどめ、成形時の離型性がよく、且つ、成形品の
著るしい外観向上を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の金型の断面である。

【図２】図２は図１の金型が開いた状態の断面である。

【符号の説明】

１、金型キャビティ ２、 コア ３、ロッキングブロック ４、割り型ブロック ５、断熱層 ６、アンギュラーピン ７、成形品 ８、エジェクターピン ９、スプルーブッシュ １０、固定側取付板 １１、可動側取付板 １２、スペーサーブロック １３、エジェクタープレート

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 抜き勾配が４度以下の金型キャビティを
   有する射出成形用金型に於いて、金型は金属からなる主
   金型で形成され、該主金型の抜き勾配が４度以下の部分
   は割り型ブロックで形成され、該割り型ブロックの金型
   キャビティを形成する部分の型壁面は０．０２〜１ｍｍ
   厚の耐熱性重合体からなる断熱層で被覆されていること
   を特徴とする合成樹脂射出成形用金型。
2. 【請求項２】 耐熱性重合体は、熱伝導率が０．００２
   ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃以下であり、ガラス転移温度
   が１５０℃以上、及び／又は融点が２５０℃以上であ
   り、破断伸度は１０％以上であり、かつ耐熱性重合体か
   らなる断熱層は、型壁面との密着力が０．５ｋｇ／１０
   ｍｍ幅以上であることを特徴とする請求項１記載の合成
   樹脂射出成形用金型。