JPS5840504B2 - 射出成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂の射出成形品において外観良好な
成形品を得る射出成形方法に関するものである。

本発明方法によって得られる熱可塑性樹脂射出成型品は
、フローマーク等がないので、外観が良好であり、特に
充填剤人熱町樹脂においては、その充填剤が表面に露出
されないのでシルバストリークもなくなり外観が極めて
良好となる。

すなわち、通常の射出成形方法では該射出成形品表面が
荒れ熱可塑性樹脂本来のやわらかい光沢を有する外観を
得ることが出来なかった充填材入り熱可塑性樹脂の射出
成形品において本発明の効果がとりわけ非常に顕著であ
る射出成形方法である。

一般的に従来は熱可塑性樹脂成形品の射出成形において
は熱可塑性樹脂の可塑性を利用し、換言すればスクリュ
ー等を利用熱可塑性樹脂を加熱流動化付形し、然るのち
金型内で冷却固化することにより成形品を得る事を基本
原理としている。

すなわち固化、成形品を金型より離型、取り出すために
（１熱可塑性樹脂の加熱変形温度より冷却し金型外に取
り出す。

そのため一般的には金型は加熱変形温度より低く保持す
る。

更に生産性を上げるために結露寸前の温度まで冷媒を利
用金型を冷却することが行なわれている。

金型を冷却し、溶融樹脂の温度等で加熱、蓄熱する場合
でもその原理上金型温度は熱可塑性樹脂の加熱変形温度
を上まわらない様に制（財）し成形する。

換言すると金型表面と熱可塑性樹脂が接触するとその接
触面で熱可塑性樹脂が急速に冷却され熱可塑性樹脂の流
動性が著しく乏しくなるため、金型表面に熱可塑性樹脂
の密着が悪く、又金型表面が鏡面状であっても、金型か
らの転写性が悪く成形品表面の凸凹が激しい。

また充填材入の場合、充填剤と熱可塑性樹脂は総じて相
溶性が良くないため充填材と熱可塑性樹脂の界面に微少
な空隙ができこれを射出成形した場合シルバーストリー
クになると考えられる。

即ち成形品表面に充填材が現出し凸凹が激しく、シルパ
ースｌ−ＩＪ−り等が有る、いわゆる外観が良くない成
形品しか得られない。

本発明者らは、金型表面温度を熱可塑性樹脂の加熱変形
温度以上にすることにより、可塑性を保持したまへ成型
が可能となり、前述のようにフローマークやシルバース
トリーク等を生じせしめることなく極めて金型からの転
写性の優れた射出成型品を得ることを可能にしたのであ
る。

すなわち本発明方法によれば、成形品に充填材が入った
場合でも入らない場合でも全く同様でジェツテイング、
フローマーク、ウェルドライン等の欠点や射出成形機の
ゲート部付近と樹脂流動末端（デッドエンド）部の光沢
差（光沢斑）のない成型品が得られる。

特に充填材が入った場合に充填材の現出もなくなる。

また、金型表面を選択的に熱可塑性樹脂の加熱変形温度
以上にすることにより成形体表面もまた選択的に上記欠
点が発生しない。

また、平滑でない表面例えば粗い凹凸模様、シボ、梨地
（すりガラス状）等を有する成形体を得ようとするとき
にも、本発明方法によれば金型からの転写性が優れてい
るので極めて良好な外観を得ることが出来る。

さらに金型表面を加熱する手段として、高周波誘導加熱
方法を採用することにより、その生産性を向上させるこ
とに成功した。

以下その説明をする。

金型の表面を熱可塑性樹脂の加熱変形温度以上に保持し
たまま金型より離型する事は不可能であり変形のない所
望の成形品を得るためには金型を冷却し成形品の温度が
熱可塑性樹脂の加熱変形温度より低温に冷却、固化させ
た状態で金型より離型する必要がある。

ところが射出成形金型は通常の場合、成形品形状より重
量的にはもちろん容量的にも何倍も大きな鋼鉄製のもの
であり、加熱冷却に多くの熱量と時間を必要とする。

すなわち上述の成形品を得る上で工業的生産上の問題点
が有る。

すなわち、このような方法により成形すると成形サイク
ルは４０〜６０分必要である。

そこで、加熱するにあたり高周波誘導加熱の原理を利用
すれば、金型の表層部を選択的に加熱する事ができ、し
かも金型表面を急加熱急冷却する事も可能となる。

この方法によれば、金型全体の熱膨張、収縮等の影響が
なくなり、射出成型品の寸法精度も上り、外見上の斑も
なくなる。

本発明でいう加熱変形温度とは、ＪＩＳＫ６８７１に規
定された方法で測定したものであるが、金型表面温度を
規定する場合は特に曲げ応力が４．６ ｋｇ／−になる
様に試験片に荷重を加えた場合の加熱変形温度をいう。

次に本発明方法で得られる射出成型品について説明をす
る。

特に充填剤人熱町塑性樹脂射出成形品について説明する
。

ガラス繊維をはじめ無機物や金属粉等を充填材とした各
種充填材入り熱可塑性樹脂成形品は該充填材が入らない
成形品に比較し、引張強さ、曲げ強さ、曲げ弾性率、耐
熱性、寸法安定性等が改善され、有用な材料として自動
車部品や電機用品の部品として使用されてきた。

一方熱町塑性樹脂はその可塑性を利用、加熱流動化、何
形、冷却固化の手順で成形品を作っていたが、前述の充
填材は流動性がないため充填材入り熱可塑性樹脂成形品
は該成形品表面の肌荒れがひどく、外観の美しさを要求
するものには使用されがたく、その物性の良好さを利用
し内部構造部品にしか使用されなかった。

外観の美しさを要求される成形品として利用する場合は
塗装する。

フィルムを貼付ける等の他薄膜材料を該充填材入り熱可
塑性樹脂成形品の表面に付着する方法が採用されている
か熱可塑性樹脂本来のやわらかい光沢を有する外観の成
形品を得ることが出来ず、またその製作に手間がかかり
、従って高価になる等の欠点を有する。

更に塗装の場合は塗膜を形成させるために熱可塑性樹脂
を溶かすため衝撃強さ等の機械的強さが減少する。

またフィルムを貼付ける場合も成形品形状が複雑な場合
は成形品全面を覆う事は工業生産上不可能に近かった。

しかし、本発明方法によれば熱可塑性樹脂成形品におい
て成形品表面に充填材が露出していない換言すると熱可
塑性樹脂の薄膜表皮層を形成させることができ、成形品
表面に熱可塑性樹脂本来の光沢を有し、フローマーク、
シルバーストリーク等の外観不良現象がない、良好な外
観を有する充填材入り熱可塑性樹脂成形品を得る事が可
能である。

その成形品は複雑な形状をもつものでもよい。

この成形品表面を観察すれば１〜１００μの該熱可塑性
樹脂表皮層を形成しておりかつ該成形品の表面光沢をＡ
ＳＴＭＤ５２３に規定された光沢度Ｇｓ（６０）％が６
０饅以上の光沢を有し更に好ましくは８０係以上有する
。

また本発明になる成形品は成形品表面の光沢が良好であ
るばかりでなく、充填材入り熱可塑性樹脂成形品の非常
な欠点である充填材の表面への現出およびシルバースト
リークやフローマーク等の射出成形時の充填材入り熱可
塑性樹脂の流れ及び流れムラに起因する外観上の不良現
象もない良好な外観を有する充填材入り熱可塑性樹脂射
出成形品である。

すなわち成形品表面が滑らかでかつ熱可塑性樹脂特有の
やわらかな光沢を有しかつシルバーストリークやフロー
マーク等の外観不良のない事を特徴とする充填材入り熱
可塑性樹脂射出成形品である。

換言すると、高周波誘導加熱により金型表面付近を選択
的に加熱すれば金型表面付近を急加熱急冷却できるので
成形サイクルをさほど延長する事なく射出成形を可能と
し、かつ射出成形時金型表面が熱可塑性樹脂の加熱変形
温度以上に保たれているため該熱可塑性樹脂が全型内流
動中に冷却され難い。

よって金型表面形状（金型表面の平滑性や凸凹性）の成
形品表面への転写性を著しく向上させることができる。

即ち多くの金型の表面がそうである様に金型の表面が平
滑に仕上げである場合、表面光沢が優れた成形品を得か
つ該成形品表面の光沢が従来の通常の射出成形方法では
考えられない様な、均一でかつ高光沢の成形品を得る事
ができる。

また金型表面に凸凹のある例えばシボのある成形品の場
合はシボの再現性が良くかつシボ部が均一な光沢になる
ため、いわゆる、シラトリとしたシボの成形品を得る射
出成形方法である事が判った。

次に本発明になる成形方法と、得られた射出成形品につ
いて図面をまじえ説明する。

充填材入り熱可塑性樹脂の射出成形において、第１図に
示す様に固定側金型と移動側金型の中間に高周波誘導加
熱のインダクターを設置する。

移動側金型と固定側金型との間にインダクターをはさみ
こみ、はさみこまれた状態で高周波を発振させたところ
第２図に示す様に、金型表面（Ａ点やＢ点）のみ急激に
温度が上昇し、金型内部（Ｃ点やＤ点）の温度は高周波
誘導加熱によっては温度上昇がほとんどない事が確認で
きる。

第２図の例の場合は金型の冷却水による冷却は行なって
おらず、単純に高周波誘導加熱による金型の温度分布の
経時変化の例を示したものである。

しかるのちに金型を一度開きインダクターを固定側及び
移動側金型の間より抜き出し、再度金型を閉じ通常の射
出成形と同じ要領で充填材入り熱可塑性樹脂を射出成形
したところ、目的とする外観の美しい充填材入り熱可塑
性樹脂成形品を得た。

充填材入り熱可塑性樹脂としてガラス繊維強化アクリロ
ニトリル−スチレン共重合樹脂（アクリロニｌ−ＩＪル
ースチレン共重合樹脂を以下ＡＳ樹脂と略す。

）よりなる成形品を得た。

この成形品の厚さ方向の切断面の光学顕微鏡写真を第３
図、第４図に示す倍率は４４０倍である。

参考のため同一金型で金型温度６０℃で同材料を射出成
形し、同断面を同様に写真をとったのが第５図と第６図
である。

倍率は４４０倍である。

いずれの写真も島模様部はガラス繊維であり、横一線の
ラインは成形品表面である。

第３図、第４図と第５図、第６図を比較しても明らかな
様に、本発明方法で得られた成形品の場合、充填材ガラ
ス繊維が成形品表面に現出することはなく、少なくとも
１〜３０μの該熱可塑性樹脂層が成形品表層部に形成さ
れている事がわかる。

また第３図、第４図に示す様にガラス繊維が成形品表面
に比較的近い位置に有する時も熱可塑性樹脂層が表層を
形成すると同時に該ガラス繊維の影響で表層に若干の凸
凹を形成しても第６図の場合と比較しなだらかな凸凹を
示すため光沢のある外観を有する成形品を得る。

一方通常の成形品の場合第５図、第６図に示す様に、ガ
ラス繊維が成形品表面に突き出ていたり、またガラス繊
維が表層近くにある場合即ち金型表面での樹脂の流れが
阻害されるためか表面にシルバーストリーク状の凹凸が
出来、いわゆる光沢のない、ガサガサした表面の成形品
しか得ることはできない。

本発明方法で得られる前述のガラス繊維強化Ａｓ樹脂製
成形品の外観の良さ、光沢度を定量化するため、ＡＳＴ
ＭＤ５２３により成形品の光沢度Ｇｓ （６０℃）を測
定した結果、９８饅であった。

一方金型温度６０℃の成形品は光沢度４５係であり、本
発明になる成形品外観の平滑性、光沢の良さを示してい
る。

また本発明になる成形品は、射出成形時の流動抵抗が少
ｔく配向歪が発生しずらいためかＪＩＳＫ６８７１に規
定された加熱変形温度を測定したところ（曲げ応力１８
．６ｋｇ／−の場合）通常の成形品に比較し、加熱変形
温度が３〜５°Ｃ向上し、いわゆる実用耐熱温度が向上
する事、成形品の落下強さ等比較した結果、実用タフネ
スも向上する事を確認した。

本発明でいう充填材とはガラス繊維、ガラス球、炭酸カ
ルシウム、雲母、アスベスト、等の無機物や鉄、銅、亜
鉛、アルミニウム、および、それらの酸化物、水酸化物
等の金属の粉末及び中空体をいいその主粒度が５メツシ
ユ以下の小粒径Φものを云う。

本発明でいう熱可塑性樹脂とは、ポリスチレン、ゴム補
強ポリスチレン、（以下総称しＰＳと略す）、ＡＳ樹脂
、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体、
アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン−α−メチル
スチレン、アクリロニトリル−メチルメタクリレート−
ブタジェン−スチレン（以下総称しＡＢＳ樹脂と略す）
、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、
ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ナイロ
ン等のいわゆる熱可塑性樹脂を全て包含する。

上述の様に本発明になる射出成形方法は充填材入り熱可
塑性樹脂に適応する場合が特にその効果が顕著ではある
が、充填材を含まない通常の熱可塑性樹脂の射出成形に
適応した場合も射出成形品の外観を美しくする効果があ
り、成形品全体の光沢度が向上するばかりでなく、この
場合も特に肉厚変化のある射出成形品において光沢ムラ
やフローマークがなくなりかつ実用耐熱温度実用クフネ
スの向上等の効果がある事も充填材入り熱可塑性樹脂の
場合と同じである。

実施例 １ 直径１３μのガラス繊維、２０重量φ添加ＡＳ樹脂を通
常のインライン型射出成形材で成形した。

金型は通常のＳ−４５Ｃ鋼材を利用し、直径１０Ｃｒｎ
、深さ２ＣｒｒＬ、平均肉厚３．５間の皿状の成形品を
成形できる金型になっており、ゲートはセンターダイレ
クトゲートである。

インダクターは３７ｒＬ７ＩＬ径の鋼管を５間間隔の渦
巻状に皿形状にそわせ型づくり、それを３ｃＩｒＬの厚
さになる様にエポキシ樹脂で注型し、平板状に固定固化
作成する。

射出成形条件は該ガラス繊維添加Ａｓ樹脂の温度が２４
０℃になる様にシリンダ一温度を設定した。

該ガラス繊維強化Ａｓ樹脂を金型に射出する前に上述の
インダクターを金型の間にはさみこみ、４００ＫＨｚ
１６ＫＷ の高周波発振器により、１５秒間発振し、し
かるのち金型を開きインダクターを金型間より抜き出し
、再度金型を閉じた。

その間金型冷却水は金型内を流れない様にしておく。

しかるのち通常の射出成形と同様に金型内に該充填材入
り樹脂を６０ｋｇ／ｃｗｔの射出圧で１０秒間射出しし
かるのち金型に冷却水を通し、２０秒間冷却後、成形品
を取り出した。

全サイクル時間は６０秒であった。

この成形品の表面はＡｓ樹脂成形品と同様の外観を示し
、シルバーストリークやガラス繊維の成形品表面への突
き出し等が見られず、非常に外観の良い成形品を得た。

実施例 ２ １５μのガラス繊維２０重量係添加ＡＢＳ樹脂を通常の
射出成形材で樹脂温度２４０℃で成形した。

金型はＪＩＳ Ｋ６８７１に規定された形状のダンベ
ル及び短冊を得る事が出来る金型で、材質はＳ〜５５Ｃ
で作成されている。

インダクターは３關径の銅管を５間間隔で渦巻状に配置
し、これをエポキシ樹脂で２ｃｍ厚の平板に注型し固定
固化したものを使用した。

成形方法は実施例１と同様であるが、４００ＫＨｚ、６
ＫＷ、高周波発振時間１０秒、射出１０秒、冷却１５
秒、全成形サイクル５０秒である。

射出圧５０ ｉ＜９／＝０このガラス繊維強化ＡＢＳ樹
脂成形品の表面はＡＢＳ樹脂で覆れ、表面外観の美しい
、光沢の有る成形品を得た。

成形品をＪＩＳＫ６８７１に従かい物性を評価した結果
は表１に示す通りである。

表１の結果より明らかな様に、外観、光沢、物性のすぐ
れた成形品を得る事が出来た。

実施例 ３ ２００メツシユの鉄粉５０重重量部加ＰＳを通常のイン
ライン型射出成形材で、樹脂温度２２０’Ｃで成形した
。

金型は５ ＣｒｒＬＸ ８ ｃｒｆＬＸ ０．５ ｃｍ
深さの箱型成形品であり、これを同時に一対成形できる
様になっており、互に組合せ成金する事により、ヒンジ
を有するケースが、できる様になった金型である。

またゲートは制限サイドゲートである。インダクターは
５ｍｍ径の鋼管を５間間隔の渦巻形に平面状に配置し、
これを２ｃｍ厚さの平板になる様に、エポキシ樹脂で注
型し、鋼管を固定、固化したものを使用した。

このインダクターを金型間にはさみこみ、４００ＫＨ２
，６ＫＷの高周波を１５秒間発振し、然るのち、インダ
クターを金型間より抜き出し、実施例１の場合と同様の
要領で射出成形を行なった。

この成形品の表面は、鉄粉が見られず、シルバーストリ
ーク、フローマーク、ジェツテイング等もなく、成形品
の表面光沢Ｇｓ（６０つ係は１００係であり光沢勾配も
ない、換言すると均一高光沢の成形品を得た。

更に成形品の比重は１．８あり、従来のＰＳ成形品には
ない重量感のある、どっしりした高光沢の製品を成形す
ることが出来た。

比較例 １ 実施例２の場合と同一成形機、金型を利用、同成形材料
を利用し、樹脂温度２４０℃、金型温度６０℃、射出１
０秒、冷却１５秒、全成形サイクル４０秒、射出圧５０
ｋｇ／−で成形し、該成形品の物性を測定した結果は第
１表比較例１に示す。

実施例 ４ 本実症例は各種樹脂を用いて、金型表面温度を変えて一
連の実験を行い、得られる光沢を比較検討するものであ
る。

面形状が第７図に示す形状で肉厚３關の１．５ＣｒｒＬ
の穴あきチップの射出成形品を得る金型においてゲート
は第７図矢印部で４×２１ｎ７ＩＬの制限ゲートである
。

金型材質は超硬金型材（ＮＡＫ材）を使用し、金型表面
を鏡面仕上げにした。

インダクター（コイ／Ｌ／）は５間径の銅パイプを１０
關間隔で平面渦巻状に配置しこれをエポキシ樹脂で、３
ＣｒＩｌ厚さにかためたものを利用した。

高周波発振機は７ＫＨｚ、ｌ０ＫＷで、出力は無段可変
式のものを使用した。

成形機は東芝ｌ５８０（５０ｚ、射出成形機）を使用し
た。

これらの装置を利用し、通常の射出成形条件及び本発明
のインダクターはさみこみ方式による射出成形法により
各種樹脂を成形し、比較した結果を第２表に示す。

第２表に示される様に、本発明の方法により得られたい
ずれの樹脂の場合も、成形品表面の光沢度が、高光沢で
あり、かつ光沢ムラ（ツヤムラ）と称される光沢勾配が
ほとんどない成形品を得ることがわかる。

換言するとＥ部の光沢とＦ部の光沢を比較した場合、通
常の射出成形品の場合差異が有るが、本願の成形品にお
いては各部の成形品光沢が、はぼ同じで力）つ高光沢で
あることがわかる。

さらに本発明の成形品はいずれの樹脂の場合もフローマ
ーク、ジェツテイング、シルバーストリークがなくウェ
ルドラインも目立たなく、いわゆるウェルドラインは見
えない。

一方、通常の射出成形の場合は第２表に示す通り各種樹
脂をかえても本発明方法による成形品のごとく高光沢品
を得られなく、かつ、フローマーク、ジェツテイングが
みられ、更に充填材入り樹脂の場合にシルバーストリー
クがありウェルドラインも目立つ。

また、成形条件特に金型温度を変更しても外観・光沢改
良効果は限度があり、本成形品のレベルには達しない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる実施態様の一概念図である。 第２図は、第１図に示す装置での金型の温度分布の１例
を示す。 第３図、第４図、本発明の方法で得られる成型品の一例
でガラス繊維強化Ａｓ樹脂成形品の厚さ方向の断面写真
である。 第５図、第６図は比較写真であり従来の成形法によるガ
ラス繊維強化Ａｓ樹脂成形品の厚さ方向の断面写真であ
る。 第７図は本発明の方法で得られる成型品の表興の扶態を
説明するための図である。 １は金型における固定側金型、２は移動側金型□ である。 、３は高周波発振装置におけるインダクターである。 Ａ点、Ｂ点は金型の表面、Ｃ点、Ｄ点は金型の内部を示
す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、射出成形品
   表面を形成させるべき金型表面を予め該熱可塑性樹脂の
   加熱変形温度以上に高周波誘導力０熱しておき射出成形
   する事を特徴とする射出成形方法。 ２ 熱可塑性樹脂が充填材入り熱可塑性樹脂である特許
   請求の範囲第１項記載の射出成形方法。