JPS6056604B2 - 充填材入り熱可塑性樹脂射出成形品 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はやわらかで高度の光沢をもつ外観良好な充填
材入り熱可塑性樹脂射出成形品に関するものである。

ガラス繊維をはじめ無機質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射出成形品は充填材が入ら
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。

一方熱可塑性樹脂はその可塑性を利用、加熱流動化、付
形、冷却固化の手順で成形品を作つ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
成形品表面の肌荒れがひどく外観の美しさを要求上ッ
１ ＾警−゛ｌｈ卜ｈｌ−レ１−Ｌ゛ １を利用し内部
構造部品にのみ使用されることが多い。 これら成形品
の製法は、一般的に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、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ことを
基本原理としている。

すなわち、固化後、成形品を金型より離型、取り出すた
めには該充填材入り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
われる。すなわち、現在行なわれている射出成形におい
ては金型を冷却し、溶融樹脂の温度等で加熱、蓄熱する
場合でも、原理上金型温度は充填材入り熱可塑性樹脂の
加熱変形温度を上まわらない様に制御し成形する。この
ため金型表面と熱可塑性樹脂及び充填材が接触するとそ
の接触面て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、成形品表面の凸凹が激しい。また充填
材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。す
なわち、射出成形品の表面に充填材が現出し凸凹が激し
く、シルバーストリーク等が有つて光沢の劣るいわゆる
外観が良くない射出成形品しか得られない。熱可塑性樹
脂を外観の美しさを要求される射出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。

しかし、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
かかるので高価になる等の欠点を有する。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
る場合も射出成形品形状が複雑な場合は成形品全面を覆
うは工業生産上不可能に近い。本発明者達は充填材入り
熱可塑性樹脂射出成形品表面に充填材が露出していない
熱可塑性樹脂の薄膜表皮層を射出成形時に一体的に形成
させることにより、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
不良現象のない、良好な外観を有する充填材入り熱可塑
性樹脂射出成形品を得、前述の問題点を解決した。

本発明は充填材入り熱可塑性樹脂成形品であつて、該成
形品の表面には充填材を含まない厚さ１〜１００μの表
面の滑らかな熱可塑性樹脂の表皮層が実質的に接合界面
を有さず射出成形時に一体的に成形されてなり、該成形
品表面がＡＳＴＭＤ５２３に規定される入射角６０度に
おける光沢度Ｇｓ一（６０に）％が８０以上の光沢を有
しフローマーク、シルバーストリークのない充填材入り
熱可塑性樹脂射出成形品である。

この熱可塑性樹脂表皮層が１μ以下では充填材が表面に
現出しやすく外観は光沢等いわゆる滑らかな外観でなく
なりやすい。．また、１００μ以上の表皮層は必要でな
く、１０００μ以上になつてくると充填材添加の効果が
減少する。この熱可塑性樹脂表皮層は拡大倍率４４＠の
光学顕微鏡の観察においても外観不良原因であるガーサ
ガサした凹凸のない滑らかな表面をもつている。

更にこの表皮層は成形品の表面に光沢度Ｑｓ（６０に）
％が８０％以上の高度の光沢を与える程滑らかなもので
あり、射出成形品に高度であるばかりでなくやわらかな
光沢を与える。このような厚さ１〜１００μの表皮層構
造を有するためはじめて充填材入り熱可塑性樹脂射出成
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品の充
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
観上の不良現象のない高度な光沢をもち外観の優れた熱
可塑性樹脂射出成形品が得られる。本発明の射出成形品
を得るための方法は次の通“りである。樹脂と金型の密
着を良くするためには金型表面を充填材入り熱可塑性樹
脂の加熱変形温度以上に保持することにより可塑性を保
持したまま成形する。一方、金型の表面を充填材入り熱
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
離型するは不可能であり変型のない所望の成形品を得る
ためには該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。この加熱、冷却には高周波誘導加熱の原理
を利用、金型の表層部を選択的に加熱することにより、
金型表面を急加熱急冷却する事により本発明の射出成形
品が得られる。次に本発明になる射出成形品とその成形
方法を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図に示すように金型表面（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
誘導加熱によつてはほとんど温度上昇がほとんどないこ
とが確認できる。第２図の例の場合は金型の冷却水によ
る冷却は行なつておらず、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
形と同じ要領て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
射出成形品を得た。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
クリロニトリル−スチレン共重合樹脂を以下ＡＳ樹脂と
略す）の本発明になる射出成形品を得た。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４４皓である、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
をとつたのが第５図と第６図である。倍率は４４＠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になる射出
成形品の場合充填材ガラス繊維が射出成形品表面に現出
することはなく、少なくても１〜３０ｐの該熱可塑性樹
脂層が成形品表層部に形成されていることがわかる。

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る時も熱可塑性樹脂層か表皮層
を形成すると同時にガラス繊維の影響で表皮層に若干の
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射出成形品を得る。
一方通常の射出成形品の場合第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には金型表面での樹脂の流れ
が疎外されるためか表面にシルバーストリーク状の凸凹
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。本発明になる前述のガラス繊
維強化ＡＳ樹脂製射出成形品の外観の良さ、光沢度を定
量化するためＡＳＴＭＤ５２３により成形品の光沢度Ｇ
ｓ（６００）％を測定した結果９８％であつた。

一方金型温度６０℃の成形品は光沢度４５％であり本発
明になる射出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低抗
が少なく配向歪が発生しずらいためかＪＩＳＫ６８７ｌ
に規定された加熱変形温度を測定したところ通常の成形
品に比較し加熱変形温度が３〜５℃向上し、いわゆる実
用耐熱温度が向上すること、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ことを確認した。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等の金属の粉末及び中空
体をいいその主粒度が５メッシュ以下の小粒径のものを
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）アクリロニトリ
ル−スチレン重合体（ＡＳ樹脂）、アクリロニトリルー
ブタジエンースチレン重合体、アクリロニトリルーブタ
ジエンースチレンーα−メチルスチレン、アクリロニト
リルーメチルメタクリレートーブタジエンースチレン（
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。

実施例１ 直径１３ｐのガラス繊維、２鍾量％添加ＡＳ樹脂を通常
のインライン型射出成形機で成形した。

金型は通常のＳ−４５Ｃ鋼材を利用し、第１図に示す概
念図に準する直径１０ｃｍ１深さ２ＣＩｎ１平均肉厚３
．５ｗｍの皿状の成形品を成形できる金型になつており
、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３顛径の銅管を５顛間隔の渦巻状に皿形状にそわ
せ型づくり、それを３Ｃｒｆ１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力０ＡＳ樹脂の温度が２
４０℃になる様にシリンダー温度を設定した。

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４００ＫＣ．．６
ＫＷの高周波発振器により１５秒間発振し、第２図に準
じて金型を加熱した。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６
０ｋ９／Ｃｌｔの射出圧で１囲２間射出し、しかるのち
金型に冷却水を通し加秒間冷却後成形品を取り出した。
全サイ・クル時間は６＠であつた。表面きずのないもの
である。この射出成形品はガラス繊維を含まないＡＳ樹
脂射出成形品と同様の外観を有しシルバーストリーク、
ガラス繊維の表面への突出しない非常に外観の良いもの
でやわらかで高度の光沢をもノつ成形品であつた。実施
例２ １５μのガラス繊維２唾量％添加ＡＢＳ樹脂加熱変形温
度を通常の射出成形機で樹脂温度２４０℃で成形した。

金型はＪＩＳＫ６８７ｌに規定された形状のダンベル及
び短冊を得ることが出来る金型で、材質はＳ−５５Ｃで
作成されている。インダクターは３７７Ｉ７７！径の銅
管を５Ｔ１ｒ！Ｆｔ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４００Ｋ
Ｃ，．６ＫＷ１高周波発振時間１０秒、射出１醗、冷却
托秒、成形サイクル５［相］とし前記のごとく表面温度
の高められた金型（第２図参照）に射出圧５０ｋ９／Ｃ
７ｌｆで射出成形した。得られたガラス繊維強化ＡＢＳ
成形品の表面は１〜５０μのＡＢＳ樹脂の滑らかな表皮
層で覆われ、ガラス繊維の成形品表面への突出、露出が
ないことを確認した。成形品の光沢、物性は表１に示す
通りである。表１の結果より明らかなようにこの射出成
形品の光沢度は著しく高くまた物性にも優れたものであ
る。比較例１ 実施例２の場合と同一成形機、金型を利用、同一成形材
料を利用し樹脂温度２４０℃、金型温度６０℃、射出１
０秒、冷却１融、全成形サイクル菊秒、射出圧５０ｋ９
／ｄ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３ ２００メッシュの鉄粉５０重量％添力１１ＰＳ樹脂を、
通常のインライン型射出成形機で樹脂温度２２０℃で成
形した。

金型は５ｃｍ×８０×０．５ｄ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つており、互に組合
せ嵌合する事によりヒンジを有するケースができる様に
なつた金型である。またゲートは制限サイドゲートであ
る。インダクターは５Ｔ！Ｒｍ径の銅管を５Ｔｍ間隔の
渦巻形に平面状に配置し、これを２ｃｆｆ１厚さの平板
になる様にエポキシ樹脂で注型し、銅管を固定、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 ４００ＫＣ，．６ＫＷの高周波を１聞２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つた。

得られた成形品の表面は鉄粉が見られず、シル・パース
トリーク、フローマーク、ジエツテイング等もなく、成
形品の表面光沢Ｇｓ（６０テ）％は１００％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、どつしりした、やわらかな高光沢の製
品を成形することが出来た。以上のように、本発明によ
る充填材入り、熱可塑性樹脂射出成形品は充填材を含む
層を覆う１〜１００μの厚さの滑らかな表面をもつ熱可
塑性樹脂の表皮層を形成した構造を有するので、成形品
表面はフローマーク、シルバーストリークのない滑らか
でやわらかな高度の光沢のある外観を有する成形品であ
る。

打ち放しの射出成形によりこのように優れた外観をもつ
充填材入り熱可塑性樹脂射出成形品を製造できることは
射出成形の生産性を著しく高めることになる。本発明の
成形品は表面が高度に滑らかでかつ又剛性と寸法安定性
にも優れた充填材入り熱可塑性樹脂射出成形品であるの
で嵌合部分や摺動部を有する構造部品に有利に使用でき
る。例えばガラス繊維強化ＡＳ樹脂製テープレコーダー
シャーシーにおいては該ブッシュボタン部の摺動抵抗が
少ない。また口紅ケースにおけるキャップをガラス繊維
強化ＡＢＳ樹脂で作成した場合にその剛性、やわらかな
光沢を有する外観、スナップヒット性（キャップ締り時
の嵌合性）等従来にないバランスのすぐれた成形品を得
る等、本発明の有用性は、はかりしれないものが有る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明になる成形品を製造するための一概念図
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、本発明の一様態でガラス繊維
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通常の成形法によるガラス
繊維強イ５ＡＳ樹脂成形品の厚さ方向の断面写真である
。１は金型における固定側金型、２は移動側金型である
。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 充填剤入り熱可塑性樹脂射出成形品であつて、該成
   形品の表面には充填剤を含まない厚さ１〜１００μの表
   面の滑らかな熱可塑性樹脂の表皮層が実質的に接合界面
   を有さず射出成形時に一体的に形成されてなり、該成形
   品表面がＡＳＴＭＤ５２３に規定される入射角６０゜に
   おける光沢度Ｇｓ（６０゜）％が８０以上の光沢を有し
   、かつフローマーク、シルバーストリークのない充填剤
   入り熱可塑性樹脂射出成形品。