(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のスプル・ランナ部分の加熱が二つ以上に分割されたヒータにより制御される方式のホットランナ金型を用いて塩化ビニル樹脂射出成形品を成形するにあたり、塩化ビニル樹脂の熱分解の進行が抑えられる温度Ｔ1 でホットランナを予備加熱して、その全体の温度をほぼ均一に保ち、次いでホットランナの加熱温度を成形温度に昇温した後、ホットランナの全ての部分の温度が成形可能温度Ｔ2 以上に達した時点で成形を開始することを特徴とする塩化ビニル樹脂射出成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ホットランナ金型を用いて塩化ビニル樹脂射出成形品を製造する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、射出成形においては、製品が計画生産数に達すると、自動型替え装置などにより、射出成形機から金型を取り外し、次型を成形機に装着するといった操作が行われ、このような型交換を行ったときには、次の成形を開始する前に、金型を加熱する必要があり、ホットランナ金型においても、型交換などの作業を完了した後、成形を開始する前にまず、ホットランナの全ての部分の温度を樹脂の成形可能温度（例えば塩化ビニルでは１６０℃）にまで昇温しておくことが必須となる。
【０００３】
ここで、ホットランナ金型としては、図１に例示するように、ホットランナチップ１の全体をフランジ部Ｆにより固定側金型Ｍに保持する構造のものがあり、このような構造においては、ホットランナの加熱を二つ以上に分割（３分割）したヒータＨ1 ・・Ｈ3 により制御するといった方式が採られている。
【０００４】
なお、この種のホットランナ金型では、従来、成形の開始前に行う昇温工程において特別な制御法は採られておらず、全てのヒータＨ1 ・・Ｈ3 を単に駆動（電源ＯＮ）し、そのヒータ加熱よりホットランナの全ての部分が成形可能温度に達した時点で成形を開始している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図１に示すホットランナ金型おいて、全てのヒータＨ1 ・・Ｈ3 の電源を単に入れるだけの操作で成形前の昇温を行うと、次のような問題が起きる。
【０００６】
すなわち、ヒータＨ2 で加熱されるフランジ部Ｆは、他の部分よりも容積が大きく、しかも金型Ｍと接触するので熱の逃げも大きいことから、このフランジ部Ｆの昇温に要する時間が他の部分よりも長くなる。そのため、図２に示すようにフランジ部Ｆが成形可能温度に達するまでに、その他の部分（例えばゲート付近など）が高温状態で保持されることなる。従って使用樹脂が塩化ビニル等の耐熱性が低い樹脂のときには、フランジ部以外の部分の樹脂に、高温保持による熱劣化が生じることがある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解消するため、本発明の塩化ビニル樹脂射出成形品の製造方法は、金型のスプル・ランナ部分の加熱が二つ以上に分割されたヒータにより制御される方式のホットランナ金型を用いて塩化ビニル樹脂射出成形品を成形するにあたり、塩化ビニル樹脂の熱分解の進行が抑えられる温度Ｔ1 でホットランナを予備加熱して、その全体の温度をほぼ均一に保ち、次いでホットランナの加熱温度を成形温度に昇温した後、ホットランナの全ての部分の温度が成形可能温度Ｔ2 以上に達した時点で成形を開始することによって特徴づけられる。
【０００８】
そして、このような２段階の加熱制御を行うことで、耐熱性の低い塩化ビニル樹脂を成形する場合であっても樹脂の熱劣化を抑制することができる。
その理由を以下に述べる。
【０００９】
まず、図１に示した構造のホットランナ金型において、単に全てのヒータの電源を入れ昇温した場合（従来の昇温）、先にも述べたように、フランジ部Ｆとその他の部分の昇温プロファイルは、図２に示すようなパターンとなり、フランジ部以外の部分が高温に保持される時間ｔh1が長くなる。
【００１０】
これに対し、本発明のように、塩化ビニル樹脂の熱分解の進行が抑えられる温度Ｔ1 で予備加熱を行い一旦ホットランナ全体の温度を均一に保ち、その後、フランジ部Ｆが成形可能温度Ｔ2 以上になったことを確認してから成形を開始する、といった２段階の昇温プロセスを採用することで、図３の昇温プロファイルに示すようにフランジ部以外の部分が成形可能温度Ｔ2 になった後、きわめて短い時間ｔh2でフランジ部Ｆが成形可能温度Ｔ2 に達することになり、その結果として、耐熱性の低い塩化ビニル樹脂の成形を行う場合でも塩化ビニル樹脂の熱劣化を抑制することができる。
【００１１】
ここで、本発明で言う「塩化ビニル樹脂の熱分解の進行が抑えられる温度Ｔ1 」について説明する。
まず、本発明では、その温度（予備加熱温度）Ｔ1 を黄変度によって決定するので、その黄変度と加熱温度の関係を説明する。
【００１２】
黄変度ＹI は、一次の分解反応として加熱時間ｔ、加熱温度Ｔを用いて次式のように表せる。
【００１３】
【数１】
0003652020.tif 000002
【００１４】
ここでｋ（Ｔ）は黄変度速度定数である。さらに黄変度速度定数の温度依存性をアレニウス型の関数で表すと、
【００１５】
【数２】
0003652020.tif 000003
【００１６】
となり、この (2)式から加熱温度Ｔが高温になればなる程、黄変度速度定数ｋ（Ｔ）が大きくなること、つまり熱劣化が進行することがわかる。
次に、加熱温度に対する黄変度の変化の実測結果を述べる。
【００１７】
黄変度の測定は、可動側金型のキャビティにヒータを設けたテスト金型を使用して、以下の条件でサンプリングし、その各サンプルについて行った。
0003652020.tif 000004
以上の測定で得られたデータを用いて黄変度速度定数ｋ（Ｔ）と加熱温度Ｔの関係を求めた結果を図４に示す。この測定結果からも明らかなように、高温になれば熱劣化が急激に進行することがわかる。
【００１８】
そして、本発明では、以上説明した黄変度を用いて予備加熱温度を以下のようにして決定する。
まず、上記した (1)式により、ある温度履歴に対しての黄変度ＹI を、微小時間ΔｔでのＹI の和（積分値）として表す（図５）と以下のようになる。
【００１９】
【数３】
0003652020.tif 000005
【００２０】
この (3)式を用いて従来の昇温履歴を予測する（図６参照）。
次に図６に示すように、本発明の昇温履歴において、予備加熱温度Ｔ1 の温度でホットランナ温度がほぼ均一（±１℃）になるまでの時間：１５分間だけ予備加熱したときのＹI1〔ＹI1＝Ｋ（Ｔ1 ）×１５分〕が、従来の昇温履歴の黄変度ＹI2〔ＹI2＝ｆ（Ｔ2,ｔ2 ）〕に対して、〔ＹI1／ＹI2＝１／１００〕程度の値に抑えられるように予備加熱温度Ｔ1 を求める。
【００２１】
ここで、以上の演算手法により、塩化ビニル（成形可能温度１６０℃）について実際の計算を行って予備加熱温度Ｔ1 を決定したところ、Ｔ1 ＝１２０℃という値が得られた。
【００２２】
【表１】
0003652020.tif 000006
【００２３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の実施に際して用いるホットランナ金型の構造を模式的に示す要部縦断面図である。
【００２４】
この図１に示すホットランナ金型は、先端にノズルチップ２が一体的に形成されたホットランナチップ１の全体を固定側金型Ｍに装着する構造となっており、その固定用のフランジ部Ｆがホットランナチップ１に一体形成されている。
【００２５】
そして、この図１に示すホットランナ構造においては、三つに分割したヒータＨ1,Ｈ2,Ｈ3 によりホットランナを加熱するように構成されており、それらヒータＨ1,Ｈ2,Ｈ3 は、図３に示す昇温パターン、すなわちホットランナを温度Ｔ1 で予備加熱を行ってホットランナ全体の温度をほぼ均一に保ち、その後に成形温度に昇温する、といった昇温プロセスで駆動制御される。
【００２６】
なお、図１において、フランジ部Ｆと固定側金型Ｍとの間に挟み込まれている部材３・・３は断熱材である。
以下、上記したホットランナ金型を用いて、実際に射出成形を行った例についてより具体的に述べる。
【００２７】
【実施例】
＜実験条件＞
ランナ径        ：φ１０mm
成形機ノズル径  ：φ６mm
使用樹脂        ：塩化ビニル  ＴＧ８１５（徳山積水化学工業株式会社製）
射出量          ：４０cc/sec
成形機ノズル温度：１９０℃設定
の実験条件において、予備加熱：Ｔ1 ＝１２０℃、１５分を実施した２段階加熱によりホットランナを昇温した後に成形を行った。また同じ実験条件で、予備加熱を行わずにホットランナを昇温した後に成形を行い、その各成形で得られたサンプルについて評価を行ったところ、下記の表２に示すように、予備加熱を行わない場合（従来の昇温）、製品ゲート周辺に熱劣化が観測されたのに対し、予備加熱を行った場合（本発明の昇温）、そのような熱劣化は観測されなかった。
【００２８】
【表２】
0003652020.tif 000007
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明方法によれば、成形前の昇温工程において、塩化ビニル樹脂の熱分解の進行が抑えられる温度Ｔ1 でホットランナ全体を予備加熱し、次いで加熱温度を成形温度に昇温した後、ホットランナの全ての部分の温度が成形可能温度Ｔ2 以上に達した時点で成形を開始する、といった２段階の加熱制御を行うので、ゲート付近等の部分の塩化ビニル樹脂が高温に保持される時間を、従来よりも短くすることができる。これにより耐熱性の低い塩化ビニル樹脂であっても熱劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に際して用いるホットランナ金型の構造を模式的に示す要部縦断面図
【図２】ホットランナ金型において一般に行われる加熱制御によるホットランナの昇温履歴を示すグラフ
【図３】本発明方法の加熱制御によるホットランナの昇温履歴を示すグラフ
【図４】黄変度速度定数と加熱温度との関係を示すグラフ
【図５】予備加熱温度Ｔ1 を決定する際の手法の説明図で、ホットランナ温度と黄変度との関係を示すグラフ
【図６】同じく説明図で、ホットランナの昇温履歴を示すグラフ
【符号の説明】
Ｍ  固定側金型
１  ホットランナチップ
２  ノズルチップ
Ｆ  フランジ部
Ｈ1,Ｈ2,Ｈ3   ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
0003652020.tif 000011
【図５】
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【図６】
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