(57)【要約】【課題】  ウェルドラインや金型転写ムラの無い、金型表面の平滑性や細かな凹凸を忠実に転写させることが可能となる熱可塑性樹脂の射出成形方法および成形部品の提供。【解決手段】  熱可塑性樹脂の射出成形方法において、金型のキャビティ表面の温度を繰り返し上下するヒートサイクル成形法を適用してなる射出成形方法において、溶融樹脂の射出前、もしくは射出中に金型内を１気圧未満に減圧して成形することを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形方法。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂の射出成形方法において、金型のキャビティ表面の温度を繰り返し上下するヒートサイクル成形法を適用してなる射出成形方法において、溶融樹脂の射出前、もしくは射出中に金型内を１気圧未満に減圧して成形することを特徴とする熱可塑性樹脂の射出成形方法。
【請求項２】
金型内を３００ｍｍＨｇ未満に減圧して成形することを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂の射出成形方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の射出成形方法により得られた射出成形部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形品の表面に、ウェルドラインや金型転写ムラが無く、且つ、金型表面の平滑性や細かな凹凸を忠実に転写させることが可能となる熱可塑性樹脂の射出成形方法および射出成形部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を射出成形して得られる成形部品には、殆どの場合、その成形物の用途に応じ、予め金型表面を鏡面、シボ面、微細な凹凸面などに加工され、射出成形時にこれら鏡面、シボ面や、光拡散のための微細な凹凸を成形品表面に転写される。例えば鏡面性は家電製品やＯＡ機器などで高光沢が要求される場合が多く、シボ面は自動車内装部品や家電製品にも一般的に使われる他、導光体や光拡散を必要とする光学分野やコンパクトディスク、ＤＶＤ（デジタルビデオディスク）などに代表されるディスク関連分野の製品などには微細な凹凸が成形品表面に転写される。
【０００３】
従来、このような金型表面の転写性を向上させる技術として、一般に使用される熱可塑性樹脂の流動性を向上させること、また成形技術としては金型のキャビティ表面の温度を繰り返し上下するヒートサイクル成形法などの技術が提案されている（特開２００１−１８２２９号公報（特許文献１）や特開２００１−２６９９７８号公報（特許文献２））。
しかしながら、熱可塑性樹脂の流動性を向上させるためには、耐衝撃性や耐熱性などの他の物性が犠牲になってしまうといった欠点があり、またヒートサイクル成形においては金型表面と射出成形される樹脂の界面に、金型内のガスやエアーが閉じ込められるといった現象が生じる事もあり、この点の改良が望まれるところである。
また、特許第３５０２６７７号公報（特許文献３）においては、射出成形時の樹脂の射出充填に合わせて金型内を減圧する方法で、成形品表面の外観を向上させる技術が提案されているが、この方法のみではウェルドラインの改良や転写ムラの解決には十分とはいえない。
【特許文献１】特開２００１−１８２２９号公報
【特許文献２】特開２００１−２６９９７８号公報
【特許文献３】特許第３５０２６７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、射出成形品の表面にウェルドラインや、金型転写ムラの無い、金型表面の平滑性や細かな凹凸を忠実に転写させることが可能となる熱可塑性樹脂の射出成形方法および射出成形部品を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、通常の射出成形法では成し得ない、成形品表面の良外観や、金型表面形状の高精度の転写性を得る手法を見出した。更に、これらの高外観を得ながら、射出成形される熱可塑性樹脂の物性バランスを低下させることのない射出成形部品を提供できることを見出し、本発明に到達したものである。
即ち、本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形方法において、金型のキャビティ表面の温度を繰り返し上下するヒートサイクル成形法を適用し、更に溶融樹脂の射出前、もしくは射出中に金型内を１気圧未満に減圧して成形することを特徴とする射出成形方法を提供するものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、射出成形品の表面にウェルドラインや、金型転写ムラの無い、金型表面の平滑性や細かな凹凸を忠実に転写させることが可能となる熱可塑性樹脂の射出成形部品を提供でき、得られた射出成形部品は自動車、家電、ＯＡ分野等に幅広く使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、本発明につき詳細に説明する。
本発明におけるヒートサイクル成形法とは、熱可塑性樹脂の射出成形において、樹脂の射出充填、冷却個化、成形品取り出しを行うタイミングに合わせて、金型のキャビティ表面温度を上下にコントロールする成形方法である。すなわち、溶融樹脂を金型キャビティ内に充填する際には金型のキャビティ表面温度を高くしておき、充填が完了すると金型のキャビティ表面温度を低下させ、樹脂成形品を冷却個化し、その後、樹脂成形部品を取り出すという工程から成る成形方法である。
【０００８】
このようなヒートサイクル成形法には、金型のキャビティ表面温度を瞬時に上昇させるために、キャビティ表面近傍の温度制御用配管に高温のオイルや蒸気を媒体として通す方法、キャビティ表面付近にヒーターなどの熱源を設置するなどの方法が挙げられる。また、成形品の冷却工程においては、金型のキャビティ表面近傍に冷却用水を通すことにより、表面温度を瞬時に低下させることができる。この際、加熱用と冷却用の配管は同一であってもよく、それぞれ別々に配管されてもいてもよい。
【０００９】
本発明における金型内の減圧方法については、一般的な真空ポンプを用い、金型キャビティ周辺に設置されたガスベント溝、およびベント穴を通じて金型内を減圧することができる。またガスベント溝は、金型の可動側、固定側のどちらに設置されていてもよく、さらにガスベント溝の外側にはエアーシール用のパッキンを使用することが好ましく、これにより効率的に金型内を減圧することが可能となる。また、必要に応じて金型の外周をエアー漏れの無いようにシールすることもできる。
【００１０】
本発明においては、上記の減圧方法により、ヒートサイクル成形での溶融樹脂の射出タイミングに合わせ、射出前から射出中に至る間に金型内の気圧が１気圧未満の減圧状態となるように調整することが必要であり、この減圧操作を実施しない場合には、外観不良（ヒケ）が発生するため好ましくない。
また、表面外観（金型転写ムラ）の改良といった観点から、上記の減圧時の金型内の気圧は、３００ｍｍＨｇ未満とすることが望ましい。
【００１１】
本発明の射出成形方法に適用できる熱可塑性樹脂については特に制限はなく、例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン、スチレン-アクリロニトリル共重合体、スチレン-メタクリル酸メチル共重合体、スチレン-アクリロニトリル-メタクリル酸メチル共重合体、ポリメタクリル酸メチル、スチレン-無水マレイン酸共重合体、スチレン-マレイミド共重合体、アクリロニトリル-スチレン-マレイミド共重合体、ゴム強化ポリスチレン樹脂（ＨＩＰＳ樹脂）、アクリロニトリル-ブタジエン-スチレン樹脂（ＡＢＳ樹脂）、アクリロニトリル-エチレン・プロピレン-スチレン樹脂（ＡＥＳ樹脂）、メタクリル酸メチル-ブタジエン-スチレン樹脂（ＭＢＳ樹脂）、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタンなどが挙げられ、１種または２種以上の混合物として使用することも可能であり、それぞれ硬質から軟質まで含まれる。
【００１２】
更に、本発明の熱可塑性樹脂には、必要に応じて各種添加剤、例えば公知の酸化防止剤、光安定剤、滑剤、可塑剤、帯電防止剤、着色剤、難燃剤、艶消し剤、充填剤等を適宜添加することができる。また、混合に際しては、押出し機、ロール、バンバリーミキサー、ニーダー等の公知の混練装置を用いることができる。
【００１３】
本発明の射出成形方法に関し、図１を用いて詳細に説明する。図１は本発明の射出成形方法における成形サイクル中の各工程での金型内部圧力、およびキャビティ表面温度を示す。すなわち、射出充填工程では金型内部圧力は減圧となり、キャビティ表面温度は高くなる。射出充填、および保圧工程が完了すると同時または少し前後して、キャビティ表面温度を一気に下げながら冷却工程に入る。冷却工程中では必要に応じて減圧状態を維持してもよいが、通常はこの時点で解除することが望ましい。また、冷却工程中には通常の射出成形と同じように次ショット分の樹脂が計量される。
冷却工程が完了する際には、金型内部圧力は完全に常圧に戻され、型開き、製品取り出しの工程へと続く。型締めの際には、次ショットへの速やかな準備のため、キャビティ表面温度の上昇と金型内部圧力の減圧工程が開始され、以降は同様の操作が繰り返される。
【００１４】
更に実施例をもって本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に制限されるものではない。
［実施例１〜６、比較例１〜７］
図２に示される圧力制御装置を配した金型を用い、以下に示す射出成形機、高速ＨＣ成形用温調ユニットおよび汎用の熱可塑性樹脂を用いて図３のテストピース（２００×１５０×３ｍｍｔ平板）を成形した。
金型表面の処理については、磨き：＃１４０００相当の鏡面と、深さ２０μｍの梨地シボの２種を用い、これらは交換可能な入れ子方式とした。
射出成形機：Ｊ−１５０ＥＰ  （（株）日本製鋼所製）
ヒートサイクル用金型温度制御装置：高速ＨＣ成形用温調ユニット  （三井化学エンジニアリング（株）製）
熱可塑性樹脂（Ａ−１）：クララスチック  ＧＡ−１０１  （日本エイアンドエル（株）製  ＡＢＳ樹脂）
熱可塑性樹脂（Ａ−２）：クララスチック  ＧＡ−１１０Ｇ２０  （日本エイアンドエル（株）製  ガラス繊維入りＡＢＳ樹脂）
熱可塑性樹脂（Ａ−３）：カリバー  ２００−２０  （住友ダウ（株）製  ポリカーボネート樹脂）
熱可塑性樹脂（Ａ−４）：アトレーテ  ＭＭ−６０  （日本エイアンドエル（株）製  スチレン-メタクリル酸メチル共重合体）
【００１５】
上記テストピースの成形に際しては、金型のキャビティ表面温度が１３０℃にまで上昇可能なヒートサイクル成形の加熱条件を設定した。また、この時のキャビティ表面温度の測定は金型表面温度計にて測定した。また、金型内圧の減圧度に関しては、キャビティからのベント配管に真空度制御用のバルブを設置し、真空ゲージ圧（−ｍｍＨｇ）を減圧度として測定した。
【００１６】
表１に示す成形条件にて作製したテストピースにつき、成形品表面の光沢ムラ（シボ転写ムラ）およびウェルド外観、ヒケ外観を測定した。
（１）光沢ムラ（シボ転写ムラ）
光沢度の測定は、鏡面成形品もしくはシボ面成形品でのゲート近傍、および流動末端部の光沢度を測定し、それぞれの光沢度差を光沢ムラ（シボ転写ムラ）の判定基準とした。なお、光沢度の測定には光沢計ＶＧ−２０００（日本電色工業製）を使用した。
○：光沢度差が３未満
×：光沢度差が３以上
（２）ウェルド外観、ヒケ外観
目視判定にて、ウェルド、ヒケが目視にて確認できないものを○、確認できるものを×とした。なお、ウェルド外観については成形品の２点ゲートの中央部を、またヒケ外観については成形品外周部を目視判定した。
【００１７】
【表１】
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【産業上の利用可能性】
【００１８】
以上の通り、本発明によれば、使用される熱可塑性樹脂の物性バランスを低下させることなく、射出成形品の表面に、ウェルドラインや金型転写ムラが無く、且つ、金型表面の平滑性や細かな凹凸を忠実に転写させることが可能となり、得られた射出成形部品は自動車、家電、ＯＡ分野等に幅広く使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の射出成形時の金型キャビティ表面温度と金型内圧力との関係を示す図である。
【図２】本発明の実施例、比較例で使用する圧力制御装置を配した金型を示す図である。
【図３】本発明の実施例、比較例の各特性値の測定箇所を示す図である。
【符号の説明】
【００２０】
１：可動側金型
２：ガス抜き溝
３：シール
４：真空ポンプ
５：キャビティ
６：成形品（２００×１５０×３ｍｍｔ）
７：ゲート
８：ウェルドライン測定位置
９：光沢度測定位置
１０：ヒケ測定位置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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