(57)【要約】【課題】均一な耐熱性、耐薬品性を有し、成形品が変形することなく短時間での成形を可能とする射出成形金型と該金型を用いた射出成形方法を提供する。【解決手段】キャビティ本体とキャビティの一部を形成する入れ子とで構成される金型であり、入れ子が以下のＡ〜Ｃの３要件を満足するものである射出成形金型と、該金型を用いて、入れ子を金型外で成形する樹脂のＴｇよりも高い温度に温度調節して後、入れ子を金型にセットし射出成形する射出成形方法。Ａ．金型から取り外し可能な構造を有していること。Ｂ．樹脂に接した部分で必要な固化速度を調整可能な温度調節機能を有していること。Ｃ．金型内に設けられたエジェクター手段によって、入れ子をキャビティ内に突き出すことにより、入れ子と共に成形品を取り出す構造を有すること。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティ本体とキャビティの一部を形成する入れ子とで構成される金型であり、該入れ子が、以下のＡ〜Ｃの３要件を満足するものであることを特徴とする射出成形金型。
Ａ．該金型から取り外し可能な構造を有していること。
Ｂ．樹脂に接した部分で必要な固化速度を調整可能な温度調節機能を有していること。
Ｃ．金型内に設けられたエジェクター手段によって、該入れ子をキャビティ内に突き出す
ことにより、該入れ子と共に成形品を取り出す構造を有すること。
【請求項２】
入れ子が有している温度調節機能が、入れ子の内部に加熱体が内蔵された構造であって、外部に設定された温調装置と該加熱体との接続が脱着可能な接続構造によるものであることを特徴とする請求項１記載の射出成形金型。
【請求項３】
請求項１または２記載の射出成形金型を用い、入れ子を金型外で成形する樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）よりも高い温度に温度調節して後、該入れ子を金型にセットし、射出成形をすることを特徴とする射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形品が変形することなく短時間でその成形品の取り出しができるもので、耐薬品性を有する合成樹脂成形品を得ることを可能にする射出成形金型と射出成形方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂は、成形性や機械的特性、靭性等に優れるなど、材料的に好適な性質を有していることから金属、木材、ゴム等の素材からの代替が進んできた。
【０００３】
近年、安全性、保存安定性、更には環境汚染防止性を確保するために内容物の漏洩防止、外気の混入防止等の目的で高度な耐薬品性が求められるようになり、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、あるいはＰＰＳ樹脂等のエンジニアリングプラスチックが射出成形用を中心として用いられている。
【０００４】
一方で、該エンジニアリングプラスチックは、高い耐熱性や耐薬品性を持つものの、一般的に成形加工温度が高く、冷却時間等により成形サイクルが長くなる傾向にある。また、入れ子構造を有する金型を用いて射出成形した成形品は、その入れ子温度がキャビティ温度と異なりやすく、この温度が原因で、成形品の結晶化度にムラが生じるため、耐熱性や耐薬品性が低下する可能性があった。
【０００５】
また、加工温度が高くなるにつれ、離型が困難になり成形が難しい問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、上記のような従来技術に伴う問題を解決しようとするものであり、均一な耐熱性、耐薬品性を有し、高加工温度で射出成形しても成形品が変形することなく短い時間で成形を可能とする射出成形金型と該射出成形金型を用いた射出成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成する本発明の射出成形金型は、以下の（１）記載の構成を有するものである。
【０００８】
（１）キャビティ本体とキャビティの一部を形成する入れ子とで構成される金型であり、該入れ子が、以下のＡ〜Ｃの３要件を満足するものである射出成形金型。
Ａ．該金型から取り外し可能な構造を有していること。
Ｂ．樹脂に接した部分で必要な固化速度を調整可能な温度調節機能を有していること。
Ｃ．金型内に設けられたエジェクター手段によって、該入れ子をキャビティ内に突き出す
ことにより、該入れ子と共に成形品を取り出す構造を有すること。
【０００９】
かかる本発明の射出成形金型において、より具体的に好ましくは、以下の（２）記載の構成を有するものである。
【００１０】
（２）入れ子が有している温度調節機能が、埋め込みヒーター式によるものであり、かつ、使用されているヒーター線の接続が脱着可能なカセット式の構造を有するものであることを特徴とする上記（１）記載の射出成形金型。
【００１１】
また、上述した目的を達成する本発明の射出成形方法は、以下の（３）の構成を有するものである。
【００１２】
（３）上記（１）または（２）記載の射出成形金型を用い、入れ子を金型外で成形する樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）よりも高い温度に温度調節して後、該入れ子を金型にセットし、射出成形をすることを特徴とする射出成形方法。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の射出成形金型を用いて得られる成形製品は、高い耐薬品性を有し、反りや収縮が少なく生産性が高く、自動車や一般機器等のタンク類や複合部品において使用することができる。
【００１４】
本発明は、成形品の外周に沿った金属入れ子を樹脂成形金型に設け、該入れ子を突き出すことにより、高温時剛性の低い材料や柔軟な材料、固化の遅い材料で成形された成形品を、早い成形サイクルでかつ変形させることなく作ることが可能であり、更に後加工性に優れ、安価で高品位の製品を得るための成形方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の射出成形金型について、詳細に説明する。
本発明の射出成形金型は、キャビティ本体と入れ子とで構成される金型であり、該入れ子が、以下のＡ〜Ｃの３要件を満足するものであることを特徴とする。
Ａ．該金型から取り外し可能な構造を有していること。
Ｂ．樹脂に必要な固化速度を調整可能な温度調節機能を有していること。
Ｃ．金型内に設けられたエジェクター手段によって、該入れ子をキャビティ内に突き出す
ことにより、該入れ子ごと成形品を取り出す構造を有すること。
【００１６】
中でも、特に重要なのは、要件Ｂの、入れ子が、樹脂に必要な固化速度を調整可能な温度調節機能を有していることであり、入れ子温度がキャビティ温度より低い場合には成形品中で結晶化度の違いが生じることに起因して、成形品中での強度や耐薬品性のバラツキが生じ、また、キャビティ温度より高い場合には成形サイクルが長くなる傾向にあるため、いずれの場合も好ましくないのである。
【００１７】
さらに、本発明の射出成形金型は、金型内に設けられたエジェクター手段で、入れ子部分を突き出すとともに、射出成形がなされた射出成形品と該入れ子を一体で取り出すことができる構造とされていることが重要である。
【００１８】
すなわち、高温金型を用いた成形をする際あるいは大型成形品を高速で成形する際は、成形品温度が高い状態で金型から取り出す必要があるが、その取り出しに際して、入れ子部分をエジェクター手段を用いて突き出すことによって成形品の変形や破れを効果的に防止できるものである。また、入れ子と成形品を一体で取り出すことにより、成形品の収縮や反りが抑えられる。なお、入れ子と成形品とを一体として取り出した後、そのままの一体で熱板溶着や射出溶着等の後工程に使用する場合や、成形品が十分冷却し成形品の反りが生じなくなくなるまで矯正型として使用する場合などに対応するために、連続的に生産をする場合は複数の入れ子を、必要個数分、準備しておくことが望ましい。なお、エジェクター手段は、具体的には、型内に設けられたエジェクターピンを型が閉まるときに突き出すこと、または、空気の吹き出し圧により押し出すことなどにより構成すればよい。
【００１９】
本発明の射出成形金型に用いる入れ子は、樹脂に必要な固化速度が調整可能な温度調節機能を有していることが上述のとおりに重要である。入れ子温度が低い場合、本発明者らの知見によれば、成形する樹脂のＴｇ（ガラス転移温度）以下であると、成形品の部位によって結晶化度が異なり強度や耐薬品性にバラツキが生じる可能性があって好ましくない。入れ子の温度調節は、特に限定されるものではないが、好ましくは埋め込みヒーターを用いて行うのが良く、更に、該埋め込みヒーターのヒーター線の接続はカセット式などの脱着が容易な構造とすることが好ましい。
【００２０】
ここで、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）とは、各原料および樹脂成物ペレットから溶融温度３００℃でプレス成形機によりプレスフィルムを作成し、絶乾状態に保ったサンプルを粘弾性測定装置（セイコーインスツルメンツ社製ＤＭＳ６１００）により、窒素雰囲気下、２℃／分の昇温速度にて測定して得られる損失正接（ｔａｎδ）の最大ピークトップ温度と定義されるものである。
【００２１】
入れ子の温度調節は、金型内で行うか、あるいは金型外で行うかのいずれでも可能であるが、成形サイクルを短縮するとの観点から金型外で実施することがより好ましい。特に、複数個の入れ子を準備して、金型外で温度調節をした後、金型にセットして射出成形をすることにより、金型内で入れ子温度を安定させるための休止時間を省略することができることになり好ましいのである。
【００２２】
本発明の射出成形金型で射出成形を行うのに使用可能な熱可塑性樹脂は、射出成形可能な樹脂であればいずれでも使用可能なものであるが、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、メタクリル樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ＡＡＳ樹脂、ポリアセタール、変性ＰＰＯ、ポリフェニレンスルフイド、ポリイミド、ポリエーテルエーテルケトン、エチレン−プロピレン共重合体、エチレン−ブテン共重合体、ポリブデン、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体などのポリオレフィン系エラストマ、スチレン−ブタジエン共重合体、ポリブタジエン、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、ポリイソプレン、ブテン−イソプレン共重合体などのジエン系エラストマおよびこれらの水添物、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸イソプロピル共重合体、エチレン−メタクリル酸メチル共重合体、エチレン−メタクリル酸エチル共重合体などのアクリル系エラストマ、芳香族ジカルボン酸またはそのエステル形成誘導体と脂肪族ジオールから形成される結晶性芳香族ポリエステルと脂肪族ポリエーテルからなるポリエステル系エラストマ、脂肪族ジアミンと脂肪族ジカルボン酸からなる脂肪族ポリアミドと脂環族ポリアミド−ポリエーテルブロック共重合体からなるポリアミドエラストマなどが使用に好適な樹脂として挙げられる。
【００２３】
中でも、特に成形温度や金型温度が高いものとなる結晶性樹脂である、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフイド、あるいはポリイミドなどの樹脂などが好ましい。
【００２４】
本発明の射出成形金型は、成形品の離型性が良好であり、成形品の変形や反りが少ないことから、大型で接合面を有する部品の成形用に適しており、特に、上述の結晶性樹脂を使用したタンやパイプ、ハウジング用途などに有用である。また、その特徴を活かして、一般機器、自動車用部品、あるいは電気電子用部品などへの使用に特に適している。
【００２５】
本発明にかかる射出成形金型の一実施態様例を、図１〜図６に基づいて説明する。本発明にかかる金型は、図１に示す固定側金型１と可動側金型２、成形品をキャビティから取り外すためのエジェクター３、キャビティ内に突出可能に嵌合された入れ子４からなる。本発明に使用する入れ子４は、成形品の外側に配置される構造である。図２、図３に本発明に使用する入れ子４を示す。入れ子４には埋め込み式ヒーター５と雄カプラー６、入れ子温度測定用熱伝対穴７、金型にセットする際に使用するガイドピン穴８が設けられ、図３に示す温度コントローラーと接続する雌カプラー９を差し込むことにより温度調節が可能なものである。
【００２６】
可動側金型２には、図４に示す入れ子の位置決めおよび成形品突き出し時の落下防止のためのガイドピン１０が横方向に突出している。可動側金型２を後退させた状態でガイドピン１０に、図２に示す入れ子４に穿設された穴部８を通し、可動側金型２に入れ子４をセットし、または固定側金型１の入れ子溝１１に入れ子４をセットした後に可動側金型２を前進させて金型を閉じる。金型を閉じた後、図５に示す射出ユニット１２を前進させキャビティに溶融樹脂を充填し、冷却固化することにより成形品１３を形成する。
【００２７】
次に図６に示すように、入れ子４を金型内に設けられたエジェクター３手段によりキャビティ内に突き出させ、該成形品１３を入れ子４とともに取り出すのである。
【実施例】
【００２８】
以下に実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明する。特性については下記の方法により行った。
【００２９】
［離型可能冷却時間］
図７〜図８に示す形状と寸法を有する箱形形状を射出成形し、冷却時間を徐々に短くして、成形品が離型可能な最短冷却時間を離型可能冷却時間とした。
【００３０】
［成形サイクル］
上述の図７〜図８に示す形状・寸法を有する箱形形状を射出成形するにあたり、型閉じ開始から次のショットの型閉じ開始まで要した時間を、成形サイクル時間とした。
【００３１】
［反り量］
上述の図７〜図８に示す形状・寸法の箱形形状を射出成形して、１日放置した後、図８に示す部位の寸法を測定し、下記式の結果を反り量とした。
反り量（ｍｍ）＝１９０（ｍｍ）−測定値（ｍｍ）
【００３２】
［燃料吸液量］
図７に示す１４の部分（一般部）および図１０に示す１５の部分（入れ子部）から、３０ｍｍ×３０ｍｍの板状試験片をそれぞれ取り出し、ＦｕｅｌＣ＋Ｅ１０（トルエン４５ｖｏｌ％、イソオクタン４５ｖｏｌ％、エタノール１０ｖｏｌ％）２００ｍｌとともにオートクレーブに入れ、６０℃、２４ｈｒ処理後の重量変化率を燃料吸液量（％）とした。
【００３３】
実施例１〜５、比較例１〜６
表１に示す熱可塑製樹脂を株式会社日本製鋼所製Ｊ３５０Ｅに投入し、表１に示す各条件で図７に示す形状・寸法を有する箱型成形品を得た。
【００３４】
各サンプルの特性を評価した結果は表１に示すとおりである。
実施例１〜５では比較例１〜６と比較して、離型可能冷却時間および成形サイクル時間が短く、かつ反り量が少なく耐薬品性に優れる成形品が得られるものであった。
【００３５】
本実施例および比較例に用いた結晶性熱可塑製樹脂は、以下の通りである。
ａ−１：東レ製ナイロン６樹脂“アミラン”ＣＭ１０１７、Ｔｇ＝４８℃
ａ−２：東レ製ナイロン６６“アミラン”ＣＭ３００６、Ｔｇ＝４８℃
ｂ−１：東レ製ＰＢＴ樹脂“トレコン”１４０１−Ｘ０６、Ｔｇ＝４９℃
ｂ−２：東レ製ＰＥＴ樹脂ＴＳＢ９００、Ｔｇ＝６９℃
ｃ−１：東レ製ＰＰＳ樹脂“トレリナ”Ａ９００Ｂ、Ｔｇ＝９０℃
【００３６】
ここで、樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、各原料および樹脂成物ペレットから溶融温度３００℃でプレス成形機によりプレスフィルムを作成し、絶乾状態に保ったサンプルを粘弾性測定装置（セイコーインスツルメンツ社製ＤＭＳ６１００）により、窒素雰囲気下、２℃／分の昇温速度にて測定して得られる損失正接（ｔａｎδ）の最大ピークトップ温度として求めた。
【００３７】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施態様例にかかる金型の概略断面図である。
【図２】本発明の実施態様例にかかる金型における入れ子の概略底面図である。
【図３】図２に示した本発明の実施態様例にかかる金型における入れ子のＡ−Ａ断面図である。
【図４】本発明の実施態様例にかかる金型を開いた状態の概略断面図である。
【図５】本発明の実施態様例にかかる金属入れ子を金型に設置した後、射出ユニットを前進させ、溶融樹脂をキャビティに充填した状態を説明する概略モデル図である。
【図６】本発明の実施態様例にかかる金型を用いて射出成形をした後、入れ子をエジェクターした状態を示す稼動側金型の概略断面図である。
【図７】本発明の実施態様例にかかる金型を用いて射出成形された中空成形品の概略正面モデル図である。
【図８】本発明の実施態様例にかかる金型を用いて射出成形された中空成形品の図７に示したＢ−Ｂ断面図である。
【図９】本発明の実施態様例にかかる金型を用いて射出成形された中空成形品の図７に示したＣ−Ｃ断面概略図である。
【図１０】本発明の実施態様例にかかる金型を用いて射出成形された中空成形品の入れ子接触部分の拡大モデル図である。
【符号の説明】
【００３９】
１：固定側金型
２：可動側金型
３：エジェクター
４：入れ子
５：埋め込み式ヒーター
６：雄カプラー
７：入れ子温度測定用熱電対
８：ガイドピン穴
９：雌カプラー
１０：ガイドピン
１１：入れ子溝
１２：射出ユニット
１３：成型品
１４：一般部
１５：入れ子部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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