(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
未溶融発生限界温度と熱分解発生下限温度との間の温度範囲が当該射出成形における温度制御可能範囲よりも狭い特性を有する熱可塑性エラストマーを用いる射出成形方法であって、
前記熱可塑性エラストマーを射出する際に樹脂通路において樹脂の剪断速度を制御することにより、樹脂温度をその樹脂の熱分解発生下限温度以上の温度まで瞬時に上昇させることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記熱可塑性エラストマーが熱可塑性ポリウレタンである請求項１に記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に透明性が重要視される成形品に適用して好適な射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、熱可塑性樹脂を用いて所要の成形品を得る成形方法として、射出成形法が一般に用いられている。この成形に使用される射出成形機は、熱可塑性樹脂を溶かして射出する射出機構と射出された熱可塑性樹脂を成形する金型から構成されている。この射出成形機を用いた射出成形法では、熱可塑性樹脂が前記射出機構上部に設けられるホッパから加熱シリンダ内に投入され、スクリュー等で移送可塑化されつつ前進し、金型内に射出されて冷却固化して成形品を得るようにされている。
【０００３】
なお、本願に関連する技術として成形材料を金型内に射出充填する際に樹脂材料を流路抵抗による剪断発熱により熱分解させる方法が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、例えば熱可塑性エラストマーを用いて自動車のフロントガラス等の透明性が重要視される複合成形品を成形する際に、従来の射出成形法のように加熱シリンダ内で熱可塑性樹脂を流動しやすい成形温度まで加熱して可塑化させるのでは、樹脂温度が熱分解発生下限温度以上の温度まで上昇してしまい、短時間で冷却されないため熱分解を起こしてしまう恐れがある。このように熱分解が生じて成形された成形品には黄変，においおよび強度低下等が生じるという問題点がある。一方、前記熱可塑性樹脂を熱分解を抑えた成形温度に加熱するのでは、成形品に未溶融部分が混入して歪みが残り透明性を維持することができないという問題点がある。
なお、関連する技術として挙げたものは、剪断発熱を利用する点を開示するのみで、前述のような問題点を解消するための手段について開示するものではない。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解消するためになされたもので、未溶融を防止して歪みの発生を排除し、かつ熱分解を防止して透明性の高い成形品を得ることのできる射出成形方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段および作用・効果】
本発明による射出成形方法は、前記目的を達成するために、
未溶融発生限界温度と熱分解発生下限温度との間の温度範囲が当該射出成形における温度制御可能範囲よりも狭い特性を有する熱可塑性エラストマーを用いる射出成形方法であって、
前記熱可塑性エラストマーを射出する際に樹脂通路において樹脂の剪断速度を制御することにより、樹脂温度をその樹脂の熱分解発生下限温度以上の温度まで瞬時に上昇させることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明においては、成形される熱可塑性エラストマーの温度を剪断発熱を利用して、瞬時にその熱可塑性エラストマーの熱分解発生下限温度以上の温度まで上昇させるため、可塑化の段階で樹脂温度を極端に上げずに成形することができる。このように、剪断発熱を利用し瞬時に熱分解発生下限温度以上の温度まで加熱することにより金型内に充填される熱可塑性エラストマーの粘度を下げることができ、成形された熱可塑性エラストマーを歪みのないものとすることができる。また、熱分解発生下限温度以上にまで上昇しても熱可塑性エラストマーは金型に射出されると圧力が開放され、かつ金型に接することで冷却がすぐに始まることから熱分解には至らない。したがって、黄変，においおよび強度低下が生じず、透明で歪みのない成形品を得ることができる。
【０００８】
一般に、熱可塑性樹脂を成形するのに最適な温度範囲は前記未溶融発生限界温度と熱分解発生下限温度との間であるが、熱可塑性樹脂のなかには最適な成形温度範囲が温度制御可能範囲よりも狭い樹脂が存在する。このような樹脂を成形する場合、前述のように未溶融発生限界温度以上の温度までゆっくりと加熱させると常に熱分解発生下限温度より上昇し熱分解を起こしてしまう。本発明では、前記樹脂を成形する際に、剪断発熱を利用することにより熱分解発生下限温度以上にまで加熱してもその加熱が瞬時になされるので熱分解が生じることがなく、黄変やにおいがなく透明で歪みのない成形品を得ることができる。このように成形された熱可塑性エラストマーは、高い透明性を有しているため、２枚の透明硝子の間に成形一体化された安全硝子や模様入りの硝子等に使用して好適である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明による熱可塑性樹脂射出成形方法の具体的な実施の形態につき、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１に、本発明の一実施例に係る射出成形機の要部概略図が示されている。
【００１１】
この射出成形機１は、射出ユニット４を具え、この射出ユニット４のノズル部２に接続される金型３とを具えている。この射出ユニット４のシリンダ５は、例えば２２０℃の設定温度に加熱されている。このシリンダ５の上部には、熱可塑性樹脂（本実施例では熱可塑性エラストマー）をそのシリンダ５内に供給するための材料ホッパ６が配設され、またそのシリンダ５にはノズル部２に穿設される溶融樹脂供給流路７を介して金型３の目的とする成形品容積に相応するキャビティ８内に樹脂を溶融，可塑化し溶融樹脂を射出充填するためのスクリュー９が内装されている。また、射出ユニット４のノズル部２にはＤＦＣ（Ｄｉｒｅｃｔ  Ｆｌｏｗ  Ｃｏｎｔｒｏｌ）バルブ１０が設けられている。このＤＦＣバルブ（ノズルバルブ）１０は孔の開いた軸状のロータリーバルブであり、このバルブ開度を調整するためのレバー１０ａおよびロッド１０ｂを介してノズルバルブ駆動機構１０ｃに連結されている。前記ＤＦＣバルブ１０の開度は、ノズルバルブ駆動機構１０ｃに供給する電流を制御してレバー１０ａの回動を調整し、バルブ開度を変更させてノズル開口面積が制御されることによって調整される。また、射出速度は図示されないコントローラにより制御され、この射出速度の値により前記ノズルバルブ駆動機構１０ｃを用いてバルブ開度を制御することによって、溶融樹脂がＤＦＣバルブ１０を通過する際に発生する剪断発熱を利用することができる。
【００１２】
前記金型３はノズル部２に接合している固定金型１１とキャビティ８を形成する可動金型１２とにより構成され、この可動金型１２の進退によりキャビティ８のキャビティ容積が拡縮される。
【００１３】
本実施例では、このように構成された射出成形機１を用いて熱可塑性エラストマーの一例である熱可塑性ポリウレタンが成形される。図２には、前記射出成形機１の概略図が示されるとともに、その各部での樹脂温度が示されている。材料ホッパ６から供給された熱可塑性ポリウレタンは２２０℃に設定されているシリンダ５内を通過し、流路７に運ばれる。この流路７の径はシリンダ５の径に比べて細くなっているので、前記流路７内の圧力は高くなり前記ポリウレタンの温度が上昇する。この流路７の途中に設けられているＤＦＣバルブ１０の剪断発熱により、前記ポリウレタンの温度は瞬時に熱分解発生下限温度１４以上に上昇して粘度の低い状態で前記キャビティ８内に射出充填される。前記ポリウレタンは、このキャビティ８内に射出充填されることにより圧力が開放され、かつ金型３に接することで冷却がすぐに始まる。このようにキャビティ８内に射出充填された熱可塑性ポリウレタンは冷却固化されて目的の成形品を得ることができる。
【００１４】
前記ＤＦＣバルブ１０の調整モードとしては、図３に示されるように射出速度０〜１００％に対してＤＦＣバルブ１０の開度を５０〜１００％に調整するＬモードと射出速度０〜１００％に対してＤＦＣバルブ開度を０〜２９％に調整するＵＨモードとがある。ただし、射出速度は最大油圧力を１００％としたときの油圧力の比で表している。
【００１５】
本実施例では、シリンダ設定温度としてホッパ下の温度を２００℃，通路７の温度を２２０℃にそれぞれ設定し、ＤＦＣバルブ開度をＵＨモードに設定して硬度９０Ａの熱可塑性ポリウレタンを成形した。この成形における評価結果を表１に示す。また、比較例１乃至５はシリンダ設定温度およびＤＦＣバルブ開度の設定条件を変えて実施例と同装置を用いて同様の方法で成形されたものである。
【００１６】
【表１】
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【００１７】
この評価結果からもわかるように、本実施例において成形された成形品は歪みや黄変がなく、かつ透明性に優れている。本実施例によれば、金型３のキャビティ８内に射出充填される熱可塑性ポリウレタンはＵＨモードに設定されているＤＦＣバルブ１０により、その温度がシリンダ設定温度より瞬時に上昇するため、未溶融が残らず歪みのない成形品が得られる。さらに、前記キャビティ８内に射出されると圧力が開放され、かつ金型３に接するため冷却がすぐに始まることから熱分解には至らない。したがって、歪みや黄変がなく透明性に優れた成形品を得ることができる。
【００１８】
一方、比較例１，２の成形品ではシリンダの設定温度により歪みまたは黄変が発生している。しかしながら、ＤＦＣバルブ１０は任意に調整できるため、比較例１，２において前記ＤＦＣバルブ１０を絞るまたは開放することにより、透明性の優れた成形品を得ることも可能である。また、比較例３，４，５においては、ＤＦＣバルブ１０がＬモードであるため剪断発熱をあまり得ることができないため、未溶融が残り歪みが生じている。したがって、透明性に優れた成形品を得ることができない。
【００１９】
次に、シリンダ設定温度としてホッパ下の温度を２００℃，通路の温度を２２０℃にそれぞれ設定し、ＤＦＣバルブがＬモード，ＵＨモードにそれぞれ設定されている流路を通過させた熱可塑性ポリウレタンが金型に流入する前の温度測定結果を表２に示す。
【００２０】
【表２】
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【００２１】
この結果からもわかるように熱可塑性ポリウレタンが金型に流入する前の測定温度はＬモードではほぼシリンダ温度と変わらないのに対して、ＵＨモードでは剪断発熱が生起されて約２０℃程度の温度上昇がみられる。
【００２２】
本実施例においては、ＤＦＣバルブを用いて熱可塑性樹脂に剪断発熱を生起させているが、これに限定されるものではなく流路抵抗値の大きさを変更可能なバルブであれば他のバルブを用いることもできる。また、バルブを設ける位置は流路に限られずに金型内に設けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施例に係る射出成形機の要部概略図である。
【図２】図２は、本実施例の射出成形機の概略図とともに、その各部での樹脂の温度グラフである。
【図３】図３は、本実施例のＤＦＣバルブモードを示す射出速度とＤＦＣ開度の関係図である。
【符号の説明】
１  射出成形機
２  ノズル部
３  金型
４  射出ユニット
５  シリンダ
７  流路
８  キャビティ
１０  ＤＦＣバルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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