(57)【要約】【課題】射出成形品のフローマークやウエルドを簡便に得ることができる射出成形受の流動可視化方法を提供する。【解決手段】射出成形受の流動可視化方法は、金型のキャビティーに対して、少なくともポリオレフィン系樹脂を含む溶融樹脂であって、かつ酸化防止剤を含まない溶融樹脂を充填する第１工程を含む、また、前記方法は、さらに前記溶融樹脂を冷却固化して得られた射出成形品を前記金型から取出す第２工程と、前記射出成形品を酸化劣化させて、その表面に樹脂の流れ痕を形成する第３工程とを含む。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型のキャビティーに対して、少なくともポリオレフィン系樹脂を含む溶融樹脂であって、かつ酸化防止剤が非添加の溶融樹脂を充填する第１工程と、
前記溶融樹脂を冷却固化して得られた射出成形品を前記金型から取出す第２工程と、
前記射出成形品を酸化劣化させて、その表面に樹脂の流れ痕を形成する第３工程とを含む射出成形品の流動可視化方法。
【請求項２】
第３工程では、熱酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成するものである請求項１に記載の射出成形品の流動可視化方法。
【請求項３】
第３工程では、光酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成するものである請求項１に記載の射出成形品の流動可視化方法。
【請求項４】
前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ブロックコポリマーポリプロピレンのうち、少なくともいずれか１つを含む請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載の射出成形品の流動可視化方法。
【請求項５】
前記溶融樹脂に充填材が含有されている請求項１乃至請求項４のうちいずれか１項に記載の射出成形品の流動可視化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形品の流動可視化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一版に、射出成形での樹脂の流動を可視化する技術は、非特許文献１、特許文献１、特許文献２、特許文献３で公知である。非特許文献１では、ガラスブロックを金型内に使用した方法で、外部からカメラで撮像するようにして樹脂の流動を撮像するようにしている。また、特許文献１では、金型内に光を投射する光ファイバーを設置して、光ファィバーのセンサ出力により成形用材料（樹脂）の通過速度（流動速度）を算出するようにしている。
【０００３】
特許文献２及び特許文献３では、射出成形において、フローマークの予測をシミュレーションによって行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開２００９／０５７７５２号パンフレット
【特許文献２】特開平７−２４８９３号公報
【特許文献３】特開２００６−１６８１９０号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】横井秀俊、特別寄稿”射出成形における可視化実験解析技術の発展”、［online］、デンソーテクニカルレビュー、Ｖｏｌ.１１，Ｎｏ．２（２００６年１１月）、［平成２７年７月２９日検索］、インターネット＜http://www.denso.co.jp/ja/aboutdenso/technology/dtr/v11_2/index.html＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、射出成形品のモデルチェンジや新製品にともなう形状の変化があった場合、上述した可視化して得られたデータに基づいて、ＣＡＥ解析する必要がある。
しかし、非特許文献１、特許文献１の技術では、金型変更がある毎に上述のように金型内に可視化のためのガラスブロックや、光ファィバーを設置することとなり、コスト高となる問題がある。また、新たな材料で成形品を形成する場合も、同様にコスト高となる。
【０００７】
本発明の目的は、射出成形品のフローマークやウエルドを簡便に得ることができる射出成形品の流動可視化方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記問題点を解決するために、本発明の射出成形品の流動可視化方法は、金型のキャビティーに対して、少なくともポリオレフィン系樹脂を含む溶融樹脂であって、かつ酸化防止剤が非添加の溶融樹脂を充填する第１工程と、前記溶融樹脂を冷却固化して得られた射出成形品を前記金型から取出す第２工程と、前記射出成形品を酸化劣化させて、その表面に樹脂の流れ痕を形成する第３工程とを含むものである。
【０００９】
また、第３工程では、熱酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成してもよい。
また、第３工程では、光酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成してもよい。
また、前記ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ブロックコポリマーポリプロピレンのうち、少なくともいずれか１つを含むことが好ましい。
【００１０】
また、前記溶融樹脂に充填材が含有されていてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、射出成形品のフローマークやウエルドを簡便に得ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】成形後の射出成形品の酸化劣化する以前の射出成形品の斜視図。
【図２】射出成形品を酸化劣化した後の射出成形品の斜視図。
【図３】ポリオレフィン系樹脂の酸化劣化と防止の説明図。
【図４】アルコキシラジカルのβ開裂の説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の射出成形品の流動可視化方法を具体化した一実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
まず、射出成形品に使用する材料について説明する。射出成形品を形成するための材料は、ポリオレフィン系樹脂を少なくとも含む。
【００１４】
（ポリオレフィン系樹脂）
ポリオレフィン系樹脂としては、例えば、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂を挙げることができる。これらは、単独で使用してもよく、或いは、ポリプロピレン樹脂とポリエチレン樹脂とを混合して使用してもよい。すなわち、プロピレン単独重合体、エチレン−プロピレンランダム共重合体、エチレン−プロピレンブロック共重合体等を、状況に応じて適宜選択してもよい。
【００１５】
また、トヨタスーパーオレフィンポリマー（ブロックコポリマーポリプロピレン）シリーズ（ポリプロピレン樹脂と、ポリオレフィン系エラストマーとのポリマーアロイ）等のようにエラストマ−を含むようにしてもよい。そして、ブロックコポリマーポリプロピレン単独、または、ブロックコポリマーポリプロピレンと、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂のうち、少なくとも一方とを混合して使用してもよい。
【００１６】
また、ポリオレフィン系樹脂以外の他の熱可塑性樹脂を混合するようにしてもよい。ただし、この場合は、ポリオレフィン系樹脂が主成分となること、すなわち、割合が他の熱可塑性樹脂よりも大であることが好ましい。
【００１７】
（充填材）
前記ポリオレフィン樹脂に充填材を混合するようにしてもよい。充填材は、成形品に求められる機能、用途等に応じて選択すればよい。増量用としては炭酸カルシウム、タルク、シリカ、クレー等がある。
【００１８】
補強用としてはウォラストナイト、チタン酸カリウム、ソノライト、石膏繊維、アルミボレート、アラミド繊維、各種ファイバー、カーボンファイバー、ガラス繊維、タルク、マイカ、ガラスフレーク、ウイスカー、スギ間伐材由来の木粉等がある。
【００１９】
軽量化、浮力材としては、シリカバルーン、ガラスバルーン、シラスバルーン等がある。導電性を成形品に付与する場合は、充填材としてはカーボンブラック、黒鉛、炭素繊維、金属粉、金属繊維、金属箔等がある。遮音性を成形品に付与する場合は、充填材としては鉄粉、硫酸バリウム等がある。難燃性を成形品に付与る場合は、充填材としては、三酸化アンチモン、水酸化アルミ、水酸化マグネシウム、硼酸亜鉛、赤燐、炭酸亜鉛、ハイドロタルサイト、ドーソナイト、スギ間伐材由来の木粉等を挙げることができる。光反射、光散乱用の充填材としては、酸化チタン、ガラスビーズ、炭酸カルシウム、アルミ粉、マイカ等を挙げることができる。電磁波吸収用の充填材としては、フェライト、黒鉛、木炭粉、ＣＭＣ、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、ＰＺＴ等を挙げることができる。
【００２０】
充填材の大きさは、限定するものではないが、通常１００μｍから１０ｎｍ程度の大きさの中から、成形品に求められる機能、用途等に応じて適宜採用すればよい。
他に、耐候剤や着色剤等を混合してもよい。
【００２１】
本実施形態の方法では、酸化防止剤を添加するものではないが、成形品を成形する場合に使用される酸化防止剤について説明する。
（酸化防止剤）
一般に使用されている酸化防止剤には、下記のものがある。
【００２２】
１．ラジカル連鎖開始阻止剤
ラジカル連鎖開始阻止剤としては、金属不活性化剤、紫外線吸収剤、クエンチャーに分けることができる。金属不活性化剤はヒドラジン系、アミド系等がある。紫外線吸収剤としてベンゾトリアゾーレ系、トリアジン系、ベンゾフェノン系がある。
【００２３】
２．ラジカル捕捉剤
ラジカル捕捉剤としては、ＨＡＬＳ、フェノール系酸化防止剤を挙げることができる。ＨＡＬＳは、例えば、ヒンダードアミン系がある。また、フェノール系酸化防止剤としては、セミヒンダードフェノール系がある。
【００２４】
３．過酸化物分解剤
過酸化物分解剤としては、リン酸酸化防止剤、イオウ系酸化防止剤がある。リン酸酸化防止剤としては、ホスファイト系、ホスホナイト系がある。また、イオウ系酸化防止剤としてチオエーテル系がある。
【００２５】
これらの酸化防止剤の機能について説明する。
（酸化劣化について）
図３及び下記式（１）〜式（８）に示すように、ポリオレフィン樹脂の劣化反応の大部分は、酸素を介した自動酸化反応であって、ラジカル反応であり、開始、成長、停止反応の３段階に分けられる。これらの素反応は連鎖的に進行することが知られている。
【００２６】
開始反応
ＲＨ                →      Ｒ・    ＋      Ｈ・      ……（１）
成長反応
Ｒ・  ＋  Ｏ２        →    ＲＯＯ・                  ……（２）
ＲＯＯ・  ＋    ＲＨ  →    ＲＯＯＨ    ＋    Ｒ・    ……（３）
ＲＯＯＨ              →    ＲＯ・      ＋  ・ＯＨ    ……（４）
ＲＯ・    ＋    ＲＨ  →    ＲＯＨ    ＋    Ｒ・      ……（５）
ＯＨ・    ＋    ＲＨ  →    Ｈ２Ｏ＋        Ｒ・      ……（６）
停止反応
２Ｒ・                →    Ｒ−Ｒ                    ……（７）
Ｒ・    ＋  ＲＯＯ・  →    ＲＯＯＲ                  ……（８）
前記自動酸化反応は、すなわち、酸化劣化は、光、熱等の影響により、Ｃ−Ｈ結合が切断し、アルキルラジカル（Ｒ・）が生成することにより開始される（式（１））。Ｒ・は不安定であり、空気中の酸素と瞬時に反応し、ペルオキシラジカル（ＲＯＯ・）となる（式（２））。
【００２７】
酸素はビラジカル性を有することから反応性が非常に高く、Ｒ・と１０８〜１０９ｍｏｌ−１・ｓ−１の速度で進行するといわれている。酸素と反応して生成したＲＯＯ・は他の分子鎖若しくは同一分子鎖内の水素を引抜きヒドロペルオキシド（ＲＯＯＨ）となるとともにＲ・を生成する（式（３））。このＲＯＯＨは均一解離によりアルコラジカルアルコラジカル（ＲＯ・）やヒドロキシラジカル（ＨＯ・）を発生する（式（４））。このＲＯＯＨ中の−Ｏ−Ｏ−結合は解離エネルギーが３０〜４０ｋｃａｌ・ｍｏｌと低いことから容易に分解し、ポリマー中のラジカル濃度を急速に増加させる。このように自動酸化劣化を加速度的に進行させる原因は、ヒドロペルオキシド（ＲＯＯＨ）の開裂反応にある。また、ＲＯＯＨの開裂により生成したアルコキシラジカル（ＲＯ・）はＲＯＯ・よりＨの引き抜き速度が大きく、連鎖反応の中心的な位置を占める。
【００２８】
また、図４に示すように、連鎖反応過程で生成したＲＯ・はβ切断を起こし、分子量を低下させる。この反応は低い温度においても、起こりやすく、また主鎖を切断させることから、樹脂の物性を低下させる原因となる。
【００２９】
最後に式（７）、式（８）に示す反応では、ラジカル同士がカップリング反応し、ポリマーの架橋や分解を起こして停止する。このように一つのラジカルから無数のラジカルへと増加し劣化を急速に進行させるのが自動酸化劣化の特徴である。
【００３０】
上記のような自動酸化劣化を防止する目的で、前述した酸化防止剤が使用されている。ラジカル連鎖開始阻止剤は、それ自身に酸化防止機能はないものの、光や金属種などの劣化因子を無害化し、連鎖反応の開始を抑制する。金属不活性化剤は、重金属とキレート化合物を形成し、例えば、ポリプロビレン中のＲＯＯＨの接触分解を抑制する。紫外線吸収剤は、紫外線領域に吸収を持ち、吸収した紫外線エネルギーを熱エネルギーに変換することで無害化する。
【００３１】
ラジカル捕捉剤は、Ｒ・やＲＯＯ・を効率よく捕捉する化合物である。フェノール系酸化防止剤は成形加工時や使用時における高温での酸化劣化に優れた効果を示し、基本安定化処理方法として一般的に添加される。ＨＡＬＳは、紫外線によって生ずるラジカルを捕捉・失活させる。
【００３２】
過酸化物分解剤は、ＲＯＯＨを効果的に分解する化合物である。連鎖反応が開始され、ＲＯＯＨがラジカル分解すると、加速度的にラジカル数が増加することから、高い安定性を付与するためには、ＲＯＯＨをその開裂前に無害化する必要があるため、過酸化物分解剤が使用される。
【００３３】
これらの酸化防止剤は、成形品の安定化（劣化防止）のために、いくつかを組み合わせたり、或いは単独で使用されている。また、酸化防止剤は、重合によって得られる粉末状の重合パウダー、または重合ペレットとともに押出機により溶融混練して添加されて使用されているのが一般的である。また、成形品の使用目的によっては、酸化防止剤を前記重合パウダーに溶融混練して添加する代りに、射出成形によって成形品が形成された後に、成形品の表面にコートすることも行われる。
【００３４】
（射出成形品の流動可視化方法）
射出成形品の流動可視化方法は、下記の工程を含む。
１．第１工程
前記酸化防止剤を添加せずに、粉末状の重合パウダー、または重合ペレットのポリオレフィン系樹脂を、加熱溶融して、溶融樹脂を金型のキャビティーに射出注入して充填し、冷却・固化させる。ここで、前記ポリオレフィン樹脂には、必要に応じて充填材を混合してもよい。また、ポリオレフィン系樹脂と他の熱可塑性樹脂を合わせて使用してもよい。
【００３５】
２．第２工程
この工程では、前記溶融樹脂を冷却固化し、前記金型を型開きして、得られた射出成形品１０を前記金型から取出す。図１は、図示しない金型から出した状態の射出成形品１０を示している。同図において、Ｐで示す部位は、金型のゲートがあったところを示している。
【００３６】
３．第３工程
第３工程では、前記射出成形品を酸化劣化させて、その表面に樹脂の流れ痕を形成する。
【００３７】
ここで酸化劣化方法は、加熱劣化による方法、または光照射による方法とがある。
加熱劣化する方法では、成形品を構成する樹脂に応じて加熱温度を適宜設定して行えばよい。
【００３８】
また、前述したように、自動酸化劣化を加速度的に進行させる原因は、ヒドロペルオキシド（ＲＯＯＨ）の開裂反応にあるため、特に、ＲＯＯＨの開裂反応を促進させる温度域に設定することは有効な方法である。ＲＯＯＨの分解温度は、１３０℃〜１７０℃の間で促進されることが知られている。しかし、この温度域に限定するものではない。
【００３９】
また、光照射による方法は、紫外線を射出成形品１０に照射する方法である。紫外線の照射量、及び照射時間は、成形品を構成する樹脂に応じて適宜設定して行えばよい。酸化防止剤としての紫外線吸収剤が添加されていない成形品では、紫外線を射出成形品１０に照射することにより、酸化劣化が生ずることとなる。
【００４０】
上記の酸化劣化方法によって、射出成形品１０の表面には、溶融樹脂が金型のキャビティーに充填される際、流動中にストレスが加わった部位から酸化劣化が始まる。すなわち、溶融樹脂の流れに沿ったフローマークや或いはウエルドがある部位では、ストレスが加わっているため、これらの部位において、酸化劣化が進みフローマークや或いはウエルドが流れ痕２０（図２参照）となり、鮮明に目視できる状態となる。
【００４１】
加熱劣化による方法では、任意の熱を成形品に付与することで溶融樹脂の流れが分かることになる。また、光照射による方法では、任意の紫外線の照射量、照射時間をかけることによって溶融樹脂の流れが分かることになる。
【００４２】
本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態の射出成形品の流動可視化方法は、金型のキャビティーに対して、少なくともポリオレフィン系樹脂を含む溶融樹脂であって、かつ酸化防止剤が非添加の溶融樹脂を充填する第１工程を含む。また、本方法は、前記溶融樹脂を冷却固化して得られた射出成形品１０を前記金型から取出す第２工程と、前記射出成形品１０を酸化劣化させて、その表面に樹脂の流れ痕を形成する第３工程とを含む。
【００４３】
この結果、本実施形態によれば、射出成形品のフローマークやウエルドを簡便に得ることができる。また、本方法によれば、非特許文献１、特許文献１と異なり、金型の改造が不要となり、一般の射出成形金型が使用できる利点がある。さらには、ＣＡＥ流動解析など複雑な解析と時間が不要となり、容易に樹脂の流れが分かることになる。
【００４４】
（２）本実施形態の射出成形品の流動可視化方法において、第３工程では、熱酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成するようにした場合、任意の熱を付与することにより、ＣＡＥ流動解析など複雑な解析と時間が不要となり、容易に樹脂の流れが分かることになる。
【００４５】
（３）本実施形態の射出成形品の流動可視化方法において、第３工程では、光酸化劣化により前記表面に樹脂の流れ痕を形成するようにした場合、任意の光照射により、ＣＡＥ流動解析など複雑な解析と時間が不要となり、容易に樹脂の流れが分かることになる。
【００４６】
（４）本実施形態の射出成形品の流動可視化方法において、ポリオレフィン系樹脂は、ポリプロピレン樹脂、ポリエチレン樹脂、ブロックコポリマーポリプロピレンのうち、少なくともいずれか１つを含むようにしている。この結果、その含まれる樹脂による成形品において、上記（１）の効果を容易に実現できる。
【００４７】
（５）本実施形態の射出成形品の流動可視化方法において、前記溶融樹脂に充填材が含有されている。この結果、充填材が持っている機能を有した成形品において、上記（１）の効果を容易に実現できる。
【００４８】
（実施例）
次に、実施例１〜実施例５を説明する。
以下の実施例１〜実施例５において、第１工程、及び第２工程では、使用する材料に応じた溶融温度で溶融樹脂が形成されて、常法により金型に射出され、冷却固化して射出成形品が得られたものである。このため、各実施例における第１工程及び第２工程の詳細な説明を省略する。各実施例において、第３工程の酸化劣化方法は、加熱劣化による方法で行った。
【００４９】
以下には第３工程における加熱温度、及び、この温度で加熱を開始してから流れ痕としてのフローマークが発生する時間（発生時間）を以下に記す。なお、材料組成の割合は、質量％である。
【００５０】
（実施例１）
材料組成；ＴＡＢＷＤ−００１  （ＰＰ７０％  ＋  木紛３０％）
加熱温度：１６０℃
フローマーク発生時間：２４時間
なお、ＴＡＢＷＤ（登録商標）−００１は、ポリプロピレンＰＰとスギ間伐材由来の木紛である。
【００５１】
（実施例２）
材料組成；ＴＡＢＷＤ−００２  （ＰＰ７０％  ＋  木紛３０％  ＋三酸化アンチモン５％）
加熱温度：１４０℃
フローマーク発生時間：２４時間
なお、ＴＡＢＷＤ（登録商標）−００２は、ポリプロピレンＰＰとスギ間伐材由来の木紛と三酸化アンチモンを含むものである。
【００５２】
（実施例３）
材料組成；ポリプロピレン１００％
加熱温度：１４０℃
フローマーク発生時間：２４時間
（実施例４）
材料組成；ポリプロピレン８０％  ＋  タルク１０％  ＋  ＥＰＤＭ  １０％
加熱温度：１６０℃
フローマーク発生時間：５０時間
（実施例５）
材料組成；ポリプロピレン７０％  ＋  ガラスフレーク３０％
加熱温度：１４０℃
フローマーク発生時間：２４時間
上記のように、実施例１〜実施例５は、それぞれ流れ痕としてのフローマークを、酸化劣化によって可視化できた。
【００５３】
なお、前記実施例に代えて以下のように変更してもよい。
・前記実施例では、加熱劣化で酸化劣化で行うようにしたが、紫外線照射によって、酸化劣化を行ってもよいことは明らかである。従って、第３工程において、紫外線照射によって行ってもよい。
【００５４】
・また、酸化劣化を加熱劣化と、紫外線照射とを合わせて行ってもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０…射出成形品、２０…流れ痕。
【図１】
2017030332.tif 000002
【図２】
2017030332.tif 000003
【図３】
2017030332.tif 000004
【図４】
2017030332.tif 000005