JP2000263613A

JP2000263613A - 熱可塑性樹脂成形品の射出圧縮成形方法

Info

Publication number: JP2000263613A
Application number: JP11064893A
Authority: JP
Inventors: Naoki Azuma; 直樹東
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1999-03-11
Filing date: 1999-03-11
Publication date: 2000-09-26

Abstract

(57)【要約】【課題】成形時間特に冷却サイクルを延ばすことな
く、成形品の外観のヒケ、歪みを少なくし、成形におけ
る樹脂の黄変度を小さくした成形方法を提供する。【解決手段】二酸化炭素を特定量溶融した溶融樹脂を
金型キャビティ内に特定圧ガス体を満たした状態で射出
圧縮成形を行うことで成形時間を短くした上で、成形品
の外観のヒケ、歪み、クラックを少なくし、樹脂の黄変
度を小さくすることが達成することを見いだした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、熱可塑性樹脂成形
品の射出圧縮成形方法に関するものであり、特に厚肉ま
たは、偏肉の大型成形品に最適であり、また、歪み、黄
変度が問題となる光学部品について大いに利用出来、特
に肉厚が４ｍｍ以上の厚肉もしくは偏肉の１５ｉｎｃｈ
以上の液晶モニタの面発光装置に用いる導光板の成形品
等の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】熱可塑性樹脂の成形品は、金属やガラス
などの無機物に比べて、軽重量であるから、その成形品
も大型であるものが増えてきている。成形品が大型で厚
肉の場合、不具合が顕著であり、射出圧は、低くても大
型厚肉の場合充填できるが、充填時間がかかり、充填最
中に金型付近の樹脂が早く冷え、固化層が出来てしま
う。これが充填最中に生じるために無理矢理、固化層を
動かしたり力をかける事によりフローマークや、表面歪
み、反りが発生する。また、固化層と内部の溶融樹脂の
温度差による体積収縮率の違いにより、成形品にヒケが
生じやすくなる。このため、樹脂温度、金型温度を高く
し、冷却時間を長くして、これら不具合を解消するのが
従来の技術であった。従って、冷却時間を長くさせない
ならば、射出速度、射出圧、金型温度、樹脂温度をむや
みに変更することは出来ない。従って、成形時間を長く
せずに、表面歪み良くし、フローマークやヒケ、そり等
の外観を良くする事は難しい。

【０００３】ヒケ、そりの問題については、この射出成
形の問題を解決するために、特開昭５５−３９３５５号
公報、特開昭５２−１４６５７号公報等に見られる射出
圧縮成形が考えられる。射出圧縮成形は、圧縮のために
余分に金型キャビティーを開けて射出し、圧縮しながら
型締めを行う、もしくは、金型キャビティー内に樹脂を
射出し、その射出圧で金型を広げ、圧縮しながら、型締
めを行う方法である。

【０００４】しかし、製品の外観は良くなるが、それ
は、樹脂温度及び金型温度を上げ、なおかつ、圧縮を用
いることで達成される。従って、成形時間は、射出圧縮
成形では、射出成形と同等もしくは長くかかる。成形時
間がコストにつながるため、出来るだけ、冷却時間は短
くしたい。しかし、樹脂温度や金型温度を必要以上に下
げることが出来ないという問題が生じる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明はこのような従
来の技術に存在する課題を解決するものであり、熱可塑
性樹脂成形品で問題となる、平面性、ヒケ、歪み、クラ
ックの問題を解決し、なおかつ冷却時間を短縮し、その
上、樹脂ヤケによる樹脂の黄色変化を防止した熱可塑性
樹脂成形品の射出圧縮成形方法を提供することを目的と
する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は以下の通りであ
る。熱可塑性樹脂を射出成形するに際し、金型キャビテ
ィを厚さ方向に余分に開かせた状態で、該キャビティ内
にガス体を１ＭＰａ以上６ＭＰａ以下の圧力で満たして
おき、二酸化炭素を０．２〜３ｗｔ％溶解させた該熱可
塑性樹脂を射出し、さらに金型の圧縮を開始し、該樹脂
を金型キャビティ内に充満させ、さらに圧縮を続け、冷
却、固化した後、型開きして成形品を取り出すことを特
徴とする熱可塑性樹脂成形品の射出圧縮成形方法。

【０００７】以下本発明を詳細に説明する。本発明の熱
可塑性樹脂は非晶性熱可塑性樹脂と結晶性熱可塑性樹脂
であるを含む。本発明の非晶性熱可塑性樹脂の例として
具体的には、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリル
樹脂、スチレン系樹脂、ポリアリレート、変成ポリフェ
ニレンエーテル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエー
テルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリサルフォン
等の熱可塑性のプラスチック材料及びこれらのプラスチ
ック材料を一種または二種以上混合したブレンド物であ
る。

【０００８】本発明のスチレン系樹脂とは、スチレンを
必須成分とするホモポリマー、コポリマー及びこれらの
ポリマーとその他の樹脂とのポリマーブレンドである。
本発明のスチレン系樹脂はポリスチレンまたはＡＢＳ樹
脂であることが好ましい。本発明のポリスチレンとは、
スチレンホモポリマーまたは樹脂相中にゴムが分布した
ゴム強化ポリスチレンである。

【０００９】本発明の変成ポリフェニレンエーテル樹脂
とは、ポリフェニレンエーテルを溶融混練してなる樹脂
及び、ポリフェニレンエーテルをそのほかの組成物と混
合溶融してなるポリマーアロイまたは、ポリマーコンポ
ジットである。本発明のアクリル樹脂とは、例えば、メ
タクリル酸メチルを主体とする樹脂が挙げられる。具体
的にはメチルメタクリレートの単独重合体、又はメチル
メタクリレート、メチルアクリレート、エチルアクリレ
ート、ｎ−プロピルアクリレート、イソプロピルアクリ
レート、ブチルアクリレート、アクリルニトリル、アク
リル酸、メタクリル酸、ビニルピリジン、ビニルモルホ
リン、ビニルピリドンテトラヒドロフルフリルアクリレ
ート、Ｎ，Ｎ−ジメチルアミノエチルアクリレート、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアクリルアミド、２−ヒドロキシアク
リレート、エチレングリコールモノアクリレート、グリ
セリンモノアクリレート、無水マレイン酸、スチレン、
もしくはα−メチルスチレンなどの共重合可能なモノマ
ーのいずれか１つ以上の共重合体、及び耐熱性アクリル
樹脂、低吸湿性アクリル樹脂、耐衝撃アクリル樹脂など
が含まれる。耐衝撃アクリル樹脂とは、アクリル樹脂に
耐衝撃性を持たせたもので、アクリル樹脂にゴム弾性体
をブレンドした物であり、そのゴム弾性体は、特開昭５
３−５８５５４号公報、同５５−９４９１７号公報、同
６１−３２３４６号公報等に開示されている。簡単に説
明すると、アクリル系重合体芯材料のまわりに弾性層及
び非弾性層を交互に生成させる多段逐次重合法により製
造される多段重合体である。これらのアクリル樹脂は単
独で用いても良いし、また、ポリマーブレンドして用い
ても良い。また、重合方法については特に限定されな
い。

【００１０】本発明のポリカーボネート樹脂とは、ビス
フェノールＡに代表される二価のフェノール系化合物か
ら誘導される重合体が用いられる。ポリカーボネート樹
脂の製造方法については特に限定せず、ホスゲン法、エ
ステル交換法あるいは固相重合法のいずれにより製造さ
れた物でも使用できる。本発明の環状ポリオレフィン樹
脂とは、ノボルネンやシクロヘキサジエン等、ポリマー
鎖中に環状オレフィン骨格を含む重合体もしくはこれら
を含む共重合体であり、その製造方法については特に限
定されるものではない。たとえば、ノボルネンを主とし
た環状ポリオレフィン樹脂としては、特開昭６０−１６
８７０８号公報、特開昭６２−２５２４０６号公報、特
開昭６２−２５２４０６号公報、特開平２−１３３４１
３号公報、特開昭６３−１４５３２４号公報、特開昭６
３ー２６４６２６号公報、特開平１−２４０５１７号公
報、特公昭５７−８８１５号公報などに記載されている
ポリマーを用いることが出来る。

【００１１】本発明の結晶性熱可塑性樹脂の例として具
体的には、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、
直鎖低密度ポリスチレン、ポリプロピレン、シンジオタ
クティックポリスチレン、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、全芳香族ポリエステ
ル、ポリアセタール、ポリアミド系樹脂、ポリエーテル
エーテルケトン、ポリエーテルケトン等の熱可塑性のプ
ラスチック材料、及びこれらのプラスチック材料を一種
または二種以上混合したブレンド物及び非晶性熱可塑性
樹脂と結晶性熱可塑性樹脂とを混合したブレンド物であ
る。

【００１２】本発明における熱可塑性樹脂の材料の形状
は特に限定されず、粒状、ペレット状、粉体状のいずれ
も使用できる。本発明における熱可塑性樹脂の中でも、
透明性樹脂であるアクリル樹脂、ポリカーボネート樹
脂、環状オレフィン樹脂が好ましい。また、本発明にお
いて、目的、必要に応じて熱可塑性樹脂に所望の添加剤
を添加しても良い。添加剤としては、熱安定剤、酸化防
止剤、ＵＶ吸収剤、界面活性剤、滑剤、充填剤、難燃
剤、顔料、染料、蛍光増白剤、耐衝撃性付与剤、ポリマ
ー添加剤、フィラー、ガラス繊維、カーボン繊維、無機
繊維、過酸化物、有機架橋ポリマービーズ、無機ビー
ズ、ガラスビーズ、シリコンビーズ等である。

【００１３】特に光学部品でも液晶モニター用導光板材
料として、光拡散材に有機架橋ポリマービーズや無機ビ
ーズ等を、安定剤としてＵＶ吸収剤、酸化防止剤、熱安
定剤等を透明性樹脂であるアクリル樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、環状オレフィン樹脂に添加した熱可塑性樹脂
を含む組成物を用いても良い。本発明における熱可塑性
樹脂に溶解させる二酸化炭素は、０．２〜３ｗｔ％が好
ましい。０．２ｗｔ％より少ないと溶解量をコントロー
ルするのが難しく、Ｔｇの低下効果も少なく効果が得ら
れないので好ましくない。３ｗｔ％より多いと、Ｔｇの
低下効果が大きくなるため、逆に冷却時間が長くなり好
ましくない。特に好ましくは、０．２ｗｔ％〜２ｗｔ％
である。この二酸化炭素は液体、固体、気体、超臨界状
態どの状態でも良く、また、混合する状態であっても良
い。また、二酸化炭素は、１００％の純度のものであっ
ても不純物が混ざっていても熱可塑性樹脂に不活性のも
のであれば良い。好ましくは８０％以上の純度の二酸化
炭素であり、工業用であっても９０％以上の純度の二酸
化炭素を得ることが出来る。本発明における二酸化炭素
を熱可塑性樹脂に溶解させる方法は、大きく分けて、２
種類が考えられる。第１は、原料樹脂にあらかじめ二酸
化炭素を吸収溶解させておくことで、具体的には、加圧
ボンベに原料を入れ、そこに二酸化炭素を高圧で長時間
注入する事で、原料に二酸化炭素を吸収溶解させること
が出来る。二酸化炭素の溶解量は、吸収溶解させる時
間、温度、二酸化炭素圧により溶解量がきまる。この原
料を成形機に投入する。この方法では、可塑化時に樹脂
が加熱されるに従って樹脂中の二酸化炭素の一部が発散
するため、溶融樹脂中の二酸化炭素量はあらかじめ吸収
溶解させた量よりも少なくなる可能性がある。このため
成形機のホッパ付近や樹脂の供給経路も二酸化炭素雰囲
気にする事が好ましい。

【００１４】第２は、成形機のシリンダ内で樹脂を可塑
化するとき、または可塑化した樹脂に二酸化炭素を溶解
させる方法である。成形機のホッパ付近、スクリュの先
端や中間部、シリンダから可塑化樹脂に二酸化炭素を注
入する。スクリュやシリンダの中間から二酸化炭素を注
入する場合には、注入部付近のスクリュ溝深さを深くし
て樹脂圧力を低くすることが好ましい。また、二酸化炭
素を注入後、樹脂中に均一に溶解、分散させるために、
スクリュにダルメージや混練ピンなどのミキシング機構
を付けたり、樹脂流路にスタティックミキサを設けるこ
とが好ましい。射出圧縮成形機の射出部分は、インライ
ンスクリュ式でもスクリュプリプラ方式でも使用できる
が、スクリュプリプラ方式は、樹脂を可塑化する押出機
部分のスクリュデザインや二酸化炭素の注入位置の変更
が容易であるから、特に好ましい。

【００１５】熱可塑性樹脂中の二酸化炭素は、熱可塑性
樹脂が固化した後に成形品を大気中に放置すれば徐々に
大気中に放散する。放散により成形品に気泡を生じるこ
とはなく、放散後の成形品の性能は本来熱可塑性樹脂が
有する物と変わらない。また、熱可塑性樹脂に二酸化炭
素を吸収させることにより、スクリュー内部は、二酸化
炭素雰囲気とすることができる。従って、熱可塑性樹脂
を溶融した際に空気を遮断することが出来るので樹脂の
黄色変化が少ない。これは、透明樹脂や、その光学成形
部品には、非常に効果がある。樹脂の黄色変化における
透過率の低下や、色度の変化を少なくすることが出来
る。

【００１６】本発明における余分に開いた金型キャビテ
ィ内に満たすガス体としては熱可塑性樹脂に不活性なも
のであれば特に制限はなく、空気、窒素、フッ素、希ガ
ス、二酸化炭素、炭化水素等特に制限なく用いられ、こ
れらは、１種で用いても良いし、また、２種以上の混合
ガス体であっても良い。また、その状態は一部がガス状
態であれば、液体、固体、臨界状態であっても問題はな
い。特に好ましくは、二酸化炭素が５０％以上を主成分
とする二酸化炭素ガスである。二酸化炭素ガスは、入手
しやすく、用いる原料体としてもボンベ体で用いること
が出来るため好ましい。また、金型キャビティ内に二酸
化炭素ガスを満たした場合、通常の射出圧縮成形では、
射出成形に比べ、さらに金型キャビティ内のガス逃げが
悪いため、成形品に空気の逃げあとが残ったり、空気中
の酸素による樹脂ヤケが生じるが、二酸化炭素ガスの場
合、残ったガスは、熱可塑性樹脂に吸収され、樹脂ヤケ
が生じなくなる。これは、金型キャビティが深い場合に
は特に顕著であり、二酸化炭素ガスでは、樹脂に巻き込
まれても溶解し、不活性であるので樹脂ヤケを起こすこ
とがない。さらに、二酸化炭素ガスを用いることで金型
と樹脂との間にガス層が存在することがないので金型の
転写性が向上するので好ましい。また、本発明におけ
る、金型キャビティのガス体の圧力は、１ＭＰａ以上６
ＭＰａ以下であることが好ましい。これは、熱可塑性樹
脂に吸収させた二酸化炭素がフローフロントから発泡す
る圧力より大きければ良い。１ＭＰａより小さいと、樹
脂が発泡し、ガスの巻き込みも逆に生じやすい。６ＭＰ
ａより大きいと、発泡は生じないが、ガスの影響により
樹脂の密度ムラが生じやすく、配向ムラが生じることが
あるため好ましくない。好ましくは２ＭＰａ〜５ＭＰａ
であり、更に好ましくは２ＭＰａ〜４ＭＰａである。

【００１７】本発明で用いられる射出圧縮成形機は特に
制限されることなく、通常のインライン式の型締めが横
型の射出圧縮成形機が用いられる。必要に応じ、加熱筒
の途中にベントのついたベント付き射出圧縮成形機であ
っても良い。型締め制御は多段でプログラミング出来る
ものが好ましい。本発明で用いられる金型は射出圧縮成
形により、圧縮するための圧縮しろを設けるために金型
キャビティを余分に開いても樹脂が漏れだしてバリが生
じない構造であることが必要である。このためには、特
に制限はなく、例えば、図１に示すような固定側金型１
と可動側金型２がいんろう構造により金型キャビティー
を形成する金型構造でも良いし、図２に示すような可動
側金型５に圧縮を行うための可動する側駒７を有するよ
うな構造であっても良い。これは、固定側に圧縮のため
の可動する側駒を設けても問題はない。また、金型のコ
アが圧縮されて稼働する構造であっても良い。特に好ま
しくは金型の温度調節時の収縮でも金型が痛みにくい図
２の様な構造であることが好ましい。また、本発明で
は、金型キャビティを５〜３０％余分に開かせた状態で
ガス体を１ＭＰａ〜６ＭＰａの圧力で満たすために、金
型は、ガスが漏れにくい構造としておくことが好まし
い。方法としては特に制限はなく、例えばイジェクター
ピン等摺動部分の周囲にＯリングを入れたり、パーティ
ングラインにＯリングを入れたりすることで容易にガス
が漏れにくい構造とすることが出来る。特にパーティン
グラインは、金型キャビティを余分に開けるために隙間
が出来るので、この場合には、ガス圧がかかってもＯリ
ングがはずれたり切れたりすることがないように、Ｏリ
ングの外周に壁を設けて壁の部分をいんろう構造にする
ことで、Ｏリングの破損等を容易に防ぐことが出来る。

【００１８】本発明における、ゲートシールは特に制限
はないが、金型内で機械的にゲートシールにしても良い
し、成形機のノズルを機械的にシールをしても良い。機
械的にゲートシールする方法としては、公知であるゲー
ト付近の金型駒を外から油圧等でずらしてゲートカット
を含めてゲートシールをする方法や、バルブゲートを用
いてゲートシールをする方法でも良い。ノズルを機械的
にシールする方法としては、バルブ式のノズルを用いた
り、シャットオフ機構のノズルを用いても良い。もちろ
ん樹脂が冷却固化する方式のゲートシールであっても可
能である。本発明における透明樹脂の溶融、射出成形に
おける温度条件としては、特に制限はないが、アクリル
樹脂、スチレン樹脂、ポリカーボネート樹脂等の非晶性
樹脂の場合、透明樹脂のガラス転移温度＋２５０℃以下
が好ましい。また、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等の結晶性樹脂の場合、透明樹
脂の融点＋２００℃が好ましい。温度条件としては、加
熱筒内の樹脂の温度である。実質的に差がなければ射出
成形機の設定温度で代用できる。温度がガラス転移温度
＋２５０℃より高いと、樹脂自体の熱分解が生じ、この
要因により成形性が不安定になり好ましくない。更に好
ましくは、非結晶性樹脂の場合、ガラス転移温度＋２０
０℃以下であり、結晶性樹脂の場合、融点＋１５０℃以
下である。非晶性樹脂のガラス転移温度及び結晶性樹脂
の融点は、ＪＩＳＫ７１２１に基づきＤＳＣまたは
ＤＴＡ測定により求めることが出来る。

【００１９】本発明におけるあらかじめ金型キャビティ
を余分に開ける量は、特に制限はないが、成形品の最大
肉厚に対して、５％〜５０％が好ましい。５０％より大
きいと、ゲート付近にガスがたまり金型が転写されなか
ったり、樹脂だれが生じ、表層部にずれが生じるため好
ましくない。また、ガスが適切に金型キャビティ内に満
たされない。５％より小さいと射出圧がゲート付近に残
るため、ゲート付近に歪みが生じるために好ましくな
い。更に好ましくは、１０％〜３０％である。

【００２０】本発明における金型キャビティの開き量
は、移動側金型のタイバー位置を感知するセンサーを設
けても良いし、固定側金型と固定側金型との間隔をダイ
ヤルゲージで検知しても良く、これらから得られる信号
を、型締め力に反映させることで型開き量により圧縮力
をコントロールすることができる。本発明における樹脂
の射出量は、元の金型キャビティの体積と関係してお
り、射出後、射出成形で用いる保圧を併用してもよい。
保圧を併用する場合には、金型キャビティがあらかじめ
開かれているため、最終成形品よりも多くなるおそれが
ある。従って、保圧を併用しないことが好ましく、射出
量は、元の金型キャビティの体積の１．０８倍以上１．
１５倍以下が好ましい。この体積は、成形終了して室温
状態になったときに成形品の体積が、金型キャビティの
体積とほぼ同等になるときの射出量である。この射出量
は、あらかじめ一定重量の温度、圧力、比容積（ＰＶ
Ｔ）測定より体積を求めその値を用いることができる。
また、元の金型キャビティの体積とは、成形品を取り出
し温度まで冷却固化して、金型から取り出し時の金型キ
ャビティの体積を示す。すなわち、成形収縮率を見込ん
だ金型、見込まない金型を問わず、成形品を取り出す際
の金型キャビティの体積を示す。ＰＶＴ測定は、特に制
限なく、公知の方法より得られる。

【００２１】射出時を想定したときの比容積は、射出温
度とし、圧力は、１気圧時の比容積を用いる。たとえ
ば、ＰＶＴ測定により作成されたアクリル樹脂の２５
℃、１気圧の比容積は０．８３ｃｍ³／ｇであり、射出
温度を２４０℃で射出するときはＰＶＴ測定で、２５０
℃、１気圧の比容積となり、０．９３ｃｍ³／ｇとな
り、元の金型キャビティの体積に対して、１．１２倍の
射出量となる。二酸化炭素を吸収した樹脂は、測定が困
難なので、吸収しない樹脂の測定値をそのまま用いるの
がよい。

【００２２】本発明における圧縮の開始は射出が９０％
以上１００％未満完了したときに行うことが好ましい。
この範囲だと、ヘジテーションや切り替え模様が生じず
好ましい。更に好ましくは、９５％以上１００％未満完
了したときである。本発明では、圧縮の開始時の型締め
力は、１０ＭＰａ以上の型締め力で圧縮を開始した方が
よい。特に好ましくは、２０ＭＰａ以上であり、好まし
くは３０ＭＰａ以上である。さらには、樹脂の金型キャ
ビティへの充満の動きにあわせて段階的に昇圧してもよ
い。さらには、圧縮を開始した後、型締め力を途中で弱
めるのが好ましい。型締力を途中で弱めるのは、先の型
締力の３０％以上９０％以下の型締力が好ましい。初め
圧縮し始めたとき段階的に昇圧した場合は、昇圧しきっ
たときの型締力に対して、３０％以上９０％以下の型締
力に弱めることが好ましい。さらに好ましくは４０％以
上８０％以下である。型締力を弱め、その後はその弱め
た型締力で一定もしくは、さらに型締力を弱めて、圧縮
しても良い。型締力を弱めた後、型締力を昇圧した場
合、樹脂に再び、歪みが発生し残るので好ましくない。
さらに好ましくは、型締め力を弱めた後、ヒケを発生さ
せないために、体積収縮速度より大きな圧縮速度となる
型締力で圧縮し続けるのがよい。型締力を弱めたあと
は、さらに複数段階で型締力を弱めて圧縮し続けても良
い。型締め力を弱めるタイミングとしては、特に限定は
ないが、金型キャビティの体積に対し、１．００５倍以
上１．０７倍以下になった時に型締め力を弱めることが
好ましい。好ましくは１．００８倍以上１．０６５倍以
下であり、更に好ましくは１．０１〜１．０６倍であ
る。これは、圧縮している金型キャビティの開き量で容
易に求めることが出来る。

【００２３】本発明の成形品は、最大肉厚４ｍｍ以上、
特に好ましくは５ｍｍ以上でかつ画像面積が６００ｃｍ
²以上もしくは成形品の最大長さが３００ｍｍ以上の厚
肉大型成形品に好ましい。導光板は、ヒケ、歪みにより
その輝度、均一性に大きな影響を及ぼす。また、導光板
形状としては、６面とも鏡面であっても良いし、光が入
光する面は鏡面で光が出光する面及び又は反対面に微細
な模様を賦形したものであっても良い。微細な模様と
は、プリズム状、レンズ状、直方体形状、立方体形状、
円錐形状、三角柱形状、楕円錐形状等の多面体形状等の
幾何学的形状や、梨地状のような不規則な形状であって
も良い。導光板に形成される微細な模様は、その配列や
規則性、形状、大きさを変化させることにより、面発光
としての性能をコントロールすることが出来る。このた
め、上記形状は、その集合体中で、同一であっても良い
し、複数の形の混合体であっても良いし、その大きさが
異なっていても良い。また、その構成単位の形状高さと
配列ピッチとの比は（高さ／ピッチ）＝０．２〜５００
で有ることが好ましい。この関係は、縦または横方向で
この範囲内で任意に変化しても良い。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施例に従って更
に具体的に説明する。成形に利用した熱可塑性樹脂は、
アクリル樹脂（旭化成製デルペット８０ＮＨ）で成形前
は、ペレット状である。この樹脂の固化温度は、ＪＩＳ
Ｋ７１２１に基づき、ＤＳＣ（パーキンエルマー製
７シリーズ）で測定して１００℃であった。

【００２５】成形機は、小松製作所製の型締め力３００
ｔのＩＰ−１０５０を使用した。この成形機に付属して
いる、ノズル部のシャットオフ機構を樹脂供給のシール
として用いた。また、金型の開き量もこの機械に付属し
ている、タイバーからの位置検出機構を用いた。樹脂の
体積は、ＧＮＯＭＩＸ社製のＰＶＴ樹脂特性測定装置を
用いた。この機械は、水銀を用いたベローズ方式で水銀
の中に樹脂を入れ、温度、圧力をかけたときのベローズ
の変化量で、樹脂の比容積を求める方式である。

【００２６】金型は、金型キャビティが、厚さ６ｍｍ、
縦３２４ｍｍ、横２４３ｍｍの６面鏡面である導光板用
金型Iであり、もう１つは金型キャビティが、厚さ６ｍ
ｍ、縦３２４ｍｍ、横２４３ｍｍで、３２４ｍｍ×２４
３ｍｍの１つの面が微細な形状を有し、残りの５面が鏡
面の導光板用金型IIである。微細な形状とは、図３に有
るとおり、導光板成形品１０に高さａ３２μｍで、配列
ピッチｂが縦方向には一定の２５０μｍで横方向には両
端から中央に向かって配列ピッチｂが７１０〜１９０μ
ｍの範囲で順次変化する直方体形状単位が配列したもの
である。金型構造は、図４に有るとおり、サイドゲート
方式で、スプルー１１の長さが１３０ｍｍ、ゲート１２
側のスプルー径が１２ｍｍ、ゲート１２は幅３０ｍｍ、
厚さ３ｍｍのファンゲートを用いた。圧縮するための金
型構造は、可動側金型１３の側面の可動側側駒１４がバ
ネ１５により摺動することで金型キャビティ余分に開く
ことが出来る金型構造とした。ゲート１２は、詳細に
は、固定側金型１６との間で印籠構造とし、金型キャビ
ティを余分に開けて射出しても樹脂がゲート１８から漏
れない構造とした。ガス体を金型キャビティに満たすた
めの構造は、図４の通り可動側側駒１４の更に外側に金
型外に通じる通気穴１７をあけ、その通気穴１７の外側
に１．５ｍｍのつぶししろを有するようにＯリング１８
を設けた。１．５ｍｍのつぶししろをＯリング１８に設
けることで、金型が余分に開いた状態でもここからガス
が逃げない構造とした。通気穴１７の外側にはガス管１
９をつけその先に二酸化炭素ガスボンベ２０を取り付
け、二酸化炭素ガスを満たすことが出来るようにした。
さらに、通気穴１７とガス管１９との間に、一定圧以上
になるとガス体を逃がす圧力逃がし弁２１を取り付け
た。圧力逃がし弁は３ＭＰａ以上で圧力を解放するよう
に設定し、金型キャビティ内の圧力が射出した樹脂によ
り上昇するのを防止した。本実施例で用いた評価方法は
以下の通りである。（平面性の測定）：成形品の３２４ｍｍ×２４３ｍｍの
平面について端より１ｍｍ内側のところより縦３２４ｍ
ｍ側に８等分の９点、横２４３ｍｍ方向に８等分の９点
の合計８１点のそれぞれの場所の厚みを３次元粗さ計
（ミツトヨ精密製３次元粗さ計ＭＡＣＲＯＣＯＲＤ
ＡＥ１２２）で測定し、その最大値と最小値の差を取
り、平面性を求めた。（ヒケ量の測定）：ＪＩＳＢ０６０１に準じた表面
粗さ計（ミツトヨ精密製３次元粗さ計Ｒ−６００）で
図５の太線で示すように得られた導光板成形品２２のゲ
ート２３側の端の部分２０ｍｍ間の表面形状を測定し
た。（歪みの測定）：歪み計で偏光板を９０°直交させて歪
みを調べた。偏光板と偏光板の間に成形品を入れて歪み
を測定した。測定方法は、図６のように上と下の偏光板
２４の偏光方向を直交させてその間に導光板成形品２５
をそれぞれ平行に設置し、下から白色光源２６より光を
照らす。真上７０ｃｍ離れた位置より輝度計２７（ミノ
ルタ製ＣＡ−１０００）で輝度を観測する。歪みがな
い場合には、サンプルは暗いが、サンプルに歪みが生じ
ると光の偏光がサンプルを通過した際に変わり、白く明
るくなる。その輝度を測定し、輝度の最大値及び最小値
を求め歪みの度合い及び歪みムラを調べた。（環境試験後のクラックの測定）：６０℃、９０ＲＨ％
の恒温高湿器中に成形品を１００時間つるしておき１０
０時間後のクラックの数を測定した。（転写性の測定）：ＪＩＳＢ０６０１に準じた表面
粗さ計（ミツトヨ精密製３次元粗さ計Ｒ−６００）で
金型の凹凸の形状がわかっている部分について成形品の
形状を測定し、その最大高さを求めた。そして、金型の
形状の最大高さに対しての比率を転写率として求めた。（実用上輝度の測定）図７のような面発光装置を作り、
導光板成形品２８の長辺２方向からそれぞれ直径４ｍｍ
の冷陰極管２９を１灯で光を入射し、反射シート３０側
に導光板金型Ｉの成形品は、スクリーン印刷により直径
１．６ｍｍピッチ２．５ｍｍの白色の円を反射シート面
に印刷し、導光板金型ＩＩの成形品は、微細な凹凸形状
面を反射シート３０側に向けてそれぞれ、出光面の表面
輝度を輝度計３１（ミノルタ製ＣA −１０００）を用
いて、図５に示すゲート３２付近のＸ点とＸ点から２０
ｃｍ離れたＹ点の輝度を測定し、その輝度差を測定し
た。冷陰極管３３はハリソン電気製の直径４ｍｍの冷陰
極管を用い入力電圧１０Ｖで評価した。（成形品の黄変度の測定）成形品を３０ｍｍの幅で、横
方向に切断し、幅３０ｍｍ×長さ２４３ｍｍ厚さ６ｍｍ
の短冊を作成する。これを厚さ方向に３枚重ね測定サン
プルを作った。色差計（ＴＯＰＳＣＡＮ MODEL TC −
１８００MKＩＩＩ及びＣＯＬＯＲＡＮＤＣＯＬＯＲ
ＩＤＦＦＥＲＥＮＣＥＭＥＴＥＲＯＰＴＩＣＡＬ
ＵＮＩＴ０°−Ｄ）で長さ２４３ｍｍ方向の長光路
における黄変度をＪＩＳ K ７１０３に基づき透過法に
よる測定で求めた。光源は、３枚重ねの中央のサンプル
の中心に光源が当たるようにサンプルを設置した。成形
品は同一条件で１０ショット成形し、１１ショット目の
成形品を評価した。

【００２７】

【実施例１】アクリル樹脂ペレットを加圧ボンベに充填
し、二酸化炭素ガスボンベを用いて２ＭＰａの圧力で１
６時間吸収させた。重量測定より、吸収した二酸化炭素
ガスは１．５ｗｔ％であった。この樹脂を原料とし、シ
リンダ温度２３０℃、金型温度５０℃、充填時間６秒、
ゲートシールは、射出終了後ノズルのシャトオフ機構を
閉じることにより樹脂の供給のシールを行なった。

【００２８】金型は６面鏡面の導光板用金型I を用い
た。型締めは、まず、１２０ｔの力で型締めを行い、型
開き量が１ｍｍのところで型を停止させ、二酸化炭素ガ
スボンベより二酸化炭素ガスを２ＭＰａの圧力で金型キ
ャビティを満たした。続いて樹脂の射出を行った。射出
が９９％完了したところで、圧縮を開始し、その後型開
き量が、０．４ｍｍのところまで圧縮力を３００ｔで圧
縮した。射出完了から１秒後にガズベントから金型キャ
ビティに満たした二酸化炭素ガスを外に放出した。金型
の開き量が０．４ｍｍになった時点で、型締め力を１９
５ｔに落として圧縮を続け、射出終了後から７５秒後金
型を開いて成形品を取り出した。トータルの成形時間は
１０５秒であった。

【００２９】

【比較例１】金型を６面鏡面の導光板用金型I を用い
た。成形条件は、シリンダ温度２４０℃、金型温度６０
℃、充填時間５秒、保圧時間１５秒、保圧力２０ＭＰａ
で射出を行った。型開き量は０ｍｍとし固定側金型及び
可動側が密着したとき射出を開始した。型開き量は０ｍ
ｍとし固定側及び可動側が完全に密着したとき射出を開
始した。ノズルのシャットオフ機構は保圧完了後閉じ
た。保圧完了から６０秒後に金型を開いて成形品を取り
出した。トータルに要した成形時間は、１０５秒であっ
た。

【００３０】

【比較例２】金型に導光板用金型I を用いた。成形条件
は、比較例１と同様にして、保圧完了から７５秒後に金
型を開いて成形品を取り出した。トータルの成形時間
は、１２０秒であった。

【００３１】

【比較例３】金型に導光板用金型I を用いた。シリンダ
温度を２３０℃、金型温度を５０℃としその他の成形条
件は、比較例１と同様にして成形した。保圧完了から７
５秒後に金型よりを開いて成形品を取り出した。トータ
ルの成形時間は１０５秒であった。

【００３２】

【実施例２】金型を１面に微細な模様、残り５面が鏡面
の導光板用金型IIを用いて、その他は実施例１と同等に
成形を行った。

【００３３】

【比較例４】金型に導光板用金型IIを用いて、その他は
比較例２と同様に成形を行った。実施例１、２及び比較
例１〜４の平面性、ヒケ、歪み、環境試験後のクラッ
ク、転写性、実用上の輝度、黄変度を測定した。その結
果を表１に示す。実施例１及び、比較例１の比較で同じ
成形時間では、実施例１はヒケ量が小さく好ましい。比
較例２ではヒケ量を同じであるが、同じにするため成形
時間が長くかかり好ましくない。また、比較例３の通
り、樹脂温度、金型温度を実施例１と同じにして成形時
間も同じにして成形しても、ヒケ量はほぼ同じになる
が、クラックの発生量が他の比較例１、２と比べても多
くなり好ましくない。また、黄変度についても、実施例
１、２とも樹脂温度、成形時間を同じにした比較例３と
比べても低く黄変度の少ない結果となり導光板成形品と
して好ましい。そのほか、実施例１、２は平面性、歪
み、クラックは比較例１〜４に比べて低く、実用性輝度
差も差が少なく、微細凹凸の転写率も向上していて導光
板成形品として良い結果を示した。従って、成形品の品
質を向上した上で、成形時間を短縮することが出来る。

【００３４】

【表１】

【００３５】

【発明の効果】本発明の製造方法は厚肉光学成形品、例
えば液晶モニター等に用いられる面発光装置等の厚肉導
光板の、ヒケ、歪み、を少なくすることが出来、金型の
転写性も良く、更には、成形時間を短くすることが出来
たうえで光学成形品の性能を向上することが出来て有効
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で用いられる射出圧縮成形用の金型構造
の断面の概念図である。

【図２】本発明で用いられる射出圧縮成形用の金型構造
の断面の概念図である。

【図３】本実施例で用いられる導光板用金型ＩＩで成形
した成形品の微細構造の概念図である。

【図４】本実施例で用いられる金型構造と、金型キャビ
ティにガス体を満たすための構造の概念図である。

【図５】本実施例におけるヒケ量の測定位置の概念図で
ある。

【図６】本実施例における歪み量の測定方法の概念図で
ある。

【図７】本実地例における実用上輝度の測定方法及び測
定位置の概念図である。

【符号の説明】

１．固定側金型２．可動側金型３．スプルー４．固定側金型５．可動側金型６．バネ７．可動する側駒８．ゲート９．スプルー１０．導光板成形品１１．スプルー１２．ゲート１３．可動側金型１４．可動側側駒１５．バネ１６．固定側金型１７．通気穴１８．Ｏリング１９．ガス管２０．二酸化炭素ガスボンベ２１．圧力逃がし弁２２．導光板成形品２３．ゲート２４．偏光板２５．導光板成形品２６．白色光源２７．輝度計２８．導光板成形品２９．冷陰極管３０．反射シート３１．輝度計３２．ゲート３３．リフレクター

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱可塑性樹脂を射出成形するに際し、金
型キャビティを厚さ方向に余分に開かせた状態で、該キ
ャビティ内にガス体を１ＭＰａ以上６ＭＰａ以下の圧力
で満たしておき、二酸化炭素を０．２〜３ｗｔ％溶解さ
せた該熱可塑性樹脂を射出、金型の圧縮を開始し、該樹
脂を金型キャビティ内に充満させ、さらに圧縮を続け、
冷却、固化した後、型開きして成形品を取り出すことを
特徴とする熱可塑性樹脂成形品の射出圧縮成形方法。
【請求項２】請求項１記載の方法において、圧縮開始
後その型締め力を３０％以上９０％以下に途中で弱めて
圧縮することを特徴とする熱可塑性樹脂成形品の射出圧
縮成形方法。
【請求項３】請求項１、２記載の方法で成形された成
形品が、最大厚さ４ｍｍ以上でかつ投影面積が６００ｃ
ｍ²以上もしくは成形品の最大長さが３００ｍｍ以上で
ある厚肉大型成形品であることを特徴とする熱可塑性樹
脂成形品の射出圧縮成形方法。
【請求項４】該キャビティに満たすガス体が、二酸化
炭素ガスであることを特徴とする請求項１〜３記載の熱
可塑性樹脂成形品の射出圧縮成形方法。
【請求項５】該熱可塑性樹脂が透明樹脂であるアクリ
ル樹脂、ポリカーボネート樹脂もしくは環状ポリオレフ
ィン樹脂であることを特徴とする請求項１〜４記載の熱
可塑性樹脂成形品の射出圧縮成形方法。
【請求項６】請求項３記載の成形品が、該熱可塑性樹
脂を含む組成物からなる液晶モニタ用の導光板で有るこ
とを特徴とする請求項１〜５記載の熱可塑性樹脂成形品
の射出圧縮成形方法。