JP2900827B2 - 成形方法、成形品及び成形材料 - Google Patents

成形方法、成形品及び成形材料

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂のブロー
成形方法に関する。詳しくは、低圧で成形する場合で
も、金型の成形面を成形品に良好に転写でき、且つ成形
安定性に優れたブロー成形方法に関する。
【0002】
【従来の技術】樹脂成形品を得る方法として、射出成形
法やブロ−成形法が行われている。射出成形法は、溶融
樹脂を密閉された金型内に高圧(200〜1000kg
/cm2 )で射出して、金型の成形面を樹脂に転写する
方式である。高圧であるため、成形面の転写が正確に行
われる。このため、鏡面やしぼ面を有する成形品を得る
のには適している。しかし、高圧に耐える金型が必要な
ため、金型の構造が複雑化してコスト高となり、多品種
少量生産等には不適である。また、中空品の成形には特
別な工夫が必要なため、生産工程が複雑化する。ブロ−
成形法は、パリソン(溶融・軟化状態の中空円筒形状の
樹脂)を金型間に供給した後に型締し、その中空部に流
体を圧送することでパリソンの外面を金型の成形面に押
しつけて転写する方式である。流体の圧力で押しつける
ため、比較的低圧(4〜10kg/cm2 )であり、こ
のため、成形面が綺麗に転写されず、鏡面やしぼ面を有
する成形品を得るのには不適である。しかし、中空品の
大量生産には適しているため、広く行われている。
【0003】特開昭58−102734号公報には、薄
肉の成形用内型と、該成形用内型に接触/隔離できる冷
却用外型を備えた中空成形用金型が開示されている。こ
の金型では、中空成形品の表面光沢を改善する目的でパ
リソンの供給前に成形用内型を加熱しておくとともに、
パリソンが成形用内型の成形面に接触された後は、冷却
用外型の内面を成形用内型の外面に接触させることで該
成形用内型を速やかに冷却して、成形品を得ている。
【0004】特開平4−77231号公報には、パリソ
ンを成形型の成形面に接触させて成形する際に、該成形
型の温度を、パリソンの結晶化速度が最大となる温度近
傍から融点までの間に保持することにより、ダイライン
やウエルドラインが成形品の表面に残留することを防止
するとともに、成形中のパリソンの中空部に冷媒を循環
させることにより、成形のサイクルタイムの長時間化を
防止するようにしたブロ−成形方法が開示されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】比較的簡易な構造の金
型を用いて、換言すれば、比較的低い成形圧力で、鏡面
やしぼ面を有する樹脂成形品を得たいという要請があ
る。また、鏡面やしぼ面を有する中空の樹脂成形品
(例:自動車のエアスポイラ−)を、簡易な工程で生産
したいという要請もある。
【0006】前記特開昭58−102734号公報の中
空成形用金型では、成形用内型を加熱することで成形面
を綺麗に転写しているが、成形用内型を冷却用外型に対
して相対変位させて接触させることで樹脂を冷却してい
るため、金型の構造が複雑となって脆弱化する恐れがあ
り、また、冷却時間も長時間化する。また、樹脂成形品
の表面を綺麗にし、且つ、成形の全サイクルタイムを短
くするのに最適な加熱温度や冷却温度の範囲についての
言及もない。
【0007】前記特開平4−77231号公報のブロ−
成形方法では、成形型の温度を前記の温度に加熱保持す
ることで成形面を綺麗にしているが、冷却時にも該温度
に加熱保持しているため、冷却時間の短縮効果は、あま
り大きくない。また、冷媒を循環させることでパリソン
を内側から冷却しているため、成形型の温度を前記の温
度に加熱保持するための温度制御が複雑となる。
【0008】本発明は、樹脂成形品を、比較的低い成形
圧力で成形するときに生じる課題を解決し、従来の方法
に比べ、一段と優れた鏡面やしぼ面を有し、成形安定性
に優れ、且つ簡単な工程で、生産性よく成形できる成形
方法、該成形方法から得られる成形品、該成形方法に使
用される成形材料の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、成形
用金型として、下記(1)〜(4)の何れかの成形用金
型を用い、ビカット軟化温度(T)+100℃の条件に
おける縦弾性係数が0.01〜20〔kg/cm 2 〕の
熱可塑性樹脂を溶融状態の中空パリソンとして、前記金
型の型間に供給し、該中空パリソンの外表面を金型の成
形面に、100〔kg/cm 2 〕以下の圧力で押圧し、
密着と同時もしくは密着後、該成形面を前記ビカット軟
化温度(T)℃以上で加熱し、その後、該ビカット軟化
温度(T)℃−10℃以下の温度まで冷却し、固化され
たことにより成形品を取り出す、ブロー成形方法であ
る。(1) 溶融状態の熱可塑性樹脂を100〔kg/cm
2 〕以下の圧力で金型の成形面に密着させて固化させる
成形用金型であって、前記密着と同時もくしは密着後前
記成形面を当該熱可塑性樹脂のビカット軟化温度(T)
℃以上の温度まで加熱する加熱手段と、前記密着完了後
に前記成形面を前記ビカット軟化温度(T)−10℃以
下の温度まで冷却する冷却手段と、且つ該成形面の反対
面側には、該金型本体との間に空間を有する成形用金
型。なお、上記加熱手段による加熱温度がビカット軟化
温度(T)+5℃以下であれば、より好ましい結果が得
られる。(2)前記(1)に於いて、前記成形面は金型本体によ
り断熱状態で支持される金属体の表面に形成されて成
る、成形用金型。 (3)前記(1)又は(2)に於いて、前記加熱手段
は、下記(A)〜(C)から選ばれた手段である成形用
金型。 (A)加熱した液体及び/又は気体を前記空間に供給し
て前記成形面を加熱する手段。 (B)前記反対面に対向するように前記空間内に設けら
れた発熱体と、該発熱体を該反対面に対して当接/隔離
させる駆動機構を備え、前記成形面の加熱時には該発熱
体を発熱させて該反対面に当接させ、前記成形面の冷却
時には該発熱体を該反対面から隔離させる手段。 (C)前記反対面に対向するように前記空間内に設けら
れ、前記成形面の加熱時 に該反対面に向けて熱を放射す
る手段。 (4)前記(1)又は(2)に於いて、前記冷却手段
は、前記成形面の冷却時に、ビカット軟化温度(T)−
10℃以下の温度の液体及び/又は気体を空間に供給す
る冷却手段を有する成形用金型。
【0010】請求項2の発明は、請求項1の方法で成形
された成形品である。また、請求項の発明は、請求項
のブロー成形方法で用いる成形材料として、好適な熱
可塑性樹脂の例が与えられている。
【0011】本発明の成形方法は各種の熱可塑性樹脂の
成形に用いることができる。ビカット軟化温度(T)+
100℃の条件における熱可塑性樹脂の好ましい縦弾性
係数は、0.01〜20〔kg/cm2 〕、さらに好ま
しくは0.05〜2〔kg/cm2 〕、特に好ましくは
0.1〜1〔kg/cm2 〕である。縦弾性率がこの範
囲にあると、本発明の目的とする一段と優れた鏡面やし
ぼ面を有す成形品が得られ、そして、ブロー成形性に
優れる。熱可塑性樹脂としては、例えば、AS樹脂、ポ
リスチレン、ハイインパクトポリスチレン、アクリロニ
トリル−ブタジエン系ゴム−スチレンから成るグラフト
共重合体(ABS樹脂)、アクリロニトリル−ブタジエ
ン系ゴム−スチレン−αメチルスチレンから成るグラフ
ト共重合体(耐熱ABS樹脂)、アクリロニトリル−エ
チレン−プロピレン系ゴム−スチレン及び/又はメタク
リル酸メチルから成るグラフト共重合体(AES樹
脂)、アクリロニトリル−水添ジエン系ゴム−スチレン
及び/又はメタクリル酸メチルから成るグラフト共重合
体、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネー
ト、ポリフェニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ナ
イロン、メタクリル酸メチル系重合体、ポリエーテルス
ルホン、ポリアリレート等、及びこれらの複合物が挙げ
られ、またこれらに充填剤を添加した樹脂が挙げられ
る。
【0012】
【作用】溶融状態の熱可塑性樹脂パリソンが金型の成形
面に密着と同時もしくは密着後、該成形面を該熱可塑性
樹脂のビカット軟化温度(T)℃以上に加熱すること
で、成形面からの吹き込みの場合、加熱前にパリソンが
密着することにより、パリソン内に気体を吹き込む針の
針入がスムーズに行われる。この結果、優れた鏡面やし
ぼ面を有し、寸法精度に優れた成形品を安定に成形する
ことが可能となる。尚、前記のパリソンが該成形面に密
着するときの該成形面の好ましい温度は、前記のビカッ
ト軟化温度(T)−20℃〜(T)−60℃の範囲であ
る。また、密着完了後に該成形面が前記ビカット軟化温
度(T)−10℃以下まで冷却することで、成形品が固
化される。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例と比較例を説明する。
以下の実施例と比較例で用いる熱可塑性樹脂は、ABS
樹脂を用いた。該ABS樹脂は、日本合成ゴム(株)製の
JSR ABS45Aであり、ビカット軟化温度105
℃、205℃における縦弾性率0.3[kg/cm2
である。以下の実施例と比較例では、ABS樹脂(JS
R ABS45A)をブロ−成形して、箱型成形品を得
る場合について述べている。即ち、各実施例と各比較例
では、図11のように、押出機81によりABS樹脂を溶
融してアキュムレ−タダイ82へ送り込み、該アキュムレ
−タダイ82で中空円筒形状のパリソン90にして下方ヘ送
り出し、このパリソン90を、下記の金型3(実施例A〜実
施例C,比較例a〜比較例eの各金型)の何れかによっ
てブロ−成形している。
【0014】ここで、上記押出機81のスクリュ−径は5
5mm、最大押出容量は2000ccである。また、上
記アキュムレ−タダイ82から送り出されるパリソン90の
径は100mm、温度は200℃であり、各金型3 への
各送り出し時間は何れも2secである。また、各金型
3 の幅は250mm、高さは600mm、厚さは50m
mであり、最大型締力は15TONである。また、各金
型3 の成形面は何れも鏡面である。
【0015】また、ブロ−成形の開始時には、何れの金
型の場合も、パリソン90と金型3 の成形面との間を各々
30mmHgの真空度に10sec保持することによ
り、パリソン90の外表面を金型3 の成形面にパリソン外
表面が該成形面に、吸引によって接触もしくは近接した
とき、該成形面キャビティ内に設けられているパリソン
内への空気送り込み用の針がパリソン内へ針入し、さら
に、ブロ−成形の終了時まで、パリソン90の内部に各々
7kg/cm2 の圧力で空気を送り込み続けることによ
り、パリソン90の外表面を金型3 の成形面に密着させて
いる。即ち、成形圧力を7kg/cm2 として成形して
いる。なお、金型3 の型締力は何れも15TONであ
る。
【0016】次に、各金型によって異なる条件等につい
て述べる。
【0017】*実施例A この金型では、図4の方式で加熱し、図10の方式で冷
却している。即ち、成形面の温度が50℃である金属体
1a、1bの成形面に、パリソン90の外表面を前記の
如く密着させる。そして、該成形面を、図4のように、
金属体1a,1b の裏面側と金型本体3a,3b との間の各空間
4a,4b 内に各々設けられている発熱体(電熱ヒ−タ)50
a,50b を各々発熱させるとともに、該発熱体50a,50bを
油圧シリンダ50a1,50b1 の作用でロッド50a2,50b2 を介
して前方へ押し出して上記金属体1a,1b の裏面に当接さ
せることで、該金属体1a,1b の表面側の成形面を各々1
20℃に加熱している。また、上記各発熱体50a,50b
は、冷却時には上記油圧シリンダ50a1,50b1 の作用で各
々原位置へ退避される。なお、図4中、2a,2b は、断熱
体である。
【0018】また、パリソン90の外表面を金属体1a,1b
の成形面に密着させた後は、図10のように、上記各空
間4a,4b へ、給液管61a,61b を通して冷却水(加圧水)
が噴射される。流量は、100cc/secである。ま
た、噴射方向は、上記金属体1a,1b の裏面へ向かう方向
であり、これにより、該裏面で熱交換が行われ、上記冷
却水が蒸発されるとともに、上記金属体1a,1b が冷却さ
れる。冷却時間は30secである。また、蒸気は、真
空ポンプ61a2,61b2 により排気管61a1,61b1 を通して吸
引・排出される。即ち、上記空間4a,4b 内は減圧されて
おり、これにより、上記蒸発が促進されている。
【0019】冷却後、成形品内のガス抜きを行い、金型
を開いて成形品を取り出した。鏡面の転写は良好であ
り、また、成形品にソリも無く、寸法精度に優れてい
た。取り出しまでの所要時間は60secであり、全サ
イクルタイムは70secであった。なお、シボ面を有
する金型で同様に成形したところ、同様の結果を得た。
【0020】*実施例B この金型では、図5の方式で加熱し、図9の方式で冷却
している。即ち、成形面の温度が50℃である金属体1
a、1bの成形面に、パリソン90の外表面を、前記の
如く密着させる。そして、該成形面を、図5のように、
前記各空間4a,4b 内に各々設けられているライン集光型
ヒ−タ51a,51b により、金属体1a,1b の裏面側へ熱を放
射することで、その表面側の成形面を各々120℃に加
熱している。なお、この加熱は、パリソン90内への空気
の送り込み開始後、2secで止めた。
【0021】また、ライン集光型ヒ−タ51a,51b による
上記加熱を止めた後は、図9のように、前記各空間4a,4
b 内へ、給気管6a,6b を通して−10℃の空気を50l
/minの流量で送り込む。この送り込みは、金属体1
a,1b の裏面に向けて空気が噴射されるように拡散ノズ
ルを介して行われ、これにより、上記裏面で熱交換が行
われて、上記金属体1a,1b が上記裏面側から冷却され
る。なお、前記各空間4a,4b 内に送り込まれた空気は、
熱交換後、排気管6a1,6b1 を介して排出される。
【0022】冷却後、成形品内のガス抜きを行い、金型
を開いて成形品を取り出した。鏡面の転写は良好であ
り、また、成形品にソリも無く、寸法精度に優れてい
た。取り出しまでの所要時間は110sec であり、全サ
イクルタイムは130sec であった。なお、シボ面を有
する金型で同様に成形したところ、同様の結果を得た。
【0023】*実施例C この金型では、図3の方式で加熱し、図10の方式で冷
却している。即ち、成形面の温度が50℃である金属体
1a、1bの成形面に、パリソン90の外表面を前記の
如く密着させる。そして、該成形面を、図3のように、
上記各空間4a,4b へ、給気管5a,5b を通して150℃の
加熱蒸気を上記金属体1a,1bの裏面へ向けて噴射する。
これにより、該裏面で熱交換が行われて加熱蒸気が凝縮
されて液滴となるとともに、上記金属体1a,1b の表面側
(成形面側)が120℃に加熱された。なお、上記液滴
は、圧力調整弁5a2,5b2 を介して、排液管5a1,5b1 から
排出される。
【0024】また、150℃の加熱蒸気による上記加熱
を止めた後は、前記図10の方式により、金属体1a,1b
を80℃以下まで冷却した。
【0025】冷却後、成形品内のガス抜きを行い、金型
を開いて成形品を取り出した。鏡面の転写は良好であ
り、また、成形品にソリも無く寸法精度に優れていた。
取り出しまでの所要時間は65sec であり、全サイクル
タイムは75sec であった。なお、シボ面を有する金型
で同様に成形したところ、同様の結果を得た。
【0026】*比較例 比較例a〜比較例eの各金型は、何れも、成形面が金型
本体と一体の構造であり、したがって、断熱体も有しな
い。このため、成形面の転写を綺麗に行うために金型を
加熱した場合には、その冷却に長時間を要する。
【0027】各金型の成形時の温度は、比較例aが50
℃、比較例bが120℃、比較例cが170℃、比較例
dが30℃、比較例eが150℃である。即ち、比較例
aと比較例dが低温に、比較例bと比較例cと比較例e
が高温に、されている。このため、成形品の鏡面の状態
は、中程度の温度の比較例aが普通、高温の比較例bと
比較例cと比較例eが良好、低温の比較例dが不可であ
る。しかし、成形品を取り出すまでの所要時間と成形の
全サイクルタイムは、中程度の温度の比較例aが60s
ecと70sec、高温の比較例bが150secと1
70sec、高温の比較例cが290secと310s
ec、低温の比較例dが45secと55sec、高温
の比較例eが250secと280secである。即
ち、高温ほど取り出すまでの所要時間やサイクルタイム
が長くなり、鏡面の状態と逆の結果となった。このよう
に、比較例の金型では、成形時の温度を高くすること
で、鏡面を良好に成形品に転写することはできるが、取
り出すまでの所要時間や成形の全サイクルタイムが長く
なるという不具合が生じている。なお、しぼ面の場合の
転写でも、同様の結果を得た。比較例fは、実施例Aの
成形方法で、成形面を120℃に加熱した後、パリソン
を密着させ、他は実施例Aと同様の方法で成形を行っ
た。得られた成形品は、実施例Aに比べ、鏡面の転写
性、耐ソリ性、寸法精度、成形安定性が劣った。
【0028】*他の実施例 前記実施例A〜Cでは、図3,図4,図5,図9,図1
0の方式について述べているが、図6〜図8の方式での
加熱も可能である。図6は、給気管52a,52b を通して加
熱気体を供給して加熱し、熱交換後の気体を排気管52a
1,52b1 から排気する方式であり、図7は、金属体1a,1b
の成形面側に一時的にライン集光ヒ−タ51a,51b を進
入させて、加熱する方式である。また、図8は、金属体
1a,1b の成形面側に一時的に給気管53a,53b を進入させ
て、加熱する方式である。
【0029】また、図1は、金型本体3a,3b と成形面の
形成されている金属体1a,1b を、断熱体2a,2b で断熱す
ることで、金属体1a,1b の熱容量を小さくする様子を示
したものであり、図2は、金属体1a,1b の裏面側と金型
本体3a,3b との間に空間4a,4b を設けることで、該空間
4a,4b に、加熱媒体や冷却媒体を供給し得るようにした
様子を示したものである。
【0030】なお、上記で述べた加熱方式以外に、高周
波で加熱する方式や、遠赤外ヒ−タで加熱する方式も採
用可能である。また、加熱用の蒸気を得る方法として
は、例えば、誘電加熱方式を採用することができる。
【0031】
【発明の効果】本発明の成形方法で成形品を成形するこ
とで、優れた鏡面やしぼ面を有し、且つソリが無く、寸
法精度に優れた成形品が成形できる。そして、成形にお
いては成形安定性に優れることから不良率の発生が無
く、成形サイクル時間が短く、比較的簡易な金型、成形
工程で成形することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図1】金型の成形面の形成されている金属体が金型本
体から断熱された様子を示す断面模式図。
【図2】請求項2に対応する金型を示す断面模式図。
【図3】請求項3の(A)に対応する金型を示す断面模
式図。
【図4】請求項3の(B)に対応する金型を示す断面模
式図。
【図5】請求項3の(C)に対応する金型を示す断面模
式図。
【図6】図2の金型で成形面の形成されている金属体を
空間側から加熱する様子を示す断面模式図。
【図7】請求項5の(D)に対応する金型を示す断面模
式図。
【図8】請求項5の(E)に対応する金型を示す断面模
式図。
【図9】図2の金型で成形面の形成されている金属体を
空間側から冷却する様子を示す断面模式図。
【図10】請求項4に対応する金型を示す断面模式図。
【図11】ブロ−成形の全体構成を示す模式図。
【符号の説明】
1a,1b 成形面の形成されている金属体 2a,2b 断熱体 3 金型 3a,3b 金型本体 4a,4b 空間 5a,5a1,5a2 加熱手段 6a,6a1 冷却手段 81 押出機 82 アキュムレ−タダイ 90 パリソン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29L 22:00 (72)発明者 栗原 文夫 東京都中央区築地二丁目11番24号 日本 合成ゴム株式会社内 (56)参考文献 特開 平7−1459(JP,A) 特開 昭62−130762(JP,A) 実開 昭62−63111(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B29C 33/02 - 33/04 B29C 33/38,49/04,49/48 B29C 49/64

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 成形用金型として、下記(1)〜(4)
    の何れかの成形用金型を用い、ビカット軟化温度(T)
    +100℃の条件における縦弾性係数が0.01〜20
    〔kg/cm2 〕の熱可塑性樹脂を溶融状態の中空パリ
    ソンとして、前記金型の型間に供給し、該中空パリソン
    の外表面を金型の成形面に、100〔kg/cm2 〕以
    下の圧力で押圧し、密着と同時もしくは密着後、該成形
    面を前記ビカット軟化温度(T)℃以上で加熱し、その
    後、該ビカット軟化温度(T)℃−10℃以下の温度ま
    で冷却し、固化されたことにより成形品を取り出す、ブ
    ロー成形方法。(1)溶融状態の熱可塑性樹脂を100〔kg/cm
    2 〕以下の圧力で金型の成形面に密着させて固化させる
    成形用金型であって、 前記密着と同時もくしは密着後前記成形面を当該熱可塑
    性樹脂のビカット軟化温度(T)℃以上の温度まで加熱
    する加熱手段と、 前記密着完了後に前記成形面を前記ビカット軟化温度
    (T)−10℃以下の温度まで冷却する冷却手段と、且
    つ、該成形面の反対面側には、該金型本体との間に空間
    を有する成形用金型。 (2)前記(1)に於いて、前記成形面は金型本体によ
    り断熱状態で支持される金属体の表面に形成されて成
    る、成形用金型。 (3)前記(1)又は(2)に於いて、前記加熱手段
    は、下記(A)〜(C)から選ばれた手段である成形用
    金型。 (A)加熱した液体及び/又は気体を前記空間に供給し
    て前記成形面を加熱する手段。 (B)前記反対面に対向するように前記空間内に設けら
    れた発熱体と、該発熱体を該反対面に対して当接/隔離
    させる駆動機構を備え、前記成形面の加熱時には該発熱
    体を発熱させて該反対面に当接させ、前記成形面の冷却
    時には該発熱体を該反対面から隔離させる手段。 (C)前記反対面に対向するように前記空間内に設けら
    れ、前記成形面の加熱時に該反対面に向けて熱を放射す
    る手段。 (4)前記(1)又は(2)に於いて、前記冷却手段
    は、前記成形面の冷却時に 、ビカット軟化温度(T)−
    10℃以下の温度の液体及び/又は気体を空間に供給す
    る冷却手段を有する成形用金型。
  2. 【請求項2】 請求項の方法で成形された成形品。
  3. 【請求項3】 ビカット軟化温度(T)+100℃の条
    件における縦弾性係数が0.01〜20〔kg/cm
    2 〕である熱可塑性樹脂からなる請求項記載の成形方
    法に用いる成形材料。
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