JPH05162172A - 合成樹脂成形用金型及びそれを用いた成形法 - Google Patents
合成樹脂成形用金型及びそれを用いた成形法Info
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Abstract
0.03cal/cm・sec・℃以上であり、型キャ
ビティを形成する該金型壁の表面に厚さが0.001〜
2mmのポリイミドの薄層を有する合成樹脂成形用金
型。(2)ポリイミド前駆体の溶液を金型壁面に塗布
し、次いで加熱により難溶融性ポリイミドを形成せしめ
た前項(1)の金型 【効果】 型表面再現性に優れた成形品が得られる。
Description
び該金型を用いた成形法に係る。
て成形し、成形品に対する型表面の形状状態の付与にお
ける再現性を良くし、成形品の艶を良くするには、通常
樹脂温度を高くしたり、射出圧力を高くする等の成形条
件を選ぶことによりある程度達成できる。
のは金型温度であり、金型温度を高くする程好ましい。
しかし、金型温度を高くすると、可塑化された樹脂を冷
却固化させるに必要な冷却時間が長くなり成形能率が下
がる。金型温度を高くすることなく型表面の再現性を良
くし、又金型温度を高くしても必要な冷却時間が長くな
らない方法が要求されている。金型に加熱用の孔と冷却
用の孔をそれぞれとりつけておき交互に熱媒、冷媒を流
して金型の加熱、冷却をくり返す方法も行われているが
この方法は熱の消費量も多く、冷却時間は又、金型キャ
ビティを形成する金型壁表面を薄いテトラフルオロエチ
レン等で被覆した金型を用いて射出成形を行うと型表面
の再現性が良くなることが紹介されているが、しかし、
テトラフルオロエチレンかたさが低く、型表面の鏡面化
が困難であり、更にテトラフルオロエチレン薄層の耐久
性にも問題があり、これまでこの方法は一般に困難とさ
れてきた。
みを高周波誘導加熱により急速に加熱し、型表面のみが
加熱された状態で直ちに射出成形する方法が提案されて
いる(特公昭58−40504、同57−4748号公
報等)。しかし、この方法は高周波誘導加熱装置が非常
に高価であり、一般的でない。
解決すべくなされたものである。本発明は熱可塑性樹脂
を射出成形、圧縮成形、中空成形等の方法で型物を成形
する場合に、成形品に対する型表面性質の付与の再現性
をよくし、例えば型表面が平滑な鏡面であれば成形品表
面をそれにできるだけ近い鏡面にする方法に係るもので
ある。
スト等の強化物が含まれる場合、型物の表面が荒れ、平
滑な表面が得られない。本発明はこれ等の問題を改良す
るものである。
温に於ける熱伝導率は0.03cal/cm・sec・
℃以上であり、型キャビティを形成する該金型壁の表面
がポリイミドの薄層で形成され、該薄層の厚さは0.0
01〜2mmである合成樹脂成形用金型であり、好まし
くは、ポリイミド前駆体の溶液を金型壁面に塗布し、次
いで加熱により難溶融性ポリイミドを形成せしめた金型
である。更に、本発明は前述の金型キャビティに、該金
型温度より100℃以上の高温に加熱された流体を導入
し金型表面のみを加熱した後、合成樹脂を注入すること
を特徴とする合成樹脂の成形法である。
発明に使用する合成樹脂は一般に射出成形等に使用でき
る熱可塑性樹脂である。例えばスチレン重合体及びその
共重合体、ポリエチレン、ポリプロピレン等オレフィン
類重合体及びその共重合体、塩化ビニール重合体及び共
重合体、ポリアミド、ポリエステル等熱可塑性樹脂一般
が使用できる。
合した場合、あるいはポリマーアロイ等とした場合効果
が大きい。すなわち、例えば、ゴム、ガラス繊維、アス
ベスト、炭酸カルシウム、タルク、硫酸カルシウム、発
泡剤、木粉等の1種又は2種以上が樹脂に配合される。
本発明に述べる熱伝導率が0.03cal/cm・se
c・℃以上の主金型材質とは、鉄あるいは鉄を主成分と
する鋼材、アルミニウムあるいはアルミニウムを主成分
とする合金、亜鉛合金、等の一般に合成樹脂の金型に使
用されている金属である。特に鋼材が最も一般に使用さ
れ本発明でも良好に使用できる。
ット酸(PMDA)系ポリイミド、ビフェニルテトラカ
ルボン酸系ポリイミド、トリメリット酸を用いたポリア
ミドイミド、ビスマレイミド系樹脂(ビスマレイミド/
トリアジン系等)、ベンゾフェノンテトラカルボン酸系
ポリイミド、アセチレン末端ポリイミド、熱可塑性ポリ
イミド等であり、代表的なポリイミドの繰返し単位の構
造式を次に示す。
重合体」とあるのは、ポリイミドのモノマーを示すもの
である。
ドは必要に応じて使用できる。金型に塗布するポリイミ
ドの、金型との密着性を良くするため、エポキシ基含有
物等とのブレンド、あるいはポリイミドをエポキシ基等
で変性すること等は本発明では良好に使用できる。本発
明はこれ等ポリイミドの前駆体溶液を金型表面に塗布
し、次いで加熱によりポリイミドを形成せしめた物が良
好に使用できる。ポリイミド前駆体は、イミド環が形成
される前のポリイミドの状態のポリマーや、ビスマレイ
ミド化合物等であり、このポリマーを溶剤に溶解し、該
溶液を金型表面に塗布し、それを加熱して、まず溶剤を
蒸発させ、更に加熱して反応を起させてイミド環を形成
し、耐熱性、物理的性質に優れたポリイミド被膜を型表
面に形成し、本発明の金型を得る。
時の粘度を調整したり、溶液の表面張力を調整するため
の添加物を加えたり、又は/及び金型との密着性を上げ
るための添加物を加えることは良好に使用できる。これ
等ポリイミドの中で、PMDA系ポリイミドは、耐熱
性、機械的性質等に優れ、最も好ましい。特に塗布用に
変性したワニスは良好に使用できる。
ル基、エステル基等のため金型との密着性が良く、金型
表面上でポリイミドを反応形成させることにより金型表
面に密着したポリイミド薄層が得られる。ポリイミドの
溶液を塗布することもできる。この場合、ポリイミド溶
液を塗布後、加熱硬化させることにより変質し、著るし
く耐熱性が向上し、難溶融性となるポリマーは特に良好
に使用できる。例えばアモコ社製ポリアミドイミド「A
I−10」等はこれに該当する。
なるポリイミドもポリイミドの前駆体に含まれることと
する。本発明に述べる難溶融性とは、著るしく耐熱性が
高く、溶融させるため更に昇温すると分解するか、又は
分解をともないつつ溶融することを意味する。ポリイミ
ドと金型との接着性が悪い場合には、ポリイミドと金型
との間に接着性を良くするプライマーを塗布することは
必要に応じて使用できる。
ある。0.001mm未満の厚みでは成形品表面改良の
効果が少く、2mmを超えると金型の冷却効果が低下
し、成形効率が低下する。金型温度が高い程、ポリイミ
ドの厚みは薄くし、金型温度が低い程、ポリイミドの厚
みは厚くする必要があり、0.001〜2mmの範囲で
適度に選択される。
り、好ましいポリイミドの厚みは異る。本発明の金型が
最も良好に使用できる射出成形では、0.01〜0.5
mm厚が好ましく、更に好ましくは0.01〜0.1m
m厚である。これに対して、押出ブロー成形では0.5
〜2mm厚が好ましい。金型表面を被覆する物質として
好ましい条件は、 (1) 熱伝導度が低い (2) 耐熱性に優れる (3) 引張強度、伸びが大きく、冷熱サイクルに強い (4) 表面硬度が大きい (5) 耐摩耗性に優れる (6) 金型本体への塗布が良好にできる (7) 金型本体との密着性が良い (8) 表面研磨ができる。 等である。
・sec・℃以下が必要であり、一般の有機重合体はこ
れを満している。金型キャビティには加熱可塑化された
溶融樹脂が射出されて成形されるため、融溶温度200
℃以上の高温度と、金型本体の室温との間の厳しい冷熱
サイクルにさらされるため、被覆物質は強伸度が大き
く、且つ耐熱性があり、冷熱サイクルに耐える物質であ
る必要がある。又、金型本体との密着性が良く、冷熱サ
イクルで剥離が起らぬことが必要である。表面硬度が大
きく、耐摩耗性に優れ、使用中にキズがつき難いことが
必要である。
するため、被覆物質の塗布性が必要である。射出成形
は、複雑な形状の型物が一度の成形でできることが最大
の長所であり、そのため金型キャビティは一般に複雑な
形状をしている。この複雑な金型キャビティ表面に鏡面
状に被覆物質を塗布することはきわめて困難であり、従
って塗布された被覆層を表面研磨して鏡面状に仕上げる
必要がある。従って、被覆物質は研磨でき、鏡面化でき
ることが要求される。
は好適であることを発見し、本発明に到った。特に、硬
化後に難溶融性となる、PMDA系ポリイミドやビスマ
レイミド系ポリイミド等し研磨性が良く上記特性を有し
ており、特に良好に使用できる。本発明は主金型材質の
表面にポリイミド薄層を形成した金型であるが、主金型
材質とポリイミドの中間に、中間の熱伝導率を有する物
質の薄層を設けることは必要に応じて行うことができ、
本発明に含まれる。中間の熱伝導率を有する物質として
セラミック等が使用できる。
更に向上させるため、ポリイミド層より更に薄い別材質
をポリイミド表面に塗布することも必要に応じてでき、
本発明に含まれる。例えば、ポリイミド表面の平滑性を
良好にするため、ポリイミド表面にシリコーン樹脂の薄
層を形成することは良好に使用できる。本発明の第3
は、型キャビティを形成する金型壁の表面を低熱伝導率
物質の薄層で形成した金型キャビティへ射出成形を行う
成形法である。
溶融された合成樹脂はその軟化温度以上の状態で金型壁
面に高圧で押しつけられることが必要であり、とくに高
速射出成形のために著しく有効である。すなわち、本発
明は金型キャビティへ加熱可塑化樹脂を射出する射出成
形法に於て、主金型材質から成る金型の、型キャビティ
を形成する金型壁の表面が低熱伝導率物質の薄層で形成
されており、該低熱伝導率物質の熱伝導率は主金型材質
の熱伝導率の1/10以下であり、該薄層の厚みは0.
001〜2mmであり、とくに該金型キャビティへの射
出時間が1秒未満の高速射出成形を行うために、有効
な、合成樹脂の射出成形法である。好ましい高速射出時
間は0.5秒以下、更に好ましくは0.3秒以下であ
る。
間が1秒未満の高速射出成形とは、加熱可塑化された合
成樹脂が型キャビティのゲートより型キャビティへ入り
始めてから型キャビティの端部にまで達するまでの時間
が1秒未満であることである。ゲートが多数ある場合に
は最初に合成樹脂が入り始める時から、型キャビティが
満たされるまでの時間である。加熱可塑化された合成樹
脂は型キャビティの端部に達した後、合成樹脂には引続
き、高圧射出圧力が加えられて、高圧となり、更に合成
樹脂の冷却による収縮量を補充する合成樹脂が型キャビ
ティに注入され続ける。
ガス体等の流体を導入することにより更に良好な成形品
表面が得られる。加熱したガス体等の流体を金型キャビ
ティに導入することにより金型キャビティを形成する金
型壁表面を選択的に加熱することができる。金型キャビ
ティに導入する加熱ガスの温度は金型温度より高ければ
よいが、高温ガスを短時間導入した方が効果は大きく、
ガス温度は金型温度より100℃以上、好ましくは20
0℃以上、更に好ましくは300℃以上高いガス等が好
ましい。
として種々の方法が考えられるが、その一例としては金
型キャビティにガスは通過できるが溶融樹脂は通過でき
ない大きさの細孔をあげておきその細孔より加熱ガスを
導入する。したがって、加熱ガスの入口、及び出口に適
した位置に細孔を設けなくてはならない。ガスは通過で
きるが溶融樹脂は通過できない細孔の大きさは樹脂の種
類、成形条件等により異るが、一般には0.01〜0.
2mmの空隙をもつ細長い細孔が適している。しかしな
がら、通常の金型は気密でなくパートング面がこの空隙
の条件を充す。とくにパーチング面が気密な金型には特
別に前述した如き細孔を設けてガスの導入をするのであ
る。
型キャビティに加熱ガスを導入して金型表面のみを加熱
することを特徴とするが、金型キャビティに導入した加
熱ガスにより該金型キャビティを加圧状態に保持した状
態で樹脂を入れて成形することもできる。本発明を図面
により説明する。図1は金型断面の本発明に係る部分の
みを図解的に示したもので、固定側金型1、移動側金型
2、型キャビティ3、中央ダイレクトゲート4、金型を
冷却する冷却水孔5、型キャビティを加圧状態に保持す
るためのOリング6、型キャビティの周囲に設けられた
円周溝7、型キャビティに加圧ガス体あるいは加熱した
ガス体を導入する導管8などから構成される。
体は円周溝7を通り、ゲート4より型外へ出る。型キャ
ビティを構成する金型壁表面9には、本発明の特徴であ
る、ポリイミドの薄層があり、該薄層の厚さ0.001
〜2mmである。以上、本発明を射出成形法について説
明したが、射出成形法に限らず、射出ブロー成形法押出
ブロー成形法、圧縮成形法等の金型にも使用できる。
(2),(3)を行った。 金型:鋼材(S55C)でつくられ、2mm厚の平板
状型キャビティを有し、型表面は鏡面状である鋼材の熱
伝導率は0.12cal/cm・sec ポリイミド(A):東レ(株)製、PMDA系ポリイ
ミドワニス、「トレニース#3000、」熱伝導率0.
0007cal/sec・cm・℃ ポリイミド(B):東芝ケミカル(株)製、変性PMD
A系ポリイミドワニス、「ケミタイト CT4150」 ポリイミド(C):三菱ガス化学(株)製、ビスマレイ
ミド系イミド塗料「BTM 450SP」 ポリイミド(D):アモコジャパン製、非晶性ポリアミ
ドイミド「AI−10」溶液 セラミック:Y2 O3 ・ZrO2 、熱伝導率0.00
4cal/cm・sec・℃ 溶剤で希釈した上記の各ポリイミドを鋼材製本体金型
キャビティ壁表面へスプレー塗装し、次いで、加熱によ
り溶剤を蒸発させ、更に高温加熱して、硬化反応させ、
ポリイミド被覆を行った。次いでポリイミド表面をサン
ドペーパーで研磨し、更にバフ仕上げを行い、鏡面状ポ
リイミド表面とした。
型表面の鋼材にポリイミドを被覆した状態(2)、鋼
材セラミックを溶射し、次いでその上にポリイミド
を被覆した状態(3)で、合成樹脂として、ゴム強化ポ
リスチレン{(旭化成工業(株)製、スタイロン495
(黒着色品)}を用いて射出成形を行い、成形品の光沢
度を測定し、表1に結果を示した。ポリイミド(A),
(B),(C),(D)は全く同様の結果を得た。
は著るしく良くなり、射出成形を1000回行っても、
型表面の異常、成形品の光沢の低下は認められなかっ
た。
形品が経済的に得られる。
を示す断面図である。
ドは必要に応じて使用できる。金型に塗布するポリイミ
ドの、金型との密着性を良くするため、エポキシ基含有
物等とのブレンド、あるいはポリイミドをエポキシ基等
で変性すること等は本発明では良好に使用できる。本発
明はこれ等ポリイミドの前駆体溶液を金型表面に塗布
し、次いで加熱によりポリイミドを形成せしめた物が良
好に使用できる。ポリイミド前駆体は、イミド環が形成
される前のポリアミド酸の状態のポリマーや、ビスマレ
イミド化合物等であり、このポリマーを溶剤に溶解し、
該溶液を金型表面に塗布し、それを加熱して、まず溶剤
を蒸発させ、更に加熱して反応を起させてイミド環を形
成し、耐熱性、物理的性質に優れたポリイミド被膜を型
表面に形成し、本発明の金型を得る。
あるポリアミド酸の代表例の繰返し単位の構造式を次に
示す。
ル基等のため金型との密着性が良く、金型表面上でポリ
イミドを反応形成させることにより金型表面に密着した
ポリイミド薄層が得られる。ポリイミドの溶液を塗布す
ることもできる。この場合、ポリイミド溶液を塗布後、
加熱硬化させることにより変質し、著るしく耐熱性が向
上し、難溶融性となるポリマーは特に良好に使用でき
る。
なるポリイミドもポリイミドの前駆体に含まれることと
する。本発明に述べる難溶融性とは、著るしく耐熱性が
高く、溶融させるため更に昇温すると分解するか、又は
分解をともないつつ溶融することを意味する。熱可塑性
ポリイミドの溶液を塗布することもできる。好ましい熱
可塑性ポリイミドの例としては、次式に示すポリイミド
(三井東圧化学(株)製、「LARC−TPI」)等は
良好に使用できる。
ドと金型との間に接着性を良くするプライマーを塗布す
ることは必要に応じて使用できる。
は好適であることを発見し、本発明に到った。特に、硬
化後に難溶融性となる。PMDA系ポリイミドやビスマ
レイミド系ポリイミド等は研磨性が良く上記特性を有し
ており、特に良好に使用できる。本発明は主金型材質の
表面にポリイミド薄層を形成した金型であるが、主金型
材質とポリイミドの中間に、中間の熱伝導率を有する物
質の薄層を設けることは必要に応じて行うことができ、
本発明に含まれる。中間の熱伝導率を有する物質として
セラミック等が使用できる。
(2)、(3)を行った。 金型:鋼材(S55C)でつくられ、2mm厚の平板
状型キャビティを有し、型表面は鏡面状である。 鋼材
の熱伝導率は0.12cal/cm・sec ポリイミド(A):東レ(株)製、PMDA系ポリイ
ミドワニス、「トレニース♯3000」。熱伝導率0.
0007cal/sec・cm・℃ ポリイミド(B):東芝ケミカル(株)製、変性PMD
A系ポリイミドワニス、「ケミタイト CT4150」 ポリイミド(C):三菱ガス化学(株)、製、ビスマレ
イミド系イミド塗料「BTM 450SP」 ポリイミド(D):アモコジャパン製、ポリアミドイミ
ド「AI−10」溶液 セラミック:Y2 O3 ・ZrO2 、熱伝導率0.00
4cal/cm・sec・℃ 溶剤で希釈した上記の各ポリイミドを鋼材製本体金型
キャビティ壁表面へスプレー塗装し、次いで、加熱によ
り溶剤を蒸発させ、更に高温加熱して、硬化反応させ、
ポリイミド被覆を行った。次いでポリイミド表面をサン
ドペーパーで研磨し、更にバフ仕上げを行い、鏡面状ポ
リイミド表面とした。
型表面の鋼材にポリイミドを被覆した状態(2)、鋼
材にセラミックを溶射し、次いでその上にポリイミド
を被覆した状態(3)で、合成樹脂として、ゴム強化
ポリスチレン(旭化成工業(株)製、スタイロン495
(黒着色品))を用いて射出成形を行い、成形品の光沢
度を測定し、表1に結果を示した。ポリイミド(A)、
(B)、(C)、(D)は全く同様の結果を得た。
は著るしく良くなった。特に、ポリイミド(A)とポリ
イミド(D)では射出成形を1000回行っても、型表
面の異常、成形品の光沢の低下は全く認められなかっ
た。
Claims (3)
- 【請求項1】 主金型材質の室温における熱伝導率は
0.03cal/cm・sec・℃以上であり、型キャ
ビティを形成する該金型壁の表面に厚さが0.001〜
2mmのポリイミドの薄層を有する合成樹脂成形用金
型。 - 【請求項2】 ポリイミド前駆体の溶液を金型壁面に塗
布し、次いで加熱により難溶融性ポリイミドを形成せし
めた請求項1の金型。 - 【請求項3】 請求項1に記載の金型キャビティに、該
金型温度より100℃以上の高温に加熱された流体を導
入し金型表面のみを加熱した後合成樹脂を注入すること
を特徴とする合成樹脂の成形法。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3-253522 | 1991-10-01 | ||
JP25352291 | 1991-10-01 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05162172A true JPH05162172A (ja) | 1993-06-29 |
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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---|---|
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DE (1) | DE69223763T2 (ja) |
WO (1) | WO1993006980A1 (ja) |
Cited By (2)
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