制造中空树脂成形体而改良 的注塑成形方法及其金属模具 发明的背景
【技术领域】
本发明涉及为制造中空树脂成形体而改良的射出成型方法。更详细地说,本发明涉及下列中空注塑成形方法:向金属模具型腔内射出熔融树脂形成熔融树脂块,通过向形成的熔融树脂块中导入加压流体,从而制作出带有中空部分的成形品,该方法的特征在于:当向该熔融树脂块中导入加压流体时要使熔融树脂块内侧面的至少一处所定部分的温度按特定的温度差维持比熔融树脂块表面高的温度,让加压流体按照实质性地与熔融树脂块内表面的该至少一处所定部分延伸的方向对应的方向流入树脂块中,由此制造出在对应于熔融树脂块内表面的该至少一处所定部分的位置形成中空的中空树脂成形体。按照本发明的方法能够把被导入的加压流体的流动确实地导入所希望的路径,确实地控制中空部的形成位置,制造出具有整齐形状的中空部的中空树脂成形体。本发明还涉及用于该方法的金属模具。
现有技术
作为一种为了防止一部分厚壁部位产生收缩同时为了使成形品轻量化的成形方法,把加压空气压入金属模具内被射出的熔融树脂中从而制造出带有中空部的成形品的中空注塑成形方法(gas injection moldingmethod),目前是众所周知的。(在“中空注塑成形方法”中作为加压流体不仅有用气体的,也有用液体的方法)。同时,在这种中空注塑成形中作为使被导入熔融树脂中的加压气体的流动导入所希望的路径从而控制所形成的中空部的位置的方法及其所用的金属模具,目前已知的方法如下所述。(1)把成形品自加压气体压入口作成连续的带棱状的有部分厚壁部的形状,然后向这些厚壁部内诱导入加压气体的方法及金属模具是众所周知的(日本国特开昭63-268611号公告)(与美国专利第4,923,666号对应)。(2)在与成形品的厚壁部位相当的金属模具的部位为了使向金属模具射出的熔融树脂的厚壁部位的冷却速度落后于其它的树脂部分,使用了配有隔热部件或加热器的金属模具,这种方法也是众所周知的。(日本国特开平4-62125号公告)。(3)使用在形成型腔的金属模具表面上覆有厚度为0.001mm~2mm的隔热物质即耐热树脂膜的金属模具的方法是众所周知的。(日本国特开平5-245881号公告)。在该方法中,还揭示了厚壁部位形成中空部时所产生的型表面再现性不良、暂停痕迹等问题需要解决。(4)采用把成形品自加压空气压入口作成连续的带棱状的有部分厚壁部位的形状,在与该厚壁部位相对应的金属模具表面设置隔热部件,并且在金属模具的整个表面设置隔热膜的金属模具,把加压空气诱导入厚壁部位的方法(日本国实开平6-34927号公告)。(5)用埋设在熔融树脂射出喷嘴的壁面上向喷嘴的长度方向延伸的加热器使喷嘴的壁面带有温度差而射出熔融树脂,这样向金属模具型腔内射出的熔融树脂就带有部分温度差,温度高的熔融树脂比温度低的熔融树脂粘度低,对加压气体的流动阻力就小,利用这一原理向温度高的熔融树脂区域导入加压气体的方法及将构成金属模具内腔的金属模具表面以流道为中心分割成发射状,相互设置成加热区域和冷却区域,向粘度低阻力小的加热区域的熔融树脂中导入加压气体的方法及金属模具是众所周知的(日本国特公昭61-53208号公告)。
上述现有的方法的基本的思维方法都是至少要在加压空气压入时要使中空部形成位置的熔融树脂的温度比其周围的熔融树脂的温度高,从而形成比周围的熔融树脂流动阻力小的熔融树脂部分并向该部分诱导加压空气。作为制造上述温度状态的方法,一种是前述(1)、(2)、(3)及(4)所述通过在成形品上设有部分的厚壁部位而进行,另一种是前述(5)所述,与(1)~(4)不同,它是通过把熔融树脂喷嘴内壁或者构成金属模具内腔的金属模具表面进行特殊设计从而使熔融树脂内产生温度差而进行的。
但是,上述现有技术有下述问题点。
首先,在前述(1)、(2)、(3)及(4)的技术中,为了诱导加压空气,有必要特意在成形品上设计厚壁部位,有产品设计上的制约问题。另外在前述(1)及(2)的技术中,由于特意设计了体积收缩率大的部位(厚壁部位),因此会在对应于厚壁部位的产品表面产生由于有壁厚变化而引起的外观不良,有必要进行喷涂等二次加工。另外,在前述(3)及(4)的技术中,虽然为了解决这种外观不良而在金属模具表面上设计了隔热性薄膜,但又出现了金属模具成本提高及由产量带来的这种薄膜耐久性不足的问题。
另一方面在前述(5)的技术中,根据成形品的不同有时会产生加压空气不能确实诱导的情况,即使可以确实地诱导,因加压空气的导入而形成的中空部部位的表面状态会形成与其周围不同的光泽和亮度,得到的成形品有外观不好的问题。
正如后面将详细叙述的,本发明的发明者们为了解明由上述光泽与亮度的不均匀而带来的表面状态不好的原因而进行锐意研究其结果是:中空部形成位置的成形品的壁厚的内外表面的表面树脂的温度差产生着很大的影响。也就是说根据本发明的发明者们的发现,可以认为由于中空部形成位置及其周围成形品的壁厚的不同发生光泽与亮度的不均匀的机理是不同的。而且,进一步研究的结果,发现根据中空部形成位置及其周围的壁厚,通过调整中空部形成位置的内外表面的表面树脂温度差,或者说通过调整内外表面的冷却状态,可以防止光泽与亮度的不均匀的发生。
但是,在上述现有技术中,如前所述只考虑要维持使中空部形成位置的熔融树脂比其周围的熔融树脂的温度高,而关于上述所述的根据中空部形成位置及其周围的壁厚来控制内外表面的表面温度却完全没有考虑。同时,在前述(1)~(5)所列举的日本国专利公告中关于改变中空部形成位置的内外表面的表面树脂温度也没有任何记载。
发明的概要
鉴于这种现状,本发明的发明者们进行了应该解决上述现有技术的问题的研究。也就是说,本发明的发明者们为了开发中空注塑成形方法,进行了专心地研究:在通过将加压流体压入射出至金属模具内的熔融树脂中,从而形成中空部的中空注塑成形方法中,不仅要通过把被压入的加压流体的流动确实地导入所希望的路径,从而可靠地控制中空部的形成位置,而且还要防止中空部形成部分的表面状态与周围出现光泽和亮度的不同,从而能够提高得到的成形品的表面质量。其结果是意外地发现,如果把加压流体导入熔融树脂块中时,使熔融树脂块内侧面的至少一处所定部分的温度维持比熔融树脂块外侧面至少高5℃的温度,就能够使加压流体沿着与熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的延伸方向实质性地相对应的方向流入熔融树脂块中,从而能够得到在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置带有中空部的中空树脂成形体。本发明的发明者们还进一步发现根据制造的中空树脂成形体的有中空部的位置的厚度为1mm以上或3.5mm以下的场合,通过改变射至型腔内的熔融融树脂的内外温度差的调节方式,会显著地提高中空树脂成形体的表面质量。本发明就是基于这些发现而完成的。
因此本发明的目的之一是提供能够确实地控制中空部形成位置的中空注塑成形方法。
本发明的另一个目的是提供能够制造中空部部分厚度为至少1mm的,有规整的中空部形状和极其优良的表面质量的中空树脂成形体的中空注塑成形方法。
本发明还有一个目的是提供能够制造中空部部分厚度为3.5mm以下的,有规整的中空部形状和极其优良的表面质量的中空树脂成形体的中空注塑成形方法。
本发明的再一个目的是提供上述优良的中空树脂成形体。
本发明还有一个目的是提供能够令人满意地用于本发明方法的成形用模具。
本发明的上述诸目的、诸特征及诸利益,将由参照所附图纸而进行的下述详细说明及权利要求书的记载而得到阐明。
图纸的简单说明在图纸中:
图1是用于关于本发明的一种方式的中空注塑成形方法的,有被埋设于内壁面的隔热部件的金属模具之一例的纵断面图,熔融树脂射出喷嘴和加压流体用喷嘴均显示在图中;
图2是显示图1的金属模具的移动模具的斜视图;
图3是用图1的金属模具得到的中空注塑成形品的横断面图;
图4是显示可以取代图1金属模具隔热部件而使用的隔热部件又一例的,另一例移动模具的纵断面图;
图5是用于有关本发明的另一方式的中空注塑成形方法的、内壁面埋设有隔热部件及导热层的金属模具之一例之纵断面图,熔融树脂射出喷嘴及加压流体用喷嘴均显示在图中;
图6是显示能够取代图5的金属模具中的隔热部件及导热层的另一例之纵断面图;
图7是显示实施例1中成形的成形品的斜视图;
图8是显示实施例5中成形的电视机后罩的斜视图;而
图9是显示实施例11中成形的电视机后罩的斜视图。
在图1-9中,相同和类似的部件材料及部件各自用相同和类似的参照序号、符号表示。而且在图1-9中各参照序号及符号表示下面的部件及零件。
1.固定模具
2.移动模具
3.金属模具型腔
4.熔融树脂射出嘴
5.气体喷嘴(加压流体用喷嘴)
6.隔热部件
7.中空部
8.隔热层(隔热部件)
9.表面层(传热层)
10.传热部件
11.板状部
12.厚壁部
13.开口缘部
14.突起部
15.加强筋
G.加压流体
发明的详细说明
即,基本地本发明提供一种中空注塑成形方法,本发明的中空注塑成形中空树脂成形体的方法,包括:
(1)提供由固定侧半模具和移动侧半模具构成的成形用模具,该固定侧半模具和该移动侧半模具可以开合地合起来,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于被成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,
(2)把充满型腔的整个内容积充分所需量的至少60%的量的熔融融树脂通过浇口射入该型腔内,形成有各自相对于型腔的第一和第二内壁面的外侧面和内侧面的熔融树脂块,
(3)通过浇口或者独立于浇口而设的加压流体用入口,向熔融树脂块导入加压流体,在熔融树脂块中形成中空部,此时或者不再向型腔内射入熔融树脂,或者继续向型腔射入熔融树脂地导入加压流体,然后
(4)使有中空部的熔融树脂块冷却,得到中空树脂成形体,其特征在于:在工序(3)中导入加压流体期间,使熔融树脂块的内侧面的至少一处所定部分的温度维持比熔融树脂块外侧面至少高5℃的温度,使加压流体按实质性地对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分延伸的方向流入熔融树脂块中,由此制造在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置有中空部的中空树脂成形体。
进一步,依据上述本发明的中空注塑成形方法的理想的方式,提供了具有下述特征的方法:
在上述注塑成形方法中,在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为至少1mm,从而使加压流体沿着比熔融树脂块的外侧面比更接近于内侧面的路径在熔融树脂块中流动,这样制造在有中空部的位置至少有1mm的厚度,并且中空部偏向于比外侧面更接近于内侧面的位置的中空树脂成形体。
另外依据上述本发明的中空注塑成形方法的另一理想的方式,提供了具有下述特征的方法:
在上述注塑成形方法中,在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的部分将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为3.5mm以下,并且,在工序(3)中还包括这样的工序:在加压流体导入熔融树脂块之前将熔融树脂块的内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为等于或低于熔融树脂块外侧面的温度,然后,把熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为比熔融树脂块外侧面的温度至少高5℃的温度;其后在工序(3)期间使熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度维持在上述调节后的温度,从而制造在有中空部的部分有3.5mm以下的厚度的中空树脂成形体。
下面为了便于理解本发明,首先列举本发明的各种方式。
1.中空注塑成形中空树脂成形体的方法,包括:
(1)提供由固定侧半模具和移动侧半模具构成的成形用模具,该固定侧半模具和该移动侧半模具可以开合地合起来,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于被成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相向的第一和第二内壁面,
(2)把充满型腔的整个内容积充分所需量的至少60%的量的熔融树脂通过浇口射入该型腔内,形成有各自相对于型腔的第一和第二内壁面的外侧面和内侧面的熔融树脂块,
(3)通过浇口或者独立于浇口而设的加压流体用入口,向熔融树脂块导入加压流体,形成中空部,此时或者不再向型腔内射入熔融树脂,或者继续射入熔融树脂地导入加压流体,然后
(4)使有中空部的熔融树脂块冷却,得到中空树脂成形体,
其特征在于:在工序(3)中导入加压流体期间,使熔融树脂块的内侧面的至少一处所定部分的温度维持比熔融树脂块外侧面至少高5℃的温度,使加压流体按实质性地对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分延伸的方向流入熔融树脂块中,由此制造在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置有中空部的中空树脂成形体。
2.如前项1所述的方法,其特征在于:在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的部分将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为至少1mm,从而使加压流体沿着比熔融树脂块的外侧面更接近于内侧面的路径在熔融树脂块中流动,这样制造在有中空部的位置至少有1mm的厚度,并且中空部偏向于比外侧面更接近于内侧面的位置的中空树脂成形体。
3.如前项1所述的方法,其特征在于:在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为3.5mm以下,并且,在工序(3)中还包括这样的工序:在加压流体导入熔融树脂块之前将熔融树脂块的内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为等于或低于熔融树脂块外侧面的温度,然后,把熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为比熔融树脂块外侧面的温度至少高5℃的6温度;其后在工序(3)期间使熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度维持在上述调节后的温度,从而制造在有中空部的位置有3.5mm以下的厚度的中空树脂成形体。
4.如前项1~3中的任一项所述的方法,其特征在于:工序(3)中在加压流体导入熔融树脂块期间,使熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度维持在比熔融树脂块外侧面的温度至少高12℃的温度。
5.中空部有规整的形状的、由前项1所记载的方法得到的中空树脂成形体。
6.中空部有规整的形状的,并且,外侧面有均一而平滑的表面状态的、由前项2所记载的方法得到的中空树脂成形体。
7.中空部有规整的形状的,并且,外侧面有均一而平滑的表面状态的、由前项3所记载的方法得到的中空树脂成形体。
8.中空部有规整的形状的,并且,外侧面有均一而平滑的表面状态的、由前项4所记载的方法得到的中空树脂成形体。
9.用于前项1所记载的方法的金属模具,其特征在于:它由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以找开地合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,
型腔的第二内壁面上有埋设于其至少一处所定部分的隔热部件,该隔热部件具有与金属模具的厚材料的热传导率相比为1/104~1/30范围内的热传导率。
10.用于前项2所记载的方法的金属模具,其特征在于:它由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以打开地合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,
型腔的第二内壁面上有埋设于其至少一处所定部分,并露出于型腔的隔热部件,该隔热部件具有与金属模具的热传导率相比为其1/104~1/30范围内的热传导率,移动侧半模具和固定侧半模具相合时,型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离在型腔的第二内壁面的该至少一处所定部分为至少1mm。
11.用于前项3所记载的方法的金属模具,其特征在于:它由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以打开地合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,
型腔的第二内壁面上在其至少一处所定部分有隔热部件和设置于该隔热部件的型腔一侧的导热层,该隔热部件和该导热层埋设于内壁面的该至少一处所定部分,该隔热部件具有与金属模具母材的热传导率相比为其1/104~1/30范围内的热传导率,该导热层具有等于或大于金属模具母材的热传导率,移动侧半模具和固定侧半模具相合时,型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离在型腔的第二内壁面的该至少一处所定部分为3.5mm以下。
前项1之方式是维持中空部形成区域的背面一侧的树脂比表面一侧至少高5℃的温度,使加压流体实质性地沿着所定的路径导入的方法。
前项2之方式为将中空部形成位置设定于比较厚的部分时的方式,前项3为将中空部形成位置设定于比较薄的部分时的方式。
本发明方法的理想的方式之所以如上所述按照中空部形成位置的壁厚而分,是由于考虑了根据中空部形成位置的成形品的壁厚不同,发生光泽与亮度不均匀的机理就不同。下面就这一点进行说明。
如果在相当于由金属模具成形的成形品的背面一侧的型腔面上埋设隔热部件,设置隔热区(heat insulating region),则当使对应于隔热区域的树脂区域(resin region)的树脂的冷却放慢,不压入加压流体而进行注塑成形时,对应于隔热区域的成形品表面部分有时会发生明显的收缩,有时却几乎不发生收缩。
也就是说,本发明的发明者们确认了在比较厚的成形品的情况下,即使用在相当于要成形的成形品的背面一侧的金属模具型腔面上埋设隔热而设有隔热区域的金属模具,不压入加压流体而进行注塑成形,在对应于隔热区域的成形品表面部分也几乎不发生收缩。
当用即使存在使树脂的冷却放慢的隔热部件,在对应于隔热区域的成形品表面部分也几乎不发生收缩的、成形厚壁成形品的金属模具,在熔融树脂射入后压入加压流体,向对应于隔热区域的树脂区域导入加压流体时,有时会发生沿着形成的中空部,在成形品表面产生光泽与亮度跟周围不同的部分的问题。这种情况就是隔热部件的热传导率与金属模具母材比较不够小,即对应于成形品的熔融树脂块(以下称“熔融树脂块”)的背面侧和表面侧的表面树脂不产生大的温度差的情况。
上述情况下,加压流体被导入对应于隔热区域的树脂区域而形成的中空部,位于对应于成形品的熔融树脂块的厚度方向的大致中央部位。之所以中空部位于厚度方向的大致中央部位,可以认为是由于熔融树脂块背面侧和表面侧的表面树脂温度差不太大,并且由于壁部比较厚热容量则大,因此在熔融树脂块背面侧和表面侧之间不产生较大的温度梯度之缘故。
不过,在虽然存在隔热部件对应于隔热区域的成形品表面部分却几乎不发生收缩的,用于成形厚壁成形品的金属模具中,当隔热部件的热传导率与金属模具母材比较足够小时,压入加压流体形成中空成形品在成形品表面也不会产生光泽与亮度的不均匀,这一点被确认了。
上述情况下形成的中空部,在厚度方向上偏置于成形品背面侧即隔热部件侧。之所以中空部在厚度方向上偏置于隔热部件侧,可以认为是由于对应于隔热区域的熔融树脂块的背面侧和表面侧的树脂表面温度差变大,因而在熔融树脂块的背面侧和表面侧之间产生了某种程度的温度梯度使树脂的冷却状态产生了差异之缘故。
从以上事实可以看出,在制造对应于隔热区域的部分及其周围为厚壁的成形品的情况下,压入加压流体形成中空成形品时由发生或不发生光泽与亮度的不均匀可以清楚形成的中空部依存于成形品厚度方向上的位置。虽然由于形成的中空部的位置不同而产生或不产生光泽与亮度的不均匀的理由还未必明了,但本发明的发明者们进行了如下的推测。
可以认为在制造对应于隔热区域的部分及其周围比较厚的成形品时,由于熔融树脂块的热容量大,整体缓冷的倾向加强了。因此在紧接射出之后不会产生由于因树脂冷却而引起的收缩被积聚到面向金属模具隔热区域的对侧的型腔壁面的熔融树脂块表面(表面侧)而引起的收缩,而是作为整体厚度的变薄被吸收,但是熔融树脂块表面侧的树脂面和金属模具型腔面的贴紧力却因此而降低了。然而,如果在此状态下加压流体被压入对应于隔热区域的熔融树脂区域,则沿着加压流体的压入路径,和金属模具型腔面的贴紧被降低的熔融树脂块表面侧的树脂面会再次被紧密地压接于金属模具型腔面上。因为中空部位于厚度方向中央时比中空部偏在于厚度方向背面侧时加压流体的压力给予熔融树脂块表面侧的影响大,所以形成光泽和亮度与周围不同的面。相反被认为:中空部在厚度方向偏在于熔融树脂块背面侧的情况下,由于该偏在的部分可以减轻熔融树脂块表面因加压流体的压力被压贴于金属模具型腔面的力,因此不产生光泽和亮度的不均匀。
另一方面,在制造比较薄的成形品的情况下,在熔融树脂块的背面侧的金属模具型腔面上埋设隔热部件,设置隔热区域时如果不向熔融树脂块压入加压流体而进行注塑成形,则在对应于隔热区域的成形品表面部分发生明显的收缩。这种收缩的发生无论把隔热部件的热传导率与金属模具的相比足够小或不太小都是一样的。
在成形产生上述明显收缩的比较薄的成形品的金属模具的情况下,即使隔热部件的热传导率与金属模具母材相比足够小,用这种金属模具进行中空注塑成形时,在对应于隔热区域的成形品表面部分,也会沿着隔热部件的外形产生光泽和亮度与周围相异的部分。
关于这种情况,本发明的发明者们认为这种光泽和亮度的差异发生的原因在于收缩的发生。也就是说,在相当于成形品的薄壁部分的背面侧的金属模具型腔面上埋设隔热部件设置隔热区域的情况下,一旦在熔融树脂表面局部产生收缩后压入加压流体,则因收缩自金属模具型腔面上离开的部分由于加压气体的压力会再次被压贴于金属模具型腔面上,因此而产生光泽与亮度和周围相异的部分。
不过,在薄壁成形品的注塑成形中,之所以在对应于用模具成形的成形品背面的金属模具型腔面的一部分埋设隔热部件设置隔热区域的情况下,在成形品表面侧产生明显的收缩,可以认为是由于被充填的熔融树脂块的热容量不太大,因而在紧接射出后没配设隔热部件的熔融树脂块表面侧被急冷,其皮层的成长比有隔热部件的熔融树脂块背面侧更快速地进行。与此相对,在前述的厚壁成形品的注塑成形中,由于被充填的熔融树脂块的热容量大,因此如前所述其缓冷倾向加强,即使没配设隔热部件的熔融树脂块表面侧和有隔热部件的熔融树脂块背面侧产生表面树脂温度差,没配设隔热部件的熔融树脂块表面侧也难于急速冷却,所以紧接射出后皮层的成长速度不会产生多大的差异。
因此,在对应于隔热区域的成形品的部分为薄壁的情况下,如果使紧接射出后的熔融树脂块背面侧和表面侧的温度相同,使熔融树脂块背面侧和表面侧的冷却状态相同,就可以防止收缩的发生,另外,如果使射出后熔融树脂块的背面侧冷却到比表面侧更低的温度,使熔融树脂块背面侧与表面侧的冷却状态逆转,则可以使收缩发生在成形品的背面侧,防止成形品表面的缺陷的发生。
以下,根据附图进一步说明本发明。
如上所述,本发明的方法基本地说其特征在于:在工序(3)中导入加压流体期间,使熔融树脂块的内侧面的至少一处所定部分的温度维持比熔融树脂块外侧面至少高5℃的温度使加压流体按实质性地对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分延伸的方向流入熔融树脂块中,由此制造在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置有中空部的中空树脂成形体。
利用本方法可以得到中空部有规整的形状的中空树脂成形体。
在本发明工序(3)中导入加压流体期间,要使熔融树脂块的内侧面的至少一处所定部分的温度维持比熔融树脂块外侧面至少高5℃,理想的为高5℃~200℃,更理想的为高12~100℃,更加理想的为高20℃~80℃的高温。
本发明的一种理想的方式(前文列举的实施方式的第二项的方法)其特征在于:在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为至少1mm,理想的为1mm~7mm从而使加压流体沿着比熔融树脂块的外侧面更接近于内侧面的路径在熔融树脂块中流动,这样制造在有中空部的位置至少有1mm理想的1mm~7mm的厚度,并且中空部偏在于比之外侧面更接近于内侧面的位置的中空树脂成形体。
前文第二项的方式是:在成形品背面侧的一部分的表面树脂温度,当熔融树脂紧接射出之后比相对的成形品表面侧的表面树脂温度高的温度条件下,在不压入加压流体而进行注塑成形时,把中空部形成位置及其周围的成形品的厚度设定为在与高温部相对的成形品表面侧几乎不产生收缩的厚度。使中空部7(参照图3)偏在于成形品背面侧即高温侧而形成,从而能够防止在成形品表面侧出现的光泽与亮度的不均匀。即使在该方式下,成形品背面侧的至少一处所定部分和表面侧表面树脂的温度差也为最好5℃~200℃,更理想的为12℃~100℃,更加理想的为20℃~80℃。
另外,为了使中空部7(参照图3)形成时偏在于成形品背面侧即高温侧,在工序(3)中导入加压流体期间要在满足上述的温度条件的状态下,压入加压流体。如果不满足该温度条件,则一方面不能使中空部偏在于成形品的背面侧而形成,不能谋求防止在成形品表面侧产生光泽与亮度的不均匀,同时,在中空部形成位置的树脂和其周围的树脂之间难于形成温度差,使加压流体难于规整地导入熔融树脂块中。
上述温度差虽然通过例如用加热器加热中空部形成位置所在的成形品背面侧的金属模具型腔面等方法也可以得到,但通过埋设如前所述的隔热部件6也可以得到该温度差。因为埋设隔热部件6比设置加热器等时的金属模具的加工容易,而且能够确实地得到该温度差,所以是理想的。
也就是说,在前文列举的实施方式中的第9项记载的方式中提供了用于前述第1项记载的方法的金属模具。即该金属模具是由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以打开的,它们合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,型腔的第二内壁面上有埋设于其至少一处所定部分的隔热部件,该隔热部件具有与金属模具的热传导率相比为1/104~1/30范围内的热传导率。
固定侧半模具和移动侧半模具无论是否由同一材质制造都可以,但理想的是实质地具有同一热传导率的材质。固定侧半模具和移动模具半模具由同一材质构成也是所期望的。
另外,在前文列举的实施方式中的第10项记载的方式中提供了用于前述第2项记载的方法的金属模具。该金属模具由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以打开的,它们合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,型腔的第二内壁面上有埋设于其至少一处所定部分,并露出于型腔的隔热部件,该隔热部件具有与金属模具的热传导率相比为1/104~1/30范围内的热传导率,移动侧半模具和固定侧半模具相合时,型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离在型腔的第二内壁面的该至少一处所定部分为至少1mm。
如图1和图2所示,金属模具由固定侧半模具1和相对于固定侧半模具1可以进退的移动侧半模具2组成,两者可以开合,它们合在一起由各自的内壁面形成规定的金属模具型腔3。同时4是熔融树脂射出喷嘴,内藏被连接在加压流体源(如加压气体源)的加压流体用喷嘴5。
加压流体喷嘴5是向金属模具型腔内的熔融树脂中压入加压流体的,只要能把加压流体送入金属模具型腔3内的熔融树脂中就可以。因此,除了内藏于射出喷嘴4以外,也可以做成设在金属模具型腔壁面上,不通过浇口直接把加压流体压入金属模具型腔3内的熔融树脂中的方式,还可以做成把加压流体喷嘴5设在直浇口或流道内,通过浇口把加压流体送入金属模具型腔3内的熔融树脂中的方式。
隔热部件6被埋设于对应于成形品背面侧的,移动模具的金属模具型腔面的一部分上。之所以把隔热部件6埋设于对应于成形品背面侧的一侧,是为了防止因该痕迹留在成形品表面侧而引起的外观恶化。另外在成形品背面侧处于固定模具1一侧时,要把隔热部件6埋设在该固定模具1的金属模具型腔面上。隔热部件6的厚度理想的为1.0mm~100mm,更理想的为5mm~50mm,进一步更加理想的为5mm~10mm。
隔热部件6与金属模具母材热传导率相比需要实质性地有1/104~1/30的热传导率,理想的是有与金属模具母材的热传导率相比为1/103~1/102的热传导率。如果热传导率过大,则在导入加压流体期间,就不能在熔融树脂块的内外表面之间产生5℃以上的温度差,在前文第1项的方式下就不能确实地控制中空部7(参照图3)的形成位置。如果热传导率过大则一方面不能使中空部偏在于用模具成形的成形品的背面侧而形成,不能谋求防止在成形品表面侧产生光泽与亮度的不均匀,同时,在对应于隔热区域的熔融树脂区域的树脂和其周围的树脂之间难于形成温度差,使加压流体难于导入。另外如果热传导率过小,则会延迟树脂的冷却时间,延长成形周期。
另外,隔热部件6不必要由单一的材质构成,如下所述也可以设隔热层8(参照图4)那样的补充隔热部件6的隔热性的层。只要能得到和由具有与金属模具母材比为1/104~1/30的热传导率的单一材质构成隔热部件6时相同的结果,对于隔热部件6没有特殊的限定。
作为上述隔热部件6的材质还以金属模具母材的材质不同而不同,由比如环氧树脂、聚酰亚胺、贝克莱特酚醛树脂等合成树脂、硬质玻璃、氧化铝等的陶瓷制品等、热传导率比较小、并且能耐注塑成形时的压力和温度的材料中选择使用。
图1所示的金属模具的型腔3虽然做成了制造厚度大致均一的板状成形体的形状,但当然并不限于这种形状。用于前文第二项记载的方法的金属模具即前文第10相记载的金属模具的特征在于:移动侧半模具和固定侧半模具相合时的型腔的相对的第1和第2内壁面间的距离,在型腔的第2内壁面之有隔热部件的至少一处所定部分至少为1.0mm,理想的为1.0mm-7mm。用前述第10项记载的金属模具得到的成型品的厚度,为前述的,对应于隔热区域的成形品的区域及其周围相当于厚壁时的厚度,为在埋设前述隔热部件6而不压入加压流体进行注塑成形时,与隔热部件6相对的位置的成型品表面几乎不产生收缩的厚度。同时由于满足了这样的厚度条件,使中空部7(参照图3)偏在于成型品背面侧即隔热部件6一侧而形成,因而可以谋求防止在成型品表面侧产生光泽与亮度的不均匀。
将加压流体导入熔融树脂块中而应该形成中空部的位置,可以定于要得到的成形品的所希望的位置,隔热部件6就被埋没于对应于该中空部形成位置的移动模具2一侧的金属模具型腔面上。在图2所述的例子中,隔热部件6自移动模具2的中央部位被放射状地埋没。
以下,以使用埋设了能使其满足上述的有关熔融树脂内外温度差的条件的隔热部件6的金属模具,即图1及图2说明的金属模具的情况为例进行说明。
首先,向金属模具型腔3内射出定量的熔融树脂,然后压入加压流体射出的熔融树脂量可以是充满金属模具型腔3所需的足够量(全注),也可以是比之少的量(欠注)(该量不得少于足够量的60%)。即使射入充满型腔容积的量的熔融树脂,也可以继续压入加压流体,这是由于冷却熔融树脂会冷却的缘故。
熔融树脂的射出和通常的射出成型一样,由注塑机通过熔融树脂射出喷嘴4进行。
作为所使用的树脂可以使用于一般注塑成形的所有热塑性树脂,同时也可以用热固性树脂。作为热塑性树脂可举例如下:聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、ABS树脂、聚氯乙烯、聚酰胺、聚缩醛、聚碳酸酯、改性聚苯撑醚、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚丁烯对苯二甲酸盐(酯)、聚苯撑硫、聚醚酰亚胺、多芳基化合物、聚砜、聚醚砜、聚醚乙醚酮、液晶聚合物、聚四氟乙烯、热塑性弹性体、等。作为热固性树脂可举例如下:苯酚树脂、尿素树脂、三聚氰胺树脂、不饱和聚酯树脂、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、硅树脂等。另外,根据需要还可以添加各种添加剂、充填剂、填充物等而使用。
加压流体的压入除用内藏于射出喷嘴4的加压流体用喷嘴5进行外,还可以如前所述,用设于金属模具的加压流体用喷嘴4直接对金属模具型腔3进行,或通过直浇口和浇口进行。
作为加压流体为常温常压下为气体或液体状的,在注塑成形的温度及压力下不与用于成形的熔融树脂反应或相溶的物质。如:氮气、二氧化碳、空气、氦气、氖气、氩气、水、流动石蜡、甘油、低聚体、低级酒精等,但最理想的为氮气等惰性气体。同时其压力一般为10-500kg/cm2。另外,当用低聚体等树脂作为加压流体,并且该加压流体残存于成形体内时,成形体中不形成中空部,加压流体部分以与其它部分不同的树脂而出现。
如前所述,向熔融树脂块中导入加压流体期间,中空部形成位置的熔融树脂块的背面侧与表面侧的树脂温度要满足前文的温度条件。若在此状态下压入加压流体,则在前文第1项的方式下,加压流体会沿着与熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分延伸方向实质性的对应方向,流入熔融树脂块中,在前文第2方式下,加压流体不仅沿着与熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分延伸方向实质性的对应方向,流入熔融树脂块中,而且会沿着比之熔融树脂块的外侧面更接近于内侧面的路径流入熔融树脂块中。
加压流体以气体为例,如果在压入加压气体后,经过适当的保压时间及冷却时间后,把压入的加压气体排出后取出成形品,则如图3所示,可以得到自中央按放射方向形成中空部7的成形品。也就是说,可以在中空部形成位置、即对应于表面树脂温度利用隔热部件6被保持于高温的区域的区域,形成中空部7。用前文第1项方式的方法得到的成形品,由于在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置有中空部,所以中空部形状规整。用前文第2项方式的方法得到的成形品,具有中空部7偏在于成形品背面侧,并且成形品表面呈均一的表面状态的更优异的特征。
中空部形成位置是应成形品的形状、大小、用途而定的,并不限于放射状。例如,在夹着平坦的板状部分有凸起部及加强筋等形成的成形品的情况下,理想的是把加压流体导入各凸起部及加强筋部分,设定中空部的形成位置,使之连结各凸起部及加强筋。
在把隔热部件6埋设于金属模具型腔时,如图4所示,也可以在隔热部件6可移动模具2的金属模具母材之间残留间隙(如约20mm),在该间隙里介入空气等气体、凡士林及流动石蜡等液体形成隔热层8,补充隔热部件6的隔热性。隔热层8为空气时通过把间隙设计为熔融树脂不能较浸入的狭窄的宽度,也可以不必密封。但是,为了防止构成隔热层8的气体或液体泄漏,最好用比如四氟乙烯等密封材料把间隙密封。为了把隔热部件6固定在金属模具母材上,可以用比如螺栓固定。
在图1图2所示的金属模具中,金属模具型腔3整体作成大致均一的厚度,但成形品整体并不是必须象这样厚度均一。在前文第2项的方式中,只要埋设隔热部件6的中空部形成位置满足前述厚度条件,其它部分即使存在厚度变化也没关系。
在前文第2项的方式中,由于熔融树脂的热容量大,所以,在紧接熔融树脂射出后,没有埋设隔热部件6的熔融树脂块表面侧的冷却也不会急骤地进行。因此,也可以用热传导率比金属模具母材小的材料覆盖与埋设隔热部件6的金属模具型腔面相对的金属模具型腔面,即对应于要成形的成形品表面侧的金属模具型腔面使整体更加缓慢地冷却。此时,从防止冷却延迟的观点考虑,被覆材料的热传导率与隔热部件6在同样的范围内就可以,厚度最好为0.001mm-0.9mm。
基于上述同样的理由,把对应于要成形的成形品表面侧的金属模具型腔面进行较深的皱褶加工也是理想的。由于熔融树脂难以完全的贴近于深的皱褶加工面,从而残存于凹部深处的空气层的存在,就会使冷却延缓。
本发明的另外一种理想的方式(上文列举的实施方式中的第3种方式)是以下述为特征的:即在对应于熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的位置将型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离设定为3.5mm以下,最好为3.5mm-0.5mm,并且,在工序(3)中包括这样的工序:在加压流体导入熔融树脂块之前将熔融树脂块的内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为等于或低于熔融树脂块外侧面的温度,然后,包括把熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为比熔融树脂块外侧面的温度至少高5℃的温度,其后在工序(3)期间使熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度维持在上述调节后的温度,从而制造在有中空部的位置有3.5mm以下,最好为3.5mm-0.5mm的厚度的中空树脂成形体。
前文第3项的方式与前文第2项的方式不同是关于前述的相当于隔热区域的熔融树脂部分的厚度为薄壁时的方式。
在前文第3项的方式中,中空部形成的位置及其周围的熔融树脂块的厚度设计为在熔融树脂块的背面侧的一部分表面树脂温度当紧接熔融树脂射出后比熔融树脂块表面侧的表面树脂温度高的温度条件下,不压入加压流体进行注塑成形时,在得到的成形品表面侧产生收缩的厚度。即使在该方式下,在导入加压流体期间,成形品背面侧的至少一处所定部分和表面侧的表面树脂温度差,最好为5℃-200℃、更理想的为12℃-100℃、更加理想的为20℃-80℃。
之所以以上述厚度条件为前提,是为了通过防止在上述成形品表面侧发生明显的收缩,或者使成形品背面侧比表面侧优先发生收缩,从而防止在成形品表面侧发生光泽与亮度的不均匀。
在前文第3项的方式中,为了不使成形品表面侧发生明显地收缩或者使成形品背面侧发生收缩,在把中空部成形位置所在的熔融树脂块背面侧的树脂表面调节到熔融树脂块的表面侧的树脂表面温度以下之后,把该熔融树脂块背面侧的树脂表面调节到比熔融树脂块表面侧的树脂表面温度至少高5℃的温度进行加压气体的压入。
在该方式的工序(3)中,如果在把加压气体导入熔融树脂块之前,把熔融树脂块内侧面的该至少一处所定部分的温度调节为与熔融树脂块外侧面的温度相同的温度,则在内外侧面均不发生收缩。可以认为,如果把上述所定部分的温度调节为比熔融树脂块表面侧低的温度,则由于熔融树脂块的背面侧比其表面侧被迅速冷却,背面侧皮层的成长比表面侧快速进行,所以背面侧比表面侧优先产生收缩。因此,在此之后即使压入加压流体,使收缩的部分再次被强行贴紧于金属模具型腔面,从而在得到的成形品上,产生光泽与亮度的不均匀,由于它是成形品的背面侧,所以可以认为对成形品表面状态没有影响。
前文列举的实施方式中的第11项的方式,提供了用于前文第3项记载的方法的金属模具。该金属模具由固定侧半模具和移动侧半模具组成,该固定侧半模具和该移动侧半模具是可以打开地合在一起,由固定侧半模具的内壁面和移动侧半模具的内壁面形成规定的型腔,该型腔有分别对应于要成形的中空树脂成形体的外侧面和内侧面的相对的第一和第二内壁面,型腔的第二内壁面上在其至少一处所定部分有隔热部件和设置于该隔热部件的型腔一侧的导热层,该隔热部件和该导热层埋设于内壁面的该至少一处所定部分,该隔热部件具有与金属模具母材的热传导率相比为1/104~1/30范围内的热传导率,该导热层具有等于或大于金属模具母材的热传导率,移动侧半模具和固定侧半模具相合时,型腔的相对的第一和第二内壁面间的距离在型腔的第二内壁面的该至少一处所定部分为3.5mm以下,最好为3.5mm-0.5mm。
上述前文第3项方式下的温度调节由于用前文第11项方式的金属模具,因此可以容易地调节。该金属模具之一例如图5所示。
下面就前文第11项方式的金属模具进行说明。
图5所示一例前文第11项方式的金属模具,除移动侧半模具和固定侧半模具相合时,型腔的相对的第1和第2内壁面间的距离,在型腔的第2内壁面的该至少一处所定部分为3.5mm以下和隔热部件6是在用表面层(导热层)9覆盖的状态下被埋设以外,与图1及图2说明的金属模具一样。
隔热部件6与图1及图2所示的是同样的材质,具有与金属模具母材的热传导率之比为1/104~1/30的热传导率,这一点是必要的,理想的是具有与金属模具母材的热传导率之比为1/103~1/102的热传导率。
表面层(导热层)9可以用实质性的具有与金属模具母材相同或在其之上的热传导率的材质,理想的是具有金属模具母材的热传导率4倍以上的热传导率。具体的材质可举例如下:铝、镍、铜等。另外,该表面层(导热层)9的厚度最好为0.001mm-10mm,更理想的厚度为0.1mm-5mm,更加理想的为0.5mm-2mm。
埋设有被用表面层9覆盖的隔热部件6时,在紧接熔融树脂射出后,热量被热传导率大的表面层9(具有等于或大于金属模具母材的热传导率)夺走,因此与该表面层9相接的树脂面会迅速冷却。但是由于隔热部件6处于该表面层的内侧,因此快速冷却在短时间内就结束,其后,由于隔热部件6的作用变成缓慢冷却的状态。
即使在前文第11项的方式中,中空部形成位置也是根据成形品的形状、大小、用途等而定的,并不限于放射状。并且在埋设隔热部件6时,可以设置与前文同样的隔热层8,金属模具型腔3整体的厚度也可以不均一,这也同前文第9项及第10项的方式一样。
在图5中,隔热部件6是用表面层9覆盖的,但如图6所示,通过把与表面层9同样材质的导热材料10埋设于隔热层(隔热部件)8之上,也可以得到与埋设由表面层9覆盖着的隔热部件6时同样的冷却状态。该隔热层8与图4所示的隔热层8是同样的,在紧接射出之后,用导热材料10迅速夺取树脂的热量,同时用隔热层8防止热量自导热层10逃逸,这样使导热材料10处于蓄热状态,使其后的树脂冷却缓慢进行。
另外,在前文第11项的方式下,把收缩向熔融树脂块背面侧诱导时(即:作为导热层的表面层9和导热材料10具有比金属模具母材高的热传导率时),理想的是在熔融树脂块背面侧,金属模具型腔面和树脂为容易剥离的状态。为此推荐把对应于要成形的成形品背面侧的金属模具型腔面进行镜面加工,或向该金属模具型腔面涂覆石蜡等剥离剂。
进而,为了容易使熔融树脂紧接射出的熔融树脂块表面侧的表面树脂的温度比熔融树脂背面侧的表面树脂温度高,也可以用热传导率比金属模具母材小的材料覆盖熔融树脂块表面侧的金属模具型腔面。在该情况下,从防止冷却延迟的观点考虑,上述被覆材料的热传导率最好与隔热部件6为同样的范围,而且厚度最好为0.001mm-0.9mm
实施发明的最优方式
下面以实施例更详细地说明本发明,但这些并不限定本发明。
在下面的实施例和在比较例中的预备注塑成形及中空注塑成形中,熔融树脂的射出量都是以全注(充满型腔所需足够量)进行的。
另外,在预备注塑成形中,从射出结束到打开模具的时间(冷却时间)设定为30秒。
在中空注塑成形中从射出结束到打开模具的时间为30秒,其中从射出结束到加压流体(在实施例中用加压气体)开始导入的时间为1秒,从上述的开始导入到保持时间结束的时间为15秒,从加压流体的回收到打开模具为14秒。实施例1
用由碳素钢(JIS标准S55C)(300K时的热传导率:50W/mK)构成的金属模具,在图7所示的厚度3mm的板状部11的一侧成形有厚度5mm的壁厚部12的成形品。另外,在成形板状部11的背面的金属模具型腔面上,把其中央部分横断(图7斜线所示区域),埋设宽10mm,厚10mm的环氧树脂(300K时的热传导率:0.2W/mK)制的隔热部件。室温下隔热部件的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/250。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件如下:
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制”#400”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
在得到的成形品表面存在微小的收缩,没有发现明显的收缩发生。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件如下:
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制“#400”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
加压气体:氮气(150Kg/cm2)
在上述中空注塑成形中,对埋设于金属模具一侧的型腔面上的隔热部件的表面的大致中央部位和与该型腔面相对的金属模具型腔面,埋设压力传感器(美国グィニスコ公司制“ ISA444”)检测加压气体压入时发生收缩的状况,到加压气体压入为止没有检出测量压力的降低,说明没有发生收缩。
另外得到的成形品在对应于隔热部件的部分形成中空部7,同时在壁厚部也形成中空部7,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部7在断面上偏在于成形品的背面一侧即隔热部件侧。具体地说,从成形品表面到中空部7为1.38mm,从成形品背面一侧到中空部7为0.72mm。实施例2
用除隔热部件为硬质玻璃外其他与实施例1同样的金属模具,成形同样的成形品。室温下隔热部件的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/40。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在得到的成形品表面存在微小的收缩,与实施例1相同没有发现明显的收缩发生。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件除加压气体的压力为200Kg/cm2以外,与实施例1相同。
在上述中空注塑成形中,与实施例1同样地埋设压力传感器检测加压气体压入后发生收缩的状况,到加压气体压入为止没有检出测量压力的降低,说明没有发生收缩。
另外得到的成形品在大致对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部也形成中空部,但是与实施例1得到的成形品相比中空部形成位置的紊乱变大了。同时在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。中空部在断面上偏在于成形品的背面一侧即隔热部件一侧。实施例3
用除金属模具母材为铝(300K时的热传导率:237W/mK)外其他与实施例1同样的金属模具,成形同样的成形品。室温下隔热部件的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/1185。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在得到的成形品表面存在微小的收缩,与实施例1相同没有发现明显的收缩发生。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在上述中空注塑成形中,与实施例1同样地埋设同样的压力传感器以检测加压气体压入为止时发生收缩的状况,到加压气体压入为止没有检出测量压力的降低,说明没有发生收缩。
另外得到的成形品与实施例1同样在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。中空部在断面上偏在于成形品的背面一侧即隔热部件一侧。实施例4
用除隔热部件由碳素钢(JIS规格S55L)制成,在隔热部件与金属模具母材之间设计约20μm的间隙,将其中的空气层作为隔热层之外其他与实施例1同样的金属模具,成形同样的成形品。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在得到的成形品表面存在微小的收缩,与实施例1相同没有发现明显的收缩发生。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在上述中空注塑成形中,与实施例1同样地埋设压力传感器以检测加压气体压入为止时发生收缩的状况,到加压气体压入为止没有检出测量压力的降低,说明没有发生收缩。
另外得到的成形品与实施例1同样在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。中空部在断面上偏在于成形品的背面一侧即隔热部件一侧。比较例1
用除把图7所示的成形品的板状部11的厚度作为2mm以外其他与实施例1同样的金属模具,成形同样的成形品。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在得到的成形品表面与隔热部件相对的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在上述中空注塑成形中,与实施例1同样地埋设压力传感器以检测加压气体压入为止时发生收缩的状况,到加压气体压入为止检出了测量压力的降低,说明发生了收缩。
另外得到的成形品与实施例1同样在对应于隔热部件的部分形成中空部7,同时在壁厚部12也形成了中空部7,但是在与隔热部件侧相对的表面侧观察到了光泽与亮度的不均匀。中空部7在断面上偏在于成形品的厚度方向隔热部件一侧。比较例2
用除金属模具母材为铝,而隔热部件为碳素钢(JIS标准S55C)以外其他与实施例1同样的金属模具,成形同样的成形品。室温下隔热部件的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/4.74。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在得到的成形品表面存在微小的收缩,没有发现明显的收缩发生。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例1相同。
在上述中空注塑成形中,与实施例1同样地埋设压力传感器以检测加压气体压入为止时发生收缩的状况,到加压气体压入为止没有检出测量压力的降低,说明没有发生收缩。
另外得到的成形品其中空部向离开隔热部件很远的位置发生了位置偏离,同时加压气体不能向偏离加压气体压入位置的位置诱导,所以没能形成充分的中空部。并且沿着中空部形成的位置在成形品表面一侧观察到了光泽与亮度的不均匀。中空部在断面上存在于成形品厚度方向的几乎正中。具体地说从成形品表面到中空部为1.05mm,从成形品背面到中空部为1.09mm。实施例5
进行了图8所示的电视机用的后罩的成形。电视机的前面一侧(图面上后方侧)的开口缘部13为厚壁(最大厚度:5mm),在其一部分有加强用的加强筋15,此外的面部厚度约为3mm,从熔融树脂的外侧面的几乎正中央被压入的加压气体应该向电视机的前面一侧的开口缘部13及内面突出的突起部14(厚壁部)的根部导入,电视机后罩用了在图8斜线所示的位置的内面侧(熔融树脂的内侧面)的金属模具型腔面上埋设了宽5mm、厚10mm的环氧树脂隔热部件的金属模具。另外金属模具母材为碳素钢(JIS标准S55C),室温下隔热部件的热传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/250。
成形条件如下:
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制“VS40”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
加压气体:氮气(150Kg/cm2)
得到的后罩在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在开口缘部13及凸起部14的根部也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部7在断面上偏在于成形品的背面一侧即偏在于隔热部件一侧。实施例6
用由碳素钢(JIS标准S55C)构成的金属模具,在图7所示的厚度2mm的板状部11的一侧成形有壁厚部12的成形品。另外,在成形板状部11的背面的金属模具型腔面上,把其中央部分横断(图7斜线所示区域),埋设带有厚1mm的碳素钢(JIS标准S55C)表面层的宽10mm、厚10mm的环氧树脂制的隔热部件。室温下表面层的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件如下。
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制“#400”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
在得到的成形品表面上对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件如下:
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制“#400”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
加压气体:氮气(190Kg/cm2)
得到的成形品在对应于隔热部件的部分形成中空部7,同时在壁厚部12也形成中空部7,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部7在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。实施例7
用除隔热部件为环氧树脂,表面层为厚0.1mm的铝制薄板以外与实施例6同样的金属模具,成形同样的成形品。室温下表面层的传导率是金属模具母材的热传导率的4.74倍。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上与实施例6同样在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品与实施例6同样在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。实施例8
用除隔热部件上的表面层与金属模具母材为一体之外,其他与实施例6相同的金属模具,成形与实施例6相同的成形品。室温下表面层的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上与实施例6同样在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品与实施例6同样在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。实施例9
用除隔热部件为环氧树脂,表面层为厚度0.1mm的镀铬层之外,其他与实施例6相同的金属模具,成形同样的成形品。室温下表面层的传导率与金属模具母材的热传导率之比为1.8。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上与实施例6同样在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品与实施例6同样沿着隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。实施例10
用除表面层为5mm的铜板、把其以带0.5mm的间隙埋设于金属模具型腔面上、以其周围的空气层作为隔热部件之外其他与实施例6相同的金属模具,成形同样的成形品。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上与实施例6同样在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品与实施例6同样在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。比较例3
用除不设表面层只设隔热部件之外,其他与实施例6相同的金属模具,成形同样的成形品。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,但是在与隔热部件侧相对的表面侧产生了光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上偏在于成形品厚度方向的隔热部件一侧。比较例4
用除表面层为不锈钢(JIS标准SUS304)(300K时的热传导率:17W/mK)之外,其他与实施例6相同的金属模具,成形同样的成形品。室温下表面层的热传导率与金属模具母材的热传导率之比为1/2.94。
(1)预备注塑成形
在不压入加压气体的条件下,用上述金属模具进行通常的注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
在得到的成形品表面上在对应于隔热部件的成形品表面一侧产生了明显的收缩。
(2)中空注塑成形
用上述金属模具进行中空注塑成形。其成形条件与实施例6相同。
得到的成形品在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在壁厚部内也形成中空部,但是在与隔热部件侧相对的表面侧产生了光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于成形品厚度方向的大致中央处。实施例11
进行了图9所示的电视机用的后罩的成形。在电视机的前面一侧(图面上后方侧)的开口缘部13的一部分有加强用的加强筋15,含开口缘部13在内的面部厚度约为3mm,从开口缘部13一侧被压入的加压气体应该向加强用的加强筋15的根部导入,电视机后罩用了在图9斜线所示的位置的内面侧(熔融树脂的内侧面)的金属模具型腔面上埋设了带有厚0.1mm的碳素钢(JIS标准S55C)做的表面层的宽10mm,厚10mm的环氧树脂隔热部件的金属模具。另外金属模具母材为碳素钢(JIS标准S55C),室温下隔热部件的热传导率与金属模具母材的热传导率之比为1。
成形条件如下:
使用树脂:聚苯乙烯(旭化成工业社制”VS40”)
塑化温度:220℃
金属模具温度:45℃
加压气体:氮气(150Kg/cm2)
得到的后罩在对应于隔热部件的部分形成中空部,同时在加强用的加强筋15的根部也形成中空部,并且在与隔热部件侧相对的表面侧也没有观察到光泽与亮度的不均匀。另外,中空部在断面上存在于厚度方向的大致中央位置。
产业上利用的可行性
如上所说,本发明通过确实地控制形成中空部的加压流体的流经路程,能够确实地控制中空部的形成位置。另外,在本发明的理想的方式下,不仅能够高精度地控制中空部的位置,同时能够得到表面状态良好的高质量的成形品。