JP6285648B2

JP6285648B2 - 成形方法

Info

Publication number: JP6285648B2
Application number: JP2013131253A
Authority: JP
Inventors: 真吾西原
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2018-02-28
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: JP2015003484A; DE112014002969T5; WO2014208416A1; US20160108238A1

Description

本発明は、成形方法に係り、特に、低粘度のポリエーテルスルフォンを用いるものに関する。

従来、図３で示すように、金型１０１を用いて樹脂成形品１０３を得ている。すなわち、溶融した樹脂を、ノズル１０５からスプルー１０７とランナー１０９とゲート１１１を介してコア１１３に供給し、この供給後に樹脂を冷却して、成形品１０３を得ている。

非晶性樹脂に分類されるＰＥＳ（ポリエーテルスルフォン）は、優れた耐熱性を備え、また、激しい温度変化にも耐えることが出来る等、様々な長所を備えている。

しかし、ＰＥＳは、ガラス遷移温度を超えても溶融粘度が射出成形可能なレベルまで達しない。そこで、ＰＥＳを成形するときには、ＰＥＳの成形温度を通常３５０℃〜３８０℃まで上げている。また、成形に使用する金型１０１の温度を通常１００℃以上の高いレベルに設定している。

ここで、上記従来の技術に関連する文献として、たとえば、特許文献１、２を掲げることができる。

特開２００３−５３７６７号公報特開２００７−１１３０１１号公報

上述したように、従来、ＰＥＳ（たとえば、ＢＡＳＦ社製の「ＵＬＴＲＡＳＯＮＥＥ１０１０」、以下「Ｅ１０１０」という。）を成形する際には、Ｅ１０１０等のＰＥＳの温度を高くしている。したがって、製品（成形品）１０３を取り出し可能な温度まで下げるには、冷却時間を長くしなければならず、製品１０３を成形するときのサイクルタイムが延びてしまうという問題がある。

サイクルタイムが延びることで、製品のコストが上昇してしまう。なお、製品の温度を十分に下げることなく製品を取り出すと、製品に折れや変形等の不良が発生してしまう。

また、Ｅ１０１０等のＰＥＳの成形をする際、Ｅ１０１０等のＰＥＳの成形温度を上げると、Ｅ１０１０等のＰＥＳに熱劣化がおこり、成形品に黒点が発生する等し不良品が増加してしまう。

また、従来、Ｅ１０１０等のＰＥＳを成形する際、Ｅ１０１０等のＰＥＳの粘度が高いことに応じて、溶融しているＥ１０１０等のＰＥＳの充填圧力を高くする必要がある。充填圧力が不足すると、ショートショット等の成形不良が発生しやすい。そこで、充填圧力の不足を補うために、スプルーやランナーの径を太くする等、金型設計において工夫を施している。

しかし、スプルーやランナーの径を太くすると、スプルーやランナーに充填されるＥ１０１０等のＰＥＳの量が増え、材料のロス率が増加してしまうという問題がある。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ＰＥＳの成形方法において、材料のロス率の増加を抑えつつサイクルタイムを短縮することができるものを提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、３８０℃、１００００Ｓ^−１にて６５Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの低粘度のポリエーテルスルフォンを３５０℃〜３７０℃で成形する成形方法であって、前記３８０℃は前記低粘度のポリエーテルスルフォンの温度であり、前記１００００Ｓ ^−１は前記低粘度のポリエーテルスルフォンのせん断速度である成形方法である。

本発明によれば、ＰＥＳの成形方法および成形品において、材料のロス率の増加を抑えつつサイクルタイムを短縮することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態に係る成形方法で使用されるＰＥＳと、従来の成形方法で使用されるＰＥＳとにおける、せん断速度と溶融粘度との関係を示す図である。本発明の実施形態に係るＰＥＳの成形方法の成形条件と、従来のＰＥＳの成形方法の成形条件とを示す図である。金型を用いた従来および本発明の実施形態に係るＰＥＳの成形の概要を示す図ある。

本発明の実施形態に係る成形方法も、従来の成形方法と同様に、たとえば、金型１０１（金型を用いた射出成形）を用いて成形品（製品）１０３を得ている。

ただし、本発明の実施形態に係る成形方法では、たとえば、成形のサイクルタイムを短縮するために、高粘度のポリエーテルスルフォン（たとえばＥ１０１０）と低粘度のポリエーテルスルフォン（低粘度ＰＥＳ；たとえば、ＢＡＳＦ社製の「ＵＬＴＲＡＳＯＮＥＥ０５１０ＮＡＴ」）とのブレンド材を低温度で成形している。「ＵＬＴＲＡＳＯＮＥＥ０５１０ＮＡＴ」を、以下「Ｅ０５１０」という場合がある。

なお、ポリエーテルスルフォンＥ１０１０、Ｅ０５１０は、非晶質熱可塑性樹脂材料の例である。

従来から使用しているＥ１０１０におけるせんだん速度と粘度との関係は、図１に、各点Ｐ_２１，Ｐ_２２，Ｐ_２３，Ｐ_２４，Ｐ_２５，Ｐ_２６で示すようになっている。これに対して、本発明の実施形態の成形方法で使用するＥ１０１０とＥ０５１０とのブレンド材（Ｅ１０１０+Ｅ０５１０）におけるせんだん速度と粘度との関係は、図１に、各点Ｐ_１１，Ｐ_１２，Ｐ_１３，Ｐ_１４，Ｐ_１５，Ｐ_１６で示すようになっている。

従来の成形に使用するＥ１０１０は、たとえば、３８０℃でせん断速度が１００００ｓ^−１である場合おいて粘度が８２Ｐａ・ｓになっている。

一方、本発明の実施形態に係る成形方法で使用する低粘度のポリエーテルスルフォン（Ｅ１０１０+Ｅ０５１０）は、たとえば、３８０℃でせん断速度が１００００Ｓ^−１である場合において粘度が６５Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの範囲内（望ましくは、７０Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの範囲内）になっている。なお、６５Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの範囲内では、製品の構造や金型の構造によってワレが発生し連続成形をすることができない場合があるが、７０Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの範囲内にすれば、ほとんどの形状に対応することができる（製品の構造や金型の構造にかかわらず、連続成形をすることができる）。

本発明の実施形態に係る成形方法でのＥ１０１０とＥ０５１０とのブレンド材における重量比は、Ｅ１０１０が１に対して、Ｅ０５１０が０．４〜０．５になっており、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０の成形温度は、３５０℃〜３７０℃にしている。

図２に、従来の成形方法の成形条件と本発明の実施形態に係る成形方法の成形条件とを示す図である。

列ＥＦ１は、Ｅ１０１０を用いた従来の成形方法の一例を示しており、列ＥＦ２は、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０（Ｅ１０１０とのＥ０５１０との重量比は６：４）を用いた本発明の実施形態に係る成形方法の一例を示しており、列ＥＦ３は、Ｅ１０１０を用いた従来の成形方法の一例を示しており、列ＥＦ４は、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０（Ｅ１０１０とのＥ０５１０との重量比は６：４）を用いた本発明の実施形態に係る成形方法の一例を示しており、列ＥＦ５は、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０（Ｅ１０１０とのＥ０５１０との重量比は６：４）を用いた本発明の実施形態に係る成形方法の一例を示している。

さらに、図２に示している各成形では、１２７ｍｍ×１２．６ｍｍ×１．６ｍｍの大きさの矩形な板状の成形品１０３を、Ｅ１０１０もしくはＥ１０１０+Ｅ０５１０で成形している。

図２のセルの中の矢印は、その矢印が書かれているセルの数値が、その矢印が書かれているセルの左隣のセルを同じ値であることを意味している。

ＥＦ４，ＥＦ５の例では、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０の温度を低くした（３８０℃から３７０℃に変更した）ことにより、射出ピーク圧が上昇している（１７０ＭＰａから２４０ＭＰａに変化している）が、従来の材料（Ｅ１０１０）に比べて低いレベルをキープしている（Ｅ１０１０では２６０ＭＰａになっている）。なお、１ｋｇｆ／ｃｍ^２は、０．０９８０７ＭＰａである。

また、ＥＦ５の例では、冷却時間を短くしても（１０秒から７秒に変更しても）、従来の冷却時間（１０秒）における取り出し温度（７０℃）と同等レベルになっている（７４℃）になっている。

図２の各列ＥＦ２，ＥＦ４，ＥＦ５を参照するに、本発明の実施形態に係るＥ１０１０+Ｅ０５１０の成形方法の成形条件では、Ｅ１０１０+Ｅ０５１０の樹脂温度が３７０℃以上３８０℃未満であり、金型温度が１００℃程度になっている。さらに、射出速度が３０ｍｍ／ｓ（秒速３０ｍｍ）程度であり、保圧力が６１２ｋｇｆ／ｃｍ^２（６０ＭＰａ）程度であり、背圧が５１ｋｇｆ／ｃｍ^２（５ＭＰａ）程度であり、冷却時間が７秒以上１０秒未満であり（より好ましくは７秒であり）、射出ピーク圧が、１２０ＭＰａから１７０ＭＰａ程度なっている。この成形条件で成形された成形品の取り出し温度は、６４℃〜７４℃になる。特に、冷却時間が７秒である場合には、７４℃になる。

なお、本発明の実施形態に係るＥ１０１０+Ｅ０５１０の成形条件として、列ＥＦ５で示すものが、サイクルタイムを短縮する上で良好である。

低粘度のポリエーテルスルフォンの例であるＥ１０１０+Ｅ０５１０の粘度等の成形条件が上記範囲を外れると、様々な不具合が発生する。たとえば、粘度が低すぎると、折れ割れが発生するおそれがあり、粘度が高すぎると、成形の効果が小さく温度を下げることができない。

本発明の実施形態に係る低粘度のポリエーテルスルフォンの成形方法によれば、低粘度のポリエーテルスルフォン（Ｅ０５１０）と高粘度のポリエーテルスルフォン（Ｅ１０１０）との混合割合と成形条件とを工夫したことで、成形品１０３を取り出し可能な温度まで下げるための冷却時間を短くすることができ、成形品１０３を成形するときのサイクルタイムを短縮することができる。サイクルタイムを短縮することで、成形品１０３のコストが上昇することを抑えることができる。また、温度を十分に下げてから成形品１０３を取り出すことができるので、成形品１０３に折れや変形等の不良が発生しなくなる。

また、低粘度のポリエーテルスルフォンと高粘度のポリエーテルスルフォンとのブレンド材の成形をする際、ＰＥＳの成形温度を従来よりも低くしているので、ＰＥＳの熱劣化が抑制され、成形品１０３に黒点が発生等の不良が発生することが抑制される。

また、本発明の実施形態に係る低粘度のポリエーテルスルフォンと高粘度のポリエーテルスルフォンとのブレンド材の成形方法によれば、ブレンド材を低温度で成形するので、スプルー１０７やランナー１０９の径を太くしなくても、充填圧力の不足が発生せず、したがって、スプルー１０７やランナー１０９に充填されるＰＥＳの量を少なくすることができ、材料のロス率が増加することを抑えることができる。

また、本発明の実施形態に係る低粘度のポリエーテルスルフォンと高粘度のポリエーテルスルフォンとのブレンド材の成形方法によれば、射出ピーク圧を従来の場合よりも低くすることができ、従来よりも成形条件の幅が広がり管理がしやくなり、また、成形圧力が低減されることで成形に使用する成形機のサイズダウンをすることができる。

１０３成形品

Claims

３８０℃、１００００Ｓ^−１にて６５Ｐａ・ｓ〜７５Ｐａ・ｓの低粘度のポリエーテルスルフォンを３５０℃〜３７０℃で成形する成形方法であって、
前記３８０℃は前記低粘度のポリエーテルスルフォンの温度であり、前記１００００Ｓ ^−１は前記低粘度のポリエーテルスルフォンのせん断速度であることを特徴とする成形方法。