JP2001191364A - シリコーンゴム複合成形品の成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 液状シリコーンゴム組成物と熱可塑性樹脂と
を複合射出成形し、外観が良好なシリコーンゴム複合成
形品を成形する。 【解決手段】 金型キャビティ内で液状シリコーンゴム
組成物と熱可塑性樹脂とを一体化させた後、液状シリコ
ーンゴム組成物が接する金型表面を高周波誘導加熱等に
より急加熱して該組成物を加熱硬化させ、次いで、金型
を冷却して熱可塑性樹脂を固化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液状シリコーンゴ
ム（以下「ＬＳＲ」という。）組成物と熱可塑性樹脂と
の複合射出成形による複合成形品の成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＬＳＲ組成物の射出成形において
は、金型温度をＬＳＲ組成物の硬化温度以上に設定した
金型キャビティ内に、２液性のＬＳＲ組成物を低温（一
般に常温以下）で混合した後に射出充填し、金型キャビ
ティ内で加熱硬化させてシリコーンゴム成形品を得てい
る。ＬＳＲ組成物は、硬化前は、低粘度な液状あるいは
ペースト状であるため、熱可塑性樹脂や従来のミラブル
式のシリコーンゴムやエラストマーの射出成形に比べ、
低圧で射出充填することが可能である。また、加熱硬化
温度や速度を硬化触媒や架橋剤の材質や量等によって設
計することが可能である。

【０００３】また、近年、シリコーンゴムと熱可塑性樹
脂との複合成形品が求められるようになってきている。
このような複合成形品をＬＳＲ組成物を用いて複合射出
成形する場合には、予め成形しておいた熱可塑性樹脂成
形体をＬＳＲ射出成形機の金型キャビティ内に挿入後、
ＬＳＲ組成物を金型キャビティの空きスペースに射出充
填して複合化するインサート成形や、熱可塑性樹脂を成
形後、金型の半型を回転させて別の半型と組み合わせ、
ＬＳＲ組成物を新たな半型の金型キャビティ内に射出充
填して複合成形品を得る２色成形法等が特開平８−４７
９４３号公報、特開平８−１７４６０６号公報、特公平
８−９１８８号公報等で提案されいる。

【０００４】上記のようなシリコーンゴム複合成形品を
複合射出成形するための金型は、通常、加熱効率を良く
するために熱伝導度の高い鋼材や軽金属合金等の金属材
料が用いられ、該金型に電熱ヒーターを埋め込んだり、
金型内に加熱媒体を循環させることによって、ＬＳＲ組
成物を硬化させうるに充分な温度に金型を保持してい
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たシリコーンゴム複合成形品の成形方法は、基本的に
は、熱可塑性樹脂とシリコーンゴムとの成形をそれぞれ
別々の温度に設定された金型キャビティ内で成形しよう
とするものである。そのため、軟化温度の低い熱可塑性
樹脂、特にガラス転移温度以上に設定した金型温度では
離型困難である非晶性樹脂とＬＳＲ組成物とを組み合わ
せることは困難であり、また、ＬＳＲ組成物は金型キャ
ビティ内を流動中に金型によって加熱されて硬化反応が
進行するために、流動性が損なわれたり、ＬＳＲ組成物
の合流部分に発生するウエルドラインと呼ばれる外観上
の不良が問題となっていた。特に、シリコーンゴム部分
が薄肉の複合成形品を成形しようとする場合、これらの
問題は顕著に現れることがあった。さらに、ＬＳＲ組成
物の熱可塑性樹脂部分とシリコーンゴム部分との密着性
にも問題があった。

【０００６】本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなさ
れたもので、用いる熱可塑性樹脂材料の選択肢を広げ、
熱可塑性樹脂部分とシリコーンゴム部分とが十分に密着
し、さらにはシリコーンゴム部分の外観に優れた複合成
形品を成形することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、液状シリコー
ンゴム組成物と熱可塑性樹脂との複合射出成形により、
シリコーンゴム部分と熱可塑性樹脂部分とが一体になっ
て成形されたシリコーンゴム複合成形品を成形するに際
し、液状シリコーンゴム組成物と熱可塑性樹脂とを金型
キャビティ内で一体化させ、少なくとも液状シリコーン
ゴム組成物が接する金型表面を急加熱することにより該
液状シリコーンゴム組成物を加熱硬化させ、次いで金型
を冷却して熱可塑性樹脂を冷却固化させて一体化された
複合成形品を得ることを特徴とするシリコーンゴム複合
成形品の成形方法を提供するものである。

【０００８】上記本発明は、金型表面を急加熱する方法
が高周波誘導加熱によること、射出成形が低圧成形であ
ること、さらには、低圧成形が中空射出成形、ガス加圧
射出成形、射出圧縮成形のいずれかであること、及び、
複合射出成形が、インサート成形、２色成形又はサンド
イッチ成形であること、をその好ましい態様として含む
ものである。

【０００９】本発明においては、金型キャビティ内でＬ
ＳＲ組成物と熱可塑性樹脂とを一体化させた後に、ＬＳ
Ｒ組成物を急加熱して硬化させ、次いで冷却固化させる
ため、シリコーンゴム部分と熱可塑性樹脂との密着性が
よく、また、ＬＳＲ組成物を金型キャビティ内に射出充
填する際には、該ＬＳＲ組成物が低粘度で流動性のよい
状態を維持したまま充填されるため、狭い金型キャビテ
ィであっても十分に端部まで到達し、ウエルドライン等
のない、外観の良好な複合成形品が得られる。さらに、
金型を冷却して熱可塑性樹脂を冷却固化した状態で成形
品を取り出すため、ＬＳＲ組成物の硬化させるための加
熱によって熱可塑性樹脂が軟化した場合であっても、問
題なく取り出すことができ、特に、ＬＳＲ組成物の硬化
温度に比べてガラス転移点が低く、従来当該複合成形品
には用いることのできなかった熱可塑性樹脂材料をも用
いることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明は、熱可塑性樹脂と液状シ
リコーンゴム組成物との複合射出成形において、未硬化
のＬＳＲ組成物と熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内で
一体化し、金型表面を急加熱してＬＳＲ組成物を加熱硬
化させ、次いで該金型を冷却して熱可塑性樹脂を冷却固
化させて一体化された複合成形品を得ることを特徴とす
るものである。即ち、本発明では、熱可塑性樹脂とＬＳ
Ｒ組成物を金型キャビティ内で一体化した後に、ＬＳＲ
組成物を加熱硬化する過程と熱可塑性樹脂を冷却固化す
る過程とを同一金型内で行うものであり、金型温度を制
御する技術を提供するものである。

【００１１】ＬＳＲ組成物を射出充填する前の金型、及
び熱可塑性樹脂を冷却固化させる時の金型の温度調節方
法としては、金型に電熱ヒーターを埋め込んだものでも
よいが、加熱後の次のショットに備えるための冷却効率
を考慮すると、金型内に水、油等の流体を循環させるタ
イプのものが好ましい。

【００１２】金型キャビティを形成する金型表面を急加
熱する方法としては、赤外線加熱、金型内への高温流体
の導入、レーザー光等を用いることができるが、高周波
誘導加熱によれば、瞬間的に良好な加熱を行うことがで
きるため、当該加熱手段を用いることが好ましい。具体
的には、金型内に誘導コイルを埋設し、金型を急加熱
し、伝熱によって金型表面を加熱することが好ましい。
金型への埋設法等の詳細については、特公昭５８−４０
５０４号報に開示された方法を用いてもよい。また本発
明において、高周波誘導加熱を用いる場合、金型は高周
波誘導加熱によって加熱されやすい磁性体で作製する必
要があり、好ましくは鋼材である。しかしながら金型表
面側が加熱されれば目的は達せられるため、加熱効率を
上げるために金型の一部を磁性体で作製し、加熱に必要
の無い部分を非磁性体で作製してもよい。

【００１３】本発明において、金型表面の急加熱は、雄
雌金型を形成するキャビティ両面を加熱しても良いし、
ＬＳＲ組成物が接する金型表面のみを選択的に加熱して
も良い。

【００１４】また、サンドイッチ成形のように、溶融し
た高温（ＬＳＲ組成物の硬化温度以上）の熱可塑性樹脂
とＬＳＲ組成物とを金型キャビティ内で一体化させる場
合、該熱可塑性樹脂の熱を利用してＬＳＲ組成物の硬化
反応を促進させることもできる。

【００１５】本発明に用いるＬＳＲ組成物とは、一般に
液状シリコーンゴムと称されるものすべてを示し、反応
性基を有する液状のポリオルガノシロキサン、架橋剤、
硬化触媒等を主剤としている。硬化機構から分類すると
縮合反応型、付加反応型、ラジカル反応型などがあげら
れるが、硬化速度や反応副生成物の問題等から付加型の
ＬＳＲ組成物が好ましい。

【００１６】例えばポリオルガノシロキサンとしては、
主鎖シロキサンの官能基にメチル基、ビニル基、水酸
基、ケトン基等を有するものがあげられるが、付加型と
してビニル基を有するものが好ましい。また架橋剤とし
ては、水素基を持ったポリシロキサン等が用いられる。
触媒としては、白金化合物、有機金属系化合物等が用い
られる。更に、ＬＳＲ組成物には、反応制御剤、補強用
シリカ、その他の充填材かつ／又は添加材等を含有して
もよい。

【００１７】本発明に用いられる熱可塑性樹脂とは、一
般に熱可塑性樹脂と称されるものすべてを示す。例え
ば、ポリスチレンや、ハイインパクトポリスチレン、ミ
ディアムインパクトポリスチレンのようなゴム補強スチ
レン系樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体（Ｓ
ＡＮ樹脂）、アクリロニトリル−ブチルアクリレートラ
バー−スチレン共重合体（ＡＡＳ樹脂）、アクリロニト
リル−エチレンプロピルラバー−スチレン共重合体（Ａ
ＥＳ）、アクリロニトリル−塩化ポリエチレン−スチレ
ン共重合体（ＡＣＳ）、変性ポリフェニレンエーテル
（ｍ−ＰＰＥ）、ＡＢＳ樹脂（例えば、アクリロニトリ
ル−ブタジエン−スチレン共重合体、アクリロニトリル
−ブタジエン−スチレン−アルファメチルスチレン共重
合体、アクリロニトリル−メチルメタクリレート−ブタ
ジエン−スチレン共重合体）等のスチレン系樹脂、ポリ
メチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹
脂、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチ
レン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフ
ィン系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン等の
塩化ビニル系樹脂、エチレン−塩化ビニル−酢酸ビニル
共重合体、エチレン−塩化ビニル共重合体等の塩化ビニ
ル系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴＰ、Ｐ
ＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴＰ、ＰＢ
Ｔ）等のポリエステル系樹脂、ポリカーボネート（Ｐ
Ｃ）、変性ポリカーボネート等のポリカーボネート系樹
脂、ポリアミド６６、ポリアミド６、ポリアミド４６等
のポリアミド系樹脂、ポリオキシメチレンコポリマー、
ポリオキシメチレンホモポリマー等のポリアセタール
（ＰＯＭ）樹脂、その他のエンジニアリング樹脂、スー
パーエンジニアリング樹脂、例えば、ポリエーテルスル
ホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、熱可
塑性ポリイミド（ＴＰＩ）、ポリエーテルケトン（ＰＥ
Ｋ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリ
フェニレンサルファイド（ＰＳＵ）等の他、セルロース
アセテート（ＣＡ）、セルロースアセテートブチレート
（ＣＡＢ）、エチルセルロース（ＥＣ）等のセルロース
誘導体、液晶ポリマー、液晶アロマチックポリエステル
等の液晶系ポリマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマ
ー（ＴＰＵ）、熱可塑性スチレンブタジエンエラストマ
ー（ＳＢＣ）、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー
（ＴＰＯ）、熱可塑性ポリエステルエラストマー（ＴＰ
ＥＥ）、熱可塑性塩化ビニルエラストマー（ＴＰＶ
Ｃ）、熱可塑性ポリアミドエラストマー（ＴＰＡＥ）等
の熱可塑性エラストマー等を挙げることができる。

【００１８】上記熱可塑性樹脂は、一種もしくはそれ以
上のブレンド体や２種類以上の樹脂から成るポリマーア
ロイ材料でもよく、更には充填材及び／又は添加材等を
含有していてもよい。また、上記熱可塑性樹脂やそのブ
レンド体は、本発明の成形方法における成形過程におい
て合成してもよい。

【００１９】本発明にかかるＬＳＲ組成物の射出充填に
おいては、通常、２液となったＡコンポーネントとＢコ
ンポーネントをそれぞれポンプで汲み上げた後、計量装
置を通して射出成形機の低温（室温程度）に設定された
シリンダー内に供給し、スクリューによるダイナミック
ミキシングによって混練した後、上記２液の混合物を所
定量計量して金型キャビティ内に射出充填する。

【００２０】上記２液の混練は、材料によってはスタテ
ィックミキサーを用いてもよいし、スタティックミキサ
ーとダイナミックミキシングを併用してもよい。また、
射出成形機としては、インラインスクリュー方式の成形
機でも、プリプラ式でも必要に応じて使用できる。ま
た、スタティックミキサーを用いて混練する場合は、プ
ランジャー式の成形機を用いることもできる。更には、
ＬＳＲ組成物を金型キャビティ内に充填するとき、予め
金型キャビティ内を真空にしておいて充填しやすくする
こともできる。

【００２１】本発明では、低圧成形を併用することによ
り、従来の成形法では達することのできなかった薄肉品
の作成が可能となる。ここで、低圧成形とは、金型キャ
ビティ内に充填したＬＳＲ組成物の内部に加圧ガスを圧
入する中空射出成形や、金型内に充填したＬＳＲ組成物
と金型キャビティとの間に加圧ガスを注入して、ＬＳＲ
組成物を金型キャビティ面に押しつけて成形するガス加
圧射出成形や射出圧縮成形などがあげられる。またこれ
らは必要に応じて組み合わせて用いてもよい。

【００２２】本発明において、ＬＳＲ組成物と熱可塑性
樹脂との複合射出成形法としては次のような方法が挙げ
られる。

【００２３】１．予め成形しておいた熱可塑性樹脂部材
をＬＳＲ射出成形の金型キャビティ内に設置した後にＬ
ＳＲ組成物を射出成形するインサート成形。

【００２４】２．熱可塑性樹脂を成形後、金型の半型を
回転させて別の半型と組み合わせ、ＬＳＲ組成物を新た
な半型の金型キャビティ内に射出したり、熱可塑性樹脂
を成形後、コアバックによって金型キャビティを広げ、
この広げられた金型キャビティ部分にＬＳＲ組成物を射
出する二色成形。

【００２５】３．ＬＳＲ組成物と熱可塑性樹脂とを逐次
又は同時射出するサンドイッチ成形。

【００２６】

【実施例】実施例１ 以下の金型、材料を用いて二色成形により、複合成形品
を成形した。

【００２７】〔金型〕 第１の金型キャビティ形状：２１０×３００ｍｍ、側壁
高さ２０ｍｍ、成形品肉厚１．０ｍｍの箱形形状成形
品。 第２の金型キャビティ形状：上記第１の金型キャビティ
にて成形された成形品が収納され、さらに箱形形状側壁
部上部にシール材が入るスペースを有するもの。 金型：鋼材（Ｓ５５Ｃ）製金型の、第２の金型キャビテ
ィを形成する固定側金型内部に高周波誘導加熱用のイン
ダクターコイルを金型表面より１０ｍｍのところに埋設
した。

【００２８】〔樹脂材料〕 ＬＳＲ組成物：Ｗａｃｋｅｒ社製「Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ
ＬＲ ３０４３／４０」（密度１．１４、シェアレー
ト０．９ｓ^-1における粘度が１６０００００ｍＰａ・
ｓ；Ａコンポーネント、Ｂコンポーネントに分けられた
もので、Ａコンポーネントには白金触媒が、Ｂコンポー
ネントには水素基を有するポリシロキサンが硬化剤とし
て入った付加反応タイプ） 熱可塑性樹脂：ＡＢＳ樹脂；旭化成工業製「スタイラッ
クＡＢＳ１９１Ｆ」（軟化温度約８５℃） 成形方法としては、まず６０℃に温度調整した第１の金
型キャビティ内でＡＢＳ樹脂を成形し、成形したＡＢＳ
樹脂と共に移動側金型を回転させ、７０℃に温度調整し
ておいた固定側金型と型締めして第２の金型キャビティ
を形成し、室温（２０℃）に設定した射出シリンダー内
で混合、混練されたＬＳＲ組成物を上記第２の金型キャ
ビティ内に射出充填し、上記ＡＢＳ樹脂と一体化し、イ
ンダクターコイルを埋設しておいた固定側金型を直ちに
高周波誘導加熱により１５０℃に加熱し、ＬＳＲ組成物
を加熱硬化させ、次いで高周波誘導加熱を停止して金型
温度を再び７０℃に下げ、複合成形品を離型して得た。
得られた複合成形品は密着性に優れ、バリがなく、ウエ
ルドライン等も全く見られない、外観が良好な複合成形
品であった。

【００２９】実施例２ 以下の金型、材料を用いて、サンドイッチ成形により、
直径１０ｍｍ、長さ２００ｍｍの円筒状の複合成形品を
成形した。

【００３０】金型として、鋼材（Ｓ５５Ｃ）製金型の内
部に高周波誘導加熱用のインダクターコイルを金型キャ
ビティ表面より１０ｍｍのところに埋設したものを用い
た。

【００３１】ＬＳＲ組成物としては、Ｗａｃｋｅｒ社製
「Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ ＬＲ ３００３」（シェアレー
ト０．９ｓ^-1における粘度が２０００００ｍＰａ・ｓ）
を用い、熱可塑性樹脂としては、汎用ポリスチレン（Ｇ
ＰＰＳ）、Ａ＆Ｍ製「スタイロン６８５」を用いた。

【００３２】上記ＬＳＲ組成物は、Ａコンポーネント、
Ｂコンポーネントに分けられたそれぞれＡコンポーネン
トには、白金触媒が、Ｂコンポーネントには水素基を有
するポリシリロキサンが硬化剤として入った付加反応タ
イプのものである。

【００３３】成形方法としては、サンドイッチ成形機を
用い、金型温度を６０℃に設定し、まず２０℃のＬＳＲ
組成物を金型キャビティ内に第１のシリンダーから射出
し、次いで第２のシリンダーから２００℃の溶融ＧＰＰ
Ｓを射出し、コア層を形成させた。さらに成形品ランナ
ー部より５ＭＰａの加圧ガスを注入した。加圧ガスにて
成形品を保圧しながら、高周波誘導加熱により金型キャ
ビティを形成する金型表面を１５０℃まで加熱し、２０
秒間この温度を保持した。この時、ＬＳＲ組成物は、外
部は金型から加熱され、内部は溶融ＧＰＰＳの熱によっ
て加熱され、硬化した。次いで金型を温調水にて急冷却
し、ＧＰＰＳを冷却固化した。金型を開放し、成形品を
離型して、２層中空成形品を得た。得られた成形品は、
バリがなく、ウエルドライン等も全く見られない、外観
が良好な複合成形品であった。

【００３４】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおりであり、
以下の効果を得ることができる。 １．バリやウエルドラインのない、良好な外観を有した
シリコーンゴム複合成形品、特に、外観が良好な薄肉の
シリコーンゴム部分を有する成形品が得られる。 ２．シリコーンゴム部分と熱可塑性樹脂部分との密着性
がよい複合成形品が得られる。 ３．従来不可能であった組み合わせの熱可塑性樹脂とシ
リコーンゴムとの複合成形品を容易に作成することがで
きる。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 液状シリコーンゴム組成物と熱可塑性樹
   脂との複合射出成形により、シリコーンゴム部分と熱可
   塑性樹脂部分とが一体になって成形されたシリコーンゴ
   ム複合成形品を成形するに際し、液状シリコーンゴム組
   成物と熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内で一体化さ
   せ、少なくとも液状シリコーンゴム組成物が接する金型
   表面を急加熱することにより該液状シリコーンゴム組成
   物を加熱硬化させ、次いで金型を冷却して熱可塑性樹脂
   を冷却固化させて一体化された複合成形品を得ることを
   特徴とするシリコーンゴム複合成形品の成形方法。
2. 【請求項２】 金型表面を急加熱する方法が高周波誘導
   加熱によることを特徴とする請求項１に記載のシリコー
   ンゴム複合成形品の成形方法。
3. 【請求項３】 射出成形が低圧成形であることを特徴と
   する請求項１または２に記載のシリコーンゴム成形品の
   成形方法。
4. 【請求項４】 低圧成形が中空射出成形、ガス加圧射出
   成形、射出圧縮成形のいずれかであることを特徴とする
   請求項３に記載のシリコーンゴム成形品の成形方法。
5. 【請求項５】 複合射出成形が、インサート成形、２色
   成形又はサンドイッチ成形であることを特徴とする請求
   項１〜４のいずれかに記載のシリコーンゴム複合成形品
   の成形方法。