(57)【要約】      （修正有）【課題】金型を作製する際に金属基材を加工して媒体流路を形成しているため、長期間の使用により媒体流路内の壁面に腐食が生じ、熱交換効率が低下していた金型は交換せざるを得ず、このため、内部の腐食を防止することができる媒体流路構造、及び信頼性に優れた金型装置並びに射出成形装置を提供する。【解決手段】媒体流路構造は、金属からなる媒体流路２５の内壁面１２ｃにシリコーンを主成分とする撥液膜２０が形成されている。【選択図】図２
2010184484.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属からなる内壁面を有するとともに、前記内壁面に撥液膜が形成されていることを特徴とする媒体流路構造。
【請求項２】
前記撥液膜が、シリコーンオイルを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の媒体流路構造。
【請求項３】
前記撥液膜が、シリコーンオイルを主成分とする第１層と、前記第１層の表面に形成され、シランカップリング剤を主成分とする第２層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の媒体流路構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項に記載の媒体流路構造を備えたことを特徴とする金型装置。
【請求項５】
請求項４に記載の金型装置を備えたことを特徴とする射出成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、媒体流路構造、金型装置、及び射出成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、射出成形機の金型に流体を流通させて金型の温度調整を行う技術が知られている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−８４７４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の射出成形装置では、金型を作製する際に金属基材を加工して媒体流路を形成しているため、媒体流路の壁面は金属からなる面となる。そうすると、長期間の使用により媒体流路内の壁面に腐食が生じ、熱交換効率が低下するという課題があった。また媒体流路は非常に狭く複雑な形状であるため、メンテナンスも容易ではなく、腐食を防止することも困難であった。そのため、熱交換効率が低下した金型は交換せざるを得ず、コスト面でも問題となっていた。
【０００５】
本発明は、上記従来技術の問題点に鑑み成されたものであって、内部の腐食を防止することができる媒体流路構造、及び信頼性に優れた金型装置並びに射出成形装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の媒体流路構造は、金属からなる内壁面を有するとともに、前記内壁面に撥液膜が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この構成によれば、上記内壁面の撥液膜によって、媒体流路内を流通する温度調整媒体と内壁面の金属とが直接接触するのを防止することができる。これにより、金属からなる媒体流路の内壁面が腐食するのを防止することができ、腐食によって生じる熱交換効率低下などの問題を回避することができる。また、腐食を防止できることから、媒体流路のメンテナンスを不要とすることができ、長寿命の媒体流路を構成することができる。
【０００８】
前記撥液膜が、シリコーンを主成分とすることが好ましい。
このようにシリコーンを主成分とする撥液膜とすることで、優れた撥液性を奏し、しかも複雑な形状の媒体流路内にも容易に被膜を形成することが可能になる。
【０００９】
前記撥液膜が、シリコーンを主成分とする第１層と、前記第１層の表面に形成され、シランカップリング剤を主成分とする第２層と、を有することが好ましい。
この構成によれば、シランカップリング剤によって撥液膜表面にさらなる撥液性を付与できるため、さらに優れた腐食防止効果を長期にわたって得ることができる媒体流路構造となる。
【００１０】
本発明の金型装置は、先に記載の媒体流路構造を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、温度調整媒体が流通される媒体流路の腐食が防止され、長期間にわたり優れた信頼性を得られる金型装置を提供することができる。
【００１１】
本発明の射出成形装置は、先に記載の金型装置を備えたことを特徴とする。
この構成によれば、温度調整媒体が流通される媒体流路の腐食が防止され、長期間にわたり優れた信頼性を得られる射出成形装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る射出成形装置を示す図。
【図２】実施形態に係る金型装置の模式断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について説明する。
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせている。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態である射出成形装置を示す図である。図２は、図１に示す射出成形装置に備えられた金型装置の模式断面図である。
図１に示す射出成形装置１００は、台状のベース部４０の上に、固定型１４と可動型１２によりキャビティが形成された金型装置１１と、キャビティ内に溶融した熱可塑性樹脂（熱可塑性エラストマーなど）を充填するようにした射出機３０とを備えている。
【００１５】
金型装置１１の固定型１４は全体が略矩形状であり、ベース部４０に接合固定された固定盤１８に接続されている。固定型１４の内部には、射出機３０から射出された溶融した熱可塑性樹脂をキャビティに導くためのスプール部１４ａ（図２参照）が形成されている。
【００１６】
可動型１２は全体が略矩形状であり、ベース部４０に対して図１左右方向（固定型１４に対して進退する方向）に移動する可動盤１７に固定されている。可動盤１７は駆動装置１６と接続されている。駆動装置１６は、例えば、油圧式シリンダを駆動源とするトグル機構により可動盤１７を図１左右方向に移動させ、これにより可動型１２を固定型１４に対して進退させる。
【００１７】
また可動盤１７にはベース部４０に設置された温度調整装置４１が接続されており、温度調整装置４１により供給及び回収される温度調整媒体が流通する媒体流路２５が可動型１２及び可動盤１７の内部に形成されている。
【００１８】
射出機３０は、略同軸上に配置されたスクリュー駆動装置３２と、加熱筒３６と、ノズル部３８とを有している。
スクリュー駆動装置３２は、ベース部４０に固定された例えばモータである。加熱筒３６は、内側に、スクリュー駆動装置３２と接続されたスクリュー（図示せず）を有しており、上部に設けられたホッパー３４から熱可塑性樹脂が加熱筒３６内部に供給される。また加熱筒３６の筒状部分の外側にはヒーター（図示せず）が配設されており、熱可塑性樹脂の溶融を補助する。加熱筒３６の固定型１４側の端部はノズル部３８と接続され、加熱筒３６とノズル部３８とは内部で連通している。
【００１９】
射出機３０において、ホッパー３４から熱可塑性樹脂を加熱筒３６内に供給し、スクリュー駆動装置３２により加熱筒３６内のスクリューを回転させると、加熱筒３６内で熱可塑性樹脂が移送・圧縮・溶融等される。加熱筒３６で溶融・圧縮された熱可塑性樹脂はノズル部３８から射出され、固定型１４のスプール部１４ａに供給される。
【００２０】
金型装置１１は、図２に示すように、可動型１２が固定型１４に突き当たる位置で内部に形成されるキャビティー１２ａを有する。キャビティー１２ａは、可動型１２の固定型１４側の面に形成された凸部１２ｂと、固定型１４の可動型１２側の面に形成された凹部１４ｂとに囲まれる空間である。キャビティー１２ａは、固定型１４を貫通して形成されたスプール部１４ａを介して射出機３０（ノズル部３８）と接続されている。
【００２１】
また、可動型１２の内部には、内部に温度調整媒体（例えば水などの冷媒）が流通する媒体流路２５が形成されている。媒体流路２５は、キャビティー１２ａを構成する凸部１２ｂに沿って形成されており、可動型１２を製造する際に金属基材を加工して形成される。そして、本実施形態の金型装置１１では、媒体流路２５の内壁面１２ｃに、撥液膜２０が形成されている。
【００２２】
撥液膜２０は、例えば、シリコーンオイルを内壁面１２ｃに塗布して形成することができる。シリコーンオイルとしては、油状のものも使用できるが、硬化型であることが好ましい。硬化型のシリコーンオイルとしては、反応硬化型、光硬化型、触媒硬化型等が挙げられ、反応硬化型のシリコーンオイルが特に好ましい。
【００２３】
反応硬化型シリコーンオイルとしては、一般的なジメチルポリシロキサン構造のシリコーンオイルの他にメチル基の一部を変性させた変性シリコーンオイルを挙げることができ、例えば、アミノ変性、エポキシ変性、カルボキシル変性、カルビノール変性、メタクリル変性、メルカプト変性、フェノール変性、異種官能基変性、ポリエーテル変性、メチルスチリル変性、アルキル変性、高級脂肪酸エステル変性、親水性特殊変性、高級アルコキシ変性、高級脂肪酸含有、又はフッ素変性等の変性シリコーンオイルを挙げることができる。市販品としては、オイル型としてＳＨ２００（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、ＫＦ９６、ＫＳ６０４、ＫＩ−６７０２（信越シリコーン株式会社製）、コンパウンド型としてＳＮデフォーマー５０１６（サンノプコ株式会社製）、ＳＨ５５００，ＳＣ５５４０（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、自己乳化型としてＢＹ２８−５０３（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、ＫＳ５０８、ＫＳ５３０、ＫＳ−５３８（信越シリコーン株式会社製）、エマルジョン型としてＳＭ５５１１、ＳＭ５５１２、ＳＭ５５１５（東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、ＫＭ７２、ＫＭ７３、ＫＭ９８（信越シリコーン株式会社製）等を挙げることができ、また変性シリコーンオイル型としては、アミノ変性としてＳＦ５４１７、エポキシ変性としてＳＦ８４１１、ＳＦ８４１３、カルボキシル変性としてＢＹ１６−８８０、フッ素変性としてＦＳ１２６５（いずれも東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製）、ポリエーテル変性としてＫＦ−６０１７（信越シリコーン株式会社製）、アルキル変性シリコーンとポリエーテル変性を含有したＦＯＲＭ ＢＡＮ ＭＳ−５７５（Ultra Additives Inc.製）、カルビノール変性としてＫＦ−６００１、ＫＦ−６００３（信越シリコーン株式会社製）等を挙げることができる。
【００２４】
さらに、本実施形態に係る撥液膜２０は、上記のシリコーンオイルを用いて形成されたシリコーン膜からなる第１層の上に、さらにシランカップリング剤からなる第２層を形成した構成とすることもできる。
シランカップリング剤は、シリコーンに含まれるＯＨ基と反応してシラノール結合を形成し、シランカップリング剤に含まれる官能基の機能を第１層の表面に付与する。
【００２５】
本実施形態の場合、シランカップリング剤としては、第１層の表面にさらに撥液性を付与するものとされる。したがって、上記機能性を付与する官能基に、長鎖アルキル基やフルオロアルキル基を有するシランカップリング剤を用いることが好ましい。これらのうちでも、フルオロアルキルシランを用いることが好ましい。
【００２６】
フルオロアルキルシランは、一般的に構造式ＲｎＳｉＸ（４−ｎ）で表される。ここでｎは１以上３以下の整数を表し、Ｘはメトキシ基、エトキシ基、ハロゲン原子などの加水分解基である。またＲはフルオロアルキル基であり、（ＣＦ３）（ＣＦ２）ｘ（ＣＨ２）ｙの（ここでｘは０以上１０以下の整数を、ｙは０以上４以下の整数を表す）構造を持ち、複数個のＲ又はＸがＳｉに結合している場合には、Ｒ又はＸはそれぞれすべて同じでもよく、異なっていてもよい。Ｘで表される加水分解基は加水分解によりシラノールを形成して、シリコーン表面のＯＨ基と反応してシロキサン結合で第１層と結合する。一方、Ｒは表面に（ＣＦ２）等のフルオロ基を有するため、第１層の表面をより撥液性の表面に改質する。
【００２７】
フルオロアルキルシランとしては、例えば、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロデシルトリクロロシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリエトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリメトキシシラン、トリデカフルオロ−１，１，２，２テトラヒドロオクチルトリクロロシラン、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等を挙げることができる。
【００２８】
シリコーン膜が形成された内壁面１２ｃに均一に塗布するために、シランカップリング剤は、溶媒に溶解したものを用いることが好ましい。溶媒としては、とりわけ有機溶媒が好ましく、有機溶媒としてはテトラヒドロフラン、アセトン、メチルエチルケトン、メタノール、エタノール、プロパノール、酢酸エチル、酢酸メチル、ベンゼン、トルエン、n-ヘキサン、クロロホルム、ジエチルエーテルなどが用いられる。シランカップリング剤を塗布した後は、シランカップリング剤をシリコーン膜表面に固定化するために、有機溶媒を気化させて加熱する。具体的には、シランカップリング剤のアルコキシ基などを加水分解するために湿潤条件で加熱し、その後さらに高温に加熱することで、脱水縮重合によりシランカップリング剤をシリコーン膜表面に結合させる。
【００２９】
媒体流路２５の撥液処理は、具体的には、例えば以下の工程により行うことができる。
まず、媒体流路２５が形成された可動型１２を用意する。媒体流路２５は、可動型１２の凸部１２ｂ等とともに金属基材を加工して形成されるため、この時点では媒体流路２５の内壁面１２ｃは、金属基材の表面が露出した状態である。
【００３０】
次に、媒体流路２５に、例えば、脱メタノール硬化型メチル系シリコーンコーティング剤（シリコーンオイル）を流し入れ、内壁面１２ｃに所定の厚さで塗布する。その後、媒体流路２５を常温に保持するか、加熱することで、上記シリコーンコーティング剤を硬化させ、内壁面１２ｃにシリコーン膜を形成する。シリコーンコーティング剤の硬化方法は、シリコーンコーティング剤の種類に応じて適宜変更すればよい。
【００３１】
次に、可動型１２を、リモートプラズマ装置を備えた真空チャンバーに収容し、リモートプラズマ装置からプラズマ化した気体を真空チャンバー内に供給する。これにより、媒体流路２５内のシリコーン膜の表面がプラズマに曝され、活性化される。
【００３２】
次に、真空チャンバーから可動型１２を取り出し、媒体流路２５内に、シランカップリング剤の溶液を流し込む。これにより、媒体流路２５内のシリコーン膜の表面にシランカップリング剤が塗布される。
【００３３】
その後、可動型１２を、例えば湿度７５％の湿潤雰囲気下で８０℃に加熱し、シランカップリング剤を加水分解させる。次いで、可動型１２を、例えば２００℃で４分間加熱することで、シランカップリング剤とシリコーン膜とを脱水縮重合させ、シランカップリング剤をシリコーン膜の表面に結合させる。
【００３４】
以上の工程により、媒体流路２５の内壁面１２ｃに、シリコーン膜からなる第１層と、第１層の表面に結合したシランカップリング剤からなる第２層とを有する撥液膜２０を形成することができる。
【００３５】
以上に詳細に説明したように、本実施形態の射出成形装置１００では、金型装置１１の可動型１２に形成された媒体流路２５に撥液膜２０が形成されている。したがって、媒体流路２５に水などの温度調整媒体を流通させたときに、撥液膜２０の存在によって、金属からなる内壁面１２ｃと水などの温度調整媒体とが直接接触するのを防止することができる。これにより、可動型１２の内壁面１２ｃが腐食するのを防止することができ、腐食によって引き起こされる熱交換効率低下などの問題も回避することができる。
【００３６】
また、内壁面１２ｃに腐食が生じると、腐食により生成した物質が内壁面１２ｃから剥がれ落ちて温度調整媒体とともに装置内を流通し、温度調整装置４１や配管に不具合を生じさせるおそれがある。これに対して、本発明のように撥液膜２０が形成されていれば、内壁面１２ｃの腐食自体を防止できるため、上記のような不具合は生じない。
【００３７】
さらに、金型装置１１の可動型１２では、媒体流路２５が凸部１２ｂに倣った複雑な形状の流路となっている。このような複雑な形状の媒体流路２５に対しては、清掃等のメンテナンスを行うことが極めて困難であり、メンテナンスの効果も不十分なものとなりやすい。これに対して本発明では、媒体流路２５の腐食自体を防止できるため、媒体流路２５のメンテナンス自体が不要となり、長期信頼性に優れた長寿命の可動型１２となる。
【００３８】
また、撥液膜２０としてシリコーンを主成分とする被膜を用いることとすれば、シリコーンオイルを媒体流路２５内に流し入れるという簡便な手段で、撥液性に優れた被膜を容易に形成することができる。また、硬化型のシリコーンオイルを用いることで、耐久性に優れたシリコーン膜からなる撥液膜２０を得ることができ、媒体流路２５及び金型装置１１の寿命を延ばすことができる。
【００３９】
さらに、シリコーンを主成分とする第１層の表面に、シランカップリング剤を主成分とする第２層を形成することとすれば、シリコーン膜単体の場合よりもさらに優れた撥液性を得ることができる。また、第２層で被覆することで第１層を保護することができるため、撥液膜２０の寿命を延ばすことができ、これにより媒体流路２５及び金型装置１１の長寿命化を達成することができる。
【００４０】
なお、上記実施形態では、金型装置１１の媒体流路２５に撥液膜２０を形成した場合について説明したが、本発明に係る媒体流路構造は、金型装置１１の媒体流路２５に限らず、種々の装置の媒体流路に適用することができる。例えば、プラズマ発生装置の電極やトーチに設けられる冷却水流通用の媒体流路にも本発明に係る媒体流路構造を好適に用いることができる。あるいは、温度調整装置４１と可動型１２とを接続する配管に、本発明に係る媒体流路構造を採用してもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１００  射出成形装置、１１  金型装置、１２  可動型、１２ａ  キャビティー、１２ｃ  内壁面、１４  固定型、１４ａ  スプール部、２０  撥液膜、２５  媒体流路、３０  射出機
【図１】
2010184484.tif 000003
【図２】
2010184484.tif 000004