(57)【要約】【課題】熱硬化性樹脂組成物を連続的に射出成型でき、且つ成型時に生じる不要部分を再利用できる方法を提供する。【解決手段】まず、熱硬化性樹脂組成物を、硬化反応が完了していない状態で金型に射出する。次いで、熱硬化性樹脂組成物を、金型内で半硬化状態になるまで冷却する。次いで、熱硬化性樹脂組成物を、半硬化物の状態で金型から取り出す。その後、熱硬化性樹脂組成物を、製品となる部分と不要部分とに分ける。次いで、製品となる部分を別途加熱し、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化反応を進行させる。不要部分は、再生原料として用いられる。好ましい態様では、まず、不要部分を粉砕する。次いで、この粉砕物を新品の熱硬化性樹脂組成物と混合する。そして、この混合物を用いて、新たに射出成型を行う。【選択図】図１
2016171099.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法であって、
熱硬化性樹脂組成物を、硬化反応が完了していない状態で金型に射出し、
射出した前記熱硬化性樹脂組成物を、半硬化物の状態で、前記金型から取り出す、ことを特徴とする熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項２】
前記熱硬化性樹脂組成物を、前記金型内で半硬化物の状態とする請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項３】
前記熱硬化性樹脂組成物を射出後前記金型から取り出す前に、前記熱硬化性樹脂組成物を、前記金型内で固体になるまで冷却する、請求項１または２に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項４】
次いで、固体になった前記熱硬化性樹脂組成物を前記金型から取り出し、この熱硬化性樹脂組成物を製品となる部分と不要部分とに分ける、請求項３に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項５】
次いで、前記製品となる部分を加熱し、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化反応を進行させる、請求項４に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項６】
前記不要部分を、再生原料として用いる、請求項４または５に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項７】
前記不要部分を粉砕し、この粉砕物を新たな熱硬化性樹脂組成物と混合し、この混合物を用いて射出成型を行う、請求項６に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項８】
前記熱硬化性樹脂組成物は、シリンダーから前記金型に射出され、当該シリンダー内では、前記熱硬化性樹脂組成物は、当該樹脂組成物の硬化温度よりも低い温度に保たれる、請求項１〜７いずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項９】
前記シリンダーは、本体と、当該本体の先端部に設けられたノズルとを有し、
当該本体の温度は、前記熱硬化性樹脂組成物の硬化反応開始温度よりも２０〜３０℃低く設定されている、請求項８に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項１０】
前記ノズルの温度は、前記本体の温度よりも１０〜２０℃高く設定されている、請求項９に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【請求項１１】
前記熱硬化性樹脂組成物の温度が当該樹脂組成物の硬化温度よりも５０℃以上低い温度になってから、前記熱硬化性樹脂組成物を前記金型から取り出す、請求項１〜１０いずれか１項に記載の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の射出成型は、通常連続的に行われ、生産性の高い製法として知られている。しかし、熱可塑性樹脂用の射出成型機を用いて、熱硬化性樹脂を射出し続けると、金型周辺部材を含む射出成型機全体の温度が上昇し、樹脂の硬化開始温度を上回り樹脂が硬化するため、連続的に成型を行うことは困難である。
また、射出成型を行い成型品が切り離された場合には、製品とはならない不要部分（いわゆるスプール・ランナー）が生じる。この不要部分は、金型内で、樹脂組成物の注入口から製品の型までの間の流路内で固まった樹脂組成物に由来する。樹脂組成物が熱可塑性樹脂組成物の場合、成型後、この不要部分を成型品から切り離し、新たな熱可塑性樹脂組成物と混合することにより、再利用を図ることができる。
一方、樹脂組成物が熱硬化性樹脂組成物の場合、成型時に樹脂組成物が硬化するため、不要部分は、再利用できずに廃棄していた。しかしながら、不要部分の樹脂組成物をそのまま廃棄してしまうのは、勿体無いことである。また、製品が小型の場合、不要部分が相対的に大きくなる。このため、樹脂に高額なフィラーを配合する場合には、結果として、多量のフィラーが廃棄される形となってしまう。そして、これが、一部の小型製品の製造コストを押し上げる原因となっていた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
そこで、本発明は、熱硬化性樹脂組成物を連続的に射出成型でき、且つ成型時に生じる不要部分を再利用できる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の一態様では、まず、熱硬化性樹脂組成物を、硬化反応が完了していない状態で金型に射出する。次いで、熱硬化性樹脂組成物を、金型内で半硬化状態になるまで冷却する。次いで、熱硬化性樹脂組成物を半硬化状態で金型から取り出す。次いで、熱硬化性樹脂組成物を、製品となる部分と不要部分とに分ける。次いで、製品となる部分を別途加熱し、熱硬化性樹脂の熱硬化反応を進行させる。不要部分は、新たな射出成型の原料として用いられる。好ましい態様では、まず、不要部分を粉砕する。次いで、この粉砕物を新たな熱硬化性樹脂組成物と混合する。そして、この混合物を用いて、新たな射出成型を行う。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、熱硬化性樹脂組成物を連続的に射出成型でき、且つ成型時に生じる不要部分を再利用できる。これにより、熱硬化性樹脂組成物の製造コストを削減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１は、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法を説明するための模式図である。
【図２】図２は、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法を説明する工程図である。
【図３】図３は、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法に用いられる射出成型機の実施形態を示す断面模式図である。
【図４】図４は、各種射出成型機でシリンダーの温度制御を行った場合の、樹脂組成物の温度変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法
図２は、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法の各工程を示す工程図である。同図に示すように、本実施形態の熱硬化性樹脂組成物の射出成型方法は、下記の工程で構成される。
工程１  熱硬化性樹脂組成物の供給：原料となる熱硬化性樹脂組成物を、射出成型機のシリンダーに供給する。
工程２  熱硬化性樹脂組成物の軟化：熱硬化性樹脂組成物をシリンダー内で、軟化または溶融させる。
工程３  熱硬化性樹脂組成物の射出：熱硬化性樹脂組成物をシリンダーから金型に射出する。
工程４  熱硬化性樹脂組成物の半硬化：金型内で熱硬化性樹脂組成物を冷却し半硬化させ、Ｂステージ状態とする。
工程５  成型品の取り出し：金型から成型された熱硬化性樹脂組成物を取り出す。
工程６  製品となる部分と不要部分の切り分け：成型された熱硬化性樹脂組成物を、製品となる部分と不要部分とに切り分ける。
工程７  加熱：製品となる部分を加熱して、熱硬化性樹脂組成物の熱硬化反応を進行させる。これにより、製品が得られる。
工程８  粉砕：不要部分は、細かく粉砕される。そして、得られた粉砕物は、新たな熱硬化性樹脂組成物と混合され、この混合物は、新たに射出成型に供される。
【０００８】
図３および図１に基づいて、本実施形態の射出成型方法をより詳細に説明する。図３に示す射出成型機１００は、熱硬化性樹脂組成物の射出成型に好適に用いられる。同図に示すように、射出成型機１００は、ホッパー２１０と、シリンダー３１０と、金型５１０とを備えている。まず、原料となる熱硬化性樹脂組成物を、ホッパー２１０からシリンダー３１０内に、供給する（工程１）。次いで、この熱硬化性樹脂組成物を、シリンダー３１０内で軟化あるいは溶融させる（工程２）。その後、軟化あるいは溶融した熱硬化性樹脂組成物を、シリンダー３１０から金型５１０内に射出する（工程３）。そして、金型５１０内で、射出した樹脂組成物を冷却し、半硬化（Ｂステージ）状態とする（工程４）。
【０００９】
その後、半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物を金型から取り出す（工程５）。図１上段に示すように、取り出した成型品では、複数の製品となる部分と不要部分とが連結した状態となっている。このため、図１中段に示すように、成型品を切り分け、製品となる部分と不要部分とに分ける（工程６）。その後、図１下段左に示すように、製品となる部分を加熱し、熱硬化反応を進行させて、最終製品を得る（工程７）。また、図１下段右に示すように、不要部分は粉砕し、新たな原料として再利用する（工程８）。
【００１０】
このように、本実施形態では、不要部分は新たな射出成型の原料として利用されるので、廃棄物の発生が抑制され、経済的である。特に、樹脂に高価なフィラーを混合する場合には、製造コストの増大を、大幅に抑制することができる。以下、各工程を、詳細に説明する。
【００１１】
工程１  熱硬化性樹脂組成物の供給
図３に戻って、原料となる熱硬化性樹脂組成物は、ホッパー２１０に投入される。そして、ホッパー２１０内の熱硬化性樹脂組成物は、シリンダー３１０内に供給される。ここで、熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂と硬化剤からなるものである。熱硬化性樹脂とは、加熱すると硬化剤と重合を起こして高分子の網目構造を形成し、硬化する性質を有する樹脂を指す。熱硬化性樹脂としては、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、ポリイミドなどが挙げられる。その中でも、本発明には、エポキシ樹脂が特に好適に用いられる。硬化剤としては、フェノールノボラック、クレゾールノボラックなどが挙げられる。本発明者らは、これらの熱硬化性樹脂と硬化剤からなる半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物の再生材料を新品の熱硬化性樹脂組成物に原料として混合した材料でも、好適に成型できることを見出した。
【００１２】
また、用途に応じて、熱硬化性樹脂組成物には、フィラーを混合することができる。これにより、樹脂組成物に要求される物性を改善したり最適化することができる。フィラーとしては、無機フィラー、有機フィラーが例示される。無機フィラーとしては、ガラス、シリカ、砂、クレー、クリストバライト、ワラストナイト、水酸化アルミニウム、酸化チタン、タルク、炭酸カルシウム、磁性粉体などが挙げられる。磁性粉体としては、国際公開ＷＯ２０１５／００８８４２号に記載の材料等を用いることができる。磁性粉体中の磁性粒子としては、例えば、マグネタイト、γ酸化鉄、マンガンフェライト、コバルトフェライト、もしくはこれらと亜鉛、ニッケルとの複合フェライトやバリウムフェライトなどの強磁性酸化物、または、鉄、コバルト、希土類などの強磁性金属、窒化金属などが挙げられる。
有機フィラーとしては、アクリル酸エステルポリマー、メタクリル酸エステルポリマー、ウレタンポリマーなどが挙げられる。フィラーの平均粒子径は特に制限されるものではないが、例えば、１０ｎｍ〜１００μｍとすることができる。本発明によれば、フィラーが高価なものであっても不要部分が原料として再利用されるので、不要部分中のフィラーも原料として再利用される。その結果、製品の製造コストが下げられる。
【００１３】
工程２  熱硬化性樹脂組成物の軟化
シリンダー３１０内の熱硬化性樹脂組成物は、シリンダー３１０内で軟化あるいは溶融される。図３に示すように、射出成型機１００は、ヒーター４１０と、冷却器４２０と、を有している。熱硬化性樹脂組成物は、ヒーター４１０によって加熱され、軟化あるいは溶融する。
【００１４】
図３に示すように、シリンダー３１０は、本体３１２とノズル３５０とを備えている。熱硬化性樹脂組成物を軟化あるいは溶融させるためには、シリンダー３１０とノズル３５０の設定温度を狭い設定温度範囲内に保つことにより、熱硬化性樹脂組成物を所定の温度範囲内にコントロールする必要がある。より具体的には、本体３１２の温度は、熱硬化性樹脂組成物の硬化反応開始温度よりも２０〜３０℃低く設定することが好ましい。また、ノズル３５０の温度は、熱硬化性樹脂組成物の硬化反応開始温度よりも１０〜２０℃低く設定することが好ましい。さらには、ノズル３５０の温度は、本体３１２の設定温度よりも１０〜２０℃高く設定することが好ましい。本発明者らは、本体３１２およびノズル３５０をこのような温度範囲に設定すると、金型５１０に好適に射出できることを見出した。より具体的には、熱硬化性樹脂組成物は、シリンダー３１０内では、樹脂組成物の軟化温度よりも高く硬化温度よりも低い温度に保たれる必要がある。図３に示す本実施形態の射出成型機１００では、軟化あるいは溶融した樹脂組成物は、冷却器４２０により冷却され、樹脂組成物の温度が設定温度以上に上昇することが好適に防止される。このように、本実施形態の射出成型機１００によれば、シリンダー３１０内の熱硬化性樹脂組成物を、所定の温度範囲内に正確に制御できる。この射出成型機１００については、後で詳細に説明する。なお、本発明は、本実施形態の射出成型機１００以外の射出成型機でも実施可能なことは、言うまでもない。
【００１５】
工程３  熱硬化性樹脂組成物の射出
工程２の後、シリンダー３１０内で軟化あるいは溶融した熱硬化性樹脂組成物は、シリンダー３１０から金型５１０内に、射出される。
【００１６】
工程４  熱硬化性樹脂組成物の半硬化
工程３の後、金型内で熱硬化性樹脂組成物を冷却し、半硬化状態、いわゆるＢステージ状態の成型品とする。ここで、Ｂステージ状態とは、樹脂材料の反応がある程度進行して、高分子状態にはなっているが、硬化反応は完了しておらず、未だ可塑性を保持している状態を指す。
【００１７】
工程５  成型品の取り出し
熱硬化性樹脂組成物を、半硬化状態で、金型５１０から取り出す。本工程では、熱硬化性樹脂組成物の温度が硬化温度よりも５０℃以上低い温度になってから、熱硬化性樹脂組成物を金型５１０から取り出すことが好ましく、７５〜１００℃低い温度になってから、取り出すことがより好ましい。本発明者らは、熱硬化性樹脂組成物がこのような低い温度まで冷却されてから熱硬化性樹脂組成物を金型５１０から取り出すと、熱硬化性樹脂組成物の型離れが良くなることを確認した。
【００１８】
工程６  製品と不要部分の切り分け
図１上段に示すように、金型５１０から取り出された成型品は、半硬化状態の熱硬化性樹脂組成物である。この成型品は、製品となる部分と不要部分とを含んでいる。不要部分は、いわゆるスプール・ランナーと呼ばれている部分であり、この不要部分は、金型５１０内で、樹脂の注入口から製品の型までの間の流路内で固まった樹脂に由来する。本工程では、成型品を、製品となる部分と不要部分とに切り分ける。この切り分けは、ヒートニッパ等を用いて常法で行われる。
【００１９】
工程７  加熱
図１中段左に示すように、切り分けられた製品となる部分は、加熱される。これにより、図１下段左に示すように、熱硬化性樹脂組成物は熱硬化反応が進行し、硬化物となる。その結果、製品が得られる。熱硬化性樹脂組成物は、樹脂組成物の硬化温度よりも高い温度で加熱することが好ましく、１５〜４０℃高い温度で加熱することが、より好ましい。この加熱は、オーブン等を用いて常法で行われる。
【００２０】
工程８  粉砕
図１中段右に示すように、切り分けられた不要部分は、粉砕される。この粉砕は、カッターミキサ等を用いて常法で行われる。その後、図１下段右に示すように、粉砕された不要部分は、再生原料として、新たな射出成型に用いられる。具体的には、粉砕物を新品の熱硬化性樹脂組成物と混合し、この混合物を射出成型機１００のホッパー２１０に投入して、新たに射出成型を行う。新品の熱硬化性樹脂組成物に対する不要部分、すなわち再生材料の混合比率は、重量比（不要部分：新品の熱硬化性樹脂）で、０．１：１００〜５０：１００程度とすることが好ましく、１：１００〜２０：１００程度とすることがより好ましい。なお、不要部分は、粉砕しなくても再利用可能であれば、粉砕せずに再生原料として用いてもよい。
【００２１】
射出成型機１００
以下、上述した熱硬化性樹脂組成物の射出成型に好適に用いられる射出成型機について説明する。図３は、本発明の射出成型機の一実施形態を示す断面模式図である。同図に示すように、射出成型機１００は、樹脂組成物供給部２００と、射出部３００と、温度調節部４００と、金型設置部５００と、を備えている。原料となる熱硬化性樹脂組成物は、樹脂組成物供給部２００から、射出部３００に供給される。射出部３００内の熱硬化性樹脂組成物は、温度調節部４００によって加熱され、軟化または溶融する。軟化または溶融した樹脂組成物は、射出部３００から、金型設置部５００に備えられる金型５１０に射出される。射出された熱硬化性樹脂組成物は、冷却により、金型５１０内で半硬化状態となる。その後、半硬化状態となった熱硬化性樹脂組成物を、金型５１０から取り出す。
【００２２】
樹脂組成物供給部２００
熱硬化性樹脂組成物の供給部２００は、ホッパー２１０を有している。ホッパー２１０は、原料となる熱硬化性樹脂組成物を貯留することができ、かつ、原料となる熱硬化性樹脂組成物を、射出部３００が供えるシリンダー３１０に供給することができる。
【００２３】
射出部３００
射出部３００は、シリンダー３１０と、スクリュー３２０と、スクリュー回転装置３３０と、スクリュー移動装置３４０と、ノズル３５０とを有している。シリンダー３１０は、円筒状の部材であり、熱硬化性樹脂組成物が供給される内部空間３１１を有している。シリンダー３１０は、ホッパー２１０の下流に位置している。より具体的には、ホッパー２１０は、シリンダー３１０の基端側側面に接続されている。シリンダー３１０の先端側には、ノズル３５０が形成されている。シリンダー３１０の内部空間３１１には、スクリュー３２０が挿入、設置されている。このスクリュー３２０の基端部は、シリンダー３１０から突出している。そして、スクリュー３２０の基端部には、スクリュー回転装置３３０およびスクリュー移動装置３４０が接続されている。スクリュー３２０は、スクリュー回転装置３３０によって回転する。また、スクリュー３２０は、スクリュー移動装置３４０によって、シリンダー３１０の長手方向に移動可能である。
【００２４】
温度調節部４００
シリンダー３１０の周部近傍には、温度調節部４００が設けられている。温度調節部４００は、シリンダー３１０、ひいてはシリンダー３１０の内部空間３１１内の樹脂組成物の温度を調節することができる。この温度調節部４００は、ヒーター４１０と、冷却器４２０と、を有している。
【００２５】
ヒーター４１０は、シリンダー３１０を、加熱することができる。このヒーター４１０は、上流部ヒーター４１１と、中流部ヒーター４１２と、下流部ヒーター４１３と、ノズルヒーター４１４と、を有している。上流部ヒーター４１１、中流部ヒーター４１２、および下流部ヒーター４１３は、シリンダー３１０を囲うように配置されている。より具体的には、上流部ヒーター４１１、中流部ヒーター４１２、および下流部ヒーター４１３は、薄板状の電熱器をシリンダー３１０の外周に巻きつけた構成となっている。このため、上流部ヒーター４１１、中流部ヒーター４１２、および下流部ヒーター４１３は、シリンダー３１０の外周面に、接触している。同様に、ノズルヒーター４１４は、ノズル３５０を囲うように配置されている。より具体的には、ノズルヒーター４１４は、薄板状の電熱器をノズル３５０の外周に巻きつけた構成となっている。このため、ノズルヒーター４１４は、ノズル３５０の外周面に接触している。上流部ヒーター４１１は、シリンダー３１０の基端側、より具体的には、ホッパー２１０の下流近傍に設置されている。下流部ヒーター４１３は、シリンダー３１０の先端側、より具体的には、ノズル３５０の上流近傍に設置されている。中流部ヒーター４１２は、シリンダー３１０の中央部付近、より具体的には、上流部ヒーター４１１と下流部ヒーター４１３との間に設置されている。これら上流部ヒーター４１１、中流部ヒーター４１２、下流部ヒーター４１３、およびノズルヒーター４１４は、それぞれ独立して加熱温度を設定可能である。
【００２６】
冷却器４２０は、ヒーター４１０に近接して設けられている。より具体的には、冷却器４２０は、ヒーター４１０を囲うように設置されている。冷却器４２０は、冷却パイプ４２１を備えている。この冷却パイプ４２１は、ノズルヒーター４１４、下流部ヒーター４１３、および中流部ヒーター４１２の外周上に、コイル状に巻かれている。このため、冷却パイプ４２１は、ノズルヒーター４１４、下流部ヒーター４１３、および中流部ヒーター４１２の外周面に、接触している。冷却パイプ４２１内には、冷媒、具体的には水が流される。
【００２７】
以上述べたように、射出成型機１００では、ヒーター４１０は、シリンダー３１０の外周面を囲うように設置されている。そして、冷却器４２０は、ヒーター４１０の外周面を囲うように設置されている。換言すれば、射出成型機１００では、ヒーター４１０の内周面は、シリンダー３１０の外周面に接触し、ヒーター４１０の外周面は、冷却器４２０に接触している。このような構成とすると、内部空間３１１内の樹脂の温度を、シリンダー３１０の上流部から下流部まで、広範囲にわたって正確に制御できる。
【００２８】
金型設置部５００
金型設置部５００には、金型５１０と、開閉装置５２０とが設置されている。金型５１０は、ノズル３５０に接続されている。この金型５１０は、内部に、樹脂組成物が流れる流路５１１と、樹脂組成物が充填される充填部５１２と、を有している。流路５１１は、ノズル３５０の出口に連通している。充填部５１２は、製品の形状に対応する形状を有している。開閉装置５２０は、金型５１０を開閉することができる。
【００２９】
射出成型機１００の動作
樹脂組成物の成型を行う際は、まず、ヒーター４１０をオンにする。これと並行して、冷却器４２０に冷媒を供給する。冷却器４２０は、シリンダー３１０を冷却する作用を有しているが、ヒーター４１０の作用により、シリンダー３１０の温度は上昇する。シリンダー３１０の温度が第1設定温度に到達したら、ヒーター４１０をオフにする。そうすると、冷却器４２０の作用により、シリンダー３１０の温度は下がり始める。そして、シリンダー３１０の温度が第２設定温度まで下がったら、ヒーター４１０を再びオンにする。このようにして、ヒーター４１０のオン・オフを繰り返す。その結果、シリンダー３１０の温度は、第1設定温度と第2設定温度の間の狭い範囲内に、保たれる。
【００３０】
これと並行して、固体状態の熱硬化性樹脂組成物を、ホッパー２１０から、シリンダー３１０の内部空間３１１内に供給する。熱硬化性樹脂組成物は、スクリュー３２０によって粉砕され、かつ、内部空間３１１の下流方向に搬送される。また、シリンダー３１０は加熱されているので、熱硬化性樹脂組成物は、内部空間３１１内を下流方向に移動している間に、軟化または溶融する。そして、軟化または溶融した樹脂組成物は、スクリュー３２０によって押し出され、ノズル３５０から金型５１０内に射出される。金型５１０内に入った樹脂は、流路５１１を通って、充填部５１２内に入る。その結果、充填部５１２は、射出された熱硬化性樹脂組成物で充填される。その後、熱硬化性樹脂組成物を冷却し、半硬化状態の成型品を得る。なお、ここで冷却には、放冷も含まれる。本発明では、熱硬化性樹脂の硬化温度に応じた温度管理を行って射出成型することにより、熱硬化性樹脂を完全硬化させず、半硬化状態に維持することができる。さらに、フィラーとして磁性粉体を用いた場合には、磁性粉体表面に被覆されているオレイン酸等の分散剤の熱分解温度を考慮した温度管理を行い、分散剤の燃焼を抑制することにより、ガス化に起因する外観不良の発生を防ぐことができる。熱硬化性樹脂組成物が半硬化状態のまま、金型５１０を開け、半硬化した樹脂組成物を取り出す。その後、流路５１１内で固まった熱硬化性樹脂組成物と充填部５１２内で固まった熱硬化性樹脂組成物とを切り離すと、製品が得られる。その製品をオーブン等で加熱して硬化させる。
【００３１】
射出成型機１００の利点
図４は、各種射出成型機でシリンダーの温度制御を行った場合の、シリンダー内の樹脂組成物の温度変化を示す図である。図４（ａ）は、一般的な熱可塑性樹脂組成物用の射出成型機、すなわちヒーターだけを有する射出成型機における、樹脂組成物の温度の変化を示す。このような射出成型機では、ヒーターをオンにすると樹脂の温度は速やかに上昇するが、シェア熱等により樹脂組成物が発熱し、ヒーターをオフにした後も樹脂の温度は上昇し続ける。このため、実際の樹脂組成物の温度は、設定温度よりもはるかに高い温度に到達しうる。本発明者らの観察によれば、実際の樹脂組成物の温度は、設定温度よりも２０〜３０℃高くなってしまうことも珍しくない。
図４（ｂ）は、特許文献１に示されるような射出成型機における、樹脂組成物の温度の変化を示す。すなわち、熱媒体管でシリンダーの温度調節を行った場合の、シリンダー内の樹脂組成物の温度の変化を示す。この射出成型機では、一般的な熱可塑性樹脂組成物用の射出成型機よりも、樹脂組成物の温度の上昇を抑えられる。しかしながら、それでも熱硬化性樹脂組成物の成型を行えるほどの、十分な温度制御の正確性は得られない。すなわち、熱硬化性樹脂組成物の成型を行うには、より高い精度で樹脂組成物の温度制御を行う必要がある。
【特許文献１】登録実用新案第３００８９５１号
【００３２】
図４（ｃ）は、射出成型機１００によってシリンダーの温度調節を行った場合の、シリンダー内の樹脂組成物の温度変化を示す。この図に示すように、ヒーター４１０をオンにすると、樹脂組成物の温度は速やかに上昇する。その後、ヒーター４１０をオフにすると、樹脂組成物は、冷却器４２０により冷却され、樹脂組成物の温度がそれ以上上昇することが防止される。そして、樹脂の温度は、徐々に低下していく。樹脂組成物の温度が第２設定温度に到達したら、再びヒーター４１０をオンにする。これにより、樹脂組成物の温度は再び第１設定温度まで速やかに上昇する。その後、再びヒーター４１０をオフにする。その結果、樹脂組成物の温度は、徐々に低下し、再び第２設定温度に到達する。このようにして、樹脂組成物の温度は、射出成型機１００では、第１設定温度と第２設定温度の間の狭い範囲内に維持されることとなる。このため、温度の一定性が高まり、温度制御の精度も上昇する。その結果、射出成型機１００は、熱硬化性樹脂組成物の成型も可能となる。
【００３３】
図４（ｃ）に示すように、樹脂組成物を加熱する際には、ヒーター４１０と冷却器４２０の両方を同時に動作させることが好ましい。本発明者らは、樹脂組成物を加熱している間も冷却器４２０を連続運転させていた方が、樹脂組成物の温度の変動幅が小さくなることを確認した。また、冷却パイプ４２１に冷媒を流す際には、冷媒は、シリンダー３１０の下流側から上流側に向かって流すことが好ましい。さらには、冷却パイプ４２１に流す冷媒の温度は、０〜５０℃程度に設定することが好ましく、０〜１５℃程度に設定することがより好ましい。また、熱硬化性樹脂組成物の成型を行う場合には、冷媒の温度は、樹脂組成物の硬化温度よりも、５０〜１２０℃程度低く設定することが好ましく、８０〜１００℃程度低く設定することがより好ましい。本発明者らは、冷媒に冷水（室温よりも低い温度に冷却された水）を用いると、熱硬化性樹脂組成物の成型を好適に行えることを見出した。
【実施例】
【００３４】
（熱硬化性樹脂組成物の構成成分）
樹脂：  エポキシ樹脂（三菱化学社製「ｊＥＲ１００４」、硬化開始温度１１５℃）
硬化剤：フェノールノボラック（ＤＩＣ社製「ＴＤ２１０６」）
無機フィラー
（Ａ）シリカ：富士シリシア化学社製「サイリシア３５０」、平均粒子径３．９μｍ
（Ｂ）磁性粉体：フェローテック社製磁性流体「ＥＸＰ．１２０３８」（磁性粒子：平均一次粒子径１５ｎｍのマグネタイト、分散剤：オレイン酸ナトリウム）から後述する方法により、分散媒を除去して調製【００３５】
［実施例１（実施例１−１−１〜１−７および比較例１−１〜１−６）］
上記樹脂１００質量部および上記硬化剤１０質量部をブレンダ―ミキサーを用いて混合した。その後、無機フィラーとして、（Ａ）シリカを１００質量部添加して、さらにブスコニーダを用いて混合して、熱硬化性樹脂組成物を得た。得られた熱硬化性樹脂組成物を図３に示す射出成型機のホッパーに入れ、表１に示すとおりシリンダー本体およびノズルを各種温度に設定して、それぞれ射出成型を行った。各実施例および比較例の成型開始時および成型終了時の金型温度（実測値）を表１に示す。なお、金型温度は、水冷式の温度調整機を用いて制御した。【００３６】
【表１】
2016171099.tif 000003
【００３７】
それぞれの設定温度において、連続で熱硬化性樹脂組成物を射出できる回数を以下の方法で評価した結果をそれぞれ表２（実施例１−１〜１−７および比較例１−１〜１−６）に示す。連続射出成型できた実施例１−１〜１−７について、得られた成型品の成型状態を以下のとおり目視で評価した。その結果を、同様に表２に示す。【００３８】
【表２】
2016171099.tif 000004
【００３９】
【表３】
2016171099.tif 000005
【００４０】
（連続射出成型回数）
表１に記載の温度条件で射出成型を連続的に行い、ノズルが詰まるまでに射出成型できた回数を連続射出可能回数とした。
表中、「連続射出できず」とは、連続射出可能回数が５０回未満であったことを示す。「連続射出可」とは、５０回以上連続で射出できたが、３００回以上連続で射出できなかったことを示す。「高連続射出可」とは、熱硬化性樹脂組成物を３００回以上連続で射出できたことを示す。【００４１】
（良品率）
５０回以上射出成型できた実施例により得られた成型品を目視観察して、ボイドの発生、クラックの発生等の外観不良の有無を評価した。このような外観不良の認められなかった試料を良品と判定した。各実施例について、５００個の成型品の良品率を算出した。結果を以下の表記方法で示す。
「△」：良品率が７０％以上９０％未満
「○」：良品率が９０％以上９９％未満
「◎」：良品率が９９％以上【００４２】
［実施例２（実施例２−１〜２−７および比較例２−１〜２−６）］
無機フィラーとして、（Ａ）シリカに変えて、（Ｂ）磁性粉体を用いた他は、実施例１と同様に熱硬化性樹脂組成物を調製して、射出成型を行った。なお、磁性粉体は、以下の方法で調製した。上述の磁性流体に、同量（体積）のエタノール（８５％水溶液）を添加して攪拌後、２４時間凝集沈降させた。この沈降物からエタノールをろ別し、磁性粒子の凝集沈降物を得た。得られた凝集沈降物を平らにならし、１１５℃に昇温した対流式オーブン中で８時間加熱乾燥し、その後、２時間放置冷却して磁性粉体を得た。
実施例１と同様の方法で、連続して熱硬化性樹脂組成物を射出できる回数を評価した結果をそれぞれ表３（実施例２−１〜２−７および比較例２−１〜２−６）に示す。また、実施例１と同様の方法で、得られた成型品の成型状態を評価した結果も表３に示す。【００４３】
比較例１−１〜１−６では、５回程度の射出により、ノズルに硬化した樹脂が詰まり、それ以上連続して射出成型を行うことができなかった。これは、比較例１〜６の成型条件では、ノズルの設定温度が熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度よりも１５℃以上高いため、熱硬化性樹脂組成物の硬化反応により、少なくとも一部がＣステージ（完全硬化）状態になったためと考えられる。これに対して、実施例１−１〜１−７の温度条件では、５０回以上の連続射出が可能であった。シリンダー本体およびノズルの設定温度が熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度以下だったので、熱硬化性樹脂組成物は、硬化反応が起きても、Ｂステージ状態に保たれていたと考えられる。【００４４】
実施例１−１から１−７より、シリンダー本体の設定温度、ノズルの設定温度および金型温度を制御することにより、より良品率が向上することが確認された。ここで、成型終了時の金型温度が４０℃であった実施例１−２では、流れ不良がわずかに認められたのに対して、成型終了時の金型温度が２０℃であった実施例１−３では、このような不良は認められなかった。また、本実施例においては、金型温度が３５℃を超えると樹脂が金型に張り付く現象が生じるため、金型温度は３５℃以下が好ましいと考えられる。
また、シリンダー本体下流部の設定温度を９５℃とした実施例１−６では、良品率が９９％未満で、クラックの発生がわずかに認められた。一方、シリンダー本体下流部の設定温度を９０℃とした実施例１−７では、良品率がほぼ１００％であり、クラックの発生も認められなかった。このことから、シリンダー本体の設定温度は、熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度よりも２０℃以上低くすることが好ましいと考えられる。
さらには、ノズルの温度は、熱硬化性樹脂組成物の硬化開始温度よりも１０℃以上低くすると、より良い成型品が得られることが判明した。【００４５】
次に、実施例１−６および１−７で得られた成型品をそれぞれ、ホットニッパを用いて、製品となる部分と不要部分とに切り分けた。そして、不要部分を、カッターミキサを用いて、粉砕した。それを上述した熱硬化性樹脂組成物（新品）に、重量比（再利用樹脂：新品樹脂）で、１０：１００となるように、混合した。そして、この混合物を、実施例１−６および１−７と同様の条件で、射出成型した。その結果、いずれの混合物においても、５０回以上の連続射出成型が可能であった。さらには、得られた成型品の良品率は、いずれも９０％以上であった。以上の結果、本発明の射出成形方法により、熱硬化性樹脂を連続的に射出成型でき、且つ成型時に生じる不要部分を再利用可能となることが確認された。【００４６】
表３に、無機フィラーとして、磁性粉体を用いた実施例２−１〜２−７および比較例２−１〜２−６の結果を示す。無機フィラーとして、シリカを用いた実施例１−１〜１−７および比較例１−１〜１−６と全体的には、ほぼ同様の傾向を示した。
また、実施例２−７と実施例２−１の試料のＸ線CTにより断面撮影したところ、実施例２−１では、クラックの発生が認められたが、実施例２−７では、認められなかった。これは、実施例２−７では、シリンダー本体およびノズル温度がより低温に制御されたため、無機フィラーの磁性粉体表面に被覆されている分散剤の気化がさらに有効に抑えられたためと考えられる。本発明の射出成型方法では、最適な温度設定を行うことにより、揮発性成分を含む無機フィラーを含有する熱硬化性樹脂組成物でも優れた成型品を連続的に成型できることが確認された。
【符号の説明】
【００４７】
１００・・・・・射出成型機
２００・・・・・樹脂組成物供給部
２１０・・・・ホッパー
３００・・・・・射出部
３１０・・・・シリンダー
３１１・・・内部空間
３１２・・・本体
３２０・・・・スクリュー
３３０・・・・スクリュー回転装置
３４０・・・・スクリュー移動装置
３５０・・・・ノズル
４００・・・・・温度調節部
４１０・・・・ヒーター
４１１・・・上流部ヒーター
４１２・・・中流部ヒーター
４１３・・・下流部ヒーター
４１４・・・ノズルヒーター
４２０・・・・冷却器
４２１・・・冷却パイプ
５００・・・・・金型設置部
５１０・・・・金型
５１１・・・流路
５１２・・・充填部
５２０・・・・開閉装置
【図１】
2016171099.tif 000006
【図２】
2016171099.tif 000007
【図３】
2016171099.tif 000008
【図４】
2016171099.tif 000009
【国際調査報告】
2016171099.tif 000010
2016171099.tif 000011
2016171099.tif 000012
2016171099.tif 000013