(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（イ）キャビティが設けられ、ポリマーアロイ材料から成る成形品を成形するための金型と、
（ロ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのセラミック製又はガラス製の入れ子と、
（ハ）該金型に取り付けられ、キャビティの一部を構成する、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、
から成り、
入れ子と抑えプレートとの間のクリアランスは０．００１ｍｍ乃至０．０３ｍｍであり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え代が０．１ｍｍ以上である金型組立体を用い、
ポリマーアロイ材料をキャビティ内に充填した後、該ポリマーアロイ材料を冷却、固化することを特徴とするポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法。
【請求項２】
入れ子の熱伝導率は２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることを特徴とする請求項１に記載のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法。
【請求項３】
入れ子は、ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−ＣａＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２−ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ、Ｔｉ３Ｎ２及び３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス及び結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法。
【請求項４】
入れ子は、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３若しくは３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成るセラミック、又は、結晶化ガラスから成ることを特徴とする請求項３に記載のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法。
【請求項５】
ポリマーアロイ材料は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたもの、又は、２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ポリマーアロイ材料から成り、優れた光沢性を有する成形品の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリマーアロイ材料に基づき成形品を成形するための金型（以下、単に金型と呼ぶ）は、通常、金型に設けられた中空部分であるキャビティ内に溶融したポリマーアロイ材料（以下、単に溶融樹脂と呼ぶ場合がある）を充填する際の高い圧力によっても変形しない金属材料、例えば、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金から作製されている。そして、金型に設けられたキャビティ内に溶融樹脂を充填することで、所望の形状を有し、しかも金型のキャビティを構成する面（以下、便宜上、金型のキャビティ面と呼ぶ）が転写された成形品を得ている。
【０００３】
成形品の原料樹脂として用いられるポリマーアロイ材料は、２種類以上の熱可塑性樹脂をブレンドした材料、あるいは２種類以上の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体又はグラフト共重合体である。そして、単独の熱可塑性樹脂のそれぞれが有する特有な性能を合わせ持つことができる高機能材料として広く使用されている。ポリマーアロイ材料として、例えば、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）樹脂や変性ポリフェニレンエーテル（変性ＰＰＥ）樹脂を挙げることができる。ＨＩＰＳ樹脂は、ポリスチレン樹脂の耐衝撃性の改良を目的として、ポリスチレン樹脂にＳＢＲやＢＲ等のゴム成分を配合したものであり、成形品の耐衝撃性は向上するが、ゴム成分が配合されるために、成形品の透明性及び光沢性が失われる。ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂は優れた耐熱性を有しているが、流動性に乏しいため、成形することは不可能に近い。然るに、ＰＰＥ樹脂にポリスチレン樹脂を配合することで、流動性が改良され、成形可能な変性ＰＰＥ樹脂が得られる。変性ＰＰＥ樹脂においては、ＰＰＥ樹脂とポリスチレン樹脂とが均一に分散しているため、双方の配合割合に応じて耐熱性や流動性を変化させることができる。このように、ポリマーアロイ化技術は、それぞれ単独の樹脂だけでは持ち得なかった性能をポリマーアロイ材料に付与し得る、優れた技術である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ポリマーアロイ材料に基づき成形された成形品においては、一般に、成形品の外観（特に、光沢性）が悪くなり、特に、成形品の厚さが変わる部分やウェルド部分において外観不良が生じ易いという問題がある。この原因は、金型の材質と関係している。先に説明したように、通常、金型は熱伝導性が良い金属材料から作製されている。従って、キャビティ内に充填された溶融したポリマーアロイ材料は、金型のキャビティ面と接触したとき、瞬時に冷却され始める。その結果、溶融したポリマーアロイ材料に固化層が形成され、転写性不良や光沢不良が生じる。
【０００５】
このような問題を解決するために、一般的には、溶融したポリマーアロイ材料を高圧にてキャビティ内に射出することで、金型のキャビティ面を無理矢理、成形品の表面に転写させる方法、あるいは又、金型温度を高温にして溶融樹脂における固化層の発達を抑制する方法が取られている。しかしながら、前者の方法においては、成形装置の大型化、金型自体の大型化・肉厚化によるコストアップにつながると共に、溶融樹脂の高圧充填により成形品内部に応力が残留し、その結果、成形品の品質が低下するといった問題が発生する。後者の方法においては、金型温度を成形に用いるポリマーアロイ材料の荷重撓み温度に近づけて設定するために、キャビティ内のポリマーアロイ材料の冷却時間が長くなる。その結果、成形サイクルが長くなり、生産性が低下するといった問題がある。しかも、これらの成形方法にて、成形品の表面に固化層が形成されることを完全に防止することは、極めて困難である。
【０００６】
無機繊維が添加されていない、即ち非強化の熱可塑性樹脂を使用して、キャビティ内に充填された溶融した熱可塑性樹脂の急速な冷却を防止することによってウェルドマークやフローマーク等の成形不良を防止することを目的として、低熱伝導材を金型のキャビティ面に設け、若しくは取り付ける技術が、例えば、特開昭５５−５５８３９号公報、特開昭６１−１００４２５号公報、特開昭６２−２０８９１９号公報、特開平５−１１１９３７号公報、特開平５−２００７８９号公報、特公平６−３５１３４号公報、特開平６−２１８７６９号公報に提案されている。
【０００７】
しかしながら、金型のキャビティ面に低熱伝導性の入れ子を、例えば接着剤を用いて単に装着する場合、以下のような問題が生じ、実用化は困難である。
（１）金型と低熱伝導性の入れ子との間のクリアランスが小さい場合、金型の温度上昇及び温度下降を繰り返すと、金型を構成する材料と入れ子を構成する材料との線膨張係数の差に起因して入れ子が破損する。
（２）金型と低熱伝導性の入れ子のクリアランスが大きい場合、長期間の成形を行なうと、金型と入れ子との間に溶融樹脂が浸入し、成形品にバリが発生する。そして、このバリが、離型時に入れ子を破損させるといった問題が生じる。
【０００８】
また、低熱伝導性の入れ子の外周部には切削加工時に発生した微細なクレーズが残っているため、高温高圧の溶融樹脂との接触によって、入れ子の外周部にクラックが生じ、入れ子が破損するといった問題が生じる。そのため、金型全体としての耐久性が問題となるし、成形品の量産が困難となる。
【０００９】
耐熱性プラスチック製の入れ子を用いることによって溶融樹脂の急速な冷却を防止しようとした場合、かかる入れ子は剛性が小さく、更には、表面硬度が劣るため、長期間使用すると、入れ子が変形したり、入れ子に傷が付くといった問題がある。あるいは又、セラミックなどの薄膜を蒸着等によって金属表面に形成させて成る入れ子もあるが、薄膜の耐久性が劣り、金属表面から剥離するといった問題がある。それ故、このような入れ子は、試験用金型や簡易金型に用いられるだけであり、長期使用には耐えられない。
【００１０】
溶融樹脂の急速な冷却を防止する別の方法として、高周波、電気、蒸気等を用いて、キャビティ内への溶融樹脂の充填前に金型温度を高温にしておき、冷却工程では水等を用いて低温まで金型温度を下げる方法も知られている。しかしながら、この方法には、過大な設備が必要とされ、高コストを招き、成形サイクルが長くなるなどの問題が多く、現状では、実用化された実績が無い。
【００１１】
従って、本発明の目的は、ポリマーアロイ材料から成り、光沢性に極めて優れた成形品を成形することができ、成形品にバリが発生せず、しかも、キャビティを構成する面を忠実に成形品表面に転写できる、成形品の成形方法を提供することにある。更に、本発明の目的は、入れ子の保守が容易であり、成形時、例えばセラミックやガラスといった非常に脆い材料から作製された入れ子に破損が発生せず、長期間の使用に耐え、キャビティ面を構成する入れ子の面の状態を確実に成形品の表面に転写することができる、ポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法は、
（イ）キャビティが設けられ、ポリマーアロイ材料から成る成形品を成形するための金型と、
（ロ）該金型の内部に配置され、キャビティの一部を構成する、厚さが０．５ｍｍ乃至１０ｍｍのセラミック製又はガラス製の入れ子と、
（ハ）該金型に取り付けられ、キャビティの一部を構成する、該入れ子の端部を抑える抑えプレート、
から成り、
入れ子と抑えプレートとの間のクリアランス（Ｃ）は０．００１ｍｍ乃至０．０３ｍｍ（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）であり、且つ、入れ子に対する抑えプレートの抑え代（ΔＳ）が０．１ｍｍ以上（ΔＳ≧０．１ｍｍ）である金型組立体を用い、
ポリマーアロイ材料をキャビティ内に充填した後、該ポリマーアロイ材料を冷却、固化することを特徴とする。
【００１３】
入れ子の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、入れ子による断熱効果が少なくなり、キャビティ内に導入された溶融樹脂の急冷を招く結果、固化層の発達を抑制できなくなり、成形品の表面から光沢が失われる。また、ウエルドマークやフローマーク等の外観不良が発生する確率が高くなる。更には、成形品表面への入れ子のキャビティ面の転写性が劣化したり、成形品の表面の鏡面性が劣化する。また、金型に入れ子を固定する際には、例えば熱硬化性接着剤を用いて入れ子を金型に接着すればよいが、入れ子の厚さが０．５ｍｍ未満の場合、接着剤の膜厚が不均一になると入れ子に不均一な応力が残るために、成形品の表面がうねる現象が生じたり、充填された溶融樹脂の圧力によって入れ子が破損することがある。一方、入れ子の厚さが１０ｍｍを越える場合、入れ子による断熱効果が大きくなり過ぎ、キャビティ内の樹脂の冷却時間を延長しないと、金型からの成形品の取り出し後に成形品が変形することがある。それ故、成形サイクルの延長といった問題が発生することがある。尚、このような入れ子を用いることで、一定の金型温度で成形品を成形することができ、また、特殊な設備が不要であり、成形サイクルも通常の成形と同等となる。尚、入れ子の厚さは、好ましくは１ｍｍ乃至７ｍｍ、より好ましくは２ｍｍ乃至５ｍｍであることが望ましい。
【００１４】
本発明の成形方法においては、入れ子と抑えプレートとの間のクリアランス（Ｃ）は、０．００１ｍｍ以上０．０３ｍｍ以下（０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）、より好ましくは０．００３ｍｍ乃至０．０３ｍｍ（０．００３ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍ）である。ここで、かかるクリアランス（Ｃ）は、入れ子の厚さ方向（入れ子のキャビティ面と垂直な方向）に沿って測った入れ子と抑えプレートとの間の隙間である。より具体的なクリアランス（Ｃ）の最小値は、抑えプレートを取り付ける際に入れ子の外周部に微細なクラックが発生したり、金型の昇温時に入れ子が熱膨張することによって入れ子と抑えプレートが接触し、入れ子の外周部の微細クラックに応力が加わる結果、入れ子が破損するといった問題が生じたり、型締め時の衝撃で入れ子に損傷が発生しないような値とすればよい。一方、クリアランス（Ｃ）が０．０３ｍｍを越えると、溶融樹脂が入れ子と抑えプレートとの間に侵入し、入れ子にクラックが生じる場合があるし、成形品にバリが発生するといった問題も生じる。
【００１５】
抑え代（ΔＳ）が０．１ｍｍ未満の場合、入れ子の作製時に入れ子の端部に発生したクレーズが溶融樹脂と接触する結果、クレーズがクラックに成長し、入れ子が破損する場合がある。抑え代（ΔＳ）の上限は特に規定されないが、２ｍｍ程度とすることが好ましい。ここで、抑え代（ΔＳ）は、入れ子のキャビティ面と平行な方向に沿って測った、抑えプレートの端面（側面）から入れ子の端部（側面）までの距離である。
【００１６】
金型に設けられた入れ子装着部と入れ子とのクリアランス（Ｄ）は、限りなく０に近い値であってよいが、実用的には、０．００５ｍｍ以上であることが好ましい。ここで、クリアランス（Ｄ）は、入れ子のキャビティ面と平行な方向に沿って測った、金型の入れ子装着部と入れ子の端面（側面）との間のクリアランスを指す。入れ子を構成する材料の線膨張係数に依存するが、クリアランス（Ｄ）が余りに小さい場合、金型の入れ子装着部を構成する材料と入れ子を構成する材料の線膨張係数の差による入れ子の破損を防止することができなくなる場合がある。従って、クリアランス（Ｄ）は、このような問題が生じないような値とすればよい。尚、クリアランス（Ｄ）を大きくし過ぎると、入れ子の位置ズレ及び位置安定性が不足するために、入れ子が破損する虞がある。従って、クリアランス（Ｄ）は、２ｍｍ程度以下であることが好ましい。
【００１７】
通常、金型は固定金型部と可動金型部とから構成されている。成形すべき成形品（以下、単に成形品と呼ぶ場合がある）の形状、要求される表面特性等に依存して、入れ子を、可動金型部のみに配設してもよいし、固定金型部のみに配設してもよいし、可動金型部及び固定金型部の両方に配設してもよい。入れ子を装着する金型の部分を、金型に装着された中子から構成することもできる。尚、入れ子は、例えば優れた平滑性（鏡面性）が要求される成形品の表面の部分に対向して金型内に配設することが好ましい。
【００１８】
尚、キャビティの一部を構成するとは、成形品の外形を規定するキャビティ面を構成することを意味する。より具体的には、キャビティは、例えば、可動金型部及び固定金型部に形成されたキャビティを構成する面と、入れ子に形成されたキャビティを構成する面と、抑えプレートに形成されたキャビティを構成する面とから構成されている。尚、これらのキャビティを構成する面を、以下、キャビティ面と呼ぶ。
【００１９】
入れ子の熱伝導率は、２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下であることが好ましい。入れ子は、広く、ジルコニア系材料、アルミナ系材料、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス、結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製することができ、より具体的には、ＺｒＯ２、ＺｒＯ２−ＣａＯ、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３、ＺｒＯ２−ＭｇＯ、Ｋ２Ｏ−ＴｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ、Ｔｉ３Ｎ２及び３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成る群から選択されたセラミック、若しくは、ソーダガラス、石英ガラス、耐熱ガラス及び結晶化ガラスから成る群から選択されたガラスから作製することができるが、中でも、熱伝導率が２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ以下である、ＺｒＯ２−Ｙ２Ｏ３又は３Ａｌ２Ｏ３−２ＳｉＯ２から成るセラミックから作製されていることが好ましい。尚、２×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇを越える熱伝導率を有する材料を用いて入れ子を作製した場合、キャビティ内の溶融樹脂が入れ子によって急冷されるために、入れ子を備えていない通常の炭素鋼等から作製された金型にて成形された成形品と同程度の外観しか得られない場合があるし、固化層の発達を抑制できなくなる虞がある。
【００２０】
あるいは又、入れ子を、結晶化度が１０％以上、更に望ましくは結晶化度が６０％以上、一層望ましくは結晶化度が７０〜１００％の結晶化ガラスから作製することが好ましい。１０％以上の結晶化度になると結晶がガラス全体に均一に分散するので、熱衝撃強度及び界面剥離性が飛躍的に向上するため、成形品の成形時における入れ子の破損発生を著しく低下させることができる。結晶化度が１０％未満では、成形時にその表面から界面剥離を起こし易いといった欠点がある。尚、入れ子のキャビティ面の表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍ以下であり、入れ子を構成する結晶化ガラスの線膨張係数が１×１０−６／ｄｅｇ以下、熱衝撃強度が４００゜Ｃ以上であることが好ましい。
【００２１】
熱衝撃強度とは、所定の温度に加熱した１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水中に投げ込んだとき、ガラスに割れが発生するか否かの温度を強度として規定したものである。熱衝撃強度が４００゜Ｃであるとは、４００゜Ｃに熱した１００ｍｍ×１００ｍｍ×３ｍｍのガラスを２５゜Ｃの水中に投げ込んだとき、ガラスに割れが発生しないことを意味する。この熱衝撃強度は、耐熱ガラスにおいても１８０゜Ｃ前後の値しか得られない。従って、それ以上の温度（例えば、約３００゜Ｃ）で溶融された樹脂が入れ子と接触したとき、入れ子に歪みが生じ、入れ子が破損する場合がある。熱衝撃強度は、ガラスの結晶化度とも関係し、１０％以上の結晶化度を有する結晶化ガラスから入れ子を作製すれば、成形時に入れ子が割れることを確実に防止し得る。
【００２２】
ここで、結晶化ガラスとは、原ガラスに少量のＴｉＯ２及びＺｒＯ２の核剤を添加し、１６００゜Ｃ以上の高温下で溶融した後、プレス、ブロー、ロール、キャスト法等によって成形され、更に結晶化のために熱処理を行い、ガラス中にＬｉ２Ｏ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系結晶を成長させ、主結晶相がβ−ユークリプタイト系結晶及びβ−スポジュメン系結晶が生成したものを例示することができる。あるいは又、ＣａＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを１４００〜１５００゜Ｃで溶融後、水中へ移して砕いて小粒化を行った後、集積し、耐火物セッター上で板状に成形後、更に加熱処理を行い、β−ウォラストナイト結晶相が生成したものを例示することができる。更には、ＳｉＯ２−Ｂ２Ｏ３−Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ−Ｋ２Ｏ−Ｆ系ガラスを熱処理して雲母結晶を生成させたものや、核剤を含むＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２系ガラスを熱処理してコーディエライト結晶が生成されたものを例示することができる。尚、本発明における入れ子として、強度及び熱特性に優れたβ−ユークリプタイト系結晶又はβ−スポジュメン系結晶を有する結晶化ガラスを用いることが好ましい。
【００２３】
これら結晶化ガラスにおいては、ガラス基材中に存在する結晶粒子の割合を結晶化度という指標で表すことができる。そして、Ｘ線回折装置等の分析機器を用いて非晶相と結晶相の割合を測定することで結晶化度を測定することができる。
【００２４】
入れ子がセラミックから成る場合、入れ子の表面に、イオンプレーティング等の表面処理技術によって、上述した入れ子を構成する材料から成る薄膜層を少なくとも１層設けてもよく、これによって、セラミックの空孔を充填することができ、成形品の表面特性を一層向上させることができる。
【００２５】
入れ子をセラミックから作製した場合、入れ子の素材が多孔質であるために、成形品の表面に凸状の突起物が転写される場合がある。しかしながら、結晶化ガラスは、結晶粒子が微細であり、しかも粒子間の接着力が優れており、多孔質でないために、成形品の表面が鏡面になり易いといった利点がある。
【００２６】
成形品に鏡面性が要求される場合、入れ子のキャビティ面の表面粗さＲｍａｘを０．０３μｍ以下とすることが望ましい。表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍを越えると、鏡面性が不足し、成形品に要求される特性、例えば表面平滑性（写像性）を満足しない場合がある。そのためには、作製された入れ子のキャビティ面に対して、表面粗さＲｍａｘが０．０３μｍ以下になるまで、例えばダイヤモンドラッピングを行い、更に、必要に応じて、酸化セリウムによるラッピングを行えばよい。ラッピングは、ラッピングマシン等を用いて行うことができる。通常の炭素鋼等の磨きと比較すると、例えば結晶化ガラスの場合、約１／２のコストで鏡面が得られるために、金型組立体の製作費を低減させることが可能である。尚、表面粗さＲｍａｘの測定は、ＪＩＳ  Ｂ０６０１に準じた。つや消し若しくはヘラーラインの状態の表面を有する成形品を成形する場合には、入れ子のキャビティ面をサンドブラスト処理やエッチングを行うことによって、入れ子のキャビティ面に細かい凹凸やラインを形成すればよい。
【００２７】
また、入れ子を、線膨張係数が１２×１０−６／ｄｅｇ以下のセラミック若しくはガラスから作製することが好ましい。ここで、線膨張係数は、５０゜Ｃから３００゜Ｃにおける平均値である。これによって、金型と入れ子といった異材質同志の膨張収縮による入れ子の変形及び破損を効果的に防止することができる。例えば炭素鋼から成る金型（場合によっては中子）に入れ子を装着して成形品の成形を行う場合、溶融樹脂の熱及び金型温調機の水やオイル等の熱によって金型及び入れ子は共に熱膨張する。そこで、線膨張係数が上記の値を越える場合、金型に設けられた入れ子装着部と入れ子との間のクリアランス（Ｄ）をかなり大きくしないと、線膨張係数の差によって入れ子に破損が発生する場合がある。尚、入れ子を結晶化ガラスから構成する場合は、線膨張係数を１×１０−６／ｄｅｇ以下とすることが可能である。
【００２８】
本発明の成形方法においては、入れ子を構成する材料に対して、通常の研削加工で凹凸、曲面等の加工を容易にでき、かなり複雑な形状以外は任意の形状の入れ子を製作できる。セラミック粉末若しくは溶融ガラスを成形用金型に入れてプレス成形した後に熱処理することで、入れ子を作製することができる。また、ガラスから成る板状物を治具上に置いたまま炉内で自然に賦形させることによって、入れ子を作製することもできる。尚、最終工程でラッピング処理を容易に行うことができる。
【００２９】
曲面を有する成形品を成形する場合、入れ子の裏面（入れ子のキャビティ面と反対側の面であり金型と対向する面）の曲率に合わせて金型の入れ子装着部を加工し、且つ、抑えプレートも入れ子のキャビティ面の曲率に合わせて研削加工を行えばよい。このような加工をしない場合、キャビティ内に充填された溶融樹脂の圧力で入れ子が変形し、破損する場合がある。この場合にも、ΔＳ≧０．１ｍｍ、及び、０．００１ｍｍ≦Ｃ≦０．０３ｍｍの関係を保ったまま、入れ子を金型の入れ子装着部に装着し、入れ子を抑えプレートで抑える。
【００３０】
研削加工等によって所定形状に加工した後、入れ子の装着時に入れ子が金型内部に設けられた入れ子装着部から落下して破損する虞がない場合、あるいは又、接着剤を用いることなく入れ子を入れ子装着部に装着可能な場合には、接着剤を用いずに入れ子を金型内部に設けられた入れ子装着部に直接装着することができる。あるいは又、エポキシ系、ウレタン系、アクリル系、シリコン系等の中から選択された熱硬化性接着剤を用いて、入れ子を入れ子装着部に接着してもよい。但し、接着剤の厚さむらの影響で入れ子に歪みが発生することを防止するために、接着剤の厚さを出来る限り薄く且つ均一にすることが望ましい。
【００３１】
また、ガラスの熱曲げによって作製された入れ子を金型に装着する場合、必然的に入れ子の端面は金型の入れ子装着部の側壁と平行ではなくなるが、入れ子と金型の入れ子装着部との間のクリアランス（Ｄ）を２ｍｍ以下の範囲で、入れ子の端部の破損発生に注意しながら入れ子を金型に装着すればよい。また、ガラスから成る入れ子の熱曲げ後にその端面を研削加工して金型の入れ子装着部の側壁と平行にすることも考えられるが、かなり鋭角に加工された縁部分が入れ子に生じるために、金型への装着時に入れ子が破損する可能性がある。従って、入れ子の端面と平行になるように金型の入れ子装着部の側壁に切削加工を施すことが望ましい。
【００３２】
ポリマーアロイ材料は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたもの、又は、２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成る。
【００３３】
少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料を構成する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；メタクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；変性ＰＰＥ樹脂；ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂；ポリオキシメチレン樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂；液晶ポリマー；エラストマー等を挙げることができる。２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイ材料を例示することができる。尚、このような樹脂の組合せを、ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂と表記する。以下においても同様である。更に、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂／ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＨＩＰＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミド系樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミドＭＸＤ６樹脂、ポリオキシメチレン樹脂／ポリウレタン樹脂、ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／液晶ポリマーを例示することができる。また、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成るポリマーアロイ材料として、ＨＩＰＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＡＳ樹脂を例示することができる。尚、ポリマーアロイ材料には、安定剤、紫外線吸収剤、離型剤、染顔料等が添加されていてもよく、更に、ガラス繊維、ガラスビーズ、カーボン繊維、ウォラストナイト、ほう酸アルミニウムウィスカー、チタン酸カリウムウィスカー、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー、珪酸カルシウムウィスカー、硫酸カルシウムウィスカー、マイカ、カオリン、炭酸カルシウム等の無機繊維や無機充填材、あるいは有機充填材を添加することもできる。
【００３４】
一般的には、成形後の樹脂の収縮による成形品の反りを起こり難くするために、固定金型部及び可動金型部並びに入れ子の熱伝導率や厚さを考慮して、成形品の取り出し時の固定金型部と可動金型部の温度差を出来るだけ無くすことが望ましい。
【００３５】
本発明の成形方法において、成形品を成形する方法としては、ポリマーアロイ材料を成形するために一般的に用いられる射出成形法やブロー成形法、多色成形法を挙げることができるが、最も好ましい方法は射出成形法である。
【００３６】
本発明の成形方法においては、入れ子と抑えプレートを備えた金型組立体を用いるので、キャビティ内に充填された溶融したポリマーアロイ材料の急冷を緩和することができる。それ故、低い金型温度でも、確実に且つ容易に優れた鏡面性を有する成形品を成形することができるし、固化層の生成を抑制することができるので、優れた光沢性を成形品に付与することができる。しかも、溶融したポリマーアロイ材料の急冷を緩和することができる結果、樹脂の流動性が向上するために、溶融ポリマーアロイ材料の射出圧力を低く設定でき、成形品に残留する応力を緩和できる。その結果、成形品の品質が向上する。また、例えば射出圧力を低減できるために、金型の薄肉化、成形装置の小型化が可能となり、成形品の製造コストダウンも可能になる。
【００３７】
ポリマーアロイ材料を用い、炭素鋼から作製された金型を用いて、金型温度８０゜Ｃにて成形を行った場合、成形品表面には光沢不良が発生していたのに対し、本発明の成形方法においては、同じ金型温度であっても成形品表面は極めて優れた光沢性を有していた。
【００３８】
入れ子を低熱膨張率を有する材料から作製すれば、入れ子は、金型とは独立して作製され、金型の内部に配設されるので、入れ子による断熱効果が大きいばかりか、入れ子の保守が容易である。入れ子を結晶化ガラスから作製すれば、線膨張係数が低く、熱衝撃に対しても強く、破損やクラックが発生し難い入れ子を作製することができる。かかる入れ子を用いることによって、入れ子による断熱効果が大きく、キャビティ内の溶融樹脂の急冷を抑制することができ、ウエルドマークやフローマーク等の外観不良が発生することを効果的に防止することができる。しかも、入れ子を、所定のクリアランス（Ｃ）及び抑え代（ΔＳ）の範囲内で抑えプレートによって抑えることで、成形品の端部の外観を損なうことがなくなり、成形品の端部にバリが発生しなくなり、更には、入れ子外周部に残っている微細なクレーズと溶融樹脂が接触しなくなるために入れ子の破損を防止し得る。
【００３９】
【実施例】
以下、図面を参照して、好ましい実施例に基づき本発明を説明する。
【００４０】
実施１における成形品の成形に適した金型組立体を図１の（Ａ）に模式的な一部端面図で示す。また、組み立て中の金型組立体の模式的な端面図を、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）に示す。ここで、金型組立体は、図１の（Ｂ）、図１の（Ｃ）、図１の（Ａ）の順に組み立てられる。実施例においては、結晶化度７０％の結晶化ガラスを研削加工して、入れ子３０を作製した。入れ子３０の仕様を以下の表１に示す。
【００４１】
【表１】
材質：スポジュメン系結晶から成る結晶化ガラス（日本電気硝子株式会社製、商品名Ｎ−０）
結晶化度  ：７０％
密度      ：２．５１ｇ／ｃｍ３
熱伝導率  ：０．４×１０−２ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・ｄｅｇ
線膨張係数：−６．０×１０−６／ｄｅｇ
熱衝撃温度：８００゜Ｃ
【００４２】
固定金型部１０を炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製した。内寸法が２７１．２０ｍｍ×８１．２０ｍｍ、深さが４．０２ｍｍとなるように切削加工を行い、固定金型部１０に入れ子装着部１１を設けた。厚さ４．００ｍｍ、長さ２７１．００ｍｍ、幅８１．００ｍｍの寸法の入れ子３０のキャビティ面３１に対して、ダイヤモンド砥石及び酸化セリウム砥石を用いた研磨及び仕上げを行い、入れ子３０のキャビティ面３１の表面粗さＲｍａｘを０．０２μｍとした。そして、２液硬化型エポキシ系接着剤（図示せず）を用いて、この入れ子３０を入れ子装着部１１内に接着、固定した（図１の（Ｂ）参照）。接着、固定後、隙間ゲージを用いて入れ子３０と入れ子装着部１１のクリアランス（Ｄ）を測定したところ、最低クリアランスは０．０５ｍｍであった。
【００４３】
炭素鋼Ｓ５５Ｃから作製した抑えプレート３２の内法寸法を２７０．００ｍｍ×８０．００ｍｍとした。そして、固定金型部１０にビス（図示せず）を用いて抑えプレート３２を固定した。入れ子３０と抑えプレート３２との間のクリアランス（Ｃ）は、平均で０．０１９ｍｍであった。また、入れ子３０に対する抑えプレート３２の抑え代（ΔＳ）は、０．５ｍｍであった。炭素鋼Ｓ５５Ｃから切削加工によって作製した可動金型部２０と固定金型部１０との組み付けを行い、金型組立体を完成させた。尚、キャビティ４０の寸法は、２７０．００ｍｍ×８０．００ｍｍ、厚さ２．００ｍｍであり、得られる成形品の大きさは、２７０ｍｍ×８０ｍｍ、厚さ２ｍｍである。
【００４４】
完成した金型組立体を射出成形装置に取り付けた。そして、金型温調機を用いて１３０゜Ｃまで加熱した後、４０゜Ｃまで急冷しても、結晶化ガラスから作製された入れ子３０に割れ等の問題は発生しなかった。
【００４５】
射出成形装置として三菱重工業株式会社製、１５０ＭＳＴ射出成形装置を用い、金型組立体を８０゜Ｃに加熱した。原料樹脂としてポリマーアロイ材料である変性ＰＰＥ樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製  ＡＨ２０）を用い、以下の表２に示す射出成形条件にて、キャビティ４０内を完全に充填するのに十分な量の溶融樹脂をゲート部１２を介してキャビティ４０内に射出した。そして、射出完了から２０秒経過後、成形品を金型組立体から取り出した。成形品の表面は、その端部に至るまで光沢性を有しており、デジタル偏角光沢度計（スガ試験機製：ＵＧＶ−５Ｄ）で成形品表面の光沢度測定を行った結果、９９％と非常に高い光沢性を有していた。尚、連続して成形を１００００ショット行ったが、入れ子３０に割れ等の損傷は発生しなかった。
【００４６】
【表２】
成形条件
金型温度：  ８０゜Ｃ
樹脂温度：２８０゜Ｃ
射出圧力：６００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ
【００４７】
（比較例１）
比較例１においては、金型をスタバックス鋼から作製し、金型のキャビティ面を鏡面研磨した金型組立体を用いた。尚、比較例１の金型組立体の構造は、入れ子及び抑えプレートを備えていないことを除き、実施例の金型組立体と同様の構造を有する。比較例１における金型組立体の模式的な端面図を図２の（Ａ）に示す。そして、実施例１と同一のポリマーアロイ材料を用いて射出成形を行った。
【００４８】
キャビティ４０内での溶融樹脂の流動が悪く、キャビティ４０内を完全に溶融樹脂で充填することができなかった。そこで、射出圧力を１００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ増加させ、７００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇとして成形を行った。得られた成形品の表面は、光沢性が不良であり、しかもフローマークが発生していた。実施例と同様の方法で光沢度を測定した結果、２２％と非常に光沢度が低かった。
【００４９】
（比較例２）
比較例２においては、図２の（Ｂ）に模式的な一部端面図を示すように、実施例にて説明した金型組立体から抑えプレート３２を除去した金型組立体を用いた。そして、実施例と同様の条件で射出成形を行った。得られた成形品の端部の外観は醜く、バリ等発生していた。また、成形１５サイクルで入れ子３０の端部に割れが生じた。
【００５０】
（比較例３）
比較例３においては、実施例にて説明した金型組立体における抑えプレート３２と入れ子３０との間のクリアランス（Ｃ）を０．０４ｍｍとした。そして、実施例と同様の条件で射出成形を行った。その結果、抑えプレート３２と入れ子３０との間の隙間に溶融樹脂が侵入し、離型時に成形品を金型組立体から取り外すことができなかった。
【００５１】
（比較例４）
比較例４においては、入れ子３０に対する抑えプレート３２の抑え代（ΔＳ）を０．０５ｍｍとした以外は実施例と同様の金型組立体を使用し、実施例と同様の条件で射出成形を行った。その結果、入れ子３０の外周部からクラックが成長し、成形５サイクル目には入れ子全面に割れが発生した。
【００５２】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。各実施例にて説明した成形条件や使用した材料は例示であり、また、金型組立体の構造も例示であり、適宜変更することができる。入れ子や抑えプレートの形状や大きさも例示であり、成形すべき成形品の形状等に依存して、適宜設計変更することができる。入れ子や抑えプレートは、必要に応じて、可動金型部に設けてもよいし、固定金型部と可動金型部の両方に設けてもよい。
【００５３】
【発明の効果】
本発明のポリマーアロイ材料から成る成形品の成形方法により、成形品の光沢性が極めて向上し、鏡面性に優れた成形品を容易に得ることができる。更には、溶融樹脂と入れ子のキャビティ面の濡れ性を高くできることから、キャビティ面の高い転写性を得ることができる一方、金型からの成形品の離型を容易に行うことができる。
【００５４】
しかも、本発明の金型組立体においては、入れ子を、所定のクリアランス（Ｃ）及び抑え代（ΔＳ）の範囲内で抑えプレートによって抑えることにより、長期的な成形を実施しても、入れ子に破損が生じることがなく、容易且つ安価に鏡面を有する成形品を製作できる。また、成形品の端部の外観を損なうことがなくなり、成形品の端部のバリ発生を防止でき、成形品の不良率低減及び均質化、高品質化を達成することができ、成形品の製造コストの削減を図ることができる更には、溶融樹脂の流動性が向上するが故に、溶融樹脂の射出圧力を低く設定できるので、成形品に残留する応力を緩和でき、成形品の品質が向上する。また、射出圧力を低減できるために、金型の薄肉化、成形装置の小型化が可能となり、成形品の生産コストダウンも可能になる。尚、結晶化ガラスから入れ子を作製することで、鏡面性、転写性に優れた成形品を容易に得られる。しかも、入れ子を結晶化ガラスから作製すれば、線膨張係数が低く、熱衝撃に対しても強く、破損やクラックが発生し難い入れ子を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施に適した金型組立体の好ましい態様の模式的な一部端面図、及び金型組立体の組み立て中の模式的な一部端面図である。
【図２】比較例における金型組立体の模式的な一部端面図である。
【符号の説明】
１０  固定金型部
１１  入れ子装着部
１２  ゲート部
２０  可動金型部
３０  入れ子
３１  入れ子のキャビティ面
３２  抑えプレート
４０  キャビティ
【図１】
0003549341.tif 000002
【図２】
0003549341.tif 000003