(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締状態にある第１金型及び第２金型によって形成されるキャビティに、溶融樹脂を射出する樹脂射出工程と、
前記キャビティに加圧気体を注入し、前記加圧気体により前記溶融樹脂に中空部を形成させた後に前記中空部を通じてキャビティに沿って前記溶融樹脂を流動させ、前記溶融樹脂の流動末端で前記溶融樹脂を突き破らせる加圧気体注入工程と、
前記溶融樹脂が突き破られた時点から所定の期間が経過するまで前記加圧気体の流れを止め、前記溶融樹脂の外側を固化させる保圧工程と、
前記期間が経過した以後に前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を開放し、前記中空部に前記冷却用媒体を経由させる冷却工程と
を備え、
前記キャビティの表面の少なくとも一部には凹凸パターンが形成される
ことを特徴とする射出成形体の製造方法。
【請求項２】
前記第１金型及び前記第２金型の少なくとも一方には前記キャビティを形成する凹部が設けられ、
前記凹部の表面若しくは表面近傍には、前記第１金型及び前記第２金型における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材が設けられ、
前記断熱部材における表面の少なくとも一部に前記凹凸パターンが形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の射出成形体の製造方法。
【請求項３】
前記冷却工程では、
前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路から前記溶融樹脂が突き破られた部位を介して前記冷却用媒体を前記中空部に注入し、前記加圧気体の注入部位から前記冷却用媒体を排出させる
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の射出成形体の製造方法。
【請求項４】
前記保圧工程では、前記期間が経過した時点で前記加圧気体の注入を停止させる
ことを特徴とする請求項３に記載の射出成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、射出成形体は、溶融樹脂を金型に射出した後に冷却することによって成形されるが、冷却期間の長期化を抑える等の理由から射出成形体の内部に空間を設ける場合がある。このような中空部を有する射出成形体に関して、例えば、下記特許文献に記載された射出成形方法が提案されている。
【０００３】
この射出成形方法では、第１金型と第２金型とを型締めすることによって形成されるキャビティ内に、溶融樹脂が射出され、その射出後からキャビティ内に加圧流体が注入される。この注入により、溶融樹脂に中空部が形成された後、その中空部を通じて溶融樹脂が金型内壁と前方に押され、やがてキャビティの末端部分で突き破られる。このようにして溶融樹脂が突き破られた以後も加圧流体の注入が継続され、当該加圧流体によって溶融樹脂が冷却され固化することで、中空部を有する射出成形体が得られる。なお、このような加圧流体自体を冷却させることが、冷却期間の長期化を抑える観点からより好ましいとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−９６３２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、加圧流体によって溶融樹脂を冷却すると、中空部が形成される溶融樹脂の内壁が外壁よりも先に固化するといった傾向が高くなる。この傾向は、加圧流体自体を冷却させた場合には顕著となる。
【０００６】
そして、中空部が形成される溶融樹脂の内壁が外壁よりも先に固化した場合、その内壁に対して加圧流体によって与えられる圧が外壁に伝わらず外壁にヒケが生じ、設計値と異なる形状の射出成形体が得られてしまうという問題があった。
【０００７】
この問題は、射出成形体の表面に模様等を施すために、当該模様等に対応する凹凸が金型の表面に形成されている場合、その凹凸の転写ムラが発生するため、特に深刻となる。
【０００８】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法を提案しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる課題を解決するため本発明は、射出成形体の製造方法であって、型締状態にある第１金型及び第２金型によって形成されるキャビティに、溶融樹脂を射出する樹脂射出工程と、前記キャビティに加圧気体を注入し、前記加圧気体により前記溶融樹脂に中空部を形成させた後に前記中空部を通じてキャビティに沿って前記溶融樹脂を流動させ、前記溶融樹脂の流動末端で前記溶融樹脂を突き破らせる加圧気体注入工程と、前記溶融樹脂が突き破られた時点から所定の期間が経過する以前に前記加圧気体の注入を停止し、前記期間が経過するまで前記冷却用媒体の注入を待機する保圧工程と、前記期間が経過した以後に前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路を開放し、前記中空部に前記冷却用媒体を経由させる冷却工程とを備え、前記キャビティの表面の少なくとも一部には凹凸パターンが形成されることを特徴とする。
【００１０】
このような製造方法によれば、溶融樹脂が突き破られた時点から一定の期間、キャビティ内での加圧気体の流れ（通過）が抑止され、当該期間では、主に金型への熱伝導によって、溶融樹脂の外側が冷却される。このため、溶融樹脂の外側よりも内側を急速に冷却してしまうことが防止される。したがって、中空部が形成される溶融樹脂の内側が外側よりも先に固化することで外側にヒケが生じたり、凹凸パターンの転写ムラが生じるといったことが未然に防止される。また、当該期間が経過した以後には、冷却用媒体によって溶融樹脂が速やかに冷却されるため、冷却期間の長期化が抑えられる。この結果、キャビティの表面に形成される凹凸パターンに対応したエンボス加工等を正確に再現した射出成形体を得ることができる。こうして、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造することができる。
【００１１】
また、前記第１金型及び前記第２金型の少なくとも一方には前記キャビティを形成する凹部が設けられ、前記凹部の表面若しくは表面近傍には、前記第１金型及び前記第２金型における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材が設けられ、前記断熱部材における表面の少なくとも一部に前記凹凸パターンが形成されることが好ましい。
【００１２】
このようにした場合、金型凹部の表面に断熱部材が設けられていない場合に比べて、樹脂射出工程を経てキャビティに射出された溶融樹脂の固化を遅らせることができる。したがって、キャビティの表面に凹凸パターンをある程度深くしても、加圧気体注入工程における溶融樹脂の流動性を向上させることができ、この結果、キャビティの表面に対する溶融樹脂の転写性を向上させることができる。
【００１３】
また、前記冷却工程では、前記溶融樹脂の流動末端に連絡される経路から前記溶融樹脂が突き破られた部位を介して前記冷却用媒体を前記中空部に注入し、前記加圧気体の注入部位から前記冷却用媒体を排出させることが好ましい。
【００１４】
一般に、溶融樹脂は、加圧気体注入工程中であっても冷却されるため、加圧気体の注入部位における溶融樹脂に比べて、当該加圧気体により突き破られた部位における溶融樹脂の冷却度合いが低くなるといった冷却ムラが生じ易い傾向にある。この点、溶融樹脂の流動末端に連絡される経路からその溶融樹脂が突き破られた部位を介して中空部に冷却用媒体を注入し、その冷却用媒体を加圧気体の注入部位から排出させた場合、溶融樹脂の流動方向とは逆に流れる冷却用媒体によって溶融樹脂が冷却される。このため、このような冷却工程を採用しない場合に比べて、加圧気体の注入部位と、溶融樹脂が突き破られた部位との冷却ムラを低減することができ、この結果、キャビティ内の溶融樹脂全体としての冷却期間を短縮することができる。なお、このような効果は、加圧気体の注入部位と、溶融樹脂が突き破られた部位との距離が大きくなるほど顕著となる。
【００１５】
また、前記保圧工程では、前記期間が経過した時点で前記加圧気体の注入を停止させることが好ましい。
【００１６】
このような保圧工程によれば、型締状態にある金型の割等から加圧気体が漏洩している場合であっても、加圧気体の圧力によって、溶融樹脂を金型に押し続けることができる。このため、溶融樹脂から金型への熱伝達効率を向上することができる。
【発明の効果】
【００１７】
以上のように、本発明によれば、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】射出成形装置を示す概念図である。
【図２】型締状態にある金型組立体を示す断面図である。
【図３】凹凸パターンを示す断面図である。
【図４】本実施形態に係る射出成形体の製造方法を示すフローチャートである。
【図５】樹脂射出工程後の様子を示す断面図である。
【図６】加圧気体注入開始直後の様子を示す断面図である。
【図７】加圧気体注入途中の様子を示す断面図である。
【図８】溶融樹脂が突き破られる直前の様子を示す断面図である。
【図９】溶融樹脂が突き破られた後の様子を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る射出成形体の製造方法の好適な実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１に示すように、本実施形態に係る射出成形体の製造方法を用いた射出成形装置１は、制御ユニット１０、溶融樹脂射出ユニット２０、加圧気体注入ユニット３０、冷却用空気注入ユニット４０、及び、金型組立体５０を主な構成要素として備える。
【００２１】
制御ユニット１０は、射出成形装置１全体の統括的な制御を司るユニットである。この制御ユニット１０は、溶融樹脂射出ユニット２０、加圧気体注入ユニット３０、冷却用空気注入ユニット４０又は金型組立体５０に適宜指令を与えて各種制御処理を実行する。
【００２２】
溶融樹脂射出ユニット２０は、制御ユニット１０の指令に基づいて、溶融状態にある樹脂（以下、溶融樹脂という）を金型組立体５０に射出するユニットである。
【００２３】
溶融樹脂射出ユニット２０で用いるべき樹脂の種類は、特に限定されるものではないが、具体的には、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；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；ポリオキシメチレン（ポリアセタール，ＰＯＭ）樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；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；メタクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ポリイミド系樹脂；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；液晶ポリマーを例示することができる。
【００２４】
なお、溶融樹脂射出ユニット２０で用いるべき樹脂には、可塑剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、難燃剤、防かび剤、滑剤、着色剤、架橋剤、耐衝撃強化剤、充填剤などのいずれか１つあるいは複数が混合されていても良い。
【００２５】
加圧気体注入ユニット３０は、制御ユニット１０の指令に基づいて、規定値の圧力が加えられた気体（以下、加圧気体という）を金型組立体５０に注入するユニットである。この加圧気体注入ユニット３０は、金型組立体５０との経路に開閉弁３１を有しており、この開閉弁３１が開放状態にある場合、加圧気体が金型組立体５０に注入される。
【００２６】
加圧気体注入ユニット３０で用いるべき気体は、常温及び常圧の際に気体であれば特に制限されるものではないが、溶融樹脂射出ユニット２０で用いられる樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、炭酸ガス、ヘリウムガス、あるいは、空気等が挙げられるが、安全性や経済性などを考慮すると、窒素ガス、あるいは、ヘリウムガスが好ましい。
【００２７】
冷却用空気注入ユニット４０は、制御ユニット１０の指令に基づいて、例えば０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下となる範囲程度の圧力が加えられた冷却用空気を金型組立体５０に注入するユニットである。
【００２８】
この冷却用空気注入ユニット４０は、金型組立体５０との経路又は図示しない大気連絡口との経路に切り換え可能な三方弁４１を有しており、この三方弁４１が冷却用空気注入ユニット４０と金型組立体５０とを繋ぐ状態にある場合、冷却用空気が金型組立体５０に注入される。また、三方弁４１が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合、加圧気体注入ユニット３０から注入された加圧気体が金型組立体５０を介して大気中に排出される。
【００２９】
金型組立体５０は、図２に示すように、第１金型５１と第２金型５２とを有する。これら第１金型５１及び第２金型５２は、制御ユニット１０の指令に基づいて、互いに離れた状態（以下、型開状態という）と、第１金型５１の一面と第２金型５２の一面とを規定値の圧力で重ね合わした状態（以下、型締状態という）とを相互に移行可能とされる。なお、この図２は、型締状態にある金型組立体５０を示している。
【００３０】
これら第１金型５１及び第２金型５２の表面には凹部が形成され、その凹部の表面は断熱部材５３で被覆される。この断熱部材５３は、第１金型５１及び第２金型５２における熱浸透率よりも低い熱浸透率であり、かつ、樹脂の充填圧力や加圧気体の圧力に耐え得る部材とされる。
【００３１】
なお、断熱部材５３の材料として、例えば、アルミナやジルコニア等のセラミックス、あるいは、エンジニアリングプラスチックスなどが挙げられる。また、断熱部材５３を凹部表面に設ける手法として、例えば、プラズマパウダースプレー法やＨＶＯＦ(High Velocity Oxygen Fuel)等の溶射法により断熱部材５３をコーティングする手法、あるいは、入れ子として断熱部材５３を設置する手法などが挙げられる。
【００３２】
図３に示すように、断熱部材５３の表面の少なくとも一部には凹凸パターン５４が形成される。この凹凸パターン５４は、射出成形体の表面に施すべき文字、図形、模様又はそれらの組み合わせ等に対応するパターンとされる。また、凹凸パターン５４の深さ（凹凸差）Ｄは、特に限定されるものではないが、例えば、１０μｍ〜５００μｍ程度の範囲内とされる。なお、図３では、凹凸パターン５４の深さｄがどの部位も同じとなっているが、部位ごとに異なっていても良い。
【００３３】
このような金型組立体５０の第１金型５１と第２金型５２とが型締状態にある場合、当該第１金型５１の凹部と第２金型５２の凹部とによって空間（以下、キャビティという）が形成される。具体的には、成形目的の成形品を象ったキャビティ（以下、成形キャビティという）ＳＰＣ１、余分な溶融樹脂を貯留させるキャビティ（以下、オーバーフローキャビティという）ＳＰＣ２、及び、成形キャビティＳＰＣ１とオーバーフローキャビティＳＰＣ２とを連通するキャビティ（以下、連通キャビティ）ＳＰＣ３が形成される。
【００３４】
成形キャビティＳＰＣ１には、溶融樹脂を射出するためのゲート（以下、樹脂射出ゲートという）ＧＴが形成され、この樹脂射出ゲートＧＴは金型外側と連通される。また、加圧気体を注入するノズル（以下、気体注入ノズル）ＮＬを挿入するための孔（以下、ノズル挿入孔という）ＨＬが形成され、このノズル挿入孔ＨＬも金型外側と連通される。この実施形態の場合、樹脂射出ゲートＧＴ及びノズル挿入孔ＨＬの形成位置は、成形キャビティＳＰＣ１において連通キャビティＳＰＣ３が形成される末端側とは逆の末端側近傍とされる。
【００３５】
気体注入ノズルＮＬは、制御ユニット１０の指令に基づいて、ノズル先端がキャビティ内にある位置（以下、開始位置という）ＰＸと、ノズル先端がキャビティ外にある位置（以下、退避位置）ＰＹとにノズル挿入孔ＨＬを介して移動可能とされる。
【００３６】
一方、オーバーフローキャビティＳＰＣ２のうち、連通キャビティＳＰＣ３から流入する溶融樹脂の流動方向の末端とされる金型内壁には、金型外側に向かって陥入する凹部６０が形成される。この凹部６０の外形は例えば円錐台状とされ、凹部空間が金型外側に向かって先細りとなっている。このような凹部６０の凹部底には管（以下、連通管という）６１が連結され、その連通管６１によってオーバーフローキャビティＳＰＣ２と金型外側とが連通される。
【００３７】
次に、本実施形態に係る射出成形体の製造方法について説明する。図４に示すように、本実施形態に係る射出成形体の製造方法は、金型型締工程Ｐ１、樹脂射出工程Ｐ２、加圧気体注入工程Ｐ３、保圧工程Ｐ４、加圧気体排出工程Ｐ５、冷却工程Ｐ６、及び、金型型開工程Ｐ７を主な工程として備える。
【００３８】
＜金型型締工程Ｐ１＞
この金型型締工程Ｐ１では、第１金型５１と第２金型５２とが型締状態にされ、図２に示したように、成形キャビティＳＰＣ１、オーバーフローキャビティＳＰＣ２及び連通キャビティＳＰＣ３が形成される。また、図２に示したように、気体注入ノズルＮＬが、退避位置ＰＹからノズル挿入孔ＨＬを通じて開始位置ＰＸに移動され、成形キャビティ内に気体注入ノズルＮＬの一部が挿入される。
【００３９】
＜樹脂射出工程Ｐ２＞
この樹脂射出工程Ｐ２では、開閉弁３１（図１）が閉塞状態にされ、三方弁４１（図１）が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にされる。この状態において、溶融樹脂射出ユニット２０（図１）から樹脂射出ゲートＧＴ（図２）を介してキャビティ内に溶融樹脂が射出され始める。そして、規定射出量の溶融樹脂が射出された時点で溶融樹脂の射出が停止される。こうして、図５に示すように、溶融樹脂がキャビティ内に充填される。
【００４０】
なお、三方弁４１は閉塞状態にされていても良い。ただし、三方弁４１が閉塞状態にある場合、三方弁４１が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合に比べて、各キャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３における単位時間当たりの大気排出量が少なくなり、キャビティ内圧が溶融樹脂の射出を妨げる可能性がある。したがって、このような可能性を防止する観点では、三方弁４１が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合のほうが好ましい。
【００４１】
＜加圧気体注入工程Ｐ３＞
この加圧気体注入工程Ｐ３では、三方弁４１（図１）が閉塞状態にされる。この状態において、溶融樹脂の射出停止時以降に開閉弁３１（図１）が開放状態にされ、気体注入ノズルＮＬ（図２）を介してキャビティ内に加圧気体が注入され始める。これにより図６に示すように、成形キャビティＳＰＣ１に射出された溶融樹脂には、キャビティ内に流入する加圧気体によって中空部ＨＷが形成される。そして、この中空部ＨＷは、図７に示すように、溶融樹脂を金型内壁と前方に押して進む。こうして、溶融樹脂は、図８に示すように、金型内壁に沿って、成形キャビティＳＰＣ１、連通キャビティＳＰＣ３、オーバーフローキャビティＳＰＣ２の順に流動し、当該流動末端となるオーバーフローキャビティの凹部６０に流入し始める。続いて、図９に示すように、オーバーフローキャビティの凹部６０に流入した溶融樹脂が、凹部底に至るまでに突き破られ（以下、ブローアウトという）、中空部ＨＷと連通管６１とが連通状態となる。
【００４２】
ところで、ブローアウト時点において三方弁４１が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にある場合、各キャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３での圧力が急速に下がり易く、その圧力変動に起因して、第１金型５１又は第２金型５２の内壁面や加圧気体注入ノズルから溶融樹脂が剥離する傾向にある。そして、加圧気体注入ノズルから溶融樹脂が剥離すると、その剥離部分から加圧気体が漏れて、キャビティ内圧の制御が困難となる場合があり、この場合にはヒケが生じてしまう。しかしながら、この加圧気体注入工程Ｐ３では、ブローアウト時において三方弁４１が閉塞状態にあるため、ブローアウトに起因するキャビティ内圧の変動を抑止することができ、この結果、加圧気体の漏洩、ヒケの発生を防止できる。
【００４３】
また、凹部６０に流入した溶融樹脂が凹部底に至るまでに、その溶融樹脂をブローアウトさせることによって、連通管６１が閉塞されることを未然に防止することができる。なお、凹部６０に流入した溶融樹脂を凹部底に至るまでにブローアウトさせることは、各キャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３の体積に応じて、溶融樹脂の射出量や加圧気体の注入タイミングなどを調整することで実現可能である。このことは、既に本発明者らの実験等により確認されている。
【００４４】
＜保圧工程Ｐ４＞
この保圧工程Ｐ４では、ブローアウト時点から、冷却用空気を注入せずに待機すべき所定期間（以下、待機期間という）が経過するまで、三方弁４１が閉塞状態のまま加圧気体の注入が継続され、待機期間が経過した時点で加圧気体の注入が停止される。したがって、キャビティ内を加圧気体が流れる（通過する）ことなく、キャビティ内の圧力が一定に保持される。この保圧工程Ｐ４では、キャビティ内を加圧気体が流れる（通過する）ことが抑止されるため、主に第１金型５１及び第２金型５２への熱伝導によって溶融樹脂が冷却される。
【００４５】
なお、待機期間として、溶融樹脂の外側が固化し十分な剛性を持ち始める程度の期間を確保することが望ましく、主に、成形キャビティＳＰＣ１における溶融樹脂の厚み（金型内壁と中空部ＨＷとの間の幅）と、溶融樹脂の温度と、金型の温度とを基準として規定される。具体的には、溶融樹脂の厚みが大きいほど、溶融樹脂や金型の温度が高いほど待機期間が長くなるが、例えば、成形キャビティＳＰＣ１における溶融樹脂の厚みが３ｍｍであり、溶融樹脂の温度が３００℃であり、金型の温度が８０℃である場合、待機期間は４０秒とされる。
【００４６】
＜加圧気体排出工程Ｐ５＞
この加圧気体排出工程Ｐ５では、待機期間が経過した以後に三方弁４１が金型組立体５０と大気連絡口とを繋ぐ状態にされる。これにより各キャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３にある加圧気体が大気中に排出される。
【００４７】
＜冷却工程Ｐ６＞
この冷却工程Ｐ６では、気体注入ノズルＮＬが、開始位置ＰＸ（図２）から退避位置ＰＹ（図２）に移動される。また、三方弁４１（図１）が冷却用空気注入ユニット４０と金型組立体５０とを繋ぐ状態にされる。これにより冷却用空気は、連通管６１から流入し、オーバーフローキャビティＳＰＣ２、連通キャビティＳＰＣ３、成形キャビティＳＰＣ１を順に経由して、ノズル挿入孔ＨＬから排出される。この冷却用空気がキャビティ内を流動することによって、溶融樹脂が速やかに冷却される。
【００４８】
＜金型型開工程Ｐ７＞
この金型型開工程Ｐ７では、第１金型５１と第２金型５２とが型開締状態にされ、各キャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３にて成形された成形体が取り出される。そして、この成形体から、不要部分（連通キャビティＳＰＣ３及びオーバーフローキャビティＳＰＣ２部分）が分断され、成形目的の成形品（成形キャビティＳＰＣ１部分）が得られる。
【００４９】
以上の説明のとおり、本実施形態の射出成形体の製造方法では、ブローアウト時点以後一定の期間（待機期間）、キャビティ内での気体の流れ（通過）が抑止され、当該待機期間では、主に金型５１，５２への熱伝導によって溶融樹脂の外側が冷却される。
【００５０】
このため、溶融樹脂の外側よりも内側を急速に冷却してしまうことが防止される。したがって、中空部ＨＷが形成される溶融樹脂の内側が外側よりも先に固化することで外側にヒケが生じたり、凹凸パターン５４の転写ムラが生じるといったことが未然に防止される。また、当該期間が経過した以後には、冷却用媒体によって溶融樹脂が速やかに冷却されるため、冷却期間の長期化が抑えられる。この結果、キャビティの表面に形成される凹凸パターン５４に対応したエンボス加工等を正確に再現した射出成形体を得ることができる。
【００５１】
こうして、冷却期間の長期化を抑えつつもより設計値に近い形状の射出成形体を製造し得る射出成形体の製造方法が提供される。
【００５２】
また、本実施形態では、第１金型５１及び第２金型５２における凹部の表面に、当該第１金型５１及び第２金型５２における熱浸透率よりも低い熱浸透率となる断熱部材５３が設けられ、当該断熱部材５３における表面の少なくとも一部に凹凸パターン５４が形成される。
【００５３】
この断熱部材５３を設けた場合、当該断熱部材５３が設けられていない場合に比べて、樹脂射出工程Ｐ２を経てキャビティに射出された溶融樹脂の固化を遅らせることができる。したがって、凹凸パターン５４をある程度深くしても、加圧気体注入工程Ｐ３における溶融樹脂の流動性を向上させることができ、この結果、キャビティの表面に対する溶融樹脂の転写性を向上させることができる。
【００５４】
さらに、本実施形態の冷却工程Ｐ６にあっては、溶融樹脂の流動末端に連絡される経路（連通管６１）からブローアウト部位（凹部６０）を介して冷却用媒体を中空部ＨＷに注入し、加圧気体の注入部位（ノズル挿入孔ＨＬ）から冷却用媒体を排出させる。
【００５５】
一般に、溶融樹脂は、加圧気体注入工程Ｐ３中であっても冷却されるため、加圧気体の注入部位（ノズル挿入孔ＨＬ）における溶融樹脂に比べて、ブローアウト部位（凹部６０）における溶融樹脂の冷却度合いが低くなるといった冷却ムラが生じ易い傾向にある。この点、連通管６１から凹部６０を介して中空部ＨＷに冷却用媒体を注入し、その冷却用媒体をノズル挿入孔ＨＬから排出させた場合、溶融樹脂の流動方向とは逆に流れる冷却用媒体によって溶融樹脂が冷却される。
【００５６】
このため、このような冷却工程を採用しない場合に比べて、加圧気体の注入部位（ノズル挿入孔ＨＬ）と、ブローアウト部位（凹部６０）との冷却ムラを低減することができ、この結果、キャビティ内の溶融樹脂全体としての冷却期間を短縮することができる。なお、このような効果は、加圧気体の注入部位と、溶融樹脂が突き破られた部位との距離が大きくなるほど顕著となる。
【００５７】
なお、上記実施形態はあくまで一例であり、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、冷却工程Ｐ６で用いられる冷却用媒体として空気が適用された。しかしながら、冷却用媒体は空気に限定されるものではない。例えば、窒素ガス、炭酸ガスあるいはヘリウムガス等の気体や、水等の液体、あるいは、ミスト状の水を含んだ気体を冷却用媒体として用いることができる。ただし、溶融樹脂と反応や混合しないものが望ましく、安全性や経済性などを考慮すると、空気、窒素ガス、ヘリウムガスあるいは水などが好ましい。また、冷却用媒体は高圧の状態で注入されても良い。ただし、構成簡易化の観点では、例えば０．２ＭＰａ以上５ＭＰａ以下の範囲程度の高圧ではない状態で注入したほうが、コンプレッサー等を簡易化できるため好ましい。
【００５９】
また、上記実施形態では、待機期間が経過する時点で加圧気体の注入が停止されたが、待機期間が経過する前の時点で加圧気体の注入が停止されても良い。ただし、待機期間が経過する時点まで加圧気体の注入が継続されているほうが好ましい。これは、型締状態にある金型５１と５２との境界（金型５１及び５２の割）等から加圧気体が漏洩している場合であっても、加圧気体の圧力によって、溶融樹脂を金型５１及び５２に押し続けることができる。このため、溶融樹脂から金型５１及び５２への熱伝達効率を向上することができるからである。
【００６０】
また、上記実施形態では、キャビティ内に注入された加圧気体の排出先が連通管６１とされたが、ノズル挿入孔ＨＬとしても良い。具体的には、三方弁４１（図１）が閉塞状態にされたままで、気体注入ノズルＮＬが開始位置ＰＸ（図２）から退避位置ＰＹ（図２）に移動され、その移動により得られるノズル挿入孔ＨＬから加圧気体が排出される。このようにすれば、連通管６１を加圧気体の排出用経路として用いなくても加圧気体の排出が可能となるため、当該連通管６１を、専ら冷却用空気の注入用経路として用いることが可能となる。したがって、三方弁４１（図１）を、開閉弁２１と同様のものに代えて、経路切替工程を省略することができるとともに、金型組立体５０（連通管６１）と大気連絡口とを繋ぐ経路を省略することができる。また、冷却工程Ｐ６にて冷却用空気を流すことで、加圧気体を大気中に排出することが可能となる。このため、上記実施形態のように、加圧気体排出工程Ｐ５にて三方弁４１を開放して加圧気体を排出した後に、冷却工程Ｐ６にて冷却用空気を流す場合に比べて、冷却用空気を溶融樹脂の冷却用のみならず加圧気体の排出用としても共用でき、工程を簡易化できる。この結果、射出成形体の製造方法の簡易化や射出成形装置１の小型化を図ることができる。また、連通管６１から注入された冷却用媒体を金型５１と５２との境界（金型５１及び５２の割）等から排出する場合に比べて、排出面積を大きく確保することができ、より多量の冷却用媒体を溶融樹脂の中空部に経由させることが可能となる。
【００６１】
また、上記実施形態では、連通管６１から冷却用空気が注入されたが、連通管６１以外からから冷却用空気が注入されても良い。例えば、ノズル挿入孔ＨＬから冷却用空気を注入することも可能である。ただし、気体注入ノズルＮＬの内径が小さいことなどに起因して気体注入ノズルＮＬから冷却用空気を流入できない場合がある。また、気体注入ノズルＮＬから冷却用空気を流すと、気体注入ノズルＮＬが冷却され、その冷却状態にある気体注入ノズルＮＬによって、２回目以降にキャビティ内に射出される溶融樹脂が冷却されてノズルとの密着不良が発生し、ガス漏れが生ずる場合がある。このような場合に、ノズル挿入孔ＨＬから冷却用空気を入れようとすると、気体注入ノズルＮＬを別のノズルに交換する等といった工程が加わるため、ノズルの形状等にかかわらず同じ工程数で冷却用空気を入れる観点では、連通管６１から凹部６０を介して中空部ＨＷに冷却用空気を注入するほうが好ましい。また、上述したように、加圧気体の注入部位（ノズル挿入孔ＨＬ）と、ブローアウト部位（凹部６０）との冷却ムラを低減させる観点では、連通管６１から凹部６０を介して中空部ＨＷに冷却用空気を注入するほうが好ましい。
【００６２】
また、上記実施形態では、加圧気体が注入される前から三方弁４１が閉塞状態にされた。しかしながら、三方弁４１を閉塞状態とする時期は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、加圧気体の注入時点から、溶融樹脂のブローアウト時点の直前までの期間のいずれかの時点とすることができる。要するに、ブローアウト以前に三方弁４１が閉塞状態にあれば、上記実施形態と同様に、ブローアウトに起因する圧力変動を抑止することができる。
【００６３】
また、上記実施形態では、溶融樹脂の射出が停止された時点以後に加圧気体の注入が開始された。しかしながら、加圧気体の注入時期は上記実施形態に限定されるものではなく、溶融樹脂の射出が開始された後から停止される前までの期間のいずれかの時点とすることができる。
【００６４】
また、上記実施形態では、第２金型５２に形成される凹部６０の外形が円錐台状とされた。しかしながら、凹部６０の外形はこの実施形態に限定されるものではなく、例えば円筒形状などでもよい。ただし、成形品の離型を良くする観点などでは、凹部空間が金型外側に向かって先細りとなっていたほうが望ましい。また、凹部底に対する溶融樹脂の到達を回避する観点では、凹部の開口の直径をＤ深さをＨとしたときＨ／Ｄの値が１．２以上、好ましくは２以上、より好ましくは５以上であると良い。なお、凹部６０が形成される部位は、第１金型５１と第２金型５２との割（境界）との距離が長いほど好ましい。これは、凹部６０が形成される部位が割に近いと、割から加圧気体が漏洩する可能性を有するからである。
【００６５】
また、上記実施形態では、型締状態にある第１金型５１と第２金型５２との双方に形成される凹部によってキャビティＳＰＣ１〜ＳＰＣ３が形成されたが、型締状態にある第１金型と第２金型との一方に形成される凹部によってキャビティが形成されても良い。また、キャビティＳＰＣ２又はＳＰＣ３が省略されても良い。
【００６６】
また、上記実施形態では、第１金型５１及び第２金型５２における形成される凹部の表面に断熱部材５３が設けられたが、当該表面近傍の内側に断熱部材が設けられていても良い。また、断熱部材５３は省略されていても良い。ただし、樹脂射出工程Ｐ２を経て成形キャビティＳＰＣ１に射出された溶融樹脂の固化を遅らせる観点、あるいは、溶融樹脂の転写性を向上させる観点では、断熱部材５３を設ける場合のほうが好ましい。なお、断熱部材５３が省略された場合、当該断熱部材５３の表面に設けられていた凹凸パターン５４は、第１金型５１及び第２金型５２における凹部の表面に設けられる。要するに、凹凸パターン５４は、キャビティの表面上に設けられていれば良い。
【００６７】
また、上記実施形態では、制御ユニット１０が、溶融樹脂射出ユニット２０、加圧気体注入ユニット３０及び冷却用空気注入ユニット４０それぞれを制御するものとされたが、これらユニットを別々に制御する複数の制御ユニットが適用されても良い。また、溶融樹脂射出ユニット２０を制御するユニットが、加圧気体注入ユニット３０及び冷却用空気注入ユニット４０それぞれを制御するようにしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、中空部を有する物品を取り扱う分野において利用可能性がある。
【符号の説明】
【００６９】
１・・・射出成形装置
１０・・・制御ユニット
２０・・・溶融樹脂射出ユニット
３０・・・加圧気体注入ユニット
３１・・・開閉弁
４０・・・加圧気体注入ユニット
４１・・・三方弁
５０・・・金型組立体
５１・・・第１金型
５２・・・第２金型
５３・・・断熱部材
５４・・・凹凸パターン
６０・・・凹部
６１・・・連通管
７０・・・冷却用空気注入ユニット
ＳＰＣ１・・・成形キャビティ
ＳＰＣ２・・・オーバーフローキャビティ
ＳＰＣ３・・・連通キャビティ
ＧＴ・・・樹脂射出ゲート
ＨＬ・・・ノズル挿入孔
ＨＷ・・・中空部
ＮＬ・・・気体注入ノズル
ＰＸ・・・開始位置
ＰＹ・・・退避位置
Ｐ１・・・金型型締工程
Ｐ２・・・樹脂射出工程
Ｐ３・・・加圧気体注入工程
Ｐ４・・・保圧工程
Ｐ５・・・加圧気体排出工程
Ｐ６・・・冷却工程
Ｐ７・・・金型型開工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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