(57)【要約】【課題】キャビティを形成する金型部分に組立型を有する金型であって、ばりがなく、離型不良やこれに伴う樹脂成形体の欠損などのない樹脂成形体を成形することができる金型及びその金型による樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る組立型を有する金型は、キャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型であって、前記樹脂薄膜は、所定の締付力で押圧され、その端面が前記キャビティに臨んでなる組立型を有する金型である。ここで、組立型を結合する前の樹脂薄膜の当初厚さｔは5〜50μm、その厚さｔに対する縦弾性係数E（GPa）の比（E/t）は0.05以上であり、所定の締付力とは、組立型の結合が螺結であるとしたときの通常の締付けトルクに基づく締付力をいう。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型であって、前記樹脂薄膜は、所定の締付力で押圧され、その端面が前記キャビティに臨んでなる組立型を有する金型。
ここで、組立型を結合する前の樹脂薄膜の当初厚さｔは5〜50μm、その厚さｔに対する縦弾性係数E（GPa）の比（E/t）は0.05以上であり、所定の締付力とは、組立型の結合が螺結であるとしたときの通常の締付けトルクに基づく締付力をいう。
【請求項２】
樹脂薄膜は、シロキサン系コーティング剤、フルオロアクリレート系コーティング剤又はフッ素系コーティング剤からなるものであることを特徴とする請求項１に記載の組立型を有する金型。
【請求項３】
樹脂薄膜は、静的水接触角≧100°、静的油接触角≧60°、耐熱温度≧150℃の特性を有するものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の組立型を有する金型。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の組立型を有する金型に使用される樹脂薄膜。
【請求項５】
キャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型に溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する成形方法であって、
先ず、前記組立型の結合面であって端面が前記キャビティに臨む当該結合面に、シロキサン系コーティング剤、フルオロアクリレート系コーティング剤又はフッ素系コーティング剤からなる厚さが5〜50μmの樹脂薄膜を設け、
次に、前記樹脂薄膜が、前記組立型の結合が螺結であるとしたときの通常の締付けトルクに基づく締付力で押圧されるように前記組立型を結合して金型を形成し、その金型に溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する成形方法。
【請求項６】
組立型に設けた樹脂薄膜の端面とその組立型の縁部の間に形成された隙間に、充填材を追加塗布して目止め薄膜を形成することを特徴とする請求項５に記載の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、キャビティを形成する金型部分に組立型を有する金型及びその金型に溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
金型のキャビティに溶融樹脂を射出又は吐出し、その溶融樹脂を加圧・固化して所定形状の樹脂成形体を成形する成形方法においては、この溶融樹脂が加圧されるときに金型のパーティング面に侵入してばりが形成され易い。このばりは、樹脂成形体の金型からの離型を妨げ、外観品質を損なうほかばり取り作業が発生するために、ばりの発生を防止する種々の方法が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に、表面形成金型と塗膜形成金型と裏面形成金型とを備え、裏面形成金型と表面形成金型で形成される成形キャビティで成形品を形成可能であり、成形品を保持する裏面形成金型と塗膜形成金型で形成される塗装キャビティで成形品の表面に熱硬化性塗料層を形成可能であり、裏面形成金型のパーティング面にシール材が配置された型内塗装品形成金型が提案されている。このシール材は、型締めの際に潰されて裏面形成金型と塗膜形成金型との隙間をシールするので、低粘度の熱硬化性塗料の当該隙間への漏れを防止し、型内塗装品外周のばりの発生を防止することができる。そして、シール材の材質は、フッ素化合物、シリコン化合物、錫、亜鉛、鉛などを用いることができるとされる。
【０００４】
特許文献２に、型締めされた状態で成形材料が充填されるキャビティを構成する固定金型と可動金型よりなる成形金型において、前記固定金型と前記可動金型とのパーティング面における接触面の双方またはいずれか一方が、多数の微小くぼみを有する成形金型が提案されている。この成形金型の微小くぼみは、キャビティ内のガス抜きを容易にするとともに、ばりの発生を防止し、さらにはパーティング面を構成する接触面のヘタリを防止して寿命を延長することができるとされる。そして、微小くぼみはショットピーニング処理により成形することができるとされる。
【０００５】
特許文献３に、一対の金型間に閉型時にFRP成形品を成形するキャビティが設けられたFRP成形金型であって、キャビティ周縁に金型の開閉方向と略直交する接合面を有するピンチオフ部が設けられ、そのピンチオフ部の周囲に一方の金型から他方の金型に対して接近及び離反する方向に可動のブロックが設けられているFRP成形金型が提案されている。このFRP成形金型によると、ばり量が少なく、ピンホールの少い外観品質に優れたFRP成形品を得ることができるとされる。
【０００６】
特許文献４に、昇温機構を有する入れ子が取り付けられた一方の金型と他方の金型との間にキャビティが形成される射出成形金型であって、前記入れ子の外周面と前記一方の金型の内周面との間に形成される隙間と、前記入れ子の熱膨張に従って動作しつつ前記隙間を閉塞する従動入れ子と、を備えた射出成形金型が提案されている。この射出成形金型は、入れ子の熱膨張時に従動入れ子が入れ子と一方の金型の間の隙間を閉塞するため、隙間に成形材料が流入してばりの発生を防ぐことができるとされる。
【０００７】
また、特許文献５に、タイヤ加硫成形用金型であってばりの発生を抑制することができる金型が提案されている。すなわち、サイドウォール部を成形する上下一対のサイドプレートと、トレッド部を成形する周方向に複数個に分割されたセクターとからなり、前記セクターがアルミニウム合金からなるセクショナル型のタイヤ加硫成形用金型において、前記サイドプレートと前記セクターとの接合面、及び前記セクター同士の接合面に弾性樹脂又はゴムからなる被膜層を配置したタイヤ加硫成形用金型が提案されている。この被覆層は、その弾性変形により金型の接触面の摩耗を防止し、接触面の隙間の成長を抑制するためばりの発生が抑制される。被膜層の材質は、シリコンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂あるいはケイ素樹脂を使用することができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開2010-214745号公報
【特許文献２】特開2004-262028号公報
【特許文献３】特開平7-314478号公報
【特許文献４】特開2016-28862号公報
【特許文献５】特開2004-291315号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する金型においては、パーティング面に溶融樹脂が侵入し易い。微細構造を有する樹脂成形体を成形する場合は、溶融樹脂の粘度が低いため、さらにパーティング面に溶融樹脂が侵入し易くばりを生じ易い。このような低粘度の樹脂を使用する場合は、特許文献１に記載するような金型の加工誤差や型キズ、特許文献２に記載のパーティング面にショットピーニングを施すことなどは好ましくない。
【００１０】
上記特許文献１〜５に記載するように、パーティング面に溶融樹脂が侵入して生ずるばりは、樹脂成形体の外観品質を損なうので好ましくない。その一方、中子などキャビティを形成する金型部分に組立型を設けるものは、その組立型によって形成される隙間に溶融樹脂が侵入して固化するために、上記ばり同様の外観品質を損ねるばかりでなく、樹脂成形体の離型不良、これに伴う樹脂成形体の部分的な欠損又はその欠損部分の金型内残留に伴う不具合の発生等々、樹脂成形体の品質に大きな影響を与える。かかる組立型を有する金型の問題点を解決するための提案は見当たらない。
【００１１】
本発明は、このような従来の問題点又は要請に鑑み、溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する金型において、キャビティを形成する金型部分に組立型を有する金型であって、ばりがなく、離型不良やこれに伴う樹脂成形体の欠損などのない樹脂成形体を成形することができる金型及びその金型による樹脂成形体の製造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】
【００１２】
本発明に係る組立型を有する金型は、キャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型であって、前記樹脂薄膜は、所定の締付力で押圧され、その端面が前記キャビティに臨んでなる組立型を有する金型である。ここで、組立型を結合する前の樹脂薄膜の当初厚さｔは5〜50μm、その厚さｔに対する縦弾性係数E（GPa）の比（E/t）は0.05以上であり、所定の締付力とは、組立型の結合が螺結であるとしたときの通常の締付けトルクに基づく締付力をいう。
【００１３】
樹脂薄膜は、シロキサン系コーティング剤、フルオロアクリレート系コーティング剤又はフッ素系コーティング剤からなるものとすることができ、静的水接触角≧100°、静的油接触角≧60°、耐熱温度≧150℃の特性を有するものがよい。
【００１４】
本発明に係る樹脂成形体を成形する成形方法は、キャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型に溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形する成形方法であって、先ず、前記組立型の結合面であって端面が前記キャビティに臨む当該結合面に、シロキサン系コーティング剤、フルオロアクリレート系コーティング剤はフッ素系コーティング剤からなる厚さが5〜50μmの樹脂薄膜を設け、次に、前記樹脂薄膜が、前記組立型の結合が螺結であるとしたときの通常の締付けトルクに基づく締付力で押圧されるように前記組立型を結合して金型を形成し、その金型に溶融樹脂を塗布又は射出して樹脂成形体を成形することにより実施される。
【００１５】
上記樹脂成形体を成形する成形方法の発明において、組立型に設けた樹脂薄膜の端面とその組立型の縁部の間に形成された隙間に、充填材を追加塗布して目止め薄膜を形成することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るキャビティを形成する金型部分に組立型が樹脂薄膜を介して結合されてなる金型は、その組立型の結合により形成される結合面に、厚さが5〜50μmの樹脂薄膜が所定圧力で押圧された状態で挟み込まれているので、キャビティに塗布又は射出された溶融樹脂の当該結合面への侵入が阻止され、ばりや欠損のない良好な品質の微細構造を有する樹脂成形体を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係るキャビティを形成する金型部分に組立型が結合されてなる金型の模式図を示す。
【図２】本発明に係るキャビティを形成する金型部分に組立型が結合されてなる他の実施形態に係る金型の模式図を示す。
【図３】図１に示す金型において組立型の縁部が締付力により変形する場合の模式図である。
【図４】図１に示す金型において組立型の結合面に充填材を塗布したうえで樹脂薄膜を設けた例の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態について図面を基に説明する。図１に、本発明に係るキャビティを形成する金型部分に組立型が結合されてなる金型の例を示す。図１において、下型10と上型20によりキャビティが形成され、このキャビティに溶融樹脂40がスプルー25から射出される。下型10は、下型本体11とこれにボルト18により結合される組立型15を有している。組立型15は、キャビティを形成する金型部分を構成しており、組立型15が下型本体11に結合される結合面には樹脂薄膜30が設けられており、その樹脂薄膜30の端面はキャビティに臨んでいる。
【００１９】
図２は、溶融樹脂を金型に塗布して樹脂成形体を成形する場合のキャビティを形成する金型部分に組立型が結合されてなる金型の例を示す。図２に示すように、下型10と上型20によりキャビティが形成されるが、本例の場合はキャビティの側面部が開放された形態を有する。溶融樹脂40は、図２に示すように、組立型15を被うように塗布される。下型10は、下型本体11とこれにボルト18により結合される組立型15を有している。組立型15は、キャビティを形成する金型部分を構成しており、組立型15が下型本体11に結合される結合面には樹脂薄膜30が設けられ、その樹脂薄膜30の端面はキャビティに臨んでいる。
【００２０】
組立型15は、上述のようにボルト18により下型本体11に結合されている。このボルト18は、通常の締付けトルクで締め付けられる。このため、樹脂薄膜30には所定の押圧力が作用する。例えば、ボルトがM6のサイズであるときは、締付力は3.5〜5kNとすることができ、樹脂薄膜30にはその締付力による押圧力が作用する。
【００２１】
また、組立型15は、上述のように、キャビティを形成する金型の一部分を構成している。このため、組立型15の結合面に設けられた樹脂薄膜30は、キャビティに臨む端面においてキャビティに射出され押圧された溶融樹脂40の樹脂圧を受ける。このときの樹脂圧は一般に数MPa〜30MPaとされ、金型温度は150℃〜200℃、溶融樹脂の温度は150℃〜250℃とされる。このため、樹脂薄膜30は耐熱強度が要求される。また、樹脂薄膜30は、溶融樹脂40と融着又は付着し難いものが要求される。
【００２２】
溶融樹脂40が組立型15の結合面へ侵入するのを防止するには、その結合面における隙間は小さいほどよい。しかしながら、隙間のない結合面が金属接触する組立型は、溶融樹脂がその結合面に侵入しばりを生じ易いという問題がある。かかる問題に対して、組立型の結合面に厚さが5μm〜100μmの樹脂薄膜30を介在させるならば、溶融樹脂40の結合面への侵入を阻止することができる。樹脂薄膜30が変形し、結合面に存在する凹凸を埋めるとともに溶融樹脂の侵入を阻止する強度を有するからであると解される。樹脂薄膜30は、厚さが5μm未満であると耐久性がなく、50〜100μmを越えると、樹脂薄膜30自体の変形量が多くなりかえって好ましくない。かかる観点から、樹脂薄膜30は、その厚さが5μm〜50μmであるものが好ましい。また、樹脂薄膜30は高い剛性を有するものがよく、その厚さt（μm）に対する縦弾性係数E（GPa）の比（E/t）が0.05以上であるものがよい。そして、E/t＝0.1〜0.5を有する樹脂薄膜30が好ましい。なお、縦弾性係数Eは、JIS K7076、JIS K7181又はJIS K7162に基づいて得られる。
【００２３】
また、樹脂薄膜30は、溶融樹脂40が融着又は付着し難いものが好ましく、撥水性、撥油性を有するものがよい。例えば、静的水接触角≧100°、静的油接触角≧60°の特性を有するものがよく、耐熱性は、耐熱温度≧150℃の特性を有するものがよい。かかる樹脂薄膜30として、シロキサン系コーティング剤、フルオロアクリレート系コーティング剤又はフッ素系コーティング剤からなるものが好ましい。これらは、樹脂成形体を成形する作業現場で組立型にコーティングして成膜し、これを金型に組み付けることにより、容易に樹脂薄膜を介在させた組立型を有する金型を構成することができる。なお、樹脂薄膜30は、予めフィルム状に準備されたものを使用することができる。
【００２４】
組立型の樹脂薄膜30が設けられる結合面は滑らかであるのがよい。例えば、その結合面の面加工精度は、粗度がRz1.6、凹凸が平均1.6μmとすることができる。
【００２５】
組立型15の結合面は、図３に示すように、組立型15の縁部が変形し隙間17を生ずる場合がある。かかる場合は、隙間部分に充填材を塗布して隙間を埋めるのがよい。充填材は、フッ素系溶剤に溶かしたアクリル系ポリマーを使用することができる。なお、組立型15の結合面の面粗度や凹凸が所定の範囲にない場合があり、また、平行度が所定の範囲にない場合がある。組立型15の結合面の面粗度や凹凸が所定の範囲にない場合は、図４に示すように、予め結合面の凹凸部を埋めるように充填材35を塗布しておくのがよい。
【００２６】
本発明において、溶融樹脂は、メタクリル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、環状ポリオレフイン樹脂、ポリエチレン・テレフタレート樹脂、ポリエチレン・ナフタレート樹脂・ポリ乳酸樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂、メタクリル・ブタジエン・スチレン共重合体、アクリル・ブタジエン・スチレン共重合体、または、ポリオキシメチレン樹脂などを使用することができる。
【実施例１】
【００２７】
図２に示す金型部分に組立型15が結合されてなる金型を使用して、厚さが1〜2μmの樹脂成形体を成形する試験を行った。この下型10は、組立型15がボルト18で下型本体11に結合されている。組立型15の結合面には、端縁がキャビティに望む厚さが10μmのフルオロアクリレート系コーティング剤からなる樹脂薄膜30を設けた。ボルト18は、M6であり、締付けトルクは5kNであった。樹脂薄膜30は、フルオロアクリレート系コーティング剤を手作業によるはけ塗りで塗布し固化・成膜して設けた。樹脂成形体の成形条件は、成形樹脂がポリカーボネート樹脂、可塑化射出装置設定温度が245℃、加圧成形時型温度が180℃、加圧力が5MPa、加圧時間が10s、離型時型温度が25℃、サイクルタイムが3minであった。樹脂薄膜30の静的水接触角は116°、静的油接触角（ｎヘキサデカン）は80°、耐熱性は、耐熱温度は225℃であった。
【００２８】
合計180ショット（9hr）の連続成形を行ったところ、ポリカーボネート樹脂の樹脂薄膜30への食い込み、離型不良はなく、外観品質の良好な樹脂成形体を得ることができた。
【符号の説明】
【００２９】
10    下型
11    下型本体
15    組立型
17    隙間
18    ボルト
20    上型
25    スプルー
30    樹脂薄膜
35    充填材
40    溶融樹脂
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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