(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材であって、
前記接触面の少なくとも一部の領域は、所定の金属元素からなる金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成され、
前記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの前記金属（Ａ）に対する前記水素引抜抑制物（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５であり、
前記金属（Ａ）は、Ｎｉ、Ｆｅ、またはＣｏを含み、
前記水素引抜抑制物（Ｂ）は、前記金属（Ａ）に含まれるＮｉ、Ｆｅ、またはＣｏの酸化物を含む、射出成形用部材。
【請求項２】
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材であって、
前記接触面の少なくとも一部の領域は、所定の金属元素からなる金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成され、
前記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの前記金属（Ａ）に対する前記水素引抜抑制物（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５であり、
前記金属（Ａ）はＦｅを含み、前記水素引抜抑制物（Ｂ）はＣｕを含む、射出成形用部材。
【請求項３】
前記水素引抜抑制物（Ｂ）は、前記金属（Ａ）に含まれるＦｅの酸化物を含む、請求項２に記載の射出成形用部材。
【請求項４】
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材であって、
前記接触面の少なくとも一部の領域は、酸化数が略ゼロの所定の金属元素からなる金属（Ａ）および前記金属（Ａ）に含まれる金属元素と同種の金属元素であって酸化数が正の金属元素からなる金属（Ｂ）により形成され、
前記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの前記金属（Ａ）に対する前記金属（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５であり、
前記金属（Ａ）は酸化数が略ゼロのＮｉを含み、且つ前記金属（Ｂ）は酸化数が正のＮｉを含むか、
前記金属（Ａ）は酸化数が略ゼロのＦｅを含み、且つ前記金属（Ｂ）は酸化数が正のＦｅを含むか、
または、前記金属（Ａ）は酸化数が略ゼロのＣｏを含み、且つ前記金属（Ｂ）は酸化数が正のＣｏを含む、射出成形用部材。
【請求項５】
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材の製造方法であって、
前記接触面の少なくとも一部の領域を、酸化数が略ゼロの所定の金属元素からなる金属（Ａ）および前記金属（Ａ）に含まれる金属元素と同種の金属元素であって酸化数が正の金属元素からなる金属（Ｂ）により形成する工程を有し、
前記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの前記金属（Ａ）に対する前記金属（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５であり、
前記金属（Ｂ）は、前記金属（Ａ）に含まれる金属元素とは同種の金属元素であって、電子が周期表の２Ａ族元素の酸化物に引かれることで酸化数が正に変化した金属元素からなる金属を含む、射出成形用部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、射出成形用部材、および射出成形用部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形機は、金型装置内に溶融した樹脂を射出する射出装置などを有する（例えば特許文献１参照）。射出装置は、樹脂を加熱するシリンダ、シリンダの前端部に設けられるノズル、シリンダ内において進退自在とされるスクリュなどを含む。スクリュを前進させることにより、スクリュの前方に蓄積された樹脂がノズルを介して金型装置内に射出される。金型装置内に供給された樹脂は固化され成形品となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−６２２４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材として、様々な目的で金属部材を表面改質したものが開発されているが、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制し、且つ金属の特性の弱体化を抑制したものはなかった。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制し、且つ金属の特性の弱体化を抑制した、射出成形用部材の提供を主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の一態様によれば、
溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材であって、
前記接触面の少なくとも一部の領域は、所定の金属元素からなる金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成され、
前記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの前記金属（Ａ）に対する前記水素引抜抑制物（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５であり、
前記金属（Ａ）は、Ｎｉ、Ｆｅ、またはＣｏを含み、
前記水素引抜抑制物（Ｂ）は、前記金属（Ａ）に含まれるＮｉ、Ｆｅ、またはＣｏの酸化物を含む、射出成形用部材が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様によれば、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制し、且つ金属の特性の弱体化を抑制した、射出成形用部材が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態による射出成形用部材が用いられる射出成形機を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明するが、各図面において、同一の又は対応する構成については同一の又は対応する符号を付して説明を省略する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態による射出成形用部材が用いられる射出成形機を示す図である。図１に示す射出成形機は、フレームＦｒ、射出装置４０、およびコントローラ９０などを有する。
【００１１】
射出装置４０は、フレームＦｒに対して進退自在なスライドベースＳｂに設置され、金型装置３０に対して進退自在とされる。射出装置４０は、金型装置３０にタッチされ、金型装置３０内に溶融した樹脂を射出する。
【００１２】
金型装置３０は、固定金型３２と、可動金型３３とで構成される。固定金型３２は固定プラテン１２に取り付けられ、可動金型３３は可動プラテン１３に取り付けられる。可動プラテン１３を固定プラテン１２に対し進退させることにより、金型装置３０の型閉、型締、型開が行われる。型締状態の固定金型３２と可動金型との間にキャビティ空間３４が形成される。キャビティ空間３４内に充填された樹脂を固化することで、成形品が得られる。その後、金型装置３０の型開が行われ、金型装置３０から成形品が突き出される。
【００１３】
射出装置４０は、例えばシリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３、計量モータ４５、射出モータ４６、および圧力検出器４７を有する。以下、充填時のスクリュ４３の移動方向（図１中左方向）を前方とし、計量時のスクリュ４３の移動方向（図１中右方向）を後方として説明する。
【００１４】
シリンダ４１は、供給口４１ａから供給された樹脂を加熱する。供給口４１ａはシリンダ４１の後部に形成される。シリンダ４１の外周には、ヒータなどの加熱源が設けられる。
【００１５】
ノズル４２は、シリンダ４１の前端部に設けられ、金型装置３０に対して押し付けられる。
【００１６】
スクリュ４３は、シリンダ４１内において回転自在に且つ進退自在に配設される。
【００１７】
計量モータ４５は、スクリュ４３を回転させることにより、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って樹脂を前方に送る。樹脂は、前方に送られながら、シリンダ４１からの熱によって徐々に溶融される。溶融した樹脂がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。
【００１８】
射出モータ４６は、スクリュ４３を進退させる駆動装置である。射出モータ４６は、スクリュ４３を前進させることにより、スクリュ４３の前方に蓄積された樹脂を金型装置３０のキャビティ空間３４に充填させる。その後、射出モータ４６は、スクリュ４３を前方に押し、キャビティ空間３４内の樹脂に圧力をかける。不足分の樹脂が補充できる。射出モータ４６とスクリュ４３との間には、射出モータ４６の回転運動をスクリュ４３の直線運動に変換する運動変換機構が設けられる。
【００１９】
圧力検出器４７は、例えば射出モータ４６とスクリュ４３との間に配設され、スクリュ４３が樹脂から受ける圧力、スクリュ４３に対する背圧などを検出する。スクリュ４３が樹脂から受ける圧力は、スクリュ４３から樹脂に作用する圧力に対応する。
【００２０】
射出装置４０の動作は、コントローラ９０によって制御される。コントローラ９０は、ＣＰＵ（Central Pocessing Unit）９１と、メモリなどの記憶媒体９２とを有する。コントローラ９０は、記憶媒体９２に記憶されたプログラムをＣＰＵ９１に実行させることにより、充填工程、保圧工程、計量工程などを制御する。
【００２１】
充填工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定速度で前進させ、スクリュ４３の前方に蓄積された樹脂を金型装置３０内に充填させる。スクリュ４３の位置や速度は、例えば射出モータ４６のエンコーダ４６ａにより検出される。スクリュ４３の位置が所定位置に達すると、充填工程から保圧工程への切替（所謂、Ｖ／Ｐ切替）が行われる。
【００２２】
尚、充填工程においてスクリュ４３の位置が所定位置に達した後、その所定位置にスクリュ４３を一時停止させ、その後にＶ／Ｐ切替が行われてもよい。Ｖ／Ｐ切替の直前において、スクリュ４３の停止の代わりに、スクリュ４３の微速前進または微速後退が行われてもよい。
【００２３】
保圧工程では、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３を設定圧力で前方に押し、金型装置３０内の樹脂に圧力をかける。不足分の樹脂が補充できる。樹脂の圧力は、例えば圧力検出器４７により検出される。保圧工程後、冷却工程が開始される。冷却工程では、キャビティ空間３４内の樹脂の固化が行われる。冷却工程中に計量工程が行われてよい。
【００２４】
計量工程では、計量モータ４５を駆動してスクリュ４３を設定回転数で回転させ、スクリュ４３の螺旋状の溝に沿って樹脂を前方に送る。これに伴い、樹脂が徐々に溶融される。液状の樹脂がスクリュ４３の前方に送られシリンダ４１の前部に蓄積されるにつれ、スクリュ４３が後退させられる。スクリュ４３の回転数は、例えば計量モータ４５のエンコーダ４５ａにより検出される。
【００２５】
計量工程では、スクリュ４３の急激な後退を制限すべく、射出モータ４６を駆動してスクリュ４３に対して設定背圧を加えてよい。スクリュ４３に対する背圧は、例えば圧力検出器４７により検出される。スクリュ４３が所定位置まで後退し、スクリュ４３の前方に所定量の樹脂が蓄積されると、計量工程が終了する。
【００２６】
ところで、射出成形には、溶融した樹脂が接触する接触面を有する射出成形用部材が用いられる。射出成形用部材の具体例としては、例えば、金型装置３０、シリンダ４１、ノズル４２、スクリュ４３などが挙げられる。これらの射出成形用部材は、一般的に金属で形成される。
【００２７】
本発明者は、実験により、溶融した樹脂が金属と接触する際に金属が触媒として作用し、溶融した樹脂から水素ガスが生じ、樹脂から水素が引き抜かれることを見出した。樹脂から水素が引き抜かれると、樹脂の分子構造が変化し、成形品が変色する。また、本発明者は、所定の金属元素が複数個集まりクラスターを形成することで、金属が触媒として活性化し始めることを見出した。
【００２８】
本発明者は、これらの観点から鋭意研究を進めた結果、金属中に水素引抜抑制物を混在させることで、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制し、且つ金属の特性の弱体化を抑制した射出成形用部材を提供できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００２９】
即ち、射出成形用部材は、以下の通りのものである。射出成形用部材は、溶融した樹脂が接触する接触面を有する。接触面の少なくとも一部の領域は、金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成される。金属（Ａ）は所定の金属元素からなる。上記領域の任意の位置において、１．５ｎｍ２あたりの金属（Ａ）に対する水素引抜抑制物（Ｂ）のモル比が１／２０〜１／５である。金属（Ａ）の個数（モル）が同じ場合、水素引抜抑制物（Ｂ）の個数（モル）が多いほど、上記モル比が大きい。
【００３０】
上記構成の射出成形用部材によれば、接触面の少なくとも一部の領域は、金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成され、且つ金属（Ａ）中に水素引抜抑制物（Ｂ）を微視的に混在させたものである。よって、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制し、且つ金属（Ａ）の特性の弱体化を抑制することができる。
【００３１】
上記モル比が１／２０以上であることで、金属（Ａ）が触媒として活性化し始めることを抑制でき、溶融した樹脂からの水素の引き抜きを抑制できる。上記モル比は、好ましくは１／１２以上、より好ましくは１／１０以上、さらに好ましくは１／８以上である。
【００３２】
一方、上記モル比が１／５以下であることで、金属（Ａ）の特性の弱体化を抑制することができる。金属の特性としては例えば耐摩耗性、耐食性などが挙げられる。上記モル比は、好ましくは１／６以下、より好ましくは１／７以下である。
【００３３】
金属（Ａ）に含まれる金属元素は、上記領域において最も数の多い元素である。金属（Ａ）は、特に限定されないが、例えばＮｉ、Ｆｅ、またはＣｏなどを含む。
【００３４】
水素引抜抑制物（Ｂ）は、金属（Ａ）中に混在させることで、樹脂からの水素の引き抜きを抑制するものである。水素引抜抑制物（Ｂ）は、金属、金属の化合物のいずれを含んでもよく、両方を含んでもよい。金属の化合物としては、酸化物、窒化物、炭化物、酸窒化物などが挙げられる。水素引抜抑制物（Ｂ）に含まれる金属は、金属（Ａ）と同種でもよいし、異種でもよい。
【００３５】
例えば、水素引抜抑制物（Ｂ）は、（１）金属（Ａ）に含まれる金属元素の酸化物、（２）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは異種の金属元素からなる金属、および（３）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは同種の金属元素であって酸化数が正の金属元素からなる金属、のうちの少なくとも１つを含む。
【００３６】
射出成形用部材の製造方法は、溶融した樹脂が接触する接触面の少なくとも一部の領域を、所定の金属元素からなる金属（Ａ）および水素引抜抑制物（Ｂ）により形成する工程を有する。
【００３７】
水素引抜抑制物（Ｂ）が（１）金属（Ａ）に含まれる金属元素の酸化物である場合、射出成形用部材の製造方法としては、例えば下記（１Ａ）、（１Ｂ）の２通りの方法が挙げられる。
【００３８】
（１Ａ）金属（Ａ）からなる部材の表面の一部を酸化処理する。酸化処理の方法としては、例えば酸素ガスまたは亜酸化窒素ガスを含む雰囲気中で熱処理する方法などが用いられる。この方法では、熱処理温度、熱処理時間などを調整することで、上記モル比を調整することが可能である。
【００３９】
（１Ｂ）金属（Ａ）からなる部材の表面の一部に金属（Ａ）と同種の金属の酸化物を付着させる。この方法としては、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法などが用いられる。スパッタリング法では、反応性ガスとして酸素ガスを用いることで金属酸化物を付着させることが可能である。真空蒸着法、スパッタリング法では、処理温度、処理時間などを調整することで、上記モル比を調整することが可能である。
【００４０】
水素引抜抑制物（Ｂ）が（２）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは異種の金属元素からなる金属である場合、射出成形用部材の製造方法としては、例えば下記（２Ａ）、（２Ｂ）、（２Ｃ）の３通りの方法が挙げられる。ここで、（２）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは異種の金属元素としては、金属（Ａ）に含まれる金属元素よりも水素を解離吸着しにくい金属元素が好ましく、例えばＣｕが用いられる。
【００４１】
（２Ａ）金属（Ａ）からなる部材の表面の一部に金属（Ａ）とは異種の金属を付着させる。具体的には、例えば、金属（Ａ）からなる部材を、金属（Ａ）とは異種の金属を含む反応性ガスに曝露する。反応性ガスとしては、金属カルボニル錯体などの金属錯体のガスが用いられる。或いは、金属（Ａ）からなる部材を、金属（Ａ）とは異種の金属の硝酸塩を含む溶液中に浸漬する。これらの方法では、処理温度、処理時間などを調整することで、上記モル比を調整することが可能である。
【００４２】
（２Ｂ）金属（Ａ）および金属（Ａ）とは異種の金属の両方を基材の表面に付着させる。具体的には、例えば、金属（Ａ）の硝酸塩と、金属（Ａ）とは異種の金属の硝酸塩とを含む溶液中に基材を浸漬する。溶液中に含まれる複数種類の硝酸塩の含有量を調整することで、上記モル比を調整することが可能である。基材は、例えば金属（Ａ）からなるものでもよいし、金属（Ａ）とは異種の金属からなるものでもよい。
【００４３】
（２Ｃ）金属（Ａ）および金属（Ａ）とは異種の金属を含む合金を用いて射出成形用部材を成形する。この場合、金属（Ａ）と水素引抜抑制物（Ｂ）とは予め合金化される。合金に含まれる各金属元素の含有量を調整することで、上記モル比を調整することが可能である。
【００４４】
水素引抜抑制物（Ｂ）が（３）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは同種の金属元素であって酸化数が正の金属元素からなる金属であって、金属（Ａ）に含まれる金属元素の酸化数が略ゼロである場合、射出成形用部材の製造方法としては例えば下記（３Ａ）の方法が挙げられる。
【００４５】
（３Ａ）金属（Ａ）からなる部材の内部（表面近傍）に周期表の２Ａ族元素の酸化物を入れる。２Ａ族元素としては、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａなどが挙げられる。これらの２Ａ族元素の酸化物を金属（Ａ）からなる部材の内部に入れることで、電子が２Ａ族元素の酸化物に引かれることで酸化数が正に変化した金属元素が部材の表面に現れる。２Ａ族元素の酸化物の量を調整することで、上記モル比を調整することが可能である。
【００４６】
水素引抜抑制物（Ｂ）は、（４）金属（Ａ）に含まれる金属元素とは異種の金属元素の酸化物を含んでもよい。例えば、金属（Ａ）がＮｉ、Ｆｅ、またはＣｏの場合、水素引抜抑制物（Ｂ）は周期表の２Ａ族元素の酸化物などを含んでもよい。この場合の射出成形用部材は、金属（Ａ）からなる部材の表面の一部に２Ａ族元素の酸化物を付着させることで得られる。
【００４７】
上記構成の射出成形用部材は、金型装置３０、シリンダ４１、ノズル４２、およびスクリュ４３の少なくとも１つに適用されればよく、全てに適用されなくてもよく、さらに、いずれかの一部に適用されてもよい。
【００４８】
以上、射出成形用部材の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
【００４９】
例えば、上記実施形態の射出装置４０は、インライン・スクリュ方式であるが、プリプラ方式などでもよい。プリプラ方式の射出装置は、可塑化シリンダ内で溶融された樹脂を射出シリンダに供給し、射出シリンダから金型装置内に樹脂を射出する。可塑化シリンダ内にはスクリュが回転自在にまたは回転自在に且つ進退自在に配設され、射出シリンダ内にはプランジャが進退自在に配設される。可塑化シリンダ、スクリュ、射出シリンダ、およびプランジャの少なくとも１つに上記構成の射出成形用部材が適用されてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
３０  金型装置
３２  固定金型
３３  可動金型
４０  射出装置
４１  シリンダ
４２  ノズル
４３  スクリュ
【図１】
0006510285.tif 000002