(57)【要約】【課題】熱可塑性樹脂組成物による成形品設計の自由度を損なわず、熱可塑性樹脂の平均分子量、樹脂組成、金型構造を制限することなく、樹脂温度、金型温度を必要以上に高くすることなく、熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填することが容易である成形方法および射出成形品を提供する。【解決手段】溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより得られる成形品。【選択図】　選択図なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂組成物による成形品であって、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより得られるものであることを特徴とする成形品。
【請求項２】
熱可塑性樹脂組成物が、非晶性樹脂組成物であることを特徴とする請求項１に記載の成形品。
【請求項３】
熱可塑性樹脂組成物が、少なくとも非晶性樹脂成分、無機系および／または有機系である充填剤により構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の成形品。
【請求項４】
熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリフェニレンエーテル樹脂成分を含むポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の成形品。
【請求項５】
熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリフェニレンエーテル樹脂成分と少なくとも１種類の他の樹脂成分とをブレンド、またはグラフト重合させることにより変性させてなる変性ポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の成形品。
【請求項６】
熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリカーボネート樹脂成分を含むポリカーボネート系樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の成形品。
【請求項７】
熱可塑性樹脂組成物が、少なくともアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体成分を含むＡＢＳ系樹脂であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物による成形品。
【請求項８】
熱可塑性樹脂組成物による成形品が、該成形品内部に発泡部分を有することを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の成形品。
【請求項９】
溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより成形品を得ることを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
【請求項１０】
成形機の加熱筒内において、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより成形品を得ることを特徴とする請求項９に記載の射出成形方法。
【請求項１１】
熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該混合物を、キャビティ面の全体または任意に選択された部分の１層の厚さが０．００１ｍｍから３ｍｍの範囲にある、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することを特徴とする請求項９または１０に記載の射出成形方法。
【請求項１２】
熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該金型キャビティ面の全体または任意に選択された部分の熱伝導率が１．０（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下である、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の射出成形方法。
【請求項１３】
熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該金型キャビティ面の全体または任意に選択された部分の熱伝導率が０．８５（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下である、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とする請求項９から１１のいずれかに記載の射出成形方法。
【請求項１４】
熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該混合物を該金型キャビティに充填した後、該化合物を任意に設定した圧力および時間、加圧保持する工程を有することを特徴とする請求項９から１３のいずれかに記載の射出成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物による成形品とその射出成形方法に関する。
さらに詳しくは、熱可塑性樹脂組成物による成形品であって、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより得られるものであることを特徴とする成形品とその射出成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、熱可塑性樹脂組成物と、該熱可塑性樹脂に対して不活性である気体、液体などの流体を混合させた後、該混合物を金型キャビティへ充填する射出成形方法は、技術が確立しつつあり、既に、この射出成形方法により量産が開始された成形品も存在している。
この射出成形方法に用いられる熱可塑性樹脂組成物に対して不活性な気体、液体などの流体は、二酸化炭素、窒素、これらの混合体から選択されることが多い。これらは、大気圧以上に圧力調整されていることが多い。また、超臨界状態になるように温度、圧力を調整した後、熱可塑性樹脂組成物に混合させる例も少なくない。
【０００３】
熱可塑性樹脂組成物に対して不活性な気体、液体などの流体を超臨界状態に保ちながら熱可塑性樹脂組成物に混合させた後、該混合物をキャビティへ充填することにより発泡成形品を得る射出成形方法は、特許番号第２６２５５７６号などにより公開されている。
しかし、熱可塑性樹脂組成物と超臨界状態にある二酸化炭素、窒素を熱可塑性樹脂組成物に混合させた後、金型キャビティへ充填する射出成形方法においては、得られた成形品の表面には発泡模様（以下、「スワール・マーク」と呼ぶ）が発生するため、得られた射出成形品の表面は光沢がなく、外観特性や金型転写性が良好ではないことが多い。
【０００４】
このスワール・マークの発生は、該混合物が射出成形機からキャビティへ充填された際に該混合物の有する圧力が低下、開放されることにより発泡すると考えられ、この時発生した発泡跡が樹脂の冷却後も残存することにより、スワール・マークとなると想像される。また、このスワール・マークは、微細な凹凸形状であるため、破壊の起点となりやすい。
一方、従来から、熱可塑性樹脂組成物に二酸化炭素を吸収させることにより、熱可塑性樹脂組成物の可塑剤として働き、ガラス転移温度を低下させることが知られ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．３０，２６３３（１９８５）など、多くの文献に示されている。しかし、現在まで、熱可塑性樹脂組成物の成形加工に広く応用されるには至っていない。
【０００５】
一方、特開平５−３１８５４１号公報には、二酸化炭素や窒素などのガスを熱可塑性樹脂組成物中に含ませ、キャビティ内のガスを除去しながら該樹脂組成物をキャビティに充填することで、熱可塑性樹脂の流動性を向上させた上で、熱可塑性樹脂成形品を得る方法が示されている。
しかし、この方法は、ガスに二酸化炭素を使用した場合、最大でも約０．１８重量％と熱可塑性樹脂組成物中に含まれるガスの量が少なく、十分な流動性向上の効果を得ることは難しいため、高い寸法精度と寸法安定性を有する射出成形品を得ることは難しいといえる。
また、上記公報による射出成形方法は、大気圧、４０℃でガス体となる化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物を、大気に開放された状態、または、減圧された状態にある金型キャビティへ射出する方法である。上記化合物を含有する熱可塑性樹脂組成物を、大気圧または減圧環境下にある金型キャビティへ射出すると、ガス体が発泡するため、得られた成形品の表面にはスワール・マークが発生する。
【０００６】
一方、複雑な形状である成形品、成形品重量が大きい成形品を得る場合、流動長（Ｌ）と製品厚さ（Ｔ）との比（Ｌ／Ｔ）が大きい成形品を得る場合、粘度の高い熱可塑性樹脂組成物による成形品を得る場合など、１点のゲートでは熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填することが困難である場合には、ゲート点数を多くすることにより解決することが一般的である。ゲート点数を多くすることにより、流動末端部分まで短時間で熱可塑性樹脂組成物を充填できるほか、金型キャビティ内に充填された熱可塑性樹脂組成物の圧力分布が均一になりやすい。
【０００７】
しかし、ゲート点数の多い金型により射出成形された成形品は、少なからず樹脂の流動が合流するウェルド部分が発生する。このため、成形品表面にウェルド・ラインと呼ばれる線状の外観不良が発生するほか、機械的強度が低下するため好ましくない。
ＷＯ９８／５２７３４号公報には、熱可塑性樹脂組成物の射出成形において、二酸化炭素を０．２重量％以上溶解して粘度を低下させた溶融樹脂を、あらかじめ溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上に二酸化炭素などのガスにより加圧状態に保った金型キャビティに充填する方法が示され、ウェルド・ラインが目立たなくなるほか、型表面の再現性、光沢度の向上、型表面のシャープエッジの再現性、微細な型表面の凹凸の再現性などに対して効果的であることが記載されている。
【０００８】
しかし、金型キャビティ内を、溶融樹脂のフローフロントで発泡が起きない圧力以上に二酸化炭素などのガスによって加圧状態に保つためには、金型キャビティへ充填された該加圧ガスが金型外へ流出しないよう、金型は気密構造である必要がある。
金型のパーティング面、型板間、スプルー・ブッシュと型板との隙間などはＯリングなどにより、気密を保持することは比較的容易であるが、エジェクター・ピンなど摺動部分の気密を保持するためには、Ｕパッキンなどを用いる必要がある。
【０００９】
また、金型キャビティから金型外へ加圧ガスを排出するためのガスの流路は、金型キャビティのウェルド部分、流動末端部分など、樹脂の充填が停止する部分に設ける必要がある。これは、気密性の高い金型に熱可塑性樹脂組成物を充填する場合、金型内に充填したガス、熱可塑性樹脂組成物から発生したガスは金型キャビティから金型外へ流出できず、逆に樹脂組成物の流動により圧縮され、樹脂組成物の流動末端部分では、これらのガスにより熱可塑性樹脂組成物の流動が妨げられる。このため、充填された熱可塑性樹脂組成物は金型キャビティ壁面に密着しにくく、また、ヤケなどが発生することがある。この結果、同部分とその周辺部分の外観特性は悪化する傾向にあり、寸法精度は低下する傾向にある。
【００１０】
一方、加圧されたガスによって金型キャビティ内を加圧状態に保つことにより、この加圧ガスは金型を開こうとする力を発生させる。この力が射出成形機の型締め力を上回ると、金型が開いてしまうため、型締め力を下回る範囲であることが必要である。
従って、金型キャビティ内を加圧する範囲（投影面積）は、小さいことが好ましく、また、加圧ガスの圧力は低いことが好ましいと言える。従って、成形品の大きさ、加圧ガスの圧力には、上限があると言える。
【００１１】
また、スライド・コア構造などを有する金型においては、シール構造を確保することが困難であるため、金型自体が大きくなることが懸念されるため、製品デザインに制約があるといえる。
また、熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素の混合物は、通常の射出成形法と比較して、金型キャビティ内に充填された樹脂組成物から発生するガスの量が多い。このため、通常の金型より金型キャビティからガスが抜けやすい構造であることが好ましい。
【００１２】
この発生ガスは、金型キャビティのウェルド部分、流動末端部分、金型へ加圧ガスを供給することと、排気するためのガス流路部分に留まりやすい。該発生ガスが、ガス流路部分に溜まり、固化した場合には、次の成形サイクルにおいて、金型キャビティへ供給される加圧ガスにより、再び金型キャビティへ戻され、金型キャビティ表面へ付着しＭＤとなることがある。これも成形品の外観不良の原因となる恐れがある。
【００１３】
一方、従来から、熱可塑性樹脂組成物による射出成形品は、電気・電子機器、自動車、一般機械、精密機械、工業部品などの各分野において、機構部品、内外装部品として幅広く利用されている。最近の傾向としては、生産性に優れる、軽量である、錆びない、リサイクルが容易という理由から、その利用範囲は拡大している。
さらに、各分野のハイテク化、高精度化、高機能化、小型化、製品デザインの複雑化、塗装の省略など、熱可塑性樹脂組成物による射出成形品に対する寸法精度、外観特性への要求が高度化してきているほか、可能な限り肉厚の薄い成形品が望まれている。これらの要望に応えることが技術的な課題となっている。
【００１４】
一方、熱可塑性樹脂成分と無機系および／または無機系である充填剤により構成された熱可塑性樹脂組成物は数多く開発され、利用されてきた。
これは、熱可塑性樹脂組成物に、無機系および／または無機系である充填剤を添加することにより、強度を付与すること、剛性を向上させること、寸法精度を確保すること、比重を調整することなどの目的を達成することが可能であるためである。
【００１５】
しかし、一部の添加剤を除くと、非晶性樹脂に添加された充填剤は、得られた射出成形品の表面に存在することが多く、表面には光沢がない、ザラつき感がある射出成形品であることが多い。このため、外観特性を重視する用途へ用いる際には、充填剤の種類と添加量は制限されることが多い。
表面に充填剤が存在しない、外観特性に優れた射出成形品を得る方法は、特開平８−９０６２３号公報、特開平８−３０９８１３号公報などにより公開されている。これらは、高周波誘導コイルを用いた成形装置、金型を用いる射出成形方法であり、成形サイクル中に、高周波誘導コイルによる加熱により、金型温度を一時的に上昇させ、この金型温度が下がる前に溶融状態の樹脂を金型キャビティに充填する射出成形方法である。
【００１６】
これら、高周波誘導コイルを用いた射出成形方法は、高周波による金型キャビティの加熱に電力消費が多いこと、コイルによる加熱が可能である形状、面積に制限がある点などが問題となることがある。
一方、射出成形時の条件を工夫することによって、成形後に発生する反り、変形、歪みが少なく、高い寸法精度を維持する方法、また、肉厚の薄い成形品を得る方法が考えられる。
【００１７】
例えば、樹脂温度を高く設定することにより、金型キャビティへ充填する際の溶融粘度を低下させる、また、金型温度を高く設定することにより、金型キャビティ内に充填された樹脂の粘度低下速度を鈍化させることが考えられる。
しかし、樹脂温度を高くする方法はその条件に、ある程度の範囲があり、限界がある。
例えば、樹脂温度が高すぎる場合には樹脂の分解を促すため、樹脂の劣化など、不具合の発生が心配される。また、射出成形品の表面にシルバー（または「銀条痕」）と呼ばれる外観不良が発生するほか、熱可塑性樹脂組成物から発生した分解ガスにより金型の汚れが発生しやすくなる。これらは、作業環境の悪化、金型の分解掃除作業の発生など、作業性の低下を招くため好ましくない。
【００１８】
また、樹脂温度を高くすることは、冷却、固化の過程において、樹脂自体の容積変化量が大きくなるため、ヒケ、ボイドなどの発生原因になりやすいほか、樹脂の冷却に時間を要するため、生産性の低下が懸念される。
一方、金型温度を高くした場合には、金型内に充填された樹脂の冷却時間が長くなるため、必然的に成形サイクル時間が長くなるほか、取り出し時の成形品寸法が小さくなるといった問題が発生しやすい。
【００１９】
また、金型温度を高めた射出成形で、冷却時間が十分でなく、樹脂の冷却が不十分である場合には、取り出し時の射出成形品の温度が高い状態にある。このため、金型から射出成形品を取り出した後、この射出成形品自体の温度が雰囲気温度まで、徐々に温度が下がる間に、体積収縮や、自重による変形を発生する恐れがある。これは寸法精度を悪化させる原因となる。
肉厚をできるだけ均一にするなど、成形品の製品設計を工夫することによって、成形後の変形を抑え、収縮が均一になるよう配慮されることも一般的である。
【００２０】
【特許文献１】
特許番号第２６２５５７６号
【特許文献２】
特開平８−９０６２３号公報
【特許文献３】
特開平８−３０９８１３号公報
【特許文献４】
特開平５−３１８５４１号公報
【特許文献５】
ＷＯ９８／５２７３４号公報
【非特許文献１】
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｏｌｙｍ．Ｓｃｉ．，Ｖｏｌ．３０，２６３３（１９８５）
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物による成形品設計の自由度を損なわず、熱可塑性樹脂成分の平均分子量、樹脂組成、金型構造を制限することなく、樹脂温度、金型温度を必要以上に高くすることなく、射出成形を実施することを課題とする。
具体的には、本発明は、熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填することが容易であり、ウェルド・ラインが目立たず、金型転写性が良好であり、成形品の軽量化が可能であり、表面の光沢度が高い射出成形品を得ることにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、熱可塑性樹脂組成物による成形品設計の自由度を損なわず、熱可塑性樹脂の平均分子量、樹脂組成、金型構造を制限することなく、樹脂温度、金型温度を必要以上に高くすることなく、熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填することが容易であり、ウェルド・ラインが目立たず、金型転写性が良好であり、成形品の軽量化が可能であり、表面の光沢度が高い射出成形品を得ることを可能とすべく、検討した。
【００２３】
その結果、熱可塑性樹脂組成物による成形品であって、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより得られるものであることを特徴とする成形品が、熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填することが容易であり、ウェルド・ラインが目立たず、金型転写性が良好であり、成形品の軽量化が可能であり、表面の光沢度が高い射出成形品を得ることを可能とすることを見いだし、本発明を完成するに至った。
【００２４】
即ち、本発明は、
１．熱可塑性樹脂組成物による成形品であって、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより得られるものであることを特徴とする成形品、
２．熱可塑性樹脂組成物が、非晶性樹脂組成物であることを特徴とする上記１に記載の成形品、
３．熱可塑性樹脂組成物が、少なくとも非晶性樹脂成分と、無機系および／または有機系である充填剤により構成されていることを特徴とする上記１または２に記載の成形品、
【００２５】
４．熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリフェニレンエーテル樹脂成分を含むポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする上記１から３のいずれかに記載の成形品、
５．熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリフェニレンエーテル樹脂成分と少なくとも１種類の他の樹脂成分とをブレンド、またはグラフト重合させることにより変性させてなる変性ポリフェニレンエーテル系樹脂であることを特徴とする上記１から４のいずれかに記載の成形品、
６．熱可塑性樹脂組成物が、少なくともポリカーボネート樹脂成分を含むポリカーボネート系樹脂であることを特徴とする上記１から３のいずれかに記載の成形品、
【００２６】
７．熱可塑性樹脂組成物が、少なくともアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体成分を含むＡＢＳ系樹脂であることを特徴とする上記１から３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂組成物による成形品、
８．熱可塑性樹脂組成物による成形品が、該成形品内部に発泡部分を有することを特徴とする上記１から７のいずれかに記載の成形品、
９．溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより成形品を得ることを特徴とする上記１に記載の射出成形方法、
【００２７】
１０．成形機の加熱筒内において、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に圧力調整した二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することにより成形品を得ることを特徴とする上記９に記載の射出成形方法、
１１．熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該混合物を、キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、１層の厚さが０．００１ｍｍから３ｍｍの範囲にある少なくとも１層の断熱層により被覆されている金型キャビティへ充填することを特徴とする上記９または１０に記載の射出成形方法、
１２．熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該金型キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、熱伝導率が１．０（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下である、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とする上記９から１１のいずれかに記載の射出成形方法、
【００２８】
１３．熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該金型キャビティ面の全体、または任意に選択された部分が、熱伝導率が０．８５（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下である、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とする上記９から１１のいずれかに記載の射出成形方法、
１４．熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を金型キャビティへ充填することにより成形品を得る射出成形方法であって、該混合物を該金型キャビティに充填した後、任意に設定した圧力、任意に設定した時間、該化合物を加圧保持する工程を有することを特徴とする上記９から１３のいずれかに記載の射出成形方法、に関する。
【００２９】
本発明について、以下具体的に説明する。
本発明において、熱可塑性樹脂組成物とは、加熱すると軟化して可塑性を示し、冷却すると固化する特徴を有する熱可塑性樹脂を主成分とした樹脂組成物を指すものである。
具体的には、ポリスチレン（以下ＰＳと略す）系樹脂、ポリフェニレンエーテル（以下ＰＰＥと略す）系樹脂、ＰＰＥ系樹脂を他の樹脂とブレンド、または、グラフト重合させて変性させた変性ＰＰＥ（以下ｍＰＰＥと略す）系樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体（以下ＡＢＳ系樹脂と略す）、アクリロニトリル・スチレン共重合体（以下ＡＳ系樹脂と略す）、ポリカーボネート（以下ＰＣと略す）系樹脂、ポリアセタールまたはポリオキシメチレン（以下ＰＯＭと略す）系樹脂、ポリアミド（以下ＰＡと略す）系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと略す）系樹脂、ポリブチレンテレフタレート（以下ＰＢＴと略す）系樹脂、ポリフェニレンサルファイド（以下ＰＰＳと略す）系樹脂、ポリイミド（以下ＰＩと略す）系樹脂、ポリアミドイミド（以下ＰＡＩと略す）系樹脂、ポリエーテルイミド（以下ＰＥＩと略す）系樹脂、ポリアリレート（以下ＰＡＲと略す）系樹脂、ポリスルフォン（以下ＰＳＦと略す）系樹脂ポリエーテルスルフォン（以下ＰＥＳと略す）系樹脂である。
【００３０】
また、高密度ポリエチレン（以下ＨＤＰＥと略す）系樹脂、低密度ポリエチレン（以下ＬＤＰＥと略す）系樹脂、直鎖状低密度ポリエチレン（以下ＬＬＤＰＥと略す）系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（以下ＰＥＥＫと略す）系樹脂、ポリプロピレン（以下ＰＰと略す）系樹脂、ポリメチルメタクリルレート（以下ＰＭＭＡと略す）系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（以下ＰＴＦＥと略す）系樹脂、液晶ポリマー（以下ＬＣＰと略す）などを挙げることができる。
【００３１】
本発明において、熱可塑性樹脂組成物は、結晶性樹脂、非晶性樹脂の区別なく実施が可能であるが、成形収縮率が小さいこと、寸法安定性に優れていること、湿度や温度による寸法変化が小さいこと、非ハロゲン系難燃剤による難燃化が容易であること、広い樹脂温度範囲で射出成形時することができることを考慮すると、非晶性樹脂を主成分とした熱可塑性樹脂組成物であることが好ましい。
本発明において、非晶性樹脂組成物とは、熱可塑性樹脂を主成分とした樹脂組成物のうち、結晶状態をとりえないか、結晶化しても結晶化度が極めて低い熱可塑性樹脂成分を含む樹脂組成物を指すものである。
【００３２】
さらに詳しくは、アモルファス、アモルファス・ポリマーとも呼ばれ、あり、原子または分子が三次元的に規則正しい空間格子をとらずに、それらが全く不規則に集合した固体状態で、無定形とも呼ばれる。無定形状態には、ガラス状態とゴム状態があり、ガラス転移点（Ｔｇ）以下では硬いガラス状を示すが、Ｔｇ以上では軟らかいゴム状を示す特徴を有する。
具体的には、ＰＳ、ＰＰＥ、ｍＰＰＥ、ＡＢＳ、ＡＳ、ＰＣ、ＰＭＭＡなどの樹脂成分を主成分とした非晶性樹脂組成物などを挙げることができる。
【００３３】
また、本発明における熱可塑性樹脂組成物は、上記主成分となる熱可塑性樹脂成分と、特性の異なった２種類以上の熱可塑性樹脂成分が物理的、化学的に混合された複合樹脂材料であるポリマー・アロイであってもよい。
上記主成分となる熱可塑性樹脂成分と混合して用いることのできる特性の異なった樹脂成分は、該主成分となる熱可塑性樹脂と同一の分子構造をもつ樹脂成分であって、分子量、分子量分布が異なる樹脂成分であってもよいし、分子構造が異なる他の樹脂成分でもよい。
【００３４】
上記主成分となる熱可塑性樹脂と混合して用いることのできる特性の異なった樹脂成分は、該主成分となる熱可塑性樹脂と相溶可能であれば特に制限はなく、例えば、ＰＯＭ、ＰＰ、ＰＡ、ＰＥＴ、ＰＢＴ、ＰＥＥＫ、ＰＥ、ＰＳ、ＡＢＳ樹脂、ＰＣ、ＰＰＥ、ｍＰＰＥ、ＰＰＳ、ＰＩ、ＰＡＩ、ＰＥＩ、ＰＡＲ、ＰＳＦ、ＰＥＳ、ＬＣＰ、ＰＴＦＥ、熱可塑性エラストマー、ポリ四フッ化エチレン、ポリ塩化ビニル、ポリビニルアルコールなどを挙げることができる。
【００３５】
また、ポリマー・アロイの例としては、ＰＡ系樹脂とＰＰＥ系樹脂のポリマー・アロイ（以下ＰＡ／ＰＰＥ系ポリマー・アロイと略す）、ＰＰ系樹脂とＰＰＥ系樹脂のポリマー・アロイ（以下ＰＰ／ＰＰＥ系ポリマー・アロイと略す）、ＰＰＳ系樹脂とＰＰＥ系樹脂のポリマー・アロイ（以下ＰＰＳ／ＰＰＥ系ポリマー・アロイと略す）、ＰＣ系樹脂とＡＢＳ系樹脂によるポリマー・アロイ（以下ＰＣ／ＡＢＳ系ポリマー・アロイと略す）などを挙げることができる。
【００３６】
本発明に用いられる熱可塑性樹脂組成物には、比重を調整すること、強度を付与すること、寸法精度を確保すること、特長のある成形品外観を得ることなどを目的とした改質剤として、無機系または有機系の充填剤を添加することができる。
これら無機系または有機系の充填剤の形状は限定されるものではなく、繊維状、板状、鱗片状、球状などが任意に選択できる。
【００３７】
上記に示した、無機系または有機系の充填剤としては、硫酸バリウム、ベンガラ、タングステン粉など、無機系である塩、酸化物、金属などのほか、ガラス、炭素、アラミド、チタン酸カリウム、アスベスト、炭化ケイ素、セラミック、窒化ケイ素、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、カオリン、クレー、パイロフィライト、ベントナイト、セリサイト、ゼオライト、マイカ、雲母、ネフェリンシナイト、タルク、アタルパルジャイト、ウオラストナイト、スラグ繊維、フェライト、ケイ素、カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、ドロマイト、酸化亜鉛、石膏、ガラスビーズ、ガラスパウダー、ガラスバルーン、石英、石英ガラス、アルミナなどが挙げられる。
【００３８】
また、上記の無機系または有機系の充填剤は、２種類以上を併用することも可能であるほか、必要に応じて、シラン系、チタン系などのカップリング剤で、予備処理して使用することができる。
本発明の熱可塑性樹脂組成物に添加される無機系または有機系の充填剤の添加量は限定されるものではないが、該熱可塑性樹脂組成物の比重を調整する、剛性を向上させる、寸法精度を確保する、反りなどの変形を抑制するなど、添加剤を添加することによる効果を十分に得るためには、５重量％以上の添加量が好ましく、１０重量％以上の添加量であることがさらに好ましい。
【００３９】
ここで、無機系または有機系充填剤の添加量とは、添加される無機系または有機系充填剤が１種類の場合にはその添加量を指し、２種類以上の場合にはそれらの総加量を指す。また、無機系または有機系充填剤の添加量は、樹脂成分、無機系または有機系充填剤、その他の添加剤の総量を１００重量％としたときの割合を指すものである。
本発明における熱可塑性樹脂組成物には、通常使用する添加剤、例えば、酸化防止剤、難燃化剤、離型剤、滑剤、耐熱安定剤、耐候性安定剤、防錆剤、充填剤、着色剤、抗菌剤、防カビ剤などを必要に応じて、１種類以上添加することができる。
【００４０】
また、その他の添加剤として、炭素繊維、金属繊維、黒鉛のうちの１種類以上を選択することにより熱可塑性樹脂組成物の電気抵抗値を下げることができる。これは、埃などの小さな粉体が、熱可塑性樹脂組成物による成形品に静電気によって付着することを防止できるため、好適である。
本発明において、熱可塑性樹脂組成物による成形品とは、該熱可塑性樹脂組成物により構成されている最小単位の成形品、部品、製品であり、その形状、用途、機能は限定されるものではない。
【００４１】
例えば、自動車、電気機器、電子機器、容器、日用雑貨、一般機械、配管部品、精密機械、工具、工業部品、輸送機器、住宅分野などの各分野において用いられる熱可塑性樹脂組成物による最小単位の成形品、部品、製品を指すほか、シート、板、丸棒など、２次加工を必要とする成形品、製品を含む。また、これらは複数の機能を有する成形品であってもよい。
さらに詳しくは、電気・電子機器分野においては、筐体、ケース類などの外部部品、内部骨格を構成するフレーム類、直線運動または回転運動することによりその機能を発生する機構部品などの内部部品を挙げることができる。
【００４２】
また、自動車分野においては、ドア・パネル、フード、フェンダー、ドア・ミラー周辺部品、バンパー、ルーフ、各種エアロ・パーツなどの外装品のほか、ドア周辺部品、ピラー、ハンドル、スイッチ、レバー類、カバー類、コンソール、直線運動または回転運動することによりその機能を発生する機構部品などの内装品を挙げることができる。
更には、一般工業部品分野においては、自動販売機、などの外装品、内部部品、住宅関連部品としては、ドア、外壁、内壁材、床材などを挙げることができる。
【００４３】
本発明における熱可塑性樹脂組成物による成形品は、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素を混合させた後、該混合物を金型キャビティへ充填することを特徴とするが、二酸化炭素および／または窒素を大気圧以上に加圧することにより、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物は、該二酸化炭素を効率良く分散、吸収することができる。
本発明における熱可塑性樹脂組成物による成形品は、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素との混合物を金型キャビティへ充填することを特徴とするが、これは、該熱可塑性樹脂組成物に二酸化炭素および／または窒素を混合させることにより、通常の射出成形における熱可塑性樹脂組成物と比較して、該熱可塑性樹脂組成物の粘度が低下するためである。これは、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を混合させることによって、二酸化炭素および／または窒素が熱可塑性樹脂組成物の可塑剤として効率よく分散するためと想像される。
【００４４】
従って、流動性を向上させることを目的に、樹脂温度、金型温度を高くする必要がない。このため、熱可塑性樹脂組成物の熱分解による劣化、成形サイクルが長くなるといった不具合が発生しにくい。
また、従来の技術では射出成形することが困難であるような、耐熱温度の高い熱可塑性樹脂組成物、無機系または有機系の充填剤の充填量が多い熱可塑性樹脂組成物、平均分子量が大きい熱可塑性樹脂組成物による射出成形品を容易に得ることが可能となる。
【００４５】
一方、熱可塑性樹脂組成物の粘度が低下することにより、必要以上に樹脂温度を高くせずに、流動距離を大きくすることができるので、低い充填圧で金型キャビティへ熱可塑性樹脂組成物を充填することができる。従って、得られた成形品には残留歪みが残りにくいため成形後に発生する反りなどが低減される傾向にある。
また、未充填部分が残りにくいため連続成形時における不良の発生率が低く、生産性が向上すると思われる。
【００４６】
従来の射出成形方法では、熱可塑性樹脂組成物を充填することが困難であったために、成形品の肉厚は一定値より小さくできなかったが、二酸化炭素および／または窒素を混合させることによって熱可塑性樹脂組成物の粘度を低下させることにより、流動距離を大きくなることを利用して、より薄肉である成形品を得ることが可能となるほか、ゲート点数を低減できる可能性、成形機の型締め力を小さくできる可能性がある。
【００４７】
本発明における成形品は、溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素との混合物を金型キャビティへ充填することにより得られることを特徴とするが、その方法としては、射出成形機の加熱筒内で溶融状態の該熱可塑性樹脂組成物に混合させる方法、成形機のノズル部から溶融状態の該熱可塑性樹脂組成物に混合させる方法、金型と成形機のノズルの間に二酸化炭素の供給のための設備を設け溶融状態の該熱可塑性樹脂組成物に混合させる方法、予め溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に二酸化炭素および／または窒素を混合した状態で樹脂ペレットを造粒したものを用いて射出成形する方法などが考えられる。
【００４８】
二酸化炭素および／または窒素が熱可塑性樹脂組成物に均一かつ短時間で分散しやすいこと、混合量の調整が容易であること、成形前の段取りが煩雑でないことを考慮すると、射出成形機の加熱筒内、成形機のノズル部、成形機のノズル部と金型の間のいずれかの位置に、二酸化炭素および／または窒素を供給するための設備を設けることにより、溶融状態の該熱可塑性樹脂組成物に二酸化炭素および／または窒素を混合させる方法が好ましい。
【００４９】
本発明において、熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素を混合させることによって、二酸化炭素および／または窒素は該熱可塑性樹脂組成物に溶解または吸収されるが、その溶解量または吸収量は限定されるものではない。
熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填する際の流動性を向上させ、充填圧の上昇を抑えることが可能となるために必要な二酸化炭素および／または窒素の溶解量または吸収量は０．２重量％以上であり、０．４重量％以上であることがさらに好ましい。
【００５０】
一方、熱可塑性樹脂組成物に窒素を混合させる場合には、その溶解量または吸収量は０．１重量％以上であることが好ましく、０．２重量％以上であることがさらに好ましい。
また溶解量または吸収量の測定は、以下の方法により行うものとする。
（１）成形直後に成形品の重量を測定する（これをＭ１とする）。
（２）上記成形品は、室温を超え、好ましくは６０℃以上であって、用いられる熱可塑性樹脂組成物の熱変形温度を超えない範囲の、任意の温度に保温された熱風乾燥機中に４８時間以上放置し、二酸化炭素および／または窒素を放散させた後、熱風乾燥機から取り出し、再度、重量を測定する（これをＭ２とする）。
（３）二酸化炭素および／または窒素の溶解量または吸収量（重量％）を、（Ｍ１−Ｍ２）÷Ｍ２×１００から算出する。
【００５１】
ここで、熱可塑性樹脂組成物の熱変形温度とは、ＡＳＴＭ規格「Ｄ６４８」に従い、荷重１．８２ＭＰａにおける荷重たわみ温度を指す。
通常、金型キャビティ面は、充填される熱可塑性樹脂組成物の固化温度より低い温度に保たれている。金型キャビティに充填された溶融状態の熱可塑性樹脂により、瞬間的に固化温度を超える温度を超える可能性はあるが、成形サイクル全体としては、熱可塑性樹脂の固化温度より低い温度に保たれる。
【００５２】
熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素の混合物を金型キャビティへ充填した場合、該混合物が発泡性を有することにより、該混合物は金型キャビティ内、特に流動の先端部分においては、発泡しやすい環境にある。
従って、通常用いられる金型キャビティへ熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素の混合物を充填した場合、その充填初期段階において、該混合物は、金型キャビティ内において発泡しつつ、固化し始める。充填の進行と共に、該混合物が金型キャビティ面に圧接されることにより、発泡は潰される形で充填が完了する。このため、得られた成形品表面には「スワール・マーク」と呼ばれる発泡ガス跡が残りやすい。
【００５３】
本発明において、キャビティの全体、または、任意に選択された部分は、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とするが、このことにより、発泡性を有する混合物の充填初期段階から充填完了までの間、金型キャビティ内に充填された混合物の表面温度をその固化温度を超える範囲に保つことができる。
このため、金型キャビティへ熱可塑性樹脂組成物と大気圧以上に加圧された二酸化炭素および／または窒素の混合物を充填する場合、その充填初期段階において、該混合物は、金型キャビティ内において発泡すると考えられるが、充填完了までの間、金型キャビティ内に充填された該混合物の表面温度をその固化温度を超える範囲に保つことができるため、該混合物は溶融状態を保ったまま金型キャビティ面に圧接されることにより、発泡は潰される形で充填が完了した際に、スワール・マークが残りにくいと思われる。従って、得られた成形品の表層部分には、発泡部分のない非発泡層が形成される。
【００５４】
本発明において、キャビティの全体、または、任意に選択された部分は、少なくとも１層の断熱層により被覆されていることを特徴とするが、該断熱層を構成する材質と、厚さは限定されるものではない。
しかし、金型キャビティへ充填された熱可塑性樹脂と二酸化炭素および／または窒素の混合物の冷却を抑えることにより、金型キャビティへ該混合物を充填する初期段階から、充填完了までの間、金型キャビティ内に充填された該混合物の表面温度をその固化温度を超える範囲に保つことができることが必要である。
【００５５】
断熱層の構成する断熱材の好ましい熱伝導率は、１．０（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下の範囲にあることであり、さらに好ましくは、０．８５（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）以下の範囲にあることである。熱伝導率が１．０（Ｊ／ｍ・ｓｅｃ・Ｋ）を超える範囲にあると、熱可塑性樹脂二酸化炭素の溶解量または吸収量が０．２重量％未満である場合には、二酸化炭素および／または窒素を溶解または吸収させたことによる流動性向上効果を得ることが難しく、十分な寸法精度と寸法安定性を得ることは困難となるため好ましくない。
【００５６】
また、断熱層の構成する断熱材の好ましい厚さは、０．００１〜３ｍｍの範囲にあることである。断熱層の厚さが０．００１ｍｍ未満であると、熱可塑性樹脂組成物と二酸化炭素および／または窒素の混合物の冷却速度を十分に抑えることが困難であるため好ましくない。また、断熱層の厚さが３ｍｍを超えると該混合物の冷却が進行せず、成形サイクルが長くなるため好ましくない。
上記断熱層は、例えば特開平５−１６２１７２号公報に示されているように、ポリイミドの皮膜を形成することで行うことができる。また、断熱層表面の傷つき防止や、シボまたはマット加工を容易にするため、断熱層の表面にめっき加工を施しておくことも可能である。
【００５７】
また、該断熱層は、金型キャビティ全体を被覆する必要はなく、意匠面など、選択された任意の箇所のみ被覆することによっても実施することが可能である。
本発明において熱可塑性樹脂組成物の射出成形方法とは、通常行われている熱可塑性樹脂組成物の成形加工方法であって、最も一般的な射出成形法のほか、中空射出成形法、ガスアシスト成形法、ブロー成形法、射出・圧縮成形法などが含まれる。
【００５８】
本発明における熱可塑性樹脂組成物による成形品には、内部、特に周辺の肉厚と比較して厚肉である部分に発泡部分を有することが好ましい。該発泡部分は、金型キャビティ内で熱可塑性樹脂組成物が冷却、固化し、体積収縮を起こす際に、熱可塑性樹脂組成物中に溶解または吸収している二酸化炭素および／または窒素が、適度に発泡することにより形成されると想像される。
該発泡部分が成形品の比較的厚肉である部分の内部に形成されることにより、該熱可塑性樹脂組成物の体積収縮分が成形品の内部から補われ、該成形品の表面にヒケなど、成形後に発生する不具合の発生が抑制される。このことにより、部分的に厚肉部を有する成形品への応用が可能となり、製品デザインの自由度が増すことが期待できる。また、該発泡部分は、熱可塑性樹脂組成物に発泡剤を添加することにより得られるものとは異なるものである。
【００５９】
通常の射出成形法では、熱可塑性樹脂組成物を金型キャビティへ充填した後、さらにキャビティ内の熱可塑性樹脂組成物を加圧保持する工程を有する。この工程を「保圧工程」、その圧力の程度を「保圧力」、保圧工程の設定時間を「保圧時間」というが、該非発泡層の厚さは、保圧力、保圧時間により調整できる。
この保圧工程を省略することによって、成形品の表層部分に形成される非発泡層が薄く、任意の断面において発泡部分部分の占める割合の高い、高発泡成形品を得ることができる。
【００６０】
一方、保圧力が高いほど、また、保圧時間が長いほど、成形品表層部分に形成される非発泡層は厚くなる傾向にあり、任意の断面において発泡部分部分の占める割合は小さくなり、得られる成形品は低発泡成形品となる。
しかし、保圧力が高すぎる場合、保圧時間が長すぎる場合には、金型キャビティ内で熱可塑性樹脂組成物が冷却、固化する際に、該熱可塑性樹脂組成物中に溶解している二酸化炭素および／または窒素が、成形品内部に発泡部分を形成しにくく、成形品表面にヒケを生じる恐れがある。
【００６１】
また、保圧時間は限定されるものではないが、極端に保圧時間が短い場合には、金型キャビティへ充填する以前に熱可塑性樹脂組成物に混合させた二酸化炭素および／または窒素が膨張することにより、成形品に膨れ現象が発生する恐れがあるため好ましくない。
ここで発泡部分とは、熱可塑性樹脂組成物による薄肉成形品の任意断面を光学顕微鏡などにより１０〜２００倍に拡大、観察した際に、発泡によるボイドまたは、白化現象が確認される部分を指し、非発泡層とは発泡によるボイドまたは、白化現象が確認されない部分を指す。
【００６２】
本発明において、熱可塑性樹脂組成物による薄肉成形品のみかけ比重は限定されるものではないが、該熱可塑性樹脂組成物による薄肉成形品の見かけ比重が、該結晶性樹脂組成物の有する比重の９９．５％以下であることが好ましい。
熱可塑性樹脂組成物による薄肉成形品のみかけ比重が、該熱可塑性樹脂組成物の有する９９．５％以下であるということは、該成形品の内部に適度な発泡部分を有するため、成形品表面にヒケが発生しにくいといえる。
【００６３】
【発明の実施の形態】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下に限定されるものではない。
射出成形に使用した熱可塑性樹脂組成物は、ｍＰＰＥ系樹脂（旭化成（株）社製「ザイロン（登録商標）　Ｘ３３１Ｖ、Ｘ３４１Ｚ、Ｇ７０３Ｈ」）、ＰＳ系樹脂（エー・アンド・エムスチレン（株）社製「Ａ＆Ｍポリスチレン（登録商標）　ＳＧＰ−１０」）、ＰＣ／ＡＢＳ系ポリマー・アロイ（日本ジーイープラスチック（株）社製「サイコロイ（登録商標）　ＭＣ５４００」）、ＰＣ系樹脂（三菱エンジニアリングプラスチックス（株）社製「ユーピロン（登録商標）　ＧＳ２０３０ＭＤＦ」）であり、いずれも成形前はペレット状である。
射出成形機は、（株）ソディック　プラステック社製「ＴＵＰＡＲＬ　ＴＲ５０Ｓ２」を使用した。
【００６４】
【実施例１、および２】
図１に示した、平板形状成形品を射出成形できる金型を用意した。
成形品の肉厚は均一であり、２．０ｍｍである。また、成形品にはφ１０の穴が２ヶ所あり、ウェルド・ラインができるデザインとした。
また、金型に設けられたゲートは図１に示した通りサイド・ゲートであり、寸法は２ｍｍ×３．５ｍｍである。また、厚さ０．０６５ｍｍであるポリイミド・フィルムを金型キャビティの固定側に貼り付け、これを断熱層とした。
【００６５】
成形機の加熱筒の温度は２６０℃に設定し、また、媒体温度を７０℃とすることによって金型の温度調節を行った。
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物は「ザイロン　Ｘ３３１Ｖ」とした。
二酸化炭素は、１４．５ＭＰａ、５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、圧力４．２ＭＰａ、８．４ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図１に示した平板形状成形品を得た。
このとき、保圧力は９８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）、冷却時間は２０（秒）とした。
【００６６】
１０回連続で射出成形を実施し、射出成形機のモニターに表示される最高充填圧値を記録した。この平均値を充填圧とした。
表面粗さ形状測定機（（株）東京精密社製「サーフコム　５７０Ａ」）を用いて、図１に示した表面粗さ測定位置、測定距離１０ｍｍにおけるＲｍａｘ値を５サンプルについて各々測定し、成形品の表面粗さとした。また、ウェルド部分についても、同様にＲｍａｘ値を５サンプルについて各々測定し、ウェルド部分の凹み量とした。
また、スワール・マーク（発泡模様）、ウェルド・ラインの有無を目視にて観察した。
射出成形時の充填圧、成形品の表面粗さ、ウェルド・ラインの凹み量の測定結果、スワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無を目視により判断した結果を表１に示す。
【００６７】
【実施例３、および４】
ポリイミドによる断熱層の厚さを０．１１ｍｍとし、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部に供給した二酸化炭素の圧力を４．２ＭＰａ、６．０ＭＰａとした以外は、実施例１、２と同様の方法にて、図１に示した平板形状成形品を得た。
実施例１、２と同様に、射出成形時の充填圧、成形品の表面粗さ、ウェルド・ラインの凹み量の測定結果、スワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無を目視により判断した結果を表１に示す。
【００６８】
【比較例１および２】
金型キャビティにはポリイミドによる断熱層を有さず、また、成形機の加熱筒中央部から二酸化炭素供給を行わない通常の射出成形の工程により、図１に示した平板形状成形品を得た。
比較例１では、射出成形機の加熱筒の温度を２６０℃としたが、充填圧が２５０ＭＰａを超える状況であるため、充填できなかった。このため、比較例２では、加熱筒温度を２８０℃とした。
実施例１、２と同様に、射出成形時の充填圧、成形品の表面粗さ、ウェルド・ラインの凹み量の測定結果、スワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無を目視により判断した結果を表１に示す。
【００６９】
【比較例３】
金型キャビティにはポリイミドによる断熱層を有さず、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部に供給した二酸化炭素の圧力を８．４ＭＰａとした以外は、実施例１、２と同様の方法にて、図１に示した平板形状成形品を得た。実施例１、２と同様に、射出成形時の充填圧、成形品の表面粗さ、ウェルド・ラインの凹み量の測定結果、スワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無を目視により判断した結果を表１に示す。
【００７０】
【実施例５〜８】
図２に示した形状であるリブ付き平板形状成形品を射出成形できる金型を用意した。
成形品の平板部分の肉厚は均一であり、２．０ｍｍである。リブＡと平板の接続部分の肉厚は３ｍｍ、リブＢと平板の接続部分は２ｍｍである。また、成形品中央にはφ１４の穴があり、中央部分に２ヶ所のウェルド・ラインができるデザインとした。
【００７１】
また、ゲートは図２に示した通り、φ１のピン・ゲートを２ヶ所設けた。また、金型キャビティの固定側は、厚さ０．１２ｍｍであるポリイミドによる断熱層で被覆した。
成形機の加熱筒の温度は２３０℃に設定し、また、媒体温度を６０℃とすることによって金型の温度調節を行った。
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物は「Ａ＆Ｍポリスチレン　ＳＧＰ−１０」とした。
【００７２】
二酸化炭素は、１４．５ＭＰａ、５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、圧力４．２ＭＰａ、８．４ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図２に示したリブ付き平板形状成形品を得た。
このとき、実施例５、７においては保圧工程を省略し、冷却時間は２７（秒）とした。
【００７３】
一方、実施例６、８においては保圧力を４９（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）の保圧工程を設定し、冷却時間は２０（秒）とした。
一方、１０回連続で射出成形を実施し、射出成形機のモニターに表示される最高充填圧値を記録した。この平均値を充填圧とした。
また、表面粗さ形状測定機（（株）東京精密社製「サーフコム　５７０Ａ」）を用いて、平板のリブＡ、リブＢが設けられている側とは反対側に発生するヒケ量を測定し、それぞれヒケＡ、ヒケＢとした。
【００７４】
また、図２に示した表面粗さ測定位置において、測定距離１０ｍｍにおけるＲｍａｘ値を５サンプルについて各々測定し、成形品の表面粗さとした。また、スワール・マーク、ウェルド・ラインの有無を目視にて観察した。
成形後、成形品を室温２３℃、湿度５０％ＲＨである恒温恒湿室に１週間保管した後、重量を測定した。測定した重量を元に、後述の通常成形品（比較例６で得られた成形品）を基準に考えた軽量化率を算出した。
射出成形時の充填圧、リブ接続部の裏側に発生するヒケＡ、ヒケＢ、成形品の表面粗さ、目視により判断したスワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無、成形品重量の測定結果と、軽量化率を算出した結果をそれぞれ表２に示す。
【００７５】
【比較例４】
金型キャビティの固定側は、厚さ０．１２ｍｍであるポリイミドによる断熱層で被覆した以外は、成形機の加熱筒中央部への供給の供給をしない、通常の射出成形方法により図２に示したリブ付き平板形状成形品を得た。
このとき、保圧力を９８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）の保圧工程を設定し、冷却時間は２０（秒）とした。
実施例６〜８と同様に、射出成形時の充填圧、リブ接続部の裏側に発生するヒケＡ、ヒケＢ、成形品の表面粗さ、目視により判断したスワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無、成形品重量の測定結果と、軽量化率の算出結果をそれぞれ表１に示す。
【００７６】
【比較例５】
金型キャビティ内をポリイミドによる断熱層で被覆せず、成形機の加熱筒中央部への供給の供給をしない、通常の射出成形方法により図２に示したリブ付き平板形状成形品を得た。
このとき、保圧力を９８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）の保圧工程を設定し、冷却時間は２０（秒）とした。
実施例６〜８と同様に、射出成形時の充填圧、リブ接続部の裏側に発生するヒケＡ、ヒケＢ、成形品の表面粗さ、目視により判断したスワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無、成形品重量の測定結果と、軽量化率を算出した結果をそれぞれ表２に示す。
【００７７】
【比較例６】
金型キャビティ内をポリイミドによる断熱層で被覆せず、１４．５ＭＰａ、５０℃に調節した二酸化炭素を圧力８．４ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図２に示したリブ付き平板形状成形品を得た。
このとき、保圧力を４９（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）の保圧工程を設定し、冷却時間は２０（秒）とした。
実施例６〜８と同様に、射出成形時の充填圧、リブ接続部の裏側に発生するヒケＡ、ヒケＢ、成形品の表面粗さ、目視により判断したスワール・マークの有無、ウェルド・ラインの有無、成形品重量の測定結果と、軽量化率を算出した結果をそれぞれ表２に示す。
【００７８】
【実施例９〜１２】
図３に示した形状である、厚さ０．５ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ１５０ｍｍである薄肉成形品を射出成形できる金型を用意した。
また、ゲートは、厚さ０．５ｍｍ、幅４ｍｍ、ゲート・ランドの長さは１．５ｍｍとした。また、厚さ０．０６５ｍｍであるポリイミド・フィルムを金型キャビティの固定側に貼り付け、これを断熱層とした。
【００７９】
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物は「サイコロイ　ＭＣ５４００」とした。また、成形機の加熱筒の温度は２６０℃に設定し、また、媒体温度を８０℃とすることによって金型の温度調節を行った。
二酸化炭素は圧力１４．０ＭＰａ、温度５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、４．２〜１２．２ＭＰａの範囲における任意の圧力に減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、図３に示した薄肉成形品を成形できる金型キャビティへ充填した。
【００８０】
射出上限圧を２４０ＭＰａ、射出速度を２００ｍｍ／ｓｅｃにそれぞれ設定した。このことによって、計量値からＶＰ切り替え値まで、溶融樹脂を金型キャビティ中へ２００ｍｍ／ｓｅｃの射出速度で射出し、射出圧が２４０ＭＰａを上回った時点で射出を停止する設定となる。また、ＶＰ切り替え位置まで射出が行われ、かつ、金型キャビティ内に未充填部分があることが確認された場合には、計量値を増やすことにより、ＶＰ切り替え位置の手前で射出工程が停止するように調節した。
射出条件を決定した後、１０回連続で射出成形を実施し、ゲート部から、流動先端までの流動長を測定し、平均値を算出するとともに、目視によりスワール・マークの有無を確認した。結果をそれぞれ表３に示す。
【００８１】
【比較例７】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けをしないこと以外は、実施例９〜１２と同様に射出成形を行った。なお、二酸化炭素は圧力１４．０ＭＰａ、温度５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、８．４に減圧した後、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することとした。
射出条件を決定した後、１０回連続で射出成形を実施し、ゲート部から、流動先端までの流動長を測定し、平均値を算出するとともに、目視によりスワール・マークの有無を確認した。結果をそれぞれ表３に示す。
【００８２】
【比較例８】
二酸化炭素を、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することをしないこと以外は、実施例９〜１２と同様に射出成形を行った。
射出条件を決定した後、１０回連続で射出成形を実施し、ゲート部から、流動先端までの流動長を測定し、平均値を算出するとともに、目視によりスワール・マークの有無を確認した。結果をそれぞれ表３に示す。
【００８３】
【比較例９】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けをせず、また、二酸化炭素を、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することをしない通常の射出成形と同様の条件とした以外は、実施例９〜１２と同様に射出成形を行った。
射出条件を決定した後、１０回連続で射出成形を実施し、ゲート部から、流動先端までの流動長を測定し、平均値を算出するとともに、目視によりスワール・マークの有無を確認した。結果をそれぞれ表３に示す。
【００８４】
【実施例１３】
図４に示した、平板形状成形品を射出成形できる金型を用意した。
成形品の寸法は、縦１２０ｍｍ、横６０ｍｍであり、肉厚は２．０ｍｍである。また、金型に設けられたゲートは図４に示した通りサイド・ゲートであり、寸法は２ｍｍ×３．５ｍｍである。
また、厚さ０．０６５ｍｍであるポリイミド・フィルムを２枚、金型キャビティの固定側に貼り付け、これを断熱層とした。
【００８５】
成形機の加熱筒の温度は２８０℃に設定し、また、媒体温度を６３℃とすることによって金型の温度調節を行った。
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物は「ザイロン　Ｘ３４１Ｚ」とした。
窒素源は窒素ガスボンベとし、減圧弁を通すことにより圧力４．０ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図４に示した平板形状成形品を得た。
【００８６】
このとき、保圧力は７８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）、冷却時間は２０（秒）とした。
１０回連続で射出成形を実施し、射出成形機のモニターに表示される最高充填圧値を記録した。この平均値を充填圧とした。
光沢度の測定は、「プラスチックの光学的特性試験方法（ＪＩＳ　Ｋ７１０５−１９８１）」に従って実施した。光沢度の種類は標準的な「６０度鏡面光沢度」とし、入射角と受光角はそれぞれ６０（°）である。
【００８７】
また、実際の測定は、スガ試験機（株）社製「デジタル変角光沢計」で測定した光沢度を、同社製「多光源分光測色計」により数値化された値を読み取ったものであり、サンプル５個について、各２ヶ所測定し、平均値を光沢度とした。
光沢度はその値が１００（％）に近いほど表面が滑らかであることを意味し、反射率が高く、鏡面に近いことを意味する。逆に、その値が低くなるにつれて、表面の凹凸が大きくなること、もしくは、微細な凹凸が増えることにより、反射率が低く、乱反射が激しくなることを意味する。
充填圧と、光沢度の測定結果を表４に示す。
【００８８】
【実施例１４および１５】
窒素の代わりに二酸化炭素を成形機の加熱筒へ供給することとした以外は、実施例１３と同様の方法により、図４に示した平板形状成形品を得た。
このとき、二酸化炭素は、１４．５ＭＰａ、５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、圧力４．０、６．０ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた。
実施例１３と同様にして、充填圧と光沢度を測定した。結果を表４に示す。
【００８９】
【比較例１０】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けを行わないほかは、実施例１３と同様に射出成形を行った。
充填圧と光沢度を測定した結果を表４に示す。
【００９０】
【比較例１１】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けを行わないほかは、実施例１４と同様に射出成形を行った。
充填圧と光沢度を測定した結果を表４に示す。
【００９１】
【実施例１６】
成形機の加熱筒の温度は３２０℃に設定し、また、媒体温度を６３℃とすることによって金型の温度調節を行った。
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物を「ユーピロン　ＧＳ２０３０ＭＤＦ」とした。
実施例１３と同様に、減圧弁を通すことにより圧力２．０ＭＰａに減圧した窒素ガスを成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図４に示した平板形状成形品を得た。
このとき、保圧力は１１８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）、冷却時間は２０（秒）とした。
実施例１３と同様にして、充填圧と光沢度を測定した。結果を表４に示す。
【００９２】
【実施例１７】
窒素の代わりに二酸化炭素を成形機の加熱筒へ供給することとした以外は、実施例１６と同様の方法により、図４に示した平板形状成形品を得た。
このとき、二酸化炭素は、１４．５ＭＰａ、５０℃に調節した後、減圧弁を通すことにより、圧力４．０ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた。
実施例１３と同様にして、充填圧と光沢度を測定した。結果を表４に示す。
【００９３】
【比較例１２】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けを行わないほかは、実施例１７と同様に射出成形を行った。
充填圧と光沢度を測定した結果を表４に示す。
【００９４】
【比較例１３】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けをせず、また、二酸化炭素、窒素を、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することをしない通常の射出成形と同様の条件とした以外は、実施例１６、１７と同様に射出成形を行った。
充填圧と光沢度を測定した結果を表４に示す。
【００９５】
【実施例１８〜２１】
実施例１３〜１７、比較例１０〜１３と同様に、図４に示した平板形状成形品を射出成形できる金型を用意した。金型キャビティの固定側には、厚さ０．０６５ｍｍであるポリイミド・フィルムを２枚貼り付け、これを断熱層とした。
成形機の加熱筒の温度は３００または３２０℃に設定し、また、媒体温度を６３、８３、１００℃とすることによって金型の温度調節を行った。
射出成形に用いる熱可塑性樹脂組成物は「ザイロン　Ｇ７０３Ｈ」とした。
窒素源は窒素ガスボンベとし、減圧弁を通すことにより圧力４．０ＭＰａに減圧し、成形機の加熱筒中央部に設けられたガス供給部から、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することにより混合させた後、金型キャビティへ充填することにより図４に示した平板形状成形品を得た。
【００９６】
このとき、保圧力は７８（ＭＰａ）、保圧時間は７（秒）、冷却時間は２０（秒）とした。
実施例１３〜１７、比較例１０〜１３と同様に、１０回連続で射出成形を実施し、射出成形機のモニターに表示される最高充填圧値を記録した。この平均値を充填圧とした。
また、実施例１３〜１７、比較例１０〜１３と同様に、光沢度の測定を実施した。
充填圧と、光沢度の測定結果を表５に示す。
【００９７】
【比較例１４〜１７】
金型キャビティへのポリイミド・フィルム貼り付けをせず、また、二酸化炭素、窒素を、加熱筒内部の溶融状態にある熱可塑性樹脂組成物に供給することをしない通常の射出成形と同様の条件とした以外は、実施例１８〜２１と同様に射出成形を行った。
充填圧と光沢度を測定した結果を表５に示す。
【００９８】
【表１】
2004098646.tif 000002
【００９９】
【表２】
2004098646.tif 000003
【０１００】
【表３】
2004098646.tif 000004
【０１０１】
【表４】
2004098646.tif 000005
【０１０２】
【表５】
2004098646.tif 000006
【０１０３】
【発明の効果】
本発明は、熱可塑性樹脂組成物による成形品設計の自由度を損なわず、熱可塑性樹脂の平均分子量、樹脂組成、金型構造を制限することなく、樹脂温度、金型温度を必要以上に高くすることなく、射出成形を実施すること、具体的には、本発明は、熱可塑性樹脂を金型キャビティへ充填することが容易であり、ウェルド・ラインが目立たず、金型転写性が良好であり、軽量化が可能である射出成形品を得ることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【図１】平板形状成形品の模式図である。
【図２】リブ付き平板成形品の模式図である。
【図３】薄肉成形品の模式図である。
【図４】平板形状成形品の模式図である。
【符号の説明】
１　　平板形状成形品
２　　穴部
３　　ゲート部
４　　ウェルド部
５　　表面粗さ測定位置
６　　リブ付き平板成形品
７　　リブＡ
８　　リブＢ
９　　ヒケ量Ａ測定位置
１０　ヒケ量Ｂ測定位置
１１　薄肉成形品
【図１】
2004098646.tif 000007
【図２】
2004098646.tif 000008
【図３】
2004098646.tif 000009
【図４】
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