(57)【要約】【課題】予め金属部材を作製する必要がなく、金型の内部あるいは金型に金属部材をセットするといった作業が不要であり、しかも、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることを可能とする射出成形方法を提供する。【解決手段】射出成形方法は、キャビティ１２を有し、溶融樹脂導入部１３及び溶融金属導入部１５が設けられた金型を使用し、キャビティ１２内に溶融樹脂導入部１３から溶融熱可塑性樹脂を射出し、射出中、射出完了と同時に、若しくは、射出完了後、キャビティ１２内に溶融金属導入部１５から溶融金属若しくは溶融合金２１を加圧状態にて導入し、その後、キャビティ１２内の熱可塑性樹脂及び金属若しくは合金を冷却、固化した後、金型を型開きし、熱可塑性樹脂及び金属層若しくは合金層によって構成された一体成形品をキャビティから取り出す各工程から成る。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビティを有し、溶融樹脂導入部及び溶融金属導入部が設けられた金型を使用した射出成形方法であって、
（Ａ）金型を型締めした後、キャビティ内に溶融樹脂導入部から溶融熱可塑性樹脂を射出する工程と、
（Ｂ）キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出中、若しくは、射出完了と同時に、若しくは、射出完了後、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する工程と、
（Ｃ）キャビティ内の熱可塑性樹脂及び金属若しくは合金を冷却、固化する工程と、
（Ｄ）金型を型開きし、熱可塑性樹脂及び金属層若しくは合金層によって構成された一体成形品をキャビティから取り出す工程、
から成ることを特徴とする射出成形方法。
【請求項２】
前記工程（Ｂ）において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入す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３】
金型は可動コア部を更に備え、
前記工程（Ａ）においては、該可動コア部を前進端に位置せしめ、
前記工程（Ｂ）において、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する際、該可動コア部を後進端に位置せしめることを特徴とする請求項２に記載の射出成形方法。
【請求項４】
前記工程（Ｄ）の後、成形品を加熱し、熱可塑性樹脂の内部の金属層若しくは合金層を再溶融させて、熱可塑性樹脂の内部の金属層若しくは合金層を除去することを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の射出成形方法。
【請求項５】
前記工程（Ｂ）において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂と金型キャビティ面との間に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入す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６】
金型は可動コア部を更に備え、
前記工程（Ａ）においては、該可動コア部を前進端に位置せしめ、
前記工程（Ｂ）において、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する際、該可動コア部を後進端に位置せしめることを特徴とする請求項５に記載の射出成形方法。
【請求項７】
金属若しくは合金の融点は、４０゜Ｃ以上、４００゜Ｃ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項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、新規の射出成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高い剛性を有する成形品を高い生産性にて生産する技術として、熱可塑性樹脂及び金属部材を金型内で複合して成形するインサート成形法やアウトサート成形法が、例えば、特開平５−５０４５８号や特開平７−１７８７６５号、特開平７−２２３２３６号、特開平８−１７１０号、特開平１１−３０９７２０号、特開平６−３２０５６９号、特開平７−１２４９９７号から周知である。インサート成形法にあっては、予め金型の内部に金属部材をセットし、金型に設けられたキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出することで、熱可塑性樹脂から成る成形品の内部に金属部材が埋め込まれた成形品を得ることができる。また、アウトサート成形法にあっては、予め金型に金属部材をセットし、金型に設けられたキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出することで、熱可塑性樹脂から成る成形品と金属部材とが一体化された成形品を得ることができる。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−５０４５８号
【特許文献２】特開平７−１７８７６５号
【特許文献３】特開平７−２２３２３６号
【特許文献４】特開平８−１７１０号
【特許文献５】特開平１１−３０９７２０号
【特許文献６】特開平６−３２０５６９号
【特許文献７】特開平７−１２４９９７号
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、インサート成形法やアウトサート成形法にあっては、予め、金属部材を作製しておかなければならない。更には、金型の内部あるいは金型に金属部材を予めセットしなければならないが、このような作業は繁雑な作業である。従って、インサート成形法やアウトサート成形法においては、成形品の製造コストの低減を図り難い。
【０００５】
また、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂は、キャビティ内での冷却中に体積が収縮する。その結果、成形品の表面にひけが発生したり、成形品に反りが発生し、外観の美麗な成形品を得ることができない場合が多々ある。
【０００６】
従って、本発明の目的は、予め金属部材を作製する必要がなく、金型の内部あるいは金型に金属部材をセットするといった作業が不要であり、しかも、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることを可能とする射出成形方法を提供することにある。
【０００７】
【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射出成形方法は、キャビティを有し、溶融樹脂導入部及び溶融金属導入部が設けられた金型を使用した射出成形方法であって、
（Ａ）金型を型締めした後、キャビティ内に溶融樹脂導入部から溶融熱可塑性樹脂を射出する工程と、
（Ｂ）キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出中、若しくは、射出完了と同時に、若しくは、射出完了後、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する工程と、
（Ｃ）キャビティ内の熱可塑性樹脂及び金属若しくは合金を冷却、固化する工程と、
（Ｄ）金型を型開きし、熱可塑性樹脂及び金属層若しくは合金層によって構成された一体成形品をキャビティから取り出す工程、
から成ることを特徴とする。
【０００８】
本発明の射出成形方法にあっては、予め金属部材を作製する必要がなく、金型の内部あるいは金型に金属部材をセットするといった作業も不要である。しかも、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入するので、キャビティ内の熱可塑性樹脂が金型キャビティ面に押し付けられる結果、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができる。
【０００９】
更には、キャビティ内で冷却、固化し始めた熱可塑性樹脂が、溶融金属若しくは溶融合金の導入の結果、再溶融されるならば、一層、外観の美麗な成形品を得ることができるし、成形品が一種のアニール処理を施された状態となり、成形品から歪みを除去することが可能となる。また、複数の溶融樹脂導入部からキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出した場合、キャビティ内で溶融熱可塑性樹脂の流れに衝突が生じる結果、成形品の外観不良や強度低下といった問題が発生し易いが、キャビティ内で冷却、固化し始めた熱可塑性樹脂が、溶融金属若しくは溶融合金の導入の結果、再溶融されるならば、このような問題の発生を抑制することができる。
【００１０】
本発明の射出成形方法においては、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを図１３に示すように、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への溶融金属若しくは溶融合金の導入開始の時期は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の導入中（図１３の［ケース−０１］参照）、導入完了と同時（図１３の［ケース−０２］参照）、導入完了後（図１３の［ケース−０３］参照）のいずれであってもよい。キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂への溶融金属若しくは溶融合金の具体的な導入開始時期は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への導入開始から２秒乃至３０秒とすることが好ましいが、これに限定するものではない。溶融金属若しくは溶融合金の導入開始時期の下限は、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内へ導入しながら、キャビティ内に溶融金属若しくは溶融合金を導入する場合に、導入された溶融金属若しくは溶融合金がキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂と混ざり合うことがなくなるような時期とすればよい。一方、溶融金属若しくは溶融合金の導入開始時期が６０秒を越えると、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の固化によって溶融金属若しくは溶融合金の導入が困難となる虞がある。キャビティ内に導入される溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に満たす量であってもよいし、完全には満たさない量であってもよい。尚、図１３、及び、後述する図１４〜図１８において、「溶融金属の導入」という用語には、溶融合金の導入も包含され、また、溶融金属若しくは溶融合金の導入を示す実線に引き続く点線は、所定の期間、キャビティ内の溶融金属若しくは溶融合金に圧力を加え続ける、所謂、保圧工程の実行（後述する）を意味する。
【００１１】
本発明の射出成形方法にあっては、前記工程（Ｂ）において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する構成とすることができる。これによって、熱可塑性樹脂から成る成形品の内部に金属層若しくは合金層が一体的に埋め込まれた成形品を得ることができる。また、キャビティ内の熱可塑性樹脂はその内部から溶融金属若しくは溶融合金によって金型キャビティ面に押し付けられる結果、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができる。
【００１２】
そして、このような構成にあっては、金型は可動コア部を更に備え、前記工程（Ａ）においては、該可動コア部を前進端に位置せしめ、前記工程（Ｂ）において、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する際、該可動コア部を後進端に位置せしめる構成とすることによって、一層確実に、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に溶融金属導入部から溶融金属を加圧状態にて導入することができる。
【００１３】
更には、これらの構成にあっては、前記工程（Ｄ）の後、成形品を加熱し、熱可塑性樹脂の内部の金属層若しくは合金層を再溶融させて、熱可塑性樹脂の内部の金属層若しくは合金層を除去する構成とすることもできる。即ち、コアレス技術を適用することもでき、これによって、中空部を有する成形品を得ることができる。尚、この場合には、金属若しくは合金の融点ＭＰＭと、使用する熱可塑性樹脂の溶融温度あるいは軟化温度（Ｔ）とは、ＭＰＭ≦Ｔを満足することが望ましい。
【００１４】
あるいは又、前記工程（Ｂ）において、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂と金型キャビティ面との間に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する構成とすることもできる。これによって、熱可塑性樹脂から成る成形品の表面に金属層若しくは合金層が一体的に形成された成形品を得ることができる。また、キャビティ内の熱可塑性樹脂が溶融金属若しくは溶融合金によって金型キャビティ面に押し付けられる結果、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができる。尚、この場合、金型は可動コア部を更に備え、前記工程（Ａ）においては、該可動コア部を前進端に位置せしめ、前記工程（Ｂ）において、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する際、該可動コア部を後進端に位置せしめる構成とすることによって、確実に、しかも、成形品表面の所望の部位に金属層若しくは合金層を形成することができる。
【００１５】
あるいは又、場合によっては、キャビティの容積を拡大し得る金型を使用し、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出中、あるいは又、射出完了と同時に、あるいは又、射出完了後、キャビティの容積を拡大し、これと同時に、あるいは又、容積の拡大中、あるいは又、容積の拡大完了後、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に、あるいは又、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂と金型キャビティ面との間に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入する構成とすることもできる。
【００１６】
尚、金型が可動コア部を更に備えている場合の溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを、図１４〜図１８に例示する。
【００１７】
可動コア部が前進端から後進端に移動を開始する時点は、キャビティ内への溶融熱可塑性樹脂の射出中（図１４の［ケース−１１］〜［ケース−１４］、図１５の［ケース−２１］〜［ケース−２４］、図１６の［ケース−２５］〜［ケース−２６］参照）、若しくは、射出完了と同時に（図１７の［ケース−３１］〜［ケース−３４］参照）、若しくは、射出完了後（図１８の［ケース−４１］〜［ケース−４４］参照）とすればよい。
【００１８】
また、可動コア部が後進端に到達する時点は、射出完了と同時（図１４の［ケース−１１］〜［ケース−１４］参照）、若しくは、射出完了後（図１５の［ケース−２１］〜［ケース−２４］、図１６の［ケース−２５］〜［ケース−２６］、図１７の［ケース−３１］〜［ケース−３４］、図１８の［ケース−４１］〜［ケース−４４］参照）とすればよい。
【００１９】
キャビティ内への溶融金属若しくは溶融合金の導入開始は、可動コア部が前進端から後進端に移動を開始したと同時（図１４の［ケース−１１］、図１５の［ケース−２１］、図１７の［ケース−３１］、図１８の［ケース−４１］参照）、若しくは移動中（図１４の［ケース−１２］、図１５の［ケース−２２］、図１５の［ケース−２３］、図１５の［ケース−２４］、図１７の［ケース−３２］、図１８の［ケース−４２］参照）であってもよいし、可動コア部が後進端に達したと同時（図１４の［ケース−１３］、図１６の［ケース−２５］、図１７の［ケース−３３］、図１８の［ケース−４３］参照）、あるいは、可動コア部が後進端に達した後（図１４の［ケース−１４］、図１６の［ケース−２６］、図１７の［ケース−３４］、図１８の［ケース−４４］参照）であってもよい。
【００２０】
本発明の射出成形方法において、溶融金属若しくは溶融合金が、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の内部に導入されるか、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂と金型キャビティ面との間に導入されるかは、溶融金属導入部の配置状態、溶融金属若しくは溶融合金の導入条件等に依存する。
【００２１】
以上の各種形態を含む本発明の射出成形方法において、金属若しくは合金の融点は、４０゜Ｃ以上、４００゜Ｃ以下、好ましくは、４０゜Ｃ以上、３００゜Ｃ以下であることが望ましい。また、成形品に剛性を付与するために、使用する金属若しくは合金の体積弾性率は、１×１０１０Ｐａ乃至２×１０１１Ｐａ、好ましくは３×１０１０Ｐａ乃至１×１０１１Ｐａであることが望ましく、あるいは又、使用する金属若しくは合金の引張強度は、１×１０８Ｐａ乃至４×１０８Ｐａ、好ましくは２×１０８Ｐａ乃至３．５×１０８Ｐａであることが望ましい。更には、熱可塑性樹脂及び金属層若しくは合金層によって構成された一体成形品の熱膨張によって成形品に反りや歪みが発生しないように、使用する熱可塑性樹脂の線膨張率と、金属若しくは合金の線膨張率の差は、０乃至１×１０−４、好ましくは、０乃至５×１０−５であることが望ましい。
【００２２】
また、溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入するが、このときの圧力は、１×１０６Ｐａ乃至１．４×１０８Ｐａ、好ましくは、２×１０７Ｐａ乃至８×１０７Ｐａとすることが望ましい。更には、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入した後、所定の期間、キャビティ内の溶融金属若しくは溶融合金に圧力を加え続けることが望ましいが（所謂、保圧工程の実行）、この所定の期間を５秒乃至６０秒、好ましくは、５秒乃至３０秒とすることが望ましく、また、この所定の期間においてキャビティ内の溶融金属若しくは溶融合金に加える圧力を、５×１０６Ｐａ乃至１．４×１０８Ｐａ、好ましくは、２×１０７Ｐａ乃至８×１０７Ｐａとすることが望ましい。
【００２３】
本発明の射出成形方法において使用に適した金属若しくは合金として、ＺＡＭＡＫ７（亜鉛合金，溶融温度ＭＰＭ：３８０〜３９０゜Ｃ，弾性率：８９ＧＰａ，引張強度３００ＭＰａ，線膨張率：２８×１０−５）、ＺＤＣ１（亜鉛合金，溶融温度ＭＰＭ：２４０〜３５５゜Ｃ，引張強度：３３０ＭＰａ）、ホワイトメタル（溶融温度ＭＰＭ：２４０〜３６８゜Ｃ，弾性率：３０ＧＰａ，引張強度８０ＭＰａ，線膨張率：２０×１０−５）、錫合金（溶融温度ＭＰＭ：２９６゜Ｃ）、鉛合金（溶融温度ＭＰＭ：２７０゜Ｃ）、ビスマス合金（溶融温度ＭＰＭ：４８〜２３０゜Ｃ）を挙げることができるが、これらの金属若しくは合金に限定するものではない。
【００２４】
通常、熱可塑性樹脂を射出用シリンダー内で可塑化、溶融し、射出用シリンダーから、金型に設けられた溶融樹脂流路、溶融樹脂導入部を介してキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出する。ここで、溶融樹脂流路は、例えば、コールドランナータイプであってもよいし、ホットランナータイプであってもよい。溶融樹脂導入部（所謂ゲート部）の構造は、公知の如何なる形式のゲート構造とすることもでき、例えば、ダイレクトゲート構造、サイドゲート構造、ジャンプゲート構造、ピンポイントゲート構造、トンネルゲート構造、リングゲート構造、ファンゲート構造、ディスクゲート構造、フラッシュゲート構造、タブゲート構造、フィルムゲート構造を例示することができる。
【００２５】
また、金属若しくは合金を溶融炉内で溶融し、溶融炉内に圧力を加えて、金型に設けられた溶融金属流路、溶融金属導入部を介してキャビティ内に溶融金属若しくは溶融合金を導入する構成とすることが望ましい。ここで、溶融金属流路は、所謂ホットランナータイプとすることが好ましい。また、溶融金属導入部は、直接、キャビティに開口している構造を有することが好ましい。溶融金属導入部の構造として、例えば、センターピン、及び、シリンダー部から構成されたホットランナー型金型用ゲートバルブに類似した構造を挙げることができる。
【００２６】
本発明における熱可塑性樹脂は、如何なる熱可塑性樹脂であってもよく、ポリカーボネート樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のオレフィン系樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂等のスチレン系樹脂；ＰＭＭＡ樹脂等のメタクリル系樹脂；ポリオキシメチレン（ポリアセタール）樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ等のポリアミド系樹脂；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；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；液晶ポリマー等の熱可塑性樹脂、又は、これらの熱可塑性樹脂の少なくとも２種類以上の樹脂から成るポリマーアロイを挙げることができる。これらの熱可塑性樹脂には、剛性に代表される機械的特性、寸法安定性等を成形品に付与するために、例えば、ガラス繊維、ガラスフレーク、カーボン繊維、ウォラストナイト、ホウ酸アルミニウムウィスカー繊維、チタン酸カリウムウィスカー繊維、塩基性硫酸マグネシウムウィスカー繊維、珪酸カルシウムウィスカー繊維及び硫酸カルシウムウィスカー繊維から成る群から選択された少なくとも１種の材料から構成された無機繊維が含有されていてもよい。また、例えば安定剤、離型剤、紫外線吸収剤の有効発現量を熱可塑性樹脂に配合してもよい。
【００２７】
本発明の射出成形方法によって得られる成形品として、自動車用バンパー、プリンターのハウジング、各種コンテナ、携帯電話のハウジングを例示することができる。
【００２８】
【実施例】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【００２９】
（実施例１）
図１に、実施例１の射出成形方法の実施に適した金型の概念図を示す。
【００３０】
この金型は、固定金型部１０と可動金型部１１とから成り、固定金型部１０と可動金型部１１を型締めすることで、キャビティ１２が形成される。そして、金型には、溶融樹脂導入部（所謂ゲート部）１３、及び、溶融金属導入部１５が設けられている。溶融樹脂導入部１３はダイレクトゲート構造を有し、溶融金属導入部１５はホットランナー型金型用ゲートバルブに類似した構造を有する。溶融樹脂導入部１３は、図示しない射出用シリンダーと、固定金型部１０に設けられたスプルー及びコールドランナータイプの溶融樹脂流路１４を介して連通している。一方、溶融金属導入部１５は、可動金型部１１に設けられたホットランナータイプの溶融金属流路１６を介して、図示しない溶融炉と連通している。溶融金属導入部１５は、キャビティ１２の長手方向の一端部に配設され、キャビティ１２の長手方向に沿って溶融合金を導入し得る構造を有する。溶融金属導入部１５は、センターピン、及び、シリンダー部（これらは図示せず）から構成されたホットランナー型金型用ゲートバルブに類似した構造を有する。
【００３１】
実施例１においては、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０の内部に溶融金属導入部１５から溶融合金を加圧状態にて導入する。
【００３２】
図１に示した金型を用いて成形品の成形を行った。尚、キャビティ１２の大きさを、５０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍの直方体とした。熱可塑性樹脂として、表１に特性を挙げるポリカーボネート樹脂（三菱エンジニリングプラスチックス株式会社製、商品名：ユーピロンＳ２０００）を使用した。また、合金として、表１に特性を挙げる亜鉛合金ＺＤＣ１を使用した。
【００３３】
［表１］
［使用した熱可塑性樹脂］
軟化温度（Ｔ）：２３０゜Ｃ
線膨張率      ：６〜７×１０−５
［使用した合金］
溶融温度ＭＰＭ  ：２５０゜Ｃ
体積弾性率    ：８×１０１０Ｐａ
引張強度      ：３．３×１０８Ｐａ
線膨張率      ：３×１０−５
【００３４】
射出成形機に備えられた射出用シリンダー内で、以下の表２に示す樹脂温度にて熱可塑性樹脂を可塑化、溶融した。そして、固定金型部１０と可動金型部１１を型締めした後（図１参照）、以下の表２に示す金型温度、射出圧力にて、射出用シリンダーから、溶融樹脂流路１４、溶融樹脂導入部（ゲート部）１３を介してキャビティ１２内に溶融熱可塑性樹脂２０を射出した（図２の概念図を参照）。尚、キャビティ１２内に導入した溶融熱可塑性樹脂２０の量を、キャビティ１２の体積の８５％とした。このとき、溶融金属導入部１５は、溶融金属導入部１５を構成するセンターピンによって閉鎖された状態にある。
【００３５】
［表２］
樹脂温度：２８０゜Ｃ
金型温度：８０゜Ｃ
射出圧力：８×１０７Ｐａ（８００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）
【００３６】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３秒後に射出動作を停止し、同時に、溶融金属導入部１５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部１５を構成するセンターピン（図示せず）を後退させ、溶融金属導入部１５を開放状態とした。同時に、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、溶融炉から溶融金属流路１６、溶融金属導入部１５を介して、以下の表３に例示する条件にて加圧状態の溶融合金をキャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０の内部に導入し、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０の内部に溶融合金層２１を形成した（図３の概念図を参照）。
【００３７】
［表３］
溶融合金の温度：温度３２０゜Ｃ
溶融合金の圧力：５×１０７Ｐａ（５００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）
【００３８】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３０秒経過まで、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、金型に設けられた溶融金属流路１６、溶融金属導入部１５を介してキャビティ１２内の溶融合金に圧力［２×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）］を加え続け、保圧を行った。その後、溶融金属導入部１５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部１５を構成するセンターピン（図示せず）を前進させ、溶融金属導入部１５を閉鎖状態とした。そして、溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から６０秒経過まで、キャビティ１２内の熱可塑性樹脂及び合金を冷却、固化し続けた。その後、直ちに金型の型開きを行い、熱可塑性樹脂及び合金層によって構成された一体成形品をキャビティ１２から取り出した。
【００３９】
得られた成形品の内部には、所望の合金層が形成されていた。また、表面にひけが無く、しかも、反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができた。
【００４０】
場合によっては、その後、成形品を２６０゜Ｃに加熱し、熱可塑性樹脂の内部の合金層を再溶融させて、熱可塑性樹脂の内部の合金層を除去してもよい。これによって、中空部を有する成形品を得ることができる。
【００４１】
（実施例２）
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２においては、図４の（Ａ）に概念図を示すように、金型は可動コア部３０を更に備えている。具体的には、可動コア部３０が可動金型部１１に配置されており、図示しない油圧シリンダーの作動によって可動コア部３０は前進端と後進端との間を移動可能である。
【００４２】
実施例２においては、図４の（Ｂ）に模式的な断面図を示す成形品を成形した。熱可塑性樹脂２０Ａから成るこの成形品の断面形状は「Ｔ」字形状であり、「Ｔ」字の横棒と「Ｔ」字の縦棒が交わる部分に合金層２１Ａが形成されている。尚、「Ｔ」字の横棒に相当する成形品の部分の幅（ｗ）を５０ｍｍ、厚さ（ｔ１）を５ｍｍ、「Ｔ」字の縦棒に相当する成形品の部分の高さ（ｈ）を２０ｍｍ、厚さ（ｔ２）を５ｍｍ、成形品の長さを１００ｍｍとした。
【００４３】
可動コア部３０が前進端に位置するときのキャビティ１２によって、「Ｔ」字の横棒に相当する成形品の部分が成形される。一方、可動コア部３０が後進端に位置するときのキャビティ１２によって、断面が「Ｔ」字形状の成形品が成形される。可動コア部３０が後進端に位置したとき、「Ｔ」字の縦棒に相当する体積の分だけ、キャビティ１２の体積は増加する。このキャビティ１２の体積増加分は、溶融合金の導入によって補償される。可動コア部３０の移動量を上述のとおりｈ（ｍｍ）とし、移動速度を５ｍｍ／秒とした。
【００４４】
実施例２においては、実施例１と同様の熱可塑性樹脂及び合金を使用した。そして、図４の（Ａ）に示した金型を用いて成形品の成形を行った。即ち、射出成形機に備えられた射出用シリンダー内で熱可塑性樹脂を可塑化、溶融した。そして、固定金型部１０と可動金型部１１を型締めし、図示しない油圧シリンダーを作動させて可動コア部３０を前進端に位置せしめた後（図４の（Ａ）参照）、実施例１と同じ条件（表２を参照）にて、射出用シリンダーから、溶融樹脂流路１４、溶融樹脂導入部（ゲート部）１３を介してキャビティ１２内に溶融熱可塑性樹脂２０を射出した（図５の概念図を参照）。尚、キャビティ１２内に導入した溶融熱可塑性樹脂２０の量を、可動コア部３０が前進端に位置することで形成されたキャビティ１２内を完全に満たす量とした。このとき、溶融金属導入部１５は、溶融金属導入部１５を構成するセンターピン（図示せず）によって閉鎖された状態にある。
【００４５】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３秒後に射出動作を停止し、図示しない油圧シリンダーを作動させて可動コア部３０を後進端に位置せしめた。そして、可動コア部３０が後進端に位置したと同時に、溶融金属導入部１５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部１５を構成するセンターピン（図示せず）を後退させ、溶融金属導入部１５を開放状態とした。同時に、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、溶融炉から溶融金属流路１６、溶融金属導入部１５を介して、表３に例示した条件にて加圧状態の溶融合金をキャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０の内部に導入し、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０の内部に溶融合金層２１を形成した（図６の概念図を参照）。可動コア部３０が後進端に位置したので、キャビティ１２の体積は増加するが、このキャビティ１２の体積増加分を溶融合金の導入によって補償した。
【００４６】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３０秒経過まで、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、金型に設けられた溶融金属流路１６、溶融金属導入部１５を介してキャビティ内の溶融合金に圧力［２×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）］を加え続け、保圧を行った。その後、溶融金属導入部１５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部１５を構成するセンターピン（図示せず）を前進させ、溶融金属導入部１５を閉鎖状態とした。そして、溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から６０秒経過まで、キャビティ１２内の熱可塑性樹脂及び合金を冷却、固化し続けた。その後、直ちに金型の型開きを行い、熱可塑性樹脂２０Ａ及び合金層２１Ａによって構成された一体成形品をキャビティ１２から取り出した。
【００４７】
得られた成形品の内部には、所望の合金層が形成されていた。また、表面にひけが無く、しかも、反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができた。
【００４８】
場合によっては、その後、成形品を２６０゜Ｃに加熱し、熱可塑性樹脂２０Ａの内部の合金層２１Ａを再溶融させて、熱可塑性樹脂２０Ａの内部の合金層２１Ａを除去してもよい。これによって、中空部を有する成形品を得ることができる。
【００４９】
（実施例３）
実施例３も実施例１の変形である。図７に概念図を示すように、実施例３においても、溶融金属導入部４５は、センターピン、及び、シリンダー部（これらは図示せず）から構成されたホットランナー型金型用ゲートバルブに類似した構造を有する。この溶融金属導入部４５は、可動金型部１１に設けられたホットランナータイプの溶融金属流路４６を介して、図示しない溶融炉と連通している。また、実施例３においては、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０と金型キャビティ面１２Ａとの間に溶融金属導入部４５から溶融合金を加圧状態にて導入する。溶融金属導入部４５は、キャビティ１２の長手方向の略中央部に配設され、キャビティ１２の長手方向と直角の方向から溶融合金を導入し得る構造を有する。
【００５０】
実施例３においても、実施例１と同様の熱可塑性樹脂及び合金を使用した。そして、図７に示した金型を用いて成形品の成形を行った。尚、キャビティ１２の大きさを、５０ｍｍ×１００ｍｍ×５ｍｍの直方体とした。射出成形機に備えられた射出用シリンダー内で熱可塑性樹脂を可塑化、溶融した。そして、固定金型部１０と可動金型部１１を型締めし（図７参照）、実施例１と同じ条件（表２を参照）にて、射出用シリンダーから、溶融樹脂流路１４、溶融樹脂導入部（ゲート部）１３を介してキャビティ１２内に溶融熱可塑性樹脂２０を射出した（図８の概念図を参照）。尚、キャビティ１２内に導入した溶融熱可塑性樹脂２０の量を、キャビティ１２内を完全に満たす量とした。このとき、溶融金属導入部４５は、溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）によって閉鎖された状態にある。
【００５１】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３秒後に射出動作を停止し、同時に、溶融金属導入部４５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）を後退させ、溶融金属導入部４５を開放状態とした。同時に、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、溶融炉から溶融金属流路４６、溶融金属導入部４５を介して、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０と金型キャビティ面１２Ａとの間に、表３に例示した条件にて加圧状態の溶融合金を導入し、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０と金型キャビティ面１２Ａとの間に、溶融熱可塑性樹脂２０の冷却に伴う体積減少に相当する体積を有する溶融合金層２１を形成した（図９の概念図を参照）。
【００５２】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３０秒経過まで、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、金型に設けられた溶融金属流路４６、溶融金属導入部４５を介してキャビティ内の溶融合金に圧力［２×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）］を加え続け、保圧を行った。その後、溶融金属導入部４５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）を前進させ、溶融金属導入部４５を閉鎖状態とした。そして、溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から６０秒経過まで、キャビティ１２内の熱可塑性樹脂及び合金を冷却、固化し続けた。その後、直ちに金型の型開きを行い、熱可塑性樹脂及び合金層によって構成された一体成形品をキャビティ１２から取り出した。
【００５３】
得られた成形品の表面には、所望の合金層が熱可塑性樹脂と一体となって形成されていた。また、表面にひけが無く、しかも、反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができた。
【００５４】
（実施例４）
実施例４は、実施例３の変形である。実施例４においては、図１０の（Ａ）に概念図を示すように、金型は可動コア部４０を更に備えている。具体的には、可動コア部４０が可動金型部１１に配置されており、図示しない油圧シリンダーの作動によって可動コア部４０は前進端と後進端との間を移動可能である。溶融金属導入部４５は、キャビティ１２の長手方向の略中央部に相当する可動コア部４０の部分に配設され、実施例３と同様に、キャビティ１２の長手方向と直角の方向から溶融合金を導入し得る構造を有する。
【００５５】
実施例４においては、図１０の（Ｂ）に模式的な断面図を示す成形品を成形した。熱可塑性樹脂２０Ａから成るこの成形品の断面形状は「Ｔ」字形状であり、「Ｔ」字の縦棒の底部は合金層２１Ａによって構成されている。尚、「Ｔ」字の横棒に相当する成形品の部分の幅（ｗ）を５０ｍｍ、厚さ（ｔ１）を５ｍｍ、「Ｔ」字の縦棒に相当する成形品の部分の高さ（ｈ）を５ｍｍ、厚さ（ｔ２）を５ｍｍ、合金層２１Ａの厚さ（ｔ３）を１ｍｍ、成形品の長さを１００ｍｍとした。
【００５６】
可動コア部４０が前進端に位置するときのキャビティ１２によって、断面が「Ｔ」字形状の成形品の部分が成形される。一方、可動コア部４０が後進端に位置するときのキャビティ１２によって、「Ｔ」字の縦棒の底部が成形される。可動コア部４０が後進端に位置したとき、キャビティ１２の体積は増加する。このキャビティ１２の体積増加分は、溶融合金の導入によって補償される。可動コア部４０の移動量を上述のとおりｔ３（ｍｍ）とし、移動速度を１ｍｍ／秒とした。
【００５７】
実施例４においては、実施例１と同様の熱可塑性樹脂及び合金を使用した。そして、図１０の（Ａ）に示した金型を用いて成形品の成形を行った。即ち、射出成形機に備えられた射出用シリンダー内で熱可塑性樹脂を可塑化、溶融した。そして、固定金型部１０と可動金型部１１を型締めし、図示しない油圧シリンダーを作動させて可動コア部４０を前進端に位置せしめた後（図１０の（Ａ）参照）、実施例１と同じ条件（表２を参照）にて、射出用シリンダーから、溶融樹脂流路１４、溶融樹脂導入部（ゲート部）１３を介してキャビティ１２内に溶融熱可塑性樹脂２０を射出した（図１１の概念図を参照）。尚、キャビティ１２内に導入した溶融熱可塑性樹脂２０の量を、可動コア部４０が前進端に位置することで形成されたキャビティ１２内を完全に満たす量とした。このとき、溶融金属導入部４５は、溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）によって閉鎖された状態にある。
【００５８】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３秒後に射出動作を停止し、次いで、図示しない油圧シリンダーを作動させて可動コア部４０を後進端に位置せしめた。可動コア部４０が後進端に位置したと同時に、溶融金属導入部４５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）を後退させ、溶融金属導入部４５を開放状態とした。同時に、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、溶融炉から溶融金属流路４６、溶融金属導入部４５を介して、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０と金型キャビティ面１２Ａとの間に、表３に例示した条件にて加圧状態の溶融合金を導入し、キャビティ１２内の溶融熱可塑性樹脂２０と金型キャビティ面１２Ａとの間に溶融合金層２１を形成した（図１２の概念図を参照）。可動コア部４０が後進端に位置したとき、キャビティ１２の体積は増加するが、このキャビティ１２の体積増加分を溶融合金の導入によって補償した。
【００５９】
溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から３０秒経過まで、図示しない溶融炉内に圧力を加えて、金型に設けられた溶融金属流路４６、溶融金属導入部４５を介してキャビティ内の溶融合金に圧力［２×１０７Ｐａ（２００ｋｇｆ／ｃｍ２−Ｇ）］を加え続け、保圧を行った。その後、溶融金属導入部４５を構成するシリンダー部（図示せず）の作動によって溶融金属導入部４５を構成するセンターピン（図示せず）を前進させ、溶融金属導入部４５を閉鎖状態とした。そして、溶融熱可塑性樹脂２０の射出開始から６０秒経過まで、キャビティ１２内の熱可塑性樹脂及び合金を冷却、固化し続けた。その後、直ちに金型の型開きを行い、熱可塑性樹脂２０Ａ及び合金層２１Ａによって構成された一体成形品をキャビティ１２から取り出した。
【００６０】
得られた成形品の表面には、所望の合金層が熱可塑性樹脂と一体となって形成されていた。また、表面にひけが無く、しかも、反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができた。
【００６１】
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。実施例にて説明した使用熱可塑性樹脂、合金、成形条件や金型の構造等は例示であり、適宜変更することができる。溶融樹脂導入部を複数箇所に設け、溶融金属導入部を１箇所に設けてもよいし、溶融樹脂導入部を１箇所に設け、溶融金属導入部を複数箇所に設けてもよいし、溶融樹脂導入部を複数箇所に設け、溶融金属導入部を複数箇所に設けてもよい。また、例えば、実施例１と実施例２を組み合わせることができるし、実施例１と実施例３を組み合わせることができるし、実施例１と実施例４を組み合わせることができるし、実施例２と実施例３を組み合わせることができるし、実施例２と実施例４を組み合わせることができるし、実施例３と実施例４を組み合わせることもできる。
【００６２】
【発明の効果】
本発明の射出成形方法にあっては、予め金属部材を作製する必要がなく、金型の内部あるいは金型に金属部材をセットするといった作業が不要であり、成形品の製造コストの低減を図ることができる。しかも、キャビティ内に溶融金属導入部から溶融金属若しくは溶融合金を加圧状態にて導入するので、キャビティ内の熱可塑性樹脂が金型キャビティ面に押し付けられる結果、ひけや反りの無い、外観の美麗な成形品を得ることができる。尚、溶融金属若しくは溶融合金の粘度は溶融熱可塑性樹脂に比較して低く、キャビティ内に導入された溶融金属若しくは溶融合金によって、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂に圧力を均一に加えることができる。
【００６３】
また、溶融金属若しくは溶融合金がキャビティ内に持ち込む熱量によって、キャビティ内の熱可塑性樹脂が再溶融されれば、一層、外観の美麗な成形品を得ることができるし、成形品が一種のアニール処理を施された状態となり、成形品から歪みを除去することが可能となる。また、複数の溶融樹脂導入部からキャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出した場合、キャビティ内で溶融熱可塑性樹脂の流れに衝突が生じる結果、成形品の外観不良や強度低下といった問題が発生し易いが、キャビティ内の熱可塑性樹脂が再溶融されるならば、このような問題の発生を抑制することができる。
【００６４】
しかも、熱可塑性樹脂と金属層若しくは合金層が一体となった成形品を得ることができるので、簡便に、成形品全体としての剛性の向上を図ることができる。また、意匠を要求される部分を熱可塑性樹脂から構成すれば、通常の金属ダイカストと比較して、外観が美麗となる。しかも、低融点金属や低融点合金を用いた場合、成形品から金属層若しくは合金層を容易に除去することができ、中空部を有する成形品を容易に得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、実施例１の射出成形方法の実施に適した金型の概念図である。
【図２】図２は、実施例１の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図３】図３は、図２に引き続き、実施例１の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図４】図４の（Ａ）は、実施例２の射出成形方法の実施に適した金型の概念図であり、図４の（Ｂ）は、得られた成形品の長手方向と直角方向における成形品の模式的な断面図である。
【図５】図５は、実施例２の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図６】図６は、図５に引き続き、実施例２の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図７】図７は、実施例３の射出成形方法の実施に適した金型の概念図である。
【図８】図８は、実施例３の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図９】図９は、図８に引き続き、実施例３の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図１０】図１０の（Ａ）は、実施例４の射出成形方法の実施に適した金型の概念図であり、図１０の（Ｂ）は、得られた成形品の長手方向と直角方向における成形品の模式的な断面図である。
【図１１】図１１は、実施例４の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図１２】図１２は、図１１に引き続き、実施例４の射出成形方法を説明するための金型等の概念図である。
【図１３】図１３は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【図１４】図１４は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【図１５】図１５は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【図１６】図１６は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【図１７】図１７は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【図１８】図１８は、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出のタイミング、可動コア部の移動のタイミング、溶融金属若しくは溶融合金の導入のタイミングを例示する図である。
【符号の説明】
１０・・・固定金型部、１１・・・可動金型部、１２・・・キャビティ、１２Ａ・・・金型キャビティ面、１３・・・溶融樹脂導入部（ゲート部）、１４・・・溶融樹脂流路、１５，４５・・・溶融金属導入部、１６，４６・・・溶融金属流路、２０・・・溶融熱可塑性樹脂、２０Ａ・・・熱可塑性樹脂、２１・・・溶融合金層、２１Ａ・・・合金層、３０，４０・・・可動コア部
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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