(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後、可動金型を開いて成形品の対象部分と固定金型との間に隙間を形成するステップ（隙間形成ステップ）と、
表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを前記隙間に導入するステップ（導入ステップ）と、
導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが前記隙間から漏出することを防ぐため、可動金型を所定量閉じることで前記隙間を狭めてこの狭小後の第２の隙間に前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入するステップ（封入ステップ）と、
型締めして成形品を圧縮するステップ（圧縮ステップ）と、
を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項２】
熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後、可動金型を開いて成形品の対象部分と固定金型との間に隙間を形成するステップ（隙間形成ステップ）と、
表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを前記隙間に導入するステップ（導入ステップ）と、
導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが前記隙間から漏出することを防ぐため、可動金型を所定量閉じることで前記隙間を狭めてこの狭小後の第２の隙間に前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入するステップ（封入ステップ）と、
封入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスに含有した表面改質材料が成形品の前記対象部分に浸透することを促すため、可動金型をさらに閉じて前記第２の隙間を第３の隙間まで狭めた状態に保持するステップ（保持ステップ）と、
型締めして成形品を圧縮するステップ（圧縮ステップ）と、
を含むことを特徴とする熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項３】
前記導入ステップでは、導入した前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの圧力により、前記隙間形成ステップで形成した隙間が拡げられてこの拡大後の第１の隙間を維持する状態に可動金型を保持することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項４】
前記封入ステップは、成形品の前記対象部分の周囲とこれに対応する固定金型の部分とに互いに対向して形成された凸部と凹部とが、前記第２の隙間まで接近したとき前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの漏出を妨げることで封入することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項５】
前記保持ステップは、封入された前記表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが成形品の前記対象部分に浸透していくことで可動金型が徐々に閉じていく動きが止まるまで継続することを特徴とする請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項６】
前記圧縮ステップは、製品形状を規定するキャビティを固定金型との間で形成する可動金型を前進させて成形品を圧縮することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項７】
前記圧縮ステップは、金型キャビティの周囲を担う金型部品を前進させて成形品の周囲を囲んだうえ、可動金型を前進させて成形品を圧縮することを特徴とする請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項８】
少なくとも前記封入ステップおよび圧縮ステップは、可動金型の型締め力制御により行うことを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項９】
少なくとも前記封入ステップ、保持ステップおよび圧縮ステップは、可動金型の型締め力制御により行うことを特徴とする請求項２または５に記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項１０】
前記隙間形成ステップは、可動金型の位置制御により行うことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項１１】
前記導入ステップでは、前記隙間形成ステップで形成した隙間が前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの圧力により前記第１の隙間まで拡げられたのち、可動金型の位置制御を型締め力制御に切り換えることを特徴とする請求項２〜１０のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法により得られた成形品であって、前記対象部分に浸透した前記表面改質材料が金属微粒子であることを特徴とする成形品。
【請求項１３】
前記表面改質材料が浸透した前記対象部分に、メッキによる金属膜を形成したことを特徴とする請求項１２記載の成形品。
【請求項１４】
請求項１〜１１のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法により得られた射出成形品であって、前記表面改質材料が浸透する前記対象部分の周囲が、凸部または凹部によって囲まれていることを特徴とする射出成形品。
【請求項１５】
前記表面改質材料が金属微粒子であることを特徴とする請求項１４記載の射出成形品。
【請求項１６】
前記凸部または凹部の高さまたは深さが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１４記載の射出成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば超臨界二酸化炭素などの超臨界流体や、高圧の二酸化炭素などの高圧ガスを表面改質材料の媒体として用いる、熱可塑性樹脂の表面改質方法と、熱可塑性樹脂の表面改質装置、および成形品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、超臨界流体や、高圧ガスなどを媒体に利用する技術が研究されている。超臨界流体が、気体並みの拡散性と、液体並みの密度とを併せもつことや、亜臨界または通常の高圧ガス状態にある媒体に対しても溶解する溶質があることから、これらの物性を例えば熱可塑性樹脂等のポリマーの表面改質に応用した表面改質プロセスなども開発されている。
【０００３】
これに関連した先行技術文献として、例えば、特許文献１に示すものがある。
【特許文献１】特開２００５−２０５８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示す成形方法は、本発明者らが発明したものである。しかし、鋭意検討の結果、改質処理に時間がかかり、発泡を抑制するために金型を冷却するヒートサイクル成形を行う必要のあることがわかった。そのため、サイクル時間の増大が課題となった。
【０００５】
この発明は、上記課題を解決するために為されたものであり、少量の表面改質材料を使用し、短時間で熱可塑性樹脂表面に均一に浸透させることのできる熱可塑性樹脂の表面改質方法と、熱可塑性樹脂の表面改質装置、および成形品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】
【０００６】
この発明の請求項１に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後、可動金型を開いて成形品の対象部分と固定金型との間に隙間を形成するステップ（隙間形成ステップ）と、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを前記隙間に導入するステップ（導入ステップ）と、導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが前記隙間から漏出することを防ぐため、可動金型を所定量閉じることで前記隙間を狭めてこの狭小後の第２の隙間に前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入するステップ（封入ステップ）と、型締めして成形品を圧縮するステップ（圧縮ステップ）と、を含むことを特徴とするものである。
【０００７】
この発明の請求項２に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後、可動金型を開いて成形品の対象部分と固定金型との間に隙間を形成するステップ（隙間形成ステップ）と、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを前記隙間に導入するステップ（導入ステップ）と、導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが前記隙間から漏出することを防ぐため、可動金型を所定量閉じることで前記隙間を狭めてこの狭小後の第２の隙間に前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入するステップ（封入ステップ）と、封入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスに含有した表面改質材料が成形品の前記対象部分に浸透することを促すため、可動金型をさらに閉じて前記第２の隙間を第３の隙間まで狭めた状態に保持するステップ（保持ステップ）と、型締めして成形品を圧縮するステップ（圧縮ステップ）と、を含むことを特徴とするものである。
【０００８】
この発明の請求項３に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記導入ステップでは、導入した前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの圧力により、前記隙間形成ステップで形成した隙間が拡げられてこの拡大後の第１の隙間を維持する状態に可動金型を保持することを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の請求項４に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記封入ステップは、成形品の前記対象部分の周囲とこれに対応する固定金型の部分とに互いに対向して形成された凸部と凹部とが、前記第２の隙間まで接近したとき前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの漏出を妨げることで封入することを特徴とするものである。
【００１０】
この発明の請求項５に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記保持ステップは、封入された前記表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが成形品の前記対象部分に浸透していくことで可動金型が徐々に閉じていく動きが止まるまで継続することを特徴とするものである。
【００１１】
この発明の請求項６に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記圧縮ステップは、製品形状を規定するキャビティを固定金型との間で形成する可動金型を前進させて成形品を圧縮することを特徴とするものである。
【００１２】
この発明の請求項７に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１または請求項２記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記圧縮ステップは、金型キャビティの周囲を担う金型部品を前進させて成形品の周囲を囲んだうえ、可動金型を前進させて成形品を圧縮することを特徴とするものである。
【００１３】
この発明の請求項８に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、少なくとも前記封入ステップおよび圧縮ステップは、可動金型の型締め力制御により行うことを特徴とするものである。
【００１４】
この発明の請求項９に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項２または５に記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、少なくとも前記封入ステップ、保持ステップおよび圧縮ステップは、可動金型の型締め力制御により行うことを特徴とするものである。
【００１５】
この発明の請求項１０に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項１〜９のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記隙間形成ステップは、可動金型の位置制御により行うことを特徴とするものである。
【００１６】
この発明の請求項１１に係る熱可塑性樹脂の表面改質方法は、請求項２〜１０のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法において、前記導入ステップでは、前記隙間形成ステップで形成した隙間が前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの圧力により前記第１の隙間まで拡げられたのち、可動金型の位置制御を型締め力制御に切り換えることを特徴とするものである。
【００１７】
この発明の請求項１２に係る成形品は、請求項１〜１１のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法により得られた成形品であって、前記対象部分に浸透した前記表面改質材料が金属微粒子であることを特徴とするものである。
【００１８】
この発明の請求項１３に係る成形品は、請求項１２記載の成形品において、前記表面改質材料が浸透した前記対象部分に、メッキによる金属膜を形成したことを特徴とするものである。
【００１９】
この発明の請求項１４に係る射出成形品は、請求項１〜１１のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂の表面改質方法により得られた射出成形品であって、前記表面改質材料が浸透する前記対象部分の周囲が、凸部または凹部によって囲まれていることを特徴とするものである。
【００２０】
この発明の請求項１５に係る射出成形品は、請求項１４記載の射出成形品において、前記表面改質材料が金属微粒子であることを特徴とするものである。
【００２１】
この発明の請求項１６に係る射出成形品は、請求項１４記載の射出成形品において、前記凸部または凹部の高さまたは深さが０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【００２２】
第１の参考態様の熱可塑性樹脂の表面改質装置は、固定金型と、可動金型と、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの導入・排出部とを備えた熱可塑性樹脂の表面改質装置であって、熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後前記可動金型を開いたとき、前記固定金型から離れる成形品の対象部分の周囲と、これに対応する固定金型の部分とに、互いに対向する凸部または凹部を形成したことを特徴とするものである。
【００２３】
第２の参考態様の熱可塑性樹脂の表面改質装置は、第１の参考態様の熱可塑性樹脂の表面改質装置において、前記凸部または凹部は、成形品の成形後前記可動金型を開き、前記導入・排出部から前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを導入したのち、前記可動金型を所定量閉じることで、成形品の前記対象部分と前記固定金型との間に導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが漏出することを妨げる機能を果たすことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２４】
この発明は以上のように、熱可塑性樹脂を金型キャビティ内で成形後、可動金型を開いて成形品の対象部分と固定金型との間に隙間を形成するステップと、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを前記隙間に導入するステップと、導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが前記隙間から漏出することを防ぐため、可動金型を所定量閉じることで前記隙間を狭めてこの狭小後の第２の隙間に前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入するステップと、型締めして成形品を圧縮するステップと、を含む構成としたので、少量の表面改質材料を使用し、短時間で熱可塑性樹脂表面に均一に浸透させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
この発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００２６】
図面はいずれも、この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図であり、図１〜図７は、この発明による熱可塑性樹脂の表面改質方法の各ステップを示す図である。
【００２７】
この熱可塑性樹脂の表面改質装置１は、図示しない射出成形機を利用したものであり、射出成形機の固定プラテンに取り付けた固定金型１０と、可動プラテンに取り付けた可動金型２０と、外周を囲うキャビティリング（金型部品）３０とで、樹脂が充填される空間となる金型のキャビティ４０が開閉可能に構成される。
【００２８】
射出成形機の図示しないホッパから可塑化シリンダに供給される熱可塑性樹脂のペレットは、可塑化シリンダ内のスクリューの回転により急速に可塑化溶融された後、ノズル先端から固定金型１０のスプルー１１を経て、キャビティ４０内部に充填される。
【００２９】
この熱可塑性樹脂の表面改質装置１は、キャビティ４０の周囲外方に、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの導入・排出部５０を備えている。
【００３０】
ここで、表面改質材料は金属微粒子である。金属微粒子は、超臨界流体等に溶解する金属錯体や金属アルコキシドまたはその変性物を指す。
【００３１】
また、熱可塑性樹脂の表面改質装置１は、熱可塑性樹脂をキャビティ４０内で成形後、可動金型２０を開いたとき、固定金型１０から離れる成形品６０の表面改質対象部分６１の周囲と、これに対応する固定金型１０の部分とに、互いに対向する凸部６５、凹部１５を形成してある。
【００３２】
凸部６５は、表面改質対象部分６１の周囲を囲む連続した凸条として形成され、また、凹部１５は、凸部（凸条）６５に対向する連続した凹溝として形成される。
【００３３】
これらの凸部（凸条）６５、凹部（凹溝）１５は、成形品６０の成形後、可動金型２０を開き、導入・排出部５０から前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを導入したのち、可動金型２０を所定量閉じることで、成形品６０の表面改質対象部分６１と固定金型１０との間に導入された前記超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが漏出することを妨げる機能を果たすものである。
【００３４】
但し、凸部（凸条）６５と凹部（凹溝）１５との関係は、反対でもよい。すなわち、成形品６０の表面改質対象部分６１の周囲に凹部（凹溝）６５を形成し、対応する固定金型１０の部分に凸部（凸条）１５を形成することもできる。さらに、凸部、凹部に代えて、段部を形成することも可能である。
【００３５】
凸条／凹溝６５、凹溝／凸条１５の高さ／深さは、０．０１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが望ましい。０．０１ｍｍ以下であると、改質材の濃度が低下し、充分な改質効果が得られない。また、０．５ｍｍ以上であると、凸条／凹溝６５、凹溝／凸条１５により密閉された超臨界流体等のガスの量が増加し、溶け残りおよび発泡が避けられない。
【実施例１】
【００３６】
成形品６０の一例として、熱可塑性樹脂にポリカーボネートを用い、中心にスプルー部を有するφ６５、厚さ０．８ｍｍの円盤形状を選定した。
【００３７】
凸部６５と凹部１５は、線幅０．１ｍｍ、高さ／深さ０．１ｍｍで断面積が半円形状の凸条／凹溝とした。
【００３８】
この円盤形状の成形品６０を射出成形すると同時に、表面改質処理を施すため、この熱可塑性樹脂の表面改質装置１では、各部を温度制御するように構成した。すなわち、可塑化シリンダは、３２５℃に温度制御される。また、固定金型１０および可動金型２０は、図示しない温調回路を流れる１２５℃の冷却水によって温度制御される。
【００３９】
また、この熱可塑性樹脂の表面改質装置１では、型開き量が２ｍｍ以内であれば、２５ＭＰａ以下の高圧ガスをシールできる金型構造に構成した。
【００４０】
つぎに、この熱可塑性樹脂の表面改質装置１を用いた熱可塑性樹脂の表面改質方法について、図１〜図７を参照しながら各ステップを追って説明する。
【００４１】
まず、図１に示すように、射出成形機の図示しない可塑化シリンダ内で急速に可塑化溶融された熱可塑性樹脂（ポリカーボネート）を、ノズル先端から固定金型１０のスプルー１１を経て、キャビティ４０内部に充填・成形する。
【００４２】
つぎに、図２に示すように、可動金型２０を開いて、成形品６０の表面改質対象部分６１と固定金型１０との間に隙間ｔを形成する（隙間形成ステップ）。このとき、キャビティリング３０も後退させる。
【００４３】
具体的には、図示しない電動式型締め機構による可動金型２０の位置制御により、キャビティ４０を０．１ｍｍ開いて、隙間ｔを形成した。
【００４４】
つぎに、図３に示すように、導入・排出部５０から、表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを隙間ｔに導入する（導入ステップ）。
【００４５】
このとき、導入した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの圧力により、隙間形成ステップで形成した隙間ｔが拡げられて、この拡大後の第１の隙間ｔ１を維持する状態に可動金型２０を保持する。
【００４６】
具体的には、表面改質材料としての金属錯体であるヘキサフルオロアセチルアセトナトを溶解させた超臨界状態の二酸化炭素を、隙間ｔに導入した。このとき、超臨界状態の二酸化炭素のガス圧力で、隙間ｔがｔ１（ｔ＜ｔ１）になるまで可動金型２０を開き、可動金型２０の位置制御を型締め力制御に切り換えて、この第１の隙間ｔ１を保持した。
【００４７】
つぎに、図４に示すように、導入された超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが第１の隙間ｔ１から漏出することを防ぐため、可動金型２０を所定量閉じることで第１の隙間ｔ１を狭めて、この狭小後の第２の隙間ｔ２（ｔ１＞ｔ２）に超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスを封入する（封入ステップ）。
【００４８】
このとき、成形品６０の表面改質対象部分６１の周囲とこれに対応する固定金型１０の部分とに互いに対向して形成された凸部（凸条）６５と凹部（凹溝）１５とが、第２の隙間ｔ２まで接近したとき、超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスの漏出を妨げることで封入する。
【００４９】
具体的には、第１の隙間ｔ１に高濃度の金属錯体が導入されたところで、可動金型２０の型締め力を上げて、成形品６０の凸部（凸条）６５と固定金型１０の凹部（凹溝）１５とが、その内側に滞留した超臨界状態の二酸化炭素の漏出の障壁となる第２の隙間ｔ２まで、ゆっくりと可動金型２０を閉じた。
【００５０】
つぎに、図５に示すように、封入された超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスに含有した表面改質材料が、成形品６０の表面改質対象部分６１に浸透することを促すため、可動金型２０をさらに閉じて、第２の隙間ｔ２を第３の隙間ｔ３（ｔ２＞ｔ３）まで狭めた状態に保持する（保持ステップ）。
【００５１】
このとき、封入された表面改質材料を含有した超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスが、成形品６０の表面改質対象部分６１に浸透していくことで、可動金型２０が徐々に閉じていく動きが止まるまで、この状態を継続する。
【００５２】
具体的には、可動金型２０の型締め力をさらに上げて圧縮し、第２の隙間ｔ２を第３の隙間ｔ３まで狭くすることにより、金属錯体の温度と超臨界状態の二酸化炭素の圧力を上げて金属錯体のポリカーボネートへの浸透を促した。
【００５３】
第３の隙間ｔ３の状態で保持すると、成形品６０の凸部（凸条）６５の内側にある金属錯体の溶解した超臨界状態の二酸化炭素がポリカーボネートに溶解し、そのぶん可動金型２０が前進して第３の隙間ｔ３が徐々に狭くなっていった。
【００５４】
つぎに、図６に示すように、型締めして成形品６０を圧縮する（圧縮ステップ）。このとき、キャビティリング３０を前進させて成形品６０の周囲を囲んだうえ、可動金型２０を前進させて成形品６０を圧縮する。
【００５５】
具体的には、可動金型２０の型締め力を保持した状態で第３の隙間ｔ３が徐々に狭くなっていき、可動金型２０の前進が止まったところで、超臨界状態の二酸化炭素の溶け込みが終了するので、キャビティリング３０を前進させ、可動金型２０の型締め力をさらに上げて成形品６０を圧縮保持し、キャビティ４０の周囲に滞留する超臨界状態の二酸化炭素を導入・排出部５０から外部へ排出した。
【００５６】
その後、図７に示すように、型開きし、取出した成形品６０を無電解Ｎｉメッキしたところ、凸部（凸条）６５で囲まれた表面改質対象部分（改質面）６１に、表面性が良く、剥離に対して高強度のメッキを施すことができた。
【００５７】
なお、上記の実施例では、図４に示す封入ステップと、図６に示す圧縮ステップとの間に、図５に示す保持ステップが介在した。しかし、例えば、封入された超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスに含有した表面改質材料が、成形品６０の表面改質対象部分６１に浸透し易い材料である場合など、必要に応じて、図５に示す保持ステップを省略し、図４に示す封入ステップのつぎに図６に示す圧縮ステップを行うことができる。
【００５８】
［比較例１］
成形品および金型表面に凹凸を設けなかった以外には、上記の実施例と同様の成形方法にて射出成形を行った。この比較例における射出成形品は、無電解メッキが均一に形成されず、部分的に全く形成されない部分もあった。  これは、隙間ｔを閉鎖していく過程で、金型と成形品表面に滞留する超臨界流体および改質材である金属錯体の一部が、成形品外部に放出されてしまったためと考察される。
【００５９】
なお、上記の実施形態では、固定金型１０、可動金型２０およびキャビティリング（金型部品）３０の三者で、樹脂が充填される空間となる金型のキャビティ４０を開閉可能に構成したが、この発明はこれに限定するものでない。
【００６０】
すなわち、可動金型２０にキャビティリング（金型部品）３０を一体に備えることで、固定金型１０および可動金型２０の二者で、製品形状を規定するキャビティ４０を開閉可能に構成することが可能である。
【００６１】
この場合も、上記の実施形態における熱可塑性樹脂の表面改質方法と実質的に同様にして、熱可塑性樹脂の表面改質を行うことができる。
【００６２】
上記のようなこの発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置１およびこれを用いた熱可塑性樹脂の表面改質方法によれば、超臨界流体、亜臨界流体または高圧ガスに溶解した表面改質材料を、成形品６０の表面改質対象部分６１と固定金型１０との間の隙間に封入することによって、特に金属錯体のような、熱可塑性樹脂との相溶性が悪い材料であっても、表面改質対象部分６１と固定金型１０との間の隙間に密封されることにより、滞留、浸透し、熱可塑性樹脂表面に短時間で均一に浸透させることができる。
【００６３】
これにより、堅牢性の高い表面改質を短時間で施すことができるだけでなく、発泡などの表面荒れなどを押さえることができるため、成形サイクルを短くすることができる。
【００６４】
また、封入ステップにおいて高濃度の表面改質材料が滞留していればよいため、使用する表面改質材料の量を少なくすることができる。
【００６５】
また、改質時間は、成形品６０の凸部（凸条）６５で囲まれた表面改質対象部分６１と固定金型１０との間の隙間で構成される容積、およびその内部圧力に依存するが、隙間の容積が微小であるため、改質にかかる時間を短くすることができる。
【００６６】
また、成形品６０の表面改質対象部分６１を囲む凸部（凸条）６５および、これに対応する固定金型１０の凹部（凹溝）１５の幅や高さを調節し、封入ステップ、保持ステップにおける隙間や改質時間を調整することにより、各種の熱可塑性樹脂、各種の表面改質材料など多種類の組み合わせにおいて、相溶性の違いがあっても、熱可塑性樹脂表面に均一に浸透させることができる。
【００６７】
また、凸部（凸条）６５、凹部（凹溝）１５などの形状は、再圧縮の際に成形品がスムーズに金型にフィットする形状であればよい。半円形状やフィレットのついたテーパ形状などが望ましい。
【００６８】
また、表面改質処理は、超臨界状態で行なうことが望ましいが、保持ステップにおいて型閉じ動作により圧力、温度が上昇し超臨界状態になるのであれば、導入ステップ、封入ステップでは、亜臨界状態、高圧ガス状態でも構わない。
【００６９】
特に二酸化炭素では、超臨界条件となる温度、圧力はそれぞれ３１℃、７．４ＭＰａ以上であるが、シール等が困難になることから、それぞれ２００℃、３０ＭＰａ以下であることが望ましい。
【００７０】
また、熱可塑性樹脂を改質する高圧容器または金型の形態は任意である。バッチ処理における高圧容器、射出成形における金型等を採用することができる。
【００７１】
また、表面改質処理終了後の減圧方法は任意であるが、成形品６０の凸部（凸条）６５で囲まれた表面改質対象部分６１と固定金型１０との間の隙間で構成される容積が微小であるため、過剰な超臨界流体の溶解が抑えられ、ヒートサイクル成形法や徐減圧なしに、表面性の良好な成形品を得ることができ、連続処理および工業化が容易となる。
【００７２】
また、直線的に流れてくる流体同士を任意の角度でぶつけることや、導入口に障壁などを設けることにより改質材料をキャビティ４０内に均一に拡散させることができる。
【００７３】
これらの特性を利用して、改質したい部分を狙って高濃度の改質材料を分布することができる。
【００７４】
また、インクジェットのようなノズルの導入孔、インジェクタ、多孔質材料などを使用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その１：成形ステップ）である。
【図２】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その２：隙間形成ステップ）である。
【図３】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その３：導入ステップ）である。
【図４】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その４：封入ステップ）である。
【図５】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その５：保持ステップ）である。
【図６】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その６：圧縮ステップ）である。
【図７】この発明による熱可塑性樹脂の表面改質装置を模式的に示す断面図（その７：型開きステップ）である。
【符号の説明】
【００７６】
１  熱可塑性樹脂の表面改質装置
１０  固定金型
１１  スプルー
１５  凹部（凹溝）
２０  可動金型
３０  キャビティリング（金型部品）
４０  キャビティ
５０  導入・排出部
６０  成形品
６１  表面改質対象部分
６５  凸部（凸条）
【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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