(57)【要約】【課題】  処理能力に優れ、かつ、所望な表面粗化状態を得ることができる樹脂成型品の製造方法を提供する。【解決手段】樹脂４を金型２に充填して樹脂成形品１１を形成する樹脂成形品の製造方法において、射出成型機１にて樹脂４を溶融して、樹脂４が結晶性の場合は融点以下の臨界温度を有しかつ大気状態で気体となる第１の物質を第１の導入管８から導入し溶融樹脂に超臨界流体状態にて混合して混合樹脂とし、金型２内を第１の物質が固体状態領域と成る雰囲気に保持し、金型２内に混合樹脂を充填し金型２に接する混合樹脂の表面に液体状態または／および固体状態の第１の物質にて成る粒子を形成し、樹脂成形品１１を金型２から取り出し混合樹脂の表面に存在する第１の物質にて成る粒子を気化発泡させ表面が粗化された樹脂成形品１１を形成する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を金型に充填して樹脂成形品を形成する樹脂成形品の製造方法において、上記樹脂を溶融して溶融樹脂とする工程と、上記樹脂が結晶性の場合は融点以下または非晶性の場合はガラス転移点以下の臨界温度を有しかつ大気状態で気体となる第１の物質を上記溶融樹脂に超臨界流体状態にて混合して混合樹脂とする工程と、上記混合樹脂を上記金型に充填する前に上記金型内を上記第１の物質が固体状態領域または／および気体状態領域と成る雰囲気に保持する工程と、上記金型内に上記混合樹脂を充填し上記金型に接する上記混合樹脂の表面に液体状態または／および固体状態の上記第１の物質にて成る粒子を形成する工程と、上記樹脂成形品を上記金型から取り出し上記混合樹脂の表面に存在する上記第１の物質にて成る粒子を気化発泡させ表面が粗化された樹脂成形品を形成する工程とを備えたことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
上記金型内を上記第１の物質の固体状態領域または／および気体状態領域と成る雰囲気に保持する工程を、上記第１の物質の臨界点よりも低い臨界点を有する第２の物質を超臨界流体状態または／および液体状態で上記金型内に充填し上記金型内を上記第１の物質の臨界温度以下に冷却して行うことを特徴とする請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
上記第２の物質は上記第１の物質の固体状態領域にて臨界点を有し、上記第２の物質を上記金型に充填する工程において、上記第１の物質の固体状態領域となる条件にて上記第２の物質を充填することを特徴とする請求項２に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
上記第１の物質として二酸化炭素を、上記第２の物質として窒素をそれぞれ用いることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、処理能力に優れ、かつ、所望な表面粗化状態を得ることができる樹脂成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の樹脂成形品の表面にメッキなどを行うために必要となる表面粗化する方法としては、樹脂成形品を形成した後に、この樹脂成形品を超臨界流体に接触させることにより樹脂成形品の表面の粗化を行っている（例えば特許文献１参照）。 
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１６８３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の表面粗化した樹脂成形品の製造方法では、樹脂成形品と超臨界流体とを接触させて表面を粗化するため、時間が数時間必要となり処理能力が低いという問題点があった。
【０００５】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、処理能力に優れかつ所望の表面粗化状態を得ることができる樹脂成形品の製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、樹脂を金型に充填して樹脂成形品を形成する樹脂成形品の製造方法において、樹脂を溶融して溶融樹脂とし、樹脂が結晶性の場合は融点以下または非晶性の場合はガラス転移点以下の臨界温度を有しかつ大気状態で気体となる第１の物質を溶融樹脂に超臨界流体状態にて混合して混合樹脂とし、混合樹脂を金型に充填する前に金型内を第１の物質が固体状態領域または／および気体状態領域と成る雰囲気に保持し、金型内に混合樹脂を充填し金型に接する混合樹脂の表面に液体状態または／および固体状態の第１の物質にて成る粒子を形成し、樹脂成形品を金型から取り出し混合樹脂の表面に存在する第１の物質にて成る粒子を気化発泡させ表面が粗化された樹脂成形品を形成するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の樹脂成形品の製造方法は、樹脂を金型に充填して樹脂成形品を形成する樹脂成形品の製造方法において、樹脂を溶融して溶融樹脂とし、樹脂が結晶性の場合は融点以下または非晶性の場合はガラス転移点以下の臨界温度を有しかつ大気状態で気体となる第１の物質を溶融樹脂に超臨界流体状態にて混合して混合樹脂とし、混合樹脂を金型に充填する前に金型内を第１の物質が固体状態領域または／および気体状態領域と成る雰囲気に保持し、金型内に混合樹脂を充填し金型に接する混合樹脂の表面に液体状態または／および固体状態の第１の物質にて成る粒子を形成し、樹脂成形品を金型から取り出し混合樹脂の表面に存在する第１の物質にて成る粒子を気化発泡させ表面が粗化された樹脂成形品を形成するので、処理能力に優れ、かつ、所望の表面粗化状態を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による樹脂成形品の製造方法を行うために用いる射出成形機と金型との構成を示す断面図である。図において、射出成形機１は、樹脂４をシリンダ６内に送り込むためシリンダ６の後方に形成されたホッパ３と、シリンダ６内に形成されシリンダ６内の物質を撹拌するためのスクリュ５と、シリンダ６内の物質を所望の温度に加熱するために外周部に形成されたヒータ７と、シリンダ６の長手方向中央部分に形成され超臨界流体状態にある第１の物質を導入するための第１の導入管８とにて成る。
【０００９】
そして射出成形機１の先端にはキャビティ９を有する金型２が隣接されている。そして、金型２では射出成形機１から樹脂４が導入され樹脂成形品１１が形成される。また、金型２にはキャビティ９内に第１の物質が液体状態または／および固体状態にてなる雰囲気に保持するため、気体状態あるいは超臨界流体状態の第２の物質をキャビティ９内に導入するための第２の導入管１０が設置されている。
【００１０】
次に、実施の形態１の樹脂成形品の製造方法について説明する。まず、射出成形機１の後方に形成されたホッパ３中から樹脂４をシリンダ６内に導入する。そして、導入された樹脂４はスクリュ５が回転することによりシリンダ６の後方から前方に送られる。この際樹脂４は、シリンダ６の外周に取り付けられたヒータ７による加熱およびスクリュ５のせん断発熱により溶融樹脂状態となる。次に、シリンダ６の長さ方向中央部分すなわち、樹脂４が確実に溶融樹脂状態となる部分にて、超臨界流体状態となる第１の物質を第１の導入管８から導入する。そして、第１の導入管８から導入された超臨界流体状態にある第１の物質は、シリンダ６中で溶融状態にある樹脂４に混合して混合樹脂を形成する。第１の物質を超臨界流体状態にて導入するのは、溶融樹脂内に第１の物質を均一に分散することができるようにするためである。
【００１１】
次に、金型２のキャビティ９内を、混合樹脂を注入する前に、第１の物質が液体状態または／および固体状態となる雰囲気となるようにする。これは第２の物質を、第１の物質の臨界温度以下の温度、超臨界圧力以上の圧力で、気体状態あるいは超臨界流体状態で第２の導入管１０から封入することにより容易に行うことができる。次に、シリンダ６の前方に蓄積された第１の物質を含む混合樹脂を、スクリュ５を金型２の方向に移動させることにより、金型２内に注入する。すると、キャビティ９の表面は第２の物質により、第１の物質の液体状態または／および固体状態となる状態になっており、金型２に注入され樹脂４中の第１の物質はキャビティ９の表面と接触し液体状態あるいは固体状態の粒子となり樹脂表面に無数に形成される。尚、この際キャビティ９内に存在する第２の物質は、金型２の隙間などから外部に放出される。
【００１２】
このとき溶融状態にある樹脂４もキャビティ９の形状で固化し、樹脂成形品１１となる。樹脂成形品１１を金型２から取り出す時、第１の物質が大気状態（常温常圧：２３℃、０．１ＭＰａ）下で気体状態となる。よって、樹脂成形品１１の表面に形成された第１の物質にてなる粒子は、液体状態または／および固体状態から気体状態となり離散し、その跡には粒子がはじけて成る凹部が形成され、樹脂成形品の表面は粗化される。また、樹脂成形品１１表面近傍で、気体状態あるいは固体状態にある第１の物質も気体状態となり、体積膨張を起こす。この第１の物質の圧力により樹脂成形品１１の表面が破裂し、第１の物質が大気中に離散することによっても成形表面の粗化が行われる。
【００１３】
上記のようにして利用される第１の物質は、大気状態で気体状態であり、シリンダ６中で超臨界流体状態である必要がある。特に、臨界点については、使用する樹脂４が非晶性の場合、樹脂４のガラス転移点以下、使用する樹脂が結晶性の場合、樹脂４の融点以下の臨界温度を有する物質を選択する必要がある。一般的に、２８３Ｋ〜３７３Ｋの物質を選択することが好ましい。この上限の臨界温度が３７３Ｋ以下である理由は、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレンなどに代表される汎用樹脂、ナイロン、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネートなどに代表される汎用エンジニアリングプラスチック、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマーなどに代表されるスーパーエンジニアリングプラスチックなど一般的に汎用性のある物質のガラス転移点あるいは融点以下となるからである。
【００１４】
また、臨界温度の下限を２８３Ｋ以上とする理由は、第１の物質の臨界温度以下まで第２の物質でキャビティ９を冷却する必要があり、２８３Ｋ以下であると生産性が悪くなり現実的でないからである。臨界圧力については、スクリュ５の背圧以下の臨界圧力を有する物質を選択することが現実的であり、５０ＭＰａ以下の物質を選択することが好ましい。臨界圧力が５０ＭＰａ以上の場合、スクリュ５の背圧を少なくとも第１の物質の臨界圧力以上かける必要があり、樹脂４の計量工程に時間が掛かり、生産性が悪くなるためである。
【００１５】
また、上記のように利用される第２の物質は、第１の物質の臨界温度以下の臨界温度を有するものを選択すればよい。第１の物質および第２の物質としては、例えば、図２に示す物質の中から、前述の条件を満たすようにそれぞれ選択すればよい。このような選択すれば、樹脂４に溶解させた超臨界状態の第１の物質は金型２に注入したとき、樹脂４が固化する前に第１の物質が気体状態とならないので、溶融状態にある樹脂４が第１の物質の気化に伴う発泡で変形し成形品表面に大きな凹凸ができることはなくなる。
【００１６】
このように樹脂４に溶解させた第１の物質を液化あるいは固化させ、樹脂４が固化した後に第１の物質を気化させて表面を粗化することにより微細な表面粗化を行うことが可能になる。また、射出成形機と金型とを用いてこのような表面粗化を行ったので樹脂成形品を製造するのを短時間で行うことが可能となる。
【００１７】
また、上記実施の形態１における樹脂成形品の製造方法は、金型内を第１の物質の液体状態または固体状態の雰囲気に保持する例を示したが、これに限られることはなく、例えば第２の物質として第１の物質の固体状態領域にて臨界点を有するものを利用し、第２の物質を金型に充填する場合、第１の物質の固体状態領域となる条件にて第２の物質を充填するようにすれば、金型内に注入された混合樹脂の表面の第１の物質は固体状態となる。そして金型から外されたときに第１の物質はこの固体状態から気体状態となる。これは一般的な化学的性質より固体状態の方が液体状態より体積が小さくなるため、樹脂成形品の表面に形成される凹部をより一層小さく形成することができると考えられる。
【００１８】
次に、具体的な実施例について説明する。樹脂４としてＡＢＳ樹脂（汎用樹脂）、射出成形機２としては第１の物質となるＣＯ２を導入するための第１の導入管を有するものを使用する。金型２としては１００ｍｍ×１００ｍｍ×２ｍｍの平板状のキャビティ９を有するものを使用する。そして、この金型２は、第２の物質となる超臨界流体状態のＮ２を導入するための第２の導入管１０を有する。そして、図示しないものの第１の物質および第２の物質を超臨界流体として発生することができる発生装置が必要となる。製造条件としては、樹脂温度４８３Ｋ、背圧１０ＭＰａ、ＣＯ２温度３０８Ｋ、ＣＯ２圧力８ＭＰａ、Ｎ２温度２９８Ｋ、Ｎ２圧力８ＭＰａの条件で、上記樹脂成形品の製造方法において１つの製品を製造するサイクルタイムは４０ｓｅｃで行うことができる。
【００１９】
このような条件にて行う場合の樹脂成形品の温度および圧力の変化状態を矢印にて図３に示す。まず、成形開始の時点では樹脂が溶解されている。次に、ＣＯ２の超臨界流体領域にてＣＯ２を導入して混合され、混合樹脂として形成する。次に、金型内がＣＯ２の固体状態領域／液体状態領域となるようにＮ２の超臨界流体で金型内に導入される。次に、金型内に混合樹脂が導入されＣＯ２は固体状態／液体状態となる。次に、樹脂成形品は大気状態に解放されＣＯ２は気体状態となる。このようにして形成された最大表面粗さは０．８μｍであった。
【００２０】
また、上記実施例と比較するために、上記条件の内、Ｎ２温度を３０８Ｋ、Ｎ２圧力を１ＭＰａと変更し、他の条件を同一の条件で樹脂成形品の製造を行った。するとその樹脂成形品の表面粗さの最大表面粗さは３μｍであり、上記実施例に示した方法で成形した樹脂成形品の方が微細な表面凹凸を有することが明らである。この比較例では、第１の物質であるＣＯ２が金型１内に注入された時点において、超臨界流体状態から気体状態となったため、大きな気泡となり離散し、その跡にはじけて成る凹部が大きく形成されたからであると推測できる。
【００２１】
上記のように行われた実施の形態１の樹脂成形品の製造方法によれば、樹脂成形品の表面を微細に粗化することができ、また、射出成形機と金型とを用いて製造することができるので生産性に優れて行うことができる。よって、このように微細な粗化を得ることにより後工程であるメッキなどを一層確実に行うことができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】この発明の実施の形態１の樹脂成形品の製造方法に利用する射出成形機と金型の構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１の樹脂成形品の製造方法に利用する第１の物質および第２の物質の物性を示した図である。
【図３】この発明の実施の形態１の樹脂成形品の製造方法の実施例における相図を示した図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  射出成形機、２  金型、４  樹脂、５  スクリュ、８  第１の導入管、
９  キャビティ、１０  第２の導入管、１１  樹脂成形品。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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