(57)【要約】  成形不良の少ない正確な形状の樹脂成形品を得ることができ、しかも簡単に作製することができる樹脂成形用型と、親水性能を有する樹脂成形品を得る。  樹脂成形用型１０は、成形型１２を含む。成形型１２の内面に、第１断熱層１４および第２断熱層１６を形成する。第１断熱層１４は、硬化温度が２００℃以下の熱硬化性樹脂で形成され、第２断熱層１６は、第１断熱層１４と同じ熱硬化性樹脂およびセラミック粉粒体１８の混合物で形成される。第２断熱層１６の表面は、算術平均粗さＲａ＝１１μｍ〜１３μｍ、最大高さＰｔ＝５０μｍ〜１００μｍ（Ｒａ、ＰｔともにＩＳＯ４２８７：‘９７で規定）である微細凹凸形状となるように形成される。この樹脂成形用型１０を用いることにより、型内における溶融樹脂の流動性が良好となり、第２断熱層１６の微細凹凸形状を正確に写し取った樹脂成形品が得られる。【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形型と、前記成形型の内面に形成される第１断熱層と、前記第１断熱層上に形成される第２断熱層とを含み、
前記第１断熱層は２００℃以下の硬化温度を有する熱硬化性樹脂で形成されるとともに、前記第２断熱層は２００℃以下の硬化温度を有する熱硬化性樹脂とセラミック粉粒体の混合物で形成され、
前記第２断熱層の表面に微細凹凸形状を形成したことを特徴とする、樹脂成形用型。
【請求項２】
前記第２断熱層の表面の微細凹凸形状は、算術平均粗さＲａ＝１１μｍ〜１３μｍ、最大高さＰｔ＝５０μｍ〜１００μｍ（Ｒａ、ＰｔともにＩＳＯ４２８７：‘９７で規定）である、請求項１に記載の樹脂成形用型。
【請求項３】
前記セラミック粉粒体はランダムな形状を有し、その粒径は２０μｍ〜１７０μｍの範囲である、請求項１または請求項２に記載の樹脂成形用型。
【請求項４】
前記第２断熱層を形成する前記混合物中の前記セラミック粉粒体の含有量は１０〜６０重量％である、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の樹脂成形用型。
【請求項５】
前記第１断熱層の厚みは１００μｍ〜２００μｍであり、前記第２断熱層の厚みは略１００μｍである、請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の樹脂成形用型。
【請求項６】
前記第１断熱層および前記第２断熱層に用いられる熱硬化性樹脂は、熱伝導率が０．１８〜０．２１Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱膨張率が３．２〜４．６×１０-5／Ｋである、請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の樹脂成形用型。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の樹脂成形用型に溶融樹脂を注入して成形した、樹脂成形品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、樹脂成形用型およびそれを用いた樹脂成形品に関し、特にたとえば、射出成形による樹脂成形を行うための樹脂成形用型と、それを用いた樹脂成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形による樹脂の成形時に、成形用型内で分流した溶融樹脂の流れが再度合流する部分にウエルドラインと呼ばれる成形不良が発生する。これは、成形用型に注入された溶融樹脂が成形用型の壁で冷却されることにより、溶融樹脂の表面に粘度の高いスキン層が形成され、また成形時に発生したガスや空気が溶融樹脂の流動を妨げることにより、溶融樹脂がその合流部分においてうまく融合しないことによって発生すると考えられる。【０００３】
このようなウエルドラインの発生を防止するために、金型温度を上げて成形を行ったり、金型表面を高周波加熱することにより、溶融樹脂の表面におけるスキン層の発生を抑える方法が知られている。しかしながら、加熱と冷却を繰り返す成形工程において、金型温度を上げることは、大幅な生産性の低下を招く。【０００４】
そこで、金型の内面に樹脂などの熱伝導率の低い材料で断熱層を形成し、溶融樹脂の温度低下速度を遅くして流動性を良好に保つことにより、ウエルドラインの低減を図る方法がある。このような方法を用いるために、０．０５〜０．５ｍｍの厚みで断熱層を形成し、この断熱層の最表面の５〜３０μｍの厚みの部分に粒径が０．００１〜３００μｍの微粉末を５〜５０重量％配合した微粉末配合層を形成した金型を用いることが開示されている。このような金型を用いることにより、金型に注入された溶融樹脂の温度低下速度が遅くなり、溶融樹脂の流動性の低下を抑えて、ウエルドラインの低減を図ることができる。さらに、断熱層の最表面の微粉末配合層によって、断熱層が傷つきにくくなり、微粉末による表面の微細凹凸によって艶消し状の表面を有する成形品を得ることができる（特許文献１参照）。【０００５】
また、５μｍのセラミックス微粒子を含む芳香族ポリマーを用いて、キャビティ型、コア型の表面に７０μｍの厚みで断熱層を形成し、その上に２０μｍの厚みで芳香族ポリマーの断熱層を形成した金型を用いることが開示されている。このような金型を用いた場合においても、金型に注入された溶融樹脂の温度低下速度が遅くなり、溶融樹脂の流動性の低下を抑えて、ウエルドラインの低減を図ることができる。このような金型では、セラミックス微粒子によって断熱層の断熱効果を向上させることができる（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平８−６６９２７号公報
【特許文献２】特開平９−２０７１７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
金型に断熱層を形成する場合、熱硬化性樹脂材料を金型表面に塗工して焼成する必要があるが、金型と熱硬化性樹脂の熱膨張率の違いにより、金型と断熱層の間に寸法差が生じ、断熱層にクラックが発生する場合がある。この場合、高温になるほど、また金型や断熱層の体積が大きくなるほど、焼成時における金型と断熱層との寸法差が大きくなり、クラックが発生しやすくなる。特許文献１や特許文献２に用いられる熱硬化性樹脂は、焼成温度が２００℃を超える高温であるため、所定の厚みとなるように熱硬化性樹脂材料を塗工すると、焼成時にクラックが発生しやすくなる。そのため、金型表面に薄く熱硬化性樹脂材料を塗工して焼成するという工程を何度も繰り返すことにより、所定の厚みの断熱層を形成しているが、このような方法では断熱層の形成に手間がかかる。また、断熱層の形成時に、２００℃を超える高温になると、金型に歪みが発生する恐れがある。【０００７】
さらに、特許文献１や特許文献２の金型では、射出成形時に発生するガスや空気が抜けず、金型内における溶融樹脂の流動が妨げられて、樹脂製品に成形不良が発生する恐れがある。特許文献１の金型では、断熱層の最表面に微粉末による微細凹凸が形成されるが、微粉末配合層の厚みが５〜３０μｍと薄いため、十分な表面粗さを得ることができず、凹凸部を介したガス抜き効果を得ることは困難である。また、特許文献２の金型では、断熱層の断熱効果を高めるためにセラミックス微粒子を添加しているが、セラミックス微粒子を含む層は、断熱層の最表面に形成されておらず、セラミックス微粒子による凹凸でガス抜き効果を得ることはできないと考えられる。
このような金型を用いて樹脂成形を行うと、金型内における溶融樹脂の流動性が妨げられ、金型表面の形状を正確に反転して写し取ることが困難である。そのため、金型表面を微細凹凸形状としても、その形状を正確に写し取ることができず、撥水性の表面を有する樹脂成形品になってしまうことがある。【０００８】
それゆえに、この発明の主たる目的は、成形不良の少ない正確な形状の樹脂成形品を得ることができ、しかも簡単に作製することができる樹脂成形用型を提供することである。
また、この発明の目的は、このような樹脂成形用型を用いることにより、親水性能を有する表面をもった樹脂成形品を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は、成形型と、成形型の内面に形成される第１断熱層と、第１断熱層上に形成される第２断熱層とを含み、第１断熱層は２００℃以下の硬化温度を有する熱硬化性樹脂で形成されるとともに、第２断熱層は２００℃以下の硬化温度を有する熱硬化性樹脂とセラミック粉粒体の混合物で形成され、第２断熱層の表面に微細凹凸形状を形成したことを特徴とする、樹脂成形用型である。
このような樹脂成形用型において、第２断熱層の表面の微細凹凸形状は、算術平均粗さＲａ＝１１μｍ〜１３μｍ、最大高さＰｔ＝５０μｍ〜１００μｍ（Ｒａ、ＰｔともにＩＳＯ４２８７：‘９７で規定）であることが好ましい。
さらに、セラミック粉粒体はランダムな形状を有し、その粒径は２０μｍ〜１７０μｍの範囲であることが好ましい。
また、第２断熱層を形成する混合物中のセラミック粉粒体の含有量は１０〜６０重量％であることが好ましい。
さらに、第１断熱層の厚みは１００μｍ〜２００μｍであり、第２断熱層の厚みは略１００μｍであることが好ましい。
また、第１断熱層および第２断熱層に用いられる熱硬化性樹脂として、熱伝導率が０．１８〜０．２１Ｗ／ｍ・Ｋであり、熱膨張率が３．２〜４．６×１０-5／Ｋであるものを用いることができる。
また、この発明は、上述のいずれかに記載の樹脂成形用型に溶融樹脂を注入して成形した、樹脂成形品である。【００１０】
成形型の内面に断熱層を形成することにより、注入された溶融樹脂の温度低下速度が遅くなり、溶融樹脂の流動性が低下することを抑えることができる。ここで、２００℃以下の比較的低温で硬化する熱硬化性樹脂を用いて成形型の内面に断熱層を形成することにより、成形型の歪みを小さくすることができ、正確な形状の樹脂成形品を得ることができる。また、このような低温で硬化する材料を用いることにより、熱膨張率の差による成形型と断熱層の寸法差が大きくならず、断熱層にクラックが発生しにくくなるため、第１断熱層および第２断熱層は、それぞれ熱硬化性樹脂材料の塗工および焼成を１回行うだけで形成可能である。さらに、低温で硬化する材料を用いることにより、樹脂型などのような金属型以外の成形型にも、第１断熱層および第２断熱層を形成することができる。
このような樹脂成形用型において、第２断熱層の表面が、上述のような算術平均粗さと最大高さを有する微細凹凸形状となるように形成されることにより、凹凸の隙間を介してガス抜きが可能となり、射出成形時に発生したガスや空気による溶融樹脂の流動が妨げられず、分流した溶融樹脂がうまく融合する。さらに、このような微細凹凸形状が形成されることにより、溶融樹脂にスキン層が形成されたとしても、凹凸によってスキン層が破られ、溶融樹脂の流動性を良好に保つことができる。
上述のような微細凹凸形状を得るためには、第２断熱層に含まれるセラミック粉粒体はランダムな形状を有し、その粒径は２０μｍ〜１７０μｍの範囲にあることが好ましい。
さらに、第２断熱層を形成する混合物中のセラミック粉粒体の含有量は１０〜６０重量％であるとき、また、第２断熱層の厚みを略１００μｍとすることにより、上述のような微細凹凸形状を得ることができる。
また、上述のような熱伝導率および熱膨張率を有する熱硬化性樹脂を用いて、第１断熱層および第２断熱層を形成することにより、溶融樹脂の温度低下速度を遅くすることができる。
このような樹脂成形用型を用いて樹脂成形を行うことにより、型内において溶融樹脂が良好に流動し、第２断熱層の表面の微細凹凸形状が正確に反転して写し取られる。そのため、得られた樹脂成形品の表面には、微細凹凸形状が形成され、親水性能を有する表面をもった樹脂成形品となる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、成形型の内面に断熱層を形成し、第２断熱層の表面を微細凹凸形状に形成することにより、溶融樹脂の流動性の低下を抑えることができ、分流した溶融樹脂がうまく融合するため、ウエルドラインの発生を抑えることができ、成形不良の少ない樹脂成形品を得ることができる。
このような樹脂成形用型を得るために、それぞれ１回の材料塗工・焼成によって第１断熱層および第２断熱層を形成することができ、断熱層の形成を容易に行うことができる。
また、この発明の樹脂成形用型を用いることにより、親水性能を有する表面をもった樹脂成形品を得ることができる。【００１２】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】この発明の樹脂成形用型の内面を示す図解図である。
【符号の説明】
【００１４】
１０  樹脂成形用型
１２  成形型
１４  第１断熱層
１６  第２断熱層
１８  セラミック粉粒体
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、この発明の樹脂成形用型の内面の一例を示す図解図である。樹脂成形用型１０は、成形型１２を含む。成形型１２は、たとえば鉄鋼材料、アルミニウム、ＺＡＳなどの金属材料や合成樹脂材料を用いて形成される。成形型１２の内面には、第１断熱層１４が形成される。第１断熱層１４は、２００℃以下の硬化温度を有する熱硬化性樹脂で形成される。このような熱硬化性樹脂として、たとえば略１５０℃で硬化するエポキシ樹脂などの断熱性を有する熱硬化性樹脂が用いられる。なお、熱硬化性樹脂の硬化温度は、成形型１２の耐熱温度に合わせて設定される。たとえば、アルミニウムやＺＡＳなどの融点の低い材料で形成された成形型１２に第１断熱層１４を形成する場合には、型材料の耐熱温度に合わせて、１１０〜１５０℃の温度範囲で硬化する熱硬化性樹脂が用いられる。また、この熱硬化性樹脂としては、熱伝道率が０．１８〜０．２１Ｗ／ｍ・Ｋ、熱膨張率が３．２〜４．６×１０-5／Ｋのものが用いられる。第１断熱層１４は、１００〜２００μｍの厚みとなるように形成される。【００１６】
第１断熱層１４の上には、第２断熱層１６が形成される。第２断熱層１６は、第１断熱層１４と同じ熱硬化性樹脂とセラミック粉粒体１８との混合物で形成される。セラミック粉粒体１８の材料としては、たとえばアランダム（アルミナ）などの粉粒体が用いられるが、さらに中空ガラスビーズを混合してもよい。セラミック粉粒体１８としては、粒径２０〜１７０μｍで、均一な球形ではなくランダムな形状のものが用いられる。第２断熱層１６は、略１００μｍの厚みとなるように形成される。このようなセラミック粉粒体１８を用いることにより、第２断熱層の表面は、算術平均粗さＲａ＝１１μｍ〜１３μｍ、最大高さＰｔ＝５０μｍ〜１００μｍ（Ｒａ、ＰｔともにＩＳＯ４２８７：‘９７で規定）の微細凹凸形状となるように形成される。これらの断熱層１４，１６は、コア型およびキャビティ型の両方に形成されるが、製品面の意匠を重視する場合には、コア型にのみ断熱層１４，１６を形成してもよい。【００１７】
このような第１断熱層１４および第２断熱層１６を形成するために、成形型の内面が脱脂・洗浄される。そののち、熱硬化性樹脂材料を１００〜２００μｍの厚みとなるようにスプレー塗工し、５０〜６０℃で２〜３時間焼成される。さらに、セラミック粉粒体１８を混合した熱硬化性樹脂材料を略１００μｍの厚みとなるようにスプレー塗工し、１５０℃で２〜３時間焼成することにより、第１断熱層１４および第２断熱層１６が形成される。【００１８】
このような樹脂成形用型１０を用いて、加熱溶融した熱可塑性樹脂で射出成形を行うことにより、溶融樹脂の温度が下がりにくくなる。そのため、溶融樹脂の温度低下速度が遅くなり、樹脂成形用型１０に注入された溶融樹脂の流動時において、溶融樹脂の表面にスキン層が生じにくくなる。また、スキン層ができたとしても、第２断熱層１６の微細凹凸形状によりスキン層が破られ、溶融樹脂の流動性が保たれる。そのため、樹脂成形用型１０内で分流した溶融樹脂が合流する際に、融合性の良好な状態を保つことができる。【００１９】
さらに、この樹脂成形用型１０の内面における最表面は、微細凹凸形状となるように形成されているため、射出成形時に発生したガスや空気などを凹凸の間からエアベントまで誘導することができる。また、逃げ場を失ったガスや空気は、凹凸の空隙に誘導される。それにより、ガスや空気によって溶融樹脂の流動性が妨げられず、溶融樹脂が合流するときに、融合性の良好な状態を保つことができる。【００２０】
この樹脂成形用型１０を用いて射出成形を行えば、成形用型内で分流した溶融樹脂が合流してうまく融合するため、ウエルドラインの発生を抑えることができる。また、第２断熱層１６の微細凹凸により、樹脂表面に梨地状の模様が形成され、艶消し表面を有する樹脂成形品を得ることができる。このように、この樹脂成形用型１０を用いることにより、成形不良が少なく、艶消し表面を有する樹脂成形品を得ることができる。【００２１】
ここで、この樹脂成形用型１０を用いることにより、上述のように、第１断熱層１４および第２断熱層１６の断熱効果や、第２断熱層１６の表面の微細凹凸形状の作用により、型内に注入した溶融樹脂の流動性が良好となる。それにより、第２断熱層１６の表面の微細凹凸形状が正確に反転して樹脂成形品に写し取られるため、得られた樹脂成形品の表面には、良好な親水性能が発現される。【００２２】
このような樹脂成形用型１０を得るために、第１断熱層１４および第２断熱層１６に用いられる熱硬化性樹脂として、硬化温度が１５０℃程度のものが用いられることにより、断熱層形成時の焼成温度を２００℃以下と低くすることができる。そのため、成形型１２と熱硬化性樹脂の熱膨張率の差による焼成時の寸法差が小さく、断熱層１４，１６にクラックが発生しにくくなる。したがって、熱硬化性樹脂材料を薄く塗工して焼成するという工程を何回も繰り返す必要がなく、それぞれ１回の熱硬化性樹脂材料の塗工・焼成により、第１断熱層１４および第２断熱層１６を形成することができ、これらの断熱層１４，１６の形成を容易に行うことができる。【００２３】
また、硬化温度の低い熱硬化性樹脂を用いて第１断熱層１４および第２断熱層１６を形成することにより、１度のコーティングで厚塗りが簡単にできるため、仮に断熱層１４，１６が傷ついたとしても、簡単に補修することができる。さらに、断熱層形成時における焼成温度が低いため、成形型１２に歪みが発生しにくく、正確な形状の樹脂成形品を得ることができる。そして、たとえばアルミニウムなどのように、３００℃程度の変形温度を有する材料で形成した成形型１２に対しても、断熱層１４，１６を形成して、ウエルドラインの発生を抑えることができる。また、硬化温度の低い熱硬化性樹脂を用いることにより、金属製の成形型１２だけでなく、樹脂製の成形型１２にも断熱層１４，１６を形成することができる。【００２４】
また、粒径が２０〜１７０μｍのセラミック粉粒体１８を用いることにより、上述のような算術平均粗さＲａおよび最大高さＰｔを有する凹凸形状を形成することができる。ここで、第２断熱層１６に含まれるセラミック粉粒体１８の含有量は、１０〜６０重量％とすることにより、上述のようなＲａおよびＰｔを得ることができる。さらに、第２断熱層１６の厚みが薄いと、このようなＲａおよびＰｔを得ることができず、第２断熱層１６の厚みを１００μｍ程度とする必要がある。なお、セラミック粉粒体１８に中空ガラスビーズを混合しておけば、第１断熱層１４および第２断熱層１６による保温効果に加えて、さらに高い保温効果を得ることができる。【００２５】
なお、ＲａおよびＰｔが上述の範囲より小さい場合、ガス抜き効果に寄与する空隙が小さくなり、溶融樹脂の流動性に影響がでる恐れがある。また、ＲａおよびＰｔが上述の範囲より大きい場合、ガス抜き効果は大きくなり、溶融樹脂の流動性は向上するが、射出成形時にカジリなどの他の成形不良が発生する恐れがある。それに対して、ＲａおよびＰｔが上述の範囲内であれば、良好なガス抜き効果を得ることができ、しかも大きい凹凸による成形不良の発生がなく、良好な形状の樹脂成形品を得ることができる。
【実施例１】
【００２６】
成形型の内面に第１断熱層および第２断熱層を形成した樹脂成形用型を準備した。第１断熱層の厚みは１５０μｍとし、第２断熱層の厚みは１００μｍとした。また、比較例として、成形型の内面に断熱層を形成していない樹脂成形用型を準備した。これらの樹脂成形用型を用いて、ポリプロピレン樹脂により射出成形を行い、得られた樹脂成形品について、溶融樹脂の融合部に発生するウエルドラインを観察した。その結果、断熱層を形成していない樹脂成形用型を用いた場合、樹脂成形品のウエルドラインがはっきり分かったが、断熱層を形成した樹脂成形用型を用いた場合、ウエルドラインの目立たない樹脂成形品を得ることができた。
【図１】
2007015390.tif 000002
【国際調査報告】
2007015390.tif 000003
2007015390.tif 000004