(57)【要約】【課題】成形サイクルを長くすることなく、耐久性に優れたコート層を形成することができる、コート層を有する樹脂成形品の製造方法を提供すること。【解決手段】射出成形用金型のコアプレート（１１０ａ）のキャビティ面に熱硬化型のコーティング剤（１２０）を塗布する。このとき、コアプレート（１１０ａ）の温度Ｔｍを、コーティング剤（１２０）の熱硬化温度Ｔｃよりも低くする。その後、射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂（１３０）を注入する。このとき、コアプレート（１１０ａ）のキャビティ面の最高温度Ｔｐが、コーティング剤（１２０）の熱硬化温度Ｔｃ以上となる。これにより、コーティング剤（１２０）は、熱可塑性樹脂（１３０）の熱により硬化する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にコート層を有する樹脂成形品の製造方法であって、
射出成形用金型のキャビティ面の少なくとも一部に熱硬化型のコーティング剤を塗布する第１のステップと、
前記コーティング剤を塗布された前記射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂を注入して、前記キャビティ面に塗布された前記コーティング剤を硬化させるとともに、前記熱可塑性樹脂の成形品を形成する第２のステップと、を有し、
前記第１のステップにおける前記射出成形用金型の温度をＴｍ、前記熱硬化型のコーティング剤の熱硬化温度をＴｃ、前記第２のステップにおける前記キャビティ面の最高温度をＴｐとしたときに、「Ｔｍ＜Ｔｃ≦Ｔｐ」である、
樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
前記熱硬化型のコーティング剤は、親水化剤、撥水化剤または帯電防止剤である、請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
前記熱硬化型のコーティング剤は、シリカ系またはフッ素系のコーティング剤である、請求項１に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項４】
前記射出成形用金型のキャビティ面に離型剤を塗布しない、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、表面にコート層を有する樹脂成形品の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、医療分野や科学分野などにおいて、タンパク質や核酸などの生体物質を検出するために、マイクロウェルプレートやマイクロ流路チップなどの検出デバイスが使用されている。
【０００３】
従来、これらの検出デバイスとしては、ガラス基板を加工したものが用いられてきた。しかしながら、ガラス基板は高価であるため、最近では、安価かつ量産が容易な樹脂製の検出デバイスが主流となっている。
【０００４】
ところが、樹脂製の検出デバイスには、タンパク質や蛍光色素などが樹脂基材表面に付着することにより、検出感度が低下するおそれがあった。そこで、樹脂基材表面へのタンパク質などの付着を防ぐとともに、溶液の流れをよくするために、樹脂基材表面を親水化することが広く行われている。
【０００５】
樹脂成形品の親水性を向上させる手段としては、樹脂成形品の表面自由エネルギーを高くすることが考えられる。たとえば、酸化チタンなどの光触媒を含むコート層（親水化層）を樹脂成形品の表面に形成する方法が提案されている（例えば特許文献１参照）。特許文献１には、樹脂などからなる浴槽の表面に、光触媒またはその前駆体を含むコーティング剤（親水化剤）を塗布することで、光触媒を含む親水化層を形成することが開示されている。
【０００６】
ところが、特許文献１に記載の方法で製造された樹脂成形品（浴槽）には、耐久性の問題がある。すなわち、特許文献１に記載の方法で製造された樹脂成形品では、樹脂基材と親水化層との密着性が悪いため、使用に伴い親水化層が剥離してしまうおそれがある。
【０００７】
この耐久性の問題を解消する手段として、成形金型のキャビティ面に予めコート層（親水化層）を形成する方法が提案されている（例えば特許文献２参照）。特許文献２には、１）離型剤を塗布した成形金型のキャビティ面にコーティング剤（親水化剤）を塗布し、２）塗布された親水化剤を加熱乾燥して親水化層を形成し、３）成形金型のキャビティに熱硬化性樹脂を注入して樹脂成形品を形成するとともに、親水化層を樹脂成形品の表面に転移させ、４）脱型した樹脂成形品の表面に付着した疎水性物質（離型剤など）を研磨除去する、樹脂成形品の製造方法が記載されている。
【０００８】
特許文献２に記載の製造方法を採用することで、樹脂基材と親水化層との密着性がよく、耐久性に優れる樹脂成形品を製造することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開平１０−２２５３９３号公報
【特許文献２】特開２００１−１２１６０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載の製造方法には、成形サイクルが長くなり、製造効率が低下するという問題がある。
【００１１】
特許文献２の方法では、成形金型のキャビティに熱硬化性樹脂を注入する前に、キャビティ面に塗布されたコーティング剤（親水化剤）を一定時間（例えば１０分間）加熱乾燥してコート層（親水化層）を形成しなければならない。
【００１２】
また、特許文献２の方法では、主として熱硬化性樹脂を用いているため、キャビティ内の熱硬化性樹脂を長時間（例えば３０分間）加熱しなければならない。
【００１３】
さらに、特許文献２の方法では、成形金型のキャビティ面に疎水性の離型剤を塗布しているため、脱型した後に、樹脂成形品の表面に付着した離型剤を除去しなければならない。
【００１４】
以上のように、特許文献２に記載の製造方法では、コート層の形成や熱硬化性樹脂の硬化、離型剤の除去などの工程に時間がかかるため、成形サイクルが長くなってしまう。
【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、成形サイクルを長くすることなく、耐久性に優れたコート層を形成することができる、コート層を有する樹脂成形品の製造方法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】
【００１６】
本発明者は、成形金型のキャビティ面に熱硬化型のコーティング剤を塗布し、このコーティング剤をキャビティに注入された熱可塑性樹脂の熱で硬化させることで、上記課題を解決できることを見出し、さらに検討を加えて本発明を完成させた。
【００１７】
すなわち、本発明は、表面にコート層を有する樹脂成形品の製造方法であって：射出成形用金型のキャビティ面の少なくとも一部に熱硬化型のコーティング剤を塗布する第１のステップと、前記コーティング剤を塗布された前記射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂を注入して、前記キャビティ面に塗布された前記コーティング剤を硬化させるとともに、前記熱可塑性樹脂の成形品を形成する第２のステップとを有し；前記第１のステップにおける前記射出成形用金型の温度をＴｍ、前記熱硬化型のコーティング剤の熱硬化温度をＴｃ、前記第２のステップにおける前記キャビティ面の最高温度をＴｐとしたときに、「Ｔｍ＜Ｔｃ≦Ｔｐ」である、樹脂成形品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、成形サイクルを長くすることなく、耐久性に優れたコート層を有する樹脂成形品を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の製造方法の一実施の形態を説明するための模式図
【図２】図１に示される製造方法で製造される樹脂成形品の例を示す模式図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明の製造方法は、表面にコート層を有する樹脂成形品を射出成形法により製造する方法である。ここで「コート層」とは、樹脂成形品の表面に何らかの機能を付与する層（機能付与層）を意味する。コート層は、例えば親水化層や撥水化層、帯電防止層などであるが、これらに限定されるわけではない。
【００２１】
本発明の製造方法は、１）射出成形用金型のキャビティ面に熱硬化型のコーティング剤を塗布する第１のステップと、２）コーティング剤を塗布された射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂を注入して樹脂成形品を形成する第２のステップとを有する。以下、各ステップについて説明する。
【００２２】
１）第１のステップ
第１のステップでは、射出成形用金型のキャビティ面に熱硬化型のコーティング剤を塗布する。ここで「キャビティ面」とは、射出成形用金型のキャビティ（空洞部）を形成する面をいう。
【００２３】
使用する射出成形用金型の形状、大きさ、材料などは、特に限定されず、製造する樹脂成形品に応じて適宜選択されうる。
【００２４】
コーティング剤は、射出成形用金型のキャビティ面の少なくとも一部に塗布される。すなわち、コーティング剤は、キャビティ面の全面に塗布されてもよいし、一部の面のみに塗布されてもよい。また、異なる種類のコーティング剤を、それぞれキャビティ面の異なる領域に塗布してもよい。
【００２５】
コーティング剤の種類は、熱硬化型のものであれば特に限定されず、公知のコーティング剤から適宜選択されうる。コーティング剤の例には、熱硬化型の親水化剤や撥水化剤、帯電防止剤などが含まれる。コーティング剤は、公知の機能付与物質やバインダなどを溶媒に分散または溶解させることで調製されうる。また、コーティング剤は、市販のものを使用してもよい。
【００２６】
キャビティ面にコーティング剤を塗布する際には、キャビティ面に離型処理がなされていないことが好ましい。キャビティ面に離型剤が塗布されていると、樹脂成形品を離型した後に、樹脂成形品の表面に付着した離型剤を除去する必要があるからである。たとえば、キャビティ面に塗布するコーティング剤として、シリカ系またはフッ素系のコーティング剤を使用することで、離型剤を塗布しなくても容易に樹脂成形品を離型することができる。
【００２７】
コーティング剤の塗布方法は、特に限定されず、射出成形用金型の形状や塗布面積などに応じて適宜選択されうる。コーティング剤の塗布方法の例には、スプレー法やロールコート法などが含まれる。
【００２８】
後述するように、本発明の製造方法は、第２のステップにおいて、注入された熱可塑性樹脂の熱によりコーティング剤を硬化させることを一つの特徴とする。すなわち、第２のステップにおいて熱可塑性樹脂をキャビティに注入するまでは、コーティング剤を硬化させない。したがって、キャビティ面にコーティング剤を塗布する第１のステップでは、コーティング剤が硬化しないように、射出成形用金型の温度Ｔｍをコーティング剤の熱硬化温度Ｔｃよりも低くすることが好ましい（Ｔｍ＜Ｔｃ）。射出成形用金型の温度は、金型温度調節機などで調整されうる。
【００２９】
２）第２のステップ
第２のステップでは、コーティング剤を塗布された射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂を注入して、樹脂成形品を形成する。
【００３０】
本発明の製造方法は、熱硬化性樹脂ではなく熱可塑性樹脂を使用することを一つの特徴とする。本発明の製造方法では、樹脂を注入する時点ではコーティング剤が硬化していない。したがって、低温の熱硬化性樹脂をキャビティに注入した場合、コーティング剤と熱硬化性樹脂とが混ざり合ってしまい、コート層を形成することができない。一方、熱可塑性樹脂を使用する場合は、ある程度高温の熱可塑性樹脂をキャビティに注入するため、コーティング剤と熱可塑性樹脂とが混ざり合うことなく、熱可塑性樹脂の熱によりコーティング剤が硬化し、コート層を形成することができる。
【００３１】
熱可塑性樹脂の種類は、特に限定されず、必要とする性質（例えば、透明性や耐薬品性など）などに応じて公知の熱可塑性樹脂から適宜選択されうる。使用できる熱可塑性樹脂の例には、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、アクリル樹脂（ポリメタクリル酸メチルなど）、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルサルフォンなどが含まれる。
【００３２】
前述の通り、本発明の製造方法は、第２のステップにおいて、注入された熱可塑性樹脂の熱によりコーティング剤を硬化させることを一つの特徴とする。したがって、熱可塑性樹脂を注入したときのキャビティ面の最高温度Ｔｐがコーティング剤の熱硬化温度Ｔｃ以上となるように（Ｔｃ≦Ｔｐ）、注入する熱可塑性樹脂の温度を調整することが好ましい。熱可塑性樹脂の温度は、射出装置のシリンダの温度を調整することなどで調整されうる。
【００３３】
熱可塑性樹脂は、キャビティに注入される前に、キャビティに充填しうる程度の流動性を有するように加熱される。高温の熱可塑性樹脂がキャビティに注入されてキャビティ面に触れると、樹脂成形品のスキン層が形成され始めるとともに、キャビティ面の温度が急激に上昇する。前述の「熱可塑性樹脂を注入したときのキャビティ面の最高温度Ｔｐ」とは、このときのキャビティ面の温度変化における最高温度を意味する。
【００３４】
射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂を注入すると、熱可塑性樹脂の熱によりキャビティ面に塗布されたコーティング剤が硬化してコート層が形成される。コーティング剤の硬化は、熱可塑性樹脂に触れることによって熱を受けて、熱可塑性樹脂のスキン層形成とほぼ同時に進行する。その結果、コート層は、形成された樹脂成形品の表面に密着する。
【００３５】
コーティング剤が十分硬化し、かつ樹脂成形品も十分に固化した後、コート層を有する樹脂成形品を離型する。通常、樹脂成形品を冷却して金型から取り出すまでの間に、コーティング剤は十分に硬化する。したがって、コーティング剤を硬化させるための加熱時間を別途設定する必要はない。
【００３６】
以上の手順により、表面にコート層を有する樹脂成形品を製造することができる。
【００３７】
本発明の製造方法は、キャビティに注入された熱可塑性樹脂の熱によりコーティング剤を硬化させるため、熱可塑性樹脂を注入する前にコーティング剤を加熱乾燥する必要はない。また、本発明の製造方法は、熱可塑性樹脂を使用しているため、キャビティ内の樹脂を所定の時間加熱する必要もない。さらに、本発明の製造方法は、キャビティ面に離型剤を塗布しなくてもよいため、樹脂成形品の表面に付着した離型剤を除去する必要もない。
【００３８】
このように、本発明の製造方法は、成形サイクルを長くすることなく、耐久性に優れたコート層を有する樹脂成形品を製造することができる。
【００３９】
（実施の形態）
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る製造方法を説明するための模式図である。ここでは、図２に示されるマイクロウェルプレートを製造する例を示す。
【００４０】
まず、図１Ａに示されるように、射出成形用金型のコアプレート１１０ａおよびキャビティプレート１１０ｂを準備する。コアプレート１１０ａおよびキャビティプレート１１０ｂに離型剤を塗布する必要はない。
【００４１】
次に、図１Ｂに示されるように、コアプレート１１０ａのコア（凸部）の表面に熱硬化型のコーティング剤１２０（例えば、シリカ系の親水化剤）を塗布する。このとき、コアプレート１１０ａの温度Ｔｍを、コーティング剤１２０の熱硬化温度Ｔｃよりも低くする。コアプレート１１０ａの温度Ｔｍは、この後の工程における熱可塑性樹脂の充填性や成形サイクルなどの諸条件も考慮した上で設定される。たとえば、コーティング剤１２０の熱硬化温度Ｔｃが１２０℃の場合、コアプレート１１０ａの温度Ｔｍを１００℃とする。したがって、塗布されたコーティング剤１２０は、硬化しない。
【００４２】
次に、図１Ｃに示されるように、コアプレート１１０ａとキャビティプレート１１０ｂとを合わせて型締めを行う。このときも、コアプレート１１０ａの温度Ｔｍを、コーティング剤１２０の熱硬化温度Ｔｃよりも低くする。
【００４３】
次に、図１Ｄに示されるように、射出成形用金型のキャビティに熱可塑性樹脂１３０を充填する。このとき、キャビティ面の最高温度Ｔｐが、コーティング剤１２０の熱硬化温度Ｔｃ以上となるように、充填する熱可塑性樹脂１３０の温度を調整する。たとえば、コーティング剤１２０の熱硬化温度Ｔｃが１２０℃の場合、キャビティ面の最高温度Ｔｐが１２０〜１５０℃となるように、充填する熱可塑性樹脂１３０の温度を３２０℃とする。これにより、コアプレート１１０ａのコアに塗布されたコーティング剤１２０が硬化して、コート層１４０が形成される。
【００４４】
最後に、図１Ｅおよび図１Ｆに示されるように、コアプレート１１０ａとキャビティプレート１１０ｂとを開き、樹脂成形品（マイクロウェルプレート）１００を離型する。
【００４５】
以上の手順により、図２に示される樹脂成形品（マイクロウェルプレート）１００を製造することができる。図２Ａは、マイクロウェルプレート１００の平面図である。図２Ｂは、図２ＡのＢ−Ｂ線の断面図である。これらの図に示されるように、マイクロウェルプレート１００の凹部（ウェル）内面には、コート層１４０が強固に付着している。
【００４６】
なお、樹脂成形品の凹部にコート層を形成する場合、樹脂成形品を形成した後にスプレー法などでコーティング剤を塗布する方法も考えられる。しかしながら、樹脂成形品の凹部にコーティング剤を塗布するよりも、コアプレートの凸部（コア）にコーティング剤を塗布した場合の方が、よりムラなくコーティング剤を塗布することができる。このように、樹脂成形品の凹部にコート層を形成する場合に、本発明の製造方法は特に好適である。
【００４７】
以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されない。
【実施例】
【００４８】
本実施例では、ウェルの内面に親水化層を形成したマイクロウェルプレート（ウェルの直径７.３ｍｍ、ウェルの深さ１１ｍｍ、平板部の板厚１.２ｍｍ；図２参照）を作製した例を示す。
【００４９】
まず、射出成形用金型が開いている状態で、シリカ系（ガラス系）の親水化剤（フレッセラＲ−ＥＰ４；パナソニック電工株式会社）をコアプレートのコアの表面にスプレーガンを用いて塗布した（図１Ｂ参照）。このとき、金型温度調整機を用いてコアプレートおよびキャビティプレートの温度を１００℃に調整した。なお、使用した親水化処理剤の推奨硬化条件は、１２０℃×１分間＋常温×２４時間または１２０℃×１０〜２０分間である。
【００５０】
スプレーガンによる親水化剤の塗布は、成形機に取り付けた自動スプレー機によって行い、成形サイクルに合わせてコアの表面にスプレーできるように設定した。自動スプレー機のスプレーコントローラにはＭＥ−５０００ＳＰ（武蔵エンジニアリング株式会社）を、スプレーバルブにはＳＴ−６ＳＫ（扶桑精機株式会社）を、ストレートワンタッチタンクにはＳＯＴ−１Ｌ（武蔵エンジニアリング株式会社）を使用した。射出成形用金型のコアプレートおよびキャビティプレートいずれについても、離型処理はしなかった。
【００５１】
次に、コアプレートとキャビティプレートとを合わせて型締めを行った後（図１Ｃ参照）、射出成形用金型のキャビティに溶融させたポリカーボネート（ユーピロンＨ−３０００Ｒ；三菱ガス化学株式会社）を注入した。このとき、射出成形用金型の温度を１００℃とし、射出シリンダの温度を３２０℃とした。注入中のキャビティ面の最高温度は、１２０〜１５０℃であった。
【００５２】
ポリカーボネートを注入してから５０〜６０秒後に、コアプレートとキャビティプレートとを開き、樹脂成形品（マイクロウェルプレート）を離型した（図１Ｆ参照）。上述の通り、射出成形用金型に離型処理を行っていないが、容易に離型することができた。
【００５３】
以上の手順により、短い成形サイクル（数分レベル）で、ウェル内面に親水化層を有するマイクロウェルプレートを作製することができた（図２参照）。純水に青インクを添加した溶液を用いてウェル内面における水の自由表面の接触角を評価したところ、本発明の製造方法に係るウェルの方が親水化層を形成しないウェルよりも接触角が小さくなり、良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明の製造方法は、例えば、医療分野や科学分野などにおいて用いられているマイクロウェルプレートやマイクロ流路チップなどの検出デバイスの製造方法として有用である。
【符号の説明】
【００５５】
１００  樹脂成形品
１１０ａ  コアプレート
１１０ｂ  キャビティプレート
１２０  コーティング剤
１３０  熱可塑性樹脂
１４０  コート層
【図１】
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【図２】
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