JP2014083709A - 金型及び結晶性熱可塑性樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を充分進めつつ、平滑な表面を有する結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するための技術を提供する。
【解決手段】結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するためのキャビティ５０を有する金型であって、第一金型１０と、上記第一金型１０に対向して配置される第二金型２０とを備え、上記第一金型１０及び上記第二金型２０のキャビティ５０側の金属面の少なくとも一部に形成され、多孔質セラミックから構成される断熱層３０と、上記断熱層３０の表面に形成される金属コーティング層４０と、を備え、上記断熱層３０の厚みは２００μｍ以上であり、上記金属コーティング層４０の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下であり、上記金属コーティング層４０の表面の略全面は、結晶性熱可塑性樹脂成形体に平滑面を転写する転写面である金型を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、金型及び当該金型を用いて結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造する方法に関する。

結晶性熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂と比較して、機械的強度等の点で優れるため、家電製品の外板、自動車の外装、及び、内装部品等の広い分野で用いられている。このように、結晶性熱可塑性樹脂は優れた物性を有するものの、結晶性熱可塑性樹脂の中には結晶化速度が遅いものも存在する。

そこで、結晶性熱可塑性樹脂成形体を熱処理して、結晶性熱可塑性樹脂成形体中の結晶性熱可塑性樹脂を結晶化させる方法が知られている。しかし、結晶性熱可塑性樹脂成形体の生産性を高める観点からは、熱処理せずに結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を進める方法が望まれる。

ところで、特許文献１には、セラミックから構成される断熱層の表面にさらにニッケルを主成分とする被膜が形成された金型が提案されている。しかし、特許文献１に記載の金型は非晶性熱可塑性樹脂を対象としており、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を考慮したものではない。

特開２００４−１７５１１２号公報

また、結晶性熱可塑性樹脂成形体の用途によっては、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面が平滑であることが求められる場合がある。

本発明は、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を充分進めつつ、平滑な表面を有する結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するための技術を提供することを目的とする。

本発明者らは、所定の断熱層及び金属コーティング層を備える金型、又は、所定の断熱層、金属コーティング層及びダイヤモンド状炭素層を備える金型によれば、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を充分進めつつ、平滑な表面を有する結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造できることを見出し、本発明を完成するに至った。より具体的には本発明は以下のものを提供する。

（１） 結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するためのキャビティを有する金型であって、
第一金型と、上記第一金型に対向して配置される第二金型とを備え、
上記第一金型及び上記第二金型のキャビティ側の金属面の少なくとも一部に形成され、多孔質セラミックから構成される断熱層と、
上記断熱層の表面に形成される金属コーティング層と、を備え、
上記断熱層の厚みは２００μｍ以上であり、
上記金属コーティング層の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下であり、
上記金属コーティング層の表面の略全面は、結晶性熱可塑性樹脂成形体に平滑面を転写する転写面である金型。

（２） 上記金属コーティング層の表面に形成されるダイヤモンド状炭素層をさらに備える（１）に記載の金型。

（３） 上記第一金型及び上記第二金型はステンレスから構成される（１）又は（２）に記載の金型。

（４） 上記金属コーティング層は、ニッケルを主成分とする層である（１）から（３）のいずれかに記載の金型。

（５） 結晶性熱可塑性樹脂又は結晶性熱可塑性樹脂組成物を、（１）から（４）のいずれかに記載の金型を用いて成形する工程を含む、結晶性熱可塑性樹脂成形体の製造方法。

本発明の金型によれば、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を充分進めつつ、表面が鏡面性を有する結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。

本発明の一実施形態に係る金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。 本発明の一実施形態に係る金型のキャビティの断面を模式的に示す図である。

以下、本発明の実施形態について説明するが、本発明は、以下の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の目的の範囲内において、適宜変更を加えて実施することができる。

本発明の金型は結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するための金型である。先ず、結晶性熱可塑性樹脂成形体を構成する材料について説明する。結晶性熱可塑性樹脂成形体を構成する材料は結晶性熱可塑性樹脂又は結晶性熱可塑性樹脂組成物である。

結晶性熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアセタール樹脂、変性ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、ポリサルフォン樹脂、ポリエーテルサルフォン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、液晶性樹脂、弗素樹脂、熱可塑性エラストマー、各種の生分解性樹脂等が挙げられる。結晶性熱可塑性樹脂成形体が結晶性熱可塑性樹脂から構成される場合には、２種類以上の結晶性熱可塑性樹脂から構成されてもよい。

結晶性熱可塑性樹脂の中でも、ポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、液晶樹脂等は、機械的性質、電気的性質等に優れ、加工性が良好であるため、幅広い用途に使用される。これらの樹脂を、鏡面性が求められる用途（例えば、外側に使用されるカバー部品、摺動部品、光反射用成形品等の良好な外観性を要求される部品）で使用する場合には、本発明によって好ましい鏡面性を与えることができる。

ポリアリーレンサルファイド樹脂とは、繰り返し単位が主として−（Ａｒ−Ｓ）−（ただしＡｒはアリーレン基）で構成された樹脂を指す。本発明では一般的に知られている分子構造のポリアリーレンサルファイド樹脂を使用することができる。アリーレン基としては、例えばｐ−フェニレン基、ｍ−フェニレン基、ｏ−フェニレン基、置換フェニレン基、ｐ，ｐ’−ジフェニレンスルフォン基、ｐ，ｐ’−ビフェニレン基、ｐ，ｐ’−ジフェニレンエーテル基、ｐ，ｐ’−ジフェニレンカルボニル基、ナフタレン基等が挙げられる。ポリアリーレンサルファイド樹脂は、上記アリーレン基から構成されるアリーレンサルファイド基の中で、同一の繰り返し単位を用いたポリマー、即ちホモポリマーの他に、異種繰り返し単位を含んだコポリマーであってもよい。ホモポリマーとしては、アリーレン基としてｐ−フェニレン基を用いたｐ−フェニレンサルファイド基を繰り返し単位とするポリフェニレンスルフィド樹脂が特に好ましく用いられる。また、コポリマーとしては、上記のアリーレン基からなるアリーレンサルファイド基の中で、相異なる２種以上の組み合わせが使用できる。また、ポリアリーレンサルファイド樹脂として、２官能性ハロゲン芳香族化合物を主体とするモノマーから縮重合によって得られる実質的に直鎖状構造のポリアリーレンサルファイド樹脂以外に、部分的に分岐構造又は架橋構造を形成させたポリアリーレンサルファイド樹脂も使用可能である。

ポリブチレンテレフタレート樹脂とは、少なくともテレフタル酸又はそのエステル形成性誘導体（低級アルコールエステル等）を含むジカルボン酸成分と、少なくとも炭素原子数４のアルキレングリコール（１，４−ブタンジオール）又はそのエステル形成性誘導体を含むグリコール成分とを重縮合して得られるポリブチレンテレフタレート樹脂を指す。ポリブチレンテレフタレート樹脂はホモポリブチレンテレフタレート樹脂に限らず、ブチレンテレフタレート単位を６０モル％以上（特に７５〜９５モル％程度）含有する共重合体であってもよい。コモノマー成分としては、テレフタル酸以外のジカルボン酸、１，４−ブタンジオール以外のグリコール等が挙げられる。

ポリアセタール樹脂とは、オキシメチレン基（−ＣＨ_２Ｏ−）のみを構成単位とするポリアセタールホモポリマー、及びオキシメチレン基以外に他のコモノマー単位を構成単位として含有するポリアセタールコポリマーを指す。コモノマー単位には、オキシＣ２−６アルキレン単位（例えば、オキシエチレン基（−ＣＨ_２ＣＨ_２Ｏ−）、オキシプロピレン基、オキシテトラメチレン基等のオキシＣ２−４アルキレン単位）が含まれる。ポリアセタール樹脂がポリアセタールコポリマーである場合は、三成分で構成されたターポリマー等であってもよい。ポリアセタールコポリマーは、ランダムコポリマーの他、ブロックコポリマー、グラフトコポリマー等であってもよい。また、ポリアセタールは、線状のみならず分岐構造であってもよく、架橋構造を有していてもよい。さらに、ポリアセタールの末端は、例えば、酢酸、プロピオン酸等のカルボン酸又はそれらの無水物とのエステル化等により安定化されていてもよい。

液晶性樹脂とは、光学異方性溶融相を形成し得る性質を有する溶融加工性ポリマーを指す。異方性溶融相の性質は、直交偏光子を利用した慣用の偏光検査法により確認することができる。より具体的には、異方性溶融相の確認は、Ｌｅｉｔｚ偏光顕微鏡を使用し、Ｌｅｉｔｚホットステージに載せた溶融試料を窒素雰囲気下で４０倍の倍率で観察することにより実施できる。液晶性ポリマーは直交偏光子の間で検査したときに、たとえ溶融静止状態であっても偏光は通常透過し、光学的に異方性を示す。液晶性樹脂としては、例えば、芳香族ポリエステル、芳香族ポリエステルアミド等が挙げられる。

結晶性熱可塑性樹脂成形体が結晶性熱可塑性樹脂組成物から構成される場合、結晶性熱可塑性樹脂組成物には、結晶性熱可塑性樹脂以外の成分も含まれる。結晶性熱可塑性樹脂以外の成分としては、非晶性熱可塑性樹脂、無機充填剤等の強化剤、酸化防止剤等の安定剤、難燃剤、着色剤（染料、顔料等）、潤滑剤等の添加剤を挙げることができる。

以下、図面を参照して、本発明の金型に関して説明する。

図１に示す本発明の金型は、第一金型１０と第二金型２０とを備える。第二金型２０は、第一金型１０に対向して配置され、第一金型１０と第二金型２０とでキャビティ５０を形成する。なお、キャビティとは、金型内部における樹脂が充填される空間全体を指す。

第一金型１０は、第一金型本体１０１を備える。また、第二金型２０は、第二金型本体２０１と、断熱層３０と、断熱層３０の表面に形成される金属コーティング層４０と、を備える。このような金型の場合、キャビティの大部分は第一金型側に存在する。

第一金型本体１０１及び第二金型本体２０１は、金属から構成される。金属としては、金型の製造において通常使用されるものを使用でき、例えば、ステンレス鋼（ＳＵＳ４２０Ｊ２等）、合金工具鋼（ＳＫＤ１１、ＳＫＤ１２、ＳＫＤ６１、ＳＫ３等）、ハイス鋼（ＳＫＨ１５１等）、構造用炭素鋼（Ｓ５５Ｃ、ＳＣＭ４４０等）、非鉄合金（アルミ合金、ベリリウム銅等）等を挙げることができる。

第一金型及び／又は第二金型は、それぞれ入れ子（いわゆる金型駒）構造を有していてもよい。このような構成を有する金型としては、図２に記載されるものを例示できる。図２においては、第二金型２０が入れ子構造を有し、入れ子６０が設けられている。入れ子構造を有する金型においては、入れ子における、キャビティに対向する面の一部又は全面に断熱層が形成され、さらに、入れ子における、当該断熱層のキャビティに対向する表面の一部又は全面に金属コーティング層が形成される。

図１に例示した金型においては、第一金型本体１０１は凹状の表面を有する。この凹状表面を有する部分はキャビティの空間を形成する。ここで、「凹状」とは、窪みを指し、形状は特に限定されず、得ようとする結晶性熱可塑性樹脂成形体の形状に応じて適宜好ましい形状にすることができる。したがって、凹状としては、図１に示されるような四角状に窪んだ形状以外に、お椀状に窪んだ形状やＶ字に窪んだ形状、さらに複雑な形状も含まれる。また、図１において、第二金型本体２０１は、第一金型本体１０１のような凹状の表面を有していないが、第二金型本体が凹状の表面を有し、かつ、第一金型本体が凹状の表面を有していてもよいし、第二金型本体のみが凹状の表面を有していてもよい。第二金型本体のみが凹状の表面を有している場合、第一金型本体は第二金型本体の凹状に対応する凸状の表面を有していてもよい。このような構成を有する金型としては、図３に記載されるものを例示できる。図３に記載される形状の金型から得られる成形体は、例えば、ランプリフレクターとして好適に使用できる。

第二金型の表面のうち第一金型に対向する面と、第一金型本体の凹状の表面が形成される面とが対向することで、金型の内部に空間（図１においては、板状の空間）が形成される。この空間を形成する第一金型及び第二金型の金属面が「第一金型及び第二金型のキャビティ側の金属面」である。

断熱層は、第一金型本体及び／又は第二金型本体のキャビティ側の金属面の少なくとも一部に設けられる。図１においては、第二金型本体２０１のキャビティ５０に対向する面の一部に、断熱層が形成されている。

図１において、断熱層３０は、第二金型２０における、第一金型１０に対向する面の一部にのみ形成されているが、断熱層を第一金型に対向する面の全面に設けてもよい。断熱層を第一金型に対向する面の一部にのみ形成する場合は、少なくとも、キャビティに対向する面の一部に形成すれば、所望の断熱効果を得ることができる。

図１のように、断熱層３０が、第二金型２０における、第一金型１０に対向する面の一部にのみ形成されている場合、第二金型本体２０１には、断熱層を配置するための窪みが設けられていてもよい。

断熱層は多孔質セラミックから構成される。断熱層が多孔質セラミックから構成されることにより、断熱層の表面には凹凸が形成されるため、断熱層の表面は平滑ではない。

断熱層の厚みは、所望の断熱効果が得られ、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化を促進できるという観点で、２００μｍ以上であり、５００μｍ以上１０００μｍ以下がより好ましい。断熱層の厚みが５００μｍ以上であれば、多孔質セラミックから構成される断熱層の強度が高くなる点で好ましい。また、断熱層の厚みが１０００μｍ以下であれば、成形サイクルを短縮できる点で好ましい。

断熱層を構成する多孔質セラミックとしては、多孔質ジルコニアを用いることが好ましい。多孔質ジルコニアに含まれるジルコニアとしては、特に限定されず、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、未安定化ジルコニアのいずれでもよい。安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニアに含まれる安定化剤としては、従来公知の一般的なものを採用することができる。なお、安定化ジルコニア、部分安定化ジルコニア、及び未安定化ジルコニアから選択される少なくとも２種以上を組み合わせて使用してもよい。

なお、多孔質ジルコニア以外の多孔質セラミックも使用することができるが、多孔質ジルコニアはその他の多孔質セラミックと比較して耐久性が高い。このため、多孔質ジルコニアから構成される断熱層を形成した金型を用いれば、断熱層の変形等の不具合が生じ難いため、連続して成形できる成形体の数が多く、成形体の生産性が非常に高まる。

断熱層を金属面に形成する方法は特に限定されないが、溶射法を採用することが好ましい。溶射法を採用することで、断熱層の熱伝導率や機械的強度を所望の範囲に調整しやすくなる。溶射による断熱層の形成は、例えば以下のようにして行うことができる。先ず、原料を溶融させて液体とする。この液体を加速させて、金属面に衝突させる。最後に、衝突し付着した原料を固化させる。このようにすることで、非常に薄い断熱層が形成される。この非常に薄い断熱層上にさらに溶融した原料を衝突させ固化させることで、断熱層の厚みを調整することができる。なお、原料を固化させる方法は、従来公知の冷却手段を用いてもよいし、単に放置することで固化させてもよい。なお、溶射方法は特に限定されず、アーク溶射、プラズマ溶射、フレーム溶射等の従来公知の方法から好ましい方法を適宜選択することができる。多孔質セラミックの断熱層を形成する場合に、溶射法以外の好ましい方法としては、スラリー状のセラミックを金属面に塗布して焼結させる方法が挙げられる。

金属コーティング層は、ニッケル、銅、クロム等を主成分とする層であり、断熱層の表面に形成される。図１において、金属コーティング層４０は断熱層３０の表面だけではなく、第二金型本体２０１のキャビティ５０側の金属面の略全面に形成されているが、図３のように、断熱層３０の表面のみに形成されていてもよい（なお、本明細書において「略全面」とは、面の一部又は全面を指す）。この金属コーティング層が形成された第一金型と、金属コーティング層が形成された第二金型とを型締めしたときに金型の内部に形成される空間がキャビティである。金属コーティング層を形成することにより、断熱層の凹凸を塞ぎ、キャビティの表面（即ち、転写面）を平滑にすることができる。特に、金属コーティング層がニッケルを主成分とする場合には、金属コーティング層は靱性及び硬度のバランスが良好になり、延性が高い。その結果、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面に平滑面を転写しやすくなる。

図１において、金属コーティング層４０は、第二金型２０における、第一金型１０に対向する面の全面に形成されているが、図３のように、第一金型に対向する面の一部に設けてもよく、断熱層の全体又は一部を覆うように形成すれば足りる。

また、図１において、第一金型１０には、断熱層及び金属コーティング層は形成されていないが、第二金型２０同様に断熱層及び金属コーティング層が形成されていてもよい。本発明においては、第一金型もしくは第二金型のいずれか又は両方に断熱層及び金属コーティング層を形成することができる。

金属コーティング層の厚みは、断熱層による断熱効果を阻害しないという観点で、１００μｍ以下である。また、金属コーティング層が断熱層から剥離することを回避するという観点で、その厚みは５０μｍ以上である。好ましい金属コーティング層の厚みは７５μｍ以上１００μｍ以下である。

金属コーティング層を断熱層上に形成する方法は特に限定されないが、断熱層上に無電解メッキ処理、電気メッキ処理、蒸着処理等を施す方法が挙げられる。特に、無電解メッキ処理、電気メッキ処理を採用することが好ましく、金属コーティング層の表面をより平滑にする観点から、特に無電解メッキ処理を採用することが好ましい。

また、後述する方法で、無電解メッキ処理、電気メッキ処理を断熱層上に施す前に、スパッタリング処理等により、断熱層上に金属素地層（図示せず）を形成しておくことが好ましい。金属素地層により、金属コーティング層と断熱層との密着力が向上し、金属コーティング層が剥離しにくくなる。金属素地層を形成する方法は特に限定されず、スパッタリング法、イオンプレーティング法等を採用することができる。本発明においては、スパッタリング法を採用することが好ましい。

スパッタリング法とは、高エネルギー粒子を、メッキ膜を形成する母材に当てることで、母材の構成原子がたたき出されるいわゆるスパッタリング現象を利用して蒸着を行う方法である。スパッタリング法としては、例えば、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法（ＩＢＳ法）等が挙げられる。また、蒸着成分によってはスパッタガスに反応性ガスを用いた、反応性スパッタリングも行うことができる。

無電解メッキ処理とは、メッキとして析出させたい金属イオンを溶かした無電解メッキ浴を用いて、化学反応によって金属を析出させる処理を指す。例えば、金型に形成された断熱層上に無電解メッキ触媒を付着させ、この金型を無電解メッキ浴に浸漬して無電解メッキ処理を行う。使用される無電解メッキ浴としては一般的なものを使用できる。一般的な無電解メッキ浴の組成としては、メッキ用の金属イオン、還元剤、金属イオンの安定性を向上させる添加剤（安定剤）が主に含まれている。この無電解メッキ浴には、これらに加えて、無電解メッキ浴に添加される公知の添加物が含まれていてもよい。還元剤、安定剤は、用いる金属イオンに応じて適宜好ましいものを採用すればよい。

上記の無電解メッキ処理の条件は特に限定されず適宜調整すればよい。例えば、無電解メッキ浴の金属イオン濃度、無電解メッキ浴へ金型を浸漬する浸漬時間、無電解メッキ浴の温度を調整することで、金属コーティング層の厚みを調整することができる。したがって、所望の厚みに応じて、これらの条件を適宜調整することができる。

電気メッキ処理とは、ニッケルイオン等の金属イオンを含む電気メッキ浴中で断熱層を陰極、ニッケル等の金属を陽極（アノード）として電解し、金属イオンを断熱層上に還元析出させる処理方法である。通常、多孔質セラミックから構成される断熱層は導電性が極めて低い。このため、電気メッキ処理で金属コーティング層を形成する場合には、上記金属下地層等（図示せず）を断熱層上に形成してから電気メッキ処理を行うことが特に好ましい。

電気メッキ処理の条件は特に限定されず適宜好ましい条件を設定すればよい。例えば、電気メッキ浴に含まれる金属イオン濃度、電気メッキ浴への金型を浸漬する浸漬時間、電流密度を調整することで、金属コーティング層の厚みを調整することができる。

上記のようにして形成される金属コーティング層の表面は平滑であるが、より平滑な転写面を形成する方法として、金属コーティング層の表面を研磨する方法がある。研磨を行うことで、金属コーティング層の表面が非常に平滑になり、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面に鏡面を転写しやすくなる。研磨する方法は特に限定されず、バフ研磨、ベルト研磨、ラップ研磨、化学研磨、電解研磨等を採用することができる。特に、バフ研磨、ベルト研磨、ラップ研磨が好ましい。

上記のようにして製造された金型を用いて結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造する方法について説明する。

結晶性熱可塑性樹脂成形体は射出成形法で成形できる。具体的には、金型のキャビティに、溶融状態の原料を従来公知の混練機等を用いて流し込み、この原料を金型内で固化させることで、結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造できる。

金型に断熱層が存在することにより、原料が急冷されることを抑制できるため、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化が不十分なまま固化することを抑えられる。その結果、金型を用いれば、結晶性熱可塑性樹脂成形体に含まれる結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度を高めることができる。

特に、断熱層の厚みを２００μｍ以上に調整し、金属コーティング層の厚みを１００μｍ以下になるように調整すれば、原料の急冷が確実に抑えられ、充分に結晶性熱可塑性樹脂の結晶化度を高められる。

金型のキャビティの表面である金属コーティング層は平滑である。このため、キャビティ表面の凹凸に溶融状態の原料が入り込み、結晶性熱可塑性樹脂成形体が金型から離型しにくくなる問題はほとんど生じない。

特に、表面が研磨された金属コーティング層の表面は非常に平滑であるため、これを備える金型を用いて結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造する方法であれば、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面に鏡面を転写することができる。鏡面とは、鏡の表面のように鏡像を映し出すことのできるように形成された面である。また、「金属コーティング層の表面が非常に平滑」とは、レーザー顕微鏡により測定した表面粗さが、算術平均粗さＲａが０．４μｍ以下であることを示す。

また、金属コーティング層を形成するために用いたメッキ液は、断熱層の空隙内を通って、金型の金属面まで達すると、このメッキ液は金型を錆びさせる。金型がステンレス等の錆びにくい材料から構成されていれば、メッキ液による錆びを抑えられるので、１つの金型でより多くの結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造できる。

本発明の金型には、金属コーティング層の表面上にダイヤモンド状炭素層が形成されていてもよい。ダイヤモンド状炭素層は、金属コーティング層の表面の略全面に形成される。

ダイヤモンド状炭素層が形成された金型においては、ダイヤモンド状炭素層が形成された第一金型と第二金型とを型締めすることにより、金型の内部に形成される空間がキャビティになる。したがって、ダイヤモンド状炭素層が形成された金型では、ダイヤモンド状炭素層の表面がキャビティ表面になる。即ち、ダイヤモンド状炭素層が形成された金型では、ダイヤモンド状炭素層の表面が、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面に平滑面や鏡面を転写する転写面になる。

ダイヤモンド状炭素層の厚みは、０．５〜１０μｍであってもよい。

ダイヤモンド状炭素層は、ダイヤモンドライクカーボンから構成される。ダイヤモンド状炭素層の形成方法は特に限定されず、例えば、マイクロ波プラズマＣＶＤ法、ＥＣＲＣＶＤ法、ＩＰＣ法、直流スパッタリング法、ＥＣＲスパッタリング法、イオンプレーティング法、アークイオンプレーティング法、ＥＢ蒸着法、抵抗加熱蒸着法等が挙げられる。なお、形成条件を調整することでダイヤモンド状炭素層の厚みを調整することができる。

ダイヤモンド状炭素層が形成された金型を用いて、結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造する場合、ダイヤモンド状炭素層の表面がキャビティの表面になる。ダイヤモンド状炭素層の表面の摩擦係数は、金属コーティング層の表面の摩擦係数よりも小さい。したがって、ダイヤモンド状炭素層が形成された金型を用いれば、金型から結晶性熱可塑性樹脂成形体を容易に離型することができる。

また、ダイヤモンド状炭素層の表面は、ダイヤモンド状炭素層が非晶質であることから、非常に平滑であり、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面に鏡面を転写しやすくなる。

特に、キャビティの表面の略全面が、ダイヤモンド状炭素層の表面から構成されることで、金型から結晶性熱可塑性樹脂成形体をより容易に離型することができる。さらに、結晶性熱可塑性樹脂成形体の表面の略全面に平滑面や鏡面を転写できる。

以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

＜金型＞
以下の実施例及び比較例において、実施例１〜３、比較例２〜５では図１に示す層構成を有する金型を用い、実施例４では図２に示す層構成を有する金型を用い、比較例１では図１に示す層構成を有する金型から金属コーティング層を除いた、断熱層を有する金型を用いた。

＜断熱層の形成＞
主としてジルコニアから構成される原料を、溶射法にて金型（幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ３ｍｍの平板金型）の金属面に溶射し、断熱層を形成した。また、形成された断熱層の厚みは表１に示された通りである。
（使用した金型鋼材）
ＨＰＭ１：プリハードン鋼、日立金属工具鋼（株）社製
ＳＴＡＶＡＸ：鉄鋼、ウッデホルム（株）社製（ＳＵＳ４２０Ｊ２）

＜金属素地層の形成＞
断熱層の表面の全面に、スパッタリング法により、Ｎｉから構成される金属素地層を形成した。

＜金属コーティング層の形成＞
金属素地層が形成された金型を、無電解メッキ液に浸漬させる方法で、金属素地層の表面に金属コーティング層を形成した。形成された金属コーティング層を構成する金属は表１に示された通りである。なお、表１中「Ｎｉ」はニッケルを指す。メッキ処理の条件は、金属コーティング層の厚みが表１に示す厚みになるように適宜調整した。

＜金属コーティング層の表面の研磨＞
ラップ研磨法によって、金属コーティング層の表面を研磨した。

＜ダイヤモンド状炭素層の形成＞
上記で形成された金属コーティング層の表面に、ダイヤモンドライクカーボンから構成されるダイヤモンド状炭素層を形成した（実施例４）。

実施例１〜３及び比較例２〜５の金属コーティング層の表面、実施例４のダイヤモンド状炭素層の表面、比較例１の断熱層の表面について、レーザー顕微鏡（（株）キーエンス社製 ＶＫ−９５１０）によって測定した算術平均粗さＲａ（μｍ）を表１に示した。

＜結晶性熱可塑性樹脂成形体の製造＞
（原料）
ポリフェニレンサルファイド樹脂組成物：「フォートロン（登録商標）１１４０Ａ６４」（ポリプラスチックス（株）社製）
（成形条件）
スクリュー回転数：１００ｒｐｍ
射出速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
金型温度：１００℃
樹脂温度：３２０℃

上記の原料を上記の成形条件で射出成形し、幅５０ｍｍ×長さ５０ｍｍ×厚さ３ｍｍの板状の結晶性熱可塑性樹脂成形体を得た。

＜相対結晶化度＞
Ｘ線回折法による結晶化度の測定は、広角Ｘ線回折（反射法）を用いて行った。具体的には、Ｒｕｌａｎｄ法により結晶化度を求めた。金属コーティング層及びダイヤモンド状炭素層を備えず、ジルコニア断熱層（厚み５００μｍ）のみを備える金型で成形した成形品（比較例１）の結晶化度を１００として相対結晶化度を算出した。結果を表１に示した。

＜離型性の評価＞
上記の条件で、連続して１００個の結晶性熱可塑性樹脂成形体を繰り返し射出成形し、結晶性熱可塑性樹脂成形体が金型に張り付いて離型できなかった回数を計測し、この回数により離型性を評価した。評価基準は下記の通りである。その結果を表１に示す。
（評価基準）
◎：離型できなかった回数が０回である
○：離型できなかった回数が１〜３回である
×：離型できなかった回数が３回超である

＜耐久性の評価＞
上記の条件で、連続して結晶性熱可塑性樹脂成形体を繰り返し射出成形し、各成形後に、金型の駒を目視にて観察し、キャビティ表面を構成する層の耐久性を評価した。評価基準は下記の通りである。その結果を表１に示す。
（評価基準）
○：１０００個の結晶性熱可塑性樹脂成形体を成形後の観察で変化がなかった
△：３００個の結晶性熱可塑性樹脂成形体を成形後の観察でメッキの一部に剥離が確認された
×：５０個の結晶性熱可塑性樹脂成形体を成形後の観察で表面にクラック発生が確認された

実施例において、所定の断熱層、及び金属コーティング層、又は、所定の断熱層、金属コーティング層、及びダイヤモンド状炭素層を備える金型を使用することで、離型性及び鏡面性に優れる樹脂成形体が得られることが確認された。

１０ 第一金型
１０１ 第一金型本体
２０ 第二金型
２０１ 第二金型本体
３０ 断熱層
４０ 金属コーティング層
５０ キャビティ
６０ 入れ子

Claims (5)

1. 結晶性熱可塑性樹脂成形体を製造するためのキャビティを有する金型であって、
   第一金型と、前記第一金型に対向して配置される第二金型とを備え、
   前記第一金型及び前記第二金型のキャビティ側の金属面の少なくとも一部に形成され、多孔質セラミックから構成される断熱層と、
   前記断熱層の表面に形成される金属コーティング層と、を備え、
   前記断熱層の厚みは２００μｍ以上であり、
   前記金属コーティング層の厚みは５０μｍ以上１００μｍ以下であり、
   前記金属コーティング層の表面の略全面は、結晶性熱可塑性樹脂成形体に平滑面を転写する転写面である金型。
2. 前記金属コーティング層の表面に形成されるダイヤモンド状炭素層をさらに備える請求項１に記載の金型。
3. 前記第一金型及び前記第二金型はステンレスから構成される請求項１又は２に記載の金型。
4. 前記金属コーティング層は、ニッケルを主成分とする層である請求項１から３のいずれかに記載の金型。
5. 結晶性熱可塑性樹脂又は結晶性熱可塑性樹脂組成物を、請求項１から４のいずれかに記載の金型を用いて成形する工程を含む、結晶性熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
   

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