JP2021059098A - 熱可塑性樹脂成形方法および熱可塑性樹脂成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形を可能とする。【解決手段】熱可塑性樹脂成形方法は、混合工程Ｓ３０２と、注入工程Ｓ３０６と、加熱工程Ｓ３０８と、冷却工程Ｓ３１０と、取出工程Ｓ３１２とを備える。混合工程Ｓ３０２において、流動化材が熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合されると熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させるものである。流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果を発揮するように熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。注入工程Ｓ３０６において、金型の内部に熱可塑性樹脂の粒子の集合体が流動化材ごと注入される。加熱工程Ｓ３０８において、金型の内部の流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが加熱される。【選択図】図３

Description

本発明は、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品の成形に適した熱可塑性樹脂成形方法および熱可塑性樹脂成形装置に関する。

特許文献１はウォームホイールの成形方法を開示する。特許文献１に開示されたウォームホイールの成形方法は、金型内に空間が形成される工程と、射出成形する工程と、成形品が取り出される工程とを備える。特許文献１に開示されたウォームホイールの成形方法によると、噛み合い精度の高いウォームホイールが成形される。

特開２００２−２５４４７８号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたウォームホイールの成形方法には、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を用いた成形ができないという問題点がある。この方法以外の射出成形にも同様の問題がある。分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を用いた射出成形ができないので、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を用いて複雑な形状を成形する際の製造効率は、射出成形に比べて大幅に低いものとなる。なお、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂の例には、超高分子量ポリエチレン（ＵＨＭＷ−ＰＥ）がある。

本発明は、このような問題を解消するものである。その目的は、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形が可能な熱可塑性樹脂成形方法および熱可塑性樹脂成形装置を提供することにある。

図面に基づいて本発明の熱可塑性樹脂成形方法および熱可塑性樹脂成形装置が説明される。なお、この欄で図中の符号を使用したのは、発明の内容の理解を助けるためであって、内容を図示した範囲に限定する意図ではない。

上記課題を解決するために、本発明のある局面に従うと、熱可塑性樹脂成形方法は、冷却工程Ｓ３１０と、取出工程Ｓ３１２とを備える。冷却工程Ｓ３１０において、型１２０の内部の熱可塑性樹脂が冷却される。取出工程Ｓ３１２において、冷却工程Ｓ３１０の後、型１２０から熱可塑性樹脂が取り出される。熱可塑性樹脂成形方法は、混合工程Ｓ３０２と、注入工程Ｓ３０６と、加熱工程Ｓ３０８とをさらに備える。混合工程Ｓ３０２において、流動化材が熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合されると熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させるものである。流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果を発揮するように熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。注入工程Ｓ３０６において、型１２０の内部に熱可塑性樹脂の粒子の集合体が流動化材ごと注入される。加熱工程Ｓ３０８において、型１２０の内部の流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで加熱される。

分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする場合に成形品の迅速な成形が困難なのは、そのような熱可塑性樹脂が加熱によって溶けたときも十分な流動性を有していないためである。これにより、型１２０へ熱可塑性樹脂を収容する作業に時間を要する。その作業に時間を要することが製造効率の低下につながる。混合工程Ｓ３０２において、流動化材が熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合されると、熱可塑性樹脂の粒子の集合体が流動化する。注入工程Ｓ３０６において、型１２０の内部に熱可塑性樹脂の粒子の集合体が流動化材ごと注入される。これにより、周知の射出成形と同様に型１２０への熱可塑性樹脂の注入が可能となる。そのような注入が可能になるので、そのような注入が不可能な場合に比べ、型１２０へ熱可塑性樹脂を収容する作業に要する時間を短縮できる。その結果、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形が可能となる。

また、上述した熱可塑性樹脂成形方法が、予熱工程Ｓ３０４をさらに備えることが望ましい。予熱工程Ｓ３０４において、注入工程Ｓ３０６に先立ち、流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが熱可塑性樹脂の融点未満の温度となるまで加熱される。

予熱工程Ｓ３０４において、注入工程Ｓ３０６に先立ち、流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが熱可塑性樹脂の融点未満の温度となるまで加熱される。これにより、予熱工程Ｓ３０４がない場合に比べて、注入工程Ｓ３０６の終了から加熱工程Ｓ３０８において型１２０の内部の流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまでの時間が短縮される。その結果、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形が可能となる。

また、上述した型１２０が、熱可塑性樹脂収容空間形成部１６０，１８４と、注入路形成部１６２と、排出路形成部１６４とを有していることが望ましい。熱可塑性樹脂収容空間形成部１６０，１８４は、熱可塑性樹脂収容空間を形成する。熱可塑性樹脂収容空間は、流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが収容される空間である。注入路形成部１６２は、注入路を形成する。注入路は、洗浄用流体を型１２０の内部へ注入するためのものである。洗浄用流体は、型１２０の内部の洗浄用の流体である。排出路形成部１６４は、排出路を形成する。排出路は、洗浄用流体と流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とを型１２０の内部から排出するためのものである。この場合、熱可塑性樹脂成形方法が、流体供給工程Ｓ３３０と、吸引工程Ｓ３３２とをさらに備えることが望ましい。流体供給工程Ｓ３３０において、注入工程Ｓ３０６に先立ち、注入路から熱可塑性樹脂収容空間へ洗浄用流体が供給される。吸引工程Ｓ３３２において、注入工程Ｓ３０６に先立ち、排出路を介して熱可塑性樹脂収容空間から洗浄用流体が吸引される。

注入路から熱可塑性樹脂収容空間へ洗浄用流体が供給され、かつ、排出路を介して熱可塑性樹脂収容空間から洗浄用流体が吸引されると、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とが洗浄用流体に巻き込まれて型１２０の内部から排出される。これにより、洗浄用流体が用いられないまま型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とが吸引される場合に比べて、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とが型１２０の内部から排出される可能性が高くなる。その可能性が高くなると、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とのうち少なくとも一方が障害物として機能する可能性が低くなる。その可能性が低くなるので、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子との排出がない場合に比べ、注入工程Ｓ３０６にて型１２０の内部に新たに注入される流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とが型１２０の内部のいずれかの箇所で停滞する可能性が低くなる。その結果、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とのうち少なくとも一方が障害物として機能することに起因して成形された熱可塑性樹脂の形状が予定されていたものと異なる形となる可能性を低下させ得る。

もしくは、上述した排出路が、熱可塑性樹脂収容空間を挟んで注入路と対向するように形成されることが望ましい。

排出路が熱可塑性樹脂収容空間を挟んで注入路と対向すると、そうでない場合に比べ、注入路から排出路までの経路のうち最長のものと最短のものとの長さの差が小さくなる。その差が小さくなると、注入路から排出路までの経路が洗浄用流体に及ぼす抵抗のうち最大のものと最小のものとの差が小さくなる。その差が小さくなると、洗浄用流体が停滞し難い経路と停滞し易い経路とが生じる可能性が低下する。その可能性が低下すると、注入路から排出路までのいずれかの経路において、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とのうち少なくとも一方が洗浄用流体の供給後も引続き残る可能性が低下する。その可能性が低下すると、型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とのうち少なくとも一方が障害物として機能する可能性が低くなる。その結果、成形された熱可塑性樹脂の形状が予定されていたものと異なる形となる可能性を低下させ得る。

本発明の他の局面に従うと、熱可塑性樹脂成形装置は、型冷却部３８と、樹脂取出部６２とを備える。型冷却部３８は、型１２０の内部の熱可塑性樹脂を冷却する。樹脂取出部６２は、型１２０の内部の熱可塑性樹脂を型１２０から取り出す。熱可塑性樹脂成形装置は、注入部８２と、型加熱部３６とをさらに備える。注入部８２は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を型１２０の内部に注入する。流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させるものである。型加熱部３６は、型１２０のうち少なくとも熱可塑性樹脂の粒子と接触する箇所が熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで型１２０を加熱する。

熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材とが混合されると、熱可塑性樹脂の粒子の集合体が流動化する。熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を注入部８２が型１２０の内部に注入すると、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を型１２０の内部に迅速に注入することが可能となる。型加熱部３６は、型１２０のうち少なくとも熱可塑性樹脂の粒子と接触する箇所が熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで型１２０を加熱する。これにより、型１２０の内部の熱可塑性樹脂の粒子の集合体を一体化させることが可能となる。その結果、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形が可能となる。

本発明によれば、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品であっても迅速な成形が可能である。

本発明の一実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる金型の構成を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法の工程を示す図である。 本発明の一実施形態にかかる排出工程での金型の状況を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる注入工程での金型の状況を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる冷却工程での金型の状況を示す概念図である。 本発明の一実施形態にかかる取出工程での金型の状況を示す概念図である。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態が説明される。以下の説明では、同一の部品には同一の符号が付されている。それらの名称および機能は同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰返されない。

［構成の説明］
図１は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の構成を示す概念図である。図１に基づいて、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の構成が説明される。

本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置には金型１２０が取付けられる。これにより、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法を実施できる。

本実施形態において用いられる熱可塑性樹脂の種類は特に限定されない。望ましくは、本実施形態において用いられる熱可塑性樹脂は、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂である。より望ましくは、本実施形態において用いられる熱可塑性樹脂は、超高分子量ポリエチレンである。

本実施形態において、熱可塑性樹脂の粒子が用いられる。後述される金型１２０への注入に差し支えない限り、その熱可塑性樹脂の粒子の形状および粒径は特に限定されない。

本実施形態において、流動化材が用いられる。本実施形態における流動化材とは、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合されることにより、その粒子の集合体を流動化させる物質である。本実施形態における流動化とは、粒子の集合体において粒子間の摩擦が抑えられることを意味する。本実施形態における流動化材の成分がいずれも高沸点物質であることが望ましい。本実施形態における高沸点物質とは、熱可塑性樹脂の融点より沸点が高い物質のことである。本実施形態における流動化材は、次に述べられる性質を有することがより望ましい。第１の性質は、金型１２０の隅々まで熱可塑性樹脂の粒子を運び得る程度の流動性を有するという性質である。第２の性質は、金型１２０が出す熱を十分に熱可塑性樹脂の粒子に伝え得る程度の熱伝導率を有するという性質である。本実施形態における流動化材は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法を経て熱可塑性樹脂の粒子が一体化した後、潤滑剤として機能するという性質を有することがさらに望ましい。このような性質を有する流動化材の例は、グリースである。グリースのうち、本実施形態における流動化材として適しているものの例は、リチウムグリースである。

本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置は、型締部３０と、射出部３２と、予熱部３４と、型加熱部３６と、型冷却部３８と、排出部４０と、制御部４２とを備える。

型締部３０は、金型１２０を動作させる。型締部３０は、開閉部６０と、樹脂取出部６２とを有する。開閉部６０は、金型１２０を開いたり閉じたりする。樹脂取出部６２は、熱可塑性樹脂を金型１２０から取り出す。開閉部６０および樹脂取出部６２の具体的な構成は周知の射出成型機と同様である。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

射出部３２は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を射出する。射出部３２は、貯蔵部８０と、混合注入部８２と、移動部８４とを有する。貯蔵部８０は、熱可塑性樹脂の粒子と流動化材とをそれぞれ貯蔵する。本実施形態の場合、混合注入部８２は、図示されないホッパの対と図示されないスクリュとを有している。ホッパの対の一方には貯蔵部８０から熱可塑性樹脂の粒子が供給される。ホッパの対の一方は熱可塑性樹脂の粒子をスクリュに連続的に供給する。ホッパの対の他方には貯蔵部８０から流動化材が供給される。ホッパの対の他方は流動化材をスクリュに連続的に供給する。スクリュは、熱可塑性樹脂の粒子と流動化材とを混合する。スクリュは排出端を有する。スクリュは、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物をそれらのホッパから排出端へ移送する。熱可塑性樹脂の粒子と流動化材との混合物は、その排出端から排出される。移動部８４は、スクリュの排出端が金型１２０のスプルーに接触するようにスクリュを移動させる。これにより、混合注入部８２が、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を金型１２０の内部に注入することとなる。

予熱部３４は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を加熱する。この混合物は、混合注入部８２において移送されている途中のものである。本実施形態の場合、予熱部３４は、周知のバンドヒータによって実現される。そのバンドヒータは、上述された混合注入部８２のスクリュの外周に巻き付けられる。これにより、予熱部３４が混合注入部８２の周囲に配置されることとなる。本実施形態の場合、予熱部３４は、そのスクリュを介して上述された混合物を加熱する。これにより、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材とが熱可塑性樹脂の融点未満の温度となるまで加熱される。

型加熱部３６は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を加熱する。この混合物は、金型１２０内のものである。本実施形態の場合、型加熱部３６は、周知のヒータによって実現される。型加熱部３６は、金型１２０を加熱する。加熱された金型１２０は、その中の上述された混合物を加熱する。

型冷却部３８は、金型１２０内の熱可塑性樹脂製成形品を冷却する。本実施形態の場合、型冷却部３８は、図示されない冷却装置と図示されない冷却管とを有する。その冷却装置は周知の冷媒を冷却する。その冷却装置は、その冷却された冷媒を冷却管に供給する。その冷却管は金型１２０に接続されている。その冷却管内をその冷媒が流れると、その冷媒によって金型１２０が冷却される。冷却された金型１２０は、その中の上述された熱可塑性樹脂製成形品を冷却する。

排出部４０は、金型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とを排出する。本実施形態の場合、排出部４０は、流体供給部１００と、吸引部１０２とを有している。流体供給部１００は、後述される注入路から後述される熱可塑性樹脂収容空間へ洗浄用流体を供給する。吸引部１０２は、後述される排出路を介して熱可塑性樹脂収容空間から洗浄用流体を吸引する。なお、洗浄用流体とは、金型１２０の内部を洗浄するために用いられる流体を意味する。どのような流体が洗浄用流体として用いられるかという点は本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の設計者が任意に設定すべきものである。したがって、洗浄用流体の具体的な組成は特に限定されない。本実施形態の場合、洗浄用流体は空気である。

制御部４２は、型締部３０と、射出部３２と、予熱部３４と、型加熱部３６と、型冷却部３８と、排出部４０とを制御する。制御部４２は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法の各工程を実施するためにこれらを制御する。これらの制御を実現するための具体的な手段そのものは周知である。したがって、ここではその詳細な説明は繰り返されない。

図２は、本実施形態にかかる金型１２０の構成を示す概念図である。図２に基づいて、本実施形態にかかる金型１２０の構成が説明される。

本実施形態にかかる金型１２０は、コア１４０と、キャビティ１４２と、移動側取付体１４４と、固定側取付体１４６と、移動側コイルばね１４８と、固定側コイルばね１５０とを有している。

コア１４０およびキャビティ１４２はアルミニウム製である。コア１４０およびキャビティ１４２は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を収容する。移動側取付体１４４は鋼製である。移動側取付体１４４には、移動側コイルばね１４８を介してコア１４０が取付けられる。移動側取付体１４４も鋼製である。移動側取付体１４４は、開閉部６０によって移動させられる。これにより、移動側取付体１４４は、コア１４０を移動させることとなる。固定側取付体１４６には、固定側コイルばね１５０を介してキャビティ１４２が取付けられる。本実施形態の場合、移動側取付体１４４および固定側取付体１４６の双方に、型加熱部３６と型冷却部３８の冷却管とが接続されている。

コア１４０は、コア側空間形成部１６０と、注入路形成部１６２と、排出路形成部１６４とを有している。コア側空間形成部１６０は、空間を形成する。注入路形成部１６２は、注入路を形成する。この注入路は、洗浄用流体の注入路である。この注入路に流体供給部１００が接続される。排出路形成部１６４は、排出路を形成する。この排出路は、洗浄用流体の排出路である。この排出路に吸引部１０２が接続される。

キャビティ１４２は、スプルー形成部１８０と、ランナー形成部１８２と、キャビティ側空間形成部１８４とを有している。スプルー形成部１８０は、混合注入部８２から注入された上述の混合物が通過する通路を形成する。この通路は「スプルー」と称される。ランナー形成部１８２は、スプルーを通過した混合物が分岐するための通路を形成する。この通路は「ランナー」と称される。キャビティ側空間形成部１８４は、空間を形成する。

開閉部６０がコア１４０をキャビティ１４２に密着させると、コア１４０のコア側空間形成部１６０とキャビティ１４２のキャビティ側空間形成部１８４とは空間を形成する。この空間には、ランナーを通過した上述の混合物が流入する。これにより、この空間には、流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが収容されることとなる。本実施形態において、この空間は「熱可塑性樹脂収容空間」と称される。したがって、コア１４０のコア側空間形成部１６０とキャビティ１４２のキャビティ側空間形成部１８４とは、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂収容空間形成部である。

［工程の説明］
図３は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法の工程を示す図である。図３に基づいて、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法の工程が説明される。

本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法は、排出工程Ｓ３００と、混合工程Ｓ３０２と、予熱工程Ｓ３０４と、注入工程Ｓ３０６と、加熱工程Ｓ３０８と、冷却工程Ｓ３１０と、取出工程Ｓ３１２とを備える。

排出工程Ｓ３００において、排出部４０は、金型１２０の内部に残っている流動化材と熱可塑性樹脂の粒子とを排出する。

混合工程Ｓ３０２において、流動化材が熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。そのために、本実施形態の場合、貯蔵部８０は混合注入部８２のホッパの対の一方に熱可塑性樹脂の粒子を供する。そのホッパの対の一方は熱可塑性樹脂の粒子を混合注入部８２のスクリュに供給する。貯蔵部８０は、ホッパの対の他方に流動化材を供給する。そのホッパの対の他方は流動化材をスクリュに供給する。スクリュは、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材とを混合する。スクリュは、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を金型１２０へ移送する。この混合にあたり、流動化材は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果を発揮するように熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される。そのような混合のための具体的な手段は特に限定されない。そのような手段の例は、熱可塑性樹脂の粒子の集合体に対する流動化材の量を十分に多くするというものである。熱可塑性樹脂の粒子の集合体に対する流動化材の量が十分に多ければ、熱可塑性樹脂の粒子の間に流動化材が十分に行き渡る。熱可塑性樹脂の粒子の間に流動化材が十分に行き渡ると、粒子の集合体において粒子間の摩擦が抑えられる。これにより、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果が発揮される。例えば、熱可塑性樹脂が超高分子量ポリエチレンであって流動化材がリチウムグリースであるとする。この場合、熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果を発揮するように熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材とを混合するための具体的手段の例は、リチウムグリースの重量を超高分子量ポリエチレンの粒子の重量の３分の２以上とすることである。熱可塑性樹脂が超高分子量ポリエチレンであって流動化材がリチウムグリースである場合、超高分子量ポリエチレンの粒子の重量に対するリチウムグリースの重量比は、１．５以下であることが望ましい。超高分子量ポリエチレンの粒子の重量に対するリチウムグリースの重量比が大きすぎると、成形後の熱可塑性樹脂の強度が低くなり過ぎるためである。

予熱工程Ｓ３０４において、予熱部３４は、制御部４２の制御に基づいて、混合注入部８２のスクリュを介して熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物を加熱する。本実施形態の場合、この加熱により、その混合物の温度は、予め設定された温度まで上昇する。その温度は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の操作者が任意に設定する温度である。ただし、その温度は熱可塑性樹脂の融点より低い温度である。また、型加熱部３６は、金型１２０を加熱する。

注入工程Ｓ３０６において、移動部８４は、混合注入部８２のスクリュの排出端が金型１２０のスプルーに接触するようにスクリュを移動させる。熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物は、その排出端から排出される。これにより、その混合物は、スプルーを経由して熱可塑性樹脂収容空間に入る。これにより、金型１２０の内部に熱可塑性樹脂が注入されることとなる。

加熱工程Ｓ３０８において、型加熱部３６は、制御部４２の制御に基づいて、金型１２０を加熱する。予熱工程Ｓ３０４において金型１２０は既に加熱されている。熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物が熱可塑性樹脂収容空間に入った時以降も、金型１２０は引き続き加熱される。これにより、金型１２０の内部の流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが加熱されることとなる。本実施形態の場合、この加熱により、その混合物の温度は、予め設定された温度まで上昇する。その温度は、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形装置の操作者が任意に設定する温度である。ただし、本実施形態の場合、その温度は熱可塑性樹脂の融点より高い温度である。また、その温度は、流動化材の各成分の沸点のうち最も低いものより低い温度であることが望ましい。もちろん、流動化材の各成分の沸点のうち最も低いものが熱可塑性樹脂の融点より低ければ、その温度は流動化材の各成分の沸点のうち最も低いものより高い温度であってもよい。金型１２０の内部の流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが予め設定された温度まで上昇するように加熱されると、熱可塑性樹脂の粒子は溶ける。溶けた熱可塑性樹脂の粒子の集合体は、熱可塑性樹脂の塊となる。その塊には、流動化材が巻き込まれている。その塊の形状は、熱可塑性樹脂収容空間の形状に概ね一致する。

冷却工程Ｓ３１０において、型冷却部３８の冷却装置は冷媒を冷却する。その冷却装置は、その冷却された冷媒を冷却管に供給する。その冷却管内をその冷媒が流れると、その冷媒によって金型１２０が冷却される。その後、開閉部６０が、移動側取付体１４４を少し移動させる。これに伴い、コア１４０も少し移動する。コア１４０が少し移動したことに伴い、移動側取付体１４４は、コア１４０から少し離れる。キャビティ１４２は、固定側取付体１４６から少し離れる。これにより、コア１４０およびキャビティ１４２から周囲へ熱が放出されることとなる。熱が放出されるので、コア１４０およびキャビティ１４２の温度はさらに下がる。それらの温度が下がることに伴い、金型１２０の内部の熱可塑性樹脂の塊が冷却されることとなる。冷却された熱可塑性樹脂の塊が成形品２００である。

取出工程Ｓ３１２において、開閉部６０は、移動側取付体１４４を移動させる。これに伴い、コア１４０も移動する。移動したコア１４０は、キャビティ１４２から離れる。これにより、成形品２００が露出する。成形品２００が露出すると、樹脂取出部６２は、金型１２０から成形品２００を取り出す。これにより、金型１２０から熱可塑性樹脂の塊が取り出されることとなる。

本実施形態の場合、排出工程Ｓ３００は、流体供給工程Ｓ３３０と、吸引工程Ｓ３３２とを有している。

流体供給工程Ｓ３３０において、開閉部６０が、移動側取付体１４４を移動させる。これに伴い、コア１４０も移動する。移動したコア１４０は、キャビティ１４２に押し付けられる。コア１４０がキャビティ１４２に密着すると、コア１４０のコア側空間形成部１６０とキャビティ１４２のキャビティ側空間形成部１８４とは熱可塑性樹脂収容空間を形成する。熱可塑性樹脂収容空間が形成されると、流体供給部１００は、コア１４０に形成されている注入路から熱可塑性樹脂収容空間へ洗浄用流体を供給する。これにより、金型１２０の注入路から熱可塑性樹脂収容空間へ洗浄用流体が供給されることとなる。

吸引工程Ｓ３３２において、吸引部１０２は、コア１４０に形成されている排出路を介して熱可塑性樹脂収容空間から洗浄用流体を吸引する。これに伴い、熱可塑性樹脂収容空間に残っていた流動化材および熱可塑性樹脂の粒子も吸引される。

［動作の説明］
図４は、本実施形態にかかる排出工程Ｓ３００での金型１２０の状況を示す概念図である。図５は、本実施形態にかかる注入工程Ｓ３０６での金型１２０の状況を示す概念図である。図６は、本実施形態にかかる冷却工程Ｓ３１０での金型１２０の状況を示す概念図である。図７は、本実施形態にかかる取出工程Ｓ３１２での金型１２０の状況を示す概念図である。図４乃至図７に基づいて、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法が実施されている際の金型１２０の動作が説明される。この場合、熱可塑性樹脂の粒子として超高分子量ポリエチレンの粒子が用いられることとする。流動化材としてリチウムグリースが用いられることとする。このリチウムグリースの成分はいずれも高沸点物質であることとする。洗浄用流体として空気が用いられることとする。

図４に示されるように、コア１４０がキャビティ１４２に密着している。この状態で、コア１４０の注入路から熱可塑性樹脂収容空間へ空気が供給される（Ｓ３３０）。吸引部１０２は、コア１４０の排出路を介して熱可塑性樹脂収容空間からその空気を吸引する（Ｓ３３２）。これに伴い、熱可塑性樹脂収容空間に残っていたリチウムグリースおよび超高分子量ポリエチレンの粒子が空気と共に排出される。

熱可塑性樹脂収容空間に残っていたリチウムグリースおよび超高分子量ポリエチレンの粒子が吸引されると、リチウムグリースが超高分子量ポリエチレンの粒子の集合体と混合される（Ｓ３０２）。それらが混合されると、リチウムグリースと超高分子量ポリエチレンの粒子の集合体との混合物がスクリュにおいて加熱される（Ｓ３０４）。

その後、図５に示されるように、リチウムグリースと超高分子量ポリエチレンの粒子の集合体との混合物は、金型１２０の内部に注入される（Ｓ３０６）。その混合物が金型１２０の内部に注入されると、それらは加熱される（Ｓ３０８）。これにより、超高分子量ポリエチレンの粒子は溶ける。溶けた超高分子量ポリエチレンの粒子の集合体は、超高分子量ポリエチレンの塊となる。その塊には、リチウムグリースが巻き込まれている。

超高分子量ポリエチレンの粒子の集合体が超高分子量ポリエチレンの塊になると、図６に示されるように、金型１２０の内部の熱可塑性樹脂が冷却される（Ｓ３１０）。熱可塑性樹脂が冷却されると、図６に示されるように、金型１２０から成形品２００が取り出される（Ｓ３１２）。

［効果の説明］
本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法によれば、分子量が極めて大きい熱可塑性樹脂を素材とする成形品２００であっても迅速な成形が可能となる。

また、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法によれば、成形品２００の形状が予定されていたものと異なる形となる可能性を低下させ得る。

また、本実施形態にかかる熱可塑性樹脂成形方法において、流動化材の成分がいずれも高沸点物質であり、かつ、加熱工程Ｓ３０８において流動化材と熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが高沸点物質の沸点より低い温度に達するまで加熱されることとする。この場合、加熱工程Ｓ３０８において流動化材のいずれかの成分が気化することを防ぎつつ熱可塑性樹脂を溶融させることが可能となる。その結果、気化した流動化材の成分による熱可塑性樹脂を素材とする成形品２００への気泡の痕の形成が防止される。

今回開示された実施形態はすべての点で例示である。本発明の範囲は上述した実施形態に基づいて制限されるものではない。もちろん、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更をしてもよい。

例えば、混合工程Ｓ３０２は、上述された熱可塑性樹脂成形装置によって実施されなくてもよい。この場合、熱可塑性樹脂の粒子の集合体と流動化材との混合物は予め貯蔵部８０に貯蔵されており、混合注入部８２のスクリュはその混合物を金型１２０の内部に注入することとなる。

また、型加熱部３６の構成は上述したものに限定されない。型加熱部３６は、金型１２０のうち少なくとも熱可塑性樹脂の粒子と接触する箇所が熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで金型１２０を加熱するものであればよい。

３０…型締部
３２…射出部
３４…予熱部
３６…型加熱部
３８…型冷却部
４０…排出部
４２…制御部
６０…開閉部
６２…樹脂取出部
８０…貯蔵部
８２…混合注入部
８４…移動部
１００…流体供給部
１０２…吸引部
１２０…金型
１４０…コア
１４２…キャビティ
１４４…移動側取付体
１４６…固定側取付体
１４８…移動側コイルばね
１５０…固定側コイルばね
１６０…コア側空間形成部
１６２…注入路形成部
１６４…排出路形成部
１８０…スプルー形成部
１８２…ランナー形成部
１８４…キャビティ側空間形成部

Claims (5)

1. 型の内部の熱可塑性樹脂が冷却される冷却工程と、
   前記冷却工程の後、前記型から前記熱可塑性樹脂が取り出される取出工程とを備える熱可塑性樹脂成形方法であって、
   前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合されると前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる流動化材が前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる効果を発揮するように前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体と混合される混合工程と、
   前記型の内部に前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体が前記流動化材ごと注入される注入工程と、
   前記型の内部の前記流動化材と前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで加熱される加熱工程とをさらに備えることを特徴とする熱可塑性樹脂成形方法。
2. 前記注入工程に先立ち、前記流動化材と前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが前記熱可塑性樹脂の融点未満の温度となるまで加熱される予熱工程をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形方法。
3. 前記型が、
   前記流動化材と前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体とが収容される空間である熱可塑性樹脂収容空間を形成する熱可塑性樹脂収容空間形成部と、
   前記型の前記内部の洗浄用の流体である洗浄用流体を前記型の前記内部へ注入するための注入路を形成する注入路形成部と、
   前記洗浄用流体と前記流動化材と前記熱可塑性樹脂の粒子とを前記型の前記内部から排出するための排出路を形成する排出路形成部とを有しており、
   前記熱可塑性樹脂成形方法が、
   前記注入工程に先立ち、前記注入路から前記熱可塑性樹脂収容空間へ前記洗浄用流体が供給される流体供給工程と、
   前記注入工程に先立ち、前記排出路を介して前記熱可塑性樹脂収容空間から前記洗浄用流体が吸引される吸引工程とをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形方法。
4. 前記排出路が、前記熱可塑性樹脂収容空間を挟んで前記注入路と対向するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の熱可塑性樹脂成形方法。
5. 型の内部の熱可塑性樹脂を冷却する型冷却部と、
   前記型の内部の前記熱可塑性樹脂を前記型から取り出す樹脂取出部とを備える熱可塑性樹脂成形装置であって、
   前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体と前記熱可塑性樹脂の粒子の集合体を流動化させる流動化材との混合物を前記型の内部に注入する注入部と、
   前記型のうち少なくとも前記熱可塑性樹脂の粒子と接触する箇所が前記熱可塑性樹脂の融点以上の温度となるまで前記型を加熱する型加熱部とをさらに備えることを特徴とする熱可塑性樹脂成形装置。

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