JP5394499B2 - 射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、樹脂の射出成形方法に係り、特に、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する方法に関する。

従来から、射出成形方法によって成形された樹脂成形品が様々な分野で使用されている。射出成形方法では、溶融状態の樹脂を金型の内部（キャビティ）に射出充填した後、この金型を冷却して樹脂を固化することで、樹脂の成形を行う。

射出成形に用いる金型には、キャビティに樹脂を注入するためのゲートが形成されており、ゲートの個数及び配置は金型の形状によって決定される。例えば、金型の形状が複雑である場合、溶融状態の樹脂が確実にキャビティ内に充填されるように、複数のゲートが所定の位置に設けられる。

ところが、複数のゲートを有する金型により射出成形を行う場合、異なるゲートから注入された樹脂がキャビティ内のある地点（合流部）で合流することになり、この合流部における樹脂の金型への押し付けが不十分なまま、樹脂が固化してしまうことがある。この場合、合流部における金型の転写不良が起こり、ウェルドラインと呼ばれる外観不良が合流部に沿って発生してしまう。

このため、樹脂成形品のウェルドラインを解消するため、例えば、特許文献１のように、射出充填時における金型の表面温度を樹脂の熱変形温度以上に維持することで、合流部における金型の転写不良を防止する方法が提案されている。
また特許文献２には、結晶性樹脂成形品のウェルドラインを解消するため、射出充填時における金型の表面温度を「結晶性樹脂の結晶化温度−２０℃」から「結晶性樹脂の結晶化温度＋２０℃」の範囲に加熱することで、合流部における金型の転写不良を防止する方法が提案されている。
また特許文献３には、樹脂成分に混合する粉末の形状を方向性を有さないものにすることにより、ウェルドラインにおいてこの粉末の配向が変化しても光反射率を変化させることなく、色むらを防ぐ方法が提案されている。

また、合流部における樹脂成形品の強度を向上させるために、原料樹脂に球状フィラーを添加することが特許文献４に記載されている。

一方、樹脂成形品のヒケやソリを防止するため、あるいは成形品を軽量化するため、射出充填時に樹脂を発泡させる発泡射出成形が従来から行われており、例えば、特許文献５には、熱膨張性を有するマイクロカプセルを含む樹脂を射出成形することで発泡体を製造する方法が記載されている。このマイクロカプセルは、熱可塑性樹脂からなるシェルが発泡剤を内包した構造を有し、射出充填時に加熱されることで膨張するようになっている。

特許第３８５９６２０号公報 特開２００８−４４３８４号公報 特開平８−４１２８４号公報 特開２００６−５２３４２号公報 特開２００８−１２７３９７号公報

しかしながら、本願発明者らは、特許文献１に記載された方法によって非晶性樹脂のウェルドラインを解消することができるものの、結晶性樹脂を射出成形する場合には、異なるゲートから注入された樹脂の合流部が平坦になりウェルドラインである合流部の凹みを解消することはできるものの、該合流部を目視にて確認した場合、合流部の跡（境界線）が外観不良として残ることを認識するに至った。この種の外観不良は、従来は認識されていなかったものであり、合流部を境として、樹脂成形品の表面の光沢、反射具合に差異があることによると考えられる。
また特許文献３に記載された方法は、樹脂成分に混合する金属光沢を有する粉末の形状を、方向性を有さないものにすることにより、前記金属光沢を有する粉末形状に起因した光反射方向の偏り、色ムラを抑制できるものの、樹脂合流部のウェルドラインの防止、および成形品主材である樹脂の合流部を境界にした表面光沢、反射具合の差異を防止するに至っていない。

特許文献１乃至５のいずれにおいても、結晶性樹脂を射出成形した場合における上述の樹脂の合流部が平坦になりウェルドラインである合流部の凹みを解消することはできるものの、該合流部を目視にて確認した場合、合流部の跡（境界線）による外観不良の存在は示唆すらされておらず、この種の外観不良（以降、単に「外観不良」という）を解消する方法については全く記載されていない。

本発明は、上述の事情に鑑みてなされたものであり、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する場合であっても、合流部の跡が外観不良として残ることを防止しうる射出成形方法を提供することを目的とする。

本発明の一実施形態に係る射出成形方法は、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する方法であって、前記金型の温度を前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱する工程と、前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱された前記金型内に、前記複数のゲートを介して、球状体を含有する前記結晶性樹脂を射出充填する工程と、前記金型内に射出充填された前記結晶性樹脂が固化するように、前記金型を冷却する工程とを備え、前記球状体は射出工程および冷却工程において球状形状を実質的に維持可能な熱膨張性を有するマイクロカプセルであることを特徴とする。
また、本発明の他の実施形態に係る射出成形方法は、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する方法であって、前記金型の温度を前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱する工程と、前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱された前記金型内に、前記複数のゲートを介して、球状体を含有する前記結晶性樹脂を射出充填する工程と、前記金型内に射出充填された前記結晶性樹脂が固化するように、前記金型を冷却する工程とを備え、前記球状体は射出工程および冷却工程において球状形状を実質的に維持可能な、直径が５０μｍ以上の球状体であることを特徴とする。

この射出成形方法では、成形対象である結晶性樹脂に球状体が添加されるとともに、射出成形時における金型の温度が結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱される。本願発明者らによる検討の結果、上記射出成形方法によれば、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する場合であっても、合流部の跡が外観不良として残ることを防止しうることが明らかになった。

これは、結晶性樹脂に含まれる球状体が、射出充填時、及び冷却固化時において、結晶性樹脂の流動方向に沿って配向しようとする分子が、球状体表面近傍においては等方形状体である球状体の表面に沿って固化するしかなく、その結果、球状体が結晶性樹脂の流動方向に沿った分子配向を阻害する抵抗体として機能し、合流部の両側における結晶性樹脂の配向を抑制し、光沢の差異が生じないためであると考えられる。また、球状体により、射出充填時、及び冷却固化時における結晶性樹脂の流動方向に沿って配向する分子の割合が小さくなるので、樹脂成形品の収縮率の異方性が緩和され、合流部の跡がより一層目立たなくなるものと考えられる。

さらに、上記射出成形方法では、射出成形時における金型温度が結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱されるため、結晶性樹脂の流動性・転写性確保および昇温時間短縮・昇温エネルギー抑制を両立させることができる。更にはキャビティに射出された樹脂の流動性（軟らかさ）を適度に保って、合流部における金型の転写性を向上させることが出来る。したがって、合流部Ｍにおける金型の転写不良に起因する外観不良を防止することができる。

上記射出成形方法において、前記球状体は、熱膨張性を有するマイクロカプセルであり、前記金型はＴ１≦Ｔ≦Ｔ２の範囲で加熱されることが好ましい。
（ただし、Ｔは前記金型の温度であり、Ｔ１は前記マイクロカプセルの周囲の減圧によって前記マイクロカプセルが膨張を始める温度であり、Ｔ２は前記マイクロカプセルの温度に対する膨張変形度合いが緩増から急増に転ずる変曲点温度である。）

これにより、マイクロカプセルの膨張時に結晶性樹脂が金型に強く押し付けられるので、合流部における金型の転写性をより一層向上させ、合流部の跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。また、従来の化学発泡剤では発泡ガスは単なる気泡であり、当該気泡が成形品表面に露出した際に気泡の破裂や、金型壁面による冷却に伴う発泡ガスの温度低下などにより、気泡が膨張力を失うのに対し、マイクロカプセルでは発泡ガスはシェルに包まれており破泡等によって膨張力を失うことがないため、金型の冷却により結晶性樹脂が固化収縮する際に、マイクロカプセルの周辺は減圧されるため、マイクロカプセルの膨張が促進し、結晶性樹脂の収縮した領域をマイクロカプセルが膨張して埋めることができる。これによって、樹脂分子の移動可能な樹脂領域を縮小させるため、結晶性樹脂の分子配向をより一層抑制して、合流部の跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。さらに、従来の化学発泡剤では発泡ガスは単なる気泡であり、当該気泡が成形品表面に露出した際に気泡の破裂や変形などにより気泡の球状形状を維持できなくなるのに対し、上記マイクロカプセルのシェルは十分な剛性を有し、射出成形時において、破裂や変形が少ないため、結晶性樹脂の分子配向を十分に阻害して、合流部の跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。

上記射出成形方法において、前記結晶性樹脂は、オレフィン系の樹脂であってもよい。

上記射出成形方法は、結晶性樹脂として広く一般的に用いられるオレフィン系の樹脂に対しても有効であり、合流部の跡が外観不良として残ることを防止して、外観に優れたオレフィン系の樹脂成形品を製造することができる。

上記射出成形方法において、前記球状体の直径が５０μｍ以上であることが好ましい。

球状体の直径を、結晶性樹脂の分子サイズに比べて十分に大きい５０μｍ以上にすることで、樹脂成形品中において結晶性樹脂が占める領域を低減して、結晶性樹脂の分子の自由体積（自由領域）を小さくすることができる。これにより、射出充填時、及び冷却固化時における結晶性樹脂の流動方向に沿った分子配向がより一層抑制されるので、合流部の跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。

なお、本明細書において、球状体の「直径」とは、球状体の数平均粒径を指し、球状体が熱膨張性のマイクロカプセルである場合は、マイクロカプセルの熱膨張後の数平均粒径を意味する。

上記射出成形方法において、前記金型の冷却は、前記金型の内部に冷却水を流して強制的に行うことが好ましい。

これにより、射出充填後に樹脂を迅速に固化することで、樹脂成形品の生産効率を向上させることができる。

本発明によれば、結晶性樹脂に球状体を含有させるとともに、射出成形時における金型の温度を結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱することで、複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する場合であっても、合流部の跡が外観不良として残ることを防止することができる。

射出成形方法に用いられる金型の一例を示す断面図である。 射出充填時における金型温度および合流部の樹脂圧力の一例を示すグラフである。 射出成形方法により結晶性樹脂を射出成形する際における合流部周辺の様子を示す図である。 実施例１および実施例２の自動車フロントグリル成形品形状を示す図である。 比較例１の条件で射出成形した際における合流部周辺の様子を示す図である。 比較例２の条件で射出成形した際における合流部周辺の様子を示す図である。 比較例３及び４の条件で射出成形した際における合流部周辺の様子を示す図である。 比較例５の条件で射出成形した際における合流部周辺の様子を示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。

図１は、本実施形態に係る射出成形方法に用いられる金型の一例を示す断面図である。同図に示すように、金型１０は、金型上部（可動金型）１０Ａと金型下部（固定金型）１０Ｂとにより構成される。金型１０は、樹脂成形品の反転形状であるキャビティ１２と、キャビティ１２に溶融樹脂を充填するためのゲート１４とを有する。

なお、図１には、ゲート１４がスプルーとしての役割も果たす例（いわゆるダイレクトゲート）を示したが、ゲート１４の種類はこれに限定されず、例えば、金型１０の側面から樹脂を注入するサイドゲートであってもよい。

ゲート１４（１４Ａ、１４Ｂ）は、図１に示す例では、キャビティ１２の両端にそれぞれ設けられている。このように複数のゲート１４（１４Ａ、１４Ｂ）を有する金型１０に樹脂を射出充填すると、異なるゲート１４Ａ及び１４Ｂから注入された樹脂２０は、それぞれ図１の矢印方向に流れ、キャビティ１２内の合流部Ｍで合流することになる。

本願発明者らは、複数のゲート１４を有する金型１０を用いて結晶性樹脂を射出成形により加熱冷却成形する場合、射出充填時における溶融樹脂の合流部Ｍが平坦になりウェルドラインである合流部の凹みを解消することはできるものの、該合流部を目視にて確認した場合、合流部の跡（境界線）が、樹脂成形品の外観不良として残ることがあると認識するに至った。この外観不良は、従来は認識されていなかったものであり、合流部Ｍを境として、樹脂成形品の表面の光沢、反射具合に差異があることによると考えられる。

本実施形態に係る射出成形方法では、詳細は後述するが、成形対象である結晶性樹脂２０に球状体を含有させるとともに、射出成形時における金型１０の温度を結晶性樹脂２０の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱する。本願発明者らによる検討の結果、この射出成形方法によれば、複数のゲート１４を有する金型１０を用いて結晶性樹脂２０を射出成形する場合であっても、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることを防止しうることが明らかになった。

これは、結晶性樹脂２０に含まれる球状体が、射出充填時、及び冷却固化時において、結晶性樹脂の流動方向に沿って配向しようとする分子が、球状体表面近傍においては等方形状体である球状体の表面に沿って固化するしかなく、その結果、球状体が結晶性樹脂２０の流動方向に沿った分子配向を阻害する抵抗体として機能し、合流部Ｍの両側における結晶性樹脂２０の配向を抑制し光沢、反射具合の差異が生じないためであると考えられる。また、球状体により、射出充填時、及び冷却固化時における結晶性樹脂２０の流動方向に沿って配向する分子の割合が小さくなるので、樹脂成形品の収縮率の異方性が緩和され、合流部Ｍの跡がより一層目立たなくなるものと考えられる。

さらに、上記射出成形方法では、射出成形時における金型１０の温度が結晶性樹脂２０の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱されるため、結晶性樹脂の流動性・転写性確保および昇温時間短縮・昇温エネルギー抑制を両立させることができる。更にはキャビティ１２に射出された樹脂２０の流動性（軟らかさ）を適度に保って、合流部Ｍにおける金型１０の転写性を向上させることができる。したがって、合流部Ｍにおける金型１０の転写不良に起因する外観不良を防止することができる。

以下、本実施形態に係る射出成形方法について詳細に説明する。

結晶性樹脂２０は、結晶化度が比較的高いものであれば特に限定されず、ポリエチレン（ＰＥ）やポリプロピレン（ＰＰ）等のオレフィン系の樹脂であってもよい。本実施形態に係る射出成形方法は、結晶性樹脂として広く一般的に用いられるオレフィン系の樹脂に対しても有効であり、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることを防止して、外観に優れたオレフィン系の樹脂成形品を製造することができる。

結晶性樹脂２０に含有させる球状体は、略球形状の固体であれば特に限定されず、例えば、任意の材質の球状フィラーやマイクロカプセルを用いることができる。

なかでも、球状体として、特許文献５（特開２００８−１２７３９７号公報）に記載されているように、重合体からなるシェルに発泡剤（コア）を内包させた構造を有する熱膨張性マイクロカプセルを用いることが好ましい。

球状体として添加された熱膨張性のマイクロカプセルを射出充填時または射出充填後に膨張させることで、結晶性樹脂２０が金型１０に強く押し付けられるので、合流部Ｍにおける金型１０の転写性をより一層向上させ、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。また、従来の化学発泡剤では発泡ガスは単なる気泡であり、当該気泡が成形品表面に露出した際に気泡の破裂や、金型壁面による冷却に伴う発泡ガスの温度低下などにより、気泡が膨張力を失うのに対し、マイクロカプセルでは発泡ガスはシェルに包まれており破泡等によって膨張力を失うことがないため、金型１０の冷却により結晶性樹脂２０が固化収縮する際に、マイクロカプセルの周辺は減圧されるため、マイクロカプセルの膨張が促進し、結晶性樹脂２０の収縮した領域をマイクロカプセルが膨張して埋めることができる。これによって、樹脂分子の移動可能な樹脂領域を縮小させるため、結晶性樹脂２０の分子配向をより一層抑制して、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。さらに、従来の化学発泡剤では発泡ガスは単なる気泡であり、当該気泡が成形品表面に露出した際に気泡の破裂や変形などにより気泡の球状形状を維持できなくなるのに対し、上記マイクロカプセルのシェルは十分な剛性を有し、射出成形時において、破裂や変形が少ないため、結晶性樹脂２０の分子配向を十分に阻害して、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。

また、球状体は、一種類のものを用いてもよいし、複数種のものを併用してもよい。例えば、熱膨張性マイクロカプセルと、金属粒、金属粉やガラス粒、ガラス粉からなる球状フィラーとの両方を結晶性樹脂２０に添加してもよい。熱膨張性マイクロカプセルと、金属粒、金属粉やガラス粒、ガラス粉からなる球状フィラーとの両方を結晶性樹脂２０に添加した場合には、従来、合流部Ｍを境とした両側にて、結晶性樹脂２０の配向によって発生する外観差を、抑制した均一外観成形品を得ることができる。

また、結晶性樹脂２０に添加される球状体の直径（数平均粒径）は、５０μｍ以上であることが好ましい。特に球状体が熱膨張性のマイクロカプセルである場合は、膨張後の直径が５０μｍ以上であることが好ましい。球状体の直径を、結晶性樹脂２０の分子サイズに比べて十分に大きい５０μｍ以上にすることで、樹脂成形品中において結晶性樹脂２０が占める領域を低減して、結晶性樹脂２０の分子の自由体積（自由領域）を小さくすることができる。特に熱膨張性カプセルは、膨張することによって球状体の寸法を拡大することによって溶融樹脂の自由体積を寸法的に縮小させることができると共に、更に発泡ガス圧力によって球状形状を溶融樹脂に押し付けることにより、溶融樹脂の配向を球状体表面に沿わせて分子の一方向への配向を抑制することができる。これにより、射出充填時における結晶性樹脂２０の流動方向に沿った分子配向がより一層抑制されるので、合流部Ｍの跡が外観不良として残ることをより確実に防止することができる。

射出充填時における金型１０の温度Ｔは、結晶性樹脂２０の溶融温度Ｔｍ−１００℃以上に加熱される。結晶性樹脂２０の流動性・転写性確保および昇温時間短縮・昇温エネルギー抑制両立する観点から、射出充填時における金型１０の温度Ｔを、Ｔｍ−１００℃≦Ｔ≦Ｔｍ＋５０℃の範囲に加熱することが好ましい。
金型１０の温度Ｔは、球状体がマイクロカプセルの場合もそうでない場合も、Ｔｍ−１００℃以上であり、Ｔｍ−１００℃≦Ｔ≦Ｔｍ＋５０℃が好ましい。特に球状体がマイクロカプセルである場合は、球形状を維持して、結晶性樹脂２０の配向を確実に阻害する観点から、金型１０の温度Ｔを、Ｔｍ−１００℃以上（好ましくはＴｍ−１００℃≦Ｔ≦Ｔｍ＋５０℃）であって、かつ、Ｔ１≦Ｔ≦Ｔ２の範囲に設定することが好ましく、Ｔｅ≦Ｔ≦Ｔ２の範囲に設定することがより好ましい。ただし、Ｔ１マイクロカプセルの周囲（結晶性樹脂２０）の減圧によってマイクロカプセルが膨張を始める温度であり、Ｔ２はマイクロカプセルの温度に対する膨張変形度合いが緩増から急増に転ずる変曲点温度であり、Ｔｅはマイクロカプセルの内部の発泡剤が分解・揮発することによる膨張開始温度（＞Ｔ１）である。例えば、アクリロニトリル系のシェルを有するマイクロカプセルの場合、Ｔ１はＴｅ−７０℃に近い値であり、Ｔ２はＴｅ＋３０℃に近い値であるから、金型１０の温度Ｔを、Ｔｅ−７０℃≦Ｔ≦Ｔｅ＋３０℃の範囲に設定することが好ましく、Ｔｅ≦Ｔ≦Ｔｅ＋３０℃の範囲に設定することがより好ましい。

図２は、本実施形態に係る射出成形方法の射出充填時における金型温度および合流部の樹脂圧力の一例を示すグラフである。同図では、射出充填時における金型温度を下段のグラフに示し、射出充填時における合流部の樹脂圧力を上段のグラフに示している。

図２に示す例では、時刻ｔ１において金型１０の加熱を開始して、金型１０の温度がＴ_ＭＡＸ（Ｔｍ−１００℃≦Ｔ）（ただし、Ｔｍは結晶性樹脂２０の溶融温度）に到達するまで、金型１０の加熱が行われる。この後、金型１０が冷却されるまで（ｔ＜ｔ４）、金型１０の温度はＴ_ＭＡＸで維持される。

温度Ｔ_ＭＡＸに維持された金型１０のキャビティ１２に、複数のゲート１４（１４Ａ、１４Ｂ）を介して、結晶性樹脂２０の射出充填が開始される（ｔ＝ｔ２）。結晶性樹脂２０の射出充填を継続すると、時刻ｔ３において、異なるゲート１４（１４Ａ、１４Ｂ）から注入された結晶性樹脂２０が合流部Ｍで合流して、合流部Ｍにおける樹脂圧力は上昇し始める。

このようにして結晶性樹脂２０の射出充填を行った後、時刻ｔ４において、金型１０を冷却して、キャビティ１２に充填された結晶性樹脂２０を固化する。金型１０の冷却は、結晶性樹脂２０を迅速に固化する観点から、金型１０の内部に冷却水を流して強制的に行うことが好ましい。

最後に、固化された結晶性樹脂２０を金型１０から取り外すことで、所望の形状の樹脂成形品が得られる。

図３は、本実施形態に係る射出成形方法により結晶性樹脂２０を射出成形する際における合流部Ｍの周辺の様子を示す図である。

図３（ａ）に示す金型１０のキャビティ１２に球状体２２を含有する結晶性樹脂２０を射出充填すると、異なるゲートから注入された結晶性樹脂２０は、それぞれ、キャビティ１２内を合流部Ｍに向かって流れる（図３（ｂ）参照）。そして、図３（ｃ）に示すように、合流部Ｍにおいて、異なるゲートから注入された結晶性樹脂２０のフローフロントＦが互いに接触し、合流部Ｍにおける樹脂圧力が上昇し始める。

結晶性樹脂２０の射出充填を継続すると、合流部Ｍにおける結晶性樹脂２０の合一化が進み（図３（ｄ）参照）、最終的には、合流部Ｍにおける金型１０の転写が完了する。

上述のように、本実施形態に係る射出成形方法によれば、成形対象である結晶性樹脂２０に球状体２２が含有されるとともに、射出成形時における金型１０の温度が結晶性樹脂２０の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱される。また前記加熱後に該温度で維持すれば、通常の結晶性樹脂だけでなく、生分解性樹脂などの結晶化速度の特に遅い結晶性樹脂に対しても更に有効である。

このため、結晶性樹脂２０に含まれる球状体２２が、射出充填時、及び冷却固化時における結晶性樹脂２０の流動方向に沿った分子配向を阻害する抵抗体として機能し、合流部Ｍの両側における結晶性樹脂２０の配向度合いが略同一になり、光沢の差異が生じることがない。また、球状体２２により、射出充填時、及び冷却固化時における結晶性樹脂２０の流動方向に沿って配向する分子の割合が小さくなるので、樹脂成形品の収縮率の異方性が緩和され、合流部Ｍの跡がより一層目立たなくなる。特に球状体が熱膨張性のマイクロカプセルである場合は、発泡ガスが十分な剛性を有するマイクロカプセルのシェルに囲まれており、破裂や変形が少ないことによって球状形状を維持できることによって、マイクロカプセルが分子配向を阻害する抵抗体として機能し、樹脂成形品の収縮率の異方性が緩和され、合流部の跡がより一層目立たなくなる。

さらに、射出成形時における金型１０の温度が結晶性樹脂２０の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱されるため、結晶性樹脂の流動性・転写性確保および昇温時間短縮・昇温エネルギー抑制を両立させることができる。更にはキャビティ１２に射出された樹脂２０の流動性（軟らかさ）を適度に保って、合流部Ｍにおける金型１０の転写性を向上させることができる。したがって、合流部Ｍにおける金型１０の転写不良に起因する外観不良を防止することができる。

以上、本発明の一例について詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはいうまでもない。

上述の実施形態に係る方法により、以下に示すように射出成形を行って、樹脂成形品の外観を評価した。

［実施例１］
金型１０には、３個のゲート１４を有する自動車フロントグリル用の金型を用い、結晶性樹脂２０には、溶融温度が１６５℃であるポリプロピレン（ＰＰ、日本ポリプロ株式会社製、ノバテックＰＰ）を用いた。また、結晶性樹脂２０には、球状体として、熱膨張性のマイクロカプセル（積水化学工業株式会社製、ＡＤＶＡＮＣＥＬＬ、発泡後直径φ８０〜２００μｍ、Ｔ１＝９５℃、Ｔ２＝１９５℃、Ｔｅ＝１６５℃）を２ｗｔ％添加した。また金型の加熱は熱媒体流体として蒸気を用いて行った。
結晶性樹脂２０の金型１０への射出充填は、三菱プラスチックテクノロジー株式会社製４５０ＭＥII−７０ＤＤを用いて、次のように行った。
まず、射出充填時における金型１０の温度を流動性・転写性確保および昇温時間短縮・昇温エネルギー抑制を両立する観点から、金型１０を予め１２０℃に加熱した。
この金型１０のキャビティ１２に、３個のゲート１４を介して、結晶性樹脂２０を射出充填した。このとき、結晶性樹脂２０の温度（すなわち、射出成形機のシリンダ温度）を２３０℃に設定した。
結晶性樹脂２０の射出充填後に、マイクロカプセルの膨張を促進するために保圧工程を行うことなく金型１０を冷却して、キャビティ１２内の結晶性樹脂２０を固化した。これにより、図４に示す樹脂成形品が得られた。
なお、本実施例では射出充填後に金型１０を冷却しているが、成形サイクル短縮のために冷却開始を射出充填完了前から行ってもよい。
また射出充填後に、図示しない可動型盤の後退や金型中子の後退によって、キャビティ１２を拡大すれば、外観不良の無い結晶性樹脂２０による軽量な発泡成形品を得ることもできる。
また本実施例では金型の加熱は加熱媒体流体として蒸気を用いて行ったが、加熱媒体流体を用いるのではなく、電気抵抗式ヒータ、高周波式ヒータなどの他の加熱手段を用いてもよい。

［実施例２］
結晶性樹脂２０として、ポリプロピレン（ＰＰ）に代えてポリエチレン（ＰＥ）を用いたこと、および金型１０の予め加熱する温度を１００℃にしたこと以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。なお、使用したポリエチレン（ＰＥ）の溶融温度は１３５℃であった。

［比較例１］
金型２０の１２０℃への予備加熱を行わなかった以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。

［比較例２］
球状体を結晶性樹脂２０に添加しなかったこと、および射出充填後に保圧を４５ＭＰａを１０秒付加したこと以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。

［比較例３］
球状体を結晶性樹脂２０に添加せず、発泡剤として超臨界窒素ガスを結晶性樹脂２０に０．５ｗｔ％注入して成形を行った以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。

［比較例４］
球状体を結晶性樹脂２０に添加せず、発泡剤として化学発泡剤（炭酸ガス）を結晶性樹脂２０にマスターバッチにて３ｗｔ％混合して成形を行った以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。
［比較例５］
結晶性樹脂２０に球状体としてマイクロカプセルではなくφ２０μｍのアルミニウム粉を１．０ｗｔ％混練したこと、および射出充填後に保圧を４５ＭＰａを１０秒付加したこと以外は、実施例１と同様の条件で樹脂成形品を作製した。

[実施例及び比較例の比較検討]
上述の実施例１及び２と比較例１〜５とにおいて得られた樹脂成形品を目視にて観察した。樹脂成形品の外観評価結果を下記の表に示す。
表１．樹脂成形品の外観評価結果

この表から、射出充填時における金型１０の温度を結晶性樹脂２０の溶融温度−１００℃以上の温度に加熱するとともに、結晶性樹脂２０に球状体を含有させることにより、合流部Ｍの跡が外観不良として残らないことが分かる（実施例１及び２）。
一方、金型１０の予備加熱を行わなかった場合（比較例１）や、結晶性樹脂２０に球状体を含有させなかった場合（比較例２〜４）、および小径の球状体を含有させた場合（比較例５）には、合流部の凹みとシルバーストリークを防止できたものの、合流部Ｍを境とした樹脂成形品の表面の光沢、反射具合に差異による合流部Ｍの跡（境界線）が外観不良として残った。

［比較例で外観不良が起こった理由］
比較例１〜５で外観不良が起こった理由について、図５〜８を参照して説明する。なお、ここでは、上述の実施形態で説明した図３と異なる内容についてのみ説明し、図３と共通する内容については説明を省略する。
図５は、比較例１の条件で射出成形を行った際における合流部Ｍの周辺の様子を示す図である。比較例１では金型の予備加熱を行わなかったため、合流部Ｍにおける結晶性樹脂２０の金型１０への押し付けが不十分なまま、結晶性樹脂２０が固化してしまい（図５（ｄ）参照）、合流部Ｍの跡である凹みが外観不良として残ったものと考えられる。
図６は、比較例２の条件で射出成形を行った際における合流部Ｍの周辺の様子を示す図である。比較例２では金型の予備加熱を行ったため、合流部Ｍにおける凹みとシルバーストリークと金型１０の転写不良を防止することができた（図６（ｅ）参照）。しかしながら、比較例２では結晶性樹脂２０に球状体を含有させなかったため、結晶性樹脂２０が流動方向に沿って分子配向して、合流部Ｍの両側における配向度合いの差異に起因する光沢差が生じてしまう。このため、比較例２において合流部Ｍの跡が外観不良（境界線）として残ったものと考えられる。
図７は、比較例３及び４の条件で射出成形を行った際における合流部Ｍの周辺の様子を示す図である。比較例３及び４では金型の予備加熱を行ったため、合流部Ｍにおける凹みとシルバーストリークと金型１０の転写不良を防止することができた（図７（ｅ）参照）。しかしながら、比較例３及び４では結晶性樹脂２０に球状体を含有させなかったため、結晶性樹脂２０が流動方向に沿って分子配向して、合流部Ｍの両側における配向度合いの差異に起因する光沢差が生じてしまう。このため、比較例３及び４において合流部Ｍの跡が外観不良（境界線）として残ったものと考えられる。
なお、比較例３及び４では、それぞれ超臨界ガスと化学発泡剤とを用いて、結晶性樹脂２０を発泡させたが、気泡２４は周囲の結晶性樹脂２０の圧力によって容易に変形してしまうため、特に成形品表面においては気泡が破裂する場合があるため、気泡の球状形状を維持できなくなり、結晶性樹脂２０の分子配向を十分に阻害することができず、合流部Ｍの両側における配向度合いの差異に起因する光沢、反射具合に差が生じてしまったと考えられる。
図８は、比較例５の条件で射出成形を行った際における合流部Ｍの周辺の様子を示す図である。比較例５では金型の予備温調と、結晶性樹脂２０に球状形状のアルミニウム粉の混練を行ったため、合流部Ｍにおける凹みと金型１０の転写不良の色ムラを抑制することができた（図８（ｅ）参照）。しかしながら、比較例５では球状体が小径であり、更には熱膨張により拡径しないため、球状体が十分な剛性を有しているものの、結晶性樹脂２０の分子の自由体積（自由領域）を十分に縮小させることができず、結晶性樹脂２０が流動方向に沿って分子配向して、合流部Ｍの両側における結晶性樹脂２０の配向度合いの差異に起因する光沢差が生じてしまう。このため、比較例５において合流部Ｍの跡(境界線)が外観不良として残ったものと考える。

Claims (7)

1. 複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する方法であって、
   前記金型の温度を前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上に加熱する工程と、
   前記結晶性樹脂の前記溶融温度−１００℃以上に加熱された前記金型内に、前記複数のゲートを介して、球状体を含有する前記結晶性樹脂を射出充填する工程と、
   前記金型内に射出充填された前記結晶性樹脂が固化するように、前記金型を冷却する工程とを備え、前記球状体は射出工程および冷却工程において球状形状を実質的に維持可能な熱膨張性を有するマイクロカプセルであることを特徴とする射出成形方法。
2. 前記金型はＴ１≦Ｔ≦Ｔ２の範囲で加熱されることを特徴とする請求項１に記載の射出成形方法。
   （ただし、Ｔは前記金型の温度であり、Ｔ１は前記マイクロカプセルの周囲の減圧によって前記マイクロカプセルが膨張を始める温度であり、Ｔ２は前記マイクロカプセルの温度に対する膨張変形度合いが緩増から急増に転ずる変曲点温度である。）
3. 複数のゲートを有する金型を用いて結晶性樹脂を射出成形する方法であって、
   前記金型の温度を前記結晶性樹脂の溶融温度−１００℃以上に加熱する工程と、
   前記結晶性樹脂の前記溶融温度−１００℃以上に加熱された前記金型内に、前記複数のゲートを介して、球状体を含有する前記結晶性樹脂を射出充填する工程と、
   前記金型内に射出充填された前記結晶性樹脂が固化するように、前記金型を冷却する工程とを備え、前記球状体は射出工程および冷却工程において球状形状を実質的に維持可能な、直径が５０μｍ以上の球状体であることを特徴とする射出成形方法。
4. 前記球状体は、熱膨張性を有するマイクロカプセル又は球状フィラーの少なくとも一方を含むことを特徴とする請求項３に記載の射出成形方法。
5. 前記球状体の直径が５０μｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２のいずれか一項に記載の射出成形方法。
6. 前記結晶性樹脂は、オレフィン系の樹脂であることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項に記載の射出成形方法。
7. 前記金型の冷却は、前記金型の内部に冷却水を流して強制的に行うことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の射出成形方法。

Images