JP6958206B2

JP6958206B2 - 熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法

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Publication number: JP6958206B2
Application number: JP2017195384A
Authority: JP
Inventors: 周岡坂; 藤井　俊介; 浩二小泉; 山本　晋也
Original assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Bakelite Co Ltd
Priority date: 2017-10-05
Filing date: 2017-10-05
Publication date: 2021-11-02
Anticipated expiration: 2037-10-05
Also published as: JP2019069522A

Description

本発明は、熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法に関する。

金型で成形する際、成形材料には、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂を含有する組成物が利用されている。
熱可塑性樹脂を含有する組成物（熱可塑性樹脂組成物）を利用して成形する場合、熱可塑性樹脂組成物に熱を加えて液状になったものを金型に流し込み、これを冷却して固めることにより、所定形状の成形品が得られる。
熱硬化性樹脂を含有する組成物（熱硬化性樹脂組成物）を利用して成形する場合、熱硬化性樹脂組成物を金型内に投入した後、熱硬化性樹脂組成物に熱を加えて、一時溶融した液状とし、その後さらに加熱して化学反応で硬化させることにより、所定形状の成形品が得られる。

成形材料として熱硬化性樹脂組成物を利用した成形品は、熱を加えても柔らかくならないという特性を有する。このため、熱硬化性樹脂組成物は、機械的強度特性、耐熱性、耐薬品性又は寸法精度等が要求される用途に好適な成形材料である。
また、熱硬化性樹脂組成物を利用して成形する方法には、例えば圧縮成形、トランスファー成形、射出成形が一般的に適用される。
例えば、特許文献１には、成形材料としてフェノール樹脂組成物を利用し、射出成形によりボビン（寸法５０ｍｍ×３０ｍｍ×６０ｍｍ）を成形する技術が開示されている。

特開２０１１−０７４１７４号公報

しかしながら、成形材料として熱硬化性樹脂組成物を利用して成形した場合、加熱により化学反応が進み、いったん硬化してしまうと液状に戻ることはない。したがって、特に大きい寸法の大型成形品を成形する際、大容量の金型への充填途中に、熱硬化性樹脂組成物が加熱により徐々に硬化してしまう。このため、熱硬化性樹脂組成物が金型全体へ行き渡りにくく、成形不良が生じやすいという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、熱硬化性樹脂組成物を用いて、大型の成形品を良好に製造することを課題とする。

上記課題を解決するために、以下の手段を提供する。
（１）成形材料である熱硬化性樹脂組成物が供給される材料供給部１つ以上と、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物が流入するキャビティと、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物の前記キャビティへの流入口であるゲート１つ以上と、を備えた成形装置を用いて、熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形品を成形する製造方法であって、前記成形装置は、キャビティの容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たし、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物を前記キャビティへ流入させる際、前記キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御することを特徴とする、熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法。

（２）前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物を前記キャビティへ流入させる操作を、前記キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御しつつ３０秒間以上継続して行うことを特徴とする、前項（１）に記載の熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法。

本発明の製造方法によれば、熱硬化性樹脂組成物を用いて、大型の成形品を良好に製造することができる。

本実施形態に使用可能な成形装置の一実施形態を示す断面図である。成形装置の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態で使用の成形材料に対してラボプラストミルによる試験で得られる、トルク値（縦軸）と混練時間（横軸）との関係を示すグラフである。

以下、本発明を適用した、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品の製造方法について、図面を用いて詳細に説明する。尚、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

（熱硬化性樹脂組成物の大型成形品の製造方法）
本実施形態の、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品の製造方法（以下単に「大型成形品の製造方法」又は「製造方法」ともいう。）においては、特定の成形装置を用い、熱硬化性樹脂組成物（成形材料）の流速を特定範囲に制御して、当該成形材料をキャビティへ流入させる。

＜成形材料＞
成形材料である熱硬化性樹脂組成物としては、特に制限されず、樹脂成分として熱硬化性樹脂を含有するものが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えばレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイド樹脂、ユリア（尿素）樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シアネートエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、（メタ）アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。

成形材料である熱硬化性樹脂組成物は、熱硬化性樹脂の他、さらに、必要に応じて、熱硬化性樹脂以外の樹脂、溶媒もしくは分散媒、硬化剤、硬化助剤、酸化防止剤、充填材、離型剤、顔料（カーボンブラック等）、増感剤、酸増殖剤、可塑剤、難燃剤、安定剤又は帯電防止剤等を含有してもよい。

熱硬化性樹脂以外の樹脂としては、光硬化性樹脂、ラジカル反応性硬化樹脂、嫌気硬化性樹脂等の硬化性樹脂が挙げられる。

硬化剤としては、例えば２官能以上のエポキシ系化合物、イソシアネート類；ヘキサメチレンテトラミン、脂肪族ポリアミン、芳香族ポリアミン、ジシアミンジアミドなどのアミン化合物；脂環族酸無水物、芳香族酸無水物などの酸無水物、ノボラック型フェノール樹脂などのポリフェノール化合物、イミダゾール化合物等が挙げられる。

硬化助剤としては、例えば酸化マグネシウム等の酸化金属化合物、水酸化カルシウム等の水酸化金属化合物、イミダゾール化合物、三級アミン化合物、有機リン化合物等が挙げられる。
硬化助剤を用いる場合には、熱硬化性樹脂組成物における硬化助剤の含有率は、熱硬化性樹脂組成物の総量（１００質量％）のうちの１．０質量％以下が好ましく、０．９質量％以下がより好ましく、０．３〜０．８質量％がさらに好ましい。硬化助剤の含有率を前記の好ましい範囲とすることにより、熱硬化性樹脂組成物の流動性をより高められる。

酸化防止剤としては、例えばポリリン酸メラミン、ヒンダードフェノール、ヒンダードアミン、ホスファイト系酸化防止剤、チオエーテル系酸化防止剤、ポリリン酸エステルなどのリン系難燃剤、メラミン系難燃剤等が挙げられる。
充填材としては、無機充填材、有機充填材等が挙げられる。無機充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。有機充填材としては、例えば、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリビニルブチラール、アクリロニトリルブタジエンゴム、パルプ、木粉等が挙げられ、これらのうちの１種又は２種以上を組み合わせて用いることができる。
離型剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。

本実施形態の製造方法において、成形材料である熱硬化性樹脂組成物は、粉体、溶液若しくは分散液、成形体（タブレット形状など）等の形態で用いることができる。熱硬化性樹脂組成物の形態は、例えば、使用する成形装置に応じて適宜選択できる。

本実施形態の製造方法においては、溶融時に流動性の高い成形材料を用いることが好ましい。
成形材料として、粉体状の熱硬化性樹脂組成物を調製する際、溶融時の流動性を高められやすいことから、熱硬化性樹脂組成物の粒子径は０．２〜３ｍｍ程度のものが好ましい。

成形材料である熱硬化性樹脂組成物としては、流動性が高く、硬化が速すぎずに適度な速さで進みやすいことから、下記のラボプラストミルにおける流動特性を有するものが好ましい。

ラボプラストミルにおける流動特性について：
ラボプラストミルによる試験で得られる、トルク値（縦軸）と混練時間（横軸）との関係を示すグラフにおいて、最低トルク値（ｔ_０）が１０Ｎ・ｍ以下であり、かつ、トルク値が前記最低トルク値（ｔ_０）に対して１０％上昇した前記グラフ上の点Ｐと、トルク値が前記最低トルク値（ｔ_０）に対して４００％上昇した前記グラフ上の点Ｑと、を結ぶ直線の傾きが０．０５〜０．５の範囲内となる成形材料。

［ラボプラストミルによる試験］
例えば、ラボプラストミル（株式会社東洋精機製作所製、４Ｃ１５０）を用い、容量３０ｃｍ^３のチャンバー内に、１５ｃｍ^３×密度（ｇ／ｃｍ^３）の成形材料を投入し、温度１３０℃にて、ブレード（ミキサータイプＲ３０）の回転数３０ｒｐｍで２軸混練し、その際の混練抵抗を、軸に受けるトルクとして測定する。

図３は、本実施形態で使用の成形材料に対してラボプラストミルによる試験で得られる、トルク値（縦軸）と混練時間（横軸）との関係を示すグラフである。
図３中、ｔ_０は最低トルク値；点Ｐは、トルク値が最低トルク値（ｔ_０）に対して１０％上昇したグラフ上の点；点Ｑは、トルク値が最低トルク値（ｔ_０）に対して４００％上昇したグラフ上の点である。
本実施形態では、直線ＰＱの傾きが０．０５〜０．５の範囲内となる成形材料を用いることが好ましく、直線ＰＱの傾きが０．１〜０．３の範囲内となる成形材料を用いることがより好ましい。

成形材料における前記のラボプラストミルにおける流動特性は、例えば成形材料の組成（樹脂の配合量又はその種類、硬化助剤の配合量又はその種類、充填剤の配合量又はその種類など）を選択することにより制御できる。

＜成形装置＞
図１は、本実施形態に使用可能な成形装置の一実施形態を示す断面図である。
成形装置１００は、少なくとも、成形金型１０と、その上方中央部に設けられたトランスファーユニット２０とを備える。

成形金型１０は、上型となる第１プレート１２と、下型となる第２プレート１４とで構成されている。成形装置１００においては、第１プレート１２と第２プレート１４とが鉛直方向に積み重なり、略直方体形状のキャビティ１１が形成されている。
第１プレート１２は、その上面が固定側取付板３２に取り付けられている。トランスファーユニット２０は、固定側取付板３２に囲まれて固定され、第１プレート１２に接続している。
第２プレート１４は、その下面が可動側取付板３４に取り付けられている。

トランスファーユニット２０は、円筒状のシリンダ２２と、シリンダ２２内を長軸方向に可動するプランジャ２４とを備える。
シリンダ２２とプランジャ２４と第１プレート１２とで囲まれる空間は、材料供給部２１（トランスファーポット）となる。材料供給部２１には、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が供給される。

第１プレート１２には、スプル１３が設けられている。すなわち、成形装置１００は、材料供給部２１とキャビティ１１との間にスプル１３を備える。スプル１３は、材料供給部２１及びキャビティ１１のそれぞれに開口している。
スプル１３は、材料供給部２１とキャビティ１１とを接続し、材料供給部２１に供給された熱硬化性樹脂組成物がキャビティ１１へ通流する通路となる。
図１において、スプル１３は、材料供給部２１からキャビティ１１へ向かって先細り形状とされている。そして、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ１１への流入口（スプル１３のキャビティ１１への開口部）をゲート１５としている。
成形装置１００では、材料供給部２１及びゲート１５がキャビティ１１の中央付近の上方に設けられている。

図１に示した成形装置１００においては、ゲート１５、スプル１３、材料供給部２１及びプランジャ２４を各１つ（これらの組合せとして１セット）備えており、キャビティ１１の容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たしている。すなわち、キャビティの容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たしている。

かかるキャビティの容量と、１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和と、の関係は、従来に比べて、成形材料の使用量が非常に多く、製造される成形品が大型サイズとなることを意味する。
成形装置１００としては、キャビティ１１の容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）が、例えば４０００〜１２００００（ｍｍ）の範囲にある装置が好ましく用いられ、より好ましくは１００００〜６００００（ｍｍ）の範囲にある装置が用いられ、さらに好ましくは２００００〜６００００（ｍｍ）の範囲にある装置が用いられる。

成形装置１００において、キャビティ１１の容量（ｍｍ^３）は、例えば５０００００ｍｍ^３以上であり、好ましくは１００００００ｍｍ^３以上、より好ましくは１１０００００〜６００００００ｍｍ^３である。このようにキャビティ１１の容量が大きい場合、すなわち、成形材料である熱硬化性樹脂組成物の使用量が多い場合であっても、本実施形態の製造方法を適用することにより、大型の成形品を良好に製造することができる。

１つ以上の材料供給部２１底部２１ｂの投影面積の総和（ｍｍ^２）は、例えば７００ｍｍ^２以上であり、好ましくは１０００〜６００００ｍｍ^２であり、より好ましくは１００００〜５５０００ｍｍ^２である。
１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）は、例えば１０〜６００ｍｍ^２であり、好ましくは５０〜５００ｍｍ^２、より好ましくは１００〜３００ｍｍ^２である。

また、成形装置１００としては、１つ以上の材料供給部２１底部２１ｂの投影面積の総和（ｍｍ^２）／１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）が、例えば１０〜１１００の範囲にある装置が好ましく用いられ、より好ましくは５０〜５００の範囲にある装置が用いられ、さらに好ましくは１００〜５００の範囲にある装置が用いられ、特に好ましくは２００〜５００の範囲にある装置が用いられ、最も好ましくは２００〜４００の範囲にある装置が用いられる。
１つ以上の材料供給部の投影面積の総和と、１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和との比を、前記の好ましい範囲内に設定することで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティへの充填不良が生じにくくなり、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品をより安定に成形できる。

成形装置１００における、ゲート１５から最も遠いキャビティ１１端部までの距離は、所望とする成形品の形状等によるが、例えば６０ｃｍ以上であり、好ましくは４０〜６０ｃｍである。

第１プレート１２、第２プレート１４、プランジャ２４をそれぞれ構成する材料は、例えば、鋼、アルミ等が挙げられる。

第１プレート１２内部、第２プレート１４内部には、それぞれ、キャビティ１１に流入した熱硬化性樹脂組成物を加熱するため、熱媒体（不図示）が収容されている。温度調整は、前記熱媒体をヒータ（不図示）で加熱し、直接冷却方式又は間接冷却方式により行うことができる。
成形金型１０の分割面（第１プレート１２の下面及び／又は第２プレート１４の上面）には、キャビティ１１内の空気、又は熱硬化性樹脂組成物から発生するガスを排気するためのエアーベント（ガスベント）（不図示）を設けることができる。

＜大型成形品を成形する工程＞
≪第１実施形態の大型成形品の製造方法≫
第１実施形態の製造方法では、成形装置１００を用いて、熱硬化性樹脂組成物（成形材料）を硬化させることにより大型成形品を成形する。具体的には、熱硬化性樹脂組成物を材料供給部２１からキャビティ１１へ、その流速を特定範囲に制御して流入させながら加熱する。

まず、成形材料である熱硬化性樹脂組成物を材料供給部２１に供給する。
成形材料としての熱硬化性樹脂組成物は、粉体状物を用いてもよく、成形体を用いてもよい。これらの中でも、熱が均一に伝わりやすく、取扱い性が良いことから、成形体を用いることが好ましい。成形体の形状は、特に制限されず、例えばプランジャ２４によりキャビティ１１への押出しが容易なことから、タブレット形状が好ましい。

材料供給部２１に供給された熱硬化性樹脂組成物は、キャビティ１１方向へ下がるプランジャ２４により押圧されてスプル１３を通流し、最後にゲート１５を通過してキャビティ１１へ流入する。

熱硬化性樹脂組成物をプランジャ２４により押圧する前に、予熱しておくことが好ましい。ここでの熱硬化性樹脂組成物の予熱は、材料供給部２１に供給する前もしくは後に、又は材料供給部２１に供給しながら行えばよい。
この際、熱硬化性樹脂組成物に対する予熱温度は、８０℃以上とすることが好ましく、９０〜１２０℃とすることがより好ましい。

第１実施形態の製造方法においては、材料供給部２１に供給された熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させる際、キャビティ１１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御する。かかる流速の制御により、熱硬化性樹脂組成物を用いて、従来に比べて大型の成形品を良好に製造することができる。
第１実施形態の製造方法においては、キャビティ１１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御し、この範囲の中でも、４００００〜８００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御することが好ましい。
キャビティ１１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、前記の下限値以上とすることで、熱硬化性樹脂組成物の硬化が進行する前にキャビティ１１への充填が完了することで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ１１への充填不良を生じにくくなる。一方、前記の上限値以下とすることで、ゲート１５通過による発熱を抑えられ、熱硬化性樹脂組成物の硬化が抑制される。

第１実施形態の製造方法においては、材料供給部２１に供給された熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させる操作を、キャビティ１１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御しつつ、例えば３０秒間以上継続して行うことができ、さらには３０〜１８０秒間継続して行うことができ、好ましくは６０〜１２０秒間継続して行うことができ、より好ましくは６０〜９０秒間継続して行う。
このように、第１実施形態の製造方法では、熱硬化性樹脂組成物の流速を特定の範囲内に制御しつつ、一定時間継続して、熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させることで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ１１への充填不良をより生じにくくなる。

上述のように、キャビティ１１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御すること、及び熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させる操作を３０秒間以上継続して行うことを可能とするためには、例えば、ｉ）熱硬化性樹脂組成物の組成、ｉｉ）材料供給部２１に供給する熱硬化性樹脂組成物の溶融粘度及び／又は流動特性、ｉｉｉ）１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）、ｉｖ）１つ以上の材料供給部２１底部２１ｂの投影面積の総和（ｍｍ^２）等を適宜変更する方法が挙げられる。

熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させながら加熱する際の温度は、例えば１５０℃以上とすることが好ましく、１５０〜１８０℃とすることがより好ましい。
熱硬化性樹脂組成物の硬化は、熱硬化性樹脂組成物をキャビティ１１へ流入させながら加熱することにより行う他、熱硬化性樹脂組成物の全量をキャビティ１１へ流入させた後に再度加熱することにより行ってもよい。
以上の工程により、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を製造することができる。

上述した第１実施形態の製造方法においては、キャビティ１１の容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲート１５のキャビティ１１への開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たす成形装置１００を用いて、キャビティ１１へ流入する成形材料（熱硬化性樹脂組成物）の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御することにより、成形材料として熱硬化性樹脂組成物を用いて、従来よりも大型の成形品を良好に製造することができる。第１実施形態の製造方法によれば、特に、大容量のキャビティ１１への充填途中に、熱硬化性樹脂組成物が加熱により硬化してキャビティ１１への充填不良を生じることが無く、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を安定に成形できる。

上述した成形装置１００は、ゲート１５、スプル１３、材料供給部２１及びプランジャ２４を各１つ（これらの組合せとして１セット）備えていたが、これに限定されず、成形装置にはゲート１５、スプル１３、材料供給部２１及びプランジャ２４の組合せとして２セット以上が設けられていてもよい。すなわち、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティ１１へ流入する形態でもよい。この形態である場合には、熱硬化性樹脂組成物をより速くかつ効率的にキャビティ１１へ流入することができる。
かかる２セット以上の形態である場合、複数の材料供給部２１の配置は、目的とする成形品の形状などに応じて適宜設定され、例えば成形金型１０を上方から平面視した際、縦方向に２箇所以上かつ横方向に２箇所以上とする配置が挙げられる。
成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティへ流入する形態の場合、キャビティの容量（ｍｍ^３）／複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たす成形装置を用いる。

また、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティへ流入する形態の場合、「キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速」とは、複数のゲートを通過する熱硬化性樹脂組成物の合計量についての単位時間当たりのキャビティへの流入量をいう。

複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）は、例えば１０〜６００ｍｍ^２であり、好ましくは５０〜５００ｍｍ^２、より好ましくは１００〜３００ｍｍ^２である。
複数のゲートが設けられる場合、そのゲートの数は、成形材料の種類又はキャビティの容量等を考慮して適宜設定され、例えば２〜１０個とされ、好ましくは４〜８個とされる。
複数のゲートが設けられる場合、ゲート１個当たりのキャビティへの開口面積（ｍｍ^２）は、例えば１０ｍｍ^２以上であり、好ましくは１０〜３００ｍｍ^２であり、より好ましくは１０〜１００ｍｍ^２である。かかる場合、ゲート１個当たりのゲート径Ｇ_１（ｍｍ）は、例えば４ｍｍ以上であり、好ましくは４〜２０ｍｍ、より好ましくは４〜１０ｍｍである。

例えば、複数の材料供給部２１が設けられている場合、複数のプランジャ２４を同時に可動させ、又は個別の制御により可動させて、材料供給部２１に供給された熱硬化性樹脂組成物を、キャビティ１１へ押し出して流入させる。

上述した成形装置１００においては、材料供給部２１からキャビティ１１の上方に設けられているゲート１５を通過して熱硬化性樹脂組成物がキャビティ１１へ流入する形態としているが、これに限らず、例えば、材料供給部２１からランナを介して、熱硬化性樹脂組成物がキャビティ１１の側面から流入する形態としてもよいし、キャビティ１１の下方から流入する形態としてもよい。
また、同一の材料供給部２１がランナを介して複数のスプル１３と接続され、熱硬化性樹脂組成物がこれら複数のスプル１３を通流してキャビティ１１へ流入する形態としてもよい。

上述した第１実施形態の製造方法では、移送ユニットを備えた成形装置１００が用いられているが、これに限らず、例えば射出ユニットを備えた成形装置等も用いることができる。

≪成形装置の他の実施形態≫
図２は、本実施形態に使用可能な成形装置の他の実施形態を示す断面図である。
成形装置２００は、少なくとも、成形金型４０と、その上方に設けられた射出ユニット５０とを備える。

成形金型４０は、上型となる第１プレート４２と、中型となる第２プレート４４と、下型となる第３プレート４６とで構成されている。成形装置２００においては、第１プレート４２と第２プレート４４と第３プレート４６とが鉛直方向に積み重なり、略直方体形状のキャビティ４１が形成されている。
第１プレート４２は、その上面が固定側取付板６２に取り付けられている。射出ユニット５０は、固定側取付板６２を介して第１プレート４２に接続している。
第３プレート４６は、その下面が可動側取付板６６に取り付けられている。

射出ユニット５０は、円筒状のシリンダ５２と、シリンダ５２内を長軸方向に可動するスクリュ５４と、シリンダ５２先端に設けられたノズル５６と、成形材料である熱硬化性樹脂組成物を投入するための投入口（不図示）と、シリンダ５２を介して熱硬化性樹脂組成物を加熱するヒータ（不図示）とを備える。

第１プレート４２には、第１スプル４３が設けられている。第２プレート４４には、第２スプル４７、及び第１スプル４３と第２スプル４７とを接続するランナ４９が設けられている。
第２プレート４４に設けられている第２スプル４７及びランナ４９は、射出ユニット５０に連通する第１スプル４３とキャビティ４１とを接続し、射出ユニット５０から送り出される熱硬化性樹脂組成物がキャビティ４１へ通流する通路となる。
図２において、第１スプル４３は、ランナ４９から射出ユニット５０へ向かって先細り形状とされている。第２スプル４７は、ランナ４９からキャビティ４１へ向かって先細り形状とされている。そして、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ４１への流入口（第２スプル４７のキャビティ４１への開口部）をゲート４５としている。
成形装置２００では、ゲート４５がキャビティ４１の中央付近の上方に設けられている。

図２に示した成形装置２００においては、キャビティ４１の容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲート４５のキャビティ４１への開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たしている。すなわち、キャビティの容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たしている。
このキャビティ４１の容量と、１つ以上のゲート４５のキャビティ４１への開口面積の総和と、の関係は、従来に比べて、成形材料の使用量が非常に多く、製造される成形品が大型サイズとなることを意味する。

成形装置２００におけるキャビティ４１の容量（ｍｍ^３）についての説明は、成形装置１００におけるキャビティ１１の容量（ｍｍ^３）についての説明と同様である。
成形装置２００において、ゲート４５のゲート径Ｇ_２（ｍｍ）は、例えば４ｍｍ以上であり、好ましくは４〜２０ｍｍである。
成形装置２００における、ゲート４５から最も遠いキャビティ４１端部までの距離は、所望とする成形品の形状等によるが、例えば６０ｃｍ以上であり、好ましくは４０〜６０ｃｍである。

第１プレート４２、第２プレート４４、第３プレート４６、射出ユニット５０をそれぞれ構成する材料は、例えば、鋼、アルミ等が挙げられる。

第１プレート４２内部、第２プレート４４内部、第３プレート４６内部には、それぞれ、熱硬化性樹脂組成物を加熱するため、熱媒体（不図示）が収容されている。温度調整は、前記熱媒体をヒータで加熱し、直接冷却方式又は間接冷却方式により行うことができる。
成形装置２００には、キャビティ４１内の空気、又は熱硬化性樹脂組成物から発生するガスを排気するためのエアーベント（ガスベント）（不図示）がキャビティ４１上方に設けられている。

≪第２実施形態の大型成形品の製造方法≫
第２実施形態の製造方法では、成形装置２００を用いて、熱硬化性樹脂組成物（成形材料）を硬化させることにより大型成形品を成形する。具体的には、熱硬化性樹脂組成物を射出ユニット５０からキャビティ４１へ、その流速を特定範囲に制御して流入させながら加熱する。

まず、成形材料を投入するための投入口（不図示）から熱硬化性樹脂組成物を、ヒータ（不図示）で加熱されたシリンダ５２内側に供給しつつ、スクリュ５４を回転させることによって、ノズル５６方向へ送り出す。そして、シリンダ５２先端の空間に送り出された熱硬化性樹脂組成物を計量する。
計量された熱硬化性樹脂組成物は、シリンダ５２とスクリュ５４との間の空間を通過する際、加熱されて溶融する。また、計量された熱硬化性樹脂組成物は、スクリュ５４の回転により、せん断力が加えられて溶融混合物となっている。
この溶融混合物は、シリンダ５２内をノズル５６方向へ前進するスクリュ５４により、射出ユニット５０から押し出されて第１スプル４３を通流し、ランナ４９へ流れ込む。そして、ランナ４９へ流れ込んだ溶融混合物（熱硬化性樹脂組成物）は、第２スプル４７を通流し、最後にゲート４５を通過してキャビティ４１へ流入する。

第２実施形態の製造方法においては、射出ユニット５０におけるシリンダ５２先端の空間に送り出されて計量された熱硬化性樹脂組成物をキャビティ４１へ流入させる際、キャビティ４１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御する。かかる流速の制御により、熱硬化性樹脂組成物を用いて、従来に比べて大型の成形品を良好に製造することができる。

上述のように、キャビティ４１へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御することを可能とするためには、例えば、ｉ）熱硬化性樹脂組成物の組成、ｉｉ）ゲート４５のゲート径Ｇ_２（ｍｍ）、ｉｉｉ）スクリュ５４の回転数等を適宜変更する方法が挙げられる。

熱硬化性樹脂組成物をキャビティ４１へ流入させながら加熱する際の温度は、例えば８０℃以上とすることが好ましく、９０〜１２０℃とすることがより好ましい。
熱硬化性樹脂組成物の硬化は、熱硬化性樹脂組成物をキャビティ４１へ流入させながら加熱することにより行う、又は熱硬化性樹脂組成物の全量をキャビティ４１へ流入させた後に再度加熱することにより行う。
以上のようにして、第２実施形態の製造方法により、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を製造することができる。

図２に示した成形装置２００を用いる第２実施形態の製造方法においては、キャビティ４１の容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲート４５のキャビティ４１への開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たす成形装置２００を用いて、キャビティ４１へ流入する成形材料（熱硬化性樹脂組成物）の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御することにより、熱硬化性樹脂組成物を用いて、従来に比べて大型の成形品を良好に製造することができる。第２実施形態の製造方法によれば、特に、大容量のキャビティ４１への充填途中に、熱硬化性樹脂組成物が加熱により硬化してキャビティ４１への充填不良を生じることが無く、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を安定に成形できる。

上述した成形装置２００は、ゲート４５、第２スプル４７及びランナ４９を各１つ（これらの組合せとして１セット）備えていたが、これに限定されず、射出ユニットを備えた成形装置にはゲート４５、第２スプル４７及びランナ４９の組合せとして２セット以上が設けられていてもよい。すなわち、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティ４１へ流入する形態でもよい。かかる形態の場合、第２プレート４４に設けられる複数のランナ４９の配置は、目的とする成形品の形状などに応じて適宜設定され、例えば第２プレート４４を上方から平面視した際、第１スプル４３との接続部から縦方向に２つ以上かつ横方向に２つ以上とする配置が挙げられる。
成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティへ流入する形態の場合、キャビティの容量（ｍｍ^３）／複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たす成形装置を用いる。

例えば、第２プレート４４に複数のランナが設けられている場合、それぞれのランナの先端付近に、キャビティ４１に接続する第２スプルが設けられる。かかる場合、射出ユニット５０内で計量された熱硬化性樹脂組成物（溶融混合物）は、シリンダ５２内をノズル５６方向へ前進するスクリュ５４により、射出ユニット５０から押し出されて第１スプル４３を通流し、複数のランナへ分かれて流れ込む。そして、それぞれのランナへ流れ込んだ溶融混合物は、複数の第２スプルを通流し、最後に複数のゲートを通過してキャビティ４１へ流入する。

尚、移送ユニットを備えた成形装置１００は、射出ユニットを備えた成形装置２００を用いる場合に比べて、場所を取らずに省スペース化が図れる点から好ましい。加えて、成形装置１００は、成形装置２００を用いる場合に比べて、熱硬化性樹脂組成物の材料供給部からキャビティまでの流動距離が短いため、キャビティの充填不良を生じにくい点から好ましい。

以下、本発明の効果を実施例及び比較例を用いて詳細に説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

＜成形材料＞
成形材料として、以下に示す粉体状の熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）と熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）とをそれぞれ用いた。

熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）の組成（合計１００質量％）：
樹脂成分としてレゾール型フェノール樹脂３０質量％及びノボラック型フェノール樹脂（重量平均分子量５０００）７質量％；硬化助剤として消石灰１質量％；充填材としてガラス繊維５０質量％及び焼成クレー５質量％；離型剤としてステアリン酸２質量％；その他添加剤５質量％
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）の密度：１．７８ｇ／ｃｍ^３

熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）の組成（合計１００質量％）：
樹脂成分としてレゾール型フェノール樹脂２７質量％及びノボラック型フェノール樹脂（重量平均分子量１２００）１０質量％；硬化助剤として消石灰０．５質量％；充填材としてガラス繊維４５質量％、焼成クレー５質量％及び溶融シリカ５質量％；離型剤としてステアリン酸２質量％；その他添加剤５．５質量％
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）の密度：１．７８ｇ／ｃｍ^３

熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）及び熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）には、Ｔｙｌｅｒ標準フルイにより篩分され、所定の目開きを通過した粒度のものを使用した。篩分に用いたそれぞれの目開きを次に示す。
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）の篩分に用いたフルイの目開き２．０ｍｍ
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）の篩分に用いたフルイの目開き１．４ｍｍ

また、熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）及び熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）について、［ラボプラストミルによる試験］を行い、成形材料の流動特性を評価した。

［ラボプラストミルによる試験］
ラボプラストミル（株式会社東洋精機製作所製、４Ｃ１５０）を用い、容量３０ｃｍ^３のチャンバー内に、１５ｃｍ^３×密度（ｇ／ｃｍ^３）の成形材料を投入し、温度１３０℃にて、ブレード（ミキサータイプＲ３０）の回転数３０ｒｐｍで２軸混練し、その際の混練抵抗を、軸に受けるトルクとして測定した。かかる測定について、図３で示すように、トルク値（縦軸）と混練時間（横軸）との関係を示すグラフを得た。そして、得られたグラフより、所定の直線ＰＱの傾きを求めた。
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）における直線の傾き０．２７
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ２）における直線の傾き０．１０

＜熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法＞
図１に示す成形装置１００と同様に、成形金型１０と、その上方に設けられたトランスファーユニット２０と、を備えた成形装置を用いて、成形材料を硬化させることにより大型成形品を成形した。
使用した成形装置においては、表１中のゲートの数が４個である場合、スプル１３及びゲート１５の配置は、成形金型１０を上方から平面視した際、縦方向に２箇所かつ横方向に２箇所（２×２）とされている。表１中のゲートの数が８個である場合、スプル１３及びゲート１５の配置は、成形金型１０を上方から平面視した際、縦方向に４箇所かつ横方向に２箇所（４×２）とされている。

各例の製造方法で使用した成形装置についてのキャビティの容量（Ｘ）（ｍｍ^３）、ゲート径Ｇ_１（ｍｍ）、ゲートの数（個）、複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（Ｙ）（ｍｍ^２）、ゲート１個当たりのキャビティへの開口面積（ｍｍ^２）、キャビティの容量／複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（Ｘ／Ｙ）（ｍｍ）、複数の材料供給部の底部の投影面積の総和（Ｚ）（ｍｍ^２）、複数の材料供給部の底部の投影面積の総和／複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和（Ｚ／Ｙ）をそれぞれ表１に示した。

（実施例１）
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）２０００ｇを材料供給部に供給し、温度１００℃に予熱した。次いで、予熱状態の熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）を、プランジャにより押圧して、材料供給部からキャビティへ流入させながら１６０℃に加熱することで成形品を得た。
熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）をキャビティへ流入させる操作は、キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物（Ｔｓ１）の流速を３０３６７（ｍｍ^３／秒）に制御しつつ、３７秒間継続して行った。

（実施例２〜６、比較例１〜３）
表１に示す通りに、成形材料、成形装置並びに製造条件（流速及び流入操作の継続時間）を変更した他は、実施例１と同様にして、成形材料を材料供給部からキャビティへ流入させながら１６０℃に加熱することで成形を行った。

＜評価＞
上述した各例の製造方法について、成形材料のキャビティへの充填性、及び、成形品の品質を評価した。

［成形材料のキャビティへの充填性］
以下に示す評価基準に従い、成形材料のキャビティへの充填性を評価した。この結果を表１に示した。
評価基準
Ａ：充填不良を生じることなく、成形材料の使用量の全量をキャビティへ流入させることができた。
Ｂ：充填不良を生じることなく、成形材料の使用量の全量をキャビティへ流入させることができたが、熱硬化性樹脂組成物の硬化が進行して時間を要した、又は強制的に流速を上げて充填させた。
Ｃ：成形材料をキャビティへ流入させる操作の途中で、熱硬化性樹脂組成物が硬化して流動性を失い、その全量をキャビティへ流入させることができなかった。

［成形品の品質］
以下に示す評価基準に従い、得られた成形品の外観を目視観察することにより、成形品の品質を評価した。この結果を表１に示した。
評価基準
Ａ：金型転写性が良好であり、欠肉等の外観表面状の不具合は観察されない。
Ｂ：未充填部は確認されないが、金型への転写性が部分的に劣る箇所が観察される。
Ｃ：部分的に未充填部又は形状欠落部が確認される。

表１に示す評価結果から、実施例１〜６の製造方法によれば、成形材料のキャビティへの充填性に優れ、良好な外観の成形品が得られることが確認できる。
したがって、本発明を適用することによって、大容量のキャビティへの充填途中に、熱硬化性樹脂組成物が加熱により硬化してキャビティへの充填不良を生じることが無く、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を安定に成形できること、が分かる。

１０成形金型、１１キャビティ、１２第１プレート、１３スプル、１４第２プレート、１５ゲート、２０トランスファーユニット、２１材料供給部、２２シリンダ、２４プランジャ、４０成形金型、４１キャビティ、４２第１プレート、４３第１スプル、４４第２プレート、４５ゲート、４６第３プレート、４７第２スプル、４９ランナ、５０射出ユニット、５２シリンダ、５４スクリュ、５６ノズル、１００成形装置、２００成形装置。

Claims

成形材料である熱硬化性樹脂組成物が供給される材料供給部１つ以上と、
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物が流入するキャビティと、
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物の前記キャビティへの流入口であるゲート１つ以上と、
を備えた成形装置を用いて、熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形品を成形する製造方法であって、
前記成形装置は、キャビティの容量（ｍｍ^３）／１つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和（ｍｍ^２）≧２５００（ｍｍ）の関係を満たし、
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物を前記キャビティへ流入させる際、前記キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御し、熱硬化性樹脂組成物の加熱温度を１５０〜１８０℃の範囲内に制御し、
前記キャビティの容量は、５０００００ｍｍ^３以上６００００００ｍ ^３以下であり、
前記熱硬化性樹脂組成物はフェノール樹脂を含み、且つラボプラストミルによる試験で得られる、トルク値（縦軸）と混練時間（横軸）との関係を示すグラフにおいて、最低トルク値（ｔ_０）が１０Ｎ・ｍ以下であり、かつ、トルク値が前記最低トルク値（ｔ_０）に対して１０％上昇した前記グラフ上の点Ｐと、トルク値が前記最低トルク値（ｔ_０）に対して４００％上昇した前記グラフ上の点Ｑと、を結ぶ直線の傾きが０．０５〜０．５（Ｎ・ｍ／秒）の範囲内であることを特徴とする、熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法。
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物を前記キャビティへ流入させる操作を、前記キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を３００００〜１０００００（ｍｍ^３／秒）の範囲内に制御しつつ３０秒間以上継続して行うことを特徴とする、請求項１に記載の熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法。