WO2011158700A1 - 金型の製造方法 - Google Patents

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正人 高嶋
貴之 宮下
晋一 廣田
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ポリプラスチックス株式会社
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    • B29K2995/0041—Crystalline

Definitions

  • the present invention relates to a mold manufacturing method.
  • Crystalline thermoplastic resins tend to be superior in physical properties such as mechanical strength compared to amorphous thermoplastic resins, and are used in a wide range of fields such as home appliance exterior panels, automotive exteriors, and interior parts. It has been.
  • the crystalline thermoplastic resin is excellent in physical properties, but has a low crystallization rate and a high glass transition temperature. For this reason, it tends to be a locally non-uniform crystal structure. For this reason, the surface of the molded product is likely to be uneven in appearance and structure.
  • a molded product made of a crystalline thermoplastic resin As a raw material with stable quality, it is necessary to promote crystallization.
  • a molded product is manufactured under conditions of a high mold temperature exceeding 100 ° C.
  • the mold temperature is high, a large amount of burrs are generated on the mold mating surface, which is a problem.
  • a low mold temperature for example, 100 ° C. or less
  • the temperature can be controlled with water without using the temperature with oil, and the complexity is eliminated. .
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems.
  • the object of the present invention is to generate burrs by setting the mold temperature at the time of molding a crystalline thermoplastic resin to T c2 -100 ° C. or lower.
  • Another object of the present invention is to provide a mold manufacturing method for manufacturing a molded article that suppresses the crystallization and sufficiently promotes the crystallization of the surface.
  • the inventors of the present invention have made extensive studies to solve the above problems.
  • the crystalline thermoplastic resin filled in the mold has a desired crystallinity within the desired range.
  • the mold temperature is T It has been found that the above-mentioned problem can be solved if a mold is provided with a heat insulating layer so that the time at which the temperature near the mold cavity surface is not less than the derived temperature at c2 -100 ° C. or lower satisfies the derived retention time,
  • the present invention has been completed. More specifically, the present invention provides the following.
  • a method for producing a mold for molding a molded article comprising a resin composition containing a crystalline thermoplastic resin, based on the relationship between the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature, A temperature at which the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin filled in the mold is sufficiently high in the vicinity of the mold cavity surface so that the crystallinity of the surface of the molded product is in a desired range, and the crystalline thermoplasticity
  • the holding time for holding the resin at a temperature at which the crystallization speed is sufficiently high in the mold is derived, and the mold temperature is T c2 -100 ° C. or less, and the mold cavity surface temperature is maintained at the derived temperature or more.
  • the mold temperature is 100 ° C. or less, and when the crystalline thermoplastic resin is a polyarylene sulfide-based resin, the temperature near the cavity surface is 150 ° C. or more, and the holding time is The manufacturing method of the metal mold
  • the heat insulating layer derives the relationship between the temperature near the cavity surface and the holding time by heat conduction analysis, and the material, installation position, and shape of the heat insulating layer are determined based on the relationship, and the heat conduction
  • the analysis is performed using a mold in which a heat insulating layer is formed on the surface of the cavity, and using the specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the material constituting the mold and the crystalline thermoplastic resin as parameters ( The manufacturing method of the metal mold
  • thermoforming layer includes at least one resin selected from polybenzimidazole, polyimide, and polyetheretherketone.
  • the mold temperature when molding the crystalline thermoplastic resin can be set to T c2 -100 ° C. or lower, and the occurrence of burrs can be suppressed, and the molded product It is also possible to sufficiently promote surface crystallization.
  • the mold manufacturing method of the present invention is based on the relationship between the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature, and the mold is filled so that the crystallinity of the surface of the molded product is within a desired range.
  • the temperature at which the crystallizing rate of the crystalline thermoplastic resin near the mold cavity surface is sufficiently high and the holding time at which the crystalline thermoplastic resin maintains a temperature at which the crystallizing rate is sufficiently high in the mold are derived.
  • the mold temperature is T c2 ⁇ 100 ° C. or lower, more preferably T c1 or lower, and the mold cavity surface is insulated so that the time for holding the temperature near the mold cavity surface is higher than the derived temperature satisfies the derived holding time. Is to provide a layer.
  • T c2 is a crystallization temperature when solidifying by cooling from a molten state
  • T c1 is a temperature at which crystallization occurs when a resin molded with insufficient crystals is heated. Point to.
  • the crystallinity of the surface of the molded product can be increased to a desired value even if the mold temperature is set to T c2 -100 ° C. or lower.
  • the temperature near the mold cavity surface of the crystalline thermoplastic resin filled in the mold for obtaining the above-described effect This is because the crystalline thermoplastic resin can derive the holding time at which the temperature at which the crystallization rate is sufficiently high in the mold is maintained.
  • the resin material is not particularly limited as long as it is a crystalline thermoplastic resin, and conventionally known ones can be selected.
  • crystalline thermoplastic resins polyarylene sulfide resins (particularly polyphenylene sulfide resins) are particularly problematic in terms of burrs and low crystallinity of the surface of the molded product. In other words, it is difficult to mold the polyarylene sulfide resin by setting the mold temperature to 100 ° C. or less so that the crystallinity of the surface of the molded product is sufficiently increased.
  • the mold obtained by the method of the present invention is used, even if polyarylene sulfide resin is used as the resin material, the mold temperature is set to 100 ° C. or less, and the crystallinity of the surface of the molded article is sufficiently obtained. Can be increased.
  • the polyarylene sulfide resin include polyarylene sulfide resins and modified products of polyarylene sulfide resins described in JP-A-2009-178967.
  • polyether ether ketone resins In addition to polyarylene sulfide resins, polyether ether ketone resins, polyether ketone resins, polyphenylene ether resins, aromatic polyamide resins, and the like are also slow in crystallization, and it is difficult to increase the degree of crystallinity on the surface of the molded product. If the mold obtained by this method is used, the mold temperature of T c2 ⁇ 100 ° C. or lower can be set to sufficiently increase the crystallinity of the surface of the molded product.
  • the crystallinity of the surface of the molded product can be sufficiently increased by setting the mold temperature to T c2 -100 ° C. or lower.
  • the crystallinity of the surface of the molded product can be sufficiently increased by setting the mold temperature to T c2 -100 ° C. or lower.
  • a resin composition containing a crystalline thermoplastic resin in which a conventionally known additive such as another resin, an antioxidant, an inorganic filler, or a stabilizer is blended with the crystalline thermoplastic resin may be used as a raw material. .
  • the desired crystallinity of the molded product surface is determined.
  • a preferable value can be arbitrarily determined according to, for example, the use of the molded product.
  • the heat insulating layer is first installed based on the relationship between the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature, and the crystallinity filled in the mold so that the crystallinity of the molded product satisfies the desired range. Deriving a temperature at which the crystallization rate of the thermoplastic resin near the mold cavity surface is sufficiently high and a holding time during which the crystalline thermoplastic resin maintains a temperature at which the crystallization rate is sufficiently high in the mold (No. 1) One step). Next, a heat insulating layer is provided on the mold such that the mold temperature is T c2 ⁇ 100 ° C. or lower and the time for holding the derived temperature or higher satisfies the derived holding time (second step).
  • die of this invention is demonstrated, dividing into a 1st process and a 2nd process.
  • First step> based on the relationship between the crystallization rate of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature, a temperature at which the crystallization rate in the vicinity of the cavity surface is sufficiently high so as to satisfy a specific condition, and the mold
  • the derivation method is not particularly limited as long as the retention time for maintaining the temperature at a sufficiently high crystallization speed can be derived. For example, it can be derived by the following method.
  • the temperature at which the crystallization speed is sufficiently high is determined from the relationship between the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature.
  • the temperature at which the crystallization rate is sufficiently fast refers to the lowest resin temperature that is faster than 1/1000 of the fastest crystallization rate, and preferably the lowest resin temperature that is faster than 1/100. If the relationship between the crystallization speed of the crystalline thermoplastic resin and the resin temperature is unknown, it must be derived by a conventionally known method.
  • the holding time can be determined by the following method, for example. First, by setting the mold temperature to a temperature (e.g., T c2 -90 ° C.) close to T c2 -100 ° C. greater than the T c2 -100 ° C., holding time within the resin temperature and the die in the vicinity of the cavity surface and The degree of crystallinity is confirmed.
  • FIG. 1 shows the relationship between the resin temperature near the cavity surface and the holding time during which the resin is held in the mold (solid line P). Here, it is assumed that the crystallinity of the surface of the molded product does not reach the desired range.
  • FIG. 1 shows the relationship between the resin temperature near the cavity surface and the holding time during which the resin is held in the mold (solid line Q).
  • solid line Q the crystallinity of the surface of the molded product has reached a desired range.
  • the crystallization rate was fast enough temperature T 1, as shown in FIG.
  • the time during which the resin temperature in the vicinity of the cavity surface is maintained at T 1 or more is increased by changing the mold temperature to a higher temperature or forming a heat insulating layer on the mold ( ⁇ t 2 > ⁇ t 1 ).
  • This ⁇ t 2 can be adopted as the holding time. That is, when the holding time is ⁇ t 2 or more, the crystallinity of the surface of the molded product satisfies a desired range.
  • the threshold value of the holding time for determining whether the crystallinity falls within a desired range is between ⁇ t 1 and ⁇ t 2 .
  • ⁇ Second step> placing a heat insulating layer that satisfies the hold time the resin temperature of the cavity surface near the is maintained by T 1 or the mold.
  • the material, shape, arrangement location, etc. of the heat insulating layer may be determined in any way, but can be determined by the following method, for example.
  • the material, installation position, and shape of the heat insulating layer can be derived based on the relationship between the temperature of the resin near the cavity surface and the retention time by heat conduction analysis.
  • the heat conduction analysis uses a mold in which a heat insulating layer is formed on the surface of the cavity, and the specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the material constituting the mold and the crystalline thermoplastic resin are parameters. As done.
  • the heat insulating layer is used to suppress a decrease in the resin temperature in the vicinity of the cavity surface.
  • the thermal conductivity and heat capacity of the heat insulating layer and the like it is necessary to consider the thermal conductivity and heat capacity of the heat insulating layer and the like. Therefore, it is necessary to use the thermophysical properties of specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the material constituting the mold and the crystalline thermoplastic resin as parameters. These parameters are input when conducting heat conduction analysis.
  • FIG. 2A shows a schematic diagram of a cross section of a split mold in which the heat insulating layer is formed on the entire surface of the cavity.
  • the thickness L S of the heat insulating layer (direction perpendicular to the combined surface of the divided molds), the mold in the thickness direction of the heat insulating layer Thickness L M and the thickness L P of the cavity in the thickness direction of the heat insulating layer are determined. These values are also input during the heat conduction analysis.
  • FIG. 3 shows the positions of L S , L M , and L P.
  • the heat insulating layer is formed on the entire surface of the cavity. However, as shown in FIG. 2 (b), the heat insulating layer may be formed on a part of the cavity surface.
  • FIG.2 The schematic diagram of the cross section of the split mold in which the metal layer was formed is shown.
  • the thickness L S of the heat insulation layer (direction perpendicular to the combined surface of the split molds), the metal in the thickness direction of the heat insulation layer
  • the thickness L M of the mold, the thickness L P of the cavity in the thickness direction of the heat insulating layer, and the thickness L HI of the metal layer in the thickness direction of the heat insulating layer are determined. These values are input during the heat conduction analysis.
  • the heat conduction analysis is performed using the input conditions such as the parameters determined as described above. While changing molding conditions such as resin temperature, mold temperature, injection speed, etc., the relationship between the resin temperature near the cavity surface and the holding time is derived for each molding condition. If the time during which the resin temperature in the vicinity of the cavity surface is maintained above the temperature at which the crystallization speed is sufficiently high is at least ⁇ t 2 above, the surface of the molded article has a desired crystallinity. In this way, it is possible to determine a heat insulating layer that satisfies a specific condition.
  • the heat insulating layer preferably has a thermal conductivity of 0.3 W / m ⁇ K or less and a thickness of 60 ⁇ m or more. If the heat insulating layer satisfies these conditions, the time that the resin is held in the mold is likely to be equal to or greater than the above ⁇ t 2 at a temperature at which the crystallization speed is increased.
  • Examples of the material having a heat conductivity of 0.3 W / m ⁇ K or less and heat resistance sufficient to withstand the high temperature during molding include epoxy, polyimide, polybenzimidazole, polyimide, and polyether ether. Ketones.
  • a metal layer can be disposed on the heat insulating layer.
  • a plate made of aluminum, SUS or the like is preferably used.
  • a method for forming the metal layer on the heat insulating layer a conventionally known laminating method or the like can be employed.
  • the thickness of a metal layer is based also on the kind of metal contained in a metal layer, it is preferable that it is 0.1 mm or less.
  • it is necessary to make a heat insulation layer thick as above-mentioned For example, it sets to 10 mm or more, More preferably, it is set to 20 mm or more.
  • a thin metal layer can be formed on the heat insulating layer by using a conventionally known plating film forming method such as a sputtering method or an ion plating method. Since the plating film is very thin, unlike the case where a metal plate is used, it is preferable that the thickness of the heat insulating layer is 60 ⁇ m or more.
  • the method for forming the heat insulating layer on the inner surface of the metal part of the mold is not particularly limited.
  • a polyimide film by applying a solution of a polymer precursor such as a polyimide precursor capable of forming a polymer heat insulating layer to the inner surface of a metal part of a mold, evaporating the solvent by heating, and further polymerizing by heating.
  • a method of forming a heat insulation layer such as, a method of vapor-deposition polymerization of a heat-resistant polymer monomer such as pyromellitic anhydride and 4,4-diaminodiphenyl ether, and creating a piece shape in which the portion corresponding to the cavity surface is made of a heat insulation plate
  • the heat insulating layer may be formed by a method in which a resin for forming the heat insulating layer is electrodeposited on a mold.
  • a metal layer can be formed in order to provide durability, such as damage prevention, to a heat insulation layer and a heat insulation board surface.
  • a ceramic material can be used for the heat insulating layer. Since the surface of the ceramic is excellent in wear resistance, it is not necessary to dispose the metal layer as described above on the heat insulating layer made of ceramic.
  • the ceramic is preferably porous zirconia or silicon dioxide containing bubbles inside.
  • the heat insulating layer made of porous zirconia is mainly made of zirconia, it has high durability against pressure applied to the heat insulating layer during injection molding. Therefore, it becomes difficult to produce the malfunction of the heat insulation layer which generate
  • Zirconia is not particularly limited, and may be any of stabilized zirconia, partially stabilized zirconia, and unstabilized zirconia.
  • Stabilized zirconia is one in which cubic zirconia is stabilized even at room temperature, and is excellent in mechanical properties such as strength and toughness and wear resistance.
  • Partially stabilized zirconia refers to a state in which tetragonal zirconia partially remains even at room temperature, and when subjected to external stress, a martensitic transformation from tetragonal to monoclinic crystal occurs, and is particularly advanced by the action of tensile stress. Suppresses crack growth and has high fracture toughness.
  • Unstabilized zirconia refers to zirconia that is not stabilized by a stabilizer. In addition, you may use combining at least 2 or more types selected from stabilized zirconia, partially stabilized zirconia, and unstabilized zirconia.
  • the stabilizer contained in the stabilized zirconia and the partially stabilized zirconia conventionally known general ones can be employed.
  • yttria, ceria, magnesia and the like can be mentioned.
  • the amount of the stabilizer used is not particularly limited, and the amount used can be appropriately set according to the application, the material used, and the like.
  • the method for forming the heat insulating layer using the above raw materials is not particularly limited, but it is preferable to employ a thermal spraying method.
  • the thermal spraying method By adopting the thermal spraying method, the thermal conductivity of porous zirconia can be easily adjusted to a desired range. Moreover, problems such as a significant decrease in the mechanical strength of the heat insulating layer due to excessive formation of bubbles inside the porous zirconia do not occur.
  • the structure of a heat insulation layer becomes a thing suitable for the use of this invention.
  • Formation of the heat insulation layer by thermal spraying can be performed as follows, for example. First, the raw material for the heat insulating layer is melted to form a liquid. This liquid is accelerated and collides with the inner surface of the cavity. Finally, the material that collides with and adheres to the inner surface of the cavity is solidified. By doing so, a very thin heat insulating layer is formed on the inner surface of the mold. The thickness of the heat insulating layer can be adjusted by causing the melted raw material to collide with the very thin heat insulating layer and solidify. As a method for solidifying the raw material, a conventionally known cooling means may be used, or the raw material may be solidified simply by leaving it to stand. The thermal spraying method is not particularly limited, and a preferable method can be appropriately selected from conventionally known methods such as arc spraying, plasma spraying, and flame spraying.
  • the heat insulating layer having the above multilayer structure can be manufactured by adjusting the manufacturing conditions of the heat insulating layer. For example, when forming a heat insulation layer by a thermal spraying method, it can manufacture by adjusting the conditions etc. which make the fuse
  • Example 1 In Example 1, the following materials were used.
  • Crystalline resin Polyphenylene sulfide resin (PPS resin) (manufactured by Polyplastics Co., Ltd., “Fortron 1140A64” T c2 ; 225 ° C.)
  • FIG. 4 shows the relationship between the crystallization rate (Log K, where K is the rate) of the crystalline resin and the resin temperature (° C.). The temperature at which the crystallization rate is sufficiently high is set to 150 ° C. or higher. The desired crystallinity was 30%.
  • Thermal insulation layer Polyimide resin (Polyimide resin varnish (Fine Chemical Japan Co., Ltd.), thermal conductivity 0.2 W / m ⁇ K was sprayed and baked at 250 ° C.
  • T c2 Method of measuring T c2: using a differential scanning calorimeter (Perkin Elmer DSC7), under nitrogen atmosphere, was held for 2 minutes at 340 ° C. The thermoplastic resin, the temperature was decreased at the 10 ° C. / minute rate, obtained It was T c2 by reading the temperature of the exothermic peak from DSC chart.
  • L M 10 mm
  • L P 0.7 mm
  • L S 0.06 mm.
  • the specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the material constituting the mold and the crystalline resin were as follows.
  • the thermal conductivity was calculated by measuring the thermal diffusivity by a laser flash method.
  • Specific gravity was measured by Archimedes method, and specific heat was measured by DSC.
  • Therm1 one-dimensional heat conduction analysis software
  • Table 3 shows the time during which the resin temperature was maintained at 150 ° C. or higher for the mold temperatures of 140 ° C., 100 ° C., and 80 ° C. From the results of Tables 2 and 3, it was confirmed that the holding time capable of adjusting the crystallinity to 30% or more was 0.1 seconds even when the mold temperature condition was set to 100 ° C. or lower. It was also confirmed that if the heat insulating layer set in the heat conduction analysis is provided in the mold, the crystallinity of the surface of the molded product can be adjusted to a desired range even if the mold temperature is set to 100 ° C.
  • the molding conditions of the derived relational expression are a mold temperature of 100 ° C. and a heat insulating layer (ceramic 1) of 2.5 mm, a mold temperature of 100 ° C. and a heat insulating layer (ceramic 1) of 5 mm.
  • the specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the ceramic 1 were as follows.
  • the thermal conductivity was calculated by measuring the thermal diffusivity by a laser flash method. Specific gravity was measured by Archimedes method, and specific heat was measured by DSC. Specific gravity: 2520 (kg / m 3 ) Specific heat: 790 (J / (kg ⁇ K)) Thermal conductivity: 1.46 (W / (m ⁇ K)) Thermal diffusivity: 7.33 ⁇ 10 ⁇ 7 (m 2 ⁇ s)
  • Example 3 By the said Example, it has confirmed that the resin which flowed into the metal mold
  • Example 3 when the heat insulating layer is changed to a zirconia-sprayed porous zirconia layer (ceramic 2), the thickness of the heat insulating layer that keeps the resin flowing into the mold at 150 ° C. or higher for 0.1 second or longer is used. , Therm1 (one-dimensional heat conduction analysis software) was used. In addition, the metal mold
  • Therm1 one-dimensional heat conduction analysis software
  • the relationship between the temperature of the resin at a depth of 7 ⁇ m from the cavity surface and the holding time of the resin in the mold was changed by changing the thickness of the heat insulating layer.
  • the thickness of the heat insulating layer was set to 500 ⁇ m for each thickness
  • the formation method of a heat insulation layer is mentioned later.
  • the thickness of the heat insulating layer that keeps the state at 150 ° C. or higher for 0.1 second or longer is determined by heat conduction analysis, and the metal mold for molding is manufactured by providing the heat insulating layer of this thickness in the mold.
  • a mold is manufactured in this way and molded under set molding conditions (for example, a mold temperature of 80 ° C.), a molded product having a desired crystallinity can be obtained.
  • ⁇ Formation of heat insulation layer> A raw material mainly composed of zirconia was sprayed on the inner surface of the mold by a thermal spraying method. The surface of the heat insulating layer was adjusted so as to increase the density, and a heat insulating layer having a multilayer structure was formed on the inner surface of the mold. Thermal spraying was continued until the thickness of the heat insulating layer reached 500 ⁇ m. As a result of actual measurement, the specific gravity, specific heat, thermal conductivity, and thermal diffusivity of the material constituting the mold and the crystalline resin were as shown in Table 5.
  • the thermal conductivity ( ⁇ ) of the heat insulating layer having a multilayer structure is obtained by calculating the thermal conductivity of each of the low density layer and the high density layer, and the thermal conductivity ( ⁇ l) of the low density layer and the thermal conductivity of the high density layer.
  • Example 2 From Example 2 and Example 3, if the heat insulating layer (ceramic) set in the heat conduction analysis is provided in the mold, the crystallinity of the surface of the molded product is desired even if the mold temperature is set to 100 ° C. It was confirmed that it can be in the range.

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Abstract

　結晶性熱可塑性樹脂を成形する際の金型温度をＴｃ２－１００℃以下に設定して、バリの発生を抑えるとともに、表面の結晶化を充分に促進させた成形品を製造するための金型の製造方法を提供する。　結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、成形品表面の結晶化度が所望の範囲になるような、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と該結晶性熱可塑性樹脂の金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出し、金型温度がＴｃ２－１００℃以下で、金型キャビティ表面近傍の温度が導出した温度以上を保持する時間が、導出した保持時間を満たすように断熱層を金型に設ける。

Description

金型の製造方法
　本発明は、金型の製造方法に関する。
　結晶性熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂と比較して、機械的強度等の物性が優れる傾向にあり、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。
　上記の通り、結晶性熱可塑性樹脂は、物性面で優れるものの、結晶化速度が遅く、またガラス転移温度が高い。このため、局部的に不均一な結晶構造となりやすい。このため、成形品表面は外観的にも構造的にもムラが生じやすい。
　結晶性熱可塑性樹脂を原料とする成形品を、安定した品質で、安定して連続成形を行うためには、結晶化を促進する必要がある。この結晶化の促進のために、例えば、１００℃を超える高い金型温度の条件で、成形品が製造される。
　しかし、金型温度が高いと、金型合わせ面等に大量のバリが発生するため問題となる。低い金型温度（例えば１００℃以下）で成形を行う場合は、バリ発生の問題を解消できるだけでなく、さらに、オイルによる温調を使わず、水による温調が可能となり煩雑さが解消される。このため、金型温度の条件を１００℃以下にすることが好ましい。
　ところで、低い金型温度の条件で成形を行うと、成形品表面の結晶化が進まないため、表面硬度が上がらず金型からの突き出しが困難になる問題や、後収縮が大きくなるため、成形後に使用されている環境温度により表面荒れや寸法変化・反り等の問題が起きる。
　例えば、ポリフェニレンサルファイド樹脂では、結晶化速度を向上させて、上記の問題を解消するために、各種結晶化促進剤・可塑剤を配合する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。しかしながら、金型温度を１００℃以下に設定して、結晶化を充分に促進させる技術が存在しないのが現状である。
特開２００３－３３５９４５号公報
　本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、結晶性熱可塑性樹脂を成形する際の金型温度をＴｃ２－１００℃以下に設定して、バリの発生を抑えるとともに、表面の結晶化を充分に促進させた成形品を製造するための金型の製造方法を提供することにある。
　本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究を重ねた。その結果、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、成形品表面の結晶化度が所望の範囲になるような、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、該結晶性熱可塑性樹脂が金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出し、金型温度がＴｃ２－１００℃以下で、金型キャビティ表面近傍温度が導出した温度以上を保持する時間が、導出した保持時間を満たすように断熱層を金型に設ければ、上記課題を解決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を含む樹脂組成物からなる成形品を成形するための金型の製造方法であって、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、前記成形品表面の結晶化度が所望の範囲になるような、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、該結晶性熱可塑性樹脂が金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出し、金型温度がＴｃ２－１００℃以下で、金型キャビティ表面近傍温度が導出した温度以上を保持する時間が、導出した保持時間を満たすような断熱層を設ける金型の製造方法。
　（２）　前記金型温度は、１００℃以下であり、前記結晶性熱可塑性樹脂が、ポリアリーレンサルファイド系樹脂の場合に、前記キャビティ表面近傍温度は、１５０℃以上であり、前記保持時間は、０．１秒以上である（１）に記載の金型の製造方法。
　（３）　前記断熱層は、前記キャビティ表面近傍温度と前記保持時間との関係を熱伝導解析により導出して、該関係に基づいて断熱層の材料、設置位置、形状が決定され、前記熱伝導解析は、キャビティの表面に断熱層が形成された金型を用い、金型を構成する材料及びの前記結晶性熱可塑性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率をパラメータとして行う（１）又は（２）に記載の金型の製造方法。
　（４）　前記断熱層は、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが６０μｍ以上である（１）から（３）のいずれかに記載の金型の製造方法。
　（５）　前記断熱層は、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド及びポリエーテルエーテルケトンから選ばれる少なくとも一種の樹脂を含む（１）から（４）のいずれかに記載の金型の製造方法。
　（６）　前記断熱層は、表面に金属層を有する（１）から（５）のいずれかに記載の金型の製造方法。
　（７）　前記断熱層は、セラミックを含む（１）から（６）のいずれかに記載の金型の製造方法。
　（８）　前記セラミックは、二酸化ケイ素である（７）に記載の金型の製造方法。
　（９）　前記セラミックは、多孔質ジルコニアから構成される（７）に記載の金型の製造方法。
　（１０）　前記金型温度はＴｃ１以下である（１）から（９）のいずれかに記載の金型の製造方法。
　（１１）　（１）から（１０）のいずれかの方法で作成した金型を用いて得られる、結晶化度が３０％以上である、ポリアリーレンサルファイド系樹脂の成形品。
　本発明で製造された金型を用いることで、結晶性熱可塑性樹脂を成形する際の金型温度をＴｃ２－１００℃以下に設定して、バリの発生を抑えることができるとともに、成形品表面の結晶化を充分に促進させることもできる。
キャビティ表面近傍の樹脂温度と金型内で樹脂が保持される保持時間との関係を示す図である。 断熱層が形成された金型の断面を模式的に表す図であり、（ａ）はキャビティ表面全体に断熱層が形成された分割金型の断面の模式図であり、（ｂ）はキャビティ表面の一部に断熱層が形成された分割金型の断面の模式図であり、（ｃ）は断熱層上に金属層が形成された分割金型の断面の模式図である。 断熱層の厚み、キャビティの厚み、金型の厚みを説明するための、断熱層が形成された分割金型の断面の模式図である。 実施例で使用した結晶性樹脂の結晶化速度と温度との関係を示す図である。 実施例で使用した金型の断面の模式図である。
　以下、本発明の実施形態についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施形態に限定されない。
　本発明の金型の製造方法は、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、成形品表面の結晶化度が所望の範囲になるような、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、該結晶性熱可塑性樹脂が金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出し、金型温度がＴｃ２－１００℃以下、より好ましくはＴｃ１以下で、金型キャビティ表面近傍温度が導出した温度以上を保持する時間が、導出した保持時間を満たすように金型に断熱層を設けることである。ここで、Ｔｃ２とは、溶融状態から冷却し固化する際の結晶化温度、Ｔｃ１とは、結晶が不充分な状態で成形された樹脂を昇温した場合に結晶化する温度のことを指す。
　本発明の方法で得られる金型を用いれば、金型温度をＴｃ２－１００℃以下に設定しても、成形品表面の結晶化度を所望の値に高められる。結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、上記のような効果を得るための、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍温度と、該結晶性熱可塑性樹脂が金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出できるからである。
　以下、本発明の金型の製造方法についてさらに詳細に説明する。
＜樹脂材料等の決定＞
　先ず、成形する樹脂材料を選択する必要がある。樹脂材料は結晶性熱可塑性樹脂であれば特に限定されず、従来公知のものを選択することができる。
　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（特にポリフェニレンサルファイド樹脂）は、バリの問題、成形品表面の結晶化度が低い問題が特に大きい。つまり、１００℃以下の金型温度に設定して、成形品表面の結晶化度が充分に高まるように、ポリアリーレンサルファイド樹脂を成形することは困難である。しかし、本発明の方法で得られる金型を用いれば、樹脂材料としてポリアリーレンサルファイド樹脂を使用しても、１００℃以下の金型温度に設定して、成形品表面の結晶化度を充分に高めることができる。ここで、ポリアリーレンサルファイド樹脂としては、例えば、特開２００９－１７８９６７号公報に記載のポリアリーレンサルファイド樹脂及びポリアリーレンサルファイド樹脂の変性物が挙げられる。
　また、ポリアリーレンサルファイド樹脂以外では、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、芳香族ポリアミド樹脂等も、結晶化が遅く、成形品表面の結晶化度が高まりにくいが、本発明の方法により得られる金型を用いれば、Ｔｃ２－１００℃以下の金型温度に設定して、成形品表面の結晶化度を充分に高めることができる。
　結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物中の、結晶性熱可塑性樹脂の含有量が多いほど、バリの問題、成形品表面の結晶化度が低い問題が大きいが、本発明は、このような場合であっても、Ｔｃ２－１００℃以下の金型温度に設定して、成形品表面の結晶化度を充分に高めることができる。例えば、結晶性熱可塑性樹脂からなる樹脂組成物を用いても、Ｔｃ２－１００℃以下の金型温度に設定して、成形品表面の結晶化度を充分に高めることができる。
　なお、結晶性熱可塑性樹脂に、その他の樹脂、酸化防止剤、無機充填剤、安定剤等の従来公知の添加剤を配合した結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を原料に用いてもよい。
　樹脂材料が決定した後、成形品表面の所望の結晶化度を決定する。所望の結晶化度は、例えば成形品の用途等に応じて好ましい値を任意に決定することができる。
＜断熱層の設置＞
　断熱層の設置は、先ず、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、成形品の結晶化度が所望の範囲を満たすような、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂の金型キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、該結晶性熱可塑性樹脂が金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出する（第一工程）。
　次いで、金型温度がＴｃ２－１００℃以下で、導出された温度以上を保持する時間が、導出した保持時間を満たすような断熱層を金型に設ける（第二工程）。
　以下、第一工程と第二工程とに分けて、本発明の金型の製造方法について説明する。
＜第一工程＞
　第一工程では、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、特定の条件を満たすような、上記キャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、上記金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出できれば、導出方法は特に限定されない。例えば、以下の方法で導出することができる。
　結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係から、結晶化速度が十分速い温度を決定する。結晶化速度が十分速い温度とは、結晶化速度が最も速い結晶化速度の１／１０００より速い最低樹脂温度、好ましくは、１／１００より早い最低樹脂温度を言う。なお、結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係が未知の場合には、従来公知の方法で導出する必要がある。
　次いで、保持時間の導出について説明する。金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂のキャビティ表面近傍温度が、上記の結晶化度が十分速い温度にある状態で、金型内で保持される保持時間と、成形品表面の結晶化度との関係を導出する。この導出結果から、所望の結晶化度を実現するために、必要な保持時間を決定する。
　ここで、保持時間の決定は例えば以下の方法で行うことができる。
　先ず、Ｔｃ２－１００℃を超えＴｃ２－１００℃に近い温度（例えばＴｃ２－９０℃）に金型温度を設定して、上記キャビティ表面近傍の樹脂温度と上記金型内で保持時間との関係を求め、結晶化度を確認する。図１に上記キャビティ表面近傍の樹脂温度と上記金型内で樹脂が保持される保持時間との関係を示した（実線Ｐ）。ここでは、成形品表面の結晶化度が所望の範囲まで達しなかったとする。
　次いで、キャビティ表面近傍の樹脂温度の低下を抑えて、成形品表面の結晶化度を高めるために、金型温度をより高い温度に変更するか、又は断熱層を金型に形成する。そして、上記と同様にして、上記キャビティ表面近傍の樹脂温度と上記金型内での樹脂の保持時間との関係を求め、結晶化度を確認する。図１に上記キャビティ表面近傍の樹脂温度と上記金型内で樹脂が保持される保持時間との関係を示した（実線Ｑ）。ここで、成形品表面の結晶化度が所望の範囲まで達したとする。
　結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係から導出した、結晶化速度が十分速い温度をＴ１とし、図１に示した。このキャビティ表面近傍の樹脂温度がＴ１以上で保持される時間は、金型温度をより高い温度に変更するか、又は断熱層を金型に形成することで長くなる（Δｔ２＞Δｔ１）。このΔｔ２を上記の保持時間として採用することができる。つまり、保持時間がΔｔ２以上であれば、成形品表面の結晶化度が所望の範囲を満たす。なお、結晶化度が所望の範囲になるか否かの、保持時間の閾値は、Δｔ１～Δｔ２との間にある。
＜第二工程＞
　第二工程では、上記のキャビティ表面近傍の樹脂温度がＴ１以上で保持される保持時間を満たすような断熱層を金型に配置する。断熱層の材料、形状、配置場所等はどのように決定してもよいが、例えば、以下の方法で決定することができる。
　断熱層の材料、設置位置、形状は、上記キャビティ表面近傍の樹脂の温度と上記保持時間との関係を熱伝導解析により導出して、該関係に基づいて導出することができる。
　ここで、熱伝導解析は、キャビティの表面に断熱層が形成された金型を用い、金型を構成する材料及び結晶性熱可塑性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率をパラメータとして行われる。
　先ず、熱伝導解析を行う際に用いるパラメータについて説明する。上記の通り、キャビティ表面近傍の樹脂温度の低下を抑えるために断熱層を用いる。ここで、金型内に流れ込んだ樹脂の熱の移動を考慮するには、断熱層等の熱伝導率及び熱容量を考慮する必要がある。したがって、金型を構成する材料及び結晶性熱可塑性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率の熱物性をパラメータとする必要がある。熱伝導解析を行う際にはこれらのパラメータを入力する。
　次いで、キャビティの表面に断熱層が形成された金型について説明する。金型内にどのように断熱層が設けられるかを予め決めて熱伝導解析を行う必要がある。断熱層の設けられ方によって、熱の移動の程度が異なるからである。ただし、金型内にどのように断熱層が設けられるかを、どの程度まで具体的に決めるかは、求める精度等に応じて適宜変更可能である。
　以下、断熱層の配置、材料等の決定について、より具体的に説明する。
　例えば、キャビティの表面全体に断熱層が形成されている金型が挙げられ、図２（ａ）には断熱層がキャビティの表面全体に形成された分割金型の断面の模式図を示す。このようにキャビティ全体に断熱層を設けることで、成形品表面全体を所望の結晶化度にすることができる。また、分割金型の合わせ面において、断熱層と金型の金属とが接するようにすることで（図２（ａ）中で、下側の金型の断熱層が上側の金型の金属と接していることにあたる。）、金型の合わせ面に入り込んだ樹脂は、直ちに固まるため、バリが生じない。
　図２（ａ）のような金型を用いた熱伝導解析を行うと決めたとすると、断熱層の厚みＬＳ（分割金型の併せ面に垂直な方向）、断熱層の厚み方向の金型の厚みＬＭ、断熱層の厚み方向のキャビティの厚みＬＰが決まる。これらの値も熱伝導解析の際に入力する。なお、図３には、ＬＳ、ＬＭ、ＬＰの位置を示した。
　なお、図２（ａ）では、キャビティの表面全体に断熱層が形成されているが、図２（ｂ）に示すように、キャビティ表面の一部に断熱層が形成されていてもよい。
　他の例としては、上記キャビティの表面全体に断熱層が形成されている金型の断熱層上に金属層が形成された金型が挙げられ、図２（ｃ）にはこの断熱層上に金属層が形成された分割金型の断面の模式図を示す。
　断熱層上に金属層を形成することで、キャビティ表面の耐摩耗性が向上する。特に、ガラス繊維等の無機充填剤を配合した場合に、キャビティの表面が摩耗しやすくなる。したがって、ガラス繊維等を配合した樹脂組成物を用いる場合には、図２（ｃ）に示すような金型を使用することが好ましい。
　キャビティの表面全体に金属層が存在すると、金属層の熱伝導率が高いため、断熱層を厚くする等の必要が生じる。
　図２（ｃ）に示すような金型を用いた熱伝導解析を行うと決めたとすると、断熱層の厚みＬＳ（分割金型の併せ面に垂直な方向）、断熱層の厚み方向の金型の厚みＬＭ、断熱層の厚み方向のキャビティの厚みＬＰ、断熱層の厚み方向の金属層の厚みＬＨＩが決まる。これらの値は、熱伝導解析の際に入力する。
　以上のようにして決定したパラメータ等の入力条件を用いて、熱伝導解析を行う。樹脂温度、金型温度、射出速度等の成形条件を変更しながら、成形条件ごとに上記キャビティ表面近傍の樹脂温度と上記保持時間との関係を導出する。結晶化速度が十分速い温度以上に、キャビティ表面近傍の樹脂温度が保持される時間が上記のΔｔ２以上であれば、成形品表面が所望の結晶化度になる。このようにして、特定の条件を満たす断熱層を決定することができる。
＜断熱層＞
　上記のようにして、断熱層を決定することができるが、実際に断熱層を金型に形成する方法を説明する前に、上述の特定の条件を満たす断熱層等について簡単に説明する。
　断熱層は、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが６０μｍ以上であることが好ましい。これらの条件を満たす断熱層であれば、結晶化速度が速くなる温度で、樹脂が金型内で保持される時間が上記のΔｔ２以上になりやすい。
　熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下になり、且つ成形の際の高温に耐えることができる程度の耐熱性を備えた材料としては、エポキシ、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド及びポリエーテルエーテルケトンが挙げられる。
　上述の通り、断熱層上には、金属層を配置することができる。金属層としては、アルミ、ＳＵＳ等の板が好ましく使用される。断熱層上に金属層を形成する方法としては、従来公知のラミネート方法等を採用することができる。金属層の厚みは、金属層に含まれる金属の種類にもよるが０．１ｍｍ以下であることが好ましい。また、上記のように金属板を用いる場合には、上述の通り、断熱層を厚くする必要があり、例えば１０ｍｍ以上、より好ましくは２０ｍｍ以上に設定する。
　また、スパッタリング法、イオンプレーティング法等の従来公知のメッキ膜形成方法を用いて、断熱層上に薄膜状の金属層を形成することができる。メッキ膜は、非常に薄いため、金属板を用いる場合とは異なり、断熱層の厚みは６０μｍ以上あれば好ましい。
　金型の金属部分の内表面に断熱層を形成する方法は、特に限定されない。例えば、以下の方法で断熱層を金型の内表面に形成することが好ましい。
　高分子断熱層を形成しうるポリイミド前駆体等のポリマー前駆体の溶液を金型の金属部分の内表面に塗布し、加熱して溶媒を蒸発させ、さらに過熱してポリマー化することによりポリイミド膜等の断熱層を形成する方法、耐熱性高分子のモノマー、例えばピロメリット酸無水物と４，４－ジアミノジフェニルエーテルを蒸着重合させる方法、キャビティ表面に相当する部分が断熱板からなる駒型を作成し駒型を主型金型に装着する方法が挙げられる。又は、平面形状の金型に関しては、高分子断熱フィルムを用い適切な接着方法又は粘着テープ状の高分子断熱フィルムを用いて金型の所望部分に貼付し断熱層を形成する方法が挙げられる。また、断熱層の形成は、断熱層を形成する樹脂を金型に電着させる方法でもよい。なお、断熱層、断熱板表面に傷つき防止等耐久性を付与する目的で金属層を形成させることができる。
　また、断熱層としては、セラミック材料を用いることもできる。セラミックの表面は、耐摩耗性に優れるため、上記のような金属層をセラミックからなる断熱層上に配置する必要はない。セラミックとしては、内部に気泡を含んだ多孔質ジルコニア、二酸化ケイ素の使用が好ましい。その中でも、多孔質ジルコニアから構成される断熱層は、主としてジルコニアから構成されるため、射出成形時に断熱層にかかる圧力に対する耐久性が高い。したがって、上記圧力が原因として発生する断熱層の不具合が生じにくくなる。このため、射出成形の途中で成形を中断する回数が減り、射出成形品の生産性が高まる。
　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。安定化ジルコニアとは、立方晶ジルコニアが室温でも安定化されているものであり、強度及び靱性等の機械的特性や耐磨耗性に優れている。また、部分安定化ジルコニアとは、正方晶ジルコニアが室温でも一部残存した状態を指し、外部応力を受けると正方晶から単斜晶へのマルテンサイト変態が生じ、特に引張応力の作用によって進展する亀裂の成長を抑制し、高い破壊靭性を持つ。また、未安定化ジルコニアとは安定化剤で安定化されていないジルコニアを指す。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。
　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。例えば、イットリア、セリア、マグネシア等が挙げられる。安定化剤の使用量も特に限定されず、その使用量は、用途、使用材料等に応じて適宜設定できる。
　また、本発明の効果を害さない範囲で、上記のジルコニア、安定化剤以外に従来公知の添加剤等をさらに含んでもよい。
　上記の原料を用いて断熱層を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、多孔質ジルコニアの熱伝導率は所望の範囲に調整しやすくなる。また、多孔質ジルコニアの内部に気泡が形成され過ぎることにより断熱層の機械的強度が大幅に低下する等の問題も生じない。このように溶射により断熱層を形成することで、断熱層の構造は本発明の用途に適したものになる。
　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、断熱層の原料を溶融させて液体とする。この液体を加速させキャビティの内表面に衝突させる。最後に、キャビティの内表面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金型の内表面に形成される。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。
　上記の多層構造を有する断熱層は、断熱層の製造条件を調整することで製造することができる。例えば、溶射法により断熱層を形成する場合には、溶融させた原料を金型内表面に付着させる条件等を調整することで製造できる。
　以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
＜実施例１＞
　実施例１では、以下の材料を使用した。
　結晶性樹脂：ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ樹脂）（ポリプラスチックス株式会社製、「フォートロン１１４０Ａ６４」Ｔｃ２；２２５℃）
　上記結晶性樹脂の結晶化速度（ＬｏｇＫ、（Ｋは速度））と樹脂温度（℃）との関係を図４に示す。結晶化速度が十分速い温度を１５０℃以上とする。また、所望の結晶化度は３０％とした。
　断熱層：ポリイミド樹脂（ポリイミド樹脂ワニス（ファインケミカルジャパン社製）、熱伝導率０．２Ｗ／ｍ・Ｋをスプレーし、２５０℃、１時間で焼付けした後、ポリイミド面を研摩した。）
Ｔｃ２の測定方法：示差走査熱量計（パーキンエルマー社製ＤＳＣ７）を用い、窒素雰囲気下で、熱可塑性樹脂を３４０℃で２分間保持した後、１０℃／分の速度で降温し、得られたＤＳＣチャートから発熱ピークの温度を読み取りすることによりＴｃ２とした。
　また、図５に示すような金型を用いた。ＬＭ＝１０ｍｍ、ＬＰ＝０．７ｍｍ、ＬＳ＝０．０６ｍｍであった。
　金型を構成する材料及び結晶性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率は、以下の通りであった。熱伝導率はレーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定し算出した。比重は、アルキメデス法により測定し、比熱は、ＤＳＣにより測定した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　Ｔｈｅｒｍ１（一次元熱伝導解析ソフトウェア）を用いて、キャビティ表面から７μｍの深さでの樹脂の温度と、樹脂の金型内での保持時間との関係を、表２に示す金型温度の条件で導出した。
　また、それぞれの成形条件での結晶化度の測定も行った。結晶化度の測定は、断熱層が形成されている側と、断熱層が形成されていない側とに分けて行った。結晶化度の結果も表２に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表３に、金型温度１４０℃、１００℃、８０℃について、樹脂温度１５０℃以上を保持した時間を示した。表２及び表３の結果から、金型温度の条件を１００℃以下に設定しても、結晶化度を３０％以上に調整できる保持時間は、０．１秒であることが確認された。
　また、熱伝導解析で設定した断熱層を金型に設ければ、金型温度１００℃の条件に設定しても、成形品表面の結晶化度を所望の範囲に調整できることが確認された。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
＜実施例２＞
　断熱層の材料をポリイミドから二酸化ケイ素（セラミック１）に変更し、ＬＳ＝２．５ｍｍ又は５ｍｍである以外は、実施例１と同様にして、キャビティ表面から７μｍの深さでの樹脂の温度と、樹脂の金型内での保持時間との関係を導出した。樹脂温度１５０℃以上を保持した時間と、それぞれの成形条件での、断熱層が形成されている側の結晶化度を表４に示した。なお、導出した関係式の成形条件は、金型温度が１００℃、断熱層（セラミック１）２．５ｍｍの条件、金型温度が１００℃、断熱層（セラミック１）が５ｍｍの条件である。
　なお、セラミック１の比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率は、以下の通りであった。熱伝導率はレーザーフラッシュ法により熱拡散率を測定し算出した。比重は、アルキメデス法により測定し、比熱は、ＤＳＣにより測定した。
比重；２５２０（ｋｇ／ｍ３）
比熱；７９０（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））
熱伝導率；１．４６（Ｗ／（ｍ・Ｋ））
熱拡散率；７．３３×１０－７（ｍ２・ｓ）
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
＜実施例３＞
　上記実施例により、金型に流れ込んだ樹脂が、１５０℃以上の状態を０．１秒以上保持することにより、結晶化度を３０％以上に調整できることを確認できた。
　実施例３では、断熱層をジルコニア溶射した多孔質ジルコニア層（セラミック２）に変更した場合における、金型に流れ込んだ樹脂が１５０℃以上の状態を０．１秒以上保持する断熱層の厚みを、Ｔｈｅｒｍ１（一次元熱伝導解析ソフトウェア）を用いて導出した。なお、金型は実施例１と同様、図５に示すような金型を想定した。つまり、ＬＭ＝１０ｍｍ、ＬＰ＝０．７ｍｍである。金型を構成する材料及び樹脂の比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率は、以下の表５に示す値を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　Ｔｈｅｒｍ１（一次元熱伝導解析ソフトウェア）を用いて、キャビティ表面から７μｍの深さでの樹脂の温度と、樹脂の金型内での保持時間との関係を、断熱層の厚みを変えてそれぞれの厚みごとに、実施例１と同様に導出したところ、断熱層の厚みを５００μｍにすることにより、金型温度８０℃の条件で、金型に流れ込んだ樹脂が、１５０℃以上の状態を０．１秒以上（推定結果；０．４９秒）保持することが推定できた。そこで、実際に、ＬＭ＝１０ｍｍ、ＬＰ＝０．７ｍｍ、ＬＳ＝５００μｍである図５に示すような金型を作製した。なお、断熱層の形成方法については後述する。
　作成した金型を用いて、金型温度８０℃の条件で、成形品を作製し、断熱層が形成されている側の結晶化度の測定を行った。結晶化度の結果を表６に示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　１５０℃以上の状態を０．１秒以上保持する断熱層の厚みを熱伝導解析で決定し、この厚みの断熱層を金型に設けて、成形用の金型を製造する。このようにして金型を製造し、設定した成形条件（例えば金型温度８０℃）で成形を行えば、所望の結晶化度の成形品を得ることが可能となる。
＜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、溶射法にて上記金型の内表面に溶射した。断熱層の表面は密度が高くなるように調整し、多層構造の断熱層を金型内表面に形成した。断熱層の厚み５００μｍになるまで溶射を続けた。
　実際に測定した結果、金型を構成する材料及び結晶性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率は、表５の通りであった。ジルコニア断熱層の熱伝導率はレーザーフラッシュ法にて熱拡散率、ＤＳＣにて比熱、水中置換法（ＪＩＳ　Ｚ８８０７固体比重測定方法に準拠）にて比重を測定し、［熱伝導率］＝［熱拡散率×比熱×比重］により算出した。
　なお、多層構造の断熱層の熱伝導率（λ）は密度の低い層と高い層のそれぞれの熱伝導率を求め、密度の低い層の熱伝導率（λｌ）、密度の高い層の熱伝導率（λｈ）、断熱層全体の厚さに対する密度の低い層の厚さ割合（ｔ）とした場合、［１／λ］＝［ｔ／λｌ］＋［（１－ｔ）／λｈ］の式を用い計算により求めた。
　実施例２、実施例３より、熱伝導解析で設定した断熱層（セラミック）を金型に設ければ、金型温度１００℃の条件に設定しても、成形品表面の結晶化度を所望の範囲にできることが確認された。

Claims (11)

  1. 　結晶性熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物からなる成形品を成形するための金型の製造方法であって、
    　結晶性熱可塑性樹脂の結晶化速度と樹脂温度との関係に基づいて、前記成形品表面の結晶化度が所望の範囲になるように、金型に充填された結晶性熱可塑性樹脂のキャビティ表面近傍での結晶化速度が十分速い温度と、該結晶性熱可塑性樹脂の金型内で結晶化速度が十分速い温度以上を保持する保持時間とを導出し、金型温度がＴｃ２－１００℃以下で、金型キャビティ表面近傍の温度が導出した温度以上を保持する時間が、導出した前記保持時間を満たすような断熱層を設ける金型の製造方法。
  2. 　前記金型温度は、１００℃以下であり、
    　前記結晶性熱可塑性樹脂が、ポリアリーレンサルファイド系樹脂の場合に、
    　前記キャビティ表面近傍の温度は、１５０℃以上であり、
    　前記保持時間は、０．１秒以上である請求項１に記載の金型の製造方法。
  3. 　前記断熱層は、前記キャビティ表面近傍の温度と前記保持時間との関係を熱伝導解析により導出して、該関係に基づいて断熱層の材料、設置位置、形状が決定され、
    　前記熱伝導解析は、キャビティの表面に断熱層が形成された金型を用い、金型を構成する材料及びの前記結晶性熱可塑性樹脂の、比重、比熱、熱伝導率、熱拡散率をパラメータとして行う請求項１又は２に記載の金型の製造方法。
  4. 　前記断熱層は、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以下、厚みが６０μｍ以上である請求項１から３のいずれかに記載の金型の製造方法。
  5. 　前記断熱層は、ポリベンゾイミダゾール、ポリイミド及びポリエーテルエーテルケトンから選ばれる少なくとも一種の樹脂を含む請求項１から４のいずれかに記載の金型の製造方法。
  6. 　前記断熱層は、表面に金属層を有する請求項１から５のいずれかに記載の金型の製造方法。
  7. 　前記断熱層は、セラミックを含む請求項１から６のいずれかに記載の金型の製造方法。
  8. 　前記セラミックは、二酸化ケイ素である請求項７に記載の金型の製造方法。
  9. 　前記セラミックは、多孔質ジルコニアから構成される請求項７に記載の金型の製造方法。
  10. 　前記金型温度はＴｃ１以下である請求項1から９のいずれかに記載の金型の製造方法。
  11. 　請求項１から１０のいずれかの方法で作成した金型を用いて得られる、結晶化度が３０％以上である、ポリアリーレンサルファイド系樹脂の成形品。
     
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