WO2013054592A1

WO2013054592A1 - 金型、及び樹脂成形体の製造方法

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Publication number: WO2013054592A1
Application number: PCT/JP2012/070889
Authority: WO
Inventors: 貴之宮下; 義久田島
Original assignee: ポリプラスチックス株式会社
Priority date: 2011-10-11
Filing date: 2012-08-17
Publication date: 2013-04-18
Also published as: TW201325858A

Abstract

薄肉部を有する樹脂成形体において、表層剥離の問題を解消する技術を提供する。溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が第一流路から第二流路に向かって流れる成形方法において、第一流路と第二流路との連結部の近傍における流れ方向断面視において、第一流路の断面積が、第二流路の断面積の２倍以上である金型において、第二流路の金属面における、連結部の近傍の少なくとも一部に断熱層を形成する。

Description

金型、及び樹脂成形体の製造方法

　本発明は、樹脂成形体を製造するための金型、及び当該金型を用いて樹脂成形体を製造する方法に関する。

　ポリアセタール樹脂（ＰＯＭ）、ポリブチレンテレフタレート樹脂（ＰＢＴ）、ポリフェニレンサルファイド樹脂（ＰＰＳ）等の熱可塑性樹脂は、機械的性質、電気的性質その他物理的・化学的特性に優れ、且つ加工性が良好であるがゆえにエンジニアリングプラスチックと総称され自動車、電気・電子部品等の広範な用途に使用されている。

　これらの熱可塑性樹脂を含む樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体の用途として、薄肉部を有するものも多く存在する。例えば、特許文献１には、ポリアセタール樹脂を含む樹脂組成物を用い、薄肉部を有する樹脂成形体が開示されている。より具体的には、特許文献１には、樹脂成形体に表層剥離を生じさせない方法が提案されている。

特開２００４－２３１８２９号公報

　ところで、上記表層剥離の問題は、熱可塑性樹脂組成物に含まれる熱可塑性樹脂の種類によらず、発生する。例えば、偏肉をもつ成形体を射出成形により製造する場合に、ヘジテーションが起きることがある。ヘジテーションが起きると、樹脂成形体に表層剥離が生じ、引張り強度、曲げ強度、破断強度等の機械強度が低下するという問題がある。

　本発明は、上記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、薄肉部を有する樹脂成形体において、表層剥離の問題を解消する技術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、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が第一流路から第二流路に向かって流れる成形方法において、第一流路と第二流路との連結部の近傍における流れ方向断面視において、第一流路の断面積が、第二流路の断面積の２倍以上であると、上記表層剥離の問題が生じやすいことを見出し、さらに、第二流路の金属面における、連結部の近傍の少なくとも一部に断熱層を形成す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）　溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が第一流路から第二流路に向かって流れる成形方法において、前記第一流路と前記第二流路との連結部の近傍における流れ方向断面視において、前記第一流路の断面積が、前記第二流路の断面積の２倍以上であり、前記第二流路の金属面における、前記連結部の近傍の少なくとも一部に断熱層が形成された金型。

　（２）　前記第一流路と前記第二流路との連結部の近傍における、前記第一流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ１が、前記連結部の近傍における、前記第二流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ２の２倍より大きい（１）に記載の金型。

　（３）　射出成形法により樹脂成形体を製造する方法であって、（１）又は（２）に記載の金型を用いて成形する樹脂成形体の製造方法。

　（４）　射出成形法により樹脂成形体を製造する方法であって、金型の金属面に接触する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が先に固化することで、樹脂成形体に多層構造が形成されることを、熱可塑性樹脂組成物の射出成形、又は、樹脂の溶融粘度、金型温度、及び流路形状を基に、ＣＡＥ（コンピューターエイディッドエンジニアリング）によるシミュレーションにより確認する多層構造確認工程と、前記金属面における、前記多層構造の最表面と接触する部分に断熱層を形成する断熱層形成工程と、前記断熱層が形成された金型を用いて成形する成形工程と、を備える樹脂成形体の製造方法。

　（５）　（３）又は（４）に記載の方法で製造された樹脂成形体。

　本発明によれば、熱可塑性樹脂組成物を成形してなる樹脂成形体に多層構造が形成されて、この多層構造が樹脂成形体の使用時等に剥離する問題を抑えることができる。

図１は、本発明の金型内流路形状の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、本発明の金型の一例を模式的に示す図であり、（ａ）は金型固定側の斜視図、（ｂ）は金型移動側の斜視図、（ｃ）は第一流路と第二流路との連結部近傍の拡大図、（ｄ）は（ｃ）のＭＭ断面であり、（ｅ）はＭＭ断面の金型固定側・金型移動側を合わせた図である。図３は、実施例で製造した樹脂成形体を製造するための金型内流路形状を模式的に示す図である。図４は、実施例の破断強度評価の方法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詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。

＜金型＞
　図１は、本発明の金型内流路形状の一例を模式的に示す斜視図である。図１に示す通り、本実施形態の金型内流路１は、第一流路１０と、第二流路１１とを有する。尚、成形体の製造時、溶融状態の樹脂組成物は、第一流路１０を通って第二流路１１を流れる。また、図２に示す金型が有する流路形状には、図１に示す流路形状は含まれないが、図２に示す金型が有する流路形状は、図１に示す流路形状の第二流路の付け根の位置がずれた点のみ異なる流路形状を有する。したがって、図２に示す金型は、本発明の金型が有する流路形状を有する。

　また、図１に示す通り、第一流路と第二流路との連結部の近傍における第一流路１０の流れ方向の断面積（図１のＳ_１の面積）は、上記連結部の近傍における第二流路１１の流れ方向の断面積（図１のＳ_２の面積）の２倍以上である。第一流路１０の上記断面積と第二流路１１の上記断面積との間に上記関係があれば、第一流路１０を樹脂組成物が流れるために必要な圧力と第二流路１１を樹脂組成物が流れるために必要な圧力の差が大きく、上記連結部の近傍の第二流路１１側で、樹脂組成物が一時的・瞬間的に停止する現象が起こりやすい。このような現象はヘジテーションと呼ばれる。ヘジテーションとは、流路内において、射出された樹脂の流動が一時的・瞬間的に停止する現象をいう。なお、流れ方向とは、流路が延びる方向を指す。また、第二流路の流れ方向の断面積には、第一流路１０と第二流路１１との連結部の面積は含まれない。連結部は第二流路１１の一部と第一流路１０の一部とからなる部位であり、第二流路１１とは異なる部位を指すからである。

　ここで、連結部の近傍が、連結部からどの程度まで離れた位置を指すかは、樹脂組成物の粘度等の影響で変動する。また、連結部近傍は連結部を始点として一定の幅を持つが、この幅の範囲内で上記断面積の大きさが変動してもよい。断面積の大きさの変動がどの程度許容されるかも樹脂組成物の粘度等の影響を受けるため、その範囲を特定することはできない。樹脂組成物が第一流路１０から第二流路１１へ流れる際に、ヘジテーションが生じていることを確認することで近傍の範囲を確認できる。ヘジテーションが生じているかどうかは、ヘジテーションが生じると樹脂成形体に多層構造が形成されるため、多層構造の有無を確認すればよい。多層構造が確認できれば、ヘジテーションが生じており、第一流路１０の上記断面積と第二流路１１の上記断面積との関係が、本発明の範囲にあることになる。

　図１に示す実施形態では、連結部近傍における第一流路１０の流れ方向の断面は長方形である。図１に示すように、第一流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ１は、長方形の短辺の長さに相当する。また、本実施形態では、連結部近傍における第一流路１０の流れ方向の断面積は一定である。なお、流れ方向の断面が星型、十字型等の場合には第一流路が複数の小さな流路を有すると捉え（星型の場合には５つの小さな流路、十字型の場合には４つの小さな流路）、小さな流路の中で、最も小さい最短直線距離を有する流路の最短直線距離が、第一流路の最短直線距離であるとする。なお、断面を横断する直線は、断面を表す図形の重心を通る。

　図１に示す実施形態では、連結部近傍における第二流路１１の流れ方向の断面は長方形である。図１に示すように、第二流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ２は、長方形の短辺の長さに相当する。また、本実施形態では、連結部近傍における第二流路１１の流れ方向の断面積は一定である。

　上記の通り、図１に示す実施形態において、連結部近傍における第一流路１０の流れ方向の断面、連結部近傍における第二流路１１の流れ方向の断面の形状は長方形であるが、長方形以外の形状であってもよい。例えば、円、楕円、台形、Ｕ字型等が挙げられる。また、長方形、円等の単純な形状であってもよいが、これら以外の複雑な形状であってもよい。

　図２に示す通り、連結部近傍における、第二流路１１の金属面には断熱層１２が形成されている。図２（ａ）は金型固定側の斜視図である。金型固定側はスプルー２を有する。スプルー２は溶融状態の樹脂組成物を金型移動側が有するキャビティに流すための部位である。（ｂ）は金型移動側の斜視図であり、金型移動側が有する金型内流路形状には第一流路１０及び第二流路１１を形成するための溝状部が含まれる。また、図２（ｂ）の円で示した部分に、スプルー２を介して、溶融状態の樹脂組成物が供給される。図２（ｃ）は第一流路１０と第二流路１１との連結部近傍の拡大図であり、図２（ｄ）は（ｃ）のＭＭ断面であり、これらに示す通り、第二流路１１の金属面には断熱層１２が形成されている。また、（ｅ）はＭＭ断面の金型固定側・金型移動側を合わせた図であり、（ｅ）に示す通り、第二流路１１を形成する金属面には断熱層１２が形成されている。

　ここで、断熱層１２を形成する範囲について説明する。第一流路１０と第二流路１１との連結部の近傍における第一流路１０の流れ方向の断面積が、連結部の近傍における第二流路１１の流れ方向の断面積の２倍未満となる形状であれば、樹脂組成物は第一流路１０、第二流路１１のいずれにおいても、流れが一時的に又は瞬間的に停止することなく流れるので、ヘジテーションが起こることにより多層構造が形成される問題は生じない。しかし、第一流路１０と第二流路１１との連結部の近傍における第一流路１０の流れ方向の断面積が、連結部の近傍における第二流路１１の流れ方向の断面積の２倍以上となる形状の金型を使用した場合には、第一流路１０を樹脂組成物が流れるために必要な圧力と第二流路１１を樹脂組成物が流れるために必要な圧力の差が大きくなり、ヘジテーションが起こってしまう可能性が非常に高い。ヘジテーションが起こると、金型温度は樹脂温度よりも低いので、たとえ一時的・瞬間的であったとしても、射出された樹脂組成物の流動が停止することにより、流路内の金属面付近で樹脂組成物が固化してしまう。この固化により形成される多層構造が、表層剥離、内部にクラック等の欠陥を発生させることにより、得られる樹脂成形体の物性に影響を与える。そこで、本発明では、この問題を解決するために、即ち固化による多層構造形成を抑えるために、金型内部の金属面の中の特定の位置に断熱層を設ける。したがって、断熱層が設けられる範囲は、ヘジテーションが起こった場合に、上記固化する樹脂組成物が接触する金属面である。断熱層を形成することで、流路内の金属面付近の樹脂組成物の温度を、流動可能な温度以上に保つことができる。よって、断熱層を設けた場合には、たとえヘジテーションが起こった場合でも、多層構造形成を抑制することができる。

　尚、ヘジテーションが生じた後、樹脂組成物が第二流路１１を流れ始めるのは、第一流路１０を流れるために必要な圧力と第二流路１１を流れるために必要な圧力が同程度になったときである。したがって、第一流路１０の上記断面積がほとんど変化しない場合には、第一流路１０をほぼ流れ終わった後に第二流路１１を流れ始める（第一流路１０がほぼ充填されることで第一流路１０内の内圧が上昇して、その結果、第二流路近傍の圧力が上昇することにより、第二流路側に樹脂が流れる）。また、第一流路１０の流れ方向の断面積が、連結部の近傍より先の方で狭まっている場合には、その部分で、第一流路１０を流れるために必要な圧力が上がるので、その結果、第二流路１１近傍の圧力が上昇することにより、第二流路１１側に樹脂組成物が流れる。断熱層を設けていない金型では、ヘジテーションが生じた後、樹脂組成物が第二流路１１を流れ始めるまでの時間が短いほど、第二流路１１の連結部の近傍に留まる樹脂組成物は表面付近のみ、長いほど内部まで固化する。内部まで固化したとしても、表面部分のみの固化であっても、多層構造が形成されることによる樹脂成形体の物性低下の問題は生じるが、第二流路１１を流れ始めるまでの時間が長い方が、上記問題がより顕著に表れる。本発明によれば、断熱層を形成することで、ヘジテーションが生じた後、樹脂組成物が第二流路１１を流れ始めるまでの時間が長い場合であっても、上記問題発生を抑えることができる。

　図２に示す実施形態では、上記の通り、断熱層１２は、第二流路１１の金属面における、第一流路１０と第二流路１１との連結部の近傍に形成される。このような断熱層１２が形成されることで、第二流路１１に流れ込んだ樹脂組成物が、第二流路１１の連結部の近傍において固化することが抑制され、第二流路の実質的な断面積は減少しない。一方、第一流路１０は金型金属面に接触した部分から固化が始まり、実質的な流路断面積が減少する。その結果、上記第一流路と第二流路との連結部の近傍における実質的な第一流路の流れ方向の断面積が、上記連結部の近傍における第二流路１１の流れ方向の断面積の２倍未満となる場合がある。あるいは、前記第一流路と前記第二流路との連結部の近傍における、前記実質的な第一流路の断面を横断する最短直線距離が、前記連結部の近傍における、前記第二流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ２の２倍以下となる場合がある。これらの場合、第二流路１１を樹脂組成物が流れるために必要な圧力が、第一流路１０を流れるために必要な圧力と同等となり、ヘジテーションを抑制することができる。一方、第二流路１１を樹脂組成物が流れるために必要な圧力が、第一流路１０を流れるために必要な圧力よりも高い場合にはヘジテーションが生じるが、ヘジテーションが生じた後、樹脂組成物が第二流路１１を流れ始めるまでの時間が長い場合であっても、断熱層を設けることにより、樹脂組成物の固化を抑制することができるため、上記問題発生を抑えることができる。これは、断熱層１２と熱可塑性樹脂組成物とが接触しても、断熱層１２から熱可塑性樹脂組成物の有する熱が外部に排出される量が少なく、固化が進む速さを大きく遅らせることができるからである。

　また、図２に示す実施形態では、第二流路１１において、第一流路と第二流路の分岐点から、第二流路１１が延びる方向に向けて断熱層１２が形成されており、連結部の近傍といえる部分の全てに断熱層１２が形成されている。しかし、本発明においては、連結部の近傍といえる部分であっても断熱層１２が形成されていない部分があってもよい。連結部の近傍にどの程度の割合で断熱層１２を形成するかについては、本発明の効果を奏する範囲で適宜調整される。

　また、上記の通り、優先して第一流路１０を流れる熱可塑性樹脂組成物が、ヘジテーションを起こすことで生じる上記問題を解消できればよいため、第一流路１０と第二流路１１との連結部の近傍以外の位置に断熱層１２が形成されていてもよい。

　断熱層１２としては、熱伝導率が低く、高温の樹脂組成物が接しても不具合を生じない程度の耐熱性を有するものであればよく、断熱層１２を構成する材料は特に限定されない。

　断熱層１２に求められる耐熱性及び熱伝導率を満たす材料としては、ポリイミド樹脂等の耐熱性が高く熱伝導率が低い樹脂、多孔質セラミックを挙げることができる。以下、これらの材料について説明する。

　ポリイミド樹脂の具体例としては、ピロメリット酸（ＰＭＤＡ）系ポリイミド、ビフェニルテトラカルボン酸系ポリイミド、トリメリット酸を用いたポリアミドイミド、ビスマレイミド系樹脂（ビスマレイミド／トリアジン系等）、ベンゾフェノンテトラカルボン酸系ポリイミド、アセチレン末端ポリイミド、熱可塑性ポリイミド等が挙げられる。なお、ポリイミド樹脂から構成される断熱層１２であることが特に好ましい。ポリイミド樹脂以外の好ましい材料としては、例えば、テトラフルオロエチレン樹脂等が挙げられる。また、断熱層１２は、本発明の効果を害さない範囲で、ポリイミド樹脂、テトラフルオロエチレン樹脂以外の樹脂、添加剤等を含んでもよい。

　金型内流路１の金属面に断熱層１２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１２を金型内流路１の金属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、金型内流路１の所望の金属面に塗布し、加熱して溶媒を蒸発させ、さらに加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１２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、又は、平面形状の金型に関しては、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内流路１の金属面の所望部分に高分子断熱フィルムを貼付し、断熱層１２を形成する方法が挙げられる。また、ポリイミド膜を形成させ、さらにその表面に金属系硬膜としてのクローム（Ｃｒ）膜や窒化チタン（ＴｉＮ）膜を形成させることも可能である。

　上記の樹脂から構成される断熱層１２に求められる熱伝導率は、用途等によっても異なるが、２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが特に好ましい。断熱層１２の熱伝導率を上記の範囲に調整することで、熱可塑性樹脂組成物の有する熱を金型外に排出し難くする効果が非常に高まる。

　断熱層１２の厚みは、特に限定されず、使用する材料、成形体の形状等によって適宜好ましい厚みに設定することができる。断熱層１２がポリイミド樹脂から構成される場合、断熱層の厚みが、２０μｍ以上であれば、充分高い断熱効果が得られるため好ましい。上記金型内流路１の金属面に形成される断熱層１２の厚みは均一でもよいし、厚みの異なる箇所を含むものであってもよい。

　多孔質セラミックとしては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。

　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１２を形成した金型内流路１を用いれば、断熱層１２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１２を形成するための原料は、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１２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されやすくなる。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１２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１２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１２の形成は、例えば以下のようにして行なうことができる。先ず、原料を溶融させて液体とする。この液体を加速させ金型内流路１の所望の金属面に衝突させる。最後に、金型内流路１の金属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１２が金型内流路１の金属面に形成される。この非常に薄い断熱層１２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１２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。

　特に、溶射法により断熱層１２を形成する場合には、断熱層１２が形成される面に、外角が４５°を超える折れ曲がりが存在しないことが好ましい。溶射法による断熱層１２の形成が容易になるからである。

　多孔質セラミックから構成される断熱層１２の熱伝導率は、成形体の用途等に応じて適宜調整可能である。本発明においては、２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましく、より好ましくは０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上２Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。熱伝導率が０．３Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、断熱層１２内の気泡が多くなり過ぎることによる断熱層１２の強度の低下によって、射出成形品の生産性を大きく低下させることがほとんど無いため好ましい。特に、断熱層１２の熱伝導率が０．７Ｗ／ｍ・Ｋ以上であれば、断熱層１２内の気泡が多くなり過ぎることによる断熱層１２の強度の低下を非常に小さい範囲に抑えられる傾向にあるため好ましい。なお、上記熱伝導率は実施例に記載の方法で得られた値を採用する。また、断熱層が多層構造になる場合には、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ることができる。

　断熱層１２が多孔質ジルコニアから構成される場合の、断熱層１２の厚みは特に限定されないが２００μｍ以上であることが好ましく、より好ましくは５００μｍ以上１０００μｍ以下である。５００μｍ以上であれば、ジルコニア断熱層の強度が高くなるという理由で好ましい。また、断熱層１２の厚みが１０００μｍ以下であれば、成形サイクルが長くならないという理由で好ましい。

＜熱可塑性樹脂組成物＞
　続いて、熱可塑性樹脂組成物について説明する。熱可塑性樹脂組成物は熱可塑性樹脂を含有する。熱可塑性樹脂としては、せん断速度や熱を加えることによって可塑化する樹脂であれば限定されず、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、（メタ）アクリル系樹脂、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、熱可塑性ポリエステル、熱可塑性エラストマー、ポリフェニレンサルファイド、液晶ポリマー等が挙げられ、これらの樹脂は単独でも２種類以上を併用してもよい。

　熱可塑性樹脂組成物は、熱可塑性樹脂のみを含有する組成物であっても、成形品に所望の特性を付与するために、核剤、カーボンブラック、無機焼成顔料等の顔料、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、滑剤、離型剤及び難燃剤等の添加剤を添加して、所望の特性を付与した組成物であってもよい。

＜樹脂成形体の製造方法＞
　上記のような本発明の金型で樹脂成形体を製造すると、成形体の製造時にヘジテーションが生じて、流動抵抗の小さい流路（図１の第一流路１０）を優先的に流れる熱可塑性樹脂組成物が、流動抵抗の大きい流路（図１の第二流路１１）に少量だけ入り込んでも、この熱可塑性樹脂組成物が固化することを抑えられる。このため、流動抵抗が大きい流路側の連結部近傍で樹脂成形体に多層構造が形成されて、樹脂成形体の機械強度を低下させる問題が抑えられる。

　このように、金型のキャビティ内を流れる熱可塑性樹脂組成物が、先ず、優先的に流動抵抗の小さい流路を流れる場合にヘジテーションによる問題が生じる。本実施形態の金型の形状は、ヘジテーションが生じる形状の一例であるが、このヘジテーションは、本発明の金型の形状以外の形状であっても、熱可塑性樹脂組成物の物性等の影響で起こる場合がある。この場合には、以下のようにして樹脂成形体を製造すればよい。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。

　樹脂成形体の製造方法は、例えば、多層構造確認工程と、断熱層形成工程と、成形工程とを備える。

　多層構造確認工程とは、金型の金属面に接触する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が先に固化することで、樹脂成形体に多層構造が形成されることを、熱可塑性樹脂組成物の射出成形、又は、樹脂の溶融粘度、金型温度、及び流路形状を基に、ＣＡＥ（コンピューターエイディッドエンジニアリング）によるシミュレーションにより確認する工程である。

　この工程において、射出成形により多層構造形成の有無を確認する場合には、所望の流路形状を有する金型に、所望の熱可塑性樹脂組成物を射出し、樹脂成形体を製造する。その後、樹脂成形体に多層構造が存在しているか否かを確認する。多層構造が存在しているか否かを確認する方法は特に限定されないが、例えば以下の方法で確認できる。

　所望の樹脂成形体の形状から、成形時にヘジテーションが生じる可能性がある位置を推測できる場合には、その位置で、樹脂成形体を割り、樹脂成形体の断面を微細構造観察することにより多層構造の有無を確認することができる。

　次に、シミュレーションにより多層構造形成の有無を確認する場合には、樹脂の溶融粘度、金型温度、及び流路形状等のデータを基に流動解析を実施し、ヘジテーションが発生する場所を特定する。断熱層を設ける範囲は、微細構造観察の結果、多層構造の発生が確認された範囲全てである。尚、流路形状とは、スプルーから製品部までの、熱可塑性樹脂が充填される経路全て（ランナー、ゲート等）が含まれる。

　断熱層形成工程では、金型の金属面における、上記多層構造の最表面と接触する部分に断熱層を形成する。断熱層の形成方法等については上述の通りであるため説明を省略する。

　成形工程では、断熱層が形成された金型を用いて樹脂成形体を製造する。本発明の方法で製造された樹脂成形体は、上記の断熱層が形成された金型を用いているため、ヘジテーションによる問題が生じない。

　以下に、実施例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、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。

＜材料＞
ポリブチレンテレフタレート樹脂（ポリプラスチックス社製、「ジュラネックス（登録商標）Ｃ７０００ＬＥ」
断熱層形成用材料：ポリイミド（熱伝導率０．２２（Ｗ／ｍ・Ｋ））
（熱伝導率の測定）
　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。

＜樹脂成形体の製造＞
　金型内流路形状が図３に示す形状である金型を用いた。ランナー部分が第一流路にあたり、ゲート部分が第二流路にあたる。第一流路と第二流路との連結部近傍の形状は、図２に示す金型が有する形状と同じである。第一流路であるランナーは、樹脂組成物の流れ方向断面の形状が長方形である（長方形は厚みと幅を辺とし、厚みは表１に示した。幅は厚みの１．２倍である。本実施例では、厚みが第一流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ１である。）。第二流路であるゲートも樹脂組成物の流れ方向断面の形状が長方形である（長方形は厚みと幅を辺とし、厚みは表１に示した。幅は２ｍｍである。本実施例では、厚みが第二流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ２である。）実施例１～３では、図２（ｃ）、（ｄ）、（ｅ）に示す金型の断熱層が形成された位置と同様の位置であるゲート部分に断熱層を設けた金型を使用した。断熱層の厚みは２００μｍとした。比較例１～３及び参考例は、断熱層を設けない金型を用いた。

　原料として上記のポリブチレンテレフタレート樹脂を用い、射出速度５０ｍｍ／ｓｅｃ、シリンダー温度２５０℃、金型温度６０℃の条件で、上記金型を用い、樹脂成形体を製造した。以下に示す樹脂成形体について流動距離及び破断強度をｎ＝１０で測定し、その平均値を測定結果として表１に示した。

　また、実施例１、比較例１及び参考例について、キャビティ３で製造した樹脂成形体について、ランナー近傍（一点鎖線で囲んだ部分）をジグで固定し、万能試験機（オリエンテック社製、ＵＴＡ５０ＫＮ）を用いて、図４で示した部分（Ｈで示した部分）を５ｍｍ／分で押し、破断強度を測定した。測定結果を表１に示した。

　なお、表１の流動距離は、図３に示す形状では、ゲートの長さが短く、流動距離を適切に評価できないため、ゲートと同じ厚みの製品部を有する金型内流路形状を流れる樹脂組成物の流動距離により、流動距離の評価を実施した。ここで、樹脂組成物の流れる経路は、キャビティ１、２、３、４の順であるため、ヘジテーション発生時には、より手前のキャビティの流動距離が短くなる。

　断熱層を設けた金型を使用した実施例１～３では、キャビティ１、２、３、４の順で流動距離が短くなっており、ヘジテーションが発生していないことが確認された。一方、断熱層を設けなかった金型を使用した比較例１～３は、手前のキャビティよりも先のキャビティの方が、流動距離が長くなっており、ヘジテーションが発生していることが確認された。

　参考例１は、断熱層を設けていないが、第一流路と第二流路との連結部の近傍における流れ方向断面視において、第一流路の断面積が、第二流路の断面積の２倍未満であり、また、第一流路の断面を横断する最短直線距離が、第二流路の断面を横断する最短直線距離の２倍以下であるため、キャビティ１、２、３、４の順で流動距離が短くなっており、ヘジテーションが発生していないことが確認された。

　実施例１と参考例１の比較により、断熱層を設けることで、ヘジテーションが生じない場合と同等の破断強度が得られることが確認された。比較例１は、ヘジテーションが生じているために、強度が低下していることが確認された。以上の結果より、断熱層を設けることにより、ヘジテーションが生じる形状でもヘジテーションを回避できることが確認され、その結果、成形体の強度低下も防ぐことができることが確認された。

　１　　　金型内流路形状
　１０　　第一流路
　１１　　第二流路
　１２　　断熱層
　２　　　スプルー

Claims

　溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が第一流路から第二流路に向かって流れる成形方法において、
　前記第一流路と前記第二流路との連結部の近傍における流れ方向断面視において、前記第一流路の断面積が、前記第二流路の断面積の２倍以上であり、
　前記第二流路の金属面における、前記連結部の近傍の少なくとも一部に断熱層が形成された金型。
　前記第一流路と前記第二流路との連結部の近傍における、前記第一流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ１が、前記連結部の近傍における、前記第二流路の断面を横断する最短直線距離ｄ_ｓ２の２倍より大きい請求項１に記載の金型。
　射出成形法により樹脂成形体を製造する方法であって、
　請求項１又は２に記載の金型を用いて成形する樹脂成形体の製造方法。
　射出成形法により樹脂成形体を製造する方法であって、
　金型の金属面に接触する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物が先に固化することで、樹脂成形体に多層構造が形成されることを、熱可塑性樹脂組成物の射出成形、又は、樹脂の溶融粘度、金型温度、及び流路形状を基に、ＣＡＥ（コンピューターエイディッドエンジニアリング）によるシミュレーションにより確認する多層構造確認工程と、
　前記金属面における、前記多層構造の最表面と接触する部分に断熱層を形成する断熱層形成工程と、
　前記断熱層が形成された金型を用いて成形する成形工程と、を備える樹脂成形体の製造方法。
　請求項３又は４に記載の方法で製造された樹脂成形体。