熱可塑性樹脂成形体の製造方法
【課題】 効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供すること。
【解決手段】 本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金型のキャビティ面６ａを加熱手段により加熱する加熱工程と、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、供給された溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程とを備え、金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面６ａの温度を変化させる流路４０Ａ，４０Ｂが、キャビティ面６ａの一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、加熱工程において、キャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱手段で加熱し、冷却工程において、キャビティ面６ａの一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路４０Ａ，４０Ｂに対する熱交換媒体の供給を制御するものである。
【解決手段】 本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金型のキャビティ面６ａを加熱手段により加熱する加熱工程と、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、供給された溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程とを備え、金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面６ａの温度を変化させる流路４０Ａ，４０Ｂが、キャビティ面６ａの一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、加熱工程において、キャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱手段で加熱し、冷却工程において、キャビティ面６ａの一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路４０Ａ，４０Ｂに対する熱交換媒体の供給を制御するものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂成形体は、経済性、軽量性、賦形性等が良好であることから、自動車の内装部品や外装部品、家電製品、住設関連製品等の広い分野で使用されている。このような熱可塑性樹脂成形体は、射出成形や圧縮成形等の成形方法により製造できるが、開口部があるような複雑な形状の成形体を製造する場合や、複数の樹脂供給ゲートを有する金型を使用する場合には、得られる成形体にウエルド等の外観不良が発生することがある。
【０００３】
このような外観不良を抑制するために、熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、金型のキャビティ面を予め熱可塑性樹脂の加熱変形温度以上に高周波誘導加熱しておき射出成形する熱可塑性樹脂成形体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５８−４０５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された製造方法において、金型キャビティ面の一部分を高周波誘導加熱した後、金型キャビティを閉じて溶融樹脂を供給して冷却する場合、金型全体が単一の冷却回路で冷却されるため、成形体の加熱した部分と加熱していない部分との温度差が大きくなってしまう。このため、製造された成形体に、艶ムラ等の外観不良が発生したり、変形が生じやすくなる等の問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、第１の金型及び第１の金型との間にキャビティを形成する第２の金型のうち、少なくとも一方の金型のキャビティを形成するキャビティ面を加熱手段により加熱する加熱工程と、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、供給された溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備え、少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、加熱工程において、キャビティ面の一の部分を選択的に加熱手段で加熱し、冷却工程において、キャビティ面の一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路に対する熱交換媒体の供給を制御するものである。
【０００７】
本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、キャビティ面の一の部分が加熱された金型で形成されるキャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。加えて、少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、冷却工程において、キャビティ面の一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路に対する熱交換媒体の供給を制御する。このため、キャビティ面の全面を短時間で均一な温度に冷却することができるので、成形体における艶ムラ等の外観不良や変形の発生を抑制することができる。したがって、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる。
【０００８】
ここで、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、流路が、キャビティ面を形成する金属板のキャビティ面に対して裏面側に、互いに離間して配置される複数の金属管により形成されていることが好ましい。取り回しの自由度が高い金属管を用いることで、所望の位置に流路を容易に形成することができる。
【０００９】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金属板が、電鋳により形成されてなることが好ましい。キャビティ面を細かな凹凸形状とすることができるので、様々な模様の意匠面の熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【００１０】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金属板の裏面側に、裏面及び金属管を覆うように断熱部材が設けられることが好ましい。金属管と金属板との伝熱効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、加熱手段が、金型の外部に配置されることが好ましい。これにより、所望の位置を容易に加熱することができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、加熱手段が、高周波誘導加熱をすることのできる加熱コイルであることが好ましい。これにより、キャビティ面を効果的に加熱することがでる。
【００１３】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、供給工程において、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するときにおけるキャビティ面の温度が、熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上であることが好ましい。これにより、より一層良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、供給工程において、溶融状熱可塑性樹脂を供給しながら第１の金型及び第２の金型を型締めすることが好ましい。射出圧力や型締め圧力を低圧化することができ、装置の小型化や品質の優れた成形体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１７】
まず、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法に用いられる金型の一例ついて説明する。図１に示されるように、熱可塑性樹脂成形用金型（以下、「金型」とする）１は、雌型（第１の金型）２及び雄型（第２の金型）３の雌雄一対からなり、雌型２及び雄型３を閉じた状態で、その内部にキャビティ４が形成される。
【００１８】
雌型２は、断面凹形状をなし、キャビティ４側には金属板６が設けられている。金属板６は、厚さが２〜６ｍｍ程度であり、例えば鋼やＳＵＳ等の他、アルミ合金、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金等の金属が用いられている。金属板６におけるキャビティ４を形成する面（以下、「キャビティ面」とする）６ａは、成形される熱可塑性樹脂成形体の意匠面の模様に対応するような凹凸形状に形成されている。なお、金属板６は種々の公知の手法を用いて形成され得るが、電鋳法により形成されることが好ましい。電鋳法は製品意匠面の形状を忠実に再現でき、様々な模様の意匠面の熱可塑性樹脂成形体を製造することができるからである。
【００１９】
金属板６におけるキャビティ面６ａに対する裏面６ｂには、複数の金属管７が配設されている。具体的には、キャビティ面６ａの中央部分（一の部分）に対応する位置に、第１の金属管７ａが複数配設されており、キャビティ面６ａの両端縁部分（他の部分）に対応する位置に、第２の金属管７ｂが複数配設されている。さらに、第１の金属管７ａは、第１の熱交換媒体供給装置３０Ａに接続されており、第２の金属管７ｂは、第２の熱交換媒体供給装置３０Ｂに接続されている。そして、各金属管７ａ，７ｂの管内部には、各熱交換媒体供給装置から供給された熱媒体又は冷却媒体からなる熱交換媒体が流通する流路が形成されている。第１の熱交換媒体供給装置及び第２の熱交換媒体供給装置は、それぞれ独立して熱交換媒体の供給の制御が可能であり、第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂで、それぞれ第１の流路４０Ａ及び第２の流路４０Ｂの２系統の流路が形成されることとなり、キャビティ面の中央部分と両端縁部分とで別々の温度調節が可能となっている。なお、金属管７は、例えば銅等の熱伝導性の高い金属材料から形成されるものである。また、本実施形態において、第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂは、それぞれ複数配設されているが、単独で配設されたものでもよい。本実施形態に係る雌型２は、流路の形成に金属管が用いられているので、取り回しの自由度があるため、所望の位置に流路を容易に形成することができる。また、本実施形態において、独立した２つの熱交換媒体供給装置３０Ａ，３０Ｂを用いているが、上記の２系統の流路に対して、それぞれ独立して熱交換媒体の供給の制御が可能な単独の熱交換媒体供給装置を用いてもよい。
【００２０】
図２に示されるように、金属管７は、金属板６の裏面６ｂに金属部材８を用いて溶接、ロウ付等により固定されている。この金属部材８は、金属管７と金属板６との伝熱効率を上げるために、例えば、銀、銅等の熱伝導性の高い材料からなることが好ましい。
【００２１】
また、互いに隣接する複数の金属管７の間隔（一の金属管と、これに隣接する金属管との互いに対向する各側端の距離Ｗ）は、金属管７の外径Ｄ１（金属管７の裏面６ｂに沿う方向の外径）に対して５倍以下であることが好ましい。これにより、裏面６ｂと金属管７との接触面積が大きくなり、同一系統の流路において、金属板６を均一に加熱又は冷却させることができる。
【００２２】
また、図３に示されるように、金属部材８は、固定させる金属管７１からこれに隣接する他の金属管７２にわたって裏面６ｂに接合されていることが好ましい。互いに隣接する各金属管７１，７２の間にわたって、金属部材８が裏面６ｂに接触されていることから、金属管７１，７２と金属板６との熱的な接触面積が大きくなり、同一系統の流路において、キャビティ面６ａをより一層均一に加熱又は冷却することができる。さらに、図４に示されるように、金属管７、金属部材８及び裏面６ｂを裏面６ｂ側から覆うように、金属被覆部材９を設けてもよい。ここで金属被覆部材９は、金属の薄板、多数の網目が形成された金網、多数の貫通孔が形成された金属板等を用いることができる。この金属被覆部材９を設けることで、同一系統の流路において、キャビティ面６ａをより一層均一に加熱又は冷却することができる。
【００２３】
また、金属管７の断面形状は、図３に示される円形状に制限されるものではない。すなわち、金属管７は、金属板６の裏面６ｂに沿う方向の外径が裏面６ｂに沿う方向に交わる方向の外径よりも大きい断面形状を有することが好ましい。例えば、図５に示されるように、裏面６ｂに沿う方向に交わる方向の外径をＤ２としたとき、金属管７は、Ｄ１／Ｄ２が１よりも大きい断面矩形状とすることが好ましく、Ｄ１／Ｄ２が１．５以上の断面形状とすることが特に好ましい。このような断面形状とすることで、金属管７と裏面６ｂとの接触面積が大きくなり伝熱効率を向上させることができる。なお、断面形状は、矩形状に限らず楕円形状や三角形状等であってもよい。
【００２４】
図１に戻って、雌型２には、裏面６ｂ及び金属管７を覆うように断熱部材１１が設けられている。この断熱部材１１は、例えば熱伝導性の低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料、セメント等のセラミックス等からなり、雌型２の加熱時においては、加熱手段からの熱が、雌型２全体に伝熱することを抑制し、効率的に金属板６（キャビティ面６ａ）を加熱させることができる。また、冷却時においては、金属板６からの熱を効率的に金属管７に向けて伝熱等させることができ、効率的に金属板６（キャビティ面６ａ）を冷却させることができる。
【００２５】
また、雌型２には、この断熱部材１１を外側から覆うように枠部材１２が設けられている。この枠部材１２は、金属板６、温度調節管７及び断熱部材１１を保持するものであり、その材質は、金属板６、温度調節管７及び断熱部材１１を保持できれば特に制限されない。
【００２６】
なお、金属板６の裏面側に配設した金属管７を用いて流路を形成する以外に、金属板や断熱部材を備えていない金属部材の雌型の内部に一体的に形成された温度調節通路を用いて流路を形成してもよい。
【００２７】
雄型３は、断面凸形状をなし、そのキャビティ面３ａには、溶融状熱可塑性樹脂をキャビティ４内に供給するための２つの樹脂供給ゲート１３，１４が設けられている。なお、樹脂供給ゲートは１つでもよく、３つ以上設けてもよい。この樹脂供給ゲート１３，１４は、雄型３に形成された樹脂供給通路１５に連通している。また、樹脂供給通路１５には、熱可塑性樹脂を溶融し所定量だけ射出することのできる射出装置５０の射出ノズルが接続されることで、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給することができる。さらに、雄型３には、キャビティ面３ａを加熱又は冷却するための複数の温度調節通路１６が形成され、この温度調節通路１６には、熱交換媒体供給装置３０Ｃが接続されている。雄型３は、この温度調節通路１６により温度調節されるが、これは単一の流路であってもよいが、雌型２と同様に２系統以上の流路が形成され、キャビティ面３ａの一の部分と他の部分とで別々の温度調節が可能となっていてもよい。この場合、雌型２に形成される流路に対応する位置に流路を形成することが好ましい。例えば、キャビティ面３ａの中央部分の温度調節通路１６は、雌型２の第１の流路と同一系統の流路とし、キャビティ面３ａの両端縁部分の温度調節通路１６は、雌型２の第２の流路と同一系統の流路とすることが好ましい。
【００２８】
なお、雄型３にもキャビティ側に金属板６を設け、金属板６におけるキャビティ面３ａの裏面側に金属管を配設し、さらに断熱部材を設けてもよい。
【００２９】
以上の雌型２及び雄型３からなる一対の金型１は、雄型３をプレス装置（図示せず）の固定盤に固定し、雌型２を可動盤に固定し、駆動装置により可動盤を固定盤の方向に移動することで型締めをすることができる。なお、雌型２を固定盤に固定し、雄型３を可動盤に固定してもよく、また、固定盤を可動盤に変更して、雌型２及び雄型３を双方とも可動できるようにしてもよい。
【００３０】
続いて、図６〜９を参照して本発明に係る製造方法の好適な実施形態について説明する。まず、熱可塑性樹脂を射出装置に投入して熱可塑性樹脂成形体の基材となる溶融状熱可塑性樹脂を用意する。
【００３１】
ここで、熱可塑性樹脂としては、圧縮成形、射出成形、押出成形等で通常使用される熱可塑性樹脂がそのまま適用される。このような樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等の一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等の熱可塑性エラストマー、これらの混合物、これらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。
【００３２】
また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて通常使用されるガラス繊維、各種の無機、有機フィラー等の充填材等が含有されてもよい。また、通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤等の各種添加材が含有されてもよい。
【００３３】
また、上記熱可塑性樹脂は、非発泡性であっても発泡性であってもく、発泡剤を含有してもよい。発泡剤としては、化学発泡剤を添加してもよく、液状又はガス状の二酸化炭素や窒素を直接溶融状樹脂中に圧入してもよい。
【００３４】
化学発泡剤としては、熱可塑性樹脂の発泡体を製造する際に使用される公知の化学発泡剤を使用することができる。具体的には、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等の発泡剤を使用することができる。さらに、必要に応じてサリチル酸、尿素又はこれらを含む発泡助剤を添加することが好ましい。
【００３５】
なお、上記の発泡剤の種類は、使用する熱可塑性樹脂の溶融温度や目的とする発泡倍率等を考慮して適宜選択される。またその添加量は、目的とする成形品の強度、密度等を考慮して調整されるが、一般的に樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部程度である。
【００３６】
＜加熱工程＞
次に、図６の（ａ）に示されるように、図１に示される金型１を使用して、雌型２を上方に移動させ雌型２及び雄型３を開き、その間に、加熱手段として高周波電磁誘導加熱が可能な加熱コイル１７を搬送装置１８を用いて外部から挿入する。そして、図６の（ｂ）に示されるように、加熱コイル１７を雌型２のキャビティ面６ａに近づくように移動させて、高周波電磁誘導により雌型２のキャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱する。なお、加熱手段を外部に配置することで、所望の位置を容易に加熱することができる。また、加熱手段として加熱コイルを用いることで、効率的にキャビティ面６ａを加熱することができる。
【００３７】
ここで、キャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱する部分加熱においては、未加熱で成形するとウエルド、シルバーストリーク、フローマーク等の不良が発生しやすい成形体の部位に対応するキャビティ面６ａの部分を含む領域を加熱することが好ましい。例えば、ウエルドの発生しやすい部位は、キャビティ４内において、溶融状熱可塑性樹脂の２つ以上の流れが合流する部分になる。図１に示される２つの樹脂供給ゲート１３，１４を有する金型１を使用して、図７に示されるような熱可塑性樹脂成形体１９Ａを成形する場合は、各樹脂供給ゲート１３，１４に対応する位置１３ａ，１４ａの中間部Ｌ１付近にウエルドが発生しやすい。このため、キャビティ面６ａにおいて、各樹脂供給ゲート１３，１４の中間部を含んだ領域を加熱することが好ましい。また、図１とは異なる金型（図示せず）を使用して、図８に示されるような開口部２１を有する熱可塑性樹脂成形体１９Ｂを成形する場合は、樹脂供給ゲートから供給された溶融状態の樹脂が開口部を回りこんで合流するために、樹脂供給ゲートに対応する位置１３ｂに対して開口部２１の後方端縁中間部Ｌ２にウエルドが発生しやすい。このため、キャビティ面において、開口部２１の後方端縁中間部Ｌ２に対応する位置を含んだ領域を加熱することが好ましい。本実施形態においては、図１に示される２つの樹脂供給ゲート１３，１４を有する金型１を使用しているので、キャビティ面６ａの中央部分（第１の金属管７ａに対応する部分）を選択的に加熱する。
【００３８】
加熱されるキャビティ面６ａの温度は、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する時点において、加熱される前の温度よりも２０℃以上高い温度であることが好ましい。温度が２０℃よりも低いとウエルド等の外観不良が発生しやすくなる傾向がある。また、加熱されるキャビティ面６ａの温度は、供給される熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上であることが特に好ましい。キャビティ面６ａの温度を熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度とすることで、外観不良の発生を効果的に抑制することができる。なお、この荷重たわみ温度は、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２のＢ法に従い測定することができる。
【００３９】
また、キャビティ面６ａの部分加熱において、加熱されるキャビティ面６ａの温度は、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する時点において、加熱される前の温度よりも２０〜６０℃高い温度であることが好ましい。６０℃よりも高い温度であると、加熱部分と非加熱部分との温度差が大きくなり、成形体の表面に光沢ムラ等の不良が発生しやすくなる傾向がある。また、加熱前における金型温度を予め５０℃以上とすることが好ましく、６０℃以上とすることが特に好ましい。金型温度が５０℃以下であると、成形体の表面の光沢ムラ等の不良が発生しやすくなる傾向がある。
【００４０】
なお、加熱コイル１７は、キャビティ面６ａを均一に加熱するために、加熱コイル１７を形成する銅管をキャビティ面６ａの形状に対応する形状とすることが好ましい。また、この加熱コイル１７を電気ヒータ等の加熱手段に変更することもできる。
【００４１】
＜供給工程＞
続いて、図９の（ａ）に示されるように、加熱された雌型２及び雄型３を閉じてキャビティ４を形成し、これら雌雄一対の金型１で形成するキャビティ４内に、雄型３に形成された樹脂供給通路１５を介して、２つの樹脂供給ゲート１３，１４から溶融状熱可塑性樹脂２２を供給する。なお、各樹脂供給ゲート１３，１４から供給された溶融状熱可塑性樹脂２２はキャビティ４内を流動し、各樹脂供給ゲート１３，１４の中間点付近で合流し、この付近でウエルド等の不良が発生しやすくなる。しかしながら、この合流部付近のキャビティ面６ａは予め加熱コイル１７で加熱されているために、冷却する際に固化する速度が遅くなり、ウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。
【００４２】
そして、溶融状熱可塑性樹脂２２の供給を開始した時点での金型１のキャビティ４は、目的の成形体厚さよりも大きなクリアランスとし、供給開始後にクリアランスが小さくなるように雌型２を下降させる、いわゆる型締めを行う（図９の（ｂ）参照）。型締めを行うことで、射出圧力や型締め圧力を低圧化することができ、装置の小型化や品質の優れた成形体を得ることができる。この型締めを行うタイミングは、溶融状熱可塑性樹脂を供給中又は供給が完了した後のいずれでもよいが、供給完了後に型締めを行う場合には、供給完了後速やかに型締めを開始することが好ましい。なお、図中では縦方向に型締めする例を示しているが、型締め方向は縦方向であっても横方向であってもよい。また、熱可塑性樹脂成形体の用途や形状、大きさ等によっては、キャビティ４のクリアランスは、熱可塑性樹脂成形体の厚さと略同一寸法に調整した状態で溶融状熱可塑性樹脂を供給してもよい。さらに、溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始した時点では、目的の成形体厚さよりも小さなクリアランスとし、供給量に応じてクリアランスが大きくなるように雌型２を上昇させてもよい。
【００４３】
＜冷却・成形工程＞
キャビティ内に充填された溶融状熱可塑性樹脂２２を所定時間冷却して固化させる。溶融状熱可塑性樹脂２２の固化は、雌型２内に設けられた第１の金属管７ａ，第２の金属管７ｂ及び雄型３に形成された温度調節通路１６内に冷却媒体を流通させて、キャビティ面６ａ，３ａを冷却することで行う。ここで、加熱工程で加熱されたキャビティ面６ａ中央部の冷却速度が、加熱工程で加熱されていないキャビティ面６ａ両端縁の冷却速度よりも早くなるように第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂへの冷却媒体の供給を制御して冷却する。すなわち、キャビティ面６ａにおいて、加熱された部分（以下、加熱部分とする）を急冷し、加熱されていない部分（以下、非加熱部分とする）を徐冷する。このような冷却速度差の調節は、例えば、同一冷却媒体を用いて、加熱部分に対応する第１の金属管７ａの冷却媒体の流速を、非加熱部分に対応する第２の金属管７ｂの冷却媒体の流速よりも早くしたり、第１の金属管７ａの冷却媒体の流量を、第２の金属管７ｂの冷却媒体の流量よりも多くすることで可能となる。また、第１の金属管７ａの冷却媒体の媒体温度を、第２の金属管７ｂの冷却媒体の媒体温度よりも高くすることでも冷却速度差の調節が可能となる。
【００４４】
なお、キャビティ面６ａにおいて、冷却速度差を設ける部分と、加熱、非加熱部分とが厳密に一致する必要はなく、加熱部分の一部を急冷してもよく、一部の非加熱部分を含めて加熱部分を急冷してもよい。流路のレイアウトにより、加熱、非加熱部分に厳密に対応できない場合があるからである。
【００４５】
溶融状熱可塑性樹脂２２が固化されたら、図９の（ｃ）に示されるように、プレス装置の可動盤を上昇させて雌型２及び雄型３を開き熱可塑性樹脂成形体２３を取り出す。その後所定の処理を施して製品としての成形体が完成する。
【００４６】
以上の本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、キャビティ面６ａの一の部分が加熱された雌型２で形成されるキャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂２２を供給する。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。加えて、加熱される雌型２には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面６ａの温度を変化させる流路４０Ａ，４０Ｂが、キャビティ面６ａの一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、冷却工程において、キャビティ面６ａの一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように流路に対する熱交換媒体の供給を制御する。このため、キャビティ面６ａの全面を短時間で均一な温度に冷却することができるので、成形体における艶ムラ等の外観不良や変形の発生を抑制することができる。したがって、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる。
【００４７】
なお、外部に配置した加熱手段に代えて、第１の金属管７ａすなわち、流路４０Ａを加熱手段として用いてキャビティ面６ａを部分的に加熱してもよい。この場合、加熱するときは、流路４０Ａに熱媒体を流通させる。そして、冷却するときは、熱媒体の代わりに流路４０Ａに冷却媒体を流通させ、流路４０Ｂにも冷却媒体を流通させる。このような金型の加熱においても、キャビティ面６ａの一の部分を加熱することができる。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法に用いられる金型の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した金型の金属管と金属板との接合形態を示す断面図である。
【図３】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図４】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図５】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法の製造工程の一部を示す図である。
【図７】熱可塑性樹脂成形体における外観不良の発生箇所の一例を示す外観斜視図である。
【図８】熱可塑性樹脂成形体における外観不良の発生箇所の一例を示す外観斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法の製造工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…熱可塑性樹脂成形用金型、２…雌型、３…雄型、４…キャビティ、６…金属板、６ａ…キャビティ面、６ｂ…裏面、７…金属管、１１…断熱部材、１７…加熱コイル、２２…溶融状熱可塑性樹脂、２３…熱可塑性樹脂成形体、４０Ａ，４０Ｂ…流路。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂成形体は、経済性、軽量性、賦形性等が良好であることから、自動車の内装部品や外装部品、家電製品、住設関連製品等の広い分野で使用されている。このような熱可塑性樹脂成形体は、射出成形や圧縮成形等の成形方法により製造できるが、開口部があるような複雑な形状の成形体を製造する場合や、複数の樹脂供給ゲートを有する金型を使用する場合には、得られる成形体にウエルド等の外観不良が発生することがある。
【０００３】
このような外観不良を抑制するために、熱可塑性樹脂を射出成形するにあたり、金型のキャビティ面を予め熱可塑性樹脂の加熱変形温度以上に高周波誘導加熱しておき射出成形する熱可塑性樹脂成形体の製造方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特公昭５８−４０５０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された製造方法において、金型キャビティ面の一部分を高周波誘導加熱した後、金型キャビティを閉じて溶融樹脂を供給して冷却する場合、金型全体が単一の冷却回路で冷却されるため、成形体の加熱した部分と加熱していない部分との温度差が大きくなってしまう。このため、製造された成形体に、艶ムラ等の外観不良が発生したり、変形が生じやすくなる等の問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、第１の金型及び第１の金型との間にキャビティを形成する第２の金型のうち、少なくとも一方の金型のキャビティを形成するキャビティ面を加熱手段により加熱する加熱工程と、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、供給された溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備え、少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、加熱工程において、キャビティ面の一の部分を選択的に加熱手段で加熱し、冷却工程において、キャビティ面の一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路に対する熱交換媒体の供給を制御するものである。
【０００７】
本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法によれば、キャビティ面の一の部分が加熱された金型で形成されるキャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。加えて、少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、冷却工程において、キャビティ面の一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように各流路に対する熱交換媒体の供給を制御する。このため、キャビティ面の全面を短時間で均一な温度に冷却することができるので、成形体における艶ムラ等の外観不良や変形の発生を抑制することができる。したがって、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる。
【０００８】
ここで、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、流路が、キャビティ面を形成する金属板のキャビティ面に対して裏面側に、互いに離間して配置される複数の金属管により形成されていることが好ましい。取り回しの自由度が高い金属管を用いることで、所望の位置に流路を容易に形成することができる。
【０００９】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金属板が、電鋳により形成されてなることが好ましい。キャビティ面を細かな凹凸形状とすることができるので、様々な模様の意匠面の熱可塑性樹脂成形体を製造することができる。
【００１０】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、金属板の裏面側に、裏面及び金属管を覆うように断熱部材が設けられることが好ましい。金属管と金属板との伝熱効率を向上させることができる。
【００１１】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、加熱手段が、金型の外部に配置されることが好ましい。これにより、所望の位置を容易に加熱することができる。
【００１２】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、加熱手段が、高周波誘導加熱をすることのできる加熱コイルであることが好ましい。これにより、キャビティ面を効果的に加熱することがでる。
【００１３】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、供給工程において、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するときにおけるキャビティ面の温度が、熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上であることが好ましい。これにより、より一層良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を得ることができる。
【００１４】
また、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、供給工程において、溶融状熱可塑性樹脂を供給しながら第１の金型及び第２の金型を型締めすることが好ましい。射出圧力や型締め圧力を低圧化することができ、装置の小型化や品質の優れた成形体を得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
【００１７】
まず、本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法に用いられる金型の一例ついて説明する。図１に示されるように、熱可塑性樹脂成形用金型（以下、「金型」とする）１は、雌型（第１の金型）２及び雄型（第２の金型）３の雌雄一対からなり、雌型２及び雄型３を閉じた状態で、その内部にキャビティ４が形成される。
【００１８】
雌型２は、断面凹形状をなし、キャビティ４側には金属板６が設けられている。金属板６は、厚さが２〜６ｍｍ程度であり、例えば鋼やＳＵＳ等の他、アルミ合金、亜鉛合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金等の金属が用いられている。金属板６におけるキャビティ４を形成する面（以下、「キャビティ面」とする）６ａは、成形される熱可塑性樹脂成形体の意匠面の模様に対応するような凹凸形状に形成されている。なお、金属板６は種々の公知の手法を用いて形成され得るが、電鋳法により形成されることが好ましい。電鋳法は製品意匠面の形状を忠実に再現でき、様々な模様の意匠面の熱可塑性樹脂成形体を製造することができるからである。
【００１９】
金属板６におけるキャビティ面６ａに対する裏面６ｂには、複数の金属管７が配設されている。具体的には、キャビティ面６ａの中央部分（一の部分）に対応する位置に、第１の金属管７ａが複数配設されており、キャビティ面６ａの両端縁部分（他の部分）に対応する位置に、第２の金属管７ｂが複数配設されている。さらに、第１の金属管７ａは、第１の熱交換媒体供給装置３０Ａに接続されており、第２の金属管７ｂは、第２の熱交換媒体供給装置３０Ｂに接続されている。そして、各金属管７ａ，７ｂの管内部には、各熱交換媒体供給装置から供給された熱媒体又は冷却媒体からなる熱交換媒体が流通する流路が形成されている。第１の熱交換媒体供給装置及び第２の熱交換媒体供給装置は、それぞれ独立して熱交換媒体の供給の制御が可能であり、第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂで、それぞれ第１の流路４０Ａ及び第２の流路４０Ｂの２系統の流路が形成されることとなり、キャビティ面の中央部分と両端縁部分とで別々の温度調節が可能となっている。なお、金属管７は、例えば銅等の熱伝導性の高い金属材料から形成されるものである。また、本実施形態において、第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂは、それぞれ複数配設されているが、単独で配設されたものでもよい。本実施形態に係る雌型２は、流路の形成に金属管が用いられているので、取り回しの自由度があるため、所望の位置に流路を容易に形成することができる。また、本実施形態において、独立した２つの熱交換媒体供給装置３０Ａ，３０Ｂを用いているが、上記の２系統の流路に対して、それぞれ独立して熱交換媒体の供給の制御が可能な単独の熱交換媒体供給装置を用いてもよい。
【００２０】
図２に示されるように、金属管７は、金属板６の裏面６ｂに金属部材８を用いて溶接、ロウ付等により固定されている。この金属部材８は、金属管７と金属板６との伝熱効率を上げるために、例えば、銀、銅等の熱伝導性の高い材料からなることが好ましい。
【００２１】
また、互いに隣接する複数の金属管７の間隔（一の金属管と、これに隣接する金属管との互いに対向する各側端の距離Ｗ）は、金属管７の外径Ｄ１（金属管７の裏面６ｂに沿う方向の外径）に対して５倍以下であることが好ましい。これにより、裏面６ｂと金属管７との接触面積が大きくなり、同一系統の流路において、金属板６を均一に加熱又は冷却させることができる。
【００２２】
また、図３に示されるように、金属部材８は、固定させる金属管７１からこれに隣接する他の金属管７２にわたって裏面６ｂに接合されていることが好ましい。互いに隣接する各金属管７１，７２の間にわたって、金属部材８が裏面６ｂに接触されていることから、金属管７１，７２と金属板６との熱的な接触面積が大きくなり、同一系統の流路において、キャビティ面６ａをより一層均一に加熱又は冷却することができる。さらに、図４に示されるように、金属管７、金属部材８及び裏面６ｂを裏面６ｂ側から覆うように、金属被覆部材９を設けてもよい。ここで金属被覆部材９は、金属の薄板、多数の網目が形成された金網、多数の貫通孔が形成された金属板等を用いることができる。この金属被覆部材９を設けることで、同一系統の流路において、キャビティ面６ａをより一層均一に加熱又は冷却することができる。
【００２３】
また、金属管７の断面形状は、図３に示される円形状に制限されるものではない。すなわち、金属管７は、金属板６の裏面６ｂに沿う方向の外径が裏面６ｂに沿う方向に交わる方向の外径よりも大きい断面形状を有することが好ましい。例えば、図５に示されるように、裏面６ｂに沿う方向に交わる方向の外径をＤ２としたとき、金属管７は、Ｄ１／Ｄ２が１よりも大きい断面矩形状とすることが好ましく、Ｄ１／Ｄ２が１．５以上の断面形状とすることが特に好ましい。このような断面形状とすることで、金属管７と裏面６ｂとの接触面積が大きくなり伝熱効率を向上させることができる。なお、断面形状は、矩形状に限らず楕円形状や三角形状等であってもよい。
【００２４】
図１に戻って、雌型２には、裏面６ｂ及び金属管７を覆うように断熱部材１１が設けられている。この断熱部材１１は、例えば熱伝導性の低いエポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂材料、セメント等のセラミックス等からなり、雌型２の加熱時においては、加熱手段からの熱が、雌型２全体に伝熱することを抑制し、効率的に金属板６（キャビティ面６ａ）を加熱させることができる。また、冷却時においては、金属板６からの熱を効率的に金属管７に向けて伝熱等させることができ、効率的に金属板６（キャビティ面６ａ）を冷却させることができる。
【００２５】
また、雌型２には、この断熱部材１１を外側から覆うように枠部材１２が設けられている。この枠部材１２は、金属板６、温度調節管７及び断熱部材１１を保持するものであり、その材質は、金属板６、温度調節管７及び断熱部材１１を保持できれば特に制限されない。
【００２６】
なお、金属板６の裏面側に配設した金属管７を用いて流路を形成する以外に、金属板や断熱部材を備えていない金属部材の雌型の内部に一体的に形成された温度調節通路を用いて流路を形成してもよい。
【００２７】
雄型３は、断面凸形状をなし、そのキャビティ面３ａには、溶融状熱可塑性樹脂をキャビティ４内に供給するための２つの樹脂供給ゲート１３，１４が設けられている。なお、樹脂供給ゲートは１つでもよく、３つ以上設けてもよい。この樹脂供給ゲート１３，１４は、雄型３に形成された樹脂供給通路１５に連通している。また、樹脂供給通路１５には、熱可塑性樹脂を溶融し所定量だけ射出することのできる射出装置５０の射出ノズルが接続されることで、キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給することができる。さらに、雄型３には、キャビティ面３ａを加熱又は冷却するための複数の温度調節通路１６が形成され、この温度調節通路１６には、熱交換媒体供給装置３０Ｃが接続されている。雄型３は、この温度調節通路１６により温度調節されるが、これは単一の流路であってもよいが、雌型２と同様に２系統以上の流路が形成され、キャビティ面３ａの一の部分と他の部分とで別々の温度調節が可能となっていてもよい。この場合、雌型２に形成される流路に対応する位置に流路を形成することが好ましい。例えば、キャビティ面３ａの中央部分の温度調節通路１６は、雌型２の第１の流路と同一系統の流路とし、キャビティ面３ａの両端縁部分の温度調節通路１６は、雌型２の第２の流路と同一系統の流路とすることが好ましい。
【００２８】
なお、雄型３にもキャビティ側に金属板６を設け、金属板６におけるキャビティ面３ａの裏面側に金属管を配設し、さらに断熱部材を設けてもよい。
【００２９】
以上の雌型２及び雄型３からなる一対の金型１は、雄型３をプレス装置（図示せず）の固定盤に固定し、雌型２を可動盤に固定し、駆動装置により可動盤を固定盤の方向に移動することで型締めをすることができる。なお、雌型２を固定盤に固定し、雄型３を可動盤に固定してもよく、また、固定盤を可動盤に変更して、雌型２及び雄型３を双方とも可動できるようにしてもよい。
【００３０】
続いて、図６〜９を参照して本発明に係る製造方法の好適な実施形態について説明する。まず、熱可塑性樹脂を射出装置に投入して熱可塑性樹脂成形体の基材となる溶融状熱可塑性樹脂を用意する。
【００３１】
ここで、熱可塑性樹脂としては、圧縮成形、射出成形、押出成形等で通常使用される熱可塑性樹脂がそのまま適用される。このような樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリル−スチレン−ブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロン等のポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレン−ブタジエンブロック共重合体等の一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭ、ＥＰＤＭ等の熱可塑性エラストマー、これらの混合物、これらを用いたポリマーアロイ等が挙げられる。
【００３２】
また、これらの熱可塑性樹脂には、必要に応じて通常使用されるガラス繊維、各種の無機、有機フィラー等の充填材等が含有されてもよい。また、通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤等の各種添加材が含有されてもよい。
【００３３】
また、上記熱可塑性樹脂は、非発泡性であっても発泡性であってもく、発泡剤を含有してもよい。発泡剤としては、化学発泡剤を添加してもよく、液状又はガス状の二酸化炭素や窒素を直接溶融状樹脂中に圧入してもよい。
【００３４】
化学発泡剤としては、熱可塑性樹脂の発泡体を製造する際に使用される公知の化学発泡剤を使用することができる。具体的には、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等の発泡剤を使用することができる。さらに、必要に応じてサリチル酸、尿素又はこれらを含む発泡助剤を添加することが好ましい。
【００３５】
なお、上記の発泡剤の種類は、使用する熱可塑性樹脂の溶融温度や目的とする発泡倍率等を考慮して適宜選択される。またその添加量は、目的とする成形品の強度、密度等を考慮して調整されるが、一般的に樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部程度である。
【００３６】
＜加熱工程＞
次に、図６の（ａ）に示されるように、図１に示される金型１を使用して、雌型２を上方に移動させ雌型２及び雄型３を開き、その間に、加熱手段として高周波電磁誘導加熱が可能な加熱コイル１７を搬送装置１８を用いて外部から挿入する。そして、図６の（ｂ）に示されるように、加熱コイル１７を雌型２のキャビティ面６ａに近づくように移動させて、高周波電磁誘導により雌型２のキャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱する。なお、加熱手段を外部に配置することで、所望の位置を容易に加熱することができる。また、加熱手段として加熱コイルを用いることで、効率的にキャビティ面６ａを加熱することができる。
【００３７】
ここで、キャビティ面６ａの一の部分を選択的に加熱する部分加熱においては、未加熱で成形するとウエルド、シルバーストリーク、フローマーク等の不良が発生しやすい成形体の部位に対応するキャビティ面６ａの部分を含む領域を加熱することが好ましい。例えば、ウエルドの発生しやすい部位は、キャビティ４内において、溶融状熱可塑性樹脂の２つ以上の流れが合流する部分になる。図１に示される２つの樹脂供給ゲート１３，１４を有する金型１を使用して、図７に示されるような熱可塑性樹脂成形体１９Ａを成形する場合は、各樹脂供給ゲート１３，１４に対応する位置１３ａ，１４ａの中間部Ｌ１付近にウエルドが発生しやすい。このため、キャビティ面６ａにおいて、各樹脂供給ゲート１３，１４の中間部を含んだ領域を加熱することが好ましい。また、図１とは異なる金型（図示せず）を使用して、図８に示されるような開口部２１を有する熱可塑性樹脂成形体１９Ｂを成形する場合は、樹脂供給ゲートから供給された溶融状態の樹脂が開口部を回りこんで合流するために、樹脂供給ゲートに対応する位置１３ｂに対して開口部２１の後方端縁中間部Ｌ２にウエルドが発生しやすい。このため、キャビティ面において、開口部２１の後方端縁中間部Ｌ２に対応する位置を含んだ領域を加熱することが好ましい。本実施形態においては、図１に示される２つの樹脂供給ゲート１３，１４を有する金型１を使用しているので、キャビティ面６ａの中央部分（第１の金属管７ａに対応する部分）を選択的に加熱する。
【００３８】
加熱されるキャビティ面６ａの温度は、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する時点において、加熱される前の温度よりも２０℃以上高い温度であることが好ましい。温度が２０℃よりも低いとウエルド等の外観不良が発生しやすくなる傾向がある。また、加熱されるキャビティ面６ａの温度は、供給される熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上であることが特に好ましい。キャビティ面６ａの温度を熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度とすることで、外観不良の発生を効果的に抑制することができる。なお、この荷重たわみ温度は、ＪＩＳ Ｋ７１９１−２のＢ法に従い測定することができる。
【００３９】
また、キャビティ面６ａの部分加熱において、加熱されるキャビティ面６ａの温度は、キャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する時点において、加熱される前の温度よりも２０〜６０℃高い温度であることが好ましい。６０℃よりも高い温度であると、加熱部分と非加熱部分との温度差が大きくなり、成形体の表面に光沢ムラ等の不良が発生しやすくなる傾向がある。また、加熱前における金型温度を予め５０℃以上とすることが好ましく、６０℃以上とすることが特に好ましい。金型温度が５０℃以下であると、成形体の表面の光沢ムラ等の不良が発生しやすくなる傾向がある。
【００４０】
なお、加熱コイル１７は、キャビティ面６ａを均一に加熱するために、加熱コイル１７を形成する銅管をキャビティ面６ａの形状に対応する形状とすることが好ましい。また、この加熱コイル１７を電気ヒータ等の加熱手段に変更することもできる。
【００４１】
＜供給工程＞
続いて、図９の（ａ）に示されるように、加熱された雌型２及び雄型３を閉じてキャビティ４を形成し、これら雌雄一対の金型１で形成するキャビティ４内に、雄型３に形成された樹脂供給通路１５を介して、２つの樹脂供給ゲート１３，１４から溶融状熱可塑性樹脂２２を供給する。なお、各樹脂供給ゲート１３，１４から供給された溶融状熱可塑性樹脂２２はキャビティ４内を流動し、各樹脂供給ゲート１３，１４の中間点付近で合流し、この付近でウエルド等の不良が発生しやすくなる。しかしながら、この合流部付近のキャビティ面６ａは予め加熱コイル１７で加熱されているために、冷却する際に固化する速度が遅くなり、ウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。
【００４２】
そして、溶融状熱可塑性樹脂２２の供給を開始した時点での金型１のキャビティ４は、目的の成形体厚さよりも大きなクリアランスとし、供給開始後にクリアランスが小さくなるように雌型２を下降させる、いわゆる型締めを行う（図９の（ｂ）参照）。型締めを行うことで、射出圧力や型締め圧力を低圧化することができ、装置の小型化や品質の優れた成形体を得ることができる。この型締めを行うタイミングは、溶融状熱可塑性樹脂を供給中又は供給が完了した後のいずれでもよいが、供給完了後に型締めを行う場合には、供給完了後速やかに型締めを開始することが好ましい。なお、図中では縦方向に型締めする例を示しているが、型締め方向は縦方向であっても横方向であってもよい。また、熱可塑性樹脂成形体の用途や形状、大きさ等によっては、キャビティ４のクリアランスは、熱可塑性樹脂成形体の厚さと略同一寸法に調整した状態で溶融状熱可塑性樹脂を供給してもよい。さらに、溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始した時点では、目的の成形体厚さよりも小さなクリアランスとし、供給量に応じてクリアランスが大きくなるように雌型２を上昇させてもよい。
【００４３】
＜冷却・成形工程＞
キャビティ内に充填された溶融状熱可塑性樹脂２２を所定時間冷却して固化させる。溶融状熱可塑性樹脂２２の固化は、雌型２内に設けられた第１の金属管７ａ，第２の金属管７ｂ及び雄型３に形成された温度調節通路１６内に冷却媒体を流通させて、キャビティ面６ａ，３ａを冷却することで行う。ここで、加熱工程で加熱されたキャビティ面６ａ中央部の冷却速度が、加熱工程で加熱されていないキャビティ面６ａ両端縁の冷却速度よりも早くなるように第１の金属管７ａ及び第２の金属管７ｂへの冷却媒体の供給を制御して冷却する。すなわち、キャビティ面６ａにおいて、加熱された部分（以下、加熱部分とする）を急冷し、加熱されていない部分（以下、非加熱部分とする）を徐冷する。このような冷却速度差の調節は、例えば、同一冷却媒体を用いて、加熱部分に対応する第１の金属管７ａの冷却媒体の流速を、非加熱部分に対応する第２の金属管７ｂの冷却媒体の流速よりも早くしたり、第１の金属管７ａの冷却媒体の流量を、第２の金属管７ｂの冷却媒体の流量よりも多くすることで可能となる。また、第１の金属管７ａの冷却媒体の媒体温度を、第２の金属管７ｂの冷却媒体の媒体温度よりも高くすることでも冷却速度差の調節が可能となる。
【００４４】
なお、キャビティ面６ａにおいて、冷却速度差を設ける部分と、加熱、非加熱部分とが厳密に一致する必要はなく、加熱部分の一部を急冷してもよく、一部の非加熱部分を含めて加熱部分を急冷してもよい。流路のレイアウトにより、加熱、非加熱部分に厳密に対応できない場合があるからである。
【００４５】
溶融状熱可塑性樹脂２２が固化されたら、図９の（ｃ）に示されるように、プレス装置の可動盤を上昇させて雌型２及び雄型３を開き熱可塑性樹脂成形体２３を取り出す。その後所定の処理を施して製品としての成形体が完成する。
【００４６】
以上の本実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、キャビティ面６ａの一の部分が加熱された雌型２で形成されるキャビティ４内に溶融状熱可塑性樹脂２２を供給する。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。加えて、加熱される雌型２には、熱交換媒体が流通することによりキャビティ面６ａの温度を変化させる流路４０Ａ，４０Ｂが、キャビティ面６ａの一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、冷却工程において、キャビティ面６ａの一の部分の冷却速度が、他の部分の冷却速度よりも早くなるように流路に対する熱交換媒体の供給を制御する。このため、キャビティ面６ａの全面を短時間で均一な温度に冷却することができるので、成形体における艶ムラ等の外観不良や変形の発生を抑制することができる。したがって、効率的に良好な外観の熱可塑性樹脂成形体を成形することができる。
【００４７】
なお、外部に配置した加熱手段に代えて、第１の金属管７ａすなわち、流路４０Ａを加熱手段として用いてキャビティ面６ａを部分的に加熱してもよい。この場合、加熱するときは、流路４０Ａに熱媒体を流通させる。そして、冷却するときは、熱媒体の代わりに流路４０Ａに冷却媒体を流通させ、流路４０Ｂにも冷却媒体を流通させる。このような金型の加熱においても、キャビティ面６ａの一の部分を加熱することができる。このため、効率的に成形体におけるウエルド等の外観不良の発生を抑制することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法に用いられる金型の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示した金型の金属管と金属板との接合形態を示す断面図である。
【図３】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図４】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図５】金属管と金属板との他の接合形態を示す部分断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法の製造工程の一部を示す図である。
【図７】熱可塑性樹脂成形体における外観不良の発生箇所の一例を示す外観斜視図である。
【図８】熱可塑性樹脂成形体における外観不良の発生箇所の一例を示す外観斜視図である。
【図９】本発明の実施形態に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法の製造工程の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１…熱可塑性樹脂成形用金型、２…雌型、３…雄型、４…キャビティ、６…金属板、６ａ…キャビティ面、６ｂ…裏面、７…金属管、１１…断熱部材、１７…加熱コイル、２２…溶融状熱可塑性樹脂、２３…熱可塑性樹脂成形体、４０Ａ，４０Ｂ…流路。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金型及び前記第１の金型との間にキャビティを形成する第２の金型のうち、少なくとも一方の金型の前記キャビティを形成するキャビティ面を加熱手段により加熱する加熱工程と、
前記キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、
供給された前記溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備え、
前記少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することにより前記キャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、
前記加熱工程において、前記キャビティ面の一の部分を選択的に前記加熱手段で加熱し、
前記冷却工程において、前記キャビティ面の一の部分の冷却速度が、前記他の部分の冷却速度よりも早くなるように前記各流路に対する熱交換媒体の供給を制御する、熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記流路は、前記キャビティ面を形成する金属板の前記キャビティ面に対して裏面側に、互いに離間して配置される複数の金属管により形成されている請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記金属板は、電鋳により形成されてなる請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
前記金属板の前記裏面側に、前記裏面及び前記金属管を覆うように断熱部材が設けられる請求項１〜３のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記金型の外部に配置される請求項１〜４のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
前記加熱手段は、高周波誘導加熱をすることのできる加熱コイルである請求項５記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項７】
前記供給工程において、前記キャビティ内に前記溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するときにおける前記キャビティ面の温度は、前記熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上である請求項１〜６のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
前記供給工程において、前記溶融状熱可塑性樹脂を供給しながら前記第１の金型及び前記第２の金型を型締めする請求項１〜７のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項１】
第１の金型及び前記第１の金型との間にキャビティを形成する第２の金型のうち、少なくとも一方の金型の前記キャビティを形成するキャビティ面を加熱手段により加熱する加熱工程と、
前記キャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂を供給する供給工程と、
供給された前記溶融状熱可塑性樹脂を冷却する冷却工程と、を備え、
前記少なくとも一方の金型には、熱交換媒体が流通することにより前記キャビティ面の温度を変化させる流路が、キャビティ面の一の部分と他の部分とに対して別々に設けられ、
前記加熱工程において、前記キャビティ面の一の部分を選択的に前記加熱手段で加熱し、
前記冷却工程において、前記キャビティ面の一の部分の冷却速度が、前記他の部分の冷却速度よりも早くなるように前記各流路に対する熱交換媒体の供給を制御する、熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項２】
前記流路は、前記キャビティ面を形成する金属板の前記キャビティ面に対して裏面側に、互いに離間して配置される複数の金属管により形成されている請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項３】
前記金属板は、電鋳により形成されてなる請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項４】
前記金属板の前記裏面側に、前記裏面及び前記金属管を覆うように断熱部材が設けられる請求項１〜３のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記金型の外部に配置される請求項１〜４のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項６】
前記加熱手段は、高周波誘導加熱をすることのできる加熱コイルである請求項５記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項７】
前記供給工程において、前記キャビティ内に前記溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するときにおける前記キャビティ面の温度は、前記熱可塑性樹脂の荷重たわみ温度以上である請求項１〜６のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【請求項８】
前記供給工程において、前記溶融状熱可塑性樹脂を供給しながら前記第１の金型及び前記第２の金型を型締めする請求項１〜７のいずれか１項記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００８−２４６７８４（Ｐ２００８−２４６７８４Ａ）
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−８９６０３（Ｐ２００７−８９６０３）
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１０月１６日（２００８．１０．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月２９日（２００７．３．２９）
【出願人】（０００００２０９３）住友化学株式会社 (8,981)
【Ｆターム（参考）】
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