金型組立体、射出成形方法、及び、成形品
【課題】高い耐久性を有し、平面、曲面を問わず製作可能であり、Ｂ５サイズ以上の面積の大きな面積であっても作製可能な入れ子を備え、極めて高い平滑性を有する成形品を成形するための金型組立体を提供する。
【解決手段】金型組立体10は、（Ａ）第１金型部11、第２金型部12、溶融樹脂射出部14A, 14B、キャビティ13を備えた金型、並びに、（Ｂ）入れ子20A, 20Bを備えており、入れ子20A, 20Bは、（ａ）金属製ブロック31A, 31B、（ｂ）厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層32A, 32B、及び、（ｃ）金属下地層32A, 32B上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜33A, 33Bから構成されており、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有し、気孔率は溶射皮膜表面に近い側ほど低い値であり、溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物被膜が形成されている。
【解決手段】金型組立体10は、（Ａ）第１金型部11、第２金型部12、溶融樹脂射出部14A, 14B、キャビティ13を備えた金型、並びに、（Ｂ）入れ子20A, 20Bを備えており、入れ子20A, 20Bは、（ａ）金属製ブロック31A, 31B、（ｂ）厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層32A, 32B、及び、（ｃ）金属下地層32A, 32B上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜33A, 33Bから構成されており、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有し、気孔率は溶射皮膜表面に近い側ほど低い値であり、溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物被膜が形成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型組立体、係る金型組立体を用いた射出成形方法、及び、係る射出成形方法によって得られる成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形方法においては、金属から作製され、キャビティを備えた金型を用いて、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、冷却、固化させることで成形品を成形する。然るに、高い熱伝導率を有する金属から金型が作製されているため、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出過程で、金型のキャビティを構成する面（キャビティ面と呼ぶ）と接した溶融熱可塑性樹脂の部分が直ちに冷却され、得られた成形品の外観不良や転写不良を招いている。
【０００３】
そこで、熱伝導率の小さいガラスやセラミックスから成る入れ子によって金型のキャビティ面を構成することで、入れ子の高い断熱性によってキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の急冷を防止し、成形品の外観を改良する技術が、例えば、特開平８−３１８５３４号公報に開示されている。
【０００４】
また、金型のキャビティ面に、セラミックスあるいはサーメットから成る薄層が形成された合成樹脂成形用金型が、特開平５−３８７２１号公報に開示されている。この薄層は、断熱性を高める目的で、意図的に空隙が多く発生する溶射法にて形成されている。尚、このような薄層を、便宜上、以下、セラミックス溶射層と呼ぶ。このセラミックス溶射層は、適度な気孔を有するため、断熱性に優れると共に、熱や圧力によって破損し難い。
【０００５】
特開２００４−１７５１１２の実施例５には、ステンレス鋼から成る入れ子本体２６と、断熱層２７と、封口層２８とから構成された入れ子２５が開示されている。尚、断熱層２７は、ジルコニアセラミックス材料粉末を使用したプラズマパウダースプレー溶射法にて入れ子本体２６上に形成されている。そして、断熱層２７の表面に、封口層２８がＮｉ−Ｐ無電解メッキ法にて形成されている。更には、特開２００４−１７５１１２の実施例６には、断熱層の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜をマグネトロンスパッタリング法にて３μｍ厚で形成することが開示されている。
【０００６】
また、特開２００７−３２１１９４には、溶射皮膜の開気孔部が、１０〜４５原子％の水素を含有するアモルファス状炭素水素固形物によって充填され、かつ該溶射皮膜表面には０．５〜８０μｍの膜厚のアモルファス状炭素水素固形物膜が被覆されている耐食性溶射皮膜、及び、溶射皮膜の封孔被覆方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１８５３４号公報
【特許文献２】特開平５−３８７２１号公報
【特許文献３】特開２００４−１７５１１２
【特許文献４】特開２００７−３２１１９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特開平８−３１８５３４号公報に開示された技術にあっては、入れ子は緻密であるが脆性な材料から作製されており、入れ子を破損すること無く金型に配設するために、金属プレートを用いて特定のクリアランスで押さえ込み、特に、破損し易い入れ子のエッジ部を保護する対策を講じている。しかしながら、金型の構造、キャビティや成形品の形状等から、金属プレートを配置することが困難な場合がある。また、焼成法によって得られる焼結体から成る入れ子は、緻密な構造であるが故に、ラップ加工を行うと、表面粗さＲaが０．０５μｍ以下の状態を得ることは非常に容易である。しかしながら、入れ子の密度が高いため、引っ張り応力が加わるような部位において入れ子を用いると、入れ子に破損が生じ易いといった欠点がある。更には、一般に、焼結体にあっては、焼結炉の制限や焼成時の変形を抑制することが難しいことから、Ｂ５（約４７０ｃｍ2）サイズを越える大きさの焼結体を作製することは困難であるし、硬度の高いセラミックス焼結体に曲面を形成したり、穴開け加工を施すことは、難易度の高い加工の１つである。時間とコストをかければ、１０ｃｍ角程度の単純な形状を有する焼結体を作製することは可能であるが、それ以上の大きな形状の焼結体を作製することは困難な場合が多い。
【０００９】
特開平５−３８７２１号公報に開示された技術にあっては、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制することができるものの、セラミックス溶射層の表面に空隙が多く存在するので、空隙内に溶融熱可塑性樹脂が侵入し、金型から成形品を離型する際、セラミックス溶射層を破壊したり、成形品表面に凹凸が多く転写され、高品質な成形品が得られないといった問題を有する。尚、セラミックス溶射層の表面を平坦化するために、非常に薄い（数μｍ）のシリコーン系塗料を塗布する旨も開示されているが、耐久性に問題が生じ易い。
【００１０】
特開２００４−１７５１１２の実施例５に開示された入れ子２５にあっては、封口層２８を無電解メッキ法にて形成しているが、一般的に、溶射法にて形成された断熱層２７には空隙が多く存在するので、無電解メッキ法にて封口層２８を形成したとき、以下の問題が生じ易い。即ち、断熱層２７に深い空隙が多く存在する場合、メッキ工程で発生した水素の泡を巻き込みながらメッキ層が成長する結果、封口層２８にピンホールが多発し易い。特に、空隙の大きな部分で発生した大きなピンホール又はその影響で、封口層２８の断熱層２７に対する密着力が低下する。そして、封口層２８に生じたピンホールが成形品の表面に転写されてしまうといった問題や、封口層２８に生じたピンホールに成形品の一部分が侵入し、金型から成形品を離型する際、封口層２８に損傷が生じるといった問題が発生し易い。
【００１１】
特開２００４−１７５１１２の実施例６には、断熱層の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜をマグネトロンスパッタリング法にて３μｍ厚で形成することが開示されている。しかしながら、断熱層の表面に厚さ３μｍのアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜を形成しても、断熱層の表面の凹凸状態が成形品の表面に転写されてしまうことを解決することは困難である。特開２００７−３２１１９４に開示された技術を射出成形法における入れ子の表面に適用した場合にも、やはり、入れ子の表面領域を構成する溶射皮膜の表面の凹凸状態が成形品の表面に転写されてしまうことを解決することは困難である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、金属製ブロックと溶射皮膜とから構成され、高い耐久性を有し、表面の平滑性に優れ、平面、曲面を問わず製作可能であり、しかも、例えば、Ｂ５サイズ以上の面積（具体的には、例えば５００ｃｍ2以上）の大きな面積であっても作製可能であり、しかも、極めて平滑な表面を有する成形品の成形を可能とする入れ子を備えた金型組立体、係る金型組立体を用いた射出成形方法、及び、係る射出成形方法によって得られる成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の金型組立体は、
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る射出成形方法は、上記の本発明の金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）第１金型部と第２金型部とを型締めしてキャビティを形成した後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、次いで、
（ロ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る射出成形方法（射出圧縮成形法）は、上記の本発明の金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）成形すべき成形品の容積よりもキャビティの容積が大きくなるように、第１金型部と第２金型部とを型締めした後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、
（ロ）溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させ、その後、
（ハ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る射出成形方法にあっては、工程（ロ）において、溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させるが、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時とする場合には、容積減少終了を、溶融熱可塑性樹脂の射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後とすることができるし、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出中とする場合には、容積減少終了を、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後とすることができるし、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出完了と同時とする場合には、容積減少終了を、射出完了後とすることができる。
【００１７】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法にあっては、中実の成形品を成形することができる。
【００１８】
あるいは又、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法にあっては、キャビティに連通した加圧流体注入ノズルを更に備えた金型組立体を用い、本発明の第１の態様に係る射出成形方法にあっては、前記工程（イ）において、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することができ、一方、本発明の第２の態様に係る射出成形方法にあっては、前記工程（ロ）において、容積減少終了と同時あるいは容積減少終了の後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することができる。尚、加圧流体を注入するこのような射出成形方法をガスアシスト成形法と呼ぶ場合がある。ガスアシスト成形法を採用することで、中空部を有する成形品を得ることができる。ガスアシスト成形法を採用する場合、キャビティ内に射出する溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティを完全に充填する量であってもよいし（所謂、フルショット法）、不完全に充填する量であってもよい（所謂、ショートショット法）。加圧流体は、常温及び常圧で気体の物質であり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘリウム等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮すると、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。加圧流体注入ノズルは、例えば、第１金型部に配設してもよいし、第２金型部に配設してもよいし、第１金型部と第２金型部の両方に配設してもよい。そして、加圧流体注入ノズルの先端が、キャビティ内、あるいは、第１金型部又は第２金型部のキャビティを構成する面近傍に位置するように、加圧流体注入ノズルを第１金型部又は第２金型部に配設することが好ましい。加圧流体注入ノズルの後端部は、例えば配管を介して加圧流体源に接続されている。また、加圧流体注入ノズルの後部に移動手段が取り付けられている。あるいは又、加圧流体注入ノズルの先端部が溶融樹脂射出部内に配置されるように、加圧流体注入ノズルを配設する構成としてもよいし、金型組立体は射出用シリンダーを備えた射出成形機に取り付けられており、射出用シリンダーと溶融樹脂射出部とは連通しており、加圧流体注入ノズルが射出用シリンダーの先端部（ノズル部）に配置されるように、加圧流体注入ノズルを配設する構成としてもよい。
【００１９】
本発明の金型組立体、あるいは又、上述した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは本発明の第２の態様に係る射出成形方法（これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、炭素水素固形物は、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成、好ましくは、炭素原子含有率８５原子％乃至６２原子％、水素原子含有率１５原子％乃至３８原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００３ にて規定された炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００、好ましくは１２００乃至１４００、より具体的には、７００ＨＶ／０．０５／３０乃至２８００ＨＶ／０．０５／３０、好ましくは１２００ＨＶ／０．０５／３０乃至１４００ＨＶ／０．０５／３０である形態とすることができる。炭素水素固形物の組成は、ラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ法）に基づき分析することができる。
【００２０】
上記の好ましい形態を含む本発明において、炭素水素固形物皮膜の厚さは３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍであることが望ましい。そして、この場合、炭素水素固形物皮膜が２μｍ以上の厚さに亙り鏡面状態を呈するように、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍとすることが一層望ましい。更には、炭素水素固形物皮膜を鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍとすれば、炭素水素固形物皮膜の表面に極めて高い平滑性を与えることができる結果、極めて優れた平滑性を有する成形品を成形することができる。尚、場合によっては、炭素水素固形物皮膜の厚さの上限を５０μｍとすることもできる。
【００２１】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明においては、少なくともキャビティに面した金属製ブロックの表面の全てに溶射皮膜が形成されている形態とすることができるし、あるいは又、キャビティに面した金属製ブロックの表面の一部に溶射皮膜が形成されている形態とすることもできる。前者の場合、金属製ブロックのキャビティに面した部分以外の部分の表面にも溶射皮膜が形成されている形態が含まれる。
【００２２】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明において、溶射によって形成された皮膜である溶射皮膜は、組成の観点から、同一組成から構成されていてもよいし（便宜上、同一組成皮膜と呼ぶ）、溶射材料の組成を積層間で連続的に変化させた漸変皮膜とすることもできる。また、溶射皮膜は、気孔率の変化状態の観点から、単層（単層溶射皮膜と呼ぶ）から構成されていてもよいし、複数層の積層構造（便宜上、各層を単位層と呼ぶ）から構成されていてもよい。複数の単位層のそれぞれの組成は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、上述したとおり、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有するが、気孔率の変化の状態は、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜表面に向かって、徐々に（連続的に）減少する形態とすることもできるし、段階的に減少する形態とすることもできるし、徐々に（連続的に）、且つ、段階的に減少する形態とすることもできる。尚、溶射皮膜を同一組成皮膜あるいは漸変皮膜の単層溶射皮膜から構成する場合、溶射条件等によって、厚さ方向に変化した気孔率を有する溶射皮膜を得ることができる。また、溶射皮膜を複数の単位層の積層構造から構成する場合、溶射条件等によって、複数層の積層構造を構成する単位層のそれぞれにおける気孔率を異ならせることができる。
【００２３】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明にあっては、溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜の複合体の熱伝導率は１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、溶射皮膜の平均厚さは０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍである構成とすることが好ましい。溶射皮膜の熱伝導率の値が上記の範囲の下限を下回る場合、溶射皮膜の所望の気孔率を得ることが困難となる虞がある。一方、溶射皮膜の熱伝導率の値が上記の範囲の上限を越える場合、例えば、溶射皮膜と接する溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制することが困難となり、係る熱可塑性樹脂から得られた成形品の外観改良効果が低減する虞がある。溶射皮膜の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法、熱線法といった方法に基づき測定することができる。
【００２４】
また、例えば、溶射皮膜と接する溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制し、成形品の外観を改良するために、溶射皮膜を単層溶射皮膜から構成する場合、溶射皮膜の平均厚さを、上述のとおり、０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍとすることが望ましい。一方、溶射皮膜を複数の単位層の積層構造から構成する場合、溶射皮膜の平均厚さ（総厚平均）を、０．５ｍｍ乃至１．８ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ乃至１．５ｍｍとすることが望ましく、溶射皮膜表面を構成する単位層（トップコートと呼ばれる場合もある）の平均厚さを、０．０５ｍｍ乃至０．３ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍとすることが望ましく、その他の単位層（中間層と呼ばれる場合もある）の平均厚さを、０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ乃至０．４ｍｍとすることが望ましく、単位層の層数を、２乃至４、好ましくは２乃至３とすることが望ましい。溶射皮膜の厚さ（膜厚）は、切断加工した断面に必要に応じて研磨加工やラップ加工を施し、係る断面をデジタル顕微鏡、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、レーザー顕微鏡等にて観察し、厚さを計測するといった方法に基づき測定することができる。
【００２５】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明にあっては、溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分（便宜上、溶射皮膜の表面領域と呼ぶ）における気孔率平均値は０．４％以上５％未満であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分（便宜上、溶射皮膜の底部領域と呼ぶ）における気孔率平均値は５％以上１０％以下である構成とすることが好ましい。尚、見掛け密度から計算した気孔率平均値に換算すると、溶射皮膜の表面領域における気孔率平均値は３％以上１０％未満であり、溶射皮膜の底部領域における気孔率平均値は１０％以上２０％以下となる。あるいは又、溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分（溶射皮膜の表面領域）における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-6ｍ（２μｍ）乃至５×１０-5ｍ（５０μｍ）であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分（溶射皮膜の底部領域）における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-5ｍ（２０μｍ）乃至１×１０-4ｍ（１００μｍ）であることが好ましい。
【００２６】
溶射皮膜の表面領域における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は、可能な限り小さいことが望ましいが、小さすぎると、溶射皮膜を形成する溶射工程で原料粉体（セラミックス粒子）の搬送が困難となる虞がある。従って、溶射皮膜の形成を容易としたり、あるいは又、溶射皮膜にクラックが発生することを防止するといった観点から、上述した範囲の平均粒径を有する原料粉体（セラミックス粒子）から溶射皮膜の表面領域を構成することが好ましい。一方、溶射皮膜の底部領域における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径が上記の範囲にあることが、所望の気孔率を達成して断熱性を向上させ、溶射皮膜表面に与える凹凸の影響を少なくし、更には、溶射皮膜にクラックを発生させないといった観点から好ましい。
【００２７】
ここで、平均粒径とは、粉末の粒径累積度数が５０％となる粒径であると定義され、例えば、光透過沈降法に基づき測定することができる。
【００２８】
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明において、炭素水素固形物皮膜の表面粗さＲaは０．００９μｍ以下であることが望ましい。尚、表面粗さＲaは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に規定されており、炭素水素固形物皮膜表面に対して細かいダイヤモンド砥粒等で鏡面ラップ処理を行い、係る炭素水素固形物皮膜表面を表面粗さ計を用いて、少なくとも倍率２００００倍、基準長さ０．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍ、測定速度０．０５ｍｍ／秒の条件にて、数回スキャニングさせて、得られた粗さ曲線データより中心線平均粗さ（Ｒa）を選択して、その平均値を求めるといった方法に基づき測定することができる。ここで、上述したように、溶射皮膜の表面領域における気孔率平均値及び炭素水素固形物皮膜の組成、厚さを上記の範囲とすることで、炭素水素固形物皮膜表面が保有する非常に緻密な表面状態となり、例えばラップ仕上げを行った後の炭素水素固形物皮膜表面の表面粗さＲaを容易に０．００９μｍ以下にすることができる。気孔率及び炭素水素固形物皮膜の組成、厚さが上記の範囲を逸脱すると、ラップ仕上げをしても炭素水素固形物皮膜表面に細かい凹凸が残存してしまい、例えば、成形品表面にこれらの凹凸が転写され、離型不良を招き、また、成形品の外観に若干ヘーズが生じる虞がある。ラップ加工は、例えば、ダイヤモンド粉末や化学研磨液等を用いて行うことができ、研磨粒子の番手としては最終仕上げとして５０００番以上の物を使用すればよい。
【００２９】
本発明において、気孔率とは、皮膜断面内の或る領域において、その面積に対して気孔が占める面積の割合と定義され、気孔率平均値の測定は、例えば、溶射皮膜を厚さ方向に切断して、デジタル顕微鏡、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、レーザー顕微鏡等にて断面の画像を得た後、画像解析装置を用いて係る画像のコントラスト差から気孔率を求め、更には、得られた気孔率から平均値を求めるといった方法に基づき行うことができる。また、本発明において、溶射皮膜に含まれる空隙である気孔とは、開口気孔（開孔）及び密閉気孔（閉孔）の両者を含む。
【００３０】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明において、素材の溶射される面である金属製ブロック（素地とも呼ばれる）を構成する材料として、炭素鋼やステンレス鋼を例示することができる。尚、金属製ブロックという用語には、合金から成る金属製ブロックが包含される。
【００３１】
金属下地層は、トップコートとしての最外層を構成するセラミックス溶射皮膜を金属製ブロックに強固に密着させるために必要であり、その組成として、Ｎｉ−Ｃｒ合金、より具体的な組成として、Ｎｉ−２０％Ｃｒ、Ｎｉ−５０％Ｃｒをはじめ、ＭＣｒＡｌＹ（但し、Ｍは、Ｃｏ，Ｎｉを表す）で表される多成分系の耐熱合金等を例示することができる。金属下地層の厚さが０．０３ｍｍ未満では金属製ブロックに対する強固な密着力が得られ難く、一方、１ｍｍを超えると成膜した溶射皮膜の残留応力が大きくなって金属下地層と金属製ブロックの界面で剥離が発生する虞があり、また、経済的にも得策でない。金属下地層の厚さ上限値として、好ましくは０．５ｍｍ、更に好ましくは０．３ｍｍを挙げることができる。金属下地層の施工によって、金属製ブロックの表面を被覆すると共に、金属下地層の上に形成するセラミックス溶射皮膜との接合力を向上させることができ、溶射皮膜の耐久性を向上させることができる。金属下地層は、例えば、プラズマ溶射法やＨＶＯＦ法、ワイヤーを用いた溶射法等の各種溶射法に基づき形成することができる。尚、溶射法に基づき形成された金属下地層は、下地溶射皮膜あるいはアンダーコートあるいはボンドコートとも呼ばれる。
【００３２】
溶射皮膜を構成するセラミックスとして、酸化ジルコニウム、及び、酸化アルミニウムを例示することができる。ここで、酸化ジルコニウムの組成として、より具体的には、ＣａＯ安定化ジルコニア（５％ＣａＯ−ＺｒＯ2，８％ＣａＯ−ＺｒＯ2，３１％ＣａＯ−ＺｒＯ2）、ＭｇＯ安定化ジルコニア（２０％ＭｇＯ−ＺｒＯ2，２４％ＭｇＯ−ＺｒＯ2）、Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニア（６％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，７％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，８％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，１０％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，１２％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，２０％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2）、ジルコン（ＺｒＯ2−３３％ＳｉＯ2）、ＣｅＯ安定化ジルコニアを挙げることができるし、酸化アルミニウムの組成として、より具体的には、ホワイトアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、グレイアルミナ（Ａｌ2Ｏ3−１．５〜４％ＴｉＯ2）、アルミナ・チタニア（Ａｌ2Ｏ3−１３％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−２０％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−４０％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−５０％ＴｉＯ2）、アルミナ・イットリア（３Ａｌ2Ｏ3・５Ｙ2Ｏ3）、アルミナ・マグネシア（Ｍｇ・Ａｌ2Ｏ4）、アルミナ・シリカ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）を挙げることができるが、特に好ましいのは、気孔率を制御し易い酸化ジルコニウム系のセラミックスである。但し、「％」は重量％を意味する。
【００３３】
酸化物系セラミックス溶射皮膜の形成には、熱源温度の高いプラズマ溶射法の適用が好ましい。具体的には、金属下地層の表面に直接セラミックス溶射皮膜を０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍ厚さの範囲になるように溶射皮膜を積層させる。０．１ｍｍより薄い溶射皮膜では、セラミックス溶射皮膜の断熱性、耐酸化性を十分発揮させることができず、一方、１．０ｍｍ以上厚く形成しても、セラミックス溶射皮膜の特性が飽和し、工業的意義がないからである。また、溶射皮膜の気孔率の制御は、溶射ガンと被処理体である金属製ブロック表面との間の距離、溶射雰囲気の圧力の制御等によって行うことができる。具体的には、溶射ガンと金属製ブロック表面との間の距離を変えることで、例えば４％乃至１５％の溶射皮膜の気孔率を制御することができ、一方、溶射雰囲気の圧力を変えることで、例えば０．１％乃至０．４％の溶射皮膜の気孔率を制御することができる。
【００３４】
第１金型部や第２金型部は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金等の金属材料から作製することができる。また、溶融樹脂射出部の構造は、公知の如何なる形式の溶融樹脂射出部（ゲート構造）とすることもでき、例えば、ダイレクトゲート構造、サイドゲート構造、ジャンプゲート構造、ピンポイントゲート構造、トンネルゲート構造、リングゲート構造、ファンゲート構造、ディスクゲート構造、フラッシュゲート構造、タブゲート構造、フィルムゲート構造を例示することができる。溶融樹脂射出部は、第１金型部に設けられているが、構造によっては、第１金型部と第２金型部とに設けられていてもよい。本発明の第２の態様に係る射出成形方法（射出圧縮成形法）を採用する場合、キャビティの容積を可変とし得る構造とすればよい。この場合、例えば油圧シリンダーで可動させることができる可動中子を金型組立体に配設すればよい。あるいは又、金型は、第１金型部のパーティング面と第２金型部とのパーティング面とで印籠構造が形成されている構造とすればよい。ここで、印籠構造とは、第１金型部のパーティング面と第２金型部のパーティング面とが対向しており、金型が完全に型締めされていなくともキャビティが形成されるように、僅かなクリアランスをもって第１金型部のパーティング面と第２金型部のパーティング面が摺り合うように第１金型部と第２金型部が嵌合する構造を指す。尚、本発明においては、例えば、第１金型部を固定金型部とし、第２金型部を可動金型部とする構成とすることもできる。
【００３５】
研削加工等によって所定形状に加工した後、入れ子の装着時に金属製ブロックが金型部に設けられた装着部から落下して破損する虞がない場合、あるいは又、接着剤を用いることなく金属製ブロックを装着部に装着可能な場合には、接着剤を用いずに金属製ブロックを金型部に設けられた装着部に直接装着することができる。あるいは又、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系等の中から選択された熱硬化性接着剤を用いて、金属製ブロックを装着部に接着してもよいし、ボルト等によって金属製ブロックを装着部に接着してもよい。尚、装着部が設けられた装着用中子を金型部に取り付け、係る装着用中子の装着部に入れ子を装着してもよい。
【００３６】
上記の目的を達成するための本発明の成形品は、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法によって成形された成形品である。ここで、本発明の成形品にあっては、入れ子に対向した部分の投影面積が５００ｃｍ2以上であり、入れ子に対向した部分の形状が、少なくとも平面又は曲面を有する形態とすることができる。更には、このような形態を含む本発明の成形品にあっては、例えば、入れ子に対向した部分に穴が形成されている形態とすることができる。
【００３７】
本発明の成形品として、具体的には、Ｘ線撮影用カセットケース、パーソナルコンピュータ用のハウジング、テレビジョン受像機用のハウジング、コピー機用のハウジング、プリンター用のハウジング、液晶表示装置用の反射枠、グレージング、自動車外板、ヘッドランプやテールライト、自動車用のインストルメンタル・パネル、自動車用ドアミラー用のハウジング、自動車用エンジンカバー、ドアハンドル、カメラ筐体、コネクター、バッテリー格納容器、携帯電話ハウジング、半導体メモリ格納容器を挙げることができる。
【００３８】
本発明での使用に適した熱可塑性樹脂として、結晶性熱可塑性樹脂や非晶性熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂（ＰＡ系樹脂）；ポリオキシメチレン（ポリアセタール，ＰＯＭ）樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；メタクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ポリイミド系樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂；液晶ポリマーを例示することができる。
【００３９】
更には、ポリマーアロイ材料から成る熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、ポリマーアロイ材料は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたもの、又は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成る。ポリマーアロイ材料は、単独の熱可塑性樹脂のそれぞれが有する特有な性能を合わせ持つことができる高機能材料として広く使用されている。少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料を構成する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；メタクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；変性ＰＰＥ樹脂；ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂；ポリオキシメチレン樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂を挙げることができる。２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイ材料を例示することができる。尚、このような樹脂の組合せを、ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂と表記する。以下においても同様である。更に、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂／ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＨＩＰＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミド系樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミドＭＸＤ６樹脂、ポリオキシメチレン樹脂／ポリウレタン樹脂、ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂を例示することができる。
【００４０】
尚、以上に説明した各種の熱可塑性樹脂に、添加剤や、充填剤、強化剤を加えることもできる。
【００４１】
尚、添加剤として、可塑剤；安定剤；酸化防止剤：紫外線吸収剤；ニッケルビス（オクチルフェニル）サルファイド等の有機ニッケル化合物、ヒンダードアミン系化合物等の紫外線安定剤；帯電防止剤；難燃剤；バイナジン、プリベントール、チアベンダゾール等の防かび剤；流動パラフィン、ポリエチレンワックス、脂肪酸アマイド等の滑剤；ＡＤＣＡ等の有機発泡剤；透明核剤；有機顔料、無機顔料、有機染料といった各種の着色剤；架橋剤；アクリルグラフトポリマー、ＭＢＳ等の耐衝撃強化剤を挙げることができる。
【００４２】
可塑剤として、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル等のフタル酸類；リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリクレシル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類；オレイン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸−ｎ−ヘキシン、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル等の脂肪酸塩基エステル類；ジエチレングリコールジベンゾエート等のアルコールエステル類；クエン酸アセチルトリエチル、マレイン酸ジブチル等のオキシ酸エステル類；トリメリット系可塑剤；ポリエステル系可塑剤；エポキシ系；塩化パラフィン系可塑剤を挙げることができる。
【００４３】
安定剤として、ジ−ｎ−オクチルスズ化合物、ジ−ｎ−ブチルスズ化合物、ジメチルスズ化合物等の有機スズ系安定剤；三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、ケイ酸鉛等の鉛化合物系安定剤；カドミウム石けん、鉛石けん、亜鉛石けん等の金属石けん系安定剤；リン酸トリスノニル；リン酸トリスノニルフェニル等を挙げることができる。
【００４４】
酸化防止剤として、ジブチルクレゾール、ブチルヒドロキシアニソール等のフェノール系酸化防止剤；メチレンビス（メチルブチルフェノール）、チオビス（メチルブチルフェノール）等のビスフェノール系酸化防止剤；トリス（メチルヒドロキシブチルフェニル）ブタン、トコフェノール等のポリフェノール系酸化防止剤；ジミリスチルチオジプロピオネート等の有機イオウ化合物；トリス（モノ／ジノニルフェニル）ホスファイト等の有機リン化合物を挙げることができる。
【００４５】
紫外線吸収剤として、サリチル酸フェニル、サリチル酸ブチルフェニル等のサリチル酸系紫外線吸収剤；ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤；（ヒドロキシメチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；アクリル酸エチルヘキシルシアノジフェノニル等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤を挙げることができる。
【００４６】
帯電防止剤として、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル等の非イオン界面活性剤系帯電防止剤；アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩等の陰イオン界面活性剤系帯電防止剤；第４級アンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤系帯電防止剤；両性系界面活性剤；電導性樹脂を挙げることができる。
【００４７】
難燃剤として、テトラブロモビスフェノールＡ、ポリブロモビフェノール、ビス（ヒドロキシジブロモフェニル）プロパン、塩化パラフィン等のハロゲン系難燃剤；リン酸アンモニウム、リン酸トリクレジル等のリン系難燃剤；三酸化アンチモン；赤リン；酸化スズ等を挙げることができる。
【００４８】
また、充填剤、強化剤として、無機系材料；ステンレス鋼繊維、高強度アモルファス金属繊維、ステンレス箔、スチール箔、銅箔等の金属系材料；高分子ポリエチレン繊維、高強力ポリアレート繊維、パラ系全芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維、ＰＥＥＫ繊維、ＰＥＩ繊維、ＰＰＳ繊維、フッ素樹脂繊維、フェノール樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリアセタール繊維等の有機系材料；粉系を挙げることができる。
【００４９】
無機系の充填剤、強化剤として、ガラス繊維、ガラス長繊維、石英ガラス繊維等のガラス系材料；ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、グラファイトウィスカ等の炭素系材料；炭化ケイ素繊維、炭化ケイ素連続繊維、炭化ケイ素ウィスカ、炭化ケイ素ウィスカシート等の炭化ケイ素系材料；ボロン繊維といったボロン系材料；Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維といったＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系材料；チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カリウム系導電性ウィスカ等のチタン酸カリウム系材料；窒化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカシート等の窒化ケイ素系材料；硫酸カルシウムウィスカといった硫酸カルシウム系材料を挙げることができる。
【００５０】
粉系の充填剤、強化剤として、マイカフレーク、マイカ粉、シラスバルーン、シリカ微粉、タルク粉、水酸化アルミニウム粉、水酸化マグネシウム粉末、マグネシウムシリケート粉末、硫酸カルシウム微粉、球状中空ガラス粉、金属化粉、高純度合成シリカ微粉、二硫化タングステン粉末、タングステンカーバイト粉、ジルコニア微粉、ジルコニア系微粉末、部分安定化ジルコニア粉末、アルミナ-ジルコニア複合粉末、複合金属粉末、鉄粉、アルミニウム粉、モリブデン金属粉、タングステン粉、窒化アルミニウム粉末、ナイロン微粒子粉、シリコーン樹脂微粉末、スピネル粉末、アモルファス合金粉末、アルミフレーク、ガラスフレークを挙げることができる。
【００５１】
本発明において、炭素水素固形物皮膜を構成する炭素水素固形物（微小固体粒子）は、通常、アモルファス状である。
【００５２】
ここで、炭素水素固形物皮膜は、排気した反応容器内に溶射皮膜を保持した状態で、反応容器内に炭化水素系ガスを導入し、溶射皮膜に高周波電力及び高電圧パルスを印加して導入された炭化水素系ガスのプラズマを発生させると同時に、溶射皮膜を負の電位となるように保持する。これによって、溶射皮膜の表面に、１０原子％乃至４５原子％の原子水素を含有するアモルファス状の炭素水素固形物が形成される。具体的には、溶射皮膜を負の電位にすることにより、プラスに帯電し、イオン化し、ラジカル状態となった炭化水素系ガス成分が、溶射皮膜の表面に引き付けられる。そして、雲状、霧状となった炭化水素系ガスのイオンやラジカルは溶射皮膜の全面を覆い、溶射皮膜の表面において炭素原子と水素原子から成るアモルファス状の微小固体粒子の放電、析出が繰り返され、これらの微小固体粒子が溶射皮膜の表面に吸着され、溶射皮膜の表面において均等、均一な炭素水素固形物皮膜が成膜される。即ち、炭化水素系ガスに基づくプラズマ発生下、高周波電力と高電圧パルスとを重畳印加し、且つ、溶射皮膜を負の電位に保持することによって、この雰囲気中に析出した炭素原子と水素原子を主成分とするアモルファス状の微小固体粒子が、溶射皮膜の表面に誘引、吸着される。このような成膜雰囲気では、成膜材料源としての炭化水素系ガスは、プラズマによって容易に分解すると共に、活性な炭素や水素のイオンやラジカルが発生する結果、溶射皮膜の表面が一定の厚さの炭素水素固形物皮膜によって被覆される。また、たとえ、溶射皮膜の表面の形状が複雑であったとしても、炭素水素固形物皮膜の成膜は、比較的、均等、均一に行われる。尚、負電位を印加せずに単に炭化水素系ガスのプラズマ放電を行うと、形成される炭素水素固形物皮膜の厚さは均等にはならない。その理由は、プラズマエネルギーのみの場合、炭化水素系ガス濃度によってガスの分解効率が変化すると共に、溶射皮膜の位置等によってガス濃度自体も変化するためである。
【００５３】
炭素水素固形物皮膜は、具体的には、プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することができる。プラズマＣＶＤ装置によって、溶射皮膜上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されるプロセスは、以下のステップ（ａ）〜ステップ（ｄ）と考えられる。
（ａ）導入された炭化水素系ガスのイオン化（ラジカルと呼ばれる活性な中性粒子も存在する）が生じる。
（ｂ）炭化水素系ガスから変化したイオン及びラジカルは、負の電位に保持された溶射皮膜に衝撃的に衝突する。
（ｃ）衝突時のエネルギーによって、結合エネルギーの小さいＣ−Ｈ結合が切断され、その後、活性化されたＣとＨが重合反応を繰り返して高分子化し、炭素原子と水素原子を主成分とする炭素水素固形物が析出する。
（ｄ）そして、このステップ（ｃ）の反応が溶射皮膜の表面で生じる結果、溶射皮膜上に炭素水素固形物（微小固体粒子）から成る炭素水素固形物皮膜が形成（成膜）される。
【００５４】
プラズマＣＶＤ装置に導入されるソースガスである有機系ガスとして、炭素と水素から成る炭化水素系ガスを用いることができる。具体的には、常温（１８゜Ｃ）で気体状態の有機系ガスとして、ＣＨ4ガス、ＣＨ2ＣＨ2ガス、Ｃ2Ｈ2ガス、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ3ガス、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3ガスを挙げることができるし、常温で液体状態の有機系ガスとして、Ｃ6Ｈ5ＣＨ3、Ｃ6Ｈ5ＣＨ2ＣＨ、Ｃ6Ｈ4（ＣＨ3）2、ＣＨ3（ＣＨ2）4ＣＨ3を挙げることができる。
【００５５】
炭素水素固形物皮膜における炭素原子と水素原子の含有率は、プラズマＣＶＤ法におけるソースガスである炭化水素系ガスの種類を変化させることによって、制御することができる。例えば、炭化水素系ガス成分のＣ／Ｈ比が大きいほど、形成される炭素水素固形物皮膜における炭素原子含有率が高くなる。但し、この場合、得られる炭素水素固形物皮膜は硬くなる。そこで、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の炭素原子含有率の上限を、好ましくは９０原子％と規定している。一方、炭化水素系ガス成分のＣ／Ｈ比が小さいほど、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の水素原子含有率を高くすることができ、曲げ変形に対する抵抗力が大きくなり、生成した炭素水素固形物皮膜の剥離も生じ難い。即ち、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の水素原子含有率の下限を１０原子％としているが、炭素水素固形物皮膜の熱的及び機械的な曲げ変形に対する抵抗を向上させるという観点からは、水素原子の含有率が高い方が有利である。但し、水素原子の含有率が４５原子％を超えると、炭素原子含有率が相対的に少なくなり、軟質で耐摩耗性が低下するうえ、成膜が困難となる等の点で好ましくない場合がある。このように、水素原子含有率を高くした炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは７００乃至２８００となるが、係るビッカース硬さＨＶは、一般のダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）に比較すると、極めて低い値である。
【００５６】
尚、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子は、具体的には、１×１０-9ｍ程度以下、あるいは、１×１０-9ｍ以下の大きさである。そして、各微小固体粒子及び微小固体粒子の堆積層である炭素水素固形物皮膜はアモルファス状態を呈しているため、欠陥が生じ易い粒界が存在せず、緻密で優れた密着性を有し、溶射皮膜から剥離することがない。
【発明の効果】
【００５７】
本発明にあっては、断熱性を有する断熱皮膜としての溶射皮膜が溶射法によって形成されている。従って、入れ子を焼結体といった緻密であるが脆性な材料から作製したときの種々の問題（焼成炉の問題、製造時の割れの問題、使用時の破損の問題、製造コストが非常に高いといった問題等）が発生することがないし、入れ子は、例えば、金型の構造、キャビティや成形品の形状等からの種々の制約を受けることが無い。また、断熱性を有し、破損し難い溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、この気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値である。即ち、溶射皮膜の表面は緻密である。しかも、溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されているので、入れ子の最表面を極めて平滑で、しかも、密な状態とすることができる。それ故、例えば、溶射皮膜内に溶融熱可塑性樹脂が侵入することが無く、極めて平滑な表面を有する成形品を成形することが可能となる。また、金型から成形品を離型する際、溶射皮膜の空隙に入り込んだ樹脂によって溶射皮膜が破壊されたり、成形品表面に凹凸が多く転写され、高品質な成形品が得られないといった問題が発生することも無いし、溶射皮膜の耐久性に問題が生じることも無い。
【００５８】
溶射皮膜の気孔率が非常に小さい場合、ラップ仕上げを行った後の溶射皮膜表面の粗さは小さくなるものの、熱伝導率は大きくなる。また、そのような溶射皮膜は、製造時にクラックが発生し易く、膜厚を厚くすることが困難である。そこで、気孔率を溶射皮膜の厚さ方向に変化させ、表面付近を緻密とし、金属製ブロック付近を粗くすることで、溶射皮膜全体の熱伝導率が低く、しかも、ラップ仕上げを行った後の表面の粗さが小さい溶射皮膜を得ることができる。また、熱伝導率が低く、しかも、厚さの厚い溶射皮膜を得ることができるので、例えば、射出成形工程において、溶融熱可塑性樹脂が急冷されることによって、成形品に外観不良や転写不良が発生することを確実に防止することができる。更には、ウェルドラインやフローマークの発生、反りやヒケの発生が無く、転写性が非常に優れ、非常に高い光沢性を有し、内部に歪の非常に少ない成形品を得ることができる。また、成形品に穴を形成する場合にあっても、後述するように、ウェルドラインの発生を確実に防止することができる。
【００５９】
従って、全てが緻密であるセラミックス焼結体から作製された入れ子を使用し、しかも、入れ子の破損防止対策として複雑な型組を採用した従来の金型組立体を用いること無く、表面が同等以上の品質を有する、即ち、外観特性に極めて優れた成形品を成形する金型組立体を提供することが可能となる。また、入れ子の大きさは、溶射装置で噴霧できる範囲であれば、基本的に制限がないため、例えば、５００ｃｍ2を越えるような大きな入れ子を、比較的容易に、且つ、安価に提供することが可能となる。
【００６０】
また、得られた成形品においては、ガラス繊維等の充填剤が配合された熱可塑性樹脂を用いて成形した場合であっても、キャビティ内での溶融熱可塑性樹脂の急冷を防止できるために、充填剤の浮きを防止することができ、また、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂における固化層の急速な発達を抑制できるために、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の流動性を、通常の鋼材から作製された入れ子の場合と比較して、１〜３割ほど高められる効果もあり、特に大型の成形品や薄肉の成形品を容易に成形することができる。また、３次元曲率を有する成形品にまで応用できるため、応用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【００６１】
成形品に穴を設ける場合、第１金型部に金属製の第１コア部材を配設し、第２金型部に金属製の第２コア部材を配設する。そして、第１金型部と第２金型部とを型締めすることでキャビティを形成する。尚、第１金型部と第２金型部とを型締めした状態において、第１コア部材の先端面と第２コア部材の先端面とは接触した状態となる。そして、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出するが、コア部材の周囲を溶融熱可塑性樹脂が流動し、表層が冷えかけた熱可塑性樹脂同士が合流する結果、合流部位にウェルドラインと呼ばれる筋状のラインが屡々発生する。このような現象を解決する方法として、環状の焼結体（環状焼結体と呼ぶ）を作製し、環状焼結体をコア部材に挿入し、接着剤等でコア部材に接着する方法を挙げることができる。しかしながら、このような方法では、ウェルドラインは消失できるが、キャビティ面を構成する入れ子とは別部品として環状焼結体を作製する必要があるし、環状焼結体を精度良く加工しないと、第１金型部と第２金型部との型締め時に破損する虞が高い。特に、キャビティが複雑な３次元形状や球の一部を構成している場合、環状焼結体を固定すべき第１金型部や第２金型部の部分に精度良く加工、接着ができない可能性が高い。更には、環状焼結体と入れ子との間には、破損防止のために若干のクリアランスが必要であり、環状焼結体や入れ子の作製が困難となる。
【００６２】
本発明にあっては、溶射処理で入れ子の表面に溶射皮膜を形成するので、複雑な３次元形状や球面から成るキャビティ面の一部を入れ子が構成する場合にあっても、入れ子を容易に作製することができる。また、ウェルドラインの発生を確実に防止することができる。更には、成形品に穴を設けるために、入れ子に突起部（コア部材に相当する）を設ける場合、係る突起部の表面に厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層を形成し、金属下地層上にセラミックスから成る溶射皮膜を形成すればよい。但し、突起部の当たり面には、金属下地層及び溶射皮膜を形成する必要はない。尚、この場合にあっても、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有し、気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であるといった要件を満たす必要がある。係る要件を満たしていない場合、第１金型部と第２金型部とを離型するときに、空隙に入り込んだ熱可塑性樹脂によって溶射皮膜自体が破損するといった問題が生じる虞がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００６４】
実施例１は、本発明の金型組立体、本発明の第１の態様に係る射出成形方法、及び、本発明の成形品に関する。
【００６５】
実施例１の成形品は、実施例１の射出成形方法によって成形された成形品であり、投影面積が５００ｃｍ2以上であり、形状が少なくとも平面を有する。より具体的には、実施例１の成形品は、Ｘ線撮影用カセットケース、より具体的には、Ｘ線撮影用カセットケースの表蓋である。
【００６６】
Ｘ線撮影用カセットケースとは、Ｘ線撮影をする際に用いられるフィルムを内蔵した遮光箱であり、表蓋と裏蓋を貼り合せた構造を有し、裏蓋内側に貼られたクッション材と表蓋内側に貼られたスクリーンとの間にフィルムを挟み、均一な密着が得られるようになっている。従って、Ｘ線撮影用カセットケースに凹凸や反りがあると、画像がボケて良い、写真が得られないといった問題が生じる。また、軽量化や形状加工性の面から樹脂化が望まれており、しかも、画像解像度を増すために樹脂の厚さを出来るだけ薄くしたいといった要請が高い。熱可塑性樹脂として、反りが発生し難く、成形性と強度とを両立し得る、フィラーを含まないポリカーボネート材料が屡々用いられている。フィラーを含む材料では、Ｘ線撮影した際に、フィラーが観察されるためである。カセットサイズとしては、１８ｃｍ×２４ｃｍ（４３２ｃｍ2）から、約４０ｃｍ×５０ｃｍ（２０００ｃｍ2）までがあり、成形性改善のために従来のセラミックス焼結体から成る入れ子に用いる場合、現状では、Ｘ線撮影用カセットケースの成形は極めて困難である。
【００６７】
実施例１におけるＸ線撮影用カセットケースは、入れ子に対向した部分の投影面積が概ね４０ｃｍ×５０ｃｍ＝２０００ｃｍ2（正確な値は後述する）であり、表蓋と裏蓋とを貼り合せたときの厚さは１０ｍｍである。尚、表蓋及び裏蓋の入れ子に対向した部分は平坦であり、その厚さは１．７ｍｍである。
【００６８】
入れ子の模式的な断面図を図１の（Ａ）に示し、拡大した模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）に示すように、更には、金型組立体の概念図を図２に示すように、実施例１の金型組立体１０は、
（Ａ）第１金型部（固定金型部）１１、第２金型部（可動金型部）１２、及び、第１金型部１１に設けられた溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂを備え、第１金型部１１と第２金型部１２との型締めによってキャビティ１３が形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部１１及び第２金型部１２に配置され、キャビティ１３を構成する面を形成する入れ子２０Ａ，２０Ｂ、
を備えている。尚、溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂは、ゲート点数が２点のサイドゲート構造を有する。そして、図１の（Ａ）に模式的な断面図を示し、図１の（Ｂ）に拡大した模式的な一部断面図を示すように、入れ子２０Ａ，２０Ｂは、
（ａ）金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂ、
（ｂ）金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの少なくともキャビティ１３に面した表面（金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面）に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂ、及び、
（ｃ）金属下地層３２Ａ，３２Ｂ上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ、
から構成されている。入れ子２０Ａ，２０Ｂは、図示しないボルトを用いて、第１金型部（固定金型部）１１及び第２金型部（可動金型部）１２の装着部に固定されている。
【００６９】
ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、厚さ方向に変化した気孔率を有し、この気孔率は、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に近い側ほど（溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に近い部分ほど）、低い値である。尚、図１の（Ｂ）、あるいは又、後述する図１の（Ｃ）においては、気孔が整列しているように図示しているが、実際には、気孔はランダムに形成されている。また、専ら、密閉気孔（閉孔）を図示しているが、当然であるが、開口気孔（開孔）も存在する。
【００７０】
そして、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが形成されている。ここで、炭素水素固形物３４Ａ，３４Ｂは、より具体的には、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂのビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００である。尚、図１の（Ａ）以外の図面においては、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの図示を省略している。炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、以下のとおりである。炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを構成する炭素水素固形物（微小固体粒子）は、アモルファス状である。
【００７１】
炭素水素固形物皮膜の厚さ：１５μｍ
炭素原子含有率 ：８３原子％
水素原子含有率 ：１７原子％
ビッカース硬さＨＶ ：１３００ＨＶ０．０５／３０
表面粗さＲa ：０．００５μｍ
【００７２】
実施例１における入れ子において、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、具体的には、２０゜Ｃ乃至２００゜Ｃにおける線膨張係数が１１．５×１０-6／゜ＣであるＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ面に該当する面の全てに溶射皮膜が形成されている。また、厚さ０．０５ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂは、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂに強固に密着させるために必要とされ、その組成は、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。
【００７３】
ここで、表蓋を成形するための入れ子にあっては、第１金型部１１に配置された入れ子２０Ａの形状は「凹」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、４１０ｍｍ×５１０ｍｍ×３０ｍｍであり、表蓋の外面を成形する入れ子２０Ａの部分（凹部）の寸法縦×横×深さは、４０２ｍｍ×５０２．５ｍｍ×５ｍｍであり、入れ子２０Ａに対向した成形品の部分の投影面積は約２０２０ｃｍ2である。一方、第２金型部１２に配置された入れ子２０Ｂの形状は「凸」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、４１０ｍｍ×５１０ｍｍ×３０ｍｍであり、表蓋の内面を成形する入れ子２０Ｂの部分（凸部）の寸法縦×横×高さは、３９８ｍｍ×４９７．５ｍｍ×３．３ｍｍであり、入れ子２０Ｂに対向した成形品の部分の投影面積は約１９８０ｃｍ2である。ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、表蓋の外面及び内面に対向する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分に形成されている。
【００７４】
実施例１において、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、複数（実施例１にあっては、具体的には２層であり、図１の（Ｂ）参照）の単位層３３’，３３”（下層３３’、上層３３”）の積層構造から構成されている。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、厚さ方向に変化した気孔率を有するが、気孔率の変化の状態は、金属下地層３２Ａ，３２Ｂと溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂとの界面から溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に向かって、気孔率が、段階的に減少している。
【００７５】
溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを、以下に説明するプラズマＣＶＤ装置を用いて形成（成膜）することができる。
【００７６】
図７は、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを形成するために使用されるプラズマＣＶＤ装置の概念図である。このプラズマＣＶＤ装置は、
（１）接地された反応容器（反応装置）１０１、
（２）この反応容器１０１内の所定の位置に配置された溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに接続された導体１０２、並びに、
（３）反応容器１０１内に成膜用の有機系ガスを導入するためのガス導入装置及び反応容器１０１を真空引きする真空装置（これらは図示せず）、
を備えている。また、プラズマＣＶＤ装置は、更に、
（４）高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源１０３、
（５）溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周囲に炭化水素系ガスプラズマを発生させるためのプラズマ発生用電源１０４、並びに、
（６）導体１０２及び溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに高電圧パルス及び高周波電力の両方を同時に印加するために、高電圧パルス発生電源１０３及びプラズマ発生用電源１０４との間に配設された重畳装置１０５、
を備えている。
【００７７】
尚、ガス導入装置及び真空装置は、それぞれバルブ１０６ａ及び１０６ｂを介して反応容器１０１に接続されている。また、導体１０２は高電圧導入部１０８を介して重畳装置１０５に接続されている。
【００７８】
このプラズマＣＶＤ装置を用いて、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを形成するには、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ（より具体的には、入れ子２０Ａ，２０Ｂ）を反応容器１０１内の所定の位置に配置し、真空装置を駆動して反応容器１０１を排出した後、ガス導入装置から有機系ガスを反応容器１０１内に導入する。そして、プラズマ発生用電源１０４からの負の高周波電力を溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに印加する。反応容器１０１は、アース線１０８によって電気的に接地されているので、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、相対的に負の電位を有することになる。そのため、印加によって発生する導入ガスのプラズマ中のプラスイオンが、負に帯電した溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周りに発生する。そして、高電圧パルス発生電源１０３からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに印加すると、炭化水素系ガスプラズマ中のプラスイオンは溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に誘引、吸着される。このような処理によって、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面には、炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成（成膜）される。即ち、反応容器１０１内では、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周囲に析出し、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に堆積し、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが形成される。
【００７９】
尚、図７に示すプラズマＣＶＤ装置にあっては、高電圧パルス発生電源１０３の出力電圧を、以下の（１）〜（３）のように変化させることによって、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに対して金属等のイオン注入も可能である。
【００８０】
（１）イオン注入を重点的に行う場合 ：１０ｋＶ乃至４０ｋＶ
（２）イオン注入と炭素水素固形物皮膜の形成の両方を行う場合：５ｋＶ乃至２０ｋＶ
（３）炭素水素固形物皮膜の形成のみを行う場合 ：数百乃Ｖ至数ｋＶ
【００８１】
尚、高電圧パルス発生電源１０３にあっては、パルス幅１マイクロ秒乃至１０ミリ秒のパルスを、１回乃至複数回、繰り返し発生させることができる。また、プラズマ発生用電源１０４の高周波電力の出力周波数は、数十ｋＨｚから数ＧＨｚの範囲で変化させることができる。
【００８２】
反応容器１０１へ導入するガスは、常温で気体のものは、そのままの状態で反応容器１０１に導入すればよい。また、液状の化合物は、加熱してガス化させ、そのガス（蒸気）を反応容器１０１に導入すればよい。
【００８３】
実施例１にあっては、厚さ２３μｍの炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に成膜した後、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂをその表面から鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを１５μｍとした。このような炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの鏡面研磨加工によって、極めて平滑な表面を有する炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを得ることができる。また、このような厚い炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂは、上述したプラズマＣＶＤ法にて容易に得られるものであり、スパッタリング法を採用したのでは、このような厚い炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを成膜することは極めて困難である。
【００８４】
表１に、実施例１、あるいは又、後述する実施例２〜実施例４における金属下地層の組成、厚さ；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ全体の組成、層構成、総厚、熱伝導率；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第２層目（上層）の単位層３３”又は溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径、表面粗さ；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）の単位層３３’の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径；表面領域の気孔率平均値、平均粒径；底部領域の気孔率平均値、平均粒径を示す。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。尚、表１あるいは後述する表３において、「ＺｒＯ2・Ｙ2Ｏ3」の組成は、具体的には、Ｙ2Ｏ3を８重量％含有するＺｒＯ2である。
【００８５】
尚、実施例１においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、組成が同じ酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）である２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。
【００８６】
【００８７】
実施例１における射出成形の条件を以下の表２に例示する。実施例１にあっては、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。そして、表２に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４Ａ，１４Ｂを介して、表２に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【００８８】
［表２］
射出成形機 ：東芝機械株式会社ＩＳ１３００Ｅ
熱可塑性樹脂：ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ２２１４）
樹脂温度 ：２６０゜Ｃ
金型温度 ：６０゜Ｃ
射出圧力 ：１３０ＭＰａ
【００８９】
ゲート点数が２点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂであったが、成形品にウェルドラインの発生もなく、また、反りの発生もなかった。しかも、成形品の表面は極めて高い平滑性を有しており、成形品表面には光沢があり、成形品表面を表面粗さ計で計測したところ、Ｒa＝０．０１５μｍであった。また、離型不良やフローマーク等の発生もなかった。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【００９０】
尚、実施例１の金型の表面に炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを成膜しない状態で鏡面研磨を行ったところ、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面粗さＲaは０．０１２μｍであった。そして、実施例１と同じ条件で射出成形を行ったところ、一部の溶射皮膜の気孔に入り込んだ樹脂の影響で離型不良が発生した。また、僅かではあるが、実施例１と比較して、成形品表面は鏡面性は有しているものの、溶射皮膜の気孔が転写された凸状物の影響で成形品表面にはヘーズがかかって見えた。表面粗さを測定したところＲa＝０．０２４μｍであった。
【００９１】
比較のために、鋼材から作製した入れ子を用いて射出成形したところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることができなかった。そこで、樹脂温度を２９０゜Ｃ、金型温度を８０゜Ｃに変更して、射出成形を行ったところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることはできたが、成形品にウェルドラインが発生しており、また、ウェルドラインの周囲や溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂ近傍にガス状の白いマークや銀状が発生しており、成形品の外観は非常に醜かった。しかも、樹脂を無理やりキャビティ１３内に充填させたので、成形品が反り上がっていた。
【００９２】
比較のため、表３に、比較例１Ａ、比較例１Ｂ、比較例１Ｃにおける金属下地層の組成、厚さ；溶射皮膜全体の組成、層構成、総厚、熱伝導率；溶射皮膜を構成する第２層目（上層）の単位層又は溶射皮膜の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径、表面粗さ；溶射皮膜を構成する第１層目（下層）の単位層の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径；表面領域の気孔率平均値、平均粒径；底部領域の気孔率平均値、平均粒径を示す。尚、これらの比較例にあっては、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を形成していない。
【００９３】
ここで、比較例１Ａ、比較例１Ｂ、比較例１Ｃにおいては、金属下地層は形成されていない。また、比較例１Ａにおいては、溶射皮膜は組成が同じである２層の単位層から構成されており、比較例１Ｂにおいては、溶射皮膜は組成が異なる２層の単位層から構成されており、比較例１Ｃにおいては、溶射皮膜は単層溶射皮膜から構成されている。ここで、比較例１Ｃにおいては、１層の溶射皮膜全体の気孔率の値が同じとなるように、溶射皮膜を形成した。
【００９４】
【００９５】
実施例１、あるいは又、後述する実施例２〜実施例４によって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、高光沢を有しており、表面は極めて平滑であり、クラックの発生は認められなかった。一方、比較例１Ａにおいては、溶射皮膜の表面がざらつき、表面粗さが非常に粗くなっていた。また、比較例１Ｂによって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、クラックが発生していた。更には、比較例１Ｃによって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、表面に大きな凹凸が認められた。しかも、比較例で得られたサンプルには、金属製ブロックとの界面で剥離も生じていた。
【００９６】
また、水素原子含有率が７％の炭素水素固形物皮膜を溶射皮膜上に成膜したところ、炭素水素固形物皮膜にクラックが発生してしまった。更には、水素原子含有率が４８％の炭素水素固形物皮膜を溶射皮膜上に成膜したところ、所望の厚さの炭素水素固形物皮膜が成膜できず、また、成膜中に炭素水素固形物皮膜が溶射皮膜から剥離してしまった。
【００９７】
また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面を鏡面研磨を行い、表面粗さＲaを０．０１２μｍとした。次いで、実施例１と同様の炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に２μｍ成膜した。このように炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが３μｍを下回る薄さであったが故に、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面の気孔を塞ぐには至らず、表面粗さＲaは０．０１５μｍであり、逆に粗さが粗くなってしまった。そして、実施例１と同じ条件で射出成形を行ったところ、一部の溶射皮膜の気孔に入り込んだ樹脂の影響で離型不良が発生した。また、僅かではあるが、実施例１と比較して、成形品表面は鏡面性は有しているものの、溶射皮膜の気孔が転写された凸状物の影響で成形品表面にはヘーズがかかって見えた。表面粗さを測定したところＲa＝０．０２８μｍであった。
【実施例２】
【００９８】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２においては、成形品をパーソナルコンピュータ用のハウジングとした。ここで、パーソナルコンピュータ用のハウジングは、具体的には、ノートブック型パーソナルコンピュータの筐体から成る。尚、筐体は、液晶表示装置の部分を囲むカバー、及び、その裏面に相当するメインカバー、更には、キートップを囲むように設置されたカバー及びその裏面カバーから構成されている。このようなパーソナルコンピュータ用のハウジングは、ＰＣ樹脂／ＡＢＳ樹脂や、ＰＣ樹脂を用いて成形されており、ノートブック型パーソナルコンピュータは特に持ち運びに利用されることが多く、年々、軽量化や薄型化といった対策が施されている。
【００９９】
そして、ハウジング自体も、その影響で非常に厚さが薄くなってきているために、成形、特に、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填させることが難しくなってきている。そこで、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填させるために、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の流動距離の短縮を目的として多点ゲート構造を採用すると、ウェルドラインが発生するし、充填圧力（射出圧力）を高くすると、得られたハウジングに大きな反りが発生したり、フローマーク等の外観不良が発生するといった問題が生じる。また、材料面では、流動性の向上を目的として、分子量を低下させたり、流動性改良剤等を併用して対策しているが、ハウジングの強度低下によって、落下時の破損を招くといった問題がある。
【０１００】
また、成形品外観の向上のためにハウジングを塗装することは、塗装の歩留りが悪いこともあり、コストダウンの目的で無塗装タイプのハウジングが増加している。即ち、ハウジングには細かいシボが施され、あるいは又、ハウジング外面は鏡面から構成されている。ところで、ハウジングの成形にあっては、シボあるいは鏡面の転写性を高くしないと、失艶感や高光沢が出ないので、転写性を高くする必要がある。そして、そのために金型温度を高くすると、その結果、成形サイクルが長くなってしまうといった問題が生じる。また、高光沢品にあっては、ハウジングの反りが目立ち易い。
【０１０１】
実施例２にあっては、公称１２インチノートブック型パーソナルコンピュータのハウジングとして、液晶表示装置裏面のメインカバーを成形した。このメインカバーは、２００ｍｍ×２７０ｍｍのフラット形状を有し、フラット部分の厚さは１．５ｍｍであり、フラット部分の外縁には高さ３ｍｍの側壁が設けられた箱型（凹状）の成形品である。
【０１０２】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したと同様に、実施例２における入れ子２０Ａ，２０Ｂにあっても、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０８ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。
【０１０３】
ここで、メインカバーを成形するための入れ子２０Ａ，２０Ｂにあっては、第１金型部１１に配置された入れ子２０Ａの形状は「凹」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、２１０ｍｍ×２８０ｍｍ×３０ｍｍであり、メインカバーの外面を成形する入れ子２０Ａの部分（凹部）の寸法縦×横×深さは、２０２ｍｍ×２７２．７ｍｍ×３ｍｍであり、入れ子２０Ａに対向した成形品の部分の投影面積は約５５１ｃｍ2である。一方、第２金型部１２に配置された入れ子２０Ｂの形状は「凸」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、２１０ｍｍ×２８０ｍｍ×３０ｍｍであり、メインカバーの内面を成形する入れ子２０Ｂの部分（凸部）の寸法縦×横×高さは、１９８ｍｍ×２６８．７ｍｍ×１．５ｍｍであり、入れ子２０Ｂに対向した成形品の部分の投影面積は約５３２ｃｍ2である。更には、フラット部分と側壁との境界領域（コーナー部）において、メインカバーの外面側には直径１．０ｍｍの曲率が付されており、メインカバーの内面側には直径０．８ｍｍの曲率が付されている。ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、メインカバーの外面及び内面に対向する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分に形成されている。
【０１０４】
実施例２においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは組成が異なる２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。具体的には、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）３３’はＺｒＯ2から成り、第２層目（上層）３３”はＡｌ2Ｏ3から成る。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１０５】
実施例２における射出成形の条件を以下の表４に例示する。実施例２にあっても、金型組立体１０Ａの概念図を図３に示すように、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。そして、表４に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４を介して、表４に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１０６】
［表４］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ／ＡＢＳ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ８３００）
樹脂温度 ：２６０゜Ｃ
金型温度 ：７０゜Ｃ
射出圧力 ：１００ＭＰａ
【０１０７】
ゲート点数が１点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４であったが、転写性が非常に優れており、表面は極めて高い平滑性を有しており、メインカバーは非常に高い光沢性を有していた。また、メインカバーには反りの発生もなかったため、非常に高級感にあふれていた。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【実施例３】
【０１０８】
実施例３も、実施例１の変形である。実施例３にあっては、本発明の第２の態様に係る射出成形方法を採用した。尚、金型は、射出圧縮成形ができる印籠構造を有する。
【０１０９】
実施例３においては、成形品をグレージングとした。グレージングとは、車両用窓ガラスであって、運転に支障をきたさない自動車のセンターピラー以降の後部窓ガラスやサンルーフ、列車、トラック等の足元の窓ガラス等を意味する。グレージングは、従来、ガラス製であったが、近年、軽量化による省エネルギー対策あるいはデザイン的に３次元形状化したいといった要請があり、射出成形に基づき、ポリカーボネート（ＰＣ）等の熱可塑性樹脂での作製が検討されている。視認性は運転席レベルまで要求されないものの、一般の鋼材からキャビティ面が構成された金型を用いた場合、得られたグレージングの光学的な歪が大きくなり、また、厚さの均一性が悪く、視認性を劣化させるといった問題を有している。
【０１１０】
光学的な歪や厚さの均一化を図る目的で、キャビティ内で溶融熱可塑性樹脂が流動するときの固化を出来る限り抑制し、成形時の充填圧力（射出圧力）を低減することで不要な圧力による歪発生を防止し、あるいは又、キャビティ面内の圧力均一性に効果のあるジルコニアセラミックス製の入れ子を用いてグレージングを成形することが、極めて効果的である。しかしながら、グレージングは、５００ｃｍ2以上の面積のものが一般的であり、また、屡々、３次元曲面を有しているので、ジルコニアセラミックス製の入れ子を作製することは極めて困難である。
【０１１１】
実施例３にあっては、グレージングとして、リヤークォーターウインドウであって、台形形状の底辺×上辺×高さ＝５００ｍｍ×４００ｍｍ×３５０ｍｍの３次元曲面形状を有し、厚さ５ｍｍのグレージングを成形した。
【０１１２】
実施例３における入れ子において、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０５ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面は、グレージングを成形するための３次元曲面形状を有している。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面の全面に設けられている。ここで、実施例３においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、図１の（Ｃ）に入れ子２０Ａ，２０Ｂの拡大した模式的な一部断面図を示すように、１層の単位層（ＺｒＯ2から成る）から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１１３】
実施例３における射出成形の条件を以下の表５に例示する。
【０１１４】
［表５］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 Ｈ３０００Ｒ）
樹脂温度 ：２９０゜Ｃ
金型温度 ：８０゜Ｃ
射出圧力 ：８０ＭＰａ
【０１１５】
尚、金型は、第１金型部１１のパーティング面と第２金型部１２とのパーティング面とで印籠構造が形成されている。そして、成形すべき成形品の容積よりもキャビティ１３の容積が大きくなるように、第１金型部１１と第２金型部１２とを型締めするが（金型組立体１０Ｂの概念図である図４参照）、具体的には、成形品の厚さが１．０ｍｍ厚くなる状態にて、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めした。次いで、溶融樹脂射出部１４から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ１３内に射出した。そして、溶融熱可塑性樹脂の射出完了後、２．５×１０3Ｎの圧縮力にて、キャビティ１３の容積を成形すべき成形品の容積まで減少させた。キャビティ１３の容積減少中の状態を、金型組立体の概念図である図５に示すが、図５においては、溶融熱可塑性樹脂の図示は省略している。成形品の最終的な厚さを５．０ｍｍとした。次に、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１１６】
ゲート点数が１点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４であったが、射出圧縮成形方法を採用することで、キャビティ１３内への溶融熱可塑性樹脂の高い充填性を達成することができ、しかも、転写性や圧力保持が優れているため、グレージングにはヒケや反りの発生も無く、グレージングは非常に良好な３次元曲面を有しており、表面は極めて高い平滑性を有していた。また、偏光板をクロスニコル状態とすることでグレージングの歪観察を行ったところ、溶融樹脂射出部１４の近傍に対応するグレージングの部分は、白から黒の色を呈しており、歪が非常に少ないことが分かった。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【０１１７】
射出圧縮成形においては、従来の技術のように焼結体から成る入れ子を用いる場合、焼結体の設計が非常に難しく、金属プレートを押さえプレートとして用いるとき、金属プレートの金属面がキャビティ面として出現するために、成形品の外観を損ねたり、あるいは又、焼結体を箱型形状にすると、肉厚が増して冷却時間が延びるといった問題があった。実施例３の金型組立体にあっては、金属製ブロック、金属下地層、溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜から構成された入れ子を用いることで、均一な厚さによる断熱性の均一化や押さえプレートを使用しないことによる簡素化、入れ子の破損の防止、印籠構造における特に金型組立体の設計と製作が容易になるといった利点もある。
【実施例４】
【０１１８】
実施例４は、実施例１の変形であり、本発明の第１の態様に係る射出成形方法に関するが、中空部を有する成形品を成形するためにガスアシスト成形法を採用した。
【０１１９】
実施例４においては、成形品を、自動車のアウタードアハンドル、より具体的には、バータイプのアウタードアハンドルとした。自動車用のドアハンドルは、通常、ポリカーボネート（ＰＣ）系アロイあるいはポリアミド（ＰＡ）系樹脂でノンフィラーの熱可塑性樹脂から作製されるが、一部、フィラーを添加された熱可塑性樹脂が用いられる場合もある。そして、無塗装で使用される場合もあるが、塗装やメッキ処理することで付加価値を高くした状態で屡々使用されている。しかしながら、ドアハンドル表面におけるフィラー浮きや塗装不良、メッキの密着不良等の不良が多く、歩留りは決して高いとは云えない。その原因の１つに、溶融熱可塑性樹脂のキャビティへの充填時に発生する固化層に起因した外観品質不良（転写不良やフィラー浮き等）が挙げられる。また、ゴム粒子が添加された熱可塑性樹脂を用いて成形されたドアハンドル表面にメッキを施す場合、ドアハンドルの表面層に生じた剪断応力によって添加されたゴム粒子の微細破断や伸びが生じる結果、メッキ時にエッチングをしても小さいゴム粒子がエッチングされず、メッキ密着不良が屡々発生する。最近では、メッキ歩留りを考慮して、蒸着法、イオンプレーティング法を含む物理的気相成長法（ＰＶＤ法）にて金属層をドアハンドル表面に成膜することも検討されているが、やはり、ドアハンドル表面の外観品質は歩留りに直結する。
【０１２０】
プルアップ式のドアハンドルに関しては、成形品外観部分に相当する部分のみの外観品質の向上のために、係る部分を成形するための焼結体（入れ子）を切削研磨することで製作可能である。然るに、バータイプのアウタードアハンドルは３次元形状であり、しかも、鍵穴部分が設けられた形状を有するので、焼結体を切削加工することは非常に難しい形状である。
【０１２１】
実施例４にあっては、自動車用のバータイプのアウタードアハンドルとして、１５０ｍｍ×３０ｍｍ、高さが２０ｍｍの３次元形状であり、鍵穴部分が設けられた形状を有するドアハンドルを成形した。
【０１２２】
実施例４における入れ子において、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０８ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面は、アウタードアハンドルを成形するための３次元曲面形状を有している。尚、後述する図６においては、図面の簡素化のために、このような形状を表してはいない。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、車体への取り付け面に対応する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分を除く全面に設けられている。ここで、実施例４においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは組成が異なる２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。具体的には、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）３３’はＡｌ2Ｏ3から成り、第２層目（上層）３３”はＺｒＯ2から成る。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１２３】
また、鍵穴部分の貫通穴部分に相当する金型の部分は、押し切りコア構造を有する。より具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面に突起部（コア部材に相当する）を設け、係る突起部の表面に上述した金属下地層を形成し、金属下地層上にセラミックスから成る溶射皮膜を形成し、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を成膜する。但し、金型の型締め時、突起部と突起部が接触する突起部の当たり面には、金属下地層及び溶射皮膜を形成する必要はない。
【０１２４】
更には、アウタードアハンドルの厚さが２０ｍｍと厚いので、一般の射出成形ではヒケが生じる虞があり、加圧流体として窒素ガスを用いたガスアシスト成形法を採用した。それ故、第２金型部（可動金型部）に加圧流体導入用の配管と加圧流体注入ノズル１７を設置した。尚、加圧流体注入ノズル１７の後部には、油圧シリンダーから成る移動手段１８が取り付けられている。
【０１２５】
実施例４における射出成形の条件を以下の表６に例示する。実施例４にあっても、金型組立体１０Ｃの概念図を図６に示すように、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。尚、金型には、キャビティ１３に連通したオーバーフローキャビティ１９が設けられており、キャビティ１３に射出された溶融熱可塑性樹脂の一部が成形中に流入し得る構造となっている。そして、移動手段１８の動作によって、加圧流体注入ノズル１７をキャビティ１３に向かう方向に移動させ、前進端に位置させた（図６参照）。この状態にあっては、加圧流体注入ノズル１７はキャビティ１３に連通している。そして、表６に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４を介して、表６に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。尚、実施例４にあっては、キャビティ容積の約５０％を満たす容量の溶融熱可塑性樹脂をキャビティ１３内に射出した。そして、その後、加圧流体注入ノズル１７から１５０ＭＰａの窒素ガスをキャビティ１３内の溶融熱可塑性樹脂に注入した。キャビティ１３に射出された溶融熱可塑性樹脂の一部は、オーバーフローキャビティ１９に流入する。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１２６】
［表６］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ／ＰＢＴ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ４３０３）
樹脂温度 ：２７０゜Ｃ
金型温度 ：８０゜Ｃ
射出圧力 ：８０ＭＰａ
【０１２７】
ガスアシスト成形法を採用したので、アウタードアハンドルにヒケの発生は認められず、表面は極めて高い平滑性を有しており、転写性も優れているために、非常に高い光沢性を有していた。また、鍵穴部分の周りにも、固化した熱可塑性樹脂同士が合流することによって発生するウェルドラインの発生や、ガスアシスト成形特有の現象である「色むら」現象の発生もなかった。尚、「色むら」とは、注入された加圧流体が、キャビティ面近傍の溶融熱可塑性樹脂と混合される結果生じる色むらである。アウタードアハンドルの表面に蒸着処理にて０．１μｍ厚さのアルミニウム薄膜を成膜したところ、非常に金属光沢に優れ、全ての面が鏡面性に優れたアウタードアハンドルが完成した。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【０１２８】
比較のために、鋼材から作製した入れ子を用いて射出成形したところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全には充填させることができず、窒素ガスをキャビティ１３内の溶融熱可塑性樹脂に注入したところ、得られた成形品には欠陥部としての穴が開いていた。そこで、射出圧力を１２０ＭＰａに変更して、ガスアシスト成形を行ったところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることができ、得られた成形品に欠陥部としての穴が開いてはいなかったものの、アウタードアハンドルの溶融樹脂射出部に対応する部分の近傍の表面には、「湯じわ」と呼ばれる厚肉成形時等に充填速度が遅い際に発生する成形不良が発生しており、光沢性が実施例４よりも悪く、また、鍵穴部分の周りにはウェルドラインが発生しており、更には、「色むら」現象が発生しており、外観的に優れたアウタードアハンドルを得ることはできなかった。また、アウタードアハンドルの表面に蒸着処理にて０．１μｍ厚さのアルミニウム薄膜を成膜したところ、成形不良箇所が極端に目立ってしまった。
【０１２９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した入れ子の構造、構成、使用した材料、金型組立体の構成、構造、射出成形条件等は例示であり、適宜変更することができる。実施例にあっては、第１金型部及び第２金型部に入れ子を配設したが、成形すべき成形品に依っては、第１金型部にのみ入れ子を配設してもよいし、第２金型部にのみ入れ子を配設してもよい。また、成形すべき成形品に依存して、キャビティに面した入れ子の表面の全てが溶射皮膜から構成されている構成とすることもできるし、一部が溶射皮膜から構成されており、残部には金属製ブロックが露出している構成とすることもできる。実施例においては、入れ子２０Ａ，２０Ｂを同じ構成としたが、必要に応じて、異なる構成とすることもできる。場合によっては、溶射皮膜は、厚さ方向に一定の気孔率を有していてもよく、このような構成にあっても、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を成膜すれば、入れ子の最表面の平滑性を極めて高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１の（Ａ）は、入れ子の模式的な断面図であり、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）は、入れ子を拡大した模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、実施例１の金型組立体の概念図である。
【図３】図３は、実施例２の金型組立体の概念図である。
【図４】図４は、型締め直後の実施例３の金型組立体の概念図である。
【図５】図５は、実施例３において、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させた状態の金型組立体の概念図である。
【図６】図６は、実施例４の金型組立体の概念図である。
【図７】図７は、炭素水素固形物皮膜の成膜に適したプラズマＣＶＤ装置の概念図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・金型組立体、１１・・・第１金型部（固定金型部）、１２・・・第２金型部（可動金型部）、１３・・・キャビティ、１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・溶融樹脂射出部（ゲート部）、１５・・・ランナー部及びスプルー部、１６・・・射出用シリンダー、１７・・・加圧流体注入ノズル、１８・・・移動手段、１９・・・オーバーフローキャビティ、２０Ａ，２０Ｂ・・・入れ子、３１Ａ，３１Ｂ・・・金属製ブロック、３２Ａ，３２Ｂ・・・金属下地層、３３Ａ，３３Ｂ・・・溶射皮膜、３３’，３３”・・・単位層、３４Ａ，３４Ｂ・・・炭素水素固形物皮膜、１０１・・・反応容器、１０２・・・導体、１０３・・・高電圧パルス発生電源、１０４・・・プラズマ発生用電源、１０５・・・重畳装置、１０６ａ，１０６ｂ・・・バルブ、１０７・・・接地線、１０８・・・高電圧導入部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金型組立体、係る金型組立体を用いた射出成形方法、及び、係る射出成形方法によって得られる成形品に関する。
【背景技術】
【０００２】
射出成形方法においては、金属から作製され、キャビティを備えた金型を用いて、溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、冷却、固化させることで成形品を成形する。然るに、高い熱伝導率を有する金属から金型が作製されているため、溶融熱可塑性樹脂のキャビティ内への射出過程で、金型のキャビティを構成する面（キャビティ面と呼ぶ）と接した溶融熱可塑性樹脂の部分が直ちに冷却され、得られた成形品の外観不良や転写不良を招いている。
【０００３】
そこで、熱伝導率の小さいガラスやセラミックスから成る入れ子によって金型のキャビティ面を構成することで、入れ子の高い断熱性によってキャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の急冷を防止し、成形品の外観を改良する技術が、例えば、特開平８−３１８５３４号公報に開示されている。
【０００４】
また、金型のキャビティ面に、セラミックスあるいはサーメットから成る薄層が形成された合成樹脂成形用金型が、特開平５−３８７２１号公報に開示されている。この薄層は、断熱性を高める目的で、意図的に空隙が多く発生する溶射法にて形成されている。尚、このような薄層を、便宜上、以下、セラミックス溶射層と呼ぶ。このセラミックス溶射層は、適度な気孔を有するため、断熱性に優れると共に、熱や圧力によって破損し難い。
【０００５】
特開２００４−１７５１１２の実施例５には、ステンレス鋼から成る入れ子本体２６と、断熱層２７と、封口層２８とから構成された入れ子２５が開示されている。尚、断熱層２７は、ジルコニアセラミックス材料粉末を使用したプラズマパウダースプレー溶射法にて入れ子本体２６上に形成されている。そして、断熱層２７の表面に、封口層２８がＮｉ−Ｐ無電解メッキ法にて形成されている。更には、特開２００４−１７５１１２の実施例６には、断熱層の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜をマグネトロンスパッタリング法にて３μｍ厚で形成することが開示されている。
【０００６】
また、特開２００７−３２１１９４には、溶射皮膜の開気孔部が、１０〜４５原子％の水素を含有するアモルファス状炭素水素固形物によって充填され、かつ該溶射皮膜表面には０．５〜８０μｍの膜厚のアモルファス状炭素水素固形物膜が被覆されている耐食性溶射皮膜、及び、溶射皮膜の封孔被覆方法が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１８５３４号公報
【特許文献２】特開平５−３８７２１号公報
【特許文献３】特開２００４−１７５１１２
【特許文献４】特開２００７−３２１１９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、特開平８−３１８５３４号公報に開示された技術にあっては、入れ子は緻密であるが脆性な材料から作製されており、入れ子を破損すること無く金型に配設するために、金属プレートを用いて特定のクリアランスで押さえ込み、特に、破損し易い入れ子のエッジ部を保護する対策を講じている。しかしながら、金型の構造、キャビティや成形品の形状等から、金属プレートを配置することが困難な場合がある。また、焼成法によって得られる焼結体から成る入れ子は、緻密な構造であるが故に、ラップ加工を行うと、表面粗さＲaが０．０５μｍ以下の状態を得ることは非常に容易である。しかしながら、入れ子の密度が高いため、引っ張り応力が加わるような部位において入れ子を用いると、入れ子に破損が生じ易いといった欠点がある。更には、一般に、焼結体にあっては、焼結炉の制限や焼成時の変形を抑制することが難しいことから、Ｂ５（約４７０ｃｍ2）サイズを越える大きさの焼結体を作製することは困難であるし、硬度の高いセラミックス焼結体に曲面を形成したり、穴開け加工を施すことは、難易度の高い加工の１つである。時間とコストをかければ、１０ｃｍ角程度の単純な形状を有する焼結体を作製することは可能であるが、それ以上の大きな形状の焼結体を作製することは困難な場合が多い。
【０００９】
特開平５−３８７２１号公報に開示された技術にあっては、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制することができるものの、セラミックス溶射層の表面に空隙が多く存在するので、空隙内に溶融熱可塑性樹脂が侵入し、金型から成形品を離型する際、セラミックス溶射層を破壊したり、成形品表面に凹凸が多く転写され、高品質な成形品が得られないといった問題を有する。尚、セラミックス溶射層の表面を平坦化するために、非常に薄い（数μｍ）のシリコーン系塗料を塗布する旨も開示されているが、耐久性に問題が生じ易い。
【００１０】
特開２００４−１７５１１２の実施例５に開示された入れ子２５にあっては、封口層２８を無電解メッキ法にて形成しているが、一般的に、溶射法にて形成された断熱層２７には空隙が多く存在するので、無電解メッキ法にて封口層２８を形成したとき、以下の問題が生じ易い。即ち、断熱層２７に深い空隙が多く存在する場合、メッキ工程で発生した水素の泡を巻き込みながらメッキ層が成長する結果、封口層２８にピンホールが多発し易い。特に、空隙の大きな部分で発生した大きなピンホール又はその影響で、封口層２８の断熱層２７に対する密着力が低下する。そして、封口層２８に生じたピンホールが成形品の表面に転写されてしまうといった問題や、封口層２８に生じたピンホールに成形品の一部分が侵入し、金型から成形品を離型する際、封口層２８に損傷が生じるといった問題が発生し易い。
【００１１】
特開２００４−１７５１１２の実施例６には、断熱層の表面にアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜をマグネトロンスパッタリング法にて３μｍ厚で形成することが開示されている。しかしながら、断熱層の表面に厚さ３μｍのアモルファスのダイヤモンド状炭素質薄膜を形成しても、断熱層の表面の凹凸状態が成形品の表面に転写されてしまうことを解決することは困難である。特開２００７−３２１１９４に開示された技術を射出成形法における入れ子の表面に適用した場合にも、やはり、入れ子の表面領域を構成する溶射皮膜の表面の凹凸状態が成形品の表面に転写されてしまうことを解決することは困難である。
【００１２】
従って、本発明の目的は、金属製ブロックと溶射皮膜とから構成され、高い耐久性を有し、表面の平滑性に優れ、平面、曲面を問わず製作可能であり、しかも、例えば、Ｂ５サイズ以上の面積（具体的には、例えば５００ｃｍ2以上）の大きな面積であっても作製可能であり、しかも、極めて平滑な表面を有する成形品の成形を可能とする入れ子を備えた金型組立体、係る金型組立体を用いた射出成形方法、及び、係る射出成形方法によって得られる成形品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明の金型組立体は、
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている。
【００１４】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る射出成形方法は、上記の本発明の金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）第１金型部と第２金型部とを型締めしてキャビティを形成した後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、次いで、
（ロ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする。
【００１５】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る射出成形方法（射出圧縮成形法）は、上記の本発明の金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）成形すべき成形品の容積よりもキャビティの容積が大きくなるように、第１金型部と第２金型部とを型締めした後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、
（ロ）溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させ、その後、
（ハ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする。
【００１６】
本発明の第２の態様に係る射出成形方法にあっては、工程（ロ）において、溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させるが、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時とする場合には、容積減少終了を、溶融熱可塑性樹脂の射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後とすることができるし、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出中とする場合には、容積減少終了を、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後とすることができるし、容積減少開始を溶融熱可塑性樹脂の射出完了と同時とする場合には、容積減少終了を、射出完了後とすることができる。
【００１７】
本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法にあっては、中実の成形品を成形することができる。
【００１８】
あるいは又、本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法にあっては、キャビティに連通した加圧流体注入ノズルを更に備えた金型組立体を用い、本発明の第１の態様に係る射出成形方法にあっては、前記工程（イ）において、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することができ、一方、本発明の第２の態様に係る射出成形方法にあっては、前記工程（ロ）において、容積減少終了と同時あるいは容積減少終了の後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することができる。尚、加圧流体を注入するこのような射出成形方法をガスアシスト成形法と呼ぶ場合がある。ガスアシスト成形法を採用することで、中空部を有する成形品を得ることができる。ガスアシスト成形法を採用する場合、キャビティ内に射出する溶融熱可塑性樹脂の量は、キャビティを完全に充填する量であってもよいし（所謂、フルショット法）、不完全に充填する量であってもよい（所謂、ショートショット法）。加圧流体は、常温及び常圧で気体の物質であり、使用する熱可塑性樹脂と反応や混合しないものが望ましい。具体的には、窒素ガス、空気、炭酸ガス、ヘリウム等が挙げられるが、安全性及び経済性を考慮すると、窒素ガスやヘリウムガスが好ましい。加圧流体注入ノズルは、例えば、第１金型部に配設してもよいし、第２金型部に配設してもよいし、第１金型部と第２金型部の両方に配設してもよい。そして、加圧流体注入ノズルの先端が、キャビティ内、あるいは、第１金型部又は第２金型部のキャビティを構成する面近傍に位置するように、加圧流体注入ノズルを第１金型部又は第２金型部に配設することが好ましい。加圧流体注入ノズルの後端部は、例えば配管を介して加圧流体源に接続されている。また、加圧流体注入ノズルの後部に移動手段が取り付けられている。あるいは又、加圧流体注入ノズルの先端部が溶融樹脂射出部内に配置されるように、加圧流体注入ノズルを配設する構成としてもよいし、金型組立体は射出用シリンダーを備えた射出成形機に取り付けられており、射出用シリンダーと溶融樹脂射出部とは連通しており、加圧流体注入ノズルが射出用シリンダーの先端部（ノズル部）に配置されるように、加圧流体注入ノズルを配設する構成としてもよい。
【００１９】
本発明の金型組立体、あるいは又、上述した好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは本発明の第２の態様に係る射出成形方法（これらを総称して、単に、『本発明』と呼ぶ場合がある）において、炭素水素固形物は、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成、好ましくは、炭素原子含有率８５原子％乃至６２原子％、水素原子含有率１５原子％乃至３８原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、ＪＩＳ Ｚ２２４４：２００３ にて規定された炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００、好ましくは１２００乃至１４００、より具体的には、７００ＨＶ／０．０５／３０乃至２８００ＨＶ／０．０５／３０、好ましくは１２００ＨＶ／０．０５／３０乃至１４００ＨＶ／０．０５／３０である形態とすることができる。炭素水素固形物の組成は、ラザフォード後方散乱分光法（ＲＢＳ法）に基づき分析することができる。
【００２０】
上記の好ましい形態を含む本発明において、炭素水素固形物皮膜の厚さは３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍであることが望ましい。そして、この場合、炭素水素固形物皮膜が２μｍ以上の厚さに亙り鏡面状態を呈するように、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍとすることが一層望ましい。更には、炭素水素固形物皮膜を鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍ、好ましくは５μｍ乃至２０μｍ、更に好ましくは１０μｍ乃至１５μｍとすれば、炭素水素固形物皮膜の表面に極めて高い平滑性を与えることができる結果、極めて優れた平滑性を有する成形品を成形することができる。尚、場合によっては、炭素水素固形物皮膜の厚さの上限を５０μｍとすることもできる。
【００２１】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明においては、少なくともキャビティに面した金属製ブロックの表面の全てに溶射皮膜が形成されている形態とすることができるし、あるいは又、キャビティに面した金属製ブロックの表面の一部に溶射皮膜が形成されている形態とすることもできる。前者の場合、金属製ブロックのキャビティに面した部分以外の部分の表面にも溶射皮膜が形成されている形態が含まれる。
【００２２】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明において、溶射によって形成された皮膜である溶射皮膜は、組成の観点から、同一組成から構成されていてもよいし（便宜上、同一組成皮膜と呼ぶ）、溶射材料の組成を積層間で連続的に変化させた漸変皮膜とすることもできる。また、溶射皮膜は、気孔率の変化状態の観点から、単層（単層溶射皮膜と呼ぶ）から構成されていてもよいし、複数層の積層構造（便宜上、各層を単位層と呼ぶ）から構成されていてもよい。複数の単位層のそれぞれの組成は、同一であってもよいし、異なっていてもよい。また、上述したとおり、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有するが、気孔率の変化の状態は、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜表面に向かって、徐々に（連続的に）減少する形態とすることもできるし、段階的に減少する形態とすることもできるし、徐々に（連続的に）、且つ、段階的に減少する形態とすることもできる。尚、溶射皮膜を同一組成皮膜あるいは漸変皮膜の単層溶射皮膜から構成する場合、溶射条件等によって、厚さ方向に変化した気孔率を有する溶射皮膜を得ることができる。また、溶射皮膜を複数の単位層の積層構造から構成する場合、溶射条件等によって、複数層の積層構造を構成する単位層のそれぞれにおける気孔率を異ならせることができる。
【００２３】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明にあっては、溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜の複合体の熱伝導率は１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、溶射皮膜の平均厚さは０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍである構成とすることが好ましい。溶射皮膜の熱伝導率の値が上記の範囲の下限を下回る場合、溶射皮膜の所望の気孔率を得ることが困難となる虞がある。一方、溶射皮膜の熱伝導率の値が上記の範囲の上限を越える場合、例えば、溶射皮膜と接する溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制することが困難となり、係る熱可塑性樹脂から得られた成形品の外観改良効果が低減する虞がある。溶射皮膜の熱伝導率は、レーザーフラッシュ法、熱線法といった方法に基づき測定することができる。
【００２４】
また、例えば、溶射皮膜と接する溶融熱可塑性樹脂の急冷を抑制し、成形品の外観を改良するために、溶射皮膜を単層溶射皮膜から構成する場合、溶射皮膜の平均厚さを、上述のとおり、０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍ、好ましくは０．３ｍｍ乃至１．０ｍｍとすることが望ましい。一方、溶射皮膜を複数の単位層の積層構造から構成する場合、溶射皮膜の平均厚さ（総厚平均）を、０．５ｍｍ乃至１．８ｍｍ、好ましくは１．０ｍｍ乃至１．５ｍｍとすることが望ましく、溶射皮膜表面を構成する単位層（トップコートと呼ばれる場合もある）の平均厚さを、０．０５ｍｍ乃至０．３ｍｍ、好ましくは０．１ｍｍ乃至０．２ｍｍとすることが望ましく、その他の単位層（中間層と呼ばれる場合もある）の平均厚さを、０．１ｍｍ乃至０．５ｍｍ、好ましくは０．２ｍｍ乃至０．４ｍｍとすることが望ましく、単位層の層数を、２乃至４、好ましくは２乃至３とすることが望ましい。溶射皮膜の厚さ（膜厚）は、切断加工した断面に必要に応じて研磨加工やラップ加工を施し、係る断面をデジタル顕微鏡、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、レーザー顕微鏡等にて観察し、厚さを計測するといった方法に基づき測定することができる。
【００２５】
更には、以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明にあっては、溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分（便宜上、溶射皮膜の表面領域と呼ぶ）における気孔率平均値は０．４％以上５％未満であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分（便宜上、溶射皮膜の底部領域と呼ぶ）における気孔率平均値は５％以上１０％以下である構成とすることが好ましい。尚、見掛け密度から計算した気孔率平均値に換算すると、溶射皮膜の表面領域における気孔率平均値は３％以上１０％未満であり、溶射皮膜の底部領域における気孔率平均値は１０％以上２０％以下となる。あるいは又、溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分（溶射皮膜の表面領域）における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-6ｍ（２μｍ）乃至５×１０-5ｍ（５０μｍ）であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分（溶射皮膜の底部領域）における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-5ｍ（２０μｍ）乃至１×１０-4ｍ（１００μｍ）であることが好ましい。
【００２６】
溶射皮膜の表面領域における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は、可能な限り小さいことが望ましいが、小さすぎると、溶射皮膜を形成する溶射工程で原料粉体（セラミックス粒子）の搬送が困難となる虞がある。従って、溶射皮膜の形成を容易としたり、あるいは又、溶射皮膜にクラックが発生することを防止するといった観点から、上述した範囲の平均粒径を有する原料粉体（セラミックス粒子）から溶射皮膜の表面領域を構成することが好ましい。一方、溶射皮膜の底部領域における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径が上記の範囲にあることが、所望の気孔率を達成して断熱性を向上させ、溶射皮膜表面に与える凹凸の影響を少なくし、更には、溶射皮膜にクラックを発生させないといった観点から好ましい。
【００２７】
ここで、平均粒径とは、粉末の粒径累積度数が５０％となる粒径であると定義され、例えば、光透過沈降法に基づき測定することができる。
【００２８】
また、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明において、炭素水素固形物皮膜の表面粗さＲaは０．００９μｍ以下であることが望ましい。尚、表面粗さＲaは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２００１に規定されており、炭素水素固形物皮膜表面に対して細かいダイヤモンド砥粒等で鏡面ラップ処理を行い、係る炭素水素固形物皮膜表面を表面粗さ計を用いて、少なくとも倍率２００００倍、基準長さ０．８ｍｍ、カットオフ０．８ｍｍ、測定速度０．０５ｍｍ／秒の条件にて、数回スキャニングさせて、得られた粗さ曲線データより中心線平均粗さ（Ｒa）を選択して、その平均値を求めるといった方法に基づき測定することができる。ここで、上述したように、溶射皮膜の表面領域における気孔率平均値及び炭素水素固形物皮膜の組成、厚さを上記の範囲とすることで、炭素水素固形物皮膜表面が保有する非常に緻密な表面状態となり、例えばラップ仕上げを行った後の炭素水素固形物皮膜表面の表面粗さＲaを容易に０．００９μｍ以下にすることができる。気孔率及び炭素水素固形物皮膜の組成、厚さが上記の範囲を逸脱すると、ラップ仕上げをしても炭素水素固形物皮膜表面に細かい凹凸が残存してしまい、例えば、成形品表面にこれらの凹凸が転写され、離型不良を招き、また、成形品の外観に若干ヘーズが生じる虞がある。ラップ加工は、例えば、ダイヤモンド粉末や化学研磨液等を用いて行うことができ、研磨粒子の番手としては最終仕上げとして５０００番以上の物を使用すればよい。
【００２９】
本発明において、気孔率とは、皮膜断面内の或る領域において、その面積に対して気孔が占める面積の割合と定義され、気孔率平均値の測定は、例えば、溶射皮膜を厚さ方向に切断して、デジタル顕微鏡、光学顕微鏡、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）、レーザー顕微鏡等にて断面の画像を得た後、画像解析装置を用いて係る画像のコントラスト差から気孔率を求め、更には、得られた気孔率から平均値を求めるといった方法に基づき行うことができる。また、本発明において、溶射皮膜に含まれる空隙である気孔とは、開口気孔（開孔）及び密閉気孔（閉孔）の両者を含む。
【００３０】
以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明において、素材の溶射される面である金属製ブロック（素地とも呼ばれる）を構成する材料として、炭素鋼やステンレス鋼を例示することができる。尚、金属製ブロックという用語には、合金から成る金属製ブロックが包含される。
【００３１】
金属下地層は、トップコートとしての最外層を構成するセラミックス溶射皮膜を金属製ブロックに強固に密着させるために必要であり、その組成として、Ｎｉ−Ｃｒ合金、より具体的な組成として、Ｎｉ−２０％Ｃｒ、Ｎｉ−５０％Ｃｒをはじめ、ＭＣｒＡｌＹ（但し、Ｍは、Ｃｏ，Ｎｉを表す）で表される多成分系の耐熱合金等を例示することができる。金属下地層の厚さが０．０３ｍｍ未満では金属製ブロックに対する強固な密着力が得られ難く、一方、１ｍｍを超えると成膜した溶射皮膜の残留応力が大きくなって金属下地層と金属製ブロックの界面で剥離が発生する虞があり、また、経済的にも得策でない。金属下地層の厚さ上限値として、好ましくは０．５ｍｍ、更に好ましくは０．３ｍｍを挙げることができる。金属下地層の施工によって、金属製ブロックの表面を被覆すると共に、金属下地層の上に形成するセラミックス溶射皮膜との接合力を向上させることができ、溶射皮膜の耐久性を向上させることができる。金属下地層は、例えば、プラズマ溶射法やＨＶＯＦ法、ワイヤーを用いた溶射法等の各種溶射法に基づき形成することができる。尚、溶射法に基づき形成された金属下地層は、下地溶射皮膜あるいはアンダーコートあるいはボンドコートとも呼ばれる。
【００３２】
溶射皮膜を構成するセラミックスとして、酸化ジルコニウム、及び、酸化アルミニウムを例示することができる。ここで、酸化ジルコニウムの組成として、より具体的には、ＣａＯ安定化ジルコニア（５％ＣａＯ−ＺｒＯ2，８％ＣａＯ−ＺｒＯ2，３１％ＣａＯ−ＺｒＯ2）、ＭｇＯ安定化ジルコニア（２０％ＭｇＯ−ＺｒＯ2，２４％ＭｇＯ−ＺｒＯ2）、Ｙ2Ｏ3安定化ジルコニア（６％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，７％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，８％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，１０％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，１２％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2，２０％Ｙ2Ｏ3−ＺｒＯ2）、ジルコン（ＺｒＯ2−３３％ＳｉＯ2）、ＣｅＯ安定化ジルコニアを挙げることができるし、酸化アルミニウムの組成として、より具体的には、ホワイトアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、グレイアルミナ（Ａｌ2Ｏ3−１．５〜４％ＴｉＯ2）、アルミナ・チタニア（Ａｌ2Ｏ3−１３％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−２０％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−４０％ＴｉＯ2，Ａｌ2Ｏ3−５０％ＴｉＯ2）、アルミナ・イットリア（３Ａｌ2Ｏ3・５Ｙ2Ｏ3）、アルミナ・マグネシア（Ｍｇ・Ａｌ2Ｏ4）、アルミナ・シリカ（３Ａｌ2Ｏ3・２ＳｉＯ2）を挙げることができるが、特に好ましいのは、気孔率を制御し易い酸化ジルコニウム系のセラミックスである。但し、「％」は重量％を意味する。
【００３３】
酸化物系セラミックス溶射皮膜の形成には、熱源温度の高いプラズマ溶射法の適用が好ましい。具体的には、金属下地層の表面に直接セラミックス溶射皮膜を０．１ｍｍ乃至１．０ｍｍ厚さの範囲になるように溶射皮膜を積層させる。０．１ｍｍより薄い溶射皮膜では、セラミックス溶射皮膜の断熱性、耐酸化性を十分発揮させることができず、一方、１．０ｍｍ以上厚く形成しても、セラミックス溶射皮膜の特性が飽和し、工業的意義がないからである。また、溶射皮膜の気孔率の制御は、溶射ガンと被処理体である金属製ブロック表面との間の距離、溶射雰囲気の圧力の制御等によって行うことができる。具体的には、溶射ガンと金属製ブロック表面との間の距離を変えることで、例えば４％乃至１５％の溶射皮膜の気孔率を制御することができ、一方、溶射雰囲気の圧力を変えることで、例えば０．１％乃至０．４％の溶射皮膜の気孔率を制御することができる。
【００３４】
第１金型部や第２金型部は、炭素鋼、ステンレス鋼、アルミニウム合金、銅合金等の金属材料から作製することができる。また、溶融樹脂射出部の構造は、公知の如何なる形式の溶融樹脂射出部（ゲート構造）とすることもでき、例えば、ダイレクトゲート構造、サイドゲート構造、ジャンプゲート構造、ピンポイントゲート構造、トンネルゲート構造、リングゲート構造、ファンゲート構造、ディスクゲート構造、フラッシュゲート構造、タブゲート構造、フィルムゲート構造を例示することができる。溶融樹脂射出部は、第１金型部に設けられているが、構造によっては、第１金型部と第２金型部とに設けられていてもよい。本発明の第２の態様に係る射出成形方法（射出圧縮成形法）を採用する場合、キャビティの容積を可変とし得る構造とすればよい。この場合、例えば油圧シリンダーで可動させることができる可動中子を金型組立体に配設すればよい。あるいは又、金型は、第１金型部のパーティング面と第２金型部とのパーティング面とで印籠構造が形成されている構造とすればよい。ここで、印籠構造とは、第１金型部のパーティング面と第２金型部のパーティング面とが対向しており、金型が完全に型締めされていなくともキャビティが形成されるように、僅かなクリアランスをもって第１金型部のパーティング面と第２金型部のパーティング面が摺り合うように第１金型部と第２金型部が嵌合する構造を指す。尚、本発明においては、例えば、第１金型部を固定金型部とし、第２金型部を可動金型部とする構成とすることもできる。
【００３５】
研削加工等によって所定形状に加工した後、入れ子の装着時に金属製ブロックが金型部に設けられた装着部から落下して破損する虞がない場合、あるいは又、接着剤を用いることなく金属製ブロックを装着部に装着可能な場合には、接着剤を用いずに金属製ブロックを金型部に設けられた装着部に直接装着することができる。あるいは又、エポキシ系、シリコーン系、ウレタン系、アクリル系等の中から選択された熱硬化性接着剤を用いて、金属製ブロックを装着部に接着してもよいし、ボルト等によって金属製ブロックを装着部に接着してもよい。尚、装着部が設けられた装着用中子を金型部に取り付け、係る装着用中子の装着部に入れ子を装着してもよい。
【００３６】
上記の目的を達成するための本発明の成形品は、以上に説明した各種の好ましい形態、構成を含む本発明の第１の態様あるいは第２の態様に係る射出成形方法によって成形された成形品である。ここで、本発明の成形品にあっては、入れ子に対向した部分の投影面積が５００ｃｍ2以上であり、入れ子に対向した部分の形状が、少なくとも平面又は曲面を有する形態とすることができる。更には、このような形態を含む本発明の成形品にあっては、例えば、入れ子に対向した部分に穴が形成されている形態とすることができる。
【００３７】
本発明の成形品として、具体的には、Ｘ線撮影用カセットケース、パーソナルコンピュータ用のハウジング、テレビジョン受像機用のハウジング、コピー機用のハウジング、プリンター用のハウジング、液晶表示装置用の反射枠、グレージング、自動車外板、ヘッドランプやテールライト、自動車用のインストルメンタル・パネル、自動車用ドアミラー用のハウジング、自動車用エンジンカバー、ドアハンドル、カメラ筐体、コネクター、バッテリー格納容器、携帯電話ハウジング、半導体メモリ格納容器を挙げることができる。
【００３８】
本発明での使用に適した熱可塑性樹脂として、結晶性熱可塑性樹脂や非晶性熱可塑性樹脂を挙げることができ、具体的には、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂（ＰＡ系樹脂）；ポリオキシメチレン（ポリアセタール，ＰＯＭ）樹脂；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂等のポリエステル系樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；メタクリル系樹脂；ポリカーボネート樹脂（ＰＣ樹脂）；変性ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルイミド樹脂；ポリアミドイミド樹脂；ポリイミド系樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂；液晶ポリマーを例示することができる。
【００３９】
更には、ポリマーアロイ材料から成る熱可塑性樹脂を用いることができる。ここで、ポリマーアロイ材料は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたもの、又は、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂を化学的に結合させたブロック共重合体若しくはグラフト共重合体から成る。ポリマーアロイ材料は、単独の熱可塑性樹脂のそれぞれが有する特有な性能を合わせ持つことができる高機能材料として広く使用されている。少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料を構成する熱可塑性樹脂として、ポリスチレン樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、ＡＳ樹脂といったスチレン系樹脂；ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン系樹脂；メタクリル樹脂；ポリカーボネート樹脂；ポリアミド６、ポリアミド６６、ポリアミドＭＸＤ６等のポリアミド系樹脂；変性ＰＰＥ樹脂；ポリブチレンテレフタレート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂等のポリエステル樹脂；ポリオキシメチレン樹脂；ポリスルホン樹脂；ポリイミド樹脂；ポリフェニレンサルファイド樹脂；ポリアリレート樹脂；ポリエーテルスルホン樹脂；ポリエーテルケトン樹脂；ポリエーテルエーテルケトン樹脂；ポリエステルカーボネート樹脂を挙げることができる。２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂とＡＢＳ樹脂とのポリマーアロイ材料を例示することができる。尚、このような樹脂の組合せを、ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂と表記する。以下においても同様である。更に、少なくとも２種類の熱可塑性樹脂をブレンドしたポリマーアロイ材料として、ポリカーボネート樹脂／ＰＥＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂、ポリカーボネート樹脂／ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＨＩＰＳ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミド系樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂、変性ＰＰＥ樹脂／ポリアミドＭＸＤ６樹脂、ポリオキシメチレン樹脂／ポリウレタン樹脂、ＰＢＴ樹脂／ＰＥＴ樹脂を例示することができる。
【００４０】
尚、以上に説明した各種の熱可塑性樹脂に、添加剤や、充填剤、強化剤を加えることもできる。
【００４１】
尚、添加剤として、可塑剤；安定剤；酸化防止剤：紫外線吸収剤；ニッケルビス（オクチルフェニル）サルファイド等の有機ニッケル化合物、ヒンダードアミン系化合物等の紫外線安定剤；帯電防止剤；難燃剤；バイナジン、プリベントール、チアベンダゾール等の防かび剤；流動パラフィン、ポリエチレンワックス、脂肪酸アマイド等の滑剤；ＡＤＣＡ等の有機発泡剤；透明核剤；有機顔料、無機顔料、有機染料といった各種の着色剤；架橋剤；アクリルグラフトポリマー、ＭＢＳ等の耐衝撃強化剤を挙げることができる。
【００４２】
可塑剤として、フタル酸ジエチル、フタル酸ジ−ｎ−ブチル、フタル酸−２−エチルヘキシル、フタル酸ジイソノニル、フタル酸ブチルベンジル、フタル酸ジシクロヘキシル等のフタル酸類；リン酸トリエチル、リン酸トリブチル、リン酸トリクレシル、リン酸トリフェニル等のリン酸エステル類；オレイン酸ブチル、アジピン酸ジブチル、アジピン酸−ｎ−ヘキシン、アジピン酸ジ−２−エチルヘキシル等の脂肪酸塩基エステル類；ジエチレングリコールジベンゾエート等のアルコールエステル類；クエン酸アセチルトリエチル、マレイン酸ジブチル等のオキシ酸エステル類；トリメリット系可塑剤；ポリエステル系可塑剤；エポキシ系；塩化パラフィン系可塑剤を挙げることができる。
【００４３】
安定剤として、ジ−ｎ−オクチルスズ化合物、ジ−ｎ−ブチルスズ化合物、ジメチルスズ化合物等の有機スズ系安定剤；三塩基性硫酸鉛、二塩基性亜リン酸鉛、ケイ酸鉛等の鉛化合物系安定剤；カドミウム石けん、鉛石けん、亜鉛石けん等の金属石けん系安定剤；リン酸トリスノニル；リン酸トリスノニルフェニル等を挙げることができる。
【００４４】
酸化防止剤として、ジブチルクレゾール、ブチルヒドロキシアニソール等のフェノール系酸化防止剤；メチレンビス（メチルブチルフェノール）、チオビス（メチルブチルフェノール）等のビスフェノール系酸化防止剤；トリス（メチルヒドロキシブチルフェニル）ブタン、トコフェノール等のポリフェノール系酸化防止剤；ジミリスチルチオジプロピオネート等の有機イオウ化合物；トリス（モノ／ジノニルフェニル）ホスファイト等の有機リン化合物を挙げることができる。
【００４５】
紫外線吸収剤として、サリチル酸フェニル、サリチル酸ブチルフェニル等のサリチル酸系紫外線吸収剤；ジヒドロキシベンゾフェノン等のベンゾフェノン系紫外線吸収剤；（ヒドロキシメチルフェニル）ベンゾトリアゾール等のベンゾトリアゾール系紫外線吸収剤；アクリル酸エチルヘキシルシアノジフェノニル等のシアノアクリレート系紫外線吸収剤を挙げることができる。
【００４６】
帯電防止剤として、ポリ（オキシエチレン）アルキルアミン、ポリ（オキシエチレン）アルキルフェニルエーテル等の非イオン界面活性剤系帯電防止剤；アルキルスルホン酸塩、アルキルベンゼンスルホン酸塩、アルキルリン酸塩等の陰イオン界面活性剤系帯電防止剤；第４級アンモニウムクロライド等の陽イオン界面活性剤系帯電防止剤；両性系界面活性剤；電導性樹脂を挙げることができる。
【００４７】
難燃剤として、テトラブロモビスフェノールＡ、ポリブロモビフェノール、ビス（ヒドロキシジブロモフェニル）プロパン、塩化パラフィン等のハロゲン系難燃剤；リン酸アンモニウム、リン酸トリクレジル等のリン系難燃剤；三酸化アンチモン；赤リン；酸化スズ等を挙げることができる。
【００４８】
また、充填剤、強化剤として、無機系材料；ステンレス鋼繊維、高強度アモルファス金属繊維、ステンレス箔、スチール箔、銅箔等の金属系材料；高分子ポリエチレン繊維、高強力ポリアレート繊維、パラ系全芳香族ポリアミド繊維、アラミド繊維、ＰＥＥＫ繊維、ＰＥＩ繊維、ＰＰＳ繊維、フッ素樹脂繊維、フェノール樹脂繊維、ビニロン繊維、ポリアセタール繊維等の有機系材料；粉系を挙げることができる。
【００４９】
無機系の充填剤、強化剤として、ガラス繊維、ガラス長繊維、石英ガラス繊維等のガラス系材料；ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、グラファイトウィスカ等の炭素系材料；炭化ケイ素繊維、炭化ケイ素連続繊維、炭化ケイ素ウィスカ、炭化ケイ素ウィスカシート等の炭化ケイ素系材料；ボロン繊維といったボロン系材料；Ｓｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ繊維といったＳｉ−Ｔｉ−Ｃ−Ｏ系材料；チタン酸カリウム繊維、チタン酸カリウムウィスカ、チタン酸カリウム系導電性ウィスカ等のチタン酸カリウム系材料；窒化ケイ素ウィスカ、窒化ケイ素ウィスカシート等の窒化ケイ素系材料；硫酸カルシウムウィスカといった硫酸カルシウム系材料を挙げることができる。
【００５０】
粉系の充填剤、強化剤として、マイカフレーク、マイカ粉、シラスバルーン、シリカ微粉、タルク粉、水酸化アルミニウム粉、水酸化マグネシウム粉末、マグネシウムシリケート粉末、硫酸カルシウム微粉、球状中空ガラス粉、金属化粉、高純度合成シリカ微粉、二硫化タングステン粉末、タングステンカーバイト粉、ジルコニア微粉、ジルコニア系微粉末、部分安定化ジルコニア粉末、アルミナ-ジルコニア複合粉末、複合金属粉末、鉄粉、アルミニウム粉、モリブデン金属粉、タングステン粉、窒化アルミニウム粉末、ナイロン微粒子粉、シリコーン樹脂微粉末、スピネル粉末、アモルファス合金粉末、アルミフレーク、ガラスフレークを挙げることができる。
【００５１】
本発明において、炭素水素固形物皮膜を構成する炭素水素固形物（微小固体粒子）は、通常、アモルファス状である。
【００５２】
ここで、炭素水素固形物皮膜は、排気した反応容器内に溶射皮膜を保持した状態で、反応容器内に炭化水素系ガスを導入し、溶射皮膜に高周波電力及び高電圧パルスを印加して導入された炭化水素系ガスのプラズマを発生させると同時に、溶射皮膜を負の電位となるように保持する。これによって、溶射皮膜の表面に、１０原子％乃至４５原子％の原子水素を含有するアモルファス状の炭素水素固形物が形成される。具体的には、溶射皮膜を負の電位にすることにより、プラスに帯電し、イオン化し、ラジカル状態となった炭化水素系ガス成分が、溶射皮膜の表面に引き付けられる。そして、雲状、霧状となった炭化水素系ガスのイオンやラジカルは溶射皮膜の全面を覆い、溶射皮膜の表面において炭素原子と水素原子から成るアモルファス状の微小固体粒子の放電、析出が繰り返され、これらの微小固体粒子が溶射皮膜の表面に吸着され、溶射皮膜の表面において均等、均一な炭素水素固形物皮膜が成膜される。即ち、炭化水素系ガスに基づくプラズマ発生下、高周波電力と高電圧パルスとを重畳印加し、且つ、溶射皮膜を負の電位に保持することによって、この雰囲気中に析出した炭素原子と水素原子を主成分とするアモルファス状の微小固体粒子が、溶射皮膜の表面に誘引、吸着される。このような成膜雰囲気では、成膜材料源としての炭化水素系ガスは、プラズマによって容易に分解すると共に、活性な炭素や水素のイオンやラジカルが発生する結果、溶射皮膜の表面が一定の厚さの炭素水素固形物皮膜によって被覆される。また、たとえ、溶射皮膜の表面の形状が複雑であったとしても、炭素水素固形物皮膜の成膜は、比較的、均等、均一に行われる。尚、負電位を印加せずに単に炭化水素系ガスのプラズマ放電を行うと、形成される炭素水素固形物皮膜の厚さは均等にはならない。その理由は、プラズマエネルギーのみの場合、炭化水素系ガス濃度によってガスの分解効率が変化すると共に、溶射皮膜の位置等によってガス濃度自体も変化するためである。
【００５３】
炭素水素固形物皮膜は、具体的には、プラズマＣＶＤ装置を用いて成膜することができる。プラズマＣＶＤ装置によって、溶射皮膜上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されるプロセスは、以下のステップ（ａ）〜ステップ（ｄ）と考えられる。
（ａ）導入された炭化水素系ガスのイオン化（ラジカルと呼ばれる活性な中性粒子も存在する）が生じる。
（ｂ）炭化水素系ガスから変化したイオン及びラジカルは、負の電位に保持された溶射皮膜に衝撃的に衝突する。
（ｃ）衝突時のエネルギーによって、結合エネルギーの小さいＣ−Ｈ結合が切断され、その後、活性化されたＣとＨが重合反応を繰り返して高分子化し、炭素原子と水素原子を主成分とする炭素水素固形物が析出する。
（ｄ）そして、このステップ（ｃ）の反応が溶射皮膜の表面で生じる結果、溶射皮膜上に炭素水素固形物（微小固体粒子）から成る炭素水素固形物皮膜が形成（成膜）される。
【００５４】
プラズマＣＶＤ装置に導入されるソースガスである有機系ガスとして、炭素と水素から成る炭化水素系ガスを用いることができる。具体的には、常温（１８゜Ｃ）で気体状態の有機系ガスとして、ＣＨ4ガス、ＣＨ2ＣＨ2ガス、Ｃ2Ｈ2ガス、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ3ガス、ＣＨ3ＣＨ2ＣＨ2ＣＨ3ガスを挙げることができるし、常温で液体状態の有機系ガスとして、Ｃ6Ｈ5ＣＨ3、Ｃ6Ｈ5ＣＨ2ＣＨ、Ｃ6Ｈ4（ＣＨ3）2、ＣＨ3（ＣＨ2）4ＣＨ3を挙げることができる。
【００５５】
炭素水素固形物皮膜における炭素原子と水素原子の含有率は、プラズマＣＶＤ法におけるソースガスである炭化水素系ガスの種類を変化させることによって、制御することができる。例えば、炭化水素系ガス成分のＣ／Ｈ比が大きいほど、形成される炭素水素固形物皮膜における炭素原子含有率が高くなる。但し、この場合、得られる炭素水素固形物皮膜は硬くなる。そこで、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の炭素原子含有率の上限を、好ましくは９０原子％と規定している。一方、炭化水素系ガス成分のＣ／Ｈ比が小さいほど、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の水素原子含有率を高くすることができ、曲げ変形に対する抵抗力が大きくなり、生成した炭素水素固形物皮膜の剥離も生じ難い。即ち、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子の水素原子含有率の下限を１０原子％としているが、炭素水素固形物皮膜の熱的及び機械的な曲げ変形に対する抵抗を向上させるという観点からは、水素原子の含有率が高い方が有利である。但し、水素原子の含有率が４５原子％を超えると、炭素原子含有率が相対的に少なくなり、軟質で耐摩耗性が低下するうえ、成膜が困難となる等の点で好ましくない場合がある。このように、水素原子含有率を高くした炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは７００乃至２８００となるが、係るビッカース硬さＨＶは、一般のダイヤモンド・ライク・カーボン（ＤＬＣ）に比較すると、極めて低い値である。
【００５６】
尚、炭素水素固形物を構成する微小固体粒子は、具体的には、１×１０-9ｍ程度以下、あるいは、１×１０-9ｍ以下の大きさである。そして、各微小固体粒子及び微小固体粒子の堆積層である炭素水素固形物皮膜はアモルファス状態を呈しているため、欠陥が生じ易い粒界が存在せず、緻密で優れた密着性を有し、溶射皮膜から剥離することがない。
【発明の効果】
【００５７】
本発明にあっては、断熱性を有する断熱皮膜としての溶射皮膜が溶射法によって形成されている。従って、入れ子を焼結体といった緻密であるが脆性な材料から作製したときの種々の問題（焼成炉の問題、製造時の割れの問題、使用時の破損の問題、製造コストが非常に高いといった問題等）が発生することがないし、入れ子は、例えば、金型の構造、キャビティや成形品の形状等からの種々の制約を受けることが無い。また、断熱性を有し、破損し難い溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、この気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値である。即ち、溶射皮膜の表面は緻密である。しかも、溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されているので、入れ子の最表面を極めて平滑で、しかも、密な状態とすることができる。それ故、例えば、溶射皮膜内に溶融熱可塑性樹脂が侵入することが無く、極めて平滑な表面を有する成形品を成形することが可能となる。また、金型から成形品を離型する際、溶射皮膜の空隙に入り込んだ樹脂によって溶射皮膜が破壊されたり、成形品表面に凹凸が多く転写され、高品質な成形品が得られないといった問題が発生することも無いし、溶射皮膜の耐久性に問題が生じることも無い。
【００５８】
溶射皮膜の気孔率が非常に小さい場合、ラップ仕上げを行った後の溶射皮膜表面の粗さは小さくなるものの、熱伝導率は大きくなる。また、そのような溶射皮膜は、製造時にクラックが発生し易く、膜厚を厚くすることが困難である。そこで、気孔率を溶射皮膜の厚さ方向に変化させ、表面付近を緻密とし、金属製ブロック付近を粗くすることで、溶射皮膜全体の熱伝導率が低く、しかも、ラップ仕上げを行った後の表面の粗さが小さい溶射皮膜を得ることができる。また、熱伝導率が低く、しかも、厚さの厚い溶射皮膜を得ることができるので、例えば、射出成形工程において、溶融熱可塑性樹脂が急冷されることによって、成形品に外観不良や転写不良が発生することを確実に防止することができる。更には、ウェルドラインやフローマークの発生、反りやヒケの発生が無く、転写性が非常に優れ、非常に高い光沢性を有し、内部に歪の非常に少ない成形品を得ることができる。また、成形品に穴を形成する場合にあっても、後述するように、ウェルドラインの発生を確実に防止することができる。
【００５９】
従って、全てが緻密であるセラミックス焼結体から作製された入れ子を使用し、しかも、入れ子の破損防止対策として複雑な型組を採用した従来の金型組立体を用いること無く、表面が同等以上の品質を有する、即ち、外観特性に極めて優れた成形品を成形する金型組立体を提供することが可能となる。また、入れ子の大きさは、溶射装置で噴霧できる範囲であれば、基本的に制限がないため、例えば、５００ｃｍ2を越えるような大きな入れ子を、比較的容易に、且つ、安価に提供することが可能となる。
【００６０】
また、得られた成形品においては、ガラス繊維等の充填剤が配合された熱可塑性樹脂を用いて成形した場合であっても、キャビティ内での溶融熱可塑性樹脂の急冷を防止できるために、充填剤の浮きを防止することができ、また、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂における固化層の急速な発達を抑制できるために、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の流動性を、通常の鋼材から作製された入れ子の場合と比較して、１〜３割ほど高められる効果もあり、特に大型の成形品や薄肉の成形品を容易に成形することができる。また、３次元曲率を有する成形品にまで応用できるため、応用範囲を大幅に広げることが可能となる。
【００６１】
成形品に穴を設ける場合、第１金型部に金属製の第１コア部材を配設し、第２金型部に金属製の第２コア部材を配設する。そして、第１金型部と第２金型部とを型締めすることでキャビティを形成する。尚、第１金型部と第２金型部とを型締めした状態において、第１コア部材の先端面と第２コア部材の先端面とは接触した状態となる。そして、キャビティ内に溶融熱可塑性樹脂を射出するが、コア部材の周囲を溶融熱可塑性樹脂が流動し、表層が冷えかけた熱可塑性樹脂同士が合流する結果、合流部位にウェルドラインと呼ばれる筋状のラインが屡々発生する。このような現象を解決する方法として、環状の焼結体（環状焼結体と呼ぶ）を作製し、環状焼結体をコア部材に挿入し、接着剤等でコア部材に接着する方法を挙げることができる。しかしながら、このような方法では、ウェルドラインは消失できるが、キャビティ面を構成する入れ子とは別部品として環状焼結体を作製する必要があるし、環状焼結体を精度良く加工しないと、第１金型部と第２金型部との型締め時に破損する虞が高い。特に、キャビティが複雑な３次元形状や球の一部を構成している場合、環状焼結体を固定すべき第１金型部や第２金型部の部分に精度良く加工、接着ができない可能性が高い。更には、環状焼結体と入れ子との間には、破損防止のために若干のクリアランスが必要であり、環状焼結体や入れ子の作製が困難となる。
【００６２】
本発明にあっては、溶射処理で入れ子の表面に溶射皮膜を形成するので、複雑な３次元形状や球面から成るキャビティ面の一部を入れ子が構成する場合にあっても、入れ子を容易に作製することができる。また、ウェルドラインの発生を確実に防止することができる。更には、成形品に穴を設けるために、入れ子に突起部（コア部材に相当する）を設ける場合、係る突起部の表面に厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層を形成し、金属下地層上にセラミックスから成る溶射皮膜を形成すればよい。但し、突起部の当たり面には、金属下地層及び溶射皮膜を形成する必要はない。尚、この場合にあっても、溶射皮膜は厚さ方向に変化した気孔率を有し、気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であるといった要件を満たす必要がある。係る要件を満たしていない場合、第１金型部と第２金型部とを離型するときに、空隙に入り込んだ熱可塑性樹脂によって溶射皮膜自体が破損するといった問題が生じる虞がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６３】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００６４】
実施例１は、本発明の金型組立体、本発明の第１の態様に係る射出成形方法、及び、本発明の成形品に関する。
【００６５】
実施例１の成形品は、実施例１の射出成形方法によって成形された成形品であり、投影面積が５００ｃｍ2以上であり、形状が少なくとも平面を有する。より具体的には、実施例１の成形品は、Ｘ線撮影用カセットケース、より具体的には、Ｘ線撮影用カセットケースの表蓋である。
【００６６】
Ｘ線撮影用カセットケースとは、Ｘ線撮影をする際に用いられるフィルムを内蔵した遮光箱であり、表蓋と裏蓋を貼り合せた構造を有し、裏蓋内側に貼られたクッション材と表蓋内側に貼られたスクリーンとの間にフィルムを挟み、均一な密着が得られるようになっている。従って、Ｘ線撮影用カセットケースに凹凸や反りがあると、画像がボケて良い、写真が得られないといった問題が生じる。また、軽量化や形状加工性の面から樹脂化が望まれており、しかも、画像解像度を増すために樹脂の厚さを出来るだけ薄くしたいといった要請が高い。熱可塑性樹脂として、反りが発生し難く、成形性と強度とを両立し得る、フィラーを含まないポリカーボネート材料が屡々用いられている。フィラーを含む材料では、Ｘ線撮影した際に、フィラーが観察されるためである。カセットサイズとしては、１８ｃｍ×２４ｃｍ（４３２ｃｍ2）から、約４０ｃｍ×５０ｃｍ（２０００ｃｍ2）までがあり、成形性改善のために従来のセラミックス焼結体から成る入れ子に用いる場合、現状では、Ｘ線撮影用カセットケースの成形は極めて困難である。
【００６７】
実施例１におけるＸ線撮影用カセットケースは、入れ子に対向した部分の投影面積が概ね４０ｃｍ×５０ｃｍ＝２０００ｃｍ2（正確な値は後述する）であり、表蓋と裏蓋とを貼り合せたときの厚さは１０ｍｍである。尚、表蓋及び裏蓋の入れ子に対向した部分は平坦であり、その厚さは１．７ｍｍである。
【００６８】
入れ子の模式的な断面図を図１の（Ａ）に示し、拡大した模式的な一部断面図を図１の（Ｂ）に示すように、更には、金型組立体の概念図を図２に示すように、実施例１の金型組立体１０は、
（Ａ）第１金型部（固定金型部）１１、第２金型部（可動金型部）１２、及び、第１金型部１１に設けられた溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂを備え、第１金型部１１と第２金型部１２との型締めによってキャビティ１３が形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部１１及び第２金型部１２に配置され、キャビティ１３を構成する面を形成する入れ子２０Ａ，２０Ｂ、
を備えている。尚、溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂは、ゲート点数が２点のサイドゲート構造を有する。そして、図１の（Ａ）に模式的な断面図を示し、図１の（Ｂ）に拡大した模式的な一部断面図を示すように、入れ子２０Ａ，２０Ｂは、
（ａ）金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂ、
（ｂ）金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの少なくともキャビティ１３に面した表面（金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面）に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂ、及び、
（ｃ）金属下地層３２Ａ，３２Ｂ上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ、
から構成されている。入れ子２０Ａ，２０Ｂは、図示しないボルトを用いて、第１金型部（固定金型部）１１及び第２金型部（可動金型部）１２の装着部に固定されている。
【００６９】
ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、厚さ方向に変化した気孔率を有し、この気孔率は、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に近い側ほど（溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に近い部分ほど）、低い値である。尚、図１の（Ｂ）、あるいは又、後述する図１の（Ｃ）においては、気孔が整列しているように図示しているが、実際には、気孔はランダムに形成されている。また、専ら、密閉気孔（閉孔）を図示しているが、当然であるが、開口気孔（開孔）も存在する。
【００７０】
そして、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが形成されている。ここで、炭素水素固形物３４Ａ，３４Ｂは、より具体的には、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂのビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００である。尚、図１の（Ａ）以外の図面においては、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの図示を省略している。炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、以下のとおりである。炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを構成する炭素水素固形物（微小固体粒子）は、アモルファス状である。
【００７１】
炭素水素固形物皮膜の厚さ：１５μｍ
炭素原子含有率 ：８３原子％
水素原子含有率 ：１７原子％
ビッカース硬さＨＶ ：１３００ＨＶ０．０５／３０
表面粗さＲa ：０．００５μｍ
【００７２】
実施例１における入れ子において、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、具体的には、２０゜Ｃ乃至２００゜Ｃにおける線膨張係数が１１．５×１０-6／゜ＣであるＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ面に該当する面の全てに溶射皮膜が形成されている。また、厚さ０．０５ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂは、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂに強固に密着させるために必要とされ、その組成は、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。
【００７３】
ここで、表蓋を成形するための入れ子にあっては、第１金型部１１に配置された入れ子２０Ａの形状は「凹」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、４１０ｍｍ×５１０ｍｍ×３０ｍｍであり、表蓋の外面を成形する入れ子２０Ａの部分（凹部）の寸法縦×横×深さは、４０２ｍｍ×５０２．５ｍｍ×５ｍｍであり、入れ子２０Ａに対向した成形品の部分の投影面積は約２０２０ｃｍ2である。一方、第２金型部１２に配置された入れ子２０Ｂの形状は「凸」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、４１０ｍｍ×５１０ｍｍ×３０ｍｍであり、表蓋の内面を成形する入れ子２０Ｂの部分（凸部）の寸法縦×横×高さは、３９８ｍｍ×４９７．５ｍｍ×３．３ｍｍであり、入れ子２０Ｂに対向した成形品の部分の投影面積は約１９８０ｃｍ2である。ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、表蓋の外面及び内面に対向する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分に形成されている。
【００７４】
実施例１において、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、複数（実施例１にあっては、具体的には２層であり、図１の（Ｂ）参照）の単位層３３’，３３”（下層３３’、上層３３”）の積層構造から構成されている。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、厚さ方向に変化した気孔率を有するが、気孔率の変化の状態は、金属下地層３２Ａ，３２Ｂと溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂとの界面から溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に向かって、気孔率が、段階的に減少している。
【００７５】
溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを、以下に説明するプラズマＣＶＤ装置を用いて形成（成膜）することができる。
【００７６】
図７は、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを形成するために使用されるプラズマＣＶＤ装置の概念図である。このプラズマＣＶＤ装置は、
（１）接地された反応容器（反応装置）１０１、
（２）この反応容器１０１内の所定の位置に配置された溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに接続された導体１０２、並びに、
（３）反応容器１０１内に成膜用の有機系ガスを導入するためのガス導入装置及び反応容器１０１を真空引きする真空装置（これらは図示せず）、
を備えている。また、プラズマＣＶＤ装置は、更に、
（４）高電圧パルスを印加するための高電圧パルス発生電源１０３、
（５）溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周囲に炭化水素系ガスプラズマを発生させるためのプラズマ発生用電源１０４、並びに、
（６）導体１０２及び溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに高電圧パルス及び高周波電力の両方を同時に印加するために、高電圧パルス発生電源１０３及びプラズマ発生用電源１０４との間に配設された重畳装置１０５、
を備えている。
【００７７】
尚、ガス導入装置及び真空装置は、それぞれバルブ１０６ａ及び１０６ｂを介して反応容器１０１に接続されている。また、導体１０２は高電圧導入部１０８を介して重畳装置１０５に接続されている。
【００７８】
このプラズマＣＶＤ装置を用いて、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを形成するには、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ（より具体的には、入れ子２０Ａ，２０Ｂ）を反応容器１０１内の所定の位置に配置し、真空装置を駆動して反応容器１０１を排出した後、ガス導入装置から有機系ガスを反応容器１０１内に導入する。そして、プラズマ発生用電源１０４からの負の高周波電力を溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに印加する。反応容器１０１は、アース線１０８によって電気的に接地されているので、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、相対的に負の電位を有することになる。そのため、印加によって発生する導入ガスのプラズマ中のプラスイオンが、負に帯電した溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周りに発生する。そして、高電圧パルス発生電源１０３からの高電圧パルス（負の高電圧パルス）を溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに印加すると、炭化水素系ガスプラズマ中のプラスイオンは溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に誘引、吸着される。このような処理によって、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面には、炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成（成膜）される。即ち、反応容器１０１内では、最終的には炭素と水素を主成分とするアモルファス状の炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの周囲に析出し、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に堆積し、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが形成される。
【００７９】
尚、図７に示すプラズマＣＶＤ装置にあっては、高電圧パルス発生電源１０３の出力電圧を、以下の（１）〜（３）のように変化させることによって、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂに対して金属等のイオン注入も可能である。
【００８０】
（１）イオン注入を重点的に行う場合 ：１０ｋＶ乃至４０ｋＶ
（２）イオン注入と炭素水素固形物皮膜の形成の両方を行う場合：５ｋＶ乃至２０ｋＶ
（３）炭素水素固形物皮膜の形成のみを行う場合 ：数百乃Ｖ至数ｋＶ
【００８１】
尚、高電圧パルス発生電源１０３にあっては、パルス幅１マイクロ秒乃至１０ミリ秒のパルスを、１回乃至複数回、繰り返し発生させることができる。また、プラズマ発生用電源１０４の高周波電力の出力周波数は、数十ｋＨｚから数ＧＨｚの範囲で変化させることができる。
【００８２】
反応容器１０１へ導入するガスは、常温で気体のものは、そのままの状態で反応容器１０１に導入すればよい。また、液状の化合物は、加熱してガス化させ、そのガス（蒸気）を反応容器１０１に導入すればよい。
【００８３】
実施例１にあっては、厚さ２３μｍの炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面に成膜した後、炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂをその表面から鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを１５μｍとした。このような炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの鏡面研磨加工によって、極めて平滑な表面を有する炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを得ることができる。また、このような厚い炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂは、上述したプラズマＣＶＤ法にて容易に得られるものであり、スパッタリング法を採用したのでは、このような厚い炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを成膜することは極めて困難である。
【００８４】
表１に、実施例１、あるいは又、後述する実施例２〜実施例４における金属下地層の組成、厚さ；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ全体の組成、層構成、総厚、熱伝導率；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第２層目（上層）の単位層３３”又は溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径、表面粗さ；溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）の単位層３３’の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径；表面領域の気孔率平均値、平均粒径；底部領域の気孔率平均値、平均粒径を示す。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。尚、表１あるいは後述する表３において、「ＺｒＯ2・Ｙ2Ｏ3」の組成は、具体的には、Ｙ2Ｏ3を８重量％含有するＺｒＯ2である。
【００８５】
尚、実施例１においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、組成が同じ酸化ジルコニウム（ＺｒＯ2）である２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。
【００８６】
【００８７】
実施例１における射出成形の条件を以下の表２に例示する。実施例１にあっては、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。そして、表２に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４Ａ，１４Ｂを介して、表２に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【００８８】
［表２］
射出成形機 ：東芝機械株式会社ＩＳ１３００Ｅ
熱可塑性樹脂：ポリカーボネート樹脂／ＡＢＳ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ２２１４）
樹脂温度 ：２６０゜Ｃ
金型温度 ：６０゜Ｃ
射出圧力 ：１３０ＭＰａ
【００８９】
ゲート点数が２点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂであったが、成形品にウェルドラインの発生もなく、また、反りの発生もなかった。しかも、成形品の表面は極めて高い平滑性を有しており、成形品表面には光沢があり、成形品表面を表面粗さ計で計測したところ、Ｒa＝０．０１５μｍであった。また、離型不良やフローマーク等の発生もなかった。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【００９０】
尚、実施例１の金型の表面に炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを成膜しない状態で鏡面研磨を行ったところ、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面粗さＲaは０．０１２μｍであった。そして、実施例１と同じ条件で射出成形を行ったところ、一部の溶射皮膜の気孔に入り込んだ樹脂の影響で離型不良が発生した。また、僅かではあるが、実施例１と比較して、成形品表面は鏡面性は有しているものの、溶射皮膜の気孔が転写された凸状物の影響で成形品表面にはヘーズがかかって見えた。表面粗さを測定したところＲa＝０．０２４μｍであった。
【００９１】
比較のために、鋼材から作製した入れ子を用いて射出成形したところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることができなかった。そこで、樹脂温度を２９０゜Ｃ、金型温度を８０゜Ｃに変更して、射出成形を行ったところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることはできたが、成形品にウェルドラインが発生しており、また、ウェルドラインの周囲や溶融樹脂射出部１４Ａ，１４Ｂ近傍にガス状の白いマークや銀状が発生しており、成形品の外観は非常に醜かった。しかも、樹脂を無理やりキャビティ１３内に充填させたので、成形品が反り上がっていた。
【００９２】
比較のため、表３に、比較例１Ａ、比較例１Ｂ、比較例１Ｃにおける金属下地層の組成、厚さ；溶射皮膜全体の組成、層構成、総厚、熱伝導率；溶射皮膜を構成する第２層目（上層）の単位層又は溶射皮膜の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径、表面粗さ；溶射皮膜を構成する第１層目（下層）の単位層の組成、厚さ、気孔率平均値、平均粒径；表面領域の気孔率平均値、平均粒径；底部領域の気孔率平均値、平均粒径を示す。尚、これらの比較例にあっては、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を形成していない。
【００９３】
ここで、比較例１Ａ、比較例１Ｂ、比較例１Ｃにおいては、金属下地層は形成されていない。また、比較例１Ａにおいては、溶射皮膜は組成が同じである２層の単位層から構成されており、比較例１Ｂにおいては、溶射皮膜は組成が異なる２層の単位層から構成されており、比較例１Ｃにおいては、溶射皮膜は単層溶射皮膜から構成されている。ここで、比較例１Ｃにおいては、１層の溶射皮膜全体の気孔率の値が同じとなるように、溶射皮膜を形成した。
【００９４】
【００９５】
実施例１、あるいは又、後述する実施例２〜実施例４によって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、高光沢を有しており、表面は極めて平滑であり、クラックの発生は認められなかった。一方、比較例１Ａにおいては、溶射皮膜の表面がざらつき、表面粗さが非常に粗くなっていた。また、比較例１Ｂによって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、クラックが発生していた。更には、比較例１Ｃによって得られた溶射皮膜の表面を目視観察したところ、表面に大きな凹凸が認められた。しかも、比較例で得られたサンプルには、金属製ブロックとの界面で剥離も生じていた。
【００９６】
また、水素原子含有率が７％の炭素水素固形物皮膜を溶射皮膜上に成膜したところ、炭素水素固形物皮膜にクラックが発生してしまった。更には、水素原子含有率が４８％の炭素水素固形物皮膜を溶射皮膜上に成膜したところ、所望の厚さの炭素水素固形物皮膜が成膜できず、また、成膜中に炭素水素固形物皮膜が溶射皮膜から剥離してしまった。
【００９７】
また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面を鏡面研磨を行い、表面粗さＲaを０．０１２μｍとした。次いで、実施例１と同様の炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂを溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に２μｍ成膜した。このように炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂが３μｍを下回る薄さであったが故に、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂの表面の気孔を塞ぐには至らず、表面粗さＲaは０．０１５μｍであり、逆に粗さが粗くなってしまった。そして、実施例１と同じ条件で射出成形を行ったところ、一部の溶射皮膜の気孔に入り込んだ樹脂の影響で離型不良が発生した。また、僅かではあるが、実施例１と比較して、成形品表面は鏡面性は有しているものの、溶射皮膜の気孔が転写された凸状物の影響で成形品表面にはヘーズがかかって見えた。表面粗さを測定したところＲa＝０．０２８μｍであった。
【実施例２】
【００９８】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例２においては、成形品をパーソナルコンピュータ用のハウジングとした。ここで、パーソナルコンピュータ用のハウジングは、具体的には、ノートブック型パーソナルコンピュータの筐体から成る。尚、筐体は、液晶表示装置の部分を囲むカバー、及び、その裏面に相当するメインカバー、更には、キートップを囲むように設置されたカバー及びその裏面カバーから構成されている。このようなパーソナルコンピュータ用のハウジングは、ＰＣ樹脂／ＡＢＳ樹脂や、ＰＣ樹脂を用いて成形されており、ノートブック型パーソナルコンピュータは特に持ち運びに利用されることが多く、年々、軽量化や薄型化といった対策が施されている。
【００９９】
そして、ハウジング自体も、その影響で非常に厚さが薄くなってきているために、成形、特に、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填させることが難しくなってきている。そこで、キャビティ内を溶融熱可塑性樹脂で完全に充填させるために、キャビティ内の溶融熱可塑性樹脂の流動距離の短縮を目的として多点ゲート構造を採用すると、ウェルドラインが発生するし、充填圧力（射出圧力）を高くすると、得られたハウジングに大きな反りが発生したり、フローマーク等の外観不良が発生するといった問題が生じる。また、材料面では、流動性の向上を目的として、分子量を低下させたり、流動性改良剤等を併用して対策しているが、ハウジングの強度低下によって、落下時の破損を招くといった問題がある。
【０１００】
また、成形品外観の向上のためにハウジングを塗装することは、塗装の歩留りが悪いこともあり、コストダウンの目的で無塗装タイプのハウジングが増加している。即ち、ハウジングには細かいシボが施され、あるいは又、ハウジング外面は鏡面から構成されている。ところで、ハウジングの成形にあっては、シボあるいは鏡面の転写性を高くしないと、失艶感や高光沢が出ないので、転写性を高くする必要がある。そして、そのために金型温度を高くすると、その結果、成形サイクルが長くなってしまうといった問題が生じる。また、高光沢品にあっては、ハウジングの反りが目立ち易い。
【０１０１】
実施例２にあっては、公称１２インチノートブック型パーソナルコンピュータのハウジングとして、液晶表示装置裏面のメインカバーを成形した。このメインカバーは、２００ｍｍ×２７０ｍｍのフラット形状を有し、フラット部分の厚さは１．５ｍｍであり、フラット部分の外縁には高さ３ｍｍの側壁が設けられた箱型（凹状）の成形品である。
【０１０２】
図１の（Ａ）及び（Ｂ）に示したと同様に、実施例２における入れ子２０Ａ，２０Ｂにあっても、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０８ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。
【０１０３】
ここで、メインカバーを成形するための入れ子２０Ａ，２０Ｂにあっては、第１金型部１１に配置された入れ子２０Ａの形状は「凹」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、２１０ｍｍ×２８０ｍｍ×３０ｍｍであり、メインカバーの外面を成形する入れ子２０Ａの部分（凹部）の寸法縦×横×深さは、２０２ｍｍ×２７２．７ｍｍ×３ｍｍであり、入れ子２０Ａに対向した成形品の部分の投影面積は約５５１ｃｍ2である。一方、第２金型部１２に配置された入れ子２０Ｂの形状は「凸」状であり、外形寸法（縦×横×厚さ）は、２１０ｍｍ×２８０ｍｍ×３０ｍｍであり、メインカバーの内面を成形する入れ子２０Ｂの部分（凸部）の寸法縦×横×高さは、１９８ｍｍ×２６８．７ｍｍ×１．５ｍｍであり、入れ子２０Ｂに対向した成形品の部分の投影面積は約５３２ｃｍ2である。更には、フラット部分と側壁との境界領域（コーナー部）において、メインカバーの外面側には直径１．０ｍｍの曲率が付されており、メインカバーの内面側には直径０．８ｍｍの曲率が付されている。ここで、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、メインカバーの外面及び内面に対向する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分に形成されている。
【０１０４】
実施例２においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは組成が異なる２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。具体的には、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）３３’はＺｒＯ2から成り、第２層目（上層）３３”はＡｌ2Ｏ3から成る。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１０５】
実施例２における射出成形の条件を以下の表４に例示する。実施例２にあっても、金型組立体１０Ａの概念図を図３に示すように、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。そして、表４に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４を介して、表４に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１０６】
［表４］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ／ＡＢＳ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ８３００）
樹脂温度 ：２６０゜Ｃ
金型温度 ：７０゜Ｃ
射出圧力 ：１００ＭＰａ
【０１０７】
ゲート点数が１点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４であったが、転写性が非常に優れており、表面は極めて高い平滑性を有しており、メインカバーは非常に高い光沢性を有していた。また、メインカバーには反りの発生もなかったため、非常に高級感にあふれていた。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【実施例３】
【０１０８】
実施例３も、実施例１の変形である。実施例３にあっては、本発明の第２の態様に係る射出成形方法を採用した。尚、金型は、射出圧縮成形ができる印籠構造を有する。
【０１０９】
実施例３においては、成形品をグレージングとした。グレージングとは、車両用窓ガラスであって、運転に支障をきたさない自動車のセンターピラー以降の後部窓ガラスやサンルーフ、列車、トラック等の足元の窓ガラス等を意味する。グレージングは、従来、ガラス製であったが、近年、軽量化による省エネルギー対策あるいはデザイン的に３次元形状化したいといった要請があり、射出成形に基づき、ポリカーボネート（ＰＣ）等の熱可塑性樹脂での作製が検討されている。視認性は運転席レベルまで要求されないものの、一般の鋼材からキャビティ面が構成された金型を用いた場合、得られたグレージングの光学的な歪が大きくなり、また、厚さの均一性が悪く、視認性を劣化させるといった問題を有している。
【０１１０】
光学的な歪や厚さの均一化を図る目的で、キャビティ内で溶融熱可塑性樹脂が流動するときの固化を出来る限り抑制し、成形時の充填圧力（射出圧力）を低減することで不要な圧力による歪発生を防止し、あるいは又、キャビティ面内の圧力均一性に効果のあるジルコニアセラミックス製の入れ子を用いてグレージングを成形することが、極めて効果的である。しかしながら、グレージングは、５００ｃｍ2以上の面積のものが一般的であり、また、屡々、３次元曲面を有しているので、ジルコニアセラミックス製の入れ子を作製することは極めて困難である。
【０１１１】
実施例３にあっては、グレージングとして、リヤークォーターウインドウであって、台形形状の底辺×上辺×高さ＝５００ｍｍ×４００ｍｍ×３５０ｍｍの３次元曲面形状を有し、厚さ５ｍｍのグレージングを成形した。
【０１１２】
実施例３における入れ子において、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０５ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面は、グレージングを成形するための３次元曲面形状を有している。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面の全面に設けられている。ここで、実施例３においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、図１の（Ｃ）に入れ子２０Ａ，２０Ｂの拡大した模式的な一部断面図を示すように、１層の単位層（ＺｒＯ2から成る）から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１１３】
実施例３における射出成形の条件を以下の表５に例示する。
【０１１４】
［表５］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 Ｈ３０００Ｒ）
樹脂温度 ：２９０゜Ｃ
金型温度 ：８０゜Ｃ
射出圧力 ：８０ＭＰａ
【０１１５】
尚、金型は、第１金型部１１のパーティング面と第２金型部１２とのパーティング面とで印籠構造が形成されている。そして、成形すべき成形品の容積よりもキャビティ１３の容積が大きくなるように、第１金型部１１と第２金型部１２とを型締めするが（金型組立体１０Ｂの概念図である図４参照）、具体的には、成形品の厚さが１．０ｍｍ厚くなる状態にて、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めした。次いで、溶融樹脂射出部１４から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ１３内に射出した。そして、溶融熱可塑性樹脂の射出完了後、２．５×１０3Ｎの圧縮力にて、キャビティ１３の容積を成形すべき成形品の容積まで減少させた。キャビティ１３の容積減少中の状態を、金型組立体の概念図である図５に示すが、図５においては、溶融熱可塑性樹脂の図示は省略している。成形品の最終的な厚さを５．０ｍｍとした。次に、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１１６】
ゲート点数が１点のサイドゲート構造を有する溶融樹脂射出部１４であったが、射出圧縮成形方法を採用することで、キャビティ１３内への溶融熱可塑性樹脂の高い充填性を達成することができ、しかも、転写性や圧力保持が優れているため、グレージングにはヒケや反りの発生も無く、グレージングは非常に良好な３次元曲面を有しており、表面は極めて高い平滑性を有していた。また、偏光板をクロスニコル状態とすることでグレージングの歪観察を行ったところ、溶融樹脂射出部１４の近傍に対応するグレージングの部分は、白から黒の色を呈しており、歪が非常に少ないことが分かった。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【０１１７】
射出圧縮成形においては、従来の技術のように焼結体から成る入れ子を用いる場合、焼結体の設計が非常に難しく、金属プレートを押さえプレートとして用いるとき、金属プレートの金属面がキャビティ面として出現するために、成形品の外観を損ねたり、あるいは又、焼結体を箱型形状にすると、肉厚が増して冷却時間が延びるといった問題があった。実施例３の金型組立体にあっては、金属製ブロック、金属下地層、溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜から構成された入れ子を用いることで、均一な厚さによる断熱性の均一化や押さえプレートを使用しないことによる簡素化、入れ子の破損の防止、印籠構造における特に金型組立体の設計と製作が容易になるといった利点もある。
【実施例４】
【０１１８】
実施例４は、実施例１の変形であり、本発明の第１の態様に係る射出成形方法に関するが、中空部を有する成形品を成形するためにガスアシスト成形法を採用した。
【０１１９】
実施例４においては、成形品を、自動車のアウタードアハンドル、より具体的には、バータイプのアウタードアハンドルとした。自動車用のドアハンドルは、通常、ポリカーボネート（ＰＣ）系アロイあるいはポリアミド（ＰＡ）系樹脂でノンフィラーの熱可塑性樹脂から作製されるが、一部、フィラーを添加された熱可塑性樹脂が用いられる場合もある。そして、無塗装で使用される場合もあるが、塗装やメッキ処理することで付加価値を高くした状態で屡々使用されている。しかしながら、ドアハンドル表面におけるフィラー浮きや塗装不良、メッキの密着不良等の不良が多く、歩留りは決して高いとは云えない。その原因の１つに、溶融熱可塑性樹脂のキャビティへの充填時に発生する固化層に起因した外観品質不良（転写不良やフィラー浮き等）が挙げられる。また、ゴム粒子が添加された熱可塑性樹脂を用いて成形されたドアハンドル表面にメッキを施す場合、ドアハンドルの表面層に生じた剪断応力によって添加されたゴム粒子の微細破断や伸びが生じる結果、メッキ時にエッチングをしても小さいゴム粒子がエッチングされず、メッキ密着不良が屡々発生する。最近では、メッキ歩留りを考慮して、蒸着法、イオンプレーティング法を含む物理的気相成長法（ＰＶＤ法）にて金属層をドアハンドル表面に成膜することも検討されているが、やはり、ドアハンドル表面の外観品質は歩留りに直結する。
【０１２０】
プルアップ式のドアハンドルに関しては、成形品外観部分に相当する部分のみの外観品質の向上のために、係る部分を成形するための焼結体（入れ子）を切削研磨することで製作可能である。然るに、バータイプのアウタードアハンドルは３次元形状であり、しかも、鍵穴部分が設けられた形状を有するので、焼結体を切削加工することは非常に難しい形状である。
【０１２１】
実施例４にあっては、自動車用のバータイプのアウタードアハンドルとして、１５０ｍｍ×３０ｍｍ、高さが２０ｍｍの３次元形状であり、鍵穴部分が設けられた形状を有するドアハンドルを成形した。
【０１２２】
実施例４における入れ子において、具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂは、実施例１と同様に、ＳＵＳ４２０Ｊ２（日立金属株式会社製ＨＰＭ３８）から作製されている。また、厚さ０．０８ｍｍの金属下地層３２Ａ，３２Ｂの組成は、実施例１と同様に、Ｎｉ−Ｃｒ（より具体的には、Ｎｉ−２０％Ｃｒ）であり、溶射法に基づき金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの頂面に形成されている。金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面は、アウタードアハンドルを成形するための３次元曲面形状を有している。尚、後述する図６においては、図面の簡素化のために、このような形状を表してはいない。また、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは、車体への取り付け面に対応する金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂの部分を除く全面に設けられている。ここで、実施例４においては、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂは組成が異なる２層の単位層から構成されており、プラズマ溶射装置にて形成されている。具体的には、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂを構成する第１層目（下層）３３’はＡｌ2Ｏ3から成り、第２層目（上層）３３”はＺｒＯ2から成る。また、入れ子２０Ａ，２０Ｂのキャビティ面は、鏡面仕上げとなっている。尚、溶射皮膜３３Ａ，３３Ｂ上に形成された炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂの諸元は、実施例１にて説明した炭素水素固形物皮膜３４Ａ，３４Ｂと同じ諸元を有する。
【０１２３】
また、鍵穴部分の貫通穴部分に相当する金型の部分は、押し切りコア構造を有する。より具体的には、金属製ブロック３１Ａ，３１Ｂのキャビティ１３に面する表面に突起部（コア部材に相当する）を設け、係る突起部の表面に上述した金属下地層を形成し、金属下地層上にセラミックスから成る溶射皮膜を形成し、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を成膜する。但し、金型の型締め時、突起部と突起部が接触する突起部の当たり面には、金属下地層及び溶射皮膜を形成する必要はない。
【０１２４】
更には、アウタードアハンドルの厚さが２０ｍｍと厚いので、一般の射出成形ではヒケが生じる虞があり、加圧流体として窒素ガスを用いたガスアシスト成形法を採用した。それ故、第２金型部（可動金型部）に加圧流体導入用の配管と加圧流体注入ノズル１７を設置した。尚、加圧流体注入ノズル１７の後部には、油圧シリンダーから成る移動手段１８が取り付けられている。
【０１２５】
実施例４における射出成形の条件を以下の表６に例示する。実施例４にあっても、金型組立体１０Ｃの概念図を図６に示すように、第１金型部（固定金型部）１１と第２金型部（可動金型部）１２とを型締めしてキャビティ１３を形成する。尚、金型には、キャビティ１３に連通したオーバーフローキャビティ１９が設けられており、キャビティ１３に射出された溶融熱可塑性樹脂の一部が成形中に流入し得る構造となっている。そして、移動手段１８の動作によって、加圧流体注入ノズル１７をキャビティ１３に向かう方向に移動させ、前進端に位置させた（図６参照）。この状態にあっては、加圧流体注入ノズル１７はキャビティ１３に連通している。そして、表６に示す熱可塑性樹脂を射出用シリンダー１６内で可塑化・溶融、計量した後、射出用シリンダー１６からランナー部及びスプルー部１５、溶融樹脂射出部（ゲート部）１４を介して、表６に示した射出条件で、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を射出して、キャビティ１３内の一部を溶融熱可塑性樹脂で充填した。尚、実施例４にあっては、キャビティ容積の約５０％を満たす容量の溶融熱可塑性樹脂をキャビティ１３内に射出した。そして、その後、加圧流体注入ノズル１７から１５０ＭＰａの窒素ガスをキャビティ１３内の溶融熱可塑性樹脂に注入した。キャビティ１３に射出された溶融熱可塑性樹脂の一部は、オーバーフローキャビティ１９に流入する。次いで、キャビティ１３内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型した。
【０１２６】
［表６］
射出成形機 ：日精樹脂工業株式会社ＡＺ７０００
熱可塑性樹脂：ＰＣ／ＰＢＴ樹脂
（三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社製 ＭＢ４３０３）
樹脂温度 ：２７０゜Ｃ
金型温度 ：８０゜Ｃ
射出圧力 ：８０ＭＰａ
【０１２７】
ガスアシスト成形法を採用したので、アウタードアハンドルにヒケの発生は認められず、表面は極めて高い平滑性を有しており、転写性も優れているために、非常に高い光沢性を有していた。また、鍵穴部分の周りにも、固化した熱可塑性樹脂同士が合流することによって発生するウェルドラインの発生や、ガスアシスト成形特有の現象である「色むら」現象の発生もなかった。尚、「色むら」とは、注入された加圧流体が、キャビティ面近傍の溶融熱可塑性樹脂と混合される結果生じる色むらである。アウタードアハンドルの表面に蒸着処理にて０．１μｍ厚さのアルミニウム薄膜を成膜したところ、非常に金属光沢に優れ、全ての面が鏡面性に優れたアウタードアハンドルが完成した。更には、５万回の成形を行ったが、入れ子２０Ａ，２０Ｂに損傷等は生じなかった。
【０１２８】
比較のために、鋼材から作製した入れ子を用いて射出成形したところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全には充填させることができず、窒素ガスをキャビティ１３内の溶融熱可塑性樹脂に注入したところ、得られた成形品には欠陥部としての穴が開いていた。そこで、射出圧力を１２０ＭＰａに変更して、ガスアシスト成形を行ったところ、キャビティ１３内に溶融熱可塑性樹脂を完全に充填させることができ、得られた成形品に欠陥部としての穴が開いてはいなかったものの、アウタードアハンドルの溶融樹脂射出部に対応する部分の近傍の表面には、「湯じわ」と呼ばれる厚肉成形時等に充填速度が遅い際に発生する成形不良が発生しており、光沢性が実施例４よりも悪く、また、鍵穴部分の周りにはウェルドラインが発生しており、更には、「色むら」現象が発生しており、外観的に優れたアウタードアハンドルを得ることはできなかった。また、アウタードアハンドルの表面に蒸着処理にて０．１μｍ厚さのアルミニウム薄膜を成膜したところ、成形不良箇所が極端に目立ってしまった。
【０１２９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例において説明した入れ子の構造、構成、使用した材料、金型組立体の構成、構造、射出成形条件等は例示であり、適宜変更することができる。実施例にあっては、第１金型部及び第２金型部に入れ子を配設したが、成形すべき成形品に依っては、第１金型部にのみ入れ子を配設してもよいし、第２金型部にのみ入れ子を配設してもよい。また、成形すべき成形品に依存して、キャビティに面した入れ子の表面の全てが溶射皮膜から構成されている構成とすることもできるし、一部が溶射皮膜から構成されており、残部には金属製ブロックが露出している構成とすることもできる。実施例においては、入れ子２０Ａ，２０Ｂを同じ構成としたが、必要に応じて、異なる構成とすることもできる。場合によっては、溶射皮膜は、厚さ方向に一定の気孔率を有していてもよく、このような構成にあっても、溶射皮膜上に炭素水素固形物皮膜を成膜すれば、入れ子の最表面の平滑性を極めて高くすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３０】
【図１】図１の（Ａ）は、入れ子の模式的な断面図であり、図１の（Ｂ）及び（Ｃ）は、入れ子を拡大した模式的な一部断面図である。
【図２】図２は、実施例１の金型組立体の概念図である。
【図３】図３は、実施例２の金型組立体の概念図である。
【図４】図４は、型締め直後の実施例３の金型組立体の概念図である。
【図５】図５は、実施例３において、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させた状態の金型組立体の概念図である。
【図６】図６は、実施例４の金型組立体の概念図である。
【図７】図７は、炭素水素固形物皮膜の成膜に適したプラズマＣＶＤ装置の概念図である。
【符号の説明】
【０１３１】
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ・・・金型組立体、１１・・・第１金型部（固定金型部）、１２・・・第２金型部（可動金型部）、１３・・・キャビティ、１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・溶融樹脂射出部（ゲート部）、１５・・・ランナー部及びスプルー部、１６・・・射出用シリンダー、１７・・・加圧流体注入ノズル、１８・・・移動手段、１９・・・オーバーフローキャビティ、２０Ａ，２０Ｂ・・・入れ子、３１Ａ，３１Ｂ・・・金属製ブロック、３２Ａ，３２Ｂ・・・金属下地層、３３Ａ，３３Ｂ・・・溶射皮膜、３３’，３３”・・・単位層、３４Ａ，３４Ｂ・・・炭素水素固形物皮膜、１０１・・・反応容器、１０２・・・導体、１０３・・・高電圧パルス発生電源、１０４・・・プラズマ発生用電源、１０５・・・重畳装置、１０６ａ，１０６ｂ・・・バルブ、１０７・・・接地線、１０８・・・高電圧導入部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されていることを特徴とする金型組立体。
【請求項２】
炭素水素固形物は、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、
炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００であることを特徴とする請求項１に記載の金型組立体。
【請求項３】
炭素水素固形物皮膜の厚さは３μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型組立体。
【請求項４】
炭素水素固形物皮膜を鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍとすることを特徴とする請求項３に記載の金型組立体。
【請求項５】
少なくともキャビティに面した金属製ブロックの表面の全てに、溶射皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項６】
キャビティに面した金属製ブロックの表面の一部に、溶射皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項７】
溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜の複合体の熱伝導率は、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、
溶射皮膜の平均厚さは、０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項８】
溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分における気孔率平均値は０．４％以上５％未満であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分における気孔率平均値は５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項９】
溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-6ｍ乃至５×１０-5ｍであり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-5ｍ乃至１×１０-4ｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１０】
炭素水素固形物皮膜の表面粗さＲaは０．００９μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１１】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）第１金型部と第２金型部とを型締めしてキャビティを形成した後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、次いで、
（ロ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項１２】
キャビティに連通した加圧流体注入ノズルを更に備えた金型組立体を用い、
前記工程（イ）において、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することを特徴とする請求項１１に記載に射出成形方法。
【請求項１３】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）成形すべき成形品の容積よりもキャビティの容積が大きくなるように、第１金型部と第２金型部とを型締めした後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、
（ロ）溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させ、その後、
（ハ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の射出成形方法によって成形された成形品。
【請求項１５】
入れ子に対向した部分の投影面積が５００ｃｍ2以上であり、入れ子に対向した部分の形状が、少なくとも平面又は曲面を有することを特徴とする請求項１４に記載の成形品。
【請求項１６】
入れ子に対向した部分に、穴が形成されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の成形品。
【請求項１】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されていることを特徴とする金型組立体。
【請求項２】
炭素水素固形物は、炭素原子含有率９０原子％乃至５５原子％、水素原子含有率１０原子％乃至４５原子％の組成を有する微小固体粒子から成り、
炭素水素固形物皮膜のビッカース硬さＨＶは、７００乃至２８００であることを特徴とする請求項１に記載の金型組立体。
【請求項３】
炭素水素固形物皮膜の厚さは３μｍ乃至３０μｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の金型組立体。
【請求項４】
炭素水素固形物皮膜を鏡面研磨加工することで、炭素水素固形物皮膜の厚さを３μｍ乃至３０μｍとすることを特徴とする請求項３に記載の金型組立体。
【請求項５】
少なくともキャビティに面した金属製ブロックの表面の全てに、溶射皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項６】
キャビティに面した金属製ブロックの表面の一部に、溶射皮膜が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項７】
溶射皮膜及び炭素水素固形物皮膜の複合体の熱伝導率は、１Ｗ／（ｍ・Ｋ）乃至４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、
溶射皮膜の平均厚さは、０．３ｍｍ乃至２．０ｍｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項８】
溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分における気孔率平均値は０．４％以上５％未満であり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分における気孔率平均値は５％以上１０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項９】
溶射皮膜表面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．０５ｍｍまでの部分における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-6ｍ乃至５×１０-5ｍであり、金属下地層と溶射皮膜との界面から溶射皮膜内部に向かって厚さ０．２ｍｍまでの部分における溶射皮膜を構成する粉末材料の平均粒径は２×１０-5ｍ乃至１×１０-4ｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１０】
炭素水素固形物皮膜の表面粗さＲaは０．００９μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の金型組立体。
【請求項１１】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）第１金型部と第２金型部とを型締めしてキャビティを形成した後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、次いで、
（ロ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項１２】
キャビティに連通した加圧流体注入ノズルを更に備えた金型組立体を用い、
前記工程（イ）において、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティ内に射出された溶融熱可塑性樹脂内に加圧流体注入ノズルから加圧流体の注入を開始することを特徴とする請求項１１に記載に射出成形方法。
【請求項１３】
（Ａ）第１金型部、第２金型部、及び、第１金型部に設けられた溶融樹脂射出部を備え、第１金型部と第２金型部との型締めによってキャビティが形成される金型、並びに、
（Ｂ）第１金型部及び／又は第２金型部に配置され、キャビティを構成する面を形成する入れ子、
を備えており、
入れ子は、
（ａ）金属製ブロック、
（ｂ）金属製ブロックの少なくともキャビティに面した表面に形成された、厚さ０．０３ｍｍ乃至１ｍｍの金属下地層、及び、
（ｃ）金属下地層上に形成された、セラミックスから成る溶射皮膜、
から構成されており、
溶射皮膜は、厚さ方向に変化した気孔率を有し、
該気孔率は、溶射皮膜表面に近い側ほど、低い値であり、
溶射皮膜の表面には、１０原子％乃至４５原子％の水素原子を含有する炭素水素固形物から成る炭素水素固形物皮膜が形成されている金型組立体を用いた射出成形方法であって、
（イ）成形すべき成形品の容積よりもキャビティの容積が大きくなるように、第１金型部と第２金型部とを型締めした後、溶融樹脂射出部から溶融熱可塑性樹脂をキャビティ内に射出し、
（ロ）溶融熱可塑性樹脂の射出開始と同時に、あるいは、射出中に、あるいは、射出完了と同時に、あるいは、射出完了後、キャビティの容積を成形すべき成形品の容積まで減少させ、その後、
（ハ）キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却、固化し、その後、得られた成形品を金型から離型する、
工程を具備することを特徴とする射出成形方法。
【請求項１４】
請求項１１乃至請求項１３のいずれか１項に記載の射出成形方法によって成形された成形品。
【請求項１５】
入れ子に対向した部分の投影面積が５００ｃｍ2以上であり、入れ子に対向した部分の形状が、少なくとも平面又は曲面を有することを特徴とする請求項１４に記載の成形品。
【請求項１６】
入れ子に対向した部分に、穴が形成されていることを特徴とする請求項１４又は請求項１５に記載の成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−２７４３５２（Ｐ２００９−２７４３５２Ａ）
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１２８３５４（Ｐ２００８−１２８３５４）
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（５９４１３７５７９）三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 (609)
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月２６日（２００９．１１．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年５月１５日（２００８．５．１５）
【出願人】（５９４１３７５７９）三菱エンジニアリングプラスチックス株式会社 (609)
【出願人】（０００１０９８７５）トーカロ株式会社 (127)
【Ｆターム（参考）】
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