電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法
【課題】ゴム型を用いて熱可塑性樹脂の成形を行う場合に、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、成形する樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法を提供すること。
【解決手段】電磁波照射成形用のゴム型２は、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ２２内に充填する熱可塑性樹脂組成物６Ａを加熱成形するために用いる。ゴム型２は、キャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有している。
【解決手段】電磁波照射成形用のゴム型２は、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ２２内に充填する熱可塑性樹脂組成物６Ａを加熱成形するために用いる。ゴム型２は、キャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を照射してキャビティ内に充填する熱可塑性樹脂を加熱成形するために用いるゴム型及び電磁波照射成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いて所定形状の樹脂成形品を得る方法としては、一般的には、射出成形、ブロー成形、押出成形、プレス成形等の種々の成形方法がある。
これに対し、特に特許文献１においては、ゴム製の成形型を用いて、熱可塑性樹脂からなる樹脂成形品を真空注型法により成形する際に、成形型に対して熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる樹脂成形方法が開示されている。この樹脂成形方法においては、成形型のキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を充填する際に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を、成形型を介して熱可塑性樹脂に照射し、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を積極的に加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶融した熱可塑性樹脂をゴム型に充填する際には、この溶融状態の熱可塑性樹脂がゴム型のキャビティにおける内壁面付近において冷却され、その粘度が高くなってしまうことがある。この場合、熱可塑性樹脂の流動性が低下し、表面精度のよい樹脂成形品を得ることが困難になることがある。これに対して、電磁波の照射強度を上げると、ゴム型の劣化が早まり、その可能な使用回数が少なくなる、又は成形する樹脂成形品の表面精度が低下する等の問題が生じることがあった。また、同様に、電磁波の照射時間を長くすると、成形する樹脂成形品の劣化が促進されることもあった。
また、上記熱可塑性樹脂の流動性低下の問題は、特に、成形する樹脂成形品が大型、薄肉等の形状である場合、又は成形に用いる熱可塑性樹脂自体の粘度が高い場合等に、顕著になる傾向がある。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ゴム型を用いて熱可塑性樹脂の成形を行う場合に、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、成形する樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ内に充填する熱可塑性樹脂組成物を加熱成形するために用いるゴム型であって、
該ゴム型は、上記キャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型にある（請求項１）。
【０００７】
第２の発明は、上記電磁波照射成形用のゴム型を用いて、樹脂成形品を成形する方法であって、
上記キャビティ内に粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する配置工程と、
上記ゴム型を介して上記キャビティ内における上記熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射し、該熱可塑性樹脂組成物を加熱して溶融させる加熱工程と、
上記キャビティにおいて残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する充填工程と、
上記キャビティ内の熱可塑性樹脂組成物を冷却して樹脂成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法にある（請求項３）。
【０００８】
第３の発明は、上記電磁波照射成形方法によって得られたことを特徴とする樹脂成形品
にある（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明においては、ゴム型を介してキャビティ内における熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射する。このとき、ゴム型を構成するゴム材料と熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム型に比べて、熱可塑性樹脂組成物を選択的に加熱することができる（熱可塑性樹脂組成物の加熱量を多くすることができる）。これにより、ゴム型の温度上昇を抑制して、熱可塑性樹脂組成物を溶融させることができる。
【００１０】
そして、本発明のゴム型は、そのキャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることにより、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を表面層に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、この内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物の粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。そのため、ゴム型によって成形する樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００１１】
第２の発明においては、まず、配置工程として、ゴム型のキャビティ内に、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する。このとき、この熱可塑性樹脂組成物は、キャビティのほぼ全体に充填することができ、またキャビティの一部に充填することもできる。
次いで、加熱工程として、ゴム型を介してキャビティ内における熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射する。このとき、上記第１の発明と同様に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波をゴム型の表面層に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、この内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物の粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。
【００１２】
次いで、充填工程として、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が溶融することによってキャビティ内に残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する。このとき、加熱工程の前にゴム型のキャビティ内において粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が存在していた部分、ゴム型のキャビティ内の鉛直方向下側に位置する部分、あるいはゴム型のキャビティの表面等には、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が充填されている。そして、キャビティ内に新たに充填する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物の充填量を少なくすることができる。
【００１３】
これにより、充填圧力をあまり高くすることなくキャビティの全体へ熱可塑性樹脂組成物を充填することができ、ゴム型の変形及び開きを効果的に抑制することができる。そのため、ゴム型における分割面（パーティング面）からの樹脂漏れを防止することができ、冷却工程によって樹脂成形品を得たときには、この樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
なお、配置工程において用いる粒子状態の熱可塑性樹脂組成物と充填工程において用いる溶融状態の熱可塑性樹脂組成物とには、同一の熱可塑性樹脂組成物を用いることができ、異なる熱可塑性樹脂組成物を用いることもできる。また、異なる熱可塑性樹脂組成物を用いる場合には、機械的強度を高くするため、相溶性の高い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
第３の発明の樹脂成形品は、電磁波照射成形方法によって得られたものであり、外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例における、電磁波照射成形方法における配置工程を行った状態を示す説明図。
【図２】実施例における、電磁波照射成形方法における真空工程及び加熱工程を行う状態を示す説明図。
【図３】実施例における、電磁波照射成形方法における充填工程を行った状態を示す説明図。
【図４】実施例において、横軸に波長（ｎｍ）をとり、縦軸に光の透過率（％）をとって、透明のシリコーンゴムと半透明のシリコーンゴムについての光の透過率を示すグラフ。
【図５】実施例において、小形樹脂粒子と大形樹脂粒子とをゴム型のキャビティ内に充填する状態を示す説明図。
【図６】実施例において、大形樹脂粒子のみをゴム型のキャビティ内に充填する状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述した本発明の電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波により、ゴム型に比べて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、以下のように考える。
すなわち、ゴム型の表面に照射された０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波は、ゴム型に吸収される割合に比べて、ゴム型を透過して熱可塑性樹脂に吸収される割合が多いと考える。そのため、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波による光のエネルギーが熱可塑性樹脂に優先的に吸収されて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができると考える。
【００１７】
また、上記ゴム型を介して上記熱可塑性樹脂組成物に照射する電磁波としては、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波だけでなく、これ以外の領域の電磁波も含まれていてもよい。この場合において、ゴム型を介して熱可塑性樹脂に照射する電磁波は、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波を、これ以外の領域の電磁波よりも多く含むことが好ましい。
また、上記熱可塑性樹脂の加熱に、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波を用いる理由は、この波長の領域の電磁波は、ゴム型を透過し易い性質を有する一方、熱可塑性樹脂に吸収され易い性質を有するためである。
【００１８】
また、上記電磁波は、０．７８〜２μｍの波長領域に強度のピークを有していることが好ましい。この場合には、電磁波発生源として、出射する電磁波の波長に所定の分布特性を有するハロゲンヒータ、赤外線ランプ等を用いることができる。
上記ゴム型は、ゴム材料としての透明又は半透明のシリコーンゴムから形成することができる。このシリコーンゴムの硬度は、ＪＩＳ−Ａ規格測定において２５〜８０とすることができる。
【００１９】
上記粒子状態の熱可塑性樹脂組成物（樹脂粒子）は、機械的粉砕法（常温、冷凍粉砕、湿式粉砕、ジェット粉砕）、噴霧法（乾燥、凝固）、強制乳化法（溶融乳化、溶液乳化）、懸濁重合法、乳化重合法等の種々の方法によって作り出すことができる。
例えば、上記樹脂粒子としては、押出機によって得た熱可塑性樹脂のペレットを冷凍粉砕して作り出したものを用いることができる。冷凍粉砕によれば、種々の粒径の樹脂粒子を作り出すことができる。また、樹脂粒子としては、押出機の先端に細口径のダイスを取り付けて、いわゆる水中カット方式で作り出したものを用いることもできる。この押出水中カット方式によれば、０．５ｍｍ程度の樹脂粒子を簡単かつ安価に作り出すことができる。
また、樹脂粒子は、必要に応じて、分級、ふるい分け等を行って得ることもできる。
【００２０】
上記熱可塑性樹脂組成物に用いる熱可塑性樹脂としては、０．７８〜２μｍの波長領域の電磁波を吸収し、加熱が促進されるものを用いることができる。
熱可塑性樹脂組成物に用いる熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する重合体を含むものであれば、特に限定されず、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＡＳＡ樹脂（アクリレート・スチレン・アクリロニトリル樹脂）、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン樹脂）等のゴム強化スチレン系樹脂、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・無水マレイン酸共重合体、（メタ）アクリル酸エステル・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、イミド系樹脂、ケトン系樹脂、スルホン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、感光性樹脂、液晶ポリマー、生分解性プラスチック等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２１】
上記熱可塑性樹脂のうち、成形品の成形に好適なものとして、ゴム強化スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリカーボネート樹脂のアロイ、ゴム強化スチレン系樹脂及びポリカーボネート樹脂のアロイ、ゴム強化スチレン系樹脂及びポリエステル系樹脂のアロイ等が挙げられる。
【００２２】
また、第１の発明において、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布することによって得られ、該赤外線吸収剤の塗布量が０．０１〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、赤外線吸収剤の塗布量が適切であり、上記キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱する効果を容易に得ることができる。
表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布した後、乾燥させて形成することができる。表面層は、ゴム型を使用する複数回に亘って形成状態を維持できるようにすることができ、また、樹脂成形品の成形を１回又は複数回行った後に再びキャビティの内壁面に形成することもできる。
【００２３】
上記赤外線吸収剤を含有する液体の塗布は、赤外線吸収剤を溶解した溶液、赤外線吸収剤を分散した懸濁液、赤外線吸収剤を乳化した乳化液等の塗布によって行うことができる。また、赤外線吸収剤を含有する液体は、赤外線吸収性能を有する種々の塗料とすることができる。
また、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する樹脂のフィルムをキャビティの内壁面に貼着することによって形成することもできる。
【００２４】
また、上記赤外線吸収剤としては、０．７８〜２μｍの近赤外線の波長領域を含む電磁波を吸収する種々のものを用いることができる。
赤外線吸収剤としては、無機系赤外線吸収剤又は有機系赤外線吸収剤のいずれを用いることもできる。無機系赤外線吸収剤としては、金属粒子、カーボンブラック、酸化錫、酸化亜鉛、酸化銅等の金属酸化物、アンチモンドープ酸化錫、インジウムドープ酸化錫、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＳｂよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する酸化亜鉛等の金属錯体化合物などが挙げられる。
有機系赤外線吸収剤としては、アントラキノン系色素、シアニン系色素、ポリメチン系色素、アゾメチン系色素、アゾ系色素、ポリアゾ系色素、ジイモニウム系色素、アミニウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、インドシアニン系色素、ナフトキノン系色素、インドールフェノール系色素、トリアリルメタン系色素、金属錯体系色素、ジチオールニッケル錯体系色素、アゾコバルト錯体系色素、スクワリリウム系色素などが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の電磁波照射成形用のゴム型２は、図１〜図３に示すごとく、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ２２内に充填する熱可塑性樹脂組成物６Ａを加熱成形するために用いる。このゴム型２は、キャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有している。
【００２６】
以下に、本例の電磁波照射成形用のゴム型２及び電磁波照射成形方法につき、図１〜図４を参照して詳説する。
本例においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂとして、非晶性樹脂であると共にゴム強化スチレン系樹脂であるＡＢＳ樹脂を用いる。
また、本例のゴム型２は、透明又は半透明のシリコーンゴムからなる。このゴム型２は、成形する樹脂成形品６０のマスターモデル（手作りの現物等）を液状のシリコーンゴム内に配置し、このシリコーンゴムを硬化させ、硬化後のシリコーンゴムを切り開いて、このシリコーンゴムからマスターモデルを取り出すことによって作製することができる。
【００２７】
また、図１に示すごとく、本例のゴム型２は、１つの分割面２０を形成して２つの分割型部２１を組み合わせて形成した。これに対し、ゴム型２は、成形する樹脂成形品６０の形状が複雑な場合は、３つ以上の分割型部２１を組み合わせて形成することもできる。なお、成形時においては、複数の分割型部２１は、型開きを防止する手段によって、組み合わせた状態を保持する。また、分割面２０は、不規則な波形状等に形成することにより、分割型部２１同士の位置合わせを容易に行うことができる。
【００２８】
本例の電磁波照射成形方法においては、成形装置１を用いて、ゴム型２への熱可塑性樹脂の射出成形を行う。図１〜図３に示すごとく、成形装置１は、以下の圧力容器３、真空ポンプ３１、注入シリンダー５２、射出シリンダー５３、電磁波発生手段４、フィルター４３を有している。
圧力容器３は、ゴム型２を収容するよう構成してあり、この圧力容器３に接続した真空ポンプ３１によって真空状態を形成するよう構成してある。注入シリンダー５２は、ゴム型２に形成した注入部２３を介してキャビティ２２内へ、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａを注入するよう構成してある。射出シリンダー５３は、ゴム型２に形成した注入部２３を介してキャビティ２２内へ、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを所定の圧力で射出するよう構成してある。本例においては、射出シリンダー５３からゴム型２内へ射出する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂの圧力は、０．５〜５ＭＰａとする。
【００２９】
電磁波発生手段４は、電磁波（光）の発生源４１と、この発生源４１による電磁波をゴム型２の方向へ導くリフレクタ（反射板）４２とを有している。本例の電磁波発生手段４としては、近赤外線領域内の約１．２μｍの付近に光強度のピークを有する近赤外線ハロゲンヒータを用いる。この近赤外線ハロゲンヒータは、０．７８〜４μｍの波長領域を含む電磁波を出射するよう構成されている。本例のフィルター４３は、波長が２μｍを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスである。
なお、図２、図３において、電磁波発生手段４から出射する電磁波を矢印Ｘで示す。
【００３０】
また、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波（光）に対する吸光度（特定の波長の光に対する吸収強度を示す尺度）は、熱可塑性樹脂として用いるＡＢＳ樹脂の方が、ゴム製のゴム型２として用いるシリコーンゴムよりも大きくなっている。なお、吸光度は、例えば、島津製作所製ＵＶ３１００を用いて測定することができる。
【００３１】
図４は、透明のシリコーンゴムと半透明のシリコーンゴムについて、横軸に波長（ｎｍ）をとり、縦軸に光の透過率（％）をとって、各シリコーンゴムにおける光の透過率を示すグラフである。同図において、各シリコーンゴムは、２００〜２２００（ｎｍ）の間の波長の光を透過させることがわかる。そのため、この波長の領域である近赤外線（０．７８〜２μｍの波長領域の光）をシリコーンゴム製のゴム型２の表面に照射すると、当該近赤外線の多くを、ゴム型２を透過させて熱可塑性樹脂に吸収させることができる。そして、ゴム型２に比べて熱可塑性樹脂を選択的に加熱できることがわかる。
【００３２】
本例のゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１における表面層２５は、赤外線吸収剤を含有する塗料を塗布し、乾燥させることによって、溶媒を蒸発させて得られたものである。本例の表面層２５における赤外線吸収剤の塗布量は０．０１〜１００ｇ／ｍ2である。
なお、表面層２５は、赤外線吸収剤を含有する樹脂のフィルムをキャビティ２２の内壁面２２１に貼着することによって形成することもできる。また、ゴム型２自体（ゴム型２を作製する際に用いるゴム材料）に赤外線吸収剤を含有させることも考えられる。しかし、この方法によると、ゴム型２自体の温度上昇を促進することになる。そのため、ゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することが好ましい。
【００３３】
次に、上記成形装置１を用いて樹脂成形品６０を製造する方法につき詳説する。
本例の電磁波照射成形方法においては、ゴム型２に熱可塑性樹脂を充填して樹脂成形品６０を成形するに当たり、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａと、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂとを用いる。本例においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａと熱可塑性樹脂組成物６Ｂとには、組成が互いに異なるＡＢＳ樹脂を用いる。
また、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａには、粒子径が１〜１００μｍの小形樹脂粒子６２を０．１〜２０質量％含有し、残部が小形樹脂粒子６２よりも大きく、粒子径が２００〜３０００μｍの大形樹脂粒子６１からなるものを用いる。
【００３４】
樹脂成形品６０を成形するに当たっては、まず、図１に示すごとく、配置工程として、開いた状態のゴム型２に対し、分割型部２１におけるキャビティ２２の内壁面２２１に、粒子径が１〜１００μｍの小形樹脂粒子６２を振り掛けて配置する。次いで、注入シリンダー５２を、閉じた状態のゴム型２の注入部２３にセットし、ゴム型２のキャビティ２２内に、粒子径が２００〜３０００μｍの大形樹脂粒子６１を投入する。このとき、キャビティ２２内に投入する熱可塑性樹脂組成物６Ａの含有比率は、大形樹脂粒子６１が８０〜９９．９質量％となり、小形樹脂粒子６２が０．１〜２０質量％となるようにする。そして、キャビティ２２のほぼ全体に、熱可塑性樹脂組成物６Ａを配置（充填）する。
【００３５】
小形樹脂粒子６２をキャビティ２２の内壁面２２１に振り掛けたときには、この小形樹脂粒子６２の多くは、キャビティ２２の内壁面２２１に付着する。ここで、本例のゴム型２はシリコーンゴムから形成されており、小形樹脂粒子６２は、その粒子径が１〜１００μｍであることによって、シリコーンゴムからなるキャビティ２２の内壁面２２１に効果的に付着させることができる。
【００３６】
また、大形樹脂粒子６１をキャビティ２２内に投入するときには、キャビティ２２の内壁面２２１には小形樹脂粒子６２が付着した状態にある。これにより、大形樹脂粒子６１は、キャビティ２２内における小形樹脂粒子６２の内側を通過（落下）させることができる。そのため、キャビティ２２内への熱可塑性樹脂組成物６Ａの充填を円滑に行うことができる。なお、小形樹脂粒子６２及び大形樹脂粒子６１は、その自重によって充填する以外にも、振動又は気流を加えて充填することもできる。
【００３７】
次いで、図２に示すごとく、真空工程として、真空ポンプ３１によって圧力容器３内の真空引きを行い、ゴム型２のキャビティ２２において残された空間を真空状態にする。
次いで、同図に示すごとく、加熱工程として、電磁波発生手段４から出射させた０．７８〜４μｍの波長領域を含む電磁波をフィルター４３を透過させ、フィルター４３を透過させた後の透過電磁波を、ゴム型２を介してキャビティ２２内における熱可塑性樹脂組成物６Ａに照射する。このとき、ゴム型２を構成するゴム材料と熱可塑性樹脂組成物６Ａを構成する熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム型２に比べて、熱可塑性樹脂組成物６Ａを選択的に加熱することができる（熱可塑性樹脂組成物６Ａの加熱量を多くすることができる）。これにより、ゴム型２の温度上昇を抑制して、熱可塑性樹脂組成物６Ａを溶融させることができる。そして、キャビティ２２内には、熱可塑性樹脂組成物６Ａが溶融することによって、新たに熱可塑性樹脂組成物６Ｂを充填するための未充填の空洞部分２２０が形成される。
【００３８】
また、真空工程及び加熱工程を行う際には、分割型部２１が向き合う方向（分割面２０に垂直な方向）にキャビティ２２が縮小するようゴム型２が変形する。そして、加熱工程を行った後のキャビティ２２の状態は、成形の条件によって様々な状態となる。特に、熱可塑性樹脂組成物６Ａの流動性があまり良くない場合には、溶融した熱可塑性樹脂組成物６Ａがキャビティ２２の下方へ沈下し難く、キャビティ２２の中心部分に多数の気泡ができた泡おこし状態として未充填の空洞部分２２０が形成される。
【００３９】
そして、本例のゴム型２は、そのキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有していることにより、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を表面層２５に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティ２２の内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａを積極的に加熱することができ、この内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａの粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。そのため、ゴム型２によって成形する樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００４０】
次いで、図３に示すごとく、充填工程として、射出シリンダー５３をゴム型２の注入部２３にセットし、キャビティ２２における未充填の空洞部分２２０に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを０．１〜５ＭＰａの射出圧力で充填する。また、本例の充填工程においては、ゴム型２を介する熱可塑性樹脂組成物６Ａ及び熱可塑性樹脂組成物６Ｂへの上記透過電磁波の照射を継続し、キャビティ２２内の熱可塑性樹脂組成物６Ａ及び熱可塑性樹脂組成物６Ｂを加熱する。
【００４１】
上記溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを充填するとき、ゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１（ゴムの表面）に位置する部分には、粒子状態から溶融させた熱可塑性樹脂組成物６Ａが充填されている。そのため、熱可塑性樹脂組成物６Ｂは、熱可塑性樹脂組成物６Ａとほとんど分離する状態で未充填の空洞部分２２０を埋めることができる。これにより、極めて簡単な方法によって、熱可塑性樹脂組成物６Ａと熱可塑性樹脂組成物６Ｂとからなる樹脂成形品６０を成形することができる。
そして、成形する樹脂成形品６０において、熱可塑性樹脂組成物６Ａによって外側層を形成し、熱可塑性樹脂組成物６Ｂによって中心層を形成することができる。外側層を構成する熱可塑性樹脂組成物６Ａと、中心層を構成する熱可塑性樹脂組成物６Ｂとの物性の違いにより、樹脂成形品６０に要求される様々な特性を満たすことができる。
【００４２】
また、キャビティ２２内に熱可塑性樹脂組成物６Ａが充填されていることにより、新たに充填する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂの充填量を少なくすることができる。これにより、充填圧力（射出圧力）をあまり高くすることなくキャビティ２２の全体へ熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂを充填することができ、ゴム型２の変形及び開きを効果的に抑制することができる。そのため、ゴム型２における分割面（パーティング面）２０からの樹脂漏れを防止することができ、冷却工程を行って樹脂成形品６０を得たときには、この樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００４３】
ところで、従来の表面層２５を有しないゴム型２においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂの昇温に時間がかかる、電磁波の照射強度を強くすることによって成形する樹脂成形品６０及びゴム型２に熱劣化が生じる等の問題があった。これに対し、上記ゴム型２におけるキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成したことにより、これらの問題を改善し、成形時間の短縮、樹脂成形品６０及びゴム型２の劣化の緩和等を図ることができる。
【００４４】
それ故、本例の電磁波照射成形方法によれば、ゴム型２を用いて熱可塑性樹脂の成形を行う場合に、キャビティ２２の内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａを積極的に加熱することができ、形状、表面精度等の品質を向上させて、要求される様々な特性を満たすことができる樹脂成形品６０を簡単な方法によって成形することができる。
また、樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させる効果は、成形する樹脂成形品６０が大型、薄肉等の形状である場合、又は成形に用いる熱可塑性樹脂の粘度が高い場合等に特に顕著に発揮することができる。
【００４５】
また、本例の電磁波照射成形方法においては、ゴム型２のキャビティ２２における内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することにより、熱可塑性樹脂組成物６Ａには、赤外線吸収剤等の成分は含有させていない。そのため、この成分の含有によって成形する樹脂成形品６０が若干変色する等の不具合を生じることが防止される。
【００４６】
（効果のシミュレーション）
図５、図６には、ゴム型２のキャビティ２２内に熱可塑性樹脂粒子６１、６２を充填する状態を拡大して示す。図５は、大形樹脂粒子６１及び小形樹脂粒子６２をキャビティ２２内に充填する場合を示し、図６は、大形樹脂粒子６１のみをキャビティ２２内に充填する場合を示す。
図６に示すごとく、キャビティ２２内に大形樹脂粒子６１のみを充填しようとすると、大形樹脂粒子６１がキャビティ２２の内壁面２２１に付着し、大形樹脂粒子６１の内側をさらに別の大形樹脂粒子６１が通過（落下）（矢印Ｔで示す。）することが困難であると考えられる。
【００４７】
これに対し、図５に示すごとく、キャビティ２２内に小形樹脂粒子６２を充填した後に、大形樹脂粒子６１を充填する場合には、小形樹脂粒子６２が効果的にキャビティ２２の内壁面２２１に付着し、大形樹脂粒子６１が、キャビティ２２の内壁面２２１にほとんど付着することなく、小形樹脂粒子６２の内側を通過（落下）（矢印Ｔで示す。）すると考える。これにより、大形樹脂粒子６１及び小形樹脂粒子６２を含有する第１熱可塑性樹脂組成物６Ａによれば、キャビティ２２のほぼ全体を効果的に充填することができると考える。
【００４８】
（評価試験）
本評価試験においては、上記赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成したゴム型２（発明品）と、この表面層２５を形成していないゴム型２（比較品）とについて、熱可塑性樹脂組成物６ＡとしてのＡＢＳ樹脂が溶融するまでに要した時間（本評価試験では２６０℃に到達した時間（分））を測定した。
本評価試験に用いるＡＢＳ樹脂は、テクノポリマー社製「テクノＡＢＳ３３０」（ＭＦＲ＝４２ｇ／１０ｍｉｎ、２２０℃、９８．０Ｎ）を用いた。また、表面層２５を形成する赤外線吸収剤は、ＢＡＳＦ社製「ＬｕｍｏｇｅｎＩＲ１０５０」を濃度２８〜３２質量％となる溶液として用いた。また、赤外線吸収剤を含有する溶液を筆（正文堂社製「ポスター筆１号」）でゴム型２におけるキャビティ２２の内壁面２２１に均一に塗り、１０分間乾燥させた後、約１０〜５０μｍの表面層２５の塗膜を形成した。
【００４９】
また、本評価試験においては、シリコーンゴムからなるゴム型２のキャビティ２２を、長さ８０ｍｍ×幅５５ｍｍ×厚み２．５ｍｍの大きさの直方形状に形成し、ハロゲンヒータによって加熱して、ＡＢＳ樹脂が常温から２６０℃になるまでに要した時間（溶融時間）を測定した。
また、本評価試験に用いるＡＢＳ樹脂は、成形した熱可塑性樹脂のペレットを凍結粉砕し、篩い分けをして重量平均粒子径が１００μｍ以下の小形樹脂粒子６２と、重量平均粒子径が４５０μｍの大形樹脂粒子６１とした。
【００５０】
上記溶融時間の測定を行った結果、表面層２５を有するゴム型２である発明品については、８分であったのに対し、表面層２５を有しないゴム型２である比較品については、３２分であった。この結果より、ゴム型２のキャビティ２２における内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することにより、成形する熱可塑性樹脂組成物６Ａを溶融させるためにかかる時間を大幅に短縮できることがわかる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 成形装置
２ ゴム型
２１ 分割型部
２２ キャビティ
２２０ 未充填の空洞部分
２５ 表面層
３ 圧力容器
４ 電磁波発生手段
６Ａ 熱可塑性樹脂組成物
６１ 大形樹脂粒子
６２ 小形樹脂粒子
６Ｂ 熱可塑性樹脂組成物
６０ 樹脂成形品
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波を照射してキャビティ内に充填する熱可塑性樹脂を加熱成形するために用いるゴム型及び電磁波照射成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いて所定形状の樹脂成形品を得る方法としては、一般的には、射出成形、ブロー成形、押出成形、プレス成形等の種々の成形方法がある。
これに対し、特に特許文献１においては、ゴム製の成形型を用いて、熱可塑性樹脂からなる樹脂成形品を真空注型法により成形する際に、成形型に対して熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる樹脂成形方法が開示されている。この樹脂成形方法においては、成形型のキャビティ内に溶融状態の熱可塑性樹脂を充填する際に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を、成形型を介して熱可塑性樹脂に照射し、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を積極的に加熱することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２１６４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、溶融した熱可塑性樹脂をゴム型に充填する際には、この溶融状態の熱可塑性樹脂がゴム型のキャビティにおける内壁面付近において冷却され、その粘度が高くなってしまうことがある。この場合、熱可塑性樹脂の流動性が低下し、表面精度のよい樹脂成形品を得ることが困難になることがある。これに対して、電磁波の照射強度を上げると、ゴム型の劣化が早まり、その可能な使用回数が少なくなる、又は成形する樹脂成形品の表面精度が低下する等の問題が生じることがあった。また、同様に、電磁波の照射時間を長くすると、成形する樹脂成形品の劣化が促進されることもあった。
また、上記熱可塑性樹脂の流動性低下の問題は、特に、成形する樹脂成形品が大型、薄肉等の形状である場合、又は成形に用いる熱可塑性樹脂自体の粘度が高い場合等に、顕著になる傾向がある。
【０００５】
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、ゴム型を用いて熱可塑性樹脂の成形を行う場合に、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、成形する樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ内に充填する熱可塑性樹脂組成物を加熱成形するために用いるゴム型であって、
該ゴム型は、上記キャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型にある（請求項１）。
【０００７】
第２の発明は、上記電磁波照射成形用のゴム型を用いて、樹脂成形品を成形する方法であって、
上記キャビティ内に粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する配置工程と、
上記ゴム型を介して上記キャビティ内における上記熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射し、該熱可塑性樹脂組成物を加熱して溶融させる加熱工程と、
上記キャビティにおいて残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する充填工程と、
上記キャビティ内の熱可塑性樹脂組成物を冷却して樹脂成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法にある（請求項３）。
【０００８】
第３の発明は、上記電磁波照射成形方法によって得られたことを特徴とする樹脂成形品
にある（請求項４）。
【発明の効果】
【０００９】
第１の発明においては、ゴム型を介してキャビティ内における熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射する。このとき、ゴム型を構成するゴム材料と熱可塑性樹脂組成物を構成する熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム型に比べて、熱可塑性樹脂組成物を選択的に加熱することができる（熱可塑性樹脂組成物の加熱量を多くすることができる）。これにより、ゴム型の温度上昇を抑制して、熱可塑性樹脂組成物を溶融させることができる。
【００１０】
そして、本発明のゴム型は、そのキャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることにより、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を表面層に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、この内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物の粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。そのため、ゴム型によって成形する樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００１１】
第２の発明においては、まず、配置工程として、ゴム型のキャビティ内に、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する。このとき、この熱可塑性樹脂組成物は、キャビティのほぼ全体に充填することができ、またキャビティの一部に充填することもできる。
次いで、加熱工程として、ゴム型を介してキャビティ内における熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射する。このとき、上記第１の発明と同様に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波をゴム型の表面層に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱することができ、この内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物の粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。
【００１２】
次いで、充填工程として、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が溶融することによってキャビティ内に残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する。このとき、加熱工程の前にゴム型のキャビティ内において粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が存在していた部分、ゴム型のキャビティ内の鉛直方向下側に位置する部分、あるいはゴム型のキャビティの表面等には、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物が充填されている。そして、キャビティ内に新たに充填する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物の充填量を少なくすることができる。
【００１３】
これにより、充填圧力をあまり高くすることなくキャビティの全体へ熱可塑性樹脂組成物を充填することができ、ゴム型の変形及び開きを効果的に抑制することができる。そのため、ゴム型における分割面（パーティング面）からの樹脂漏れを防止することができ、冷却工程によって樹脂成形品を得たときには、この樹脂成形品の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
なお、配置工程において用いる粒子状態の熱可塑性樹脂組成物と充填工程において用いる溶融状態の熱可塑性樹脂組成物とには、同一の熱可塑性樹脂組成物を用いることができ、異なる熱可塑性樹脂組成物を用いることもできる。また、異なる熱可塑性樹脂組成物を用いる場合には、機械的強度を高くするため、相溶性の高い熱可塑性樹脂を用いることが好ましい。
【００１４】
第３の発明の樹脂成形品は、電磁波照射成形方法によって得られたものであり、外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例における、電磁波照射成形方法における配置工程を行った状態を示す説明図。
【図２】実施例における、電磁波照射成形方法における真空工程及び加熱工程を行う状態を示す説明図。
【図３】実施例における、電磁波照射成形方法における充填工程を行った状態を示す説明図。
【図４】実施例において、横軸に波長（ｎｍ）をとり、縦軸に光の透過率（％）をとって、透明のシリコーンゴムと半透明のシリコーンゴムについての光の透過率を示すグラフ。
【図５】実施例において、小形樹脂粒子と大形樹脂粒子とをゴム型のキャビティ内に充填する状態を示す説明図。
【図６】実施例において、大形樹脂粒子のみをゴム型のキャビティ内に充填する状態を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
上述した本発明の電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法における好ましい実施の形態につき説明する。
本発明において、上記０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波により、ゴム型に比べて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、以下のように考える。
すなわち、ゴム型の表面に照射された０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波は、ゴム型に吸収される割合に比べて、ゴム型を透過して熱可塑性樹脂に吸収される割合が多いと考える。そのため、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波による光のエネルギーが熱可塑性樹脂に優先的に吸収されて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができると考える。
【００１７】
また、上記ゴム型を介して上記熱可塑性樹脂組成物に照射する電磁波としては、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波だけでなく、これ以外の領域の電磁波も含まれていてもよい。この場合において、ゴム型を介して熱可塑性樹脂に照射する電磁波は、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波を、これ以外の領域の電磁波よりも多く含むことが好ましい。
また、上記熱可塑性樹脂の加熱に、波長が０．７８〜２μｍの領域の電磁波を用いる理由は、この波長の領域の電磁波は、ゴム型を透過し易い性質を有する一方、熱可塑性樹脂に吸収され易い性質を有するためである。
【００１８】
また、上記電磁波は、０．７８〜２μｍの波長領域に強度のピークを有していることが好ましい。この場合には、電磁波発生源として、出射する電磁波の波長に所定の分布特性を有するハロゲンヒータ、赤外線ランプ等を用いることができる。
上記ゴム型は、ゴム材料としての透明又は半透明のシリコーンゴムから形成することができる。このシリコーンゴムの硬度は、ＪＩＳ−Ａ規格測定において２５〜８０とすることができる。
【００１９】
上記粒子状態の熱可塑性樹脂組成物（樹脂粒子）は、機械的粉砕法（常温、冷凍粉砕、湿式粉砕、ジェット粉砕）、噴霧法（乾燥、凝固）、強制乳化法（溶融乳化、溶液乳化）、懸濁重合法、乳化重合法等の種々の方法によって作り出すことができる。
例えば、上記樹脂粒子としては、押出機によって得た熱可塑性樹脂のペレットを冷凍粉砕して作り出したものを用いることができる。冷凍粉砕によれば、種々の粒径の樹脂粒子を作り出すことができる。また、樹脂粒子としては、押出機の先端に細口径のダイスを取り付けて、いわゆる水中カット方式で作り出したものを用いることもできる。この押出水中カット方式によれば、０．５ｍｍ程度の樹脂粒子を簡単かつ安価に作り出すことができる。
また、樹脂粒子は、必要に応じて、分級、ふるい分け等を行って得ることもできる。
【００２０】
上記熱可塑性樹脂組成物に用いる熱可塑性樹脂としては、０．７８〜２μｍの波長領域の電磁波を吸収し、加熱が促進されるものを用いることができる。
熱可塑性樹脂組成物に用いる熱可塑性樹脂は、熱可塑性を有する重合体を含むものであれば、特に限定されず、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂）、ＡＳＡ樹脂（アクリレート・スチレン・アクリロニトリル樹脂）、ＡＥＳ樹脂（アクリロニトリル・エチレン−プロピレン−ジエン・スチレン樹脂）等のゴム強化スチレン系樹脂、ポリスチレン、スチレン・アクリロニトリル共重合体、スチレン・無水マレイン酸共重合体、（メタ）アクリル酸エステル・スチレン共重合体等のスチレン系樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン等のオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、フッ素樹脂、イミド系樹脂、ケトン系樹脂、スルホン系樹脂、ウレタン系樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、ポリビニルエーテル、ポリビニルブチラール、フェノキシ樹脂、感光性樹脂、液晶ポリマー、生分解性プラスチック等が挙げられる。これらは、１種単独であるいは２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００２１】
上記熱可塑性樹脂のうち、成形品の成形に好適なものとして、ゴム強化スチレン系樹脂、オレフィン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂及びポリカーボネート樹脂のアロイ、ゴム強化スチレン系樹脂及びポリカーボネート樹脂のアロイ、ゴム強化スチレン系樹脂及びポリエステル系樹脂のアロイ等が挙げられる。
【００２２】
また、第１の発明において、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布することによって得られ、該赤外線吸収剤の塗布量が０．０１〜１００ｇ／ｍ2であることが好ましい（請求項２）。
この場合には、赤外線吸収剤の塗布量が適切であり、上記キャビティの内壁面付近における熱可塑性樹脂組成物を積極的に加熱する効果を容易に得ることができる。
表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布した後、乾燥させて形成することができる。表面層は、ゴム型を使用する複数回に亘って形成状態を維持できるようにすることができ、また、樹脂成形品の成形を１回又は複数回行った後に再びキャビティの内壁面に形成することもできる。
【００２３】
上記赤外線吸収剤を含有する液体の塗布は、赤外線吸収剤を溶解した溶液、赤外線吸収剤を分散した懸濁液、赤外線吸収剤を乳化した乳化液等の塗布によって行うことができる。また、赤外線吸収剤を含有する液体は、赤外線吸収性能を有する種々の塗料とすることができる。
また、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する樹脂のフィルムをキャビティの内壁面に貼着することによって形成することもできる。
【００２４】
また、上記赤外線吸収剤としては、０．７８〜２μｍの近赤外線の波長領域を含む電磁波を吸収する種々のものを用いることができる。
赤外線吸収剤としては、無機系赤外線吸収剤又は有機系赤外線吸収剤のいずれを用いることもできる。無機系赤外線吸収剤としては、金属粒子、カーボンブラック、酸化錫、酸化亜鉛、酸化銅等の金属酸化物、アンチモンドープ酸化錫、インジウムドープ酸化錫、Ｉｎ、Ｇａ、Ａｌ及びＳｂよりなる群から選ばれた少なくとも１種の元素を含有する酸化亜鉛等の金属錯体化合物などが挙げられる。
有機系赤外線吸収剤としては、アントラキノン系色素、シアニン系色素、ポリメチン系色素、アゾメチン系色素、アゾ系色素、ポリアゾ系色素、ジイモニウム系色素、アミニウム系色素、フタロシアニン系色素、ナフタロシアニン系色素、インドシアニン系色素、ナフトキノン系色素、インドールフェノール系色素、トリアリルメタン系色素、金属錯体系色素、ジチオールニッケル錯体系色素、アゾコバルト錯体系色素、スクワリリウム系色素などが挙げられる。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の電磁波照射成形用のゴム型及び電磁波照射成形方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の電磁波照射成形用のゴム型２は、図１〜図３に示すごとく、ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ２２内に充填する熱可塑性樹脂組成物６Ａを加熱成形するために用いる。このゴム型２は、キャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有している。
【００２６】
以下に、本例の電磁波照射成形用のゴム型２及び電磁波照射成形方法につき、図１〜図４を参照して詳説する。
本例においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂとして、非晶性樹脂であると共にゴム強化スチレン系樹脂であるＡＢＳ樹脂を用いる。
また、本例のゴム型２は、透明又は半透明のシリコーンゴムからなる。このゴム型２は、成形する樹脂成形品６０のマスターモデル（手作りの現物等）を液状のシリコーンゴム内に配置し、このシリコーンゴムを硬化させ、硬化後のシリコーンゴムを切り開いて、このシリコーンゴムからマスターモデルを取り出すことによって作製することができる。
【００２７】
また、図１に示すごとく、本例のゴム型２は、１つの分割面２０を形成して２つの分割型部２１を組み合わせて形成した。これに対し、ゴム型２は、成形する樹脂成形品６０の形状が複雑な場合は、３つ以上の分割型部２１を組み合わせて形成することもできる。なお、成形時においては、複数の分割型部２１は、型開きを防止する手段によって、組み合わせた状態を保持する。また、分割面２０は、不規則な波形状等に形成することにより、分割型部２１同士の位置合わせを容易に行うことができる。
【００２８】
本例の電磁波照射成形方法においては、成形装置１を用いて、ゴム型２への熱可塑性樹脂の射出成形を行う。図１〜図３に示すごとく、成形装置１は、以下の圧力容器３、真空ポンプ３１、注入シリンダー５２、射出シリンダー５３、電磁波発生手段４、フィルター４３を有している。
圧力容器３は、ゴム型２を収容するよう構成してあり、この圧力容器３に接続した真空ポンプ３１によって真空状態を形成するよう構成してある。注入シリンダー５２は、ゴム型２に形成した注入部２３を介してキャビティ２２内へ、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａを注入するよう構成してある。射出シリンダー５３は、ゴム型２に形成した注入部２３を介してキャビティ２２内へ、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを所定の圧力で射出するよう構成してある。本例においては、射出シリンダー５３からゴム型２内へ射出する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂの圧力は、０．５〜５ＭＰａとする。
【００２９】
電磁波発生手段４は、電磁波（光）の発生源４１と、この発生源４１による電磁波をゴム型２の方向へ導くリフレクタ（反射板）４２とを有している。本例の電磁波発生手段４としては、近赤外線領域内の約１．２μｍの付近に光強度のピークを有する近赤外線ハロゲンヒータを用いる。この近赤外線ハロゲンヒータは、０．７８〜４μｍの波長領域を含む電磁波を出射するよう構成されている。本例のフィルター４３は、波長が２μｍを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスである。
なお、図２、図３において、電磁波発生手段４から出射する電磁波を矢印Ｘで示す。
【００３０】
また、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波（光）に対する吸光度（特定の波長の光に対する吸収強度を示す尺度）は、熱可塑性樹脂として用いるＡＢＳ樹脂の方が、ゴム製のゴム型２として用いるシリコーンゴムよりも大きくなっている。なお、吸光度は、例えば、島津製作所製ＵＶ３１００を用いて測定することができる。
【００３１】
図４は、透明のシリコーンゴムと半透明のシリコーンゴムについて、横軸に波長（ｎｍ）をとり、縦軸に光の透過率（％）をとって、各シリコーンゴムにおける光の透過率を示すグラフである。同図において、各シリコーンゴムは、２００〜２２００（ｎｍ）の間の波長の光を透過させることがわかる。そのため、この波長の領域である近赤外線（０．７８〜２μｍの波長領域の光）をシリコーンゴム製のゴム型２の表面に照射すると、当該近赤外線の多くを、ゴム型２を透過させて熱可塑性樹脂に吸収させることができる。そして、ゴム型２に比べて熱可塑性樹脂を選択的に加熱できることがわかる。
【００３２】
本例のゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１における表面層２５は、赤外線吸収剤を含有する塗料を塗布し、乾燥させることによって、溶媒を蒸発させて得られたものである。本例の表面層２５における赤外線吸収剤の塗布量は０．０１〜１００ｇ／ｍ2である。
なお、表面層２５は、赤外線吸収剤を含有する樹脂のフィルムをキャビティ２２の内壁面２２１に貼着することによって形成することもできる。また、ゴム型２自体（ゴム型２を作製する際に用いるゴム材料）に赤外線吸収剤を含有させることも考えられる。しかし、この方法によると、ゴム型２自体の温度上昇を促進することになる。そのため、ゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することが好ましい。
【００３３】
次に、上記成形装置１を用いて樹脂成形品６０を製造する方法につき詳説する。
本例の電磁波照射成形方法においては、ゴム型２に熱可塑性樹脂を充填して樹脂成形品６０を成形するに当たり、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａと、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂとを用いる。本例においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａと熱可塑性樹脂組成物６Ｂとには、組成が互いに異なるＡＢＳ樹脂を用いる。
また、粒子状態の熱可塑性樹脂組成物６Ａには、粒子径が１〜１００μｍの小形樹脂粒子６２を０．１〜２０質量％含有し、残部が小形樹脂粒子６２よりも大きく、粒子径が２００〜３０００μｍの大形樹脂粒子６１からなるものを用いる。
【００３４】
樹脂成形品６０を成形するに当たっては、まず、図１に示すごとく、配置工程として、開いた状態のゴム型２に対し、分割型部２１におけるキャビティ２２の内壁面２２１に、粒子径が１〜１００μｍの小形樹脂粒子６２を振り掛けて配置する。次いで、注入シリンダー５２を、閉じた状態のゴム型２の注入部２３にセットし、ゴム型２のキャビティ２２内に、粒子径が２００〜３０００μｍの大形樹脂粒子６１を投入する。このとき、キャビティ２２内に投入する熱可塑性樹脂組成物６Ａの含有比率は、大形樹脂粒子６１が８０〜９９．９質量％となり、小形樹脂粒子６２が０．１〜２０質量％となるようにする。そして、キャビティ２２のほぼ全体に、熱可塑性樹脂組成物６Ａを配置（充填）する。
【００３５】
小形樹脂粒子６２をキャビティ２２の内壁面２２１に振り掛けたときには、この小形樹脂粒子６２の多くは、キャビティ２２の内壁面２２１に付着する。ここで、本例のゴム型２はシリコーンゴムから形成されており、小形樹脂粒子６２は、その粒子径が１〜１００μｍであることによって、シリコーンゴムからなるキャビティ２２の内壁面２２１に効果的に付着させることができる。
【００３６】
また、大形樹脂粒子６１をキャビティ２２内に投入するときには、キャビティ２２の内壁面２２１には小形樹脂粒子６２が付着した状態にある。これにより、大形樹脂粒子６１は、キャビティ２２内における小形樹脂粒子６２の内側を通過（落下）させることができる。そのため、キャビティ２２内への熱可塑性樹脂組成物６Ａの充填を円滑に行うことができる。なお、小形樹脂粒子６２及び大形樹脂粒子６１は、その自重によって充填する以外にも、振動又は気流を加えて充填することもできる。
【００３７】
次いで、図２に示すごとく、真空工程として、真空ポンプ３１によって圧力容器３内の真空引きを行い、ゴム型２のキャビティ２２において残された空間を真空状態にする。
次いで、同図に示すごとく、加熱工程として、電磁波発生手段４から出射させた０．７８〜４μｍの波長領域を含む電磁波をフィルター４３を透過させ、フィルター４３を透過させた後の透過電磁波を、ゴム型２を介してキャビティ２２内における熱可塑性樹脂組成物６Ａに照射する。このとき、ゴム型２を構成するゴム材料と熱可塑性樹脂組成物６Ａを構成する熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム型２に比べて、熱可塑性樹脂組成物６Ａを選択的に加熱することができる（熱可塑性樹脂組成物６Ａの加熱量を多くすることができる）。これにより、ゴム型２の温度上昇を抑制して、熱可塑性樹脂組成物６Ａを溶融させることができる。そして、キャビティ２２内には、熱可塑性樹脂組成物６Ａが溶融することによって、新たに熱可塑性樹脂組成物６Ｂを充填するための未充填の空洞部分２２０が形成される。
【００３８】
また、真空工程及び加熱工程を行う際には、分割型部２１が向き合う方向（分割面２０に垂直な方向）にキャビティ２２が縮小するようゴム型２が変形する。そして、加熱工程を行った後のキャビティ２２の状態は、成形の条件によって様々な状態となる。特に、熱可塑性樹脂組成物６Ａの流動性があまり良くない場合には、溶融した熱可塑性樹脂組成物６Ａがキャビティ２２の下方へ沈下し難く、キャビティ２２の中心部分に多数の気泡ができた泡おこし状態として未充填の空洞部分２２０が形成される。
【００３９】
そして、本例のゴム型２は、そのキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収性能を有する表面層２５を有していることにより、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を表面層２５に積極的に吸収させることができる。これにより、キャビティ２２の内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａを積極的に加熱することができ、この内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａの粘度上昇を防ぎ、その流動性の低下を抑制することができる。そのため、ゴム型２によって成形する樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００４０】
次いで、図３に示すごとく、充填工程として、射出シリンダー５３をゴム型２の注入部２３にセットし、キャビティ２２における未充填の空洞部分２２０に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを０．１〜５ＭＰａの射出圧力で充填する。また、本例の充填工程においては、ゴム型２を介する熱可塑性樹脂組成物６Ａ及び熱可塑性樹脂組成物６Ｂへの上記透過電磁波の照射を継続し、キャビティ２２内の熱可塑性樹脂組成物６Ａ及び熱可塑性樹脂組成物６Ｂを加熱する。
【００４１】
上記溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂを充填するとき、ゴム型２のキャビティ２２の内壁面２２１（ゴムの表面）に位置する部分には、粒子状態から溶融させた熱可塑性樹脂組成物６Ａが充填されている。そのため、熱可塑性樹脂組成物６Ｂは、熱可塑性樹脂組成物６Ａとほとんど分離する状態で未充填の空洞部分２２０を埋めることができる。これにより、極めて簡単な方法によって、熱可塑性樹脂組成物６Ａと熱可塑性樹脂組成物６Ｂとからなる樹脂成形品６０を成形することができる。
そして、成形する樹脂成形品６０において、熱可塑性樹脂組成物６Ａによって外側層を形成し、熱可塑性樹脂組成物６Ｂによって中心層を形成することができる。外側層を構成する熱可塑性樹脂組成物６Ａと、中心層を構成する熱可塑性樹脂組成物６Ｂとの物性の違いにより、樹脂成形品６０に要求される様々な特性を満たすことができる。
【００４２】
また、キャビティ２２内に熱可塑性樹脂組成物６Ａが充填されていることにより、新たに充填する溶融状態の熱可塑性樹脂組成物６Ｂの充填量を少なくすることができる。これにより、充填圧力（射出圧力）をあまり高くすることなくキャビティ２２の全体へ熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂを充填することができ、ゴム型２の変形及び開きを効果的に抑制することができる。そのため、ゴム型２における分割面（パーティング面）２０からの樹脂漏れを防止することができ、冷却工程を行って樹脂成形品６０を得たときには、この樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させることができる。
【００４３】
ところで、従来の表面層２５を有しないゴム型２においては、熱可塑性樹脂組成物６Ａ、６Ｂの昇温に時間がかかる、電磁波の照射強度を強くすることによって成形する樹脂成形品６０及びゴム型２に熱劣化が生じる等の問題があった。これに対し、上記ゴム型２におけるキャビティ２２の内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成したことにより、これらの問題を改善し、成形時間の短縮、樹脂成形品６０及びゴム型２の劣化の緩和等を図ることができる。
【００４４】
それ故、本例の電磁波照射成形方法によれば、ゴム型２を用いて熱可塑性樹脂の成形を行う場合に、キャビティ２２の内壁面２２１付近における熱可塑性樹脂組成物６Ａを積極的に加熱することができ、形状、表面精度等の品質を向上させて、要求される様々な特性を満たすことができる樹脂成形品６０を簡単な方法によって成形することができる。
また、樹脂成形品６０の外観、形状、表面精度等の品質及び機械的強度を効果的に向上させる効果は、成形する樹脂成形品６０が大型、薄肉等の形状である場合、又は成形に用いる熱可塑性樹脂の粘度が高い場合等に特に顕著に発揮することができる。
【００４５】
また、本例の電磁波照射成形方法においては、ゴム型２のキャビティ２２における内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することにより、熱可塑性樹脂組成物６Ａには、赤外線吸収剤等の成分は含有させていない。そのため、この成分の含有によって成形する樹脂成形品６０が若干変色する等の不具合を生じることが防止される。
【００４６】
（効果のシミュレーション）
図５、図６には、ゴム型２のキャビティ２２内に熱可塑性樹脂粒子６１、６２を充填する状態を拡大して示す。図５は、大形樹脂粒子６１及び小形樹脂粒子６２をキャビティ２２内に充填する場合を示し、図６は、大形樹脂粒子６１のみをキャビティ２２内に充填する場合を示す。
図６に示すごとく、キャビティ２２内に大形樹脂粒子６１のみを充填しようとすると、大形樹脂粒子６１がキャビティ２２の内壁面２２１に付着し、大形樹脂粒子６１の内側をさらに別の大形樹脂粒子６１が通過（落下）（矢印Ｔで示す。）することが困難であると考えられる。
【００４７】
これに対し、図５に示すごとく、キャビティ２２内に小形樹脂粒子６２を充填した後に、大形樹脂粒子６１を充填する場合には、小形樹脂粒子６２が効果的にキャビティ２２の内壁面２２１に付着し、大形樹脂粒子６１が、キャビティ２２の内壁面２２１にほとんど付着することなく、小形樹脂粒子６２の内側を通過（落下）（矢印Ｔで示す。）すると考える。これにより、大形樹脂粒子６１及び小形樹脂粒子６２を含有する第１熱可塑性樹脂組成物６Ａによれば、キャビティ２２のほぼ全体を効果的に充填することができると考える。
【００４８】
（評価試験）
本評価試験においては、上記赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成したゴム型２（発明品）と、この表面層２５を形成していないゴム型２（比較品）とについて、熱可塑性樹脂組成物６ＡとしてのＡＢＳ樹脂が溶融するまでに要した時間（本評価試験では２６０℃に到達した時間（分））を測定した。
本評価試験に用いるＡＢＳ樹脂は、テクノポリマー社製「テクノＡＢＳ３３０」（ＭＦＲ＝４２ｇ／１０ｍｉｎ、２２０℃、９８．０Ｎ）を用いた。また、表面層２５を形成する赤外線吸収剤は、ＢＡＳＦ社製「ＬｕｍｏｇｅｎＩＲ１０５０」を濃度２８〜３２質量％となる溶液として用いた。また、赤外線吸収剤を含有する溶液を筆（正文堂社製「ポスター筆１号」）でゴム型２におけるキャビティ２２の内壁面２２１に均一に塗り、１０分間乾燥させた後、約１０〜５０μｍの表面層２５の塗膜を形成した。
【００４９】
また、本評価試験においては、シリコーンゴムからなるゴム型２のキャビティ２２を、長さ８０ｍｍ×幅５５ｍｍ×厚み２．５ｍｍの大きさの直方形状に形成し、ハロゲンヒータによって加熱して、ＡＢＳ樹脂が常温から２６０℃になるまでに要した時間（溶融時間）を測定した。
また、本評価試験に用いるＡＢＳ樹脂は、成形した熱可塑性樹脂のペレットを凍結粉砕し、篩い分けをして重量平均粒子径が１００μｍ以下の小形樹脂粒子６２と、重量平均粒子径が４５０μｍの大形樹脂粒子６１とした。
【００５０】
上記溶融時間の測定を行った結果、表面層２５を有するゴム型２である発明品については、８分であったのに対し、表面層２５を有しないゴム型２である比較品については、３２分であった。この結果より、ゴム型２のキャビティ２２における内壁面２２１に赤外線吸収剤を含有する表面層２５を形成することにより、成形する熱可塑性樹脂組成物６Ａを溶融させるためにかかる時間を大幅に短縮できることがわかる。
【符号の説明】
【００５１】
１ 成形装置
２ ゴム型
２１ 分割型部
２２ キャビティ
２２０ 未充填の空洞部分
２５ 表面層
３ 圧力容器
４ 電磁波発生手段
６Ａ 熱可塑性樹脂組成物
６１ 大形樹脂粒子
６２ 小形樹脂粒子
６Ｂ 熱可塑性樹脂組成物
６０ 樹脂成形品
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ内に充填する熱可塑性樹脂組成物を加熱成形するために用いるゴム型であって、
該ゴム型は、上記キャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型。
【請求項２】
請求項１において、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布することによって得られ、該赤外線吸収剤の塗布量が０．０１〜１００ｇ／ｍ2であることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁波照射成形用のゴム型を用いて、樹脂成形品を成形する方法であって、
上記キャビティ内に粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する配置工程と、
上記ゴム型を介して上記キャビティ内における上記熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射し、該熱可塑性樹脂組成物を加熱して溶融させる加熱工程と、
上記キャビティにおいて残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する充填工程と、
上記キャビティ内の熱可塑性樹脂組成物を冷却して樹脂成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波照射成形方法によって得られたことを特徴とする樹脂成形品。
【請求項１】
ゴム材料からなり、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、キャビティ内に充填する熱可塑性樹脂組成物を加熱成形するために用いるゴム型であって、
該ゴム型は、上記キャビティの内壁面に赤外線吸収性能を有する表面層を有していることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型。
【請求項２】
請求項１において、上記表面層は、赤外線吸収剤を含有する液体を塗布することによって得られ、該赤外線吸収剤の塗布量が０．０１〜１００ｇ／ｍ2であることを特徴とする電磁波照射成形用のゴム型。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電磁波照射成形用のゴム型を用いて、樹脂成形品を成形する方法であって、
上記キャビティ内に粒子状態の熱可塑性樹脂組成物を配置する配置工程と、
上記ゴム型を介して上記キャビティ内における上記熱可塑性樹脂組成物に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射し、該熱可塑性樹脂組成物を加熱して溶融させる加熱工程と、
上記キャビティにおいて残された未充填の空洞部分に、溶融状態の熱可塑性樹脂組成物を充填する充填工程と、
上記キャビティ内の熱可塑性樹脂組成物を冷却して樹脂成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の電磁波照射成形方法によって得られたことを特徴とする樹脂成形品。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−２６９５４１（Ｐ２０１０−２６９５４１Ａ）
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１２４３６１（Ｐ２００９−１２４３６１）
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（３９６０２１５７５）テクノポリマー株式会社 (278)
【出願人】（５９４０１４６３８）日本レックス株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月２日（２０１０．１２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月２２日（２００９．５．２２）
【出願人】（３９６０２１５７５）テクノポリマー株式会社 (278)
【出願人】（５９４０１４６３８）日本レックス株式会社 (19)
【Ｆターム（参考）】
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