CN104114346A - 成形装置及热塑性成形制品的制造方法 - Google Patents

Abstract

光照射成形装置(1)配备有一对橡胶模具部(2A、2B)，所述一对橡胶模具部(2A、2B)由具有透过光X的性质的橡胶材料构成，并且，在相互闭合的对向侧形成模腔(20)；以及光照射机构(4)，所述光照射机构(4)从一对橡胶模具部(2A、2B)的表面向配置在模腔(20)内的颗粒状的热塑性树脂(6)照射光X。光照射成形装置(1)一边借助从光照射机构(4)照射的光X使配置在模腔(20)内的热塑性树脂(6)熔融，一边使一对橡胶模具部(2A、2B)接近，在容积缩小的模腔(20)内成形热塑性树脂(6)的成形制品(7)。

Description

成形装置及热塑性成形制品的制造方法

技术领域

本发明涉及使成形模的模腔的容积缩小、由配置在模腔内的热塑性树脂成形为成形制品的成形装置以及热塑性成形制品的制造方法。

背景技术

作为利用热塑性树脂获得规定形状的成形制品的方法，一般地，有注射模塑成形、吹塑成形、挤压成形、冲压成形等各种成形方法。

与这些一般的成形方法不同，例如，在专利文献1中，公开了一种方法，在所述方法中，在将熔融状态的热塑性树脂填充到成形模的模腔内时，经由成形模向热塑性树脂照射包含0.78～2μm的波长区域的电磁波。在该方法中，利用构成成形模的橡胶与热塑性树脂的物理性质的不同，与橡胶制造的成形模相比，热塑性树脂被强烈地加热。

另外，例如，在专利文献2中公开了一种方法，在所述方法中，向填充到橡胶模具的模腔内的颗粒状态的热塑性树脂，照射包含0.78～2μm的波长区域的电磁波，将该热塑性树脂加热使之熔融，之后，向模腔内剩余的空间追加填充熔融状态的热塑性树脂。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007－216447号公报

专利文献2：日本特开2009－241455号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1中，为了向成型模的膜腔内填充预先熔融的热塑性树脂，用于预先熔融丸粒等的颗粒状或固态状的热塑性树脂的装置是必要的。另外，在专利文献2中，为了追加填充熔融状态的热塑性树脂，同样的装置也是必要的。另外，在进行熔融状态的热塑性树脂的填充的情况下，有必要确保留有余量的热塑性树脂，难以减少热塑性树脂的使用量。

本发明是鉴于这样的现有的问题而做出的，其目的是提供一种不需要使热塑性材料熔融并注入模腔的装置、能够以少的热塑性材料的使用量成形出成形制品的成形装置以及热塑性成形制品的制造方法。

本发明的一种形式是一种成形装置，其特征在于，包括：

成形模，所述成形模在内部具有模腔，固体状的热塑性材料被配置于所述模腔，所述模腔被容积可变地构成；

加热机构，所述加热机构将配置在上述模腔内的热塑性材料加热并熔融；

施加压力机构，所述施加压力机构向上述成形模施加压力，以使上述模腔的容积缩小。

本发明的另外一种形式是一种热塑性成形制品的制造方法，其特征在于，包括：

配置工序，在所述配置工序，将固体状的热塑性材料配置在成形模的模腔内；

加热工序，在所述加热工序，将上述热塑性材料加热并熔融；

施加压力工序，在所述施加压力工序，向上述成形模施加压力，以使上述模腔的容积缩小；

冷却工序，在所述冷却工序，将熔融的上述热塑性材料冷却并固化，

上述施加压力工序，在进行上述加热工序及上述冷却工序时进行，并且，在直到结束该冷却工序之前的期间一直持续。

发明的效果

上述成形装置，在将模腔内的热塑性材料加热时，使模腔的容积缩小，获得成形制品。

在成形装置中，在利用加热机构将配置在成形模的模腔内的固体状的热塑性材料加热并熔融时，利用施加压力机构使模腔的容积缩小。在将固体状的热塑性材料配置在模腔内时，在形成模腔的面与热塑性材料之间、或者在多个热塑性材料之间形成空隙。在加热并熔融热塑性材料时，通过使模腔的容积缩小，这些空隙几乎消失，可以成形出与容积缩小后的模腔的形状相符的形状的热塑性材料的成形制品。成形制品在被冷却并固化之后，可以从成形模中取出。

因此，根据上述成形装置，不需要预先将热塑性材料熔融并向模腔注入的装置，能够以少的热塑性材料的使用量成形出成形制品。

另外，在使用固态状的热塑性材料的情况下，可以将该固态状的热塑性材料配置在模腔的一部分中，在剩余的部分配置颗粒状的热塑性材料。

在上述热塑性成形制品的制造方法中，在加热模腔内的热塑性材料时，使模腔的容积缩小，获得成形制品。

在上述制造方法中，在进行配置工序之后的加热工序时，进行施加压力工序。并且，施加压力工序，在进行冷却工序也进行，在直到冷却工序结束为止的期间一直持续地进行。借此，由施加压力工序使模腔的容积缩小的状态，在从热塑性材料的至少一部分开始熔融的前后直到将熔融的热塑性材料冷却并固化为止的期间一直被保持。因此，在直到热塑性材料固化为止的期间，可以保持容积缩小后的模腔的形状。并且，可以将熔融的热塑性材料的泄漏或冷却固化时的热塑性材料的变形抑制在最小限度，可以高精度地成形与容积缩小后的模腔的形状相符的形状的热塑性材料的成形制品。

因此，根据上述热塑性成形制品的制造方法，不需要预先使热塑性材料熔融并向模腔注入的装置，能够以少的热塑性材料的使用量成形出成形制品。另外，能够提高热塑性材料的成形品的成形精度。

另外，在使用固态状的热塑性材料的情况下，可以将该固态状的热塑性材料配置在模腔的一部分内，在剩余的部分内配置颗粒状的热塑性材料。

附图说明

图1是以从正面观察的截面表示在实施例1中将热塑性树脂配置在位于原始位置的一对橡胶模具部之间的模腔中的状态的说明图。

图2是以从侧方观察的截面表示在实施例1中将热塑性树脂配置在位于原始位置的一对橡胶模具部之间的模腔中的状态的说明图。

图3是以从上方观察的状态的截面表示实施例1中的在一侧的橡胶模具部上的吸引口及多个吸引通道的形成状态的说明图。

图4是以从正面观察的截面表示实施例1中的受到光的照射的热塑性树脂熔融、且一对橡胶模具部相互接近了一些的状态的说明图。

图5是以从正面观察的截面表示实施例1中的受到光的照射的热塑性树脂熔融、且一对橡胶模具部最接近的状态的说明图。

图6是以从正面观察的截面表示实施例1中的成形制品的说明图。

图7是表示实施例1中的硅橡胶的光的透射率的曲线图。

图8是以从侧方观察的截面表示在实施例1中的将热塑性树脂配置在另外一对橡胶模具部之间的模腔中的状态的说明图。

图9是表示以从正面观察的截面表示实施例2中的处于原始位置的一对橡胶模具部的说明图。

图10是以从正面观察的截面表示实施例2中的受到光的照射的热塑性树脂熔融、且一对橡胶模具部部分地依次接近的状态的说明图。

具体实施方式

下面，对于上述成形装置以及热塑性成形制品的制造方法的优选的实施形式进行说明。

上述热塑性材料采用固体状的材料。这里，在固体状中包括颗粒状和固态状。在颗粒状中也包括粉末状，在固态状中包括片状、块状。所谓颗粒状指的是球状、圆筒状、在其它粉碎品中看到的不定形状等状态。所谓固态状指的是板状、棒状、线状等状态。

根据作为目标的成形制品的形状，可以适当地选择颗粒状、固态状的热塑性材料。另外，对于固体状的热塑性材料，也可以将两种以上的形态的材料混合使用。

在上述热塑性材料是颗粒状的情况下，可以使用的热塑性材料的颗粒直径以所成形的成形制品的厚度、即模腔的宽度为依据，而热塑性材料的颗粒直径可以在1～3000μm的范围内。热塑性材料的颗粒直径优选在50～3000μm的范围内，更优选地在200～2500μm的范围内。

另外，当热塑性材料的平均颗粒直径在这些范围内，进而含有在1～100μm的范围内的热塑性材料的小型颗粒时，在有的情况下，在向模腔填充热塑性材料的颗粒时是优选的。颗粒的体积比重优选在0.4以上，更优选在0.45以上，进一步优选在0.5以上。

在上述成形装置中，上述施加压力机构可以按照下述方式构成，即，至少在从上述热塑性材料开始熔融之前起直到该热塑性材料的温度开始降低为止的期间，持续向上述成形模施加压力。

在这种情况下，至少在直到热塑性材料的温度开始降低为止的期间，可以保持容积缩小后的模腔的形状。并且，可以高精度地将热塑性材料的成形制品成形。

另外，热塑性材料的温度是否开始降低，可以由实际的材料温度来判定。但是，在多数情况下，难以正确地掌握成形模内的温度变化。因此，也可以将结束利用加热机构进行的加热的时刻作为热塑性材料的温度开始降低的时刻。另外，也可以将利用后面描述的冷却机构进行的冷却开始的时刻作为热塑性材料的温度开始降低的时刻。

另外，上述施加压力机构可以按照下述方式构成，即，在直到熔融的上述热塑性材料固化为止的期间，持续向上述成形模施加压力。

在这种情况下，在直到热塑性材料固化为止的期间，可以保持容积缩小后的模腔的形状。并且，可以高精度地成形形状与容积缩小后的模腔的形状相符的热塑性材料的成形制品。

另外，上述成形模被形成为能够将上述模腔的容积缩小的结构，上述施加压力机构，除了从外部对上述成形模机械地加压的装置之外，也可以为将上述模腔内减压的装置。

在这种情况下，通过模腔内被减压，可以利用成形模的外部与模腔的内部的压力差使模腔的容积缩小。

成形模可以形成这样的结构，即，所述成形模分割成多个模具部，在多个模具部相互接近时，使由多个模具部合起来的面形成的模腔的容积缩小。

上述成形模可以由整体为能够弹性变形的弹性构件的橡胶形成。在这种情况下，易于在打开模腔用的分割面上将成形模分割成多个，成形模的制造容易。另外，也可以利用橡胶的弹性变形缩小模腔的容积。

另外，成形模也可以整体由陶瓷等形成。在这种情况下，可以采用使分割成多个的模具部相互接近的结构，使模腔的容积缩小。

另外，成形模也可以通过在硬质的外模具部分的内部配置由能够弹性变形的弹性构件构成的内模具部分来形成。

另外，上述施加压力机构也可以为对上述成形模从外部加压的装置。

在这种情况下，可以借助从成形模的外部施加的压力，使模腔的容积缩小。

另外，上述加热机构可以为照射电磁波的装置，所电磁波至少被上述热塑性材料和上述成形模中的上述模腔形成面中至少一方吸收。

在这种情况下，可以通过吸收电磁波将热塑性材料加热、熔融，可以简化用于成形出成形制品的装置的结构。作为照射该电磁波的装置，可以使用照射包含0.78～2μm的波长区域(近红外区域)的电磁波(光)、或者0.01～100m的波长区域(微波区域、高频波区域)的电磁波(光)的电磁波(光)照射机构。

另外，在本说明书中，电磁波是包含光在内的广义概念，只要是能够将上述热塑性材料加热，其波长不受限制。

另外，上述成形装置还可以配备有将上述热塑性材料冷却的冷却机构。

在这种情况下，可以利用冷却机构迅速地将加热、熔融后的热塑性材料冷却，可以缩短热塑性材料的成形制品的成形时间。

作为上述冷却机构，除了使内部能够流通制冷剂的金属板等与冷却对象物接触的接触型的热交换体之外，也可以采用向成形模喷吹空气的鼓风机、利用气化热冷却成形模的热交换器·热交换元件、冷却到规定温度以下的冷却室等。

在上述热塑性成形制品的制造方法中，上述成形模被形成为能够缩小上述模腔的容积的结构，上述施加压力工序可以通过将上述模腔内减压来进行。

在这种情况下，可以通过将模腔内减压，利用成形模的外部与模腔的内部的压力差使模腔的容积缩小。

上述成形模可以由具有透过电磁波的性质的橡胶材料构成，另外，成形模由一对模具部构成，模腔可以形成在一对模具部的相互合模的对向侧。通过利用一对模具部，可以容易地实现使成形模的模腔的容积缩小的结构。

上述加热机构可以为从一对模具部的表面向配置在模腔内的固体状的热塑性材料照射电磁波的电磁波照射机构。

上述施加压力机构可以构成为在利用从电磁波照射机构照射的电磁波使配置在模腔内的热塑性材料熔融时，使一对模具部相互接近以使模腔的容积缩小。

作为从上述电磁波照射机构照射的电磁波(光)，可以使用宽的波长区域的电磁波(光)。

作为该电磁波，可以使用包含0.78～2μm的波长区域的电磁波(近红外线)。在这种情况下，对于包含0.78～2μm的波长区域的电磁波，与被成形模吸收的比例相比，透过成形模被热塑性材料吸收的比例多，与成形模相比，易于对热塑性材料更强烈地加热。在这种情况下，成形模可以由透明的橡胶材料构成。另外，成形模可以以具有使电磁波透过的性质的程度由半透明的橡胶材料构成。

另外，在从电磁波照射机构照射的电磁波中，也可以包含上述近红外线以外的电磁波。

另外，作为上述电磁波(光)，也可以使用包含0.01～100m的波长区域的电磁波(微波、高频波)。在这种情况下，利用包含0.01～100m的波长区域的电磁波对成形模及热塑性材料进行介质加热，由于热塑性材料的介质损耗比成形模的介质损耗大，与成形模相比，容易更强烈地对热塑性材料加热。在这种情况下，成形模具有使上述波长区域的电磁波的至少一部分透过的性质即可，除了利用透明或者半透明的橡胶材料构成之外，也可以由各种配色的橡胶材料构成。

另外，在由电磁波照射机构照射的电磁波中，也可以包含上述微波或者高频波以外的电磁波。

另外，上述电磁波照射机构可以为照射近红外线(0.78～2μm的波长)、微波(0.01～1m的波长)或者高频波(1～100m的波长)的装置。

另外，上述热塑性材料可以为热塑性树脂。作为热塑性树脂(下面，简单地称之为热塑性树脂)，可以使用具有吸收电磁波而被加热的性质的树脂。

该热塑性树脂，只要是包含具有热塑性的聚合物，没有特别的限制，可以列举出ABS树脂(丙烯腈·丁二烯·苯乙烯树脂)、ASA树脂(丙烯酸酯·苯乙烯·丙烯腈设置)、AES树脂(丙烯腈·乙烯－丙稀－二烯·苯乙烯树脂)等橡胶强化乙烯类树脂；聚苯乙烯、苯乙烯·丙烯腈共聚物、苯乙烯·无水马来酸共聚物、(偏)丙烯酸酯·乙烯共聚物等乙烯类树脂；聚乙烯、聚苯乙烯等聚烯烃类树脂；环聚烯烃树脂；丙烯酸类树脂；聚碳酸酯树脂；聚酯类树脂；聚酰胺类树脂；聚氯乙稀类树脂；聚芳酯树脂；聚缩醛树脂；聚苯醚树脂；聚苯硫醚树脂；氟树脂；酰亚胺类树脂；酮类树脂；砜类树脂；氨基甲酸乙酯类树脂；聚乙酸乙烯树脂；聚氧化乙烯；聚乙烯醇；聚乙烯醚；聚乙烯醇缩丁醛；苯氧基树脂；感光性树脂；液晶聚合物；生物分解性塑料等。它们可以一种单独地使用或者将两种以上组合起来使用。

在上述热塑性树脂中，作为适合于用于电磁波(光)照射成形的热塑性树脂，可以列举出橡胶强化苯乙烯类树脂、烯烃类树脂、丙烯类树脂、聚酯类树脂、聚酰胺类树脂、聚酯类树脂及聚碳酸酯树脂的混合物、橡胶强化苯乙烯类树脂及聚碳酸酯树脂的混合物、橡胶强化苯乙烯类树脂及聚酯类树脂的混合物等。

进而，优选地，上述热塑性树脂是非晶性热塑性树脂。

在由橡胶材料形成成形模的情况下，热塑性树脂的冷却速度比在金属模的情况下慢。因此，当使用结晶性高的热塑性树脂时，在冷却过程中，结晶成长发展，存在着成形制品的尺寸精度降低或者成形制品的内冲击性降低的情况。对此，在有的情况下，通过使热塑性树脂为非晶性热塑性树脂，可以防止上述成形制品的尺寸精度的降低及耐冲击性的降低等。

上述热塑性树脂，根据目的或用途，进而也可以包含有纤维状、颗粒、板状等的填充剂；金属颜料等装饰剂；紫外线吸收剂；防氧化剂；防老化剂；防静电剂；阻燃剂；耐气候剂；可塑剂；光滑剂；抗菌剂；亲水性赋予剂；淡色系着色剂等添加剂。

另外，上述成形模可以由硅橡胶形成。

在这种情况下，成形模的制作容易，并且，可以利用包含上述0.78～2μm的波长区域的电磁波几乎不加热成形模而强烈地加热热塑性材料。

另外，优选地，硅橡胶的硬度在利用JIS A弹簧硬度试验机进行的测定中为25～80。

另外，上述成形装置可以以下述方式构成，即，该成形装置配备有进行上述模腔内的真空吸引的真空机构，可以借助该真空机构使上述模腔内的压力比构成上述成形模的一对模具部的外部的压力低，通过对该一对模具部产生吸引力，在上述热塑性材料熔融时，上述一对模具部相互接近。

另外，在上述热塑性成形制品的制造方法中，利用进行上述模腔内的真空吸引的真空机构，可以借助该真空机构使上述模腔内的压力比构成上述成形模的一对模具部的外部的压力低，通过对该一对模具部产生吸引力，在上述热塑性材料熔融时，使上述一对模具部相互接近。

在这些情况下，易于借助由真空机构产生的吸引力(模具紧固力)使一对模具部相互接近。另外，通过利用吸引力使一对模具部相互接近，可以容易地使熔融的热塑性材料遍布于整个模腔。

另外，一对模具部除了利用由真空机构产生的吸引力之外，还可以在一对模具部上施加外力，强制性地使一对模具部相互接近。

另外，上述一对模具部可以按照下述方式构成，即，在相互接近之前的原始位置，在被设置在任一个模具部上的被嵌入凹部内嵌入被设置在另一个模具部上的嵌入凸部，借助该嵌入凸部和上述被嵌入凹部，将形成在上述一对模具部之间的分型面的全周封闭。

在这种情况下，由于使一对模具部相互接近，因此可以容易地防止热塑性材料从形成于分型面的间隙漏出。

另外，上述一对模具部也可以这样构成，即，在相互接近之前的原始位置，在被设置在任一个模具部上的模腔形成凹部内配置被设置在另一个模具部上的模腔形成凸部，利用粘贴到形成在上述一对模具部之间的分型面的全周上的树脂带封闭上述分型面的全周。

在这种情况下，由于使一对模具部相互接近，所以，也可以容易地防止塑性材料从形成在分型面上的间隙漏出。

另外，上述一对模具部中的一方具有：形成上述成形制品的背面的模腔形成凸部、形成在该模腔形成凸部的外缘部的全周上的环形嵌入凹部、和在该环形嵌入凹部的外缘部的全周上突出地形成的环状外周凸部，上述一对模具部中的另一方具有：将上述模腔形成凸部配置在内侧以成形上述成形制品的外观设计面的模腔形成凹部、以及在该模腔形成凹部的外缘的全周上突出且嵌入到上述环状外周凸部的内周面中并且配置在上述环状嵌入凹部内的环状内周凸部，上述模腔，在使上述一对模具部相互接近之前的原始位置，连续地形成在上述模腔形成凸部的前端面与上述模腔形成凹部的底面之间，上述模腔形成凸部的外周面与上述环状内周凸部的内周面之间，上述环状嵌入凹部的底面与上述环状内周凸部的前端面之间，在上述一对模具部的一方形成有在上述模腔形成凸部的前端面开口的吸引口、和在前述环状嵌入凹部的底面开口的吸引通道，可以使用于利用上述真空机构进行真空吸引的真空吸引路径与上述吸引口和上述吸引通道连通。

在这种情况下，由于通过一对模具部的另一方上的环状内周凸部的外周面相对于一对模具部中的一方上的环状外周凸部的内周面嵌入，使一对模具部相互接近，因此，可以容易防止热塑性材料从形成在分型面上的间隙漏出。

另外，通过经由吸引口及吸引通道进行模腔内的真空吸引，可以容易地在一对模具部之间产生吸引力，可以容易地使熔融的热塑性材料遍布整个模腔。

另外，在吸引口，在配置于模腔的颗粒状的热塑性材料熔融时，也可以使在模腔内剩余的熔融状态的热塑性材料溢出。

另外，上述吸引口可以兼作将上述颗粒状的热塑性材料投入到上述模腔内的投入口。

在这种情况下，在将热塑性材料配置在模腔内时，可以在将一对模具部关闭的状态下将颗粒状的热塑性材料从吸引口投入。

另外，上述一对模具部可以如下面所述地构成，即，使所述一对模具部接近直至使得上述一对模具部中的一方的上述环状嵌入凹部的底面与上述一对模具部中的另一方的上述环状内周凸部的前端面接触为止，从形成在上述环状嵌入凹部的底面与上述环状内周凸部的前端面之间的剩余空间，向形成在上述模腔形成凸部的外周面与上述环状内周凸部的内周面之间的竖立壁空间供应上述热塑性材料，将上述成形制品成形。

在这种情况下，可以使所成形的成形制品的尺寸精度稳定。另外，可以尽可能地减少用于成形的热塑性材料的剩余量，可以减少热塑性材料的使用量。

另外，优选地，上述吸引通道的流路截面面积比上述吸引口的流路截面面积小。另外，上述吸引通道可以在上述环状嵌入凹部的底面中的与上述模腔形成凹部的底面对向的位置和与上述环状内周凸部对向的位置处开口而形成。

在这种情况下，在吸引通道中不容易发生颗粒状的热塑性材料的堵塞，热塑性材料可以稳定地遍布到模腔的端部。

另外，优选地，在上述环状嵌入凹部底面中的上述吸引通道的开口位置，至少配置在经由环状形状的中心部分而对向的一对或者多对位置。借此，可以在周向方向上更加平衡地进行从吸引口的吸引。

另外，在上述成形位置，上述电磁波照射机构构成为从上述一对模具部中另一方的外侧面照射电磁波，通过先从上述模腔形成凹部一侧使配置在上述模腔内的上述颗粒状的热塑性材料熔融并进行填充，防止上述吸引通道被堵塞，可以直到将上述热塑性材料填充到上述整个模腔中为止持续利用上述真空机构进行真空吸引。

另外，在上述热塑性成形制品的制造方法中，可以从上述一对模具部的另一方的外侧面照射由上述电磁波照射机构产生的电磁波，先从上述模腔形成凹部一侧熔融并填充配置在上述模腔内的上述颗粒状的热塑性材料，由此，可以防止上述吸引通道被堵塞，直到将上述热塑性材料填充到上述整个模腔中为止持续利用上述真空机构进行真空吸引。

在这些情况下，可以有效地防止吸引通道被堵塞，并且，直到热塑性材料被填充到整个模腔中为止，可以使吸引力作用到一对模具部之间。

另外，在上述成形装置中，可以按照下述方式构成，即，上述电磁波照射机构一边从上述一对模具部中的另一方的外侧面的一侧向另一侧部分地依次相对移动，一边照射电磁波，从上述模腔的一侧向另一侧依次填充上述热塑性材料。

另外，在上述热塑性成形制品的制造方法中，一边从上述一对模具部中的另一方的外侧面的一侧向另一侧部分地依次移动一边照射由上述电磁波照射机构产生的电磁波，从上述模腔的一侧向另一侧依次填充上述热塑性材料。

在这些情况下，通过部分地使模腔内的热塑性材料熔融，可以稳定地使热塑性材料遍布整个模腔。

实施例

下面，参照附图对根据本发明的成形装置以及热塑性成形制品的制造方法的实施例进行说明。

(实施例1)本例的成形装置(光照射成形装置)1配备有：成形模，所述成形模在内部具有用于配置作为固体状的热塑性材料的热塑性树脂6的容积可变地构成的模腔20；加热机构，所述加热机构将配置在模腔20内的热塑性树脂6加热并熔融；以及施加压力机构，所述施加压力机构向成形模施加压力，以使模腔20的容积缩小。

如图1、图2所示，本例的成形模是一对橡胶模具部2A、2B，所述一对橡胶模具部2A、2B由具有透过光X的性质的橡胶材料构成，并且，在相互闭合的对向侧形成模腔20。如图4所示，本例的加热机构是从一对橡胶模具部2A、2B的表面向配置在模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6照射光X的光照射机构4。本例的施加压力机构是将模腔20内减压的真空机构5。

如图4、图5所示，光照射成形装置1以下述方式构成，即，一边借助从光照射机构4照射的光X使配置在模腔20内的热塑性树脂6熔融，一边使一对橡胶模具部2A、2B相互接近并使模腔20的容积缩小，在容积缩小的模腔20内成形作为热塑性成形制品的热塑性树脂6的成形制品7。

另外，图1、图2表示一对橡胶模具部2A、2B处于原始位置P1的状态。图4表示一对橡胶模具部2A、2B相互接近若干的状态。图5表示一对橡胶模具部2A、2B在最接近的位置P2处成形出成形制品7的状态。

下面，参照图1～图8，详细说明本例的光照射成形装置1及热塑性成形制品的制造方法(光照射成形方法)。

一对橡胶模具部2A、2B由作为橡胶材料的透明或者半透明的硅橡胶构成。可以将要成形的成形制品7的母型(手工制作的实物等)配置在液体状的硅橡胶内，使该硅橡胶硬化，将母型从硬化后的硅橡胶中取出来制作该一对橡胶模具部2A、2B。另外，一对橡胶模具部2A、2B由于是橡胶制造的，所以，可以简单并且任意地形成将成形后的成形制品7取出时的开模用的分型面(分离面)205(参照图1、图2)。

作为热塑性树脂6，使用作为非晶性热塑性树脂并且作为橡胶变性热塑性树脂的ABS树脂的颗粒。作为热塑性树脂6，可以使用颗粒直径为1～3000μm的颗粒。另外，颗粒状的热塑性树脂6是体积比重为0.6左右的热塑性树脂6的微细颗粒。

如图4所示，光射射照机构4产生包含0.78～2μm的波长区域的光X。光照射机构4利用发出包含0.78～2μm的波长区域(几乎相当于近红外线的波长区域)的光X的卤素灯构成。该卤素灯采用在0.78～2μm的波长区域内(在本例中，约为0.9μm)具有光强度的峰值的灯。卤素灯采用光源41和将从光源4发出的光X聚光并反射的反射镜42构成。

光照射成形装置1可以利用光照射机构4，与由硅橡胶构成的一对橡胶模具部2A、2B相比将配置在模腔20内的热塑性树脂6更强烈地加热，成形出尺寸精度稳定的成形制品7。

图7是对于透明的硅橡胶和半透明的硅橡胶，以横轴为波长(nm)，纵轴为光X的透射率(％)，表示各个硅橡胶的光X的透射率的曲线图。在该图中可以看出，各个硅橡胶使200～2200(nm)之间的波长的光X透过。因此，当将作为该波长区域的近红外线照射到硅橡胶制造的橡胶模具部2A、2B的表面上时，该近红外线的大部分可以透过橡胶模具部2A、2B而被模腔2内的热塑性树脂6吸收。

如图1所示，光照射成形装置1配备有进行模腔20内的真空吸引的真空机构5，以作为施加压力机构。真空机构5是连接到一对橡胶模具部2A、2B上的泵，进行配置了热塑性树脂6的模腔20内的真空吸引，使该模腔20内形成真空状态。如图4、图5所示，光照射成形装置1通过使模腔20内的压力比一对橡胶模具部2A、2B的外部的压力低，在一对橡胶模具部2A、2B上产生吸引力(合模力)F，在热塑性树脂6熔融时，使一对橡胶模具部2A、2B相互接近。

如图6所示，在光照射成形装置1中成形的成形制品7具有本体部71和相对于本体部71大致垂直或者倾斜竖起地形成的立壁部72。本例的立壁部72从本体部71的外缘部的全周竖起。此外，成形制品7也可以使立壁部72从本体部71的适当部分大致垂直或者倾斜地竖起。另外，可以切断成形于后面描述的吸引口27处的成形部分73以制成成形制品7。

如图1、图2所示，作为一对橡胶模具部2A、2B中的一方的一侧橡胶模具部2A包括：对成形制品7的背面702进行成形的模腔形成凸部21、形成在模腔形成凸部21的外缘部全周上的环状嵌入凹部22、和突出地形成在环状嵌入凹部22的外缘部全周上的环状外周凸部23。作为一对橡胶模具部2A、2B中的另一方的另一侧橡胶模具部2B包括：将模腔形成凸部21配置在内侧以对成形制品7的外观设计面701进行成形的模腔形成凹部25、以及在模腔形成凹部25的外缘部全周上突出且嵌入到环状外周凸部23的内周面231且配置在环状嵌入凹部22内的环状内周凸部26。

在橡胶模具部2A、2B的被嵌入凹部，由一侧的橡胶模具部2A的环状嵌入凹部22及环状外周凸部23形成，橡胶模具部2A、2B的嵌入凸部由另一侧橡胶模具部2B的环状内周凸部26形成。

另一侧橡胶模具部2B的环状内周凸部26的外周面263，在使一对橡胶模具部2A、2B相互接近之前的原始位置P1，被嵌入到环状外周凸部23的内周面231。一对橡胶模具部2A、2B在相互接近的前后，借助环状内周凸部26的外周面263与环状外周凸部23的内周面231，将形成在一对橡胶模具部2A、2B之间的分型面205的全周封闭。

由于通过另一侧橡胶模具部的环状内周凸部26的外周面263对一侧橡胶模具部2A的环状外周面凸部23的内周面231的嵌入，使一对橡胶模具部2A、2B相互接近，所以，可以容易地防止熔融的热塑性树脂6B从形成在分型面205上的间隙29泄漏。

如图1、图2所示，模腔20在使一对橡胶模具2A、2B相互接近之前的原始位置P1，在模腔形成凸部21的前端面211与模腔形成凹部25的底面251之间、模腔形成凸部21的外周面212与环状内周凸部26的内周面262之间、环状嵌入凹部22的底面221与环状内周凸部26的前端面261之间连续地形成。

如图4、图5所示，一对橡胶模具部2A、2B构成为，在配置在模腔20内的热塑性树脂6熔融时，相互接近直到一侧橡胶模具部2A的环状嵌入凹部22的底面221与另一侧橡胶模具部2B的环状内周凸部26的前端面261接触为止。在一对橡胶模具部2A、2B相互接近而在模腔20内对成形制品7进行成形时，从形成在模腔形成凸部21与模腔形成凹部25之间的本体空间201和形成在环状嵌入凹部22的底面221与环状内周凸部26的前端面261之间的剩余空间203，向形成在模腔形成凸部21的外周面212与环状内周凸部26的内周面262之间的立壁空间202供应热塑性树脂6。另外，在图4、图5中，由附图标记6A表示颗粒状的热塑性树脂，由附图标记6B表示熔融的热塑性树脂。

如图1、图2所示，在一侧的橡胶模具部2A上，贯通形成有在模腔形成凸部21的前端面211开口的吸引口27、和在环状嵌入凹部22的底面221开口的吸引通道28。吸引口27还兼具用于将颗粒状的热塑性树脂6A向模腔20内投入的投入口的作用。另外，吸引口27在配置在本体空间201内的颗粒状的热塑性树脂6A熔融时，还起着使得在该本体空间201内成为剩余的熔融状态的热塑性树脂6B溢出的空间的作用。

本例中成形的成形制品7，如上所述，是立壁部72在本体部71的全周呈大致垂直或者倾斜状地竖起的制品。另外，如图3所示，吸引通道28在环状嵌入凹部22的底面221中的与模腔形成凹部25的底面251对向的位置和与环状内周凸部26对向的位置的多个部位开口地形成。另外，图3表示在一侧橡胶模具部2A的吸引口27及多个吸引通道28的形成状态。

吸引通道28可以与形成立壁部72的位置相符地适当形成。

例如，在只形成相互对向的一对立壁部72的情况下，在环状嵌入凹部22的底面221上形成立壁部72的部分中，形成只在与模腔形成凹部25的底面251对向的位置和与环状内周凸部26对向的位置开口的吸引通道28。如图8所示，在环状嵌入凹部22的底面221上不形成立壁部72的剩余部分中，在与模腔形成凹部25的底面251对向的位置和与环状内周凸部26对向的位置，可以不形成吸引通道28。在这种情况下，可以在环状嵌入凹部22的底面221的不形成立壁部72的剩余部分，使一侧橡胶模具部2A中的模腔形成凸部21的外周面212与另一侧橡胶模具部2B中的环状内周凸部26的内周面262接触，熔融的热塑性树脂6不流入环状内周凸部26的前端面261与环状嵌入凹部22的底面221之间。

如图1、图2所示，吸引通道28的流路截面面积比吸引口27的流路截面面积小。吸引通道28以比热塑性树脂6A的颗粒小的流路截面面积形成，以便在利用真空机构5吸引模腔20内的气体(空气)时，不吸引模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6A。

在一侧橡胶模具部2A上不与另一侧橡胶模具部2B对向的一侧，重叠地配置支承板3。另外，在一侧橡胶模具部2A与支承板3之间，形成用于利用真空机构5进行真空吸引的真空吸引路径31。真空吸引路径31与吸引口27及多个吸引通道28连通。

如图4、图5所示，光照射机构4与另一侧橡胶模具部2B上的模腔形成凹部25的底面251平行地形成的外侧面206对向地配置。光照射成形装置1可以借助从光照射机构4照射到在另一侧橡胶模具部2B中的外侧面206上的光X，先从模腔形成凹部25侧使配置在模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6A熔融。并且，由于吸引口27及多个吸引通道28形成位于与光照射机构4相反侧的一侧橡胶模具部2A上，所以，直到颗粒状的热塑性树脂6A全部熔融为止，吸引口27及吸引通道28不被堵塞。因此，光照射成形装置1可以防止吸引通道28被堵塞，直到熔融的热塑性树脂6B填充整个模腔20为止，持续利用真空机构5进行真空吸引。

在图4、图5中，表示了对于将设有吸引口27的一侧橡胶模具部2A作为下侧地配置的一对橡胶模具部2A、2B，从另一侧橡胶模具部2B的上方利用光照射机构4照射光X的状态。与此相对，一对橡胶模具部2A、2B也可以以在水平方向上将一侧橡胶模具部2A和另一侧橡胶模具部2B组合起来的状态进行配置，从水平方向照射光X。另外，也可以对于将另一侧橡胶模具部2B作为下侧地配置的一对橡胶模具部2A、2B，从一侧橡胶模具部2A的上方利用光照射机构4照射光X。

虽然图中省略了，但是，在一对橡胶模具2A、2B中的至少一方，形成模腔20的模腔形成面可以与由橡胶材料构成的一般部分相比，设置光的吸收良好的物质而形成。例如，在一对橡胶模具2A、2B中，在与模腔20接触的部分形成光吸收性良好的表面层，可以使该表面层吸收从光照射机构4照射的光。在这种情况下，可以借助来自于表面层的热传导，加热并熔融模腔20内的热塑性树脂6。另外，在作为加热机构使用照射光以外的电磁波的装置的情况下，可以利用吸收光以外的电磁波而发热的材料形成上述表面层。在这种情况下，也可以获得表面层产生的同样的作用效果。

另外，在光照射成形装置1中，可以设置经由一对橡胶模具2A、2B冷却热塑性树脂6的冷却机构。该冷却机构例如可以作为向一对橡胶模具部2A、2B喷吹空气的鼓风机。在这种情况下，鼓风机可以进一步与热交换器组合并喷吹冷风，另外，例如，也可以喷吹粉末状的干冰等制冷剂。

其次，对于利用上述光照射成形装置1的光照射成形方法的作用效果进行说明。

首先，作为树脂配置工序(配置工序)，在形成于一对橡胶模具部2A、2B之间的模腔20内配置颗粒状的热塑性树脂6A。这时，热塑性树脂6A可以从形成在一侧橡胶模具部2A上的吸引口(投入口)27向相互组合状态的一对橡胶模具部2A、2B之间的模腔20内投入。另外，热塑性树脂6A也可以配置在处于打开状态的另一侧橡胶模具部2B的模腔形成凹部25内。在这种情况下，将一侧橡胶模具部2A组合到配置了热塑性树脂6A的另一侧橡胶模具部28B上。

另外，在将颗粒状的热塑性树脂6A配置到了模腔20内时，在形成模腔20的面与热塑性树脂6A之间、以及在热塑性树脂6A彼此之间，形成空隙。

特别是，在使用固态状的热塑性树脂6的情况下，可以在对模腔形成凹部25或模腔形成凸部21配置了热塑性树脂6之后，将一对橡胶模具部2A、2B组合起来。另外，热塑性树脂6可以将颗粒状的热塑性树脂和固态状的热塑性树脂组合起来使用。

另外，如图1、图2所示，在将一对橡胶模具部2A、2B组合起来的状态下，利用一侧橡胶模具部2A中的环状外周凸部23的内周面231和另一侧橡胶模具部2B的环状内周凸部26的外周面263，将形成在一对橡胶模具部2A、2B之间的分型面205的全周封闭起来。

其次，作为树脂成形工序(加热工序及施加压力工序)，如图1所示，利用真空机构5从真空吸引路径31经由吸引口27及多个吸引通道28开始模腔20内的真空吸引。这时，在模腔20内，从形成在颗粒状的热塑性树脂6A之间的空隙吸引空气，在一对橡胶模具部2A、2B上作用用于使它们相互接近的吸引力F，向颗粒状的热塑性树脂6A的颗粒相互之间施加压力。

并且，如图4所示，在持续利用真空机构5进行真空吸引的状态下，利用光照射机构4向另一侧橡胶模具部2B的外侧面206照射包含0.78～2μm的波长区域的光X。这时，光X的大部分透过另一侧橡胶模具部2B，被模腔20内的热塑性树脂6A吸收。并且，位于另一侧橡胶模具部2B中的配置在靠近光照射机构4一侧的模腔形成凹部25的底面251附近的热塑性树脂6A被强烈地加热。配置在模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6A，在模腔20的本体空间201中，从位于另一侧橡胶模具部2B的模腔形成凹部25的底面251附近的颗粒开始先熔融。

另外，利用真空机构5向一对橡胶模具部2A、2B施加压力是从热塑性树脂6开始熔融之前起进行的。

这时，在模腔20内，颗粒状的热塑性树脂6A的颗粒彼此之间的空隙处于大致真空状态。并且，作为利用模腔20的内部与外部的压力差向一对橡胶模具部2A、2B施加压力的结果，压力作用到颗粒状的热塑性树脂6A的颗粒彼此之间。在该状态下，当本体空间201内的颗粒状的热塑性树脂6A被光照射机构4加热熔融时，作用到颗粒之间的压力被释放，由于作用到一对橡胶模具部2A、2B上的吸引力F，本体空间201的容积减少。借此，一对橡胶模具部2A、2B相互接近相当于本体空间201的容积所减少的量。

另外，模腔20内的热塑性树脂6A开始熔融之后，还继续由真空机构5进行模腔20内的真空吸引。

如图5所示，模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6A，在模腔20的本体空间201中先从位于模腔形成凹部25的底面251附近的颗粒开始熔融，接着，向位于模腔形成凸部21的前端面211附近的颗粒依次进行熔融。另外，配置在模腔20中的立壁空间202及剩余空间203中的颗粒状的热塑性树脂6A，直到配置在本体空间201中的颗粒状的热塑性树脂6A基本上全部熔融为止，不熔融而保持颗粒状态。从而，可以从形成在配置于吸引口27及多个吸引通道28中的颗粒状的热塑性树脂6A之间的空隙，持续进行模腔20的本体空间201的真空吸引。

在本体空间201中的颗粒状的热塑性树脂6A熔融、一对橡胶模具部2A、2B相互接近时，配置在立壁空间202及剩余空间203中的颗粒状的热塑性树脂6A熔融。这时，剩余空间203中的熔融的热塑性树脂6B，在通过一对橡胶模具部2A、2B的接近而使剩余空间203的容积减少时，被向立壁空间202供应。另外，在本体空间201中剩余的熔融状态的热塑性树脂6B也被向立壁空间202供应。

另外，通过热塑性树脂6A熔融，形成在模腔20内的空隙几乎消失。

这样，在立壁空间202中的颗粒状的热塑性树脂6A熔融时，立壁空间202中的热塑性树脂6的不足的量，可以从剩余空间203及本体空间201补充，可以避免形成在立壁空间202中的立壁部72的厚度变薄。另外，在配置在模腔20内的热塑性树脂6熔融时，一对橡胶模具部2A、2B相互接近，直到一侧橡胶模具部2A的环状嵌入凹部22的底面221与另一侧橡胶模具部2B的环状内周凸部26的前端面261接触为止。并且，在环状嵌入凹部22的底面221与环状内周凸部26的前端面261之间，成形薄片状(飞边状)的热塑性树脂的成形制品。

这样，在树脂成形工序中，直到熔融的热塑性树脂6B被填充到整个模腔20中为止，持续由真空机构5进行的真空吸引，可以使熔融的热塑性树脂6B遍布到容积减少了的整个模腔20中。

其次，作为树脂冷却工序，保持熔融的热塑性树脂6B填充到一对橡胶模具部2A、2B的模腔20内的状态。这时，熔融的热塑性树脂6B被冷却并且固化，在本体空间201中成形本体部71，并且，在立壁空间202中成形立壁部7，可以获得热塑性树脂6的成形制品7。

另外，在树脂冷却工序中，继续进行施加压力工序，继续由真空机构5进行的模腔20内的真空吸引。并且，在树脂冷却工序，直到成形制品7的冷却完毕为止，继续进行真空吸引。

借此，在从热塑性树脂6的熔融开始时起直到将熔融的热塑性树脂6冷却并固化为止的期间，保持模腔20的容积缩小的状态。因此，在直到热塑性树脂6固化为止的期间，可以保持容积缩小的模腔20的形状。并且，可以将熔融的热塑性树脂6的泄漏、冷却固化时的热塑性树脂6的变形抑制在最小限度，可以高精度地成形与容积缩小后的模腔20的形状相符的形状的热塑性树脂6的成形制品7。

另外，在本例中，在树脂冷却工序中，还表示了继续由真空机构5进行的模腔20内的真空吸引的情况。除此之外，也可以在将真空吸引路径31关闭之后，通过将真空机构5从真空吸引路径31分离，保持模腔20内被减压的状态。另外，也可以通过对一对橡胶模具部2A、2B机械地施加外力，保持容积缩小的模腔20的形状。

另外，在本例中，由于使用橡胶制的成形模，所以，与过去的金属模相比，热塑性树脂6的温度降低缓慢。因此，不容易产生由急剧冷却引起的成形制品7的弯曲或缩孔。进而，通过在使模腔20的容积缩小的状态下缓慢地冷却，还可以获得下面所述的效果。在热塑性树脂6的温度降低时，其容积缩小。这时，追随着热塑性树脂6的容积减少，一对橡胶模具部2A、2B相互接近若干，可以使模腔20的容积缩小。借此，可以高精度地成形与容积缩小之后的模腔20的形状相符的形状的热塑性树脂6的成形制品7。

之后，作为成形制品取出工序，将一对橡胶模具部2A、2B分型，可以取出成形的成形制品7。

在本例中，与橡胶模具部2A、2B相比，可以将热塑性树脂6更强烈地加热以使之熔融，抑制橡胶模具部2A、2B的温度上升，有效地加热热塑性树脂6。因此，在成形热塑性树脂6的成形制品7时，可以有效地防止橡胶模具部2A、2B的热劣化。

另外，由于使模腔20的容积缩小以成形成形制品7，所以没有必要向模腔20内填充熔融状态的热塑性树脂6B。另外，不需要预先使热塑性树脂6熔融并向模腔20注入的树脂注入喷嘴等装置。另外，可以将配置在模腔20内的热塑性树脂6基本上全部用于成形制品7的成形。

因此，根据本例的光照射成形装置1及利用该装置的光照射成形方法，不需要预先熔融热塑性树脂6并将其向模腔20注入的装置，能够以少的热塑性树脂6的使用量对成形制品7进行成形。

(实施例2)

本例中，表示出了上述光照射成形装置1的结构与上述实施例1不同的结构的某些例子。

上述一对橡胶模具部2A、2B也可以是下面所述的结构，即，除了通过上述环状外周凸部23的内周面231与上述环状内周凸部26的外周面263的嵌合而将一对橡胶模具部2A、2B之间的分型面205的全周闭塞之外，如图9所示，借助粘贴到形成在一对橡胶模具部2A、2B之间的分型面205的全周上的树脂带35将分型面205的全周闭塞。

具体地说，在一侧橡胶模具部2A上形成模腔形成凸部210，并且，在其外缘部的全周上形成环状凹部220，在另一侧橡胶模具部2B上形成模腔形成凹部250，并且,在其外缘部的全周上形成环状凸部260。

并且，借助跨越一侧橡胶模具部2A的侧面207与另一侧橡胶模具部2B的侧面207之间粘贴的树脂带35，封闭一侧橡胶模具部2A与另一侧橡胶模具部2B之间的分型面205处的间隙29。这时，在环状凹部220的底面与环状凸部260的前端面之间，配置与用于成形制品7的成形的热塑性树脂6相同组分的热塑性树脂6的间隔件61。并且，通过调节间隔件61的高度，可以将本体空间201的成形之前的容积、即模腔20的成形之前的容积设定成想要的容积。在这种情况下，可以利用树脂带35防止熔融的模腔20内的热塑性树脂6从分型面205处的间隙29向外部泄漏。

另外，如图10所示，上述光照射机构4可以如下面所述地构成，即，所述光照射机构4一边沿着与另一侧橡胶模具部2B中的与模腔形成凹部25的底面251平行地形成的外侧面206从一侧向另一侧、即从与一对橡胶模具部2A、2B相向的方向正交的方向上的一侧向另一侧依次移动，一边部分地照射光X。并且，借助真空机构5将配置了热塑性树脂6的模腔20内形成真空状态，通过利用依次移动的光照射机构4照射光X，从一对橡胶模具部2A、2B的模腔20的一侧沿着另一侧依次加热并熔融热塑性树脂6。借此，使一对橡胶模具部2A、2B从一侧沿着另一侧依次相互接近，将热塑性树脂6填充到整个模腔20内，可以获得成形制品7。在这种情况下，通过使模腔20内的颗粒状的热塑性树脂6A部分地持续熔融，可以稳定地使熔融的热塑性树脂6B遍布整个模腔20。

在本例中，光照射成形装置1的其它结构也和上述实施例1一样，可以获得和上述实施例1同样的作用效果。

Claims (8)

1.一种成形装置，其特征在于，包括：

成形模，所述成形模在内部具有模腔，所述模腔被容积可变地构成，用于配置固体状的热塑性材料，

加热机构，所述加热机构将配置在上述模腔内的热塑性材料加热并熔融，

施加压力机构，所述施加压力机构向上述成形模施加压力，以便使上述模腔的容积缩小。

2.如权利要求1所述的成形装置，其特征在于，上述施加压力机构，至少在从上述热塑性材料开始熔融之前起直到该热塑性材料的温度开始降低为止的期间，持续向上述成形模施加压力。

3.如权利要求2所述的成形装置，其特征在于，上述施加压力机构，在直到熔融的上述热塑性材料固化为止的期间，持续向上述成形模施加压力。

4.如权利要求1至3中任一项所述的成形装置，其特征在于，上述成形模形成能够缩小上述模腔的容积的结构，

上述施加压力机构是将上述模腔内减压的装置。

5.如权利要求1至4中任一项所述的成形装置，其特征在于，上述加热机构是照射将被上述热塑性材料和上述成形模的上述模腔形成面中的至少一方吸收的电磁波的装置。

6.如权利要求1至5中任一项所述的成形装置，其特征在于，还配备有冷却上述热塑性材料的冷却机构。

7.一种热塑性成形制品的制造方法，其特征在于，包括：

配置工序，在所述配置工序中，将固体状的热塑性材料配置到成形模的模腔内；

加热工序，在所述加热工序中，将上述热塑性材料加热并熔融；

施加压力工序，在所述施加压力工序中，向上述成形模施加压力，以便使上述模腔的容积缩小，

冷却工序，在所述冷却工序中，将熔融的上述热塑性材料冷却并固化，

在进行上述加热工序及上述冷却工序时进行上述施加压力工序，并且，在直到该冷却工序结束之前的期间一直持续进行上述施加压力工序。

8.如权利要求7所述的热塑性成形制品的制造方法，其特征在于，上述成形模形成能够缩小上述模腔容积的结构，

上述施加压力工序通过将上述模腔内减压来进行。