JP2011189549A - 光照射成形用のゴム型、光照射成形装置及び光照射成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる光照射成形用のゴム型、光照射成形装置及び光照射成形方法を提供すること。
【解決手段】光照射成形用のゴム型２は、成形品６を成形するための成形キャビティ２０Ａと、成形キャビティ２０Ａに連結した補助キャビティ２０Ｂとを有する。光照射成形用のゴム型２は、その表面から光Ｘを照射し、この光Ｘを成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂに充填した熱可塑性樹脂粒子５に吸収させて溶融させる際に、成形キャビティ２０Ａを形成する型部分に比べて補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分を多く変形させることによって、補助キャビティ２０Ｂから成形キャビティ２０Ａへ溶融樹脂５１が供給される構造を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、光を照射して熱可塑性樹脂の成形品を得るための光照射成形用のゴム型、光照射成形装置及び光照射成形方法に関する。

熱可塑性樹脂を用いて所定形状の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、例えば、特許文献１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開示されている。

また、特許文献２においては、ゴム型において、キャビティに連通する余剰空間を形成し、この余剰空間を、キャビティ内において熱可塑性樹脂が最後に到達する末端部位に連通させることが開示されている。
さらに、特許文献３においては、ゴム型のキャビティ内に充填した粒子状態の熱可塑性樹脂に、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して、この熱可塑性樹脂を加熱して溶融させ、キャビティにおいて残された空間に、溶融状態の熱可塑性樹脂を追加充填することが開示されている。

特開２００７−２１６４４７号公報 特開２００９−１５４３６７号公報 特開２００９−２４１４５５号公報

しかしながら、成形品の形状は様々であり、特に成形品が薄肉の複雑な形状を有する場合等には、ゴム型のキャビティの末端まで熱可塑性樹脂が到達し難い問題がある。これを解消するために特許文献２、３の技術があるが、より安定した寸法精度の成形品を成形するためには十分ではない。
また、特許文献３の追加充填方法によると、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備が必要となり、さらに、追加充填を行うための時間も別途必要になる。

本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる光照射成形用のゴム型、光照射成形装置及び光照射成形方法を提供しようとするものである。

第１の発明は、光を透過する性質を有するゴム材料からなり、キャビティ内に充填した熱可塑性樹脂粒子に光を照射して溶融、固化させて成形品を得るよう構成した光照射成形用のゴム型であって、
上記キャビティは、熱可塑性樹脂粒子を充填し溶融させて成形品を成形するための成形キャビティと、熱可塑性樹脂粒子を投入する投入口が設けられ、連結部を介して上記成形キャビティに連結した補助キャビティとからなり、
当該ゴム型の表面から光を照射し、該光を上記成形キャビティ及び上記補助キャビティに充填した熱可塑性樹脂粒子に吸収させて該熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂とする際に、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給される構造を有することを特徴とする光照射成形用のゴム型にある（請求項１）。

第２の発明は、上記光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段とを有する光照射成形装置であって、
上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填する上記熱可塑性樹脂粒子を加熱、溶融させるよう構成したことを特徴とする光照射成形装置にある（請求項８）。

第３の発明は、上記光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段と、上記型空間内の真空引きを行う真空手段とを有する光照射成形装置であって、
上記真空手段によって上記型空間内の真空引きを行うとともに、上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填した上記熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂としたときに、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給されるよう構成したことを特徴とする光照射成形装置にある（請求項９）。

第４の発明は、上記光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段を用い、
該光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填する上記熱可塑性樹脂粒子を加熱、溶融させることを特徴とする光照射成形方法にある（請求項１０）。

第５の発明は、上記光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段と、上記型空間内の真空引きを行う真空手段とを用い、
該真空手段によって上記型空間内の真空引きを行うとともに、上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填した上記熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂としたときに、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給されるよう構成したことを特徴とする光照射成形方法にある（請求項１１）。

第１の発明の光照射成形用のゴム型においては、成形キャビティに対して連結部を介して補助キャビティを連結してなる。そして、ゴム型の表面から光を照射したときには、この光の多くが、ゴム型を透過して成形キャビティ及び補助キャビティ内の熱可塑性樹脂粒子に吸収され、この熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂とすることができる。このとき、成形キャビティを形成する型部分に比べて補助キャビティを形成する型部分が多く変形することによって、補助キャビティから成形キャビティへ溶融樹脂が供給される。

これにより、成形キャビティに形成された残空間には、追加充填を行うことなく、補助キャビティから迅速に溶融樹脂を充填することができる。そのため、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にすることができ、追加充填を行うための時間をなくすことができる。
また、成形キャビティが薄肉の複雑形状を有している場合であっても、補助キャビティから溶融樹脂を供給できることにより、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる。

それ故、第１の発明の光照射成形用のゴム型によれば、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる。

第２、第４の発明の光照射成形装置、光照射成形方法においては、光発生手段から発せられた光を熱可塑性樹脂粒子に効果的に吸収させて、成形キャビティに寸法精度が優れた成形品を成形することができる。その他、第２、第４の発明においても、第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。
それ故、第２、第４の発明の光照射成形装置、光照射成形方法によれば、第１の発明と同様に、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる。

第３、第５の発明の光照射成形装置、光照射成形方法においては、真空手段によって型空間内の真空引きを行ったときには、ベースモールド型によって、中子型を構成する複数の分割型部の型締め（型開きの防止）を行うことができる。また、型空間内の真空引きを行うとともに光発生手段によってゴム型の表面から０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を照射したときには、成形キャビティ及び補助キャビティに充填した熱可塑性樹脂粒子が溶融樹脂となる。このとき、成形キャビティを形成する型部分に比べて補助キャビティを形成する型部分が多く変形し、補助キャビティの容積が縮小することによって、補助キャビティから成形キャビティへ溶融樹脂が供給される。これにより、成形キャビティに寸法精度が優れた成形品を成形することができる。その他、第３、第５の発明においても、第１の発明と同様の作用効果を得ることができる。

それ故、第３、第５の発明の光照射成形装置、光照射成形方法によれば、第１の発明と同様に、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティに成形する成形品の寸法精度を安定して維持することができる。

実施例における、ゴム型の構成を模式的に示す斜視説明図。 実施例における、熱可塑性樹脂粒子を充填する前のゴム型を、正面から見た状態で示す断面説明図。 実施例における、熱可塑性樹脂粒子を充填したゴム型を、側方から見た状態で示す断面説明図。 実施例における、ゴム型内の熱可塑性樹脂粒子に光を照射して溶融させ、ゴム型の補助型が変形した状態を、側方から見た状態で示す断面説明図。 実施例における、ゴム型の成形型内に成形品を成形した状態を、正面から見た状態で示す断面説明図。 実施例における、シリコーンゴムにおける光の透過率を示すグラフ。 実施例における、熱可塑性樹脂粒子を充填する前の他のゴム型を、側方から見た状態で示す断面説明図。

上述した第１〜第５の発明における好ましい実施の形態につき説明する。
第１〜第５の発明において、上記ゴム型を介して上記熱可塑性樹脂粒子に照射する光（電磁波）としては、波長が０．７８〜２μｍの領域の光だけでなく、これ以外の領域の光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粒子に照射する光は、波長が０．７８〜２μｍの領域の光を、これ以外の領域の光よりも多く含むことが好ましい。

また、上記複数の分割型部は、一対の分割型部とすることができ、３つ以上の分割型部とすることもできる。また、分割型部は、対称形状に分割する必要はなく、種々の分割面（波状、凹凸状、のこぎり状等の分割面）によって分割することができる。
また、第１〜第５の発明において、上記光発生手段は、１個だけでなく、複数個を用いることができる。すなわち、成形品（あるいはキャビティ）の形状によっては、両側又は上下左右から光を照射した方が好ましい場合がある。

また、第１〜第５の発明において光照射成形に用いる熱可塑性樹脂粒子（以下、単に熱可塑性樹脂ということがある。）としては、光（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。
この熱可塑性樹脂粒子は、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、環状オレフィン樹脂、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。

上記熱可塑性樹脂のうち、光照射成形に用いる熱可塑性樹脂として好適なものとして、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。

さらに、上記熱可塑性樹脂は、非晶性熱可塑性樹脂であることが好ましい。
熱可塑性樹脂の冷却速度は、ゴム型がゴム製であるため、金型の場合に比べて遅くなる。そのため、冷却中に熱可塑性樹脂の結晶性が高くなることがあり、これによって、成形品の寸法精度が低下したり、成形品の耐衝撃性が低下したりすることがある。これに対し、熱可塑性樹脂を非晶性熱可塑性樹脂にすることにより、上記成形品の寸法精度の低下及び耐衝撃性の低下等を防止できる場合がある。

また、上記ゴム型は、シリコーンゴムからなることが好ましい。
この場合には、ゴム型の作製が容易であるとともに、上記０．７８〜２μｍの波長領域を含む光により、ゴム型をほとんど加熱することなく熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる。
また、シリコーンゴムの硬度は、ＪＩＳ−Ａ規格測定において２５〜８０であることが好ましい。

第１〜第５の発明において、上記０．７８〜２μｍの波長領域を含む光により、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の波長領域を含む光は、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の波長領域を含む光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。
また、第１〜第５の発明のゴム型を構成する中子型においては、成形品のサンプル（マスターモデル）の形状を転写することによって容易にキャビティを形成することができる。そのため、中子型にキャビティを形成することが容易である。

また、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させる構成は、型部分の形状によって定まる剛性である形状剛性（曲げ剛性）の値を、成形キャビティを形成する型部分に比べて補助キャビティを形成する型部分を低くすることによって実現することができる。また、上記構成は、型部分に使用する材料によって定まる剛性である材料剛性の値を、成形キャビティを形成する型部分に比べて補助キャビティを形成する型部分を低くすることによって実現することもできる。
形状剛性を低くするためには、型部分の厚みを小さくしたり、型部分を板形状にしたりすることができる。材料剛性を低くするためには、型部分を低剛性の（柔らかい）材料から形成することができる。

また、上記補助キャビティ及び該補助キャビティを形成する型部分は、厚み方向を同じ方向とした板形状を有しており、上記成形キャビティを形成する型部分の曲げ剛性に比べて、上記補助キャビティを形成する型部分の曲げ剛性を低くすることが好ましい（請求項２）。
この場合には、補助キャビティを形成する型部分をより変形し易くすることができ、補助キャビティの容積が縮小することによって、補助キャビティから成形キャビティへ溶融樹脂をより供給し易くすることができる。

また、上記補助キャビティには、上記連結部を介して上記成形キャビティが複数連結してあることが好ましい（請求項３）。
この場合には、複数の成形キャビティにおいて同時に成形品を成形することができる。また、成形キャビティ及び補助キャビティに充填した熱可塑性樹脂粒子を加熱して溶融樹脂としたとき、補助キャビティから各成形キャビティへ同時に溶融樹脂を供給することができる。

また、上記補助キャビティの容積は、上記成形キャビティの容積よりも大きいことが好ましい（請求項４）。
この場合には、補助キャビティから各成形キャビティへより効果的に溶融樹脂を供給することができる。

また、上記ゴム型は、上記キャビティを形成してなる中子型と、該中子型を内部に配置する形状を有するベースモールド型とからなり、上記中子型は、上記キャビティを開放して成形品を取り出すための分割面において複数の分割型部を組み合わせてなり、上記中子型と上記ベースモールド型とが合わさる接触面における少なくとも一方には、上記複数の分割型部の型開きを防止するために真空状態にする型空間が形成してあることが好ましい（請求項５）。

この場合には、ゴム型を構成する中子型におけるキャビティ内に熱可塑性樹脂粒子を充填する際には、型空間内の真空引きを行う。そして、型空間内を真空状態にする一方、ベースモールド型の周辺の圧力を大気圧以上の状態にすることにより、ベースモールド型に中子型を押圧する力を作用させることができる。これにより、ゴム型を構成する中子型及びベースモールド型を、成形キャビティ及び補助キャビティの容積が縮小するように容易に変形させることができる。また、成形キャビティを構成する中子型及びベースモールド型の型部分に比べて、補助キャビティを構成する中子型及びベースモールド型の型部分を容易に多く変形させることができる。
また、複数の分割型部の分割面が開かないようにすることができ、ベースモールド型によって複数の分割型部の型締めを行うことができる。そのため、熱可塑性樹脂粒子を充填する際の圧力が複数の分割型部に加わるときでも、この複数の分割型部が型開きをしてしまうことを防止することができる。

また、上記ゴム型は、上記成形キャビティを形成する成形型と、上記補助キャビティを形成してなる中子型及び該中子型を内部に配置する形状を有するベースモールド型とからなる補助型とを組み合わせてなり、上記中子型と上記ベースモールド型とが合わさる接触面における少なくとも一方には、真空状態にする型空間が形成してあることが好ましい（請求項６）。

この場合には、ゴム型を、成形キャビティを形成する成形型と、補助キャビティを形成する補助型とを組み合わせて構成し、成形型に比べて補助型をより変形し易く形成することができる。すなわち、成形型における成形キャビティ及び補助型の中子型における補助キャビティに熱可塑性樹脂粒子を充填する際には、補助型における型空間内の真空引きを行う。そして、型空間内を真空状態にする一方、ベースモールド型の周辺の圧力を大気圧以上の状態にすることにより、ベースモールド型に中子型を押圧する力を作用させることができる。
これにより、補助型を構成する中子型及びベースモールド型を、補助キャビティの容積が縮小するように容易に変形させることができる。また、成形キャビティを構成する成形型に比べて、補助キャビティを構成する中子型及びベースモールド型を容易に多く変形させることができる。

また、上記型空間は、上記接触面において、型同士が互いに接触する接触部と互いに接触しない溝部とを繰り返し交互に形成してなることが好ましい（請求項７）。
この場合には、型空間は、接触面において、中子型とベースモールド型とが互いに接触する接触部と互いに接触しない溝部とを繰り返し交互に形成してなる。
これにより、中子型とベースモールド型とをより変形し易くすることができ、補助キャビティの容積が縮小するように容易に変形させることができる。また、これにより、ベースモールド型から中子型に加わる圧力をできるだけ均一にすることができ、安定して複数の分割型部の型開きを防止することもできる。

以下に、本発明の光照射成形用のゴム型、光照射成形装置及び光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。
本例の光照射成形用のゴム型２は、図１〜図５に示すごとく、光Ｘを透過する性質を有するゴム材料からなり、キャビティ２０内に充填した熱可塑性樹脂粒子５に光Ｘを照射して溶融、固化させて成形品６を得るよう構成してある。
図１には、ゴム型２の構成を模式的に示す。同図に示すごとく、キャビティ２０は、熱可塑性樹脂粒子５を充填し溶融させて成形品６を成形するための成形キャビティ２０Ａと、熱可塑性樹脂粒子５を投入する投入口２１３が設けられ、連結部２０１を介して成形キャビティ２０Ａに連結した補助キャビティ２０Ｂとからなる。図４に示すごとく、光照射成形用のゴム型２は、その表面から光Ｘを照射し、この光Ｘを成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂに充填した熱可塑性樹脂粒子５に吸収させてこの熱可塑性樹脂粒子５を溶融樹脂５１とする際に、成形キャビティ２０Ａを形成する型部分に比べて補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分を多く変形させることによって、補助キャビティ２０Ｂから成形キャビティ２０Ａへ溶融樹脂５１が供給される構造を有している。

以下に、本例の光照射成形用のゴム型２、光照射成形装置１及び光照射成形方法につき、図１〜図７を参照して詳説する。
本例の光照射成形用のゴム型２を構成する中子型２１及びベースモールド型２２は、ゴム材料としてのシリコーンゴムからなる。このゴム型２は、成形する成形品６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。また、ゴム型２は、ゴム製であるため、成形後の成形品６を取り出す際の型開きを行うための分割面（パーティング面）２１２（図３参照）を簡単にかつ任意に形成することができる。

本例においては、熱可塑性樹脂粒子５として、非晶性熱可塑性樹脂であるとともにゴム変性熱可塑性樹脂であるＡＢＳ樹脂の粒子を用いる。熱可塑性樹脂粒子５としては、粒子径が１〜２０００μｍのものを用いることができる。
図２は、熱可塑性樹脂粒子５を充填する前のゴム型２を示す。同図に示すごとく、本例のゴム型２は、成形キャビティ２０Ａを形成してなる中子型２１及びこの中子型２１を内部に配置する形状を有するベースモールド型２２とからなる成形型２Ａと、補助キャビティ２０Ｂを形成してなる中子型２１及びこの中子型２１を内部に配置する形状を有するベースモールド型２２とからなる補助型２Ｂとを組み合わせてなる。各中子型２１は、キャビティ２０を開放して成形品６を取り出すための分割面２１２において複数の分割型部２１１を組み合わせてなる。

成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおいて、中子型２１の外面と対面するベースモールド型２２の内面としての接触面２３には、複数の分割型部２１１の型開きを防止するために真空状態にする型空間２４が形成してある。この型空間２４は、接触面２３において、中子型２１の外面とベースモールド型２２の内面とが互いに接触する接触部２４１と互いに接触しない溝部２４２とを繰り返し交互に形成してなる。
補助キャビティ２０Ｂ及び補助型２Ｂ（補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分）は、それらの厚み方向を同じ方向とした板形状を有している。補助キャビティ２０Ｂ及び補助型２Ｂは、一方向への寸法を小さくして板形状としている。そして、成形型２Ａ（成形キャビティ２０Ａを形成する型部分）の曲げ剛性に比べて、補助型２Ｂ（補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分）の曲げ剛性は低くなっている。

図２、図３に示すごとく、成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおいて、本例の中子型２１は、直方形状に形成してある。成形型２Ａのベースモールド型２２は、中子型２１を収容する収容穴２２０を形成した有底の断面環形状に形成してある。補助型２Ｂのベースモールド型２２は、中子型２１を入れる収容穴２２０を形成し、横断面方向Ｗ（成形キャビティ２０Ａと補助キャビティ２０Ｂとが連結される方向に直交する断面方向）の四方を囲う形状に形成してある。図３は、ゴム型２のキャビティ２０内に熱可塑性樹脂粒子５を充填した状態を示す。
成形型２Ａのベースモールド型２２は、底部２２１と、底部２２１の縁部から立設した環状の側壁部２２２とによる容器形状に形成してある。補助型２Ｂのベースモールド型２２の側壁部２２２の上端面には、蓋部２２３が配置され、この蓋部２２３は、補強パイプ、補強板等の金属部材によって補強することができる。

成形型２Ａにおける型空間２４は、ベースモールド型２２の側壁部２２２の内面に対して上下方向Ｈとこれに直交する横断面方向Ｗとに形成した格子状の溝部２４２、及びベースモールド型２２の底部２２１の内面（上面）に対して形成した格子状の溝部２４２によって構成してある。補助型２Ｂにおける型空間２４は、ベースモールド型２２の側壁部２２２の内面に対して上下方向Ｈとこれに直交する横断面方向Ｗとに形成した格子状の溝部２４２によって構成してある。そして、接触部２４１は、格子状に形成した溝部２４２の間に残された残部として形成されている。また、補助型２Ｂの中子型２１と蓋部２２３との間には、型空間２４に連通する連通空間２２４が形成されている。

図１、図２に示すごとく、本例のゴム型２においては、補助キャビティ２０Ｂには、連結部２０１を介して複数の成形キャビティ２０Ａが連結してある。補助型２Ｂに形成した１つの補助キャビティ２０Ｂには、成形型２Ａに形成した複数の成形キャビティ２０Ａが連結部２０１を介して連結してある。また、補助キャビティ２０Ｂの容積は、複数の成形キャビティ２０Ａの全体の容積よりも大きくなっている。

図４は、ゴム型２を備えた光照射成形装置１の構成を示す。同図に示すごとく、本例においては、光照射成形用のゴム型２と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光Ｘを発生させる光発生手段３と、型空間２４内の真空引きを行う真空手段４１とを有する光照射成形装置１を用いて、熱可塑性樹脂の成形品６を成形する。そして、光照射成形方法においては、真空手段４１によって型空間２４内の真空引きを行うとともに、光発生手段３によってゴム型２の表面から光Ｘを照射して、キャビティ２０（成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂ）内に充填した熱可塑性樹脂粒子５を溶融樹脂５１としたときに、成形型２Ａ（成形キャビティ２０Ａを形成する型部分）に比べて補助型２Ｂ（補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分）を多く変形させることによって、補助キャビティ２０Ｂから成形キャビティ２０Ａへ溶融樹脂５１が供給される。

本例の光発生手段３は、０．７８〜２μｍの波長領域（ほぼ近赤外線の波長領域に相当する。）を含む光Ｘを発するハロゲンランプ３１を用いて構成してある。このハロゲンランプ３１は、０．７８〜２μｍの波長領域内に（本例では約０．９μｍに）光強度のピークを有するものを用いた。

図４に示すごとく、本例の光発生手段３は、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光（電磁波）Ｘを発するハロゲンランプ（光源）３１と、ハロゲンランプ３１から発した光Ｘを配光して反射するリフレクタ３２と、リフレクタ３２から反射された光Ｘをさらに反射させてゴム型２へ導くための中継反射鏡３３とを有している。中継反射鏡３３は、上下及び左右に揺動可能に構成してあり、その反射面が、中継反射鏡３３を回動させるための回動中心軸線Ｃ１に対して傾斜する方向Ｃ２を向いている。
そして、光発生手段３は、リフレクタ３２から配光して反射された光Ｘが中継反射鏡３３に導かれ、中継反射鏡３３を回動中心軸線Ｃ１の回りに回動させることによって、中継反射鏡３３によって反射した光Ｘを、円を描くようにゴム型２に照射するよう構成してある。本例の光発生手段３は、ゴム型２に対する横断面方向Ｗの両側の側部に配設され、横断面方向Ｗの両側からゴム型２に対して光Ｘを照射するよう構成してある。

図２に示すごとく、補助型２Ｂにおいて、一対の分割型部２１１における分割面２１２の上部位置には、熱可塑性樹脂粒子５をキャビティ２０内に投入するための投入口２１３が形成してある。この投入口２１３は、一対の分割型部２１１の両方に跨って形成してある。
本例の真空手段４１は、真空ポンプによって構成してあり、成形型２Ａのベースモールド型２２の下方には、真空ポンプに接続される吸引口２２５が形成してある。

次に、上記光照射成形用のゴム型２を用いた光照射成形方法、及び本例による作用効果について説明する。
まず、図２に示すごとく、各中子型２１を各ベースモールド型２２の収納穴２２０に配置して、成形型２Ａと補助型２Ｂとを組み合わせる。
次いで、図３に示すごとく、補助型２Ｂの中子型２１の投入口２１３から熱可塑性樹脂粒子５を投入する。このとき、熱可塑性樹脂粒子５は、補助キャビティ２０Ｂから成形キャビティ２０Ａへと落下し、補助キャビティ２０Ｂ及び成形キャビティ２０Ａに充填される。

次いで、図４に示すごとく、成形型２Ａのベースモールド型２２の吸引口２２５に真空手段４１を接続して、成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおける型空間２４の真空引きを行う。そして、成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおける型空間２４内が真空状態になったときには、各ベースモールド型２２の周辺の圧力を大気圧状態にすることにより、各ベースモールド型２２には各中子型２１を押圧する力を作用させることができる。これにより、複数の分割型部２１１の分割面２１２が開かないようにすることができ、各ベースモールド型２２によって複数の分割型部２１１の型締めを行うことができる。そして、熱可塑性樹脂粒子５を充填する際の圧力が一対の分割型部２１１に加わるときでも、この一対の分割型部２１１が型開きをしてしまうことを防止することができる。

次いで、同図に示すごとく、光発生手段３によってベースモールド型２２の表面から０．７８〜２μｍの波長領域を含む光Ｘを照射する。このとき、光Ｘの多くがベースモールド型２２及び中子型２１を透過する一方、この透過した光Ｘが成形キャビティ２０Ａ内及び補助キャビティ２０Ｂ内の熱可塑性樹脂粒子５に吸収され、熱可塑性樹脂粒子５が加熱される。これにより、ゴム型２に比べて熱可塑性樹脂粒子５を選択的に加熱して溶融させて溶融樹脂５１とすることができ、ゴム型２の温度上昇を抑制して、熱可塑性樹脂粒子５を効果的に加熱することができる。そのため、熱可塑性樹脂粒子５の成形品６を成形する際に、ゴム型２の熱劣化を効果的に防止することができる。
なお、型空間２４の真空引きと光Ｘの照射とは同時に行うことができる。

ここで、図６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Ｘの透過率（％）をとって、各シリコーンゴムにおける光Ｘ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Ｘ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粒子５に吸収させることができる。

また、光発生手段３によって光Ｘの照射を行い熱可塑性樹脂粒子５が溶融樹脂５１になるときには、樹脂が占める嵩密度（体積）が縮小する。そして、ゴム型２（成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおける中子型２１及びベースモールド型２２）の変形によって成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂの体積が縮小し、熱可塑性樹脂粒子５が溶融したときに形成される隙間である残空間は、熱可塑性樹脂粒子５の溶融とほぼ同時になくなる。
つまり、熱可塑性樹脂粒子５が溶融樹脂５１になるときには、型空間２４の圧力（真空状態）がベースモールド型２２の外部の圧力（通常は大気圧）よりも低いことにより、中子型２１及びベースモールド型２２が外気によって押さえ付けられて変形する。このとき、成形キャビティ２０Ａを形成する型部分（成形型２Ａ）の剛性に比べて補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分（補助型２Ｂ）の剛性が低くなっており、成形キャビティ２０Ａを形成する型部分に比べて補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分が多く変形する。そして、成形キャビティ２０Ａの体積が縮小する絶対量（体積減少量）に比べて、補助キャビティ２０Ｂの体積が縮小する絶対量（体積減少量）の方が大きくなる。

これにより、補助キャビティ２０Ｂを形成する型部分をまるで吐出ポンプのように作用させることができ、補助キャビティ２０Ｂから成形キャビティ２０Ａへと溶融樹脂５１を供給することができる。本例では、補助キャビティ２０Ｂの容積が成形キャビティ２０Ａの容積よりも大きく、補助キャビティ２０Ｂが十分な容積を持っているため、上記吐出ポンプの作用を適切に発揮することができる。

こうして、成形キャビティ２０Ａに追加充填を行うことなく、補助キャビティ２０Ｂから迅速に溶融樹脂５１を充填することができる。そのため、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にすることができ、追加充填を行うための時間をなくすことができる。
また、成形キャビティ２０Ａが薄肉の複雑形状を有している場合であっても、補助キャビティ２０Ｂから溶融樹脂５１を供給できることにより、成形キャビティ２０Ａに成形する成形品６の寸法精度を安定して維持することができる。

その後、図５に示すごとく、成形キャビティ２０Ａの全体に溶融樹脂５１の充填が行われた後には、光発生手段３による加熱を中止し、中子型２１のキャビティ２０（成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂ）内において加熱溶融した溶融樹脂５１を冷却し、この溶融樹脂５１を固化させて成形品６を成形することができる。
なお、成形キャビティ２０Ａ内における成形品６と、補助キャビティ２０Ｂ及び連結部２０１に成形した樹脂とは、各中子型２１を各ベースモールド型２２から取り出し、各中子型２１を構成する一対の分割型部２１１を開けることによって取り出すことができる。また、補助キャビティ２０Ｂ及び連結部２０１に成形した樹脂は成形品６から切除する。

以上のように、本例の光照射成形用のゴム型２、光照射成形装置１及び光照射成形方法によれば、追加充填を行うための樹脂注入ノズル等の設備を不要にするとともに、追加充填を行うための時間をなくすことができ、成形キャビティ２０Ａに成形する成形品６の寸法精度を安定して維持することができる。

また、成形型２Ａ及び補助型２Ｂにおける型空間２４は、接触面２３において、中子型２１とベースモールド型２２とが互いに接触する接触部２４１と互いに接触しない溝部２４２とを繰り返し交互に形成してなる。これにより、各ベースモールド型２２から各中子型２１を構成する分割型部２１１に加わる圧力をできるだけ均一にすることができ、安定して型開きを防止することができる。そのため、ゴム型２の型開きを簡単な構造によって防止して、キャビティ２０内の熱可塑性樹脂粒子５を冷却して得た成形品６の寸法精度を向上させることができる。

また、熱可塑性樹脂粒子５は、各中子型２１に形成した成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂ内に充填され、各ベースモールド型２２には熱可塑性樹脂が接触しない。これにより、熱可塑性樹脂粒子５の充填による熱の劣化の対象を中子型２１のみとすることができ、ベースモールド型２２は中子型２１よりも多くのショット（成形）回数使用することができる。そのため、中子型２１に比べてベースモールド型２２を長期間使用することが可能になり、劣化した中子型２１を交換する際に、新たに交換用の中子型２１の製造に用いるゴム材料の使用量を低減させることができる。

また、多品種の成形品６の成形を行う際には、各成形品６の形状に合わせた成形キャビティ２０Ａを有する多品種の中子型２１を準備し、ベースモールド型２２は共通して用いることができる。これにより、ベースモールド型２２の製造に用いるゴム材料の使用量を低減させることができる。なお、本例の補助型２Ｂを構成する中子型２１及びベースモールド型２２は、多品種の成形品６に合わせて形成した複数の成形型２Ａに対して共通して用いることができる。

なお、ゴム型２は、成形キャビティ２０Ａ及び補助キャビティ２０Ｂを形成した１つの中子型２１と、これを収容する１つのベースモールド型２２とから構成することもできる。この構成は、特に、１つ又は複数の成形キャビティ２０Ａに対して、横断面方向Ｗ（成形キャビティと補助キャビティとが連結される方向に直交する断面方向）の寸法が十分に大きな場合に有効である。
また、図７に示すごとく、成形型２Ａは、複数の分割型部２１１を合わせた成形型２Ｃから構成することもできる。この場合には、成形型２Ｃに型空間２４が形成されないため、成形型２Ｃの型開きの防止は、種々の機械的方法、成形型２Ｃの外部の圧力を高める方法等によって行うことができる。

１ 光照射成形装置
２ 光照射成形用のゴム型
２Ａ 成形型
２Ｂ 補助型
２０ キャビティ
２０Ａ 成形キャビティ
２０Ｂ 補助キャビティ
２０１ 連結部
２１ 中子型
２１１ 一対の分割型部
２２ ベースモールド型
２３ 接触面
２４ 型空間
２４１ 接触部
２４２ 溝部
３ 光発生手段
４１ 真空手段
５ 熱可塑性樹脂粒子
５１ 溶融樹脂
６ 成形品

Claims (11)

1. 光を透過する性質を有するゴム材料からなり、キャビティ内に充填した熱可塑性樹脂粒子に光を照射して溶融、固化させて成形品を得るよう構成した光照射成形用のゴム型であって、
   上記キャビティは、熱可塑性樹脂粒子を充填し溶融させて成形品を成形するための成形キャビティと、熱可塑性樹脂粒子を投入する投入口が設けられ、連結部を介して上記成形キャビティに連結した補助キャビティとからなり、
   当該ゴム型の表面から光を照射し、該光を上記成形キャビティ及び上記補助キャビティに充填した熱可塑性樹脂粒子に吸収させて該熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂とする際に、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給される構造を有することを特徴とする光照射成形用のゴム型。
2. 請求項１に記載の光照射成形用のゴム型において、上記補助キャビティ及び該補助キャビティを形成する型部分は、厚み方向を同じ方向とした板形状を有しており、
   上記成形キャビティを形成する型部分の曲げ剛性に比べて、上記補助キャビティを形成する型部分の曲げ剛性を低くしたことを特徴とする光照射成形用のゴム型。
3. 請求項１又は２に記載の光照射成形用のゴム型において、上記補助キャビティには、上記連結部を介して上記成形キャビティが複数連結してあることを特徴とする光照射成形用のゴム型。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型において、上記補助キャビティの容積は、上記成形キャビティの容積よりも大きいことを特徴とする光照射成形用のゴム型。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型において、該ゴム型は、上記キャビティを形成してなる中子型と、該中子型を内部に配置する形状を有するベースモールド型とからなり、
   上記中子型は、上記キャビティを開放して成形品を取り出すための分割面において複数の分割型部を組み合わせてなり、
   上記中子型と上記ベースモールド型とが合わさる接触面における少なくとも一方には、上記複数の分割型部の型開きを防止するために真空状態にする型空間が形成してあることを特徴とする光照射成形用のゴム型。
6. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型において、該ゴム型は、上記成形キャビティを形成する成形型と、上記補助キャビティを形成してなる中子型及び該中子型を内部に配置する形状を有するベースモールド型とからなる補助型とを組み合わせてなり、
   上記中子型と上記ベースモールド型とが合わさる接触面における少なくとも一方には、真空状態にする型空間が形成してあることを特徴とする光照射成形用のゴム型。
7. 請求項５又は６に記載の光照射成形用のゴム型において、上記型空間は、上記接触面において、型同士が互いに接触する接触部と互いに接触しない溝部とを繰り返し交互に形成してなることを特徴とする光照射成形用のゴム型。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段とを有する光照射成形装置であって、
   上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填する上記熱可塑性樹脂粒子を加熱、溶融させるよう構成したことを特徴とする光照射成形装置。
9. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段と、上記型空間内の真空引きを行う真空手段とを有する光照射成形装置であって、
   上記真空手段によって上記型空間内の真空引きを行うとともに、上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填した上記熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂としたときに、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給されるよう構成したことを特徴とする光照射成形装置。
10. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段を用い、
    該光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填する上記熱可塑性樹脂粒子を加熱、溶融させることを特徴とする光照射成形方法。
11. 請求項５〜７のいずれか一項に記載の光照射成形用のゴム型と、０．７８〜２μｍの波長領域を含む光を発生させる光発生手段と、上記型空間内の真空引きを行う真空手段とを用い、
    該真空手段によって上記型空間内の真空引きを行うとともに、上記光発生手段によって上記ゴム型の表面から上記光を照射して、上記キャビティ内に充填した上記熱可塑性樹脂粒子を溶融樹脂としたときに、上記成形キャビティを形成する型部分に比べて上記補助キャビティを形成する型部分を多く変形させることによって、上記補助キャビティから上記成形キャビティへ上記溶融樹脂が供給されるよう構成したことを特徴とする光照射成形方法。

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