JP2012126126A - 光照射成形用のゴム型 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】光照射成形用のゴム型1は、光を透過させる性質を有し、透過させた光をキャビティ11に配置した熱可塑性樹脂8に吸収させるよう構成してある。ゴム型1は、キャビティ11の周囲において互いに対面する分割面12を形成して、複数に分割したゴム型部1A、1Bから構成してある。複数のゴム型部1A、1Bは、光を透過させる性質を有する透明又は半透明のゴム材料からなる一般部2と、キャビティ11の内壁面に位置し、一般部2を構成するゴム材料よりも耐熱性に優れたゴム材料からなる耐熱ゴム層3とを形成してなる。
【選択図】図1
Description
これに対し、例えば、特許文献1においては、成形型(ゴム型)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1、2等においては、ゴム型は、成形する成形品のマスターモデル(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して作製している。
上記キャビティの周囲において互いに対面する分割面を形成して、複数に分割したゴム型部から構成してあり、
該複数のゴム型部は、光を透過させる性質を有するゴム材料からなる一般部と、上記キャビティの内壁面に位置し、上記一般部を構成するゴムよりも光吸収性と耐熱性との少なくとも一方に優れたゴム材料からなる耐熱ゴム層とを形成してな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)。
すなわち、ゴム型を介してキャビティ内の熱可塑性樹脂に光を照射して加熱する際に、熱可塑性樹脂と接触して最も加熱される部分である耐熱ゴム層を、耐熱性に優れたゴム材料によって保護することができる。これにより、ゴム型を介して熱可塑性樹脂に照射する光の強度を強くすることができる。
また、例えば、光の吸収性能が低い透明又は半透明の熱可塑性樹脂の成形品を成形する場合、溶融温度が高い熱可塑性樹脂の成形品を成形する場合等に、熱可塑性樹脂を高温に加熱するときでも、耐熱ゴム層の形成により、ゴム型の寿命を長くし、その許容使用回数を多くすることができる。
上記光照射成形用のゴム型において、このゴム型を透過させる光(電磁波)としては、短調波から高調波まで広い波長領域の光(電磁波)を用いることができる。
この光としては、0.78〜2μmの波長領域を含む電磁波(近赤外線)を用いることができる。この場合には、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く、ゴム型に比べて、熱可塑性樹脂をより強く加熱することが容易である。この場合には、上記ゴム型は、透明のゴム材料によって構成することができる。また、ゴム型は、光を透過させる性質を有する程度で、半透明のゴム材料から構成することもできる。
この場合には、一般部よりも耐熱性に優れた耐熱ゴム層を容易に形成することができる。
この場合には、光の一部を吸収するとともに残部を熱可塑性樹脂へ透過させることができる、光吸収効果及び耐熱効果の両方を向上させた耐熱ゴム層を形成することができる。
この場合には、耐熱ゴム層を構成するゴム材料をミラブル型シリコーンゴムから構成することにより、カーボンブラック等の耐熱性付加物質を添加しなくても、シリコーンゴムに容易に耐熱性能を付加することができる。
また、RTV(Room Temperature Vulcanizing)シリコーンゴムとは、室温で硬化する性質を有するシリコーンゴムのことをいう。RTVシリコーンゴムは、一般部として、硬化する前においては液状態である。
一般部と耐熱ゴム層とのいずれかを構成するミラブル型シリコーンゴム及びRTVシリコーンゴムはいずれも、加硫剤を添加して硬化させたものである。
この場合には、耐熱ゴム層を構成するゴム材料を、一般部を構成するゴム材料よりも、より耐熱性に優れたものとすることができる。
この場合には、光の一部を吸収するとともに残部を熱可塑性樹脂へ透過させることができる、光吸収効果及び耐熱効果の両方を向上させた耐熱ゴム層を形成することができる。
ゴム材料にRTVシリコーンゴム(液状のシリコーンゴム)を用いる場合には、上記耐熱性付加物質の添加量は、耐熱ゴム層を構成するゴム材料100質量部に対して、0.01〜20質量部とすることが好ましく、0.03〜15質量部とすることがより好ましく、0.05〜10質量部とすることが更に好ましく、0.1〜5質量部とすることが特に好ましい。上記耐熱性付加物質の添加量が0.01質量部未満である場合には、ゴム材料に耐熱性を付加する効果が少なくなる。一方、上記耐熱性付加物質の添加量が20質量部を超える場合には、ゴム材料の機械的強度を維持することが困難になる。
(実施例1)
本例の光照射成形用のゴム型1は、図2に示すごとく、光を透過させる性質を有し、透過させた光をキャビティ11に配置した熱可塑性樹脂8に吸収させるよう構成してある。同図において、光を符号Xで示す。
ゴム型1は、図1に示すごとく、キャビティ11の周囲において互いに対面する分割面12を形成して、複数に分割したゴム型部1A、1Bから構成してある。複数のゴム型部1A、1Bは、光を透過させる性質を有する透明又は半透明のゴム材料からなる一般部2と、キャビティ11の内壁面に位置し、一般部2を構成するゴム材料よりも耐熱性に優れたゴム材料からなる耐熱ゴム層3とを形成してなる。
製品形状を有する母型(マスターモデル)6は、種々の方法によって成型することができ、例えば、手作りの現物とすることができる。
耐熱ゴム層3は、一般部2を構成するゴム材料に対して耐熱効果を有する物質を含有させて構成することができる。一般部2は、透明又は半透明の光透過性ゴム材料41から構成し、耐熱ゴム層3は、光透過性ゴム材料41よりも光の吸収率が高い光吸収性ゴム材料42から構成することができる。光透過性ゴム材料41及び光吸収性ゴム材料42は、いずれもシリコーンゴムの材料とすることができる。
耐熱ゴム層3の耐熱性をより向上させるためには、黒色顔料の添加量を増加させることが好ましいが、この添加量が多くなるとキャビティ11内の熱可塑性樹脂8へ光を透過させることができなくなる。そのため、耐熱性付加物質としての黒色顔料の添加量及び耐熱ゴム層3の厚みは、光の透過率が10〜50(%)となるように決定することができる。
光透過性ゴム材料41の層からなる一般部2は、0.78〜2(μm)の波長領域を含む光(電磁波)の一部(多く)を透過させる性質を有している。光吸収性ゴム材料42の層からなる耐熱ゴム層3は、0.78〜2(μm)の波長領域を含む光を、一般部2よりも多く吸収する性質を有している。
ゴム型1において熱可塑性樹脂8を成形する際には、0.78〜2(μm)の波長領域を含む光を発生させる(0.78〜2(μm)の波長領域内に光強度のピークを有する)ハロゲンランプ等の光照射手段7を用いることができる。
まず、完全硬化した後の初期状態のゴムシート(試料)からJISK6250に基づく5号ダンベルを作成し、JISK6250のゴム評価方法に従って引張強度を測定する。続いて、このダンベルをJISK6257のノーマルオーブン法による250℃のオーブン内に72時間放置した後の引張強度を測定する。そして、初期状態のダンベルの引張強度に比べて、加熱後のダンベルの引張強度がどれだけ低下したかを耐熱性の指標とする。引張強度の低下が少ないほど耐熱性が高いと判断することができる。
具体的には、オーブンに放置した状態のゴムシートの外観を観察し、その表面に亀裂、ヒビ等の欠陥が観察されるまでの時間を耐熱性の指標とする。亀裂、ヒビ等の欠陥が観察されるまでの時間が長いほど、耐熱性が高いと判断することができる。
また、オーブンによる加熱温度を徐々に上昇させたときのゴムシートの外観を観察し、その表面に亀裂、ヒビ等の欠陥が観察されたときの温度を耐熱性の指標とすることもできる。亀裂、ヒビ等の欠陥が観察されたときの温度が高いほど、耐熱性が高いと判断することができる。
すなわち、図2に示すごとく、ゴム型1を介してキャビティ11内の熱可塑性樹脂8に光を照射して加熱する際に、熱可塑性樹脂8と接触して最も加熱される部分である耐熱ゴム層3を、耐熱性に優れたゴム材料によって保護することができる。これにより、ゴム型1を介して熱可塑性樹脂8に照射する光の強度を強くすることができる。
また、例えば、光の吸収性能が低い透明又は半透明の熱可塑性樹脂8の成形品を成形する場合、溶融温度が高い熱可塑性樹脂8の成形品を成形する場合等に、熱可塑性樹脂8を高温に加熱するときでも、耐熱ゴム層3の形成により、ゴム型1の寿命を長くし、その許容使用回数を多くすることができる。
本確認試験においては、上記製造方法によって成形したゴム型1の耐熱性能を確認する試験を行った。
発明品として、一般部2の厚みを30mmとし、耐熱ゴム層3の厚みを5mmとしたゴム型1のモデルを準備した。また、比較品として、耐熱ゴム層3を有しない厚みが30mmのゴム型のモデルも準備した。
加熱溶融させる熱可塑性樹脂8は、透明又は半透明でないPEEK(ポリエーテル・エーテル・ケトン)樹脂とした。光照射手段7(光の照射源)としてハロゲンランプ(2.5kW)を用い、光照射手段7からゴム型1の表面までの照射距離を350mmに設定した。
この結果より、PEEK樹脂(透明又は半透明でなく溶融温度が高い熱可塑性樹脂8)の加熱を行う際に、発明品によれば、ゴム型1の耐久性を向上できることがわかった。
本例は、耐熱ゴム層3をミラブル型シリコーンゴムの耐熱性付加ゴム材料42から構成した光照射成形用のゴム型1についての例である。
本例のゴム型1を製造するに当たっては、図9に示すごとく、母型6の表面に対して、耐熱性付加ゴム材料42としてのミラブル型シリコーンゴムからなるゴムシート420を貼り付ける。ゴムシート420は、高粘度であることによって固形状に形成されている。
次いで、半硬化状態のゴムシート420が貼り付けられた母型6を、型取り枠5内に配置する(上記実施例1の図4参照)。
その後、型取り枠5を、所定の加熱環境下に維持し、光透過性ゴム材料41を硬化させ、光透過性ゴム材料41が所定の硬度になったときに、母型6をゴム型1から取り出す。
こうして、ゴムシート420から、母型6の表面形状を転写した耐熱ゴム層3を形成するとともに、光透過性ゴム材料41から一般部2を形成して、ゴム型1を成形する。また、母型6をゴム型1から取り出す際に、ゴム型1を複数に分割し、各ゴム型部1A、1Bに分割面12が形成される。
本例においても、ゴム型1の他の構成は、上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
本例は、耐熱ゴム層3をミラブル型シリコーンゴムの耐熱性付加ゴム材料42から構成し、かつ、一般部2を光透過性ゴム材料41としての固形のゴムプレート410から構成した光照射成形用のゴム型1についての例である。
本例のゴム型1を製造するに当たっては、図12に示すごとく、母型6の表面に対して、機能性ゴム材料42としてのミラブル型シリコーンゴムからなるゴムシート420を貼り付ける。また、ゴムシート420を貼り付けた母型6を間に挟みながら、光透過性ゴム材料41としてのミラブル型シリコーンゴムからなるゴムプレート410を複数積層して、積層体40を形成する。
ゴムプレート410は、母型6の形状(成形するゴム型1の形状)に応じて、ゴムシート420を貼り付けた母型6が占有するスペースを避けるようにして、母型6の積層方向Eの一方面側及び他方面側に、適宜長さに切断したものを配置し、積層することができる。
その後、ゴムプレート410による一般部2が所定の硬度になったときに、母型6をゴム型1から取り出す。
本例においても、ゴム型1のその他の構成は、上記実施例1、2と同様であり、上記実施例1、2と同様の作用効果を得ることができる。
1A、1B ゴム型部
11 キャビティ
12 分割面
2 一般部
3 耐熱ゴム層
5 型取り枠
6 母型
7 光照射手段
8 熱可塑性樹脂
Claims (6)
- 光を透過させる性質を有し、透過させた光をキャビティに配置した熱可塑性樹脂に吸収させるよう構成した光照射成形用のゴム型であって、
上記キャビティの周囲において互いに対面する分割面を形成して、複数に分割したゴム型部から構成してあり、
該複数のゴム型部は、光を透過させる性質を有するゴム材料からなる一般部と、上記キャビティの内壁面に位置し、上記一般部を構成するゴム材料よりも耐熱性に優れたゴム材料からなる耐熱ゴム層とを形成してなることを特徴とする光照射成形用のゴム型。 - 請求項1に記載の光照射成形用のゴム型において、上記一般部を構成するゴム材料は、透明又は半透明のシリコーンゴムからなり、
上記耐熱ゴム層を構成するゴム材料は、カーボンブラック、金属酸化物及び金属水酸化物のうちのいずれか1種又は2種以上の耐熱性付加物質を含有させたシリコーンゴムからなることを特徴とする光照射成形用のゴム型。 - 請求項2に記載の光照射成形用のゴム型において、上記耐熱性付加物質は、上記耐熱ゴム層を構成するゴム材料100質量部に対して0.01〜20質量部含有させてあり、
上記耐熱ゴム層は、0.01〜1mmの厚みに形成してあることを特徴とする光照射成形用のゴム型。 - 請求項1に記載の光照射成形用のゴム型において、上記一般部を構成するゴム材料は、ミラブル型シリコーンゴム又はRTVシリコーンゴムからなり、
上記耐熱ゴム層を構成するゴム材料は、ミラブル型シリコーンゴムからなることを特徴とする光照射成形用のゴム型。 - 請求項1に記載の光照射成形用のゴム型において、上記一般部を構成するゴム材料は、ミラブル型シリコーンゴム又はRTVシリコーンゴムからなり、
上記耐熱ゴム層を構成するゴム材料は、カーボンブラック、金属酸化物及び金属水酸化物のうちのいずれか1種又は2種以上の耐熱性付加物質を含有させたミラブル型シリコーンゴムからなることを特徴とする光照射成形用のゴム型。 - 請求項5に記載の光照射成形用のゴム型において、上記耐熱性付加物質は、上記耐熱ゴム層を構成するゴム材料100質量部に対して1〜200質量部含有させてあり、
上記耐熱ゴム層は、0.01〜1mmの厚みに形成してあることを特徴とする光照射成形用のゴム型。
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