JP2013252650A - 成形体の製造方法及び製造装置 - Google Patents

Abstract

【課題】成形体を金型から離隔した直後の収縮を抑制して成形体の寸法精度を向上し、さらに長期間の寸法安定性を向上する成形体の製造方法及び製造装置を提供する。
【解決手段】成形材料を金型に充填する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点もしくは固化温度以下である第１温度Ａに保持し、成形材料の固化工程において、成形材料の温度を損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度Ｂに保持し、成形体を金型から離隔するまでの工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度Ｃに低下させる。
【選択図】図３

Description

この発明は、成形材料を流動可能な状態にして金型に充填し、成形材料を金型内で固化させた後、成形体を金型から離隔して所望の形状に成形する成形体の製造方法及び製造装置に関するものである。

成形体の製造工程では成形材料の熱収縮を伴うが、金型によって拘束されるために、成形体の内部に応力が発生する。また、成形材料として結晶性樹脂を用いる場合は、十分に結晶が成長しないまま固化すると、非結晶部分にひずみが残る場合がある。そして、成形体を金型から離隔すると、これらの応力は解放されて成形体は直ちに変形し、成形体の形状精度を低下させる。また、完全に解放されずに成形体内部に残留した応力が、その後の環境温度で徐々に解放されることで、経時的な変形を招く。さらに、結晶化が不完全な成形体は、取り残された非結晶部分が再び結晶化して、大きく収縮することがある。

そこで、従来、成形品の結晶化度に着目し、熱可塑性結晶性樹脂の結晶化を効率的に行い、成形品の厚み方向の分布を均一化することができ、成形品離型後の収縮の低減化を図ることができるとした熱可塑性結晶性樹脂の射出成形方法がある（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１では、成形品の離型後に数日から数週間レベルの長期にわたり発生する成形品の寸法収縮（特許文献１では「後収縮」と呼ぶ）の原因は、狙い通りの結晶化度に成形できず、非結晶として残った部分が時間をかけて再結晶化する（特許文献１ではこの現象を「非晶部分の配向緩和」と呼ぶ）ところにあるとしている。また、成形品の厚さ方向における結晶化度の差異も、残留応力が発生する一因となり、結果として成形品の寸法精度、形状安定性に影響を与えるとしている。

そこで、特許文献１では、キャビティへの樹脂充填開始時から樹脂充填完了後、充填時の樹脂流動による剪断応力及び分子もしくは結晶配向が充分緩和するまでの間、キャビティの温度を樹脂の結晶化温度以上の温度に保持し、樹脂の冷却工程を３段階から構成し、第１段階では冷却速度を早くし、第２段階では冷却速度を遅くし、第３段階では冷却速度を速くし、樹脂が常温になるまで冷却することにより、結晶化度を上げ、均一な結晶化度分布を持った成形体を成形するようにしている。

特開２００１−８８１８５号公報

しかしながら、特許文献１において、充填時の成形材料の流動による剪断応力及び分子もしくは結晶配向が緩和できたとしても、その後に発生する応力までは緩和することができない。すなわち、結晶構造の成形材料の場合、その後の結晶化に伴って成形材料は大きく収縮しようとするが、成形体は金型の中で拘束されているために成形体内部に応力が発生する。また、結晶構造又は非晶構造にかかわらず、成形体を常温になるまで冷却する際に、成形体は温度低下に伴って収縮しようとするが、金型によって拘束されるために成形体内部にやはり応力が発生する（この応力は一般的に熱応力と呼ばれている）。さらに、結晶構造又は非晶構造にかかわらず、成形材料の充填工程で、成形材料に印加した圧力が成形体に残留することもある。これらの応力は、成形体が金型の拘束から外れた直後に解放され、その時の成形体の剛性に応じて変形するため、金型の形状寸法通りに成形することが難しく、成形体の寸法精度を悪化させる原因になっている。また、応力が完全に解放されずに、一部は成形体内部に残留することがあり、これを残留応力と呼ぶ。この残留応力は、その後成形体が置かれる環境温度によっては、徐々に解放されて経時的な変形を招き、成形体の寸法精度をさらに悪化させる。また、成形体が持つ本来の特性を低下させる原因にもなる。例えば、成形体の機械的な強度を低下させたり、レンズの様な光学的機能を有する成形体であれば、複屈折が増大してレンズとしての性能を低下させたりする。

この発明は、前記のような問題を解決するためになされたものであり、結晶構造又は非晶構造にかかわらず、成形体内部に発生する応力を効率よく緩和し、残留応力を低減することで、成形体を金型から離隔した直後の収縮を抑制して成形体の寸法精度を向上し、さらに長期間の寸法安定性を向上する成形体の製造方法及び製造装置を提供するものである。

第１の発明は、流動可能な状態の成形材料を金型に充填し、成形材料を固化させた後、成形体を金型から離隔して所望の形状に成形する成形体の製造方法であって、
成形材料を金型に充填する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度に保持し、
成形材料を固化する工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度に保持し、
固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度に低下させる、ことを特徴とする。

第２の発明は、流動可能な状態の成形材料を金型に充填し、成形材料を固化させた後、成形体を金型から離隔して所望の形状に成形する成形体の製造方法であって、
成形材料を金型に充填し、固化する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度に保持し、
固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度に低下させる、ことを特徴とする。

第３の発明は、流動可能な状態の成形材料をキャビティに充填し、成形材料を固化させた後、成形体を離隔して所望の形状に成形する金型と、金型温度を、金型温度調節器を通じて所定の温度に調節する制御部を備えた成形体の製造装置であって、
制御部は、
成形材料を金型に充填する工程において、金型温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度に保持し、
成形材料を固化する工程において、金型温度を損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度に保持し、
固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、金型温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度に低下させる、ことを特徴とする。

第４の発明は、流動可能な状態の成形材料をキャビティに充填し、成形材料を固化させた後、成形体を離隔して所望の形状に成形する金型と、金型の温度を金型温度調節器を通じて所定の温度に調節する制御部を備えた成形体の製造装置であって、
制御部は、
成形材料を金型に充填し、固化する工程において、金型温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度に保持し、
固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、金型温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度に低下させる、ことを特徴とする。

第１及び第３の発明によれば、成形材料を金型に充填する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度に保持することにより、成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑えて流動性を確保することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。
また、成形材料を固化する工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度に保持することにより、成形体内部に発生する応力を効率よく緩和し、金型から離隔する際の成形体の変形や、成形体内部の応力の残留を抑制することができる。
さらに、固化した成形体を金型から離隔する工程では、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度に低下させることにより、成形材料の剛性が向上する温度まで冷却することができ、離隔した直後から常温に至るまでの過程での収縮若しくは膨張を抑制して寸法精度を向上させることができる。

第２及び第４の発明によれば、成形材料を金型に充填し、固化する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度に保持することで、成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑えて流動性を確保することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。さらに、成形体内部に発生する応力を緩和して、金型から離隔する際の成形体の変形や、成形体内部の応力の残留を抑制することができる。
また、固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度に低下させることにより、成形体の剛性を向上させることができ、金型から離隔した直後から常温に至るまでの過程での成形体の収縮若しくは膨張を抑制して寸法精度を向上させることができる。

この発明の実施の形態１の成形体の製造装置を示す断面模式図である。 この発明の実施の形態１で製造する成形体を示す斜視図である。 この発明の実施の形態１における１製造サイクル中の金型温度履歴を示すグラフである。 ＰＰＳの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＰＳの等温結晶化測定結果を示すグラフである。 成形材料の粘弾性特性を表現するＭａｘｗｅｌｌモデルを示す図である。 損失正接の温度変化の凸領域を説明するためのグラフである。 この発明の実施の形態２の成形体の製造装置を示す断面模式図である。 この発明の実施の形態２における１製造サイクル中の金型温度履歴を示すグラフである。 ＰＢＴの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＰＳの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＢＴの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＳＰＳの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＡ６６の動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＰの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＨＤＰＥの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 ＰＯＭの動的粘弾性測定結果を示すグラフである。 この発明の実施の形態４の成形体の製造装置を示す断面模式図である。 この発明の実施の形態４で製造する成形体を示す斜視図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による成形体の製造装置を示す断面模式図であり、図２は図１の製造装置によって製造される成形体を示す斜視図である。
まず、図２に示した成形体１は、Ｔ字型の成形体であり、平板２と、平板２の中央から垂直方向に形成されるリブ３を備える。この成形体１は、平板２の平面度が重要であり、高い形状精度が求められる。しかし、Ｔ字型の成形体１は、一般的にリブ３の収縮によって平板２が弓なりに反るが、成形体１は金型によって拘束されるため、通常の製造方法では成形体１の内部に応力が作用する。本実施の形態の成形体の製造方法によれば、後で詳述する通り、成形体内部に発生する応力が緩和されるため、成形体の金型離隔後の変形が抑制され、平板２は反ることなく高い形状精度で製造することができる。

図１に示す成形体の製造装置において、金型１１部分については簡略化した断面図を示している。金型１１には、成形体１の形状を成す空洞部分、つまりキャビティ１２が左右２カ所に配置されているとともに、金型１１の外部から成形材料を充填するために各キャビティ１２に通じる経路１３がその中央に形成されている。そして、金型１１はキャビティ１２を通る平面を基準にして第１金型１１ａと第２金型１１ｂの２つに分割され、固化した成形体１および経路１３で固化した部分を金型から離隔できるようにしている。なお、２個の成形体１および経路１３で固化した部分は一体になって製造されるが、これらは製造後に切断され分離される。

金型１１内には、油等の媒体が流れる媒体回路１４が配設されている。媒体回路１４は、金型１１の外部に設置した３台の金型温度調節器１５，１６，１７に切り替えバルブ１８を介して接続されている。３台の金型温度調節器１５，１６，１７にはそれぞれ所定の温度に調節された油等の媒体が収容されている。切り替えバルブ１８の切り替えは制御部３０の指令信号により行われる。制御部３０は、後で説明する製造工程と連動しながらバルブ１８の切り替えを行い、後記の製造工程に応じてそれぞれ設定された温度の媒体を金型１１内を順次循環させて、金型温度を所定の温度に調節する。図１に示した媒体回路１４は、分かりやすくするために簡略に点線で示されているが、実際はキャビティ１２の表面温度が均一になるようにキャビティ１２に沿ってレイアウトされている。

次に、本実施の形態の製造工程について、図３に示す１製造サイクル中の金型温度履歴と、図１の製造装置を用いながら、順を追って説明する。
まず、第１温度Ａ（下記において詳述）に加熱した金型１１に対して、経路１３の入り口から溶融状態の成形材料を充填する。ここでは成形材料として結晶性樹脂であるポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳ（polyphenylene sulfide）と記す）を用いた場合について説明する。ＰＰＳの融点は２８０℃であるので、ＰＰＳをおよそ２８０〜３２０℃に加熱して溶融させれば、金型１１に充填することができる。その際、成形材料を所定の速度で注入してキャビティ１２の隅々までに充填できるようにする。その後、成形材料は徐々に固化していくため、固化に伴って成形材料が体積収縮する。そのため、体積収縮した分の成形材料を補填する必要があり、経路１３の入り口から成形材料を一定の圧力で注入し続ける。成形体１の肉厚や経路１３の太さによって、注入する圧力と時間を適宜調整する。

ここで、金型１１の第１温度Ａについて詳しく説明する。第１温度Ａは、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比、すなわち損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点又は硬化温度以下に設定される。ＰＰＳの動的粘弾性測定結果を図４に示す。図４において、横軸は温度［℃］、縦軸は貯蔵弾性率Ｅ’、損失弾性率Ｅ’’、及び損失正接ｔａｎδ（＝Ｅ’’／Ｅ’）を表している。なお、動的粘弾性の測定周波数ωは１Ｈｚとした。図４に示すように、動的粘弾性測定により貯蔵弾性率Ｅ’と損失弾性率Ｅ’’の温度変化が得られる。この２つの値から各温度における損失正接ｔａｎδ（＝Ｅ’’／Ｅ’）が求められる。これにより、損失正接ｔａｎδの温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度は１１８℃であることが分かる。また、ＰＰＳの融点は上述した通り２８０℃であるから、金型の第１温度Ａは１１８℃〜２８０℃の間で適宜決定される。本実施の形態では、第１温度Ａとして２００℃に設定した。図１の金型温度調節器１５の設定温度を２００℃に設定し、制御部３０は切り替えバルブ１８を介して金型１１に金型温度調節器１５の媒体を循環させることで金型１１を加熱する。なおこの時、金型温度調節器１６，１７から供給される媒体はバルブ１８の通路遮断によって金型１１への循環が停止されている。金型１１を２００℃に設定することで、金型１１内に充填された成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑えて流動性を確保することができ、キャビティ１２に薄肉の部分であっても、成形材料を隅々に完全に充填することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。

ＰＰＳのように成形材料が結晶構造を有する場合、成形材料の充填が終わった後、引き続き金型温度調節器１５から第１温度Ａである２００℃に設定した媒体を金型１１に循環し続け、この間に成形材料の結晶化を完了させる。第１温度Ａの保持時間については、図５に示す成形材料であるＰＰＳの等温結晶化測定で決められる。等温結晶化測定は示差走査熱分析（以降ＤＳＣと記す）によって測定され、融点以上にＰＰＳを加熱した状態から一気に測定温度まで急冷し、測定温度に保持した状態で結晶化に伴って放出された熱量を測定するものである。この熱量変化がピーク（図５では下に凸のピークで表示される）になって現れる間は結晶化が進行していることになる。図５に示す２００℃の結果を見ると、およそ１０秒間であることから、１０秒以上放置すれば結晶化が完全に完了していることになる。そこで、本実施の形態では、金型を第１温度Ａである２００℃に保持する時間を１５秒に設定した。その結果、ＰＰＳのように成形材料が結晶構造を有する高分子材料の場合は、緩やかな冷却速度のもとで結晶の成長を促進させることができ、成形体１の特性をより向上させることができる。

次に、制御部３０は、バルブ１８を切り替えて金型温度調節器１５の第１温度Ａの媒体の循環を停止し、金型温度調節器１６から第２温度Ｂに設定された媒体の循環を開始する。金型温度調節器１６から第２温度Ｂに設定された媒体を金型１１に循環することで、図３に示すように金型１１を第２温度Ｂまで冷却して、第２温度Ｂに所定の時間保持する。この時の第２温度Ｂは、理論的に、損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比、すなわち損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度に設定する。つまり、第２温度Ｂは、図４に示したＰＰＳの動的粘弾性測定結果から損失正接ｔａｎδの温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度である１１８℃に設定される。成形体１は温度低下に伴って収縮しようとするが、金型１１によって変形が拘束されているため内部に熱応力が発生する。また、充填時に印加し続けた圧力が成形体１に残留する場合もある。そこで、第２温度Ｂの状態で所定の時間保持することにより、成形体１に作用する応力を最も緩和させることができる。

これは、次のようなメカニズムで説明することができる。一般的に応力の緩和現象は図６に示すＭａｘｗｅｌｌモデル２２を用いて説明される。このＭａｘｗｅｌｌモデル２２は、成形材料を表す収縮要素２５に、ばね２３及びダッシュポット２４が直列に接続されたモデルである。図６において、αは収縮要素２５の収縮係数であり、これに温度差ΔＴを掛けることで、収縮要素２５の収縮量（α・ΔＴ）が求められる。また、ばねの弾性率をＥ、ダッシュポットの粘度をηと記す。成形体１が金型内で冷却されている間は、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２の両端は拘束された状態にあり、温度低下に伴って収縮要素２５が収縮するとばね２３が引き伸ばされる。この時、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２に作用する力によって熱応力が表現される。そして遅れてダッシュポット２４が、その時の温度と作用している応力に応じて引き伸ばされる。ダッシュポット２４自身は力学的なエネルギーを蓄えないため、ダッシュポット２４が引き伸ばされた分ばね２３が縮み、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２に作用する力が低減して熱応力の緩和が表現される。以上のＭａｘｗｅｌｌモデル２２の挙動を数式によって表現すると次のようになる。まず、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２に作用する力とひずみの関係から、（１）式及び（２）式が成り立つ。

そして、（２）式の両辺を時間で微分して（１）式を代入することにより、（３）式を得る。

ここで、τは緩和時間と呼ばれτ＝η／Ｅである。（３）式の時間微分式より、微小時間ステップごとに逐次応力を求めると、ある時間ｔ＝ｎ＋１での応力σ（_ｔ＝_ｎ＋_１）は、１ステップ前の時間ｔ＝ｎでの応力σ（_ｔ＝_ｎ）を用いて（４）式のように表される。

ここで、（４）式右辺の第１項は温度低下に伴ってばね２３で発生した熱応力を表し、第２項はダッシュポット２４での応力緩和を表し、第３項は温度低下に伴ってばねの弾性率Ｅが時々刻々と変化する中で、Ｅが増加した分の熱応力増分を表している。この（４）式が示す通り、第２項の応力緩和の項が大きくなれば、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２に作用する応力が低減されることになる。このためには緩和時間τが小さくなると良いことが分かる。ここでＭａｘｗｅｌｌモデル２２において、動的粘弾性測定の測定周波数をωとすると、複素弾性率Ｅ＊（ω）は、（５）式で表される。

したがって、（５）式から

となり、動的粘弾性測定で求められる損失正接ｔａｎδと、その時の測定周波数ωから緩和時間τが求められる。つまり緩和時間τが小さくなるには損失正接ｔａｎδが大きくなれば良い。図４に示したＰＰＳの動的粘弾性測定結果（測定周波数は１Ｈｚ）では損失正接ｔａｎδは１１８℃で極大値をとることから、この温度が最も応力緩和しやすくなることがわかり、理論的にこの温度を第２温度Ｂに設定した。なお測定周波数は１Ｈｚとしているが、本発明のような時間スケールの現象であれば、１Ｈｚに設定するとモデルと実際が比較的一致する。

次に、第２温度Ｂに保持し続ける時間については、少なくとも成形材料の緩和時間、すなわち保持する温度における損失正接ｔａｎδと測定周波数ωの積の逆数で表される時間以上である。これは（７）式によって説明されるものである。上述した理由から測定周波数ωを１Ｈｚにした場合、第２温度Ｂの保持時間は、損失正接ｔａｎδの逆数で表される時間以上となる。少なくとも緩和時間以上に保持することで、成形体１に作用する熱応力は緩和する。図６のＭａｘｗｅｌｌモデル２２で説明すれば、ばね２３に作用していたひずみを、緩和時間に相当する時間をかけて徐々にダッシュポット２４が吸収し、モデル２２に作用していた応力が緩和する。

以上のように、理論上は損失正接ｔａｎδの温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度を目標にして金型温度を調整するのが応力緩和に関して最良となる。しかし、現実には金型温度をピンポイントの温度に制御することは難しく、金型温度調節器１５，１６，１７の熱源温度のばらつき、金型１１の表面及び媒体回路１４の表面からの放熱、金型１１内部における温度分布など、金型温度を乱す要因は様々存在する。
そこで、本実施の形態では、金型温度を損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍を目標にして調節する。現実的には、金型温度を損失正接の温度変化が極大となる時の温度の±１０℃の範囲なら前記様々な要因に対しても制御することが可能であるので、損失正接の温度変化が極大となる時の温度近傍は、当該極大となる時の温度±１０℃の範囲とする。

しかしながら、図７に示すように、損失正接の温度変化の極大値Ｐを含む凸領域が急峻であり、極大値Ｐの±１０℃の温度範囲に凸領域の幅が収まる場合も考えられる。この様な場合は、極大値Ｐを含む凸領域の上限値ＵＬ及び下限値ＬＬのうち、値の大きい方（図７では上限値ＵＬ）と極大値Ｐとの差をピーク値Ｌｐとし、このピーク値Ｌｐに対して損失正接が５０％以内に入る範囲（１／２×Ｌｐ）に対応する温度範囲を金型温度の温度制御範囲Ｔｃとする。ピーク値Ｌｐに対して損失正接が５０％以内に入る範囲としたのは、当該範囲で損失正接の値を高く確保することができ、応力緩和の効果を実現することができるためである。
なお、損失正接の温度変化の極大値Ｐを含む凸領域の上限値及び下限値の定め方については、後にて詳述する。

次に、バルブ１８を切り替えて金型温度調節器１６からの媒体循環を停止し、金型温度調節器１７から第３温度Ｃに設定された媒体の循環を開始する。金型温度調節器１７は第３温度Ｃに設定された媒体を金型１１に循環することで、図３に示すように、成形体１を金型１１から離隔するまでに、金型温度を第３温度Ｃまで冷却する。
第３温度Ｃは、成形材料の損失正接ｔａｎδの温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下に設定する。本実施の形態では、図４から、ＰＰＳの損失正接ｔａｎδの温度変化の極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度は９２℃であることから、９０℃に設定した。前記最低温度９２℃以下であれば何℃でも良いが、再び金型を第１温度Ａ（ここでは２００℃）まで加熱する必要があることから、第３温度Ｃはなるべく低くしない方が良い。前記最低温度９２℃から１０℃以内が最適な温度設定である。

第３温度Ｃの設定については、図６のＭａｘｗｅｌｌモデル２２を用いて次のように説明できる。金型から離隔する直前の状態では、ばね２３にはダッシュポット２４で完全に緩和しきれなかった分のひずみが残り、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２には応力が作用している。成形体を離隔することによってＭａｘｗｅｌｌモデル２２の両端の拘束は解除され、自由に収縮できるようになる。従って、ばね２３は直ちに自然長まで復元し、さらに収縮要素２５は離隔時の温度から常温に至るまで熱収縮若しくは熱膨張する。従って、離隔後のひずみεは、離隔時の応力による変形と常温までの熱収縮若しくは熱膨張の和であるので、（８）式で表される。つまり、（８）式の右辺第１項は離隔時の応力による変形、すなわちばね２３の復元力を表し、（８）式の右辺第２項については正の値ならば離隔時の温度から常温に至るまでの熱収縮を、負の値ならば離隔時の温度から常温に至るまでの熱膨張を表している。

（８）式で常温を２０℃とした。すなわち、離隔後の収縮を極力抑えるためには、（８）式の右辺第１項からも分かるようにＭａｘｗｅｌｌモデル２２の弾性率Ｅが大きいほど良い。ここで、Ｍａｘｗｅｌｌモデル２２の弾性率Ｅは、貯蔵弾性率Ｅ’に相当すると考えても良い。図４に示した動的粘弾性測定結果を見ると、損失正接の温度変化の極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度の９２℃以下では貯蔵弾性率Ｅ’が急激に増加した値をとっていることが分かる。従って、成形体１がこの最低温度以下まで冷却されていれば離隔後の収縮を抑えられる。しかし（８）式の右辺第２項に示されるように、離隔時の温度から常温に冷却されるまでの収縮も加算されることになり、成形体１は極力常温まで冷却されるのが望ましいことになる。しかし、仮に成形体１を金型１１内で常温まで冷却したとしても、実際は前記最低温度から常温までの熱収縮は、図６に示したＭａｘｗｅｌｌモデルのばね２３に一時的に貯蔵されるだけで、金型１１から離隔した直後にばね２３が復元し収縮することになる。これは、ダッシュポット２４が前記最低温度以下では粘度ηが急激に増加し、あたかも剛体のようにふるまうため、応力緩和が起きにくくなることが原因である。従って、成形体１の温度が前記最低温度以下まで冷却されていれば、いつ金型から離隔しても、その後の収縮は同じである。したがって、金型１１の冷却を、損失正接の温度変化の極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度から１０℃以内の温度に留めることで、再び加熱する際のエネルギーは少なくて済み、また短時間で加熱できることから生産性を向上することができる。

ここで、損失正接の温度変化のガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうちの最低温度について説明する。この最低温度は、図７に示す損失正接の温度変化の極大値Ｐを含む凸領域の下限値に対応する温度とする。ここで、凸領域の下限値は、図７に示すように、極大値Ｐより低い温度側の極小値とする。ただし、極小値が存在しない時は、極大値Ｐより低い温度側の損失正接の温度変化が水平線に近い緩やかな曲線であってほぼ直線に近似できる場合、その近似した直線が損失正接の温度変化曲線から分岐する点を凸領域の下限値とする。このように最低温度を設定する理由は、この最低温度以下で成形材料の貯蔵弾性率Ｅ’が急激に増加した値を有しているからである。

そして、成形体１を金型から離隔した後は、バルブ１８を切り替えて金型温度調節器１７からの媒体循環を停止し、金型温度調節器１５からの媒体循環を再び開始し、第１温度Ａ（ここでは２００℃）まで加熱することで、次の製造サイクルへ移行する。
以上の工程が、本実施の形態１における成形体の製造方法である。

以上のように本実施の形態によれば、成形材料を金型に充填する工程において、金型に充填された成形材料の温度を損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度Ａに保持することにより、成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑えて流動性を確保することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。

また、成形材料を固化する工程において、成形材料の温度を損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度Ｂに保持することにより、成形体内部に発生する応力を効率よく緩和し、金型から離隔する際の成形体の変形や、成形体内部の応力の残留を抑制することができる。

さらに、固化した成形体を金型から離隔する工程では、成形材料の温度を損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度Ｃに保持することにより、成形材料の剛性が向上する温度まで冷却することができ、離隔する時の成形体の温度が常温以上の場合は、離隔した直後から常温に至るまでの過程での熱収縮を抑制でき、離隔する時の成形体の温度が常温以下の場合は、離隔した直後から常温に至るまでの過程で熱膨張し、離隔時の応力による収縮方向の変形を打ち消すことができ、寸法精度を向上させることができる。

また、成形材料を固化する工程において、成形材料の温度を第２温度Ｂに保持する前に、所定の時間、第１温度Ａに保持した状態とすることにより、成形材料を緩やかな冷却速度で固化させることができ、成形体の特性を向上することができる。

さらに、結晶構造を有する成形材料の場合、所定の時間を、第１温度Ａで成形材料を等温結晶化測定した時に、熱量変化がピークとなって現れる時間以上とすることにより、結晶の成長を促進させて、成形体の特性を向上させることができる。

また、成形材料を固化する工程において、成形材料の温度を第２温度Ｂに保持する時間を、第２温度Ｂにおける損失正接と動的粘弾性測定の測定周波数の積の逆数で表される成形材料の緩和時間以上とすることにより、成形体内部に発生した応力を十分に緩和させることができる。

なお、本実施の形態では、金型温度を制御する方法として、３台の金型温度調節器を使用し、制御部３０によりそれぞれ設定した温度の媒体を順次切り替えて金型に循環させる方法を示したが、金型内の主要な箇所に温度検出器を配置し、金型内の温度を検出して所定の温度になるように制御部３０が金型温度調節器の温度を制御するようにしても良い。更に、金型内を循環させる媒体は油に限定されるものではなく、水やガス、水と蒸気の混合体、アルコール、液体窒素、固体二酸化炭素等でも良く、設定する温度や金型構造に応じて適宜選定される。更に、加熱する方法として、媒体を循環させる方式ではなく、代わりに電熱ヒータを設置しても良い。また、冷却する方法としては常温の空気を流して冷やす方法もある。特に、損失正接の温度が極大となる第２温度Ｂから凸領域の最低温度以下に低下させる過程においては、前記最低温度以下であれば、最終的に到達する温度は何度でも良いことから、温度調節器などで特に温度制御されていない常温の空気を流すこともできる。また、本実施の形態ではＴ字型の成形体の製造を示したが、成形体の形状や大きさはこれに限定されることはない。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２による成形体の製造装置を示す断面模式図である。図８に示す成形体の製造装置は、図１に示した実施の形態１の製造装置とほぼ同じ構成であるが、温度調節器が１９及び２０の２台である点が異なり、成形体の製造工程の温度制御が異なる。また、本実施の形態では、成形材料として結晶性樹脂であるポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴ（polybutylene terephtalate）と記す）を用いた場合について説明する。なお、図７の製造装置によって製造される成形体は実施の形態１と同様の図２に示す形状の成形体である。

本実施の形態の製造工程について、図９に示す１製造サイクル中の金型温度履歴と、図１０のＰＢＴの動的粘弾性測定結果（測定周波数は１Ｈｚ）とを参照しながら、順を追って説明する。
まず、成形材料を金型に充填して固化するまでの工程においては、金型温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失正接ｔａｎδの温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ損失正接ｔａｎδの温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下に保持し、この温度を第４温度Ｄとする。なお、損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍とは、実施の形態１の図７で説明した温度範囲を意味する。

図１０の動的粘弾性測定結果で示すように、ＰＢＴの損失正接ｔａｎδの温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度は６０℃であり、ＰＢＴの損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度は１５０℃である。そして、第４温度Ｄは６０±１０℃〜１５０℃の範囲の中から、成形体の形状や大きさ、使用する成形材料などに応じて適正な温度が選択される。

ここで、損失正接の温度変化のガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうちの最高温度について説明する。この最高温度は、図７に示す損失正接の温度変化の極大値Ｐを含む凸領域の上限値に対応する温度とする。ここで、凸領域の上限値は、図７に示すように、極大値Ｐより高い温度側の極小値とする。

本実施の形態では、第４温度Ｄを１４０℃に設定した。金型温度調節器１９から１４０℃に設定された媒体である水を、制御部３０の指令によりバルブ１８を切り替えて媒体回路１４に循環させることで金型１１を加熱する。大気圧下では水の沸点は１００℃であるが、金型温度調節器１９は、媒体である水を５気圧程度まで加圧する機能が付いており、１００℃以上でも液体の状態で循環させることができる。

図９に示すように、成形材料の充填工程から固化工程に至るまでは、金型温度を第４温度Ｄに保持し続ける。金型温度を第４温度Ｄに保持することにより、金型１１内に充填する際の成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑え、流動性を確保することで、成形体に薄肉部分があっても成形材料を充填することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。さらに、固化工程において、緩やかな冷却速度のもとで成形材料を緩やかに固化することができる。特に結晶性成形材料の場合、緩やかな冷却速度のもとで結晶化を促進し、結晶性成形材料の特性を向上させることができる。一方で、結晶化の進展や温度低下に伴う大きな収縮が発生し、金型１１によってその収縮が拘束されるために、成形体内部には熱応力が発生する。しかし金型温度を第４温度Ｄに保持することで、第４温度Ｄでの損失正接ｔａｎδは比較的高い値を示すことから、実施の形態１で説明したメカニズムによって応力の緩和が進行する。

また、第４温度Ｄを保持する時間は、第４温度Ｄで成形材料を等温結晶化測定した時に熱量変化がピークとなって現れる時間に成形材料の充填に伴う時間を加算した時間、あるいは、成形材料の充填に伴う時間に動的粘弾性測定によって得られる損失正接と測定周波数の積の逆数によって定義される緩和時間を加算した時間のうち、どちらか長い時間以上に保持することで、成形材料が結晶構造の場合は結晶化を十分に進展させ、かつ応力を十分に緩和させることができる。本実施の形態の場合、動的粘弾性測定によって得られる損失正接と測定周波数の積の逆数で定義される緩和時間の方が長いことが分かっており、３０秒間保持した。

その後、離隔工程に移行し、バルブ１８を切り替えることで金型温度調節器１９からの水の循環を停止し、金型温度調節器２０からの水の循環を開始する。金型温度調節器２０の水は、図９に示すように第５温度Ｅに設定されている。第５温度Ｅは、損失正接の温度変化において極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下、望ましくはその温度から１０℃以内の温度である。本実施の形態では、図９に示すように２０〜３０℃が最適な温度であり、ここでは２０℃に設定した。そして、金型１１から成形体１を離隔するまでに、金型温度を２０℃まで冷却する。これによって、実施の形態１で説明したメカニズムにより離隔後の収縮を抑えることができる。

以上のように本実施の形態によれば、成形材料を金型に充填し、固化する工程において、金型に充填された成形材料の温度を、成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度Ｄに保持することにより、成形材料の急激な温度低下とこれに伴う粘度上昇を抑えて流動性を確保することができる。また、充填時の成形材料の流動による剪断応力の発生を抑制することができる。さらに、成形体内部に発生する応力を緩和して、金型から離隔する際の成形体の変形や、成形体内部の応力の残留を抑制することができる。

また、固化した成形体を金型から離隔するまでの工程において、成形材料の温度を、損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度Ｅに低下させることにより、成形体の剛性を向上させることができ、金型から離隔した直後から常温に至るまでの過程での成形体の収縮を抑制して寸法精度を向上させることができる。

さらに、成形材料を金型に充填し、固化する工程において、第４温度Ｄに保持する時間は、第４温度Ｄで成形材料を等温結晶化測定した時に熱量変化がピークとなって現れる時間に成形材料の充填に伴う時間を加算した時間、あるいは、成形材料の充填に伴う時間に動的粘弾性測定によって得られる損失正接と測定周波数の積の逆数によって定義される緩和時間を加算した時間のうち、どちらか長い時間以上とすることにより、結晶構造を有する成形材料の場合、結晶化を十分に進展させ、かつ応力を十分に緩和させることができる。

また、本実施の形態は、２台の金型温度調節器だけで対応できるなど、設備の投資を抑えられ、バルブの切り替え制御や設備自体がシンプルになる。

実施の形態３．
実施の形態１ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）の適用例について、実施の形態２ではＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）の適用例について説明したが、実施の形態２においてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を適用し、実施の形態１においてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を適用しても良い。

実施の形態２においてＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を適用する場合、図１１に示すように、ＰＰＳの動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は１１８℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１９５℃、最低温度は９２℃であるので、第４温度Ｄは１１８℃±１０℃〜１９５℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは９２℃以下に設定すればよい。

また、実施の形態１においてＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）を適用する場合、図１２に示すように、ＰＢＴの融点は２２５℃、ＰＢＴの動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は６０℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１５０℃、最低温度は３０℃であるので、第１温度Ａは６０℃〜２２５℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは６０℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは３０℃以下に設定すればよい。

更に、各種の成形材料について実施の形態１及び２を適用した例を以下に示す。
シンジオタクチックポリスチレン（以下、ＳＰＳ（syndiotactic polystyrene）と記す）の場合、図１３に示すように、融点は２７０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は１１５℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１５５℃、最低温度は７０℃である。そのため、実施の形態１でＳＰＳを適用する場合、第１温度Ａは１１５℃〜２７０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは１１５℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは７０℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でＳＰＳを適用する場合、第４温度Ｄは１１５℃±１０℃〜１５５℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは７０℃以下に設定すればよい。

ポリアミド（以下、ＰＡ６６（polyamide 66）と記す）の場合、図１４に示すように、融点は２６０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は５７℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１３０℃、最低温度は１０℃である。そのため、実施の形態１でＰＡ６６を適用する場合、第１温度Ａは５７℃〜２６０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは５７℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは１０℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でＰＡ６６を適用する場合、第４温度Ｄは５７℃±１０℃〜１３０℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは１０℃以下に設定すればよい。

ポリプロピレン（以下、ＰＰ（polypropylene）と記す）の場合、図１５に示すように、融点は１８０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は３℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は３０℃、最低温度は−２５℃である。そのため、実施の形態１でＰＰを適用する場合、第１温度Ａは３℃〜１８０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは３℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは−２５℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でＰＰを適用する場合、第４温度Ｄは３℃±１０℃〜３０℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは−２５℃以下に設定すればよい。

高密度ポリエチレン（以下、ＨＤＰＥ（high density polyethylene）と記す）の場合、図１６に示すように、融点は１４５℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は−３０℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は８℃、最低温度は−４８℃である。そのため、実施の形態１でＨＤＰＥを適用する場合、第１温度Ａは−３０℃〜１４５℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは−３０℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは−４８℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でＨＤＰＥを適用する場合、第４温度Ｄは−３０℃±１０℃〜８℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは−４８℃以下に設定すればよい。

ポリアセタール（以下、ＰＯＭ（polyacetal、polyoxymethylene）と記す）の場合、図１７に示すように、融点は１８０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は１２０℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１４５℃、最低温度は４５℃である。そのため、実施の形態１でＰＯＭを適用する場合、第１温度Ａは１２０℃〜１８０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは１２０℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは４５℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でＰＯＭを適用する場合、第４温度Ｄは１２０℃±１０℃〜１４５℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは４５℃以下に設定すればよい。

以上は、結晶性の成形材料の例について説明したが、非晶性の成形材料についても同様に適用可能である。例えば、ポリカーボネート（polycarbonate）及びポリスルホン（polysulfone）の場合、東北大学歯学雑誌２３；Ｐ６７−７２（２００４年）において、動的粘弾性測定の測定周波数１Ｈｚにおけるポリカーボネートとポリスルホンの貯蔵弾性率Ｅ’と動的損失Ｅ’’の温度依存性を図５に、損失正接ｔａｎδの温度依存性を図６に示している。
当該図を参照すると、ポリカーボネートの場合、硬化温度は２８０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は１５５℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は１７０℃、最低温度は７５℃である。そのため、実施の形態１でポリカーボネートを適用する場合、第１温度Ａは１５５℃〜２８０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは１５５℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは７５℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でポリカーボネートを適用する場合、第４温度Ｄは１５５℃±１０℃〜１７０℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは７５℃以下に設定すればよい。
また、ポリスルホンの場合、硬化温度は３４０℃、動的粘弾性測定して得られる損失正接のガラス転移温度付近での極大値をとる時の温度は１９０℃、前記損失正接の温度変化において前記極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最大温度は２１０℃、最低温度は１２０℃である。そのため、実施の形態１でポリスルホンを適用する場合、第１温度Ａは１９０℃〜３４０℃の範囲で設定し、第２温度Ｂは１９０℃±１０℃に設定し、第３温度Ｃは１２０℃以下に設定すればよい。また、実施の形態２でポリスルホンを適用する場合、第４温度Ｄは１９０℃±１０℃〜２１０℃の範囲で設定し、第５温度Ｅは１２０℃以下に設定すればよい。

以上のように本実施の形態によれば、各種の成形材料に対して実施の形態１及び２を適用することにより、実施の形態１及び２と同様の効果を得ることができる。

また、前記実施の形態の説明では成形材料としてＰＰＳ、ＰＢＴ、ＳＰＳ、ＰＡ６６、ＰＰ、ＨＤＰＥ、ＰＯＭ、ポリカーボネート、ポリスルホンの例について説明したが、これらの成形材料に限定されることはなく、その他の熱可塑性の結晶性樹脂、非晶性樹脂、又は熱硬化性樹脂に対しても動的粘弾性測定して得られる損失正接の温度変化曲線に基づいて同様に適用することができる。また、これらの成形材料にガラス繊維、炭素繊維、ガラスビーズ、セラミック粒子、各種金属粉末等の混合材料であっても良い。

実施の形態４．
本実施の形態では、前記実施の形態の製造工程において、少なくとも成形材料を固化する過程から成形体を金型から離隔するまでは、成形体の一部を金型に抱き付かせた状態で保持するようにした。これにより、前記実施の形態で示した効果をより効率的に得ることができ、成形体の精度と長期寸法安定性を向上できる。

例えば図１９に示す箱形状の成形体４については、くり抜き部分５を設け、くり抜き部分５を金型のブロック１０に抱き付かせるようにする。金型１１のブロック１０に抱き付かせた状態を図１８に示す。図１８は本実施の形態の成形体の製造装置の模式断面図を示している。本実施の形態において、成形体４のくり抜き部分５は、金型１１に組み込まれたブロック１０に抱き付いた状態で製造される。これによって、成形体４はブロック１０によって収縮が拘束されるが、前記実施の形態で説明した製造方法を適用すると成形体４に発生した応力を確実に緩和させることができる。そして、ブロック１０の形状を成形体４になじませることで、金型の形状を成形体４に転写させることができ、より高精度に製造することができる。なお、図１８の製造装置は、前記実施の形態１の構成を示しているが、図７に示した実施の形態２の製造装置の構成としても良い。

また、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

１，４ 成形体、１１ 金型、１２ キャビティ、１４ 媒体回路、
１５，１６，１７，１９，２０ 金型温度調節器、１８ バルブ、
２１ Ｍａｘｗｅｌｌモデル、２２ 収縮要素、２３ ばね、２４ ダッシュポット。

Claims (11)

1. 流動可能な状態の成形材料を金型に充填し、前記成形材料を固化させた後、成形体を金型から離隔して所望の形状に成形する成形体の製造方法であって、
   前記成形材料を前記金型に充填する工程において、金型に充填された前記成形材料の温度を、前記成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、前記成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度に保持し、
   前記成形材料を固化する工程において、前記成形材料の温度を、前記損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度に保持し、
   固化した前記成形体を前記金型から離隔するまでの工程において、前記成形材料の温度を、前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度に低下させる、ことを特徴とする成形体の製造方法。
2. 前記成形材料を固化する工程において、前記成形材料を前記第２温度に保持する前に、所定の時間、前記第１温度に保持した状態とすることを特徴とする請求項１に記載の成形体の製造方法。
3. 前記所定の時間は、前記第１温度で前記成形材料を等温結晶化測定した時に、熱量変化がピークとなって現れる時間以上であることを特徴とする請求項２に記載の成形体の製造方法。
4. 前記成形材料を固化する工程において、前記成形材料の温度を、前記第２温度に保持する時間は、前記第２温度における前記損失正接と前記動的粘弾性測定の測定周波数の積の逆数で表される前記成形材料の緩和時間以上であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
5. 流動可能な状態の成形材料を金型に充填し、前記成形材料を固化させた後、成形体を金型から離隔して所望の形状に成形する成形体の製造方法であって、
   前記成形材料を前記金型に充填し、固化する工程において、金型に充填された前記成形材料の温度を、前記成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度に保持し、
   固化した前記成形体を前記金型から離隔するまでの工程において、前記成形材料の温度を、前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度に低下させる、ことを特徴とする成形体の製造方法。
6. 前記成形材料を前記金型に充填し、固化する工程において、前記第４温度に保持する時間は、前記第４温度で前記成形材料を等温結晶化測定した時に熱量変化がピークとなって現れる時間に前記成形材料の充填に伴う時間を加算した時間、あるいは、前記成形材料の充填に伴う時間に前記損失正接と前記動的粘弾性測定の測定周波数の積の逆数によって定義される緩和時間を加算した時間のうち、どちらか長い時間以上であることを特徴とする請求項５に記載の成形体の製造方法。
7. 前記成形材料を固化する工程から前記成形体を前記金型から離隔するまでは、前記成形体の一部を前記金型に抱き付かせた状態で保持することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
8. 前記成形材料は、前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近で極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度が常温以上であることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
9. 前記成形材料は、結晶構造を有する高分子材料であることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の成形体の製造方法。
10. 流動可能な状態の成形材料をキャビティに充填し、前記成形材料を固化させた後、成形体を離隔して所望の形状に成形する金型と、前記金型の温度を金型温度調節器を通じて所定の温度に調節する制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記成形材料を前記金型に充填する工程において、前記金型温度を、前記成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度よりも高く、前記成形材料の融点もしくは硬化温度以下である第１温度に保持し、
    前記成形材料を固化する工程において、前記金型温度を前記損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍である第２温度に保持し、
    固化した前記成形体を前記金型から離隔するまでの工程において、前記金型温度を、前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第３温度に低下させる、ことを特徴とする成形体の製造装置。
11. 流動可能な状態の成形材料をキャビティに充填し、前記成形材料を固化させた後、成形体を離隔して所望の形状に成形する金型と、前記金型の温度を金型温度調節器を通じて所定の温度に調節する制御部を備え、
    前記制御部は、
    前記成形材料を前記金型に充填し、固化する工程において、前記金型温度を、前記成形材料を動的粘弾性測定して得られる損失弾性率に対する貯蔵弾性率の比である損失正接の温度変化がガラス転移温度付近で極大となる時の温度近傍以上であり、かつ前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最高温度以下である第４温度に保持し、
    固化した前記成形体を前記金型から離隔するまでの工程において、前記金型温度を、前記損失正接の温度変化においてガラス転移温度付近での極大値を含む凸領域を成す温度範囲のうち最低温度以下である第５温度に低下させる、ことを特徴とする成形体の製造装置。

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