JP2017019156A

JP2017019156A - 樹脂成型治具、樹脂成型装置及び樹脂成型方法

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Publication number: JP2017019156A
Application number: JP2015137334A
Authority: JP
Inventors: 宏行竹井; Hiroyuki Takei; 智茂和田; Tomoshige Wada; 雅敏内田; Masatoshi Uchida
Original assignee: Kitagawa Seiki KK
Current assignee: Kitagawa Seiki KK
Priority date: 2015-07-08
Filing date: 2015-07-08
Publication date: 2017-01-26
Anticipated expiration: 2035-07-08
Also published as: JP6595240B2

Abstract

【課題】１つの樹脂成型治具により様々な厚さの被加工物を成型可能にする。【解決手段】被加工物を加圧する一対の加圧板間に配置され、一対の加圧板との間で被加工物を密封する枠状の樹脂成型治具が提供される。樹脂成型治具は、その内側に被加工物が配置される変形可能な封止枠と、封止枠の外周に配置される支持枠と、を備える。封止枠の高さＨａが、被加工物の加圧成型時における一対の加圧板の設計間隔Ｓよりも大きく、支持枠の高さＨｂが、設計間隔Ｓよりも小さい。【選択図】図２

Description

本発明は、樹脂成型治具、樹脂成型装置及び樹脂成型方法に関するものである。

加熱した樹脂材料を圧板間で加圧して、所定の厚さの板状部材を成型する方法が知られている。

特許文献１には、一対の押圧板と枠状の成形金型との間で樹脂材料をシート状に成型する技術が記載されている。成形金型は、枠状の剛体板と、剛体板の内周に配置される枠状の弾性部材とから構成される。成形金型内に樹脂材料を配置し、一対の押圧板により成形金型ごと樹脂材料を加圧することで、樹脂材料がシート状に成型される。剛体板は、加圧成型時には一対の押圧板により挟み込まれて、押圧板の間隔を規制し、それにより成型品が設定された厚さに成型される。弾性部材は、その自然状態における高さが剛体板の高さよりも大きいため、加圧成型時に一対の押圧板に挟み込まれて、樹脂材料が成形金型から外へ漏れ出すのを防止する。

国際公開第２０１３／１３６９２６号

特許文献１に記載の樹脂成型方法では、剛体板の高さによって成型品の厚さ決まるため、成型品の厚さの設計値（目標値）毎に、高さの異なる複数の剛体板を用意する必要があり、成形金型のコストが高いものとなっていた。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、様々な厚さの成型が可能な樹脂成型治具を提供することである。

本発明の一実施形態に係る樹脂成型治具は、その内側に被加工物が配置される変形可能な封止枠と、封止枠の外周に配置される支持枠と、を備え、封止枠の高さＨ_ａが、被加工物の加圧成型時における一対の加圧板の設計間隔Ｓよりも大きく、支持枠の高さＨ_ｂが、設計間隔Ｓよりも小さい。

上記の樹脂成型治具において、支持枠が、被加工物の加圧成型時に実質的に変形しない剛性を有する構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型治具において、封止枠の横断面が円形状又は楕円形状である構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型治具において、支持枠の横断面が矩形状である構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型治具において、封止枠が、エラストマーである構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型治具において、封止枠を形成する材料の融点が、被加工物の成型温度よりも高い構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型治具において、封止枠が、以下に列挙する物質の少なくとも一つを含む材料から形成される構成としてもよい。
（１）ゴム：
天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、フッ素ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム
（２）エラストマー：
ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ブタジエン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー
（３）熱可塑性樹脂：
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、シンジオタクティックポリスチレン樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕共重合体（ＰＦＡ）、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／ＴＦＥ共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）

また、上記の樹脂成型治具において、被加工物が実質的に圧縮性を有しない材料からなり、設計間隔Ｓが、樹脂成型治具の開口面積と、被加工物の体積と、から決定される構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る樹脂成型装置は、被加工物を間に挟んで加圧する一対の加圧板と、一対の加圧板の少なくとも一方を駆動して、一対の加圧板間で被加工物を加圧する駆動手段と、上記の樹脂成型治具とを備える。

上記の樹脂成型装置において、被加工物を加熱する加熱手段を備えた構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型装置において、加熱手段が、一対の加圧板の少なくとも一方を加熱する加圧板加熱手段を含む構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型装置において、一対の加圧板、被加工物及び樹脂成型治具を収容する真空チャンバと、真空チャンバ内を真空引きする真空供給手段と、を備えた構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型装置において、被加工物が所定の圧力で加圧されるように駆動手段を制御する圧力制御手段を備えた構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型装置において、一対の加圧板の間隔が所定の間隔となるように駆動手段を制御する間隔制御手段を備えた構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型装置において、少なくとも一方の加圧板が所定の速度で駆動するように前記駆動手段を制御する速度制御手段を備えた構成としてもよい。

本発明の一実施形態に係る樹脂成型方法は、一対の加圧板の間に支持枠を配置する支持枠配置ステップと、支持枠の内周に変形可能な封止枠を配置する封止枠配置ステップと、封止枠の内側に非圧縮性の材料からなる被加工物を配置する被加工物配置ステップと、一対の加圧板の少なくとも一方を駆動して、一対の加圧板の間隔を、封止枠の高さＨ_ａよりも小さく、且つ、支持枠の高さＨ_ｂよりも大きい、設計間隔Ｓまで狭めて、一対の加圧板間で被加工物を加圧する加圧ステップとを含み、設計間隔Ｓが、被加工物の体積と、加圧ステップにおける封止枠の開口面積とで決定される。

また、上記の樹脂成型方法において、被加工物を、封止枠の融点よりも低い、被加工物の成型温度に加熱するステップを含む構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型方法において、被加工物の周囲を真空引きする真空引きステップを含み、加圧ステップが真空下で行われる構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型方法において、加圧ステップが、被加工物が所定の圧力で加圧されるように少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する圧力制御ステップを含む構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型方法において、加圧ステップが、一対の加圧板の間隔が所定の間隔となるように少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する間隔制御ステップを含む構成としてもよい。

また、上記の樹脂成型方法において、加圧ステップが、少なくとも一方の加圧板が所定の速度で駆動するように該少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する速度制御ステップを含む構成としてもよい。

本発明によれば、１つの樹脂成型治具により様々な厚さの被加工物を成型することが可能になる。

本発明の実施形態に係る樹脂成型装置の概略構成を示した側面図である。本発明の実施形態に係る樹脂成型治具（加圧前）の近傍の側断面図である。本発明の実施形態に係る樹脂成型治具（加圧中）の近傍の側断面図である。本発明の実施形態に係る樹脂成型治具の近傍の平面図（図１のＡ−Ａ矢視図）である。本発明の実施形態に係る樹脂成型方法の手順を表したフローチャートである。シール枠及び支持枠の横断面形状の変形例を示した図である。シール枠及び支持枠の枠形状（環の形状）の変形例を示した図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１は本発明の実施形態に係る樹脂成型装置１の概略構成を示した側断面図である。樹脂成型装置１は、被加工物Ｗ（例えばＦＲＰ［Fiber Reinforced Plastics］等の樹脂を含有する材料）を一対の圧板間で加圧して成型加工する機械装置である。なお、図１における上下方向は、鉛直方向である。

樹脂成型装置１は、フレーム１０と、フレーム１０に固定された固定盤２０と、固定盤２０と対向する可動盤３０と、可動盤３０を上下に（すなわち、固定盤２０と可動盤３０とが向かい合う方向に）駆動する油圧シリンダ４０と、可動盤３０の上面に取り付けられた成型治具５０と、油圧シリンダ４０に油圧を供給する油圧供給部６０と、真空供給部７０と、熱媒供給部８０と、樹脂成型装置１の各部を制御する制御部９０とを備えている。

フレーム１０は、油圧シリンダ４０のシリンダチューブ４４に固定され、支持されている。フレーム１０の内部には、真空チャンバ１２が形成されている。固定盤２０、可動盤３０及び樹脂成型治具５０は、真空チャンバ１２内に配置されている。また、真空チャンバ１２は、真空供給部７０に接続されている。被加工物Ｗの成型は、真空チャンバ１２を密閉して、真空供給部７０によって真空チャンバ１２内を真空引きした状態で行われる。これにより、加圧成型中に被加工物Ｗに含まれる気泡が除去され、気泡の少ない高品質な樹脂成型品を得ることができる。

固定盤２０は、フレーム１０に固定された上部定盤２２と、上部定盤２２の下面に固定された上部熱板２４（加圧板）とを備えている。

また、可動盤３０は、油圧シリンダ４０のラム４２に下面が固定された下部定盤３２と、下部定盤３２の上面に固定された下部熱板３４（加圧板）とを備えている。

上部熱板２４及び下部熱板３４には、それぞれ熱媒供給部８０から供給される熱媒（例えば、オイル、熱水、スチーム等の加熱された流体）が流れる管路２４ａ、３４ａが形成されており、これらの管路に所定の温度に加熱された熱媒を流すことにより、上部熱板２４及び下部熱板３４が設定温度に均一に加熱される。また、熱媒供給部８０と上部熱板２４及び下部熱板３４とを結ぶ熱媒の循環路が形成されていて、上部熱板２４及び下部熱板３４の管路２４ａ、３４ａを流れて冷えた熱媒は、熱媒供給部８０に戻され、加熱されてから、再び上部熱板２４及び下部熱板３４に供給される。

図２は、成型前の被加工物Ｗ及び成型治具５０の近傍を示した側断面図である。
図３は、成型中の被加工物Ｗ及び成型治具５０の近傍を示した側断面図である。
図４は、成型前の被加工物Ｗ及び成型治具５０の近傍を示した平面図（図１のＡ−Ａ矢視図）である。

樹脂成型治具５０は、シール枠（封止枠）５２及び支持枠５４を備えている。

支持枠５４は、例えばステンレス鋼やアルミニウム合金等、成型温度においてもプレス圧によって実質的に変形しない程度の十分な剛性を有する構造材料から形成された、矩形の横断面形状を有する枠状部材である。

シール枠５２は、例えばシリコーンゴム等の耐熱性を有するエラストマーから形成された、円形の横断面形状を有する枠状部材であり、支持枠５４の内周面に沿って配置される。

シール枠５２の材料としては、加圧成型時に被加工物Ｗが収容される密閉空間を封止する機能が維持されるように、成型温度（具体的には、成型時の最高到達温度）においても、溶融、昇華又は分解を生じない（すなわち、成型温度よりも高い融点を有する）材料が選択される。なお、融点が成型温度よりも高ければ、熱可塑性エラストマーを使用することもできる。

シール枠５２の形成に使用される具体的な材料としては、例えば以下のようなものが挙げられる。
（１）ゴム：
天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、フッ素ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム等
（２）エラストマー：
ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ブタジエン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー等
（３）熱可塑性樹脂：
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、シンジオタクティックポリスチレン樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕共重合体（ＰＦＡ）、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／ＴＦＥ共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等

なお、耐熱性の確保等の目的で、上記材料にフィラーや各種添加剤を加えてもよい。また、耐熱性を高める（すなわち、高温下でのシール枠５２の流動性を無くす）ために、樹脂材料に対して架橋を行っても良い。また、複数種類の樹脂からなるポリマーアロイやＦＲＰ等の複合材料からシール枠５２を形成してもよい。

被加工物Ｗは、下部熱板３４上の、シール枠５２の内側（枠内）に配置される。被加工物Ｗが成型温度まで加熱されて軟化すると、油圧シリンダ４０によって可動盤３０が上方へ駆動され、被加工物Ｗは下部熱板３４と上部熱板２４とで挟まれて加圧される。

加圧成型中、シール枠５２が上部熱板２４及び下部熱板３４と強く密着するため、上部熱板２４、下部熱板３４及びシール枠５２によって囲まれた密閉空間が形成され、この密閉空間内に被加工物Ｗが閉じ込められる。これにより、加圧成型中に被加工物Ｗが成型治具５０の外へ流出しないようになっている。

加圧成型中、被加工物Ｗに加わる強い圧力によって、シール枠５２は外周側（水平方向）に強く押される。しかし、シール枠５２は、外周側から剛性の高い支持枠５４によって支持されているため、外周側に広がることはなく、シール枠５２の内周面（すなわち、被加工物Ｗの端面）は、所定の形状・寸法に維持される。

加圧成型中、油圧シリンダ４０は、油圧供給部６０から一定の圧力に調整された作動油の供給を受け、可動盤３０及び下部熱板３４に一定の大きさの加圧力Ｆを与える。この加圧力Ｆの殆どが、下部熱板３４と上部熱板２４とで挟まれた被加工物Ｗに加えられる。

被加工物Ｗの樹脂材料は圧縮性を殆ど有していない。そのため、被加工物Ｗが下部熱板３４と上部熱板２４との間で隙間無く挟み込まれて（すなわち、密閉空間が被加工物Ｗの樹脂材料で充填されて）、油圧シリンダ４０から下部熱板３４に与えられる加圧力Ｆが被加工物Ｗからの抗力と釣り合うと、その位置で可動盤３０及び下部熱板３４の上昇が停止する。このときの下部熱板３４と上部熱板２４の間隔（すなわち、加圧成型中の被加工物Ｗの厚さ）を設計間隔Ｓ（図３）と呼ぶ。

設計間隔Ｓは、加圧成型中の樹脂成型治具５０の中空部の面積（開口面積）と、密閉空間内に充填される被加工物Ｗの樹脂材料の量（体積）とによって決まる。具体的には、樹脂材料の体積をＶ（ｃｍ^３）、樹脂成型治具５０の開口面積をＡ（ｃｍ^２）とすると、設計間隔ＳはＳ＝Ｖ／Ａ（ｃｍ）と表わされる。上述したように、加圧成型中の樹脂成型治具５０の内周の寸法（すなわち、開口面積）は略一定となる。そのため、同一の樹脂成型治具５０を使用し、同一の加圧力Ｆで加圧成型する場合には、設計間隔Ｓは樹脂材料の量によって決まる値となる。

また、シール枠５２の自然状態における高さＨ_ａ（図２）は、設計間隔Ｓよりも大きいため、シール枠５２は加圧成型中に上部熱板２４の下面及び下部熱板３４の上面と密着する。このとき、シール枠５２の弾性復元力によりシール枠５２と上部熱板２４及び下部熱板３４との間に十分な密着力（押圧力）が生じるように、設計間隔Ｓはシール枠５２の高さＨ_ａよりも十分に小さな値に設定されている。

また、設計間隔Ｓ（図３）は、支持枠５４の高さＨ_ｂ（図２）よりも大きな値に設定されているため、上部熱板２４が支持枠５４に接触することがなく、加圧力Ｆが硬い支持枠５４に伝わることがない。また、シール枠５２は、弾性率が小さく、水平面（加圧面）における断面積も小さい。そのため、上部熱板２４及び下部熱板３４に加えられる加圧力Ｆの殆どが被加工物Ｗに加わることになり、被加工物Ｗの加圧成型を効率的に行うことができるようになっている。

また、本実施形態では、シール枠５２の材料として、成型温度において弾力性に富むエラストマー等の材料が使用されている。そのため、加圧成型によってシール枠５２は破壊（塑性変形）されず、シール枠５２を繰り返し使用することができる。

次に、上述した樹脂成型装置１を使用して被加工物Ｗを成型する手順を説明する。
図５は、本発明の実施形態に係る樹脂成型装置１を使用した樹脂成型方法の手順を表したフローチャートである。

まず、油圧供給部６０から油圧シリンダ４０に供給される油圧が減圧され、可動盤３０が降下した状態で、下部熱板３４の上面中央に樹脂成型治具５０が取り付けられる（Ｓ１）。

次に、熱媒供給部８０から加熱された熱媒が上部熱板２４及び下部熱板３４に供給され、上部熱板２４及び下部熱板３４が所定の成型温度に加熱される（Ｓ２）。

次に、下部熱板３４上の樹脂成型治具５０内に樹脂材料（被加工物Ｗ）が配置された後（Ｓ３）、真空チャンバ１２の搬送口（不図示）が閉じられ、真空供給部７０によって真空チャンバ１２内が真空引きされる（Ｓ４）。

そして、下部熱板３４により樹脂材料が加熱されて軟化した後、油圧供給部６０から油圧シリンダ４０に供給される油圧が上げられ、可動盤３０が上昇する。上部熱板２４と下部熱板３４との間隔が設計間隔Ｓになると、下部熱板３４の上昇が停止し、上部熱板２４と下部熱板３４との間隔が設計間隔Ｓに維持される。このとき、樹脂成型治具５０のシール枠５２が上部熱板２４及び下部熱板３４に密着して、樹脂材料を封入する密閉空間が形成される。また、樹脂材料は、上部熱板２４、下部熱板３４及び樹脂成型治具５０により板状に加圧成型される。樹脂成型治具５０を使用することにより、端面形状も一定の寸法精度で成型される（Ｓ５）。

所定時間経過後、上部熱板２４及び下部熱板３４に供給される熱媒の温度が下げられて、被加工物Ｗが冷却される（Ｓ６）。被加工物Ｗの冷却中も、油圧供給部６０から油圧シリンダ４０へ油圧が供給され続ける。そのため、冷却中に温度低下に伴う体積収縮により被加工物Ｗの厚さが徐々に薄くなっていくような場合であっても、被加工物Ｗの厚さの減少に伴ってシール枠５２を押し潰しながら可動盤３０（及び下部熱板３４）が上昇し、被加工物Ｗを所定の圧力で加圧し続けることができる。この間も、上部熱板２４が支持枠５４に接触することはなく、上部熱板２４と下部熱板３４との間に加わる加圧力Ｆの殆ど全てが被加工物Ｗに加わることになり、冷却中も被加工物Ｗを効率的に加圧することができるようになっている。そして、油圧供給部６０から油圧シリンダ４０に供給される油圧が減圧され、可動盤３０が降下した後、被加工物Ｗが取り出され（Ｓ７）、成型が完了する。

本実施形態では、上部熱板２４、下部熱板３４及び樹脂成型治具５０により、簡易的な成型金型が構成される。このような簡易的な成型金型は、簡単な形状の部材から構成されるため、低コストで短期間に製作することができる。

以上が本発明の実施形態の説明である。本発明は、上記の実施形態の構成に限定されるものではなく、その技術的思想の範囲内において様々な変形が可能である。例えば、明細書中に例示的に記載された構成及び／又は明細書の記載から自明な構成を適宜組み合わせたものも本発明の実施形態の構成に含まれる。

上記の実施形態では、エラストマー等の成型温度において弾力性に富む材料が使用されているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。加圧成型によってシール枠５２が塑性変形を起こしても、シール枠５２の封止機能が喪失されず、成型治具５０からの被加工物Ｗの流出を防止することが可能であれば、シール枠５２を使用する所期の目的は達成される。従って、成型温度において比較的に弱い力で塑性変形する材料（例えば、錫合金等の低融点金属）や、成型温度において流動性を有する（例えば軟化する）ものの比較的に高い粘性のために加圧成型中に形態が一定程度（封止機能が失われない程度）維持される材料（例えば、熱可塑性樹脂、パテ、油粘土）からシール枠５２を形成してもよい。なお、このような材料の流動性も可塑性の一形態といえる。

塑性材料から形成された部材（塑性部材）は、弾性材料から形成された部材（弾性部材）とは異なり、変形量に応じた弾性率の変化が小さく、また自由な形状や極めて薄い形状まで変形させることが出来る。そのため、例えばシール枠５２を塑性材料から形成し、加圧成型時に大きく変形させた場合においても、発生する反力が小さく、加圧力Ｆを効率的に被加工物Ｗにかけることが出来る。加圧成型時に上部熱板２４と下部熱板３４とで被加工物Ｗに高い加圧力Ｆを加えると、被加工物Ｗは上下の熱板２４、３４の隙間を流れて、成型治具５０（シール枠５２及び支持枠５４）を外周側に強く押圧する。その際に、支持枠５４が被加工物Ｗよりも薄いために、支持枠５４と上部熱板２４との間に隙間でき、その隙間へシール枠５２が押し出されていく場合がある。しかしながら、成型温度における塑性変形応力（粘度）が適切な物質（例えば成型温度より融点の高いプラスチック樹脂等）を使用する事により、支持枠５４の外まで流れ出してしまうことを防ぐことができる。

上記の実施形態では、熱板の加熱に熱媒が使用されているが、他の種類の加熱手段を使用して熱板を加熱する構成としてもよい。他の種類の加熱手段としては、例えば、熱板を直接加熱する電熱ヒータ、熱板に電磁波（例えば、赤外線やマイクロ波）を照射する手段、熱板に加熱した気体を吹き付ける手段等がある。

また、熱風や遠赤外線等により被加工物Ｗを直接加熱してもよい。この場合、各熱板を加熱してもよいし、被加工物Ｗのみを加熱してもよい。

上記の実施形態では、上部定盤２４及び下部熱板３４の両方が加熱されているが、上部定盤２４及び下部熱板３４のいずれか一方（例えば下部熱板３４のみ）を加熱する構成としてもよい。

上記の実施形態（図２参照）では、シール枠５２は円形の横断面形状を有し、支持枠５４は矩形の横断面形状を有しているが、本発明はこの構成に限定されるものではない。図６に示されるように、各枠部材５２、５４の横断面形状は、円形又は半円形（図６（ａ））、楕円形（図６（ｂ））、三角形（図６（ｃ））、四角形（図６（ｄ））、その他等の多角形（図６（ｅ））、或いは星形（図６（ｆ））等の異形であってもよい。また、図６（ｇ）に示されるように、シール枠５２と支持枠５４の対向する面を対応する形状にしてもよい。また、図６（ａ）に示されるように、各枠部材５２、５４を中空にしてもよい。

また、上記の実施形態では、シール枠５２及び支持枠５４は矩形枠状に形成されているが、これは被加工物Ｗの加工形状に応じて適宜変更される。例えば、図７の平面図に示されるように、被加工物Ｗを円板状に成型する場合には、シール枠５２及び支持枠５４はそれぞれ円形枠状（円環状）に形成される。シール枠５２及び支持枠５４の枠形状は、高い精度を要しないため、レーザーカット加工等により比較的に簡単に多様な形状に成形することができる。

また、上記の実施形態では、シール枠５２と支持枠５４とが別体に形成されているが、例えば、接着、融着、圧着、インサート成型（射出成型）等によりシール枠５２と支持枠５４とを一体に形成してもよい。

また、上記の実施形態では、平板状の上部熱板２４及び下部熱板３４が使用されるが、上部熱板２４及び下部熱板３４のプレス面を例えば曲面状に形成したものを使用してもよい。

また、上記の実施形態では、油圧シリンダ４０の駆動制御に圧力制御（具体的には圧力一定で駆動する）を採用し、被加工物Ｗの成形厚（すなわち設計間隔Ｓ）を、樹脂成型治具５０の開口面積（内周の寸法）と被加工物Ｗの樹脂材料の投入量（体積）とによって管理する構成が採用されているが、本発明の構成はこれに限定されるものではない。例えば、下部熱板３４と上部熱板２４との間隔（又は可動な下部熱板３４の位置）を検出する近接センサや位置センサを設けて、検出した熱板の間隔や位置に基づいて油圧供給部６０が油圧シリンダ４０に供給する作動油の圧力や流量を調整することで、成型の各段階に応じて、下部熱板３４の移動速度や、被加工物Ｗの成形厚や成型圧を自在に設定可能とする構成を採用してもよい。

１ …樹脂成型装置
１０…フレーム
２０…固定盤
３０…可動盤
４０…油圧シリンダ
５０…成型治具
５２…シール枠
５４…支持枠
６０…油圧供給部
７０…真空供給部
８０…熱媒供給部
９０…制御部
Ｗ …被加工物

Claims

被加工物を加圧する一対の加圧板間に配置され、該一対の加圧板との間で前記被加工物を密封する枠状の樹脂成型治具であって、
その内側に前記被加工物が配置される変形可能な封止枠と、
前記封止枠の外周に配置される支持枠と、
を備え、
前記封止枠の高さＨ_ａが、前記被加工物の加圧成型時における前記一対の加圧板の設計間隔Ｓよりも大きく、
前記支持枠の高さＨ_ｂが、前記設計間隔Ｓよりも小さい、
樹脂成型治具。
前記支持枠が、前記被加工物の加圧成型時に実質的に変形しない剛性を有する、
請求項１に記載の樹脂成型治具。
前記封止枠の横断面が円形状又は楕円形状である、
請求項１又は請求項２に記載の樹脂成型治具。
前記支持枠の横断面が矩形状である、
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の樹脂成型治具。
前記封止枠が、エラストマーである、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の樹脂成型治具。
前記封止枠を形成する材料の融点が、前記被加工物の成型温度よりも高い、
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の樹脂成型治具。
前記封止枠が、以下に列挙する物質の少なくとも一つを含む材料から形成される、
（１）ゴム：
天然ゴム、合成イソプレンゴム（ＩＲ）、フッ素ゴム、ブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、アクリルゴム
（２）エラストマー：
ポリエステル系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、フッ素系エラストマー、シリコーン系エラストマー、ブタジエン系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ウレタン系エラストマー
（３）熱可塑性樹脂：
ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリトリメチレンテレフタレート（ＰＴＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等のポリエステル、ポリプロピレン（ＰＰ）、シンジオタクティックポリスチレン樹脂、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、アクリロニトリルブタジエンスチレン樹脂（ＡＢＳ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリスルフォン（ＰＳＵ）、ポリエーテルスルフォン、ポリケトン（ＰＫ）、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）／パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）〔ＰＡＶＥ〕共重合体（ＰＦＡ）、ＴＦＥ／ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／ＴＦＥ共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）
請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の樹脂成型治具。
前記被加工物が実質的に圧縮性を有しない材料からなり、
前記設計間隔Ｓが、前記樹脂成型治具の開口面積と、前記被加工物の体積と、から決定される、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の樹脂成型治具。
被加工物を間に挟んで加圧する一対の加圧板と、
前記一対の加圧板の少なくとも一方を駆動して、該一対の加圧板間で前記被加工物を加圧する駆動手段と、
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の樹脂成型治具と、
を備えた、
樹脂成型装置。
前記被加工物を加熱する加熱手段を備えた、
請求項９に記載の樹脂成型装置。
前記加熱手段が、
前記一対の加圧板の少なくとも一方を加熱する加圧板加熱手段を含む、
請求項９又は請求項１０に記載の樹脂成型装置。
前記一対の加圧板、前記被加工物及び前記樹脂成型治具を収容する真空チャンバと、
前記真空チャンバ内を真空引きする真空供給手段と、
を備えた、
請求項９から請求項１１のいずれか一項に記載の樹脂成型装置。
前記被加工物が所定の圧力で加圧されるように前記駆動手段を制御する圧力制御手段を備えた、
請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の樹脂成型装置。
前記一対の加圧板の間隔が所定の間隔となるように前記駆動手段を制御する間隔制御手段を備えた、
請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の樹脂成型装置。
前記少なくとも一方の加圧板が所定の速度で駆動するように前記駆動手段を制御する速度制御手段を備えた、
請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の樹脂成型装置。
一対の加圧板の間に支持枠を配置する支持枠配置ステップと、
前記支持枠の内周に変形可能な封止枠を配置する封止枠配置ステップと、
前記封止枠の内側に非圧縮性の材料からなる被加工物を配置する被加工物配置ステップと、
前記一対の加圧板の少なくとも一方を駆動して、該一対の加圧板の間隔を、前記封止枠の高さＨ_ａよりも小さく、且つ、前記支持枠の高さＨ_ｂよりも大きい、設計間隔Ｓまで狭めて、該一対の加圧板間で前記被加工物を加圧する加圧ステップと、
を含み、
前記設計間隔Ｓが、前記被加工物の体積と、前記加圧ステップにおける前記封止枠の開口面積とで決定される、
樹脂成型方法。
前記被加工物を、前記封止枠の融点よりも低い、前記被加工物の成型温度に加熱するステップを含む、
請求項１６に記載の樹脂成型方法。
前記被加工物の周囲を真空引きする真空引きステップを含み、
前記加圧ステップが真空下で行われる、
請求項１６又は請求項１７に記載の樹脂成型方法。
前記加圧ステップが、
前記被加工物が所定の圧力で加圧されるように前記少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する圧力制御ステップを含む、
請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の樹脂成型方法。
前記加圧ステップが、
前記一対の加圧板の間隔が所定の間隔となるように前記少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する間隔制御ステップを含む、
請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の樹脂成型方法。
前記加圧ステップが、
前記少なくとも一方の加圧板が所定の速度で駆動するように該少なくとも一方の加圧板の駆動を制御する速度制御ステップを含む、
請求項１６から請求項１８のいずれか一項に記載の樹脂成型方法。