JP2019177647A

JP2019177647A - 金型の洗浄方法

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Publication number: JP2019177647A
Application number: JP2018069272A
Authority: JP
Inventors: 貴司権田; Takashi Gonda; 後藤　大輔; Daisuke Goto; 大輔後藤; 鈴木　和宏; Kazuhiro Suzuki; 和宏鈴木
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-17
Anticipated expiration: 2038-03-30
Also published as: JP7057702B2

Abstract

【課題】金型の成形部に接着した成形材料のポリアリーレンエーテルケトン樹脂を短時間で安価、かつ確実に除去することができ、しかも、金型の損傷や腐食を防止することのできる金型の洗浄方法を提供する。【解決手段】接着性に優れるポリアリーレンエーテルケトン樹脂２含有の溶融した成形材料１の充てんにより、所定の成形品を成形する金型１０の洗浄法であり、金型１０の成形部１１のメッキ層１２に接着した成形材料１に、レーザクリーニング装置からレーザ光２８を照射することにより、成形材料１のうち、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂２を除去する。微粒子を高速・高圧で吹き付けることがないので、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共に成形部１１のメッキ層１２が切削されるのを防止できる。したがって、金型１０のメッキ層１２が荒れたり、摩耗したりして金型１０の損傷が大きくなるのを防止することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂製の成形品を成形して製造する金型の洗浄方法に関するものである。

ポリアリーレンエーテルケトン（ＰＡＥＫ）樹脂は、機械的性質、耐熱性、耐薬品性、耐放射線性、耐加水分解性、電気絶縁性、低吸水性、難燃性、水蒸気バリアー性、ガスバリアー性に優れた結晶性の樹脂であり、これらの特徴に鑑み、金型により成形された成形品が医療機器、航空機、自動車、電気機器、電子機器等の分野で提案されたり、使用されている。

金型１０は、例えば射出成形用の場合には、ＳＫＳ材等の各種鋼材により構成され、成形部であるキヤビティ１３に、腐食防止用のメッキ層１２が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の厚さで施されており、成形品の成形時にポリアリーレンエーテルケトン（ＰＡＥＫ）樹脂２が溶融状態で充てんされ、冷却されることで成形品を成形する。このような金型１０は、異物の除去、汚染の防止、精度を維持する観点から、定期的に分解して洗浄される（特許文献１、２、３参照）。

ところで、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２は、冷却固化により、金属との接着力（親和性）が非常に高くなり、金型１０のキヤビティ１３に施された薄いメッキ層１２に残滓として接着することがある。このポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓は、金型１０の汚染防止や精度維持の観点から、放置することはできないので、金型１０の洗浄時にキヤビティ１３のメッキ層１２から除去する必要がある。しかしながら、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２は強固に接着するので、金型１０の単なる洗浄では、金型１０に亀裂が生じたり、キヤビティ１３のメッキ層１２がポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共に剥離するおそれが少なくない。

この点に鑑み、従来においては、金型１０のキヤビティ１３のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を適切に除去すべく、（Ａ）ショットブラスト法、（Ｂ）液剤洗浄法、（Ｃ）プラズマ洗浄法、（Ｄ）超臨界流体洗浄法、（Ｅ）手作業洗浄法が提案されている。

（Ａ）のショットブラスト法は、微小なアルミナ，ジルコニア，ガラス，ステンレス等の無機化合物の粒子、微小なポリカーボネート樹脂，アクリル樹脂，ポリアミド樹脂，あるいは植物の種等の有機化合物粒子、微小なドライアイスの粒子等を高速・高圧で吹き付け、金型１０のキヤビティ１３のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を除去する洗浄方法である。また、（Ｂ）の液剤洗浄法は、酸，アルカリ，界面活性剤，溶剤等の液体を使用し、金型１０のキヤビティ１３のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を除去する方法である。

（Ｃ）のプラズマ洗浄法は、減圧状態で反応ガスを吹き付けながらプラズマを発生させ、キヤビティ１３のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を焼却除去する方法である（特許文献５参照）。また、（Ｄ）の超臨界流体洗浄法は、超臨界水あるいは超臨界二酸化炭素等の超臨界流体を使用し、キヤビティ１３のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を除去する方法である（特許文献５、６参照）。（Ｅ）の手作業洗浄法は、研磨剤を用い、ブラシやスクレーバ等によりメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を手作業で剥離除去する方法である。

特開２０１７‐７７６９０号公報特開２００４‐１６７７４４号公報特開２００８‐６２６３３号公報特開平０６‐２８５８６８号公報特開２０００‐２８０２６２号公報特開２００５‐１６１１５０号公報

しかしながら、（Ａ）のショットブラスト法の場合には、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共にキヤビティ１３のメッキ層１２も削られてしまうので、金型１０のメッキ層１２が荒れたり、摩耗したりして金型１０の損傷が大きくなるという問題が新たに生じる。また、（Ｂ）の液剤洗浄法の場合には、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２が濃塩酸、濃硫酸、又は濃硝酸等の強酸以外の溶剤には溶解しない関係上、強酸によりポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓を洗浄することになるが、そうすると、金型１０の腐食を招くという大きな問題が新たに生じることとなる。

（Ｃ）のプラズマ洗浄法の場合には、使用する反応ガスの利用効率が低いので、多量の反応ガスが必要となり、しかも、反応ガスとガス反応物とで金型１０の腐食を惹起するおそれがある。さらに、プラズマを発生させるため、洗浄に長時間を要し、経済的ではないという問題も生じる。また、（Ｄ）の超臨界流体洗浄法の場合には、超臨界水あるいは超臨界二酸化炭素を得るため、高温・高圧の環境を生成する高価な装置が必要不可欠となるが、一般の成形用金型１０の洗浄装置としては非常に高価となり、実用性に欠けることとなる。

（Ｅ）の手作業洗浄法の場合には、金型１０のメッキ層１２に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共に金型１０自体も削られてしまうので、金型１０のメッキ層１２が荒れたり、損傷を招くという深刻な問題が生じる。さらに、手作業で洗浄するので、洗浄時間の短縮を図ることができない。

本発明は上記に鑑みなされたもので、金型の成形部に接着した成形材料のポリアリーレンエーテルケトン樹脂を短時間で安価、かつ確実に除去することができ、しかも、金型の損傷や腐食を防止することのできる金型の洗浄方法を提供することを目的としている。

本発明者等は、鋭意研究した結果、レーザ照射による洗浄に着目し、本発明を完成させた。すなわち、本発明においては上記課題を解決するため、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂含有の溶融した成形材料の充てんにより、所定の成形品を成形する金型の洗浄方法であって、
金型の成形部に付着した成形材料に、レーザ光を照射することにより、成形材料のうち、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂を除去することを特徴としている。

なお、金型の成形部にメッキ層が積層され、このメッキ層に、成形材料のうち、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂が付着するようにすることができる。
また、レーザ光をパルス発振により照射することが好ましい。
また、レーザ光を、出力２５％以上９０％以下、照射幅２５ｍｍ以上２００ｍｍ以下、送り速度２３０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０２０ｍｍ／ｍｉｎ以下、エネルギー密度２．５ｍＪ／ｍｍ^２以上７．０ｍＪ／ｍｍ^２以下の条件で照射することができる。

ここで、特許請求の範囲における成形材料は、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂を含有すれば良く、他の樹脂や添加剤等を含有した材料でも良い。所定の成形品には、三次元成形される成形品の他、シートやフィルム、パイプ等が含まれる。また、金型には、少なくとも押出成形用、射出成形用、フィルム成形用等の金型が含まれる。この金型の成形部としては、キャビティ、コア、成形材料用の流路等が該当する。レーザ光には、少なくともアルゴンレーザ、エキシマレーザ、ＣＯ_２レーザ、ファイバレーザ、ＹＡＧレーザ等が含まれる。

本発明によれば、金型を洗浄する場合には、使用した金型の成形部に付着した成形材料を露出させ、この露出した成形材料にレーザ光を照射する。レーザ光を照射すると、成形部に付着した成形材料中の少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂が剥離して除去されるので、金型を洗浄することができる。

本発明によれば、金型の成形部に付着した成形材料の少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂を短時間で安価、かつ確実に除去することができるという効果がある。また、洗浄時における金型の損傷や腐食を防ぐことができるという効果がある。

請求項２記載の発明によれば、金型の成形部のメッキ層に付着した成形材料のポリアリーレンエーテルケトン樹脂を除去するので、金型の成形部からメッキ層がポリアリーレンエーテルケトン樹脂と共に剥がれることが少なく、金型の成形部の腐食を防止したり、成形品の離型性の向上が期待できる。
請求項３記載の発明によれば、レーザ光のパルス発振により、金型に対する熱影響を小さくすることができるので、金型を変形させることなく、金型の成形部に付着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂を適切に剥離して洗浄することができる。

請求項４記載の発明によれば、レーザ光の出力が２５％以上９０％以下の範囲なので、金型に成形材料中のポリアリーレンエーテルケトン樹脂の残滓がそのまま残存することが少ない。また、レーザ光の照射幅が２５ｍｍ以上２００ｍｍ以下なので、洗浄作業の迅速化や簡便化を図ることができる。また、レーザ光の送り速度が２３０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０２０ｍｍ／ｍｉｎ以下の範囲なので、洗浄作業の迅速化が期待できる。さらに、レーザ光線のエネルギー密度が２．５ｍＪ／ｍｍ^２以上７．０ｍＪ／ｍｍ^２以下の範囲なので、成形材料中のポリアリーレンエーテルケトン樹脂の残滓が残存するのを防ぐことが可能になる。

本発明に係る金型の洗浄方法の実施形態における金型のメッキ層に接着した成形材料にレーザ光を照射する状態を模式的に示す断面説明図である。図１の金型のメッキ層から成形材料を剥離除去した状態を模式的に示す断面説明図である。本発明に係る金型の洗浄方法の実施形態におけるレーザクリーニング装置を模式的に示す斜視説明図である。金型のキャビティのメッキ層に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂を示す断面説明図である。金型のキャビティからメッキ層がポリアリーレンエーテルケトン樹脂と共に剥離した状態を模式的に示す断面説明図である。

以下、図面を参照して本発明の好ましい実施の形態を説明すると、本実施形態における金型１０の洗浄方法は、図１ないし図３に示すように、接着性に優れるポリアリーレンエーテルケトン樹脂２含有の成形材料１の充てんにより、所定の成形品を成形する金型１０の洗浄法であり、金型１０の成形部１１の薄いメッキ層１２に接着した成形材料１の残滓に、レーザクリーニング装置２０からレーザ光２８を照射して成形材料１の残滓を除去するようにしている。

成形材料１は、少なくとも接着性に優れるポリアリーレンエーテルケトン樹脂２を含有し、他の樹脂や各種のフィラーが選択的に配合される。この成形材料１のポリアリーレンエーテルケトン樹脂２は、アリーレン基，エーテル基，及びケトン基からなる結晶性の樹脂であり、例えば特許第５７０９８７８号公報や特許第５８４７５２２号公報等に記載された樹脂があげられる。

ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の具体例としては、ポリエーテルケトン（ＰＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＥＫ）樹脂、ポリエーテルケトンケトン（ＰＥＫＫ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトンケトン（ＰＥＥＫＫ）樹脂、ポリエーテルケトンエーテルケトンケトン（ＰＥＫＥＫＫ）樹脂等があげられる。このポリアリーレンエーテルケトン樹脂２は、本発明の効果を損なわない範囲において、例えば特許第６１４４２６７号公報記載の他の共重合可能な単量体とのブロック共重合体、ランダム共重合体、あるいは変性体も使用可能である。

これらのポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の中では、入手のし易さ、フィルムやシートの成形性、発泡成形性、コストの観点から、ポリエーテルエーテルケトン樹脂とポリエーテルケトンケトン樹脂が好ましい。ポリエーテルエーテルケトン樹脂の具体例としては、例えばビクトレックスピークシリーズ[ビクトレックス社製製品名]、ベスタキープシリーズ[ダイセル・エボニック社製製品名]、キータスパイアＰＥＥＫシリーズ[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製製品名]等があげられる。また、ポリエーテルケトンケトン樹脂の具体例としては、例えばＫＥＰＳＴＡＮシリーズ[アルケマ社製製品名]等が該当する。

成形材料１には、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の他、本発明の特性を損なわない範囲において、ポリイミド（ＰＩ）樹脂，ポリアミドイミド（ＰＡＩ）樹脂，ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）樹脂等のポリイミド樹脂、ポリアミド４Ｔ（ＰＡ４Ｔ）樹脂、ポリアミド６Ｔ（ＰＡ６Ｔ）樹脂，変性ポリアミド６Ｔ（変性ＰＡ６Ｔ）樹脂，ポリアミド９Ｔ（ＰＡ９Ｔ）樹脂，ポリアミド１０Ｔ（ＰＡ１０Ｔ）樹脂，ポリアミド１１Ｔ（ＰＡ１１Ｔ）樹脂，ポリアミド６（ＰＡ６）樹脂，ポリアミド６６（ＰＡ６６）樹脂，ポリアミド４６（ＰＡ４６）樹脂等のポリアミド樹脂、ポリサルホン（ＰＳＵ）樹脂，ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）樹脂，ポリフェニルサルホン（ＰＰＳＵ）樹脂等のポリサルホン樹脂、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）樹脂，ポリフェニレンスルフィドケトン樹脂，ポリフェニレンスルフィドスルホン樹脂，ポリフェニレンスルフィドケトンスルホン樹脂等のポリアリーレンサルファイド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂，ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂，ポリエチレンナフタタレート（ＰＥＮ）樹脂等のポリエステル樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリアリレート（ＰＡＲ）樹脂、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等が必要に応じて添加される。

成形材料１には、上記樹脂の他、本発明の特性を損なわない範囲において、酸化防止剤、光安定剤、紫外線吸収剤、可塑剤、滑剤、難燃剤、帯電防止剤、耐熱向上剤、無機化合物、有機化合物等が必要に応じて添加される。

金型１０は、フィルムやシート成形用（Ｔダイスや丸ダイス等）、射出成形用、圧縮成形用、押出成形用、移送成形用、真空成形用、吹込成形用等の型からなり、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２含有の溶融した成形材料１が充てんされ、冷却されることで所定の成形品、例えばフィルム（キャパシタフィルム、マイクロスピーカ用振動板フィルム、包装フィルム等）等を成形する。この金型１０は、図１に示すように、例えば所定の材料により構成されるとともに、成形部１１が鏡面加工やシボ加工され、この成形部１１に腐食防止や精度確保用のメッキ層１２が０．０１ｍｍ以上０．１ｍｍ以下の厚さで積層されており、このメッキ層１２に成形材料１中のポリアリーレンエーテルケトン樹脂２が強固に接着する。

金型１０の所定の材料としては、例えばＳＫＳ材やＳＫＤ材等の各種の鋼材があげられる。また、メッキ層１２の材料としては、特に限定されるものではないが、Ｃｒ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ａｕ等の単一メッキ、Ｚｎ‐Ｎｉ合金，Ｚｎ‐Ｆｅ合金，Ｎｉ‐Ｐ合金，Ｎｉ‐Ｂ合金，Ｎｉ‐Ｗ合金，Ｎｉ‐Ｆｅ合金，Ｎｉ‐Ｐ‐Ｂ合金等の合金メッキ、ＳｉＣ，ｃＢＮ，ＰＴＦＥ，黒鉛，ＳｉＯ_２等の微粒子を添加した複合メッキがあげられる。これらの中では、耐熱性等に優れるＮｉの単一メッキ、耐熱性，耐汚染性，耐摩耗性，耐薬品性，均一性等に優れる無電解ニッケルメッキが好ましい。

金型１０がフィルムを成形するＴダイスの場合、このＴダイスは、分解可能に対設される一対のダイを備え、この一対のダイの間に、溶融した成形材料１用の流路が成形部１１として区画形成されており、この流路にメッキ層１２が積層して覆着される。成形材料１用の流路は、上流側から順に、溶融押出成形機に接続される流入部、マニホールド部、及びスリット形の吐出部が形成される。

また、金型１０が射出成形用の場合、この金型１０は、射出成形機に装着される固定側と、この固定側に型締め可能に対向する可動側とを備え、固定側に成形部１１であるキャビティが凹み形成されるとともに、可動側に成形部１１であるコアが突出形成され、これらキャビティとコアのうち、少なくともキャビティにメッキ層１２が積層して覆着される。

レーザクリーニング装置２０は、図３に示すように、底部四隅の複数のキャスタを回転させて移動可能な装置本体２１と、この装置本体２１に着脱自在に搭載される照射ヘッド２７とを備え、これら装置本体２１と照射ヘッド２７とが可撓性のファイバケーブル２９により接続される。装置本体２１は、例えばコンパクトな縦長の箱構造に構成され、複数の励起用半導体レーザから出射されたレーザ光を光ファイバで励起光コンバイナに伝搬する励起源と、この励起源の励起光コンバイナからの励起光をダブルクラッドファイバ（増強用ファイバ）に伝搬する共振器とをＡＣ電源と共に内蔵する。

装置本体２１は、その正面やその傾斜した上部に、電源ボタン２２、始動キー２３、操作パネル２４、スタンバイボタン２５、緊急停止ボタン２６等が配設され、ＡＣ１００Ｖで動作する。また、励起源の励起光コンバイナは、複数の励起用半導体レーザからの励起光を一本の光ファイバに結合するよう機能する。

照射ヘッド２７は、装置本体２１の天井に着脱自在に嵌合搭載され、手動操作されて図１に矢印で示す高エネルギー密度のレーザ光２８を金型１０のメッキ層１２に照射する。この照射ヘッド２７は、手動操作により、金型１０のメッキ層１２に強固に接着した成形材料１の残滓に対して適宜往復する。また、ファイバケーブル２９は、装置本体２１の共振器からのレーザ光を照射ヘッド２７に伝搬するビームデリバリ部として機能する。このようなレーザクリーニング装置２０としては、例えば東成エレクトロビーム株式会社製のハンディタイプのイレーザー[製品名：登録商標]、株式会社ＩＨＩ計測製のレーザクリア５０[製品名]、株式会社大興製作所製のレーザークリーニング[製品名]等があげられる。

レーザ光２８は、特に限定されるものではないが、例えばＹＡＧレーザ光を増幅する媒体・共振器がファイバで構成されるファイバレーザ、ＹＶＯ_４レーザ、ＣＯ_２レーザ、ＴＥＡ‐ＣＯ_２レーザ、エキシマレーザ、アルゴンレーザ等が用いられる。これらの中では、熱影響の少ない非接触の洗浄が短時間で可能な自動化に資する基本波長１０６４ｎｍのＹＡＧレーザ、軸調整が不要で安定した出力が得られ、しかも、低出力で微細洗浄が可能な波長１０３０〜１０７０ｎｍのファイバレーザが最適である。

レーザ光２８は、励起源の励起用半導体レーザが連続的に点灯する連続発振で照射されても良いが、励起用半導体レーザがパルス的に点灯するパルス発振で照射されることが好ましい。これは、レーザ光２８のパルス発振により、金型１０に対する熱影響を小さくすることができるので、金型１０を変形させることなく、金型１０のメッキ層１２に強固に接着した成形材料１の残滓を確実に剥離して除去することができるからである。

上記において、所定の成形品を成形した金型１０の成形部１１から成形材料１を除去し、金型１０を洗浄する場合には、分解した金型１０を位置決めセットして成形部１１のメッキ層１２に強固に接着した成形材料１を露出させ、レーザクリーニング装置２０を起動するとともに、このレーザクリーニング装置２０の装置本体２１から照射ヘッド２７を取り外し、この照射ヘッド２７を走査して金型１０の成形部１１のメッキ層１２に強固に接着した成形材料１の残滓にレーザ光２８を非接触で照射する。

この際、レーザ光２８の出力は、２５％以上９０％以下、好ましくは３０％以上８３％以下が良い。これは、出力が２５％以上９０％以下の範囲から逸脱する場合には、成形材料１の残滓がそのまま残存したり、メッキ層１２の剥離を招いたり、あるいは金型１０が損傷するからである。また、レーザ光２８の照射幅は、洗浄作業の迅速化や便宜を図る観点から、２５ｍｍ以上２００ｍｍ以下、好ましくは３０ｍｍ以上１８９ｍｍ以下が良い。レーザ光２８の送り速度は、洗浄時間の短縮や便宜を図るため、２３０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０２０ｍｍ／ｍｉｎ以下、好ましくは２５０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０１１ｍｍ／ｍｉｎ以下が良い。

レーザ光線の照射パス数（回数）は、１以上９０以下、好ましくは１以上８０以下が最適である。また、レーザ光線のエネルギー密度は、２．５ｍＪ／ｍｍ^２以上７．０ｍＪ／ｍｍ^２以下、好ましくは２．７ｍＪ／ｍｍ^２以上６．６ｍＪ／ｍｍ^２以下が最適である。これは、エネルギー密度が２．５ｍＪ／ｍｍ^２以上７．０ｍＪ／ｍｍ^２以下の調整範囲から外れると、成形材料１の残滓が残存したり、メッキ層１２の損傷や剥離を招いたり、あるいは金型１０が損傷するからである。

レーザ光２８を照射すると、成形部１１のメッキ層１２に強固に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂２を含む成形材料１が蒸発したり、破壊されることにより、剥離して除去される（図２参照）ので、金型１０を短時間で洗浄することができる。この際、成形材料１と金型１０のレーザ光２８に対する加工閾値を利用すれば、金型１０のメッキ層１２を損傷させることなく、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２含有の成形材料１の残滓のみを適切に除去することができる。

上記によれば、微粒子を高速・高圧で吹き付けることがないので、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共に成形部１１のメッキ層１２が切削されるのを防ぐことができる。したがって、金型１０のメッキ層１２が荒れたり、摩耗したりして金型１０の損傷が大きくなるのを防止することができる。

また、強酸や反応ガス等を用いないので、金型１０の腐食を何ら招くことがない。また、超臨界水あるいは超臨界二酸化炭素を得る高価な装置を何ら必要としないので、優れた実用性を得ることができる。また、手作業で洗浄しないので、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂２の残滓と共に金型１０自体が削られることがなく、金型１０のメッキ層１２が荒れたり、損傷を招くのを防止することが可能となる。また、手作業の洗浄ではないので、洗浄時間の大幅な短縮を図ることが可能になる。さらに、レーザ光２８として、熱影響の少ないＹＡＧレーザ、あるいは高品質のファイバレーザを使用すれば、実に良好な洗浄が期待できる。

なお、上記実施形態では金型１０の成形部１１にメッキ層１２を施したが、何らこれに限定されるものではなく、メッキ層１２を省略しても良い。この場合、金型１０の成形部１１に強固に接着した成形材料１に、レーザクリーニング装置２０からレーザ光２８を照射して成形材料１中の少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂２を除去することとなる。

以下、本発明に係る金型の洗浄方法の実施例を説明する。
〔実施例１〕
金型に相当するテストピースを洗浄するため、用意したテストピースを位置決めセットしてその表面のメッキ層に接着した成形材料を露出させ、最大出力７０Ｗのレーザクリーニング装置を起動してその装置本体から照射ヘッドを取り外し、この照射ヘッドを走査してテストピースのメッキ層に接着した成形材料にレーザ光をパルス発振で照射した。

テストピースは、母材ＨＰＭ３８により、φ１００ｍｍ、高さ５０ｍｍに構成された円板タイプとした。このテストピースのメッキ層は、厚さが１０μｍのニッケル系メッキとした。このテストピースに使用した成形材料は、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂として市販のポリエーテルエーテルケトン樹脂[ソルベイスペシャルティポリマーズ社製製品名：キータスパイアＰＥＥＫＫＴ‐８５１ＮＬＳＰ（以下、「ＫＴ‐８５１ＮＬＳＰ」と略す）のみとし、他の樹脂や各種のフィラーを配合しなかった。

レーザクリーニング装置としては、ファイバレーザを照射する東成エレクトロビーム株式会社製のイレーザー[製品名：登録商標]を用い、径が１６０ｍｍのＦθレンズを選択した。また、レーザ光を照射する際、照射条件を、レーザ光の出力３０％、レーザ光の照射幅３０ｍｍ、レーザ光の送り速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数（回数）１、レーザ光線のエネルギー密度６．６ｍＪ／ｍｍ^２に設定した。

レーザ光を照射したら、テストピースのメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×としてまとめた。

〔実施例２〕
ポリアリーレンエーテルケトン樹脂成形品を成形した金型を洗浄するため、分解した金型を位置決めセットして成形部のメッキ層に接着した成形材料を露出させ、最大出力７０Ｗのレーザクリーニング装置を起動してその装置本体から照射ヘッドを取り外し、この照射ヘッドを走査して金型の成形部のメッキ層に接着した成形材料の残滓にレーザ光をパルス発振で照射した。

金型はフィルムを押出成形するＴダイスとし、成形部のメッキ層は厚さ１０μｍのニッケル系メッキとした。この金型に使用した成形材料は、市販のポリアリーレンエーテルケトン樹脂として市販のポリエーテルエーテルケトン樹脂[ビクトレックス社製製品名：ＶＩＣＴＲＥＸＰＥＥＫ４５０Ｇ（以下、「４５０Ｇ」と略す）のみとし、他の樹脂や各種のフィラーを配合しなかった。また、レーザクリーニング装置としては、ファイバレーザを照射する東成エレクトロビーム株式会社製のイレーザー[製品名：登録商標]を用い、径が１６０ｍｍのＦθレンズを選択した。レーザ光を照射する際、照射条件を、レーザ光の出力８３％、レーザ光の照射幅１００ｍｍ、レーザ光の送り速度２７０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数１、レーザ光線のエネルギー密度６．６ｍＪ／ｍｍ^２に設定した。

レーザ光を照射したら、成形部のメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×としてまとめた。

〔実施例３〕
基本的には実施例１と同様であるが、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力４０％、レーザ光の照射幅５５ｍｍ、レーザ光の送り速度４９１ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４０、レーザ光線のエネルギー密度２．７ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。
レーザ光を照射したら、テストピースのメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×としてまとめた。

〔実施例４〕
基本的には実施例１と同様であるが、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力４５％、レーザ光の照射幅５５ｍｍ、レーザ光の送り速度４９１ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数８０、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。
レーザ光を照射したら、テストピースのメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として記載した。

〔実施例５〕
基本的には実施例２と同様であるが、高速化を図るため、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力５８％、レーザ光の照射幅１００ｍｍ、レーザ光の送り速度３６０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。
レーザ光を照射したら、成形部のメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として記載した。

〔実施例６〕
基本的には実施例２と同様だが、レーザクリーニング装置のＦθレンズを径２５４ｍｍのタイプに変更した。また、高速化を図るため、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力８２％、レーザ光の照射幅１５０ｍｍ、レーザ光の送り速度３７０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。

レーザ光を照射した後、成形部のメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として記載した。

〔実施例７〕
基本的には実施例６と同様だが、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力８２％、レーザ光の照射幅１８０ｍｍ、レーザ光の送り速度３１０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。
レーザ光を照射した後、成形部のメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として評価した。

〔実施例８〕
基本的には実施例６と同様だが、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力８２％、レーザ光の照射幅１８９ｍｍ、レーザ光の送り速度２９０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。
レーザ光を照射した後、成形部のメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として評価した。

〔実施例９〕
基本的には実施例１と同様だが、レーザクリーニング装置のＦθレンズを径２５４ｍｍのタイプに変更した。また、レーザ光を照射する際の照射条件を、レーザ光の出力８２％、レーザ光の照射幅５５ｍｍ、レーザ光の送り速度１０１１ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数８０、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２の値に変更した。

レーザ光を照射した後、テストピースのメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表１に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×として評価した。

〔実施例１０〕
基本的には実施例１と同様であるが、実施例１ではテストピースにポリエーテルエーテルケトン樹脂の成形材料を使用したのに対し、実施例１０では成形材料に市販のポリアリーレンエーテルケトン樹脂としてポリエーテルケトンケトン樹脂[アルケマ社製製品名：ＫＥＰＳＴＡＮ８００２（以下、「８００２」と略す）]を使用した。このポリエーテルケトンケトン樹脂には、他の樹脂や各種のフィラーを配合しなかった。

テストピースの母材は、実施例１と同様、ＨＰＭ３８とし、φ１００ｍｍ、高さ５０ｍｍに構成された円板タイプとした。このテストピースのメッキ層は、実施例１と同様に厚さ１０μｍのニッケル系メッキとした。

レーザクリーニング装置としては、実施例１と同様にファイバレーザを照射する東成エレクトロビーム株式会社製のイレーザー[製品名：登録商標]を用い、径が１６０ｍｍのＦθレンズを選択した。また、レーザ光を照射する際、照射条件を、実施例１と同様にレーザ光の出力３０％、レーザ光の照射幅３０ｍｍ、レーザ光の送り速度２５０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数（回数）１、レーザ光線のエネルギー密度６．６ｍＪ／ｍｍ^２に設定した。

レーザ光を照射したら、テストピースのメッキ層に接着した成形材料を剥離して除去できたか否かを目視にて確認し、表２に成形材料のみを剥離して除去できた場合には○、成形材料のみを剥離して除去できなかった場合には×としてまとめた。

〔実施例１１〕
基本的には実施例２と同様であるが、実施例２では成形材料として市販のポリアリーレンエーテルケトン樹脂にポリエーテルエーテルケトン樹脂を使用したのに対し、実施例１１では実施例１０で使用したポリエーテルケトンケトン樹脂に変更した。ポリエーテルケトンケトン樹脂には、他の樹脂や各種のフィラーを配合しなかった。また、金型は実施例２と同様、樹脂フィルムを押出成形するＴダイスとし、成形部のメッキ層は厚さ１０μｍのニッケル系メッキとした。

レーザクリーニング装置としては、実施例１と同様にファイバレーザを照射する東成エレクトロビーム株式会社製のイレーザー[製品名：登録商標]を用い、径が２５４ｍｍのＦθレンズを選択した。また、レーザ光を照射する際、照射条件を、レーザ光の出力８２％、レーザ光の照射幅１５０ｍｍ、レーザ光の送り速度３６０ｍｍ／ｍｉｎ、レーザ光線の照射パス数４、レーザ光線のエネルギー密度３．２ｍＪ／ｍｍ^２に設定した。

各実施例の洗浄方法によれば、レーザ光を照射すれば、テストピースや金型の成形部のメッキ層に接着したポリアリーレンエーテルケトン樹脂を全て良好に剥離して除去・洗浄することができた。また、ポリアリーレンエーテルケトン樹脂を剥離・除去したテストピース、金型の成形部、メッキ層を観察したが、何ら亀裂や損傷が見当たらなかった。

本発明に係る金型の洗浄方法は、各種の金型の洗浄分野で使用される。

１成形材料
２ポリアリーレンエーテルケトン樹脂
１０金型
１１成形部
１２メッキ層
２０レーザクリーニング装置
２１装置本体
２７照射ヘッド
２８レーザ光

Claims

ポリアリーレンエーテルケトン樹脂含有の溶融した成形材料の充てんにより、所定の成形品を成形する金型の洗浄方法であって、
金型の成形部に付着した成形材料に、レーザ光を照射することにより、成形材料のうち、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂を除去することを特徴とする金型の洗浄方法。
金型の成形部にメッキ層が積層され、このメッキ層に、成形材料のうち、少なくともポリアリーレンエーテルケトン樹脂が付着する請求項１記載の金型の洗浄方法。
レーザ光をパルス発振により照射する請求項１又は２記載の金型の洗浄方法。
レーザ光を、出力２５％以上９０％以下、照射幅２５ｍｍ以上２００ｍｍ以下、送り速度２３０ｍｍ／ｍｉｎ以上１０２０ｍｍ／ｍｉｎ以下、エネルギー密度２．５ｍＪ／ｍｍ^２以上７．０ｍＪ／ｍｍ^２以下の条件で照射する請求項１、２、又は３記載の金型の洗浄方法。