JP2022168634A - フッ素樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】低パーティクル性であり、高温耐久性に優れるフッ素樹脂成形品及びその製造方法を提供すること。【解決手段】実施形態によると、補強材に設けられた穴に、置き駒の一部を挿入することと、補強材から突出した置き駒の他の一部を、可動側金型側に取り外し可能な状態で固定することにより、可動側金型及び固定側金型の間に規定されるキャビティ内において補強材を保持することと、溶融系フッ素樹脂である第１フッ素樹脂をキャビティ内に流入させた後、第１フッ素樹脂を冷却して一次成形品を形成することと、置き駒と共に一次成形品を取り出すことと、補強材の穴から置き駒を取り外して、置き駒に対応する空間部を有する一次成形品を得ることと、一次成形品の空間部を、第２フッ素樹脂により封止することとを含むフッ素樹脂成形品の製造方法が提供される。【選択図】 図１

Description

本発明は、フッ素樹脂成形品及びその製造方法に関するものである。

四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）のようなフッ素樹脂は、耐薬品性と耐熱性を有する。このため、ＰＴＦＥから得られる成形品のうち、角槽などの一体槽は半導体や液晶の薬液洗浄工程で使用されたり、リング状等の丸ものがシリコンウェハを１枚ずつ洗浄するカップに使用される等、多岐に亘って使用されている。

ＰＴＦＥからなる成形品は、内部に残留応力が残り易いため、反り及び撓みが生じ易いという特性を有する。それ故、従来、特許文献１に開示されているように、ＰＴＦＥからなるフッ素樹脂成形品の内部に補強材が埋め込まれたものが使用されている。補強材が埋め込まれた成形品は、高温環境下においても、その変形を抑制することができる。

しかしながら、ＰＴＦＥを圧縮成形してなるフッ素樹脂成形品は、本質的にパウダーを焼結させて構成されているため、溶融系フッ素樹脂からなる成形品と比較してパーティクル性に劣る傾向がある。一方で、近年の半導体の微細化に伴い、洗浄に使用される洗浄装置には極めて高い水準の低パーティクル性が要求されており、パーティクルを除去するための薬液も高温化している。

特開２０１１－０２０３０４号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされ、低パーティクル性であり、高温耐久性に優れるフッ素樹脂成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

本発明の第１側面によると、フッ素樹脂成形品の製造方法が提供される。フッ素樹脂成形品の製造方法は、補強材に設けられた穴に、置き駒の一部を挿入することと、可動側金型及び固定側金型を加熱することと、補強材から突出した置き駒の他の一部を、可動側金型側に取り外し可能な状態で固定することにより、可動側金型及び固定側金型の間に規定されるキャビティ内において補強材を保持することと、可動側金型及び固定側金型を型閉じして、溶融系フッ素樹脂である第１フッ素樹脂をキャビティ内に流入させた後、第１フッ素樹脂を冷却して一次成形品を形成することと、可動側金型及び固定側金型を型開きして、置き駒と共に一次成形品を取り出すことと、補強材の穴から置き駒を取り外して、置き駒に対応する空間部を有する一次成形品を得ることと、一次成形品の空間部を、第２フッ素樹脂により封止することとを含む。

本発明の第２側面によると、第１側面に係るフッ素樹脂成形品の製造方法により製造されるフッ素樹脂成形品が提供される。

本発明によれば、低パーティクル性であり、高温耐久性に優れるフッ素樹脂成形品及びその製造方法を提供することができる。

一実施形態に係る射出成形用金型が備える、固定側金型と可動側金型とが型開きを行っている状態を示す断面図。 一実施形態に係る射出成形用金型が備える、固定側金型と可動側金型とが型閉じされている状態を示す断面図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を示す部分分解斜視図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を示す部分切欠き断面図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程で使用する、プラグの形状を概略的に例示する上面図及び側面図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。 実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を概略的に示す断面図。 一実施形態に係るフッ素樹脂成形品としての角槽を概略的に示す斜視図。 図９に示す角槽のX－X線に沿った概略断面図。 図９に示す角槽のXI－XI線に沿った概略断面図。 図９に示す角槽の上面を概略的に示す平面図。 一実施形態に係るフッ素樹脂成形品としての枚葉式洗浄装置用カップを概略的に示す上面図。 図１３に示す角槽のXIV－XIV線に沿った概略断面図。

以下、実施の形態について適宜図面を参照して説明する。なお、実施の形態を通して共通の構成には同一の符号を付すものとし、重複する説明は省略する。また、各図は実施の形態の説明とその理解を促すための模式図であり、その形状や寸法、比などは実際の装置と異なる個所があるが、これらは以下の説明と公知の技術とを参酌して、適宜設計変更することができる。
（第１実施形態）
第１実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法を、図１～図８を参照しながら以下に説明する。

図１及び図２に、フッ素樹脂成形品を射出成形により製造可能な射出成形用金型１００を示す。射出成形用金型１００は、固定側金型２０及び可動側金型４０を備える。図１は、固定側金型２０と可動側金型４０とが型開きを行っている状態を示す。図２は、固定側金型２０と可動側金型４０とが型閉じを行っている状態を示す。可動側金型４０は、固定側金型２０に対して近接及び離間する方向に移動可能に構成されている。固定側金型２０と可動側金型４０との間には、キャビティ５０が規定される。キャビティ５０は中空部である。

可動側金型４０は、可動側取付板４１、スペーサーブロック４２ａ及び４２ｂ、可動側型板４３、突出し板４４及び突出しピン４５ａ及び４５ｂを備える。可動側取付板４１にはスペーサーブロック４２ａ及び４２ｂが固定されている。スペーサーブロック４２ａ及び４２ｂには、可動側型板４３が固定されている。可動側取付板４１には、突出し板４４が取付けられている。突出し板４４には、突出しピン４５ａ及び４５ｂが固定されている。可動側型板４３は、コアとしての凸部４３０を備える。可動側型板４３には、可動側金型４０が移動し得る方向に沿って貫通孔４６ａ及び４６ｂが設けられている。突出しピン４５は、突出し板４４から伸びており、貫通孔４６ａ及び４６ｂに挿通されている。突出しピン４５は、射出成形後にキャビティ５０内に形成される成形品を突出し可能に構成されている。なお、ここでは一例として突出しピンの数を２つとしているが、突出しピンの数は１つ又は２つ以上であり得る。

固定側金型２０は、固定側取付板２１、固定側型板２２、スプルー２３及びゲート２４を備える。固定側取付板２１には、固定側型板２２が固定されている。固定側型板２２は、凹部２２０を有する。固定側金型２０と可動側金型４０とが型閉じすることにより、固定側型板２２の凹部２２０及び可動側型板４３の凸部４３０との間には、これらの形状に対応したキャビティ５０が規定される。

可動側型板４３は、固定側型板２２と接する可動側第１面４３ａを有している。固定側型板２２は、可動側型板４３と接する固定側第１面２２ａを有している。固定側金型２０と可動側金型４０とを型閉じした際に、可動側第１面４３ａと固定側第１面２２ａとが接する面をパーティングラインＰＬと呼ぶ。

スプルー２３は、固定側取付板２１及び固定側型板２２を貫通する貫通孔である。ゲート２４は、固定側型板２２とその凹部２２０との境界における開口部である。ここでは、ゲート２４がダイレクトゲートである場合を示しているが、固定側金型２０は、例えばランナーを別途備えていてもよい。固定側金型内における、スプルー、ランナー及びゲート等の構成は、目的とするフッ素樹脂成形品の形状に応じて適宜変更することができる。

可動側型板４３が備える貫通孔４６ａの一部には、置き駒取付部４７ａが設けられている。同様に、貫通孔４６ｂの一部には、置き駒取付部４７ｂが設けられている。
置き駒取付部４７ａ及び４７ｂは、後述する図３にも示しているように、貫通孔４６ａ及び４６ｂと一続きになった貫通孔であり得る。置き駒取付部４７ａ及び４７ｂは、貫通孔４６ａ及び４６ｂの或る部分から可動側第１面４３ａ（パーティングラインＰＬ）までに亘り逆テーパ状に拡径した半円錐形状を有する空間部を規定している。なお、置き駒取付部の形状は一例であり、後述する置き駒の機能を損なわなければその形状は限定されない。

実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法は、上述した射出成形用金型１００を用いて、例えば以下の通り行われる。当該フッ素樹脂成形品の製造方法について、更に図３～図８を参照しながら説明する。図３は、実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造に係る一工程を示す部分分解斜視図である。

まず、図３に示すように、補強材６に設けられた貫通孔６ａ及び６ｂに対して、それぞれ、置き駒３１ａの一部及び置き駒３１ｂの一部を挿入する。貫通孔６ａ及び６ｂは、補強材６を貫通していない穴であってもよい。

補強材６は、最終的に得られるフッ素樹脂成形品に内包され得る部材である。フッ素樹脂成形品の内部に補強材６が内包されていることにより、フッ素樹脂成形品の反り及び撓み等の変形を抑制することができる。補強材６の全体がフッ素樹脂成形品に埋設されていることが好ましいが、補強材６の一部が露出していてもよい。

補強材６の形状は特に限定されないが、例えば、板状又は棒状でありうる。補強材６は、置き駒３１の一部が挿入されうる少なくとも１つの穴を有する。キャビティ５０内に保持される置き駒３１の数は、特に制限はなく、１又は２以上であり得る。従って、フッ素樹脂成形品に内包される補強材の数は、１つであってもよく、２以上であってもよい。補強材６の材質は、例えば、金属、セラミック及び樹脂からなる群より選択される少なくとも一種でありうる。単一のフッ素樹脂成形品が、材質及び／又は形状が互いに異なる複数種類の補強材６を備えていてもよい。

置き駒３１は、射出成形の際に、キャビティ５０内に補強材６を保持しておくために使用される。前述した図１及び図２には、キャビティ５０内に補強材６が保持されている状態を一例として示している。例えば図３に示しているように、置き駒３１は、例えば雄螺子部を有する雄ねじである。具体的には、置き駒３１は、頭部３１０、軸部３１１及び雄螺子部３１２を有する。一方、補強材６が有する貫通孔６ａ及び６ｂは、その内壁が雌螺子部を構成している。それ故、置き駒３１の雄螺子部を補強材６の貫通孔６ａ及び６ｂに螺合させることができる。

置き駒３１ａの一部（ここでは雄螺子部３１２ａ）を補強材６の貫通孔６ａに挿入することで、置き駒３１ａを補強材６に固定する。同様に、置き駒３１ｂの一部（ここでは雄螺子部３１２ｂ）を補強材６の貫通孔６ｂに挿入することで、置き駒３１ｂを補強材６に固定する。置き駒３１ａの他の一部、即ち頭部３１０ａ及び軸部３１１ａは、補強材６から突出している。また、置き駒３１ｂの他の一部、即ち頭部３１０ｂ及び軸部３１１ｂは、補強材６から突出している。置き駒３１の軸部３１１の長さ（径方向と直交する長さ）が小さすぎると、射出成形時に、補強材６と可動側型板４３との間に溶融した第１フッ素樹脂が回り込み難い可能性があるため好ましくない。

なお、本実施形態では、上記の通り置き駒３１が雄ねじである場合を一例として記載しているが、射出成形の際にキャビティ５０内に補強材６を保持することができれば、置き駒としては他の構成を有するものを使用してもよい。

続いて、可動側金型４０及び固定側金型２０の予熱を行う。特には、可動側型板４３及び固定側型板２２を加熱する。このとき、典型的には、可動側金型４０及び固定側金型２０を型閉じした状態で予熱を行う。可動側型板４３及び固定側型板２２の温度は、流入させるフッ素樹脂の組成に応じて適宜設定することが可能であるが、例えば１８０℃～２００℃の範囲内とする。

次いで、可動側型板４３に設けられた置き駒取付部４７ａ及び４７ｂに対して、補強材６から突出した、置き駒３１ａの他の一部及び置き駒３１ｂの他の一部を取り付ける。但し、この取付けは、射出成形後の工程において突出しピン４５ａ及び４５ｂの突出し動作により、補強材６と共に置き駒３１を突き出すことができるように行われる。具体的には、補強材６から突出した置き駒３１の頭部３１０ａ及び軸部３１１ａのうち、頭部３１０ａのみが置き駒取付部４７に嵌め込まれる。頭部３１０ａは、例えば、置き駒取付部４７で規定される空間部に対応した形状を有している。頭部３１０ａは置き駒取付部４７に嵌合しているに過ぎないため、突出しピン４５ａ及び４５ｂの突出し動作により、置き駒３１が置き駒取付部４７から押し出されうる。言い換えれば、補強材６から突出した置き駒３１の他の一部は、取り外し可能な状態で可動側型板４３に固定されており、これにより補強材６がキャビティ５０内に保持されている。

次いで、可動側金型４０を固定側金型２０と近接する方向に移動させる。可動側第１面４３ａと固定側第１面２２ａとを接触させることで、これら金型の型閉じを行う。そして、溶融系フッ素樹脂である第１フッ素樹脂を、図示しない射出成形機からスプルー２３に流入させる。第１フッ素樹脂は、これが溶融状態となる温度まで加熱されている。溶融した状態の第１フッ素樹脂はスプルー２３を通り、ゲート２４を通過してキャビティ５０内に流入する。キャビティ５０内に流入した第１フッ素樹脂は、キャビティ５０内に充填されつつ補強材６の周囲を取り囲む。

補強材６と可動側型板４３とは置き駒３１により連結した状態であり、置き駒３１の軸部３１１はキャビティ５０内において露出している。それ故、第１フッ素樹脂は、置き駒３１の軸部３１１の部分を除いて補強材６を被覆する。溶融した状態の第１フッ素樹脂の温度と比較して、可動側型板４３の温度及び固定側型板２２の温度は低い。それ故、キャビティ５０内に流入した溶融状態の第１フッ素樹脂は、金型との温度差により冷却されて固化する。こうして、第１フッ素樹脂からなる第１フッ素樹脂部を備える一次成形品を得る。

固化した一次成形品を突出しピン４５により可動側型板４３から突き出し、射出成形用金型１００から一次成形品を取り出す。その後、必要に応じて、一次成形品に対してゲートカット、アニール処理及び切削加工等を施してもよい。こうして、図４に示す一次成形品１１を得る。

ここで、第１フッ素樹脂について説明する。第１フッ素樹脂は、溶融系フッ素樹脂である。実施形態に係るフッ素樹脂成形品のうちの大部分は、第１フッ素樹脂からなる第１フッ素樹脂部で構成されている。それ故、フッ素樹脂成形品のうちの大部分が非溶融系フッ素樹脂で構成されている場合と比較して、成形品表面におけるパーティクル（不純物）の量を低減することができる。即ち、低パーティクル性に優れるフッ素樹脂成形品を得ることができる。

第１フッ素樹脂は、例えば、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン－パーフルオロメトキシコポリマ（ＭＦＡ）、エチレン－テトラフルオロエチレンコポリマ（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマ（ＦＥＰ）及びポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）からなる群より選択される少なくとも一種である。第１フッ素樹脂は、これらフッ素樹脂のうちの一種類のみからなっていてもよく、二種類以上が混合してなるものであってもよい。フッ素樹脂成形品の高温耐久性、及び耐薬品性等を高める観点から、第１フッ素樹脂はＰＦＡを含むことが好ましい。第１フッ素樹脂はＰＦＡのみからなっていてもよい。

第１フッ素樹脂のメルトフローレートは、例えば２ｇ／１０ｍｉｎ－５０ｇ／１０ｍｉｎの範囲内にある。射出成形においては、流入させる樹脂のメルトフローレートを高めることにより、キャビティ内の隅々まで樹脂が行き渡り易くなる。樹脂の種類を変えること無しにメルトフローレートを高めるためには、当該樹脂の重量平均分子量を低減させることが有効である。

なお、図１及び図２では、金型として射出成形用金型を示しているが、実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法は、射出成形ではなく、トランスファ成形により行われてもよい。例えば、固定側金型にトランスファポットを用いて、トランスファポット内で第１フッ素樹脂を溶融させた後、プランジャーのピストン運動によりスプルーを通じて第１フッ素樹脂をキャビティ内に流入させてもよい。

図４は、得られる一次成形品１１を概略的に示す部分切欠き断面図である。図４の（ａ）は、一次成形品１１に対して置き駒３１ａ及び３１ｂが取り付けられた状態を示している。図４の（ｂ）は、置き駒３１ａを一次成形品１１から取り外した状態を示す部分切欠き拡大断面図である。一次成形品１１はリブ２を備える。

上述の射出成形により、図４（ａ）に示す、置き駒が取り付けられた状態の一次成形品１１が得られる。置き駒３１ａを取り外すと、図４（ｂ）に示すように、空間部３２ａを有する一次成形品１１が得られる。空間部３２ａは、一次成形品１１に設けられた貫通孔１１ａ、及び補強材６が備える穴６ａからなる。貫通孔１１ａは、置き駒３１ａの軸部３１１ａの形状に対応した形状を有する。穴６ａは、置き駒３１ａの雄螺子部３１２ａの形状に対応した形状を有する。つまり、空間部３２ａは、置き駒３１ａの軸部３１１ａの形状及び雄螺子部３１２ａの形状を合わせた形状に対応した空間である。

同様に、一次成形品１１は、置き駒３１ｂの軸部３１１ｂの形状、及び、雄螺子部３１２ｂの形状に対応した空間部３２ｂを更に有する（図示していない）。

次に、図５～図８を参照しながら、一次成形品１１が有する空間部３２を、第２フッ素樹脂により封止する方法を説明する。一次成形品１１が有する空間部が封止されることにより、フッ素樹脂成形品が得られる。図５は、空間部３２ａに対して第２フッ素樹脂からなるプラグ３３Ａを挿入し、熱プレスを施す手順を概略的に示している。図５（ａ）は、空間部３２ａ及びその周辺を拡大して示す概略断面図である。図５（ｂ）は、空間部３２ａに挿入したプラグ３３Ａに対して熱プレスを施す様子を概略的に示す断面図である。空間部３２ａに挿入されたプラグ３３Ａが溶融することにより、空間部３２ａの少なくとも一部が第２フッ素樹脂で満たされる。

封止に当たり、予め第２フッ素樹脂からなるプラグ３３Ａを作製する。プラグ３３Ａは、例えば、射出成形により別途作製することができる。プラグ３３Ａの形状は特に限定されないが、例えば、円柱形状の軸部３３１と、軸部３３１と比較して大きな径を有する頭部３３０とを備える。軸部３３１は、例えば、補強材６に設けられた穴６ａに挿入可能な径及び長さで形成される。頭部３３０は、例えば、貫通孔１１ａに挿入可能な径及び長さで形成される。プラグ３３Ａは、空間部３２ａに対応した形状を有していることが好ましい。

プラグ３３Ａの頭部３３０は、リブ３３０ａ及び３３０ｂを有することが好ましい。プラグ３３Ａの軸部３３１は、リブ３３１ａを有することが好ましい。頭部３３０及び軸部３３１がリブを有することで、プラグ３３Ａと空間部３２ａを規定している一次成形品１１の内壁との間に隙間が生じるのを抑制することができる。なお、プラグ３３Ａはトルクによって空間部３２により深く挿入可能な構成を有することが好ましい。例えば、プラグ３３Ａの頭部３３０の上面３３２には、図６に示すように六角レンチが嵌め込まれ得る凹部３３３を有することが好ましい。

図５（ｂ）に示すように、プラグ３３Ａを空間部３２ａに挿入すると、少なくとも、リブ３３０ａ、３３０ｂ及び３３１ａの３箇所が空間部３２ａを規定する内壁と接触した状態となる。このように、プラグ３３Ａと空間部３２ａとが３箇所以上で接触していることにより、プラグ３３Ａによる空間部３２ａの封止を精度良く実施することができる。その後、プラグ３３Ａを熱プレスに供する。具体的には、プラグ３３Ａの上面３３２及び一次成形品１１の上面１１０に対して、熱プレス板１２０を押し当て方向Ｐに沿って押し当てる。

熱プレスの条件は、プラグ３３Ａを構成する第２フッ素樹脂の種類に応じて適宜調整することができる。例えば、プラグ３３ＡがＰＦＡからなる場合には、熱プレス板１２０の温度を３２０℃～４００℃とし、１０秒～６０秒に亘り、０．０１ＭＰａ～０．６ＭＰａの圧力で実施することができる。熱プレスの温度が高すぎるとフッ素樹脂が分解してしまうため、使用する第２フッ素樹脂の融点等を考慮して条件を調整する。熱プレスを行うことによりプラグ３３Ａが溶融して、空間部３２ａが、溶融した第２フッ素樹脂で満たされる。空間部３２ａの全体が第２フッ素樹脂で満たされることが好ましい。

空間部３２ａに挿入するプラグの形状は、図５及び図６に示す形状に限られない。プラグは、図７に示す形状を有していてもよい。図７に示すプラグ３３Ｂは、その軸部３３１の形状を除いてプラグ３３Ａと同様の形状を有している。プラグ３３Ｂの軸部３３１は、リブを有していないが、頭部３３０との結合箇所においてテーパ部３３１ｂを有している。

図７（ａ）に示す空間部３２ａにプラグ３３Ｂを挿入すると、図７（ｂ）に示すように、少なくとも、リブ３３０ａ、３３０ｂ及びテーパ部３３１ｂの３箇所が空間部３２ａを規定する内壁と接触した状態となる。プラグ３３Ｂと空間部３２ａとが３箇所以上で接触していることにより、プラグ３３Ｂによる空間部３２ａの封止を精度良く実施することができる。その後、上述したプラグ３３Ａの場合と同様に熱プレスを実施する。

その後、熱プレス板１２０を一次成形品１１の上面１１０に押し当てたまま放冷して、第２フッ素樹脂を固化させる。こうして、一次成形品１１が有していた空間部３２が、第２フッ素樹脂により封止されたフッ素樹脂成形品を得ることができる。フッ素樹脂成形品のうち第２フッ素樹脂で構成されている部分を第２フッ素樹脂部と呼ぶ。また、フッ素樹脂成形品のうち、上述した第１フッ素樹脂で構成されている部分を第１フッ素樹脂部と呼ぶ。

図８は、固化した第２フッ素樹脂部７ａ及びその周辺を概略的に示す断面図である。空間部３２ａを規定する内壁と第２フッ素樹脂部７ａとの間には隙間が存在しないことが好ましい。また、プラグ３３の頭部３３０の上面３３２（第２フッ素樹脂部７ａの露出部）と、一次成形品１１の上面１１０との境界部には段差が存在しないか、又はほぼ存在しないことが好ましい。言い換えると、当該境界部がフラットであることが好ましい。なお、第２フッ素樹脂による空間部の封止の後、フッ素樹脂成形品の少なくとも一部に切削を施してもよい。これにより、寸法精度を向上させたり、上記境界部の平面性を高めることができる。

第２フッ素樹脂は、前述した第１フッ素樹脂として使用可能な溶融系フッ素樹脂であってもよく、非溶融系フッ素樹脂であってもよい。即ち、第２フッ素樹脂は、例えば、ＰＦＡ、ＭＦＡ、ＥＴＦＥ、ＦＥＰ、ＰＶＤＦ及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）からなる群より選択される少なくとも一種である。第２フッ素樹脂は、これらフッ素樹脂のうちの一種類のみからなっていてもよく、二種類以上が混合してなるものであってもよい。

第２フッ素樹脂と第１フッ素樹脂とは、互いに異なる組成を有していてもよいが、同一の組成を有することが好ましい。これらを同一の組成とすることにより、熱プレス後において、プラグ３３と一次成形品１１との境界部の親和性が高くなり、より低いパーティクル性を得ることができる。一例によれば、第１フッ素樹脂及び第２フッ素樹脂は、いずれもＰＦＡのみからなる。

図５～図８では、第２フッ素樹脂により空間部３２を封止する方法として、第２フッ素樹脂からなるプラグを予め成形し、これを空間部３２に挿入した後、熱プレスに供する方法を説明したが、空間部３２を封止する方法はこれに限られない。例えば、第２フッ素樹脂からなる溶接棒を準備し、これを溶かして空間部３２に流入させた後、溶融した第２フッ素樹脂を冷却して固化させてもよい。

以上に説明したフッ素樹脂成形品の製造方法によると、溶融系フッ素樹脂である第１フッ素樹脂からなる第１フッ素樹脂部と、第１フッ素樹脂部で規定される空間内に設けられ、穴を有する補強材と、第２フッ素樹脂からなり且つ前記穴内に充填される第２フッ素樹脂部とを備えるフッ素樹脂成形品が提供される。

当該フッ素樹脂成形品の少なくとも一部には補強材が内包されているため、フッ素樹脂成形品が補強材を備えていない場合と比較して高温耐久性に優れている。それ故、例えば、メルトフローレートを高める目的で第１フッ素樹脂の重量平均分子量を低減させた場合であっても、フッ素樹脂成形品の変形を抑制することができる。また、フッ素樹脂成形品のうち、少なくとも第１フッ素樹脂からなる部分（第１フッ素樹脂部）は、射出成形又はトランスファ成形が可能な溶融系フッ素樹脂で形成されている。それ故、成形品表面は滑らかであると共に、不純物としてのパーティクルが生じ難い。即ち、当該フッ素樹脂成形品は低パーティクル性である。

（第２実施形態）
第２実施形態によると、第１実施形態において説明したフッ素樹脂成形品の製造方法により成形され得るフッ素樹脂成形品が提供される。フッ素樹脂成形品の一例として、図９～図１２に示す角槽１を挙げることができる。また、フッ素樹脂成形品の他の例として、図１３～図１４に示す枚葉式洗浄装置用カップ６０を挙げることができる。但し、第２実施形態に係るフッ素樹脂成形品は、第１実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法で製造され得るフッ素樹脂成形品であれば、その種類は特に制限されない。

図９～図１２には、角槽１を示す。角槽１は、例えば容器構造を有し得る。具体的には、角槽１は、矩形の底板４と、底板４の主面と直交する方向に延出しており且つ枠状に設けられた壁部３ａ～３ｄと、壁部３ａ～３ｄの端部の周囲を囲むように設けられたリブ２とを備える。図９は、一実施形態に係るフッ素樹脂成形品としての角槽１を概略的に示す斜視図である。図１２は、図９に示す角槽１の上面を概略的に示す平面図である。なお、Ｘ軸方向及びＹ軸方向は互いに直交する方向であり、Ｚ軸方向はＸ軸方向及びＹ軸方向に対して直交する方向である。

角槽１の底板４はＸ軸方向及びＹ軸方向に伸びており、壁部３はＺ軸方向に伸びている。また、リブ２は壁部３の端部であって、角槽１の開口端からＸ軸方向及びＹ軸方向に沿って伸びている。

角槽１において、底板４、壁部３、及び、リブ２の一部は第１フッ素樹脂部からなる。図１２に示しているように、枠状に設けられたリブ２の四辺には、それぞれ補強材６が埋設されている。ここでは一例として、補強材６が所定厚みを有する矩形の板である場合を示している。補強材６の一部は、フッ素樹脂成形品に埋設されていなくてもよい。即ち、補強材６の一部は露出していてもよい。しかしながら、補強材６の全体がフッ素樹脂成形品に埋設されていることが好ましい。

リブ２のＸ軸方向に沿った概略断面図を図１０に示す。図１０は、図９に示す角槽１のX－X線に沿った概略断面図である。細長い板状の補強材６は、角槽１の短辺方向に沿って埋設されている。補強材６は、角槽１の製造時に置き駒の一部が挿入されうる２つの穴６ａ及び６ｂを有している。また、角槽１は、これら穴と連通しており、且つ、これら穴から角槽１の上面１１０までを貫通する貫通孔１１ａ及び１１ｂを有している。但し、穴６ａ及び貫通孔１１ａからなる空間部３２ａは第２フッ素樹脂部７ａで充填されている。また、穴６ｂ及び貫通孔１１ｂからなる空間部３２ｂは、第２フッ素樹脂部７ｂで充填されている。

角槽１の他方の短辺における第２フッ素樹脂部７ｈ及び７ｇも、上述の第２フッ素樹脂部７ａ及び７ｂと同様に、製造時に使用される置き駒の一部に対応した形状を有している。また、角槽１の一方の長辺における第２フッ素樹脂部７ｃ及び７ｄ、並びに、他方の長辺における第２フッ素樹脂部７ｅ及び７ｆについても、製造時に使用される置き駒の一部に対応した形状を有している。

図１１は、図９に示す角槽１のXI－XI線に沿った概略断面図である。補強材６はリブ２内に内包されている。補強材６は、リブ２を構成する各壁面、即ち角槽１の内壁、上面１１０、リブ２の下端、及び、リブ２のＸ軸方向における端面等から所定の距離を空けて埋設されている。このように、補強材は、第１フッ素樹脂による射出成形で形成される第１フッ素樹脂部で規定される空間内に位置している。

角槽１は、リブ２内に補強材６を備えるため、槽の開口端における壁部の変形を抑制することができる。つまり、角槽１は高温耐久性に優れている。また、第１フッ素樹脂部は溶融系フッ素樹脂からなるため、角槽１のパーティクル性は低い。

角槽１を構成する各部位にて、その厚さは３ｍｍ以上であることが望ましい。

図９～図１２に示す角槽では、リブ内に補強材を備える場合を説明したが、補強材は底板及び／又は壁部（側壁）の内部に埋設されていてもよい。また、ここでは単槽を例にして説明したが、これに限られず、二重槽、単槽内を複数の空間に分割したもの、丸槽、三角槽及び多角形状の槽等に適用することができる。

次に、フッ素樹脂成形品の他の例である枚葉式洗浄装置用カップ６０について、図１３及び図１４を参照しながら説明する。図１３は、カップ６０の上面を概略的に示す平面図である。図１４は、図１３に示すカップ６０のXIV－XIV線に沿った概略断面図である。カップ６０は、例えば、前述した第１実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法により製造することができる。

カップ６０は、円環状の壁面６１と、壁面６１から延出する上部壁面６２と、上部壁面６２に設けられた貫通孔６４とを備える。円環状の壁面６１は、Ｚ軸方向に沿って伸びる筒状の壁面である。上部壁面６２は、壁面６１の上端から、少なくともＸ軸方向及び／又はＹ軸方向に延出する壁面である。貫通孔６４は、壁面６１と同心円状の外縁を有しており、且つ、上部壁面６２の一方の面から他方の面までを貫通している。図示していないが、カップ６０の内側には、例えば被洗浄物としての半導体ウェハが設置される。そして、半導体ウェハの表面上には、貫通孔６４を通じて、ウェハを洗浄するための薬液が供給されうる。

円環状の壁面６１には、この円環に沿って補強材６が内包されている。補強材６としては、フッ素樹脂成形品の高温耐久性を高めることができるものであればその材質や形状は特に制限されないが、ここでは一例として、補強材６はステンレス鋼からなるリングである。前述の通り、補強材の数は複数であってもよい。複数の補強材として、例えば、リング状部材を複数個に分割したものを使用することができる。

図１４に示すように、カップ６０が備える補強材６は、穴６ａ及び６ｂを備える。図示していないが、上面図を示している図１３において第２フッ素樹脂部７ｃ及び７ｄに対応した位置には、それぞれ補強材６の穴６ｃ及び６ｄが存在している。即ち、補強材６は、４つの穴６ａ～６ｄを備える。これら穴は、射出成形の際に置き駒を用いて補強材６をキャビティ内に保持しておくために使用される。また、補強材６が有する４つの穴６ａ～６ｄのそれぞれから、カップ６０の底面６５までに亘り、貫通孔６０ａ～６０ｄが存在している（但し、６０ｃ及び６０ｄは図示されていない）。

補強材６が有する４つの穴６ａ～６ｄのそれぞれと、４つの貫通孔６０ａ～６０ｄのそれぞれとは、射出成形時に使用する置き駒の形状に対応した空間部３２ａ～３２ｄを構成している。空間部３２ａ～３２ｄには、いずれも、第１実施形態に係るフッ素樹脂成形品の製造方法における封止工程が実施されることにより、第２フッ素樹脂部７ａ～７ｄが充填されている。従って、カップ６０は、４つの第２フッ素樹脂部７ａ～７ｄを備えている。

カップ６０において、補強材６及び第２フッ素樹脂部７ａ～７ｄで構成されている部分を除いた部分は、第１フッ素樹脂部で構成されている。

カップ６０の寸法は特に制限されないが、例えば以下に示す通りである。カップ６０の外径は、例えば２５０ｍｍ～８００ｍｍの範囲内にある。カップ６０の内径は、例えば２０５ｍｍ～５５０ｍｍの範囲内にある。カップ６０の高さは、例えば６０ｍｍ～２００ｍｍの範囲内にある。

カップ６０は、円環状の壁面６１に沿って補強材６が内包されているため、壁面６１が高温環境に晒されたり、壁面６１に高温の薬液が付着したりする場合であっても、当該壁面６１の変形を抑制することができる。即ち、カップ６０の高温耐久性は優れている。また、第１フッ素樹脂部は溶融系フッ素樹脂からなるため、カップ６０のパーティクル性は低い。

上述した本実施形態に係るカップ６０では、円環状の壁面６１内に補強材が内包されている場合を示しているが、補強材の位置は壁面６１内に限定されない。例えば、補強材は、上部壁面６２の内部に位置していてもよい。

なお、本願発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々に変形することが可能である。また、各実施形態は可能な限り適宜組み合わせて実施してもよく、その場合組み合わせた効果が得られる。更に、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適当な組み合わせにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果の欄で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１…角槽、２…リブ、３…壁部、４…底板、６…補強材、７…第２フッ素樹脂部、１１…一次成形品、１１ａ、１１ｂ…貫通孔、２０…固定側金型、２１…固定側取付板、２２…固定側型板、２３…スプルー、２４…ゲート、３１…置き駒、３２…空間部、３３…プラグ、４０…可動側金型、４１…可動側取付板、４２ａ、４２ｂ…スペーサーブロック、４３…可動側型板、４４…突出し板、４５…突出しピン、４６ａ、４６ｂ…貫通孔、４７…置き駒取付部、５０…キャビティ、６０…枚葉式洗浄装置用カップ、６１…壁面、６２…上部壁面、６４…貫通孔、６５…底面、１００…射出成形用金型、１２０…熱プレス板、３１０…頭部、３１１…軸部、３１２…雄螺子部。

Claims (8)

1. 補強材に設けられた穴に、置き駒の一部を挿入することと、
   可動側金型及び固定側金型を加熱することと、
   前記補強材から突出した前記置き駒の他の一部を、前記可動側金型側に取り外し可能な状態で固定することにより、前記可動側金型及び前記固定側金型の間に規定されるキャビティ内において前記補強材を保持することと、
   前記可動側金型及び前記固定側金型を型閉じして、溶融系フッ素樹脂である第１フッ素樹脂を前記キャビティ内に流入させた後、前記第１フッ素樹脂を冷却して一次成形品を形成することと、
   前記可動側金型及び前記固定側金型を型開きして、前記置き駒と共に前記一次成形品を取り出すことと、
   前記補強材の前記穴から前記置き駒を取り外して、前記置き駒に対応する空間部を有する前記一次成形品を得ることと、
   前記一次成形品の前記空間部を、第２フッ素樹脂により封止することと
   を含む方法によりフッ素樹脂成形品を製造する方法であって、
   前記フッ素樹脂成形品は、
   前記第１フッ素樹脂からなる第１フッ素樹脂部と、
   前記第１フッ素樹脂部で規定される空間内に設けられ、前記穴を有する前記補強材と、
   前記穴内に充填され、前記第２フッ素樹脂からなる第２フッ素樹脂部と
   を備えるフッ素樹脂成形品の製造方法。
2. 前記第１フッ素樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン－パーフルオロメトキシコポリマ、エチレン－テトラフルオロエチレンコポリマ、パーフルオロエチレンプロペンコポリマ及びポリフッ化ビニリデンからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
3. 前記第２フッ素樹脂は、パーフルオロアルコキシアルカン、テトラフルオロエチレン－パーフルオロメトキシコポリマ、エチレン－テトラフルオロエチレンコポリマ、パーフルオロエチレンプロペンコポリマ、ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオロエチレンからなる群より選択される少なくとも一種である請求項１又は２に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
4. 前記第１フッ素樹脂及び前記第２フッ素樹脂は、互いに同一の組成を有する請求項１～３の何れか１項に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
5. 前記第１フッ素樹脂及び前記第２フッ素樹脂は、何れもパーフルオロアルコキシアルカンのみからなる請求項１～４の何れか１項に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
6. 前記補強材は、金属、セラミック及び樹脂からなる群より選択される少なくとも一種である請求項１～５の何れか１項に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
7. 前記封止は、
   前記第２フッ素樹脂からなり、前記置き駒に対応した形状を有するプラグを準備することと、
   前記プラグを前記一次成形品の前記空間部に挿入することと、
   前記プラグに熱プレス板を押し当てることにより前記プラグを溶融させて、前記空間部の少なくとも一部を前記第２フッ素樹脂で充填することと、
   前記第２フッ素樹脂を冷却して第２フッ素樹脂部を形成することと
   を含む方法によりなされる請求項１～６の何れか１項に記載のフッ素樹脂成形品の製造方法。
8. 請求項１～７の何れか１項に記載の製造方法により製造されるフッ素樹脂成形品。
   

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