JP6813766B2 - 樹脂ブロックの製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、熱可塑性樹脂を含む樹脂ブロックの製造方法に関する。
熱可塑性樹脂を含む樹脂製品は、加熱・溶融された樹脂材料を金型内に射出して成形する射出成形法、金型内で樹脂材料を溶融させて成形する圧縮成形法、溶融させた樹脂材料を積層して成形する熱溶解積層法等の積層造形法、又はその他の種々の成形法によって成形される。また、直方体等の形状を有する樹脂ブロックを一旦成形し、この樹脂ブロックを切削して樹脂製品を作製することが行われている。樹脂ブロックは、射出成形法、圧縮成形法、積層成形法等を行って得られる他、押出成形法において、押出機の吐出口に設けたカウンタープレートを用いて、吐出口から吐出される溶融した樹脂材料の流動を抑制することによっても得られる。
また、近年、特許文献１等に示されるように、ゴム型のキャビティ内に充填された樹脂材料に、ゴム型の外部から０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波を照射して樹脂製品を得る電磁波照射成形法も提案されている。
しかしながら、射出成形法及び圧縮成形法においては、金型内で溶融樹脂を冷却する際に、樹脂ブロックの内部に空隙（ボイド）が発生する可能性があるといった理由から、成形する樹脂ブロックの厚みには限界がある。そのため、射出成形法又は圧縮成形法によっては、必要な厚みの樹脂ブロックを得ることができない。
また、熱溶解積層法等の積層造形法においては、上下方向としての特定方向に樹脂材料が積層されるといった理由から、この特定方向の引張強さが、特定方向に直交する２つの方向の引張強さよりも、例えば１／１０程度に弱くなる。そのため、積層造形法によっては、特定方向の引張強さが極端に弱い樹脂ブロックしか得ることができない。
また、押出成形法においては、押出を行うために、溶融した際の流動性が高い樹脂しか用いることができない。また、押出成形法によって成形された樹脂ブロックには、溶融した樹脂が一方向へ押し出された後に冷却されて生じる熱応力が、残留応力として残される。そのため、押出成形法によって成形された樹脂ブロックを切削したときには、樹脂製品に、残留応力による反り等の変形が発生し、必要な形状の樹脂製品を得ることができない。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたもので、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロックの製造方法を提供しようとして得られたものである。
本発明の樹脂ブロックの製造方法においては、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する三次元直交座標におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各最大寸法を長さ、幅及び厚みとしたとき、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの前記長さ、前記幅及び前記厚みの全てが２０ｍｍ以上である、熱可塑性樹脂を含有する樹脂ブロックであって、
後記指標（Ａ）に基づいて求められる、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であり、
後記指標（Ｂ）に基づいて求められる、切削加工したときの反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であり、
後記指標（Ｃ）に基づいて求められる引張強さσであって、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσの５０〜２００％である、樹脂ブロックを製造する。
後記指標（Ａ）に基づいて求められる、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であり、
後記指標（Ｂ）に基づいて求められる、切削加工したときの反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であり、
後記指標（Ｃ）に基づいて求められる引張強さσであって、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσの５０〜２００％である、樹脂ブロックを製造する。
指標（Ａ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺が２０ｍｍの立方体形状に切り出して評価用立方体とし、前記評価用立方体の重量Ｗ（ｇ）と、２５℃における前記評価用立方体の体積Ｖ（ｍｍ3）とを測定して、前記評価用立方体の平均密度ρ（ｇ／ｍｍ3）をρ＝Ｗ／Ｖから求め、前記樹脂ブロックを構成する材料の密度をρｓ（ｇ／ｍｍ3）としたとき、空隙率ｖ（体積％）は、（１−ρ/ρs）×１００から求める。
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺が２０ｍｍの立方体形状に切り出して評価用立方体とし、前記評価用立方体の重量Ｗ（ｇ）と、２５℃における前記評価用立方体の体積Ｖ（ｍｍ3）とを測定して、前記評価用立方体の平均密度ρ（ｇ／ｍｍ3）をρ＝Ｗ／Ｖから求め、前記樹脂ブロックを構成する材料の密度をρｓ（ｇ／ｍｍ3）としたとき、空隙率ｖ（体積％）は、（１−ρ/ρs）×１００から求める。
指標（Ｂ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内にある正方形を基準面とするとともに前記基準面に垂直な厚みが１１Ｌ／４０である直方体形状の評価用直方体として切り出し、
前記基準面における４つの角部を各々ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とし、前記基準面における、前記角部ａ１に接する一辺の長さがＬ／４の正方形からなる非切削基準面を除く部位を、前記基準面からＬ／４の深さまで切削加工して、厚みがＬ／４０の板状部を形成し、
前記非切削基準面を仮想平面に密着させたときの、前記板状部の切削加工面における、前記角部ｂ１，ｃ１，ｄ１に各々対向する角部ｂ２，ｃ２，ｄ２と、前記仮想平面との間の、前記仮想平面に垂直な距離ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ（ｍｍ）を測定して、反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求める。
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内にある正方形を基準面とするとともに前記基準面に垂直な厚みが１１Ｌ／４０である直方体形状の評価用直方体として切り出し、
前記基準面における４つの角部を各々ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とし、前記基準面における、前記角部ａ１に接する一辺の長さがＬ／４の正方形からなる非切削基準面を除く部位を、前記基準面からＬ／４の深さまで切削加工して、厚みがＬ／４０の板状部を形成し、
前記非切削基準面を仮想平面に密着させたときの、前記板状部の切削加工面における、前記角部ｂ１，ｃ１，ｄ１に各々対向する角部ｂ２，ｃ２，ｄ２と、前記仮想平面との間の、前記仮想平面に垂直な距離ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ（ｍｍ）を測定して、反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求める。
指標（Ｃ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、前記いずれか１つの軸方向の寸法がＸｍｍ、前記他の２つの軸方向の寸法がＸ／７．５ｍｍ及びＸ／７５ｍｍである評価用試験片として切り出し、前記評価用試験片を前記いずれか１つの軸方向に引っ張ったときの引張強さσ（ＭＰａ）とする。
前記樹脂ブロックの任意の一部を、前記いずれか１つの軸方向の寸法がＸｍｍ、前記他の２つの軸方向の寸法がＸ／７．５ｍｍ及びＸ／７５ｍｍである評価用試験片として切り出し、前記評価用試験片を前記いずれか１つの軸方向に引っ張ったときの引張強さσ（ＭＰａ）とする。
本発明の樹脂ブロックの製造方法は、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する三次元直交座標におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各最大寸法を長さ、幅及び厚みとしたとき、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの前記長さ、前記幅及び前記厚みの全てが２０ｍｍ以上である、熱可塑性樹脂を含有する切削加工用の樹脂ブロックを製造する方法であって、
熱可塑性樹脂を含む材料に、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波を照射して、前記材料の中央部が最初に溶融し、前記材料の溶融範囲が中央部から外側に広がる状態を形成して、
後記指標（Ａ）に基づいて求められる、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であり、
後記指標（Ｂ）に基づいて求められる、切削加工したときの反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であり、
かつ後記指標（Ｃ）に基づいて求められる引張強さσであって、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσの５０〜２００％である樹脂ブロックを成形する、樹脂ブロックの製造方法にある。
指標（Ａ）、指標（Ｂ）及び指標（Ｃ）は、前記樹脂ブロックの場合と同様である。
熱可塑性樹脂を含む材料に、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波を照射して、前記材料の中央部が最初に溶融し、前記材料の溶融範囲が中央部から外側に広がる状態を形成して、
後記指標（Ａ）に基づいて求められる、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であり、
後記指標（Ｂ）に基づいて求められる、切削加工したときの反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であり、
かつ後記指標（Ｃ）に基づいて求められる引張強さσであって、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσの５０〜２００％である樹脂ブロックを成形する、樹脂ブロックの製造方法にある。
指標（Ａ）、指標（Ｂ）及び指標（Ｃ）は、前記樹脂ブロックの場合と同様である。
本発明の製造方法による樹脂ブロックは、後述する電磁波を用いた電磁波照射成形法の成形条件を調整することによって成形することができるものであり、従来の成形法によっては得られない性質を兼ね備えたものである。
この樹脂ブロックは、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）に基づく、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。厚みが２０ｍｍ以上である樹脂ブロックを射出成形法又は圧縮成形法によって成形しようとすると、内部に空隙（ボイド）が残ることになる。そして、射出成形法又は圧縮成形法によって成形した樹脂ブロックの内部の空隙率ｖは０．５体積％を超える。
この樹脂ブロックは、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）に基づく、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。厚みが２０ｍｍ以上である樹脂ブロックを射出成形法又は圧縮成形法によって成形しようとすると、内部に空隙（ボイド）が残ることになる。そして、射出成形法又は圧縮成形法によって成形した樹脂ブロックの内部の空隙率ｖは０．５体積％を超える。
射出成形法又は圧縮成形法においては、金型内に充填された、溶融した樹脂材料は、金型のキャビティに接触する表面部から先に固化し、その後に内部が固化する。この際、樹脂ブロックの内部に、冷却に伴う体積の収縮が生じたときには、この体積の収縮分を補うための樹脂材料の補填を、既に固化した表面部から行うことはできず、樹脂ブロックの内部には、空隙が形成されることになる。また、樹脂ブロックの内部に発生するガス等を、既に固化した表面部から外部へ脱気することができず、樹脂ブロックの内部に、空隙が形成されることになる。
本発明の製造方法による樹脂ブロックは、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上であるにも拘わらず、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。そのため、この樹脂ブロックは、種々の機械的性質に優れるだけでなく、樹脂ブロックを切削加工したときに、切削後の表面の平滑性等にも優れ、切削加工に適したものであると言える。
なお、内部の空隙率の「内部」とは、樹脂ブロックの表面に現れた凹凸等を除外するものである。実際の樹脂ブロックの表面は、凹凸等がほとんどなく、表面粗さが細かい平滑な表面であり、空隙率ｖは、評価用立方体の全体の体積に占める空隙の合計体積の割合として示される。評価用立方体の全体の体積は、空隙も含めた体積とする。
また、本発明の製造方法による樹脂ブロックは、残留応力が極めて小さい性質を有し、切削加工したときに必要とする形状を高い精度で得ることができるものである。この樹脂ブロックの残留応力の大きさを示す指標として、切削加工したときの反り変形量Δｔ（ｍｍ）という指標（Ｂ）を用いる。反り変形量Δｔは、樹脂ブロックの任意の一部を切り出した評価用直方体を、所定の形状に切削加工したときに、切削された各部位に生じる変形量の平均値として求められる。
具体的には、樹脂ブロックの反り変形量Δｔは、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求められる値が、Ｌ／８０以下である。この反り変形量ΔｔがＬ／８０以下という値は、押出成形法を行って成形した他の樹脂ブロックからは得ることができない値である。
また、本発明の製造方法による樹脂ブロックは、三次元の特定方向における引張強さが極めて弱いといった性質を有さず、指標（Ｃ）に基づく、三次元直交座標におけるいずれか１つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）が、他の２つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）の５０〜２００％である。この三次元の任意の方向における引張強さのバランスが取れた樹脂ブロックは、３Ｄプリンター等としても知られる積層成形法等によっては得られないものである。積層成形法によって成形される樹脂ブロックは、樹脂材料を積層する１つの軸方向の引張強さが、他の２つの軸方向の引張強さよりも１／１０程度に弱いといった性質を有する。本発明の製造方法による樹脂ブロックは、指標（Ｃ）に基づく物性値によって裏付けされるように、三次元の任意の方向における引張強さのバランスが取れたものである。
このように、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に基づく全ての物性値を満たす樹脂ブロックは、従来の射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、積層成形法等を行うことによっては得られないものである。本発明の製造方法による樹脂ブロックは、後述する電磁波を用いた電磁波照射成形法の成形条件を調整することによって成形することができるものである。
従って、本発明の製造方法によれば、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロックを提供することができる。
本発明の樹脂ブロックの製造方法においては、熱可塑性樹脂を含む材料に０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波を照射して成形を行う電磁波照射成形法を使用する。これにより、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）及び（Ｃ）に基づく物性値を満たす樹脂ブロックを得ることができる。
従って、本発明の樹脂ブロックの製造方法によれば、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さ、幅及び厚みの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロックを製造することができる。
＜実施形態＞
前述した樹脂ブロック及びその製造方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（樹脂ブロック１）
本形態の樹脂ブロック１は、図１に示すように、熱可塑性樹脂からなり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する三次元直交座標におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各最大寸法を長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴとしたとき、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である。樹脂ブロック１の長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴは、成形する際の大きさの制約の許す限り、大きくすることが可能であるが、実用上は、５００ｍｍ以下とすることができる。射出成形法、圧縮成形法等によっては、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を、内部に空隙をほとんど形成せずに成形することは困難である。なお、本形態の樹脂ブロック１によれば、内部に空隙をほとんど有しない状態で、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが５０ｍｍ以上、あるいは１００ｍｍ以上、さらには２００ｍｍ以上である樹脂ブロック１を成形することができる。
前述した樹脂ブロック及びその製造方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
（樹脂ブロック１）
本形態の樹脂ブロック１は、図１に示すように、熱可塑性樹脂からなり、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する三次元直交座標におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各最大寸法を長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴとしたとき、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である。樹脂ブロック１の長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴは、成形する際の大きさの制約の許す限り、大きくすることが可能であるが、実用上は、５００ｍｍ以下とすることができる。射出成形法、圧縮成形法等によっては、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を、内部に空隙をほとんど形成せずに成形することは困難である。なお、本形態の樹脂ブロック１によれば、内部に空隙をほとんど有しない状態で、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが５０ｍｍ以上、あるいは１００ｍｍ以上、さらには２００ｍｍ以上である樹脂ブロック１を成形することができる。
樹脂ブロック１の形状は特に限定されず、図１に示すように、立方体を含む直方体の他に、図２に示すように、貫通穴１１を有する、円環状等の環形状体としてもよい。また、樹脂ブロック１は、図３に示すように、一平面における種々の断面形状が、一平面に直交する方向に連続する三次元形状を有するものとしてもよい。また、樹脂ブロック１の角部には、平坦面を形成する面取り、曲面を形成するフィレット等が行われていてもよい。
樹脂ブロック１は、切削加工を行って任意の形状に形成することができる切削加工用のものとすることができる。切削加工用の樹脂ブロック１の形状は、種々の最終的な製品形状の外形を含む形状とすることができる。また、樹脂ブロック１は、最終的な製品形状に近い形状としてのニアネットシェイプの成形品とすることもできる。
樹脂ブロック１に用いる熱可塑性樹脂は、特に限定されず、種々のものとすることができる。この熱可塑性樹脂は、融点を有しない非晶性の熱可塑性樹脂とすることができ、融点を有する結晶性の熱可塑性樹脂とすることもできる。樹脂ブロック１に用いられる非晶性の熱可塑性樹脂としては、例えば、汎用ポリスチレン（ＧＰＰＳ）、耐衝撃性ポリスチレン（ＨＩＰＳ）、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合）樹脂、メタクリル（ＰＭＭＡ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ−ＰＰＥ）樹脂等がある。樹脂ブロック１に用いられる結晶性の熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂、ポリアミド（ＰＡ）樹脂等がある。これらの非晶性及び結晶性の熱可塑性樹脂は、汎用プラスチック又は汎用エンジニアリングプラスチック（汎用エンプラ）と呼ばれるものであり、熱変形温度が１５０℃未満のものであることが好ましい。熱変形温度が１５０℃以上の熱可塑性樹脂は、スーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ又は耐熱エンプラ）と呼ばれる。
熱変形温度（荷重たわみ温度）とは、合成樹脂の耐熱性を評価する指標の一つであり、合成樹脂に荷重を加えた状態でその温度を上昇させたときに、この合成樹脂に生じるたわみの大きさが一定になる温度のことをいう。
熱可塑性樹脂は、加熱したときに軟化するとともに冷却したときに固化する性質を有する一般的なものである。熱可塑性樹脂は、透明又は半透明のものであってもよく、不透明のものであってもよい。後述するマイクロ波Ｘを使用した電磁波照射成形法によって樹脂ブロック１を成形する際には、熱可塑性樹脂は、所定の温度に加熱されたときには、誘電損失率が急激に上昇することによって自己発熱して溶融する。
（空隙率ｖ）
本形態の樹脂ブロック１は、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であるという性質を有する。内部の空隙率ｖは、次の指標（Ａ）に基づいて求められる。
指標（Ａ）においては、図１に示すように、樹脂ブロック１の任意の一部を、一辺が２０ｍｍの立方体形状に切り出して評価用立方体２とする。評価用立方体２の重量Ｗ（ｇ）と、２５℃における評価用立方体２の体積Ｖ（ｍｍ3）とを測定して、評価用立方体２の平均密度ρ（ｇ／ｍｍ3）をρ＝Ｗ／Ｖから求める。評価用立方体２の体積Ｖは、評価用立方体２の各辺の長さから算出する。そして、樹脂ブロック１を構成する材料の密度をρｓ（ｇ／ｍｍ3）としたとき、空隙率ｖ（体積％）は、（１−ρ/ρs）×１００から求める。樹脂ブロック１を構成する材料の密度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７に準じて測定する。
本形態の樹脂ブロック１は、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であるという性質を有する。内部の空隙率ｖは、次の指標（Ａ）に基づいて求められる。
指標（Ａ）においては、図１に示すように、樹脂ブロック１の任意の一部を、一辺が２０ｍｍの立方体形状に切り出して評価用立方体２とする。評価用立方体２の重量Ｗ（ｇ）と、２５℃における評価用立方体２の体積Ｖ（ｍｍ3）とを測定して、評価用立方体２の平均密度ρ（ｇ／ｍｍ3）をρ＝Ｗ／Ｖから求める。評価用立方体２の体積Ｖは、評価用立方体２の各辺の長さから算出する。そして、樹脂ブロック１を構成する材料の密度をρｓ（ｇ／ｍｍ3）としたとき、空隙率ｖ（体積％）は、（１−ρ/ρs）×１００から求める。樹脂ブロック１を構成する材料の密度は、ＪＩＳ Ｚ ８８０７に準じて測定する。
また、樹脂ブロック１の内部の空隙率ｖは、Ｘ線断層撮影装置を用いて観察することもできる。Ｘ線断層撮影装置としては、株式会社アールエフ製のＸ線産業コンピュータ断層撮影装置「ＮＡＯＭｉ−ＣＴ」を用いることができる。このＸ線産業コンピュータ断層撮影装置を用いる際には、画素サイズを０．０６８ｍｍとして、パーシャルスキャン法の条件で断層観察することができる。
（反り変形量Δｔ）
本形態の樹脂ブロック１は、切削加工したときの反り変形量Δｔ（ｍｍ）がＬ／８０以下であるという性質を有する。Ｌは、評価用直方体３の基準面３１の一辺の長さ（ｍｍ）を示す。反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、次の指標（Ｂ）に基づいて求められる。
指標（Ｂ）においては、図１、図４に示すように、樹脂ブロック１の任意の一部を、一辺の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内にある正方形を基準面３１とするとともに基準面３１に垂直な厚みが１１Ｌ／４０である直方体形状の評価用直方体３として切り出す。
本形態の樹脂ブロック１は、切削加工したときの反り変形量Δｔ（ｍｍ）がＬ／８０以下であるという性質を有する。Ｌは、評価用直方体３の基準面３１の一辺の長さ（ｍｍ）を示す。反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、次の指標（Ｂ）に基づいて求められる。
指標（Ｂ）においては、図１、図４に示すように、樹脂ブロック１の任意の一部を、一辺の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内にある正方形を基準面３１とするとともに基準面３１に垂直な厚みが１１Ｌ／４０である直方体形状の評価用直方体３として切り出す。
そして、基準面３１における４つの角部を各々ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とし、基準面３１における、角部ａ１に接する一辺の長さがＬ／４の正方形からなる非切削基準面３１１を除く部位を、基準面３１からＬ／４の深さまで切削加工して、厚みがＬ／４０の板状部３２を形成する。非切削基準面３１１は、角部ａ１の先端から第１の辺へＬ／４の長さを有し、角部ａ１の先端から第１の辺に直交する第２の辺へＬ／４の長さを有する正方形とする。切削加工後の評価用直方体３は、一辺の長さがＬ／４の正方体と、基準面３１に平行な方向の４つの辺の長さがＬであって厚みがＬ／４０である直方体とが、基準面３１に垂直な方向に繋がった形状に形成される。
本形態においては、いわゆるフライス盤を用い、評価用直方体３を、基準面３１とは反対側の面を下にしてテーブル上に載置し、回転する切削工具によって、基準面３１における、非切削基準面３１１を除く部位を切削する。切削加工を行う条件は、次のようにする。すなわち、切削工具の直径はφ１０ｍｍ、切削工具の回転速度は６０００ｒｐｍ、切削工具と評価用直方体３との相対送り速度は２０００ｍｍ／ｍｉｎ（３３．３ｍｍ／ｓ）、切削工具による評価用直方体３の切込み量は１．５ｍｍとする。
次いで、切削加工後の評価用直方体３における板状部３２が、基準面３１に垂直な方向にどれだけ変形したかを測定する。この測定を行うときには、非切削基準面３１１を、測定台の載置面等として設定される仮想平面Ｈに密着させる。そして、この状態において、仮想平面Ｈから、板状部３２の切削加工面３２１までの距離を測定する。具体的には、板状部３２の切削加工面３２１における、角部ｂ１，ｃ１，ｄ１に各々対向する角部ｂ２，ｃ２，ｄ２と、仮想平面Ｈとの間の、仮想平面Ｈに垂直な距離ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ（ｍｍ）を測定する。そして、反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求める。ｔｂ，ｔｃ，ｔｄは、評価用直方体３における残留応力によって、Ｌ／４よりも大きくなる場合及びＬ／４よりも小さくなる場合のいずれの場合も想定され、｜Ｌ／４−ｔｂ｜、｜Ｌ／４−ｔｃ｜及び｜Ｌ／４−ｔｄ｜は、いずれも絶対値とする。
（引張強さσ）
本形態の樹脂ブロック１は、三次元の任意の方向における引張強さσの差が、２倍以下の範囲内にあるという性質を有する。言い換えれば、本形態の樹脂ブロック１は、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）が、他の２つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）の５０〜２００％である。引張強さσ（ＭＰａ）は、次の指標（Ｃ）に基づいて求められる。
本形態の樹脂ブロック１は、三次元の任意の方向における引張強さσの差が、２倍以下の範囲内にあるという性質を有する。言い換えれば、本形態の樹脂ブロック１は、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）が、他の２つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）の５０〜２００％である。引張強さσ（ＭＰａ）は、次の指標（Ｃ）に基づいて求められる。
指標（Ｃ）においては、図１に示すように、樹脂ブロック１の任意の一部を、いずれか１つの軸方向の寸法がＸｍｍ、他の２つの軸方向の寸法がＸ／７．５ｍｍ及びＸ／７５ｍｍである評価用試験片４として切り出す。本形態のいずれか１つの軸方向の寸法Ｘは１５０ｍｍとする。そして、他の２つの軸方向の寸法は、２０ｍｍ及び２ｍｍである。そして、図５に示すように、評価用試験片４における、最も長い方向であるいずれか１つの軸方向の両端部を引張試験機４５によって把持し、評価用試験片４をいずれか１つの軸方向に引っ張る。こうして、評価用試験片４が破断したときの応力を引張強さσ（ＭＰａ）として求める。この応力は、評価用試験片４を引っ張ったときの最大荷重（Ｎ）を、評価用試験片４の初期断面積（Ｘ／７．５ｍｍ×Ｘ／７５ｍｍ）で割り、この割った値（Ｎ／ｍｍ2）をＭＰａに換算したものとする。
引張強さを測定するためのいずれか１つの軸方向は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向として順次変化させる。そして、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向をそれぞれ最も長い方向に設定した３つの評価用試験片４を準備し、３つの評価用試験片４の引張強さσ（ＭＰａ）を測定する。
なお、図１においては、樹脂ブロック１から切り出す評価用立方体２、評価用直方体３及び評価用試験片４の向き（姿勢）を揃えて記載している。実際に、評価用立方体２、評価用直方体３及び評価用試験片４を樹脂ブロック１から切り出す位置及び向きは任意に決定することができる。
（製造方法）
本形態の樹脂ブロック１は、マイクロ波Ｘを使用した電磁波照射成形法によって成形する。
電磁波照射成形法によって樹脂ブロック１を成形する際には、図６に示すように、シリコーンゴム等の絶縁性材料によって形成された成形型５１と、０．０１〜１ｍの波長領域を含む電磁波としてのマイクロ波Ｘを発生させる電磁波発生装置５２と、成形型５１のキャビティ５１２内を減圧状態にする真空ポンプ５３とを備える電磁波照射成形装置５を用いる。成形型５１は、成形する樹脂ブロック１の形状を有するキャビティ５１２を内部に形成するものである。
本形態の樹脂ブロック１は、マイクロ波Ｘを使用した電磁波照射成形法によって成形する。
電磁波照射成形法によって樹脂ブロック１を成形する際には、図６に示すように、シリコーンゴム等の絶縁性材料によって形成された成形型５１と、０．０１〜１ｍの波長領域を含む電磁波としてのマイクロ波Ｘを発生させる電磁波発生装置５２と、成形型５１のキャビティ５１２内を減圧状態にする真空ポンプ５３とを備える電磁波照射成形装置５を用いる。成形型５１は、成形する樹脂ブロック１の形状を有するキャビティ５１２を内部に形成するものである。
成形型５１は、複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂに分割されており、キャビティ５１２は、複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂの間に形成されている。キャビティ５１２内は、真空ポンプ５３によって減圧状態に減圧される。キャビティ５１２の外部と内部との圧力差によって複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂが互いに接近する際には、キャビティ５１２の容積が縮小される。キャビティ５１２の容積を変更可能な成形型５１を用いることにより、熱可塑性樹脂の材料１０の使用量を少なくして樹脂ブロック１を成形することができる。また、キャビティ５１２の容積を変更可能な成形型５１を用いることにより、樹脂ブロック１の表面外観がよくなり、その寸法精度が向上する。
樹脂ブロック１の成形においては、真空ポンプ５３によって成形型５１のキャビティ５１２内を減圧状態にし、キャビティ５１２内へ粉体状の熱可塑性樹脂の材料１０を配置する。次いで、電磁波発生装置５２によって、成形型５１の外部からキャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０へマイクロ波Ｘを照射する。このとき、成形型５１及び熱可塑性樹脂の材料１０がマイクロ波Ｘを吸収して加熱され、熱可塑性樹脂の材料１０が溶融するとともに、成形型５１の外部と内部との圧力差によって複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂの型締め（図６の符号Ｆによって示す。）が行われる。そして、複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂが互いに接近して、容積が縮小されたキャビティ５１２内において熱可塑性樹脂の材料１０が圧縮される。
マイクロ波Ｘが照射されるときには、キャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０は、自らマイクロ波Ｘを吸収することによって昇温するとともに、成形型５１からの熱伝導によっても昇温する。そして、マイクロ波Ｘの照射を停止した後も複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂの型締めが行われた状態を維持して、成形型５１を空冷によって徐々に冷却する。このとき、溶融した熱可塑性樹脂の材料１０が降温して固化し、樹脂ブロック１となる。その後、成形型５１のキャビティ５１２内から樹脂ブロック１を取り出す。樹脂ブロック１は、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である大きさに形成される。
また、本形態においては、指標（Ａ）〜（Ｃ）に基づく物性値を満たす樹脂ブロック１を得るために、電磁波照射成形法の成形条件としての、成形型５１の材質、マイクロ波Ｘの照射強度及び照射時間、成形型５１の冷却時間等を調整する。なお、樹脂ブロック１の製造方法においては、マイクロ波Ｘを使用する代わりに、１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波としての高周波を使用することもできる。
通常の電磁波照射成形法においては、電磁波吸収材料を含有する成形型５１がまず加温され、キャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０に、外側から内側に向けて熱伝導が起こり、熱可塑性樹脂の材料１０の中央部が最後に溶融する。一方、本形態の電磁波照射成形法においては、成形型５１の材質の調整、及びマイクロ波Ｘの照射強度及び照射時間の調整を行い、更には、冷却時間の段階的なインターバル制御等を行う。これにより、熱可塑性樹脂の材料１０の中央部が最初に溶融し、熱可塑性樹脂の材料１０の溶融範囲が中央部から外側に広がると考えられる。
（電磁波照射成形装置５）
電磁波照射成形装置５は、より詳細には次の構成とすることができる。
成形型５１を構成する絶縁性材料は、ゴム材料、セラミックス材料等の絶縁性を有するものとすることができる。成形型５１は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波（以下、「特定電磁波」という。）を吸収して、この電磁波のエネルギーを熱に変換して発熱する種々の材料（以下、「電磁波吸収材料」という。）を塗布、積層又は混合した材料によって構成することができる。
電磁波照射成形装置５は、より詳細には次の構成とすることができる。
成形型５１を構成する絶縁性材料は、ゴム材料、セラミックス材料等の絶縁性を有するものとすることができる。成形型５１は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波（以下、「特定電磁波」という。）を吸収して、この電磁波のエネルギーを熱に変換して発熱する種々の材料（以下、「電磁波吸収材料」という。）を塗布、積層又は混合した材料によって構成することができる。
電磁波吸収材料は、成形型５１に対して、誘電性を付与するための誘電性付与物質を添加して形成することができる。誘電性付与物質としては、誘電力率が０．０１以上の物質を用いることができる。
成形型５１は、シリコーンゴム等のゴムと、ゴムに対して電磁波吸収材料を添加して形成することができる。この場合には、成形型５１のキャビティ５１２に成形する樹脂ブロック１が複雑形状であっても、容易にこれを成形することができる。また、ゴムを用いることにより、キャビティ５１２の各部位に依存せず、均一に熱可塑性樹脂の材料１０を加熱する効果を得やすい。さらに、ゴムを用いると成形型５１の製造が容易である。
成形型５１は、シリコーンゴム等のゴムと、ゴムに対して電磁波吸収材料を添加して形成することができる。この場合には、成形型５１のキャビティ５１２に成形する樹脂ブロック１が複雑形状であっても、容易にこれを成形することができる。また、ゴムを用いることにより、キャビティ５１２の各部位に依存せず、均一に熱可塑性樹脂の材料１０を加熱する効果を得やすい。さらに、ゴムを用いると成形型５１の製造が容易である。
熱可塑性樹脂の種類によっては、その誘電力率が温度、周波数に依存して変化するものがある。熱可塑性樹脂として、誘電力率の高いものを用いる場合には、特定電磁波の照射により、この熱可塑性樹脂をより短い時間で加熱・溶融させることができる。また、熱可塑性樹脂として、温度が上昇するほど誘電力率が高くなる性質を有するものを用いる場合には、特定電磁波の照射により、この熱可塑性樹脂をより短い時間で加熱・溶融させることができる。
また、本形態の複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂは、一対に形成されており、第１分割型部５１１Ａには、被嵌入凹部５１３が設けられており、第２分割型部５１１Ｂには、被嵌入凹部５１３に嵌入する嵌入凸部５１４が設けられている。一対の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂの間に形成されたキャビティ５１２は、その全周が被嵌入凹部５１３に嵌入された嵌入凸部５１４によって閉塞されている。電磁波発生装置５２は、第１分割型部５１１Ａ及び第２分割型部５１１Ｂの両方又は一方の外側面に対向する位置に配置することができる。
また、第２分割型部５１１Ｂには、キャビティ５１２を真空ポンプ５３に繋げるための真空経路５３１が形成されている。また、誘電性付与物質は、各分割型部５１１Ａ，５１１Ｂにおける、キャビティ５１２の内壁面を構成する表面層にのみ含有させることができる。この場合には、キャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０は、表面層に近い部分から先に溶融させることができる。また、熱可塑性樹脂の材料１０を、表面層からの熱伝導によって加熱、溶融させることができる。
また、誘電性付与物質を含有する表面層は、真空流路５３１が形成されていない第１分割型部５１１Ａにおけるキャビティ５１２の内壁面にのみ設けることもできる。この場合には、第１分割型部５１１Ａにおけるキャビティ５１２の周辺に位置する熱可塑性樹脂の材料１０を先に溶融させ、第２分割型部５１１Ｂにおけるキャビティ５１２の周辺に接触する熱可塑性樹脂の材料１０を後から溶融させることができる。これにより、真空経路５３１が、溶融した熱可塑性樹脂の材料１０によって塞がれにくくすることができる。
また、複数の分割型部５１１Ａ，５１１Ｂにおける、表面層以外の一般部は、シリコーンゴム又はフッ素ゴムから構成することができる。表面層は、シリコーンゴム又はフッ素ゴムに対して、誘電性付与物質としての炭化珪素、フェライト、チタン酸バリウム、カーボンブラック、黒鉛の１種又は２種以上を、５〜９０体積％含有させて構成することができる。
また、この場合には、表面層が効果的に特定電磁波を吸収して、キャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０を熱伝導によって加熱、溶融させることができる。表面層を、より短時間で、より高温に加熱するためには、誘電性付与物質の含有量を多くした方がよい。誘電性付与物質の含有量が、表面層において５体積％未満である場合には、表面層が特定電磁波を吸収する性質を十分に発揮することができないおそれがある。一方、誘電性付与物質の含有量が、表面層において９０体積％超過である場合には、表面層を構成する、誘電性付与物質以外の材料と、誘電性付与物質との混合が難しくなり、また、表面層の機械的強度が低下するおそれがある。
誘電性付与物質は、表面層において、１０〜７０体積％含有していることがより好ましく、１３〜５０体積％含有していることがさらに好ましく、１５〜３５体積％含有していることが最も好ましい。この場合には、表面層がより効果的に特定電磁波を吸収して、キャビティ５１２内の熱可塑性樹脂の材料１０を熱伝導によって加熱、溶融させることができる。
誘電性付与物質としては、列挙した物質だけに限定されず、無機化合物、有機化合物、これらの混合物等を用いることができ、誘電力率の高い樹脂を用いることもできる。また、誘電性付与物質は、無機化合物の焼結体とすることもでき、この焼結体は、公知の方法によって製造することができる。誘電性付与物質を焼結体とする場合、例えば炭化珪素は、表面層において５０体積％以上含まれていることが好ましい。
また、電磁波照射成形装置５を用いた電磁波照射成形法においては、キャビティ５１２内に熱可塑性樹脂の材料１０を配置する配置工程と、キャビティ５１２内に配置した熱可塑性樹脂の材料１０に、電磁波発生装置５２から成形型５１を介して特定電磁波を照射する加熱工程と、熱可塑性樹脂の材料１０を冷却して樹脂ブロック１を得る冷却工程とを行うことができる。また、配置工程においては、キャビティ５１２内に粒子状態又は固形状態の熱可塑性樹脂の材料１０を配置することができる。配置工程を行った後、加熱工程を行う際には、真空ポンプ５３によってキャビティ５１２内を吸引することができる。
（作用効果）
本形態の樹脂ブロック１は、電磁波照射成形法の成形条件を調整することによって成形することができるものであり、従来の成形法によっては得られない性質を兼ね備えたものである。この樹脂ブロック１は、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）に基づく、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。厚みＴが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を射出成形法又は圧縮成形法によって成形しようとすると、内部に空隙（ボイド）が残ることになる。そして、射出成形法又は圧縮成形法によって成形した樹脂ブロック１の内部の空隙率ｖは０．５体積％を超える。
本形態の樹脂ブロック１は、電磁波照射成形法の成形条件を調整することによって成形することができるものであり、従来の成形法によっては得られない性質を兼ね備えたものである。この樹脂ブロック１は、三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）に基づく、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。厚みＴが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を射出成形法又は圧縮成形法によって成形しようとすると、内部に空隙（ボイド）が残ることになる。そして、射出成形法又は圧縮成形法によって成形した樹脂ブロック１の内部の空隙率ｖは０．５体積％を超える。
射出成形法又は圧縮成形法においては、金型内に充填された、溶融した樹脂材料は、金型のキャビティ５１２に接触する表面部から先に固化し、その後に内部が固化する。この際、樹脂ブロック１の内部に、冷却に伴う体積の収縮が生じたときには、この体積の収縮分を補うための樹脂材料の補填を、既に固化した表面部から行うことはできず、樹脂ブロック１の内部には、空隙が形成されることになる。また、樹脂ブロック１の内部に発生するガス等を、既に固化した表面部から外部へ脱気することができず、樹脂ブロック１の内部に、空隙が形成されることになる。
本形態の樹脂ブロック１は、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上であるにも拘わらず、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下である。そのため、この樹脂ブロック１は、種々の機械的性質に優れるだけでなく、樹脂ブロック１を切削加工したときに、切削後の表面の平滑性等にも優れ、切削加工に適したものであると言える。
なお、内部の空隙率の「内部」とは、樹脂ブロック１の表面に現れた凹凸等を除外するものである。実際の樹脂ブロック１の表面は、凹凸等がほとんどなく、表面粗さが細かい平滑な表面であり、空隙率ｖは、評価用立方体２の全体の体積に占める空隙の合計体積の割合として示される。評価用立方体２の全体の体積は、空隙も含めた体積とする。
また、本形態の樹脂ブロック１は、残留応力が極めて小さい性質を有し、切削加工したときに必要とする形状を高い精度で得ることができるものである。この樹脂ブロック１の残留応力の大きさを示す指標として、切削加工したときの反り変形量Δｔ（ｍｍ）という指標（Ｂ）を用いる。反り変形量Δｔは、樹脂ブロック１の任意の一部を切り出した評価用直方体３を、所定の形状に切削加工したときに、切削された各部位に生じる変形量の平均値として求められる。
評価用直方体３の反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求められる値が、Ｌ／８０以下である。ここで、Ｌ／４は、Ｌが２０〜１００ｍｍの範囲内から選択されるときの、評価用直方体３における非切削基準面３１１の一辺の長さであって、評価用直方体３が切削加工される深さを示す。また、ｔｂ，ｔｃ，ｔｄは、切削加工された深さＬ／４が評価用直方体３における残留応力によって変化した後の深さを示す。また、ｔｂ，ｔｃ，ｔｄは、評価用直方体３に生じる残留応力によって、Ｌ／４よりも大きくなる場合及びＬ／４よりも小さくなる場合のいずれの場合も想定され、｜Ｌ／４−ｔｂ｜、｜Ｌ／４−ｔｃ｜及び｜Ｌ／４−ｔｄ｜は、いずれも絶対値とする。
評価用直方体３の反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であるという値は、押出成形法を行って成形した他の樹脂ブロック１からは得ることができない値である。本形態の樹脂ブロック１は、指標（Ｂ）に基づく物性値によって裏付けされるように、残留応力が極めて小さいために、切削加工に適していると言える。
また、本形態の樹脂ブロック１は、三次元の特定方向における引張強さが極めて弱いといった性質を有さず、指標（Ｃ）に基づく、三次元直交座標におけるいずれか１つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）が、他の２つの軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）の５０〜２００％である。この三次元の任意の方向における引張強さのバランスが取れた樹脂ブロック１は、３Ｄプリンター等としても知られる積層成形法によっては得られないものである。積層成形法によって成形される樹脂ブロック１は、樹脂材料を積層する１つの軸方向の引張強さが、他の２つの軸方向の引張強さよりも１／１０程度に弱いといった性質を有する。本形態の樹脂ブロック１は、指標（Ｃ）に基づく物性値によって裏付けされるように、三次元の任意の方向における引張強さのバランスが取れたものである。
このように、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上であって、指標（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）に基づく全ての物性値を満たす樹脂ブロック１は、従来の射出成形法、圧縮成形法、押出成形法、積層成形法等を行うことによっては得られないものである。この樹脂ブロック１は、樹脂ブロック１の製造方法において示した電磁波照射成形法の成形条件を調整することによって得られるものである。
従って、本形態によれば、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を得ることができる。
従って、本形態によれば、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１を得ることができる。
＜実施例１＞
本例においては、炭化珪素（ＳｉＣ）を２５．７体積％含有するシリコーンゴムから構成した成形型５１を用いた。また、電磁波照射成形装置５には、（株）ディーメック製のＡｍｏｌｓｙｓＭ１５０を用いた。また、熱可塑性樹脂の材料１０には、ポリカーボネート樹脂のペレットを用いた。そして、成形型５１のキャビティ５１２の内部にペレットを配置し、真空ポンプ５３でキャビティ５１２の内部を減圧しながら、出力５００Ｗのマイクロ波をペレットに照射して、このペレットを溶融させた。その後、溶融したペレットを空冷して固化させ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４０ｍｍの直方体形状の樹脂ブロック１を製造した。
本例においては、炭化珪素（ＳｉＣ）を２５．７体積％含有するシリコーンゴムから構成した成形型５１を用いた。また、電磁波照射成形装置５には、（株）ディーメック製のＡｍｏｌｓｙｓＭ１５０を用いた。また、熱可塑性樹脂の材料１０には、ポリカーボネート樹脂のペレットを用いた。そして、成形型５１のキャビティ５１２の内部にペレットを配置し、真空ポンプ５３でキャビティ５１２の内部を減圧しながら、出力５００Ｗのマイクロ波をペレットに照射して、このペレットを溶融させた。その後、溶融したペレットを空冷して固化させ、１００ｍｍ×１００ｍｍ×４０ｍｍの直方体形状の樹脂ブロック１を製造した。
この樹脂ブロック１から、一辺の長さが２０ｍｍである評価用立方体２を切り出し、この試験品としての評価用立方体２の空隙率ｖ（体積％）を測定した。また、比較のために、一辺の長さが２０ｍｍである評価用立方体２を、射出成形法によって成形した樹脂ブロック１から切り出した場合を比較品１とし、一辺の長さが２０ｍｍである評価用立方体２を、圧縮成形法によって成形した樹脂ブロック１から切り出した場合を比較品２とした。そして、比較品１，２としての評価用立方体２の空隙率ｖ（体積％）も測定した。
空隙率ｖは、実施形態に示した指標（Ａ）に基づいて求めた。試験品の空隙率ｖは、０．１体積％未満であった。一方、比較品１，２の空隙率ｖは、０．５体積％を超えていた。また、電磁波照射成形法によって製造した樹脂ブロック１は、透明になり、この樹脂ブロック１においては、目視でボイドを視認することができなかった。これに対し、射出成形法及び圧縮成形法によって製造した樹脂ブロック１は、半透明になり、内部に多数のボイドが含まれることが確認された。このことより、空隙率ｖが０．５体積％以下である樹脂ブロック１は、実施形態に示す電磁波照射成形法によって得られ、射出成形法又は圧縮成形法によっては得られないことが分かった。
＜実施例２＞
本例においては、実施例１と同様にして電磁波照射成形法による樹脂ブロック１を製造し、この樹脂ブロック１から、基準面３１の一辺の長さＬが８０ｍｍであって高さが２２ｍｍである評価用直方体３を切り出し、この試験品としての評価用直方体３の反り変形量Δｔ（ｍｍ）を測定した。また、比較のために、押出成形法によって成形した樹脂ブロック１から、基準面３１の一辺の長さＬが８０ｍｍであって高さが２２ｍｍである評価用直方体３を切り出し、この比較品としての評価用直方体３の反り変形量Δｔ（ｍｍ）も測定した。
本例においては、実施例１と同様にして電磁波照射成形法による樹脂ブロック１を製造し、この樹脂ブロック１から、基準面３１の一辺の長さＬが８０ｍｍであって高さが２２ｍｍである評価用直方体３を切り出し、この試験品としての評価用直方体３の反り変形量Δｔ（ｍｍ）を測定した。また、比較のために、押出成形法によって成形した樹脂ブロック１から、基準面３１の一辺の長さＬが８０ｍｍであって高さが２２ｍｍである評価用直方体３を切り出し、この比較品としての評価用直方体３の反り変形量Δｔ（ｍｍ）も測定した。
反り変形量Δｔは、実施形態に示した指標（Ｂ）に基づいて求めた。試験品及び比較品について、加工面の角部ｂ２と仮想平面Ｈとの距離ｔｂの絶対値、加工面の角部ｃ２と仮想平面Ｈとの距離ｔｃの絶対値、加工面の角部ｄ２と仮想平面Ｈとの距離ｔｄの絶対値（表１中において、それぞれ「距離ｔｂ」、「距離ｔｃ」、「距離ｔｄ」として示す。）、及び反り変形量Δｔは、表１のようになった。
同表に示すように、比較品の反り変形量Δｔは、１．４ｍｍであったことに対し、試験品の反り変形量Δｔは、０．５ｍｍであった。このことより、反り変形量Δｔが１ｍｍ以下である樹脂ブロック１は、実施形態に示す電磁波照射成形法によって得られ、押出成形法によっては得られないことが分かった。
＜実施例３＞
本例においては、実施例１と同様にして電磁波照射成形法による樹脂ブロック１を製造し、この樹脂ブロック１から、試験品としての評価用試験片４を切り出した。そして、この評価用試験片４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）を測定した。また、比較のために、熱溶解積層法によって成形した樹脂ブロック１から切り出した、比較品としての評価用試験片４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）を測定した。
本例においては、実施例１と同様にして電磁波照射成形法による樹脂ブロック１を製造し、この樹脂ブロック１から、試験品としての評価用試験片４を切り出した。そして、この評価用試験片４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）を測定した。また、比較のために、熱溶解積層法によって成形した樹脂ブロック１から切り出した、比較品としての評価用試験片４のＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の引張強さσ（ＭＰａ）を測定した。
引張強さσは、実施形態に示した指標（Ｃ）に基づいて求めた。試験品及び比較品について、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の引張強さσは、表２のようになった。
同表に示すように、比較品においては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσに比べて、５０〜２００％の範囲を外れた。一方、試験品においては、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向のいずれを基準とする１つの軸方向とした場合においても、１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσに比べて、５０〜２００％の範囲内に収まった。このことより、三次元の任意の方向における引張強さσのバランスがよい樹脂ブロック１は、実施形態に示す電磁波照射成形法によって得られ、熱溶解積層法によっては得られないことが分かった。
実施例１〜３の結果より、内部に空隙がほとんどないとともに、三次元の任意の方向における引張強さのバランスがよく、かつ切削加工性に優れた、長さＤ、幅Ｗ及び厚みＴの全てが２０ｍｍ以上である樹脂ブロック１は、実施形態に示した電磁波照射成形法によってしか得られないことが分かった。
本発明は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
本発明は、実施形態のみに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲においてさらに異なる実施形態を構成することが可能である。
１ 樹脂ブロック
２ 評価用立方体
３ 評価用直方体
３１ 基準面
３１１ 非切削基準面
３２ 板状部
３２１ 切削加工面
Ｈ 仮想平面
４ 評価用試験片
５ 電磁波照射成形装置
５１ ゴム型
５２ 電磁波発生装置
２ 評価用立方体
３ 評価用直方体
３１ 基準面
３１１ 非切削基準面
３２ 板状部
３２１ 切削加工面
Ｈ 仮想平面
４ 評価用試験片
５ 電磁波照射成形装置
５１ ゴム型
５２ 電磁波発生装置
Claims (2)
- Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸を有する三次元直交座標におけるＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向の各最大寸法を長さ、幅及び厚みとしたとき、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの前記長さ、前記幅及び前記厚みの全てが２０ｍｍ以上である、熱可塑性樹脂を含有する切削加工用の樹脂ブロックを製造する方法であって、
熱可塑性樹脂を含む材料に、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む電磁波を照射して、前記材料の中央部が最初に溶融し、前記材料の溶融範囲が中央部から外側に広がる状態を形成して、
後記指標（Ａ）に基づいて求められる、内部の空隙率ｖが０．５体積％以下であり、
後記指標（Ｂ）に基づいて求められる、切削加工したときの反り変形量ΔｔがＬ／８０以下であり、
かつ後記指標（Ｃ）に基づいて求められる引張強さσであって、前記三次元直交座標に任意の姿勢で配置したときの、前記Ｘ軸方向、前記Ｙ軸方向及び前記Ｚ軸方向のうちのいずれか１つの軸方向の引張強さσが、他の２つの軸方向の引張強さσの５０〜２００％である樹脂ブロックを成形する、樹脂ブロックの製造方法。
指標（Ａ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺が２０ｍｍの立方体形状に切り出して評価用立方体とし、前記評価用立方体の重量Ｗ（ｇ）と、２５℃における前記評価用立方体の体積Ｖ（ｍｍ3）とを測定して、前記評価用立方体の平均密度ρ（ｇ／ｍｍ3）をρ＝Ｗ／Ｖから求め、前記樹脂ブロックを構成する材料の密度をρｓ（ｇ／ｍｍ3）としたとき、空隙率ｖ（体積％）は、（１−ρ/ρs）×１００から求める。
指標（Ｂ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、一辺の長さＬが２０〜１００ｍｍの範囲内にある正方形を基準面とするとともに前記基準面に垂直な厚みが１１Ｌ／４０である直方体形状の評価用直方体として切り出し、
前記基準面における４つの角部を各々ａ１，ｂ１，ｃ１，ｄ１とし、前記基準面における、前記角部ａ１に接する一辺の長さがＬ／４の正方形からなる非切削基準面を除く部位を、前記基準面からＬ／４の深さまで切削加工して、厚みがＬ／４０の板状部を形成し、
前記非切削基準面を仮想平面に密着させたときの、前記板状部の切削加工面における、前記角部ｂ１，ｃ１，ｄ１に各々対向する角部ｂ２，ｃ２，ｄ２と、前記仮想平面との間の、前記仮想平面に垂直な距離ｔｂ，ｔｃ，ｔｄ（ｍｍ）を測定して、反り変形量Δｔ（ｍｍ）は、Δｔ＝［｜Ｌ／４−ｔｂ｜＋｜Ｌ／４−ｔｃ｜＋｜Ｌ／４−ｔｄ｜］／３から求める。
指標（Ｃ）：
前記樹脂ブロックの任意の一部を、前記いずれか１つの軸方向の寸法がＸｍｍ、前記他の２つの軸方向の寸法がＸ／７．５ｍｍ及びＸ／７５ｍｍである評価用試験片として切り出し、前記評価用試験片を前記いずれか１つの軸方向に引っ張ったときの引張強さσ（ＭＰａ）とする。 - 前記熱可塑性樹脂の熱変形温度は１５０℃未満である、請求項１に記載の樹脂ブロックの製造方法。
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