(57)【要約】【課題】樹脂成形品の内部の残留応力を評価する改善された方法を提供すること【解決手段】樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法は、前記樹脂成形品に対して第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射すること（Ｓ３０１）と、前記第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第１の吸光度を決定すること（Ｓ３０２）と、前記樹脂成形品に対して第２の偏光方向でテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射することであって、前記第２の偏光方向は、前記第１の偏光方向とは所定角度だけ異なる、こと（Ｓ３０３）と、前記第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第２の吸光度とを決定すること（Ｓ３０４）と、前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価すること（Ｓ３０５）とを含む。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法であって、
前記樹脂成形品に対して第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射することと、
前記第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第１の吸光度を決定することと、
前記樹脂成形品に対して第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射することであって、前記第２の偏光方向のテラヘルツ波は、前記第１の偏光方向のテラヘルツ波に対して偏光方向が所定角度異なるだけである、ことと、
前記第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第２の吸光度とを決定することと、
前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することは、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することは、約０．５〜約２．５ＴＨｚの範囲内の周波数を有するテラヘルツ波に対する前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記所定角度は、約１３５°である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記樹脂成形品を構成する樹脂は、フッ素樹脂を含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
樹脂成形品の内部の残留応力を評価するための装置であって、
テラヘルツ波を照射するための照射手段と、
前記照射されたテラヘルツ波を偏光させるための偏光手段と、
前記樹脂成形品を通過したテラヘルツ波を検出するための検出手段であって、前記検出手段は、前記樹脂成形品に対して第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第１の吸光度と、前記樹脂成形品に対して第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第２の吸光度とを決定するように構成されており、前記第２の偏光方向のテラヘルツ波は、前記第１の偏光方向のテラヘルツ波に対して偏光方向が所定角度異なるのみである、検出手段と
を備える、装置。
【請求項８】
前記照射手段は、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波のみを照射する、請求項７に記載の装置。
【請求項９】
前記照射手段は、約０．５〜約２．５ＴＨｚの周波数帯を有するテラヘルツ波のみを照射する、請求項７に記載の装置。
【請求項１０】
樹脂成形品の製造方法であって、
樹脂を所望の形状に切削加工することと、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法を用いて、前記切削加工された樹脂の内部の残留応力を評価することと
を含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法に関し、より具体的には、フッ素樹脂、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）成形品の内部の残留応力を評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
フッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）は、耐薬品性、電気絶縁特性、耐熱特性、自己潤滑性に優れているため、フッ素樹脂により成形された樹脂成形品が多く用いられている。
【０００３】
フッ素樹脂は、フッ素樹脂成形品を精密な部品として使用するために、フッ素樹脂成形品を高い寸法精度で製作する必要がある。このため、フッ素樹脂成形品を製作するために、高い寸法精度で加工することが可能な切削加工が適用される。
【０００４】
このとき、フッ素樹脂が、硬い金属材料と異なり柔らかい材料（軟材）であるため、加工により、フッ素樹脂成型品の内部に生じた残留応力が、経時的に解放され、解放に起因する寸法変化が生じ得る。例えば、自動車用インジェクションでは、残留応力の解放による不具合や圧力低下が発生し得る。
【０００５】
このため、設計段階においてフッ素樹脂成型品に内在する残留応力を推定する評価技術が必要とされている。
【０００６】
従来、樹脂成形品に対して行われている内部応力評価法は、破壊試験法およびＸ線回折法である。破壊試験法では、完成品の応力評価は不可能であり、Ｘ線回折法では、装置が大規模かつ高価であり、かつ表面から約２０μｍ程度の深さまでしか測定できないという欠点を有している。
【０００７】
特許文献１は、ポリプロピレンやポリスチレンなどの樹脂により成形された樹脂成形品に対する内部応力評価法を開示している。しかしながら、上述した優れた特性を有するフッ素樹脂により成形されたフッ素樹脂成形品に対する内部応力評価法は確立されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−１４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、樹脂成形品の内部の残留応力を評価する改善された方法を提供することを目的としている。また、本発明は、フッ素樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法を提供することも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、例えば、以下の項目を提供する。
（項目１）
樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法であって、
前記樹脂成形品に対して第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射することと、
前記第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第１の吸光度を決定することと、
前記樹脂成形品に対して第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射することであって、前記第２の偏光方向のテラヘルツ波は、前記第１の偏光方向のテラヘルツ波に対して偏光方向が所定角度異なるだけである、ことと、
前記第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第２の吸光度とを決定することと、
前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することと
を含む、方法。
（項目２）
前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することは、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することを含む、項目１に記載の方法。
（項目３）
前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することは、約０．５〜約２．５ＴＨｚの範囲内の周波数を有するテラヘルツ波に対する前記第１の吸光度および前記第２の吸光度に基づいて、前記樹脂成形品の内部の残留応力を評価することを含む、項目１に記載の方法。
（項目４）
前記所定角度は、約１３５°である、項目１〜３のいずれか一項に記載の方法。
（項目５）
前記樹脂成形品を構成する樹脂は、フッ素樹脂を含む、項目１〜４のいずれか一項に記載の方法。
（項目６）
前記フッ素樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含む、項目５に記載の方法。
（項目７）
樹脂成形品の内部の残留応力を評価するための装置であって、
テラヘルツ波を照射するための照射手段と、
前記照射されたテラヘルツ波を偏光させるための偏光手段と、
前記樹脂成形品を通過したテラヘルツ波を検出するための検出手段であって、前記検出手段は、前記樹脂成形品に対して第１の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第１の吸光度と、前記樹脂成形品に対して第２の偏光方向のテラヘルツ波を前記樹脂成形品に照射したときの前記樹脂成形品の吸光度である第２の吸光度とを決定するように構成されており、前記第２の偏光方向のテラヘルツ波は、前記第１の偏光方向のテラヘルツ波に対して偏光方向が所定角度異なるのみである、検出手段と
を備える、装置。
（項目８）
前記照射手段は、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波のみを照射する、項目７に記載の装置。
（項目９）
前記照射手段は、約０．５〜約２．５ＴＨｚの周波数帯を有するテラヘルツ波のみを照射する、項目７に記載の装置。
（項目１０）
樹脂成形品の製造方法であって、
樹脂を所望の形状に切削加工することと、
項目１〜６のいずれか一項に記載の方法を用いて、前記切削加工された樹脂の内部の残留応力を評価することと
を含む、方法。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、樹脂成形品の内部の残留応力を評価する改善された方法を提供することができ、また、フッ素樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法を提供することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】樹脂成形品の内部の高分子の様子を示す概略図。
【図２】本発明の内部残留応力評価方法を実施するための装置１００の一例を示す概略図。
【図３】本発明の内部残留応力評価方法４００の一例を示すフローチャート。
【図４】第１の実施例で用いたＰＴＦＥ試料の形状および測定位置を示す図。
【図５】第１の実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフ。
【図６】第１の実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフ。
【図７Ａ】第２の実施例における吸光度の計測結果を示すグラフ。
【図７Ｂ】第２の実施例における吸光度の計測結果を示すグラフ。
【図７Ｃ】第２の実施例における吸光度の計測結果を示すグラフ。
【図７Ｄ】第２の実施例における吸光度の計測結果を示すグラフ。
【図８Ａ】第２の実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフ。
【図８Ｂ】第２の実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフ。
【図９Ａ】第２の実施例における屈折率の計測結果を示すグラフ。
【図９Ｂ】第２の実施例における屈折率の計測結果を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（定義）
本明細書において、「テラヘルツ波」または「ＴＨｚ波」とは、波長約３０μｍ〜約１ｍｍの光を意味する。「テラヘルツ波」または「ＴＨｚ波」は、パルス状の光であってもよいし、連続した光であってもよい。
【００１４】
本明細書において、「約」とは、後に続く数値の±１０％を意味する。
【００１５】
（本発明の実施の形態）
以下、図面を参照しながら、本発明の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、樹脂成形品の内部の高分子の様子を示す概略図である。図１（ａ）が、樹脂成形品の内部に残留応力が存在しない場合（または残留応力が存在しない部分）の高分子の様子を示す概略図であり、図１（ｂ）が、樹脂成形品の内部に残留応力が存在する場合（または残留応力が存在する部分）の高分子の様子を示す概略図である。
【００１７】
概して、樹脂の高分子の振動スペクトルは、ＴＨｚ帯域（波長１００μｍ〜６００μｍ）に相当し、ほとんどの樹脂がＴＨｚ波に対して透明である。
【００１８】
図１（ａ）に示されるように、樹脂成形品の内部に残留応力が存在しない場合（または残留応力が存在しない部分）では、高分子の配向がランダムとなっている。このため、入射光のＴＨｚ波に対する吸光度の偏光依存性はほとんどない。他方で、図１（ｂ）に示されるように、樹脂成形品の内部に残留応力が存在する場合（または残留応力が存在する部分）では、残留応力によって分子の配向が並ぶ。このため、入射光のＴＨｚ波に対する吸光度の偏光依存性が生じる。具体的には、ＴＨｚ波の偏光方向と樹脂成形品の内部の高分子の主な配向方向との関係（角度差）により、高分子の振動によるＴＨｚ波のエネルギの吸収の程度が異なる。この現象を利用して、複数の変更方向を有するＴＨｚ波を入射したときのそれぞれの吸光度を決定し、それぞれの吸光度間の差分をとることにより、樹脂成形品の内部の残留応力を評価することができるようになる。
【００１９】
図２は、本発明の内部残留応力評価方法を実施するための装置１００の一例を示す概略図である。
【００２０】
装置１００は、ＴＨｚ光源１１０と、第１の反射型レンズ系１２０と、偏光変調素子１３０と、第２の反射型レンズ系１４０と、ＴＨｚ検出器１５０とを備える。評価対象の樹脂成形品１０は、偏光変調素子１３０と、第２の反射型レンズ系１４０との間に置かれ、内部残留応力評価方法が実施される。評価対象の樹脂成形品１０を構成する樹脂は、内部に生じた残留応力が経時的に解放されて寸法変化が想定される樹脂であり得る。このような樹脂は、例えば、フッ素樹脂を含む。フッ素樹脂は、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、パーフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、パーフルオロエチレンプロペンコポリマー（ＦＥＰ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレンクロロトリフルオロエチレンコポリマー（ＥＣＴＦＥ）、または、これらの組み合わせを含み得るが、これらに限定されない。評価対象の樹脂成形品１０は、例えば、切削加工後の樹脂成形品であり得る。切削加工により樹脂成形品１０内には残留応力が発生するため、切削加工後の樹脂成形品内部の残留応力を適切に評価することにより、残留応力の解放に起因する寸法変化をより正確に推定することができるようになる。
【００２１】
ＴＨｚ光源１１０は、ＴＨｚ波を照射することが可能な任意の照射手段であり得る。ＴＨｚ光源１１０は、例えば、特定の周波数または特定の周波数帯を有するＴＨｚ波のみを照射することが可能なように構成されてもよい。特定の周波数は、例えば、約１．０ＴＨｚ、約１．５ＴＨｚ、約２．０ＴＨｚ、約２．５ＴＨｚ、約３．０ＴＨｚ、約３．５ＴＨｚ、約４．０ＴＨｚ、約５．０ＴＨｚ、約５．２ＴＨｚ、約５．３ＴＨｚ、約５．４ＴＨｚ、約５．５ＴＨｚ、約５．６ＴＨｚ、約５．８ＴＨｚ、または約６．０ＴＨｚ等であり得る。特定の周波数帯は、例えば、約０．３〜約２．５ＴＨｚ、約０．５〜約２．５ＴＨｚ、約１．０ＴＨｚ〜約２．５ＴＨｚ、約２．０〜約２．５ＴＨｚ、または約５．０ＴＨｚ〜約６．０ＴＨｚ等であり得る。ＴＨｚ光源１１０が、特定の周波数を有するＴＨｚ波のみを照射するようにすることにより、ＴＨｚ光源１１０は、広範なＴＨｚ波照射能力を有する必要がなく、ＴＨｚ光源１１０の構成を簡略化することができる。これは、装置１００の低コスト化につながる。
【００２２】
第１の反射型レンズ系１２０は、ＴＨｚ光源１１０からのＴＨｚ波を反射するように構成された任意の光学系であり得る。第１の反射型レンズ系１２０は、ＴＨｚ波の焦点を樹脂成形品１０に合わせるため用いられる。ＴＨｚ光源１１０からのＴＨｚ波を反射させて樹脂成形品１０に集束させることにより、例えば、広帯域のＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射する場合であっても、色収差が生じない、またはほとんど生じない。第１の反射型レンズ系１２０におけるＴＨｚ波の焦点位置は固定であっても良いし、樹脂成型品の内部残留応力を評価したい位置（深さ）に応じて変動可能であってもよい。焦点位置が固定の場合は、樹脂成型品の内部残留応力を評価したい位置（深さ）に応じて樹脂成型品を移動させればよい。
【００２３】
偏光変調素子１３０は、第１の反射型レンズ系１２０によって反射されたＴＨｚ波を偏光させるように構成された任意の偏光手段であり得る。偏光変調素子１３０は、第１の反射型レンズ系１２０によって反射されたＴＨｚ波を所定の偏光方向に偏光させるように調節可能であり得る。例えば、偏光変調素子１３０は、ＴＨｚ波を所定の偏光方向に偏光させるように、アクチュエータ（図示せず）によって回転させられることができる。例えば、偏光変調素子１３０は、第１のＴＨｚ波と第２のＴＨｚ波との間に所定角度の偏光角度差を導入するように、第１のＴＨｚ波の照射と第２のＴＨｚ波の照射との間で調節させられる。偏光角度差は、例えば、約１０°、約３０°、約４５°、約６０°、約９０°、約１２０°、約１３５°、約１５０°などであり得るが、これに限定されない。偏光させられたＴＨｚ波が、樹脂成形品１０に到達する。
【００２４】
第２の反射型レンズ系１４０は、樹脂成形品１０を透過したＴＨｚ波を反射するように構成された任意の光学系であり得る。
【００２５】
ＴＨｚ検出器１５０は、樹脂成形品１０を透過し、第２の反射型レンズ系１４０によって反射されたＴＨｚ波を検出するように構成された任意の検出器であり得る。ＴＨｚ検出器１５０は、例えば、ボロメータであり得る。ＴＨｚ検出器１５０からの出力信号は、例えば、コンピュータシステム（図示せず）に提供され、コンピュータシステムが出力信号を分析する。
【００２６】
コンピュータシステムは、プロセッサ、メモリ、ハードディスク等を備える周知のコンピュータシステムとして構成される。コンピュータシステムは、例えば、ＴＨｚ検出器１５０からの出力信号に基づいて、樹脂成形品１０の時間領域、透過率、吸光度、吸収係数、屈折率の偏光特性を決定することができる。
【００２７】
本明細書において、「時間領域」とは、ＴＨｚ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）において、試料を通過した後のＴＨｚ波を時間分解計測（例えば、フーリエ変換）するときに設定する時間のことをいう。
【００２８】
本明細書において、「吸光度」とは、試料に対してＴＨｚ波を照射したときの強度がどれだけ小さくなるかを表す指標である。照射強度をＩｏとし、透過強度をＩとすると、吸光度Ａは、
Ａ＝−ｌｏｇ（Ｉ／Ｉｏ）
と表される。ここで、ｌｏｇは常用対数である。
【００２９】
本明細書において、「吸収係数」とは、試料に対してＴＨｚ波を照射したときにＴＨｚ波が「単位長さ」進んだ場合に、強度がどれだけ小さくなるかを表す指標であり、言い換えると、「吸収係数」は、単位長さ当たりの吸光度である。
【００３０】
上述したＴＨｚ検出器１５０とコンピュータシステムとは、別個のハードウェアとして構成されて相互接続されてもよいし、一体のハードウェアとして構成されてもよい。いずれにせよ、ＴＨｚ検出器１５０とコンピュータシステムとは、樹脂成形品１０を通過したＴＨｚ波を検出し、樹脂成形品１０の特性（時間領域、透過率、吸光度、吸収係数、屈折率の偏光特性等）を決定することが可能な検出手段を構成する。
【００３１】
上述した装置１００の構成は、一例であり、ＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射し、樹脂成形品１０を透過したＴＨｚ波を検出することができる限り、装置１００は、任意の構成を有することができる。このとき、ＴＨｚ波を樹脂成形品１０上の一点に集束させるようにすることが好ましい。例えば、装置１００の代替構成において、焦点を有するＴＨｚ波を照射することが可能なＴＨｚ光源１１０を用いることにより、第１の反射型レンズ系１２０が省略されてもよく、このとき、ＴＨｚ光源から直接ＴＨｚ波を樹脂成形品に照射することができる。例えば、装置１００の代替構成において、第１の反射型レンズ系１２０の代わりに、ＴＨｚ波を集束させることができる光学系（例えば、凸レンズ）が用いられてもよい。また、樹脂成形品１０を通過したＴＨｚ波をＴＨｚ検出器１５０上の一点に集束させるようにすることが好ましい。例えば、装置１００の代替構成において、第２の反射型レンズ系１４０の代わりに、樹脂成形品１０を通過したＴＨｚ波を集束させることができる光学系（例えば、凸レンズ）が用いられてもよい。このとき、例えば、凸レンズに広帯域のＴＨｚ波を照射すると、色収差が生じるため、色収差の影響に留意する必要がある。この点、上述した反射型レンズ系では、色収差が生じないかほとんど生じず、凸レンズに比べて作成も容易であるため、反射型レンズ系が凸レンズよりも好ましい。
【００３２】
例えば、複屈折を評価する場合には、偏光解析素子を用いてもよい。偏光解析素子は、樹脂成形品１０を通過した光に基づいて、樹脂成形品１０の偏光に対する透過・吸収の大きさを解析する素子である。偏光解析素子は、例えば、樹脂成形品１０と第２の反射型レンズ系１４０との間に挿入され得る。偏光解析素子は、単純な偏光解析では用いられなくてもよい。
【００３３】
上述した例では、偏光変調素子１３０を調節することにより、ＴＨｚ波を所定の偏光方向に偏光させ、偏光させられたＴＨｚ波が樹脂成形品１０に到達することを説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明では、樹脂成形品１０に対する相対的な偏光方向を調節することができる限り他の任意の手段を用いることができる。例えば、偏光変調素子１３０を固定したまま、樹脂成形品１０自体の向きを回転させる構成とすることができる。樹脂成形品１０自体の向きを回転させることにより、樹脂成形品１０に対する相対的な偏光方向を調節することができるからである。例えば、特定の偏光方向のＴＨｚを照射可能なＴＨｚ光源を利用して、樹脂成形品１０自体の向きを回転させる構成とすることができる。樹脂成形品１０自体の向きを回転させることにより、樹脂成形品１０に対する相対的な偏光方向を調節することができるからである。このような構成では、偏光変調素子１３０を省略することができる。
【００３４】
図３は、本発明の内部残留応力評価方法３００の一例を示すフローチャートである。方法３００は、図２に示す装置１００を用いて、評価対象の樹脂成形品１０に対して行われる。
【００３５】
ステップＳ３０１では、ＴＨｚ光源１１０が、第１のＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射する。第１のＴＨｚ波は、樹脂成形品１０に対して第１の偏光方向で樹脂成形品１０に照射される。例えば、ＴＨｚ光源１１０から照射された第１のＴＨｚ波が、偏光変調素子１３０を通過し、これにより、第１のＴＨｚ波は、第１の偏光方向に偏光させられる。次いで、第１の偏光方向に偏光させられた第１のＴＨｚ波が樹脂成形品１０に照射される。第１の偏光方向は、任意の方向であり得る。
【００３６】
例えば、第１の偏光方向のＴＨｚ波を照射可能なＴＨｚ光源を用いる場合には、ＴＨｚ光源から照射された第１の偏光方向の第１のＴＨｚ波が、樹脂成形品１０に照射されるようにしてもよい。
【００３７】
例えば、ステップＳ３０１では、所定の周波数を有する第１のＴＨｚ波が照射されてもよい。所定の周波数は、例えば、例えば、約１．０ＴＨｚ、約１．５ＴＨｚ、約２．０ＴＨｚ、約２．５ＴＨｚ、約３．０ＴＨｚ、約３．５ＴＨｚ、約４．０ＴＨｚ、約５．０ＴＨｚ、約５．２ＴＨｚ、約５．３ＴＨｚ、約５．４ＴＨｚ、約５．５ＴＨｚ、約５．６ＴＨｚ、約５．８ＴＨｚ、または約６．０ＴＨｚ等であり得、好ましくは、約２．０ＴＨｚまたは約５．４ＴＨｚであり得る。例えば、樹脂の一例であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、約２．０ＴＨｚまたは約５．４ＴＨｚを有するＴＨｚ波に対して、他の周波数に比べてより大きな偏光依存性のピークを呈し得るからである。
【００３８】
あるいは、ステップＳ３０１では、所定の周波数帯を有する第１のＴＨｚ波が照射されてもよい。所定の周波数帯は、例えば、約０．３〜約２．５ＴＨｚ、約０．５〜約２．５ＴＨｚ、約１．０ＴＨｚ〜約２．５ＴＨｚ、約２．０〜約２．５ＴＨｚ、または約５．０ＴＨｚ〜約６．０ＴＨｚ等であり得る。例えば、樹脂の一例であるＰＴＦＥは、約０．５ＴＨｚ〜約２．５ＴＨｚを有するＴＨｚ波に対して、他の周波数に比べてより大きな偏光依存性を呈し得る。所定の周波数帯を有するＴＨｚ波が照射される場合には、例えば、周波数帯を連続的に変化させながらＴＨｚ波を照射してもよいし、周波数帯を段階的に変化させながらＴＨｚ波を照射してもよい。周波数帯を段階的に変化させながらＴＨｚ波を照射する場合には、例えば、約０．１ＴＨｚ間隔、約０．２ＴＨｚ間隔、約０．５ＴＨｚ間隔、約１ＴＨｚ間隔等の所定の間隔で、周波数帯を段階的に変化させるようにしてもよい。
【００３９】
照射された第１のＴＨｚ波は、樹脂成形品１０を通過し、ＴＨｚ検出器１５０に到達する。
【００４０】
ステップＳ３０２では、ＴＨｚ検出器１５０が、ＴＨｚ検出器１５０に到達した第１のＴＨｚ波を検出し、コンピュータシステムが、検出信号に基づいて、第１の吸光度を決定する。第１の吸光度は、樹脂成形品１０に対する第１偏光方向の第１のＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射したときの樹脂成形品１０の吸光度である。
【００４１】
ステップＳ３０３では、ＴＨｚ光源１１０が、第２のＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射する。第２のＴＨｚ波は、樹脂成形品１０に対して第２の偏光方向で樹脂成形品１０に照射される。例えば、偏光変調素子１３０が調節された後、ＴＨｚ光源１１０から照射された第２のＴＨｚ波が、偏光変調素子１３０を通過し、これにより、第２のＴＨｚ波は、第２の偏光方向に偏光させられる。次いで、第２の偏光方向に偏光させられた第２のＴＨｚ波が樹脂成形品１０に照射される。第２の偏光方向のテラヘルツ波は、第１の偏光方向のテラヘルツ波とは、偏光方向が所定角度異なるだけであり、所定角度は、例えば、約１０°、約３０°、約４５°、約６０°、約９０°、約１２０°、約１３５°、約１５０°であり得る。理論に拘束されないが、好ましくは、約９０°〜約１５０°の範囲内の角度であり得、より好ましくは、約１３５°であり得る。他の角度が好ましい場合も存在し得る。
【００４２】
例えば、第１の偏光方向のＴＨｚ波を照射可能なＴＨｚ光源を用いる場合には、樹脂成形品１０自体の向きを変更する（例えば、回転させる）ことにより、ＴＨｚ光源から照射された第１の偏光方向の第２のＴＨｚ波が、樹脂成形品１０に対して第２の偏光方向で樹脂成形品１０に照射されるようにしてもよい。
【００４３】
例えば、ステップＳ３０３では、所定の周波数を有する第２のＴＨｚ波が照射されてもよい。所定の周波数は、例えば、例えば、約１．０ＴＨｚ、約１．５ＴＨｚ、約２．０ＴＨｚ、約２．５ＴＨｚ、約３．０ＴＨｚ、約３．５ＴＨｚ、約４．０ＴＨｚ、約５．０ＴＨｚ、約５．２ＴＨｚ、約５．３ＴＨｚ、約５．４ＴＨｚ、約５．５ＴＨｚ、約５．６ＴＨｚ、約５．８ＴＨｚ、または約６．０ＴＨｚ等であり得、好ましくは、約２．０ＴＨｚまたは約５．４ＴＨｚであり得る。例えば、樹脂の一例であるポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）は、約２．０ＴＨｚまたは約５．４ＴＨｚを有するＴＨｚ波に対して、他の周波数に比べてより大きな偏光依存性のピークを呈し得るからである。他の周波数が好ましい場合も存在し得る。
【００４４】
あるいは、ステップＳ３０３では、所定の周波数帯を有する第２のＴＨｚ波が照射されてもよい。所定の周波数帯は、例えば、約０．３〜約２．５ＴＨｚ、約０．５〜約２．５ＴＨｚ、約１．０ＴＨｚ〜約２．５ＴＨｚ、約２．０〜約２．５ＴＨｚ、または約５．０ＴＨｚ〜約６．０ＴＨｚ等であり得る。例えば、樹脂の一例であるＰＴＦＥは、約０．５ＴＨｚ〜約２．５ＴＨｚを有するＴＨｚ波に対して、他の周波数に比べてより大きな偏光依存性を呈し得る。他の周波数帯が好ましい場合も存在し得る。所定の周波数帯を有するＴＨｚ波が照射される場合には、例えば、周波数帯を連続的に変化させながらＴＨｚ波を照射してもよいし、周波数帯を段階的に変化させながらＴＨｚ波を照射してもよい。周波数帯を段階的に変化させながらＴＨｚ波を照射する場合には、例えば、約０．１ＴＨｚ間隔、約０．２ＴＨｚ間隔、約０．５ＴＨｚ間隔、約１ＴＨｚ間隔等の所定の間隔で、周波数帯を段階的に変化させるようにしてもよい。
【００４５】
ステップＳ３０３で照射される第２のＴＨｚ波は、ステップＳ３０１で照射された第１のＴＨｚ波と同じ周波数または周波数帯を有することが好ましい。これにより、２つのＴＨｚ波の特性を比較することが容易になるからである。
【００４６】
照射された第２のＴＨｚ波は、樹脂成形品１０を通過し、ＴＨｚ検出器１５０に到達する。
【００４７】
ステップＳ３０４では、ＴＨｚ検出器１５０が、ＴＨｚ検出器１５０に到達した第２のＴＨｚ波を検出し、コンピュータシステムが、検出信号に基づいて、第２の吸光度を決定する。第２の吸光度は、樹脂成形品１０に対する第２偏光方向の第２のＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射したときの樹脂成形品１０の吸光度である。
【００４８】
ステップＳ３０５では、コンピュータシステムが、第１の吸光度および第２の吸光度に基づいて、樹脂成形品の内部の残留応力を評価する。例えば、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第１の吸光度および第２の吸光度に基づいて、樹脂成形品１０の内部の残留応力を評価することができる。これは、例えば、ＰＴＦＥでは、約５．４ＴＨｚにおいて、残留応力に起因した大きな偏光依存性のピークを呈し得るという知見に基づいており、第１の吸光度と第２の吸光度との差分を検証することにより、残留応力を評価することができる。例えば、約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第１の吸光度と約５．４ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第２の吸光度との差分が大きければ大きいほど、より大きな樹脂成形品１０の内部に残留応力が生じていると評価される。
【００４９】
例えば、約０．５〜約２．５ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第１の吸光度および第２の吸光度に基づいて、樹脂成形品１０の内部の残留応力を評価することができる。これは、例えば、ＰＴＦＥでは、約０．５〜約２．５ＴＨｚにおいて、残留応力に起因した大きな偏光依存性を呈し得るという知見に基づいており、第１の吸光度と第２の吸光度との差分を検証することにより、残留応力を評価することができる。例えば、約０．５〜約２．５ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第１の吸光度と約０．５〜約２．５ＴＨｚの周波数を有するテラヘルツ波に対する第２の吸光度との差分が大きければ大きいほど、より大きな樹脂成形品１０の内部に残留応力が生じていると評価される。
【００５０】
また、ステップＳ３０５では、残留応力に起因した偏光依存性と、残留応力の規模とを関連付けることにより、第１の吸光度と第２の吸光度との差分により、残留応力を定量的に評価できる。
【００５１】
上述した例では、第１のＴＨｚ波および第２のＴＨｚ波を照射することを説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、樹脂成形品１０に対する第ｎの偏光方向の第ｎのＴＨｚ波（ｎは２よりも大きい整数）を照射し、第ｎのＴＨｚ波を樹脂成形品１０に照射したときの樹脂成形品１０の吸光度である第ｎの吸光度を決定し、第１の吸光度、第２の吸光度、・・・第ｎの吸光度に基づいて、樹脂成形品１０の内部の残留応力を評価するようにしてもよい。
【００５２】
上述した例では、特定の順序で処理が行われることを説明したが、各処理の順序は説明されたものに限定されず、論理的に可能な任意の順序で行われることに留意されたい。
【００５３】
上述した例では、ステップＳ３０２、ステップＳ３０４、ステップＳ３０５において、コンピュータシステムが、第１の吸光度および第２の吸光度を決定し、樹脂成形品１０の内部の残留応力を評価することを説明したが、本発明は、これに限定されない。例えば、ステップＳ３０２およびステップＳ３０４において、コンピュータシステムの代わりに、人間が、ＴＨｚ検出器１５０からの出力に基づいて、第１の吸光度および第２の吸光度を算出するようにしてもよいし、ステップＳ３０５において、コンピュータシステムの代わりに、人間が、第１の吸光度および第２の吸光度に基づいて、樹脂成形品の内部の残留応力を評価するようにしてもよい。
【００５４】
本発明は、樹脂を所望の形状に切削加工し、切削加工された樹脂に対して内部残留応力評価方法３００を行うことにより、切削加工された樹脂の内部の残留応力を評価することにより、内部の残留応力が評価された樹脂成形品を製造する方法も包含し得る。例えば、内部残留応力評価方法３００によって、内部残留応力が存在しないと評価された切削加工後の樹脂を樹脂成形品とすることで、内部残留応力による問題がないことを保証した製品を提供することができるようになる。あるいは、内部残留応力評価方法３００によって、内部残留応力が存在する程度が評価された切削加工後の樹脂を樹脂成形品とすることで、内部残留応力に起因する将来の変形を考慮に入れて、樹脂成形品を使用することができるようになる。あるいは、内部残留応力評価方法３００によって、内部残留応力が存在すると評価された樹脂に対して、内部残留応力を低減させる加工（例えば、さらなる切削加工）を施すことにより、内部残留応力が低減または排除された樹脂成形品を製造することができる。これによっても、内部残留応力による問題がないことを保証した製品を提供することができる。
【実施例】
【００５５】
第１の実施例において、切削加工後のＰＴＦＥ試料に対して、ＴＨｚ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）を利用して計測を行った。
【００５６】
本実施例において、ＴＨｚ時間領域分光法では、ＴＨｚ−ＴＤＳ計測装置（アドバンテスト社、ＴＡＳ７５００シリーズ）を使用した。ＴＨｚ−ＴＤＳ計測装置で得られる情報は、様々な波長（約５０μｍ〜約６００μｍ）における試料の時間領域、透過率、吸収係数、屈折率の偏光特性である。ＰＴＦＥ試料は、切削加工後のものを用いた。本実施例では、残留応力に相関する指標を抽出するために、冷却方法を変えた２種類のＰＴＦＥ試料を用いた。１つは恒温槽で約４〜約５時間かけて徐冷したＰＴＦＥ試料であり、もう１つは成形後に常温の水に浸漬して約十〜数十分で急冷したＰＴＦＥ試料である。成形後の急冷により大きな残留応力が発生するため、徐冷したＰＴＦＥ試料よりも成形後に急冷したＰＴＦＥ試料の方が、残留応力が大きい。この２種類のＰＴＦＥ試料を用いて、周波数スイープ計測を行い、分析した。
【００５７】
図４は、本実施例で用いたＰＴＦＥ試料の形状および測定位置を示す図である。
【００５８】
本実施例では、ＰＴＦＥ試料の測定位置をＡ地点（外側）、Ｂ地点（中央）、Ｃ地点（内側）の３つの地点として測定を行った。また、ＰＴＦＥ試料に対して所定の偏光方向でＴＨｚ波を照射するために、偏光変調素子を調節するのではなく、ＰＴＦＥ試料自体を回転させて、ＰＴＦＥ試料に対するＴＨｚ波の偏光方向を調節した。本実施例では、４つの角度（約０°、約４５°、約９０°、約１３５°）にＰＴＦＥ試料を回転させて測定を行った。
【００５９】
図５、図６は、本実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフである。図５、図６において、横軸がＴＨｚ単位の周波数を示し、縦軸が吸収係数を示す。図５は、徐冷したＰＴＦＥ試料についての計測結果を示し、図６は、急冷したＰＴＦＥ試料についての結果を示す。測定位置はともに試料のＡ地点（外側）である。図５および図６において、点線が約０°での結果を示し、一点鎖線が約４５°での結果を示し、実線が約９０°での結果を示し、破線が約１３５°での結果を示す。
【００６０】
図５および図６を参照すると、図６に示される成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料の方が、周波数帯域全体において、成形後に徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料に比べて吸収係数が高く推移していることがわかる。したがって、吸収係数の変化と内部残留応力の大きさとの間に相関関係が考えられる。また、図５および図６の周波数約０．５〜約２．５ＴＨｚ近傍に着目すると、約０°（点線）、約４５°（一点鎖線）、約９０°（実線）ではそれぞれの値に大きな違いは確認できないが、約１３５°（破線）に関しては他の角度における結果に比べて明らかに値が大きくなっていることが確認できる。これにより、内部残留応力と相関し得る吸収係数には、偏光方向の角度依存性があることが分かる。なお、約２．５ＴＨｚよりも大きい周波数帯では、データの上下の変動が大きくなっているが、これは外乱によるノイズが多いためと推定される。従って、約２．５ＴＨｚ以下のデータを用いることが好ましい。
【００６１】
第２の実施例において、切削加工後のＰＴＦＥ試料に対して、ＴＨｚ時間領域分光法（ＴＨｚ−ＴＤＳ）を利用して計測を行った。
【００６２】
本実施例において、ＴＨｚ時間領域分光法では、ＴＨｚ−ＴＤＳ計測装置（アドバンテスト社、ＴＡＳ７５００シリーズ）を使用した。ＰＴＦＥ試料は、切削加工後のものを用いた。本実施例では、残留応力に相関する指標を抽出するために、冷却方法を変えた２種類のＰＴＦＥ試料を用いた。１つは恒温槽で約４〜約５時間かけて徐冷したＰＴＦＥ試料であり、もう１つは成形後に常温の水に浸漬して約十〜数十分で急冷したＰＴＦＥ試料である。成形後の急冷により大きな残留応力が発生するため、徐冷したＰＴＦＥ試料よりも成形後に急冷したＰＴＦＥ試料の方が、残留応力が大きい。この２種類のＰＴＦＥ試料を２組用いて、周波数スイープ計測を行い、分析した。
【００６３】
本実施例では、図４に示されるＰＴＦＥ試料の測定位置Ｂ地点（中央）において測定を行った。また、第１の実施例と同様に、ＰＴＦＥ試料に対して所定の偏光方向でＴＨｚ波を照射するために、偏光変調素子を調節するのではなく、ＰＴＦＥ試料自体を回転させて、ＰＴＦＥ試料に対するＴＨｚ波の偏光方向を調節した。本実施例では、４つの角度（約０°、約４５°、約９０°、約１３５°）にＰＴＦＥ試料を回転させて測定を行った。
【００６４】
図７Ａ〜図７Ｄは、本実施例における吸光度の計測結果を示すグラフである。図７Ａ〜図７Ｄにおいて、横軸がＴＨｚ単位の周波数を示し、縦軸が吸光度を示す。図７Ａおよび図７Ｂのグラフが、徐冷したＰＴＦＥ試料についての計測結果を示し、図７Ｃおよび図７Ｄのグラフが、急冷したＰＴＦＥ試料についての測定結果を示す。図７Ａおよび図７Ｃのグラフが、２組の試料のうちの第１の試料を用いた測定結果を示し、図７Ｂおよび図７Ｄのグラフが、２組の試料のうちの第２の試料を用いた測定結果を示す。図７Ａ〜図７Ｄにおいて、点線が約０°での結果を示し、一点鎖線が約４５°での結果を示し、実線が約９０°での結果を示し、破線が約１３５°での結果を示す。
【００６５】
図７Ａ〜図７Ｄを参照すると、成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料では、偏光方向の角度依存性が生じていることが分かる。徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料の結果では、角度による吸光度のばらつきがほとんどない一方で、急冷したＰＴＦＥ試料では、約１ＴＨｚ〜約５ＴＨｚの広い範囲で約４５°（一点鎖線）および約１３５°（破線）の場合が、他の場合（約０°（点線）および約９０°（実線））よりも吸光度が大きくなっていることが見て取れる。
【００６６】
さらに、成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料の方が、徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料よりも吸光度が高いことがわかる。例えば、徐冷したＰＴＦＥ試料では、約５．４ＴＨｚ付近に存在する吸光度ピークの値が、平均約３．０である一方で、急冷したＰＴＦＥ試料では、吸光度ピークの値が、平均約４．４に増加している。
【００６７】
さらに、成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料では、吸光度ピークが存在する周波数が、徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料に比べてシフトしていることがわかる。徐冷したＰＴＦＥ試料では、吸光度ピークが、約５．４ＴＨｚ付近に存在する一方で、急冷したＰＴＦＥ試料では、吸光度ピークが、偏光角度に依存して、約５．３ＴＨｚ〜約５．４ＴＨｚ付近にシフトしている。
【００６８】
図８Ａ〜図８Ｂは、本実施例における吸収係数の計測結果を示すグラフである。図８Ａ〜図８Ｂにおいて、横軸がＴＨｚ単位の周波数を示し、縦軸が吸収係数を示す。図８Ａのグラフが、徐冷したＰＴＦＥ試料についての計測結果を示し、図８Ｂのグラフが、急冷したＰＴＦＥ試料についての測定結果を示す。図８Ａ〜図８Ｂにおいて、点線が約０°での結果を示し、一点鎖線が約４５°での結果を示し、実線が約９０°での結果を示し、破線が約１３５°での結果を示す。
【００６９】
図８Ａ〜図８Ｂを参照すると、図７Ａ〜図７Ｄの結果と同様に、成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料では、吸収係数においても偏光方向の角度依存性が生じていることが分かる。徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料の結果では、角度による吸収係数のばらつきがほとんどない一方で、急冷したＰＴＦＥ試料では、約１ＴＨｚ〜約５ＴＨｚの広い範囲で約４５°（一点鎖線）および約１３５°（破線）の場合が、他の場合（約０°（点線）および約９０°（実線））よりも吸収係数が大きくなっていることが見て取れる。
【００７０】
さらに、図７Ａ〜図７Ｄの結果と同様に、急冷したＰＴＦＥ材料では、約５．４ＴＨｚ付近で、徐冷したＰＴＦＥ試料に比べて吸収係数のピークの値が増加しており、かつ吸収係数ピークが存在する周波数もシフトしている。
【００７１】
図９Ａ〜図９Ｂは、本実施例における屈折率の計測結果を示すグラフである。図９Ａ〜図９Ｂにおいて、横軸がＴＨｚ単位の周波数を示し、縦軸が屈折率を示す。図９Ａのグラフが、徐冷したＰＴＦＥ試料についての計測結果を示し、図９Ｂのグラフが、急冷したＰＴＦＥ試料についての測定結果を示す。図９Ａ〜図９Ｂにおいて、点線が約０°での結果を示し、一点鎖線が約４５°での結果を示し、実線が約９０°での結果を示し、破線が約１３５°での結果を示す。
【００７２】
図９Ａ〜図９Ｂを参照すると、図７Ａ〜図７Ｄの結果と同様に、成形後に急冷した内部残留応力が大きいＰＴＦＥ試料では、屈折率においても偏光方向の角度依存性が生じていることが分かる。徐冷した内部残留応力が小さいＰＴＦＥ試料の結果では、角度による屈折率のばらつきがほとんどない一方で、急冷したＰＴＦＥ試料では、約１ＴＨｚ〜約５ＴＨｚの広い範囲で約０°（点線）および約１３５°（破線）の場合が、他の場合（約４５°（一点鎖線）および約９０°（実線））よりも屈折率が大きくなっていることが見て取れる。
【００７３】
さらに、急冷したＰＴＦＥ材料では、約５．４ＴＨｚ付近で、徐冷したＰＴＦＥ試料に比べて屈折率のピークの値が低下しており、かつ屈折率ピークが存在する周波数もシフトしている。
【００７４】
本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、特許請求の範囲によってのみその範囲が解釈されるべきであることが理解される。当業者は、本発明の具体的な好ましい実施形態の記載から、本発明の記載および技術常識に基づいて等価な範囲を実施することができることが理解される。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
本発明は、樹脂成形品の内部の残留応力を評価する改善された方法を提供するものとして有用であり、また、フッ素樹脂成形品の内部の残留応力を評価する方法を提供するものとしても有用である。
【符号の説明】
【００７６】
１００  装置
１１０  ＴＨｚ光源
１２０  第１の反射型レンズ系
１３０  偏光変調素子
１４０  第２の反射型レンズ系
１５０  ＴＨｚ検出器
【図１】
2020197505.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020197505.tif 000007
【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
2020197505.tif 000010
【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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