(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性材料からなる成形型と、
０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する電磁波照射手段とを備え、
上記成形型は、複数の成形型部に分割されており、該成形型部の間には、熱可塑性樹脂を充填して成形品を成形するためのキャビティが形成されており、
該キャビティの内壁面の少なくとも一部には、上記特定電磁波を吸収する性能を有する表面層が形成されていることを特徴とする電磁波照射成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電磁波照射成形装置において、該電磁波照射成形装置は、上記キャビティ内の真空引きを行う真空手段を備えており、
上記複数の成形型部は、一対の成形型部であり、該一対の成形型部の一方である一方側成形型部には、被嵌入凹部が設けられており、上記一対の成形型部の他方である他方側成形型部には、上記被嵌入凹部に嵌入する嵌入凸部が設けられており、
上記一対の成形型部の間に形成された上記キャビティは、その全周が上記被嵌入凹部に嵌入された上記嵌入凸部によって閉塞されており、
上記一対の成形型部は、上記電磁波照射手段による上記特定電磁波の照射を受けた上記熱可塑性樹脂が溶融する際に、上記真空手段によって上記キャビティ内が吸引されることにより、互いに接近して上記キャビティの容積を縮小する構造に形成されていることを特徴とする電磁波照射成形装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電磁波照射成形装置において、上記一方側成形型部には、上記キャビティを上記真空手段に繋げるための真空経路が形成されており、
上記表面層は、上記他方側成形型部における上記キャビティの内壁面に形成されており、
上記電磁波照射手段は、上記他方側成形型部の外側面へ上記特定電磁波を照射するよう構成されていることを特徴とする電磁波照射成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の電磁波照射成形装置において、上記複数の成形型部において上記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されており、
上記表面層は、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％含有させて構成されていることを特徴とする電磁波照射成形装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の電磁波照射成形装置を用いて成形を行う方法であって、
上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を配置する配置工程と、
上記キャビティ内に配置した熱可塑性樹脂に、上記電磁波照射手段から上記成形型を介して０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する加熱工程と、
上記熱可塑性樹脂を冷却して成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法。
【請求項６】
請求項２又は３に記載の電磁波照射成形装置を用いて成形を行う方法であって、
上記キャビティ内に粒子状態又は固形状態の熱可塑性樹脂を配置する配置工程と、
上記キャビティ内に配置した熱可塑性樹脂に、上記電磁波照射手段から上記成形型を介して０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する加熱工程と、
上記熱可塑性樹脂を冷却して成形品を得る冷却工程とを含み、
上記配置工程の後、上記加熱工程を行う際には、上記真空手段によって上記キャビティ内を吸引し、上記電磁波照射手段による上記特定電磁波の照射を受けて上記熱可塑性樹脂が溶融する際に、上記一対の成形型部が互いに接近して、容積が縮小した上記キャビティに上記熱可塑性樹脂の成形品を成形することを特徴とする電磁波照射成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型内の熱可塑性樹脂に電磁波を照射して成形品を成形する電磁波照射成形装置及び電磁波照射成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂を用いて所定形状の成形品を得る方法としては、一般的には、射出成形、ブロー成形、押出成形、プレス成形等の種々の成形方法がある。
これ以外にも、例えば、特許文献１においては、ゴム製の成形型のキャビティ内に熱可塑性樹脂を充填する際に、成形型の表面から熱可塑性樹脂に波長が０．０１〜１００ｍである電磁波を照射し、成形型を構成するゴムと熱可塑性樹脂との物性の違いにより、ゴム製の成形型に比べて、熱可塑性樹脂を強く加熱することが開示されている。
また、例えば、特許文献２においては、０．７８〜２μｍの波長領域を含む電磁波を照射して熱可塑性樹脂組成物を加熱成形するためのゴム型におけるキャビティの内壁面に、赤外線吸収性能を有する表面層を形成することが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１３６７４７号公報
【特許文献２】特開２０１０−２６９５４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１においては、熱可塑性樹脂の種類によっては、この熱可塑性樹脂に波長が０．０１〜１００ｍである電磁波が効果的に吸収されないことがある。また、特許文献２においては、０．７８〜２μｍの波長領域である電磁波が表面層のみに吸収され、熱可塑性樹脂の内部を十分に加熱できないおそれがある。
そのため、各部の肉厚の変化が大きい成形品、複雑な形状の成形品等を、安定して成形するためには十分ではない。【０００５】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたもので、各部の肉厚の変化が大きい成形品、複雑な形状の成形品等を、優れた外観及び高い寸法精度で安定して成形することができる電磁波照射成形装置及び電磁波照射成形方法を提供しようとして得られたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、絶縁性材料からなる成形型と、
０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する電磁波照射手段とを備え、
上記成形型は、複数の成形型部に分割されており、該成形型部の間には、熱可塑性樹脂を充填して成形品を成形するためのキャビティが形成されており、
該キャビティの内壁面の少なくとも一部には、上記特定電磁波を吸収する性能を有する表面層が形成されていることを特徴とする電磁波照射成形装置にある。
【発明の効果】
【０００７】
上記電磁波照射成形装置は、成形型及び電磁波照射手段を有しており、キャビティの内壁面の少なくとも一部には、特定電磁波を吸収する性能を有する表面層が形成されている。
熱可塑性樹脂の成形品を成形するに当たっては、キャビティ内に熱可塑性樹脂を配置し、電磁波照射手段によって、成形型の表面から０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を熱可塑性樹脂に照射する。このとき、照射の初期の段階においては、特定電磁波が表面層に吸収され、表面層に近い部分の熱可塑性樹脂が、表面層からの熱伝導によって加熱される。このとき、熱可塑性樹脂の種類によっては、溶融し、表面層に近い部分から内部へと溶融箇所が拡大していく。
特に、加熱されたときに、誘電力率が上昇する性質を有する熱可塑性樹脂の場合には、加熱された熱可塑性樹脂自体が、特定電磁波を効果的に吸収するようになる。これにより、熱可塑性樹脂が自ら発熱し、熱可塑性樹脂の全体がより効果的に加熱され、熱可塑性樹脂の全体を短時間で溶融させることができる。【０００８】
それ故、上記電磁波照射成形装置によれば、各部の肉厚の変化が大きい成形品、複雑な形状の成形品等を、優れた外観及び高い寸法精度で安定して成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施例にかかる、原位置にある一対の成形型部の間のキャビティに熱可塑性樹脂を配置した状態を、正面から見た断面で示す説明図。
【図２】実施例にかかる、原位置にある一対の成形型部の間のキャビティに熱可塑性樹脂を配置した状態を、側方から見た断面で示す説明図。
【図３】実施例にかかる、一方側ゴム型部における吸引口及び複数の吸引ゲートの形成状態を、上方から見た状態の断面で示す説明図。
【図４】実施例にかかる、特定電磁波の照射を受けた熱可塑性樹脂が溶融して、一対の成形型部が若干互いに接近した状態を、正面から見た断面で示す説明図。
【図５】実施例にかかる、特定電磁波の照射を受けた熱可塑性樹脂が溶融して、一対の成形型部が最も接近した状態を、正面から見た断面で示す説明図。
【図６】実施例にかかる、成形品を正面から見た断面で示す説明図。
【図７】実施例にかかる、他方側成形型部の製造方法において、母型の表面に対して機能付加ゴム材料を塗布した状態を断面で示す説明図。
【図８】実施例にかかる、他方側成形型部の製造方法において、機能付加ゴム材料が塗布された母型と補助型とを、型取り枠内に配置した状態を断面で示す説明図。
【図９】実施例にかかる、他方側成形型部の製造方法において、型取り枠内にゴム材料を充填した状態を断面で示す説明図。
【図１０】実施例にかかる、他方側成形型部の他の製造方法において、母型と補助型とを型取り枠内に配置し、型取り枠内にゴム材料を充填した状態を断面で示す説明図。
【図１１】実施例にかかる、他方側成形型部の他の製造方法において、母型及び補助型を完全硬化する前のゴム材料から取り出し、母型の表面に対して機能付加ゴム材料を塗布し、ゴム材料の内部に母型を再び配置する状態を断面で示す説明図。
【図１２】実施例にかかる、母型と補助型とを型取り枠内に配置した状態を断面で示す説明図。
【図１３】実施例にかかる、型取り枠内にゴム材料を充填した状態を断面で示す説明図。
【図１４】実施例にかかる、表面層の形成箇所が図１の場合と異なる他の成形型を、正面から見た断面で示す説明図。
【図１５】実施例にかかる、表面層の形成箇所が図１の場合とさらに異なる他の成形型を、正面から見た断面で示す説明図。
【図１６】確認試験にかかる、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、加熱されたときの表面層及びＡＢＳ樹脂の温度の変化を示すグラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
上述した電磁波照射成形装置における好ましい実施の形態につき説明する。
上記電磁波照射成形装置において、上記成形型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。
上記表面層は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を吸収して、そのエネルギーを熱に変換して発熱する種々の材料から構成することができる。表面層は、上記複数の成形型部を作製する際に、成形型部のキャビティを形成する部分に一体的に形成することができる。また、表面層は、作製した成形型部のキャビティの内壁面に貼り付けて、又は塗布して形成することもできる。
【００１１】
表面層は、ゴム、樹脂、セラミックスに対して、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。表面層は、セラミックスに誘電性付与物質を添加して、焼成体として用いることができる。また、表面層は、スラリー状にした原料をキャビティの内壁面に塗布し、乾燥、焼付けを行って形成することもできる。
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。
成形型の一般部をゴムから形成し、表面層は、ゴムに対して誘電性付与物質を添加して形成することが好ましい。この場合には、成形型のキャビティに成形する成形品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、キャビティの場所に依存せず、均一に熱可塑性樹脂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の製造が容易である。
【００１２】
また、一般部をゴムから構成することにより、電磁波照射成形装置によって加熱される際に、成形型部を弾性変形させることができる。これにより、キャビティの容積を縮小可能にすることができる。また、成形型部の設計の自由度を向上させ、熱可塑性樹脂の成形精度を向上させることができる場合がある。
また、例えば、大型の成形品を成形する場合には、一般部をゴムから構成することにより、熱可塑性樹脂を部分的に順次溶融させ、この溶融部分と向き合う成形型部の部分から、キャビティの容積を順次縮小させていくこともできる。これにより、成形型部のキャビティ内に、空隙ができないように熱可塑性樹脂を安定して行き渡らせることができる。この場合には、高密度で高外観である大型の成形品を得ることができる。
【００１３】
また、誘電性付与物質が配合されたゴムによって成形型の全体を形成することも考えられる。しかし、この場合には、電磁波照射による加熱劣化が促進されてしまう。また、この場合には、熱可塑性樹脂を効率的に加熱することが難しく、成形型のキャビティに充填された熱可塑性樹脂を冷却する速度が遅くなることがある。これに対し、成形型の一部分に表面層を形成する構成によれば、これらのいずれの点においても有利になる。
【００１４】
上記特定電磁波は、０．０１〜１００ｍの波長領域のうち、特定波長のマイクロ波又は高周波とすることができる。
成形品を成形するための熱可塑性樹脂としては、種々のものを用いることができる。特に、上記電磁波照射装置においては、表面層が特定電磁波を吸収する性質を有している。そのため、熱可塑性樹脂には、特定電磁波の吸収しやすさを示す誘電力率（ｔａｎδ）が、高いものから低いものまで、多くの種類のものを用いることができる。熱可塑性樹脂は、黒色等の色付きのものだけでなく、透明、半透明等の種々のものを用いることができる。
熱可塑性樹脂の誘電力率は、その種類によっては、誘電力率が温度、周波数に依存して、異なる値を示すものがある。
【００１５】
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。
【００１６】
また、上記電磁波照射成形装置は、上記キャビティ内の真空引きを行う真空手段を備えており、上記複数の成形型部は、一対の成形型部であり、該一対の成形型部の一方である一方側成形型部には、被嵌入凹部が設けられており、上記一対の成形型部の他方である他方側成形型部には、上記被嵌入凹部に嵌入する嵌入凸部が設けられており、上記一対の成形型部の間に形成された上記キャビティは、その全周が上記被嵌入凹部に嵌入された上記嵌入凸部によって閉塞されており、上記一対の成形型部は、上記電磁波照射手段による上記特定電磁波の照射を受けた上記熱可塑性樹脂が溶融する際に、上記真空手段によって上記キャビティ内が吸引されることにより、互いに接近して上記キャビティの容積を縮小する構造に形成されていてもよい。
この場合には、一対の成形型部の間に、成形する成形品よりも大きな容積のキャビティを形成しておき、熱可塑性樹脂を溶融させる際に、キャビティの容積を縮小させて成形品を得ることができる。これにより、熱可塑性樹脂の使用量を少なくして成形品を成形することができる。
【００１７】
また、上記一方側成形型部には、上記キャビティを上記真空手段に繋げるための真空経路が形成されており、上記表面層は、上記他方側成形型部における上記キャビティの内壁面に形成されており、上記電磁波照射手段は、上記他方側成形型部の外側面へ上記特定電磁波を照射するよう構成されていてもよい。
この場合には、キャビティ内の熱可塑性樹脂は、表面層に近い部分から先に溶融することになる。これにより、キャビティの内壁面において、真空経路が繋がる側に位置する熱可塑性樹脂の部分が溶融する時期が後になり、真空経路が、溶融した熱可塑性樹脂によって塞がれにくくすることができる。
【００１８】
また、上記複数の成形型部において上記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されており、上記表面層は、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％含有させて構成されていてもよい。
この場合には、複数の成形型部の作製が容易であり、複数の成形型部におけるキャビティの内壁面に表面層を形成することが容易である。
【００１９】
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、キャビティ内の熱可塑性樹脂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、キャビティ内の熱可塑性樹脂を熱伝導によって加熱、溶融させることができる。
【００２０】
誘電性付与物質としては、上記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５０体積％以上含まれていることが好ましい。
【００２１】
また、上記電磁波照射成形装置を用いることにより、次の電磁波照射成形方法を実現することができる。
この電磁波照射成形方法は、上記電磁波照射成形装置を用いて成形を行う方法であって、上記キャビティ内に熱可塑性樹脂を配置する配置工程と、上記キャビティ内に配置した熱可塑性樹脂に、上記電磁波照射手段から上記成形型を介して０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する加熱工程と、上記熱可塑性樹脂を冷却して成形品を得る冷却工程とを含むことを特徴とする電磁波照射成形方法にある。
この場合には、配置工程、加熱工程及び冷却工程を行って、キャビティ内に熱可塑性樹脂の成形品を成形することができる。
【００２２】
また、上記電磁波照射成形装置を用いることにより、次の電磁波照射成形方法を実現することもできる。
この電磁波照射成形方法は、上記電磁波照射成形装置を用いて成形を行う方法であって、上記キャビティ内に粒子状態又は固形状態の熱可塑性樹脂を配置する配置工程と、上記キャビティ内に配置した熱可塑性樹脂に、上記電磁波照射手段から上記成形型を介して０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を照射する加熱工程と、上記熱可塑性樹脂を冷却して成形品を得る冷却工程とを含み、上記配置工程の後、上記加熱工程を行う際には、上記真空手段によって上記キャビティ内を吸引し、上記電磁波照射手段による上記特定電磁波の照射を受けて上記熱可塑性樹脂が溶融する際に、上記一対の成形型部が互いに接近して、容積が縮小した上記キャビティに上記熱可塑性樹脂の成形品を成形することを特徴とする電磁波照射成形方法にある。
【００２３】
この場合には、加熱工程において、粒子状態又は固形状態の熱可塑性樹脂が溶融する際には、熱可塑性樹脂がキャビティにおいて占める体積が縮小する。このとき、真空手段によってキャビティ内を吸引していることにより、体積が縮小した分だけ、一対の成形型部が互いに接近する。そして、容積が縮小したキャビティに熱可塑性樹脂の成形品を成形することができる。これにより、熱可塑性樹脂の使用量を少なくして安定した形状の成形品を成形することができる。また、成形品の表面外観がよくなり、その寸法精度が向上する。
【実施例】
【００２４】
以下に、電磁波照射成形装置及び電磁波照射成形方法にかかる実施例につき、図面を参照して説明する。
本例の電磁波照射成形装置１は、図４に示すごとく、絶縁性材料からなる成形型２と、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘを照射する電磁波照射手段４とを備えている。成形型２は、複数の成形型部２Ａ，２Ｂに分割されており、成形型部２Ａ，２Ｂ同士の間（成形型部２Ａ，２Ｂ同士が合わさる部分）には、熱可塑性樹脂６を充填して成形品７を成形するためのキャビティ２０が形成されている。キャビティ２０の内壁面の少なくとも一部には、特定電磁波Ｘを吸収する性能を有する表面層３が形成されている。【００２５】
以下に、本例の電磁波照射成形装置１及び電磁波照射成形方法につき、図１〜図１６を参照して詳説する。
まず、本例で参照する各図について説明する。
図１は、原位置Ｐ１にある一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間のキャビティ２０に熱可塑性樹脂６を配置した状態を、正面から見た断面で示す。図２は、原位置Ｐ１にある一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間のキャビティ２０に熱可塑性樹脂６を配置した状態を、側方（図１に直交する方向）から見た断面で示す。図３は、一方側ゴム型部２Ａにおける吸引口２７１及び複数の吸引ゲート２７２の形成状態を、上方から見た状態の断面で示す。
図４は、特定電磁波Ｘの照射を受けた熱可塑性樹脂６が溶融して、一対の成形型部２Ａ，２Ｂが若干互いに接近した状態を、正面から見た断面で示す。図５は、特定電磁波Ｘの照射を受けた熱可塑性樹脂６が溶融して、一対の成形型部２Ａ，２Ｂが最も接近した接近位置Ｐ２にある状態を、正面から見た断面で示す。図６は、成形品７を正面から見た断面で示す。【００２６】
（成形品７の構成）
図６に示すごとく、本例の電磁波照射成形装置１において成形する成形品７は、本体部７１に対して、略垂直に又は傾斜して起立する立壁部７２を形成してなるものである。本例の立壁部７２は、本体部７１に対する外縁部の全周から起立するものとした。これ以外にも、成形品７は、本体部７１の適宜部分から立壁部７２を略垂直に又は傾斜して起立させたものとすることができる。なお、後述する吸引口２７１に成形された成形部分７３を切断して、成形品７とすることができる。【００２７】
（成形型２の構成）
図１、図２に示すごとく、本例の複数の成形型部２Ａ，２Ｂは、一対の成形型部２Ａ，２Ｂから構成されている。一方側成形型部２Ａには、被嵌入凹部２０Ａが設けられており、他方側成形型部２Ｂには、被嵌入凹部２０Ａに嵌入する嵌入凸部２０Ｂが設けられている。一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間に形成されたキャビティ２０は、その全周が被嵌入凹部２０Ａに嵌入された嵌入凸部２０Ｂによって閉塞されている。
本例の被嵌入凹部２０Ａは、一方側成形型部２Ａにおける環状嵌入凹部２２及び環状外周凸部２３によって形成されており、本例の嵌入凸部２０Ｂは、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６によって形成されている。【００２８】
一対の成形型部２Ａ，２Ｂの一方である一方側成形型部２Ａは、成形品７の裏面７０２を成形するキャビティ形成凸部２１と、キャビティ形成凸部２１の全周において突出する環状外周凸部２３とを有している。キャビティ形成凸部２１と環状外周凸部２３との間には、環状嵌入凹部２２が形成されている。
一対の成形型部２Ａ，２Ｂの他方である他方側成形型部２Ｂは、キャビティ形成凸部２１を内側に配置して成形品７の意匠面７０１を成形するキャビティ形成凹部２５と、キャビティ形成凹部２５の全周縁部において突出形成された環状内周凸部２６とを有している。環状内周凸部２６は、環状外周凸部２３の内周面２３１に嵌入されて、環状嵌入凹部２２内に配置される。【００２９】
図１、図２に示すごとく、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６の外周面２６３は、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを互いに接近させる前の原位置Ｐ１において、環状外周凸部２３の内周面２３１に嵌入されている。一対の成形型部２Ａ，２Ｂは、互いに接近させる前後において、環状内周凸部２６の外周面２６３と環状外周凸部２３の内周面２３１とによって、一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間に形成された分割面２０５の全周が閉塞されている。
一方側成形型部２Ａにおける環状外周凸部２３の内周面２３１に対する、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６の外周面２６３の嵌入によって、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを互いに接近させるために分割面２０５に形成した隙間２９から溶融した熱可塑性樹脂６が漏れ出すことを容易に防止することができる。【００３０】
図１、図２に示すごとく、本例のキャビティ２０は、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを互いに接近させる前の原位置Ｐ１において、キャビティ形成凸部２１の先端面２１１とキャビティ形成凹部２５の底面２５１との間、キャビティ形成凸部２１の外周面２１２と環状内周凸部２６の内周面２６２との間、環状嵌入凹部２２の底面２２１と環状内周凸部２６の先端面２６１との間に連続して形成されている。
図５に示すごとく、一対の成形型部２Ａ，２Ｂは、キャビティ２０内に配置された熱可塑性樹脂６が溶融する際に、一方側成形型部２Ａにおける環状嵌入凹部２２の底面２２１と、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６の先端面２６１とが当接するまで接近するよう構成されている。【００３１】
一対の成形型部２Ａ，２Ｂが互いに接近してキャビティ２０内に成形品７を成形する際には、キャビティ形成凸部２１とキャビティ形成凹部２５との間に形成された本体空間２０１と、環状嵌入凹部２２の底面２２１と環状内周凸部２６の先端面２６１との間に形成された余剰空間２０３とから、キャビティ形成凸部２１の外周面２１２と環状内周凸部２６の内周面２６２との間に形成された立壁空間２０２へ熱可塑性樹脂６が供給される。なお、図４、図５において、粒子状態の熱可塑性樹脂を６Ａで示し、溶融した熱可塑性樹脂を６Ｂで示す。【００３２】
（電磁波照射手段４の構成）
電磁波照射手段４は、マイクロ波（０．０１〜１ｍの波長）又は高周波（１〜１００ｍの波長）を照射するものを用いることができる。なお、電磁波照射手段４で用いるマイクロ波の範囲を周波数で示すと、０．０１ｍ（約３０ＧＨｚ）〜１ｍ（約３００ＭＨｚ）となり、電磁波照射手段４で用いる高周波の範囲を周波数で示すと、１ｍ（約３００ＭＨｚ）〜１００ｍ（約３ＭＨｚ）となる。
一般的に、電磁漏洩による法令上の規制により、１３．５６ＭＨｚ（約２２．１ｍ）、２７．１２ＭＨｚ（約１１．１ｍ）、４０．１８ＭＨｚ（７．４６ｍ）、２４５０ＭＨｚ（約０．１２２ｍ）付近の周波数の電磁波（高周波）がよく使用される。【００３３】
電磁波照射手段４で用いる特定電磁波Ｘは、成形品７の成形に用いる熱可塑性樹脂６の種類、成形品７の形状、成形型２の材質・形状、表面層３の材質・厚み・添加する無機化合物粉体の種類等によって、０．０１〜１００ｍの波長の中から任意に選択することができる。
本例の電磁波照射手段４においては、成形品７の形状の自由度が高く、スパークの発生が少なく、電磁漏洩の防止が容易であるなどの理由より、１０００ＭＨｚ（波長：０．３ｍ）〜１０ＧＨｚ（波長：０．０３ｍ）のマイクロ波が好ましく用いられる。特に、本例の電磁波照射手段４においては、２４５０ＭＨｚ付近の周波数をより好ましく用いることができる。
また、電磁波照射手段４としては、定格出力が１００〜１５０００Ｗのものを用いることができ、低格出力が５００〜３０００Ｗのものを用いることがより好ましい。【００３４】
（真空手段５の構成）
図１に示すごとく、本例の電磁波照射成形装置１は、一対の成形型部２Ａ，２Ｂ及び電磁波照射手段４以外に、キャビティ２０内の真空引きを行う真空手段５を備えている。真空手段５は、一対の成形型部２Ａ，２Ｂに接続するポンプであり、熱可塑性樹脂６が配置されたキャビティ２０内の真空引きを行い、このキャビティ２０内を真空状態にするよう構成されている。図４、図５に示すごとく、電磁波照射成形装置１は、キャビティ２０内の圧力を一対の成形型部２Ａ，２Ｂの外部の圧力よりも低くして、一対の成形型部２Ａ，２Ｂに吸引力（型締め力）Ｆを発生させることにより、熱可塑性樹脂６が溶融する際に一対の成形型部２Ａ，２Ｂが互いに接近するよう構成されている。【００３５】
図１、図２に示すごとく、一方側成形型部２Ａには、キャビティ２０を真空手段５に繋げるための真空経路２７が形成されている。真空経路２７は、キャビティ２０と一方側成形型部２Ａの外側面とを連通するように形成されている。表面層３は、他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ２０の内壁面に形成されている。
図４、図５に示すごとく、電磁波照射手段４は、他方側成形型部２Ｂの外側面２０６へ特定電磁波Ｘを照射するよう構成されている。そして、電磁波照射手段４から出射された特定電磁波Ｘは、他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ２０の内壁面に形成された表面層３に照射され、この表面層３からキャビティ２０内の熱可塑性樹脂６が加熱される。
一対の成形型部２Ａ，２Ｂは、電磁波照射手段４による特定電磁波Ｘの照射を受けた熱可塑性樹脂６が溶融する際に、真空手段５によってキャビティ２０内が吸引されることにより、互いに接近してキャビティ２０の容積を縮小する構造に形成されている。【００３６】
なお、電磁波照射手段４は、他方側成形型部２Ｂの外側面２０６へ特定電磁波Ｘを照射する以外にも、一方側成形型部２Ａの外側面へ特定電磁波Ｘを照射するよう構成することもできる。また、電磁波照射手段４は、他方側成形型部２Ｂの外側面２０６と一方側成形型部２Ａの外側面との両側面へ、特定電磁波Ｘを照射するよう構成することもできる。【００３７】
（真空引きのための構成）
図１、図２に示すごとく、一方側成形型部２Ａには、真空経路２７として、一方側成形型部２Ａの外側面からキャビティ形成凸部２１の先端面２１１に開口する吸引口２７１と、一方側成形型部２Ａの外側面から環状嵌入凹部２２の底面２２１に開口する吸引ゲート２７２とが貫通形成されている。本例の吸引口２７１は、粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａをキャビティ２０内へ投入するための投入口の機能も兼ねている。また、吸引口２７１には、本体空間２０１に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが溶融する際に、この本体空間２０１に余剰になった溶融状態の熱可塑性樹脂６Ｂを溢れ出させることもできる。【００３８】
本例において成形する成形品７は、上記のごとく立壁部７２が本体部７１の全周において略垂直又は傾斜状に起立するものである。そして、図３に示すごとく、吸引ゲート２７２は、環状嵌入凹部２２の底面２２１の四角環形状における四辺において、キャビティ形成凹部２５の底面２５１に対向する位置と、環状内周凸部２６に対向する位置との複数箇所に開口して形成してある。なお、同図は、一方側成形型部２Ａにおける吸引口２７１及び複数の吸引ゲート２７２の形成状態を示す。【００３９】
図１、図２に示すごとく、吸引ゲート２７２は、吸引口２７１よりも流路断面積が小さく形成されており、真空手段５によってキャビティ２０内の気体（エア）を吸引する際に、キャビティ２０内における粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが吸引されないよう、小さな流路断面積で形成されている。
一方側成形型部２Ａにおいて他方側成形型部２Ｂと対向しない側には、バックアッププレート３１が重ねて配置されている。そして、一方側成形型部２Ａとバックアッププレート３１との間には、真空手段５によって真空引きを行うための真空引き経路３２が形成されている。真空引き経路３２は、吸引口２７１及び複数の吸引ゲート２７２に連通されている。【００４０】
また、図４、図５に示すごとく、本例の電磁波照射手段４は、他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ形成凹部２５の底面２５１と平行に形成された外側面２０６に対向して配設されている。電磁波照射成形装置１においては、他方側成形型部２Ｂにおける外側面２０６に照射する特定電磁波Ｘによって、キャビティ形成凹部２５の側から先にキャビティ２０内に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａを溶融させる。そして、吸引ゲート２７２が閉塞されることを防止して、キャビティ２０の全体に、溶融した熱可塑性樹脂６Ｂが充填されるまで、真空手段５による真空引きを継続する。【００４１】
（表面層３の構成）
図１、図２に示すごとく、各成形型部２Ａ，２Ｂにおける一般部２００は、絶縁性材料としてのゴム材料２０９であるシリコーンゴムからなる。本例の表面層３は、他方側成形型部２Ｂにおいてキャビティ２０を形成する内壁面にのみ形成されている。一方側成形型部２Ａにおいてキャビティ２０を形成する内壁面には、表面層３は形成されていない。本例の表面層３は、基材としてのシリコーンゴムに対して、３０℃、６０Ｈｚにおける誘電力率が０．０１以上である誘電性付与物質を５〜９０体積％含有して形成されている。
本例の表面層３は、シリコーンゴムからなる一般部２００に対して、一体的に接合して形成されている。本例の誘電性付与物質は、炭化珪素である。【００４２】
より具体的には、本例の誘電性付与物質には、炭化珪素として、太平洋ランダム製のＮＣ＃１０００（５０％平均粒子径（重量基準）１１μｍ）を用いた。また、本例の表面層３は、ゴム材料としてのシリコーンゴムに対して、誘電性付与物質としての炭化珪素を２５．７体積％配合して形成した。
なお、誘電性付与物質としては、フェライト、チタン酸バリウム、カーボンブラック、黒鉛を用いることもできる。【００４３】
誘電性付与物質には、炭化珪素の無機化合物粉体を用いることができる。この無機化合物粉体としては、５０％平均粒子径（重量基準）が３〜８００μｍのものを用いることができる。また、無機化合物粉体の平均粒子径は、好ましくは４〜５００μｍとし、より好ましくは５〜３００μｍとし、さらに好ましくは６〜１００μｍとし、特に好ましくは７〜５０μｍとすることができる。無機化合物粉体の平均粒子径が３μｍ未満である場合には、特定電磁波Ｘを照射したときの表面層３の発熱効率が低下するおそれがある。一方、無機化合物粉体の平均粒子径が８００μｍ超過である場合には、表面層３を構成する基材との混合が困難となり、表面層３の強度が低下するおそれがある。【００４４】
表面層３における誘電性付与物質は、表面層３の全体に対して５〜９０体積％含有させることができる。また、誘電性付与物質の含有率は、好ましくは１０〜７０体積％とし、さらに好ましくは１３〜５０体積％とし、特に好ましくは１５〜３５体積％とすることができる。
誘電性付与物質の含有率が５体積％未満である場合には、特定電磁波Ｘの吸収能力が十分ではない。また、この場合には、特定電磁波Ｘを照射したときの表面層３の発熱効率が低下し、短時間での加熱が困難となる。また、キャビティ２０内の熱可塑性樹脂６において局所的な加熱が生じやすくなる。一方、誘電性付与物質の含有率が９０体積％超過である場合には、表面層３を構成する基材との混合が困難となり、表面層３の機械的強度が低下する。また、この場合には、特定電磁波Ｘを照射したときに、表面層３の内部、表面において、スパークが発生しやすくなることがある。【００４５】
表面層３を構成する基材、及び成形型部２Ａ，２Ｂの一般部２００は、シリコーンゴム以外にも、例えば、フッ素ゴムを用いて形成することができる。また、この基材、一般部２００としては、誘電性付与物質である無機化合物粉体を分散、保持することができ、かつ使用する温度に耐熱性を有する、種々の絶縁性材料から構成することができる。基材、一般部２００は、例えば、樹脂、セラミックス等から構成することができる。
また、表面層３の厚みは、０．１〜１０ｍｍとすることができる。表面層３の厚みは、好ましくは０．５〜８ｍｍとし、さらに好ましくは２〜７ｍｍとすることができる。【００４６】
（成形型部２Ａ，２Ｂの製造方法）
表面層３を有する他方側成形型部２Ｂは、次のように作製することができる。
まず、塗布配置工程として、図７に示すごとく、製品形状を有する母型８の表面に対して、誘電力率が０．０１以上である物質を含有させた機能付加ゴム材料３０を塗布する。機能付加ゴム材料３０は、母型８の表面と、塗り具（ウエス、ハケ等）とに付け、母型８の表面にできるだけ均一に伸ばす。そして、図８に示すごとく、機能付加ゴム材料３０が塗布された母型８と、嵌入凸部２０Ｂを成形するための補助型８１とを、型取り枠８２内に配置する。【００４７】
次いで、充填工程として、母型８に塗布された機能付加ゴム材料３０が、完全硬化する前の所定の半硬化状態になったときに、図９に示すごとく、型取り枠８２内にゴム材料２０９を充填する。次いで、成形工程として、各ゴム材料３０，２０９が硬化するまで冷却維持し、機能付加ゴム材料３０によって、母型８の表面形状を転写した表面層３を形成するとともに、ゴム材料２０９によって一般部２００を形成して、他方側成形型部２Ｂを成形する。また、補助型８１によって嵌入凸部２０Ｂを成形する。その後、取出工程として、母型８及び補助型８１を他方側成形型部２Ｂから取り出す。
こうして、表面層３を有する他方側成形型部２Ｂを作製することができる。【００４８】
また、他方側成形型部２Ｂは、次のように作製することもできる。
まず、充填工程として、図１０に示すごとく、製品形状を有する母型８と、嵌入凸部２０Ｂを成形するための補助型８１とを型取り枠８２内に配置し、型取り枠８２内にゴム材料２０９を充填する。次いで、取出工程として、図１１に示すごとく、母型８及び補助型８１を、完全硬化する前のゴム材料２０９から取り出す。次いで、塗布配置工程として、母型８の表面と、母型８の表面形状を転写したゴム材料２０９の内表面との少なくとも一方に対して、誘電力率が０．０１以上である物質を含有させた機能付加ゴム材料３０を塗布する。そして、完全硬化する前の所定の半硬化状態であるゴム材料２０９の内部に、母型８を再び配置する。
次いで、成形工程として、機能付加ゴム材料３０によって、母型８の表面形状を転写した表面層３を形成するとともに、ゴム材料２０９によって一般部２００を形成して、ゴム型を成形する。その後、再取出工程として、母型８をゴム型から再び取り出す。
こうして、表面層３を有する他方側成形型部２Ｂを作製することができる。【００４９】
本例の機能付加ゴム材料３０は、シリコーン主剤と硬化剤との混合時に、誘電性付与物質である無機化合物粉体を配合したものとする。
表面層３を構成する材料を熱可塑性樹脂の材料とした場合には、熱可塑性樹脂の混練時に、誘電性付与物質である無機化合物粉体を混練する。また、表面層３を構成する材料を塗料として使用する場合には、塗料の調製時に、誘電性付与物質である無機化合物粉体を混練する。
なお、表面層３は、一般部２００との一体的な成形を行う以外にも、種々の方法によって形成することができる。表面層３は、例えば、表面層３を形成するための材料を、キャビティ２０の内壁面に塗布して形成することができる。また、表面層３は、シート状に形成したものを、キャビティ２０の内壁面に貼り付けて、形成することもできる。【００５０】
また、一般部２００のみからなる一方側成形型部２Ａは、次のように作製することができる。
まず、配置工程として、図１２に示すごとく、製品形状を有する母型８と、被嵌入凹部２０Ａを成形するための補助型８１とを型取り枠８２内に配置する。次いで、充填工程として、図１３に示すごとく、型取り枠８２内にゴム材料２０９を充填する。次いで、成形工程として、ゴム材料２０９が硬化するまで冷却維持し、母型８の表面形状を転写した一般部２００を形成して、一方側成形型部２Ａを成形する。また、補助型８１によって被嵌入凹部２０Ａを成形する。その後、取出工程として、母型８及び補助型８１を他方側成形型部２Ｂから取り出す。
こうして、一方側成形型部２Ａを作製することができる。【００５１】
（熱可塑性樹脂６の構成）
成形品７を成形する熱可塑性樹脂６としては、粒子状態のもののみを用いることができる。また、この熱可塑性樹脂６としては、粒子状態のものと固形状態のものとを併用することもできる。この場合には、キャビティ２０の一部に固形状態のものを配置し、キャビティ２０の残部に粒子状態のものを配置する。
ここで、粒子状態とは、球状、円筒状、粉砕品に見られる不定形状等の状態のことをいう。固形状態とは、板状、棒状、線状等の状態のことをいい、目的とする成形品７の形状によって適宜選択することができる。粒子状態の熱可塑性樹脂６は、２種以上の形状のものを混合して用いることができ、固形状態の熱可塑性樹脂６は、２種以上の形状のものを混合して用いることができる。【００５２】
粒子状態の熱可塑性樹脂６の体積平均粒子径としては、１〜３０００μｍとすることができる。この粒子径は、好ましくは５０〜３０００μｍとし、さらに好ましくは２００〜２５００μｍとすることができる。また、粒子状態の熱可塑性樹脂６は、その平均粒子径がこれらの範囲内にあり、さらに１〜１００μｍの小型粒子を含有していることが好ましい。この場合には、粒子状態の熱可塑性樹脂６をキャビティ２０の全体へ円滑に充填することができる。【００５３】
また、粒子状態の熱可塑性樹脂６の嵩比重は、０．４以上とすることができる。また、この嵩比重は、好ましくは、０．４５以上、さらに好ましくは、０．５以上とすることができる。
また、熱可塑性樹脂６は、目的や用途に応じて、繊維状、粒子状、板状等の充填剤、メタリック顔料等の加飾剤、紫外線吸収剤、酸化防止剤、老化防止剤、帯電防止剤、難燃剤、耐候剤、可塑剤、滑剤、抗菌剤、親水性付与剤、淡色系着色剤等の添加剤を含有していてもよい。【００５４】
また、成形品７を成形する熱可塑性樹脂６の種類としては、種々のものとすることができる。熱可塑性樹脂６として、極性のあるものを用いる場合には、特定電磁波Ｘの照射により、この熱可塑性樹脂６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６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Ｘの照射により、この熱可塑性樹脂６をより短い時間で加熱・溶融させることができる。【００５５】
表１には、種々の熱可塑性樹脂６について、誘電力率（ｔａｎδ）の周波数依存性について示す。同表においては、３０℃における数値を示す。
同表において、塩化ビニルは、周波数が高くなるほど誘電力率が高くなる性質を有していると考えられる。【００５６】
【表１】
0005920347.tif 000002
【００５７】
表２には、種々の熱可塑性樹脂６について、誘電力率（ｔａｎδ）の温度依存性について示す。同表においては、６０Ｈｚにおける数値を示す。
同表において、塩化ビニル、ポリアミド、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）は、温度が高くなるほど誘電力率が高くなる性質を有していると考えられる。【００５８】
【表２】
0005920347.tif 000003
【００５９】
次に、電磁波照射成形装置１を用いた電磁波照射成形方法及び本例による作用効果について説明する。
まず、配置工程として、図１、図２に示すごとく、一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間に形成するキャビティ２０内に粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａを配置する。このとき、熱可塑性樹脂６Ａは、一方側成形型部２Ａに形成した吸引口（投入口）２７から互いに組み合わせた状態の一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間のキャビティ２０内へ投入することができる。また、熱可塑性樹脂６Ａは、開いた状態の他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ形成凹部２５に対して配置することもできる。この場合、熱可塑性樹脂６Ａを配置した状態の一対の成形型部２Ａ，２Ｂを互いに組み合わせる。【００６０】
特に、固形状の熱可塑性樹脂６を用いる場合には、キャビティ形成凹部２５又はキャビティ形成凸部２１に対して熱可塑性樹脂６を配置した後、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを組み合わせることができる。また、熱可塑性樹脂６は、粒子状態のものと固形状態のものとを組み合わせて用いることができる。
また、図１、図２に示すごとく、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを組み合わせた状態においては、一方側成形型部２Ａにおける環状外周凸部２３の内周面２３１と、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６の外周面２６３とによって、一対の成形型部２Ａ，２Ｂの間に形成された分割面２０５の全周が閉塞される。【００６１】
次いで、加熱工程として、図１に示すごとく、真空手段５によって真空引き経路３２から吸引口２７１及び複数の吸引ゲート２７２を介してキャビティ２０内の真空引きを開始する。このとき、キャビティ２０において粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの間に形成された隙間から空気が吸引され、一対の成形型部２Ａ，２Ｂには、互いに接近しようとする吸引力Ｆが作用し、粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの粒子同士の間に圧力が加わる。
そして、図４に示すごとく、真空手段５による真空引きを継続した状態で、電磁波照射手段４によって他方側成形型部２Ｂにおける外側面２０６へ０．０１〜１００ｍの波長領域の特定電磁波Ｘを照射する。このとき、特定電磁波Ｘを照射する初期の段階において、特定電磁波Ｘの多くは他方側成形型部２Ｂの一般部２００を透過し、他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ２０の内壁面に設けた表面層３に吸収される。【００６２】
そして、表面層３の近くに位置する粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが、表面層３からの熱伝導を受けて加熱、溶融される。次いで、粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａは、表面層３に近い部分から内部へと溶融箇所が拡大していく。
特に、加熱されて溶融したときに、誘電力率が上昇する性質を有する熱可塑性樹脂６の場合には、溶融した熱可塑性樹脂６Ｂ自体が、特定電磁波Ｘを効果的に吸収するようになる。これにより、熱可塑性樹脂６の全体がより効果的に加熱され、熱可塑性樹脂６の全体を短時間で溶融させることができる。【００６３】
また、粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの溶融によって、粒子同士の間の隙間が真空状態であることにより粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの粒子同士の間に働いていた力が開放される。そして、一対の成形型部２Ａ，２Ｂに作用する吸引力Ｆによって、本体空間２０１の容積が減少し、本体空間２０１の容積が減少した分だけ一対の成形型部２Ａ，２Ｂが互いに接近する。
また、キャビティ２０内の熱可塑性樹脂６Ａが溶融を開始した後も、真空手段５によるキャビティ２０内の真空引きを継続する。【００６４】
図５に示すごとく、キャビティ２０内における粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａは、キャビティ２０の本体空間２０１においてキャビティ形成凹部２５の底面２５１の近傍に位置する粒子から先に溶融し、次いで、キャビティ形成凸部２１の先端面２１１の近傍に位置する粒子へと順次溶融して行く。そして、キャビティ２０における立壁空間２０２及び余剰空間２０３に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａは、本体空間２０１に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの略全体が溶融するまで、溶融せずに粒子状態が維持される。これにより、吸引口２７１及び複数の吸引ゲート２７２に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａの間に形成された隙間からキャビティ２０における本体空間２０１の真空引きが継続される。【００６５】
本体空間２０１における粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが溶融し、一対の成形型部２Ａ，２Ｂが互いに接近したときには、立壁空間２０２及び余剰空間２０３に配置された粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが溶融する。このとき、余剰空間２０３における溶融した熱可塑性樹脂６Ｂは、一対の成形型部２Ａ，２Ｂの接近によって余剰空間２０３の容積が減少する際に立壁空間２０２へと供給される。また、本体空間２０１において余剰となった溶融状態の熱可塑性樹脂６Ｂも、立壁空間２０２へと供給される。【００６６】
こうして、立壁空間２０２における粒子状態の熱可塑性樹脂６Ａが溶融する際に、立壁空間２０２における熱可塑性樹脂６Ａの不足分は、余剰空間２０３及び本体空間２０１から補充することができ、立壁空間２０２に成形する立壁部７２の厚みが薄くなることを回避することができる。また、一対の成形型部２Ａ，２Ｂは、キャビティ２０内に配置された熱可塑性樹脂６Ａが溶融する際に、一方側成形型部２Ａにおける環状嵌入凹部２２の底面２２１と、他方側成形型部２Ｂにおける環状内周凸部２６の先端面２６１とが当接するまで接近する。そして、環状嵌入凹部２２の底面２２１と環状内周凸部２６の先端面２６１との間には、薄いシート状（バリ状）の熱可塑性樹脂６の成形品７が成形される。【００６７】
このように、加熱工程においては、キャビティ２０の全体に溶融した熱可塑性樹脂６Ｂが充填されるまで、真空手段５による真空引きを継続し、容積が減少したキャビティ２０の全体に溶融した熱可塑性樹脂６Ｂを行き渡らせることができる。
次いで、冷却工程として、一対の成形型部２Ａ，２Ｂにおけるキャビティ２０に溶融した熱可塑性樹脂６Ｂが充填された状態を維持する。このとき、溶融した熱可塑性樹脂６Ｂが冷やされて固化する。そして、本体空間２０１に本体部７１が成形されるとともに、立壁空間２０２に立壁部７２が成形され、熱可塑性樹脂６の成形品７が成形される。
その後、取出工程として、一対の成形型部２Ａ，２Ｂを離型して、成形した成形品７を取り出すことができる。【００６８】
上記のごとく、本例の一対の成形型部２Ａ，２Ｂの一般部２００は、シリコーンゴムから構成されており、シリコーンゴムの誘電力率は低い。これに対し、表面層３は、シリコーンゴムよりも誘電力率が高く、３０℃、６０Ｈｚにおける誘電力率が０．０１以上である誘電性付与物質を含有して構成されている。
成形型２の表面からキャビティ２０内の熱可塑性樹脂６Ａに特定電磁波Ｘを照射する際には、表面層３に対して誘電加熱が効果的に行われ、表面層３において生ずる誘電体損失によって、表面層３が加熱される。そして、表面層３からの熱伝導によって、キャビティ２０内の熱可塑性樹脂６Ａを加熱、溶融させることができる。【００６９】
また、加熱されたときに、誘電力率が上昇する性質を有する熱可塑性樹脂６の場合には、加熱された熱可塑性樹脂６自体が、特定電磁波Ｘを効果的に吸収するようになる。これにより、熱可塑性樹脂６が自ら発熱し、熱可塑性樹脂６の全体がより効果的に加熱され、熱可塑性樹脂６の全体を短時間で溶融させることができる。
それ故、電磁波照射成形装置１及び電磁波照射成形方法によれば、各部の肉厚の変化が大きい成形品７、複雑な形状の成形品７等を、優れた外観及び高い寸法精度で安定して成形することができる。【００７０】
本例の表面層３を設けた成形型２による電磁波照射成形装置１及び電磁波照射成形方法を用いれば、次の作用効果を得ることもできる。
０．０１〜１００ｍの波長領域の電磁波（マイクロ波又は高周波）を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、０．７８〜２μｍの波長領域の電磁波（近赤外線）を出射する電磁波照射手段４を用いる場合に比べて、キャビティ２０内の熱可塑性樹脂６を加熱する熱効率を向上させることができる。この熱効率とは、電磁波照射手段４から出射された電磁波の熱量のうち、熱可塑性樹脂６の加熱に用いられた熱量の割合のことをいう。
近赤外線の場合は、電磁波が拡散しやすく、電磁波が空気にも吸収されてしまう。そのため、この場合の熱効率は、２０％程度となる。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、空気に吸収されることはなく、誘電力率が高い物質にのみ吸収される。そのため、この場合の熱効率は、６０％以上となる。【００７１】
また、マイクロ波又は高周波を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、近赤外線を出射する電磁波照射手段４を用いる場合に比べて、電磁波照射手段４における特定電磁波Ｘの出射位置から成形型２の表面までの照射距離の自由度を高めることができる。
近赤外線の場合は、エネルギーの拡散、空気吸収等の影響によって、照射距離の二乗に比例して照射強度が減衰する。そのため、この場合には、照射距離をあまり大きくすることはできない。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、照射強度の減衰が少なく、照射距離を大きくすることもできる。また、この場合には、特定電磁波Ｘが局所的な部位にも到達し易く、３次元の複雑な形状の成形品７を成形することも容易になる。【００７２】
また、マイクロ波又は高周波を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、近赤外線を出射する電磁波照射手段４を用いる場合に比べて、成形する熱可塑性樹脂６の成形品７の厚みを厚くすることができる。
近赤外線の場合は、電磁波が熱可塑性樹脂６の表面にのみ吸収され、熱可塑性樹脂６の内部は、熱伝導によってのみ加熱される。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、電磁波が、熱可塑性樹脂６の表面に吸収されるだけでなく、熱可塑性樹脂６の内部にも吸収される。つまり、熱可塑性樹脂６の内部は、電磁波が直接吸収される分と、電磁波が熱伝導によって伝わる分との相乗効果によって加熱される。そのため、この場合には、電磁波を照射する際に、熱可塑性樹脂６の特定の部位が他の部位の影になっている場合でも、この特定の部位を効果的に加熱することができる。【００７３】
また、マイクロ波又は高周波を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、近赤外線を出射する電磁波照射手段４を用いる場合に比べて、熱可塑性樹脂６自体を発熱しやすくすることができる。
近赤外線の場合は、電磁波が熱可塑性樹脂６の表面にのみ吸収され、熱可塑性樹脂６の内部は、熱伝導によってのみ加熱される。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、熱可塑性樹脂６の種類によっては、温度の上昇とともに誘電力率（ｔａｎδ）が上昇する性質を有するものがある。この性質を有する場合、所定の温度までの加熱の大半は表面層３からの熱伝導によるが、所定の温度以上になると、誘電力率の上昇によって自ら発熱する割合が大きくなる。そのため、成形型２を加熱しすぎることを回避し、成形型２の寿命を向上させることができる。【００７４】
また、マイクロ波又は高周波を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、電磁波の照射方向を固定することができる。
近赤外線を出射する電磁波照射手段４を用いる場合は、熱可塑性樹脂６の全体に電磁波が照射されるように、電磁波照射手段４又は成形型２を移動させる手段が必要であった。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、例えば、成形型２を水平方向に載置した状態で電磁波を照射することができる。そのため、この場合には、近赤外線の場合に用いる電磁波照射手段４又は成形型２を移動させる手段を不要にすることができる。【００７５】
また、マイクロ波又は高周波を出射する電磁波照射手段４を用いることにより、成形型２の材質の自由度を高めることができる。
近赤外線を出射する電磁波照射手段４を用いる場合は、電磁波を、成形型２を透過させて熱可塑性樹脂６に照射するために、成形型２には、電磁波を透過させる性質を有するものを用いる必要があった。これに対し、マイクロ波又は高周波の場合は、絶縁性を有する成形型２であれば、ゴム、樹脂以外にも、セラミックス（陶器）、木材等の剛性の高い材質も、成形型２の外郭部に使用することができる。そのため、大型の成形品７を成形する場合に生じ得る自重変形の問題を回避することができる。【００７６】
本例においては、表面層３を、他方側成形型部２Ｂにおけるキャビティ２０の内壁面に形成した。これ以外にも、表面層３は、図１４に示すごとく、一方側成形型部２Ａにおけるキャビティ２０の内壁面に形成することもできる。また、これ以外にも、表面層３は、図１５に示すごとく、一方側成形型部２Ａと他方側成形型部２Ｂとにおけるキャビティ２０の内壁面に形成することもできる。【００７７】
また、表面層３は、必ずしも、キャビティ２０の内壁面の表面に形成しなくてもよい。例えば、キャビティ２０の内壁面においては、一般部２００の表面に表面層３を形成するとともに、この表面層３のさらに表面に、一般部２００と同様のゴム材料２０９からなるゴム層を形成することもできる。この場合には、成形型２の製造が容易になることがある。また、この場合に、ゴム層の厚みは、表面層３に吸収される熱がキャビティ２０内の熱可塑性樹脂６に伝導される厚みであればよい。このゴム層の厚みは、２０ｍｍ以下とすることができ、好ましくは５ｍｍ以下とすることができ、さらに好ましくは２ｍｍ以下とすることができる。【００７８】
また、炭化珪素等の誘電性付与物質は、成形型２の全体に配合することも考えられる。しかし、この場合には、成形型２の全体が加熱されて、その劣化が早くなる。また、この場合には、熱可塑性樹脂６を効率的に加熱することが難しく、成形型２のキャビティ２０に充填された熱可塑性樹脂６を冷却する速度が遅くなることがある。そのため、上述したように、成形型２における部分的に表面層３を形成することが好ましい。【００７９】
（確認試験）
本確認試験においては、一般部２００を、シリコーンゴムから構成し、表面層３を、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２によって、熱可塑性樹脂６としてのＡＢＳ樹脂の成形品７を成形する場合について、電磁波照射手段４によって２４５０ＭＨｚ（約０．１２２ｍ）の特定電磁波Ｘ（マイクロ波）を照射したときの表面層３とＡＢＳ樹脂との温度変化を測定した。また、炭化珪素には、太平洋ランダム製のＮＣ＃１０００（５０％平均粒子径（重量基準）１１μｍ）を用いた。また、表面層３の厚みは５ｍｍとした。
この温度変化の様子を、図１６に示す。同図は、横軸に時間をとり、縦軸に温度をとって、加熱されたときの表面層３及びＡＢＳ樹脂（熱可塑性樹脂６）の温度の変化を示す。【００８０】
同図に示すごとく、表面層３は、電磁波照射手段４の出力を５００Ｗとしたときには、約３分間で１６０℃になるまで急速に加熱された。そして、表面層３の温度は、外気への放熱とのバランスで、１６０℃付近で平衡状態に近くなった。なお、表面層３は、電磁波照射手段４の出力を１０００Ｗとしたときには、２００℃になるまでさらに急速に加熱された。
ＡＢＳ樹脂は、体積平均粒子径７００μｍ、嵩比重０．５５の粒子状態であるマイクロペレットとした。ＡＢＳ樹脂は、加熱前期においては、表面層３の温度上昇に追従して温度が緩やかに上昇した。これは、表面層３からの熱伝導によってＡＢＳ樹脂が加熱されたためである。そして、ＡＢＳ樹脂の温度が１２０℃に到達した後の加熱後期においては、ＡＢＳ樹脂は、温度上昇が急激になり、表面層３の温度を超えて加熱された。また、表面層３の厚みが１ｍｍと薄い場合には、温度上昇の開始までに長く時間がかかった。【００８１】
ＡＢＳ樹脂が表面層３の温度を超えて急激に加熱された理由は次のように考える。
マイクロ波による加熱は、誘電加熱であり、その発熱量は、誘電力率（ｔａｎδ）に依存する。ＡＢＳ、塩ビ等の熱可塑性樹脂６の誘電力率は、室温から１００℃付近までは低いが、温度上昇とともに、大きくなることが知られている。従って、表面層３に接するＡＢＳ樹脂の部分の温度が高くなるのに伴い、ＡＢＳ樹脂の部分の発熱が加速されて、熱伝導と自らの発熱とによる相乗効果によって、ＡＢＳ樹脂の全体が急激に加熱されたと考える。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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