(57)【要約】【課題】粉末材料の圧縮成形後に、成形体から材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる圧縮成形装置および圧縮成形体の製造方法を提供すること。【解決手段】貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面における水の接触角が８０度以上である圧縮成形金型と、前記貫通孔の互いに異なる貫通孔入口からそれぞれ挿入することにより粉末材料を加圧するための加圧面がそれぞれ設けられ、および前記加圧面における水の接触角が８０度以上である第１パンチおよび第２パンチと、を備える圧縮成形装置。【選択図】図１
2015193028.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面における水の接触角が８０度以上である圧縮成形金型と、前記貫通孔の互いに異なる貫通孔入口からそれぞれ挿入することにより粉末材料を加圧するための加圧面がそれぞれ設けられ、および前記加圧面における水の接触角が８０度以上である第１パンチおよび第２パンチと、を備える圧縮成形装置。
【請求項２】
貫通孔を有する圧縮成形金型と、前記貫通孔内に配置される有機材料と接触する第１加圧面が設けられた第１パンチと、前記貫通孔内に配置される有機材料と接触する第２加圧面が設けられた第２パンチと、を備え、前記第１加圧面、前記第２加圧面、及び前記貫通孔の内周面の少なくともいずれかにおける水の接触角が、８０度以上である圧縮成形装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧縮成形装置において、前記接触角が８０度以上１２０度以下である圧縮成形装置。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の圧縮成形装置において、前記接触角が８０度以上１００度以下である圧縮成形装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の圧縮成形装置において、前記貫通孔の内周面および前記加圧面における中心線平均粗さＲａが０．５μｍ以下である圧縮成形装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の圧縮成形装置において、前記貫通孔の内周面および前記加圧面には、窒化物膜が形成されている圧縮成形装置。
【請求項７】
請求項６に記載の圧縮成形装置において、前記窒化物膜は、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーバイド、窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンシリコン、および窒化チタンアルミシリコンからなる群から選択される窒化物で構成される圧縮成形装置。
【請求項８】
請求項７に記載の圧縮成形装置において、前記窒化物膜は、窒化チタンアルミで構成される圧縮成形装置。
【請求項９】
請求項６から請求項８のいずれか一項に記載の圧縮成形装置において、フッ化炭素化合物を含有するフッ化物含有層が、前記窒化物膜上に形成されている圧縮成形装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の圧縮成形装置において、前記圧縮成形金型、前記第１パンチおよび前記第２パンチの少なくともいずれかが、前記貫通孔の前記内周面と、前記第１パンチおよび前記第２パンチの前記加圧面とで形成される成形室の内部から外部へ気体を排出する脱気手段を有する圧縮成形装置。
【請求項１１】
圧縮成形金型に設けられた貫通孔の一方から挿入される第１パンチの第１加圧面を前記貫通孔の内部に向けて当該第１パンチを挿入する工程と、
前記貫通孔内に粉末材料を充填する工程と、
前記圧縮成形金型に設けられた前記貫通孔の他方から挿入される第２パンチの第２加圧面を前記貫通孔の内部に向けて当該第２パンチを挿入し、前記第１パンチの第１加圧面と対向させることで、前記貫通孔の内周面と、前記第１パンチの前記第１加圧面と、前記第２パンチの前記第２加圧面とで成形室を形成する工程と、
前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で前記粉末材料を圧縮する工程と、を有し、
前記第１加圧面、前記第２加圧面、および前記内周面における水の接触角が、８０度以上である圧縮成形体の製造方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記接触角が８０度以上１２０度以下である圧縮成形体の製造方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記接触角が８０度以上１００度以下である圧縮成形体の製造方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で圧縮する工程の前に、前記粉末材料の脱気処理工程を有する圧縮成形体の製造方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で圧縮する工程における圧縮圧力が、１１ＭＰａ以上である圧縮成形体の製造方法。
【請求項１６】
請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で前記粉末材料を圧縮して形成された圧縮成形体を挟み込んだまま、前記第１パンチおよび前記第２パンチを移動させて、前記圧縮成形体を前記貫通孔から抜き出す工程を有する圧縮成形体の製造方法。
【請求項１７】
請求項１１から請求項１５のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で前記粉末材料を圧縮して形成された圧縮成形体を挟み込んだまま、前記圧縮成形金型を移動させて、前記圧縮成形体を前記貫通孔から抜き出す工程を有する圧縮成形体の製造方法。
【請求項１８】
請求項１１から請求項１７のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記粉末材料には、成形助剤が含有されていない圧縮成形体の製造方法。
【請求項１９】
請求項１１から請求項１８のいずれか一項に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記粉末材料は、有機エレクトロルミネッセンス用素子材料である圧縮成形体の製造方法。
【請求項２０】
請求項１９に記載の圧縮成形体の製造方法において、前記粉末材料は、複数種類の有機エレクトロルミネッセンス用素子材料が混合されてなる圧縮成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮成形装置および圧縮成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧縮成形金型の成形室内に粉末材料を充填し、パンチで圧縮して成形する方法が採用されている。
また、近年は、電子デバイス等に用いられる有機材料の粉末材料を圧縮成形する方法が検討されている。このような有機電子材料素子の一対の電極間に設けられる有機層は、一般的に真空加熱蒸着することで形成される。蒸着源に入れる有機素子用材料は一般的に粉末状であるが、粉末状であると、充填効率が低く、またハンドリング性に劣り、粉末が飛散したりする問題が生じていたからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】韓国公開特許１０−２００９−００９７３１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、粉末材料の圧縮成形後に、成形体から材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる圧縮成形装置および圧縮成形体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様によれば、貫通孔を有し、前記貫通孔の内周面における水の接触角が８０度以上である圧縮成形金型と、前記貫通孔の互いに異なる貫通孔入口からそれぞれ挿入することにより粉末材料を加圧するための加圧面がそれぞれ設けられ、および前記加圧面における水の接触角が８０度以上である第１パンチおよび第２パンチと、を備える圧縮成形装置が提供される。
【０００６】
また、本発明の別の一態様によれば、貫通孔を有する圧縮成形金型と、前記貫通孔内に配置される有機材料と接触する第１加圧面が設けられた第１パンチと、前記貫通孔内に配置される有機材料と接触する第２加圧面が設けられた第２パンチと、を備え、前記第１加圧面、前記第２加圧面、及び前記貫通孔の内周面の少なくともいずれかにおける水の接触角が、８０度以上である圧縮成形装置が提供される。
【０００７】
また、本発明の別の一態様によれば、圧縮成形金型に設けられた貫通孔の一方から挿入される第１パンチの第１加圧面を前記貫通孔の内部に向けて当該第１パンチを挿入する工程と、前記貫通孔内に粉末材料を充填する工程と、前記圧縮成形金型に設けられた前記貫通孔の他方から挿入される第２パンチの第２加圧面を前記貫通孔の内部に向けて当該第２パンチを挿入し、前記第１パンチの第１加圧面と対向させることで、前記貫通孔の内周面と、前記第１パンチの前記第１加圧面と、前記第２パンチの前記第２加圧面とで成形室を形成する工程と、前記第１加圧面および前記第２加圧面の間で前記粉末材料を圧縮する工程と、を有し、前記第１加圧面、前記第２加圧面、および前記内周面における水の接触角が、８０度以上である圧縮成形体の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の圧縮成形装置および圧縮成形体の製造方法によれば、粉末材料の圧縮成形後に、成形体から材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係る圧縮成形装置の構成を示す一部断面概略図である。
【図２】前記実施形態に係る圧縮成形装置を用いて実施する圧縮成形体の製造方法を説明する図である。
【図３】図２で説明する圧縮成形体の製造方法とは異なる圧縮成形体の製造方法を説明する図である。
【図４】実施例に係る圧縮成形体の成形物硬さと、粉末材料の粒径との関係を示すグラフである。
【図５】実施例に係る圧縮成形体の成形物硬さと、粉末材料の嵩密度との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
＜第一実施形態＞
（１）圧縮成形装置の構成
図１には、本実施形態に係る圧縮成形装置１の概略図が示されている。
圧縮成形装置１は、圧縮成形金型２と、第１パンチ３と、この第１パンチ３と対向して設けられる第２パンチ４とを備える。圧縮成形装置１は、さらに、ベース部１０と、ベース部１０に互いに平行に立設された２本のガイドバー１１と、ガイドバー１１の上端に連結された上部フレーム１２と、ベース部１０および上部フレーム１２の間にて支持されている下部可動板１３、中部可動板１４および上部可動板１５とを備える。図１に示すように、下部可動板１３、中部可動板１４および上部可動板１５は、ベース部１０側からこの順に互いに平行に設けられている。また、下部可動板１３、中部可動板１４および上部可動板１５は、ガイドバー１１に沿って上下方向にそれぞれ独立に移動可能に設けられている。なお、下部可動板１３、中部可動板１４および上部可動板１５は、図示しない油圧シリンダ等の液体圧式駆動機構、エアシリンダ等の空気圧式駆動機構あるいはカムもしくはクランク機構等の機械式駆動機構により移動できるように構成されている。
【００１１】
圧縮成形金型２は、中部可動板１４の略中央部に交換可能に取り付けられている。圧縮成形金型２は、図１に示すように、上下に貫通する貫通孔２１を有する。この貫通孔２１に、第１パンチ３および第２パンチ４が挿入されて、圧縮成形金型２の内部に粉末材料を充填するための成形室２２が形成される。成形室２２は、成形すべき圧縮成形体の形状を成している。成形室２２の形状、すなわち圧縮成形体の形状は、円柱状であったり、楕円柱状であってもよいし、横断面が半円形、扇形、三角形、四角形等の多角形であったり、小判型であったりしてもよい。また、圧縮成形体は、中実体でも中空体でもよい。
【００１２】
第１パンチ３および第２パンチ４は、成形室２２に充填された粉末材料を互いに反対方向から加圧して圧縮する。第１パンチ３は、下部可動板１３の上面に固定されている。第１パンチ３は、下部可動板１３が上下方向に移動することで、貫通孔２１の軸方向に移動するように構成されている。第１パンチ３は、貫通孔２１の他方の貫通孔入口２１ｂから挿入される。第２パンチ４は、上部可動板１５の下面に固定されている。第２パンチ４は、上部可動板１５が上下方向に移動することで、貫通孔２１の軸方向に移動するように構成されている。第２パンチ４は、貫通孔２１の一方の貫通孔入口２１ａから挿入される。第１パンチ３および第２パンチ４は、貫通孔２１よりも若干小さく形成されていることが好ましい。挿入された第１パンチ３の側面および第２パンチ４の側面と貫通孔２１の内周面２１ｃとの間に隙間が形成され、成形室２２内の粉末材料から脱気された気体が当該隙間を通過して排出されることが好ましい。
【００１３】
第１パンチ３および第２パンチ４のそれぞれの端部には、粉末材料を加圧する第１加圧面３１および第２加圧面４１が設けられている。本実施形態では、第１パンチ３の第１加圧面３１および第２パンチ４の第２加圧面４１は、平坦な面である。第１パンチ３の第１加圧面３１と、第２パンチ４の第２加圧面４１と、圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃとで、成形室２２が形成される。成形室２２に粉末材料が充填された状態で、第１パンチ３および第２パンチ４で上下方向から加圧することで圧縮成形体が得られる。
【００１４】
第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃにおける水の接触角が８０度以上である。水の接触角は、各面に水滴を滴下して、水滴の縁の表面に引いた接線と当該面とがなす角度とした。従って、当該角度は０°から１８０°までの範囲となる。また、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃにおける水の接触角は、８０度以上１２０度以下であることが好ましく、８０度以上１００度以下であることがより好ましい。なお、第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および貫通孔２１の内周面２１ｃにおける水の接触角とは、第１加圧面３１，第２加圧面４１，内周面２１ｃに膜が形成されていない場合には、当該第１加圧面３１，第２加圧面４１，内周面２１ｃにおける水の接触角であり、各面に膜が形成されている場合には、当該膜の表面における水の接触角である。
【００１５】
本実施形態では、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃに窒化物膜が形成され、これらの窒化物膜面における水の接触角が８０度以上である。これらの窒化物膜面における水の接触角は、８０度以上１２０度以下であることが好ましく、８０度以上１００度以下であることがより好ましい。前記窒化物膜としては、窒化チタンアルミ、窒化チタンカーバイド、窒化クロム、窒化チタン、窒化チタンシリコン、および窒化チタンアルミシリコンからなる群から選択される窒化物で構成されることが好ましい。窒化物膜は、物理気相蒸着（Physical Vapor Deposition,ＰＶＤ）法や化学気相蒸着（Chemical Vapor Deposition,ＣＶＤ）法などによって形成することができる。本実施形態では、前記窒化物膜は、物理気相蒸着法で成膜した窒化チタンアルミで構成される。窒化物膜の形成前には、第１パンチ３、第２パンチ４および圧縮成形金型２の表面を清浄化しておくことが好ましい。清浄化処理としては、例えば、表面研磨処理、有機溶媒等に浸漬させて行う超音波洗浄処理、アルゴンイオン等によるボンバード処理などが挙げられ、これらの処理を組み合わせて実施してもよい。
【００１６】
さらに、本実施形態では、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃの中心線平均粗さＲａが０．５μｍ以下であることが好ましく、０．１μｍ以下であることがより好ましい。中心線平均粗さＲａが０．５μｍ以下であれば、圧縮成形後、粉末材料がこれらの面に付着しにくくなり、圧縮成形体からの剥離が抑制される。なお、第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および貫通孔２１の内周面２１ｃの中心線平均粗さＲａとは、第１加圧面３１，第２加圧面４１，内周面２１ｃに膜が形成されていない場合には、当該第１加圧面３１，第２加圧面４１，内周面２１ｃにおける中心線平均粗さＲａであり、各面に膜が形成されている場合には、当該膜の表面における中心線平均粗さＲａである。
【００１７】
圧縮成形装置１は、成形室２２内部から外部へ気体を排出する脱気手段を有することが好ましく、圧縮成形金型２、第１パンチ３および第２パンチ４の少なくともいずれかが脱気手段を有することが好ましい。本実施形態では、第１パンチ３は、脱気手段としての図示しない振動装置を有する。貫通孔２１の貫通孔入口２１ｂから第１パンチ３が挿入され、貫通孔２１の内周面２１ｃと第１パンチ３の第１加圧面３１とで形成された凹部に粉末材料を充填した後、第１パンチ３を当該振動装置により振動させることで、充填状態の粉末材料から脱気して成形室２２の外部へと排出する。
【００１８】
（２）圧縮成形体の製造方法
次に、圧縮成形装置１を用いて実施する粉末材料の圧縮成形体の製造方法について説明する。
図２には、圧縮成形体の製造方法の各工程における圧縮成形装置１の圧縮成形金型２、第１パンチ３および第２パンチ４について記載され、その他の構成は省略されている。圧縮成形装置１を用いて実施する本実施形態の圧縮成形体の製造方法は、粉末材料を充填し、単軸に沿った加圧力で成形する方法である。
【００１９】
まず、図２（Ａ）に示すように、第１加圧面３１を貫通孔２１の内部に向けて、第１パンチ３を挿入する。このとき、第１加圧面３１が貫通孔２１内の所定深さ寸法の位置に到達するまで挿入する。この深さ寸法は、圧縮成形体の厚さ寸法等によって設定される。
【００２０】
次に、図２（Ｂ）に示すように、第１加圧面３１によって底面が形成された貫通孔２１の内部に粉末材料Ｐを充填する。粉末材料Ｐを充填後、第１パンチ３を前述の振動装置によって振動させて、脱気処理を行う。
【００２１】
次に、図２（Ｃ）に示すように、第２加圧面４１を貫通孔２１の内部に向けて、第２パンチ４を挿入し、第１パンチ３の第１加圧面３１と対向させることで、貫通孔２１の内周面２１ｃと、第１加圧面３１と、第２加圧面４１とで、成形室２２を形成する。
そして、第１加圧面３１と、第２加圧面４１との間で粉末材料Ｐを圧縮することで、圧縮成形体Ｑが成形される。本実施形態では、第１パンチ３および第２パンチ４がともに移動して粉末材料Ｐを両側から加圧する両押し方式で行う例を挙げて説明するが、この方式に限定されない。
圧縮圧力は、１１ＭＰａ以上であることが好ましい。また、圧縮成形金型２の内周面２１ｃ、第１パンチ３の第１加圧面３１、および第２パンチ４の第２加圧面４１の表面温度が、１０℃以上であることが好ましい。
【００２２】
次に、図２（Ｄ）に示すように、第１パンチ３の第１加圧面３１と、第２パンチ４の第２加圧面４１との間で圧縮成形体Ｑを挟み込んだまま、第１パンチ３および第２パンチ４を上昇移動させて、圧縮成形体Ｑを貫通孔２１から抜き出す。第１パンチ３および第２パンチ４の上昇移動は、第１パンチ３の第１加圧面３１が、圧縮成形金型２の上面と一致したところで停止することが好ましい。第１パンチ３および第２パンチ４は、圧縮成形体Ｑに作用している応力が一気に解放されないよう、低速度で上昇移動させることが好ましい。
【００２３】
次に、図２（Ｄ）に示すように、第２パンチ４を上昇移動させて、圧縮成形体Ｑの上面を開放する。その後、第１加圧面３１上に載置されている圧縮成形体Ｑを取り出す。このようにして有機ＥＬ素子用材料を圧縮して得た圧縮成形体Ｑを用いて、有機ＥＬ素子の製造方法を実施することが好ましい。
【００２４】
本実施形態の粉末材料Ｐは、有機ＥＬ素子用材料であり、結合剤や滑沢剤などの成形助剤が混合されていない。有機ＥＬ素子用材料は、有機ＥＬ素子に用いられる材料であって特に限定されず、例えば、正孔輸送層に用いられる正孔輸送性材料、発光層に用いられるホスト材料、ドーパント材料、電子輸送層に用いられる電子輸送性材料などが挙げられる。また、有機ＥＬ素子用材料は、複数種類の有機ＥＬ素子用材料が混合されて構成されていてもよい。
【００２５】
本実施形態の粉末材料Ｐの平均粒径Ｄ５０（メジアン径）は、小さい方が好ましい。粉末材料Ｐの平均粒径Ｄ５０が小さくなるほど、圧縮成形体の硬度を向上させることができる。粉末材料Ｐの平均粒径Ｄ５０は、７０μｍ以下であることが好ましく、４５μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ以下であることがさらに好ましい。粉末材料Ｐの粒径分布において、最大粒径と最少粒径との差が小さいことが好ましい。
なお、粉末材料Ｐの平均粒径Ｄ５０が、上述の好ましい範囲を満たしていることが本実施形態において好適である。
【００２６】
（３）本実施形態の効果
本実施形態に係る圧縮成形装置１では、粉末材料Ｐが充填される成形室２２は、第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃとで形成される。第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃには、窒化物膜が形成され、水の接触角が８０度以上である。このように本実施形態の圧縮成形装置１では、粉末材料Ｐは、水の接触角が８０度以上である面で囲まれた状態で加圧圧縮される。その結果、圧縮成形後に圧縮成形体Ｑから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。一方で、第１加圧面３１，第２加圧面４１、および内周面２１ｃにおける水の接触角が８０度未満であると、圧縮成形体から材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりする量が増えてしまい、成形後の圧縮成形体の重量が１０％以上減少し、重量減少が著しい。
【００２７】
本実施形態では、粉末材料Ｐを充填後、第１パンチ３を前述の振動装置によって振動させて、脱気処理を行うことで、充填された粉末材料Ｐ中に含まれていた気体を除去できる。また、本実施形態では、第１加圧面３１と、第２加圧面４１との間で粉末材料Ｐを圧縮する際の圧縮圧力は、１１ＭＰａ以上である。その結果、粉末材料Ｐの粒子同士がより密に充填され、圧縮成形後に圧縮成形体Ｑから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。
【００２８】
本実施形態では、粉末材料として、成形助剤が含有されていない有機ＥＬ素子用材料を例に挙げて説明した。成形後の剥離等が生じた圧縮成形体は、その硬度が十分でなく圧縮成形体の割れなどが発生することによってその重量を正確に把握することが困難となり、有機ＥＬ素子の生産性の向上を図ることができない。一方で、本実施形態に係る圧縮成形装置１、および圧縮成形装置１を用いた圧縮成形方法によれば、成形助剤が含有されていなくても、圧縮成形体Ｑから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。そのため、蒸着源への圧縮成形体の供給回数を減らすことができ、有機ＥＬ素子の生産性の向上を図ることができる。
【００２９】
また、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃには、窒化物膜が形成されているため、これらの面の耐摩耗性を向上させることができる。
【００３０】
＜第二実施形態＞
第二実施形態の説明において第一実施形態と同一の構成要素は、同一の符号や名称を付す等して説明を省略もしくは簡略にする。また、第二実施形態では、第一実施形態で説明したものと同様の材料や化合物を用いることができる。
第一実施形態においては、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃに窒化物膜が形成されていたのに対し、第二実施形態では、３層構成の積層膜が形成されている点で相違する。
【００３１】
本実施形態では、圧縮成形装置１の圧縮成形金型２、第１パンチ３および第２パンチ４の内周面２１ｃ、第１加圧面３１、および第２加圧面４１のそれぞれに積層膜が形成され、その最表層の膜面における水の接触角が８０度以上である。本実施形態においても、水の接触角は、８０度以上１２０度以下であることが好ましく、８０度以上１１０度以下であることがより好ましい。
本実施形態の積層膜は、３層構成の積層膜である。具体的には、第１加圧面３１、第２加圧面４１、および内周面２１ｃ側に、まず前記第一実施形態で説明した窒化物膜が形成され、窒化物膜の表面に活性化処理を施して活性化層が形成され、さらにこの活性化層の上にフッ化炭素系化合物を含有するフッ化物含有層が形成されている。
活性化層を形成するための活性化処理を行うことで、窒化物膜表面に付着した汚れが分解されて清浄化され、窒化物膜表面には分子結合手を有する活性化層が形成され、この分子結合手に水酸基が吸着し、フッ化炭素系化合物の反応基と反応して結合し易くなる。
活性化処理としては、特に限定されないが、物理的な方法としては、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、フレーム処理などが挙げられ、化学的な方法としては、酸およびアルカリの少なくともいずれかの溶液に浸漬させる処理、酸化剤処理、オゾン処理などが挙げられる。これらの活性化処理の中でも、コロナ放電処理、プラズマ処理、紫外線照射処理、オゾン処理が、窒化物膜表面の損傷を防止できるため好ましく、プラズマ処理および紫外線照射処理が窒化物膜表面を活性化する効率が高くさらに好ましい。
活性化層の上に形成されるフッ化物含有層には、フッ化炭素系化合物が含有される。フッ化炭素系化合物は、フッ化炭素で形成される鎖状部位と、他の物質と結合する反応基とで構成される。フッ化物含有層を形成する方法としては、例えば、フッ化炭素系化合物を含有する離型剤を活性化層上に塗布し、加熱乾燥を行う方法が挙げられる。
フッ化炭素系化合物としては、例えば、パーフルオロアルキルシラン類、パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物類などが挙げられる。
パーフルオロアルキルシラン類としては、下記式（１）や式（２）で表される化合物が挙げられる。
ＣＦ３ (ＣＦ２)ｎＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＭｅ)ｍ  …（１）
ＣＦ３ (ＣＦ２)ｎＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＲ)ｍ    …（２）
ただし、前記式（１）において、ｎは、１，３，５，または７であり、ｍは、２または３であり、Ｍｅは、メチル基またはエチル基である。
また、前記式（２）において、ｎは、１，３，５，または７であり、ｍは、２または３であり、Ｒは、ハロゲン元素である。
前記式（１）や式（２）で表される化合物の具体例としては、ＣＦ３(ＣＦ２)５ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＣＨ３)３（例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のＴＳＬ８２５７）、ＣＦ３(ＣＦ２)７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＣＨ３)３（例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のＴＳＬ８２３３）、ＣＦ３(ＣＦ２)７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＣＨ３)２（例えば、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ製のＴＳＬ８２３１、または信越化学工業製のＫＢＭ７８０３）、ＣＦ３(ＣＦ２)７ＣＨ２ＣＨ２Ｓｉ(ＯＣ２Ｈ５)３（例えば、東レ・ダウコーニング製のＡＹ４３−１５８Ｅ）などが挙げられる。
パーフルオロポリエーテル基含有シラン化合物類には、パーフルオロポリエーテル変性アミノシラン、パーフルオロポリエーテル変性ポリシラザンなどがある。具体的には、例えば、信越化学工業製のＫＹ−１６４、ダイキン工業製のオプツールシリーズなどが挙げられる。
【００３２】
本実施形態によれば、前記第一実施形態による効果に加え、次のような効果も奏する。
積層膜の最表層であるフッ化物含有層表面における水の接触角を８０度以上とすることで、当該積層膜が形成されている第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃで粉末材料を圧縮成形すれば、圧縮成形後に圧縮成形体Ｑから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制する効果をさらに向上させることができる。
【００３３】
＜変形例＞
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲で、以下に示される変形等をも含む。
【００３４】
第１加圧面、前記第２加圧面、及び前記貫通孔の内周面の少なくともいずれかにおける水の接触角が、８０度以上であれば、その他の手段を採用してもよい。また、有機材料と接触する面における水の接触角が、８０度以上であれば、その他の手段を採用してもよい。例えば、第１加圧面、前記第２加圧面、前記貫通孔の内周面、または有機材料と接触する面に、他の種類の化合物膜を形成してもよいし、表面化学処理や研磨処理を施して接触角を調整してもよい。
なお、積層膜の構成は、前記実施形態で説明した例に限定されない。窒化物膜とフッ化物含有層との間に、活性化層とは異なる層を介在させてもよいし、活性化層の形成を省略して直接、窒化物膜とフッ化物含有層とを積層させた２層構成の積層膜としてもよい。また積層膜の最表面に設けられる層も、フッ化炭素化合物を含有する層に限定されず、水の接触角が８０度以上となる層であればよい。
【００３５】
圧縮成形装置１に設けられる脱気手段は、振動装置に限定されず、例えば、超音波発生装置、タッピング装置、真空脱気装置であってもよい。脱気手段としては、成形室２２に充填された粉末材料から脱気することができればよい。また、脱気手段は、第１パンチ３に設けられる場合に限定されず、第２パンチ４や圧縮成形金型２に設けられていてもよい。
【００３６】
圧縮成形金型２の貫通孔２１の貫通孔入口２１ａにはテーパ加工が施されていてもよい。このテーパ加工は、貫通孔２１の内部から貫通孔入口２１ａに向かって孔径が拡大するように施されている。このテーパ加工部分においても水の接触角は８０度以上とすることが好ましく、例えば、前述のような窒化物膜が形成されていることが好ましい。なお、貫通孔入口２１ｂにもテーパ加工が施されていてもよい。
【００３７】
なお、圧縮成形体Ｑを圧縮成形金型２から抜き出す方法は、上記実施形態で説明した方法に限定されない。
例えば、図３（Ａ）に示すように、圧縮成形金型２を下降移動させる。図３（Ｂ）に示すように、圧縮成形金型２の下降移動は、圧縮成形金型２の上面が、第１パンチ３の第１加圧面３１と一致したところで停止することが好ましい。圧縮成形金型２は、圧縮成形体Ｑに作用している応力が一気に解放されないよう、低速度で下降移動させることが好ましい。次に、図３（Ｃ）に示すように、第２パンチ４を上昇移動させて、圧縮成形体Ｑの上面を開放する。その後、第１加圧面３１上に載置されている圧縮成形体Ｑを取り出す。
【００３８】
圧縮成形方法は、上記実施形態で説明した方法に限定されない。例えば、フローティングダイ方式によって圧縮成形を行ってもよい。フローティングダイ方式では、第２パンチ４で加圧し、圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃと、粉末材料との間で摩擦力が次第に増大し、圧縮成形金型２の支え力よりも大きくなると、圧縮成形金型２は中部可動板１４と共に下降する。このとき、第１パンチ３は、相対的に上昇したことになる。その後、第２パンチ４を上昇させて、圧縮成形体を取り出す。このようなフローティングダイ方式によれば、圧縮成形体の厚み方向での密度調整が可能になる。その他、ウィズドローアル方式や、第２パンチ４のみが下降する片押し方式等を採用することができる。これらの方式を採用する場合においても、第１パンチ３の第１加圧面３１、第２パンチ４の第２加圧面４１、および圧縮成形金型２の貫通孔２１の内周面２１ｃにおける水の接触角を８０度以上とすることで、圧縮成形後に圧縮成形体Ｑから材料が部分的に剥離したり、成形体表面から粉末が飛散したりすることを抑制できる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例を説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されない。
【００４０】
（実施例１）
前記実施形態に係る圧縮成形装置１で、平均粒径Ｄ５０が２０．７１μｍであり、嵩密度が０．３３ｇ／ｍｌの粉末材料を圧縮成形した。実施例１に係る圧縮成形体の成形物硬さを測定した。表１に、粉末材料の特性および成形物硬さを示す。なお、平均粒径Ｄ５０は、メジアン径である。メジアン径は、日機装株式会社製のレーザー回折・散乱式粒度分析計ＭＴ３３００ＩＩで測定した粒径を累積分布として表し、当該累積分布から測定した。
嵩密度は、筒井理化学器械株式会社製のカサ比重測定計 ＪＩＳ−Ｋ−５１０１を用いて測定した。
圧縮成形体の成形物硬さは、株式会社イマダ製の縦型手動計測スタンドＳＶＨ−１０００Ｎに、株式会社イマダ製の普及型デジタルフォースゲージＤＳ２−５０Ｎを取り付けて測定した。
【００４１】
（実施例２）
平均粒径Ｄ５０が４１．１５μｍであり、嵩密度が０．４４ｇ／ｍｌの粉末材料を用い、それ以外は、実施例１と同様にして圧縮成形体を作製し、成形物硬さを測定した。結果を表１に示す。
【００４２】
（実施例３）
平均粒径Ｄ５０が６５．２７μｍであり、嵩密度が０．４４ｇ／ｍｌの粉末材料を用い、それ以外は、実施例１と同様にして圧縮成形体を作製し、成形物硬さを測定した。結果を表１に示す。
【００４３】
（比較例１）
平均粒径Ｄ５０が９２．８１μｍであり、嵩密度が０．７４ｇ／ｍｌの粉末材料を用い、それ以外は、実施例１と同様にして圧縮成形体を作製し、成形物硬さを測定した。結果を表１に示す。
【００４４】
実施例および比較例に係る圧縮成形体の成形物硬さと、粉末材料の粒径との関係を示すグラフを図４に示し、圧縮成形体の成形物硬さと、粉末材料の嵩密度との関係を示すグラフを図５に示す。
なお、表１、図４および図５において、成形物硬さは、正規化した値で示す。すなわち、本実施例では、実施例１〜３および比較例１の成形物硬さの測定値を、それぞれ比較例１の成形物硬さの測定値で除して正規化した。
【００４５】
【表１】
2015193028.tif 000003
【００４６】
表１および図４に示す結果のように、粉末材料の平均粒子径が小さいほど、成形物硬さが高くなった。
また、表１および図５に示す結果のように、粉末材料の嵩密度が小さいほど、成形物硬さが高くなった。
【００４７】
〔圧縮成形体の離型性〕
圧縮成形装置の第１パンチの加圧面、第２パンチの加圧面、および圧縮成形金型の貫通孔の内周面にフッ化炭素系化合物が含有されるフッ化物含有層を形成した。実施例４〜７並びに比較例２〜３の圧縮成形装置におけるフッ化物含有層の水の接触角を、それぞれ表２に示す値に調整した。この圧縮成形装置を用いて粉末材料を圧縮成形した。離型後の圧縮成形体の外観を目視で確認した。外観の確認結果を表２に示す。表２中、「×」は、圧縮成形体から材料が部分的に剥離したり、圧縮成形体表面から粉末が飛散したりしたことを表し、「○」は、そのような剥離や飛散が生じなかったことを表す。
【００４８】
【表２】
2015193028.tif 000004
【００４９】
粉末材料と接触する面における水の接触角が８０度以上であれば、圧縮成形体の離型性が優れていることが分かった。水の接触角は、さらに大きくてもよいが、８０度以上１００度以下の範囲でも、良好な離型性が得られることが分かった。
【符号の説明】
【００５０】
１…圧縮成形装置、２…圧縮成形金型、２１…貫通孔、２１ａ，２１ｂ…貫通孔入口、２１ｃ…内周面、２２…成形室、３…第１パンチ、３１…第１加圧面、４…第２パンチ、４１…第２加圧面、Ｐ…粉末材料、Ｑ…圧縮成形体。
【図１】
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【図２】
2015193028.tif 000006
【図３】
2015193028.tif 000007
【図４】
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【図５】
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