(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内に非溶融タイプのフッ素樹脂製チューブをセットする工程と、前記金型内に前記チューブが埋まるようにフッ素樹脂粉末を充填する工程と、前記チューブ及び前記粉末を金型内で一体に成形する工程とを具備し、
前記フッ素樹脂製チューブをセットする工程、前記フッ素樹脂粉末を充填する工程、及び前記チューブ及び前記粉末を一体に成形する工程を順次繰り返すことを特徴とする貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法。
【請求項２】
非溶融タイプのフッ素樹脂は四フッ化エチレン樹脂であることを特徴とする請求項１記載の貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特に練り製品等を自動的に作る食品成形、半導体などの薬液による洗浄、熱交換器、泡風呂等の分野で使用される貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の如く、例えば食品成形用機械では、練り状原料を所定の形状に成形するために貫通孔を有した成形物が使用されている。この場合、成形物には練り状原料を収容するための凹部が形成されており、この凹部から成形した原料を取り出すため成形物に凹部に連通した貫通穴が複数個形成されている。従って、成形物の凹部から練り状原料を取り出すときは、貫通穴を通して空気を凹部に送る操作を行う。
【０００３】
ところで、食品成形用機械においては、凹部に練り状原料を送るので、貫通穴の径があまり大きいと貫通穴まで練り状原料が入り込んで、空気を貫通穴に送っても練り状原料を貫通穴から取り出しにくく、目詰まりの原因となっている。そこで、貫通穴は、練り状原料が入り込まないようにできるだけ小さな径であることが好ましい。
【０００４】
従来、前記成形物は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）粉末を金型に充填して加圧成形した後、融点以上の温度で焼成したＰＴＦＥ樹脂製シートにドリル等を用いて機械加工を行なって、貫通孔を形成する方法が一般的に行われている。
【０００５】
ここで、ドリルにより細い孔を加工するためにはドリルの径を細くする必要がある。しかしながら、ドリルの径が細くなると次に述べるような問題が生じた。
１）ドリルの強度不足に起因して加工できる孔の深さに限界があり、例えばφ１ｍｍの孔径を得ようとすると、その深さは５０ｍｍ程度が限界である。
２）同じくドリルの強度不足に起因してドリルの先端が踊り、孔径寸法や孔の直線性といった精度が損なわれる。
３）ドリルで加工できる孔は直線的な孔のみであった。
４）φ１ｍｍ以下の細物ドリルは特注品となり、ドリルのコストが高くなる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、こうした事情を考慮してなされたもので、金型内に非溶融タイプのフッ素樹脂製チューブをセットする工程と、前記金型内に前記チューブの大部分が埋まるようにフッ素樹脂粉末を充填する工程と、前記チューブ及び前記粉末を金型内で一体に成形する工程とを具備し、前記フッ素樹脂製チューブをセットする工程、前記フッ素樹脂粉末を充填する工程、及び前記チューブ及び前記粉末を一体に成形する工程を順次繰り返すことにより、孔を深く形成できるとともに、孔径寸法や孔の直線性の精度が得られ、かつ低コストの貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金型内に非溶融タイプのフッ素樹脂製チューブをセットする工程と、前記金型内に前記チューブが埋まるようにフッ素樹脂粉末を充填する工程と、前記チューブ及び前記粉末を金型内で一体に成形する工程とを具備し、前記フッ素樹脂製チューブをセットする工程、前記フッ素樹脂粉末を充填する工程、及び前記チューブ及び前記粉末を一体に成形する工程を順次繰り返すことを特徴とする貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について更に詳細に説明する。
本発明において、前記フッ素樹脂としては、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレンパーフロロアルキルビニールエーテル共重合樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合樹脂（ＰＦＥＰ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリビニリデンフロライド（ＰＤＶＦ）、ポリクロロトリフロロエチレン（ＰＣＴＦＥ）等が挙げられる。このうち、非溶融タイプのフッ素樹脂としては、四フッ化エチレン樹脂が好ましい。この理由は、この樹脂は熱可塑性樹脂でありながら溶融温度下であってもゲル状態の半固体となって流動せず、形状を維持する特性を有するからである。
【００１１】
本発明において、フッ素樹脂製チューブはストレートでもあるいは屈曲して配置してもよく、成形物を使用する用途に応じて適宜設定すればよい。例えば、食品成形に使用する場合は、異物がチューブ内（貫通孔内）の異物を取り出しやすいので、チューブはストレートが好ましい。また、前記チューブ内には、金属、セラミック等の棒を入れて成形物を製造してもよい。これにより、成型時にチューブが変形しにくいので、貫通孔の孔形状がより均一なチューブを得ることができる。なお、前記棒は、成形物を形成後チューブ内から取り出す必要があるので、棒はチューブの少なくとも片側の端面から突出するように予めセットすることが好ましい。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の実施例に係る貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物及びその製法図面を参照して説明する。なお、下記実施例で述べる材料、数値等は一例を示すもので、本発明の権利範囲はこれらに限定されない。
【００１３】
（実施例１）
図１（Ａ），（Ｂ）及び図２を参照して説明する。
まず、図１（Ａ）に示すように箱型の金型１及び押え金型２を用意した。つづいて、変性ＰＴＦＥモールディング成形用パウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを取り、これを金型１に入れてへらで均一にならし、第１の樹脂層３を形成した。次いで、前記第１の樹脂層３上にφ０．２ｍｍ×φ０．７ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製チューブ４を複数本金型１に入る長さに切って並べた。
【００１４】
次に、変性ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを取り、これを金型１に入れてへらで均一にならし、第２の樹脂層５を形成した（図１（Ａ）参照）。つづいて、第２の樹脂層５上に押え金型２を載せ、金型１ごと加圧プレスにセットして１０ＭＰａの圧力を掛けて成形し、予備成形品６を形成した（図１（Ｂ）参照）。
【００１５】
次に、押え金型２を外し、予備成形品６を金型１から取り出した後、パーフェクトオーブン（タバイエスペック社製）にて３７０℃で１４時間焼成し、図２に示すように貫通孔を有して成形品としての焼成品（成形品）７を製造した。
【００１６】
実施例１に係る成形品は、ＰＴＦＥ樹脂製の成形物本体９と、この成形物本体９に埋め込まれた複数のＰＴＦＥ樹脂製チューブ４とからなり、前記チューブ４の両端は前記成形物本体９の外側に露出してチューブ４の穴部分（貫通孔）４ａが開放された構成となっている。
【００１７】
実施例１によれば、以下に述べる効果を有する。
１）成形物本体９に埋め込むチューブ４の長さには特に制約がなく、チューブ４の両端を金型の両端に渡って配置することで、成形物本体９の両端に及ぶ貫通孔４ａが得られる。例えば、１ｍ幅×１ｍ長さ×１ｃｍ高さの成形物の幅方向両端面に達する貫通孔を得ることができる。
【００１８】
２）また、成形物に形成される孔径は、成形物本体９に埋め込まれるチューブ４の内径寸法そのものによって得られるので、チューブ４の内径寸法を選定することで、ＰＴＦＥ樹脂製成形物に形成する孔径を制御することが容易に精度よくできる。
【００１９】
３）更に、チューブを直線状にした場合の直線精度を高くできる。
４）埋め込むチューブの数は体積の許容範囲内で任意に配置することができるので、ＰＴＦＥ樹脂製成形物に形成する孔数を制御することができる。
５）従来の成形物と比較して、成形圧力を高くすることができるので、硬度や剛性、機械的強度の高いＰＴＦＥ樹脂製シートが得られる。
６）表面や孔内表面は表面粗度が密であるため、非粘着性を阻害しない。
【００２０】
（実施例２）
図３（Ａ）〜（Ｃ）及び図４を参照する。但し、図１及び図２と同部材は同符番を付して説明する。
【００２１】
まず、変性ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを取り、これを金型１に入れてへらで均一にならし、第１の樹脂層１３ａを形成した。次いで、前記第１の樹脂層１３ａ上にφ０．２ｍｍ×φ０．７ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製チューブ４を複数本金型１に入る長さに切って並べた。これにより、第１のチューブ列が形成される。つづいて、前記第１の樹脂層１３ａ上に押え金型２を乗せ、金型１ごと加圧プレスにセットして０．６ＭＰａの圧力を掛けて仮成形をした（図３（Ａ）参照）。
【００２２】
次に、押え金型２を取り除き、第１の樹脂層１３ａの上に変性ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを入れ、これをへらで均一にならし、第２の樹脂層１３ｂを形成した。つづいて、前記第２の樹脂層１３ｂ上にφ０．２ｍｍ×φ０．７ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製チューブ４を複数本金型１に入る長さに切って並べた。これにより、第２のチューブ列が形成される。更に、ここに押え金型２を乗せ、金型１ごと加圧プレスにセットして０．６ＭＰａの圧力を掛けて仮成形をした（図３（Ｂ）参照）。
【００２３】
次に、押え金型２を取り除き、第２の樹脂層１３ｂの上に変性ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを入れ、これをへらで均一にならし、第３の樹脂層１３ｃを形成した。つづいて、前記第２の樹脂層１３ｂ上にφ０．２ｍｍ×φ０．７ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製チューブ４を複数本金型１に入る長さに切って並べた。これにより、第３のチューブ列が形成される。
【００２４】
更に、ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを入れ、これをへらで均一にならし、第４の樹脂層１３ｄを形成した。この後、ここに押え金型２を乗せ、金型１ごと加圧プレスにセットして１０ＭＰａの圧力を掛けて仮成形をし、予備成形品１６を製造した（図３（Ｃ）参照）。この後、押え金型２を外し、予備成形品１６を金型１から取り出した後、パーフェクトオーブン（タバイエスペック社製）にて３７０℃で１４時間焼成し、図４に示すように貫通孔を有して成形品としての焼成品（成形品）１７を製造した。
【００２５】
実施例２に係る成形品１７は、ＰＴＦＥ樹脂製の成形物本体１９と、この成形物本体１９に埋め込まれた複数のＰＴＦＥ樹脂製チューブ４とからなり、前記チューブ４の両端は成形物本体１９の外側に露出してチューブ４の穴部分４ａが開放された構成となっている。実施例２によれば、実施例１と同様な効果を有する。
【００２６】
（実施例３）
図５〜図１２を参照する。但し、図１、図２と同部材は同符番を付して説明を省略する。
本実施例３で使用される金型２１は、図５に示すように、升の底が抜けた形状をしており、埋設するＰＴＦＥチューブの外径より一回り小さな径を有した半割溝２２が金型上部の対面する縁に加工してある。また、前記金型２１の底部には、図示しない昇降治具により上下に昇降可能な別な金型（底板）２３が配置されている。この際、金型２１の縁の高さから底板２３の上面の高さを差し引いた高さがチューブ外径より高い位置になるように底板２３の高さを調整する。
【００２７】
まず、変性ＰＴＦＥモールディングパウダー（商品名：Ｍ１１２、ダイキン工業（株）製）１２０ｇを取り、これを底板２３の上部でかつ金型２１の内側に入れてヘラで均一にならし、第１の樹脂層１３ａを形成した。次いで、第１の樹脂層１３ａ上に、φ０．２ｍｍ×φ０．７ｍｍのＰＴＦＥ樹脂製チューブ４を、両端が前記金型２１の半割溝２２に架設するように複数本並べた。これにより、第１のチューブ列が形成された。
【００２８】
この際、各チューブ４の両端は金型２１の側面に沿わせ、チューブ４が真っ直ぐになるように引っ張りながら金型２１の側面に粘着テープ（図示せず）で固定した（図６参照）。
【００２９】
次に、金型２をこの上に載せて固定した（図７及び図８参照）。ここで、図７は金型及び樹脂層等の断面図、図８は図７の上面図を示す。つづいて、前記底板２３を第１の樹脂層１３ａを圧縮する方向（上方）に上昇させて、０．６ＭＰａの圧力を掛けて仮成形をした（図９参照）。この際、圧力を掛けた状態で金型２１に沿ってカッターナイフでチューブをカットし、金型２１の側面に粘着テープで固定したチューブ端部は取り除いた。
【００３０】
次に、底板２３の圧力を解除した後、金型２を取り外し、押し型２４を第１の樹脂層１３ａに押し当てながら昇降機構を操作して底板２３を下降させ、第１の樹脂層１３ａを下降させた（図１０参照）。この一連の操作を３回繰り返し行い、第１〜第３の樹脂層を仮成形した後、更にチューブを埋設しない第４の樹脂層１３ｄを仮成形した（図１１参照）。つづいて、仮成形した後、金型２１、底板２３、押し型２４を組んだ状態で加圧プレスにセットして１０ＭＰａの圧力をかけて本成形した(図１１参照)。更に、金型から取り出してパーフェクトオーブン（タバイエスペック社製）にて３７０℃で１４時間焼成し、図１３に示すように貫通孔を有して成形品としての焼成品（成形品）を製造した。
【００３１】
実施例３に係る成形品は、ＰＴＦＥ樹脂製の成形物本体２９と、この成形物本体２９に多数段に埋め込まれた複数のＰＴＦＥ樹脂製チューブ４とからなり、前記チューブ４の両端は成形物本体２９の外側に露出してチューブ４の穴部分４ａが開放された構成となっている。実施例３によれば、実施例１と同様な効果を有する。
【００３２】
（実施例４）
上記実施例３の手順で下記表１に示す変成ＰＴＦＥ製の成形物（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．６）を製作した。但し、成形物の幅、長さ、高さ、チューブの配置は図１３に示すとおりである。
【００３３】
【表１】
0004769381.tif 000002
【００３４】
（比較例１）
融点以上の温度で焼成したＰＴＦＥ樹脂粉末を粉砕したプレシンター樹脂を、未焼成のＰＴＦＥ樹脂粉末に混合して金型に充填した後、加圧成型し、融点以上の温度で焼成してＰＴＦＥ製多孔質体（成形物）を製造した。図１６は、比較例１によるＰＴＦＥ製多孔質体の気孔直径（Å：オングストローム）と気孔容積（％）との関係を示す特性図を示す。
【００３５】
（比較例２）
ＰＴＦＥ樹脂粉末に炭酸アンモニウム、アクリル、ナフタリン粉末等の昇華性粒子を気孔形成剤として混合し、金型に充填した後、加圧成型して気孔形成剤の昇華温度以上に加熱して気孔形成剤を除去し、更に融点以上の温度で焼成してＰＴＦＥ製多孔質体（成形物）を製造した。図１７は、比較例２によるＰＴＦＥ製多孔質体の気孔直径（μｍ）と累積気孔容積（％）との関係を示す特性図を示す。
【００３６】
上記実施例４のＮｏ．１〜Ｎｏ．６の成形物と比較例１，２の成形物の特性（表面粗度、表面硬度、流量、引張り強さ、引張り伸び、バブルリング）を比較した。下記表２、表３、表４、表５、表６は、夫々表面粗度、表面硬度、流量、引張り強さ、引張り伸びを示す。
【００３７】
【表２】
0004769381.tif 000003
【００３８】
【表３】
0004769381.tif 000004
【００３９】
【表４】
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【００４０】
【表５】
0004769381.tif 000006
【００４１】
【表６】
0004769381.tif 000007
【００４２】
但し、バブリング状況は、比較例１，２の場合はエアー圧力が高くなると（エアー流量が増すと）、隣り合った気泡同士が一体となって泡が大きくなるのに対し、実施例４のＮｏ．１〜Ｎｏ．６の場合はエアー流量が増しても隣り合った気泡同士が一体とならず独立しており安定している事が確認できた。また、チューブ径に応じて気泡の大きさが制御される。
【００４３】
なお、上記実施例では、成形物本体に形成された貫通孔が総て同じ径である場合について述べたが、これに限らない。例えば、図１４に示すように、貫通孔３１が成形物本体２９に放射状で且つ中心から外側に向うに連れて径が大きくなるような構成のものでもよい。また、図１５に示すように、貫通孔３２が格子状で、かつ貫通孔３２が内側から外側に向うに連れて径が大きくなる第１の穴列と、貫通孔３２が外側から内側に向うに連れて径が小さくなる第２の穴列のものを交互に配置した構成ものでもよい。更に、上記実施例では、チューブがストレートの場合について述べたが、これに限らず、カーブを描いた曲線状に埋め込んでもよく、この場合貫通孔の入口と出口を任意の場所に設けることができる。
【００４４】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、フッ素樹脂製成形物本体と、この成形物本体に埋め込まれた複数の非溶融タイプのフッ素樹脂製チューブとを具備し、前記チューブの両端は前記成形物本体の外側に露出してチューブの穴部分が開放された構成とすることにより、従来と比べ孔を深く形成できるとともに、孔径寸法や孔の直線性の精度が得られる低コストの貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物を提供できる。
【００４５】
また、本発明によれば、金型内に非溶融タイプのフッ素樹脂製チューブをセットする工程と、前記金型内に前記チューブの大部分が埋まるようにフッ素樹脂粉末を充填する工程と、前記チューブ及び前記粉末を金型内で一体に成形する工程とを具備した構成にすることにより、上記と同様、孔を深く形成できるとともに、孔径寸法や孔の直線性の精度が得られ、かつ低コストの貫通孔を有するフッ素樹脂製成形物の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の実施例１に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法を工程順に示す断面図。
【図２】図２は、実施例１に係るフッ素樹脂成形物の斜視図。
【図３】図３は、本発明の実施例２に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法を工程順に示す断面図。
【図４】図４は、実施例２に係るフッ素樹脂成形物の斜視図。
【図５】図５は、実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法に使用される金型及び底板の説明図。
【図６】図６は、実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の一工程の説明図で、第１のチューブ列を配置するまでの説明図。
【図７】図７は、実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の一工程の説明図で、金型を第１のチューブ列を含む第１の樹脂層上にセットするまでの説明図。
【図８】図８は、図７の平面図。
【図９】図９は、実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の一工程の説明図で、金型を第１のチューブ列を含む第１の樹脂層上にセットするまでの説明図。
【図１０】実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の一工程の説明図で、押し型を第１のチューブ列を含む第１の樹脂層上にセットするまでの説明図。
【図１１】実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の一工程の説明図で、押し型を第４の樹脂層上にセットするまでの説明図。
【図１２】実施例３に係るフッ素樹脂製成形物の製造方法の最終工程の説明図。
【図１３】本発明に係るフッ素樹脂製成形物の斜視図。
【図１４】本発明に係るフッ素樹脂製成形物の他の説明図。
【図１５】本発明に係るフッ素樹脂製成形物の更に他の説明図。
【図１６】比較例１によるＰＴＦＥ製多孔質体の貫通孔の直径（Ａ）と体積（％）との関係を示す特性図。
【図１７】比較例２によるＰＴＦＥ製多孔質体の機構直径（μｍ）と累積気孔容積（％）との関係を示す特性図。
【符号の説明】
１，２１…金型、
２…押え金型、
３，５，１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ…樹脂層、
４…チューブ、
４ａ…貫通孔、
６…予備成形品、
７…焼成品（成形品）、
２２…半割溝、
２３…底板、
２４…押し型、
２９…成形物本体、
３１，３２…貫通孔。
【図１】
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【図２】
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【図３】
0004769381.tif 000010
【図４】
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【図５】
0004769381.tif 000012
【図６】
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【図７】
0004769381.tif 000014
【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】
0004769381.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
0004769381.tif 000021
【図１５】
0004769381.tif 000022
【図１６】
0004769381.tif 000023
【図１７】
0004769381.tif 000024