(57)【要約】【課題】熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品において、成形後に発生する反りを改善し、寸法精度の優れた薄肉成形品を製造可能とする製造方法を提供する。【解決手段】熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品を成形後に加熱中に加圧する第１の工程と、前記第１の工程後に冷却中に加圧する第２の工程とを有し、好ましくは第１の工程における加熱温度が１００〜１８０℃であり、更に好ましくは前記第１の工程およびまたは前記第２の工程における加圧力が１×１０-2〜２×１０-1ＭＰａであり、前記第１の工程において加熱加圧用冶具を使用し、前記第２の工程において冷却加圧用冶具を使用する製造方法。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品の製造方法であって、前記薄肉成形品を成形後に加熱中に加圧する第１の工程と、前記第１の工程後に冷却中に加圧する第２の工程とを有することを特徴とする薄肉成形品の製造方法。
【請求項２】
前記第１の工程における加熱温度が１００〜１８０℃である請求項１に記載の薄肉成形品の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程およびまたは前記第２の工程における加圧力が１×１０-2〜２×１０-1ＭＰａである請求項１又は２に記載の薄肉成形品の製造方法。
【請求項４】
前記加熱中に加圧する手段が加熱加圧用冶具であり、冷却中に加圧する手段が冷却加圧用冶具である請求項１ないし３のいずれかに記載の薄肉成形品の製造方法。
【請求項５】
前記加熱加圧用冶具内および冷却加圧用冶具内において、前記薄肉成形品を固定する手段が固定冶具である請求項１ないし４のいずれかに記載の薄肉成形品の製造方法。
【請求項６】
前記固定冶具は、２枚の板状体からなるものである請求項５に記載の薄肉成形品の製造方法。
【請求項７】
前記薄肉成形品を前記固定冶具に挟み、前記固定冶具を前記加熱加圧用冶具に挟み込み加熱加圧する第１の工程、次いで前記固定冶具を前記加熱加圧用冶具から取り出し、前記冷却加圧用冶具に挟み込み冷却加圧する第２の工程を有する請求項１に記載の薄肉成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性薄肉成形品の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性樹脂を用いた場合、その樹脂の持つ性質から熱可塑性樹脂を用いた場合では到底成し遂げられないような成形品を成形することが可能である。特に薄肉形状の成形品は、ある一定の圧力と温度粋で粘度が急速に低下する熱硬化性樹脂の特性を活かし、大型の薄肉成形品を効率よく生産することが可能である。一方、熱硬化性樹脂に限らず、成形後に発生する反りは、高精度の成形品を開発する上で大きな難問となっている。反りの原因としては材料基材の配向による線膨張係数の差、成形品の表裏間における冷却スピードの差、成形時に発生する残留応力の発生等、様々な要因が考えられるが、いずれの原因も反り問題を解決するのに十分な対応策を構築できていなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明は、従来の熱硬化性樹脂の薄肉成形品が持つ反りを大幅に改善し、常温時において寸法精度に優れた熱硬化性薄肉成形品を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
このような目的は、下記の本発明（１）〜（７）によって達成される。
（１）熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品の製造方法であって、前記薄肉成形品を成形後に加熱中に加圧する第１の工程と、前記第1の工程後に冷却中に加圧する第２の工程とを有することを特徴とする薄肉成形品の製造方法。
（２）前記第１の工程における加熱温度が１００〜１８０℃である（１）に記載の薄肉成形品の製造方法。
（３）前記第１の工程およびまたは前記第２の工程における加圧力が１×１０-2〜２×１０-1ＭＰａである（１）又は（２）に記載の薄肉成形品の製造方法。
（４）前記加熱中に加圧する手段が加熱加圧用冶具であり、冷却中に加圧する手段が冷却加圧用冶具である（１）ないし（３）のいずれかに記載の薄肉成形品の製造方法。
（５）前記加熱加圧用冶具内および冷却加圧用冶具内において、前記薄肉成形品を固定する手段が固定冶具である（１）ないし（４）のいずれかに記載の薄肉成形品の製造方法。
（６）前記固定冶具は、２枚の板状体からなるものである（５）に記載の薄肉成形品の製造方法。
（７）前記薄肉成形品を前記固定冶具に挟み、前記固定冶具を前記加熱加圧用冶具に挟み込み加熱加圧する第１の工程、次いで前記固定冶具を前記加熱加圧用冶具から取り出し、前記冷却加圧用冶具に挟み込み冷却加圧する第２の工程を有する（１）に記載の薄肉成形品の製造方法。
【発明の効果】
【０００５】
熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品の製造方法において、成形品をある一定の高温度域を維持させながら加熱加圧し、その後ある一定の低温度域まで加圧したまま冷却させることにより、成形後に成形品が持っている反りを抑制し、より高精度な薄肉成形品を製造可能とする薄肉成形品の製造方法である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、本発明の薄肉成形品の製造方法（以下、「製造方法」という）について説明する。本発明の製造方法は、熱硬化性樹脂を用いた薄肉成形品の製造方法であって、この薄肉成形品を成形後に加熱中に加圧する第１の工程と、前記第１の工程後に冷却中に加圧する第２の工程とを有することを特徴とする。
【０００７】
本発明の製造方法に用いられる薄肉成形品（以下、「成形品」ということがある）の成形材料としては、特に限定されないが、フェノール樹脂成形材料を用いることが好ましい。更にこの中でも低粘度の成形材料グレードを用いることが好ましい。これにより、成形工程中に必要な成形圧力を低減することが可能となり、残留応力の少ない成形品を得ることができるとともに成形直後の成形品としても、より反りの少ない成形品を得ることができる.
【０００８】
本発明では、成形品の成形後に加熱用冶具内で加熱中に加圧する第１の工程を有する。加圧方法としては特に限定されないが、汎用の油圧プレス機等を使用することができる。この際、成形品を直接プレス機の上板と下板の間に挟んで直接加熱加圧しても良いが、後述する加熱加圧用冶具に成形品を挟んでこの冶具をプレス機にて加圧する方法が好ましい。
この時のプレス機による加圧力は１×１０-2〜２×１０-1ＭＰａが好ましい。前記下限値未満では、十分な反り矯正ができず、前記上限値を超えると過剰な圧力により成形品に変形が生ずることがある。
【０００９】
本発明では、成形品の成形後に冷却用冶具内で冷却中に加圧する第２の工程を有する。加圧方法としては特に限定されないが、加熱時と同様に汎用の油圧プレス機を使用することができる。この際も加熱時と同様に後述する冷却加圧用冶具を用いることが好ましい。
この時の加圧力は１×１０-2〜２×１０-1ＭＰａが好ましい。前記下限値未満では、十分な反り矯正ができないことがあり、前記上限値を超えると過剰な圧力により成形品に変形や割れが生ずることがある。
【００１０】
また本発明に於ける加熱条件は加熱温度１００〜１８０℃であることが好ましい。前記下限値未満では熱による変形の発現が遅くなり、効率よく反り矯正が実施できない。また前記上限値を超えると、一般的な熱硬化性樹脂の金型温度以上となるため、熱劣化による成形品の強度が低下することがある。
また高温域で、成形品と冶具との間に線膨張差による寸法変化が発生し、成形品にワレが発生することがある。
【００１１】
本発明に於ける加熱時間は対象成形品の大きさにもよるが、２〜６分であることが好ましい。前記上限値を超えると反り矯正サイクル増加により生産効率が悪くなる。また前記下限値未満では成形品が十分に加熱できず、反り矯正ができない可能性がある。  
【００１２】
また本発明では、冷却条件は冷却時間が５分〜２０分で５０℃以下であることが好ましい。冷却時間が前記上限値を超えると生産性が落ち、経済的に問題となり、前記下限値未満では十分な冷却効果が得られないことがある。
冷却温度が、５０℃を超えると成形品の形状および厚みによっては再度熱変形を起こして反りが発生することがある。
【００１３】
本発明では、成形品を油圧プレス機等で加熱加圧する時には加熱加圧用冶具を使用することが好ましく、冷却加圧する時には冷却加圧用冶具を使用することが好ましい。両冶具を使用することにより、加熱／冷却が簡単に実施でき、作業効率上好ましい。
【００１４】
また、加熱加圧用冶具と冷却化圧用冶具とは別々であることが好ましい。加熱と冷却を１つの冶具で実施してもかまわないが、同一の冶具では加熱冷却に伴う熱交換に時間がかかり非能率的であり、またヒーターや冷却水等を流すルートを確保すると設備が大型化して実用的ではない。
【００１５】
本発明では、直接加熱加圧用冶具又は冷却化圧用冶具に成形品を挟み込む方法も好ましいが、より好ましくは成形品を固定する固定冶具を使用する。固定冶具に成形品を挟み込み、この固定冶具を更に加熱加圧用冶具及び冷却加圧用冶具に挟み込むことにより、加圧中に成形品がずれることがなく、均一な加圧が可能となる。
【００１６】
固定冶具は通常、２枚の板状体の間に成形品を挟み込むものであり、更に少なくとも１枚の面に成形品の位置決めができる位置決め部を有することが好ましい。位置決め部の形状は特に限定されないが、成形品（２）が図１に示す形状の場合は、２枚の板状の下板に成形品の位置決めが可能なように凹部（８）と、凹部内に凸部を有していることが好ましい。
【００１７】
固定冶具の材質は、特に限定されないが、取り扱いやすさ、コスト、加工し易さ等を鑑みてアルミニウムが好ましい。
【実施例】
【００１８】
次に、本発明の製造方法をステップ毎に詳しく説明する。
【００１９】
１．成形品用成形材料の作製
成形品の成形には、フェノール樹脂成形材料を用いた。
成形材料全体に対して、オルソ・パラ比が１．２のノボラック型フェノール樹脂（数平均分子量８００）２４重量％、ビスフェノールＦ１６重量％、ヘキサミン８重量％を２本ロールミルにて５０℃３０分間溶融混合した後、取り出して粉砕した。これにレゾルシン３重量％、水酸化カルシウム４重量％、ガラス繊維３３重量％、炭酸カルシウム１０重量％、離型剤を２重量％混合し、これを１００℃の２軸混練ロールにて６分間溶融混練し、冷却後粉砕してフェノール樹脂成形材料 を得た。
【００２０】
２．薄肉成形品の成形
また試験に用いた薄肉成形品（２）はトランスファー成形用の金型を用いて成形した。まずタブレットマシーンにより、前記材料を直径３０ｍｍ、厚さ１０ｍｍ程度のタブレット状に予備成形する。
前記予備成形品を高周波予熱機で予熱した後、上型下型１７０℃に保たれた成形金型の金型プランジャー部に投入する。プランジャー部は油圧によりそれぞれ独立して稼動可能で、材料投入後金型を閉じ、プランジャー部に個々に約４０〜５０ＭＰａの圧力を負荷することにより前記成形材料が溶融し、成形品を形作る金型キャビティ内に充填していく。充填後、硬化時間として４分間放置後、型開により、パーティング面を開け、長さ４００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ：０．４〜０．９ｍｍからなる枠状の薄肉成形品（２）を得た。なお、図４に一連の成形作業のフロー図を示す。
【００２１】
３．反り矯正の実施
図１〜図３を用いてその概要を説明する。
用いた反り矯正冶具は３種類である。一つは薄肉成形品（２）を上下から直接挟み込み、加熱及び冷却を受ける固定冶具（１）である。固定冶具（１）内部に薄肉成形品（２）の形状に合わせて凹凸を施すと、薄肉成形品（２）を挟み込む際の位置決めを行うことができると共に均一な荷重を掛けることが可能であり好ましい。
【００２２】
固定冶具（１）の大きさは薄肉成形品（２）の大きさを考慮し、約４５０×２５０×３０ｍｍとした。今回の実施にあたって、固定冶具（１）の上板は平面構造とし、下板に位置決めを行う為の位置決め部（８）を設けた。図２にその形状を示す。これにより、上下板に凹凸を設けた場合に比べ、上下間の凹凸の位置ズレが少なく、且つ片面の加工が簡略化でき、経済的に冶具を作製することが可能となる。また薄肉成形品（２）に均一に荷重を掛けるため、成形品を固定冶具（１）に組み込んだ場合、上板と下板の隙間が約０．２ｍｍとなるように位置決め部（８）を作製した。
【００２３】
他の二つはそれぞれ、加熱用冶具（３）と冷却用冶具（４）である。いずれも固定冶具（１）を上下より挟み込み、所定の熱および圧力を固定冶具（１）に加える冶具である。加熱用冶具（３）と冷却用冶具（４）の大きさは固定冶具（１）の大きさに合わせ約５００×２５０×１１０ｍｍとし、上下板をヒンジにより開閉できる構造とした上で、固定冶具（１）が上下板の間に挿入できるよう、ストッパー（９）を用いて隙間を設けた。
また下板はボルト締めにより台座に固定可能とし、冶具を開いた際に上板の自重により、冶具が転倒するのを防止している。
【００２４】
加熱用冶具（３）は上下板にそれぞれスティックヒーター（５）を収めるための貫通孔が開いており、ここにスティックヒーター（５）を差込み、所定の温度域まで昇温することが可能となっている。
【００２５】
なお、昇温は別体の温度調節機（６）を使用しておりＰＣＤ制御にて温度を管理している。また冷却用冶具（４）は冷却水を通す貫通孔が開いており、各孔に冷却用ホース（７）を接合することで冷却用冶具の水冷を可能としている。
なお、冷却水はチラーユニットによる冷水を使用することも可能であるが、本検討では工業用水（約２５℃）を使用した。
【００２６】
反り矯正は、加熱条件として加熱冶具温度１５０℃、加熱時間２分間、冷却条件として冷却時間１０分間で実施した。また加圧機は、油圧式の汎用プレス機を２台用いた。個々に加熱用冶具（３）と冷却用冶具（４）の下板を台座に取り付け、固定冶具（１）をプレス間で移動させて用いることにより矯正を行った。加圧力は加熱用冶具（３）、冷却用冶具（４）ともに２×１０-2ＭＰａにて実施した。
【００２７】
４．薄肉成形品の評価
１）反り測定試験
定盤の上に薄肉成形品を設置し、四隅四点に約１００ｇの重りを乗せた上で、成形品の各ポイント１６点をミツトヨ社製非接触三次元測定機にて測定した。
各ポイントでの成形品高さから図面寸法を差し引いた値を簡易的な反り測定値として、その最大値を各成形品の反り量とした。
上記条件で測定し、得られた結果を表１に示す。
【００２８】
【表１】
2005288759.tif 000002
【００２９】
実施例は本発明の製造方法で反り矯正を実施した成形品であり、比較例は反り矯正を行っていない。
反り量は両者で約２倍近い差があることが認められた。
今回検討した薄肉成形品以外への適用においては、成形品の肉厚、面積、およびその形状等により差異があるため、反り矯正前後での反り量の変化も差が出てくるが、加圧しながら成形温度域付近まで該当成形品を加熱用冶具内で昇温させ、その後、加圧しながら冷却用冶具内で急冷させることにより、該当成形品が持っている反り量を低減できることが期待できる。
このように成形工程内での特別な条件調整等を行うことなく、寸法精度に優れた薄肉成形品を得ることができたため、薄肉成形品の製造方法として、好適な方法であることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、熱硬化性樹脂を用いた反りの少ない寸法精度に優れた薄肉成形品を製造する方法として好適に適応される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の固定冶具の一例を示す外観図
【図２】本発明の加熱冶具の一例を示す外観図
【図３】本発明の冷却冶具の一例を示す外観図
【図４】成形作業の工程フロー図
【符号の説明】
【００３２】
１  固定冶具
２  薄肉成形品
３  加熱用冶具
４  冷却用冶具
５  スティックヒーター
６  温度調節機
７  冷却用ホース
８  位置決め部
９  ストッパー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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