(57)【要約】【課題】液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形を予測する。【解決手段】液晶ポリマーにより形成された材料特性データ取得用成形品を用いて、成形時の流動・固化によるせん断応力の積分値および分子配向状態と、線膨張係数の異方性との関係を、材料特性データとして取得する第１工程と、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる配向とせん断応力のデータを取得する第２工程と、材料特性データおよび射出成形品の対象部位における配向とせん断応力の積分値のデータから、対象部位の線膨張係数異方性データを換算する第３工程と、射出成形品の有限要素法モデルにて、換算された線膨張係数異方性データをマッピングする第４工程と、有限要素法モデルの構造解析を行って、温度を変化させた際に生じる膨張・収縮を計算する第５工程とを実施して、射出成形品の対象部位に生じる反り変形を予測する。【選択図】図１１
2012096488.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形材料として使用される液晶ポリマーにより形成された材料特性データ取得用射出成形品を用いて、データ取得対象部位の成形時の流動・固化によるせん断応力の積分値および分子配向状態と、データ取得対象部位の線膨張係数の異方性との関係を、材料特性データとして取得する第１工程と、
反り変形を予測したい射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる配向とせん断応力のデータを取得する第２工程と、
第１工程にて取得された材料特性データを用いて、第２工程にて取得された射出成形品の対象部位における配向とせん断応力の積分値のデータから、対象部位の線膨張係数異方性データを換算する第３工程と、
射出成形品の構造解析用有限要素法モデルにおいて、射出成形品の対象部位に相当する要素に、第３工程にて換算された線膨張係数異方性データをマッピングする第４工程と、
構造解析用有限要素法モデルを用いて構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際に要素に生じる膨張・収縮を計算する第５工程と、
を含み、射出成形品の対象部位に生じる反り変形を予測する液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【請求項２】
材料特性データ取得用射出成形品の複数のデータ取得対象部位について、液晶ポリマーの流動方向およびせん断応力の積分値を流動解析ＣＡＥにより計算するとともに、これらのデータ所得対象部位における流動方向とその直交方向についての線膨張係数を、ＴＭＡ（熱機械分析）により実測評価して、材料特性データを取得する、請求項１に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【請求項３】
第２工程において、反り変形予測したい射出成形品に相当する流動解析用モデルを用いて、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる配向とせん断応力のデータを、流動解析ＣＡＥにより取得する、請求項１に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【請求項４】
第１工程において、材料特性データ取得用射出成形品を複数の層に分割して、分割されたそれぞれの層毎に液晶ポリマーの配向および分子配向度、ならびに線膨張係数の異方性の関係を測定することにより、材料特性データを取得する、請求項１に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【請求項５】
第２工程において、反り変形予測したい射出成形品と同等もしくは近似する形状を有し、液晶ポリマーにより形成された配向解析用射出成形品を用いて、対象部位に相当する部位に生じた配向を測定することにより、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じた配向状態のデータを取得する、請求項１に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【請求項６】
材料特性データは、液晶ポリマーの流動方向と流動方向に直交する方向におけるせん断応力と線膨張係数との関係を含むデータである、請求項１から５のいずれか１つに記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶ポリマーにより形成された射出成形品において、成形後に加熱・冷却された際に射出成形品に生じる熱間反り変形を予測する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、射出成形品の成形材料として、液晶ポリマー（ＬＣＰ）が用いられている。液晶ポリマーは、薄肉であっても高剛性かつ高流動性という特徴を有しており、さらに低収縮率かつ高耐熱という特徴も有している。このような特徴により、液晶ポリマーは、高い寸法精度が要求される微細形状の成形に適しており、例えば、微細形状を有する電子部品やコネクタなどの成形品に利用されている。また、液晶ポリマーの有する高耐熱性により、このような電子部品やコネクタを基板上にリフロー実装することもできる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、液晶ポリマーは射出成形時の流動方向に強く依存するという物性（すなわち強い異方性）を有している。そのため、微細形状を有する成形品の形状や成形条件によっては、加熱（例えばリフロー実装）が行われる際に、成形品に生じる反り変形の挙動が大きく変化し、成形後の加熱により生じる反り変形を予測することが難しいという課題がある。
【０００４】
一方、近年、コネクタ等に代表されるような液晶ポリマー射出成形品では、さらなる寸法の高精度化や形状の微細化が求められており、このような仕様の成形品では、成形後の加熱により生じる成形品の反り変形についてもできる限り抑える必要がある。
【０００５】
従って、本発明の目的は、上記課題を解決することにあって、液晶ポリマーにより形成された射出成形品において、成形後の加熱により成形品に生じる反り変形を予測して、このような反り変形を抑制することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００７】
本発明の第１態様によれば、射出成形材料として使用される液晶ポリマー（ＬＣＰ）により形成された材料特性データ取得用射出成形品を用いて、データ取得対象部位の成形時の流動・固化によるせん断応力の積分値および分子配向状態と、データ取得対象部位の線膨張係数の異方性との関係を、材料特性データとして取得する第１工程と、
反り変形を予測したい射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる配向とせん断応力のデータを取得する第２工程と、
第１工程にて取得された材料特性データを用いて、第２工程にて取得された射出成形品の対象部位における配向とせん断応力の積分値のデータから、対象部位の線膨張係数異方性データを換算する第３工程と、
射出成形品の構造解析用有限要素法モデルにおいて、射出成形品の対象部位に相当する要素に、第３工程にて換算された線膨張係数異方性データをマッピングする第４工程と、
構造解析用有限要素法モデルを用いて構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際に要素に生じる膨張・収縮を計算する第５工程と、
を含み、射出成形品の対象部位に生じる反り変形を予測する液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【０００８】
本発明の第２態様によれば、材料特性データ取得用射出成形品の複数のデータ取得対象部位について、液晶ポリマーの流動方向およびせん断応力の積分値を流動解析ＣＡＥにより計算するとともに、これらのデータ所得対象部位における流動方向とその直交方向についての線膨張係数を、ＴＭＡ（熱機械分析）により実測評価して、材料特性データを取得する、第１態様に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【０００９】
本発明の第３態様によれば、第２工程において、反り変形予測したい射出成形品に相当する流動解析用モデルを用いて、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる配向とせん断応力のデータを、流動解析ＣＡＥにより取得する、第１態様に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【００１０】
本発明の第４態様によれば、第１工程において、材料特性データ取得用射出成形品を複数の層に分割して、分割されたそれぞれの層毎に液晶ポリマーの配向および分子配向度、ならびに線膨張係数の異方性の関係を測定することにより、材料特性データを取得する、第１態様に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【００１１】
本発明の第５態様によれば、第２工程において、反り変形予測したい射出成形品と同等もしくは近似する形状を有し、液晶ポリマーにより形成された配向解析用射出成形品を用いて、対象部位に相当する部位に生じた配向を測定することにより、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じた配向状態のデータを取得する、第１態様に記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【００１２】
本発明の第６態様によれば、材料特性データは、液晶ポリマーの流動方向と流動方向に直交する方向におけるせん断応力と線膨張係数との関係を含むデータである、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、液晶ポリマーの射出成形品についての成形時の流動・固化によるせん断応力の積分値および配向状態と、線膨張係数の異方性との関係を材料特性データとして取得し、この材料特性データを用いて、反り変形を予測したい射出成形品の流動・固化時に生じる対象部位の配向とせん断応力の積分値のデータから、対象部位の線膨張異方性データを換算することができる。さらに、この換算された対象部位の線膨張異方性データを、射出成形品の構造解析用有限要素法モデルにマッピングして構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際に生じる膨張・収縮を計算することができる。したがって、液晶ポリマー射出成形品の対象部位に生じる熱による反り変形を予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形の挙動例を示す模式図
【図２】液晶ポリマー射出成形品の流動方向の熱膨張挙動を示す図
【図３】液晶ポリマー射出成形品の流動直交方向の熱膨張挙動を示す図
【図４】本発明の実施の形態１にかかる液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法の主要な処理手順を示すフローチャート
【図５】材料特性データ取得用射出成形品およびその分割形態を示す図
【図６】材料特性データ取得用射出成形品（表層）における測定領域を示す図
【図７】実施の形態１の材料特性データの例を示す図
【図８】コネクタの外観図
【図９】配向解析用射出成形品の形態を示す図
【図１０】図９の配向解析用射出成形品におけるＡ−Ａ線断面図
【図１１】本発明の実施の形態２にかかる液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法の主要な処理手順を示すフローチャート
【図１２】実施の形態２の材料特性データの例を示す図
【図１３】構造解析用有限要素法モデルのメッシュの一部を示す模式説明図
【図１４】本発明の実施例における評価用平板成形品の形態を示す図
【図１５】実施例：射出成形条件を示す表
【図１６】実施例：各射出速度条件で成形された成形品各層における分子配向度の測定結果を示すグラフ
【図１７】実施例：マイクロ波分子配向計とＸ線回折による分子配向測定結果の関係を示すグラフ
【図１８】実施例：Ｘ線回折により求めた分子配向度と流動方向（配向方向）ＭＤおよび流動直交方向（配向直交方向）ＴＤの線膨張係数の関係を示すグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の実施の形態を説明するにあたって、液晶ポリマー（ＬＣＰ）の線膨張係数の異方性と、液晶ポリマーにより形成される射出成形品に対して、熱が付与された場合の反り変形の挙動とについて説明する。
【００１６】
図１に液晶ポリマー射出成形品に対して熱が付与された場合に生じる反り変形の挙動の例を示す。なお、図１では、縦軸に射出成形品の温度、横軸に時間を示している。また、このような射出成形品としてコネクタ等の部品を例として、このような部品が基板上にはんだを介してリフロー実装される際に、部品（射出成形品）に生じる反り変形の挙動を例として説明する。
【００１７】
図１に示すように、まず、射出成型用金型において液晶ポリマーが温度Ｔ１にて充填されて、成形品が金型より取り出され、その後、温度Ｔ３まで自然冷却される。この際、成形品に生じる反り変形量は比較的少ないが、熱収縮とともにひずみが成形品内部に蓄積される（区間１）。
【００１８】
その後、はんだを介して基板上に成形品が配置されて温度Ｔ２まで加熱が行われ、１回目のリフロー（昇温）が行われる（区間２）。この加熱の際、熱膨張により成形品に例えば山反り変形が生じる。なお、この加熱の際に成形品に蓄積されていたひずみは緩和される。
【００１９】
その後、温度Ｔ２から温度Ｔ３まで成形品が冷却されて、１回目のリフローが完了する（区間３）。この冷却による熱収縮により、熱膨張時とは逆の挙動として成形品に例えば谷反り変形が生じる。
【００２０】
次に、区間４にて、再び成形品に対して加熱が行われると（２回目のリフロー）、成形品に山反り変形が生じ、その後、区間５にて冷却が行われると（２回目のリフロー完了）、成形品の谷反り変形が生じる。
【００２１】
ここで、成形品における液晶ポリマーの流動方向（ＭＤ）の熱膨張挙動を図２に示し、流動直交方向（ＴＤ）の熱膨張挙動を図３に示す。なお、図２および図３では、縦軸に熱膨張の伸び量（μｍ）、横軸に温度（℃）を示している。
【００２２】
図２および図３におけるグラフの傾きが線膨張係数となり、液晶ポリマーの流動方向（ＭＤ）の線膨張係数と、流動直交方向（ＴＤ）の線膨張係数とは、明らかに相違している。これが液晶ポリマーの射出成形品における線膨張係数の異方性である。
【００２３】
このように液晶ポリマーの射出成形品では線膨張係数異方性を有しているため、成形後に加熱が行われた際に、液晶ポリマーの流動方向（ＭＤ）では、流動直交方向（ＴＤ）よりも熱膨張・収縮量が大きいという特徴を有する。
【００２４】
なお、図２および図３に示すように、区間１にて成形品内部に蓄積されたひずみが、１回目のリフロー加熱が行われる際に（区間２）緩和されるため、区間３以降の熱膨張挙動はほぼ一定した挙動を取ることになる。
【００２５】
本発明では、線膨張係数異方性を有する液晶ポリマーの射出成形品に対して、熱が付与された際に生じる反り変形の挙動を予測するものであり、特に、反り変形の挙動がほぼ一定となる１回目の昇温（リフロー加熱）以降の挙動を予測するものである。
【００２６】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
本発明の実施の形態１にかかる液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法について、図４に示すフローチャートに基づいて説明する。
【００２８】
まず、図４のフローチャートのステップＳ１にて、射出成形が行われた液晶ポリマーの材料特性データを取得する。
【００２９】
具体的には、液晶ポリマーにより形成された材料特性データ取得用射出成形品において、複数のデータ取得対象部位にて液晶ポリマーの分子配向状態（すなわち、分子配向および分子配向度）および線膨張係数の異方性の関係を測定する。
【００３０】
材料特性データ取得用射出成形品として、図５に示すように、例えば平板状の液晶ポリマー射出成形品１１を用い、この平板状成形品を複数の層に分割して、分割されたそれぞれの層毎に設定されたデータ取得対象部位にて液晶ポリマーの分子配向および分子配向度を測定する。平板状成形品１１の表面側に配置される表層１１ａと、内部に配置されるコア層１１ｂとでは、樹脂の流動状態が相違する場合がある。そのため、複数の層１１ａ、１１ｂ毎にデータ取得対象部位を設けて測定を行うことが好ましく、表層１１ａとコア層１１ｂとの間の中間層１１ｃにデータ取得対象部位を設けても良い。
【００３１】
また、このような材料特性データ取得用射出成形品１１としては、できるだけ樹脂の流動が揃うような形状（例えば平板状）の成形品を用いることが好ましい。
【００３２】
分子配向状態の測定は、図６に示す表層１１ａ（コア層１１ｂあるいは中間層１１ｃ）における円形の領域である分子配向状態測定領域１２（データ取得対象部位）にて行われる。また、この測定には、例えばマイクロ波式分子配向計等を用いることができる。また、射出速度の異なる複数の平板状成形品を用いて測定を行うことにより、様々な分子配向状態についてデータを測定することが好ましい。なお、このような分子配向状態の測定は、Ｘ線回折による測定を用いて行うこともできる。さらにマイクロ波式分子配向計による測定結果とＸ線回折による測定結果とを相関評価を行っても良い。
【００３３】
射出成形時の液晶ポリマーの流動・固化の際にせん断応力が生じ、これにより分子が引き伸ばされて分子配向が生じる。本実施の形態１では、せん断応力の向きを分子配向として測定しており、分子配向度については実測するか、あるいはせん断応力と分子配向度との関係について別途評価を行った後に、せん断応力から変換した分子配向度を用いても良い。
【００３４】
また、この平板状成形品におけるデータ取得対象部位において、例えばＴＭＡ（熱機械分析）装置等を用いて、配向方向（ＭＤ）および配向直交方向（ＴＤ）についての線膨張係数を測定する。この線膨張係数の測定は、図６に示すように、表層１１ａにおける線膨張係数測定領域１３（データ取得対象部位）にて行われる。
【００３５】
これらの測定結果により、液晶ポリマーの射出成形品において、配向方向と配向直交方向のそれぞれにおける配向度と線膨張係数との関係、すなわち、線膨張係数の異方性の関係が材料特性データとして取得される。図７は、この線膨張係数の異方性の関係の一例である。
【００３６】
次に、反り変形を予測したい射出成形品と同等もしくは近似する形状を有する液晶ポリマーにより形成された配向解析用射出成形品を用いて、対象部位に生じる分子配向状態のデータを取得する（ステップＳ２）。
【００３７】
例えば、反り変形を予測したい射出成形品が、図８に示すような形態のコネクタ１５であるような場合には、このコネクタ１５における液晶ポリマーにて形成されている部分に近似する形状を有する配向解析用射出成形品１６（図９参照）を用いて測定を行う。このような形状の近似化にあたっては、成形時の樹脂流動に大きな影響を与えない範囲にて行うことが好ましい。
【００３８】
具体的には、図９の配向解析用射出成形品１６の断面（図１０参照）において、例えば側面部分および平面部分に対象部位Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４を設定し、それぞれの対象部位Ｐ１〜Ｐ４に生じる分子配向状態のデータを取得する。
【００３９】
この分子配向状態（配向および配向度）の測定としては、測定範囲の局所化（小スポット化）が可能なＸ線回折による測定を用いることが好ましい。なお、この測定により、反り変形を予測したい射出成形品の対象部位において、分子配向と分子配向度（せん断応力の積分値に相応）とが測定される。
【００４０】
次に、ステップＳ１にて取得された材料特性データを用いて、ステップＳ２にて取得された射出成形品の対象部位における分子配向状態のデータから、それぞれの対象部位Ｐ１〜Ｐ４の線膨張係数異方性データを換算する（ステップＳ３）。これにより、それぞれの対象部位Ｐ１〜Ｐ４に分子配向状態に応じた線膨張係数異方性データが関係付けられる。
【００４１】
次に、反り変形を予測したい射出成形品の構造解析用有限要素法モデルにおいて、射出成形品の対象部位に相当するそれぞれの要素に、ステップＳ３にて換算された線膨張係数異方性データをマッピングする（ステップＳ４）。
【００４２】
このようなマッピング処理は、有限要素法モデルにおいて、反り変形予測を行いたい対象部位に線膨張係数異方性データを含む構造解析のための各種物性条件および境界条件を入力して、変換手段等を用いて、これらのデータおよび条件をモデルにおける要素に割り当てることにより行われる。
【００４３】
その後、構造解析用有限要素法モデルを用いて構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際にそれぞれの要素に生じる膨張・収縮を計算する（ステップＳ５）。
【００４４】
これらの要素に生じる膨張・収縮の計算結果に基づいて、例えば、図１に示すリフロー中およびリフロー後に射出成形品の対象部位に生じるような反り変形を予測することができる。
【００４５】
本実施の形態１の液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法によれば、材料特性データ取得用射出成形品において複数のデータ取得対象部位にて、分子配向状態および線膨張係数の関係である材料特性データを測定して、実際の射出成形品に実質的に相当する形状を有する配向解析用射出成形品の対象部位にて分子配向状態を測定して、材料特性データと関係付けることにより、反り変形を予測したい対象部位における線膨張係数異方性データを換算することができる。そして、このように換算された線膨張係数異方性データを用いて、構造解析用有限要素法モデルを用いて構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際に要素、すなわち対象部位に生じる膨張・収縮を計算することができる。したがって、線膨張係数の異方性を有するため、熱付与による反り変形の挙動予測が難しいという特徴を有する液晶ポリマーの射出成形品において、本実施の形態１に方法を用いることにより、成形後の熱付与による反り変形の挙動を予測することができる。
【００４６】
また、このような反り変形の予測結果に基づいて、液晶ポリマーの材料、成形品の形状、および成形条件のいずれかを変えて、再度反り変形の予測を行うことにより、反り変形が少なくなるような最適条件を見出すような設計手法を実現できる。
【００４７】
また、材料特性データとして、複数種類の液晶ポリマーについて個別に材料特性データを取得しておき、射出成形品に使用される液晶ポリマーの種類に応じて材料特性データを選択して使用するようにしても良い。
【００４８】
（実施の形態２）
なお、本発明は上記実施の形態１に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の実施の形態２にかかる液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形予測方法について、図１１のフローチャートを用いて説明する。
【００４９】
上記実施の形態１では、射出成形品における分子配向状態を実測により取得する方法であるのに対して、本実施の形態２では、流動解析ＣＡＥを活用して、分子配向状態に相当するデータである流動方向（配向）およびせん断応力の積分値（配向度）を取得する方法である。
【００５０】
まず、図１１のフローチャートのステップＳ１１において、材料特性データを取得する。具体的には、材料特性データ取得用射出成形品の複数のデータ取得対象部位について、成形時の液晶ポリマーの流動・固化における流動方向およびせん断応力の積分値を、流動解析ＣＡＥにより計算する。
【００５１】
また、材料特性データ取得用射出成形品を用いて、データ取得対象部位における流動方向とその直交方向についての線膨張係数を、ＴＭＡ（熱機械分析）装置を用いて実測する。これらの解析および実測結果を用いて、成形時の流動・固化によるせん断応力の積分値および分子配向状態と、線膨張係数の異方性との関係を、材料特性データとして取得する。このように取得された材料特性データの例を図１２に示す。
【００５２】
次に、反り変形を予測したい射出成形品に相当する流動解析用モデルを用いて、射出成形品の流動・固化時に対象部位に生じる分子配向（すなわち、流動方向）とせん断応力の積分値のデータを、流動解析ＣＡＥにより計算して取得する（ステップＳ１２）。
【００５３】
次に、ステップＳ１１にて取得された材料特性データを用いて、ステップＳ１２にて取得された射出成形品の対象部位における分子配向とせん断応力の積分値のデータから、それぞれの対象部位の線膨張係数異方性データを換算する（ステップＳ１３）。これにより、それぞれの対象部位に個別に線膨張係数異方性データが関係付けられる。
【００５４】
次に、反り変形を予測したい射出成形品の構造解析用有限要素法モデルにおいて、射出成形品の対象部位に相当する要素に、ステップＳ１３にて換算された線膨張係数異方性データをマッピングする（ステップＳ１４）。
【００５５】
例えば、３次元流動解析ソフトによる流動解析結果および線膨張係数異方性データを含む物性および境界条件を、変換手段を用いて、有限要素法モデルの各要素の集まりであるメッシュに割当てることにより、構造解析ＣＡＥの入力情報が作成される。
【００５６】
図１３は、構造解析用有限要素法モデル２１におけるメッシュの一部の模式説明図である。図１３に示すように、メッシュにおける個々の要素では流動方向（ＭＤ）が算出されており、この流動方向（ＭＤ）に関係付けられた線膨張係数異方性データ２２が個別に割り当てられた入力情報が作成される。
【００５７】
このような入力情報に基づいて、構造解析ＣＡＥを用いて構造解析を行うことにより、射出成形品の温度を変化させた際に各要素に生じる膨張・収縮量を計算することができる（ステップＳ１５）。
【００５８】
本実施の形態２では、流動解析ＣＡＥを用いているため、分子配向状態などを解析により取得できる。実測して取得する場合と比して、データ取得対象部位の点数を多く設定することができる。
【００５９】
また、流動解析用モデルを用いて、射出成形品の流動・固化時に生じる配向およびせん断応力の積分値のデータを取得しているため、反り変形を予測する対象部位を多く設定することができる。例えば、構造解析用有限要素法モデルにおける全ての要素において、反り予測を行うことも可能となり、綿密な反り変形予測を行うことができる。
【００６０】
特に、本実施の形態２の予測方法を採用することにより、実際の射出成形品を成形する前に、その成形品に対する熱付与により生じる反り変形を予測することができるため、設計段階にて反り変形を抑制できる条件を容易に見出すことが可能となる。したがって、反り変形が少なくなるような条件を見出してから金型を製作すればよく、金型等の製作コストを抑制することができる。
【実施例】
【００６１】
次に、本発明の実施例について説明する。本実施例は、上記実施の形態１の反り予測方法を用いたものである。
【００６２】
本実施例では、液晶ポリマー射出成形品の線膨張係数分布を把握するために必要な局所分子配向測定へのＸ線回折の適用性を評価するとともに、局所分子配向と線膨張係数の関係を評価したものである。
【００６３】
（実験方法）
（試料作製）
図１４に評価用平板成形品（材料特性データ取得用射出成形品に相当）５１の外観図を示す。なお、図１４（Ａ）が側面図、（Ｂ）が正面図である。図１１に示すように、評価用平板成形品５１は、幅５０×長さ１００×厚さ０．５［ｍｍ］の平板部５２と、流動方向を揃えるファンゲート５３とを有する。液晶ポリマー成形材料としてはポリプラスチックス株式会社製ベクトラＳ４７５を用いた。成形はプランジャ径４０ｍｍ、最大型締力１７６４ｋＮのインライン式射出成形機(Ｓｉ−１８０ＩＩＩ、東洋機械金属株式会社製)を用いて、図１５の表に示す成形条件にて行った。成形品５１の平板部５２を研削(配向状態が摩擦熱により変化しないように、冷却水を十分に与えて加工した)により厚み方向に０．１ｍｍずつ５分割し、表面から３層を順に表層５４ａ(裏面０．４ｍｍ研削)、中間層５４ｂ(表面０．１ｍｍ、裏面０．３ｍｍ研削)、コア層５４ｃ(表面０．２ｍｍ、裏面０．２ｍｍ研削)として分子配向評価部分５４としてそれぞれの試料を作成した（図１４（Ｃ）および（Ｄ）参照）。
【００６４】
（分子配向および線膨張係数の評価）
次に、株式会社リガク製ＲＩＮＴ−ＲＡＰＩＤを用いて測定径３００μｍの透過式広角Ｘ線回折により分子配向を測定して定量化を行った。
【００６５】
分子配向度は、得られたデバイ環からピークが現れた２θ＝１９．８°の強度プロファイルを求め、そのピーク強度の半値幅により算出した。比較対象として、王子計測機器株式会社製マイクロ波分子配向計ＭＯＡ−３０１２Ａでも測定を行った。
【００６６】
図１４に示す分子配向評価部分５４から、流動・固化時における液晶ポリマーの流動方向（ＭＤ）と流動直交方向（ＴＤ）の試験片を切り出した後、熱機械分析装置（ＴＭＡ−５０、株式会社島津製作所製）を用いて熱ひずみ量を測定し、ＪＩＳ  Ｋ７１９７に基づき線膨張係数を算出した。
【００６７】
（測定結果・考察）
（分子配向度）
各射出速度条件で成形された成形品各層における分子配向度の測定結果を図１６に示す。射出速度５０ｍｍ／ｓおよび１００ｍｍ／ｓでは，表層、中間層、コア層の順に分子配向度は小さくなり、金型表面に近いほど、大きなせん断ひずみが発生していると推察される。しかしながら、射出速度２５ｍｍ／ｓの条件では、表層に比べ中間層の分子配向度が高い。このような傾向は、液晶ポリマーの固化層が中間層付近まで成長した結果、固液界面（固化層表面）における局所流速が高まることと、分子配向は固化直前の分子が受けるせん断ひずみに依存することにより、中間層の分子配向度が表層よりも高くなるためである。
【００６８】
次にマイクロ波分子配向計およびＸ線回折の分子配向度の測定結果から両者の相関性を評価した。図１７にマイクロ波分子配向計とＸ線回折による分子配向測定結果の関係を示す。両者の相関係数の２乗、すなわちＲ２＝０．７４７８となり、おおよその相関関係があると考えられる。なお、マイクロ波分子配向計の測定範囲内で局所の分子配向度に分布がないか、Ｘ線回折の測定点数を増やして評価することで、ばらつきの原因を考察することもできる。
【００６９】
（線膨張係数）
図１８にＸ線回折により求めた分子配向度と流動方向（配向方向）ＭＤおよび流動直交方向（配向直交方向）ＴＤの線膨張係数の関係を示す。各分子配向度において流動直交方向ＴＤの線膨張係数が流動方向ＭＤの線膨張係数より大きく、明確な異方性が見られた。また、分子配向度が大きくなるにつれて、流動直交方向ＴＤの線膨張係数は大きく、流動方向ＭＤの線膨張係数は小さくなり、異方性が強くなる傾向が確認された。流動直交方向ＴＤおよび流動方向ＭＤともにその傾向は分子配向度との相関が見られるため、この関係を材料特性データとして蓄積しておけば、Ｘ線回折により成形品の線膨張係数の異方性分布を把握することが可能であると考えられる。
【００７０】
ただし、射出速度２５ｍｍ／ｓの流動方向ＭＤ（表層、中間層の測定データ）では、分子配向度が高いにもかかわらず、大きな線膨張係数を示した。そのため、固化層成長の影響やスプルランナの固化が評価部分の成形性に影響していないか検討しておく必要がある。一般的に、液晶ポリマーは高速射出で成形される場合が多いため、このような影響は小さいと考えられるが、射出速度が十分でなく、充填中に固化層の成長が顕著な場合の材料特性データについても十分に蓄積しておくことが望ましい。
【００７１】
本実施例より、液晶ポリマー平板射出成形品の層毎の分子配向度と線膨張係数異方性の関係を示す材料特性データを得ることができた。
【００７２】
また、このようにして取得した材料特性データを用いることで、反り変形を予測したい液晶ポリマー射出成形品における分子配向度から、線膨張係数分布を推定することができる。このように推定された射出成形品における線膨張係数分布のデータを用いることで、射出成形品に対して熱が付与された場合に生じる膨張・収縮を構造解析により計算することができ、液晶ポリマー射出成形品の熱間反り変形を予測することが可能となる。
【００７３】
また、本実施例からは、Ｘ線回折を用いたスポット径３００μｍの分子配向測定とマイクロ波分子配向測定には相関があることが判った。そのため、測定対象に応じて、適切な測定方法を採用することができる。
【００７４】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【符号の説明】
【００７５】
１１  材料特性データ取得用射出成形品（平板状成形品）
１１ａ  表層
１１ｂ  コア層
１１ｃ  中間層
１２  分子配向状態測定領域
１３  線膨張係数測定領域
１５  コネクタ
１６  配向解析用射出成形品
２１  構造解析用有限要素法モデル
２２  線膨張係数異方性データ
５１  評価用平板成形品
５２  平板部
５３  ファンゲート
５４  分子配向評価部分（試料）
Ｐ１〜Ｐ４  対象部位
【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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【図１７】
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【図１８】
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