(57)【要約】【課題】型内に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化させる製造方法において、割れや欠けの無い熱硬化性樹脂成形品を簡便かつ良好な生産性で製造する方法を提供する。【解決手段】型上部と熱硬化性樹脂の間に、密閉された気層部を設けることで離型時に金型と熱硬化性樹脂の間に空気が入り込み、割れや欠けの無い熱硬化性樹脂成形品を製造することができる。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
型内に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化させる製造方法であって、型上部と熱硬化性樹脂の間に、密閉された気層部を設けることを特徴とする熱硬化性樹脂の製造方法。
【請求項２】
型上部と硬化後の樹脂を分離する際、密閉された気層部が加圧状態になっていることを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性樹脂の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は熱硬化性樹脂の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
光学製品の製造には透明性や耐熱性の高いガラス材料が一般的に用いられているが、近年ではコスト面や軽量化及び加工がし易いなどのことから熱硬化性の樹脂が使用されるようになってきている。このため高い透明性と耐熱性をもった熱硬化性樹脂の開発が進められている。光学製品の透明性や屈折率などの光学性能を担保するためには製品の光学面の表面粗度を限りなく小さくする必要があり、成形金型の表面は鏡面仕上げされることが一般的である。
【０００３】
しかし、鏡面仕上げを施した成形金型は、成形品と金型表面が密着し、離型時の離型抵抗が大きくなることで、成形品に割れ、欠けが生じやすくなり、製品収率が低下する問題が挙げられる。この成形品の割れ、欠けの発生を抑制する手段として金型表面に離型膜処理を行い、光学製品を製造する方法（例えば特許文献１）がある。この方法では金型表面から成形品が剥がれやすくなるため離型時の離型抵抗は小さくなり、成形品に割れや欠けが発生を抑制することができる。しかし、加熱硬化時に発生する硬化反応収縮によっても金型表面から樹脂が剥がれやすくなるため、ヒケ欠陥や転写不良を誘発しやすくなる問題がある。そのため、ヒケ欠陥の発生を抑制する手段を別途講じる必要があり、成形装置や成形方法が複雑になる。
【０００４】
また特許文献２では金型形状によって成形品に薄肉な部分を形成し、その薄肉部分を傷つけることで通気孔を形成し離型時に金型と成形品間に空気が入り真空状態を回避する方法が提案されている。しかし、この方法では成形品の一部を傷つけることが前提であり、硬くて脆い熱硬化性樹脂を用いると、他の部分にヒビや割れが派生する問題が挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開１９９３／１６１４６号公報
【特許文献２】特開１９９３／１７１２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、ヒケ欠陥や表面転写不良がなく、また成形品に割れや欠けがほとんど発生しない熱硬化性樹脂成形品の製造方法の開発を課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、前記課題の解決のため鋭意研究を重ねた結果、金型と樹脂の間に密閉された気層部を設けることで成形品に割れや欠けをほとんど発生させずに熱硬化性樹脂の成形品を製造できることを見出した。
すなわち、本発明は以下の構成を有するものである。
【０００８】
（１）型内に熱硬化性樹脂を注入し、加熱硬化させる成形方法であって、型上部と熱硬化性樹脂の間に、密閉された気層部を設けることを特徴とする熱硬化性樹脂の製造方法。
【０００９】
（２）型上部と硬化後の樹脂を分離する際、密閉された気層部が加圧状態になっていることを特徴とする（１）に記載の熱硬化性樹脂の製造方法。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によればヒケ欠陥や表面転写不良がほとんどなく、また割れや欠けのほとんど無い熱硬化性樹脂の成形品を簡便かつ生産性良く製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】熱硬化性樹脂の成形装置の概略図である。
【図２】比較例１、２の上金型、また下金型に使用する金型の正面概略図である。
【図３】実施例１の上金型に使用する金型の正面概略図である。
【図４】実施例１の上金型に使用する金型の側面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の熱硬化性樹脂成形品の成形方法の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の熱硬化性樹脂成形品の製造方法を行うのに好適な装置の一例を示す。
【００１４】
図１の装置は固定型１と、固定型１と平行を保った状態で上下移動する移動型２と、固定型１に固定された下金型３と、移動型２に固定された上金型４と、移動型２を動作させるためのサーボモーター５により構成される。
【００１５】
本発明では、移動型２が上昇した状態で、熱硬化性樹脂を下金型３の上に注入し、その後に移動型２を下降させて上金型４と下金型３で熱硬化性樹脂を挟み込んだ状態で熱硬化性樹脂を加熱して硬化させる。
【００１６】
熱硬化性樹脂を加熱するために、上金型４と下金型３にはそれぞれ、図示されない加熱ヒーターと温度測定器、温度調節器が設けられている。熱硬化性樹脂の硬化反応のバラツキを小さくするという観点から、上金型４および下金型３の表面温度バラツキは２℃以下、更には１℃以下であることが望ましい。
【００１７】
また、熱硬化性樹脂の加熱を速やかに行うために、上金型４および下金型３は、熱硬化性樹脂を塗布する前にあらかじめ加熱しておいても良い。
【００１８】
本発明で用いられる熱硬化性樹脂は特に限定はなく、フェノール樹脂、尿素樹脂、アルキッド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、ジアリルフタレート樹脂、架橋型アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ユリア樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン系樹脂などを使用することができる。
【００１９】
本発明によると型上部と熱硬化性樹脂の間に設けられた気層部は、加熱されることで体積膨張する。熱硬化性樹脂がゲル化する前の段階では熱硬化性樹脂に流動性があるため、気層部は熱硬化性樹脂を押しのけ体積膨張する。その後、熱硬化性樹脂の硬化反応が進行し、ゲル状態に移行することで熱硬化性樹脂は流動性が著しく低下する。さらに加熱が進むと熱硬化性樹脂は完全に流動性を失い、これに伴って気層部も体積膨張出来なくなるため、気層部は加圧状態となる。目標の反応率まで硬化反応を進行させた後、移動型２を上昇させることで成形品を金型から離型することができるが、気層部が加圧状態となっているため、離型時に金型と熱硬化性樹脂の間に空気が積極的に入り込むことで金型表面から熱硬化性樹脂が剥がれ易くなり、割れや欠けがない成形品を得ることができる。（すなわち割れや欠けの発生率を劇的に低下させることができる。）
特に限定しないが、型上部と熱硬化性樹脂の間に密閉された気層部を簡便に設ける方法として、製品部以外の箇所に凹みを有する金型を使用する方法が挙げられる。
【００２０】
例えば図３、図４に示すような金型を図１に示す成形装置の上金型４として配置すればよい。この場合、下金型３の上に熱硬化性樹脂を注入した後、移動型２を下降させて、上金型４と下金型３で樹脂を挟み込むことで、金型内に熱硬化性樹脂が充填される際に上金型４に設けられた凹み部分によって密閉された気層部を形成することができる。
【００２１】
金型に設ける凹み箇所の数や形状について特に限定しないが、凹みの深さが１ｍｍ以下の場合は、凹み部分に熱硬化性樹脂が充填されてしまい気層部が形成されないことがあるため、望ましくない。また金型を貫通しない範囲で凹み部分を深くすることができるが、熱硬化性樹脂を注入する前にあらかじめ金型を加熱する場合、凹みの深さが深すぎると、凹み部分内の空気が滞留し、常に加熱された状態となるため、成形中に凹み部分内の空気が加圧状態とならないことがあるため、望ましくない。このことから凹み部分の深さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましい。さらには１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が特に好ましい。
【００２２】
本発明では、熱硬化性樹脂の硬化反応が進行し、流動性を失った状態になってからさらに加熱されることで、気層部が加圧状態となる。そのため加熱温度は用いられる熱硬化性樹脂のゲル化開始温度よりも高くする必要がある。このことから加熱温度は用いられる熱硬化性樹脂のゲル化開始温度よりも１０℃以上高いことが望ましい。気層部がより加圧状態になることで、離型時に金型と熱硬化性樹脂の間に空気が積極的に入り込む効果が大きくなることから、加熱温度は用いられる熱硬化性樹脂のゲル化開始温度よりも３０℃以上高いことが特に望ましい。
【００２３】
熱硬化性樹脂の離型は、硬化反応が１００％に到達していない場合でも、成形品の硬化が脱型に耐えうる状態まで進行していれば実施することができる。その場合、脱型後の成形品の硬化を十分進行させるために、オーブンなどの別の加熱設備にて成形品を加熱しても良い。
【００２４】
本発明の熱硬化性樹脂成形品の製造方法により、ヒケ欠陥や転写不良が無く、また割れや欠け生じることなく熱硬化性樹脂の成形品を製造することができる。
【実施例】
【００２５】
以下に、本発明の非限定的な実施例について説明する。
【００２６】
＜使用化合物＞
実施例及び比較例においては表1に示す化合物を用いた。
【００２７】
【表１】
2013220619.tif 000002
【００２８】
＜ＴＡＩＣＨの合成＞
ここで自製原料であるＴＡＩＣＨの合成例を以下に示す。
【００２９】
２Ｌオートクレーブに１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサン（分子内ＳｉＨ数４）６５０ｇ、トルエン６００ｇを入れ、気相部を窒素置換した後、内温１０５℃で加熱、攪拌した。トリアリルイソシアヌレート（分子内二重結合数３）９０ｇ、トルエン１１０ｇ及び白金ビニルシロキサン錯体のキシレン溶液（白金として０．０３ｗｔ％含有）３．５ｇの混合溶液を１０回に分けて分割添加した。滴下終了から６時間加熱撹拌した後、冷却により反応を終了した。
【００３０】
トルエン及び未反応の１，３，５，７−テトラメチルシクロテトラシロキサンを６０℃で２時間、８０℃で２時間減圧脱揮し、ＴＡＩＣＨ（１、３、５、７−テトラメチルシクロテトラシロキサンのＳｉＨ基の一部とトリアリルイソシアヌレートのアリル基が反応したもの）を得た。
【００３１】
＜シリコーン系液状熱硬化性樹脂の調合＞
表１に示す化合物を表１の部数で攪拌混合し、シリコーン系液状熱硬化性樹脂を得た。
【００３２】
本実施例においてはシリコーン系液状熱硬化性樹脂を用いた。また、粘度の測定には
東京計器(製)のE型粘度計（測定温度２３ ℃、EHD型２９φ１０倍コーン、サンプル量０．４ｍｌ）を用いた。
【００３３】
（実施例1）
図１に本検討で使用した装置を示す。この装置の上金型には図３、図４に示す金型を使用した。下金型には図２に示す金型を使用した。シリコーン系液状熱硬化性樹脂（粘度：０．６Ｐａ・ｓ）をあらかじめ１１０℃に加熱した金型に注入し、上下の金型の距離が１ｍｍになるように移動型２を下降させた。この状態で３０分間１１０℃で加熱し硬化させる。その後、金型の温度は１１０℃の状態で移動型２を上昇させることで金型と熱硬化性樹脂を離型し、成形品を得た。得られた成形品には割れや欠けの外観不良は確認されなかった。また成形品表面にヒケ欠陥や転写不良も確認されなかった。
【００３４】
（比較例１）
上金型には図２に示す金型を使用する以外は、実施例１と同様の方法で成形品を得た。得られた成形品の一部に割れが発生していた。成形品表面にヒケ欠陥や転写不良も確認されなかった。
【００３５】
（比較例２）
上金型、下金型の表面に離型剤（ダイフリーＧＡ６０１０  ダイキン工業株式会社製）
を均一に塗布した以外は比較例１と同様の方法で成形品を得た。得られた成形品には割れや欠けは確認されなかったものの、成形品表面にヒケ欠陥が確認された。
【００３６】
実施例１と比較例１より本発明の成形方法で熱硬化性樹脂を割れや欠けが無く成形できることが判る。
【００３７】
実施例１と実施例２より本発明の成形方法でヒケ欠陥が無く成形できることが判る。
【符号の説明】
【００３８】
１    固定型
２    移動型
３    下金型
４    上金型
５    サーボモーター
【図１】
2013220619.tif 000003
【図２】
2013220619.tif 000004
【図３】
2013220619.tif 000005
【図４】
2013220619.tif 000006