(57)【要約】【課題】熱変形温度が１３０℃以上の熱可塑性樹脂の全体を、短時間で溶融させることができ、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる加熱処理方法及び樹脂成形方法を提供する。【解決手段】０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘによって、耐熱性無機材料からなる成形型３内に配置された、熱変形温度が１３０℃以上である特定熱可塑性樹脂４を加熱する。収容工程においては、発熱材１５が内側底面１１１に配置された断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓ内に、特定熱可塑性樹脂４が内部に配置された成形型３を、発熱材１５に接触する状態で収容する。加熱工程においては、電磁波照射手段２０によって、特定電磁波Ｘを、断熱性収容箱１０を透過させて成形型３及び発熱材１５に照射して発熱材１５を発熱させ、発熱材１５からの伝熱を利用して成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を加熱する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波によって、耐熱性無機材料からなる成形型内に配置された、熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂を加熱する加熱処理方法であって、
発熱材が内側底面に配置された断熱性収容箱の閉鎖空間内に、前記熱可塑性樹脂が内部に配置された前記成形型を、前記発熱材に接触する状態で収容する収容工程と、
前記特定電磁波を、前記断熱性収容箱を透過させて前記成形型及び前記発熱材に照射して前記発熱材を発熱させ、前記発熱材からの伝熱を利用して前記成形型内の前記熱可塑性樹脂を加熱する加熱工程と、を含む加熱処理方法。
【請求項２】
前記成形型を形成する耐熱性無機材料が、セラミックス、石膏、ガラス、コルク、ムライト、ジルコニア及びセメントからなる群から選ばれた少なくとも１種の材料である、請求項１に記載の加熱処理方法。
【請求項３】
前記断熱性収容箱の前記内側底面に接触する、前記成形型の底部の厚みは、前記成形型の側部の厚みよりも小さい、請求項１又は２に記載の加熱処理方法。
【請求項４】
前記成形型の底部は、前記成形型の側部における開口部を閉じる、可撓性を有するシートによって形成されている、請求項３に記載の加熱処理方法。
【請求項５】
前記シートの厚みは０．１〜５ｍｍである、請求項４に記載の加熱処理方法。
【請求項６】
前記成形型の底部は、セラミックスによって形成されている、請求項３〜５のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
【請求項７】
前記発熱材は、グラファイト、炭化珪素、フェライト、チタン酸バリウム、カーボンブラック、黒鉛及び二酸化マンガンよりなる群から選ばれた少なくとも１種の物質を含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
【請求項８】
前記加熱工程においては、前記成形型内の前記熱可塑性樹脂を、前記内側底面に近い部位から遠い部位に向けて順次溶融させる、請求項１〜７のいずれか１項に記載の加熱処理方法。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の加熱処理方法を用い、
前記加熱工程を行った後には、前記成形型内の前記熱可塑性樹脂を冷却して固化させ、前記成形型の内面形状が転写された樹脂成形品を得る冷却工程を行う、樹脂成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波によって、成形型内の熱可塑性樹脂を加熱する加熱処理方法及び樹脂成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の成形法としては、従来、射出成形法、ブロー成形法、押出成形法、プレス成形法などが知られている。これらの成形法において、熱可塑性樹脂はヒータによって溶融され、その後、溶融状態の熱可塑性樹脂が所要の形態に成形されて冷却される。
近年、前述した成形法以外の成形法として、成形型のキャビティ内に充填された熱可塑性樹脂に、当該成形型を介してマイクロ波を照射することによって、熱可塑性樹脂を加熱・溶融し、その後、キャビティ内の熱可塑性樹脂を冷却・固化する電磁波照射成形法が提案されている（例えば特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１２／１３３０５３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
熱によって変形可能な温度を示す熱変形温度が１３０℃以上の熱可塑性樹脂（以下、「特定熱可塑性樹脂」ともいう。）は、１３０℃以上に加熱しないと成形することができず、成形が難しい熱可塑性樹脂である。この特定熱可塑性樹脂をマイクロ波によって加熱処理する場合には、以下のような問題があることが判明した。
【０００５】
具体的には、特定熱可塑性樹脂が内部に配置された成形型内にマイクロ波を照射して、成形型内の特定熱可塑性樹脂を加熱する際には、成形型の周辺に存在する空気等の気体によって、成形型が局所的に冷やされていることが分かった。そのため、成形型内の特定熱可塑性樹脂が局所的に冷却され、特定熱可塑性樹脂の全体が均一に加熱されていないことが分かった。また、成形型を介して特定熱可塑性樹脂にマイクロ波を照射するだけでは、特定熱可塑性樹脂を十分に加熱することができないことも分かった。
【０００６】
また、従来の電磁波照射成形法においては、成形型内の特定熱可塑性樹脂の全体を１３０℃以上に加熱するためには長時間を要する。そのため、加熱後の特定熱可塑性樹脂の部位によっては、局所的に温度が高くなり過ぎたことによる焦げ付き等の熱履歴が残るおそれがある。また、特定熱可塑性樹脂の中心部が完全に溶融しないおそれもある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波によって、熱変形温度が１３０℃以上の熱可塑性樹脂の全体を、短時間で溶融させることができ、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる加熱処理方法及び樹脂成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波によって、耐熱性無機材料からなる成形型内に配置された、熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂を加熱する加熱処理方法であって、
発熱材が内側底面に配置された断熱性収容箱の閉鎖空間内に、前記熱可塑性樹脂が内部に配置された前記成形型を、前記発熱材に接触する状態で収容する収容工程と、
前記特定電磁波を、前記断熱性収容箱を透過させて前記成形型及び前記発熱材に照射して前記発熱材を発熱させ、前記発熱材からの伝熱を利用して前記成形型内の前記熱可塑性樹脂を加熱する加熱工程と、を含む加熱処理方法にある。
【０００９】
本発明の他の態様は、前記加熱処理方法を用い、
前記加熱工程を行った後には、前記成形型内の前記熱可塑性樹脂を冷却して固化させ、前記成形型の内面形状が転写された樹脂成形品を得る冷却工程を行う、樹脂成形方法にある。
【発明の効果】
【００１０】
前記加熱処理方法においては、発熱材が内側底面に配置された断熱性収容箱を利用して、熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂（特定熱可塑性樹脂という。）を加熱する。発熱材は、特定電磁波を吸収することによって発熱するものである。
収容工程においては、特定熱可塑性樹脂が内部に配置された成形型を、断熱性収容箱の閉鎖空間内に収容する。このとき、断熱性収容箱の内側底面における発熱材には、成形型の底部が接触する。
【００１１】
次いで、加熱工程においては、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波を、断熱性収容箱を透過させて成形型及び発熱材に照射する。このとき、発熱材が、特定電磁波を吸収することによって発熱し、成形型内の特定熱可塑性樹脂は、断熱性収容箱の内側底面における発熱材からの伝熱を利用して加熱される。これにより、特定熱可塑性樹脂が加熱されやすくなり、その加熱時間を短縮することができる。
【００１２】
また、成形型内の特定熱可塑性樹脂を溶融させるためには、この特定熱可塑性樹脂を、１３０℃以上の加熱到達温度に加熱して維持する必要がある。加熱到達温度は、特定熱可塑性樹脂の種類、特定熱可塑性樹脂から成形する樹脂成型品の大きさ、形状等に応じて適宜決定される。
【００１３】
前記加熱処理方法においては、成形型が断熱性収容箱の閉鎖空間内に収容されていることにより、閉鎖空間において成形型の周囲に存在する空気等の気体が、断熱性収容箱の外部に存在する空気等の気体と隔離される。そして、加熱工程において、特定電磁波によって成形型内の特定熱可塑性樹脂が溶融するときには、閉鎖空間内の気体が成形型によって加熱されて、閉鎖空間内の気体の温度は断熱性収容箱の外部の気体よりも高温になる。
【００１４】
これにより、閉鎖空間内の気体によって成形型が冷やされないようにすることができ、成形型及び成形型内の特定熱可塑性樹脂を１３０℃以上の加熱到達温度に維持することが容易になる。そのため、成形型内の特定熱可塑性樹脂が局所的に冷却されにくく、特定熱可塑性樹脂の全体が極力均一に加熱されるようにすることができる。その結果、特定電磁波の照射を必要以上に長く継続する必要がなく、特定熱可塑性樹脂に、加熱され過ぎたことによる焦げ付き等の熱履歴が残らないようにすることができる。
【００１５】
また、加熱工程においては、成形型内の特定熱可塑性樹脂は、成形型の底部に近い部位から先に加熱されて溶融し、底部に近い部位から遠い部位に向けて順次溶融する。これにより、特定熱可塑性樹脂の中心部を含む全体を溶融させることができ、特定熱可塑性樹脂の中心部に未溶融の部分が残らないようにすることができる。そして、加熱工程の後、特定熱可塑性樹脂が冷却されたときには、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる。
【００１６】
また、前記樹脂成形方法においては、加熱工程を行った後に、冷却工程を行うことにより、成形型内の熱可塑性樹脂を冷却して固化させて、成形型の内面形状が転写された、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる。
【００１７】
それ故、本発明の一態様の加熱処理方法及び本発明の他の態様の樹脂成形方法によれば、熱変形温度が１３０℃以上の熱可塑性樹脂の全体を、短時間で溶融させることができ、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる。
【００１８】
前記加熱処理方法において用いる特定熱可塑性樹脂の熱変形温度は１３０℃以上であることを前提とするが、この特定熱可塑性樹脂の熱変形温度は、１４０℃以上であることが好ましく、１５０℃以上であることが特に好ましい。熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂の多くは、スーパーエンジニアリングプラスチック（スーパーエンプラ、耐熱エンプラ又は超耐熱性樹脂）と呼ばれる。
【００１９】
熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂としては、特に限定されないが、例えば、ポリスルホン（ＰＳＵ；１７５℃）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ；２１０℃）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ；１５２℃）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ；２６０℃）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ；２００℃））、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ；１３６℃）等を挙げることができる。なお、カッコ内の数値は、熱変形温度を示す。
【００２０】
熱変形温度（荷重たわみ温度）とは、合成樹脂の耐熱性を評価する指標の１つであり、合成樹脂に荷重を加えた状態でその温度を上昇させたときに、この合成樹脂に生じるたわみの大きさが一定になる温度のことをいい、ＪＩＳ  Ｋ７１９１−３に準じて測定される値のことをいう。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態１にかかる、加熱処理装置を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図２】実施形態１にかかる、樹脂成型品の一例を示す説明図。
【図３】実施形態１にかかる、他の加熱処理装置を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図４】実施形態２にかかる、加熱処理装置を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図５】実施形態２にかかる、加熱処理装置を、上方から見たときの断面によって示す説明図。
【図６】実施形態２にかかる、成形型内に熱可塑性樹脂を配置する状態を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図７】実施形態２にかかる、断熱性収容箱内に成形型を配置する状態を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図８】実施形態２にかかる、他の加熱処理装置を、側方から見たときの断面によって示す説明図。
【図９】実施形態２にかかる、従来の電磁波照射成形を行う成形型を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
前述した加熱処理方法及び樹脂成形方法にかかる好ましい実施形態について、図面を参照して説明する。
＜実施形態１＞
本形態においては、加熱処理方法及び樹脂成形方法に用いられる加熱処理装置１及び成形型３について説明する。加熱処理方法及び樹脂成形方法においては、図１に示すように、断熱性収容箱１０及び電磁波照射手段（電磁波照射ユニット）２０を備えた加熱処理装置１と、熱変形温度が１３０℃以上である熱可塑性樹脂４（特定熱可塑性樹脂４という。）が配置される、耐熱性無機材料からなる成形型３とを用いる。成形型３の内部には、特定熱可塑性樹脂４を配置するためのキャビティ３１が形成されている。成形型３は、断熱性収容箱１０内に配置される。
【００２３】
電磁波照射手段２０は、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘを発生させるものである。断熱性収容箱１０は、特定電磁波Ｘを透過させる性質を有するとともに、その内部に成形型３が収容される閉鎖空間Ｓを有する。断熱性収容箱１０の内側底面１１１には、特定電磁波Ｘを吸収することによって発熱する性質を有する発熱材１５が配置されている。内側底面１１１とは、断熱性収容箱１０の底壁部の上面のことをいう。電磁波照射手段２０は、断熱性収容箱１０の外部に配置されており、断熱性収容箱１０を介して成形型３及び発熱材１５に特定電磁波Ｘを照射するよう構成されている。
【００２４】
ここで、「０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘ」とは、後述のとおり、０．０１〜１００ｍの波長領域のうちの少なくとも一部の波長領域を含む電磁波のことをいう。言い換えれば、特定電磁波Ｘは、０．０１〜１００ｍの波長の範囲内のうちのいずれかの波長を含んでいればよい。また、この特定電磁波Ｘは、マイクロ波又は高周波を含んでいればよく、０．０１〜１００ｍの波長領域の全体を含む電磁波である必要はない。また、特定電磁波Ｘの波長が単一の値に固定されている必要はない。
【００２５】
図１に示すように、本形態の断熱性収容箱１０は、断熱性容器１１と、この断熱性容器１１の開口部１１０を閉塞する断熱性蓋体１２とによって構成されている。断熱性蓋体１２の裏面には、断熱性容器１１の開口部１１０に適合する平面形状を有する突出部１３が形成されている。断熱性蓋体１２の突出部１３は、断熱性容器１１内に進入した状態で配置されている。
【００２６】
断熱性収容箱１０は、その閉鎖空間Ｓに成形型３を収容したときに、断熱性収容箱１０内の気体と、断熱性収容箱１０の外部の気体とが遮断される機能を有すればよい。断熱性容器１１と断熱性蓋体１２とは、種々の形状に形成し、種々の組み合わせ方をすることができる。断熱性収容箱１０は、例えば、２つの容器部分を組み合わせた構造とすることができる。
【００２７】
断熱性収容箱１０の内側底面１１１には、特定電磁波Ｘを吸収することによって発熱する発熱材（補助加熱部材）１５が配置されている。発熱材１５は、断熱性収容箱１０の内側底面１１１に設けられたシート状又は板状の部材とすることができる。本形態の発熱材１５は、断熱性容器１１の内側底面１１１の略全面に配置されており、成形型３は、発熱材１５の上に載置される。
【００２８】
本形態においては、断熱性容器１１の内側底面１１１に載置される成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を、発熱材１５からの伝熱を利用して、内側底面１１１に近い部位から遠い部位に向けて順次溶融させる。また、成形型３内に配置される特定熱可塑性樹脂４の熱変形温度、溶融開始温度、融点等の熱的特性に応じて、内側底面１１１において、発熱材１５を配置する箇所、発熱材１５を配置する面積等を変更することができる。例えば、発熱材１５は、内側底面１１１に設けるだけでなく、断熱性容器１１の側壁の内側側面に設けることもできる。
【００２９】
特定熱可塑性樹脂４が、昇温されるに伴って特定電磁波Ｘを自ら吸収して発熱する性質を有する場合には、発熱材１５を断熱性容器１１の内側底面１１１に設けることの効果が顕著に得られる。断熱性容器１１における内側底面１１１の面積の全体を１００％としたとき、発熱材１５は、内側底面１１１における面積が５０％以上の範囲に配置することが好ましく、内側底面１１１における面積が８０％以上の範囲に配置することがさらに好ましく、内側底面１１１における面積が９５％以上の範囲に配置することが特に好ましい。
【００３０】
また、加熱処理装置１は、断熱性収容箱１０内の温度を測定する温度測定手段を有していてもよい。この場合には、電磁波照射手段２０の照射動作を制御する制御手段は、温度測定手段の測定値に基づいて、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射時間を調整することができる。
【００３１】
断熱性収容箱１０は、断熱性及び耐熱性を有すると共に、特定電磁波Ｘに対して透過性を有する材料によって構成されている。断熱性収容箱１０を構成する材料としては、２５℃における熱伝導率が１．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下のものを用いることが好ましい。断熱性収容箱１０は、特定電磁波Ｘを透過させる性質を有するとともに、断熱性収容箱１０の内部における気体と外部における気体との間の熱の伝達を抑制する性質を有する。このような性質を有する材料としては、金属を除き、金属酸化物（セラミックスを含む。）、樹脂等がある。断熱性収容箱１０を構成する材料の具体例としては、アルミナ等のセラミックス、石膏、ガラス、シリコーンゴム、コルク、ムライト、ジルコニア、セメント、陶磁器などが挙げられる。
【００３２】
断熱性収容箱１０における断熱性容器１１の側壁部（周壁部）及び底壁部の厚み、並びに断熱性蓋体１２の厚みは、例えば５〜３０ｍｍとすることができる。これらの厚みは、断熱性収容箱１０の内部と外部との間に十分な断熱性が確保されれば特に限定されない。
【００３３】
断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓの容積は、成形型３の体積の２倍以上とすることができ、特に成形型３の体積の１０〜３００倍であることが好ましい。閉鎖空間Ｓの容積が過小である場合には、閉鎖空間Ｓ内の空気等の気体による断熱効果が少なくなり、成形型３を介して特定熱可塑性樹脂４を加熱する際の特定熱可塑性樹脂４の均熱化が難しくなる。一方、閉鎖空間Ｓの容積が過大である場合には、閉鎖空間Ｓ内の気体が対流するおそれがあり、断熱性収容箱１０による断熱効果が弱くなるおそれがある。
【００３４】
発熱材１５は、特定電磁波Ｘを吸収することによって発熱する材料によって構成されている。発熱材１５を構成する材料としては、基材中に、３０℃、６０Ｈｚにおける誘電力率（誘電正接、ｔａｎδ）が０．０１以上である物質（以下、「高誘電力率物質」という。）が含有されてなるものを用いることが好ましい。基材としては、セラミックス、ゴム、耐熱性樹脂などを用いることができる。
【００３５】
発熱材１５は、断熱性容器１１を構成する材料に高誘電力率物質を混合し、断熱性容器１１の底壁部等の壁部の全体又は一部として形成してもよい。この場合には、断熱性容器１１自体の全体又は一部が発熱材１５となる。
高誘電力率物質としては、グラファイト、炭化珪素、フェライト、チタン酸バリウム、カーボンブラック、黒鉛、二酸化マンガンなどが挙げられる。これらの高誘電力率物質は、１種単独で又は２種以上組み合わせて用いることができる。
【００３６】
また、発熱材１５は、高誘電力率物質を釉薬と共に基材に塗布し焼成して得られるプレート等としてもよい。
発熱材１５を構成する材料における高誘電力率物質の含有割合は、通常５〜９０体積％であり、好ましくは１０〜７０体積％、より好ましくは１３〜５０体積％、更に好ましくは１５〜３５体積％である。
【００３７】
本形態の電磁波照射手段２０は、断熱性収容箱１０の外部に配置されている。断熱性収容箱１０のサイズを大きくする必要はあるが、電磁波照射手段２０は、断熱性収容箱１０の内部又は壁部内に配置することも可能である。
【００３８】
電磁波照射手段２０としては、特定電磁波Ｘ、具体的にはマイクロ波（波長０．０１〜１ｍの電磁波）又は高周波（波長１〜１００ｍの電磁波）を照射するものが用いられる。ここで、マイクロ波及び高周波を周波数で示すと、マイクロ波が約３０ＧＨｚ〜約３００ＭＨｚであり、高周波が約３００ＭＨｚ〜約３ＭＨｚである。一般的に、電磁漏洩による法令上の規制により、１３．５６ＭＨｚ（約２２．１ｍ）、２７．１２ＭＨｚ（約１１．１ｍ）、４０．１８ＭＨｚ（３４６ｍ）、２４５０ＭＨｚ（約０．１２２ｍ）付近の周波数の電磁波が利用される。
【００３９】
電磁波照射手段２０から照射される特定電磁波Ｘは、特定熱可塑性樹脂４等の種類及び形状、発熱材１５の材質及び寸法などを考慮して、０．０１〜１００ｍの波長の中から適宜選択することができる。このような特定電磁波Ｘとしては、スパークの発生が少なく、電磁漏洩の防止が容易であることなどの観点から、１０００ＭＨｚ（波長：０．３ｍ）〜１０ＧＨｚ（波長：０．０３ｍ）のマイクロ波が好ましく、特に、２４５０ＭＨｚ付近の周波数が好ましい。また、電磁波照射手段２０としては、定格出力が１００〜１５０００Ｗのものを用いることができ、定格出力が５００〜３０００Ｗのものを用いることがより好ましい。
【００４０】
本形態の電磁波照射手段２０は、断熱性収容箱１０の断熱性蓋体１２の外壁面に対向する位置に配置されている。電磁波照射手段２０は、断熱性容器１１の側壁部又は底壁部の外壁面に対向する位置に配置することもできる。また、場合によっては、複数の電磁波照射手段２０を、断熱性収容箱１０の外壁面の異なる位置に対向させて配置することもできる。
【００４１】
図１に示すように、本形態の樹脂成形方法においては、電磁波照射手段２０から成形型３へ特定電磁波Ｘを照射することによって、成形型３のキャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４を溶融させ、その後、特定熱可塑性樹脂４を冷却することによって、キャビティ３１内に、樹脂ブロック等の樹脂成形品を成形する。
【００４２】
成形型３のキャビティ３１は、特定熱可塑性樹脂４によって成形する樹脂成形品の製品形状に沿った形状とすることができる。また、成形型３のキャビティ３１は、製品形状となる前の、製品形状よりも大きな素材形状に沿った形状とすることもできる。この素材形状は、例えば、直方体、円筒状、円環状等の任意の形状とすることができる。また、素材形状を有する樹脂成形品を成形した後には、この樹脂成形品を、切削加工を行って製品形状に形成することができる。樹脂成形品は、例えば、図２に示すように、平面内において、所定の断面形状を有すると共に、この平面に直交する方向に所定の断面形状が連続する三次元形状の樹脂成形品５とすることもできる。
【００４３】
本形態の成形型３は、特定電磁波Ｘの少なくとも一部を透過させる性質を有する。成形型３を構成する材料は、種々のセラミックス材料とすることができる。このセラミックス材料としては、アルミナ等のセラミックス、石膏、ガラス、シリコーンゴム、コルク、ムライト、ジルコニア、セメント、陶磁器などが挙げられる。成形型３をセラミックス材料から形成する場合には、成形型３の断熱性及び耐久性を高めることができる。
なお、成形型３は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料によって形成することも可能である。また、成形型３内に配置される特定熱可塑性樹脂４の形態は、ペレット状であっても、粉状であってもよい。
【００４４】
成形型３の少なくとも一部は、特定電磁波Ｘを吸収して発熱する材料によって構成することもできる。この場合には、成形型３の全体又は一部を構成する材料に、前述の高誘電力率物質を混合することができる。また、この場合には、成形型３の内壁面の全体又は一部に、高誘電力率物質を含有する層を設けることもできる。
【００４５】
成形型３が高誘電力率物質を含む場合には、成形型３が、照射される特定電磁波Ｘの少なくとも一部を吸収して発熱し、成形型３からの熱伝導によって特定熱可塑性樹脂４が加熱される。また、特定熱可塑性樹脂４が昇温に伴って特定電磁波Ｘを自ら吸収して発熱する性質を有する場合には、特定熱可塑性樹脂４が、成形型３を透過した特定電磁波Ｘを吸収して発熱することによって、特定熱可塑性樹脂４の加熱をさらに促進することができる。
【００４６】
加熱処理装置１においては、断熱性収容箱１０の断熱性蓋体１２が取り外された状態で、断熱性容器１１の内側底面１１１に成形型３が配置される。その後、断熱性蓋体１２が断熱性容器１１の開口部１１０を塞ぐよう配置される。これにより、断熱性収容箱１０の内部には、成形型３が収容された閉鎖空間Ｓが形成される。この状態で、図１に示すように、電磁波照射手段２０によって、断熱性収容箱１０を介して成形型３に特定電磁波Ｘが照射される。このとき、特定電磁波Ｘは、断熱性収容箱１０内に設けられた発熱材１５に対しても照射される。これにより、発熱材１５が特定電磁波Ｘを吸収して発熱する。その結果、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、特定電磁波Ｘを自ら吸収することによって加熱されると共に、発熱材１５からの輻射熱や、発熱材１５によって加熱された、断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓに存在する気体によっても加熱される。
【００４７】
断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓ内の温度は、例えば１００〜５００℃に保たれる。
また、特定電磁波Ｘの照射条件は、特定熱可塑性樹脂４の種類などに応じて適宜設定される。例えば、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの出力を１００〜５０００Ｗとし、成形型３への特定電磁波Ｘの照射時間を１〜１２０分とすることができる。
【００４８】
また、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射動作を制御する制御手段は、成形型３の温度を測定し、成形型３の温度が特定の温度になるよう制御することができる。また、制御手段は、成形型３の特定の昇温速度が維持されるように、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射を制御することもできる。なお、成形型３が特定電磁波Ｘを透過させる場合には、成形型３は、キャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４からの伝熱によって加熱される。
【００４９】
電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの出力範囲は０〜５０００Ｗの範囲内とし、成形型３及び特定熱可塑性樹脂４を昇温する特定の昇温速度は１〜１００℃／ｍｉｎの範囲内とすることができる。また、成形型３及び特定熱可塑性樹脂４を加熱して維持する温度は１５０〜５００℃の範囲内とし、特定電磁波Ｘの照射時間は０．０１〜１８０分の範囲内とすることができる。
成形型３の温度の測定は、公知の方法によって行うことができる。成形型３の温度を測定する温度計には、例えば、放射温度計、熱電対、サーミスタ、光ファイバー温度計を使用することができる。
【００５０】
本形態の加熱処理装置１においては、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘを吸収することによって加熱されると共に、発熱材１５からの輻射熱や、発熱材１５によって加熱された、断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓに存在する気体によっても加熱される。また、発熱材１５が成形型３の底部と接触していることにより、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、発熱材１５からの伝導熱によっても加熱される。さらに、特定熱可塑性樹脂４が、特定電磁波Ｘを吸収して自己発熱する場合には、特定熱可塑性樹脂４は、特定電磁波Ｘを吸収することによっても加熱される。それ故、本形態の加熱処理装置１によれば、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を全体にわたって均一に加熱することができる。
【００５１】
図３に示すように、加熱処理装置１において、断熱性容器１１の内側底面１１１に配置される発熱材１５は、成形型３が配置される配置穴１５１を有する枠状に形成することもできる。この場合には、特定電磁波Ｘの照射を受けるときに、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、発熱材１５からの熱伝導によって加熱される割合が少なくなり、発熱材１５からは主に輻射熱によって加熱されることになる。
【００５２】
＜実施形態２＞
本形態においては、加熱処理装置１の別の形態を示すと共に、この加熱処理装置１を用いて加熱処理方法及び樹脂成形方法を行う場合について説明する。
本形態においては、加熱処理装置１によって、熱変形温度が１３０℃以上の特定熱可塑性樹脂４の加熱を行う。ここで、熱変形温度（荷重たわみ温度）とは、合成樹脂の耐熱性を評価する指標の１つであり、合成樹脂に荷重を加えた状態でその温度を上昇させたときに、この合成樹脂に生じるたわみの大きさが一定になる温度のことをいう。
また、本形態の特定熱可塑性樹脂４は、特定の温度以下においては特定電磁波Ｘを吸収しない性質を有する一方、特定の温度を超えると特定電磁波Ｘを吸収する性質を発現する自己発熱型のものである。
【００５３】
本形態の加熱処理装置１においては、図４及び図５に示すように、立方体形状を有する断熱性収容箱１０の６つの内壁面にシート状又は板状の発熱材１５が配置され、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５の上に成形型３が載置される。本形態においては、直方体形状の断熱性収容箱１０の６つの壁部を発熱させ、断熱性収容箱１０内の温度に局所的な偏りがないようにし、断熱性収容箱１０内の閉鎖空間Ｓの温度を高温に維持する。
【００５４】
成形型３における、断熱性収容箱１０の内側底面１１１に接触する底部３２の厚みは、発熱材１５から、成形型３のキャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４への伝熱性を高めるために、底部３２から起立して設けられた側部３３の厚みよりも小さい。成形型３の底部３２の厚みは、強度上問題がない範囲で薄く形成されており、成形型３の側部３３の厚みは、断熱性を高めるために厚く形成されている。成形型３の底部３２の厚みを極力小さくすることにより、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５から、特定熱可塑性樹脂４への熱伝導が生じやすくすることができる。成形型３の側部３３の厚みは、例えば、成形型３の底部３２の厚みの２〜１００倍にすることができる。
【００５５】
本形態の成形型３の底部３２は、可撓性を有するシート状のセラミックスによって形成されている。底部３２をシート状に形成することにより、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５から、特定熱可塑性樹脂４への熱伝導がさらに生じやすくすることができる。また、シート状の底部３２をセラミックスによって形成することにより、シート状の底部３２の耐久性を向上させることができる。
【００５６】
また、底部３２の厚みは、好ましくは０．１〜５ｍｍであり、さらに好ましくは０．５〜３ｍｍであり、特に好ましくは１〜２ｍｍである。底部３２の厚みを０．１ｍｍ未満とすることは製造上困難である。また、底部３２の厚みを５ｍｍ超過にすると、発熱材１５から特定熱可塑性樹脂４への熱伝導を生じさせる効果が薄れるおそれがある。
【００５７】
底部３２としてのシート状のセラミックスは、発熱材１５に特定熱可塑性樹脂４が直接接触せず、かつ、発熱材１５から特定熱可塑性樹脂４への熱伝導を良好とするために設ける。このシート状のセラミックスは、強度、熱伝導性及び耐熱性が確保されれば、セラミックス以外の樹脂、ゴム等によって構成することもできる。
【００５８】
図４〜図６に示すように、成形型３は、その内部に形成されるキャビティ３１に特定熱可塑性樹脂４を配置することと、成形後の樹脂成形品を取り出すこととを容易にするために、複数の型部３Ａ，３Ｂに分割されている。複数の型部３Ａ，３Ｂは、樹脂成形品を繰り返し成形可能なものである。本形態の成形型３は、第１型部３Ａ及び第２型部３Ｂの２つの型部３Ａ，３Ｂに分割されており、２つの型部３Ａ，３Ｂが合わさった状態で、２つの型部３Ａ，３Ｂによってキャビティ３１が形成される。第１型部３Ａと第２型部３Ｂとは、キャビティ３１に配置された粉体状、ペレット状又は固体状の特定熱可塑性樹脂４が溶融して、液状の特定熱可塑性樹脂４となる際に、キャビティ３１の容積を縮小することができるよう、相対的に接近するスライドが可能である。２つの型部３Ａ，３Ｂのいずれかには、成形後の樹脂成形品を取り出すためのエジェクターピン等を設けることができる。
【００５９】
成形型３の底部３２は発熱材１５に接触している一方、成形型３の側部３３及び天井部３４は、発熱材１５から離れている。そして、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５から成形型３へは、熱伝導によって熱が伝わる一方、断熱性収容箱１０の側面１１２及び天井面１１３における発熱材１５から成形型３へは、空気等の気体を介した熱輻射（熱放射）によって熱が伝わる。これにより、成形型３のキャビティ３１内における特定熱可塑性樹脂４は、成形型３の底部３２に近い部位から成形型３の天井部３４に近い部位に向けて順次溶融する。そして、このような特定熱可塑性樹脂４が一方側から他方側に向けて加熱される構成により、特定熱可塑性樹脂４が溶融して成形される樹脂成形品の内部に、成形不良となるボイド（気泡、引け巣）が形成されないようにする。
【００６０】
発熱材１５は、高誘電力率物質が含まれる粒子を圧縮加圧して形成された圧粉発熱材とすることができる。また、発熱材１５は、高誘電力率物質が含まれる粒子の焼成物とすることもできる。成形型３のキャビティ３１は、最終的な製品、最終的な製品形状に近い形状としてのニアネットシェイプの成形品をマスターモデルとし、このマスターモデルの三次元形状を転写することによって形成することができる。本形態の成形型３は、石膏によって形成された石膏型であり、成形型３のキャビティ３１に成形する樹脂成形品は、ブロック形状を有するものである。石膏型は高い断熱性を有する。また、断熱性収容箱１０も、石膏によって形成されている。成形型３を石膏で形成する場合には、成形型３の底部３２を石膏で形成してもよい。成形型３を石膏型によって形成する場合には、発熱材１５からの熱伝導性を顕著に阻害しない範囲内で、底部３２の厚みを適切な厚みに調整することが好ましい。
【００６１】
石膏型としての成形型３は以下のように作製することができる。
まず、マスターモデルの型取りをＲＴＶシリコーンゴムによって行い、マスターモデルの形状が転写されたキャビティを有する第１転写型を作製する。次いで、この第１転写型を、型枠内に配置して、第１転写型のキャビティ及び外面の形状が反転して転写されたキャビティを有する第２転写型を作製する。次いで、第２転写型のキャビティに、水と混練した石膏スラリーを流し込んで固まらせる。その後、第２転写型のキャビティから固化した石膏を取り出し、この石膏が、マスターモデルと同じ形状のキャビティ３１を有する成形型３となる。
【００６２】
また、他のキャスタブルセラミックス材料を用いて成形型３を作製する場合にも、石膏型と同様の方法によって作製することができる。また、マシナブルセラミックス材料を用いて成形型３を作製する場合には、このセラミック材料に直接型彫りを施して、成形型３を作製することもできる。更には、成形型３は、三次元造形法によって直接成形することもできる。
【００６３】
（加熱処理方法及び樹脂成形方法）
次に、本形態の加熱処理装置１を用いて樹脂成形品を成形する、加熱処理方法及び樹脂成形方法について示す。
本形態の樹脂成形方法においては、配置工程、収容工程、加熱工程及び冷却工程を行って、成形型３内に樹脂成形品を成形する。なお、加熱処理方法とは、収容工程及び加熱工程に着目したときの呼び方である。
【００６４】
まず、配置工程においては、図６に示すように、成形型３の第１型部３Ａ内に特定熱可塑性樹脂４のペレット４１を配置し、第１型部３Ａに第２型部３Ｂを組み合わせて、第１型部３Ａの開口部３１０を第２型部３Ｂによって閉じる。そして、特定熱可塑性樹脂４のペレット４１が、第１型部３Ａと第２型部３Ｂとによって形成されたキャビティ３１内に配置された成形型３が形成される。
【００６５】
次いで、収容工程においては、図７に示すように、発熱材１５が内側底面１１１に配置された断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓ内に、特定熱可塑性樹脂４が内部に配置された成形型３を、発熱材１５に接触する状態で収容する。言い換えれば、収容工程においては、断熱性容器１１内に、内部に特定熱可塑性樹脂４のペレット４１が配置された成形型３を配置し、断熱性容器１１に断熱性蓋体１２を組み合わせて、断熱性容器１１の開口部１１０を断熱性蓋体１２によって閉じる。このとき、断熱性容器１１及び断熱性蓋体１２の内壁面には、発熱材１５が設けられている。そして、断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓ内に成形型３が配置された状態が形成される。なお、図４、図６及び図７においては、特定熱可塑性樹脂４のペレット４１を部分的に省略して示す。
【００６６】
次いで、加熱工程においては、図４に示すように、電磁波照射手段２０によって、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘを、断熱性収容箱１０を透過させて成形型３及び発熱材１５に照射して発熱材１５を発熱させ、発熱材１５からの伝熱を利用して成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を加熱する。言い換えれば、加熱工程においては、特定電磁波Ｘを、断熱性収容箱１０を透過させて成形型３及び発熱材１５に照射する。本形態においては、波長が０．０１〜１ｍであるマイクロ波を照射する電磁波照射手段２０を用いる。断熱性収容箱１０を透過する特定電磁波Ｘは、発熱材１５に照射されて、発熱材１５にその一部が吸収される。また、特定電磁波Ｘは、発熱材１５に一部が吸収されて減衰した後、成形型３に吸収され、又は成形型３をさらに透過してキャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４に吸収される。電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射は、成形型３のキャビティ３１内における特定熱可塑性樹脂４の全体が溶融するまで継続する。
【００６７】
このとき、特定熱可塑性樹脂４は、加熱の初期の段階においては、特定電磁波Ｘを吸収する性質をほとんど発現せず、特定電磁波Ｘを吸収してもほとんど発熱しない。一方、発熱材１５は、加熱の初期の段階から特定電磁波Ｘを吸収する性質を発現し、特定電磁波Ｘを吸収して発熱する。そして、成形型３のシート状の底部３２が、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５と接触していることにより、成形型３のキャビティ３１内における特定熱可塑性樹脂４へは、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５から熱伝導によって熱が伝わる。
【００６８】
次いで、全ての特定熱可塑性樹脂４のペレット４１のうち、シート状の底部３２に接触する最下部のいずれかの部位にあるペレット４１の温度が、融点あるいは溶融開始温度に到達し、このペレット４１から先に溶融を開始する。ペレット４１の溶融が開始されると、この溶融したペレット４１によって、これに近接するペレット４１が濡れ、溶融するペレット４１が増えていく。
【００６９】
また、シート状の底部３２に接触する最下部の全体にあるペレット４１が溶融して溶融層４２を形成すると、この溶融層４２の上方に隣接する、既に軟化が始まっているペレット４１が、溶融層４２に落下して溶融層４２と一体化していく。その後、下方から上方へと溶融するペレット４１が順次増加していき、溶融層４２が形成された範囲が下方から上方へと順次拡大していく。言い換えれば、成形型３内のペレット４１が、断熱性収容箱１０の内側底面１１１に配置された発熱材１５からの伝熱を利用して、内側底面１１１に近い部位から遠い部位に向けて順次溶融していく。また、特定熱可塑性樹脂４のペレット４１の全体においては、固体のまま維持される部分と、液体となった部分とが共存する領域も生じることがある。
【００７０】
また、特定熱可塑性樹脂４は、加熱の段階が進行して、未溶融の固体の状態において特定の温度以上に加熱されると、特定電磁波Ｘを吸収する性質を発現し、特定電磁波Ｘを吸収して自己発熱するようになる。これにより、固体のペレット４１は、特定の温度以上に加熱されると、固体から液体に変化する速度が急激に上昇する。そのため、加熱の段階が進行すると、上方へ向けた溶融層４２の領域の拡大が急激に生じることになる。その結果、成形型３のキャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４を溶融させる時間を短縮することができる。
【００７１】
一方、ペレット４１の溶融に伴って、ペレット４１同士の間に存在する空隙、すなわち、ボイドの発生源となる空気は、上方へ向けて領域を拡大する溶融層４２によって、下方から上方へと追い出されることになる。そして、全てのペレット４１が溶融層４２に変化するときには、溶融層４２の内部に空気がほとんど残されず、成形型３のキャビティ３１内に存在した空気が溶融層４２の上方へ逃がされる。
その後、成形型３のキャビティ３１内の全てのペレット４１が溶融して、キャビティ３１内が溶融層４２によって満たされたときには、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射が停止される。
【００７２】
次いで、冷却工程においては、成形型３のキャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４を冷却して固化させ、成形型３の内面形状が転写された樹脂成形品を得る。キャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４を固化させるときには、特定熱可塑性樹脂４を冷却しやすくするために、成形型３を断熱性収容箱１０の外部に取り出すことができる。そして、成形型３及び成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、空冷等によって冷却することができる。なお、成形型３を断熱性収容箱１０内に配置したままの状態で、成形型３及び特定熱可塑性樹脂４を徐々に冷却することもできる。
【００７３】
キャビティ３１内の特定熱可塑性樹脂４が固化したときには、キャビティ３１内に樹脂成形品が成形される。そして、成形型３の第１型部３Ａから第２型部３Ｂを分離し、第１型部３Ａの開口部３１０から、成形された樹脂成形品を取り出す。こうして成形された樹脂成形品の内部には、ボイドがほとんど形成されておらず、樹脂成形品の品質が良い。
【００７４】
また、図８に示すように、成形型３のキャビティ３１内は、真空ポンプ３５によって減圧し、減圧されたキャビティ３１内においてペレット４１を溶融させることができる。この場合には、キャビティ３１内の圧力が成形型３の外部の圧力よりも低いことにより、一対の型部３Ａ，３Ｂの間に型締め力を作用させることができる。そして、ペレット４１が溶融する際に、第１型部３Ａと第２型部３Ｂとが互いに接近し、容積が縮小されたキャビティ３１内に特定熱可塑性樹脂４の樹脂成形品を成形することができる。
なお、一対の型部３Ａ，３Ｂへの型締め力は、圧力の差を利用する以外にも、例えば、第２型部３Ｂから第１型部３Ａへ荷重を加えることによって作用させることができる。
【００７５】
（作用効果）
本形態の加熱処理方法及び樹脂成形方法においては、加熱工程を行うことにより、発熱材１５が、特定電磁波Ｘを吸収することによって発熱し、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、断熱性収容箱１０の内側底面１１１における発熱材１５からの伝熱を利用して加熱される。これにより、特定熱可塑性樹脂４が加熱されやすくなり、その加熱時間を短縮することができる。
【００７６】
また、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を溶融させるためには、この特定熱可塑性樹脂４を、１３０℃以上の加熱到達温度に加熱して維持する必要がある。加熱到達温度は、特定熱可塑性樹脂４の種類、特定熱可塑性樹脂から成形する樹脂成型品の大きさ、形状等に応じて適宜決定される。
【００７７】
本形態の加熱処理方法及び樹脂成形方法においては、成形型３が断熱性収容箱１０の閉鎖空間Ｓ内に収容されていることにより、閉鎖空間Ｓにおいて成形型３の周囲に存在する空気等の気体が、断熱性収容箱１０の外部に存在する空気等の気体と隔離される。そして、加熱工程において、特定電磁波Ｘによって成形型３内の特定熱可塑性樹脂４が溶融するときには、閉鎖空間Ｓ内の気体が成形型３によって加熱されて、閉鎖空間Ｓ内の気体の温度は断熱性収容箱１０の外部の気体よりも高温になる。
【００７８】
これにより、閉鎖空間Ｓ内の気体によって成形型３が冷やされないようにすることができ、成形型３及び成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を１３０℃以上の加熱到達温度に維持することが容易になる。そのため、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４が局所的に冷却されにくく、特定熱可塑性樹脂４の全体が極力均一に加熱されるようにすることができる。その結果、特定電磁波Ｘの照射を必要以上に長く継続する必要がなく、特定熱可塑性樹脂４に、加熱され過ぎたことによる焦げ付き等の熱履歴が残らないようにすることができる。
【００７９】
また、加熱工程においては、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４は、成形型３の底部３２に近い部位から先に加熱されて溶融し、底部３２に近い部位から遠い部位に向けて順次溶融する。これにより、特定熱可塑性樹脂４の中心部を含む全体を溶融させることができ、特定熱可塑性樹脂４の中心部に未溶融の部分が残らないようにすることができる。そして、加熱工程の後、特定熱可塑性樹脂４が冷却されたときには、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる。
【００８０】
それ故、本形態の加熱処理方法及び樹脂成形方法によれば、熱変形温度が１３０℃以上の特定熱可塑性樹脂４の全体を、短時間で溶融させることができ、性状が極力均一な樹脂成形品を得ることができる。
【００８１】
また、本形態においては、特定熱可塑性樹脂４による樹脂成形品を成形するために、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘの照射によって、成形型３のキャビティ３１内における特定熱可塑性樹脂４を加熱する温度を、３００℃以上の高温にする。３００℃以上の高温に特定熱可塑性樹脂４を加熱する際には、発明者らの研究の結果、成形型３の周囲の全体を３００℃以上の高温に維持することが有効であることが見出された。
【００８２】
断熱性収容箱１０を用いない従来の電磁波照射成形においては、電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘを成形型３に照射しているときに、成形型３の表面が覆われていない。そのため、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４が溶融するときに、成形型３に接触する空気によって成形型３が局所的に冷却され、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４の温度分布に偏りが生じる。特に、３００℃以上の高温に加熱する必要がある特定熱可塑性樹脂４の成形を行う場合には、特定熱可塑性樹脂４において、局所的に低温になる部位が生じ、寸法精度に優れた樹脂成形品を得ることが困難であった。
【００８３】
これに対し、本形態の加熱処理方法及び樹脂成形方法においては、断熱性収容箱１０内に成形型３を配置し、断熱性収容箱１０の内壁面に発熱材１５を設けるといった工夫をしている。これにより、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４が溶融するときに、断熱性収容箱１０内の空気の温度を３００℃以上の高温に維持し、成形型３の周囲の全体が空気によって冷却されることがないようにしている。その結果、従来の電磁波照射成形によっては成形が困難であった特定熱可塑性樹脂４の樹脂成形品を、高い寸法精度で成形できるようになった。
【００８４】
特に、本形態の加熱処理方法及び樹脂成形方法においては、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を一方側から他方側に向けて溶融させる工夫によって、樹脂成形品の内部にボイドが形成されないようにすることができる。これにより、樹脂成形品の品質を高めることができる。
【００８５】
（特定熱可塑性樹脂４の濡れ性）
図４に示すように、成形型３内の特定熱可塑性樹脂４のペレット４１が溶融していく現象において重要となるのは、固体のペレット４１の表面に対する、液体となったペレット４１による溶融層４２の濡れ性である。仮に、溶融層４２の表面張力が高く、固体のペレット４１の表面に対する溶融層４２の濡れ接触角が大きい場合には、濡れ性が悪いと言える。この場合には、溶融層４２と固体のペレット４１との相溶性が悪いと考えられ、ボイドが発生しやすいと考えられる。これに対し、本形態においては、特定熱可塑性樹脂４の溶融層４２の表面張力は低く、固体のペレット４１と溶融層４２とが同種の材料であるために、固体のペレット４１に対する溶融層４２の濡れ接触角が小さくなる。そのため、溶融層４２が形成される範囲を下方から上方へと拡大して、ボイドを上方へ逃がしていく成形を適切に行うことができる。
【００８６】
また、加熱処理方法及び樹脂成形方法における成形速度を速めるためには、特定熱可塑性樹脂４の成形温度を高めることが考えられる。固体のペレット４１が液体に相変態して溶融層４２になるときには、固体のペレット４１が溶融層４２における熱を吸熱する。これにより、特定熱可塑性樹脂４の成形温度を高く設定しても、溶融層４２が過度に加熱されることが防止され、特定熱可塑性樹脂４の成形時間を短縮することができる。
【００８７】
（押出成形及び射出成形の課題）
特定熱可塑性樹脂は、航空宇宙、自動車、医療、半導体製造、高集積回路の製造等の分野において、耐熱性、機械的特性、耐薬品性、難燃性、耐薬品性、耐放射線性、溶剤に対する低溶出性など様々な要求に応える樹脂として開発されたものである。特定熱可塑性樹脂を成形する手段として、従来は、高価な金型を使用した、押出成形又は射出成形を利用することが検討されている。
【００８８】
しかし、押出成形によって結晶性の特定熱可塑性樹脂の成形を行う場合には、特定熱可塑性樹脂の固体から液体への相変態が急激に起こり、特定熱可塑性樹脂の粘度が急激に変化する。そのため、押出形状を維持することができる、固体と液体との中間塑性領域が狭く、良好な押出を行うことが困難である。一方、射出成形によって特定熱可塑性樹脂の成形を行う場合には、特定熱可塑性樹脂が液体から固体へ凝固するときに、特定熱可塑性樹脂の成形品の中央部にボイド（引け巣）が発生することが問題となり、特に厚みが大きな成形品を得ることが困難である。また、この場合には、溶融した特定熱可塑性樹脂の流動性が高いために、金型の隙間に樹脂のバリ（突起）が生じることが問題とされている。
【００８９】
（従来の電磁波照射成形）
成形型３Ｚが断熱性収容箱１０内に配置されておらず、成形型３Ｚ内の特定熱可塑性樹脂４のペレット４１が、全方位から加熱される場合の問題点を示す。
この場合は、例えば、図９に示すように、成形型３Ｚが断熱性収容箱１０内に配置されておらず、成形型３Ｚの全ての外側面に発熱材１５Ｚを設けた場合として想定される。電磁波照射手段２０によって成形型３Ｚに特定電磁波Ｘが照射されるときには、成形型３Ｚ内のペレット４１の全体は、各外側面が位置する全方位から加熱され、それぞれの外側面に接触する部位から先に溶融する。次いで、溶融したペレット４１による溶融層４２は、未溶融のペレット４１を巻き込みながら、溶融すると同時に重力によって下方へ流れ落ちる。そして、成形型３Ｚの中心部分に位置するペレット４１は、溶融層４２によって囲まれるものの、十分に加熱されず、無秩序に溶融する。
【００９０】
次いで、ペレット４１の全体が溶融して溶融層４２を形成した後に、成形型３Ｚが冷却されるときには、ペレット４１同士の間に形成された空隙を巻き込んで溶融層４２の凝固が完了し、樹脂成形品が成形される。こうして成形された樹脂成形品においては、その中心部分に空隙によるボイドが存在する。ボイドが存在する樹脂成形品は、品質が悪く、例えば、切削加工を行うためのブロックとして用いることが不適切となる。
【００９１】
以上、実施形態２において説明したように、特定熱可塑性樹脂４の成形においては、本形態の発熱材１５が配置された断熱性収容箱１０を用いた電磁波照射成形を行うことによって、品質に優れた特定熱可塑性樹脂４の樹脂成形品を容易に成形することが可能になった。実施形態２においても、その他の構成は実施形態１と同様であり、実施形態１と同様の作用効果を得ることができる。
なお、本発明は、実施形態１，２のみに限定されず、本発明の趣旨を超えない限度において、種々の構成を採ることができる。
【実施例】
【００９２】
図１に示す構成に従い、次の仕様の断熱性収容箱１０及び電磁波照射手段２０を有する加熱処理装置１を用いて、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなる樹脂成型品を作製した。
［断熱性収容箱１０］
材質：アルミナ（熱伝導率：０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ））
閉鎖空間Ｓの寸法：９５ｍｍ×７５ｍｍ×７５ｍｍ（内容積：５３４３７５ｍｍ3）
断熱性容器１１の側壁部（周壁部）の厚み：４０ｍｍ
断熱性容器１１の底壁部の厚み：３０ｍｍ
断熱性蓋体１２の厚み：３０ｍｍ
発熱材１５：高誘電力率物質としての黒鉛（グラファイト）を１質量部、シリカ微粒子を３７質量部含有するスラリーを、セラミック基材に塗布した、６０ｍｍ×６０ｍｍ×１０ｍｍの大きさのプレート。
【００９３】
［電磁波照射手段２０］
特定電磁波Ｘの波長（周波数）：１２２ｍｍ（２４５０ＭＨｚ、マイクロ波）
定格出力：６００Ｗ
【００９４】
本実施例においては、断熱性収容箱１０内に配置された成形型３内のＰＥＥＫ樹脂のペレットに電磁波照射手段２０による特定電磁波Ｘを照射して、成形型３内に、図２に示すダンベル形状の樹脂成形品（長さ９０ｍｍ、最大幅１３ｍｍ、厚さ７ｍｍ）を良好に成形できるかの確認をした。
【００９５】
また、成形型３には、石膏によって形成された石膏型を用いた。発熱材１５は、断熱性収容箱１０の内壁面としての内側底面１１１に配置した。特定電磁波Ｘによって成形型３内の特定熱可塑性樹脂４を加熱する際の昇温速度は、４．５℃／ｍｉｎとした。また、特定熱可塑性樹脂４を、その熱変形温度よりも高い目標加熱温度としての３８０℃になるまで８４分かけて加熱した。また、特定熱可塑性樹脂４を、３８０℃の温度に６０分間維持し、徐冷した後、成形後の樹脂成形品を取り出した。
【００９６】
得られた樹脂成形品を切断して断面を観察したところ、この樹脂成形品は、内部に空隙を有しておらず、ＰＥＥＫ樹脂のペレットの形状は全く残っていなかった。そして、樹脂成形品の全体が均一な性状を示しており、品質に優れていることが分かった。また、樹脂成形品の三次元の任意の方向における引張強さのバランスも良好であった。
【００９７】
本実施例の結果より、特定熱可塑性樹脂４であるＰＥＥＫ樹脂は、断熱性収容箱１０内に配置された成形型３と、０．０１〜１００ｍの波長領域を含む特定電磁波Ｘとを用いて成形することに適していることが分かった。
【符号の説明】
【００９８】
１  加熱処理装置
１０  断熱性収容箱
１５  発熱材
２０  電磁波照射手段
３  成形型
３１  キャビティ
３１１  内側底面
４  特定熱可塑性樹脂
Ｓ  閉鎖空間
Ｘ  特定電磁波
【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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