(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流動性の低いポリマーに気体又は超臨界流体の状態にあるアルコール類、あるいは水を溶解し、前記溶解を施したポリマーにより押し出し又はモールド成形を行うことを特徴とする流動性の低い樹脂の加工方法。
【請求項２】
前記ポリマーは、架橋樹脂、架橋樹脂と熱可塑性樹脂の混合物、フッ素系樹脂、又は熱可塑性ポリイミドであることを特徴とする請求項１記載の流動性の低い樹脂の加工方法。
【請求項３】
前記架橋樹脂は、架橋ポリエチレンであることを特徴とする請求項２記載の流動性の低い樹脂の加工方法。
【請求項４】
前記溶解は、前記ポリマーの融点又はガラス転移点以上の温度により行うことを特徴とする請求項１記載の流動性の低い樹脂の加工方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、流動性の低い樹脂の加工方法に関し、特に、押出やモールド成形の難しい流動性の低い樹脂の加工性を向上させる為の樹脂の加工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、パーソナルコンピュータ（パソコン）、ファクシミリ、ワードプロセッサ（ワープロ）等の事務用機器、携帯電話などの各種の電子機器においては、その筐体や絶縁材料に樹脂が用いられている。筐体や部品の一体成形や小型化に伴い、高機能な樹脂を精密に成形することが要求されている。成形に用いられる樹脂材の中で、フッ素樹脂、特にＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）は加工性が非常に悪く、押し出しや複雑な形状へのモールド成形が難しい。また、熱可塑性ポリイミドも粘度が高いため、複雑な形状に成形するのが難しい樹脂の１つに挙げられる。
【０００３】
また、熱可塑性樹脂を成形した後に架橋処理したものは、使用後に熱可塑性ではない状態となる。したがって、粘度が高く、再度加工することが難しい。このような樹脂についても、環境問題からリサイクルの必要性が大きく取り上げられてきた。この問題を解決するために、潤滑剤を添加して成形する方法や高い圧力を加えて加工する方法が検討されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の流動性の低い樹脂の加工方法によると、潤滑剤を添加する場合には配合のための工数が必要になり、かつ、潤滑剤が材料に残る可能性がある。また、高い圧力を加えて加工するため、複雑な形状に加工することが難しいという問題がある。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、流動性の低いポリマーの加工を容易にし、複雑な押し出しやモールド成形が行えるようにする流動性の低い樹脂の加工方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の目的を達成するため、流動性の低いポリマーに気体又は超臨界流体の状態にあるアルコール類あるいは水を溶解し、前記溶解を施したポリマーにより押し出し又はモールド成形を行うことを特徴とする流動性の低い樹脂の加工方法を提供する。
【０００７】
この方法によれば、流動性の低いポリマーに気体又は超臨界流体の状態にあるアルコール類あるいは水を溶解させることによって、流動性の低いポリマーは粘度が低下し、流動性が出るようになり、複雑な押し出しやモールド成形といった加工が、工数を増したり潤滑剤を用いたりすることなく行えるようになる。また、上記溶解は、ポリマーの融点又はガラス転移点以上の温度により行ってもよい。これにより、ポリマーを柔らかくしてポリマー中に混合されて気体の膨張が容易となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る流動性の低い樹脂の加工方法を適用した加工装置を示す。図１の加工装置１は、送液ポンプ２、クロスヘッド３、及びスクリュー押出機１０を備えて構成されている。スクリュー押出機１０は、シリンダー１１と、このシリンダー１１内に回転自在に配設されたスクリュー１２を主体に構成されている。スクリュー１２を図示せぬ駆動源（モータ等）により回転させることにより、シリンダー１１内に供給された原料は超臨界流体（又は気体）と加圧混合されて流動化し、さらにスクリュー１２の外周面に形成されている螺旋溝に従って図の右端へ送られる。
【０００９】
スクリュー押出機１０は、シリンダー１１の一端に末加工のポリマーが供給されるホッパ１３を備えている。このホッパ１３の近傍には、送液ポンプ２から気体又は超臨界流体が供給される超臨界流体供給口１４が設けられている。さらに、シリンダー１１の他端には、スクリュー押出機１００から混合体（原料と超臨界流体又は気体との混合物）が供給されるクロスヘッド３が連結されている。このクロスヘッド３は、別途供給される銅線４に対し、スクリュー押出機１０から供給される樹脂を被覆させるために用いられる。
【００１０】
送液ポンプ２から供給される超臨界流体は、或る物質が臨界点よりも高い温度及び圧力になった状態をいい、密度は通常の気体よりも高く、分子の運動量は気体と同程度である流体をいい、具体的には、二酸化炭素、アルコール類、水等を使用できる。また、送液ポンプ２から供給される気体としては、不活性ガス（アルゴンガス、窒素ガス、ヘリウムガス等）を使用できる。以下においては、送液ポンプ２から供給する気体又は超臨界流体として、二酸化炭素を用いるものとする。また、ホッパ１３から供給される流動性の低いポリマーとしては、架橋ポリエチレンとポリエチレンの混合物、フッ素系樹脂、架橋樹脂、架橋樹脂と熱可塑性樹脂等がある。フッ素系樹脂として、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンーパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレンーエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等を使用できる。また、架橋樹脂として、シラン架橋ポリマー、架橋シリコーン樹脂、架橋ゴム等を使用できる。
【００１１】
図１を参照して動作を説明する。クロスヘッド３には銅線４が通線され、スクリュー押出機１０には送液ポンプ２から超臨界流体供給口１４を介して二酸化炭素を供給すると共に、ホッパ１３から架橋ポリエチレンとポリエチレンを所定の比率（例えば、９：１の割合）で混合して供給する。スクリュー押出機１０で加圧された混合体（架橋ポリエチレン＋ポリエチレン＋二酸化炭素）は、スクリュー１２の回転により図２のシリンダー１１内を左側から右側へ徐々に移動し、最終的にはクロスヘッド３へ搬入される。流動性の低い樹脂に二酸化炭素が溶解した状態でクロスヘッド３に供給されるため、樹脂の粘度が下がって樹脂（ポリマー）の流動性が向上し、クロスヘッド３に通線される銅線４の外表面には混合体中の樹脂が良好に被覆される。
【００１２】
次に、図１の加工装置を用いての本発明方法による実施例及び比較例について説明する。
〔実施例１〕
本発明者らは、図１の装置構成において、以下の条件により樹脂成形を実施した。架橋ポリエチレンとポリエチレンの割合を９：１、二酸化炭素の注入量を架橋ポリエチレン１００重量部に対して０．２重量部とし、注入部の樹脂温度を１７０℃、その圧力を２０ＭＰａとし、更に、クロスヘッド３の温度を２００℃として実施したところ、１ｍｍの銅線４上に５０μｍ厚の樹脂を被覆することができた。このように、流動性の低い樹脂を用いても、粘度を下げることができるため、流動性の低いポリマーの加工が容易になり、複雑な押し出しやモールド成形が行えるようになる。しかも、本発明では、従来のように潤滑剤を使用しないため、配合のための工数が不必要になり、かつ材料に潤滑剤が残る心配もない。
【００１３】
〔実施例２〕
実施例１における架橋ポリエチレンとポリエチレンを混合したものに代わり、代表的なフッ素樹脂であるＰＴＦＥのパウダーを用い、送液ポンプ２からスクリュー押出機１０へは二酸化炭素を供給した。条件は、注入部の樹脂温度を３３０℃、圧力を２０ＭＰａとした。また、クロスヘッド３の温度を３４０℃とした。その結果、ＰＴＦＥの押し出しが可能であることを確認でき、樹脂被覆された外観も良好であった。
【００１４】
〔実施例３〕
実施例１における架橋ポリエチレンとポリエチレンを混合したものに代わり、熱可塑性ポリイミドを用いた。そして、注入部の樹脂温度を３３０℃、その圧力を２０ＭＰａとし、クロスヘッド３の温度を３３０℃とした。その結果、ポリイミドを押し出すことが可能であることを確認した。
【００１５】
〔比較例１〕
実施例１において、スクリュー押出機１０に二酸化炭素を注入せずにポリイミドの押し出しを行った。その結果、クロスヘッド３における樹脂の流動性が低く、銅線４上の樹脂被覆の外観には凸凹が見られた。
【００１６】
〔比較例２〕
実施例２において、二酸化炭素を注入せずに押し出しを行った。その結果、樹脂の流動性が低すぎて銅線４上に樹脂（ポリマー）を吐出することができなかった。
【００１７】
〔比較例３〕
実施例３において、二酸化炭素を注入せずに押し出しを行った。この結果、樹脂の流動性が低すぎて、クロスヘッドの温度を４００℃まで上げなければ、樹脂（ポリマー）を吐出することができなかった。
【００１８】
〔比較例４〕
実施例３において、二酸化炭素を注入せずに押し出しを行った。この結果、樹脂の流動性が低すぎ、銅線４上に樹脂（ポリマー）を吐出することができなかった。
【００１９】
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る流動性の低い樹脂の加工方法を適用した加工装置を示す。ここでは、図１のスクリュー押出機１０とクロスヘッド３に代えて、射出モールド成形機２０と金型５を用いている。したがって、図２の加工装置（成形装置）は、携帯電話などの電子機器の用途にあって、高機能で精密な樹脂成形を必要とする場合に適している。
【００２０】
射出モールド成形機２０は、シリンダー２１とスクリュー２２を主体に構成されており、スクリュー２２は不図示の駆動源（モータ等）により回転駆動される。シリンダー２１の上部の２ヵ所には、所定の距離をもって樹脂供給口２３と超臨界流体供給口２４が設けられている。超臨界流体供給口２４には配管２ａを介して送液ポンプ２が接続されている。シリンダー２１の端部には金型５が連結されており、射出モールド成形機２０で流動化された樹脂が供給され、所定の樹脂成形が行われる。送液ポンプ２から供給される気体又は超臨界流体は、上記した通りである。また、樹脂供給口２３から供給されるポリマーは、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）である。
【００２１】
次に、図２の加工装置を用いての本発明方法による実施例について説明する。
〔実施例４〕
本発明者らは、図２の装置構成により、射出モールド成形機２０に樹脂供給口２３からＰＴＦＥを投入し、送液ポンプ２から二酸化炭素を注入して、金型５により２ｍｍ×１００ｍｍ×１００ｍｍのシートを作製した。このとき、ＰＴＦＥは、温度を３３０℃、圧力を２０ＭＰａにして注入し、金型５の圧力を徐々に抜いて成形した。その結果、ＰＴＦＥを上記サイズのシートに成形することができ、その外観も良好であった。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態によれば、従来、超臨界流体又は気体で溶解させた樹脂を流動化させ、これをクロスヘッド３又は金型５に導入し、被覆又は金型成形を行うことにより、流動性の低い樹脂を用いた場合でも樹脂加工（樹脂被覆及び樹脂成形）が可能になる。
【００２３】
図１及び図２においては、ポリマーに超臨界流体又は気体を溶解する手段としてスクリュー押出機１０及び射出モールド成形機２０を用いたが、本発明はこの２種類に限定されるものではなく、流動性の低い樹脂を用いるあらゆる装置に本適用可能である。
【００２４】
【発明の効果】
以上より明らかなように、本発明の流動性の低い樹脂の加工方法によれば、流動性の低いポリマーに気体又は超臨界流体の状態にあるアルコール類あるいは水を溶解させ、本来は流動性の低いポリマーの粘度を低下させて流動性が出るようにしたので、ポリマーの加工性が向上し、従来は行えなかった複雑な押し出しやモールド成形が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る流動性の低い樹脂の加工方法を適用した加工装置を示す構成図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る流動性の低い樹脂の加工方法を適用した加工装置を示す構成図である。
【符号の説明】
１  加工装置
２  送液ポンプ
２ａ  配管
３  クロスヘッド
４  銅線
５  金型
１０  スクリュー押出機
１１，２１  シリンダー
１２，２２  スクリュー
１３  ホッパ
１４，２４  超臨界流体供給口
１６  ポリマー
２３  樹脂供給口
【図１】
0003770185.tif 000002
【図２】
0003770185.tif 000003