JP2003236941A - 複合プラスチック成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、高精度かつ低コストの複合
プラスチック成形品の製造方法を提供することである。 【解決手段】 プレス機１内に熱可塑性樹脂からなる基
材７を配置し、この基材７と少なくとも１つ以上の熱可
塑性樹脂からなる接合部材８が一体化された複合プラス
チック成形品の製造方法において、プレス機１は昇降可
能な上型部材４と基材７を配置する下型部材６と接合部
材８のみを加熱する赤外線ヒータ９とを備え、赤外線ヒ
ータ９にて接合部材８を樹脂の軟化温度以上に加熱して
流動性を付与した後、熱変形温度以下に保持した基材７
の接合面１１に接触させ、接合面１１に圧力を発生させ
て両部材７，８を接着させ、次いで界面温度を熱変形温
度以下まで冷却させて基材７と接合部材８とを接合一体
化するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，高精度な鏡面を有
するプラスチックレンズ，プラスチックミラー等の複合
プラスチック成形品の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、金型のキャビティ内の樹脂を
その軟化温度以上に加熱保持して高精度なプラスチック
成形品を成形する製造方法が知られている。

【０００３】この種のプラスチック成形品の製造方法と
しては、例えば特開平１ー３１６７０２号公報に記載さ
れるような圧着式のものがある。これは、レンズシート
部を加熱溶融し、これに透光性材料を圧着して一体化さ
せるものである（以下、この製造方法を第１従来例とい
う）。

【０００４】また、２つの部材の用いて一方の部材に転
写面を転写する方法としては、例えば、特開平３−８２
５１３号公報に記載されたようなものがある。この製造
方法では、金型内にミラー部材を備えた転写用シートを
配設し、金型内に溶融樹脂を射出して樹脂成形品と転写
用シートを一体化した後、固化した樹脂成形品から転写
用シートを剥離して樹脂成形品の表面にミラー部材を転
写するようにしている（以下、この製造方法を第２従来
例という）。

【０００５】特開平６ー１８２７８３号公報に記載され
たものは、略最終形状に前加工されたプラスチック母材
およびプラスチックフィルムの２つの部材をキャビティ
内に挿入した後、金型を型締めし、金型を加熱してプラ
スチック母材をガラス転移温度以上に加熱するか、ある
いはガラス転移温度前後で振動加圧してキャビティ内に
所定の樹脂内圧を発生させて鏡面をプラスチックフィル
ムの金属反射膜に転写し、次いで、金型を徐冷してプラ
スチック母材が熱変形温度以下になったときにキャビテ
ィから取り出すというような一連のプロセスで製造され
るようになっている（以下、この製造方法を第３従来例
という）。

【０００６】特開平９ー１６４５９０号公報に記載され
たものは、型締めから型開きまでの間で、少なくともプ
ラスチック母材が冷却されるときに、第１の母材の転写
面に隣接する側面の少なくとも１つの面の一部あるいは
全部がキャビティ壁面と接しない状態でプラスチック母
材が徐冷される（以下、この製造方法を第４従来例とい
う）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、第１従
来例の製造方法にあっては、樹脂を溶融する際に多量の
熱量が必要になる上に高温の樹脂を冷却するのに多大な
時間が必要となってしまう。一方、冷却時間の短縮を図
るために急冷すると、樹脂表面のみの固化が進み温度分
布が生じるとともに、転写部にひけが生じ、良好な転写
精度が得られないといった問題が生じる。

【０００８】第２従来例の製造方法にあっては、一体化
時に樹脂の流動を伴うため、フィルムに皺が発生しやす
い。また、通常の射出成形であるために、成形時の圧力
分布を押さえることが困難で高精度な転写を得ることが
できない。特に成形品が偏肉形状である場合は薄肉部と
厚肉部での圧力の偏在が大きくその影響が大きい。

【０００９】第３従来例の製造方法にあっては、一体化
品のひけの発生を防ぐためには熱変形温度以下に冷却し
て取り出すときの樹脂圧力が大気圧近くになるように、
プラスチック母材とフィルムの合計の重量を調整しなけ
ればならない。そのため母材の重量管理が厳しくなりと
ともに、特に多数個取りを行おうとした場合は、各キャ
ビティでの容積ばらつきを押さえるために高精度な金型
加工が必要であり、その加工コストも増大する。

【００１０】第４従来例の製造方法にあっては、母材に
関する重量管理に対して必要性がなくなるが、成形品を
ガラス転移温度以上まで加熱して、その後徐冷するとい
った工程を必要とするため非常に成形サイクルが長くな
り、成形品のコストが増大するといった課題の解決には
ならない。プラスチック成形品を製造する場合、これら
の問題により品質の低下や高コストの問題があった。

【００１１】本発明の目的は、高精度かつ低コストの複
合プラスチック成形品の製造方法を提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、金型内に熱可塑性樹脂からなる基材を配置し、この
基材と少なくとも１つ以上の熱可塑性樹脂からなる接合
部材が一体化された複合プラスチック成形品の製造方法
において、金型は昇降可能な上金型と基材を配置する下
金型と接合部材のみを加熱する加熱手段とを備え、加熱
手段にて接合部材を樹脂の軟化温度以上に加熱して流動
性を付与した後、熱変形温度以下に保持した基材の接合
面に接触させ、接合面に圧力を発生させて両部材を接着
させ、次いで接合面の温度を接合部材の熱変形温度以下
まで冷却させて基材と接合部材とを接合一体化すること
を特徴とする。

【００１３】この請求項１に記載の発明では、複合プラ
スチック成形品の製造において、金型の下金型に熱可塑
性樹脂からなる基材を配置し、この基材の上部位置に、
接合部材を配置する。そして、接合部材の表面を、その
構成樹脂の軟化温度以上になるまで加熱して流動性を付
与した後、接合部材を基材に接触させ、金型の上金型を
下降させて接合面に圧力を発生させて両部材を接着さ
せ、界面温度を熱変形温度以下まで徐冷し、基材と接合
部材とを接合一体化する。

【００１４】このように、接合部材のみを加熱して、基
材や金型を加熱しないため、加熱時間を短縮することで
加工サイクルが短縮可能となるとともに、省力化を図る
ことができる。また、基材を加熱して溶融させないの
で、基材及び接合部材を密閉された型で囲う必要が無
く、転写面を形成するための転写部材を有する型部材だ
けがあれば良いため、低コストな金型とすることができ
る。さらに、基材を加熱しないため、金型を閉じて圧力
をかけた際に成形品全体が変形することがない。

【００１５】請求項２に記載の発明は、基材と接合部材
との接合面に圧力を発生させて両部材を密着させ、さら
に外部から圧力を付与することを特徴とする。

【００１６】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明と同様の作用効果を奏するとともに、外部からさ
らに圧力を加えることで、基材と接合部材との接合面に
おいて、より強固な密着力を得ることができるととも
に、成形品の表面において、より確実な面転写を実現す
ることができる。

【００１７】請求項３に記載の発明は、金型内に熱可塑
性樹脂からなる基材を配置し、この基材と少なくとも１
つ以上の熱可塑性樹脂からなる部材が接合一体化された
複合プラスチック成形品の製造方法において、金型は転
写面を有する上金型と、基材を配置する下金型と、上金
型と下金型とに接触する位置に設ける加熱手段とを備
え、基材と接合部材を接触させ、次いで、上金型を転写
面と接合部材とが略接触状態になるまで下降させ、加熱
手段により接合部材のみを加熱して流動性を付与し、基
材と接合部材とを接合一体化することを特徴とする。

【００１８】請求項３に記載の発明では、複合プラスチ
ック成形品を製造するには、金型の下金型に基材を配置
し、基材の表面に重ねて接合部材を設ける。そして、上
金型の転写面が接合部材と略接触する位置まで上金型を
下降させる。そして金型の上金型及び下金型に接続した
加熱手段を操作し、接合部材のみが自己発熱する。そし
て、接合部材が流動性を得て基材の表面に接着するとと
もに、加熱により体積膨張し、接合部材の表面が転写面
からの圧力を受けて面精度の高い複合プラスチック成形
品が得られる。このように、加熱手段を用いることで、
すべての部材を接触させた状態で選択的に接合部材のみ
を加熱することができるので、熱損失が少なく、非常に
効率良い短サイクルでの一体化が可能となる。

【００１９】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
の何れかに記載の発明において、基材または接合部材の
少なくとも一方の接合面の表面を粗面にすることを特徴
とする。

【００２０】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
の何れかに記載に発明と同様の作用効果を奏するととも
に、予め接合面表面を粗面にしておくことで、軟化温度
以上に加熱された樹脂が、接合面の凹凸に入り込み、機
械的密着によりより強固な密着強度が得られる。尚、基
材の表面を粗面加工するには、射出成形で加工するとき
に、金型キャビティ表面を粗面にすることで基材表面を
粗面とすることができる。

【００２１】請求項５に記載の発明は、請求項１から４
の何れかに記載の発明において、基材および接合部材を
一体化する工程を真空下で行うことを特徴とする。

【００２２】この請求項５に記載の発明では、請求項１
から４の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、一体化工程を真空下で行うことで工程中に空
気の侵入を防ぐことができ、一体化時に接合面に気泡が
発生することを防ぐことができる。尚、真空下の圧力と
して１０^-1Ｐａ以下が望ましい。

【００２３】請求項６に記載の発明は、請求項１から５
の何れかに記載の発明において、基材が予め射出成形に
よって作製されることを特徴とする。

【００２４】この請求項６に記載の発明では、請求項１
から５の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、基材を別途射出成形機で作製することで、成
形品を得るまでの工程を短縮することができる。

【００２５】請求項７に記載の発明は、請求項１から６
の何れかに記載の発明において、基材は強化充填材を含
む非晶性プラスチック複合材であることを特徴とする。

【００２６】この請求項７に記載の発明では、請求項１
から６の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、強化充填材を含むプラスチック複合材を使用
することにより、高強度で薄肉かつ軽量のプラスチック
成形品を得ることができる。例えば、ミラーのように成
形品の内部品質が要求されないものを作製する場合には
非常に有利である。尚、強化充填材として繊維質が望ま
しい。

【００２７】請求項８に記載の発明は、請求項１から７
の何れかに記載の発明において、金型の少なくとも一方
には鏡面状の転写面を設けたことを特徴とする。

【００２８】この請求項８に記載の発明では、請求項１
から７の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、鏡面を有する転写面を接合部材の表面に転写
させることで、面精度の優れたプラスチック成形品が得
られる。

【００２９】請求項９に記載の発明は、請求項１から８
の何れかに記載の発明において、接合部材が、基材の面
精度と最終的に転写面に要求される面精度の差以上の厚
みを有することを特徴とする。

【００３０】この請求項９に記載の発明では、請求項１
から８の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、接合部材が基材の表面に接着する際に、基材
の表面の凹凸を接合部材が覆うことによって、基材表面
の面精度を高めることができ、高精度なプラスチック成
形品が得られる。

【００３１】請求項１０に記載の発明は、請求項１から
９の何れかに記載の発明において、最終成形品が偏肉形
状である場合、基材を偏肉形状とし、接合部材を均肉形
状とすることを特徴とする。

【００３２】この請求項１０に記載の発明では、請求項
１から９の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏す
るとともに、加熱する接合部材を均肉とすることで、偏
肉形状を加熱することによる圧力・温度の偏在を防ぐこ
とが可能で、高精度なプラスチック成形品が得られる。

【００３３】請求項１１に記載の発明は、請求項１から
１０の何れかに記載の発明において、接合部材の表面に
は、金属反射膜が形成されていることを特徴とする。

【００３４】この請求項１１に記載の発明では、請求項
１から１０の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏
するとともに、接合部材表面に金属反射膜を予め設けて
おくことによって、ミラー等の光学部品を作製する場合
には、蒸着、スパッタリング、メッキ等の方法を用いて
成形品表面に金属反射膜を形成する後工程を不要にする
ことができ、成形時間を短縮して光学素子等の製造コス
トを低減することができる。

【００３５】請求項１２に記載の発明は、請求項１から
１０の何れかに記載の発明において、接合部材と基材を
一体化接合するときには、接合部材の表面に金属反射膜
が形成された複合プラスチックフィルムを上金型と接合
部材との間に設けることを特徴とする。

【００３６】この請求項１２に記載の発明では、請求項
１から１０の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏
するとともに、金属反射膜が形成されたフィルムを用い
ることで、金属反射膜が形成されているフィルム自体は
加熱されないため、一体化時に蒸着がはがれて、成形品
の表面に亀裂や皺が発生することを防ぐことができる。

【００３７】請求項１３に記載の発明は、請求項１から
１２の何れかに記載の発明において、加熱手段として、
赤外線輻射加熱を用いたことを特徴とする。

【００３８】この請求項１３に記載の発明では、請求項
１から１２の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏
するとともに、赤外線の熱輻射によって直接、接合部材
を加熱することができ、熱効率が良く、加熱時間を短縮
することができる。

【００３９】請求項１４に記載の発明は、請求項１から
１２の何れかに記載の発明において、加熱手段として、
温風加熱を用いたことを特徴とする。

【００４０】この請求項１４に記載の発明では、請求項
１から１２の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏
するとともに、温風加熱を用いることで加熱面積が大き
くなった場合や、接合部材の曲率が大きくなった場合に
均一に加熱することができる。

【００４１】請求項１５に記載の発明は、請求項１から
１２の何れかに記載の発明において、加熱手段として、
高周波加熱を用いたことを特徴とする。

【００４２】請求項１５に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、高周波誘電加熱を用いることですべての部材
を接触させた状態で選択的に接合部材を加熱することが
できるので、熱損失が少なく非常に効率良い短サイクル
での一体化が可能となる。尚、高周波誘電加熱は特に請
求項３に記載の発明の場合に有効である。

【００４３】請求項１６に記載の発明は、請求項１から
１２の何れかに記載の発明において、加熱手段として、
超音波加熱を用いたことを特徴とする。

【００４４】請求項１６に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の作用効果を奏する
とともに、超音波加熱を用いることで、振動の振幅が最
大になる位置に、接合部材と基材との接合面がくるよう
にすることで、この接合位置だけを局所的に加熱でき
る。したがって熱損失が少なく非常に効率良い短サイク
ルでの一体化が可能となる。尚、超音波加熱は特に請求
項３に記載の発明の場合に有効である。

【００４５】

【発明の実施の形態】

【実施例１】以下、添付した図面を参照しながら本発明
の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の第１実
施例を示すプラスチック成形装置の概略図を示し、
（ａ）は接合部材を加熱する状態、（ｂ）は金型を閉じ
た状態、（ｃ）は金型を開いた状態をそれぞれ示す。図
２は偏肉形状の基材に接合部材を接合する様子を示す
図、図３は図１の接合部材に蒸着フィルムを形成する状
態を示す図である。

【００４６】プラスチック成形装置１（以下、プレス
機）の上側ダイプレート２には、転写面３が形成された
金属性の上型部材４が備えられている。一方、下側ダイ
プレート５上に設けられた金属性の下型部材６には予め
射出成形によって略最終形状に加工され、且つガラス繊
維入りポリカーボネイト樹脂からなる厚さが約１０ｍｍ
のプラスチック基材７（以下、基材）が備えられてい
る。

【００４７】上型部材４と基材７の間には、厚さが約
０．３ｍｍのポリカーボネイトシートからなる接合部材
８が、図示しないシート搬送装置によってプレス毎に間
欠的に作動するようになっている。本実施例では、プレ
ス機１の外部に赤外線ヒータ９が設置され、反射ミラー
１０を介して接合部材８の接合面１１が直接加熱される
ようになっている。

【００４８】次に、上述した構成に基づき本実施の形態
の作用を説明する。基材７の上部位置に接合部材８が搬
送される。そして赤外線ヒータ９により反射ミラー１０
を介して接合部材８の接合面１１が直接加熱される。こ
こでの加熱は、基材７と接合部材８が密着したときに、
接合部材８の接合面１１の温度がその構成樹脂の軟化温
度以上になるような温度まで加熱する。これは加熱後の
密着させるまでの時間や接合部材８の熱容量によって決
まってくる。このように直接、接合部材８を加熱してい
るため、上型部材４や下型部材６、そして基材７等を加
熱する必要がないので、一般的に行われる加熱された金
型からの熱伝導による樹脂の加熱と比較して、非常に熱
効率が良く、加熱時間を短くすることができる。

【００４９】赤外線ヒータ９としては、近赤外、中赤
外、遠赤外のいずれのものを使用することが可能である
が、プラスチックを加熱する場合には４〜６μｍに中心
波長を有する遠赤外を用いるのが望ましい。なぜならプ
ラスチック等の高分子化合物を加熱する場合、この遠赤
外の振動数と高分子の分子運動の振動数が一致する場合
が多いため、遠赤外線を良く吸収して効率的に接合部材
８表面の温度を上昇させることができるからである。な
お、金属では遠赤外線の吸収がないため赤外線照射によ
りまわりの部材や金型の温度上昇をおこさない等の利点
もある。また、本実施例においては加熱手段として赤外
線ヒータ９による輻射過熱を用いているが、他にも温風
を接合部材８の接合面１１にあてることによる方法を用
いても良い。この場合は、特に加熱面積が大面積になっ
た場合や曲率が大きくなった場合に均一に加熱するのに
有利となる。図１（ａ）のように赤外線加熱の場合は、
ヒータと被加熱物との距離が場所によって異なると温度
分布が発生しやすくなるからである。

【００５０】次いで、プレス機１の上側ダイプレート２
が下降し、接合部材８が基材７と接触し、さらに上側ダ
イプレート２を下降させることで、基材７と接合部材８
との間に圧力が発生し、両部材が完全に密着する。前述
したように基材７と接合部材８の接触時には、接合部材
８の接合面１１の温度が構成樹脂の軟化温度以上に加熱
し、流動状態となっているため、樹脂が基材７表面の凹
凸に入り込み実質接触面積が増加することで強固な密着
力を得られる。さらに外部からの圧力負荷や接合部
材８からの熱移動による基材７表面の温度上昇の効果に
よりその密着力はより強固なものとなる。

【００５１】ここで、基材７は熱変形温度以下の温度に
保っており、溶融せず、基材７を密閉された金型内に挿
入しておく必要性がなく、金型としては図１に示してい
るように基材７の上下にプレート状のものが存在すれば
良いだけで、金型コストを安くすることができる。さら
には圧力によって展延されるのは、接合部材８だけで基
材７が変形することもない。圧力を負荷する工程におい
て、本発明では上型部材４に転写面３が形成されている
ため、同時に転写面３を接合部材８表面に転写すること
ができる。接合部材８の転写部形成面１２の温度を構成
樹脂のガラス転移温度以上に加熱することで、より良好
な転写精度を得ることができる。本実施例の場合は、接
続部材８として厚さ０．３ｍｍのシート部材を使用して
いるため接合面１１の加熱時に同時に転写部形成面１２
も加熱することができる。尚、接合部材８が肉厚の場合
は、転写部形成面１２と接合面１１とを別々に加熱する
ことで、加熱時間の短縮を図ることができる。

【００５２】基材７と接合部材８とが一体化されたプラ
スチック部材１３（以下、成形品）の温度が構成樹脂の
熱変形温度以下まで冷却されたときに、プレス機１の上
型ダイプレート２を上昇させ接合部材８と上型部材４と
を分離し、下型部材６から成形品１３を取り出す。その
とき、接合部材８の一体化された部分のみを切断し、引
き続き搬送装置によって新たな接合部材８を基材７上に
位置させることで、次の加工に効率良く移ることができ
る。

【００５３】本発明においては、転写面が形成される接
合部材８と基材７とは別部材であるために、基材７の材
料としては、本実施例のようにガラス繊維入りの樹脂を
はじめとする強化充填材を含む非晶性プラスチック複合
材を用いることが可能であり、これにより高強度で薄肉
かつ軽量のプラスチック成形品が作製できる。ミラーに
ように成形品１３の内部品質が要求されず、かつ高精度
な表面精度が要求されるものを作製する場合には非常に
有効である。

【００５４】また、成形品１３が偏肉形状である場合に
は、温度・圧力を加えた場合、肉厚部と薄肉部で温度・
圧力分布ができるため高精度な成形品１３が作製できな
いといった問題があった。このような問題に対して、基
材７が溶融していないため、図２に示すように、基材７
に偏肉部をもたせ、加熱する接合部材８は均肉形状とす
ることで、接合部材８は形状に起因する圧力や温度の偏
在生じないため最終成形品１３の形状が偏肉であっても
高精度な成形品１３を作製することができる。また、基
材７自体は表面精度がもとめられないため、予め通常の
射出成形機で作製することが可能で非常に安価に作製で
きる。

【００５５】更には、予め基材７表面をエッチング等の
化学的もしくは、ブラスト等の物理的処理によってその
表面を粗面にしておくことで、軟化温度以上に加熱され
た接合部材８が基材７表面の凹凸に入り込み、機械的密
着によりより強固な密着強度が得られる。尚、基材７を
射出成形で加工するときの金型キャビティ表面を粗面と
し、それを基材７に転写させることで、容易に基材７表
面を粗面とすることができる。本発明においては接合部
材８の厚さが、基材７表面精度と最終的に求められる面
精度の差以上の厚さとしてある。これによって、前述し
たような基材７表面が粗面になっていたとしても、その
凹凸を接合部材８で吸収して精度の良い成形品１３を作
製することができる。また、一体化工程を１０^-1Ｐａ以
下の真空下で実施することで、一体化時に空気の侵入を
防ぐことができ、基材７と接合部材８間に気泡の発生を
防ぐことができる。

【００５６】また接合部材８の転写面表面に金属反射膜
を予め設けておくことによって、ミラー等の光学部品を
作製する場合に、後工程にて蒸着、スパッタリング、メ
ッキ等を用いて成形品１３表面に金属反射膜を形成する
工程を不要にすることができ、後工程を大幅に短縮して
光学素子の製造コストを低減することができる。図３に
示すように、接合部材８と上型部材４の転写面３間に金
属反射膜が形成されたフィルム（以下、蒸着フィルム）
１４を形成することも可能である。接合部材８は、基材
７と蒸着フィルム１４の中間にあり、両者を接合一体化
するための中間接着層となるのである。この場合は上述
したように、接合部材７の蒸着フィルム１４との接触面
１５の温度を、構成樹脂の軟化温度以上に加熱して圧力
を発生させることにより、両者を接合一体化することが
できる。この場合は金属反射膜が形成されているフィル
ム自体は加熱されないため、一体化時に金属反射膜がは
がれ亀裂や皺が発生することを防ぐことができる。尚、
本発明における装置構成は図１の反射ミラー１０を用い
て接合部材８に赤外線が照射されるようにしているが、
このような形態に限らず、例えば別の場所で接合部材８
を加熱しておいてから、基材７上に移動させるようにし
ても良い。

【００５７】次に、他の実施例を説明するが、その説明
にあたり上述した部分と同一の作用効果を奏する部分に
は、同一の符号を付することにより、その部分の詳細な
説明を省略する。

【００５８】図４は本発明の第２実施例におけるプラス
チック成形装置の概略図である。まず、構成を説明す
る。プレス機１の上側ダイプレート２及び下側ダイプレ
ート５に設置された、少なくともどちらか一方に転写面
が形成された上型部材４及び下型部材６間には基材７及
び接合部材８が積層されている。また、プレス機１の下
型ダイプレート５には、上型ダイプレート２の下降位置
を規定するストッパ１７が備えられている。更に、上型
部材４と下型部材６には高周波発生装置１６が接続して
あり、１ＭＨｚ以上の高周波電流を印加することができ
るようになっている。

【００５９】基材７の構成部材は、その電気的特性であ
る誘電率εと誘電正接tanδが、ε×tanδ＜０．０１に
なるようにし、接合部材８は、０．０１＜ε×tanδ、
好ましくは０．０５＜ε×tanδになるような部材で構
成されている。このような部材として、例えば基材７の
構成部材としてはポリスチレン樹脂、ポリエチレン樹
脂、ポリエーテルイミド樹脂等があり、接合部材８の構
成部材としては塩化ビニル、メタクリル樹脂、ポリカー
ボネイト等がある。

【００６０】次に、上述した構成に基づき本実施の形態
の作用を説明する。プレス機１の下側ダイプレート５上
に固定された下型部材６上に、基材７、接合部材８を積
層する(図４(a))。その後、上型ダイプレート２を下降
させ、ストッパ１７の位置で停止する。次いで高周波発
生装置１６にて基材７、接合部材８で構成されるプラス
チック部材に高周波電流を印加させる(図４(ｂ))。高周
波電流を印加するとプラスチック部材内部の双曲子が激
しい運動をし、その摩擦熱によって、接合部材８自身が
自己発熱する。この時の発熱量は部材固有の物性値であ
る誘電率εと誘電正接tanδの大きさに比例する。前述
したように、接合部材８の構成部材として電気的特性で
ある誘電率εと、誘電正接tanδが０．０１＜ε×tan
δ、好ましくは０．０５＜ε×tanδの部材を使用する
ことで、基材７や型部材を加熱せず、接合部材８だけを
選択的に加熱することができる。

【００６１】接合部材８は加熱とともに、接合部材８自
身の熱膨張によって体積増加が生じる。ここで、ストッ
パ１７は、接合部材８と上型部材４とが略接触するよう
な位置に設定されている。その結果、接合部材８の加熱
による自己膨張によって、圧力が発生して実施例１の場
合と同様に、基材７と接合部材８とを強固に密着する。
また、同時に上型部材４の転写面が接合部材８の表面に
転写される。この場合は、すべての部材を接触させた状
態で接合部材８だけを選択的に加熱することができるの
で、熱損失が少なく効率の良い、短サイクルでの一体化
が可能となる。

【００６２】また、圧力発生が接合部材８自身の自己膨
張であるために、圧力が均一に発生し、より忠実に転写
面を転写することができる。尚、圧力発生は自己膨張に
よるものだけでなく、ストッパ１７を取り除き、プレス
機１の上側ダイプレート２を下降することによる外部か
らの圧力負荷によるものでもかまわない。

【００６３】更には、加熱手段として超音波を用いるこ
とも可能である。この場合は基材７と接合部材８上に超
音波発信源を設け、振動の振幅が最も大きくなる位置に
接合部材８と基材７との接合面をもってくることによ
り、接合面を集中的に微振動させることによって加熱さ
せるものである。この場合は、接合面だけを集中的に加
熱できるので非常に効率的である。

【００６４】以上の実施例においては、基材７と接合部
材８との２部材の一体化について示したが、図５に示す
ように、基材７の両側に転写面を有する部材や、図６に
示したレーザー光学走査系に用いられるポリゴンのよう
な複数の転写面を有する成形品の作製に適用することも
できる。

【００６５】尚、以上説明した実施例は、本発明の理解
を容易にするために記載されたものであって、本発明を
限定するものではない。例えば、上述した実施例では、
転写面を平滑な転写面を形成している金型を使用してい
るが、これに限らず、転写面として微細なパターンが形
成された金型が使用しても良い。また、接合部材８を基
材７に１枚のみ積層させる構成としたが、２枚以上積層
させる構成としても良い。

【００６６】

【発明の効果】請求項１に記載の発明は、接合部材のみ
を加熱して、基材や金型を加熱しないため、加熱時間を
短縮することで加工サイクルが短縮可能となるととも
に、省力化を図ることができる。また、基材を加熱して
溶融させないので、基材及び接合部材を密閉された型で
囲う必要が無く、転写面を形成するための転写部材を有
する型部材だけがあれば良いため、低コストな金型とす
ることができる。さらに、基材を加熱しないため、金型
を閉じて圧力をかけた際に成形品全体が変形することが
ない。

【００６７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の発明と同様の効果を奏するとともに、外部からさらに
圧力を加えることで、基材と接合部材との接合面におい
て、より強固な密着力を得ることができるとともに、成
形品の表面において、より確実な面転写を実現すること
ができる。

【００６８】請求項３に記載の発明は、複合プラスチッ
ク成形品を製造するには、金型の下型部材に基材を配置
し、基材の表面に重ねて接合部材を設ける。そして、上
型部材の転写面が接合部材と略接触する位置まで上型部
材を下降させる。そして金型の上型部材及び下型部材に
接続した加熱手段を操作し、接合部材のみが自己発熱す
る。そして、接合部材が流動性を得て基材の表面に接着
するとともに、加熱により体積膨張し、接合部材の表面
が転写面からの圧力を受けて面精度の高い複合プラスチ
ック成形品が得られる。このように、加熱手段を用いる
ことで、すべての部材を接触させた状態で選択的に接合
部材のみを加熱することができるので、熱損失が少な
く、非常に効率良い短サイクルでの一体化が可能とな
る。

【００６９】請求項４に記載の発明は、請求項１から３
の何れかに記載に発明と同様の効果を奏するとともに、
予め接合面表面を粗面にしておくことで、軟化温度以上
に加熱された樹脂が、接合面の凹凸に入り込み、機械的
密着によりより強固な密着強度が得られる。尚、基材の
表面を粗面加工するには、射出成形で加工するときに、
金型キャビティ表面を粗面にすることで基材表面を粗面
とすることができる。

【００７０】請求項５に記載の発明では、請求項１から
４の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、一体化工程を真空下で行うことで工程中に空気の侵
入を防ぐことができ、一体化時に接合面に気泡が発生す
ることを防ぐことができる。尚、真空下の圧力として１
０^-1Ｐａ以下が望ましい。

【００７１】請求項６に記載の発明では、請求項１から
５の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、基材を別途射出成形機で作製することで、成形品を
得るまでの工程を短縮することができる。

【００７２】請求項７に記載の発明では、請求項１から
６の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、強化充填材を含むプラスチック複合材を使用するこ
とにより、高強度で薄肉かつ軽量のプラスチック成形品
を得ることができる。例えば、ミラーのように成形品の
内部品質が要求されないものを作製する場合には非常に
有利である。

【００７３】請求項８に記載の発明では、請求項１から
７の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、鏡面を有する転写面を接合部材の表面に転写させる
ことで、面精度の優れたプラスチック成形品が得られ
る。

【００７４】請求項９に記載の発明では、請求項１から
８の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、接合部材が基材の表面に接着する際に、基材の表面
の凹凸を接合部材が覆うことによって、基材表面の面精
度を高めることができ、高精度なプラスチック成形品が
得られる。

【００７５】請求項１０に記載の発明では、請求項１か
ら９の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するととも
に、加熱する接合部材を均肉とすることで、偏肉形状を
加熱することによる圧力・温度の偏在を防ぐことが可能
で、高精度なプラスチック成形品が得られる。

【００７６】請求項１１に記載の発明では、請求項１か
ら１０の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、接合部材表面に金属反射膜を予め設けておくこと
によって、ミラー等の光学部品を作製する場合には、蒸
着、スパッタリング、メッキ等を用いて成形品表面に金
属反射膜を形成する後工程を不要にすることができ、成
形時間を短縮して光学素子等の製造コストを低減するこ
とができる。

【００７７】請求項１２に記載の発明では、請求項１か
ら１０の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、金属反射膜が形成されたフィルムを用いること
で、金属反射膜が形成されているフィルム自体は加熱さ
れないため、一体化時に蒸着がはがれて、成形品の表面
に亀裂や皺が発生することを防ぐことができる。

【００７８】請求項１３に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、赤外線の熱輻射によって直接、接合部材を加熱す
ることができ、熱効率が良く、加熱時間を短縮すること
ができる。

【００７９】請求項１４に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、温風加熱を用いることで加熱面積が大きくなった
場合や、接合部材の曲率が大きくなった場合に均一に加
熱することができる。

【００８０】請求項１５に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、高周波誘電加熱を用いることですべての部材を接
触させた状態で選択的に接合部材を加熱することができ
るので、熱損失が少なく非常に効率良い短サイクルでの
一体化が可能となる。尚、高周波誘電加熱は特に請求項
３に記載の発明の場合に有効である。

【００８１】請求項１６に記載の発明では、請求項１か
ら１２の何れかに記載の発明と同様の効果を奏するとと
もに、超音波加熱を用いることで、振動の振幅が最大に
なる位置に、接合部材と基材との接合面がくるようにす
ることで、この接合位置だけを局所的に加熱できる。し
たがって熱損失が少なく非常に効率良い短サイクルでの
一体化が可能となる。尚、超音波加熱は特に請求項３に
記載の発明の場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例を示すプラスチック成形装置の概略
図を示し、（ａ）は接合部材を加熱する状態、（ｂ）は
金型を閉じた状態、（ｃ）は金型を開いた状態を示す図
である。

【図２】図２は偏肉形状の基材に接合部材を接合する様
子を示す図である。

【図３】図１の接合部材に蒸着フィルムを形成する状態
を示す図である。

【図４】第２実施例を示す概略図であり、（ａ）金型を
開いた状態を示し、（ｂ）は金型を閉じた状態を示す図
である。

【図５】基材の変形例を示す図である。

【図６】基材の変形例を示す図である。

【符号の説明】

１ プレス機（金型） ３ 転写面 ４ 上型部材（上金型） ６ 下型部材（下金型） ７ 基材 ８ 接合部材 ９ 赤外線ヒータ（加熱手段） １１ 接合面 １４ 蒸着フィルム（金属反射膜）

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金型内に熱可塑性樹脂からなる基材を配
   置し、この基材と少なくとも１つ以上の熱可塑性樹脂か
   らなる接合部材が一体化された複合プラスチック成形品
   の製造方法において、金型は昇降可能な上金型と基材を
   配置する下金型と接合部材のみを加熱する加熱手段とを
   備え、加熱手段にて接合部材を樹脂の軟化温度以上に加
   熱して流動性を付与した後、熱変形温度以下に保持した
   基材の接合面に接触させ、接合面に圧力を発生させて両
   部材を接着させ、次いで接合面の温度を接合部材の熱変
   形温度以下まで冷却させて基材と接合部材とを接合一体
   化することを特徴とする複合プラスチック成形品の製造
   方法。
2. 【請求項２】 基材と接合部材との接合面に圧力を発生
   させて両部材を密着させ、さらに外部から圧力を付与す
   ることを特徴とする請求項１記載の複合プラスチック成
   形品の製造方法。
3. 【請求項３】 金型内に熱可塑性樹脂からなる基材を配
   置し、この基材と少なくとも１つ以上の熱可塑性樹脂か
   らなる部材が接合一体化された複合プラスチック成形品
   の製造方法において、金型は転写面を有する上金型と、
   基材を配置する下金型と、上金型と下金型とに接触する
   位置に設ける加熱手段とを備え、基材と接合部材を接触
   させ、次いで、上金型を転写面と接合部材とが略接触状
   態になるまで下降させ、加熱手段により接合部材のみを
   加熱して流動性を付与し、基材と接合部材とを接合一体
   化することを特徴とする複合プラスチック成形品の製造
   方法。
4. 【請求項４】 基材または接合部材の少なくとも一方の
   接合面の表面を粗面にすることを特徴とする請求項１か
   ら３の何れかに記載の複合プラスチック成形品の製造方
   法。
5. 【請求項５】 基材および接合部材を一体化する工程を
   真空下で行うことを特徴とする請求項１〜４の何れかに
   記載の複合プラスチック成形品の製造方法。
6. 【請求項６】 基材が予め射出成形によって作製される
   ことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の複合プ
   ラスチック成形品の製造方法。
7. 【請求項７】 基材は強化充填材を含む非晶性プラスチ
   ック複合材であることを特徴とする請求項１〜６の何れ
   かに記載の複合プラスチック成形品の製造方法。
8. 【請求項８】 金型の少なくとも一方には鏡面状の転写
   面を設けたことを特徴とする請求項１〜７の何れかに記
   載の複合プラスチック成形品の製造方法。
9. 【請求項９】 接合部材が、基材の面精度と最終的に転
   写面に要求される面精度の差以上の厚みを有することを
   特徴とする請求項１〜８の何れかに記載の複合プラスチ
   ック成形品の製造方法。
10. 【請求項１０】 最終成形品が偏肉形状である場合、基
    材を偏肉形状とし、接合部材を均肉形状とすることを特
    徴とする請求項１〜９の何れかに記載の複合プラスチッ
    ク成形品の製造
11. 【請求項１１】 接合部材の表面には、金属反射膜が形
    成されていることを特徴とする請求項１〜１０の何れか
    に記載の複合プラスチック成形品の製造方法。
12. 【請求項１２】 接合部材と基材を一体化接合するとき
    には、接合部材の表面に金属反射膜が形成された複合プ
    ラスチックフィルムを上金型と接合部材との間に設ける
    ことを特徴とする請求項１〜１０の何れかに記載の複合
    プラスチック成形品の製造方法。
13. 【請求項１３】 加熱手段として、赤外線輻射加熱を用
    いたことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の
    複合プラスチック成形品の製造方法。
14. 【請求項１４】 加熱手段として、温風加熱を用いたこ
    とを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の複合プ
    ラスチック成形品の製造方法。
15. 【請求項１５】 加熱手段として、高周波加熱を用いた
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の複合
    プラスチック成形品の製造方法。
16. 【請求項１６】 加熱手段として、超音波加熱を用いた
    ことを特徴とする請求項１〜１２の何れかに記載の複合
    プラスチック成形品の製造方法。