熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置、及び熱硬化性プラスチックの成形方法
【課題】マイクロ波の誘電加熱を利用した装置に比べ、より安全で均一に素早い加熱が可能であり、高品質な熱硬化性プラスチックを形成可能な熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置を提供する。
【解決手段】高周波誘電加熱装置１は、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドＭを収容可能であり、収容したモールドＭに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部２を備えており、モールドＭに対する高周波の照射により、熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱する。高周波発生部２は、電極としての下部電極４及び上部電極５を備えており、モールドＭを搬送する搬送部３に高周波を供給するように配置されている。
【解決手段】高周波誘電加熱装置１は、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドＭを収容可能であり、収容したモールドＭに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部２を備えており、モールドＭに対する高周波の照射により、熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱する。高周波発生部２は、電極としての下部電極４及び上部電極５を備えており、モールドＭを搬送する搬送部３に高周波を供給するように配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波による誘電加熱効果によって、熱硬化性プラスチック材料を所定の形状に硬化させ、熱硬化性プラスチックを成形する、熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置、及び熱硬化性プラスチックの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性プラスチック材料を成型用のモールド中で加熱して硬化させる手法として、熱硬化性プラスチック材料にマイクロ波を照射し、マイクロ波のエネルギーによって分子内部に極性のある熱硬化性プラスチック材料の微小振動を励起して発熱させ硬化を促進する、マイクロ波の誘電加熱を利用した装置が知られている。マイクロ波の誘電加熱を利用した装置では、ヒーターによりモールドを介して熱硬化性プラスチック材料を伝導加熱するものに比べ、熱硬化性プラスチック材料全体を均一に加熱することができ、対流の発生を防止することができて、加熱時間を短縮することができる。
【０００３】
このようなマイクロ波（周波数０．３ＧＨｚ（ギガヘルツ）〜３００ＧＨｚ程度）を用いた熱硬化性プラスチック材料の誘電加熱装置は、上述のメリットを存することから多々提案されている一方、高周波（周波数３ＭＨｚ（メガヘルツ）〜０．３ＧＨｚ程度）を用いた熱硬化性プラスチック材料の誘電加熱装置は提案されておらず、これに類するものとして、ゴム製の成形型を用いた熱可塑性樹脂の成形装置である下記特許文献１が見受けられる程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロ波に代えて高周波を用いるようにすれば、高周波の直進性により、外部漏れの比較的に少ないより安全な誘電加熱装置を構成し得るし、熱硬化性プラスチック材料に対する浸透深さをより深いものとして、中心までより均一に、又一層素早く加熱可能な誘電加熱装置を構成し得る。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、熱硬化性プラスチック材料を高周波の照射により誘電加熱する誘電加熱装置を実際に構成し、より安全で均一に素早い加熱が可能であり、高品質な熱硬化性プラスチックを形成可能な熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置、及び熱硬化性プラスチックの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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置にあって、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、前記モールドに対する前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２，３に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の良好な重合を実現する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドの温度を測定するモールド温度センサと、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する制御装置とを更に備えたり、前記モールド温度センサを、前記モールドの下部の温度を測定するものとしたりすることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４，５に記載の発明は、上記目的に加え、放熱等への対策を施してモールドに対する効果的な誘電加熱を可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部に、ヒーターを配置したり、前記ヒーターを、前記高周波発生部の下部に配置したりすることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６，７に記載の発明は、上記目的に加え、更に質の良好な重合を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサと、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定する制御装置とを更に備えており、前記発生部温度パターンは、前記モールド温度パターンと同等であり、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くされていたり、前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサであったりすることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の高い重合を簡易に効率良く行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドを囲む耐熱性樹脂材を更に備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項９に記載の発明は、上記目的に加え、温度上昇の度合を調整可能として、熱硬化性プラスチック材料の種類等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整可能とし、又硬化の質と時間のバランスを状況に応じて適切なものに調整可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波をパルス状に照射することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１０に記載の発明は、上記目的に加え、効率的な誘電加熱を可能とし、又パルス状の高周波照射を物理的に実現可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部を複数設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１１に記載の発明は、上記目的に加え、更に効率良く複数のモールドに対する高周波誘電加熱を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送部を更に備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１２に記載の発明は、上記目的に加え、良質なプラスチック眼鏡レンズを効率良く形成する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドは、眼鏡レンズ用であることを特徴とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１３に記載の発明は、熱硬化性プラスチックの成形方法にあって、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを、高周波を発生する高周波発生部に収容する収容工程と、前記高周波発生部において前記モールドに対して前記高周波を照射する高周波照射工程を備えており、前記高周波照射工程における前記モールドへの前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱して硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１４，１５に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の良好な重合を実現する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドの温度を測定するモールド温度センサを設け、前記高周波照射工程において、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定したり、前記モールド温度センサを、前記モールドの下部の温度を測定するものとしたりすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１６，１７に記載の発明は、上記目的に加え、放熱等への対策を施してモールドに対する効果的な誘電加熱を可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部に、ヒーターを設け、前記高周波照射工程において、当該ヒーターを作動させたり、前記ヒーターを、前記高周波発生部の下部に配置したりすることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１８，１９に記載の発明は、上記目的に加え、更に質の良好な重合を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサを設け、前記高周波照射工程において、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定し、前記発生部温度パターンを、前記モールド温度パターンと同等とし、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くしたり、前記発生部温度センサを、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサとしたりすることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２０に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の高い重合を簡易に効率良く行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記収容行程において、耐熱性樹脂材に前記モールドを収容することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２１に記載の発明は、上記目的に加え、温度上昇の度合を調整可能として、熱硬化性プラスチック材料の種類等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整可能とし、又硬化の質と時間のバランスを状況に応じて適切なものに調整可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波照射工程において、前記高周波をパルス状に照射することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２２に記載の発明は、上記目的に加え、効率的な誘電加熱を可能とし、又パルス状の高周波照射を物理的に実現可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部を複数設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項２３に記載の発明は、上記目的に加え、更に効率良く複数のモールドに対する高周波誘電加熱を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送工程を更に備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項２４に記載の発明は、上記目的に加え、良質なプラスチック眼鏡レンズを効率良く硬化する目的を達成するため、上記発明にあって、前記熱硬化性プラスチック成形品は、眼鏡レンズであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、高周波による誘電加熱により熱硬化性プラスチックを成形しているため、マイクロ波の照射による誘電加熱に比べ、より安全で均一に素早い加熱が可能である熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置や熱硬化性プラスチックの成形方法を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の第１形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図であり、（ｂ），（ｃ）は本発明の第３，第４形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図である。
【図２】実施例１〜４（比較例１）における高周波（マイクロ波）照射開始からの経過時間とモールド外側温度の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は本発明の第５形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図であり、（ｂ）は（ａ）における目標製品温度や目標下部電極温度を模式的に示すグラフである。
【図４】実施例α及び実施例５の目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図５】実施例β及び実施例６の目標製品温度、目標下部電極温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図６】実施例７及び実施例γの目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図７】実施例７及び実施例δの目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の例につき、適宜図面に基づいて説明する。なお、本発明の形態は、これらの例に限定されない。
【００２８】
［第１形態］
図１（ａ）に示すように、本発明の第１形態に係る熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置１は、高周波発生部２と、その内部を通過するように配置された、熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭ（母型）を連続して搬送可能な搬送部３（ベルトコンベアやローラ等）を備えている。
【００２９】
高周波発生部２は、高周波の電磁波を発生するものであり、各種の高周波発生装置を用いて構成可能である。高周波発生部２は、電極としての下部電極４及び上部電極５を備えており、搬送部３を挟むように配置されている。高周波は、下部電極４及び上部電極５の間において発振され、これらの間に位置する物、即ち熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭに高周波が照射されることとなる。なお、高周波とは、周波数が３ＭＨｚ〜０．３ＧＨｚ程度の電磁波をいうが、準マイクロ波領域を含めた周波数３ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度としたり、又は周波数の上限や下限をこれらより上下する等、適宜設定することが可能である。
【００３０】
熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭは、搬送部３により高周波発生部２内に搬送され（搬送工程）、収容された状態（収容工程）で留まって高周波の照射を所定時間だけ受けた（高周波照射工程）後、高周波発生部２から出されて適宜図示しないストッカに送られる（次搬送工程）。熱硬化性プラスチック材料やモールドＭは、高周波照射時、高周波により直接振動されて加熱され、従来のヒータからの熱風によるモールドＭを介した伝導加熱より短時間で均一に加熱されるし、高周波におけるマイクロ波より大きな浸透深さにより、従来のマイクロ波照射による加熱時より更に均一に加熱される。しかも、高周波における直進性の高さにより、従来のマイクロ波の場合と比べて高周波発生部２からの電磁波の漏れが少なく、環境性能が更に良好なものとなるし、より効率的に加熱を行うことができ、他工程と共通の搬送部３の一部に組み込む場合であっても、他工程に対し影響を殆ど与えないようにすることが可能である。
【００３１】
高周波の照射（モールドＭや熱硬化性プラスチック材料への高周波の供給）については、高周波の出力強度や、照射時間、出力強度の時間変遷、下部電極４ないし上部電極５の距離、モールドＭ（熱硬化性プラスチック材料）の下部電極４からの距離、熱硬化性プラスチック材料やこれに混入する添加剤（触媒等）の種類、添加剤の濃度といった要素の何れかに応じて、他の要素を設定して良いが、好ましくは、特に出力強度の時間変遷につき、断続的に強出力を発するパルス状とする。例えば、最大出力で３０秒間照射し、その後１分間出力停止とし、これらを繰り返す。このように高周波をパルス状に出力することで、熱硬化性プラスチック材料やモールドＭを急激に加熱することによる硬化の際の焦げ、濁りや脈理の発生の可能性を、連続照射時より減らすことができる。なお、パルス状の出力変遷には、比較的に強い出力を断続的に与え、その間比較的に弱い出力を維持するものも含まれるし、その強い出力あるいは弱い出力の大きさが時間により変化するものも含まれるし、強い出力の間隔が時間により変化するものも含まれる。
【００３２】
モールドＭ内の熱硬化性プラスチック材料は、このような誘電加熱ないしモールドＭからの伝熱を受けることにより重合して硬化し、熱硬化性プラスチックとなって、モールドＭに従う形状の熱硬化性プラスチック成形品が得られることとなる。
【００３３】
［第２形態］
このような第１形態を変更した本発明の第２形態として、高周波発生部２を複数（多段に）設ける構成とした高周波誘電加熱装置を挙げることができる。このように高周波発生部２を複数とすると、加熱を効率良く行うことが可能で、連続的な搬送部３に適応させ易い。又、高周波発生部２ないしその間の移動により高周波をパルス状に適用することができる。即ち、モールドＭが高周波発生部２内にあれば高周波が当たり、搬送により高周波発生部２間にあれば高周波が当たらず、よって搬送により高周波がパルス状に当たる。高周波発生部２内で高周波をパルス状に照射した後、次の高周波発生部２へ移動し、総合的にパルス状照射を施すことも可能である。
【００３４】
［第３形態］
同様に、第３形態として、図１（ｂ）に示すように、電極４ａ及び電極５ａを、搬送部３に沿って配置して高周波発生部２ａとする高周波誘電加熱装置１ａが挙げられ、高周波の直進性により、高周波は、このような配置であっても殆ど全てが電極４ａと電極５ａの間において出力される。なお、搬送部３に沿った配置において、電極４ａ及び電極５ａを、図１（ｂ）のように搬送部３の下方（モールドＭの反対側）ではなく、搬送部３の上方（モールドＭの側）に配置しても良い。
【００３５】
［第４形態］
又、第４形態として、図１（ｃ）に示すように、箱Ｘ内に高周波発生部２を配置して、複数のモールドＭを並べて加熱する高周波誘電加熱装置１ｂを挙げることができる。このように箱Ｘ内で誘電加熱する場合、マイクロ波を利用すると、箱Ｘ内で分布にムラを生じ、複数のモールドＭや熱硬化性プラスチック材料を同じように加熱することが困難であるが、高周波を利用すると、その直進性により、箱Ｘ内において均一に照射され、何れのモールドＭないし熱硬化性プラスチック材料も同等に加熱することができるし、その物体に対する大きな浸透深さにより、それぞれのモールドＭ及び熱硬化性プラスチック材料を均一に誘電加熱することができる。なお、上記あるいは下記の各形態の変更例として、搬送部３を省略し、作業者によって手作業で、あるいはチャック等により自動的に高周波発生部２に加熱対象を出し入れすることを挙げることができる。
【００３６】
［第５形態］
図３（ａ）に示す本発明の第５形態も、第１形態と同様に成る。第１形態との相違を主に説明すると、高周波誘電加熱装置１ｃにおいて、モールドＭの周囲には、耐熱性樹脂の一種のシリコン樹脂製のプレート６が配置されており、モールドＭあるいはプレート６に接触するように、高周波発生部２が配置されている。
【００３７】
プレート６は、モールドＭを囲むことで、保温材の役目を担う。なお、耐熱性樹脂につき、シリコン樹脂に代えて、あるいはこれと共に、ポリテトラフルオロエチレンを始めとするフッ素樹脂等を採用して良い。又、プレート６は、モールドＭの側面あるいはその一部のみを囲うものであって良いし、上側及び／又は下側のみを覆うものであって良いし、全体を囲むものであっても良い。更に、プレート６は、下部電極４及び／又は上部電極５にも接触していることが保温性の観点から好ましいが、これらの一方あるいは双方から離れるように配置しても良い。加えて、プレート６に対するモールドＭの収容は、作業員により手作業にて行っても良いし、高周波発生部２を開閉可能とし、その内部のプレート６におけるモールドＭの収容部分（モールドＭに沿う孔や窪み等）に対してモールドＭを出し入れするロボットハンド等の搬送収容部により行っても良い。
【００３８】
又、高周波発生部２の下部である下部電極４には、ヒーター７が組み込まれている。ヒーター７は、自ら熱を発する発熱体であって、ここでは電熱線が採用されている。なお、ヒーター７として、電熱線に代えて、又はこれと共に、温風発生器や温水配管あるいはこれらの組合せ等を採用することができる。
【００３９】
更に、モールドＭの下部中央に接触しており、接触点の温度を計測するモールド温度センサ８が、プレート６下部において設置されている。加えて、下部電極４の中央の温度を計測する発生部温度センサや下部温度センサとしての下部電極温度センサ９が設置されている。なお、モールドＭが複数である場合、何れかのモールドＭにのみモールド温度センサ９を設置してその温度を用いても良いし、一部あるいは全部のモールドＭの温度を測定してそれらの平均温度を用いても良い。又、モールド温度センサ８や下部電極温度センサ９は、高周波の影響を抑える観点や周囲への放熱の適切な把握の観点から下部に配置されるが、上部電極５等の下部以外に配置されても良い。
【００４０】
高周波発生部２、ヒーター７、モールド温度センサ８及び下部電極温度センサ９は、図示しない制御装置に接続されている。又、制御装置は、図示しないタイマーを備えている。
【００４１】
制御装置は、図３（ｂ）に実線で示すように、加熱時間に応じたモールドＭの温度（製品温度）となるように、高周波発生部２を制御する。即ち、制御装置は、加熱開始時より作動したタイマーの示す経過時間を図３（ｂ）に対応する所定式に当てはめて得た目標製品温度と、モールド温度センサ８から得た計測製品温度を比較し、計測製品温度が目標製品温度を超えると、高周波発生部２の出力を下げあるいは停止し、計測製品温度が目標製品温度を下回ると、高周波発生部２の出力を上げる。換言すれば、加熱時間−目標製品温度の関係を示すライン（加熱時間を変数とする関数である目標製品温度のグラフ）が所定パターンとなるように設定されており（モールド温度パターン）、このパターンに沿うように高周波発生部２が制御される。
【００４２】
なお、製品温度制御は、以下に例示するように、様々に変更することができる。目標製品温度から所定値だけ低い温度を下回ると、出力を更に上げる。更に特定値だけ低い温度を下回ると、出力をより一層上げるなど、出力の切り替えを多段階にする。目標製品温度を上回った場合について、下回った場合と同様に制御する。高周波発生部２の出力を、目標製品温度と計測製品温度の温度差あるいは目標温度と計測製品温度の大小関係等に応じた関数とする。
【００４３】
目標製品温度（所定パターン）は、前段階において、所定単位加熱時間毎に製品温度増分だけ昇温する比例関係となっており、後段階において、加熱時間に関わりなく一定温度を保つものとなっている。所定パターンの前段階における製品温度増分等は、第一に、加熱対象である熱硬化性プラスチック材料が品質の良好な状態（脈理・濁り・欠け等の発生のない状態）で硬化することを考慮して設定され、第二に、加熱時間が短く、加熱対象を速く硬化できることを考慮して設定される。なお、前段階内において、製品温度増分を一回あるいは複数回切り替えても良いし、後段階において、正弦波や矩形波のような、平均すると一定となる加熱時間−目標製品温度分布になるようにして良い。又、製品温度増分等について、他の要素を併せて考慮して設定して良い。
【００４４】
又、制御装置は、図３（ｂ）に点線で示すように、加熱時間に応じた下部電極温度となるように、ヒーター７を制御する。即ち、制御装置は、加熱経過時間から得た目標下部電極温度と、下部電極温度センサ９から得た計測下部電極温度を比較し、計測下部電極温度が目標下部電極温度を超えると、ヒーター７の出力を下げあるいは停止し、計測下部電極温度が目標下部電極温度を下回ると、ヒーター７の出力を上げる。換言すれば、加熱時間−目標下部電極温度の関係を示すライン（加熱時間を変数とする関数である目標下部電極温度のグラフ）が特定パターンとなるように設定されており（発生部温度パターン、下部温度パターン）、このパターンに沿うようにヒーター７が制御される。
【００４５】
目標下部電極温度（特定パターン）は、前段階において、所定単位加熱時間毎に下部電極温度増分だけ昇温する比例関係となっており、後段階において、加熱時間に関わりなく一定温度を保つものとなっている。特定パターンの前段階における下部電極温度増分等は、製品温度増分等と同様に設定されるが、この前段階の時間は、好適には目標製品温度の場合より短くされる。又、特定パターンの後段階における温度は、好適には目標製品温度の場合より低く設定される。
【００４６】
このように、目標下部電極温度において、前段階（昇温段階）の時間を短くしたり、後段階（温度維持段階）の設定温度を低くしたりすることで、ヒーター７による加熱を、高周波による加熱に対して補助的なものとする（平均的に同等以下に低くする）ことができる。ヒーター７による加熱は、高周波の加熱と同等か、あるいは高周波の加熱より平均的に低ければ、一部分において高周波による加熱より大きくなっても構わない。ヒーター７による補助的な加熱によって、高周波による加熱のみの場合に下方等の周囲へ逃げてしまう熱を補うが、硬化のための加熱は主に高周波によって行うものである。ここで、装置の設置を床や台において行うこと等により、高周波等による熱が上下周囲に漏れるようである。
【００４７】
なお、ヒーター７の下部電極温度に基づく温度制御は、製品温度制御と同様の変更例を有する。又、図３（ｂ）に示すように製品温度増分と下部電極温度増分とを揃えず、製品温度増分より下部電極温度増分を小さくすることができる。更に、ヒーター７の温度制御を、モールド温度センサ８から得た計測製品温度に基づいて行うことも可能であり、この場合には下部電極温度センサ９を省略することができる。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明の実施例、及び比較例を示す。但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４９】
［実施例１〜４・比較例１］
≪各構成等≫
上記第１形態において高周波発生装置を用いて高周波発生部２を構成し、熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭを高周波発生部２に投入して、各種の設定のもと高周波を照射した。モールドＭは眼鏡レンズ用の型（直径８３ｍｍ（ミリメートル）・中心厚み５ｍｍ・度数０）とし、熱硬化性プラスチック材料はポリウレタン成形用モノマーとした。なお、モノマーの重合ないし硬化を促進する触媒（錫系触媒あるいはアミン系触媒）を混入した。
【００５０】
このうち、実施例１では、電極間電圧４５００Ｖ（ボルト）、アノード電流０．３６Ａ（アンペア）、電極間距離９０ｍｍとして周波数７０ＭＨｚの高周波を発生させ、下側電極（高周波発生部２）から３０ｍｍの位置にモールドＭを配置して、高周波を４０分間連続照射した。なお、触媒濃度は６００ｐｐｍ（パーツ・パー・ミリオン）とした。
【００５１】
又、実施例２では、実施例１と次に示すもの以外同様の条件で高周波を２３分間連続照射した。即ち、アノード電流を０．３８Ａとし、モールドＭの下側電極からの距離を４７ｍｍとした。
【００５２】
更に、実施例３では、電極間電圧４５００Ｖ、アノード電流０．４５Ａ、電極間距離８０ｍｍとして周波数７０ＭＨｚの高周波をパルス状に発生させ、下側電極から３０ｍｍの位置にモールドＭを配置して、高周波を断続的に１２０分間照射した。ここで、高周波の発生は、３０秒間照射後１分間停止のサイクルを繰り返すものとした。なお、触媒濃度は３００ｐｐｍとした。
【００５３】
加えて、実施例４では、実施例１と次に示すもの以外同様の条件で高周波を７５分間断続照射した。即ち、触媒濃度を６００ｐｐｍとした。
【００５４】
一方、比較例１では、高周波ではなく、次のようなマイクロ波を２０分間連続照射した。即ち、周波数２．４５ＧＨｚ（２４５０ＭＨｚ）、出力５６０Ｗ（ワット）とした。
【００５５】
≪重合状況等≫
以上の条件並びにその条件下での結果（硬化の質及び速さ）をまとめた表を次に［表１］として示す。又、各条件における照射開始時からの経過時間［分］とモールドＭの外側温度［℃］との関係を、図２に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
実施例１にあっては、高周波を４０分間連続照射することにより、ほぼ４０分間（プラス冷却時間）で、熱硬化性プラスチック材料であるポリウレタン成形用モノマーを硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品としての透明な眼鏡レンズを形成することができた（［表１］の時間の欄において相対評価でＡ（優秀）と示す）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、ごく一部であるが若干の脈理の発生及び縁欠けの発生が見られた（［表１］の質の欄においてＢ（良好）と示す）。実施例１の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化は、図２に示すように、ほぼ時間に比例して温度上昇し、開始時２６℃のモールドＭが４０分後に２１６℃となった。
【００５８】
実施例２にあっては、高周波を２３分間連続照射することにより、ほぼ２３分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ａ＋（極めて優秀））。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、実施例１と同様に若干の脈理及び縁欠けの発生が見られた（質Ｂ）。実施例２の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、実施例１と同様であるが更に急激に温度上昇し、開始時２６℃のモールドＭが２３分後に２１６℃となった。
【００５９】
実施例３にあっては、高周波を１２０分間断続的に照射することにより、ほぼ１２０分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ｂ）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成しても、脈理や縁欠けの発生は殆ど見られなかった（質Ａ＋）。実施例３の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、比較的に穏やかな上昇をするものとなり、パルス状照射の１サイクルである１分半（９０秒）に平均１〜２℃の温度上昇をするものとなり、開始時２７℃のモールドＭが７５分後に７０℃となった。又、後半（４０分経過時点頃より後）において比較的に温度上昇が鈍くなった。なお図２においては７５分経過後までを示した。
【００６０】
実施例４にあっては、高周波を７５分間断続的に照射することにより、ほぼ７５分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ｂ）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、ごく一部僅かに白濁するものがあったものの、脈理や縁欠けの発生は殆ど見られなかった（質Ａ）。実施例４の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、実施例３と同様であるが比較的に大きく温度上昇し、１分半に平均２〜３℃の温度上昇をするものとなり、開始時２６℃のモールドＭが７５分後に１０２℃となった。又実施例３と比べ後半においても時間の経過と共に温度上昇をするものとなった。
【００６１】
比較例１にあっては、マイクロ波を２０分間連続照射することにより、ほぼ２０分間で眼鏡レンズを形成することができた（時間Ａ＋）。しかし、繰り返し眼鏡レンズを形成した中で、脈理や縁欠けの他に焦げを発生するものがあった（質Ｃ（水準未達））。比較例１の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、最初の１０分間で実施例１より急激な温度上昇をして１５４℃となり、その後同程度の温度を保つようになり、２０分後に１４８℃を呈した。又、比較例１では、モールドＭの中心部が他より高温となる等、モールドＭ内部における温度分布が不均一となり、加熱ムラを生じていた。
【００６２】
≪まとめと考察等≫
以上、高周波を利用した誘電加熱において、ポリウレタン成形用モノマーを重合し、ポリウレタン成形品としての眼鏡レンズを形成可能である（実施例１〜４）。高周波はマイクロ波と比べて直進性が高いため、外部漏れの低減や照射箇所の限定を行えるし、比較例１と異なり経過時間に比例するような温度上昇を付与可能である等、効率的な照射による加熱を行える。更に、高周波はマイクロ波に比して物体に対する浸透深さが深いため、熱硬化性プラスチック材料に対してより深く浸透して中心まで誘電加熱することができ、モノマーの均一反応を促して、均一な加熱により、質が高く素早い硬化を提供することができる。
【００６３】
又、高周波を連続照射すると、素早く形成可能であるが歩留まりが比較的に悪く（実施例１〜２）、高周波をパルス状に断続的に照射すると、比較的に重合が遅いものの、レンズを高品質に形成可能である（実施例３〜４）。
【００６４】
特に実施例３〜４のようにパルス状に照射した場合、温度上昇の度合を調整可能であり、熱硬化性プラスチック材料の種類やモールドＭの大きさ等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整することができる。パルス状の照射では、強出力時にモールドＭ自体の加熱と熱硬化性プラスチック材料の加熱が行われて重合が促され、低（無）出力時に余熱や熱硬化性プラスチック材料・モールドＭの自己発熱のみとなる状態で急激な重合の進行を防止して、連続照射の場合に比して、温度上昇加速度が適度に抑制され、緩衝的な重合の進行がなされ、重合の質ないし熱硬化性プラスチックの品質の良好化に寄与している。又温度上昇の度合が調整可能であるため、形成の質と時間のバランス（質を水準以上とした上での時間の短縮化）を状況に応じて適切なものとし、硬化時間を短縮することができる。
【００６５】
［実施例５〜７・実施例α〜δ］
≪各構成等≫
上記第５形態において、上記実施例１と同様の条件で実施例５を形成した。実施例５において、シリコン樹脂製のプレート６をモールドＭの周囲に配置した。又、図４の「目標製品温度」で示す状態（パターンＰ１、モールド温度パターン）に従って高周波発生部２を制御し、「目標下部電極温度」で示す状態（パターンＱ１、発生部温度パターン）に従ってヒーター７を制御した。なお、パターンＱ１の前段階における昇温は、加熱時間２０分経過毎に５℃上がるステップ状のものとしたが、平均的には目標製品温度の前段階の昇温と同等である。
【００６６】
一方、実施例αとして、実施例５と同様であるが、ヒーター７や下部電極温度センサ９を省略したものを形成した。
【００６７】
又、実施例βとして、実施例５と同様であるが、モールド温度センサ８をモールドＭの上部中央に配置したものを形成した。なお、図５に示すように、「目標下部電極温度」のパターンを、加熱時間１０分経過毎に２．５℃上がるステップ状とした（パターンＱ２）。
【００６８】
他方、実施例６として、実施例５と同様であるが、「目標下部電極温度」のパターンをパターンＱ２としたものを形成した。
【００６９】
更に、実施例７として、実施例５と同様であるが、「目標製品温度」のパターンを図６に示すようなパターンＰ２としたものを形成した。パターンＰ２において、初期（時間０分）の目標製品温度は３０℃であり、１３０分・９６℃で製品温度増分が若干増えるようにし、１８０分・１４０℃で昇温段階を終えるようにした。
【００７０】
又、実施例γとして、実施例７と同様であるが、保温材（耐熱性樹脂材）としてのプレート６を省略したものを形成した。
【００７１】
加えて、実施例δとして、実施例７と同様であるが、「目標製品温度」のパターンを図７に示すようなパターンＰ３としたものを形成した。パターンＰ３において、初期の目標製品温度は３０℃であり、９０分・７６℃で製品温度増分が若干増えるようにし、１５０分・１４０℃で昇温段階を終えるようにした。なお、図７において、実施例６の「目標製品温度」のパターンＰ２を併記した。又、比較例４において、「目標下部電極温度」のパターンを、図７に示すパターンＱ３とした。
【００７２】
なお、実施例α〜δは、上記第１形態等の実施例であるが、第５形態の実施例とならない（第５形態に対する比較例である）場合があるものである。
【００７３】
≪重合状況等≫
以上の実施例等における硬化状況をまとめた表を次に［表２］として示す。又、各実施例等における加熱時間［分］と高周波の電力［Ｗ］との関係を、図４〜図７に示す。なお、下部電極４と上部電極５の間の温度である炉内温度［℃］の変化を併せて示す。図４〜図７において、縦軸における数値は、電力［Ｗ］と温度［℃］で共通している。
【００７４】
【表２】
【００７５】
実施例α（図４）にあっては、高周波出力について、微視的には、上げたり（目標製品温度未満）下げたり（目標製品温度以上）しているために鋸歯状となっており、巨視的には、当初２５Ｗ程度まで立ち上がった後、目標製品温度の比例的な上昇に沿うように上昇し、目標製品温度が一定（後段階）となると下降の後ほぼ一定となる。なお、高周波出力は、目標製品温度の上昇（前段階）の前半においてほぼ一定となる時期がある（約３０〜１２０分）。
【００７６】
これに対し、実施例５（図４）にあっては、高周波出力について、実施例αと同様であるが、電力がほぼ全時間において２０Ｗ程度低くなっている。なお、図４の炉内温度は、実施例５のものであるが、実施例αにおいて殆ど同じであった。
【００７７】
実施例αの仕上がりは上記実施例１，２と同程度である（質Ｂ）。一方、実施例５の仕上がりは、繰り返し眼鏡レンズを形成しても、脈理や縁欠けの発生が実施例３よりも見られず、透明度あるいは重合の均一性も実施例３より更に優れたものであった（質Ａ＋＋）。
【００７８】
このような質の差は、主にヒーター７の有無によりもたらされる。即ち、実施例αでは、ヒーター７がないため、放熱の分まで高周波によって加熱することとなり、均一な重合促進に必要である穏やかな加熱対象の加熱が比較的行い難い。これに対し、実施例５では、高周波加熱に対して補助的に作動するヒーター７を設けたので、放熱をヒーター７の加熱により効果的に補うことができ、その分高周波加熱を加熱対象の加熱に出力の穏やかな状態で集中させることができて、質の極めて良好な重合を促進させることが可能である。
【００７９】
なお、重合時間について、実施例５，αとも約２４０分となっており、実施例１，２程ではないものの、十分に現実的なものとなっている（速さＢ−）。速さの若干の遅れに比べ、質の向上が極めて大きなものとなっている。
【００８０】
一方、実施例β（図５）にあっては、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。但し、初期において、高周波出力が比較的急激に（５分間で４０Ｗ程度まで）上昇する。又、目標製品温度の上昇段階（前段階）の前半（約５〜８０分）において、高周波出力が比較的に高い状態が継続する（３０Ｗ前後）。
【００８１】
これに対し、実施例６（図５）にあっても、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。但し、前段階の前半において、実施例βと異なり、２０Ｗ程度の低い高周波出力を維持する。なお、高周波出力の初期における立ち上がりも、実施例βより実施例６の方が穏やかである。
【００８２】
このような差は、主にモールド温度センサ８の配置によりもたらされる。即ち、実施例βでは、モールド温度センサ８がモールドＭの上部中央の温度を測定可能に配置されるため、モールドＭの高周波による加熱状況や放熱状況を比較的的確に把握できず、特に加熱の前段階（の前半）において高周波出力が比較的に大きくなり、重合前半における穏やかな高周波加熱が実行し難くなる（質Ｂ）。これに対し、実施例６では、モールド温度センサ８がモールドＭの下部中央の温度を測定可能に配置されるので、下方等の周囲から逃げる放熱を含め加熱状況をより的確に把握することができ、重合前半を含め全時間に亘り穏やかな高周波加熱を実行することができる（質Ａ＋＋）。
【００８３】
他方、実施例７（図６，図７）にあっては、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。これに対し、実施例γ（図６）にあっても、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。これらを比較すると、実施例７が、実施例γに対して、前段階の前半において僅かに（３Ｗ程度）高出力となっており、後段階において僅かに（５Ｗ程度）低出力となっている。なお、図６の炉内温度は、実施例７のものであるが、実施例γにおいて殆ど同じであった。
【００８４】
このような出力差は、主に保温材としてのプレート６の有無によりもたらされる。即ち、実施例７では、プレート６をモールドＭの周りに配置したので、前段階の前半においてプレート６の分だけ余分に加熱する必要を生じる。又、実施例７では、プレート６により熱を保持し放熱を抑制できるので、後段階において高周波加熱を減らせる。これに対し、実施例γでは、プレート６がないため、前段階の前半で高周波出力を比較的に抑制でき、後段階で高周波出力を比較的に高くする必要がある。なお、実施例７の前段階前半で余分な加熱を要するといっても、実施例α（図４、ヒーター７なし）と比べると十分に出力の低いものであるし、出力増加分の加熱はモールドＭではなくプレート６に作用しているものと考えられる。
【００８５】
そして、実施例γでも十分な質を有しているが（質Ａ＋）、実施例７のように保温材としてのプレート６を設けると、モールドＭからの放熱をより穏やかにし、又プレート６における熱の保持と相まってモールドＭに対する高周波加熱をより穏やかにすることが可能となり、質のより一層の向上を図ることができる（質Ａ＋＋）。なお、目標製品温度のパターンをパターンＰ２としたことにより、硬化時間を、パターンＰ１の場合（２４０分）に比べ、３０分ほど短縮することができている。
【００８６】
一方、実施例δ（図７）にあっては、高周波出力について、製品温度増分が増加する（目標製品温度のグラフの傾きがより急になる）とその分（２０〜４０Ｗ程度）増加する他は実施例７（図６，図７）と同様となる。なお、実施例δでは、実施例７に比べ、高周波出力の初期の立ち上がりが鋭いものとなっている。又、実施例δの重合時間は、上記実施例３，４と同程度の１８０分となっており（速さＢ）、実施例７の重合時間（２１０分・速さＢ−）より短くなっている。更に、図７の炉内温度は、実施例δのものである。
【００８７】
このような出力差は、主に目標製品温度のパターンの差によりもたらされる。即ち、実施例δでは、より早く後段階の温度（１４０℃）に達するパターンＰ３としたため、重合時間が比較的に早く、質が比較的に劣るものとなっている。これに対し、実施例７では、重合材料の性質に応じより穏やかに後段階に達するパターンＰ２としたので、重合時間が比較的に遅いものの、質が比較的に優れるものとなっている。
【００８８】
≪まとめと考察等≫
以上、装置を台や床に設置すること等により周囲へ生ずる熱の逃げに適切に対応すること等に鑑み、高周波加熱部にヒーター７を設けることで、極めて質の良好な眼鏡レンズを形成可能であり、更に高周波加熱部の下部にヒーター７を配置することで、より一層質を良好にすることができる（実施例αに対する実施例５）。
【００８９】
又、加熱対象の上部温度を測定して高周波発生部２の出力制御に用いるよりも、加熱対象の下部温度を測定して制御に利用する方が、より一層質の良好な眼鏡レンズを形成可能である（実施例βに対する実施例６）。
【００９０】
更に、加熱対象を耐熱性樹脂で囲むと、加熱対象に対する作用を適度に穏やかにすることができ、更に質の良好な眼鏡レンズを形成可能である（実施例γに対する実施例７）。
【００９１】
そして、製品温度増分を始めとする目標製品温度のパターン（モールド温度パターン）を設定することで、高周波の出力を熱硬化性プラスチック材料の質の高い重合に合致したものとすることができる。製品温度増分等は、熱硬化性プラスチック材料の種類に応じ、例えば質を水準以上とする範囲内において重合時間が最短となるように設定することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 高周波誘電加熱装置
２，２ａ 高周波発生部
６ プレート（保温材、耐熱性樹脂材）
７ ヒーター
８ モールド温度センサ
９ 下部電極温度センサ（発生部温度センサ、下部温度センサ）
Ｍ モールド
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波による誘電加熱効果によって、熱硬化性プラスチック材料を所定の形状に硬化させ、熱硬化性プラスチックを成形する、熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置、及び熱硬化性プラスチックの成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱硬化性プラスチック材料を成型用のモールド中で加熱して硬化させる手法として、熱硬化性プラスチック材料にマイクロ波を照射し、マイクロ波のエネルギーによって分子内部に極性のある熱硬化性プラスチック材料の微小振動を励起して発熱させ硬化を促進する、マイクロ波の誘電加熱を利用した装置が知られている。マイクロ波の誘電加熱を利用した装置では、ヒーターによりモールドを介して熱硬化性プラスチック材料を伝導加熱するものに比べ、熱硬化性プラスチック材料全体を均一に加熱することができ、対流の発生を防止することができて、加熱時間を短縮することができる。
【０００３】
このようなマイクロ波（周波数０．３ＧＨｚ（ギガヘルツ）〜３００ＧＨｚ程度）を用いた熱硬化性プラスチック材料の誘電加熱装置は、上述のメリットを存することから多々提案されている一方、高周波（周波数３ＭＨｚ（メガヘルツ）〜０．３ＧＨｚ程度）を用いた熱硬化性プラスチック材料の誘電加熱装置は提案されておらず、これに類するものとして、ゴム製の成形型を用いた熱可塑性樹脂の成形装置である下記特許文献１が見受けられる程度である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２１６４４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マイクロ波に代えて高周波を用いるようにすれば、高周波の直進性により、外部漏れの比較的に少ないより安全な誘電加熱装置を構成し得るし、熱硬化性プラスチック材料に対する浸透深さをより深いものとして、中心までより均一に、又一層素早く加熱可能な誘電加熱装置を構成し得る。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、熱硬化性プラスチック材料を高周波の照射により誘電加熱する誘電加熱装置を実際に構成し、より安全で均一に素早い加熱が可能であり、高品質な熱硬化性プラスチックを形成可能な熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置、及び熱硬化性プラスチックの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】
【０００７】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置にあって、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、前記モールドに対する前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱することを特徴とするものである。
【０００８】
請求項２，３に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の良好な重合を実現する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドの温度を測定するモールド温度センサと、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する制御装置とを更に備えたり、前記モールド温度センサを、前記モールドの下部の温度を測定するものとしたりすることを特徴とするものである。
【０００９】
請求項４，５に記載の発明は、上記目的に加え、放熱等への対策を施してモールドに対する効果的な誘電加熱を可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部に、ヒーターを配置したり、前記ヒーターを、前記高周波発生部の下部に配置したりすることを特徴とするものである。
【００１０】
請求項６，７に記載の発明は、上記目的に加え、更に質の良好な重合を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサと、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定する制御装置とを更に備えており、前記発生部温度パターンは、前記モールド温度パターンと同等であり、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くされていたり、前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサであったりすることを特徴とするものである。
【００１１】
請求項８に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の高い重合を簡易に効率良く行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドを囲む耐熱性樹脂材を更に備えたことを特徴とするものである。
【００１２】
請求項９に記載の発明は、上記目的に加え、温度上昇の度合を調整可能として、熱硬化性プラスチック材料の種類等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整可能とし、又硬化の質と時間のバランスを状況に応じて適切なものに調整可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波をパルス状に照射することを特徴とするものである。
【００１３】
請求項１０に記載の発明は、上記目的に加え、効率的な誘電加熱を可能とし、又パルス状の高周波照射を物理的に実現可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部を複数設けたことを特徴とするものである。
【００１４】
請求項１１に記載の発明は、上記目的に加え、更に効率良く複数のモールドに対する高周波誘電加熱を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送部を更に備えていることを特徴とするものである。
【００１５】
請求項１２に記載の発明は、上記目的に加え、良質なプラスチック眼鏡レンズを効率良く形成する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドは、眼鏡レンズ用であることを特徴とするものである。
【００１６】
上記目的を達成するため、請求項１３に記載の発明は、熱硬化性プラスチックの成形方法にあって、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを、高周波を発生する高周波発生部に収容する収容工程と、前記高周波発生部において前記モールドに対して前記高周波を照射する高周波照射工程を備えており、前記高周波照射工程における前記モールドへの前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱して硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品を得ることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項１４，１５に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の良好な重合を実現する目的を達成するため、上記発明にあって、前記モールドの温度を測定するモールド温度センサを設け、前記高周波照射工程において、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定したり、前記モールド温度センサを、前記モールドの下部の温度を測定するものとしたりすることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項１６，１７に記載の発明は、上記目的に加え、放熱等への対策を施してモールドに対する効果的な誘電加熱を可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部に、ヒーターを設け、前記高周波照射工程において、当該ヒーターを作動させたり、前記ヒーターを、前記高周波発生部の下部に配置したりすることを特徴とするものである。
【００１９】
請求項１８，１９に記載の発明は、上記目的に加え、更に質の良好な重合を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサを設け、前記高周波照射工程において、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定し、前記発生部温度パターンを、前記モールド温度パターンと同等とし、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くしたり、前記発生部温度センサを、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサとしたりすることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項２０に記載の発明は、上記目的に加え、より一層質の高い重合を簡易に効率良く行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記収容行程において、耐熱性樹脂材に前記モールドを収容することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項２１に記載の発明は、上記目的に加え、温度上昇の度合を調整可能として、熱硬化性プラスチック材料の種類等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整可能とし、又硬化の質と時間のバランスを状況に応じて適切なものに調整可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波照射工程において、前記高周波をパルス状に照射することを特徴とするものである。
【００２２】
請求項２２に記載の発明は、上記目的に加え、効率的な誘電加熱を可能とし、又パルス状の高周波照射を物理的に実現可能とする目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部を複数設けたことを特徴とするものである。
【００２３】
請求項２３に記載の発明は、上記目的に加え、更に効率良く複数のモールドに対する高周波誘電加熱を行う目的を達成するため、上記発明にあって、前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送工程を更に備えていることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項２４に記載の発明は、上記目的に加え、良質なプラスチック眼鏡レンズを効率良く硬化する目的を達成するため、上記発明にあって、前記熱硬化性プラスチック成形品は、眼鏡レンズであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２５】
本発明では、熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、高周波による誘電加熱により熱硬化性プラスチックを成形しているため、マイクロ波の照射による誘電加熱に比べ、より安全で均一に素早い加熱が可能である熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置や熱硬化性プラスチックの成形方法を提供することができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（ａ）は本発明の第１形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図であり、（ｂ），（ｃ）は本発明の第３，第４形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図である。
【図２】実施例１〜４（比較例１）における高周波（マイクロ波）照射開始からの経過時間とモールド外側温度の関係を示すグラフである。
【図３】（ａ）は本発明の第５形態に係る高周波誘電加熱装置の模式図であり、（ｂ）は（ａ）における目標製品温度や目標下部電極温度を模式的に示すグラフである。
【図４】実施例α及び実施例５の目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図５】実施例β及び実施例６の目標製品温度、目標下部電極温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図６】実施例７及び実施例γの目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【図７】実施例７及び実施例δの目標製品温度、目標下部電極温度、炉内温度及び高周波の電力を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明に係る実施の形態の例につき、適宜図面に基づいて説明する。なお、本発明の形態は、これらの例に限定されない。
【００２８】
［第１形態］
図１（ａ）に示すように、本発明の第１形態に係る熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置１は、高周波発生部２と、その内部を通過するように配置された、熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭ（母型）を連続して搬送可能な搬送部３（ベルトコンベアやローラ等）を備えている。
【００２９】
高周波発生部２は、高周波の電磁波を発生するものであり、各種の高周波発生装置を用いて構成可能である。高周波発生部２は、電極としての下部電極４及び上部電極５を備えており、搬送部３を挟むように配置されている。高周波は、下部電極４及び上部電極５の間において発振され、これらの間に位置する物、即ち熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭに高周波が照射されることとなる。なお、高周波とは、周波数が３ＭＨｚ〜０．３ＧＨｚ程度の電磁波をいうが、準マイクロ波領域を含めた周波数３ＭＨｚ〜１ＧＨｚ程度としたり、又は周波数の上限や下限をこれらより上下する等、適宜設定することが可能である。
【００３０】
熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭは、搬送部３により高周波発生部２内に搬送され（搬送工程）、収容された状態（収容工程）で留まって高周波の照射を所定時間だけ受けた（高周波照射工程）後、高周波発生部２から出されて適宜図示しないストッカに送られる（次搬送工程）。熱硬化性プラスチック材料やモールドＭは、高周波照射時、高周波により直接振動されて加熱され、従来のヒータからの熱風によるモールドＭを介した伝導加熱より短時間で均一に加熱されるし、高周波におけるマイクロ波より大きな浸透深さにより、従来のマイクロ波照射による加熱時より更に均一に加熱される。しかも、高周波における直進性の高さにより、従来のマイクロ波の場合と比べて高周波発生部２からの電磁波の漏れが少なく、環境性能が更に良好なものとなるし、より効率的に加熱を行うことができ、他工程と共通の搬送部３の一部に組み込む場合であっても、他工程に対し影響を殆ど与えないようにすることが可能である。
【００３１】
高周波の照射（モールドＭや熱硬化性プラスチック材料への高周波の供給）については、高周波の出力強度や、照射時間、出力強度の時間変遷、下部電極４ないし上部電極５の距離、モールドＭ（熱硬化性プラスチック材料）の下部電極４からの距離、熱硬化性プラスチック材料やこれに混入する添加剤（触媒等）の種類、添加剤の濃度といった要素の何れかに応じて、他の要素を設定して良いが、好ましくは、特に出力強度の時間変遷につき、断続的に強出力を発するパルス状とする。例えば、最大出力で３０秒間照射し、その後１分間出力停止とし、これらを繰り返す。このように高周波をパルス状に出力することで、熱硬化性プラスチック材料やモールドＭを急激に加熱することによる硬化の際の焦げ、濁りや脈理の発生の可能性を、連続照射時より減らすことができる。なお、パルス状の出力変遷には、比較的に強い出力を断続的に与え、その間比較的に弱い出力を維持するものも含まれるし、その強い出力あるいは弱い出力の大きさが時間により変化するものも含まれるし、強い出力の間隔が時間により変化するものも含まれる。
【００３２】
モールドＭ内の熱硬化性プラスチック材料は、このような誘電加熱ないしモールドＭからの伝熱を受けることにより重合して硬化し、熱硬化性プラスチックとなって、モールドＭに従う形状の熱硬化性プラスチック成形品が得られることとなる。
【００３３】
［第２形態］
このような第１形態を変更した本発明の第２形態として、高周波発生部２を複数（多段に）設ける構成とした高周波誘電加熱装置を挙げることができる。このように高周波発生部２を複数とすると、加熱を効率良く行うことが可能で、連続的な搬送部３に適応させ易い。又、高周波発生部２ないしその間の移動により高周波をパルス状に適用することができる。即ち、モールドＭが高周波発生部２内にあれば高周波が当たり、搬送により高周波発生部２間にあれば高周波が当たらず、よって搬送により高周波がパルス状に当たる。高周波発生部２内で高周波をパルス状に照射した後、次の高周波発生部２へ移動し、総合的にパルス状照射を施すことも可能である。
【００３４】
［第３形態］
同様に、第３形態として、図１（ｂ）に示すように、電極４ａ及び電極５ａを、搬送部３に沿って配置して高周波発生部２ａとする高周波誘電加熱装置１ａが挙げられ、高周波の直進性により、高周波は、このような配置であっても殆ど全てが電極４ａと電極５ａの間において出力される。なお、搬送部３に沿った配置において、電極４ａ及び電極５ａを、図１（ｂ）のように搬送部３の下方（モールドＭの反対側）ではなく、搬送部３の上方（モールドＭの側）に配置しても良い。
【００３５】
［第４形態］
又、第４形態として、図１（ｃ）に示すように、箱Ｘ内に高周波発生部２を配置して、複数のモールドＭを並べて加熱する高周波誘電加熱装置１ｂを挙げることができる。このように箱Ｘ内で誘電加熱する場合、マイクロ波を利用すると、箱Ｘ内で分布にムラを生じ、複数のモールドＭや熱硬化性プラスチック材料を同じように加熱することが困難であるが、高周波を利用すると、その直進性により、箱Ｘ内において均一に照射され、何れのモールドＭないし熱硬化性プラスチック材料も同等に加熱することができるし、その物体に対する大きな浸透深さにより、それぞれのモールドＭ及び熱硬化性プラスチック材料を均一に誘電加熱することができる。なお、上記あるいは下記の各形態の変更例として、搬送部３を省略し、作業者によって手作業で、あるいはチャック等により自動的に高周波発生部２に加熱対象を出し入れすることを挙げることができる。
【００３６】
［第５形態］
図３（ａ）に示す本発明の第５形態も、第１形態と同様に成る。第１形態との相違を主に説明すると、高周波誘電加熱装置１ｃにおいて、モールドＭの周囲には、耐熱性樹脂の一種のシリコン樹脂製のプレート６が配置されており、モールドＭあるいはプレート６に接触するように、高周波発生部２が配置されている。
【００３７】
プレート６は、モールドＭを囲むことで、保温材の役目を担う。なお、耐熱性樹脂につき、シリコン樹脂に代えて、あるいはこれと共に、ポリテトラフルオロエチレンを始めとするフッ素樹脂等を採用して良い。又、プレート６は、モールドＭの側面あるいはその一部のみを囲うものであって良いし、上側及び／又は下側のみを覆うものであって良いし、全体を囲むものであっても良い。更に、プレート６は、下部電極４及び／又は上部電極５にも接触していることが保温性の観点から好ましいが、これらの一方あるいは双方から離れるように配置しても良い。加えて、プレート６に対するモールドＭの収容は、作業員により手作業にて行っても良いし、高周波発生部２を開閉可能とし、その内部のプレート６におけるモールドＭの収容部分（モールドＭに沿う孔や窪み等）に対してモールドＭを出し入れするロボットハンド等の搬送収容部により行っても良い。
【００３８】
又、高周波発生部２の下部である下部電極４には、ヒーター７が組み込まれている。ヒーター７は、自ら熱を発する発熱体であって、ここでは電熱線が採用されている。なお、ヒーター７として、電熱線に代えて、又はこれと共に、温風発生器や温水配管あるいはこれらの組合せ等を採用することができる。
【００３９】
更に、モールドＭの下部中央に接触しており、接触点の温度を計測するモールド温度センサ８が、プレート６下部において設置されている。加えて、下部電極４の中央の温度を計測する発生部温度センサや下部温度センサとしての下部電極温度センサ９が設置されている。なお、モールドＭが複数である場合、何れかのモールドＭにのみモールド温度センサ９を設置してその温度を用いても良いし、一部あるいは全部のモールドＭの温度を測定してそれらの平均温度を用いても良い。又、モールド温度センサ８や下部電極温度センサ９は、高周波の影響を抑える観点や周囲への放熱の適切な把握の観点から下部に配置されるが、上部電極５等の下部以外に配置されても良い。
【００４０】
高周波発生部２、ヒーター７、モールド温度センサ８及び下部電極温度センサ９は、図示しない制御装置に接続されている。又、制御装置は、図示しないタイマーを備えている。
【００４１】
制御装置は、図３（ｂ）に実線で示すように、加熱時間に応じたモールドＭの温度（製品温度）となるように、高周波発生部２を制御する。即ち、制御装置は、加熱開始時より作動したタイマーの示す経過時間を図３（ｂ）に対応する所定式に当てはめて得た目標製品温度と、モールド温度センサ８から得た計測製品温度を比較し、計測製品温度が目標製品温度を超えると、高周波発生部２の出力を下げあるいは停止し、計測製品温度が目標製品温度を下回ると、高周波発生部２の出力を上げる。換言すれば、加熱時間−目標製品温度の関係を示すライン（加熱時間を変数とする関数である目標製品温度のグラフ）が所定パターンとなるように設定されており（モールド温度パターン）、このパターンに沿うように高周波発生部２が制御される。
【００４２】
なお、製品温度制御は、以下に例示するように、様々に変更することができる。目標製品温度から所定値だけ低い温度を下回ると、出力を更に上げる。更に特定値だけ低い温度を下回ると、出力をより一層上げるなど、出力の切り替えを多段階にする。目標製品温度を上回った場合について、下回った場合と同様に制御する。高周波発生部２の出力を、目標製品温度と計測製品温度の温度差あるいは目標温度と計測製品温度の大小関係等に応じた関数とする。
【００４３】
目標製品温度（所定パターン）は、前段階において、所定単位加熱時間毎に製品温度増分だけ昇温する比例関係となっており、後段階において、加熱時間に関わりなく一定温度を保つものとなっている。所定パターンの前段階における製品温度増分等は、第一に、加熱対象である熱硬化性プラスチック材料が品質の良好な状態（脈理・濁り・欠け等の発生のない状態）で硬化することを考慮して設定され、第二に、加熱時間が短く、加熱対象を速く硬化できることを考慮して設定される。なお、前段階内において、製品温度増分を一回あるいは複数回切り替えても良いし、後段階において、正弦波や矩形波のような、平均すると一定となる加熱時間−目標製品温度分布になるようにして良い。又、製品温度増分等について、他の要素を併せて考慮して設定して良い。
【００４４】
又、制御装置は、図３（ｂ）に点線で示すように、加熱時間に応じた下部電極温度となるように、ヒーター７を制御する。即ち、制御装置は、加熱経過時間から得た目標下部電極温度と、下部電極温度センサ９から得た計測下部電極温度を比較し、計測下部電極温度が目標下部電極温度を超えると、ヒーター７の出力を下げあるいは停止し、計測下部電極温度が目標下部電極温度を下回ると、ヒーター７の出力を上げる。換言すれば、加熱時間−目標下部電極温度の関係を示すライン（加熱時間を変数とする関数である目標下部電極温度のグラフ）が特定パターンとなるように設定されており（発生部温度パターン、下部温度パターン）、このパターンに沿うようにヒーター７が制御される。
【００４５】
目標下部電極温度（特定パターン）は、前段階において、所定単位加熱時間毎に下部電極温度増分だけ昇温する比例関係となっており、後段階において、加熱時間に関わりなく一定温度を保つものとなっている。特定パターンの前段階における下部電極温度増分等は、製品温度増分等と同様に設定されるが、この前段階の時間は、好適には目標製品温度の場合より短くされる。又、特定パターンの後段階における温度は、好適には目標製品温度の場合より低く設定される。
【００４６】
このように、目標下部電極温度において、前段階（昇温段階）の時間を短くしたり、後段階（温度維持段階）の設定温度を低くしたりすることで、ヒーター７による加熱を、高周波による加熱に対して補助的なものとする（平均的に同等以下に低くする）ことができる。ヒーター７による加熱は、高周波の加熱と同等か、あるいは高周波の加熱より平均的に低ければ、一部分において高周波による加熱より大きくなっても構わない。ヒーター７による補助的な加熱によって、高周波による加熱のみの場合に下方等の周囲へ逃げてしまう熱を補うが、硬化のための加熱は主に高周波によって行うものである。ここで、装置の設置を床や台において行うこと等により、高周波等による熱が上下周囲に漏れるようである。
【００４７】
なお、ヒーター７の下部電極温度に基づく温度制御は、製品温度制御と同様の変更例を有する。又、図３（ｂ）に示すように製品温度増分と下部電極温度増分とを揃えず、製品温度増分より下部電極温度増分を小さくすることができる。更に、ヒーター７の温度制御を、モールド温度センサ８から得た計測製品温度に基づいて行うことも可能であり、この場合には下部電極温度センサ９を省略することができる。
【実施例】
【００４８】
次に、本発明の実施例、及び比較例を示す。但し、実施例は、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４９】
［実施例１〜４・比較例１］
≪各構成等≫
上記第１形態において高周波発生装置を用いて高周波発生部２を構成し、熱硬化性プラスチック材料入りのモールドＭを高周波発生部２に投入して、各種の設定のもと高周波を照射した。モールドＭは眼鏡レンズ用の型（直径８３ｍｍ（ミリメートル）・中心厚み５ｍｍ・度数０）とし、熱硬化性プラスチック材料はポリウレタン成形用モノマーとした。なお、モノマーの重合ないし硬化を促進する触媒（錫系触媒あるいはアミン系触媒）を混入した。
【００５０】
このうち、実施例１では、電極間電圧４５００Ｖ（ボルト）、アノード電流０．３６Ａ（アンペア）、電極間距離９０ｍｍとして周波数７０ＭＨｚの高周波を発生させ、下側電極（高周波発生部２）から３０ｍｍの位置にモールドＭを配置して、高周波を４０分間連続照射した。なお、触媒濃度は６００ｐｐｍ（パーツ・パー・ミリオン）とした。
【００５１】
又、実施例２では、実施例１と次に示すもの以外同様の条件で高周波を２３分間連続照射した。即ち、アノード電流を０．３８Ａとし、モールドＭの下側電極からの距離を４７ｍｍとした。
【００５２】
更に、実施例３では、電極間電圧４５００Ｖ、アノード電流０．４５Ａ、電極間距離８０ｍｍとして周波数７０ＭＨｚの高周波をパルス状に発生させ、下側電極から３０ｍｍの位置にモールドＭを配置して、高周波を断続的に１２０分間照射した。ここで、高周波の発生は、３０秒間照射後１分間停止のサイクルを繰り返すものとした。なお、触媒濃度は３００ｐｐｍとした。
【００５３】
加えて、実施例４では、実施例１と次に示すもの以外同様の条件で高周波を７５分間断続照射した。即ち、触媒濃度を６００ｐｐｍとした。
【００５４】
一方、比較例１では、高周波ではなく、次のようなマイクロ波を２０分間連続照射した。即ち、周波数２．４５ＧＨｚ（２４５０ＭＨｚ）、出力５６０Ｗ（ワット）とした。
【００５５】
≪重合状況等≫
以上の条件並びにその条件下での結果（硬化の質及び速さ）をまとめた表を次に［表１］として示す。又、各条件における照射開始時からの経過時間［分］とモールドＭの外側温度［℃］との関係を、図２に示す。
【００５６】
【表１】
【００５７】
実施例１にあっては、高周波を４０分間連続照射することにより、ほぼ４０分間（プラス冷却時間）で、熱硬化性プラスチック材料であるポリウレタン成形用モノマーを硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品としての透明な眼鏡レンズを形成することができた（［表１］の時間の欄において相対評価でＡ（優秀）と示す）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、ごく一部であるが若干の脈理の発生及び縁欠けの発生が見られた（［表１］の質の欄においてＢ（良好）と示す）。実施例１の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化は、図２に示すように、ほぼ時間に比例して温度上昇し、開始時２６℃のモールドＭが４０分後に２１６℃となった。
【００５８】
実施例２にあっては、高周波を２３分間連続照射することにより、ほぼ２３分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ａ＋（極めて優秀））。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、実施例１と同様に若干の脈理及び縁欠けの発生が見られた（質Ｂ）。実施例２の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、実施例１と同様であるが更に急激に温度上昇し、開始時２６℃のモールドＭが２３分後に２１６℃となった。
【００５９】
実施例３にあっては、高周波を１２０分間断続的に照射することにより、ほぼ１２０分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ｂ）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成しても、脈理や縁欠けの発生は殆ど見られなかった（質Ａ＋）。実施例３の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、比較的に穏やかな上昇をするものとなり、パルス状照射の１サイクルである１分半（９０秒）に平均１〜２℃の温度上昇をするものとなり、開始時２７℃のモールドＭが７５分後に７０℃となった。又、後半（４０分経過時点頃より後）において比較的に温度上昇が鈍くなった。なお図２においては７５分経過後までを示した。
【００６０】
実施例４にあっては、高周波を７５分間断続的に照射することにより、ほぼ７５分間で透明な眼鏡レンズを形成することができた（時間Ｂ）。そして、繰り返し眼鏡レンズを形成すると、ごく一部僅かに白濁するものがあったものの、脈理や縁欠けの発生は殆ど見られなかった（質Ａ）。実施例４の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、実施例３と同様であるが比較的に大きく温度上昇し、１分半に平均２〜３℃の温度上昇をするものとなり、開始時２６℃のモールドＭが７５分後に１０２℃となった。又実施例３と比べ後半においても時間の経過と共に温度上昇をするものとなった。
【００６１】
比較例１にあっては、マイクロ波を２０分間連続照射することにより、ほぼ２０分間で眼鏡レンズを形成することができた（時間Ａ＋）。しかし、繰り返し眼鏡レンズを形成した中で、脈理や縁欠けの他に焦げを発生するものがあった（質Ｃ（水準未達））。比較例１の条件下におけるモールドＭ外側の温度変化（図２）は、最初の１０分間で実施例１より急激な温度上昇をして１５４℃となり、その後同程度の温度を保つようになり、２０分後に１４８℃を呈した。又、比較例１では、モールドＭの中心部が他より高温となる等、モールドＭ内部における温度分布が不均一となり、加熱ムラを生じていた。
【００６２】
≪まとめと考察等≫
以上、高周波を利用した誘電加熱において、ポリウレタン成形用モノマーを重合し、ポリウレタン成形品としての眼鏡レンズを形成可能である（実施例１〜４）。高周波はマイクロ波と比べて直進性が高いため、外部漏れの低減や照射箇所の限定を行えるし、比較例１と異なり経過時間に比例するような温度上昇を付与可能である等、効率的な照射による加熱を行える。更に、高周波はマイクロ波に比して物体に対する浸透深さが深いため、熱硬化性プラスチック材料に対してより深く浸透して中心まで誘電加熱することができ、モノマーの均一反応を促して、均一な加熱により、質が高く素早い硬化を提供することができる。
【００６３】
又、高周波を連続照射すると、素早く形成可能であるが歩留まりが比較的に悪く（実施例１〜２）、高周波をパルス状に断続的に照射すると、比較的に重合が遅いものの、レンズを高品質に形成可能である（実施例３〜４）。
【００６４】
特に実施例３〜４のようにパルス状に照射した場合、温度上昇の度合を調整可能であり、熱硬化性プラスチック材料の種類やモールドＭの大きさ等に応じ適切な穏やかさに温度上昇の度合を調整することができる。パルス状の照射では、強出力時にモールドＭ自体の加熱と熱硬化性プラスチック材料の加熱が行われて重合が促され、低（無）出力時に余熱や熱硬化性プラスチック材料・モールドＭの自己発熱のみとなる状態で急激な重合の進行を防止して、連続照射の場合に比して、温度上昇加速度が適度に抑制され、緩衝的な重合の進行がなされ、重合の質ないし熱硬化性プラスチックの品質の良好化に寄与している。又温度上昇の度合が調整可能であるため、形成の質と時間のバランス（質を水準以上とした上での時間の短縮化）を状況に応じて適切なものとし、硬化時間を短縮することができる。
【００６５】
［実施例５〜７・実施例α〜δ］
≪各構成等≫
上記第５形態において、上記実施例１と同様の条件で実施例５を形成した。実施例５において、シリコン樹脂製のプレート６をモールドＭの周囲に配置した。又、図４の「目標製品温度」で示す状態（パターンＰ１、モールド温度パターン）に従って高周波発生部２を制御し、「目標下部電極温度」で示す状態（パターンＱ１、発生部温度パターン）に従ってヒーター７を制御した。なお、パターンＱ１の前段階における昇温は、加熱時間２０分経過毎に５℃上がるステップ状のものとしたが、平均的には目標製品温度の前段階の昇温と同等である。
【００６６】
一方、実施例αとして、実施例５と同様であるが、ヒーター７や下部電極温度センサ９を省略したものを形成した。
【００６７】
又、実施例βとして、実施例５と同様であるが、モールド温度センサ８をモールドＭの上部中央に配置したものを形成した。なお、図５に示すように、「目標下部電極温度」のパターンを、加熱時間１０分経過毎に２．５℃上がるステップ状とした（パターンＱ２）。
【００６８】
他方、実施例６として、実施例５と同様であるが、「目標下部電極温度」のパターンをパターンＱ２としたものを形成した。
【００６９】
更に、実施例７として、実施例５と同様であるが、「目標製品温度」のパターンを図６に示すようなパターンＰ２としたものを形成した。パターンＰ２において、初期（時間０分）の目標製品温度は３０℃であり、１３０分・９６℃で製品温度増分が若干増えるようにし、１８０分・１４０℃で昇温段階を終えるようにした。
【００７０】
又、実施例γとして、実施例７と同様であるが、保温材（耐熱性樹脂材）としてのプレート６を省略したものを形成した。
【００７１】
加えて、実施例δとして、実施例７と同様であるが、「目標製品温度」のパターンを図７に示すようなパターンＰ３としたものを形成した。パターンＰ３において、初期の目標製品温度は３０℃であり、９０分・７６℃で製品温度増分が若干増えるようにし、１５０分・１４０℃で昇温段階を終えるようにした。なお、図７において、実施例６の「目標製品温度」のパターンＰ２を併記した。又、比較例４において、「目標下部電極温度」のパターンを、図７に示すパターンＱ３とした。
【００７２】
なお、実施例α〜δは、上記第１形態等の実施例であるが、第５形態の実施例とならない（第５形態に対する比較例である）場合があるものである。
【００７３】
≪重合状況等≫
以上の実施例等における硬化状況をまとめた表を次に［表２］として示す。又、各実施例等における加熱時間［分］と高周波の電力［Ｗ］との関係を、図４〜図７に示す。なお、下部電極４と上部電極５の間の温度である炉内温度［℃］の変化を併せて示す。図４〜図７において、縦軸における数値は、電力［Ｗ］と温度［℃］で共通している。
【００７４】
【表２】
【００７５】
実施例α（図４）にあっては、高周波出力について、微視的には、上げたり（目標製品温度未満）下げたり（目標製品温度以上）しているために鋸歯状となっており、巨視的には、当初２５Ｗ程度まで立ち上がった後、目標製品温度の比例的な上昇に沿うように上昇し、目標製品温度が一定（後段階）となると下降の後ほぼ一定となる。なお、高周波出力は、目標製品温度の上昇（前段階）の前半においてほぼ一定となる時期がある（約３０〜１２０分）。
【００７６】
これに対し、実施例５（図４）にあっては、高周波出力について、実施例αと同様であるが、電力がほぼ全時間において２０Ｗ程度低くなっている。なお、図４の炉内温度は、実施例５のものであるが、実施例αにおいて殆ど同じであった。
【００７７】
実施例αの仕上がりは上記実施例１，２と同程度である（質Ｂ）。一方、実施例５の仕上がりは、繰り返し眼鏡レンズを形成しても、脈理や縁欠けの発生が実施例３よりも見られず、透明度あるいは重合の均一性も実施例３より更に優れたものであった（質Ａ＋＋）。
【００７８】
このような質の差は、主にヒーター７の有無によりもたらされる。即ち、実施例αでは、ヒーター７がないため、放熱の分まで高周波によって加熱することとなり、均一な重合促進に必要である穏やかな加熱対象の加熱が比較的行い難い。これに対し、実施例５では、高周波加熱に対して補助的に作動するヒーター７を設けたので、放熱をヒーター７の加熱により効果的に補うことができ、その分高周波加熱を加熱対象の加熱に出力の穏やかな状態で集中させることができて、質の極めて良好な重合を促進させることが可能である。
【００７９】
なお、重合時間について、実施例５，αとも約２４０分となっており、実施例１，２程ではないものの、十分に現実的なものとなっている（速さＢ−）。速さの若干の遅れに比べ、質の向上が極めて大きなものとなっている。
【００８０】
一方、実施例β（図５）にあっては、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。但し、初期において、高周波出力が比較的急激に（５分間で４０Ｗ程度まで）上昇する。又、目標製品温度の上昇段階（前段階）の前半（約５〜８０分）において、高周波出力が比較的に高い状態が継続する（３０Ｗ前後）。
【００８１】
これに対し、実施例６（図５）にあっても、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。但し、前段階の前半において、実施例βと異なり、２０Ｗ程度の低い高周波出力を維持する。なお、高周波出力の初期における立ち上がりも、実施例βより実施例６の方が穏やかである。
【００８２】
このような差は、主にモールド温度センサ８の配置によりもたらされる。即ち、実施例βでは、モールド温度センサ８がモールドＭの上部中央の温度を測定可能に配置されるため、モールドＭの高周波による加熱状況や放熱状況を比較的的確に把握できず、特に加熱の前段階（の前半）において高周波出力が比較的に大きくなり、重合前半における穏やかな高周波加熱が実行し難くなる（質Ｂ）。これに対し、実施例６では、モールド温度センサ８がモールドＭの下部中央の温度を測定可能に配置されるので、下方等の周囲から逃げる放熱を含め加熱状況をより的確に把握することができ、重合前半を含め全時間に亘り穏やかな高周波加熱を実行することができる（質Ａ＋＋）。
【００８３】
他方、実施例７（図６，図７）にあっては、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。これに対し、実施例γ（図６）にあっても、高周波出力について、実施例５と同様の変遷となる。これらを比較すると、実施例７が、実施例γに対して、前段階の前半において僅かに（３Ｗ程度）高出力となっており、後段階において僅かに（５Ｗ程度）低出力となっている。なお、図６の炉内温度は、実施例７のものであるが、実施例γにおいて殆ど同じであった。
【００８４】
このような出力差は、主に保温材としてのプレート６の有無によりもたらされる。即ち、実施例７では、プレート６をモールドＭの周りに配置したので、前段階の前半においてプレート６の分だけ余分に加熱する必要を生じる。又、実施例７では、プレート６により熱を保持し放熱を抑制できるので、後段階において高周波加熱を減らせる。これに対し、実施例γでは、プレート６がないため、前段階の前半で高周波出力を比較的に抑制でき、後段階で高周波出力を比較的に高くする必要がある。なお、実施例７の前段階前半で余分な加熱を要するといっても、実施例α（図４、ヒーター７なし）と比べると十分に出力の低いものであるし、出力増加分の加熱はモールドＭではなくプレート６に作用しているものと考えられる。
【００８５】
そして、実施例γでも十分な質を有しているが（質Ａ＋）、実施例７のように保温材としてのプレート６を設けると、モールドＭからの放熱をより穏やかにし、又プレート６における熱の保持と相まってモールドＭに対する高周波加熱をより穏やかにすることが可能となり、質のより一層の向上を図ることができる（質Ａ＋＋）。なお、目標製品温度のパターンをパターンＰ２としたことにより、硬化時間を、パターンＰ１の場合（２４０分）に比べ、３０分ほど短縮することができている。
【００８６】
一方、実施例δ（図７）にあっては、高周波出力について、製品温度増分が増加する（目標製品温度のグラフの傾きがより急になる）とその分（２０〜４０Ｗ程度）増加する他は実施例７（図６，図７）と同様となる。なお、実施例δでは、実施例７に比べ、高周波出力の初期の立ち上がりが鋭いものとなっている。又、実施例δの重合時間は、上記実施例３，４と同程度の１８０分となっており（速さＢ）、実施例７の重合時間（２１０分・速さＢ−）より短くなっている。更に、図７の炉内温度は、実施例δのものである。
【００８７】
このような出力差は、主に目標製品温度のパターンの差によりもたらされる。即ち、実施例δでは、より早く後段階の温度（１４０℃）に達するパターンＰ３としたため、重合時間が比較的に早く、質が比較的に劣るものとなっている。これに対し、実施例７では、重合材料の性質に応じより穏やかに後段階に達するパターンＰ２としたので、重合時間が比較的に遅いものの、質が比較的に優れるものとなっている。
【００８８】
≪まとめと考察等≫
以上、装置を台や床に設置すること等により周囲へ生ずる熱の逃げに適切に対応すること等に鑑み、高周波加熱部にヒーター７を設けることで、極めて質の良好な眼鏡レンズを形成可能であり、更に高周波加熱部の下部にヒーター７を配置することで、より一層質を良好にすることができる（実施例αに対する実施例５）。
【００８９】
又、加熱対象の上部温度を測定して高周波発生部２の出力制御に用いるよりも、加熱対象の下部温度を測定して制御に利用する方が、より一層質の良好な眼鏡レンズを形成可能である（実施例βに対する実施例６）。
【００９０】
更に、加熱対象を耐熱性樹脂で囲むと、加熱対象に対する作用を適度に穏やかにすることができ、更に質の良好な眼鏡レンズを形成可能である（実施例γに対する実施例７）。
【００９１】
そして、製品温度増分を始めとする目標製品温度のパターン（モールド温度パターン）を設定することで、高周波の出力を熱硬化性プラスチック材料の質の高い重合に合致したものとすることができる。製品温度増分等は、熱硬化性プラスチック材料の種類に応じ、例えば質を水準以上とする範囲内において重合時間が最短となるように設定することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１，１ａ，１ｂ，１ｃ 高周波誘電加熱装置
２，２ａ 高周波発生部
６ プレート（保温材、耐熱性樹脂材）
７ ヒーター
８ モールド温度センサ
９ 下部電極温度センサ（発生部温度センサ、下部温度センサ）
Ｍ モールド
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、
前記モールドに対する前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱する
ことを特徴とする熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項２】
前記モールドの温度を測定するモールド温度センサと、
当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する制御装置と
を更に備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項３】
前記モールド温度センサは、前記モールドの下部の温度を測定する
ことを特徴とする請求項２に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項４】
前記高周波発生部に、ヒーターが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項５】
前記ヒーターは、前記高周波発生部の下部に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項６】
前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサと、
当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定する制御装置と
を更に備えており、
前記発生部温度パターンは、前記モールド温度パターンと同等であり、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くされている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項７】
前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサである
ことを特徴とする請求項６に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項８】
前記モールドを囲む耐熱性樹脂材
を更に備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項９】
前記高周波をパルス状に照射する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１０】
前記高周波発生部を複数設けた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１１】
前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送部を更に備えている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１２】
前記モールドは、眼鏡レンズ用である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１３】
熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを、高周波を発生する高周波発生部に収容する収容工程と、
前記高周波発生部において前記モールドに対して前記高周波を照射する高周波照射工程
を備えており、
前記高周波照射工程における前記モールドへの前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱して硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品を得る
ことを特徴とする熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１４】
前記モールドの温度を測定するモールド温度センサを設け、
前記高周波照射工程において、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１５】
前記モールド温度センサは、前記モールドの下部の温度を測定する
ことを特徴とする請求項１４に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１６】
前記高周波発生部に、ヒーターを設け、
前記高周波照射工程において、当該ヒーターを作動させる
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１５の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１７】
前記ヒーターは、前記高周波発生部の下部に配置されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１８】
前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサを設け、
前記高周波照射工程において、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定し、
前記発生部温度パターンを、前記モールド温度パターンと同等とし、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くする
ことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１９】
前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサである
ことを特徴とする請求項１８に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２０】
前記収容行程において、耐熱性樹脂材に前記モールドを収容する
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１９の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２１】
前記高周波照射工程において、前記高周波をパルス状に照射する
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２０の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２２】
前記高周波発生部を複数設けた
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２１の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２３】
前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送工程を更に備えている
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２２の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２４】
前記熱硬化性プラスチック成形品は、眼鏡レンズである
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２３の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１】
熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを収容可能であり、収容した当該モールドに対して照射可能に高周波を発生する高周波発生部を備えており、
前記モールドに対する前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱する
ことを特徴とする熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項２】
前記モールドの温度を測定するモールド温度センサと、
当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する制御装置と
を更に備えた
ことを特徴とする請求項１に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項３】
前記モールド温度センサは、前記モールドの下部の温度を測定する
ことを特徴とする請求項２に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項４】
前記高周波発生部に、ヒーターが配置されている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項３の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項５】
前記ヒーターは、前記高周波発生部の下部に配置されている
ことを特徴とする請求項４に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項６】
前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサと、
当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定する制御装置と
を更に備えており、
前記発生部温度パターンは、前記モールド温度パターンと同等であり、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くされている
ことを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項７】
前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサである
ことを特徴とする請求項６に記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項８】
前記モールドを囲む耐熱性樹脂材
を更に備えた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項９】
前記高周波をパルス状に照射する
ことを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１０】
前記高周波発生部を複数設けた
ことを特徴とする請求項１ないし請求項９の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１１】
前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送部を更に備えている
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１０の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１２】
前記モールドは、眼鏡レンズ用である
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１１の何れかに記載の熱硬化性プラスチック材料の高周波誘電加熱装置。
【請求項１３】
熱硬化性プラスチック材料が注入されたモールドを、高周波を発生する高周波発生部に収容する収容工程と、
前記高周波発生部において前記モールドに対して前記高周波を照射する高周波照射工程
を備えており、
前記高周波照射工程における前記モールドへの前記高周波の照射により、前記熱硬化性プラスチック材料を誘電加熱して硬化させ、熱硬化性プラスチック成形品を得る
ことを特徴とする熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１４】
前記モールドの温度を測定するモールド温度センサを設け、
前記高周波照射工程において、当該モールド温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定されたモールド温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記高周波の出力を決定する
ことを特徴とする請求項１３に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１５】
前記モールド温度センサは、前記モールドの下部の温度を測定する
ことを特徴とする請求項１４に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１６】
前記高周波発生部に、ヒーターを設け、
前記高周波照射工程において、当該ヒーターを作動させる
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１５の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１７】
前記ヒーターは、前記高周波発生部の下部に配置されている
ことを特徴とする請求項１６に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１８】
前記高周波発生部の温度を測定する発生部温度センサを設け、
前記高周波照射工程において、当該発生部温度センサから得た温度と、前記熱硬化性プラスチック材料の種類に応じて予め設定された発生部温度パターンとを比較した大小関係に基づいて、前記ヒーターの出力を決定し、
前記発生部温度パターンを、前記モールド温度パターンと同等とし、あるいは前記モールド温度パターンより平均的に低くする
ことを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項１９】
前記発生部温度センサは、前記高周波発生部の下部の温度を測定する下部温度センサである
ことを特徴とする請求項１８に記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２０】
前記収容行程において、耐熱性樹脂材に前記モールドを収容する
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項１９の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２１】
前記高周波照射工程において、前記高周波をパルス状に照射する
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２０の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２２】
前記高周波発生部を複数設けた
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２１の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２３】
前記高周波発生部へ複数の前記モールドを連続して搬送する搬送工程を更に備えている
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２２の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【請求項２４】
前記熱硬化性プラスチック成形品は、眼鏡レンズである
ことを特徴とする請求項１３ないし請求項２３の何れかに記載の熱硬化性プラスチックの成形方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−８６５６０（Ｐ２０１２−８６５６０Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４６６７（Ｐ２０１１−２０４６６７）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（３０１０７４３８８）株式会社 サンルックス (12)
【出願人】（５００１８７３９５）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（３０１０７４３８８）株式会社 サンルックス (12)
【出願人】（５００１８７３９５）
【Ｆターム（参考）】
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