JP2002210747A

JP2002210747A - 樹脂中空成形体の製造方法

Info

Publication number: JP2002210747A
Application number: JP2001010591A
Authority: JP
Inventors: Kazunari Nanba; 波和成難; Yasunori Shiina; 名康憲椎
Original assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Current assignee: Nippon Valqua Industries Ltd; Nihon Valqua Kogyo KK
Priority date: 2001-01-18
Filing date: 2001-01-18
Publication date: 2002-07-30

Abstract

(57)【要約】（修正有）【解決手段】樹脂中空成形体の中空部形状に対応する、
複数の金型部分から構成された分割可能な金型１０を用
意し、該金型を複数個の樹脂分割体３２，３４により挟
むと共に、該金型の一部が外方に露出するようにこれら
樹脂分割体を配置し、次いで、これら樹脂分割体を加熱
すると共に外方から圧力を加えて、これら樹脂分割体同
士を熱融着させることにより、一体化した樹脂中空成形
体５０を形成し、次いで、外方からの加圧を開放した
後、樹脂中空成形体の中空部から金型１０を分解して抜
き取ることを特徴とする樹脂中空成形体の製造方法。【効果】洗浄液などの入出口よりも広くて寸法精度の
高い複雑な形状の洗浄室・貯蔵室などを有する樹脂中空
成形体が製造できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の技術分野】本発明は、樹脂中空成形体の製造方
法に関し、さらに詳しくは、例えば、半導体ウエハや液
晶用基板などを処理するプロセスにおいて、超純水、各
種の高純度薬液等による洗浄・処理装置などに好適に使
用され、洗浄液などの入出口よりも広くて寸法精度の高
い複雑な形状の洗浄室・貯蔵室などを有する樹脂中空成
形体の製造方法に関する。

【０００２】

【発明の技術的背景】従来より、フッ素樹脂は、耐薬品
性、耐熱性、純粋性に優れていることから、半導体製造
プロセスや医療等に使用される超純水や高純度薬液を貯
蔵し、これら超純水や高純度薬液にて半導体基板や医療
器具などを洗浄したり貯蔵する際に用いられる洗浄室や
貯蔵室などの素材として使用されている。

【０００３】このようなフッ素樹脂を分類すると、溶融
成形ができず、粉末冶金に近似し、原料粉末を押し固め
て予備成形体とし、この予備成形体を、必要により切削
加工等した後、融点以上に加熱焼成して成形されるＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）と、溶融成形可能
なＰＦＡ（ポリテトラフルオロエチレン／パーフルオロ
アルキルビニルエーテル共重合体）、ＦＥＰ（テトラフ
ルオロエチレン／ヘキサフルオロプロピレン共重合
体）、ＥＴＦＥ（エチレン／テトラフルオロエチレン共
重合体）、ＰＶＤＥ（ポリフッ化ビニリデン）などに大
別される。

【０００４】このようなフッ素樹脂において、生産性の
面では、押出成形、射出成形が可能な溶融性フッ素樹脂
（ＰＦＡ、ＦＥＰ等）が有利であるが、上記特性の面で
は、ＰＴＦＥに及ばないため、特に上記分野では、今な
おＰＴＦＥ製の容器等に対する要求が高い。しかしなが
ら、ＰＴＦＥは、上記のように射出成形等ができないた
め、射出成形等の方法では密封中空容器を一体成形する
ことができず、またＰＴＦＥは自己融着生に乏しいた
め、このような密封中空容器を作成する場合には、予備
成形体から焼成した複数の部品を、融着性を有するＰＦ
Ａを用いたＰＦＡ溶接法などにて接合した後、通常、内
面を切削加工して製造されてきた。

【０００５】また、求められる中空成形体の中空部が狭
く、複雑な内部構造を有し、しかも高精度の内面形状お
よび寸法精度が求められる成形体の場合には、複数の部
材をシール材を介して組合せ、ボルトにて固定されて製
造されていた。このように中空成形体の中空部にボルト
やシール材側面が露出していると、液溜まりやパーティ
クルが発生しクリーン精度が低下する恐れがあり、また
内部流体が洗浄液の場合には、洗浄効率の低下の恐れが
あった。また、得られた中空成形体を長期間使用するこ
とにより、中空成形体のシール性が低下し、時々メンテ
ナンスを行う必要性もあった。

【０００６】そこで、このような問題点を解決すべく鋭
意研究して、本願出願人は、：特開２０００−１４０
０６７号公報において、フッ素樹脂から形成した薬液貯
蔵用の密封中空容器であって、前記密封中空容器は、内
面を切削加工することにより薬液貯蔵部を形成した容器
本体と、この容器本体の開口部に装着される蓋体とから
なるとともに、前記容器本体および蓋体は、溶融状態か
ら加工できない特定の変性ポリテトラフルオロエチレン
から形成され、前記容器本体と前記蓋体とは、融着とと
もに再焼成されて一体化されている密封中空容器を提案
した。

【０００７】また、該公報にて上記特定の変性ＰＴＦＥ
により、薬液貯留部を備えた容器本体およびこの容器本
体の開口部に装着される蓋体に対応する予備成形体をそ
れぞれ形成するとともに、これらの予備成形体を焼成
し、内面を切削加工して得た成形体を該成形体の外形寸
法より２〜５％大きい寸法に設計された融着用金型を使
用して融着するとともに再焼成処理を施す、密封中空容
器の製造方法も提案している。

【０００８】このような本願出願人の提案した方法によ
れば、ゴミ溜まりなどの生じにくいＰＴＦＥ製中空成形
体が得られる。しかしながら、該公報に記載の方法で
は、容器本体と蓋体とを組み合わせた状態で融着用金型
内で、外方から加熱・加圧してこれらを融着する際に、
金型の予備寸法や加熱・加圧条件を厳密に選択しない
と、容器が内側に凹んだり、外方に膨出する恐れがあ
る。特に、中空部が狭く、複雑な内部構造を有し、しか
も高い寸法精度や内部形状精度の求められる中空成形体
の製造に適用するには、さらなる改良の余地があった。

【０００９】このような問題点を解決するには、中空容
器内に中子をセットし該容器内中空部の変形を防止する
ことが考えられるが、開口部径に比して、中空部径が大
きい場合には、成型後に中子金型を取出すことができな
い。そこでこれらの問題点を解決すべくさらに鋭意研究
を重ねたところ、樹脂中空成形体の中空部形状に対応す
る、複数の金型部分から構成された分割可能な金型を用
意し、該金型を複数個の樹脂分割体、特に変性ＰＴＦＥ
分割体により挟むと共に、該金型の一部が外方に露出す
るようにこれら樹脂分割体を配置し、次いで、これら樹
脂分割体を加熱すると共に外方から加圧して、これら樹
脂分割体同士を熱融着させることにより、一体化した樹
脂中空成形体を形成し、次いで、外方からの圧力を開放
した後、樹脂中空成形体の中空部から金型を分解して抜
き取るようにすれば、高い中空部寸法精度および形状精
度を有する、変性ＰＴＦＥ樹脂製などの樹脂中空成形体
を、効率よく製造できることなどを見出して本発明を完
成するに至った。

【００１０】なお、：特開平５−９６６４３号公報に
は、中空成形品を分割した形状の成形部と該成形部に連
なる真空脱気孔を備えた一対の金型のそれぞれの接合端
面にヒーターを配設し、両面の周縁部に離型性の良い材
料層を取付けた隔壁板の両側に、熱可塑性樹脂をマトリ
ックス樹脂としてガラス繊維マットで強化した成形材料
を配設して前記金型間にセットし、該金型を型締め真空
脱気して前記各成形材料を成形した後、型開きして前記
隔壁板を金型外に取出し、次に再度型締めして前記ヒー
ターにより各成形品の突き合わせ面を融着して接合する
ＦＲＰ中空品の成形法が開示されている。

【００１１】しかしながら該公報に記載の方法で得られ
る中空品では、融着・接合面の平滑性が乏しく、接合後
に内面の切削加工を行うことが望ましいが、接合後に成
形品中空部の切削加工を行うことは、内部形状が複雑な
場合には、通常、極めて困難である。また、：特開平
１０−１２８７６０号公報には、ゴム製弾性中空体を構
成する２個の分割体を、未加硫状態で予備成形すること
により別々に成形し、次いで本成形によりこの両分割体
を加硫成形すると同時に、この両分割体相互を加硫接着
する弾性中空成形体の製造方法が開示されている。しか
しながら該公報に記載の方法では、工程数が多いという
問題点があり、また、加硫することなく、中空部を有す
る半導体洗浄装置等の樹脂中空成形体を製造するには、
該方法では、加熱により軟化した予備成形樹脂が中空部
へ変形して落ち込む恐れが高く、極めて高精度の寸法お
よび形状を備えた中空部を有する半導体洗浄装置用チャ
ンバー等の樹脂中空成形体を製造することは困難であ
る。

【００１２】

【発明の目的】本発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであって、高精度の中空部寸法・形
状を有し、シール部のない樹脂中空成形体、特に変性Ｐ
ＴＦＥ中空成形体を効率よく製造できる、樹脂中空成形
体の製造方法を提供することを目的としている。

【００１３】

【発明の概要】本発明に係る樹脂中空成形体の製造方法
は、樹脂中空成形体の中空部形状に対応する、複数の金
型部分から構成された分割可能な金型を用意し、該金型
を樹脂により被覆すると共に、該金型の一部が外方に露
出するようにこの樹脂を配置して、該樹脂より一体化し
た樹脂中空成形体を形成し、次いで、樹脂中空成形体の
中空部から金型を分解して抜き取ることを特徴としてい
る。

【００１４】本発明においては、成形時の樹脂が成形可
能な溶融・軟化状態である限り、上記金型を被覆すると
共に、該金型の一部が外方に露出するように配置される
上記樹脂は、粉末状、ペレット状あるいは複数個の樹脂
分割体などの固形物であってもよく、また、溶融状態で
あってもよい。本発明においては、上記一体化した樹脂
中空成形体の形成は、金型を被覆すると共に、該金型の
一部が外方に露出するように配置された上記樹脂を加熱
すると共に、外方から圧力を加えることにより行っても
よい。

【００１５】本発明の好ましい態様においては、樹脂中
空成形体の中空部形状に対応する、複数の金型部分から
構成された分割可能な金型を用意し、該金型を複数個の
樹脂分割体により挟むと共に、該金型の一部が外方に露
出するようにこれら樹脂分割体を配置し、次いで、これ
ら樹脂分割体を加熱すると共に外方から圧力を加えて、
これら樹脂分割体同士を熱融着させることにより、一体
化した樹脂中空成形体を形成し、次いで、外方からの加
圧を開放した後、樹脂中空成形体の中空部から金型を分
解して抜き取ることが望ましい。

【００１６】上記樹脂分割体は、その金型側表面形状が
金型の表面形状に対応した形状に形成されていることが
好ましい。また、上記樹脂分割体の一つには、分割可能
な金型を操作するための孔が形成されていることが好ま
しい。本発明においては、上記樹脂分割体が、変性ＰＴ
ＦＥ製であることが望ましい。

【００１７】本発明においては、上記樹脂分割体は、そ
の金型側表面形状が金型表面形状に対応するように予め
形成されていることが望ましい。本発明においては、上
記樹脂中空成形体には、その中空部から外方に貫通する
孔が形成されており、上記金型部分は、分解可能なよう
にその孔内で互いに結合されていることが望ましい。

【００１８】本発明によれば、洗浄液などの入出口より
も広くて、複雑かつ寸法精度の高い内部空隙部形状の洗
浄室・貯蔵室などを有し、従来の切削加工法では製造困
難な変性ＰＴＦＥ中空成形体等の樹脂中空成形体を、金
型を用い、また樹脂分割体を融着することにより効率よ
く製造できる。このようにして得られた樹脂中空成形
体、とくに変性ＰＴＦＥ製樹脂中空成形体は、半導体用
ウエハや液晶用基板などを処理するプロセスにおいて使
用される超純水、各種の高純度薬液等による洗浄・処理
装置用チャンバーなどに好適に使用される。

【００１９】

【発明の具体的説明】以下、図面を参照して本発明に係
る樹脂中空成形体の製造方法について具体的に説明す
る。図１と図２は、本発明に係る樹脂中空成形体の製造
方法において、特に変性ＰＴＦＥ中空成形体の製造方法
において好ましく用いられ、樹脂中空成形体製造用の中
子となる金型の斜視図である。図３は、本発明に係る樹
脂中空成形体の製造方法の好ましい一実施例を模式的に
示す斜視図である。

【００２０】以下、本発明で好ましく用いられる金型
（分割可能な金型）について初めに説明する。＜金型（分割可能な金型）＞この金型１０は、長尺の板
状物の中央部（金型本体部分）１９が厚さ（高さ）方向
に薄肉になり幅方向に広がった形状を有している。換言
すれば、該金型１０は、金型本体部分１９と、該金型本
体部分１９を挟んで該金型本体部分１９からそれぞれ反
対方向に延在した突片１７、１８とからなっており、こ
れら突片１７、１８は、該金型本体部分１９に比してよ
り幅方向が狭小となり、厚さ（高さ）が著しく増してい
る。

【００２１】また、この金型１０は、複数個の金型部分
（部分金型）、具体的には６個の金型部分１１、１２、
１３および１４、１５、１６（以下、金型部分１１〜１
６と略記することがある。）から構成されている。これ
ら金型部分１１〜１６は、一体となって金型本体部分１
９を形成するように何れも一端部に向かって拡開し、一
平面に配列して金型本体部分１９を構成しており、それ
ら各金型部分の拡開した端部同士、すなわち端部１１Ｂ
と端部１４Ｂ、端部１２Ｂと端部１５Ｂ、端部１３Ｂと
端部１６Ｂとは、互いに突き合わされ、板状結合材２０
にて相互に密接し、中空成形体の成形時に金型部分同士
が一体となり所定の金型形状を保持するように、ボルト
２１締めして連結・固定されている。

【００２２】金型本体部分１９に板状結合材２０が取付
けられたこのような金型１０は、該金型１０を用いて成
形される樹脂中空成形体に、該樹脂中空成形体の中空部
から外方（金型平面の上方）に通じる孔が存在し、成形
前後にこの孔を通じて該板状結合材２０を取付・分解す
るなどの金型操作が可能な成形体の製造に使用できる。

【００２３】また、上記のような各金型部分の一方の拡
開端部に対して他方端に位置する突片１１Ａと１２Ａと
１３Ａとは、上記と同様の板状結合材（図示せず）にて
相互に結合固定され、また突片１４Ａと１５Ａと１６Ａ
も同様に相互に連結固定される。なお、ここで付言する
と、金型本体部分１９に対応する各金型部分１１〜１６
の拡開端部１１Ｂ〜１６Ｂの幅および厚さ（高さ）は、
図１に示すように、樹脂中空成形体の製造後に、金型１
０を上記各金型部分に分解して突片１７、１８に対応す
る樹脂中空成形体の空隙スペースから抜き取り可能なよ
うに、抜き取り方向の突片１７、１８の幅よりも狭小
で、厚さも突片１７、１８と同一または肉薄になるよう
に分割されていることが必要である。

【００２４】図１では、金型１０の中央に位置する２個
の金型部分１２、１５は、金型本体部分を構成する端部
１２Ｂ、１５Ｂから突部１２Ａ、１５Ａにかけて、それ
ぞれ、その幅Ｘ₂が一様（一定）であり、金型１０か
ら、図示せぬ突片側板状結合材および金型本体側板状結
合材２０を外した後、突片１７、１８側にそれぞれ容易
に引き抜くことができる。

【００２５】すなわち、図１では、これら中央の金型部
分１２、１５に隣接する側部の金型部分１１、１３、１
４、１５の最大幅Ｘ₁、Ｘ₃は、中央の金型部分１２、１
５の最大幅Ｘ₂と同一または該中央金型部分の幅Ｘ₂より
狭小であり、その厚さ（高さ）も中央の金型部分１２、
１５の最高厚さＹ₂と同一または肉薄であり、例えば、
図１では、金型の中央部厚さＹ₂は、突部の厚さＹ₁の１
／１０〜１／２厚程度であり、１〜８ｍｍ（例：５ｍ
ｍ）厚程度と極薄になっている。

【００２６】従って、上記側部金型部分１１、１３、１
４、１５は、それぞれ中央金型部分１２、１５を抜き取
ることにより生じた空隙に順次スライドさせ、これら空
隙を利用して、それぞれ金型突部１７、１８方向に容易
に抜き取ることができる。なお、理論的には、側部金型
部分の最大幅Ｘ₁、Ｘ₃は、中央の金型部分の最大幅Ｘ₂
よりも、幅広であっても、抜き取った金型突部の幅の総
和である空隙幅以下、例えば、側部金型突部幅（例：Ｘ
ａ）と中央金型突部幅（例：Ｘ₂）との和（例：Ｘａ＋
Ｘ₂）以下、すなわちＸ₁≦（Ｘａ＋Ｘ₂）であれば、側
部金型部分１４などの抜き取りは可能である。

【００２７】樹脂中空成形体製造後に、この金型を抜き
取る方法については、詳細に後述する。上記説明では、
金型として、金型部分１１〜１６の突き合わせ部である
拡開端部１１Ｂ〜１６Ｂが、板状結合材２０にて連結・
結合されている態様を示したが、本発明では、金型１０
は係る態様に限定されず、例えば、金型部分の突き合わ
せ部が、図２中、付番１０Aで示す金型のように、断面
「く」字状など互いに嵌合するように形成されていても
よい。また、例えば、隣接する金型部分の側部端面同士
が互いに嵌合するように形成され、全体としての金型形
状が保持されていてもよい。

【００２８】この図２に示す金型１０Ａを用いる場合に
は、金型部分の突き合わせ部や側部端面が密接、固定さ
れるように、その金型突部１７、１８などを堅固に固定
し、樹脂中空成形体製造時に全体としての金型１０Ａの
形状を保持するようにすれば、樹脂中空成形体の内部形
状が複雑であっても高寸法精度の中空部を有する各種樹
脂中空成形体を製造できる。図１中、付番２０で示すよ
うな金型本体側板状結合材を具備せぬこの金型１０Ａ
は、得られる樹脂中空成形体に金型操作に適した貫通孔
が存在しないような場合に好適である。

【００２９】＜樹脂中空成形体の製造＞次に、上記金型
を用いた樹脂中空成形体の好ましい第１の製造方法につ
いて、図３を参照して説明する。本発明の好ましい一態
様に係る樹脂中空成形体の製造方法では、まず、図１中
付番１０で示すような分割可能な金型１０を用意する。

【００３０】この金型１０は、上記したように複数の金
型部分１１〜１６から構成されている。この金型１０の
外形形状は、その突部端部を除き、基本的には、後述す
る図４中、付番５０で示す樹脂中空成形体の中空部形状
に対応している。本実施態様では、この金型１０を複数
個（図３では２個）の樹脂分割体３４、３２により上下
方向から挟むと共に、該金型１０の一部（突部）１７、
１８が樹脂分割体３２、３４の外方に露出するようにこ
れら樹脂分割体３２、３４を配置している。これらの樹
脂分割体１７、１８は、一体化して所望形状の樹脂中空
成形体５０となる。

【００３１】本発明の好ましい実施態様では、樹脂分割
体３２、３４は、下記の変性ＰＴＦＥ製であることが望
ましい。すなわち、これら樹脂分割体３２、３４は、溶
融状態からの加工性の乏しい変性ポリテトラフルオロエ
チレン（変性ＰＴＦＥ）から形成され、前記変性ポリテ
トラフルオロエチレンは、式［I］：ＣＦ₂＝ＣＦ-Ｏ-Ｘ
・・・・［I］｛式［I］中、Ｘは炭素数１〜６のパーフルオロアルキ
ル基、炭素数４〜９のパーフルオロアルコキシアルキル
基、または式［II］：

【００３２】

【化１】

【００３３】（式［II］中、ｎは０または１を示す。）
で表される基を示す。｝で表されるパーフルオロビニル
エーテルから誘導される成分単位、およびテトラフルオ
ロエチレンから誘導される成分単位を含有する共重合体
である。このような変性ＰＴＦＥは、前記式［I］で表
されるパーフルオロビニルエーテルから誘導される成分
単位が０．００１〜１重量％の量（全成分単位量：１０
０重量％）で含有されていることが好ましい。

【００３４】変性ポリテトラフルオロエチレンを構成す
るパーフルオロビニルエーテルから誘導される成分単位
としては、例えば、国際公開番号ＷＯ９３／１６１２６
号に例示されたパーフルオロビニルエーテル由来の各種
から誘導される成分単位が挙げられ、これらのうちで
は、パーフルオロ（プロピルビニルエーテル）単位、パ
ーフルオロ（２-プロポキシプロピルビニルエーテル）
単位が好ましい。

【００３５】このようなパーフルオロビニルエーテルか
ら誘導される成分単位は、変性ポリテトラフルオロエチ
レン中に、前述したように通常０．００１〜１重量％の
量で、好ましくは０．０３〜０．２０重量％の量で含有
されていることが望ましい（但し、パーフルオロビニル
エーテルから誘導される成分単位［I］と、テトラフル
オロエチレンから誘導される成分単位との合計を１００
重量％とする）。

【００３６】なお、変性ポリテトラフルオロエチレンに
は、フィラーを適宜配合してもよく、このようなフィラ
ーとしては、例えば、ガラス繊維、グラファイト粉末、
ニッケル粉末などを含んでいてもよい。（変性ＰＴＦＥの予備成形）本発明においては、上記樹
脂分割体３２、３４は、図３に示すように、少なくと
も、その中子となる金型１０に面した側の該樹脂分割体
３２，３４の表面形状が、金型１０の表面形状に対応す
るように予め形成されていることが望ましい。

【００３７】このような変性ＰＴＦＥにより、上記形状
の樹脂分割体３２、３４を作製するには、例えば、下記
のようにすればよい。すなわち、先ず、所望の樹脂分割
体３２、３４の表面形状に近い内部表面形状を有する金
型（図示せず）内に変性ＰＴＦＥを含む原料粉末を均一
に充填し、通常３００〜５００ｋｇ／ｃｍ²の圧力で圧
縮し、その圧力を０．５〜１０分間保持し、中実構造の
ブロック状の予備成形体を得る。得られた予備成形体
は、それぞれの金型から取り出される。そして、取り出
された予備成形体は、炉内に収容され、ここで焼成が行
なわれる。焼成に際して、炉では、一定の速さで焼結温
度、例えば３５５℃まで上昇させ、その温度で焼結が全
体に均一に完了するまで焼成し、そのまま炉の温度を一
定の速さで室温まで下げて冷却を完了する。

【００３８】なお、樹脂として上記の変性ＰＴＦＥに代
えて、ＰＴＦＥを用いる場合にも上記変性ＰＴＦＥの場
合と同様の条件（温度、圧力、時間）を採用すればよ
い。また上記の変性ＰＴＦＥに代えて、熱溶融性フッ素
樹脂（例：ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥ、ＰＣＴＦＥ、Ｐ
ＶＤＦ、ＰＶＦ、ＥＣＴＦＥなど）やその他の熱可塑性
樹脂（例：ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレ
フィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリカ
ーボネート、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、ＰＥＴな
ど）を用いる場合には、上記のような予備成形は必要で
なく、中子となる上記分割可能な金型１０を用いる以外
は、従来と同様に成形すればよい。

【００３９】すなわち、樹脂中空成形体の表面形状に対
応する図示せぬ外殻金型内に、中子となる金型（分割可
能金型、中子金型とも言う。）１０を配置し、外殻金型
と中子となる金型１０との間に熱可塑性樹脂（熱可塑性
樹脂含有物でもよい。）を溶融状態で流し込み、あるい
は熱可塑性樹脂粉末、ペレットなどの熱可塑性樹脂含有
物を充填した後加熱溶融させ、（必要により加圧し
て、）中子金型１０と外殻金型間を溶融樹脂で満たして
所望形状に成形した後、徐冷し、樹脂含有物を固化させ
た後、変性ＰＴＦＥを用いる場合と同様に、以下の工程
を実施すればよい。（樹脂分割体同士の熱融着）変性ＰＴＦＥを用いた本実
施態様では、次いで、これら樹脂分割体３２、３４を加
熱すると共に外方から圧力を加えて、これら樹脂分割体
同士を熱融着させることにより、一体化した樹脂中空成
形体を形成する。

【００４０】図３では、まず、２枚の鉄板４２，４４
と、金型１０と、２個の樹脂分割体３２、３４とを準備
し、鉄板４２の上に樹脂分割体３２を載置し、この樹脂
分割体３２の上に金型１０を載置し、さらにこの金型１
０の上に樹脂分割体３４を載置し、さらに該樹脂分割体
３４の上に鉄板４４を載置している。このように中子と
なり、樹脂中空成形体内の空隙部となる金型１０を上下
２個の変性ＰＴＦＥ製樹脂分割体３４、３２にて挟み、
さらにそれら樹脂分割体３４、３２の外側（上下両面）
を一様な圧力を該樹脂分割体に付与可能なように２枚の
鉄板４４、４２にて挟み、これら鉄板４４、４２の上下
方向から、金型１０方向に圧力を加えるとともに熱を加
えて、これら樹脂分割体３２、３４同士を熱融着させる
ことにより、一体化した樹脂中空成形体を形成してい
る。

【００４１】なお、図３に示すように、これら樹脂分割
体３２、３４を加熱・加圧すると、これら樹脂分割体３
２、３４同士は、樹脂分割体３２、３４の接合端面３８
で熱融着される。また、金型１０が介在し成形体空隙部
となる部分では、加熱・加圧しても樹脂同士が直接接触
せず、これら樹脂分割体３２、３４同士の熱融着はない
（後述する図６中、付番５６，５２，５４参照）。

【００４２】このように樹脂分割体３２、３４を熱融着
させる際の温度は、変性ＰＴＦＥの融点温度以上〜分解
温度未満である、通常３２７〜３８０℃、好ましくは３
３０〜３６０℃であり、樹脂分割体の肉厚等にも依り一
概にその保持時間は決定されないが、通常、該温度で３
〜１０時間、好ましくは５〜７時間、外方からの圧力
を、通常、０．０５〜５ｋｇｆ／ｃｍ²、好ましくは
０．５〜５ｋｇｆ／ｃｍ²で保持すればよい。

【００４３】なお、用いられる樹脂が、未変性のＰＴＦ
Ｅ（単にＰＴＦＥとも言う。）の場合には、加熱しても
殆ど溶融流動性を示さず、樹脂分割体３２、３４同士を
直接熱融着することが困難であるが、ＰＦＡなどの熱溶
融性フッ素樹脂を溶接材（接着材）として用いることに
より接合することができる。また、用いられる樹脂が、
ＰＦＡ等の熱溶融性フッ素樹脂、その他の熱可塑性樹脂
などである場合には、前述したように外殻金型内に、中
子となる金型１０を配置し、外殻金型と中子金型１０と
の間に熱可塑性樹脂などを溶融状態で流し込んで所望形
状に成形すればよい（図示せず）。このような熱可塑性
樹脂を用いた場合については、さらに後述する。（金型の分解除去）次いで、本実施態様では、図示しな
い外方からの圧力（加圧）を開放した後、樹脂中空成形
体５０の中空部から外方（図３では上方）に貫通する穴
（孔）３６を利用して、金型部分の拡開端部１１Ｂ〜１
６Ｂ同士を固定している板状結合材２０を取り外した
後、金型１０を抜き取る。

【００４４】この金型１０を抜き取るには、より具体的
には、以下のようにすればよい。ずなわち図４（Ａ）で
示すように、上下鉄板４２，４４の外方からの圧力（加
圧）を開放し、加圧（および加熱）用の鉄板４２、４４
を除去した状態では、得られた樹脂中空成形体５０の内
部に、中子の金型１０が、その突部１７，１８および金
型部分拡開接合部１９を除き、埋設されている。

【００４５】そこで、樹脂中空成形体５０の内部から、
まず、金型部分拡開接合部１９に存在し、この金型１０
を保持固定している板状結合材２０を穴２０内で操作し
て取り外すと共に、突部１７，１８に設けられている結
合材（図示せず）も取り外す。次いで、中央の金型部分
１２，１５を、図４（Ｂ）に矢印で示すように、それぞ
れ金型突部方向に引き抜く。

【００４６】次いで、側部金型部分１３，１６を、図４
（Ｃ）に矢印で示すように、中央の金型部分１２，１５
が存在していた位置にそれぞれ移動した後、図５（Ｄ）
に矢印で示すように、中央の金型部分１２，１５と同様
の方法で引き抜く。さらに、残る側部金型部分１１、１
４についても、図４（Ｅ）に矢印で示すように、中央の
金型部分１２，１５が存在していた位置にそれぞれ移動
して、図５（Ｆ）で示すように、中央の金型部分１２，
１５と同様に引き抜く。

【００４７】このように金型部分を全て引き抜いて得ら
れた変性ＰＴＦＥ製樹脂中空成形体５０を、図６に示
す。図７は、図６に示すこの中空成形体５０の一部を切
り欠いて示す図面である。この樹脂中空成形体５０は、
金型取り出し口５２，５４の口径に比してより大径の内
部空隙部５６を有し、かつ空隙部寸法精度が著しく優れ
ている。

【００４８】このようにして得られた樹脂中空成形体５
０は、例えば、穴３６より洗浄・薬液処理すべき半導体
ウエハ等を入れて、樹脂中空成形体５０の空隙部５６に
セットし、金型１０の取り出し口５２，５４となった孔
５２，５４の何れか一方から半導体ウエハ洗浄用超純
水、薬液などを注入し、他方の口から流出させることに
より、半導体ウエハの洗浄・薬液処理などを行う際に用
いられるチャンバーなどとして、半導体洗浄装置などに
組み込んで好適に用いられる。

【００４９】なお、上記した金型の分解除去方法は、樹
脂の種類に依らず、変性ＰＴＦＥ、ＰＴＦＥ、あるいは
通常の熱可塑性樹脂の何れの場合も同様に適用できる。
上記説明では、中空成形体の内部空隙部（中空部）５６
から、中空成形体５０の上面５７に貫通する孔３６が成
形体に存在する場合を例に挙げて樹脂中空成形体の製造
方法を説明したが、本発明は、係る実施態様には限定さ
れず、例えば、中空成形体の上下面５７，５８に、金型
操作に適した孔が存在していない場合にも適用できる。
その場合には、分割可能な金型として、図２中、付番１
０Ａで示すような金型、すなわち、成形時に成形体内に
位置することとなる金型の中央部１９等に、金型部分の
連結固定用の結合材が存在しないような金型を用いれば
よい。

【００５０】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、成形体内部が複雑な形状を有しかつ高い寸法精度の
内部形状を有し、しかも該空隙部内径などよりも狭小な
入出口を有し、従来の切削加工技術では加工困難な物品
であっても、金型を用いて樹脂の熱融着にて製造でき
る。このようにして得られた中空成形体は、継ぎ目がな
いため、シール性が良く、パーティクルの発生もなく、
シール材も不要である。

【００５１】なお、上記説明では、樹脂中空成形体製造
用の樹脂材として変性ＰＴＦＥを用いる場合を中心に説
明したが、次に、該樹脂材がＰＦＡ等の熱溶融性フッ素
樹脂、その他の熱可塑性樹脂などである場合について、
さらに付言する。＜熱可塑性樹脂製の中空成形体の製造＞本発明の好まし
い実施態様に係る樹脂中空成形体の第２の製造方法で
は、樹脂中空成形体の表面形状に対応する外殻金型と、
該外殻金型の内部に配置され、上記樹脂中空成形体の中
空部形状に対応する、複数の金型部分から構成された分
割可能な上記金型とを用意し、該上記分割可能な金型の
一部を、成形後の樹脂中空成形体の外方に露出するよう
に配置する。そして、該外殻金型と分割可能な金型との
間に固形あるいは溶融状態の熱可塑性樹脂を充填し、次
いで、該熱可塑性樹脂を成形可能な温度である、軟化温
度以上あるいは溶融温度以上で分解温度未満の温度下
で、必要により外方から圧力を加えて、樹脂中空成形体
を形成する。

【００５２】次いで、必要により、加えられた外方から
の上記加圧を開放した後、樹脂中空成形体の中空部から
金型を分解して抜き取り、所望の樹脂中空成形体を製造
している。さらに詳説すると、このような熱可塑性樹脂
を用いた実施態様では、前記変性ＰＴＦＥ、未変性ＰＴ
ＦＥを用いる場合と異なり、用いられる樹脂が成形時に
加熱下に、すなわち軟化点以上あるいは融点以上の温度
で、分解温度未満の温度に保持されると容易に流動性を
示して流出するなどの恐れが高いため、通常、樹脂中空
成形体の（外）表面形状に対応する外殻金型（図示せ
ず）と、該外殻金型の内部に配置され、上記樹脂中空成
形体の中空部形状に対応する、複数の金型部分から構成
された分割可能な金型（例：図２付番１０Ａ）とを用意
する。そして該実施態様では、該上記分割可能な金型１
０Ａの一部、例えば、図２付番１０Ａで示す金型部分で
はその突片１１Ａ〜１６Ａを、成形後の樹脂中空成形体
の外方に露出するように、換言すればこれら突片１１Ａ
〜１６Ａに樹脂粉末や溶融樹脂が回り込まず、従って、
樹脂中空成形体の製造後に分割可能な金型１０Ａを分解
除去できるように配置する（図示せず）。

【００５３】このような状態でこれらの金型をセットし
ておいて、該外殻金型と分割可能な金型との間に粉末
状、ペレット状などの固形あるいは軟化・溶融状態の熱
可塑性樹脂を充填する。充填される樹脂としては、これ
ら種々の状態のうちでは、溶融状態の熱可塑性樹脂を用
いることが成形性の点などから望ましい。何れの状態の
樹脂を用いる場合にも、外殻金型形状や分割可能金型１
０Ａの形状、さらにはその配置を適宜工夫し、あるいは
金型壁面に空気抜き孔（ベント）などを設けるなど、充
填した樹脂とこれら金型との間に空隙が生じないように
することが望ましい。

【００５４】本実施態様では、このように充填された該
熱可塑性樹脂に、該熱可塑性樹脂が溶融流動性を有する
状態で、必要により、加熱および／または加圧して、外
殻金型と中子金型との間に熱可塑性樹脂樹を万遍なく行
き渡らせて樹脂中空成形体を形成する。なお、型内に充
填された樹脂が十分な溶融流動性を有しており、速やか
に外殻金型と中子金型との間の隅々にまで流動して行き
渡り、気泡などのない中空成形体が得られる場合には、
金型内に充填後の該樹脂の加熱、加圧は省略してもよ
い。

【００５５】次いで、本実施態様では、必要により実施
された加圧あるいは加熱を開放した後、上記変性ＰＴＦ
Ｅ製樹脂中空成形体の製造の場合と同様に、樹脂中空成
形体の中空部から金型を分解して抜き取れば、所望の樹
脂中空成形体が得られる。なお、上記何れの態様におい
ても、上記樹脂中空成形体製造用の樹脂には、いわゆる
変性ＰＴＦＥ、未変性ＰＴＦＥ、あるいは各種熱可塑性
樹脂などの樹脂の他、通常、樹脂成形体に配合され得る
ような各種成分をその成形体の使用目的などに応じて適
宜配合して、樹脂組成物（樹脂含有物）として用いても
よい。このような任意成分としては、例えば、滑剤、溶
剤、顔料（例：カーボン、ＴｉＯ₂）、安定剤（例：Ｐ
ｂ系、Ｓｎ系、Ｃａ−Ｚｎ系）、充填剤（例：ＣａＣＯ
₃）、補強剤（例：ＭＢＳ、アクリル樹脂）、分散剤な
どが挙げられる。

【００５６】このようにして得られた樹脂中空成形体
は、継ぎ目がないため、シール性が良く、パーティクル
の発生もなく、シール材も不要である。該中空成形体
が、特に前述したような方法で、上記変性ＰＴＦＥにて
形成されていると、該成形体は、各種高純度薬液や浸透
性の高い流体を使用する部分、例えば、半導体の枚葉洗
浄装置用のチャンバーに好適に使用できる。

【００５７】

【発明の効果】本発明に係るフッ素樹脂中空成形体の製
造方法によれば、中空部が狭く、中空部形状が複雑で、
高い寸法精度が求められ、現在の切削加工技術では施工
困難な物、例えば、中空部が極めて扁平で広くなってお
り中空部に繋がる入口や出口が狭小の物品など、従来で
は複数の部材をシール材などを介してボルト固定されて
いたような物であっても、効率良く一体成形できる。

【００５８】そのため、本発明の方法で得られた中空成
形体は、部材の合わせ目（継ぎ目）が存在しないためシ
ール材は不要でありシール性が良好であり、また寸法精
度も極めて高いため、従来のボルト固定や熱融着法の場
合のような液溜まりや薬液漏出の恐れやパーティクルの
発生もなく、メンテナンスの必要性も少なくなる。また
従来の単なる熱融着にて樹脂中空成形体を製造する場合
に比して、本発明の製法によれば内部（中空部）の寸法
精度を極めて高くできる。

【００５９】このような本発明の製法で得られた変性Ｐ
ＴＦＥ製樹脂中空成形体は、半導体製造装置用の中空部
材、例えば、洗浄液などの入出口よりも広くて寸法精度
の高い、しかも継ぎ目のない複雑な形状の洗浄室・貯蔵
室などを有しており、半導体ウエハや液晶用基板などを
処理するプロセスにおいて、超純水、強酸などの各種の
高純度・高腐食性薬液、高浸透性薬液等による（枚葉）
洗浄・処理装置用チャンバーなどに好適に使用される。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明に係る樹脂中空成形体の製造方
法の一実施例で用いられる、板状結合材にて結合された
金型部分からなる分割可能な金型の斜視図である。

【図２】図２は、本発明に係る樹脂中空成形体の製造方
法の他の実施例で用いられる、嵌合タイプの金型部分か
らなる分割可能な金型の斜視図である。

【図３】図３は、本発明に係る樹脂中空成形体の製造方
法の一実施例の説明図である。

【図４】図４は、樹脂中空成形体の製造後、樹脂中空成
形体から金型を分解して抜き取る方法を説明する図であ
る。

【図５】図５は、樹脂中空成形体の製造後、樹脂中空成
形体から金型を分解して抜き取る方法を説明する図であ
る。

【図６】図６は、本発明に係る樹脂中空成形体の製造方
法により得られた樹脂中空成形体の一態様の斜視図であ
る。

【図７】図７は、図６に示す樹脂中空成形体の一部を切
り欠いて示す説明図である。

【符号の説明】

１０、１０Ａ・・・・・金型、１１、１２、１３、１４、１５、１６・・・・・金型部分
（部分金型）、１１Ａ、１２Ａ、１３Ａ、１４Ａ、１５Ａ、１６Ａ・・・・
・金型部分の突片、１１Ｂ、１２Ｂ、１３Ｂ、１４Ｂ、１５Ｂ、１６Ｂ・・・・
・金型部分の拡開端部、１７、１８・・・・・金型の突片、１９・・・・・金型本体部分、２０・・・・・板状結合材、２１・・・・・ボルト、３２、３４・・・・・樹脂分割体、３６・・・・・樹脂中空成形体の孔（穴）、金型操作用の
孔、３８・・・・・樹脂分割体の接合部（接合面）、４２、４４・・・・・均一加圧用の鉄板、５０・・・・・樹脂中空成形体、５２、５４・・・・・金型取り出し孔、洗浄液・薬液入出
孔、５６・・・・・中空成形体の空隙部、５７、５８・・・・・樹脂分割体の表面、Ｘ₁、Ｘ₃ ・・・・・側部の金型部分の最大幅、Ｘ₂・・・・・中央の金型部分の最大幅、Ｙ₁・・・・・金型突部の厚さ、Ｙ₂・・・・・金型中央部分の厚さ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】樹脂中空成形体の中空部形状に対応する、
複数の金型部分から構成された分割可能な金型を用意
し、該金型を樹脂により被覆すると共に、該金型の一部が外
方に露出するようにこの樹脂を配置して、一体化した樹脂中空成形体を形成し、次いで、樹脂中空成形体の中空部から金型を分解して抜き取るこ
とを特徴とする樹脂中空成形体の製造方法。
【請求項２】樹脂中空成形体の中空部形状に対応する、
複数の金型部分から構成された分割可能な金型を用意
し、該金型を複数個の樹脂分割体により挟むと共に、該金型
の一部が外方に露出するようにこれら樹脂分割体を配置
し、次いで、これら樹脂分割体を加熱すると共に外方から圧力を加え
て、これら樹脂分割体同士を熱融着させることにより、
一体化した樹脂中空成形体を形成し、次いで、外方からの加圧を開放した後、樹脂中空成形体の中空部
から金型を分解して抜き取ることを特徴とする樹脂中空
成形体の製造方法。
【請求項３】上記樹脂分割体は、その金型側表面形状が
金型の表面形状に対応した形状に形成されていることを
特徴とする請求項２に記載の樹脂中空成形体の製造方
法。
【請求項４】上記樹脂分割体の一つには、分割可能な金
型を操作するための孔が形成されていることを特徴とす
る請求項２〜３の何れかに記載の樹脂中空成形体の製造
方法。
【請求項５】上記樹脂が、変性ポリテトラフルオロエチ
レン（変性ＰＴＦＥ）である請求項２〜４の何れかに記
載の樹脂中空成形体の製造方法。