JP2005144794A - 熱可塑性樹脂の成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧を要さず、樹脂密度も均一な熱可塑性樹脂による成形品を簡単な構成で成形することができるようにした熱可塑性樹脂の成形装置を提供する。
【解決手段】上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置１０であって、上型４０は、耐熱性ガラスより成る上部コア４５を有し、該上部コア４５を通してふく射熱を放射する熱源部３０を備えた上部ベース２０に保持され、下型６０は、上型４０の上部コア４５を通した熱源部３０からのふく射熱を受けるキャビティ６５を有して下部ベース５０に保持され、下型６０のキャビティ６５に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂Ａを投入し、上型４０の熱源部３０からのふく射熱により該熱可塑性樹脂Ａを溶融させてから、上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで圧縮成形する。
【選択図】図１

Description

本発明は、上型と下型との間に溶融した熱可塑性樹脂を挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置に関する。

従来の熱可塑性樹脂を成形する技術としては、例えば射出成形装置がある。
すなわち、周知のように、射出成形装置は、あらかじめ熱可塑性樹脂を溶融させて加熱筒に貯留しておき、この加熱筒から導いた溶融樹脂を型間に形成された成形品の形態の隙間に高圧充填し、冷却固化させるものである。

しかしながら、このような従来の技術では、あらかじめ熱可塑性樹脂を溶融させて貯留し、かつそれを溶融させたまま型まで導かなければならず、また、高圧を要するので高パワーを要し、設備が大掛かりになるという問題点があった。また、充填する際の流動性を確保するため高めの溶融温度に設定するので樹脂の劣化を招きやすく、充填ゲートから遠のくにつれて樹脂が低密度になり、不均一な密度により製品が変形しやすくなり、これを防止するための型の複雑な温度管理が必要であったり、多数の充填ゲートを設ける必要があるので製品の仕上がりに痕跡を残すなど、成形品の品質を確保するために多々工夫を要するという問題点があった。

本発明は、このような従来の技術が有する問題点に着目してなされたもので、高圧を要さず、樹脂密度も均一な熱可塑性樹脂による成形品を簡単な構成で成形することができるようにした熱可塑性樹脂の成形装置を提供することを目的としている。

かかる目的を達成するための本発明の要旨とするところは、次の各項の発明に存する。
［１］ 上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置（１０）であって、
前記上型（４０）は、耐熱性ガラスより成る上部コア（４５）を有し、該上部コア（４５）を通してふく射熱を放射する熱源部（３０）を備えた上部ベース（２０）に保持され、
前記下型（６０）は、前記上型（４０）の前記上部コア（４５）を通した前記熱源部（３０）からのふく射熱を受けるキャビティ（６５）を有して下部ベース（５０）に保持され、
前記下型（６０）のキャビティ（６５）に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂（Ａ）を投入し、前記上部ベース（２０）の熱源部（３０）からのふく射熱により該熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させてから、上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで圧縮成形することを特徴とする熱可塑性樹脂の成形装置（１０）。

［２］ 上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置（１０）であって、
前記上型（４０）は、耐熱性ガラスより成る上部コア（４５）を有し、該上部コア（４５）を通してふく射熱を放射する熱源部（３０）を備えた上部ベース（２０）に保持され、
前記下型（６０）は、前記上型（４０）の前記上部コア（４５）を通した前記熱源部（３０）からのふく射熱を受けるキャビティ（６５）を有して下部ベース（５０）に保持されるとともに、成形時に余剰樹脂を逃がす樹脂漏洩ゲート（７０）を備え、
前記下型（６０）のキャビティ（６５）に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂（Ａ）を投入し、前記上部ベース（２０）の熱源部（３０）からのふく射熱により該熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させてから、上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで圧縮成形し、余剰樹脂は前記樹脂漏洩ゲート（７０）から逃がすようにしたことを特徴とする熱可塑性樹脂の成形装置（１０）。

［３］ 前記熱源部（３０）は、成形対象となる熱可塑性樹脂（Ａ）の物性に対応してふく射線の波長、振幅を可変としたことを特徴とする項１または２に記載の熱可塑性樹脂の成形装置（１０）。

［４］ 前記樹脂漏洩ゲート（７０）は、熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させる温度以上を保持するものであり、型内圧力を調節可能であることを特徴とする項２に記載の熱可塑性樹脂の成形装置（１０）。

［５］ 前記樹脂漏洩ゲート（７０）は、熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させる温度以上を保持するものであり、型内圧力を調節可能なよう、余剰樹脂排出ゲート（７１）の開度を調節する弁部材（７３）と該弁部材（７３）を駆動するシリンダ（７５）とを備えていることを特徴とする項２または４に記載の熱可塑性樹脂の成形装置（１０）。

前記本発明は次のように作用する。
熱可塑性樹脂の成形装置（１０）は、上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで成形する。上型（４０）は、耐熱性ガラスより成る上部コア（４５）を通して熱源部（３０）からふく射熱を下型（６０）に向け放射する。熱源部（３０）は、成形対象となる熱可塑性樹脂（Ａ）の物性に対応してふく射線の波長、振幅を調整する。

下型（６０）では、キャビティ（６５）に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂（Ａ）が投入され、上部ベース（２０）の熱源部（３０）からのふく射熱により熱可塑性樹脂（Ａ）が溶融される。そこで、上型（４０）と下型（６０）との間に溶融した熱可塑性樹脂（Ａ）を挟み込んで圧縮成形すると成形品が所定の形状になる。

熱可塑性樹脂（Ａ）の投入量は必要量より多めに設定され、余剰樹脂は樹脂漏洩ゲート（７０）から逃がすことになる。所定の型閉量及び型内圧力（キャビティ（６５）内の溶融樹脂の圧力）になったところで樹脂漏洩ゲート（７０）を閉じるとともに、熱源部（３０）を止め、熱可塑性樹脂（Ａ）が取出し可能な温度まで冷却したところで、上型（４０）と下型（６０）とを離して成形品を取出す。これらの工程を繰返して成形がなされる。

樹脂漏洩ゲート（７０）は、熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させる温度以上に保持させ、成形品の仕様や成形対象となる熱可塑性樹脂（Ａ）の物性に対応して、弁部材（７３）と駆動するシリンダ（７５）とにより余剰樹脂排出ゲート（７１）の開度が調節されることにより、型内圧力（キャビティ（６５）内の溶融樹脂の圧力）が調節される。

つまり、赤外線あるいはレーザー光線等のふく射線により熱可塑性樹脂（Ａ）を溶融させるので、設備は簡単で、操作も容易である。溶解温度もキャビティ（６５）内で熱可塑性樹脂（Ａ）が溶融して流動できる程度の最小必要な加熱ですむ。キャビティ（６５）内の熱可塑性樹脂（Ａ）は熱源部（３０）からのふく射熱がある限り温度低下をきたさず、通常の射出成形のように温度低下を気にする必要がない。また、キャビティ（６５）内の溶融熱可塑性樹脂（Ａ）を全体として圧縮するので、均一な樹脂密度となる。このため、ソリやねじれ等の不具合も発生しにくい。

冷却にしても、ふく射熱を与えながら微妙に冷却することも可能であるので、均等・微妙な成形が可能である。樹脂漏洩ゲート（７０）の位置や数も自由度があり、成形品に支障をきたすことがない。そもそも、溶融樹脂を移送する手段が不要であり、高圧も要しないので、装置が簡単かつ安価になる。

本発明にかかる熱可塑性樹脂の成形装置によれば、下型のキャビティに投入した熱可塑性樹脂をふく射熱で溶融させてから圧縮成形するようにしたので、高圧を要さず、樹脂密度も均一になり、しかも簡単な構成の装置を安価に提供することができる。

以下、図面に基づき本発明の好適な一実施の形態を説明する。
図１〜図３は本発明の一実施の形態を示している。
熱可塑性樹脂の成形装置１０は、上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで成形するものである。

上型４０は、石英ガラス等の耐熱性ガラスより成る上部コア４５を有するとともに、上部コア４５を通してふく射熱を放射する熱源部３０を備えた上部ベース２０に保持されて成る。上型４０には、型温調水路４１が穿設され、下型６０への接近を検出する近接センサ４２が設けられている。上部ベース２０は、支持ロッド２１、２１に上ベースプレート２５が支持されて成り、上ベースプレート２５には貫通孔２６が穿設され、上部ベース２０の上に熱源部３０が設置されている。

図３に示すように、熱源部３０は、上ベースプレート２５に設置された集光部材３３に赤外線ランプ３１および誘導ロッド３５を備えて成る。集光部材３３は内面が反射面３４をなしており、赤外線ランプ３１からの赤外線を誘導ロッド３５に導くようになっている。赤外線ランプ３１は、調節ねじ３２で集光部材３３に対する位置を調節可能に支持されている。赤外線ランプ３１は、成形対象となる熱可塑性樹脂Ａの物性に対応してふく射線の波長、振幅を可変である。

下型６０は、上型４０の上部コア４５を通した熱源部３０からのふく射熱を受けるキャビティ６５および、型温調水路６１を有して下部ベース５０に保持されるとともに、成形時に余剰樹脂を逃がす樹脂漏洩ゲート７０を備えて成る。

下部ベース５０は、昇降シリンダ５１に上ベースプレート５５を支持して成り、上ベースプレート５５の上に下型６０が設置されるようになっている。上ベースプレート５５は、支持ロッド２１に案内部材５６を介して嵌合している。

図２に示すように、樹脂漏洩ゲート７０は、熱可塑性樹脂Ａを溶融させる温度以上に保持するものであり、型内圧力を調節可能なよう、余剰樹脂排出ゲート７１の開度を調節する弁部材７３と弁部材７３を駆動するシリンダ７５とを備えている。

弁部材７３は、外筒７２により進退可能に支持され、弁部材７３の後端にシリンダ７５が連結されている。外筒７２には、バンドヒータ７４が設けられ、樹脂漏洩ゲート７０を樹脂溶融温度以上に保持するようになっている。余剰樹脂排出ゲート７１は、外部へ余剰樹脂を排出する余剰樹脂排出ポート７６に連通しており、また、樹脂漏洩ゲート７０の温度を検知する温度センサ７７が設けられている。

上記構成により、成形時には、下型６０のキャビティ６５に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂Ａを投入し、上部ベース２０の熱源部３０からのふく射熱により熱可塑性樹脂Ａを溶融させてから、上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで圧縮成形し、余剰樹脂は樹脂漏洩ゲート７０から逃がすことにより成形がなされる。

次に作用を説明する。
熱可塑性樹脂の成形装置１０は、上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで成形する。上型４０は、耐熱性ガラスより成る上部コア４５を通して熱源部３０からふく射熱を下型６０に向け放射する。熱源部３０は、成形対象となる熱可塑性樹脂Ａの物性に対応してふく射線の波長、振幅を調整する。

下型６０では、キャビティ６５に粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂Ａが投入され、上部ベース２０の熱源部３０からのふく射熱により熱可塑性樹脂Ａが溶融される。そこで、上型４０と下型６０との間に溶融した熱可塑性樹脂Ａを挟み込んで圧縮成形すると成形品が所定の形状になる。

熱可塑性樹脂Ａの投入量は必要量より多めに設定され、余剰樹脂は樹脂漏洩ゲート７０から逃がすことになる。所定の型閉量及び型内圧力（キャビティ６５内の溶融樹脂の圧力）になったところで樹脂漏洩ゲート７０を閉じるとともに、熱源部３０を止め、熱可塑性樹脂Ａが取出し可能な温度まで冷却したところで、上型４０と下型６０とを離して成形品を取出す。これらの工程を繰返して成形がなされる。

樹脂漏洩ゲート７０は、熱可塑性樹脂Ａを溶融させる温度以上を保持され、成形品の仕様や成形対象となる熱可塑性樹脂Ａの物性に対応して、弁部材７３と駆動するシリンダ７５とにより余剰樹脂排出ゲート７１の開度が調節されることにより、型内圧力が調節される。

図５〜図８を参照して、作用をさらに詳しく説明する。図５は、（ａ）から（ｄ）に成形の進行を順次示した説明図である。図６は、工程説明ブロック図である。図７は、工程流れ図である。図８は、工程タイミング図である。図７のステップの番号と、図８の下部に記載した数字とは対応している。また、図８において、（ａ）は型開閉のストロークを表し、（ｂ）は型開閉零近傍でのストロークを拡大して示したもの、（ｃ）は上下の型による型締力を示し、（ｄ）は型内の樹脂の内圧を示し、（ｅ）は樹脂漏洩ゲート７０の開度、（ｆ）は成形中の樹脂の温度変化を表している。

図５（ａ）は成形の準備の様子を示しており、昇降シリンダ５１により下型６０が下降して上型４０と下型６０とは離間している。樹脂漏洩ゲート７０では余剰樹脂排出ゲート７１が閉じられており、下型６０のキャビティ６５に粉・粒・バルク状の熱可塑性樹脂Ａが投入される。投入は周知の搬送手段によりなされる。図７は、スタートから樹脂投入までのステップである。

次いで、昇降シリンダ５１により下部ベース５０の上ベースプレート５５およびそれに設置された下型６０を上昇させると、図５（ｂ）の状態になる。図７のステップ１で型を閉じ、ステップ２の所定の型締力まで下型６０が上昇される。そこでステップ３で赤外線がふく射放射され、ステップ４で設定値まで昇温される。図６においては、「樹脂温度設定」で、熱可塑性樹脂Ａの性状に合わせて熱源部３０からの赤外線・レーザー光線等ふく射線の波長、振幅が設定され、上部コア４５から下型６０のキャビティ６５の熱可塑性樹脂Ａに照射される。

樹脂温度と設定温度とが比較され、設定温度以上になったら図７のステップ４からステップ５、ステップ６と次の工程に移り、図５（ｃ）の状態になる。図６では、「型内圧設定」で、昇降シリンダ５１に油圧が加えられ、所定値と比較し、樹脂漏洩ゲート７０を開くタイミングも決められる。そして、図７のステップ７で成形の終期に達し、ステップ８で樹脂漏洩ゲート７０の弁部材７３が後退され、余剰樹脂排出ゲート７１が開かれる。図６では、「型閉量設定」で近接センサ４２により微妙なストロークを見ながら工程が進められる。

図７のステップ７で成形の完了が確認されると、ステップ９で樹脂漏洩ゲート７０の余剰樹脂排出ゲート７１が閉じられ、ステップ１０で熱源部３０からのふく射線の放射も止められる。次いでステップ１１で樹脂温度の効果が確認されると、下部ベース５０および下型６０が下降され、ステップ１２で型締力が降下し、ステップ１３で上型４０と下型６０とが開き、図５（ｄ）の状態となり、成形品Ｐが取出される。そして、図５（ａ）の状態に戻り、前記工程を繰返せば、次々に成形品Ｐが生産される。

図４は本発明の他の実施の形態を示している。
本実施の形態では、ふく射線を平行に放射するようにした熱源部３０ａとしたものである。なお、前記の実施の形態と同種の部位には同一符号を付し重複した説明を省略する。

集光部材３３の反射面３４ａは、ふく射線を平行にして送出するよう構成されている。先の実施の形態の熱源部３０は、加熱対象が小さく、比較的高温を要する場合に適しており、本実施の形態は、加熱断面が大きく、あまり高温を要しないような場合に適している。

本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置を示す正面説明図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置の要部を示す断面説明図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置の熱源部を示す断面説明図である。 本発明の他の実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置の熱源部を示す断面説明図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置による成形工程を示す説明図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置による成形工程を示す工程説明ブロック図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置による成形工程を示す工程流れ図である。 本発明の一実施の形態に係る熱可塑性樹脂の成形装置による成形工程の工程タイミング図である。

符号の説明

Ａ…熱可塑性樹脂
Ｐ…成形品
１０…成形装置
２０…上部ベース
２１…支持ロッド
２５…上ベースプレート
２６…貫通孔
３０…熱源部
３１…赤外線ランプ
３２…調節ねじ
３３…集光部材
３４…反射面
３５…誘導ロッド
４０…上型
４１…型温調水路
４２…近接センサ
４５…上部コア
５０…下部ベース
５１…昇降シリンダ
５５…上ベースプレート
５６…案内部材
６０…下型
６１…型温調水路
６５…キャビティ
７０…樹脂漏洩ゲート
７１…余剰樹脂排出ゲート
７２…外筒
７３…弁部材
７４…バンドヒータ
７５…シリンダ
７６…余剰樹脂排出ポート
７７…温度センサ

Claims (5)

1. 上型と下型との間に溶融した熱可塑性樹脂を挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置であって、
   前記上型は、耐熱性ガラスより成る上部コアを有し、該上部コアを通してふく射熱を放射する熱源部を備えた上部ベースに保持され、
   前記下型は、前記上型の前記上部コアを通した前記熱源部からのふく射熱を受けるキャビティを有して下部ベースに保持され、
   前記下型のキャビティに粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂を投入し、前記上部ベースの熱源部からのふく射熱により該熱可塑性樹脂を溶融させてから、上型と下型との間に溶融した熱可塑性樹脂を挟み込んで圧縮成形することを特徴とする熱可塑性樹脂の成形装置。
2. 上型と下型との間に溶融した熱可塑性樹脂を挟み込んで成形する熱可塑性樹脂の成形装置であって、
   前記上型は、耐熱性ガラスより成る上部コアを有し、該上部コアを通してふく射熱を放射する熱源部を備えた上部ベースに保持され、
   前記下型は、前記上型の前記上部コアを通した前記熱源部からのふく射熱を受けるキャビティを有して下部ベースに保持されるとともに、成形時に余剰樹脂を逃がす樹脂漏洩ゲートを備え、
   前記下型のキャビティに粉末またはペレット状の熱可塑性樹脂を投入し、前記上部ベースの熱源部からのふく射熱により該熱可塑性樹脂を溶融させてから、上型と下型との間に溶融した熱可塑性樹脂を挟み込んで圧縮成形し、余剰樹脂は前記樹脂漏洩ゲートから逃がすようにしたことを特徴とする熱可塑性樹脂の成形装置。
3. 前記熱源部は、成形対象となる熱可塑性樹脂の物性に対応してふく射線の波長、振幅を可変としたことを特徴とする請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂の成形装置。
4. 前記樹脂漏洩ゲートは、熱可塑性樹脂を溶融させる温度以上を保持するものであり、型内圧力を調節可能であることを特徴とする請求項２に記載の熱可塑性樹脂の成形装置。
5. 前記樹脂漏洩ゲートは、熱可塑性樹脂を溶融させる温度以上を保持するものであり、型内圧力を調節可能なよう、余剰樹脂排出ゲートの開度を調節する弁部材と該弁部材を駆動するシリンダとを備えていることを特徴とする請求項２または４に記載の熱可塑性樹脂の成形装置。
   
   
   

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