JP2004202970A - 金型回転式圧縮成形方法およびその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】密着度の極めて高い複数の樹脂からなる成形品を連続的に成形する。
【解決手段】回転盤２の周方向に所定の間隔をおいて複数個の金型３を配列し、回転盤２を回転させることにより、金型３を周回移動させる。そして、第１可塑化装置４Ａに対向する位置で１次樹脂を投入し、また、型締め位置で型締めして１次樹脂を圧縮する。その後、設定角度回転する間、型締め状態を継続して１次樹脂を冷却し、第２可塑化装置４Ｂに対向する位置で型開きするとともに、移動コア３３を退避させ、２次樹脂を投入する。また、型締め位置で型締めして２次樹脂を圧縮する。その後、設定角度回転する間、型締め状態を継続して２次樹脂を冷却し、第１可塑化装置４Ａの直前の取出し位置で型開きし、１次樹脂および２次樹脂からなる成形品を取り出す。また、第１可塑化装置４Ａに対向する位置で移動コア３３を進出させる。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金型回転式圧縮成形方法およびその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プラスチックの成形方法として、圧縮成形法が広く知られている。
【０００３】
使用される材料によって、熱硬化性樹脂の圧縮成形方法と、熱可塑性樹脂の圧縮成形方法とがある。
【０００４】
より一般的な熱硬化性樹脂の圧縮性形方法では、成形材料を加熱した金型のキャビティに充填した後、金型を閉じて加熱加圧し、次いで、成形材料を硬化させた後に成形品を取り出すものであるが、成形材料を硬化させるのは熱などによる架橋反応に依存するため、成形時間が長くかかるという欠点がある。
【０００５】
熱可塑性樹脂の圧縮成形方法では、加熱溶融した成形材料を冷却された金型のキャビティに充填した後、金型を閉じて加圧冷却し、成形材料を冷却固化させた後に成形品を取り出すものである。この場合、熱硬化性樹脂の圧縮成形方法に比べて、架橋反応を伴わないので成形時間が短くてすむ利点があるが、溶融した成形材料を型締めして流動性を与えることから、射出成形法のように、密閉された空間に溶融樹脂を圧入する方法に比較して、樹脂流動の制御が困難である。このため、射出成形法のような精密な多数個取りができず、製品にならない部分、いわゆる「ミミ」を作っておいて製品部に樹脂を充填させた後、製品部を取り出す際に「ミミ」部分を切り捨てるといった工夫が必要となり、生産性が低いという欠点がある。
【０００６】
このような観点から、生産性を向上させた金型回転式圧縮成形が提案されている。すなわち、金型回転式圧縮成形装置１１は、図６および図７に示すように、回転可能な回転盤１２と、回転盤１２の回転軸を中心に周方向に所定の間隔をおいて複数個配列され、下型１３１および下型１３１に対して型開き、型締め可能な上型１３２からなる金型１３と、回転盤１２に近接して配設され、樹脂を可塑化するとともに、可塑化された樹脂を定量供給可能な可塑化装置１４と、から構成されている。
【０００７】
そして、回転盤１２を回転させ、一の金型１３が可塑化装置１４に対向する位置において、上型１３２を型開きした状態で可塑化装置１４から設定量の樹脂Ｊを下型１３１に投入し（図８（ａ）参照）、次いで、回転盤１２を設定角度回転させた型締め位置において、上型１３２を型締めして下型１３１との間で樹脂Ｊを圧縮し（図８（ｂ）参照）、その後、金型１３が可塑化装置１４の直前位置に達するまでの間、上型１３２の型締めを継続して賦形された樹脂Ｊを冷却し、可塑化装置１４の直前の取出し位置において、上型１３２を型開きして成形品Ｓを取り出す（図８（ｃ）参照）。
【０００８】
このような一連の工程が各金型１３について順次行われるものである（例えば、特許文献１参照）。
【０００９】
【特許文献１】
特公平１−５５９７３号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、前述した金型回転式圧縮成形は、射出成形に優るとも劣らない生産性を有しているものの、比較的複雑な製品、例えば、複数の樹脂からなる成形品を成形することはできないものであった。
【００１１】
なお、異なる種類の樹脂からなる成形品を成形する成形法としては、インサート成形が知られているが、完全に固化した一方の成形品を金型に配置して、他方の溶融樹脂を射出充填して成形するものであることから、一方の樹脂と他方の樹脂は、完全には融着することがなく、密着度は必ずしも高くない。したがって、使用条件や使用環境、あるいは、経時変化によって、両者が分離する可能性がある。また、成形ラインが複数に跨がることから、生産効率の低下を避けることはできない。
【００１２】
また、インサート成形の場合、一方の樹脂の表面だけ固化させ、内部は未固化状態にするには、一の樹脂を一旦溶融状態にしなければならないので、加熱装置が必要になる他、溶融状態の一の樹脂の形状を保持しつつ、位置決めしてインサートするのは、非常に困難である。
【００１３】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、密着度の極めて高い複数の樹脂からなる成形品を効率よく連続的に成形することのできる金型回転式圧縮成形方法およびその装置を提供するものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の金型回転式圧縮成形方法は、周方向に間隔をおいて配列された複数個の金型を回転させ、一の投入位置において、一の樹脂に対応するキャビティを形成して金型に一の樹脂を投入する一方、一の型締め位置において、金型を型締めして一の樹脂を圧縮し、その後、設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された一の樹脂を冷却し、さらに、他の投入位置において、賦形された一の樹脂を保持して金型を型開きするとともに、一の樹脂に対応するキャビティとは異なるキャビティを形成して金型に他の樹脂を投入し、他の型締め位置において、賦形された一の樹脂を保持する金型を型締めして他の樹脂を圧縮し、その後、設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された他の樹脂を冷却し、さらに、取出し位置において、金型を型開きして賦形された一の樹脂および他の樹脂からなる成形品を取り出すことを特徴とするものである。
【００１５】
本発明によれば、周方向に所定の間隔をおいて配列された複数個の金型を回転させる。そして、金型が一の投入位置に到達すれば、一の樹脂に対応するキャビティを形成して金型に一の樹脂を投入する。次いで、金型を回転させ、一の型締め位置に到達すれば、金型を型締めして一の樹脂を圧縮する。その後、金型を設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された一の樹脂を冷却する。さらに、金型を回転させ、他の投入位置に到達すれば、賦形された一の樹脂を保持して金型を型開きするとともに、一の樹脂に対応するキャビティとは異なるキャビティを形成して金型に他の樹脂を投入する。次いで、金型を回転させ、他の型締め位置に到達すれば、賦形された一の樹脂を保持する金型を型締めして他の樹脂を圧縮する。その後、金型を設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された他の樹脂を冷却する。さらに、金型を回転させ、取出し位置に到達すれば、金型を型開きして賦形された一の樹脂および他の樹脂からなる成形品を取り出す。以後、このような一連の作業が再び順次行われる。
【００１６】
ここで、一の樹脂は、冷却工程において、表面は固化されるものの、成形品内部は未固化状態であり、他の樹脂を充填した場合、固化した一の樹脂の表面を溶融させ、他の樹脂の圧縮時、一の樹脂と互いに融着して一体化される。
【００１７】
この結果、複数の材料を同一の金型で表面だけ固化するように冷却時間や金型温度などを適正化し、順次成形することにより、密着度の極めて高い、一の樹脂と他の樹脂からなる成形品を効率よく連続的に成形することができる。
【００１８】
また、本発明の金型回転式圧縮成形装置は、回転可能な回転盤と、回転盤の回転軸を中心に周方向に間隔をおいて配列された複数個の金型と、回転盤に近接して配設され、樹脂を可塑化するとともに、可塑化された樹脂を定量供給可能な複数個の可塑化装置と、から構成され、前記各金型は、相互に型締め、型開き可能な下型および上型と、型締めした下型および上型によって形成されるキャビティに進退自在な少なくとも１個以上の移動コアと、からなり、各金型が各可塑化装置に対向する位置に到達した際、各可塑化装置からそれぞれ投入される一の樹脂および他の樹脂にそれぞれ対応するキャビティを形成するように、移動コアが進退することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明によれば、金型回転式圧縮成形装置を構成する金型が、相互に型締め、型開き可能な下型および上型と、型締めした下型および上型によって形成されるキャビティに出没自在な少なくとも１個以上の移動コアと、からなり、また、可塑化装置が複数設けられたことにより、金型が各可塑化装置に対向した際、金型は、移動コアを進退させて、各可塑化装置からそれぞれ供給される樹脂に対応するキャビティを形成することができる。
【００２０】
この結果、一の可塑化装置から投入される一の樹脂および他の可塑化装置から投入される他の樹脂を一体化して密着度の極めて高い成形品を効率よく連続的に成形することができる。
【００２１】
【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。
【００２２】
図１および図２には、本発明の金型回転式圧縮成形装置１の一実施形態が示されている。
【００２３】
この金型回転式圧縮成形装置１は、間欠的に回転可能な回転盤２と、回転盤２の回転軸を中心に周方向に所定の間隔をおいて複数個配列された金型３と、回転盤２に近接して配設され、１次樹脂Ｊ１を可塑化するとともに、可塑化された１次樹脂Ｊ１を定量供給可能な第１可塑化装置４Ａと、回転盤２に近接して配設され、２次樹脂Ｊ２を可塑化するとともに、可塑化された２次樹脂Ｊ２を定量供給可能な第２可塑化装置４Ｂと、から構成されている。
【００２４】
ここで、回転盤１の回転速度や金型３の個数などは、成形品Ｓの成形サイクルを考慮して設定される。
【００２５】
また、１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２としては、異なる樹脂材料であってもよいし、同一材料であって透明を含む色の異なる材料であってもよい。
【００２６】
そして、金型３は、回転盤２に固定された下型３１と、下型３１に対して型開き、型締め可能な上型３２と、下型３１および下型３１に対して型締めされた上型３２によって形成されるキャビティ内に出没するように、下型３１に摺動自在に嵌挿された第１移動コア３３と、第１移動コア３３を支持する第１支持コア３４と、からなり、第１支持コア３４は、詳細には図示しないが、回転盤２に対して、第１移動コア３３をキャビティ内へ突出する位置と、キャビティから退避した位置との間を進退できるようになっている。
【００２７】
なお、金型３は、一定温度に調整されている。
【００２８】
次に、このように構成された金型回転式圧縮成形装置１による成形方法を説明する。
【００２９】
まず、回転盤２が回転し、回転盤２に搭載された一の金型３が第１可塑化装置４Ａと対向する位置に到達したとき、上型３２は、下型３１に対して型開きしており、かつ、第１支持コア３４は、第１移動コア３３が下型３１から突出するように、進出している。そして、この状態において、第１可塑化装置４Ａから設定量の１次樹脂Ｊ１を下型３１に投入する（図３（ａ）参照）。
【００３０】
次いで、回転盤２が設定角度回転し、図１において、金型３が第１型締め位置に到達したとき、下型３１に対して上型３２を型締めして１次樹脂Ｊ１を圧縮し、下型３１、下型３１から突出された第１移動コア３３および上型３２によって形成されるキャビティに対応する形状に賦形する（図３（ｂ）参照）。その後、回転盤２が回転し、金型３が第２可塑化装置４Ｂに対向する位置に達するまでの間、上型３２の型締めを継続して賦形された１次樹脂Ｊ１を冷却する。
【００３１】
さらに、回転盤２が回転し、金型３が第２可塑化装置４Ｂに対向する位置に到達すれば、賦形された１次樹脂Ｊ１を保持しつつ、下型３１に対して上型３２を型開きする（図３（ｃ）参照）。さらに、第１支持コア３４を後退させ、第１移動コア３３を下型３１から退避した位置に支持した後、第２可塑化装置４Ｂから設定量の２次樹脂Ｊ２を下型３１に投入する（図３（ｄ）参照）。
【００３２】
次いで、回転盤２が設定角度回転し、図１において、金型３が第２型締め位置に到達したとき、下型３１に対して賦形された１次樹脂Ｊ１を保持しつつ上型３２を型締めして２次樹脂Ｊ２を圧縮し、上型３２に保持された１次樹脂Ｊ１、下型３１から退避した第１移動コア３３および上型３２によって形成されるキャビティに対応する形状に賦形する（図３（ｅ）参照）。
【００３３】
この際、賦形された１次樹脂Ｊ１は、金型３によって保持されており、冷却工程によって表面は固化しているものの、内部は完全には固化していない状態にあり、したがって、上型３２の型締めにより、２次樹脂Ｊ２は、１次樹脂Ｊ１に融着し、両者は一体化される。
【００３４】
その後、回転盤２が回転し、金型３が第１可塑化装置４Ａの直前位置に達するまでの間、上型３２の型締めを継続して成形品形状に賦形された１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２を冷却する。
【００３５】
さらに、回転盤２が回転し、金型３が第１可塑化装置４Ａの直前の取出し位置に到達すれば、下型３１に対して上型３２を型開きし、成形品形状に賦形された１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２からなる成形品Ｓを取り出すことができる（図３（ｆ）参照）。
【００３６】
そして、回転盤２が回転し、第１可塑化装置４Ａに対向する位置に金型３が到達すれば、第１支持コア３４が下型３１に対して進出し、第１移動コア３３を下型３１から突出させ、前述した一連の作業が再び順次行われる。
【００３７】
このような一連の工程は、各金型３についても行われる。
【００３８】
この結果、融着して一体化した１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２からなる成形品Ｓを効率よく連続的に成形することができる。
【００３９】
ところで、前述した実施形態においては、２次樹脂Ｊ２の肉厚が１次樹脂Ｊ１の肉厚と同一であるため、下型３１に対して第１移動コア３３を突出させ、あるいは、下型３１のキャビティ面と連続する平面を形成する位置に退避させることにより、対応することができる。
【００４０】
しかしながら、１次樹脂Ｊ１と２次樹脂Ｊ２との厚みが異なる場合には、それぞれに対応するキャビティを形成する必要がある。
【００４１】
以下、１次樹脂Ｊ１と２次樹脂Ｊ２との厚みが異なる成形品Ｓを成形する場合の金型回転式圧縮成形装置１について、図４および図５に基づいて説明する。
【００４２】
この金型回転式圧縮成形装置１は、図１に示したように、間欠的に回転可能な回転盤２と、回転盤２の回転軸を中心に周方向に所定の間隔をおいて複数個配列された金型３と、回転盤２に近接して配設され、１次樹脂Ｊ１を可塑化するとともに、可塑化された１次樹脂Ｊ１を定量供給可能な第１可塑化装置４Ａと、回転盤２に近接して配設され、２次樹脂Ｊ２を可塑化するとともに、可塑化された２次樹脂Ｊ２を定量供給可能な第２可塑化装置４Ｂと、から構成されている。
【００４３】
そして、金型３は、回転盤２に固定された下型３１と、下型３１に対して型開き、型締め可能な上型３２と、下型３１および下型３１に対して型締めされた上型３２によって形成されるキャビティ内に出没するように、下型３１に対して摺動自在に嵌挿された第１移動コア３３および第２移動コア３５と、第１移動コア３３および第２移動コア３５をそれぞれ支持する第１支持コア３４および第２支持コア３６と、からなり、第１支持コア３４および第２支持コア３６は、回転盤２に対して、第１移動コア３３および第２移動コア３５をそれぞれキャビティ内へ突出する位置と、キャビティから退避した位置との間を進退できるようになっている。
【００４４】
次に、このように構成された金型回転式圧縮成形装置１による成形方法を説明する。
【００４５】
まず、回転盤２が回転し、回転盤２に搭載された一の金型３が第１可塑化装置４Ａと対向する位置に到達したとき、上型３２は、下型３１に対して型開きしており、かつ、第１支持コア３４および第２支持コア３６は、第１移動コア３３および第２移動コア３５がそれぞれ下型３１に対して突出するように、進出している。そして、この状態において、第１可塑化装置４Ａから設定量の１次樹脂Ｊ１を下型３１に投入する（図５（ａ）参照）。
【００４６】
次いで、回転盤２が設定角度回転し、金型３が第１型締め位置に到達したとき、下型３１に対して上型３２を型締めして１次樹脂Ｊ１を圧縮し、下型３１、下型３１からそれぞれ突出された第１移動コア３３、第２移動コア３５および上型３２によって形成されるキャビティに対応する形状に賦形する（図５（ｂ）参照）。その後、回転盤２が回転し、金型３が第２可塑化装置４Ｂに対向する位置に達するまでの間、上型３２の型締めを継続して賦形された１次樹脂Ｊ１を冷却する。
【００４７】
さらに、回転盤２が回転し、金型３が第２可塑化装置４Ｂに対向する位置に到達すれば、賦形された１次樹脂Ｊ１を保持しつつ、下型３１に対して上型３２を型開きする（図５（ｃ）参照）。さらに、第１支持コア３４および第２支持コア３６をそれぞれ後退させて、第１移動コア３３および第２移動コア３５を下型３１に対して退避した位置に支持した後、第２可塑化装置４Ｂから設定量の２次樹脂Ｊ２を下型３１に投入する（図５（ｄ）参照）。
【００４８】
この際、第１移動コア３３および第２移動コア３５は、連続する平面を形成する位置に移動する。
【００４９】
次いで、回転盤２が設定角度回転し、金型３が第２型締め位置に到達したとき、下型３１に対して賦形された１次樹脂Ｊ１を保持しつつ上型３２を型締めして２次樹脂Ｊ２を圧縮し、上型３２に保持された１次樹脂Ｊ１、下型３１から退避した第１移動コア３３、第２移動コア３５および上型３２によって形成されるキャビティに対応する形状に賦形する（図５（ｅ）参照）。
【００５０】
この際、賦形された１次樹脂Ｊ１は、金型３によって保持されており、冷却工程によって表面は固化しているものの、内部は完全には固化していない状態にあり、したがって、上型３２の型締めにより、２次樹脂Ｊ２は、１次樹脂Ｊ１に融着し、両者は一体化される。
【００５１】
その後、回転盤２が回転し、金型３が第１可塑化装置４Ａの直前位置に達するまでの間、上型３２の型締めを継続して成形品形状に賦形された１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２を冷却する。
【００５２】
さらに、回転盤２が回転し、金型３が第１可塑化装置４Ａの直前の取出し位置に到達すれば、下型３１に対して上型３２を型開きし、成形品形状に賦形された１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２からなる成形品Ｓを取り出すことができる（図５（ｆ）参照）。
【００５３】
そして、回転盤２が回転し、第１可塑化装置４Ａに対向する位置に金型３が到達すれば、第１支持コア３４および第２支持コア３６がそれぞれ下型３１に対して進出し、第１移動コア３３および第２移動コア３５を下型３１から突出させ、前述した一連の作業が再び順次行われる。
【００５４】
このような一連の工程は、各金型３についても行われる。
【００５５】
したがって、１次樹脂Ｊ１と２次樹脂Ｊ２との厚みが異なる場合であっても、それぞれに対応するキャビティを形成することにより、融着して一体化した１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２からなる成形品Ｓを効率よく連続的に成形することができる。
【００５６】
なお、前述した実施形態においては、回転盤２に下型３１を固定し、下型３１に対して上型３２を昇降させて型締め、型開きする金型３を例示したが、上型３２を固定し、上型３２に対して下型３１を昇降させるようにしてもい。
【００５７】
また、１次樹脂Ｊ１および２次樹脂Ｊ２からなる成形品Ｓを成形する場合を説明したが、３次樹脂、もしくは、それ以上の樹脂を投入可能な可塑化装置を設けるとともに、３次樹脂、もしくは、それ以上の樹脂に対応するキャビティを形成するように、移動コアを設けることにより、３次樹脂、もしくは、それ以上の樹脂を用いて成形品を成形することもできる。
【００５８】
さらに、金型３を間欠的に回転させる方式に変えて、連続的に回転させてもよく、また、可変速で回転させるようにしてもよい。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、複数の樹脂が互いに融着して密着度の極めて高い成形品を効率よく連続的に成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の金型回転式圧縮成形装置の一実施形態の概略を示す平面図である。
【図２】図１の金型回転式圧縮成形装置の各金型を示す断面図である。
【図３】図１の金型回転式圧縮成形装置による成形サイクルを説明する工程図である。
【図４】金型回転式圧縮成形装置の金型の変形例を示す断面図である。
【図５】図４の金型による金型回転式圧縮成形装置による成形サイクルを説明する工程図である。
【図６】従来の金型回転式圧縮成形装置の概略を示す平面図である。
【図７】図６の金型回転式圧縮成形装置の各金型を示す断面図である。
【図８】図６の金型回転式圧縮成形装置による成形サイクルを説明する工程図である。
【符号の説明】
１ 金型回転式圧縮成形装置
２ 回転盤
３ 金型
３１ 下型
３２ 上型
３３，３５ 移動コア
３４，３６ 支持コア
４Ａ，４Ｂ 可塑化装置
Ｊ１，Ｊ２ 樹脂
Ｓ 成形品

Claims (2)

1. 周方向に間隔をおいて配列された複数個の金型を回転させ、一の投入位置において、一の樹脂に対応するキャビティを形成して金型に一の樹脂を投入する一方、一の型締め位置において、金型を型締めして一の樹脂を圧縮し、その後、設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された一の樹脂を冷却し、さらに、他の投入位置において、賦形された一の樹脂を保持して金型を型開きするとともに、一の樹脂に対応するキャビティとは異なるキャビティを形成して金型に他の樹脂を投入し、他の型締め位置において、賦形された一の樹脂を保持する金型を型締めして他の樹脂を圧縮し、その後、設定角度回転する間、金型の型締め状態を継続して賦形された他の樹脂を冷却し、さらに、取出し位置において、金型を型開きして賦形された一の樹脂および他の樹脂からなる成形品を取り出すことを特徴とする金型回転式圧縮成形方法。
2. 回転可能な回転盤と、回転盤の回転軸を中心に周方向に間隔をおいて配列された複数個の金型と、回転盤に近接して配設され、樹脂を可塑化するとともに、可塑化された樹脂を定量供給可能な複数個の可塑化装置と、から構成され、前記各金型は、相互に型締め、型開き可能な下型および上型と、型締めした下型および上型によって形成されるキャビティに進退自在な少なくとも１個以上の移動コアと、からなり、各金型が各可塑化装置に対向する位置に到達した際、各可塑化装置からそれぞれ投入される一の樹脂および他の樹脂にそれぞれ対応するキャビティを形成するように、移動コアが進退することを特徴とする金型回転式圧縮成形装置。

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