JP2006341536A - 注入成形金型及びこの金型を用いる成形品の製造法 - Google Patents

Abstract

【課題】注入成形のシール部材の劣化抑制により、シール部材交換工数と費用低減を図ると共に成形不良も少なくできる注入成形金型を提供する。
【解決手段】樹脂注入路８を備えた第１金型１と、第１金型１と協動して成形キャビティ５を形成する第２金型２で構成する。第１金型１の内周面と第２金型２の外周面が嵌り合う構造であり、前記内周面と外周面の摺り合せ面には、第１シール部材３を備える。また、第１金型１と第２金型２のパーティング面には、成形キャビティを取囲む第２シール部材４を備える。第１シール部材３は、型締め時に摺り合せ面に当接し、第２シール部材４より早くシール機能を発揮する。第１シール部材３と第２シール部材４で挟まれた領域に、空気吸引用通路７が開口している。第１シール部材３のシール機能発揮段階で空間内の空気を吸引し、第２シール部材４のシール機能発揮段階で液状樹脂６を注入する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、注入成形金型と、この金型を用いる樹脂成形品の製造法に関する。

注入成形は、成形キャビティに必要に応じて補強繊維基材やインサート物を配置し、この成形キャビティを減圧状態にしてから、成形キャビティに液状樹脂を注入して加熱硬化させ、所定の成形品を製造する。成形キャビティは、樹脂注入路を備えた第１金型と、第１金型と協動する第２金型により構成され、型締めにより形成された成形キャビティを減圧状態にするために、次のような構造が採用されている（特許文献１）。

図３に示すように、第１金型１と第２金型２のパーティング面には、成形キャビティ５を取囲む第１シール部材３と、第１シール部材３より内側に位置して成形キャビティ５を取囲む第２シール部材４を備え、第１シール部材３と第２シール部材４で挟まれた領域に、第１金型１又は第２金型２に備えた空気吸引用通路７が開口している。

注入成形に当たっては、まず、第１シール部材３が第１金型１と第２金型２パーティング面に当接するまで型締めをし（第１段階）、樹脂注入路８を閉じた状態で空気吸引用通路７から成形キャビティ５内の空気を吸引して、成形キャビティ５を減圧状態にする。さらに、型締めを進めて、第２シール部材４を第１金型１と第２金型２のパーティング面に当接させる（第２段階）。第２段階においては、第１シール部材３は、第１段階より大きく圧縮変形される。その後に、樹脂注入路８を開いて成形キャビティ５に液状樹脂６を注入し、加熱により樹脂を硬化させる。成形キャビティ５には、補強繊維基材９、インサート物１０が、必要に応じ適宜配置される。

特開２００３−０９４４５９号公報

上記のように、従来の注入成形金型では、第２段階において、第２シール部材を第１金型と第２金型のパーティング面に当接させると、第１シール部材が大きく変形する。成形の都度、この大きな変形が繰返されるので、第１シール部材の劣化が早まり、交換頻度が高くなり部材交換工数と部材費用が多く発生する。そのため、第１シール部材を所定以上の押圧力を受けると変形ないしは後退するバックアップ部材で支持して第１シール部材の変形を緩和させる手段や、第１シール部材を第１金型と第２金型のパーティング面に当接させる型締めだけ行ない、第１シール部材で取囲まれた空間の空気を吸引した後、バックアップ部材で支持された第２シール部材を進出させて、第１金型と第２金型のパーティング面に当接させるようにする手段で第１部材の劣化を遅らせることが考えられる。しかし、これらの手段は、金型構造がより複雑になり、金型コスト上昇や動作不良、気密性の悪化等の不具合が発生する心配がある。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、金型構造や部材点数を変えることなく第１シール部材の劣化を遅らせ、保守保全の工数を低減することである。また、この金型を用いる樹脂成形品の製造法を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明に係る注入成形金型は、樹脂注入路を備えた第１金型と、前記第１金型と協動して成形キャビティを形成する第２金型で構成されるが、次の点に特徴を有する。
すなわち、前記成形キャビティの外側において前記第１金型の内周面と第２金型の外周面が嵌り合う構造となっており、前記内周面と外周面との摺り合せ面に第１シール部材を備える。さらに、前記第１金型と第２金型のパーティング面に前記成形キャビティを取囲む第２シール部材を備える。
そして、前記第１金型と第２金型の型締め時、前記第１シール部材は、第１金型と第２金型の摺り合せ面に当接して第２シール部材より早くシール機能を発揮するものとする。また、前記第２シール部材は、第１金型と第２金型のパーティング面に当接して第１シール部材より遅れてシール機能を発揮するものとする。前記第１シール部材と第２シール部材で挟まれた領域には、第１金型又は第２金型に備えた空気吸引用通路が開口している。

上記において、「成形キャビティの外側において前記第１金型の内周面と第２金型の外周面が嵌り合う構造」は、「成形キャビティの外側において前記第１金型の外周面と第２金型の内周面が嵌り合う構造」としてもよい。

上記金型を用いる樹脂成形品の製造は、次のように実施する。
まず、第１シール部材が第１金型と第２金型の摺り合せ面に当接するまで型締めをする（第１段階）。樹脂注入路は閉じてある。これにより、第１シール部材で取囲まれた成形キャビティを含む空間が密閉される。この状態で、空気吸引用通路から成形キャビティ内の空気を吸引して、成形キャビティを減圧状態にする。その後、さらに型締めをし、第２シール部材を第１金型と第２金型のパーティング面に当接させる（第２段階）。この操作で、第２シール部材で取囲まれた成形キャビティを含む空間が、第１シール部材で取囲まれた空間の内側で隔離された空間となる。この状態を保ちながら、樹脂注入路を開き、液状樹脂を成形キャビティに注入して成形を行なう。

上述したように、本発明に係る注入成形金型は、第１シール部材が第１金型と第２金型の摺り合せ面に位置している。従って、型締めの第１段階と第２段階で、第１シール部材に加わる圧縮力は変わらない。その結果、成形キャビティ内の空気を吸引するに当たって必要としている第１シール部材の劣化を抑えることができ、部材の交換作業工数と部材費用を低減することができる。

成形キャビティに注入した液状樹脂は、第２シール部材で取囲まれた空間内にとどまり、第１シール部材と第２シール部材で挟まれた領域まで流入することはない。液状樹脂が空気吸引用通路まで達することがないのは勿論であり、金型の清掃は、主として、第２シール部材で取囲まれた内側領域に対して実施すればよい。
さらに、成形キャビティ減圧時のキャビティ容積を任意に設定できることにより、補強繊維基材等の減圧乾燥を効率よく行え、成形不良の低減や成形サイクル短縮を図ることができる。

本発明の実施の形態を図１及び図２を参照しながら説明する。
上述したように、本発明に係る注入成形金型は、樹脂注入路８を備えた第１金型１と、第１金型１と協働して成形キャビティ５を形成する第２金型２で構成される。前記成形キャビティ５の外側において前記第１金型１の内周面と第２金型２の外周面が嵌り合う構造となっている。具体的には、第１金型１のスカート状部の内周面と第２金型２の外周面が嵌り合う構造である。前記内周面と外周面と摺り合せ面に第１シール部材３が配置される。さらに、その内側で、第１金型と第２金型のパーティング面に成形キャビティ５を取囲むように第２シール部材４が配置される。第１シール部材３と第２シール部材４で挟まれた領域には、第１金型１又は第２金型２に備えた空気吸引用通路７が開口している（図１は、第１金型１に空気吸引用通路７を配置した状態を示している）。

ここで、第１シール部材３は、型締めに際して、第１金型１と第２金型２が嵌り合った段階で、第１金型１と第２金型２の摺り合せ面に当接するものであり、第２シール部材４より早くシール機能を発揮する。さらに型締めを進めると、第２シール部材４は、第１金型１と第２金型２のパーティング面に当接して、第１シール部材３より遅れてシール機能を発揮する。第１シール部材３と第２シール部材４は、例えば、シリコーンゴム等のゴム状弾性体からなるリングであり、それぞれ第２金型２の外周摺り合せ面とパーティング合せ面に設けた凹陥溝に位置決めされる。

上記の注入成形金型を用いて、以下のように成形を実施する。
まず、第１シール部材３が、第１金型１と第２金型２の摺り合せ面に当接するまで型締めをする（第１段階）。この時、樹脂注入路８は閉じてあるので液状樹脂６（架橋ポリアミノアミド、エポキシ樹脂等）は流入せず、第１シール部材３で取囲まれた成形キャビティ５を含む空間が密閉される。第２シール部材４が未だ第１金型１と第２金型２のパーティング面に当接していない状態で、空気吸引通路７から成形キャビティ５内の空気を吸引して、成形キャビティ５を減圧状態にする（図１）。尚、成形キャビティ５には、必要に応じて事前に、補強繊維基材９やインサート物１０が配置される。

その後さらに型締めを進め、第２シール部材４を第１金型１と第２金型２のパーティング面に当接させ、弾性変形により密着させる（第２段階）。この操作により、第１シール部材３で取囲まれた内側に、第２シール部材４で取囲まれた、成形キャビティ５を含む密閉された空間がもう一つできる。この状態を保ちながら、樹脂注入路８を開いて液状樹脂６を成形キャビティ５に注入する（図２）。加熱により液状樹脂６を硬化させ、所定の成形を行なう。第１シール部材３は、第１金型１と第２金型２の摺り合せ面に配置されているので、第２段階の型締めで第１シール部材３がさらなる圧縮力を受けることはない。

成形キャビティ５内は減圧状態にあるので、液状樹脂６の注入は良好に行なわれる。成形キャビティ５を満たした後の余剰の液状樹脂６は、第２シール部材４で堰き止められるので、第２シール部材４で取囲まれた空間の外側にある第１シール部材３で取囲まれた領域にまで流入することはない。液状樹脂６が空気吸引用通路７まで達することがないのは勿論である。

上記のとおりであるので、第２段階において第１シール部材３が大ききく変形することは回避され、第１シール部材３の劣化が軽減される。第１シール部材３の交換頻度が少なくなり、部材交換工数と部材費用の低減を図ることができる。
第１シール部材３をバックアップ部材によって支持したり、第２シール部材４を進出・後退させるといった金型構造複雑化、金型コスト上昇、金型動作不良及び気密性悪化等の不具合を招く手段ををとらずに、所期の課題を達成できる。

上述した発明の実施の形態において、第１金型１と第２金型２の摺り合せ面を型締め方向に長く取ると、第１シール部材３が第１金型１と第２金型２の摺り合せ面に当接する型締め位置と、第２シール部材４が第１金型１と第２金型２のパーティング面に当接する型締め位置との差を大きくとることができる。すなわち、成形キャビティ５内を減圧する時の密閉空間容積を大きく設定できることになる。このことは、成形キャビティ５内に事前に補強繊維基材９等を配置する場合に、型締めによる補強繊維基材９の圧縮度が低い状態で、その減圧乾燥を行なえることを意味する。
補強繊維基材９の減圧乾燥は、補強繊維基材９の残留油水分等を除去し、液状樹脂６の補強繊維基材９への含浸不足といった成形不良要因を取り除くことが目的である。補強繊維基材９の圧縮度が低い状態でその減圧乾燥を行なうことにより、残留油水分等の除去効率が良くなり、成形不良の低減や成形サイクル短縮を図ることができる。

実施例１
上記発明の実施の形態において、第１金型の内周面と第２金型の外周面が嵌り合い、第１シール部材３と第２シール部材４を、それぞれ第２金型２の摺り合せ面とパーティング面に設けた凹陥溝に位置決めする構造の注入成形金型を製作した（図１、２に示した構造に相当）。両シール部材には、シリコーンゴムからなる断面形状が円であるＯリングを使用した。

実施例２
第１シール部材３の材質をフッ素ゴムとする以外は実施例１と同様とした。

従来例１
図３に示した構造に相当する従来の注入成形金型で、第１シール部材３と第２シール部材４を、それぞれ第２金型２のパーティング面に設けた凹陥溝に位置決めする構造の注入成型金型を製作した。両シール部材には、フッ素ゴムからなる断面形状が円であるＯリングを使用した。

上記各例の注入成形金型を用い、注入成形を実施し、第１シール部材３の寿命を調査した。表１にその結果を示す。寿命値は成形可能ショット回数とし、成形不可能な状態とは、第１シール部材３の破損もしくは劣化により、成形キャビティ減圧時のキャビティ内圧力が１．３kPa以下である状態を５秒以上維持できなくなるときとした。

本発明に係る注入成形金型の実施の形態を示し、成形キャビティに液状樹脂を注入する前段階の断面説明図である。 本発明に係る注入成形金型の実施の形態を示し、成形キャビティに液状樹脂を注入する段階の断面説明図である。 従来の注入成形金型の断面説明図である。

符号の説明

１は、第１金型
２は、第２金型
３は、第１シール部材
４は、第２シール部材
５は、成形キャビティ
６は、液状樹脂
７は、空気吸引用通路
８は、樹脂注入路
９は、補強繊維基材
１０は、インサート物

Claims (3)

1. 樹脂注入路を備えた第１金型と、前記第１金型と協働して成形キャビティを形成する第２金型で構成され、
   前記成形キャビティの外側において前記第１金型の内周面と第２金型の外周面が嵌り合う構造となっており、前記内周面と外周面の摺り合せ面に第１シール部材を備え、
   さらに、前記第１金型と第２金型のパーティング面に前記成形キャビティを取囲む第２シール部材を備え、
   前記第１金型と第２金型の型締め時、前記第１シール部材は第１金型と第２金型の摺り合せ面に当接して第２シール部材より早くシール機能を発揮し、前記第２シール部材は第１金型と第２金型のパーティング面に当接して第１シール部材より遅れてシール機能を発揮するものであり、
   前記第１シール部材と第２シール部材で挟まれた領域に、第１金型又は第２金型に備えた空気吸引用通路が開口していることを特徴とする注入成形金型。
2. 樹脂注入路を備えた第１金型と、前記第１金型と協働して成形キャビティを形成する第２金型で構成され、
   前記成形キャビティの外側において前記第１金型の外周面と第２金型の内周面が嵌り合う構造となっており、前記外周面と内周面の摺り合せ面に第１シール部材を備え、
   さらに、前記第１金型と第２金型のパーティング面に前記成形キャビティを取囲む第２シール部材を備え、
   前記第１金型と第２金型の型締め時、前記第１シール部材は第１金型と第２金型の摺り合せ面に当接して第２シール部材より早くシール機能を発揮し、前記第２シール部材は第１金型と第２金型のパーティング面に当接して第１シール部材より遅れてシール機能を発揮するものであり、
   前記第１シール部材と第２シール部材で挟まれた領域に、第１金型又は第２金型に備えた空気吸引用通路が開口していることを特徴とする注入成形金型。
3. 請求項１又は２記載の注入成形金型を用い、
   まず、第１シール部材が第１金型と第２金型の摺り合せ面に当接するまで型締めをし、樹脂注入路を閉じた状態で空気吸引用通路から成形キャビティ内の空気を吸引して成形キャビティを減圧状態にし、その後さらに型締めをし、第２シール部材を第１金型と第２金型のパーティング面に当接した上で、樹脂注入路を開いて成形キャビティに液状樹脂を注入することを特徴とする成形品の製造法。

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