JP2007050585A5

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Publication number: JP2007050585A5
Application number: JP2005236668A
Authority: JP
Filing date: 2005-08-17
Publication date: 2010-03-18
Anticipated expiration: 2025-08-17

Description

複合成形品の成形方法とそれに用いる型締装置

本発明は、第１型部、第２型部及び可動型部からなる金型装置を備える型締装置を用いて複合成形品を圧縮成形する成形方法に関する。

異材質樹脂による複合製品を射出成形する方法と金型装置に関するものとしては、複合製品の射出成形方法と複合製品の射出成型用金型装置がある（例えば、特許文献１参照）。前記特許文献１は、一次金型部により一次成形部を一次成形し、前記一次成形部を保持した可動型を二次金型部の可動型と入替えることにより、前記一次成形部をインサートした二次金型部により二次成形部を二次成形し、一次成形と二次成形は同時に進行するというものである。

前記特許文献１の射出成形方法と金型装置によれば、金型を固定盤と可動盤に並設するので、大型の固定盤と可動盤が必要となり、射出成形機の形状もより大きくなって大型成形品の成形には適さない。さらに、車輛用透明部材等の大型で薄板状の成形品をその板厚が偏差なく高精度となるように成形するには圧縮成形で行う必要がある。しかしながら、前記特許文献１の技術によれば、一次成形と二次成形の型締は同時にしかも同一条件下でのみ実施可能とするものであるから、圧縮成形を各々の金型装置で個別に実施することは実質的に不可能である。特に、車輛用透明部材等のように一次成形となる薄板の窓部の成形には圧縮成形が必須であるが、二次成形となる窓部外周の枠部の成形には圧縮成形を必要としないという複合成形には、前記特許文献１の成形方法は適用できない。

また、少なくとも２つのプラスチック溶融物から成る射出成形品を製造するための装置がある（例えば、特許文献２参照）。前記特許文献２は、定置に機械フレームに取り付けられた不動の型緊定プレートと、不動の型緊定プレートと定置に機械フレームに取り付けられた対向圧力プレートとの間に配置されてほぼ水平に延びる少なくとも４つの横桁に沿って移動可能な型緊定プレートとの間に、型緊定プレートに対して移動可能なかつ横桁の縦軸線に対して垂直に向けられた回転軸を中心として旋回可能な別の型緊定装置を有しており、型緊定装置が、互いに間隔を置いてかつ前記回転軸線に対して平行に向けられた少なくとも２つの側面に、型緊定プレートの型半部と協働する別の型半部を保持しており、各型緊定プレートが少なくとも１つの開口を備えており、該開口を介して塑性変形及び射出ユニットが型緊定プレートによって保持された型半部内の１つ若しくは複数の注入通路に接続されるようになっている形式のものである。そして前記両型半部へはそれぞれの型半部に接続される射出ユニットから同時に若しくは直接連続して順次に１つ若しくは複数のプラスチック溶融物が負荷される。したがって、前記特許文献２によれば、型半部は同一軸上に配設されるので、前記特許文献１における射出成形機の大型化の課題は解決されるものの、圧縮成形が不可能であるという課題は解決されないのである。
特開２００２−２２５０７８公報特開平１１−１０５０７２号公報

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、大型の射出成形機を要せずに圧縮成形が実施可能な複合成形品の成形方法とそれに用いる型締装置を提供することを目的とする。

すなわち、請求項１の発明は、第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の成形方法において、前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行される複合成形品の成形方法に係る。

請求項２の発明は、請求項１において、前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形で行われる複合成形品の成形方法に係る。

請求項３の発明は、請求項２において、前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御する複合成形品の成形方法に係る。

請求項４の発明は、第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の型締装置において、前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行され、前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形を行うことを特徴とする複合成形用の型締装置に係る。

請求項５の発明は、請求項４において、前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御する複合成形用の型締装置に係る。

請求項１の発明は、第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の成形方法において、前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行されるので、複合成形における圧縮成形を効果的に実施することができる。

請求項２の発明は、前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形で行われるので、低歪みの複合成形品を成形できる。

請求項３の発明は、前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御するので、板厚が均一かつ高精度な複合成形品を成形することができる。

請求項４の発明は、第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の型締装置において、前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行され、前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形を行うので、大型の射出成形機を要せずに複合成形における圧縮成形を効果的に実施することができ、かつ低歪みの複合成形品を成形できる。

請求項５の発明は、前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御するので、板厚が均一かつ高精度な複合成形品を成形することができる。

本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は１次成形後可動型が回転して２次成形を開始する際の状態を示す型締装置の縦断面図、図２は２次成形のために型閉じしている状態を示す型締装置の縦断面図、図３は型閉じが完了し金型圧締の準備をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図４は金型を圧締し２次成形の射出をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図５は１次成形のため金型を開いて圧縮成形の準備をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図６は１次成形の射出をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図７は１次成形の圧縮成形をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図８は１次成形の離型をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図９は２次成形の離型をしている状態を示す型締装置の縦断面図、図１０は型開きしている状態を示す型締装置の縦断面図、図１１は２次成形品を取出ししている状態を示す型締装置の縦断面図、図１２は１次成形と２次成形が終了し可動型部が回転する前の状態を示す型締装置の縦断面図、図１３はクランプされた状態を示す金型装置の側面図、図１４は他の金型装置を他の型締装置に取付けた複合成形の他の実施形態を示す横断面図である。

型締装置１０は、第１射出装置１１と第２射出装置１２とともに射出成形機を構成する。型締装置１０は、第１型部１３を取付ける固定盤２１と、第２型部１５を取付け固定盤２１と対向する可動盤２２と、第１型部１３と第２型部１５との間で回転・移動装置１７により回転かつ型開閉方向に移動可能な可動型部１４と、可動盤２２の四隅近傍に設けられ油圧シリンダ装置等からなる圧締装置１９と、圧締装置１９の油圧シリンダ装置のロッドが延長されて形成されるタイバ２３と、タイバ２３の延長上の固定盤２１の四隅に設けられタイバ２３の固定盤２１側端部を遊貫する貫通孔の開口部に設けられた係合装置２０と、固定盤２１の上下面又は表裏側面に一対で設けられ可動盤２２を固定盤２１に対し接近・離隔させる油圧シリンダ装置等からなる型開閉装置１８とから構成される。

第１型部１３、可動型部１４及び第２型部１５により金型装置１６が構成される。図１３に示すように、金型装置１６は、第１クランパ２５と第２クランパ２６を有している。第１クランパ２５は、第１型部１３の可動型部１４との型合わせ面に第１型部１３から可動型部１４側に張出して固着された取付座４４と、取付座４４の貫通角孔に摺動自在な楔４１と、可動型部１４の上下端面に楔４１と係合するように設けられた溝４０と、楔４１の溝４０と係合する端部とは反対の端部に固着された連結棒４３と、連結棒４３の両端と取付座４４との間に設けられた二の油圧シリンダ装置４２とからなる。第１クランパ２５は、油圧シリンダ装置４２を作動させて楔４１が溝４０と係合したとき、第１型部１３と可動型部１４との型合わせ面に間隙Ｇが生ずるように設計されている。また、第２クランパ２６は、第２型部１５の可動型部１４との型合わせ面に第２型部１５から可動型部１４側に張出して固着された取付座４５と、取付座４５の貫通角孔に摺動自在な楔４１と、可動型部１４の上下端面に楔４１と係合するように設けられた溝４０と、楔４１の溝４０と係合する端部とは反対の端部に固着された連結棒４３と、連結棒４３の両端と取付座４４との間に設けられた二の油圧シリンダ装置４２とからなる。第２クランパ２６は、油圧シリンダ装置４２を作動させて楔４１が溝４０と係合したとき、第２型部１５と可動型部１４との型合わせ面が密着するように設計されている。なお、金型装置１６では、第１型部１３において圧縮成形を行うようにするため、第１クランパ２５と第２クランパ２６は上記のように配設したが、第２型部１５において圧縮成形を行うようにすることも可能である。その場合、第１クランパと第２クランパの配設位置は、上記とは反対になる。

ここで、金型装置１６により成形される複合成形品について説明する。複合成形品は、例えば建築物、車両（自動車・鉄道など）・船舶および航空機などの輸送機の樹脂製窓ガラスやヘッドランプレンズおよびメーターカバーなどの車輛用透明部材、照明灯カバー、太陽電池カバーまたは太陽電池基材、液晶・プラズマ・有機ＥＬなどのディスプレイパネル部品（拡散板、拡散フィルム、レンズフィルム、カバーフィルム、導光板、プリズムレンズ、フレネルレンズなど）、および遊技機（パチンコ機など）用部品などが挙げられる。車輛用透明部材としては、樹脂窓ガラス（フロント窓、リア窓、バックドア窓、フロント・リアサイド窓、フロント・リアクオーター窓など）、ヘッドランプレンズ、リアランプレンズ、フロントバンパー・フロントグリル、ガーニッシュ、および樹脂ボディ（フェンダー類、ドア類、テールゲートなど）、並びにサンルーフ、パノラミックルーフ、デタッチャブルトップ、ウインドーリフレクター、ウインカーランプレンズなどの外装部材、メーターカバー、ルームランプレンズ、およびディスプレー表示用前面板などの内装部品などが例示される。ここで、車輛用透明部材は、透明な熱可塑性樹脂、例えば透明なポリカーボネート樹脂等からなる薄板状の窓部と窓部の車輛への取付け部や意匠部・遮蔽部・照明部および機構部材や照灯部材などとのモジュール化等を形成するため、窓部と接合成形される有色の熱可塑性樹脂、例えば有色のポリカーボネート樹脂やポリカーボネート樹脂と他樹脂（ポリエステル樹脂など）とのアロイ系樹脂や熱可塑性エラストマー等の枠部とからなる。車輛用透明部材以外の部品等に関しても、熱可塑性樹脂、例えばポリカーボネート樹脂等からなる薄板状の表層部位と表層部位との取付け部や意匠部・遮蔽部・照明部および機構部材や照灯部材などとのモジュール化等を形成するため、上述の部位と接合成形される熱可塑性樹脂、例えば光学的に透明なポリカーボネート樹脂や光拡散系ポリカーボネート樹脂、ポリカーボネート樹脂と他樹脂（ポリエステル樹脂やＡＢＳ樹脂など）とのアロイ系樹脂や熱可塑性エラストマー等の裏層部位とからなる。このように複合成形品は、多くは異材質のものの組合わせで構成されるが、それに拘らず、成形品の容積や面積を拡大する等のため同材質のもので構成することもある。そして、例えば車輛用透明部材の窓部に代表されるように薄板状で歪みを嫌う成形品の成形は、圧縮成形を適用することが好ましいのである。

次に、図１〜図１２に基づいて複合成形品である２次成形品３０の成形方法について型締装置１０の作動説明を交えて工程順に詳述する。なお、図１〜図１２に記載した第１クランパ２５と第２クランパ２６は、図１３で説明したものとは異なる形状で示している。図１〜図１２に記載した第１クランパ２５と第２クランパ２６の形状は、機能が理解し易いように象徴的に表しており、さらに、クランパが係合状態のときは、その内部を黒く塗りつぶして表示している。図１は、前の成形サイクルにおいて第１型部１３で成形された１次成形品２９が、可動型部１４の回転に伴って第２型部１５へ入替わってインサートされる前の状態を示すものであり、成形サイクルの開始時点である。この工程では、全てのアクチュエータは中立であり、作動していない。

図２においては、型締装置１０が型閉じ中の工程を示し、回転・移動装置１７により可動型部１４が第１型部１３に接近して、可動型部１４の１次成形品２９が保持されていない側のコア部が第１型部１３と型合わせされ第１キャビティ３５が形成される。またそれと同時に、型開閉装置１８の型閉室３１に圧油が供給され可動盤２２を固定盤２１に接近させる。この状況の理解を容易にするため、図２に示すように、型閉室３１に網掛けを施して表示する。以降、他の油圧シリンダ装置の作動についても同様にして表す。

図３においては、型開閉装置１８により可動盤２２が移動して、第２型部１５が可動型部１４の１次成形品２９が保持された側のコア部と型合わせされ、１次成形品２９が第２型部１５へインサートされるとともに、第２型部１５の１次成形品２９がインサートされて占められた領域以外の空間が第２キャビティ３６として形成される。このとき、金型装置１６の第２クランパ２６の油圧シリンダ装置４２を作動させ楔４１を溝４０に係合させて、可動型部１４と第２型部１５を密着・固着させる。さらにこのとき、四本のタイバ２３は固定盤２１の貫通孔を挿通して、タイバ２３の先端部に設けた係合溝２４が係合装置２０の突出しピンと係合する。

図４においては、四の圧締装置１９の圧締室３３に圧油を供給して金型装置１６を圧締する。そして、第２射出装置１２を前進させてそのノズルを第２型部１５の第２キャビティ３６に連通する第２スプルブッシュ２８に当接させた後、第２キャビティ３６へ第２射出装置１２から溶融材料を射出・充填する。この工程が２次成形である。

図５においては、型開閉装置１８の型閉室３１への圧油の供給を停止し、圧締装置１９の開放室３４に圧油を供給して可動盤２２を固定盤２１から離隔させる工程を示す。これにより、可動型部１４は第２クランパ２６で第２型部１５に固着されているので、可動型部１４は第１型部１３から所定距離離隔し、第１キャビティ３５はその容積が拡大される。このとき、可動型部１４の移動は、可動型部１４と第１型部１３との型合わせ面に平行に行われることが、薄板状の成形品の圧縮成形を良好に実施するうえで好ましい。このような平行制御を実現するための手段は、図示はしないが次のとおりである。すなわち、各圧締装置１９の圧締室３３と開放室３４にはサーボ弁が接続され、各圧締装置１９の近傍には固定盤２１と可動盤２２との距離を測定するセンサが設けられ、各センサの計測値が設定した所定値に一致するよう各サーボ弁がフィードバック制御される。

図６においては、第１射出装置１１を前進させてそのノズルを第１型部１３の第１キャビティ３５に連通する第１スプルブッシュ２７に当接させた後、前記平行制御により所定量拡大して位置決め保持された第１キャビティ３５へ、第１射出装置１１から溶融材料を射出する。この工程が１次成形であり、前記２次成形とは異なる時点であって、１次成形に連続しない別個の工程において実行される。

図７においては、１次成形の継続した工程としての圧縮成形が行われる。圧縮成形は、図６において拡大された第１キャビティ３５に射出された溶融材料を四の圧締装置１９により第１キャビティ３５の容積を縮小させるように圧縮し、溶融材料を第１キャビティ３５内で展延させて第１キャビティ３５を充填して行われる。そして、１次成形品２９が成形される。このとき、可動型部１４は第２型部１５に第２クランパ２６で固着され一体となっているので、四の圧締装置１９による前記の平行制御は第１型部１３に対し直接的かつ効果的に作用する。その結果、溶融材料が第１キャビティ３５内を高速かつ均一に流動するので、第１成形品２９は圧縮成形の効果として低歪みとなるとともに、平行制御の効果として板厚が均一かつ高精度となる。

図８においては、図５におけると同様の作動により、１次成形品２９の第１型部１３からの離型工程が行われる。

図９においては、第１クランパ２５を作動させて、第１型部１３と可動型部１４とを間隙Ｇを隔てて係合させるとともに、第２クランパ２６の係合を解除する。そして、圧締装置１９の開放室３４に圧油を供給することにより型開閉装置１８によるよりも大きな型開き力を発生させて、２次成形品３０を可動型部１４から離型させる。

図１０においては、第１クランパ２５の係合を解除するとともに、係合装置２０の突出した突出ピンを後退させてタイバ２３と固定盤２１との係合を解除する。そして、開放室３４への圧油の供給を停止するとともに、型開閉装置１８の型開室３２への圧油の供給を開始する。これにより、可動盤２２は所定位置まで型開きする。また同時に、回転・移動装置１７により、可動型部１４を第１型部１３から離隔させる。

図１１においては、可動盤２２の型開き工程が終了して、可動盤２２が所定位置で停止後、可動盤２２に設けられた図示しないエジェクタ装置により２次成形品３０は第２型部１５から突き出されて、２次成形品３０の取出し工程が行われる。

図１２においては、１次成形と２次成形が終了し可動型部１４が回転する前の状態であって、一成形サイクルが終了した状態を示す。この後、可動型部１４が１８０度回転して成形サイクルの開始時点である図１につづく。

次に、図１４に基づいて他の金型装置と他の型締装置６０により複合成形を行う他の実施形態について説明する。可動型部５２、第１型部５３及び第２型部５４からなる金型装置は、固定盤５０及び可動盤５１に取付けられ、第１型部５３と第２型部５４が並設される。可動型部５２は、第１型部５３と第２型部５４に型合わせされていないとき、第１キャビティ５８で成形した１次成形品を第２型部５４にインサートするために回転駆動部５５により回転可能に構成されている。第１キャビティ５８には第１射出装置５６が、第２キャビティ５９には第２射出装置５７がそれぞれ溶融材料の通路を連通させて当接する。そして、図１〜図１２により説明した実施の形態と同様に、１次成形として第１キャビティ５８で成形した１次成形品を第２型部５４にインサートした後、２次成形として第２キャビティ５９で２次成形品を成形する。このとき、２次成形においては、圧縮成形は行わず可動型部５２と第２型部５４は十分型合わせされ略密着して成形される。他方、１次成形においては、第２キャビティ５９に２次成形品を保持したまま、第１キャビティ５８の容積を拡大して第１射出装置５６から溶融材料を射出し、その後第１キャビティ５８の容積を縮小することにより圧縮成形を実行する。この際、固定盤５０と可動盤５１間で発生する圧縮力は、第１型部５３側に大きく偏よるが、前記の平行制御を実施することにより問題なく効果的に圧縮成形ができる。図１４の型締装置６０は、第１型部５３と第２型部５４を固定盤５０及び可動盤５１に並設するので、金型装置にクランパを設けなくてもよいという利点がある。

なお、本発明は、当業者の知識に基づいて様々な変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものを含む。また、前記変更等を加えた実施態様が、本発明の趣旨を逸脱しない限りいずれも本発明の範囲内に含まれるものであることは言うまでもない。例えば、可動型部は回転するものとして例示したが、可動型部が上下又は左右に摺動して第１型部又は第２型部と入替わるように構成してもよい。特に、固定盤と可動盤に第１型部と第２型部を並設する型締装置においてはこれを容易に実現できる。また、第１型部で１次成形し第２型部で２次成形をするように説明したが、第２型部で１次成形し第１型部で２次成形をすることができるのは明らかである。またさらに、１次成形を圧縮成形で行い２次成形を圧縮成形ではない射出成形で行う実施形態を説明したが、１次成形を圧縮成形ではない射出成形で行い２次成形を圧縮成形で行うようにすることもできる。勿論、一次成形で圧縮を行い、二次成形で型内圧縮装置などを用いて圧縮成形でき、また、一次成形で型内圧縮装置などを用いて圧縮成形を行い、二次成形を圧縮成形で行うようにすることができることは言うまでもない。

１次成形後可動型が回転して２次成形を開始する際の状態を示す型締装置の縦断面図である。２次成形のために型閉じしている状態を示す型締装置の縦断面図である。型閉じが完了し金型圧締の準備をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。金型を圧締し２次成形の射出をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。１次成形のため金型を開いて圧縮成形の準備をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。１次成形の射出をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。１次成形の圧縮成形をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。１次成形の離型をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。２次成形の離型をしている状態を示す型締装置の縦断面図である。型開きしている状態を示す型締装置の縦断面図である。２次成形品を取出ししている状態を示す型締装置の縦断面図である。１次成形と２次成形が終了し可動型部が回転する前の状態を示す型締装置の縦断面図である。クランプされた状態を示す金型装置の側面図である。他の金型装置を他の型締装置に取付けた複合成形の他の実施形態を示す横断面図である。

１０型締装置
１１第１射出装置
１２第２射出装置
１３第１型部
１４可動型部
１５第２型部
１６金型
１８型開閉装置
１９圧締装置
２１固定盤
２２可動盤
２５第１クランパ
２６第２クランパ
２９１次成形品
３０２次成形品
３５第１キャビティ
３６第２キャビティ
Ｇ間隙

Claims

第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の成形方法において、
前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行されることを特徴とする複合成形品の成形方法。
前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形で行われる請求項１に記載の複合成形品の成形方法。
前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御する請求項２に記載の複合成形品の成形方法。
第１型部により１次成形品を１次成形し、前記１次成形品を保持した可動型部を第２型部に型合わせされていた可動型部と入替えた後、前記１次成形品をインサートした第２型部により２次成形品を２次成形する複合成形品の型締装置において、
前記１次成形及び前記２次成形は、互いに異なった時点の連続しない別個の工程で実行され、前記１次成形と前記２次成形のうちのいずれかは、キャビティの容積を縮小させる圧縮成形を行うことを特徴とする複合成形用の型締装置。
前記圧縮成形を行うとき、複数の圧締装置を制御して前記可動型部と前記第１型部又は前記第２型部とを平行に保って圧縮制御する請求項４に記載の複合成形用の型締装置。