JP2007260928A - Manufacturing method of bathtub made of synthetic resin - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、合成樹脂製のバスタブの製造方法に関し、特に、合成樹脂単体のバスタブ製品の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a bathtub made of synthetic resin, and more particularly to a method for manufacturing a bathtub product made of a synthetic resin alone.
バスタブに使用される素材としては、例えばステンレス、樹脂製人工大理石、ホーロー等が挙げられるが、近時、アクリル系樹脂等の合成樹脂が普及してきている。例えば、アクリル樹脂製のバスタブ(アクリルバスタブ)は、主に真空成形に代表されるような熱成形によって製造される。 Examples of the material used for the bathtub include stainless steel, resin-made artificial marble, and enamel, but recently, synthetic resins such as acrylic resins have become widespread. For example, an acrylic resin bathtub (acrylic bathtub) is manufactured mainly by thermoforming as represented by vacuum forming.
アクリルバスタブの一般的な製造方法として、例えば特許文献1には下記の工程が開示されている。
(i)キャスト重合により得られたアクリル樹脂製の厚さ4〜5mmのキャスト板を真空成形し、厚さ0.8〜5mm程度の浴槽形状のアクリル成形品を得る。
(ii)成形歪を低減させるためにアクリル成形品にアニール処理を行った後、洗浄して背面をプライマー処理する。なお、アニール処理の条件は、キャスト板のガラス転移温度−20〜25℃で、昇温と降温を含めて3〜4時間程度が目安である。
(iii)その後、アクリル成形品の背面側に強化プラスチック(FRP)を積層して硬化させ(バッキング)、穴あけ加工や不要部分のトリミングを行った後、金具を取り付けて所定の検査を行い、アクリルバスタブを得る。
As a general manufacturing method of an acrylic bathtub, for example,
(I) A cast plate made of acrylic resin and having a thickness of 4 to 5 mm obtained by cast polymerization is vacuum-formed to obtain a bathtub-shaped acrylic molded product having a thickness of about 0.8 to 5 mm.
(Ii) An acrylic molded product is annealed in order to reduce molding distortion, and then cleaned and primed on the back surface. The annealing conditions are a glass transition temperature of the cast plate of -20 to 25 ° C., and the standard is about 3 to 4 hours including temperature rise and temperature fall.
(Iii) After that, reinforced plastic (FRP) is laminated on the back side of the acrylic molded product and cured (backing). After drilling and trimming of unnecessary parts, metal fittings are attached and a predetermined inspection is performed. Get a bathtub.
しかしながら、特許文献1に記載されているような製造方法では、背面部に高価なFRP樹脂をバッキングする必要があり、また工程も多いことから、簡単に効率よくバスタブを製造することができないという問題がある。また、製品1台あたりのコストが高く、FRPをバッキングして一体化するので、リサイクルが困難である。
上記の問題を解決するために、FRPをバッキングしない、すなわち合成樹脂単体でのバスタブ製品が求められていた。合成樹脂単体でバスタブ製品を製作するためには、変形防止の上で製品の厚みは5〜15mm程度必要であり、製品単体で1台あたりの重量は20〜40kg程度となる。 In order to solve the above problem, there has been a demand for a bathtub product that does not back FRP, that is, a synthetic resin alone. In order to manufacture a bathtub product with a single synthetic resin, the thickness of the product is required to be about 5 to 15 mm in order to prevent deformation, and the weight per product is about 20 to 40 kg.
しかしながら、上記のような厚みと重量を有するバスタブを、成形加工により少ない工程で得ることは非常に困難である。このため、バッキングなしの合成樹脂単体のバスタブは実用化された例がなかった。 However, it is very difficult to obtain a bathtub having the thickness and weight as described above by a molding process with fewer steps. For this reason, there has been no practical use of a bathtub made of synthetic resin alone without backing.
本発明の課題は、簡単に効率よく合成樹脂単体のバスタブ製品を製造することができる合成樹脂製バスタブの製造方法を提供することである。 The subject of this invention is providing the manufacturing method of the bathtub made from a synthetic resin which can manufacture the bathtub product of a synthetic resin single-piece | unit easily and efficiently.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討を重ねた結果、射出シリンダー内に供給された合成樹脂を、該シリンダー内に配置されたスクリューを回転させながら溶融させると同時に、溶融した合成樹脂をスクリューの回転によって金型のキャビティー内に連続的に流入させて充填を行う場合には、簡単に効率よく合成樹脂単体のバスタブ製品を得ることができるという新たな知見を見出し、本発明を完成するに至った。 As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor fused the synthetic resin supplied in the injection cylinder while rotating the screw disposed in the cylinder, and at the same time, the molten synthetic resin The new finding that a bathtub product made of a simple synthetic resin can be obtained simply and efficiently is found when filling the resin by continuously flowing it into the mold cavity by rotating the screw. It came to be completed.
すなわち、本発明の合成樹脂製バスタブの製造方法は、以下の構成からなる。
(1)固定型と可動型で構成されキャビティーを有する合成樹脂製バスタブを形成するための金型と、射出シリンダーを備えた射出装置とを用いて合成樹脂製バスタブを製造する方法であり、前記射出シリンダー内に合成樹脂を供給し、該合成樹脂を射出シリンダー内に配置されたスクリューを回転させながら溶融させると同時に、溶融した合成樹脂をスクリューの回転によって金型のキャビティー内に連続的に流入させて充填を行うことを特徴とする合成樹脂製バスタブの製造方法。
(2)前記溶融した合成樹脂をスクリューの回転によって金型のキャビティー内に連続的に流入させて充填を行い、該充填中または該充填後、キャビティー内の合成樹脂にスクリュー側から圧力をかけ、該圧力を保ったまま冷却して合成樹脂を固化させ、バスタブを金型から取り出して製品を得る前記(1)記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(3)前記金型のキャビティー表面の温度が前記合成樹脂のガラス転移温度−50〜ガラス転移温度+20℃であるときに、前記溶融した合成樹脂のキャビティー内への充填を開始し、充填完了時におけるキャビティー表面の温度が、前記合成樹脂のガラス転移温度+10〜ガラス転移温度+30℃となるようにし、その後、冷却して、キャビティー表面の温度が前記合成樹脂のガラス転移温度−80〜ガラス転移温度−20℃であるときに、製品を取り出す前記(1)または(2)記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(4)前記金型のキャビティー表面近傍に、熱媒と冷媒とを交互に通すための流体通路を有する前記(1)〜(3)のいずれかに記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(5)前記金型のキャビティー表面近傍に、金型本体を構成する金属より熱伝導率の高い金属からなるキャビティーブロックを有し、該キャビティーブロックは、その内部に、熱媒と冷媒とを交互に通すための流体通路を有する前記(1)〜(4)のいずれかに記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(6)前記キャビティーブロックが、ベリリウム銅からなる前記(5)記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(7)前記合成樹脂が、アクリル系樹脂である前記(1)〜(6)のいずれかに記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(8)前記アクリル系樹脂が、メタクリル樹脂である前記(7)記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
(9)製品の厚みが、5〜15mmである前記(1)〜(8)のいずれかに記載の合成樹脂製バスタブの製造方法。
That is, the synthetic resin bathtub manufacturing method of the present invention has the following configuration.
(1) A method for producing a synthetic resin bathtub using a mold for forming a synthetic resin bathtub having a cavity constituted by a fixed mold and a movable mold, and an injection device having an injection cylinder. Synthetic resin is supplied into the injection cylinder, and the synthetic resin is melted while rotating a screw disposed in the injection cylinder. At the same time, the molten synthetic resin is continuously fed into the mold cavity by rotating the screw. A method of manufacturing a synthetic resin bathtub, wherein the filling is performed by flowing into the container.
(2) Filling the molten synthetic resin by continuously flowing it into the mold cavity by rotating the screw, and applying pressure from the screw side to the synthetic resin in the cavity during or after the filling. The method for producing a synthetic resin bathtub as described in (1) above, wherein the synthetic resin is solidified by cooling while maintaining the pressure, and the bathtub is removed from the mold to obtain a product.
(3) When the temperature of the cavity surface of the mold is the glass transition temperature of the synthetic resin −50 to the glass transition temperature + 20 ° C., the filling of the melted synthetic resin into the cavity is started and filled The temperature of the cavity surface at the time of completion is adjusted to the glass transition temperature + 10 to the glass transition temperature + 30 ° C. of the synthetic resin, and then cooled, so that the temperature of the cavity surface is the glass transition temperature of the synthetic resin−80 -The manufacturing method of the synthetic resin bathtub as described in said (1) or (2) which takes out a product when it is glass transition temperature-20 degreeC.
(4) The method for producing a synthetic resin bathtub according to any one of (1) to (3), wherein a fluid passage for alternately passing a heating medium and a refrigerant is provided near the cavity surface of the mold.
(5) Near the cavity surface of the mold, there is a cavity block made of a metal having a higher thermal conductivity than that of the metal constituting the mold body, and the cavity block has a heat medium and a refrigerant inside. The manufacturing method of the synthetic resin bathtub as described in any one of said (1)-(4) which has a fluid passage for letting go alternately.
(6) The synthetic resin bathtub manufacturing method according to (5), wherein the cavity block is made of beryllium copper.
(7) The method for producing a synthetic resin bathtub according to any one of (1) to (6), wherein the synthetic resin is an acrylic resin.
(8) The synthetic resin bathtub manufacturing method according to (7), wherein the acrylic resin is a methacrylic resin.
(9) The method for producing a synthetic resin bathtub according to any one of (1) to (8), wherein the product has a thickness of 5 to 15 mm.
本発明によれば、射出シリンダー内に供給された合成樹脂を、該シリンダー内に配置されたスクリューを回転させながら溶融させると同時に、溶融合成樹脂をスクリューの回転によって金型のキャビティー内に連続的に流入させて充填を行うので、簡単に効率よく合成樹脂単体のバスタブ製品を得ることができるという効果がある。しかも、本発明で得られる合成樹脂製バスタブは、1台あたりの加工コストや外観の高品位性にも優れている。 According to the present invention, the synthetic resin supplied into the injection cylinder is melted while rotating the screw disposed in the cylinder, and at the same time, the molten synthetic resin is continuously fed into the mold cavity by the rotation of the screw. Therefore, it is possible to easily and efficiently obtain a bathtub product made of a single synthetic resin. Moreover, the synthetic resin bathtub obtained in the present invention is excellent in processing cost per unit and high quality appearance.
以下、本発明の合成樹脂製バスタブの製造方法の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態にかかる合成樹脂製バスタブを示す斜視図である。図2は、本実施形態にかかる成形装置を示す概略説明図である。 Hereinafter, an embodiment of a method for producing a synthetic resin bathtub according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view showing a synthetic resin bathtub according to this embodiment. FIG. 2 is a schematic explanatory view showing a molding apparatus according to the present embodiment.
本実施形態にかかる製造方法は、図1に示すような合成樹脂製バスタブ1を製造する方法である。バスタブ1は、厚みが5〜15mm程度であり、合成樹脂単体からなる。該合成樹脂としては、バスタブとしての要求物性を満足しうるものであればよく、具体例としては、メタクリル樹脂等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、メチルメタクリレートとスチレンとの共重合体(MS樹脂)、ポリプロピレン、ポリエチレン、高密度ポリエチレン、アクリロニトリルとブタジエンとスチレンとの共重合体(ABS樹脂)、ポリサルフォン樹脂および熱可塑性ポリエステル樹脂等の溶融成形可能な熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、これらの樹脂には、必要に応じて離型剤、紫外線吸収剤、染料、顔料、重合抑制剤、連鎖移動剤、酸化防止剤および難燃化剤等を添加してもよい。
The manufacturing method according to the present embodiment is a method for manufacturing a
本実施形態では、バスタブ1に表面の艶と透明感からくる高級感を付与し、さらにリサイクルを可能とする上で、合成樹脂がアクリル系樹脂であるのが好ましく、特に、メタクリル樹脂であるのが好ましい。メタクリル樹脂は、メチルメタクリレートを主体とする重合体である。該重合体としては、例えばメチルメタクリレートの単独重合体、およびメチルメタクリレートと、少量の(例えば10重量%程度までの)アルキルアクリレート類(たとえば、メチルアクリレートやエチルアクリレート)のような単量体との共重合体を例示することができる。 In the present embodiment, the synthetic resin is preferably an acrylic resin, particularly a methacrylic resin, in order to give the bathtub 1 a high-class feeling due to the gloss and transparency of the surface and further enable recycling. Is preferred. The methacrylic resin is a polymer mainly composed of methyl methacrylate. Examples of the polymer include a homopolymer of methyl methacrylate and methyl methacrylate and a small amount (for example, up to about 10% by weight) of a monomer such as alkyl acrylates (for example, methyl acrylate or ethyl acrylate). A copolymer can be illustrated.
次に、バスタブ1を製造する本実施形態の製造方法について説明する。本実施形態にかかる製造方法は、極めて低速で溶融樹脂を金型のキャビティー内に充填するものであり、例えば通常の射出成形機を用い、該成形機のモーター駆動用のROM(読み取り専用メモリー)を改造することによって、シリンダー内に設けられたスクリューを回転させながら、樹脂の計量と同時に、その回転に伴う前進駆動力により溶融樹脂を金型キャビティー内に充填していく。
Next, the manufacturing method of this embodiment for manufacturing the
すなわち、溶融された合成樹脂は、通常の射出成形法のように射出されるのではなく、シリンダー内のスクリューの回転によって、低速で金型のキャビティー内へ連続的に流入される。この製造方法に用いる成形装置としては、通常の射出成形機におけるモーター駆動用のROM(読み取り専用メモリー)を、該製造方法に適した仕様に改造することによって得ることができる。具体的には、図2に示すような成形装置を使用するのが好ましい。該成形装置は、射出装置10と金型20とから構成されている。
That is, the molten synthetic resin is not injected as in a normal injection molding method, but continuously flows into the mold cavity at a low speed by the rotation of the screw in the cylinder. As a molding apparatus used for this manufacturing method, a ROM (read only memory) for driving a motor in a normal injection molding machine can be obtained by remodeling the specification suitable for the manufacturing method. Specifically, it is preferable to use a molding apparatus as shown in FIG. The molding apparatus includes an
射出装置10は、射出シリンダー11、この射出シリンダー11内に配置されたスクリュー12、このスクリュー12を回転駆動するためのモーター13、スクリュー12を前進させるためのラム機構14、合成樹脂を射出シリンダー11に供給するためのホッパー15、射出シリンダー11の外表面に設置された加熱ヒーター16、および射出シリンダー11の先端にあって、溶融樹脂を射出するための射出ノズル18からなる。
The
金型20は、合成樹脂製バスタブ1を形成するためのものであり、固定型21と可動型22から構成される。固定型21側には、射出ノズル18から射出された溶融樹脂を通過させるための、それぞれ加熱されている加熱筒23及びホットチップブッシング24内に設けられたホットランナー25が設けられており、その先端には、可動型22側へ向けて、断面がテーパ状に大きくなっているスプルー26が形成されている。ホットチップブッシング24の構造は、一般的なオープンゲート方式でもよいが、望ましくは、ゲートから樹脂が逆流しないように、バルブゲート方式のような、必要なときにはゲートが開き、保圧後の工程の如く不必要なときにはゲートが閉じる構造が好ましい。
The
固定型21と可動型22とを合わせることで、成形品(バスタブ1)のためのキャビティー29が形成される。すなわち、キャビティー29の形状がバスタブ1の形状に対応している。該キャビティー29は、図2に示すように、スプルー26及びホットランナー25を介して、射出装置10のシリンダー11に連通している。
By combining the fixed
キャビティー29の表面は、得られるバスタブ1の外観性を上げ、型離れをよくするために、メッキ処理された鏡面であることが好ましい。メッキ層の材質としては、例えばチタンカーバイド(TiC)、窒化チタンカーバイド(TiCN)、窒化チタン(TiN)、タングステンカーバイド(W2C )、クロム(Cr)およびニッケル(Ni)等が挙げられる。該メッキ層は、研磨された層であることが好ましい。
The surface of the
固定型21は固定盤31に固定され、そのキャビティー29側の表面近傍には、固定側キャビティーブロック32が設けられている。一方、可動型22は図示しない可動盤に固定され、そのキャビティー29側の表面近傍には、可動側キャビティーブロック33が設けられている。なお、前記可動盤が前後進することにより金型20が開閉する。
The fixed
ここで、キャビティー29内に充填された合成樹脂の保温および冷却は、キャビティー29の表面を介して行われるため、バスタブ1の熱交換は、キャビティー29の表面近傍の熱伝導率に依存する。本実施形態における溶融樹脂の充填速度は、通常の射出成形法のそれより極めて遅いので、溶融樹脂は、金型との接触による冷却効果で流入中に冷却固化しやすく、面積の大きいバスタブの場合は流入が停止してしまうことがある。そこで、キャビティー29内に充填された合成樹脂の温度を、金型キャビティー29表面の温度が、該樹脂のガラス転移温度近傍(ガラス転移温度を中心に、−5℃〜+25℃程度)まで加熱された温度において、該樹脂をキャビティー29内に流入させて充填し、次いで、キャビティー29表面の温度を該樹脂のガラス転移温度以下(ガラス転移温度より50℃以上低い温度)まで低下させるのが好ましい。
Here, since the heat insulation and cooling of the synthetic resin filled in the
上記の温度調節法として、金型キャビティー面の内側の近傍に設けられた、熱媒体を通過させるための通路(流体通路)に熱媒および冷媒を交互に通過させる方法(いわゆる熱媒/冷媒交換法)を例示することができる。この温度調節法による成形法は、冷熱サイクル成形法と呼ばれる。該熱媒および該冷媒として、機械用油や水を例示することができる。中でも、冷媒としては水が、熱媒としては加圧水が、それぞれ好ましい。 As the above temperature control method, a method (so-called heat medium / refrigerant) in which a heat medium and a refrigerant are alternately passed through a passage (fluid passage) for passing a heat medium provided near the inside of the mold cavity surface. The exchange method) can be exemplified. This molding method using the temperature control method is called a cold cycle molding method. Examples of the heat medium and the refrigerant include machine oil and water. Among these, water is preferable as the refrigerant, and pressurized water is preferable as the heat medium.
具体的には、図2に示すように、固定型21のキャビティーブロック32及び可動型22のキャビティーブロック33の内部には、キャビティー29に沿って、熱媒及び冷媒のための流体通路34,34が埋設されている。そして、制御装置を設けた温調設備により、目的に応じて、この流体通路34,34の中に熱媒及び冷媒を交互に切り換えて流通させることにより、金型温度、成形サイクル中に昇温又は降温させるように構成されている。なお、流体通路34,34は、固定側キャビティーブロック32及び可動側キャビティーブロック33の両方に設けるのが好ましいが、一方にだけ設けてそこに熱媒及び冷媒を交互に通すようにしても、相応の効果が発揮される。
Specifically, as shown in FIG. 2, fluid passages for the heat medium and the refrigerant are provided along the
冷熱サイクル成形法においては、金型キャビティー29表面近傍(特に、流体通路の周囲)に、金型20本体(モールドベース)を構成する金属(例えば鋼材等)より熱伝導率の高い、銅やその合金のような金属を用いるのが好ましい。特に、一般鋼材に比べて約3〜6倍という高い熱伝導率を有するベリリウム銅(すなわち、ベリリウムを 0.3〜3重量%程度含有する銅合金)が好ましい。具体的には、固定側キャビティーブロック32及び可動側キャビティーブロック33は、金型本体21,22を構成する金属よりも熱伝導率の高い金属、例えばベリリウム銅で構成するのが好ましい。これにより、鋼材からなる通常のキャビティー表面の場合に要する時間の約半分の時間で、昇温したり降温したりすることができる。
In the thermal cycle forming method, copper or copper having a higher thermal conductivity than the metal (for example, steel material) constituting the
なお、本実施形態では、予め金型20を開いてクリアランスを取った状態で樹脂材料を充填して充填後に可動型22を更に前進させて圧縮して成形してもよい。その場合は、バリを防止するために、固定型21と可動型22の合わせ面は印籠構造の押し切りタイプとするのが好ましい。
In the present embodiment, the resin material may be filled in a state in which the
可動型22の製品周辺部位には、成形品を取り出す際にそれを突き出すための突出しピン38,38が内設されている。この突出しピン38は、図示しない油圧エジェクター装置により前進・後退するように構成されている。
Protruding pins 38 and 38 for projecting the molded product when the molded product is taken out are provided in the product peripheral portion of the
上記した成形装置を用いてバスタブ1を製造するには、まず、固定型21と可動型22で構成されバスタブ1を形成するための金型20のキャビティー29を、射出装置10のシリンダー11に連通する。ついで、溶融樹脂の射出時にスクリューの回転を利用する本実施形態では、スクリュー12がほぼ最前進限の位置にある状態で、モーター13によりスクリュー12を回転駆動するとともに、ホッパー15から樹脂材料を射出シリンダー11内へ供給する。
In order to manufacture the
供給された樹脂材料は、加熱ヒーター16からの熱と、スクリュー12の回転により受けるせん断・摩擦力から生じる熱とで可塑化溶融混練されると同時に、スクリュー12の回転移送作用でスクリュー先端方向へ運ばれ、ホットランナー25、スプルー26、ゲート28を通して、キャビティー29内に連続的に流入されて充填される。すなわち、スクリュー12の回転駆動により樹脂材料をシリンダー11内へ供給することと、金型20内のキャビティー29へ溶融樹脂を射出充填することを併行して進行する。これにより、簡単に効率よく合成樹脂単体のバスタブ1を得ることができる。また、溶融された合成樹脂の流れが絶たれる可能性がより少なくなるので、金型20表面、すなわちキャビティー29表面の模様や平滑性がより良好に賦型される。さらに、溶融樹脂の流入が、スクリュー12の回転駆動による連続的な圧送によって行われるので、該回転駆動を続けることによって、通常では一回の計量では困難な、シリンダーの容積以上の容積を有する大型のバスタブ製品を製造することができる。その結果、バスタブ製品の重量(容量)の大小に関わらず、比較的小規模のシリンダーユニットで成形加工が可能となる。
The supplied resin material is plasticized, melted and kneaded by the heat from the
なお、スクリュー12の前方へ移送される樹脂の圧力で、スクリュー12が後退しないように、すなわちスクリュー12をその位置で保持するように、所定以上に圧力(背圧)をスクリュー12の後部から付与することが望ましい。具体的には、充填中の樹脂圧ではスクリュー12が後退せず、充満した樹脂の圧力では後退する程度の背圧を付与しておくのが好ましく、射出装置のシリンダー11内でスクリュー12を回転させながら、溶融樹脂を金型キャビティー29内に連続的に流入させる形態、例えばフローモールド法が有利に採用される。
It should be noted that pressure (back pressure) is applied from the rear of the
シリンダー11内のスクリュー12を回転させながら溶融樹脂を連続的に金型キャビティー29内に流入させる場合、スクリュー12の回転数は、流動射出速度につながり、スクリュー12の回転数が大きいほど速度が速くなる。したがって、スクリュー12の回転数は、スクリュー12の直径、成形品(バスタブ1)の厚み、何個採りの金型かなどに応じて、一般には20〜180rpm程度の値から製品の厚みやサイズによって、適宜選択される。
When the molten resin is continuously flowed into the
キャビティー29表面の温度が合成樹脂のガラス転位温度近傍まで加熱された状態で、溶融された合成樹脂をキャビティー29内に連続的に流入させ、充填完了後に、キャビティー29表面の温度を、該ガラス転位温度より低い温度まで低下させるのが好ましい。これにより、(1)ヒケの発生が抑えられ、(2)良好な外観を有する厚肉の製品が得られ、(3)表面が良好に賦型され、(4)熱交換効率が高められ、(5)低い型締め力で成形でき、(6)生産効率を高めることができる。
In a state where the surface temperature of the
具体的には、金型キャビティー29表面の温度が合成樹脂のガラス転位温度近傍まで加熱された状態で、溶融された合成樹脂をキャビティー29内に連続的に流入させると、金型20に加わる圧力(型内圧)が、通常の射出成形法の半分程度でよいので、大面積のバスタブを低い型締め力で製造することができる。金型20の表面温度、すなわちキャビティー29表面の温度は、用いる合成樹脂の種類によって異なるが、一般には90〜150℃程度である。メタクリル樹脂の場合には、そのガラス転移温度は105℃前後であるので、金型20表面の温度が105〜130℃程度となるようにするのが好ましい。また、溶融樹脂の射出温度(射出シリンダー11内の樹脂温度)も、用いる合成樹脂の種類によって異なるが、一般には170〜300℃程度であり、メタクリル樹脂の場合には、例えば200〜300℃程度、好ましくは220〜270℃程度である。このときの背圧は、スクリュー12先端部の樹脂圧に換算して20〜45MPa程度である。
Specifically, when the molten synthetic resin is continuously flowed into the
溶融樹脂流入時の金型20温度は、成形する樹脂材料のガラス転移温度以上に設定しておくのが好ましいが、サイクルの関係上、射出開始時はそれ以下の温度であってもよい。少なくとも後述する次の保圧工程に入るまでには、金型表面温度が樹脂材料のガラス転移温度以上となるようにしておく必要がある。さらに、より早い時間で昇温降温が進行するように温調システムを改善することが望ましい。
The temperature of the
特に、本実施形態では、金型20のキャビティー29表面の温度が合成樹脂のガラス転移温度−50〜ガラス転移温度+20℃、好ましくはガラス転移温度−20〜ガラス転移温度であるときに、溶融した合成樹脂のキャビティー29内への充填を開始し、充填完了時におけるキャビティー29表面の温度が、合成樹脂のガラス転移温度+10〜ガラス転移温度+30℃となるようにし、その後、冷却して、キャビティー29表面の温度が合成樹脂のガラス転移温度−80〜ガラス転移温度−20℃であるときに製品(バスタブ1)を取り出すのが好ましい。これにより、製品の成形歪を低減することが可能となる。これは、溶融樹脂がキャビティー29内で賦型する際に該合成樹脂のガラス転移温度以上で賦型がなされるため、該合成樹脂の分子間および分子鎖に無理な応力がかからず、また賦型後一気に急冷されることは、分子が緩和された状態で凍結されるために、通常の射出成形方のような徐々に冷却される際に発生する密度の不均一による残留応力の発生まで抑えることができるからであると推察される。したがって、本方法によって形成された製品(バスタブ1)は、成形歪が原因となる、熱による変形や、薬品による割れ等の問題も生じにくいものになる。
In particular, in this embodiment, when the temperature of the surface of the
金型20の温度調節について説明すると、固定型21のキャビティーブロック32及び可動型22のキャビティーブロック33内の流体通路34,34にまず熱媒を流して、金型のキャビティー表面温度が樹脂材料のガラス転移温度付近になるまで加熱する。例えばメタクリル樹脂の場合は、100℃以上、具体的には110〜130℃程度に加熱した加圧水などの熱媒を流体通路34,34内に通液し、金型のキャビティー29表面温度が100℃程度となるまで加熱する。この温度に達したら、樹脂の充填(射出又はスクリュー回転)を開始する。この状態で樹脂の充填を行えば、キャビティー29に流入する樹脂の温度はそれより高いので、金型表面温度を充填開始前より高い温度、すなわち樹脂材料のガラス転移温度以上の温度、例えばメタクリル樹脂であれば105〜130℃程度に保つことができる。充填完了後、流体通路34,34の途中に設置されたバルブの切換により、同じ流体通路34,34に、10〜40℃程度の冷媒、例えば水を通液し、急速にキャビティー29を冷却する。充分に冷却した後、再びバルブの切換により、流体通路34,34内に熱媒を通液しつつ、適当な金型温度で金型20を開き、成形品(バスタブ1)を突出しピン38で突き出して取り出す。再び金型温度が樹脂を充填するに足る温度に達するまでしばらく待機し、金型温度が所定の値に達すれば、次のサイクルに入る。
The temperature control of the
シリンダー11内でスクリュー12を回転させながら溶融樹脂を金型キャビティー内に連続的に流入させ、キャビティー29を樹脂で完全に充填後、もしくは完全に充填しない、すなわちショートショットの状態(充填中)では、充満した樹脂の圧力によりスクリュー12が後退するので、スクリュー12が所定距離まで後退した時点で、キャビティー29内の樹脂にスクリュー12側から圧力(保圧)を加えるのが好ましい。
While rotating the
なお、保圧を加え始める前後の時点で、流体通路34,34内に流れる媒体を、タイマー設定やスイッチ弁の切り換え等により冷媒に切り換えるのが好ましい。そして保圧を保ったまま所定時間維持し、保圧終了時点で金型キャビティーの表面温度が樹脂材料のガラス転移温度以下となるよう、流体通路36,36に冷媒を流す。保圧保持を終了した後は、固定型21と可動型22を閉じたままで、製品の厚みによっても異なるが、さらに冷却に必要な時間保持する。
Note that it is preferable to switch the medium flowing in the
そして、所定の冷却時間を経過し、成形品(バスタブ1)を取り出すときに変形しない程度の温度になるまで冷却したら、可動型22を開き、突出しピン38により成形品を突き出して取り出す。成形品を取り出した後は、流体通路34,34内の媒体を熱媒に変え、再びキャビティー29表面温度が好ましくは樹脂材料のガラス転移温度以上となるように昇温して、可動型22を閉じて、次の成形品取りのためのサイクルに入る。なお、成形品の取り出し温度よりも低い温度まで一旦冷却した後、成形品がキャビティー29内にある状態で、流体通路34,34内の媒体を冷媒から熱媒に切り換え、昇温途中で成形品を取り出すようにしてもよい。
When a predetermined cooling time has passed and the molded product (bathtub 1) is cooled to a temperature that does not deform when the molded product (tub 1) is taken out, the
上記のようにして得られるバスタブ1は、厚みや外寸法の精度がよく、安定している。これは、一般の射出成形法に比べて、金型キャビティー内への溶融樹脂の射出充填が極めて遅く、かつ連続的になされることから、溶融樹脂の冷却に伴う体積収縮を随時補いながら樹脂が充填されるためである。このため、体積収縮率が安定し、結果として製品寸法が安定し、かつ厚み変動も少なくなる。また、シリンダー11内でスクリュー12を回転させながら合成樹脂材料を金型キャビティー内に連続的に流入させて賦型成形する場合は、樹脂材料の供給工程と射出工程が同時に進行するため、一般の射出成形法に比べて、射出シリンダー内での溶融樹脂の滞留分解が極めて少なく、したがって一層の寸法安定性と高い透明性を有する製品が得られる。
The
一方、一般の射出成形法を用いて、本発明のようにバスタブ製品を成形する場合には、例えば平均厚みが10mmとした場合は、1台あたりの総重量が約25kg程度となるが、25kg以上の容量の溶融樹脂を計量射出できる射出成形シリンダーは、シリンダー容量で3万ml以上、型締め力(製品の投影面積ラ金型内の実際の樹脂圧力)で4500〜7000トンクラスの大型成形機が必要となる。このような大型成形機では、シリンダー内で合成樹脂の可塑化及び計量が不安定となり、気泡、黄変、焼け等の樹脂の分解に起因する不良が多発し外観不良となるが、本方法を用いれば、溶融樹脂を計量と同時に連続的に充填するために、そういった問題は発生しない。そして、成形機シリンダー容量が小型化でき型締め力も低減できること、またバッキングなしの合成樹脂単体でバスタブ化できることは、バスタブ1台あたりの総合コストの低下につながる。 On the other hand, when a bathtub product is molded as in the present invention using a general injection molding method, for example, when the average thickness is 10 mm, the total weight per unit is about 25 kg, but 25 kg The injection molding cylinder capable of metering and injecting molten resin of the above capacity is a large-scale molding of 50,000 to 7000 tons class with a cylinder capacity of 30,000 ml or more and a clamping force (actual resin pressure in the projected area of the product). A machine is required. In such a large molding machine, plasticization and metering of the synthetic resin in the cylinder becomes unstable, and defects due to decomposition of the resin such as bubbles, yellowing, and burning frequently occur, resulting in poor appearance. If used, such a problem does not occur because the molten resin is continuously filled simultaneously with the measurement. The fact that the capacity of the molding machine cylinder can be reduced, the clamping force can be reduced, and the ability to make a bathtub with a synthetic resin without backing results in a lower overall cost per bathtub.
以下、実施例を挙げて本発明についてさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
(1)金型および成形装置の設計
バスタブ形状のモデル金型を用いた。具体的には、該金型は、型締め力450トンの成形装置に取り付けて使用し得るサイズを有し、キャビティーは、長さ450mmラ巾250mmラ高さ250mmサイズの成形品、厚みは5mmとなるように設計した。成形装置は、スクリュー回転による溶融樹脂の金型への注入が可能なように、株式会社日本製鋼所製の成形装置「J450 EL III-890H」のROMを改造した。
(1) Design of mold and molding apparatus A bathtub-shaped model mold was used. Specifically, the mold has a size that can be used by being attached to a molding apparatus having a clamping force of 450 tons, the cavity is a molded product having a length of 450 mm, a width of 250 mm, and a height of 250 mm. It was designed to be 5 mm. The molding equipment was modified from the ROM of the molding equipment "J450 EL III-890H" manufactured by Nippon Steel Works, so that molten resin can be injected into the mold by rotating the screw.
(2)合成樹脂製バスタブの成形
上記の金型および成形装置を用い、そこにメタクリル樹脂を充填してバスタブモデル成形品を製造した。具体的には、樹脂材料として、住友化学株式会社製のメチルメタクリレート樹脂「スミペックス MHF 」(透明)を用い、射出シリンダー内の樹脂温度は270℃に設定した。また、金型の流体通路に温調機で95℃に加熱した熱媒を通した。
(2) Molding of synthetic resin bathtub Using the above-described mold and molding apparatus, a methacrylic resin was filled therein to produce a bathtub model molded article. Specifically, methyl methacrylate resin “SUMIPEX MHF” (transparent) manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. was used as the resin material, and the resin temperature in the injection cylinder was set to 270 ° C. Further, a heating medium heated to 95 ° C. with a temperature controller was passed through the fluid passage of the mold.
可動型を固定型側に移動させて金型を閉じ、両者により形成されるキャビティーに、あらかじめ所定量計量された溶融したメチルメタクリレート樹脂を、射出率約50ml/秒の速度でプレ射出した。ついで、スクリューの先端が最前進位置近傍に達したときに、リミッターによってスクリュー回転動作に移行し、スクリューの先端を最前進位置近傍に保持しながら、スクリューを80rpmで回転させて金型内に樹脂を注入した。 The movable mold was moved to the fixed mold side to close the mold, and a predetermined amount of molten methyl methacrylate resin that had been weighed in advance was pre-injected into the cavity formed by both at an injection rate of about 50 ml / second. Then, when the tip of the screw reaches the vicinity of the most advanced position, the limiter shifts to the screw rotation operation, and while holding the tip of the screw in the vicinity of the most advanced position, the screw is rotated at 80 rpm and the resin is put into the mold. Injected.
次いで、キャビティー内に樹脂が充満したところでスクリューがキャビティー内からの樹脂圧力によって徐々に後退し、次のプレ射出に必要な所定量以上下がった位置でシリンダー側から40MPaの保圧を加え、その状態で40秒間保持した後、該保圧を解除し、さらに90秒間金型内にて樹脂を冷却して成形品を取り出した。その結果、得られたバスタブ成形品は、寸法精度が一定しており、外観も良好で、成形歪みの小さいもであった。 Next, when the resin is filled in the cavity, the screw is gradually retracted by the resin pressure from the inside of the cavity, and a holding pressure of 40 MPa is applied from the cylinder side at a position lower than a predetermined amount necessary for the next pre-injection, After holding in that state for 40 seconds, the holding pressure was released, and the resin was cooled in the mold for 90 seconds, and the molded product was taken out. As a result, the obtained bathtub molded article had a constant dimensional accuracy, a good appearance, and a small molding distortion.
1 合成樹脂製バスタブ
10 射出装置
11 射出シリンダー
12 スクリュー
13 モーター
14 ラム機構
15 ホッパー
16 加熱ヒーター
18 射出ノズル
20 金型
21 固定型
22 可動型
23 加熱筒
24 ホットチップブッシング
25 ホットランナー
26 スプルー
29 キャビティー
31 固定盤
32 固定側キャビティーブロック
33 可動側キャビティーブロック
34 流体通路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記射出シリンダー内に合成樹脂を供給し、該合成樹脂を射出シリンダー内に配置されたスクリューを回転させながら溶融させると同時に、溶融した合成樹脂をスクリューの回転によって金型のキャビティー内に連続的に流入させて充填を行うことを特徴とする合成樹脂製バスタブの製造方法。 A method of manufacturing a synthetic resin bathtub using a mold for forming a synthetic resin bathtub having a cavity formed of a fixed mold and a movable mold and an injection cylinder,
Synthetic resin is supplied into the injection cylinder, and the synthetic resin is melted while rotating a screw arranged in the injection cylinder. At the same time, the molten synthetic resin is continuously fed into the mold cavity by rotating the screw. A method of manufacturing a synthetic resin bathtub, wherein the filling is performed by flowing into the container.
The method of manufacturing a synthetic resin bathtub according to any one of claims 1 to 8, wherein the product has a thickness of 5 to 15 mm.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2006085259A JP2007260928A (en) | 2006-03-27 | 2006-03-27 | Manufacturing method of bathtub made of synthetic resin |
Applications Claiming Priority (1)
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