JP2009214395A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】キャビティ内に樹脂硬化用のエネルギー線を照射することで硬化を行う成形装置において、金型設計の自由度を損なうことなく、樹脂硬化用のエネルギー線を照射可能とする。
【解決手段】成形品をキャビティ１４から突き出すエジェクタピン１７は中実構造を呈しており、エジェクタピンとしての強度を担保するパイプ状部材１７ａと、その内側に挿通される導光部材１７ｂと、を備えて構成されている。導光部材１７ｂは、キャビティ１４内に充填された紫外線硬化型樹脂を硬化させる為に必要な紫外光を効率よく伝播させる部材（例えば、石英ファイバー素線）が用いられ、これによりエジェクタピン１７それ自体が、ライトガイドとして機能するように構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、固定側金型と可動側金型との間に形成されたキャビティに樹脂を充填し、硬化させた後、得られた成形品をエジェクタピンによって突き出す構成を備えた成形装置に関し、特にエネルギー線により硬化する樹脂を用いた成形が可能な成形装置に関する。

射出成形用樹脂として広く用いられる樹脂としては熱可塑性樹脂と熱硬化性樹脂とがある。熱可塑性樹脂を用いた射出成形は、樹脂を高温にして溶融させ、低温の金型に入れて固化させるものであり、比較的短いサイクルで成形できる反面、樹脂の粘度が高いので高速・高圧充填を必要とするといった性質を有している。また熱硬化性樹脂を用いた射出成形は、金型を或る程度加温して樹脂の流動性を担保した状態で樹脂を充填し、高温で加熱して硬化させるものであり、高い充填圧力を必要としない反面、固化に時間がかかりサイクル時間が長くなり易いといった性質を有している。

従ってサイクルタイムの短縮という点では熱可塑性樹脂を用いることが好ましいが、それでも冷却時間の短縮には限度がある。一方、射出成形用樹脂として用いられる樹脂としては、上記熱可塑性樹脂及び熱硬化性樹脂の他に紫外線硬化型樹脂がある。紫外線硬化型樹脂は、硬化可能深度が浅く厚肉の成形品には向かないが、極めて短時間で硬化可能であり、サイクルタイムの点で極めて有利である。紫外線硬化型樹脂を用いた従来の射出成形装置の一例は、例えば特許文献１、２に示されている。
特開２０００−２１２４５２号公報 特開２００５−３２９６９９号公報

しかしながら他方で、紫外線硬化型樹脂は完全硬化が難しく、必要充分な強度の紫外光がキャビティ内部の隅々に確実に届くよう、装置構成には十分配慮する必要がある。その為、例えば特許文献１記載の成形装置では、金型の複数箇所に穴を開け、そこに光ファイバーを埋めてキャビティ内に紫外光を照射する構成が採用されている。

しかしながら金型の形状、構成によっては光ファイバーを埋設できない場所があり、この様な場合にはキャビティの形状（成形品の形状）変更を余儀なくされたり、金型を大型化せざるを得ない場合が生じていた。

そこで本発明はこの様な状況に鑑み成されたものであり、その目的は、キャビティ内に樹脂硬化用のエネルギー線を照射することで硬化を行う成形装置において、金型設計の自由度を損なうことなく、樹脂硬化用のエネルギー線を照射可能とすることにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る成形装置は、樹脂を充填するキャビティを形成する固定側金型及び可動側金型と、前記キャビティで成形された成形品を前記キャビティから突き出すエジェクタピンと、を備えた成形装置であって、前記エジェクタピンの内部にはエネルギー線を通過させる通路が形成され、前記キャビティに充填された樹脂に対し前記エジェクタピンの先端からエネルギー線を照射する構成を備えていることを特徴とする。

本態様によれば、成形品をキャビティから突き出すエジェクタピンの内部にはエネルギー線を通過させる通路が形成されており、キャビティに充填された樹脂に対し前記エジェクタピンの先端からエネルギー線を照射する構成を備えている、つまりエジェクタピンをエネルギー線照射手段の一部として利用するので、既存の構成要素を利用して、効率的にキャビティ内に樹脂硬化用のエネルギー線を照射することができる。

従って金型設計の自由度を損なうことなく、キャビティ内に樹脂硬化用のエネルギー線を照射することができる。尚、ここでのエネルギー線とは樹脂に硬化反応を発生させ得るエネルギー線であり、主として紫外光・可視光などの電磁波を含み、樹脂の性質によって決定されるものを言う。

本発明の第２の態様に係る成形装置は、第１の態様に係る成形装置において、前記エジェクタピンの先端と対向する前記固定側金型の側には、前記キャビティ内に充填された樹脂に対しエネルギー線を照射する手段が更に設けられていることを特徴とする。

本態様によれば、前記エジェクタピンの先端と対向する前記固定側金型の側には、前記キャビティ内に充填された樹脂に対しエネルギー線を照射する手段が更に設けられているので、エジェクタピンから放射されるエネルギー線と、その反対側から照射されるエネルギー線と、によりキャビティ内の樹脂がより確実に硬化される。

以下、図１〜図４を参照しながら本発明に係る成形装置１００の構成について説明する。ここで図１〜図４は本発明に係る成形装置１００の概略構成を示す模式図であり、図１は成形前型開き状態、図２は型締め状態、図３は樹脂射出状態、図４は成形後型開き状態、をそれぞれ示すものである。尚、図１〜図４は成形装置１００の構成を説明する為の模式図であって、図示しない周知の構成を更に備えることを妨げるものではない。

図１及び図２において、本発明に係る成形装置１００は、エネルギー線硬化型樹脂の一つである紫外線硬化型樹脂を用いて成形を行う装置であり、固定側金型２と可動側金型３とを備えて成る金型１、射出装置６、エジェクタプレート上４、エジェクタプレート下５、のこれら及び更に図示を省略する成形装置に係る周知の構成を備えている。

射出装置６は材料供給口８が形成された射出筒７に射出プランジャー８を備えて成り、図示を省略するホッパに投入された紫外線硬化型樹脂が、材料供給口８を介して射出筒７内に供給され、射出プランジャー８の前進により金型１内へと射出されるようになっている。

固定側金型２はスプルー１１を形成し、また型締め時には可動側金型３との間でキャビティ１４を形成する。スプルー１１の入口には開閉弁１０が設けられており、この開閉弁１０により、射出装置６とスプルー１１との間の樹脂流路が開閉される。尚、この開閉弁１０は、開閉弁制御部２５により開閉制御される。

また固定側金型２には透明コマ１５が設けられており、型締め時には透明コマ１５が、可動側金型３との間でキャビティ１４を形成する。透明コマ１５はキャビティ１４内に充填されたエネルギー線硬化型樹脂（本実施形態では紫外線硬化型樹脂）を硬化させる為に必要なエネルギー線（本実施形態では紫外光線）の透過率が良好な透明材料（本実施形態では、例えば石英ガラス）により形成されている。

透明コマ１５には、キャビティ１４内に充填されたエネルギー線硬化型樹脂を硬化させる為に必要なエネルギー線の発生装置の一例であるＵＶランプ（紫外光光源）２０が望むように配置されており、このＵＶランプ２０で発生した紫外光が、透明コマ１５を介して、キャビティ１４内部に照射されるようになっている。尚、ＵＶランプ２０は、第２光源制御部２４によりオン／オフ制御される。

可動側金型３は型締め時に固定側金型２との間でランナー１２及びキャビティ１４を形成し、その中央寄りの部分にはエジェクタピン１７が貫通状態で設けられている。エジェクタピン１７は、エジェクタプレート上４に設けられ、図示を省略するエジェクタ装置によりエジェクタプレート４、５が金型１側に進出すると、エジェクタピン１７の先端が成形品Ｓをキャビティ１４から突き出すようになっている（図４）。尚、エジェクタピン１７は、型締め状態においてその先端がキャビティ１４の一部を形成する。

尚、キャビティ１４の形状（成形品の形状）は、本実施形態では円盤形状であり、エジェクタピン１７は、実際にはその円周方向に沿って複数設けられている（図１〜図４ではそのうちの２本が描かれている）。

エジェクタプレート下５には、既に説明したＵＶランプ２０と同様に、キャビティ１４内に充填されたエネルギー線硬化型樹脂を硬化させる為に必要なエネルギー線の発生装置の一例であるＵＶランプ（紫外光光源）２１が、エジェクタピン１７の基端側部分に望むように配置されている。尚、ＵＶランプ２１は、第１光源制御部２３によりオン／オフ制御される。

ここでエジェクタピン１７の構成について説明する。エジェクタピン１７は中実構造を呈しており、具体的にはエジェクタピンとしての強度を担保するパイプ状部材１７ａと、その内側に挿通される導光部材１７ｂと、を備えて構成されている。

導光部材１７ｂは、キャビティ１４内に充填されたエネルギー線硬化型樹脂（本実施形態では紫外線硬化型樹脂）を硬化させる為に必要なエネルギー線（本実施形態では紫外光線）をエジェクタピン１７の基端側から先端側へ効率よく（即ち、なるべく損失が低いように）通す部材であり、本実施形態では石英ファイバー素線が用いられている。即ち、エジェクタピン１７それ自体が、ライトガイドとして機能するように構成されている。

以上のように構成された成形装置１００において、成形時には、型開き状態（図１）から型締めがされ（図２）、紫外線硬化型樹脂Ｒが射出装置６によりキャビティ１４内部に充填される（図３）。そして開閉弁１０が閉じられた後、第１光源制御部２３及び第２光源制御部２４が、それぞれが制御するＵＶランプ２０、２１をオンにする。これにより、キャビティ１４内に充填された紫外線硬化型樹脂に紫外光が照射され、硬化が行われる。

硬化後、第１光源制御部２３及び第２光源制御部２４が、それぞれが制御するＵＶランプ２０、２１をオフとし、可動側型板３が退避するとともにエジェクタピン１７が進出して、成形品Ｓがキャビティ１４から取り出される（図４）
以上のように成形装置１００においては、成形品Ｓをキャビティ１４から突き出すエジェクタピン１７の内部がエネルギー線を通過させる通路（本実施形態では紫外光線を導く導光路）となっており、キャビティ１４に充填された紫外線硬化型樹脂Ｒに対しエジェクタピン１７の先端から紫外光を照射する構成を備えている。

つまりエジェクタピン１７を、キャビティ１４内に充填された樹脂に対しエネルギー線を照射する手段の一部として利用するので、既存の構成要素を利用し、金型１に光ファイバー埋設用の専用の穴を開けることなく、効率的にキャビティ１４内に紫外光を照射することができる。従って金型設計の自由度を損なうことなく、キャビティ１４内に紫外光を照射することができる。

尚、本発明は射出成形装置の既存の構成要素であるエジェクタピンを導光路として利用することで、従来専用の光ファイバーを埋設し難しかったエジェクタピン配置部分に紫外光を照射できるようにした点に特徴があり、エジェクタピン１７の他に、更に導光路を設ける（例えば光ファイバーを埋設する）実施形態を除外するものではない。
また、本実施形態では、成形用樹脂として紫外線硬化型樹脂を用いたが、これに限られず、他のエネルギー線硬化型樹脂（例えば、可視光線硬化型樹脂）であっても構わない。

本発明に係る成形装置（成形前型開き状態）の構成を示す模式図である。 本発明に係る成形装置（成形前型締め状態）の構成を示す模式図である。 本発明に係る成形装置（樹脂射出状態）の構成を示す模式図である。 本発明に係る成形装置（成形後型開き状態）の構成を示す模式図である。

符号の説明

１ 金型、２ 固定側金型、３ 可動側金型、４ エジェクタプレート上、５ エジェクタプレート下、６ 射出装置、７ 射出筒、８ 材料供給口、９ 射出プランジャー、
１０ 開閉弁、１１ スプルー、１２ ランナー、１４ キャビティ、１５ 導光部材、１７ エジェクタピン、１７ａ パイプ状部材、１７ｂ 導光部材、２０、２１ ＵＶランプ、２３ 第１光源制御部、２４ 第２光源制御部、２５ 開閉弁制御部、１００ 成形装置、Ｒ 紫外線硬化樹脂、Ｓ 成形品

Claims (2)

1. 樹脂を充填するキャビティを形成する固定側金型及び可動側金型と、
   前記キャビティで成形された成形品を前記キャビティから突き出すエジェクタピンと、を備えた成形装置であって、
   前記エジェクタピンの内部にはエネルギー線を通過させる通路が形成され、前記キャビティに充填された樹脂に対し前記エジェクタピンの先端からエネルギー線を照射する構成を備えている、
   ことを特徴とする成形装置。
2. 請求項１に記載の成形装置において、前記エジェクタピンの先端と対向する前記固定側金型の側には、前記キャビティ内に充填された樹脂に対しエネルギー線を照射する手段が更に設けられている、
   ことを特徴とする成形装置。

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