JP2013230663A - 熱硬化性樹脂の圧縮成形装置、及び金型 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱硬化性樹脂製品を効率的に圧縮成形方法により高品質な成形体を得ることができる圧縮成形装置、及び金型を提供することを課題とする。
【解決手段】 金型に熱硬化性樹脂原料８０を投入し加熱、加圧して成形する圧縮成形金型装置１であって、原料８０を圧縮成形する領域を外部型材１０、及びスライド移動部材１４により囲み、領域に投入させた熱硬化性樹脂原料８０を上部より圧縮する圧入部材９と、押圧加熱するための熱源、金型加熱用ヒータ１０１、１０２、１０３を配設し圧縮成形を容易に行う金型構造であり、射出成形に用いられている金型の長所を圧縮成形装置に改良した金型構造を有する。
【選択図】図１１

Description

技術の分野

本発明は、熱硬化性樹脂を用いて成形する圧縮成形の装置及び金型の構造に関するものである。

従来、熱硬化性樹脂は高温（１３０℃）、高圧の金型装置内で化学反応をさせて、網目状の分子構造をもつ樹脂成形体に形成される。

それ故に耐熱性が優れ、硬く、変形しにくい特徴がある。熱硬化性樹脂はフェノール樹脂、ユリア樹脂、メラミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂と大別され、食器、電気部品、配線部品、配電部品、軽金属代用構造材料、歯車、高周波絶縁積層板、断熱材料等広範囲に使用されている。

実開平 ０５−０９１８２０公報 特開 ２００７−０３０４３２公報

本発明は、金型装置及びこれを用いた成形体の製造方法に係り、特に圧縮成形などにより成形体を製造するための金型であって対向する一対の金型をお互いに急速加熱、加圧することでハイサイクル化、品質改善が達成され、成形体を製造するのに極めて適した金型装置で、これを用いた成形体の製造方法である。

熱硬化性樹脂の熱成形及び圧縮成形に際しては、金型の熱伝導率を高めるため、例えば金型に金型加熱用ヒータを埋設したものが考案されている（特許文献１を参照）。なお金型加熱用ヒータは熱可塑性樹脂の射出成形の金型にも使用されている（特許文献２を参照）。

熱硬化性樹脂の成形方法としては圧縮成形方法が主体であり、圧縮成形を行うためには原料を予め定められた重量に計量し、金型に原料を投入する人手を要し、手間がかかるため、成形業者が近年特に減少している。

また、熱可塑性樹脂のように原料をホッパー（原料投入口）に入れる作業だけでなく、熱硬化性樹脂においては品質的な要素でライフ期間、すなわち原料の品質保証期間が短期で、製造工程において計画生産が困難な事柄が多々ある。

本発明は、このような課題を鑑みてなされたものであり、効果的な、ハイサイクル化、品質改善が達成される熱成形が可能な圧縮成形装置及び金型を提供することを課題とする。

本発明は、上記目的を達成するために、熱可塑性樹脂の成形方法に用いられている金型構造と、急速加熱が可能な金型加熱用ヒータを埋設することにした。

金型に原料を投入して加熱し、加圧して成形する圧縮成形装置であって、金型は様々な形状の成形体を生産可能なようにするべく、形構成を割り形にして異形なる成形体にも応用可能にし、急速に加熱するために金型加熱用ヒータを金型に埋設することで金型の熱伝導率の向上を図っている。

前記の原料を可動形の外部形材、スライド移動部材によって囲み設けられた領域に投入し、急速に加熱するための金型加熱用ヒータを固定形、可動形に埋設することにより、固定形に配設された圧入部材によって原料を押圧するとき容易に、効果的な熱成形が可能な圧縮成形装置及び金型を提供することが可能となる。

金型を急速に加熱する事ができる金型加熱用ヒータを埋設することにより、原料を可動形に投入し、固定形に配設された圧入部材により原料を押圧することにより容易に異形の成形体もハイサイクル化、品質改良、短期間生産可能な圧縮成形により、高品質な成形体を得ることが可能となる。

本発明に係る圧縮成形装置及び金型取付け全体の斜視図である。 本発明に係る装置が作動し、金型の固定形、可動形が開けられたところの斜視図である 金型を組み付けた状態の斜視図である。 金型を組み付けた状態の裏方向よりの斜視図である。 本発明に係る圧縮成形装置の金型により成形された成形体の一例である。 金型に組み込まれ押出し構造を制御する制御変換器具部材の斜視図である。 金型の各部材を分解した斜視図である。 金型内で成形体を成形する各部材の拡大した斜視図である。 金型内で押し上げられ作動する各部材の拡大した斜視図である。 本発明に係る圧縮成形装置の組付けた金型の構造図である。 本発明に係る圧縮成形で成形体を成形して可動型が作動した金型の構造図である。 圧縮成形で成形された成形体を取り出す状態の構造図である。 成形体を取り出し後、次の成形動作に移る状態の構造図である。 異形なる成形体を成形する際に使用する入子を装着する構造図である。 金型に入子を装着し熱硬化性樹脂原料を投入させるところの構造図である。 外部形材、スライド移動部材に囲み設けられた領域に熱硬化性樹脂原料を投入させたところの構造図である。 本発明に係る圧縮成形装置の金型可動形が上部に移動するところの構造図ある。 金型の可動形が固定形に設けた圧入部材で熱硬化性樹脂原料が押し込まれる状態の構造図である。 圧縮成形装置で圧縮された熱硬化性樹脂原料が成形体になる構造図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１９に基づいて説明する。

図１は、実施形態に係る圧縮成形装置２に金型装置１を取り付けたところの全体的な装置の斜視図である。１ａは金型装置１の固定形であり、１ｂは金型装置１の可動形であり固定形１ａには圧縮成形装置２の上部台板２ａに固定装着するための取り付け穴１ｃが取り付け板６，８に設けられ、圧縮成形装置２の上部台板２ａにも金型装置１の固定形１ａが固定装着することのできる穴があり、金型装置１の固定形１ａは圧縮成形装置２の上部台板２ａに固定形組付け部材５を用いて固定装着される。

また、圧縮成形装置２の移動台板２ｂにも金型装置１の可動形１ｂにも上記の取り付け穴１ｄが取り付け板３４、３５に設けられており、金型装置１の可動形１ｂは圧縮成形装置２の移動台板２ｂに可動形組付部材３６を用いて固定装着される。図１は圧縮成形を行っているか、または装置が休止しているときの状態である。

図２は、圧縮成形装置２の移動台板２ｂが矢印方向に下降する状態で、移動台板２ｂと固定装着されている金型装置１の可動形１ｂも同時に下降する状態の斜視図である。
圧縮成形装置２の移動台板２ｂが下降するとき、圧縮成形装置２に配設されているシリンダー２ｃの中央部から押出し部材７０が押出されてくることにより、金型装置１の可動形１ｂに配設されている押出し補助部材Ａ２９を押し上げる構造であり、この動作構造の詳細は別途説明する。

図３は、本発明に係る熱硬化性樹脂圧縮成形装置２の金型１を組み付けた斜視図である。ベースプレートＡ１３に形取り付け板Ａ６、形取り付け板Ｂ８を合体し組み付ける役目を組み付け部材５によって行い、固定形１ａを形成する。またベースプレートＡ１３の側面に押圧加熱するための熱源、金型加熱用ヒータ１０１が埋設されている。

形取り付け板Ａ６、形取り付け板Ｂ８には圧縮成形装置２の上部台板２ａに固定装着させるための取り付け穴１ｃが配設されており、圧縮成形装置２の上部台板２ａに固定装置することが可能な役目をしている。これらの形取り付け板Ａ６、形取り付け板Ｂ８、及びベースプレートＡ１３によって一体的に構成されているのが金型１の固定形１ａである。

また、ベースプレートＢ２０、ベースプレートＣ２１の内部には熱硬化性樹脂を用いて成形する機構部材が配設されており、その成形工程、成形体３取り出し工程等の各工程を補助する役目の押出し補助部材Ａ２９、押出し補助部材Ｂ２６、押出し補助部材Ｃ２４、それらの部材が押し上げられる工程で補助する役目の補助板３２が左右に配設されており、形取り付け板Ｃ３４、形取り付け板Ｄ３５を用いて一体的に構成されているのが金型１の可動形１ｂである。そして形取り付け板Ｃ３４、形取り付け板Ｄ３５に配設されている取り付け穴１ｄにより圧縮成形装置２の移動台板２ｂに固定装置させる。

ベースプレートＣ２１と押出し補助部材Ａ２９の間に板バネ２５が配設組み込まれた構造に成っており、圧縮成形装置２の金型１によって成形される熱硬化性樹脂の成形工程が終了し移動台板２ｂが降下するとき、シリンダー２ｃの中央部より押出し部材７０が押出されてくる。このとき押出し補助部材Ａ２９、押出し補助部材Ｂ２６、押出し補助部材Ｃ２４が一体的に固定装着されている押出し補助部材Ａ２９の下部面を押出し部材７０が押し上げることにより、可動形１ｂの内部に配設されている各部材が作動することで成形された成形体３の取り出し、次の工程に移行するとき、前記板バネ２５の復元力を利用し押出し補助部材Ａ２９、押出し補助部材Ｂ２６、押出し補助部材Ｃ２４の３部材が一体的に固定装着された押出し補助部材を押し広げて定められた位置に移動させるのである。

金型１の上部固定形１ａと同様、可動型１ｂにも圧縮成形装置２の移動台板２ｂに金型１の可動形１ｂを固定装着させるための取り付け穴１ｄが配設されており、この取り付け穴１ｄを使用して圧縮成形装置２の移動台板２ｄに固定装着させる。またベースプレートＢ２０、ベースプレートＣ２１の側面に押圧加熱するための熱源、金型加熱用ヒータ１０２、及び１０３が埋設されており、その役目は熱硬化性樹脂原料を圧縮成形で成形する工程が容易に、連続的に、ハイサイクル的に行うことができる。

図４は、図３の金型１を横方向面よりの斜視図である。金型１の裏面詳細で押出し部材７０が押出し補助部材Ａ２９、押出し補助部材Ｂ２６、押出し補助部材Ｃ２４の定位置と押出し部材７０が作動する領域において、可動型１ｂの取り付け板Ｃ３４、取り付け板Ｄ３５が左右に分別されて配設し押出し部材７０が容易に押出補助部材の３部材を押し上げられる面材と裏面の詳細な斜視図である。

図５は、本発明に係る熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２、及び金型１によって成形された一例の成形体３である。図で示す成形体３はきわめて単調的な成形体３のパイプであり、本発明に係る熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２、及び金型１は、図９に示すように割り形の構造であって、内径部にネジ形状、外径部にも異形な形状を施すことのできる成形体３を提供することができる。

図６は、本発明に係る熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２、及び金型１に組み込まれて、圧縮成形の工程を終え、金型１より成形体３を取り出す工程において金型１の下部装置、押出し補助部材Ａ２９、押出し補助部材Ｂ２６、押出し補助部材Ｃ２４が押出し部材７０によって成形体３を金型１の外部に突き上げられる。その突き上げられる工程であらかじめ定められた位置まで押出し補助部材Ａ２９に配設されている制御変換器具４は、図６のＡ状態で移動上昇させられる。そしてあらかじめ定められた位置で制御変換器具４は作動し、図６のＢ状態に変換されて突き上げを再作動する。よって突き出し工程が２度行われるのである。

図７は、熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２及び金型１の各部材、部品等を個別に分解、展開したところの斜視図である。参考に組み付けられた状態の金型１が図４である。そして金型１の固定形１ａ、可動形１ｂの区域を詳細表示したものである。

図８は、本発明に係る熱硬化性樹脂装置２、及び金型１によって成形体３を形成させるのであって、スライド補助ピン１５は金型１ｂのベースプレートＣ２１に配設され、外部形材１０とスライド移動部材１４はベースプレートＢ２０に配設され、また圧入部材９は固定形１ａに組み込み配設されている。固定形１ａに組み込まれる圧入部材９、可動形１ｂに配設される外部形材１０、スライド移動部材１４、及びベースプレートＡ１３、ベースプレートＢ２０、ベースプレートＣ２１に配設される各部材鋼は熱硬化性樹脂の圧縮成形によって成形体３を形成するのに各形部材を加熱する必要が生じ、それにより各形部材鋼が歪みや形状変化等の発生を防止するために焼入れを行うことで硬化、強質にする。

図９は、熱硬化性樹脂原料により成形体３が形成され、その成形体３を取り出すために作動する工程の斜視図である。外部成材１０はスライド移動部材１４に固定装着されており、金型１の可動形１ｂの下部より押し上げられる動作工程によってスライド移動部材１４はスライド補助ピン１５の傾斜された角度に添って矢印の通り押し広げられ定められた位置まで上昇する。また移動する外部形材１０、スライド移動部材１４は割形の構造に成っているため、成形体３は様々な形状の成形体３を提供することができる。

図１０は、本発明に係る熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２、及び金型１において、熱硬化性樹脂原料が加熱され、可動形１ｂの外部形材１０、スライド移動部材１４によって囲み設けられた領域に投入され、固定形１ａに配設されていた圧入部材９が上部より熱硬化性樹脂原料を加圧、圧入させながら成形体３を形成したときの構造図である。

図１１は、熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２の移動台板２ｂが下部に降下することにより、金型１の固定形１ａと可動形１ｂが分割された状態の構造図であり、また圧縮成形装置２の下部より押出し部材７０が上部に向って上昇するとき、押出し補助部材Ａ２９、Ｂ２６，Ｃ２４の３部材が一体的に固定装着されている底部を押出し部材７０が押し上げの移行工程が同時に行われる構造である。また押出し補助部材Ｃ２４に配設されている突出しピン２８が押出補助部材Ａ２９、Ｂ２６、Ｃ２４と同様に上部に押し上げられ、この押し上げ工程を制御している制御変換器具４は定められた位置で変換させ、さらに上昇する。と同様に板バネ２５も圧縮状況になっていく。

そして図９において詳細な説明をしたが、スライド移動部材１４に固定装着されている外部形材１０との一体的に合体された部材は左右に分割されながらスライド移動部材ピン１５の傾斜角度に添って上昇する。突出しピン２８の最先端には成形体３を補助し、また異形なる形状の成形体３を形成するにも応用可能な入子５０が配設され、突出しピンが上昇すると同様に入子５０と成形体３も上昇し、成形体３を金型装置１から容易に取り出すことができる。

図１２は、図１１で詳細な説明をしたように突出ピン２８の最先端に配設されていた入子５０と成形体３を取り外した状態の構造図である。そして入子５０から成形体３を分離させた図である。

図１３は、金型１から成形体３取り出し、次の形成工程に移行するときに押出し部材７０が元の定められた位置に戻ろうとすると板バネ２５の復元力によって押出補助部材Ａ２９、Ｂ２６、Ｃ２４が可動形１ｂの定められた元の位置に戻る。そして入子５０を突出しピン２８の最先端にセットし、外部形材１０とスライド移動部材１４によって囲み設けられた領域に熱硬化性樹脂原料８０を投入する一連の工程を表した構造図である。

図１４は、前記に詳細を説明をした図１３の金型装置１の成形体３を形成させる部分の構造図である。左右に配設されているスライド補助ピン１５は傾斜ピン固定板３７と傾斜ピン支持板１９によって固定され、定められた角度に保持されている。傾斜ピン支持板１９の中央部には、入子５０が容易に装置できるように入子装置補助部材３８を配設させ、その中央部には入子５０と成形体３を押し上げる役目をするところの突出ピン２８が配設できる穴が設けられている。

外部形材１０を固定装着しているスライド移動部材１４は下部より突出し構造部材等により突き上げられるとスライド補助ピン１５の傾斜角度に添ってスライド移動部１４は中央部より左右に分割されて上昇する構造になっている。現状の図は、次の成形工程に移行するためのもので、矢印のように入子５０を定められたところの入子装着補助部材３８に装着させる工程である。

図１５は、入子５０が入子装置補助部材３８の所定の位置に正確に装着された状態であり、次に熱硬化性樹脂原料８０をスライド移動部材１４に固定装着されている外部形材１０の囲み設けられた領域に投入される状態の構造図である。この熱硬化性樹脂原料８０はあらかじめ計量された重量の物を使用する。

図１６は、スライド移動部材１４に固定装着されている外部形材１０の囲みに設けられた領域に熱硬化性樹脂原料８０が所定の位置に投入された状態の構造図である。また外部形材１０の内面には別の製品部材と接続、組み込み工程の補助、構造等の形状の異形面体４０を施すこともでき、直接内面に加工することも可能であり、また別の用途で使用表示する部材を入れ替えることが可能な構造をするのが彫刻表示入替部材６０である。これより図の状況から成形体３を形成させるための段階の工程が終了し、圧縮、圧入の成形工程に移行する。

図１７は、熱硬化性樹脂原料８０が所定の領域に投入された状態で、熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２の下部に配設されている移動台板２ｂに固定装着されていた可動形１ｂは、圧縮成形装置２の上部台板２ａに配設されていた固定形１ａに向け押し上げられ上昇移動する構造図である。

図１８は、圧縮成形装置２の移動台板２ｂと金型１の可動型１ｂが上昇し、上部台板２ａに固定装着されている固定形１ａに合体する工程の構造図である。その時固定形１ａにベースプレートＡ１３が埋設されている金型加熱用ヒータ１０１の電源、熱源が固定形１ａに固定装着されている圧入部材９に伝導、伝達させ、またベースプレートＢ２０、ベースプレートｃ２１が可動形１ｂに埋設されており、可動形１ｂに配設、構築された外部形材１０及びスライド移動部材１４等に熱源を伝導、伝達を行い、外部形材１０、圧入部材９の間に発生している空間的な領域に投入した熱硬化性樹脂原料８０を誘導、圧入させるのである。

図１９は、熱硬化性樹脂の圧縮成形装置２と金型装置１の固定形１ａ、可動形１ｂの様々な役目をした各部材、各装置等によって成形体３を形成させたところの構造図である。従来、熱硬化性樹脂の圧縮成形方法に使用してきた圧縮成形用金型の技術と加工方法、そして熱硬化性樹脂の射出成形方法に使用されている金型の技術、加工方法を、本発明は両成形方法の技術、加工方法等を駆使し構成、構造設計を行い新規な発明の金型装置１を提供するものである。

本発明によれば、金型に熱源を急速に伝導、伝達させることが容易に可能で、成形工程のサイクルも短時間に改善され、同時に複数の成形体を製造することができる。熱硬化性樹脂原料の短所であった品質保証期間、ライフ等の問題が有り、短期間に大量生産が可能なため諸問題が解決でき、また熱可塑性樹脂による射出成形方法の金型構造と本発明の圧縮成形方法の金型構造とは極めて類似している。従来、熱硬化性樹脂の原料による成形体を形成させるに手間、人手を要していたが、本発明の圧縮成形の金型は構造、工程面で簡略化されて異形なる形状の成形体も製造可能となる。

１ 金型
１ａ 固定型
１ｂ 可動型
２ 圧縮成形装置
２ａ 上部台板
２ｂ 移動台板
３ 成形体
４ 制御変換器具
９ 圧入部材
１０ 外部形材
１３ ベースプレートＡ
１４ スライド移動部材
１５ スライド補助ピン
１７ スライド支持部材
１９ 傾斜ピン支持板
２０ ベースプレートＢ
２１ ベースプレートＣ
２４ 押出し補助部材Ｃ
２５ 板バネ
２６ 押出し補助部材Ｂ
２７ ガイドピン
２８ 突出しピン
２９ 押出し補助部材Ａ
３２ 補助板
３７ 傾斜ピン固定板
３８ 入子装着補助部材
４０ 彫刻及び異形状部
５０ 入子
６０ 彫刻表示入替部材
７０ 押出し部材
８０ 熱硬化性樹脂原料
１０１ 金型加熱用ヒータ
１０２ 金型加熱用ヒータ
１０３ 金型加熱用ヒータ

Claims (1)

1. 金型に熱硬化性樹脂原料を外部型材、及びスライド移動部材によって囲み設けられた領域に投入して、加熱、加圧し形成する圧縮成型装置の金型であって、
   前記熱硬化性樹脂原料を加熱する熱源部、金型加熱用ヒータを上部固定型、下部可動型に埋設させ、上部固定型に配設された圧入部材により加熱、加圧することにより製品形状を有し、
   下部可動型に外部型材、スライド移動部材を設け、圧縮成型後に部材が左右に押し広げられる構造で、同時に多数個取りも可能な圧縮成型装置の金型。

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