JP2013252693A - 熱硬化性樹脂粉末原料の計量器 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱硬化性樹脂のうち粉末形態の原料が多種類あるが、その熱硬化性樹脂原料を正確にかつ敏速に軽量することのできる計量器を提供することを課題とする。
【解決手段】熱硬化性樹脂原料１０の粉末形態の原料をあらかじめ定められた重量または計量に測定された熱硬化性樹脂原料１０を金型２０に投入し、圧縮成形方法によって加熱、加圧する工程にて成形される高品質な成形体５０を得ることができるのであるが、重量または計量において不具合な状況が生じると成形体５０が材料不足または変形なる原因で不良品を製造してしまうことになる。また成形体５０を大量に製造しなくてはならないときに金型２０に多数個の成形体５０を製造可能な設計を行い、かつ多数の成形体５０の重量測定が可能で熱硬化性樹脂原料１０を測定した計量器１を、金型２０の上部に装着させて熱硬化性樹脂原料１０を正確に金型２０の定められた位置に装填させることができる構造の計量器１を有する。
【選択図】図７

Description

技術の分野

本発明は、熱硬化性樹脂原料を用いて行う圧縮成形方法において、あらかじめ定められた粉末形態の原料を重量及び容量を正確に、かつ敏速に計量することのできる構造に関するものである。

熱硬化性樹脂の分子構造は、熱可塑性樹脂が鎖状高分子であるのに対し、高分子同士が架橋することによって三次元的な網目構造の分子を作っている。すなわち一度加熱して硬化させるともはや軟化せず、元の原料状態に戻すことも、再び溶融して再結成することもできず、どんな溶媒にも溶けなくなる特性をもつ樹脂の総称である。

このような三次元網目構造の高分子である熱硬化性樹脂は、高温にしても分子運動しにくいため耐熱性が高く、更に耐薬品性にも優れている。具体的な部品、成形体の製造方法は、原料を金型に入れ熱を加えて硬化させるという成形方法と、化学反応を同時進行させる成形方法とがある。そのため、成形による部品製造時間は、熱可塑性樹脂に比べて長く、価格面において熱可塑性樹脂成形体よりも少々高くなっている。

成形前の原料は液状又は固状であり、室温あるいは加熱することで流動性を示し、成形のために硬化剤や触媒の添加あるいは加熱、加圧を続けることで硬化する。一度硬化した熱硬化性樹脂は、再び過熱しても柔らかくならない。また熱可塑性樹脂のように成形体を粉砕し原料として再生したり、再成形することができない。

前記の熱硬化性樹脂は、加熱、加圧すると重合を起こして高分子の網目構造を成形し、硬化して元に戻らなくなる特性をもつ樹脂の総称である。その熱硬化性樹脂原料を使用して成形体を成形するに際しては、流動性を有するレベルの比較的低分子の樹脂を所定の形状に成形し、その後加熱、また加圧等により反応させて硬化させ成形体を形成させる。

また接着剤やＡ液（基剤）とＢ液（硬化剤）を混ぜて成形体を成形させるタイプもある。そして熱硬化性樹脂は硬くて熱や溶剤に強いので、電気部品やテーブルといった家具類の表面処理、灰皿、焼き付け塗料等に使用されており、材種としては、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂（ユリア樹脂）、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、熱硬化性ポリイミド等が代表的である。

熱硬化性樹脂は高温（１３０℃〜１８０℃）の高圧の金型内で、化学反応を起こさせ、網目状の分子構造をもつ熱硬化性樹脂成形体に成形される。それ故に耐熱性が優れ、硬く、変形しにくい特徴がある。用途として一般的なものとして自動車の灰皿、鍋釜の摘み、持ち手、家庭用ブレーカー等で多くては電機部品として器具の内部構造物で、電気安全性の面から、耐アーク、耐トラッキング等目にしない所で重要な役割を担っている。

前記の熱硬化性樹脂全般は、当初液状であるが硬化剤を加えて時間が経過すれば三次元重合して固まり、液状である時間内に成形加工を行わなければならずその時間をポットライフという。ポットライフとは熱硬化性樹脂の品質保証期間というもので、樹脂の種類、また成形方法によって保証期間がおのおの相違する。液状といっても樹脂の種類によっていろいろで、液状の樹脂にタルク粉やシリカ粉やカーボン粉等を混ぜることにより、やわらかい生地状のものからパテ状のもの、また粉末形態にもできる。つまり成形方法に応じて好みの流動性に調整して使用できる。

特許 ４８６０７７７公報 特開 ２００７−１０８０８５公報 特開 ２０１０−０４８６７４公報

本発明は、粉末形態の熱硬化性樹脂原料を計量または容量を計測する計量器であるが、過去の熱硬化性樹脂を使用して製造されていた製品で一般的に目にする物は、おぼん、漆器の下地、料理の盛り皿、鍋釜の摘み、持ち手、弁当箱、ぼたん、灰皿、電気製品の絶縁部品等であった。

それらの成形体製品は単品であって完成品であり、熱硬化性樹脂原料の重量、容量を測定するにも、金型内で成形する数量がほぼ単品で製造成形しているため１サイクルの成形時間内において容易に熱硬化性樹脂原料の計量が可能であった。

しかしながら、熱硬化性樹脂原料も最近技術的、成形方法、金型構造面においても改良、改善され、耐熱性、表面が硬い、耐炎性、難燃性、内厚でもヒケない、また耐電、耐雷性に優れている長所で、あらゆる分野で熱硬化性樹脂製品の成形体が製造されている。

前記のように熱硬化性樹脂原料の開発が急速に進み、また多業種で製品開発が行われたために製造する成形体の数量も多量に、また多種類になってきた。しかしながら熱硬化性樹脂原料は樹脂製造メーカーより出荷後において一定の期間内に樹脂原料を使い果たさなくてはならず、ポットライフ（樹脂原料の保証期間）期間内に成形をしてしまわないと、その樹脂原料の特性を生かすことのできない状態になり成形体を成形するに樹脂原料が使用できなくなることが発生してしまう。

本発明は、前記の樹脂原料である熱硬化性樹脂原料の中で粉末形態の樹脂原料を重量、容量を測定するもので、特に最近熱硬化性樹脂の特性を生かした各業種の成形体、製品等が開発され、多品種で同時に大量の製品、成形体を製造依頼されるようになり、また成形サイクル内において粉末形態の樹脂原料を敏速に、正確に、かつ容易に成形樹脂原料を計量するということが要求されてきた。

本発明は、短納期、大量生産、多品種小ロット等の条件下で顧客よりの要望、要請もあり、また熱硬化性樹脂成形方法の中で大半の成形業者が圧縮成形方法にて製造を行っており、また粉末形態の樹脂原料をあらかじめ定められた重量、容量に測定計量することを手動によって行い、かつ金型の定められた位置に装填させるという難題な工程があり手間が必要とするため成形、加工する業者が最近減少し、そのため短納期、品質向上等製造依頼されるところの製品、成形体を正規に納品することが困難な状況になってきている。

このような課題、難題を鑑みてなされたもので、従来より熱硬化性樹脂製品、成形体を製造し携わる加工業者として、熱硬化性樹脂粉末形態の樹脂原料をあらかじめ定められた重量、容量に測定することのできる器具、装置等を圧縮成形の工程を行うたびに開発を重ね、効果的で正確的に、かつ何人でも容易に計量することができ、また圧縮成形方法の成形サイクル工程内で使用可能な計量器を提供することを課題とする。

本発明は、上記の目的を達成するために粉末形態の熱硬化性樹脂原料をあらかじめ定められたところの重量、容量を同時に多数測定し、かつその粉末形態の熱硬化性樹脂原料を金型に同時装填させる装置、器具を開発することにした。

従来、粉末形態の熱硬化性樹脂原料は手動で定められるところの重量及び容量を、小型のハカリ、または測定器にて単品で容量を測定していた。そうした測定方法であると、各々の重量、容量が相違することがあり、成形体に成形すると不具合が生じていた。

このように成形工程の前処理作業に手間がかかり、粉末形態の樹脂原料であるため、作業場内に粉末原料が飛び散り、また加熱された圧縮成形装置機械及び圧縮成形金型にこびりつき成形工程上、品質向上に支障をきたしていた。必要以上に手間が要することもあり、成形者、技術者等が労働環境悪化のため職場をはなれ減少し、またそれと同じく加工業者も近年減少している。そうした原因の粉末形態の樹脂原料を容易に、清潔で簡素化させたところの計量器を開発した。

熱硬化性樹脂は近年技術開発が進み、その熱硬化性樹脂の特性を生かした製品、成形体を多業種においても開発が進み、多品種で大量生産の傾向に成り、圧縮成形方法の粉末形態の熱硬化性樹脂原料の重量、容量測定等前処理作業に時間と手間をかけることができなくなる。

本発明の粉末形態の熱硬化性樹脂原料を測定する計量器は金型に掘り込まれた成形体の数量を各々に測定し、その測定された粉末形態の熱硬化性樹脂原料を金型の定められた位置、場所に測定された樹脂原料を全て正確に、同時に装填することが可能となる。

熱硬化性樹脂は、当初液状で、それに硬化剤を加え、またタルク粉、シリカ粉、カーボン粉等を混ぜて、やわらかい生地状、パテ状に移行加工させ、成形加工を容易にするために粉末形態にした樹脂原料を本発明の計量器によって定められた重量、容量に短時間で正確に測定することができ、前記のとおり同時に定められた位置、場所に装填され、圧縮成形によって高品質な成形体を成形することが可能となる。

本発明は、粉末形態の熱硬化性樹脂原料を金型に掘り込まれた数量分を敏速に、かつ正確に測定させ、金型の定められた位置に粉末形態の熱硬化性樹脂原料を装填できる構造を有し、金型を加熱するために金型加熱用ヒータを埋設し、圧縮成形方法により粉末形態の熱硬化性樹脂原料を加熱、加圧することにより容易に異形の成形体をハイサイクル化、大量生産可能な圧縮成形により高品質の成形体を製造することができる。

従来より行われている粉末形態の熱硬化性樹脂原料測定方法の斜視図である 測定器を使用し粉末形態の熱硬化性樹脂原料測定方法の斜視図である。 本発明に係る計量器の各部材を分解させたところの斜視図である。 本発明に係る計量器の各部材を組み付け完成させたところの斜視図である。 本発明に係る計量器に粉末形態の熱硬化性樹脂原料を装填する作業の斜視図である。 金型の可動型に多数成形体の形状を掘り込まれたところの斜視図である。 金型の可動型に粉末形態の熱硬化性樹脂原料が装填された，本発明計量器を装着作業中の斜視図である。 本発明に係る計量器を金型の可動型に装着したところの斜視図である。 本発明に係る計量器より粉末形態の熱硬化性樹脂原料を金型の可動型に装填したところの斜視図である。 金型の可動型に粉末形態の熱硬化性樹脂原料を装填し、本発明の計量器を金型より脱着させたところの斜視図である。 本発明に係る計量器に粉末形態の熱硬化性樹脂原料を定容量測定溝に装填しているところの断面図である。 本発明に係る計量器の粉末形態の熱硬化性樹脂原料を金型に装填しているところの断面図である。 本発明に係る計量器の過剰原料排出溝より粉末形態の熱硬化性樹脂原料を排出している断面図である。 本発明に係る計量器の原料装填止め板を引き出し移動しているところの断面図である。 粉末形態の熱硬化性樹脂原料が金型に装填されたところの斜視図である。 圧縮成形方法により粉末形態の熱硬化性樹脂原料が成形体に加工されたところの斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１６に基づいて説明する。

図１は、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を定められた重量、容量に測定するために当初から行われていた作業方法の斜視図である。この方法で測定すると各々に若干の重量または容量が相違することで成形体５０を成形すると、材料不足及び形状変形等が生ずることがあった。

図２は、現在測定器を使用して測定を行っている方法であるが、大量に粉末形態の熱硬化性樹脂原料を測定するには不向きであり、単一的に測定するにしても測定時間を要するという難点があり、図１の測定方法と同様に各々若干重量、容量が相違するところがある。

図３は、本発明に係る計量器の各部材を分解させたところの斜視図であって、同時に多数の成形体５０を製造、成形する際に要する数量をあらかじめ定められた重量及び容量を測定するため、原料測定基板２に定容量測定溝４が設けられており、この定容量測定溝４の容積量が成形体５０の重量であり、前もって成形体５０の重量及び容量を計算し算出しておくのである。

前記の算出された容積量を原料測定基板２に定められた数量分の溝または穴を設けて加工させたのが定容量測定溝４である。そして粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０をこの定容量測定溝４に装填するとき、原料測定基板２の下部に配設されている原料装填止め板３によって堰き止められるのである。

図４は、本発明の粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を大量に重量、容量を測定することができる組み付けられた計量器１の斜視図であって、原料装填止め板３に設けられている引出し手６によって前面に引出した状態図である。引出し手６によって容易に引出し作業ができるように原料装填止め板３の両サイドには移動補助溝８が配設され、原料測定基板２の裏側より移動補助溝８と接続し、原料装填止め板３の引出す作業を容易に補助できるように組付けビス９ｂが配設されている。

また、過剰原料排出溝５が原料測定基板２に多数配設されており、原料測定基板２の下部に配設されてくる原料装填止め板３にも原料測定基板２と同位置に過剰原料排出補助溝１１が配設されている。定容量測定溝４に粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を装填測定を行うとき、過剰なる分量を過剰原料排出溝５及び過剰原料排出補助溝１１の溝を利用して計量器１の外部に排出する。

原料測定版２には、多数の定容量測定溝４が配設されており、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０をこの定容量測定溝４に装填させるのであるが、定容量測定溝４は貫通した溝であるため、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を堰き止めなめればならないのが定容量測定溝４の下部に配設される原料装填止め板３の上部面である。そして原料装填止め板３の前面方向に引出し手６が配設されている。

また原料装填止め板３の材質は２ｍｍ〜２，５ｍｍ厚さ程度で反りにくい、錆びない材料を選択する。そして原料装填止め板３と金型２０内に粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を装填させたい間隔、寸法間を支柱組付け板７の高さの寸法を調整して決定し、支柱組付け板７内面上角に原料装填止め板３が前面に引出し作業を行うとき容易に移動ができる構造の壁面を配設する。原料測定基板２とその両サイドの下部に支柱組付け板７が組付けビス９ａで組付けられ、材質は耐薬品性、耐摩耗性、耐絶縁性に優れた容易に加工可能な熱硬化性樹脂材料を使用し製造した。

金型２０に掘り込まれている製品形状掘り込み部４０によって成形される成形体５０の重量、容量を計算、算出して金型２０の製品形状掘り込み部４０位置、装填適正位置等を考慮し、定容量測定溝４に溝の大きさ、形状等また原料測定基板２の材料の厚さも同時に決定する。

図５は、補助パレット３０の中央に本発明に係る計量器１を配設し、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を計量器１の上部より大量に設けられている定容量測定溝４に向け装填させ、はみ出した粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を正規に測量作業を行い、余分なものは過剰原料排出溝５より計量器１の下部、外部に排出する。

図６は、金型２０の可動型２２に大量の製品形状掘り込み部４０が配設され、金型２０には金型加熱用ヒータ２３を埋設されているところの斜視図である。

図７は、本発明に係る計量器１の定容量測定溝４に粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が測定装填された状態で金型２０の可動型２２に計量器１を装着しようとする作業中の斜視図である。

図８は、金型２０の可動型２２に本発明に係る計量器１を装着したところの斜視図であり、また計量器１の形状、大きさ等についても金型２０と可動型２２の形状設計により異なり、多少形状が相違することも有りうるし、図面で表現、表示している計量器１はそのうちの１例である。

図９は、本発明に係る計量器１が金型２０の可動型２２に装着され、計量器１の原料測定基板２の前面に配設されている引出し手６をつまみ原料装填止め板３を前面に引出すことにより定容量測定溝４に装填されていた粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が金型２０の可動型２２、製品形状掘り込み部４０に装填されるところの作業を表現した図である。

図１０は、本発明に係る計量器１によって粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が金型２０の可動型２２の製品形状掘り込み部４０の部分に装填されたところの図である。

図１１は、本発明に係る計量器１にあって、図８にて表示明記したところのＡ〜Ａ’の断面図であるが、原料測定基板２には多数の定容量測定溝４が設けられている溝に、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を装填させ過剰な分を排除させる排除部材６０を使用して粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を過剰原料排出溝５、または計量器１の外部に排出、排除するのである。

図１２は、原料装填止め板３の前面に配設されている引出し手６をつまみ矢印方向、前方向に引き出すことで、原料装填止め板３の壁面によって堰き止められていた粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０は原料測定基板２より下部の金型２０、可動型２２の所定の位置に落下装填されるのである。

図１３は、前記図８にて表示明記したところのＢ〜Ｂ’の断面図で、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を定容量測定溝４に装填するのであるが、過剰原料が計量器１の表面にも装填されてしまい、過剰原料排出溝５を使用して粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を計量器１の下部、また外部に排除するのである。

図１４は、原料装填止め板３の前部に配設させられた引出し手６をつまみ前面に引き出したところの断面図であるが、原料測定基板２及び過剰原料排出溝５には粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が残っていないのが正常な計測工程、また作業なのである。

図１５は、本発明に係る計量器１によって粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が金型２０内、可動型２２の定められた位置に装填された状態である。そして金型２０の固定型２１と可動型２２が合体され、金型２０には金型加熱用ヒータ２３が埋設されて所定の温度に金型温度を保持させ、加熱、加圧を加えて圧縮成形方法にて成形体５０を製造する工程に移行するのである。

図１６は、圧縮成形方法の加熱、加圧工程が終了し金型２０の固定型２１と可動型２２が分離されて、粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０が多数の成形体５０に成形させられたところの図である。

本発明によれば、あらかじめ定められた重量、容量に粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を大量に定量測定が可能で、成形工程のサイクルも短期間に改善され、同時に大量の成形体５０を製造することができる。粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０の短所であったポットライフ、品質保証期間等があり、本発明の計量器１を使用したことにより短期間に大量生産が可能に成り諸問題を解決することができた。

本発明の計量器１は、同時に大量測定が可能で、測定工程終了の計量器１を金型２０に直接配着させ粉末形態の熱硬化性樹脂原料１０を正確、かつ敏速に金型２０のあらかじめ定められたところに装填させることができるため、短期間内に計画的に成形体５０を大量生産することが可能になった。

１ 計量器
２ 原料測定基板
３ 原料装填止め板
４ 定容量測定溝
５ 過剰原料排出溝
６ 引出し手
７ 支柱組付け板
８ 移動補助溝
９ａ 組付けビス
９ｂ 組付けビス
９ｃ 組付けビス
１０ 粉末形態の熱硬化性樹脂原料
１１ 過剰原料排出補助溝
２０ 金型
２１ 固定型
２２ 可動型
２３ 金型加熱用ヒータ
３０ 補助パレット
４０ 製品形状掘り込み部
５０ 成形体
６０ 排除部材

Claims (1)

1. 熱硬化性樹脂原料のうち粉末形態の原料が多種類あり、その熱硬化性樹脂原料をあらかじめ定められた重量及び容量を計測、計量を正確に、かつ敏速に行うことのできる計量器であって、
   前記粉末形態の熱硬化性樹脂原料をあらかじめ定められた重量、容量に計測、計量されたところの計量器を加熱、加圧し形成する圧縮成形装置の金型面上定められた所定の位置に装着させ、粉末形態の熱硬化性樹脂原料を定められたところの容量又は重量を金型面に正確、敏速に装填することのでき、
   同時に成形体の数量を多数成形するに際しても多数計量ができ、熱硬化性樹脂原料を同時に金型内の所定位置に装填することのできる計量器。

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