JP2014019154A - 熱硬化性樹脂のパイプ形状 - Google Patents

Abstract

【課題】 熱硬化性樹脂の成形体は多業種にわたって使用され、幾多の用途において部材として活用されているが、本発明のようにパイプ形状においても正確な形状を保ち提供することを課題とする。
【解決手段】 熱硬化性樹脂原料４を射出成形方法によって成形体１を形成させるのであるが、従来パイプ形状及び筒状の成形体１を形成させようとすると、反り変形または肉厚変動等が発生し成形時に樹脂温度、加熱温度、射出圧力、射出時間等を試行して成形工程を行う必要があった。所定の条件を得るために時間を費やすことが多々あったが、反り変形または肉厚変動等を発生させるのは熱硬化性樹脂原料４を金型１００に射出注入する構造及び形状に要因があると突き止め、ランナー２の形状と成形体１部分に熱硬化性樹脂原料４を充填させるところの肉厚を極薄に定めたことにより正確な成形体１を構築できる構造の熱硬化性樹脂製パイプ形状を有する。
また充填される充填物により発生するガスを成形体１の下部にガス抜き３６を設置する。
【選択図】図１０

Description

技術の分野

本発明は、熱硬化性樹脂を射出成形方法により、パイプ形状の成形体及び筒状のパイプ形状の成形体を形成させるための金型に関するものである。

本発明は、熱硬化性樹脂の一つであるユリア樹脂を使用し、射出成形方法によりパイプ形状及び筒形状の成形体を形成させるための金型と樹脂原料を容易に、正確に定められた領域に誘導できるランナー形状に関するものである。

熱硬化性樹脂のユリア樹脂は、尿素とホルムアルデヒドとの重合反応によって製造され、別名として尿素樹脂ともいい、石油系の原料でなく、尿素を用いている点が他の樹脂と異なっている。常用できる耐熱温度は９０℃で、安価で、燃えにくい点に特徴がある。

加熱により変形することなく、燃えにくく、難燃性に優れ、油類有機溶剤に浸されず、耐水性に優れ、電気絶縁性が高く、特にアーク抵抗性に優れ、コストが比較的安価という特徴が有る。使用例として液状縮合物は合板用接着剤や紙加工分野に、また固形状は成形材料として電気機器の部品、日用品類、漆器の素地に使用されている。

本発明は、前記の熱硬化性樹脂を使用し、パイプ形状及び筒形状の構造を有する電気機器部品形成体を形成させるのであり、射出成型方法により成形体を容易に形成させるための金型を提供することである。

熱硬化性樹脂を使用して成形体を形成させるとき、原材料となる熱硬化性樹脂を加熱しながら、金型に配設された固定型及び可動型金型加熱ヒータにより成形金型を加熱させ、熱硬化性樹脂を金型内に射出して硬化させ成形体を形成させる。

射出制御時は、熱硬化性樹脂が低粘度状態を維持する温度に金型を温度制御し、射出完了時間経過後は樹脂の硬化が促進する温度に金型を温度制御する熱硬化性樹脂の射出成形方法において、前記射出完了時間は前記金型の温度と前記樹脂の粘度と時間との関係から求め、樹脂が硬化し始める時間とすることを特徴とする熱硬化性樹脂の射出成形方法と特許文献１は開示している。

熱硬化性樹脂は加熱されると時間の経過により粘度が変化し、最小な粘度の時が射出するのに最適な条件としており、時間が過ぎると次第に硬化して粘度が高くなることを特許文献２は開示している。

特開 ２０１２−０６１８００号公報 特開 平１１−１９２６４６ 号公報

熱硬化性樹脂を射出制御時に低粘度状態を維持する温度に金型を温度制御し、射出完了時間は金型の温度と熱硬化性樹脂粘度と時間との関係から定めると特許文献１にも開示され、また熱硬化性樹脂は加熱されると時間を経過するごとに粘度が変化し、最小な粘度の時が射出するのに最適と特許文献２は開示している。

本件発明者は、熱硬化性樹脂の圧縮成形、射出成形等の成形体製造に長年従事し、熱硬化性樹脂の成形体を形成させるとき生じる問題点を解決しながら金型開発を行ってきた。しかしながらパイプ形状の成形体及び筒形状の成形体のように単純な形成ほど、肉厚の変形または成形体の反り等の成形上の問題が発生し、射出成形の成形動作を連続して行うことができなくなることにもなる。

熱硬化性樹脂原料も日々に開発が急速に進み、多業種で製品開発が行わるるようになったため、製造する成形体の数量も大量に、かつ多種類になってきた。しかし熱硬化性樹脂原料はポットライフという樹脂原料の保証期間が有り、定められた期間内に樹脂原料を使い果たさなくてはならない。残量となった場合の樹脂原料は特性を生かすことのできない状態となり樹脂原料が使用できなくなる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、品質管理、生産管理等が向上し、かつ熱硬化性樹脂の射出成形方法によって容易に成形体を形成させられる射出成形用金型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熱硬化性樹脂原料を金型内で成形体の形状に構設されているところの領域に加熱された熱硬化性樹脂原料を、容易に、正確に注入充填誘導することのできる金型構造を開発することにした。

本発明は、パイプ形状の成形体及び筒形状の成形体で射出成形機の加熱装置によって加熱処理された熱硬化性樹脂原料を、金型内に注入充填誘導し、成形体の形状に構設されている領域に誘導する役目をランナーが行い、そのランナーより成形体部分に熱硬化性樹脂原料を注入充填する入口がランナーゲート口（極薄肉厚ゲート口）である。

従来、上記のランナーゲート口については各製造加工業者及び金型製造業者の技術または経験によって、寸法、形状を定め金型に加工を施してきた。ところが成形体の形態、寸法等の相違から全てに良好とならず、各製造加工業者及び金型製造業者は正規の成形体を形成するため試行錯誤をくりかえし、最良のランナーゲート口を開発するのである。

また、前記の熱硬化性樹脂原料の性質とポットライフ等の条件、そして短期間、大量生産、多品種小ロット等の条件下で顧客よりの要望、要請も有り、同時に多数個生産する条件も加算されることになる。

このように熱硬化性樹脂の成形体を形成するにはあらゆる条件を満たす必要が有り、また試行錯誤をくりかえし定められた諸条件及び設定にて射出形成の工程を行うのであるが、金型温度、樹脂温度等に多々条件設定が相違する事が有る。これは大気の温度、湿度の相違、射出成形機の設置場所や環境等により諸条件、設定を季節ごとに変更する必要があった。

本発明は、上記の定められた諸条件及び設定条件において季節、環境等に関係なく成形体を形成可能にするため、極太なランナーから注入充填誘導路である極端な極薄な肉厚のゲート口を開発し、そのゲート口はパイプ形状の成形体及び筒形状の成形体上部全周に配設させることで高品質な成形体を形成することが可能となった。

射出成形機の加熱ヒータ帯状部材によって熱硬化性樹脂原料が溶解され金型内の定められた領域区分に注入充填されるとき、ガスが発生し、その発生したガスを処理しないと、熱硬化性樹脂原料が定められた領域区分に注入充填するとき熱硬化性樹脂原料が充填不足と成る。

本発明は、定められた領域区分の下部にガスを抜き取ることのできるガス抜き構造部材を配設させることで、本発明の、形状の成形体及び異形の成形体も容易に成形体を形成することが可能となり、ハイサイクル化、大量生産が容易にでき、射出成形方法によってあらゆる形状の成形体を製造することができるのである。

本発明は、熱硬化性樹脂原料を射出成形方法によりパイプ形状の成形体及び筒形状の成形体を形成させることであって、射出成形機に配設されている加熱ヒータ帯状部材、金型に配設されている固定型及び可動型金型加熱ヒータによって熱硬化性樹脂原料が加熱され溶解し、定められた領域区分と樹脂原料を注入充填誘導するランナー及びランナーゲート口が金型内の構築、配設されており、樹脂原料を注入充填する。

そのとき発生するガスを成形体を形成させる部分の下部にガス抜き構造部材を配設させてガス抜きを行う。また定められた成形体を形成させる定められた領域区分に溶解した熱硬化性樹脂原料を注入充填するときのゲート口は極薄肉厚の寸法であるゲート口を施し、その極薄肉厚ゲート口より注入充填されて形成されたパイプ形状及び筒形状の成形体は肉原の変形または反り等の不具合を発生することなく、容易に、正確な成形体をハイサイクル化、大量生産可能な射出成形により成形される高品質の成形体を製造することができるのである。

本発明に係る熱硬化性樹脂のパイプ形状の成形体を形成させる金型全体の透視図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂のパイプ形状の成形体を形成させる金型が分離され、油圧シリンダが作動した透視図である。 金型の各部材を展開させ表した透視図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂によって形成された成形体の透視図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂によって形成された成形体を金型から取り出したところの透視図である。 定められた領域に熱硬化性樹脂を注入充填させた各ランナーの断面図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂が金型内に注入充填されパイプ形状の成形体を形成させた断面図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂がパイプ形状に形成されるときの射出成形機装置と金型の断面図である。 本発明に係る熱硬化性樹脂が金型内に装填された状態でシリンダが上部に移動したときの断面図である。 可動型が後部に移動し突出し装置が作動しランナーと成形体を押し出したときの断面図である。 ランナーと成形体を射出成形機から取り出す状態の断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図１〜図１１に基づいて説明する。

図１は、本発明に係る熱硬化性樹脂原料４によって成形体１を形成させるための金型１００全体の透視図であって、金型１００の上部面に油圧シリンダ３０が可動型Ｂ１２に配設されている。固定型取付け板１０の中央部にロケットリング２１が配設され、射出成形機２００のノズル２３と合致し、加熱溶解された熱硬化性樹脂原料４が金型１００の定められた領域内に注入充填されるのである。

図２は、金型１００の可動型面が固定型面より移動分離され、可動型Ｂ１２の上部に配設されている油圧シリンダ３０が作動し、連結されているスライド部材２０も同時に上昇する。そしてスライド部材２０に接続された成形体内面ピン２９も同様に上部に引き上げた状態の透視図である。

図３は、本発明に係る熱硬化性樹脂原料４によって成形体１を形成させる金型１００の各部材を分解、展開させたところの透視図である。固定型Ａ１１には成形体１の形成面体２８が半面掘り込まれており、射出成形機２００の固定基板１１４に金型１００を固定させるための固定型取付け板１０が配設され固定型Ａ１１と接続固定を行い、固定型面体を構成させている。

対面の可動型面体は、可動型Ｂ１２、可動型Ｃ１３、それに成形体１を金型１００から突出しするとき補助する移動板Ａ１６と移動板Ｂ１７が配設され、その移動板Ａ１６、Ｂ１７を保護する可動型補助板１４が左右に配設し、可動型面体を射出成形機２００の可動基板１１５に取付け固定する可動型取付け板１５が配設されている。

前記の可動型Ｂ１２には成形体１の形成面体２８が半面掘り込まれており、可動型Ｂ１２の部材上部に油圧装置取付け板Ａ１８、油圧装置取付け板Ｂ１９があり、その取付け板に油圧シリンダ３０が組み付けられており、油圧シリンダ３０の作動によってスライド部材２０が上昇する。スライド部材２０には成形体内面ピン２９が接続固定されておりスライド部材２０と同様上昇する。成形体内面ピン２９は成形体１の内径である。

図４は、本発明に係る熱硬化性樹脂のパイプ形状の成形体１の透視図である。成形体１の外径形態は形成面体２８の寸法で、内径形態は成形体内面ピン２９の寸法である。

図５は、射出成形方法により溶解された熱硬化性樹脂原料４を金型１００の定められた領域に注入充填し、金型１００より取り出したところのランナー２、スプールランナー３と成形体１の透視図である。図に示すように１面の金型１００に成形体１が同時に４個形成できる状態で説明する。成形体１の形状から想定し、スプールランナー３から成形体１に溶解された熱硬化性樹脂原料４を注入充填させるランナー２の位置、寸法、バランス等から考慮、推察すると成形体１の形成数は偶数の数量が最適と思う。

熱硬化性樹脂原料４は射出成形機２００のノズル２３よりスプールランナー３、ランナー２、極薄肉厚ゲート口３７、そして成形体１に注入充填されていくのであるが、前記に説明したランナー２、極薄肉厚ゲート口３７の位置、寸法、成形体１の位置とのバランス及び形状等の設定を正確に行われないと成形後、成形体１に及ぼすところの肉厚の変形及び反り等の不具合が生じる。

熱硬化性樹脂原料４をスプールランナー３からランナー２に注入充填する通路のランナー形状は可動型Ｂ１２に配設し、図に示すように大きな孤形成で左右に配設させ、左右に成形体１が１個及び２個配設されている頭部までランナー２は配設されている。２個の成形体１が配設されている頭部をランナー２形状で連絡させ、成形体１の頭部はランナー２によって筒状のランナーに形成させ、成形体１に注入充填されるゲート口は極端な筒形状の極薄肉厚ゲート口３７を配設させた。

図６は、成形体１を形成させるため配設したランナーの肉厚、形状を断面図で表したものである。ランナー２の上部には成形体１の成形体内面ピン２９がスライドし上昇するための形状を有し、ランナー２の通路を溶解された熱硬化性樹脂原料４が成形体１の位置する上部に誘導されてくる。成形体１の上部に到達した熱硬化性樹脂原料４は極端な筒形状で傾斜された極薄肉厚ゲート口３７から成形体１の領域に充填される。

極薄肉厚ゲート口３７から溶解された熱硬化性樹脂原料４は均等な圧力によって圧入、注入充填されることにより成形体１は肉厚の変化及び反り等の不具合を発生させることがない、これは成形体１の肉厚変化及び反り等の不具合を発生させないために施し、配設させたところのランナー２形状の流通、誘導路である。

図７は、本発明に係る熱硬化性樹脂原料４が金型１００内に注入充填されたところの断面図である。射出成形機２００の射出頭部に配設されているノズル２３から加熱、溶解された熱硬化性樹脂原料４を射出する圧入力により、固定型取付け板１０に配設するスプールブッシュ２２の中央部に設けられた注入穴、そしてランナー２に誘導させ成形体１の頭部まで導き、極薄肉厚ゲート口３７によって均等に圧力をかけられた状態において成形体１に充填させるのである。そして金型１００の固定型Ａ１１に金型を加熱するための固定型金型加熱ヒータ２４が、可動型Ｂ１２に金型を加熱するための可動型金型加熱ヒータ２５が配設されている。

定められた領域に注入充填された熱硬化性樹脂原料４は成形体１を形成させるのであるが、同時にガスを発生させるため、成形体１を形成する構築部材の下部にガス抜き３６の装置を設けて、ガス処理を行う。可動型Ｂ１２の上部には油圧シリンダ３０が配設させられ、その下部にはスライド部材２０が接続されている。そしてそのスライド部材２０の下部に成形体１の内径形状になる成形体内面ピン２９が配設接続を施されている。

図８は、射出成形機２００の詳細な部材及び装置の説明図である。金型１００が射出成形機２００の固定基板１１４と可動基板１１５の間に固定配設された状態である。熱硬化性樹脂原料４を射出成形機２００の上部に配設されたホッパー１１２に投入し、ホッパー１１２の下部口よりシリンダ１１０の内部に誘導され、シリンダ１１０の内面部に配設されたスクリュー１１７が後部のモーター１１１の作動により回転運動をする。

シリンダ１１０の外部面に加熱ヒータ帯状部材１１８が配設されており、熱硬化性樹脂原料４を加熱、溶解させながらモーター１１１の回転でスクリュー１１７によってシリンダ１１０の先端部に配設するノズル２３まで加熱されながら誘導されていく。そして加熱、溶解された熱硬化性樹脂原料４を金型１００の定められた領域に注入充填する。射出成形機２００の最後部には金型１００を開閉するための型締装置１１３が配築され、それらの装置を駆動指示するのが操作装置１２１である。

図９は、図７で説明した熱硬化性樹脂原料４が射出成形方法によりノズル２３、スプールブッシュ２２、ランナー２及び極薄肉厚ゲート口３７に誘導され、定められた領域に注入充填された状態で、可動型Ｂ１２の上部に配設されている油圧シリンダ３０が作動することにより、油圧シリンダ３０の下部に接続されたスライド部材２０と成形体内面ピン２９が成形体１及びランナー２部分をすり抜け上部に移動したときの断面図である。

図１０は、可動型Ｂ１２の上部に配設されている油圧シリンダ３０が上部作動した状態で、可動型面が後部に移動し、所定の位置で停止し、射出成形機２００の後部に配築されている型締装置１１３によって押出し部材１１６が作動し金型１００の移動板Ａ１６、移動板Ｂ１７を押し出す。移動板Ａ１６と移動板Ｂ１７にはランナー２を押し出す突出しピンＢ３３とスプールランナー３を押し出す突出しピンＡ３２が組み配設されている。そうした作動工程による成形体１、ランナー２、スプールランナー３が金型１００から分離されたところの断面図である。そして可動型面が後部に移動するとき、加熱された熱硬化性樹脂原料４はノブル２３の先端部とスプールブッシュ２２の注入口で分離される。

図１１は、成形体１、ランナー２、スプールランナー３を射出成形機２００及び金型１００から取り出すことのできる状態の断面図である。

本発明によれば、熱硬化性樹脂原料４の成形体１を形成させるため、あらゆる技術的な開発を行い、熱硬化性樹脂の品質保証期間に係るポットライフ、成形体１の肉厚の変化及び反り等の諸問題を解決すべく、金型温度、加熱樹脂温度、ランナー２の形状及び寸法等について試作、実施試験を重ね、加熱された熱硬化性樹脂原料４を成形体１に注入充填させる極端な極薄肉厚ゲート口３７の形成と肉厚寸法を検索、確認確定でき、諸問題を解決することができた。

前記のように、成形体１の肉厚の変化及び反り等が解決すれば、外径面に他の部材と連結可能な形状やネジ部を施すことも可能となり、異形なる形状の成形体１も多々企画開発することができ、それに蓄積されてきた技術を加算することにより、計画生産、大量生産が可能に成る。

１ 成形体
２ ランナー
３ スプールランナー
４ 熱硬化性樹脂原料
１０ 固定型取付け板
１１ 固定型Ａ
１２ 可動型Ｂ
１３ 可動型Ｃ
１４ 可動型補助板
１５ 可動型取付け板
１６ 移動板Ａ
１７ 移動板Ｂ
１８ 油圧装置取付け板Ａ
１９ 油圧装置取付け板Ｂ
２０ スライド部材
２１ ロケットリング
２２ スプールブッシュ
２３ ノズル
２４ 固定型金型加熱ヒータ
２５ 可動型金型加熱ヒータ
２６ ガイドピン
２７ ガイドブッシュ
２８ 形成面体
２９ 成形体内面ピン
３０ 油圧シリンダ
３１ スプリング
３２ 突出しピンＡ
３３ 突出しピンＢ
３４ ガイド補助ピン
３５ａ 組付けビスａ
３５ｂ 組付けビスｂ
３５ｃ 組付けビスｃ
３６ ガス抜き
３７ 極薄肉厚ゲート口
１００ 金型
１１０ シリンダ
１１１ モーター
１１２ ホッパー
１１３ 型締装置
１１４ 固定基板
１１５ 可動基板
１１６ 押出し部材
１１７ スクリュー
１１８ 加熱ヒータ帯状部材
１１９ 上部支柱
１２０ 下部支柱
１２１ 操作装置
２００ 射出成形機

Claims (1)

1. 熱硬化性樹脂を射出成型方法によりパイプ形状及び筒型形状の成形体に形成させる工程において、肉厚変動、反り変形等の不具合を生じさせる各種要因を解決し正確な構造にするところの成形体であって、
   前記熱硬化性樹脂の成形体を構築形成させるには金型面上に定められた条件、形状、寸法等によって形成面体を機械加工により施し、溶解された熱硬化性樹脂原料を成形体に構成されている形成面体に射出、圧入工程によって成形体に形成させる。
   また多数量の形成体を同時に形成させるとき、金型面上の施されている成形体に構成されている形成面体に溶解された熱硬化性樹脂原料を射出口から誘導するランナー形状を太く設定配置させ、各々形成面体の頭部まで迂回する方法を用いて、ランナーから形成面体に注入させるとき極薄肉厚ゲートを施し、ランナーは可動型面に配設加工させ、成形体の肉厚変動、反り変形等を防止することができる熱硬化性樹脂のパイプ形状。
   充填される充填物により発生するガスを成形体１の下部にガス抜きを設置する。

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