JP2016055456A - 成型用金型およびこれを利用した樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的シンプルな装置の構成で、樹脂成形体におけるバリの発生を抑制しつつ、確実にキャビティの末端まで樹脂を充填することができる成形用金型を提供すること。【解決手段】第１移動金型２と固定金型３と第１移動金型の内部に配設された第２移動金型４とを備え、第１移動金型は第１の型面２２aと、第１の型面の外周付近に配設された第１当接面２２bとを備え、固定金型は第２の型面３１と、第２の型面の外周付近に配設された第２当接面３２を備え、第２移動金型は第１の型面に連続する第３の型面４１を有し、固定金型の方向への移動と後退が自在であり、第１移動金型を固定金型側に移動させ、第１当接面と第２当接面とが当接した状態において、第１の型面と第２の型面との間にキャビティが形成された状態において、第２移動金型を固定金型側に移動させることで、キャビティ内に供給される樹脂を押し込み、キャビティの末端まで樹脂を行きわたらせる。【選択図】図１

Description

本発明は、成型用金型およびこれを利用した樹脂成形体の製造方法に関する。

特許文献１には、一の金型と、この金型に摺動自在な摺動金型と、この摺動金型に歯合する他の金型と、摺動金型に具設された伸縮装置とからなる上下分離型の合成樹脂成型用金型が記載されている。この合成樹脂成型用金型では、樹脂を一の金型に供給した後に、圧接面を介して他の金型と摺動金型を圧接し、さらに一の金型と他の金型が摺動金型を挟んだ状態において伸縮装置によって摺動金型を摺動させて、金型同士を歯合させている。そして、この合成樹脂成型用金型によれば、外周にバリを有していない合成樹脂成形体を生産できるとされている。

特開昭61−63422号公報

しかしながら、特許文献１の合成樹脂成型用金型で樹脂を成形する場合、圧接状態にある金型と摺動金型の両方を移動させて一の金型と他の金型を歯合させている。このため、圧接状態を維持するためのプレス圧力（型締力）の調整が必ずしも容易でないという問題がある。また、一の金型の全体を移動させる必要があるため、その駆動源となる油圧シリンダーが大がかりなものとなるばかりでなく、制御が難しくなりやすいという問題がある。さらに、特許文献１の合成樹脂成型用金型は、摺動金型を摺動させて樹脂を金型同士の間に挟み込むものであるため、キャビティの形状や、樹脂の供給量などによっては、キャビティの末端への樹脂の充填が不十分になる恐れがあるという問題がある。

本発明は、以上のとおりの事情に鑑みてなされたものであり、比較的シンプルな装置の構成で、樹脂成形体におけるバリの発生を抑制しつつ、より簡便にキャビティの末端まで樹脂を充填することができる成形用金型を提供することを課題としている。また、この成型用金型を利用した樹脂成形体の製造方法を提供することを課題としている。

上記の課題を解決するために、本発明の成形用金型は、
第１移動金型と、
前記第１移動金型と対向配置される固定金型と、
前記第１移動金型の内部に配設された第２移動金型と、
を備え、
前記第１移動金型は、前記固定金型と対向する第１の型面と、この第１の型面の外周付近に配設された第１当接面とを備え、
前記固定金型は、前記第１移動金型と対向する第２の型面と、この第２の型面の外周付近に配設された第２当接面とを備え、
前記第２移動金型は、前記第１の型面に連続する第３の型面を有し、かつ、対向配置された前記固定金型の方向への移動と後退が自在であり、
前記第１移動金型を前記固定金型側に移動させ、前記第１当接面と前記第２当接面とが当接した状態において、前記第１の型面と前記第２の型面との間にキャビティが形成され、
前記キャビティが形成された状態において、前記第２移動金型を前記固定金型側に移動させることで、前記キャビティ内に供給される樹脂を押し込み、前記第１当接面と前記第２当接面が当接している前記キャビティの末端まで樹脂を行きわたらせることを特徴としている。

本発明の樹脂成形体の製造方法は、請求項１の成型用金型を利用した樹脂成形体の製造方法であって、
（１）前記第１移動金型の前記第１の型面と前記固定金型の前記第２の型面との間に樹脂を供給する第１工程；
（２）前記第１工程の後、前記第１移動金型を前記固定金型側に移動させて、前記第１当接面と前記第２当接面とを当接させ、前記キャビティ内において前記樹脂を流動させる第２工程；および
（３）前記第２工程の後、前記第２移動金型を前記固定金型側に移動させて前記キャビティ内の前記樹脂を押し込み、前記第１当接面と前記第２当接面とが当接している、前記キャビティの末端まで前記樹脂を行きわたらせる第３工程
を含むことを特徴としている。

本発明の成型用金型および樹脂成形体の製造方法によれば、比較的シンプルな装置の構成で、樹脂成形体におけるバリの形成を抑制しつつ、確実に金型の末端まで樹脂を充填することができる。

本発明の成形用金型の第１実施形態において、成形用金型の分離状態を例示した断面図である。 図１に例示した成形用金型の接合状態を例示した断面図である。 本発明の樹脂成形体の製造方法の一実施形態を例示した概要図である。 本発明の成形用金型の第２実施形態を例示した断面図である 本発明の樹脂成形体の製造方法の別の実施形態を例示した概要図である。

図１は、本発明の成形用金型の第１実施形態において、成形用金型の分離状態を例示した断面図であり、図２は、図１に例示した成形用金型の接合状態を例示した断面図である。

成形用金型１は、第１移動金型２と、固定金型３と、第２移動金型４とを備えている。

第１移動金型２は、ベース部２１の下側に金型本体２２が接続されて形成されており、可動手段（図示していない）によって上下動自在に支持されている。

ベース部２１の下側中央付近には、上向きに窪む凹部２１aが形成されている。

金型本体２２の下側の中央付近には、上向きに湾曲して固定金型３と上下方向に対向する第１の型面２２aが形成されている。そして、第１の型面２２aの中央付近には、金型本体２２の上側に向かって開口する開口部Ｄが形成されている。金型本体２２の開口部Ｄとベース部２１の凹部２１aとは、互いに対応する形状に形成されており、かつ、水平方向の位置が一致している。したがって、金型本体２２の開口部Ｄとベース部２１の凹部２１aとは上下に連通している。

また、第１の型面２２aの外周付近には、金型本体２２の外周縁Ｅから中央側に向かって略水平に延びる第１当接面２２bが配設されている。さらに、第１の型面２２aと第１当接面２２bとの間には、下方に向かって突出する突出部２２cが形成されている。

固定金型３は、第１の型面２２aと対向する第２の型面３１と、この第２の型面３１の外周付近に配設された第２当接面３２とを備えており、固定手段（図示していない）によって設置面に固定されている。

第２当接面３２は、固定金型３の外周縁Ｆから中央側に向かって略水平に延びている。第２当接面３２は、第１当接面２２bよりも幅が短く形成されている。

第２の型面３１は、第２当接面３２の中央側端部３２aから一段下がる段落部３１aと、この段落部３１aから中央側斜め上方に向かって立ち上がる起立面３１bと、起立面３１bの上端から中央側に向かって略水平に延びる水平面３１cとを有している。

第２移動金型４は、第１移動金型２の内部に配設されており、第１の型面２２aに連続する第３の型面４１を有している。また、第２移動金型４は、対向配置された固定金型３の方向への移動と後退が自在に形成されている。より具体的には、第２移動金型４は、加圧手段５と接続した状態で、金型本体２２の開口部Ｄとベース部２１の凹部２１aとが上下に連通して形成された空間Ｓに収納されている。この空間Ｓでは、ベース部２１側に加圧手段５が配置され、開口部Ｄ側（固定金型３と対向する側）に第２移動金型４が配置されている。第３の型面４１は、固定金型３と対向する第２移動金型４の下側に形成されている。

第２移動金型４と開口部Ｄとは、互いに当接しているか、あるいは、0.05ｍｍ以下の間隙で対峙している。第２移動金型４は、加圧手段５によって上下動が自在とされている。加圧手段５は特に限定されず、例えば、油圧シリンダーなどの公知の装置を適宜使用することができる。

図２に例示したように、成形用金型１は、第１移動金型２を固定金型３側（下側）に移動させ、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接した状態において、第１の型面２２aと第２の型面３１との間に、閉鎖空間としてのキャビティＣが形成される。また、キャビティＣを形成する面には第３の型面４１も含まれる。キャビティＣには、所望の樹脂が供給され、所望の形状に成形される。

そして、成形用金型１は、キャビティＣが形成された状態において、第２移動金型４を固定金型３側（下側）に移動させることで、キャビティＣ内に供給されている樹脂を第３の型面４１によって押し込むことができる。これによって、第１当接面２２aと第２当接面３２とが当接しているキャビティＣの末端まで樹脂を行きわたらせることができる。なお、この実施形態では、第２移動金型４を固定金型３側（下側）に移動させた状態では、第３の型面４１と、隣接する第１の型面２２aとは面一になるように設計されている。

このように、成形用金型１は、第１移動金型２と、第１移動金型２と対向配置される固定金型３と、第１移動金型２の内部に配設された第２移動金型４とを備えている。第１移動金型２は、固定金型３と対向する第１の型面２２aと、この第１の型面２２aの外周付近に配設された第１当接面２２bとを備えている。固定金型３は、第１移動金型２と対向する第２の型面３１と、この第２の型面３１の外周付近に配設された第２当接面３２とを備えている。第２移動金型４は、第１の型面２２bに連続する第３の型面４１を有し、かつ、対向配置された固定金型３の方向への移動と後退が自在である。第１移動金型２を固定金型３側に移動させ、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接した状態において、第１の型面２２bと第２の型面３２との間にキャビティＣが形成される。キャビティＣが形成された状態において、第２移動金型４を固定金型３側に移動させることで、キャビティＣ内に供給される樹脂を押し込み、第１当接面２２bと第２当接面３２が当接しているキャビティＣの末端まで樹脂を行きわたらせることができる。

次に、図１、図２に例示した第１実施形態の成形用金型を使用した樹脂成形体の製造方法について説明する。

図３は、本発明の樹脂成形体の製造方法の一実施形態を例示した概要図である。

本発明の樹脂成形体の製造方法は、以下の工程（１）〜工程（３）を含んでいる。
（１）第１移動金型２の第１の型面２２aと固定金型３の第２の型面３１との間に樹脂Ｒを供給する第１工程。
（２）第１工程の後、第１移動金型２を固定金型３側に移動させて、第１当接面２２bと第２当接面３２とを当接させ、キャビティＣ内において樹脂Ｒを流動させる第２工程。
（３）第２移動金型４を固定金型３側に移動させて、キャビティＣ内の樹脂Ｒを押し込み、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接している、キャビティＣの末端まで樹脂Ｒを行きわたらせる第３工程。

第１工程では、第１移動金型２の第１の型面２２aと固定金型３の第２の型面３１との間に樹脂Ｒを供給する。

図３では、固定金型３の第２の型面３１の水平面３１cの上に、溶融状態の樹脂Ｒを供給した状態を例示している。樹脂Ｒの供給量は、キャビティＣの容積を考慮して適宜設計することができる。

樹脂Ｒは、例えば１４０℃以上の耐熱性を有する熱硬化性樹脂または熱可塑性樹脂を例示することができる。具体的には、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などを例示することができる。また、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、アクリル樹脂などを例示することができる。さらに、樹脂には、公知の硬化剤、増粘剤、内部離型剤、充填材などが含まれる。具体的には、樹脂は、硬化剤、増粘剤、内部離型剤、充填材などを混合されたSMC（Sheet Molding Compound）の形態であることが好ましく、SMCシートを、裁断、計量して、第１の型面２２aと第２の型面３１との間に供給することができる。

第２工程では、第１移動金型２を固定金型３側に移動させて、第１当接面２２bと第２当接面３２との当接によって形成されたキャビティＣ内において樹脂Ｒを流動させる。

この実施形態では、第１移動金型２を固定金型３側に移動させることで、所定の温度条件で樹脂Ｒを加熱・加圧する。これによって、第２の型面３１の水平面３１cの上に位置する樹脂Ｒが、第１の型面２２aに押圧されて起立面３１b側に流動していく。そして、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接してキャビティＣが形成された状態では、流動した樹脂ＲがキャビティＣの末端Ｃ１付近まで到達し、その手前の領域をほぼ満たしている。ただ、この状態においては、キャビティＣの末端Ｃ１までは樹脂Ｒが充填されていない。

第３工程では、第２移動金型４を固定金型３側に移動させて、キャビティＣ内の樹脂Ｒを押し込み、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接している、キャビティＣの末端まで樹脂Ｒを行きわたらせる。

具体的には、例えば油圧シリンダーなどの加圧手段５を作動させることで、所定の圧力で第２移動金型４を固定金型３側（下側）に移動させることができる。これによって、キャビティＣ内の容積が減少し、第２移動金型４の第３の型面４１によって樹脂ＲがキャビティＣの末端側へ押し込まれるため、第１当接面２２bと第２当接面３２が当接しているキャビティＣの末端Ｃ１まで樹脂Ｒを充填することができる。

キャビティＣが形成された状態において、加圧手段５によって第２移動金型４のみを固定金型３側に移動させるため、より簡便にキャビティＣの末端まで樹脂Ｒを行きわたらせることができる。また、樹脂ＲがキャビティＣの外に流出することや、樹脂Ｒが第１当接面２２bと第２当接面３２との間に侵入することが抑制され、樹脂成形体におけるバリの発生が抑制される。さらに、第２移動金型４のみを固定金型３側に移動させるため、可動手段（図示していない）の圧力の微妙な調整などは不要であり、また、駆動源となる加圧手段５が大がかりなものになり難く、制御も容易である。

図４は、本発明の成形用金型の第２実施形態を例示した断面図である。第１実施形態と共通する部分には同一の符号を付し、以下では説明を一部省略する。

第１移動金型２の第１当接面２２bは、第１移動金型２が固定金型３へ向かって移動する方向と平行に形成されており、固定金型３の第２当接面３２は、第１当接面２２bと平行に形成されている。

具体的には、第１移動金型２は、金型本体２２の外周縁Ｅから中央側に向かって略水平に延びる第１平坦部２３と、この第１平坦部２３の中央側から下方に向かって延びる第１当接面２２bとを有している。すなわち、第１当接面２２bは上下方向と平行に形成されている。第１当接面２２bと第１の型面２２aとの間には突出部２２cが形成されている。

固定金型３は、外周縁Ｆから中央側に向かって略水平に延びる第２平坦部３３と、この第２平坦部３３の中央側から下方に向かって延びる第２当接面３２とを有している。すなわち、第２当接面３２は、上下方向と平行（第１当接面２２bと平行）に形成されている。また、この実施形態では、固定金型３の第２平坦部３３が高い位置に設けられており、第１実施形態と比較して、段落部３１aは、第２当接面３２の中央側端部３２aから深く下がっている。

この実施形態の成形用金型１は、第１移動金型２を固定金型３側（下側）に移動させると、第１当接面２２bが第２当接面３２の内側を摺動して水平方向に隣り合って当接し、第１の型面２２aと第２の型面３１との間にキャビティＣが形成される。

なお、この実施形態における「第１当接面２２bと第２当接面３２との当接」には、第１当接面２２bと第２当接面３２とが物理的に接触している形態の他、第１当接面２２bと第２当接面３２との間に0.05ｍｍ以下の間隔で近接している形態も含まれる。

次に、本発明の第２実施形態の成形用金型を利用した樹脂成形体の製造方法の一実施形態について説明する。

図５は、本発明の樹脂成形体の製造方法の別の実施形態を例示した概要図である。図３を用いて説明した形態と共通する部分については、以下では説明を一部省略する。

第１工程では、第１移動金型の第１の型面２２aと固定金型３の第２の型面３１との間に樹脂Ｒを供給する。

図５では、固定金型３の第２の型面３１の水平面３１cの上に樹脂Ｒを供給した状態を例示している。

第２工程では、第１工程の後、第１移動金型２を固定金型３側に移動させて、第１当接面２２bと第２当接面３２とを当接させ、キャビティＣ内において樹脂Ｒを流動させる。

この実施形態では、第１移動金型２を固定金型３側（下側）に移動させると、第１当接面２２bが第２当接面３２の内側を摺動する。そして、第２の型面３１の水平面３１cの上に位置する樹脂Ｒが、第１の型面２２aおよび第２移動金型４に押圧されて起立面３１b側に流動していく。そして、第１当接面２２bが所定の位置まで摺動すると、第１当接面２２bと第２当接面３２とは水平方向に隣接して当接してキャビティＣが形成される。キャビティＣが形成された状態では、第１平坦部２３と第２平坦部３３の間には、所定の間隔で隙間Ｌが形成されている。そして、キャビティＣが形成された状態では、流動した樹脂ＲがキャビティＣの末端Ｃ１付近まで到達し、その手前の領域をほぼ満たしている。ただ、この状態においては、キャビティＣの末端Ｃ１までは樹脂Ｒが充填されていない。

第３工程では、第２移動金型４を固定金型３側に移動させて、キャビティＣ内の樹脂Ｒを押し込み、第１当接面２２bと第２当接面３２とが当接している、キャビティＣの末端Ｃ１まで樹脂Ｒを行きわたらせる。

具体的には、例えば油圧シリンダーなどの加圧手段５を作動させることで、所定の圧力で第２移動金型４を固定金型３側（下側）に移動させることができる。これによって、キャビティＣ内の容積が減少し、樹脂ＲがキャビティＣの末端Ｃ１側へ押し込まれるため、キャビティＣの末端Ｃ１まで樹脂Ｒを充填することができる。

この実施形態においても、キャビティＣが形成された状態において、加圧手段５によって第２移動金型４のみを固定金型３側に移動させるため、より簡便にキャビティＣの末端Ｃ１まで樹脂Ｒを行きわたらせることができる。また、樹脂ＲがキャビティＣの外に流出することや、樹脂Ｒが第１当接面２２bと第２当接面３２との間に侵入することが抑制され、樹脂Ｒ成形体におけるバリの発生が抑制される。さらに、キャビティＣが形成された状態において、第２移動金型４のみを固定金型３側に移動させるため、可動手段（図示していない）の圧力の微妙な調整などは不要であり、また、駆動源となる加圧手段５が大がかりなものになり難く、制御も容易である。

さらに、この実施形態では、第１当接面２２bと第２当接面３２とは水平方向に隣接して当接しているため、第１移動金型２と固定金型３に対する圧力の負荷が軽減され、成形用金型１の耐久性を高めることができる。

本発明の成形用金型および樹脂成形体の製造方法は、以上の形態に限定されることはない。例えば、第１移動金型、固定金型および第２移動金型の形状は、適宜設計することができる。また、第２移動金型の配設位置なども適宜設計することができる。

１ 成形用金型
２ 第１移動金型
２２a 第１の型面
２２b 第１当接面
３ 固定金型
３１ 第２の型面
３２ 第２当接面
４ 第２移動金型
４１ 第３の型面
Ｃ キャビティ

Claims (3)

1. 第１移動金型と、
   前記第１移動金型と対向配置される固定金型と、
   前記第１移動金型の内部に配設された第２移動金型と、
   を備え、
   前記第１移動金型は、前記固定金型と対向する第１の型面と、この第１の型面の外周付近に配設された第１当接面とを備え、
   前記固定金型は、前記第１移動金型と対向する第２の型面と、この第２の型面の外周付近に配設された第２当接面とを備え、
   前記第２移動金型は、前記第１の型面に連続する第３の型面を有し、かつ、対向配置された前記固定金型の方向への移動と後退が自在であり、
   前記第１移動金型を前記固定金型側に移動させ、前記第１当接面と前記第２当接面とが当接した状態において、前記第１の型面と前記第２の型面との間にキャビティが形成され、
   前記キャビティが形成された状態において、前記第２移動金型を前記固定金型側に移動させることで、前記キャビティ内に供給される樹脂を押し込み、前記第１当接面と前記第２当接面が当接している前記キャビティの末端まで樹脂を行きわたらせることを特徴とする成形用金型。
2. 前記第１当接面は、前記第１移動金型が前記固定金型へ向かって移動する方向と平行に形成され、
   前記第２当接面は、前記第１当接面と平行に形成されており、
   前記第１移動金型を前記固定金型側に移動させると、前記第１当接面が第２当接面を摺動して当接することを特徴とする請求項１に記載の成形用金型。
3. 請求項１の成型用金型を利用した樹脂成形体の製造方法であって、
   （１）前記第１移動金型の前記第１の型面と前記固定金型の前記第２の型面との間に樹脂を供給する第１工程；
   （２）前記第１工程の後、前記第１移動金型を前記固定金型側に移動させて、前記第１当接面と前記第２当接面とを当接させ、前記キャビティ内において前記樹脂を流動させる第２工程；および
   （３）前記第２工程の後、前記第２移動金型を前記固定金型側に移動させて前記キャビティ内の前記樹脂を押し込み、前記第１当接面と前記第２当接面とが当接している、前記キャビティの末端まで前記樹脂を行きわたらせる第３工程
   を含むことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
   
   

Images