JP2018122462A - 金型装置、及び成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】外枠と金型の干渉を抑制することが可能な金型装置を提供する。【解決手段】本発明によれば、樹脂シートを成形するための金型と、前記金型の周面に沿って移動可能に構成された外枠を備え、前記外枠は、前記樹脂シートを吸着可能に構成され、且つ枠上部、枠下部、枠右部、及び枠左部を備え、前記枠上部、前記枠下部、前記枠右部、及び前記枠左部は、それぞれ、前記金型の上側、下側、右側、及び左側に配置され、且つ互いに独立して移動可能に構成される、金型装置が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、成形体の製造に利用可能な金型装置、及びこの金型装置を用いた成形体の製造方法に関する。

特許文献１には、樹脂シートを成形するための金型と、前記金型の周面に沿って平行に移動可能に構成された外枠を備える金型装置が開示されている。

特開２０１２−１９２５２２号公報

特許文献１では、外枠は、金型の上側、右側、及び左側を囲む形状の枠上部と、金型の下側に配置される枠下部で構成されている。枠上部と枠下部は、それぞれ、金型の周面に沿って平行に移動可能になっているが、枠上部は金型の上側、右側、及び左側を囲む形状であるために、枠上部を厳密に平行に移動させることは容易ではなく、枠上部の移動方向がわずかでも傾斜すると、枠上部が金型に干渉してしまう虞があるという問題がある。金型の大型化に伴って、この問題はさらに顕著になる。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、外枠と金型の干渉を抑制することが可能な金型装置を提供するものである。

本発明によれば、樹脂シートを成形するための金型と、前記金型の周面に沿って移動可能に構成された外枠を備え、前記外枠は、前記樹脂シートを吸着可能に構成され、且つ枠上部、枠下部、枠右部、及び枠左部を備え、前記枠上部、前記枠下部、前記枠右部、及び前記枠左部は、それぞれ、前記金型の上側、下側、右側、及び左側に配置され、且つ互いに独立して移動可能に構成される、金型装置が提供される。

本発明の金型装置では、外枠は、枠上部、枠下部、枠右部、及び枠左部を備え、これらが独立して移動可能に構成されている。本発明では、従来技術の枠上部が枠上部、枠右部、及び枠左部に分割されており、枠上部、枠右部、及び枠左部を平行に移動させることは、従来技術の枠上部を平行に移動させるよりも容易であるので、外枠と金型の干渉を抑制することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記枠上部、前記枠下部、前記枠右部、及び前記枠左部は、それぞれ、平板形状である。

本発明の別の観点によれば、金型装置を用いた成形体の製造方法であって、前記金型装置は、上記記載の金型装置であり、垂下工程と、吸着工程と、賦形工程を備え、前記垂下工程では、前記金型の前面側に樹脂シートを垂下させ、前記吸着工程では、前記外枠で前記樹脂シートを吸着した状態で前記樹脂シートを前記金型に近づけるように前記外枠を移動させ、前記賦形工程では、前記金型により前記樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形する、方法が提供される。
好ましくは、前記金型装置として、一対の金型装置を用い、前記一対の金型装置のそれぞれは、上記記載の金型装置であり、前記垂下工程と、前記吸着工程と、前記賦形工程は、前記一対の金型装置のそれぞれについて行われ、前記一対の金型装置の金型の型締めを行う型締め工程を備える。
好ましくは、前記垂下工程では、前記枠右部及び前記枠左部に沿って前記樹脂シートを垂下させる。
好ましくは、前記垂下工程では、前記樹脂シートの下端が前記枠下部に到達する前に前記枠右部及び前記枠左部を前記樹脂シートに隣接させ、前記下端が前記枠下部よりも下側に到達した後に前記枠下部を前記樹脂シートに隣接させるように移動させる。
好ましくは、前記枠上部は、前記枠下部と一緒に移動させる。
好ましくは、前記吸着工程では、前記枠右部及び前記枠左部よりも遅れて前記枠上部及び前記枠下部を移動させる。

本発明の一実施形態の成形体の製造方法で利用可能な成形機１の一例を示す。金型装置３１は、図２中のＡ−Ａ断面図である。 図１中のＢ−Ｂ断面図である。 図１中の金型装置３１の斜視図である。 外枠３３が前進した状態での金型装置３１の斜視図である。 枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌに沿って樹脂シート２３を垂下させている状態を示す、図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 樹脂シート２３の下端が枠下部３３ｂよりも下側に到達した状態を示す、図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂを樹脂シート２３に接触させ、且つ外枠３３で樹脂シート２３を吸着した状態を示す、図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 外枠３３で樹脂シート２３を吸着した状態で樹脂シート２３を金型３２に近づけるように外枠３３を移動させた状態を示す図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 金型３２で樹脂シート２３を減圧吸引して賦形した状態を示す、図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 一対の金型３２を型締めした後の状態を示す、図２中のＡ−Ａ断面の断面斜視図である。 金型装置３１の変形例１を示す斜視図である。 金型装置３１の変形例２を示す斜視図である。 金型装置３１の変形例３を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形機１の構成
最初に、図１〜図４を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、一対の樹脂シート形成装置２と、一対の金型装置３１を備える。各樹脂シート形成装置２は、ホッパー１２と、押出機１３と、アキュームレータ１７と、Ｔダイ１８を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
溶融樹脂は、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂をＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて溶融状態の樹脂シート２３を形成する。

＜金型装置３１＞
各金型装置３１は、樹脂シート２３を成形するための金型３２と、金型３２の周面３２ｓに沿って移動可能に構成された外枠３３を備える。外枠３３は、シリンダ機構などによって移動可能に構成されている。

金型３２は、略直方体状であり、前面３２ｆと、背面３２ｒと、これらの間の周面３２ｓを備える。前面３２ｆは、樹脂シート２３に対向する面であり、背面３２ｒは、前面３２ｆの反対側の面である。周面３２ｓは、上面３２ｓｔ、底面３２ｓｂ、右側面３２ｓｒ、及び左側面３２ｓｌを備える。上面３２ｓｔと底面３２ｓｂが互いに対向し、右側面３２ｓｒと左側面３２ｓｌが互いに対向する。

金型３２は、キャビティ３２ａを有し、キャビティ３２ａを取り囲むようにピンチオフ部３２ｂが設けられている。キャビティ３２ａ内には、減圧吸引孔（図示せず）が設けられており、減圧吸引孔を通じて樹脂シート２３を減圧吸引して金型３２のキャビティ３２ａの内面に沿った形状に賦形することが可能になっている。減圧吸引孔は、極小の孔であり、一端が金型３２内部を通ってキャビティ３２ａの内面にまで連通されてり、他端が減圧装置に接続されている。

外枠３３は、枠上部３３ｔ、枠下部３３ｂ、枠右部３３ｒ、及び枠左部３３ｌを備える。外枠３３には、溝状の減圧吸引孔３３ｓが設けられている。減圧吸引孔３３ｓは、減圧装置に接続されており、減圧吸引により樹脂シート２３を外枠３３に吸着できるように構成されている。

枠上部３３ｔ、枠下部３３ｂ、枠右部３３ｒ、及び枠左部３３ｌは、それぞれ、金型３２の上側、下側、右側、及び左側に配置され、独立して移動可能に構成されている。つまり、枠上部３３ｔ、枠下部３３ｂ、枠右部３３ｒ、及び枠左部３３ｌは、それぞれ、金型３２の上面３２ｓｔ、底面３２ｓｂ、右側面３２ｓｒ、及び左側面３２ｓｌに沿って配置されており、各面に沿って平行に移動可能に構成されている。枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌは、枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂに挟まれるように設けられている。

２．成形体の製造方法
ここで、図１〜図１０を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、垂下工程と、吸着工程と、賦形工程と、型締め工程を備える。以下、詳細に説明する。

２−１． 垂下工程
垂下工程では、図１に示すように、金型３２の前面３２ｆ側に樹脂シート２３を垂下させる。図１に示すように、樹脂シート２３の下端２３ｅが枠上部３３ｔよりも下側に到達する前は、外枠３３は、樹脂シート２３から離れた位置に退避している。図５に示すように、樹脂シート２３の下端２３ｅが枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌの上端よりも下側に到達すると、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌを樹脂シート２３に近づくように移動させ、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌが樹脂シート２３に隣接した状態で樹脂シート２３を垂下させる。このようにすることによって、樹脂シート２３と、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌとの間の摩擦により樹脂シート２３のドローダウンが抑制される。枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌは、樹脂シート２３の下端２３ｅが枠下部３３ｂよりも下側に到達する前に樹脂シート２３に隣接させればよく、樹脂シート２３の下端２３ｅが枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌの上下方向の中央に到達する前に樹脂シート２３に隣接させることが好ましい。

次に、図６に示すように、樹脂シート２３の下端２３ｅが枠下部３３ｂよりも下側に到達した後に、図７に示すように、枠下部３３ｂを樹脂シートに隣接させるように移動させる。このタイミングで枠下部３３ｂを移動させることによって樹脂シート２３の下端２３ｅが枠下部３３ｂに乗り上げることを抑制することができる。枠上部３３ｔを移動させるタイミングは特に限定されないが、樹脂シート２３が枠上部３３ｔよりも下側に到達した後に樹脂シート２３に向かって移動させることが好ましく、枠下部３３ｂと一緒に移動させることが好ましい。枠上部３３ｔと枠下部３３ｂを同時に移動させると、金型３２の上下方向の中央面に対称になるように枠上部３３ｔと枠下部３３ｂが移動することになるので、枠上部３３ｔと枠下部３３ｂを移動させる際の反力による回転方向の力が打ち消し合って、枠上部３３ｔと枠下部３３ｂを金型３２の上面３２ｓｔ及び底面３２ｓｂに沿って平行に移動させることが容易になる。

２−２． 吸着工程
吸着工程では、図７に示すように、外枠３３で樹脂シート２３を吸着した状態で、図８に示すように、樹脂シート２３を金型３２に近づけるように外枠３３を移動させる。

具体的には、図７に示すように、外枠３３を樹脂シート２３に当接させた状態で外枠３３の減圧吸引孔３３ｓに繋がっている減圧装置を作動させることによって樹脂シート２３を外枠３３に吸着させる。その状態で、外枠３３を後退させることによって、外枠３３と共に樹脂シート２３が金型３２に向かって移動し、樹脂シート２３がピンチオフ部３２ｂに当接される。これによって、金型３２のキャビティ３２ａが樹脂シート２３で塞がれ、キャビティ３２ａが密閉空間となる。

外枠３３は、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌよりも遅れて枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂを移動させることが好ましい。遅らせる時間は、０．１〜１秒が好ましく、０．３〜０．７秒がさらに好ましい。時間差を設けて移動させることによって、樹脂シート２３にテンションがかかって、樹脂シート２３のたるみや波打ちが抑制される。遅らせる時間が１秒以内が好ましいのは、遅らせる時間が長すぎると、樹脂シート２３と金型３２の間の隙間が大きくなってしまい、減圧吸引による賦形が困難になるためである。また、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌよりも遅れて枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂを移動させると、樹脂シート２３が外枠３３から剥がれやすくなるが、本実施形態では、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌは、枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂに挟まれるように設けられており、枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂによって樹脂シート２３が強く吸着されているので、樹脂シート２３の剥がれを起こりにくくなっている。

２−３． 賦形工程
賦形工程では、図９に示すように、金型３２により樹脂シート２３の減圧吸引を行って樹脂シート２３をキャビティ３２ａの内面に沿った形状に賦形する。

２−４． 型締め工程
型締め工程では、図１０に示すように、一対の金型３２の型締めを行う。これによって、一対の金型３２によって形成されるキャビティの内面に沿った形状の中空の成形体２３ｍが得られる。ピンチオフ部３２ｂの外側がバリ２３ｂとなる。型締めの後には、成形体２３ｍ内にエアーの吹き込みを行っても行わなくてもよい。

この後は、金型３２を開いて成形体２３ｍを取り出し、バリ２３ｂを除去にすることによって、所望の成形体が得られる。

３．変形例
上記実施形態では、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌが枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂに挟まれるように設けられているが、図１１に示す変形例１に示すように、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌの上端面を覆うように枠上部３３ｔを設け、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌによって挟まれるように枠下部３３ｂを設けてもよい。

上記実施形態では、枠上部３３ｔ、枠下部３３ｂ、枠右部３３ｒ、及び枠左部３３ｌは全て平板形状であったが、これらは、必ずしも平板形状でなくてもよい。例えば、図１２の変形例２では、枠上部３３ｔは、その端部において、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌに向かって突出した形状になっている。図１３の変形例３では、枠上部３３ｔ及び枠下部３３ｂは、その端部において、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌに向かって突出した形状になっている。このような形状の場合でも、枠上部３３ｔ、枠下部３３ｂ、枠右部３３ｒ、及び枠左部３３ｌが独立して移動可能になっていることによって、上記実施形態と同様の作用効果によって、外枠３３と金型３２の干渉を抑制することができる。

４．その他
本実施形態は、以下の態様でも実施可能である。
・上記実施形態では、外枠３３は、４分割されていたが、５分割以上であってもよい。例えば、枠右部３３ｒ及び枠左部３３ｌをそれぞれ２分割してもよい。
・上記実施形態では、外枠３３には、溝状の減圧吸引孔３３ｓが設けられているが、減圧吸引孔３３ｓの形状は限定されず、例えば、円形の減圧吸引孔３３ｓが多数配置されているような構成であってもよい。
・上記実施形態では、一対の金型装置３１を用いて中空の成形体２３ｍを形成する方法を例に挙げて説明を行ったが、１つの金型装置３１を用いて、１枚の樹脂シート２３を賦形して、成形体を形成してもよい。この場合、型締め工程は不要である。
・上記実施形態では、成形体２３ｍは中空であったが、成形体２３ｍ内に発泡体などを充填してもよい。
・樹脂シート２３は、発泡樹脂シートであってもよい。

１ ：成形機
２ ：樹脂シート形成装置
１１ ：原料樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２３ ：樹脂シート
２３ｂ ：バリ
２３ｅ ：下端
２３ｍ ：成形体
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：金型装置
３２ ：金型
３２ａ ：キャビティ
３２ｂ ：ピンチオフ部
３２ｆ ：前面
３２ｒ ：背面
３２ｓ ：周面
３２ｓｂ ：底面
３２ｓｌ ：左側面
３２ｓｒ ：右側面
３２ｓｔ ：上面
３３ ：外枠
３３ｂ ：枠下部
３３ｌ ：枠左部
３３ｒ ：枠右部
３３ｔ ：枠上部
３３ｓ ：減圧吸引孔

Claims (8)

1. 樹脂シートを成形するための金型と、前記金型の周面に沿って移動可能に構成された外枠を備え、
   前記外枠は、前記樹脂シートを吸着可能に構成され、且つ枠上部、枠下部、枠右部、及び枠左部を備え、
   前記枠上部、前記枠下部、前記枠右部、及び前記枠左部は、それぞれ、前記金型の上側、下側、右側、及び左側に配置され、且つ互いに独立して移動可能に構成される、金型装置。
2. 前記枠上部、前記枠下部、前記枠右部、及び前記枠左部は、それぞれ、平板形状である、請求項１に記載の金型装置。
3. 金型装置を用いた成形体の製造方法であって、
   前記金型装置は、請求項１又は請求項２に記載の金型装置であり、
   垂下工程と、吸着工程と、賦形工程を備え、
   前記垂下工程では、前記金型の前面側に樹脂シートを垂下させ、
   前記吸着工程では、前記外枠で前記樹脂シートを吸着した状態で前記樹脂シートを前記金型に近づけるように前記外枠を移動させ、
   前記賦形工程では、前記金型により前記樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形する、方法。
4. 前記金型装置として、一対の金型装置を用い、
   前記一対の金型装置のそれぞれは、請求項１又は請求項２に記載の金型装置であり、
   前記垂下工程と、前記吸着工程と、前記賦形工程は、前記一対の金型装置のそれぞれについて行われ、
   前記一対の金型装置の金型の型締めを行う型締め工程を備える、請求項３に記載の方法。
5. 前記垂下工程では、前記枠右部及び前記枠左部に沿って前記樹脂シートを垂下させる、請求項３又は請求項４に記載の方法。
6. 前記垂下工程では、前記樹脂シートの下端が前記枠下部に到達する前に前記枠右部及び前記枠左部を前記樹脂シートに隣接させ、前記下端が前記枠下部よりも下側に到達した後に前記枠下部を前記樹脂シートに隣接させるように移動させる、請求項３〜請求項５の何れか１つに記載の方法。
7. 前記枠上部は、前記枠下部と一緒に移動させる、請求項６に記載の方法。
8. 前記吸着工程では、前記枠右部及び前記枠左部よりも遅れて前記枠上部及び前記枠下部を移動させる、請求項３〜請求項７の何れか１つに記載の方法。