JP2022084477A - 成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金型の上下に発生するバリを、より容易に切除することができる成形装置を提供する。【解決手段】樹脂成形品の成形装置であって、溶融状態の樹脂シートを押し出して垂下させる押出機構と、前記垂下された樹脂シートを開閉可能な金型で型締めする型締め機構を備え、前記金型の上側および下側の少なくとも一方には、前記樹脂シートの幅方向にスライドし、前記樹脂シートを切断するスライド部材が設けられている、成形装置が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂成形品を成形する成形装置に関する。

従来、樹脂成形品を成形する方法として、押出装置から押し出された溶融状態の樹脂シートを金型の間に垂下し、その樹脂シートを金型で型締めしてブローあるいは真空成形する方法がある（例えば、特許文献１参照）。この方法では、押出装置から押し出された溶融状態の樹脂シートを金型の間に配置して型締めしているため、樹脂を再加熱することに起因する加熱の不均一性などの問題点を引き起こすことなく、樹脂成形品を容易に成形することができる。

特開２０１５－１６８２３１号公報

ところで、樹脂シートを開閉可能な金型で型締めすると、金型の上下にバリが発生する。特許文献１では、金型で型締めした状態で、金型の開閉方向に移動する刃物によってバリを樹脂成形体から分離している。

しかし、特許文献１の技術では、樹脂シートの材質が柔らかい場合には、刃物によってバリを樹脂成形体から切除することが困難であるという不具合が生じていた。

本発明の目的は、金型の上下に発生するバリを、より容易に切除することができる成形装置を提供することである。

本発明によれば、樹脂成形品の成形装置であって、溶融状態の樹脂シートを押し出して垂下させる押出機構と、前記垂下された樹脂シートを開閉可能な金型で型締めする型締め機構を備え、前記金型の上側および下側の少なくとも一方には、前記樹脂シートの幅方向にスライドし、前記樹脂シートを切断するスライド部材が設けられている、成形装置が提供される。

このような構成とすることにより、シートの幅方向にスライドするスライド部材で樹脂シートを切除することになり、樹脂シートの材質が柔らかい場合においても割くように切断することによりバリを樹脂成形体から切除することが可能となる。

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、前記スライド部材は、平面視において、前記樹脂シートの幅方向に対して垂直方向に延伸可能な延伸部と、前記樹脂シートを切断するための切断部とを備える。
好ましくは、前記延伸部は、エアーシリンダーで構成されている。
好ましくは、前記先端部は、断面Ｌ字状のブラケットで形成されている。
好ましくは、前記切断部の厚みは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である。
本発明の別の態様では、溶融状態のパリソンを押し出して垂下させる押出機構と、前記垂下されたパリソンを開閉可能な金型で型締めする型締め機構を備え、前記金型の上側および下側の少なくとも一方には、平面視において前記金型の開閉方向と垂直な方向にスライドし、前記パリソンを切断するスライド部材が設けられている、成形装置が提供される。

本実施形態に係る成形装置１を模式的に示す図である。 樹脂シート２２，２３を金型３１，３２間に配置した状態を示す図である。 金型３１，３２を型締めした状態を示す図である。 ピストン３４ａを延伸させた状態を示す図である。 図４における金型３２の上面を示す図である。 スライド部材３３をスライドレール３６に沿ってスライドさせた状態を示す図である。 下バリＢ２を落下させた状態を示す図である。 金型３１，３２を型開きした状態を示す図である。 上バリＢ１の一方を落下させた状態を示す図である。 上バリＢ１全体を落下させた状態を示す図である。

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．成形装置１）
図１および図２を参照し、本実施形態の成形装置１の構成例について説明する。図１は、本実施形態の成形装置１の構成例を示す図である。

成形装置１は、一対の押出機構２と、型締め機構３０を備える。押出機構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と、延伸ローラ２８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の最下端に設けられた押出スリット１８ａから押し出して垂下させて溶融状態の樹脂シート２２，２３を形成する。

＜延伸ローラ２８＞
押出機構２は、押出スリット１８ａから押し出された溶融状態の樹脂シート２２，２３を延伸するために、延伸ローラ２８を有している。図２に示すように、延伸ローラ２８は、一対の調整ローラ２８ａ，２８ｂと、補助ローラ２８ｃで構成されている。一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂは、Ｔダイ１８の下方の所定位置に配置されている。補助ローラ２８ｃは、一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの下方の所定位置に配置されている。

押出機構２は、押出スリット１８ａから押し出された樹脂シート２２，２３を一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの間に挟み込み、調整ローラ２８ａ,２８ｂの回転により樹脂シート２２，２３を下方に送り出すことで、樹脂シート２２，２３を延伸薄肉化している。ここで、押出スリット１８ａから押し出される樹脂シート２２，２３の押出速度と、調整ローラ２８ａ,２８ｂによる樹脂シート２２，２３の送り出し速度との関係を調整することで、ドローダウンあるいはネックインの発生を防止することができる。その結果、樹脂の種類、特に、ＭＦＲ値およびメルトテンション値、あるいは単位時間当たりの押出量に対する制約を小さくすることができる。

＜型締め機構３０＞
型締め機構３０は、樹脂シート２２，２３を成形するための開閉可能な１対の金型３１，３２と、送風機３８を備える。金型３２の上面および下面には、樹脂シートの幅方向にスライド可能に構成されたスライド部材３３が設けられている。

図２に示すように、金型３１，３２は、キャビティ３１ａ，３２ａを有し、キャビティ３１ａ，３２ａを取り囲むようにピンチオフ部３１ｂ，３２ｂが設けられている。キャビティ３１ａ，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２２，２３を減圧吸引して金型３１，３２のキャビティ３１ａ，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３１，３２内部を通ってキャビティ３１ａ，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。

スライド部材３３は、平面視において、樹脂シート２２，２３の幅方向に対して垂直方向に延伸可能な延伸部としてのエアーシリンダー３４と、樹脂シート２２，２３を切断するための切断部としてのブラケット３５を備える。スライド部材３３の構成および動作についての詳細は後述する。

（２．成形品Ｐの製造方法）
図２～図１０を参照しながら、成形装置１を用いた成形品Ｐの製造方法について説明する。

まず、溶融混練した熱可塑性樹脂をアキュームレータ１７内に所定量貯留し、Ｔダイ１８に設けられた所定間隔の押出スリット１８ａから、アキュームレータ１７内に貯留された熱可塑性樹脂を単位時間当たり所定押出量で間欠的に押し出す。これにより、押出スリット１８ａから溶融状態の樹脂シート２２，２３が所定の押出速度で押し出される。

押出機構２は、押出スリット１８ａの下方に配置された調整ローラ２８ａ,２８ｂの間隔を樹脂シート２２，２３の厚みより広げる。これにより、押出スリット１８ａから下方に押し出された溶融状態の樹脂シート２２，２３の最下部が一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの間に円滑に供給されるようにすることができる。なお、一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの間隔を樹脂シート２２，２３の厚みより広げるタイミングは、押し出し開始後でなく、ワンショットごとに二次成形が終了時点で行ってもよい。

次に、押出機構２は、一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの間隔を狭めて樹脂シート２２，２３を挟み込み、一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの回転により樹脂シート２２，２３を下方に送り出す。このとき、時間経過とともに一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの回転速度を低下させて、送り出し速度を樹脂シート２２，２３の押出速度に近づけるように調整する。

このように、時間経過とともに、一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂの回転による樹脂シート２２，２３の下方への送り出し速度と、樹脂シート２２，２３の押出速度との相対速度差を縮めることにより、樹脂シート２２，２３の上部ほど一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂによる下方への引っ張り力が低下し、相対的にこのような引っ張り力に伴う延伸薄肉化が低減され、ドローダウンあるいはネックインに伴う薄肉化を相殺し、ドローダウンあるいはネックインを有効に防止し、以て押出方向に一様な厚みを形成することが可能となる。

次に、図２に示すように、一対の押出機構２から送り出された一対の樹脂シート２２，２３を、開いた状態の金型３１，３２の間に配置する。樹脂シート２２，２３の位置決めが完了すると、押出機構２の一対の調整ローラ２８ａ,２８ｂおよび補助ローラ２８ｃの回転を一旦停止し、一対の調整ローラ２８ａ，２８ｂで樹脂シート２２，２３を挟持した状態にする。

次に、樹脂シート２２，２３をそれぞれ金型３１，３２のキャビティ３１ａ，３２ａに沿って賦形する。この工程は、金型３１，３２によって樹脂シート２２，２３の減圧吸引を行うことによって実行することができる。

次に、図３に示すように、金型３１，３２を型締めする。これにより、ピンチオフ部３１ｂ，３２ｂに沿って樹脂シート２２，２３が互いに溶着されて、一対の金型３１，３２によって形成されるキャビティの内面に沿った形状の樹脂成形体Ｍが得られる。このように金型３１,３２を型締めすると、金型３１,３２の上下に樹脂シート２２，２３によってバリが形成される。以下、金型３１,３２の上方に形成されるバリを上バリＢ１とし、金型３１,３２の下方に形成されるバリを下バリＢ２とする。

次に、図４に示すように、金型３２の上側および下側に設けられたエアーシリンダー３４のピストン３４ａが上バリＢ１および下バリＢ２方向に延伸される。

図５は、エアーシリンダー３４のピストン３４ａが延伸された状態での金型３２の上面を示す図である。図５に示すように、スライド部材３３は、エアーシリンダー（図示せず）によって、金型上面（および下面）に設けられたスライドレール３６に沿って、樹脂シート２２，２３の幅方向（すなわち、図５における矢印Ａ方向）に沿ってスライド可能に構成されている。ピストン３４ａの先端には、断面Ｌ字状のブラケット３５が取り付けられている。ブラケット３５は、ピストン３４ａに取り付けられる垂直面３５ａと、金型３２の上面を摺動する水平面３５ｂを備える。

次に、図６に示すように、スライド部材３３を樹脂シート２２，２３の幅方向に沿ってスライドさせる。これにより、ピストン３４ａの先端に設けられたブラケット３５の水平面３５ｂが、上バリＢ１および下バリＢ２を切断する。これにより、図７に示すように、金型３１，３２の下側に形成されていた下バリＢ２がベルトコンベア４０上に落下して搬送される。

ここで、ブラケット３５の水平面３５ｂは、所定の厚みを備えるのが好ましい。具体的には、水平面３５ｂの厚みは１.０ｍｍ～３．０ｍｍとするのが好ましく、一例として、１．０、１．２、１．４、１．６、１．８、２．０、２．２、２．４、２．６、２．８、３．０（ｍｍ）のいずれかの値、またはこれらの数値の内、いずれか２つの間の値とすることができ、より好ましくは、１．５ｍｍとすることができる。このように、ブラケット３５の水平面３５ｂに所定の厚みを持たせることにより、樹脂シート２２，２３の材質が柔らかい場合においても、上バリＢ１（および下バリＢ２）を割くように切断することが可能となる。合わせて、ブラケット３５が所定の厚みを備えているため、刃物を用いて樹脂シートを切断する場合と比較して、より安全に製造工程を実施することができる。

次に、図８に示すように、エアーシリンダー３４のピストン３４ａおよびスライド部材３３を元の位置に戻し、金型３１,３２を型開きする。本実施形態では、送風機３８側に設けられた金型３２の内部の減圧吸引孔からの吸引により、樹脂成形体Ｍは金型３２に吸着した状態で型開きされる。

次に、図９に示すように、送風機３８から送風を行いつつ、送風機３８側の一対の調整ローラ２８ａ、２８ｂおよび補助ローラ２８ｃを回転し、延伸ローラ２８で挟持していた上バリＢ１の一方を解放する。

次に、図１０に示すように、送風機３８と反対側の一対の調整ローラ２８ａ、２８ｂおよび補助ローラ２８ｃを回転し、一方の延伸ローラ２８で挟持していた上バリＢ１の他方を開放する。これにより、上バリＢ１がベルトコンベア４０上に落下して搬送されることになる。このあと、取り出し機構（図示せず）を用いて、金型３２に吸引されている樹脂成形体Ｍを取り出し、周部に形成されている周部バリＢ３を切除することにより、成形品Ｐが製造される。

このように、本実施形態の型締め機構３０では、樹脂成形体Ｍから上バリＢ１および下バリＢ２を切断し、下バリＢ２、上バリＢ１の順番でそれぞれ時間差を設けてベルトコンベア４０に落下させて搬送させる。このため、下バリＢ２、上バリＢ１をリサイクル材として再利用することができる。

また、送風機３８から送風を行いつつ、送風機３８側の延伸ローラ２８から上バリＢ１を解放するため、上バリＢ１は送風機３８からのエアＦによって反対側へ吹き流され、送風機３８側の金型３２に吸引されている樹脂成形体Ｍと接触することなく、ベルトコンベア４０へ落下する。これにより、上バリＢ１と樹脂成形体Ｍとが接触して樹脂成形体Ｍが損傷または変形することを防ぐことができる。

（３．他の実施形態）
なお、上述した実施形態は本発明の好適な実施形態であり、本発明はこれに限定されることなく、本発明の技術的思想に基づいて種々変形して実施することが可能である。

例えば、上記実施形態では、押出機構２によって溶融状態の樹脂シート２２，２３を押し出して樹脂成形体が成形されているが、この形態に限定されることはない。例えば、押出機構２は、パリソンを筒状に押し出す形態でもよい。この場合においては、スライド部材３３を、平面視において金型３１，３２の開閉方向と垂直な方向にスライドさせることにより、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

また、上記実施形態では、スライド部材の延伸部としてエアーシリンダーが用いられているが、この形態に限定されることはなく、油圧シリンダーやアクチュエーターなどを用いて延伸部を実現してもよい。

また、上記実施形態においては、Ｌ字状のブラケット３５が用いられているが、この形態に限定されることはない。例えば、平面視において、水平面３５ｂの中央に垂直面３５ａが取り付けられているようなＴ字状のブラケットを用いてもよい。

１ ：成形装置
２ ：押出機構
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
１８ａ ：押出スリット
２２ ：樹脂シート
２３ ：樹脂シート
２５ ：連結管
２７ ：連結管
２８ ：延伸ローラ
２８ａ ：調整ローラ
２８ｂ ：調整ローラ
２８ｃ ：補助ローラ
３０ ：型締め機構
３１ ：金型
３１ａ ：キャビティ
３１ｂ ：ピンチオフ部
３２ ：金型
３２ａ ：キャビティ
３２ｂ ：ピンチオフ部
３３ ：スライド部材
３４ ：エアーシリンダー
３４ａ ：ピストン
３５ ：ブラケット
３５ａ ：垂直面
３５ｂ ：水平面
３６ ：スライドレール
３８ ：送風機
４０ ：ベルトコンベア

Claims (6)

1. 樹脂成形品の成形装置であって、
   溶融状態の樹脂シートを押し出して垂下させる押出機構と、
   前記垂下された樹脂シートを開閉可能な金型で型締めする型締め機構を備え、
   前記金型の上側および下側の少なくとも一方には、前記樹脂シートの幅方向にスライドし、前記樹脂シートを切断するスライド部材が設けられている、成形装置。
2. 請求項１に記載の成形装置であって、
   前記スライド部材は、平面視において、前記樹脂シートの幅方向に対して垂直方向に延伸可能な延伸部と、前記樹脂シートを切断するための切断部とを備える、成形装置。
3. 請求項２に記載の成形装置であって、
   前記延伸部は、エアーシリンダーで構成されている、成形装置。
4. 請求項２または請求項３に記載の成形装置であって、
   前記先端部は、断面Ｌ字状のブラケットで形成されている、成形装置。
5. 請求項２～請求項４のいずれか１項記載の成形装置であって、
   前記切断部の厚みは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である、成形装置。
6. 樹脂成形品の成形装置であって、
   溶融状態のパリソンを押し出して垂下させる押出機構と、
   前記垂下されたパリソンを開閉可能な金型で型締めする型締め機構を備え、
   前記金型の上側および下側の少なくとも一方には、平面視において前記金型の開閉方向と垂直な方向にスライドし、前記パリソンを切断するスライド部材が設けられている、成形装置。

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