JP2743689B2 - プレス成形用金型およびこれを用いてなる熱可塑性樹脂のプレス成形方法 - Google Patents

プレス成形用金型およびこれを用いてなる熱可塑性樹脂のプレス成形方法

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JP2743689B2
JP2743689B2 JP4073797A JP7379792A JP2743689B2 JP 2743689 B2 JP2743689 B2 JP 2743689B2 JP 4073797 A JP4073797 A JP 4073797A JP 7379792 A JP7379792 A JP 7379792A JP 2743689 B2 JP2743689 B2 JP 2743689B2
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正人 松本
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂のプレス
成形に好適な金型およびこれを用いたプレス成形方法に
関する。
【0002】
【従来の技術】プラスチック成形品は、その経済性、自
由な賦形性、及び軽量性等の理由から自動車、家電をは
じめあらゆる分野において大量に使用されている。
【0003】この様な成形品を製造する方法としては、
プレス成形法や射出成形法が知られているが、プレス成
形法は射出成形法に比べ、低圧で成形できるために成形
品の成形歪みが小さく、従って、ソリ、変形のない成形
品が、型締力の小さな成形機で得られコスト的に有利で
あるばかりでなく、各種表皮材を成形品表面に成形時に
貼合する場合、成形圧が小さいために表皮材を損なうこ
とが少ない点でも有利である。
【0004】このようなプレス成形法により熱可塑性樹
脂の成形品を製造する方法として、たとえば特開昭61
−22917号公報には、金型内に設けた溶融樹脂通路
から溶融した熱可塑性樹脂を供給し、これをプレス成形
する方法が開示されている。しかしながら、この成形法
で使用される金型は、同文献にも記載されているよう
に、溶融樹脂の金型内への供給出口となるノズルの先端
が、金型のキャビティ面と同一となるように設けられて
おり、この金型を用いて成形を繰り返してゆくと、ノズ
ルに近い金型面の温度が供給される溶融樹脂のために次
第に上昇し、特に短時間に成形を繰り返す(成形サイク
ルが短い)場合には、この部分の金型温度が冷却不十分
となって、これに接する成形品の部分にフクレが生じた
り、他の部分と光沢を異にするなど外観の良好なものが
得られにくいという問題がある。また、表皮材を貼合し
た多層成形品を成形する場合は、得られた多層成形品の
ノズル付近に接していた部分がふくれ上がり、外観の良
好なものが連続成形で得られなくなるという問題もあ
る。このような金型面の温度上昇を防ぐために、ノズル
部分の温度を低めに設定すると溶融樹脂がキャビティへ
供給されにくくなるのみならず、溶融樹脂の温度が下が
り、成形品の樹脂供給口相当部にリング状のマークが出
るなどの不良現象が発生しやすくなるという別の問題が
発生する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、このよ
うな従来法の欠点を解消し、成形サイクルが短い場合で
あっても良好な外観を有する熱可塑性樹脂のプレス成形
品を得るべく検討の結果、溶融樹脂通路のノズルを金型
のキャビティ面より下方の特定の距離に設けることによ
り上記課題が解決できることを見出し、本発明に至っ
た。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上金型又は下
金型内に溶融樹脂通路を有し、該溶融樹脂通路を開閉す
るノズルをキャビティ金型面から10〜100mm離れ
た位置に設けてなることを特徴とする熱可塑性樹脂のプ
レス成形用金型を提供するものであり、また、この金型
を用い、溶融樹脂通路からノズルを介して未閉鎖の上下
金型間に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給し、ノズルを閉
鎖状態としたのち型締めを行なって成形することを特徴
とする熱可塑性樹脂のプレス成形方法を提供するもので
ある。
【0007】以下、本発明の金型について、図面に基づ
いて説明する。第1図は本発明の金型の断面を例示した
ものであって、この例では下金型に溶融樹脂通路(1)
を設け、ノズル(2)が金型のキャビティ面(3)より
10〜100mm(図では距離h)下方になるように設
けられている。ノズル(2)は一本の樹脂通路において
1個である必要はなく、必要に応じて2個以上を設ける
こともできる。ノズル(2)は樹脂通路の開閉機能を有
しており、ノズルの下部には開閉操作のためのピン
(4)がノズル下方に設けられている。ピン(4)は油
圧装置(図示せず)により溶融樹脂の供給、停止に伴っ
て上下する。ノズル(2)は一本の樹脂通路において1
個である必要はなく、必要に応じて2個以上を設けるこ
ともできる。樹脂が供給されている間はピン(4)が下
がってノズル(2)とピン(4)との間に空隙をつくっ
て樹脂通路がオ−プン状態となり、所定量の樹脂が供給
されたのちはピン(4)が上がってその先端がノズル
(2)の開口部を閉塞して樹脂通路を閉鎖する。従っ
て、ピン(4)の先端部は、ピン(4)が上がってノズ
ル(2)の開口部と接した際に、その開口部を完全に閉
鎖状態とするような形状、構造にしておく必要があり、
たとえば、ノズル開口部に内接ないしは外接する半球状
としたり、ノズル開口部の直径よりやや長い直径を有す
る円柱状とすることができるが、その目的が達成される
限りにおいていかなる形状、構造にするかは任意であ
る。
【0008】ノズル(2)の位置は、金型のキャビティ
面(3)より10〜100mm離れた位置(図では、キ
ャビティ面より下方に距離h)になるように設けること
が重要であり、好ましくは20〜80mmである。ノズ
ル(2)とキャビティ面までの樹脂通路はノズルと同径
であってもよいが、ノズル径よりもキャビティ面での内
径がやや大きいテ−パ−付であることが好ましい。ここ
で、ノズルのキャビティ面からの距離が10mmよりも
短いと金型面の温度を均一にすることが困難となり、ま
た100mmよりも長くなるとそれだけ金型が厚くな
り、重量の大きなものになるという問題が生じる。
【0009】なお、ノズルによる樹脂通路の開閉機構と
しては、先に述べたような開閉操作のためのピン(4)
をノズル下方に設ける方法の他、ノズルの中に樹脂供給
圧に伴って伸縮するスプリングを設け、樹脂供給に伴っ
てノズル中の樹脂に樹脂供給圧がかかるとスプリングが
縮んでノズルが開口状態となって溶融樹脂がキャビティ
内へ供給され、樹脂供給が停止されて樹脂供給圧がきれ
ると、スプリングが伸びてノズル開口部を閉鎖させる方
法など種々の方法があり、どの方法を選ぶかは任意であ
るが、確実に開閉操作を作動させ、また、複数のノズル
を用いた金型において各ノズルの開閉を独立にコントロ
ールできる点からも油圧装置で作動するピンによる方法
が好ましい。
【0010】プレス成形法では、完全に閉じられていな
い金型間に低圧で溶融樹脂を供給しまたは供給しながら
加圧し、キャビティ末端にまで溶融樹脂を流動させ賦形
するため、ノズルを複数個有する場合にはゲートバラン
スの影響が大きく、ノズルの配置、各ノズルから供給さ
れる溶融樹脂量を適切にする必要があり、また、樹脂温
度、金型温度およびその分布などが適切でない場合にも
成形品の形状に影響を与えるが、これに的確に対応する
ためには、樹脂通路の開閉を極めて短時間に確実に行
い、かつノズルの開閉時間を各ノズル独立にコントロー
ルすることが必要である。
【0011】その他、本発明の金型においては、各金型
内に多数の細管を設け、これに熱媒体を循環させて金型
温度を所定温度に保持するようにしてもよいし、溶融樹
脂の温度を一定に保持する目的で樹脂通路の外周部にヒ
−タ−(5)を設けてもよく、更にはこれらヒ−タ−か
らの熱が金型に与える影響を防止するためにその周辺に
空隙を設けてもよい。
【0012】このような金型を使用し、樹脂通路から未
閉鎖の上下金型間に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給し、
ノズルを閉鎖状態としたのちに型締めを行って成形する
ことにより良好な外観の成形品を得ることができる。本
発明のプレス成形法で熱可塑性樹脂を成形する場合、外
観のよい成形品をより効率よく成形するためには、特開
昭61−22917号公報などで提案されているよう
に、上下金型間のキャビティクリアランスが適切なとこ
ろでタイミングよく溶融樹脂を供給することが大切であ
り、そのためには、上下金型のキャビティクリアランス
が(C+0.1)〜50mm(Cは最終型締め時のクリア
ランス)の間に溶融樹脂の供給を行い、この間、型締め
速度は30mm/秒以下で行なうか、あるいは一時停止し
て行い、溶融樹脂の供給完了と同時または完了直前に型
締めを再開するようにすることが好ましい。また、表皮
材を上下金型間にあらかじめ供給しておき、これを貼合
成形する場合には、表皮材を圧力と熱で損なわないため
に、上下金型のキャビティクリアランスが(C+5)〜
(C+100)mmの間に溶融樹脂の供給を行なうことが
望ましい。
【0013】本発明のプレス成形法に適用される熱可塑
性樹脂としては、通常の射出成形、押出成形で使用され
る樹脂であればいずれも適用可能であり、例えば、ポリ
プロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、アクリロニ
トロル・ブタジエン・スチレン共重合体、ナイロン等を
挙げることができる。
【0014】本発明の方法で表皮材を使用する場合、表
皮材としては塩化ビニルシート、熱可塑性エラストマー
シート、あるいはこれらのシート表面にシボ加工を施し
たレザー調のシート、織布、不織布、さらにこれらの裏
側に発泡ポリエチレンシート、発泡ポリプロピレンシー
ト、発泡ポリウレタンシート等の発泡シートを貼合わせ
たもの等を挙げることができる。
【0015】本発明の方法により熱可塑性樹脂をプレス
成形する場合、成形条件としては従来法の条件がそのま
ま適用され、特に限定されないが、たとえば熱可塑性樹
脂としてポリプロピレンを用いる場合、外観良好な成形
品を得るための好適な条件は、表皮材を貼合しない場合
は、樹脂温度200〜280℃、金型温度50〜100
℃とするのが好ましく、また、表皮材を貼合する場合に
は、樹脂温度を170〜220℃、金型温度を20〜5
0℃とするのが好ましい。もちろん、これらの温度は使
用する樹脂や表皮材の性質によって適宜選択され、何ら
上記温度に特定されるものではない。
【0016】かくして、本発明のプレス成形用金型は、
ノズルの先端が金型面から適度な距離にあるために、ノ
ズル先端の熱による金型キャビティ面温度に対する影響
が殆どなく、この金型を使用して熱可塑性樹脂をプレス
成形した場合には、成形サイクルが短い場合であっても
良好な外観を有する成形品を得ることができる。
【0017】
【実施例】以下に本発明をさらに具体的にするため実施
例を挙げるが、本発明は必ずしもこれによって限定され
るものではない。
【0018】実施例1 上下金型からなるプレス成形装置において、図1に示さ
れるような、樹脂通路を有し、2個のノズルがいずれも
キャビティ金型面から20mmの距離に設けられている
下金型(8)を使用した。上下金型温度はそれぞれ90
℃および80℃に設定し、溶融樹脂として260℃とし
たポリプロピレン(住友化学工業株式会社製、住友ノー
ブレンAX568、メルトフローインデックス65 g/
10分)を下金型内に供給し、これを以下に示す方法で
プレス成形することにより成形品を製造した。なお、溶
融樹脂(6)の供給については、油圧シリンダーを作動
してピン(4)を下げ、ノズル(2)を開口状態にして
溶融樹脂(6)を樹脂通路からキャビティ内に供給し、
所定量の樹脂が供給されたのちはピン(4)を上に押し
上げてノズル(5)の開口部を塞ぎ、樹脂通路を閉鎖し
て溶融樹脂の供給を停止した。
【0019】まず、上金型の降下を開始し、キャビティ
クリアランスが3mmとなったところで上金型(7)の降
下を一旦停止し、溶融樹脂(6)の供給を開始する。所
定量の溶融樹脂(6)の供給が完了する直前に、上金型
(7)の降下を再開し、溶融樹脂(6)を加圧賦形し、
加圧状態で樹脂を40秒間冷却後上金型を上昇させ目的
とする成形品を取り出す。成形品の厚みは1.8mm、
成形サイクルは55秒であり、この成形処理を繰り返し
連続して500回行っても、成形品にはふくれ、光沢に
異常なく外観良好な成形品を安定して連続成形すること
ができた。
【0020】実施例2 ノズル(2)がキャビティ金型面から65mmの距離にあ
る下金型を用いて以下の成形を行った。表面にシボ模様
を有する厚さ0.5mmの塩化ビニルシートの裏面に厚さ
3mm、発泡倍率15倍の発泡ポリプロピレンシートを接
着剤で貼合わせた表皮材を、その表面を上にして下金型
面上に予め載置した。ついで、上金型(7)と下金型
(8)のキャビティクリアランスが50mmの位置にくる
まで上金型を降下させ、上金型の降下速度を5mm/秒と
して、2個のノズル(2)より溶融樹脂(6)を供給す
る。溶融樹脂(6)は表皮材を上金型面に押しつけなが
ら表皮材と下金型の間に供給されてゆく。キャビティク
リアランスが20mmとなった時に溶融樹脂の供給を完了
し、同時にピン(4)を押し上げて各ノズル(2)の開
口部を塞ぎ、樹脂通路を閉鎖した。上金型(6)を降下
させると、溶融樹脂(6)は加圧されて上層の表皮材を
上金型に押しつけながらキャビティ末端に流動し充填さ
れる。このままの状態で樹脂を40秒間加圧、冷却後上
金型を上昇させ、目的とする多層成形品を取り出した。
この成形サイクルは65秒であり、この成形処理を繰り
返し連続して100回行っても、得られた多層成形品に
はふくれ等の異常はなく、外観良好な成形品を安定して
連続成形することができた。
【0021】比較例1 ホットノズル(2)がキャビティ金型面から5mmの距離
にある下金型を用いた以外は、実施例1と同様にして連
続成形を行った。連続成形15回までの成形品は外観良
好なものであったが、20回を超えてからは成形品のノ
ズルに接していた部分にへこみが生じ、30回をこえる
と変形が著しくなった。
【0022】
【発明の効果】本発明のプレス成形用金型は、ノズルの
先端が金型面から適度な距離にあるために、ノズル先端
の熱による金型キャビティ面温度に対する影響が殆どな
く、この金型を使用して熱可塑性樹脂をプレス成形した
場合には、成形サイクルが短い場合であっても良好な外
観を有する成形品を得ることができる。
【0023】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプレス成形金型の縦断面図を示す。
【図2】従来のプレス成形金型の縦断面図を示す。
【符号の説明】
(1)樹脂通路 (2)ノズル (3)キャビティ金型面 (4)ピン (5)ヒ−タ− (6)溶融樹脂 (7)上金型 (8)下金型
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B29K 23:00 (72)発明者 松原 重義 大阪府高槻市塚原2丁目10番1号 住友 化学工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭47−39258(JP,A) 特開 昭59−101322(JP,A) 実開 平3−8512(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】上金型又は下金型内に溶融樹脂通路を有
    し、該溶融樹脂通路を開閉するノズルをキャビティ金型
    面から10〜100mm離れた位置に設けてなることを
    特徴とする熱可塑性樹脂のプレス成形用金型。
  2. 【請求項2】請求項1に記載のプレス成形用金型を用
    い、溶融樹脂通路からノズルを介して未閉鎖の上下金型
    間に溶融状態の熱可塑性樹脂を供給し、ノズルを閉鎖状
    態としたのち型締めを行って成形することを特徴とする
    熱可塑性樹脂のプレス成形方法。
JP4073797A 1991-04-24 1992-03-30 プレス成形用金型およびこれを用いてなる熱可塑性樹脂のプレス成形方法 Expired - Lifetime JP2743689B2 (ja)

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