JP2859129B2 - 熱硬化性樹脂の成形方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金型を用いて熱硬化性
樹脂の製品を成形する成形方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より金型を用いて熱硬化性樹脂を成
形する成形方法では、金型内の温度分布を実質的に均一
にして成形がおこなわれている。例えば特開平５−２４
２９４２号公報には、金型を複数の区分に分けてそれぞ
れの区分を別個の加熱手段で加熱するようにし、金型の
中央から両端に向かって次第に各区分の温度が高くなる
ように制御条件を設定するようにした成形方法が記載さ
れており、このように各区分に温度差をつけることで実
質的に金型内の温度を均一にしたものである。

【０００３】図７には複数個のキャビティ１を有する金
型２で成形をおこなう場合において、上記公報に記載さ
れているように金型内の温度を均一にして成形をおこな
う成形方法の工程の概略図が示してある。金型２は八個
の電源ケースなどの製品が一度の成形できるものであっ
て、八個のキャビティ１がランナー４で接続されて形成
されている。この金型２では熱硬化性樹脂が充填される
充填口５から近い内キャビティ１ａに接続されるランナ
ー４ａの口径が充填口５から遠い外キャビティ１ｂに接
続されるランナー４ｂの口径よりも小さく形成されてお
り、そのため内キャビティ１ａに充填される熱硬化性樹
脂の圧力損失が大きくなって、内キャビティ１ａへの熱
硬化性樹脂の充填が１．５秒遅れるようになっている。

【０００４】上記金型２に充填口５から溶融状態の熱硬
化性樹脂３を充填すると、図７（ａ）に示すようにまず
外キャビティ１ａから熱硬化性樹脂３が充填されはじ
め、次いで内キャビティ１ａに熱硬化性樹脂３が充填さ
れていく。その後充填が進み、図７（ｂ）のように内キ
ャビティ１ａへの充填が完了した時には、すでに外キャ
ビティ１ｂでは熱硬化性樹脂の硬化が始まっており、図
７（ｃ）に示すように外キャビティ１ｂに充填された熱
硬化性樹脂が先に硬化を完了して成形体６となる。その
後さらに硬化が進んで図７（ｄ）に示すように内キャビ
ティ１ａの熱硬化性樹脂３の硬化が完了して成形体６と
なると金型２を開いて成形体６が脱型される。

【０００５】上記工程によってメラミンフェノール樹脂
を、射出圧１７００ｋｇｆ／ｍｍ ² 、金型温度１７０℃
の条件で成形した場合、図４のグラフで示すように外キ
ャビティ１ｂに充填された熱硬化性樹脂は充填から３
０．５秒後から硬化しはじめ、３４秒後に硬化が完了す
ることになる（図４のアの硬化度曲線）。また内キャビ
ティ１ａに充填された熱硬化性樹脂３は、外キャビティ
１ｂに比べて１．５秒充填が遅れるために、充填から３
２秒後から硬化しはじめ、３５．５秒後に硬化が完了す
ることになる（図４のイの硬化度曲線）。つまり上記工
程を上記条件でおこなった場合、成形時間が３５．５秒
かかっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記工程では、
外キャビティ１ｂの熱硬化性樹脂３が内キャビティ１ａ
の熱硬化性樹脂３よりも先に充填されてしまうために、
外キャビティ１ｂの熱硬化性樹脂３は硬化した後でも内
キャビティ１ａの熱硬化性樹脂３が硬化するまで加熱さ
れることになり、成形時間を短くしようとして金型温度
を１７３℃に均一に上昇させて成形すると、外キャビテ
ィ１ｂがオーバーヒート状態となって外キャビティ１ｂ
で成形される成形体６が図７（ｅ）のように焼け状態と
なってしまうので、成形時間を短くすることができず、
成形サイクルを短縮することができないという問題があ
った。

【０００７】本発明は上記の点に鑑みてなされたもので
あり、成形時間を短くして成形サイクルを短縮すること
ができる熱硬化性樹脂の成形方法を提供することを目的
とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に係る熱硬化性樹
脂の成形方法は、複数個のキャビティ１を有する熱硬化
性樹脂成形用金型２を用い、金型に溶融した熱硬化性樹
脂を射出してキャビティに熱硬化性樹脂を充填し、熱硬
化性樹脂に熱を加えて硬化させることにより熱硬化性樹
脂３の成形をおこなう成形方法において、各キャビティ
１間に温度差をつけて所定時間後の熱硬化性樹脂３の硬
化を均一にするように制御することを特徴とするもので
ある。

【０００９】本発明にあって、金型２内において熱硬化
性樹脂３の充填が遅れる部分の温度を高温に設定して制
御することができる。また本発明にあって、金型２内に
おいて熱硬化性樹脂３が厚肉となる部分の温度を高温に
設定して制御することができる。

【００１０】

【作用】各キャビティ１間に温度差をつけて所定時間後
の熱硬化性樹脂３の硬化を均一にするように制御したの
で、各キャビティ１間に温度差をつけることによって、
各キャビティ１間で熱硬化性樹脂３の硬化時間が遅れる
部分における熱硬化性樹脂３の硬化時間を早めることが
できる。

【００１１】

【実施例】以下本発明を実施例によって詳述する。図１
には電源ケースなどの製品が一度に八個成形できる本実
施例の金型２が示してある。図１（ａ）に示すように金
型２は固定側と可動側に分かれて構成されている。固定
側は平板状の固定側取り付け板２３と、固定側取り付け
板２３の一方の表面に設けられているロケートリング２
５と、固定側取り付け板２３の他方の表面に設けた枠状
の固定側間隔台２６と、固定側間隔台２６の先端に配設
される固定側型板２７と、固定側取り付け板２３と固定
側型板２７の間に配設された固定側エジェクタプレート
３１と、固定側型板２７に設けた凹部２８に収められた
固定側焼入れ板２９及び固定側型部３０と、ロケートリ
ング２５の裏面側において固定側取り付け板２３に形成
される凹所３２に先端部が収納され、固定側エジェクタ
プレート３１、固定側型板２７、固定側焼入れ板２９、
固定側型部３０を貫通して取り付けられるスプルブッシ
ュ３３とから構成されている。

【００１２】ロケートリング２５にはノズルの先端が接
触するノズル接触面２４が凹設してあり、またスプルブ
ッシュ３３にはノズル接触面２４と連通するテーパー状
の通孔（スプル）３４が形成してあると共にスプルブッ
シュ３３の先端の通孔３４の開口を充填口５として形成
してあり、さらに固定側型部３０の表面には充填口５と
連通するランナー４と、ランナー４と連通するキャビテ
ィ１が凹設してある。尚、３７はスプル加熱用ヒーター
である。

【００１３】金型２の可動側は可動側取り付け板３９
と、可動側取り付け板３９の一方の表面に設けた枠状の
可動側間隔台４０と、可動側間隔台４０の先端に配設さ
れる可動側型板４１と、可動側取り付け板３９と可動側
型板４１の間に配設された可動側エジェクタプレート４
２と、可動側型板４１に設けた凹部４３に収められた可
動側焼入れ板４４及び可動側型部４５と、可動側エジェ
クタプレート４２から突設され成形体をキャビティ１か
ら脱型するためのノックアウトピン４６とから構成され
ている。

【００１４】可動側型部４５の表面にはランナー４と、
ランナー４と連通するキャビティ１が凹設してあり、各
キャビティ１には上記ノックアウトピン４６の先端を臨
ませてある。図１（ｂ）に示すように上記固定側型部３
０及び可動側型部４５に凹設したキャビティ１のうち、
充填口５に近い位置にあるキャビティ１を内キャビティ
１ａとして、また充填口５に遠い位置にあるキャビティ
１を外キャビティ１ｂとして形成してある。そして内キ
ャビティ１ａに連通するランナー４ａの口径を外キャビ
ティ１ｂに連通するランナー４ｂの口径よりも小さく形
成してあって、内キャビティ１ａの方が外キャビティ１
ｂよりも熱硬化性樹脂３の充填時間が１．５秒遅れるよ
うになっている。

【００１５】また固定側型部３０及び可動側型部４５に
は、加熱ヒーター用穴３８が四本ずつ形成してあって、
内側の二本の加熱ヒーター用穴３８には高温加熱ヒータ
ー４７と高温加熱ヒーター熱電対（図示省略）が、外側
の二本の加熱ヒーター用穴３８には加熱ヒーター４８と
加熱ヒーター熱電対（図示省略）がそれぞれ配置されて
いる。そして図３に示すように金型２の中央部付近は上
記高温加熱ヒーター４７で加熱される高温域Ａとして高
温加熱ヒーター４７に沿って形成され、この高温域Ａに
属する内キャビティ１ａは高温で加熱されるようにな
り、また金型２の両端付近は高温加熱ヒーター４７で加
熱される高温域Ａよりも低温の低温域Ｂとして加熱ヒー
ター４８に沿って形成され、この低温域Ｂに属する外キ
ャビティ１ｂは内キャビティ１ａよりも低い温度で加熱
される。

【００１６】各加熱ヒーター４７、４８には配線４９が
接続してあって、図１（ｃ）に示すようにこの配線４９
は固定側型部３０或いは可動側型部４５の側面の加熱ヒ
ーター用穴３８の開口から導出されて金型温度制御装置
５０に接続されている。図２に示すように金型温度制御
装置５０は、高温制御部５０ａと低温制御部５０ｂとか
ら構成されており、高温制御部５０ａは配線４９によっ
て高温加熱ヒーター４７と高温加熱ヒーター熱電対に接
続され、また低温制御部５０ｂは配線４９によって加熱
ヒーター４８と加熱ヒーター熱電対に接続されている。
高温制御部５０ａは、高温加熱ヒーター熱電対から高温
域Ａの温度を温度検知信号として取り入れ、その温度が
所定の温度よりも低ければ加熱信号を高温加熱ヒーター
に送って高温域Ａの加熱をおこなうようにするものであ
る。また低温制御部５０ｂは、加熱ヒーター熱電対から
低温域Ｂの温度を温度検知信号として取り入れ、その温
度が所定の温度よりも低ければ加熱信号を加熱ヒーター
に送って低温域Ｂの加熱をおこなうようにするものであ
る。

【００１７】このように形成される金型２は、熱硬化性
樹脂を射出するノズルを金型２のロケートリング２５の
ノズル接触面２４に当接して射出成形機にセットされ
る。そしてノズルから金型２に溶融した熱硬化性樹脂３
を射出し、スプルブッシュ３３の通孔３４、充填口５、
ランナー２を通してキャビティ１に熱硬化性樹脂３を充
填し、熱硬化性樹脂３に熱を加えて硬化した後、金型２
を開いて成形体を取り出すことにより熱硬化性樹脂３の
成形体６を成形することができる。

【００１８】上記熱硬化性樹脂３を加熱する工程におい
て、図３に示すように熱硬化性樹脂３の充填時間が遅い
内キャビティ１ａに充填される熱硬化性樹脂３は、内キ
ャビティ１ａが高温域Ａに属しているために高温で加熱
され、また熱硬化性樹脂３の充填時間が早い外キャビテ
ィ１ｂに充填される熱硬化性樹脂３は、外キャビティ１
ｂが低温域Ｂに属しているために内キャビティ１ａに充
填される熱硬化性樹脂３よりも低温で加熱される。そし
てこのように内キャビティ１ａに充填された熱硬化性樹
脂３を外キャビティ１ｂに充填された熱硬化性樹脂３よ
りも高温で加熱することにより、内キャビティ１ａの熱
硬化性樹脂３を早く硬化させることができ、内キャビテ
ィ１ａに充填された熱硬化性樹脂３と外キャビティ１ｂ
に充填された熱硬化性樹脂３の硬化を同時に終了させる
ことができる。

【００１９】高温域Ａの温度を１７３℃、低温域Ｂの温
度を１７０℃として上記金型２でメラミンフェノール樹
脂を成形した場合（射出圧は１７００ｋｇｆ／ｍ
ｍ ² ）、図４のグラフに示すように、外キャビティ１ｂ
の熱硬化性樹脂３の硬化度（図４のアの硬化度曲線）と
内キャビティの熱硬化性樹脂３の硬化度（図４のウの硬
化度曲線）が熱硬化性樹脂３の充填開始から３４秒後に
同時に１００％に達して熱硬化性樹脂３は硬化を終了し
ていることがわかる。つまり既述の従来例では金型２を
均一に加熱してあるので、内キャビティ１ａの熱硬化性
樹脂３は充填時間の遅れ分（１．５秒）だけ硬化が遅れ
てしまうが、本実施例では内キャビティ１ａを高温で加
熱するので、内キャビティ１ａに充填された熱硬化性樹
脂３と外キャビティ１ｂに充填された熱硬化性樹脂３の
硬化を同時に終了させることができる。よって本実施例
では、従来例のように外キャビティ１ｂで成形される成
形体６が焼け状態とはならず、適度な硬化度を有する成
形体６を成形することができる。

【００２０】図５にはさらに他の実施例が示してある。
この金型２は異形状の電気配線用ハウジングなどの製品
を一個ずつ成形することができるものである。この金型
２の固定側型部３０と可動側型部４５には幅広キャビテ
ィ１ｃと幅狭キャビティ１ｄがそれぞれ並設してある。
幅広キャビティ１ｃと幅狭キャビティ１ｄは長手寸法が
同じで幅寸法が異なるものであり、両キャビティ１ｃ、
１ｄはその長手端部の中央部よりもずれた位置において
ランナー４を介して接続されており、そのランナー４の
中央部にスプルブッシュ３３の先端の通孔３４の開口を
充填口５として開口させてある。

【００２１】上記固定側型部３０には加熱ヒーター用穴
３８が三本形成してあって、充填口５より最も遠い加熱
ヒーター用穴３８（図５において一番右端）には幅広キ
ャビティ１ｃを亘る部分において高温加熱ヒーター４７
と高温加熱ヒーター熱電対（図示省略）が、その他の加
熱ヒーター用穴３８には加熱ヒーター４８と加熱ヒータ
ー熱電対（図示省略）がそれぞれ配置されている。また
可動側型部４５には加熱ヒーター用穴３８が五本形成し
てあって、充填口５より最も遠い加熱ヒーター用穴３８
（図５において一番右端）には幅広キャビティ１ｃを亘
る部分において高温加熱ヒーター４７と高温加熱ヒータ
ー熱電対（図示省略）が、その他の加熱ヒーター用穴３
８には加熱ヒーター４８と加熱ヒーター熱電対（図示省
略）がそれぞれ配置されている。そして充填口５より最
も遠い幅広キャビティ１ｃが凹設された金型２の一部は
上記高温加熱ヒーター４７で加熱される高温域Ａとして
形成され、この高温域Ａに属する幅広キャビティ１ｃの
一方の端部が高温で加熱されるようになり、また金型２
のその他の部分は加熱ヒーター４８で加熱される高温域
Ａよりも低温の低温域Ｂとして形成され、この低温域Ｂ
に属する幅広キャビティ１ｃの他の部分と幅狭キャビテ
ィ１ｄは上記高温域Ａに属する幅広キャビティ１ｃの一
部よりも低い温度で加熱される。

【００２２】このように形成される金型２は、熱硬化性
樹脂３を射出するノズルを金型２のロケートリング２５
のノズル接触面２４に当接して射出成形機にセットされ
る。そしてノズルから金型２に溶融した熱硬化性樹脂３
を射出し、熱硬化性樹脂３をスプルブッシュ３３の通孔
３４、充填口５、ランナー４に通して幅広キャビティ１
ｃと幅狭キャビティ１ｄに充填し、熱硬化性樹脂３に熱
を加えて硬化した後、金型２を開いて成形体を取り出す
ことにより熱硬化性樹脂３の成形体を成形することがで
きる。

【００２３】上記熱硬化性樹脂３を加熱する工程におい
て、充填口５より最も遠い幅広キャビティ１ｃの一部に
は熱硬化性樹脂３が遅く充填されるが、幅広キャビティ
１ｃのこの部分は高温域Ａに属しているためにこの部分
に充填される熱硬化性樹脂３は高温で加熱される。また
充填口５に近い幅広キャビティ１ｃの他の部分や幅狭キ
ャビティ１ｄには熱硬化性樹脂３が早く充填されるが、
幅広キャビティ１ｃのこの他の部分や幅狭キャビティ１
ｄは低温域Ｂに属しているためにこの部分に充填される
熱硬化性樹脂３は低温で加熱される。そしてこのように
最も遅く充填された熱硬化性樹脂３を早く充填された熱
硬化性樹脂３よりも高温で加熱することにより、最も遅
く充填された熱硬化性樹脂３を早く硬化させることがで
き、幅広キャビティ１ｃに最も遅く充填された熱硬化性
樹脂３と幅広キャビティ１ｃの他の部分や幅狭キャビテ
ィ１ｄに早く充填された熱硬化性樹脂３の硬化を同時に
終了させることができる。

【００２４】高温域Ａの温度を１７５℃、低温域Ｂの温
度を１７０℃として上記金型２でフェノール樹脂を成形
した場合（射出圧は１７０ｋｇｆ／ｍｍ ² ）、成形時間
が４３秒かかるが、従来のように金型２全体を１７０℃
で加熱する場合では成形時間が４５秒かかり、本実施例
の方が従来に比べて成形時間を２秒短くすることができ
る。

【００２５】図６にはさらに他の実施例が示してある。
この金型２は電気配線用ハウジングなどの製品を一個成
形することができるものである。この金型２の固定側型
部３０の表面にはキャビティ１が凹設してあって、スプ
ルブッシュ３３の先端の通孔３４の開口を充填口５とし
てキャビティ１の中央部よりもずれた位置に開口させて
ある。また可動側型部４５に凹設したキャビティ１には
凹段部６０が形成してある。

【００２６】上記固定側型部３０には、加熱ヒーター用
穴３８が三本形成してあって、凹段部６０に沿って形成
される加熱ヒーター用穴３８（図６において右から二番
目）には高温加熱ヒーター４７と高温加熱ヒーター熱電
対（図示省略）が、その他の加熱ヒーター用穴３８には
加熱ヒーター４８と加熱ヒーター熱電対（図示省略）が
それぞれ配置されている。また可動側型部４５には加熱
ヒーター用穴３８が五本形成してあって、凹段部６０に
沿って形成される加熱ヒーター用穴３８（図６において
右から二番目）には高温加熱ヒーター４７と高温加熱ヒ
ーター熱電対（図示省略）が、その他の加熱ヒーター用
穴３８には加熱ヒーター４８と加熱ヒーター熱電対（図
示省略）がそれぞれ配置されている。そして金型２の上
記高温加熱ヒーター４７で加熱される部分が高温域Ａと
して形成され、この高温域Ａに属するキャビティ１の凹
段部６０が高温で加熱されるようになり、また金型２の
その他の部分は加熱ヒーター４８で加熱される高温域Ａ
よりも低温の低温域Ｂとして形成され、この低温域Ｂに
属するキャビティ１の他の部分は上記高温域Ａに属する
凹段部６０よりも低い温度で加熱される。

【００２７】このように形成される金型２は、熱硬化性
樹脂を射出するノズルを金型２のロケートリング２５の
ノズル接触面２４に当接して射出成形機にセットされ
る。そしてノズルから金型２に溶融した熱硬化性樹脂３
を射出し、スプルブッシュ３３の通孔３４、充填口５を
通してキャビティ１に熱硬化性樹脂３を充填し、熱硬化
性樹脂３に熱を加えて硬化した後、金型２を開いて成形
体を取り出すことにより熱硬化性樹脂３の成形体を成形
することができる。

【００２８】上記熱硬化性樹脂３を加熱する工程におい
て、キャビティ１の凹段部６０には熱硬化性樹脂３が厚
肉に充填されるが、凹段部６０は高温域Ａに属している
ために熱硬化性樹脂３の厚肉の部分は高温で加熱され
る。また凹段部６０以外のキャビティ１には熱硬化性樹
脂３が凹段部６０よりも薄く充填されるが、キャビティ
１の凹段部６０以外の部分は低温域Ｂに属しているため
にこの他の部分に充填される熱硬化性樹脂３は低温で加
熱される。そしてこのように熱硬化性樹脂３の厚肉の部
分を薄肉の部分よりも高温で加熱することにより、熱硬
化性樹脂３の厚肉の部分の中心部に未硬化の部分が形成
されないように厚肉の部分の熱硬化性樹脂３を早く硬化
させることができ、キャビティ１に充填された熱硬化性
樹脂３の厚肉の部分と薄肉の部分の硬化を同時に終了さ
せることができる。

【００２９】高温域Ａの温度を１７５℃、低温域Ｂの温
度を１７０℃として上記金型２でフェノール樹脂を成形
した場合（射出圧は１７０ｋｇｆ／ｍｍ ² ）、成形時間
が３４秒かかるが、従来のように金型２全体を１７０℃
で加熱する場合では成形時間が３５秒かかり、本実施例
の方が従来に比べて成形時間を１秒短くすることができ
る。

【００３０】

【発明の効果】上記のように本発明は、複数個のキャビ
ティを有する熱硬化性樹脂成形用金型を用い、金型に溶
融した熱硬化性樹脂を射出してキャビティに熱硬化性樹
脂を充填し、熱硬化性樹脂に熱を加えて硬化させること
により熱硬化性樹脂の成形をおこなう成形方法におい
て、各キャビティ間に温度差をつけて所定時間後の熱硬
化性樹脂の硬化を均一にするように制御したので、各キ
ャビティ間に温度差をつけることによって、各キャビテ
ィ間で熱硬化性樹脂の硬化時間が遅れる部分における熱
硬化性樹脂の硬化時間を早めることができ、成形時間を
短くして成形サイクルを短縮することができるものであ
る。

【００３１】さらに金型内において熱硬化性樹脂の充填
が遅れる部分の温度を高温に設定して制御したので、熱
硬化性樹脂の硬化時間が遅れる部分における熱硬化性樹
脂の硬化時間を早めることができるものである。加えて
金型内において熱硬化性樹脂が厚肉となる部分の温度を
高温に設定して制御したので、熱硬化性樹脂が厚肉とな
る部分における熱硬化性樹脂の硬化時間を早めることが
できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の金型を示す（ａ）は断面
図、（ｂ）はパーティング面の概略図、（ｃ）は斜視図
である。

【図２】同上の金型の温度の制御を示す制御図である。

【図３】同上の金型に熱硬化性樹脂を充填した状態を示
すパーティング面の概略図である。

【図４】同上の熱硬化性樹脂の硬化度を示すグラフであ
る。

【図５】（ａ）は同上の金型の他の実施例を示す断面
図、（ｂ）はパーティング面の概略図、（ｃ）は一部の
概略図である。

【図６】（ａ）は同上の金型の他の実施例を示す断面
図、（ｂ）はパーティング面の概略図、（ｃ）は一部の
概略図である。

【図７】従来例の成形工程を示す概略図である。

【符号の説明】

１ キャビティ ２ 金型 ３ 熱硬化性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 住田 安弘 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 服部 和生 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−152712（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−179719（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−219936（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−27213（ＪＰ，Ｕ) 実開 平１−125540（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B29C 45/00 - 45/84 B29C 33/00 - 33/08 B29C 35/00 - 35/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数個のキャビティを有する熱硬化性樹
   脂成形用金型を用い、金型に溶融した熱硬化性樹脂を射
   出してキャビティに熱硬化性樹脂を充填し、熱硬化性樹
   脂に熱を加えて硬化させることにより熱硬化性樹脂の成
   形をおこなう成形方法において、各キャビティ間に温度
   差をつけて所定時間後の熱硬化性樹脂の硬化を均一にす
   るように制御することを特徴とする熱硬化性樹脂の成形
   方法。
2. 【請求項２】 金型内において熱硬化性樹脂の充填が遅
   れる部分の温度を高温に設定して制御することを特徴と
   する請求項１に記載の熱硬化性樹脂の成形方法。
3. 【請求項３】 金型内において熱硬化性樹脂が厚肉とな
   る部分の温度を高温に設定して制御することを特徴とす
   る請求項１に記載の熱硬化性樹脂の成形方法。