JP3696875B2 - パウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、パウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法に関し、特に、大型化および複雑化した金型に対して、パウダー（粉末樹脂）を均一に付着させることができるパウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法に関する。
背景技術
従来、自動車の内装材等の大型で、複雑形状のシート状物を製造するにあたり、パウダー（粉末樹脂）を用いてスラッシュ成形するパウダースラッシュ成形方法が広く実施されている。
ここで、パウダーからなる内装材の厚さを均一化するために、金型を均一温度に加熱することが望まれている。
例えば、特開平３−２０２３２９号公報には、所定温度に制御された仮加熱工程および予備加熱工程をそれぞれ備えて、金型を均一温度に加熱するとともに、金型を使用した後、所定温度の水中に浸漬して徐冷することを特徴とした皮革の形成方法が開示されている。
また、特開平４−１９１０１８号公報には、スラッシュ成形金型を多孔性金型として、該金型の材料投入口に熱風供給用ダクトの開口部を当接させ、該ダクトから熱風を金型内に圧送することを特徴とするスラッシュ成形金型の加熱方法が開示されている。
さらに、特開２００２−２１０７６１号公報や、特開２００２−２１０７６２号公報には、加熱炉に、加熱室と、熱風制御室とを設け、熱風制御室内には、開閉可能な羽根を軸支した風量調整ダンパおよび、筒状のノズル本体を有する風向調整ノズルを備えた樹脂粉末成形用金型の加熱装置や、さらに、一次主熱風口および複数の一次副熱風口とを備えた樹脂粉末成形用金型の加熱装置が開示されている。
しかしながら、いずれの加熱装置も、金型を加熱した後の熱風の出口が設けられておらず、エネルギー回収が不十分であって、金型の高速加熱や均一加熱が、いまだ不十分であるという問題が見られた。
そこで、出願人は、特開平９−２４８８３２号公報において、図１２に示すように、開閉可能な上部の開口部より樹脂粉末成形用の金型を炉内に搬出入し、上部の開口部を閉じた炉内で金型を加熱する炉構造のパウダースラッシュ成形機において、熱風を金型に下方向から吹き付けるための熱風制御機構を有する熱風吹出部が炉内底面に配設されているとともに、炉内の熱エネルギーを回収するためのエネルギー回収部が炉内に配設されているパウダースラッシュ成形機を提案している。
しかしながら、かかるパウダースラッシュ成形機にあっても、より大型化、複雑化している金型に対応すべく、さらなる金型の高速加熱や均一加熱が望まれていた。また、熱風吹出部における熱風の風速制御が不十分であったため、得られるシート状物の膜厚がばらついたり、後加熱工程を設けて、金型を再加熱した場合に熱損傷が生じたりする場合が見られた。
そこで、本発明の発明者は鋭意検討した結果、特定の流速の熱風を金型に対して吹き付けるとともに、エネルギー回収部の配置を工夫することにより、大型化、複雑化している金型であっても、パウダーを均一かつ迅速に付着させることができるとともに、金型を再加熱した場合における熱損傷の発生が少ないパウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法を提供することを目的としている。
発明の開示
本発明によれば、金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、金型加熱部に、金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けるための熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部または辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、を設け、かつ、金型加熱部の炉内底面に傾斜部を設けるとともに、当該炉内底面の最深部に、熱風吹出部を設けることを特徴とするパウダースラッシュ成形機が提供される。
このように構成することにより、金型加熱部において、熱風による渦巻きを生じ易くなり、そのために金型を加熱する際の熱効率を大幅に向上させることができ、その結果、金型が大型化、複雑化しているような場合であっても、均一かつ迅速にパウダーを付着させることができる。また、金型加熱部において、金型を所定風速で加熱しているため、金型の再加熱等の条件が緩和され、熱損傷の発生、特に、金型冷却部における冷却の際の熱損傷の発生を少なくすることができる。
また、本発明の別の態様は、金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、金型加熱部に、金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けるための熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部または辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、を設け、かつ、金型冷却部に、第一冷却段階を実施するための噴霧装置と、第二冷却段階を実施するためのシャワー装置と、を設けることを特徴とするパウダースラッシュ成形機である。
このように構成することにより、金型を加熱する際の熱効率を向上させて、金型に対して、均一かつ迅速にパウダーを付着させることができるとともに、金型が急激に冷却されることによる熱損傷の発生を、さらに少なくすることができる。
また、本発明のさらに別の態様は、上述のパウダースラッシュ成形機を使用して、シート状物を成形するパウダースラッシュ成形方法である。
そして、パウダースラッシュ部において、シート状物をパウダースラッシュ成形した後、金型加熱部において、得られたシート状物を再加熱するとともに、金型冷却部において、噴霧装置およびシャワー装置により、逐次的にシート状物が付着した金型を冷却することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明のパウダースラッシュ成形機の全体配置を説明するために供する図である。
図２は、金型加熱部における炉内底面、熱風吹出部およびエネルギー回収部との関係を説明するために供する図である（その１）。
図３は、金型加熱部における炉内底面、熱風吹出部およびエネルギー回収部との別な関係を説明するために供する図である（その２）。
図４は、金型加熱部における熱風制御機構の概略を説明するために供する図である。
図５は、金型加熱部の熱風吹出部および熱風発生循環装置の関係を説明するために供する図である。
図６は、金型加熱部の側方熱風吹出部を説明するために供する図である。
図７は、パウダースラッシュ成形方法を説明するために供する図である（その１）。
図８は、パウダースラッシュ成形方法を説明するために供する図である（その２）。
図９は、パウダースラッシュ成形時の圧力調整装置の機能を説明するために供する図である。
図１０は、ハンマリング装置を説明するために供する図である。
図１１は、金型冷却部を説明するために供する図である。
図１２は、従来の熱風吹出部および熱風発生循環装置の関係を説明するために供する図である。
発明を実施するための最良の形態
以下、図面を参照して、本発明のパウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法に関する好適な実施の形態について具体的に説明する。
[第１の実施形態]
第１の実施形態は、図１に例示されるように、パウダースラッシュ部（Ａ部）と、金型加熱部（Ｂ部）と、金型冷却部（Ｃ部）と、を備えたパウダースラッシュ成形機１０である。そして、図３（ａ）に例示されるように、金型加熱部（Ｂ部）に、金型１２の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風１４を、吹き付けるための熱風吹出部１６と、金型加熱部（Ｂ部）の炉内底面１８の角部または辺部に沿って設けられ、金型１２を加熱した後の熱風１４を回収するためのエネルギー回収部２４と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構３０と、を設けることを特徴とする。
また、併せて、金型加熱部（Ｂ部）の炉内底面１８に傾斜部１９を設けるとともに、当該炉内底面１８の最深部に、熱風吹出部１６を設けるか、あるいは、金型冷却部（Ｃ部）に、第一冷却段階を実施するための噴霧装置と、第二冷却段階を実施するためのシャワー装置と、を設けることを特徴とする。
以下、パウダースラッシュ成形機１０の好適例について具体的に説明する。また、図７および図８に、かかるパウダースラッシュ成形機１０を用いたパウダースラッシュ成形方法を例示するが、かかる図面を参照して、パウダースラッシュ成形方法についても適宜説明する。
１．金型加熱部
（１）熱風吹出部
（１）−１ 基本的構造
熱風吹出部の構造は、後述する熱風発生循環装置に連結されており、所定の風速を有する熱風を吹き出す機能を有していれば、特に制限されるものではないが、例えば、熱風吹出部における開口部の形状を、円形、楕円形、四角形（正方形や長方形、帯状等を含む）、多角形、異形とすることが好ましい。
また、かかる形状を有する開口部を、炉内底面の長さ方向や横方向に、一列以上に配設したり、円形に配設したりすることも好ましい。例えば、図２および図３においては、比較的短い帯状の開口部を有する熱風吹出部１６を、長さ方向に並列して設け、合計２箇所の熱風吹出部から、炉内底面２６の熱風吹出部１６を構成してある。
（１）−２ 配置
熱風吹出部の配置に関して、熱風吹出部は、金型の下方から吹き付けられるように配置されていれば特に制限されるものではないが、例えば、加熱炉における炉内底面の中央部に配置されていることが好ましい。
より具体的には、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、加熱炉２８の炉内底面１８の上方に、所定距離を保持して配設されたフレーム部材１３に懸架された金型１２の内面を、炉内底面１８の熱風吹出口１６から吹き上げる熱風１４によって、効果的に加熱できるような配置であることが好ましい。
また、金型加熱部の炉内底面１８に傾斜部１９を設けるとともに、当該炉内底面１８の最深部およびその近傍に、一つ以上の熱風吹出部１６を設けることが好ましい。この理由は、炉内底面１８の最深部に位置する熱風吹出部１６から吹き出された熱風１４が、予想外に斜め方向に広がったとしても、炉内底面１８の傾斜部１８に沿って、金型１２まで効率的に到達することができるためである。
（１）−３ 流速
また、熱風吹出部の吹出口において風速計等を用いて測定される熱風の流速（風速）を１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値とすることを特徴とする。
この理由は、かかる熱風の流速が、１５ｍ／秒未満の値になると、大型化した金型や複雑形状の金型、例えば、内側面積が１〜１０ｍ²程度の大型の金型に対して、迅速かつ均一に加熱することが困難となる場合があるためである。一方、熱風の流速が５０ｍ／秒を越えると、金型の不均一加熱を生じたり、金型の熱疲労を生じさせたりする場合があるためである。
ここで、下表１に、吹出口で測定される熱風の流速を１〜１００ｍ／秒の範囲で変えた場合において、自動車用内装材作成用金型を用いて得られる樹脂膜の厚さの実測値（２０箇所）におけるばらつき（平均値からのばらつきの最大値（％））を示す。また、後加熱工程を設けて、パウダースラッシュ成形後の金型に対し、熱風の流速を変えてさらに熱風を吹き付け、それをシャワーによって室温まで冷却するサイクルにおいて、金型に熱損傷が生じるまでのサイクル数を測定した。結果から明らかなように、熱風の流速を１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値とすることにより、樹脂膜の厚さのばらつきが少なくなり、また、後加熱工程における再加熱において、金型に熱損傷が生じるまでのサイクル数を著しく増加させることができる。

（１）−４ 熱風制御板
また、熱風吹出口１６には、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、熱風制御板３０が設けられている。この理由は、これらの熱風制御板３０によって、金型１２の内面の下方から吹き上げられる熱風１４の方向性、広がり性、送風量等を容易に制御することができるためである。例えば、図４（ａ）では、熱風制御板３０が、向かって左側を向いているため、熱風１４も、金型１２の左方向の内面を集中的に加熱することができる。また、同様に、図４（ｂ）では、熱風制御板３０が、真っ直ぐ上方を向いているため、熱風１４も、金型１２の中央付近の内面を集中的に加熱することができ、図４（ｃ）では、熱風制御板３０が、向かって右側を向いているため、熱風１４により、金型１２の右方向の内面を集中的に加熱することができる。
ここで、熱風制御板３０の長さを、熱風吹出口１６の長手方向の長さと、実質的に等しくしてあることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、大型の金型や、複雑化した金型を加熱する場合であっても、多量の熱風の方向を制御しながら、熱風吹出口１６の長手方向の全般から吹き上げることができるためである。
また、熱風制御板３０は、駆動装置（図示せず）によって、支点３１を中心に回動して、独自の所定の開き角度に制御できる構成であることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、加熱温度、加熱時間、金型の大きさや形状等を考慮して、多量の熱風を、均一に吹き付けることができるためである。
さらに、熱風制御板３０は、耐熱性材料から形成してあることが好ましいが、例えば、金属、セラミックス（鋳物、焼物を含む。）、ガラス等が好適例として挙げられ、特に、軽量性（動作性）、加工性および耐久性に優れていることから、長尺状の鋳物製プレートであることがより好ましい。
（１）−５ 熱風発生循環装置
また、熱風発生循環装置４０は、図５に示すように、熱風発生装置（図示せず）により得られた所定風速を有する熱風を、熱風循環ファン４２により、主配管４３を通じて、熱風吹出口１６に供給する構成であることが好ましい。
また、空気供給ファン４６から供給された空気と、エネルギー回収部２４を通じて炉内から回収された熱風とを、混合室４４において適宜混合した後、熱風発生装置により得られた熱風をさらに混合して、所定風速を有する大量の熱風として、熱風循環ファン４２により、主配管４３を通じて、熱風吹出口１６に供給する構成であることが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、加熱炉２８における金型１２の加熱モードに関して、熱風１４が金型１２の内面に沿って流れる際に、かかる熱風１４が有する熱が、金型１２へ伝熱されることによって行われるためである。すなわち、主として伝熱モードで、熱が伝わるため、加熱炉２８の内部に供給された熱が、加熱炉２８の外へ放散することが少なくなるためである。したがって、加熱炉２８及び熱風発生循環装置４０が小型であっても、従来の大型加熱炉と比較して、同等以上の生産性を有することになる。また、加熱炉２８において、熱風発生循環装置４０を含めた全体を著しく小型化することができるので、図１に示すように、特定の熱風発生循環装置を備えた金型加熱部（Ａ部）と、パウダリング装置と、金型冷却装置（Ｃ部）と、を地表に一列に並べた場合であっても、コンパクトなパウダースラッシュ成形機１０を構成することが可能となる。
なお、エネルギー回収部２４に連なる分岐配管４７の途中に、ダンパ−４７ａを配設することが好ましい。この理由は、このように構成することにより、炉内底面１８の熱風吹出口１６と、図６に示すような炉側面２８ａの分岐配管４７に設けられた側面熱風吹出口５０とから吹き出す熱風の量的比率を、かかるダンパ−４７ａによって、容易に制御することができるためである。
（２）エネルギー回収部
（２）−１ 基本的構造
加熱炉２８の炉内底面１８に配設されたエネルギー回収部２４の構造は、特に制限されるものではないが、例えば、図５に示すように、加熱炉２８の炉内底面１８に通じる開口部を有するとともに、熱風発生循環装置４０に連なる分岐配管４７を備えたダクト構造を有することが好ましい。そして、既に上述したように、エネルギー回収部２４に連なる分岐配管４７の途中に、ダンパ−４７ａを配設することが好ましい。
（２）−２ 配置
また、加熱炉２８の炉内底面１８に配設するエネルギー回収部２４は、図２および図３にその開口部を示すように、炉内底面１８の角部または辺部に沿って設けられていることを特徴とする。
したがって、熱風吹出口１６から吹き出された熱風１４は、金型１２を加熱した後、かかる金型１２の内面に沿って、炉内底面１８の角部または辺部に沿って形成してあるエネルギー回収部２４に向かって移動し、その間に、金型１２内に所定時間滞留することができる。すなわち、金型１２内で、かかる金型１２の内面に沿って、熱風吹出口１６からエネルギー回収部２４に向かって移動する熱風１４の流れができやすくなる。よって、滞留時間がさらに長くなり、その結果、金型１２内の隅々まで、熱風１４によって効果的に伝熱モードで加熱することができるようになる。また、熱風１４の風速が速いために、伝熱モードが拡散律束になることを有効に防止することができる。
なお、上述した熱風吹出口１６のみならず、熱エネルギー回収部２４が、炉内底面１８と、フレーム部材１３と、金型１２と、によって形成される空間内であって、炉内底面１８の角部または辺部に沿って配設されていることから、加熱炉２８内に導入された熱エネルギーを容易かつ有効に回収することができる。
また、また、かかるエネルギー回収部の開口部の形状を、図３に示すように、実質的にＶ字状またはコの字状にすることが好ましい。この理由は、熱風吹出口１６から吹き出された熱風１４が、このような所定形状のエネルギー回収部２４に向かって容易かつ迅速に移動し、その間に、適度な熱風の流れが生じて、金型１２を効果的に加熱することができるためである。
また、エネルギー回収部２４の開口部の形状を、図３に示すように、実質的にＶ字状またはコの字状にした場合、適度な熱風の流れがさらに容易に生成しやすいように構成することが好ましい。すなわち、かかるエネルギー回収部が、連通する主回収部および副回収部から構成されており、当該主回収部において、金型を加熱した後の熱風を回収し、次いで、副回収部を介して、回収した熱風を、熱風発生循環装置に循環させることが好ましい。例えば、図２に示すような小さいエネルギー回収部（副回収部）２４の上方については塞いでしまい、Ｖ字状またはコの字状のエネルギー回収部（主回収部）のみを介して回収し、それを副回収部２４の側方から、当該副回収部２４の開口部に導入して、熱風を循環させることがより好ましい。なお、図４等において、熱風が側方からエネルギー回収部２４の開口部に導入されているのは、この方式を具体的に示すものである。
（３）加熱炉
（３）−１ 基本的構造
加熱炉２８は、図５に示すように、熱風発生循環装置４０の上方に配置されており、全体として一つのコンパクトな加熱装置として構成されていることが好ましい。このように構成することにより、加熱炉２８への熱エネルギーの供給が容易になるばかりか、エネルギー回収部２４を利用して、加熱炉２８からの熱エネルギーの回収についても容易に実施することができる。
また、加熱炉２８の炉本体は、例えば、上面に、開閉可能な開口部を有する平面長方形の箱状体に形成されており、上面の開口部を開口した状態で、金型１２およびそのフレーム部材１３を炉内に搬入した後、開口部を閉じて、熱風発生循環装置４０によって熱風１４を吹き込むことにより、金型１２に対する加熱が行われるように構成されていることが好ましい。
なお、加熱炉２８に含まれる炉本体の形態としては、適宜変更することが可能である。例えば、炉本体を、金型の形状に対応させて、円筒状や立方体、あるいは異形とすることも好ましい。
（３）−２ 熱反射板
また、図４に示すように、加熱炉２８の炉内底面１８に、熱反射板２６を設けることが好ましい。すなわち、熱風発生循環装置４０から吹き出された熱風１４は、熱風吹出口１６を介して、金型１２に対して、直接的に吹き付けられるが、熱反射板２６が炉内底面１８に、全面的または部分的に設けてあることにより、金型１２で反射された熱風１４を、かかる熱反射板２６によって、さらに反射できる構造とすることが好ましい。
ここで、熱反射板２６は、耐熱無機材料からなる板状物、例えば、ステンレス、白金、金、銀等からなる金属板、酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化ジルコニウム等からなるセラミック板、ソーダガラス、石英等からなるガラス板等を、炉内底面１８に積層して構成することもできるし、あるいは、これらの耐熱無機材料を、炉内底面１８を構成する板状物としてそのまま利用し、熱反射板２６からなる炉内底面１８として構成することもできる。すなわち、このような鏡面構造を容易に達成できる耐熱無機材料であれば、炉内底面１８の表面に積層しても、あるいはそのまま炉内底面１８を構成しても、優れた熱反射性を示すことができる。
（３）−３ 傾斜
また、図４および図５に示すように、加熱炉２８の炉内底面１８には、傾斜部１９を設けることが好ましい。この理由は、傾斜した炉内底面１８の最深部に熱風吹出部１６を設けることができ、熱風１４の整流性が良好になるとともに、熱風１４の滞留空間の大きさ（デッドスペース）が狭まって、より効果的に、金型１２を加熱することができるためである。また、炉内底面１８に、このような傾斜部１９を設けることにより、かかる傾斜部１９によって、金型１２で一旦反射された熱風１４をさらに効率的に反射して、例えば、渦巻きを生成させ、それを用いて、再び金型１２を効果的に加熱することができるためである。
ここで、炉内底面１８における傾斜部１９の角度は、金型１２の大きさ、形状、あるいは加熱効率を考慮して定めることができるが、例えば、１〜６０°の範囲内の値とすることが好ましい。
この理由は、かかる傾斜部１９の角度が１°未満となると、金型１２へ再反射できる熱風量が著しく低下する場合があるためであり、一方、かかる傾斜部１９の角度が６０°を超えると、熱風１４による渦巻きの生成が困難になって、金型１２の加熱効率が低下する場合があるためである。
したがって、炉内底面１８における傾斜部１９の角度を５〜５０°の範囲内の値とすることがより好ましく、１０〜４５°の範囲内の値とすることがさらに好ましい。
（３）−４ 側方熱風吹出部
また、加熱炉２８においては、図６に示すように、側方熱風吹出口５０が、加熱炉２８に対して所定高さであって、金型１２を側方からも加熱できるように設けられていることが好ましい。
例えば、かかる側方熱風吹出口５０は、加熱炉２８の内側に沿って配置したダクト構造であって、熱風発生循環装置４０に連なる分岐配管４７や、主配管４３に連結してあり、その風量をダンパ等によって調節することが好ましい。
この理由は、このように構成することにより、金型１２を、下方向のみならず、横方向からも熱風を吹き付けて加熱することにより、金型１２をさらに効果的に加熱することができるためである。
また、かかる側方熱風吹出口５０は、図６に示すように、直径０．１〜１０ｍｍの穴列から構成してあることが好ましい。この理由は、このように構成することにより、圧力の関係で、分岐配管４７から吹き出された後に、熱風が広範に広がることができるためである。したがって、整流板がなくとも、大面積の金型を加熱することが可能となる。
（４）金型
金型１２は、図５に示すように、かかる金型１２の移動及び操作のためのフレーム部材１３が取りつけられた状態で、加熱炉２８内の炉内底面１８に配設された金型支持部材（図示せず）上に、載置されていることが好ましい。
また、かかる金型１２は、ロボットア−ム（図示せず）にフレーム部材１３を把持または懸架した状態で動かし、例えば、金型加熱部においては、ロボットア−ムによりフレーム部材１３を上面部まで移動させ、そこで上面部に設けられた開口部より加熱炉２８内に搬入できる構造であることが好ましい。
なお、金型支持部材は、その表面を、シーリング効果を有する断熱材（図示せず）、例えば、シリコーンゴム／フッ素樹脂フィルムの組合せによって、覆うことが好ましい。この理由は、金型支持部材によって、金型１２と、炉内底面１８との間の隙間を埋めて、熱風が外部に逃げることを有効に防止することができるためである。さらに、かかる金型支持部材は、加熱のために炉内に収容する金型１２の位置決めと、炉内底面１８の熱風吹出口１６からの熱風１４が、金型１２の内面に効率良くあたるように、熱風吹出口１６からの高さを調節する機能をそれぞれ有していることが好ましい。
２．パウダースラッシュ部
パウダースラッシュ部は、図７（ｂ）に示すように、図７（ａ）で加熱されたフレーム部材８２を含む金型８４と、流動状を有するパウダー９２を収容したリザーバタンク８８とを、金型（成形型）８４の成形面８５を下向きにするとともに、リザーバタンク８８の開口面を上向きにした状態で、上下に一体的に連結する工程を実施するための部位である。
その際、リザーバタンク８８内のパウダー９２の分散性を向上させ、均一な厚さの樹脂膜（シート状物）９４を形成するために、リザーバタンク８８の下方に設けた攪拌室８８ａに空気を導入して、パウダー９２を流動状態とすることが好ましい。図９（ａ）に空気の導入方向を具体的に示すが、攪拌室８８ａの上方は、穴開き部材（メッシュ部材）から構成してあり、導入された空気によって、パウダー９２を巻き上げる構造であることが好ましい。
また、パウダースラッシュ部は、図７（ｃ）に示すように、フレーム部材８２を含む金型８４と、リザーバタンク８８とを連結した状態で回転させて、金型８４の成形面８５に所定の厚さの樹脂膜９４を形成する工程を実施するための部位でもある。
すなわち、フレーム部材８２を含む金型８４と、リザーバタンク８８とを組み合わせた状態で、上下方向に反転させることが好ましい。この理由は、このように実施すると、リザーバタンク８８内のパウダー９２は自重で成形型８４の成形面８５に落下し、かかる金型８４の成形面８５に接するパウダー９２およびその近傍のパウダー９２のみが、金型８４の熱によって溶融状態となって付着し、金型８４の成形面８５に対して、樹脂膜９４を一瞬にして形成することができるためである。
また、フレーム部材８２を含む金型８４を反転させる際、かかる金型８４における所望の成形面８５のみに、樹脂膜９４を形成できるように、金型８４と、リザーバタンク８８との間に、所定の厚さ（高さ）を有する方枠８４ａ、８４ｂを設けることが好ましい。ここで、かかる方枠の下部８４ｂを、例えば、アルミニウムから構成し、方枠の上部８４ａをシリコーンゴム／フッ素樹脂フィルムの組合せから構成することにより、金型８４と、リザーバタンク８８との間の隙間を充填する役目を果たすこともできる。
また、フレーム部材８２を含む金型８４を反転させる際、パウダー９２が所定箇所以外に飛散しないように、かかる金型８４における所望の成形面８５のみに、樹脂膜９４を形成できるように、図９（ｂ）に示すように、攪拌室８８ａを介して吸引し、金型８４内の圧力を低下させることが好ましい。すなわち、金型８４を回転させてパウダースラッシュ成形している最中には、金型８４の内圧を低下させるために吸引し、パウダースラッシュ成形前には、リザーバタンク８８のパウダー９２内に空気を吹き込むための圧力調整装置（図示せず）が設けてあることが好ましい。
また、金型８４を反転させる際、かかる金型８４のフレーム部材８２に設けた突起部８２ａを、図１０に示すような一つまたは複数のハンマリング装置によって、両側から交互に殴打することが好ましい。この理由は、金型８４を回転する際に、ハンマリング装置１００によって殴打して、所定の振動を付与することにより、金型８４の所定箇所に、パウダー９２が均一に行きわたるためである。
また、パウダースラッシュ部は、図８（ａ）に示すように、金型８４に、所定厚さの樹脂膜９４が形成された状態で、リザーバタンク８８を、金型８４から取り外す工程を実施するための部位である。
３．金型冷却部
金型冷却部は、図８（ｂ）に示すように、フレーム部材８２を含む金型８４を、水冷あるいは空冷等の冷却手段９８により冷却して、樹脂膜９４を硬化させる工程を実施するための部位である。また、金型冷却部は、図８（ｃ）に示すように、金型冷却部の最終工程として、金型８４から樹脂膜９４を剥離、すなわち脱型する工程を実施するための部位でもある。
ここで、金型の熱損傷を有効に防止するためには、金型冷却部に、図１０に示すように噴霧装置と、図８（ｂ）に示すようにシャワー装置とを備えることが好ましい。すなわち、第一冷却段階として、噴霧装置によって、水または温水を噴霧して、５０〜１００℃程度まで、比較的マイルドに金型を冷却することが好ましい。次いで、第二冷却段階として、シャワー装置によって、水または温水を比較的多量に吹き付け、蒸発エンタルピーを利用して、樹脂膜９４が剥離できる程度、例えば、５０℃未満の温度にまで、金型を効率的に冷却することが好ましい。この理由は、このように実施することにより、大型化かつ複雑化した金型が不均一に加熱されている場合であっても、金型の熱損傷や割れ等の発生を有効に防止することができるためである。なお、シャワー装置および噴霧装置は、一つの給水タンクに連結されてあって、吹き出し口に設けた制御弁等の切替によって、噴霧量やシャワー量を決定するように構成してあることも好ましい。
４．全体配置および後加熱工程
（１）全体配置
図１に例示するように、パウダースラッシュ成形装置１０は、加熱炉２８を含む各工程の装置を地表に一列に並べて配置した場合、向かって左側から、パウダースラッシュ部（Ａ部）、金型加熱部（Ｂ部）、金型冷却部（Ｃ部）の順に配置することが好ましい。また、金型加熱部を二つ設けて、パウダースラッシュ部、第１の金型加熱部、第２の金型加熱部、および金型冷却部の順に配置することも好ましい。さらに、金型待機部、後加熱部、金型交換部、脱型部等を、適宜設けて、本発明のパウダースラッシュ成形機に組み込むことも好ましい。
いずれにしても、本発明のパウダースラッシュ成形機１０は、各部を、地表に隣接して列状に並べて配置するとともに、移動ロボットおよびロボットアームにより金型を各部に移動させるだけで、パウダースラッシュ成形を効率的に実施することができる。
（２）後加熱工程
また、後加熱工程を設け、前述した金型加熱部を、その後加熱工程における加熱部として使用することも好ましい。すなわち、パウダースラッシュ成形部において得られる樹脂膜（樹脂溶融物層）が付着した金型を、ロボットアームにより加熱炉の真上に位置に搬送し、そのまま下方に向けた状態で、静止させることが好ましい。その間、加熱炉２８の開口部（スライドドア）は、開いた状態になっていて、炉内底面１８の熱風吹出口１６から吹き上がる熱風によって、後加熱することが好ましい。この理由は、このように後加熱することにより、樹脂膜が再加熱されて、適度にフローすることにより、かかる厚さを均質なものとすることができるためである。また、金型加熱部を、後加熱工程を実施するための加熱部として併用することにより、パウダースラッシュ成形機を、全体として、コンパクトに設計することができるためである。
産業上の利用可能性
本発明のパウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法によれば、特定の流速の熱風を金型に対して吹き付けるとともに、エネルギー回収部の配置を工夫することにより、金型を加熱する際に、例えば、大量の熱風による渦巻きを生じ易くなり、そのために熱効率を大幅に向上させることができるようになった。
したがって、金型が大型化、複雑化しているような場合であっても、短時間かつ均一にパウダーを付着させることができるようになった。
また、本発明のパウダースラッシュ成形機およびパウダースラッシュ成形方法において、炉内底面に、傾斜部を設けたり、金型加熱部に、特定の熱風制御機構を設けたり、パウダースラッシュ成形している最中に、特定のハンマリング装置を用いて、特定箇所を殴打したり、さらには、金型加熱部を後加熱工程のために用いたりすることにより、樹脂膜の厚さのバラツキ（厚さの実測値（２０箇所）の平均値からのばらつきの最大値（％））を、例えば、５０％以内の値に容易に制御することができるようになった。

Claims (8)

1. 金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、
   前記金型加熱部に、金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けるための熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部または辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、を設け、かつ、
   前記金型加熱部の炉内底面に傾斜部を設けるとともに、当該炉内底面の最深部に、前記熱風吹出部を設けることを特徴とするパウダースラッシュ成形機。
2. 金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機であって、
   前記金型加熱部に、金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けるための熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部または辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、を設け、かつ、
   金型冷却部に、第一冷却段階を実施するための噴霧装置と、第二冷却段階を実施するためのシャワー装置と、を設けることを特徴とするパウダースラッシュ成形機。
3. 前記エネルギー回収部の開口部の形状を実質的にＶ字状またはコの字状にすることを特徴とする請求項１又は２に記載のパウダースラッシュ成形機。
4. 前記金型加熱部における熱風制御機構が、長尺状の鋳物製プレートおよびその駆動装置であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のパウダースラッシュ成形機。
5. 前記パウダースラッシュ部に、前記金型を回転させてパウダースラッシュ成形している最中に、前記金型のフレーム部材に設けた突起部を、両側から交互に殴打するための複数のハンマリング装置が設けてあることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のパウダースラッシュ成形機。
6. 金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機を用いて、パウダーからシート状物を成形するパウダースラッシュ成形方法であって、
   前記金型加熱部に、熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部又は辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、が設けてあり、かつ、前記金型加熱部の炉内底面に、傾斜部を設けるとともに、当該炉内底面の最深部に、前記熱風吹出部を設けた金型加熱部において、前記金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けることを特徴とするパウダースラッシュ成形方法。
7. 前記パウダースラッシュ部に圧力調整装置が設けてあり、前記金型を回転させてパウダースラッシュ成形している最中には、金型の内圧を低下させるために吸引し、パウダースラッシュ成形前には、パウダー内に空気を吹き込むことを特徴とする請求項６に記載のパウダースラッシュ成形方法。
8. 金型加熱部と、パウダースラッシュ部と、金型冷却部と、を備えたパウダースラッシュ成形機を用いて、パウダーからシート状物を成形するパウダースラッシュ成形方法であって、
   前記金型加熱部に、熱風吹出部と、金型加熱部の炉内底面の角部または辺部に沿って設けられ、金型を加熱した後の熱風を回収するためのエネルギー回収部と、熱風を整流しながら吹き付けるための熱風制御機構と、が設けてあり、前記金型の下方から、吹出口において測定される流速が１５〜５０ｍ／秒の範囲内の値である熱風を吹き付けて金型を加熱し、
   前記パウダースラッシュ部において、シート状物をパウダースラッシュ成形した後、
   前記金型加熱部において、得られたシート状物を再加熱するとともに、前記金型冷却部において、第一冷却段階を実施するための噴霧装置と、第二冷却段階を実施するためのシ ャワー装置により、逐次的にシート状物が付着した金型を冷却することを特徴とするパウダースラッシュ成形方法。

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