JP4265872B2

JP4265872B2 - 樹脂成形装置

Info

Publication number: JP4265872B2
Application number: JP2001067934A
Authority: JP
Inventors: 宗明椋田; 章洋藤田; 直志山田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2001-03-12
Filing date: 2001-03-12
Publication date: 2009-05-20
Anticipated expiration: 2021-03-12
Also published as: JP2002264192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、金型にて樹脂成形を行う樹脂成形装置に関し、特に、高精度に樹脂成形品を作成することができるものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は従来の樹脂成形装置の構成を示す図、図７は図６に示した樹脂成形装置のキャビティの各位置における温度変化および樹脂のＰＶＴ曲線を示した図である。図において、１は固定型、２は可動型で、これらの各型１、２が型締め装置４により一体に接合されると、キャビティ９が形成される。また、これら型には３つの加熱冷却ブロック６がそれぞれ設けられている。３は固定型１に設けられ樹脂１０をキャビティ９内に注入するための樹脂注入口である。
【０００３】
５はキャビティ９内に樹脂注入口３を介して樹脂を注入するための押し出し手段、５ａは押し出し手段５に設けられ、注入前の樹脂の温度を制御するヒータ、５ｂは押し出し手段５に設けられ樹脂を押し出すための押し出しシリンダ、７はキャビティ９内の樹脂温度を測定するための温度センサ、８はこの温度センサ７の測定温度により、キャビティ９の全ての位置が同一の温度となるように、加熱冷却ブロック６をそれぞれ制御する制御手段である。
【０００４】
次に上記のように構成された従来の樹脂成形装置の樹脂成形方法について説明する。まず、可動型１および固定型２を型締め装置４により一体に接合し、キャビティ９を形成する。次に、押し出し手段５内の樹脂１０を、ヒータ５ａにより所望温度まで加熱する。
【０００５】
次に、押し出し手段５から加熱された樹脂１０を、押し出しシリンダ５ｂにより押し出し、樹脂注入口３を介して、キャビティ９内に例えばＰ１の圧力にて注入する。この時、各型１、２は、温度センサ７にて各位置の温度を測定しながら、各加熱冷却ブロック６を用いて、キャビティ９の全ての位置において同一の所望温度と成るように制御手段８により制御され加熱されている。
【０００６】
そしてこの状態にて、キャビティ９内全てに樹脂１０を注入する。この時点ｔ１は、注入する樹脂が結晶性樹脂ならば融点温度以上、また、非結晶性樹脂ならばガラス転移温度Ｔ０以上の温度で一定に保たれている。次に、各型１、２は、加熱冷却ブロック６を用いて、キャビティ９の全ての位置において同一の温度状態を保つように、所定の温度まで（時点ｔ２まで）、制御手段８により制御され冷却し、大気圧状態まで圧力を開放する。そして、樹脂成形を終了する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された従来の樹脂成形装置は、キャビティの全ての位置において、同一の温度状態を保ちながら樹脂を注入し、その後、キャビティの全ての位置において、同一の温度状態を保ちながら冷却している。このように、キャビティの全ての位置において、確実に同一の温度状態を保ちながら冷却できれば、図７における、Ｐ１のＰＶＴ曲線をたどりながら、固化が開始し成形される。
【０００８】
しかしながら、全ての箇所において、確実に同一の温度状態を保ちながら冷却することは、非常に困難であり、若干の温度差が生じる可能性がある。よって、固化が開始した箇所とそうでない箇所とが入り交じる状態となる。図７に示したように、固化の開始点前における比容積変化が大きいため、このような状態が混在すると、均質な成形を行うことができないという問題点があった。
【０００９】
この発明は、上記のような問題点を解消するためになされたもので、均質な成形を行うことができる樹脂成形装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る請求項１の樹脂成形装置は、一体に接合されてキャビティを形成する一対の金型と、金型のキャビティ内に樹脂を流し込むために金型に設けられた樹脂注入口と、樹脂注入口を介して金型のキャビティ内に樹脂を充填する押し出し手段と、金型の温度を任意の温度分布に保つことができる温調手段と、金型のキャビティ内に樹脂が充填された後の充填された樹脂の冷却時に、充填された樹脂に温度勾配が生じるように温調手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段は、金型に樹脂を充填する際の金型に充填される樹脂の温度分布が、樹脂の冷却時における温度勾配と同様の温度勾配で加熱されるように温調手段を制御し、かつ、
制御手段は、金型に樹脂を充填する際に、金型に充填された樹脂における温度の一番低くなる箇所が、結晶性樹脂の融点温度以上あるいは非結晶性樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度以上と成るように温調手段を制御し、
押し出し手段は、充填する樹脂を加熱する加熱手段を備え、加熱手段にて金型に充填する樹脂の温度を、樹脂が金型に充填された時、所望の温度勾配に近づくように樹脂の充填開始からの経過時間に応じて制御するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１である樹脂成形装置の構成を示す図、図２は図１に示した樹脂成形装置のキャビティ内の各位置における樹脂の温度変化および樹脂のＰＶＴ曲線を示した図である。図において、１１は固定型、１２は可動型で、これら各型１１、１２により一対の金型が形成される。そして、これらの各型１１、１２が型締め装置１４により一体に接合されると、キャビティ１９が形成される。
【００１２】
１３は固定型１１に設けられ樹脂２０をキャビティ１９内に注入するための樹脂注入口である。１５はキャビティ１９内に樹脂注入口１３を介して樹脂を注入するための押し出し手段、１５ａは押し出し手段１５に設けられ、注入前の樹脂の温度を制御する加熱手段としてのヒータ、１５ｂは押し出し手段１５に設けられた樹脂を押し出すための押し出しシリンダである。
【００１３】
１６は各型１１、１２の温度を任意の温度分布に保つことができる温調手段としての加熱冷却ブロックで、各型１１、１２には３つの加熱冷却ブロック１６がそれぞれ設けられている。１７はキャビティ１９内の樹脂温度を測定するための温度センサ、１８はこの温度センサ１７の測定温度により、キャビティ１９内に充填された樹脂に温度勾配を生じるように、加熱冷却ブロック１６をそれぞれ制御する制御手段である。
【００１４】
次に上記のように構成された実施の形態１の樹脂成形装置の樹脂成形方法について説明する。まず、可動型１１および固定型１２を型締め装置１４により一体に接合し、キャビティ１９を形成する。次に、押し出し手段１５内の樹脂２０を、ヒータ１５ａにより例えば樹脂２０が結晶性樹脂ならば融点温度以上、または、非結晶性樹脂ならばガラス転移温度より１０℃高い温度以上の所望温度まで予め加熱しておく。
【００１５】
次に、押し出し手段１５から加熱された樹脂２０を、押し出しシリンダ１５ｂにより押し出す。そして、樹脂２０は樹脂注入口１３を介して、キャビティ１９内に例えばＰ１の圧力にて注入される。この時、各型１１、１２では、温度センサ１７にて各位置の樹脂２０の温度を測定している。そして、各加熱冷却ブロック１６を用いて、キャビティ１９内の樹脂２０に温度勾配が、例えば図２の時点Ｔ１に示す温度勾配となるように制御手段８により制御され加熱される。
【００１６】
この時の温度勾配は、キャビティ１９内に充填された樹脂において温度の一番高くなる箇所が、樹脂注入口１３と成り、樹脂注入口１３からの距離に応じて順次温度が低くなるように設定されている。また、キャビティ１９内の樹脂２０の温度勾配の内、一番低い樹脂温度（ここでは樹脂注入口１３から一番距離が遠い点の樹脂温度）が、注入する樹脂２０が結晶性樹脂ならば融点温度以上、また、非結晶性樹脂ならばガラス転移温度Ｔ０より１０℃高い温度以上となる。
【００１７】
そしてこの状態にて、キャビティ１９内全てに樹脂２０を注入する。樹脂２０の充填が終了すると、冷却工程に移る。そして各型１１、１２は、加熱冷却ブロック１６を用いて、キャビティ１９内の樹脂２０の温度勾配を、時点Ｔ１の温度勾配を保ちながら、時点Ｔ２→時点Ｔ３→時点Ｔ４とたどりつつ冷却していく。そして時点Ｔ５まで冷却する。
【００１８】
このように冷却されるため、キャビティ１９内の樹脂２０は全ての箇所においては、図２に示すＰＶＴ曲線の、Ａ→Ｂ→Ｃの状態変化をたどり冷却されていく。そしてその樹脂の固化は、温度勾配の低い側から順次発生し、固化されている箇所が温度勾配に応じて徐々に進行していき成形される。
【００１９】
そしてこの時点Ｔ５は、キャビティ１９内の樹脂の温度勾配の内、一番高い樹脂温度（ここでは樹脂注入口１３付近の温度）が、注入する樹脂が結晶性樹脂ならば融点温度以下、また、非結晶性樹脂ならばガラス転移温度より１０℃低い温度以下と成る。そして、大気圧状態まで圧力を開放する。そして、樹脂成形を終了する。
【００２０】
上記のように構成された実施の形態１の樹脂成形装置は、キャビティ内に充填された樹脂の冷却時に、充填された樹脂に温度勾配が生じるように加熱冷却ブロック１６を制御手段８により制御している。よって、キャビティ１９内の樹脂は、温度勾配の低い側から順次固化が進行して成形されている。よって従来のように、固化されている箇所と、固化されていない箇所とか混在するのではなく、固化されている箇所が温度勾配に応じて徐々に進行していくため、均質な樹脂成形を行うことができる。
【００２１】
また、樹脂２０の冷却において、キャビティ１９内に充填された樹脂２０の温度の一番高い箇所が、結晶性樹脂の融点温度以下あるいは非結晶性樹脂のガラス転移温度より１０℃低い温度以下と成るまで、充填された樹脂の温度勾配を保たせて冷却するように加熱冷却ブロック１６を制御するので、キャビティ１９内の樹脂２０は確実に全体が固化される。
【００２２】
また、キャビティ１９内に樹脂２０を充填する際の温度分布が、樹脂の冷却時における温度勾配と同様の温度勾配で加熱されるように加熱冷却ブロック１６を制御しているので、冷却時に、加熱された温度勾配を保ちながら冷却すればよいため、冷却時の温度制御が行いやすくなる。
【００２３】
また、樹脂２０の充填時において、キャビティ１９内に充填された樹脂２０の温度の一番高くなる箇所が、樹脂注入口１３と成り、樹脂注入口１３からの距離に応じて順次温度が低くなる温度勾配を有するように加熱冷却ブロック１６を制御するので、樹脂注入口１３の付近が一番高温となるため、樹脂２０に高圧力を付加しなくともスムーズに充填され、キャビティ１９内への樹脂の充填が行いやすくなる。
【００２４】
さらにこの加熱時の温度を、キャビティ１９内に充填された樹脂２０の温度の一番低くなる箇所が、結晶性樹脂の融点温度以上あるいは非結晶性樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度以上と成るように制御するので、キャビティ１９内に確実かつ容易に樹脂２０を充填することができる。
【００２５】
尚、上記実施の形態１では、キャビティ１９内の樹脂の加熱時の温度を、冷却時と同様の温度勾配を有するように制御したが、これに限られることはなく、例えば図３の時点Ｔ１１に示すように、キャビティ１９内の樹脂２０の温度が全ての箇所において、樹脂が結晶性樹脂ならば融点温度以上あるいは非結晶性樹脂ならばガラス転移温度より１０℃高い温度以上と成るように加熱してもよい。
【００２６】
そして、冷却時において、上記実施の形態１と同様の温度勾配として時点Ｔ１→時点Ｔ２→時点Ｔ３→時点Ｔ４→時点Ｔ５まで冷却する。
このようにすれば、樹脂をキャビティ内に充填する際の温度制御が容易となり、かつ、キャビティ内に確実かつ容易に樹脂を充填することができる。
【００２７】
また、上記実施の形態１では樹脂注入口がキャビティの一端側に存在する場合の例を示したが、これに限られることはなく、例えば樹脂注入口がキャビティの中央部に存在するような場合には、例えば図４に示したように、樹脂注入口１３からの距離に応じて順次温度が低くなる温度勾配を有する、時点Ｔ２１のように加熱冷却ブロック１６を用いて制御する。そして、上記温度勾配を保ちながら時点Ｔ２２→時点Ｔ２３→時点Ｔ２４まで冷却する。このように行えば、上記実施の形態１と同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００２８】
実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２である樹脂成形装置の構成を示す図である。図において、上記実施の形態１と同様の部分は同一符号を付して説明を省略する。２１はキャビティ１９内の樹脂温度および圧力を測定するための温度圧力センサ、２２はこの温度圧力センサ２１の測定温度および測定圧力により、キャビティ１９内に充填された樹脂に温度勾配が生じるように、加熱冷却ブロック１６およびヒータ１５ａと、押し出しシリンダ１５ｂとをそれぞれ制御する制御手段である。
【００２９】
上記実施の形態１では固定型１１および可動型１２の一対の金型の温度を調整する例を示したが、実施の形態２の樹脂成形装置では、充填する前の樹脂の温度を、ヒータ１５ａを調整することにより、樹脂２０がキャビティ１９内に充填された時、所望の温度勾配（例えば図２の時点Ｔ１の温度勾配）に近づくように、樹脂２０の充填時間に応じて、徐々に高くなるように制御する。
【００３０】
このようにすれば、キャビティ内に充填される樹脂の温度が、所望の温度に近いため、金型の温度制御が一層行いやすくなる。また、温度圧力センサ２１にてキャビティ１９内の樹脂２０の圧力を測定し、所望の圧力から外れる場合には制御手段２２により、押し出しシリンダ１５ｂを制御して、所望の圧力にて充填されるように調整する。
【００３１】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１によれば、一体に接合されてキャビティを形成する一対の金型と、金型のキャビティ内に樹脂を流し込むために金型に設けられた樹脂注入口と、樹脂注入口を介して金型のキャビティ内に樹脂を充填する押し出し手段と、金型の温度を任意の温度分布に保つことができる温調手段と、金型のキャビティ内に樹脂が充填された後の充填された樹脂の冷却時に、充填された樹脂に温度勾配が生じるように温調手段を制御する制御手段とを備え、
制御手段は、金型に樹脂を充填する際の金型に充填される樹脂の温度分布が、樹脂の冷却時における温度勾配と同様の温度勾配で加熱されるように温調手段を制御し、かつ、
制御手段は、金型に樹脂を充填する際に、金型に充填された樹脂における温度の一番低くなる箇所が、結晶性樹脂の融点温度以上あるいは非結晶性樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度以上と成るように温調手段を制御し、
押し出し手段は、充填する樹脂を加熱する加熱手段を備え、加熱手段にて金型に充填する樹脂の温度を、樹脂が金型に充填された時、所望の温度勾配に近づくように樹脂の充填開始からの経過時間に応じて制御するので、
キャビティ内に充填された樹脂を温度勾配の低い側から徐々に固化させていくことができ、均質な樹脂成形を行うことができる樹脂成形装置を提供することが可能となり、冷却時における温度制御が行いやすい樹脂成形装置を提供することが可能となり、キャビティ内に確実かつ容易に樹脂を充填することができる樹脂成形装置を提供することが可能となり、温度制御が一層行いやすい樹脂成形装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１の樹脂成形装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示したの樹脂成形装置のキャビティ内の樹脂の温度変化およびＰＶＴ曲線を示す図である。
【図３】図１に示したの樹脂成形装置のキャビティ内の樹脂の温度変化およびＰＶＴ曲線を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１の樹脂成形装置のキャビティ内の樹脂の温度変化およびＰＶＴ曲線を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態２の樹脂成形装置の構成を示すブロック図である。
【図６】従来の樹脂成形装置の構成を示すブロック図である。
【図７】図４に示したの樹脂成形装置のキャビティ内の樹脂の温度変化およびＰＶＴ曲線を示す図である。
【符号の説明】
１１固定型、１２可動型、１３樹脂注入口、１５押し出し手段、
１５ａヒータ、１６加熱冷却ブロック、１７温度センサ、
１８制御手段、１９キャビティ、２０樹脂、２１温度圧力センサ、
２２制御手段。

Claims

一体に接合されてキャビティを形成する一対の金型と、上記金型のキャビティ内に樹脂を流し込むために上記金型に設けられた樹脂注入口と、上記樹脂注入口を介して上記金型のキャビティ内に樹脂を充填する押し出し手段と、上記金型の温度を任意の温度分布に保つことができる温調手段と、上記金型のキャビティ内に樹脂が充填された後の上記充填された樹脂の冷却時に、上記充填された樹脂に温度勾配が生じるように上記温調手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記金型に樹脂を充填する際の上記金型に充填される樹脂の温度分布が、上記樹脂の冷却時における温度勾配と同様の温度勾配で加熱されるように温調手段を制御し、かつ、
上記制御手段は、上記金型に樹脂を充填する際に、上記金型に充填された樹脂における温度の一番低くなる箇所が、結晶性樹脂の融点温度以上あるいは非結晶性樹脂のガラス転移温度より１０℃高い温度以上と成るように温調手段を制御し、
上記押し出し手段は、充填する樹脂を加熱する加熱手段を備え、上記加熱手段にて上記金型に充填する樹脂の温度を、上記樹脂が金型に充填された時、所望の温度勾配に近づくように上記樹脂の充填開始からの経過時間に応じて制御することを特徴とする樹脂成形装置。