JP5750458B2 - 成形機および型を形成するプロセス - Google Patents

Description

本発明は、成形機、および成形プラスチック製品の作成時に使用する型を形成するプロセスに関する。より詳細には、伝導により加熱および冷却が可能である型を形成する単純かつ安価なプロセスに関する。

このプロセスは、型の加熱および／または冷却を必要とする任意のタイプの成形機用の型の作成に適している。しかしながら、ＧＢ ２４６０８３８に記載されているタイプの成形プロセスで使用する型に特に適している。このプロセスは、開位置と閉位置の間で移動可能な一組の雌型を使用する。型を閉じると、型が完全に閉じられた型キャビティを画成する。このプロセスは、型が開いている間に伝導によって型を加熱し、開いている型にそれぞれプラスチックスキンを形成し、一方の型の中に発泡性フィラー材料を配置し、その後型を閉じることを含む。すると、スキンが互いに接着して連続的な外皮を形成し、フィラーが膨張してスキン内の容積を埋める。その後、伝導によって型を冷却した後、型を開いて成形された製品を取り出す。

都合の良いことに、加熱および冷却を効率的に行うために、加熱または冷却されたオイルなどの流体が循環することができる内部流路のネットワークを有するように各型が形成される。典型的に、これを行うために、二つの金属体のサンドウィッチ構造として各型が形成される。各本体は、一つの面内に切り込まれた流路のネットワークを有する。例えば、単一の入口と単一の出口を有する蛇行流路が存在してもよい。一方の本体に形成される流路は、もう一方の本体の流路の鏡像で配置される。流路は、例えばＣＮＣミリングプロセスによって切削されてもよい。続いて両方の本体の間に封止用のガスケットを挟み込み、各本体の流路が反対側の本体の流路と協働して、内部を貫く内部流路を有する型を形成する。しかしながら、流路の正確な切削が必要であるため、このようなプロセスはかなり複雑であり、時間がかかり、費用がかかる。加えて、この種の型は、ガスケットが劣化すると漏れを生じたり流路が塞がれたりすることがある。これが生じると、型全体を分解して問題を特定しこれに対処しなければならない。

さらに、長い流路が形成されている場合、特に、型全体にわたって延びる単一の連続流路が存在する場合、型の加熱／冷却の正確な制御が困難である。これは、型の不均一な温度分布につながり、その結果、型内に形成されるプラスチック製品の品質および信頼性の問題を生じることがある。

本発明は、これらの問題および従来技術の限界に対処する。

本発明は、第１および第２の非相補的な型を備える成形機を提供する。第１の型は雌型キャビティを画成し、第２の型は平坦成形面を画成する。第１および第２の型は、型同士が離れて雌型キャビティと平坦成形面の両方が上向きになる第１位置と、型同士が組み合わされ平坦成形面が雌型キャビティと対面しこれを閉鎖して完全に包囲されたキャビティを形成する第２位置と、の間を移動可能である。各型は、型を貫いて形成され各端部に開口を有する複数の穴を有する。穴のうち少なくとも二つが、一方の穴の一端部の開口と他方の穴の一端部の開口とにわたり配置されるブロックによって互いに接続されている。ブロックには開口を互いに接続する溝が形成されている。

好ましくは、溝が形成されたブロックによって、各穴がそれぞれ隣接する穴と接続されている。

隣接する穴の開口部の間で型に溝が形成され、ブロック内の溝と協働して穴の間にさらに大きな流路を形成してもよい。

好ましくは、溝に、第１端部と、第２端部と、その間の狭窄部と、が形成される。

一実施形態では、第１の型が、平坦成形面を有する本体と、平坦成形面に固定され雌型キャビティを画成する一つまたは複数のフレーム部材と、を備える。

この場合、フレーム部材が平坦成形面に取り外し可能に固定されてもよい。

第１位置と第２位置の間を枢動するように、第１および第２の型がヒンジで連結されてもよい。閉じられた位置にある二つの型の間に一つまたは複数の異なる厚さのフレーム部材を収容するように、ヒンジを調整可能である。

本発明はまた、型を作成するプロセスを提供する。このプロセスは、使用時に物品がその上に形作られる成形面を画成する少なくとも一つの表面を有する中実体を提供し、中実体を貫き、各端部に開口を有し、成形面と交差しない少なくとも二つの穴を形成し、一方の穴の一端部の開口と他方の穴の一端部の開口との間に接続要素を配置することによって、二つ以上の穴を接続することを含む。接続要素は、二つの穴の間に流路を画成する溝が形成されたブロックを含む。

好ましくは、各穴が削孔によって形成される。

穴が互いに平行であってもよいし、穴が互いに等間隔に配置されてもよい。

穴の全てが同一の径を有さなくてもよい。

好ましくは、各穴の直径が１０−１５ミリメートルの範囲である。

本発明は、上述した成形機または型で形成された製品を提供する。

以下、添付の図面を参照して、本発明を例示のみを目的に詳細に説明する。

二つの本体とガスケットによって形成される従来技術の型の簡略化した斜視図である。 プロセスの中間ステージにおける、本発明のプロセスにしたがって製造される型の斜視図である。 一つの構造で相互接続された穴を有する、完成した型の斜視図である。 図３と類似するが、代替構造で相互接続された穴を示す図である。 溝付きブロックによって二つの穴を相互接続する方法の詳細図である。 本発明にしたがって製造された二つの型を組み合わせて、完全に閉鎖された型キャビティを形成する方法を示す図である。

図１は、内部流路を有する型を作成する従来技術のプロセスを示す。上述のように、流路１０の対応するネットワークが、二つの本体１２のそれぞれの表面に形成される。一方の本体を逆さにして他方の上に配置すると、流路が協働して構造を貫く単一の内部流路を画成する。二つの本体１２の間にガスケット１４が配置される。流路を含む面とは反対側の一つの本体の表面が、型の使用時にその上に成形製品が形作られる成形面を画成する。

本発明では、図２に示すように、単一本体の材料２０から内部流路を有する型が作成される。簡単および明瞭さのために、単一の長方形スラブまたはプレートとして図示されている。本体の一面３０が、型の使用時に製品の一部がその上に形成される成形面を画成する。例えば、図示の上面３０は実際には平坦ではなく、使用時に他方の型と協働する雌型キャビティまたは雄型凸部を画成するような形をしていてもよい。

本体２０は、型の形成に適した任意の伝導性材料、典型的には鋼などの金属で形成される。

一連の別々の穴２２が本体２０を貫通し、一方の側面から他方の側面まで延びるように形成される。この例では、等間隔かつ平行である一連の同径の穴２２が本体２０の全体を横切って延びるが、他の構造も可能である。このように、各穴２２は各端部に開口２４を有しており、穴２２は成形面３０とは交差しない。

穴２２は、任意の便利なプロセスによって形成することができるが、現在の好適な選択肢は、本体２０の端から端まで通過する十分な長さのドリルビットを使用する深穴削孔である。

典型的な型の例では、本体２０の寸法は１３００ｍｍ×２６００ｍｍであり、厚さ２０ｍｍである。穴２２は直径１２ｍｍであり、隣接する穴２２の中心線間の間隔は３６ｍｍである。

このように、穴２２を簡単かつ安価な方法で形成することができる。穴２２間の相互接続部を作成するために、二つの穴２２の端部の開口２４の間に接続チューブ２６を配置することができる。接続チューブは、各開口２４の中に固定され、穴２２の外への流体の漏れを防止するシール２８が設けられた、単純なＵ字形のステンレス鋼管であってもよい。

図３に示すように、本体２０の両側に交互に、隣接する開口２４の間に接続チューブ２６を配置してもよい。その結果できるものは、図１の従来技術の構成と同等の連続舵交流路である。

接続チューブ２６の位置を変更することによって、流路構成を変更可能である多目的の型を提供することができる。例えば、図４では、流路２２の組が接続チューブ２６によって一端で接続される一方、反対側の端部が入口と出口を形成している。二つ以上の穴２２のグループをこの方法で接続して、型を貫いて延びる複数の個別流路とすることができる。多くの他の構造も可能であることを認められよう。各穴２２は、単純に一端で進入し他端から出る流体とは完全に別な状態を維持してもよい。一つ以上の流路をバイパスする接続チューブで隣接しない流路を接続してもよい。

このように流路構成を変更することによって、型の加熱／冷却を制御することが可能になる。図４のような短い流路長を使用すると、入口の流体温度と出口における流体温度の間の温度勾配が小さくなるため、より均一な加熱／冷却を実現することができる。代替的に、関連する流路を通して異なる温度および／または異なる流速で流体を循環させることによって、型の一部分を他の部分よりも加熱／冷却してもよい。一部領域を加熱し他の領域を冷却することも可能である。中に流体を循環させずに、一部の流路を単に開いたままにしておいてもよい。

本発明によると、接続チューブ２６を使用する代わりに、図５に示すような接続ブロック３８を使用して隣接する穴２２が相互接続される。各ブロック３８は、切削または他の方法で一面４２に溝４０が形成された中実ブロックの材料で構成される。型２０上に、隣接する穴２２の開口２４の間に、切削または他の方法で好ましくは対応する溝４４が形成される。溝４０、４４が互いに位置合わせされて二つの穴２２の間を連通する流路を形成するように、型２０に接触させてブロック３８の表面４２が配置される。

ブロック３８と型２０の間にシールまたはガスケットを配置してもよい。

接続ブロック３８の使用は、接続チューブ２６に対して顕著な利点を有する。ブロック３８の本体は、流体の循環によって加熱（または冷却）され、薄い壁のチューブとは異なり、ブロック３８はその温度を維持し損失がはるかに小さい。したがって、型２０およびブロック３８を流体が通過するときに、流体自体が均一の温度を維持する。これにより、型２０の成形面全体にわたり均一の温度分布が実現するが、これは成形製品の一貫した品質を保証するのに重要である。

ブロック３８内の溝４０、および存在する場合は型２０内の対応する溝４４が、開口２４の大きさおよび形状に対応するように各端部に形成されて、流体を滑らかに通過させることが好ましい。しかしながら、二つの端部の間に狭窄部４６を各溝４０、４４に形成して、流路が狭くなり再び広くなるようにすることが好ましい。流体がこの狭窄部を流れるとき、ベンチュリ効果にしたがって速度が増加して流体の全体の流速を維持する効果を有し、その結果流体が効率的に循環される。

本発明のプロセスによって形成される型のさらなる利点は、シールまたはガスケットのいずれかが損傷した場合、従来技術の大面積のガスケット構造とは異なり、関連する接続ブロック３８を取り外してそれを交換することが容易である点である。同様に、任意の穴２２が何らかの形で閉塞された場合、関連する接続ブロック３８を取り外して穴２２を容易に掃除することができる。

このように、内部流路のネットワーク内を通した流体の循環によって加熱または冷却が可能である型を形成する、非常に単純で費用効率の高いプロセスが提供される。流路の作成および封止がより簡単であり、異なる方法で流路を相互接続することによってその構造を変更することができるので、従来技術の型よりも安価に型を製造でき、多用途の型になる。

上述したように、本発明のプロセスは、一組の雌型を閉じて完全に包囲された型キャビティを形成することができる、ＧＢ ２４６０８３８に記載されたプロセスで使用する型を作成するのに特に有用である。本発明の別の態様では、蓋を形成するための平坦成形面とともに単一の雌型を使用することによって、このタイプのプロセスで使用する単純な型を提供することができる。

特に、各型は、上述したように穴２２が形成された本体２０から構成されてもよい。一つの型は、雌型キャビティを画成する本体からなる。これは、任意の従来の方法で作成することもできるし、図５に示すように、成形面３０に固定されたフレーム３２を有する平坦な本体２０ａから雌型を作成してもよい。フレーム３２は、成形面３０の面積の周りに延びる周壁３４を提供し、これによって雌型キャビティ３６を作成する。

フレーム３２は、本体２０ａに恒久的に固定されてもよい。しかしながら、好適な実施形態では、例えば機械的締結具または機械的クランプ装置の一部の形態を用いて、本体２０ａに取り外し可能に固定される。こうすると、互いの上面に複数のフレーム３２を積み重ねて、より深い型キャビティを作成することができる。または、フレーム３２を取り外し、異なる寸法の別のフレームと交換して、異なる底面積および／または異なる深さを有する雌型キャビティ３６を作成することができる。フレーム３２の形状、およびフレームが作成する型キャビティ３６の形状を変更することもできる。フレーム３２をさらに分割して、二つ以上のより小さな型キャビティを形成してもよい。

他方の型は、穴２２を有するがこのようなフレーム３２を有さず、平坦成形面３０を提供する単純な別の本体２０ｂである。これを雌型の上面に配置し、成形面３０を型キャビティ３６に対面させて、完全に包囲されたキャビティを形成する蓋として機能させることができる。こうして、閉鎖可能な型を容易かつ迅速に作成することができ、また必要に応じて異なるサイズおよび形状の型キャビティを提供するように構成することができる。したがって、このような多目的の型は非常に費用効率が高い。

都合の良いことに、型キャビティ３６を容易に開閉するように、二つの本体２０ａ、２０ｂを互いにヒンジ接続してもよい。異なる厚さの一つ以上のフレーム３２を収容するために、閉じられた位置にあるときの本体２０ａと２０ｂの間の間隔を変更するようにヒンジが（既知の方法で）調節可能であってもよい。この結果、本体の間の距離および収容可能であるフレーム３２の厚さを、必要に応じて変更することができる。

使用時に、型２０ａ、ｂは最初に、雌型キャビティ３６と平坦成形面３０の両方が上向きの状態で開かれている。ＧＢ ２４６０８３８に記載のプロセスにしたがって、穴２２およびブロック３８を通して加熱された流体を通過させることによって、下端２０ａ、ｂを加熱することができる。雌型キャビティ３６と平坦成形面３０に粒子状材料を塗布し、粒子状材料が溶けてプラスチックスキンを形成する。雌型キャビティ３６内のプラスチックススキン内に、フィラー材料を配置することができる。ヒンジの周りに１８０°だけ平坦成形面３０を回転させ、型２０ａ、ｂを組み合わせる。平坦成形面３０上のプラスチックスキンが表面にくっつく一方で熱くなるので、型２０ｂのこの回転を許容する。平坦成形面３０が蓋となり、雌型キャビティ３６と対面してこれを閉鎖し、完全に包囲された型キャビティを提供する。一端閉じられると、スキンが互いに接着して、フィラー材料を完全に包囲する連続シェルを形成する。

このように、本発明の型および成形機は、製造が簡単で費用効率が高く、特に、フィラー材料を包囲する連続外皮を有する平坦なパネル成形製品の製造に理想的に適している。当然であるが、請求項の範囲から逸脱することなく、上記の装置およびプロセスに様々な変更および修正をなし得ることが理解されるだろう。

Claims (12)

1. 第１および第２の非相補的な型を備える成形機であって、
   前記第１の型は雌型キャビティを画成し、前記第２の型は平坦成形面を画成し、
   前記第１および第２の型は、型同士が離れて前記雌型キャビティと前記平坦成形面の両方が上向きになる第１位置と、型同士が組み合わされ前記平坦成形面が前記雌型キャビティと対面しこれを閉鎖して完全に包囲されたキャビティを形成する第２位置と、の間を移動可能であり、
   各型は、型を貫いて形成され各端部に開口を有する複数の穴を有し、
   前記穴のうち少なくとも二つが、一方の穴の一端部の開口と他方の穴の一端部の開口とにわたり配置されるブロックによって互いに接続されており、
   前記ブロックには前記開口を互いに接続する溝が形成されており、
   前記溝には第１端部と第２端部が形成され、前記第１端部と前記第２端部の間で流路が狭くなり再び広くなるようにその間に狭窄部が形成されている
   ことを特徴とする成形機。
2. 溝が形成されたブロックによって、各穴がそれぞれ隣接する穴と接続されることを特徴とする請求項１に記載の成形機。
3. 隣接する穴の開口部の間で前記型に溝が形成され、ブロック内の前記溝と協働して前記穴の間にさらに大きな流路を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の成形機。
4. 前記第１の型が、平坦成形面を有する本体と、該平坦成形面に固定され雌型キャビティを画成する一つまたは複数のフレーム部材と、を備えることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の成形機。
5. 前記フレーム部材が前記平坦成形面に取り外し可能に固定されることを特徴とする請求項４に記載の成形機。
6. 前記第１位置と前記第２位置の間を枢動するように、前記第１および第２の型がヒンジで連結され、
   閉じられた位置にある前記二つの型の間に一つまたは複数の異なる厚さのフレーム部材を収容するように、前記ヒンジを調整可能であることを特徴とする請求項５に記載の成形機。
7. 型を作成するプロセスであって、
   使用時に物品がその上に形作られる成形面を画成する少なくとも一つの表面を有する中実体を提供し、
   前記中実体を貫き、各端部に開口を有し、前記成形面と交差しない少なくとも二つの穴を形成し、
   一方の穴の一端部の開口と他方の穴の一端部の開口との間に接続要素を配置することによって、二つ以上の穴を接続することを含み、
   前記接続要素は、前記二つの穴の間に流路を画成する溝が形成されたブロックを含み、
   前記溝に第１端部と第２端部を形成し、前記第１端部と前記第２端部の間で流路が狭くなり再び広くなるようにその間に狭窄部を形成することをさらに含む
   ことを特徴とするプロセス。
8. 各穴が削孔によって形成されることを特徴とする請求項７に記載のプロセス。
9. 前記穴が互いに平行であることを特徴とする請求項７または８に記載のプロセス。
10. 前記穴が互いに等間隔に配置されることを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載のプロセス。
11. 前記穴の全てが同一の径を有さないことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載のプロセス。
12. 各穴の直径が１０−１５ミリメートルの範囲であることを特徴とする請求項７ないし１１のいずれかに記載のプロセス。

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