JP6888509B2 - 成形装置 - Google Patents
成形装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6888509B2 JP6888509B2 JP2017195385A JP2017195385A JP6888509B2 JP 6888509 B2 JP6888509 B2 JP 6888509B2 JP 2017195385 A JP2017195385 A JP 2017195385A JP 2017195385 A JP2017195385 A JP 2017195385A JP 6888509 B2 JP6888509 B2 JP 6888509B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cavity
- thermosetting resin
- resin composition
- molding
- molding apparatus
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Injection Moulding Of Plastics Or The Like (AREA)
- Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)
Description
熱可塑性樹脂を含有する組成物(熱可塑性樹脂組成物)を利用して成形する場合、熱可塑性樹脂組成物に熱を加えて液状になったものを金型に流し込み、これを冷却して固めることにより、所定形状の成形品が得られる。
熱硬化性樹脂を含有する組成物(熱硬化性樹脂組成物)を利用して成形する場合、熱硬化性樹脂組成物を金型内に投入した後、熱硬化性樹脂組成物に熱を加えて、一時溶融した液状とし、その後さらに加熱して化学反応で硬化させることにより、所定形状の成形品が得られる。
また、熱硬化性樹脂組成物を利用して成形する方法には、例えば圧縮成形、トランスファー成形、射出成形が一般的に適用される。
例えば、特許文献1には、成形材料としてフェノール樹脂組成物を利用し、射出成形によりボビン(寸法50mm×30mm×60mm)を成形する技術が開示されている。
(1) 熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形品を成形する成形装置であって、熱硬化性樹脂組成物が供給される材料供給部1つ以上と、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物が流入するキャビティと、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物の前記キャビティへの流入口であるゲート1つ以上と、を備え、キャビティの容量(mm3)/1つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和(mm2)≧2500(mm)の関係を満たし、かつ、1つ以上の材料供給部の投影面積の総和(mm2)/1つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和(mm2)=10〜300の範囲内であることを特徴とする、成形装置。
(3) 前記ゲートを2つ以上備えることを特徴とする、前項(1)又は(2)に記載の成形装置。
(4) 前記ゲートの少なくとも1つは、前記キャビティの上方に設けられていることを特徴とする、前項(1)〜(3)のいずれか一項に記載の成形装置。
(5) 前記材料供給部と前記キャビティとの間にスプルを備え、前記スプルは、前記材料供給部及び前記キャビティのそれぞれに開口し、前記キャビティの開口部が前記ゲートとなることを特徴とする、前項(1)〜(4)のいずれか一項に記載の成形装置。
(6) 移送ユニットを備えることを特徴とする、前項(1)〜(5)のいずれか一項に記載の成形装置。
本発明を適用した成形装置は、熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより大型成形品を成形するものであり、熱硬化性樹脂組成物が供給される材料供給部1つ以上と、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物が流入するキャビティと、前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物の前記キャビティへの流入口であるゲート1つ以上と、を備える。
図1は、本発明を適用した成形装置の一実施形態(第1実施形態)を示す断面図である。
成形装置100は、少なくとも、成形金型10と、その上方中央部に設けられたトランスファーユニット20とを備える。
第1プレート12は、その上面が固定側取付板32に取り付けられている。トランスファーユニット20は、固定側取付板32に囲まれて固定され、第1プレート12に接続している。
第2プレート14は、その下面が可動側取付板34に取り付けられている。
シリンダ22とプランジャ24と第1プレート12とで囲まれる空間は、材料供給部21(トランスファーポット)となる。材料供給部21には、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が供給される。尚、成形材料である熱硬化性樹脂組成物については後述する。
スプル13は、材料供給部21とキャビティ11とを接続し、材料供給部21に供給された熱硬化性樹脂組成物がキャビティ11へ通流する通路となる。
図1において、スプル13は、材料供給部21からキャビティ11へ向かって先細り形状とされている。そして、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ11への流入口(スプル13のキャビティ11への開口部)をゲート15としている。
成形装置100では、材料供給部21及びゲート15がキャビティ11の中央付近の上方に設けられている。
成形装置100としては、キャビティ11の容量(mm3)/1つ以上のゲート15のキャビティ11への開口面積の総和(mm2)が、例えば2500〜120000(mm)の範囲にある装置が好ましく用いられ、より好ましくは3000〜60000(mm)の範囲にある装置が用いられ、さらに好ましくは4000〜30000(mm)の範囲にある装置が用いられ、特に好ましくは4000〜20000(mm)の範囲にある装置が用いられる。
1つ以上のゲート15のキャビティ11への開口面積の総和(mm2)は、例えば10〜600mm2であり、好ましくは50〜500mm2、より好ましくは100〜500mm2、さらに好ましくは150〜450mm2である。
1つ以上の材料供給部の投影面積の総和と、1つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和との比を、前記の範囲内に設定することで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティへの充填不良が生じにくくなり、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品がより安定に成形される。
成形金型10の分割面(第1プレート12の下面及び/又は第2プレート14の上面)には、キャビティ11内の空気、又は熱硬化性樹脂組成物から発生するガスを排気するためのエアーベント(ガスベント)(不図示)を設けることができる。
第1実施形態の成形装置を用いた製造方法では、成形装置100を用いて、熱硬化性樹脂組成物(成形材料)を硬化させることにより大型成形品を成形する。具体的には、熱硬化性樹脂組成物を材料供給部21からキャビティ11へ、その流速を制御して流入させながら加熱する操作を含む工程が挙げられる。
成形材料としての熱硬化性樹脂組成物は、粉体状物を用いてもよく、成形体を用いてもよい。これらの中でも、熱が均一に伝わりやすく、取扱い性が良いことから、成形体を用いることが好ましい。成形体の形状は、特に制限されず、例えばプランジャ24によりキャビティ11への押出しが容易なことから、タブレット形状が好ましい。
この際、熱硬化性樹脂組成物に対する予熱温度は、80℃以上とすることが好ましく、90〜120℃とすることがより好ましい。
第1実施形態の成形装置を用いた製造方法においては、キャビティ11へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、30000〜100000(mm3/秒)の範囲内に制御することが好ましく、30000〜70000(mm3/秒)の範囲内に制御することがより好ましい。
キャビティ11へ流入する熱硬化性樹脂組成物の流速を、前記の好ましい範囲の下限値以上とすることで、熱硬化性樹脂組成物の硬化が進行する前にキャビティ11への充填が完了することで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ11への充填不良を生じにくくなる。一方、前記の上限値以下とすることで、ゲート15通過による発熱を抑えられ、熱硬化性樹脂組成物の硬化が抑制される。
このように、第1実施形態の成形装置を用いた製造方法では、熱硬化性樹脂組成物の流速を特定の範囲内に制御しつつ、一定時間継続して、熱硬化性樹脂組成物をキャビティ11へ流入させることで、熱硬化性樹脂組成物のキャビティ11への充填不良をより生じにくくなる。
熱硬化性樹脂組成物の硬化は、熱硬化性樹脂組成物をキャビティ11へ流入させながら加熱することにより行う他、熱硬化性樹脂組成物の全量をキャビティ11へ流入させた後に再度加熱することにより行ってもよい。
以上の操作を含む工程により、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を製造することができる。
加えて、後述の成形材料として高粘度材を用いた場合でも、第1実施形態の成形装置を適用することにより、良好な充填性、及び高品質な成形品が得られる。
上述した成形装置100は、ゲート15、スプル13、材料供給部21及びプランジャ24を各1つ(これらの組合せとして1セット)備えていたが、これに限定されず、成形装置にはゲート15、スプル13、材料供給部21及びプランジャ24の組合せとして2セット以上が設けられていてもよい。すなわち、成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティ11へ流入する形態の成形装置でもよい。この形態の成形装置を用いた場合には、熱硬化性樹脂組成物をより速くかつ効率的にキャビティ11へ流入することができる。
かかる2セット以上の形態の成形装置である場合、複数の材料供給部21の配置は、目的とする成形品の形状などに応じて適宜設定され、例えば成形金型10を上方から平面視した際、縦方向に2箇所以上かつ横方向に2箇所以上とする配置が挙げられる。
成形材料である熱硬化性樹脂組成物が複数のゲートを通過してキャビティへ流入する形態の成形装置である場合、キャビティの容量(mm3)/複数のゲートのキャビティへの開口面積の総和(mm2)≧2500(mm)の関係を満たす成形装置を用いる。
複数のゲートが設けられる場合、そのゲートの数は、成形材料の種類又はキャビティの容量等を考慮して適宜設定され、例えば2〜10個とされ、好ましくは4〜8個とされる。
複数のゲートが設けられる場合、ゲート1個当たりのキャビティへの開口面積(mm2)は、例えば10mm2以上であり、好ましくは10〜300mm2であり、より好ましくは10〜100mm2である。かかる場合、ゲート1個当たりのゲート径G1(mm)は、例えば4mm以上であり、好ましくは4〜20mmであり、より好ましくは4〜10mmである。
また、同一の材料供給部21がランナを介して複数のスプル13と接続され、熱硬化性樹脂組成物がこれら複数のスプル13を通流してキャビティ11へ流入する形態としてもよい。
尚、移送ユニットを備えた成形装置100は、射出ユニットを備えた成形装置を用いる場合に比べて、場所を取らずに省スペース化が図れる点から好ましい。加えて、成形装置100は、射出ユニットを備えた成形装置を用いる場合に比べて、熱硬化性樹脂組成物の材料供給部からキャビティまでの流動距離が短いため、キャビティの充填不良を生じにくい点から好ましい。
成形材料である熱硬化性樹脂組成物としては、特に制限されず、樹脂成分として熱硬化性樹脂を含有するものが挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えばレゾール型フェノール樹脂、ノボラック型フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ビスマレイド樹脂、ユリア(尿素)樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、シアネートエステル樹脂、シリコーン樹脂、オキセタン樹脂、(メタ)アクリレート樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ポリイミド樹脂、ベンゾオキサジン樹脂等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
硬化助剤を用いる場合には、熱硬化性樹脂組成物における硬化助剤の含有率は、熱硬化性樹脂組成物の総量(100質量%)のうちの1.0質量%以下が好ましく、0.9質量%以下がより好ましく、0.3〜0.8質量%がさらに好ましい。硬化助剤の含有率を前記の好ましい範囲とすることにより、熱硬化性樹脂組成物の流動性をより高められる。
充填材としては、無機充填材、有機充填材等が挙げられる。無機充填材としては、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、マイカ、タルク、ワラストナイト、ガラスビーズ、ミルドカーボン、グラファイト等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。有機充填材としては、例えば、ポリアミド繊維、アラミド繊維、ポリビニルブチラール、アクリロニトリルブタジエンゴム、パルプ、木粉等が挙げられ、これらのうちの1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。
離型剤としては、例えばステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウム等が挙げられる。
成形材料として、粉体状の熱硬化性樹脂組成物を調製する際、溶融時の流動性を高められやすいことから、熱硬化性樹脂組成物の粒子径は0.2〜3mm程度のものが好ましい。
ラボプラストミルによる試験で得られる、トルク値(縦軸)と混練時間(横軸)との関係を示すグラフにおいて、最低トルク値(t0)が10N・m以下であり、かつ、トルク値が前記最低トルク値(t0)に対して10%上昇した前記グラフ上の点Pと、トルク値が前記最低トルク値(t0)に対して400%上昇した前記グラフ上の点Qと、を結ぶ直線の傾きが0.05〜0.5の範囲内となる成形材料。
例えば、ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製、4C150)を用い、容量30cm3のチャンバー内に、15cm3×密度(g/cm3)の成形材料を投入し、温度130℃にて、ブレード(ミキサータイプR30)の回転数30rpmで2軸混練し、その際の混練抵抗を、軸に受けるトルクとして測定する。
図2中、t0は最低トルク値;点Pは、トルク値が最低トルク値(t0)に対して10%上昇したグラフ上の点;点Qは、トルク値が最低トルク値(t0)に対して400%上昇したグラフ上の点である。
本実施形態では、直線PQの傾きが0.05〜0.5の範囲内となる成形材料を用いることが好ましく、直線PQの傾きが0.1〜0.3の範囲内となる成形材料を用いることがより好ましい。
成形材料として、以下に示す粉体状の熱硬化性樹脂組成物(Ts1)を用いた。
樹脂成分としてレゾール型フェノール樹脂30質量%及びノボラック型フェノール樹脂(重量平均分子量5000)7質量%;硬化助剤として消石灰1質量%;充填材としてガラス繊維50質量%及び焼成クレー5質量%;離型剤としてステアリン酸2質量%;その他添加剤5質量%
熱硬化性樹脂組成物(Ts1)の密度:1.78g/cm3
熱硬化性樹脂組成物(Ts1)の篩分に用いたフルイの目開き2.0mm
ラボプラストミル(株式会社東洋精機製作所製、4C150)を用い、容量30cm3のチャンバー内に、15cm3×密度(g/cm3)の成形材料を投入し、温度130℃にて、ブレード(ミキサータイプR30)の回転数30rpmで2軸混練し、その際の混練抵抗を、軸に受けるトルクとして測定した。かかる測定について、図2で示すように、トルク値(縦軸)と混練時間(横軸)との関係を示すグラフを得た。そして、得られたグラフより、所定の直線PQの傾きを求めた。
熱硬化性樹脂組成物(Ts1)における直線の傾きは0.27であった。
(実施例1〜3、比較例1〜2)
図1に示す成形装置100と同様に、成形金型10と、その上方に設けられたトランスファーユニット20と、を備えた成形装置を用いて、成形材料を硬化させることにより大型成形品を成形した。
使用した成形装置においては、表1中のゲートの数が4個である場合、スプル13及びゲート15の配置は、成形金型10を上方から平面視した際、縦方向に2箇所かつ横方向に2箇所(2×2)とされている。表1中のゲートの数が8個である場合、スプル13及びゲート15の配置は、成形金型10を上方から平面視した際、縦方向に4箇所かつ横方向に2箇所(4×2)とされている。
表1に示す成形材料及び製造条件に従い、各例の成形装置を用いて熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造を以下のように行った。
熱硬化性樹脂組成物(Ts1)をキャビティへ流入させる操作は、キャビティへ流入する熱硬化性樹脂組成物(Ts1)の流速を30367(mm3/秒)に制御しつつ、37秒間継続して行った。
上述した<熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法>について、成形材料のキャビティへの充填性、及び、成形品の品質を評価した。
以下に示す評価基準に従い、成形材料のキャビティへの充填性を評価した。この結果を表1に示した。
評価基準
A:充填不良を生じることなく、成形材料の使用量の全量をキャビティへ流入させることができた。
B:成形材料をキャビティへ流入させる操作の途中で、熱硬化性樹脂組成物が硬化して流動性を失い、その全量をキャビティへ流入させることができなかった。
以下に示す評価基準に従い、得られた成形品の外観を目視観察することにより、成形品の品質を評価した。この結果を表1に示した。
評価基準
A:未充填部は確認されず、金型への転写性も実用上問題が無い。
B:部分的に未充填部又は形状欠落部が確認される。
したがって、本発明を適用することによって、大容量のキャビティへの充填途中に、熱硬化性樹脂組成物が加熱により硬化してキャビティへの充填不良を生じることが無く、熱硬化性樹脂組成物の大型成形品を安定に成形できること、が分かる。
Claims (6)
- 熱硬化性樹脂組成物を硬化させることにより成形品を成形する成形装置であって、
熱硬化性樹脂組成物が供給される材料供給部1つ以上と、
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物が流入するキャビティと、
前記材料供給部に供給された熱硬化性樹脂組成物の前記キャビティへの流入口であるゲート1つ以上と、
を備え、
キャビティの容量(mm3)/1つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和(mm2)≧2500(mm)の関係を満たし、かつ、
1つ以上の材料供給部の投影面積の総和(mm2)/1つ以上のゲートのキャビティへの開口面積の総和(mm2)=10〜300の範囲内であることを特徴とする、成形装置。 - 前記キャビティの容量は、500000(mm3)以上であることを特徴とする、請求項1に記載の成形装置。
- 前記ゲートを2つ以上備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の成形装置。
- 前記ゲートの少なくとも1つは、前記キャビティの上方に設けられてい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成形装置。
- 前記材料供給部と前記キャビティとの間にスプルを備え、
前記スプルは、前記材料供給部及び前記キャビティのそれぞれに開口し、前記キャビティの開口部が前記ゲートとな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成形装置。 - 移送ユニットを備えることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一項に記載の成形装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017195385A JP6888509B2 (ja) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | 成形装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2017195385A JP6888509B2 (ja) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | 成形装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019069523A JP2019069523A (ja) | 2019-05-09 |
JP6888509B2 true JP6888509B2 (ja) | 2021-06-16 |
Family
ID=66440922
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2017195385A Active JP6888509B2 (ja) | 2017-10-05 | 2017-10-05 | 成形装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6888509B2 (ja) |
-
2017
- 2017-10-05 JP JP2017195385A patent/JP6888509B2/ja active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2019069523A (ja) | 2019-05-09 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11472929B2 (en) | Nylon powder composition for 3D printing, and preparation method and application thereof | |
CN108025495B (zh) | 热固性聚合物粉末组合物的用途 | |
CA2584985A1 (en) | Method of injection compression molding and molded item | |
CN108367512B (zh) | 用于制造纤维增强复合材料的树脂灌注方法 | |
JP6888509B2 (ja) | 成形装置 | |
JP6958206B2 (ja) | 熱硬化性樹脂組成物の成形品の製造方法 | |
CN102936410B (zh) | 一种原位聚合制备聚酰胺基导热复合材料的方法 | |
CN1066672C (zh) | 用于制造包封半导体的预型件的改进方法 | |
CN106270367B (zh) | 覆膜砂用无氨酚醛树脂及其制备方法 | |
US2770842A (en) | Injection molding of polytetrafluoroethylene | |
CN100595048C (zh) | 大平面聚苯硫醚板材的制备方法 | |
CN103980690A (zh) | 一种3d打印改性聚醚酮树脂材料及其制备方法 | |
TWI732756B (zh) | 熱硬化性樹脂組合物之射出成型方法 | |
US20100229682A1 (en) | Cold cast mass element | |
US20050116390A1 (en) | Method for injection molding | |
CN105924951B (zh) | 一种尼龙板框压滤机的压滤板及其制造方法 | |
KR101682849B1 (ko) | 비중체가 포함된 합성수지 혼합재료 및 그 제조방법 | |
JP5603098B2 (ja) | 成形体の製造方法および成形体 | |
JP7111111B2 (ja) | 立体造形物の製造方法、およびそれに用いる粉末材料 | |
CN106009569A (zh) | 一种基于abs回收再生料的改性聚乳酸3d打印材料 | |
CN110628149A (zh) | 3d打印聚氯乙烯高分子改性线材及制备方法 | |
CN104164094B (zh) | 一种阻燃型注塑材料 | |
Bader | Compression and Transfer Molding of Reinforced Thermoset Resins | |
KR20230064068A (ko) | 적층가공장치 | |
JP4168717B2 (ja) | 人造大理石の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20200826 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20210420 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210423 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20210503 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 6888509 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |