JPH0469048B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性樹脂のプレス成形方法に関す
るものである。更に詳しくは、より安価な装置を
用いて、ハイサイクルで効率よく外観の良好な大
型または異形の成形品を得ることが出来るもの
で、合理的な熱可塑性樹脂のプレス成形方法を提
供するものである。熱可塑性樹脂を可塑化溶融
し、これを金型間でプレス、冷却して得られる成
形品は射出成形品と較べると次のような利点があ
る。射出成形では閉じられた金型空間にゲートよ
り溶融樹脂を圧入するため、樹脂の配向が生じ、
成形品に残留歪が残るので、成形品にねじれ、ゆ
がみなどの変形が生じ易いこと、またゲート近傍
では残留歪が強く残るので、物性的な弱点とな
る。これに対し、プレス成形では下金型上に供給
された溶融樹脂を型締めによる圧力により、金型
面を一様に流動させて賦形するので、残留歪が殆
んどなく、成形品の変形がない、さらに賦形に必
要な圧力は射出成形の1/15〜1/3位と小さくてす
むため型締力の小さい装置で成形でき装置費も安
い。

しかしながら、この種成形法では、下金型上に
溶融樹脂の所定量を迅速かつ確実に供給すること
が極めて重要である。とくに展開面積が大きいあ
るいは長短辺比が大きいまたは複雑形状をしてい
る等で材料の流動距離／厚みの比の大きい成形品
（以下大型または異形の成形品と称する。）を成形
するときには特に重要である。大型または異形で
ない成形品を成形する場合の供給方法としては金
型間に押出機の先端、或は押出機で可塑化溶融し
た樹脂を一度アキユムレーターに貯え、その先端
ノズルを挿入し、固定位置で下金型上に供給する
方法（以下供給方法Ａと称する。）があるが、こ
の方法では成形１サイクルごとに、押出機の先
端、或はアキユムレーターの先端ノズルを上下金
型間に出し入れしなければならず、これに時間が
かかるので、成形サイクルが低下する故望ましく
ないのみならずこの方法では溶融樹脂が下金型上
に供給を始めてから、プレス圧により賦形される
までに時間がかかるので、後に詳述するように得
られた成形品上の、下金型上に供給された溶融樹
脂が金型に接していた部分が、他の部分に較べ光
沢むら、或は小ジワ等のトラブル（以下にこのト
ラブルをコールドマークと呼ぶ）が発生し易いと
いう欠点がある。また下金型上への溶融樹脂の他
の供給方法としては所定量の塊状の溶融樹脂をベ
ルトコンベヤーで金型近くまで運んできて、これ
を自動的に作動する器具ではさむなどして下金型
上に供給する方法もあるが、この方法でも上下金
型間に何らかの器具を出入れするのに時間を要す
るのは前記方法と同様であり、更に、この方法で
は粘度の低い溶融樹脂を扱うことは困難である。
粘度が低いと、供給器具や、コンベヤーに溶融樹
脂が粘着してしまつて、所定量の溶融樹脂を迅速
且つ確実に下金型上定位置に供給することは出来
ない。また溶融樹脂の粘度が高いと供給は容易と
なるが賦形に大きなプレス圧力が必要となり、実
用上好ましくない。

さらに別の供給方法として上または下金型に設
けた樹脂通路を通じて一つの供給口から下金型に
供給する方法があり、この方法は下金型上に溶融
樹脂が供給されてからプレス圧により賦形される
までの時間が短かく、また、低粘度の樹脂の供給
も可能で前記二方法に見られる欠点はあらわれに
くく、大型または異形でない成形品を成形する場
合には有効な方法である。

しかしながら、この方法で成形できる成形品の
寸法、形状には材料、成形条件によつて定まる限
界があり、それを越えるような大型または異形の
成形品を得ることはできない。このような大型ま
たは異形の成形品を得る方法として、供給方法Ａ
の変形で上、下金型間に挿入するノズルを二次元
または三次元に可動できるようにして該ノズルを
製品形状にあわせて移動させながら樹脂を供給す
る方法がある。しかしこの方法では供給ノズルの
先端をコントロールして移動させるため高価な装
置が必要となり、しかも供給に時間がかかり、さ
らにノーズを上下金型間に出し入れしなければな
らないので 前述のコールドマークがきわめて発生しやす
く、また、最初に供給された部分と後で供給され
た部分において加圧時における温度に差が出て、
均一な流動状態が得にくいため偏肉となりやす
く、また、変形もでやすくなる。さらに類似の方
法として樹脂の供給ノズルを固定しておいて金型
を移動させて所望の形状に樹脂を配置する方法も
あるが、上記同様の欠点がある。本発明者等は鋭
意検討の結果、上記問題点を克服した大型または
異形の成形品を得る方法を発明した。

すなわち、本発明は可塑化溶融した熱可塑性樹
脂を垂直方向に運動するプレス機の上、下プラテ
ンに取付けた金型内に設けた樹脂通路を通じて２
ケ所以上の供給口から供給し該供給樹脂が金型が
閉鎖する前に合流するように該供給口を配置して
プレス成形することにより、安価な装置を用いて
ハイサイクルで外観の良好な大型または異形の成
形品を得るものである。

次に図により本発明につきその一実施例を詳細
に説明する。

第１図左側Ａ部は押出機、アキユムレーター、
コツク等の配置関係を上より見た断面模式図、右
半分Ｂ部はプレス機に取付けた金型等を横からみ
た断面模式図である。また第２図は第１図のＡ〜
Ａ断面の模式図である。１は押出機、２は溶融樹
脂を一時的に貯えるためのアキユムレーター、
３，３′はコツク、４はヒーターにより保温され
たパイプ、５はプレス機の上プラテンで油圧又は
モーター駆動により上下に運動し、これに成形用
金型７が取付けてある。６はプレス横下プラテン
でこれに成形用下金型８が取付けてある。下金型
８にはホツトランナーブロツク８１と２つのホツ
トノズル８２を内蔵しており、ホツトランナーブ
ロツク８１とホツトノズル８２には溶融樹脂が通
る樹脂通路８３，８３′があり、保温パイプ４と
連結してあつて、この樹脂通路は下金型上面に通
じており、２ケ所から樹脂が供給されるようにな
つている。しかも該樹脂通路末端の供給口８４は
第５図Ａ〜Ｃに示す如く該供給樹脂が流れの末端
に達して金型が閉鎖してしまうより前に合流する
ように配置されている。すなわち二つの供給口８
４からの樹脂の合流部が合流後さらに厚み方向に
加圧され一体化されるように配置されている。図
示してないがホツトブロツク８１とホツトノズル
８２にはヒーターと温度センサーが装着してあつ
て温度調節を行ない、ここで溶融樹脂が固化しな
いようにしてある。またこれらは数カ所の固定点
８５で金型８に断熱材を介して固定してあつて、
金型８にこれらの熱が伝わらぬよう、即ち、金型
の温度は、これらからの伝熱に影響されぬよう自
由に設定出来るようにしてある。第３，４図はホ
ツトノズル８２の詳細を示したもので、その断面
模式図である。ホツトノズル８２の内部には、ピ
ストン８２１と、このピストンを図で上方向に押
上げているバネ８２２が内装されており、ピスト
ン８２１は図で上・下方向に摺動可能になつてい
る。樹脂通路８３′はホツトランナーブロツク８
１の樹脂通路８３と連結されている。第３図は樹
脂通路８３′に樹脂圧力がないため、ピストン８
２１はバネ８２２で図で上方向に押圧げられ樹脂
通路先端の供給口８４が閉じている状態を示して
いる。第４図は樹脂通路８３′に樹脂圧を発生さ
せ、そのためピストン８２１はバネ８２２の力に
抗して下方向に押下げられ樹脂通路先端の供給口
８４が開いている状態を示している。

次に成形操作につき説明する。押出機１で可塑
化溶融した熱可塑性樹脂は、コツク３′を閉じ、
コツク３を開くとアキユムレーター２に貯えられ
る。溶融樹脂が所定量になつた時にコツク３を閉
じ、コツク３′を開き同時にアキユムレーター２
のピストン２１を油圧で（図示してない）矢印の
方向に押すと溶融樹脂はコツク３′、保温パイプ
４、ホツトランナーブロツク８１の樹脂通路８３
を通り、第３図のホツトノズル８２内の樹脂通路
８３′に達する。そうするとここに樹脂圧が発生
するので、今迄ピストン８２１が第３図の位置に
あつて、樹脂通路先端の供給口８４が閉じていた
ものが、樹脂圧によりピストンはバネ８２２を下
に押下げて第４図のように樹脂通路先端の供給口
８４が開き、ここから溶融樹脂が押出され、９の
如く下金型８上に供給される。アキユムレーター
２からの樹脂供給が完了すると、第４図で樹脂通
路８３′に樹脂圧がなくなるので、ピストン８２
１はバネ８２２で図で上方向に押上げられるの
で、第３図の如く樹脂通路先端の供給口８４は再
び閉じられる。

このようにして２つの供給口８４から供給され
た樹脂は第５図Ａ〜Ｃに示した如く上金型７の下
降によつて加圧され押し拡げられ９１で合流す
る。（第５図Ｂ） その後さらに樹脂は加圧され押し拡げられ末端
に達するが、同時に合流部９１も加圧され両供給
口８４からの樹脂が一体化される。このようにし
て賦形された成形品は冷却され、その後金型から
取出す。

樹脂の供給が終了し、賦形、冷却成形品の取出
工程中に再びコツク３′を閉じ、コツク３を開い
て熱可塑性樹脂をアキユムレーター２に貯える。
上記操作を繰返すことにより連続成形を行なうこ
とができる。ここに示したホツトノズル以外にも
種々タイプのものがあるが、開閉自在のものであ
ればいずれも有効に使用出来る。

また、樹脂の供給は上金型内に設けた樹脂通路
を通じて供給してもよいし、あるいは上，下両金
型内に設けた樹脂通路を併用してもよい。さらに
樹脂通路は上プラテンまたは／および下プラテン
に設けてもよい。また供給口の配置は本発明の範
囲内で製品形状にあわせて適切に行なわれること
も勿論である。

次に本成形方法の特徴につき述べる。

本成形法ではプラテンが垂直方向に運動するプ
レス機を使用し、溶融樹脂を金型内に設けた樹脂
通路を通じて２ケ所以上の供給口から瞬時に下金
型面上に供給し、供給を行ないながら、または供
給の直後に、上金型を下降させ、プレスするので
大型または異形の成形品の成形においても、下金
面上への溶融樹脂の供給が開始されてから上下金
型で溶融樹脂がプレスされ、金型面を流動して目
的とする形に賦形されるまでの時間を極めて短か
くすることが出来る。この時間を短かくすること
は熱可塑性樹脂のプレス成形に於ては次に述べる
如く極めて重要である。

溶融樹脂を金型上に供給し、プレス圧で賦形
し、成形品を得る場合、金型上に供給された溶融
樹脂の下金型に接している部分は金型面より本発
明では垂直方向に運動、型締めするプレス機を用
いる。垂直方向に運動するプレス機の他に、水平
方向に運動するプレス機もあるが、これを用いて
左右プラテンに金型を取り付け、一方の金型内に
樹脂通路を設け、溶融樹脂を金型が開いた状態で
供給すると、以下の不都合が生じる。成形品が小
さく、溶融樹脂の粘度が高い場合は溶融樹脂の供
給時の金型の間〓を適切な値に調整すれば樹脂通
路より供給された溶融樹脂を、両金型間に保持し
た状態にしてプレス成形出来る場合もある。成形
品が大きくなり、溶融樹脂の供給量が増えたり、
或は溶融粘度が小さい場合は、溶融樹脂が自重に
より下方に流れ落ちるので溶融樹脂が流れ落ちる
のを防ぐ特別な形状をした金型を用いるなり、供
給口の位置と供給速度制限を設けるなりしない限
り、成形が困難である。

本発明では、垂直に運動するプレス機を用いる
ため、金型は上、下に取付けられ、溶融樹脂が供
給される供給口は通常水平又はこれに近い状態に
ある位置に設けられるので、前記の水平方向に運
動するプレス機を用いた場合の不都合は生じな
い。

次いで上下金型によりプレスされて、金型上に
ある溶融樹脂はその中央部より樹脂が流れ出して
金型空間を満たし賦形されるが、プレス圧がかか
る以前から金型に接していた溶融樹脂部分は他の
部分と較べ、温度が低くなり、そのため、成形品
のこの部分にコールドマークが発生する。このコ
ールドマークの発生は金型上に溶融樹脂の供給開
始から上金型によるプレス圧により溶融樹脂が金
型上を流動するまでの時間を極めて短かくしない
と解消することは出来ない。前述の通り本成形法
ではこの時間を極めて短かく出来る故コールドマ
ークのない外観良好な大型または異形の成形品を
得ることができる。大型または異形の成形品を得
るこの種成形法で、溶融樹脂の供給方法として、
アキユムレーター等からの溶融樹脂を二次元また
は三次元に可動できるノズル等を通じて、製品形
状にあわせて移動させながら金型面上に直接供給
する方法があるが、この場合はノズルを上下金型
間に出し入れし、かつ移動しなければならず、こ
れに時間を要するため、コールドマークがきわめ
て発生しやすく、最初に供給された部分と後で供
給された部分において加圧時における温度に差が
出て、均一な流動状態が得にくいため偏肉となり
やすく、また変形も出やすくなる。この場合金型
温度を相当に高くして成形するとコールドマーク
は殆んど消えるか少なくなるが、金型温度を高く
すると金型間で溶融樹脂が冷却固化するのに長時
間を要し、成形サイクルが長くなり、実用的では
ない。即ち本発明では殆んど瞬間的に下金型上に
溶融樹脂を供給しながらまたは供給の直後に瞬間
的に溶融樹脂をプレスするものであるから、金型
温度を低くしてもコールドマークのない大型また
は異形の成形品を得ることが出来るのである。ま
た、本成形方法では二つ以上の供給口から樹脂を
供給するため、これらの流れが合流する部分があ
るが、第５図Ａ〜Ｃに示すようにそれぞれの供給
樹脂が流れの末端に達して金型が閉鎖してしまう
より前に合流するように供給口が配置されている
ため樹脂の合流部が合流後さらに厚み方向に加圧
され一体化されるため射出成形の合流部に見られ
るような外観上、強度上の欠陥はあらわれない。
このように本発明では、溶融樹脂の供給を短時間
で行なうのみならず、金型温度を低くしてプレス
成形するので、プレス冷却時間を短く出来ること
と相まつて、極めてハイサイクルで外観の良好な
大型または異形の成形品を得るものである。

本実施例では、射出成形に使用されているもの
と同様のホツトランナーブロツク、ホツトノズル
を使用し、ここから溶融樹脂を押出しているが射
出成形の場合のように、閉鎖された金型空間に高
圧で圧入されれるのではなく、溶融樹脂を開放状
態の金型面上に比較的低圧で押出し、約20〜100
Kg／cm²と射出圧力の約1/15〜1/3のプレス圧によ
り金型面を一様に流動させて賦形させるため、前
記射出成形品にみられる樹脂の配向、成形歪など
の不都合はない。また本発明の他に、この種の成
形では、溶融樹脂の下金型上への供給方法とし
て、溶融樹脂を塊状にして供給器具で金型上に２
ケ供給する方法もある。この場合、溶融樹脂は供
給器具に粘着し易く、供給器具をテフロン加工す
るなどして溶融樹脂の離れをよくするようにして
おいても、容易に溶融樹脂が供給器具から離れて
金型上に落下するためには、溶融樹脂の粘度を相
当に高くする必要がある。このように粘度が高い
と、これをプレスし、賦形するのに大きな力を要
する。

特に成形品の厚みが小さく、展開面積が大きい
あるいは長短辺比が大きいまたは複雑形状をして
いる等で材料の流動距離／厚みの比の大きい成形
品すなわち大型または異形の成形品を所定の形状
に賦形するのに大きなプレス圧力を必要とするの
で、比較的小さなプレス圧力で賦形するために
は、流動性のよい樹脂を用いる、樹脂温度を上げ
るなどして溶融樹脂の粘度を小さくしておく必要
がある。

本発明では好ましくは押出機で可塑化溶融し、
た樹脂を一度アキユムレーターに貯え、コツク、
保温されたパイプ、下金型内に設けた樹脂通路を
通じて２ケ所以上の供給口から金型上に供給する
ものであつて、このようにすれば低粘度の溶融樹
脂も容易に、迅速、且つ確実に供給でき、従つ
て、大型または異形の成形品も小さな圧力で成形
出来る故プレス機の設備費も小さくてよい。ま
た、成形品の取出しに自動取出し装置を用い、押
出機、アキユムレーター、切換えコツクプレス機
等の作動を組合せることにより、全自動の成形機
を安価に製作することが出来、しかも、外観がよ
く、変形のない成形品をハイサイクルで成形する
ことができる。

上述したところは本発明の一例を示したにすぎ
ず、これ以外に種々変更を加えることが出来るこ
とは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のプレス成形方法で使用する
装置の概略を示す断面模式図である。また第２図
は第１図のＡ〜Ａ断面の模式図である。第３図お
よび第４図は、ホツトノズル部分の断面図であ
る。第５図Ａ〜Ｃは供給された樹脂が加圧され賦
形されていく状態を示す説明図である。 １…押出機、２…アキユムレーター、２１…ア
キユムレーターのピストン、３，３′…コツク、
４…保温パイプ、５…上プラテン、６…下プラテ
ン、７…上金型、８…下金型、８１…ホツトラン
ナーブロツク、８２…ホツトノズル、８２１…ピ
ストン、８２２…バネ、８３…ホツトランナーブ
ロツクの樹脂通路、８３′…ホツトノズルの樹脂
通路、８４…樹脂通路先端、８５…ホツトランナ
ーブロツク、ホツトノズルの下金型への固定点、
９…下金型上に供給された溶融樹脂。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 溶融状態にある熱可塑性樹脂を金型間に供給
   し、プレス、冷却して成形品を得る熱可塑性樹脂
   のプレス成形方法において、可塑化溶融した熱可
   塑性樹脂を垂直方向に運動するプレス機の上、下
   プラテンに取付けた金型内に設けた樹脂通路を通
   じて、２ケ所以上の供給口から上、下金型間に供
   給し、該供給樹脂が金型が閉鎖する前に合流し、
   かつ合流後さらに厚み方向に加圧されるような位
   置に該供給口を配置することを特徴とする熱可塑
   性樹脂のプレス成形方法。