JPH0586742B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、唯一度の熱可塑化によつて合成樹脂
原料を熱軟化素材に圧入成形し、引き続いてその
熱軟化素材をそのまま加圧もしくは真空または圧
空で成形する熱可塑性樹脂の二段連続成形装置に
関する。

更に詳しくは、成形割型の側部に勾配を形成
し、該割型の開閉方向に対して直交する方向から
前記勾配に合致した形状をもつ型締部材を押圧
し、クサビ効果を利用して小さな力で割型が開か
ないように保持する型締機構により、熱軟化素材
を成形し、引き続いて横方向に移送して加圧もし
くは真空または圧空成形機で直ちに二次成形する
ことによつて、特に厚肉で成形平面積が大きい大
形製品を経済的に成形するのに適した熱可塑性樹
脂の成形技術に関するものである。

［従来の技術］ 従来、合成樹脂を用いて肉厚があり成形平面積
が特に大きい大形の製品を成形するには、専ら真
空成形法が用いられてきた。この真空成形法で
は、既に板状体に成形されている熱可塑性樹脂の
加工品を素材として使用し、それを所定形状に成
形している。従つて、ここで用いられる素材は、
最終成形品の外形寸法に真空成形型の締め付け代
を余分に加えた大きさに予め定尺板を切断して整
えたものである。この板状の素材を加熱ヒータで
熱軟化してから真空成形型に移し、真空吸引して
成形する。その後、この成形品を取り出し、前述
した締め付け代をトリミング加工して仕上げを行
つている。

また薄肉の定尺シートを用いて底の浅い小型包
装容器などを多数個取りする真空成形法がある
が、このような場合でも既にシート状に一次加工
された素材を購入し、それを再び加熱して成形
し、トリミング仕上げしている。

このような真空成形法は、射出成形法では難し
い薄物成形や肉厚を必要とした成形平面積の大き
い製品の成形が可能であり、しかも成形機および
成形型が射出成形法のそれらと比較してかなり安
価で済む利点がある。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが前述した真空成形に用いる素材は、既
に一次加工で板状に成形された合成樹脂であり、
その素材原価は非常に高い。この定尺板を素材寸
法に切断する際には、成形品寸法より余分に締め
付け代を加えて素材費用を見積もる必要がある
し、成形品の外形が四角形状ではなく円形状のよ
うな場合には、素材切断時に大量の無駄が生じ、
素材価格は非常に高くつく。

その上、真空成形にあたつては、素材となる合
成樹脂板を一旦加熱して可塑化しなければなら
ず、加熱のために電力や時間がかかり、それらも
コスト・アツプにつながり、全体的にみて経済性
が悪いという問題があつた。

更に、定尺板や定尺シートを用いるため素材の
肉厚が一定で、底の深い容器などを成形する場合
には底の周囲のコーナー部分で肉厚が薄くなつた
り、成形品に任意の位置で肉厚の変化をつけるこ
とが出来ない等の欠点があつた。

本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点
を解消し、熱可塑化した樹脂を原料として、一度
の熱可塑化で最終製品まで連続的に成形できるよ
うにし、それによつて原料の無駄を省き、製造効
率を高め、特に厚肉で成形平面積が大きい大形製
品を経済的に成形できるような熱可塑性樹脂の二
段連続成形装置を提供することにある。

［問題点が解決するための手段］ 上記のような目的を達成することのできる本発
明は、上側の固定盤と下側の昇降盤とにそれぞれ
取り付けられ開閉自在で、熱可塑化した樹脂を圧
入して二次成形可能な熱軟化素材を成形し、成形
した熱軟化素材を下割型に装着したまま開く熱軟
化素材用成形割型と、該割型の側部に設けた型締
用勾配を有する凸状嵌合部と該凸状嵌合部に合致
する形状の凹状嵌合部を有し、前記成形割型を側
面型締する型締部材と、該型締部材を割型の開閉
方向に対して直交する方向に移動自在で且つ前記
凸状嵌合部に嵌合した型締位置で保持可能な型締
部材用の作動手段と、熱軟化素材を載置したまま
の開いた下割型を直接二次成形位置まで送る横移
送手段と、前記下割型に対して開閉する加圧もし
くは真空または圧空式の二次成形型を備え、該二
次成形型で加圧もしくは真空または圧空で成形す
る熱可塑性樹脂の二段連続成形装置である。

ここで二次成形は、加圧成形、真空成形、圧空
成形それぞれ単独でもよいし、二以上の組み合わ
せでもよい。

本発明で用いる圧入用の成形割型は、それ自体
が金型としての機能を有するものであつてもよい
が、場合によつては型締用のホルダと内装型（金
型本体）との組み合わせとし、内装型のみを交換
できるような構造にすれば、成形すべき素材の厚
さあるいは形状によつて内装型を交換して、単一
の成形割型で多種類の製品に対応することができ
る。

［作用］ 開閉自在の成形割型を側面で型締し、熱可塑化
した樹脂を圧入することによつて、樹脂原料から
直接二次成形ができるような板状の熱軟化素材が
成形される。この熱軟化素材は、二次成形に応じ
た肉厚や外形寸法を有し、必要に応じて部分的に
肉厚の変化をつける。従つて本発明では高価な定
尺樹脂板を切断して素材を整える必要はない。

成形割型は側部に勾配が設けられており、組み
合わされた時に凸状嵌合部を形成する。この凸状
嵌合部に丁度合致するような凹状嵌合部をもつ型
締部材が割型開閉方向に対して直角な方向に駆動
されることによつて側方からの型締が行われる。

成形時に割型を開こうとする大きな力が働く
が、その力は勾配に応じて勾配に対し直角の方向
の成分と平行な方向の成分に分けられる。このう
ち勾配に対して直角方向の成分は強固な型締部材
自身の強度で保持され、平行な方向の分力のみが
型締部材を移動させようとする力となつて現れ
る。例えば1/10の勾配を設ければ、横方向への必
要な型締力も成形圧の約1/10で済む。型締部材用
の作動手段はこの比較的小さな分力に対抗できれ
ばよく、型締力を複数の作動手段で発生させれ
ば、１台当たりの型締力は更に小さくてよい。こ
れによつて割型を開閉するための移動手段は型締
力を及ぼす必要がなく、小型のもので十分であ
る。このようにして側面型締を行うことによつて
成形平面積の大きい熱軟化素材であつても強固に
保持でき、所定の形状に成形することが可能とな
る。

成形された熱軟化素材は、成形割型の温度制御
によりその後二次成形するのに適した温度であ
り、上割型から離型し下割型に装着したまま開か
れ、引き続いて二次成形位置まで移送される。こ
こで下割型に装着した熱軟化素材が二次成形型で
閉じられ、加圧もしくは真空または圧空で所定の
形状に成形される。

この時点で使用する熱軟化素材は、その前段で
熱可塑化した樹脂を成形割型に圧入することによ
つて得られたのであるから、二次成形の最終製品
の形状に応じた外形形状としたり肉厚に部分的に
変化を付けることができ、トリミングするような
余分な樹脂部分が生じず樹脂原料の有効利用を図
ることができる。

また二段連続成形装置であるから、一度熱可塑
化するだけでよく、真空成形や圧空成形に際して
別途加熱ヒータなど設ける必要もなく、エネルギ
ー効率も高くなるし、設備も簡素化できる。

［実施例］ 第１図および第２図は本発明に係る熱可塑性樹
脂の二段連続成形装置の一実施例を示す正面断面
図と平面図である。この成形装置は、第１図にお
いて右半分の熱軟化素材の成形部１０と、左半分
の真空成形部１２とを備えている。熱軟化素材の
成形部１０の更に詳細な構造を第３図および第４
図に、また真空成形部１２の更に詳細な構造を第
５図〜第７図に示す。

まず熱軟化素材の成形部１０から説明する。上
側の固定盤１４の下面には一方の割型１６が取り
付けられ、それらは型締ボツクス１８内に設置さ
れる。この型締ボツクス１８は、基礎２０上の基
台２２から立設した支柱２４上で支持される。他
方の割型２６は、昇降盤２８上で受台３０を介し
て取り付けられ、該昇降盤２８はステー３２で支
持される。ステー３２は摺動台３４と嵌合し、油
圧シリンダなどからなる上下動手段３６により昇
降自在となつている。

固定側の割型１６には熱可塑化した樹脂の圧入
路３８が形成され、それに連通して圧入手段４０
を有する押出しチヤンバー４２の押出し路４３が
設けられ、該押出しチヤンバー４２は押出し機４
４と接続される。可動側の割型２６は、その上面
に実際の金型となる内装型４６が取り付けられ
（第８図参照、成形面を符号４７で示す）、逆止弁
４８を有する空気路５０が設けられている。

さて本発明では、このような成形割型１６，２
６が特に側面型締機構によつて型締される。成形
割型１６，２６の側部には型締用の勾配５２が形
成され、両割型が合致した時、凸状嵌合部５４を
構成する。この実施例では各成形割型１６，２６
の四辺にそれぞれ側方に凸状嵌合部５４が設けら
れており、その凸状嵌合部５４の外側上下面、即
ち固定側の割型１６では外側上方の面が、可動側
の割型２６では外側下方の面がそれぞれ勾配５２
となつている。そしてそれら凸状嵌合部５４に合
致する形状の凹状嵌合部５６を有する断面がほぼ
コの字型の型締部材５８が対向して位置し、型締
ボツクス１８の四隅に取り付けられている横方向
に移動自在の作動手段６０によつて駆動可能に構
成されている。

可動側の成形割型２６と受台３０は一緒に移動
枠３１に載置可能で、次の真空成形部１２に移送
するためにレール６２および横移送手段６４が設
けられる。

真空成形部１２は、可動側の割型２６と受台３
０および移動枠３１等を受ける型受台６５と、そ
の上方に位置する真空形成型６６および真空ボツ
クス６８、並びにそれらを支柱６９に対して摺動
自在に保持する可動盤７０を備え、昇降手段７２
により昇降自在の構成である。

次にこのように構成した成形装置の動作につい
て説明する。ここではABS樹脂を原料として最
終形成品寸法が円形鍔の外径1100mm、鍔幅35mm、
鍔厚５mm、高さ400mmの半球状のカバーであり突
出した半球面の最低厚さが3.5mmであるものとす
る。

まず成形品の母体となる原料樹脂を圧入成形す
る。収縮率を加えた型の成形寸法は厚さ５mm、外
径1106mmの円板状であり、その成形重量は約５Kg
である。このような円板状の素材を圧入成形する
際の平面成形圧は約3000tであり、それが割型１
６，２６の内部にかかる。このような大きな成形
圧に対して本発明で用いる側面型締方式は極めて
有効である。

上下動手段３６によつて昇降盤２８に取り付け
られている割型２６は上下動し、固定側の割型１
６と組合わされて開閉動作が行われる。この昇降
盤２８は摺動台３４内のガイドによつて横振れす
ることなく上下のみに摺動し、その必要なストロ
ーク分は基台２２の下まで降りている。

成形に際して型締を行うには、移動手段３６に
より昇降盤２８を上昇し固定側の割型１６と可動
側の割型２６を閉じる。第３図に示すように、こ
れによつて四方向側面には凸状嵌合部５４ができ
る。この凸状嵌合部５４には型締部材５８の凹状
嵌合部５６が対向しており、作動手段６０により
水平方向内側に駆動されて四方向から型締が行わ
れる。このような型締状態とした後、圧入路３８
から高圧力で熱可塑化した樹脂を圧入する。押出
機４４において温度約200℃で熱可塑化したABS
樹脂は、押出しチヤンバー４２に供給され約180
℃に保たれる。そして圧入手段４０により押出し
路４３および圧入路３８を通つて成形割型１６，
２６内に圧入して二次成形可能な熱軟化素材８０
を成形する。

この熱可塑化した樹脂の高圧圧入によつて両割
型１６，２６が開こうとする向き（上下方向）に
力がかかるが凹状嵌合部５６をもつ型締部材５８
は十分な機械的な強度をもつ厚い鋼材などから構
成されているため、両方の割型１６，２６が開こ
うとする力の大部分はこの型締部材５８により保
持され、勾配５２に対応した分力が作動手段６０
にかかる。それ故、その分力に対抗できる力を作
動手段６０によつて与えることで、両割型１６，
２６を型締した状態で強固に保持することができ
る。

圧入手段４０の作動により熱可塑化したABS
樹脂５Kgを上割型１６の圧入路３８を経て約130
℃に加熱されている成形割型内に圧入し、前記押
出し路４３と圧入路３８内の樹脂をマンドレル４
５で押し込んで割型内を満たし塞ぐ。これによつ
て圧入成形された割型内樹脂は真空成形可能な温
度（約150℃程度）に低下し、前述した寸法の熱
軟化素材８０を適温成形できる。

圧入成形する熱軟化素材８０は、前述のように
予め真空成形による肉厚変化を見越して最終成形
品に適合した寸法および形状とする。熱軟化素材
８０の圧入成形が完了すると、第１図に示すよう
に、側面型締手段を開放して成形割型を開く。す
ると成形された熱軟化素材８０は上割型１６から
離型し下割型２６に装着したまま保持され、前述
した昇降盤２８の上下動手段３６を降下して固定
台３７上に位置している移動枠３１の上に載せ
る。これによつて昇降盤２８が分離する（第４図
参照）。

次に横移送手段６４を作動して熱軟化素材８０
を装着した下割型２６を移動枠３１とともにレー
ル６２上を横移動させ二次成形位置の型受台６５
に移送する（第５図参照）。

その後第６図に示すように、真空成形部１２の
作動盤７０に設けた真空ボツクス６８と、その下
部に設けられている冷却された真空成形型６６を
昇降手段７２により下降させる。そして前述の型
受台６５上に位置している移動枠３１に被せ、移
送した下割型２６上に装着されている熱軟化素材
８０の周囲を閉じるとともに縁を押圧して加圧成
形する。次に下割型２６の内装型４６に設けられ
ている逆止弁４８と空気路５０を通つて空気を吹
き込み、第６図に示されているように熱軟化素材
８０を徐々に膨らませて下割型２６から離型させ
る。そして真空タンク（図示せず）のバルブを開
き真空ボツクス６８内を減圧し、冷却した真空成
形型６６に設けた小さな真空穴６７から吸引し
て、熱軟化素材８０を真空成形する。

最後に第７図に示すように、作動盤７０を上昇
して真空成形型６６に成形品８２を吸引した状態
で型開きし、下割型２６から分離する。そして上
昇位置で成形品８２を冷却した後、真空ボツクス
内に空気を吹き込み、半球状カバーの成形品８２
を離型する。

上述したABS樹脂原料から熱軟化素材を成形
し、これを真空成形して冷却するまで全工程の所
要時間は、前記のような大形のものであつても２
分３秒程度で済む。

真空成形部１２における冷却時には、先に真空
成形型６６から分離した使用済みの下割型２６が
移動枠３１に乗つて横移送手段６４の動作で元の
位置に戻り、上下動手段３６で上昇して型締ボツ
クス１８の上割型１６と組み合わせて成形割型と
なし、四方の型締部材５８を作動して側面型締す
る。そして前述のように押出機４４で連続熱可塑
化され押出しチヤンバー４２に供給してある樹脂
を圧入手段４０により成形割型内に圧入して熱軟
化素材８０を成形する。つまり熱軟化素材８０の
成形動作と真空成形部１２での成形品８２の冷却
動作が同時に効率よく行われることになる。

なお熱軟化素材８０を真空成形が可能な温度
150℃程度に保持して横移送するには、圧入用の
成形割型の下割型温度が130℃程度に保たれてい
ればよく、この下割型２６上で熱軟化素材８０が
吸着して移動するから特に大幅な温度低下は生じ
ず真空成形性が悪化することはない。

本発明では熱軟化素材の周縁は成形品の外縁と
なり、真空成形型で閉じる時に押圧して加圧成形
できるから、余分な締め付け代がいらずトリミン
グ等の後加工を必要としない。従つて素材の無駄
が生じず、エネルギー損失も少なく極めて効率よ
く製造できることになる。

第９図は圧入成形用の下割型とそれに装着した
内装型との他の例を示す平面図であり、第１０図
はその部分拡大断面図である。この例は、熱軟化
素材の形状を四角平板状で且つ部分的に厚肉構造
としたものである。受台３０上の下割型２６の上
面に内装型４６を組み込んでいる。この内装型４
６は成形面４７が四角形状で、その中に四角帯状
に溝７４が形成され、中央に逆止弁４８が取り付
けられている。上記の溝７４の部分が厚肉部の成
形に使われる。このような内装型構造を採用すれ
ば、例えば大形の箱状成形品を製造する場合にコ
ーナー部の肉厚が薄くなるのを防ぐことができる
し、それ以外にも壁厚などに変化をもたせるのに
も役立つ。

勿論、専用機のような場合には、下割型自体が
金型としての機能も有するような一体構造のもの
であつてもよい。但し、多品種少量生産のような
場合には、前記実施例のように型締用のホルダを
兼ねる下割型と金型本体となる内装型との組み合
わせとし、内装型のみを交換できるような構造と
する方が有利である。この場合には、型締用のホ
ルダと内装型（金型本体）とが本発明でいう成形
割型を構成する。

また本発明では下割型に装着した熱軟化素材を
二次成形位置に移送し、単に加圧成形のみを行い
熱可塑性樹脂の加圧成形品を得ることもできる。

［発明の効果］ 本発明は上記のように、熱可塑化した樹脂を側
面型締した成形割型に圧入して熱軟化素材を成形
し、引き続いて下割型に装着したまま取り外し二
次成形型で加圧もしくは真空または圧空で成形す
る熱可塑性樹脂の二段連続成形技術であるから、
原料樹脂を唯一度熱可塑化しただけで熱軟化素材
の成形から最終製品の成形までを連続して行うこ
とができ、従来技術のように高価な定尺樹脂板を
購入しそれを切断して素材を整えるといつたこと
が必要なくなり、素材の無駄を省くことができる
し、加熱ヒータ等による熱軟化工程も不要とな
り、極めて効率よく経済的に最終成形品を製造す
ることができる。

特に本発明では圧入成形用の割型が側面型締に
より保持されるため、成形割型の開閉方向にかか
る成形圧の大部分を型締部材自身の強度で保持で
き、型締機構を大幅に小型軽量化することができ
るし、それに伴つて成形平面積の大きな成形品で
も容易に対応できる効果がある。

また圧入成形用の割型をホルダとして用い、各
成形品の厚さや形状寸法に合わせた型を内装型と
して交換使用できるようにすれば、熱軟化素材を
成形するための型の製作も安価にでき、多品種少
量生産にも十分対応できる。

更に成形品の外縁部分も同時成形できるから、
従来方法とは異なり締め付け代を必要とせず、ト
リミング仕上げが不要となる利点もある。

このように本発明では熱軟化素材を圧入成形
し、これを直ちに真空もしくは圧空成形できるか
ら、成形機の設備費用や使用電力を省力化でき、
成形品一個当たりのコストも非常に安価にでき経
済的効果は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る成形装置の一実施例を示
す正面断面図、第２図はその平面図、第３図は成
形割型の型締機構を示す説明図、第４図は下割型
とその関連部分の構成を示す説明図、第５図は真
空成形部で真空成形型が開いた状態を示す説明
図、第６図は閉じた状態を示す説明図、第７図は
成形品を離型した時の状態を示す説明図、第８図
は下割型と内装型との平面図、第９図は下割型と
内装型との他の例を示す平面図、第１０図はその
部分拡大断面図である。 １０……熱軟化素材の成形部、１２……真空成
形部、１４……固定盤、１６……割型、２６……
割型、２８……昇降盤、３６……上下動手段、４
４……押出機、４６……内装型、５２……勾配、
５６……凹状嵌合部、５８……型締部材、６０…
…作動手段、６６……真空成形型、６８……真空
ボツクス、８０……熱軟化素材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 上側の固定盤と下側の昇降盤とにそれぞれ取
   り付けられ開閉自在で、熱可塑化した樹脂を圧入
   して二次成形可能な熱軟化素材を成形し、成形し
   た熱軟化素材を下割型に装着したまま開く熱軟化
   素材用成形割型と、該割型の側部に設けた型締用
   勾配を有する凸状嵌合部と該凸状嵌合部に合致す
   る形状の凹状嵌合部を有し、前記成形割型を側面
   型締する型締部材と、該型締部材を割型の開閉方
   向に対して直交する方向に移動自在で且つ前記凸
   状嵌合部に嵌合した型締位置で保持可能な型締部
   材用の作動手段と、熱軟化素材を載置したままの
   開いた下割型を直接二次成形位置まで送る横移送
   手段と、前記下割型に対して開閉する加圧もしく
   は真空または圧空式の二次成形型を備え、該二次
   成形型で加圧もしくは真空または圧空で成形する
   ことを特徴とする熱可塑性樹脂の二段連続成形装
   置。