JPH11300766A

JPH11300766A - 樹脂成形品の製造方法

Info

Publication number: JPH11300766A
Application number: JP11293498A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Sato; 政弘佐藤
Original assignee: ITW Industry Co Ltd
Current assignee: ITW Industry Co Ltd
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-02

Abstract

(57)【要約】【課題】成形サイクルを大幅に短縮し、少ロットの樹
脂成形品を効率良く且つ経済的に製造できる方法を提供
する。【解決手段】電磁波を通し易い成形型に、電磁波によ
り硬化反応が促進される未硬化の熱硬化性樹脂を主剤と
する成形材料を入れて電磁波を照射する。電磁波は成形
型を透過して成形材料の熱硬化性樹脂を誘電加熱し、硬
化反応を著しく促進するため、短時間で熱硬化性樹脂の
硬化反応がほぼ完結し、効率良く樹脂成形体を製造でき
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波を利用して
少ロットの樹脂成形品を効率良く且つ経済的に製造する
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、数千〜数万個以上の生産量を
必要とする樹脂成形品は、原料の熱可塑性樹脂（例えば
ＡＢＳ、ポリプロピレン、ポリエチレン等）を高温、高
圧下で射出成形して生産するのが一般的である。この射
出成形法は高価な金型を必要とするが、効率良く成形品
を得ることができるので、成形品を大量生産する場合に
適した方法である。けれども、数十〜千個以下の少中量
の樹脂成形品を生産する場合には、金型コストの比率が
高くなるので、採算をとることが困難になる。

【０００３】そこで、少中量の成形品の場合には、高価
な金型に代えて安価な成形型（例えばシリコーン製の簡
易な成形型など）を使用し、原料樹脂として６０℃程度
の中温で熱硬化する熱硬化性樹脂を用いて真空注型成形
する方法が一般に採用されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
真空注型成形法を採用する場合は、熱硬化性樹脂を注入
した成形型を加熱炉内で約６０℃に加熱して樹脂を硬化
（一次硬化）させるのに数時間を要し、更に離型後、成
形品を６０〜８０℃に加熱して後硬化させるのに数時間
を要するため、成形サイクルがきわめて長くなり、一日
当たり僅か２〜５個程度の成形品しか得られないという
問題があった。

【０００５】このため、熱硬化性樹脂に硬化促進剤など
を配合して成形サイクルの短縮化を図るようにしている
が、あまり効果がなく、成形サイクルを大幅に短縮する
ことは不可能であった。

【０００６】本発明は斯かる問題に対処すべくなされた
もので、その目的とするところは、成形サイクルを大幅
に短縮し、少ロットの樹脂成形品を効率良く且つ経済的
に製造できる画期的な方法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項１に係る樹脂成形品の製造方法は、
電磁波を通し易い成形型に、電磁波により硬化反応が促
進される未硬化の熱硬化性樹脂を主剤とする成形材料を
入れて、電磁波を照射することを特徴とするものであ
る。

【０００８】この製造方法によれば、電磁波が成形型を
透過して成形材料の熱硬化性樹脂に照射され、熱硬化性
樹脂が誘電加熱されて硬化反応が著しく促進される。そ
のため、短時間で熱硬化性樹脂の硬化反応がほぼ完結
し、効率良く成形体を製造することができる。

【０００９】上記のように、本発明の製造方法は短時間
で硬化反応をほぼ完結させることができ、従来法のよう
に一次硬化させた成形品を離型後に後硬化させる必要が
ないものであるから、従来法に比べると成形サイクルが
大幅に短縮され、生産効率が顕著に向上する。しかも、
成形型として、電磁波を通し易い合成樹脂製やゴム製の
安価な成形型を使用できるので、高価な金型を使用する
場合に比べると、はるかに経済的に成形品を生産するこ
とができる。従って、本発明の製造方法は、多品種、少
ロットの成形品の製造に極めて有利な方法である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、具体的な実施形態として、
本発明の方法を真空注型成形に適用する場合を例にとっ
て詳細に説明する。

【００１１】まず、電磁波を通し易い材料を用いて、図
１に例示のような成形型１を製作する。この成形型１
は、雄型１ａと雌型１ｂから成る簡易な割型であって、
雄型１ａと雌型１ｂの間に成形用キャビティ１ｃと材料
供給路（ゲート）１ｄを形成したものである。

【００１２】成形型１の材料としては、電磁波を通し易
い合成樹脂、例えば極性基を持たない不飽和ポリエステ
ル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂、変性エポ
キシ樹脂などが適している。その中でも、切削加工が容
易な軟質のシリコーン樹脂や変性エポキシ樹脂などは、
特に好ましく使用される。その他、電磁波を通し易い合
成ゴムなども使用される。

【００１３】上記の成形型１は、雄型１ａと雌型１ｂの
型合わせを行い、分離しないように型締めしてから、材
料供給路１ｄの入口に材料溜り２を取付ける。型合わせ
の前には、キャビティ１ｃの内面やパーティング面の汚
れを清浄剤（例えばアルコールなど）で落し、離型性を
高めるために適当な離型剤（例えばシリコーン系又はフ
ッ素系の離型剤など）を吹付けることが望ましい。

【００１４】一方、本発明に用いる成形材料は、電磁波
によって誘電加熱され硬化反応が促進される未硬化の熱
硬化性樹脂を主剤とし、これに硬化剤や硬化促進剤を適
量配合したものである。主剤の熱硬化性樹脂としては、
例えば、極性基を有する変性エポキシ樹脂、ウレタン樹
脂、フェノール樹脂、ユリア樹脂、アルキド樹脂などが
使用される。その中でも、カルボキシ基含有脂肪酸変性
ウレタン化合物とエポキシ樹脂とを反応させて得られる
変性エポキシ樹脂や、この変性エポキシ樹脂をグリシジ
ルエーテル型エポキシ樹脂と混合した混合樹脂は、脂環
式又は複素環式ポリアミンやその変性物を硬化剤とし
て、電磁波照射により速やかに硬化し、機械的強度（特
に耐衝撃強度）や耐熱性に優れた成形品が得られるの
で、好ましく使用される。

【００１５】上記の熱硬化性樹脂と硬化剤は、真空注型
機の真空室の内部で真空脱泡したのち、均一に混合攪拌
して成形型１の材料溜り２に投入する。そして、真空室
の減圧排気を停止し、真空室を大気圧に戻しながら、気
圧差によって材料溜り２の成形材料を成形型１のキャビ
ティ１ｃへ速やかに注入する。このように成形材料を真
空注型すると、空気の混入による不良成形品の発生を確
実に防止することができる。

【００１６】成形材料の真空注型をよりスムーズに行う
ためには、熱硬化性樹脂や硬化剤を予め６０℃程度に加
熱して流動性を高めておくことが望ましく、また、成形
型も６０℃程度に加熱しておくことが望ましい。加熱炉
を用いる従来法では、熱硬化性樹脂の予備加熱や成形型
の予備加熱に１〜２時間程度を要するが、電磁波を用い
る本発明の方法では、熱硬化性樹脂に電磁波を極く短時
間（数十秒ないし１分程度）照射するだけで、簡単に熱
硬化性樹脂の予備加熱を行うことができる。成形型１は
電磁波を通し易く誘電加熱されにくい材質であるため、
熱硬化性樹脂に比べると予備加熱の時間は長くなるが、
それでも電磁波を数分程度照射すれば予備加熱できる。

【００１７】成形材料の真空注型が終わると、真空室か
ら成形型を取出して電磁波を照射する。電磁波を照射す
る装置としては、例えば、周波数が１０００〜３０００
Ｍｃのマイクロ波を発振する高周波発振器を備えた照射
装置が好適に使用され、業務用の電子レンジなどの高周
波加熱装置も勿論使用される。

【００１８】上記のように真空室から取出した成形型に
マイクロ波を照射すると、マイクロ波は成形型を透過
し、型内に注入された成形材料の熱硬化性樹脂を誘電加
熱して硬化反応を著しく促進させる。そのため、数十分
程度の短い時間で熱硬化性樹脂の硬化反応がほぼ完結
し、後硬化処理を行う必要がない成形体を効率良く得る
ことができる。

【００１９】マイクロ波の周波数は、熱硬化性樹脂の種
類等を考慮して上記の範囲内で適宜選定することが好ま
しく、また、出力が高すぎると熱硬化性樹脂が焦げるな
どの弊害を生じるので、出力を調節することが好まし
い。

【００２０】硬化が終わると、成形型を分離して樹脂成
形品を取出し、ゲート跡などの不要部分やバリを切除し
て仕上げを行う。従来法では、樹脂成形品を更に数時
間、後硬化させて強度や耐熱性を上げる必要があるけれ
ども、本発明の方法では、マイクロ波の照射によって熱
硬化性樹脂の硬化反応がほぼ完結するので、樹脂成形品
を後硬化させる必要は全くない。

【００２１】以上説明したように、この実施形態の製造
方法は、電磁波（マイクロ波）の照射によって、熱硬化
性樹脂や成形型の予備加熱を極く短時間で行うことがで
き、真空注型した熱硬化性樹脂の硬化反応を数十分程度
の短い時間でほぼ完結させることができ、離型後の樹脂
成形品の後硬化処理を不要とすることができるものであ
るから、後述する実施例のデータより裏付けられるよう
に、従来法に比較して成形サイクルを１／５〜１／１０
と大幅に短縮することが可能となり、生産効率を顕著に
向上させることが可能となる。しかも、成形型として、
電磁波を通し易い合成樹脂製やゴム製の安価な成形型を
使用するので、高価な金型を使用する場合に比べると、
はるかに経済的に成形品を生産することが可能であり、
また、成形材料を真空注型するので、空気混入による不
良品の発生も防止することができる。従って、この製造
方法は、多品種、少ロットの成形品の製造に極めて有利
なものである。

【００２２】次に、本発明の更に具体的な実施例と比較
例について説明する。

【００２３】［実施例］軟質のシリコーン樹脂製の雄型
と雌型からなる自動車部品成形用の成形型（キャビティ
の容積：略１００ｃｍ³）を製作した。この成形型のキ
ャビティ内面にフッ素系離型剤を吹付けて、雄型と雌型
の型合わせを行い、分離しないように型締めしてから、
材料供給路の入口（ゲート）に材料溜りを取付けた。

【００２４】そして、高周波加熱装置［シャープ（株）
製のＲＥ−Ｚ２］を使用し、上記の成形型に周波数２４
５０Ｍｃのマイクロ波を５００Ｗの出力で５分間照射し
て、キャビティーの内面の温度が約６０℃となるように
成形型を予備加熱した後、この成形型を真空注型機［日
本ソセー工業（株）製のＳＯＶ−１００Ａ型］の真空室
内にセットした。

【００２５】一方、カルボキシ基含有脂肪酸変性ウレタ
ン化合物とエポキシ樹脂とを反応させて得られる変性エ
ポキシ樹脂３０重量部と、ビスフェノールＡのジグリシ
ジルエーテル型エポキシ樹脂［旭電化工業（株）製のア
デカレジンＥＰ−４１００］７０重量部を混合した混合
エポキシ樹脂１００重量部を主剤とし、２５重量部の複
素環式ポリアミン変性物［油化シェルエポキシ（株）製
のエポメートＬＸ−１］を硬化剤とする二液型の成形材
料を準備した。

【００２６】上記の高周波加熱装置を用いて、この成形
材料にマイクロ波を５００Ｗの出力で１分間照射し、主
剤の混合エポキシ樹脂を約６０℃に予備加熱した。そし
て、この混合エポキシ樹脂と上記の硬化剤を真空注型機
の真空室内で約２０分間真空脱泡し、両者を均一に混合
攪拌して成形型の材料溜りに投入したのち、真空室の減
圧排気を停止して真空室を大気圧に戻しながら、材料溜
りの成形材料を成形型のキャビティへ注入した。この真
空注型に要した時間は約１０分であった。

【００２７】真空注型後、真空室から成形型を取出し、
上記の高周波加熱装置を用いて、成形型にマイクロ波を
１００Ｗの出力で２０分間照射し、キャビティに注入さ
れた成形材料の混合エポキシ樹脂をほぼ完全に硬化させ
た。そして、成形型を分離してエポキシ樹脂成形品（自
動車部品）を取出し、ゲート跡などの不要部分やバリを
切除して仕上げを行った。この成形品の取出しに要した
時間は約３０分であった。このエポキシ樹脂成形品は硬
化反応がほぼ完結しているので、強度、特に耐衝撃強度
と耐熱性が優れており、後硬化処理が全く不要であっ
た。

【００２８】以上のように、この実施例の製造方法によ
れば、混合エポキシ樹脂の予備加熱に約１分、成形型の
予備加熱に約５分、混合エポキシ樹脂と硬化剤の真空脱
泡に約２０分、真空注型に約１０分、混合エポキシ樹脂
の硬化に約２０分、成形品の取出しに約３０分を要する
だけで、後硬化処理に要する時間が零であるから、合計
作業時間は約８６分となり、その成形サイクルが下記の
比較例（電気加熱炉を使用する従来の真空注型成形法）
の約１／８と大幅に短縮される。

【００２９】［比較例］比較のために、電気加熱炉を使
用する従来の真空注型成形法によって、前記の実施例と
同じエポキシ樹脂成形品（自動車部品）を製造した。

【００３０】即ち、前記実施例で製作した自動車部品成
形用の成形型を電気加熱炉に入れ、そのキャビティ内面
の温度が約６０℃になるまで予備加熱した。この予備加
熱に要した時間は約１２０分であった。

【００３１】一方、前記実施例で準備した二液型の成形
材料を電気加熱炉に入れ、約６０℃になるまで予備加熱
した。この予備加熱に要した時間は約６０分であった。
次いで前記実施例と同様にして、成形材料の混合エポキ
シ樹脂と硬化剤とを約２０分間真空脱泡し、均一に混合
攪拌して成形型のキャビティへ真空注型した。この真空
注型に要した時間は、前記実施例と同様に約１０分であ
った。

【００３２】真空注型後、真空室から成形型を取出して
電気加熱炉に入れ、温度を約６０℃に保って１８０分
間、混合エポキシ樹脂を一次硬化させた。そして、成形
型を分離してエポキシ樹脂成形品（自動車部品）を取出
し、ゲート跡などの不要部分やバリを切除した。この成
形品の取出しに要した時間は、前記実施例と同様に約３
０分であった。更に、このエポキシ樹脂成形品を電気加
熱炉に入れて６０〜８０℃で３００分間加熱し、熱硬化
性樹脂を後硬化させて硬化反応をほぼ完結し、成形品の
強度及び耐熱性を向上させた。

【００３３】上記のように、電気加熱炉を使用する従来
の真空注型成形法によれば、混合エポキシ樹脂の予備加
熱に約６０分、成形型の予備加熱に約１２０分、混合エ
ポキシ樹脂と硬化剤の真空脱泡に約２０分、真空注型に
約１０分、混合エポキシ樹脂の一次硬化に約１８０分、
成形品の取出しに約３０分、成形品の後硬化処理に約３
００分を要するため、合計作業時間は約７２０分とな
り、成形サイクルが電磁波を照射する前記実施例の製造
方法の約８倍と長くなる。

【００３４】なお、前記実施例の製造方法における各作
業工程に要する時間と、上記比較例の従来法における各
作業工程に要する時間を、下記の表１に対比して掲載す
る。

【表１】

【００３５】以上、本発明の方法を真空注型成形に適用
して自動車部品などを製造する場合を例にとって詳細に
説明したが、本発明の方法はこれのみに限定されるもの
ではなく、例えばトランスファー成形に適用して電子部
品や電気部品などを製造したり、リム成形に適用してサ
ーフボードなどを製造したり、コールドプレス成形に適
用して水槽やバスタブなどを製造したり、ハンドレイア
ップ成形に適用して浄化槽やユニットバスを製造するな
ど、熱硬化性樹脂を使用する種々の成形法に適用できる
ものである。

【００３６】

【発明の効果】本発明の製造方法は、以上の説明から明
らかなように安価な成形型を使用し、成形サイクルを大
幅に短縮して、多品種、少ロットの熱硬化性樹脂成形品
を極めて効率良く且つ経済的に製造できるといった顕著
な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる成形型の一例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１成形型１ａ雄型１ｂ雌型１ｃキャビティ１ｄ材料供給路（ゲート）２材料溜り

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 63:00 67:00 101:10

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電磁波を通し易い成形型に、電磁波によ
り硬化反応が促進される未硬化の熱硬化性樹脂を主剤と
する成形材料を入れて電磁波を照射することを特徴とす
る、樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】電磁波が１０００〜３０００Ｍｃの範囲
のマイクロ波である請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】熱硬化性樹脂が極性基を有する変性エポ
キシ樹脂、ウレタン樹脂、フェノール樹脂、ユリア樹
脂、アルキド樹脂のいずれかである請求項１に記載の製
造方法。
【請求項４】成形型が、極性基を持たない不飽和ポリ
エステル樹脂、シリコーン樹脂、ポリエチレン樹脂、変
性エポキシ樹脂のいずれかで製作されたものである請求
項１に記載の製造方法。
【請求項５】成形材料を真空中で成形型に注入する請
求項１に記載の製造方法。