JPH11320642A - 熱硬化性樹脂の射出成形装置及び射出成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 熱硬化性樹脂の射出成形時の成形プロセスを
把握し、キャビティ内の熱硬化性樹脂の充填バランスの
不都合をすぐに判定して、成形品の品質の問題を事前に
判定し、成形条件にフィードバックできる熱硬化性樹脂
の射出成形装置及び射出成形方法を提供することを目的
としている。 【解決手段】 熱硬化性樹脂Ｐの流動する順序に沿っ
て、ランナ５１上と流動経路３０上とキャビティ４０上
に圧力センサー６０，６１，６２を組み込んで、熱硬化
性樹脂Ｐの射出成形時の成形プロセスを把握し、キャビ
ティ４０内の熱硬化性樹脂Ｐの充填バランスの不都合を
すぐに判定でき、これによって成形品Ｓの品質の問題を
事前に判定し、成形条件にフィードバックさせること
で、成形品Ｓの品質を向上させた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エポキシ樹脂やフ
ェノール樹脂等の熱硬化性樹脂を、加熱した金型内に射
出して成形し、製品としての成形品を製造するための熱
硬化性樹脂の射出成形装置及び射出成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、エポキシ樹脂やフェノール樹脂
等の熱硬化性樹脂を用いて製品を製造する場合は、前記
熱硬化性樹脂を射出装置により硬化しない状態で加熱溶
融し、予め製品の形状に対応して製作された成形金型を
加熱し、この成形金型内に熱硬化性樹脂を射出した後、
硬化させることにより成形して、成形品としての製品を
製造する熱硬化性樹脂の射出成形装置が用いられる。

【０００３】従来、この種の熱硬化性樹脂の射出成形装
置として、例えば、図３に示すものがある。この射出成
形装置は、図３に示すように、固定側金型１０と可動側
金型２０とからなる金型１を備えている。前記固定側金
型１０は、エポキシ樹脂やフェノール樹脂等の熱硬化性
樹脂Ｐを硬化させずに次の射出に備えて残すための複数
の第１スプール１１と、これら第１スプール１１にそれ
ぞれ連通する複数の第２スプール１２とを有している。
そして固定側金型１０と可動側金型２０との間には、各
第２スプール１２に連通する流動経路３０と、これらの
流動経路３０にそれぞれ連通し、成形品Ｓを成形するた
めの複数のキャビティ４０とが設けられている。

【０００４】各第１スプール１１は、これら第１スプー
ル１１内の熱硬化性樹脂Ｐをある一定時間硬化しない温
度に保つための複数のスプールブッシュ１５に設けら
れ、そして各スプールブッシュ１５は前記固定側金型１
０に設けられている。前記可動側金型２０内には、各キ
ャビティ４０内の硬化した成形品Ｓと各第２スプール１
２及び流動経路３０内の硬化樹脂Ｃとを、金型１の型開
き時に金型１より離型させるための突出しピン２１，２
２，２３がそれぞれ設けられている。

【０００５】さらに、固定側金型１０における各スプー
ルブッシュ１５の上部間にはマニホールド５０が配置さ
れ、このマニホールド５０は、各スプールブッシュ１５
内の各第１スプール１１に連通するランナ５１を有す
る。前記マニホールド５０の上部にはスプールブッシュ
１７が配置され、このスプールブッシュ１７は前記ラン
ナ５１に連通するスプール１６を有する。

【０００６】上記の如く構成された射出成形装置で射出
成形を行うには、ある一定時間硬化しない温度でかつ流
動できる温度の熱硬化性樹脂Ｐを、成形機ノズル（図示
せず）からスプールブッシュ１７のスプール１６、マニ
ホールド５０のランナ５１を通じて、各スプールブッシ
ュ１５の各第１スプール１１へ流し込み、さらに各第１
スプール１１から各第２スプール１２と各流動経路３０
を通じて流し込んで、各キャビティ４０内に射出する。

【０００７】そして、この熱硬化性樹脂Ｐを加熱硬化さ
せて成形した後、可動側金型２０を下降移動させ、その
後に各突出しピン２１，２２，２３で、各キャビティ４
０内の成形品Ｓと、各第２スプール１２及び各流動経路
３０内の硬化樹脂Ｃとを取り出すようにしている。

【０００８】通常、このような射出成形装置において、
各キャビティ４０が形成されている固定側金型１０及び
可動側金型２０は、射出された熱硬化性樹脂Ｐが硬化さ
れる温度に加熱されており、熱硬性樹脂Ｐが成形機ノズ
ルから射出されて各キャビティ４０に至るまでの経過で
受けた温度×滞留時間の総熱履歴を含めた熱硬化性樹脂
Ｐの硬化特性と金型１の温度により、硬化までの時間
や、その硬化の状態あるいは充填の状態などの成形プロ
セスが決まっている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記のよう
な構造の射出成形装置では、成形機ノズルから射出され
た熱硬化性樹脂Ｐは、スプール１６を介してランナ５１
へ、さらに複数の第１スプール１１から複数の第２スプ
ール１２へと流動する際に、その流動経路の途中で硬化
が進むことになる。その結果、各キャビティ４０へ射出
する際に充填バランスに不都合を生じてしまったりして
も、成形品表面に目視で確認できるような欠陥が生じな
い限り、成形サイクル中の成形プロセスの良否の判定に
よる内部欠陥等の判定や、成形条件をフィードバックす
ることはできない、という問題があった。

【００１０】本発明は、上記問題を解消し、熱硬化性樹
脂の射出成形時の成形プロセスを把握し、各キャビティ
内の熱硬化性樹脂の充填バランスの不都合をすぐに判定
して、成形品の品質の問題を事前に判定し、成形条件に
フィードバックできる熱硬化性樹脂の射出成形装置及び
射出成形方法を提供することを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の熱硬化性樹脂の射出成形装置は、固定側金
型と可動側金型とからなる金型を備え、前記固定側金型
には、成形機ノズルに連通したスプールと、このスプー
ルに連通したランナと、このランナに連通した複数の第
１スプールと、これら第１スプールにそれぞれ連通した
複数の第２スプールとを有し、前記固定側金型と可動側
金側との間に、前記複数の第２スプールにそれぞれ連通
する複数の流動経路と、これら流動経路にそれぞれ連通
し、成形品を成形する複数のキャビティとを形成した熱
硬化性樹脂の射出成形装置において、前記ランナ上と流
動経路上とキャビティ上とのそれぞれ少なくとも１ヶ所
に、圧力センサーを組み込んだことを特徴としている。

【００１２】また本発明の熱硬化性樹脂の射出成形方法
は、熱硬化性樹脂を、成形機ノズルからランナへと通
し、さらに流動経路を経てキャビティ内に射出し、この
熱硬化性樹脂を加熱硬化させたのち、前記キャビティ内
の成形品と、前記流動経路内の硬化樹脂とを取り出すよ
うにした熱硬化性樹脂の射出成形方法において、圧力セ
ンサーにより、流動する熱硬化性樹脂の圧力を流動の順
序にしたがって検出し、これら圧力センサーの圧力値の
ピーク値の立上り順序と各々のピーク値の絶対値を比較
することにより、成形プロセスの良否を判定することを
特徴としている。

【００１３】本発明の熱硬性樹脂の射出成形装置及び射
出成形方法によると、熱硬化性樹脂の流動する順序に沿
って、熱硬化性樹脂の圧力を検出するための圧力センサ
ーが組み込まれているため、熱硬化性樹脂の射出成形時
の成形プロセスを把握し、各キャビティ内の熱硬化性樹
脂の充填バランスの不都合をすぐに判定でき、これによ
って成形品の品質の問題を事前に判定し、成形条件にフ
ィードバックさせることで、成形品の品質を向上させる
ことになる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図１、図２を参照しつつ説明する。図１は本発明の
実施の形態における熱硬化性樹脂の射出成形装置を示す
縦断面図、図２は本発明における射出成形装置によって
得られた圧力値を示すグラフ図で、そのうち（Ａ）は成
形プロセス中に問題がない時、（Ｂ）は問題が発生した
時、にそれぞれ示される状態の概略値である。なお、上
述した従来の熱硬化性樹脂の射出成形装置と同一または
ほぼ同一の部材や部分には、同一符号を付して説明す
る。

【００１５】本実施の形態の射出成形装置は、図１に示
すように、上下に配置された固定側金型１０と可動側金
型２０とからなる金型１を備え、上型である固定側金型
１０は固定されており、下型である可動側金型２０は上
下に昇降するようになっている。そして、可動側金型２
０の昇降によって、金型１の型開きと型閉じとが行われ
るようになっている。

【００１６】前記固定側金型１０には、ある一定時間硬
化せずに且つ流動できる温度に加熱されたエポキシ樹脂
やフェノール樹脂等の熱硬化性樹脂Ｐを、次の射出に備
えて残すためのスプールブッシュ１７が配置され、この
スプールブッシュ１７は、成形機ノズル（図示せず）と
連通したスプール１６を有する。そしてスプールブッシ
ュ１７の下部にはマニホールド５０が配置され、このマ
ニホールド５０は、前記スプール１６に連通するランナ
５１を有する。

【００１７】前記マニホールド５０の下部には複数のス
プールブッシュ１５が設けられ、これらスプールブッシ
ュ１５は、前記ランナ５１に連通する第１スプール１１
をそれぞれ有する。そして各第１スプール１１の下方に
は、これら第１スプール１１と連通する複数の第２スプ
ール１２が形成され、これら第２スプール１２では、熱
硬化性樹脂Ｐが硬化する温度まで加熱される。

【００１８】前記固定側金型１０と可動側金型２０との
間には、各第２スプール１２に連通する複数の流動経路
３０と、これら流動経路３０にそれぞれ連通する複数の
キャビティ４０とが設けられている。ここで流動経路３
０は、熱硬化性樹脂Ｐが硬化温度まで加熱され、またキ
ャビティ４０は、熱硬化性樹脂Ｐを加熱硬化して成形品
Ｓの成形を行う。

【００１９】前記マニホールド５０には、ランナ５１に
直通する位置に圧力センサー６０が配置されている。さ
らに固定側金型１０には、樹脂流動経路３０とキャビテ
ィ４０とに直通する位置に、それぞれ圧力センサー６
１，６２が配置されている。前記可動側金型２０には、
金型１の型開き後に、各流動経路３０内の硬化樹脂Ｃと
各キャビティ４０内の成形品Ｓを押し出す（離型させ
る）ための、突出しピン２１，２２，２３がそれぞれ配
設されている。

【００２０】なお圧力センサー６０，６１，６２は、熱
硬化性樹脂Ｐの流動するその順序に沿って、ランナ５１
上と、第２スプール１２に連通する流動経路３０上と、
キャビティ４０上のそれぞれ１ヵ所（合計３ヵ所）に組
み込まれているが、これは少なくとも１ヵ所であって、
それぞれ１ヵ所以上（合計３ヵ所以上）に組み込まれて
もよい。

【００２１】また図１では、圧力センサー６１，６２は
いずれも固定側金型１０に配置されているが、可動側金
型２０に配置することも可能である。さらにこの時、圧
力センサー６１，６２を突出しピン２２，２３の下部へ
配置することも可能である。

【００２２】次に、上記構成の射出成形装置を用いた熱
硬化性樹脂の射出成形方法の工程について、以下に説明
する。金型１の型閉め工程では、可動側金型２０を固定
側金型１０に当接するように上昇させて型閉めを行う。
次に熱硬化性樹脂Ｐの射出工程では、成形機ノズルから
送られ、ある一定時間硬化しないで且つ流動できる温度
まで加熱溶融された熱硬化性樹脂Ｐが、スプールブッシ
ュ１７のスプール１６からマニホールド５０のランナ５
１を経て各第１スプール１１内に流動される。そして各
第１スプール１１から各第２スプール１２に流動され、
ここで、硬化する温度まで加熱された熱硬化性樹脂Ｐ
が、流動経路３０を経て各キャビティ４０内に射出して
充填される。

【００２３】その際に熱硬化性樹脂Ｐは、ランナ５１、
樹脂流動経路３０およびキャビティ４０にそれぞれ直通
する位置に配置された圧力センサー６０，６１，６２に
より圧力が検出され、以て以下に説明する作用が行われ
る。

【００２４】すなわち、熱硬性樹脂Ｐが成形機ノズルよ
り射出されると、まずランナ５１に直通する位置に配置
された圧力センサー６０が圧力を検知し、順次、熱硬化
性樹脂Ｐの流れに沿って、流動経路３０に直通する位置
に配置された圧力センサー６１、キャビティ４０に直通
する位置に配置された圧力センサー６２が圧力を検知す
る。

【００２５】この時、流動できるがある一定時間硬化す
るには至らない温度に加熱されている熱硬化性樹脂Ｐ
は、ランナ５１での樹脂温度はマニホールド５０の温度
に依存し、各第１スプール１１での樹脂温度は各スプー
ルブッシュ１５の温度に依存する。さらに、熱硬化性樹
脂Ｐはその特性として、金型１のなかに入れて加熱する
と温度の上昇によって、その粘度が下がり、流動性を帯
びるようになる。

【００２６】更に熱硬化性樹脂Ｐは、硬化できるまでの
温度に加熱されると、その活動が最も大きくなり、金型
１のキャビティ４０のすみずみまで充填される。その状
態で徐々に硬化がはじまり、ある一定時間で硬化が完了
するが、この間に必要な射出動作を完了することによ
り、熱硬化性樹脂Ｐの射出成形は実現可能となる。

【００２７】この時、マニホールド５０や、各スプール
ブッシュ１５の温度変化やばらつき、さらには、スプー
ル１６からランナ５１を経て第１スプール１１や樹脂流
動経路３０に至るまでの間に受けた温度×滞留時間の総
熱履歴を含めた熱硬化性樹脂Ｐの硬化特性や、金型１の
温度や、射出時の圧力ならびに速度などの成形条件によ
って生じるその場所での圧力を、各々の圧力センサー６
０，６１，６２は検知することができる。

【００２８】上述した作用によると、通常、安定した成
形状態では、熱硬化性樹脂Ｐの流動の順序にしたがっ
て、各圧力センサー６０，６１，６２が圧力を検知し、
金型１のキャビティ４０へ完全に充填されてはじめて、
図２の（Ａ）に示すように、キャビティ４０へ直通する
位置で設置された圧力センサー６２でピーク圧力を検知
したあと、最後にランナー５１に直通する位置に設置さ
れた圧力センサー６０でピーク圧力が検知される。

【００２９】この時のピーク圧力の意味は、各々の圧力
センサー６０，６１，６２が検知した圧力波形のピーク
時の値であり、ピーク圧力の絶対値は圧力センサー６
０，６１，６２の設置位置により異なり、熱硬化性樹脂
Ｐが射出される成形機シリンダ・ノズルに近い距離にあ
るほど、圧力損失が小さく一般に大きい。

【００３０】一方、もし成形状態に不具合、たとえば熱
硬化性樹脂Ｐが、流動の途中で硬化が進んだりして圧力
損失が増大したり、樹脂流動経路３０の先端、キャビテ
ィ４０の入口付近で硬化が進んだりすると、図２の
（Ｂ）に示すように、成形機シリンダ・ノズルにより近
い位置に設置されているランナ５１に直通する位置に設
置されているセンサー６０、あるいは流動経路３０に直
通する位置に設置されているセンサー６１が先に圧力ピ
ーク値を示す。これは、その位置で熱硬化性樹脂Ｐの流
れがとまってしまうためであり、つまり、キャビティ４
０の充填の不具合を示すものである。

【００３１】成形品Ｓの取り出し工程では、上記した各
工程の作用によって、成形品Ｓが完全に硬化した後に、
金型１を型開きし、硬化完了した成形品Ｓ及び第２スプ
ール１２、流動経路３０の硬化樹脂Ｃを、可動側金型２
０に組み込まれた突出しピン２１，２２，２３で金型１
から離型される。この時、成形状態に不具合が生じてい
ても問題なく離型させることができ、圧力センサー６
０，６１，６２が離型時に何ら悪影響は引起さない。

【００３２】従って、本実施形態の射出成形装置及び射
出成形方法によれば、従来と同様な成形動作でありなが
ら、圧力センサー６０，６１，６２の圧力値のピーク値
の立上り順序と各々のピーク値の絶対値を比較すること
により、成形プロセスの良否を判定しながら、すなわ
ち、成形状態を把握しながら、成形品Ｓを成形すること
ができる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の熱硬化性樹脂の射出成形装置及
び射出成形方法によれば、成形時の成形プロセスを把握
し、各キャビティ内の熱硬化性樹脂の充填バランスの不
都合をすぐに判定でき、これによって成形品の品質の問
題を事前に判定し、成形条件にフィードバックさせて、
成形品の品質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る熱硬化性樹脂の射出成形装置の実
施の形態の縦断面図である。

【図２】実施の形態により得られた圧力値を示すグラフ
図であって、（Ａ）は成形プロセス中に問題がない時、
（Ｂ）は問題が発生した時をそれぞれ示す。

【図３】従来の熱硬化性樹脂の射出成形装置の縦断面図
である。

【符号の説明】

１ 金型 １０ 固定側金型 １１ 第１スプール １２ 第２スプール １５ スプールブッシュ １６ スプール １７ スプールブッシュ ２０ 可動側金型 ３０ 流動経路 ４０ キャビティ ５０ マニホールド ５１ ランナ ６０ 圧力センサー ６１ 圧力センサー ６２ 圧力センサー Ｐ 熱硬化性樹脂 Ｓ 成形品 Ｃ 硬化樹脂

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定側金型と可動側金型とからなる金型
   を備え、前記固定側金型には、成形機ノズルに連通した
   スプールと、このスプールに連通したランナと、このラ
   ンナに連通した複数の第１スプールと、これら第１スプ
   ールにそれぞれ連通した複数の第２スプールとを有し、
   前記固定側金型と可動側金側との間に、前記複数の第２
   スプールにそれぞれ連通する複数の流動経路と、これら
   流動経路にそれぞれ連通し、成形品を成形する複数のキ
   ャビティとを形成した熱硬化性樹脂の射出成形装置にお
   いて、前記ランナ上と流動経路上とキャビティ上とのそ
   れぞれ少なくとも１ヶ所に、圧力センサーを組み込んだ
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂の射出成形装置。
2. 【請求項２】 熱硬化性樹脂を、成形機ノズルからラン
   ナへと通し、さらに流動経路を経てキャビティ内に射出
   し、この熱硬化性樹脂を加熱硬化させたのち、前記キャ
   ビティ内の成形品と、前記流動経路内の硬化樹脂とを取
   り出すようにした熱硬化性樹脂の射出成形方法におい
   て、圧力センサーにより、流動する熱硬化性樹脂の圧力
   を流動の順序にしたがって検出し、これら圧力センサー
   の圧力値のピーク値の立上り順序と各々のピーク値の絶
   対値を比較することにより、成形プロセスの良否を判定
   することを特徴とした熱硬化性樹脂の射出成形方法。