JPS6031930A - 熱可塑性樹脂のプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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１／１昧〜ｌ／８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
の所定鳳を迅速かつ確実に供給することが極めて重要で
ある。とくに展開画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ュムレーターに貯え、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
下供給方法人と称する。）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、或はアキュムレータ
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、或は小シワ等
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−ヒζ
こ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って、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
はあられれに＜＜、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、成形条件によっ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、供給力法人の変形で上、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。しかし仁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Ｉのて゛前述のコー
ルドマークがきわめて発生しゃすく、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（６） 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、アキュムレーター、コック等
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）（６） は溶融樹脂を一時的に貯えるためのアキエムレータ−１
（８）　（８つはコック、（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）が取付けである。（６）はプレス機下プラテンで
これに成形用下金型（８）が取付けである。下金型（８
）にはホットランナ−ブロック（８１）と２つのホット
ノズル（８２）を内蔵しており、ホットランナ−ブロッ
ク（８１）とホットノズル（８２）には溶融樹脂が通る
樹脂通路（８Ｂ）　、　（８８’）があり、保温バイブ
（４）と連結してあって、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って
いる。しかも該樹脂通路末端の供給口（８４）は第５図
（Ａ〜０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（８４）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。図示してないがホットブロック（８
１）とホットノズル（８２）にはヒーターと温度士ンサ
ーが装着してあっ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である。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
って、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である。第８．４図はホットノズ
ル（８２）の詳細を示したもので、その断面模式図であ
る。ホットノズル（８２）の内部には、ピストン（８２
１）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っている。樹脂通路（８３
つはホットランナ−ブロック（８１）の樹脂通路（８Ｂ
）と連結されている。第８図は樹脂通路（８８つに樹脂
圧力がないため、ピストン（８２１）はバネ（８２２）
で図で上方向に押上げられ樹脂通路先端の供給口（＆４
）が閉じている状態を示している。第４図は樹脂通路（
８Ｂ’）に樹脂圧を発生させ、そのためピストン（８２
１）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、コック（８つを閉じ、コック（
８）を開くとアキュムレーター（２）に貯えられる。溶
融樹脂が所定量になった時にコック（８）を閉じ、コッ
ク（８Ｉ）を開き同時にアキュムレーター（２）のピス
トン（２１）を油圧で（図示してない）矢印の方向に押
すと溶融樹脂はコック（８つ、保温パイプ（４）、ホッ
トランナ−ブロック（８１）の樹脂通路（８８）を通り
、第８図のホットノズル（８２）内の樹脂通路（８８り
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８図の位置にあって、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。

アキュムレーター（２）からの樹脂供給が完了すると、
第４図で樹脂通路（８８’）に樹脂圧がなくなる（９） ので、ピストン（８２１）はバネ（８２２）で図で上方
向に押上げられるので、第８図の如く樹脂通路先端の供
給口（８４）は再び閉じられろ。

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φ）〜（Ｃ）に示した如く上金型（７）の下
降によって加圧され押し拡げられ（９１）で合流する。

（第５図（Ｂン） 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
再びコック（８′）を閉じ、コック（８）を開いて熱可
塑性樹脂をアキュムレーター（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
こに示したホッ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（１０） 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、下金型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
間隙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ｍ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
るのを防ぐ特別底 な形状へ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全問を満た
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、溶融樹脂の供給方性
として、アキュムレーター等か（１８） 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卿脂
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（１４） 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、ｊｉ５１Ｍ（Ａ）〜（Ｑ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れれない。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って、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ろもので
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
ホットランナ−ブロック、ホットノズルを使用し、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々／−と射出圧力の約１／１５〜１４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ヶ以上供給する方法も
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Ｌ）で溶融樹脂の離れを
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（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
一度アキュムレーターに貯え、コック、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って、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、従って、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
ュムレーター、切換えコッ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
。

（１７）

【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８図および第４図は、ホット
ノズル部分の断面図である。第５図囚〜（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）　アキュムレーター （２１）　アキュムレーターのピストン（８）　、　（
８’）　コック （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）　ホットランナ−ブロック （８２）　ホットノズル （８２１）　ピストン （８２２）　バ　ネ （１８） （８８）　ホットランナ−ブロックの樹脂通路（８Ｂ’
）　ホットノズルの樹脂通路 （８４）　樹脂通路先端 （８５）　ホットランナ−ブロック、ホットノズルの下
金型への固定点 （９）　下金型上に供給された溶融樹脂（１９完） 第１図 第２図 第３図　第４図

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
   る前に合流するように該供給口を配置することを特徴と
   する大型または異形の成形品を得るのに適した熱可塑性
   樹脂のプレス成形方法。