JPS62109614A - 成形装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ビニルプラスチゾルのような熱融合性材料か
らスラッジ注型又は乾式成形によって薄肉中空物品を成
形するための成形装置に関し、特に、金ｍ壁の温度を制
御するために熱ガス及び冷温ガスを用いるようにした成
形装置に関する。

発明の背景及び従来技術 いろいろなビニルプラスチゾルが知られておシ、いろい
ろなスラッジ注型法に用いられている。通常、開口部の
ある中空金型を液状プラスチゾルで満たすか、あるいは
中空金型の内壁を乾燥プラスチゾルで被い、金型表面（
成形面）に対応する金型表面に熱を加えて金型表面に接
触した液状又は乾燥プラスチゾルの層全ゲル化させる。

ゲル化層の厚みは、加えられる温度とその温度に維持さ
れる時間に依存する。金型表面に接触したプラスチゾル
層をゲル化させた後、ゲル化されなかった余刺のプラス
ゾルを金型から排出する。

１つの周知の方法においては、最初にプラスチゾルの極
めて薄い層をゲル化させるために金型温度は比較的低い
温度に保たれる。あるいは、成形品にベアスポット（空
洞）が発生するのを防止し、気泡が捕捉されるのを防止
するために金型にプラスチゾルのコーチングを被覆し、
金型の形状に厳密に合致した薄いコーチングが得られる
ようにする。例えば、自動車のダツシュボード又は計器
パネルカバーはこのようにして作られる。その場合の金
型は、成形物品に模擬ステッチを形成するための精細部
や、アンダーカットやその他ρ複雑な細部を有している
。最初に、極く薄のプラスチゾルコーチングを金型にそ
の金型形状に合致するように被覆し、成形品の外表面に
凹凸が生じないようにする。この極く薄コーチングを被
覆した後、金型を追加のプラスチゾルで満たし、金型全
体を加熱してプラスチゾ、ｓ、＝ｆゲル化しゲル化層の
肉厚を増大させる。所望の肉厚が得られたならけ、金型
から余−のプラスチゾルを排出した後、金型全史に加熱
してゲル化層を硬化させる。

そのようなスラッジ注型法及び成形装置の一例は、本出
願人の米国特許第へ７２８，４２９号に開示されている
。との特許の方法においては、金型をその外面に熱ガス
を吠付けることによって加熱し、物品が成形された後、
スプレーノズルから冷却水を金型に浴びせることによっ
て金型を冷却し、完成した成形物品を金型から剥取る。

更に、この方法の実施においては、複数個の金型が無端
コンベヤベルトによって順次に各工程実施部着に通され
る。との特許の方法及び装置は優れたものであるととが
立証されたが、金型加熱用の熱ガスを得るための開放火
炎が金型の近傍に存在すること、金型を冷却するために
プラスチゾルとの適合ａｔもだない水又は液体を使用す
ることなどの欠点がある。又、この成形装置け、長いベ
ルトコンベヤと多数の金型な備えているので、特定の同
一色のプラスチゾルで多数の物品を成形するのには適し
ているが、少数生産や、成形品の種類の迅速な切換えに
は適していない。

スラッジ注型法における金型加熱法については従来技術
においているいろな試みがなされている。

例えば米国特許第３．００２．２５０号では金型を加熱
オープンに通して移動させることによって加熱すること
が教示されている。あるいは、本出願人の米国特許第３
，５１５，０１６号は、誘導加熱器によって金型を加熱
することを開示している。又、本出願人の米国特許第１
６８０，６２９号は、金型内に複数の管を組込み、それ
らの管にスチームなどの加熱流体を通すことによって金
ｍを加熱することｔ教示している。又、スラッジ注型法
においては、そのような金型内組込み管に加熱液体を通
すことによって金ｍｔ加熱するととも知られている。そ
の場合、多数の管回路の各々に入口及び出口が設けられ
ているが、各回路には同じ流体が通され、同じ温度に加
熱される。

これらの従来技術による加熱方法の問題点の１つは、金
型全体が均一に加熱されるので、最終成形品において切
落されるトリム部分即ちウェイスト（無駄）部分があっ
ても、成形品全体かはは同じ厚さに形成されることであ
る。最終的に成形品から切除されるウェイスト部分は、
他の有用部分と同じ厚さを必要としないのに同じ厚さに
形成されてしまうので、それだけ材料が無駄になる。ス
ラッジ注型法において、成形物品の特定部分の厚さを厚
くするために金型の特定区域を他の区域より高い温度に
加熱することによって厚さを変える技術は、例えば米国
特許第２．５８８．５７１号などによって知られている
。同特許は、赤外線ランプによる加熱法を用いてブーツ
をスラッジ注型によって成形する方法を開示しておシ、
ブーツの特定部分の厚み會薄くシ、ブーツの底を厚くす
るために傘型の特定区域をランプの熱から遮蔽するとと
を轄示している。

本出願人の米国特許願第４７４８１０号（出願日１９８
４年１１月１１日）は、スラッジ注型法又は乾式成形法
によって成形される物品の肉厚を制御する手段として、
金型表面の近くに第１群及び第２群のダンパー付ガス吹
付ノズルを配置し、それらのダンパーを操作することに
よって金型表面の第１区域と第２区域の加熱温度を制御
することを開示している。

本発明は、第１組及び第２組のガス吹付ノズルと、ガス
加熱及び冷却システムを有する成形装置において、スラ
ッジ成形法によって成形される物品の肉厚を制御するべ
く金型裏面の第１及び第２区域の温度を制御するための
、各々液圧シリンダによ〕位置ぎめされる２つの薄板即
ち弁板を備えた弁装Ｗ、を提供する。第１組のガス吹付
ノズルは、成形物品の肉厚を厚くすべき部分に対応する
金型裏面の第１区域に近接して配置し、第２組のノズル
は、成形物品から切落される。従って、肉厚が薄くてよ
い部分に対応する金型裏面の第２区域（「ウェイスト区
域」と称する）に近接して配置する。成形工程の最初に
、プラスチゾルを金型表面に被覆し極く薄のプラスチゾ
ルコーチングを形成するために上記弁板ｔシリンダによ
って位置調整し、第１組及び＄２組のノズルに熱ガス管
供給し、金型裏面の＠１及び第２区域の温度を制御する
。この極く薄プラスチゾルコーチングは、金型の表面瑞
疵を修正するために被覆される。次いで、追加のプラス
チゾルを金型に注ぎ、金型表面の第１区域（金型裏面の
第１区域に対応する区域）だけのプラスチゾルをゲル化
させ、ゲル化層の厚みを増大させる。この目的のために
、上記弁板を位置ＮｙＭシ、第１組のノズルだけを通し
て熱ガスを吹付け、金型裏面の第１区域を４２区域より
高い温度にまで加熱し、金型表面の第１区域上のプラス
チゾルをゲル化させる。このような薄い弁板及び吹付加
熱及び冷却法の使用は、成形品のスクラップ又は切落し
部分の肉厚を、他の有用部分より薄くするために金型の
加ｆｉを選択的に制御する手段を備えた成形装置を安価
に製造することを可能にする。

上述した米国特許第５，７２８，４２９号は、金型を熱
ガスによって加熱し、冷却水によって冷却するようにし
たスラッジ成形法を開示しているが、金型のウェイスト
区域における材料の過度の無駄をａ避するために成形品
の肉厚を制御するように金型の各区域を選択的に加熱す
るべく第１組及び第２組のガス吹付ノズルを使用すると
いう本発明の着想は全く示唆されていない。又、本発明
におけるように、金型を収容する加熱・冷却箱を入口売
気室と戻夛充気室とに分割し、入口売気室からノズルを
通して吹付けられるガス流によって金型を加熱又は冷却
する熱風・冷風循環システムを用いることは示唆されて
いない。

上記米国特許第５，６８０，６２９号は、金型の温度を
制御するために金型裏面に近接して液体通路を設けるこ
とを開示しているが、本発明におけるように金型の第１
区域と第２区域を異る温度にするために第１組のガス吹
付ノズルと第２組のガス吹付ノズルを用いることを示唆
していない。

上記米国特許第２．５８８．５７１号に記載されている
ように、スラッジ成形法において加熱温度を変えること
によりゲル化層の厚みを変える技法は周知であるが、そ
れは赤外線加熱によって行われており、本発明における
ように、異る組のガス吹付ノズルを金型裏面に近接して
配置し、それらのノズルに順次に異る温度のガスを供給
するための制御手段ヲ設けることによって金型の裏面の
各区域を異る温度に加熱し、冷却するととの利点は従来
技術では全く認識されていなかった。

熱ガスを用いてプラスチック物品を成形するその他のい
ろいろな方法が米国特許第１５７８．０６６号、へ５９
０．４５５号、へ４９２．５０７号、３．４１４９１３
号及びＩｓ　８　Ｅｌ、４２９号に記載されているが、
本発明におけるように金型裏面に吹付けるガス噴流を制
御するために、流体圧シリンダによって操作される扁平
な弁板音用いることは教示されていない◇ 実施例の説明 第１〜５図を参照して本発明の金型組立体１０の構造を
説明する。第２図に示されるように、組立体１０は、金
型支持手段１４を軸線人−人の周シに回転自在に支持す
るための固定軸受台１２會備えている。金型支持手段１
４は、金型１６を受容して支持し、金型を加熱及び冷却
する金型加熱・冷却箱１５を備えている。金型１６は、
金型表面２０を画定する金型キャビティ１８１１（有し
ているＯ 薄肉プラスチック部品を成形するために金型表面即ち成
形面２０土へ分配するための適当な液状プラスチック材
又は乾燥ブ２スナック桐の供給源については、１９８４
年１１月１日に出願された本出願人の米国特許願第６５
７．８　Ｉ　０号に許しく説明されている。

第１図に明示されるように、金型１６は、その内面に液
状プラスチゾル又は乾燥プラスチックをゲル化させるた
めに加熱しなければならない金型表面即ち成形面２０を
有している。加熱・冷却箱１５内には、金型の成形面の
裏側である金型表面の第１成形区域２４の温度を制御す
るために第１組の空気吹付ノズル２２が該金型裏面の第
１区域２４に近接して配置されておシ、金型表面の第２
仕成形区域２８の温度を制御するために第２組の空気吹
付ノズル２６が第２区域２８に近接して配置されている
。又、金型裏面のウェイスト区域５１へ加熱ガス又は冷
却ガス（通常は空気）を吹付けるために第５組の空気吹
付ノズル２９が配置されている。ここで、「成形」区域
とは、金型表面の成形品成形区域に対応する金型表面の
区域をいう。「ウェイスト」区域とは、成形品から切落
され、廃棄される部分に対応する金型裏面の区域をいう
。

加熱・冷却箱１５内は、各ノズルへガスを送入する下側
の入口充気室５０と、各ノズルの噴口からのガスを収集
する上側の戻ル充気室５４とに分割されている。入口充
気室５０には、加熱ガス（熱風）又は冷却カス（冷風）
を供給するための入口流体導９ｊＳ６が接続されている
。導管３６にはシール５８ｆ：介して入口スリーブ３２
が嵌着されている。同様に、戻如売気室３４には出口流
体導管４０が接続され、該導管にはシールを介して出口
スリーブが嵌着されている。入口導１ｉ４ｓ６及び中口
導管４０は、上記米国特許願第６４５７，８１０号に詳
述されているよりなｗｆ４節ダンパー弁を介して熱風・
冷風システム４２に接続されている。

作動サイクルにおいて所要の昇温速度及び金型温度を得
るためには、ノズルから噴出するガス流と金型裏面２４
．２８との間に一定の条件が存在しなけれにならない。

ガスを電鋳金型の裏面に均一なパターンで衝突させる（
吹付ける）ことによって対流熱伝達率が得られる。この
パターンから得られる対流熱伝達率は、金型面全体に亘
って比較的均一であるから、均一な加熱又は冷却全行う
ことができる。

金型表面の各区域を選択的に加熱又は冷却するように胸
部することができる主たる可変要因は、空気の流量、空
気の温度、ノズルの径、各ノズル間の間隔、および各ノ
ズルの噴口の金型裏面２４．２Ｂ、５１までの距離であ
る。一実施例においては、加熱又は冷却空気を金型裏面
上で短い経路に沿って拡散させて熱伝達率全島くするよ
うな態様で空気噴流を金型表面に吹付けるように計算さ
れた直径及び長さを有する円筒形鋼管がノズルとして用
いられる。

′４１−５図の実施例においては２プレート麺弁装ｆＩ
Ｉｔ４４によって２帯域別加熱・冷却制御が行われる。

弁装［４４は、ノズル２２ｉ受容する３６１群の開口４
８と、ノズル２６を受容する第２群の開口５０とを備え
た売気室仕切板４６と、第１弁部材として仕切板４６の
下に重ねられた熱容量の小さい第１薄板即ち弁板５２と
、第２弁部材として第１薄板５２の下に重ねられた第２
薄板即ち弁板５６とから成っている。第１薄板５２は、
ノズル２２．２４の開閉を制御するだめの第１組の互い
に離隔した穴５４を有し、第２薄板５６は、各ノズル２
２．２６への開口と整合する位置と整合しない位置の間
で選択的に移動される第２組の穴５Ｂを有している。

各板５２．５４は、緊張状態に保持されるように後述す
る態様で引張）動作によって制御位置へ移動されるよう
になされておシ、それによって板が圧縮座屈することが
ないようになされている。

詳述すれば、板５２０両側にそれぞれ駆動軸６０．６２
が連結されておシ、各駆動軸６０．６２は、それぞれ、
箱１５の側壁４Ｂ、７０に固定された流体圧式駆動シリ
ンダ６４．６４に連結されている。同様に、板５６０両
側にはそれぞれ駆動軸７２．７４が連結されておシ、各
駆動軸７２．７４は、それぞれ箱１５の側［４８，７０
に固定された流体正式駆動シリンダ７６．７８に連結さ
れている。これらのシリンダを選択的に動作させるりと
により板５２を２つの位置のうちのどちらかに位置づけ
し、それによって第５〜７図に示される５つの加熱段階
を設定することができる。板５ぞと５６とは平行に摺動
自在に配置されてお如、充気室５０内の静圧によりノズ
ル２２．２６．２９の下方開口にびったシ圧接される。

第５図は、板５２．５６をゲル化のための第１加熱段階
に位置づけしたところを示す。このモードでは、熱風は
、金型表面の仕上げ区域２４．２８へのみ差向けられる
。ウェイスト区域５１向けのノズル２９の下方開口は、
板５２の穴無し部分によ？て閉鎖されている。従って、
成形材料である金型内のビニルプラスチゾルは、金型の
裏面区域Ｓ１に対応する成形面上では比較的薄いゲル化
層しか形成されないが、金型裏面の成形区域２４．２８
に対応する金型表面の成形区域上ではより厚いゲル化層
が形成される。

第６図は、成形材料を「融合」（又は「冷却」）するた
めに熱風（又は冷風）を金型の全裏面に吹付けるように
２つの板５２と５６管整合させた状態を示す。この第２
加熱段階は、板５２を第５図の位置からノズルの心間距
離に等しい距離だけ左方へ移動させることによって設定
される。

「ウェイスト」区域５１は、第１加熱段階で加熱されて
いないので、第２加熱段階で加熱された後も成形区域２
４．２８より温度が低く、融合温度に達しない。第７図
は、板５′６を第６図の位置から左方へ割出すことによ
って「成形」区域２４．２Ｂへの熱Ｘを遮断し、「ウェ
イスト」区域３１のみへ熱風を吹付けるようにした第３
加熱段階を示す。これによってウェイスト区域を「融合
」温度にまで加熱する。

「冷却」が必要とされるときは、板５６を第７図の位置
から右方へ戻し、すべてのノズルが充気室３０に連通し
冷風を金型裏面へ吹付けるようにする。

上述の弁動作は、ノズルの内径の２倍よル僅かに長いノ
ズルの心間距離に相当する距離だけ弁を移動させること
によって行われる。

このような２プレート型弁装置ｎ用いて３つの異る区域
を加熱することもできる。その場合、第８〜１０図に示
されるように弁板５２ａ１５６ａの穴のパターンを変更
し、例えはウェルドラインやビードなどの重要な区域に
対してより高いゲル化用温度を与えるようにすることが
できる。

第８図に示されるように、最も厚いゲル化層を必要とす
る「ビード」区域を加熱するために、最初に２つの板５
２＆％　５６＆’を左方へ位置づけし、ノズル２６ａｋ
通して熱風をビード区域へ吹付ける。次いで、第９図に
示されるように、２つのプレー）５２ａ、５６ａｔ”右
方へ移動させ、ノズル２６ａに加えて成形区域のための
ノズル２２ｍへも熱風を通す。最後に、第１０図に示さ
れるように板５２ａｌｉ左方へ戻し、「融合」、次いで
「冷却」を行うために熱風を、次に冷風を３つの区域全
部へ吹付けることができるようにする。

第１１〜１．４図は、２プレート型弁装置の２つの板５
２ｂ、５４ｂの穴パターンを変えることによって得られ
る更に別の制御態様を示す。この実施例では、各板の大
数を多くしであるので、板の単位面積当シの開口率が高
く、従って板の総熱容量が少い。又、成形製品のビード
区域へ追加の熱を与える別の温度制御手段を提供する。

「熱賽量が少い」ということは、弁装置への又、弁装置
からの熱流が金型自体の加熱及び冷却操作にほとんど影
響を及ばさないことを意味する。

最初は、第１加熱段階として弁板５２ｂ、５４ｂを左方
へ位置づけし、熱風をノズル２６ｂ′を通してビード区
域のみへ吹付け、ビード区域に第１ゲル化層を形成する
。次に、第２加熱段階として第１２図に示されるように
弁板５２ｂを右方へ移動させ、ビード区域用ノズル２６
ｂ及び成形区域用ノズル２２ｂの両方を開放する。この
段階では、ビード区域に追加のゲル化層が形成され、成
形区域にもゲル化層が形成される。

第１３図に示される第３制御段階では、弁板５２ｂを右
方位置に残したまま、弁板５６ｂｔ右方へ移動させてす
べてのノズルを開放し、融合又は冷却のために金型の全
区域を均一な温度に加熱又は冷却することができるより
にする。

第１４図に示された第４制御段階では、弁板５ｂ５２ｂ
ｉ第１１図に示される出発位置へ戻し、必要ならば、ウ
ェイスト区域及びビード区域へ追加の熱を与えることが
できるようにする。

発明の効果 以上の説明から分るように、本発明によれば、成形後切
落される成形品のウェイスト部分を最終仕上が夛成形品
の有効使用部分と同じ厚さとせず、薄い層として形成す
るととによって、多量のプラスチゾル（成形材料）を再
使用のために再循環することを可能にし、それによって
材料費を大幅に節約することを可能にする。

４、　　０　　　な 第１図は本発明による成形装置の概略断面図、第２図は
第１図の線２−２の方向に沿ってみた断面図、第５図は
＃１１図の矢印Ｓ−Ｓの方向にみた部分底面図、第４図
は第１図の装置の金型の裏面からみた透視図、第５〜７
図は第１図の成形装置に組入れられた本発明の２プレ一
ト式弁装置のそれぞれ異る作動位置を示す概略断面図、
第８〜１０図は５つの加熱区域を含む２プレ一ト式弁装
置のそれぞれ異る作動位ｔ’を示す概略断面図、第１１
〜１４図は３つの加熱区域と４つの加熱段階を有する２
プレ一ト式弁装置のそれぞれ異る作動位置を示す概略断
面図である。

１０：成形装置 １５：加熱・冷却箱 １６：金型　′ ２０：金型表面（成形面） ２２；第１組のガス吹付ノズル ２４＝金型裏面の第１（成形）区域 ２６　菖第２組のガス吹付ノズル ２８：金型裏面の第２（成形）区域 ２９；第３組のガス吹付ノズル ３０オ入ロ売気室 ３１；金型裏面のウェイスト区域 ３４１戻シ充気室 ４４：２プレート型弁装置 ４６：充気室仕切板 ４８：第１組の開口 ５０：第２組の開口 ５２：薄板（第１弁板） ５４：穴 ５６：薄板（第２弁板） ５８：穴 ６０．６２：駆動軸 ６４．６６：流体圧式駆動シリンダ 手続補正書 昭和６１年１２月１５日 特許庁長官　黒　１）明　雄　殿 事件の表示　昭和６１年　特願第２４５６５４　　号発
明の名称　成形装置 補正をする者

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）熱融合性プラスチゾルから物品を成形するための成
   形装置において、 金型表面と金型裏面を有する金型と、第１組及び第２組
   の開口を有する充気室仕切板と、各々該仕切板の第１組
   及び第２組の開口にそれぞれ受容された入口端を有する
   第１組及び第２組のガス吹付ノズルと、該ノズルを通し
   てのガスの流れを制御するための滑り弁装置とから成り
   、第１組のノズルは、金型裏面の第１区域の温度を制御
   するために該第１区域に対しそれを横切る方向の複数の
   短い流れ経路に沿つて熱ガス流を吹付けるために金型裏
   面の第１区域に近接して配置された噴口を有し、第２組
   のノズルは、金型裏面の第２区域の温度を制御するため
   に該第２区域に対しそれを横切る方向の複数の短い流れ
   経路に沿つて熱ガス流を吹付けるために金型裏面の第２
   区域に近接して配置された噴口を有し、前記弁装置は、
   前記第１区域の温度を、前記熱融合性プラスチゾルの相
   当な厚さの層をゲル化させるのに必要な温度より低い不
   ゲル化温度に維持し、第２区域をそれに対応する金型表
   面の成形区域上のプラスチゾルをゲル化させるために第
   １区域より高い温度にまで加熱するべく第１組及び第２
   組のガス吹付ノズルを通してのガスの流れを制御するた
   めにそれらのノズルの入口端と選択的に整合するそれぞ
   れ第１組及び第２組の穴を有する第１及び第２薄板を備
   えており、該第１及び第２薄板は、金型裏面の全区域を
   均一な融合温度にまで加熱するか、又は、融合し完成し
   た物品を金型から取出すために金型裏面の全区域を均一
   な冷却温度に冷却するために融合段階中又は冷却段階中
   第１組及び第２組のすべてのノズルを通して加熱ガス又
   は冷却ガスを吹付ける第２作動位置に保持されるように
   なされたことを特徴とする成形装置。 ２）前記第１及び第２薄板の各々を選択的に整合させる
   ための手段は、各薄板の両端にそれぞれ連結された駆動
   軸と、該各駆動軸に連結された駆動シリンダとから成り
   、各薄板に引張力を加えることによつて各薄板を互いに
   反対方向に往復動させるようになされている特許請求の
   範囲第１項記載の成形装置。 ３）前記ノズルの入口端と薄板の穴とは、ゲル化段階位
   置においてはノズルからのガス流を金型表面の成形区域
   に対応する金型裏面の区域にのみ差向けるように整合さ
   れ、一方の薄板は金型表面の該成形区域上においてのみ
   プラスチゾルがゲル化するように金型表面のウェイスト
   区域に対応する金型裏面のウェイスト区域へのガス流を
   遮断するようになされ、第１及び第２薄板は、金型裏面
   の全区域を均一な融合温度にまで加熱するか、又は、融
   合し完成した物品を金型から取出すために金型裏面の全
   区域を均一な冷却温度に冷却するために融合段階中又は
   冷却段階中第１組及び第２組のすべてのノズルを通して
   加熱ガス又は冷却ガスを吹付ける第２作動位置に保持さ
   れるようになされている特許請求の範囲第１項記載の成
   形装置。 ４）前記充気室仕切板は、成形物品にプラスチゾルのビ
   ードが形成されるように金型裏面の第３区域に加熱ガス
   又は冷却ガスを吹付けるための第３組のガス吹付ノズル
   を受容する第３組の開口を有し、前記第１及び第２薄板
   の前記穴は、成形工程の最初に成形物品に盛上りビード
   を形成すべくゲル化層を形成するために金型裏面の第３
   区域をゲル化温度に加熱するように第３組のノズル以外
   のすべてのノズルを通してのガス流を閉鎖するように配
   列されている特許請求の範囲第１項記載の成形装置。 ５）前記第１及び第２薄板のうちの一方の薄板の２つの
   ノズル位置を除くすべてのノズル位置に対応する穴をノ
   ズルの直径に等しい間隔を置いて配置することによつて
   該滑り弁装置の熱容量が小さくされている特許請求の範
   囲第５項記載の成形装置。