JPS63297027A - 熱可塑性樹脂の二段連続成形装置 - 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、唯一度の熱可塑化によって合成樹脂原料を熱
軟化素材に工大成形し、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方法並びにその装置に関する。

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
ることによって、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。従って、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
は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、前述した締め付は代をトリ
ミング加工して仕上げを行っている。

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′ｉｙ
Ｊ物成形中成形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板であり、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は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、真空成形にあたっては、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・アンプにつなが
り、全体的にみて経済性が悪いという問題があった。

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
コーナ一部分で肉厚が薄くなったり、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っ
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、それによって
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方法並びにその装置を提供する
ことにある。

［問題点を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、熱
可塑化した合成樹脂を圧入により二次成形可能な熱軟化
素材に成形し、そのまま引き続いて加圧もしくは真空ま
たは圧空で所定形状に成形する熱可塑性樹脂の二段連続
成形方法およびそれに用いる成形装置の２発明から構成
される。

第１番目の発明は、熱可塑化した樹脂を側面型締した成
形割型に圧入して二次成形可能な熱軟化素材を成形し、
側面型締部材の開放により該熱軟化素材を下割型に装着
したまま開き、引き続いて二次成形位置に移送し、前記
下割型に装着した熱軟化素材を二次成形型で閉じ、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方法である。

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、二以上の成形法の組み合わせでも
よい。

また第２番目の発明は、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の熱軟化素材用成形割
型と、該別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
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、開い
た下割型を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
二次成形型を備えていることを特徴とする熱可塑性樹脂
の二段連続成形装置である。

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ってもよいが、場合によっ
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って内装型を交
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って、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。従って本発明
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って側方から
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
って現れる。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。これによって割型を
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
うことによって成形平面積の大きい熱軟化素材であって
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、上側壁から離
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。ここでは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って得られたも
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。

また二段連続成形方法であるから、−炭熱可塑化するだ
けでよく、真空成形や圧空成形に際して別途加熱ヒータ
等を設ける必要もなく、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、それらは型締ボックス１８内に設躍される。この
型締ボックス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と眼合し、
油圧シリンダなどからなる上下動手段３６により昇降自
在となっている。

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
チャンバー４２の押出し路４３が設けられ、該押出しチ
ャンバー４２は押出機４４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゜２６が特に
側面型締機構によって型締される。

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となっている。そしてそれら凸状嵌合部５
４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、型締ボック
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によっ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３０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および真空ボックス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１１００１ｍｍ、鍔幅３５ｍ＋＋＋、鍔厚
５ｍｅｉ、高さ４００ＩｌＩＩ１１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５肩閣。

外径１１０６ｍｍの円板状であり、その成形重量は約５
ｋｇ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３０００　ｔであり、それが割型１６
，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によって昇降盤２８に取り付けられてし
入る割型２６は上下動し、固定側の割型１６と組み合わ
されて開閉動作が行われる。

この昇降盤２８は摺動台３４内のガイドによって横振れ
することなく上下のみに摺動し、その必要ストローク分
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２日、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、これによって四方向側
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５５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３
８から高圧力で熱可塑化した樹脂を圧入する。押出機４
４において温度約２００℃で熱可塑化したＡＢＳ樹脂は
、押出しチャンバー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を通って成形割型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って両割型１６，
２６が開こうとする向きく上下方向）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によって与えることで、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５ｋ
ｇを上側壁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４５で押し込んで割型内を
満たし塞ぐ。これによっ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
側壁１６から離型し下側層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
によって昇降盤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
た下側層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７
０に設けた真空ボックス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ｖＩ型２Ｇ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６次に下側層２６の内装型４６に設けら
れている逆止弁４８と空気路５０を通って空気を吹き込
み、第６図に示されているように熱軟化素材８０を徐々
に膨らませて下側層２６から離型させる。そして真空タ
ンク（図示せず）のパルプを開き真空ボックス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式
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
側層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、真空ボッ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っても２分３０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６
６から分離した使用済みの下側層２６が移動枠３１に乗
って横移送手段６４の動作で元の位置に戻り、上下動手
段３６で上昇して型締ボックス１８の上側壁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ャンバー４２に供給しである樹脂
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側
層温度が１３０℃程度に保たれていればよく、この下側
層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
分な締め付は代がいらずトリミング等の後加工を必要と
しない。従っ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４６は成形面４７が四角形状で、その中に四
角帯状に４７４が形成され、中央に逆止弁４日が取り付
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一部の肉厚が薄
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、下側型自体が金型とし
ての機能も有するような一体構造のものであってもよい
、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−炭熱可塑化しただけ
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ったことが必要
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、それに伴って成形平面
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
とは異なり締め付は代を必要とせず、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正大成形し、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−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、４４・・
・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・・・真空ボックス
、８０・・・熱軟化素材。 第２図 第３図 第４図 第７図 第８図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、熱可塑化した樹脂を側面型締した成形割型に圧入し
   て二次成形可能な熱軟化素材を成形し、側面型締部材の
   開放により該熱軟化素材を下割型に装着したまま開き、
   引き続いて二次成形位置に移送し、前記下割型に装着し
   た熱軟化素材を二次成形型で閉じ、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
   段連続成形方法。 ２、上側の固定盤と下側の昇降盤とにそれぞれ取り付け
   られ開閉自在の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、開いた下割型を二次成形
   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て
   いることを特徴とする熱可塑性樹脂の二段連続成形装置
   。