JPS63309408A

JPS63309408A - 加熱成形用型装置

Info

Publication number: JPS63309408A
Application number: JP14629887A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Inoue; 潔井上
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1987-06-12
Filing date: 1987-06-12
Publication date: 1988-12-16

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、樹脂の加熱、加圧成形用の型装置て、その型
装置か主として樹脂粉体あるいはこれに金属やセラミッ
クス等の粉体を混入して成形された加熱成形用型装置に
係り、特に誘導加熱コイルの取付は構造に関する。

（従来の技術）樹脂粉体あるいはこれに金属粉末、セラミックス粉末、
あるいは強化繊維等を混入した合成樹脂を加熱により加
熱し射出またはプレス成形する従来の加熱成形装置は、
雌雄の型を金属金型材から放電加工あるいは機械加工に
より形成し、使用に際してヒータ加熱または誘導加熱に
より所定温度に加熱制御して使用するようにしている。

しかし、この従来の成形用型装置は、製作に長時間を用
し、量産に不向きであるという問題点かある。

そこで、本発明者等は、比較的低温使用の型ではあるか
、耐熱性樹脂粉末に金属粉末等を混入して加熱、加圧成
形した型装置を開発している。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、耐熱性樹脂粉末に前記金属粉末等を混入し加
熱、加圧成形した型装置において、型の成形、保形およ
び加熱機俺の面で優れた誘導加熱コイルの取付は構造を
有する加熱成形装置を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段）この目的を達成するため、本発明においては、誘導加熱
コイルを型材用ｌＩＹ＋＃熱性樹脂により一体に成形し
て成形用樹脂製型に埋設したことを特徴とする。

（実施例）以下本発明の一実施例を図面により説明する。

第１図は本発明による加熱成形用型装置の一実施例であ
り、ｌは製品成形面となる凹部３を有する雌型、２は回
しく凸部４を有する雄型であり、これら雌雄の型１．２
を図示のように組合わせた状ｉ、＋において、両者間に
樹脂粉体、あるいはこれにセラミックス、金属等の粉体
や繊維、ホイスカ等を混入した成形材？充填するキャビ
ティ５か形成される。誘導加熱コイル６．７は、第２図
に示すように、予め耐熱性樹脂８，９により一体に円筒
状に加熱、加圧成形されたものであり、これらのコイル
６．７は、雌雄の型１．２内に埋設されている。また、
誘導加熱コイル６．７を一体に成形した樹脂８，９の内
壁には、フェライト等の透磁率（ル）の大きい筒状の感
温用磁性材１６か一体に固着されている。ｌＯはこれら
の誘導加熱コイル６．７に高周波電流を流して型１．２
を誘導作用により加熱する電源である。前記誘導加熱コ
イル６．７およびこれらのコイルに接続される電線１１
．１２は管状ななし、水タンク１３からポンプ１４によ
りハルツ１５を介して冷却水か供給されるように構成さ
れている。

雌雄の型１．２は、導電性材料でなる金属等の粉末を樹
脂中に含ませて成形したちのてあり、必要に応じて、強
化材として、セラミックスや硬度の高い金属の粉体また
は繊維、ホイスカか混入され、また、伝熱性を向上させ
るために、銅等の熱伝導度の高い金属粉末か混入される
。

型１，２および誘導加熱コイル６．７の成形に使用され
る樹脂としては、耐熱性の高いものか使用される。例え
ば、イミド系、フェノール系、エポキシ系、ポリフェニ
レン系、サルファイドシリコン系、セルロースプロピオ
ネート系、フェノールホルムアルデヒド系、ポリアミノ
ビスマレイミド系、ＰＥＥＫ系のものか用いられる。

また、誘導加熱コイル６．７を成形した樹脂８．９の内
壁に設けられる感温用磁性材としては、例えばＭｎ−Ｚ
ｎ系、Ｍ　ｎ　−Ｚ　ｎ系、Ｎｉ−Ｚｎ系フェライト、
！ｌ磁合金、アモルファス磁性材か用いられる。

また、金属としては、黄銅や一部の鋼等を用いることか
できるか、アルミニウムあるいは銅を用いた場合には、
これらか熱伝導率か高いため、加熱、冷却か比較的容易
で、成形時の熱量か周囲の粉体に伝達されやすく、均一
な温度で加熱される。また、鉄、ニッケル、コバルト等
の磁性材を用いることかできる。

さらに強度を向トさせるために混入されるセラミックス
は、Ｗ　Ｃ、Ｗ　２　Ｃ、Ｓ　ｉ　Ｃ、Ｔ　ｉ　Ｃ１Ｔ
　ａ　Ｃ、Ｂ　ａ　Ｃ等の炭化物、ＳｉＯ２，ＡＭ２０
、、ＭｇＯ，ＺｒＯ２等の酸化物、ＳｉＮ、、ＢＮ、Ｔ
ｉＮ、ＴａＮ、ＡｆＬＮ、ＺｒＮ、ＶＮ、ＮｂＮ等の窒
化物等が用いられる。また、強化材としては、ガラスも
しくは炭素あるいはアラミド等の繊維やホイスカも用い
られる。

第３図は前記雌型１を成形している状態を示す。第３図
に示すように、型枠１７内に、型枠１７内の底面と誘導
加熱コイル６の成形体との間の間隔を設定する筒形リン
グ状のスペーサ１Ｂ、および型枠１７内の側面と誘導加
熱コイル６の成形体側面との間の間隔を設定する平板リ
ング状のスペーサ１９を介して誘導加熱コイル６の成形
体をセットする。この時、誘導加熱コイル６に接続され
る電線２２は型枠１７の外部に引き出しておく。

そして、樹脂粉末と、金属またはおよびセラミックス粉
体と、補強材としてのガラスもしくは炭素あるいはアラ
ミド等のｍｍ−とを混合した型材ｌａを入れ、前記四部
３に対応した凸部２０を有する雄型２１を用いて０．１
　ｔ／ｃｍ２〜３ｔ／九２程度に加圧し、誘導加熱コイ
ル６に１ｏｋＨｚ〜１０Ｍｔ（ｚ程度の高周波電流を流
して加熱し成形する。なお、この場合誘導加熱コイル６
と別のコイルに高周波電流を流したり、あるいは電熱式
加熱装置を用いて加熱することもてきる。

このようにして、予め成形されている誘導加熱コイル６
（７も同様）を用いることにより、誘導加熱コイル６の
位置の設定が容易に行なわれ、また、加圧状態において
も、形を保持することができる。

このようにして製作された型装置は、第１図に示すよう
に、雌雄の型１．２間のキャビティ５内に製品となる樹
脂粉末単独あるいはさらに金属、セラミックス、または
強化繊維の全部あるいは一部を混入した成形材を、図示
のような保圧ビン２４を有するシリンダ式注入装匠２３
等により注入し、加圧した状態で誘導加熱コイル６．７
に通電して型１．２内の強磁性材でなる導電材にうず電
流を流すと共に、ヒステリシス損を生じさせることによ
り、発熱させて成形材を成形する。

なお、型１．２中に強磁性材である鉄等を混入している
場合には、銅やアルミニウムに比較して、ヒステリシス
損による発熱が温度上昇に寄与しうるから、うず電流の
みのアルミニウムや銅の場合に比較して温度上昇か急激
に用なわれる。

また、鉄の場合には、電気抵抗か大であるからジュール
熱の発生量か大となることも温度上昇上有効である。

第４図は前記感温用磁性材１６を用いた高周波電源ｌＯ
の制御回路であり、誘導加熱コイル６に流れる電流を検
出する電流検出器２３による電流値Ａ、か基準値Ａ。よ
りを越えた場合には、比較器２４の出力によりスイッチ
２５を開いてコイル６゜７への通電を停止するものであ
る。すなわち、この回路は、例えばＭ　ｎ　−Ｚ　ｎ系
フェライトでなる感温用磁性材１６は、透磁率が１００
°Ｃて５，０００．１５０℃で４，２００．２００℃で
３．　１００．３００℃で１，０００のように変化する
ため、誘導加熱コイル６に流れる電流も温度上昇に伴な
って増加するため、設定温度に対応した電流の基準値Ａ
Ｏを予め設定しておき、基準値に対応した電流を超えた
場合には通電を停止することにより、加熱温度が所定値
に保持されるようにしだものである。

また、成形中、あるいはさらに成形後、ポンプ１４によ
り誘導加熱コイル６．７に冷却水を流すことにより、成
形品および型１．２を冷却する。

なお、誘導加熱コイル６．７はいずれか一方の型１．２
のみに設けてもよいが、双方に設けることにより、加熱
時間を短縮できる。

前記型１．２に強磁性材粉体を混入する場合は、その含
有率（体積含有率−以下同じ）は、発熱効果を上げる上
で１０％〜８０％（好ましくは５０％〜７５％）とし、
他の金属を加える場合は、金属の総量が８０％を越えな
いような含有率とする。また、セラミックスは、金属等
の他の混合物の圧縮強度とその含有率に応じて、また熱
伝導率を考慮して含有率が０％〜５０％の範囲で決定さ
れる。また、ガラス繊維やホイスカ等の補強材は０％〜
１０％、結合材としての樹脂は１５％〜４０％とし、樹
脂の含有率を：ＪＪ節することにより、型１．２全体の
熱伝達率を０．５〜３Ｊ／Ｃ１１２・Ｓ−にの範囲で任
意に設定てきるようにする。

また、金属、樹脂あるいはセラミックスの粒径としては
、Ｉｇｍ〜３０ｇｍ程度のものか用いられ、繊維を加え
る場合には、ｌｌ−１Ｏｐφ×１０〜５０ｕＬｍφ程度
のものが用いられる。

−・例として、銅を３０％、イミド樹脂を３０％、Ａ交
、０３を３０％、ガラス繊維をｌＯ％混合した外径８ｃ
ｍの製品型１．２を用い、コイル６．７をそれぞれ８，
３回巻装したものに５０ｋＨｚ、１２Ａの電流を流した
場合、通電開始から３分後の温度は５５℃にとどまった
。一方、銅を２０％、イミド樹脂を３０％、Ａｌｚ０３
を２０％、ガラスＨ／Ａｌａを５％とし、平均粒径１５
ｇｍの鉄を２５％混入した場合には、通電開始から５分
後の温度を２５０°Ｃにすることができた。

なお、雌雄の型１．２に誘導加熱の高周波電流等を流す
のみてなく、高周波電源以外の電源により直流あるいは
交流電流を流して型１．２を加熱する等、別の加熱手段
を併用する構成も採用できる。また、雌雄の型１，２の
いずれか一方のみに誘導コイルを設けた場合にも一応の
目的が達成される。

（発明の効果）以上述べたように、本発明の型装置は、誘導加熱コイル
を型材用耐熱性樹脂により一体に成形して成形用樹脂製
型に埋設したので、誘導加熱コイルをそのまま型の中に
セットして成形する場合に比較し１位置決めが容易であ
り、成形作業が容易に行なえ、また、加熱成形時に樹脂
により誘導加熱コイルの保形かなされ、誘導加熱コイル
位置や形のずれによる加熱機能の低下か生じるおそれか
ない。また、型内に誘導加熱コイルが内蔵されているの
て、型内に導電材を入れて誘導作用により加熱する場合
には、従来のように誘導加熱コイルを型の外周に設ける
場合に比較して、磁束か磁性材に有効に作用し、加熱性
能の良い型装置か提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による型装置の一実施例を示す構成図、
第２図は該実施例の要部を示す断面図、第３図は該実施
例の型の製造方法を説明する断面図、第４図は該実施例
の電源制御回路を示す回路図である。

Claims

【特許請求の範囲】１、誘導加熱コイルを型材用耐熱性樹脂により一体に成
形して成形用樹脂製型に埋設したことを特徴とする加熱
成形用型装置。２、前記成形用型に、感温用磁性体を挿入したことを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の加熱成形用型装置
。３、前記誘導加熱コイルが中空コイルでなり、該中空コ
イル中に冷却媒体を流す装置を備えたことを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載の加熱成形用型装置。