JP3281420B2 - 樹脂成形品の製造方法及び製造装置 - Google Patents
樹脂成形品の製造方法及び製造装置Info
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Description
り樹脂成形品を製造する製造方法及び製造装置に関す
る。
装部品はブロー成形等による樹脂成形品で作ると、安価
にかつ大量に提供できるものであるが、これらの部品は
外装部品なるが故に、表面の良質な平滑性及び塗装性な
どが要求される。この要求に応えるには、転寫性良好な
成形品製造のための成形型及びその温度調節装置が必要
となる。
を示す。(SAEペーパ880359参照)。図4にお
いて、1は高温用温調器、2は低温用温調器、3は成形
型(金型)である。成形型3は薄肉で、液体(オイル)
の循環用流路を沢山備えたアルミニウム製の合せ型で、
型の合わせ部空間、即ちキャビティにパリソンを供給
し、これをブロー成形により成形して、スポイラを製造
するものである。成形型3には高温用温調器1から高温
の液体が供給されるので、型表面がパリソン樹脂の溶融
温度に近い高温となり、樹脂がその可塑性により型表面
に馴染み、転寫性良好な成形品ができる。成形後は、低
温用温調器2から成形型3に低温の液体が供給されるの
で、型温度が低下し、成形品が硬化(ガラス化)し、よ
って変形なしに型から取出すことができるものである。
概略図を示す。図5において、3は金型、4はクーリン
グタワー、5は温調器である。このものは、金型3の温
度が低い場合は、クーリングタワー4の液体を温調器5
の加熱されたヒータを通して通路6から金型3に供給
し、又、金型3の温度が高い場合は、クーリングタワー
4の液体を温調器5の加熱されていないヒータを通して
通路6から金型3に供給して、金型3を絶えず、一定温
度に調節して、これにより転寫率を良好にならしめるも
のである。
従来のものは、いずれも成形品表面の型面転寫率の向上
を図ることができるものの、成形品を製造する際の成形
サイクルに時間がかかるという問題点があった。
2個であるため、高温から低温への冷却、又低温から高
温への加熱に時間を要し、結局、製品製造の1サイクル
に時間がかかる問題点があるものであり、又、後者は、
転寫温度を一定に調節するのに、有効な装置を開示する
のみで、型の熱サイクルについては全く開示してないた
め、やはり、製品製造のサイクルに問題点があるもので
あった。
時間がかからず、かつ、転寫率の向上に寄与できる樹脂
成形品の製造方法及び製造装置を提供することにより、
前記問題点を解決することを目的としている。
達成するため、請求項1は、成形型に高温の液体を供給
して前記成形型を高温に上昇させる第1工程と、前記成
形型のキャビティ内に所定量の樹脂を供給する第2工程
と、前記成形型を高温に保持した状態で内部の前記樹脂
に成形のための圧力を加えて成形型のキャビティ面に沿
った形状に成形する第3工程と、前記成形型への高温の
液体の供給を停止し成形型の温度が略中温に低下するま
で低温の液体の供給を行う第4工程と、前記成形型への
低温の液体の供給を停止し樹脂成形品の温度が中温度に
低下するまで中温の液体の供給を行なう第5工程と、前
記成形型から成形品を取出す第6工程とを含み、これら
の工程を1サイクルとして成形品を得るようにしたもの
であり、請求項2は、高温の液体として沸点を超える温
度に加熱した液体を沸騰しない圧力を保って供給する請
求項1記載のものであり、請求項3は液体の流路を有す
る成形型と、該成形型に高温の液体を供給する高温用温
調器と、前記成形型に中温の液体を供給する中温用温調
器と、前記成形型に低温の液体を供給する低温用温調器
と、前記成形型及び各温調器を実質的に独立して接続し
前記液体の流路を形成する管と、該管における前記液体
の流通方向を制御する弁装置と、前記各温調器及び弁装
置を制御するコントロールボックスとを備えてなるもの
であり、請求項4は、前記高温用温調器と中温用温調器
は夫々に、前記成形型をバイパスし送液用管と返液用管
とを短絡するバイパス管及び弁装置を有し、前記成形型
への前記液体の供給時は前記弁装置を実質的に閉じるよ
うにしたものである。
を用いて加熱した液体を沸騰させずに供給した成形型を
高温及び中温に制御調節するので、加熱及び急冷が効率
的に行なえその時間が短かくなり、結局1サイクルの時
間を短縮できる。即ち、高温温調器で成形型を高温に
し、加工後、低温温調器で急冷して成形型の温度が略中
温になったところで、中温温調器により樹脂成形品の温
度が中温になるまで温調制御する。これにより、低温温
調器での急冷による温度のバラツキが調節され、かつ、
加熱、急冷の時間が短かくなるため、1サイクルのトー
タル時間も短縮でき、よって、次の製造サイクルに直ち
に移行できる。
スが備えられているため、液体の流通開始及び停止時の
ハンマリングを防止でき配管系の支障を生じない。
説明する。まず、図1(a)のブロック概念図により構
成を説明する。図1(a)において、11は50リット
ルアクリルタンク(容器)を有する高温用温調器(T
H)、12は20リットルタンク(容器)を有する中温
用温調器(TM)、13は低温用温調器(ポンプでもよ
い)(TL)で、これらは、夫々、容器中にヒータ、冷
却器(熱交換器)、温度センサ、ポンプを備え液体(例
えば水)をほぼ一定の高温、中温及び低温に調整(コン
トロール)するものである。なお、高温温調器(T
H)、中温温調器(TM)に備えつけているポンプは、
後述する配管流路の中で沸点(大気圧下)以上の温度に
加熱された液体が沸騰しない圧力以上を保って液体を供
給できるようになっている。但し、低温用温調器13
は、ここでは低温の液体として、後述する常温(環境温
度)の水道水、地下水などを使用でき、積極的に温度コ
ントロールしなくても済むので、熱交換器を有しない単
なるポンプでもよいものとしてある。10は自動車用ス
ポイラを樹脂で作るための成形型(金型))で、上型
(キャビティ型)10aと下型(コア型)10bとを合
わせることにより、使用樹脂が供給され所望の成形品と
してのスポイラが得られるキャビティ10Cを内部に有
する(図2参照)。そして成形型10にはこれを加熱、
又は冷却するための液体の流路(内容量4.5リットル
の往復路用配管)33,34を上下両型に有する。成形
型の流路33,34は、高温用温調器11とは送液用管
(配管)14と返液用管15により接続され、中温用温
調器12とは送液用管16と返液用管17により接続さ
れ、低温用ポンプ13とは送液用管18と返液用管19
により接続される。各管14,15,16,17,1
8,及び19には夫々切換用バルブV、V、V、
V,V及びVが設けられている。高温用温調器1
1及び中温用温調器12には、成形型をバイパスし、送
液用管14と返液用管15とを短絡するバイパス管20
及び、送液用管16と返液用管17とを短絡するバイパ
ス管21が設けられ、これらバイパス管20及び21に
は夫々、切換用バルブV及びVが設けられている。
(キャビティ型)10aに高温用として上型の温度を検
知する温度センサ23が設けられ、下型(コア型)10
bには下型の温度を検知する温度センサ24が設けら
れ、更に樹脂の温度(中、低温)を検知する温度センサ
25が設けられ、これらは配線30,31及び32によ
り、コントロールボックス22(図1(a)参照)に接
続されている。コントロールボックス22は各温調器1
1,12及び13とは配線26,27及び28により接
続され、又、各切換用バルブV、V、V、V、
V、V、V及びVとは配線29により接続され
ている。
線、温調液流路のうち、実線矢印が加熱時、点線矢印が
急冷(ポンプ13作動)時、1点鎖線矢印が冷却時のも
のを示す。
両型温用センサ23及び24はキャビティ面10dにな
るべく近く、かつ、キャビティ面10dに突出しない位
置がベストであるが、実際には加工上の制限があり、キ
ャビティ面(型表面)10dより2〜3mmのところに
するのが好ましい。又、樹脂用センサ25は、キャビテ
ィ面10dより突出して、パリソン(樹脂)10eの肉
厚の約半分位までとするのが好ましい。そして、その成
形品、ここでは自動車用スポイラの外表面とならない部
分、例えば車体取付部位となる裏側の部分とするのが好
ましい。
の温度の意味は、絶対的に決まっている温度をいうので
はなく、使用する樹脂により変わるものである。
れ、軟化して流動可能な温度、又は、特に好ましくは自
然状態では流動しないが、圧力4〜5kg/cm2 以上の力
を加えることにより流動可能な温度(転寫可能温度、軟
化点温度又は熱変形温度ともいえる)をいう。
に述べる低温よりは高い温度、具体的には、樹脂成形品
を型から取外したとき、自重で変形しない程度の温度を
いう。最後に、低温とは、中温より低い温度であり、作
業環境中の温度、クーリング水の温度又は常温例えば2
5℃のものをいう。尚、図1(a)では、低温用ポンプ
13の返液用管19にクーリングタワー35及び圧力調
整バルブ36を設け、成形型10で暖まった液体を圧力
調整したクーリング水として低温用ポンプ13に戻すよ
うにしている。
て説明する。図3は、樹脂のブロー成形加工時の熱サイ
クル印加状態及び1サイクル中の型温度、及び各切換バ
ルブV〜の作動状態を示す図である。ここで使用樹
脂は、PPE(ポリフェニレンエーテル)+PA(ポリ
アミド)のポリマーアロイである。上記樹脂に添加剤と
して繊維補強材及び充填材が入っている。
調節するための各温調器は、高温用温調器11は、液体
(水)をその沸点(100℃)以上、即ち前記樹脂の例
では、軟化点150℃以上の温度180℃に一定に保持
し、中温用温調器12は、水の温度を中温、即ち120
℃に一定に保持し、低温用ポンプ13は常温25℃に一
定に保持するものである。
る。
る。
は前サイクル終了時で型開きをしており、Vが開、V
は閉状態である。
を持たせる理由はVが同時に閉又は開になったと
きのハンマリング現象により配管系に支障が生ずること
を防止するためである。
器11から管14、V、金型10、V。管15を経
て、温調器11へと循環することにより両型10a,1
0bを昇温する。このとき、管14,15、金型10を
つなぐ配管流路内の水の圧力は、10〜15kg/cm2 程
度の圧力に保っておくことが好ましく、これにより配管
流路内で水が沸騰することがない。
クス22からの指令で、図示せざるブロー成形機のアキ
ュムレータを始動させてパリソン10eを降下させる。
場合は図示せざる油圧シリンダがコントロールボックス
22の指令で作動して行なわれる。
から突出作動してパリソン10bに穴を開け、パリソン
10b内に圧縮空気を吹き込む。
は膨張する。
成形型10のキャビティ面10dに接触する。
5〜7kg/cm2 で、パリソン10eはキャビティ面10
dに圧着状態で保たれている。
しているパリソン10eの表面は金型10からの熱が伝
達されているので、急速に冷却硬化することなく、軟化
状態を保っている。つまり、軟化している。
より、パリソン10eの外表面は、たれ流れるような温
度ではないが、前述の圧力下で流動し、キャビティ面1
0dの形状が忠実にパリソン表面に転寫される。以上の
項(1) 〜(13)が図3の、加熱、加工を含む加熱時Aの欄
に相当する。
を開にする。
より、所定の時間、水を、低温用ポンプ13から、管1
8、V、金型10、V、圧力調整バルブ36、クー
リングタワー35、管19を介してポンプ13へと循環
させ、パリソン10eの軟化点以下の温度(中温)ま
で、キャビティ型10a,コア型10b共に急速に冷却
する。以上の項(14)〜(18)が図3の急冷時Bの欄に相当
する。
より、所定の時間、水を中温用温調器12から、管1
6、弁、金型10、V、管17を介して温調器12
に循環させ、金型温度を軟化点以下の中温、即ち自重で
変形しない程度の温度に保持すると共に型内に成形品を
保圧保持する。この保圧、保温時間は、使用樹脂の特性
温度と型表面が転寫されるに要する時間によって決定さ
れる。この実施例では、図3の、冷却時(温調時)Cの
欄に示されるように、約3分であるが、現実的には実験
的に決められるのが一般的である。この温調により、急
冷時の型温度(中温)のバラツキΔTが調整によってな
くなり、一定の温度に保持されるものとなる。
開放してパリソン10e内の圧縮空気を大気圧にする。
せ、取出す。
熱、加工、急冷、冷却(保温)、離型及び取出しの1サ
イクルに要する時間が5分という短い時間で済み、更
に、加工時の温度を150℃の一定の高温に保持するこ
とにより転寫性を良好となすことができ、又、冷却(温
調)の温度を120℃の中温に保持することにより、成
形品の離型及び取出を変形なしに容易に行なうことがで
き、かつ、次サイクル時の加熱時間の短縮にもつなげる
ことができるものである。
は開閉弁として説明したが、VをV,V間で接続
し、VをV,V間で接続したときには(図1
(b)参照)これらは他の、例えば方向切換弁としても
差支えないものである。なお、このときは、V,V
,Vを同時に切替えることが必要である。
管20及び21とVを用いるものについて説明した
が、これらは、ハンマリングが起きないような別途のハ
ンマリング防止装置に代えてもよいものである。
形品を得るものについて説明したが、この発明は、これ
に限定されるものではなく、他の成形方法、例えば、射
出成形、コンプレッション成形などにも適用できるもの
である。
ば、樹脂成形品の成形サイクルを短縮し、かつ樹脂成形
品を転寫率良好に製造できるという効果が得られる。
ブロック概念図である。(b)は図1(a)の要部の他
の例の配管の部分図である。
る熱印加状態、型温度及び各切換バルブの作動状態を表
わす図である。
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項1】 成形型に高温の液体を供給して前記成形
型を高温に上昇させる第1工程と、前記成形型のキャビ
ティ内に所定量の樹脂を供給する第2工程と、前記成形
型を高温に保持した状態で内部の前記樹脂に成形のため
の圧力を加えて成形型のキャビティ面に沿った形状に成
形する第3工程と、前記成形型への高温の液体の供給を
停止し成形型の温度が略中温に低下するまで低温の液体
の供給を行う第4工程と、前記成形型への低温の液体の
供給を停止し樹脂成形品の温度が中温度に低下するまで
中温の液体の供給を行なう第5工程と、前記成形型から
成形品を取出す第6工程とを含み、これらの工程を1サ
イクルとして成形品を得る樹脂成形品の製造方法。 - 【請求項2】 高温の液体として、沸点を超える温度に
加熱した液体を沸騰しない圧力を保って供給する請求項
1記載の樹脂成形品の製造方法。 - 【請求項3】 液体の流路を有する成形型と、該成形型
に高温の液体を供給する高温用温調器と、前記成形型に
中温の液体を供給する中温用温調器と、前記成形型に低
温の液体を供給する低温用温調器と、前記成形型及び各
温調器を実質的に独立して接続し前記液体の流路を形成
する管と、該管における前記液体の流通方向を制御する
弁装置と、前記各温調器及び弁装置を制御するコントロ
ールボックスとを備えてなる樹脂成形品の製造装置。 - 【請求項4】 前記高温用温調器と中温用温調器は夫々
に、前記成形型をバイパスし送液用管と返液用管とを短
絡するバイパス管及び弁装置を有し、前記成形型への前
記液体の供給時は前記弁装置を実質的に閉じるようにし
た請求項3記載の樹脂成形品の製造装置。
Priority Applications (1)
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