JP4252586B2 - 樹脂成形装置 - Google Patents
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Description
ところで、熱可塑性樹脂の種類、成形品の形状によっては、成形中に熱可塑性樹脂の温度が低下することにより溶融粘度が高くなり、目的とする成形品を得ることが困難となることがある。そのため、これを改良するため、成形品を成形する成形型(金型)をヒーター等によって加熱する方法が知られている。
また、特許文献1においては、シリコーンゴムの耐熱温度は、例えば200℃程度であり、樹脂の温度の低下を防ぐためにヒーター等の加熱温度を上げると、シリコーンゴム製の成形型が劣化し、この成形型により成形する成形品の表面外観が低下するおそれがある。
波長が0.78〜2μmの電磁波を出射する電磁波発生手段とを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項1)。
すなわち、ゴム製の成形型の表面に照射された上記近赤外線は、成形型の表面を反射又は成形型を透過する割合が多いのに対し、熱可塑性樹脂に吸収される割合が多いと考える。そのため、近赤外線による光のエネルギーが熱可塑性樹脂に優先的に吸収されて、熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができると考える。
波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、
該電磁波発生手段と上記成形型との間に配置し、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記フィルターを透過させた後の透過電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記透過電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項2)。
なお、上記波長が2μm以下の近赤外線により、上記ゴム製の成形型に比べて、上記熱可塑性樹脂を選択的に加熱することができる理由としては、上記第1の発明と同様に考える。
波長が0.01〜100mの電磁波を出射する電磁波発生手段とを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置にある(請求項3)。
すなわち、ゴム製の成形型の表面に上記マイクロ波又は高周波が照射されたときには、成形型及び熱可塑性樹脂には誘電加熱が行われ、これらにおいて生ずる誘電体損失によって、成形型及び熱可塑性樹脂が発熱して加熱される。そして、熱可塑性樹脂における誘電体損失が、ゴム製の成形型における誘電体損失よりも大きいことによって、熱可塑性樹脂を選択的(優先的)に加熱することができると考える。
上記第1〜第3の発明において、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記電磁波を照射するとは、上記複数の板形状空間のうち、いずれかの板形状空間における面方向は、電磁波の照射方向に対して垂直な状態にあってもよいものの、残りの板形状空間における面方向は、電磁波の照射方向に対して傾斜する状態にあることをいう。
また、上記板形状空間は、平板状、曲板状の種々の形状に形成することができる。また、板形状空間の一部には、種々の突起状空間等が形成されていてもよい。
また、上記第1〜第3の発明において、上記電磁波発生手段等の電磁波発生源は、1個だけではなく、複数個用いることができる。また、上記成形型には、一方向からだけではなく、多方向から上記電磁波を照射させることができる。
ここで、真空状態とは、絶対真空の状態のみを意味するのではなく、熱可塑性樹脂の充填が可能であれば、減圧状態も含めて真空状態という。
また、真空手段を備えた樹脂成形装置を容易に構成することができ、載置台上に載置する成形型を取り替えることにより、種々の成形型において、種々の形状を有する樹脂成形品を成形することができる。
また、電磁波発生手段は、圧力容器の外部又は内部のいずれに配設することもできる。
(実施例1)
本例の樹脂成形装置1は、図1、図2に示すごとく、熱可塑性樹脂3を充填するためのキャビティ21を形成してなるゴム製の成形型2と、0.78〜2μmの波長領域に強度のピークを有する電磁波を出射する電磁波発生手段4と、この電磁波発生手段4と成形型2との間に配置し、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルター5と、キャビティ21内を真空状態にする真空手段6とを有している。
本例においては、熱可塑性樹脂3として、非晶性熱可塑性樹脂であると共にゴム変性熱可塑性樹脂であるABS樹脂(アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂)を用いる。
また、本例の成形型2は、シリコーンゴムからなり、このシリコーンゴムの硬度は、JIS−A規格測定において25〜80とした。この成形型2は、成形する樹脂成形品のマスターモデル(手作りの現物等)を液状のシリコーンゴム内に配置し、このシリコーンゴムを硬化させ、硬化後のシリコーンゴムからマスターモデルを取り出すことによって作製することができる。
また、本例の電磁波発生手段4としては、近赤外線ハロゲンヒータを用い、電磁波の発生源41として、近赤外線領域内の約1.2μmの付近に光強度のピークを有する近赤外線ハロゲンランプを用いた。
本例においては、この圧力容器61における透明窓部613を上記フィルター5によって構成している。本例のフィルター5は、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させる石英ガラスである。
また、本例のサブ板形状空間213は、メイン板形状空間212の面方向sに対して、複数の方向に面方向sを向けて形成してある。本例においては、メイン板形状空間212の面方向sにおける縦方向dに、厚み方向tを向けてメイン板形状空間212から立設した第1サブ板形状空間213Aと、メイン板形状空間212の面方向sにおける横方向wに、厚み方向tを向けてメイン板形状空間212から立設した第2サブ板形状空間213Bとが形成されている。なお、図4は、成形型2におけるキャビティ21の形成状態を説明する斜視図である。
また、上記マスターモデルを斜めに傾けた状態で液状のシリコーンゴム内に配置して、このシリコーンゴムを硬化させることにより、容易に、載置基準面201に対して傾斜するキャビティ21を形成することができる。
本例のキャビティ21は、メイン板形状空間212の面方向sを、電磁波発生手段4による電磁波の照射方向Xに傾斜させて形成してある。これにより、複数のサブ板形状空間213の面方向sも、上記照射方向Xに傾斜して形成してある。
また、図1、図3に示すごとく、成形型2の上面側(載置基準面201とは反対側)には、キャビティ21内へ溶融状態の熱可塑性樹脂3を注入するための注入部22が形成してある。本例の注入部22は、上記サブ板形状空間213に連通して形成してある。
また、同様の理由により、一対のゴム型部25の型開き方向(開閉方向)を任意に設定することもできる。
本例においては、以下の真空工程、充填工程及び冷却取出工程を行って、熱可塑性樹脂3から樹脂成形品を得る。
樹脂成形品を成形するに当たっては、まず、図2に示すごとく、真空工程として、上記真空手段6によって上記圧力容器61内の真空引きを行い、ゴム製の成形型2のキャビティ21内を真空状態にする。
そして、キャビティ21内に熱可塑性樹脂3を注入した後には、真空手段6による真空引きを停止すると共に、圧力容器61を大気に開放して、圧力容器61内を大気圧状態にする。これにより、キャビティ21内に注入した熱可塑性樹脂3をキャビティ21の各板形状空間211の全体に十分に行き渡らせる。
こうして、注入部22からキャビティ21内へ流下する熱可塑性樹脂3は、近赤外線によって、温度が低下することが抑制される。
また、キャビティ21内に熱可塑性樹脂3を充填する際には、成形型2を構成するゴムと熱可塑性樹脂3との物性の違いにより、ゴム製の成形型2に比べて、熱可塑性樹脂3を大きく加熱することができる。そして、ゴム製の成形型2よりも高い温度に熱可塑性樹脂3を加熱することができる。
また、本例においては、成形した樹脂成形品は、成形型2のキャビティ21内において空冷することにより冷却した後、このキャビティ21内から取り出す。このとき、上記のごとく熱可塑性樹脂3を選択的に加熱できることにより、成形型2の温度は、熱可塑性樹脂3の温度よりも低く維持することができる。そのため、樹脂成形品を冷却するために要する冷却時間を短縮することができる。
また、成形型2の温度を低く維持できることにより、成形型2の劣化を抑制することができ、成形型2の耐久性を向上させることができる。
本例は、電磁波発生手段4による電磁波の照射方向Xを、成形型2のキャビティ21の各板形状空間211における面方向sに対して傾斜する方向から照射するよう構成した種々の具体例を示す。
本例においても、その他の構成は上記実施例1と同様であり、上記実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
2 成形型
201 載置基準面
21 キャビティ
211 板形状空間
3 熱可塑性樹脂
4 電磁波発生手段
5 フィルター
6 真空手段
61 圧力容器
611 載置台
613 透明窓部
62 真空ポンプ
s 面方向
t 厚み方向
X 照射方向
Claims (11)
- 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
波長が0.78〜2μmの電磁波を出射する電磁波発生手段とを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
波長が0.78〜4μmの電磁波を出射する電磁波発生手段と、
該電磁波発生手段と上記成形型との間に配置し、波長が2μmを超える電磁波の透過量を減少させるフィルターとを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記フィルターを透過させた後の透過電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記透過電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 熱可塑性樹脂を充填するためのキャビティを形成してなるゴム製の成形型と、
波長が0.01〜100mの電磁波を出射する電磁波発生手段とを有しており、
上記キャビティは、複数の板形状空間を互いに交わるように連結した三次元形状の空間に形成してあり、上記各板形状空間には、その外形を形成する面方向と、該面方向に垂直な厚み方向とがあり、
上記電磁波発生手段は、上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填する際に、当該成形型を介して上記熱可塑性樹脂に上記電磁波を照射すると共に、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向又は垂直な方向から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項1又は2において、上記電磁波発生手段は、0.78〜2μmの波長領域に強度のピークを有する電磁波を出射するものであることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項1〜4のいずれか一項において、上記樹脂成形装置は、上記キャビティ内を真空状態にする真空手段を有しており、該真空手段により真空状態にした上記キャビティ内に上記熱可塑性樹脂を充填するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項5において、上記真空手段は、上記成形型を収容する圧力容器と、該圧力容器内の真空引きを行う真空ポンプとを有しており、
上記成形型は、上記圧力容器内における載置台上に載置するよう構成してあり、
上記成形型は、上記各板形状空間における上記面方向が上記電磁波発生手段による上記電磁波の照射方向に対して傾斜する状態又は垂直な状態を形成して、上記載置台上に載置するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項6において、上記電磁波発生手段は、上記圧力容器の外部における側方に配設してあり、上記圧力容器に形成した透明窓部を介して、上記成形型へ上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項6又は7において、上記成形型は、上記圧力容器内における載置台上に対面させる載置基準面を有しており、
上記各板形状空間における上記面方向は、上記載置基準面に対して傾斜する状態又は垂直な状態に形成してあることを特徴とする樹脂成形装置。 - 請求項6〜8のいずれか一項において、上記電磁波発生手段は、上記載置台に載置した上記成形型の斜め側方から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項6〜9のいずれか一項において、上記載置台上に載置した上記成形型と、上記電磁波発生手段とを相対的に移動させて、上記各板形状空間における上記面方向に対して傾斜する方向から上記電磁波を照射するよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。
- 請求項10において、上記電磁波発生手段は、上記載置台上に載置した上記成形型に対する上記電磁波の照射方向を変化させるよう構成してあることを特徴とする樹脂成形装置。
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