JP5038052B2 - 成形装置および成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、ポット部内に可塑化機構を介して成形材料を押出し、固定上型に備えたプランジャによる押圧作用によって、ポット部内の成形材料を可動下型に備えたキャビティ内に圧入するトランスファ成形において、成形材料の計量時における背圧制御をした成形装置および成形方法に関する。

従来、例えばトランスファ成形に関する先行技術として特許文献１に記載の技術が提案されている。
すなわち、従来のトランスファ成形にあっては、ポット部内に予め所定量に計量された成形材料を投入し、予熱工程を経た後、プランジャの押圧作用でこの成形材料をキャビティ内に圧入して所定形状の成型品を提供するという技術である。
しかし、このような技術では、ポット部内に成形材料を手作業で投入しており、作業手間および煩わしさがあった。

そこで、このようにポット部内への成形材料の手作業による投入作業の手間および煩わしさを解消すべく、可塑化機構を介してポット部内に成形材料（溶融材料）を押出す特許文献２に記載の先行技術も提案されている（特許文献２の第３図参照。）。
可塑化機構により成形材料をポット部内に押出して計量する際には、ポット部内に押出される成形材料の密度分布を一様にしなければならない。
しかし、特許文献２に開示の先行技術にあっては、そのための技術的手段をなんら講じているものではなく、ポット部内に均一に成形材料を計量し得ていたものであるとは言い難い。
実開平５−１６２４７号公報 特開昭５７−１８７２１２号公報

本発明は、このような問題を解決するためになされており、その目的とするところは、トランスファ成形において、成形材料を可塑化機構を介してポット部内に押出して計量する時の背圧制御を施した成形装置および成形方法を提供することである。

このような目的を達成するために、第１の発明は、プランジャを備え、かつ可塑化機構と接続された固定上型と、
プランジャが挿入可能で、可塑化機構から押出される成形材料を貯留可能なポット部を備えた可動中型と、
型締シリンダにより可動中型の下面側と接離可能な可動下型と、
前記可動中型と可動下型との間で構成され、前記プランジャの押圧力により成形材料が圧入されるキャビティを含み、
ポット部内に押出される成形材料の計量時の背圧をｐ_b、
可塑化機構からポット部内に供給される成形材料の圧力をｐ、
ポット部内で広がる成形材料の流径をｄ、
型締シリンダのボア径をＤ、
としたときに、流径ｄの変化に伴い、
ｐ_b=（ｄ／Ｄ）ⁿｐ
の関係に制御することを特徴とする成形装置としたことである。

第２の発明は、プランジャを備え、かつ可塑化機構と接続された固定上型と、
プランジャが挿入可能で、可塑化機構から押出される成形材料を貯留可能なポット部を備えた可動中型と、
型締シリンダにより可動中型の下面側と接離可能な可動下型と、
前記可動中型と可動下型との間で構成され、前記プランジャの押圧力により成形材料が圧入されるキャビティを含む成形装置において、
中型のポット部内に固定上型のプランジャを挿入する工程と、
中型の下面側に可動下型を圧接して、ポット部と可動下型のキャビティとを連通させる工程と、
前記ポット部内にプランジャを挿入した状態で、可塑化機構によりポット部内に成形材料を押出す工程を含み、
ポット部内に押出される成形材料の計量時の背圧をｐ_b、
可塑化機構からポット部内に供給される成形材料の圧力をｐ、
ポット部内で広がる成形材料の流径をｄ、
型締シリンダのボア径をＤ、
としたときに、流径ｄの変化に伴い、
ｐ_b=（ｄ／Ｄ）ⁿｐ
の関係に制御することを特徴とする成形方法としたことである。

本発明によれば、トランスファ成形において、成形材料を可塑化機構を介してポット部内に押出して計量する時の背圧制御を施した成形装置および成形方法を提供できた。

以下、本発明にかかる成形装置および成形方法の一実施形態について図に基づいて説明する。
なお、本実施形態は本発明の一例にすぎずなんらこれに限定解釈されるものではなく、本発明の範囲内で設計変更可能である。
また、本実施形態では、本発明の要部のみを図示するとともに、その要部について中心に説明し、その他の構成部分についてはこの種の成形装置において周知一般の構成が本発明の範囲内で適宜設計変更可能であるためそれらの説明は省略する。

図１は、本発明成形装置の要部部分を抜き出して概略を示す断面図で、図中１は固定上型、２は可動中型、３は可動下型をそれぞれ示し、それぞれ垂直方向で上方から固定上型１、可動中型２、可動下型３が軸心を同一として備えられ、可塑化機構Ｓの一部が図示されている。なお、冷却板・断熱板・加熱板やガイドピン等は図示省略する。図２は、成形材料をポット部内に押出して計量するとともに背圧を掛けている状態の概略断面図である。

固定上型１は、固定盤（ダイプレート）Ｆに取り付けられ、プランジャＰＪを先端に備えている。そして本実施形態では、固定盤Ｆに可塑化機構Ｓを接続するとともに、そのノズルＮの先端と連通する上型通孔１ａを、固定上型１の中央で、かつ固定上型１の上面１ｂから下面（プランジャ下面）１ｃにわたって貫通している。
プランジャＰＪは、特にその形状に限定解釈されないが、本実施形態では、短尺の円柱形状に突設されている。
また、可塑化機構Ｓは、溶融樹脂材料やゴムなどを押出可能な周知一般の可塑化機構が採用可能で、本発明の範囲内で適宜設計変更可能である。

可動中型２は、前記プランジャＰＪが挿入可能で、前記可塑化機構Ｓから押出される成形材料（溶融樹脂材料）Ｍを貯留可能なポット部４を備えている。
ポット部４は、可動中型２の上面２ｂから所定深さをもって内方に向けて円筒状に凹設されており、そのポット部４の内底面４ａには、下面２ｃに向けて貫通する多数の中型通孔２ａが所定間隔で設けられている。
そして、本実施形態によれば、この可動中型２は、固定盤Ｆの上面に備えられた上下昇降機構（例えば油圧シリンダ等）ＯＰと接続され、固定上型１（プランジャＰＪ）と接離可能に配設されている。
ポット部４の形状は特に限定解釈されないが、上述したプランジャＰＪが上方から緊密に挿入可能な凹状に形成されていればよい。

可動下型３は、可動盤（ダイプレート）Ｒと接続され、この可動盤Ｒは型締シリンダＴと接続されており、可動中型２の下面２ｃ側と接離可能に上下動可能に配設されている。

前記可動中型２と可動下型３の間にはキャビティ５が形成されており、キャビティ５は、前記プランジャＰＪの押圧力により中型通孔２ａを介して成形材料が圧入される成形空間で、本実施形態では、それぞれの中型通孔２ａと対向する位置で、可動下型３の上面３ｂから内方に向けて多数凹設されている。

キャビティ５は、可動中型２の下面２ｃと可動下型３との間で形成される場合もあり、例えば図示は省略するが、可動中型２の下面２ｃから内方に向けて凹設された成形空間と、可動下型３の上面３ｂから内方に向けて凹設された成形空間を対向させて形成し、この時、中型通孔は、可動中型２側に形成されている成形空間に連通させる。なお、可動下型３側に形成されている成形空間に連通させることも可能である。キャビティ５の形状は特に限定解釈されず、本発明の範囲内で設計変更可能である。

また、本実施形態では、固定上型１・可動中型２及び可動下型３は、少なくとも一部に開閉扉（図示省略）を備えた密閉可能な収容室（仮想線で示す）Ｋで覆われている。そして、その収容室Ｋ内は、所定位置に接続されている真空ポンプＶＰによって真空引きされる構成としている。
このように、収容室Ｋ内を真空引きすることにより、真空雰囲気で成形すると、ガス不良がないバリ発生を抑えた成形が可能となる。

次に、本実施形態の成形装置の作動について説明する。本実施形態では、次のそれぞれの工程を採用している。

まず、上下昇降機構ＯＰを作動させ、可動中型２を固定上型１（プランジャＰＪ）方向に向けて上昇させる（図２中、Ｘ１で示す方向に上昇）。そして、可動中型２のポット部４内に、固定上型１のプランジャＰＪを挿入する。
次に、型締シリンダＴを上昇（図２中、Ｘ２で示す方向に上昇）作動させ、可動中型２の下面２ｃ側に可動下型３を圧接する。これにより、可動中型２のポット部４と可動下型３のそれぞれのキャビティ５とが、それぞれの中型通孔２ａによって連通する。
そして次に、前記ポット部４内にプランジャＰＪを挿入した状態で、可塑化機構Ｓによりポット部４内に所定量の成形材料Ｍを押出し計量する（図２参照。）。
さらに、連続成形においては、キャビティに充填された成形材料が固化中に、あるいは固化後に可塑化機構Ｓによりポット部内に成形材料を計量することができる。

そして、本発明では、ポット部４内に押出される成形材料Ｍの計量時に型締シリンダＴを介して背圧ｐ_bを掛けることとしている。本発明では、背圧ｐ_bを成形材料Ｍの流径（ポット部４内で成形材料Ｍの広がる直径）のｎ乗に比例するように制御している点に特徴を有している（図２参照。）。
ｐ_b=（ｄ／Ｄ）ⁿｐ
ｐ＝可塑化機構Ｓからポット部４内に供給される成形材料Ｍの圧力
ｄ＝ポット部４内で広がる成形材料Ｍの流径
Ｄ＝型締シリンダＴのボア径
また、本実施形態では、この計量工程において、成形材料Ｍの流径ｄの２乗に比例するように背圧ｐ_bを設定している。
すなわち、本実施形態では、ｐ_b=（ｄ／Ｄ）²ｐとなるように制御している。

このように背圧ｐ_bを制御することにより、ポット部４内に押出された成形材料Ｍの密度分布を一様にすることができる（ポット部４内に均一に成形材料を計量できる。）。
なお、ポット部４の内径が大きい場合、比例圧力調整弁等を使用して、計量中の背圧を段階的にアップする必要がある。また、ポット部４の内径が小さい場合には、上下昇降機構ＯＰで背圧を付加することも可能である。

本発明の成形装置の一実施形態を示す概略断面図で、（ａ）は金型分離状態を示し、（ｂ）は金型の型締状態を示す。 成形材料をポット内に押出して計量するとともに背圧を掛けている状態の概略断面図である。

符号の説明

１ 固定上型
２ 可動中型
３ 可動下型
４ ポット部
５ キャビティ
ＰＪ プランジャ
Ｓ 可塑化機構
Ｔ 型締シリンダ
Ｍ 成形材料

Claims (2)

1. プランジャを備え、かつ可塑化機構と接続された固定上型と、
   プランジャが挿入可能で、可塑化機構から押出される成形材料を貯留可能なポット部を備えた可動中型と、
   型締シリンダにより可動中型の下面側と接離可能な可動下型と、
   前記可動中型と可動下型との間で構成され、前記プランジャの押圧力により成形材料が圧入されるキャビティを含み、
   ポット部内に押出される成形材料の計量時の背圧をｐ_b、
   可塑化機構からポット部内に供給される成形材料の圧力をｐ、
   ポット部内で広がる成形材料の流径をｄ、
   型締シリンダのボア径をＤ、
   としたときに、流径ｄの変化に伴い、
   ｐ_b=（ｄ／Ｄ）ⁿｐ
   の関係に制御することを特徴とする成形装置。
2. プランジャを備え、かつ可塑化機構と接続された固定上型と、
   プランジャが挿入可能で、可塑化機構から押出される成形材料を貯留可能なポット部を備えた可動中型と、
   型締シリンダにより可動中型の下面側と接離可能な可動下型と、
   前記可動中型と可動下型との間で構成され、前記プランジャの押圧力により成形材料が圧入されるキャビティを含む成形装置において、
   中型のポット部内に固定上型のプランジャを挿入する工程と、
   中型の下面側に可動下型を圧接して、ポット部と可動下型のキャビティとを連通させる工程と、
   前記ポット部内にプランジャを挿入した状態で、可塑化機構によりポット部内に成形材料を押出す工程を含み、
   ポット部内に押出される成形材料の計量時の背圧をｐ_b、
   可塑化機構からポット部内に供給される成形材料の圧力をｐ、
   ポット部内で広がる成形材料の流径をｄ、
   型締シリンダのボア径をＤ、
   としたときに、流径ｄの変化に伴い、
   ｐ_b=（ｄ／Ｄ）ⁿｐ
   の関係に制御することを特徴とする成形方法。

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