JPS6010891B2 - 成型キャビティ−の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱可塑性部品を射出成型するための成型キャビ
ティの製造方法に関する。

特に本発明は反転した両成型区分を用いて熱硬化プラス
チック材料をトランスフア成型することにより作られる
熱硬化性樹脂の成型キャビティの製造方法を提供する。
射出成型用金型の加工及び組立並びに原型の加工、組立
は従来、時間、便利さ及び経済性の見地から高価なもの
になり、又、複雑でもあった。

金型のキャビティ材料は商業市場で容易に入手できず、
特殊装置が必要であり、又、これらの工具の製作、組立
は、必然的に他の部品生産の実際のラインから除外され
て来た。キャビティの原型の製作加工に要する時間も、
また製作研究開発活動における制限的要素の１つであっ
た。従来の熱可塑性部品を生産するための成型金型のキ
ャビティは、次の諸材料から作られて釆た。

即ち普通の機械加工した銅、普通の機械加工したアルミ
ニウムと黄銅、鋳造亜鉛、鋳造アルミニウム、鋳造ベリ
リウム銅、種々の裏張り材料上に吹付けした金属シェル
等がある。空胴はまた雷銭技術によっても作られて来た
。上記の方法はすべて、射出成型の諸条件に耐え得る金
型のキャビティを作るためには高価な特殊な材料を必要
とすると共に時間のかかる処理法を必要とする。最近に
なって、熱可塑性材料さえも実験的に使用されて来た（
単に圧縮成型と関連してだけであるが）。

ポリィミド材のキャビティがＥｕｒｏｐｅａｎＰｌａｓ
ｔｉｃＮｅｗｓ（Ｍａｙ、１９７５）に記載されており
、この刊行物によれば、ポリィミド材のキャビティが圧
縮成型法により製作され、この型が熱可塑性プラスチッ
クを圧縮成型するために用いることができる。この方法
は、むしろ明らかな欠点をもっている。即ちポリィミド
材の予備形を作るためべレット化プレスを必要とし、キ
ャビテイからフラッシュを除去し、且つポリィミド成型
を２５０００という高い温度で後硬化させることのでき
る空気循還炉を必要とする。これらのすべては圧縮成型
処理法の特徴とり、むしろ圧縮成型と対抗して射出成型
生産の良さを益々強調させる理由の一部となる。本発明
は、成型工具である金型の低価格の代替物を提供するも
のであり、即ちそれは原型の製作及びプラスチック部品
の素材の生産に特に有利なものである。

加えて、それは「生産補助手段として適当な工具構造を
提供する。この代替物は型のキャビティを構成するため
に従来のェポキシ、鋼又は非鉄合金の代りに、三次元架
橋結合の二段階の、強化された、低収縮の熱硬化性材料
を使用する。それは単に機械加工設備とトランスフアプ
レスを必要とするだけであり、この両者は何れもプラス
チック部品生産の現場において通常の機械要素である。
これに用いる方法は次の通り集約される。

１ 所望の熱可塑性最終製品よりもやや大きい寸法の模
型がアンダカットの付いた突出しブッシュ及び孔形成用
ピンと一緒に、仕様書に従って作られる。

２ フツシュを模型上に定置するため案内ピンが設けら
れ、インサートが模型中の位置決め孔を用いて定置され
る。

３ 熱硬化材料の所要体積を収容するに十分に大きい孔
が下半型内に機械加工により形成される。

４ ブッシュとインサートの寸法は両半型が互にクラン
プされるとき孔の下面により所定位層に緊〈クランプさ
れるような寸法である。

５ 模型は上半型の取替可能の仮り板上にこの板を貫通
して模型に入るネジで固定される。

６ 両半型は手動で緩かに閉じられ、互に緊くクランプ
される。

熱硬化材料は模型とすべてのインサートを収納する孔内
へトランスフア成型される。そしてその成型されたキャ
ビティは硬化せしめられる。７ 硬化が完了すると両半
型は模型を成型キャビティから取出すため機械を再び手
動で（出釆るなら）操作することにより分離される。

８ 熱硬化工具が十分に冷却したとき、新しい傷道とゲ
ートがその中に機械加工により穿設され、突出し装置が
作られると、このようにして作られた工具は射出成型熱
可塑性部品を生産するために用いることができる。

次に図面について詳述する。

第１図に示すように、本発明の熱硬化性成型キャピティ
を作るために２つの型区分則ち上半型１と下半型２が製
作される。

上半型１は基台３と仮り板４で構成される。

部品模型５は仮り板４の所定位置にこの板を貫通するネ
ジ６により固定される。下半型２は１個の固定台７の形
で、又は標準主区分８と別の板９から成る２成分台の形
で構成される。

熱硬化材料を注入するための傷道１０と注入さるべき熱
硬化材料の注入量を満たすに十分な空間１１が固定台７
又は別板９の中に機械加工されて下半型を形成する。固
定台７又は主区分８を貫通して鍔付きインサート１３に
入る押えねじ１２は熱硬化製成型キャピティ１４をボル
ス外こ保持する。下半型には後に分離線表面の研削がで
きる用意がなされる。第１図及び第２図に示す部品模型
５には最終熱可塑性部品に任意所要の孔を作るために設
けられるインサート１５と突出しピン用の予め穿設され
たパイロット孔１９、及び突出しピン案内として役立つ
ブッシュ１６が配置される。

インサートとフツシュはアンダカツト１７を具備する。
ブッシュは案内ピン１８を用いて部品模型上に置かれ、
インサート１５は模型の孔に入れることにより定置され
る。キャビティの成型に関し、部品模型を取付けた上半
型１は常時下半型が占める位置においてトランスフア成
型プレス（例えばＢｕｓｓｍａｎＰｌａｓｔｏｍａｔ、
１０鷹、１００トンクランプ力、又はＳ■ｋｅ７５１、
５０トンクランプ力）中に置かれる。

後に成形中の孔になるすべてのインサート１５及び突出
しピン案内プッシュとして作用するインサート１６が模
型５の上に置かれる。このような半型の位置の反転が必
要なのは部品模型５上に置かれるインサートとブッシュ
がそれら自身の重量と重力により模型の面と接触保持さ
れるようにするためである。同様に、下半型２は常時上
半型が占める位置において機械に取付けられる。

この点において、下半型内へ機械加工された空間１１は
模型の直上の中央に置かれる。次に成型プレスを閉じて
（出来たら手動で）両半型を徐々に合体させ、互に緊く
クランプする。

この点において、模型と各インサートは機械加工された
空間内の所定位置に固く保持される。両半型が熱硬化材
料をトランスフア成型するため所要の温度に達したとき
、その熱硬化材料はこの空間内に注入され、硬化される
。機械加工された空間１１のある下半型２に適当な通風
通路を作って、熱硬化材料が注入されつつある間空気と
成型ガスが空間１１から逃げられるようにしてこの空間
の完全な充填を確保するようにする。硬化が完了すると
、プレスを開いて両半型を緩かに分離し、模型を成型熱
硬化製キャビティから取り去る。

両半型が室温にまで冷却したとき、分離線表面を研削す
るための機械作業又は突出しピン孔のためのドリルとＩ
Ｊーム作業を行なうことができる。その後、新しい湯道
とゲートが成型工具内へ機械加工され、突出し装置が組
立てられるとキャビティは使用できる状態になる。本発
明の１つの好ましい実施例において、使用する熱硬化プ
ラスチック材料はＦｉはｒｉｔｅＦＭ４００４と呼ばれ
る二段の、三次元の、低収縮強化フェノール材料である
。

Ｆｉ戊ｒｉｐＦＭ４００４はＦｉ戊ｒｉｔｅＣｏｒｐｏ
ｒａｔｉｏｎにより市販され、次の諸性質を持て〕。引
張強さ＝５州／秘 衝撃強さ（切欠き試験）＝１が・肋／脚 曲げ強さ＝９洲／柵 曲げ係数＝１６８００Ｎ／地 堅さ（ロックウェルＭスケール）ＦＭＩＯＯ圧縮強さ＝
２６が／秘熱伝導率＝１３×１０‐℃ａｌノｓｅｅ／℃
／肌成型温度＝１４３〜１７７ｑ０成型圧力（トランス
フア）＝６．８９〜２０．６知ＭＰａ成型縮み％＝０．
１５〜０．３０％線膨張係数＝１．４ｘｌｏ‐５ｉｎ／
ｉｎ／℃この型の材料により得られる利点は多い。

強化熱硬化フェノールプラスチックは新しい材料ではな
いが、安価で容易に入手できるものである。その構造は
三次元の架橋結合の高分子構造であり、従って耐久性が
あり、射出成型処理に通常関連する摩耗と腐食に耐える
ことができる附加的利点を提供する。成型温度において
、その線膨張係数は硬化鋼に非常に近い。更にこの熱硬
化材料は成型キャビティを形成するためにトランスファ
成型されるものであるから、特殊のべレツト化装置は必
要でなく、その穴部にフラッシュが生ぜず、且つ後硬化
の処理及び装置が不必要である。このキャビテイは全く
その場で作ることができる。生産さるべき熱可塑性部品
又は原型の模型５はボルスタ内にトランスフア成型さる
べき熱硬化材料と同じ範囲の温度に耐えることのできる
材料に作られる。

ＦｉｂｅｒｉｔｅＦＭ４００４を使用する場合、この温
度は１６０〜１７５午０の範囲であり、その模型に使用
する材料は鋼である。そのほか、この模型は工具を成型
して後の熱硬化材料の収縮及び最終熱可塑性部品を成型
する際使用する重合体材料の収縮に対するゆとりを含む
ように大き目の寸法でなければならない。インサート（
１３，１５，１６）は鋼、黄鋼又アルミニウムから作ら
れ、熱硬化材料の注入期間中部品の模型上に固く附着さ
れる。

案内ピン１８は熱硬化成型キャビティが成型された後は
除去できる。鍔付き金属インサート１３は熱硬化成型体
をボルスタ内に保持するために設けられる。ブッシュと
ィンサ−トを熱硬化成型体に保持することは熱硬化材料
の硬化処理期間中の自然収縮とアンダカット１７との組
合せにより行なわれる。下半型内に機械加工される孔の
寸法は固体台７を用いたとき４仇吻×６５肋×２５．５
柳であった。しかし二成分の下半型の場合、厚さ１７．
物肋の別板９が用いられた。１７肋板に機械加工された
孔の寸法は３仇舷×１５仇肋であった。

上に参照したＢ順ｓｍａｎとＳのｋｅのトランスフアプ
レスにおいて注入可能の材料の体積は夫々１４０のと１
１０めである。下半型には熱硬化材料の収縮を補償する
用意がなければならない、何故なら熱硬化穴部は分離線
表面より下へ孔の深さの或る％だけ縮むからである。工
具をトランスフア成型して後、穴面と分離線面を同一レ
ベルへ持来たすために研削作業が必要である。２つの別
々の板を用いるとき、種々異なる工具を作る場合単に孔
１１の容積を変えるだけで同じ主区分８を用いることが
できる利点が得られる。

一度びボルスタ台が建設されてしまうと、上半型の仮り
板４を同じ全体的寸法の新しい板で任意取替えて上半型
に対する閉塞面として作用するようにすることにより、
必要なら下半型に対し孔１１を持つ新しい板９を取付け
て、異なる部品に対して新しい工具を生産することがで
きる。下半型の突出しピン孔は新しいキャビティを成型
するために標準鋼ピンで旨孔にすることができ、また若
しそのような孔が適当に配置されるならば、新しい部品
の突出いこ再使用することができる。既製のボルス夕台
と突出し板装置を用いることにより、新しい半型は平均
的に次のように製作できる。生産段階
平均時間（時間）モデルの製作 １
６上下の半径に対する板の 製作 １０ 突出し装置の再建と台仕 事 １６ トランスフア成型プレス中 の熱硬化工具穴部の成型 １ 合計 ４湖時間 ゲートを熱硬化材料中に機械加工して部品を成型するこ
とは可能であるが、好ましい実施例においては、できる
なら鋼又は黄鋼が、熱硬化材料中のゲートが機械加工さ
れるべき所に挿入される。

第１図に示す各成型区分は模型のダイス型セットに適合
するものであるが、本発明は特定のボルスタ形態に限定
されるものではないことを理解すべきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による両成型区分及び熱硬化材料のトラ
ンスフア成型期間中所定位置に置かれる部品模型とイン
サートを示す。 第２図は部品模型とその上に置かれるインサートと突出
しブッシュを示す。１・・・上半型、２・・・下半型、
３・・・基台、４・・・仮の板、５・・・部品模型、６
・・・ネジ、７・・・固定台、８・・・標準主区分、９
・・・別の板、１０…湯道、１１・・・孔、１２…押え
ネジ、１３…鍔付インサート、１４・・・成型熱硬化キ
ャビティ、１５・・。 インサート、１６…フッシュ、１７…アンダカット、１
８…案内ピン、１９…パイロット孔。ＦＩＧ．Ｉ ＦＩＧ．２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 開閉可能な一対の半径の少くとも一方に凹部を形成
   し、該凹部と外部と連通する通路を形成するとともに上
   記凹部にはアンダーカツトを有する突部を設け、上記凹
   部に製造すべき部品模型を固定し、上記一対の半径を閉
   じ、上記通路を介して上記凹部中に三次元の架橋結合の
   高分子構造をもつ熱硬化性プラスチツクを流入し、流入
   された上記熱硬化性プラスチツクを硬化させるために上
   記半型に熱を加え、上記一対の半型を離隔させる工程よ
   りなる、熱可塑性部品を射出成型するための成型キヤビ
   テイの製造方法。