(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
型締装置で型締めされた可動金型と協働して成形キャビティを形成する成形機の固定金型であって、
樹脂供給装置のノズルから樹脂の供給を受けるスプルを有する金型本体と、
上記スプルから供給された樹脂を貯溜する樹脂溜りを形成して上記金型本体に可動金型の型締め方向に移動自在に取り付けられた圧縮移動板と、
該圧縮移動板に形成された樹脂溜り側サブランナに連通されるキャビティ側サブランナを有するとともに、可動金型の型締め方向に移動自在に圧縮移動板に取り付けられ、可動金型に当接されて成形キャビティを形成する当接板とを備え、
上記樹脂溜りに温度制御手段と樹脂残存量を検出する手段とが付設されたことを特徴とする固定金型。
【請求項２】
熱硬化性樹脂が溶融状態を保つ温度に温度制御手段で制御された請求項１記載の固定金型の樹脂溜りに、樹脂供給装置のノズルから熱硬化性樹脂を溶融状態で供給する工程と、
逆流防止手段により樹脂供給口を閉塞する工程と、
型締装置で可動金型を押圧して圧縮移動板を移動させることにより、樹脂溜り内の熱硬化性樹脂を樹脂溜り側サブランナとこれに連通されたキャビティ側サブランナとを通じて成形キャビティに充填し、その充填樹脂を硬化させる工程とを具備したことを特徴とする熱硬化性樹脂のランナレス成形方法。
【請求項３】
少なくとも１回以上の成形に必要な樹脂量を樹脂溜りに供給し、上記樹脂溜りに供給された回数の成形を行うことを特徴とする請求項２の熱硬化性樹脂のランナレス成形方法。
【請求項４】
樹脂供給装置から熱硬化性樹脂を樹脂溜りに供給する工程において、
樹脂残存量を検出する手段により、型締め時に樹脂溜りの樹脂の残存量を検出し、残存量に応じ樹脂を樹脂溜りに供給することを特徴とする請求項３の熱硬化性樹脂のランナレス成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱硬化性樹脂用の射出成形機に用いて好適な固定金型及び熱硬化性樹脂製品を成形する熱硬化性樹脂のランナレス成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱硬化性樹脂製品の射出成形は、熱可塑性樹脂の射出成形と基本的に同じであり、固定金型に対する可動金型の型締装置による型締めで形成された成形キャビティに、熱硬化性樹脂を射出ノズルから固定金型のスプルとランナを通じて射出し、その射出樹脂を成形キャビティ内で硬化させて成形品とするのである。
【０００３】
ところで、熱硬化性樹脂は材料によって硬化温度は異なるが、温度が高い程短時間で硬化する。また熱硬化性樹脂の粘度は、熱可塑性樹脂と同様に温度が高い程低くなる。参考までに、代表的な熱硬化性樹脂と言えるフェノール樹脂の硬化時間と溶融粘度の温度依存性を図４に示す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
熱硬化性樹脂を通常の射出成形機で射出成形する場合、射出ノズルから成形キャビティに至る樹脂通路が比較的長くなる射出成形機の構造等に関係して、熱硬化性樹脂の硬化が充分に遅く溶融状態を保つ限界温度（フェノール樹脂成形材料の例では１２０℃よりも低い温度）以下では粘度が高過ぎてキャビティまで成形材料を流動させることが難しい。
【０００５】
このため、やむなく熱硬化性樹脂を硬化温度で成形キャビティに射出して成形しているが、樹脂通路で硬化して廃棄（再生できない。）される樹脂量が多く、歩留りが非常に悪いという問題点がある。
【０００６】
このようなことから、樹脂通路を、熱硬化性樹脂が溶融状態を保つ温度により精度よく厳密に制御することが提案されているが（特開昭５５−８６７３０号公報）根本的な解決とは言えず、大きな効果を期待することができない。
【０００７】
製品強度等の要求から、ガラス繊維などの補強材を高充填している高強度熱硬化性樹脂ほど、溶融粘度が高くなって成形性が悪化するため、上記問題点の解決が重要な課題となっている。
【０００８】
本発明は、熱硬化性樹脂の射出成形に成形材料歩留りを大幅に改善しつつ、良好な品質の成形品を得ることができる固定金型及び熱硬化性樹脂のランナレス成形方法を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、サイクルタイムを短くして成形能率を上げることができる固定金型及び熱硬化性樹脂のランナレス成形方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の少なくとも１つの目的を達成するために、請求項１記載の発明は、型締装置で型締めされた可動金型と協働して成形キャビティを形成する成形機の固定金型において、樹脂供給装置のノズルから樹脂の供給を受けるスプルを有する金型本体と、上記スプルから供給された樹脂を貯溜する樹脂溜りを形成して上記金型本体に可動金型の型締め方向に移動自在に取り付けられた圧縮移動板と、該圧縮移動板に形成された樹脂溜り側サブランナに連通されるキャビティ側サブランナを有するとともに、可動金型の型締め方向に移動自在に圧縮移動板に取り付けられ、可動金型に当接されて成形キャビティを形成する当接板とを備え、上記樹脂溜りに温度制御手段と樹脂残存量を検出する手段とを付設した構成とした。
【００１０】
この手段では、樹脂溜りを温度制御手段で所定の温度、例えば熱硬化性樹脂が硬化せずに溶融状態を維持する温度に制御し、型締装置で圧縮移動板を押圧移動させて樹脂溜り内の樹脂を圧縮移動板の樹脂溜り側サブランナと当接板のキャビティ側サブランナを通じて成形キャビティに充填する。
このように、充填圧力下で樹脂が成形キャビティに流れる樹脂通路は、両サブランナだけとなって多数個取りにおいても長さが大幅に短縮される。
断熱材は、型締め時に、圧縮移動板に対する当接板からの熱伝導を抑える。型開き時には、圧縮移動板から当接板を離してそれらの間に断熱隙間を形成することにより熱伝導を少なくする。
【００１１】
上記の固定金型において、温度制御手段には、通常、水等の液体や空気等の気体を制御媒体（冷却媒体）としたものが用いられるが、その具体的な構造と種類等は任意である。
また、金型本体に対する圧縮移動板の取付けと、圧縮移動板に対する当接板の取付けには、遊動リンクを利用することが普通であるが、この場合も上記のものに限られるものではなく、その具体的な構造と種類等は任意である。
【００１２】
また、供給装置としては、ノズルを備え加熱筒に射出スクリュを周方向に回転自在にかつ軸方向に移動自在に挿入した周知の射出装置が最も一般的であるが、これ以外の供給装置を用いることができる。
断熱材は、圧縮移動板と当接板のいずれか一方又は両方に設けることができる。
当接板は、型開き時にばねや他の駆動手段によって圧縮移動板から強制的に離すようにすることが好ましい。
【００１３】
請求項２記載の発明は、熱硬化性樹脂が溶融状態を保つ温度に温度制御手段で制御された請求項１記載の固定金型の樹脂溜りに、樹脂供給装置のノズルから熱硬化性樹脂を溶融状態で供給する工程と、逆流防止手段により樹脂供給口を閉塞する工程と、型締装置で可動金型を押圧して圧縮移動板を移動させることにより、樹脂溜り内の熱硬化性樹脂を樹脂溜り側サブランナとこれに連通されたキャビティ側サブランナとを通じて成形キャビティに充填し、その充填樹脂を硬化させる工程とを具備した構成とした。
【００１４】
この手段では、樹脂供給装置は、熱硬化性樹脂を熱硬化性樹脂が硬化せずに溶融状態を保つ温度でノズルからスクリュの前進により樹脂溜りに供給する。この場合、熱硬化性樹脂の粘度が高くても、熱硬化性樹脂を樹脂溜りに単に注入するだけでよく、しかも樹脂通路はスプルだけで短いので、支障なく円滑に供給することができる。所定量の熱硬化性樹脂が樹脂溜りに供給され終わると、逆流防止手段である樹脂供給装置の射出スクリュウは、最前進位置で固定されることにより、樹脂の逆流を防止する。樹脂溜りの熱硬化性樹脂は温度制御により溶融状態を保たれるため硬化することはない。
【００１５】
次いで、可動金型が型締め移動されて当接板に当接し、そのまま移動を継続して当接板を介して圧縮移動板を移動させ、型締めに移行する。この時の型締力により、樹脂溜り内の熱硬化性樹脂は両サブランナを通って成形キャビティに充填される。樹脂溜りの樹脂が型締め力により成形キャビティへ充填されるとともに、逆流防止手段により溶融樹脂が射出スクリュ側に逆流することがないので、多数個取り場合においても、成形キャビティへ安定して充填することができる。この際、断熱材は圧縮移動板に対する可動金型からの熱伝導を防ぐ。
充填樹脂が硬化したら、周知のように型開きし、成形品を取り出す。型開きに際して、当接板が圧縮移動板から離れて断熱隙間を形成する。
【００１６】
請求項２の成形樹脂供給工程において、少なくとも１回以上の成形に必要な樹脂量を樹脂溜りに供給し、上記樹脂溜りに供給された回数の成形を行うことが好ましい。
【００１７】
請求項３記載の成形方法の樹脂供給工程において、樹脂残存量を検出する手段により、型締め時に樹脂溜りの樹脂の残存量を検出し残存量に応じ、樹脂を樹脂溜りに供給することが好ましい。
この構成では、樹脂残存量に応じて樹脂溜りに溶融樹脂が供給されるため、監視など作業者の負担を軽減することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１ないし図３は本発明に係る固定金型の実施の形態を示す。この固定金型Ａは、型締装置（図示せず）によって図１と図２で左右に型締め（型開き）移動させられる可動金型Ｂ及び射出装置（樹脂供給装置）Ｃ等とともに射出成形機を構成するもので、金型本体１と、圧縮移動板２と、断熱材３及び当接板４を備えている。
【００１９】
金型本体１は、スプル１ａを有し、固定盤（図示せず）に固定して使用される。
圧縮移動板２は、サブランナ２ａを有し、金型本体１とともに樹脂溜りＫを形成して遊動リンク６で金型本体１に取り付けられている。遊動リンク６は、金型本体１に固定された固定ピン７と圧縮移動板２に固定された固定ピン８を長孔６ａに挿通させて金型本体１に圧縮移動板２を可動金型Ｂの型締め方向に移動自在に連結している。スプル１ａとサブランナ２ａは樹脂溜りＫに連通されている。
【００２０】
金型本体１と圧縮移動板２には、それらの温度（樹脂溜りＫの温度）を、熱硬化性樹脂Ｊが硬化せずに溶融状態を保つ温度に制御する温度制御手段１０が設けられている。
断熱材３は圧縮移動板２の可動金型Ｂ側の面に取り付けられている。
【００２１】
当接板４は、可動金型Ｂに当接されて可動金型Ｂと協働して成形キャビティＬを形成するもので、サブランナ４ａを有し、圧縮移動板２に遊動リンク１２で取り付けられている。遊動リンク１２は前述の遊動リンク６と同じように、圧縮移動板２に固定された固定ピン１３と当接板４に固定された固定ピン１４を長孔１２ａに挿通させて圧縮移動板２に当接板４を可動金型Ｂの型締め方向に移動自在に連結している。当接板４は、可動金型Ｂの型締め状態において、可動金型Ｂと圧縮移動板２及び断熱材３との間に挟まれ、そのキャビティ側サブランナ４ａを圧縮移動板２の樹脂溜り側サブランナ２ａに連通させ、また可動金型Ｂの型開き状態において圧縮移動板２及び断熱材３から離されて断熱隙間Ｍを形成するようになっている。
【００２２】
可動金型Ｂは、周知のように可動盤（図示せず）に取り付けられる。
射出装置Ｃは、ノズル２１ａを有する加熱筒２１に射出スクリュ２２が挿入され、射出スクリュ２２の回転で熱硬化性樹脂Ｊを、硬化せずに溶融状態を保つ温度（例えば１２０℃よりも低い温度、フェノール樹脂の場合は、１００〜１１０℃）で溶融させ、その溶融樹脂を射出スクリュ２２の軸方向の移動でノズル２１ａからスプル１ａを通じて樹脂溜りＫに供給することができるようになっている。
【００２３】
次に、上記の構成とされた固定金型Ａの作用を、熱硬化性樹脂のランナレス成形方法とともに説明する。
まず、射出装置Ｃで熱硬化性樹脂を、溶融状態を保つ温度に溶融して型開き状態の固定金型Ａの樹脂溜りＫに、１回の成形樹脂量又は２回以上の成形樹脂量を供給する。この場合、樹脂溜りＫへの樹脂の供給は、単に溶融樹脂を樹脂溜りＫに注入するだけであり、また樹脂通路はスプル１ａだけで非常に短いので、円滑に供給することができる。
【００２４】
次いで、可動金型Ｂを図２で左に型閉じ移動させる。これにより可動金型Ｂは最初に当接板４に当接してこれを圧縮移動板２と断熱材３とに押し付け、そのまま移動を継続して圧縮移動板２を金型本体１に押圧し型締め工程に移る。
このようにして型締め工程に入ると、可動金型Ｂの型締力による圧縮移動板２の移動で樹脂溜りＫ内の溶融樹脂はサブランナ２ａ，４ａを通って成形キャビティＬに充填される。
この場合、強大な型締力が樹脂の充填に働き、また樹脂通路はサブランナ２ａ，４ａだけで短く圧力損失が小さいため、熱硬化性樹脂の粘度が高くても的確に成形キャビティＬに充填することができる。多数個取りに関しても安定して樹脂を充填することができる。
【００２５】
成形キャビティＬに充填された樹脂は、可動金型Ｂに与えられた硬化温度（例えば１７０℃）に加熱されて硬化し、製品となる（図１参照）。断熱材３は、可動金型Ｂからの圧縮移動板２への熱伝導を防ぐので、樹脂溜りＫの樹脂が硬化温度になることはない。
【００２６】
充填樹脂の硬化後、図１の状態から可動金型Ｂを右に型開き移動させる。型開きの開始直後は、サブランナ２ａ，４ａに残留した樹脂に可動金型Ｂの製品が連結しているため、当接板４と圧縮移動板２は、遊動リンク６，１２の規制を受けるまで可動金型Ｂの移動に追従して移動し、遊動リンク６，１２の長孔６ａ，１２ａの終端に図３のように固定ピン８，１４が達したところで停止する。可動金型Ｂの型開きは当接板４の停止後も続行するので、製品は残留樹脂から最終的に図２のように切断される。
【００２７】
図２から分かるように、この際の当接板４の離隔移動によって断熱隙間Ｍが生じ、当接板４からの圧縮移動板２側への熱伝導を効果的に遮断する。
なお、圧縮移動板２と当接板４の両方又はいずれか一方を可動金型Ｂの型開力によらずに、ばね等によって強制的に分離移動させる構成とすることもできる。
【００２８】
樹脂溜りＫの供給樹脂が無くなるまで型締めと型開きを繰り返し、型締め位置を検出し規定の樹脂量以下となった場合、射出装置Ｃから樹脂溜りＫに樹脂を供給して成形作業を続ける。
【００２９】
２回以上の成形樹脂量を樹脂溜りＫに供給する場合は、樹脂溜りＫへの樹脂供給回数が減るので、サイクルタイムが短縮されるようになる。また、従来の成形方式では、射出装置Ｃの射出スクリュ２２の径と製品の大きさ等の間に深い関係があったが、本発明では射出スクリュ２２は成形キャビティＬへの樹脂の充填に直接には関与しないので、設計等の自由度が向上する。
【００３０】
成形作業の中断時には、スプル１ａやランナ２ａ，４ａの残留樹脂を取り除く必要があるが、固定金型Ａの温度を下げるか或いは上昇させると、樹脂がゴム状又は硬化するので容易に取り出すことができる。
場合によっては、本発明の固定金型Ａで熱可塑性樹脂を成形することも可能である。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１又は２記載の発明によれば、粘度の高い熱硬化性樹脂を余裕をもって良好に成形することができる。また、スプルやランナ等の樹脂通路と樹脂溜りを温度制御することにより樹脂が硬化することがないので、無駄がなく、樹脂の歩留りが向上するうえ、硬化樹脂が異物となって製品に混入するおそれがない。
【００３２】
請求項３、４記載の熱硬化性樹脂の成形方法では、サイクルタイムを短縮して作業能率を上げることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態を示すもので、型締め状態の断面図である。
【図２】  型開き状態の断面図である。
【図３】  同じく、平面図である。
【図４】  フェノール樹脂の硬化時間と溶融粘度の温度依存性を示す図である。
【符号の説明】
Ａ  固定金型                  Ｂ  可動金型
Ｃ  射出装置（樹脂供給装置）  Ｊ  熱硬化性樹脂
Ｋ  樹脂溜り                  Ｌ  成形キャビティ
Ｍ  断熱隙間                  １  金型本体
１ａ  スプル                  ２  圧縮移動板
２ａ  サブランナ              ３  断熱材
４  当接板                    ４ａ  サブランナ
６，１２  遊動リンク          １０  温度制御手段
２１  加熱筒                  ２１ａ  ノズル
２２  射出スクリュ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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