(57)【要約】【課題】成形時における金型内の樹脂の収縮量に応じて樹脂を追加注入する際に、金型の注入口が詰まることなく注入可能であり、成形品の表面側の形状を安定させ、且つかすれ不良なく、金型内に樹脂を充填可能であり、また、脱型時に樹脂が未硬化になりにくく、未硬化の樹脂が注入口や成形品に付着することをより確実に回避可能である注型成形方法の提供。【解決手段】金型内部にある樹脂注入口近傍であって、周囲より容積の大きな空間に樹脂を充填する工程と、金型を形成する部位に温度差を設ける工程と、追加樹脂の注入中に金型の前記空間近傍を冷却する工程と、追加樹脂の注入後に金型の前記空間近傍を加熱する工程を含むことを特徴とする注型成形方法を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金型内部の空間に熱硬化性樹脂を注入後加熱し、熱硬化性樹脂の硬化時の収縮量に応じて熱硬化性樹脂を金型内部に追加注入する注型成形方法において、
金型内部にある樹脂注入口近傍であって、周囲より容積の大きな空間に樹脂を充填する工程と、金型を形成する部位に温度差を設ける工程と、追加樹脂の注入中に金型の前記空間近傍を冷却する工程と、追加樹脂の注入後に金型の前記空間近傍を加熱する工程を含むことを特徴とする注型成形方法。
【請求項２】
押圧部材により成形品を押圧して脱型する場合において、押圧部材を加熱する工程と、加熱された押圧部材で成形品を押圧する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の注型成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注型成形時の生産効率を向上させる注型成形の方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
注型成形では、流動性の熱硬化性樹脂を金型に流し込んで加熱する際に、樹脂が硬化すると共に収縮し、成形品の表面が金型から剥離してしまうという問題があった。そこで、上記の問題を解決するための手段として、樹脂の収縮量に応じて金型を移動させる方法や、金型に樹脂を追加充填する方法等が用いられていた。そして、そのような方法の一例が特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１に開示されている発明は、金型に複数の領域を設け、領域毎に温度を設定したり、各領域に加熱順序を設定することで、成形材料の体積減少位置へ金型の圧力を伝わり易くする。そして、特許文献１の段落「００１０」には、「低加圧で注型浴槽の成形品を得ることができ、しかも、その成形品の表面状態は従来の高い加圧力で得られた成形品同様、光沢及び平滑性に優れたものとなる」と記載されている。つまり、成形品の品質を維持したまま、樹脂の体積減少に伴う金型の追従移動を容易にするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２７７５５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている発明では、領域毎に加熱順や温度差を設けるので、他の領域より相対的に温度の低い領域が発生してしまう。そのため、樹脂の硬化が遅れる部分が発生して成形に時間がかかり、成形に時間をかけない場合、樹脂が流動し続ける注入口部分や成形品（樹脂が硬化した部分）等に未硬化の樹脂が付着するという問題があった。
【０００６】
なお、樹脂を追加充填する方法でもこの問題は発生してしまう。具体的に説明すると、樹脂が完全に硬化してしまうと、樹脂を追加充填する際に注入口に樹脂が詰まり、樹脂を金型に円滑に注入できなくなる。また、脱型時に完全に硬化しないと、未硬化の樹脂が注入口や成形品に付着して脱型不良が発生してしまう。そのため、金型の注入口付近の温度を低く設定する必要があるため、金型の部分間に温度差が生じてしまい、樹脂の追加充填後の加熱時間が長くかかるという問題が発生する。
【０００７】
そこで本発明は、注型成形の熱硬化性樹脂の収縮時に、樹脂の追加注入が容易であり、且つ脱型時において熱硬化性樹脂の未硬化状態を解消し、成形時間を短くすることができる注型成形技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するための請求項１の発明は、金型内部の空間に熱硬化性樹脂を注入後加熱し、熱硬化性樹脂の硬化時の収縮量に応じて熱硬化性樹脂を金型内部に追加注入する注型成形方法において、金型内部にある樹脂注入口近傍であって、周囲より容積の大きな空間に樹脂を充填する工程と、金型を形成する部位に温度差を設ける工程と、追加樹脂の注入中に金型の前記空間近傍を冷却する工程と、追加樹脂の注入後に金型の前記空間近傍を加熱する工程を含むことを特徴とする注型成形方法である。
【０００９】
本発明の注型成形方法では、注入口付近の周囲より容積の大きな空間に樹脂を充填するので、樹脂を金型全体に円滑に広げることができる。具体的に説明すると、金型に注入された樹脂は、まず、注入口近傍の容積の大きな空間に充填される。そして、樹脂はこの空間に溜まった後に金型内に広がっていく。そのことにより、樹脂が広がっていく際に十分な樹脂の量を確保できるため、成形品に気泡が残留する、所謂かすれ不良が発生しにくくなる。
【００１０】
さらに、金型に温度が低く設定された部位と温度が高く設定された部位を設けるため、金型内部に充填された樹脂は、接触する金型の部位によって硬化速度に差が生じる。そのことにより、樹脂を追加注入する際に、金型内の樹脂が流れる場所を制御することができる。
【００１１】
例えば、金型の成形品の表面を形成する部位（表面側）の温度を、金型の成形品の裏面を形成する部位（裏面側）の温度に比べて高く設定する。すると、金型の裏面側に接する樹脂は表面側に接する樹脂に比べて硬化が遅れるため、樹脂が流れ易い状態となる。そのため、追加注入された樹脂は金型の裏面側を流れて金型内に充填される。即ち、金型の表面側を追加注入した樹脂が流れないように設定できるため、成形品の表面形状を安定させることができる。
【００１２】
また、金型の注入口近傍の温度を低く設定すると、追加樹脂の注入時等に、樹脂が硬化しないので、注入口における硬化した樹脂の詰まりの発生が抑制され、追加樹脂の注入を円滑に行うことができる。
【００１３】
さらに、本発明の注型成形方法では、追加樹脂の注入中に金型の前記空間近傍を冷却する工程を有するので、上記した注入口における硬化した樹脂の詰まりをより顕著に抑制することができる。そして、追加樹脂の注入後に金型の前記空間近傍を加熱する工程を含むため、追加樹脂の注入中に金型の前記空間近傍を冷却したり、金型の加熱の温度を低く設定した場合でも、脱型時までにより確実に樹脂が硬化する。また、追加樹脂の注入後に金型を加熱しない場合と比べて、樹脂の硬化が速いため、成形に必要な時間が短縮され、効率のよい成形を実施することができる。
【００１４】
請求項２の発明は、押圧部材により成形品を押圧して脱型する場合において、押圧部材を加熱する工程と、加熱された押圧部材で成形品を押圧する工程を含むことを特徴とする請求項１に記載の注型成形方法である。
【００１５】
本発明の注型成形方法では、脱型時に成形品を押圧する部材を加熱することにより、脱型時の成形品の熱硬化を促進することができる。そのため、脱型時に樹脂が未硬化になりにくいため、未硬化の樹脂が注入口や成形品に付着することをより確実に回避できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、注型成形の熱硬化性樹脂の収縮時に、樹脂の追加注入が容易であり、且つ脱型時における熱硬化性樹脂の未硬化状態を解消し、成形時間を短くすることができる注型成形技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の注型成形方法で使用する注型成形装置の説明図である。
【図２】図１の注型成形装置に熱硬化性樹脂を充填した状態の説明図である。
【図３】図２の注型成形装置のタブ部近傍の拡大図であり、ヒーターによる熱硬化性樹脂の加熱が開始された状態の説明図である。
【図４】図２の注型成形装置のタブ部近傍の拡大図であり、熱硬化性樹脂が追加注入された状態の説明図である。
【図５】図２の注型成形装置のタブ部近傍の拡大図であり、注入ノズルの開口が閉塞し、タブ部への集中加熱が行われた状態の説明図である。
【図６】脱型時の押圧ピンの動作を示す説明図であり、（ａ）は押圧ピンが初期配置位置にある状態を示し、（ｂ）は押圧ピンがキャビティ内に突出した状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の実施例に使用される注型成形装置１を示す。注型成形装置１は、金型２、加熱冷却機３、押圧ピン４、注入ノズル５を有している。注入ノズル５は図示しない注入タンクとホースを介して繋がっており、金型２と接続されている。
【００１９】
したがって、注型成形装置１は、注入タンク内の熱硬化性樹脂１３を、注入ノズル５を介して金型２内のキャビティ１２に供給することができる。そして、キャビティ１２内に充填した熱硬化性樹脂１３（図２）をヒーター１１によって加熱することで、成形が行われる。なお、その際、ヒーター１１や加熱冷却機３、及び加熱装置６によって金型２の温度調整を行うことにより、成形の効率を上げる。以下詳細に説明する。
【００２０】
金型２は、図１及び図２に示す様に、上型６１と下型６２を有し、上型６１と下型６２の間にキャビティ１２が形成される。また、金型２は注入口６３を有しており、注入口６３には注入ノズル５の先端部分が挿入可能で、キャビティ１２に連通している。
【００２１】
キャビティ１２は、金型２内に形成される空間であり、成形品を賦形するものである。詳細には、上型６１側が成形品の表面側の形状を賦形するものであり、下型６２は成形品の裏面側の形状を賦形するものである。また、注入口６３近傍に、周囲より広い（容積の大きい）空間であるタブ部１２ａを有している。
【００２２】
加えて、金型２のキャビティ１２の周辺には、ヒーター１１が複数設けられている。各ヒーター１１はそれぞれ個別に温度設定が可能である。
【００２３】
加熱冷却機３は、図１，２に示されるように、キャビティ１２のタブ部１２ａ近傍に配されており、タブ部１２ａの裏面（下型６２側の面であり、注入口６３と対向する面）を集中して加熱または冷却可能となっている。
【００２４】
そして、加熱冷却機３は温水や冷水のような熱媒２００や冷媒１００を循環させる流路を有し、それぞれの流路は加熱回路及び冷却回路（図示せず）に接続されている。これらの回路は、流路内に循環させる媒体をタイマー等で切り替えることが可能である。
【００２５】
押圧ピン４は、図１，２における下側（金型２の下型６２側）に配されており、駆動源（図示せず）と連結している。それにより、押圧ピン４はキャビティ１２内に出没可能な状態で金型２に取り付けられている。
【００２６】
さらに、図１，２に示されるように、押圧ピン４は内部に加熱装置６を有しており、加熱装置６は押圧ピン４を昇温可能に取り付けられている。
【００２７】
注入ノズル５は、図１，２に示されるように後端側（図１，２における右側）に流入口５ｃを有している。流入口５ｃにはホース（図示せず）が接続されており、ホースは注入タンク（図示せず）と連通されている。したがって、注入タンクの熱硬化性樹脂１３を加圧することにより、流入口５ｃより注入ノズル５の内部に熱硬化性樹脂１３が流入する。また、注入ノズル５は先端側（図１，２における左側）に開口５ｄを有しており、開口５ｄはキャビティ１２に連通している。そのため、注入ノズル５内の熱硬化性樹脂１３は金型２のキャビティ１２に流入可能になっている。
【００２８】
加えて、注入ノズル５はバルブピン５ｅを有している。バルブピン５ｅは図示しない駆動源に連結されており、進退駆動することにより開口５ｄを開閉する。したがって、開口５ｄがバルブピン５ｅにより閉じられている場合、キャビティ１２内への熱硬化性樹脂１３の流入が止まり、開口５ｄが開かれている場合、熱硬化性樹脂１３がキャビティ１２に流入する。
【００２９】
また、注入ノズル５は温度調節装置５ａ，５ｂを有している。温度調節装置５ａは注入ノズル５の温度を調節可能に配されており、温度調節装置５ｂはバルブピン５ｅの温度を調節可能に配されている。
【００３０】
続いて、この注型成形装置１を用いて本発明の注型成形方法を実施する場合について説明する。
【００３１】
初めに注入ノズル５のバルブピン５ｅを後退させておき、開口５ｄを開放しておく（図１）。
【００３２】
この状態で注入タンク内の熱硬化性樹脂１３にエア圧をかけると、ホース及び注入ノズル５を介して金型２内のキャビティ１２に熱硬化性樹脂１３が流入する。この時、熱硬化性樹脂１３はタブ部１２ａに充填された後、キャビティ１２内に広がっていき、キャビティ１２を充填する。
【００３３】
また、この間キャビティ１２内の空気は金型２に設けられた空気抜き孔（図示せず）から外部に放出される。したがって、キャビティ１２内に熱硬化性樹脂１３を十分に充填することができる。
【００３４】
キャビティ１２内に熱硬化性樹脂１３が十分に充填されたら、ヒーター１１により金型２を加熱することで、キャビティ１２に充填された熱硬化性樹脂１３を硬化する（図２）。このとき、温度調節装置５ａ，５ｂにより注入ノズル５を冷却することで、注入ノズル５内の熱硬化性樹脂１３の硬化を防ぐ。また、開口５ｄは開放したままにしておき、熱硬化性樹脂１３を金型２内に流入可能にしておく。そして、熱硬化性樹脂１３の硬化収縮により、キャビティ１２内の熱硬化性樹脂の体積が減少する間、樹脂を加圧注入し続ける。
【００３５】
この時、上型６１側のヒーター１１の温度を、下型６２側のヒーター１１の温度より高く設定する。即ち、金型２の表面側（成形品の表面側となる熱硬化性樹脂１３と接触する金型２の一部分であり、図１，２における上型６１側）が金型２の裏面側（成形品の裏面側となる熱硬化性樹脂１３と接触する金型２の一部分であり、図１，２における下型６２側）に比べ高温になる。そのことにより、キャビティ１２内に追加注入された熱硬化性樹脂１３は、裏面側を通ってキャビティ１２内に充填される。
【００３６】
なお、加熱冷却機３と押圧ピン４の加熱装置６は運転を休止した状態であり、この状態を休止運転状態とする（図３）。
【００３７】
一定時間経過すると、加熱冷却機３の流路に冷媒１００を流し、キャビティ１２のタブ部１２ａを冷却する（図４）。そのことにより、タブ部１２ａの熱硬化性樹脂１３が完全に硬化しないので、熱硬化性樹脂１３の追加注入を円滑に行うことができる。なお、このとき加熱装置６は運転を休止させたままであり、この状態を冷却運転状態とする。
【００３８】
加熱冷却機３によるタブ部１２ａの冷却が開始されてから一定時間経過すると、図５に示すようにバルブピン５ｅを前進駆動させ、開口５ｄを閉塞し、熱硬化性樹脂１３の金型２への追加注入を停止する。そして、ヒーター１１により金型２内の熱硬化性樹脂１３を加熱する。
【００３９】
このとき、加熱冷却機３の流路に熱媒２００を流すと共に、加熱装置６を稼働する。そのことにより、タブ部１２ａに配された熱硬化性樹脂１３の硬化が促進され、脱型時までに熱硬化性樹脂１３がより確実に硬化する。なお、この状態を加熱運転状態とする。
【００４０】
そして、成形が終了すると、図６に示すように上型６１が移動し、押圧ピン４がキャビティ１２内に突出することにより、脱型が行われる。
【００４１】
本発明の注型成形方法では、キャビティ１２内の注入ノズル５の開口５ｄ近傍にタブ部１２ａを設けており、タブ部１２ａに充填された熱硬化性樹脂１３を冷却する工程を有している。そのため、注入ノズル５から熱硬化性樹脂１３が追加注入される間、開口５ｄ近傍の熱硬化性樹脂１３の硬化が抑制され、硬化した熱硬化性樹脂１３による開口５ｄの詰まりが発生しにくい。
【００４２】
また、金型２の表面側は裏面側より温度が高いため、キャビティ１２に充填された熱硬化性樹脂１３は表面側より硬化する。そのため、追加注入された熱硬化性樹脂１３は裏面側を流れてキャビティ１２内を広がり、金型２内を充填する。そのことにより、成形品の意匠面が安定する。
【００４３】
なお、上記した実施例では、金型２の表面側に注入ノズル５を接続し、熱硬化性樹脂１３を金型２内に注入しているが、熱硬化性樹脂１３は金型２の裏面側から注入してもよい。
【００４４】
本発明の注型成形方法では、従来の方法に比べて、連続注入成形等を効率良く実施可能である。なお、ここで連続注入成形とは注入ノズル５を金型２より脱着せず、連続して熱硬化性樹脂１３を金型２内に注入し成形を行うことである。
【００４５】
具体的に説明すると、追加注入した熱硬化性樹脂１３の熱硬化が加熱冷却機３や押圧ピン４によって加熱されることで促進される。そのため、熱硬化性樹脂１３が硬化するまでの時間が短縮されるので、成形開始から脱型までの時間が短くなる。加えて、熱硬化を促進された熱硬化性樹脂１３が、脱型時においてより確実に硬化するため、未硬化な熱硬化性樹脂１３の金型２等への付着を抑制できる。そのため、一回の成形ごとに金型２等に時間のかかる清掃を行う必要がない。上記のことより、本発明の注型成形方法は、連続注入成形時等に効率良がよい。
【００４６】
また本発明の注型成形方法は、浴槽、シンク、洗面ボウル等の大型成形品の成形においても好適に実施できる。即ち、従来の方法では時間のかかる大型成形品の成形が、上記の理由により、一回の成形をより短時間で行えるためである。
【００４７】
上記した休止運転状態、冷却運転状態、加熱運転状態の成形時間全体に対する割合は任意であるが、１対３対１に設定することが望ましい。具体的に説明すると、休止運転状態が長すぎると、追加注入時に熱硬化性樹脂１３が必要以上に硬化してしまい、追加注入した熱硬化性樹脂１３が裏面側を流動しにくくなってしまう。また、冷却運転状態の時間が長すぎると、熱硬化性樹脂１３が完全に硬化しないことにより硬化不良が発生してしまうためである。
【符号の説明】
【００４８】
１  注型成形装置
２  金型
３  加熱冷却機
４  押圧ピン
５  注入ノズル
１３  熱硬化性樹脂
６３  注入口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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