(57)【要約】【課題】タブレットを製造することなく成形することができる熱硬化性樹脂用の成形システムを提供する。【解決手段】成形システム１０は、シリンダ２１およびスクリュ２２を有する供給ユニット２０と、プランジャチップ３１を有する射出プランジャ３０とを有している。供給ユニット２０は、金型１のポット５内に溶融した熱硬化性樹脂材料Ｐを供給する。そして、射出プランジャ３０は、ポット５内の熱硬化性樹脂材料Ｐをプランジャチップ３１で金型１のキャビティ８に押し込む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱硬化性樹脂材料用の成形システムであって、
ポット内に溶融した熱硬化性樹脂材料を供給する供給ユニットと、
前記ポット内の熱硬化性樹脂材料を金型のキャビティにプランジャで押し込む射出ユニットと、を有することを特徴とする成形システム。
【請求項２】
前記金型に、前記ポットと、前記ポットと外部とを連通する樹脂流路とが形成され、
前記供給ユニットが、先端が開口したシリンダと、前記シリンダに収容されたスクリュとを有し、
前記シリンダが、先端を前記金型に向けて配置され、軸方向に移動可能でかつ前記金型に先端が当接すると前記樹脂流路と連通されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形システム。
【請求項３】
前記スクリュが、前記シリンダの先端が前記金型に当接しているときに前記スクリュの先端で前記樹脂流路を塞ぐように移動可能に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の成形システム。
【請求項４】
前記シリンダの先端部を瞬時に加熱する加熱装置をさらに有していることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の成形システム。
【請求項５】
前記加熱装置が、誘導加熱式ヒータを有していることを特徴とする請求項４に記載の成形システム。
【請求項６】
前記シリンダの先端部より基端寄りの部分を冷却する冷却装置をさらに有していることを特徴とする請求項５に記載の成形システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱硬化性樹脂材料用の成形システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特許文献１に開示されている従来のトランスファー成形機は、成形用ゴム等の成形材料をポットに装填し、プランジャをポット内に押込み、ポット内の成形材料を加圧して、圧入孔を通して、密閉・加熱した型の空洞部分（キャビティ）に圧入して成形する。このような成形方法は熱硬化性樹脂材料からなる製品の成形にも用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−２８１６９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
トランスファー成形機は、１回の成形動作毎に成形材料であるタブレットをポットに装填して製品を成形するところ、このようなタブレットは、上述したような成形工程とは独立した別工程で製造する必要があった。
【０００５】
そこで、本発明は、タブレットを製造することなく成形することができる熱硬化性樹脂用の成形システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係る成形システムは、熱硬化性樹脂材料用の成形システムであって、ポット内に溶融した熱硬化性樹脂材料を供給する供給ユニットと、前記ポット内の熱硬化性樹脂材料を金型のキャビティにプランジャで押し込む射出ユニットと、を有することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、ポット内に溶融した熱硬化性樹脂材料を供給し、プランジャで金型のキャビティに押し込む。このようにしたことから、溶融した熱硬化性樹脂材料を直接ポットに供給することができるので、熱硬化性樹脂材料の供給およびキャビティへの押し込みを連続して行うことができる。
【０００８】
本発明においては、金型に、ポットと、ポットと外部とを連通する樹脂流路とが形成され、供給ユニットが、先端が開口したシリンダと、シリンダに収容されたスクリュとを有し、シリンダが、先端を金型に向けて配置され、軸方向に移動可能でかつ金型に先端が当接すると樹脂流路と連通されるように構成されていることが好ましい。このようにすることで、シリンダを直接金型に当接し、シリンダ内で溶融された熱硬化性樹脂材料を樹脂流路を通じてポット内に供給することができる。また、シリンダ内に熱硬化性樹脂材料と繊維材とを投入することにより、これらが効果的に混ざり合うようにスクリュによって混練することができる。また、通常の射出成形とは異なり、シリンダの先端にノズルを有さない構造であるため、溶融した樹脂がノズル内で硬化することを防止することができる。
【０００９】
本発明においては、スクリュが、シリンダの先端が金型に当接しているときにスクリュの先端で樹脂流路を塞ぐように移動可能に設けられていることが好ましい。このようにすることで、ポット内の熱硬化性樹脂材料をキャビティに押し込む際に樹脂流路を塞ぐようにスクリュを移動させることで、シリンダへの逆流を防ぐことができる。
【００１０】
本発明においては、シリンダの先端部を瞬時に加熱する加熱装置をさらに有していることが好ましい。加熱装置が、誘導加熱式ヒータを有していることが好ましい。シリンダの先端部より基端寄りの部分を冷却する冷却装置をさらに有していることが好ましい。このようにすることで、熱硬化性樹脂材料に加えられる熱量をより少なくして、熱硬化性樹脂材料に加えられた累積熱量の増加を抑制しつつ樹脂粘度を効果的に下げることができる。累積熱量の増加を抑制することにより、熱硬化性樹脂材料がシリンダ内で硬化してしまうことを抑制できる、また、樹脂粘度を下げることにより、長繊維を混練したときの折損を抑制できる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、タブレットを製造することなく熱硬化性樹脂材料からなる製品を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る成形システムの要部断面図である。
【図２】図１の成形システムにおける計量動作を説明する図である。
【図３】図１の成形システムにおける射出動作を説明する図である。
【図４】図１の成形システムにおける硬化待ち動作を説明する図である。
【図５】図１の成形システムにおける製品取り出し動作を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態に係る熱硬化性樹脂材料用の成形システムについて、図１〜図５を参照して説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る成形システムの要部断面図である。図２〜図５は、それぞれ図１の成形システムにおける計量動作、射出動作、硬化待ち動作および製品取り出し動作を説明する図である。
【００１５】
本実施形態に係る成形システム１０は、金型１のキャビティ８に溶融された熱硬化性樹脂材料Ｐを射出（押し込み）したのち硬化させて製品を成形する。
【００１６】
金型１は、各図において上方から下方に順に配置された上金型２、中金型３および下金型４を有している。上金型２には、上下方向に貫通する円柱状空間であるポット５が形成されている。また、上金型２と中金型３との間にポット５と金型１の外部とを連通する第１樹脂流路６が形成されている。中金型３には、上下方向に貫通した第２樹脂流路７が形成されている。中金型３と下金型４との間にキャビティ８が形成されている。第２樹脂流路７は、ポット５とキャビティ８とを連通する。金型１の側面には凹部９が形成されており、凹部９の中心部分に第１樹脂流路６が開口されている。また、金型１には、キャビティ８に充填された熱硬化性樹脂材料を加熱して硬化させるための図示しないヒータが設けられている。
【００１７】
成形システム１０は、金型１のポット５内に溶融した熱硬化性樹脂材料Ｐ（以下、単に「樹脂材料Ｐ」という）を供給する供給ユニット２０と、ポット５内の樹脂材料Ｐを金型１のキャビティ８に押し込む射出ユニットとしての射出プランジャ３０と、を有している。
【００１８】
供給ユニット２０は、シリンダ２１と、スクリュ２２と、加熱装置２３と、冷却装置２４と、図示しないシリンダ駆動部と、図示しないスクリュ駆動部と、を有している。
【００１９】
シリンダ２１は、先端２１ａが開口された円筒状に形成されており、先端２１ａを金型に向けて配置されている。先端２１ａは、金型１の凹部９に嵌合可能な形状を有している。シリンダ２１は、図示しないシリンダ駆動部により軸方向（各図において左右方向）に移動される。
【００２０】
スクリュ２２は、シリンダ２１内に収容され、図示しないスクリュ駆動部によりシリンダ２１内で回転されるとともに、軸方向（各図において左右方向）に移動される。
【００２１】
加熱装置２３は、シリンダ２１の先端部２１ｂに設けられている。加熱装置２３は、誘導加熱式ヒータ（Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ；ＩＨ）を有している。誘導加熱式ヒータは昇温速度が比較的速いため、シリンダ２１の先端部２１ｂを瞬時に加熱することができる。加熱装置２３は、誘導加熱式ヒータ以外にも、抵抗発熱体や加熱された熱交換媒体が流動される管路などの他の種類のヒータを有する構成でもよいが、昇温速度が速くシリンダ２１を瞬時に加熱するヒータが好ましい。一般的に用いられるバンドヒータは昇温速度が０．２８℃／秒程度であるが、誘導加熱式ヒータを用いることで８．８℃／秒を実現することができる。本明細書において「瞬時に加熱する」とは、昇温速度が８℃／秒以上のことをいう。
【００２２】
冷却装置２４は、樹脂材料を溶融させずに固体の状態で前方へ輸送するために、シリンダ２１における先端部２１ｂより基端（先端２１ａの反対側の端）寄りの部分に設けられている。冷却装置２４は、例えば、水などの比較的低温の熱交換媒体が流動される管路を有している。冷却装置２４は、シリンダ２１を冷却することができる。
【００２３】
射出プランジャ３０は、金型１のポット５内に上下方向に移動可能に収容されたプランジャチップ３１を上下方向に移動させる図示しないプランジャ駆動部とを有している。
【００２４】
また、成形システム１０は、全体の動作を司る図示しない制御部を有している。制御部は、例えば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ、各種Ｉ／Ｏインタフェースなどを有する組み込み機器用のマイクロコンピュータを有して構成されている。制御部は、型閉動作、計量動作、射出動作、硬化待ち動作、型開動作および製品取り出し動作などの各種動作において、成形システム１０の各駆動部等を制御する。
【００２５】
次に、上述した本実施形態の成形システム１０における本発明に係る動作の一例について説明する。
【００２６】
成形システム１０の制御部は、図示しない金型駆動部を制御して、上金型２、中金型３および下金型４を重ねて型締めする（型閉動作）。また、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐがスクリュ２２により混練・溶融されている。
【００２７】
制御部はシリンダ駆動部を制御して、シリンダ２１を金型１に近づくように移動（すなわち前進）させ、図２に示すように、先端２１ａを凹部９に嵌合させる。この状態において、シリンダ２１の内部と金型１の第１樹脂流路６とが連通され、スクリュ２２の先端２２ａが第１樹脂流路６と間隔をあけて対向する。そして、制御部はスクリュ駆動部を制御して、スクリュ２２を所定位置まで前進させる。
【００２８】
次に、制御部は加熱装置２３を制御して、シリンダ２１を瞬時に加熱する。これにより、樹脂材料Ｐの粘度を下げる。瞬時に加熱することにより、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐの加熱時間を短くして、樹脂材料Ｐに加えられる熱量を少なくすることができ、樹脂材料Ｐに加えられた累積熱量の増加を抑制する。本実施形態においては、樹脂材料Ｐが１５０℃〜１６０℃となる程度までシリンダ２１を加熱する。さらに、制御部はスクリュ駆動部を制御して、スクリュ２２を回転させ、１回の射出に必要となる量の樹脂材料Ｐを第１樹脂流路６を通じてポット５内に供給する（計量動作）。計量動作において、ポット５内に流入する樹脂材料Ｐによりプランジャチップ３１が上方に持ち上げられる。樹脂材料Ｐのポット５内への供給が完了すると、制御部は加熱装置２３を制御して、シリンダ２１の加熱を停止する。
【００２９】
次に、制御部はスクリュ駆動部を制御して、スクリュ２２の回転を停止させるとともにスクリュ２２を前進させ、図３に示すように先端２２ａを金型１に当接させて第１樹脂流路６を塞ぐ。これにより、第１樹脂流路６からシリンダ２１に樹脂材料Ｐが逆流することを防ぐ。そして、制御部はプランジャ駆動部を制御して、プランジャチップ３１を下方に押し下げる。これにより、ポット５内の樹脂材料Ｐが第２樹脂流路７を通じてキャビティ８に押し込まれる（射出動作）。
【００３０】
次に、制御部は金型１のヒータを制御して、キャビティ８内の樹脂材料Ｐが硬化するように加熱する（硬化待ち動作）。これと並行して、制御部はシリンダ駆動部を制御して、シリンダ２１を金型１から離れるように移動（すなわち後退）させ、図４に示すように、先端２１ａと凹部９との嵌合を解除する。さらに、制御部はスクリュ駆動部を制御して、スクリュ２２を先端２２ａが冷却装置２４に対応する位置に来るまで後退させる。また、制御部は冷却装置２４を制御して、シリンダ２１を冷却する。これにより、シリンダ２１内の樹脂材料Ｐに加えられる熱量を少なくして、樹脂材料Ｐに加えられた累積熱量の増加を抑制する。
【００３１】
次に、制御部は金型駆動部を制御して、上金型２、中金型３および下金型４を上下方向に開き（型開動作）、図示しないエジェクトピンによりキャビティ８から製品Ｓを取り出し、ランナＲを取り除く（製品取り出し動作）。
【００３２】
以降、上記型閉動作〜上記製品取り出し動作を繰り返して製品Ｓの成形を行う。
【００３３】
以上説明したように、本実施形態の成形システム１０によれば、ポット５内に溶融した樹脂材料Ｐを供給し、プランジャチップ３１で金型１のキャビティ８に押し込む。このようにしたことから、溶融した樹脂材料Ｐを直接ポット５に供給することができるので、樹脂材料Ｐの供給およびキャビティへ８の押し込みを連続して行うことができる。したがって、タブレットを製造することなく熱硬化性樹脂材料Ｐからなる製品Ｓを成形することができる。
【００３４】
また、金型１に、ポット５と、ポット５と外部とを連通する第１樹脂流路６とが形成され、供給ユニット２０が、先端２１ａが開口したシリンダ２１と、シリンダ２１に収容されたスクリュ２２とを有している。そして、シリンダ２１が、先端２１ａを金型に向けて配置され、軸方向に移動可能でかつ金型１に先端２１ａが当接すると第１樹脂流路６と連通される。このようにすることで、シリンダ２１を直接金型１に当接し、シリンダ２１内で溶融された樹脂材料Ｐを第１樹脂流路６を通じてポット内に供給することができる。また、シリンダ２１内に樹脂材料Ｐと繊維材とを投入することにより、これらが効果的に混ざり合うようにスクリュ２２によって混練することができる。また、シリンダ２１の先端にノズルを有さない構造であるため、溶融した樹脂がノズル内で硬化することを防止することができる。
【００３５】
また、スクリュ２２が、シリンダ２１の先端２１ａが金型１に当接しているときにスクリュ２２の先端２２ａで第１樹脂流路６を塞ぐように移動可能に設けられている。このようにすることで、ポット５内の樹脂材料Ｐをキャビティ８に押し込む際に第１樹脂流路６を塞ぐようにスクリュ２２を移動させることで、シリンダ２１への逆流を防ぐことができる。
【００３６】
また、シリンダ２１の先端部２１ｂを瞬時に加熱する加熱装置２３をさらに有している。加熱装置２３が、誘導加熱式ヒータを有している。シリンダ２１の先端部２１ｂより基端寄りの部分を冷却する冷却装置２４をさらに有している。このようにすることで、樹脂材料Ｐに加えられる熱量をより少なくして、樹脂材料Ｐに加えられた累積熱量の増加を抑制しつつ樹脂粘度を効果的に下げることができる。累積熱量の増加を抑制することにより、熱硬化性樹脂材料Ｐがシリンダ２１内で硬化してしまうことを抑制できる、また、樹脂粘度を下げることにより、長繊維を混練したときの折損を抑制できる。
【００３７】
上述した実施形態の説明では、成形システムが有する供給ユニット２０および射出プランジャ３０について要部となる構成を示しているところ、シリンダおよびスクリュを有する射出成形機は、供給ユニット２０と共通する構成要素を有し、トランスファー成形機は、射出プランジャ３０と共通する構成要素を有する。そのため、射出成形機をベースとして供給ユニット２０を構成し、トランスファー成形機をベースとして射出プランジャ３０を構成して、これらを組み合わせることで本発明の成形システムを実現してもよい。
【００３８】
上記に本発明の実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、実施形態の特徴を適宜組み合わせたものも、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３９】
１…金型、２…上金型、３…中金型、４…下金型、５…ポット、６…第１樹脂流路、７…第２樹脂流路、８…キャビティ、９…凹部、１０…成形システム、２０…供給ユニット、２１…シリンダ、２１ａ…シリンダの先端、２１ｂ…シリンダの先端部、２２…スクリュ、２２ａ…スクリュの先端、２３…加熱装置、２４…冷却装置、３０…射出プランジャ、３１…プランジャチップ、Ｐ…熱硬化性樹脂材料、Ｒ…ランナ、Ｓ…製品
【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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