(57)【要約】【課題】成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形する際に、複数の成分を効果的にかつ効率よく混合撹拌して、高圧でキャビティに注入することができる新規な真空混合圧入方法及び装置を提供する。【解決手段】混合装置２０と真空圧出装置３０と注入装置４０とを含み、混合装置は、複数の成分を混合する混合室２１と該混合室内の混合成分を室外へ吐出する吐出ピストン２５を備えており、真空圧出装置は、混合室と連通しかつ圧出流路３２を備えた真空圧出室３１を有するとともに、真空圧出室に後退時には混合室から注入装置までを真空状態に保持しかつ前進時には混合成分を圧出流路に圧出する真空圧出ピストン３５を備えており、注入装置は成形用金型に取り付けられていて、キャビティと圧出流路とを密に接続する注入流路４１を有し、かつその開閉切替手段４５が設けられている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合室で混合して注入装置を介して前記キャビティ内に圧入する方法であって、
前記混合室から前記注入装置までを真空状態に保持して前記複数の成分の混合撹拌を行い該混合成分を前記キャビティに圧入することを特徴とする真空混合圧入方法。
【請求項２】
成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合して前記キャビティに圧入する装置であって、混合装置と真空圧出装置と注入装置とを含み、
前記混合装置は、複数の成分を混合する混合室と該混合室内の混合成分を室外へ吐出する吐出ピストンを備えており、
前記真空圧出装置は、前記混合室と連通しかつ圧出流路を備えた真空圧出室を有するとともに、前記真空圧出室に後退時には前記混合室から前記注入装置までを真空状態に保持しかつ前進時には混合成分を圧出流路に圧出する真空圧出ピストンを備えており、
前記注入装置は前記成形用金型に取り付けられていて、前記キャビティと前記圧出流路とを密に接続する注入流路を有しかつ該注入流路に混合成分のキャビティへの流入を開閉する開閉切替手段が設けられている
ことを特徴とする真空混合圧入装置。
【請求項３】
前記真空圧出ピストンの前進が多段で行われるように構成された請求項２に記載の真空混合圧入装置。
【請求項４】
前記真空圧出室に洗浄剤を流入する洗浄弁が設けられた請求項２又は３に記載の真空混合圧入装置。
【請求項５】
前記注入装置の注入流路に流体を外部へ導入する排出機構が設けられた請求項１ないし４の何れか１項に記載の真空混合圧入装置。
【請求項６】
前記排出機構に前記注入流路と接続された注入側バイパス路及び排出側バイパス路を含み、前記注入側バイパス路及び排出側バイパス路を選択的に切り替える切替弁が設けられた請求項５に記載の真空混合圧入装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合室で混合して前記キャビティ内に圧入する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、成形用金型のキャビティ内で成形された成形品の表面に薄膜状（例えば５０〜１００μｍ厚）の成形品を被覆成形する、いわゆる型内被覆法（インモールドコート法）が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、キャビティで数十〜数百μｍ厚みの成形品を成形することもある。しかるに、従来では、この種の薄膜成形は単一成分からなるものがほとんどであった。
【０００３】
複数の成分を混合しこの混合成分を用いて圧入を必要とする薄膜成形を行う技術は、発明者の知る限りでは、未だ十分に確立されていない。例えば、前記のインモールド成形用被覆剤としてポリウレタン系樹脂材料を用いる場合には、互いに反応する成分を混合撹拌してキャビティに圧入するのであるが、これまでのいわゆるＲＩＭ（反応射出成形）のための注入機では、混合して圧入するという２つの項目を満足するものではなかった。これは、高圧下では混合（２液の位置移動）が阻害され、満足する撹拌が得られないことに起因するものである。また、混合時のエアの巻き込みも薄膜成形においては致命的な問題となる。
【０００４】
さらに、この種反応性のある混合成分（熱硬化性樹脂）にあっては、常温硬化時間が早く、型内では１〜２分で硬化する。当然、型と接する注入部（インジェクタ）でも高温となるため冷却水を循環させて注入部内の硬化を遅らせてはいるが、この部分で樹脂が滞留すると硬化が始まりトラブルの原因となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−２９０５０４号公報  （第５−９頁）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は前記の点に鑑みなされたもので、成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形する際に、複数の成分を効果的にかつ効率よく混合撹拌して、高圧でキャビティに注入することができる新規な真空混合圧入方法及び装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１の発明は、成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合室で混合して注入装置を介して前記キャビティ内に圧入する方法であって、前記混合室から前記注入装置までを真空状態に保持して前記複数の成分の混合撹拌を行い該混合成分を前記キャビティに圧入することを特徴とする真空混合圧入方法に係る。
【０００８】
また、請求項２の発明は、成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合して前記キャビティに圧入する装置であって、混合装置と真空圧出装置と注入装置とを含み、前記混合装置は、複数の成分を混合する混合室と該混合室内の混合成分を室外へ吐出する吐出ピストンを備えており、前記真空圧出装置は、前記混合室と連通しかつ圧出流路を備えた真空圧出室を有するとともに、前記真空圧出室に後退時には前記混合室から前記注入装置までを真空状態に保持しかつ前進時には混合成分を圧出流路に圧出する真空圧出ピストンを備えており、前記注入装置は前記成形用金型に取り付けられていて、前記キャビティと前記圧出流路とを密に接続する注入流路を有しかつ該注入流路に混合成分のキャビティへの流入を開閉する開閉切替手段が設けられていることを特徴とする真空混合圧入装置に係る。
【０００９】
請求項３の発明は、前記真空圧出ピストンの前進が多段で行われるように構成された請求項２に記載の真空混合圧入装置に係る。
【００１０】
請求項４の発明は、前記真空圧出室に洗浄剤を流入する洗浄弁が設けられた請求項２又は３に記載の真空混合圧入装置に係る。
【００１１】
さらに、請求項５の発明は、前記注入装置の注入流路に流体を外部へ導入する排出機構が設けられた請求項１ないし４の何れか１項に記載の真空混合圧入装置に係る。
【００１２】
さらにまた、請求項６の発明は、前記排出機構に前記注入流路と接続された注入側バイパス路及び排出側バイパス路を含み、前記注入側バイパス路及び排出側バイパス路を選択的に切り替える切替弁が設けられた請求項５に記載の真空混合圧入装置に係る。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下添付の図面に従ってこの発明を詳細に説明する。
図１はこの発明に係る真空混合圧入装置の一実施例を全体の概略とともに表した断面図、図２はその要部の拡大断面図、図３は注入装置の注入側バイパスの流入状態を表す部分拡大断面図、図４は図３の切断位置を変えた断面図、図５は注入装置の排出側バイパスの流入状態を表す断面図、図６は注入装置の洗浄時の状態を示す断面図である。
【００１４】
ここに開示される真空混合圧入方法の発明は、請求項１に規定したように、成形用金型のキャビティ内で薄膜状の成形品を成形するために、複数の成分を混合室で混合して注入装置を介して前記キャビティ内に圧入する方法であって、前記混合室から前記注入装置までを真空状態に保持して前記複数の成分の混合撹拌を行った後、該混合成分を前記キャビティに圧入することを特徴とする。以下、装置の詳細とともに説明する。
【００１５】
図１に示す真空混合圧入装置１０は、実施例において、熱可塑性樹脂もしくは熱硬化性樹脂等からなる成形材料を成形用金型Ｍに設けられたキャビティＣ内で成形した後、得られた成形品Ｍ１の表面を該キャビティＣ内にて被覆するために、複数の成分を混合してキャビティＣに圧入する装置であって、以下に述べる混合装置２０と真空圧出装置３０と注入装置４０とを含む。
【００１６】
混合装置２０は、図２の拡大図からよく解るように、複数の成分を混合する混合室２１と該混合室２１内の混合成分を室外へ吐出する吐出ピストン２５を備えている。この例の混合装置２０では、図１のように、反応性の成分（ここでは例えばポリオールなどの主剤Ａと、イソシアネートなどの硬化剤Ｂ）の貯蔵タンク２２Ａ，２２Ｂと混合装置２０とが送り出し側配管２３Ａ，２３Ｂと戻り側配管２４Ａ，２４Ｂを介して連結されていて、各成分Ａ，Ｂを各計量ポンプＰ１，Ｐ２により常時送り出すとともに、混合停止時には戻り側配管２４Ａ，２４Ｂによって循環するようになっている。すなわち、混合時には吐出ピストン２５が後退して（図１の状態）各成分Ａ，Ｂの注入口２６Ａ，２６Ｂを開口して混合室２１内で両成分Ａ，Ｂを高圧で衝突混合させる。一方、混合終了時には吐出ピストン２５が前進して（図２の状態）混合室２１内の混合成分を室外へ吐出するとともに、吐出ピストン２５の軸線方向に設けられた戻し溝２８Ａ，２８Ｂが各成分Ａ，Ｂの注入口２６Ａ，２６Ｂと流出口２７Ａ，２７Ｂとを接続して各成分Ａ，Ｂを戻り側配管２４Ａ，２４Ｂに戻し送りする。なお、混合量は各計量ポンプの流量及び混合装置の吐出ピストン２５の作動時間（後退、注入開始、前進、注入終了）によって決定されるものである。
【００１７】
真空圧出装置３０は、前記混合室２１と連通しかつ圧出流路３２を備えた真空圧出室３１を有するとともに、前記真空圧出室３１に後退時には前記混合室２１から注入装置４０までを真空状態に保持しかつ前進時には混合成分を圧出流路３２に圧出する真空圧出ピストン３５を備えている。真空圧出室３１は上述した混合装置２０の混合室２１と連通していて、前記吐出ピストン２５の作動（後退・前進）によって混合室２１から吐出された混合成分を受容する。真空圧出室３１に配置された真空圧出ピストン３５は、その後退時には前記混合室２１から前記注入装置４０までを真空状態に保持する。真空圧出ピストン３１の後退時には、真空圧出室３１にキャビティＣへ送り込む所定注入量相当、又は後述多段注入の場合はその回数分相当以上の真空容積を作出する。真空圧出ピストン３５は前進することによって、混合室２１から受容した混合成分を真空圧出室３１から任意の速度で圧出流路３２に圧出する。図において符号３６は真空圧出ピストン３１の作動用シリンダ装置、３７は真空圧出ピストン３１の進退位置を検出するエンコーダである。なお、作動の速度は前記作動用シリンダ装置３６の油量を制御することにより任意に変更することができる。
【００１８】
真空圧出装置３０における真空圧出ピストン３５は、請求項３の発明として規定したように、その前進が多段で行われるようにすることもできる。真空圧出ピストン３５の前進を多段に行うことによって、真空圧出室３１から圧出流路３２への混合成分の圧出、つまり成形型ＭのキャビティＣへの混合成分の供給を多段階的に行うことができるようになる。この構造によっては、該真空圧出ピストン３５の前後動の作動に無駄がなくなるのみならず、特に少量の樹脂成分を吐出する場合において、混合室での樹脂の混合をまとめて行うことによって、樹脂の良好な撹拌混合を行うことができる効果が大きい。多段前進は、この例ではエンコーダ３７で位置検出をしシリンダ装置３６を制御することによって行われる。
【００１９】
また、真空圧出装置３０の真空圧出室３１には、請求項４の発明として規定したように、洗浄剤Ｒを流入する洗浄弁３８を設けることができる。真空圧出室３１に洗浄弁３８を設けて洗浄剤Ｒを流入することによって、混合成分の流通流路すべてに洗浄剤Ｒを行き渡らすことができる。洗浄時には、前記洗浄弁３８を開き、洗浄剤Ｒとエアを注入して、成形時と同様に真空圧出ピストン３５で圧出することによって流路の洗浄を行う。
【００２０】
次に、注入装置４０は、図示のように、成形用金型Ｍに取り付けられていて、成形装置ＭのキャビティＣと前記圧出流路３２とを密に接続する注入流路４１を有している。注入装置４０は、圧出流路３２から圧入される混合成分のキャビティＣへの注入流路４１を開く。なお、図示しないが注入装置４０には適宜冷却装置が設けられている。
【００２１】
実施例の注入装置４０は、注入流路４１に流体のキャビティＣへの流入を開閉する開閉切替手段４５が設けられている。この開閉切替手段４５は、この例では切替ピストン４６による。切替ピストン４６は作動シリンダ装置４７によって注入流路４１を進退し、金型キャビティＣと接する注入口４８を開閉する。該開閉ピストン４６は、通常時は注入流路４１を閉じて、その先端は金型の一部を構成する。この開閉ピストン４６が閉じた状態で、成形型のキャビティ内では成形品Ｍ１が形成され、混合液をキャビティに圧入する寸前に注入口４８を開き、樹脂圧入終了後には閉じる。この開閉切替手段４５は各成形ショット毎にあるいは必要に応じて洗浄時に作動される。
【００２２】
上の開閉切替手段４５を備えた注入装置４０は、請求項５の発明として規定しかつ実施例のように、さらに前記注入流路４１に流体を外部へ導入する排出機構５１を設けることが好ましい。実施例の排出機構５１は、図３以下に図示したように、排出弁５２の作動により排出口５３を開閉するものである。この排出機構５１は主に注入装置４０に流入された硬化時間直前の混合成分あるいは洗浄液などを排出するときに作動される。なお、この排出機構は、初期経路充填時にエア抜きのためにも用いることができる。
【００２３】
さらに、上のように排出機構５１を設けた注入装置４０にあっては、排出機構５１の付設に伴って、金型に近い高温部での流路部分の滞留という新たな問題が生ずるおそれがあるので、これを解消するために、請求項６に規定する発明が提案される。請求項６の発明は、前記注入側バイパス路４３及び排出側バイパス路４４を選択的に切り替える切替弁５５が設けられたものである。注入側バイパス路４３及び排出側バイパス路４４は、主流路である注入流路４１に並行して副流路として分岐形成されたもので、いずれも先端側で再び注入流路４１へ合流している。切替弁５５は、注入流路４１における流入口４２側の前記バイパス分岐部位置に配置されていて、切替弁５５の進退により、注入流路４１を流通する流体を、注入側バイパス路４３又は排出側バイパス路４４を介して流通するように、選択的に切り替える。これにより、注入側バイパス路４３及び排出側バイパス路４４の双方に流体が流通し、流体の滞留による成分硬化などの不具合の発生が解消される。
【００２４】
次にこの真空混合圧入装置１０の作動について説明する。
実施例のインモールドコート成形を行うにあたっては、成形用金型Ｍであらかじめ成形品Ｍ１が形成されており、キャビティＣに成形品被覆スペースを作出するために所定量金型Ｍが型開きされる。
【００２５】
まず、真空圧出装置３０の真空圧出ピストン３５が後退して、混合室２１から注入装置４１までを真空状態に保持する。なお、このとき注入装置４０においては、予め開閉切替手段４５により注入流路４１は閉鎖した状態とされている。この状態で、混合装置２０において吐出ピストン２５が後退し、主剤Ａ及び硬化剤Ｂの各成分が混合室２１で衝突混合される。所定量の各成分Ａ，Ｂの混合が終了すると、吐出ピストン２５が前進して混合室２１内の混合成分を真空圧出装置３０の真空圧出室３１へ押し出す。
【００２６】
次に、注入装置４０が開閉切替手段４５により、注入流路４１を開いた後、真空圧出装置３０の真空圧出ピストン３５が前進して、真空圧出室３１内の混合成分を圧出流路３２へ押し出す。混合成分の圧出を多段で行うときは、１成形ショット分だけ真空圧出ピストン３５が前進する。
【００２７】
真空圧出装置３０より押し出された混合成分は、圧出流路３２を介して注入装置４０の注入流路４１へ送入され、キャビティＣの前記成形品被覆スペースに充満され、直後に注入流路４１が閉じられて、インモールドコート成形がなされる。
【００２８】
また、図示の実施例のように、注入流路４１へのバイパス（注入側バイパス４３もしくは排出側バイパス４４）が選択的に切り替えられる切替弁５５を有する場合には、必要により切替弁５５が作動される。例えば、図３では、切替弁５５が前進して混合成分が流入口４２から注入側バイパス４３を介して注入流路４１へ流通する。一方、図５では、切替弁５５が後退して混合成分が流入口４２から排出側バイパス４４を介して注入流路４１へ流入する。切替弁５５による切替は通常各成形ショット毎に行われるのが好ましい。
【００２９】
実施例の真空混合圧入装置１０の洗浄時について説明すると、この場合には前記したように、真空圧出室３１に設けられた洗浄弁３８を開き洗浄剤Ｒ及びエアを流入する。そして注入装置４０の注入流路４１は閉鎖したままで、図６に図示したように、前記排出弁５２を作動（後退）して排出口５３を開いた状態で、真空圧出ピストン３５を前進すると、洗浄剤Ｒは圧出流路３２を経由し、注入装置４０内すべてのバイパス路内の洗浄剤及び洗浄された余剰樹脂などの流体を外部に排出する。なお、図１の符号５７は排出流路、５８は排出タンクである。
【００３０】
【発明の効果】
以上図示し説明したように、この発明の真空混合圧入方法及び装置によれば、混合室から注入装置までを真空状態に保持して複数の成分の混合撹拌を行い該混合成分を前記注入装置を介して前記キャビティに任意の速度で圧入するものであるため、この種薄膜成形において、複数の成分を効果的にかつ効率よく混合撹拌して、高圧でキャビティに注入することができる。とともに、混合時にエアが混入することがなく精度の高い薄膜成形を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る真空混合圧入装置の一実施例を全体の概略とともに表した断面図である。
【図２】図１の要部の拡大断面図である。
【図３】注入装置の注入側バイパスの流入状態を表す部分拡大断面図である。
【図４】図３の切断位置を変えた断面図である。
【図５】注入装置の排出側バイパスの流入状態を表す断面図である。
【図６】注入装置の洗浄時の状態を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  真空混合圧入装置
２０  混合装置
２１  混合室
２５  吐出ピストン
３０  真空圧出装置
３１  真空圧出室
３２  圧出流路
３５  真空圧出ピストン
３６  真空圧出作動用シリンダ
３７  エンコーダ
３８  洗浄弁
４０  注入装置
４１  注入流路
４３  注入側バイパス
４４  排出側バイパス
４５  開閉切替手段
５１  排出機構
Ｍ    成形型
Ｃ    キャビティ
【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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