(57)【要約】【課題】ポリイミドを含む樹脂で成形され、ソリ等の変形が生じ難い成形品を得る。【解決手段】上型４０のゲート５４から溶融材料が供給されつつ、下型４２が上型４０に対して相対移動させられる。そのため、エアが摺動面から逃がされるため、キャビティ内に溜まり難い。また、ゲート５４から供給された溶融材料は、徐々にキャビティ内に充填される。そのため、射出成形における場合のように、高圧、かつ、高速でキャビティ内に充填される場合に比較して、溶融材料に加えられるストレスが小さくなる。以上により、ソリ等の変形が生じ難い成形品１１０を得ることができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下型と上型とを備えた金型であって、
前記上型にゲートが設けられるとともに前記下型にキャビティが設けられ、かつ、前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記上型と前記下型とを、これら上型と下型との当接面と平行な方向に相対移動させる型移動装置を含むことを特徴とする金型。
【請求項２】
前記型移動装置が、(i)前記下型を移動させる下型移動装置と、(ii)前記下型の停止位置を規定するストッパとを含む請求項１に記載の金型。
【請求項３】
前記下型のキャビティが、幅方向および長手方向に伸びた浅溝形状を成し、前記上型のゲートが、前記幅方向の伸びたスリット状を成したものである請求項１または２に記載の金型。
【請求項４】
当該金型が、熱可塑性の樹脂の成形に用いられるものである請求項１ないし３のいずれか１つに記載の金型。
【請求項５】
前記型移動装置が、前記上型と前記下型とを、前記ゲートから供給される前記溶融状態にある材料の押出量で決まる速度で相対移動させるものである請求項１ないし４のいずれか１つに記載の金型。
【請求項６】
前記上型が、前記ゲートと前記溶融状態にある材料の前記上型への流入口との間に設けられたホットライナを含む請求項１ないし５のいずれか１つに記載の金型。
【請求項７】
第１型と第２型とを備えた金型であって、
前記第１型にゲートが形成され、前記第２型にキャビティが形成され、前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記第１型と前記第２型とを、それら第１型と第２型との当接面と平行な方向に相対移動させる型移動装置を含むことを特徴とする金型。
【請求項８】
ゲートが形成された第１型とキャビティが形成された第２型とを含む金型を用いて、成形品を得る成形方法であって、
前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記ゲートから溶融材料が供給されつつ、前記第１型と前記第２型とを相対移動させることを特徴とする成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂、金属等の成形方法およびその成形方法の実施に使用される成形金型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、射出成形機を用いてディスクを成形する成形方法が記載されている。この成形方法によれば、ゲートから樹脂がキャビティに供給された後、ゲートがキャビティから遮断され、設定圧力に保持される。
特許文献２には、幅８０mm、φ１５mmのＴダイ押出機を用いてポリイミドのシートを成形する方法が記載されている。ポリイミドを４２０℃で加熱溶融し、押出量２１５ｇ／ｈで押し出すことにより、厚み１００μｍのシートが成形される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１４１４４１号公報
【特許文献２】特開平２−２０９９２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ソリ等の変形が生じ難い成形品を得るための成形方法および成形金型を提供することである。
【課題を解決するための手段および効果】
【０００５】
本願発明に係る成形方法によれば、ゲートが形成された第１型とキャビティが形成された第２型とが、ゲートとキャビティとが対向する状態で、ゲートから溶融状態にある材料が供給されつつ相対移動させられる。
また、本発明に係る金型は、(a)ゲートが形成された第１型と、(b)キャビティが形成された第２型と、(c)第１型と第２型とを、それらの当接面とほぼ平行な方向に、互いに相対移動させる型移動装置とを含むものとされる。
ゲートから溶融状態にある材料（以下、溶融材料と略称することがある）がキャビティに供給されつつ、第１型と第２型とが相対移動させられるため、キャビティ内に、溶融材料が、徐々に充填されるようにすることができ（溶融材料の流れを抑制することができ）、溶融材料に加えられるストレスを小さくすることができる。
また、第１型と第２型との間の隙間からエアが逃がされるため、キャビティ内にエアが溜まり難くすることができる。
さらに、第１型と第２型とによってキャビティ内に充填された溶融材料に加えられる圧力を適切な大きさとすることができる。
以上の理由により、ソリ等の変形が生じ難い成形品を得ることができる。
【特許請求可能な発明】
【０００６】
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明について説明する。
(１)下型と上型とを備えた金型であって、
前記上型にゲートが形成されるとともに前記下型にキャビティが形成され、かつ、前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記上型と前記下型とを、それら上型と下型との当接面と平行な方向に、互いに相対移動させる型移動装置を含むことを特徴とする金型。
当接面と平行な方向とは、当接面と平行な方向と、当接面とほぼ平行な方向とを含む意味であり、当接面と平行な方向を成分に含む方向と称することができる。
上型を移動させても下型を移動させても上型および下型の両方を移動させてもよい。
型移動装置は、(i)電動モータと、回転運動を直線運動に変換する運動変換装置とを含むものとしたり、(ii)流体（エア、油等）シリンダを含むものとしたりすること等ができる。
また、上型と下型との当接面はほぼ水平方向に伸びていることが多く、上型と下型とは、ほぼ水平方向に相対移動させられることが多い。
材料としては、熱可塑性の材料が用いられる。材料は、金属であっても、樹脂であってもよい。
(２)前記型移動装置が、前記下型を移動させる下型移動装置と、前記下型の停止位置を規定するストッパとを含む(1)項に記載の金型。
上型（ゲートが設けられる）には溶融材料供給部が接続されるのが普通であるため、上型を固定し、下型を移動させる方が構造を簡単にすることができる。
また、ストッパを設ければ、下型を所望の位置に正確に停止させることができる。
(３)前記下型のキャビティが、幅方向および長手方向に伸びた浅溝形状を成し、前記上型のゲートが、前記幅方向に伸びたスリット状を成したものである(1)項または(2)項に記載の金型。
(４)前記型移動装置が、前記上型と前記下型とを、前記長手方向に相対移動させる長手方向移動装置を含む(3)項に記載の金型。
キャビティが幅方向および長手方向に伸びる浅溝形状（平面視が長方形を成した浅い凹）を成したものであり、ゲートが幅方向に伸びたスリット形状を成したものである。本項に記載の金型は、シート状（板状）の成形品を成形するのに適している。
ゲートの幅方向の長さは、キャビティの幅方向の長さとほぼ同じとすることが望ましい。
(５)当該金型が、熱可塑性の樹脂材料の成形に用いられるものである(1)項ないし(4)項のいずれか１つに記載の金型。
例えば、熱可塑性の樹脂としてポリイミドがある。ポリイミドの成形品は、耐熱性に優れ、高強度を有する。
(６)前記型移動装置が、前記上型と前記下型との相対移動速度を制御する移動速度制御部を含む(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の金型。
(７)前記移動速度制御部が、前記上型と前記下型との相対移動速度を、少なくとも、前記ゲートから供給される前記溶融状態にある材料の流量に基づいて制御する流量対応制御部を含む(6)項に記載の金型。
上型と下型との相対移動速度が、ゲートから供給される溶融材料の流量（単位時間当たりの溶融材料の重量で表すのが普通であり、押出量と称することもある。）に対して大きい場合には、キャビティに充填される溶融材料の量が少なくなり、上型と下型とによって加えられる圧力が小さくなる。
上型と下型との相対移動速度が、溶融材料の押出量に対して小さい場合には、キャビティに充填される溶融材料の量が多くなり、加えられる圧力が大きくなる。
また、ゲートからキャビティに溶融材料が供給されつつ、相対移動を停止させたり、逆向きに移動させたりすることも可能であり、それにより、キャビティに供給された溶融材料に当接面とほぼ平行な方向の力を加えることも可能となる。
溶融材料の押出量は、溶融材料供給部の諸元｛加熱温度、スクリュの回転速度（押出量）｝、材料の特性｛流体特性（例えば、粘度等）｝、ゲート、ライナの形状等で決まる。
また、溶融材料の押出量の他に、キャビティの形状等を考慮して相対移動速度が制御されるようにすることもできる。
(８)前記型移動装置が、前記上型と前記下型とを、少なくとも前記ゲートから供給される溶融状態にある材料の流量で決まる速度で相対移動させるものである(1)項ないし(5)項のいずれか１つに記載の金型。
ゲートから供給される溶融材料の流量等の成形条件は予め決まることが多い。そのため、上型と下型との相対移動速度も予め決めておくことができる。このように、型移動装置は、上型と下型との相対移動速度を制御可能なものとすることは不可欠ではない。
(９)前記上型が、前記ゲートと、前記溶融状態にある材料の前記上型への流入口との間に設けられたホットライナを含む(1)項ないし(8)項のいずれか１つに記載の金型。
ホットライナを上型に設ければ、ゲートからキャビティに供給される材料を良好に溶融状態に保持することができる。ライナの形状（滞留部の大きさ、形状等）、ヒータの温度は、キャビティに溶融材料を安定的に、所望の押出量で供給し得るように、かつ、材料の劣化を抑制し得る温度に決めることができる。
(１０)当該金型が、前記成形品を前記金型から取り出すエジェクタと、そのエジェクタを、前記当接面と平行な方向へ移動させるエジェクタ移動装置とを含む(1)項ないし(9)項のいずれか１つに記載の金型。
エジェクタは、キャビティに対向する位置に設けられた突き出しロッドを含むのが普通である。そのため、下型の移動に伴ってエジェクタも移動させられるようにすることが望ましい。エジェクタ移動装置は、下型移動装置と共通のものであっても別個のものであってもよい。
(１１)前記型移動装置が、前記下型を移動する下型移動装置を含み、前記ゲートが、前記上型の平面視の中央に形成された(1)項ないし(10)項のいずれか１つに記載の金型。
下型が移動可能とされ、上型のほぼ中央にゲートが設けられれば、下型が上型に対して相対移動させられても、上型と下型とによりキャビティ内の溶融材料に良好に力を加えることができる。
(１２)第１型と第２型とを備えた金型であって、
前記第１型にゲートが形成され、前記第２型にキャビティが形成され、前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記第１型と前記第２型とを、それら第１型と第２型との当接面と平行な方向に相対移動させる型移動装置を含むことを特徴とする金型。
当接面は、ほぼ水平方向に伸びた面であっても、ほぼ垂直方向に伸びた面であっても、水平方向あるいは垂直方向の成分を含む方向に伸びた面であってもよい。
いずれにしても、成形品の製造時には、第１型と第２型とが、これらの当接面とほぼ平行な方向に相対移動させられる。
本項に記載の金型には、(1)項ないし(11)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(１３)ゲートが形成された第１型とキャビティが形成された第２型とを含む金型を用いて、成形品を得る成形方法であって、
前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記ゲートから溶融材料が供給されつつ、前記第１型と前記第２型とを相対移動させることを特徴とする成形方法。
本項に記載の成形方法には、(1)項ないし(12)項のいずれかに記載の技術的特徴を採用することができる。
(１４)前記第２型を、前記溶融状態にある材料の供給前に、予め定められた設定温度まで上げておく(13)項に記載の成形方法。
第２型（キャビティ）の温度が低すぎると、溶融材料が急冷させられ、所望の品質が得られないことがある。それに対して、第２型の温度を予め設定温度に上げておけば、溶融材料の急冷を抑制することができ、品質の低下を抑制することができる。
(１５)ゲートが設けられた第１型とキャビティが設けられた第２型とを備えた金型と、
前記ゲートと前記キャビティとが対向する状態で、前記第１型と前記第２型とを、水平な方向に互いに相対移動させる型移動装置と
を含むことを特徴とする成形装置。
水平な方向とは、水平方向と、水平方向とほぼ平行な方向とを含み、水平方向を成分に含む方向と称することができる。
本項に記載の成形装置には、(1)項ないし(14)項のいずれか１つに記載の技術的特徴を採用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施例である金型を備えた成形装置を示す。本成形装置においては、本発明の一実施例である成形方法が実施される。
【図２】上記金型の幅方向の断面図である。
【図３】上記金型の上型の平面図である。
【図４】上記金型の下型の平面図である。
【図５】(a)〜(d)上記成形装置における作動を示す図である。
【発明の実施形態】
【０００８】
以下、本発明の一実施例である成形金型を備えた成形装置について、図面に基づいて詳細に説明する。この成形装置においては本発明の一実施例である成形方法が実施される。
【実施例】
【０００９】
図１に示す成形装置は、溶融材料供給部１０と、成形部１２とを含む。
溶融材料供給部１０は、ホッパ２０と、スクリュー２２を備えた押出シリンダ２４と、図示しない加熱部とを含む。ホッパ２０にはペレット状の材料（本実施例においては、ポリアミドを含む熱可塑性の樹脂）が収容されている。ホッパ２０から押出シリンダ２４に供給された材料は、加熱されつつスクリュー２２により前方に押し出され、ノズル２６から成形部１２に供給される。
【００１０】
成形部１２は、ハウジング（ベース）３８，第１型である上型４０，第２型である下型４２，エジェクタ４４，下型移動装置４６等を含む。本実施例においては、上型４０が固定型であり、下型４２が可動型である。
上型４０は、図２に示すように、ノズル２６に対する開口部５０と、下型４２に形成されたキャビティ５２に対向するゲート５４と、開口部５０とゲート５４とを連通させるホットライナ５６とを含む。ホットライナ５６は、滞留部（湯溜まり部）５７と、その滞留部５７に配設されたヒータ５８とを含む。
ゲート５４は、図３に示すように、上型４０のほぼ中央に設けられ、幅方向（ｘ方向）に長いスリット状を成したものである。
ホットライナ５６は、溶融材料供給部１０から供給された材料を、良好な溶融状態に保ったまま、キャビティ５２に供給するために設けられたものである。ポリイミドを含む樹脂の成形は、高い温度で行われるため、ホットライナ５６を設けることが望ましい。また、滞留部５７の形状（大きさ）、ヒータ５８による加熱条件等は、ゲート５４から、安定的に、所望の流量で溶融材料が供給されるように、かつ、樹脂の劣化が抑制されるように、適宜設計される。ヒータ５８は、電磁誘導加熱方式のものとすることができる。
【００１１】
下型４２は、図４に示すように、ベース３８に、長手方向（幅方向に直交するｙ方向）に移動可能に保持される。
下型４２に形成されたキャビティ５２は、平面視において四角形を成したものであり、幅方向（ｘ方向）および長手方向（ｙ方向）に延び、厚み（ｚ方向）が小さいものである。
ベース３８には、下型移動装置４６が設けられる。
下型移動装置４６は、図１に示すように、(a)油圧シリンダ６４と、(b)油圧シリンダ６４の作動状態を制御することにより、下型４２の移動の向きおよび速度を制御する移動速度等制御部６６とを含む。
油圧シリンダ６４のピストン６７のピストンロッド６８に、下型４２が係合させられ、油圧シリンダ６４の作動により、下型４２が長手方向（ｙ方向）に往復移動可能とされている。長手方向は、上型４０と下型４２との当接面ＰＬ（金型の分割面と称することもできる）と平行な方向である。
油圧シリンダ６４において、ピストン６７によってシリンダ本体の内部が、第１液圧室７０と第２液圧室７２とに液密に仕切られる。第１液圧室７０，第２液圧室７２には、電磁弁７４を介して、高圧源７６，低圧源７８が接続され、電磁弁７４の作動により、高圧源７６と低圧源７８とに選択的に連通させられる。
また、第１液圧室７０，第２液圧室７２と電磁弁７４との間に、それぞれ、可変絞り８０、８２が設けられ、その流量が制御可能とされている。
高圧源７６は、ポンプと蓄圧器との少なくとも一方を含むものであり、高圧の油を供給可能なものである。低圧源７８は、ほぼ大気圧で油を収容する。
【００１２】
電磁弁７４の第１位置において、第１液圧室７０に低圧源７８が連通させられ、第２液圧室７２に高圧源７６が連通させられる。ピストン６７が図１の左方（ｙ方向）へ移動させられ、下型４２が左方へ移動させられる。
電磁弁７４の第２位置において、第１液圧室７０に高圧源７６が連通させられ、第２液圧室７２に低圧源７８が連通させられる。ピストン６７が図１の右方へ移動させられ、下型４２が右方へ移動させられる。
電磁弁７４の第３位置において、第１液圧室７０，第２液圧室７２は、高圧源７６からも低圧源７８からも遮断される。下型４２は停止させられる。
また、電磁弁７４の第１位置、第２位置において、可変絞り８０，８２の開度の制御により、第１液圧室７０，第２液圧室７２における油の流入流量、流出流量が制御され、下型４２の移動速度が制御される。
このように、電磁弁７４の制御により、下型４２の、当接面ＰＬと平行な方向（ｙ方向）における移動の向き（右方向、左方向）が制御され、可変絞り８０，８２の制御により、移動速度が制御される。これら電磁弁７４，可変絞り８０，８２は、コンピュータを主体とする成形制御コンピュータ８４の指令に基づいて制御される。本実施例においては、電磁弁７４，可変絞り８０，８２，成形制御コンピュータ８４等により移動速度等制御部６６が構成される。
なお、符号８６，８８は、ストッパであり、下型４２の停止位置が規定される。
【００１３】
ハウジング３８にはエジェクタ４４がｙ方向に移動可能に保持される。
エジェクタ４４は、プレート９８と、そのプレート９８に保持され、下型４２のキャビティ５２に対向する位置に設けられた４本の成形品取出ロッド１００と、成形品取出ロッド１００の外側に設けられた４本のリターンピン１０２とを含む（図４参照）。
プレート９８は、下型４２の移動に伴ってｙ方向に移動可能とされている。油圧シリンダ６４と別個の移動装置を設けても、油圧シリンダ６４によって移動可能とされるようにしてもよい。
【００１４】
以上のように構成された成形装置において、ポリイミドを含む樹脂の成形品を成形する場合の作動について説明する。
図５(a)に示すように、溶融樹脂供給部１０から、ゲート５４を経てキャビティ５２へ、溶融材料の供給が開始されると、油圧シリンダ６４の作動により、下型４２が図５の左方へ移動させられる。
図５(b)に示すように、ゲート５４からキャビティ５２に溶融材料が供給されつつ、下型４２が左方へ移動させられるため、キャビティ５２の内部に溶融材料が徐々に充填される。溶融材料のゲート５４からの押出量と、下型４２の移動速度とが、キャビティ５２内に溶融材料が充填され、かつ、上型４０と下型４２とによって材料に所望の大きさの圧力が加えられる大きさとされる。なお、エジェクタ４４は、下型４２と同様に左方へ移動させられる。
そして、図５(c)に示すように、下型４２がストッパ８６に当接すると、電磁弁７４が第３位置に切り換えられ、油圧シリンダ７０の作動が停止させられる。この状態が予め定められた設定時間の間保持される。キャビティ内の溶融材料には予め定められた圧力が加えられる。また、キャビティ内の溶融材料が冷却され、成形品１１０が得られる。
設定時間が経過すると、図５(d)に示すように、図示しない昇降装置により、下型４２等が下降させられ｛上型４０に対してｚ方向（昇降方向）へ離間させられ｝、成形品取出ロッド１００により成形品１１０がキャビティ５２から取り出される。
その後、電磁弁７４が第２位置に切り換えられる。油圧シリンダ６４の作動により、下型４２が右方へ、ストッパ８８に当接するまで移動させられる。図５(a)の位置に戻され、次の成形品の成形が行われる。
【００１５】
以上のように、本実施例においては、ゲート５４から溶融材料がキャビティ５２に供給されつつ、下型４２が上型４０に対してｙ方向へ相対移動させられる。そのため、エアを、上型４０と下型４２との摺動面から逃すことができ、キャビティ内にエアが残らないようにすることができる。特に、ポリイミドは高温で成形が行われるため、エアが発生し易い。そのため、エアが良好に排出されるようにすることは重要なことである。
また、ゲート５４から溶融材料が供給されつつ上型４０と下型４２とが相対移動させられるため、ゲート５４から供給される溶融材料の押出量、溶融材料に加えられる圧力を、射出成形装置における場合より小さくすることができる。さらに、下型４２が固定され、ゲート５４から供給された溶融材料がキャビティ５２全体に充填される場合に比較して、ゲート５４からキャビティ５２に充填される場合の溶融材料の流れを抑制することができる。
また、キャビティ５２に充填された溶融材料に上型４０と下型４２とによって加えられる圧力も、射出成形装置における場合に比較して小さくされる。
以上により、成形時に、溶融材料に加えられるストレスを、射出成形装置における場合より小さくすることが可能となり、ソリ等の変形が生じ難い成形品１１０を製造することができる。
また、特許文献１，２のいずれにも、溶融材料がキャビティに供給されつつ上型４０と下型４２とが相対移動させられることを示唆する記載も、上型４０と下型４２とが、成形品１１０の取り出し方向（ｚ方向）と交差する方向に相対移動させられることを示唆する記載もない。したがって、本願発明は、新規性および進歩性を有するものである。
【００１６】
なお、材料は、ポリイミドを含む樹脂に限らず、他の熱可塑性の樹脂であってもよく、さらに、金属材料、セラミックス材料であってもよい。例えば、溶融材料が、時間の経過に伴って粘度が変化する流体であるもの、非ニュートン流体（高分子材料であれば、非ニュートン流体であるのが普通である）であるものに適している。
また、型移動装置４６を、下型４２の移動速度を制御可能とすること（可変絞り８０，８２）は不可欠ではない。ゲート５４からの溶融材料の押出量、キャビティ５２の形状等は予め決まるため、下型４２の移動速度を予め決めておくことができる。
さらに、上型４０をｙ方向に移動可能とすることもできる。
また、成形品の大きさ、形状は、上記実施例における場合に限定されない等本発明は、上記実施例の態様の他、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した態様で実施することができる。
【符号の説明】
【００１７】
４０：上型  ４２：下型  ４６：下型移動装置  ５２：キャビティ  ５４：ゲート  ５６：ホットライナー  ５８：ヒータ  ６４：油圧シリンダ  ６６：移動速度等制御部  ７４：電磁弁  ８０，８２：可変絞り
【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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