(57)【要約】【課題】プラスチック製品の成形方法及びその設備を提供する。【解決手段】プラスチック製品の成形方法及びその設備は、原材料が成形領域に入れられ、原材料として流体プラスチック及び複数の磁気伝導性繊維を含む工程と、磁場が成形領域に形成されることにより、これら前記磁気伝導性繊維の流体プラスチックにおける位置が調整される工程と、原材料が固化される工程とを含む。【選択図】図２
2017170890.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原材料が成形領域に入れられ、前記原材料として流体プラスチック及び複数の磁気伝導性繊維を含む工程と、
磁場が前記成形領域に形成されることにより、これら前記磁気伝導性繊維の前記流体プラスチックにおける位置が調整される工程と、
前記原材料が固化される工程とを含むことを特徴とするプラスチック製品の製造方法。
【請求項２】
前記原材料は材料供給区から前記成形領域に注入されることを特徴とする、請求項１に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項３】
これら前記磁気伝導性繊維は、金属繊維、炭素繊維、及びニッケルめっきガラス繊維で構成されるグループから選択されることを特徴とする、請求項２に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項４】
これら前記磁気伝導性繊維の前記流体プラスチックにおける位置が調整されると、前記成形領域の温度及び圧力が制御されることを特徴とする、請求項３に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項５】
前記流体プラスチックの粘度係数及び前記磁場の強度により前記磁気伝導性繊維の角度が決定されることを特徴とする、請求項４に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項６】
前記流体プラスチックは熱可塑性プラスチックであり、冷却により前記原材料が固化されることを特徴とする、請求項５に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項７】
前記原材料が固化された後、前記固化後の原材料のスループレーン導電率（Through-Plane Conductivity）または機械強度が測定される工程を更に備えることを特徴とする、請求項６に記載のプラスチック製品の製造方法。
【請求項８】
原材料の納置に用いられ、前記原材料として流体プラスチック及び複数の磁気伝導性繊維を含む成形領域と、
前記成形領域の周囲に設置され、磁場を発生させ、前記磁場が前記成形領域を通過させる磁気領域とを備えることを特徴とするプラスチック製品の成形設備。
【請求項９】
前記成形領域に流体で接続される材料供給区を更に備え、前記材料供給区では前記原材料が前記成形領域に注射されることを特徴とする、請求項８に記載のプラスチック製品の成形設備。
【請求項１０】
前記成形領域及び前記磁気領域を含む金型を更に備え、前記磁気領域は一対の磁石及び一対の仕切りブロックを有し、前記一対の仕切りブロックは前記一対の磁石と前記成形領域との間に設置されることを特徴とする、請求項９に記載のプラスチック製品の成形設備。
【請求項１１】
前記成形領域はダイコアにより定義されることで形成され、前記成形領域は注入口を更に備え、前記材料供給区では前記注入口から前記原材料が前記ダイコア内部に供給されることを特徴とする、請求項１０に記載のプラスチック製品の成形設備。
【請求項１２】
前記磁気領域は一対のスライダーを備え、前記一対の磁石は前記一対のスライダーにそれぞれ設置され、前記一対のスライダーの移動により前記磁石の間の距離が調整されることを特徴とする、請求項１１に記載のプラスチック製品の成形設備。
【請求項１３】
前記磁石は電磁石または永久磁石であることを特徴とする、請求項１２に記載のプラスチック製品の成形設備。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラスチック製品の成形方法(plastic product forming method)に関し、更に詳しくは、流体プラスチック及び磁気伝導性繊維を含む原材料の固化成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の製品の製造方法は数多あるが、一部の方法ではプラスチックを原料として製造を行う。プラスチックは製品の製造に用いられるよくある原料であるが、プラスチックの構造強度は求められている強度に未だ達していない。従来の製造方法においては、プラスチック原料に繊維を添加することにより製品全体の強度を強化させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、繊維がプラスチック原料中で分布される位置及び角度も製品の強度に影響を与える。従来のプラスチック製品の製造方式の多くは射出成形、押出成形等であるが、現在これら前記製造方式では、流速及び温度を利用して繊維の分布を推測しており、繊維の角度が調整できない。このため、プラスチック製品の機械的性質が掌握できなかった。
【０００４】
そこで、本発明者は上記の欠点が改善可能と考え、鋭意検討を重ねた結果、合理的設計で上記の課題を効果的に改善する本発明の提案に到った。
【０００５】
本発明は、以上の従来技術の課題を解決する為になされたものである。本発明の目的は、プラスチック製品の成形方法を提供することである。すなわち、磁気伝導性繊維の位置及び角度の調整が可能なプラスチック製品の製造方法であり、製造者が必要に応じて製品の機械的性質を調整可能になる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るプラスチック製品の成形方法は、原材料が成形領域に入れられ、前記原材料として流体プラスチック及び複数の磁気伝導性繊維を含む工程と、磁場が前記成形領域に形成されることにより、これら前記磁気伝導性繊維の前記流体プラスチックにおける位置が調整される工程と、前記原材料が固化される工程とを含む。
【０００７】
本発明の好ましい実施形態では、前記原材料は材料供給区から前記成形領域に注入される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、これら前記磁気伝導性繊維は、金属繊維、炭素繊維、及びニッケルめっきガラス繊維で構成されるグループから選択される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態では、これら前記磁気伝導性繊維の前記流体プラスチックにおける位置が調整されると、前記成形領域の温度及び圧力が制御される。
【００１０】
本発明の好ましい実施形態では、前記流体プラスチックの粘度係数及び前記磁場の強度により前記磁気伝導性繊維の角度が決定される。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態では、前記流体プラスチックは熱可塑性プラスチックであり、冷却により前記原材料が固化される。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態では、前記原材料が固化された後、前記固化後の原材料のスループレーン導電率が測定される工程を更に備える。
【００１３】
また、本発明に係るプラスチック製品の成形設備は、成形領域及び磁気領域を備える。成形領域は原材料の納置に用いられ、前記原材料として流体プラスチック及び複数の磁気伝導性繊維を含む。磁気領域は前記成形領域の周囲に設置され、前記磁気領域は磁場を発生させ、前記磁場は前記成形領域を通過させる。
【００１４】
本発明の好ましい実施形態では、第一流道で流体が流動する方向は熱交換面の法線方向にほぼ平行する。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態では、前記成形領域に流体で接続される材料供給区を更に備え、前記材料供給区では前記原材料が前記成形領域に注射される。
【００１６】
本発明の好ましい実施形態では、前記成形領域及び前記磁気領域を含む金型を更に備え、前記磁気領域は一対の磁石及び一対の仕切りブロックを有し、前記一対の仕切りブロックは前記一対の磁石と前記成形領域との間に設置される。
【００１７】
本発明の好ましい実施形態では、前記成形領域はダイコアにより定義されることで形成され、前記成形領域は注入口を更に備え、前記材料供給区では前記注入口から前記原材料が前記ダイコア内部に供給される。
【００１８】
本発明の好ましい実施形態では、前記磁気領域は一対のスライダーを備え、前記一対の磁石は前記一対のスライダーにそれぞれ設置され、前記一対のスライダーの移動により前記磁石の間の距離が調整される。
【００１９】
本発明の好ましい実施形態では、前記磁石は電磁石または永久磁石である。
【発明の効果】
【００２０】
上述の実施形態によると、本発明に係るプラスチック製品の成形方法は少なくとも以下の長所を達成させる。磁場が利用されて磁気伝導性繊維の流体プラスチックにおける角度及び位置が調整され、固化後の原材料の磁気伝導性繊維が制御され、製造者がプラスチック製品の機械的性質を容易に掌握可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラスチック製品の成形設備を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るプラスチック製品の成形設備を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るプラスチック製品の成形方法の工程を示す概略図である。
【図４】本発明に係るプラスチック製品の成形方法の磁気伝導性繊維を示す概略図である。
【図５】本発明に係るプラスチック製品の成形方法の繊維配向テンソルを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。
【００２３】
本発明に係るプラスチック製品の成形方法及びプラスチック製品の成形設備１は、流体の原材料９の固化成形に応用され、原材料９として流体プラスチック９１及び複数の磁気伝導性繊維９２を含む（図１参照）。以下では、先ずプラスチック製品の成形設備１について説明する。流体プラスチック９１は熱可塑性プラスチックである。磁気伝導性繊維９２は、金属繊維、炭素繊維、またはニッケルめっきガラス繊維であり、金属繊維として、ステンレス鋼繊維、鋼繊維、及びニッケル繊維等を含み、炭素繊維として、炭素繊維の表面が金属に被覆されるもの（ニッケルめっき炭素繊維０．７μｍ）及びカーボングラファイト顆粒が堆積されるもの等を含む。
【００２４】
プラスチック製品の成形設備１は金型１０及び材料供給区２０を備え、金型１０は成形領域１１及び磁気領域１２を含む。磁気領域１２は成形領域１１の周囲に設置され、磁気領域１２は磁場Ｈを発生させ、磁場Ｈは成形領域１１を通過させる（図１参照）。
【００２５】
成形領域１１はダイコア１１１により形成される。すなわち、ダイコア１１１の内部空間が成形領域１１であり、ダイコア１１１の内部輪郭が成形後の製品の外形となる。成形領域１１は注入口１１２を更に備え、注入口１１２はダイコア１１１の内部空間及び材料供給区２０にそれぞれ接続される。磁気領域１２は、一対のスライダー１２１と、一対の磁石１２２と、一対の仕切りブロック１２３とを含む。スライダー１２１、磁石１２２、及び仕切りブロック１２３は成形領域１１の両側にそれぞれ設置される。仕切りブロック１２３はダイコア１１１に設置されると共にダイコア１１１の内部空間に近接させ、仕切りブロック１２３は磁場を透過させる材質で製造され、例えば、プラスチック、鉄、アルミニウム等である。２つの磁石１２２は２つのスライダー１２１にそれぞれ設置され、磁石１２２は永久磁石または電磁石である。スライダー１２１は成形領域１１の両側に滑動可能に設置される。本発明の好ましい実施形態では、磁石１２２は永久磁石であり、スライダー１２１により成形領域１１の磁場Ｈの大きさが調整されるか、或いは磁石１２２の成形領域１１における磁場Ｈが０になる。
【００２６】
上述はプラスチック製品の成形設備１の描写である（図２参照）。以下では、プラスチック製品の成形方法の工程を説明する。
工程１において、原材料９が材料供給区２０から成形領域１１に注入される。材料供給区２０には大量の原材料９が保存され、原材料９は注入口１１２からダイコア１１１の内部空間に注入される。
【００２７】
本発明の好ましい実施形態では、プラスチック製品の成形方法は射出成形の製造方法に応用可能である。よって、工程１は射出成形における充填（filling）工程であり、その原材料９は材料供給区２０のノズル（図示せず）から射出され、注入口１１２からダイコア１１１の内部空間に注入され、ダイコア１１１の内部空間全体に充満される。製造者は原材料９を注射する際に、磁気伝導性繊維９２の流体プラスチック９１における分布位置に対する噴射速度の影響の計算を行う。
【００２８】
工程２において、磁場Ｈが成形領域１１に形成されることにより、原材料９中の磁気伝導性繊維９２の流体プラスチック９１における位置が調整される。図４に示すように、流体プラスチック９１が成形領域１１に最初に注入されると、磁場Ｈが磁気伝導性繊維９２の位置及び角度に影響を与え、磁場Ｈの方向が左から右になると（図面上での方向にすぎず、現実の方向を制限するものではない）、磁気伝導性繊維９２が常磁性物質である場合、磁気伝導性繊維９２は磁場Ｈの方向に従って回転する。磁気伝導性繊維９２が反磁性物質である場合、磁気伝導性繊維９２は磁場Ｈの反対方向に回転する。製造者は角度の方向調整の必要に応じて磁場Ｈの方向を決定させる。
【００２９】
上述したように、本発明に係るプラスチック製品の成形方法は射出成形であり、工程２は圧力が保持される段階であり、原材料９の流体プラスチック９１が流体に保持されることで、磁気伝導性繊維９２が移動及び回転の調整の裕度を有する。製造者は繊維の配向の必要に応じて磁気伝導性繊維９２の好ましい角度及び位置を決定できる。
【００３０】
磁気伝導性繊維９２の流体プラスチック９１における角度及び位置調整幅は、流体プラスチック９１の粘度係数の影響を受ける。流体プラスチック９１の粘度係数は、その温度及び圧力に関係しており、製造者は成形領域１１の温度及び圧力を調整させることにより、磁気伝導性繊維９２の位置及び角度の調整幅を調整可能である。
【００３１】
上述したように、本発明の好ましい実施形態では、磁石１２２がスライダー１２１に設置され、製造者はスライダー１２１を利用して磁石１２２と成形領域１１との間の距離を調整させることにより、磁石１２２の成形領域１１における磁場Ｈの大きさが調整可能である。磁石１２２は電磁石であり、製造者は電力を調整させることにより磁場Ｈの大きさを調整可能である。
【００３２】
工程３において、原材料９が固化される。上述したように、本発明の好ましい実施形態では、原材料９は熱可塑性プラスチックであり、ダイコア１１１が冷却されることにより成形領域１１内の原材料９が冷却されて成形され、流体プラスチック９１が固化され、磁気伝導性繊維９２の位置も固定される。
【００３３】
工程４において、固化後の原材料９が成形領域１１から脱離される。固化成形された原材料９が離型され、金型１０中から取り出される。
【００３４】
工程５において、固化後の原材料９のスループレーン導電率または機械強度が測定される。磁気伝導性繊維９２を製造するための材質は導磁性に限らず、導電性でもよい。よって、磁気伝導性繊維９２が互いに接触すると固化後の原材料９が導電性質を有し、固化後の原材料９のスループレーン導電率を測定することにより、磁気伝導性繊維９２の原材料９における角度を掌握できる。或いは、固化後の原材料９の機械強度を測定することにより、回転後の磁気伝導性繊維９２が固化後の原材料に対する影響を確認できる。
【００３５】
また、製造者は繊維配向テンソル（Fiber Orientation Tensior、 FOT）により磁場Ｈの磁気伝導性繊維９２に対する影響を計算可能である。繊維配向テンソルは、繊維配向テンソルが０である場合、磁気伝導性繊維９２が磁場Ｈの方向に平行し、即ち、磁気伝導性繊維９２が磁場Ｈの影響を受けて方向を転換していない。繊維配向テンソルが１である場合、磁気伝導性繊維９２が磁場方向に垂直になり、即ち、磁気伝導性繊維９２が磁場Ｈの影響を受けて方向を転換している。繊維配向テンソルは磁気伝導性繊維の回転角度の余弦関数の平均であり、その公式は以下の通りである。…ｎは磁気伝導性繊維９２の数量を表し、Θは磁気伝導性繊維９２と磁場Ｈとの夾角を表す。
【００３６】
本発明の好ましい実施形態では、プラスチック製品の成形方法は、固化後の原材料９の断面から繊維配向テンソルの測定を行い、断面に保留される磁気伝導性繊維９２から磁気伝導性繊維９２と磁場Ｈとの間の夾角を直接測定させる。図５に示すように、磁気伝導性繊維９２が測定された断面に残留していない場合、磁気伝導性繊維９２の回転後に生じた孔部により測定を行う。図５は磁気伝導性繊維９２が回転後に生じた孔部を図示し、図５によると、磁気伝導性繊維９２の回転後に生じた孔部はほぼ楕円形を呈し、夾角Θは孔部の長い軸径Ｍ及び短い軸径Ｍが測定されることにより獲得され、且つ機器を使用して測定を行うことにより磁気伝導性繊維９２の垂直中心点Ｖｃ及び水平中心点ｈｃが獲得され、即ち、磁気伝導性繊維９２が存在する位置が獲得される。製造者はこれら前記数値に基づいて次回プラスチック製品を製造する際の磁場Ｈの大きさ及びノズルの流速を調整可能である。
【００３７】
上述のように、本発明に係るプラスチック製品の製造方法は、磁場を利用して磁気伝導性繊維の流体プラスチックにおける角度及び位置の調整を行うことにより、固化後の原材料の磁気伝導性繊維が制御されるため、製造者がプラスチック製品の機械的性質をより簡単に掌握可能になる。
【００３８】
本実施方式は本発明の好ましい実施形態を例示するのみであり、再述を避けるため、可能な全ての変化の組み合わせの詳細は記載しない。然しながら、本技術分野で通常知識を有する者ならば、上述の各モジュールまたは部材が全て必須ではないことを理解できる。また、本発明を実施するため、仔細な他の従来のモジュールまたは部材を具備してもよい。各モジュールまたは部材は全て需要に応じて増設、省略、或いは改修可能であり、且つ何れか２つのモジュールの間に他のモジュールや部材が存在してもよい。
【００３９】
ちなみに、上述は１つの実施形態にすぎず、実施形態を制限するものではない。本発明の基本的な機構を逸脱しないものは、全て本特許の主張する権利範囲に含まれ、特許請求範囲を基準とする。
【符号の説明】
【００４０】
１  プラスチック製品の成形設備
１０  金型
１１  成形領域
１１１  ダイコア
１１２  注入口
１２  磁気領域
１２１  スライダー
１２２  磁石
１２３  仕切りブロック
２０  材料供給区
９  原材料
９１  流体プラスチック
９２  磁気伝導性繊維
Ｈ  磁場
【図１】
2017170890.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017170890.tif 000005
【図４】
2017170890.tif 000006
【図５】
2017170890.tif 000007