(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
注型機（１）のヘッド（１１）からの液状成形材料が注型される金型ユニット（２）と、
この金型ユニット（２）のスプル（２ａ）を前記ヘッド（１１）の先端の注型ノズル（１２）に衝合させた状態で型締めし加熱する加圧・加熱ユニット（３）と、
前記型締め時に前記金型ユニット（２）に衝合され内部に真空ポンプ（５）と接続される真空室（ＶＳ）が画成された真空ケース（７）と、
前記金型ユニット（２）と真空ケース（７）の衝合部に開設されて前記真空室（ＶＳ）を前記金型ユニット（２）の注型空間（２ｂ〜２ｄ）に連通される通気孔（７ａ，２５ａ）を開閉する弁装置（８）と、
を備えることを特徴とする成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、液状材料を注型して自動車用弾性部品、防振材料、クッション材料等の無発泡樹脂成形品を成形する成形技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えばゴム成形などのように、粘性の高い成形材料を注型して成形を行う場合は、金型内部にポペット弁を有する成形装置での成形が可能である。すなわち金型内に可塑化した成形材料を注型すると、この成形材料の圧力によって型内のポペット弁が閉じ、材料が型内に閉じ込められて成形される。しかしこのような成形装置では、液状の成形材料を注型する場合はその粘性が低いため、注型を高速で行わないと、ポペット弁を閉じる圧力が立上る前に液状成形材料が金型の会合面から外部へ流出してしまう。また、液状成形材料による成形においては、真空引きによって十分に脱気しないと、成形品に気泡が形成されてしまうので、無発泡成形が困難である。
【０００３】
特に、例えばウレタン製品などのように、２種類の液状材料を混合してゲル化無発泡成形するものにおいては、実験室レベルでは、真空引きしたチャンバ内で材料２液を混合して均一に攪拌することによって成形材料中の気泡を脱気し、これを真空引きした金型内に注型することによって無発泡成形することが可能であるが、これを量産可能とするには装置が複雑かつ大掛かりとなる問題が指摘される。しかも、ウレタン等を成形するための液状成形材料は、一般に空気中の水分と反応して硬化する性質を有し、すなわち金型表面などに付着した液状成形材料が硬化するため、攪拌・混合容器や、金型の清掃作業が必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記のような問題に鑑みてなされたもので、その技術的課題とするところは、低粘度の液状成形材料の注型による無発泡成形品の量産が可能であって、装置が複雑化せず、成形の都度の清掃を必要としない成形装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した技術的課題を有効に解決するための手段として、本発明に係る成形装置は、注型機のヘッドからの液状成形材料が注型される金型ユニットと、この金型ユニットのスプルを前記ヘッドの先端の注型ノズルに衝合させた状態で型締めし加熱する加圧・加熱ユニットと、前記型締め時に前記金型ユニットに衝合され内部に真空ポンプと接続される真空室が画成された真空ケースと、前記金型ユニットと真空ケースの衝合部に開設されて前記真空室を前記金型ユニットの注型空間に連通される通気孔を開閉する弁装置とを備えるものである。このような構成によって、金型ユニットの注型空間内及び注型機のヘッド内を真空ケースを介して真空引きにより脱気し、無発泡成形することができる。
【０００６】
【０００７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明に係る成形装置の実施の形態を示す説明図、図２は、図１の一部を拡大して示すもので、（Ａ）は金型ユニットが注型ノズル及び真空ケースから離れた状態、（Ｂ）は金型ユニットが注型ノズル及び真空ケースの底部に衝合した状態を示す説明図である。すなわちこの成形装置は、例えば液状成形材料であるイソシアネート（ウレタンプレポリマー＋可塑剤）とポリオールを混合して金型に注型することによりゴム状弾性を有するウレタン製品を成形するものであって、図１に示されるように、発泡用注型機１からの上記２種類の液状成形材料が注型される金型ユニット２と、この金型ユニット２のスプル（後述）を前記発泡用注型機１の注型ノズル（後述）に衝合させた状態で型締めし加熱する加圧・加熱ユニット３とを備える。
【０００８】
発泡用注型機１は、真空ポンプによって材料配管系統及び材料タンク部を脱気する脱気装置及び内部クリーニング機構（図示省略）を備えた公知の構造を有するものであって、取付台１３と、その天板１３ａ上に固定的に設置された高圧ヘッド１１とを備える。前記高圧ヘッド１１の先端（下端）に突出形成された注型ノズル１２は、前記天板１３ａを下側へ貫通している。
【０００９】
金型ユニット２は、移動板２１と、その上に順次重ねられた状態に配置される下型２２、中型２３、上型２４及びＩ型２５からなる。このうち最も上側のＩ型２５には発泡用注型機１の注型ノズル１２との接続部であるスプル２ａが形成され、前記Ｉ型２５とその下に配置される上型２４との衝合面間には前記スプル２ａから連続して延びるランナ２ｂが形成され、更にこのランナ２ｂを介して、前記上型２４、中型２３及び下型２２に跨がって成形用空洞である複数のキャビティ２ｃが形成されている。また、ランナ２ｂの端部には、材料逃がし部２ｄが形成されている。
【００１０】
図２に示されるように、金型ユニット金型ユニット２における各型２２〜２５の互いの衝合面（パーティング面）の外周部は、図示の組み合わせ状態ではＯリング２６を介してシールされる。またスプル２ａと注型ノズル１２との衝合面はＯリング２７を介してシールされるようになっている。
【００１１】
加圧・加熱ユニット３は、出力ロッド３１ａが鉛直上方へ突出した加圧シリンダ３１と、中央部が前記出力ロッド３１ａの上端に、球面座金（図示省略）によるフローティングジョイント３１ｂを介して取り付けられた断熱板３２と、この断熱板３２上に取り付けられヒータ（図示省略）を内蔵した熱盤３３と、この熱盤３３の上に取り付けられた保護板３４とを備え、加圧シリンダ３１（出力ロッド３１ａ）の駆動によって、前記断熱板３２、熱盤３３及び保護板３４が一体的に昇降移動するものである。そして金型ユニット２は、図示されていない金型出し入れ機構によって装置外部から前記保護板３４上に位置決め・セットされるようになっている。
【００１２】
また、上記加圧・加熱ユニット３は、加圧シリンダ３１におけるシリンダ本体の上端部に固定されたガイドプレート３５と、このガイドプレート３５の外周部の複数箇所に軸受３５ａを介して鉛直方向往復移動自在に挿通されたガイドロッド３６とを備え、これら各ガイドロッド３６の上端が、それぞれフランジ３６ａを介して断熱板３２の外周部に固定されている。そしてこれによって、前記断熱板３２、熱盤３３及び保護板３４の昇降移動が案内されると共に、回り止めがなされている。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【００２７】
【００２８】
【００２９】
【００３０】
【００３１】
発泡用注型機１における取付台１３の天板１３ａの下面には、真空ケース７がＯリング７１を介して気密的に取り付けられており、この真空ケース７によって画成された真空室ＶＳは、前記取付台１３の天板１３ａを貫通して取り付けられた真空配管５１を介して、真空ポンプ５の吸入ポートに接続されている。また、金型ユニット２における最も上側のＩ型２５の上面外周部は、加圧・加熱ユニット３によって前記発泡用注型機１の注型ノズル１２にスプル２ａが衝合する高さ（移動上限高さ）まで上昇した時に、前記真空ケース７の底部と衝合されるようになっている。
【００３２】
真空ケース７の底部におけるＩ型２５との衝合位置には通気孔７ａが開設されており、Ｉ型２５には金型ユニット２内のランナ２ｂと連通すると共に弁座２５ａ’を有する通気孔２５ａが前記通気孔７ａと対応して開設されている。また、発泡用注型機１の取付台１３の天板１３ａには、軸心が鉛直なポペット弁８が外部から前記通気孔７ａと同心的に挿通されている。このポペット弁８は、図示されていない外部アクチュエータにより軸方向（鉛直方向）往復移動されるもので、図２に部分的に拡大して示されるように、鉛直下方へ移動することによってその下端テーパ面８ａが前記通気孔７ａから移動上限高さにあるＩ型２５の通気孔２５ａに進入し、弁座２５ａ’に密接してこれを閉塞するようになっている。
【００３３】
なお、取付台１３の天板１３ａにおけるポペット弁８の挿通部はＯリング１４によってシールされ、真空配管５１の挿通部はＯリング１５によってシールされている。また、Ｉ型２５の上面が真空ケース７の底部と衝合した時に通気孔７ａ，２５ａの間の外周に形成される隙間は、Ｏリング２８によってシールされるようになっている。
【００３４】
取付台１３の天板１３ａの下面には、注型ノズル１２の外周に位置して所要数のストッパブロック９が配置されている。このストッパブロック９は、真空ケース７と同一高さを有するものであって、前記天板１３ａにその下側からねじ込まれたボルト９１によって所定距離だけ上下移動可能に支持されると共に、コイルスプリング９２によって下方へ弾性付勢されている。したがって、図２（Ａ）に示されるように金型ユニット２が注型ノズル１２から下方へ離れた位置にある時には、前記ストッパブロック９は、真空ケース７の下面よりも下側へ突出した状態にある。
【００３５】
この第二の実施形態の成形装置によれば、以下のようにして成形動作が行われる。まず加圧・加熱ユニット３は、加圧シリンダ３１によって断熱板３２、熱盤３３及び保護板３４がその移動下限位置まで下降している。移動板２１、下型２２、中型２３、上型２４及びＩ型２５からなる金型ユニット２は、この成形装置の外部で互いに上下に重ねられた状態に組み合わされ、図示されていない金型出し入れ機構によって保護板３４上にセットされる。
【００３６】
このとき、前記保護板３４と金型ユニット２とは、図示されていないロケットピン等を介して互いに位置決めされる。また、セットされた金型ユニット２の各型２２〜２５は、加圧・加熱ユニット３の熱盤３３によって、保護板３４及び移動板２１を介して常時加熱され、成形材料が熱硬化反応するのに必要な適切な温度状態に保持される。
【００３７】
次に、金型ユニット２は、加圧・加熱ユニット３における加圧シリンダ３１が油圧の印加により出力ロッド３１ａを鉛直上方へ突出動作させるように駆動することによって上昇移動させられる。そしてこの上昇動作は、図１に示されるように、金型ユニット２におけるＩ型２５の上面のスプル２ａがＯリング２７を介して発泡用注型機１の注型ノズル１２の下端と密接衝合されると共に、前記Ｉ型２５の上面外周部がＯリング２８を介して真空ケース７の底部と密接衝合状態となった時点で停止される。
【００３８】
上述の金型上昇過程では、図２（Ａ）に示されるように真空ケース７の下面よりも下側へ突出した状態にあったストッパブロック９の下面が、上昇して来る金型ユニット２のＩ型２５の上面に接触し、それ以後は、このストッパブロック９がコイルスプリング９２を圧縮しながら前記金型ユニット２と共に上昇する。そして、スプル２ａがＯリング２７を介して注型ノズル１２の下端と密接衝合されると共に、前記Ｉ型２５の上面外周部がＯリング２８を介して真空ケース７の底部と密接衝合されるのと同時に、前記ストッパブロック９が取付台１３の天板１３ａの下面に当接して、金型ユニット２からの荷重を受けるので、加圧シリンダ３１による荷重がスプル２ａと注型ノズル１２との衝合部に集中するのを防止することができる。
【００３９】
また、金型ユニット２は、加圧シリンダ３１に固定されたガイドプレート３５と、断熱板３２の外周部に固定され前記ガイドプレート３５の外周部に軸受３５ａを介して鉛直方向往復移動自在に挿通されたガイドロッド３６とによって、断熱板３２、熱盤３３及び保護板３４を介して回り止めされ、かつ前記保護板３４上に位置決めされた状態にある。このため、Ｉ型２５と真空ケース７が衝合することによって、通気孔７ａ，２５ａが互いに連設状態となる。また、この通気孔７ａ，２５ａの間に形成された隙間は、Ｏリング２８によってシールされる。
【００４０】
次に、真空ポンプ５によって真空ケース７内の強制排気（真空引き）を行う。このとき図１に示されるように、ポペット弁８はその移動上限位置にあって、通気孔７ａ，２５ａを開放した状態にあるため、前記強制排気によって、真空ケース７内の真空室ＶＳの真空度が高まっていくのに伴い、金型ユニット２内の注型空間であるランナ２ｂ、キャビティ２ｃ及び材料逃がし部２ｄも、前記真空室ＶＳを介して真空引きされ、更には、スプル２ａに密接衝合された注型ノズル１２を介して、前記ランナ２ｂと連通した状態にある発泡用注型機１の高圧ヘッド１１の内部も真空引きされ、真空度が高まって行く。ウレタン成形用の液状成形材料であるイソシアネートは、空気中の水蒸気と反応することによって硬化するが、上述のように発泡用注型機１の高圧ヘッド１１の内部が真空引きされることによって、この高圧ヘッド１１内で前記液状成形材料が水蒸気により硬化するのを有効に防止することができる。しかも、前記成形材料中に発生した気泡も有効に脱気される。
【００４１】
真空ケース７内が所定の真空度になったら、図２（Ｂ）に示されるように、ポペット弁８が図示されていない外部アクチュエータにより下降動作して、その下端テーパ面８ａが、前記真空ケース７の通気孔７ａから金型ユニット２の通気孔２５ａに進入して弁座２５ａ’に密接し、閉弁状態となる。
【００４２】
ポペット弁８によって通気孔７ａ，２５ａが閉塞されたら、発泡用注型機１から所定量の液状成形材料が金型ユニット２内へ注型される。このとき、金型ユニット２の注型空間であるランナ２ｂ、キャビティ２ｃ及び材料逃がし部２ｄ内は、先に説明したように真空引きされた状態にあるので、前記注型が迅速に行われ、しかも前記液状成形材料に気泡が混入するようなこともない。注型された液状成形材料は、加圧・加熱ユニット３の熱盤３３によって加熱されている金型ユニット２からの熱を受けて経時的に硬化反応する。そして、キャビティ２ｃ内で成形材料が硬化した部分が製品となるものである。
【００４３】
型内の液状成形材料の硬化（成形）に必要な所定の時間が経過したら、加圧・加熱ユニット３の加圧シリンダ３１を型締め解除方向に動作させる。これによって、金型ユニット２が下降移動し、そのＩ型２５のスプル２ａが発泡用注型機１の注型ノズル１２から分離する。そして移動下限位置まで下降した金型ユニット２は、図示されていない金型出し入れ機構によって当該成形装置の外部へ移動され、型開きされて成形品が離型される。
【００４４】
上述した一連の工程が終了したら、金型ユニット２に付着し硬化した成形材料を除去するための清掃作業を行うが、発泡用注型機１は内部クリーニング機構を備えているため、前記清掃作業は金型ユニットのみに対して行うだけで良い。
【００４５】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明の成形装置によると、金型ユニット内及び注型機のヘッド内が、型締め時に前記金型ユニットと衝合される真空室を介して真空引きされるので、成形材料中の気泡を確実に脱気して無発泡成形が可能となる。しかも注型機自体には真空引きの機構を設ける必要がないので装置が安価になり、成形後の清掃作業も金型ユニットに対してのみ行えば良いといった効果が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る成形装置の実施の形態を示す説明図である。
【図２】  図１の一部を拡大して示すもので、（Ａ）は金型ユニットが注型ノズル及び真空ケースから離れた状態、（Ｂ）は金型ユニットが注型ノズル及び真空ケースの底部に衝合した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１  発泡用注型機
１１  高圧ヘッド
１２  注型ノズル
１３  取付台
１４，１５，２６，２７，２８，７１  Ｏリング
２  金型ユニット
２ａ  スプル
２ｂ  ランナ
２ｃ  キャビティ
２ｄ  材料逃がし部
２１  移動板
２２  下型
２３  中型
２４  上型
２５  Ｉ型
２５ａ  通気孔
２５ａ’  弁座
３  加圧・加熱ユニット
３１  加圧シリンダ
３２  断熱板
３３  熱盤
３４  保護板
３５  ガイドプレート
３６  ガイドロッド
５  真空ポンプ
５１  真空配管
７  真空ケース
７ａ  通気孔
８  ポペット弁
９  ストッパブロック
９１  ボルト
９２  コイルスプリング
ＶＳ  真空室
【図１】
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【図２】
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