(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶融した熱硬化性樹脂を射出ノズルから樹脂通路を通じて金型の成形キャビティに射出し、上記溶融した熱硬化性樹脂を上記成形キャビティ内で硬化させて成形品とする熱硬化性樹脂の射出成形方法において、
上記成形キャビティ内への上記溶融した熱硬化性樹脂の射出終了後に、上記樹脂通路の樹脂溜り部内に加圧プランジャを上記樹脂溜り部の内壁面に接触させずに加圧駆動装置の作動で押し入れて、上記成形キャビティ内の溶融状態の熱硬化性樹脂を、上記樹脂溜り部と上記樹脂通路の上記溶融した熱硬化性樹脂を介して加圧することを特徴とする熱硬化性樹脂の射出成形方法。
【請求項２】
上記加圧プランジャを低い加圧力で上記樹脂溜り部内に押し入れ、上記成形キャビティ内の射出樹脂にスキン層が形成された後に上記加圧プランジャの加圧力を多段に制御することを特徴とする請求項１記載の熱硬化性樹脂の射出成形方法。
【請求項３】
溶融した樹脂を射出ノズルから樹脂通路を通じて金型の成形キャビティに射出し、該射出樹脂を成形キャビティ内で硬化させて成形品とする金型ユニットにおいて、
上記樹脂通路に樹脂溜り部が形成され、
上記金型の軸孔には、上記成形キャビティへの樹脂の射出終了後に加圧駆動装置の作動で上記樹脂溜り部の内壁面に接触せずに上記樹脂溜り部内に押し入れられて、上記成形キャビティ内の上記溶融した樹脂を上記樹脂溜り部と上記樹脂通路の上記溶融した樹脂を介して加圧する加圧プランジャが上記樹脂溜り部に対して進退移動自在に挿通されたことを特徴とする金型ユニット。
【請求項４】
上記樹脂溜り部の内壁面の内径が上記加圧プランジャの外径よりも大とされることを特徴とする請求項３記載の金型ユニット。
【請求項５】
上記樹脂溜り部の内壁面が上記樹脂通路に近づくにしたがって広がるテーパ状となることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載の金型ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フェノール樹脂やユリア樹脂等の熱硬化性樹脂を用いて製品を成形する熱硬化性樹脂の射出成形方法及びその射出成形方法を実施することができる射出成形機の金型ユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
熱硬化性樹脂製品の射出成形は、熱可塑性樹脂の射出成形と基本的に同じであり、熱硬化性樹脂を射出ノズルからスプルとランナによって構成される樹脂通路を通じて金型の成形キャビティに射出し、その射出樹脂を成形キャビティ内で硬化させて成形品とするものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
熱硬化性樹脂の射出成形には、熱硬化性樹脂の特殊性に起因して、熱可塑性樹脂の成形とは異なる次のような解決すべき課題がある。
すなわち、熱硬化性樹脂の反応度、計量時の材料密度、材料粒度等の１以上が僅かでも変化すると、ショット毎に金型の成形キャビティ圧力が変動する。このため、成形品の外観、寸法のばらつきを生じ易い。
【０００４】
また、熱硬化性樹脂はクッション成形が困難なため、樹脂の供給量がばらつき、その結果、成形不良となりやすい。インサート、アウトサート成形の場合、樹脂供給量が均一であっても、インサート品の体積のばらつきにより、成形品の品質が変化してしまう。
【０００５】
ところで、通常の射出成形において、射出樹脂の熱収縮に伴う気泡の発生やヒケを防止する目的で、エジェクタピンを軸孔に沿って摺動させて射出樹脂を加圧することは、特公平３−７１２５４号公報や特許第２５８７５７５号公報等で周知である。
【０００６】
しかし、この方式では、エジェクタピンの先端が軸孔を摺動して射出樹脂を加圧する関係から、かじりを生じてショット毎に加圧力が変動するおそれがあり、良好な成形ができないことがある。この点は、熱硬化性樹脂に硬度の高い、例えばガラス繊維等の材料が混入されている場合に顕著である。
【０００７】
また、上記の方式は、エジェクタピンが射出樹脂の加圧に兼用されているので構造的には簡単になるが、成形品を金型から取り出すエジェクタ速度及び圧力と、気泡やヒケ等を防止する加圧速度及び圧力とには大きな差があるため、エジェクタピンの制御系が複雑になるという問題点もある。
【０００８】
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、品質の良好な成形品を得ることができる熱硬化性樹脂の射出成形方法及びその射出成形方法を実施することができる金型ユニットを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、樹脂供給量やインサート品の体積にばらつきがあっても、そのばらつきを吸収して所定の形状及び寸法に精度よく成形することができる熱硬化性樹脂の射出成形方法及びその射出成形方法を実施することができる金型ユニットを提供することである。
本発明の別の目的は、加圧プランジャを円滑に作動させることができる熱硬化性樹脂の射出成形方法及びその射出成形方法を実施することができる金型ユニットを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の少なくとも１つの目的を達成するために、請求項１記載の発明は、溶融した熱硬化性樹脂を射出ノズルから樹脂通路を通じて金型の成形キャビティに射出し、上記溶融した熱硬化性樹脂を上記成形キャビティ内で硬化させて成形品とする熱硬化性樹脂の射出成形方法において、上記成形キャビティ内への上記溶融した熱硬化性樹脂の射出終了後に、上記樹脂通路の樹脂溜り部内に加圧プランジャを上記樹脂溜り部の内壁面に接触させずに加圧駆動装置の作動で押し入れて、上記成形キャビティ内の溶融状態の熱硬化性樹脂を、上記樹脂溜り部と上記樹脂通路の上記溶融した熱硬化性樹脂を介して加圧する構成とした。
【００１０】
この手段では、成形キャビティへの射出樹脂量やインサート品の体積にばらつきがあって、そのままでは成形圧力が変化して成形不良となる場合でも、加圧プランジャの加圧によって成形圧力が一定に保たれる。
加圧プランジャは、射出樹脂の加圧に専用的に用い、射出樹脂が硬化して次の熱硬化性樹脂が成形キャビティに射出されるまでの適当な時期に、押入れ位置から元の位置に後退させて次の成形に備える。加圧プランジャを射出樹脂の加圧にのみ作用させる構成のため、エジェクタピンと兼用させる場合と違って、制御系が単純になる。
【００１１】
請求項１記載の熱硬化性樹脂の射出成形方法において、上記加圧プランジャを低い加圧力で樹脂溜り部内に押し入れ、成形キャビティ内の射出樹脂にスキン層が形成された後に加圧プランジャの加圧力を多段に制御することが好ましい（請求項２）。この構成では、スキン層が形成されてから加圧プランジャの加圧力を高めるので、スキン層によってバリの発生が低減される。
加圧プランジャの加圧切換段数は２段とは限らず、３段以上とすることもできる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、溶融した樹脂を射出ノズルから樹脂通路を通じて金型の成形キャビティに射出し、該射出樹脂を成形キャビティ内で硬化させて成形品とする金型ユニットにおいて、上記樹脂通路に樹脂溜り部が形成され、上記金型の軸孔には、上記成形キャビティへの樹脂の射出終了後に加圧駆動装置の作動で上記樹脂溜り部の内壁面に接触せずに上記樹脂溜り部内に押し入れられて、上記成形キャビティ内の上記溶融した樹脂を上記樹脂溜り部と上記樹脂通路の上記溶融した樹脂を介して加圧する加圧プランジャが上記樹脂溜り部に対して進退移動自在に挿通された構成とした。
【００１３】
この手段によれば、請求項１又は請求項２記載の熱硬化性樹脂の射出成形方法を好適に実施することができる。
【００１４】
請求項３記載の金型ユニットにおいて、上記樹脂溜り部の内壁面の内径を上記加圧プランジャの外径よりも大とし、加圧プランジャを樹脂溜り部の内壁面に接触させずに樹脂溜り部に押し入れることが好ましい（請求項４）。この構成では、加圧プランジャと樹脂溜り部の内壁面との間でかじりを生じることがなく、加圧プランジャは円滑に作動して成形キャビティ内の樹脂を与えられた所定の圧力で正確に加圧する。樹脂溜り部の内壁面と加圧プランジャの横断面形状は、通常真円とされるが、これに限られるものではない。樹脂溜り部の内壁面は加圧プランジャと平行な直線状としてもよい。
【００１５】
請求項３又は請求項４記載の金型ユニットにおいて、上記樹脂溜り部の内壁面が上記樹脂通路に近づくにしたがって広がるテーパ状となる構成とすることができる（請求項５）。この構成では、加圧プランジャと樹脂溜り部の内壁面との間でかじりを生じることがなく、加圧プランジャは円滑に作動して成形キャビティ内の樹脂を与えられた所定の圧力で正確に加圧する上、樹脂溜り部からのランナの取り出しが容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１と図２は本発明に係る熱硬化性樹脂の射出成形方法を実施する射出成形機の主要部の一例を示す。この射出成形機は、金型ユニット１と射出ユニット２を備えている。
【００１７】
金型ユニット１は、型締装置（図示せず）で型締めされる一対の金型４（図には便宜上１個から示されていない。）を主体とする。金型４には、スプル４ａとランナ４ｂ及び成形キャビティ４ｃが周知のように形成され、スプル４ａに射出された溶融状態の熱硬化性樹脂Ｊがランナ４ｂを通って成形キャビティ４ｃに充填されるようになっている。
【００１８】
そして、スプル４ａとランナ４ｂからなる樹脂通路、正確にはスプル４ａとランナ４ｂの交点のスプル４ａに向き合う位置に樹脂溜り部４ｄが形成されている。この樹脂溜り部４ｄの内壁面４ｅは、ランナ４ｂに近づくにしたがって広がるテーパ状となっている。
【００１９】
金型４には加圧プランジャ５が設けられている。加圧プランジャ５は、加圧駆動装置６で樹脂溜り部４ｄ内に押し入られて成形キャビティ４ｃ内の樹脂を樹脂溜り部４ｄとランナ４ｂ内の樹脂を介して加圧するものであり、自体の中心軸線をスプル４ａと樹脂溜り部４ｄの中心線に一致させるとともに、自体の先端５ａを樹脂溜り部４ｄに僅かに突き出して（樹脂溜り部４ｄの底面と面一でもよい。）金型４の軸孔４ｆに挿通されている。この加圧プランジャ５の外径は樹脂溜り部４ｄの内壁面４ｅの内径よりも小さくされている。
【００２０】
このため、加圧プランジャ５は内壁面４ｅがテーパ状に形成されていることと相俟って、進退移動に際し内壁面４ｅに接触することがなく、また先端５ａと軸孔４ｆとの間にかじりを生じることもない。なお、スプル４ａと樹脂溜り部４ｄ及び加圧プランジャ５の横断面形状は、いずれも真円にされているが、他の形状の場合もあり得る。
【００２１】
加圧駆動装置６としては、ピストンロッドで加圧プランジャ５を直接動かす油圧シリンダや、回転運動を直線運動に変えるねじ機構を介して加圧プランジャ５を移動させるサーボモータ等の電気モータ等が用いられるが、本発明において、その具体的な構造や種類は任意である。
【００２２】
加圧駆動装置６は、加圧力と速度を自由に変えることが可能で、加圧プランジャ５を比較的低い圧力で樹脂溜り部４ｄに押し入れてから、任意のタイミングで加圧力を高めることができるようになっている。
【００２３】
射出ユニット２は、周知のもので、加熱筒８内に射出スクリュ９を周方向に回転自在に、かつ軸方向に移動自在に挿入して成り、射出スクリュ９を回転させて熱硬化性樹脂を溶融させながら、射出スクリュ９を所定の背圧で後退させて溶融樹脂を加熱筒８の先端部に計量した後、射出スクリュ９を前進させて計量樹脂を射出ノズル８ａから、スプル４ａとランナ４ｂを通じて金型４の成形キャビティ４ｃに射出することができるようになっている。
【００２４】
次に、上記構成の射出成形機を用いた本発明に係る熱硬化性樹脂の射出成形方法の実施の形態を説明する。
まず、金型４を型締めするとともに加圧プランジャ５を加圧駆動装置６で後退させて準備し、射出ユニット２で溶融計量された熱硬化性樹脂Ｊを、射出スクリュ９を前進させることにより、射出ノズル８ａからスプル４ａとランナ４ｂを通じて金型４の成形キャビティ４ｃに射出する（図１参照）。
【００２５】
次いで、射出スクリュ９が前進限に達して所定量の樹脂Ｊが成形キャビティ４ｃに射出され充填工程が終了したら、スクリューは前進限のまま加圧保持しシリンダへの樹脂の逆流を防止し、加圧駆動装置６を比較的低い圧力で作動させて加圧プランジャ５を図２のように樹脂溜り部４ｄに押し入れて保圧工程に入り、成形キャビティ４ｃ内の射出樹脂Ｊを樹脂溜り部４ｄとランナ４ｂ内の樹脂を介して加圧する。
【００２６】
成形キャビティ４ｃ内の樹脂表面にスキン層が形成される所定時間上記の加圧を継続し、所定時間が経過したところで、加圧駆動装置６の加圧力を高める。
樹脂溜り部４ｄ内への加圧プランジャ５の進入時に、加圧プランジャ５が樹脂溜り部４ｄの内壁面４ｅに触れて抵抗がかかることがないので、加圧駆動装置６によって与えられた加圧力が樹脂に正確に伝達される。
【００２７】
射出樹脂量にばらつきがあったり、射出樹脂量が正しくてもインサート品の体積に誤差があって、そのままでは所定の加圧力が得られないような場合でも、上記した加圧プランジャ５の加圧作動によって成形キャビティ４ｃ内の樹脂圧力が所定の圧力となり、正常に成形が行われる。したがって、バリやヒケがなく、寸法精度の良い所定形状の成形品が得られる。
【００２８】
また、加圧が適正になされる上、スキン層が形成された後に加圧力を所定の圧力に高めるので、バリの発生が一層低減される。
【００２９】
加圧プランジャ５の上記加圧作動において、射出樹脂量が多かったり、インサート品の体積が大きかったりした場合は、加圧プランジャ５の樹脂溜り部４ｄ内への進入量が小さくなり、上記の逆の場合は進入量が大きくなることは言うまでもない。
【００３０】
成形キャビティ４ｃ内の樹脂が硬化するまで加圧プランジャ５による加圧を継続し、樹脂が硬化したら、加圧プランジャ５を加圧駆動装置６で元の状態に後退させ、金型４を型開きして金型４から成形品を取り出す。
以下、上記の成形サイクルを繰り返して成形を続行する。
【００３１】
図３は、樹脂溜り部の加圧成形を実施した場合の、本熱硬化性樹脂の射出成形方法の実験結果（キャビティ圧力線図）を示し、また図４は、加圧プランジャで加圧しない通常の射出成形方法の場合、図５は、金型に成形キャビティに開口する軸孔を設けて加圧プランジャで成形キャビティ内の樹脂を直接加圧した場合の実験結果をそれぞれ示す。
【００３２】
図３と図４及び図５の比較から明らかなように、図４では、各ショットのキャビティ圧力線に大きなばらつきが見られるが、図３の本射出成形方法では、ショット間のキャビティ圧力線は無視できる程度の小さいばらつき幅で見事に纏り、また迅速に立上っていることが分る。これによって本発明の効果が立証される。
【００３３】
なお、図５のものでは、加圧プランジャが成形キャビティ内に突き出した場合、成形品のその部分に凹みができ、凹みの深さは均一でないため、成形品形状に制約を受けてしまう場合がある。
【００３４】
金型に成形キャビティ４ｃが２以上形成されている場合、樹脂溜り部４ｄは、各成形キャビティ４ｃの樹脂を均等に加圧できる、樹脂通路の位置（普通は中央）に設けられる。また樹脂溜り部４ｄを複数個設け、樹脂溜り部４ｄと一対になるように加圧プランジャ５を設けても良い。この場合、樹脂溜り部４ｄはスプル４ａとキャビティ４ｃの中間のように均一に圧力伝達できる位置であればどこでも良い。スプル４ａ、ランナ４ｂ、成形キャビティ４ｃ、加圧プランジャ５等の形状、個数は図のものに限られるものではなく任意である。
【００３５】
また、樹脂溜り部４ｄの内壁面４ｅは、加圧プランジャ５に接触しなければ、加圧プランジャ５と平行な直線状とすることができ、場合によっては、制御系の簡略化のみを期待して、加圧プランジャ５と接触する構造とすることもあり得る。
また加圧プランジャ５で樹脂を加圧する際に、加圧樹脂が加熱筒８に逆流するのを防止するために、加圧プランジャ加圧動作時には、スクリューは最前進位置に保持することでシリンダへの樹脂の逆流は防止でき、射出ユニットは特別な形状とする必要はなく、従来のものが使用可能である。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の発明によれば、熱硬化性樹脂の反応度、計量時の材料密度、材料粒度、インサート品の体積等に差があっても、それを吸収して成形キャビティ内の樹脂を所定の圧力で加圧し、硬化させることができる。したがって、バリやひけがなく、寸法精度の高い品質の良好な熱硬化性樹脂の成形品を成形することができる。
【００３７】
請求項１記載の熱硬化性樹脂の射出成形方法において、加圧プランジャを低い加圧力で樹脂溜り部内に押し入れ、成形キャビティ内の射出樹脂にスキン層が形成された後に加圧プランジャの加圧力を多段に制御する構成とした場合は、成形品の外観を損なうバリの発生が一層防止されるようになる。
【００３８】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は請求項２記載の熱硬化性樹脂の射出成形方法を好適に実施して上記の効果をあげることができる。
【００３９】
請求項３記載の金型ユニットにおいて、上記樹脂溜り部の内壁面の内径が上記加圧プランジャの外径よりも大とされ、加圧プランジャを樹脂溜り部の内壁面に接触させずに樹脂溜り部に押し入れる構成とすると、かじりによる作動不良を防止して加圧プランジャを円滑に作動させ、成形キャビティ内の樹脂を与えられた所定の圧力で正確に加圧することが可能となる。
【００４０】
請求項３又は請求項４記載の金型ユニットにおいて、上記樹脂溜り部の内壁面が上記樹脂通路に近づくにしたがって広がるテーパ状となる構成とすると、加圧プランジャと樹脂溜り部の内壁面との間でかじりを生じることがなく、加圧プランジャは円滑に作動して成形キャビティ内の樹脂を与えられた所定の圧力で正確に加圧する上、樹脂溜り部からのランナの取り出しが容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る熱硬化性樹脂の射出成形方法を実施する射出成形機の主要部の一例を示す充填工程の図である。
【図２】  同じく、加圧プランジャを樹脂溜り部に押し入れた保圧工程の図である。
【図３】  本発明の射出成形方法で成形した場合のキャビティ圧力線図である。
【図４】  通常の射出成形方法で成形した場合のキャビティ圧力線図である。
【図５】  加圧プランジャで成形キャビティ内の樹脂を直接加圧した場合のキャビティ圧力線図である。
【符号の説明】
１  金型ユニット                  ２  射出ユニット
４  金型                          ４ａ  スプル
４ｂ  ランナ                      ４ｃ  成形キャビティ
４ｄ  樹脂溜り部                  ４ｅ  内壁面
４ｆ  軸孔                        ５  加圧プランジャ
６  加圧駆動装置                  ８  加熱筒
８ａ  射出ノズル                  ９  射出スクリュ
Ｊ  樹脂
【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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