特許 6339766 成形装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6339766

(24)【登録日】2018年5月18日

(45)【発行日】2018年6月6日

(54)【発明の名称】成形装置

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/04 20060101AFI20180528BHJP

   B29C 33/34 20060101ALI20180528BHJP

   B29C 33/02 20060101ALI20180528BHJP

   B29C 45/27 20060101ALI20180528BHJP

【ＦＩ】

   B29C45/04

   B29C33/34

   B29C33/02

   B29C45/27

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-63786(P2013-63786)

(22)【出願日】2013年3月26日

(65)【公開番号】特開2014-188720(P2014-188720A)

(43)【公開日】2014年10月6日

【審査請求日】2016年2月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100071205

【弁理士】

【氏名又は名称】野本 陽一

(74)【代理人】

【識別番号】100179970

【弁理士】

【氏名又は名称】桐山 大

(72)【発明者】

【氏名】古賀 正太郎

(72)【発明者】

【氏名】浦川 哲也

(72)【発明者】

【氏名】眞坂 武史

(72)【発明者】

【氏名】蔵野 慶宏

(72)【発明者】

【氏名】渡部 茂

(72)【発明者】

【氏名】島添 稔大

【審査官】 ▲高▼村 憲司

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭６１−１６０９１４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０２−１６５９２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１５２６２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１１２０２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−０２９５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１６６２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１３１１７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ３３／００−３３／７６

Ｂ２９Ｃ ４５／００−４５／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

成形材料の硬化に必要な温度に加熱されると共に型締めによって互いに会合してキャビティを画成する複数組の固定金型及びその上面と会合・分離可能な可動金型と、
射出装置からの成形材料を前記可動金型に開設されたゲートを介して前記キャビティ内へ供給する非加熱のコールドランナと、
前記射出装置及び、前記可動金型へ向けて上下進退可能に配置されたコールドランナが存在する射出ステージと、
この射出ステージと平行に並ぶ位置にあって前記固定金型と可動金型とを型開きする開型ステージと、
を備え、一組の前記固定金型及び可動金型が前記射出ステージにあるとき、他の組の前記固定金型及び可動金型が前記開型ステージに位置するように、前記コールドランナを上昇させて前記可動金型から分離させた前記固定金型及び可動金型の組が、前記射出ステージと前記開型ステージとの間で移動可能となっている、
ことを特徴とする成形装置。

【請求項2】

コールドランナに、外部から開閉操作可能な注入バルブを設けたことを特徴とする請求項１に記載の成形装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、例えば燃料電池セルのガスケットなどのようなシール部品を成形するための成形装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

基板一体型のガスケットの成形では、基板を金型にセットして、ゴム組成物からなる成形材料を金型キャビティ内に射出し、キャビティ内で熱硬化させることによって、基板と一体のガスケットを得る。とくに、燃料電池セル用ガスケットを成形する方法としては、粘度の低い液状ゴムを成形材料として用いるコールドランナ式のＬＩＭ（Liquid Injection Molding）成形装置が採用されている。

【0003】

この種のコールドランナ式のＬＩＭ成形装置によれば、コールドランナ内では液状ゴムが硬化しないため、材料の消費量を削減して低コスト化を図ることができる。なお、コールドランナ式のＬＩＭ成形方法の典型的な従来技術としては、下記の特許文献に開示されたものがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−３４１２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来のコールドランナ式ＬＩＭ成形装置によれば、キャビティ内の成形材料が固定金型及び可動金型の熱によって硬化した後は、型開きして製品を取り出してから、ゲートが開設された可動金型の下面を清掃して液状ゴムの硬化物を除去する必要があるため、成形サイクルの短縮が困難であった。

【0006】

本発明は、以上のような点に鑑みてなされたものであって、その技術的課題は、金型による成形装置において、製品の離型後の金型清掃工程を削減して成形サイクルの短縮を図ることにより低コスト化を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

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、請求項１の発明に係る成形装置は、成形材料の硬化に必要な温度に加熱されると共に型締めによって互いに会合してキャビティを画成する複数組の固定金型及びその上面と会合・分離可能な可動金型と、射出装置からの成形材料を前記可動金型に開設されたゲートを介して前記キャビティ内へ供給する非加熱のコールドランナと、前記射出装置及び、前記可動金型へ向けて上下進退可能に配置されたコールドランナが存在する射出ステージと、この射出ステージと平行に並ぶ位置にあって前記固定金型と可動金型とを型開きする開型ステージと、を備え、一組の前記固定金型及び可動金型が前記射出ステージにあるとき、他の組の前記固定金型及び可動金型が前記開型ステージに位置するように、前記コールドランナを上昇させて前記可動金型から分離させた前記固定金型及び可動金型の組が、前記射出ステージと前記開型ステージとの間で移動可能となっている。
請求項２に係る成形装置は、前記コールドランナに、外部から開閉操作可能な注入バルブを設けた。

【0008】

上記構成を備える成形装置による成形に際しては、まず射出ステージにおいて、固定金型と可動金型を型締めし、この固定金型と可動金型の会合面間に画成されたキャビティ内に、射出装置からの成形材料を、コールドランナ及びゲートを介して供給する。コールドランナは非加熱であるため、射出装置からの成形材料はコールドランナで硬化することなくキャビティ内に充填される。

【0009】

キャビティ内の成形材料が固定金型及び可動金型の熱によって硬化した後は、固定金型及び可動金型を開型ステージへ移動して型開きし、製品を取り出すと共に、可動金型のゲート内で可動金型の熱で成形材料が硬化することにより生じたバリを除去する。そして、このような型開き後の製品の取り出しやゲートからのバリの除去作業は、射出ステージではなく開型ステージで行われるので、射出ステージでは、別の固定金型と可動金型を型締めして、キャビティ内へ射出装置からの成形材料を供給して硬化させる成形工程を行うことができる。

【0011】

また、射出装置からの成形材料をキャビティ内へ供給した後で注入バルブを閉塞することによって、キャビティ内の成形材料を所定の圧力に保持することができ、しかも、型開きと共にコールドランナから可動金型（ゲート）を分離したときにコールドランナ内の未硬化材料の流下が防止される。また、型締め後は注入バルブを開放することにより、キャビティ内への成形材料の供給を可能とする。

【発明の効果】

【0012】

本発明に係る成形装置によれば、射出ステージの外側の開型ステージで可動金型のゲートからのバリ除去を行うようにしたため、射出ステージでの金型の清掃工程が不要となり、成形工程の短縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態を示す説明図である。

【図2】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、ゲートとキャビティの関係を示す平面図である。

【図3】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、基板をセットする工程を示す説明図である。

【図4】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、固定金型上に可動金型を位置決め設置した状態を示す説明図である。

【図5】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、型締めした状態を示す説明図である。

【図6】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、キャビティに液状ゴムを射出した状態を示す説明図である。

【図7】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、コールドランナから可動金型及び固定金型を分離した状態を示す説明図である。

【図8】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、製品離型及びバリ除去工程を示す説明図である。

【図9】製品としての燃料電池用ガスケットを示す平面図である。

【図10】本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態において、射出ステージの射出工程と、開型ステージでの製品離型及びバリ除去工程を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明に係る成形装置の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0015】

この成形装置は、例えば図９に示すような、燃料電池セルのセパレータ６１にゴム状弾性材料（ゴム材料又はゴム状弾性を有する合成樹脂材料）からなるシール部６２を一体に設けた燃料電池セル用ガスケット６を、粘度の低い液状ゴムを成形材料として用いるコールドランナ式のＬＩＭ（Liquid Injection Molding）成形装置であって、図１に示すように、固定金型１及びその上面と会合・分離可能な可動金型２と、ターンテーブル５の旋回によって円周方向所定位置（射出ステージＳ１）にある可動金型２へ向けて上下進退可能に配置され、内部に固定金型１及び可動金型２の型締めによって画成されるキャビティＣへの成形材料の流路（コールドランナ３１）が形成されたコールド金型部材３と、前記コールドランナ３１を介して成形材料を前記キャビティＣへ射出する射出装置４と、前記固定金型１及び可動金型２を移動させるターンテーブル５と、を備えている。

【0016】

また、図示は省略してあるが、この成形装置は、固定金型１に対する可動金型２の型開きや型閉じ動作を行うための型締め装置、コールド金型部材３や射出装置４の昇降動作を行うための駆動装置、インサート部品（この形態では基板６１’）を固定金型１へセットするための装填装置、製品離型装置、バリ除去装置、これらの動作を制御する制御装置などを装備している。

【0017】

詳しくは、固定金型１は、ターンテーブル５上に固定されており、液状ゴムの架橋硬化に必要な温度に加熱され、その上面には、図９に示す燃料電池セル用ガスケット６のセパレータ６１となる基板６１’をセットする複数の凹部１１が形成されている。

【0018】

可動金型２は、不図示の型締め装置によって固定金型１の上面に対して昇降可能に配置されており、固定金型１と同様、液状ゴムの架橋硬化に必要な温度に加熱され、その下面には、固定金型１との型締めによって基板６１’の上面との間に図９に示す燃料電池セル用ガスケット６のシール部６２を成形するための賦形空間であるキャビティＣを画成する溝状凹部２１が形成され、前記キャビティＣへの液状ゴムの注入口であるゲート２２が形成されている。

【0019】

図２に示すように、この実施の形態では、固定金型１には基板６１’が二枚セットされるようになっており、したがって成形用キャビティとなる溝状凹部２１も可動金型２の下面に二つ形成されており、ゲート２２は各溝状凹部２１（キャビティＣ）の一カ所へ向けて互いに対称位置に開口している。

【0020】

コールド金型部材３は非加熱であって、成形材料である液状ゴムが架橋硬化しない温度に保冷されており、不図示の駆動装置により昇降可能となっている。このコールド金型部材３を貫通して形成されたコールドランナ３１は、その上端がスプル３１ａとなっており、複数に分岐して延びる下流部にはそれぞれ注入バルブ３２が設けられ、この注入バルブ３２は、外部から開閉操作可能な下流端のバルブゲートが、可動金型２のゲート２２と接続可能となっている。また、コールド金型部材３の下面部には、可動金型２からの伝熱を防止するための断熱盤３３が設けられている。

【0021】

射出装置４は、プランジャを内蔵した射出ノズル４１を有し、その先端がコールド金型部材３の上面のスプル３１ａと密接衝合（ノズルタッチ）可能であり、射出ノズル４１の先端とスプル３１ａとの密接衝合状態で、前記プランジャの動作によって、液状ゴムを、コールドランナ３１、注入バルブ３２及びゲート２２を通じて各キャビティＣへ射出するものである。

【0022】

ターンテーブル５は、鉛直な中心軸Ｏの周りに旋回可能であって、固定金型１及び可動金型２はこのターンテーブル５上に複数組設置されており、ターンテーブル５の回転によって、射出装置４及びコールド金型部材３の真下の射出ステージＳ１と、この射出ステージＳ１から前記中心軸Ｏの周りに所定角度回転移動した位置にあって固定金型１の上面の凹部１１への基板６１’の装填や製品の取り出しを行うための開型ステージＳ２との間を移動されるようになっている。またこのため、ある一組の固定金型１と可動金型２が射出ステージＳ１にあるときには、他の組の固定金型１と可動金型２は開型ステージＳ２に位置するようになっている。

【0023】

次に、上記構成を備える成形装置による成形サイクルについて説明すると、図３に示すように、開型ステージＳ２では、ターンテーブル５上の固定金型１から可動金型２が上方へ離間（開型）しており、ここではまず固定金型１の上面の凹部１１へ、不図示の装填装置によって基板６１’のセッティングが行われる。

【0024】

次に、基板６１’が装填された固定金型１上には、不図示の型締め装置によって可動金型２が降下し、型閉じ状態となる。これによって、固定金型１に装填された基板６１’の上面と可動金型２の溝状凹部２１の間には、図９に示す燃料電池セル用ガスケット６のシール部６２を成形するためのキャビティＣが画成される。

【0025】

次に図５に示すように、固定金型１と可動金型２は、ターンテーブル５の回転によって射出装置４及びコールド金型部材３の真下の射出ステージＳ１へ移送され、ここでコールド金型部材３が降下して可動金型２上に接合される。そしてこれによって、コールドランナ３１に設けられた注入バルブ３２の下流端のバルブゲートが、可動金型２のゲート２２と接続状態となる。

【0026】

次に、注入バルブ３２のバルブゲートを開放すると共に、コールド金型部材３の上面のスプル３１ａと密接衝合された射出装置４の射出動作によって、射出ノズル４１から成形材料である液状ゴムが射出される。そしてコールド金型部材３は液状ゴムが架橋硬化しない温度に保冷されているため、射出ノズル４１から射出された液状ゴムは、図６に示すように、架橋硬化することなくコールドランナ３１から注入バルブ３２及びゲート２２を通じてキャビティＣへ送られる。

【0027】

なお、成形材料である液状ゴムには、架橋硬化によって基板６１’に対する自己接着性を発現するものを用いることが好適であるが、自己接着性のない液状ゴムを用いる場合は、基板６１’の表面に、予め接着剤を塗布しておく。

【0028】

また、図５に黒く塗りつぶして示す部分Ｌは、前回の成形サイクルにおいてコールドランナ３１及び注入バルブ３２内に残留した未硬化の液状ゴムであり、この液状ゴムＬは、図６に示す工程において、射出ノズル４１から射出される液状ゴムに先行してキャビティＣへ充填される。

【0029】

キャビティＣへの液状ゴムの充填が完了すると、注入バルブ３２の下流端のバルブゲートが閉塞される。このため、キャビティＣ内の液状ゴムは、所定の圧力に保持される。

【0030】

キャビティＣ内の液状ゴムは、固定金型１及び可動金型２の熱によって架橋硬化し、キャビティＣと対応する形状のシール部６２として成形されると共に、固定金型１上の基板６１’（セパレータ６１）の上面と一体化（加硫接着）され、キャビティＣに開口したゲート２２内の液状ゴムは、可動金型２の熱によって架橋硬化し、シール部６２と連続したバリ６３となる。一方、コールド金型部材３は液状ゴムが架橋硬化しない温度に保冷されると共に断熱盤３３によって可動金型２からの熱が遮断されているため、コールドランナ３１内に残留した液状ゴムは架橋硬化することはなく、次ショット時にキャビティＣに充填されることになる。

【0031】

キャビティＣ内の液状ゴムの架橋硬化に必要な時間が経過したら、図７に示すようにコールド金型部材３が不図示の駆動装置によって上昇し、可動金型２から分離される。このとき、注入バルブ３２は閉塞されているので、コールドランナ３１内に残留している未硬化の液状ゴムが漏出して落下するようなことはない。

【0032】

次に、ターンテーブル５の回転によって、固定金型１及び可動金型２は、射出装置４及びコールド金型部材３の真下の射出ステージＳ１から、図１に示す開型ステージＳ２へ移送され、ここで図８に示すように、不図示の型締め装置によって可動金型２が固定金型１から上方へ離れて型開きされ、これによって、固定金型１側に保持される製品としての燃料電池セル用ガスケット６のシール部６２から、可動金型２のゲート２２内に生成されたバリ６３が分離される。

【0033】

そして固定金型１から、図９に示すように、セパレータ６１にゴム状弾性材料からなるシール部６２が一体成形された製品としての燃料電池セル用ガスケット６を、不図示の製品離型装置によって取り出すと共に、不図示のバリ除去装置によって、可動金型２のゲート２２からバリ６３を除去する。

【0034】

この製品取り出し工程及びバリ除去工程は、上述のように開型ステージＳ２で行われるため、射出ステージＳ１での金型の清掃工程は不要であり、図１０に示すように、射出ステージＳ２では、開型ステージＳ２での製品の離型及びバリ除去や、次の成形のための基板６１’のセッティング作業に並行して、射出工程を開始することができる。したがって成形サイクルの効率を向上することができる。

【0035】

しかも、成形後に除去されるのは可動金型２のゲート２２内に生じたバリ６３のみであり、コールドランナ３１内に残留した液状ゴムは未硬化であって、次ショット時にキャビティＣに充填されるため、成形材料の無駄が最小限に抑えられ、コストの削減に寄与するものである。

【符号の説明】

【0036】

１ 固定金型
２ 可動金型
２２ ゲート
３ コールド金型部材
３１ コールドランナ
３２ 注入バルブ
４ 射出装置
５ ターンテーブル
６ 燃料電池セル用ガスケット（製品）
６１ セパレータ
６１’ 基板
６２ シール部
６３ バリ
Ｃ キャビティ
Ｓ１ 射出ステージ
Ｓ２ 開型ステージ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】