特開 2023-151749 成形方法および射出成形機システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023151749

(43)【公開日】2023-10-16

(54)【発明の名称】成形方法および射出成形機システム

(51)【国際特許分類】

   B29C 45/47 20060101AFI20231005BHJP

   B29C 45/78 20060101ALI20231005BHJP

   B29C 45/76 20060101ALI20231005BHJP

【ＦＩ】

B29C45/47

B29C45/78

B29C45/76

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022061553

(22)【出願日】2022-04-01

(71)【出願人】

【識別番号】000004215

【氏名又は名称】株式会社日本製鋼所

(74)【代理人】

【識別番号】100097696

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 嘉昭

(74)【代理人】

【識別番号】100147072

【弁理士】

【氏名又は名称】杉谷 裕通

(72)【発明者】

【氏名】須佐 圭呉

【テーマコード（参考）】

4F206

【Ｆターム（参考）】

4F206AA33

4F206AA36

4F206AR06

4F206AR09

4F206JA07

4F206JD01

4F206JF01

4F206JL02

4F206JM04

4F206JN11

4F206JN43

4F206JQ81

(57)【要約】

【課題】金型内に適切に樹脂を充填でき品質の高い成形品を得ることができる成形方法を提供する。
【解決手段】液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を金型（２０、２１）に充填し硬化させ成形品を得る成形方法を対象とする。射出シリンダ（２３）とスクリュ（２４）とを備えた射出装置（８）と、金型温度調整手段（４）とを使用するようにする。金型（２０、２１）へ樹脂を充填する充填工程において、スクリュ（２４）を回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程（Ｓ３）を備えるようにし、金型（２０、２１）は、少なくともフロー充填工程（Ｓ３）において冷却し、充填工程の完了後に硬化温度以上に加熱する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を金型に充填し熱により硬化させ成形品を得る成形方法であって、
射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出装置を使用するようにし、
前記金型へ樹脂を充填する充填工程は、前記スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えるようにし、
前記金型は、少なくとも前記フロー充填工程において冷却し、前記充填工程の完了後に硬化温度以上に加熱する、成形方法。

【請求項2】

前記充填工程は、前記射出シリンダ内で前記スクリュを前進させて樹脂を送り出す射出充填工程を備え、
前記充填工程は、前記射出充填工程である第１の射出充填工程と、次いで実施する前記フロー充填工程と、次いで実施する前記射出充填工程である第２の射出充填工程と、を備えている、請求項１に記載の成形方法。

【請求項3】

前記射出シリンダへの樹脂の供給は、樹脂供給装置により実施する、請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項4】

前記金型の加熱は前記第２の射出充填工程において開始する、請求項２に記載の成形方法。

【請求項5】

前記金型の冷却は水を冷媒として実施し、加熱はヒータにより実施する、請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項6】

前記液体状の熱硬化性樹脂はシリコーン樹脂からなる、請求項１または２に記載の成形方法。

【請求項7】

金型を型締する型締装置と液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を前記金型に充填する射出装置とを備えた射出成形機と、
前記金型の温度を調整する金型温度調整手段と、
樹脂を前記射出装置に供給する樹脂供給装置と、
制御装置と、を備え、
前記射出装置は、射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備え、前記樹脂供給装置からの樹脂は前記射出シリンダに供給されるようになっており、
前記制御装置は、前記射出装置を制御して前記金型に樹脂を充填する充填工程を実施するようになっていると共に、前記充填工程は前記スクリュを回転して樹脂を送り出すフロー充填工程を備え、
前記制御装置は前記金型温度調整手段により、少なくとも前記フロー充填工程において前記金型を冷却し、前記充填工程の完了後に前記金型を硬化温度以上に加熱する、射出成形機システム。

【請求項8】

前記充填工程は、前記射出シリンダ内で前記スクリュを前進させて樹脂を送り出す射出充填工程を備え、
前記充填工程は、前記射出充填工程である第１の射出充填工程と、次いで実施する前記フロー充填工程と、次いで実施する前記射出充填工程である第２の射出充填工程とを備えている、請求項７に記載の射出成形機システム。

【請求項9】

前記金型の加熱は前記第２の射出充填工程において開始する、請求項８に記載の射出成形機システム。

【請求項10】

前記金型温度調整手段は、前記金型を冷却する冷却手段と、前記金型を加熱する加熱手段とを備え、前記冷却手段は前記金型に冷媒としての水を供給する冷却水供給装置からなり、前記加熱手段は記金型に設けられているヒータからなる、請求項７または８に記載の射出成形機システム。

【請求項11】

前記液体状の熱硬化性樹脂はシリコーン樹脂からなる、請求項７または８に記載の射出成形機システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体状の熱硬化性樹脂を硬化温度に制御した金型に射出して硬化させ成形品を得る成形方法、および射出成形機システムに関するものである。

【背景技術】

【0002】

射出成形機の射出装置が備える射出容量に比して大型の成形品を成形する場合、例えば特許文献１に記載されている、フローモールド成形が適している。フローモールド成形は、金型のキャビティに樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えている。フロー充填工程は、スクリュの回転により樹脂を溶融しながら金型に送るようにするので、スクリュのストローク量によって規定される射出容量の制限を受けない。つまり射出容量を超える量の樹脂を金型のキャビティに充填することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６－２１０６８５号公報

【0004】

特許文献１に記載の成形方法は熱可塑性樹脂を対象としているが、フローモールド成形は液体状の熱硬化性樹脂に対しても適用することができる。すなわち、金型を硬化温度に制御し、この金型に樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させるフロー充填工程を設けるようにすればよい。樹脂は金型内で硬化する。なお、必要に応じて最初と最後にスクリュを前進させる射出動作により樹脂を充填する射出充填工程を実施してもよい。つまり充填工程を、射出充填工程、フロー充填工程、射出充填工程の順で実施する。このようにすると、金型のキャビティ内に適切に樹脂を充填できると共に、射出装置の射出容量による制約を受けずに色々な成形品を成形することができる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

液体状の熱硬化性樹脂においても、充填工程においてフロー充填工程を設けるようにすると射出容量による制限を受けずに成形品を成形することができる。特に、シリコーン樹脂から成形される成形品は比較的多品種少量生産されるものが多く、射出容量による制限を受けないフロー充填工程は適していると言える。しかしながら解決すべき課題も見受けられる。具体的には、フロー充填工程においてキャビティ内で樹脂の固化が始まると樹脂を適切にキャビティに充填できない場合がある。

【0006】

本開示において、金型内に適切に樹脂を充填でき品質の高い成形品を得ることができる成形方法、およびそのような成形方法を実施することができる射出成形機システムを提供する。

【0007】

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。

【課題を解決するための手段】

【0008】

液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂を金型に充填し熱により硬化させ成形品を得る成形方法を対象とする。この成形方法では射出シリンダと該射出シリンダ内に設けられているスクリュとを備えた射出装置とを使用するようにする。本開示は、金型へ樹脂を充填する充填工程において、スクリュを回転させて樹脂を送り出すフロー充填工程を備えるようにし、金型は、少なくともフロー充填工程において冷却し、充填工程の完了後に硬化温度以上に加熱するようにする。

【発明の効果】

【0009】

本開示は、金型に適切に樹脂を充填して品質の高い成形品を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本実施の形態に係る射出成形機システムを示す正面図である。

【図2】本実施の形態に係る成形方法のフローチャートである。

【図3】本実施の形態に係る成形方法を実施したときの、射出速度、スクリュ回転数、金型温度のそれぞれの変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、具体的な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。ただし、以下の実施の形態に限定される訳ではない。説明を明確にするため、以下の記載及び図面は、適宜簡略化されている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。また、図面が煩雑にならないように、ハッチングが省略されている部分がある。

【0012】

本実施の形態を説明する。
＜射出成形機システム＞
本実施の形態に係る射出成形機システム１は、液体状の熱硬化性樹脂からなる樹脂によって成形品を成形するシステムになっている。図１に示されているように、射出成形機システム１は、射出成形機２と、射出成形機２に対して樹脂を供給する樹脂供給装置３と、後で説明する金型２０、２１を加熱・冷却する金型温度調整手段４と、を備えている。

【0013】

＜射出成形機＞
射出成形機２は、ベッドＢに設けられている型締装置７と、同様にベッドＢに設けられている射出装置８と、これらを制御する制御装置１０と、を備えている。制御装置１０は、射出成形機２だけでなく、樹脂供給装置３と金型温度調整手段４についても制御するようになっている。

【0014】

＜型締装置＞
型締装置７は、ベッドＢに固定されている固定盤１２と、ベッドＢ上をスライド自在に設けられている可動盤１３と、同様にベッドＢ上をスライド自在に設けられている型締ハウジング１４と、を備えている。固定盤１２と型締ハウジング１４は複数本のタイバー１６、１６、…により連結されており、可動盤１３は固定盤１２と型締ハウジング１４の間でスライド自在になっている。型締ハウジング１４と可動盤１３の間には型締機構が、つまり本実施の形態においてはトグル機構１８が設けられている。固定盤１２と可動盤１３には、それぞれ固定側金型２０と可動側金型２１とが設けられている。従って、トグル機構１８を駆動するとこれらの金型２０、２１が型開閉される。

【0015】

＜射出装置＞
射出装置８は、射出シリンダ２３と、射出シリンダ２３内に設けられているスクリュ２４と、スクリュ駆動装置２５と、を備えている。射出シリンダ２３はスクリュ駆動装置２５に支持されており、スクリュ２４はスクリュ駆動装置２５によって回転方向と軸方向とに駆動されるようになっている。射出シリンダ２３の先端には射出ノズル２７が設けられており、固定側金型２０にタッチしている。本実施の形態において、樹脂供給装置３は射出シリンダ２３に接続されており、液体状の熱硬化性樹脂が射出シリンダ２３内に供給されるようになっている。

【0016】

＜樹脂供給装置＞
本実施の形態に係る射出成形機システム１は、いわゆる２液型のシリコーン樹脂からなる樹脂により成形品を成形するようになっている。したがって本実施の形態において、樹脂供給装置３は２液型のシリコーン樹脂の供給装置になっている。図１には示されていないが、樹脂供給装置３は、主剤を入れる容器と硬化剤を入れる容器と、これら容器のそれぞれに設けられているポンプと、それぞれのポンプによって送り出された主剤と硬化剤とを所定の割合で混合するミキサーとを備えている。本実施の形態に係る樹脂供給装置３は、樹脂の供給圧力が一定になるようにポンプの出力が制御されている。しかしながら制御装置１０によってポンプの出力を制御して、成形サイクルの工程に同期させて供給圧力を変化させるようにしてもよい。

【0017】

＜金型温度調整手段＞
本実施の形態において金型温度調整手段４は、金型冷却装置３０と、金型２０、２１に設けられているヒータ３１、３１と、これらヒータ３１、３１に電力を供給するヒータ電力供給装置３３とから構成されている。金型２０、２１内には冷却用の冷媒を流す冷却管が設けられ、金型冷却装置３０から供給する冷媒により金型２０、２１が冷却されるようになっている。本実施の形態において冷媒は水が採用されている。金型２０、２１に設けられているヒータ３１、３１は、図１において金型２０、２１から露出しているように示されているが、実際には金型２０、２１の内部に設けられ、金型２０、２１内のキャビティを効率よく加熱するようになっている。金型冷却装置３０もヒータ電力供給装置３３も、前記したように射出成形機２の制御装置１０によって制御されるようになっている。

【0018】

＜成形方法＞
本実施の形態に係る成形方法を説明する。最初に、射出シリンダ２３への樹脂の計量が完了した状態、つまり待機状態から説明する。図２に示されているように、制御装置１０は射出成形機２において、型締工程Ｓ１を実施する。すなわち、型締装置７において金型２０、２１を型締めする。図３のグラフにおいて、型締工程Ｓ１は待機に含まれている。制御装置１０は型締工程Ｓ１に先だって、あるいは型締工程Ｓ１と並行して、金型温度調整手段４（図１参照）の金型冷却装置３０を制御して冷媒を金型２０、２１に供給する。図３において符号３５で示されているように、金型２０、２１は冷却される。

【0019】

金型２０、２１が樹脂の硬化温度より低い温度、例えば７０℃以下もしくは５０℃以下に冷却されたら、制御装置１０は金型２０、２１に樹脂を充填する充填工程を実施する。本実施の形態において充填工程は３工程からなる。まず第１の射出充填工程Ｓ２を実施する。射出装置８（図１参照）においてスクリュ２４を軸方向に前進させる。スクリュ２４には図示されていない逆流防止装置が設けられており、樹脂はスクリュ２４の前進に伴って送り出される。図３においてスクリュ２４の前進速度つまり射出速度が符号３７で示されている。所定量射出したら、第１の射出充填工程Ｓ２を完了する。例えば、樹脂の先端が金型２０、２１のゲートに達するタイミングで完了するようにしてもよいし、キャビティ内に若干量充填されるタイミングで完了してもよい。

【0020】

次いで制御装置１０は、図２に示されているようにフロー充填工程Ｓ３を実施する。フロー充填工程Ｓ３は、射出装置８（図１参照）においてスクリュ位置を維持した状態でスクリュ２４を回転させ、樹脂を送り出す。スクリュ回転数は、図３において符号３８で示されている。フロー充填工程Ｓ３は、スクリュ２４の回転により樹脂を送り出すので、充填圧力は第１の射出充填工程Ｓ２に比して小さい。本実施の形態において金型２０、２１は図３の符号３９で示されているように低温に維持されているので、金型２０、２１内で樹脂が硬化することが防止される。したがって、比較的小さい充填圧力でも樹脂はキャビティに適切に充填される。キャビティに所定量樹脂が充填されたらスクリュ２４の回転を停止する。すなわちフロー充填工程Ｓ３を完了する。

【0021】

制御装置１０は引き続き、図２に示されているように第２の射出充填工程Ｓ４を実施する。つまり、射出装置８（図１参照）においてスクリュ２４を軸方向に前進させ樹脂を送り出す。スクリュ２４のスクリュ速度つまり射出速度が符号４０により示されている。スクリュ２４の前進により樹脂を充填するので充填圧力は大きく、樹脂は金型２０、２１内のキャビティの隅々まで適切に充填される。キャビティへの樹脂の充填が完了したら、スクリュ２４の前進を停止する。すなわち第２の射出充填工程Ｓ４が完了する。３工程からなる充填工程が完了する。

【0022】

本実施の形態において、制御装置１０は第２の射出充填工程Ｓ４と並行して金型温度調整手段４を制御して金型２０、２１の加熱を開始する。すなわち制御装置１０は金型冷却装置３０を停止する。そしてヒータ電力供給装置３３を制御して、ヒータ３１、３１に電力を供給する。そうすると、金型２０、２１の温度は図３の符号４２に示されているように上昇する。

【0023】

制御装置１０は第２の射出充填工程Ｓ４の完了後、図２に示されているように保圧工程Ｓ５を実施する。すなわちスクリュ２４に背圧を印可して樹脂の充填圧力を維持する。金型２０、２１の温度は、図３の符号４３で示されているように、樹脂の硬化温度、例えば１２０～１８０℃に達する。したがって保圧工程Ｓ５において樹脂の硬化が進行する。

【0024】

次いで制御装置１０は計量工程Ｓ６を実施する。計量工程Ｓ６では、スクリュ２４を回転して樹脂を射出シリンダ２３の前方に溜める。すなわち計量する。図３には計量工程Ｓ６におけるスクリュ２４の回転数が符号４４によって、そしてスクリュ２４の後退するスクリュ速度が符号４５によってそれぞれ示されている。スクリュ２４のスクリュ位置が規定の位置に達したらスクリュ２４の回転を停止して計量工程Ｓ６を完了する。

【0025】

金型２０、２１内の樹脂はすでに硬化した状態になっている。図２に示されているように型開・突出工程Ｓ７を実施する。すなわち制御装置１０は型締装置７（図１参照）を駆動して型開きする。図に示されていない突出装置を駆動して成形品を突き出す。制御装置１０は次の成形サイクルに移行する。すなわち図２に示されているように、型締工程Ｓ１に戻る。

【0026】

ところで次の成形サイクルが開始すると、前記したように制御装置１０は金型温度調整手段４によって金型２０、２１の冷却を開始することになる。しかしながら、計量工程Ｓ６中において金型２０、２１内の樹脂が完全に硬化していれば、次の成形サイクルの開始を待つことなく金型２０、２１の冷却を開始するようにしてもよい。そうすると、次の成形サイクルを速やかに開始することができる。

【0027】

＜本実施の形態の変形例＞
本実施の形態は色々な変形が可能である。例えば本実施の形態において使用する樹脂は、２液型のシリコーン樹脂であると説明した。しかしながら１液型のシリコーン樹脂を使用することもできる。この場合には樹脂供給装置３（図１参照）は１液型に対応した構造にすればよい。さらには液体状の熱硬化性樹脂であればシリコーン樹脂以外の他の樹脂であってもよい。金型温度調整手段４も変形が可能である。金型温度調整手段４は、金型冷却装置３０とヒータ３１、３１とヒータ電力供給装置３３とを備えているように説明した。しかしながら、金型２０、２１に対して加熱用媒体と冷却用媒体とを切り換えて供給する金型温調装置のみから構成することもできる。

【0028】

成形方法についても変形が可能である。本実施の形態において金型２０、２１の加熱は第２の射出充填工程Ｓ４において開始するように説明した。しかしながらフロー充填工程Ｓ３の完了の少し前から開始するようにしてもよい。少なくとも金型２０、２１が硬化温度に上昇するまでにフロー充填工程Ｓ３が完了しているようにすれば、キャビティへの樹脂の充填に支障が無いからである。あるいは、金型２０、２１の加熱を保圧工程Ｓ５において開始するようにすることもできる。樹脂が硬化するタイミングは若干遅くなるが、確実に樹脂をキャビティ内に充填することができる。

【0029】

成形方法の充填工程についても変形することができる。充填工程は３工程、つまり第１の射出充填工程Ｓ２とフロー充填工程Ｓ３と第２の射出充填工程Ｓ４とからなるように説明した。しかしながら、充填工程をフロー充填工程Ｓ３の１工程だけから構成してもよいし、第１、第２の射出充填工程Ｓ２、Ｓ４のいずれかとフロー充填工程Ｓ３の２工程から構成してもよい。さらには他の充填工程を追加して４工程以上から構成してもよい。

【0030】

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。以上で説明した複数の例は、適宜組み合わせて実施されることもできる。

【符号の説明】

【0031】

１ 射出成形機システム ２ 射出成形機
３ 樹脂供給装置 ４ 金型温度調整手段
７ 型締装置 ８ 射出装置
１０ 制御装置 １２ 固定盤
１３ 可動盤 １４ 型締ハウジング
１６ タイバー １８ トグル機構
２０ 固定側金型 ２１ 可動側金型
２３ 射出シリンダ ２４ スクリュ
２５ スクリュ駆動装置 ２７ 射出ノズル
３０ 金型冷却装置 ３１ ヒータ
３３ ヒータ電力供給装置

【図1】

【図2】

【図3】