JPS588625A - 熱硬化性材料のランナ−レス射出圧縮成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は熱硬化性材料成形装置に関するものであり、さ
らに詳細には熱硬化性合成樹脂組成物の成形方法に関す
るものである。

射出成形は合成樹脂製品を成形する有利な方法である。

一般に射出成形という用飴は溶融状態または可塑化さ扛
た状態の成形材料を金型キャビティー中に注入する方法
を示している。典型的には順粒状の成形材料を示ツｉ＋
−からスクリューあるいはラムを有する加熱シリンダ中
に導入する。成形材料は加熱シリンダ中で加熱さｎ、溶
融さ扛可塑化して、次にヌクリューあるいはラムがこの
浴融可塑化した材料を金型キャビティー中に注入する。

熱硬化性材料の場合には成形物は金型キャビティーに加
えられた熱と圧縮によって金型中で硬化する。硬化した
後成形品を金型から取り出し、この操作を繰返す。

射出成形法は一般的な圧縮成形法やトランスファ成形法
と比較して成形サイクルが短く、作業変数のコントロー
ルが優扛ており、生産性が高いという利点を有する。熱
硬化性材料の射出成形に伴う主要入店は、かなり大量の
廃棄材料が生成するということである。この廃棄′材料
は、ランナーおよびスジルー装置中で硬化し不融性にな
った熱硬化性材料によりつくり出されるものであり、こ
れは再使用することができない。このようにして７回の
金型成形で発生する再使用不能な廃棄材料の量は相当な
ものであり、一般的に成形品全成形するのに必要な羽村
の全景の約λ〜約／Ｓ％に達する。

この成形技術分野における最近の技術的進歩は、ランナ
ーレス射出あるいはコールドマニホルド法を熱硬化性樹
脂の射出成形法に適用するというものである。コールド
マニホルド法においては、スプルーおよびマニホルド系
内の材料はこの材料全早期に硬化させることなく可塑化
状態にこの材料を保持するのに十分な温度に保た扛てい
る。従って硬化された部分が金型キャビティーから取り
出さｎると、スプルーとマニホルド内の材料は、通常の
射出成形法のように廃棄さ扛てしまりのではす＜、次の
成形の一部となる。従ってランナーレス射出成形法は材
料を著しく節約するものである。

ランナーレス射出成形法に一般的に使用さ扛る熱硬化性
材料は通常の射出成形法に一般的に使用さ扛る材料とは
幾つかの点で異なっている。そｔはそれぞｆの方法の条
件が異なるためである。一つの著しい違いは標準的な射
出成形材料が一般に一層堅い可塑性を有するということ
である。とｎに対してランナーレス射出成形材料は供給
系中で長時間にわたり一般に約／θり０〜ｌ／乙℃（２
，２０°〜、２ゲＯＦ）の温度で早期硬化することなく
　−１−ｉ１塑化状態すなわち溶融状態に保持さｔｌま
た金型キャビティー中で成形温度、一般に約／７０℃（
、？ｔθＦ）において急速に硬化することができるよう
になっている。通商なランナーレス射出成形材料の例は
、いずれも″改良さ′ｎだ低温加工安定性を有するフェ
ノール樹脂”と題する米国特許第グ、、２１０．７３２
号、 第１．コ３９　、ｇ６９号および第ｑ、コｑ／、ａＯ１
号に記載さ扛ている。上記％許の開示内容についてはこ
ｎらを参照さｔたい。このよう表記合物は本発明の装置
において有用であるが、そ扛らば必要とさｎない。現在
使用さｎている成形材料はと扛より経済的なまた入手が
答易な標準的熱硬化性成形材料から選択することができ
る。

本発明に有用な熱硬化性成形材料は、一般に成形方法に
おいて使用さ扛ている熱硬化性合成樹脂および樹脂組成
物から適宜選択することができる。

例えばフェノール樹脂；尿素、メラミンおよびメラミン
フェノール樹脂のようなアミノ樹脂；顆粒状、球状、バ
ルク状りるいはシート状のポリエステル樹脂−；アルキ
ッド樹脂；エポキシ樹脂：シリコーン樹脂ニジアリルフ
タレート；ポリアミド；あるいは熱硬化性の天然および
合成コ９ム材料などから選は詐る。フェノール樹脂材料
は供給材料として特に有用である。成形作業に使用され
るフェノール樹脂材料は一般に成形材料の形で使用さ牡
る。フェノール成形材料は、一般に成形グレードのフェ
ノール樹脂、ヘキサメチレンテトラミンのような架橋剤
および適当な光横剤を含む粒状物である。

射出圧縮成形法は、基本的に１回分の可塑化された成形
材料を、部分的に開放している金型内に注入するととか
らなる。最終充填あるいは金型嵌合は、続いて金型を完
全に閉鎖することＫより達成される。射出圧縮成形は、
圧縮成形の長所すなわち改良された寸法安定性、均一な
密度、低い収縮率および高い衝撃強度と、射出成形法の
自動化および早期硬化という長所の組合せを可能とする
ものである。

本発明はランナーレス射出成形法の長所を含むように射
出圧縮成形法の長所を適合させる改良された装置を提供
するものであり、またこのような装置における標準的な
フェノール成形材料の使用を容易にするものである。本
発明の装置はランナーレス射出圧縮成形法の市販さ扛て
いる標準的なノズルの使用を可能とする。上記の利点を
得るにはこｎまでノズルと分配系を適合することが必要
とさ扛ていた。

本発明は熱硬化性成形材料を射出圧縮成形するための改
良された成形装置を提供するものである。

この装置は固定プラテンアッセンブリと可動プラテンア
ッセンブリとを備えている。

固定アッセンブリは、固定プラテン部材すなわち支持プ
レートと、この支持プレートに取付けらｎている加熱プ
レートと、この加熱プレートに取付けられている金型表
面から構成さｎている。固定アッセンブリは、その内部
に配信されこれを通過して伸びる冷却さ扛たスプルーブ
ツシュを備えている。このスプルーブツシュは射出成形
機のノズル部材と、一般的には接触により係合するよう
す受入れ端部を有している。このスプルーブツシュは排
出端部會有し、この端部な通って熱硬化性成形材料が直
接金型キャビティーに送らｎるようＫなっている。スプ
ルーブツシュ内の温度は、このブツシュ内で熱硬化性成
形材料を可塑化−さｎた状態に保持するのに十分に高く
、かつ熱可塑性成形材料の実質的な硬化が起こらないよ
うに十分に低く保持されて〜・る。熱硬化性成形材料の
集質的な硬化とは、成形材料の可塑性あるいは流動性に
悪影響を及ぼすような早期重合のｆｅ意味している。

可動アッセンブリは、可動プラデン部材すなわち支持プ
レートと、この支持プレートに取付けられている加熱プ
レートと、この加熱グレートに取付けられている金型表
面とから構成さｎており、この金型表面は固定アッセン
ブリの金型表面に対応し、と扛と整合するように取付け
ら牡、金型キャビティーを形成するようになっている。

射出状態すなわち供給状態においては可動アッセンブリ
は、可動アッセンブリの金型表面が固定アッセンブリの
対応し整合している金型表面とぴったり近接するように
配置され、部分的に開放された金型キャビティーを形厚
する。可塑化さｎた状態にある熱硬化性材料を次にノズ
ル部材、冷却スプルーブツシュを通して、部分的に開放
さ扛た加熱さｎた金型キャビティーに直接に供給する。

射出状態および続く圧縮状態においてスプルーブツシュ
の排出端部は金型キャビティーと直接供給関係にあり、
射出状態においては成形材料がスプルーブツシュから金
型キャビティー内に流れ込み、また圧縮状態においては
成形材料が金型キャビティーからスプルーブツシュ内に
流詐ることができるようになっている。

圧縮状態においては加熱さｎた金型キャビティーは可動
アッセンブリが固定アッセンブリの方向に適当な油圧お
よび／または機械的手段によってさら１に移動すること
により完全に閉鎖さ扛る。この運動は金型内の成形材料
中に発生する圧力によって熱硬化性材料がさらに供給さ
扛ることを中断し、スプル一部材の排出端部に背圧をつ
くり出しこの排出端部全通して逆流をつくり出す。この
ようにして通常はスゲルー内で失わ扛るような成形材料
の多くの部分、並びに廃棄物としてのはりが、冷却ブツ
シュ内への材料の逆流によって回収さぁ成形材料を次の
射出すなわち充填に有効に使用することを可能とし、金
型表面が閉鎖すると金型キャビティーの内部の熱硬化性
材料は加圧さｎ、この材料を硬化するのに十分な温度に
加熱さｎる。

硬化終了後、可動アッセンブリは適当な油圧および／ま
たは機械的手段によって固定アッセンブリから後退し、
こｎから引き離さ牡、成形品を取り出し、金型表面と周
辺部分に接近できる状態を与える。ノズルおよびスゲル
ー内に残存している熱硬化性材料は、可塑化さ扛実質的
に未硬化の状態に保たれており、次の射出すなわち充填
に使用することが干きる。

本発明を添付図面全参照してさらに詳細に説明する。

第１図について説明する。熱硬化性成形材料は供給ホッ
パー１１に、次いで加熱バレル１８とスクリュー１５の
機械的作用によって形成されている可塑化ゾーンに送り
込まｎる。所定量のユリ化さｔた成形材料は、絖いてラ
ムとして働くスクリュー１５によってノズル部材１７、
冷却スプルーブツシュ１９を通って部分的に開放された
金型表面２１と２．５によって形成されている金型キャ
ビティー２８内に射・出さｎる。

固定アッセンブリは固定プラテンすなわち支持プレート
２７全備えており、このプレート２７には固定加熱プレ
ート２９が取付けられている。好ましくは加熱プレート
２９は断熱材の層８１、例えば断熱ぜ−ドによってプラ
テン２７と分離さ扛ている。加熱プレート２９には金型
表面２１が取付けら扛ている。加熱プレート２９は適宜
その内部を循項するスチームあるいは加熱油によって加
熱することができるが、さらに好ましくは電気的に加熱
さ詐る。加熱プレート２９は熱を金型表面２１に与える
。この金型表面の温度は金型が完全に閉鎖さ壮る際に発
生する圧力と共働して金型キャビティー内で熱硬化性材
料を硬化するのに十分に高く維持さ扛ている。約１３ｓ
０〜約、２７６℃（２７５°〜’１．２３Ｆ）の範囲の
温度が一般に有用でありこの範囲内で約／９９０〜／９
９℃（３００°〜３９０Ｆ）の温度が広範囲の熱硬化性
成形材料に対して特に有用である。

固定アッセンブリはこれ金通り抜けて伸びているスゲル
ーブツシュ１９を有している。スゲルーブツシュ１９は
ノズル部材１７と接触により係合するような受入れ端部
８８を備えている。スプルー７ツシユ１９は、金型表面
２１と２５によって形成されている金型キャビティー２
８の内部に囮接開口し、かつと註と直接供給関係にある
排出端部８５を備えている。スゲルーブツシュ１９はそ
の内部に冷却手段を有し、ヌプル一部材内部の温度金熱
硬化性成形材刺の実質的な硬化が起こるような温度より
低くかつ熱硬化性材料を可塑化さｎた状態に保持するの
に十分に高い温度に保つようになっている。実質的な硬
化が起こるよりも低い温度は可塑化さｎた熱硬化性供給
材料の流動性が永久に影響さ扛ないよう力十分に低い温
度である。

一般に約７７°〜約／ｌ１３℃（７７０°〜２９０Ｆ）
の範囲の温度が有用であり約９９’〜約／Ｉｔ、℃（２
１Ｏ°〜２１１θＦ）の温度が維持さするのが好ましい
。

好ましくはスプルーブツシュ１９は内部キャビティーす
なわち＃ｉｌ＃８７を通る所望の温度の液体例えば水を
循環させることにより冷却さｎる。

可動アッセンブリは可動プラテンすなわち支持プレート
８９を有し、このグレート８９にはと扛と共に可動の加
熱プレート４，１が取付けられている。加熱プレート４
１には金型表面２５が取付けら才しており、この金型表
面２５は固定プラテンアッセンブリの対応する金型表面
２１と正確に重ね合わさるように整合配溝゛さ扛ている
。支持ブロック４Ｂ、４５および４７は適宜プラテン８
９と加熱プレート４１との間に使用され、金型から成形
品を取り出すための手段、例えば図には示されてい寿い
突き出しロッドまたは突き出しビンを与えるようになっ
ている。可動アッセンブリは図には示さ扛ていないが適
当な油圧および／または機械的手段によって固定プラテ
ンアッセンブリと整合接触しｌユニットとして往復運動
できるようになっている。

可動加熱プレート４１は適宜その内部を循環するスチー
ムまたは加熱油によって、あるいはさらに実用的には電
気的に加熱され、金型表面２５の温度全対応する金型表
面２１の温度、すなわち金型表面を完全に閉じた隙に熱
硬化性材料を硬化させるのに十分に−高い温度に保持す
る。

第１図に示さ１．ているような射出状態においては、金
型表面２１と２５は部分的に開放した金型キャビティー
２８を形成する。可塑化された成形材料はヌゾルーブツ
シュ１９の排出端部８８から直接に金型キャビティー２
８に入り、部分的に開放されている金型キャビティー２
８全充填する。

金型表面が部分的に開放された状態から完全に閉鎖され
た状態まで動く距離は一般に約／　、　−ｔ　、２〜約
／、２．７霞（０，０６〜０．３θインチ）であり、さ
らに好ましくは約−０５グ〜Ｓ、θｇｔｐｒｍ＜ｏ、ｉ
ｏ〜００．２インチ）である。

第一図は成形サイクルの閉鎖状態すなわち圧縮状態にあ
る第１図の装置を示している。この状態においては可動
プラテンアツセンブリは固定プラテンアッセンブリの方
に動かさ扛ており整合された金型表面２１と２５を閉鎖
している。閉鎖さｎると金型キャビティー２８内の過剰
の成形材料は、冷却スプルーブツシュ１−９の放出端部
６９を通って直接に強制的に逆方向に送ら１、次の射出
すなわち光填に使用さ扛る。成形材料の／、０％より少
ないわずかな量だけが金型表面の側面から押し出さ扛て
、ばっとして失われることになる。閉鎖さｎたすなわち
圧縮状態では、部分的に開放さ扛た金型表面の間の空間
に初めに供給さ扛た熱硬化性成形材料に、加圧さ几加熱
さ扛て内部の材料は金型の内側の形に硬化する。

第３図は開放状態にある第１図の装Ｍを示している。こ
の状態では可動プラテンアッセンブリは後退しており固
定アッセンブリから引き離さ扛ている。成形品４９は、
図には示されていがいが一般に可動金型表面に配置され
ている突き出しピンによって適宜金型から取り出さ扛る
。この状態ではりがある場合には除去さｎ１必要により
金型表面が清掃さ扛る。次に部品を＠１図に示されてい
るように再び自１置するために準備する。第３図に示さ
扛ている状態で社ノズルおよびスプルーブツシュ内の熱
硬化性成形材料は、金型キャビティーに熱硬化性材料を
さらに射出するだめの準備の際に可塑化された一実質的
に未硬化の状態で保持されている。

簡単のために本発明は水平クランプ式配置（（ついて説
明したが、本発明は垂直クランプ式配置についても同様
に適用することができ有用であるということが期待さｎ
また理解さするであろう。

上記説明および実施態様は本発明を例示する／ζめのも
のであって、本発明をそれによって限定するものではな
い。本発明の精神および／または範囲から逸脱すること
なく本発明に種々の修飾を加え得ることが理解さ扛るで
あろう。

上記図面において、本発明の装置の理解を容易にし図面
を簡単にするために、切断面の後に見える縁および露出
表面は金型キャビティーの近くで省略さ牡ている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の装置の断面一部゛概略図である。 ここに示されている装置は垂直クランプ式配置を有する
射出成形機の一部である。＠１図に示されているように
この装置は成形サイクルの射出状態すなわち供給状態に
ある。この状態においては熱硬化性成形材料は一部開放
している金型内に供給される。 第２図は第１図の装置の圧縮状態を示している。 この状態では金型は完全に閉鎖している。この状態にお
いては閉鎖さｎ、た金型内部の熱硬化性材料は、加圧さ
れ加熱さｎて内部の材料は金型キャビティーの形に硬化
される。 第３図は第１図の装置の開放された状態を示している。 この状態では可動プラテンアッセンブリが固定プラテン
アッセンブリから遠去かる方向に動かされ、開放さｎた
金型表面と周辺の部分から成形品を取り出すことができ
るようにガっており、第１図に示されているような供給
状態に部品を再び配置するｌｌａが整っている状態を示
している。 図面番号の説明 １１・・・供給ホッパー、１８・・・加熱バレル、１５
・・・スクリュー、１７・・・ノズル部材、１９・・・
スプルーブツシュ、２］、２５・・・金型表面、２８・
・・金型キャビティー、２７・・・支持プレート、２９
・・・加熱プレート、８１・・・断熱材、８８・・・受
入れ端音入８５・・・排出端部、８７・・・溝、８９・
・・支持プレート、４、１・・・加熱プレート。 仰

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１：　　改良さ扛た射出圧縮成形装置であって：固定
   アッセンブリよりなり、前記固定アッセンブリは固定プ
   ラテンアッセンブリと、その上に取付けられた加熱プレ
   ートと、前記加熱プレートラ加熱するための手段と、前
   記加熱グレートに取付けらａｔ金型表面と、前記固定ア
   ツセンブＩＪ　’に通って伸び、かつ射出成形装置のノ
   ズルと嵌合するような受入れ端部と前記加熱プレートに
   近接して配置さした排出端部とを備える冷却スプルーブ
   ツシュとを包含し； さらに、可動アッセンブリよりなり、前記可動アッセン
   ブリは可動プラテン部材と−そ扛に取付けらｎた加熱プ
   レートと、前記加熱グレートを加熱するための手段と、 前記加熱プレートに取付けられ、かつ前記固定アッセン
   ブリの金型表面に対応しこれと整合するように配置され
   て金型キャビティーを形成するようになっている金型表
   面とを包含し；さらに、前記可動アッセンブリを動かし
   て前記可動金型表面を前記固定アッセンブリの対応する
   表面とぴったり近接させかつこ扛と整合させて、部分的
   に開放さ扛た金型キャビティーを形成し、固定アッセン
   ブリの■ｆ記ススプル−ブツシュ排出端部を前記部分的
   に開放さ扛た金型キャビティーと直接に供給関係をもつ
   ようにする手段と： 前記スプルーブツシュを通して可塑化さ扛た熱硬化性成
   形材料を前記部分的に開放さｎｋ金型キャビティーに供
   給するための手段と；前記部分的に開放さｆ′Ｌだ金型
   キャビティーを閉鎖状態におき加圧とカロ熱によって金
   型キャビティー内の熱硬化性材料を硬化させ、その際前
   記スプルーブツシュの排出端部を閉鎖された金型キャビ
   ティーと直接供給関係に保つための手段と； 前記可動アッセンブリを後退させ’Ａｔｆ記金型表面を
   分離して成形品を取り出すための手段とよりなる装置。 （２）金型表面の温度が約／３３０〜約２／４’Ｃに保
   た扛ている特許請求の範囲第（１）項に記載の装置。 （３１ＫＵ　記スプルーブツシュ内の温度をコントロー
   ルする手段が、その内部を所望の温度の液体が循壇する
   ようになっている前記部材内のりデーパ−からなる特許
   請求の範囲第（ｌ゛：項に記載の装置。 （４）　　スプルーブツシュの温度が、熱硬化性成形材
   料の実質的な硬化が起こらないような十分に低い温度で
   ありかつ成形材料を可塑化さ【た状態に保持するのに十
   分に高い温度に保持されている特許請求の範囲第（３）
   項に記載の装置。 （５）　　スプルーブツシュの温度が約り７℃〜約ｉａ
   ３℃の範囲の温度に保たれている特許請求の範囲第（４
   ）項に記載の装置。