成形装置
【課題】設備が大掛かりでなく、また、成形枠内で樹脂を成形するため余剰樹脂やバリを抑えることが出来、原料コストの削減、成形にかかる時間を短縮することが可能で、更に、成形されるまでの樹脂の経時変化の問題を解決することが出来る成形装置を提供する。
【解決手段】樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂をプレスすることで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置。
【解決手段】樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂をプレスすることで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から樹脂の成形方法として、型による上金型方式や射出成形方式が行われている。上金型方式によると、成形形状を施した上型、下型に溶融した樹脂を注入し、圧力をかけて成形した後冷却し、型を外すことで樹脂の成形を行っている。
【特許文献１】特開２００４−１４８５４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は従来行われている成形方法を示したもので、３２は上金型、３３は下金型、３４は上金型支持体、３５は下金型支持体、３６は加熱手段、３７は冷却手段、３８は溶融樹脂注入口で、加熱手段を備えた上下金型に予め溶融した樹脂を注入して成形を行っていた。この方法によると、上下金型を指定温度まで昇温させるための時間と、成形後の冷却に時間を要していた。また、前記予め溶融した樹脂を注入する際に上金型と下金型で作られる空間の空気を逃がすために、上金型と下金型との間に隙間を設ける必要から、該隙間の部分から溶融した樹脂がはみ出し、余剰樹脂となっていた。その結果、成形品にバリが発生しバリの処理が必要となり、バリ除去の工程と時間が必要であった（特許文献１）。
【０００４】
更に、前記加熱手段３６は樹脂を溶融させるものではなく、金型を予熱するものであり、樹脂は別に設けられた樹脂溶融部にて溶融されてから金型内に導入されるようになっていた。このため、樹脂が溶融されてから成形されるまでの樹脂の経時変化が問題となることがあった。
【０００５】
上記特許文献２に示される従来法においては、加熱された下金型及び樹脂をペルチェ素子にて冷却させていた。この方法によると、冷却のための時間は短くて済むものの、ペルチェ素子に付随する冷却板と直流電源を必要とすることから大掛かりで高価な装置になってしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、設備が大掛かりでなく、また、成形枠内で樹脂を成形するため余剰樹脂やバリを抑えることが出来、原料コストの削減、成形にかかる時間の短縮することが可能で、更に、成形されるまでの樹脂の経時変化の問題を解決することが出来る成形装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂を上金型することで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置である。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記加熱手段と前記冷却手段は共に移動可能な構造を有することを特徴とする請求項１記載の成形装置である。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記下金型に微細パターンを有することを特徴とする請求項１または２記載の成形装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶融した樹脂を成形する時に樹脂のはみ出しやバリを発生させずに成形が可能で、また樹脂成形品の表面に微細パターンを形成する場合であっても容易に形成するすることが出来、更に原料コストの削減や成形時間の短縮が出来，更に溶融した樹脂が成形までの経時変化が問題となる樹脂を成形する場合であっても成形の経時変化を抑えた成形が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の成形装置の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の成形装置の構成を説明する概略図で、図２（ａ）は成形装置を正面から見た概略図、図２（ｂ）は成形装置を側面から見た概略図であって、１、２、３、４はエアシリンダ、５は成形枠、６は上金型、７はヒーター、８は冷却ノズルである。
【００１３】
本発明の成形装置では、図２に示すように、成形枠５と上金型６の上方にエアシリンダ１及びエアシリンダ２を備え、成形枠５と上金型６が各々上下動できるようになっている。また、その下方には、エアシリンダ３によって加熱手段であるヒーター７が上下動できるよう設置され、さらにエアシリンダ４によってヒーター７が移動するのと同時に、冷却手段である冷却ノズル８が移動できるように配置されている。なお、本発明ではエアシリンダを駆動源として使用しているが、これに限らず例えばモーター駆動などを利用しても良い。
【００１４】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本発明の成形に係る一連の流れを示した詳細図であって、９は下金型、１０は樹脂。１１は下金型９の支持体である。
【００１５】
図３を用いて、樹脂の成形に係る流れを説明する。図３（ａ）では、下金型９上に溶融させる樹脂１０を所定位置に置くものとする。樹脂１０が置かれた後、樹脂を溶融温度に加熱するヒーター７がエアシリンダ３によって上昇し、下金型９の下部に接触することで樹脂１０の溶融が始まる。
【００１６】
樹脂１０が成形可能な状態に溶融したところで、次に図３(ｂ）に示すように、成形枠５がエアシリンダ１により下金型９上に接触するように下方へ移動し、下金型９上で固定される。
【００１７】
次に図３（ｃ）に示すように、エアシリンダ２により上金型６が成形枠５の周壁の内壁に沿って移動し、十分に溶融した樹脂１０を押し始め、樹脂１０の成形が行われる。ここで、図３（ｃ）での成形枠５の内壁部と上金型６の外壁部の隙間は出来るだけ小さいものとし、空気は上金型の外に逃げるが樹脂は上金型の外に漏れないように、樹脂の粘度から隙間の大きさが調整される。隙間を出来るだけ小さく調整し、更に、成形枠内で樹脂を成形することにより樹脂のはみ出しやバリを抑えることが出来る。
【００１８】
次に図３（ｄ）に示すように、樹脂が要求された形状へと成形がなされたのを見計らい、ヒーター７がエアシリンダ３により下方へ下がり下金型９から離れる。ヒーター7が下方へ下がりきると、エアシリンダ4によりヒーター7が下金型９の下方から水平方向へ移動し、代わりに冷却手段である冷却ノズル８が下金型９の下方に配置されエアブローによる冷却を行う。このとき、ヒーター７と冷却ノズル８が入れ替わることでヒーター７の放射熱の影響を受けることなく、下金型９が冷え、樹脂１０が凝固する。
【００１９】
最後に図３（ｅ）に示すように、樹脂１０が凝固し、熱の影響により形状に変化が起こらなくなったら、成形枠５をエアシリンダ１で成形された樹脂の外形高さ分だけ上昇させ、樹脂１０と成形枠５の接触面とを分離させる。分離を終えたら、エアシリンダ２にて上金型６を上昇させ、一連の成形が終わるものである。
【００２０】
上記本発明の実施形態では、成形枠を上下動させたが、これに限定されず、成形枠と下金型を相対的に上下動させても良い。
【００２１】
更に、図３（ｂ）で示されるように成形枠５は下金型９の上面に接するように移動させたが、これに限定されず、下金型の周壁と成形枠の内壁が接するように移動させても良い。
【００２２】
更に、上記本発明の実施形態では、加熱手段としてセラミックヒータを用い，冷却手段として冷却ノズルを用いたが、これに限定されず、例えば図３に示すようなコイル４１、コイルに接続される電源４２、冷却エアー注入口４３、冷却エアー吹出口４４を有した加熱冷却体４０を、加熱時には下金型９に下方から接触させ、コイル４１に電源４２を接続することによって誘導加熱し、冷却時には前記加熱冷却体４０を下金型９の下方に移動させて下金型９との間に隙間を保った後、冷却エアーを冷却エアー注入口４３から注入し、冷却エアー吹出口４４から吹出して冷却しても良い。また別の加熱手段として、下金型９上に載置された樹脂１０を樹脂１０の上方からレーザーを照射する方法あるいは温風を吹付けるといった方法も採用できる。
【００２３】
更に、本発明では、下金型９に微細パターンを形成しておくことができ、前記微細パターンは下金型に直接形成してもよく、あるいは、下金型の表面に凹部を設け、該凹部に微細パターンを形成した微細パターン転写体を設けても良い。
【００２４】
本発明によれば、溶融した樹脂を成形する時に樹脂のはみ出しやバリを発生させずに樹脂成形が可能で、また樹脂成形品の表面に微細パターンを形成する場合であっても容易に形成することが出来、更に原料コストの削減や成形時間の短縮が出来、更に、成形されるまでの樹脂の経時変化の問題を解決することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の成形方法を説明するための図
【図２】本発明に係る成形装置の構成を説明する概略図。
【００２６】
（ａ）は成形装置の正面図。
【００２７】
（ｂ）は成形装置の側面図。
【図３】本発明の成形に係る一連の流れを示した図。
【図４】本発明に係る別の加熱、冷却手段の説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・エアシリンダ１
２・・・エアシリンダ２
３・・・エアシリンダ３
４・・・エアシリンダ４
５・・・成形枠
６・・・上金型
７・・・ヒーター
８・・・冷却ノズル
９・・・下金型
１０・・・樹脂
１１・・・下金型支持体
３２・・・上金型
３３・・・下金型
３４・・・上金型支持体
３５・・・下金型支持体
３６・・・加熱手段
３７・・・冷却手段
３８・・・注入口
４０・・・加熱冷却体
４１・・・コイル
４２・・・電源
４３・・・冷却エアー注入口
４４・・・冷却エアー吹出口
【技術分野】
【０００１】
本発明は、樹脂成形品の成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から樹脂の成形方法として、型による上金型方式や射出成形方式が行われている。上金型方式によると、成形形状を施した上型、下型に溶融した樹脂を注入し、圧力をかけて成形した後冷却し、型を外すことで樹脂の成形を行っている。
【特許文献１】特開２００４−１４８５４６号公報
【特許文献２】特開２００４−３２２３２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は従来行われている成形方法を示したもので、３２は上金型、３３は下金型、３４は上金型支持体、３５は下金型支持体、３６は加熱手段、３７は冷却手段、３８は溶融樹脂注入口で、加熱手段を備えた上下金型に予め溶融した樹脂を注入して成形を行っていた。この方法によると、上下金型を指定温度まで昇温させるための時間と、成形後の冷却に時間を要していた。また、前記予め溶融した樹脂を注入する際に上金型と下金型で作られる空間の空気を逃がすために、上金型と下金型との間に隙間を設ける必要から、該隙間の部分から溶融した樹脂がはみ出し、余剰樹脂となっていた。その結果、成形品にバリが発生しバリの処理が必要となり、バリ除去の工程と時間が必要であった（特許文献１）。
【０００４】
更に、前記加熱手段３６は樹脂を溶融させるものではなく、金型を予熱するものであり、樹脂は別に設けられた樹脂溶融部にて溶融されてから金型内に導入されるようになっていた。このため、樹脂が溶融されてから成形されるまでの樹脂の経時変化が問題となることがあった。
【０００５】
上記特許文献２に示される従来法においては、加熱された下金型及び樹脂をペルチェ素子にて冷却させていた。この方法によると、冷却のための時間は短くて済むものの、ペルチェ素子に付随する冷却板と直流電源を必要とすることから大掛かりで高価な装置になってしまう問題があった。
【０００６】
本発明は上記の問題を鑑みてなされたもので、設備が大掛かりでなく、また、成形枠内で樹脂を成形するため余剰樹脂やバリを抑えることが出来、原料コストの削減、成形にかかる時間の短縮することが可能で、更に、成形されるまでの樹脂の経時変化の問題を解決することが出来る成形装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る発明は、樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂を上金型することで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置である。
【０００８】
本発明の請求項２に係る発明は、前記加熱手段と前記冷却手段は共に移動可能な構造を有することを特徴とする請求項１記載の成形装置である。
【０００９】
本発明の請求項３に係る発明は、前記下金型に微細パターンを有することを特徴とする請求項１または２記載の成形装置である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、溶融した樹脂を成形する時に樹脂のはみ出しやバリを発生させずに成形が可能で、また樹脂成形品の表面に微細パターンを形成する場合であっても容易に形成するすることが出来、更に原料コストの削減や成形時間の短縮が出来，更に溶融した樹脂が成形までの経時変化が問題となる樹脂を成形する場合であっても成形の経時変化を抑えた成形が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の成形装置の一実施形態を図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図２は本発明の成形装置の構成を説明する概略図で、図２（ａ）は成形装置を正面から見た概略図、図２（ｂ）は成形装置を側面から見た概略図であって、１、２、３、４はエアシリンダ、５は成形枠、６は上金型、７はヒーター、８は冷却ノズルである。
【００１３】
本発明の成形装置では、図２に示すように、成形枠５と上金型６の上方にエアシリンダ１及びエアシリンダ２を備え、成形枠５と上金型６が各々上下動できるようになっている。また、その下方には、エアシリンダ３によって加熱手段であるヒーター７が上下動できるよう設置され、さらにエアシリンダ４によってヒーター７が移動するのと同時に、冷却手段である冷却ノズル８が移動できるように配置されている。なお、本発明ではエアシリンダを駆動源として使用しているが、これに限らず例えばモーター駆動などを利用しても良い。
【００１４】
図３（ａ）〜図３（ｅ）は、本発明の成形に係る一連の流れを示した詳細図であって、９は下金型、１０は樹脂。１１は下金型９の支持体である。
【００１５】
図３を用いて、樹脂の成形に係る流れを説明する。図３（ａ）では、下金型９上に溶融させる樹脂１０を所定位置に置くものとする。樹脂１０が置かれた後、樹脂を溶融温度に加熱するヒーター７がエアシリンダ３によって上昇し、下金型９の下部に接触することで樹脂１０の溶融が始まる。
【００１６】
樹脂１０が成形可能な状態に溶融したところで、次に図３(ｂ）に示すように、成形枠５がエアシリンダ１により下金型９上に接触するように下方へ移動し、下金型９上で固定される。
【００１７】
次に図３（ｃ）に示すように、エアシリンダ２により上金型６が成形枠５の周壁の内壁に沿って移動し、十分に溶融した樹脂１０を押し始め、樹脂１０の成形が行われる。ここで、図３（ｃ）での成形枠５の内壁部と上金型６の外壁部の隙間は出来るだけ小さいものとし、空気は上金型の外に逃げるが樹脂は上金型の外に漏れないように、樹脂の粘度から隙間の大きさが調整される。隙間を出来るだけ小さく調整し、更に、成形枠内で樹脂を成形することにより樹脂のはみ出しやバリを抑えることが出来る。
【００１８】
次に図３（ｄ）に示すように、樹脂が要求された形状へと成形がなされたのを見計らい、ヒーター７がエアシリンダ３により下方へ下がり下金型９から離れる。ヒーター7が下方へ下がりきると、エアシリンダ4によりヒーター7が下金型９の下方から水平方向へ移動し、代わりに冷却手段である冷却ノズル８が下金型９の下方に配置されエアブローによる冷却を行う。このとき、ヒーター７と冷却ノズル８が入れ替わることでヒーター７の放射熱の影響を受けることなく、下金型９が冷え、樹脂１０が凝固する。
【００１９】
最後に図３（ｅ）に示すように、樹脂１０が凝固し、熱の影響により形状に変化が起こらなくなったら、成形枠５をエアシリンダ１で成形された樹脂の外形高さ分だけ上昇させ、樹脂１０と成形枠５の接触面とを分離させる。分離を終えたら、エアシリンダ２にて上金型６を上昇させ、一連の成形が終わるものである。
【００２０】
上記本発明の実施形態では、成形枠を上下動させたが、これに限定されず、成形枠と下金型を相対的に上下動させても良い。
【００２１】
更に、図３（ｂ）で示されるように成形枠５は下金型９の上面に接するように移動させたが、これに限定されず、下金型の周壁と成形枠の内壁が接するように移動させても良い。
【００２２】
更に、上記本発明の実施形態では、加熱手段としてセラミックヒータを用い，冷却手段として冷却ノズルを用いたが、これに限定されず、例えば図３に示すようなコイル４１、コイルに接続される電源４２、冷却エアー注入口４３、冷却エアー吹出口４４を有した加熱冷却体４０を、加熱時には下金型９に下方から接触させ、コイル４１に電源４２を接続することによって誘導加熱し、冷却時には前記加熱冷却体４０を下金型９の下方に移動させて下金型９との間に隙間を保った後、冷却エアーを冷却エアー注入口４３から注入し、冷却エアー吹出口４４から吹出して冷却しても良い。また別の加熱手段として、下金型９上に載置された樹脂１０を樹脂１０の上方からレーザーを照射する方法あるいは温風を吹付けるといった方法も採用できる。
【００２３】
更に、本発明では、下金型９に微細パターンを形成しておくことができ、前記微細パターンは下金型に直接形成してもよく、あるいは、下金型の表面に凹部を設け、該凹部に微細パターンを形成した微細パターン転写体を設けても良い。
【００２４】
本発明によれば、溶融した樹脂を成形する時に樹脂のはみ出しやバリを発生させずに樹脂成形が可能で、また樹脂成形品の表面に微細パターンを形成する場合であっても容易に形成することが出来、更に原料コストの削減や成形時間の短縮が出来、更に、成形されるまでの樹脂の経時変化の問題を解決することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来の成形方法を説明するための図
【図２】本発明に係る成形装置の構成を説明する概略図。
【００２６】
（ａ）は成形装置の正面図。
【００２７】
（ｂ）は成形装置の側面図。
【図３】本発明の成形に係る一連の流れを示した図。
【図４】本発明に係る別の加熱、冷却手段の説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１・・・エアシリンダ１
２・・・エアシリンダ２
３・・・エアシリンダ３
４・・・エアシリンダ４
５・・・成形枠
６・・・上金型
７・・・ヒーター
８・・・冷却ノズル
９・・・下金型
１０・・・樹脂
１１・・・下金型支持体
３２・・・上金型
３３・・・下金型
３４・・・上金型支持体
３５・・・下金型支持体
３６・・・加熱手段
３７・・・冷却手段
３８・・・注入口
４０・・・加熱冷却体
４１・・・コイル
４２・・・電源
４３・・・冷却エアー注入口
４４・・・冷却エアー吹出口
【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂をプレスすることで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記加熱手段と前記冷却手段は共に移動可能な構造を有することを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項３】
前記下金型に微細パターンを有することを特徴とする請求項１または２記載の成形装置。
【請求項１】
樹脂を加熱して溶融し、その溶融された樹脂をプレスすることで樹脂を成形する成形装置であって、樹脂を成形するための周壁を有する成形枠と、前記成形枠の周壁の内壁に沿って前記成形枠と独立して移動する上金型と、下金型とを有し、前記成形枠と下金型が相対的に垂直方向に上下動するよう設置され、且つ、前記下金型上に置載された樹脂を溶融させるための加熱手段と、樹脂を加熱成形後に凝固させるための冷却手段とを備えたことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
前記加熱手段と前記冷却手段は共に移動可能な構造を有することを特徴とする請求項１記載の成形装置。
【請求項３】
前記下金型に微細パターンを有することを特徴とする請求項１または２記載の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１０−５８３６２（Ｐ２０１０−５８３６２Ａ）
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２２５６８２（Ｐ２００８−２２５６８２）
【出願日】平成２０年９月３日（２００８．９．３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年３月１８日（２０１０．３．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３日（２００８．９．３）
【出願人】（０００００３１９３）凸版印刷株式会社 (10,630)
【Ｆターム（参考）】
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