JP3324190B2 - 熱可塑性樹脂のプレス成形設備 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、熱可塑性樹脂のプレス
成形設備に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４は、ジェットエンジンの一例を示す
ものである。

【０００３】筒状のエンジン本体１の軸心位置に低圧圧
縮機駆動軸２を回転自在に配設し、該低圧圧縮機駆動軸
２の先端に低圧圧縮機３を取付けると共に、低圧圧縮機
駆動軸２の後端に低圧タービン４を取付け、低圧圧縮機
駆動軸２の中間部外周に中空の高圧圧縮機駆動軸５を回
転自在に外嵌し、該高圧圧縮機駆動軸５の先端に高圧圧
縮機６を取付けると共に、高圧圧縮機駆動軸５の後端に
高圧タービン７を取付け、更に、エンジン本体１内部の
高圧圧縮機６と高圧タービン７との中間位置に燃焼器８
を設ける。

【０００４】又、低圧圧縮機３のディスク９にエンジン
本体１よりも外方へ突出する低圧圧縮機動翼１０を取付
けると共に、エンジン本体１の先端に低圧圧縮機動翼１
０を囲む外筒１１を配設し、エンジン本体１と外筒１１
との間にファン出口案内翼１２を設ける。

【０００５】尚、１３は空気、１４は燃焼器８で発生さ
れた燃焼ガス、１５，１６，１７はエンジン本体１の内
周に取付けられた静翼である。

【０００６】そして、エンジン本体１内部に設けられた
燃焼器８に燃料を供給し、該燃料に空気１３を混合して
燃焼させる。

【０００７】すると、燃焼により発生した燃焼ガス１４
は、エンジン本体１内部を後方へ向かって流れ、燃焼器
８の後方に設けられた高圧タービン７及び低圧タービン
４を回転し、その後、エンジン本体１後部から噴射され
て推力を発生するようになっている。

【０００８】そして、低圧タービン４が回転されると、
低圧圧縮機駆動軸２を介して低圧圧縮機３が駆動され、
低圧圧縮機３のディスク９に取付けられた低圧圧縮機動
翼１０が回転して外筒１１へ空気１３が吸入され、吸入
された空気１３のうちの一部がエンジン本体１内部へ導
入されて低圧タービン４で圧縮される。

【０００９】低圧タービン４で圧縮された空気１３は、
高圧タービン７の回転により高圧圧縮機駆動軸５を介し
て駆動される高圧圧縮機６によって高圧に圧縮される。

【００１０】高圧タービン７で圧縮された空気１３は、
燃焼器８へ入って、前述のように燃料の燃焼に使用され
る。

【００１１】一方、低圧圧縮機動翼１０によって外筒１
１内へ導入された残りの空気１３は、エンジン本体１と
外筒１１との間を流れ、ファン出口案内翼１２によって
整流された後、外筒１１後部から噴射されて推力を発生
するようになっている。

【００１２】上記したジェットエンジンでは、軽量化の
ため、樹脂製の部品を使用することが検討されており、
燃料の燃焼によって高温化されるエンジン本体１の内部
に比べて低温に保たれるファン出口案内翼１２や、エン
ジン本体１内部でも比較的温度の低い位置に固定される
静翼１５，１６などから樹脂化が着手されている。

【００１３】そして、ファン出口案内翼１２の材料とし
ては、エポキシ樹脂系などの熱硬化性樹脂が代表的なも
のであるが、エポキシ樹脂系などの熱硬化性樹脂は強度
はあっても脆いため、エンジン内部への鳥などの飛込み
による衝撃や、エンジン内部に吸入された砂や火山灰な
どによるサンドエロージョンに耐えられないという問題
があり、エポキシ樹脂系などの熱硬化性樹脂に比べて靭
性が高く、衝撃力に対する粘り強さを備えている熱可塑
性樹脂を使うことが検討されている。

【００１４】熱可塑性樹脂を使用する場合、熱可塑性樹
脂の原料を金型に入れて金型ごと溶融温度にまで加熱
し、加熱溶融後、一定時間そのままの状態に保って賦形
し、しかる後に、金型ごと熱可塑性樹脂を冷却して固化
させるという加熱、賦形、冷却固化の段階が必要であ
り、同時に、金型内の熱可塑性樹脂に対し、加熱段階で
は微少なプレス荷重を、賦形段階では低いプレス荷重
を、冷却固化段階では高いプレス荷重を与える必要があ
り、各段階で最適なプレス荷重に制御することが重要と
なる。

【００１５】従来、上記の要件を満たし、熱可塑性樹脂
をプレス成形するのに適したプレス成形装置は存在しな
かった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱可塑
性樹脂をプレス成形させるのに適したプレス成形装置が
存在しなかったので、以下のような問題があった。

【００１７】即ち、上記加熱、賦形、冷却固化の各段階
は、それぞれ１時間程度、或いは、それ以上もの長い時
間を要するので、生産効率が悪かった。

【００１８】又、１台のプレス装置では、加熱段階にお
ける微少プレス荷重から冷却固化段階における高プレス
荷重までという広い範囲に及ぶプレス荷重を高精度で制
御させることが困難であったため、所望の性能を有する
製品を得ることが難しかった。

【００１９】本発明は、上述の実情に鑑み、各段階にお
いて要求されるプレス荷重を高精度で与えられるように
すると共に、生産効率の向上を達成し得るようにした熱
可塑性樹脂のプレス成形設備を提供することを目的とす
るものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
を成形するための金型を送る搬送ラインを設け、該搬送
ラインの途中に、加熱ステージと、賦形ステージと、冷
却固化ステージを隣接して形成し、同時に複数の金型を
取扱うよう構成された熱可塑性樹脂のプレス成形設備で
あって、 各ステージに、金型の下面を支持するベッド、
及び金型の上面を加圧するスライドを設け、前記スライ
ドに各ステージでそれぞれ要求されるプレス能力を備え
たプレス装置を別個に接続し、各ステージで金型内の熱
可塑性樹脂の温度を別個独立に制御するよう各ステージ
のベッド及びスライドに温度制御装置を接続し、 前記金
型に加熱装置を埋設し、前記金型が加熱ステージへ送ら
れるまでに熱可塑性樹脂を予熱し得るよう加熱装置に他
の温度制御装置を接続したことを特徴とする熱可塑性樹
脂のプレス成形設備にかかるものである。

【００２１】

【作用】本発明の作用は以下の通りである。

【００２２】熱可塑性樹脂の原料を入れた金型を搬送ラ
インに沿って送ると、金型は搬送ラインの途中に設けら
れた、加熱ステージと、賦形ステージと、冷却固化ステ
ージを順番に通され、各ステージに別個に設けられたプ
レス装置及び温度制御装置でプレス荷重及び温度を別個
に制御される。

【００２３】その結果、金型内部の熱可塑性樹脂は、加
熱ステージで加熱溶融され、賦形ステージで低いプレス
荷重によって一定時間押えられて賦形され、冷却固化ス
テージで高いプレス荷重を掛けつつ冷却されることによ
って収縮・固化され、寸法精度の高い製品が形成され
る。

【００２４】このように、本発明では、各ステージで、
同時に複数の金型を取扱うと共に、各ステージのベッド
及びスライドにより金型内の熱可塑性樹脂の温度を別個
独立に制御するので、製品に対する生産効率を向上する
ことができる。

【００２５】又、加熱ステージ、賦形ステージ、冷却固
化ステージの各ステージには、別個のプレス能力を持つ
独立したプレス装置が設けられると共に、金型が加熱ス
テージへ送られるまでに熱可塑性樹脂を予熱し得るの
で、各ステージにおいて要求されるプレス荷重を高精度
で与えることが可能となり、よって、所望の製品を製造
することが可能である。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しつつ説
明する。

【００２７】図１〜図３は、本発明の一実施例である。

【００２８】図２に示すように、ポリ・エーテル・エー
テル・ケトン（以下、ＰＥＥＫという）系の熱可塑性樹
脂をフィルム状にした熱可塑性樹脂フィルム１８を設け
ると共に、該熱可塑性樹脂フィルム１８を積層して積層
部品１９を構成する。

【００２９】又、ＰＥＥＫ系の熱可塑性樹脂を、図示し
ない射出成形機で射出成形して射出成形部品２０などを
設ける。

【００３０】そして、積層部品１９や、射出成形部品２
０や、積層部品１９と射出成形部品２０を組合せたもの
によって、得ようとする製品の原型であるプリフォーム
２１を作成する。

【００３１】尚、ＰＥＥＫ系の熱可塑性樹脂に炭素繊維
を含有させて成る繊維強化樹脂を、積層部品１９や射出
成形部品２０の原料として用いても良い。

【００３２】図１に示すように、上金型２２と下金型２
３とを組合せて内部にプリフォーム２１の成形空間２４
を有する金型セット２５を設ける。

【００３３】又、Ｃ字状のプレスフレーム２６を設け、
該プレスフレーム２６に長手方向２７に沿い、入側から
順番に、加熱ステージ２８と、賦形ステージ２９と、冷
却固化ステージ３０を形成する。

【００３４】そして、プレスフレーム２６の各ステージ
２８〜３０に、金型セット２５の下面を支持するベッド
３１、及び、金型セット２５の上面を加圧するスライド
３２、並びに、スライド３２の昇降を案内するガイドポ
スト３３を設け、更に、各スライド３２に各ステージ２
８〜３０で要求されるプレス能力を備えたプレスシリン
ダなどのプレス装置３４〜３６を別個に接続して、プレ
ス機構３７を構成する。

【００３５】尚、一例として、加熱ステージ２８のプレ
ス装置３４は１ｔｏｎ程度、賦形ステージ２９のプレス
装置３５は５ｔｏｎ程度、冷却固化ステージ３０のプレ
ス装置３６は５０ｔｏｎ程度のプレス能力を持たせるよ
うにする。

【００３６】そして、前記プレスフレーム２６における
加熱ステージ２８の入側に予熱ステージ３８を形成し、
該予熱ステージ３８、及び、プレスフレーム２６の各ス
テージ２８〜３０のベッド３１間に金型セット２５を案
内するガイドレール３９を設け、更に、各ステージ２８
〜３０，３８における金型セット２５の一側部間に金型
ガイド４０を設けると共に、金型セット２５の他側部間
に金型セット２５を係止する爪部４１を有するフィード
バー４２を設け、該フィードバー４２に、長手方向２７
へ移動させるための送りシリンダ４３と金型セット２５
に対して近接離反動させるための係止シリンダ４４から
成るフィードバー駆動装置４５を接続して、金型セット
２５の搬送ライン４６を構成する。

【００３７】該搬送ライン４６の両端にローラテーブル
４７，４８を配置し、入側のローラテーブル４７には、
金型セット２５内にプリフォーム２１を入れるための図
示しない原料挿入ステージを、又、出側のローラテーブ
ル４８には、金型セット２５から製品を取出すための図
示しない製品取出ステージを設ける。

【００３８】尚、ローラテーブル４７，４８は、搬送ラ
イン４６の入出側間をループ状に結ぶようにしても良
い。

【００３９】更に、上金型２２と下金型２３に棒状のヒ
ータなどの加熱装置４９を埋設し、該加熱装置４９を複
数のコネクタ５０を備えた接続装置５１を介して温度制
御装置５２に接続する。

【００４０】同様に、各ステージ２８〜３０のベッド３
１及びスライド３２に棒状のヒータなどの加熱装置５３
を埋設し、該加熱装置５３を温度制御装置５４に接続す
る。

【００４１】又、各ステージ２８〜３０のベッド３１及
びスライド３２に冷却液流路５５を穿設し、温度制御装
置５６からの信号により前記冷却液流路５５に対して冷
却液の給排を行わせる冷却装置５７を設ける。

【００４２】尚、上記冷却装置５７は、金型セット２５
にも同様に設けても良い。

【００４３】次に、作動について説明する。

【００４４】ポリ・エーテル・エーテル・ケトン（以
下、ＰＥＥＫという）系の熱可塑性樹脂、或いは、これ
に炭素繊維を含有させて成る繊維強化樹脂をフィルム状
にした熱可塑性樹脂フィルム１８を積層して積層部品１
９を構成し、ＰＥＥＫ系の熱可塑性樹脂、或いは、これ
に炭素繊維を含有させて成る繊維強化樹脂を、図示しな
い射出成形機で射出成形して射出成形部品２０などを設
け、積層部品１９と射出成形部品２０を組合せて、例え
ば、ジェットエンジンのファン出口案内翼や静翼などの
原型となるプリフォーム２１を作成する。

【００４５】そして、搬送ライン４６入側のローラテー
ブル４７の途中に設けられた図示しない原料挿入ステー
ジで、金型セット２５の上金型２２と下金型２３との間
に形成される成形空間２４にプリフォーム２１を入れ
る。

【００４６】こうして金型セット２５にプリフォーム２
１をセットしたら、金型セット２５をローラテーブル４
７によって、予熱ステージ３８へ送ると共に、接続装置
５１のコネクタ５０部分に、金型セット２５に埋設され
た棒状のヒータなどの加熱装置４９を接続し、温度制御
装置５２によって、図３の実線イにおける区間ハの部分
に示すように、金型セット２５内のプリフォーム２１を
１時間程度予熱し昇温させる。

【００４７】尚、金型セット２５が予熱ステージ３８へ
送られたら、フィードバー駆動装置４５の係止シリンダ
４４によりフィードバー４２を金型セット２５に近接離
反動させることによって、フィードバー４２の爪部４１
を金型セット２５に係止させるようにする。

【００４８】そして、予熱ステージ３８で金型セット２
５内のプリフォーム２１が予熱されたら、送りシリンダ
４３によって金型セット２５を加熱ステージ２８へ送
り、該加熱ステージ２８で、前記加熱装置４９及び温度
制御装置５２に加えて、ベッド３１及びスライド３２に
埋設された棒状のヒータなどの加熱装置５３及び温度制
御装置５４で、金型セット２５内のプリフォーム２１を
１時間程度加熱し、図３の実線イにおける区間ニの部分
に示すように、熱可塑性樹脂の溶融温度まで昇温させ
る。

【００４９】同時に、加熱ステージ２８における昇温の
際に、必要に応じて、プレス装置３４を用いて、図３の
一点鎖線ロにおける区間ニの部分に示すように、金型セ
ット２５に１ｔｏｎ程度以下の微少なプレス荷重を与え
る。

【００５０】加熱ステージ２８で、金型セット２５内の
プリフォーム２１が溶融されたら、前記と同様にフィー
ドバー駆動装置４５を用いて金型セット２５を賦形ステ
ージ２９へ送り、賦形ステージ２９で、加熱装置４９，
５３及び温度制御装置５２，５４を用いて、或いは、ベ
ッド３１及びスライド３２に形成された冷却液流路５５
に冷却装置５７及び温度制御装置５６を用いて冷却液を
流すことにより、図３の実線イにおける区間ホの部分に
示すように、金型セット２５内のプリフォーム２１の温
度を溶融温度よりは若干低くなるように制御し、同時
に、プレス装置３５を用いて、図３の一点鎖線ロにおけ
る区間ホの部分に示すように、数ｔｏｎ程度の低いプレ
ス荷重を金型セット２５に付与しつつ、１時間程度保持
させることによって、プリフォーム２１に所定の形状を
付与する。

【００５１】尚、賦形ステージ２９では、プレス荷重を
微妙に制御する能力が要求される。

【００５２】賦形ステージ２９で金型セット２５内のプ
リフォーム２１が賦形されたら、前記と同様にフィード
バー駆動装置４５を用いて金型セット２５を冷却固化ス
テージ３０へ送り、冷却固化ステージ３０でベッド３１
及びスライド３２に形成された冷却液流路５５に冷却装
置５７及び温度制御装置５６を用いて冷却液を流すこと
により、図３の実線イにおける区間ヘの部分に示すよう
に、金型セット２５内のプリフォーム２１の温度を１時
間程度かけて降温させ、同時に、プレス装置３５を用い
て、図３の一点鎖線ロにおける区間ヘの部分に示すよう
に、数１０ｔｏｎ程度もの高いプレス荷重を金型セット
２５に付与することにより、プリフォーム２１の収縮に
追従させて、金型セット２５を締付けさせ、高精度の製
品を得るようにする。

【００５３】こうして、冷却固化ステージ３０で金型セ
ット２５内のプリフォーム２１が冷却されたら、フィー
ドバー駆動装置４５を用いて、金型セット２５を出側の
ローラテーブル４８へ送り出し、出側のローラテーブル
４８の途中に設けられた製品取出ステージで金型セット
２５から製品を取出す。

【００５４】このようにして得られた製品は、ＰＥＥＫ
系の熱可塑性樹脂やこれに炭素繊維を含有させて成る炭
素繊維強化樹脂により構成されているため、靭性が高
く、衝撃力に対して粘り強さを備えているので、強度は
あるが脆いエポキシ樹脂系などの熱硬化性樹脂に比べ
て、耐エロージョン性に優れたファン出口案内翼などの
製品と成る。

【００５５】製品を取出された金型セット２５は、入側
のローラテーブル４７へ送られ、再び上記と同様にして
使用される。

【００５６】本発明によれば、予熱ステージ３８、加熱
ステージ２８、賦形ステージ２９、冷却固化ステージ３
０の各ステージで、同時に複数の金型セット２５を取扱
うと共に、各ステージのベッド３１及びスライド３２に
より金型セット２５内の熱可塑性樹脂の温度を別個独立
に制御するので、製品に対する生産効率を向上すること
ができる。

【００５７】又、加熱ステージ２８、賦形ステージ２
９、冷却固化ステージ３０の各ステージには、それぞれ
別個のプレス能力を持つ独立したプレス装置３４〜３６
が設けられると共に、金型セット２５が加熱ステージ２
８へ送られるまでに熱可塑性樹脂を予熱し得るので、各
段階において要求されるプレス荷重を高精度で与えるこ
とが可能となり、よって、所望の製品を製造することが
可能である。

【００５８】尚、本発明は、上述の実施例にのみ限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内に
おいて種々変更を加え得ることは勿論である。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の熱可塑性
樹脂のプレス成形設備によれば、各ステージで、同時に
複数の金型を取扱うと共に、各ステージのベッド及びス
ライドにより金型内の熱可塑性樹脂の温度を別個独立に
制御するので、製品に対する生産効率を向上することが
でき、又、加熱ステージ、賦形ステージ、冷却固化ステ
ージの各ステージには、別個のプレス能力を持つ独立し
たプレス装置が設けられると共に、金型が加熱ステージ
へ送られるまでに熱可塑性樹脂を予熱し得るので、各ス
テージにおいて要求されるプレス荷重を高精度で与える
ことが可能となり、よって、所望の製品を製造すること
が可能であるという種々の優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の概略全体斜視図である。

【図２】プリフォームの正面図である。

【図３】温度及びプレス荷重と、時間との関係を表わす
グラフである。

【図４】ジェットエンジンの概略側断面図である。

【符号の説明】

２５ 金型（金型セット） ２８ 加熱ステージ ２９ 賦形ステージ ３０ 冷却固化ステージ３１ ベッド ３２ スライド ３４〜３６ プレス装置 ３８ 予熱ステージ ４６ 搬送ライン５１ 加熱装置 ５２ 温度制御装置 ５４ 温度制御装置 ５６ 温度制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 広瀬 淳 神奈川県横浜市磯子区新中原町１番地 石川島播磨重工業株式会社 技術研究所 内 (56)参考文献 特開 平２−67110（ＪＰ，Ａ) 特開 昭50−135163（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−71124（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−135838（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 43/04 - 43/08 B29C 33/34 - 33/36 B29C 39/04 - 39/06

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱可塑性樹脂を成形するための金型を送
   る搬送ラインを設け、該搬送ラインの途中に、加熱ステ
   ージと、賦形ステージと、冷却固化ステージを隣接して
   形成し、同時に複数の金型を取扱うよう構成された熱可
   塑性樹脂のプレス成形設備であって、 各ステージに、金型の下面を支持するベッド、及び金型
   の上面を加圧するスライドを設け、前記スライドに各ス
   テージでそれぞれ要求されるプレス能力を備えたプレス
   装置を別個に接続し、各ステージで金型内の熱可塑性樹
   脂の温度を別個独立に制御するよう各ステージのベッド
   及びスライドに温度制御装置を接続し、 前記金型に加熱装置を埋設し、前記金型が加熱ステージ
   へ送られるまでに熱可塑性樹脂を予熱し得るよう加熱装
   置に他の温度制御装置を接続した ことを特徴とする熱可
   塑性樹脂のプレス成形設備。