CN103328186A - 真空成形方法 - Google Patents
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Abstract
主要能够防止局部薄壁化。本发明涉及一种真空成形方法,通过使用芯模(203)将加热软化后的热可塑性树脂片材(201)压入真空成形模(202),使热可塑性树脂片材伸展并变形,并对热可塑性树脂片材(201)进行真空吸引而使其紧贴在真空成形模(202)上,据此对热可塑性树脂片材(201)赋形来制造树脂成形品。在对真空成形模(202)与芯模(203)进行合模的中途,利用空气力,热可塑性树脂片材(201)的至少一部分局部地延展并变形而紧贴在芯模(203)上,据此对热可塑性树脂片材(201)的至少一部分进行预赋形。然后,将真空成形模(202)和芯模(203)合模,并在真空成形模(202)内进行真空吸引,据此对热可塑性树脂片材(201)正式赋形。
Description
技术领域
本发明涉及真空成形方法。
背景技术
在树脂成形品的制造中进行真空成形(例如,参照专利文献1)。
该真空成形是指,通过真空吸引被加热软化后的热可塑性树脂片材并使其紧贴在真空成形模内,对热可塑性树脂片材赋形来制造树脂成形品。
在制造具有深拉伸部的树脂成形品的情况等下,在进行上述的真空吸引之前,通过使用芯模向真空成型模中压入被加热软化后的热可塑性树脂片材,使热可塑性树脂片材伸展并变形。在此,总之,深拉伸部是指由于突出量比通常大而在成形中存在困难那样的凹凸形状的部分。
此外,在制造具有底切部的树脂成形品的情况等下,在上述真空吸引时,通过使设置在芯模上的活动插塞(plug)活动,利用活动插塞使热可塑性树脂片材部分地伸展并变形,来形成底切部。在此,总之,底切部是指通常使脱模困难那样的深入形状的部分。
图5A~图5D表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的真空成形方法,在这些图中,使用具有加热软化后的热可塑性树脂片材101、真空成形模102(或模腔)、芯模103的装置结构。真空成形模102和芯模103以夹着热可塑性树脂片材101的方式上下配置,并构成为能够相对地接近或远离地运动。
在该真空成形模102上形成有用于形成深拉伸部的凸部104,在芯模103上形成有用于形成深拉伸部的凹部105。凸部104和凹部105构成为具有所需的间隙并能够大致嵌合一致的大小和形状。
在真空成形模102上形成有多个能够进行真空吸引的吸引孔102a。
图5A表示合模开始时的状态,在上下较大地分离的真空成形模102和芯模103之间,以与它们离开的状态配置有加热软化后的热可塑性树脂片材101。
图5B表示合模中途的状态,真空成形模102和芯模103与上述情况相比相对地接近,凸部104的顶部和凹部105的前端部处于大致相同的高度水平,并分别与热可塑性树脂片材101接触。此时,热可塑性树脂片材101中的、位于凸部104的顶部与凹部105的前端部之间的部分101a(间隙部、局部拉伸部)处于伸展前的状态(长度A)。热可塑性树脂片材101中的、已与凸部104的顶部接触的部分101b(接触部)的热量被夺走,成为与其他部分相比伸展降低的状态。
图5C表示合模完成时的状态,真空成形模102和芯模103相对地最接近,凸部104和凹部105在具有所需间隙并嵌合的状态下与热可塑性树脂片材101接触。此时,热可塑性树脂片材101的上述部分101a延伸与凸部104和凹部105的嵌合量相当的量(长度B,B>A)。上述部分101a不与真空成形模102和芯模103接触,从而虽然与周围的部分(101b、101c)之间具有若干的热转移,但成为热量几乎不被夺走的状态,和与真空成形模102、芯模103接触的周围部分(101b、101c)相比,更容易伸长。另外,利用与真空成形模102、芯模103之间的摩擦阻力的作用,部分101a的两端部成为几乎不发生位置偏移的状态。
图5D表示利用真空吸引使热可塑性树脂片材101紧贴在真空成形模102上的状态(吸附完成状态),正如文字描述那样,热可塑性树脂片材101整体地紧贴在真空成形模102上而被赋形。此时,热可塑性树脂片材101的上述部分101a比上述的周边部分(101b、101c)更容易伸展,所以会被一下子大幅地伸展(长度C,C>B)。但是,当部分101a伸展到某种程度以上时会变硬,所以周围的部分(101b、101c)的伸展也会增加一部分。
图6是利用图5的真空成形方法成形的、具有深拉伸部106的树脂成形品的一个例子,表示安装在设置于汽车的车厢内的仪表板上的空调装置的吹出口部件107。图7是图6的截面图。
另外,图7中的深拉伸部106的前端部分周边106a相当于上述的部分101a,优选为图7所示那样,无局部薄壁化的结构。
(现有技术文献)
(专利文献)
专利文献1:日本特开2001-121600号
发明内容
(发明所要解决的问题)
然而,上述真空成形方法存在下述那样的问题。
即,如上所述,部分101a因真空成形而局部大幅地伸展,所以局部薄壁化。
这样,若热可塑性树脂片材101被局部地大幅地伸展而薄壁化,则在树脂成形品上很容易产生因局部的薄壁化而导致的褶皱、变形痕迹。因此,会在对树脂成形品进行后续加工时造成障碍,或者有可能导致树脂成形品自身的质量下降。
另外,在树脂成形品上也容易产生因局部薄壁化而导致的透明、色调不良。因此,需要对树脂成形品的薄壁化的部分进行涂装等多余的加工。
另外,为了不产生不良制品,需要预料局部的薄壁化来增厚热可塑性树脂片材,相应程度地树脂使用量增加,从而会导致热可塑性树脂片材的部件成本、重量的增加。
(解决问题的措施)
为了解决上述问题,本发明的一个实施方式是一种真空成形方法,其中,使用芯模将加热软化后的热可塑性树脂片材压入真空成形模中,使加热软化后的热可塑性树脂片材伸展并变形,并对所述热可塑性树脂片材进行真空吸引而使其紧贴在真空成形模上,据此对热可塑性树脂片材赋形来制造树脂成形品,所述真空成形方法的特征在于,在将所述真空成形模与芯模进行合模的中途,利用空气力,使所述热可塑性树脂片材的至少一部分局部地伸展并变形而紧贴在芯模上,来对所述热可塑性树脂片材的至少一部分预赋形,之后,将所述真空成形模与芯模合模,在真空成形模中进行真空吸引,来对热可塑性树脂片材正式赋形。
附图说明
图1A表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示合模开始时的状态。
图1B表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示合模中途时的状态。
图1C表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示在合模中途,利用空气力,使热可塑性树脂片材的至少一部分局部地伸展并开始变形的状态。
图1D表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示预赋形完成的状态。
图1E表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示合模完成时的状态。
图1F表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的、本实施例的真空成形方法,表示吸附完成的状态。
图2表示用于证实图1的真空成形方法的、具有深拉伸部的树脂成形品的样品。
图3是表示针对图2的样品进行的预赋形中的热可塑性树脂片材的伸展的状态的侧视图。
图4是汇总对图3的各点处的上述样品的壁厚进行测量而得的数据所绘制出的曲线图。
图5A表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的真空成形方法,表示合模开始时的状态。
图5B表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的真空成形方法,表示合模中途的状态。
图5C表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的真空成形方法,表示合模完成时的状态。
图5D表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的真空成形方法,表示吸附完成的状态。
图6是利用图5的真空成形方法成形的、具有深拉伸部的树脂成形品的一个例子。
图7是图6的截面图。
具体实施方式
以下,使用附图详细说明将本发明的一个实施方式具体化的实施例。
实施例
〈结构〉
以下,对结构进行说明。
图1~图4是说明该实施例的真空成形方法的图。
本实施例的真空成方法如下。即,首先,使用芯模203将加热软化后的热可塑性树脂片材201压入到真空成形模202,使热可塑性树脂片材201延展并变形。然后,真空吸引热可塑性树脂片材201并使其紧贴在真空成形模202内,据此,对热可塑性树脂片材201赋形来制造树脂成形品。
此时,在对真空成形模202和芯模203进行合模的中途,利用空气力,使热可塑性树脂片材201的至少一部分局部地伸展并变形,使热可塑性树脂片材201紧贴在芯模203上,据此,对热可塑性树脂片材201的至少一部分进行预赋形。
之后,将真空成形模202和芯模203合模,在真空成形模202内进行真空吸引,据此对热可塑性树脂片材201正式赋形。
在此,总之,利用空气力来预赋形的热可塑性树脂片材201的至少一部分是指在不进行预赋形而仅进行正式赋形的情况下会局部大幅地伸展而薄壁化的部分(参照图1B的附图标记201a)及其周边的部分(参照图1B的附图标记201b),范围比上述薄壁化的部分更广。更具体而言,例如是真空成形后的树脂成形品(参照图2的附图标记208)中的后述那样的深拉伸部(参照图2的附图标记206)的周边、底切部(参照图2的附图标记207)的周边等。另外,也可以对除此之外的部分进行预赋形。
图1A~图1F表示对具有深拉伸部的树脂成形品进行成形的本实施例的真空成形方法,在这些图中,使用具有加热软化后的热可塑性树脂片材201、真空成形模202(或模腔)和芯模203的真空成形装置210。
另外,虽未特别图示,但热可塑性树脂片材201也可以构成为可以一边对被卷绕成卷状的产品开卷一边进给。可以在热可塑性树脂片材201的输送路径的中途,设置对热可塑性树脂片材201进行加热的未图示的加热装置,将具有上述真空成形模202和芯模203的真空成形装置210设置在该加热装置的下游侧。在上述加热装置、真空成形装置210的一部分上,也可以设置能够局部夹住热可塑性树脂片材201的未图示的夹紧装置。
真空成形模202和芯模203构成为:以夹着热可塑性树脂片材201的方式上下地配置,并能够为了使用芯模203向真空成形模202中压入热可塑性树脂片材201(进行合模)而相对地接近或离开。
在此情况下,在真空成形模202上形成有用于形成深拉伸部的凸部204,在芯模203上形成有用于形成深拉伸部的凹部205。凸部204和凹部205构成为具有所需的间隙S(参照图1E)地大致嵌合一致的大小以及形状。
另外,虽未特别图示,也可以与上述相反地,对真空成形模202形成凹部205,对芯模203形成凸部204。在此,总之,深拉伸部是指由于突出量比通常大而在成形中存在困难那样的凹凸形状的部分。
另外,虽未特别图示,但为了制造具有底切部的树脂成形品,也可以在芯模203上设置活动插塞(参照图1F的附图标记211)。在此,总而言之,底切部是指在通常情况下使脱模变得困难那样的深入形状的部分。
在真空成形模202上形成有多个能够真空吸引的吸引孔202a。另外,在芯模203上形成有能够真空吸引或能够吹出空气的吸引孔203a。这些吸引孔202a、吸引孔203a与真空源213(例如真空泵、真空罐等)连接。
此外,使用这些吸引孔202a、吸引孔203a,利用空气力,使热可塑性树脂片材201的至少一部分局部地伸展并变形从而紧贴在芯模203上(预赋形)。另外,空气力利用正压和负压中的至少一种。
因此,利用切换阀214等与上述真空源213可切换地能将加压源215(例如加压泵或加压罐等)与真空成形模202的吸引孔202a连接。
另外,根据需要,将芯模203的吸引孔203a应用于预赋形。在此情况下,设置为,在凹部205的底面的大致中央的位置设置有一个或极少数个吸引孔203a,并且在所述吸引孔203a的开口部的周边,适当地设置与吸引孔203a连通并扩展到凹部205的底面整个区域的吸引槽203b。在本实施例中,吸引槽203b例如具有从吸引孔203a的开口部扩展成十字状等的放射状部分203b1和以沿着凹部205的底面的周缘部连接放射状部分203b1的前端部之间的方式延伸的闭环状的环绕部分203b2。此外,在上述实施例中,芯模203的吸引孔在底面的大致中央位置处设置有一个或极少数个,但并不局限于此,必要的是,只要是能够吸引要最后除去片材201和芯模203之间的空气周缘部即可。例如,只要是在底面的中央周边,在哪里设置吸引孔均可;或者也可以在周缘上设置多个吸引孔。另外,吸引槽203b根据吸引孔203a的位置而设置,但也存在无需设置吸引槽203b的情况。
图1A表示合模开始时的状态。在上下分离得大的真空成形模202和芯模203之间,在与它们离开的状态下,配置有加热软化后的热可塑性树脂片材201。
图1B表示合模中途的状态,真空成形模202和芯模203与上述情况相比相对地接近,凸部204的顶部和凹部205的前端部处于几乎相同的高度水平,并与热可塑性树脂片材201接触。此时,热可塑性树脂片材201中的位于凸部204的顶部和凹部205的前端部之间的部分201a(间隙部)处于要伸展前的状态。热可塑性树脂片材201中的与凸部204的顶部相接的部分201b(接触部)的热量被夺走,成为与其他部分相比伸展降低的状态。另外,利用将部分201a和部分201b合在一起的部分201c,热可塑性树脂片材201成为几乎密封了凹部205的入口部分的状态。
图1C表示在对真空成形模202和芯模203进行合模的中途,利用空气力,使热可塑性树脂片材201的至少一部分(在此情况下,是上述的部分201c)局部地伸展并开始变形的状态,热可塑性树脂片材201中的、对凹部205的入口部分进行密封的比较宽的闭环状的部分201c整体朝向凹部205的内侧变形为大致凸状。
用于将热可塑性树脂片材201的至少一部分(在此情况下,是部分201c)局部地伸展的空气力可以利用基于芯模203的吸引孔203a对凹部205内的空气吸引、以及通过与真空成形模202的吸引孔202a连接加压源215而从凸部204的顶部朝向热可塑性树脂片材201的空气吹出中的至少一种。考虑到时间损耗、热可塑性树脂片材201的上述部分201b与凸部204的顶部相接而会被夺走热量的情况,优选地,从所述吸引孔203a的空气的吸引或者利用了吸引孔202a的空气的吹出从变为上述图1B的状态的稍靠前一些的时刻开始。此外,在上述情况下,通过将加压源215与真空成形模202的吸引孔202a连接,从凸部204的顶部朝向热可塑性片材201a吹出空气,但也可以在真空成形模202的顶部设置与真空成形模202的吸引孔202a分开的、专用于吹出空气的吹出孔(未图示),并将这种吹出孔与上述加压源215连接,朝向热可塑性片材201a吹出空气。
在该预赋形之时,可以停止真空成形模202与芯模203的合模,或者也可以不停止合模。
图1D表示预赋形完成的状态,变为闭环状的部分201c几乎完全紧贴在芯模203的凹部205内的状态。
在此情况下,首先,如图1C所示那样,闭环的部分201c的中心紧贴在设置在凹部205的中央的吸引孔203a的开口部,然后,利用来自吸引槽203b的吸引,紧贴范围缓缓地扩大,最后抵达凹部205的底面的周围,按照这种方式,热可塑性树脂片材201的上述部分201c依次变形。上述部分201c的各部分的伸展与这种变形的方式对应。
图1E表示合模完成时的状态,成为真空成形模202与芯模203相对最接近,凸部204和凹部205以具有所需的间隙S的方式嵌合的状态,热可塑性树脂片材201与芯模203接触。此时,停止用于上述的预赋形的空气的吸引或吹出。
由于热可塑性树脂片材201的上述部分201a通过上述的预赋形而与周围的部分201b一起先行宽广地伸展,所以与不进行上述预赋形而仅进行正式赋形的情况相比,变为厚壁的状态,并且不会出现因这种合模而造成的仅上述部分201a局部地大幅伸展的情况。
图1F表示利用真空吸引,热可塑性树脂片材201紧贴在真空成形模202上的状态(吸附完成状态),正如文字描述那样,热可塑性树脂片材201整体地紧贴在真空成形模202上而被正式赋形。
此时,利用切换阀216将真空源213与真空成形模202的吸引孔202a连接,来进行真空成形模202的真空吸引。这种真空吸引的开始与合模结束或者用于上述预赋形的空气的吸引或吹出的停止大致同时进行。
此时,热可塑性树脂片材201的上述部分201a与周围部分201b一起通过预赋形而成为与凹部205相同的形状,所以不会因这种正式赋形而造成仅上述部分201a局部地大幅伸展。
此外,虽未特别图示,但在具有底切部的情况下,在这种正式赋形的阶段,使设置在芯模203上的活动插塞(参照附图标记211)可动。另外,通过如本实施例那样进行预赋形,正式赋形时的热可塑性树脂片材201的各部分的伸展方式改变,并且各部分的壁厚变厚,因此可以利用活动插塞来减少必须形成底切部那样的状况。
这样,利用预赋形和正式赋形进行真空成形而得的树脂成形品例如在后述工序中,可作为表皮构件(参照图2的附图标记218)而用于发泡成形等。
图2表示用于证实图1的真空成形方法的、具有深拉伸部206的树脂成形品(表皮构件218)的样品。图3是表示对图2的样品进行的预赋形中的热可塑性树脂片材201的延伸的样子的侧视图。图4是汇总对图3的各点处的上述样品的壁厚进行测量而得的数据所绘制出的曲线图。
图3中的表示样品的各部位的位置的点分别与图4中的各点对应。图3的点1~点3是深拉伸部206的顶部的点,点4~点8是深拉伸部206的内侧面上的点,点9及以后的点是深拉伸部206的底面上的点;其中,特别地,点2是深拉伸部206的顶部的中央部,点8是深拉伸部206的内侧面与底面的角部,点16是深拉伸部206的底面的中央部。
根据图4确认了,在不进行预赋形而仅进行正式赋形的情况下,作为最薄壁的点2的壁厚最厚,从点2朝向点8壁厚逐渐减薄,而从点8朝向点16壁厚逐渐增厚。
另外确认了,在不进行预赋形而仅进行正式赋形的方法中,即使增厚赋形前的热可塑性树脂片材的壁厚厚,也存在壁厚最薄的点(相当于点2)不满足最小厚度的状况,但在进行预赋形和正式赋形的本实施例的方法中,即使进一步减薄赋形前的热可塑性树脂片材201的壁厚,壁厚最薄的点8也能够满足最小厚度。
〈作用效果〉
根据该实施例,能够获得以下那样的效果。
在对真空成形模202与芯模203合模的中途,利用空气力,使热可塑性树脂片材201的至少一部分局部地延展并变形而紧贴在芯模203上,据此,对热可塑性树脂片材201的至少一部分进行预赋形;之后,将真空成形模202与芯模203合模,并在真空成形模202中进行真空吸引,据此对热可塑性树脂片材201正式赋形,从而可以获得以下的作用效果。
即,由于在预赋形时,能够将热可塑性树脂片材201的一部分先行局部地伸展,所以在正式赋形中,能够防止上述被预赋形的部分会一下子大幅地伸展,据此,能够抑制由热可塑性树脂片材201的局部伸展所导致的局部薄壁化。由此,能够抑制在树脂成形品上产生因薄壁化而导致的褶皱、变形痕迹,并且能够抑制因局部的薄壁化所导致的透明、色调不良的产生。另外,由于能够抑制热可塑性树脂片材201的局部薄壁化,所以无需预估局部的薄壁化来增厚热可塑性树脂片材201,相应程度地,可以使热可塑性树脂片材201自身薄壁化。
以上,通过附图详细说明了本发明的实施例,但实施例只不过是本发明的例示,因此本发明并不仅限于实施例的结构,不言而喻,只要是不脱离本发明的主旨的范围的设计的变更等都包含在本发明中。
(相关申请的相互参照)
本申请主张于2011年1月28日向日本特许厅提出的特愿2011-016688号的优先权,其全部的公开内容通过引用的方式被完全并入本说明书。
(附图标记的说明)
201:热可塑性树脂片材;201a:部分(薄壁化的部分);201b:部分(周边的部分);
202:真空成形模;202a:吸引孔;203:芯模;203a:吸引孔;203b:吸引槽;
203b1:放射状部分;203b2:环绕部分;204:凸部;205:凹部;206:深拉伸部;
207:底切部;208:树脂成形品;213:真空源;215:加压源;S:间隙。
Claims (14)
1.一种真空成形方法,其中,使用芯模将加热软化后的热可塑性树脂片材压入真空成形模中,使加热软化后的热可塑性树脂片材伸展并变形,
对所述热可塑性树脂片材进行真空吸引而使其紧贴在真空成形模上,来对热可塑性树脂片材赋形而制造树脂成形品,所述真空成形方法的特征在于,
在将所述真空成形模与芯模进行合模的中途,利用空气力,使所述热可塑性树脂片材的至少一部分局部地伸展并变形而紧贴在芯模上,来对所述热可塑性树脂片材的至少一部分预赋形,
之后,将所述真空成形模与芯模合模,在真空成形模中进行真空吸引,来对热可塑性树脂片材正式赋形。
2.根据权利要求1所述的真空成形方法,其特征在于,要被预赋形的热可塑性树脂片材的至少一部分是在不进行预赋形而仅进行正式赋形的情况下局部伸展得大而会薄壁化的部分及其周边部分。
3.根据权利要求2所述的真空成形方法,其特征在于,要被预赋形的热可塑性树脂片材的至少一部分是真空成形后的树脂成形品中的深拉伸部的周边、底切部的周边等。
4.根据权利要求1所述的真空成形方法,其特征在于,在真空成形模上形成有用于形成深拉伸部的凸部或凹部,而在芯模上形成有用于形成深拉伸部的凹部或凸部。
5.根据权利要求4所述的真空成形方法,其特征在于,凸部与凹部构成为以具有所需的间隙的方式而能够大致嵌合一致的大小以及形状。
6.根据权利要求1所述的真空成形方法,其特征在于,在真空成形模上形成有多个能够真空吸引的吸引孔,在芯模上形成有能够进行真空吸引或能够吹出空气的吸引孔。
7.根据权利要求6所述的真空成形方法,其特征在于,将真空源和加压源以能够切换的方式与真空成形模的吸引孔连接,在预赋形时从吸引孔向热可塑性树脂片材吹出空气。
8.根据权利要求6所述的真空成形方法,其特征在于,芯模的吸引孔在凹部的底面的大致中央的位置被设置有一个或极少数个以便应用于预赋形,在所述吸引孔的开口部的周边设置有与吸引孔连通并扩展到凹部的整个底面区域的吸引槽。
9.根据权利要求8所述的真空成形方法,其特征在于,吸引槽具有从吸引孔的开口部扩展成十字状等的放射状部分和以沿着凹部的底面的周缘部来连接放射状部分的前端部之间的方式伸展的闭环状的环绕部分。
10.根据权利要求7所述的真空成形方法,其特征在于,对于用于使热可塑性树脂片材(201)的至少一部分局部地伸展的空气力,利用基于芯模的吸引孔的空气吸引和通过将加压源与真空成形模的吸引孔或吹出孔连接而从凸部的顶部向热可塑性树脂片材的空气吹出中的至少一种。
11.根据权利要求10所述的真空成形方法,其特征在于,从所述吸引孔的空气的吸引或利用了吸引孔的空气的吹出从比设置在真空成形模以及芯模上的凸部的顶部和凹部的前端部变成处于大致相同的高度水平并与热可塑性树脂片材接触的状态的略靠前的时刻开始。
12.根据权利要求1所述的真空成形方法,其特征在于,停止真空成形模与芯模的合模而进行预赋形、或者不停止真空成形模与芯模的合模来进行预赋形。
13.根据权利要求11所述的真空成形方法,其特征在于,在因合模完成而变成真空成形模与芯模相对最接近、凸部与凹部以具有所需的间隙的方式嵌合的状态时,停止用于预赋形的空气的吸引或吹出。
14.根据权利要求1所述的真空成形方法,其特征在于,用于正式赋形的真空成形模的真空吸引与合模完成时或用于预赋形的空气的吸引或吹出的停止大致同时地开始。
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