JP2002361669A - 立体形状品のプレス成形方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生産性が良好で、外周面の面取二次加工や仕
上げ加工が不要な立体形状品のプレス成形方法を提供す
る。 【解決手段】 成形材料１を、成形用凹部４を有する一
対の金型４、４により圧縮プレスして成形品となる成形
部２を形成するとともに周辺部３の成形材料を圧縮して
薄肉化した後、打抜きプレスにより成形部２と周辺部３
とを分離して成形品１０を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂材料、金
属材料、カーボン材料などの成形材料から立体形状品を
製造する方法に関するものであり、更に詳しくはプレス
成形方法により立体形状品を製造する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体形状品を製造するには、例え
ば合成樹脂材料の場合には、複雑な立体形状品を容易に
製造できることから射出成形法が多用されており、また
長尺部材を連続的に製造できる押出成形法等も一般に用
いられている。また、金属材料の場合には、鍛造法、鋳
造法、焼結法等が一般に用いられている。更には、合成
樹脂材料、金属材料から打抜きプレスにより成形する方
法も用いられている。

【０００３】しかし、合成樹脂材料の射出成形法や押出
成形法では、樹脂材料を一旦融点以上に加熱溶融した
後、金型内で成形するか成形用ダイから押出成形するも
のであるため、成形後、後工程へ渡すまでに冷却工程が
必要である。また、肉厚成形品であれば、その冷却工程
が長くなり、生産性に大きく影響する。更に、射出成形
法や押出成形法の場合には、材料毎及び製品形状毎に成
形条件が異なり、少数多品目の製品の製造には不向きで
ある。また、金属材料における、鍛造法、鋳造法、焼結
法でも、やはり材料が高温に加熱されるため、前記合成
樹脂材料の場合と同様の問題を有している。一方、打抜
きプレス成形法の場合には、材料を高温に加熱する必要
がなく、また同一条件、同一金型により異種材料の成形
も可能であり、更には同一金型に異なる形状の成形空間
を形成しておくことで、異形状の製品の同時成形も可能
である。しかし、打抜きプレス成形法の場合には、例え
ば板状の成形材料を製品の外形状にそって打ち抜くこと
はできるが、三次元の立体形状品の成形は困難であり、
また、打抜きした外周部の面取二次加工が不可欠で、か
つその切断面の色調が他の部分とは異なるという問題、
更に打抜き時のバリ発生の問題もある。このため、打抜
きプレス後に仕上げ加工が必要となる場合が多い。更
に、金属材料では、前記打抜きプレス成形と鍛造法とを
組み合わせて立体形状品を製造する方法も知られている
が、この場合にも前記冷却工程やバリの問題が残る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な従来の立体形状品の製造時の問題点に鑑み、生産性が
良好で、しかも外周面の面取二次加工が不要でバリ発生
の問題もなく仕上げ加工が不要な立体形状品の成形方法
を提供せんとするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究を
重ねた結果、成形材料を圧縮プレスすることにより成形
品となる成形部を形成すると同時に前記成形部以外の周
辺部を薄肉化し、しかる後、前記成形部とそれ以外の周
辺部とを打抜きプレスにより分離して成形品を得ること
で、合成樹脂材料の射出成形や押出成形、金属材料の鍛
造法や鋳造法に較べて効率よく成形品を成形できるとと
同時に外周部の面取二次加工が不要で、またバリ発生の
問題もなく仕上げ加工を必要とすることなく立体形状品
を製造することが可能となることを見出し、本発明を完
成させるに至った。

【０００６】即ち、本発明に係る立体形状品のプレス成
形方法は、板状又は塊状の成形材料を、成形用凹部を有
する金型により圧縮プレスして成形品となる成形部を形
成するとともに前記成形部以外の周辺部を圧縮して薄肉
化した後、打抜きプレスにより前記成形部とそれ以外の
周辺部とを分離することで成形品を得ることを特徴とす
る。

【０００７】上記のような本発明に係る立体形状品のプ
レス成形法によれば、圧縮プレス時に、金型の成形用凹
部により成形品となる成形部の形状が形成されると同時
に、成形部以外の周辺部は金型の合わせ面間で圧縮され
て肉薄化する。この方法によれば、板状又は塊状の成形
材料を圧縮プレスすることにより成形品となる成形部を
形成してなるので、合成樹脂材料の射出成形法や押出成
形法、金属材料の鍛造法、鋳造法や焼結法のように、成
形時に成形材料を高温に加熱、溶融する必要がない。ま
た、前記圧縮プレスにより成形品となる部分を形成した
うえで薄肉化した周辺部を打抜きプレスするので、従来
の単なる打抜きプレス成形法の場合のような面取二次加
工が必要となったり、その切断面の色調が異なるといっ
た問題もなく、しかも前記圧縮プレス後に打抜きプレス
により成形部とそれ以外の周辺部とを分離する際には、
前記圧縮プレス時に成形部以外の周辺部が薄肉化されて
いることでバリの発生が防止され、打抜きプレス後の仕
上げ加工も不要でそのままで製品とすることができる。
更に、従来、合成樹脂成形品の表面にホットスタンプや
蒸着によりロゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、
絵付けなどを行う場合には、成形後に別のプレス金型を
用いてこれらの加工を行っていたが、本発明のプレス成
形法においては、圧縮プレスによる成形時に同時にこれ
らの刻印、加飾、絵付けなどを行うことができ、製造工
程を簡略化することができる。

【０００８】また、打抜きプレスの場合、プレスされる
材料が高密度、高硬度のもののほうがバリは発生しにく
い傾向にある。この点、上記本発明のプレス成形法にお
いては、成形部以外の周辺部を、圧縮プレスにより薄肉
化すると同時に高密度化することで、打抜きプレス時の
バリ発生をより確実に防止することができる。

【０００９】前記圧縮プレスにおいては、一対の金型の
うち、一方のみに成形用凹部を設けておき、他方は平坦
な金型を用いることも可能であるが、成形用凹部を有す
る一対の金型間で圧縮プレスすることにより、一方のみ
に成形用凹部を有する金型を用いる場合に較べて、圧縮
プレス時の成形材料における成形部の変形量を小さくす
ることができ、成形品におけるクラック発生を防止し、
また残留応力を小さくすることができることから好まし
い。

【００１０】また、圧縮プレスによる成形に際しては、
成形用凹部が順次深くなる複数の金型を順に用いて圧縮
プレスを複数回繰り返し行い、成形部の形状を次第に最
終形状に近づけるとともに、成形部以外の周辺部を次第
に薄肉化してゆくことが好ましい。このように、複数回
の圧縮プレスを繰り返して次第に成形してゆくことで、
一回の圧縮プレスによる成形材料の変形量が小さくな
り、成形品のクラックの発生防止、残留応力の低減を可
能とすると同時に、成形品表面を滑らかで良好な仕上が
りとすることができる。更に、成形用凹部が深くなるに
従って該成形用凹部と金型合わせ面との間のエッジ部が
順次鋭くなる複数の金型を用いることで、成形品表面を
より一層滑らかに仕上げることができる。

【００１１】更に、圧縮プレスを温間成形により行うこ
とにより、圧縮プレス時の成形材料の塑性変形が容易と
なり、成形品におけるクラックの発生防止、残留応力の
低減を可能とすると同時に、成形品表面を滑らかで良好
な仕上がりとすることができる。この温間成形に際して
は、成形材料を予熱して行う方法、金型を加熱して行う
方法、更には両者を併用する方法も採用することができ
る。

【００１２】また、圧縮プレスによる成形後、打抜きプ
レスにより成形部とそれ以外の周辺部とを分離して成形
品を得る場合、パンチとエジェクタとの間で成形部を挟
持した状態で打抜きプレスを行うことで、バリ発生をよ
り確実に防止することができる。

【００１３】本発明に係る立体形状品のプレス成形方法
においては、成形材料として合成樹脂、金属又はカーボ
ン、あるいはそれらの複合材料のいずれをも用いること
ができる。特に、成形材料が合成樹脂である場合には、
従来の射出成形法や押出成形法に較べて生産効率が格段
に向上することから好ましい。合成樹脂としては、圧縮
プレスによる塑性加工が可能なものであれば熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂のいずれも採用することができるが、
塑性加工性の点で熱可塑性樹脂に好適なものが多い。ま
た、合成樹脂として低密度化合成樹脂を用いた場合に
は、通常の合成樹脂材料に較べて圧縮プレス時の塑性流
動性が高く塑性変形が容易で冷間成形により容易に圧縮
プレス可能であることから好ましい態様である。

【００１４】上記のような本発明のプレス成形法によれ
ば、従来、合成樹脂の射出成形により製造されてきたも
のを、従来に較べて効率よく製造することができる。例
えば、従来、歯ブラシは射出成形によりハンドル部とヘ
ッド部を一体に成形した後、ヘッド部へ植毛加工し、更
に、前記ハンドル部へホットスタンプや蒸着法によりロ
ゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、絵付けなどを
施して製造されてきた。これに対し、本発明によれば、
本発明のプレス成形方法により成形したハンドル部と、
射出成形し、植毛加工を施したヘッド部とを一体に接合
して歯ブラシを製造することができる。この方法によれ
ば、ハンドル部を成形する際の圧縮プレス時の金型内で
ホットスタンプや蒸着などによりロゴマークの刻印、文
字・図柄などの加飾、絵付けなどを同時に行うことがで
き、刻印、加飾、絵付けなどのための別工程を必要とす
ることがない。また、ヘッド部のみ射出成形するのでハ
ンドル部とヘッド部とを一体に射出成形する場合に較べ
て成形後の冷却期間も短くて済み、生産効率が向上す
る。更に、ヘッド部とハンドル部の組み合わせにより、
デザインの異なる種々の歯ブラシ製品を提供することが
できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の立体形状品のプレス成形
方法は、板状又は塊状の成形材料を圧縮プレスして成形
品となる成形部を形成するとともに成形部以外の周辺部
を圧縮して薄肉化した後、打抜きプレスにより前記成形
部とそれ以外の周辺部とを分離することで成形品を得る
というものである。本発明に係る成形方法の対象となる
立体形状品としては特に限定されるものではなく、歯ブ
ラシその他の家庭用品、スプロケット、ギア、ラック、
ローラその他の機械部品、ブレーキディスク、バンパー
その他の自動車部品、鉄道車輌部品、航空機部品、家電
製品、光学機器、電気通信機器その他に用いられる部品
など、あらゆる製品に適用できる。なお、本発明にいう
「立体形状品」とは、板状の成形材料を単に打抜きプレ
ス等によりその外形状にそって剪断加工したような平面
的な成形品以外の成形品を意味する。

【００１６】本発明のプレス成形方法において採用され
る成形材料としては、圧縮プレスにより塑性変形して成
形部が形成されるものであれば特に限定されるものでは
なく、合成樹脂、金属又はカーボン、あるいはそれらの
複合材料のいずれをも用いることができる。特に、成形
材料が合成樹脂である場合には、従来の射出成形法や押
出成形法に較べて生産効率が格段に向上することから好
ましい。合成樹脂としては、塑性加工可能なものであれ
ば熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂のいずれも採用すること
ができる。例えばポリエチレン、ポリプロピレンなどの
ポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンレテフタレート、
ポリブチレンレテフタレートなどの飽和ポリエステル樹
脂、芳香族ポリエステル、ナイロン樹脂、ポリアセター
ル、ポリカーボネート、フッ素樹脂、ポリフェニレンサ
ルファイド、ポリフェニレンオキサイド、ＡＳ樹脂、Ａ
ＢＳ樹脂、塩化ビニル樹脂、アクリル樹脂などの熱可塑
性樹脂、ポリイミド、ポリアミドイミド、ジアリルフタ
レート樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられるが、これら
に限定されるものではない。これらの中でも、塑性加工
性の点で熱可塑性樹脂のなかに好適なものが多い。更
に、前記合成樹脂とガラス繊維、カーボン繊維その他の
補強繊維との複合材料、２種以上の合成樹脂材料からな
る複合材料、あるいは合成樹脂と金属との複合材料など
であってもよい。

【００１７】また、合成樹脂として低密度化合成樹脂を
用いた場合には、圧縮プレス時の塑性加工性が高く冷間
成形により容易に圧縮プレス可能であることから好まし
い態様である。この低密度化合成樹脂としては、発泡合
成樹脂、多孔質合成樹脂のように、細かな気泡を含有し
た合成樹脂であればよく、その製造法は特に限定される
ものではない。具体的には、例えば、ＭＣＦ（Ｍｉｃｒ
ｏ ＣｅｌｌｕｌａｒＦｏａｍ）あるいはＭＣＰ（Ｍｉ
ｃｒｏ Ｃｅｌｌｕｌａｒ Ｐｌａｓｔｉｃ）と呼ばれ
るものが挙げられる。これは、超臨界状態のＣＯ₂やＮ₂
を樹脂と混ぜることで微細な発泡状態のプラスチックを
作る技術であり、例えばＴｒｅｘｅｌ社のＭｕＣｅｌｌ
（登録商標）などがある。このような低密度化技術によ
り製造される発泡プラスチック、例えば発泡ポリプロピ
レンは、非発泡樹脂に較べて塑性変形時の樹脂の流動性
が高く塑性加工性に優れており、低い樹脂温度、金型温
度で圧縮プレスによる成形が可能であり、また、発泡材
であるため樹脂量が少なく、冷却効率もよいことに加え
て製品の軽量化も可能となり、本願発明のプレス成形法
の成形材料として好適である。

【００１８】また、金属材料としては、鋳鉄、真鍮、亜
鉛、鋼、アルミニウム、銅、その他の金属、それらの合
金、さらには表面処理したそれらの金属などが挙げられ
るが、これらに限定されるものではない。更に、前記合
成樹脂材料と金属材料との複合材料を用いることもでき
る。例えば、合成樹脂と金属との積層体なども成形材料
として採用することができる。また、カーボン材料も使
用することができる。

【００１９】次に、本発明に係る立体形状品のプレス成
形方法の実施の形態を図面を参照しながら更に詳細に説
明する。図１は、本発明に係る立体形状品のプレス形成
方法の１実施例を示す工程説明図である。図１（ａ）に
示す１は成形材料であり、各種合成樹脂材料、金属材
料、カーボン材料、それらの複合材料などが用いられ
る。図例の成形材料１は板状であるが、塊状であっても
よい。次に、図１（ｂ）〜図１（ｃ）は、前記成形材料
１を、成形用凹部４を有する一対の金型５、５により圧
縮プレスして、成形用凹部４により成形品となる成形部
２を形成するとともに、一対の金型５、５の合わせ面５
ａ、５ａ間で成形部２以外の周辺部の成形材料１を圧縮
して薄肉化する工程を示している。なお、実際には、一
つの金型５に複数の成形用凹部４を設けておき、同一の
板状成形材料１から複数個の成形品を同時に成形する場
合が多いが、図１ではその内の一つの成形用凹部４によ
り成形される様子のみを示している。

【００２０】前記圧縮プレスにおいては、一対の金型
５、５のうち、一方のみに成形用凹部を設けておき、他
方は平坦な金型を用いることも可能であるが、図例のよ
うに、成形用凹部４を有する一対の金型５、５間で圧縮
プレスすることにより、一方のみに成形用凹部を有する
金型を用いる場合に較べて成形材料１の変形量を小さく
することができ、成形品のクラック発生が防止でき、ま
た成形品の残留応力を小さくすることができることから
好ましい。

【００２１】また、この圧縮プレスによる成形に際して
は、成形用凹部４が順次深くなる複数の金型（５₁・・
・５_N）を順に用いて圧縮プレスによる成形を複数回
（Ｎ回）繰り返して行うことで、成形部２の形状を、図
１（ｂ）に示す成形部２₁の形状から図１（ｃ）に示す
成形部２_Nの形状へと次第に最終形状に近づけるように
成形するとともに、成形部２以外の周辺部３（３₁〜
３_N）の成形材料を図１（ｂ）から図１（ｃ）へと次第
に薄肉化してゆくことが好ましい。このように、複数回
の圧縮プレスを繰り返して次第に成形してゆくことで、
一回の圧縮プレス時の成形材料の変形量が小さくなり、
成形品におけるクラックの発生防止、残留応力の低減を
可能とすると同時に、成形品表面を滑らかで良好な仕上
がりとすることができる。前記圧縮プレスによる成形回
数Ｎとしては、成形材料１の塑性加工性や目的とする成
形品の形状に応じて適宜設定しうるものであり、比較的
塑性変形しやすい成形材料や形状が簡単な成形品の場合
には圧縮プレスによる成形回数Ｎは少なくてよく、塑性
変形しにくい成形材料の場合や成形品の形状が複雑な場
合には圧縮プレスによる成形回数Ｎを多くすればよい。
更に、この圧縮プレスによる成形を、材料破壊が生ずる
極限まで繰り返し行っても良い。更に、図２に示すよう
に、圧縮プレスを１回、Ｘ回、Ｎ回と繰り返す場合、使
用する金型５₁、５_X、５_Nの成形用凹部４₁、４_X、４_Nが
深くなるに従って該成形用凹部４の開口縁における成形
用凹部４と金型合わせ面５ａとのエッジ部Ｅが順次に鋭
くなる複数の金型を用いることで、成形材料が圧縮プレ
スにより無理なく塑性変形しやすくなることから好まし
い。

【００２２】更に、前記図１（ｂ）〜（ｃ）に示す成形
用凹部４を有する金型５による圧縮プレスを温間成形に
より行うことにより、圧縮プレス時の成形材料１の塑性
変形が容易となり、成形品におけるクラックの発生防
止、残留応力の低減を可能とすると同時に、成形品表面
を滑らかで良好な仕上がりとすることができる。この温
間成形に際しては、成形材料１を予熱して行う方法、金
型５を加熱して行う方法、更には両者を併用する方法の
いずれを採用することもできる。また、プレス成形には
油圧式プレスと機械式プレスとがあるが、前記図１
（ｂ）〜（ｃ）に示すのような圧縮プレスの場合には、
加工圧力が高く、また、圧力の大きさ、プレス速度、プ
レスのタイミングなどの成形条件のコントロールが比較
的容易な油圧プレスを用いることが好ましい。

【００２３】上記のようにして圧縮プレスにより成形品
となる成形部２を形成するとともに、成形部２以外の周
辺部３の成形材料を充分に薄肉化した後、成形部２とそ
れ以外の周辺部３とを打抜きプレスにより分離すること
で目的とする成形品１０を得る。この打抜きプレスによ
る成形品１０の分離工程は、例えば図１（ｄ）に示すよ
うに、前記圧縮プレス工程（図１（ｂ）〜（ｃ））によ
り薄肉化した成形部２以外の周辺部３をガイドプレート
６とカッティングプレート７とで挟持した状態で、パン
チ８により成形部２を打抜いて成形品１０を分離する。

【００２４】前記成形品１０の分離に際しては、図１
（ｄ’）に示すように、成形品１０をパンチ８とエジェ
クタ９とで挟持した状態で打抜きプレスすることもでき
る。この打抜きプレス方法は、ファインブランキングと
いう技術であり、成形品１０におけるバリ発生をより確
実に防止でき、仕上げ加工を不要とするものである。ま
た、この打抜きプレスは、油圧プレスに較べて比較的打
抜き速度が速い機械式プレスを用いるほうがバリ発生防
止の観点から好ましい。

【００２５】上記のような本発明に係る立体形状品のプ
レス成形法によれば、圧縮プレス工程（図１（ｂ）〜
（ｃ））により成形品１０となる成形部２を形成してな
るので、合成樹脂材料の射出成形法、押出成形法、金属
材料の鍛造法、鋳造法や焼結法のように、成形時に成形
材料を高温に加熱、溶融する必要がなく、成形後の冷却
工程が不要で効率良く生産することができる。また、前
記圧縮プレスによる塑性加工により成形品１０となる部
分２を形成するので、単なる打抜きプレスのような剪断
加工の場合に必要な面取二次加工も不要であり、その切
断面の色調が異なるといった問題もなく、しかも前記圧
縮プレス工程［図１（ｂ）〜（ｃ）］の後に打抜きプレ
ス工程［図１（ｄ）］により成形部２とそれ以外の周辺
部３とを分離する際には、前記圧縮プレス時に成形部以
外の周辺部３の成形材料が薄肉化されていることでバリ
の発生が防止され、打抜きプレス後の仕上げ加工も不要
でそのままで製品とすることができる。特に成形材料１
が合成樹脂材料の場合には金属材料に較べて延性が小さ
いことから、圧縮プレス工程［図１（ｂ）〜（ｃ）］に
より成形部２以外の周辺部３の成形材料が薄肉化される
と同時に圧縮により高密度化して硬度が大きくなること
から、打抜きプレス時に成形部２を良好に分離でき、成
形品１０におけるバリ発生が確実に防止され、仕上げ加
工が不要となる。

【００２６】上記のように、本発明の立体形状品のプレ
ス形成方法は、単又は複数の圧縮プレス工程と、その後
に続く打抜きプレス工程とからなる。これらのプレス工
程は、各プレス工程をリニア式に配置しても、ロータリ
ー式に配置してもよく、工場などにおける設置スペー
ス、設備能力、設備レイアウトなどを考慮して適宜設計
することができる。

【００２７】図３に示すものは、図１に示すプレス成形
工程を、ターンテーブル３０を用いたロータリー式の成
形装置１００とした場合の１実施例を示すものである。
この成形装置１００を、例えば、合成樹脂板から歯ブラ
シのハンドル部を本発明のプレス成形方法により製造す
る場合について、以下に説明する。

【００２８】まず、セクションＡは成形材料の供給工程
であり、所定の厚みの合成樹脂板１がターンテーブル３
０上へ供給される。合成樹脂板１がターンテーブル３０
のセクションＡへ供給されると、ターンテーブル３０が
回転し、合成樹脂板１は次のセクションＢへ移動する。
セクションＢは、成形材料の加熱工程であり、合成樹脂
板１が温間成形によりプレス加工時間を短縮するために
加熱Ｈされる。なお、予め加熱した合成樹脂板１をセク
ションＡへ供給することで、セクションＢの加熱工程を
省略することも可能である。更に、合成樹脂板１とし
て、低密度化合成樹脂板、例えば、例えばＴｒｅｘｅｌ
社のＭｕＣｅｌｌ（登録商標）技術による発泡合成樹脂
板を用いた場合には、成形材料や金型を加熱しない冷間
成形による圧縮プレスも充分可能である。前記のように
セクションＢにて必要に応じて合成樹脂板１が加熱され
た後、ターンテーブル３０が回転してセクションＣに移
動する。セクションＣは、図１（ｂ）に示す第１回目の
圧縮プレス工程であり、成形材料である合成樹脂板１
は、成形用凹部４を有する一対の金型５、５を用いた油
圧プレス機により圧縮プレスされ、成形用凹部４により
成形部２が形成されると同時に、成形部５以外の周辺部
３の合成樹脂板１が金型５、５の合わせ面５ａ、５ａ間
で圧縮され、薄肉化される。このセクションＣにおける
圧縮プレスと同時に、金型５により成形部２に対して製
品ロゴなどの刻印などを行うことも可能である。また、
このセクションＣにおける圧縮プレス時の金型５を所定
の温度に加熱して温間成形することで成形性を向上させ
ることも可能である。更に、セクションＣにおける圧縮
プレス後、ターンテーブル３０が回転し、成形材料１は
セクションＤに移動する。このセクションＤは、図１
（ｃ）に示す圧縮プレスの最終（図３では第２回圧縮プ
レス）工程であり、ここで更に油圧式プレス機により一
対の金型５、５間で圧縮プレスすることで、成形部２は
金型５の成形用凹部４により最終成形品１０である歯ブ
ラシハンドル形状とほぼ同一形状に形成されると同時
に、成形部２以外の周辺部３の合成樹脂板１は一対の金
型の合わせ面５ａ、５ａ間で更に圧縮され、薄肉化され
る。また、このセクションＤにおける圧縮プレスと同時
に、金型５内でホットスタンプ、蒸着などにより、成形
品の表面にロゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、
絵付けなどを行うこともできる。セクションＤにおいて
成形部２が最終成形品とほぼ同形状に形成されるととも
に、それ以外の周辺部３が充分に薄肉化された後、ター
ンテーブル３０が更に回転し、セクションＥへ移動す
る。セクションＥは、図１（ｄ）又は（ｄ’）に示す打
抜きプレス工程であり、ここで成形品１０である歯ブラ
シのハンドル部がそれ以外の周辺部３の合成樹脂板１か
ら機械式プレス機などのよる打抜きプレスにより分離さ
れ、製品として取り出される。一方、成形品１０が分離
された後の合成樹脂板１は、ターンテーブル３０が更に
回転してセクションＦへ遅れられてスクラップ１’とし
て回収され、成形材料としてリサイクルに供される。

【００２９】従来、歯ブラシは射出成形によりハンドル
部とヘッド部を一体に成形した後、ヘッド部へ植毛加工
し、更に、前記ハンドル部へホットスタンプや蒸着法に
よりロゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、絵付け
などを施して製造されてきた。しかし、上記のような本
発明のプレス成形法を用いることで、従来、合成樹脂の
射出成形により製造されてきた歯ブラシのハンドル部
を、プレス成形により、従来の射出成形法に較べて効率
よく製造することができる。また、射出成形法の場合に
は、成形材料毎に成形条件が異なることから、多品種を
同時に成形することは困難であった。しかし、本発明の
プレス成形方法においては、成形材料によるプレス条件
の変更は殆ど必要でなく、例えば、図３に示す成形装置
１００のセクションＡに異なる合成樹脂板材料１を供給
することで、異種材料からなる歯ブラシのハンドル部を
成形することができる。また、セクションＣ〜Ｄで使用
する金型５やセクションＥで使用するガイドプレート
６、カッティングプレート７及びパンチ８などを交換す
るだけで、装置構成はそのままで異なるデザインの歯ブ
ラシのハンドル部を成形することができる。更に、一つ
の金型５内に形状の異なる複数の成形用凹部４を形成し
ておけば、デザインの異なる複数種の歯ブラシのハンド
ル部を同時成形することもできる。従って、本発明によ
れば、従来に較べて、多品種小ロットの成形品を成形す
ることが容易となり、生産計画の自由度が増大する。

【００３０】上記のようにして製造された歯ブラシのハ
ンドル部を、別途、射出成形し、植毛加工を施したヘッ
ド部と一体に接合して歯ブラシを製造することができ
る。前記ハンドル部とヘッド部との接合方法としては、
例えば、ハンドル部とヘッド部とに形成した凹凸嵌合部
などによる物理的・機械的接合方法がある。この接合方
法によれば、ハンドル部とヘッド部とを着脱自在とし
て、ヘッド部を差し替え可能な歯ブラシとすることがで
きる。また、ハンドル部とヘッド部との接合方法として
は、接着剤や溶剤による接合方法を採用することができ
る。この接合方法によれば、ハンドル部とヘッド部を永
久結合させることができる。更に、ハンドル部とヘッド
部とを熱溶着接合方法により永久結合させることもでき
る。この熱溶着接合方法としては、高周波溶接、誘導加
熱溶接、超音波溶接、摩擦・スピン溶接、熱板溶接など
の各種溶接法を採用することができる。

【００３１】上記のように、本発明のプレス成形方法に
よる歯ブラシの製造方法では、ハンドル部を成形する際
の圧縮プレス時の金型内でホットスタンプや蒸着などに
よりロゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、絵付け
などを同時に行うことができ、ロゴマークの刻印や加
飾、絵付け加工のために別工程を必要とすることがな
い。また、ヘッド部のみ射出成形するのでハンドル部と
ヘッド部とを一体に射出成形する場合に較べて成形後の
冷却工程も短くて済み、生産効率が向上する。更に、ヘ
ッド部とハンドル部を種々組み合わせることで、デザイ
ンの異なる種々の歯ブラシ製品を提供することができ
る。

【００３２】上記歯ブラシの製造は本発明に係るプレス
成形方法の一つの応用例に過ぎず、本発明によれば、各
種の立体形状品を成形することが可能である。例えば、
機械部品であるスプロケットを成形する場合について、
図４を参照しながら説明する。図４（ａ）は成形材料１
であり、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼などの金
属、表面処理したそれらの金属のほか、合成樹脂材料、
複合材料、さらにはカーボン材料などを用いることがで
きる。この成形材料１から、図４（ｂ）に示す圧縮プレ
ス工程において、例えば油圧式プレス機の成形用凹部４
₁を有する一対の金型５₁、５₁によりスプロケット２０
の形状に応じた成形部２を成形すると同時に、成形部２
の外周辺部３Ａの成形材料及び軸孔２１を形成する内周
辺部３Ｂの成形材料を一対の金型５₁、５₁の合わせ面５
ａ、５ａ間で圧縮して薄肉化する。次いで、順次成形用
凹部４の深さが深くなる複数対の金型を用いて圧縮プレ
スを必要に応じて複数回（Ｎ回）繰り返し、図４（ｃ）
に示すように、最終金型５ _N、５_Nにより成形部２を最終
成形品であるスプロケット２０の形状に近づけるととも
に、成形部２以外の外周辺部３Ａ及び軸孔２１を形成す
る内周辺部３Ｂの成形材料を圧縮して充分に薄肉化す
る。上記のようにして圧縮プレスを行った後、成形部２
と周辺部３Ａ、３Ｂとを打抜きプレスにより分離するこ
とで製品としてのスプロケット２０を得る。図例のもの
では、先ず図４（ｄ）に示すように、例えば機械式プレ
ス機のガイドプレート６ａ及びカッティングプレート７
ａにより成形部２と外周辺部３Ａとを挟持した状態で、
圧縮プレスにより薄肉化された内周辺部３Ｂをパンチ８
ａにより打抜きプレスして軸孔２１を形成する。次い
で、図４（ｅ）に示すように、例えば機械式プレス機の
ガイドプレート６ｂ及びカッティングプレート７ｂによ
り、肉薄化された外周辺部３Ａを挟持した状態で、パン
チ８ｂによりスプロケット２０を打抜きプレスにより分
離する。なお、この打抜きプレスの方法は特に限定され
るものではなく、外周辺部３Ａと内周辺部３Ｂとを打抜
きプレスにより同時にスプロケット２０から分離するよ
うにしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る立体形状品のプレス成形法
によれば、板状又は塊状の成形材料を圧縮プレスするこ
とにより塑性変形させて成形品となる成形部を形成して
なるので、合成樹脂材料の射出成形法や押出成形法、金
属材料の鍛造法、鋳造法や焼結法のように、成形時に成
形材料を高温に加熱、溶融する必要がなく、成形後の冷
却工程が不要で効率良く生産することができる。また、
前記圧縮プレスにより成形品となる部分を塑性変形によ
り形成したうえで薄肉化した周辺部の成形材料を打抜き
プレスにより成形部から分離するので、従来の単なる打
抜きプレス成形法による剪断加工の場合のように面取二
次加工が必要となったり、その切断面の色調が異なると
いった問題もなく、しかも前記圧縮プレス後に打抜きプ
レスにより成形部とそれ以外の周辺部の成形材料とを分
離する際には、成形部以外の周辺部の成形材料が薄肉化
されていることでバリの発生が防止され、仕上げ加工も
不要でそのままで製品とすることができる。更に、従
来、合成樹脂成形品の表面にホットスタンプや蒸着によ
りロゴマークの刻印、文字・図柄などの加飾、絵付けな
どを行う場合には、成形後に別のプレス金型などを用い
てこれらの加工を行っていたが、本発明のプレス成形法
においては、圧縮プレスによる成形時に同時にこれらの
刻印、加飾、絵付けなどを行うこともでき、製造工程を
簡略化することができる。

【００３４】また、成形部以外の周辺部を、圧縮プレス
により薄肉化すると同時に高密度化することで、打抜き
プレス時のバリ発生をより確実に防止することができ
る。

【００３５】前記圧縮プレスに際して、成形用凹部を有
する一対の金型間で圧縮プレスすれば、一方のみに成形
用凹部を有する金型を用いる場合に較べて、圧縮プレス
時の成形材料における成形部の変形量を小さくすること
ができ、成形品におけるクラック発生を防止し、また残
留応力を小さくすることができる。

【００３６】また、圧縮プレスによる成形に際して、成
形用凹部が順次深くなる複数の金型を順に用いて圧縮プ
レスを複数回繰り返し行い、成形部の形状を次第に最終
形状に近づけるとともに、成形部以外の周辺部を次第に
薄肉化してゆけば、一回の圧縮プレスによる成形材料の
変形量が小さくなり、成形品のクラックの発生防止、残
留応力の低減を可能とすると同時に、成形品表面を滑ら
かで良好な仕上がりとすることができる。更に、成形用
凹部が深くなるに従って該成形用凹部と金型合わせ面と
の間のエッジ部が順次鋭くなる複数の金型を用いれば、
成形品表面をより一層滑らかに仕上げることができる。

【００３７】前記圧縮プレスに際して、成形材料を予熱
して行う方法、金型を加熱して行う方法、更には両者を
併用する方法などにより温間成形を行うことにより、圧
縮プレス時の成形材料の塑性変形が容易となり、成形品
におけるクラックの発生防止、残留応力の低減を可能と
すると同時に、成形品表面を滑らかで良好な仕上がりと
することができる。

【００３８】圧縮プレスによる成形後、打抜きプレスに
より成形部とそれ以外の周辺部とを分離して成形品を得
る場合、パンチとエジェクタとの間で成形部を挟持した
状態で打抜きプレスを行うことで、バリ発生をより確実
に防止することができる。

【００３９】成形材料としては、合成樹脂、金属又はカ
ーボン、あるいはそれらの複合材料のいずれをも用いる
ことができ、特に、合成樹脂の場合は、従来の射出成形
法や押出成形法に較べて生産効率が格段に向上する。合
成樹脂としては、塑性加工性の点で熱可塑性樹脂が好ま
しく、また、合成樹脂として発泡合成樹脂などの低密度
化合成樹脂を用いた場合には、通常の樹脂材料に較べて
圧縮プレス時の塑性流動性が高く塑性変形が容易である
ことから冷間成形により容易に圧縮プレス可能となる。

【００４０】また、上記のようなプレス成形法を用いた
本発明の歯ブラシの製造方法は、上記プレス成形方法に
より成形したハンドル部と、射出成形し、植毛加工を施
したヘッド部とを一体に接合して歯ブラシを製造するも
のであり、ハンドル部を成形する際の圧縮プレス時の金
型内でホットスタンプや蒸着などによりロゴマークの刻
印、文字・図柄などの加飾、絵付けなどを同時に行うこ
とができ、刻印、加飾、絵付けなどのための別工程を必
要とすることがなく、また、ヘッド部のみ射出成形する
のでハンドル部とヘッド部とを一体に射出成形する場合
に較べて成形後の冷却工程も短くて済み、生産効率が向
上する。更に、ヘッド部とハンドル部の組み合わせによ
り、デザインの異なる種々の歯ブラシ製品を提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 （ａ）〜（ｄ）は、本発明に係る立体形状品
のプレス成形方法の工程説明図である。

【図２】 （ａ）〜（ｄ）は、前記プレス成形方法の各
工程に用いる圧縮プレス金型の一部拡大図である。

【図３】 本発明に係る立体形状品のプレス成形方法を
実施するためのロータリー式成形装置の平面説明図であ
る。

【図４】 （ａ）〜（ｅ）は、本発明に係る立体形状品
のプレス成形方法によりスプロケットを製造する場合の
工程説明図である。

【符号の説明】

１：成形材料、２：成形部、３：周辺部、４：成形用凹
部、５：金型、６：ガイドプレート、７：カッティング
プレート、８：パンチ、９：エジェクタ、１０：成形
品、２０：スプロケット、２１：軸孔、３０：ターンテ
ーブル、１００：成形装置、Ｅ：エッジ部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２１Ｄ 28/16 Ｂ２１Ｄ 28/16 Ｆターム(参考） 4E048 GA06 4E087 AA08 AA10 BA19 CA11 CB02 DB02 EC01 ED12 HA01 HA06 HA15 HA18 HA82 HA86 HA91 4F204 AA03 AA24 AH81 FA03 FA18 FB01 FH06 FN15 FQ02 FQ40 FW23

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 板状又は塊状の成形材料を、成形用凹部
   を有する金型により圧縮プレスして成形品となる成形部
   を形成するとともに成形部以外の周辺部を圧縮して薄肉
   化した後、打抜きプレスにより前記成形部とそれ以外の
   周辺部とを分離することで成形品を得ることを特徴とす
   る立体形状品のプレス成形方法。
2. 【請求項２】 成形部以外の周辺部を、圧縮プレスによ
   り薄肉化すると同時に高密度化してなる請求項１記載の
   立体形状品のプレス成形方法。
3. 【請求項３】 成形用凹部を有する一対の金型間で圧縮
   プレスしてなる請求項１又は２に記載の立体形状品のプ
   レス成形方法。
4. 【請求項４】 成形用凹部が順次深くなる複数の金型を
   順に用いて圧縮プレスを複数回繰り返し行うことによ
   り、成形部の形状を次第に最終形状に近づけるとともに
   成形部以外の周辺部を次第に薄肉化してゆく請求項１〜
   ３のいずれかに記載の立体形状品のプレス成形方法。
5. 【請求項５】 成形用凹部が深くなるに従って該成形用
   凹部と金型合わせ面とのエッジ部が順次鋭くなる複数の
   金型を用いてなる請求項４記載の立体形状品のプレス成
   形方法。
6. 【請求項６】 圧縮プレスを温間成形により行う請求項
   １〜５のいずれかに記載の立体形状品のプレス成形方
   法。
7. 【請求項７】 成形材料を予熱して行う請求項６記載の
   立体形状品のプレス成形方法。
8. 【請求項８】 金型を加熱して行う請求項６又は７に記
   載の立体形状品のプレス成形方法。
9. 【請求項９】 パンチとエジェクタとの間で成形部を挟
   持した状態で打抜きプレスを行うことで成形部とそれ以
   外の周辺部とを分離する請求項１〜８のいずれかに記載
   の立体形状品のプレス成形方法。
10. 【請求項１０】 成形材料が合成樹脂、金属又はカーボ
    ン、あるいはそれらの複合材料である請求項１〜９のい
    ずれかに記載の立体形状品のプレス成形方法。
11. 【請求項１１】 成形材料が合成樹脂である請求項１０
    記載の立体形状品のプレス成形方法。
12. 【請求項１２】 合成樹脂が熱可塑性樹脂である請求項
    １１記載の立体形状品のプレス形成方法。
13. 【請求項１３】 合成樹脂が低密度化合成樹脂である請
    求項１１又は１２に記載の立体形状品のプレス成形方
    法。
14. 【請求項１４】 請求項１〜１３のいずれかに記載の方
    法によりプレス成形したハンドル部と、射出成形し、植
    毛加工を施したヘッド部とを一体に接合することを特徴
    とする歯ブラシの製造方法。