JP2003236880A - 複合成形体製造金型 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】樹脂止め機構を具備した金型の利点をそのまま
活かしつつ、上記方法と基本的に同一の方法で、成形サ
イクル時間の短縮化が可能となる金型を開発する。 【解決手段】熱可塑性樹脂からなる複数の基材部がその
端部において融着一体化した複合成形体を製造するため
の雌雄一対からなる金型であって、雌雄いずれか一方の
金型の、基材部の端部同士の接合位置に対応する金型面
に、金型キャビティ内に突出可能に、かつ金型の開閉方
向に摺動可能な樹脂止め機構を有し、前記樹脂止め機構
には他の金型部分とは独立して冷却手段が設けられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は熱可塑性樹脂からな
る複数の基材部がその端部において融着一体化した複合
成形体を製造するための金型に関する。

【０００２】

【従来の技術】異種または同種の熱可塑性樹脂からなる
複数の基材部がその端部において融着一体化して一つの
基材を構成してなる複合成形体は、自動車や家電製品の
内装部品等として広く使用されている。

【０００３】このような複合成形体を製造する方法とし
て、例えば、特開平８−２５４０７号には、それぞれの
基材部に対応して金型キャビティ内へ供給されたそれぞ
れの溶融状熱可塑性樹脂を各基材部の境界部で堰き止め
るための樹脂止め機構を有する金型を用いた複合成形体
の製造方法が提案されている。

【０００４】この方法における複合成形体の製造法は次
のとおりである。まず、樹脂止め機構を金型キャビティ
内へ突出させ、第一の基材部が形成される金型キャビテ
ィ空間に第一の溶融状熱可塑性樹脂を供給し、該キャビ
ティ空間に樹脂を充填する。この状態で一定時間冷却さ
せた後、樹脂止め機構を金型内へ収容し、残余の第二の
基材部が形成される金型キャビティ空間に第二の溶融状
熱可塑性樹脂を供給・充填させ、第一の基材部と第二の
基材部とを樹脂止め機構に対応する境界部で熱融着させ
て一体化させる。

【０００５】しかし、このような樹脂止め機構を有する
金型を用いた複合成形体を製造する方法は、その方法自
体は操作が容易で、工業的な製造法として有利ではある
が、第一の基材部と第二の基材部との接合部における外
観を良好なものに仕上げるためには、第一の基材部を形
成するための第一の溶融状熱可塑性樹脂を供給、充填
後、樹脂止め機構を金型内に突出させた状態である程度
の冷却時間（数秒〜数十秒）を設け、第一の基材部の接
合面を冷却させた後に、第二の基材部を形成させるため
の第二の溶融状熱可塑性樹脂を供給することが必要であ
り、成形サイクル時間が長くなってしまうという問題が
あった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明らは上記の方法において、樹脂止め機構を具備し
た金型の利点をそのまま活かしつつ、上記方法と基本的
に同一の方法で、成形サイクル時間の短縮化が可能とな
る金型を開発すべく検討の結果、本発明に至った。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、熱可塑性樹脂
からなる複数の基材部がその端部において融着一体化し
た複合成形体を製造するための雌雄一対からなる金型で
あって、雌雄いずれか一方の金型の、基材部の端部同士
の接合位置に対応する金型面に、金型キャビティ内に突
出可能に、かつ金型の開閉方向に摺動可能な樹脂止め機
構を有し、前記樹脂止め機構には他の金型部分とは独立
して冷却手段が設けられていることを特徴とする複合成
形体製造金型を提供するものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明を説
明するが、本発明はもとよりこの説明に限定されるもの
ではなく、その趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加
えて実施することも可能であり、係る実施態様がいずれ
も本発明の範囲に含まれるものであることは言うまでも
ない。

【０００９】本発明の金型は、図１に示すように互いに
対になって複合成形体を成形するための雌型（１）と雄
型（２）の雌雄一対で構成されている。

【００１０】雄型のキャビティ面には、キャビティ内に
突出可能で、かつ金型の開閉方向に摺動可能な樹脂止め
機構（５）が設けられており、成形過程において、該樹
脂止め機構をキャビティ内に突出させることによって、
樹脂止め機構を境界としてキャビティ内を第一の基材部
形成部と第二の基材部形成部とに分けることができる。

【００１１】各基材部形成部に対応する雄型キャビティ
には、第一の基材部を形成するための第一の溶融熱可塑
性樹脂（１３）を供給するための第一の樹脂供給路
（３）と、第二の基材部を形成するための第二の溶融熱
可塑性樹脂（１４）を供給するための第二の樹脂供給路
（４）がそれぞれ設けられており、その一端は金型キャ
ビティ面に樹脂供給口として開口し、他端は金型外に設
けた射出機（図示せず）と接続されている。樹脂供給路
はそれぞれの基材部に対応するキャビティ面に複数個設
けられていてもよいが、図では説明をわかりやすくする
ために、それぞれ１個だけの例を示している。

【００１２】前記樹脂止め機構は、第一の基材部と第二
の基材部との境界部に対応して例えば連続した柱状や板
状の形態からなるものであって、その厚み（幅）は第一
の熱可塑性樹脂を供給、充填したときにキャビティ内で
の溶融樹脂の流動を阻止する堰として機能し、かつその
内部に後述する冷却手段を設けることが可能な程度であ
れば何ら限定されるものではなく、対象とする製品の厚
みや大きさ、金型キャビティ面の大きさ（広さ）、樹脂
止め堰の材質など種々の条件に応じて適宜決定される
が、樹脂止め機構の幅が小さすぎると樹脂止め機構に冷
却手段例えば冷却管を等を内設することが困難になるば
かりでなく、冷却管内を流れる冷却媒体の流量が不十分
となって冷却効率が悪く、また機械的強度も低下するこ
とから、一般的には最終製品厚みの２倍以上、好ましく
は５倍以上であり、その上限は特に限定されないが、あ
まり厚くなってもそれに見合う効果が期待できないとこ
ろから、通常は２５倍以下、好ましくは２０倍以下であ
る。

【００１３】係る樹脂止め機構の材質としては、熱伝導
性に優れ、機械的強度にも優れる金属性材料が使用さ
れ、例えば鉄、銅、アルミニウムなどが例示されるが、
多くの場合に金型と同一ないしは類似の組成の鋼鉄が使
用される。

【００１４】前記樹脂止め機構を拡大した断面概略図を
図２に示すが、該樹脂止め機構の内部には他の金型部分
とは独立した冷却手段（６）が設けられており、該樹脂
止め機構が金型キャビティ空間に突出して、他の金型部
分と独立した状態になっても樹脂止め機構のみを単独で
冷却することができるようになっている。

【００１５】冷却手段としては、通常、冷却管を樹脂止
め機構内に設け、そこに冷却媒体を流す方法が好んで利
用される。この手段による場合には、冷却媒体供給部
（図示せず。）から冷却された冷却媒体が供給され、樹
脂止め機構を所望の温度に冷却することができる。これ
により、第一の溶融状熱可塑性樹脂を供給、充填後、樹
脂止め機構に接する部分（第一基材部の端部に対応し、
次に形成する第二基材部との接合部となる）の冷却速度
を早くすることができ、第二の溶融状熱可塑性樹脂を供
給するまでのタイムラグを短縮することができ、成形サ
イクル時間の短縮化を達成することができる。

【００１６】ここでの冷却媒体としては、空気、炭酸ガ
ス、窒素ガス、フロンガス等の気体、水、アンモニア等
の液体が利用できるが、一般的には、水が冷却媒体とし
て最も好んで利用される。

【００１７】樹脂止め機構内に設けられる冷却手段とし
て冷却管を用いる場合、配設する冷却管の位置、管径等
は任意であるが、冷却管の位置は樹脂止め機構の上部、
すなわち、樹脂止め機構を金型キャビティ内に突出し、
第一の溶融状熱可塑性樹脂を第一の基材部に対応するキ
ャビティ内に供給、充填した際に金型キャビティ面より
上部に位置するように設けることが好ましく、管径は樹
脂止め機構の幅に対して通常１/１０〜１/２倍程度あ
る。また、冷却管を樹脂止め機構内に複数個設けても良
いし、冷却管をスパイラル状、蛇腹状に配管してもよ
い。

【００１８】更に本発明においては、樹脂止め機構の温
度を一定温度に保つために、温度を検知するための温度
センサー（７）が樹脂止め機構に設けられ（図２）、且
つ温度センサーからの出力に基づいて樹脂止め機構の温
度制御を行う手段が設けられていることが好ましい。温
度センサ―の位置について、は樹脂止め機構の雄型の金
型面から突出した部分に設けることが好ましい。

【００１９】温度制御の方法としては、温度センサーか
らの出力に基づくフィードバック制御により、冷却媒体
自体の温度を制御する手段や冷却媒体の流量を調整する
手段等があるが、冷却媒体の流量を調整することにより
樹脂止め機構の温度を制御する手段がより実用上好適で
ある。

【００２０】前記樹脂止め機構には駆動源（９）が連結
されている（図１）。この駆動源により樹脂止め機構を
金型の開閉方向に摺動させることによって機械的に樹脂
止め機構の突出、収容を行えるようにすることができ
る。駆動源を作動させるための動力は、特に限定されな
いが、シリンダー（エアーシリンダー、油圧シリンダー
等）のような通常使用される直線運動型の動力を利用す
ることができる。

【００２１】また、本発明の金型においては、樹脂止め
機構を金型キャビティ内に突出し、第一の溶融状熱可塑
性樹脂を第一の基材部に対応するキャビティ内に供給、
充填した際に、充填された溶融状の第一の熱可塑性樹脂
が、樹脂止め機構の先端部とそれと接する雌型金型面と
の隙間から、隣接する他の基材部に対応するキャビティ
内に流入するのをより確実に阻止するために、雌型
（１）に雄型（２）に設けられた樹脂止め機構に対応す
る位置に、樹脂止め機構に対応した連続する突起部（木
目込み矢）（８）を設けてもよい（図３）。

【００２２】かかる突起部（８）は、目的とする製品形
状によっては雌型に固定された状態であってもよいが、
突起物の形状が製品に転写されるのを避ける場合には、
雌型金型内を摺動自在で金型面から突出可能な構造とす
るのが好ましい。

【００２３】雌型に突起部を設ける場合は、図４に示す
ように樹脂止め機構の先端部と突起部の先端部とが互い
に嵌合可能な凹凸形状であることが好ましい。尚、図４
では突起部の先端部を凸状とし、樹脂止め機構の先端部
凹状としたが、突起部の先端部を凹状とし、樹脂止め機
構の先端部凸状としてもよい。このようにその先端部の
凹凸をどちらにするかは任意であるが、いずれの場合で
あっても、凹凸が組み合わされた後において、第一の溶
融状の熱可塑性樹脂が供給される第一の基材部側の面が
平面状となるような凹凸形状とすることが好ましい。

【００２４】次に、このような本発明の金型を用いて、
熱可塑性樹脂からなる複数の基材部がその端部において
融着一体化した複合成形体を製造する方法について説明
する。

【００２５】雌雄両金型を開放状態とし、雄型（２）内
に設けた樹脂止め機構（５）をキャビティ面からその先
端部までの距離が最終製品厚みより長くなるように雌型
方向に前進させ、キャビティ内に突出させる。（図５）
雌型に前記した摺動自在の突起物を設けている場合に
は、樹脂止め機構の突出と前後して該突起物をキャビテ
ィ内に突出させる。樹脂止め機構を突出させた後、必要
に応じて樹脂止め機構で遮断された第一の基材部の形成
に対応するキャビティ面に予めこれに対応して裁断され
た表皮材を載置しても良い。

【００２６】その後、樹脂止め機構の先端部が雄型のキ
ャビティ面と接触するか、突起物の先端部と接触もしく
は先端部同士が嵌合するまで雌型を下降させる。このと
きのキャビティクリアランスは、その後の第一の溶融状
熱可塑性樹脂の供給方法によって変わり、成形後におけ
る第一の基材部の厚みと同等であってもよいし、それよ
り広くてもよい。

【００２７】キャビティクリアランスが成形後における
第一の基材部の厚みと同等である場合には、通常の射出
成形法におけると同様に、雌雄両金型のキャビティ面と
樹脂止め機構との間で形成される閉空間のキャビティ内
に、第一の基材部（１１）を形成するに必要な樹脂量の
第一の溶融状熱可塑性樹脂を第一の樹脂供給路（３）か
ら供給し、その供給圧で該溶融樹脂をキャビティ内に充
填すればよい。

【００２８】キャビティクリアランスが成形後における
第一の基材部の厚みより広い場合には、その状態で第一
の基材部（１１）を形成するに必要な樹脂量の第一の溶
融状熱可塑性樹脂（１３）を第一の樹脂供給路（３）か
ら供給し（図６）、次いで、樹脂止め機構（５）を金型
内に押し下げながら雌型（１）を下降させ、キャビティ
クリアランスが成形後における第一の基材部の厚みにな
るまで型締めする。（図７）。

【００２９】この際の型締めは第一の溶融状熱可塑性樹
脂を供給しながら行ってもよいし、第一の溶融状熱可塑
性樹脂の供給後に行ってもよく、後者の場合には供給完
了後に速やかに型締めを行うことが好ましい。上記いず
れの充填方法であっても、樹脂止め機構により供給され
た第一の溶融状熱可塑性樹脂が該樹脂止め機構により仕
切られた残余のキャビティ空間に流れ込むことが防止さ
れるが、キャビティクリアランスが成形後における第一
の基材部の厚みと同等である場合には、樹脂止め機構に
かなりの強度が要求されるため、実用的にはキャビティ
クリアランスを成形後における第一の基材部の厚み以上
とし、その後の型締めによりキャビティ内に溶融状熱可
塑性樹脂を充填する後者の方法が有利である。

【００３０】溶融状熱可塑性樹脂がキャビティ内に充填
されたのち、樹脂止め機構に接する溶融状熱可塑性樹脂
が冷却される。この実施例においては、樹脂止め機構内
に設けられた冷却管（６）には冷却水が流されていて、
樹脂止め機構が直接冷却され、これによって樹脂止め機
構と接する溶融状熱可塑性樹脂が冷却される構造になっ
ている（図８）。具体的には、溶融状熱可塑性樹脂がキ
ャビティ内に充填され、その流動末端樹脂が樹脂止め機
構に接触して樹脂止め機構の温度が上昇すると温度セン
サー（７）がこの温度上昇を検知し、温度センサーから
の出力に基づいてフィードバック制御が行われ、冷却管
に流れる冷却水量が増加して樹脂止め機構の温度を所定
の温度に冷却、維持するようになっている。

【００３１】溶融状熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填
したのち、樹脂止め機構の冷却手段を作動させ、この状
態を一定時間保持して樹脂止め機構と接する溶融状熱可
塑性樹脂を冷却して薄い固化層を形成させたのち、樹脂
止め機構を後退させて雄型内へ収納する。このとき、キ
ャビティ内の大部分の樹脂は前記固化層部および金型面
に接してスキン層を形成している部分を除いてまだ未固
化状態にある。樹脂止め機構を雄型内に収納する際、雌
型面からも摺動自在の突起物をキャビティ内に突出させ
ていた場合には該突起物も雌型内に収納する。

【００３２】樹脂止め機構の後退後、キャビティクリア
ランスをそのまま維持しながら、第二の基材部（１２）
が形成される残余のキャビティ空間に第二の樹脂供給路
（４）から第二の溶融状熱可塑性樹脂（１４）を射出供
給し（図９）、キャビティ内に樹脂を充填させる。

【００３３】供給、充填された第二の溶融状熱可塑性樹
脂は、最初の工程で形成された第一の基材部の樹脂止め
機構に沿って形成された固化層部とキャビティ内で接触
し、該固化層部に熱を与えつつ両者は融着一体化され
る。

【００３４】第二の溶融状熱可塑性樹脂を供給後、キャ
ビティクリアランスを維持しつつ、最初に供給した大部
分が未固化の第一の溶融状熱可塑性樹脂とともに第二の
溶融状熱可塑性樹脂を冷却、固化させ（図１０）、第一
の基材部と第二の基材部がその端部で融着一体化された
複合成形体を金型から取り出す。

【００３５】尚、図示例では、金型の型締めを上下方向
に行う例を示したが、型締め方向は何ら限定されず、プ
レス装置の取り付け方に応じて水平方向（横方向）に型
締めを行ってよい。

【００３６】本発明の金型を用いて複合成形体を製造す
るにあたり、適用される熱可塑性樹脂は圧縮成形、射出
成形、押出成形などで通常使用される熱可塑性樹脂がそ
のまま適用され何ら限定されない。係る熱可塑性樹脂と
してはたとえばポリプロピレン、ポリエチレン、アクリ
ロニトリルースチレンーブタジエンブロック共重合体、
ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリ塩化ビ
ニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレンーブ
タジエンブロック共重合体などの一般的な熱可塑性樹
脂、ＥＰＭやＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマー、こ
れらの混合物、あるいはこれらを用いたポリマーアロイ
等が挙げられ、本発明においてはこれらを総称して熱可
塑性樹脂という。

【００３７】これらの熱可塑性樹脂には必要に応じて通
常使用されるガラス繊維、各種の無機もしくは有機フィ
ラーなどの充填材が含有されていてもよく、もちろん通
常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤な
どの各種添加材が配合されていてもよい。

【００３８】また本発明において、第一の基材部を形成
するための第一の熱可塑性樹脂と第二の基材部を形成す
るための熱可塑性樹脂は同じであっても異なっていても
よい。ここで、熱可塑性樹脂が異なるとは、第一の熱可塑
性樹脂と第二の熱可塑性樹脂の種類や樹脂組成物として
の構成が異なっている場合や、樹脂の種類は同一であっ
ても色や柄が異なる場合などを意味する。

【００３９】例えば熱可塑性樹脂の異なる例として、第
一の熱可塑性樹脂がプロピレン系樹脂である場合に第二
の熱可塑性樹脂がエチレン−プロピレン共重合体である
場合や、第一、第二の両方の熱可塑性樹脂がともにプロ
ピレン系樹脂であっても第一の熱可塑性樹脂が顔料を含
有しているのに対して第二の熱可塑性樹脂が顔料を含有
していない場合や顔料その他の配合剤が異なっている場
合などが挙げられる。

【００４０】このように、熱可塑性樹脂それ自体は任意
であって特に限定されないが、少なくとも隣接する基材
部同士が成形過程時に熱融着するように、それぞれの基
材部を構成する熱可塑性樹脂を選択使用することは必要
である。

【００４１】また、上記例では基材部が発泡しない場合
について述べたが、前記熱可塑性樹脂は発泡性の熱可塑
性樹脂であってもよく、この場合には、前記方法におけ
る樹脂充填時のキャビティクリアランスを発泡後の最終
製品厚みにとなるように保持すればよい。

【００４２】尚、本発明の金型を用いて表皮材貼合の複
合成形体を製造する場合に適用される表皮材としては、
モケットやトリコット等の織物や編み物、ニードルパン
チカーペット等の不織布、金属フォイル、熱可塑性樹脂
もしくは熱可塑性エラストマーからなるシートまたはフ
ィルムが挙げられる。これらの表皮材は必要に応じて発
泡層や裏打ち層が適宜積層された２層あるいは３層以上
とした積層表皮材であってもよいが、基材の熱可塑性樹
脂と直接的に熱融着可能なもの、あるいは表皮材裏面に
溶融状態の基材熱可塑性樹脂が含浸して基材樹脂と接着
可能なものであることが必要である。上記の発泡層が積
層された積層表皮材を使用する場合において、発泡層と
してはポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフ
ィンの発泡体や、ポリ塩化ビニル発泡体、軟質あるいは
半硬質のポリウレタン発泡体が好んで使用される。

【００４３】

【発明の効果】本発明の金型を用いて複合成形体を製造
すれば、樹脂止め機構を具備した金型の利点をそのまま
活かしつつ、従来方法と基本的に同一の方法で、成形サ
イクル時間の短縮化が可能となり、生産性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の金型例の概略断面図である。

【図２】図２は本発明の金型に設けられた樹脂止め機構
の概略拡大断面図である。

【図３】図３は本発明の金型例の概略断面図である。

【図４】図４は本発明の金型に向けられる樹脂止め機構
先端部と突起物先端部との嵌合関係の例を示す概略拡大
断面図である。

【図５】図５は本発明の金型を用いて複合成形体を製造
するための製造工程を示す金型概略断面図である。

【図６】図６は本発明の金型を用いて複合成形体を製造
するための製造工程を示す金型概略断面図である。

【図７】図７は本発明の金型を用いて複合成形体を製造
するための製造工程を示す金型概略断面図である。

【図８】図８は本発明の金型の樹脂止め機構に設けられ
た冷却手段および温度センサーの取り付け位置を示す概
略断面図である。

【図９】図９は本発明の金型を用いて複合成形体を製造
するための製造工程を示す金型概略断面図である。

【図１０】図１０は本発明の金型を用いて複合成形体を
製造するための製造工程を示す金型概略断面図である。

【符号の説明】

１：雌型 ２：雄型 ３、４：樹脂供給路、 ５：樹脂止め機構 ６：冷却手段 ７：温度センサー ８：突起物（木目込み矢） ９：駆動源 １１：第一の基材部 １２：第二の基材部 １３：第一の熱可塑性樹脂 １４：第二の熱可塑性樹脂

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4F202 AG21 AP05 AR06 CA11 CB01 CB28 CK23 CK42 CK52 CN05 4F206 AG21 AP054 AR064 JA07 JB28 JF01 JL02 JM04 JN12 JN25 JN43 JQ81

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂からなる複数の基材部がその
   端部において融着一体化した複合成形体を製造するため
   の雌雄一対からなる金型であって、雌雄いずれか一方の
   金型の、基材部の端部同士の接合位置に対応する金型面
   に、金型キャビティ内に突出可能に、かつ金型の開閉方
   向に摺動可能な樹脂止め機構を有し、前記樹脂止め機構
   には他の金型部分とは独立して冷却手段が設けられてい
   ることを特徴とする複合成形体製造金型。
2. 【請求項２】温度を検知するための温度センサーが樹脂
   止め機構に設けられ、且つ温度センサーからの出力に基
   づいて樹脂止め機構の温度制御を行う手段を有する請求
   項２記載の複合成形体製造金型。