JP2004202736A - 光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこの方法を実施する射出成形装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】均質な光沢を有し、優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこれを実施する射出成形装置を提案する。
【解決手段】射出口１２を配した金型と、金型の凹溝内で進退駆動制御される可動押子１４とを備え、第一工程によって、該可動押子１４を退避位置として、蓄積空隙３７に変成した可変キャビティ２１に、溶融樹脂材料４をほぼ充満させ、第二工程によって、可動押子１４を進出位置として可変キャビティ２１を成形空隙３８に変成することにより、溶融樹脂材料４を充填するようにしたから、流動線影４８が発生せず、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材１を容易に成形することが可能である。
【選択図】 図６
【解決手段】射出口１２を配した金型と、金型の凹溝内で進退駆動制御される可動押子１４とを備え、第一工程によって、該可動押子１４を退避位置として、蓄積空隙３７に変成した可変キャビティ２１に、溶融樹脂材料４をほぼ充満させ、第二工程によって、可動押子１４を進出位置として可変キャビティ２１を成形空隙３８に変成することにより、溶融樹脂材料４を充填するようにしたから、流動線影４８が発生せず、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材１を容易に成形することが可能である。
【選択図】 図６
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射性粉が含有された溶融樹脂を、所定形状の金型に射出することにより成形する光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこの方法を実施する射出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製品の成形方法として、高い量産性を有する射出成形方法が一般的に用いられている。この射出成形方法は、高温で溶融した樹脂を、金型のキャビティ内に所定の流量で射出し、冷却することによって所定形状の製品を作る方法である。このようなプラスチック製品は、その樹脂組成の改良等によって、力学的特性や易成形性等が向上してきており、近年、自動車の内装やホイールキャップ、パソコンや携帯電話の筐体等、様々な分野で使用されている。そして、このような用途では、人が直接目に触れる場所に用いられることも多く、その外観が重要視されている。そのため、多彩な凹凸形状を形成したり、金属調やパール調の表面色とすることにより、製品の意匠性を向上させているものが多い。
【０００３】
このように、金属調やパール調等の光沢性を有するプラスチック製品は、上記の射出成形方法により所定形状に成形した後、その外表面に金属調やパール調の光沢塗料を塗布して製造する方法（例えば、特許文献１）と、金属粉やパール粉等の光反射性粉を含有させた溶融樹脂材料を、射出成形することにより光沢プラスチック複合材を成形する方法とがある。ここで、後者の光反射性粉を含有する溶融樹脂材料を射出する方法にあっては、上記のように凹凸形状を有する場合に、この凹凸部分を基点として、その周囲と色調の異なる線状の影（以下、流動線影と言う）が発生していた。この流動線影は、上記の意匠性を低下させることとなっていたが、その発生要因が分からず、対策もできなかった。そのため、光沢性のプラスチック製品は、前者のように光沢塗料を塗装する製造方法が一般的となっていた。
【０００４】
ところで、プラスチック製品を射出成形方法により製造する場合にあって、上記のような凹凸形状が比較的大きい製品では、溶融された樹脂が金型のキャビティに射出されると、該樹脂はその進行を妨げない広い領域に優先的に流れた後、金型の凹凸によって形成された狭い領域等に流れていくこととなり、先に流れた樹脂と後から流れた樹脂とが合流する境界や、分流した樹脂が再び合流する境界では、融着不良が生じることとなる。この融着不良の境界に沿って、外表面に線状のウェルドラインが発生することは一般的に良く知られている。このウェルドラインは、射出成形における成形温度や成形時間等の各条件を変更することによって、発生しなくしたり、抑制することが可能であった。また、ウェルドラインを発生させない方法として、凹凸形状を形成する可動コアを設けた金型に、溶融した樹脂を射出し、該可動コアによる形成領域に該樹脂が流入する毎に、順次可動コアを移動させるようにした射出成形方法も提案されている（例えば、特許文献２）。尚、このウェルドラインは、凹凸形状がその領域の容積に対して比較的小さい場合には、射出された樹脂の流れを妨げて分流されることも少ないため発生し難くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１４８１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０１５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、光沢性を有するプラスチック製品にあっては、射出成形した成形体に、光沢塗料を外表面に塗布することによって製造されることが一般的であった。ところが、この光沢塗料を塗布する方法にあっては、この塗装を行うための製造設備が必要となること、塗装工程を設ける必要があること等によって、製造費用の増加や、製造工程が複雑化するという問題があった。さらには、製品形状や凹凸形状によって、塗装ムラ等が生じないように塗装条件を詳細に設定する必要があり、塗装作業が繁雑になる等の問題も生じていた。
【０００７】
一方、金属粉（例えば、メタリック粉）やパール粉（例えば、パールマイカ）等を混合した溶融樹脂材料を射出成形する方法にあっては、上述のように、外表面に流動線影が生じるため、製品の意匠性を低下させることになるという問題があった。そして、この流動線影は、上述したようなウェルドラインの発生防止方法でも防ぐことができず、また、比較的凹凸形状が小さい場合でも発生するため、このような溶融樹脂材料を射出成形してなる光沢プラスチック複合材の製品を製造する方法は、ほとんど用いられていなかった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決し、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこの方法を実施する射出成形装置を提案することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を、所定形状の金型に射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える成形体を形成する光沢プラスチック複合材の射出成形方法において、金型と、金型の凹溝に嵌入され、該凹溝内で進退駆動制御されて、凹溝内に可変キャビティを形成する可動押子とを備え、可動押子を退避位置として、可変キャビティを、容積が成形体の体積とほぼ合致し、かつ意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成してから、該蓄積空隙に溶融樹脂材料をほぼ充満状に注入する第一工程と、可動押子を進出位置として、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とした成形空隙に変成することにより、該蓄積空隙に溶融樹脂材料を充填するようにした第二工程とを備えてなる光沢プラスチック複合材の射出成形方法（請求項１）である。ここで、光反射性粉は、反射面を有し、該反射面が光を反射することにより、光沢プラスチック複合材の表面に光沢を生じさせるものである。
【００１０】
金属粉やパール粉等の光反射性粉を含有させた溶融樹脂材料を射出成形した場合に、光沢プラスチック複合材の、凹凸形状の意匠成形面に発生する流動線影は、発明者らの鋭意研鑽によって、キャビティ内に射出された溶融樹脂材料の流れが該凹凸形状により変化してその周囲の流れと異なることにより、この流れの変化に沿って光反射性粉の配向状態が変化することが原因であることが分かった。そのため、この流動線影の発生を防止するためには、光反射性粉が、主板部の意匠成形面を形成する形成領域でほぼ均質な配向状態となるようにする必要がある。
【００１１】
かかる成形方法にあっては、第一工程で、意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成した可変キャビティに、溶融樹脂材料を射出し、該蓄積空隙にほぼ充満状態となるまで注入するものであるから、該溶融樹脂材料が、主板部の意匠成形面を形成する形成領域で流入進路を妨げられることなく、ほぼ均質に流れて、該蓄積空隙内に拡がっていくこととなる。そのため、蓄積空隙内の溶融樹脂材料内では、光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散して存在することとなる。そして、第二工程で、ほぼ充満されて溶融樹脂材料の流れがほぼ停止した状態で、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することにより、意匠成形面の形成領域で、溶融樹脂材料が周囲と異なる流れを新たに生じることなく、所望の凹凸形状を備えた意匠成形面を形成できる。これにより、凹凸形状の意匠成形面が形成された主板部では、金属粉やパール粉等の光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散して存在することとなるから、上述した流動線影が発生しない。而して、このように成形された光沢プラスチック複合材は、その外表面でほぼ均質な光沢を有し、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮するものとなる。また、第二工程にあっては、可動押子を可変キャビティ内に進出させることにより、該可変キャビティに存在する溶融樹脂材料を、可変キャビティの隅々まで充填させることができるから、反りやヒケ等の発生を防止できるという優れた利点もある。
【００１２】
上述のように、この射出成形方法により、優れた光沢性を発揮する光沢プラスチック複合材を成形することができるから、従来のように射出成形後に塗装する必要がなく、塗料の材料費や塗装工程のコスト等を削減することができる。而して、このような光沢プラスチック複合材は、コスト競争で優れた優位性を発揮でき、その製品の市場価値を著しく向上させることができるという優れた利点を有する。
【００１３】
上述の第二工程にあって、可動押子が、その進出により、可変キャビティ内にほぼ充満する溶融樹脂材料を、厚み方向にほぼ均一に押圧するようにした射出成形方法（請求項２）が提案される。かかる構成にあっては、可変キャビティの、可動押子の進出する領域の溶融樹脂材料を、意匠成形面を形成する主板部の面内でほぼ均一に押圧することにより、該領域の溶融樹脂材料をほぼ均等に変動させることができるから、該溶融樹脂材料内で周囲と異なる流れが生じることを一層適切に防ぎ得る。そのため、第一工程によって可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料の、光反射性粉がほぼ均質な配向で分散された状態を、第二工程にあっても適正に保つことができるから、上述の流動線影を生じない、一層均質な光沢を発する外表面を形成でき、光沢プラスチック複合材が優れた意匠性を発揮するものとなる。
【００１４】
上述した金型と可動押子とが、該可動押子を進出して成形空隙を形成するまで、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料を硬化させないように、所定温度に保持制御されるようにしている射出成形方法（請求項３）が提案される。ここで、保持制御される所定温度としては、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料の硬化の進行を抑制し、第二工程で可動押子が進出位置となるまで、充分に軟らかい状態に保つことができる温度とすることが望ましい。かかる成形方法にあっては、溶融樹脂材料の流動性が保持されることとなるから、第二工程の可動押子の押圧によって、溶融樹脂材料内に流動する部分としない部分とが形成されることを防ぎつつ、溶融樹脂材料をほぼ均等にその周囲に流動させることができる。これにより、溶融樹脂材料に分散する光反射性粉を、一層均質な配向状態で保つことができるから、上述の流動線影の発生をさらに適切に防止できると共に、外表面が一層均整のとれた光沢を発揮するものとなるため、当該光沢プラスチック複合材の意匠性をさらに向上させることが可能である。
【００１５】
一方、光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える光沢プラスチック複合材を形成する射出成形装置において、溶融樹脂材料を射出する射出口が配設されてなる金型と、該金型の凹溝内で進退駆動制御され、該凹溝内に、その退避位置で、容積を成形体の体積とほぼ合致させ、かつ意匠成形面側がほぼ平滑となる蓄積空隙と、その進出位置で、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とする成形空隙とに変成される可変キャビティを形成する可動押子とを備えていることを特徴とする射出成形装置（請求項４）が提案される。かかる射出成形装置にあっては、金型の凹溝に設けられた可動押子を進退駆動させることにより、該凹溝内に形成される可変キャビティを、蓄積空隙と成形空隙とに変成可能とするものである。この射出成形装置により、上述したように、可動押子を退避位置として蓄積空隙を形成した可変キャビティに、溶融樹脂材料を射出し、光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散するように、ほぼ充満させるようにした第一工程を行う。その後、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することによって、溶融樹脂材料に分散する光反射性粉をほぼ均質な配向状態を維持したまま、主板部に凹凸形状の意匠成形面を形成するようにした第二工程を行う。これら、第一工程及び第二工程によって、光沢プラスチック複合材の外表面に、上述した流動線影が発生することを防止でき、ほぼ均質な光沢を有する優れた意匠性を発揮するものとすることが可能となる。さらに、成形体に反りやヒケ等が発生することも適切に防止できる。
【００１６】
ここで、金型の凹溝内に、意匠成形面の凸形状を形成することとなる固定入子を備え、可動押子の進退作動に要する駆動力によって該固定入子が変動しないように、該駆動力をその弾性変形によって吸収する弾性部材を備えている構成（請求項５）が提案される。意匠成形面の凹凸形状は、可動押子が進出位置となることによって形成される意匠凹面部と、固定入子によって形成される意匠凸部とによって成形されてなる。そして、かかる本発明にあっては、上述のように、可動押子が進退作動するようにしたものであるから、該可動押子の作動が固定入子に作用しないようにする必要がある。そのため、可動押子を凹溝内に進出させる押圧力を、弾性部材の収縮変形によって受けることによって、該固定入子が変動せず可動押子のみ進出することとなり、主板部に所望の凹凸形状の意匠成形面を一層適正に成形することが可能である。
【００１７】
このような射出成形装置が、溶融樹脂材料の射出量を制御する射出量制御装置を備えている構成（請求項６）が提案される。この射出量制御装置によって、可変キャビティに射出する溶融樹脂材料の射出量を正確に制御することができるから、該可変キャビティ内に、成形体を形成する容量に必要な材料量を適切に注入することが可能である。これにより、第二工程における可動押子の進出によって、溶融樹脂材料の射出量が多いために無理に流動したり、該樹脂が収縮すること等を防止できるから、光反射性粉のほぼ均質な配向状態を維持したまま該溶融樹脂材料を流動させることができる。而して、上述した流動線影が発生しない、優れた光沢性を有する光沢プラスチック複合材を成形できる。さらには、溶融樹脂材料を可変キャビティ内に一層適切に充填させることができるから、反りやヒケ等が生じることを防ぎ得る。ここで、射出量制御装置としては、溶融樹脂材料の射出量を電気的に制御処理できるものが好適に用い得る。すなわち、可変キャビティに射出する射出量を精度良く制御することにより、不具合品の発生を低減し、優れた製品を、光沢プラスチック複合材の射出成形によって製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態例を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明にかかる光沢プラスチック複合材１（図７参照）を成形する射出成形装置１０である。この射出成形装置１０には、溶融樹脂材料４を貯留する貯留タンク３０と、該貯留タンク３０内の溶融樹脂材料４を所定の射出量毎に制御して射出する射出量制御装置３１と、該射出量制御装置３１により溶融樹脂材料４が射出される可変キャビティ２１を形成する裏面金型１１及び表面金型１３（図２参照）と、該表面金型１３を裏面金型１１と着脱可能に移動させる駆動装置３２とが配設されている。
【００１９】
ここで、射出量制御装置３１にあっては、貯留タンク３０から供給された溶融樹脂材料４を、所定の射出量に調整し、可変キャビティ２１内に射出するように制御するものであり、射出量のコントロールや溶融樹脂材料４を射出する射出圧力のコントロール等の射出制御を電気的に処理実行することによって、射出量を精度良くコントロールすることを可能としている。
【００２０】
また、上記の駆動装置３２にあっては、モータ３６の正逆回転によって、表面金型１３を、裏面金型１１から着脱するように移動させる制御を行うものである。すなわち、表面金型１３が接続された可動基材３３に、その表面に螺旋状に凸山を形成してなる可動軸３４が設けられ、モータ３６の回転を、その内周面に螺旋状の凹溝が形成された中央孔を設けた歯車３５の回転を介して、該歯車３５の中央孔に嵌入した可動軸３４を軸方向に移動するようにしている。そして、モータ３６を正回転、逆回転させることにより、可動軸３４の移動方向を反転させることができ、表面金型１３を裏面金型１１に着脱可能に制御する。
【００２１】
次に、本発明の要部にかかる裏面金型１１及び表面金型１３を説明する。
図２のように、裏面金型１１には、上記の溶融樹脂材料４を所定形状に成形してなる成形体（光沢プラスチック複合材１）の、裏面を成形する裏面成形部１９と、該裏面成形部１９の中央部に、上述した射出制御装置３１と連通し、該射出制御装置３１から溶融樹脂材料４が射出される射出口１２とが設けられている。さらに、裏面金型１１には、裏面成形部１９の外側位置に、上述した駆動装置３２によって移動する表面金型１３を、該裏面金型１１と適正に係着させるためのガイド柱２３が配設されている。
【００２２】
一方、図２のように、表面金型１３には、上記成形体（光沢プラスチック複合材１）の表面７（図７参照）を成形する表面成形部１８及び、その外周壁となる周端８（図７参照）を成形する周端成形部２０からなる凹溝２２と、該表面成形部１８の意匠成形面９を成形する部位（意匠成形部１７）に嵌入口１５とが形成されてなる表面成形入子２４が設けられている。この表面金型１３が、上記したガイド柱２３に従って裏面金型１１に係着されることによって、裏面金型１１の裏面成形部１９と、表面成形入子２４の凹溝２２とにより囲繞された空隙が可変キャビティ２１となる。また、表面成形入子２４の嵌入口１５には、凹溝２２内に進出及び退避作動可能な可動押子１４が嵌入される。そして、この可動押子１４には、退避位置Ａで意匠成形部１７をほぼ平滑な面とし、進出位置Ｂで意匠成形面９の意匠凹面部４０（図７参照）を形成する可動押圧面２５が形成されている（図３参照）。さらに、この可動押子１４の内部には、該可動押子１４と共に進退移動しないように表面金型１３に接合されてなる固定入子２６が配設されており、該固定入子２６の可変キャビティ２１に向かう面は、意匠成形面９の意匠凸部４１（図７参照）を形成する凸部成形面２７となっている。この凸部成形面２７は、可動押子１４が退避位置Ａにある場合に、可動押圧面２５と共に、意匠成形部１７をほぼ平滑な状態とする。すなわち、可動押子１４の可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とによって意匠成形部１７が形成されている。
【００２３】
ここで、意匠成形面９は、表面金型１３及び裏面金型１１により形成された可変キャビティ２１の中央に成形されてなる主板部５（図５及び図７参照）の表面側に形成される。
【００２４】
また、この可動押子１４は、上記の表面成形入子２４との間に弾性部材１６を介在させて配された加圧受け部２８に接合されている。このように、表面金型１３は、表面成形入子２４と、固定入子２６と、可動押子１４と、弾性部材１６と、加圧受け部２８とから構成されている。そして、この加圧受け部２８が、上述した駆動装置３２の可動基材３３に接続されることにより、該駆動装置３２の駆動に従って、表面金型１３が、裏面金型１１に着脱可能に移動する。すなわち、表面金型１３と裏面金型１１とが離れた状態から、駆動装置３２の駆動によって、表面金型１３の表面成形入子２４が、裏面金型１１と接触し、表面金型１３と裏面金型１１とが係着状態となる（図４参照）。この係着状態から、さらに駆動装置３２により加圧受け部２８が押圧されると、表面成形入子２４及び固定入子２６は移動できず、弾性部材１６が収縮変形し、該表面成形入子２４及び固定入子２６にかかる押圧力を吸収する。一方、可動押子１４は、加圧受け部２８の移動に従って、退避位置Ａから進出位置Ｂまで、凹溝２２内に進出する。ここで、可動押子１４は、可動押圧面２５がほぼ均一に押し出されるようにして進行させる。その後、駆動装置３２のモータ３６を逆回転することにより、加圧受け部２８が逆方向に移動し、可動押子１４が退避位置Ａに戻ると共に、表面金型１３が裏面金型１１から離脱するように制御される。そして、可動押子１４は弾性部材１６によって、常態では退避位置Ａに保持される（図５参照）。尚、本実施例にあっては、弾性部材１６にウレタンゴムを用いている。
【００２５】
さらに、上述した裏面金型１１，表面成形入子２４，可動押子１４、固定入子２６には、温度制御が可能なサーモヒータ２９が接続されており（図１参照）、これらを所定の温度に保持することができるようにしている。さらにまた、裏面金型１１の裏面成形部１９には、該凹溝２２内に進退可能な排出ピン（図示省略）が配設されており、光沢プラスチック複合材１の成形後に、該排出ピンが該光沢プラスチック複合材１を押し出すことによって、裏面金型１１から容易に離脱させることができる。
【００２６】
次に、このような射出成形装置１０により、光沢プラスチック複合材１を成形する方法について説明する。
図４のように、射出成形装置１０の、所定位置に裏面金型１１を固定すると共に、表面金型１３を駆動装置３２の可動基材３３に接続する。ここで、表面金型１３の可動押子１４は退避位置Ａに保持され、可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とをほぼ平滑面とした意匠成形部１７を形成している（図３参照）。そして、第一工程として、駆動装置３２を駆動させることによって、図４（ロ）のように、表面金型１３を、表面成形入子２４が裏面金型１１と接触する位置まで移動させる。ここで、裏面金型１１の凹溝２２と、表面成形入子２４の表面成形部１８とによって囲繞された蓄積空隙３７により、可変キャビティ２１が形成される（図５（イ）参照）。尚、意匠成形部１７はほぼ平滑な状態が維持されている。
【００２７】
ここで、上述したように、裏面金型１１，表面成形入子２４，可動押子１４、固定入子２６の可変キャビティ２１を形成する各成形部は、サーモヒータ２９によって約２７０℃に保持している。
【００２８】
一方、貯留タンク３０には、メタリック粉とパールマイカとを含有する溶融樹脂材料４が貯留され、溶融状態が保持されるように、所定温度に保たれている。この溶融樹脂材料４には、所定の含有量となるように調整されたメタリック粉とパールマイカとが、マトリックス樹脂にほぼ均質に混在するように含浸されている。
【００２９】
図５（イ）のように、蓄積空隙３７が形成された可変キャビティ２１内に、射出量制御装置３１によって、該蓄積空隙３７の容積をほぼ充満する所定量の、溶融樹脂材料４を、射出口１２から射出する。この所定量の溶融樹脂材料４が射出されると、図５（ロ）のように、射出量制御装置３１は、該溶融樹脂材料４の射出を停止する。ここで、この蓄積空隙３７の溶融樹脂材料４は、射出時にその進行を妨げられることがないから、その内部に分散したメタリック粉とパールマイカとをほぼ均質な配向状態として存在させ得る。また、可変キャビティ２１内に射出された溶融樹脂材料４は、上述したサーモヒータ２９によって、硬化が進行することを妨げ、流動可能な軟らかい状態を維持する。このように、可変キャビティ２１の、主板部５を形成する領域には、溶融樹脂材料４がほぼ均質かつ流動可能な状態で充満されて滞留することとなる。
【００３０】
上述の第一工程が終了すると、第二工程が開始される。
第二工程では、溶融樹脂材料４の射出が停止するのと同期して、駆動装置３２を再び駆動させる。そして、可動基材３３が表面金型１３の加圧受け部２８を、裏面金型１１の方向に押圧する。この押圧によって、図６のように、弾性部材１６が収縮すると共に、加圧受け部２８に接合された可動押子１４が、退避位置Ａから進出位置Ｂまで移動する。可動押子１４が進出位置Ｂとなると、駆動装置３２が停止する。これによって、可変キャビティ２１が蓄積空隙３７から、意匠成形面９の凹凸形状と合致する形態とした成形空隙３８に変成する。尚、固定入子２６は表面成形入子２４に固定されているため移動せず、弾性部材１６が収縮することによって前記押圧による力を負担することとなる。そして、可動押子１４が進出位置Ｂに移動することにより、可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とから成る意匠成形部１７が所定の凹凸形状に変成される。ここで、可変キャビティ２１内の溶融樹脂材料４が充分に軟らかい状態で、可動押子１４の可動押圧面２５が、主板部５を形成する領域に滞留する溶融樹脂材料４を厚み方向にほぼ均一に押圧して進行することから、該溶融樹脂材料４をほぼ均質な状態で保持することが可能である。これにより、溶融樹脂材料４に分散する、メタリック粉やパールマイカをほぼ均質な配向状態に維持することができる。また、この可動押子１４の進出によって、溶融樹脂材料４を押圧することにより、溶融樹脂材料４が可変キャビティ２１内の隅々まで充填させることができ、ヒケや反り等が発生することを適切に防止できる。
【００３１】
そして、所定時間経過した後、溶融樹脂材料４の硬化が進むと、駆動装置２９のモータ３６を逆回転させることによって、表面金型１３を裏面金型１１から離脱させる（図４（イ）参照）。ここで、可動押子１４への加圧状態も解除されることによって、弾性部材１６が収縮状態から開放され、該可動押子１４を退避位置Ａとする。このように、表面金型１３が離れると、図示しない排出ピンが、凹溝２２に留まっている光沢プラスチック複合材１を、裏面側から押出す。このようにして、所定形状の光沢プラスチック複合材１を製造する。
【００３２】
上述した射出成形方法によって、図７のように、主板部５に凹凸形状の意匠成形面９を有する光沢プラスチック複合材１を成形した。この意匠成形面９には、意匠凹面部４０と、意匠凸部４１とが形成されている。ここで、この光沢プラスチック複合材１の主板部５の板厚は約２ｍｍであり、この意匠凹面部４０から意匠凸部４１までの高さは約０．５ｍｍとなっている。尚、本実施例の光沢プラスチック複合材１にあっては、主板部５の表面の、ほぼ全ての領域に意匠成形面９を形成している。このような光沢プラスチック複合材１にあっては、その表面７に、上述したような流動線影は確認できず、メタリック粉とパールマイカによる金属調の優れた光沢性を発揮している。すなわち、上述のかかる本発明の射出成形方法によれば、メタリック粉やパールマイカ等の光反射性粉を含有した溶融樹脂材料４を射出成形してなる光沢プラスチック複合材１が、優れた意匠性を発揮する製品として製造することができる。さらに、かかる射出成形方法にあっては、従来のように、金属調の塗料を塗布する工程を要しないから、製造コストを低減することができ、光沢プラスチック複合材１の市場価値を一層向上させることが可能である。さらに、上述したように、光沢プラスチック複合材１にヒケや反り等が発生することもないため、不具合品の発生を低減できるという優れた利点もある。
【００３３】
一方、比較例として、可動押子１４を進出位置Ｂ’として、成形空隙３８となる可変キャビティ２１を形成した後、該可変キャビティ２１内に溶融樹脂材料４を射出するようにして、光沢プラスチック複合材４２を成形した。すなわち、かかる比較例にあっては、上述の第一工程で溶融樹脂材料４を射出せず、第二工程で成形空隙３８とした後、射出するようにしたものである。また、比較例にあっては、意匠成形面９の凹凸形状を、上述の実施形態例よりも小さくなるように、可動押子１４の進出量を少なくし、進出位置Ｂ’としている。これにより、溶融樹脂材料４の流れを、凹凸形状が阻害することを低減させた。これ以外は、全て上述の実施形態例と同じ材料、同じ構成の射出成形装置１０を用い、その射出成形方法も同様とし、その説明は省略する。
【００３４】
このように成形した光沢プラスチック複合材４２は、図８のように、意匠凹面部４４から意匠凸部４５までの高さが０．１５ｍｍとなる意匠成形面４３が形成されている。尚、この主板部４６の板厚は、実施形態例と同様約２ｍｍである。そして、この表面４７には、意匠凸部４５の端部から半径方向外側に向かって、線状の流動線影４８が発生した。これは、主板部４６の裏面中央部から射出された溶融樹脂材料４が外側に拡がっていく際に、可動押子１４によって、その流れが周囲と変化したために、メタリック粉やパールマイカの配向が変化し、周囲と異なる光沢を発揮することとなった。また、この比較例の射出成形方法では、上述した実施例に比して可動押子１４の進出量を小さくしたにも関わらず、流動線影４８が生じた。すなわち、溶融樹脂材料４を射出する場合には、本発明のように該溶融樹脂材料４の流れが可変キャビティ２１内で、その周囲の流れと変化しないように成形することが必要であることが証明された。さらに、本発明によれば、上述した実施例のように、主板部５の板厚に比して比較的大きな意匠凸部４５を成形しても、流動線影４８が生じることを防止でき、金属調やパール調の優れた外観を有する光沢プラスチック複合材１を成形できる。
【００３５】
上述した実施形態例にあって、可動押子１４を進出位置Ｂに移動させる第二工程を、射出量制御装置３１が、所定量の溶融樹脂材料４を射出し終える直前に、開始するようにしても良い。すなわち、本発明にあっては、溶融樹脂材料４が可変キャビティ２１内にほぼ充満状に注入し、該溶融樹脂材料４が充分に軟らかい状態であり、かつ、ほとんど流動していない状態で、可動押子１４を進出させることにより、該可動押子１４の進出に起因して溶融樹脂材料内に、その周囲を異なる新たな流れが生じないようにするものである。これにより、上述した流動線影４８の発生が適切に防止できる。
【００３６】
また、上述した実施例にあっては、溶融樹脂材料４の射出口１２を、光沢プラスチック複合材１の中央部に構成した金型を用いた構成であるが、該射出口１２の配設位置は、成形体形状に応じて様々に変化することが可能である。
【００３７】
また、上述した実施例にあっては、弾性部材１６としてウレタンゴムを使用したものであるが、その他の構成として、バネを用いることもできる。バネを弾性部材１６として用いても、上述と同様に、適正に光沢プラスチック複合材１を成形することができる。さらにまた、このような弾性部材１６を使用せず、駆動装置３２によって、表面金型１３の移動と、可動押子１４の進退移動とをそれぞれ行うような構成としても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上述したように、第一工程によって、金型の凹溝内で進退駆動制御される可動押子を退避位置として、意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成した可変キャビティに、該蓄積空隙がほぼ充満状態となるまで溶融樹脂材料を注入し、第二工程によって、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することにより、該可変キャビティ内に溶融樹脂材料を充填するようにした射出成形方法（請求項１）であるから、蓄積空隙内に、光反射性粉をほぼ均質な配向状態で分散する溶融樹脂材料を充満させ、該光反射性粉の均質状態を保ちつつ、所望の凹凸形状を備えた意匠成形面を形成できるため、流動線影が発生せず、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材を成形することが可能である。また、第二工程にあって、可動押子を可変キャビティ内に進出させることにより、該可変キャビティの隅々まで溶融樹脂材料を充填させることができ、反りやヒケ等の発生を防止できるという優れた利点もある。さらにまた、この射出成形方法にあっては、従来のように塗装工程を要さないため、塗料の材料費や塗装工程のコスト等を削減でき、市場価値の高い光沢プラスチック複合材を製造できる。
【００３９】
上述の第二工程にあって、可動押子が、その進出により、可変キャビティ内にほぼ充満する溶融樹脂材料を、厚み方向にほぼ均一に押圧するようにした射出成形方法（請求項２）にあっては、溶融樹脂材料の、光反射性粉がほぼ均質な配向で分散された状態を一層適切に保ち得るから、光沢プラスチック複合材の意匠成形面が一層均質な光沢を有し、意匠性をさらに向上させ得る。
【００４０】
上述した金型と可動押子とが、該可動押子を進出して成形空隙を形成するまで、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料を硬化させないように、所定温度に保持制御されるようにしている射出成形方法（請求項３）にあっては、第二工程によって溶融樹脂材料に、その周囲と異なる流れが生じることを一層適切に防ぐことができ、流動線影の発生しない、優れた意匠性を有する意匠成形面を適切に成形することが可能である。
【００４１】
このような光沢プラスチック複合材の射出成形方法を実施する射出成形装置として、溶融樹脂材料を射出する射出口が配設されてなる金型と、該金型の凹溝内で進退駆動制御され、該凹溝内に、その退避位置で意匠成形面側がほぼ平滑となる蓄積空隙と、その進出位置で、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とする成形空隙とに変成される可変キャビティを形成する可動押子とを備えるようにしたから（請求項４）、上述した第一工程及び第二工程によって、意匠成形面に、上述した流動線影が発生することを防止でき、該意匠成形面をほぼ均質な光沢を有する優れた意匠性を発揮する光沢プラスチック複合材を適切に成形できる。また、光沢プラスチック複合材に反りやヒケ等が発生することも適切に防止できる。
【００４２】
ここで、金型の凹溝内に、意匠成形面の凸形状を形成することとなる固定入子を備え、可動押子の進退作動に要する駆動力によって該固定入子が変動しないように、該駆動力をその弾性変形によって吸収する弾性部材を備えている構成（請求項５）にあっては、第二工程で、該固定入子が変動せず可動押子のみを進出させ得るため、所望の凹凸状の意匠成形面を一層適正に成形することが可能である。
【００４３】
このような射出成形装置が、溶融樹脂材料の射出量を制御する射出量制御装置を備えている構成（請求項６）にあっては、可変キャビティに射出する溶融樹脂材料の射出量を、成形体を形成する容量に正確に制御できるため、溶融樹脂材料を適切に均質状態とすることができ、上述した流動線影が発生しない、優れた光沢性を有する光沢プラスチック複合材を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形装置１０を表す説明図である。
【図２】本発明にかかる、裏面金型１１と表面金型１３との係着状態を表す説明図である。
【図３】本発明にかかる、可動押子１４の退避位置Ａと進出位置Ｂとを表す説明図である。
【図４】本発明の駆動装置３２による、裏面金型１１と表面金型１３とを係着させる作動を表す説明図である。
【図５】本発明にかかる、第一工程を表す説明図である。
【図６】本発明にかかる、第二工程を表す説明図である。
【図７】本発明の射出成形方法によって成形した光沢プラスチック複合材１を表す平面図である。
【図８】従来の射出成形方法によって成形した光沢プラスチック複合材４２を表す平面図である。
【符号の説明】
１ 光沢プラスチック複合材
４ 溶融樹脂材料
５ 主板部
９ 意匠成形面
１０ 射出成形装置
１１ 裏面金型
１２ 射出口
１３ 表面金型
１４ 可動押子
２１ 可変キャビティ
２２ 凹溝
２６ 固定入子
３１ 射出量制御装置
３７ 蓄積空隙
３８ 成形空隙
【発明の属する技術分野】
本発明は、光反射性粉が含有された溶融樹脂を、所定形状の金型に射出することにより成形する光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこの方法を実施する射出成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
プラスチック製品の成形方法として、高い量産性を有する射出成形方法が一般的に用いられている。この射出成形方法は、高温で溶融した樹脂を、金型のキャビティ内に所定の流量で射出し、冷却することによって所定形状の製品を作る方法である。このようなプラスチック製品は、その樹脂組成の改良等によって、力学的特性や易成形性等が向上してきており、近年、自動車の内装やホイールキャップ、パソコンや携帯電話の筐体等、様々な分野で使用されている。そして、このような用途では、人が直接目に触れる場所に用いられることも多く、その外観が重要視されている。そのため、多彩な凹凸形状を形成したり、金属調やパール調の表面色とすることにより、製品の意匠性を向上させているものが多い。
【０００３】
このように、金属調やパール調等の光沢性を有するプラスチック製品は、上記の射出成形方法により所定形状に成形した後、その外表面に金属調やパール調の光沢塗料を塗布して製造する方法（例えば、特許文献１）と、金属粉やパール粉等の光反射性粉を含有させた溶融樹脂材料を、射出成形することにより光沢プラスチック複合材を成形する方法とがある。ここで、後者の光反射性粉を含有する溶融樹脂材料を射出する方法にあっては、上記のように凹凸形状を有する場合に、この凹凸部分を基点として、その周囲と色調の異なる線状の影（以下、流動線影と言う）が発生していた。この流動線影は、上記の意匠性を低下させることとなっていたが、その発生要因が分からず、対策もできなかった。そのため、光沢性のプラスチック製品は、前者のように光沢塗料を塗装する製造方法が一般的となっていた。
【０００４】
ところで、プラスチック製品を射出成形方法により製造する場合にあって、上記のような凹凸形状が比較的大きい製品では、溶融された樹脂が金型のキャビティに射出されると、該樹脂はその進行を妨げない広い領域に優先的に流れた後、金型の凹凸によって形成された狭い領域等に流れていくこととなり、先に流れた樹脂と後から流れた樹脂とが合流する境界や、分流した樹脂が再び合流する境界では、融着不良が生じることとなる。この融着不良の境界に沿って、外表面に線状のウェルドラインが発生することは一般的に良く知られている。このウェルドラインは、射出成形における成形温度や成形時間等の各条件を変更することによって、発生しなくしたり、抑制することが可能であった。また、ウェルドラインを発生させない方法として、凹凸形状を形成する可動コアを設けた金型に、溶融した樹脂を射出し、該可動コアによる形成領域に該樹脂が流入する毎に、順次可動コアを移動させるようにした射出成形方法も提案されている（例えば、特許文献２）。尚、このウェルドラインは、凹凸形状がその領域の容積に対して比較的小さい場合には、射出された樹脂の流れを妨げて分流されることも少ないため発生し難くなる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３１４８１３号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０１５８３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、光沢性を有するプラスチック製品にあっては、射出成形した成形体に、光沢塗料を外表面に塗布することによって製造されることが一般的であった。ところが、この光沢塗料を塗布する方法にあっては、この塗装を行うための製造設備が必要となること、塗装工程を設ける必要があること等によって、製造費用の増加や、製造工程が複雑化するという問題があった。さらには、製品形状や凹凸形状によって、塗装ムラ等が生じないように塗装条件を詳細に設定する必要があり、塗装作業が繁雑になる等の問題も生じていた。
【０００７】
一方、金属粉（例えば、メタリック粉）やパール粉（例えば、パールマイカ）等を混合した溶融樹脂材料を射出成形する方法にあっては、上述のように、外表面に流動線影が生じるため、製品の意匠性を低下させることになるという問題があった。そして、この流動線影は、上述したようなウェルドラインの発生防止方法でも防ぐことができず、また、比較的凹凸形状が小さい場合でも発生するため、このような溶融樹脂材料を射出成形してなる光沢プラスチック複合材の製品を製造する方法は、ほとんど用いられていなかった。
【０００８】
本発明は、かかる問題点を解決し、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材の射出成形方法及びこの方法を実施する射出成形装置を提案することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を、所定形状の金型に射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える成形体を形成する光沢プラスチック複合材の射出成形方法において、金型と、金型の凹溝に嵌入され、該凹溝内で進退駆動制御されて、凹溝内に可変キャビティを形成する可動押子とを備え、可動押子を退避位置として、可変キャビティを、容積が成形体の体積とほぼ合致し、かつ意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成してから、該蓄積空隙に溶融樹脂材料をほぼ充満状に注入する第一工程と、可動押子を進出位置として、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とした成形空隙に変成することにより、該蓄積空隙に溶融樹脂材料を充填するようにした第二工程とを備えてなる光沢プラスチック複合材の射出成形方法（請求項１）である。ここで、光反射性粉は、反射面を有し、該反射面が光を反射することにより、光沢プラスチック複合材の表面に光沢を生じさせるものである。
【００１０】
金属粉やパール粉等の光反射性粉を含有させた溶融樹脂材料を射出成形した場合に、光沢プラスチック複合材の、凹凸形状の意匠成形面に発生する流動線影は、発明者らの鋭意研鑽によって、キャビティ内に射出された溶融樹脂材料の流れが該凹凸形状により変化してその周囲の流れと異なることにより、この流れの変化に沿って光反射性粉の配向状態が変化することが原因であることが分かった。そのため、この流動線影の発生を防止するためには、光反射性粉が、主板部の意匠成形面を形成する形成領域でほぼ均質な配向状態となるようにする必要がある。
【００１１】
かかる成形方法にあっては、第一工程で、意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成した可変キャビティに、溶融樹脂材料を射出し、該蓄積空隙にほぼ充満状態となるまで注入するものであるから、該溶融樹脂材料が、主板部の意匠成形面を形成する形成領域で流入進路を妨げられることなく、ほぼ均質に流れて、該蓄積空隙内に拡がっていくこととなる。そのため、蓄積空隙内の溶融樹脂材料内では、光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散して存在することとなる。そして、第二工程で、ほぼ充満されて溶融樹脂材料の流れがほぼ停止した状態で、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することにより、意匠成形面の形成領域で、溶融樹脂材料が周囲と異なる流れを新たに生じることなく、所望の凹凸形状を備えた意匠成形面を形成できる。これにより、凹凸形状の意匠成形面が形成された主板部では、金属粉やパール粉等の光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散して存在することとなるから、上述した流動線影が発生しない。而して、このように成形された光沢プラスチック複合材は、その外表面でほぼ均質な光沢を有し、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮するものとなる。また、第二工程にあっては、可動押子を可変キャビティ内に進出させることにより、該可変キャビティに存在する溶融樹脂材料を、可変キャビティの隅々まで充填させることができるから、反りやヒケ等の発生を防止できるという優れた利点もある。
【００１２】
上述のように、この射出成形方法により、優れた光沢性を発揮する光沢プラスチック複合材を成形することができるから、従来のように射出成形後に塗装する必要がなく、塗料の材料費や塗装工程のコスト等を削減することができる。而して、このような光沢プラスチック複合材は、コスト競争で優れた優位性を発揮でき、その製品の市場価値を著しく向上させることができるという優れた利点を有する。
【００１３】
上述の第二工程にあって、可動押子が、その進出により、可変キャビティ内にほぼ充満する溶融樹脂材料を、厚み方向にほぼ均一に押圧するようにした射出成形方法（請求項２）が提案される。かかる構成にあっては、可変キャビティの、可動押子の進出する領域の溶融樹脂材料を、意匠成形面を形成する主板部の面内でほぼ均一に押圧することにより、該領域の溶融樹脂材料をほぼ均等に変動させることができるから、該溶融樹脂材料内で周囲と異なる流れが生じることを一層適切に防ぎ得る。そのため、第一工程によって可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料の、光反射性粉がほぼ均質な配向で分散された状態を、第二工程にあっても適正に保つことができるから、上述の流動線影を生じない、一層均質な光沢を発する外表面を形成でき、光沢プラスチック複合材が優れた意匠性を発揮するものとなる。
【００１４】
上述した金型と可動押子とが、該可動押子を進出して成形空隙を形成するまで、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料を硬化させないように、所定温度に保持制御されるようにしている射出成形方法（請求項３）が提案される。ここで、保持制御される所定温度としては、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料の硬化の進行を抑制し、第二工程で可動押子が進出位置となるまで、充分に軟らかい状態に保つことができる温度とすることが望ましい。かかる成形方法にあっては、溶融樹脂材料の流動性が保持されることとなるから、第二工程の可動押子の押圧によって、溶融樹脂材料内に流動する部分としない部分とが形成されることを防ぎつつ、溶融樹脂材料をほぼ均等にその周囲に流動させることができる。これにより、溶融樹脂材料に分散する光反射性粉を、一層均質な配向状態で保つことができるから、上述の流動線影の発生をさらに適切に防止できると共に、外表面が一層均整のとれた光沢を発揮するものとなるため、当該光沢プラスチック複合材の意匠性をさらに向上させることが可能である。
【００１５】
一方、光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える光沢プラスチック複合材を形成する射出成形装置において、溶融樹脂材料を射出する射出口が配設されてなる金型と、該金型の凹溝内で進退駆動制御され、該凹溝内に、その退避位置で、容積を成形体の体積とほぼ合致させ、かつ意匠成形面側がほぼ平滑となる蓄積空隙と、その進出位置で、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とする成形空隙とに変成される可変キャビティを形成する可動押子とを備えていることを特徴とする射出成形装置（請求項４）が提案される。かかる射出成形装置にあっては、金型の凹溝に設けられた可動押子を進退駆動させることにより、該凹溝内に形成される可変キャビティを、蓄積空隙と成形空隙とに変成可能とするものである。この射出成形装置により、上述したように、可動押子を退避位置として蓄積空隙を形成した可変キャビティに、溶融樹脂材料を射出し、光反射性粉がほぼ均質な配向状態で分散するように、ほぼ充満させるようにした第一工程を行う。その後、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することによって、溶融樹脂材料に分散する光反射性粉をほぼ均質な配向状態を維持したまま、主板部に凹凸形状の意匠成形面を形成するようにした第二工程を行う。これら、第一工程及び第二工程によって、光沢プラスチック複合材の外表面に、上述した流動線影が発生することを防止でき、ほぼ均質な光沢を有する優れた意匠性を発揮するものとすることが可能となる。さらに、成形体に反りやヒケ等が発生することも適切に防止できる。
【００１６】
ここで、金型の凹溝内に、意匠成形面の凸形状を形成することとなる固定入子を備え、可動押子の進退作動に要する駆動力によって該固定入子が変動しないように、該駆動力をその弾性変形によって吸収する弾性部材を備えている構成（請求項５）が提案される。意匠成形面の凹凸形状は、可動押子が進出位置となることによって形成される意匠凹面部と、固定入子によって形成される意匠凸部とによって成形されてなる。そして、かかる本発明にあっては、上述のように、可動押子が進退作動するようにしたものであるから、該可動押子の作動が固定入子に作用しないようにする必要がある。そのため、可動押子を凹溝内に進出させる押圧力を、弾性部材の収縮変形によって受けることによって、該固定入子が変動せず可動押子のみ進出することとなり、主板部に所望の凹凸形状の意匠成形面を一層適正に成形することが可能である。
【００１７】
このような射出成形装置が、溶融樹脂材料の射出量を制御する射出量制御装置を備えている構成（請求項６）が提案される。この射出量制御装置によって、可変キャビティに射出する溶融樹脂材料の射出量を正確に制御することができるから、該可変キャビティ内に、成形体を形成する容量に必要な材料量を適切に注入することが可能である。これにより、第二工程における可動押子の進出によって、溶融樹脂材料の射出量が多いために無理に流動したり、該樹脂が収縮すること等を防止できるから、光反射性粉のほぼ均質な配向状態を維持したまま該溶融樹脂材料を流動させることができる。而して、上述した流動線影が発生しない、優れた光沢性を有する光沢プラスチック複合材を成形できる。さらには、溶融樹脂材料を可変キャビティ内に一層適切に充填させることができるから、反りやヒケ等が生じることを防ぎ得る。ここで、射出量制御装置としては、溶融樹脂材料の射出量を電気的に制御処理できるものが好適に用い得る。すなわち、可変キャビティに射出する射出量を精度良く制御することにより、不具合品の発生を低減し、優れた製品を、光沢プラスチック複合材の射出成形によって製造することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態例を添付図面に従って説明する。
図１は、本発明にかかる光沢プラスチック複合材１（図７参照）を成形する射出成形装置１０である。この射出成形装置１０には、溶融樹脂材料４を貯留する貯留タンク３０と、該貯留タンク３０内の溶融樹脂材料４を所定の射出量毎に制御して射出する射出量制御装置３１と、該射出量制御装置３１により溶融樹脂材料４が射出される可変キャビティ２１を形成する裏面金型１１及び表面金型１３（図２参照）と、該表面金型１３を裏面金型１１と着脱可能に移動させる駆動装置３２とが配設されている。
【００１９】
ここで、射出量制御装置３１にあっては、貯留タンク３０から供給された溶融樹脂材料４を、所定の射出量に調整し、可変キャビティ２１内に射出するように制御するものであり、射出量のコントロールや溶融樹脂材料４を射出する射出圧力のコントロール等の射出制御を電気的に処理実行することによって、射出量を精度良くコントロールすることを可能としている。
【００２０】
また、上記の駆動装置３２にあっては、モータ３６の正逆回転によって、表面金型１３を、裏面金型１１から着脱するように移動させる制御を行うものである。すなわち、表面金型１３が接続された可動基材３３に、その表面に螺旋状に凸山を形成してなる可動軸３４が設けられ、モータ３６の回転を、その内周面に螺旋状の凹溝が形成された中央孔を設けた歯車３５の回転を介して、該歯車３５の中央孔に嵌入した可動軸３４を軸方向に移動するようにしている。そして、モータ３６を正回転、逆回転させることにより、可動軸３４の移動方向を反転させることができ、表面金型１３を裏面金型１１に着脱可能に制御する。
【００２１】
次に、本発明の要部にかかる裏面金型１１及び表面金型１３を説明する。
図２のように、裏面金型１１には、上記の溶融樹脂材料４を所定形状に成形してなる成形体（光沢プラスチック複合材１）の、裏面を成形する裏面成形部１９と、該裏面成形部１９の中央部に、上述した射出制御装置３１と連通し、該射出制御装置３１から溶融樹脂材料４が射出される射出口１２とが設けられている。さらに、裏面金型１１には、裏面成形部１９の外側位置に、上述した駆動装置３２によって移動する表面金型１３を、該裏面金型１１と適正に係着させるためのガイド柱２３が配設されている。
【００２２】
一方、図２のように、表面金型１３には、上記成形体（光沢プラスチック複合材１）の表面７（図７参照）を成形する表面成形部１８及び、その外周壁となる周端８（図７参照）を成形する周端成形部２０からなる凹溝２２と、該表面成形部１８の意匠成形面９を成形する部位（意匠成形部１７）に嵌入口１５とが形成されてなる表面成形入子２４が設けられている。この表面金型１３が、上記したガイド柱２３に従って裏面金型１１に係着されることによって、裏面金型１１の裏面成形部１９と、表面成形入子２４の凹溝２２とにより囲繞された空隙が可変キャビティ２１となる。また、表面成形入子２４の嵌入口１５には、凹溝２２内に進出及び退避作動可能な可動押子１４が嵌入される。そして、この可動押子１４には、退避位置Ａで意匠成形部１７をほぼ平滑な面とし、進出位置Ｂで意匠成形面９の意匠凹面部４０（図７参照）を形成する可動押圧面２５が形成されている（図３参照）。さらに、この可動押子１４の内部には、該可動押子１４と共に進退移動しないように表面金型１３に接合されてなる固定入子２６が配設されており、該固定入子２６の可変キャビティ２１に向かう面は、意匠成形面９の意匠凸部４１（図７参照）を形成する凸部成形面２７となっている。この凸部成形面２７は、可動押子１４が退避位置Ａにある場合に、可動押圧面２５と共に、意匠成形部１７をほぼ平滑な状態とする。すなわち、可動押子１４の可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とによって意匠成形部１７が形成されている。
【００２３】
ここで、意匠成形面９は、表面金型１３及び裏面金型１１により形成された可変キャビティ２１の中央に成形されてなる主板部５（図５及び図７参照）の表面側に形成される。
【００２４】
また、この可動押子１４は、上記の表面成形入子２４との間に弾性部材１６を介在させて配された加圧受け部２８に接合されている。このように、表面金型１３は、表面成形入子２４と、固定入子２６と、可動押子１４と、弾性部材１６と、加圧受け部２８とから構成されている。そして、この加圧受け部２８が、上述した駆動装置３２の可動基材３３に接続されることにより、該駆動装置３２の駆動に従って、表面金型１３が、裏面金型１１に着脱可能に移動する。すなわち、表面金型１３と裏面金型１１とが離れた状態から、駆動装置３２の駆動によって、表面金型１３の表面成形入子２４が、裏面金型１１と接触し、表面金型１３と裏面金型１１とが係着状態となる（図４参照）。この係着状態から、さらに駆動装置３２により加圧受け部２８が押圧されると、表面成形入子２４及び固定入子２６は移動できず、弾性部材１６が収縮変形し、該表面成形入子２４及び固定入子２６にかかる押圧力を吸収する。一方、可動押子１４は、加圧受け部２８の移動に従って、退避位置Ａから進出位置Ｂまで、凹溝２２内に進出する。ここで、可動押子１４は、可動押圧面２５がほぼ均一に押し出されるようにして進行させる。その後、駆動装置３２のモータ３６を逆回転することにより、加圧受け部２８が逆方向に移動し、可動押子１４が退避位置Ａに戻ると共に、表面金型１３が裏面金型１１から離脱するように制御される。そして、可動押子１４は弾性部材１６によって、常態では退避位置Ａに保持される（図５参照）。尚、本実施例にあっては、弾性部材１６にウレタンゴムを用いている。
【００２５】
さらに、上述した裏面金型１１，表面成形入子２４，可動押子１４、固定入子２６には、温度制御が可能なサーモヒータ２９が接続されており（図１参照）、これらを所定の温度に保持することができるようにしている。さらにまた、裏面金型１１の裏面成形部１９には、該凹溝２２内に進退可能な排出ピン（図示省略）が配設されており、光沢プラスチック複合材１の成形後に、該排出ピンが該光沢プラスチック複合材１を押し出すことによって、裏面金型１１から容易に離脱させることができる。
【００２６】
次に、このような射出成形装置１０により、光沢プラスチック複合材１を成形する方法について説明する。
図４のように、射出成形装置１０の、所定位置に裏面金型１１を固定すると共に、表面金型１３を駆動装置３２の可動基材３３に接続する。ここで、表面金型１３の可動押子１４は退避位置Ａに保持され、可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とをほぼ平滑面とした意匠成形部１７を形成している（図３参照）。そして、第一工程として、駆動装置３２を駆動させることによって、図４（ロ）のように、表面金型１３を、表面成形入子２４が裏面金型１１と接触する位置まで移動させる。ここで、裏面金型１１の凹溝２２と、表面成形入子２４の表面成形部１８とによって囲繞された蓄積空隙３７により、可変キャビティ２１が形成される（図５（イ）参照）。尚、意匠成形部１７はほぼ平滑な状態が維持されている。
【００２７】
ここで、上述したように、裏面金型１１，表面成形入子２４，可動押子１４、固定入子２６の可変キャビティ２１を形成する各成形部は、サーモヒータ２９によって約２７０℃に保持している。
【００２８】
一方、貯留タンク３０には、メタリック粉とパールマイカとを含有する溶融樹脂材料４が貯留され、溶融状態が保持されるように、所定温度に保たれている。この溶融樹脂材料４には、所定の含有量となるように調整されたメタリック粉とパールマイカとが、マトリックス樹脂にほぼ均質に混在するように含浸されている。
【００２９】
図５（イ）のように、蓄積空隙３７が形成された可変キャビティ２１内に、射出量制御装置３１によって、該蓄積空隙３７の容積をほぼ充満する所定量の、溶融樹脂材料４を、射出口１２から射出する。この所定量の溶融樹脂材料４が射出されると、図５（ロ）のように、射出量制御装置３１は、該溶融樹脂材料４の射出を停止する。ここで、この蓄積空隙３７の溶融樹脂材料４は、射出時にその進行を妨げられることがないから、その内部に分散したメタリック粉とパールマイカとをほぼ均質な配向状態として存在させ得る。また、可変キャビティ２１内に射出された溶融樹脂材料４は、上述したサーモヒータ２９によって、硬化が進行することを妨げ、流動可能な軟らかい状態を維持する。このように、可変キャビティ２１の、主板部５を形成する領域には、溶融樹脂材料４がほぼ均質かつ流動可能な状態で充満されて滞留することとなる。
【００３０】
上述の第一工程が終了すると、第二工程が開始される。
第二工程では、溶融樹脂材料４の射出が停止するのと同期して、駆動装置３２を再び駆動させる。そして、可動基材３３が表面金型１３の加圧受け部２８を、裏面金型１１の方向に押圧する。この押圧によって、図６のように、弾性部材１６が収縮すると共に、加圧受け部２８に接合された可動押子１４が、退避位置Ａから進出位置Ｂまで移動する。可動押子１４が進出位置Ｂとなると、駆動装置３２が停止する。これによって、可変キャビティ２１が蓄積空隙３７から、意匠成形面９の凹凸形状と合致する形態とした成形空隙３８に変成する。尚、固定入子２６は表面成形入子２４に固定されているため移動せず、弾性部材１６が収縮することによって前記押圧による力を負担することとなる。そして、可動押子１４が進出位置Ｂに移動することにより、可動押圧面２５と固定入子２６の凸部成形面２７とから成る意匠成形部１７が所定の凹凸形状に変成される。ここで、可変キャビティ２１内の溶融樹脂材料４が充分に軟らかい状態で、可動押子１４の可動押圧面２５が、主板部５を形成する領域に滞留する溶融樹脂材料４を厚み方向にほぼ均一に押圧して進行することから、該溶融樹脂材料４をほぼ均質な状態で保持することが可能である。これにより、溶融樹脂材料４に分散する、メタリック粉やパールマイカをほぼ均質な配向状態に維持することができる。また、この可動押子１４の進出によって、溶融樹脂材料４を押圧することにより、溶融樹脂材料４が可変キャビティ２１内の隅々まで充填させることができ、ヒケや反り等が発生することを適切に防止できる。
【００３１】
そして、所定時間経過した後、溶融樹脂材料４の硬化が進むと、駆動装置２９のモータ３６を逆回転させることによって、表面金型１３を裏面金型１１から離脱させる（図４（イ）参照）。ここで、可動押子１４への加圧状態も解除されることによって、弾性部材１６が収縮状態から開放され、該可動押子１４を退避位置Ａとする。このように、表面金型１３が離れると、図示しない排出ピンが、凹溝２２に留まっている光沢プラスチック複合材１を、裏面側から押出す。このようにして、所定形状の光沢プラスチック複合材１を製造する。
【００３２】
上述した射出成形方法によって、図７のように、主板部５に凹凸形状の意匠成形面９を有する光沢プラスチック複合材１を成形した。この意匠成形面９には、意匠凹面部４０と、意匠凸部４１とが形成されている。ここで、この光沢プラスチック複合材１の主板部５の板厚は約２ｍｍであり、この意匠凹面部４０から意匠凸部４１までの高さは約０．５ｍｍとなっている。尚、本実施例の光沢プラスチック複合材１にあっては、主板部５の表面の、ほぼ全ての領域に意匠成形面９を形成している。このような光沢プラスチック複合材１にあっては、その表面７に、上述したような流動線影は確認できず、メタリック粉とパールマイカによる金属調の優れた光沢性を発揮している。すなわち、上述のかかる本発明の射出成形方法によれば、メタリック粉やパールマイカ等の光反射性粉を含有した溶融樹脂材料４を射出成形してなる光沢プラスチック複合材１が、優れた意匠性を発揮する製品として製造することができる。さらに、かかる射出成形方法にあっては、従来のように、金属調の塗料を塗布する工程を要しないから、製造コストを低減することができ、光沢プラスチック複合材１の市場価値を一層向上させることが可能である。さらに、上述したように、光沢プラスチック複合材１にヒケや反り等が発生することもないため、不具合品の発生を低減できるという優れた利点もある。
【００３３】
一方、比較例として、可動押子１４を進出位置Ｂ’として、成形空隙３８となる可変キャビティ２１を形成した後、該可変キャビティ２１内に溶融樹脂材料４を射出するようにして、光沢プラスチック複合材４２を成形した。すなわち、かかる比較例にあっては、上述の第一工程で溶融樹脂材料４を射出せず、第二工程で成形空隙３８とした後、射出するようにしたものである。また、比較例にあっては、意匠成形面９の凹凸形状を、上述の実施形態例よりも小さくなるように、可動押子１４の進出量を少なくし、進出位置Ｂ’としている。これにより、溶融樹脂材料４の流れを、凹凸形状が阻害することを低減させた。これ以外は、全て上述の実施形態例と同じ材料、同じ構成の射出成形装置１０を用い、その射出成形方法も同様とし、その説明は省略する。
【００３４】
このように成形した光沢プラスチック複合材４２は、図８のように、意匠凹面部４４から意匠凸部４５までの高さが０．１５ｍｍとなる意匠成形面４３が形成されている。尚、この主板部４６の板厚は、実施形態例と同様約２ｍｍである。そして、この表面４７には、意匠凸部４５の端部から半径方向外側に向かって、線状の流動線影４８が発生した。これは、主板部４６の裏面中央部から射出された溶融樹脂材料４が外側に拡がっていく際に、可動押子１４によって、その流れが周囲と変化したために、メタリック粉やパールマイカの配向が変化し、周囲と異なる光沢を発揮することとなった。また、この比較例の射出成形方法では、上述した実施例に比して可動押子１４の進出量を小さくしたにも関わらず、流動線影４８が生じた。すなわち、溶融樹脂材料４を射出する場合には、本発明のように該溶融樹脂材料４の流れが可変キャビティ２１内で、その周囲の流れと変化しないように成形することが必要であることが証明された。さらに、本発明によれば、上述した実施例のように、主板部５の板厚に比して比較的大きな意匠凸部４５を成形しても、流動線影４８が生じることを防止でき、金属調やパール調の優れた外観を有する光沢プラスチック複合材１を成形できる。
【００３５】
上述した実施形態例にあって、可動押子１４を進出位置Ｂに移動させる第二工程を、射出量制御装置３１が、所定量の溶融樹脂材料４を射出し終える直前に、開始するようにしても良い。すなわち、本発明にあっては、溶融樹脂材料４が可変キャビティ２１内にほぼ充満状に注入し、該溶融樹脂材料４が充分に軟らかい状態であり、かつ、ほとんど流動していない状態で、可動押子１４を進出させることにより、該可動押子１４の進出に起因して溶融樹脂材料内に、その周囲を異なる新たな流れが生じないようにするものである。これにより、上述した流動線影４８の発生が適切に防止できる。
【００３６】
また、上述した実施例にあっては、溶融樹脂材料４の射出口１２を、光沢プラスチック複合材１の中央部に構成した金型を用いた構成であるが、該射出口１２の配設位置は、成形体形状に応じて様々に変化することが可能である。
【００３７】
また、上述した実施例にあっては、弾性部材１６としてウレタンゴムを使用したものであるが、その他の構成として、バネを用いることもできる。バネを弾性部材１６として用いても、上述と同様に、適正に光沢プラスチック複合材１を成形することができる。さらにまた、このような弾性部材１６を使用せず、駆動装置３２によって、表面金型１３の移動と、可動押子１４の進退移動とをそれぞれ行うような構成としても良い。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は、上述したように、第一工程によって、金型の凹溝内で進退駆動制御される可動押子を退避位置として、意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成した可変キャビティに、該蓄積空隙がほぼ充満状態となるまで溶融樹脂材料を注入し、第二工程によって、可動押子を進出位置として可変キャビティを成形空隙に変成することにより、該可変キャビティ内に溶融樹脂材料を充填するようにした射出成形方法（請求項１）であるから、蓄積空隙内に、光反射性粉をほぼ均質な配向状態で分散する溶融樹脂材料を充満させ、該光反射性粉の均質状態を保ちつつ、所望の凹凸形状を備えた意匠成形面を形成できるため、流動線影が発生せず、金属調やパール調の優れた意匠性を発揮し得る光沢プラスチック複合材を成形することが可能である。また、第二工程にあって、可動押子を可変キャビティ内に進出させることにより、該可変キャビティの隅々まで溶融樹脂材料を充填させることができ、反りやヒケ等の発生を防止できるという優れた利点もある。さらにまた、この射出成形方法にあっては、従来のように塗装工程を要さないため、塗料の材料費や塗装工程のコスト等を削減でき、市場価値の高い光沢プラスチック複合材を製造できる。
【００３９】
上述の第二工程にあって、可動押子が、その進出により、可変キャビティ内にほぼ充満する溶融樹脂材料を、厚み方向にほぼ均一に押圧するようにした射出成形方法（請求項２）にあっては、溶融樹脂材料の、光反射性粉がほぼ均質な配向で分散された状態を一層適切に保ち得るから、光沢プラスチック複合材の意匠成形面が一層均質な光沢を有し、意匠性をさらに向上させ得る。
【００４０】
上述した金型と可動押子とが、該可動押子を進出して成形空隙を形成するまで、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料を硬化させないように、所定温度に保持制御されるようにしている射出成形方法（請求項３）にあっては、第二工程によって溶融樹脂材料に、その周囲と異なる流れが生じることを一層適切に防ぐことができ、流動線影の発生しない、優れた意匠性を有する意匠成形面を適切に成形することが可能である。
【００４１】
このような光沢プラスチック複合材の射出成形方法を実施する射出成形装置として、溶融樹脂材料を射出する射出口が配設されてなる金型と、該金型の凹溝内で進退駆動制御され、該凹溝内に、その退避位置で意匠成形面側がほぼ平滑となる蓄積空隙と、その進出位置で、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とする成形空隙とに変成される可変キャビティを形成する可動押子とを備えるようにしたから（請求項４）、上述した第一工程及び第二工程によって、意匠成形面に、上述した流動線影が発生することを防止でき、該意匠成形面をほぼ均質な光沢を有する優れた意匠性を発揮する光沢プラスチック複合材を適切に成形できる。また、光沢プラスチック複合材に反りやヒケ等が発生することも適切に防止できる。
【００４２】
ここで、金型の凹溝内に、意匠成形面の凸形状を形成することとなる固定入子を備え、可動押子の進退作動に要する駆動力によって該固定入子が変動しないように、該駆動力をその弾性変形によって吸収する弾性部材を備えている構成（請求項５）にあっては、第二工程で、該固定入子が変動せず可動押子のみを進出させ得るため、所望の凹凸状の意匠成形面を一層適正に成形することが可能である。
【００４３】
このような射出成形装置が、溶融樹脂材料の射出量を制御する射出量制御装置を備えている構成（請求項６）にあっては、可変キャビティに射出する溶融樹脂材料の射出量を、成形体を形成する容量に正確に制御できるため、溶融樹脂材料を適切に均質状態とすることができ、上述した流動線影が発生しない、優れた光沢性を有する光沢プラスチック複合材を成形できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の射出成形装置１０を表す説明図である。
【図２】本発明にかかる、裏面金型１１と表面金型１３との係着状態を表す説明図である。
【図３】本発明にかかる、可動押子１４の退避位置Ａと進出位置Ｂとを表す説明図である。
【図４】本発明の駆動装置３２による、裏面金型１１と表面金型１３とを係着させる作動を表す説明図である。
【図５】本発明にかかる、第一工程を表す説明図である。
【図６】本発明にかかる、第二工程を表す説明図である。
【図７】本発明の射出成形方法によって成形した光沢プラスチック複合材１を表す平面図である。
【図８】従来の射出成形方法によって成形した光沢プラスチック複合材４２を表す平面図である。
【符号の説明】
１ 光沢プラスチック複合材
４ 溶融樹脂材料
５ 主板部
９ 意匠成形面
１０ 射出成形装置
１１ 裏面金型
１２ 射出口
１３ 表面金型
１４ 可動押子
２１ 可変キャビティ
２２ 凹溝
２６ 固定入子
３１ 射出量制御装置
３７ 蓄積空隙
３８ 成形空隙
Claims (6)
- 光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を、所定形状の金型に射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える成形体を形成する光沢プラスチック複合材の射出成形方法において、
金型と、該金型の凹溝に嵌入され、該凹溝内で進退駆動制御されて、凹溝内に可変キャビティを形成する可動押子とを備え、
可動押子を退避位置として、可変キャビティを、容積が成形体の体積とほぼ合致し、かつ意匠成形面がほぼ平滑となる蓄積空隙に変成してから、該蓄積空隙に溶融樹脂材料をほぼ充満状に注入する第一工程と、
可動押子を進出位置として、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とした成形空隙に変成することにより、該蓄積空隙に溶融樹脂材料を充填するようにした第二工程とを備えてなる光沢プラスチック複合材の射出成形方法。 - 可動押子が、第二工程にあって、その進出により、可変キャビティ内にほぼ充満する溶融樹脂材料を、厚み方向にほぼ均一に押圧するようにしたことを特徴とする請求項１記載の光沢プラスチック複合材の射出成形方法。
- 金型と可動押子とが、該可動押子を進出して成形空隙を形成するまで、可変キャビティ内に注入された溶融樹脂材料を硬化させないように、所定温度に保持制御されるようにしていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の光沢プラスチック複合材の射出成形方法。
- 光反射性粉が含有された溶融樹脂材料を射出することにより、主板部の表面に凹凸状の意匠成形面を備える光沢プラスチック複合材を形成する射出成形装置において、
溶融樹脂材料を射出する射出口が配設されてなる金型と、
金型の凹溝内で進退駆動制御され、該凹溝内に、その退避位置で、容積を成形体の体積とほぼ合致させ、かつ意匠成形面側がほぼ平滑となる蓄積空隙と、その進出位置で、表面側を凹凸状の意匠成形面と合致する形態とする成形空隙とに変成される可変キャビティを形成する可動押子とを備えていることを特徴とする射出成形装置。 - 金型の凹溝内に、意匠成形面の凸形状を形成することとなる固定入子を備え、可動押子の進退作動に要する駆動力によって該固定入子が変動しないように、該駆動力をその弾性変形によって吸収する弾性部材を備えていることを特徴とする請求項４記載の射出成形装置。
- 溶融樹脂材料の射出量を制御する射出量制御装置を備えていることを特徴とする請求項４又は請求項５記載の射出成形装置。
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