JP2006001138A - 樹脂成形品の成形方法および成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 インモールド成形法により成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得る。
【解決手段】 熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材を一対の成形金型の間にセットし、金型隙間が第１所定値となる初期型締め位置Ｓ１に可動型を位置設定させ、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を表皮材の背面側から成形空間内に向かって供給した後、金型隙間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値となる最終型締め位置まで可動型を所定の型締め速度で移動させた上で保圧し、その後、型開きすることを特徴とし、上記第１所定値が１〜５０ｍｍに設定され、上記所定の型締め速度が０．１〜５０ｍｍ／秒に設定されている、ことを特徴とする。
【選択図】図５

Description

この発明は、意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材を、インモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品の成形方法、及びかかる成形に用いる成形装置に関する。

近年、例えば自動車の内装品や家電製品など、直接にユーザの目に触れユーザが手にする樹脂成形品において、装飾性や触感を向上させる等のために、意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材をインモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け融着一体化してなるものが、実用に供されるようになって来ている。

例えば、特許文献１には、ポリプロピレン（ＰＰ）発泡シートの表面にＴＰＯシートを貼った積層シートを表皮材に用い、成形品基材樹脂としてはポリプロピレン（ＰＰ）樹脂を用いて、インモールド成形法により、上記表皮材を成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品の成形方法が開示されている。
この特許文献１には、雄型と雌型の型締めを開始し、この型締め動作を一時停止させるか又は型締め速度を低く制限し、雄型と雌型のキャビティクリアランスを所定値とした状態で、表皮材と雄型との間に成形品基材樹脂を供給することにより、風合の優れた多層成形品を安定して製造できることが記載されている。

一方、かかる意匠面付きの表皮材としては、例えば特許文献２に、例えばポリエステル（ＰＥＴ）フィルム等の熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に、光輝インキを用いてスクリーン印刷して意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材が開示されている。この特許文献２に開示された光輝印刷物によれば、見た目に立体感があり、また、触感に優れた加飾用フィルム材を得ることが可能である。
特開２００２−１１７７１号 特許第２７８４５６６号公報

ところが、上記特許文献２に開示されたような熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材を用いて、インモールド成形法により成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形しようとした場合、表皮材の延伸量が不十分であれば表皮材に破れ等の損傷が生じ、延伸量が過多であれば印刷層の剥離が生じるなどの不具合が発生する。これらの不具合の発生を回避して、良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得ることは、実際にはなかなかに難しいという問題があった。

そこで、この発明は、インモールド成形法により成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得られるようにすることを、基本的な目的としてなされたものである。

このため、本発明方法は、意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材を、インモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品の成形方法であって、（イ）熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材を準備する表皮材準備工程と、（ロ）固定型と可動型とでなる一対の成形金型の間に上記表皮材をセットする表皮材セット工程と、（ハ）上記表皮材セット工程後に、上記両成形金型間の金型隙間が第１所定値となる初期型締め位置に、上記可動型を位置設定する初期型締め工程と、（ニ）上記初期型締め工程後に、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を、上記表皮材の背面側から成形空間内に向かって供給する基材樹脂供給工程と、（ホ）上記基材樹脂供給工程後に、上記両成形型間の隙間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値となる最終型締め位置まで、上記可動型を所定の型締め速度で移動させる最終型締め工程と、（ヘ）上記最終型締め状態で所定時間保持する保圧工程と、（ト）上記保圧工程後に、上記可動型を移動させて型開きする型開き工程と、を備え、上記初期型締め位置は上記第１所定値が１〜５０ｍｍとなる位置に設定され、上記最終型締め工程での型締め速度は０．１〜５０ｍｍ／秒に設定されている、ことを特徴としたものである。

この場合において、上記初期締め位置は、上記第１所定値が１０〜４０ｍｍとなる位置に設定されていることが好ましい。
また、以上の場合において、上記最終型締め工程での型締め速度は１．５〜４０ｍｍ／秒に設定されていることがより好ましい。
更に、以上の場合において、上記成形金型の温度は４０〜１３０℃に維持されていることが更に好ましい。

尚、本明細書では、「金型隙間」とは最終製品寸法まで両金型を型締めした状態（つまり、全閉状態）を金型隙間が０（ゼロ）とし、この状態より型開き方向へ可動金型が移動した距離を言うものとする。

以上の場合において、上記第１所定値は、その値が大きいほど、表皮材の延伸性が高められ、表皮材としてのフィルム形状賦形性が高くなるが、第１所定値が過度に大きくなると、過延伸によりフィルム皺や印刷層の剥離が生じ易くなる。
本発明において、上記第１所定値の下限値を１ｍｍとしたのは、この値未満では、表皮材が成形金型間に拘束され、溶融樹脂の射出時に金型キャビティに沿うように自由に移動できなくなり、表皮材に皺が生じたり、部分的に引き伸ばされて良好な成形が困難となるからである。特に、上記第１所定値を１０ｍｍ以上に設定することで、より確実に、皺発生を防止し成形性を確保することができる。
一方、第１所定値の上限値を５０ｍｍとしたのは、この値を越えると、過延伸によるフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなるからである。特に、上記第１所定値を４０ｍｍ以下に設定することで、過延伸によるフィルム皺や印刷層の剥離の発生を、より確実に防止できる。

また、上記最終型締め工程における型締め速度（プレス速度）は、表皮材の延伸程度と溶融樹脂の樹脂賦形性の制御に関係し、型締め速度が遅いほど、表皮材の延伸程度が大きく、その形状賦形性が高くなるが、過度に遅くなれば、過延伸により表皮材にフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなり、また、充填樹脂の温度低下が大きくなって樹脂賦形性の低下を招く惧れがある。
本発明において、上記型締め速度の下限値を０．１ｍｍ／秒としたのは、この値未満では、過延伸により表皮材にフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなり、また、充填樹脂の温度低下が大きくなって樹脂賦形性の低下を招くからである。特に、この下限値を１．５ｍｍ／秒に設定することで、これらの不具合発生をより確実に防止することができる。
一方、上記型締め速度の上限値を５０ｍｍ／秒としたのは、この値を越えると、表皮材の延伸程度が小さく、その形状賦形性が低くなり、表皮材が破損する惧れがあるからである。特に、特に、この上限値を４０ｍｍ／秒に設定することで、これらの不具合発生をより確実に防止することができる。

更に、金型温度は、樹脂賦形性とフィルム形状賦形性に関係し、金型温度が高くなるほど、両賦形性は向上するが、過度に高くなると、表皮材の過延伸や成形品の形状不良が生じ、また、成形サイクルが長くなり生産効率の低下を招く。
本発明において、上記金型温度の下限値を４０℃としたのは、この値未満では、十分な樹脂賦形性やフィルム形状賦形性が得られないからである。一方、金型温度の上限値を１３０℃としたのは、この値を越えると、表皮材の過延伸により印刷層の剥離が生じたり、基材樹脂の固化不足により成形品の形状不良（反り等の変形）が生じる惧れがあり、また、成形サイクルが過度に長くなるからである。

また、本発明に係る成形装置は、意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材を、インモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形する成形装置であって、固定型と可動型とでなる一対の成形金型と、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を上記表皮材の背面側から成形空間内に向かって供給する基材樹脂供給機構と、上記可動型を上記固定型に対して開閉駆動する型締め機構とを備え、該型締め機構には、上記可動型の型締め位置を多段階に設定し得る型締め位置設定部と、上記可動型の型締め速度を上記型締め位置に応じて可変設定し得る型締め速度設定部とを有し、これら２つの設定部の設定値に基づいて、金型開閉期間中の型締め位置および型締め速度を制御する型締め制御部が設けられている、ことを特徴としたものである。

本発明方法によれば、基材樹脂供給工程で、初期型締め状態で、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を表皮材の背面側から成形空間内へ向かって供給するので、この基材樹脂の保有熱が表皮材に伝達されることにより、表皮材の延伸性を高めてその伸びを促進することができる。これにより、インモールド成形法で成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得ることができる。

特に、初期型締め位置を上記第１所定値が１〜５０ｍｍとなる位置に設定したことにより、表皮材が成形金型間に拘束されることに起因して自由な移動が阻害され、表皮材に皺が生じたり部分的に引き伸ばされて良好な成形が困難となることを防止すると共に、過延伸によるフィルム皺や印刷層の剥離の発生を防止することができる。
更に、より好ましくは、初期型締め位置を上記第１所定値が１０〜４０ｍｍとなる位置に設定することで、より確実に上記の不具合発生を防止することができる。

また、特に、上記最終型締め工程での型締め速度を０．１〜５０ｍｍ／秒に設定したことにより、過延伸により表皮材にフィルム皺や印刷層の剥離が生じることを防止し、且つ、充填樹脂の温度低下が大きくなって樹脂賦形性の低下を招くことを防止すると共に、表皮材の延伸程度が小さくて形状賦形性が低くなることに起因して表皮材が破損することを防止できる。
更に、より好ましくは、最終型締め工程での型締め速度を１．５〜４０ｍｍ／秒に設定することで、より確実に上記の不具合発生を防止することができる。

また更に、以上の場合において、金型温度を４０〜１３０℃に維持することにより、十分な樹脂賦形性やフィルム形状賦形性を確保した上で、表皮材の過延伸により印刷層の剥離が生じたり、基材樹脂の固化不足により成形品の形状不良（反り等の変形）が生じることを防止し、また、成形サイクルが過度に長くなることを回避できる。

また、本発明に係る成形装置によれば、型締め位置設定部により可動型の型締め位置を多段階に設定することができ、また、型締め速度設定部により可動型の型締め速度を型締め位置に応じて可変設定することができる。そして、型締め制御部により、これら２つの設定部の設定値に基づいて、金型開閉期間中の型締め位置および型締め速度を制御することができるので、製品形状や成形条件等に応じて、型締め位置および型締め速度をよりきめ細かく制御することができる。これにより、インモールド成形法で成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得られるように、型締め位置および型締め速度を制御することが可能になる。

以下、本発明の実施形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、本実施形態に係る成形方法を実施するための射出成形装置について説明する。かかる射出成形装置としては、例えば特許文献１に開示されたものを好適に用いることができる。
図１は、本実施形態に係る成形方法を実施するための射出成形装置の全体構成を概略的に示す説明図である。この図に示すように、上記射出成形装置１００は、例えば横型締めタイプとされた射出機３０、型締装置２０、金型装置１０、制御装置６０とで構成されている。金型装置１０は、固定盤１に取り付けられた固定金型３と可動盤２に取り付けられた可動金型４とからなり、可動盤２および可動金型４は型締装置２０の型締シリンダ２２で前後進できるように構成されている。型締装置２０は、金型装置１０の金型の型開、型閉を作動する型締シリンダ２２を備えており、可動金型４が固定金型３に対して図示しないタイバーに案内されて前後進する。

射出機３０は、射出ユニット４０と射出シリンダ４１および油圧モータ４２とで構成されている。一方、制御装置６０は、例えばマイクロコンピュータを主要部として構成され、成形材料樹脂の可塑化と溶融樹脂の金型キャビティ内への射出を制御する射出制御部６１、金型の開閉や型締力を制御する型締制御部６２およびタイマ６６等を備えている。
上記型締制御部６２は、具体的には図示しなかったが、可動金型４の型締め位置を必要に応じて多段階に設定し得る型締め位置設定部と、可動金型４の型締め速度（型締めプレス速度）を必要により型締め位置に応じて可変させるように設定し得る型締め速度設定部とを備えており、これら２つの設定部の設定値に基づいて、金型開閉期間中（つまり、型締開始から最終型締を経て型開き完了に至るまでの期間中）の型締め位置および型締め速度が制御されるようになっている。上記型締め速度設定部は、型締め速度を型締め位置に応じて多段階に変化するように設定することができ、また、連続的に変化するように設定することもできる。

尚、このような型締め位置および型締め速度の設定は、例えば、成形ワークや成形条件等に応じてマニュアルで設定することができる。或いは、型締制御部６２若しくは制御装置６０に内蔵または外付けされたメモリ装置に、成形ワークや成形条件等に対応した種々の設定パターンを記憶させておき、成形ロット毎に対応する設定パターンを読み出して自動的に設定を行わせるようにすることもできる。

本実施形態では、上記射出成形装置として、例えば、電動ダイプレスト成形機ＵＢＥ−ＭＤ３５０ＤＰ（宇部興産機械（株）製）を用いた。尚、本実施形態では、直圧式の型締装置を有する射出成形装置１００を用いたが、他の形式の型締装置を備えたものを使用してもよい。また、上記射出成形装置１００は横締めタイプとされていたが、竪型締めタイプのものを使用しても良い。

次に、本発明の射出成形装置１００を使用して、意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材をインモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け融着一体化してなる樹脂成形品の成形方法について説明する。
本発明の成形方法は、下記の工程を備えている。
（イ）熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材を準備する表皮材準備工程。
（ロ）固定金型３と可動金型４とでなる一対の成形型の間に上記表皮材をセットする表皮材セット工程。
（ハ）上記表皮材セット工程後に、上記両成形型間の隙間が第１所定値となる初期型締め位置に、上記可動金型４を位置設定する初期型締め工程。
（ニ）上記初期型締め工程後に、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を、上記表皮材の背面側から成形空間内へ向かって供給する基材樹脂供給工程。
（ホ）上記基材樹脂供給工程後に、上記両成形型間の隙間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値となる最終型締め位置まで、上記可動型を所定の型締め速度で移動させる最終型締め工程。
（ヘ）上記最終型締め状態で所定時間保持する保圧工程。
（ト）上記保圧工程後に、上記可動型を移動させて型開きする型開き工程
（チ）上記型開き工程後に、成形品を取り出す成形品取り出し工程。
（リ）上記成形品取り出し工程後に、成形品をトリミングするトリミング工程。

以上の工程を備えた成形方法によれば、基材樹脂供給工程で、初期型締め状態で、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を表皮材の背面側から成形空間内へ向かって供給するので、この基材樹脂の保有熱が表皮材に伝達されることにより、表皮材の延伸性を高めてその伸びを促進することができる。これにより、インモールド成形法で成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得ることができるのである。

以下、上記各工程の詳細について、図２〜図４の説明図および図５の線図を参照しながら説明する。
図２は本発明の成形方法の概略を模式的に示す説明図、図３は本発明の成形方法で得られた成形品の断面構造を模式的に示す断面説明図、図４は本発明の成形方法の一部の工程を模式的に示す断面説明図である。また、図５は型締め動作を説明するための線図であり、横軸が時間を表わし、縦軸は可動金型の表皮材との接触ポイントを基準とした位置を示している。

工程（イ）の表皮材準備工程では、成形品の表面に貼り付け一体化されるべき表皮材として、例えば特許文献２に開示されたような光輝印刷物（加飾シート）が用意される。
熱可塑性樹脂製のベース層としては、例えば２軸延伸ＰＥＴフィルム（厚さ：約１００μｍ）の硬質透明のフィルム材を用い、これに例えば塩化ビニル樹脂製（厚さ：約２５μｍ）の印刷層を積層した表皮材を用意し、これを適当なサイズに設定して準備した。上記印刷層には、例えば特許文献２に開示されたような特定の配合条件により調合した光反射性アルミニウム微粉末を含有した光輝インクを用いてスクリーン印刷したものを用いた。

上記ベース層の樹脂材料としては、上述のＰＥＴ樹脂以外に、ＰＭＭＡ樹脂，ＰＣ樹脂，ＰＹＣ樹脂など、他の熱可塑性樹脂を用いることができる。また、成形品基材表面との接着性を得るために、例えばポリプロピレン樹脂，ポリエステル樹脂あるいはフェノール樹脂の薄膜でなる接着層を設けても良く、或いは、所謂ホットメルト加工や成形品基材と同種の樹脂材料を用いてラミネート加工を施しても良い。

工程（ロ）の表皮材セット工程では、図２（ａ）に示すように、金型３，４を開いた状態で、上記表皮材５が金型３，４間に挿入・配設される。このとき、印刷層が可動金型４側に対面するようにセットされる。このとき、可動金型４は、図５における初期位置Ｓ０に位置している。尚、挿入された表皮材５は、好ましくは、針刺し固定法により固定される。或いは、表皮材５は、可動金型４に設置した表皮材固定枠（不図示）で挟持することもできる。

工程（ハ）の初期型締め工程では、図２（ｂ）に示すように、可動金型４を駆動して型締めが行われるが、金型３，４を全閉させるのではなく、両金型３，４間の金型隙間（つまり、全閉状態からの開き量）が第１所定値となる型締位置まで、可動金型４が駆動される。その状態で型締め動作は停止される。この初期型締め工程により、可動金型４は、図５における初期型締め位置Ｓ１まで移動する。本実施形態では、初期型締め位置Ｓ１は、好ましくは、表皮材５に可動金型４が接触する位置Ｓ２よりも若干型開き方向の位置に設定されている。
前述のように、「金型隙間」とは最終製品寸法まで両金型を型締めした状態（つまり、全閉状態）を金型隙間が０（ゼロ）とし、この状態より型開き方向へ可動金型４が移動した距離（間隔）を言い、上記第１所定値は、１〜５０ｍｍに設定するのが好ましく、１０〜４０ｍｍが更に好ましい。

上記第１所定値が大きいほど、表皮材５の延伸性が高められ、表皮材としてのフィルム形状賦形性が高くなるが、第１所定値が過度に大きくなると、過延伸によりフィルム皺や印刷層の剥離が生じ易くなる。
上記第１所定値の下限値を１ｍｍとしたのは、この値未満では、表皮材５が固定金型３と可動金型４に拘束され、成形品基材樹脂６の射出時に金型キャビティに沿うように自由に移動できなくなり、表皮材５に皺が生じたり、部分的に引き伸ばされて良好な成形が困難となるからである。特に、上記第１所定値を１０ｍｍ以上に設定することで、より確実に、皺発生を防止し成形性を確保することができる。
一方、第１所定値の上限値を５０ｍｍとしたのは、この値を越えると、過延伸によるフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなるからである。特に、上記第１所定値を４０ｍｍ以下に設定することで、過延伸によるフィルム皺や印刷層の剥離の発生を、より確実に防止できる。

工程（ニ）の基材樹脂供給工程では、上記初期型締め工程後に、図２（ｃ）に示すように、射出機３０の射出ノズル３０ｎから固定金型３の樹脂通路３ｎを通って（つまり、表皮材５の背面側から）、射出機３０により計量された所定量の熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂６が、溶融状態で成形空間内へ向かって射出供給される。このとき、成形品基材樹脂６は、固定金型３と表皮材５とで形成された空間部に射出充填されることになる。この射出のタイミングは、可動金型４が初期型締め位置Ｓ１に到達した時点（つまり、図５における初期型締め完了時Ｔ１）で起動するタイマに基づいており、このタイマからのタイムアウト信号により射出が行われる。
尚、初期型締め位置は、この基材樹脂供給中において必ずしも固定しておく必要はない。特に、初期型締め工程における第１所定値が比較的大きい場合には、射出充填された成形品基材樹脂６のドローダウンが生じ易くなるので、必要に応じて初期型締め位置を前述の範囲内で調節するようにしても良い。

この基材樹脂供給工程では、成形品基材樹脂６の温度としては、基材樹脂６がＰＰ樹脂の場合には、１８０〜２２０℃が好ましく、２１０〜２２０℃がより好ましい。また、ＡＢＳ樹脂の場合には、２５０〜２８０℃が好ましく、２４０〜２６０℃がより好ましい。更に、射出充填時間としては、０．５〜４秒間が好ましい。

上記成形品基材樹脂６の温度は、樹脂賦形性と表皮材の加熱軟化による形状賦形性および表皮材の損傷発生の有無に関係し、樹脂温度が高いほど、樹脂賦形性と表皮材の形状賦形性ならびに延伸性が向上するが、過度に高くなると、表皮材の過延伸によりフィルム皺や印刷層の剥離が生じ易くなる。

一方、成形品基材樹脂６の射出充填時間は、表皮材の加熱軟化程度の制御（形状賦形性の制御）と、後工程でのプレス動作による樹脂の流動賦形性、及び表皮材の損傷（特にゲート部での損傷）に関係し、充填時間が短いほど、樹脂温度の低下が小さくて済み、樹脂賦形性および表皮材の形状賦形性が向上するが、過度に短い場合には、表皮材に損傷が発生する惧れがある。尚、この充填時間は、実際には、製品形状やゲート数などによっても異なり、それぞれの場合に応じて好適に定められる。

また、金型温度としては、４０〜１３０℃が好ましい。金型温度は、樹脂賦形性とフィルム形状賦形性に関係し、金型温度が高くなるほど、両賦形性は向上するが、過度に高くなると、表皮材の過延伸や成形品の形状不良が生じ、また、成形サイクルが長くなり生産効率の低下を招く。
本実施形態において、金型温度の下限値を４０℃としたのは、この値未満では、十分な樹脂賦形性やフィルム形状賦形性が得られないからである。一方、金型温度の上限値を１３０℃としたのは、この値を越えると、表皮材の過延伸により印刷層の剥離が生じたり、基材樹脂の固化不足により成形品の形状不良（反り等の変形）が生じる惧れがあり、また、成形サイクルが過度に長くなるからである。特に、金型温度を熱可塑性樹脂製のシート状ベース層のガラス転移温度以上に維持するのが、上記効果をより確実に得る上で好ましい。

上記の基材樹脂供給工程では、例えば図４に模式的に示すように、固定金型３の外周面３ｇと可動金型４の内周面４ｇとの間に表皮材５が挟み込まれることにより、固定金型３と表皮材５とで形成された空間部が密閉されるので、成形品基材樹脂６がこの空間部から外部へ漏れ出ることはない。
初期型締め状態において金型隙間が適正に維持されていれば、成形品基材樹脂６の射出初期に形成する所謂ブリッジ効果により、成形品基材樹脂６の垂下がり（ドローダウン）が防止される。このブリッジ効果とは以下のようなものである。即ち、固定金型３側から射出された成形品基材樹脂６が表皮材５に到達して、射出圧力で表皮材５を可動金型４側に押し当てることにより、突っ張り作用によって成形品基材樹脂６のドローダウンを防止するものである。

工程（ホ）の最終型締め工程は、射出充填中の任意の時点から射出充填完了直後の所定タイミング（図５における最終型締め開始時Ｔ２）で開始される。この型締め開始のタイミングは、射出充填が開始された時点で起動するタイマに基づいており、このタイマからのタイムアウト信号により最終型締めが開始される。この最終型締め工程の開始は、射出充填の完了後に限定されるものではなく、必要に応じて、射出充填中に最終型締めが開始されるようにしても良い。
この最終型締め工程では、金型隙間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値（つまり、実質的に０）となる最終型締め位置Ｓ３（図５参照）まで、可動金型４が所定の型締め速度で移動させられる。この型締め速度（プレス速度）としては、０．１〜５０ｍｍ／秒が好ましく、１．５〜４０ｍｍ／秒がより好ましい。

この型締め速度（プレス速度）は、表皮材の延伸程度と成形品基材樹脂６の樹脂賦形性の制御に関係し、型締め速度が遅いほど、表皮材の延伸程度が大きく、その形状賦形性が高くなるが、過度に遅くなれば、過延伸により表皮材にフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなり、また、充填樹脂の温度低下が大きくなって樹脂賦形性の低下を招く惧れがある。
本実施形態において、上記型締め速度の下限値を０．１ｍｍ／秒としたのは、この値未満では、過延伸により表皮材にフィルム皺や印刷層の剥離が発生し易くなり、また、充填樹脂の温度低下が大きくなって樹脂賦形性の低下を招くからである。特に、この下限値を１．５ｍｍ／秒に設定することで、これらの不具合発生をより確実に防止することができる。
一方、上記型締め速度の上限値を５０ｍｍ／秒としたのは、この値を越えると、表皮材の延伸程度が小さく、その形状賦形性が低くなり、表皮材が破損する惧れがあるからである。特に、特に、この上限値を４０ｍｍ／秒に設定することで、これらの不具合発生をより確実に防止することができる。

工程（ヘ）の保圧工程は、上記最終型締め状態で所定時間保持することで賦形を完了する工程で、可動金型４が最終型締め位置Ｓ３に達した時点Ｔ３から、所定時間（Ｔ４−Ｔ３）この型締め圧力が保持される。上記最終型締め工程及びこの保圧工程により、成形圧力が加えられると共に成形品基材樹脂６が冷却されて凝固する。そして、両金型間の成形空間の形状に応じた形状を有し、第３図に模式的に示すように、成形品基材樹脂６の表面に表皮材５が一体化してなる成形品Ｗが得られる。

上記保圧工程終了（図５おける時間Ｔ４参照）後に、可動金型４を移動させて型開き工程（ト）が行われ、次いで、最終製品Ｗが取り出される（成形品取り出し工程（チ））。その後、成形品Ｗのダ肉６ｎ等を切断除去するトリミングが行われる（トリミング工程（リ））。
以上により、１成形サイクルが完了する。

図１に示す射出成形装置により、次のような材料を用い、以下の条件を設定して成形試験を行った。
（１）表皮材
・ベース層：ＰＥＴ樹脂製の硬質透明フィルム（厚さ：約１００μｍ）
・印刷層：塩化ビニル樹脂製（厚さ：約２５μｍ）で、特定の配合条件により調合した光反射性アルミニウム微粉末を含有した光輝インクを使用。
（２）成形品基材樹脂：ＰＰ樹脂
（３）金型温度：４０〜１３０℃
（４）樹脂温度：１８０〜２２０℃
（５）射出充填時間：０．５〜４秒
（６）初期型締め位置（第１所定値）：１〜５０ｍｍ
（７）最終型締め工程での型締め速度（プレス速度）：０．１〜５０ｍｍ／秒

その結果、基材樹脂供給工程で、初期型締め状態で成形品基材樹脂を表皮材の背面側から成形空間内へ向かって供給するので、この基材樹脂の保有熱が表皮材に伝達されることにより、表皮材の延伸性を高めてその伸びを促進することができ、これにより、インモールド成形法で成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品を安定して得ることができた。

以上の実施形態では、初期型締め工程および最終型締め工程はそれぞれ一定の型締め速度で型締めが行われていたが、各型締め工程において、型締め速度を多段階で制御するようにしても良い。
図６は上記実施形態の第１変形例に係る成形方法での型締め動作を説明するための線図であるが、この図に示すように、例えば、最終型締め工程における型締め速度について、最終型締め開始（時間Ｔ２：型締め位置Ｓ１）から所定の型締め位置Ｓ３’に至る（時間Ｔ３’）までの型締め速度と、この型締め位置Ｓ３’で所定時間保持した後（時間Ｔ３”）、最終型締め位置Ｓ３に至る（時間Ｔ３）までの型締め速度とを、異ならせても良い。

この変形例では、初期型締め工程での金型隙間の設定値としては、１〜５０ｍｍの範囲が好ましく、５〜２５ｍｍの範囲がより好ましい。また、最終型締め工程の型締め速度としては、０．１〜５０ｍｍ／秒の範囲が好ましく、１．５〜４０ｍｍ／秒の範囲がより好ましい。

尚、この変形例では、最終型締め工程が２段に分けて行われるのであるが、時間Ｔ３’から時間Ｔ３”までの保持期間（型締め位置Ｓ３’）の前後で、型締め速度を同じ値に設定することも可能である。このような、型締位置および型締プレス速度の制御は、前述の型締制御部６２に備えられた、型締め位置設定部と型締め速度設定部での各設定値に基づいて行われる。

また、特に、凹凸が比較的激しい製品形状の場合には、各型締め工程での型締め速度をよりきめ細かく制御することが有効である。
図７は、上記実施形態の第２変形例に係る成形方法での型締め動作を説明するための線図である。この図に示すように、この第２変形例では、工程（ロ）の表皮材セット工程では、可動金型４は、図７における初期位置Ｓ１０に位置しており、この位置Ｓ１０から工程（ハ）の初期型締め工程が開始されるが、この初期型締めは、第１型締め位置Ｓ１３と第２型締め位置Ｓ１２の２段に分けて行われる。

すなわち、初期型締め工程が開始されると、金型位置Ｓ１１（時間Ｔ１１）までは、第１型締め速度で型締めが行われ、この金型位置Ｓ１１から第１型締め位置Ｓ１３に至る（時間Ｔ１２）までは、上記第１型締め速度よりも小さい第２型締め速度で型締めが行われ、この第１型締め位置Ｓ１３で所定時間（時間Ｔ１２から時間Ｔ１３までの間）だけ保持される。これにより、表皮材の１次プリフォームが行われる。この場合についても、初期型締めは、金型３，４を全閉させるのではなく、両金型３，４間の金型隙間（つまり、全閉状態からの開き量）が所定値となる型締位置Ｓ１３まで、可動金型４が駆動される。上記第１型締め位置Ｓ１３での金型隙間の所定値は、製品形状の凹凸高さに対応する値以下に設定されるのが好ましく、また、この位置での保持時間としては、０．１〜３０秒程度が好ましく、１〜１０秒程度がより好ましい。
尚、初期型締めにおける第１型締め位置Ｓ１３は、好ましくは、表皮材５に可動金型４が接触する位置Ｓ２よりも若干型開き方向の位置に設定されている。

上記第１型締め位置Ｓ１３での保持時間が経過した後（時間Ｔ１３）、可動金型４は第１型締め位置Ｓ１３よりも若干開き方向に位置する第２型締め位置Ｓ１２まで戻される（時間Ｔ１４）。そして、この第２型締め位置Ｓ１２で所定時間（時間Ｔ１４から時間Ｔ１５までの間）だけ保持される。これにより、初期型締め工程が完了する。このように、第１型締め位置Ｓ１３よりも若干開き方向に位置する第２型締め位置Ｓ１２まで戻して初期型締めを行うことにより、基材樹脂熱により表皮材の絵柄層が損傷を受けることを効果的に防止することが可能である。この第２型締め位置Ｓ１２での金型隙間の所定値は、１〜５０ｍｍの範囲が好ましく、５〜２５ｍｍの範囲がより好ましい。

上記初期型締め工程における第１型締め位置の設定は、金型の熱量を利用して表皮材を軟化させながら製品形状にプリフォームさせる１次プリフォームを行うためであり、金型温度は４０〜１３０℃の範囲に維持されるのが好ましく、上記実施形態における場合と同様に、熱可塑性樹脂製のシート状ベース層のガラス転移温度以上に維持するのが更に好ましい。また、型締め速度としては、０．１〜５０ｍｍ／秒の範囲が好ましく、１〜２０ｍｍ／秒の範囲がより好ましい。

上記第２型締め位置Ｓ１２での保持時間が経過した後（時間Ｔ１５）、工程（ホ）の最終型締め工程が開始される。この最終型締め開始のタイミングは、図５に関して説明した場合と同様に、射出充填が開始された時点で起動するタイマに基づいて定めることができる。この最終型締め工程においても、図６で示した第１変形例の場合と同様に２段に分けて型締めが行われる。

すなわち、第３型締め位置Ｓ１５と第４型締め位置Ｓ１６の２段の型締め位置が設定され、最終型締め工程開始（時間Ｔ１５）から第３型締め位置Ｓ１５に至る（時間Ｔ１６）までは第３型締め速度で型締めを行い、所定時間（時間Ｔ１６から時間Ｔ１７までの間）だけ保持する。その後、第４型締め位置Ｓ１６に至る（時間Ｔ１８）まで第４型締め速度で型締めを行い、所定期間の保圧工程が終了すると（時間Ｔ１９）、可動金型４を移動させて型開き工程が行われる。

この最終型締め工程では、基本的に、第３型締め位置Ｓ１５まで可動金型４が移動する期間中に、基材樹脂熱を利用して表皮材を軟化させながら、表皮材をプリフォームしつつ充填樹脂と共に賦形させる（表皮材２次プリフォーム）。特に、硬質の表皮材は割れが生じ易いので、このようなプリフォームを行わせることが有効である。
この場合の型締め速度（プレス速度）としては、０．１〜５０ｍｍ／秒が好ましく、５〜４０ｍｍ／秒がより好ましい。

以上のように、本実施形態の変形例によれば、可動金型４の型締め位置を多段階に設定し、また、可動金型４の型締め速度を型締め位置に応じて可変設定して、金型開閉期間中の型締め位置および型締め速度を制御することにより、製品形状や成形条件等に応じて、型締め位置および型締め速度をよりきめ細かく制御することができる。これにより、インモールド成形法で成形品基材表面に加飾表皮材を貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形するに際して、表皮材の破れや印刷層の剥離の無い良好な加飾表皮を備えた多層成形品をより安定して得ることが可能になる。

尚、本発明は、以上の実施態様に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更や改良を加え得るものであることは言うまでもない。

本発明の実施形態に係る成形方法を実施するための射出成形装置の全体構成を概略的に示す説明図である。 上記成形方法の概略を模式的に示す説明図である。 上記成形方法で得られた成形品の断面構造を模式的に示す断面説明図である。 上記成形方法の一部の工程を模式的に示す断面説明図である。 上記成形方法での型締め動作を説明するための線図である。 上記実施形態の第１変形例に係る成形方法での型締め動作を説明するための線図である。 上記実施形態の第２変形例に係る成形方法での型締め動作を説明するための線図である。

符号の説明

３ 固定金型
４ 可動金型
５ 表皮材
６ 成形品基材樹脂
２０ 型締装置
３０ 射出機
６０ 制御装置
６１ 射出制御部
６２ 型締制御部
６６ タイマ
１００ 射出成形装置
Ｗ 成形品

Claims (5)

1. 意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材を、インモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品の成形方法であって、
   熱可塑性樹脂製のシート状ベース層に意匠面をなす印刷層を積層してなるシート状の表皮材を準備する表皮材準備工程と、
   固定型と可動型とでなる一対の成形金型の間に上記表皮材をセットする表皮材セット工程と、
   上記表皮材セット工程後に、上記両成形金型間の金型隙間が第１所定値となる初期型締め位置に、上記可動型を位置設定する初期型締め工程と、
   上記初期型締め工程後に、熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を、上記表皮材の背面側から成形空間内に向かって供給する基材樹脂供給工程と、
   上記基材樹脂供給工程後に、上記両成形型間の隙間が上記第１所定値よりも小さい第２所定値となる最終型締め位置まで、上記可動型を所定の型締め速度で移動させる最終型締め工程と、
   上記最終型締め状態で所定時間保持する保圧工程と、
   上記保圧工程後に、上記可動型を移動させて型開きする型開き工程と、を備え、
   上記初期型締め位置は上記第１所定値が１〜５０ｍｍとなる位置に設定され、上記最終型締め工程での型締め速度は０．１〜５０ｍｍ／秒に設定されている、
   ことを特徴とする樹脂成形品の成形方法。
2. 上記初期締め位置は、上記第１所定値が１０〜４０ｍｍとなる位置に設定されていることを特徴とする請求項１記載の樹脂成形品の成形方法。
3. 上記最終型締め工程での型締め速度は１．５〜４０ｍｍ／秒に設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の樹脂成形品の成形方法。
4. 上記成形金型の温度は４０〜１３０℃に維持されていることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の樹脂成形品の成形方法。
5. 意匠面をなす印刷層を備えたシート状の表皮材を、インモールド成形法により成形品基材表面に貼り付け一体化してなる樹脂成形品を成形する成形装置であって、
   固定型と可動型とでなる一対の成形金型と、
   熱可塑性樹脂材料でなる成形品基材樹脂を上記表皮材の背面側から成形空間内に向かって供給する基材樹脂供給機構と、
   上記可動型を上記固定型に対して開閉駆動する型締め機構と、を備え、
   該型締め機構には、上記可動型の型締め位置を多段階に設定し得る型締め位置設定部と、上記可動型の型締め速度を上記型締め位置に応じて可変設定し得る型締め速度設定部とを有し、これら２つの設定部の設定値に基づいて、金型開閉期間中の型締め位置および型締め速度を制御する型締め制御部が設けられている、
   ことを特徴とする成形装置。
   

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