JP2008149702A - 薄膜を有する成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】薄膜の破損を防ぎ、精度と品質を保持できる薄膜を有する成形品の製造方法を提供する。
【解決手段】薄膜１０を用意するステップと、型１２と射出機１１を用意し、型１２は第一ブロック１３、第二ブロック１５及びクリップ２１を有し、クリップ２１が第一位置Ｐ１と第二位置との間を往復移動するステップと、薄膜１０を第二ブロック１５の上方に置くステップと、クリップ２１により薄膜１０を挟んで第二ブロック１５の上に固定するステップと、熱成形により第二ブロック１５内で薄膜１０を所定の形に形成するステップと、第一ブロック１３と第二ブロック１５を合わせることにより、射出空間を形成するステップと、射出機１１により射出原料を射出空間に注入し、射出原料と薄膜１０とを密着させ、表面が薄膜１０に被われている成形品を形成するステップと、型１２を開き、成形品を取り出すステップとを含む。
【選択図】図６

Description

本発明は、薄膜を表面に形成した成形品の製造方法に関し、特に型の内部で薄膜を射出材に結合させて成形品を形成する薄膜を有する成形品の製造方法に関する。

プラスチック製品の高精度化及び高品質化のために、様々な表面装飾製造方法が生み出されている。型内貼付成形品の製造方法では、薄膜にプリントと装飾を行った後、高気圧で吸引することにより薄膜の立体成形を行い、続いて、その薄膜を所期のサイズに裁断し、それを型に置いて射出成形を行う。射出成形された製品は、表面に装飾用薄膜を有するため、表面は摩滅に耐えられるだけでなく、文字とパターンの破損や脱落が生じにくい。しかし上述の製造方法において、薄膜は予め射出成形用型の外部において成形された後、射出成型の型穴に置かれる。現今の各種のプラスチック原料は熱膨張と冷収縮の特性を有するため、予め射出成型の型の外部において成形された薄膜は固化時間によって収縮率（縮小率）が異なる。そのため薄膜を型穴に置く際に、型穴と密着できない現象が発生し、射出機が高温高圧で射出原料を型穴に射出する際に、薄膜を破裂させる事態を招く。従って、不良率が高くなり、製品の文字またはパターンが所定の位置からずれ、射出製品の美観を損なう。

薄膜を有する成形品の製造方法の従来例を図１から図５に示す。まずオス型２とメス型３を有する型１を用意する。オス型２は第一表面２ａを有し、かつ第一表面２ａに突出する突出部２ｂを有し、メス型３は第二表面３ａを有し、かつ第二表面３ａから陥没する凹部３ｂを有する。続いて、連続する平面状の薄膜４を型１に置くと同時に、薄膜４とメス型３との間に適切な距離を置き、オス型２とメス型３の間の所定の位置に高熱の加熱板６を据え、加熱板６をメス型３の方向へ移動させ、加熱面６ａとメス型３の第二表面３ａにより薄膜４を挟むことにより、薄膜４を固定する。この時、熱で軟化した薄膜４は図示しない気圧源の真空吸引を受けてメス型３の凹部３ｂに付着するため、所定の形が形成される。続いて、加熱板６を型１の外部に移し、型１を閉じて射出成形を行うことにより、射出原料と薄膜４を密着させ、そののち、型を開けると、表面が薄膜４に被われている製品が完成する。これにより、前述した薄膜の位置決め不良の改善を図ることが可能である。

射出成型が完了した後、製品の表面は薄膜４により保護されるため、表面は摩滅に耐えられるだけでなく、文字またはパターンの破損や脱落が生じにくい。しかし、このような薄膜を有する成形品の製造方法は、下記のような現象があるため、新たな問題を生じる。
まず図２に示す加熱過程において、加熱板６と薄膜４をほぼ接触させて加熱するため、薄膜４は加熱板６の高温を受けて溶融することがよくある。上述の薄膜４に溶融現象が起こることがなくても、図３に示す後続の加熱過程において、加熱板６で直接薄膜４の周辺を挟んで加熱を行うため、薄膜４は高熱で溶融してしまい、製造工程全体が中断を余儀なくされるという事態を招きやすい。加熱過程において薄膜４が破損することなく加熱板６の高温に耐えられたとしても、加熱過程の温度制御は困難であるため、薄膜４が湾曲する現象が起こり、外観が平坦にならないだけでなく、大角度で湾曲変形させる作業を行うことができない。従って、製品の湾曲角度は曲折部が７０度以下に制限されると同時に、製品の応用範囲が狭くなってしまう。また、薄膜４は過熱によって加熱板６に付着し、加熱板とともに剥離してしまうことがよくあるため、薄膜４とメス型３とをスムーズに密着させることができない事態を招く。

上述のように薄膜４を破損すると、作業全体の流れが中断され、薄膜の破損問題の解決を終わらせるまで作業再開ができない。そのため、生産に支障が生じ、材料が無駄になりコストと歩留まりが釣り合わないという問題が生じる。
本発明は、上述の問題を解決することを目的とする。

本発明が解決しようとする課題は、型で直接薄膜を挟んで固定し、薄膜と加熱源の間に距離を置くことにより薄膜の破損を防ぎ、製品の応用範囲を広げ、製品の精度と品質を保持することを可能にする薄膜を有する成形品の製造方法を提供することである。

本発明による薄膜を有する成形品の製造方法のステップは、次の通りである。まず薄膜、型及び射出機を用意し、薄膜を型に置く。型は第一ブロック、第二ブロック及び第一ブロックと第二ブロックの間に位置付けられるクリップを有し、クリップは、第二ブロックに接触しない第一位置と第二ブロックに接触する第二位置の間を、往復移動できる。続いて、薄膜を型の第二ブロックの上方に置き、クリップで薄膜を挟んで第二ブロックの上に固定し、熱成形により第二ブロック内に薄膜を所定の形に形成し、そののち、型を閉じる。続いて、射出機により射出原料を型に注入し、射出原料と薄膜とを密着させれば、表面が薄膜に被われている製品が完成する。

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
（本発明の一実施例）
本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法のステップを、図６から図１６に示す。
本実施例では、薄膜１０は予め所定のサイズで裁断された単一片であり、表面には必要に応じて予め文字またはパターンを形成することが可能である。薄膜１０は薄膜搬送装置１００の上に載せられ、薄膜搬送装置１００は、連続状の薄膜を所定の薄膜１０のサイズに予め裁断すると同時に、薄膜１０の位置を調整し、二つのアーム１０１により薄膜１０の二つの相対する端を挟んで所定の位置において待機する。

続いて、射出機１１と型１２を用意する。本実施例では、射出機１１は射出原料（図示せず）を備え、かつ型１２に接続される注入管１１ａを有する。型１２は第一ブロック１３、第二ブロック１５及び第一ブロック１３と第二ブロック１５との間に位置付けられるクリップ２１を有する。第一ブロック１３は射出機１１に接続され、制御を受けて移動することが可能である。第一ブロック１３は突出部１４を有し、射出機１１は注入管１１ａにより射出原料を第一ブロック１３に注入する。第二ブロック１５は固定されたブロックである。第二ブロック１５は、第一ブロック１３の移動により開閉動作を行い、凹部１６を有し、凹部１６は７０度以上のカーブを有し、かつ凹部１６のカーブに沿って囲むように配置される図１４に示す気孔１８を有し、気孔１８は第二ブロック１５の内部に配置された図６に示す気道１９を介して外部の図示しない気圧源に接続され、気圧源は密閉状態下で凹部１６を真空負圧状態に吸引するか、正圧状態に至るまで増圧するポンプにすることが可能である。また、第二ブロック１５は、凹部１６の両側に二つのアーム１０１を入り込ませるための長形の凹溝２０を有するため、単片の薄膜１０を迅速に送り込むことが可能である。クリップ２１は、シリンダーセット２２により第二ブロック１５に接続されており、第二ブロック１５に接触しない図８に示す第一位置Ｐ１と第二ブロック１５に接触する図９に示す第二位置Ｐ２の間を往復移動することが可能である。図６に示す通り型１２に薄膜１０を置く前にクリップ２１は第一位置Ｐ１に据えられ、クリップ２１は凹部１６に対応する図６と図１４に示す空洞部２１ａを有する。

続いて、図７及び図８に示すように、二つのアーム１０１は、薄膜１０を挟みながら、二つの凹溝２０に入り込み、薄膜１０を第二ブロック１５とクリップ２１の間に送り込む。薄膜１０が第二ブロック１５とクリップ２１の間に到達した後、クリップ２１はシリンダーセット２２の駆動を受けて図９に示す第二位置Ｐ２へ移動し、さらに第二ブロック１５とともに薄膜１０をしっかり挟むまで持続的に移動する。続いて、図１０と図１１に示す通りアーム１０１は薄膜１０を解放すると同時に、二つの凹溝２０から後退する。これにより、薄膜１０を型１２に置く動作が完了するまで、クリップ２１を介して薄膜１０の四辺をしっかり挟むことが可能である。この時、第二ブロック１５の凹部１６は、上方が薄膜で被われており、密閉状態となる。

続いて、加熱と真空吸引により薄膜１０を成形するステップを進める。本実施例では、図１３と図１４に示すように、外部の加熱装置２３は空洞部２１ａに対応する位置に移動した後、薄膜１０に対してクリップ２１の厚さより大きい距離を置きながら薄膜１０を加熱するため、薄膜が直接加熱器から挟まれて損傷を受ける問題を避けることが可能である。薄膜１０が所定の時間にわたって加熱され、軟化状態を示した後、気圧源は真空負圧吸引を開始する。凹部１６は密閉状態であるため、薄膜１０は第二ブロック１５の凹部１６の底面に密着し、図１４に示す凹部１６の内郭と同じ形を形成することが可能であり、薄膜１０はより平坦になる。薄膜１０と加熱源はクリップ２１により隔離されるため、薄膜１０は熱を均質に受けながら、凹部１６に密着し、曲折部が大角度のカーブを形成することが可能である。これにより、製品の応用範囲を広げることが可能となる。

続いて、射出作業を進める。第一ブロック１３は図１５に示すように第二ブロック１５の方向に移動し、突出部１４はクリップ２１の空洞部２１ａを貫通し、第二ブロック１５の凹部１６に接合されるため、型１２は密に接合することが可能である。第一ブロック１３と第二ブロック１５が密閉されることにより射出空間１０２が形成される。射出空間１０２は、薄膜１０を射出方向の境界面とする。射出原料は、射出機１１の注入管１１ａにより型１２の射出空間１０２に射出された後、薄膜１０と密着し成形されるため、薄膜１０は製品を平坦に被うことが可能である。なおこの時、気圧源は閉められている。

最後に、型を開く作業を進める。第一ブロック１３を第二ブロック１５の逆方向へ移動させ、気圧源を起動し、正圧に至るまで増圧することにより、製品１０３と薄膜１０を第二ブロック１５の凹部１６から離すように押し出せば、図１６に示す通り、表面を薄膜１０に被われた製品１０３が完成する。
上述のように、本実施例では、型１２に接続されたクリップ２１により直接薄膜１０を挟んで固定し、薄膜１０と加熱装置２３の間に適切な距離を置き、気孔１８の設計を導入した。この結果、製品１０３に曲折部が大角度のカーブを与えることが可能なだけでなく、製品の応用範囲を広げ、高品質化が可能となる。

本実施例では、薄膜１０を熱成形するステップは加熱と真空吸引により第二ブロック１５の凹部１６の底面に薄膜１０を成形した。真空吸引とは内部負圧の方法により薄膜１０を成形することであるが、そのほかに外部正圧で圧力をかける方法により第二ブロック１５の凹部１６の底面に薄膜１０を成形することも可能である。また、外部正圧の気圧または別の正圧を使用する方法により第二ブロック１５の凹部１６の底面に薄膜１０を成形することも可能である。
本実施例では、クリップ２１はシリンダーセット２２を介して第二ブロック１５に接続されているが、クリップ２１が第一位置Ｐ１と第二位置Ｐ２との間を往復移動することさえできれば、クリップ２１は第二ブロック１５に接続されることなく、第二ブロック１５の外部のユニットにすることが可能である。
上述したのは本発明の一実施例に過ぎないため、本発明の明細書と請求書に記載された内容に基づき、効果が同等な構造変化を行うことは本発明の請求範囲に属するものである。

従来の薄膜を有する成形品の製造方法を示す模式図である。 従来の薄膜を有する成形品の製造方法を示す模式図である。 従来の薄膜を有する成形品の製造方法を示す模式図である。 従来の薄膜を有する成形品の製造方法を示す模式図である。 従来の薄膜を有する成形品の製造方法を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における作業開始前の薄膜、型及び射出機の位置を示す斜視図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法におけるアームが薄膜を挟んで凹溝内に入り込む状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法におけるアームが薄膜を挟んで凹溝内に入り込む状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法におけるクリップが薄膜を挟んでアームが凹溝に位置付けられる状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における薄膜がクリップから挟まれてアームが凹溝を貫通する状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における薄膜がクリップから挟まれてアームが凹溝から後退する状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法におけるクリップが薄膜を挟んでアームが凹溝に位置付けられる状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における加熱装置が薄膜を加熱する状態を示す模式図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における薄膜を第二ブロックに蜜着させるように真空吸引して成形する状態を示す断面図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における型を閉じて射出成形を行う状態を示す断面図である。 本発明の一実施例による薄膜を有する成形品の製造方法における型を開ける状態を示す模式図である。

符号の説明

１０：薄膜、１１：射出機、１１ａ：注入管、１２：型、１３：第一ブロック、１４：突出部、１５：第二ブロック、１６：凹部、１８：気孔、１９：気道、２０：凹溝、２１：クリップ、２１ａ：空洞部、２２：シリンダーセット、２３：加熱装置、１００：薄膜搬送装置、１０１：アーム、１０２：射出空間、１０３：製品、Ｐ１：第一位置、Ｐ２：第二位置

Claims (14)

1. 薄膜を用意するステップと、
   型と射出機を用意し、型は第一ブロック、第二ブロック及び第一ブロックと第二ブロックとの間に位置付けられているクリップを有し、クリップが第二ブロックに接触しない第一位置と第二ブロックに接触する第二位置との間を往復移動するように操作されるステップと、
   薄膜を型の第二ブロックの上方に置くステップと、
   型のクリップにより薄膜を挟んで第二ブロックの上に固定するステップと、
   熱成形により第二ブロック内で薄膜を所定の形に形成するステップと、
   型の第一ブロックと第二ブロックとを合わせることにより、射出空間を形成するステップと、
   射出機により射出原料を型の射出空間に注入し、射出原料と薄膜を密着させることにより、表面が薄膜に被われている成形品を形成するステップと、
   型を開き、第一ブロックを第二ブロックの逆方向へ移動させ、成形品を取り出すステップ、
   を含むことを特徴とする薄膜を有する成形品の製造方法。
2. 薄膜は、予め所定のサイズに形成された単一片であることを特徴とする請求項１に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
3. 第一ブロックは、射出機に接続され、クリップは第二ブロックに接続され、型に薄膜を置く前にクリップは第一位置に据えられ、型に薄膜を置いた後クリップは第二位置へ移動し、薄膜を挟みながら第二ブロックとクリップとの間に固定され、そののち、薄膜に熱成形を行うことを特徴とする請求項１に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
4. 第一ブロックは、突出部を有し、第二ブロックは凹部を有し、クリップは凹部に対応する空洞部を有し、薄膜に熱成形を行った後、第一ブロックは第二ブロックの方向へ移動し、突出部はクリップの空洞部を貫通し、第二ブロックの凹部に接合されるため、型は合うことが可能であり、そののち、射出機は突出部から射出原料を型に注入することを特徴とする請求項３に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
5. クリップは、第二ブロックとクリップを接続するシリンダーセットの駆動により、第一位置と第二位置との間を往復移動可能であることを特徴とする請求項３に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
6. 薄膜を用意するステップは、薄膜搬送装置により薄膜を型の外部から第二ブロックとクリップとの間に搬送することを特徴とする請求項３に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
7. 薄膜搬送装置は、二つのアームを有し、二つのアームは薄膜の二つの相対する端を挟み、型の外部において型の近くに移動し、薄膜を第二ブロックとクリップとの間に搬送することを特徴とする請求項６に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
8. 第二ブロックは、二つの凹溝を有し、二つのアームは薄膜を挟みながら、二つの凹溝に入り込み、薄膜を第二ブロックとクリップとの間に搬送し、クリップが第二位置に到達する時に、薄膜を解放し、二つの凹溝から後退することを特徴とする請求項７に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
9. 薄膜に熱成形を行うステップは、先に薄膜を加熱し、そののち、薄膜を第二ブロックの凹部の底面に密着させることを特徴とする請求項３に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
10. 第二ブロックの凹部は負圧になるまで真空吸引し、薄膜が第二ブロックに密着することを特徴とする請求項９に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
11. 薄膜の外部に正圧を生じさせ、薄膜が第二ブロックに密着することを特徴とする請求項９に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
12. 薄膜は、加熱装置により加熱され、加熱を行う前、加熱装置は型の外部において第一ブロックとクリップの間を移動し、クリップの厚さより大きい距離を置きながら薄膜に加熱を行い、第二ブロックは気圧源に接続され、薄膜が所定の時間にわたって熱を受けた後気圧源は起動され、第二ブロックの凹部に真空吸引を行い、射出原料と薄膜の密着成形が完了した後気圧源は閉められることを特徴とする請求項９に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
13. 型を開く作業を進める際、気圧源を起動し、正圧に至るまで増圧することにより、成形品と薄膜を第二ブロックの凹部から離脱させるように押し出すことを特徴とする請求項１２に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。
14. 凹部は曲折部が７０度以上である第二ブロックを用いることを特徴とする請求項４に記載の薄膜を有する成形品の製造方法。

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