JP2009166328A - 真空成形用型の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸引用貫通孔を設ける部位に巣が生じ難く、しかも、吸引用貫通孔を設ける穿孔加工も容易な真空成形用型の製造方法を提供する。
【解決手段】先ず、樹脂製の中子をキャビティに配置し、これにより凹部が形成された第１石膏型を作製する。次に、前記凹部の形状が転写されることによって凸部が形成された第２石膏型を作製し、さらに、前記凸部の形状が転写されることによって陥没６０が形成された真空成形用型６２を作製する。ここで、前記中子１０の先端には半球形状の椀形状部が形成されており、このため、前記陥没６０の天井面は半球形状に湾曲している。この半球形状に陥没した天井面に、ドリル７２を埋入する。
【選択図】図６

Description

本発明は、例えば、成形面にシボ形状を有し、該成形面に密着した樹脂製シートに前記シボ形状を転写する真空成形用型の製造方法に関する。

自動車のインストルメンタルパネルやバンパー等の樹脂成形品は、例えば、真空成形によって作製される。すなわち、真空成形装置を構成する真空成形用型に樹脂基材を保持した後、型締めを行う。この型締めにより、樹脂基材が型の形状に沿って粗く屈曲変形する。

次に、樹脂基材に当接した真空成形用型を介してキャビテイ内のガスを真空引きして該キャビテイ内を負圧にする。これにより該真空成形用型に樹脂基材が密着することに伴って、樹脂基材が真空成形用型の形状に沿って微細に屈曲変形するとともに表面層にシボ形状が転写され、所定の面形状及び屈曲率に成形された樹脂成形品が得られる。

以上から諒解されるように、真空成形用型には吸引を行うための吸引用貫通孔が形成される。例えば、特許文献１に示されるように、この吸引用貫通孔は、内壁が平坦な陥没から成形面にわたって形成される。

この種の真空成形用型は、先ず、石膏型を用いて形成されたキャビティに金属溶湯が充填されることによって成形される（例えば、特許文献２参照）。この成形の際に、前記陥没も同時に設けられる。そして、次に、成形面から前記陥没に至る吸引用貫通孔が設けられる。

特開平７−４７５９５号公報 特開平５−３０１２５５号公報

石膏型を用いた前記キャビティに金属溶湯を充填し、これにより特許文献１の図１に示される四角形状や円錐台形状の陥没、すなわち、天井面が平坦な陥没を設けようとすると、該陥没にいわゆる巣が生じた真空成形用型が得られることがある。このような陥没から成形面に至る吸引用貫通孔を設けようとすると、穿孔用工具が巣に引っかかって折れてしまうこともある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、巣が生じ難く、しかも、吸引用貫通孔を設ける穿孔加工も容易な真空成形用型の製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、真空成形を行う成形面から他端面にわたって吸引用貫通孔が形成された真空成形用型の製造方法であって、
先端になるにつれて湾曲しながら縮径する椀形状部を有する中子を配置したキャビティに石膏を充填し、前記椀形状部の形状が転写されることによって凹部が形成された第１石膏型を作製する工程と、
前記第１石膏型を用いて形成されるキャビティに石膏を充填し、前記凹部の形状が転写されることによって凸部が形成された第２石膏型を作製する工程と、
前記第２石膏型を用いて形成されるキャビティに金属溶湯を充填し、前記凸部の形状が転写されることによって前記椀形状部に対応する形状の陥没が形成された真空成形用型を作製する工程と、
前記成形面から前記陥没に至る前記吸引用貫通孔を設ける工程と、
を有することを特徴とする。

第２石膏型には、中子の椀形状部に対応する形状をなす部位を有する凸部が形成される。この第２石膏型を用いて形成されるキャビティに対して金属溶湯を導入すると、前記凸部における椀形状部に対応する部位では、金属溶湯の流れが整えられる。このため、該凸部近傍で乱流が生じることが抑制される。その結果、陥没近傍に巣がほとんど認められない真空成形用型を得ることができる。

このような真空成形用型では、吸引用貫通孔を形成する際、穿孔用工具が巣に引っかかることが回避される。結局、穿孔用工具が折れることを回避することができるとともに、穿孔加工を効率よく進行させることができる。

その上、中子は、第１石膏型を形成するための第１型及び第２型とは別体であるので、第１石膏型に形成される凹部の位置を変更するためには中子の位置を変更するのみでよい。すなわち、簡便な作業のみで第１石膏型の凹部の位置を変更することが可能である。しかも、中子は樹脂によって設けることができるので、安価である。従って、真空成形用型を作製するためのコストを低廉化することも可能である。

なお、前記椀形状部は、半球形状であることが好ましい。この場合、上記の整流効果が最も顕著となるからである。

中子には、前記椀形状部中の直径が最大である部位に連なるとともに、該椀形状部から離間するにつれてテーパ状に拡径するテーパ部、又は円柱形状部のいずれかからなる胴体部を設けるようにしてもよい。この場合、真空成形用型には、前記椀形状部及び前記胴体部に対応する形状の陥没が形成される。このような形状の陥没には、穿孔用工具を挿入することが容易である。すなわち、この場合、穿孔加工が容易となる。

しかも、これにより、穿孔用工具で吸引用貫通孔を形成する際に従来から実施されていた座ぐり穴形成等の機械加工行程を削減することも可能となる。

いずれの場合においても、吸引用貫通孔を真空成形用型の前記椀形状部側から設けるようにしてもよい。この場合、穿孔用工具の軸心が若干傾斜した状態で椀形状部の天井面に当接したとしても、該穿孔用工具の先端は前記天井面に対して略直交する状態となる。このため、穿孔用工具が折れる懸念を払拭することもできる。

本発明によれば、中子の椀形状部に対応する形状をなす部位を有する凸部が形成された石膏型を用いて真空成形用型を作製するようにしている。この場合、前記凸部近傍では金属溶湯の流れが整えられ、従って、乱流が起こることが抑制される。その結果、巣がほとんど認められず、このために吸引用貫通孔を形成する際に穿孔用工具が引っかかる懸念のない陥没を有する真空成形用型を得ることができる。

以下、本発明に係る真空成形用型の製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

本実施の形態に係る真空成形用型の製造方法は、凹部が形成された第１石膏型を作製する工程と、前記凹部の形状が転写されることによって凸部が形成された第２石膏型を作製する工程と、前記凸部の形状が転写されることによって陥没が形成された真空成形用型を作製する工程と、該真空成形用型の成形面から前記陥没に至る吸引用貫通孔を設ける工程とを有する。

図１は、第１石膏型の前記凹部を形成するための中子１０の全体概略斜視図である。この中子１０は、略正方形状の基盤部１２と、該基盤部１２から円柱状に突出した胴体部１４と、該胴体部１４に連なる椀形状部１６とを有し、その材質は樹脂である。

この場合、胴体部１４は、基盤部１２から椀形状部１６に至るまで略等径である。一方、椀形状部１６は、先端になるにつれて湾曲しながら縮径しており、その縦断面は半球形状である。

この中子１０は、基盤部１２の各辺に別の基盤部１２が連結した状態で作製され、使用時に図１に示されるように個別に切り離される。

このように構成された中子１０は、図２に示すように、第１型２０及び第２型２２によって形成されるキャビティ２４の壁に配置される。勿論、各々の中子１０の配置箇所は、第１石膏型に凹部を設けようとする部位である。

このキャビティ２４に、石膏を充填する。石膏が固化することにより、図３に示す第１石膏型２６が得られる。この第１石膏型２６には、中子１０の基盤部１２に対応する正方形状の第１凹部２８と、該第１凹部２８に連通する第２凹部３０とが形成される。勿論、第２凹部３０は、中子１０の胴体部１４に対応する円柱形状凹部３２と、該円柱形状凹部３２に連通して前記椀形状部１６の形状に対応する半球形状凹部３４とからなる。すなわち、第１石膏型２６には、中子１０の形状が転写される。

次に、この第１石膏型２６を用いてキャビティを形成し、このキャビティにも石膏を充填する。石膏が固化することにより、図４に示す第２石膏型４０が得られる。

第２石膏型４０には、第１石膏型２６の第１凹部２８及び第２凹部３０に対応する第１凸部４２及び第２凸部４４が形成される。すなわち、第１凸部４２は正方形状であり、一方の第２凸部４４は、円柱形状凹部３２に対応する円柱形状凸部４６と、該円柱形状凸部４６に連なる半球形状凸部４８とからなる。このことから諒解されるように、第２石膏型４０には第１石膏型２６の凹部の形状に対応する形状が転写され、結局、中子１０の形状に対応する凸部が形成される。

この第２石膏型４０と、該第２石膏型４０とは別途作製された成形型５０とを用いてキャビティ５２を形成する。なお、前記成形型５０には、金属溶湯を流通させるためのランナ５４が予め設けられており、且つキャビティ５２に臨む端面には、シボ形状に対応する形状の転写部５６が形成されている。

キャビティ５２には、前記ランナ５４を介して金属溶湯が充填される。ここで、金属溶湯の好適な例としては、ＪＩＳ鋳造用アルミニウム合金であるＡＣ３Ａ、ＡＣ４Ａ、ＡＣ４Ｃ、ＡＣ７Ａ、ＡＣ８Ａに代表されるアルミニウム合金の溶湯を挙げることができる。とりわけ、ＡＣ４Ｃは、収縮割れが生じ難い、気密性が高い、耐食性に優れる、流動性・充填性が良好である、溶接性に優れる等の種々の利点を有することから、真空成形用型の原材料として特に好適である。

キャビティ５２に導入された金属溶湯は、第１凸部４２及び第２凸部４４が形成された部位に到達する。上記したように、第２凸部４４の先端は半球形状凸部４８であり、円弧状に湾曲している。このような湾曲部位に到達した金属溶湯では、平坦な部位に到達した金属溶湯に比して乱流が生じ難い。このため、半球形状凸部４８の近傍で固化する金属溶湯に巣が生成することが回避される。

そして、この金属溶湯を固化することにより、図５に示すように、第１凸部４２及び第２凸部４４に対応する形状の陥没６０が形成された真空成形用型６２が得られる。勿論、この陥没６０は、第１凸部４２に対応する正方形状陥没６４と、第２凸部４４に対応する円柱状陥没６６及び半球形状陥没６８とが連なった形態をなす。なお、真空成形用型６２において、陥没６０が形成されていない端面が成形面７０となり、この成形面７０には、前記成形型５０の転写部５６の形状が転写される。

この中、半球形状陥没６８の近傍には巣が生成していることがほとんど認められない。上記したように、半球形状凸部４８の近傍では金属溶湯が流動することが容易であり、乱流が起こり難いからである。

以上のように、中子１０に椀形状部１６を設け、これにより第２石膏型４０に半球形状凸部４８を設けることにより、巣が生成することが抑制された真空成形用型６２を得ることが可能となる。これに伴い、穿孔用工具で吸引用貫通孔を形成する際に従来から実施されていた座ぐり穴形成等の機械加工を削減することもできる。

次に、図６に示すように、ドリル７２等を用いて陥没６０側から成形面７０に向かって穿孔加工を施し、吸引用貫通孔７４（図７参照）を形成する。この際、好ましくは半球形状陥没６８からドリル７２（図６参照）が埋入される。上記したように、半球形状陥没６８の近傍では、巣が生成することが回避されている。このため、ドリル７２が巣に引っかかることなく埋入するからである。従って、ドリル７２が折れることも回避される。

また、特許文献２の図１に示されるような平坦な天井面に対してドリル７２の軸線が傾斜した状態で該ドリル７２を埋入させると、ドリル７２が折れる懸念がある。これに対し、本実施の形態のように半球形状陥没６８の天井面に対してドリル７２を埋入する場合、図８に示すように、ドリル７２の軸線が若干傾斜していても、半球形状陥没６８の天井面に対してドリル７２の先端が略直交する状態で該ドリル７２が埋入されることになる。従って、ドリル７２が折れる懸念が払拭される。

すなわち、本実施の形態によれば、ドリル７２等の穿孔用工具を損傷することを回避しながら、穿孔加工を効率よく進行させることができる。

しかも、第１石膏型２６に凹部を形成するための中子１０が樹脂であるので、安価に作製することができる。その上、第１石膏型２６を形成するための第１型２０及び第２型２２と中子１０とは別体であるので、第１石膏型２６に形成される第１凹部２８及び第２凹部３０の位置を変更するためには中子１０の位置を変更するのみでよい。すなわち、簡便な作業のみで第１石膏型２６の凹部の位置を変更することが可能である。従って、真空成形用型６２を作製するためのコストを低廉化することもできる。

このようにして作製された真空成形用型６２は、図７に示すように、樹脂基材７６を真空成形する際の型として用いられる。すなわち、先ず、該真空成形用型６２に樹脂基材７６が保持され、型締めがなされる。次に、前記吸引用貫通孔７４及び前記陥没６０を介してキャビテイ内のガスが吸引され、これにより該キャビテイ内が負圧となる。

これに伴い、該真空成形用型６２に樹脂基材７６が密着して真空成形用型６２の形状に沿って微細に屈曲変形する。同時に、その表面に成形面７０のシボ形状が転写され、所定の面形状及び屈曲率に成形された樹脂成形品が得られる。

この吸引の際、吸引されるガスの流れに乱れが生じることも抑制される。この理由は、真空成形用型６２に半球形状陥没６８が形成されており、ガスがこの半球形状陥没６８に沿って流れることによってガス流れが整えられるためであると推察される。

すなわち、上記したように半球形状陥没６８を有する真空成形用型６２を作製することにより、真空成形の際に吸引を効率よく行えるという利点を得ることもできる。

なお、この実施の形態においては、半球形状陥没６８に連なる円柱状陥没６６を有する真空成形用型６２を作製するようにしているが、円柱状陥没６６に代替し、正方形状陥没６４に向かってテーパ状に拡径するテーパ状陥没を設けるようにしてもよい。この場合、中子１０として、胴体部１４が基盤部１２に向かうにつれて拡径するテーパ部であるものを使用すればよい。

また、正方形状陥没６４に連なる陥没は、半球形状陥没６８に特に限定されるものではなく、天井面が円弧状に湾曲しながら縮径する陥没であればよい。

さらに、第２石膏型４０の第１凸部４２は、正方形状以外の形状であってもよい。例えば、第１凸部４２が円形状や楕円形状である場合、真空成形用型６２を成形する際、該第１凸部４２の近傍に到達した金属溶湯にも乱流が生じ難くなり、その結果、この部位で固化する金属溶湯にも巣が生成することが回避されるので好適である。

いずれの場合においても、中子１０に胴体部１４を設ける必要は特になく、半球形状ないしは頂部に向かって湾曲した凸部のみが形成されたものであってもよい。勿論、この場合、真空成形用型６２には、半球形状ないし天井面が円弧状に湾曲しながら縮径した陥没のみが形成される。

第１石膏型の凹部を形成するための中子の全体概略斜視図である。 第１石膏型を設けるためのキャビティに、図１の中子が配置された状態を示す要部縦断面概略図である。 第１石膏型の全体概略縦断面図である。 第２石膏型と成形型とで、真空成形用型を設けるためのキャビティを形成した状態を示す要部縦断面概略図である。 真空成形用型の全体概略縦断面図である。 図５の真空成形用型に吸引用貫通孔を形成する状態を示す要部縦断面概略図である。 樹脂基材に対し、吸引用貫通孔が形成された真空成形用型を用いて真空成形を行う状態を示す要部縦断面概略図である。 ドリルの軸線が若干傾斜して半球形状陥没に埋入した状態を示す要部縦断面概略図である。

符号の説明

１０…中子 １２…基盤部
１４…胴体部 １６…椀形状部
２６…第１石膏型 ２８…第１凹部
３０…第２凹部 ３２…円柱形状凹部
３４…半球形状凹部 ４０…第２石膏型
４２…第１凸部 ４４…第２凸部
４６…円柱形状凸部 ４８…半球形状凸部
５０…成形型 ５２…キャビティ
５４…ランナ ５６…転写部
６０…陥没 ６２…真空成形用型
６４…正方形状陥没 ６６…円柱状陥没
６８…半球形状陥没 ７０…成形面
７２…ドリル ７４…吸引用貫通孔
７６…樹脂基材

Claims (3)

1. 真空成形を行う成形面から他端面にわたって吸引用貫通孔が形成された真空成形用型の製造方法であって、
   先端になるにつれて湾曲しながら縮径する椀形状部を有する中子を配置したキャビティに石膏を充填し、前記椀形状部の形状が転写されることによって凹部が形成された第１石膏型を作製する工程と、
   前記第１石膏型を用いて形成されるキャビティに石膏を充填し、前記凹部の形状が転写されることによって凸部が形成された第２石膏型を作製する工程と、
   前記第２石膏型を用いて形成されるキャビティに金属溶湯を充填し、前記凸部の形状が転写されることによって前記椀形状部に対応する形状の陥没が形成された真空成形用型を作製する工程と、
   前記成形面から前記陥没に至る前記吸引用貫通孔を設ける工程と、
   を有することを特徴とする真空成形用型の製造方法。
2. 請求項１記載の製造方法において、前記中子に、前記椀形状部中の直径が最大である部位に連なるとともに、該椀形状部から離間するにつれてテーパ状に拡径するテーパ部、又は円柱形状部のいずれかからなる胴体部を設け、
   前記真空成形用型に、前記椀形状部及び前記胴体部に対応する形状の陥没を形成することを特徴とする真空成形用型の製造方法。
3. 請求項１又は２記載の製造方法において、前記吸引用貫通孔を前記真空成形用型の前記椀形状部側から設けることを特徴とする真空成形用型の製造方法。

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