JP2012200984A - インサート成形金型、シート供給装置およびインサート成形物の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】深絞りが要求されるインサート成形を実施するにあたり、金型内で賦形可能であり、かつインサート成形時に打痕を発生させないためのインサート成形金型、シート供給装置およびインサート成形物の製造方法を提供する。
【解決手段】Ｂ金型のキャビティ形成面に一対のエア供給部とエア吸引部とを備え、かつ前記Ｂ金型のキャビティ形成面の周囲に、前記エア供給部および前記エア吸引部とは独立した真空吸引口を設けた真空吸引溝が掘られており、前記真空吸引溝とキャビティ形成面とはエア流路で連結されているインサート成形金型と、Ｂ金型に対向する位置に加飾シートを保持し、前記加飾シートを加熱することができるシート供給装置とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は加飾シートと成形樹脂とが一体化したインサート成形物の製造において、予備成形の手間を省き、異物による打痕不良がないインサート成形物を得るための、インサート成形金型、シート供給装置およびインサート成形物の製造方法に関する。

従来、携帯電話やパソコンなど電気機器の筐体、化粧品の容器や自動車の内装部材などのプラスチック製品の表面加飾において射出成形による同時加飾成形が用いられている。同時加飾成形には主に2種類あり、予め絵柄を印刷しておいたフィルムから絵柄インキだけを成形物に転写するインモールド成形と、予め絵柄を印刷したシートを賦形させ、そのまま成形物の表面を被覆するインサート成形とである。

従来の同時加飾成形物の製造方法では、空気中を浮遊する異物が金型の中に入り込み金型面に付着した状態で溶融樹脂を射出した場合、加飾シート表面に異物の形が凹み跡として残る打痕不良が問題であった。

上記問題の対策としては装置周辺環境のクリーン化、静電気対策のための温湿度管理、作業者の管理強化などがある。また、インサート成形の場合、予め金型内のキャビティ形成面に沿った形状に賦形する予備成形の段階と、予備成形した加飾シートを金型のキャビティ形成面に設置し、型締めをして樹脂を注入するインサート成形の段階の、2工程で異物による打痕不良が発生する可能性があり、異物管理は非常に手間のかかる作業となる。

特許文献１では、金型内にエアの供給部と吸引部を設け、エアが加飾シート面の異物を吹き飛ばし金型内に異物を残さない設計となっている。この特許文献では、絞りが比較的深くないインモールド成形に対応する成形装置が提案されているが、深い絞りが要求されるインサート成形の場合にはかならずしも適用できない場合があった。

特許第4472455号公報

本発明においては、より深い絞りが要求されるインサート成形を実施するにあたり、金型内で賦形可能であり、かつインサート成形時に打痕を発生させないための、インサート成形金型、シート供給装置およびインサート成形物の製造方法の提供を目的とする。

上記課題を解決する手段として、本発明の請求項１に係る発明は、水平に動作するＡ金型とＢ金型の間に加飾シートを設置し、型締めした後、前記Ａ金型と加飾シートとで形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、前記加飾シートと前記樹脂とが一体化したインサート成形物を得るためのインサート成形金型であって、前記Ｂ金型と対向した加飾シート面にエアを供給するためのエア供給部および供給されたエアを吸引し金型外に排気するエア吸引部とが前記Ｂ金型に形成されており、かつ前記Ｂ金型のキャビティ形成面の周囲に、前記エア供給部および前記エア吸引部とは独立した真空吸引口を設けた真空吸引溝が掘られており、前記真空吸引溝とキャビティ形成面とがエア流路で連結されていることを特徴とするインサート成形金型である。

また本発明の請求項２に係る発明は、前記Ａ金型が、型締めすると前記Ｂ金型に形成されている前記エア供給部および前記エア吸引部を覆い隠す形状であることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形金型である。

また本発明の請求項３に係る発明は、前記Ｂ金型の上方に前記金型Ｂから近い順に除電装置、粘着ローラーが設置されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のインサート成形金型である。

また本発明の請求項４に係る発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート成形金型と、加飾シートを供給するための加飾シート供給装置であって前記加飾シートを保持する保持部および前記加飾シートを加熱する加熱部とを有する加飾シート供給装置と、を備えたことを特徴とするインサート成形装置である。

また本発明の請求項５に係る発明は、請求項４に係るインサート成形装置を用いて、前記Ａ金型および前記Ｂ金型の間に加飾シートを設置し、加熱軟化させられた前記加飾シートが前記Ｂ金型に沿って吸着した状態で、型締めした後、前記Ａ金型と加飾シートとによって形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、前記加飾シートと前記成形樹脂とが一体化したインサート成形物を得ることを特徴とするインサート成形物の製造方法である。

本発明は、水平に動作するＡ金型とＢ金型の間に加飾シートを設置し、型締めした後、Ａ金型と加飾シートとで形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、加飾シートと成形樹脂とが一体化したインサート成形物を得るためのインサート成形金型であって、Ｂ金型と対向した加飾シート面にエアを供給するためのエア供給部および供給されたエアを吸引し金型外に排気するエア吸引部とがＢ金型に形成されており、エア供給部からエア吸引部へエアが送られることを特徴とするインサート成形金型である。

したがって、加飾シート表面に付着している異物や空気中に浮遊している異物を除去しやすくする効果がある。

また本発明は、Ｂ金型のキャビティ形成面の周囲に、エア供給部およびエア吸引部とは独立した真空吸引口を設けた真空吸引溝が掘られており、真空吸引溝とキャビティ形成面とはエア流路で連結されていることを特徴とするインサート成形金型である。

真空吸引口を設けた真空吸引溝は加飾シートをＢ金型に吸着させるためのものであるが、真空吸引口を設けた溝とキャビティ形成面とを結ぶエア流路を設けることで、加飾シートとＢ金型とで形成された空間の空気をエア流路から排気することが可能となり、加飾シートをＢ金型表面に吸着させやすくする。また加飾シートの表面が接触するキャビティ形成面上に真空吸引口がないため、加飾シート表面に真空吸引口跡が残らずに済む効果もある。

また加飾シートをＢ金型表面に密着させる際には、異物除去が目的であったエア吸引部の排気機能を利用することにより、加飾シートをより短時間でＢ金型表面に密着させる効果がある。

また本発明は、Ａ金型が型締め時にＢ金型に形成されたエア供給部とエア吸引部を覆い隠す形状であることを特徴とするインサート成形金型である。

したがって、溶融した成形樹脂を注入する際に、加飾シートの金型Ｂに対向する面がエア供給部やエア吸引部の開口形状を転写せずに済む効果がある。

また本発明は、Ｂ金型の上方にＢ金型から近い順に除電装置、粘着ローラーが設置されたインサート成形金型である。

したがって、シート供給装置を用いて加飾シートをＡ金型とＢ金型の間に送る過程で、粘着ローラーを通過させて、加飾シート表面に付着した異物を除去し、つづいて除電装置を通過させて、加飾シート表面に異物が再付着することを防止する効果がある。

また本発明は、上記いずれかのインサート成形金型と、加飾シートを供給するための加飾シート供給装置であって加飾シートを保持する保持部および加飾シートを加熱する加熱部を有することを特徴とする加飾シート供給装置と、を備えたインサート成形装置である。

シート供給装置の保持部で保持した加飾シートをＢ金型に吸引させ、つづいて加熱部で加飾シートを加熱軟化させることで、真空吸引時に加飾シートをＢ金型に吸着しやすくする効果がある。

また本発明は、上記いずれかのインサート成形金型の金型Ａおよび金型Ｂの間に加飾シートを設置し、加熱軟化させられた加飾シートがＢ金型に沿って吸着した状態で、型締めした後、Ａ金型と加飾シートとによって形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、加飾シートと成形樹脂とが一体化したインサート成形物を得ることを特徴とするインサート成形物の製造方法である。

したがって、予備成形の手間とコストを削減するとともに、打痕が抑制されたインサート成形物を得ることが可能となる。

本発明に係るインサート成形金型のＢ金型の一実施例を示す平面図。 本発明に係るインサート成形金型のＢ金型の一実施例を示す断面図。 本発明に係るインサート成形金型のＢ金型の一実施例を示す断面図。 従来のインサート成形金型の一実施例を示す断面図 本発明に係るインサート成形物の製造方法の一実施例を示す断面図。 本発明に係るインサート成形物の製造方法の一実施例を示す断面図。 本発明に係るインサート成形物の製造方法の一実施例を示す断面図。 本発明に係るインサート成形物の製造方法の一実施例を示す断面図。 本発明に係るインサート成形物の製造方法の一実施例を示す断面図。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための形態の一例を説明する。

図１は本発明に係るインサート成形金型のＢ金型２の平面図である。図２は図１のａ−ａ’における断面図であり、図３は図１のｂ−ｂ’における断面図である。図４は従来のインサート成形金型である。また図５〜図９は本発明に係るインサート成形物の製造方法の流れを示した断面図である。

図２に示すように、本発明におけるインサート成形金型はＢ金型２とＢ金型２と対向する位置にあり樹脂注入口３を有するＡ金型１とを備える。またＡ金型１、Ｂ金型２は成形物を形成するためにそれぞれキャビティ形成面４，５を備える。

図１、図２に示すように、Ｂ金型２にはキャビティ形成面５の上下にエア供給部６およびエア吸引部７を備える。この構造により、Ｂ金型２のキャビティ形成面５と加飾シート１７とで形成される空間に気流を発生させ、加飾シート表面に付着した異物または空気中を浮遊している異物をエア吸引部７より金型外に排出することが可能となる。

エア供給による異物除去の後に加飾シート１７をＢ金型２に固定させるために、図１〜図３に示すようにＢ金型２のキャビティ形成面５の周囲には真空吸引口９を有する真空吸引溝８が形成されている。

一方、予備成形していない加飾シート１７をＢ金型２のキャビティ形成面５に追従させるためには、加飾シート１７とキャビティ形成面５の間の空間にある空気を排気する必要がある。そのためＢ金型２は、加飾シート１７を吸引保持する真空吸引溝８とＢ金型２のキャビティ形成面５とをつなぐエア流路１1を備える（図１、図３）。エア流路１１からエアを排気することで、加飾シート１７をキャビティ形成面５に追従させることが可能となる。またエア流路１１を設けることでＢ金型２のキャビティ形成面５に真空吸引口を設ける必要がなく、インサート成形時にインサート成形物の表面に吸引口跡が残る問題も発生しない。

本発明のインサート成形物の製造方法を以下に説明すれば、図５に示すように、シート供給装置１４のシート保持部１５で保持された加飾シート１７は金型の上方よりＡ金型１とＢ金型２の間に降下する。その際、粘着ロール１３で加飾シート１７表面の異物が除去され、除電装置１２により加飾シート１７表面への異物の再付着を防止する。

除電装置１２としては、コロナ放電式のイオン発生除電装置を用いる。

粘着ローラー１３としては、弾性体からなるローラーに感圧型接着剤を塗布したものを用いる。感圧型接着剤としては、ポリイソブチレン、天然ゴム、アクリル樹脂などからなる主材に、ロジン樹脂やクマロン樹脂などからなる粘着性付与剤、フタル酸エステルなどからなる可塑剤を加えたものが代表的である。

次に、図６に示すように、Ａ金型１とＢ金型２との間で静止したシート供給装置１４のシート保持部１５は加飾シート１７をＢ金型２に接触させ、固定させる。この段階でシート供給装置１４からの信号を受け、Ｂ金型２のエア供給部６からエアが送られ、加飾シート１７表面に残存している異物や空気中に浮遊している異物を除去する。

エアの強さは、0.01MPa〜0.3MPaの範囲で任意に選択することができる。0.01MPa以下では気流が弱いため異物の回収能力が低くなり、0.3MPa以上では気流が強すぎて加飾シートの位置がずれてしまう問題が起こる。

エアを供給する時間は5秒〜30秒で任意に選択することができる。5秒未満であれば、異物回収能力は低く、30秒以上では生産性が低下するためである。

エア供給部６から送られるエアはコンプレッサーから供給されるもので、直径が10μm以上の異物を取り除けるフィルターを通すことが望ましい。打痕の原因となる異物サイズは直径30μm以上が殆どであるからである。

供給されるエアに除電効果を持たせるために、エア供給路の途中にイオン化装置を組み込んでもかまわない。加飾シートに付着している帯電した異物に対してはイオン化したエアの方が高い除去能力を有するためである。供給されるエアは８０℃以上の熱風であって
もかまわない。加飾シート１７を熱軟化させ、続く工程で効率的に加飾シート１７をＢ金型２のキャビティ形成面５に追従させるためである。

上記異物洗浄が終了したら、真空吸引口９から真空を引き、加飾シート１７を真空吸引溝８に吸引保持する。その後、図７に示すように、シート供給装置が上昇し、加飾シート１７背面にシート加熱部が対向し、加飾シート１７を加熱する。

加熱軟化される加飾シート１７表面とＢ金型２のキャビティ形成面５との間の空気がエア流路１１を通って排気されるため、加飾シート１７はＢ金型２のキャビティ形成面５に追従する（図８）。

エア流路の厚みは少なくとも0.2mmあれば加飾シート１７表面とＢ金型２のキャビティ形成面５との間のエアを排気することは可能である。0.2mm未満の場合はエアが抜けにくくなる。

加飾シート１７をＢ金型２のキャビティ形成面５に追従させる際は、エア吸引部７の排気機能も利用することで、サイクルタイムの短縮を図ることができる。

加飾シート１７がＢ金型２のキャビティ形成面５に吸着した段階で、シート供給装置はＡ金型１とＢ金型２との間から上昇し、図８に示すように、Ａ金型１とＢ金型２が型締めされ、Ａ金型１のキャビティ形成面４と加飾シート１７背面との間の成形空間に、樹脂注入口３より溶融した成形樹脂が注入され、加飾シート１７と前記成形樹脂とが一体化したインサート成形物が得られる。

型締めされたとき、Ｂ金型２のキャビティ形成面５に設けられたエア供給部６とエア吸引部７はＡ金型１で覆い隠され、インサート成形物の表面にエア供給部６とエア吸引部７の開口跡は残らない。

本発明において成形樹脂は、スチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエステル系樹脂、オレフィン系樹脂などの熱可塑性樹脂、あるいはこれらにガラス繊維などの充填剤を添加したもの等が挙げられる。

本発明において加飾シート１７は、少なくとも加熱下で展延性を有するフィルムで構成されていることが望ましい。例えば、熱可塑性樹脂シート、熱硬化性樹脂シート、光硬化性樹脂シート、電子線硬化性樹脂シートおよび上記シートで異なる２種類以上のシートを組み合わせて積層させたシート、上記シートに印刷層を設けたシートなどが使用できる。

熱可塑性樹脂シートとしては、具体的に、ポリスチレン樹脂、アクリル系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、オレフィン系樹脂、ABS樹脂などを主成分とするシートを使用できる。

熱硬化性樹脂シートとしては、具体的に、反応性アクリル樹脂とブロックイソシアネートを主成分とする未硬化または半硬化状態のシート等を使用できる。

光硬化性樹脂シートとしては、具体的には熱可塑性樹脂と二重結合を有するモノマーと、光開始剤とを主成分とする未硬化または半硬化状態のシート等を使用できる。

電子線硬化性樹脂シートとしては、具体的には、熱可塑性樹脂と二重結合を有するモノマーとを主成分とする未硬化または半硬化状態のシート等を使用できる。

加飾シートとしてオレフィン系樹脂を使用すると、エンボスなどの加工が容易でかつ、高い意匠性を発揮させることができる。

＜実施例１＞
本発明のインサート成形金型、シート供給装置を使用して、ポリプロピレンを基材とする加飾シートの連続成形を行った。深絞り形状の金型に対しても、加飾シートが延伸しキャビティ形状に追従できた。また得られたインサート成形物の意匠面に金型起因の開口跡などは見られず、空気中に浮遊する異物やシートに付着した異物が原因の打痕不良の発生率も抑えられた。

＜比較例１＞
図４に示すように、従来の金型では、加飾シート１７をＢ金型２のキャビティ形成面５に吸着するために真空吸引口９がキャビティ形成面５上に形成されており、インサート成形を実施した際にインサート成形物の表面に真空吸引口跡が残り意匠性の劣化を招くことがあった。また空気中を浮遊する異物や、加飾シート１７に付着した異物が取り除けないままインサート成形を実施することで、インサート成形物表面に打痕が残ってしまう問題も解決できなかった。

１…Ａ金型
２…Ｂ金型
３…樹脂注入口
４…Ａ金型キャビティ形成面
５…Ｂ金型キャビティ形成面
６…エア供給部
７…エア吸引部
８…真空吸引溝
９…真空吸引口
１０…真空吸引回路
１１…エア流路
１２…除電装置
１３…粘着ローラー
１４…シート供給装置
１５…シート保持部
１６…シート加熱部
１７…加飾シート

Claims (5)

1. 水平に動作するＡ金型とＢ金型の間に加飾シートを設置し、型締めした後、前記Ａ金型と加飾シートとで形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、前記加飾シートと前記樹脂とが一体化したインサート成形物を得るためのインサート成形金型であって、前記Ｂ金型と対向した加飾シート面にエアを供給するためのエア供給部および供給されたエアを吸引し金型外に排気するエア吸引部とが前記Ｂ金型に形成されており、かつ前記Ｂ金型のキャビティ形成面の周囲に、前記エア供給部および前記エア吸引部とは独立した真空吸引口を設けた真空吸引溝が掘られており、前記真空吸引溝とキャビティ形成面とがエア流路で連結されていることを特徴とするインサート成形金型。
2. 前記Ａ金型が、型締めすると前記Ｂ金型に形成されている前記エア供給部および前記エア吸引部を覆い隠す形状であることを特徴とする請求項１に記載のインサート成形金型。
3. 前記Ｂ金型の上方に前記金型Ｂから近い順に除電装置、粘着ローラーが設置されたことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のインサート成形金型。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のインサート成形金型と、加飾シートを供給するための加飾シート供給装置であって前記加飾シートを保持する保持部および前記加飾シートを加熱する加熱部とを有する加飾シート供給装置と、を備えたことを特徴とするインサート成形装置。
5. 請求項４に記載のインサート成形装置を用いて、前記Ａ金型および前記Ｂ金型の間に加飾シートを設置し、加熱軟化させられた前記加飾シートが前記Ｂ金型に沿って吸着した状態で、型締めした後、前記Ａ金型と加飾シートとによって形成される成形空間に溶融した成形樹脂を注入し、前記加飾シートと前記成形樹脂とが一体化したインサート成形物を得ることを特徴とするインサート成形物の製造方法。