JP2013188915A - シートインサート成形法およびシートインサート成形品 - Google Patents

Abstract

【課題】窓部を有するシートインサート成形法およびその成形品で、窓部のシートにおける波打ちやたわみの発生を防止する。
【解決手段】シートの延伸機構を設置した金型を用い、金型内でインサートシートに張力を与えて窓部を有する成形品を成形することで、シートインサート成形の一工程で、波うちやたるみのない大きな窓部を有するシートインサート成形法および成形品を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、昇降機やＦＡ（Ｆａｃｔｏｒｙ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器、家電品、ＯＡ（Ｏｆｆｉｃｅ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ）機器などの電機製品の操作パネルなどに用いられる窓部を有するシートインサート成形法およびその成形品に関する。

操作パネルの液晶表示部やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）表示部の窓として用いられるインサート成形品の成形方法としては次のようなものがある。接着層が形成されたインサートシートと、凹部を有し成形樹脂入口のある固定側金型と、窓部となる貫通孔形成用凸部を有する可動側金型とからなる射出成形用金型を用いて、インサートシートを固定側金型の凹部に位置決めし、可動側金型を動かして固定側金型と型締めすることによって、可動側金型の貫通孔形成用凸部の先端を固定側金型の凹部の内側にシートを挟んで突き当てて、周囲に窓枠となるキャビティを形成し、射出成形することによって、貫通孔を覆うようにシートインサートを一体化させ、窓部を有するインサート成形品を得る。

一般的に射出成形用金型から取り出されたインサート成形品の射出成形品は冷却されることによって窓枠部の樹脂収縮が発生し、貫通孔、つまり窓部の面積が縮小するが、インサートシートの窓部となる部分は樹脂部ほど収縮しない。このため、窓部のシートに波打ちやたるみが発生する。これにより液晶表示やＬＥＤ表示が歪んで見える不具合が発生する場合があった。

このため、たとえば特開平１１−１８８７５５号公報（特許文献１）では、シート上に少なくとも絵柄層が形成されたインサートシートと、金型と、貫通孔形成用凸部と成形樹脂射出口を有するもう一方の金型とからなる射出成形用金型とを用いて、まず、インサートシートを金型間で位置決めし、型閉めすることによって、貫通孔形成用凸部の先端を金型表面の一部に突き当ててキャビティを形成し、射出成形することによって、貫通孔を有する射出成形品の射出成形と同時に、少なくとも前記貫通孔を覆うようにインサートシートを融着一体化させ、窓部を有するインサート成形品を射出成形用金型から取り出した後、インサートシートのうち射出成形品の貫通孔を覆う部分を加熱して平らにすることが行われている。

また、たとえば特開２０１０−２１４６０１号公報（特許文献２）には、フィルムの化粧抜き工程により中間シート品を形成し、凹状成形型内に中間シート品を装着し、凸状成形型の凸状部に開口領域に対応する枠部材を装着した後に、凹状成形型と凸状成形型とを合わせてキャビティ内に溶融樹脂を流し込んで樹脂成形を行うフィルムインサート成形品の製造方法が提案されている。特許文献２に開示された方法において、枠部材の熱収縮率は、前記シートの熱収縮率よりも小さいことが好ましい。また特許文献２に開示された方法において、注入口から前記キャビティ内に流入した溶融樹脂は、前記中間シート品の外周側前記凸状成形型に向けて流れ、この流れによって中間シート品の外周部が前記凸状成形型に向けて引っ張られるようにされて成形されることが好ましい。

特開平１１−１８８７５５号公報 特開２０１０−２１４６０１号公報

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、窓部のインサートシートを成形後加熱して波うちやたるみのないシートインサート成形品を得ることができると考えられるが、シートを加熱する工程が増えることになり、コストアップを招く。また、インサートシートとしては熱収縮するものしか使えず、成形時の樹脂からの熱により不均一に変形しないように金型に対策しておくことが必要になる。

また特許文献２に開示された、中間シートにシートより熱収縮の小さな枠部材を装着してインサート成形する方法では、枠部材に樹脂を用いた場合、通常延伸されているシートより熱収縮が小さくなることはほとんどない。また、成形時の樹脂流動によって中間シート品の外周部を引っ張るようにするためには成形品の形状が制限される。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、特にインサート成形金型に改良を加えるだけで上記の問題を解消できるシートインサート成形法を提供するものである。

本発明のシートインサート成形法は、シートの延伸機構を設置した金型を用い、金型内でインサートシートに張力を与えて窓部を有する成形品を成形することを特徴とする。

本発明のシートインサート成形法において、シートの延伸機構として、金型の開閉動作によって作動するシート延伸スライドコアを備えた金型を用いることが好ましい。

本発明のシートインサート成形法においては、シートに張力を与えるときのシートの延伸率が下記式（Ａ）の関係を満たすことが好ましい。

樹脂成形収縮率−シート熱膨張率×（金型温度−室温）＜シート延伸率＜シートの降伏伸び×（シート厚さ／樹脂肉厚）／３ … （Ａ）
本発明はまた、上述した本発明のシートインサート成形法で成形したシートインサート成形品についても提供する。

本発明によれば、シートインサート成形の一工程で、波うちやたるみのない大きな窓部を有するシートインサート成形法および成形品を得ることができる。

本発明のシートインサート成形法に好適に用いられるインサートシート１の一例を模式的に示す図である。 本発明のシートインサート成形法を段階的に示す図であり、図２（ａ）はシート設置、図２（ｂ）は型締めの状態を模式的に示している。 本発明のシートインサート成形法においてシートインサート成形品取り出しの状態を模式的に示す図である。 本発明のシートインサート成形法で得られたシートインサート成形品の一例を模式的に示す図であり、図４（ａ）はシートインサート成形品の表側を示し、図４（ｂ）はシートインサート成形品の裏側を模式的に示している。

図１は、本発明のシートインサート成形法に好適に用いられるインサートシート１の一例を模式的に示す図であり、図２は、本発明のシートインサート成形法を段階的に示す図であり、図２（ａ）はシート設置、図２（ｂ）は型締めの状態を模式的に示している。本発明のシートインサート成形法は、シートの延伸機構１２を設置した金型１１を用い、金型１１内でインサートシート１に張力を与えて窓部を有するシートインサート成形品を成形することを特徴とする。このような本発明のシートインサート成形法によれば、インサート成形金型に改良を加えるだけで、シートインサート成形の一工程で、波うちやたるみのない大きな窓部を有するシートインサート成形品を得ることができる。

本発明のシートインサート成形法においては、シートの延伸機構１２として、金型の開閉動作によって作動するシート延伸スライドコア１３を備えた金型１１を用いることが好ましい。図２には、このシートの延伸機構１２の一例として、金型１１の一方の金型１１ａに設置したシート固定ピン１４と、一方の金型１１ａに設けたアンギュラーピン１５と、金型１１の型締めと同時に、当該アンギュラーピン１５によりインサートシート１の延伸方向にスライドするシート延伸スライドコア１３とを設けた金型１１を用いた例が示されている。

本発明において、インサートシート１としては、図１に示すように、周縁部に２種の穴を複数設けたものが好適に用いられる。このようなインサートシート１を用いることにより、後述するように金型１１ａに設置する際に位置決めが容易となる。このインサートシート１に設けられた穴は、上述した金型１１のシート固定ピン１４により固定するための固定ピン用穴２と、上述した金型１１のアンギュラーピン１５により固定するためのスライドコア用穴３とが、インサートシート１の四辺のうち、それぞれ隣り合う２つの辺にそれぞれ設けられる。図１には、たとえば、インサートシート１の図面の紙面に関して上側と右側の辺に固定ピン用穴２が設けられ、左側と下側の辺にスライドコア用穴３が設けられた例が示されている。

本発明に用いられるインサートシート１は、特に制限されるものではなく、たとえば、厚さ５０〜５００μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂シート、厚さ８０〜５００μｍのポリカーボネート樹脂シート、厚さ５０〜５００μｍの未延伸ポリエステル樹脂シート、厚さ３０〜５００μｍのアクリル樹脂シート、厚さ１０〜１００μｍのフッ素樹脂シート、厚さ１０〜１００μｍのエチレンビニルアルコール樹脂シート、厚さ１０〜２００μｍの未延伸ポリプロピレン樹脂シート、厚さ２０〜２００μｍの未延伸ポリブチレンテレフタレート樹脂シート、厚さ１０〜２００μｍのセルロースアセテート樹脂シート、厚さ１０〜２００μｍのポリスチレン樹脂シート、厚さ５０〜５００μｍの環状オレフィンポリマー樹脂シート、厚さ５０〜５００μｍのポリメチルペンテン樹脂シート、厚さ１０〜２００μｍのポリ塩化ビニル樹脂シートフィルムなどが好適に用いられる。これらの中でも、比較的低コストで耐熱性および透明性に優れるという理由から、厚さ５０〜５００μｍのポリエチレンテレフタレート樹脂シート、厚さ８０〜５００μｍのポリカーボネート樹脂シートが特に好ましい。

図１に示すように四辺の隣り合う二辺に固定ピン用穴２、スライドコア用穴３を設けたインサートシート１を、図２（ａ）に示すように、固定ピン用穴２にシート固定ピン１４を通し、スライドコア用穴３にアンギュラーピン１５を通すことにより、位置決めし、一方の金型１１ａに設置する。図２（ｂ）に示すように、一方の金型１１ａと他方の金型１１ｂとによる型締めと同時に、一方の金型１１ａのリターンピン１６が動き、このリターンピン１６に接続されているアンギュラーピン１５も動くことによって、シート延伸スライドコア１３が、インサートシート１の延伸方向に少し動く。これにより、インサートシート１は、スライドコア用穴３を設けた二辺と垂直の方向に二軸延伸される。なお、インサートシート１の四辺のうち、対向する二辺のみにそれぞれシート固定ピン１４およびアンギュラーピン１５を通し、当該二辺に垂直な方向に延伸するようにしても勿論よい。

このような状態で、他方の金型１１ｂのスプル１７およびランナ１８および一方の金型１１ａのゲート１９を介して、射出成形機（図示せず）により溶融した樹脂を、一方の金型１１ａと他方の金型１１ｂとの間のキャビティ２０に流し込み、充填する。

射出成形用の成形樹脂としては、特に制限されないが、ポリプロピレン樹脂、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアミド樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂などがある。なお、成形樹脂としてそれらの複数の樹脂を混練したアロイ樹脂を用いても良い。これらの中でも、非晶性樹脂で成形収縮率が比較的小さいという理由からアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、アクリル樹脂、アクリルスチレン樹脂、ビニル樹脂、ポリカーボネート樹脂などの樹脂が特に好ましい。

ここで、本発明者らは、シートに張力を与えるときのシートの延伸率が下記式（Ａ）の関係を満たすことが好ましいことを見出した。

樹脂成形収縮率−シート熱膨張率×（金型温度−室温）＜シート延伸率＜シートの降伏伸び×（シート厚さ／樹脂肉厚）／３ … （Ａ）
シートの延伸率が上記式（Ａ）を満たすようにすることで、シートに波打ち、たわみや破れが発生しないという利点がある。

なお、上記式（Ａ）において、「樹脂成形収縮率」は常温での金型寸法をＭ、成形品寸法をｍとした場合、（Ｍ−ｍ）／Ｍで算出された値を指し、「シート熱膨張率」は熱機械分析装置（ＴＭＡ）などを用い、常温での試料の長さをＬ_０、温度をΔＴ（℃）上げたときの試料の長さをＬとした場合、（Ｌ−Ｌ_０）／ΔＴで算出された値を指す。ΔＴは１０〜５０℃が望ましい。また「シートの降伏伸び」は、引張試験機などを用いて引張試験を行ない、降伏点を示したときの試料の長さをＸ、降伏点を示さない場合は破断時の長さをＸ、最初の試料の長さをＸ_０とした場合、（Ｘ−Ｘ_０）／Ｘ_０で算出された値を指し、「樹脂肉厚」はピン跡付近の成形樹脂の厚さで、図４では枠状部厚さとなり、ノギスやマイクロメータで測定された値を指す。

ここで、図３は、本発明のシートインサート成形法においてシートインサート成形品取り出しの状態を模式的に示す図である。上述のように金型１１ａ，１１ｂの間のキャビティ２０を樹脂で充填後、冷却し、図３に示すように金型１１からシートインサート成形品３１を取り出す。シートインサート成形品３１は、図３に示されるように、一方の金型１１ａに設けられた突き出しプレート２１から突出した突き出しピン２２により突き出され、金型１１から取り出される。この際、突き出しプレート２１がリターンピン１６に当たって押すことで、シート延伸スライドコア１３は型締めの前の状態に戻される。

図４は、本発明のシートインサート成形法で得られたシートインサート成形品３１の一例を模式的に示す図であり、図４（ａ）はシートインサート成形品３１の表側を示し、図４（ｂ）はシートインサート成形品３１の裏側を模式的に示している。本発明は、上述したような本発明のシートインサート成形法で得られたシートインサート成形品３１についても提供する。本発明によれば、図４に示すように、窓部３２に波うちやたわみの無いシートインサート成形品３１を得ることができる。なお、図４（ｂ）に示すように、本発明のシートインサート成形品３１の裏側（金型１１ａ側に配置されていた側）には、固定ピン１４をおよびアンギュラーピン１５によるピン跡が付くが、このピン跡が付いた領域は意匠面ではないため、シートインサート成形品３１としては問題ない。

以下、実施例および比較例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜実施例１＞
窓の寸法が横方向１００ｍｍで縦方向６０ｍｍ、肉厚２ｍｍとして、厚さ２００μｍで線膨張率が８．４×１０^−５（１／℃）のポリカーボネートシートを図１に示したインサートシート１として用い、縦方向の延伸を０．５ｍｍ、横方向の延伸を０．３ｍｍ延伸して図２および図３に示した金型１１を用いてシートインサート成形を行なった。成形樹脂としては、成形収縮率０．５％のアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン樹脂を用いた。結果、窓部に波うちやたわみの無いシートインサート成形品が得られた。

＜実施例２＞
縦方向の延伸を１ｍｍ、横方向の延伸を０．６ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、シートインサート成形を行なった。結果、窓部に波うちやたわみの無いシートインサート成形品が得られた。

＜実施例３＞
インサートシート１として厚さ２００μｍで線膨張率が２．０×１０^−５（１／℃）のポリエチレンテレフタレート樹脂シートを用い、縦方向の延伸を１ｍｍ、横方向の延伸を０．６ｍｍとしたこと以外は実施例１と同様にして、シートインサート成形を行なった。結果、窓部に波うちやたわみの無いシートインサート成形品が得られた。

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ インサートシート、２ 固定ピン用穴、３ スライドコア用穴、１１，１１ａ，１１ｂ 金型、１２ シートの延伸機構、１３ シート延伸スライドコア、１４ シート固定ピン、１５ アンギュラーピン、１６ リターンピン、１７ スプル、１８ ランナ、１９ ゲート、２０ キャビティ、２１ 突き出しプレート、２２ 突き出しピン、３１ シートインサート成形品、３２ 窓部、３３ ピン跡。

Claims (4)

1. シートの延伸機構を設置した金型を用い、金型内でインサートシートに張力を与えて、窓部を有する成形品を成形するシートインサート成形法。
2. シートの延伸機構として、金型の開閉動作によって作動するシート延伸スライドコアを備えた金型を用いる、請求項１に記載のシートインサート成形法。
3. シートに張力を与えるときのシートの延伸率が下記式（Ａ）の関係を満たすことを特徴とする、請求項１または２に記載のシートインサート成形法。
   樹脂成形収縮率−シート熱膨張率×（金型温度−室温）＜シート延伸率＜シートの降伏伸び×（シート厚さ／樹脂肉厚）／３ … （Ａ）
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の方法で成形したシートインサート成形品。
   
   

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