JP2018051986A - 金型及びその製造方法、並びに成形体の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】成形体の外観を向上させることができる金型を提供する。【解決手段】本発明によれば、キャビティを有し、且つ複数の減圧吸引孔を通じて樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形可能な金型であって、前記キャビティの内面は、ベース面と、前記ベース面内に設けられた複数の島状の凹部を備え、凹部内減圧吸引孔割合／凹部面積割合によって定義される凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下である、金型が提供される。（但し、前記凹部内減圧吸引孔割合は、前記ベース面と前記凹部の何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の総数に対する、前記凹部に存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の数の割合であり、前記凹部面積割合は、前記ベース面と前記凹部の面積の合計に対する、前記凹部の面積の割合である。）【選択図】図１
Description
本発明は、真空成形に利用可能な金型及びその製造方法、並びにこの金型を用いた成形体の製造方法に関する。
特許文献１には、金型により樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記金型のキャビティ形状に賦形し、この樹脂シートに発泡体を溶着することによって樹脂製パネルを製造する方法が開示されている。
特許文献１のような樹脂シートには、デザイン性や機能性の観点から多数の島状の凸部（ディンプル形状）が形成される場合がある。このような凸部を樹脂シートに形成するためには、この凸部に対応する形状の凹部を金型に形成する必要があるが、凹部を形成した金型により樹脂シートの減圧吸引を行ったときに、凹部及びその周囲において樹脂シートの賦形性が良好でなく、その結果、成形体の外観が良好でなくなる場合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、成形体の外観を向上させることができる金型を提供するものである。
本発明によれば、キャビティを有し、且つ複数の減圧吸引孔を通じて樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形可能な金型であって、前記キャビティの内面は、ベース面と、前記ベース面内に設けられた複数の島状の凹部を備え、凹部内減圧吸引孔割合／凹部面積割合によって定義される凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下である、金型が提供される。（但し、前記凹部内減圧吸引孔割合は、前記ベース面と前記凹部の何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の総数に対する、前記凹部に存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の数の割合であり、前記凹部面積割合は、前記ベース面と前記凹部の面積の合計に対する、前記凹部の面積の割合である。）
凹部及びその周囲において賦形性が良好でない原因について調査を行ったところ、減圧吸引孔が凹部内に設けられている箇所において賦形性が良好でないことに気がついた。そして、この知見に基づいて凹部内の減圧吸引孔を閉塞させたところ、凹部及びその周囲での賦形性が向上することが確認された。このような経緯から凹部内の減圧吸引孔が賦形性悪化の原因であることが確認でき、凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下になるように構成することによって、成形体の外観を高めることができることを見出し、本発明の完成に到った。
以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記凹部内に前記減圧吸引孔が設けられ、且つ前記凹部内の前記減圧吸引孔が閉塞されている。
好ましくは、前記凹部の面積の割合は、１〜８０％である。
好ましくは、前記凹部は、規則的に分散されて配置されている。
好ましくは、前記減圧吸引孔の数／前記凹部の数が０．１〜１０である。
好ましくは、前記凹部の１つ当たり面積は、２〜９００ｍｍ２である。
好ましくは、前記凹部は、深さが０．１〜１０ｍｍである。
好ましくは、前記減圧吸引孔の１つ当たり面積は、０．００１〜１ｍｍ２である。
好ましくは、前記ベース面にシワ形状が設けられている。
好ましくは、前記凹部内に前記減圧吸引孔が設けられ、且つ前記凹部内の前記減圧吸引孔が閉塞されている。
好ましくは、前記凹部の面積の割合は、１〜８０％である。
好ましくは、前記凹部は、規則的に分散されて配置されている。
好ましくは、前記減圧吸引孔の数／前記凹部の数が０．１〜１０である。
好ましくは、前記凹部の１つ当たり面積は、２〜９００ｍｍ２である。
好ましくは、前記凹部は、深さが０．１〜１０ｍｍである。
好ましくは、前記減圧吸引孔の１つ当たり面積は、０．００１〜１ｍｍ２である。
好ましくは、前記ベース面にシワ形状が設けられている。
本発明の別の観点によれば、キャビティのベース面に複数の減圧吸引孔を形成する減圧吸引孔形成工程と、前記ベース面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、前記減圧吸引孔のうち前記凹部内に存在しているものを閉塞させる閉塞工程を備える、金型の製造方法が提供される。
本発明のさらに別の観点によれば、上記記載の金型により樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形する賦形工程を備える、成形体の製造方法が提供される。
好ましくは、前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成される。
好ましくは、前記賦形工程の後に前記樹脂シートに発泡体を溶着させる溶着工程を備える。
好ましくは、前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成される。
好ましくは、前記賦形工程の後に前記樹脂シートに発泡体を溶着させる溶着工程を備える。
以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。
１．成形機１の構成
最初に、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂シート形成装置２ａ，２ｂと、金型２１，２２を備える。各樹脂シート形成装置２ａ，２ｂは、ホッパー１２と、押出機１３と、アキュームレータ１７と、Ｔダイ１８を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。
最初に、図１〜図６を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂シート形成装置２ａ，２ｂと、金型２１，２２を備える。各樹脂シート形成装置２ａ，２ｂは、ホッパー１２と、押出機１３と、アキュームレータ１７と、Ｔダイ１８を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。
＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。
＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
溶融樹脂は、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂をＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて溶融状態の樹脂シート２３，２４を形成する。
溶融樹脂は、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂が所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂をＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて溶融状態の樹脂シート２３，２４を形成する。
＜金型２１，２２＞
樹脂シート２３，２４は、金型２１，２２間に導かれる。図２〜図３に示すように、金型２１，２２は、キャビティ２１ａ，２２ａを有し、キャビティ２１ａ，２２ａを取り囲むようにピンチオフ部２１ｆ，２２ｆが設けられている。キャビティ２１ａ，２２ａ内には、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂが設けられており、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂを通じて樹脂シート２３，２４を減圧吸引して金型２１、２２のキャビティ２１ａ，２２ａの内面に沿った形状に賦形することが可能になっている。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、極小の孔であり、一端が金型２１，２２内部を通ってキャビティ２１ａ，２２ａの内面にまで連通されてり、他端が減圧装置に接続されている。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂの面積は、例えば０．００１〜１ｍｍ２であり、具体的には例えば、０．００１、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１ｍｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂの数密度は、例えば０．１〜１０個／ｃｍ２であり、具体的には例えば、０．１、０．５、１、５、１０個／ｃｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、円形が好ましいが、別の形状であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、規則的に（好ましくは均一に）分散されて設けられることが好ましい。また、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、格子状に配置されることが好ましい。
樹脂シート２３，２４は、金型２１，２２間に導かれる。図２〜図３に示すように、金型２１，２２は、キャビティ２１ａ，２２ａを有し、キャビティ２１ａ，２２ａを取り囲むようにピンチオフ部２１ｆ，２２ｆが設けられている。キャビティ２１ａ，２２ａ内には、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂが設けられており、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂを通じて樹脂シート２３，２４を減圧吸引して金型２１、２２のキャビティ２１ａ，２２ａの内面に沿った形状に賦形することが可能になっている。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、極小の孔であり、一端が金型２１，２２内部を通ってキャビティ２１ａ，２２ａの内面にまで連通されてり、他端が減圧装置に接続されている。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂの面積は、例えば０．００１〜１ｍｍ２であり、具体的には例えば、０．００１、０．０１、０．０５、０．１、０．５、１ｍｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂの数密度は、例えば０．１〜１０個／ｃｍ２であり、具体的には例えば、０．１、０．５、１、５、１０個／ｃｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、円形が好ましいが、別の形状であってもよい。減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、規則的に（好ましくは均一に）分散されて設けられることが好ましい。また、減圧吸引孔２１ｂ，２２ｂは、格子状に配置されることが好ましい。
キャビティ２１ａの内面は、ベース面２１ｃと、ベース面２１ｃ内に設けられた複数の島状の凹部２１ｄを備える。凹部２１ｄは、外観や機能向上のための凸部を成形体に形成するために設けられるものである。凹部２１ｄは、規則的に（好ましくは均一に）分散されていることが好ましい。凹部２１ｄの深さは、例えば０．１〜１０ｍｍであり、０．１〜１ｍｍである場合に外観の向上が著しいので、特に好ましい。凹部２１ｄの深さは、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
凹部２１ｄの１つ当たりの面積は、例えば２〜９００ｍｍ２であり、好ましくは、１０〜１００ｍｍ２であり、具体的には例えば、２、５、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０、９０、１００、５００、９００ｍｍ２であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。凹部２１ｄの形状としては、円形、多角形（例：正方形）などが挙げられる。凹部２１ｄは、格子状に配置されることが好ましい。凹部の一辺の長さ又は円の直径をＬとすると、隣接する凹部２１ｄの間の距離は、１．５Ｌ〜５Ｌが好ましい。この距離は、例えば、１．５Ｌ、２Ｌ、２．５Ｌ、３Ｌ、３．５Ｌ、４Ｌ、４．５Ｌ、５Ｌであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。Ｌは、１．５〜３０ｍｍが好ましく、３〜１０ｍｍがさらに好ましく、具体的には例えば、１．５、２、５、１０、１５、２０、２５、３０ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
減圧吸引孔２１ｂの数／凹部２１ｄの数は、例えば０．１〜１０であり、好ましくは、０．３〜３であり、具体的には例えば、０．１、０．２、０．３、０．４、０．５、０．６、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、１０であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
凹部面積割合Ａを式１に示すように定義すると、凹部面積割合Ａは、例えば１〜８０％であり、１０〜５０％が好ましく、具体的には例えば、１、１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０、８０％であり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。図４に示す例では、一辺の長さがＬの正方形がピッチ２Ｌで格子状に配置されているので、凹部２１ｄの面積の割合が２５％になっている。
（式１）凹部面積割合Ａ＝ベース面２１ｃと凹部２１ｄの面積の合計に対する、凹部２１ｄの面積の割合
（式１）凹部面積割合Ａ＝ベース面２１ｃと凹部２１ｄの面積の合計に対する、凹部２１ｄの面積の割合
凹部２１ｄの側面は、ベース面２１ｃに対して略垂直であってもよく、傾斜していてもよい。ベース面２１ｃは、好ましくは平坦面であるが、湾曲していてもよい。ベース面２１ｃには、シワ形状が設けられていてもいなくてもよい。ベース面２１ｃにシワ形状が設けられている場合、凹部２１ｄの底面には、シワ形状が設けられていてもいなくてもよい。
凹部内減圧吸引孔割合Ｂを式２に示すように定義すると、減圧吸引孔２１ｂと凹部２１ｄが互いに相関なく配置され、全ての減圧吸引孔２１ｂが閉塞されていなくて減圧吸引可能な状態になっている場合、凹部内減圧吸引孔割合Ｂは、凹部面積割合Ａとほぼ等しくなる。なお、式２において、減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂとは、閉塞されていなくて減圧吸引可能な状態になっている減圧吸引孔２１ｂを指しており、閉塞されて減圧吸引できない状態になっている減圧吸引孔２１ｂは、カウントしない。
（式２）凹部内減圧吸引孔割合Ｂ＝ベース面２１ｃと凹部２１ｄの何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂの総数に対する、凹部２１ｄに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂの数の割合
（式２）凹部内減圧吸引孔割合Ｂ＝ベース面２１ｃと凹部２１ｄの何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂの総数に対する、凹部２１ｄに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂの数の割合
この場合、凹部内減圧吸引孔指数Ｃを式３に示すように定義すると、凹部内減圧吸引孔指数Ｃはほぼ１になる。
（式３）凹部内減圧吸引孔指数Ｃ＝凹部内減圧吸引孔割合Ｂ／凹部面積割合Ａ
（式３）凹部内減圧吸引孔指数Ｃ＝凹部内減圧吸引孔割合Ｂ／凹部面積割合Ａ
ところで、本発明者は、多数の島状の凸部が配置された樹脂製パネルの開発をしている際に、凸部及びその周囲での成形不良が発生することが多く、その原因は、パネルの凸部に対応する金型の凹部内に減圧吸引孔が存在していることであることに気がついた。そして、この知見に基づき凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させたところ、凹部２１ｄ及びその周囲での賦形性が向上することが確認された。このような観点を考慮すると、凹部２１ｄ内には減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂが全く存在していないことが好ましいが、幾つかの凹部２１ｄにおいて減圧吸引可能な減圧吸引孔２１ｂが存在することが許容可能である場合もある。そこで、本実施形態では、凹部内減圧吸引孔指数Ｃを０．５以下であると規定している。減圧吸引孔２１ｂと凹部２１ｄが互いに相関なく配置された場合の指数Ｃは約１であるので、指数Ｃを０．５以下にすることによって多くの凹部２１ｄにおいて賦形性が改善され、その結果、成形体の外観が全体として向上する。指数Ｃは、０．４、０．３、０．２、０．１、又は０．０５以下が好ましく、０が最も好ましい。なお、減圧吸引孔２１ｂが凹部２１ｄに存在する場合に賦形性が悪化するメカニズムは完全には明らかになっていないが、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを通じた減圧吸引によって樹脂シート２３が凹部２１ｄ内に引き込まれる際に樹脂シート２３が凹部２１ｄの縁に接触して冷却されることが関係していると推測される。
指数Ｃを小さくするには、割合Ｂを小さくすればよい。割合Ｂを小さくする方法としては、凹部２１ｄ内に存在する減圧吸引孔２１ｂを閉塞部２１ｅによって閉塞させることによって、この減圧吸引孔２１ｂを減圧吸引可能ではない状態にする方法と、凹部２１ｄ内に減圧吸引孔２１ｂが配置されないように、凹部２１ｄと減圧吸引孔２１ｂの位置関係を設定する方法が挙げられる。図３の実施形態では、凹部２１ｄ内に存在する減圧吸引孔２１ｂを閉塞部２１ｅによって閉塞させている。図６の実施形態では、凹部２１ｄと減圧吸引孔２１ｂを等ピッチで配置することによって、凹部２１ｄ内に減圧吸引孔２１ｂが配置されないようにしている。なお、凹部２１ｄのピッチ／減圧吸引孔２１ｂのピッチの値が、２、３、４、又は５などの整数になるように構成しても、凹部２１ｄ内に減圧吸引孔２１ｂが配置されないようにすることができる。
ここで、金型２１の製造方法について説明する。金型は、減圧吸引孔形成工程、凹部形成工程、及び閉塞工程によって形成される。
まず、減圧吸引孔形成工程では、図４に示すように、キャビティ２１ａのベース面２１ｃに複数の減圧吸引孔２１ｂを形成する。一例では、減圧吸引孔２１ｂは、凹部２１ｄの位置を考慮せずに、均一に分散されるように配置される。なお、一般に、減圧吸引孔２１ｂは微小であるために、減圧吸引孔２１ｂが凹部２１ｄ内にあるか否かが賦形性に影響するとは考えられていない。このため、金型２１の通常の製造方法では、減圧吸引孔２１ｂは、凹部２１ｄの位置を考慮せずに、均一に分散されるように配置される。
次に、凹部形成工程では、図５に示すように、ベース面２１ｃに複数の凹部２１ｄを形成する。凹部２１ｄは、エッチング等の化学的手段によって形成してもよく、機械加工などの物理的手段によって形成してもよい。一例では、凹部２１ｄは、減圧吸引孔２１ｂの位置を考慮せずに、形成される。この場合、凹部面積割合Ａと同等の割合で、減圧吸引孔２１ｂが凹部２１ｄに設けられることになる。
次に、閉塞工程では、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞部２１ｅで閉塞させることによって図３に示す構成の金型を得て、金型の製造方法が完了する。減圧吸引孔２１ｂの閉塞方法としては、例えば樹脂や金属などの閉塞材料を減圧吸引孔２１ｂに流し込む方法が挙げられる。
ベース面２１ｃにシワ形状を形成する場合には、上記の何れかの工程の前又は後にベース面２１ｃにシワ形状を形成する工程を行えばよい。この工程は、エッチング等の化学的手段によって行うことができる。
なお、図６に示す形態の金型を製造する場合には、減圧吸引孔２１ｂが凹部２１ｄに存在しないように減圧吸引孔２１ｂ及び凹部２１ｄを形成してもよく、その場合、閉塞工程は不要である。
２．成形体の製造方法
ここで、図２及び図７〜図１０を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と、賦形工程と、溶着工程と、型締め工程と、仕上げ工程を備える。以下、詳細に説明する。
ここで、図２及び図７〜図１０を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と、賦形工程と、溶着工程と、型締め工程と、仕上げ工程を備える。以下、詳細に説明する。
２．１ 配置工程
この工程では、図２に示すように、溶融状態の溶融樹脂をＴダイ１８のスリットから押し出して垂下させて形成した樹脂シート２３，２４を金型２１，２２間に配置する。本実施形態では、Ｔダイ１８から押し出された樹脂シート２３，２４をそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、樹脂シート２３，２４は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された樹脂シート２３，２４が成形前に加熱されることもない。また、本実施形態の樹脂シート２３，２４は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却されるものである。そして、樹脂シート２３，２４の厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、本実施形態の樹脂シート２３，２４は、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。樹脂シート２３，２４の肉厚は、特に限定されないが、例えば、０．５〜５ｍｍであり、好ましくは、１〜３ｍｍである。この肉厚は、具体的には例えば、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
この工程では、図２に示すように、溶融状態の溶融樹脂をＴダイ１８のスリットから押し出して垂下させて形成した樹脂シート２３，２４を金型２１，２２間に配置する。本実施形態では、Ｔダイ１８から押し出された樹脂シート２３，２４をそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、樹脂シート２３，２４は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された樹脂シート２３，２４が成形前に加熱されることもない。また、本実施形態の樹脂シート２３，２４は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却されるものである。そして、樹脂シート２３，２４の厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、本実施形態の樹脂シート２３，２４は、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。樹脂シート２３，２４の肉厚は、特に限定されないが、例えば、０．５〜５ｍｍであり、好ましくは、１〜３ｍｍである。この肉厚は、具体的には例えば、０．５、１、１．５、２、２．５、３、３．５、４、４．５、５ｍｍであり、ここで例示した数値の何れか２つの間の範囲内であってもよい。
２．２ 賦形工程
この工程では、図７に示すように、金型２１，２２により樹脂シート２３，２４の減圧吸引を行って、樹脂シート２３，２４をキャビティ２１ａ，２２ａの形状に賦形する。本実施形態で使用する金型２１は、凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下であるので、凹部２１ｄ及びその周辺での賦形性の悪化が抑制される。
この工程では、図７に示すように、金型２１，２２により樹脂シート２３，２４の減圧吸引を行って、樹脂シート２３，２４をキャビティ２１ａ，２２ａの形状に賦形する。本実施形態で使用する金型２１は、凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下であるので、凹部２１ｄ及びその周辺での賦形性の悪化が抑制される。
２．３ 溶着工程
この工程では、図８に示すように、発泡体３１を樹脂シート２４に溶着させる。発泡体３１は、樹脂シート２３に溶着させてもよい。発泡体３１は、例えば熱可塑性樹脂を用いて成形される。その樹脂材料は限定しないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のアクリル誘導体のいずれか、又は２種類以上の混合物を含む。発泡体３１の発泡倍率は、１．５〜６倍が好ましい。なお、発泡体３１は省略可能であり、その場合、溶着工程も省略可能である。
この工程では、図８に示すように、発泡体３１を樹脂シート２４に溶着させる。発泡体３１は、樹脂シート２３に溶着させてもよい。発泡体３１は、例えば熱可塑性樹脂を用いて成形される。その樹脂材料は限定しないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のアクリル誘導体のいずれか、又は２種類以上の混合物を含む。発泡体３１の発泡倍率は、１．５〜６倍が好ましい。なお、発泡体３１は省略可能であり、その場合、溶着工程も省略可能である。
２．４ 型締め工程
この工程では、図９に示すように、金型２１，２２が型締めされる。この工程で、樹脂シート２３，２４が溶着されて発泡体３１の周囲が樹脂シートで覆われた成形体が得られる。ピンチオフ部２１ｆ，２２ｆの外側がバリとなる。なお、樹脂シート２３，２４で囲まれた空間内にエアーを吹き込むと発泡体３１の発泡倍率が低下してしまうという問題が生じうるので、エアーの吹き込みを行わないことが好ましい。
この工程では、図９に示すように、金型２１，２２が型締めされる。この工程で、樹脂シート２３，２４が溶着されて発泡体３１の周囲が樹脂シートで覆われた成形体が得られる。ピンチオフ部２１ｆ，２２ｆの外側がバリとなる。なお、樹脂シート２３，２４で囲まれた空間内にエアーを吹き込むと発泡体３１の発泡倍率が低下してしまうという問題が生じうるので、エアーの吹き込みを行わないことが好ましい。
２．５ 仕上げ工程
型締め工程の後、金型２１，２２を開いて成形体を取り出し、バリを除去にすることによって図１０に示す樹脂製パネル３３が得られる。樹脂製パネル３３は、発泡体３１の周囲が樹脂シート３２で覆われた構成になっている。樹脂製パネル３３の一方の面には、金型２１のベース面２１ｃ及び凹部２１ｄに対応した凹部３２ｃ及び凸部３２ｄが形成されている。ベース面２１ｃにシワ形状が設けられている場合には、凹部３２ｃにシワ形状が転写される。凹部２１ｄに減圧吸引孔２１ｂが設けられている金型を使用した場合には、シワ形状の転写が不十分になる場合があるが、本実施形態では、凹部内減圧吸引孔指数Ｃが０．５以下の金型を用いるので、シワ形状が適切に転写され、外観に優れた樹脂製パネルが得られる。
型締め工程の後、金型２１，２２を開いて成形体を取り出し、バリを除去にすることによって図１０に示す樹脂製パネル３３が得られる。樹脂製パネル３３は、発泡体３１の周囲が樹脂シート３２で覆われた構成になっている。樹脂製パネル３３の一方の面には、金型２１のベース面２１ｃ及び凹部２１ｄに対応した凹部３２ｃ及び凸部３２ｄが形成されている。ベース面２１ｃにシワ形状が設けられている場合には、凹部３２ｃにシワ形状が転写される。凹部２１ｄに減圧吸引孔２１ｂが設けられている金型を使用した場合には、シワ形状の転写が不十分になる場合があるが、本実施形態では、凹部内減圧吸引孔指数Ｃが０．５以下の金型を用いるので、シワ形状が適切に転写され、外観に優れた樹脂製パネルが得られる。
（試験例１）
図１に示す成形機１及び金型２１を用いて、真空成形を行った。押出機１３のシリンダ１３ａの内径は５０ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝３４であった。原料樹脂には、ＰＰとタルク（２０％）に対してカーボンブラック１％添加したものを用いた。樹脂シート２３の温度が１９０〜２００℃になるように各部位の温度制御を行った。スクリューの回転数は、６０ｒｍｍとし、押出量は、２０ｋｇ／ｈｒとした。樹脂シート２３，２４は、厚さが１ｍｍになるようにＴダイ１８の制御を行った。
図１に示す成形機１及び金型２１を用いて、真空成形を行った。押出機１３のシリンダ１３ａの内径は５０ｍｍであり、Ｌ／Ｄ＝３４であった。原料樹脂には、ＰＰとタルク（２０％）に対してカーボンブラック１％添加したものを用いた。樹脂シート２３の温度が１９０〜２００℃になるように各部位の温度制御を行った。スクリューの回転数は、６０ｒｍｍとし、押出量は、２０ｋｇ／ｈｒとした。樹脂シート２３，２４は、厚さが１ｍｍになるようにＴダイ１８の制御を行った。
以上の条件で形成された樹脂シート２３を金型２１に隣接して配置した。金型２１としては、直径約５ｍｍ、深さ約０．２〜０．３ｍｍの円柱状の凹部２１ｄが約１０ｍｍピッチで格子状に配置されており、ベース面２１ｃにシワ形状が設けられているものを用いた。この金型２１では、減圧吸引孔２１ｂの１つが図１１の矢印Ｘで示す凸部３２ｄに対応する凹部２１ｄに配置されており、減圧吸引孔２１ｂの残りがベース面２１ｃに配置されている。
次に、金型２１によって樹脂シート２３の減圧吸引を行って樹脂シート２３を金型２１のキャビティの内面に沿った形状に賦形した。
図１１は、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図１１に示すように、矢印Ｘで示す凸部３２ｄには減圧吸引孔２１ｂに対応する部位に意図しない突起３２ｂが形成されており、凸部３２ｄの周囲のシワ形状がその他の部位に比べて薄くなっており、凸部３２ｄの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
（試験例２）
試験例１の金型２１の円柱状の凹部２１ｄを、凹部２１ｄの縁での直径が約２ｍｍで深さが約０．２〜０．３ｍｍの球冠状の凹部２１ｄに変えた金型２１を用いた以外は試験例１と同様の条件で成形体を形成した。図１２は、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図１２に示すように、矢印Ｘで示す凸部３２ｄには減圧吸引孔２１ｂに対応する部位に意図しない突起３２ｂが形成されており、凸部３２ｄの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部３２ｄの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
試験例１の金型２１の円柱状の凹部２１ｄを、凹部２１ｄの縁での直径が約２ｍｍで深さが約０．２〜０．３ｍｍの球冠状の凹部２１ｄに変えた金型２１を用いた以外は試験例１と同様の条件で成形体を形成した。図１２は、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図１２に示すように、矢印Ｘで示す凸部３２ｄには減圧吸引孔２１ｂに対応する部位に意図しない突起３２ｂが形成されており、凸部３２ｄの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部３２ｄの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
（試験例３）
試験例１の金型２１の円柱状の凹部２１ｄを、一辺の長さが約５ｍｍで深さが約０．２〜０．３ｍｍの正方柱状の凹部２１ｄに変えた金型２１を用いた以外は試験例１と同様の条件で成形体を形成した。図１３は、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図１３に示すように、矢印Ｘで示す凸部３２ｄには減圧吸引孔２１ｂに対応する部位に意図しない突起３２ｂが形成されており、凸部３２ｄの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部３２ｄの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
試験例１の金型２１の円柱状の凹部２１ｄを、一辺の長さが約５ｍｍで深さが約０．２〜０．３ｍｍの正方柱状の凹部２１ｄに変えた金型２１を用いた以外は試験例１と同様の条件で成形体を形成した。図１３は、凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図１３に示すように、矢印Ｘで示す凸部３２ｄには減圧吸引孔２１ｂに対応する部位に意図しない突起３２ｂが形成されており、凸部３２ｄの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部３２ｄの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
（試験例４〜６）
試験例４〜６では、瞬間接着剤を用いて試験例１〜３の金型２１の凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させた後に同様の条件で樹脂シート２３の減圧吸引を行ったところ、凸部３２ｄが消失し、凸部３２ｄの周囲の賦形性が改善されて、外観が良好な成形体が得られた。
試験例４〜６では、瞬間接着剤を用いて試験例１〜３の金型２１の凹部２１ｄ内の減圧吸引孔２１ｂを閉塞させた後に同様の条件で樹脂シート２３の減圧吸引を行ったところ、凸部３２ｄが消失し、凸部３２ｄの周囲の賦形性が改善されて、外観が良好な成形体が得られた。
１ ：成形機
２ａ ：第１樹脂シート形成装置
２ｂ ：第２樹脂シート形成装置
１１ ：原料樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２１ ：第１金型
２１ａ ：キャビティ
２１ｂ ：減圧吸引孔
２１ｃ ：ベース面
２１ｄ ：凹部
２１ｅ ：閉塞部
２１ｆ ：ピンチオフ部
２２ ：第２金型
２２ａ ：キャビティ
２２ｂ ：減圧吸引孔
２２ｆ ：ピンチオフ部
２３ ：樹脂シート
２４ ：樹脂シート
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：発泡体
３２ ：樹脂シート
３２ｂ ：突起
３２ｃ ：凹部
３２ｄ ：凸部
３３ ：樹脂製パネル
２ａ ：第１樹脂シート形成装置
２ｂ ：第２樹脂シート形成装置
１１ ：原料樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２１ ：第１金型
２１ａ ：キャビティ
２１ｂ ：減圧吸引孔
２１ｃ ：ベース面
２１ｄ ：凹部
２１ｅ ：閉塞部
２１ｆ ：ピンチオフ部
２２ ：第２金型
２２ａ ：キャビティ
２２ｂ ：減圧吸引孔
２２ｆ ：ピンチオフ部
２３ ：樹脂シート
２４ ：樹脂シート
２５ ：連結管
２７ ：連結管
３１ ：発泡体
３２ ：樹脂シート
３２ｂ ：突起
３２ｃ ：凹部
３２ｄ ：凸部
３３ ：樹脂製パネル
Claims (13)
- キャビティを有し、且つ複数の減圧吸引孔を通じて樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形可能な金型であって、
前記キャビティの内面は、ベース面と、前記ベース面内に設けられた複数の島状の凹部を備え、
凹部内減圧吸引孔割合／凹部面積割合によって定義される凹部内減圧吸引孔指数が０．５以下である、金型。
（但し、前記凹部内減圧吸引孔割合は、前記ベース面と前記凹部の何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の総数に対する、前記凹部に存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の数の割合であり、前記凹部面積割合は、前記ベース面と前記凹部の面積の合計に対する、前記凹部の面積の割合である。） - 前記凹部内に前記減圧吸引孔が設けられ、且つ前記凹部内の前記減圧吸引孔が閉塞されている、請求項１に記載の金型。
- 前記凹部の面積の割合は、１〜８０％である、請求項１又は請求項３に記載の金型。
- 前記凹部は、規則的に分散されて配置されている、請求項１〜請求項３の何れか１つに記載の金型。
- 前記減圧吸引孔の数／前記凹部の数が０．１〜１０である、請求項１〜請求項４の何れか１つに記載の金型。
- 前記凹部の１つ当たり面積は、２〜９００ｍｍ２である、請求項１〜請求項５の何れか１つに記載の金型。
- 前記凹部は、深さが０．１〜１０ｍｍである、請求項１〜請求項６の何れか１つに記載の金型。
- 前記減圧吸引孔の１つ当たり面積は、０．００１〜１ｍｍ２である、請求項１〜請求項７の何れか１つに記載の金型。
- 前記ベース面にシワ形状が設けられている、請求項１〜請求項８の何れか１つに記載の金型。
- キャビティのベース面に複数の減圧吸引孔を形成する減圧吸引孔形成工程と、
前記ベース面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記減圧吸引孔のうち前記凹部内に存在しているものを閉塞させる閉塞工程を備える、金型の製造方法。 - 請求項１〜請求項９の何れか１つに記載の金型により樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形する賦形工程を備える、成形体の製造方法。
- 前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成される、請求項１１に記載の方法。
- 前記賦形工程の後に前記樹脂シートに発泡体を溶着させる溶着工程を備える、請求項１１又は請求項１２に記載の方法。
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