JP2021059083A - 中空熱可塑性樹脂製品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹凸を有する中空熱可塑性樹脂製品を高精度に製造することが可能な製造方法を提供すること。【解決手段】曲げ位置を挟んで対称に凹部を有する熱可塑性樹脂成形品の曲げ位置エリアを加熱する工程と、その成形品の一方の凹部に中子を緩嵌合する工程と、ヒンジを中心に開閉可能な雌金型の固定側の所定の位置に、中子を緩嵌合した成型品を載置する工程と、その雌金型の可動側がヒンジを中心に回転し閉じることで、成形品を折り曲げて当該成形品の他方の凹部に中子を嵌合する工程と、その中子と成形品の凹部との篏合状態を維持したまま曲げ位置エリアを冷却する工程とを備える。これによれば、中子により内径寸法を正確に規制し、かつ雌金型で外径寸法も正確に規制できるため、凹凸を有する中空熱可塑性樹脂製品であっても高精度に製造することできる。【選択図】図１

Description

本発明は、中空熱可塑性樹脂製品の製造方法に関し、特に凹凸を有する中空樹脂製品を高精度に製造する方法に関する。

従来より、中空合成樹脂製品の製造方法としては、例えば、特許文献１に記載されているようなものがあった。図９は、特許文献１に記載された従来の中空合成樹脂製品の製造方法を示すものである。
図９において、中空合成樹脂製品は基体の内部に、成形金型９０５の分割線Ｌに平行する中空部９０４を穿設し、基体の外壁に型開き方向に平行する凹凸部９０３を設けたものであった。

中空合成樹脂製品の成形方法は、中子９０６を嵌挿する成形金型９０５のキャビティＣに溶融樹脂Ｄを充填し、該溶融樹脂Ｄが冷却固化した樹脂製品９０１を型開きして突出するまで、分割金型９５１，９５２の一方にて樹脂製品９０１の１／２以下を製品長さＨに渡り保持し、成形金型９０５の型開き後、分割金型にて保持する樹脂製品９０１より中子９０６を抜取るか、樹脂製品９０１の凹凸部９０３に分割金型が係止している型開き初期に中子９０６を抜取り、最後に樹脂製品９０１を突出するものであった。

特開平９−２４８８３０号公報

しかしながら、特許文献１の製造方法は、成形金型のキャビティに溶融樹脂を充填する製造方法であり、複雑な形状でも寸法精度の高い成形が可能であるが、金型コストが高くなるという課題を有していた。
本発明の目的は、凹凸を有する中空熱可塑性樹脂製品を金型コストを抑えて、高精度に製造することが可能な製造方法を提供することにある。

本発明の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法は、曲げ位置を挟んで対称に凹部を有する成形品の曲げ位置領域を加熱する工程と、その成形品の一方の凹部に中子を緩嵌合する工程と、ヒンジを中心に開閉可能な雌金型の固定側の所定の位置に、中子を緩勘合した成型品を載置する工程と、その雌金型の可動側がヒンジを中心に回転し閉じることで、成形品を折り曲げて当該成形品の他方の凹部に中子を嵌合する工程と、その中子と成形品の凹部との篏合状態を維持したまま曲げ領域を冷却する工程とを備える。

これによれば、中子により内径寸法を正確に規制し、かつ雌金型で外径寸法も正確に規制できるため、凹凸を有する中空熱可塑性樹脂製品であっても高精度に製造することできる。
さらに、本発明の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法は、雌金型を開き、中子を包含した成形品を取り出す工程と、折り曲げにより重なった接合部をカシメ接合するためにその接合部に穿孔する工程と、その成形品から中子を取り出す工程と、一対の接合部の孔位置を合わせてカシメ接合する工程とを有する。

これによれば、カシメ接合する際に各接合部のそれぞれの孔位置を合わせることで正確な接合位置を求めることができるため、凹凸を有する中空熱可塑性樹脂製品であっても高精度に製造することできる。
また、本発明の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法の曲げ工程前の成形品は、熱プレス成形により製造されている。

これによれば、成形品の肉厚を均一に保つことができる。

本発明により、射出成形の場合の高価な金型を準備することなしに、中空合成樹脂製品を均一の肉厚でかつ精度高く製造することができる。

本発明の実施の形態１における中空熱可塑性樹脂製品の製造方法を示す工程フロー図 本発明の実施の形態１における一次成形品の斜視図 本発明の実施の形態１における中空熱可塑性樹脂製品の斜視図 本発明の実施の形態１における中空熱可塑性樹脂製品の制作に用いる中子の斜視図 本発明の実施の形態１における熱プレスに使用するプレス装置を示す図 本発明の実施の形態１における部分加熱を行う装置を示す図 本発明の実施の形態１における折り曲げ加工を行うための折り曲げ加工器を示す図 本発明の実施の形態１における中子が装着された状態の穿孔処理後の成形品の斜視図 従来例の中空合成樹脂製品の製造方法を示す図

以下、本発明を図面と共に詳細に説明する。
（実施の形態１）

図２は、本発明の第１の実施の形態における一次成形品１の斜視図を示すものである。この成形品１は熱可塑性樹脂板を熱プレス成形した熱可塑性樹脂成形品で偏肉なく均一に肉厚３ｍｍである。また、曲げ位置であるラインＣＬを中心として対称の位置に幅約２０ｍｍの溝１１、１２、すなわち凹部がラインＣＬに平行に途中まで形成されている。そして、長手方向の両端部１３、１４はそれぞれ直角に近い角度で同じ方向に約１５ｍｍ立ち上がっている。また、中央凸部の平面１５は幅約２０ｍｍあり折り曲げられる部分、すなわち曲げ位置エリアである。

図３は、この成形品１をラインＣＬより折り曲げて作成された中空熱可塑性樹脂製品２であって、凹凸のある特定の物品を収納する専用ケースある。図３において、折り曲げ部分２２は曲率半径Ｒ１２ｍｍで曲げられており、溝１１、１２は左右対称の位置にある。また、接合部１３、１４は一部が重なっており、３箇所にリベット２１でカシメ接合している。

図４は、図２に示す成形品１から中空熱可塑性樹脂の完成品２を製作するために行う折り曲げ加工の際に使用する中子３１である。図４において、凸部３３、３４はそれぞれ溝１１、１２と篏合する形状をしており、曲側面３５は曲率半径Ｒ１２ｍｍの円弧形状をしている。側面３６には３個の穴３２が開けられており、それぞれの穴３２は成形品１の接合部１３、１４に穿孔するときにドリル刃から逃げる位置に設けてある。

次に、本発明の第１の実施の形態における中空熱可塑性樹脂製品の製造方法について図１を用いて説明する。この図１は、本発明の実施の形態１における中空熱可塑性樹脂製品の製造方法を示す工程フロー図である。

図１において、まず、熱可塑性樹脂板を熱プレス成形して一次成形品１を製作する（工程Ｓ１）。図５はこの熱プレス成形に使用するプレス装置を示し、凸金型４１と凹金型４２はラインＣＬを中心に対称の位置にそれぞれ凸部３３、３４と凹部１１、１２とを有している。

この工程Ｓ１においては、所定の大きさにカットされた熱可塑性樹脂板が所定の温度に加熱され、その後、凸金型４１が上方へ開放された状態のときに、加熱され軟化した熱可塑性樹脂板が凹金型４２に設置される。そして、凸金型４１が下方へ移動して軟化した状態の熱可塑性樹脂板をプレスする。これにより、成形品１は図１に示す形状に均一の板厚をもって成形される。その後、成形品１が冷却され形状が固定したところで凸型から外される。

次に、成形品１の折り曲げる部分１５のみを部分加熱する（工程Ｓ２）。図６は、この部分加熱を行う装置を示し、成形品１の凸部１１、１２が緩篏合する凹部を有する載置台５２と、ヒーターからの熱風を成形品１に当てる加熱器５１とからなる。この加熱器５１は成形品１の上方から成形品１に接触するまで降下し、熱風が折り曲げる部分１５以外に当たらないように密着した後、熱風が紙面の表側から裏側に向けて送風される。これにより、成形品１の折り曲げる部分１５のみが所定の温度まで均一に加熱される。なお、空隙５３は加熱される部分１５の熱が載置台５２へ逃げない様に設けられている。

次に、図４に示した中子を折り曲げ部分が軟化した成形品１に緩篏合し、それを開閉式の雌金型の所定の位置に載せて中子を挟むように軟化した部分を折り曲げる（工程Ｓ３）。図７は、この折り曲げ加工を行うための折り曲げ加工器を示す。図７（ａ）において、折り曲げ加工器は雌金型６１、６２がヒンジ６３と中央で接続しており、開いた状態からヒンジを中心に可動側雌金型６２を回転して破線で示すように閉じると中空を生じるものである。雌金型６１、６２は図３に示した完成品の外形寸法で凹部が形成されている。特に、折り曲げ部分の曲率半径は樹脂の板厚分（本実施の例では３ｍｍ）を加えた半径（本実施の例では１５ｍｍ）である。

本工程Ｓ３は、まず、前の工程Ｓ２で折り曲げ部分が軟化した成形品１の溝１２に緩篏合するように中子３１をセットする。次に、それを固定側雌金型６１の所定の位置、本実施例では、成形品１の端部１３をヒンジと反対側の凹部側面６６に当てて載置し、その後、可動側雌金型をヒンジを中心に回転させ、図７（ｂ）に示すように中子を包み込むように成形品１を折り曲げる。このとき、軟化している折り曲げ部分１５は中子の曲側面に雌金型６１、６２で押し付けられるため内径の精度が高く成形される。

次に、成形品が所定温度まで冷却され形状が固定したところで取り出し、中子を入れた状態のまま接合部にカシメ用の孔をあける（工程Ｓ４）。この接合部は、図２に示した成形品１の両端部１３、１４が図７（ｂ）に示すように重ねられた部分であるが、穿孔加工は成形品を中子に密着させた状態に固定して行う。

図８は中子が装着された状態の穿孔後の成形品１を示し、接合部７２には３つの穿孔７１が開けられている。なお、中子を入れて密着させた状態で穿孔加工をすることにより、中子の穴位置に合わせて正確に穿孔することができる。

次に、図８に示す成形品１から中子３１を取り出す（工程Ｓ５）。すなわち、成形品１の折り曲げによるスプリングバックにより中子３１を成形品１から引き出すことができる。

次に、成形品の接合部の穿孔にリベット接合を行う（工程Ｓ６）。すなわち、成形品の接合部の３つの穿孔にリベットを打ち込み接合する。

図３はリベット接合した中空熱可塑性樹脂製の専用ケースである。この工程において、リベットを打ち込む際に中子は取り出してあるが、穿孔は前の工程Ｓ５で接合部１３、１４の正確な位置に開けてあるため、この穿孔位置にリベットを打ち込むことで内外のサイズ精度の高い中空熱可塑性樹脂製品を形成することができる。これにより、本実施例では、専用樹脂ケース２の凹部１１、１２に収納物を嵌合して確実に固定することが可能である。

以上のような工程がなされることにより、凹凸のある複雑な形状の中空樹脂製品を製作する場合であっても、射出成型をする場合のような高価な金型を使用することなく、寸法精度の高い製品を製造することができる。そして、それにより製品内に凹凸のある固体物でも安定して固定することが可能になる。特に、複雑な形状の物品を固定する専用樹脂ケースを製作する場合においては、収納物品の固定箇所を決定し、その固定箇所のサイズを正確に再現した中子を製作することにより、専用樹脂ケース内での当該物品の固定を精度良く行うことが可能である。また、中子のサイズは自在に設計できるので、用途に応じて専用樹脂ケースと当該収納物品とのクリアランスを任意に設定することができる。さらに、本製造方法によれば、一次成形品の多少のばらつきも折り曲げ加工時の接合段階で吸収することが可能であり、一次成形品の精度による影響を受けにくいという利点がある。

なお、本実施の形態では、一次成形品の左右の凹部が反転対称の形状であるが、これに限らず、折り曲げたときに中空を形成するのであれば、左右異なる形状であっても構わない。

また、本実施の形態では、工程Ｓ２において成形品の部分加熱の際に、熱風を対象領域に当てる方式であるが、これは対象エリアを均一に加熱するのに優れているからである。しかしこれに限らず、シーズヒーターなどを対象エリアに均一に加熱できるように配置して直接加熱することも可能である。

また、本実施の形態では、一次成形品を熱プレス成形して製作したが、これに限らず、肉厚の均一性が求められない製品においては、真空成型や圧空成形で製作した一次成形品を用いることも可能である。

以上のように、本発明は中空熱可塑性樹脂成形に有用であり、凹凸を有する中空樹脂製品を高精度に製造するのに適している。

１ 成形品
２ 完成品
１１、１２ 溝
１３、１４ 接合部
１５ 折り曲げ部分
２１ リベット
２２ 折り曲げ部分
３１ 中子
３２ 孔
４１ 凸金型
４２ 凹金型
５１ 加熱器
５２ 載置台
６１、６２ 雌金型
６３ ヒンジ

本発明の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法は、曲げ位置を挟んで対称に凹部を有する成形品の曲げ位置領域を加熱する工程と、その成形品の一方の凹部に中子を緩嵌合する工程と、ヒンジを中心に開閉可能な雌金型の固定側の所定の位置に、中子を緩嵌合した成型品を載置する工程と、その雌金型の可動側がヒンジを中心に回転し閉じることで、成形品を折り曲げて当該成形品の他方の凹部に中子を嵌合する工程と、その中子と成形品の凹部との篏合状態を維持したまま曲げ領域を冷却する工程とを備える。

Claims (3)

1. 曲げ位置を挟んで対称に凹部を有する熱可塑性樹脂成形品の前記曲げ位置エリアを加熱する工程と、
   前記成形品の一方の前記凹部に中子を緩嵌合する工程と、
   ヒンジを中心に開閉可能な雌金型の固定側の所定の位置に、前記中子を緩勘合した前記成型品を載置する工程と、
   前記雌金型の可動側が前記ヒンジを中心に回転し閉じることで、前記成形品を折り曲げて当該成形品の他方の凹部に前記中子を嵌合する工程と、
   前記中子と前記成形品の凹部との篏合状態を維持したまま前記曲げ位置エリアを冷却する工程と、
   を備える中空熱可塑性樹脂製品の製造方法。
2. さらに、前記雌金型を開き、前記中子を包含した前記成形品を取り出す工程と、
   前記折り曲げにより重なった接合部をカシメ接合するために当該接合部に穿孔する工程と、
   前記成形品から中子を取り出す工程と、
   一対の前記接合部の孔位置を合わせてカシメ接合する工程と、
   を有することを特徴とする請求項１に記載の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法。
3. 曲げ位置を挟んで対称に凹部を有する前記成形品は、熱プレス成形により製作された
   ことを特徴とする請求項１に記載の中空熱可塑性樹脂製品の製造方法。

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