JP3252860B2

JP3252860B2 - 立体積層成形品の製造法

Info

Publication number: JP3252860B2
Application number: JP29675591A
Authority: JP
Inventors: 邦夫山崎; 勝美吉田; 久志田原
Original assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Current assignee: Mitsubishi Gas Chemical Co Inc
Priority date: 1991-11-13
Filing date: 1991-11-13
Publication date: 2002-02-04
Anticipated expiration: 2017-02-04
Also published as: JPH05131490A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、操作時には内部のラン
プ光で文字やマークが浮かび上がる照光スィッチや文字
盤、表示パネル等に用いる立体形状の積層成形品の新規
な製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び課題】光を部分的に透過させて意匠を
明確にしたり、表示内容を他と明確に識別させるスィッ
チや表示パネルは、自動車やオーディオ、ＶＴＲ等、様
々な電機、電子機器に広く使用されている。特に最近は
デザイン性を重視して、平らな或いはなだらかな曲面よ
り立体形状を持つ表示パネルやスィッチ類が要求されて
いる。

【０００３】文字やパネル類のみ光透過性としてその他
を遮蔽性とする印刷塗装は、平らな或いはなだらかな曲
面の製品では多層印刷やマスキング塗装等で容易に行わ
れ、立体形状の製品の場合でも該印刷塗装部分が凸形状
であれば後加工方法でタンポ、パッド印刷などで処理で
きる。

【０００４】しかし、凹凸を兼ね備える立体形状製品で
は後加工方法は難しく、多層印刷や塗装後に光透過させ
る意匠をレーザーで塗膜を焼き切る方法や、予め意匠と
遮光部を印刷、塗装処理したフィルムをインサートして
射出成形される樹脂と一体化して作る絵付け成形法や、
塗膜のみを製品に転写する成形転写方法が利用されてい
る。また、平らなシート又はフィルムを用いて射出成形
と同時に比較的小さな付形を行うことは可能であるが、
形状がより複雑な立体形状になると平らな状態からの加
工はシート又はフィルムに皺が発生したり、破断や切断
が起こり困難であった。

【０００５】その解決手段としてシート又はフィルムを
前もって製品形状に成形しておくか、金型内で熱成形し
て形状に沿わせた後、射出成形する方法も公知である。
しかし、シート又はフィルムを形状にあわせて熱成形す
る際には、シート又はフィルムの基材樹脂の軟化温度以
上に加熱するため、予め施された印刷、塗装やホットス
タンピング膜が軟化流動し意匠が乱れたり崩れたり変色
したりするため、特殊なインクやスタンピング箔を選択
しなければならず、選択範囲が制限される欠点があっ
た。この熱成形の欠点を補うため、冷間の絞り加工が可
能なシート又はフィルムを用いる例もあるが、加工範囲
が狭く、また、より大きな付形を施すとシート又はフィ
ルム表面に加工跡（伸び跡）が残る欠点があった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記した
従来法の課題を解決する方法を鋭意検討した結果、金型
内で、可動性コアと射出成形する溶融樹脂とにより立体
形状に付形する方法を見出し、本発明を完成した。

【０００７】すなわち、本発明は、予め印刷塗装された
厚さ 0.1〜2.0mm で光透過性の平らな芳香族ポリカーボ
ネート樹脂製シート(1) を、可動性コア(MC)を設けてな
るコアサイドとキャビティーサイドとから少なくともな
る金型に、該可動性コア(MC)をコアサイド面以下まで後
退させた該コアサイドと該キャビティーサイドとにより
挟み込むことにより装着・固定した後、溶融した熱可塑
性樹脂成形材料を樹脂量を正確に計量して注入して該シ
ート(1) の一次成形を行い、直ちに該可動性コア(MC)を
該キャビティー内の成形品が形成される位置まで前進さ
せて該シート(1) のキャビティー形状への付形並びに成
形品形状付与とを行うことを特徴とする立体積層成形品
の製造法であり、該シート(1) の一次成形時の挟み込み
が、通常型締め圧である立体積層成形品の製造法であ
る。

【０００８】また、本発明は、予め印刷塗装された厚さ
0.1〜2.0mm で光透過性の平らな芳香族ポリカーボネー
ト樹脂製シート(1) を、可動性コア(MC)を設けてなるコ
アサイドとキャビティーサイドとから少なくともなる金
型に、該可動性コア(MC)をコアサイド面以下まで後退さ
せた該コアサイドと該キャビティーサイドとにより低圧
型締め圧にて挟み込むことにより装着・固定した後、該
可動性コア(MC)を該キャビティー内の成形品が形成され
る位置に至らない程度まで前進させて該シートを一次成
形し、ついで通常の型締め圧まで圧力を高め溶融した熱
可塑性樹脂成形材料を樹脂量を正確に計量して注入して
シート(1) の二次成形を行い、直ちに該可動性コア(MC)
を該キャビティー内の成形品が形成される位置まで前進
させて該シート(1) のキャビティー形状への最終付形並
びに成形品形状付与とを行うことを特徴とする立体積層
成形品の製造法であり、該金型に加熱機器が設けられて
なり、該シート(1) の一次付形開始時の温度が、該シー
トの樹脂のガラス転位温度以下となるように加熱される
立体積層成形品の製造法である。

【０００９】以下、本発明について説明する。まず、本
発明の金型は、金型キャビティーを形成する金型コアサ
イドに可動性コア(MC)を設けてなるものである。シート
(1) は、キャビティーサイドと該可動性コア(MC)をコア
サイド面以下まで後退させたコアサイドとにより挟み込
むことにより装着するようにしてなるものである。

【００１０】本発明の予め印刷塗装された厚さ 0.1〜2.
0mm で光透過性の平らな芳香族ポリカーボネート樹脂製
シート(1) は、芳香族ポリカーボネート樹脂製シートに
光透過性の文字やマーク等の意匠などを有する印刷塗装
を施したものである。

【００１１】この芳香族ポリカーボネート樹脂製シート
に用いる原料シートとしては、厚さ0.1〜2.0mm の光透
過性の通常の芳香族ポリカーボネート樹脂製シートでよ
く、特に限定されない。シート表面は光沢を有する平滑
面でも、光沢をなくした艶消しの細かな凹凸を有するマ
ット面でもよい。シートは光が透過するならば、適当な
染料や顔料により好みの色に着色されていてもよい。

【００１２】さらに、シートは、射出成形に使用する成
形材料樹脂との接着性の点から、射出成形用の熱可塑性
樹脂と一体化する側のシート面は接着層を適宜形成した
ものとするのが好ましい。接着層の一例をあげれば、熱
可塑性樹脂成形材料がポリカーボネート(PC)、PC／ポリ
エステル樹脂(PES) 系組成物、PC/ABS樹脂系組成物、PC
／ポリアミド樹脂(PAD) 系組成物、その他の PC を主成
分の１つとして含む樹脂組成物 (PCアロイ）の場合、接
着層を持たないもの；熱可塑性樹脂成形材料がポリメチ
ルメタクリレート(PMMA)などのアクリル樹脂、ポリスチ
レン(PS)、メチルメタクリレート─スチレン系共重合体
(MS)、アクリロニトリル─スチレン共重合体(ABS) など
の場合には、アクリル系樹脂層を形成したもの; ポリ塩
化ビニル、その他の耐熱性を必要としない汎用的用途の
場合、ＥＶＡ系樹脂層を形成したものが例示される。

【００１３】上記のPC製シートに光透過性の文字、マー
クなどの意匠を遮光性部の略中央に持った遮光性部を形
成する。この方法は、従来公知のシルクスクリーン印
刷、ホットスタンプ法、塗装法、スパッタリング法、メ
ッキ法など特に限定さない。文字ないしマークも種々の
文字、マーク、図柄など特に限定されない。また、文字
ないしマークなども当然に光透過性であれば、白色、ク
リア着色、その他の塗料やインキで印刷などしたものも
好適に使用される。

【００１４】ここに、遮光性部の形成に使用するインキ
或いは塗料のバインダー成分は、従来のポリカーボネー
ト樹脂用として公知のものが挙げられ、特に限定されな
い。例えば、バインダー成分としては、アクリル系、ア
クリル・アルキッド系、ウレタン系、アクリル・ウレタ
ン系、エポキシ系、塩化ビニル・酢酸ビニル共重合体、
ニトロセルロースなどが挙げられる。遮光性の成分とし
て二酸化チタン、ベンガラ、コバルトブルーなどの酸化
物、硫化亜鉛などの硫化物、沈降性硫酸バリウムなどの
硫酸塩、含水ケイ酸塩、群青などのケイ酸塩、紺青など
のフェロシアン化物、アルミニウム粉、亜鉛末などの金
属粉、及び各種の水酸化物、クロム酸塩、炭酸塩、燐酸
塩などがあり、有機顔料としてブリリアントカーミン6
B、ジスアゾエローなどのアゾ顔料、フタロシアニンブ
ルーなどのフタロシアニン顔料、ナフトールエローなど
のニトロ顔料、キナクリドンレッドなどの縮合多環顔
料、その他の各種有機顔料や染料などを適宜使用してな
るものである。

【００１５】これらのバインダー、色料および適当な溶
剤、添加剤等を混合して印刷インキや塗料が調製され、
PC製シートに塗布、乾燥されることによって光透過性の
文字ないしマークが形成される。また、金属様の外観が
求められる場合には、ホットスタンスピングや文字ない
しマーク部分をマスキングしてスパッタリング、真空蒸
着、メッキなどの方法が用いられ、必要ならばアンダー
及びトップにコーティングがなされる。

【００１６】上記により光透過性の文字ないしマーク等
の意匠と遮光性部分を形成したPC製シート(1) を、通
常、金型キャビティーの装着部の広さに合わせて切断し
てなる単片として、或いは連続供給して逐次採取できる
形状に切断して使用する。本発明において、この装着部
の広さは、可動性コアによるシート(1) の一次付形を行
う場合は付形による面積増加率または単純伸びから決定
する。また、一次付形をしない場合には、装着部幅とし
て 2〜10mmの範囲から適宜選択するのが好ましい。

【００１７】本発明の熱可塑性樹脂成形材料は、通常、
光透過性の材料であり、製品の要求性能、形状、コスト
などにより適宜選択され、また、射出成形条件などは用
いる樹脂材料の公知の条件範囲が適用される。具体的な
成形材料としては、PC、PC/PBT,PC/PET,PC/PCTA,PC/PCT
G などのPC/PES組成物、PC/ABS、PC／ポリフェニレンエ
ーテル(PPE)/PES 組成物、PC/PA 組成物、PC/PES/PA 組
成物、その他の PC アロイ; PMMAなどのアクリル樹脂;
PS、MS、AS、ABS などのスチレン系樹脂; PPE/PES 、PP
E/PA、PPE/PES 、その他のPPE アロイ; ポリアセタール
樹脂及びその組成物; ナイロン-6(PA6) 、ナイロン-66
(PA66)、ナイロン-6,10(PA610)、ナイロン-12(PA12) 、
ナイロン-MXD6 などのPA; PET 、PBT 、1,4-ヘキサンジ
オール/テレフタル酸・イソフタル酸共重合体(PCTA)、
1,4-ヘキサンジメタノール・エチレングリコール/ テレ
フタル酸共重合体(PCTG)などの PES; PVC などが例示さ
れ、特にエンジニアリングプラスチック並びにそのアロ
イが好適である。

【００１８】次に、本発明の製造法の理解を容易とする
ために、一例を示した図面に基づいて説明する。図１は
本発明によるマーク入り照光スイッチの製造工程を説明
した断面図であり、ａは金型にシート(1) を装着した状
態、ｂは、計量された溶融樹脂(2) により一次成形され
た状態、ｂ’は可動性コア(MC)により一次成形した後、
計量された溶融樹脂(2) を注入し、二次成形した状態、
ｃは可動性コア(MC)をキャビティー内の成形品が形成さ
れる位置まで前進させて成形品形状を形成した状態を示
す。

【００１９】また、図１中の符号はそれぞれ、１：あら
かじめ意匠が光透過性でその他の部分が遮光性の印刷、
塗装が施されたPC製シート、２：射出樹脂、10：キャビ
ティーサイド、11：キャビティー、20：コアサイド、2
1：ランナー、22：トンネルゲート、MC：可動性コアを
示し、図１ａに対応する同ｂ、ｂ′、ｃ中の個々の部分
は、それぞれ同様のものを示す。

【００２０】図１ａにおいて、金型を開け、シート(1)
がキャビティーサイド(10)の装着部に装着され、つい
で、可動性コア(MC)をコアサイド面以下まで後退させた
コアサイド(20)により、金型を閉じる工程で、シート
(1) の装着部相当部を金型に挟み込む。

【００２１】ここで、図１ｂでは、金型に挟み込み圧を
通常の型締め圧とし、計量された溶融樹脂(2) がキャビ
ティー内に注入され、シート(1) が射出樹脂(2) により
一次成形される。又、図１ｂ′では、シート(1) の金型
の挟み込み圧を低圧の型締め圧とし、可動性コア(MC)に
よりシート(1) の成形を軽く行った後、金型に挟み込み
圧を通常の型締め圧とし、計量された溶融樹脂(2) がキ
ャビティー内に注入され、シート(1) の溶融樹脂による
成形された状態である。

【００２２】図１ｃでは、前記ｂ、ｂ’後、直ちに可動
性コア(MC)をキャビティー内の成形品が形成される位置
まで前進させ、シート(1) の最終成形を行うと共に所望
のキャビティー形状の立体積層成形品とされる。その
後、溶融樹脂が固化した後に、金型が開かれ、立体積層
成形品が金型から取り出され、ついで、シート(1) の成
形品からの張出部などを切除して製品とされる。

【００２３】以上図面により本発明の一例を説明した。
本発明の立体積層成形品の製造法において、溶融樹脂に
よる成形と可動性コアによる最終成形品への付形の程度
は、シート(1) の付形による意匠模様等の伸びや乱れ、
シート(1) の伸びなどによる塗装膜の欠陥の発生などを
考慮して適宜選択するのが好適である。

【００２４】例えば、溶融樹脂による一次成形、ついで
可動性コアによる最終成形による方法（図１：ａ→ｂ→
ｃ）の場合、射出樹脂によりシート(1)が成形容易とな
っていることから可動性コアによる最終成形時の欠陥の
発生のない積層成形一体化が可能である。しかし、シー
ト(1) 全体が比較的均一に伸びて製品形状とされるの
で、光透過性の意匠模様部分の拡大や乱れが生じ易い傾
向がある。従って、全体の付形が大きい場合、その他の
光透過性の意匠模様部分の拡大や乱れが問題となる場合
には、可動性コアによる一次成形を行った後、溶融樹脂
による成形、可動性コアによる最終成形（図１：ａ→
ｂ′→ｃ）を行うのがより好ましい。

【００２５】ここに、計量した溶融樹脂の射出によるシ
ート(1) の付形量としては、10〜15％の範囲、ついで可
動性コア(MC)による最終付形が30％程度以下であれば、
光透過性の意匠模様部分の拡大や乱れなどの問題は実質
的に生じない。これ以上の付形が必要な場合には、可動
性コア(MC)により 20％程度のシート(1) の一次付形を
行い、ついで計量した溶融樹脂による付形、再び可動性
コア(MC)による最終付形を行うのが好適である。

【００２６】なお、本発明の製造法における溶融樹脂に
より成形されたシート(1) の可動性コア(MC)による成形
の場合、シート(1) にコアのコーナー部が直接触れるこ
とはないものであることから、可動性コア(MC)のコーナ
ー部は比較的小さい曲率半径でも良好な付形が可能とな
る。

【００２７】本発明の製造法において、可動性コア(MC)
によってシート(1) と成形材料とを最終付形し、溶融状
態から冷却固化する際の体積収縮を安定させて、良好な
製品を製造するためには、キャビティー内に射出成形機
から注入する溶融した成形材料の量を正確にコントロー
ルする必要がある。

【００２８】特に、通常の照光スイッチ部品などの場
合、製品に必要な樹脂量が１個当たり通常 2〜10cm³ と
非常に少ないため、例えば注入量が余分になればバリ発
生が、不足すればヒケ不良の発生があって、射出成形機
の選択において非常に高精度の制御性能を持つ機種が必
要となる。

【００２９】溶融樹脂量をより精密にコントロールする
ことが困難な射出成形機を使用する場合、計量した溶融
樹脂の射出量を所望量より多くし、可動性コア(MC)によ
るシート(1) と溶融樹脂とを最終付形する時に過剰な溶
融樹脂をゲートやランナーなどから逆流させて最終製品
とするが好ましい。

【００３０】この場合、金型のゲートとランナー形状を
工夫して、キャビティ内に一旦注入された溶融成形材料
が可動性コア(MC)の前進終了前後にゲートを通してラン
ナー部へ逆流するように工夫することにより、計量精度
に要求されるレベルが下がり常に良好な製品を容易に成
形することが可能となる。

【００３１】このようなゲート、ランナーの工夫として
は、ランナー径を太くして製品部の肉圧より大きく取
り、冷却が遅れるようにする方法、ゲート近くのランナ
ーに樹脂溜まりを設けて、製品部からの溶融樹脂の逆流
を吸収可能なようにする方法などが挙げられる。

【００３２】

【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。実施例１金型として、図１に相当し、シート装着部が38mmφ、キ
ャビティー断面が20mmφ、高さ25mmで、肉厚 2mmの円筒
形の照光スイッチ部品用キャビティーを有するものを使
用した。

【００３３】厚み 0.5mmのポリカーボネート樹脂製シー
トを用い、中央部に光透過性のマークを有し、その他の
部分には遮光性の上塗り印刷を耐熱性良好なインク (例
えば、東洋インキ製SS-8000 シリーズや帝国インキ製セ
リコールHAS など) を使用して施した。このシートをプ
レス機械で金型装着部の寸法に合わせて38mmφの円板に
打ち抜いて装着用シート(1) とした。

【００３４】このシート(1) をキャビティーサイドの装
着部に乗せ、ついで金型を通常圧力で型締めしてシート
(1) を固定した。ついで、透明なポリカーボネート樹脂
(ユーピロン S-3000)を温度290℃で冷却後の体積に相
当する溶融樹脂を精密計量してキャビティー内に射出注
入した。

【００３５】成形材料の注入終了と同時に、可動性コア
(MC)を金型内に組み込んだ油圧駆動の10mmストロークを
持つピストンで前進させてシート(1) と溶融成形材料と
を一体で製品形状までの最終付形を行った。油圧ピスト
ンの駆動力としては、 400kgｆ/cm²( 作動圧力: 80kgｆ
/cm²) を要した。

【００３６】溶融樹脂硬化後、上面から 8mmの所までシ
ート(1) と射出樹脂とが積層一体化した成形品を金型か
ら取り出し、この成形品に残るＰＣシートの張り出し部
(金型に挟み込まれて残る部分) を、プレス切断加工し
て製品を得た。得られた製品は、上面の中央部に光透過
性の意匠を有し、意匠模様並びに積層一体化したシート
(1) の他の部分も付形による乱れは見られなかった。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、金型内で平板状のシートを付
形して射出樹脂と積層一体化された成形品を製造するこ
とから、シートを立体積層成形品の形状に合わせて予備
成形する工程が省かれ、金型へのシートの装着も平板で
あることから容易である。しかも、シート(1) の付形が
溶融樹脂と可動性コアとにより略同時進行で行うもので
あることから、シート(1) の成形による伸び跡なども生
じ難いものとなる。

【００３８】この結果、従来の方法に比較して、より生
産性よく意匠模様をもった立体積層成形品の製造が可能
となり、しかも、従来では難しかった立体形状までの成
形が可能となるものであり、その工業的意義は大きいも
のである。

【００３９】

【図面の簡単な説明】

【図１】断面図通常ゲートを用いた場合のマーク入り
照光スイッチの製造工程を説明した断面図である。

【符号の説明】

図１の符号はそれぞれ、１：あらかじめ意匠が光透過性
でその他の部分が遮光性の印刷、塗装が施されたPC製シ
ート、２：射出樹脂、10：キャビティーサイド、11：キ
ャビティー、20：コアサイド、MC：可動性コア、21：ラ
ンナー、22：トンネルゲートを示し、ｂ、ｂ’、ｃ中の
対応部分は同一のものを示す。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＢ２９Ｋ 105:32 Ｂ２９Ｋ 105:32 Ｂ２９Ｌ 31:34 Ｂ２９Ｌ 31:34 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/14 - 45/63 B29C 51/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】可動性コア(MC)を設けてなるコアサイド
とキャビティーサイドとから少なくともなる金型に、予
め印刷塗装された厚さ 0.1〜2.0mm で光透過性の平らな
芳香族ポリカーボネート樹脂製シート(1) を、該可動性
コア(MC)をコアサイド面以下まで後退させた該コアサイ
ドと該キャビティーサイドとにより挟み込むことにより
装着した後、溶融した熱可塑性樹脂成形材料を樹脂量を
正確に計量して注入して該シート(1) の一次成形を行
い、直ちに該可動性コア(MC)を該キャビティー内の成形
品が形成される位置まで前進させて該シート(1) のキャ
ビティー形状への付形並びに成形品形状付与とを行うこ
とを特徴とする立体積層成形品の製造法
【請求項２】該シート(1) の一次成形時の挟み込み
が、通常型締め圧である請求項１記載の立体積層成形品
の製造法
【請求項３】可動性コア(MC)を設けてなるコアサイド
とキャビティーサイドとから少なくともなる金型に、予
め印刷塗装された厚さ 0.1〜2.0mm で光透過性の平らな
芳香族ポリカーボネート樹脂製シート(1) を、該可動性
コア(MC)をコアサイド面以下まで後退させた該コアサイ
ドと該キャビティーサイドとにより低圧型締め圧にて挟
み込むことにより装着した後、該可動性コア(MC)を該キ
ャビティー内の成形品が形成される位置に至らない程度
まで前進させて該シートを一次成形し、ついで通常の型
締め圧まで圧力を高め溶融した熱可塑性樹脂成形材料を
樹脂量を正確に計量して注入してシート(1) の二次成形
を行い、直ちに該可動性コア(MC)を該キャビティー内の
成形品が形成される位置まで前進させて該シート(1) の
キャビティー形状への最終付形並びに成形品形状付与と
を行うことを特徴とする立体積層成形品の製造法
【請求項４】該金型に加熱機器が設けられてなり、該
シート(1) の一次付形開始時の温度が、該シートの樹脂
のガラス転位温度以下となるように加熱される請求項３
記載の立体積層成形品の製造法