JP3337752B2 - スタンピング形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スタンピング成形用型
およびスタンピング成形方法に係り、特に型内での熱可
塑性樹脂の流動性を高めるスタンピング成形用型および
スタンピング成形方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車のドアトリム，パッケージ
トレイトリム等において、熱可塑性樹脂と表皮材を積層
し、所望の形に成形した内装材が広く用いられている。

【０００３】このような内装材を得るために種々の成形
方法が考えられ、このうち表皮材と基材の積層と同時に
基材の成形を行うスタンピング成形方法がある。これ
は、工程数の低減という面で有効な方法であり、以下の
ような方法で行われている。

【０００４】すなわち、作業者はまず所定のキャビティ
をもって噛合する一対の上型と下型を型開きした状態に
て、溶融した熱可塑性樹脂を下型上に供給する。この熱
可塑性樹脂の供給は、下型面内に樹脂押出し装置と連通
するように設けられたゲートを開閉することで行われ
る。

【０００５】次いで上下型間に表皮材を一定の張力で広
げて配置し、型締めを徐々に進行させる。これにより、
表皮材と溶融樹脂が接触し、さらに溶融樹脂は表皮材と
下型の間でキャビティ内に押し広げられ、この溶融温度
より低い温度の型に接することで硬化する。

【０００６】そして表皮材と溶融樹脂の積層が完了した
時点で、作業者は上下型間の型開きを行い、製品を取り
出す。

【０００７】したがって以上の方法によれば、基材の成
形と表皮材の積層が同時に可能であり、また基材と表皮
材との積層に接着剤などを必要としないので、工数の低
減が可能となる。また、型締め圧も４０〜１００Ｋｇ／
ｃｍ²と小さくできる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術にかかるスタンピング成形方法においては、成形時
の型内での樹脂の流動性が悪いと以下のような種々の問
題点が生じる。

【０００９】（１）溶融樹脂がキャビティ内全体に行き
渡らないうちに型によって冷却されて硬化してしまい、
成形品が欠陥となる。

【００１０】（２）樹脂の流動不良によって成形品に歪
みが残ったり、成形品の板厚がばらついたりする。

【００１１】（３）溶融樹脂がキャビティ内全体に行き
渡るまでに時間がかかる為、生産タクトが長くなる。

【００１２】（４）熱可塑性樹脂の流動性を高める為に
樹脂の溶融温度を高くする方法が考えられるが、ゲート
近傍では樹脂が長時間に留まるので、積層する表皮材が
熱によるダメージを受ける。

【００１３】（５）型締め圧力を高くすると、熱可塑性
樹脂の流動性は高めるが、表皮材がその圧力によりダメ
ージを受ける。

【００１４】（６）表皮材として、特に耐熱性の良いグ
レードを使う必要があり、コストが向上する。

【００１５】本発明は、上記従来技術の有する種々の問
題点に鑑みてなされたものであって、成形時の型内の樹
脂の流動性を高めることができるスタンピング成形用型
およびスタンピング成形方法を提供することを目的とす
る。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、所定のキャビティをもって噛み合う一対の
上型と下型を型開きした状態にて、上下型間に表皮材を
供給し、次いで溶融した熱可塑性樹脂を下型キャビティ
面に供給し、その後型締めすることで樹脂をキャビティ
内に押し広げ、樹脂を冷却、固化させて成形するスタン
ピング成形方法において、完全に型締めする前に熱可塑
性樹脂中に気体を注入することにより、樹脂の見かけ上
の体積を膨張させ、前記キャビティ周端への前記溶融し
た熱可塑性樹脂の流動を支援した後、前記熱可塑性樹脂
中に注入された気体は上下型間が完全に型締めされた状
態において成形品内部から押し出され、排出されること
を特徴とする。

【００１７】

【００１８】

【作用】上記のとおり構成された本発明では、下型キャ
ビティ面上に熱可塑性樹脂を供給すると同時、あるいは
供給後に樹脂中に気体を注入すると、樹脂の見かけ上の
体積が膨張し、キャビティ周端への樹脂の流動が支援さ
れるので、従来のスタンピング成形方法に比べて早くな
る。

【００１９】樹脂内部に供給された気体は、樹脂の流動
を支援した後、上下型間が完全に型締めされた状態にて
成形品内部から押し出され、表皮材と型の間に設けられ
た微小な隙間より型外に自然に排出される。

【００２０】

【実施例】次に本発明の実施例について図面を参照して
説明する。

【００２１】図１は本発明のスタンピング成形用金型の
一実施例の特徴を示した概略断面図である。

【００２２】本発明のスタンピング成形用金型は所定の
キャビティをもって噛み合う一対の上型と下型を有して
おり、図１に示すように下型２には下型キャビティ面２
ａに樹脂５を導くゲート１０が形成されている。ゲート
１０には樹脂５を供給するための不図示の押し出し装置
が樹脂供給路８を介して連通されている。樹脂供給路８
内部にはゲート１０を遮断するゲート遮断手段１１が設
けられている。ゲート遮断手段１１は油圧などで駆動さ
れてゲート１０を遮断するもので、樹脂供給路８への樹
脂５の供給状態を制御するために設けられている。また
ゲート１０の近傍には樹脂５に気体６を注入する注入口
７ａが設けられている。注入口７ａは直径約０．５ｍｍ
の孔であり、下型２内部にドリルなどで穿設された気体
供給路７を介して不図示の気体供給手段と連通されてい
る。

【００２３】次に上記スタンピング成形用金型を用いた
成形方法について説明する。図２は本発明のスタンピン
グ成形方法の一実施例の各工程を示す断面図である。

【００２４】まず、図２（ａ）に示すように上型と下型
とを型開きした状態で型間に表皮材３を配置する。

【００２５】この表皮材３としては、ポリ塩化ビニルな
どの熱可塑性樹脂シート、ポリオレフィン系もしくはス
チレン系などの熱可塑性エラストマーからなるシート、
各種素材からなる織物、編物、不織布などを用いること
ができ、これらシートの裏面にポリオレフィン系発泡シ
ート、ウレタン系発泡シート、ポリ塩化ビニル系発泡シ
ートなどの発泡シートを積層した複合シートを用いるこ
とができる。なかでも２層のものが好ましく、例えば、
各種ファブリックやエラストマーシートの裏面にポリプ
ロピレンフォームを裏打ちしたものがある。これは意匠
性とクッション性を兼ね備えた表皮材となる。またポリ
プロピレンフォームは独立気泡を有し、非通気性のもの
で、厚さ３ｍｍ、密度０．６〜０．８ｇ／ｃｍ³から
０．０３〜０．０９ｇ／ｃｍ³（１０〜３０倍発泡）程
度のものを用いる。

【００２６】次に、型が開いた状態のまま、ゲート遮断
手段１１を駆動して下型２のゲート１０を開き、図２
（ｂ）に示すように押し出し装置から溶融した熱可塑性
樹脂５を押し出して下型側のキャビティ９上に導く。こ
の樹脂５は、初期の樹脂温度が１９０〜２１０℃程度で
ある。このとき、ある一定温度での樹脂の流れやすさを
示す値であるＭＩ値（メルト・インディックス値）は
１０〜１００（ｇ／１０ｍｉｎ）程度である。

【００２７】この熱可塑性樹脂としては、例えばポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、アクリロニト
リル・スチレン・ブタジエン共重合体、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレ
フタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニ
レンエーテル、スチレン・アクリロニトリル共重合体な
どの一般的熱可塑性樹脂、これらの混合物、あるいはこ
れらの熱可塑性樹脂を用いたポリマーアロイなどが挙げ
られる。

【００２８】また、これらの熱可塑性樹脂は必要に応じ
てタルク、ワラストナイト、ガラス繊維などの無機充填
材を含有していてもよく、もちろん、通常使用される各
種の酸化防止剤、紫外線吸収剤などの各種添加剤や着色
剤を含有していてもよい。図２（ｃ）に示すように型締
めを開始し、型が完全に閉じる前に気体供給路７を介し
て溶融した熱可塑性樹脂中に気体供給路７を介して気体
６を注入して樹脂の流動を支援し、樹脂５をキャビティ
９の周辺に押し広げる。注入する気体は空気でよく、気
体の注入圧は６Ｋｇ／ｃｍ²程度の低圧でよい。また気
体の注入は樹脂の供給と同時かもしくは樹脂の供給終了
後でもよい。気体の注入には連続的に行う方法と不連続
に何回か行う方法があり、樹脂の流動性やキャビティの
形状などの条件によって選択する。

【００２９】そして図２（ｄ）に示すように、型締めを
さらに進行させて完全に型を閉じると、樹脂中の気体６
は押圧によってその大半が樹脂の外に押し出され、樹脂
の内部には残らない。押し出された気体はさらにキャビ
ティの内圧が型外の気圧より高いため、型外に自然に排
出される。

【００３０】このとき気体の通路は表皮材と型の間の微
小な隙間１２である。

【００３１】この隙間１２は、上型と下型との型締めク
リアランスを表皮材厚さよりもいくらか大きく設定した
場合には、型締めクリアランスと表皮材厚さとの差が隙
間の大きさとなる。

【００３２】一方、上型と下型との型締めクリアランス
を表皮材厚さよりも小さく設定した場合には、特に表皮
材が軟質であるときは、型の内圧によって表皮材が圧縮
されて厚みが減少し、型締めクリアランスよりも表皮材
厚さがわずかに小さくなることによって、隙間１２を生
じさせる。

【００３３】よって、表皮材厚さに対する型締めクリア
ランスの値を適度に設定することによってキャビティ内
の気体だけが型外に排出されて、溶融樹脂は排出されな
い状態にできる。

【００３４】これは、経験的に定められるものである
が、例えば表皮材が０．５ｍｍ厚のエラストマーシート
に３ｍｍ厚のポリプロピレンフォームを裏打ちしたもの
である場合、型締めクリアランスは０．５ｍｍが適当で
あった。

【００３５】その後、型温度（４０〜６０℃）によって
熱可塑性樹脂が冷却・固化され、この時点で成形品を脱
型する。

【００３６】ここで、気体の注入を連続で行なう場合と
不連続にて行なう場合の使い分けについて説明する。

【００３７】連続的に行なうことが好ましいのは、主に
樹脂のＭＩ値が大きい場合である。その理由は、高ＭＩ
樹脂に対して間隔をおいて不連続に気体の注入を行なう
と、注入につれて先に注入した気体が樹脂の流動性が高
い為にその樹脂の被膜をやぶって樹脂の外に早く出てし
まい、本来の樹脂の流動を支援するという効果が低下し
てしまうからである。

【００３８】逆に、不連続に行なうことが好ましいの
は、樹脂のＭＩ値が小さい場合である。その理由は、低
ＭＩ樹脂に対しては、樹脂の流動性が低いから低圧で一
度に気体を注入することは困難であり、またたとえ可能
であったとしても、樹脂をキャビティ周辺に押し広げる
ことが遅くなるからである。

【００３９】なお、製品に対する高ＭＩ樹脂と低ＭＩ樹
脂との使い分けは以下の事を考慮して対処する必要があ
る。

【００４０】すなわち、製品形状（キャビティ）が大き
く、形も複雑であるほど高ＭＩ樹脂を使用する必要があ
る。また、耐熱物性が要求される製品ほど、高温で柔ら
かくなる材料は使いにくいので、低ＭＩ樹脂が使用され
る。

【００４１】表皮材が成形時の熱に弱いものを使う場合
は、樹脂の温度を上げられないので、低温でも流動性の
高い樹脂（高ＭＩ樹脂）が使用される。

【００４２】表皮材が通気性の素材を使用する場合は、
あまり樹脂の粘度が低いと表皮材を経て表面に樹脂がし
み出すことがあるので、低ＭＩ樹脂が使用される。

【００４３】したがって、本発明では製品に対してＭＩ
値の異なる樹脂を使い分けると同時に、その樹脂のＭＩ
値に応じて気体の注入を不連続あるいは連続に選択して
いる。

【００４４】以上説明した本実施例では、樹脂に気体を
注入する注入口をゲート近傍に形成したが、本発明はこ
れに限られるものではなく、例えば樹脂供給路およびゲ
ート遮断手段の内部を通る気体供給路を設け、ゲート遮
断手段の先端部より樹脂に気体を注入するものでもよ
い。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、完全に型
締めする前に熱可塑性樹脂中に気体を注入するので、以
下に記載する効果を奏する。 （１）気体によって樹脂の流動が促進され、短時間でキ
ャビティ端末まで樹脂が流動する。しかも気体は最終的
に型外に全て排出され、成形品に中空部を生じたりする
ことがない。 （２）生産タクトが短くなる。 （３）熱可塑性樹脂の温度を低くして、また型締め圧を
低くして成形できる。 （４）従来では成形困難であった複雑な形状の成形品が
できる。 （５）樹脂の板厚を薄く成形できる。 （６）（３）により、表皮材にダメージが少なくなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスタンピング成形用金型の一実施例の
特徴を示した概略断面図である。

【図２】本発明のスタンピング成形方法の一実施例の各
工程を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 上型 ２ 下型 ２ａ 下型キャビティ面 ３ 表皮材 ５ 樹脂 ６ 気体 ７ 気体供給路 ８ 樹脂供給路 ９ キャビティ １０ ゲート １１ ゲート遮断手段 １２ 微小な隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−267124（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 43/00 - 43/58

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 所定のキャビティをもって噛み合う一対
   の上型と下型を型開きした状態にて、上下型間に表皮材
   を供給し、次いで溶融した熱可塑性樹脂を下型キャビテ
   ィ面に供給し、その後型締めすることで樹脂をキャビテ
   ィ内に押し広げ、樹脂を冷却、固化させて成形するスタ
   ンピング成形方法において、 完全に型締めする前に熱可塑性樹脂中に気体を注入する
   ことにより、樹脂の見かけ上の体積を膨張させ、前記キ
   ャビティ周端への前記溶融した熱可塑性樹脂の流動を支
   援した後、前記熱可塑性樹脂中に注入された気体は上下
   型間が完全に型締めされた状態において成形品内部から
   押し出され、排出されることを特徴とするスタンピング
   成形方法。