JP3614325B2

JP3614325B2 - Bonding molding method

Info

Publication number: JP3614325B2
Application number: JP26818699A
Authority: JP
Inventors: 啓一郎古屋敷
Original assignee: Ube Industries Ltd
Current assignee: Ube Corp
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2005-01-26
Anticipated expiration: 2019-09-22
Also published as: JP2001088166A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表皮材と溶融樹脂を一体的に成形する貼り合わせ成形方法に係わり、特にその外観に透明もしくは略透明の樹脂層を形成し深みがあり高級感のある貼り合わせ成形品を成形する貼り合わせ成形方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
従来から、成形品の外観や触感等を向上させて成形品の付加価値を高めるための方法として、型開した一対の金型の間に所定形状に切断した表皮材を入れて型閉した後、金型内にコア材である溶融樹脂を充填して表皮材とコア材の樹脂を一体的に成形する貼り合わせ成形方法が行われている。
【０００３】
貼り合わせ成形方法に用いる表皮材は、成形後に外観面を形成することとなる表皮材の表面（表面側と称することもある）に付加価値を高めるための加飾として、絵柄が印刷されていたりなど様々な加工が施されているが、近年、深みがあり高級感のある貼り合わせ成形品を成形するため、表皮材の表面に透明もしくは略透明の樹脂層（クリヤー樹脂層と称することもある）が形成された表皮材を用いて貼り合わせ成形を行なうことが多くなっている。
【０００４】
このようなクリヤー樹脂層を表面に有する表皮材は、一般的にはベースとなるフィルム（ベースフィルムと称することもある）上に絵柄や文字などを印刷し、その印刷面の上にクリヤー樹脂層をコーティングすることによって製造されている。クリヤー樹脂層は、表皮材に印刷された絵柄等を保護して耐擦傷性、耐候性を向上させるといった機能を有するとともに、その層厚が厚いほど成形品の光沢を増して深みがあり高級感のある外観を形成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した従来の貼り合わせ成形方法に用いる表皮材は、クリヤー樹脂層の厚みを増して光沢を上げようとすると、表皮材の厚みが増して表皮材の重量あたりの巻長さが短くなりハンドリングが低下するといった問題を有しており、また、クリヤー樹脂層の厚みを増すと表皮材の厚みが厚くなり表皮材の賦形性が悪くなり、表皮材を金型に挟み込んだ際にしわが生じ易くなるといった問題点を有している。
【０００６】
従来の貼り合わせ成形方法では、金型に挟み込んだ際にしわや破れが生じることなく賦形できる表皮材でなければ用いることができないため、クリヤー樹脂層の厚みを薄くするか、あるいはクリヤー樹脂層の樹脂の種類を柔らかいものとしなければならなかった。
【０００７】
しかし、クリヤー樹脂層の厚みを薄くすれば成形品の外観に深みがなくなり高級感を喪失し、また、クリヤー樹脂層の樹脂の種類を柔らかいものとした場合、クリヤー樹脂層の硬度が落ちてしまうため、金型の中で表皮材を賦形する際において、予めコーティングしたクリヤー樹脂層が、金型で擦ったり、引っかいたりすることによって傷つくといった問題や、出来上がった成形品表面に傷がつきやすく耐久性に劣るといった欠点を生じる。
【０００８】
また、貼り合わせ成形時においては、表皮材を所定形状に切断した残り表皮材（切れ端部分等）を処分する際において、表皮材のベースフィルムとコーティングするクリヤー樹脂層の樹脂の種類が違うと表皮材は異種材の複合材となり、成形の際に残った表皮材をリサイクルすることは困難である。
【０００９】
本発明は、以上のような従来技術の問題に鑑みてなされたものであり、金型の中で表皮材の表面に透明、もしくは略透明な樹脂層を積層して形成することによって、外観の良い貼り合わせ成形品を得ることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、
（１）第一の発明による貼り合わせ成形方法は，一対の金型の間に表皮材を配して該表皮材の裏面と該表皮材の裏面に対向する金型のキャビティ面との間に第一の樹脂を充填した後、該表皮材の表面と該表皮材の表面に対向する金型のキャビティ面との間に空隙を形成し、該空隙に第二の樹脂を充填することにより該表皮材の表面に透明、もしくは略透明な樹脂層を積層して形成することを構成とする。
【００１１】
（２）第二の発明による貼り合わせ成形方法は，第一の発明において前記第一の樹脂を充填した後、金型をわずかに開くことにより表皮材の表面と該表皮材の表面に対向する金型のキャビティ面との間に空隙を形成することを構成とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１〜図６は本発明の実施の形態に係り、図１は本発明の方法に使用する貼り合わせ成形装置の全体構成図であり、図２は貼り合わせ成形の際におけるステップを示す金型と金型内の状態を説明する概念図であり、図３は図２のＡ部詳細を説明する要部断面図である。図４は本発明の実施形態による貼り合わせ成形方法のフローチャートである。図５は本発明方法に係る貼り合わせ成形品の構造を説明する縦断面図である。図６は本発明の第２の実施形態による貼り合わせ成形方法のフローチャートである。
【００１４】
図１に示すように、本発明の貼り合わせ成形方法に使用される貼り合わせ成形装置１００は、金型１０と型締装置２０と多層射出装置３０と制御装置６０とで構成される。
【００１５】
ここで、金型１０は固定盤１に取り付けられた固定金型３と可動盤２に取り付けられた可動金型４とからなり、本実施形態に用いた金型１０で成形した成形品は可動金型４のキャビティ面に付着して残る構造であり、製品突き出し装置によって可動金型３より突き出して、取りだすことができる構造となっている。
【００１６】
以下、本実施形態に用いた型締装置２０を説明する。
型締装置２０は、固定盤１と可動盤２と型締シリンダ２２と、型締シリンダ２２に所望の油圧を供給する油圧源とを備え、可動盤２は型締シリンダ２２の作動により図示しないタイバーに案内されて、固定盤１に対して前後進できるよう構成されている。
【００１７】
また、本実施形態においては、位置センサＨが可動盤２の位置を検出できるよう配されており、可動盤２の位置を検出した該位置センサＨの出力信号は、詳細を後述する制御装置６０に入力される。
制御装置６０は、該位置センサＨの出力信号よって可動盤２の位置を検知し、型締シリンダ２２に油圧を供給する型締シリンダ制御バルブを制御して、可動盤２を所望の速度で所望の位置に正確に移動させることにより、可動盤２に取り付けられた可動金型４を所望の速度で所望の位置に正確に移動させて金型１０を自在に開閉し、また、型締できるよう構成されている。
【００１８】
なお、本実施形態においては図１に示すようなトグルタイプの型締装置２０を使用したが、可動盤２を所望の速度で所望の位置に、正確に、かつ、自在に移動させることができ、金型に十分な型締力を負荷することのできる型締装置であれば、本実施形態で説明したものに限らず、直圧タイプ、あるいは、他のタイプの型締装置を本発明に用いても良い。
【００１９】
次に、本実施形態に用いた多層射出装置３０を説明する。
多層射出装置３０は図１に示す第一の射出装置３０Ａと第二の射出装置３０Ｂから構成されている。そして、射出装置３０Ａ、および、射出装置３０Ｂは、その各々に、バレルと、バレルに内装されるスクリュと、該バレル内にコア材樹脂を供給するホッパと、該スクリュを前後進させる射出シリンダと、該スクリュを回転させる油圧モータと、射出シリンダと油圧モータに所望の油圧を供給する油圧源を備え、前記バレル外周面には、図示しないヒータが取付けられている。
【００２０】
また、前記射出装置３０Ａ、および、射出装置３０Ｂは、油圧モータによってスクリュが回転することにより、前記ホッパからペレット形状の樹脂がバレル内に供給される構造となっており、該供給された樹脂は、バレルに取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュの回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融しながらスクリュ前方に送られる。
【００２１】
本実施形態においては、前記射出装置３０Ａのバレル先端部にあるノズル部には回転式のバルブ３１Ａが配され、バルブ３１Ａが回転することによって、樹脂流路の開閉をおこなう。従って、スクリュの前方に送られた溶融樹脂はバルブ３１Ａが開の状態となっている場合にのみ、射出シリンダにより前進するスクリュにより、バレルの先端部にあるノズルから押出（射出と称することもある）ことができる。
【００２２】
同様に射出装置３０Ｂについてもバレル先端部にあるノズル部には回転式のバルブ３１Ｂが配され、溶融樹脂はバルブ３１Ｂが開の状態となっている場合にのみ、射出シリンダにより前進するスクリュにより、バレルの先端部にあるノズルから押出すことができる。
【００２３】
次に、本実施形態に用いた制御装置６０の構成を説明する。
制御装置６０は、型締装置２０を制御する型締制御部と型締条件設定器（型締条件設定部と称することもある）、および、多層射出装置３０を制御する射出装置制御部と射出条件設定器（射出条件設定部と称することもある）とからなり、また、本実施形態では、金型１０の型開量Ｌｔを制御するため、可動盤２の動きを位置センサＨで検知し常時測定しており、測定結果が制御装置６０に入力される構成となっている。
【００２４】
上記のような構成の貼り合わせ成形装置を用いて行った本発明の第１の実施形態に係る貼り合わせ成形方法の工程を、図２、および、図４に基づいて以下に詳細に説明する。
貼り合わせ成形工程は、図４（１）で成形開始（サイクルスタート）を始め、次の図４（２）、（３）の工程で、型締装置２０の作動により金型１０を大きく型開きする。そして、図２（１）に示すように、金型が大きく型開き状態のとき、上下のロールＲ、Ｒにより、表皮材である表皮シートＳを固定金型３側に表面を向けた状態で張架して、固定金型３と可動金型４の間に供給し、表皮シートＳを金型間にセットする。
【００２５】
表皮シートＳを型内にセット完了後、図４（４）の工程に進み、金型１０は型締装置２０の作動により型閉される。この時、表皮シートＳは可動金型４により一定の張力を保って引っ張られたまま、固定金型３側に押しつけられて固定金型３と可動金型４の間に挟み込まれる。
【００２６】
第１実施形態においては、表皮シートＳを固定金型３と可動金型４の間に挟み込んだ際において、図３に示すようにホットランナＨＡのゲート先端が表皮シートＳの裏面側に入り込む構造となっている。また、表皮シートＳは、図示しない真空吸引装置によって固定金型３の金型キャビティ５に密着するよう吸引されることにより、固定金型３のキャビティ形状にそって伸ばされて変形し固定金型３のキャビティ形状とほぼ同様な形状になって金型１０の中に配される。
なお、第１実施形態においてはホットランナＨＡのゲート先端が表皮シートＳを貫通して裏面側に入り込みやすいように、予め表皮シートＳの所定の位置に穴をあけてホットランナＨＡのゲート先端が貫通できるようにした。
【００２７】
また、第１実施形態においては型閉時に、金型１０内に内蔵された図示していないシート切断機構が作動し金型１０の上下両端部で表皮シートＳを切断する。なお、第１実施形態で表皮材として使用した表皮シートＳは表面側に絵柄が印刷された加飾シートであり、その材質はポリプロピレンである。
しかし、本発明に使用できる表皮材は、第１実施形態にあるような単層構造の加飾シートに限らず、多層構造のシートであっても良い。また、前記表皮材は、予めプレス成形などによって金型のキャビティ形状とほぼ同形状に賦形された表皮材（プリフォーム表皮材と称することもある）を用いても良く、また、プリフォーム表皮材は単層構造であっても多層構造であっても良い。
【００２８】
また、表皮材の裏面（裏面側と称することもある）を形成する材料は、第一の樹脂であるコア材の溶融樹脂との融着性のある材質を選定することが好ましく、表皮材の裏面とコア材の溶融樹脂とに融着性がない場合は、表皮材の裏面に表面処理等を施すことによって、表皮材の裏面とコア材の溶融樹脂とが融着、あるいは接着により一体化するように処理しておく必要がある。
また、同様に表皮材の表面を形成する材料は前記透明、もしくは略透明な樹脂層との融着性のある材質を選定することが好ましく、融着性がない場合は、表皮材の表面に表面処理等を施すことによって、表皮材の表面と前記透明、もしくは略透明な樹脂層の溶融樹脂とが融着、あるいは接着により一体化するように処理しておく必要がある。
【００２９】
次に、金型１０が型閉された後、図４（５）、（６）の工程に進む。
図４（５）、（６）の工程では、切替のバルブ３１Ａを閉から開に切替え、射出装置３０Ａが射出動作を行うことによって、図２（３）に示すように、第一の樹脂（本実施形態においては、ポリプロピレン）をホットランナＨＡを介して表皮シートＳの裏面と可動金型４のキャビティ５と間に射出充填する。
第一の樹脂を射出充填後に保圧して予め設定された時間の間、冷却を行なう。
【００３０】
図４（７）の工程として、型締装置２０は第一の樹脂の冷却完了直後から型開動作をはじめる。
型開動作は、可動盤２の位置を位置センサーＨでモニターして、予め型締条件設定器に設定された所望の型開量Ｌｔ（本実施形態においては２．０ｍｍ）まで、正確に金型を型開きする。
型開きを行うと、第一の樹脂は表皮シートＳの裏面と融着した状態で可動金型４とともに移動するため、表皮シートＳの表面と固定金型３との間にわずかな空隙を生じる。
【００３１】
第１実施形態においては、型開き後、可動金型４が常に所望の位置（型開量制御と称することもある）にあるように可動盤２の位置を制御する。
勿論、この型開き時には、両金型３，４間に形成されるキャビティ空間は、樹脂が漏れ出さないように封止されている。
なお、この時の両金型３，４の相対位置は図２（４）に示す通りである。
【００３２】
第１実施形態に使用した第一の樹脂（ポリプロピレン）は射出装置３０Ａのバレル設定温度２００℃で可塑化溶融している。
【００３３】
次の図４（８）、（９）の工程では、切替のバルブ３１Ｂが閉から開に切替わり、射出装置３０Ｂの射出動作することにより、第二の樹脂（本実施形態においては固化すると透明になるポリプロピレン）を図２（５）に示すように、前記表皮シートＳの表面と固定金型３との間に生じた空隙に射出充填した後、保圧して予め設定した時間の間冷却する。
第１実施形態においては、金型をわずかに開くことにより表皮シートＳの表面と該表皮シートＳの表面に対向する金型のキャビティ５面との間に空隙を形成し、該空隙に固化すると透明になる第二の樹脂を充填することによって、表皮シートＳの表面に透明な樹脂層を積層して形成し、図５に示したような貼り合わせ成形品を成形する。
なお、前記空隙に樹脂を射出充填、保圧する際において、金型１０を開こうとする樹脂の型開力が発生するが、第１の実施形態においては型締力を増加させることによって、常に一定の型開量になるように制御した。
【００３４】
なお、第１実施形態において使用した第二の樹脂であるポリプロピレンは、射出装置３０Ｂのバレル設定温度２００℃で可塑化溶融している。
【００３５】
冷却完了後、図４（１０）の工程に進み、可動盤２の型開量制御を解除する。そして、図４（１１）から（１３）までの工程では、図２（６）に示すように型締シリンダ２２の作動により金型１０を大きく型開きし、成形品を金型より取出すことにより１サイクルを終了する。
【００３６】
本発明による第１実施形態によれば、クリヤー樹脂層を有していない表皮シートＳを表皮材として用いるため、クリヤー樹脂層によって成形する前の表皮材の厚みが厚くなるといったことがないため、前記した表皮材の重量あたりの巻長さが短くなりハンドリングが低下するといった問題を生じず、また表皮材の厚さを薄くすることにより表皮材の柔軟性が高められ賦形性が向上するので表皮材を金型に挟み込んだ際にしわが生じるといった問題を生じない。
【００３７】
また、金型１０の中でクリヤー樹脂層を形成するため、予め表皮シートＳの表面にコーティングしたクリヤー樹脂層が金型の中で賦形される際に、擦ったり、引っかいたりすることによって傷つくといったことがない。
【００３８】
また、金型１０の中でクリヤー樹脂層を形成するため、金型１０内に射出するクリヤー樹脂層の種類や量を変えることにより、貼り合わせ成形品の色調や硬度など様々に変えることができ、また表皮シートＳの表面にコーティングして使用できないような硬い樹脂（例えば、ポリスチレン、ポリカーボネイト等）をクリヤー樹脂層として用いることもできる。
なお、第１実施形態における表皮シートＳは、単層構造であるため表皮材を所定形状に切断した残り表皮材（切れ端部分等）を処分する際においてリサイクルが容易である。
【００３９】
また、第１実施形態においては、第一の樹脂の充填とともに、金型をわずかに開いて型開状態として第一の樹脂と固定金型３の金型キャビティ５面との間に空隙を生じさせたが、金型のキャビティ部に中子（可動コア）を配してキャビティ可変機構とし、第一樹脂の充填冷却完了後、油圧シリンダ等の駆動手段によって該中子を摺動させることにより前記空隙を生じさせる方法を、本発明に用いても良い。
【００４０】
次に、本発明による第２の実施形態として図６に示すような工程の貼り合わせ成形方法を以下に説明する。
第２の実施形態には、前述した実施形態（第１の実施形態と称することもある）と同一の材料（表皮材、第一の樹脂、および第二の樹脂）を使用した。
第２の実施形態は、図６のフローチャートに示すように、図６（４）の工程までは第１の実施形態と同一の工程である。
【００４１】
第２の実施形態では、第一の樹脂が射出充填される前に、金型の型締力を調整して、第一の樹脂の充填により金型１０が開くような型締力に設定する。（射出圧縮成形と称することもある）
第２の実施形態では、第一の樹脂の射出充填圧力の設定が３００ｋｇ／ｃｍ^２であり、金型キャビティの投影面積が６００ｃｍ^２であったので、型締力を３０トン（３００００ｋｇ）として、第一の樹脂の充填により金型１０が容易に開くような型締力に調整した。
【００４２】
通常、樹脂の充填時の圧力で金型１０は開かない型締力で型締されているため、第一の樹脂の射出充填圧力の設定が３００ｋｇ／ｃｍ^２の時には、金型１０内に最大３００ｋｇ／ｃｍ^２の充填圧力が発生する可能性がある。
しかし、金型１０内に充填される樹脂の平均圧力は、型締力を投影面積で除した値を超えることはないので、型締力を低く抑えれば該平均圧力を低く抑えることができる。従って、第２の実施形態おいては、該第一の樹脂の充填時の平均圧力は、５０ｋｇ／ｃｍ^２を超えることはなく、表皮シートＳにかかる圧力を低減化することができる。
【００４３】
第一の樹脂の射出充填完了後、切替バルブ３０Ａを開から閉に切替えるとともに、予め型締条件設定器に設定された型締力を金型１０に負荷することにより金型内に充填された第一の樹脂に圧力をかけながら（型締による保圧工程と称することもある）成形品の冷却を行ない、第一の樹脂の冷却にともない発生するひけの発生を防止する。
【００４４】
次に、図６（７）の工程に進み、型締力を解除して金型１０所望の位置にまで開いて型開きする。
第２の実施形態においてはこの際において、型開量を大きくし前記空隙を形成するクリヤー樹脂層の厚みより十分に大きくした状態で射出充填を行う。
そのため、第２の実施形態においては、射出充填の際に前記空隙が大きいため、低い射出圧力で溶融樹脂を金型１０内に充填することができる。
なお、この際において前記空隙は形成するクリヤー樹脂層の厚みより大きくなっているが、射出充填する第二の樹脂の量は形成するクリヤー樹脂層の分量だけのため、前記大きくなった空隙の隅々にまでに第二の樹脂は充填されていない。
【００４５】
第二の樹脂の射出充填完了後、切替バルブ３０Ａを開から閉に切替えるとともに、金型の型開量を小さくし、予め型締条件設定器に設定された型締力を金型１０に負荷する。
金型１０を型閉されることにより、金型１０内に充填された溶融樹脂は金型キャビティ５によって押されて金型キャビティ５内の前記空隙を流され該空隙内の隅々に充填される。
【００４６】
そして、該空隙内の隅々にまで第二の樹脂が充填した後も、さらに型開量を小さくすることによって、第二の樹脂は圧力かけられた状態（型締による保圧工程と称することもある）となり、その状態で冷却される。
第２の実施形態においては前記型締による保圧工程により冷却にともない発生するひけの発生を防止することができる。
【００４７】
ここで、前記型締による保圧工程は型開量を大から小にして金型キャビティ全面で第二の樹脂に保圧をかけることになるため、ゲート部より樹脂を補填する一般的な保圧工程と比較して、クリヤー樹脂層にかかる圧力がどこも均一となり、クリヤー樹脂層にかかる圧力を全体として低く抑えることができる。
そのため、前記一般的な保圧工程と比較して、前記型締による保圧工程によれば歪みが少なく光学的に優れたクリヤー樹脂層を形成することができる。
なお、射出充填開始時において型開量を大きくし、充填完了とともに型開量を小さくする方法は射出プレスと称されることもある。
【００４８】
冷却完了後、図６（１１）の工程に進み、可動盤２の型締力制御を解除する。その後は、第１の実施形態と同様な工程を進み、型締シリンダ２２の作動により金型１０を大きく型開きし、成形品を金型より取出すことにより１サイクルを終了する。
【００４９】
第２の実施形態は、以上のような工程により、第一の樹脂の充填時においては充填圧力を低くして表皮シートＳの損傷を抑え、第二の樹脂の充填時においては充填圧力を低くするとともにかかる第二の樹脂にかかる圧力を均一にすることによって歪みの少ない良質なクリヤー樹脂層を形成することができる。
【００５０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、
第１の発明では、クリヤー樹脂層を有していない表皮材を用いて貼り合わせ成形方法をおこなうため、貼り合わせ成形の際にクリヤー樹脂層によって表皮材の厚みが増し表皮材の重量あたりの巻長さが短くなりハンドリングが低下するといった問題を生じることがなく、また表皮材が厚くなり賦形性が悪くなって金型に挟み込んだ際等に表皮材にしわが生じるといった問題や、金型で擦ったりする等することによって傷つくといった問題を防止することができる。
また、金型の中でクリヤー樹脂層を形成するため、表皮材の表面にコーティングして使用できないような硬い樹脂（例えば、ポリスチレン、ポリカーボネイト等）をクリヤー樹脂層として用いることもできる。
また、射出成形で積層させて形成するクリヤー樹脂層の種類を変えることにより、同じ表皮材で、その色調や硬度など様々に変えることができる。
【００５１】
第２の発明では、金型をわずかに開くことにより表皮材の表面と該表皮材の表面に対向する金型のキャビティ面との間に空隙を形成することにより、金型の中に中子等を設ける必要がなく、簡単な構造の金型で貼り合わせ成形方法を実施することができる。
【００５２】
本発明の方法により得られる貼り合わせ成形品は、製品の表面に透明もしくは略透明の樹脂層が形成されて深みがある高級感のある貼り合わせ成形品であり、金型の中でクリヤー樹脂層を形成するため、金型で擦ったりする等することがなく傷ついていない美麗な成形品である。また金型内に射出するクリヤー樹脂層の種類や量を変えることにより、貼り合わせ成形品の色調や硬度など様々に変えることができ、表皮材の表面に硬い樹脂を厚く形成してクリヤー樹脂層を形成した場合は、耐擦傷性、耐候性を非常に優れた貼り合わせ成形品となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法に適用される貼り合わせ成形装置の実施形態に係る全体構成図である。
【図２】本発明の貼り合わせ成形の実施形態に係る際におけるステップを示す金型と金型内の状態を説明する概念図であり、（１）は金型間に表皮材をセットした状態を示す図であり、（２）は金型を閉じ表皮材を金型内にセットした状態を示す図であり、（３）は第一の樹脂を射出充填した状態を示す図であり、（４）は金型を開いて第二の樹脂を充填するための空隙を形成した図であり、（５）は第二の樹脂を射出充填した状態を示す図であり、（６）は成形品を金型より取出した状態を示す図である。
【図３】図２の（２）のＡ部詳細図である。
【図４】本発明の貼り合わせ成形方法の実施形態に係る工程フローチャートである。
【図５】本発明の貼り合わせ成形方法の実施形態に係る成形品の構造を説明する縦断面図である。
【図６】本発明の貼り合わせ成形方法の第２の実施形態に係る工程フローチャートである。
【符号の簡単な説明】
３固定金型
４可動金型
５金型キャビティ
１０金型
２０型締装置
３０多層射出装置
３０Ａ射出装置（第一の射出装置）
３０Ｂ射出装置（第二の射出装置）
３１Ａバルブ
３１Ｂバルブ
６０制御装置
１００貼り合わせ成形装置
ＨＡホットランナ
ＨＢホットランナ
Ｒロール
Ｓ表皮シート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
Paste The present invention relates to a laminating molding method for molding integrally the molten resin and the skin material, especially shaping the appearance form a transparent or substantially transparent resin layer is a deep molded article laminated with a luxury The present invention relates to a molding method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a method for improving the added value of a molded product by improving the appearance and tactile sensation of the molded product, after closing the mold with a skin material cut into a predetermined shape between a pair of opened molds A bonding molding method in which a melt resin as a core material is filled in a mold and a skin material and a resin of the core material are integrally molded is performed.
[0003]
The skin material used in the bonding molding method has a pattern printed as a decoration for increasing added value on the surface of the skin material (which may be referred to as the surface side) that will form an external appearance after molding. In recent years, a transparent or substantially transparent resin layer (also called a clear resin layer) is sometimes formed on the surface of the skin material in order to form a deep and high-quality bonded molded product. Bonding molding is often performed using a skin material on which is formed.
[0004]
A skin material having such a clear resin layer on its surface generally prints a pattern or characters on a base film (sometimes referred to as a base film), and the clear resin layer on the printed surface. It is manufactured by coating. The clear resin layer has the function of protecting the pattern printed on the skin material and improving the scratch resistance and weather resistance, and the thicker the layer thickness, the deeper the gloss of the molded product, the higher the quality. A certain appearance can be formed.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the skin material used in the conventional bonding molding method described above increases the thickness of the clear resin layer to increase the gloss, the thickness of the skin material increases and the winding length per weight of the skin material decreases. In addition, there is a problem that handling is reduced, and when the thickness of the clear resin layer is increased, the thickness of the skin material becomes thicker and the formability of the skin material becomes worse, and wrinkles occur when the skin material is sandwiched between molds. There is a problem that it is likely to occur.
[0006]
In the conventional laminating method, since it can only be used as a skin material that can be shaped without being wrinkled or broken when sandwiched in a mold, the thickness of the clear resin layer can be reduced or the clear resin layer can be used. The type of resin had to be soft.
[0007]
However, if the thickness of the clear resin layer is reduced, the appearance of the molded product is lost and the sense of quality is lost, and if the resin type of the clear resin layer is soft, the hardness of the clear resin layer decreases. Therefore, when shaping the skin material in the mold, the pre-coated clear resin layer may be damaged by rubbing or scratching the mold, and the surface of the finished molded product is likely to be damaged. It has the disadvantage of being inferior in durability.
[0008]
In addition, when disposing of the remaining skin material (cut end portion, etc.) after cutting the skin material into a predetermined shape at the time of bonding molding, if the skin type base film and the resin of the clear resin layer to be coated are different, the skin material The material becomes a composite material of different materials, and it is difficult to recycle the skin material remaining at the time of molding.
[0009]
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, and by forming a transparent or substantially transparent resin layer on the surface of a skin material in a mold, The object is to obtain a good bonded molded product.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
To solve the above problem,
(1) In the bonding molding method according to the first invention, a skin material is disposed between a pair of molds, and the back surface of the skin material is interposed between the cavity surface of the mold facing the back surface of the skin material. After filling the first resin, a void is formed between the surface of the skin material and the cavity surface of the mold facing the surface of the skin material, and the void is filled with the second resin. The surface of the skin material is formed by laminating a transparent or substantially transparent resin layer.
[0011]
(2) In the bonding molding method according to the second invention, after filling the first resin in the first invention, the mold is slightly opened to face the surface of the skin material and the surface of the skin material. A gap is formed between the cavity surface of the mold.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. 1 to 6 relate to an embodiment of the present invention, FIG. 1 is an overall configuration diagram of a bonding molding apparatus used in the method of the present invention, and FIG. 2 is a mold showing steps in the bonding molding. FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the state in the mold, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the main part for explaining the details of part A of FIG. FIG. 4 is a flowchart of a bonding molding method according to an embodiment of the present invention. FIG. 5 is a longitudinal sectional view for explaining the structure of a bonded molded product according to the method of the present invention. FIG. 6 is a flowchart of a bonding molding method according to the second embodiment of the present invention.
[0014]
As shown in FIG. 1, a bonding molding apparatus 100 used in the bonding molding method of the present invention includes a mold 10, a mold clamping device 20, a multilayer injection device 30, and a control device 60.
[0015]
Here, the mold 10 includes a fixed mold 3 attached to the fixed platen 1 and a movable mold 4 attached to the movable platen 2, and a molded product molded with the mold 10 used in this embodiment is movable. The structure remains attached to the cavity surface of the mold 4 and can be ejected from the movable mold 3 by a product ejecting device.
[0016]
Hereinafter, the mold clamping device 20 used in the present embodiment will be described.
The mold clamping device 20 includes a stationary platen 1, a movable platen 2, a mold clamping cylinder 22, and a hydraulic pressure source that supplies a desired hydraulic pressure to the mold clamping cylinder 22, and the movable platen 2 is not illustrated by the operation of the mold clamping cylinder 22. Guided by the tie bar, it can be moved forward and backward with respect to the fixed platen 1.
[0017]
Further, in the present embodiment, the position sensor H is arranged so as to detect the position of the movable platen 2, and the output signal of the position sensor H that detects the position of the movable platen 2 is a control device 60 described in detail later. Is input.
The control device 60 detects the position of the movable platen 2 based on the output signal of the position sensor H, controls the mold clamping cylinder control valve that supplies hydraulic pressure to the mold clamping cylinder 22, and makes the movable platen 2 desired at a desired speed. The movable mold 4 attached to the movable platen 2 is accurately moved to a desired position at a desired speed so that the mold 10 can be freely opened and closed, and the mold can be clamped. It is configured.
[0018]
In this embodiment, the toggle type mold clamping device 20 as shown in FIG. 1 is used, but the movable platen 2 can be accurately and freely moved to a desired position at a desired speed. As long as the mold clamping device can apply a sufficient mold clamping force to the mold, the present invention is not limited to the one described in this embodiment, and a direct pressure type or other type of mold clamping device is included in the present invention. It may be used.
[0019]
Next, the multilayer injection device 30 used in this embodiment will be described.
The multilayer injection device 30 includes a first injection device 30A and a second injection device 30B shown in FIG. And each of the injection device 30A and the injection device 30B includes a barrel, a screw installed in the barrel, a hopper for supplying a core material resin into the barrel, and an injection cylinder for moving the screw back and forth. A hydraulic motor that rotates the screw, a hydraulic source that supplies a desired hydraulic pressure to the injection cylinder and the hydraulic motor, and a heater (not shown) are attached to the outer peripheral surface of the barrel.
[0020]
In addition, the injection device 30A and the injection device 30B have a structure in which pellet-shaped resin is supplied from the hopper into the barrel when the screw is rotated by a hydraulic motor, and the supplied resin is It is heated by a heater attached to the barrel, and sent to the front of the screw while being melted by receiving a kneading compression action by the rotation of the screw.
[0021]
In the present embodiment, a rotary valve 31A is arranged at the nozzle portion at the barrel tip of the injection device 30A, and the resin flow path is opened and closed by rotating the valve 31A. Therefore, the molten resin sent to the front of the screw may be extruded (called injection) from the nozzle at the tip of the barrel by the screw advanced by the injection cylinder only when the valve 31A is in an open state. )be able to.
[0022]
Similarly, with respect to the injection device 30B, a rotary valve 31B is arranged at the nozzle portion at the tip of the barrel, and the molten resin is moved by a screw that moves forward by the injection cylinder only when the valve 31B is in an open state. It can be extruded from a nozzle at the tip of the barrel.
[0023]
Next, the configuration of the control device 60 used in the present embodiment will be described.
The control device 60 includes a mold clamping control unit that controls the mold clamping device 20 and a mold clamping condition setting unit (also referred to as a mold clamping condition setting unit), and an injection device control unit that controls the multilayer injection device 30 and an injection. In this embodiment, the position sensor H detects the movement of the movable platen 2 in order to control the mold opening amount Lt of the mold 10. Measurement is always performed, and the measurement result is input to the control device 60.
[0024]
The process of the bonding molding method according to the first embodiment of the present invention performed using the bonding molding apparatus configured as described above will be described in detail below based on FIG. 2 and FIG.
In the bonding molding process, molding is started (cycle start) in FIG. 4 (1), and the mold 10 is largely opened by the operation of the mold clamping device 20 in the following processes of FIGS. 4 (2) and (3). To do. Then, as shown in FIG. 2 (1), when the mold is largely open, with the upper and lower rolls R, R, the skin sheet S, which is the skin material, is directed to the fixed mold 3 side. It is stretched and supplied between the fixed mold 3 and the movable mold 4, and the skin sheet S is set between the molds.
[0025]
After completion of setting the skin sheet S in the mold, the process proceeds to the step of FIG. At this time, the skin sheet S is pressed against the fixed mold 3 while being pulled by the movable mold 4 with a constant tension, and is sandwiched between the fixed mold 3 and the movable mold 4.
[0026]
In the first embodiment, when the skin sheet S is sandwiched between the fixed mold 3 and the movable mold 4, the gate tip of the hot runner HA enters the back side of the skin sheet S as shown in FIG. 3. It has become. Further, the skin sheet S is sucked so as to be in close contact with the mold cavity 5 of the fixed mold 3 by a vacuum suction device (not shown), and is stretched and deformed along the cavity shape of the fixed mold 3 to be fixed. The shape of the cavity 3 is almost the same as the shape of the cavity 3 and is arranged in the mold 10.
In the first embodiment, the gate end of the hot runner HA is preliminarily drilled at a predetermined position of the skin sheet S so that the gate end of the hot runner HA easily penetrates the back surface side through the skin sheet S. Enabled to penetrate.
[0027]
In the first embodiment, when the mold is closed, a sheet cutting mechanism (not shown) built in the mold 10 operates to cut the skin sheet S at the upper and lower ends of the mold 10. In addition, the skin sheet S used as a skin material in 1st Embodiment is a decorating sheet by which the pattern was printed on the surface side, The material is a polypropylene.
However, the skin material that can be used in the present invention is not limited to a decorative sheet having a single layer structure as in the first embodiment, but may be a sheet having a multilayer structure. The skin material may be a skin material (sometimes referred to as a preform skin material) that has been shaped in advance to approximately the same shape as the cavity of the mold by press molding or the like. The material may have a single layer structure or a multilayer structure.
[0028]
In addition, as a material for forming the back surface of the skin material (sometimes referred to as the back surface side), it is preferable to select a material that can be fused with the molten resin of the core material that is the first resin. If the back surface and the molten resin of the core material are not fusible, by applying a surface treatment to the back surface of the skin material, the back surface of the skin material and the molten resin of the core material are fused or bonded together. It is necessary to process it.
Similarly, the material for forming the surface of the skin material is preferably selected from a material having a fusion property with the transparent or substantially transparent resin layer. By performing a surface treatment or the like, it is necessary to perform a treatment so that the surface of the skin material and the molten resin of the transparent or substantially transparent resin layer are integrated by fusion or adhesion.
[0029]
Next, after the mold 10 is closed, the process proceeds to steps (5) and (6) in FIGS.
In the steps of FIGS. 4 (5) and (6), the switching valve 31A is switched from closed to open, and the injection device 30A performs an injection operation, whereby as shown in FIG. In this embodiment, polypropylene is injected and filled between the back surface of the skin sheet S and the cavity 5 of the movable mold 4 through the hot runner HA.
The first resin is held after injection filling and cooled for a preset time.
[0030]
4 (7), the mold clamping device 20 starts the mold opening operation immediately after the completion of the cooling of the first resin.
In the mold opening operation, the position of the movable platen 2 is monitored by the position sensor H, and the mold is accurately moved to a desired mold opening amount Lt (2.0 mm in the present embodiment) set in advance in the mold clamping condition setting device. Open the mold.
When the mold opening is performed, the first resin moves together with the movable mold 4 while being fused with the back surface of the skin sheet S, so that a slight gap is generated between the surface of the skin sheet S and the fixed mold 3. .
[0031]
In the first embodiment, after the mold opening, the position of the movable platen 2 is controlled so that the movable mold 4 is always at a desired position (also referred to as mold opening amount control).
Of course, when the mold is opened, the cavity space formed between the molds 3 and 4 is sealed so that the resin does not leak out.
The relative positions of the molds 3 and 4 at this time are as shown in FIG.
[0032]
The first resin (polypropylene) used in the first embodiment is plasticized and melted at a barrel set temperature of 200 ° C. of the injection device 30A.
[0033]
In the next steps of FIGS. 4 (8) and 4 (9), the switching valve 31B is switched from closed to open, and the injection operation of the injection device 30B causes the second resin (in this embodiment, transparent when solidified). 2 (5), as shown in FIG. 2 (5), the gap formed between the surface of the skin sheet S and the fixed mold 3 is injected and filled, and then the pressure is maintained and cooled for a preset time. .
In the first embodiment, when the mold is slightly opened, a void is formed between the surface of the skin sheet S and the cavity 5 surface of the mold facing the surface of the skin sheet S, and solidifies into the void. By filling the transparent second resin, a transparent resin layer is laminated on the surface of the skin sheet S to form a bonded molded product as shown in FIG.
In addition, when the resin is injected and filled in the gap, and pressure is maintained, mold opening force of the resin for opening the mold 10 is generated. In the first embodiment, by always increasing the mold clamping force, Control was made so that the amount of mold opening was constant.
[0034]
Note that polypropylene, which is the second resin used in the first embodiment, is plasticized and melted at a barrel set temperature of 200 ° C. of the injection device 30B.
[0035]
After the completion of cooling, the process proceeds to the step of FIG. 4 (11) to (13), as shown in FIG. 2 (6), the mold 10 is opened largely by the operation of the clamping cylinder 22, and the molded product is taken out from the mold. End one cycle.
[0036]
According to the first embodiment of the present invention, since the skin sheet S not having the clear resin layer is used as the skin material, the thickness of the skin material before being molded by the clear resin layer is not increased. Since the winding length per weight of the skin material described above is shortened and handling is not reduced, and the thickness of the skin material is reduced, the flexibility of the skin material is increased and the formability is improved. There is no problem of wrinkling when the skin material is sandwiched between molds.
[0037]
Further, since the clear resin layer is formed in the mold 10, the clear resin layer previously coated on the surface of the skin sheet S is damaged by rubbing or scratching when it is shaped in the mold. There is no such thing.
[0038]
Further, since the clear resin layer is formed in the mold 10, the color tone and hardness of the bonded molded product can be variously changed by changing the type and amount of the clear resin layer injected into the mold 10. Further, a hard resin (for example, polystyrene, polycarbonate, etc.) that cannot be used by coating the surface of the skin sheet S can be used as the clear resin layer.
In addition, since the skin sheet S in the first embodiment has a single-layer structure, it is easy to recycle when disposing of the remaining skin material (cut end portion or the like) obtained by cutting the skin material into a predetermined shape.
[0039]
Further, in the first embodiment, along with the filling of the first resin, the mold is slightly opened to open the mold, and a gap is generated between the first resin and the mold cavity 5 surface of the fixed mold 3. However, the core (movable core) is arranged in the cavity of the mold to form a cavity variable mechanism, and after the filling and cooling of the first resin is completed, the core is slid by driving means such as a hydraulic cylinder. The method for generating the voids may be used in the present invention.
[0040]
Next, a description will be given below of a method of bonding and molding in steps as shown in FIG. 6 as a second embodiment according to the present invention.
In the second embodiment, the same material (skin material, first resin, and second resin) as the above-described embodiment (also referred to as the first embodiment) was used.
As shown in the flowchart of FIG. 6, the second embodiment is the same process as the first embodiment up to the process of FIG. 6 (4).
[0041]
In the second embodiment, the mold clamping force of the mold is adjusted before the first resin is injected and filled, and the mold clamping force is set such that the mold 10 is opened by filling the first resin. . (Sometimes called injection compression molding)
In the second embodiment, since the setting of the injection filling pressure of the first resin is 300 kg / cm ² and the projected area of the mold cavity is 600 cm ² , the clamping force is set to 30 tons (30000 kg), The mold clamping force was adjusted so that the mold 10 easily opened by filling the first resin.
[0042]
Normally, the mold 10 is clamped with a mold clamping force that does not open with the pressure at the time of resin filling, so when the injection filling pressure of the first resin is set to 300 kg / cm ² , the mold 10 is maximum in the mold 10. A filling pressure of 300 kg / cm ² may occur.
However, since the average pressure of the resin filled in the mold 10 does not exceed the value obtained by dividing the mold clamping force by the projected area, if the mold clamping force is kept low, the average pressure can be kept low. . Therefore, in the second embodiment, the average pressure when filling the first resin does not exceed 50 kg / cm ² , and the pressure applied to the skin sheet S can be reduced.
[0043]
After completion of the injection filling of the first resin, the switching valve 30A was switched from open to closed, and the mold 10 was filled with a mold clamping force set in advance in the mold clamping condition setting device. The molded product is cooled while pressure is applied to the first resin (sometimes referred to as a pressure-holding step by mold clamping) to prevent the occurrence of sink marks caused by the cooling of the first resin.
[0044]
Next, the process proceeds to the step of FIG. 6 (7), the mold clamping force is released, the mold 10 is opened to a desired position, and the mold is opened.
In the second embodiment, at this time, injection filling is performed in a state where the mold opening amount is increased and is sufficiently larger than the thickness of the clear resin layer forming the void.
Therefore, in the second embodiment, since the gap is large during injection filling, the molten resin can be filled into the mold 10 with a low injection pressure.
In this case, the gap is larger than the thickness of the clear resin layer to be formed, but the amount of the second resin to be injected and filled is only the amount of the clear resin layer to be formed. By the time, the second resin is not filled.
[0045]
After completion of the injection filling of the second resin, the switching valve 30A is switched from open to closed, the mold opening amount of the mold is reduced, and the mold clamping force set in the mold clamping condition setting unit is loaded on the mold 10 in advance. To do.
By closing the mold 10, the molten resin filled in the mold 10 is pushed by the mold cavity 5 to flow through the gap in the mold cavity 5 and fills every corner in the gap. The
[0046]
Even after the second resin fills every corner of the gap, the second resin is still under pressure by further reducing the mold opening (referred to as a pressure-holding step by mold clamping). And it is cooled in that state.
In the second embodiment, it is possible to prevent the occurrence of sink marks due to cooling by the pressure-holding step by the mold clamping.
[0047]
Here, since the pressure holding process by mold clamping reduces the amount of mold opening from large to small and applies pressure to the second resin over the entire surface of the mold cavity, it is a general holding process for filling the resin from the gate portion. Compared with the pressure step, the pressure applied to the clear resin layer is uniform everywhere, and the pressure applied to the clear resin layer can be kept low as a whole.
Therefore, compared to the general pressure-holding step, the pressure-holding step by mold clamping can form a clear resin layer with less distortion and optically superior.
A method of increasing the mold opening amount at the start of injection filling and reducing the mold opening amount upon completion of filling may be referred to as an injection press.
[0048]
After the completion of cooling, the process proceeds to the step of FIG. Thereafter, the same process as in the first embodiment is performed, the mold 10 is opened largely by the operation of the mold clamping cylinder 22, and one cycle is completed by taking out the molded product from the mold.
[0049]
In the second embodiment, by the above-described steps, the filling pressure is lowered at the time of filling the first resin to suppress the damage of the skin sheet S, and the filling pressure is lowered at the time of filling the second resin. In addition, by making the pressure applied to the second resin uniform, a high-quality clear resin layer with less distortion can be formed.
[0050]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention,
In the first invention, since the lamination molding method is performed using the skin material that does not have the clear resin layer, the thickness of the skin material is increased by the clear resin layer during the lamination molding, so that the winding per weight of the skin material is increased. There is no problem that the length is shortened and handling is reduced, and the problem is that the skin material becomes thick and the shapeability becomes poor and the skin material is wrinkled when sandwiched in the mold. The problem of being damaged by rubbing or the like can be prevented.
Further, since the clear resin layer is formed in the mold, a hard resin (for example, polystyrene, polycarbonate, etc.) that cannot be used by coating the surface of the skin material can be used as the clear resin layer.
Also, by changing the type of clear resin layer formed by injection molding, the color tone and hardness of the same skin material can be varied.
[0051]
In the second invention, the core is formed in the mold by slightly opening the mold to form a gap between the surface of the skin material and the cavity surface of the mold facing the surface of the skin material. It is not necessary to provide the like, and the bonding molding method can be carried out with a mold having a simple structure.
[0052]
The bonded molded product obtained by the method of the present invention is a bonded molded product having a high-class feeling with a transparent or substantially transparent resin layer formed on the surface of the product, and a clear resin layer in the mold. Therefore, it is a beautiful molded product that is not damaged by rubbing with a mold. In addition, by changing the type and amount of the clear resin layer injected into the mold, the color tone and hardness of the bonded molded product can be changed in various ways, and a hard resin is formed thick on the surface of the skin material to form a clear resin layer Is formed into a bonded molded product having excellent scratch resistance and weather resistance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram according to an embodiment of a bonding molding apparatus applied to a method of the present invention.
FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a mold and a state in the mold showing steps in the embodiment of the bonding molding according to the present invention, and (1) is a state in which a skin material is set between the molds. (2) is a diagram showing a state in which the mold is closed and a skin material is set in the mold, (3) is a diagram showing a state in which the first resin is injected and filled ( 4) is a view in which a mold is opened to form a gap for filling the second resin, (5) is a view showing a state in which the second resin is injected and filled, and (6) is a molded product. It is a figure which shows the state which took out from the metal mold | die.
FIG. 3 is a detailed view of part A in (2) of FIG. 2;
FIG. 4 is a process flowchart according to an embodiment of a bonding molding method of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view for explaining the structure of a molded product according to an embodiment of a bonding molding method of the present invention.
FIG. 6 is a process flowchart according to a second embodiment of the bonding molding method of the present invention.
[Brief description of symbols]
3 Fixed mold 4 Movable mold 5 Mold cavity 10 Mold 20 Clamping device 30 Multi-layer injection device 30A Injection device (first injection device)
30B Injection device (second injection device)
31A Valve 31B Valve 60 Control device 100 Bonding molding device HA Hot runner HB Hot runner R Roll S Skin sheet

Claims

A skin material is disposed between a pair of molds, and after filling the first resin between the back surface of the skin material and the cavity surface of the mold facing the back surface of the skin material, the surface of the skin material And a cavity surface of the mold facing the surface of the skin material, and forming a transparent or substantially transparent resin layer on the surface of the skin material by filling the space with a second resin A lamination molding method characterized by being formed by laminating.

After filling the first resin, the mold is slightly opened to form a gap between the surface of the skin material and the cavity surface of the mold facing the surface of the skin material. Item 4. A method for bonding and molding according to Item 1.