JP3731811B2

JP3731811B2 - 合成樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP3731811B2
Application number: JP2002008695A
Authority: JP
Inventors: 等井上; 清文内田; 弘之小沼; 良弘伏見
Original assignee: Yazaki Corp
Current assignee: Yazaki Corp
Priority date: 2002-01-17
Filing date: 2002-01-17
Publication date: 2006-01-05
Anticipated expiration: 2022-01-17
Also published as: JP2003211484A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂成形品の製造方法に関し、詳しくは、例えば絵柄や文字等の印刷意匠を表面に持った合成樹脂成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車のメータパネル（計器盤）や電気機器の表示パネル等のように、絵柄や文字等の印刷意匠が表面に施されると共に立体形状に成形された合成樹脂成形品を用いて、立体的な意匠効果をだすようにしたものがある。
このような印刷意匠や立体形状を備えた合成樹脂成形品を製造する方法としては、例えば特公平５−２１０５１号公報等に開示された「合成樹脂成形品及びその製造方法」が知られている。
【０００３】
上記特公平５−２１０５１号公報等に開示された合成樹脂成形品の製造方法では、例えば図８（ａ）に示したように、所望の凹凸形状（キャビティ表面形状）に応じた凹型面１ａが形成された成形用金型２００の雌型１に、ポリカーボネート等の熱可塑性プラスチックから成る合成樹脂シート２がセットされる。尚、合成樹脂シート２は、文字や目盛り等の印刷意匠が予め印刷されると共に、金型内に装填することができる形状に予め加工されている。
【０００４】
次に、図８（ｂ）に示したように、前記凹型面１ａに対応する凸型面３ａを有する雄型３を雌型１に接近させて型締めした後、図８（ｃ）に示したように、合成樹脂シート２と雄型３の凸型面３ａとの間のキャビティ６内に、雌型１のゲート４から溶融した成形用樹脂５が射出されると、該成形用樹脂５の射出圧力により合成樹脂シート２が雌型１の型面１ａに押し付けられ、該型面１ａの凹凸形状に沿って成形される。
【０００５】
かかる成形後、前記雄型３を離間移動させて金型を開き、雌型１の型面１ａから合成樹脂シート２と一体となった成形用樹脂５の成形品を離型することにより、異質な表面層を有する立体的な合成樹脂成形品が得られる。
ところが、上述した如き合成樹脂成形品の製造方法では、図８（ｂ）に示したように、合成樹脂シート２の絞り量（雌型１の凹型面１ａの深さ）が大きいと、雄型３を雌型１に接近させて型締めする際に、該雄型３の凸型面３ａが合成樹脂シート２に当たって該合成樹脂シート２に傷つき等の不良が発生するため、合成樹脂シート２の絞り量が浅い形状に限定されてしまう。
【０００６】
そこで、例えば図９及び図１０に示したように、合成樹脂シートを圧空成形用３００により所定形状に予備成形した後、該合成樹脂シートに成形用樹脂をインサート成形用金型４００により裏打ち成形することにより、合成樹脂シートの絞り量が深い形状に成形された合成樹脂成形品を製造する方法がある。
【０００７】
この方法では、図９（ａ）に示したように、先ず、所望の凹凸形状（キャビティ表面形状）に応じた型面４１ａが形成された下型４１に、ポリカーボネート等の熱可塑性プラスチックから成る合成樹脂シート４２がセットされる。尚、合成樹脂シート４２には、文字や目盛り等の印刷意匠が予め印刷されている。
【０００８】
次に、図９（ｂ）に示したように、上型４３を下降させて上下型４３，４１で合成樹脂シート４２を挟み込み、該合成樹脂シート４２をガラス転移点以下の低い温度で予熱する。
更に、前記合成樹脂シート４２と上型４３との間の空間４３ａに、上型４３の供給口４５を介して高圧エアポンプ４８から高圧空気が供給されると、合成樹脂シート４２が下型４１の型面４１ａに押し付けられ、該型面４１ａの凹凸形状に沿って成形される。
【０００９】
この際、前記合成樹脂シート４２と前記下型４１との間の空気は、下型４１の底部に穿設されたエア抜き用の穴４４から金型外へ排出される。
かかる成形後、上型４３を上昇させて金型を開き、図９（ｃ）に示したように、下型４１の型面４１ａから成型後の合成樹脂シート４２を離型することにより、所定の凹凸形状に仕上げられた合成樹脂シート４２が得られる。
【００１０】
そして、このようにして圧空成形用金型装置３００により合成樹脂シート４２を予備成形した後、図１０に示したように、インサート成形用金型４００により合成樹脂シート４２に成形用樹脂５５を裏打ち成形する。
即ち、図１０（ａ）に示したように、先ず、予備成形後の前記合成樹脂シート４２の形状に対応する型面５１ａを有する雌型５１に、該合成樹脂シート４２がセットされる。
【００１１】
次に、図１０（ｂ）に示したように、雄型５３を雌型５１に接近させて型締めした後、前記合成樹脂シート４２と前記雄型５３との間のキャビティ内に、雄型５３のゲート５４から溶融した成形用樹脂５５が射出成形されると、該成形用樹脂５５の射出圧力により、合成樹脂シート４２が雌型５１の型面５１ａに押し付けられ、該型面５１ａの凹凸形状に沿って成形される。
【００１２】
かかる成形後、図１０（ｃ）に示したように、雄型５３を離間移動させて金型を開き、雌型５１の型面５１ａから合成樹脂シート４２と一体となった成形用樹脂５５の成形品５０を離型することにより、異質な表面層を有する立体的な合成樹脂成形品が得られる。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の図９及び図１０に示したような圧空成形と裏打ち成形により合成樹脂成形品を製造する方法では、合成樹脂シート４２の絞り量は大きくできるものの、圧空成形用金型装置３００及びインサート成形用金型４００といった２種類の成形金型が必要になるため、金型コストが高くなる。
又、合成樹脂シート４２を圧空成形用金型装置３００から取り出したり、取り出した合成樹脂シート４２をインサート成形用金型４００に取り付けたりする作業が必要となるので、加工工程が２工程となって加工費が高くなる共にリードタイムも長くなり、製造コストが高くなるという問題があった。
【００１４】
更に、前記圧空成形用金型装置３００から取り出した予備成形後の合成樹脂シート４２には、形状不良や剛性不足、反り変形等があり、インサート成形用金型４００に良好にセットできないことが多く、不安定な状態でインサート成形が行われてしまう。
すると、前記合成樹脂シート４２には、傷つき等の不良が発生しやすく、特に、大型成形品ほど顕著に不良が発生して損失コストが大きくなるという問題もあった。
【００１５】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、絞り量を大きくすることができると共に合成樹脂シートに傷つき等の不良が発生することがなく、安定した品質の合成樹脂成形品を製造することができる良好な合成樹脂成形品の製造方法を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、雄型に雌型が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造の金型装置の該キャビティ内に合成樹脂シートを装填した後、これら雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力によって、前記合成樹脂シートを前記雄雌型の一方のキャビティ表面形状に沿って加圧成形し、
その後、前記キャビティ内の圧縮空気を排出した後、他方のキャビティ表面に対応する前記キャビティ内に成形用樹脂を射出することによって、前記合成樹脂シートが表面に溶着された合成樹脂成形品を射出成形することを特徴とする合成樹脂成形品の製造方法により達成される。
【００１７】
上記構成によれば、インロー構造の雄雌型を型締めすることによりキャビティ内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シートを加圧成形した後、同一の金型装置内で成形用樹脂を射出成形することによって、該成形用樹脂の射出圧力により合成樹脂シートが高精度に押圧成形される。
そこで、型締め時に型面が合成樹脂シートに当接することがなく、合成樹脂シートの絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シートに傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。
【００１８】
更に、同一の金型装置内で合成樹脂シートの予備成形と成形用樹脂の裏打ち成形とができるため、予備成形後の合成樹脂シートの取り出しや、インサート成形用金型への取り付け作業が不要となり、加工費が安くなると共にリードタイムも短くなり、製造コストの低減を図ることができる。又、同一の金型装置内での一貫加工であり、予備成形後の合成樹脂シートの形状不良や剛性不足、反り変形等があっても安定した状態で該合成樹脂シートに成形用樹脂の裏打ち成形を行うことができ、安定した高品質の合成樹脂成形品を得ることができる。
【００１９】
又、前記合成樹脂シートは、圧縮空気の圧力により高精度に加圧成形された後に、取り外されることなく同一金型内で成形用樹脂の熱量と射出圧力により押圧成形されるので、押圧される一方のキャビティ表面形状の再現性が良く、高精度の凹凸形状を得ることができる。
【００２０】
尚、好ましくは前記雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気が、１ＭＰａ未満の低圧に予圧される。
この場合、雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力を簡単により高圧にすることができる。又、キャビティ内を予圧する為のエアポンプは、１ＭＰａ未満の低圧を発生すれば良いので、高圧エアポンプに比べて安価で、取り扱いも容易である。
【００２１】
又、好ましくは前記合成樹脂シートには、予め印刷意匠が印刷されている。
この場合、印刷意匠の位置や所望の凹凸形状が高精度に仕上げられた合成樹脂シートを得ることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法を詳細に説明する。
図１乃至図７は、本発明の一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法を説明するための金型装置の概略断面図である。尚、本実施形態における合成樹脂シート３０は、絵柄や文字等の印刷意匠が予め印刷されたポリカーボネート等の熱可塑性プラスチックから成る合成樹脂シートである。
【００２３】
本実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法に使用する金型装置１００は、図１に示したように、雄型１０に雌型２０が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造を備えている。
前記雄型１０の凸部１１の上面には、所望の凹凸形状に応じた型面（一方のキャビティ表面）１０ａが形成されている。この凸部１１の上面には、印刷面が下向きと成るようにセットされた合成樹脂シート３０の周縁を押える環状のシート押え部材（図示せず）が、ボルト等により固定される。
【００２４】
更に、前記凸部１１の外周壁には、雄型１０と雌型２０との開閉により摺動する凸部１１と凹部２１の嵌合面をシールするＯリング等のシール部材１２が装着されている。また、前記雄型１０の底部には、前記型面１０ａに連通するエア抜き用の穴１３が穿設されている。
一方、図示しない油圧プレス等により上下駆動される可動型である前記雌型２０における凹部２１の一側部には、エア供給穴２２が穿設されており、該エア供給穴２２に接続された供給管２３には、開閉バルブ２４を介して図示しないエアポンプから１ＭＰａ未満の比較的低圧（例えば、０．７ＭＰａ程度）の圧縮空気を供給することができる。
【００２５】
前記型面１０ａの凹部に対応する凸部２１ａを有する雌型２０の凹部２１の底部（他方のキャビティ表面）には、ゲート２６及びエア排出穴２７がそれぞれ貫通して設けられている。
前記ゲート２６は、図示しない射出成形機のノズルに連通しており、溶融した成形用樹脂３１を雄雌型１０，２０により形成されるキャビティ内に射出する。
一方、前記エア排出穴２７に接続された供給管２８には、開閉バルブ２９を介して図示しない吸引ポンプが接続されており、キャビティ内の空気を排出することができる。
【００２６】
次に、上述した金型装置１００を用いて、絵柄や文字等の印刷意匠が表面に施されると共に所望の立体形状に成形される合成樹脂成形品の製造方法を説明する。
先ず、図１に示したように、前記雄型１０の凸部１１の上面に合成樹脂シート３０を装填し、周縁を図示しないシート押え部材により押えてセットする。このとき、開閉バルブ２４，２９はいずれも閉じられている。
【００２７】
次に、図２に示したように、前記雌型２０を下降させ、該雌型２０の凹部２１を前記雄型１０の凸部１１に外嵌することによりキャビティ２５内を密封状態とする。この状態で開閉バルブ２４を開いて、図３に示したようにキャビティ２５内に圧縮空気を供給し、キャビティ２５内を１ＭＰａ未満の比較的低圧に予圧する。
【００２８】
そして、前記開閉バルブ２４を閉じた後、図４に示したように、前記雌型２０を更に下降させて雄雌型１０，２０を型締めすることにより、前記キャビティ２５内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により前記合成樹脂シート３０を前記雄型１０の型面１０ａに押し付け、該型面１０ａに沿って加圧成形する。
この際、前記合成樹脂シート３０と前記型面１０ａとの間の空間１４内の空気は、雄型１０の底部に穿設されたエア抜き用の穴１３から金型外へ排出される。又、前記合成樹脂シート３０をガラス転移点以下の低い温度で適宜予熱しても良い。
【００２９】
次に、前記開閉バルブ２９を開いて、前記キャビティ２５内の圧縮空気をエア排出穴２７に接続された供給管２８から金型外へ排出した後、図５に示したように、該キャビティ２５内に、前記ゲート２６から溶融した成形用樹脂（アクリル樹脂等）３１を射出（射出圧力：３００〜８００ｋｇ／ｃｍ²）することによって、前記合成樹脂シート３０が前記成形用樹脂３１の熱量と射出圧力により前記雄型１０の型面１０ａに押し付けられて押圧成形（予備成形）される。
【００３０】
かかる射出成形時においては、溶融した成形用樹脂３１の熱量により合成樹脂シート３０の残留応力が分散されて反りや変形が少なくなり、この状態で合成樹脂シート３０と成形用樹脂３１とが接着する。
次に、図６に示したように、前記雌型２０を上昇させて雄雌型１０，２０を型開きした後、図７に示すように前記雄型１０の型面１０ａから合成樹脂シート３０と一体に接着された成形用樹脂３１の射出成形品を離型することにより、印刷意匠の位置や凹凸形状が高精度に仕上げられ、且つ、異質な表面層を有する合成樹脂成形品４０が得られる。
【００３１】
即ち、本実施形態の金型装置１００を用いた合成樹脂成形品の製造方法によれば、インロー構造の雄雌型１０，２０を型締めすることによりキャビティ２５内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シート３０を加圧成形した後、同一の金型装置１００内で成形用樹脂３１を射出成形することによって、該成形用樹脂３１の熱量と射出圧力により合成樹脂シート３０が高精度に押圧成形される。
【００３２】
そこで、型締め時に雌型２０の凸部２１ａが合成樹脂シート３０に当接することがなく、合成樹脂シート３０の絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シート３０に傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。
【００３３】
更に、同一の金型装置１００内で合成樹脂シート３０の予備成形と成形用樹脂３１の裏打ち成形とができるため、図９及び図１０に示した従来の合成樹脂成形品の製造方法のように、予備成形後の合成樹脂シート４２の圧空成形用金型装置３００からの取り出しや、インサート成形用金型４００への取り付け作業が不要となり、加工費が安くなると共にリードタイムも短くなり、製造コストの低減を図ることができる。
【００３４】
又、同一の金型装置１００内での一貫加工であり、予備成形後の合成樹脂シート３０の形状不良や剛性不足、反り変形等があっても安定した状態で該合成樹脂シート３０に成形用樹脂３１の裏打ち成形を行うことができ、安定した高品質の合成樹脂成形品４０を得ることができる。
【００３５】
又、前記合成樹脂シート３０は、圧縮空気の圧力により高精度に加圧成形された後に、取り外されることなく同一金型装置１００内で成形用樹脂３１の熱量と射出圧力により押圧成形されるので、押圧される型面４１ａ（一方のキャビティ表面形状）の再現性が良く、高精度（最小曲げＲ加工＝シート材厚まで可能）の凹凸形状を得ることができる。
【００３６】
又、前記雄雌型１０，２０を型締めすることにより圧縮されるキャビティ２５内の空気が、１ＭＰａ未満の低圧に予圧されるため、型締めすることにより圧縮されるキャビティ２５内の空気の圧力を簡単により高圧にすることができる。
又、前記金型装置１００としては、汎用設備である射出成形機を用いることができ、１ＭＰａ以上の高圧空気を供給する高圧エアポンプ等の高価な設備は必要なくなる。
【００３７】
従って、上述した合成樹脂成形品の製造方法によれば、高圧の圧縮空気と成形用樹脂３１によって合成樹脂シート３０に対し大きい絞り量で高精度の立体化加工を安定して行えると共に、汎用設備を用いて加工設備費の低減を図ることができる。
【００３８】
尚、本発明に係る合成樹脂成形品の製造方法における雄雌型の構成や合成樹脂シートの種類は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、印刷面を有する合成樹脂シート３０を例に採ったが、印刷面を有していない合成樹脂シートにも本発明を適用できることは勿論である。
【００３９】
又、上記実施形態の金型装置１００では、駆動ストロークの比較的短い雌型２０に対応すべく、雄雌型１０，２０を型締めしてキャビティ２５内の空気を圧縮する前に、エアポンプによりキャビティ２５内に比較的低圧の空気を供給して予圧しているが、可動型の駆動ストロークが十分とれる金型装置では、予圧を行わずに型締めするだけでキャビティ２５内の空気を圧縮するようにしてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上、上述した本発明の合成樹脂成形品の製造方法によれば、インロー構造の雄雌型を型締めすることによりキャビティ内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シートを加圧成形した後、同一の金型装置内で成形用樹脂を射出成形するので、型締め時に型面が合成樹脂シートに当接することがなく、合成樹脂シートの絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シートに傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。
【００４１】
更に、同一の金型装置内で合成樹脂シートの予備成形と成形用樹脂の裏打ち成形とができるため、加工費が安くなると共にリードタイムも短くなり、製造コストの低減を図ることができる。
又、同一の金型装置内での一貫加工であり、予備成形後の合成樹脂シートの形状不良や剛性不足、反り変形等があっても安定した状態で該合成樹脂シートに成形用樹脂の裏打ち成形を行うことができ、安定した高品質の合成樹脂成形品を得ることができる。
【００４２】
又、前記合成樹脂シートは、圧縮空気の圧力により高精度に加圧成形された後に、取り外されることなく同一金型内で成形用樹脂の熱量と射出圧力により押圧成形されるので、押圧される一方のキャビティ表面形状の再現性が良く、高精度の凹凸形状を得ることができる。
従って、絞り量を大きくすることができると共に合成樹脂シートに傷つき等の不良が発生することがなく、安定した品質の合成樹脂成形品を製造することができる良好な合成樹脂成形品の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法を説明するための金型装置の概略断面図である。
【図２】図１に示した金型装置のの雌型を下降させた状態を示す。
【図３】図２に示した金型装置のキャビティ内に低圧空気を供給した状態を示す。
【図４】図３に示した金型装置の雄雌型を型締めした状態を示す。
【図５】図４に示した金型装置のキャビティ内の圧縮空気を排出した後、該キャビティ内に溶融した成形用樹脂を射出した状態を示す。
【図６】図５に示した金型装置の雄雌型を型開きした状態を示す。
【図７】図６に示した雄型から合成樹脂シートが一体となった合成樹脂成形品を離型した状態を示す。
【図８】従来の合成樹脂成形品の製造方法を説明するための成形型の概略断面図である。
【図９】従来の他の合成樹脂成形品の製造方法を説明するための圧空成形用金型装置の概略断面図である。
【図１０】従来の他の合成樹脂成形品の製造方法を説明するためのインサート成形用金型の概略断面図である。
【符号の説明】
１０雄型
１０ａ型面（一方のキャビティ表面）
２０雌型
２１ａ凸部（他方のキャビティ表面）
２５キャビティ
２７エア排出穴
３０合成樹脂シート
３１成形用樹脂
１００金型装置

Claims

雄型に雌型が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造の金型装置の該キャビティ内に合成樹脂シートを装填した後、これら雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力によって、前記合成樹脂シートを前記雄雌型の一方のキャビティ表面形状に沿って加圧成形し、
その後、前記キャビティ内の圧縮空気を排出した後、他方のキャビティ表面に対応する前記キャビティ内に成形用樹脂を射出することによって、前記合成樹脂シートが表面に溶着された合成樹脂成形品を射出成形することを特徴とする合成樹脂成形品の製造方法。
前記雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気が、１ＭＰａ未満の低圧に予圧されていることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂成形品の製造方法。
前記合成樹脂シートには、予め印刷意匠が印刷されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成樹脂成形品の製造方法。