JP3955133B2 - 射出成形同時絵付装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、射出成形と同時に成形品に絵付シートを一体的に接着して図柄や文字等が施された成形品を得るようにした射出成形同時絵付装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
帯状シート又は枚葉シートからなる絵付シートを雌型と雄型との間に供給して射出成形と同時に成形品の表面に絵付シートを一体的に接着する射出成形同時絵付方法としては、熱盤等により絵付シートを予め加熱軟化させた後、真空成形及び／又は圧空成形により雌型のキャビティ面に沿わせて密着させ（予備成形工程）、しかる後、雌型と雄型との型締めを行って前記雌型内に前記雄型側から熔融樹脂を注入充填して射出成形を行うようにしたもの（特公昭５０−１９１３２号公報等を参照）、あるいは、予備成形工程なしで絵付シートを平坦なまま雌雄両金型間に挟み込み、雄型側から注入充填される樹脂の熱と圧力で絵付シートを雌型キャビティ面に沿わせると同時に成形品表面に接着するもの（特公平２−４２０８０号公報参照）のいずれかが一般的である。
【０００３】
このような射出成形同時絵付に使用される絵付シートとしては、製品種別に応じて貼合わせ積層シート（ラミネートシート）と転写シートのいずれかが用いられ、ラミネートシートである場合には、射出成形によりそのままで絵付けが行われたことになり、射出成形品の外表面にシート全層が接着一体化して化粧層となる。それに対し、絵付シートが転写シートである場合には、成形品外表面に一体化した化粧シートのうちの支持体シートを剥離し、装飾層等の転写層を成形品側に残留させて化粧層となすことにより絵付けが完了する。
【０００４】
ところで、上述の如くの射出成形同時絵付を行うにあたっては、雄雌両金型を備えた射出成形同時絵付装置が用いられるが、該装置の雄型には、射出成形機からの熔融樹脂を雌型のキャビティに注入充填するために、通常、ランナー部（いわゆる、コールドランナー）、もしくはホットランナー部が設けられる。
【０００５】
しかしながら、コールドランナー方式の射出成形同時絵付装置においては、雌型だけでなく雄型も大きく移動させる必要がある。つまり、絵付成形品の取り出し時に、ランナー部の硬化樹脂を取り除くために、雄型を固定盤から雌型側へ移動させることが必要であるが、雄型を雌型側に移動させた状態では雌型と雄型との離隔距離が短くなり、自動取り出し機がそれらの間に挿入できなくなる等の問題が生じ、かかる問題を回避するには、雌型と雄型との離隔距離、すなわち型開き量を大きくしなければならず、得るべき成形品に比して装置の占有スペースあるいは装置の寸法自体が極めて大きくなるとともに、一サイクルに要する時間が長くなり、生産性の面でも良いとは言えなかった。さらに、金型周辺の機構が複雑となるという難点もある。
【０００６】
また、ホットランナー方式の射出成形同時絵付装置においては、ホットランナー部の先端部付近（ゲート部）に冷えて硬化した樹脂が残り、この冷えた硬化樹脂の残渣が次の射出成形時に雌型キャビティ内に射出されて絵付シートに当てられ、該絵付シートとの間に密着不良等を起こし、接着不良や柄（インキ）抜け等の絵付・成形不良を生じるおそれがあった。
【０００７】
そこで、上記のような欠点を解消し、成形品に接着不良や柄抜け等の絵付成形不良を生じ難くされ、歩留りや信頼性を向上できるようした射出成形同時絵付装置を本出願人は先に提案している（特開平９−１５０４３３号公報参照）。この装置においては、図６に示すように、ホットランナー部１３とゲート部１６、１６との間に、往路９ａ、流出部９ｂ、及び２本の復路９ｃ、９ｃからなるＵターン部９が設けられ、前記ホットランナー部１３からの熔融樹脂を往路９ａ及びその先端の流出部９ｂを通じて前記雌型２５のキャビティ２６における成形品外となる、得るべき成形品１に窓を形成するために設けられている凸部２７に導出するとともに、復路９ｃ、９ｃを通じてそこからＵ字ないしＶ字を描くように折り返して前記ゲート部１６、１６に導き、このゲート部１６、１６から本来のキャビティ２６内（成形品となる部分）に注入充填するようにされる。
【０００８】
このようにされることにより、たとえホットランナー部１３の先端部付近に冷えて硬化した樹脂が残っていても、この冷えて硬化した樹脂の残渣は、次の射出成形時に、Ｕターン部９の往路９ａ及び流出部９ｂを通じて先頭に立って真っ先に雌型２５のキャビティ２６における成形品外となる凸部２７に導出されて捕捉され、成形品となる部分には導かれない。
【０００９】
そのため、成形品に接着不良や柄抜け等の絵付成型不良を生じ難くできる。
なお、図６の装置においては、雄雌両金型１２、２５の型開き後に、外表面に絵付シートＳが貼り付けられた窓付きの絵付成形品が自動取り出し機により取り出される。この場合、前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂が絵付成形品１に付随したまま取り出されるるとともに、このとき前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂と前記Ｕターン部９（の復路９ｃ、９ｃ）で硬化した樹脂との連結部が押し切られて分離し、Ｕターン部９で硬化した樹脂は前記絵付成形品の取り出し時にエジェクターピン等で雄型内から突き出される。これにより、絵付成形品１が製品として得られる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した如くの、Ｕターン部が設けられているホットランナー方式の雄型を備えた射出成形同時絵付装置においても、次のような問題があった。
すなわち、図７及び図８に示される如くに、型開き後の成形品１の取り出し時に、前記Ｕターン部９で硬化したＵターン部内樹脂７をエジェクターピン５９で雄型１２から突き出す際、Ｕターン部９の復路９ｃで硬化した復路内樹脂部７ｃ、７ｃは、復路９が突き出し方向に対して窄まる様に傾斜している関係上、突き出し距離が増加するに従い、復路９ｃ壁面に押されて弾性変形し、図７に示される如くに、Ｕターン部９の往路９ａで硬化した往路内樹脂部７ａ側に強制的に湾曲せしめられる。
【００１１】
そして、さらに突き出し距離が増加すると、前記Ｕターン部内樹脂７は、図８に示される如くに、前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂８、８より先に雄型１２から抜け出る。この場合、前記復路内樹脂部７ｃは弾性変形せしめられているので、雄型１２から抜け出るとき、そのバネ作用により、はじけるように飛び出す。さらにこれに加えて、Ｕターン部内樹脂７は図８でも概略図示した如く、絵付成形品１よりも少し時間遅れでもって雄型より突き出される。
【００１２】
これらの作用のため、絵付シートＳに貼りついている前記Ｕターン部内樹脂７が雄型１２から突き出されたとき、絵付シートＳを偏った方向に引っ張り、絵付シートＳは絵付が必要とされる窓形成面４Ａのエッジ部分Ｅから引き剥がされてしまう。
【００１３】
このように絵付シートＳが引き剥がされると、得られた成形品は接着不良や柄抜け等を有する絵付成型不良品となる。
本発明は、上述の如くの問題を解消すべくなされたもので、その目的とするところは、Ｕターン部内樹脂の突き出し時のバネ作用をなくし、もって絵付シートの剥がれを防止した射出成形同時絵付装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成すべく、本発明に係る射出成形同時絵付装置は、基本的には、雌雄両型を備え、前記雄型内に射出成形機からの液状の樹脂を前記雌型のキャビティに注入充填するためのランナー部とゲート部とが設けられ、前記ランナー部とゲート部との間に、前記ランナー部からの液状の樹脂を前記雌型のキャビティにおける絵付シートが配置される部分であって成形品外となる部分に導出するとともにそこから折り返して前記ゲート部に導くＵターン部が設けられており、前記Ｕターン部のゲート部に向かう流出部ないし復路に、その通路断面積を狭くする方向に凸部が突設されていることを特徴としている。
【００１５】
前記流出部ないし復路に突設される凸部は、その通路断面積を狭くする、言い換えれば、Ｕターン部の流出部ないし復路内で硬化した流出部内樹脂部ないし復路内樹脂部を局部的に薄くするような形状であればよいが、くさび状の突起のように、小さな断面積で前記流出部内樹脂部ないし復路内樹脂部を確実に曲がりやすくすることができるものが好ましい。
【００１６】
このような構成とされた本発明に係る射出成形同時絵付装置においては、Ｕターン部内樹脂のうちの流出部内樹脂部ないし復路内樹脂部には、Ｕターン部の流出部ないし復路に突設されたくさび状の突起等の凸部と相補関係の凹部が形成される。なお、この凸部の形状は、Ｕターン部内樹脂のうち、特に復路内樹脂部のＵターン部の復路からの離型を損なわないように形成する。具体的には、該凸部がＵターン部内樹脂の突出方向に向かって断面積が単調減少する形状とするか、或いは、該凸部がスライドコアを構成し、突出時にＵターン部の流出部ないし復路から後退するようにする。
【００１７】
このため、Ｕターン部内樹脂がエジェクターピン等で雄型から突き出されるときには、前記凹部で曲がりやすくなっており、従来のようなバネ作用がほとんどなくなるため、絵付シートの剥がれをなくすことができ、接着不良や柄抜け等を低減できる。
【００１８】
本発明において、雄雌両型は、鉄等の金属あるいはセラミックス等で作製され、成形品形状応じて分割構成等としてもよい。また、絵付シートの予備成形を行う場合には、加熱軟化用の熱盤等を付設したり、雌型及び雄型に真空吸引や圧空供給用（予備成形用）に小孔（真空吸引孔等）を設ける。あるいは、雌型を複数の分割部分の集合体で形成し、各分割部分の間隙から吸気を行うようにしてもよい。なお、凹凸の段差が小さい成形形状の場合は予備成形を省略し得る。
【００１９】
絵付シートは、ロール状に巻き取られた長尺の連続帯状シートの状態から必要量ずつ（１ショット分ずつ）供給するようにしてもよいし、予め所定寸法に裁断した枚葉シートを供給するようにしてもよい。また、帯状シート（の次ショット部分）もしくは枚葉シートからなる絵付シートを対向配置された雌型と雄型との間に供給するには、巻き出し機及び巻き取り機を用いて帯状シートを連続して毎ショット供給するようにしたロール／ロール方式でもよいし、前記枚葉絵付シートを保持する吸着盤等を備えたロボット（マニュピュレーター）等で搬送する方式でもよいが、生産性の面からはロール／ロール方式が推奨される。
【００２０】
また、絵付シートを雌型パーティング面に固定保持すべくクランプ手段を付設してもよい。クランプ手段としては、枠状の押さえ板等を用いることができ、その駆動は、型締め動作等の成形用駆動力を用いたり、エジェクターピン駆動機構の動力を利用したりすることができる他、別途に流体圧アクチュエーター等の駆動手段を設けることによりなされる。
【００２１】
絵付シートは、基材シートとその上に積層された装飾層からなり、基材シートを成形品と密着一体化させたまま最終製品として使用する貼り合わせ積層シート（ラミネートシート）、あるいは一旦絵付シートと成形品とを一体化させた後、装飾層Ｓａ（転写層）のみを成形品側に残して基材シートＳｂ（支持体シート）を剥離する転写シートのいずれも使用することができる。
【００２２】
前記貼り合わせ積層シートの場合、基材シートとしては、ポリ塩化ビニル、アクリル、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等の熱可塑性樹脂を用いることができる。基材シートの厚さは、通常２０〜５００μｍ程度である。装飾層としては、印刷絵柄、着色又は透明塗装、金属薄膜、あるいは、硬質塗膜、防曇塗料、導電性層等の機能性層等を用いることができる。
【００２３】
前記転写シートの場合は、一旦剥離性の支持体シート上に形成した絵柄層等よりなる転写層を、別の被転写体に転移させるためのもので、支持体シート上には必要に応じて離型層を設けても良く、転写層としては、剥離層、装飾層、接着剤層、等からなり、装飾層以外の層は必要に応じて選択する。装飾層としては、絵柄層、金属薄膜層（部分又は全面）あるいは硬質塗膜、防曇塗膜、導電性層等の機能性層から選ばれる。
【００２４】
支持体シートは、ナイロン６、ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等、可撓性を有する熱可塑性樹脂フィルムあるいはそれらの積層体が好ましい。
【００２５】
射出成形用の樹脂としては、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体）樹脂、ポリスチレン、塩化ビニル、アクリル、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂を加熱熔融して液状化したもの、あるいは、二液硬化型、触媒硬化型の樹脂、例えば、ポリウレタン、ポリエステル等の未硬化液状物等の射出成形同時絵付用として従来より知られている材料を使用でき、製品の要求物性やコスト等に応じて選定される。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下に図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１及び図２は、本発明に係る射出成形同時絵付装置の一実施形態を示す概略図である。図１において、前述した図６に示される射出成形同時絵付装置における各部に対応する部分には同一の符号を付してそれらの重複説明を省略し、以下においては相違点を重点的に説明する。
【００２７】
図示の射出成形同時絵付装置１０は、前述したものと同一構成の雌型２５とそれとは異なる雄型１２とを備える。この雄型１２は固定盤１１に取着され、この雄型１２には、射出成形機のノズル７０の装着部１９から液状樹脂として熔融樹脂が供給される、電熱線等からなるヒーター１４に包囲された直線状のホットランナー部１３が穿設されており、このホットランナー部１３の先端には後述する如くの概略横倒しＷ字ないしＥ字状のＵターン部９が設けられるとともに、このＵターン部９の両端が、雌型２５のキャビティ２６に前記ホットランナー部１３からの熔融樹脂を射出する直線状の２本のゲート部１６、１６に連結されている。
【００２８】
つまり、前記ホットランナー部１３とゲート部１６、１６との間に、往路９ａ、流出部９ｂ、及び２本の復路９ｃ、９ｃからなるＵターン部９が設けられ、前記ホットランナー部１３からの熔融樹脂を往路９ａ及びその先端の流出部９ｂを通じて前記雌型２５のキャビティ２６における成形品外となる、得るべき成形品１に窓４を形成するために設けられている凸部２７に導出するとともに、復路９ｃ、９ｃを通じてそこからＵ字ないしＶ字を描くように折り返して前記ゲート部１６、１６に導き、このゲート部１６、１６から本来のキャビティ２６内（成形品となる部分）に注入充填するようにされる。図２は、雌型２５のパーティング面２５ａに絵付シートを固着するクランパー３２を示す斜視図である。ここで、クランパー３２は雌型の４隅に嵌挿された摺動桿３４によって駆動され、絵付シートを着脱する。
【００２９】
上記構成に加えて、本実施形態においては、図３に示される如くに、前記流出部９ｂと復路９ｃ，９ｃとの境目部分に、その通路断面積を狭くする方向にくさび状の突起５、５が形成されている。なお、該くさび状の突起５、５は、雌雄両型が隔接する方向において、雌型に向かって（図３では左方向）くさびの断面積は小さくされており、硬化した復路内樹脂部７ｃ，７ｃが復路９ｃ，９ｃから離型することを妨げないようになっている。
【００３０】
このような雄型１２を備えた射出成形同時絵付装置１０においては、前述したものと同様にして射出成形同時絵付が行われる。すなわち、雄雌両型１２、２５の型開き後に、外表面に装飾層Ｓａが転写された窓４付きの絵付成形品１が自動取り出し機（サーボモーター駆動、エアーチェック方式）により取り出されるとともに、それと同時に、前記Ｕターン部９で硬化したＵターン部内樹脂７をエジェクターピン５９で雄型１２から突き出す。
【００３１】
この場合、前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂８、８が絵付成形品１に付随したまま取り出されるるとともに、前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂８、８と前記Ｕターン部９（の復路９ｃ、９ｃ）で硬化したＵターン部内樹脂７（復路内樹脂部７ｃ）との連結部が押し切られて分離する。
【００３２】
この場合、前記Ｕターン部９で硬化したＵターン部内樹脂７をエジェクターピン５９で雄型１２から突き出す際、Ｕターン部９の復路９ｃで硬化した復路内樹脂部７ｃ、７ｃは、復路９が突き出し方向に対して窄まる様に傾斜している関係上、突き出し距離が増加する従い、復路９ｃ壁面に押されて弾性変形する。
【００３３】
ここで、本実施形態では、前記流出部９ｂと復路９ｃ，９ｃとの境目部分に、その通路断面積を狭くする方向にくさび状の突起５、５が形成されているので、Ｕターン部内樹脂７のうちの流出部内樹脂部７ｂと復路内樹脂部７ｃ、７ｃには、前記くさび状の突起５、５と相補関係の断面三角形状の切欠凹部５’、５’が形成されている。
【００３４】
このため、前記復路内樹脂部７ｃ、７ｃは、突き出し距離の増加に伴い、図４に示される如くに、前記切欠凹部５’、５’を折曲点としてＵターン部９の往路９ａで硬化した往路内樹脂部７ａ側に向けて立上る。この場合、前記切欠凹部５’、５’部分は薄くなっているので、曲がりやすくなっている。
【００３５】
そして、さらに突き出し距離が増加すると、前記Ｕターン部内樹脂７は、図５に示される如くに、前記ゲート部１６、１６で硬化したピン状の樹脂８、８と略同時に雄型１２から抜け出る。
【００３６】
雄型１２から抜け出たときには、従来のようなバネ作用がほとんどなくなるため、従来のもののようにはじけて飛び出すことはなく、したがって、絵付シートＳを引っ張ることもない。このため、絵付シートＳの剥がれをなくすことができ、接着不良や柄抜け等を低減できる。
上記に加え、Ｕターン部９を設けたことによって、前述したものと同様に、たとえホットランナー部１３の先端部付近に冷えて硬化した樹脂（７’）が残っていても、この冷えて硬化した樹脂の残渣７’は、次の射出成形時にＵターン部９の往路９ａ及び流出部９ｂを通じて先頭に立って真っ先に雌型のキャビティにおける成形品外となる凸部２７に導出されてそこで捕捉され、成形品１となる部分には導かれない。
【００３７】
そのため、本実施形態によれば、ホットランナー部１３の先端部付近に冷えた硬化樹脂の残渣７’があっても、成形品１となる部分については接着不良や柄抜け等の絵付成形不良は生じ難くでき、歩留りや信頼性を向上できる。なお、以上の実施形態においては、ホットランナーを用い、加熱熔融で液状化した樹脂を射出させる場合について説明したが、本発明において、コールドランナー方式を用いたり、或いは、硬化型樹脂の未硬化液状物を射出させる実施形態も可能である。
【００３８】
〔具体的な実施例〕
透明なアクリルシート（厚み１２５ミクロン）に対して以下の方法で印刷を施した。
絵柄層…アクリル樹脂と塩化ビニル酢酸ビニル共重合体との混合型バインダーに顔料を添加したインキ
接着層…塩化ビニル酢酸ビニル共重合体系
なお、絵柄層は、柄版を３色組み合わせて木目の意匠を持つ絵柄をグラビア印刷方法で３色刷りして得た。接着剤層は、版深６０μｍのグラビベタ版を２度用いて２ミクロンの層をグラビア印刷して形成した。
【００３９】
成形
成形樹脂として耐熱ＡＢＳ樹脂を用意した（樹脂温度 ２４０度 金型温度６０度）
製品
テスト用に５０ｍｍ×３５０ｍｍ、深さ方向５ｍｍの車両のドアパネル成形品金型を用意した。
【００４０】
型
鉄製の型（金型）を用いた。金型のゲート位置は長方形の一辺に２箇所用意した。ゲート形状は図６及び図１の如きサブマリンゲートとした。また、射出成形同時絵付ができるようにキャビティには真空引き孔を用意した。
（ａ）の金型 従来のもの（図６のもの）
（ｂ）の金型 復路９ｃに突起を形成したもの（図１のもの）
成形加工
クランプしたシートをヒータで３３０°Ｃ、３秒加熱した後、雌型から真空引きを行い、さらに５秒後ヒータを金型から退避させた。その後、雌雄両型を閉じ、樹脂を射出してシートと樹脂とを一体化させた。金型を開けた後、成形品をエジェクターピンで突き出した。
【００４１】
結果
（ａ）の場合
復路９ｃで形成された樹脂が突き出される際に弾けるように飛び出し、且つ、絵付成形品１の部分に比べてＵターン部内樹脂７（７ａ〜７ｃ）が時間的に遅れて突き出され、シートを製品より先に引っ張るためエッジ部分が剥がれた。
（ｂ）の場合
復路９ｃで形成された樹脂が突き出される際にえぐり部分７ｃが折れやすくなり、弾ける力が吸収されるため、結果として製品とランナー部分が同時に出るため、フィルムの剥がれ現象が起きなかった。
【００４２】
【発明の効果】
本発明に係る射出成形同時絵付装置によれば、ランナー部の流出部ないし復路で硬化した樹脂は、その根元付近に突起による凹部が形成されているため、エジェクターピンで突き出されるとき、凹部で曲がりやすくなっており、バネ作用がほとんどなくなるため、絵付シートのはがれがなくなる。また、接着不良や柄抜け等の絵付成形不良が生じにくく、歩留りや信頼性を向上できるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による射出成形同時絵付装置の一実施形態の射出成形工程を示す概略構成図。
【図２】図１の射出成形同時絵付装置の雌型とその周辺を示す概略斜視図。
【図３】図１の射出成形同時絵付装置の要部を示す拡大図。
【図４】図１の射出成形同時絵付装置の成形品取り出し工程の説明に供される図。
【図５】図１の射出成形同時絵付装置の成形品取り出し工程の説明に供される図。
【図６】従来の射出成形同時絵付装置の一例の射出成形工程を示す概略構成図。
【図７】図６の射出成形同時絵付装置の成形品取り出し工程の説明に供される図。
【図８】図６の射出成形同時絵付装置の成形品取り出し工程の説明に供される図。
【符号の説明】
Ｓ 絵付シート
１ 絵付成形品
７ Ｕターン部内樹脂
７ａ 往路内樹脂部
７ｂ 流出部内樹脂部
７ｃ 復路内樹脂部
９ Ｕターン部
１０ 射出成形同時絵付装置
１２ 雄型
１３ ホットランナー部
１６ ゲート部
２５ 雌型
２７ 凸部
３６ 真空吸引孔

Claims (2)

1. 雌雄両型を備え、前記雄型内に射出成形機からの液状の樹脂を前記雌型のキャビティに注入充填するためのランナー部とゲート部とが設けられ、前記ランナー部とゲート部との間に、前記ランナー部からの液状の樹脂を前記雌型のキャビティにおける絵付シートが配置される部分であって成形品外となる部分に導出するとともにそこから折り返して前記ゲート部に導くＵターン部が設けられてなる射出成形同時絵付装置であって、
   前記Ｕターン部のゲート部に向かう流出部ないし復路に、その通路断面積を狭くする方向に凸部が突設されていることを特徴とする射出成形同時絵付装置。
2. 前記凸部がくさび状の突起であることを特徴とする請求項１に記載の射出成形同時絵付装置。

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