JP4305755B2

JP4305755B2 - 成形型の製造方法及び樹脂成形品の製造方法

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Publication number: JP4305755B2
Application number: JP2003412777A
Authority: JP
Inventors: 民雄古屋
Original assignee: PROTO CO., LTD.; Vuteq Corp
Current assignee: PROTO CO., LTD.; Vuteq Corp
Priority date: 2003-12-11
Filing date: 2003-12-11
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2023-12-11
Also published as: JP2005169826A

Description

本発明は、炭素繊維布等のウェブ状物の意匠、詳しくはウェブ状物表面の凹凸形状の意匠を備え、かつ実際のウェブ状物によって三次元形状が形作られている外観を呈する樹脂成形品を製造するための成形型の製造方法及び樹脂成形品の製造方法に関する。

炭素繊維布は炭素繊維を使用して製作された織布であり、軽量で強度が高い。そのために、この炭素繊維布に合成樹脂を含浸させて硬化させることにより所定の三次元形状を有するプレートやパネルを製作し、自動車等の外装材として使用されている。昨今では、炭素繊維布はその機能性のみではなく、その表面の凹凸形状がスポーティな外観（意匠）を呈するために、自動車等の内装材（例えばインストルメントパネル等）や種々の物品の可飾用としての使用が試みられている。炭素繊維布を可飾用として使用する場合には、炭素繊維布を透明なアクリル樹脂シートに挟み込むことにより炭素繊維布の表面の凹凸形状を視認し得るようにした繊維強化樹脂シートが提案されている。

しかしながら、上記の繊維強化樹脂シートは高価な炭素繊維布を使用しているためコストが高いばかりでなく、炭素繊維布の弾性率が高く伸びが小さいため曲率の大きな三次元形状を賦形しにくく、自動車の内装材等や種々の物品の可飾用としては使用しにくい。なお、今日では炭素繊維布と同様に軽量で強度が高いアラミド繊維布も流通しているが、このアラミド繊維布もコストが高いばかりでなく、弾性率が高く伸びが小さいため曲率の大きな三次元形状を賦形しにくく、自動車の内装材等や種々の物品の可飾用としては使用しにくい。

このように炭素繊維布の持つ意匠を可飾用に使用したいという需要を満たすため、炭素繊維布の表面の凹凸形状の模様を印刷した合成樹脂シートや、熱可塑性樹脂シートの片面に炭素繊維布の布目のネガ形状の凹凸形状を形成し、該片面に光輝材を含有するインキ又は塗料を塗布して、凹凸形状の外表面に密着する塗膜を形成した化粧シートが提案されている（例えば特許文献１参照）。
特開２０００−１３５７５６号公報

ところが、炭素繊維布の表面の凹凸形状模様を印刷した合成樹脂シートでは、凹凸形状模様を平面上に印刷しただけのものにすぎないため、凹凸形状模様に深みがなく、実際の炭素繊維布の表面が有する意匠を再現することはできなかった。

また、特許文献１に記載された化粧シートは、平面状シートの状態においては凹凸形状の反転形状が形成されていない片面から見ると、透明なシートを透過して炭素繊維布の表面の凹凸形状が視認され、実際の炭素繊維布の風合い及び質感に近い意匠を呈する。この化粧シートを用いて三次元形状が付与されて成形品となる。この化粧シートを用いた成形の際には真空成形型による真空成形が行われる。真空成形型には化粧シートに所定の三次元形状を付与するための外面形成面を有するキャビティが形成されている。そして、この真空成形では、加熱して軟化された化粧シートは、その凹凸形状の反転形状が形成されていない片面が真空成形型側となるように固定される。この状態で、真空成形型内が真空引きされると、化粧シートは延びてキャビティの外面形成面に沿って所定の三次元形状が賦形される。このとき、化粧シートは凹凸形状が形成されていない片面がキャビティの外面形成面に合致するように延び、その延びた部分の厚さも薄くなる。このように化粧シートが面方向に延びるとともに、厚さも薄くなるために、凹凸形状の長さ、すなわち炭素繊維布の織目が伸びるとともに、凹凸形状の深さも部分的に浅くなる。そのため、成形品から視認される炭素繊維布の意匠は実際の炭素繊維布の表面が持つ意匠とは違和感があり、製品の品質が低下するおそれがある。

本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであって、実際のウェブ状物により近い立体感及び質感がある品質の高い樹脂成形品を製造することができる成形型の製造方法及び樹脂成形品の製造方法を提供することを課題としている。

本発明にかかる成形型の製造方法は、互いに型合わせした状態で使用される第１型及び第２型を備え、透明な合成樹脂材料よりなり、外面に所要の三次元形状が付与され、内面にウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状が均一に付与された樹脂成形品を製造するための成形型の製造方法であって、前記樹脂成形品の所要の三次元形状に基づいて前記樹脂成形品の外面に該三次元形状を付与するための外面形成面を備えた第１型を製作する第１型製作工程と、前記第１型の外面形成面から前記樹脂成形品の厚さ及び前記ウェブ状物の厚さの合計に相当する距離だけ離間する貼付面を備えた第１ベース型を製作する第１ベース製作工程と、前記第１ベース型の貼付面に沿うように前記ウェブ状物を貼付することによりマスタ型を製作するマスタ製作工程と、前記マスタ型を転写することにより、前記ウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状をなす反転面を備えた転写型を製作する転写工程と、前記転写型を転写することにより、前記ウェブ状物の凹凸形状を有し前記樹脂成形品の内面に前記反転形状を付与するための内面形成面を備えた第２型を製作する第２型製作工程とを備えることを特徴とするものである。

ここで、ウェブ状物とは、繊維集合体又は線状体からなる平膜状又は網状の構造体であり、例えば、炭素繊維布、ガラス繊維布、アラミド繊維布や炭素繊維及びアラミド繊維によって織られたアラミド炭素布等を含む織布や上記各素材からなる不織布等の布や、金属線材よりなる網状体等を挙げることができる。

なお、第１型製作工程において、樹脂成形品のモデルの外形の三次元形状を転写することにより樹脂成形品の外面に三次元形状を付与するための外面形成面を備えた第１型を製作することができる。また、第１型製作工程において、樹脂成形品の三次元形状データに基づいて数値制御（ＮＣ）研削等を行うことによって樹脂成形品の外面に三次元形状を付与するための外面形成面を備えた第１型を製作することもできる。

また、第１ベース製作工程において、第１型の外面形成面に樹脂成形品の厚さ及びウェブ状物の厚さの合計に相当する厚さを有する厚さ調整シートを剥離可能に貼付し、その厚さ調整シートを貼付した第１型を転写することにより貼付面を備えた第１ベース型を製作することができる。また、第１ベース製作工程において、樹脂成形品の三次元形状データと樹脂成形品の厚さ及びウェブ状物の厚さの合計に相当する厚さデータとに基づいたＮＣ研削等を行うことによって貼付面を備えた第１ベース型を製作することもできる。

本発明によれば、第１型製作工程において、樹脂成形品の三次元形状に基づいて外面形成面を備えた第１型が直接的に製作されるため、第１型の精度は高いものとなる。第１ベース製作工程において、第１型の外面形成面から樹脂成形品の厚さ及びウェブ状物の厚さの合計に相当する距離だけ離間する貼付面を備えた第１ベース型が製作され、マスタ製作工程において、第１ベース型の貼付面に沿うようにウェブ状物が貼付されてマスタ型が製作される。転写工程において、マスタ型を転写することにより、ウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状をなす反転面を備えた転写型が製作され、第２型製作工程において、転写型を転写することにより、ウェブ状物の凹凸形状を有し樹脂成形品の内面に反転形状を付与するための内面形成面を備えた第２型が製作される。このように、第２型は、マスタ型を転写して製作された転写型を転写することによって製作されるため、第２型の内面形成面の転写精度の低下は最小限に抑制される。

このように製造された成形型を使用して樹脂成形品が製造されると、樹脂成形品の外面には第１型の外面形成面によって所要の三次元形状が付与され、樹脂成形品の内面には第２型の内面形成面によってウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状が均一かつ良好に付与される。そのため、樹脂成形品の外面から見ると、透明な樹脂成形品の内部にウェブ状物の表面の凹凸形状が視認され、樹脂成形品の品質が向上する。

また、本発明によれば、第２型を製作するためにのみ製作される型は、マスタ型及び該マスタ型を転写した１つの転写型のみとなるので、成形型の完成後に不要になる型の製作個数が抑制されることとなり、それらの型の製作に要する材料の増加が抑制されるとともにそれらの型の製作に要する時間が短縮化され、成形型の製造コストが低減される。

また、本発明の成形型の製造方法において、「前記第２型製作工程は、前記転写型の反転面から前記ウェブ状物の凹凸形状の深さを超える所定距離だけ離間する境界面を備えた第２ベース型を製作する第２ベース製作工程と、前記転写型及び前記第２ベース型を型合わせした状態で合成ゴムを注入して前記転写型を転写することにより、前記第２ベース型上に前記内面形成面を有する弾性押圧部を備えた前記第２型を製作する押圧部製作工程とを含む」構成とすることもできる。

なお、第２ベース製作工程において、転写型の反転面に所定厚さを有する厚さ調整シートを剥離可能に貼付し、その厚さ調整シートを貼付した転写型を転写することにより、境界面を備えた第２ベース型を製作することができる。また、第２ベース製作工程において、樹脂成形品の三次元形状データと樹脂成形品の厚さ及びウェブ状物の凹凸形状の深さを考慮した所定データとに基づいたＮＣ研削等を行うことによって境界面を備えた第２ベース型を製作することもできる。

これによれば、第２ベース製作工程において、転写型の反転面からウェブ状物の凹凸形状の深さを超える所定距離だけ離間する境界面を備えた第２ベース型が製作され、押圧部製作工程において転写型及び第２ベース型を型合わせした状態で合成ゴムを注入して転写型を転写することにより、第２ベース型上にウェブ状物の凹凸形状を有し樹脂成形品の内面に反転形状を付与するための内面形成面を有する弾性押圧部を備えた第２型が製作される。

このように、第２型は、マスタ型を転写して製作された転写型を転写することによって製作された弾性押圧部を第２ベース型上に備えて構成されるため、第２型における弾性押圧部の内面形成面の転写精度の低下は最小限に抑制される。しかしながら、マスタ型を転写して転写型が製作され、この転写型を転写することにより第２型が製作されているため、第２型における弾性押圧部の内面形成面には２回の転写による転写誤差が生じていることとなる。そのため、このように製造された成形型を熱可塑性樹脂シートの加熱プレス成形に使用する場合には、弾性押圧部における内面形成面の部位によって熱可塑性樹脂シートに対する接触圧が異なる大きさとなる可能性がある。ところが、弾性押圧部は接触圧が高くなる部位において弾性変形するため、弾性押圧部はほぼ均一に熱可塑性樹脂シートに押圧されるようになり、熱可塑性樹脂シートに対して均一な反転形状を付与することができるようになる。

また、押圧部製作工程において、第２ベース型上に内面形成面を備えた弾性押圧部を形成して第２型を製作するようにしているため、所定の第２ベース型に対して、複数種類のウェブ状物にそれぞれ対応した弾性押圧部を製作しておき、これらの弾性押圧部を交換して第２型とすることができる。従って、多品種のウェブ状物に対応した第２型の製造コストを低減することができ、よって、多品種の樹脂成形品を製造する際に各樹脂成形品の製造コストを低減することができるようになる。なお、このように多品種のウェブ状物にそれぞれ対応した弾性押圧部を形成する場合には、マスタ製作工程において、同一の厚さを有する異なる種類のウェブ状物を貼付することによってそれぞれ異なるマスタ型を製作し、転写工程においてそれぞれ異なる転写型を製作しておけばよい。

本発明の樹脂成形品の製造方法は、請求項１又は請求項２に記載の製造方法によって製造された成形型を使用し、第１型及び第２型を型合わせした状態で、透明な合成樹脂材料よりなり、外面に所要の三次元形状が付与され、内面にウェブ状物の表面の凹凸形状を反転させた反転形状が付与された樹脂成形品を製造するようにしたことを特徴とする。

なお、樹脂成形品は透明な熱可塑性樹脂シートを上記成形型を使用した加熱プレス成形により形成されてもよいし、型合わせした成形型への透明な合成樹脂材料の注型によって形成されてもよい。上記の熱可塑性樹脂シートとしては、ポリエステル樹脂シート、アクリル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、ポリプロピレン樹脂シート、ポリ塩化ビニル樹脂シート等を挙げることができる。また、樹脂成形品を注型によって形成する場合には、合成樹脂材料としては上記と同様の透明な熱可塑性樹脂だけでなく、透明な熱硬化性樹脂を採用することができる。

また、樹脂成形品を構成する合成樹脂材料は無色又は着色のいずれであってもよく、外面から内面を明瞭に視認することができるものであればよい。

本発明によれば、樹脂成形品の外面には第１型の外面形成面によって所要の三次元形状が付与され、樹脂成形品の内面には第２型の内面形成面によってウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状が均一かつ良好に付与される。そのため、樹脂成形品の外面から見ると、透明な樹脂成形品の内部にウェブ状物の表面の凹凸形状が視認される。

また、本発明の樹脂成形品の製造方法において、「前記成形型を使用した樹脂成形品の成形の後工程として、前記成形された樹脂成形品の内面に密着するように前記樹脂成形品を透過した光を反射する有色の反射膜層を形成する反射膜層形成工程を備える」構成とすることもできる。

ここで、この反射膜層としては、パール顔料やアルミニウム金属粉の光輝材を含む塗料を塗装する方法により形成したり、その他、金属蒸着法、スパッタリング法等により金属色の反射膜層を形成したりすることができる。

これによれば、樹脂成形品本体の内面にウェブ状物の表面の凹凸形状の反転形状が均一に形成され、その反転形状の表面に密着するように有色の反射膜層が形成されている。そのため、樹脂成形品本体の外面から見ると、透明な成形品本体を透過した光は反射膜層によって反射され、樹脂成形品内にウェブ状物の表面の凹凸形状が明瞭に視認され、実際のウェブ状物の立体感及び質感に近い意匠を呈することとなる。

さらに、本発明の樹脂成形品の製造方法において、「前記反射膜層形成工程の後工程として、前記反射膜層の表面に密着するように合成樹脂材料よりなる補強体層を形成する補強体形成工程をさらに備える」構成とすることもできる。

ここで、補強体層としては反射膜層によって樹脂成形品の外面から遮蔽されて視認できないため、色彩は関係なく、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の各種の合成樹脂材料によって形成することができる。また、この補強体層には樹脂成形品を被取付部に取り付けるためのボス等の取付部を一体に形成するようにしてもよい。

これによれば、補強体層によって樹脂成形品本体が補強され、樹脂成形品の強度が確保されるようになる。また、補強体層によって樹脂成形品の強度が確保されることから、樹脂成形品本体を薄肉状に形成することができるようにもなる。

本発明の成形型の製造方法及び樹脂成形品の製造方法によれば、実際のウェブ状物により近い立体感及び質感があり、実際のウェブ状物によって三次元形状が形作られている外観を呈する品質の高い樹脂成形品を製造することができる。

以下、本発明の成形型の製造方法及び樹脂成形品の製造方法を具体化した実施の形態を図１乃至図６に基づいて説明する。図１は本実施形態の成形型を使用して製造された樹脂成形品の構造を示す断面図であり、図２はウェブ状物としての炭素繊維布を示す一部拡大平面図であり、図３は樹脂成形品の部分拡大断面図である。図４（ａ）〜（ｄ）及び図５（ｅ）〜（ｈ）は成形型の製造工程を示す示す説明図であり、図６（ａ）〜（ｃ）は成形型を使用した樹脂成形品の製造工程を示す説明図である。

図１に示されるように、本実施形態において製造される樹脂成形品１０は所定の三次元形状をなし、その三次元形状が実際のウェブ状物によって形成された外観を呈するように形成されたものである。なお、ウェブ状物とは、繊維集合体又は線状体からなる平膜状又は網状の構造体であり、例えば、炭素繊維布、ガラス繊維布、アラミド繊維布や炭素繊維及びアラミド繊維によって織られたアラミド炭素布等を含む織布や上記各素材からなる不織布等の布や、金属線膜よりなる網状体等を挙げることができる。

この樹脂成形品１０は、所要の三次元形状が付与された成形品本体１１と、その成形品本体１１の立ち上がり基部周辺に形成された取付フランジ１２とを備えている。成形品本体１１は透明な合成樹脂膜料により形成されるとともに、その外面には所要の三次元形状をなす意匠面１３が形成されている。

成形品本体１１の内面は前記意匠面１３の三次元形状に沿うように付形されるとともに、図３に併せ示すように、成形品本体１１の内面にはウェブ状物の表面の凹凸形状を反転させた反転形状が均一に付与された可飾面１４が形成されている。成形品本体１１の厚さ、すなわち成形品本体１１の意匠面１３から可飾面１４までの深さは略均一に形成されている。

本実施形態では、成形品本体１１の内面に形成された可飾面１４を構成するウェブ状物として図２に示される炭素繊維布２０が採用されている。図２に示す炭素繊維布２０は、平織りされた布であり、所定本数の炭素繊維束を経糸２１及び緯糸２２として千鳥状に織られている。炭素繊維布２０の表面の凹凸形状は互いに隣り合った経糸２１及び緯糸２２の境界部分が最も凹となっており、正方形状の各経糸２１及び各緯糸２２の中央部分が最も凸となっている。従って、可飾面１４の反転形状は、炭素繊維布２０の経糸２１及び緯糸２２の境界部分が最も凸となり、各経糸２１及び各緯糸２２の中央部分が最も凹となっている。このように形成された成形品本体１１を意匠面１３側から見ると、可飾面１４の反転形状が反転された状態、すなわち炭素繊維布２０の表面の凹凸形状となる。

成形品本体１１の内面には、前記可飾面１４の表面に密着するように塗装された有色塗料よりなる反射膜層１５が形成されている。この反射膜層１５によって意匠面１３から成形品本体１１を透過した光の一部、すなわち反射膜層１５の色彩と同色の光線が反射され、炭素繊維布２０の表面の凹凸形状の意匠を識別させることを可能にする。なお、反射膜層１５として使用する塗料にはパール顔料やアルミニウム金属粉の光輝材を含むものを用いてもよい。また、反射膜層１５は塗装以外に、電気めっき法、ＰＶＤ（物理蒸着）法、化学蒸着（ＣＶＤ）法等や溶射法によって形成される金属膜としてもよい。上記のＰＶＤ法としては公知の真空蒸着法、イオンプレーティング法、スパッタリング法等があり、ＣＶＤ法としては公知の熱ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、レーザＣＶＤ等がある。

成形品本体１１の内面には前記反射膜層１５の外表面に密着するように、さらに合成樹脂材料よりなる補強体層１６が形成されている。この補強体層１６によって、成形品本体１１が補強され、樹脂成形品１０の強度を確保することができるようになる。なお、この補強体層１６は樹脂成形品１０の外面からは反射膜層１５によって遮蔽されて視認できないため、色彩の有無に関係なく、熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の各種の合成樹脂材料によって形成されている。

また、この補強体層１６には樹脂成形品１０を車両等の被取付部に取り付けるためのボス等の取付部１７が一体に形成されている。さらに、この補強体層１６の内面には補強用のリブを形成してもよい。

次に、上記のように構成された樹脂成形品１０の製造方法について図４〜図６を参照して説明する。

上記樹脂成形品１０における成形品本体１１は、例えば、図６（ａ）に示されるように互いに型合わせした状態で使用される第１型３１及び第２型３３を備えた成形型３０を使用し、透明な合成樹脂材料として熱可塑性樹脂シート２５を加熱プレス成形することにより形成することができる。この熱可塑性樹脂シート２５としては、ポリエステル樹脂シート、アクリル樹脂シート、ポリカーボネート樹脂シート、ポリプロピレン樹脂シート、ポリ塩化ビニル樹脂シート等を挙げることができる。また、透明な熱可塑性樹脂シート２５は無色又は着色されていてもよく、片面から他の片面を透過して明瞭に視認できるものであればよい。

成形型３０の第１型３１の内側には前記成形品本体１１の意匠面１３の三次元形状を付与するための外面形成面３２が形成されている。第２型３３は前記意匠面１３の三次元形状に相似する三次元形状を有するコア３５を有する第２ベース型３４と、そのコア３５上に形成された合成ゴムよりなる弾性押圧部３７とを備えている。弾性押圧部３７の表面には前記炭素繊維布２０の表面の凹凸形状を有する内面形成面３８が形成されている。

ここで、上記成形型３０の製造方法について図４及び図５に基づいて説明する。

まず、図４（ａ）に示されるように、製造すべき所要の樹脂成形品１０の成形品本体１１の三次元形状４１及び寸法を備えたモデル４０を用意する。このモデル４０は前記成形品本体１１の設計データに基づいて製作されたものであってもよいし、又は設計データに基づかないで創造されたものであってもよい。

そして、このモデル４０の三次元形状４１を転写することにより、例えば耐熱性及び耐圧性を有する合成樹脂材料により第１型３１が製作される。この第１型３１を構成する合成樹脂材料としては、例えばエポキシ樹脂にフィラーを添加したものを用いることができる。このとき、第１型３１にはモデル４０の三次元形状４１によって前記成形品本体１１の外面に三次元形状を付与するための外面形成面３２が形成される（第１型製作工程）。

なお、この第１型製作工程において、モデル４０を用いてその三次元形状を転写する代わりに、製造すべき樹脂成形品１０の三次元形状データに基づいて数値制御（ＮＣ）研削等を行うことにより外面形成面３２を備えた第１型３１を製作するようにしてもよい。

図４（ｂ）に示されるように、製作された第１型３１の外面形成面３２に沿うように、厚さ調整シートとしてのシートワックス４３が剥離可能に貼付される。なお、シートワックス４３を貼付する際には、第１型３１の外面形成面３２と対応する部分においては、成形品本体１１の製品厚さと炭素繊維布２０（ウェブ状物）の厚さとの合計に等しい厚さを有する厚さとし、第１型３１の開口縁部においては、炭素繊維布２０の厚さと等しい厚さとする。

図４（ｃ）に示されるように、シートワックス４３が貼付された厚さ調整後の第１型３１をシートワックス４３側から転写することにより、炭素繊維布２０を貼付するための貼付面４５を有する第１ベース型４４が製作される（第１ベース製作工程）。

なお、この第１ベース製作工程において、シートワックス４３を貼付した厚さ調整後の第１型３１を転写する代わりに、製造すべき樹脂成形品１０の三次元形状データと樹脂成形品１０の厚さ及び炭素繊維布２０の厚さの合計に相当する厚さデータとに基づいたＮＣ研削等を行うことによって貼付面４５を備えた第１ベース型４４を製作するようにしてもよい。

図４（ｄ）に示されるように、上記のように構成された第１ベース型４４の貼付面４５表面に沿うように、炭素繊維布２０を貼付することにより、第２型３３の基となるマスタ型４６が製作される（マスタ製作工程）。このとき、炭素繊維布２０は皺又は伸びが生じないように一様に貼付される。従って、マスタ型４５における炭素繊維布２０の表面は前記第１型３１の外面形成面３２から前記成形品本体１１の製品厚さに相当する距離だけ離間してその外面形成面３２に沿うように形成される。

図５（ｅ）に示されるように、炭素繊維布２０が貼付されたマスタ型４６を炭素繊維布２０側から転写することにより、炭素繊維布２０の凹凸形状を反転させた反転形状をなす反転面４８を有する転写型４７が製作される（転写工程）。

図５（ｆ）に示されるように、転写型４７の反転面４８に対して、前記弾性押圧部３７の厚さに相当する厚さを有するシートワックス４９が剥離可能に貼付される。

図５（ｇ）に示されるように、シートワックス４９が貼付された厚さ調整後の転写型４７をシートワックス４９側から転写することにより、例えば耐熱性及び耐圧性を有する合成樹脂材料によりコア３５を有する第２ベース型３４が製作される（第２ベース製作工程）。このコア３５の外側には前記弾性押圧部３７との境界面５０が形成される。なお、この第２ベース型３４には外部からコア３５の境界面５０を連通する樹脂注入通路３６が形成される。この第２ベース型３４を構成する合成樹脂材料としては、前記第１型３１と同様に例えばエポキシ樹脂にフィラーを添加したものを用いることができる。

なお、この第２ベース製作工程において、シートワックス４９を貼付した厚さ調整後の転写型４７を転写する代わりに、製造すべき樹脂成形品１０の三次元形状データと樹脂成形品１０の厚さ及び炭素繊維布２０の凹凸形状の深さの合計に相当する所定データとに基づいたＮＣ研削等を行うことによって境界面５０を備えた第２ベース型３４を製作することもできる。

図５（ｈ）に示されるように、シートワックス４９を剥離除去した転写型４７と第２ベース製作工程にて製作された第２ベース型３４とを型合わせした状態で、樹脂注入通路３６を介して合成ゴムを注入して転写型４７を転写することにより、第２ベース型３４上に内面形成面３８を有する弾性押圧部３７を備えた第２型３３が製作される。

このように、本実施形態では第１型製作工程にて製作された第１型３１（図４（ａ）参照）と、押圧部製作工程にて製作された弾性押圧部３７を有する第２型３３（図５（ｈ）参照）とによって成形型３０が構成されることとなる。このとき、第１型３１と第２型３３とを型合わせした状態では第１型３１の外面形成面３２と第２型３３の弾性押圧部３７の内面形成面３８との間には成形品本体１１の製品厚さに相当するクリアランスが形成されることとなる。

次に、上記のように製作された成形型を用いた樹脂成形品の製造方法を図６に基づいて説明する。

成形品本体１１を成形するには、まず、図６（ａ）に示されるように、熱可塑性樹脂シート２５を図示しない加熱装置にて加熱して軟化させる。この加熱軟化した熱可塑性樹脂シート２５を、型開きされた第１型３１及び第２型３３間に配置して固定する。そして、第１型３１と第２型３３とを型締めして熱可塑性樹脂シート２５を加圧プレスすると、図６（ｂ）に示される成形品本体１１が得られる。この加圧プレス成形時において、熱可塑性樹脂シート２５は第１型３１の外面形成面３２に沿って延び、熱可塑性樹脂シート２５の第１型３１側の面には三次元形状の意匠面１３が付与される。熱可塑性樹脂シート２５の第２型３３側の面には弾性押圧部３７の内面形成面３８によって前記反転形状を有する可飾面１４が付与される。なお、第１型３１及び第２型３３の型締めを解除して両型を開くと、成形品本体１１は第２型３３側に密着して第２型３３とともに移動する。成形品本体１１を第２型３３から離型させるときには、未だ成形品本体１１は柔軟性を備えるとともに薄いシートよりなり、しかも弾性押圧部３７は弾性変形可能であるため、成形品本体１１の内面に形成された可飾面１４の凹凸形状を損なうことなく、成形品本体１１を第２型３３から容易に剥離することができる。

次に、図６（ｂ）に示されるように、離型された成形品本体１１の内面の可飾面１４に密着するように、例えば有色塗料による塗装を施して反射膜層１５が形成される。

この後、図６（ｃ）に示されるように、第１型５２及び第２型５４よりなる成形型５１を使用して成形品本体１１の可飾面１４に密着する補強体層１６を備えた樹脂成形品１０を形成することができる。成形型５１の第１型５２には前記成形された成形品本体１１の意匠面１３の三次元形状に対応するキャビティ５３が形成されている。第２型５４には前記成形品本体１１内面の各部位から所定距離離間するような三次元形状を有するコア５５が形成されている。

上記樹脂成形品１０を形成するには、第１型５２のキャビティ５３内に前記成形品本体１１を密着させた状態にセットした後、第１型５２及び第２型５４を型締めした状態で、第２型５４に形成された注入通路５６を介して流動状態の合成樹脂材料を注入して前記成形品本体１１の内面及びコア５５間に充填する。この注入された合成樹脂材料が固化した後、成形型５１を型開きして離型すると成形品本体１１の可飾面１４に密着する補強体層１６を有する樹脂成形品１０が得られる。なお、補強体層１６の形成には反応射出成形（ＲＩＭ）法を採用することができる。なお、ＲＩＭ法には、例えば、ポリウレタンＲＩＭを用いることができ、その他にナイロン、ポリウレア、ジシクロペンタジエンなどによるＲＩＭを用いることができる。

上記のように構成された樹脂成形品１０は、例えば、自動車の内装品又は外装品として使用されるとともに、種々の物品として使用される。

以上詳述したように、上記のように製造された成形型３０を使用して成形された樹脂成形品１０では、成形品本体１１の外面に三次元形状をなす意匠面１３が形成され、成形品本体１１の内面全体には炭素繊維布２０の凹凸形状の反転形状を有する可飾面１４が均一に形成されたものとなり、可飾面１４に密着するように反射膜層１５が形成されている。そのため、樹脂成形品１０の外面から見ると、透明な成形品本体１１を透過した光は可飾面１４の反射膜層１５によって反射され、樹脂成形品１０内に炭素繊維布２０の凹凸形状が視認され、実際の炭素繊維布２０の立体感及び質感を備え、樹脂成形品１０は実際の炭素繊維布２０によって三次元形状が形作られている外観を呈する品質の高いものとなる。

また、本実施形態の樹脂成形品１０は成形品本体１１内面の反射膜層１５に密着するように形成された補強体層１６によって成形品本体１１が補強され、樹脂成形品１０の強度を向上させることができる。また、補強体層１６によって樹脂成形品１０の強度を向上させることができることから、成形品本体１１を薄肉状に形成することができるようにもなる。

また、本実施形態の成形型３０の製造方法によれば、第１型製作工程において、樹脂成形品１０、すなわち成形品本体１１の三次元形状に基づいて外面形成面３２を備えた第１型３１が直接的に製作されるため、第１型３１の製作精度は高いものとなる。また、第１型３１の外面形成面３２から成形品本体１１の厚さ及び炭素繊維布２０の厚さの合計に相当する距離だけ離間する貼付面４５を備えた第１ベース型４４が製作され、第１ベース型４４の貼付面４５に沿うように炭素繊維布２０が貼付されてマスタ型４６が製作される。このマスタ型４６を転写することにより、炭素繊維布２０の凹凸形状を反転させた反転形状をなす反転面４８を備えた転写型４７が製作され、転写型４７を転写することにより炭素繊維布２０の凹凸形状を有する内面形成面３８を備えた第２型３３が製作される。このように、第２型３３は、マスタ型４６を転写して製作された転写型４７を転写することによって製作されるため、第２型３３の内面形成面３８の転写精度の低下を最小限に抑制することができる。このように製造された成形型３０を使用して樹脂成形品１０、すなわち成形品本体１１が成形されると、成形品本体１１の外面には所要の三次元形状をなす意匠面１３が付与され、成形品本体１１の内面全体には炭素繊維布２０の凹凸形状の反転形状を有する可飾面１４が均一かつ良好に付与される。そのため、樹脂成形品１０の外面から見ると、内部に炭素繊維布２０の凹凸形状が視認され、樹脂成形品１０の品質を向上させることができる。

また、本実施形態の成形型の製造方法によれば、第２型３３を製作するためにのみ製作される型は、マスタ型４６及び該マスタ型４６を転写した１つの転写型４７のみとなるので、成形型３０の完成後に不要になる型の製作個数が抑制されることとなり、それらの型の製作に要する材料の増加が抑制されるとともにそれらの型の製作に要する時間が短縮化され、成形型３０の製造コストを低減することができ、ひいては樹脂成形品１０の製造コストを低減することができる。

さらに、本実施形態の成形型３０の製造方法では、転写型４７の反転面４８から炭素繊維布２０の凹凸形状の深さを超える所定距離だけ離間する境界面５０を備えた第２ベース型３４が製作され、転写型４７及び第２ベース型３４を型合わせした状態で転写型４７を転写することにより、第２ベース型３４上に内面形成面３８を有する弾性押圧部３７を備えた第２型３３が製作される。従って、第２型３３における弾性押圧部３７の内面形成面３８には２回の転写による転写誤差が生じていることとなる。このように製造された成形型３０を使用して熱可塑性樹脂シート２５の加熱プレス成形を行う場合、弾性押圧部３７における内面形成面３８の部位によって熱可塑性樹脂シート２５に対する接触圧が異なる大きさとなる可能性があるが、弾性押圧部３８は接触圧が高くなる部位において弾性変形するため、弾性押圧部３７の全体はほぼ均一に熱可塑性樹脂シート２５に押圧されるようになり、熱可塑性樹脂シート２５に対して均一な反転形状をなす可飾面１４を付与することができるようになる。

また、本実施形態の成形型３０の製造方法では、第２ベース型３４上に内面形成面３８を備えた弾性押圧部３７を形成して第２型３３を製作するようにしているため、所定の第２ベース型３４に対して、複数種類のウェブ状物にそれぞれ対応した弾性押圧部３７を製作しておき、これらの弾性押圧部３７を交換することにより第２型３３とすることができる。従って、多品種のウェブ状物に対応した第２型３３の製造コストを低減することができ、よって、多品種の樹脂成形品を製造する際に各樹脂成形品の製造コストを低減することができるようになる。なお、このように多品種のウェブ状物にそれぞれ対応した弾性押圧部３７を形成する場合には、マスタ製作工程において、同一の厚さを有する異なる種類のウェブ状物を貼付することによってそれぞれ異なるマスタ型を製作し、転写工程においてそれぞれ異なる転写型を製作しておけばよい。

以上、本発明について好適な実施形態を挙げて説明したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、以下に示すように、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の改良及び設計の変更が可能である。

・上記実施形態では熱可塑性樹脂シート２５を加熱プレス成形する成形型３０に具体化したが、成形型３０を構成する第１型３１及び第２型３３のいずれか一方、例えば第２型３３に注入通路を形成し、この注入通路を介した樹脂注入によって樹脂成形品を成形する成形型としてもよい。

・上記実施形態では、成形品本体１１の可飾面１４に形成する反転形状を採用するウェブ状物を炭素繊維布２０としたが、これ以外に、ガラス繊維布や、アラミド繊維布や炭素繊維及びアラミド繊維によって織られたアラミド炭素布等のいずれか１つとしてもよい。

・上記実施形態の成形型の製造方法では、第２ベース型３４上に弾性押圧部３８を備える第２型３３を製作するようにしたが、図５（ｆ）に示すシートワックス４９の貼付工程を省略するとともに、図５（ｇ）に示す第２ベース型３４の製作工程を省略し、図５（ｅ）における転写型４７を転写することにより弾性押圧部３８を備えない一体状の第２型３３を製作するようにしてもよい。このように第２型３３を製作する場合には熱可塑性樹脂シート２５の加熱プレス成形を行う成形型として使用することもできるが、樹脂注入によって成形する成形型として使用するのが望ましい。

・上記実施形態の樹脂成形品１０では、成形品本体１１の可飾面１４に密着する反射膜層１５を形成し反射膜層１５に密着するように補強体層１６を形成するようにしたが、この反射膜層１５を省略し、補強体層１６を反射膜層を兼用するように有色の合成樹脂材料により形成するようにしてもよい。この有色の補強体層１６によって意匠面１３から成形品本体１１を透過した光の一部、すなわち補強体層１６の色彩と同色の光線が反射され、前記炭素繊維布２０の表面の凹凸形状の意匠を識別させることを可能にする。この有色の補強体層１６は有色の熱可塑性樹脂又は熱硬化性樹脂等の有色の各種合成樹脂材料によって形成することができる。なお、この補強体層１６には、パール顔料やアルミニウム金属粉の光輝材を混入するようにしてもよい。

実施形態の成形型によって製造された樹脂成形品の構造を示す断面図である。炭素繊維布を示す部分拡大平面図である。実施形態の樹脂成形品の部分拡大断面図である。（ａ）〜（ｄ）は実施形態の成形型の製造工程を示す説明図である。（ｅ）〜（ｈ）は実施形態の成形型の製造工程を示す説明図である。（ａ）〜（ｃ）は実施形態の成形型を使用した樹脂成形品の製造工程を示す説明図である。

符号の説明

１０樹脂成形品
１１成形品本体
１４可飾面
１５反射膜層
１６補強体層
２０炭素繊維布
２５熱可塑性樹脂シート
３１第１型
３２外面形成面
３３第２型
３４第２ベース型
３７弾性押圧部
３８内面形成面
４４第１ベース型
４５貼付面
４６マスタ型
４７転写型

Claims

互いに型合わせした状態で使用される第１型及び第２型を備え、透明な合成樹脂材料よりなり、外面に所要の三次元形状が付与され、内面にウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状が均一に付与された樹脂成形品を製造するための成形型の製造方法であって、
前記樹脂成形品の所要の三次元形状に基づいて前記樹脂成形品の外面に該三次元形状を付与するための外面形成面を備えた第１型を製作する第１型製作工程と、
前記第１型の外面形成面から前記樹脂成形品の厚さ及び前記ウェブ状物の厚さの合計に相当する距離だけ離間する貼付面を備えた第１ベース型を製作する第１ベース製作工程と、
前記第１ベース型の貼付面に沿うように前記ウェブ状物を貼付することによりマスタ型を製作するマスタ製作工程と、
前記マスタ型を転写することにより、前記ウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状をなす反転面を備えた転写型を製作する転写工程と、
前記転写型を転写することにより、前記ウェブ状物の凹凸形状を有し前記樹脂成形品の内面に前記反転形状を付与するための内面形成面を備えた第２型を製作する第２型製作工程と
を備えることを特徴とする成形型の製造方法。
前記第２型製作工程は、
前記転写型の反転面から前記ウェブ状物の凹凸形状の深さを超える所定距離だけ離間する境界面を備えた第２ベース型を製作する第２ベース製作工程と、
前記転写型及び前記第２ベース型を型合わせした状態で合成ゴムを注入して前記転写型を転写することにより、前記第２ベース型上に前記内面形成面を有する弾性押圧部を備えた前記第２型を製作する押圧部製作工程と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の成形型の製造方法。
請求項１又は請求項２に記載の製造方法によって製造された成形型を使用し、第１型及び第２型を型合わせした状態で、透明な合成樹脂材料を用いて、外面に所要の三次元形状が付与され、内面にウェブ状物の凹凸形状を反転させた反転形状が付与された樹脂成形品を製造するようにしたことを特徴とする樹脂成形品の製造方法。
前記成形型を使用した樹脂成形品の成形の後工程として、
前記成形された樹脂成形品の内面に密着するように前記樹脂成形品を透過した光を反射する有色の反射膜層を形成する反射膜層形成工程を備えることを特徴とする請求項３に記載の樹脂成形品の製造方法。
前記反射膜層形成工程の後工程として、
前記反射膜層の表面に密着するように合成樹脂材料よりなる補強体層を形成する補強体形成工程をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の樹脂成形品の製造方法。