JP4370212B2 - 突部付シートの製造方法及びシート成形金型 - Google Patents

Description

本発明は、電気機器の押釦スイッチ等に使用される突部付シートの製造方法及びシート成形金型に関する。

従来、このような分野の技術として、例えば、下記特許文献１がある。この文献には、加熱することにより軟化させたシートを、真空成形金型の突部に押さえ付けるとともに、その真空成形金型に形成された真空吸引孔より吸引して真空成形金型の突部の外表面に沿わせて変形させる技術が記載されている。
特開２００２−１９２６４９号公報

しかしながら、このような突部付シートの製造方法では、シートに形成された突部間の平面部においてシワが生じたり、シートが反ったりする場合があった。

そこで、本発明は、金型の突部の形状に合わせて、シワを生じさせずに且つシートを反らせないようシートを確実に成形することが可能な突部付シートの製造方法及びシート成形金型を提供することを特徴とする。

本発明に係る突部付シートの製造方法は、表面に突部を有する金型と、その突部が嵌合される貫通孔を有する成形プレートとの間にシートを挟み、貫通孔に突部を嵌合させて、突部を有するシートを製造することを特徴とする。

この突部付シートの製造方法によれば、成形プレートの貫通孔に金型の突部を嵌合させることにより、突部を有するシートを製造することができる。すなわち、シートは、まず、金型の突部における頂部に接触する。さらに、成形プレートの貫通孔と金型の突部とが嵌合することによって、金型の突部における頂部に接触したシート部分の周辺のシート部分は、金型の突部の側面に沿うように延伸され、また、成形プレートに当接したシート部分は、金型の表面に押さえ付けられる。このようにして、突部付シートが製造される。このとき、成形プレートに当接したシート部分は、確実に、金型の表面に押さえ付けられるため、シートに形成された突部間の平面部において、シワの発生やシートの反りを防止することができる。

また、この突部付シートの製造方法において、金型の突部を貫通孔に嵌合させた状態で成形プレートに空圧をかけると好適である。この方法によれば、成形プレートには、空圧によって略均等に圧力がかけられるため、金型の表面に当接されたシート部分は、成形プレートから略均等に圧力を受ける。そのため、シートに形成された突部間の平面部において、シワは発生しにくい。また、成形プレートに貫通孔が形成されているために、シートの突部は、金型の突部の形状に沿って圧空される。

ここで、金型の突部における頂部に当接するシートの部分は、加飾されていると良い。金型の突部における頂部に当接するシート部分の延伸はわずかであるため、加飾された部分の歪みはわずかである。したがって、その頂部に当接する加飾されたシート部分の形状は維持される。また、シートの加飾された部分は、成形プレートによって位置決めし易い。

また、本発明に係るシート成形金型は、突部を有する金型と、突部が嵌合される貫通孔を有する成形プレートとを備えることを特徴とする。

このシート成形金型によれば、金型と成形プレートとの間にシートを挟んで、成形プレートの貫通孔に、金型の突部を嵌合させることにより、突部を有するシートを製造することができる。すなわち、シートは、まず、金型の突部における頂部に接触する。さらに、成形プレートの貫通孔と金型の突部とが嵌合することによって、金型の突部における頂部に接触したシート部分の周辺のシート部分は、金型の突部の側面に沿うように延伸され、また、成形プレートに当接したシート部分は、金型の表面に押さえ付けられる。このようにして、突部付シートを製造することができる。このとき、成形プレートに当接したシート部分は、確実に、金型の表面に押さえ付けられるため、シートに形成された突部間の平面部において、シワの発生やシートの反りを防止することができる。

このようなシート成形金型において、金型との間でキャビティを形成すると共に、該キャビティ内に給気するための給気孔が形成されたダイカバーをさらに備えることが好ましい。このシート成形金型によれば、金型とダイカバーとの間にシートを挟み、ダイカバーに形成された給気孔からキャビティに圧空をかけると、成形プレートには、空圧によって略均等に圧力がかけられるため、金型の表面に当接されたシート部分は、成形プレートから略均等に圧力を受ける。そのため、シートに形成された突部間の平面部において、シワは発生しにくい。また、成形プレートに貫通孔が形成されているために、シートの突部は、金型の突部の形状に沿って圧空される。

ここで、金型は、突部を有する基型と、その基型との間に介在する弾性体によって支持された可動部とを有すると好適である。このような構造を採用することにより、シートに突部を成形する際、ダイカバーと可動部との間にシートを挟み、ダイカバーを可動部に押し当てることにより、弾性体は圧縮し、可動部は基型に当接する。そして、成形プレートの貫通孔に、金型の突部を嵌合させて、シートに突部を形成した後は、ダイカバーの可動部への押し当てを解除することにより、弾性体はその復元力によって復帰し、可動部は基型から離間する。このとき、基型の突部に押さえ付けられていたシートは、可動部の基型からの離間に伴い基型の突部から離脱するため、突部が形成されたシートを金型から容易に取り外すことができる。

本発明によれば、金型の突部の形状に合わせて、シワを生じさせずに且つシートを反らせないようシートを確実に成形することが可能な突部付シートの製造方法及びシート成形金型を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１は、シート成形金型１の分解斜視図を示し、図２及び図３は、シート成形金型１によってシート２に突部３を形成する様子を示す工程図である。

図１〜図３に示すように、シート２は、電気機器の押釦スイッチにおけるキーシートに用いられるものである。このシート２は、例えば、ポリカーボネート及びポリブチレンテレフタレートからなるポリカーボネート系樹脂のアロイフィルムから構成されている。シート２には、キー部になるべき部分に加飾部４が施されている。その加飾部４には、そのキー部が押下されることで電気機器において実行される機能を示す文字、記号、又は図形等が各種印刷方法、転写等によって、例えば抜き文字に形成されている。この加飾部４は、シート２上に格子状に配列するように形成されている。

シート成形金型１は、加飾部４がシート２に形成される突部３の頂部に位置するように、シート２に突部３を形成するものである。このシート成形金型１は、下型にあたる金型６と上型にあたるダイカバー７と成形プレート８とを備えている。金型６は、基型９と剥取プレート（可動部）１１とを有している。金型６に用いられる成形金型用の一般的な材料としては、ＮＡＫ５５，ＮＡＫ８０，ＰＸ５，ＰＸＺ等が挙げられる。この基型９の上面には、シート２に突部（キー部）３を成形するために上方に突出した突部１２が格子状に配列するように形成されている。これらの突部１２は、断面長円形状をしており、頂部１２ａは略平面に形成されている。また、剥取プレート１１には、基型９の各突部１２に対応して貫通孔１３が形成されている。この剥取プレート１１は、各貫通孔１３が基型９の突部１２に挿嵌されて、上下方向に変位可能となっている。基型９及び剥取プレート１１それぞれの互いに対向する周縁部には、バネ（弾性体）１４を収容するための凹部１６，１７が所定の間隔で対になって形成されている。そして、各凹部１６，１７には、バネ（弾性体）１４が配置されており、剥取プレート１１は、バネ１４によって基型９に当接及び離間可能に支持されている。また、剥取プレート１１の周縁部は、段差によって厚くなっている。さらに、剥取プレート１１の外周には、剥取プレート１１の周縁部の上面と面一な上面を有するフレーム１８が固定されている。このフレーム１８には、シート２を位置決めするためのピン１９が形成されている。一方、シート２の周縁部には、このピン１９を挿通するための孔２０が形成されている。

ダイカバー７は、成形プレート８を収容するスペース２１を有し、金型６の剥取プレート１１上に載置されることにより金型６との間でキャビティ２２を形成するよう箱蓋状に形成されている。そして、ダイカバー７の側壁には、キャビティ２２内を圧空するために空気を通気するための給気孔２３が形成されている。そして、給気孔２３には、給気孔２３を通じて圧空用の空気を供給する給気装置（圧空手段：図示しない）がチューブ等（図示しない）を介して接続されている。また、成形プレート８には、基型９の各突部１２に対応して複数の貫通孔２４が形成されている。これらの貫通孔２４は、突部１２の外形よりもシート２の厚さ程度一回り大きく形成されている。さらに、成形プレート８の上面中央には、円柱状の棒状体２６が垂設されており、ダイカバー７の中央に形成された貫通孔２７に、この棒状体２６が挿通され、さらに、上下移動させるエアシリンダー（図示しない）に連結されている。

次に、シート成形金型１を用いて、突部付シート２を製造する製造方法について説明する。

図２（ａ）に示すように、シート２を、金型６の剥取プレート１１上に敷き、シート２の周縁部に形成された孔２０を、フレーム１８のピン１９に挿入してシート２を固定する。このとき、シート２の加飾部４は、基型９における突部１２の真上に位置するようにセットされる。また、成形プレート８は、予めヒーター（図示しない）により、約１３０℃に加熱しておく。さらに、金型６の基型９及び剥取プレート１１もヒーター（図示しない）により、約６０℃に加熱しておく。なお、ダイカバー７は、剥取プレート１１から離間しているため、バネ１４に、ダイカバー７からの圧力はかけられておらず、バネ１４は、単に剥取プレート１１を、基型９から離間させて支持している状態である。また、剥取プレート１１の各貫通孔１３は、基型９の突部１２における先端部を取り囲む高さに位置しており、剥取プレート１１の上面１１ａから基型９の突部１２はほとんど突出していない状態である。

続いて、図２（ｂ）に示すように、剥取プレート１１の下面と基型９の上面が当接するまで、ダイカバー７を、シート２の上方から剥取プレート１１に押さえ付ける。このとき、バネ１４は圧縮され、剥取プレート１１の貫通孔１３は、基型９の突部１２に対して下方に変位する。このことにより、基型９の突部１２は、剥取プレート１１の上面１１ａから突出した状態となる。ここで、シート２は、上方にある成形プレート８からの放熱と下方にある基型９及び剥取プレート１１からの放熱により、加熱されることになる。

さらに、図３（ａ）に示すように、エアシリンダーの駆動により棒状体２６を下方に下げることにより、成形プレート８が下がる。それと共に、給気装置（図示しない）８は、給気孔２３を通じてキャビティ２２内に空気を供給する。すると、成形プレート８には、上方から下方に向けて略均等に圧力がかかり、シート２は、まず、基型９の突部１２における頂部１２ａに接触する。さらに、成形プレート８の貫通孔２４と基型９の突部１２とが嵌合することによって、基型９の突部１２における頂部に接触したシート部分の周辺のシート部分は、基型９の突部１２の側面１２ｂに沿うように延伸され、また、成形プレート８に当接したシート部分は、剥取プレート１１の上面１１ａに押さえ付けられる。これにより、シート２の加飾部４が、突部３の頂部に確実に位置決めされて、シート２に突部３が形成される。また、シート２の突部３の成形を確実にするために、シート２を間に挟むように基型９の突部１２を成形プレート８の貫通孔２４に嵌合させた状態で、成形プレート８に空圧をかけ続ける。この一連の成形は約１５秒をかけて行われるが、この間、シート２は、成形プレート８、基型９の突部１２及び剥取プレート１１に当接して加熱されるため、軟化温度以上に加熱されながら、成形性、延伸性良く、突部３が形成される。ここで、基型９及び剥取プレート１１は、成形プレート８よりも低く加熱されているため、基型９における突部１２の周囲の側面１２ｂに沿って成形されるシート２の部分が、延伸し易くなるとともに、突部３の頂部に形成された加飾部４の延伸や歪みを最小限に抑えることができる。

成形プレート８には、突部１２が形成された位置に対応して、突部１２よりもシート２の厚さ程度一回り大きい貫通孔２４が形成されている。そのため、基型９における突部１２の頂部に押さえ付けられたシート部分は、上側からは押さえ付けられていないため、加飾部４の歪みはわずかであり、その形状は維持される。また、シート２の突部３は、剥取プレート１１に貫通孔２４が形成されているために、キャビティ２２内に給気装置から供給された空気によって圧空されて、突部１２の形状に沿って圧縮成形される。さらに、剥取プレート１１の上面１１ａに当接されたシート部分は、剥取プレート１１の上面と成形プレート８とによって挟まれるように成形されるため、突部１２の裾の部分まで、シート２が確実に成形される。しかも、シート２の剥取プレート１１の上面に当接されたシート部分は、圧空によって略均等に圧力がかけられた成形プレート８によって確実に押さえ付けられるため、シート２に形成される突部３，３間の平面部２ａにおいてシワの発生やシート２の反りが防止される。

このようにシート２に突部３が形成されると、図３（ｂ）に示すように、圧空を解除すると共に、棒状体２６を上方に上げて、成形プレート８をシート２から離脱させると共に、ダイカバー７を上方に上げて、シート２から離間させる。すると、バネ１４にかけられていたダイカバー７からの圧力が解除されるため、バネ１４はその復元力により復帰し、剥取プレート１１を上方へ持ち上げる。このとき、剥取プレート１１の貫通孔１３は、基型９の突部１２に対して上方へ変位すると共に、シート２の突部３が、基型９の突部１２から離脱する。このことにより、シート２をフレーム１８及び剥取プレート１１から取り外し易くなる。このようにして、突部１２が形成された突部３付シート２を製造することができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。

上記実施形態では、基型９の突部１２は、５列４段に形成されていたが、突部１２の個数や形成位置は、必要に応じて変更してよい。その場合、成形プレート８や剥取プレート１１に形成する貫通孔１３，２４を形成する数や位置も、突部１２に対応させて変更する。勿論、突部１２の立体形状や断面形状は、シート２に形成したい突部３の形状に合わせて適宜変更して良い。また、シート２を位置決めするためのピン１９を有するフレーム１８は、剥取プレート１１の外周に固定されていたが、これに限らず、フレーム１８を可動な部品としてシート２を搬送するために用いてもよい。

また、上記実施形態では、金型６は、基型９と剥取プレート１１とから構成されていたが、単に表面に突部１２を有する一体の型であっても良い。また、フレーム１８を用いずに、剥取プレート１１にシート２を位置決めするためのピンを設けても良い。

また、成形プレート８の上面には、給気孔２３からの空気の流れを良好にするため、溝部を形成しても良い。

さらに、上記実施形態では、シート２にポリカーボネート系樹脂のアロイフィルムを用いたが、これに限られず、アクリル製フィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の熱可塑性フィルムを用いても良い。また、突部３の成形に当たっては、シート２を予め加熱しておいてもよい。なお、基型９及び剥取プレート１１の加熱は必要に応じて行えば良く、成形上問題なければ、必ずしも加熱しなくとも良い。或いは逆に、成形プレート８、基型９及び剥取プレート１１を加熱せずに、シート２を予め軟化温度以上まで加熱してシート２を成形しても良い。

また、基型９や剥取プレート１１に例えば鉛直な貫通孔を形成することで、金型６とキャビティ２２とを連通する吸引路を設け、その吸引路を通じてキャビティ２２内に負圧をかけてシート２に突部３を形成しても良い。

本発明に係るシート成形金型の一実施形態を示す分解斜視図である。 図１に示すシート成形金型によって突部付シートを製造する工程を説明するための図であり、図２（ａ）は、シート成形金型にシートをセットした様子を示す断面図であり、図２（ｂ）は、ダイカバーと金型を閉じた状態を示す断面図である。 図１に示すシート成形金型によって突部付シートを製造する工程を説明するための図であり、図３（ａ）は、シートに突部を形成している様子を示す断面図であり、図３（ｂ）は、シート成形金型を型開きした状態を示す断面図である。

符号の説明

１…シート成形金型、２…シート、３…突部、４…加飾部、６…金型、７…ダイカバー、８…成形プレート、９…基型、１１…剥取プレート（可動部）、１２…突部、１３…貫通孔、１４…バネ（弾性体）、２４…貫通孔、２２…キャビティ、２３…給気孔。

Claims (6)

1. 表面に突部を有する金型と、その突部が嵌合される貫通孔を有する成形プレートとの間にシートを挟み、前記貫通孔に前記突部を嵌合させて、突部を有するシートを製造することを特徴とする突部付シートの製造方法。
2. 前記金型の前記突部を前記貫通孔に嵌合させた状態で前記成形プレートに空圧をかけることを特徴とする請求項１に記載の突部付シートの製造方法。
3. 前記金型の前記突部における頂部に当接する前記シートの部分は、加飾されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の突部付シートの製造方法。
4. 表面に突部を有する金型と、
   前記突部が嵌合される貫通孔を有する成形プレートと、
   を備えることを特徴とするシート成形金型。
5. 前記金型との間でキャビティを形成すると共に、該キャビティ内に給気するための給気孔が形成されたダイカバーをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載のシート成形金型。
6. 前記金型は、前記突部を有する基型と、その基型との間に介在する弾性体によって支持された可動部とを有することを特徴とする請求項４又は５に記載のシート成形金型。

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