JP6721834B2 - 金型及びその製造方法、並びに成形体の製造方法 - Google Patents
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Description
好ましくは、前記凹部内に前記減圧吸引孔が設けられ、且つ前記凹部内の前記減圧吸引孔が閉塞されている。
好ましくは、前記凹部の面積の割合は、1〜80%である。
好ましくは、前記凹部は、規則的に分散されて配置されている。
好ましくは、前記減圧吸引孔の数/前記凹部の数が0.1〜10である。
好ましくは、前記凹部の1つ当たり面積は、2〜900mm2である。
好ましくは、前記凹部は、深さが0.1〜10mmである。
好ましくは、前記減圧吸引孔の1つ当たり面積は、0.001〜1mm2である。
好ましくは、前記ベース面にシワ形状が設けられている。
好ましくは、前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成される。
好ましくは、前記賦形工程の後に前記樹脂シートに発泡体を溶着させる溶着工程を備える。
最初に、図1〜図6を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法の実施に利用可能な成形機1について説明する。成形機1は、樹脂シート形成装置2a,2bと、金型21,22を備える。各樹脂シート形成装置2a,2bは、ホッパー12と、押出機13と、アキュームレータ17と、Tダイ18を備える。押出機13とアキュームレータ17は、連結管25を介して連結される。アキュームレータ17とTダイ18は、連結管27を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。
ホッパー12は、原料樹脂11を押出機13のシリンダ13a内に投入するために用いられる。原料樹脂11の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂11は、ホッパー12からシリンダ13a内に投入された後、シリンダ13a内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ13a内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ13aの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ13a内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ13a内に配置されるスクリューの数は、1本でもよく、2本以上であってもよい。
溶融樹脂は、シリンダ13aの樹脂押出口から押し出され、連結管25を通じてアキュームレータ17内に注入される。アキュームレータ17は、シリンダ17aとその内部で摺動可能なピストン17bを備えており、シリンダ17a内に溶融樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ17a内に溶融樹脂が所定量貯留された後にピストン17bを移動させることによって、連結管27を通じて溶融樹脂をTダイ18内に設けられたスリットから押し出して垂下させて溶融状態の樹脂シート23,24を形成する。
樹脂シート23,24は、金型21,22間に導かれる。図2〜図3に示すように、金型21,22は、キャビティ21a,22aを有し、キャビティ21a,22aを取り囲むようにピンチオフ部21f,22fが設けられている。キャビティ21a,22a内には、減圧吸引孔21b,22bが設けられており、減圧吸引孔21b,22bを通じて樹脂シート23,24を減圧吸引して金型21、22のキャビティ21a,22aの内面に沿った形状に賦形することが可能になっている。減圧吸引孔21b,22bは、極小の孔であり、一端が金型21,22内部を通ってキャビティ21a,22aの内面にまで連通されてり、他端が減圧装置に接続されている。減圧吸引孔21b,22bの面積は、例えば0.001〜1mm2であり、具体的には例えば、0.001、0.01、0.05、0.1、0.5、1mm2であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔21b,22bの数密度は、例えば0.1〜10個/cm2であり、具体的には例えば、0.1、0.5、1、5、10個/cm2であり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。減圧吸引孔21b,22bは、円形が好ましいが、別の形状であってもよい。減圧吸引孔21b,22bは、規則的に(好ましくは均一に)分散されて設けられることが好ましい。また、減圧吸引孔21b,22bは、格子状に配置されることが好ましい。
(式1)凹部面積割合A=ベース面21cと凹部21dの面積の合計に対する、凹部21dの面積の割合
(式2)凹部内減圧吸引孔割合B=ベース面21cと凹部21dの何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔21bの総数に対する、凹部21dに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔21bの数の割合
(式3)凹部内減圧吸引孔指数C=凹部内減圧吸引孔割合B/凹部面積割合A
ここで、図2及び図7〜図10を用いて、本発明の一実施形態の成形体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と、賦形工程と、溶着工程と、型締め工程と、仕上げ工程を備える。以下、詳細に説明する。
この工程では、図2に示すように、溶融状態の溶融樹脂をTダイ18のスリットから押し出して垂下させて形成した樹脂シート23,24を金型21,22間に配置する。本実施形態では、Tダイ18から押し出された樹脂シート23,24をそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、樹脂シート23,24は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された樹脂シート23,24が成形前に加熱されることもない。また、本実施形態の樹脂シート23,24は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却されるものである。そして、樹脂シート23,24の厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、本実施形態の樹脂シート23,24は、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。樹脂シート23,24の肉厚は、特に限定されないが、例えば、0.5〜5mmであり、好ましくは、1〜3mmである。この肉厚は、具体的には例えば、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5mmであり、ここで例示した数値の何れか2つの間の範囲内であってもよい。
この工程では、図7に示すように、金型21,22により樹脂シート23,24の減圧吸引を行って、樹脂シート23,24をキャビティ21a,22aの形状に賦形する。本実施形態で使用する金型21は、凹部内減圧吸引孔指数が0.5以下であるので、凹部21d及びその周辺での賦形性の悪化が抑制される。
この工程では、図8に示すように、発泡体31を樹脂シート24に溶着させる。発泡体31は、樹脂シート23に溶着させてもよい。発泡体31は、例えば熱可塑性樹脂を用いて成形される。その樹脂材料は限定しないが、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のアクリル誘導体のいずれか、又は2種類以上の混合物を含む。発泡体31の発泡倍率は、1.5〜6倍が好ましい。なお、発泡体31は省略可能であり、その場合、溶着工程も省略可能である。
この工程では、図9に示すように、金型21,22が型締めされる。この工程で、樹脂シート23,24が溶着されて発泡体31の周囲が樹脂シートで覆われた成形体が得られる。ピンチオフ部21f,22fの外側がバリとなる。なお、樹脂シート23,24で囲まれた空間内にエアーを吹き込むと発泡体31の発泡倍率が低下してしまうという問題が生じうるので、エアーの吹き込みを行わないことが好ましい。
型締め工程の後、金型21,22を開いて成形体を取り出し、バリを除去にすることによって図10に示す樹脂製パネル33が得られる。樹脂製パネル33は、発泡体31の周囲が樹脂シート32で覆われた構成になっている。樹脂製パネル33の一方の面には、金型21のベース面21c及び凹部21dに対応した凹部32c及び凸部32dが形成されている。ベース面21cにシワ形状が設けられている場合には、凹部32cにシワ形状が転写される。凹部21dに減圧吸引孔21bが設けられている金型を使用した場合には、シワ形状の転写が不十分になる場合があるが、本実施形態では、凹部内減圧吸引孔指数Cが0.5以下の金型を用いるので、シワ形状が適切に転写され、外観に優れた樹脂製パネルが得られる。
図1に示す成形機1及び金型21を用いて、真空成形を行った。押出機13のシリンダ13aの内径は50mmであり、L/D=34であった。原料樹脂には、PPとタルク(20%)に対してカーボンブラック1%添加したものを用いた。樹脂シート23の温度が190〜200℃になるように各部位の温度制御を行った。スクリューの回転数は、60rmmとし、押出量は、20kg/hrとした。樹脂シート23,24は、厚さが1mmになるようにTダイ18の制御を行った。
試験例1の金型21の円柱状の凹部21dを、凹部21dの縁での直径が約2mmで深さが約0.2〜0.3mmの球冠状の凹部21dに変えた金型21を用いた以外は試験例1と同様の条件で成形体を形成した。図12は、凹部21d内の減圧吸引孔21bを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図12に示すように、矢印Xで示す凸部32dには減圧吸引孔21bに対応する部位に意図しない突起32bが形成されており、凸部32dの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部32dの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
試験例1の金型21の円柱状の凹部21dを、一辺の長さが約5mmで深さが約0.2〜0.3mmの正方柱状の凹部21dに変えた金型21を用いた以外は試験例1と同様の条件で成形体を形成した。図13は、凹部21d内の減圧吸引孔21bを閉塞させていない状態で得られた成形体を示す。図13に示すように、矢印Xで示す凸部32dには減圧吸引孔21bに対応する部位に意図しない突起32bが形成されており、凸部32dの周囲がその他の部位に比べて凹んだ形状になっていて、凸部32dの周囲での賦形性が良好でないことが分かる。
試験例4〜6では、瞬間接着剤を用いて試験例1〜3の金型21の凹部21d内の減圧吸引孔21bを閉塞させた後に同様の条件で樹脂シート23の減圧吸引を行ったところ、凸部32dが消失し、凸部32dの周囲の賦形性が改善されて、外観が良好な成形体が得られた。
2a :第1樹脂シート形成装置
2b :第2樹脂シート形成装置
11 :原料樹脂
12 :ホッパー
13 :押出機
13a :シリンダ
17 :アキュームレータ
17a :シリンダ
17b :ピストン
18 :Tダイ
21 :第1金型
21a :キャビティ
21b :減圧吸引孔
21c :ベース面
21d :凹部
21e :閉塞部
21f :ピンチオフ部
22 :第2金型
22a :キャビティ
22b :減圧吸引孔
22f :ピンチオフ部
23 :樹脂シート
24 :樹脂シート
25 :連結管
27 :連結管
31 :発泡体
32 :樹脂シート
32b :突起
32c :凹部
32d :凸部
33 :樹脂製パネル
Claims (13)
- キャビティを有し、且つ複数の減圧吸引孔を通じて樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形可能な金型であって、
前記キャビティの内面は、ベース面と、前記ベース面内に設けられた複数の島状の凹部を備え、
凹部内減圧吸引孔割合/凹部面積割合によって定義される凹部内減圧吸引孔指数が0.5以下である、金型。
(但し、前記凹部内減圧吸引孔割合は、前記ベース面と前記凹部の何れかに存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の総数に対する、前記凹部に存在している減圧吸引可能な減圧吸引孔の数の割合であり、前記凹部面積割合は、前記ベース面と前記凹部の面積の合計に対する、前記凹部の面積の割合である。) - 前記凹部内に前記減圧吸引孔が設けられ、且つ前記凹部内の前記減圧吸引孔が閉塞されている、請求項1に記載の金型。
- 前記凹部の面積の割合は、1〜80%である、請求項1又は請求項3に記載の金型。
- 前記凹部は、規則的に分散されて配置されている、請求項1〜請求項3の何れか1つに記載の金型。
- 前記減圧吸引孔の数/前記凹部の数が0.1〜10である、請求項1〜請求項4の何れか1つに記載の金型。
- 前記凹部の1つ当たり面積は、2〜900mm2である、請求項1〜請求項5の何れか1つに記載の金型。
- 前記凹部は、深さが0.1〜10mmである、請求項1〜請求項6の何れか1つに記載の金型。
- 前記減圧吸引孔の1つ当たり面積は、0.001〜1mm2である、請求項1〜請求項7の何れか1つに記載の金型。
- 前記ベース面にシワ形状が設けられている、請求項1〜請求項8の何れか1つに記載の金型。
- キャビティのベース面に複数の減圧吸引孔を形成する減圧吸引孔形成工程と、
前記ベース面に複数の凹部を形成する凹部形成工程と、
前記減圧吸引孔のうち前記凹部内に存在しているものを閉塞させる閉塞工程を備える、金型の製造方法。 - 請求項1〜請求項9の何れか1つに記載の金型により樹脂シートの減圧吸引を行って前記樹脂シートを前記キャビティの内面に沿った形状に賦形する賦形工程を備える、成形体の製造方法。
- 前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させて形成される、請求項11に記載の方法。
- 前記賦形工程の後に前記樹脂シートに発泡体を溶着させる溶着工程を備える、請求項11又は請求項12に記載の方法。
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