JP6829807B2

JP6829807B2 - 成形方法

Info

Publication number: JP6829807B2
Application number: JP2017035862A
Authority: JP
Inventors: 洋介林
Original assignee: Kyoraku Co Ltd
Current assignee: Kyoraku Co Ltd
Priority date: 2017-02-28
Filing date: 2017-02-28
Publication date: 2021-02-17
Anticipated expiration: 2037-02-28
Also published as: JP2018140546A

Description

本発明は、樹脂シートとコア材からなる複合成形品を成形する成形方法に関するものである。

例えば単壁構造の樹脂成形品を形成する場合、予め熱可塑性樹脂製の原反シートを用意し、これを溶融状態となるまで再加熱した後、真空吸引や空気圧によって金型キャビティに密着させる真空成形や圧空成形が行われている。真空成形や圧空成形は、多品種少量生産に向く等の特徴を有し、例えば、２枚の樹脂シートを押し出し、これを一対の金型にそれぞれ真空吸引により密着させた後、型締めして一体化する成形技術も開発されている。

また、樹脂シートの間にコア材を挿入して成形する成形方法も提案されており、例えば特許文献１には、発泡体および補強材を内装した樹脂製パネルの製造方法が開示されている。特許文献１の樹脂製パネルの製造方法では、分割金型間に溶融状態のパリソン若しくは樹脂シートを配置し、パリソン若しくは樹脂シートを真空若しくは圧空により金型のキャビティに押圧成形させ、コア材である発泡体をキャビティに配置させて型締めを行い、溶融状態のパリソン若しくは樹脂シートの内面と発泡体の外面を溶着させている。

特開２００６−３３４８０１号公報

ところで、これら真空成形や圧空成形においては、加熱溶融した樹脂シートを金型のキャビティ面に確実に密着させる必要がある。樹脂シートの金型キャビティへの密着が悪いと、金型の表面形状を十分に転写することができず、所定の品質の樹脂成形品を得ることはできない。

一方で、樹脂成形品の多様化により、成形品の形状も多様なものとなっており、場合によっては、樹脂シートの真空吸引が難しくなっている。例えば、成形品において、樹脂シートが深絞り形状を有するような場合、樹脂シートを大きく引き伸ばす必要があり、真空吸引により金型に密着させることで深絞り形状を賦形しようとすると、深絞り形状の周辺において薄肉やピンホールが発生し易い。

本発明は、このような従来の実情に鑑みて提案されたものであり、樹脂シートを円滑に引き伸ばすことができ、深絞り形状の周辺において樹脂シートに薄肉やピンホールが発生することがなく、品質の高い複合成形品を成形し得る成形方法を提供することを目的とする。

前述の目的を達成するために、本発明の成形方法は、一対の樹脂シートの間にコア材を挟み込み、各樹脂シートをキャビティ面から真空吸引することにより金型に密着させた後、金型を型締めして成形する成形方法であって、コア材を押し当てることにより少なくとも一方の樹脂シートを引き伸ばした後、真空吸引により金型に密着させることを特徴とし、成形後の前記少なくとも一方の樹脂シートは、深絞り形状を有することを特徴とする。

樹脂シートを金型で真空吸引しようとすると、溶融した樹脂シートが金型面に部分的に貼り付いた状態となり、引き伸ばしにムラが生じ、薄肉化やピンホールの原因となる。これに対して、コア材を押し当てることにより樹脂シートを引き伸ばすと、溶融した樹脂シートと接触した部分のコア材が溶融し、これが潤滑剤の役割を果たすことにより、円滑に引き伸ばされる。その後、金型の真空吸引により賦形すれば、薄肉やピンホールが発生することなく、樹脂シートが深絞り形状に成形される。

本発明によれば、樹脂シートを円滑に引き伸ばすことができ、深絞り形状の周辺において樹脂シートに薄肉やピンホールが発生することがなく、品質の高い複合成形品を成形することができる。

本発明を適用した成形方法を工程順に示す概略断面図であり、コア材の挿入工程を示す図である。コア材による樹脂シートの引き伸ばし工程を示す概略断面図である。真空吸引による樹脂シートの賦形工程を示す概略断面図である。挿入材の押し込み工程を示す概略断面図である。型締め工程を示す概略断面図である。コア材の概略斜視図である。コア材の概略断面図である。コア材の挿入孔近傍を拡大して示す概略断面図である。金型の真空吸引のみにより樹脂シートを賦形する様子を示す概略断面図である。

以下、本発明を適用した成形方法の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

本実施形態の成形方法により製造される成形品は、熱可塑性樹脂シート（溶融樹脂シート）が成形された表皮材を有するとともに、その中にコア材が接合一体化されてなるものである。

図１から図５は、本実施形態の成形方法を工程順に示すものであり、成形に際しては、先ず、図１に示すように、一対の溶融状態の熱可塑性樹脂シート（溶融樹脂シート）１，２を一対の金型３，４間に供給し、これら熱可塑性樹脂シート１，２間に、例えばロボットハンド等を用いてコア材５を挿入する。

熱可塑性樹脂シート１，２に用いられる熱可塑性樹脂は、特に限定されるものではなく、成形が可能なものであれば如何なるものであってもよく、例示するならば、例えばポリエチレン樹脂やポリプロピレン樹脂等のポリオレフィン樹脂の他、エチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル樹脂、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル−スチレン−ブタジエン樹脂）、ポリアミド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、変性ポリフェニレンエーテル等のエンジニアリング・プラスチック等が好適であり、必要に応じて適宜にガラス繊維、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等の充填材を添加することもできる。

コア材５に使用する樹脂材料としては、任意のものが使用可能であり、例えば発泡体を用いることができる。発泡体は、各種樹脂材料を発泡成形したものであり、樹脂材料としてはポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹脂等を挙げることができる。ポリエチレン系樹脂としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）や、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状短鎖分岐ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）等を用いることができ、エチレンと他の共重合性モノマーとの共重合体であってもよい。ポリプロピレン系樹脂としては、プロピレン単独重合体、あるいはプロピレンと他のα−オレフィン（エチレン、ブテン、ペンテン、ヘキセン、オクテン、メチルペンテン等）とのランダムもしくはブロック共重合体等を挙げることができる。いずれの場合にも、長鎖分岐構造を有するポリエチレンやポリプロピレンを含有することが好ましい。あるいは、ポリアクリロニトリル・スチレン共重合体（いわゆるヒートポール）の発泡体を用いることも可能である。

ここで、コア材５に使用する樹脂材料は、熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し難いものであることが好ましい。コア材５が熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し易いと、コア材５に熱可塑性樹脂シート１，２が溶着してしまい、円滑な引き伸ばしが難しくなるおそれがある。

結晶性熱可塑性樹脂、非晶性熱可塑性樹脂および熱硬化性樹脂は互いに熱溶着の相性が悪いため、例えば結晶性熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂シート１，２は、非晶性熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からなるコア材５とは熱溶着され難い。非晶性熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂シート１，２は、結晶性熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂からなるコア材５とは熱溶着され難い。なお、結晶性熱可塑性樹脂としては、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン）等を例示することができる。非晶性熱可塑性樹脂としては、スチレン系樹脂（例えば、ポリスチレン）や変性ポリフェニレンエーテル樹脂等を例示することができる。熱硬化性樹脂としては、フェノール系樹脂等を例示することができる。

ただし、コア材５全体を熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し難い材料で形成すると、成形後に表皮材である熱可塑性樹脂シート１，２とコア材５との接着が不十分となり、複合成形品の品質を低下するおそれがある。

そこで、本実施形態においては、コア材５の大部分を熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し難い材料で形成するとともに、熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し易い挿入材をコア材５に埋め込むことで、成形性と接着性を両立するようにしている。

図６から図８は、本実施形態の成形方法で用いられるコア材５の一例を示すものである。本例では、コア材５は、コア材本体５１と、その中に挿入される挿入材５２とから構成されている。

コア材本体５１は、コア材５の主体となるものであり、その外形形状はコア材５の形状と概ね同じである。本実施形態においては、深絞り形状に対応してコア材５に突出部５Ａが形成されているが、この突出部５Ａは、コア材本体５１に突出部を設けることで形成されている。

このコア材本体５１は、熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し難い材料で形成することが好ましく、これにより熱可塑性樹脂シート１，２の円滑な引き伸ばしが可能になる。コア材本体５１が熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し易い材料で形成されていると、コア材本体５１が熱可塑性樹脂シート１，２と当接した時に、熱可塑性樹脂シート１，２がコア材本体５１に貼り付いてしまい、円滑な引き伸ばしは難しい。コア材本体５１が熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し難い材料で形成されていれば、熱可塑性樹脂シート１，２がコア材本体５１に貼り付いてしまうことはなく、熱可塑性樹脂シート１，２はコア材本体５１の表面に沿って滑るように引き伸ばされる。

一方、挿入材５２は、コア材５と熱可塑性樹脂シート１，２とを接合一体化するために設けられるものであり、したがって、熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し易い材料で形成されている。また、挿入材５２は、コア材本体５１に設けられた挿入孔５３に挿入されてコア材本体５１と一体化されるものであり、挿入孔５３内において進退自在とされており、図７に示すように、コア材本体５１の熱可塑性樹脂シート１，２との当接面から後退させることが可能である。

なお、コア材本体５１の挿入孔５３の熱可塑性樹脂シート１，２との当接面側の開口部には、図８に示すように環状のリブ５４を設けておいてもよい。リブ５４を設けておくことで、熱可塑性樹脂シート１，２と挿入材５２の接触を確実に防ぐことができ、熱可塑性樹脂シート１，２を円滑に引き伸ばすことができる。このリブ５４は、溶融した熱可塑性樹脂シート１，２と接することで、速やかに溶融消失し、成形品に影響を及ぼすことはない。

前述の通り、複合成形品の成形に際しては、先ず、図１に示すように、溶融状態の熱可塑性樹脂シート（溶融樹脂シート）１，２を一対の金型３，４間に供給し、これら熱可塑性樹脂シート１，２間に、例えばロボットハンド等を用いてコア材５を挿入するが、この時、挿入材５２はコア材本体５１の熱可塑性樹脂シート１との当接面から後退させておく。

この状態で、図２に示すように、コア材５１を突出部５Ａが形成される側の熱可塑性樹脂シート１に押し付け、コア材５の形状に倣うように熱可塑性樹脂シート１を引き伸ばす（拡張する）。この時、熱可塑性樹脂シート１はコア材本体５１に当接することになるが、コア材本体５１は熱可塑性樹脂シート１と溶着し難い材料で形成されているので、互いに溶着することはなく、熱可塑性樹脂シート１はコア材本体５１の表面に沿って引き伸ばされる。特に、熱可塑性樹脂シート１がコア材５と当接する際に、熱可塑性樹脂シート１の温度がコア材５の融点より高い場合（例えば熱可塑性樹脂シートとしてポリプロピレン、コア材として発泡ポリスチレンを選定した場合）、コア材５を押し当てると、溶融した熱可塑性樹脂シート１と接触した部分のコア材本体５１が溶融し、これが潤滑剤の役割を果たすことにより、より円滑に引き伸ばされることになる。

コア材５によりある程度熱可塑性樹脂シート１を引き伸ばした後、あるいはコア材５により熱可塑性樹脂シート１を引き伸ばしながら、図３に示すように、コア材５で引き伸ばした熱可塑性樹脂シート１を金型３にセットし、真空吸引により金型３のキャビティ形状に沿わせて熱可塑性樹脂シート１を成形する。この真空成形により、金型３のキャビティ形状が確実に熱可塑性樹脂シート１に転写される。

同様に、反対側の熱可塑性樹脂シート２についても、真空吸引により金型４のキャビティ形状に成形する。反対側の熱可塑性樹脂シート２は、深絞り形状を有していないことから、真空吸引のみによる成形でも薄肉やピンホールが発生することはない。

熱可塑性樹脂シート１，２を真空吸引により各金型３，４のキャビティ形状に成形した後、図４に示すように、コア材５の挿入材５２を押し込み、その先端がコア材５の熱可塑性樹脂シート１と当接するようにする。挿入材５２は、挿入孔５３内に押し込むことで、その両端面がコア材本体５１と面一となり、熱可塑性樹脂シート１，２との接合面の一部を構成することになる。

最後に、図５に示すように、金型３，４の型締めを行い、熱可塑性樹脂シート１，２とコア材５とを一体化し、複合成形品とする。成形した複合成形品は、金型３，４を型開きして取り出し、トリミング等を行って完成する。

得られる複合成形品は、表皮材である熱可塑性樹脂シート１，２に薄肉部分やピンホールが発生することなく、品質の高いものである。

例えば図９に示すように、熱可塑性樹脂シート１をコア材５で引き伸ばすことなく真空吸引により深絞り形状にすると、深絞り形状部分の熱可塑性樹脂シート１の引き伸ばし状態にムラができ、薄肉部分やピンホールが発生し易い。これに対し、本実施形態の成形方法では、あらかじめ熱可塑性樹脂シート１をコア材５で引き伸ばしてから真空吸引しているので、熱可塑性樹脂シート１が均等に引き伸ばされて、薄肉部分やピンホールが発生することがない。

また、本実施形態の成形方法では、コア材５に熱可塑性樹脂シート１，２と溶着し易い材料で形成された挿入材５２が埋め込まれているので、コア材５と熱可塑性樹脂シート１，２との接合強度も保たれ、この点でも品質の高い複合成形品を得ることができる。

以上のように、本発明の成形方法によれば、深絞り形状を有する成形品であっても、深絞り形状の周辺において熱可塑性樹脂シートに薄肉やピンホールが発生することがなく、また、熱可塑性樹脂ソートとコア材の接合状態も良好な、品質の高い複合成形品を成形することが可能である。

以上、本発明を適用した実施形態についてを説明してきたが、本発明が前述の実施形態に限られるものでないことは言うまでもなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更を加えることが可能である。

１，２熱可塑性樹脂シート
３，４金型
５コア材
５１コア材本体
５２挿入材
５３挿入孔
５４リブ

Claims

一対の樹脂シートの間にコア材を挟み込み、各樹脂シートをキャビティ面から真空吸引することにより金型に密着させた後、金型を型締めして成形する成形方法であって、
コア材を押し当てることにより少なくとも一方の樹脂シートを引き伸ばした後、真空吸引により金型に密着させることを特徴とし、
成形後の前記少なくとも一方の樹脂シートは、深絞り形状を有することを特徴とする成形方法。
前記コア材は、前記樹脂シートと溶着し難い材料により形成されるコア材本体と、前記樹脂シートと溶着し易い材料により形成されコア材本体に形成された孔内に挿入される挿入材とから構成されることを特徴とする請求項１記載の成形方法。
前記挿入材を樹脂シートとの当接面から後退させた状態でコア材を樹脂シートに押し当て、樹脂シートを真空吸引により金型に密着させた後、挿入材を押し込んで樹脂シートと当接させることを特徴とする請求項２記載の成形方法。