JPH0691744A - 立体形状成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シートもしくはフィルムから立体形状成形品
を得るための製造法を提供することを目的とする。 【構成】 キャビティサイドと可動性コアを設けてなる
コアサイドとからなる金型を使用し、予め所定形状に切
断した熱可塑性樹脂シート（Ａ）をキャビティ内に装着
し、該熱可塑性樹脂シート（Ａ）と溶着しない熱可塑性
成形材料（コア材）を溶融下に金型キャビティ内に射出
して立体形状積層体とし、冷却後該立体形状積層体から
熱可塑性成形材料（コア材）を剥離し、立体形状付与さ
れた成形品を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シートもしくはフィル
ムから立体形状成形品を得るための製造法に関する。更
に詳しくは不透明板の立体成形、もしくは操作時に内部
のランプ光でマークが浮かび上がる照光銘板や文字盤、
表示パネル当に用いる立体成形品の新規な成形法に関す
る。光を部分的に透過させて意匠を明確にしたり、表示
内容を他と明確に識別させるスイッチや表示パネルは、
自動車やオーディオ、ＶＴＲ等の電気、電子機器に広く
使用されている。特に最近はデザイン性を重視して、平
らなあるいはなだらかな曲面より立体形状を持つ表示パ
ネルやスイッチが要求されている。

【０００２】

【従来の技術】従来、立体形状の製品を得る際、立体形
状の金型キャビティを使用して、加熱下にプレス加圧す
ることにより立体形状の製品を製造していた。しかし、
この方法では単純な立体形状のものまでしか付形できな
かったり、繰り返し精度が悪く形状再現率が低いという
問題点があった。更に立体形状に付形後、製品部以外の
フランジを打ち抜くことにより、製品形状が変化してし
まうという問題点もあった。また製品の付形率を向上さ
せるためにプレス保持時間を長くする方法も考えられる
が、この場合、成形サイクルが長くなるという欠点が生
ずる。また立体形状に付形されたシートに熱を加えるこ
とにより、熱変形するという不都合が生ずる場合もあ
る。

【０００３】上記課題の解決法として、射出成形法に
て透明もしくは不透明の熱可塑性樹脂を使用して立体形
状の製品を得、更に該成形品を後塗装するという生産性
の低い加工法を採用したり、射出成形金型内に金型形
状に打ち抜いたシートを装着し、射出成形される樹脂と
一体化する絵付け成形法や成形転写法を使用する方法が
考えられていたが、これらの方法はいずれも高価な熱可
塑性樹脂を材料として用いるために、安価な製品には応
用できないという欠点があった。

【０００４】また、シートもしくはフィルムへの印刷・
塗装は、シルク、スクリーン印刷等によりおこなうこと
ができ、又、文字やマーク類のみ光透過性とする照光銘
板を成形する場合も多層印刷やマスキング塗装等でおこ
なうことが可能であるが、立体形状の製品に対してはタ
ンポ、パッド印刷等により後塗装として行わなければな
らず、この場合複雑な形状の印刷は不可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】発明は、上記したよう
な従来技術の課題を解決し、熱可塑性合成樹脂シートも
しくはフィルムから立体形状成形品の製造法を提供する
ことにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、シートも
しくはフィルムから立体形状製品を製造する方法につい
て鋭意研究を重ねた結果、予め熱可塑性合成樹脂シート
を所定形状に切断して、金型キャビティ内に装着し、当
該シートと溶着しない熱可塑性成形材料を該シート上に
射出注入し、成形材料の熱、圧力により該シートを立体
形状構造体に付形させ、冷却・離型後に該立体構造体よ
り熱可塑性成形材料を剥離・除去することにより立体形
状成形品が得られることを見いだし本発明に到達した。

【０００７】すなわち本発明は、少なくともキャビティ
サイドと可動性コアを設けてなるコアサイドとからなる
金型を使用した立体形状成形品の製造法であって、予め
所定形状に切断した熱可塑性樹脂シート（Ａ）を該可動
性コアをコアサイド面まで後退させた状態でキャビティ
内に装着し、該可動性コアを前進させないで挟み込んだ
状態かもしくは前進させてキャビティのコア相当位置と
して熱可塑性樹脂シート（Ａ）を一次成形した後、該熱
可塑性樹脂シート（Ａ）と溶着しない熱可塑性成形材料
（コア材）を溶融下に金型キャビティ内に射出して立体
形状積層体とし、冷却後該立体形状積層体から熱可塑性
成形材料（コア材）を剥離し、立体形状付与された成形
品を得ることを特徴とする立体形状成形品の製造法およ
び

【０００８】少なくともキャビティサイドと可動性コア
を設けてなるコアサイドとからなる金型を使用した立体
形状成形品の製造法であって、予め所定形状に切断した
熱可塑性樹脂シート（Ａ）を該可動性コアをコアサイド
面まで後退させた状態でキャビティ内に装着し、該可動
性コアを前進させないで挟み込んだ状態かもしくはキャ
ビティのコア相当位置の手前まで前進させて熱可塑性樹
脂シート（Ａ）を一次成形した後、該熱可塑性樹脂シー
ト（Ａ）と溶着しない熱可塑性成形材料（コア材）を溶
融下に金型キャビティ内に射出し、しかる後該可動性コ
アをキャビティのコア相当位置の手前まで前進させて熱
可塑性樹脂シート（Ａ）を立体形状積層体とし、冷却後
該立体形状積層体から熱可塑性成形材料（コア材）を剥
離し、立体形状付与された成形品を得ることを特徴とす
る立体形状成形品の製造法に関する発明である。

【０００９】以下、本発明について詳述する。本発明の
熱可塑性樹脂シート（Ａ）に使用できる樹脂として特に
制限はなく、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタ
レート、ポリ塩化ビニル、アクリル系樹脂、メタクリレ
ート・スチレン共重合樹脂等が例示できる。シートの厚
みは特に限定はされない、従っていわゆるフィルムの厚
みに相当するものも使用することができ、作業性や製品
外観等から、０．１ｍｍ〜２．０ｍｍ、好ましくは０．
３ｍｍ〜０．７ｍｍの厚みのシートが好適に使用され
る。その形状は、一般的には平面形状であるが、金型キ
ャビティに装着しうる形状のものであれば平面もしくは
二次曲面のものでもよい。シート表面は光沢を有す平滑
面でも艶消しのかかった細かな凹凸面のマット状でもよ
く、その形状は更に透明でも不透明でも差し支えない。

【００１０】本発明においてシートもしくはフィルムは
印刷、塗装加工を施したもの、又、エンボス加工、その
他種々の装飾をほどこしたものも使用でき、更にハード
コート処理したものでもよい。上記ハードコート処理し
たシートの場合は、ハードコートされていない側の面に
熱可塑性成形材料（コア材）を射出する必要があり、こ
のときの金型温度は、ハードコートの熱歪み防止のため
８０℃以下とし、インキを使用する場合は耐熱性のある
インキを使用するのが望ましい。本発明において、金型
キャビティにシートを装着する際、該シートを予め金型
キャビティに装着できるように打ち抜くか、もしくは連
続供給して遂次採取できる形状に切断しておく。

【００１１】本発明で使用できる熱可塑性成形材料（コ
ア材）としては、成形後、シートと成形材料を剥離させ
ることを特徴としているためシートと溶着しない、もし
くは溶着の弱い熱可塑性樹脂を用いる必要がある。特に
熱可塑性成形材料（コア材）として、成形で得られた積
層体を剥離させる際、作業性のよい樹脂すなわち冷却後
も柔軟性を有する柔らかい樹脂、成形材料（コア材）の
みを剥離後粉砕スクラップ化させ、リサイクル使用する
ため、再生利用性のよい樹脂（粉砕が容易、予備乾燥不
要）などが適している。熱可塑性成形材料（コア材）と
して、熱可塑性樹脂シート（Ａ）と溶着しないもの、具
体的には熱可塑性樹脂シート（Ａ）がポリカーボネート
（ＰＣ）のときは該シートと溶着しない成形材料とし
て、ＰＣ、ＰＣ／ポリエステル系樹脂組成物、ＰＣ／Ａ
ＢＳ系樹脂組成物、ＰＣ／ポリアミド系樹脂組成物、そ
の他のポリカーボネート系の樹脂組成物（ＰＣアロイ）
を除く熱可塑性樹脂、例えばＰＥ（ポリエチレン）、Ｐ
Ｐ（ポリプロピレン）、ＰＳ（ポリスチレン）、ＰＭＭ
Ａ（アクリル系樹脂）、ＰＡ（ポリアミド）等、ＰＣと
組成物の異なる成形材料があげられる。

【００１２】一般的に熱可塑性成形材料（コア材）が熱
可塑性合成樹脂シート（Ａ）と同じ樹脂もしくは樹脂組
成物でない限り、溶着しない、もしくは溶着が弱いもの
であれば、上記シートと材料の選択は適宜選択されるも
のであり、射出成形条件などは用いる樹脂材料の公知の
条件範囲が適用される。部分的に付形する場合は射出温
度を高目にするのが望ましく、インキを使用するときは
伸びのあるインキを使用するのが望ましい。

【００１３】本発明で使用する金型はコアサイドに可動
性コアを設けてなり、シートの金型への装着は、キャビ
ティ内に嵌め込むか、キャビティサイドとコアサイドと
の間に挟み込むにより行うことができる。また、本発明
で使用する可動性コアは、金型の開閉並びに成形品の取
り出し動作とは独立に作動させるようにしたものであ
る。また、可動性コアのキャビティ面側は、シートを付
形するものであることから角部相当部は滑らかな曲線に
より構成することが望ましい。

【００１４】次に本発明の理解を容易とするため、一例
を図面に基づいて説明する。図１〜３は本発明による印
刷されたシートから立体形状成形品を得る製造工程を示
した模式図である。図４〜６は成形材料を射出注入して
付形を行った後、更に金型の一部を作動させて多段で当
該シートと成形材料とを一体で製品形状まで付形させる
工程図である。図面中の番号はそれぞれ１：シート、
２：成形材料（コア材）、３：キャビティサイド、４：
コアサイド、５：可動性コア、６：ランナー部、７：ゲ
ート部を示す。

【００１５】先ず、印刷された立体形状成形品の製造工
程（図１〜３）について説明する。図１は、シートが金
型キャビティに装着され後、コアサイドが閉じた状態を
示す。図２は、可動性コアが閉じる過程で凸形状の可動
性によってシートが突き上げられて１段目の立体形状へ
の付形が行われた状態を示す。図３は、射出成形機から
成形材料を金型キャビティ内に射出注入してシートと成
形材料を一体化させ最終製品形状まで付形した状態を示
す。冷却後、成形品を金型から離型させる際、金型のコ
アサイドが後退するために可動性コアにより立体形状成
形品から成形材料（コア材）が剥離され、立体形状成形
品はアンダーピンにより最終突き出しにて離型される。

【００１６】次に、成形材料を射出注入して付形を行っ
た後、更に金型の一部を作動させて多段で当該シートと
成形材料とを一体で製品形状まで付形させる工程（図４
〜６）について説明する。図４は、シートが金型キャビ
ティ内に装着固定された状態を示す。図５は、可動性コ
アを後退させた状態で成形材料を金型キャビティ内に射
出注入し、まずシートを成形材料とともに材料の持つ熱
と圧力とで膨らませ１段目の付形を行った状態を示す。
図６は、可動性コアを作動させてシートと成形材料とを
最終製品形状まで付形した２段階の成形を行った状態を
示す。この場合の樹脂注入量は、最終形状に必要な樹脂
量を正確に計量して決定するが、成形材料の注入口（ゲ
ート）やランナーの方式や形状によっては、コア作動後
に余分な成形材料分をゲートを通して逆流させることも
可能である。その後、上記と同様に冷却後成形品を金型
から離型させる際、金型のコアサイドが後退するために
可動性コアにより立体形状成形品から成形材料（コア
材）が剥離され、立体形状成形品はアンダーピンにより
最終突き出しにて離型される。

【００１７】上記可動性コアを前進させるのにスプリン
グ、空気、水もしくは油で駆動するシリンダ機構または
電動モーター機構を利用することが出来る。又、印刷加
工された長尺の熱可塑性樹脂シート（Ａ）を金型内へ連
続供給し、金型内で熱可塑性樹脂シート（Ａ）を自動的
に位置合わせし、射出成形工程中にシートを所定形状に
打ち抜き、更に射出成形によって立体形状の積層体と
し、冷却後にシートと熱可塑性樹脂を自動剥離させる工
程を金型内で連続的に処理することも可能である。

【００１８】以上、本発明の製造方法、金型構造を説明
したが、本発明は上記図１〜３および図４〜６に示した
工程に限定されるものではない。製品形状が穴空き形状
製品や非対象の形状であってもシートのソリや変形の極
めて少ない立体形状製品が得られる。シートの付形率の
範囲としては、形状的にシートの比例弾性変形域内であ
ること、また降伏伸び変形域内であることが望まれる。
また成形加工条件としては、成形材料の温度は選択した
成形材料の公知の温度領域内の高温側にて成形した方が
付形率は高くなる。金型温度もシート素材のガラス転移
点に近い方が好適ではあるが、印刷の施されたシートを
使用する際は、インキの耐熱温度以下が好ましい。最適
条件で作製した立体形状銘板は、半球体形状で比較的大
きな曲率（Ｒ）のデザインでは、２段階で９０％を越え
る付形も可能である。

【００１９】またその製品は高温下（例えば、１２０℃
で１５分間）にても形状の保持率は９０％以上であり、
プレス成形絞り工法の場合（この場合はせいぜい５０％
程度である）と比較して良好な保持率を有する。また本
発明により安価なシートと溶着しない安価な樹脂材料を
選択でき樹脂材料をリサイクル利用し、成形サイクルを
向上できることから製品のコストダウン、大量生産が期
待できる。

【実施例】 以下、実施例により本発明の詳細を説明す
る。

【００２０】実施例１ 厚み０．５ｍｍのポリカーボネート樹脂シート（以下Ｐ
Ｃシート）に、中央部付近に光透過性の数字やマーク印
刷（インキは、帝国インキ製、商品名：セリコールＨＡ
Ｓを使用した）を有し、その他の部分には遮光性の上塗
り印刷を施し、その後にプレス機械で金型装着部の寸法
に合わせてシートを打ち抜いた。当該シートを図１に示
すように、外径が１１０ｍｍφ、キャビティサイドとコ
アサイドの（シートを挟み込む個所の）間隔２ｍｍの曲
率が２００Ｒである半球体の照光銘板用金型に装着固定
した。ついで金型を射出成形機の型締め動作を利用し
て、図２のようにＰＣシートに１段目の付形を行った
後、射出工程より溶融した高密度ポリエチレン樹脂材料
（三菱油化（株）製、商品名：ＨＤＰＥ−ＶＸ２０）を
樹脂温度２５０℃、金型温度１００℃、圧力 ６００ｋ
ｇｆ／ｃｍ² の条件で注入させ、図３に示したようにＰ
Ｃシートと成形材料とを一体のままで金型キャビティー
形状まで２段目の付形を行って、積層立体形状成形品を
得、その後金型開きの動作によりシートのみを離型さ
せ、ついで成形材料を離型し、曲率半径４００ｍｍＲ
（付形率：５０％）の立体形状銘板製品を得た。尚、本
実施例において、連続的に成形をおこなった際の成形サ
イクルは約２０秒であった。

【００２１】上記成形で得られたＰＣ成形品にはしわの
発生もなく、表面の印刷の乱れもなかった。使用した成
形材料である高密度ポリエチレンは、ホーライ製クラッ
シャー機を用い粉砕させ、粉砕物を射出成形機のホッパ
ーへ投入しリサイクル成形した。また製品を１２０℃で
１５分間加熱させ、形状変化の確認をしたが形状保持率
は９０％以上であり、製品形状の変化は少なかった。

【００２２】実施例２ 実施例１と同一の製品を図４に示すような金型に装着固
定し、その後に実施例１と同様の成形条件で成形材料を
同等量射出注入した。上記成形材料注入時は、可動性コ
ア４が後退した状態で金型キャビティ内の内容積が増加
しているため、実施例１と同一注入量では図５の様な充
填状態となって、ＰＣシートは注入された成形材料によ
って完全な金型半球体形状までの付形はされてはいな
い。成形材料注入終了と殆ど同時、もしくは直後に図６
に示す様に、可動性コアを金型に組み込んだ油圧駆動の
１０ｍｍストロークを持つピストンで上昇させ金型キャ
ビティティー容積を減少させるとともに、ＰＣシートと
成形材料とを一体で製品形状まで２段目の付形を行っ
た。油圧ピストンの駆動力は、４０００ kgf（作動油
圧：８０ kgf／cm² ）を要した。

【００２３】本例ではＰＣシートに成形材料注入から可
動性コアの上昇でキャビティー面に押しつけられるま
で、成形材料の持つ熱がＰＣシートに伝わり若干軟化す
る程度まで温度が上がる為、たとえ成形材料を注入する
面の反対側といえどその熱の影響を受けるため、印刷イ
ンクには耐熱性良好なインクを使用したため、意匠や遮
光部の印刷乱れと色ヤケを防止できた。その後実施例１
と同様にしてシートを剥離させ製品を得た。

【００２４】比較例１ 実施例１と同一の製品を従来工法であるＰＣシートを熱
プレス成形により立体形状製品を作製して比較した。ま
ずＰＣシートを製品形状にプレス機械にて打ち抜き、そ
のシートを熱プレス金型に固定装着した。実施例１と同
様の曲率２００Ｒの金型を使用し、金型温度９０℃、プ
レス圧力１００ｋｇｆ／ｃｍ² にて５分間プレス加圧し
て半球体製品を得た。得られた半球体製品は曲率がそれ
ぞれ４５０Ｒ、５００Ｒ、５３０Ｒであり、安定して成
形できず歩留まり率も低かった。またプレス時に５分
間、高温で保持されているために、印刷インクが金型の
熱により色ヤケも起こしていた。またその製品を実施例
１と同様に加熱（１２０℃で５分間）することにより、
形状が変化してしまい、形状保持率としては５５％程度
と約半分のＲまで戻ってしまった。

【００２５】

【発明の効果】本発明は、金型内で平板状のシートを付
形して射出樹脂と成形材料を積層させた成形体を得て、
成形材料を該積層体から剥離することにより立体形状成
形品を得ることが可能である。更に、シートを予備成形
する工程が省かれ、更に金型へのシートの装着も容易で
ある。しかも、シートの付形が溶融樹脂と可動コアとに
よりほぼ同時進行で行うものであることからシートの成
形による伸び跡なども生じ難いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の製造工程を示す模式的断面図であ
り、シートをキャビティ内に装着した工程を示す。

【図２】 可動性コアを前進させてシートを一次付形し
た工程図を示す。

【図３】 成形材料をキャビティ内に射出して二次成形
した工程図を示す。

【図４】 本発明の製造工程を示す模式的断面図であ
り、シートをキャビティ内に装着した工程を示す。

【図５】 成形材料をキャビティ内に射出して一次成形
した工程図を示す。

【図６】 可動性コアを前進させてシートを二次付形し
た工程図を示す。

【符号の説明】

１：シート ２：成形材料 ３：キャビティサイド ４：コアサイド ５：可動性コア ６：ランナー部 ７：ゲート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田原 久志 神奈川県平塚市東八幡５丁目６番２号 三 菱瓦斯化学株式会社プラスチックスセンタ ー内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくともキャビティサイドと可動性コ
   アを設けてなるコアサイドとからなる金型を使用した立
   体形状成形品の製造法であって、予め所定形状に切断し
   た熱可塑性樹脂シート（Ａ）を該可動性コアをコアサイ
   ド面まで後退させた状態でキャビティ内に装着し、該可
   動性コアを前進させないで挟み込んだ状態かもしくは前
   進させてキャビティのコア相当位置として熱可塑性樹脂
   シート（Ａ）を一次成形した後、該熱可塑性樹脂シート
   （Ａ）と溶着しない熱可塑性成形材料（コア材）を溶融
   下に金型キャビティ内に射出して立体形状積層体とし、
   冷却後該立体形状積層体から熱可塑性成形材料（コア
   材）を剥離し、立体形状付与された成形品を得ることを
   特徴とする立体形状成形品の製造法。
2. 【請求項２】 少なくともキャビティサイドと可動性コ
   アを設けてなるコアサイドとからなる金型を使用した立
   体形状成形品の製造法であって、予め所定形状に切断し
   た熱可塑性樹脂シート（Ａ）を該可動性コアをコアサイ
   ド面まで後退させた状態でキャビティ内に装着し、該可
   動性コアを前進させないで挟み込んだ状態かもしくはキ
   ャビティのコア相当位置の手前まで前進させて熱可塑性
   樹脂シート（Ａ）を一次成形した後、該熱可塑性樹脂シ
   ート（Ａ）と溶着しない熱可塑性成形材料（コア材）を
   溶融下に金型キャビティ内に射出し、しかる後該可動性
   コアをキャビティのコア相当位置の手前まで前進させて
   熱可塑性樹脂シート（Ａ）を立体形状積層体とし、冷却
   後該立体形状積層体から熱可塑性成形材料（コア材）を
   剥離し、立体形状付与された成形品を得ることを特徴と
   する立体形状成形品の製造法。
3. 【請求項３】 請求項１もしくは２に記載の立体形状成
   形品の製造法において、使用する熱可塑性合成樹脂シー
   ト（Ａ）が予め印刷、塗装加工もしくは装飾を施された
   ものであることを特徴とする立体形状成形品の製造法。
4. 【請求項４】 請求項１もしくは２に記載の立体形状成
   形品の製造法において、可動性コアを上昇させるのにス
   プリング、空気、水もしくは油で駆動するシリンダ機構
   または電動モーター機構を利用することを特徴とする立
   体形状成形品の製造法。
5. 【請求項５】 請求項１もしくは２に記載の立体形状成
   形品の製造法において、剥離させた熱可塑性成形材料
   （コア材）を、回収・粉砕し射出成形用材料として再利
   用することを特徴とする立体形状成形品の製造法。
6. 【請求項６】 印刷加工された長尺の熱可塑性樹脂シー
   ト（Ａ）を金型内へ連続供給し、金型内で熱可塑性樹脂
   シート（Ａ）を自動的に位置合わせし、射出成形工程中
   にシートを所定形状に打ち抜き、更に射出成形によって
   立体形状の積層体とし、冷却後にシートと熱可塑性樹脂
   を自動剥離させる工程を金型内で連続的に処理すること
   を特徴とする請求項１もしくは２に記載の立体形状成形
   品の製造法。