JPH1134100A - 貼り合わせ成形方法 - Google Patents
貼り合わせ成形方法Info
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- JPH1134100A JPH1134100A JP19388997A JP19388997A JPH1134100A JP H1134100 A JPH1134100 A JP H1134100A JP 19388997 A JP19388997 A JP 19388997A JP 19388997 A JP19388997 A JP 19388997A JP H1134100 A JPH1134100 A JP H1134100A
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Abstract
ークの無い高い表面光沢度をもった貼り合わせ成形品が
得られる。 【解決手段】 射出成形機の対向する左右一対の金型ま
たは上下一対の金型の間に、表面に透明なクリア樹脂層
を有する樹脂シートを垂直状態または水平状態に静置し
たうえ型閉して型締力を与え、金型の該樹脂シートと該
両金型とで形成される金型キャビティ内にコア材の溶融
樹脂を射出充填して該樹脂シートと該コア材とを一体化
して表皮一体貼り合わせ成形品を成形する貼り合わせ成
形方法であって、該樹脂シート表面クリア樹脂層のガラ
ス転移点が、射出成形中に受ける最高温度以下である材
質を該クリア樹脂層に選定し、射出成形中の該樹脂シー
トの温度が前記最高温度に達してから温度降下するとき
に、あらかじめ設定された温度に到達した時点で型締力
を解除し、該樹脂シートと金型キャビティ面との間に断
熱層として空気層を形成させて所定の設定時間だけ保持
するようにした。
Description
シートとコア材の溶融樹脂を一体的に成形する貼り合わ
せ成形方法に係り、特に、表面に透明なクリア樹脂層を
有する樹脂シートを貼り合わせて成形品を得る貼り合わ
せ成形方法に関する。
を型開した両金型間に垂直状態または水平状態に静置
し、型閉して金型キャビティへコア材の溶融樹脂を供給
して貼り合わせ成形し、貼り合わせ成形品を得る方法が
実施されていた。
透明なクリア樹脂層を有する樹脂シートを貼り合わせ成
形する場合には、金型キャビティ面と樹脂シートの間に
静電気等の原因により埃(ほこり)が入り込み、この埃
により樹脂シートの表面に凹凸が出来るという不具合が
発生していた。このため、射出成形機をクリーンルーム
内に設置して成形する等の対策も考えられたが、コスト
アップになるという問題が生じた。さらに、金型と樹脂
シートとの間に空気を抱き込み、樹脂シートの表面に模
様が出来る(これをエアマークと呼ぶ)という問題もあ
った。
を、簡便容易で、かつ、安価な方法で解決することを意
図したものである。
するために、本発明においては、射出成形機の対向する
左右一対の金型または上下一対の金型の間に、表面に透
明なクリア樹脂層を有する樹脂シートを垂直状態または
水平状態に静置したうえ型閉して型締力を与え、金型の
該樹脂シートと該両金型とで形成される金型キャビティ
内にコア材の溶融樹脂を射出充填して該樹脂シートと該
コア材とを一体化して表皮一体貼り合わせ成形品を成形
する貼り合わせ成形方法であって、該樹脂シート表面ク
リア樹脂層のガラス転移点が、射出成形中に受ける最高
温度以下である材質を該クリア樹脂層に選定し、射出成
形中の該樹脂シートの温度が前記最高温度に達してから
温度降下するときに、あらかじめ設定された温度に到達
した時点で型締力を解除し、該樹脂シートと金型キャビ
ティ面との間に断熱層として空気層を形成させて所定の
設定時間だけ保持することとした。
対向する左右一対の金型または上下一対の金型の間に、
表面に透明なクリア樹脂層を有する樹脂シートを垂直状
態または水平状態に静置したうえ型閉して型締力を与
え、金型の該樹脂シートと該両金型とで形成される金型
キャビティ内にコア材の溶融樹脂を射出充填して該樹脂
シートと該コア材とを一体化して表皮一体貼り合わせ成
形品を成形する貼り合わせ成形方法であって、該樹脂シ
ート表面クリア樹脂層のガラス転移点が、射出成形中に
受ける最高温度以下である材質を該クリア樹脂層に選定
し、射出成形中の該樹脂シートの温度が前記最高温度に
達してから温度降下するときに、あらかじめ設定された
温度に到達した時点で型締力を解除し、該樹脂シートと
金型キャビティ面との間に断熱層として空気層を形成さ
せて所定の設定時間だけ保持することとしたため、クリ
ーンルームを使用することなく、極めて簡便容易に、か
つ、安価な方法でエアマークの無い優れた表面性の高い
貼り合わせ成形品が得られる。
ついて説明する。図1〜図6は本発明の実施例に係り、
図1は本発明に使用する射出成形機の全体構成図、図2
は型開時の金型の要部縦断面図、図3はコア材および樹
脂シートの成形中の温度変化を示すグラフであり、図3
(a)は従来の場合を示し、図3(b)は本発明の場合
を示す。図4は貼り合わせ成形方法のフローチャート、
図5は結晶性ポリマーの動的弾性率の温度依存性を示す
グラフ、図6は金型の微視的凹凸面を説明する断面図で
ある。
形機100は、金型装置10と型締装置20と射出装置
30と制御装置60とで構成される。金型装置10は、
固定盤1に取り付けられた固定金型3と可動盤2に取り
付けられた可動金型4とからなり、可動盤2および可動
金型4は型締装置20の型締シリンダ22で前後進出来
るよう構成される。
は、図1、図2に示すように、上下一対のロール6、6
に巻回された樹脂シート(表皮シート)Sが垂下され柔
らかな弾性力により伸長状態で保持される。そして、型
開状態から型閉したときに金型キャビティ5の樹脂シー
ト対向面(金型キャビティ面)に沿って変形し移動出来
るようになっている。また、成形後に金型上下両端部で
樹脂シートSを切断する図示しないシート切断装置が装
備される。
3、4の型開、型閉を作動する型締シリンダ22を備え
ており、可動金型4が固定金型3に対して図示しないタ
イバーに案内されて前後進する。
え先端部にノズル部39を擁したバレル32と、バレル
32内に、外周にスパイラル状に取付けられたスクリュ
羽根36を備えた射出スクリュ34が、正逆転油圧モー
タ42および射出シリンダ40により回転自在で、かつ
前後進自在に配設される。このように構成された射出装
置30において、ホッパ38に供給された樹脂ペレット
を加熱溶融して混練しつつ、ノズル39を経由して金型
3、4間に形成される金型キャビティ5内へ溶融樹脂を
射出する。すなわち、射出装置30は、ホッパ38内の
樹脂原料をバレル32内の供給ゾーン、圧縮ゾーンにお
いて加熱圧縮し、計量ゾーンにおいて溶融計量し、射出
ゾーンを経てノズル39の樹脂流路39a、ランナ3
a、ゲート3bを介して金型キャビティ5内へ射出する
よう構成されている。射出シリンダ40および正逆転油
圧モータ42には、油圧供給源50により供給される作
動油が射出制御部61の操作指令を受けた油圧制御弁5
2で設定された一定の圧力で供給され、駆動される。
に、固定金型3に配置された樹脂圧センサ63で計測さ
れた圧力情報と温度センサ65で計測されたコア材樹脂
温度情報とを入力し型締装置20の型締シリンダ22に
油圧制御弁69を経由して操作信号を与える型締制御部
62と、型締制御部62に接続されたタイマ66と、型
締制御部62に接続された射出制御部61とで構成され
る。70は油圧供給源である。
有する射出成形機を用いたが、トグル型締装置の射出成
形機や、あるいは竪型の射出成形機または電動式の型締
装置を有する射出成形機を使用してもよい。
の温度変化を示すグラフであり、図3(a)は従来の場
合を示し、図3(b)は本発明の場合を示している。す
なわち、従来の場合には、金型間に樹脂シートSを挟ん
で型閉した後、コア材Qを時刻t0 において金型キャビ
ティ内に射出充填し始めるとすると、コア材Qの温度は
時間経過とともに単調に温度降下していくのに対して、
樹脂シートSの温度は、常温状態からコア材Qから伝熱
を受けて次第に上昇し、やがて時刻t 1 と時刻t2 の中
間の時刻で最高温度Tmaxに達する。その後、コア材
Qの温度低下に伴って樹脂シートSの温度も低下しコア
材Q温度に近づいていくが、コア材Q温度よりも低温で
ある。これが、従来の温度変化状況である。
すように、たとえば、樹脂シートSが最高温度Tmax
に達した後、時刻t2 を過ぎた時点で金型を開くと、コ
ア材Qの保有熱が金型を伝って外部に逃げるのが遮断さ
れ、樹脂シートSはコア材Qよりどんどん熱量を与えら
れるので、カーブのように、樹脂シート温度はコア材
Qの温度と同等になるまで上昇する。同様に、金型を開
く時点が時刻t3 の場合にはカーブのように、金型を
開く時点が時刻t4 の場合にはカーブのように、樹脂
シートSの温度が立ち上がる。このような射出充填中に
金型型開を行わない場合のカーブは、図3(a)と同
じである。
と判るように、金型を開く時刻が早いほど、その上昇す
る温度の到達温度が高く、到達温度は金型を開く時刻が
遅いほど低下する傾向を示している。すなわち、温度カ
ーブでは、到達温度は最高温度Tmax以上であり、
温度カーブ、では、到達温度は最高温度Tmaxよ
りも低い。
Sの間の埃による凹凸の発生やエアマークの発生は、射
出後の最高温度Tmaxで起こるが、この最高温度Tm
ax以上の温度に樹脂シートSが上昇すると、金型キャ
ビティ内で成形中に受けた履歴をキャンセルされ、樹脂
シートSの弾力により回復して、埃による凹凸やエアマ
ークを消失させることが出来る」という点に着目して、
到達温度が最高温度Tmaxよりも高温となる時刻t2
の時点で金型を開くようにした。つまり、たとえば、時
刻t2 のような時刻t3 よりも早い段階で金型を開くな
ら、その後の樹脂シートSの温度は、やがて最高温度T
max以上となるため、凹凸やエアマークを消失させる
ことが出来るのである。逆に、時刻t3 やそれ以降の時
刻t4 に型開したのでは、樹脂シートSの到達温度は最
高温度Tmax以上にならないため、埃に起因する凹凸
やエアマークを消失させることが出来ないことになる。
樹脂シートSが上昇すると、金型キャビティ内で成形中
に受けた履歴をキャンセルされ、樹脂シートSの弾力に
より回復して、埃による凹凸やエアマークを消失させる
ことが出来る」理由について、以下にもう少し詳しく説
明する。
は一般的に図5のようになる。ガラス転移点Tg以下の
温度では主鎖の分子運動は完全に凍結されており、ガラ
ス状態となって高い弾性率を示し、温度依存性も小さく
なる。転移領域においては主鎖の分子運動は温度の上昇
とともに解除され、弾性率は温度とともに低下する。ゴ
ム状弾性領域では、非晶部は自由に運動することが可能
であるが、結晶部においてはポリマー分子は折り畳まれ
て拘束されており、このとき結晶として分子は1本の長
い分子がすべて結晶として折り畳まれるわけではなく、
多数の分子の一部分のみが結晶として折り畳まれる。し
たがって、結晶からは無数の分子が非晶部として伸び出
しており、結晶部と非晶部は繋がった状態となっている
(結晶により非晶部が拘束されている。換言すると、結
晶部は疑似的な架橋点として機能する)。また、ポリマ
ーの結晶は低温から高温まで広い範囲に分布しており、
このため、低温の微結晶が融解するとその結晶から伸び
ていた非晶部の分子の運動も拘束を解除される。ゴム状
弾性領域において弾性率の温度依存性が大きいのはこの
ためである。
毬(いとまり)状態であると考えられ、ゴム状弾性領域
における変形はこの糸毬がラグビーボール状態に変形し
て起こったものと考えられる。したがって、変形を起こ
した外力を除去すると、元の糸毬状態に戻ろうとして変
形も元に戻る。
する埃、エア等により表面転写を起こす(運動できる分
子が変形を起こす)が、従来の成形方法においては、型
締したまま冷却工程に入るため、一度融解した分子は再
度結晶化する。したがって、分子は変形したまま疑似架
橋点である微結晶に拘束されて元に戻れず、表面の転写
はそのまま残る。それに対して本発明では、コア材Qの
温度が高いうちに金型を僅かに開くため、コア材Qの温
度により樹脂シートSの温度も再度上昇し、最高温度T
max以上になると、転写を受けたときに変形した分子
運動の拘束は解除されているため、分子は元の糸毬状態
に戻ることが可能となり、転写されて曇っていた樹脂シ
ートSも元の高光沢の状態に戻ることになる。
合でも、転移領域においては動的弾性率の温度依存性は
大きく、分子の運動性は温度により制限を受けているこ
とがわかる。このため、この温度領域においては成形中
の最高温度で金型の凹凸、介在する埃、空気等により表
面転写を起こしたときに変形出来る分子運動は、そのと
きの温度により制限されていることになる。従来の成形
方法では、樹脂シートは成形中に射出コア材樹脂の温度
を受けて温度上昇した後、冷却される。冷却された温度
がガラス転移点以下の場合には、分子の運動は完全に凍
結されているため高光沢の状態に復元することは有り得
ない。また、転移領域においても、変形を起こした時点
の温度以下では、変形時よりも分子運動は拘束されてい
るため、元の状態に戻ることは出来ない。しかしなが
ら、変形時の温度以上では、変形時以上に分子の運動性
を上げることが出来、分子は元の糸毬状態に戻ることが
可能となる。このような理由により、成形中の金型を僅
かに開いて樹脂シートSの温度を成形中の最高温度Tm
ax以上にすることで、樹脂シートSの表面は元の高光
沢の状態に戻ることが出来ると考えられる。
成形機100における本発明の貼り合わせ成形方法につ
いて、以下に説明する。図4は、本発明における貼り合
わせ成形方法の工程フローチャートであり、図4に示す
工程にしたがって操業する。
が型開し、この型開状態で、前述したように、金型キャ
ビティ面に対向する表面に樹脂シートSを垂直状態また
は水平状態に静置して柔らかな緊張状態に保持する。
装置20を操作して所定の型締力を負荷し型締状態とす
る。 (3)次に、溶融樹脂Rの射出充填を開始し、射出装置
30の射出スクリュ34に前進力を与えて、金型キャビ
ティ5の容積に見合う溶融樹脂量を射出し保圧する。
測定を継続し、最高温度Tmaxに達した後の温度降下
中に温度Tsがあらかじめ設定した温度Taまで降下し
た時点で、型締力を解除して型開し始める。 (5)そして、この型開動作中、型開量Wsの測定を継
続し、型開量Wsがあらかじめ設定した型開量Waにな
ったとき、タイマ66を起動してタイマ66が設定する
一定時間その型開量Waを保持する。 (6)タイマ66が設定する一定時間の経過後に型開
し、製品を取り出す。
中は、型閉前にあらかじめ樹脂シートSの金型キャビテ
ィ面に対向する表面に防錆潤滑剤を塗布しておくと、た
とえば、図6に示すように、金型キャビティ面と樹脂シ
ート表面との間に介在し、型閉動作に伴なって変形し金
型キャビティ面を摺動する樹脂シート表面に対して潤滑
作用を行なうとともに、金型キャビティ面の微視的な凹
凸の中の凹部に封じ込められて一種の平滑面を形成する
から、金型キャビティ内に次々と供給される溶融樹脂R
の押圧される樹脂シートSはこの一時的に形成された微
視的平滑面に押圧されて転写され、表面に型閉動作時や
射出中の変形摺動の際の擦過傷の発生が防止され、か
つ、平滑な表面形成に基づく表面光沢度が高い。
油、植物油、合成油、作動油、洗浄剤、グリセリン、エ
チレングリコール、多価アルコール、高級アルコール、
水または水溶液であって、成形中の温度において型締時
間中に蒸発することなく液体として金型成形面の微視的
な凹凸面の凹部に存在することが可能な液体またはそれ
らの混合液体を使用する。
ば、該樹脂シート表面クリア樹脂層のガラス転移点が、
射出成形中に受ける最高温度以下である材質を該クリア
樹脂層に選定し、射出成形中の該樹脂シートの温度があ
らかじめ設定された温度に到達した時点で型締力を解除
し、該樹脂シートと金型キャビティ面との間に断熱層と
して空気層を形成させて所定の設定時間だけ保持するよ
うにしたので、樹脂シートと金型面との間に介在する埃
に起因して発生する凹凸やエアマークの出現を防止し
て、極めて高い表面光沢度をもった優れた貼り合わせ成
形品が得られる。
である。
断面図である。
の成形中の温度変化を示すグラフである。
程フローチャートである。
度依存性を示すグラフである。
明する断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 射出成形機の対向する左右一対の金型ま
たは上下一対の金型の間に、表面に透明なクリア樹脂層
を有する樹脂シートを垂直状態または水平状態に静置し
たうえ型閉して型締力を与え、金型の該樹脂シートと該
両金型とで形成される金型キャビティ内にコア材の溶融
樹脂を射出充填して該樹脂シートと該コア材とを一体化
して表皮一体貼り合わせ成形品を成形する貼り合わせ成
形方法であって、 該樹脂シート表面クリア樹脂層のガラス転移点が、射出
成形中に受ける最高温度以下である材質を該クリア樹脂
層に選定し、 射出成形中の該樹脂シートの温度が前記最高温度に達し
てから温度降下するときに、あらかじめ設定された温度
に到達した時点で型締力を解除し、該樹脂シートと金型
キャビティ面との間に断熱層として空気層を形成させて
所定の設定時間だけ保持することを特徴とする貼り合わ
せ成形方法。
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