KR102251327B1 - 일체 성형체 및 일체 성형체의 제조 방법 - Google Patents

일체 성형체 및 일체 성형체의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

표피 시트와 용융 상태의 수지 시트를 금형을 이용하여 일체로 성형할 때, 표피 시트에 주름이 형성되는 것을 억제할 수 있는 구조체의 제조 방법을 제공한다. 본 발명에 의하면, 표피 시트와 용융 상태의 수지 시트를 금형을 이용하여 일체로 성형하는 공정을 구비하는 구조체의 제조 방법으로서, 상기 성형은 상기 표피 시트에 장력을 가한 상태에서 행해지는 방법이 제공된다.

Description

일체 성형체 및 일체 성형체의 제조 방법
본 발명은, 자동차 내장 부재(예：도어 트림) 등으로서 이용 가능한 구조체의 제조 방법, 일체 성형체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
자동차 내장 부재 등의 구조체에 있어서는, 미관 향상 등의 목적으로 성형체의 표면에 표피 시트를 일체 성형하는 경우가 있다. 특허문헌 1에서는 수지 시트와 금형 사이에 표피 시트를 배치한 상태로 진공 흡인을 행하는 것에 의해 수지 시트 및 표피 시트의 성형을 행함으로써, 성형체의 표면에 표피 시트를 일체 성형하고 있다.
일본 공개특허공보 2015-104886호
그런데, 외겹 벽 구조의 성형체에 표피 시트를 성형하는 경우가 있으며, 그 경우, 1매의 수지 시트의 양면에 표피 시트를 형성하거나 수지 시트의 금형과는 반대 측 면에 표피 시트를 형성하는 경우가 있다. 이러한 경우에는 특허문헌 1에 기재된 방법을 사용할 수 없으며, 표피 시트에 주름이 발생하기 쉽다.
본 발명은 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 표피 시트와 용융 상태의 수지 시트를 금형을 이용하여 일체로 성형할 때, 표피 시트에 주름이 형성되는 것을 억제할 수 있는 구조체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 표피 시트와 용융 상태의 수지 시트를 금형을 이용하여 일체로 성형하는 공정을 구비하는 구조체의 제조 방법으로서, 상기 성형은 상기 표피 시트에 장력을 가한 상태에서 행해지는 방법이 제공된다.
본 발명자는 표피 시트의 주름 발생을 억제할 수 있도록 예의 검토를 행한 결과, 표피 시트에 장력을 가한 상태에서 성형을 행함으로써, 표피 시트에 주름이 형성되는 것을 억제할 수 있는 것을 알아내어 본 발명의 완성에 이르렀다.
이하, 본 발명의 각종 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 수지 시트는 용융 수지를 슬릿으로부터 압출하여 수하시킴으로써 형성된다.
바람직하게는, 상기 장력은 상기 표피 시트의 폭 방향으로 가해진다.
바람직하게는, 상기 장력은 익스팬더에 의해 가해지고, 상기 익스팬더는 한 쌍의 파지 유닛을 구비하며, 상기 표피 시트와 상기 수지 시트의 각각의 폭 방향의 양단이 상기 한 쌍의 파지 유닛에 의해 유지되고, 상기 한 쌍의 파지 유닛 사이의 거리가 증대됨으로써, 상기 표피 시트에 상기 장력이 가해진다.
바람직하게는, 상기 금형은 제1 및 제2 금형을 구비하며, 상기 성형은 상기 표피 시트와 상기 수지 시트를 제1 및 제2 금형 사이에 끼움으로써 행해진다.
바람직하게는, 제1 금형은 볼록부를 구비하며, 상기 수지 시트는 상기 표피 시트와 제1 금형 사이에 배치되고, 상기 성형은 상기 수지 시트 및 상기 표피 시트를 상기 볼록부에 압착한 후, 상기 표피 시트와 상기 수지 시트를 제1 및 제2 금형 사이에 끼움으로써 행해지고, 상기 표피 시트가 상기 볼록부에 압착됨으로써 상기 표피 시트에 상기 장력이 가해진다.
바람직하게는, 상기 수지 시트는 발포 수지 시트이다.
바람직하게는, 상기 표피 시트는 부직포 시트이다.
삭제
도 1은 본 발명의 일 실시형태의 구조체의 제조 방법에서 이용 가능한 성형기(100)의 일례를 나타낸다.
도 2는 금형(3, 4) 및 익스팬더(5)를 설명하기 위한 도 1 중의 A-A 단면에 대응하는 단면도이다.
도 3은 표피 시트 부착 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 4는 수지 시트 파지 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이며, 수지 시트(1)를 파지하기 전 상태를 나타낸다.
도 5는 수지 시트 파지 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이며, 수지 시트(1)를 파지한 후 상태를 나타낸다.
도 6은 장력 인가 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 7은 1차 부형 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 8은 1차 부형 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 9는 2차 부형 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 10은 후처리 공정을 설명하기 위한 도 2와 동일한 단면의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따른 일체 성형체(41)의 사시도이며, 특히 도 11a는 제1 면(43a) 측을 나타내고, 도 11b는 제2 면(43b) 측을 나타내고 있다.
도 12는 도 11에 나타낸 일체 성형체(41)를 인서트 부재(42)와 발포 성형체(43)로 분해한 분해도이다.
도 13의 도 13a는 도 11에 나타낸 일체 성형체(41)의 평면도이며, 도 13b는 도 13a의 P-P 단면도이며, 도 13c는 도 13b의 부분 확대도이다.
도 14는 도 12 등에 도시되는 제1 부분 제1 면(43ca) 및 홈(43e)을 형성하지 않은 변형예에 따른 일체 성형체(41)의 사시도이다.
도 15는 본 발명의 실시형태에 따른 일체 성형체(41)의 제조 방법에서 이용 가능한 발포 성형기의 일례를 나타낸다.
도 16은 제1 및 제2 금형(21, 22)의 사시도이다. 여기에서는 시인성을 고려하여 감압 흡인공(21a, 22a)의 도시를 생략하고 있다.
도 17은 도 16과는 다른 각도에서 본 사시도이다.
도 18은 제1 및 제2 금형(21, 22)에 대해 도 17의 Q 단면을 나타내는 단면도이다.
도 19는 도 18의 상태에 이어서, 인서트 부재(42)를 배치하고 또한 발포 수지 시트(23)를 수하시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 20은 도 19의 상태에 이어서, 감압 흡인공(21a)을 개재하여 감압 흡인을 행한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 21은 도 20의 상태에 이어서, 감압 흡인공(21a)을 개재하여 감압 흡인을 행한 상태를 나타내는 단면도이다.
도 22는 도 21의 상태에 이어서, 감압 흡인공(22a)을 개재하여 감압 흡인을 행하고 발포 수지 시트(23)를 간극(G)의 두께까지 팽창시킨 상태를 나타내는 단면도이다.
도 23은 본 발명의 실시예에서 얻어진 발포 성형체(43)의 단면 사진을 나타낸다.
도 24는 가평균 기포 직경의 산출 방법을 설명하기 위한 기포 형태의 일례를 나타낸다.
도 25는 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법에서 이용 가능한 성형기(300)의 일례를 나타낸다. 금형 장치(31)는 도 26 중의 X-X 단단면도이다.
도 26은 도 25 중의 금형 장치(31)의 사시도이다.
도 27은 외틀(33)이 후퇴한 상태에서의 금형 장치(31)의 사시도이다.
도 28은 금형 장치(31) 및 외틀(33)의 전면 측에 수지 시트(1)를 수하시키고 있는 상태를 나타내는 전면 사시도이다.
도 29는 수지 시트(1)의 하단이 틀 하부(33b)보다 하측에 도달하고, 수지 시트(1)를 익스팬더(5)로 파지한 상태를 나타내는 전면 사시도이다.
도 30은 도 29의 배면 사시도이다.
도 31은 장력 인가 공정을 나타내는 전면 사시도이다.
도 32는 도 31의 배면 사시도이다.
도 33은 외틀(33)에 수지 시트(1)를 당접시킨 상태를 나타내는 전면 사시도이다.
도 34는 도 33의 배면 사시도이다.
도 35는 도 33의 상태로부터 외틀(33)에서 수지 시트(1)를 흡착하면서, 외틀(33)을 후퇴시키고, 수지 시트(1)를 금형(32)에 당접시킨 상태를 나타내는 도면이다.
도 36은 도 35의 배면 사시도이다.
도 37은 익스팬더(5)를 금형(32)의 측면까지 전진시킨 상태를 나타내는 전면 사시도이다.
도 38은 도 37의 배면 사시도이다.
도 39는 금형(32)에서 수지 시트(1)를 감압 흡인하여 부형한 상태를 나타내는 전면 사시도이다.
도 40은 형체결 공정에 있어서 금형 장치(31) 및 가압 금형(34)에 의해 형체결된 상태를 나타내는 단면도이다.
도 41의 도 41a는 성형체(1m)의 전면 사시도이다. 도 41b는 성형체(1m)의 배면 사시도이다.
도 42는 금형 장치(31)의 변형예를 나타내는 사시도이다.
도 43은 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법에서 이용 가능한 성형기(400)의 일례를 나타낸다. 금형 장치(31)는 도 44 중의 A-A 단면도이다.
도 44는 도 43 중의 B-B 단면도이다.
도 45는 도 43 중의 금형 장치(31)의 사시도이다.
도 46은 외틀(33)이 전진한 상태에서의 금형 장치(31)의 사시도이다.
도 47은 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 따라 수지 시트(230)를 수하시키고 있는 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 48은 수지 시트(230)의 하단이 틀 하부(33b)보다 하측에 도달한 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 49는 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)를 수지 시트(230)에 접촉시키고, 또한 외틀(33)에서 수지 시트(230)를 흡착한 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 50은 외틀(33)에서 수지 시트(230)를 흡착한 상태에서 수지 시트(230)를 금형(32)에 근접하도록 외틀(33)을 이동시킨 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 51은 금형(32)에서 수지 시트(230)를 감압 흡인하여 부형한 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 52는 한 쌍의 금형(32)을 형체결한 후의 상태를 나타내는 도 44 중의 A-A 단면의 단면 사시도이다.
도 53은 금형 장치(31)의 변형예 1을 나타내는 사시도이다.
도 54는 금형 장치(31)의 변형예 2를 나타내는 사시도이다.
도 55는 금형 장치(31)의 변형예 3을 나타내는 사시도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징 사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.
[제1 실시형태]
1. 성형기(100)의 구성
먼저, 도 1∼도 10을 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 구조체의 제조 방법의 실시에 이용 가능한 성형기(100)에 대해 설명한다. 성형기(100)는 수지 공급 장치(50)와, T다이(18)와, 금형(3, 4)을 구비한다. 수지 공급 장치(50)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐뮬레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 T다이(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는, 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 사용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만 통상은 펠렛상이다. 원료 수지는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향하여 반송된다. 스크류는 실린더(13a) 내에 배치되고, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고, 기어 장치에 의해 스크류가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크류의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 설치된다. 원료 수지(11)를 발포시키지 않는 경우에는, 인젝터(16)는 생략 가능하다. 인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 또한 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다.
초임계 유체로는 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는 산(예：시트르산 또는 그 염)과 염기(예：탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입하는 대신에 호퍼(12)로부터 투입해도 된다.
＜어큐뮬레이터(17), T다이(18)＞
발포제가 첨가되어 있는 또는 첨가되어 있지 않은 용융 수지(11a)는, 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17) 내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 용융 수지(11a)를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 수지 시트(1)를 형성한다.
＜제1 및 제2 금형(3, 4)＞
수지 시트(1)는 제1 및 제2 금형(3, 4) 사이로 유도되고, 금형(3, 4)에 의해 성형된다. 금형(3)은 금형(4)에 대향하는 면에 볼록부(3a)를 갖는다. 금형(4)은 금형(3)에 대향하는 면에 오목부(4a)를 갖는다. 볼록부(3a)와 오목부(4a)는 서로 대략 상보 형상으로 되어 있다. 금형(3)에는 바람직하게는 다수의 감압 흡인공이 형성되어 있고, 수지 시트(1)를 감압 흡인하여 금형(3)의 표면을 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 금형(4)에도 감압 흡인공이 형성되어 있어도 된다. 용융 수지가 발포제를 함유하는 경우, 수지 시트(1)는 발포 수지 시트가 되고, 성형체는 발포 성형체가 된다.
또한, 수지 시트(1)에 인접한 위치에 수지 시트(1)에 겹쳐지도록 표피 시트(2)를 배치하고, 표피 시트(2)와 수지 시트(1)를 금형(3, 4) 사이에 끼움으로써, 표피 시트(2)와 수지 시트(1)를 일체 성형할 수 있다. 이에 의해, 도 10에 나타낸 바와 같이, 성형체(1a)에 표피 시트(2)가 일체 성형된 구조체(9)가 얻어진다.
또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 금형(3, 4) 사이에 있는 수지 시트(1)와 표피 시트(2)에 장력을 가하기 위한 익스팬더(5)가 설치되어 있다. 익스팬더(5)는 한 쌍의 파지 유닛(5a)을 구비한다. 각 파지 유닛(5a)은 파지부(5a1, 5a2)를 구비하며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 파지부(5a1, 5a2) 사이에 수지 시트(1)를 파지 가능하게 되어 있다. 또한, 한 쌍의 파지 유닛(5a)은 그 사이의 거리(L)가 가변하도록 되어 있다. 한 쌍의 파지 유닛(5a)이 수지 시트(1)의 폭 방향의 양단을 파지한 상태에서 거리(L)를 크게 함으로써, 수지 시트(1)에 폭 방향의 장력을 가하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 각 파지 유닛(5a)에는 시트 부착부(6)가 형성되어 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 시트 부착부(6)에 표피 시트(2)의 폭 방향의 양단을 부착함으로써 거리(L)를 크게 했을 때, 표피 시트(2)에도 폭 방향의 장력을 가하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 익스팬더(5)는 금형(3)에 대해 형체결 방향으로 상대 이동이 가능하게 되어 있다. 익스팬더(5)가 금형(3)을 향하여 상대 이동함으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)를 금형(3)의 볼록부(3a)에 압착하는 것이 가능하게 되어 있다.
2. 구조체의 제조 방법
이에, 도 2∼도 10을 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 구조체의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 방법은 표피 시트 부착 공정, 수지 시트 파지 공정, 장력 인가 공정, 1차 부형 공정, 2차 부형 공정, 후처리 공정을 구비한다. 이하, 상세히 설명한다.
＜표피 시트 부착 공정＞
도 2∼도 3에 나타낸 바와 같이, 표피 시트 부착 공정에서는 시트 부착부(6)에 표피 시트(2)를 부착한다. 표피 시트(2)는 수지 시트(1)와 일체 성형 가능한 시트이면 그 재질·구성은 특별히 한정되지 않고, 통기성을 갖고 있어도 갖고 있지 않아도 된다. 표피 시트(2)는 일례로는 부직포 시트이다.
＜수지 시트 파지 공정＞
도 4∼도 5에 나타낸 바와 같이, 수지 시트 파지 공정에서는 한 쌍의 파지 유닛(5a) 사이의 거리(L)를 근접시켜, 금형(3, 4) 사이에 배치된 수지 시트(1)의 폭 방향의 각 단부를 파지부(5a1, 5a2) 사이에 끼움으로써, 수지 시트(1)를 파지한다. 수지 시트(1)는 용융 상태의 수지를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하여 수하시킴으로써 형성된 것이며, 도 5에 나타낸 바와 같이, 통상, 물결 형상으로 되어 있다. 수지 시트(1)가 발포 수지 시트인 경우에는 물결침의 정도가 현저하므로 수지 시트(1)에 폭 방향의 장력을 가하는 기술적 의의가 현저하다.
＜장력 인가 공정＞
도 5∼도 6에 나타낸 바와 같이, 장력 인가 공정에서는 한 쌍의 파지 유닛(5a) 사이의 거리(L)를 증대시킴으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)에 대해 폭 방향의 장력을 가했다.
＜1차 부형 공정＞
도 6∼도 7에 나타낸 바와 같이, 1차 부형 공정에서는 익스팬더(5)를 금형(3)을 향하여 상대 이동시킴으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)를 금형(3)의 볼록부(3a)에 압착하여 1차 부형을 행한다. 이 때, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)에 가하는 장력이 증대된다. 도 7에서는 익스팬더(5)를 이동시켜 금형(3)에 근접시키고 있지만, 금형(3)을 이동시켜 익스팬더(5)에 근접해도 된다. 한편, 장력 인가 공정을 생략하고, 1차 부형 공정에 있어서 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)에 장력이 가해지도록 구성해도 된다. 즉, 표피 시트(2)를 볼록부(3a)에 압착하는 것에 의해 표피 시트(2)에 장력이 가해지도록 해도 된다. 또한, 1차 부형 공정에서는 도 8에 나타낸 바와 같이, 금형(3)에 형성된 감압 흡인공을 통해 수지 시트(1)의 감압 흡인을 행하여 수지 시트(1)를 금형(3)의 표면을 따른 형상으로 부형한다.
＜2차 부형 공정＞
도 8∼도 9에 나타낸 바와 같이, 2차 부형 공정에서는 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)를 금형(3, 4) 사이에 끼움으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 2차 부형을 행한다. 이에 의해, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)가 일체 성형된다. 또한, 2차 부형 공정에서는 금형(4)에 형성된 감압 흡인공을 통해 수지 시트(1)의 감압 흡인을 행하여 수지 시트(1)를 금형(4)의 표면을 따른 형상으로 부형함으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)를 일체 성형해도 된다.
＜후처리 공정＞
도 9∼도 10에 나타낸 바와 같이, 후처리 공정에서는 2차 부형에 의해 얻어진 성형체를 금형(3, 4)으로부터 꺼내고, 불필요한 부분을 절제함으로써, 성형체(1a)에 표피 시트(2)가 일체 성형된 구조체(9)가 얻어진다.
3. 그 외의 실시형태
본 발명은 이하의 양태에서도 실시 가능하다.
·상기 실시형태에서는, 1차 부형 및 2차 부형을 순차 행함으로써 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 성형을 행하고 있지만, 도 6에 나타낸 상태로부터 1차 부형을 행하지 않고, 도 9에 나타낸 바와 같이 금형(3, 4)의 형체결을 행함으로써, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 성형을 행해도 된다. 이 경우에도 표피 시트(2)에 장력이 가해진 상태에서 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 성형을 행하기 때문에, 표피 시트(2)의 주름 발생이 억제된다.
·상기 실시형태에서는, 익스팬더(5)에 의해 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)에 장력을 가하고 있지만, 각각의 장치에 의해 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)에 장력을 가해도 된다. 이 경우, 표피 시트(2)에 가하는 장력과 수지 시트(1)에 가하는 장력을 개별적으로 제어하는 것이 가능해진다.
·상기 실시형태에서는, 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 양쪽에 장력을 가하고 있지만, 표피 시트(2)에만 장력을 가하도록 해도 된다.
·상기 실시형태에서는, 2차 부형 측에 표피 시트(2)가 배치되어 있지만, 1차 부형 측에 표피 시트(2)를 배치해도 된다. 즉, 수지 시트(1)와 금형(3) 사이에 표피 시트(2)를 배치해도 된다. 이 경우에도 표피 시트(2)에 장력을 가한 상태에서 성형을 행함으로써, 표피 시트(2)의 주름 발생을 억제할 수 있다.
·1차 부형 측에 표피 시트(2)를 배치하고, 또한 표피 시트(2)가 통기성을 갖는 경우, 감압 흡인에 의해 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)의 성형이 가능하다. 이 경우, 2차 부형 측의 금형은 불필요하다. 즉, 본 발명은 하나의 금형으로 실시하는 것도 가능하다. 그 경우, 금형은 볼록부를 갖는 것이어도, 오목부를 갖는 것이어도, 볼록부와 오목부의 양쪽을 갖는 것이어도 된다.
·수지 시트(1)의 1차 부형 측과 2차 부형 측의 양쪽에 표피 시트(2)를 배치한 상태에서 표피 시트(2) 및 수지 시트(1)를 일체 성형함으로써, 외겹 벽의 성형체(1a)의 양면에 표피 시트(2)가 일체 성형된 구조체가 얻어진다.
[제2 실시형태]
도어 트림 등의 자동차 내장 부재 중에는 다른 부품과의 조립을 목적으로 하여, 열가소성 수지제 수지 성형체(기재)에 대해 클립 등의 인서트 부재의 장착이 필요해지는 경우가 있다. 이러한 경우, 금형의 캐비티 내에 인서트 부재가 배치된 상태에서 당해 캐비티 내에 수지를 도입함으로써, 기재와 인서트 부재로 이루어지는 일체 성형체를 성형하게 된다. 종래에는, 1매의 발포 수지 시트를 재가열하여 연화 상태로 한 것을 한 쌍의 분할 금형 사이에 배치하고, 양쪽의 금형으로부터 발포 수지 시트를 감압 흡인함으로써, 발포 수지 시트를 2차 발포시켜 발포 성형체에 후육부를 형성하고 있었다.
이와 같이 자동차 내장 부재로서 사용되는 일체 성형체는, 수요자에 의해 시인되는 외관(의장면)에 대해 높은 의장성이 요구된다. 예를 들면, 일체 성형체가 2중 벽체이면 인서트 부재 유래의 요철 형상이 의장면 측에 생기지는 않지만, 1중 벽체의 경우, 요철 형상이 의장면 측에 나타나서 의장성이 저하되는 것이 상정된다. 또한 회피책으로서 요철 형상이 나타나지 않게 되는 레벨까지 제품 두께를 늘리는 것을 들 수 있지만, 제품 중량이 증가하고, 상품으로서의 실용성이 저해될 우려가 있다.
본 실시형태는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 인서트 부재에 의한 요철 형상의 노출을 회피할 수 있는 일체 성형체 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 실시형태의 제1 관점에 의하면, 시트상의 발포 성형체와 인서트 부재를 구비하며, 상기 발포 성형체는 서로 대향하는 제1 및 제2 면을 갖고, 상기 인서트 부재는 본체부와 상기 본체부로부터 연출된 연출부를 구비하며, 상기 연출부는 상기 제1 면 측에 있어서 상기 발포 성형체의 내부에 매설되는 일체 성형체가 제공된다.
본 실시형태의 제1 관점에 의한 일체 성형체에 있어서, 기재는 발포 수지제이며 경량이고, 또한 인서트 부재가 기재에 매립되어 성형되기 때문에, 수요자가 시인할 수 있는 의장면 측에 있어서 인서트 부재에서 유래하는 요철 형상의 노출을 회피할 수 있다. 즉, 보다 실용성 및 의장성이 높은 일체 성형체를 성형할 수 있다.
본 실시형태에서는 기재에 솔리드 수지를 사용하지 않고, 발포 수지를 사용한다. 솔리드의 1중 벽체에서는 요철을 숨기기 위해 기재 두께를 늘릴 필요가 있지만, 발포 수지를 사용하는 경우, 미발포 성형품보다 경량인 제품을 만들기 쉽다. 또한 발포 수지이기 때문에, 진공 부형에 의해 후육화도 가능하다. 이 때, 내재하는 기포 직경이 커질 뿐이며 인서트 성형을 실시하는 경우, 요철 형상이 나오지 않는 레벨까지 제품 두께를 늘렸다고 해도, 제품 중량을 바꿀 필요는 거의 없다.
또한, 종래의 솔리드 수지와 비교하여 발포 수지이기 때문에, 인서트 부재 드로잉 강도가 저하되는 것이 예상된다. 이 때문에, 인서트 부재가 배치되는 개소 주변을 컴프레션함으로써, 인서트 부재에 대한 수지 혼입을 양호하게 하여 드로잉 강도를 상승시킬 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 인서트 부재 장착부의 요철 형상을 의장면 측에 나타내지 않고, 또한 기재의 두께가 큰 경우에도 경량이며, 또한 주변부를 컴프레션함으로써, 인서트 부재 드로잉 강도도 높고, 고의장인 발포 성형체를 제조할 수 있다.
이하, 본 실시형태의 각종 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 제2 면은 상기 인서트 부재에 대응하는 영역과 그 주위의 영역이 평탄하다.
바람직하게는, 상기 발포 성형체는 제1 및 제2 부분을 구비하며, 상기 제1 부분에 있어서 상기 인서트 부재가 매립되고, t1＞t2로서 상기 t1은 상기 제1 부분의 두께이며, 상기 t2는 상기 제2 부분의 두께이다.
바람직하게는, 상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 경계에는 홈이 형성된다.
바람직하게는, 상기 제2 면은 표피 부재로 덮여 있다.
바람직하게는, 상기 발포 성형체의 평균 두께는 20㎜ 이하이다.
또한, 본 실시형태의 제2 관점에 의하면, 제1 및 제2 금형을 이용한 일체 성형체의 제조 방법으로서, 당해 방법은 인서트 공정과, 배치 공정과, 성형 공정을 구비하며, 상기 인서트 공정에서는 상기 제2 금형에 인서트 부재를 장착하고, 상기 배치 공정에서는 상기 제2 금형에 상기 인서트 부재가 장착된 상태에서 상기 제1 및 제2 금형 사이에 용융 상태의 발포 수지를 수하시키고, 상기 인서트 부재는 본체부와 상기 본체부로부터 연출된 연출부를 구비하며, 상기 성형 공정에 있어서 상기 연출부가 상기 발포 수지 내에 매설되는 방법이 제공된다.
본 실시형태의 제2 관점에서는 용융 상태의 발포 수지 시트를 제1 및 제2 금형의 양쪽에 의해 감압 흡인함으로써, 대기에 의한 냉각을 받기 어렵고 점도가 낮은 중심부의 기포가 연신되어 금형 사이에 형성된 간극까지 두께를 늘리는 것이 가능해진다. 이 때문에, 인서트 부재를 인서트했을 때, 의장면 측에 요철 형상이 나타나기 어렵고, 의장성이 높은 플랫한 성형체를 제조할 수 있다.
바람직하게는, 상기 성형 공정은 팽창 공정을 포함하고, 상기 팽창 공정은 상기 발포 수지의 두께보다 큰 간극이 상기 제1 및 제2 금형 사이에 형성되도록 상기 제1 및 제2 금형을 근접시킨 상태에서 상기 제1 및 제2 금형의 양쪽에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인함으로써, 상기 발포 수지를 상기 간극의 두께까지 팽창시킨다.
바람직하게는, 상기 팽창 공정은 제1 흡인 공정과, 금형 근접 공정과, 제2 흡인 공정을 이 순서대로 구비하고, 상기 제1 흡인 공정에서는 상기 제1 금형에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인하여 상기 발포 수지를 상기 제1 금형의 캐비티를 따른 형상으로 부형하고, 상기 금형 근접 공정에서는 상기 간극이 상기 제1 및 제2 금형 사이에 형성되도록 상기 제1 및 제2 금형을 근접시키고, 상기 제2 흡인 공정에서는 상기 제1 및 제2 금형에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인함으로써, 상기 발포 수지를 상기 간극의 두께까지 팽창시킨다.
바람직하게는, 상기 제2 금형은 상기 인서트 부재의 장착 부위를 둘러싸는 볼록부를 구비하며, 상기 팽창 공정에서는 상기 볼록부가 상기 발포 수지를 압착하여 상기 발포 수지에 홈이 형성된다.
이하, 본 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징 사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.
1. 일체 성형체(41)
도 11a 및 도 11b는, 본 실시형태에 따른 일체 성형체(41)를 나타내는 사시도이다. 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태에 따른 일체 성형체(41)는 예를 들면 도어 트림 등의 자동차 내장 부재이며, 인서트 성형에 의해 형성되는 일체 성형체이다. 즉, 일체 성형체(41)는 사출 성형 등에 의해 성형된 인서트 부재(42)(예를 들면, 클립)와 인서트 부재(42)가 매립되도록 성형된 발포 성형체(43)를 구비한다. 도 11a 및 도 11b에 나타낸 바와 같이, 발포 성형체(43)는 시트상의 형상을 갖고, 제1 면(43a) 및 제2 면(43b)을 갖는다. 이에 제1 면(43a)은 인서트 부재(42)가 장착되는 면이며, 제2 면(43b)은 그 이면(이른바 의장면)이고, 인서트 부재(42)에 대응하는 영역(즉, 제2 면(43b) 중 대향하는 제1 면(43a)에 인서트 부재(42)가 매립되어 있는 영역)과 그 주위의 영역이 평탄한 것을 특징으로 한다. 도 11a 및 도 11b에 있어서는 도시하지 않지만, 제2 면(43b)이 카펫 등의 표피 부재로 덮이도록 실시해도 된다. 한편, 후술의 일체 성형체(41)의 제조 방법에 있어서는 표피 부재로 덮는 경우를 상정하여 설명한다.
도 12는, 도 11a에 나타낸 일체 성형체(41)를 인서트 부재(42)와 발포 성형체(43)로 분해한 분해도이다. 또한, 도 13a는 도 11a 및 도 11b에 나타낸 일체 성형체(41)의 평면도이며, 도 13b는 도 13a의 P-P 단면도이며, 도 13c는 도 13b의 부분 확대도이다. 인서트 부재(42)는 수지 성형체여도 금속 성형체여도 되며, 그 제조 방법은 특별히 한정되지 않는 것이다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 인서트 부재(42)는 본체부(42a)와 연출부(42b)를 구비한다. 특히 도 13b 및 도 13c에 나타낸 바와 같이, 본체부(42a)는 일체 성형체(41)에 있어서 제1 면(43a)을 개재하여 발포 성형체(43)에 매립되는 매립부(42aa)와, 매립부(42aa)에 인접하고 또한 발포 성형체(43)에 매립되지 않고 제1 면(43a)으로부터 돌출되어 있는 돌출부(42ab)를 구비한다. 연출부(42b)는 매립부(42aa)보다 제2 면(43b) 측에 있어서 매립부(42aa)에 인접하고 있다. 연출부(42b)는 제1 및 제2 면(43a, 43b)에 따른 면 방향으로 연재한다. 이러한 구성에 의해 인서트 부재(42)가 발포 성형체(43)로부터 빠져나오는 것을 억제하고 있다. 한편, 본 실시형태에 있어서는 도 13a 등에 나타낸 바와 같이 연출부(42b)의 평면시에 있어서의 형상이 대략 정방 형상이지만, 이를 대략 장방 형상이나 대략 원 형상으로 해도 된다.
발포 성형체(43)는 상술한 대로 제1 및 제2 면(43a, 43b)을 갖는다. 또한, 발포 성형체(43)는 서로 두께가 상이한 2개의 부분인 제1 부분(43c) 및 제2 부분(43d)을 갖고, 당해 2개의 부분에 대한 제1 면(43a)을 제1 부분 제1 면(43ca) 및 제2 부분 제1 면(43da)이라고 칭한다. 제1 부분 제1 면(43ca)에 있어서 인서트 부재(42)가 매립되도록 배치된다. 도 13c에 나타낸 바와 같이, 제1 부분(43c)의 두께를 t1, 제2 부분(43d)의 두께를 t2로 하면 t1＞t2가 되도록 실시된다. t1／t2의 값은 예를 들면 1.1∼3.0이며, 구체적으로 예를 들면, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
도 13c에 나타낸 바와 같이, 연출부(42b)의 두께를 t3으로 하면 t3／t1의 값은 예를 들면 0.05∼0.90이며, 구체적으로 예를 들면, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
도 13c에 나타낸 바와 같이, 매립부(42aa)의 높이(즉, 연출부(42b)가 제1 부분 제1 면(43ca)으로부터 메워져 있는 깊이)를 h로 하면 h／t1의 값은 예를 들면 0.05∼0.80이며, 구체적으로 예를 들면, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
도 13b 및 도 13c에 나타낸 바와 같이, 제1 부분 제1 면(43ca)과 제2 부분 제1 면(43da)의 경계에는 홈(43e)이 형성된다. 도 13c에 나타낸 바와 같이, 홈의 깊이를 d로 하면 d／t2의 값은 예를 들면 0.05∼0.90이며, 구체적으로 예를 들면, 0.05, 0.10, 0.15, 0.20, 0.25, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80, 0.85, 0.90이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 즉, 홈(43e)을 사이에 두고 제1 부분(43c)과 제2 부분(43d)이 각각 규정된다. 한편, 본 실시형태에 있어서는 도 13a 등에 나타낸 바와 같이 제1 부분 제1 면(43ca)이 대략 정방 형상이지만, 제1 부분 제1 면(43ca)이 대략 장방 형상이나 대략 원 형상이 되도록 홈(43e)을 형성해도 된다. 또한, 어디까지나 인서트 부재(42)가 발포 성형체(43)로부터 빠짐이 억제되어 있으면 되며, 제1 부분 제1 면(43ca) 및 홈(43e)이 필수 구성은 아닌 것에도 유의하여야 한다(도 14 참조).
또한, 도 13c에 나타낸 바와 같이, 면 방향에 있어서의 제1 부분 제1 면(43ca)의 1변의 길이를 L1, 같은 방향에 있어서의 연출부(42b)의 1변의 길이를 L3, 홈(43e)의 폭을 w로 하면 L3／L1의 값은 예를 들면 0.30∼0.80이며, 구체적으로 예를 들면, 0.30, 0.35, 0.40, 0.45, 0.50, 0.55, 0.60, 0.65, 0.70, 0.75, 0.80이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. w／L1의 값은 예를 들면 0.01∼0.30이며, 구체적으로 예를 들면, 0.01, 0.02, 0.03, 0.04, 0.05, 0.06, 0.07, 0.08, 0.09, 0.10, 0.11, 0.12, 0.13, 0.14, 0.15, 0.16, 0.17, 0.18, 0.19, 0.20, 0.21, 0.22, 0.23, 0.24, 0.25, 0.26, 0.27, 0.28, 0.29, 0.30이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
한편, 발포 성형체(43)의 제1 및 제2 부분(43c, 43d)이나 홈(43e)을 모두 감안한 평균 두께는, 바람직하게는 20㎜ 이하이다. 이 평균 두께는 예를 들면 1∼20㎜이며, 구체적으로 예를 들면, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20㎜이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
2. 발포 성형기(200)의 구성
이어서, 도 15∼도 22를 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 일체 성형체의 제조 방법의 실시에 이용 가능한 발포 성형기에 대해 설명한다. 도 15는, 본 발명의 실시형태에 따른 일체 성형체(41)의 제조 방법에서 이용 가능한 발포 성형기의 일례를 나타낸다. 발포 성형기(200)는 수지 공급 장치(50)와, T다이(18)와, 제1 금형(21) 및 제2 금형(22)을 구비한다. 수지 공급 장치(50)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐뮬레이터(17)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 T다이(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다. T다이에 대해서는 원통 형상의 다이 코어를 이용해도 실시 가능하다. 이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 이용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만 통상은 펠렛상이다. 원료 수지는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향하여 반송된다. 스크류는 실린더(13a) 내에 배치되고, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고, 기어 장치에 의해 스크류가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크류의 수는 1개여도 되고, 2개 이상이어도 된다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 설치된다. 인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 또한 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다. 초임계 유체로는 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는 산(예：시트르산 또는 그 염)과 염기(예：탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입하는 대신에 호퍼(12)로부터 투입해도 된다.
＜어큐뮬레이터(17), T다이(18)＞
원료 수지와 발포제가 용융 혼련되어 이루어지는 발포 수지는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17) 내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 발포 수지가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 발포 수지가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 발포 수지를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 발포 수지 시트(23)를 형성한다.
＜금형(21, 22)＞
도 16 및 도 17은 제1 및 제2 금형(21, 22)의 사시도이다. 여기에서는 시인성을 고려하여 감압 흡인공(21a, 22a)의 도시를 생략하고 있다. 발포 수지 시트(23)(도 19 참조)는 제1 금형(21)과 제2 금형(22) 사이로 유도된다(양자를 합하여 금형(21, 22)으로 표기). 도 18∼도 22에 나타낸 바와 같이, 제1 금형(21)에는 다수의 감압 흡인공(21a)이 형성되어 있고, 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인하여 제1 금형(21)의 캐비티(21b)를 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 도 16 및 도 18∼도 22에 나타낸 바와 같이, 캐비티(21b)를 둘러싸도록 핀치 오프부(21d)가 형성되어 있다. 도 18∼도 22에 나타낸 바와 같이, 제2 금형(22)에는 다수의 감압 흡인공(22a)이 형성되어 있고, 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인하여 제2 금형(22)의 캐비티(22b)를 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 도 17∼도 22에 나타낸 바와 같이, 캐비티(22b)를 둘러싸도록 핀치 오프부(22d)가 형성되어 있다.
본 실시형태에서는 제2 금형(22)에는 인서트 부재(42)를 인서트 가능한 인서트 부재 배치 개소(22e)가 형성되어 있다. 여기에서는 일례로서 인서트 부재 배치 개소(22e)는 1개인 것으로 하고 있지만, 복수의 인서트 부재(42)를 배치할 수 있도록 복수의 인서트 부재 배치 개소(22e)가 형성되어 있어도 된다. 여기에서는 인서트 부재(42)는 제2 금형(22)의 중앙보다 상측에 배치되어 있는 것에 유의하여야 한다. 일반적으로 금형의 상측 쪽이 동하측에 비하여 수지 온도가 높아지는 경향이 있다. 즉, 이러한 배치로 함으로써, 인서트 부재(42)를 발포 성형체(43)에 매립할 때의 두께가 균일해진다. 또한 이에 의해, 인서트 부재(42)의 빠짐 강도가 보다 강해진다. 또한, 제2 금형(22)에 있어서의 인서트 부재 배치 개소(22e)의 주위에는 볼록부(22f)가 형성된다. 금형(21, 22)의 형체결시, 볼록부(22f)에 의해 인서트 부재(42)의 주위의 발포 수지가 압축되지만, 이에 대해서는 뒤에서 상술한다.
3. 일체 성형체(41)의 제조 방법
여기서, 도 18∼도 22를 이용하여 본 실시형태에 따른 일체 성형체(41)의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 방법은 인서트 공정과 배치 공정과 팽창 공정을 구비한다. 이하, 상세히 설명한다.
3.1 인서트 공정
이 공정에서는 도 18에 나타낸 개방된 상태의 금형(21, 22)에 있어서, 제2 금형(22) 내의 인서트 부재 배치 개소(22e)에 미리 성형된 인서트 부재(42)를 배치한다(도 19). 한편, 여기에서는 표피 부재(2)가 미리 금형(21, 22) 사이에 수하되어 있는 것으로 한다. 제2 금형(22) 내에 대한 인서트 방법에 대해서는 사람의 손으로 장착하는 방법 외에 로봇을 이용하는 방법 등이어도 된다.
3.2 배치 공정
이 공정에서는 도 19에 나타낸 바와 같이, 용융 상태의 발포 수지를 T다이(18)의 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 형성한 1매의 발포 수지 시트(23)를 금형(21, 22) 사이에 두고 표피 부재(2)보다 금형(22) 측에 배치한다. 즉, 표피 부재(2), 발포 수지 시트(23), 인서트 부재(42)가 금형(21)으로부터 금형(22)에 걸쳐 이 순서로 병렬하는 상태이다. 본 실시형태에서는 T다이(18)로부터 압출된 발포 수지 시트(23)를 그대로 사용하는 다이렉트 진공 성형이 행해지기 때문에, 발포 수지 시트(23)는 성형 전에 실온까지 냉각되어 고화되지 않고, 고화된 발포 수지 시트(23)가 성형 전에 가열되지 않는다. 또한, 본 실시형태의 발포 수지 시트(23)는 슬릿으로부터 압출된 직후에는 전체가 거의 균일한 온도이며, 수하되고 있는 동안에 대기에 의해 표면부터 서서히 냉각되는 것이다. 그리고, 발포 수지 시트(23)의 두께 방향의 중앙을 향할수록 대기에 의한 냉각의 영향을 받기 어려워지므로, 본 실시형태의 발포 수지 시트(23)는 두께 방향의 중앙을 향할수록 온도가 상승하여 점도가 낮아진다는 성질을 갖는다. 발포 수지 시트(23)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.5∼5.0㎜이며, 바람직하게는 1.0∼3.0㎜이다. 이 두께는 구체적으로 예를 들면, 0.5, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0㎜이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
3.3 팽창 공정
이 공정에서는 도 20∼도 22에 나타낸 바와 같이, 발포 수지 시트(23)의 두께보다 큰 간극(G)이 금형(21, 22) 사이에 형성되도록 금형(21, 22)을 근접시킨 상태에서 금형(21, 22)의 양쪽으로부터 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인한다. 이에 의해, 발포 수지 시트(23)를 간극(G)의 두께까지 팽창시킨다. 이 때, 볼록부(22f)가 발포 수지 시트(23)를 국소적으로 압착하는 것에 의해 당해 개소가 압축된다. 당해 개소는 발포 성형체(43)에 있어서의 홈(43e)에 상당한다. 이러한 압축에 의해 제2 금형(22) 내에 배치한 인서트 부재(42)의 연출부(42b)에 발포 수지가 효과적으로 혼입되어 인서트 부재(42)의 이탈이 방지된다. 이러한 성형의 결과, 제1 부분(43c)은 제2 부분(43d)에 비하여 두껍게 성형되기 때문에, 제2 면(43b) 측에 인서트 부재(42)가 돌출하지 않는다. 바꿔 말하면, 제2 면(43b)은 인서트 부재(42)에 대응하는 영역(즉, 제2 면(43b) 중 대향하는 제1 면(43a)에 인서트 부재(42)가 매립되어 있는 영역)과 그 주위의 영역이 평탄해지도록 성형된다. 또한, 도 20∼도 22에 나타낸 바와 같이, 본 공정에 있어서 금형(21) 측에서 표피 부재(2)와 발포 수지 시트(23)가 일체화된다. 한편, 당해 팽창 공정은 필수가 아니며, 예를 들면, 발포 수지 시트(23)를 제1 및 제2 금형(21, 22)으로 압궤하여 인서트 부재(42)를 매립하도록 성형해도 된다. 특히 이러한 경우에는, 발포 수지 시트(23) 대신에 원통상의 발포 패리슨을 채용해도 된다.
본 실시형태에서는 금형(21, 22)에 핀치 오프부(21d, 22d)가 형성되어 있고, 핀치 오프부(21d, 22d)가 당접할 때까지 금형(21, 22)을 근접시키면, 핀치 오프부(21d, 22d)로 둘러싸이는 공간이 밀폐 공간(S)이 된다. 발포 수지 시트(23) 중 밀폐 공간(S) 안에 있는 부위가 발포 성형체(43)가 된다. 한편, 발포 수지 시트(23) 중 밀폐 공간(S) 바깥에 있는 부위는 버(43f)가 된다.
금형(21, 22)의 캐비티(21b, 22b)는 발포 수지 시트(23) 중 발포 성형체(43)가 되는 부위(즉, 밀폐 공간(S) 내에 있는 부위)의 전체에 걸쳐서 금형(21, 22) 사이의 간극(G)이 대략 일정해지도록 구성되어 있다. 이 상태에서 금형(21, 22)에 의해 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인하면 발포 수지 시트(23)가 간극(G)의 두께로 팽창하여 발포 성형체(43)가 형성된다. 한편, 핀치 오프부(21d, 22d)는 필수 구성이 아니며, 금형(21, 22) 사이에 간극(G)이 형성되도록 금형(21, 22)을 비접촉으로 근접시켜도 된다. 단, 핀치 오프부(21d, 22d)를 당접시켜 밀폐 공간(S)을 형성한 상태에서 금형(21, 22)에 의한 감압 흡인을 행하면 밀폐 공간(S) 내의 압력이 저하되기 쉽기 때문에 발포 수지 시트(23)가 팽창되기 쉽다는 메리트가 있다.
간극(G)의 두께는 특별히 한정되지 않지만, 발포 수지 시트(23)의 두께의 1.1∼3.0배인 것이 바람직하다. (간극(G)의 두께)／(발포 수지 시트(23)의 두께)는 구체적으로 예를 들면, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.1, 2.2, 2.3, 2.4, 2.5, 2.6, 2.7, 2.8, 2.9, 3.0이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
금형(21, 22)에 의한 감압 흡인은 제1 금형(21)에 의한 감압 흡인을 먼저 개시해도 되며, 제2 금형(22)에 의한 감압 흡인을 먼저 개시해도 되고, 금형(21, 22)에 의한 감압 흡인을 동시에 개시해도 된다. 또한, 제1 금형(21)에 의한 감압 흡인을 먼저 정지해도 되며, 제2 금형(22)에 의한 감압 흡인을 먼저 정지해도 되고, 금형(21, 22)에 의한 감압 흡인을 동시에 정지해도 된다. 금형(21, 22)에 의한 감압 흡인은 금형(21, 22)을 근접시키기 전에 개시해도 되며, 근접시킨 후에 개시해도 된다.
금형(21, 22)의 양쪽에 의해 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인하면 발포 수지 시트(23)의 발포가 촉진되어 발포 수지 시트(23)가 팽창한다. 발포 수지 시트(23)는 두께 방향의 중앙 부근에서의 점도가 가장 낮기(유동성이 가장 높기) 때문에, 두께 방향의 중앙 부근에서의 발포가 특히 촉진되어 발포 수지 시트(23)가 팽창한다. 그 결과, 두께 방향의 중앙 부근의 층(중앙층)에서의 평균 기포 직경이 크고, 표면 근방의 표면층의 평균 기포 직경이 작다는 구성의 발포 성형체(43)가 얻어진다. 이러한 발포 성형체(43)는 평균 기포 직경이 큰 중앙층이 평균 기포 직경이 작은 표면층에 끼인 샌드위치 구조로 되어 있기 때문에 경량이며 고강성이다.
본 실시형태의 방법에 따라 얻어지는 발포 성형체(43)는 도 23의 단면 사진에 나타낸 바와 같이, 발포 성형체(43)에서 두께에 대해 발포 성형체(43)의 표면으로부터 두께 10％까지의 층을 표면층으로 하고, 발포 성형체의 표면으로부터 두께 25∼50％의 층을 중앙층으로 하면 중앙층의 평균 기포 직경이 표면층의 평균 기포 직경보다 커진다. (중앙층의 평균 기포 직경)／(표면층의 평균 기포 직경)의 비는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 1.2∼10이다. 이 비는 구체적으로 예를 들면, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 4.0, 4.5, 5.0, 5.5, 6.0, 7.0, 8.0, 9.0, 10.0이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
발포 성형체(43)의 두께 방향 전체의 평균 기포 직경은 예를 들면, 100∼2000㎛이다. 이 평균 기포 직경은 구체적으로 예를 들면, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1500, 2000㎛이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 표면층의 평균 기포 직경은 예를 들면 80∼500㎛이다. 이 평균 기포 직경은 구체적으로 예를 들면, 80, 100, 150, 200, 250, 300, 350, 400, 450, 500㎛이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다. 중앙층의 평균 기포 직경은 예를 들면, 100∼2000㎛이다. 이 평균 기포 직경은 구체적으로 예를 들면, 100, 200, 300, 400, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1100, 1200, 1300, 1400, 1500, 1600, 1700, 1800, 1900, 2000㎛이며, 여기에 예시한 수치 중 어느 2개 사이의 범위 내여도 된다.
평균 기포 직경은 이하의 방법으로 측정한다.
·우선, 발포 성형체(43)에 대해 도 24에 나타낸 바와 같이 확대 배율 50배로 단면 사진을 촬영한다.
·이어서, 단면 사진 중에서 두께 방향으로 연장되는 5개의 기준선(R1∼R5)을 긋는다. 기준선 사이의 간격은 500㎛로 한다.
·각 기준선에 대해 측정 대상의 층(표면층, 중앙층 또는 두께 방향 전체)에 있어서 기준선이 통과하는 기포의 수를 카운트한다.
·각 기포에 대해 두께 방향의 최대 길이(두께 방향의 길이가 최장이 되는 부위에서의 길이)를 측정한다.
·식 1에 따라 각 기준선에 대해 가평균 기포 직경을 산출한다. 또한, 각 기준선에 대해 산출한 가평균 기포 직경을 산술 평균함으로써, 평균 기포 직경을 산출한다.
(식 1) 가평균 기포 직경＝카운트한 모든 기포에 대한 최대 길이의 합계／카운트한 기포수
예를 들면, 도 24의 예에서는 중앙층에 있어서 기준선(R)이 통과하는 기포의 수가 6개이며, 각 기포에 대한 두께 방향의 최대 길이는 l1∼l6이다. 이 때문에, 이 예에서는 중앙층의 가평균 기포 직경은 (l1＋l2＋l3＋l4＋l5＋l6)／6에 의해 산출된다.
팽창 공정은 바람직하게는 제1 흡인 공정과, 금형 근접 공정과, 제2 흡인 공정을 이 순서로 실행함으로써 행한다. 제1 흡인 공정에서는 도 20에 나타낸 바와 같이, 제1 금형(21)에 의해 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인하여 발포 수지 시트(23)를 제1 금형(21)의 캐비티(21b)를 따른 형상으로 부형한다. 금형 근접 공정에서는 도 21에 나타낸 바와 같이, 간극(G)이 금형(21, 22) 사이에 형성되도록 금형(21, 22)을 근접시킨다. 제2 흡인 공정에서는 도 22에 나타낸 바와 같이, 금형(21, 22)에 의해 발포 수지 시트(23)를 감압 흡인함으로써, 발포 수지 시트(23)를 간극(G)의 두께까지 팽창시킨다.
금형(21, 22)을 근접시킨 후에 금형(21, 22)에 의한 감압 흡인을 개시하면 발포 수지 시트(23)가 부형되기 전에 발포 수지 시트(23)가 금형(22)의 볼록부(22c)에 당접한다. 통상은 금형(21, 22)의 온도는 발포 수지 시트(23)의 온도보다 낮기 때문에 발포 수지 시트(23)가 금형(22)의 볼록부(22c)에 당접하면 발포 수지 시트(23)가 냉각되어 그 점도가 상승하고, 금형(21, 22)의 캐비티(21b, 22b)에 대한 추종성이 악화된다. 한편, 제1 흡인 공정과, 금형 근접 공정과, 제2 흡인 공정을 이 순서로 실행함으로써 팽창 공정을 행하는 경우, 발포 수지 시트(23)가 제1 금형(21)의 캐비티(21b)를 따른 형상으로 부형되기 전에 발포 수지 시트(23)가 금형(21, 22)에 접촉하는 것이 최소한으로 억제되므로, 발포 수지 시트(23)의 점도가 상승하는 것이 억제되고, 발포 수지 시트(23)를 금형(21, 22)의 캐비티에 고정밀도로 추종시킬 수 있다.
3.4 마무리 공정
팽창 공정 후, 금형(21, 22)을 열고 버(43f)가 부착된 발포 성형체(43)를 꺼내고 버(43f)를 절제함으로써, 발포 성형체(43)가 얻어진다. 이러한 발포 성형체(43)에는 인서트 부재(42)가 매립되어 있으며, 즉 원하는 일체 성형체(41)를 얻을 수 있다.
4. 결언
본 실시형태에 따른 일체 성형체(41)에 의하면, 이하의 효과를 나타낼 수 있다.
(1) 기재의 원료로서 발포 수지를 사용하고 있기 때문에, 미발포 성형체보다 경량인 제품을 만들 수 있다. 또한 발포 수지이기 때문에, 상술한 바와 같이 진공 부형에 의해 후육화가 가능하다. 이 때, 내재하는 기포 직경이 커질 뿐이며, 인서트 성형을 실시하는 경우 요철 형상이 나오지 않는 레벨까지 제품 두께를 늘렸다고 해도 제품 중량을 바꿀 필요는 거의 없다.
(2) 종래의 솔리드 수지와 비교하여, 발포 수지이기 때문에, 인서트 부재 드로잉 강도가 저하되는 것이 예상된다. 이 때문에, 인서트 부재(42)가 매립되는 주변을 컴프레션(압축부(23e), 홈(43e))함으로써, 인서트 부재(42)에 대한 수지 혼입을 양호하게 하여 드로잉 강도를 상승시킬 수 있다.
이상과 같이 본 실시형태에 의하면, 인서트 부재(42)의 장착부의 요철 형상을 제2 면(43b)(의장면) 측에 나타내지 않고, 또한 발포 성형체(43)(기재)의 두께가 큰 경우에도 경량인 실용성과 의장성이 모두 높은 일체 성형체(41)를 제조할 수 있다.
[제3 실시형태]
T다이로부터 압출한 용융 상태의 열가소성 수지 시트를 금형 내에 배치하고, 수지 시트를 금형의 캐비티로 가압하여 수지 성형품을 성형하는 방법에 있어서는, 금형의 전면에 수하하는 수지 시트가 물결 형상이 되는 경우가 있다. 특히, 수지 시트가 발포 수지 시트인 경우에는 물결침의 정도가 현저하다. 이 결과, 수지 시트가 성형된 성형체의 품질이 저하될 우려가 있다.
본 실시형태는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 수지 시트의 물결침을 저감하는 것이 가능한 성형체의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 실시형태에 의하면, 수하 공정과, 장력 인가 공정과, 부형 공정을 구비하며, 상기 수하 공정에서는 금형의 전면 측에 수지 시트를 수하시키고, 상기 장력 인가 공정에서는 상기 수지 시트에 장력을 가하고, 상기 부형 공정에서는 상기 수지 시트에 장력을 가한 상태에서 상기 수지 시트를 상기 금형에 형성된 캐비티의 내면을 따른 형상으로 부형하는 성형체의 제조 방법이 제공된다.
본 실시형태의 제조 방법에서는 수지 시트에 장력을 가하는 장력 인가 공정을 행함으로써, 수지 시트의 물결침을 저감할 수 있다.
이하, 본 발명의 각종 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 장력은 상기 수지 시트의 폭 방향으로 가해진다.
바람직하게는, 상기 장력은 익스팬더에 의해 가해지고, 상기 익스팬더는 한 쌍의 파지 유닛을 구비하며, 상기 수지 시트의 폭 방향의 양단이 상기 한 쌍의 파지 유닛에 의해 유지되고, 상기 한 쌍의 파지 유닛 사이의 거리가 증대됨으로써 상기 수지 시트에 상기 장력이 가해진다.
바람직하게는, 상기 부형 공정 전에 흡착 공정을 구비하며, 상기 흡착 공정에서는 상기 금형의 전면 측에 수하된 수지 시트를 상기 금형의 둘레면을 따라 배치된 외틀에서 흡착하고, 상기 부형 공정에서는 상기 금형에 의해 상기 수지 시트의 감압 흡인을 행한다.
바람직하게는, 상기 흡착 공정은 상기 장력 인가 공정 후에 행해진다.
바람직하게는, 상기 외틀은 틀 상부 및 틀 하부를 구비한다.
바람직하게는, 상기 틀 상부 및 상기 틀 하부의 각각은 상기 금형의 상하 방향에 있어서의 상단 및 하단으로부터, 상기 금형의 상하 방향의 길이의 50％ 이내에 들어가도록 배치된다.
바람직하게는, 상기 틀 상부 및 상기 틀 하부의 각각은 평판 형상이다.
바람직하게는, 상기 수지 시트는 발포 수지 시트이다.
이하, 본 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징 사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.
1. 성형기(300)의 구성
먼저, 도 25∼도 27을 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법의 실시에 이용 가능한 성형기(300)에 대해 설명한다. 성형기(300)는 수지 시트 형성 장치(51)와 금형 장치(31)를 구비한다. 수지 시트 형성 장치(51)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 인젝터(16)와, 어큐뮬레이터(17)와, T다이(18)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 T다이(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 이용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만 통상은 펠렛상이다. 원료 수지는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향하여 반송된다. 스크류는 실린더(13a) 내에 배치되고, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고, 기어 장치에 의해 스크류가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크류의 수는 1개여도 되고 2개 이상이어도 된다.
＜인젝터(16)＞
실린더(13a)에는 실린더(13a) 내에 발포제를 주입하기 위한 인젝터(16)가 형성된다. 원료 수지(11)를 발포시키지 않는 경우에는, 인젝터(16)는 생략 가능하다. 인젝터(16)로부터 주입되는 발포제는 물리 발포제, 화학 발포제 및 그 혼합물을 들 수 있지만, 물리 발포제가 바람직하다. 물리 발포제로는 공기, 탄산 가스, 질소 가스, 물 등의 무기계 물리 발포제 및 부탄, 펜탄, 헥산, 디클로로메탄, 디클로로에탄 등의 유기계 물리 발포제, 또한 이들의 초임계 유체를 사용할 수 있다.
초임계 유체로는 이산화탄소, 질소 등을 사용하여 만드는 것이 바람직하고, 질소이면 임계 온도 -149.1℃, 임계 압력 3.4MPa 이상, 이산화탄소이면 임계 온도 31℃, 임계 압력 7.4MPa 이상으로 함으로써 얻어진다. 화학 발포제로는 산(예：시트르산 또는 그 염)과 염기(예：탄산수소나트륨)의 화학 반응에 의해 탄산 가스를 발생시키는 것을 들 수 있다. 화학 발포제는 인젝터(16)로부터 주입하는 대신에 호퍼(12)로부터 투입해도 된다.
＜어큐뮬레이터(17), T다이(18)＞
발포제가 첨가되어 있는 또는 첨가되어 있지 않은 용융 수지(11a)는, 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17) 내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 용융 수지(11a)가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 용융 수지(11a)를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 용융 상태의 수지 시트(1)를 형성한다.
＜금형 장치(31)＞
도 26 및 도 27에 나타낸 바와 같이, 금형 장치(31)는 수지 시트(1)를 성형하기 위한 금형(32)과 금형(32)의 둘레면(32s)을 따라 이동 가능하게 구성된 외틀(33)을 구비한다. 외틀(33)은 실린더 기구 등에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다.
금형(32)은 대략 직방체상이며, 전면(32f)과, 배면(32r)과, 이들 사이의 둘레면(32s)을 구비한다. 전면(32f)은 수지 시트(1)에 대향하는 면이며, 배면(32r)은 전면(32f)의 반대 측 면이다. 둘레면(32s)은 상면(32st), 저면(32sb), 우측면(32sr) 및 좌측면(32sl)을 구비한다. 상면(32st)과 저면(32sb)이 서로 대향하고, 우측면(32sr)과 좌측면(32sl)이 서로 대향한다.
금형(32)은 캐비티(32a)를 갖고, 캐비티(32a)를 둘러싸도록 핀치 오프부(32b)가 형성되어 있다. 캐비티(32a) 내에는 감압 흡인공(도시하지 않음)이 형성되어 있으며, 감압 흡인공을 통해 수지 시트(1)를 감압 흡인하여 금형(32)의 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 감압 흡인공은 극소의 구멍이며, 일단이 금형(32) 내부를 통과하여 캐비티(32a)의 내면까지 연통되어 있고, 타단이 감압 장치에 접속되어 있다.
외틀(33)은 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)를 구비한다. 본 실시형태에서는 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)의 각각은 평판 형상이다. 외틀(33)에는 홈상의 감압 흡인공(33s)이 형성되어 있다. 감압 흡인공(33s)은 감압 장치에 접속되어 있으며, 감압 흡인에 의해 수지 시트(1)를 외틀(33)에 흡착할 수 있도록 구성되어 있다.
틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)는, 각각 금형(32)의 상측 및 하측에 배치되고 독립적으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)는, 각각 금형(32)의 상면(32st) 및 저면(32sb)을 따라 배치되어 있고, 각 면을 따라 평행으로 이동 가능하게 구성되어 있다.
그리고, 금형 장치(31)는 도 25에 나타낸 바와 같이, 가압 금형(34)과의 사이에 수지 시트(1)를 사이에 두고 가압한다. 가압 금형(34)은 금형 장치(31)의 핀치 오프부(32b)와 대응하는 핀치 오프부(34b)를 갖는다. 또한, 가압 금형(34)은 캐비티(32a)와 대응하는 가압부(34a)를 갖는다. 캐비티(32a)와 가압부(34a)에 의해 형성되는 공간에 수지 시트(1)가 충전된다.
2. 성형체의 제조 방법
여기서, 도 25∼도 41을 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 방법은 수하 공정과, 장력 인가 공정과, 흡착 공정과, 부형 공정과, 형체결 공정을 구비한다. 이하, 상세히 설명한다.
2-1. 수하 공정
수하 공정에서는 도 25에 나타낸 바와 같이, 금형(32)의 전면 측에 수지 시트(1)를 수하시킨다. 이 때, 외틀(33)은 전진한 상태로 되어 있다. 여기서, 수지 시트(1)는 용융 상태의 수지를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하여 수하시킴으로써 형성된 것이며, 도 28∼도 30에 나타낸 바와 같이, 통상, 물결 형상으로 되어 있다. 이를 해소하기 위해, 도 28에 나타낸 바와 같이, 금형(32) 및 외틀(33)의 전면 측에 있는 수지 시트(1)에 장력을 가하기 위한 익스팬더(5)가 형성되어 있다. 익스팬더(5)는 한 쌍의 파지 유닛(5a)을 구비한다. 각 파지 유닛(5a)은 파지부(5a1, 5a2)를 구비하며, 도 29에 나타낸 바와 같이, 파지부(5a1, 5a2) 사이에 수지 시트(1)를 파지 가능하게 되어 있다. 또한, 한 쌍의 파지 유닛(5a)은 그 사이의 거리(L)가 가변하도록 되어 있다. 한 쌍의 파지 유닛(5a)이 수지 시트(1)의 폭 방향의 양단을 파지한 상태에서 거리(L)를 크게 함으로써, 수지 시트(1)에 폭 방향의 장력을 가하는 것이 가능하게 되어 있다. 또한, 익스팬더(5)는 금형(32)에 대해 전후좌우 방향으로 상대 이동이 가능하게 되어 있다. 익스팬더(5)가 금형(32)을 향하여 상대 이동함으로써, 수지 시트(1)를 금형(32)의 핀치 오프부(32b) 및 외틀(33)의 전면으로 압착하는 것이 가능하게 되어 있다.
2-2. 장력 인가 공정
이어서, 장력 인가 공정에서는 수지 시트(1)에 장력을 가한다. 구체적으로는, 도 29 및 도 30에 나타낸 바와 같이, 수지 시트(1)의 하단(1e)이 틀 하부(33b)보다 하측에 도달한 후, 한 쌍의 파지 유닛(5a) 사이의 거리(L)를 근접시키고, 파지부(5a1, 5a2)에 의해 수지 시트(1)를 파지한다. 수지 시트 파지 공정에서는 금형(32) 및 외틀(33)의 전면 측에 있는 수지 시트(1)의 폭 방향의 각 단부를 파지부(5a1, 5a2) 사이에 끼움으로써 수지 시트(1)를 파지한다. 그리고, 도 31 및 도 32에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 파지 유닛(5a)을 각각 좌우 방향으로 이동시키면서 익스팬더(5)를 후방향으로 이동시킴으로써, 수지 시트(1)의 물결침을 저감한다. 수지 시트(1)가 발포 수지 시트인 경우에는 물결침의 정도가 현저하므로, 수지 시트(1)에 폭 방향의 장력을 가하는 기술적 의의가 현저하다. 그리고, 도 33 및 도 34에 나타낸 바와 같이, 익스팬더(5)를 전진시키고, 수지 시트(1)를 외틀(33)의 전면에 당접시킨다.
2-3. 흡착 공정
흡착 공정에서는 금형(32)의 전면 측에 수하된 수지 시트(1)를 금형(32)의 둘레면을 따라 배치된 외틀(33)에서 흡착한다.
구체적으로는, 외틀(33)을 수지 시트(1)에 당접시킨 상태에서 외틀(33)의 감압 흡인공(33s)에 연결되어 있는 감압 장치를 작동시킴으로써, 수지 시트(1)를 외틀(33)에 흡착시킨다. 본 실시형태에서는 도 35 및 도 36에 나타낸 바와 같이, 외틀(33)에서 수지 시트(1)를 흡착한 상태에서 외틀(33)의 전면이 금형(32)의 전면과 면일한 위치까지 외틀(33)을 후퇴시킨다. 외틀(33)을 후퇴시키면서 흡인함으로써, 수지 시트(1)의 상부 및 하부를 금형(32)의 전면(32f)의 상부 및 하부에 압착할 수 있다. 여기서, 외틀(33)을 후퇴시키는 타이밍은 특별히 한정되지 않고, 수지 시트(1)가 외틀(33)의 전면에 당접한 직후 또는 수지 시트(1)를 외틀(33)의 전면에 당접한 후 조금 늦게 외틀(33)의 후퇴를 개시해도 된다.
그 후, 도 37 및 도 38에 나타낸 바와 같이, 익스팬더(5)가 금형(32)의 측면의 대략 중앙에 위치할 때까지 익스팬더(5)를 전진시킨다. 이에 의해, 금형(32)의 캐비티(32a)가 수지 시트(1)로 메워져 캐비티(32a)가 밀폐 공간이 된다. 여기서, 본 실시형태에서는 수지 시트(1)가 폭 방향으로 확장됨으로써 금형(32) 및 외틀(33) 측으로 다가가므로, 금형(32)의 좌우에 외틀을 형성한 것과 동등한 효과가 얻어진다. 이에 의해, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)를 이동시킬 때, 좌우의 외틀과의 위치 결정이 불필요해지므로, 외틀(33)과 금형(32)의 간섭을 억제할 수 있다.
2-4. 부형 공정
부형 공정에서는 수지 시트(1)에 장력을 가한 상태에서 수지 시트(1)를 금형(32)에 형성된 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상으로 부형한다. 본 실시형태에서는 금형(32)에 의해 수지 시트(1)의 감압 흡인을 행한다. 여기서, 부형 방법은 이에 한정되지 않고, 블로우 성형에 의해 수지 시트(1)를 부형할 수도 있다.
구체적으로는, 도 39 및 도 40에 나타낸 바와 같이, 금형(32)에 의해 수지 시트(1)의 감압 흡인을 행하여 수지 시트(1)를 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상으로 부형한다.
2-5. 형체결 공정
형체결 공정에서는 도 40에 나타낸 바와 같이, 금형 장치(31) 및 가압 금형(34)의 형체결을 행한다. 이에 의해, 금형(32)에 의해 형성되는 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상의 중공 성형체(1m)가 얻어진다. 이후에는 도 41에 나타낸 바와 같이, 금형(32)으로부터 성형체(1m)를 꺼내고 버(1b)를 제거함으로써, 원하는 성형체가 얻어진다.
3. 변형예
상기 실시형태에서는, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)는 평판 형상이었지만, 이들은 반드시 평판 형상이 아니어도 된다. 예를 들면, 도 42의 변형예에서는 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)는 각각 그 단부에 있어서 금형(32)의 측면을 따라 돌출한 돌출부(33te) 및 돌출부(33be)가 형성되어 있다. 또한, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)의 각각은 금형(32)의 상하 방향에 있어서의 상단 및 하단으로부터, 금형(32)의 상하 방향의 길이(H)의 50％ 이내에 돌출부(33te) 및 돌출부(33be)가 들어가도록 배치되는 것이 바람직하다. 더 바람직하게는 길이(H)의 40％, 더 바람직하게는 30％, 더 바람직하게는 20％, 더 바람직하게는 10％, 더 바람직하게는 0％의 범위에 돌출부(33te) 및 돌출부(33be)가 들어가도록 배치된다. 또한, 다른 표현으로는 금형(32)의 상하 방향에 있어서의 상단 및 하단의 중점(M)으로부터 금형(32)의 상하 방향에 대해 길이(H)의 0％ 이상의 공간(SP)이 형성된다. 바람직하게는 10％, 더 바람직하게는 20％, 더 바람직하게는 30％, 더 바람직하게는 40％, 더 바람직하게는 50％의 공간(SP)이 형성된다. 여기서, 이들의 수치는 단순한 예시이며, 각 수치 사이의 값으로 해도 된다. 이러한 형상의 경우에도 상기 실시형태와 동일한 작용 효과에 의해 외틀(33)과 금형(32)의 간섭을 억제할 수 있다.
4. 그 외
본 실시형태는 이하의 양태에서도 실시 가능하다.
·상기 실시형태에서는, 외틀(33)에는 홈상의 감압 흡인공(33s)이 형성되어 있지만, 감압 흡인공(33s)의 형상은 한정되지 않고, 예를 들면, 원형의 감압 흡인공(33s)이 다수 배치되어 있는 구성이어도 된다.
·부형 공정 및 형체결 공정은 동시에 행해도 되며, 부형 공정으로부터 조금 늦게 형체결 공정을 개시해도 된다. 이 때, 가압 금형(34)에 의해 금형(32)과 역방향으로 수지 시트(1)의 감압 흡인을 행해도 된다.
·상기 실시형태에서는, 한 쌍의 금형 장치(31) 및 가압 금형(34)을 사용하여 중공 성형체(1m)를 형성하는 방법을 예로 들어 설명을 행했지만, 하나의 금형 장치(31)를 이용하여 1매의 수지 시트(1)를 부형하고, 성형체를 형성해도 된다. 이 경우, 부형 공정 후에 형체결 공정이 불필요하다.
·한 쌍의 금형 장치(31)를 사용하는 경우에는 성형체(1m)는 중공이어도 되며, 성형체(1m) 내에 발포체 등을 충전해도 된다.
·수지 시트(1)는 발포 수지 시트여도 된다.
·외틀(33)을 전진시킨 상태(도 26 참조)에서 수지 시트(1)를 외틀(33)의 전면에 당접시킨 후, 금형(32)을 전진시켜도 된다.
[제4 실시형태]
수지 시트를 성형하기 위한 금형과 상기 금형의 둘레면을 따라 평행으로 이동 가능하게 구성된 외틀을 구비하는 금형 장치에 있어서, 외틀은 금형의 상측, 우측 및 좌측을 둘러싸는 형상의 틀 상부와, 금형의 하측에 배치되는 틀 하부로 구성되어 있다. 틀 상부와 틀 하부는, 각각 금형의 둘레면을 따라 평행으로 이동 가능하게 되어 있지만, 틀 상부는 금형의 상측, 우측 및 좌측을 둘러싸는 형상이기 때문에 틀 상부를 엄밀히 평행으로 이동시키는 것은 용이하지 않으며, 틀 상부의 이동 방향이 약간이라도 비스듬하면 틀 상부가 금형에 간섭할 우려가 있다는 문제가 있다. 금형의 대형화에 수반하여 이 문제는 더 현저해진다.
본 실시형태는 이러한 사정을 감안하여 이루어진 것이며, 외틀과 금형의 간섭을 억제하는 것이 가능한 금형 장치를 제공하는 것이다.
본 실시형태에 의하면, 수지 시트를 성형하기 위한 금형과, 상기 금형의 둘레면을 따라 이동 가능하게 구성된 외틀을 구비하며, 상기 외틀은 상기 수지 시트를 흡착 가능하게 구성되고, 또한 틀 상부, 틀 하부, 틀 우부 및 틀 좌부를 구비하며, 상기 틀 상부, 상기 틀 하부, 상기 틀 우부 및 상기 틀 좌부는, 각각 상기 금형의 상측, 하측, 우측 및 좌측에 배치되고, 또한 서로 독립적으로 이동 가능하게 구성되는 금형 장치가 제공된다.
본 실시형태의 금형 장치에서는 외틀은 틀 상부, 틀 하부, 틀 우부 및 틀 좌부를 구비하며, 이들이 독립적으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 본 발명에서는 종래 기술의 틀 상부가 틀 상부, 틀 우부 및 틀 좌부로 분할되어 있으며, 틀 상부, 틀 우부 및 틀 좌부를 평행으로 이동시키는 것은 종래 기술의 틀 상부를 평행으로 이동시키는 것보다도 용이하므로, 외틀과 금형의 간섭을 억제할 수 있다.
이하, 본 발명의 각종 실시형태를 예시한다. 이하에 나타내는 실시형태는 서로 조합 가능하다.
바람직하게는, 상기 틀 상부, 상기 틀 하부, 상기 틀 우부 및 상기 틀 좌부는 각각 평판 형상이다.
본 실시형태의 다른 관점에 의하면, 금형 장치를 이용한 성형체의 제조 방법으로서, 상기 금형 장치는 상기 기재된 금형 장치이며, 수하 공정과, 흡착 공정과, 부형 공정을 구비하며, 상기 수하 공정에서는 상기 금형의 전면 측에 수지 시트를 수하시키고, 상기 흡착 공정에서는 상기 외틀에서 상기 수지 시트를 흡착한 상태에서 상기 수지 시트를 상기 금형에 근접하도록 상기 외틀을 이동시키고, 상기 부형 공정에서는 상기 금형에 의해 상기 수지 시트의 감압 흡인을 행하여 상기 수지 시트를 상기 캐비티의 내면을 따른 형상으로 부형하는 방법이 제공된다.
바람직하게는, 상기 금형 장치로서 한 쌍의 금형 장치를 이용하고, 상기 한 쌍의 금형 장치의 각각은 상기 기재된 금형 장치이며, 상기 수하 공정과, 상기 흡착 공정과, 상기 부형 공정은 상기 한 쌍의 금형 장치의 각각에 대해 행해지고, 상기 한 쌍의 금형 장치의 금형의 형체결을 행하는 형체결 공정을 구비한다.
바람직하게는, 상기 수하 공정에서는 상기 틀 우부 및 상기 틀 좌부를 따라 상기 수지 시트를 수하시킨다.
바람직하게는, 상기 수하 공정에서는 상기 수지 시트의 하단이 상기 틀 하부에 도달하기 전에 상기 틀 우부 및 상기 틀 좌부를 상기 수지 시트에 인접시키고, 상기 하단이 상기 틀 하부보다 하측에 도달한 후에 상기 틀 하부를 상기 수지 시트에 인접시키도록 이동시킨다.
바람직하게는, 상기 틀 상부는 상기 틀 하부와 함께 이동시킨다.
바람직하게는, 상기 흡착 공정에서는 상기 틀 우부 및 상기 틀 좌부보다 늦게 상기 틀 상부 및 상기 틀 하부를 이동시킨다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 설명한다. 이하에 나타내는 실시형태 중에 나타낸 각종 특징 사항은 서로 조합 가능하다. 또한, 각 특징 사항에 대해 독립적으로 발명이 성립한다.
1. 성형기(400)의 구성
먼저, 도 43∼도 46을 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법의 실시에 이용 가능한 성형기(400)에 대해 설명한다. 성형기(400)는 한 쌍의 수지 시트 형성 장치(52)와 한 쌍의 금형 장치(31)를 구비한다. 각 수지 시트 형성 장치(52)는 호퍼(12)와, 압출기(13)와, 어큐뮬레이터(17)와, T다이(18)를 구비한다. 압출기(13)와 어큐뮬레이터(17)는 연결관(25)을 개재하여 연결된다. 어큐뮬레이터(17)와 T다이(18)는 연결관(27)을 개재하여 연결된다.
이하, 각 구성에 대해 상세히 설명한다.
＜호퍼(12), 압출기(13)＞
호퍼(12)는 원료 수지(11)를 압출기(13)의 실린더(13a) 내에 투입하기 위해 사용된다. 원료 수지(11)의 형태는 특별히 한정되지 않지만 통상은 펠렛상이다. 원료 수지는 예를 들면 폴리올레핀 등의 열가소성 수지이며, 폴리올레핀으로는 저밀도 폴리에틸렌, 직쇄형 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 그 혼합물 등을 들 수 있다. 원료 수지(11)는 호퍼(12)로부터 실린더(13a) 내에 투입된 후, 실린더(13a) 내에서 가열됨으로써 용융되어 용융 수지가 된다. 또한, 실린더(13a) 내에 배치된 스크류의 회전에 의해 실린더(13a)의 선단을 향하여 반송된다. 스크류는 실린더(13a) 내에 배치되고, 그 회전에 의해 용융 수지를 혼련하면서 반송한다. 스크류의 기단에는 기어 장치가 설치되어 있고, 기어 장치에 의해 스크류가 회전 구동된다. 실린더(13a) 내에 배치되는 스크류의 수는 1개여도 되고 2개 이상이어도 된다.
＜어큐뮬레이터(17), T다이(18)＞
용융 수지는 실린더(13a)의 수지 압출구로부터 압출되고, 연결관(25)을 통해 어큐뮬레이터(17) 내에 주입된다. 어큐뮬레이터(17)는 실린더(17a)와 그 내부에서 슬라이딩 가능한 피스톤(17b)을 구비하고 있으며, 실린더(17a) 내에 용융 수지가 저류 가능하게 되어 있다. 그리고, 실린더(17a) 내에 용융 수지가 소정량 저류된 후에 피스톤(17b)을 이동시킴으로써, 연결관(27)을 통해 용융 수지를 T다이(18) 내에 형성된 슬릿으로부터 압출하고 수하시켜 용융 상태의 수지 시트(230)를 형성한다.
＜금형 장치(31)＞
각 금형 장치(31)는 수지 시트(230)를 성형하기 위한 금형(32)과 금형(32)의 둘레면(32s)을 따라 이동 가능하게 구성된 외틀(33)을 구비한다. 외틀(33)은 실린더 기구 등에 의해 이동 가능하게 구성되어 있다.
금형(32)은 대략 직방체상이며, 전면(32f)과, 배면(32r)과, 이들 사이의 둘레면(32s)을 구비한다. 전면(32f)은 수지 시트(230)에 대향하는 면이며, 배면(32r)은 전면(32f)의 반대 측 면이다. 둘레면(32s)은 상면(32st), 저면(32sb), 우측면(32sr) 및 좌측면(32sl)을 구비한다. 상면(32st)과 저면(32sb)이 서로 대향하고, 우측면(32sr)과 좌측면(32sl)이 서로 대향한다.
금형(32)은 캐비티(32a)를 갖고, 캐비티(32a)를 둘러싸도록 핀치 오프부(32b)가 형성되어 있다. 캐비티(32a) 내에는 감압 흡인공(도시하지 않음)이 형성되어 있고, 감압 흡인공을 통해 수지 시트(230)를 감압 흡인하여 금형(32)의 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상으로 부형하는 것이 가능하게 되어 있다. 감압 흡인공은 극소의 구멍이며, 일단이 금형(32) 내부를 통하여 캐비티(32a)의 내면까지 연통되어 있고, 타단이 감압 장치에 접속되어 있다.
외틀(33)은 틀 상부(33t), 틀 하부(33b), 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 구비한다. 외틀(33)에는 홈상의 감압 흡인공(33s)이 형성되어 있다. 감압 흡인공(33s)은 감압 장치에 접속되어 있고, 감압 흡인에 의해 수지 시트(230)를 외틀(33)에 흡착할 수 있도록 구성되어 있다.
틀 상부(33t), 틀 하부(33b), 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는, 각각 금형(32)의 상측, 하측, 우측 및 좌측에 배치되어 독립적으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 즉, 틀 상부(33t), 틀 하부(33b), 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는, 각각 금형(32)의 상면(32st), 저면(32sb), 우측면(32sr) 및 좌측면(32sl)을 따라 배치되어 있고, 각 면을 따라 평행으로 이동 가능하게 구성되어 있다. 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)에 끼워지도록 형성되어 있다.
2. 성형체의 제조 방법
여기서, 도 43∼도 52를 이용하여 본 발명의 일 실시형태의 성형체의 제조 방법에 대해 설명한다. 본 실시형태의 방법은 수하 공정과, 흡착 공정과, 부형 공정과, 형체결 공정을 구비한다. 이하, 상세히 설명한다.
2-1. 수하 공정
수하 공정에서는 도 43에 나타낸 바와 같이, 금형(32)의 전면(32f) 측에 수지 시트(230)를 수하시킨다. 도 43에 나타낸 바와 같이, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 상부(33t)보다 하측에 도달하기 전에는 외틀(33)은 수지 시트(230)로부터 떨어진 위치에 후퇴하고 있다. 도 47에 나타낸 바와 같이, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)의 상단보다 하측에 도달하면 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 수지 시트(230)에 근접하도록 이동시키고, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)가 수지 시트(230)에 인접한 상태에서 수지 시트(230)를 수하시킨다. 이와 같이 함으로써, 수지 시트(230)와 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l) 사이의 마찰에 의해 수지 시트(230)의 드로우 다운이 억제된다. 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 하부(33b)보다 하측에 도달하기 전에 수지 시트(230)에 인접시키면 되며, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)의 상하 방향의 중앙에 도달하기 전에 수지 시트(230)에 인접시키는 것이 바람직하다.
이어서, 도 48에 나타낸 바와 같이, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 하부(33b)보다 하측에 도달한 후에 도 49에 나타낸 바와 같이, 틀 하부(33b)를 수지 시트에 인접시키도록 이동시킨다. 이 타이밍에 틀 하부(33b)를 이동시킴으로써, 수지 시트(230)의 하단(230e)이 틀 하부(33b)에 올라가는 것을 억제할 수 있다. 틀 상부(33t)를 이동시키는 타이밍은 특별히 한정되지 않지만, 수지 시트(230)가 틀 상부(33t)보다 하측에 도달한 후에 수지 시트(230)를 향하여 이동시키는 것이 바람직하고, 틀 하부(33b)와 함께 이동시키는 것이 바람직하다. 틀 상부(33t)와 틀 하부(33b)를 동시에 이동시키면, 금형(32)의 상하 방향의 중앙면에 대칭이 되도록 틀 상부(33t)와 틀 하부(33b)가 이동하게 되므로, 틀 상부(33t)와 틀 하부(33b)를 이동시킬 때의 반력에 의한 회전 방향의 힘이 상쇄되고, 틀 상부(33t)와 틀 하부(33b)를 금형(32)의 상면(32st) 및 저면(32sb)을 따라 평행으로 이동시키는 것이 용이해진다.
2-2. 흡착 공정
흡착 공정에서는 도 49에 나타낸 바와 같이, 외틀(33)에서 수지 시트(230)를 흡착한 상태에서 도 50에 나타낸 바와 같이, 수지 시트(230)를 금형(32)에 근접하도록 외틀(33)을 이동시킨다.
구체적으로는, 도 49에 나타낸 바와 같이, 외틀(33)을 수지 시트(230)에 당접시킨 상태에서 외틀(33)의 감압 흡인공(33s)에 연결되어 있는 감압 장치를 작동시킴으로써, 수지 시트(230)를 외틀(33)에 흡착시킨다. 그 상태에서 외틀(33)을 후퇴시킴으로써, 외틀(33)과 함께 수지 시트(230)가 금형(32)을 향하여 이동하고, 수지 시트(230)가 핀치 오프부(32b)에 당접된다. 이에 의해, 금형(32)의 캐비티(32a)가 수지 시트(230)로 메워져 캐비티(32a)가 밀폐 공간이 된다.
외틀(33)은 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)보다 늦게 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)를 이동시키는 것이 바람직하다. 늦추는 시간은 0.1∼1초가 바람직하고, 0.3∼0.7초가 더 바람직하다. 시간차를 두고 이동시킴으로써, 수지 시트(230)에 텐션이 가해지고, 수지 시트(230)의 늘어짐이나 물결침이 억제된다. 늦추는 시간이 1초 이내가 바람직한 것은 늦추는 시간이 너무 길면, 수지 시트(230)와 금형(32) 사이의 간극이 커지고, 감압 흡인에 의한 부형이 곤란해지기 때문이다. 또한, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)보다 늦게 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)를 이동시키면, 수지 시트(230)가 외틀(33)로부터 박리되기 쉬워지지만, 본 실시형태에서는 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)에 끼워지도록 형성되어 있고, 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)에 의해 수지 시트(230)가 강하게 흡착되어 있으므로, 수지 시트(230)의 박리가 일어나기 어렵게 되어 있다.
2-3. 부형 공정
부형 공정에서는 도 51에 나타낸 바와 같이, 금형(32)에 의해 수지 시트(230)의 감압 흡인을 행하여 수지 시트(230)를 캐비티(32a)의 내면을 따른 형상으로 부형한다.
2-4. 형체결 공정
형체결 공정에서는 도 52에 나타낸 바와 같이, 한 쌍의 금형(32)의 형체결을 행한다. 이에 의해, 한 쌍의 금형(32)에 의해 형성되는 캐비티의 내면을 따른 형상의 중공 성형체(230m)가 얻어진다. 핀치 오프부(32b)의 외측이 버(230b)가 된다. 형체결 후에는 성형체(230m) 내에 에어의 취입을 행해도 행하지 않아도 된다.
이후에는 금형(32)을 열어 성형체(230m)를 꺼내고, 버(230b)를 제거함으로써 원하는 성형체가 얻어진다.
3. 변형예
상기 실시형태에서는, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)가 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)에 끼워지도록 형성되어 있지만, 도 53에 나타낸 변형예 1에 나타낸 바와 같이, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)의 상단면을 덮도록 틀 상부(33t)를 형성하고, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)에 의해 끼워지도록 틀 하부(33b)를 형성해도 된다.
상기 실시형태에서는, 틀 상부(33t), 틀 하부(33b), 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)는 모두 평판 형상이었지만, 이들은 반드시 평판 형상이 아니어도 된다. 예를 들면, 도 54의 변형예 2에서는 틀 상부(33t)는, 그 단부에 있어서 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 향하여 돌출된 형상으로 되어 있다. 도 55의 변형예 3에서는 틀 상부(33t) 및 틀 하부(33b)는, 그 단부에 있어서 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 향하여 돌출된 형상으로 되어 있다. 이러한 형상의 경우에도 틀 상부(33t), 틀 하부(33b), 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)가 독립적으로 이동 가능하도록 되어 있음으로써, 상기 실시형태와 동일한 작용 효과에 의해 외틀(33)과 금형(32)의 간섭을 억제할 수 있다.
4. 그 외
본 실시형태는 이하의 양태에서도 실시 가능하다.
·상기 실시형태에서는, 외틀(33)은 4분할되어 있었지만, 5분할 이상이어도 된다. 예를 들면, 틀 우부(33r) 및 틀 좌부(33l)를 각각 2분할해도 된다.
·상기 실시형태에서는, 외틀(33)에는 홈상의 감압 흡인공(33s)이 형성되어 있지만, 감압 흡인공(33s)의 형상은 한정되지 않고, 예를 들면, 원형의 감압 흡인공(33s)이 다수 배치되어 있는 구성이어도 된다.
·상기 실시형태에서는, 한 쌍의 금형 장치(31)를 이용하여 중공 성형체(230m)를 형성하는 방법을 예로 들어 설명을 행했지만, 하나의 금형 장치(31)를 이용하여 1매의 수지 시트(230)를 부형하고, 성형체를 형성해도 된다. 이 경우, 형체결 공정은 불필요하다.
·상기 실시형태에서는, 성형체(230m)는 중공이었지만 성형체(230m) 내에 발포체 등을 충전해도 된다.
·수지 시트(230)는 발포 수지 시트여도 된다.
이상, 본 발명에 따른 실시형태를 설명했지만, 이들은 예로서 제시한 것이며, 발명의 범위를 한정하는 것은 의도되어 있지 않다. 당해 신규 실시형태는, 그 외의 다양한 형태로 실시되는 것이 가능하며, 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 각종 생략, 치환, 변경을 행할 수 있다. 당해 실시형태나 그 변형은 발명의 범위나 요지에 포함됨과 함께, 특허청구범위에 기재된 발명과 그 균등 범위에 포함되는 것이다.
1：수지 시트, 1a：성형체, 2：표피 시트, 표피 부재, 3：제1 금형, 3a：볼록부, 4：제2 금형, 4a：오목부, 5：익스팬더, 5a：파지 유닛, 5a1：파지부, 5a2：파지부, 6：시트 부착부, 9：구조체, 100：성형기, 11：원료 수지, 11a：용융 수지, 12：호퍼, 13：압출기, 13a：실린더, 16：인젝터, 17：어큐뮬레이터, 17a：실린더, 17b：피스톤, 18：T다이 50：수지 공급 장치, 25：연결관, 27：연결관, 41：일체 성형체, 42：인서트 부재, 42a：본체부, 42aa：매립부, 42ab：돌출부, 42b：연출부, 43：발포 성형체, 43a：제1 면, 43b：제2 면, 43c：제1 부분, 43ca：제1 부분 제1 면, 43d：제2 부분, 43da：제2 부분 제1 면, 43e：홈, 43f：버, 200：발포 성형기, 21：제1 금형, 21a：감압 흡인공, 21b：캐비티, 21d：핀치 오프부, 22：제2 금형, 22a：감압 흡인공, 22b：캐비티, 22c：볼록부, 22d：핀치 오프부, 22e：인서트 부재 배치 개소, 22f：볼록부, 23：발포 수지 시트, 300, 400：성형기, 51, 52：수지 시트 형성 장치, 230：수지 시트, 1b, 230b：버, 1e, 230e：하단, 1m, 230m：성형체, 31：금형 장치, 32：금형, 32a：캐비티, 32b：핀치 오프부, 32f：전면, 32r：배면, 32s：둘레면, 32sb：저면, 32sl：좌측면, 32sr：우측면, 32st：상면, 33：외틀, 33b：틀 하부, 33l：틀 좌부, 33r：틀 우부, 33t：틀 상부, 33s：감압 흡인공, 33te：돌출부, 33be：돌출부, 34：가압 금형, 34a：가압부, 34b：핀치 오프부

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  8. 삭제
  9. 시트상의 발포 성형체와 인서트 부재를 구비하며,
    상기 발포 성형체는 서로 대향하는 제1 및 제2 면을 갖고,
    상기 인서트 부재는 본체부와 상기 본체부로부터 연출된 연출부를 구비하며,
    상기 연출부는 상기 제1 면 측에 있어서, 상기 발포 성형체의 내부에 매설되고,
    상기 발포 성형체는 제1 및 제2 부분을 구비하며,
    상기 제1 부분에 있어서 상기 인서트 부재가 매립되고,
    t1＞t2로서,
    상기 t1은 상기 제1 부분의 두께이며, 상기 t2는 상기 제2 부분의 두께인 일체 성형체.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 면은 상기 인서트 부재에 대응하는 영역과 그 주위의 영역이 평탄한 일체 성형체.
  11. 삭제
  12. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제1 부분과 상기 제2 부분의 경계에는 홈이 형성되는 일체 성형체.
  13. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 제2 면은 표피 부재로 덮여 있는 일체 성형체.
  14. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서,
    상기 발포 성형체의 평균 두께는 20㎜ 이하인 일체 성형체.
  15. 제1 및 제2 금형을 이용한 일체 성형체의 제조 방법으로서,
    당해 방법은 인서트 공정과, 배치 공정과, 성형 공정을 구비하며,
    상기 인서트 공정에서는 상기 제2 금형에 인서트 부재를 장착하고,
    상기 배치 공정에서는 상기 제2 금형에 상기 인서트 부재가 장착된 상태에서 상기 제1 및 제2 금형 사이에 용융 상태의 발포 수지를 수하시키고,
    상기 인서트 부재는 본체부와 상기 본체부로부터 연출된 연출부를 구비하며, 상기 성형 공정에 있어서 상기 연출부가 상기 발포 수지 내에 매설되고,
    상기 성형 공정은 팽창 공정을 포함하고,
    상기 팽창 공정은 상기 발포 수지의 두께보다 큰 간극이 상기 제1 및 제2 금형 사이에 형성되도록 상기 제1 및 제2 금형을 근접시킨 상태에서 상기 제1 및 제2 금형의 양쪽에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인함으로써, 상기 발포 수지를 상기 간극의 두께까지 팽창시키는 방법.
  16. 삭제
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 팽창 공정은 제1 흡인 공정과, 금형 근접 공정과, 제2 흡인 공정을 이 순서로 구비하고,
    상기 제1 흡인 공정에서는 상기 제1 금형에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인하여 상기 발포 수지를 상기 제1 금형의 캐비티를 따른 형상으로 부형하고,
    상기 금형 근접 공정에서는 상기 간극이 상기 제1 및 제2 금형 사이에 형성되도록 상기 제1 및 제2 금형을 근접시키고,
    상기 제2 흡인 공정에서는 상기 제1 및 제2 금형에 의해 상기 발포 수지를 감압 흡인함으로써, 상기 발포 수지를 상기 간극의 두께까지 팽창시키는 방법.
  18. 제 15 항 또는 제 17 항에 있어서,
    상기 제2 금형은 상기 인서트 부재의 장착 부위를 둘러싸는 볼록부를 구비하며,
    상기 팽창 공정에서는 상기 볼록부가 상기 발포 수지를 압착하여 상기 발포 수지에 홈이 형성되는 방법.
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