KR20140108634A

KR20140108634A - 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140108634A
Application number: KR1020147014044A
Authority: KR
Inventors: 마사루 다테야마; 마사유키 고시
Original assignee: 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2014-09-12
Also published as: EP2799213A1; CN103946009A; JP5991590B2; US20150231817A1; CN103946009B; JPWO2013099828A1; WO2013099828A1; US9855700B2; EP2799213A4

Abstract

미리 성형된 열가소성 수지를 포함하는 성형체 A를 제1 틀에 세팅하고, 용융된 열가소성 수지판 B를 진공압으로 제1 틀에 대향하는 제2 틀의 내면에 흡착시킴으로써 상기 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형하고, 제1 틀과 제2 틀을 틀체결함으로써, 열가소성 수지판 B와 성형체 A를 미리 정한 영역에서만 용착함과 함께, 비용착 영역의 적어도 일부를 중공부로서 형성하는 것을 특징으로 하는, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법 및 그의 방법에 의해 제조된 1㎡ 이상의 상면의 표면적을 갖는 열가소성 수지 성형체가 제공된다. 박육대면적의 수지 성형체 구조이면서, 또한 일부에 중공 구조를 형성하는 것이 요구되는 경우에 있어서도, 목표로 하는 구조의 열가소성 수지 성형체를 용이하고 효율적으로 게다가 고정밀도로 제조할 수 있다.

Description

중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법{THERMOPLASTIC RESIN MOLDED ARTICLE HAVING HOLLOW PORTION AND METHOD FOR MANUFACTURING SAME}

본 발명은, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법에 관한 것이며, 특히 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 대형 성형체에 적합한, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

적어도 일부에 중공 구조부를 갖는 수지 중공 성형체를 일체 성형하는 방법으로서는, 블로우 성형이나 가스 어시스트 성형, 다이슬라이드 인젝션 등의 성형 방법이 알려져 있지만, 어떤 성형 방법이든 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 성형체를 성형하는 것은 곤란하다. 한편, 박육대면적을 갖는 성형체의 성형 방법으로서, 스탬핑 성형이나 그 밖의 성형 방법이 알려져 있지만(예를 들어, 특허문헌 1 내지 5), 이들의 종래의 성형 방법에서는 중공 구조부를 만드는 것이 매우 곤란하다.

그로 인해, 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 수지 성형체의 성형에서는, 최종적으로 성형하고자 하는 성형체의 구조를 분할하고, 분할된 각 부품을 우선 성형하고, 성형된 각 부품을 접착이나 용착함으로써 소정 구조의 성형체를 제조하고 있었다. 그러나 이러한 제조 방법에서는, 성형체가 커짐에 따라, 접착의 경우에는 많은 시간을 요하는 점에서, 용착의 경우에는 용착 기계가 비현실적인 규모로 되는 점에서, 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 성형체를 보다 용이하게 제조할 수 있는 기술이 강하게 요구되고 있다.

일본 특허 공개(평)05-117411호 공보 일본 특허 공개 제2004-142165호 공보 일본 특허 공개(평)05-309724호 공보 일본 특허 공개(평)05-185466호 공보 국제 공개 제2007/013385호 공보

따라서, 본 발명의 과제는, 상기와 같은 요망을 만족시키기 위해, 박육대면적의 수지 성형체 구조이면서, 또한 일부에 중공 구조를 형성하는 것이 요구되는 경우에 있어서도 목표로 하는 구조의 열가소성 수지 성형체를 용이하고 효율적으로 게다가 고정밀도로 제조할 수 있는 기술을 제공하는 데 있다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법은, 미리 성형된 열가소성 수지를 포함하는 성형체 A를 제1 틀에 세팅하고, 용융된 열가소성 수지판 B를 진공압으로 상기 제1 틀에 대향하는 제2 틀의 내면에 흡착시킴으로써 상기 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형하고, 상기 제1 틀과 상기 제2 틀을 틀체결함으로써, 상기 열가소성 수지판 B와 상기 성형체 A를 미리 정한 영역에서만 용착함과 함께, 비용착 영역의 적어도 일부를 중공부로서 형성하는 것을 특징으로 하는 방법을 포함한다. 여기서, 성형틀이 상틀과 하틀로 이루어지는 경우에는, 상기 제1 틀로서는 상틀과 하틀 중 어느 한 틀, 상기 제2 틀로서는 다른 한 틀을 사용하면 된다.

이러한 본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법에 있어서는, 열가소성 수지를 포함하는 성형체 A는 미리 소정 형상으로 성형되어 제1 틀에 세팅되고, 그 성형체 A에 대하여 열가소성 수지판 B가 용착된다. 열가소성 수지판 B는 용융된 상태에서 진공압으로 제2 틀의 내면에 흡착되고, 상기 흡착에 의해 상기 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형되고, 또한 박육대면적의 열가소성 수지판 B라도 제2 틀의 내면에 밀착된 상태에서 견고하고 또한 양호하게 유지된다. 이 부형과 동시에 또는 부형 후에 제1 틀과 제2 틀을 틀체결함으로써, 열가소성 수지판 B와 성형체 A는 미리 정한 영역에서만 용착됨과 함께, 용착되지 않는 비용착 영역의 적어도 일부가 중공부로서 형성된다. 중공부에 관하여 보면, 제1 틀 위에 세팅된 성형체 A 부분에 대하여, 제2 틀의 내면에 흡착되어 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형되고 제2 틀의 내면에 견고하게 유지된 열가소성 수지판 B 부분이 간격을 갖고 위치 결정됨으로써, 양쪽 부분 사이가 중공부로 형성된다. 제1 틀 위에 세팅된 성형체 A와 제2 틀의 내면에 흡착되어 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형되고 제2 틀의 내면에 견고하게 유지된 열가소성 수지판 B는, 틀체결에 의해 전체에 걸쳐 동시에 고정밀도로 위치 결정되므로, 형성되어야 할 중공부가 큰 면적을 갖는 경우, 긴 치수를 갖는 경우, 복잡한 평면 형상을 갖는 경우, 서로 상이한 개소에 복수 형성되는 경우 등에 있어서도, 원하는 중공부가 고정밀도로, 용이하게, 게다가 매우 단시간 내에 효율적으로 형성되게 된다. 또한, 성형체 A는 스탬핑 성형 등에 의해 미리 성형되므로, 용이하게 고정밀도로 소정의 박육 형상으로 성형할 수 있고, 열가소성 수지판 B는 용융된 상태에서 진공압으로 제2 틀의 내면에 흡착되고, 상기 흡착에 의해 상기 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형되므로, 용이하게 박육 형상으로 성형됨과 함께, 틀체결 완료에 이르기까지 그 박육 형상으로 고정밀도로 유지된다. 소정의 박육 형상으로 고정밀도로 유지된 열가소성 수지판 B가 틀체결에 의해 성형체 A에 용착되므로, 형성되는 중공부도 용이하게 소정 형상으로 형성되고, 목표로 하는 형태가 고정밀도로 실현된 열가소성 수지 성형체가 단시간 내에 효율적으로 용이하게 제조된다.

상기 본 발명에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법은, 성형체 A 및 열가소성 수지판 B가 모두 수지만을 포함하는 경우에도 적용할 수 있지만, 특히, 상기 성형체 A 및 열가소성 수지판 B 중 적어도 열가소성 수지판 B가 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 경우에 적합한 방법이다. 물론, 성형체 A 및 열가소성 수지판 B 양쪽이 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 경우에도 적합하다. 적어도 열가소성 수지판 B가 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 경우, 열가소성 수지판 B가 용융된 상태에서 진공압으로 제2 틀의 내면에 흡착될 때, 강화 섬유의 존재에 의해 용융되어 저점도가 된 수지의 변형이나 유하가 방지 또는 억제되어, 박육대면적의 열가소성 수지판 B라도, 보다 용이하게, 소정의 흡착 형태로 유지되면서 틀체결이 행해진다. 그 결과, 소정의 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 성형이 보다 용이화된다. 즉, 중공부를 갖는 섬유 강화 열가소성 수지 성형체가 용이하게 제조된다.

적어도 열가소성 수지판 B가 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 경우, 그 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유로서는 특별히 한정되지 않고, 예를 들어, 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유로부터 선택되는 적어도 1종의 강화 섬유를 사용할 수 있다. 이들 강화 섬유의, 또는 다른 강화 섬유도 포함하고, 2종 이상의 강화 섬유를 함께 사용하는 하이브리드 구성도 가능하다.

또한, 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유의 형태로서는, 예를 들어 불연속 섬유를 채용할 수 있다. 강화 섬유에 불연속 섬유를 사용함으로써, 용융 상태의 열가소성 수지판 B 중의 강화 섬유의 분산을 용이하게 균일 상태로 유지할 수 있게 됨과 함께, 흡착에 의해 제2 틀의 내면을 따르게 할 때의 부형성(드레이프성)을 향상시킬 수 있고, 결과적으로 최종 성형체의 기계 특성의 균일성이나 표면 품위의 향상에 공헌할 수 있다.

상기 불연속 섬유의 중량 평균 섬유 길이로서는 10㎜ 이상인 것이 바람직하다. 10㎜ 미만이면 강화 섬유 본래의 목적인 성형체의 기계 특성의 향상 효과가 부족할 우려가 있다. 또한, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 중의 상기 불연속 섬유의 함유량으로서는, 5 내지 50중량％의 범위에 있는 것이 바람직하다. 함유량이 이 범위보다도 적으면, 성형체의 기계 특성의 향상 효과가 지나치게 작아질 우려가 있고, 이 범위를 초과하면, 상틀의 내면에 대한 고정밀도의 흡착이 어려워지는 경우가 있다.

한편, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유로서 연속 섬유를 사용할 수도 있다. 물론, 상기와 같은 불연속 섬유와 연속 섬유의 조합 형태도 채용 가능하다. 강화 섬유로서 연속 섬유를 사용함으로써, 강화 섬유 자체에, 원하는 이방성(예를 들어, 특정 방향의 소정의 기계 특성)이나 형태 유지성을 갖게 하는 것이 가능해진다. 또한, 연속 섬유를 포함하는 강화 섬유를 사용한 섬유 강화 수지 성형체는, 연속 섬유의 배향 방향으로 높은 기계 특성을 발현할 수 있으므로, 성형 후의 성형체의 기계 특성의 향상이 가능해진다.

상기 연속 섬유로서는, 예를 들어 강화 섬유가 일방향으로 정렬된 연속 섬유를 포함하는 형태를 채용할 수 있다. 이렇게 연속 섬유를 포함하는 강화 섬유가 일방향으로 정렬되어 있음으로써, 그 방향에서의 기계 특성을 특이적으로 높이는 것이 가능해져, 성형체의 용도에 따르는 보다 최적의 설계가 가능해진다.

또한, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 중의 상기 연속 섬유의 함유량으로서는, 1 내지 80중량％의 범위에 있는 것이 바람직하다. 함유량이 이 범위보다도 적으면, 성형체의 기계 특성의 향상 효과가 지나치게 작아질 우려가 있고, 이 범위를 초과하는 함유량은, 강화 섬유가 연속 섬유를 포함하는 경우에도 현실적으로는 수지량이 지나치게 적어지기 때문에, 실현 곤란이다.

또한, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유로서 직물의 형태를 채용하는 것도 가능하다. 직물의 형태로서는, 상기와 같은 일방향으로 정렬된 연속 섬유를 보조사로 직성한 일방향 직물이나, 연속 강화 섬유를 경사, 위사로 하는 직물 등을 사용할 수 있다. 직물의 형태로 함으로써, 강화 섬유 자체에 형태 유지성을 갖게 할 수 있으므로, 섬유 강화 열가소성 수지 중의 강화 섬유의 형태를 보다 용이하게 목표 형태로 유지하는 것이 가능해진다. 그 결과, 열가소성 수지판 B의 용융 전이나 용융 시에서의 열가소성 수지판 B의 형태 유지 성능의 향상, 최종 열가소성 수지 성형체에 있어서의 목표 기계 특성의 달성이, 보다 확실하게 실현 가능해진다.

또한, 상기 열가소성 수지판 B가 상기와 같은 연속 섬유를 포함하는 강화 섬유를 포함하는 경우, 예를 들어 상기 열가소성 수지판 B로서, 일방향으로 정렬된 강화 섬유와 열가소성 수지가 미리 열 프레스에 의해 일체화된 테이프상 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 형태를 채용할 수 있다. 이러한 테이프상 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지판 B에서는, 취급성이 향상되고, 일방향으로 정렬된 강화 섬유를 포함함으로써, 특정한 방향의 기계 특성을 효율적으로 높이는 것이 가능해져, 보다 용이하게, 성형체의 용도에 따른 최적의 설계를 행하는 것이 가능해진다.

이러한 테이프상 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 열가소성 수지판 B를 사용하는 경우, 취급성이나 제2 틀의 내면에 흡착시킬 때의 유지성, 부형성을 고려하면, 그 테이프 폭은 6 내지 50㎜의 범위에 있는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 관한 방법에 있어서는, 상기 제2 틀로서, 캐비티 내에서 공기를 흡인하기 위한 미세 구멍을 갖는 금형을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 복수의 미세 구멍을 적절한 위치에 배치함으로써, 박육대면적의 열가소성 수지판 B라도, 보다 용이하고, 또한 보다 확실하게 열가소성 수지판 B를 제2 틀의 내면에 흡착시키는 것이 가능해지고, 틀체결, 나아가서는 전체의 성형이 용이화된다.

또한, 상기 제1 틀로서도, 상기 성형체 A를 유지하기 위한 흡인 미세 구멍을 갖는 금형을 사용할 수 있다. 이와 같은 형태는, 제1 틀로서 상하틀의 상틀을 사용하고, 성형체 A를 그 상틀의 하면측으로 유지시키는 경우에 특히 유효하다.

또한, 열가소성 수지판 B를 상기 제2 틀의 내면을 따르게 하여 부형하고, 상기 열가소성 수지판 B와 성형체 A를 용착할 때에는 열가소성 수지판 B의 상기 제2 틀에의 비접촉면에 열가소성 수지 필름을 적층하여 열가소성 수지판 B를 부형하도록 할 수도 있다. 이와 같이 하면, 특히 열가소성 수지판 B를 상기와 같이 미세 구멍으로부터의 흡인을 통하여 제2 틀의 내면에 흡착시키는 경우, 열가소성 수지판 B의 일부가 다공성 형상으로 되어 흡인용 공기가 빠져 나가, 그 부위의 흡착이 불충분해질 우려가 발생하는 경우가 있으므로, 이러한 문제의 발생을 용이하게 방지할 수 있게 된다.

또한, 본 발명에 관한 방법에 있어서는, 성형체 A 및 열가소성 수지판 B를 구성하는 수지로서는 특별히 한정되지 않지만, 바람직한 열가소성 수지로서, 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아세탈 수지 중 적어도 1종 이상을 예시할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 방법에 있어서는, 열가소성 수지판 B의 외주부를 누르면서 열가소성 수지판 B를 부형할 수도 있다. 이와 같이 하면, 부형 시에 열가소성 수지판 B에 바람직하지 않은 위치 어긋남이 발생하는 것을 효율적으로 방지할 수 있고, 제2 틀에 대하여 상대적으로 바람직한 위치에서 원하는 부형을 행할 수 있다.

또한, 본 발명에 관한 방법에 있어서는, 적어도 상기 제2 틀의 상기 용착 영역의 적어도 일부에 대응하는 부위에 가열 수단을 설치하고(예를 들어, 히터를 매설하고), 상기 가열 수단에 의한 가열을 이용하여 상기 용착을 행하도록 할 수도 있다. 물론, 제1 틀과 제2 틀 양쪽에 가열 수단을 설치할 수도 있다. 이러한 가열 수단을 설치해 두면, 열가소성 수지판 B와 성형체 A의 소정의 용착이 용이화된다. 또한, 가열 수단을 열가소성 수지판 B의 부형 영역에 걸쳐 설치해 두면, 열가소성 수지판 B의 용융을 위한 가열에도 사용할 수 있어, 부형에 관한 일련의 조작이 보다 용이화된다.

본 발명은, 상기와 같은 방법에 의해 제조된, 1㎡ 이상의 상면의 표면적을 갖는 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체에 대해서도 제공한다. 즉, 상기 본 발명에 관한 방법은, 특히 박육대면적의 열가소성 수지 성형체의 제조에 적합한 것이며, 특히 열가소성 수지판 B로 형성되는 상면의 표면적이 1㎡ 이상의 대형 성형체의 제조에 적합한 것이며, 본 발명은 이러한 대형의, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체도 제공한다. 이러한 대형의, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체로서, 예를 들어 차량, 특히 자동차의 모노 코크 보디나, 대형 본네트, 또한, 각종 대형 구조체의 패널 등을 예시할 수 있다.

본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법에 의하면, 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 대형 열가소성 수지 성형체를, 용이하게 단시간 내에 효율 좋고, 게다가 고정밀도로 제조할 수 있다. 특히, 적어도 열가소성 수지판 B가 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 대형 열가소성 수지 성형체를 용이하게 제조할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 9는 본 발명에 있어서의 성형체 A의 유지 방법의 예를 나타내는 개략 구성도이다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 공정 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법을 나타내는 금형의 종단면도이다.

이하에, 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다.

또한, 도 1 내지 도 8에 도시한 실시 형태에서는, 본 발명에 있어서의 제1 틀로서 하틀을, 제2 틀로서 상틀을 사용한 형태를 예시하고 있지만, 본 발명에 있어서의 제1 틀로서 상틀을, 제2 틀로서 하틀을 사용할 수도 있다. 도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 관한 열가소성 수지 성형체의 제조 방법의 각 공정을 나타내고 있다. 도 1에 도시하는 공정 (A)는, 미리 성형되는 열가소성 수지 또는 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는 성형체 A(1)의 성형예를 나타내고 있다. 이 예에서는, 성형체 A(1)이, 예비 성형용의 하틀(2)과 상틀(3)을 사용한 프레스 성형에 의해, 미리 성형된다.

상기 미리 성형된 성형체 A(1)는, 공정 (B)에 있어서, 본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법에 있어서의 제1 틀로서의 하틀(11) 위에 세팅된다. 이 하틀(11)은, 상기 예비 성형용의 하틀(2)과 겸용하는 것도 가능하다. 이 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 성형에 사용하는 제2 틀로서의 상틀(12)에는, 캐비티 내에서 공기를 흡인하기 위한 복수의 미세 구멍(13)을 갖는 금형이 사용되고, 각 미세 구멍(13)에 연통되는 흡인로(14), 각 미세 구멍(13)을 통한 흡인에 의해 용융된 열가소성 수지판 B(15)가 진공압으로 상틀(12)의 내면에 흡착되고(공정 (C)), 상기 흡착에 의해 용융된 열가소성 수지판 B(15)가 상틀(12)의 내면을 따르는 형상으로 부형된다. 이 열가소성 수지판 B(15)는, 열가소성 수지만으로 구성될 수도 있고, 강화 섬유를 포함하는 섬유 강화 열가소성 수지로 구성될 수도 있다.

상기 열가소성 수지판 B(15)의 흡착, 부형을 행하면서, 또는 열가소성 수지판 B(15)의 흡착, 부형이 완료된 후에, 그 흡착 상태가 유지되면서, 하틀(11)에 대하여 상틀(12)이 틀체결된다(공정 (D)). 이 틀체결에 의해, 용융 상태에 있는 열가소성 수지판 B(15)와 성형 고화 상태에 있는 성형체 A(1)가, 미리 정해진 영역에만(접합해야 할 영역에만) 접압하여 용착됨과 함께, 비용착 영역의 적어도 일부가 중공부(16)로서 형성된다. 그런 뒤에, 용융 상태에 있던 열가소성 수지판 B(15)가 냉각 고화됨으로써, 중공부(16)를 열가소성 수지 성형체(17)의 성형이 완료된다.

이러한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법에 있어서는, 용융된 열가소성 수지판 B(15)는 진공압으로 상틀(12)의 내면에 흡착되고, 상기 흡착에 의해 상기 상틀(12)의 내면을 따르는 형상으로 부형되므로, 용이하게 박육의 소정 형상으로 성형됨과 함께, 틀체결 완료에 이르기까지 그 박육의 소정 형상으로 고정밀도로 유지되므로, 목표로 하는 중공부도 용이하게 형성되어, 박육대면적이라도, 원하는 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체가 단시간 내에 효율적으로 용이하게 제조되게 된다.

상기 본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법은, 상기 도 1에 도시한 형태 이외에도, 예를 들어 도 2 내지 도 8에 도시한 바와 같은 각종 형태를 채용할 수 있다. 도 2에 도시하는 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 보다 많은 복수의 중공부, 특히 중앙부에도 중공부(21)를 갖는 열가소성 수지 성형체(22)를 제조하기 위하여, 미리 성형되는 성형체 A(23)의 중앙부에 오목부(24)를 형성해 두고, 이 성형체 A(23)를 하틀(25) 위에 세팅하고(공정 (A)), 도 1에 도시한 것과 마찬가지로, 용융된 열가소성 수지판 B(15)를 진공압으로 상틀(12)의 내면에 흡착하여 상틀(12)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(15)를 틀체결에 의해 성형체 A(23)에 소정 영역만 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 중공부(16) 외에 중공부(21)를 갖는 열가소성 수지 성형체(22)를 제조할 수 있다.

또한, 도 3에 도시하는 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 도 2에 도시한 형태와 마찬가지로 중앙부에도 중공부(31)를 갖는 열가소성 수지 성형체(32)를 제조하지만, 본 실시 형태에서는, 미리 성형되는 성형체 A(1)에는 도 1에 도시한 것과 마찬가지의 것을 사용하고, 그 성형체 A(1)를 하틀(11) 위에 세팅한다(공정 (A)). 내면 중앙부에 오목부(33)를 갖는 상틀(34)을 사용하고, 용융된 열가소성 수지판 B(35)를 진공압으로 상틀(34)의 내면에 흡착하여 상틀(34)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(35)를 틀체결에 의해 성형체 A(1)에 소정 영역만 용착시킨다(공정 (C)). 상틀(34)의 내면 중앙부의 오목부(33)에 대해서도 열가소성 수지판 B(35)를 진공압으로 양호하게 흡착시키기 위하여, 이 부위에 대해서도, 캐비티 내에서 공기를 흡인하기 위한 미세 구멍(36)이 적절히 배치되어 있다. 이러한 성형에 의해, 중공부(16) 외에, 성형체 상면에서 볼록 형상의 중공부(31)를 갖는 열가소성 수지 성형체(32)를 제조할 수 있다.

또한, 도 4에 도시하는 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 성형체 주변부에 형성되고, 성형체 상면에서 볼록 형상으로 상방에도 돌출되는 중공부(41)를 갖는 열가소성 수지 성형체(42)를 제조한다. 본 실시 형태에서는, 미리 성형되는 성형체 A(1)에는 도 1에 도시한 것과 마찬가지의 것을 사용하고, 그 성형체 A(1)를 하틀(11) 위에 세팅한다(공정 (A)). 상틀(43)에는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 미세 구멍(44)에 대응하는 틀 내면 부위에 오목부(45)를 갖는 것을 사용하고, 용융된 열가소성 수지판 B(46)를 진공압으로 상틀(43)의 내면에 흡착하여 상틀(43)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(46)를 틀체결에 의해 성형체 A(1)에 소정 영역만 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 보다 크고, 성형체 상면측에 볼록 형상으로 돌출된 중공부(41)를 갖는 열가소성 수지 성형체(42)를 제조할 수 있다.

또한, 도 5에 도시하는 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 보다 큰 면적의 중공부(51)를 갖는 열가소성 수지 성형체(52)를 제조한다. 본 실시 형태에서는, 미리 성형되는 성형체 A(1)에는 도 1에 도시한 것과 마찬가지의 것을 사용하고, 그 성형체 A(1)를 하틀(11) 위에 세팅한다(공정 (A)). 상틀(53)에는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 틀 내면 부위에 보다 면적이 큰 오목부(54)를 갖고, 그 오목부(54)에 대하여 도 1에 도시한 형태보다도 수많은 미세 구멍(55)을 갖는 것을 사용하고, 용융된 열가소성 수지판 B(56)를 진공압으로 상틀(53)의 내면에 흡착하여 상틀(53)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(56)를 틀체결에 의해 성형체 A(1)에 소정 영역만(도시예에서는 주변 영역만) 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 보다 대면적의 중공부(51)를 갖는 열가소성 수지 성형체(52)를 제조할 수 있다.

또한, 도 6에 도시한 형태에 있어서는, 도 5에 도시한 형태에 비하여, 큰 면적의 도 5의 중공부(51)가 중공부(61a)와 중공부(61b)로 분할된 형태의 열가소성 수지 성형체(62)를 제조한다. 본 실시 형태에서는, 미리 성형되는 성형체 A(63)의 중앙부 상면에 볼록부(64)를 형성해 두고, 이 볼록부(64)에 대응하는 형상의 상면 볼록부(65)를 갖는 하틀(66) 위에 성형체 A(63)를 세팅한다(공정 (A)). 상틀(53)에는, 도 5에 도시한 형태와 마찬가지의 것을 사용하고, 용융된 열가소성 수지판 B(56)를 진공압으로 상틀(53)의 내면에 흡착하여 상틀(53)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(56)를 틀체결에 의해 성형체 A(63)에 소정 영역만(도시예에서는 주변 영역과 중앙부의 영역만) 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 대면적의 분할된 중공부(61a, 61b)를 갖는 열가소성 수지 성형체(62)를 제조할 수 있다.

또한, 도 7에 도시한 형태에 있어서는, 도 2에 도시한 형태에 비하여, 중앙부의 중공부(71)를 보다 대면적으로 형성한 열가소성 수지 성형체(72)를 제조한다. 본 실시 형태에서는, 미리 성형되는 성형체 A(73)의 중앙부 상면에 도 2에 도시한 것보다도 대면적의 오목부(74)를 형성해 두고, 이 오목부(74)에 대응하는 형상의 상면 오목부를 갖는 하틀(75) 위에 성형체 A(73)를 세팅한다(공정 (A)). 상틀(53)에는, 도 5에 도시한 형태와 마찬가지의 것을 사용하고, 용융된 열가소성 수지판 B(56)를 진공압으로 상틀(53)의 내면에 흡착하여 상틀(53)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(56)를 틀체결에 의해 성형체 A(73)에 소정 영역만(도시예에서는 외변 영역과 중앙부의 주변 영역만) 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 중앙부의 중공부(71)와 주변부의 중공부(76)를 갖는 열가소성 수지 성형체(72)를 제조할 수 있다.

도 8에 도시한 형태에 있어서는, 도 1에 도시한 형태에 비하여, 미리 성형되는 성형체 A(81)를 평판상으로 형성해 두고, 이 성형체 A(81)를 상면이 평면인 하틀(82) 위에 세팅하고(공정 (A)), 도 1에 도시한 것과 마찬가지로, 용융된 열가소성 수지판 B(15)를 진공압으로 상틀(12)의 내면에 흡착하여 상틀(12)의 내면을 따르는 형상으로 부형하고(공정 (B)), 그 열가소성 수지판 B(15)를 틀체결에 의해 성형체 A(81)에 소정 영역만(도시예에서는 주변 영역만) 용착시킨다(공정 (C)). 이러한 성형에 의해, 중앙부에 대면적의 중공부(83)가 형성된 열가소성 수지 성형체(84)를 제조할 수 있다.

이와 같이, 본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법은 다양한 형태를 채용할 수 있고, 상기 도시예 이외의 형태도 채용할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 성형체 A를 제1 틀에 유지하는 방법으로서는, 적절히 각종 방법을 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 9에 제1 틀로서 상틀(91)을 사용한 경우에 대하여 예시하고, 도 9의 (A)에 도시한 바와 같이, 성형체 A(92)를 진공 흡인에 의해 상틀(91)의 하면에 흡착 유지하기 위한 흡인 구멍(93)을 형성하고, 각 흡인 구멍(93)으로부터 흡인로(94), 진공 라인(95)을 통하여 진공 펌프(96)에 의해 흡인함으로써, 성형체 A(92)를 확실하게 소정 형태로 유지할 수 있다. 또한, 도 9의 (B)에 도시한 바와 같이, 상틀(91)의 하면의 적절한 개소에 점착 테이프(97)를 접착하고, 점착 테이프(97)를 통하여 성형체 A(92)를 확실하게 소정 형태로 유지할 수도 있다. 또한, 도 9의 (C)에 도시한 바와 같이, 예를 들어 상틀(91)의 양쪽 내측면에 적당히 작은 언더컷부(98)를 설치해 두고, 이 언더컷부(98)에 의해 성형체 A(92)를 상틀(91)에 대하여 소정 형태로 유지할 수도 있다. 또한, 이들 도시예 이외의 유지 방법도 채용 가능하다.

또한, 예를 들어 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 틀로서 상틀(101)을, 제2 틀로서 하틀(102)을 사용하고, 성형체 A(103)를 진공 흡인에 의해 상틀(101)의 하면에 흡착 유지하기 위한 미세 구멍(104)을 형성하고, 각 미세 구멍(104)으로부터 흡인로(105), 진공 라인(106)을 통하여 흡인함으로써, 성형체 A(103)를 소정 형태로 유지하고, 하틀(102)에는, 용융된 열가소성 수지판 B(107)를 진공압으로 하틀(102)의 표면에 흡착하기 위한 미세 구멍(108), 흡인로(109)를 형성해 둘 수도 있다(공정 (A)). 하틀(102)에 대하여 소정 위치에 배치된 열가소성 수지판 B(107)에 대하여, 그 외주부를 누르는 누름 수단(110)을 설치하고, 상기 누름 수단(110)에 의해 열가소성 수지판 B(107)의 외주부를 누르면서(공정 (B)), 미세 구멍(108), 흡인로(109), 진공 라인(111)을 통하여 흡인함으로써 열가소성 수지판 B(107)를 흡인함으로써, 하틀(102)의 표면을 따르게 하여 부형한다(공정 (C)). 부형된 열가소성 수지판 B(107)를 틀체결에 의해 성형체 A(103)에 소정 영역만(도시예에서는 주변 영역만) 용착시켜(공정 (D)), 중공부(112)가 형성된 열가소성 수지 성형체(113)를 제조할 수 있다.

또한, 예를 들어 도 11에 도시한 바와 같이, 제1 틀로서의 상틀(121)과 제2 틀로서의 하틀(122)의 틀체결에 의해, 성형체 A(123)와 열가소성 수지판 B(124)를 소정 영역에서 용착시켜, 중공부(125)를 갖는 열가소성 수지 성형체(126)를 제조할 때에, 특히 하틀(122)의 상기 용착 영역의 적어도 일부에 대응하는 부위에 가열 수단으로서의 히터(127)를 설치하고, 상기 히터(127)에 의한 가열을 이용하여 상기 용착을 행하도록 할 수 있다. 히터(127)는, 상술한 바와 같이, 열가소성 수지 성형체(126)의 용융에도 제공하기 위하여, 하틀(122)의 보다 넓은 영역, 예를 들어 실질적으로 전역에 걸쳐 설치해 둘 수도 있다. 마찬가지로, 상틀(121)의 상기 용착 영역의 적어도 일부에 대응하는 부위, 나아가 보다 넓은 영역, 예를 들어 실질적으로 전역에 걸쳐, 가열 수단으로서의 히터(128)를 설치해 둘 수도 있다.

<산업상 이용가능성>

본 발명에 관한 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체 및 그의 제조 방법은, 특히, 박육대면적이고 일부에 중공 구조부를 갖는 대형 성형체에 적합한데, 예를 들어 자동차의 모노 코크 보디나, 대형 본네트, 또한 각종 대형 구조체의 패널 등에 적합한 것이다.

1, 23, 63, 73, 81, 103, 123: 성형체 A
2, 11, 25, 66, 75, 82: 제1 틀로서의 하틀
3, 12, 34, 43, 53: 제2 틀로서의 상틀
13, 36, 44, 55, 104, 108: 미세 구멍
14, 105, 109: 흡인로
15, 35, 46, 56, 107, 124: 열가소성 수지판 B
16, 21, 31, 41, 51, 61a, 61b, 71, 76, 83, 112, 125: 중공부
17, 22, 32, 42, 52, 62, 72, 84, 113, 126: 열가소성 수지 성형체
24, 33, 45, 54, 74: 오목부
64: 볼록부
65: 상면 볼록부
91, 101, 121: 제1 틀로서 상틀
92: 성형체 A
93: 흡인 구멍
94: 흡인로
95, 106, 111: 진공 라인
96: 진공 펌프
97: 점착 테이프
98: 언더컷부
102, 122: 제2 틀로서의 하틀
110: 누름 수단
127, 128: 가열 수단으로서의 히터

Claims

미리 성형된 열가소성 수지를 포함하는 성형체 A를 제1 틀에 세팅하고, 용융된 열가소성 수지판 B를 진공압으로 상기 제1 틀에 대향하는 제2 틀의 내면에 흡착시킴으로써 상기 제2 틀의 내면을 따르는 형상으로 부형하고, 상기 제1 틀과 상기 제2 틀을 틀체결함으로써, 상기 열가소성 수지판 B와 상기 성형체 A를 미리 정한 영역에서만 용착함과 함께, 비용착 영역의 적어도 일부를 중공부로서 형성하는 것을 특징으로 하는, 중공부를 갖는 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항에 있어서, 상기 성형체 A 및 열가소성 수지판 B 중 적어도 열가소성 수지판 B가 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제2항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유가 탄소 섬유, 유리 섬유, 아라미드 섬유로부터 선택되는 적어도 1종인, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유가 불연속 섬유를 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제4항에 있어서, 상기 불연속 섬유의 중량 평균 섬유 길이가 10㎜ 이상인, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 중의 상기 불연속 섬유의 함유량이 5 내지 50중량％의 범위에 있는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유가 연속 섬유를 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제7항에 있어서, 상기 강화 섬유가 일방향으로 정렬된 연속 섬유를 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지 중의 상기 연속 섬유의 함유량이 1 내지 80중량％의 범위에 있는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 섬유 강화 열가소성 수지의 강화 섬유가 직물을 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제7항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열가소성 수지판 B가, 일방향으로 정렬된 강화 섬유와 열가소성 수지가 미리 열 프레스에 의해 일체화된 테이프상 섬유 강화 열가소성 수지를 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제11항에 있어서, 상기 테이프상 섬유 강화 열가소성 수지의 테이프 폭이 6 내지 50㎜의 범위에 있는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 틀로서, 캐비티 내에서 공기를 흡인하기 위한 미세 구멍을 갖는 금형을 사용하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 틀로서, 상기 성형체 A를 유지하기 위한 흡인 미세 구멍을 갖는 금형을 사용하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제13항 또는 제14항에 있어서, 열가소성 수지판 B의 상기 제2 틀에의 비접촉면에 열가소성 수지 필름을 적층하여 열가소성 수지판 B를 부형하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 성형체 A 및 열가소성 수지판 B를 구성하는 열가소성 수지가 폴리페닐렌술피드 수지, 폴리아미드 수지, 폴리올레핀 수지, 폴리에스테르 수지, ABS 수지, 폴리카르보네이트 수지, 폴리아세탈 수지 중 적어도 1종 이상을 포함하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 열가소성 수지판 B의 외주부를 누르면서 열가소성 수지판 B를 부형하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 상기 제2 틀의 상기 용착 영역의 적어도 일부에 대응하는 부위에 가열 수단을 설치하고, 상기 가열 수단에 의한 가열을 이용하여 상기 용착을 행하는, 열가소성 수지 성형체의 제조 방법.
제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 기재된 방법에 의해 제조된, 1㎡ 이상의 상면의 표면적을 갖는 중공부를 갖는, 열가소성 수지 성형체.