(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雄型に雌型が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造の金型装置の該キャビティ内に合成樹脂シートを装填した後、これら雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力によって、前記合成樹脂シートを前記雄雌型の一方のキャビティ表面形状に沿って加圧成形し、その後、前記キャビティ内の圧縮空気を排出した後、他方のキャビティ表面に対応する前記キャビティ内で成形用樹脂を射出成形することによって、前記合成樹脂シートを前記成形用樹脂の熱量と成形圧力により前記一方のキャビティ表面形状に沿って押圧成形し、その後、前記一方のキャビティ表面から取り出した前記合成樹脂シートから前記成形用樹脂の成形品を剥離することを特徴とする合成樹脂シートの成形方法。
【請求項２】
前記合成樹脂シートが非結晶性樹脂材料から成ると共に、前記成形用樹脂が結晶性樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂シートの成形方法。
【請求項３】
前記成形用樹脂が、前記合成樹脂シートのシート材料の溶融温度よりも低い溶融温度の成形用樹脂材料から成ることを特徴とする請求項１に記載の合成樹脂シートの成形方法。
【請求項４】
前記合成樹脂シートにおける前記一方のキャビティ表面側には、予め印刷意匠が印刷されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の合成樹脂シートの成形方法。
【請求項５】
前記雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気が、１ＭＰａ未満の低圧に予圧されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の合成樹脂シートの成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は合成樹脂シートの成形方法に関し、詳しくは、例えば絵柄や文字等の印刷意匠が印刷された合成樹脂シートに立体化加工を施す合成樹脂シートの成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車のメータパネル（計器盤）のように、絵柄や文字等の印刷意匠が印刷された合成樹脂シートに立体化加工（一種のしぼり加工）を施して、立体的な意匠効果をだすようにしたものがある。
このように合成樹脂シートに立体的な成形を施す方法としては、一般に真空成形法や圧空成形法が知られているが、これらの成形方法では合成樹脂シートに印刷された印刷意匠の位置や凹凸形状のばらつきが出やすいことから、自動車のメータパネル等のように文字や目盛り等の位置や凹凸形状の精度が重要な場合には、高圧成形法が用いられることが多い。
【０００３】
図８乃至図１１は、高圧成形法による合成樹脂シートの成形方法の一例を示したものである。
この高圧成形法では、図８に示したように、先ず、所望の凹凸形状（キャビティ表面形状）に応じた型面１ａが形成された下型１に、ポリカーボネート等の熱可塑性プラスチックから成る合成樹脂シート２がセットされる。尚、合成樹脂シート２には、文字や目盛り等の印刷意匠が予め印刷されている。
【０００４】
次に、図９に示したように、上型３を下降させて上下型３，１で合成樹脂シート２を挟み込み、該合成樹脂シート２をガラス転移点以下の低い温度で予熱する。
そして、図１０に示したように、合成樹脂シート２と上型３との間の空間３ａに、上型３の供給口５を介して高圧エアポンプ６から高圧空気（１ＭＰａ以上）が供給されると、合成樹脂シート２が下型１の型面１ａに押し付けられ、該型面１ａの凹凸形状に沿って成形される。
【０００５】
この際、合成樹脂シート２と下型１との間の空気は、下型１の底部に穿設されたエア抜き用の穴４から金型外へ排出される。
かかる成形後、図１１に示したように、上型３を上昇させて金型を開き、下型１の型面１ａから成型後の合成樹脂シート２を離型することにより、高精度の凹凸形状に仕上げられた合成樹脂シート２が得られる。
【０００６】
又、例えば自動車のメータパネルのように、バックライテイングして使用される合成樹脂成形品を製造する方法としては、特公平５−２１０５１号公報等に開示された「合成樹脂成形品及びそのを製造方法」が知られている。
上記特公平５−２１０５１号公報に開示された合成樹脂成形品の製造方法によれば、合成樹脂シートにインキ膜層を印刷し、これを金型内に装填することができる形状に加工した後、金型内表面に隣接するように装填し、しかる後、金型を閉じてから成形品成形用溶融樹脂を該金型内に射出して異質な表面層又は裏面層を有するバックライテイング可能な合成樹脂成形品を製造することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した如き従来の高圧成形法では、金型内に１ＭＰａ以上の高圧空気を供給する為の高価な高圧エアポンプが必要になると共に、専用の加工設備（高圧成形機）が必要となり、設備費が高騰するという問題がある。
【０００８】
又、上記特公平５−２１０５１号公報に開示された製造方法においては、合成樹脂シートと成形用樹脂とが一体となったバックライテイング可能な合成樹脂成形品が製品とされるため、製品の肉厚が厚くなり軽量化を妨げるとと共に、高圧成形法に比べて成形用樹脂の分だけ材料コストが高くつくという問題がある。
【０００９】
従って、本発明の目的は上記課題を解消することに係り、高精度の立体化加工ができると共に、加工設備費の低減及び材料コストの低減を図ることができる良好な合成樹脂シートの成形方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の上記目的は、雄型に雌型が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造の金型装置の該キャビティ内に合成樹脂シートを装填した後、これら雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力によって、前記合成樹脂シートを前記雄雌型の一方のキャビティ表面形状に沿って加圧成形し、その後、前記キャビティ内の圧縮空気を排出した後、他方のキャビティ表面に対応する前記キャビティ内で成形用樹脂を射出成形することによって、前記合成樹脂シートを前記成形用樹脂の熱量と成形圧力により前記一方のキャビティ表面形状に沿って押圧成形し、その後、前記一方のキャビティ表面から取り出した前記合成樹脂シートから前記成形用樹脂の成形品を剥離することを特徴とする合成樹脂シートの成形方法により達成される。
【００１１】
上記構成によれば、インロー構造の雄雌型を型締めすることによりキャビティ内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シートを加圧成形した後、同一の金型装置内で成形用樹脂を射出成形することによって、該成形用樹脂の熱量と射出圧力により合成樹脂シートを高精度に押圧成形できる。
そこで、高圧空気を利用した従来の高圧成形法よりも加工圧力を高くでき、圧縮空気による加圧成形後に成形用樹脂により押圧成形された前記合成樹脂シートは、押圧される一方のキャビティ表面形状の再現性が良く、高精度の凹凸形状を得ることができる。
【００１２】
又、型締め時に型面が合成樹脂シートに当接することがなく、合成樹脂シートの絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シートに傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。
更に、上記金型装置としては、射出成形機等の汎用設備を用いることができ、１ＭＰａ以上の高圧空気を供給する高圧エアポンプ等の高価な設備が必要なくなる。
【００１３】
又、金型装置のキャビティ内より取り出した合成樹脂シートから成形用樹脂の成形品を剥離し、製品として合成樹脂シートのみを用いるので、成形用樹脂の成形品分だけ肉厚を薄くして軽量化を図ることができる。更に、剥離後の成形用樹脂の成形品は、再生加工により繰り返し使用することが出来る。
【００１４】
尚、好ましくは前記合成樹脂シートが非結晶性樹脂材料から成ると共に、前記成形用樹脂が結晶性樹脂材料から成る。
又、好ましくは前記成形用樹脂が、前記合成樹脂シートのシート材料の溶融温度よりも低い溶融温度の成形用樹脂材料から成る。
これらの場合、成形後の合成樹脂シートと成形用樹脂の成形品とは、溶着することがなく、容易に合成樹脂シートから成形用樹脂の成形品を剥離することができる。
【００１５】
又、好ましくは前記合成樹脂シートにおける前記一方のキャビティ表面側には、予め印刷意匠が印刷されている。
この場合、印刷意匠の位置や所望の凹凸形状が高精度に仕上げられた合成樹脂シートを得ることができる。
【００１６】
又、好ましくは前記雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気が、１ＭＰａ未満の低圧に予圧される。
この場合、雄雌型を型締めすることにより圧縮されるキャビティ内の空気の圧力を簡単により高圧にすることができる。又、キャビティ内を予圧する為のエアポンプは、１ＭＰａ未満の低圧を発生すれば良いので、高圧エアポンプに比べて安価で、取り扱いも容易である。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づいて本発明の一実施形態に係る合成樹脂シートの成形方法を詳細に説明する。
図１乃至図７は、本発明の一実施形態に係る合成樹脂シートの成形方法を説明するための金型装置の概略断面図である。尚、本実施形態における合成樹脂シート３０は、絵柄や文字等の印刷意匠が予め印刷された熱可塑性プラスチックから成る合成樹脂シートである。
【００１８】
本実施形態に係る合成樹脂シートの成形方法に使用する金型装置１００は、図１に示したように、雄型１０に雌型２０が外嵌することによりキャビティ内を密封可能なインロー構造を備えている。
前記雄型１０の凸部１１の上面には、所望の凹凸形状に応じた型面（一方のキャビティ表面）１０ａが形成されている。この凸部１１の上面には、印刷面が下向きと成るようにセットされた合成樹脂シート３０の周縁を押える環状のシート押え部材（図示せず）が、ボルト等により固定される。
【００１９】
更に、前記凸部１１の外周壁には、雄型１０と雌型２０との開閉により摺動する凸部１１と凹部２１の嵌合面をシールするＯリング等のシール部材１２が装着されている。また、前記雄型１０の底部には、前記型面１０ａに連通するエア抜き用の穴１３が穿設されている。
一方、図示しない油圧プレス等により上下駆動される可動型である前記雌型２０における凹部２１の一側部には、エア供給穴２２が穿設されており、該エア供給穴２２に接続された供給管２３には、開閉バルブ２４を介して図示しないエアポンプから１ＭＰａ未満の比較的低圧（例えば、０．７ＭＰａ程度）の圧縮空気を供給することができる。
【００２０】
前記型面１０ａの凹部に対応する凸部２１ａを有する雌型２０の凹部２１の底部（他方のキャビティ表面）には、ゲート２６及びエア排出穴２７がそれぞれ貫通して設けられている。
前記ゲート２６は、図示しない射出成形機のノズルに連通しており、溶融した成形用樹脂３１を雄雌型１０，２０により形成されるキャビティ内に射出する。
一方、前記エア排出穴２７に接続された供給管２８には、開閉バルブ２９を介して図示しない吸引ポンプが接続されており、キャビティ内の空気を排出することができる。
【００２１】
また、本実施形態における合成樹脂シート３０の材料としては、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等の非結晶性樹脂材料が用いられると共に、ゲート２２からキャビティ内に射出される成形用樹脂３１の材料としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、及びこれらの複合材等の結晶性樹脂材料が用いられる。
【００２２】
更に、上記成形用樹脂３１の成形条件（射出速度及び溶融温度等）や、前記凹部２１の形状及び容積等は、該成形用樹脂３１の熱量や合成樹脂シート３０の成形性等を考慮して適宜設定される。又、前記合成樹脂シート３０の材料によっては、合成樹脂シート３０をガラス転移点以下の低い温度で予熱することもある。
【００２３】
次に、上述した金型装置１００を用いて所望の凹凸形状に加圧成形する合成樹脂シートの成形方法を説明する。
先ず、図１に示したように、前記雄型１０の凸部１１の上面に合成樹脂シート３０を装填し、周縁を図示しないシート押え部材により押えてセットする。このとき、開閉バルブ２４，２９はいずれも閉じられている。
【００２４】
次に、図２に示したように、前記雌型２０を下降させ、該雌型２０の凹部２１を前記雄型１０の凸部１１に外嵌することによりキャビティ２５内を密封状態とする。この状態で開閉バルブ２４を開いて、図３に示したようにキャビティ２５内に圧縮空気を供給し、キャビティ２５内を１ＭＰａ未満の比較的低圧に予圧する。
【００２５】
そして、前記開閉バルブ２４を閉じた後、図４に示したように、前記雌型２０を更に下降させて雄雌型１０，２０を型締めすることにより、前記キャビティ２５内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により前記合成樹脂シート３０を前記雄型１０の型面１０ａに押し付け、該型面１０ａに沿って加圧成形する。
この際、前記合成樹脂シート３０と前記型面１０ａとの間の空間１４内の空気は、雄型１０の底部に穿設されたエア抜き用の穴１３から金型外へ排出される。又、前記合成樹脂シート３０をガラス転移点以下の低い温度で適宜予熱しても良い。
【００２６】
次に、前記開閉バルブ２９を開いて、前記キャビティ２５内の圧縮空気をエア排出穴２７に接続された供給管２８から金型外へ排出した後、図５に示したように、該キャビティ２５内に、前記ゲート２６から溶融した成形用樹脂３１を射出（射出圧力：３００〜８００ｋｇ／ｃｍ2）することによって、前記合成樹脂シート３０を前記成形用樹脂３１の熱量と射出圧力により前記雄型１０の型面１０ａに押し付け、該型面１０ａに沿って押圧成形する。
かかる押圧成形時においては、溶融した成形用樹脂３１の熱量により合成樹脂シート３０の残留応力が分散されて該合成樹脂シート３０の反りや変形が少なくなる。
【００２７】
次に、図６に示したように、前記雌型２０を上昇させて雄雌型１０，２０を型開きした後、図７に示すように前記雄型１０の型面１０ａから成形後の合成樹脂シート３０と成形品４０とを離型した後、前記合成樹脂シート３０から前記成形品４０を剥離することにより、印刷意匠の位置や凹凸形状が高精度に仕上げられた合成樹脂シート３０が得られる。
【００２８】
この際、前記合成樹脂シート３０は、ポリカーボネート、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂等の非結晶性樹脂材料から成ると共に、前記成形品４０は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアセタール、及びこれらの複合材等の結晶性樹脂材料が用いられるので、成形後のこれら合成樹脂シート３０と成形品４０とは、溶着することがなく、容易に合成樹脂シート３０から成形用樹脂の成形品４０を剥離することができる。
【００２９】
即ち、本実施形態の金型装置１００を用いた合成樹脂シートの成形方法によれば、インロー構造の雄雌型１０，２０を型締めすることによりキャビティ２５内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シート３０を加圧成形した後、同一の金型装置内で成形用樹脂３１を射出成形することによって、該成形用樹脂３１の熱量と射出圧力により合成樹脂シート３０を高精度に押圧成形できる。
【００３０】
そこで、図８乃至図１１に示したような従来の高圧空気を利用した高圧成形法よりも加工圧力を高くでき、圧縮空気による加圧成形後に成形用樹脂３１により押圧成形された前記合成樹脂シート３０は、押圧される前記型面１０ａの表面形状の再現性（最小曲げＲ＝シート厚Ｒまで可能）が良く、高精度の凹凸形状を得ることができる。
【００３１】
又、型締め時に雌型２０の凸部２１ａが合成樹脂シート３０に当接することがなく、合成樹脂シート３０の絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シート３０に傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。更に、上記金型装置１００としては、射出成形機等の汎用設備を用いることができ、１ＭＰａ以上の高圧空気を供給する高圧エアポンプ等の高価な設備が必要なくなる。
【００３２】
又、上記金型装置１００内より取り出した合成樹脂シート３０から成形用樹脂３１の成形品４０を剥離し、製品として合成樹脂シート３０のみを用いるので、前記成形品４０分だけ肉厚を薄くして軽量化を図ることができる。更に、剥離後の成形用樹脂の成形品４０は、再生加工により繰り返し使用することが出来る。
【００３３】
従って、上述した合成樹脂シートの成形方法によれば、高圧の圧縮空気と成形用樹脂３１によって合成樹脂シート３０に対し大きい絞り量で高精度の立体化加工を安定して行えると共に、汎用設備を用いて加工設備費の低減を図ることができる。
【００３４】
尚、本発明に係る合成樹脂シートの成形方法における雄雌型の構成や合成樹脂シートの種類は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の形態を採りうることは言うまでもない。
例えば、上記実施形態では、印刷面を有する合成樹脂シート３０の成形方法を例に採ったが、印刷面を有していない合成樹脂シートにも本発明を適用できることは勿論である。
【００３５】
又、上記実施形態の金型装置１００では、駆動ストロークの比較的短い雌型２０に対応すべく、雄雌型１０，２０を型締めしてキャビティ２５内の空気を圧縮する前に、エアポンプによりキャビティ２５内に比較的低圧の空気を供給して予圧しているが、可動型の駆動ストロークが十分とれる金型装置では、予圧を行わずに型締めするだけでキャビティ２５内の空気を圧縮するようにしてもよい。
【００３６】
又、上記実施形態では、成形後に合成樹脂シート３０と成形品４０とが溶着することがないように、合成樹脂シート３０を非結晶性樹脂材料とし、成形用樹脂３１を結晶性樹脂材料としたが、これに代えて、例えば合成樹脂シート３０をポリカーボネート等の高温溶融樹脂材料とし、成形用樹脂３１を前記ポリカーボネート等よりも低い溶融温度のＡＢＳ樹脂やＡＳ樹脂等の低温溶融樹脂材料とすることにより、成形後に合成樹脂シート３０と成形品４０とが溶着しないように構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
以上、上述した本発明の合成樹脂シートの成形方法によれば、インロー構造の雄雌型を型締めすることによりキャビティ内の空気を圧縮し、該圧縮空気の圧力により合成樹脂シートを加圧成形した後、同一の金型装置内で成形用樹脂を射出成形することによって、該成形用樹脂の熱量と射出圧力により合成樹脂シートを高精度に押圧成形できる。
そこで、高圧空気を利用した従来の高圧成形法よりも加工圧力を高くでき、圧縮空気による加圧成形後に成形用樹脂により押圧成形された前記合成樹脂シートは、押圧される一方のキャビティ表面形状の再現性が良く、高精度の凹凸形状を得ることができる。
【００３８】
又、型締め時に型面が合成樹脂シートに当接することがなく、合成樹脂シートの絞り量を大きくとることができると共に、型締め時に合成樹脂シートに傷つき等の不良や歪み不良が発生するのを防止できる。
更に、上記金型装置としては、射出成形機等の汎用設備を用いることができ、１ＭＰａ以上の高圧空気を供給する高圧エアポンプ等の高価な設備が必要なくなる。
【００３９】
又、前記金型装置のキャビティ内より取り出した合成樹脂シートから成形用樹脂の成形品を剥離し、製品として合成樹脂シートのみを用いるので、成形用樹脂の成形品分だけ肉厚を薄くして軽量化を図ることができる。更に、剥離後の成形用樹脂の成形品は、再生加工により繰り返し使用することが出来る。
従って、高精度の立体化加工ができると共に、加工設備費の低減及び材料コストの低減を図ることができる良好な合成樹脂シートの成形方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る合成樹脂成形品の製造方法を説明するための金型装置の概略断面図である。
【図２】図１に示した金型装置のの雌型を下降させた状態を示す。
【図３】図２に示した金型装置のキャビティ内に低圧空気を供給した状態を示す。
【図４】図３に示した金型装置の雄雌型を型締めした状態を示す。
【図５】図４に示した金型装置のキャビティ内の圧縮空気を排出した後、該キャビティ内に溶融した成形用樹脂を射出した状態を示す。
【図６】図５に示した金型装置の雄雌型を型開きした状態を示す。
【図７】図６に示した雄型から成形後の合成樹脂シートを離型すると共に、該合成樹脂シートから成形用樹脂の成形品を剥離した状態を示す。
【図８】従来の高圧成形法による合成樹脂シートの成形方法を説明するための成形型の概略断面図であり、下型に合成樹脂シートをセットした状態を示す。
【図９】図８に示した成形型を型締めした状態を示す。
【図１０】図９に示した合成樹脂シートと上型との間の空間に高圧空気を供給した状態を示す。
【図１１】図１０に示した成形型を型開きして成形後の合成樹脂シートを離型した状態を示す。
【符号の説明】
１０  雄型
１０ａ  型面（一方のキャビティ表面）
２０  雌型
２１ａ  凸部（他方のキャビティ表面）
２５  キャビティ
２７  エア排出穴
３０  合成樹脂シート
３１  成形用樹脂
１００  金型装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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