(57)【要約】【課題】射出成形装置を使用して、強化繊維から成る織物シートに熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品を、成形サイクルを長くすることなく成形することができるインサート成形方法を提供する。【解決手段】可動盤に取り付けられたダミープレート及び回転金型部間に形成される密閉空間において、織物シートを所定温度まで加熱させながら金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、固定盤に取り付けられた共通金型及び回転金型部間に形成される金型キャビティにおいて、織物シートと金型キャビティに射出充填させた熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形するインサート成形工程と、を有し、シート加熱賦形工程及びインサート成形工程を重複させることを特徴とするインサート成形方法によって達成される。【選択図】図１
2014043086.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の一方の金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、
前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら前記金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記回転金型部の他方の金型分割面側の金型キャビティ面に、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを保持させて、前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティにおいて、前記織物シートと前記金型キャビティに射出充填させた熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形するインサート成形工程と、
前記回転金型部の回転により、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる回転金型回転工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記インサート成形工程を重複させることを特徴とするインサート成形方法。
【請求項２】
前記インサート成形工程後、又は途中に、前記複合樹脂成形品を前記共通金型に保持させた状態で、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から所定量型開きさせて、前記回転金型部の他方の金型分割面側の金型キャビティ面と前記複合樹脂成形品と前記共通金型との間に形成される第２金型キャビティに第２熱可塑性樹脂を射出充填させて、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る前記複合樹脂成形品に前記第２熱可塑性樹脂を積層させた複合樹脂積層成形品を成形する二次インサート成形工程と、
を更に有することを特徴とする請求項１に記載のインサート成形方法。
【請求項３】
強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂積層成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の第１金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら、前記第１金型分割面側の金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される第１金型キャビティにおいて、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートと前記第１金型キャビティに射出充填させた第１熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形する一次インサート成形工程と、
前記一次インサート成形工程後、又は途中に、前記複合樹脂成形品を前記共通金型に保持させた状態で、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から型開きさせた後、前記回転金型部の回転により、前記回転金型部の前記第１金型分割面を、前記共通金型と対向する位置から前記ダミープレートと対向する位置に移動させ、前記回転金型部の第２金型分割面を、前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる一次回転金型回転工程と、
前記回転金型部の前記第２金型分割面側の金型キャビティ面と前記複合樹脂成形品と前記共通金型との間に形成される第２金型キャビティに第２熱可塑性樹脂を射出充填させて、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る前記複合樹脂成形品に前記第２熱可塑性樹脂を積層させた複合樹脂積層成形品を成形する二次インサート成形工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記二次インサート成形工程を重複させることを特徴とするインサート成形方法。
【請求項４】
前記一次回転金型回転工程後、前記シート加熱賦形工程前に、前記回転金型部の前記第１金型分割面側の金型キャビティ面に新たな前記織物シートを供給・保持させるシート供給工程と、
前記シート加熱工程及び前記二次インサート成形工程後、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から型開きさせた後、前記回転金型部の回転により、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを、前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる二次回転金型回転工程と、
を更に有することを特徴とする請求項３に記載のインサート成形方法。
【請求項５】
前記シート加熱賦形工程において、前記ダミープレート及び前記回転金型部の少なくとも一方に配置させた加熱手段により、前記織物シートを前記熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度まで加熱させることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【請求項６】
前記織物シートにバインダ処理が成されている場合、前記シート加熱賦形工程において、前記加熱手段により、前記織物シートをバインダ樹脂の軟化点及び前記熱可塑性樹脂の軟化点のいずれか高い方の軟化点以上の温度まで加熱させることを特徴とする請求項５に記載のインサート成形方法。
【請求項７】
前記織物シートが炭素繊維から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載のインサート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品を成形するインサート成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
航空機や自動車等の性能向上のために、あるいは、ノートパソコンや携帯電子機器類の携帯性向上のために、軽量化と高剛性化という、相反する要求を高いレベルで両立させる手段として、炭素繊維やガラス繊維等の強化繊維を含有させた複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品が注目されている。このような複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品は様々な方法によって成形されるが、これまで主流だった熱硬化性樹脂をマトリックス樹脂とする複合樹脂成形品に加えて、成形サイクルやリサイクル性に優れた熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする複合樹脂成形品も登場している。
【０００３】
後者の熱可塑性樹脂をマトリックス樹脂とする複合樹脂成形品は、所定の長さに切断した強化繊維を混合させた樹脂ペレットを射出成形装置の射出装置に供給し、溶融樹脂に強化繊維を含有させた状態で金型キャビティに射出充填させて射出成形する方法や、織物状あるいは不織布状に加工した強化繊維から成る織物シートの状態、あるいは織物シートに熱可塑性樹脂等のバインダ樹脂を含浸させた状態で、プレス型等にインサートさせた後、加熱プレス成形により強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂を一体成形する方法等によって成形される。
【０００４】
特許文献１には、熱可塑性樹脂で成る透明又は半透明の透過シートと、炭素繊維及び／又は合成繊維から成る織物シートとをそれぞれ予熱して金型内で加圧し予備成形し、予備成形された透過シートと織物シートとを熱加圧成形（加熱プレス成形）により一体化した加飾予備成形品を成形した上で、前記加飾予備成形品を射出成型用金型にセット（インサート）し、前記熱可塑性樹脂と同質の熱可塑性樹脂を射出成形して完成する織物加飾樹脂製品（複合樹脂積層成形品）の成形方法が開示されている。
【０００５】
特許文献２には、固定側金型と、この固定側金型に対して型開閉されると共にスライド的に駆動される移動側金型とにより構成されるキャビティ（金型キャビティ）に溶融状態の熱可塑性樹脂を射出充填して対になる第１、２のマトリックス樹脂を成形する成形工程と、
前記成形工程で成形された第１、２のマトリックス樹脂がある程度固化した後に前記移動側金型を開いて、そして第１、２のマトリックス樹脂が所定間隔になるよう対向させる、位置合わせ工程と、
前記位置合わせ工程により対向したマトリックス樹脂間に補強繊維織物（織物シート）をインサートするインサート工程と、
前記インサート工程によりインサートされた補強繊維織物とそれぞれのマトリックス樹脂との間に加熱体を挿入して補強繊維織物とマトリックス樹脂の両方を加熱する加熱工程と、
前記加熱工程後に前記加熱体を退避させて前記移動側金型を固定側金型に対して型締めし、型締めすることにより第１、２のマトリックス樹脂を補強繊維織物に貼付あるいは含浸させる含浸工程とからなる、中間基材（プリプレグ）あるいは補強繊維織物強化プラスチック（複合樹脂積層成形品）の貼付成形方法（インサート成形方法）が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−０５１０８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１の織物加飾樹脂製品の成形方法においては、予備成形された織物シート内の繊維形状が射出成形時に崩れることがないため、織物シートの繊維形状を意匠面側の透明、あるいは、半透明の樹脂層を介して意匠の一部とする複合樹脂積層成形品の成形には好適とされている。しかしながら、織物加飾樹脂製品を成形する前に、加飾予備成型品を得るために、透過シートの予備成形と、織物シートの予備成形と、予備成形した透過シート及び織物シートを一体化し加飾予備成型品を成形する熱加圧成形（加熱プレス成形）と、の３回の予備成形が必要である。そのため、射出成形装置以外にこれらの熱加圧成形を行うための加熱プレス装置やそれぞれの予備成形に使用するプレス用金型が必要となり、設備のイニシャルコストが高くなるという問題がある。また、各予備成形工程における透過シート、織物シート及び加飾予備成型品のプレス用金型からの取り出し、これら予備成形工程における透過シート、織物シート及び加飾予備成型品の一時保管、プレス用金型や射出成形用金型への搬送、プレス用金型へのインサート等、射出成形工程以前に多くの工数が必要となるため、成形コストも高価になるという問題がある。
【０００８】
一方、特許文献２の中間基材あるいは補強繊維織物強化プラスチックの貼付成形方法においては、加熱プレス装置を使用しないため、特許文献１のような問題は生じない。しかしながら、第１、２のマトリックス樹脂を射出成形により成形した後、型開きしてから補強繊維織物を第１、２のマトリックス樹脂間に加熱体と共に挿入させ、補強繊維織物及び第１、２のマトリックス樹脂の加熱を開始させる。すなわち、マトリックス樹脂の射出充填から冷却固化という一般的な成形サイクルに、これら第１、２のマトリックス樹脂を再び軟化させるための加熱時間及び軟化させたマトリックス樹脂の冷却固化時間が直接加算され、成形サイクルが長くなるという問題がある。
【０００９】
また、型開き状態の金型間へ挿入させた加熱体によるこの加熱に関して、特許文献２の段落００２４には「第１、２のマトリックス樹脂Ｋ１、Ｋ２は形状が崩れない程度に」と加熱程度に関する記載がある一方、「型締めすると、炭素繊維織物Ｗは空気を含んでいるので体積は減少するが、第１、２のマトリックス樹脂Ｋ１、Ｋ２の体積減少は少ない。（中略）さらに型締めすると、第１、２のマトリックス樹脂Ｋ１、Ｋ２は、逃げ場を失い炭素繊維織物Ｗの繊維の間に押し込まれる」とも記載されている。しかしながら、「形状が崩れない程度」までしか加熱・軟化されておらず、加熱体を金型間から退避させた直後から冷却固化が進行するこれらマトリックス樹脂が、引き続き行われる型締めにより圧縮され、その間隔が狭くなった補強繊維織物の繊維間へ充分に含浸されるとは考え難い。すなわち、マトリックス樹脂の補強繊維織物の繊維間への含浸が不充分になり、マトリックス樹脂と補強繊維織物との密着強度が低下するという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記したような問題点に鑑みてなされたもので、具体的には、射出成形装置を使用して、強化繊維から成る織物シートに熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品を、成形サイクルを長くすることなく成形することができるインサート成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の上記目的は、強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の一方の金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、
前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら前記金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記回転金型部の他方の金型分割面側の金型キャビティ面に、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを保持させて、前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティにおいて、前記織物シートと前記金型キャビティに射出充填させた熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形するインサート成形工程と、
前記回転金型部の回転により、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる回転金型回転工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記インサート成形工程を重複させるインサート成形方法によって達成される。
【００１２】
すなわち、このインサート成形方法によれば、型締めにより、射出成形装置の固定盤及び可動盤間において、固定盤及び可動盤間に配置された回転金型部の２つの金型分割面側に密閉空間及び金型キャビティを同時に形成させて、密閉空間において行われるシート加熱賦形工程と、金型キャビティにおいて行われるインサート成形工程とを重複させることができる。このシート加熱賦形工程は、射出充填させた溶融状態の熱可塑性樹脂が織物シートに接触した際、織物シートに熱エネルギーを奪われて、溶融状態の熱可塑性樹脂の冷却固化が進行し、流動性が低下するのを抑制するために、織物シートを所定温度まで加熱させながら金型キャビティ面形状に賦形させるものである。このように、シート加熱賦形工程とインサート成形工程とを重複させることにより、成形サイクルを長くすることなく、織物シートを所定温度まで加熱させ、織物シートの繊維間に熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品を成形することができる。
【００１３】
また、このインサート成形方法においては、前記インサート成形工程後、又は途中に、前記複合樹脂成形品を前記共通金型に保持させた状態で、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から所定量型開きさせて、前記回転金型部の他方の金型分割面側の金型キャビティ面と前記複合樹脂成形品と前記共通金型との間に形成される第２金型キャビティに第２熱可塑性樹脂を射出充填させて、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る前記複合樹脂成形品に前記第２熱可塑性樹脂を積層させた複合樹脂積層成形品を成形する二次インサート成形工程と、
を更に有していても良く、このインサート成形方法であれば、織物シートに熱可塑性樹脂を充分に含浸させ、かつ、織物シートを熱可塑性樹脂で挟み込んだ複合樹脂積層成形品を成形することができる。
【００１４】
一方、本発明の上記目的は、強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂積層成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の第１金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら、前記第１金型分割面側の金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される第１金型キャビティにおいて、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートと前記第１金型キャビティに射出充填させた第１熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形する一次インサート成形工程と、
前記一次インサート成形工程後、又は途中に、前記複合樹脂成形品を前記共通金型に保持させた状態で、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から型開きさせた後、前記回転金型部の回転により、前記回転金型部の前記第１金型分割面を、前記共通金型と対向する位置から前記ダミープレートと対向する位置に移動させ、前記回転金型部の第２金型分割面を、前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる一次回転金型回転工程と、
前記回転金型部の前記第２金型分割面側の金型キャビティ面と前記複合樹脂成形品と前記共通金型との間に形成される第２金型キャビティに第２熱可塑性樹脂を射出充填させて、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る前記複合樹脂成形品に前記第２熱可塑性樹脂を積層させた複合樹脂積層成形品を成形する二次インサート成形工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記二次インサート成形工程を重複させるインサート成形方法によっても達成される。
【００１５】
このインサート成形方法によれば、二次インサート成形工程で第２熱可塑性樹脂を射出充填させる第２金型キャビティを、一次インサート成形工程で織物シートと第１熱可塑性樹脂とを一体成形させた第１金型キャビティを形成させる金型とは別の金型で形成させるため、少なくともその表面の一部が織物シートから成る複合樹脂成形品の任意の範囲に、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる、任意の形状の熱可塑性樹脂を一体成形させた複合樹脂積層成形品を成形することができる。また、シート加熱賦形工程及び二次インサート成形工程を重複させるため、織物シートの加熱賦形により成形サイクルを長くすることもない。
【００１６】
更に、このインサート成形方法においては、前記一次回転金型回転工程後、前記シート加熱賦形工程前に、前記回転金型部の前記第１金型分割面側の金型キャビティ面に新たな前記織物シートを供給・保持させるシート供給工程と、
前記シート加熱工程及び前記二次インサート成形工程後、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から型開きさせた後、前記回転金型部の回転により、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを、前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる二次回転金型回転工程と、
を有していても良い。
【００１７】
また、更に、前述したインサート成形方法のシート加熱賦形工程において、前記ダミープレート及び前記回転金型部の少なくとも一方に配置させた加熱手段により、前記織物シートを前記熱可塑性樹脂の軟化点以上の温度まで加熱させることが好ましく、前記織物シートにバインダ処理が成されている場合、前記シート加熱賦形工程において、前記加熱手段により、前記織物シートをバインダ樹脂の軟化点及び前記熱可塑性樹脂の軟化点のいずれか高い方の軟化点以上の温度まで加熱させることが好ましい。
【００１８】
シート加熱賦形工程において、このように織物シートをインサート成形工程、又は一次インサート成形工程前に、バインダ樹脂の軟化点及び前記熱可塑性樹脂の軟化点のいずれか高い方の軟化点以上の温度まで加熱させることにより、バインダ処理の有無によらず、射出充填させた熱可塑性樹脂の、織物シートに接触した際の流動性の低下を抑制し、射出充填圧力により、熱可塑性樹脂を織物シートの繊維間へ充分に含浸させることができる。
【００１９】
ここで、前述したインサート成形方法において、前記織物シートが炭素繊維から成っていても良い。一般的に樹脂に対する濡れ性が悪い炭素繊維から成る織物シートであっても、このインサート成形方法により、織物シートの繊維間へ熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品を成形することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係るインサート成形方法は、強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の一方の金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、
前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら前記金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記回転金型部の他方の金型分割面側の金型キャビティ面に、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを保持させて、前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される前記金型キャビティにおいて、前記織物シートと前記金型キャビティに射出充填させた熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形するインサート成形工程と、
前記回転金型部の回転により、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートを前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる回転金型回転工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記インサート成形工程を重複させるため、その織物シートに熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品を、成形サイクルを長くすることなく成形することができる。
【００２１】
また、本発明に係るもう一つのインサート成形方法は、強化繊維から成る織物シートと熱可塑性樹脂とを金型キャビティ内において一体成形させ、複合樹脂積層成形品を成形するインサート成形方法であって、
固定盤と可動盤と、前記固定盤及び前記可動盤間に配置され、回転金型部を型開閉方向に直交する回転軸回りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構と、を備える射出成形装置において、
前記回転金型部の第１金型分割面側の金型キャビティ面に前記織物シートを保持させて、前記可動盤に取り付けられたダミープレート及び前記回転金型部間に形成される密閉空間において、前記織物シートを所定温度まで加熱させながら、前記第１金型分割面側の金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程と、
前記固定盤に取り付けられた共通金型及び前記回転金型部間に形成される第１金型キャビティにおいて、前記シート加熱賦形工程において加熱賦形させた前記織物シートと前記第１金型キャビティに射出充填させた第１熱可塑性樹脂とを一体成形させ、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る複合樹脂成形品を成形する一次インサート成形工程と、
前記一次インサート成形工程後、又は途中に、前記複合樹脂成形品を前記共通金型に保持させた状態で、前記回転金型部及び前記ダミープレートを前記共通金型から型開きさせた後、前記回転金型部の回転により、前記回転金型部の前記第１金型分割面を、前記共通金型と対向する位置から前記ダミープレートと対向する位置に移動させ、前記回転金型部の第２金型分割面を、前記ダミープレートと対向する位置から前記共通金型と対向する位置に移動させる一次回転金型回転工程と、
前記回転金型部の前記第２金型分割面側の金型キャビティ面と前記複合樹脂成形品と前記共通金型との間に形成される第２金型キャビティに第２熱可塑性樹脂を射出充填させて、少なくともその表面の一部が前記織物シートから成る前記複合樹脂成形品に前記第２熱可塑性樹脂を積層させた複合樹脂積層成形品を成形する二次インサート成形工程と、
を有し、
前記シート加熱賦形工程及び前記二次インサート成形工程を重複させるため、織物シート表面の任意の範囲に、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる、任意の形状の熱可塑性樹脂を一体成形させた複合樹脂成形品を、成形サイクルを長くすることなく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施例１に係るインサート成形方法に使用する射出成形装置の概略側面図である。
【図２】本発明の実施例１に係るインサート成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。
【図３】本発明の実施例２に係るインサート成形方法の二次インサート成形工程を示す概略部分断面図である。
【図４】本発明の実施例３に係るインサート成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００２４】
図１及び図２を参照しながら本発明の実施例１を説明する。図１は本発明の実施例１に係るインサート成形方法に使用する射出成形装置の概略側面図である。図２は本発明の実施例１に係るインサート成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。図２（ａ）がシート加熱賦形工程及びインサート成形工程直前の型閉じ状態、図２（ｂ）がシート加熱賦形工程及びインサート成形工程の開始状態、図２（ｃ）がシート加熱賦形工程及びインサート成形工程の完了状態、図２（ｄ）が型開きした後の製品取出工程を示す。
【００２５】
最初に、図１を参照しながら、本発明に係るインサート成形方法に使用する射出成形装置１の基本構成について説明する。射出成形装置１は、後述する製品取出工程及び回転金型回転工程が完了した型開き状態である。ベッド２に固定された固定盤３と、固定盤３に対して型開閉方向に移動可能に設けられた可動盤５と、固定盤３及び可動盤５間に配置され、取り付けられた回転金型部４０を型開閉方向に直交する回転軸周りに回転可能に支持し、型開閉方向に移動させる回転金型支持機構４と、回転金型部４０の一部を構成し、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有し、回転金型支持機構４に型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型取付部４１と、固定盤３側に設けられた第１射出ユニット１７と、を有している。
【００２６】
固定盤３には、正面側（可動盤５と対向する側）の面に共通金型１９が取り付けられると共に、背面側から正面側に亘って第１射出ユニット１７を共通金型１９に向けて進退させるための貫通穴３ａが形成されている。固定盤３の四隅からは図示しないタイバーが突出して設けられ、このタイバーは、可動盤５を貫通している。
【００２７】
可動盤５には固定盤３と対向する面にダミープレート６が取り付けられる。また、可動盤５は図示しないタイバーに案内され、図示しない型締手段によって、固定盤３に対して進退自在に設けられている。ダミープレート６は、型締め時に、対向する回転金型部４０の金型分割面を保護すると共に、その回転金型部４０の金型キャビティ面と対向する面に加熱手段６ａが配置されている。加熱手段６ａは加熱温度や加熱パターンの制御が容易な電気式ヒータが好ましい。更に、加熱手段６ａを回転金型部４０にも配置させれば、後述するシート加熱賦形工程において、より効率的に織物シートを加熱することができる。しかしながら、回転金型部４０の金型キャビティ面には、後述するようなシート保持・賦形手段４２が配置されるため、加熱手段６ａの配置には若干の制約が伴う。そのため、加熱手段６ａの回転金型部４０への配置は、これら配置上の制約、成形サイクル、コスト等を鑑み、適宜採用されることが好ましい。本実施例においては、図を簡単にするために、加熱手段６ａがダミープレート６のみに配置されているものとする、一方、加熱手段６ａの可動盤５側や、対向する回転金型部４０の金型キャビティ面側以外の面からの熱エネルギーの損失を防止するため、これらの部位には断熱材や断熱構造等の断熱・保温手段等が適宜採用されることが好ましいことは言うまでもない。
【００２８】
回転金型支持機構４は、固定盤３及び可動盤５間に配置され、ベッド２上を型開閉方向に移動可能に設けられている。この回転金型支持機構４の型開閉方向の移動の案内（ガイド）は、ベッド２に設けられた直動ガイド等の案内手段によるものであっても良いし、回転金型部４０の回転金型取付部４１を、金型取付面を有し回転する回転部と、これを回転可能に支持し、自身は回転しない枠部とで構成し、この回転しない枠部の四隅に、図示しないタイバーを貫通させて案内させるものであっても良い。また、これらを組み合わせたものであってもよく、公知の案内手段が適宜、選択されれば良い。この回転金型支持機構４により、型開閉方向に直交する鉛直方向の回転軸周りに回転可能に支持される回転金型部４０は、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型取付面を有する回転金型取付部４１と、回転金型取付部４１の金型取付面にそれぞれ取り付けられた第１回転金型２０及び第２回転金型２１とから構成され、回転金型支持機構４に着脱可能に取り付けられている。
【００２９】
これら回転金型取付部４１と、第１回転金型２０及び第２回転金型２１とは、固定盤３及び可動盤５に対向する２つの金型分割面（第１金型分割面及び第２金型分割面）を有する１つの金型（回転金型部）として構成され、回転金型支持機構４、あるいは、先に説明した回転金型取付部４１の回転しない枠部に回転及び着脱可能に取り付けられても良い。また、回転金型部４０は、型開閉方向に直交する水平方向の回転軸周りに回転可能に支持される形態であっても良い。
【００３０】
実施例１においては、第１回転金型２０及び第２回転金型２１は同じ金型キャビティ形状を有しており、その金型キャビティ面が複合樹脂成形品の意匠面となるものとする。これら回転金型の金型分割面、あるいは、金型キャビティ面には、供給された織物シート１２をその金型キャビティ面に保持・賦形させるシート保持・賦形手段４２が配置されている。具体的には、これら回転金型により形成される金型キャビティ内の空気を吸引する複数の吸引孔４２ａがそれぞれの金型キャビティ面に設けられ、これら回転金型に配置された吸引管路４２ｂの一端と連通されている。吸引管路４２ｂの他端は回転金型取付部４１に配置された吸引手段４２ｃと接続され、吸引管路４２ｂに設けられた図示しない切替弁により、任意の金型キャビティ側の空気が吸引され、織物シート１２を金型キャビティ形状に真空成形により加熱賦形させて保持させる。吸引手段４２ｃは回転金型支持機構４に配置されても良いし、装置外に設備として備えられたバキューム配管ライン等に、回転金型部４０の型開閉動作及び回転動作に対応した配管システムを介して接続される形態であっても良い。
【００３１】
回転金型部４０の第１回転金型２０の金型分割面は、その金型キャビティ面に、前成形サイクルにおいて、ダミープレート６及び第１回転金型２０間に形成される密閉空間３３ｂにおいて加熱賦形された織物シート１２ａを保持させた状態で、回転金型部４０の回転により、これから開始される成形サイクルに備えて、ダミープレート６と対向する位置から共通金型１９と対向する位置に移動されている。
【００３２】
また、ダミープレート６及び対向する回転金型部４０の第２回転金型２１の金型分割面間に、織物シート１２を供給できるように、シート供給手段４５が配置されている。シート供給手段４５は、多関節ロボット等の可動するアーム部を有する装置と、そのアーム部の先端に設けられた把持手段とで構成されており、ダミープレート６及び対向する回転金型部４０の金型分割面間に織物シートを１枚ずつ供給する。
【００３３】
次に、図２を参照しながら、本発明の実施例１に係るインサート成形方法の成形工程を説明する。図２は成形工程の理解を容易にするために、図１の金型部分（側面図）について成形工程を順に図示した概略部分断面図であり、成形工程に直接関係ない構成部位は図示していない。また、図を見易くするために、回転金型部４０（回転金型取付部４１、第１回転金型２０及び第２回転金型２１）には、断面であることを表すハッチングを割愛した。また、織物シートについては、シート加熱賦形工程において所定温度まで加熱されたものに１２ａ、加熱されていないものに１２の符号を付して以後も区別するものとする。
【００３４】
図１に示す型開き状態から、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０とダミープレート６とを共通金型１９に型閉じさせ、図２（ａ）に示す型閉じ状態とする。矢印は金型の移動や射出ユニットの射出充填状態や吸引の作動を示し、波マークは加熱手段６ａの作動を示す。シート加熱賦形工程及びインサート成形工程はまだ開始されていない。この直前に、図示しないシート供給手段４５は、図１の状態から回転金型部４０の第２回転金型２１の金型キャビティ面に織物シート１２を保持させた後、型開閉に支障のない位置に退避している。
【００３５】
第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２は、型締めによりダミープレート６及び第２回転金型２１間に形成される密閉空間３３ａに封入された状態となる。密封空間３３ａは開放状態（型開き状態）に対して、加熱手段６ａによる織物シート１２の加熱において、保温性や加熱効率の点で好適である。
【００３６】
図２（ａ）に示す型閉じ状態から、図示しない型締手段により型締力が付与された後、図２（ｂ）に示すように、シート加熱賦形工程とインサート成形工程とが略同時に開始される。シート加熱賦形工程は、先に説明したように、密閉空間３３ａにおいて、第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２を所定温度まで加熱させながら金型キャビティ面形状に賦形させる工程である。一方、型締めにより共通金型１９及び第１回転金型２０間に形成される金型キャビティ３０ａにおいては、共通金型１９の射出ゲート１９ａを介して第１射出ユニット１７から熱可塑性樹脂１７ａを射出充填させて、第１回転金型２０の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２ａと熱可塑性樹脂１７ａとを一体成形させるインサート成形工程が行われる。
【００３７】
インサート成形工程において、金型キャビティ３０ａに射出充填させた熱可塑性樹脂１７ａは、金型キャビティ面との接触部分からスキン層が形成され、薄肉部等の熱容量の少ない部位から樹脂内部へと冷却固化が進行すると共に、熱可塑性樹脂１７ａの流動先端部は、金型キャビティ３０ａが満たされるまで流動性を維持し金型キャビティ３０ａ内を自由流動する。ここで、第１回転金型２０の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２ａは、前成形サイクルのシート加熱工程において、射出充填させた熱可塑性樹脂１７ａの軟化点、あるいは、バインダ樹脂の軟化点の高い方の軟化点以上の温度まで加熱されている。そのため、バインダ処理の有無によらず、熱可塑性樹脂１７ａの流動先端部が加熱された織物シート１２ａ、あるいは、織物シート１２ａに含浸させたバインダ樹脂に接触した際、その流動先端部が織物シート１２ａやバインダ樹脂に熱エネルギーを奪われて、冷却固化が進行することを抑制することができる。
【００３８】
その結果、織物シート１２ａに接触した熱可塑性樹脂１７ａの流動先端部の流動性の低下も抑制され、連続して金型キャビティ３０ａに充填される熱可塑性樹脂１７ａの射出充填圧力により、熱可塑性樹脂１７ａが織物シート１２ａの共通金型１９側からその繊維間へ充分に含浸される。このように、熱可塑性樹脂１７ａが織物シート１２ａの繊維間へ充分に含浸された状態で一体成形されるため、熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂と織物シートとの密着強度の高い複合樹脂成形品を成形することができる。
【００３９】
また、織物シート１２ａは熱可塑性樹脂１７ａの射出充填前に金型キャビティ面に保持（インサート）されているため、特許文献２の貼付成形方法のように型締力により織物シート１２ａが圧縮されることはない。更に、先に説明したように、織物シート１２ａに接触した熱可塑性樹脂１７ａの流動先端部の流動性の低下が抑制されるため、熱可塑性樹脂１７ａを織物シート１２ａの繊維間へ含浸させる際の充填抵抗力も抑制され、織物シート１２ａの繊維の折損や折損片の発生を防止できる。また更に、一般的に樹脂との濡れ性が悪い炭素繊維等の強化繊維から成る織物シートであっても、その流動性が維持された状態で繊維間に充分に含浸された熱可塑性樹脂１７ａに、冷却固化するまで射出充填圧力を作用させることができるため、熱可塑性樹脂１７ａとの密着強度を向上させることができる。
【００４０】
一方、密閉空間３３ａにおいて行われるシート加熱賦形工程では、ダミープレート６に配置させた加熱手段６ａにより織物シート１２を所定温度まで加熱させながら金型キャビティ面形状に賦形させる。その加熱温度は、先に説明したように、熱可塑性樹脂１７ａの流動先端部の流動性の低下を抑制する観点から、織物シート１２にバインダ処理が成されていない場合は、インサート成形工程で射出充填させる熱可塑性樹脂１７ａの軟化点以上の温度まで、バインダ処理が成されている場合は、バインダ樹脂の軟化点及び熱可塑性樹脂１７ａの軟化点のいずれか高い方の軟化点以上の温度まで加熱させることが好ましい。また、シート加熱賦形工程後、次成形サイクルのインサート成形工程開始までの織物シート１２ａの温度降下を加味した温度まで加熱させることが更に好ましい。
【００４１】
ここで、このシート加熱賦形工程は、同じ型締めにより形成される金型キャビティ３０ａ内で進行する成形サイクル（インサート成形工程）とは直接関係なく、次の成形サイクル（インサート成形工程）のための工程である。そのため、本発明に係るインサート成形方法の成形サイクルにおいて、型締め後、金型キャビティ３０ａに溶融状態の熱可塑性樹脂１７ａを射出充填させ、冷却固化時間を経過して型開きされるまでの間、すなわち、インサート成形工程の間であれば、このシート加熱賦形工程を、どのタイミングでどれだけの時間継続しても成形サイクルには一切影響しない。
【００４２】
また、インサート成形工程後の型開きの際、密閉空間３３ａを維持させた状態、すなわち、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体化させた状態で、共通金型１９から型開きさせることが好ましい。このような型開き動作により、射出成形装置の限られた型開閉ストロークにおいて、共通金型１９及び回転金型部４０間の型開き量をより多く確保することができ、製品取出工程がより容易となる。また、密閉空間３３ａが維持されているため、この製品取出工程が完了するまで、成形サイクルに一切影響を及ぼすことなく、シート加熱賦形工程を更に継続して行わせることができると共に、この製品取出工程における織物シート１２ａの温度降下を防止することができる。
【００４３】
このように、成形サイクルを長くすることなく、シート加熱賦形工程における織物シート１２の加熱タイミング（開始及び完了）や加熱時間を自由に設定、選択できるため、短時間で織物シートを所定温度まで加熱させる強力な加熱能力を有する加熱手段を配置させる必要がなく、加熱手段の設計自由度が高い。また、シート加熱賦形工程における加熱・賦形時間がインサート成形工程に対して十分に短い場合は、型開き、あるいは、製品取出工程が完了するまでに必要な加熱・賦形が完了するように加熱開始のタイミングを選択することができ、加熱時間を不要に長くして消費エネルギーを増大させることもない。
【００４４】
図２（ｂ）に示すシート加熱賦形工程及びインサート成形工程の開始状態から、それぞれの工程が進行し、図２（ｃ）に示すようにそれぞれの工程が完了する。金型キャビティ３０ａにおけるインサート成形工程では、射出充填させた熱可塑性樹脂１７ａが織物シート１２ａの繊維間へ充分に含浸された状態で冷却固化されて、熱可塑性樹脂１７ａから成る成形体９ａと織物シート１２ａの密着強度が高い複合樹脂成形品９が成形される。一方、密閉空間３３ａにおけるシート加熱賦形工程では、第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２ａ（織物シート１２）が金型キャビティ面形状に賦形され、所定温度まで加熱される。
【００４５】
図２（ｃ）に示すシート加熱賦形工程及びインサート成形工程の完了後、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４によりダミープレート６と回転金型部４０とを共通金型１９から型開きさせ、図２（ｄ）に示す型開き状態とする。複合樹脂成形品９は非意匠面である共通金型１９側に保持させた状態で型開きさせ、共通金型１９に配置された図示しない製品押出手段等で押し出させることが好ましい。押し出された複合樹脂成形品９は図示しない製品取出手段等により装置外に搬送させる（製品取出工程）。その後、図示しない回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させて、第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持させた加熱賦形済みの新しい織物シート１２ａを、ダミープレート６と対向する位置から共通金型１９と対向する位置に移動させる回転金型回転工程が行われると、図１に示す状態から第１回転金型２０と第２回転金型２１との位置が入れ替わった型開き状態となる。また、インサート成形工程後の型開きの際、密閉空間３３ａを維持させた状態、すなわち、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体化させた状態で、共通金型１９から型開きさせ、製品取出工程を行うことが好ましいことは先に説明したとおりである。
【００４６】
次の成形サイクルにおいて、図示はしていないが、シート供給手段４５により第１回転金型２０の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２を、型締めによりダミープレート６及び第１回転金型２０間に形成される密閉空間３３ｂにおいて、所定温度まで加熱させながら金型キャビティ面形状に賦形させるシート加熱賦形工程が行われ、型締めにより共通金型１９及び第２回転金型２１間に形成される金型キャビティ３０ｂにおいて、共通金型１９の射出ゲート１９ａを介して第１射出ユニット１７から熱可塑性樹脂１７ａを射出充填させて、第２回転金型２１の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２ａと熱可塑性樹脂１７ａとを一体成形させるインサート成形工程が行われる。このように図１から図２（ｄ）までの工程を繰り返すことにより、少なくともその表面の一部が織物シート１２ａから成る複合樹脂成形品９が型開き毎に連続して成形される。
【００４７】
このように、実施例１のインサート成形方法は、織物シートがその表裏いずれか一方の少なくとも一部に配される複合樹脂成形品のインサート成形方法として好適である。具体的には、炭素繊維等から成る織物シートを意匠面に配して、その意匠性を直接活かす複合樹脂成形品や、熱可塑性樹脂層を意匠面とし、織物シートを補強手段として非意匠面側に配した複合樹脂成形品等がその成形対象と成り得る。
【実施例２】
【００４８】
図３を参照しながら本発明の実施例２を説明する。図３は本発明の実施例２に係るインサート成形方法の二次インサート成形工程を示す概略部分断面図である。図３（ａ）がインサート成形工程後、又は、その途中に行われる二次インサート成形工程における所定量の型開き動作、図３（ｂ）が二次インサート成形工程における第２熱可塑性樹脂の射出充填動作を示す。
【００４９】
実施例２における実施例１との基本構成上の相違点は、第１射出ユニットに加えて、第２射出ユニットが使用される点と、回転金型部の第１回転金型及び第２回転金型と、これら回転金型と組み合わされる共通金型及びダミープレートとが、金型を所定量型開きさせても、金型キャビティが外部に開放されないシェアエッジ構造となる点である。（ただし、説明を容易にするために、第１回転金型、第２回転金型、共通金型及びダミープレートには、実施例１と同じ符号を付すものとする。）これらの相違点により、実施例１のインサート成形工程において成形された、少なくともその表面の一部が織物シートから成る複合樹脂成形品に、更に、熱可塑性樹脂を積層成形させた、すなわち、織物シートを熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂で挟みこんだ複合樹脂積層成形品を成形することができる。
【００５０】
ここで、シェアエッジ構造とは、くいきり構造、あるいはインロー構造等と称されることもあり、金型分割面を形成する嵌合部の構造として一般的に知られた構造であって、金型開閉方向に伸びて、互いに摺動しながら挿脱することのできる嵌合部を、金型分割面間に形成することによって、金型を所定量型開きさせても、金型キャビティを外部に開放させない構造である。そして、前述した相違点以外の射出成形装置の基本構成は実施例１（図１）と同じであり、シート加熱賦形工程及びインサート成形工程も実施例１（図２）と同じため、実施例１との相違点である二次インサート成形工程（図３）についてのみ説明する。また、図３においても、実施例１の図２と同様に、成形工程に直接関係ない構成部位は図示しておらず、回転金型部４０の一部には、断面であることを表すハッチングを割愛した。
【００５１】
実施例１の図２（ｃ）に示す型締め状態において、共通金型１９及び第１回転金型２０間に形成される金型キャビティ３０ａではインサート成形工程が完了する。このインサート成形工程における複合樹脂成形品９は、実施例１の図２（ｄ）に示すように、製品押出や製品取出を前提とした強度を得るまで冷却固化させる必要はなく、後述する所定量αの型開きのために、その形状維持が可能な程度まで冷却固化していれば良い。また、ダミープレート６及び第２回転金型２１間に形成される密閉空間３３ａではシート加熱賦形工程が行われ、織物シート１２ａが第２回転金型２１の金型キャビティ面形状に賦形・位置保持されている。このシート加熱賦形工程も、実施例１のように、この段階でシート加熱賦形工程を完了させる必要はない。実施例２においては、インサート成形工程に引き続き行われる二次インサート成形工程の間も密閉空間３３ａでのシート加熱賦形工程を継続させることができるからである。
【００５２】
図２（ｃ）に示す型締め状態から、図３（ａ）に示すように、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により、複合樹脂成形品９を共通金型１９に保持させた状態で、ダミープレート６と回転金型部４０とを共通金型１９から所定量α（アルファ）だけ型開きさせる。先に説明したように、第１回転金型２０及び共通金型１９はシェアエッジ構造で組み合わされているため、この所定量αの型開きにより、第１回転金型２０の金型キャビティ面と、共通金型１９に保持させた複合樹脂成形品９との間は開放されずに、二次インサート成形工程のための新たな第２金型キャビティ３２が形成される。
【００５３】
一方、密閉空間３３ａを維持させた状態、すなわち、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体的に共通金型１９から所定量α（アルファ）だけ型開きさせるため、先に説明したように、密閉空間３３ａで行われるシート加熱賦形工程は、この二次インサート成形工程が完了するまで継続させても成形サイクルには一切影響しない。尚、ダミープレート６及び回転金型部４０を一体的に共通金型１９から型開きさせる方法としては、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４によるダミープレート６（可動盤５）及び回転金型部４０のそれぞれの型開き動作を連動するように制御させても良いし、ダミープレート６及び回転金型部４０を任意で連結可能な連結手段により連結させて、回転金型支持機構４による回転金型部４０の型開閉方向の移動をフリーにした状態で、型締手段により型開きさせても良い。
【００５４】
図３（ａ）に示す所定量αの型開き状態を維持させたまま、図示しない型締手段により型締力が付与された後、図３（ｂ）に示すように、共通金型１９に設けられた射出ゲート１９ｂを介して、共通金型１９に対して進退自在に配置された第２射出ユニット１８から第２金型キャビティ３２に第２熱可塑性樹脂１８ａを射出充填させて、複合樹脂成形品９の織物シート１２ａに第２熱可塑性樹脂１８ａを積層させた複合樹脂積層成形品９’を成形する二次インサート成形工程が行われる。
【００５５】
この二次インサート成形工程の所定量αの型開きの際、複合樹脂成形品９は、その形状維持が可能な程度までしか冷却固化を進行させていないため、その表面の織物シート１２ａ及び成形体９ａ共に、成形体９ａを構成する熱可塑性樹脂１７ａ、あるいは、織物シート１２ａに含浸させたバインダ樹脂の高い方の軟化点をわずかに下回る程度の温度に維持されている。また、先に説明したように、インサート成形において、共通金型１９側から織物シート１２ａの表面（第１回転金型２０側）近傍の繊維間まで熱可塑性樹脂１７ａを含浸させている。そのため、この二次インサート成形工程において射出充填させた第２熱可塑性樹脂１８ａは、その流動先端部が織物シート１２ａ、あるいは、織物シート１２ａに含浸させたバインダ樹脂の表面に接触しても、その流動性の低下が抑制され、連続して第２金型キャビティ３２に充填される第２熱可塑性樹脂１８ａの射出充填圧力により、織物シート１２ａの表面（第１回転金型２０側）から繊維間へ含浸される。その結果、織物シート１２ａの表面（第１回転金型２０側）から含浸された第２熱可塑性樹脂１８ａと、共通金型１９側から織物シート１２ａの表面近傍の繊維間まで含浸された熱可塑性樹脂１７ａや織物シート１２ａに含浸させたバインダ樹脂とが充分に融着される。このように、熱可塑性樹脂１７ａ及び第２熱可塑性樹脂１８ａが、織物シート１２ａの表裏両面からその繊維間へ充分に含浸された状態で一体成形されるため、熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂と織物シートとの密着強度の高い複合樹脂積層成形品を成形することができる。
【００５６】
また、この二次インサート成形工程においては、例えば、第２熱可塑性樹脂１８ａが透明、あるいは半透明である場合や、回転金型部４０の金型キャビティ面に微細な凹凸形状などを有する場合等に、複合樹脂成形品９を含めた最終製品容積より僅かに大きくなるように所定量αを設定して、第２熱可塑性樹脂１８ａの射出充填の途中、あるいは完了後に、最終製品容積まで再型締めさせる、いわゆる射出プレス成形方法や射出圧縮成形方法を行い、透過性や微細な凹凸形状の再現性に優れた複合樹脂積層成形品を成形することもできる。
【００５７】
更に、第２射出ユニット１８は共通金型１９の上面に垂直に配置させるように図示したが、実際には、共通金型１９に設けられた射出ゲート１９ｂに対して進退可能に配置されれば、共通金型１９の側面のいずれかの側に配置されても、第１射出ユニット１７と同様に共通金型１９の背面側に第１射出ユニット１７と並べて配置されても良く、射出成形装置の設置状況や射出ユニットの配置制約等に合わせて適宜最適な配置が選択されれば良い。
【００５８】
図３（ｂ）に示すシート加熱賦形工程及び二次インサート成形工程の完了後、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４によりダミープレート６と回転金型部４０とを共通金型１９から型開きさせ、図２（ｄ）に示す型開き状態とする。図２（ｄ）の複合樹脂成形品９を複合樹脂積層成形品９’と読み替えれば、以後の製品取出工程他は実施例１と同じため説明は割愛する。
【００５９】
このように実施例１の図１から図２（ｄ）の成形工程において、図２（ｃ）及び図２（ｄ）間に実施例２の図３（ａ）、（ｂ）の成形工程を付け加えれば、これらの工程を繰り返すことにより、少なくともその表面の一部が織物シート１２ａから成る複合樹脂成形品９に第２熱可塑性樹脂１８ａを積層させた、すなわち、織物シートを熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂で挟みこんだ複合樹脂積層成形品９’が、所定量の型開きを除く型開き毎に連続して成形される。
【００６０】
このように、実施例２のインサート成形方法は、織物シートを熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂で挟みこんだ複合樹脂積層成形品のインサート成形方法として好適である。具体的には、特許文献１のように、透明、あるいは、半透明樹脂層を介して炭素繊維等から成る織物シートの意匠性を活かすような、より意匠性の高い複合樹脂積層成形品や、特許文献２のように、織物シートをマトリックス樹脂に内包させる複合樹脂積層成形品等がその成形対象と成り得る。また、実施例２のインサート成形方法においても、一次インサート成形工程の全ての時間をシート加熱賦形工程に費やしても、成形サイクルに一切影響しないことは言うまでもなく、更に、二次インサート成形工程の完了までシート加熱賦形工程を継続させても、成形サイクルに一切影響しない。
【００６１】
また、実施例２においては、第２金型キャビティを回転金型部の所定量の型開きにより形成させる形態としたが、回転金型部の金型キャビティ面の任意の部分を可動中子等で構成させ、この可動部分の可動により形成させる形態も可能である。
【実施例３】
【００６２】
図４を参照しながら本発明の実施例３を説明する。図４は本発明の実施例３に係るインサート成形方法の成形工程を示す概略部分断面図である。図４（ａ）が一次インサート成形工程の完了状態、図４（ｂ）が一次インサート成形工程完了後の型開きの後、一次回転金型回転工程が完了した状態、図４（ｃ）が一次回転金型回転工程完了後の再型締め時に、シート加熱賦形工程及び二次インサート成形工程が重複して行われている状態、図４（ｄ）がシート加熱賦形工程及び二次インサート成形工程が完了して再型開きした後の製品取出工程を示す。
【００６３】
実施例３における実施例１との基本構成上の相違点は、第１射出ユニットに加えて、第２射出ユニットが使用される点と、第１回転金型及び第２回転金型が異なる金型キャビティ形状を有する点である。（ただし、説明を容易にするために、第１回転金型及び第２回転金型には、実施例１と同じ符号を付すものとする。また、実施例３においては、第２回転金型の金型キャビティ面が複合樹脂積層成形品の意匠面側となるものとする。）これらの相違点により、実施例２と同様に、実施例１のインサート成形工程に相当する一次インサート工程において成形された、少なくともその表面の一部が織物シートから成る複合樹脂成形品に、更に、熱可塑性樹脂を積層成形させた、すなわち、織物シートを熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂で挟みこんだ複合樹脂積層成形品を成形することができる。また、実施例３及び実施例２の複合樹脂積層成形品の相違点は、実施例３の複合樹脂積層成形品が、複合樹脂成形品の織物シート表面の任意の範囲に、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる、任意の形状の熱可塑性樹脂を一体成形させる点である。
【００６４】
前述した相違点以外の射出成形装置の基本構成は実施例１（図１）と同じであり、シート加熱賦形工程及び、後述する一次インサート成形工程も実施例１のインサート成形工程（図２）と同じため、実施例１及び実施例２との相違点についてのみ説明する。また、図４においても、実施例１の図２と同様に、成形工程に直接関係ない構成部位は図示しておらず、回転金型部４０の一部には、断面であることを表すハッチングを割愛した。
【００６５】
図４（ａ）に示す型閉じ状態から、図示しない型締手段により型締力が付与された後、共通金型１９と第１回転金型２０との間に形成される第１金型キャビティ３１において、共通金型１９の射出ゲート１９ａを介して第１射出ユニット１７から第１熱可塑性樹脂１７ａを射出充填させて、第１回転金型２０の金型キャビティ面に保持させた、加熱・賦形済みの織物シート１２ａと第１熱可塑性樹脂１７ａとを一体成形させる一次インサート成形工程が行われる。この一次インサート成形工程は、実施例１のインサート成形工程と同じである。この一次インサート成形工程における複合樹脂成形品９の冷却固化は、後述する一次回転金型回転工程前の型開きのために、実施例２と同様に、その形状維持が可能な程度まで進行していれば良い。ただし、実施例１と異なり、ダミープレート６と第２回転金型２１との間に密閉空間は形成されるものの、第２回転金型２１の金型キャビティ面には次成形サイクルのための織物シート１２はこの段階では供給されておらず、形成された密閉空間においてシート加熱賦形工程は行われない。
【００６６】
図４（ａ）に示す一次インサート成形工程の完了後、又は途中に、複合樹脂成形品９を共通金型１９に保持させた状態で、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４によりダミープレート６と回転金型部４０とを共通金型１９から型開きさせ、図示しない回転金型支持機構４により回転金型部４０を回転させて、図４（ｂ）に示すように、第１回転金型２０の金型分割面を、共通金型１９と対向する位置からダミープレート６と対向する位置に移動させ、第２回転金型２１の金型分割面を、ダミープレート６と対向する位置から共通金型１９と対向する位置に移動させる（一次回転金型回転工程）。
【００６７】
一次回転金型回転工程の完了後、すぐに、シート供給手段４５により、第１回転金型２０の金型キャビティ面に次成形サイクル用の織物シート１２を供給・保持させるシート供給工程が行われる。このシート供給工程の前、ダミープレート６及び第１回転金型２０間の距離をより多く確保してシート供給の作業性を向上させると共に、共通金型１９に保持させた複合樹脂成形品９の温度低下を防止するために、一次回転金型回転工程の完了後、回転金型部４０のみを図示しない回転金型支持機構４により共通金型１９に型閉じさせることが好ましい。
【００６８】
図４（ｂ）に示す型開き状態から、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４により回転金型部４０とダミープレート６とを共通金型１９に型閉じさせ、図４（ｃ）に示す型閉じ状態とする。先に、回転金型部４０のみを共通金型１９に型閉じさせた場合は、シート供給工程が完了次第、ダミープレート６を図示しない型締手段により回転金型部４０（第１回転金型２０）に型閉じさせる。
【００６９】
図示しない型締手段により型締力が付与された後、シート加熱賦形工程と二次インサート成形工程とが重複して行われる。シート加熱賦形工程は、実施例１と同様に、密閉空間３３’において、第１回転金型２０の金型キャビティ面に保持させた織物シート１２を所定温度まで加熱させながら金型キャビティ形状に賦形させる工程である。一方、二次インサート成形工程は、型締めにより、第２回転金型２１の金型キャビティ面と共通金型１９に保持させた複合樹脂成形品９と共通金型１９との間に形成される第２金型キャビティ３２において、共通金型１９の射出ゲート１９ｂを介して第２射出ユニット１８から第２熱可塑性樹脂１８ａを射出充填させて、少なくともその一部の表面が織物シート１２ａから成る複合樹脂成形品９に第２熱可塑性樹脂１８ａを積層させた複合樹脂積層成形品９’を成形する工程である。
【００７０】
実施例３におけるシート加熱工程は、実施例２のように、２つのインサート成形工程に連続して継続させることはできないが、実施例１と同様に、少なくとも二次インサート成形工程の間であれば、どのタイミングでどれだけの時間継続しても成形サイクルには一切影響しない。また、実施例３における二次インサート成形工程は、実施例２のように、第２金型キャビティを、回転金型部４０の所定量の型開きにより型開きさせた金型キャビティ面及び複合樹脂成形品間に形成させるのではなく、一次インサート成形工程で織物シートと第１熱可塑性樹脂１７ａとを一体成形させた第１金型キャビティを形成させる金型とは別の金型で形成させるため、成形サイクルは一次回転金型回転工程分長くなるが、少なくともその表面の一部が織物シート１２ａから成る複合樹脂成形品９の任意の範囲に、加熱賦形させた織物シート１２ａの形状とは異なる、任意の形状の第２熱可塑性樹脂１８ａを一体成形させることができる。
【００７１】
シート加熱賦形工程及び二次インサート成形工程の完了後、図示しない型締手段及び回転金型支持機構４によりダミープレート６と回転金型部４０とを共通金型１９から型開きさせ、図４（ｄ）に示す再型開き状態とする。複合樹脂積層成形品９’は非意匠面である複合樹脂成形品９側を共通金型１９に保持させた状態で型開きさせ、共通金型１９に配置された図示しない製品押出手段等で押し出させることが好ましい。押し出された複合樹脂積層成形品９’は図示しない製品取出手段により装置外に搬送させる（製品取出工程）。この型開きの際、製品取出工程を容易にし、かつ、シート加熱賦形工程を継続させて、製品取出工程時の加熱賦形させた織物シート１２ａの温度低下を防止するため、密閉空間３３’を維持させた状態、すなわち、ダミープレート６と回転金型部４０とを一体化させた状態で、共通金型１９から型開きさせることが好ましいことは先に説明したとおりである。
【００７２】
その後、図示しない回転金型支持機構４により回転金型部４０を再び回転させて、シート加熱賦形工程において加熱賦形させた新たな織物シート１２ａを保持させた第１回転金型２０の金型分割面を共通金型１９と対向する位置に、第２回転金型２１の金型分割面をダミープレート６と対向する位置に移動させる（二次回転金型回転工程）と、図４（ａ）に示す型閉じ状態をそのまま型開きさせた状態となる。再び、回転金型部４０とダミープレート６とを共通金型１９に型閉じさせれば、図４（ａ）で示す型閉じ状態に戻る。
【００７３】
このように図４（ａ）から図４（ｄ）までの工程を繰り返すことにより、少なくともその表面の一部が織物シートから成る複合樹脂成形品の任意の範囲に、更に、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる、任意の形状の熱可塑性樹脂を積層成形させた、すなわち、織物シートを熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂で挟みこんだ複合樹脂積層成形品を、型開き２回毎に連続して成形することができる。このインサート成形方法であれば、織物シートとその表裏両面の熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂との密着強度の高い複合樹脂積層成形品を成形することができるだけでなく、織物シートの表裏両面の熱可塑性樹脂から成るマトリックス樹脂を異なる形状で成形することができ、複合樹脂積層成形品の加飾性や機能性を更に高めることができる。また、シート加熱賦形工程を二次インサート成形工程と重複させることができるので、成形サイクルが長くなることもない。
【００７４】
本発明は、上記の実施の形態に限定されることなく色々な形で実施できる。例えば、実施例１乃至実施例３において、強化繊維から成る織物シートを回転金型部の金型キャビティ面に吸引により保持及び賦形（真空成形）させる形態としたが、保持及び賦形手段（方法）は吸引以外であっても良い。例えば、ダミープレート６を回転金型部４０の金型キャビティ形状に対応させ、加熱手段６ａを内蔵させたプレス型とし、針刺し式等の公知の保持方法で回転金型部４０の金型分割面、あるいは、金型キャビティ面に保持させた織物シート１２を、型締めを利用した加熱プレス成形により賦形させても良い。また、別の加熱プレス装置等で、回転金型部の金型キャビティ形状と略同じ形状に予備賦形させた織物シートやプリプレグを、回転金型部の金型キャビティ面にインサートさせる形態を否定するものではない。このような形態においても、これら予備賦形させた織物シートやプリプレグを、成形サイクルに一切影響を与えることなく所定温度まで加熱させることに何の問題もない。
【００７５】
また、実施例２及び実施例３においては、複数の射出ユニットを使用する形態としたが、それぞれの射出ユニットから射出充填させる熱可塑性樹脂は、必ずしも異なる色彩や機能を有する別の種類である必要はなく、織物シートを挟み込む熱可塑性樹脂が全く同じ種類のもので良い場合は、単独の射出ユニットのまま、金型内に配置させた樹脂流路切替弁等で必要に応じて溶融樹脂流路を切り換えて、溶融樹脂を任意の金型キャビティに射出充填させる形態であっても良い。
【００７６】
また、実施例３においては、少なくともその表面の一部が織物シートから成る複合樹脂成形品の任意の範囲に、更に、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる、任意の形状の熱可塑性樹脂を積層成形させた複合樹脂積層成形品を成形するものとしたが、必ずしも、加熱賦形させた織物シートの形状とは異なる形状である必要はなく、実施例２のように、加熱賦形させた織物シートの形状に略近い形状で、複合樹脂成形品の表裏いずれか一方の織物シートから成る面の略全面に積層させる形態であっても良い。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明に係るインサート成形方法は、これまで説明したように、射出成形装置を使用して、強化繊維から成る織物シートの繊維間へ熱可塑性樹脂を充分に含浸させた複合樹脂成形品や複合樹脂積層成形品を、成形サイクルを長くすることなく成形することができる。また、本発明に係るインサート成形方法を行う射出成形装置は、汎用の射出成形装置への回転金型支持機構等の追加改造と、専用金型の準備により容易に得ることができる。更に、実施例２及び実施例３のように射出ユニットを複数個配置すれば、専用金型の準備により、そのまま多層成形装置として活用でき、汎用の射出成形装置に戻すことも容易である。この点においても、多種少量生産の要求に対応する樹脂成形品製造者にとって、本発明の産業上の利用可能性は非常に高い。
【符号の説明】
【００７８】
３            固定盤
４            回転金型支持機構
５            可動盤
６            ダミープレート
６ａ            加熱手段
９            複合樹脂成形品
９’            複合樹脂積層成形品
１２            織物シート（加熱前）
１２ａ            織物シート（加熱後）
１７            第１射出ユニット
１７ａ            熱可塑性樹脂（第１熱可塑性樹脂）
１８            第２射出ユニット
１８ａ            第２熱可塑性樹脂
１９            共通金型
２０            第１回転金型
２１            第２回転金型
３０ａ            金型キャビティ
３０ｂ            金型キャビティ
３１            第１金型キャビティ
３２            第２金型キャビティ
３３ａ            密閉空間
３３ｂ            密閉空間
３３’            密閉空間
４０            回転金型部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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