(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、樹脂層と表皮層からなる複層成形体の成形方法において、
表皮層を配置、溶融樹脂を注入した不完全に閉じた状態の金型キャビティを段階的に閉じ、金型キャビティが不完全に閉じている段階で溶融樹脂中に加圧ガスを注入して予備中空部を形成し、金型キャビティを完全に閉じた段階で予備中空部に更に加圧ガスを注入し金型キャビティが完全に閉じたままの状態で最終的な中空部を形成することを特徴とする複層成形体の成形方法。
【請求項２】
溶融樹脂中に注入される加圧ガスの圧力を、各段階における溶融樹脂の圧力に応じて制御することを特徴とする請求項１に記載の複層成形体の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、例えば自動車、一般機械、電気・電子機器等の分野に広く利用される複層成形体の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
樹脂層の表面にファブリックあるいはレザーなどの表皮層を有する複層成形体は、その改善された表面性ゆえに各種産業分野において需要が増している。
【０００３】
かかる複層成形体の成形方法としては、表皮層をセットした金型キャビティ内に、金型キャビティを不完全に閉じた状態で溶融樹脂を注入し、その後金型キャビティを完全に閉じて成形する、いわゆるスタンピングあるいは圧縮成形方法が知られており、各種の複層成形体が実用に供されている。
【０００４】
一方、溶融樹脂中に高圧のガスを注入して成形する、例えば特公昭５７−１４９６８号に代表されるいわゆる中空射出成形方法が、成形体の“ひけ”や変形を防止し外観を向上，改善できる成形方法として広く応用されだしている。
【０００５】
また、上記のスタンピングあるいは圧縮成形方法と中空射出成形方法を組み合わせた方法が特開平４−７４６１７号，特開平４−２５５３１４号などで提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来提案されている方法では、単なるスタンピングあるいは圧縮成形方法による場合よりも成形体の状態は改善されるものの、以下のような問題点が有った。
【０００７】
例えば、金型が僅かに開いた状態で溶融樹脂を注入し、金型を完全に閉じて溶融樹脂を圧縮した後にガスを注入する方法では、樹脂の充填圧力が高いためにガスの注入が不完全な状態になりやすく、中空部の形成による効果が十分に発揮されない場合が有った。
【０００８】
また、特開平４−７４６１７号で提案されているように、金型が僅かに開いた状態で溶融樹脂を注入し、樹脂を注入しつつ或は加圧成形に至る過程でガスを注入する方法では、金型締めの過程における樹脂圧にばらつきが生じやすく、樹脂中に形成される中空部が不規則に変形し、特に非対称形の成形体を成形する場合には所定の位置以外の不必要な部分に中空部が形成され、成形体の外観や品質の低下さらには強度低下を招きやすい。
【０００９】
また、特開平４−２５５３１４号で提案されているように、金型が僅かに開いた状態で溶融樹脂を注入し、金型締めの完了前あるいは完了と同時にガスを注入し、さらにガスを注入しつつ金型を僅かに開く方法では、中空部の変形は比較的少ないものの、成形体の寸法精度が低下するため、精密部品の成形には適さない。
【００１０】
本発明は上記の問題点に着目してなされたものであって、その目的とするところは、中空部の形成を容易にし、成形品の“ひけ”や変形を改善し優れた外観を確保し得ると共に、型再現性に優れ精密部品の成形にも十分に対応することのできる複層成形体の成形方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段及び作用】
このために請求項１の発明では、少なくとも、樹脂層と表皮層からなる複層成形体の成形方法において、
表皮層を配置、溶融樹脂を注入した不完全に閉じた状態の金型キャビティを段階的に閉じ、金型キャビティが不完全に閉じている段階で溶融樹脂中に加圧ガスを注入して予備中空部を形成し、金型キャビティを完全に閉じた段階で予備中空部に更に加圧ガスを注入し金型キャビティが完全に閉じたままの状態で最終的な中空部を形成することを特徴とする複層成形体の成形方法としているものである。
【００１２】
本発明の成形方法においては、金型キャビティが不完全に閉じている段階で、金型キャビティ内の溶融樹脂中に加圧ガスを注入し、予備中空部を形成する。この段階では溶融樹脂の圧力は比較的低圧であるため、容易に且つ確実に加圧ガスを注入することができる。
【００１３】
そして、金型キャビティを完全に閉じた段階で、上記の予備中空部に更に加圧ガスを注入する。この段階では溶融樹脂は比較的高圧であるものの、すでに形成されている予備中空部に加圧ガスを注入するものであるため、容易に且つ確実に加圧ガスを注入することができ、最終的な中空部の形状をある程度制御することができる。すなわち、予め形成した予備中空部に更に加圧ガスを注入することにより、該予備中空部を核として、最終的な中空部に成長させることができるのである。
【００１４】
通常、予備中空部は、金型キャビティを閉じていくに従い、その過程において生ずる樹脂圧のばらつきにより変形する。特に非対称形の成形体を成形する場合には上記の現象が顕著に現れる。
【００１５】
このため、本発明においては、予備中空部は必要最低限の大きさで形成するのが好ましい。
【００１６】
予備中空部が大き過ぎると、金型キャビティを完全に閉じた段階では、その形状が大きく変形していることが多い。このように変形した予備中空部に加圧ガスを注入すると、最終的に形成される中空部も予定していた形状にならず不必要な部分にまで中空部が形成されがちである。
【００１７】
また本発明においては、溶融樹脂中に注入される加圧ガスの圧力を、各段階における溶融樹脂の圧力に応じて制御することが好ましい。
【００１８】
すなわち、溶融樹脂が低圧の段階においては、低圧の加圧ガスでも容易に圧入することができるため低圧に制御する。これによりガスの注入量をより厳密に制御することができ、予備中空部を所望の大きさで形成することができる。そして溶融樹脂が高圧の段階では、より高圧の加圧ガスを注入して中空部を成長させる。
【００１９】
以上のように本発明によれば、溶融樹脂中への加圧ガスの注入を極めて容易に良好な状態で行うことができ、中空部の大きさや形状を制御して不必要な部位に中空が形成されるのを防止することができる。このため、複層成形品の“ひけ”や変形を防止し更なる外観の向上が成されると共に、不必要な中空部が形成されることによる強度低下を防止することができる。
【００２０】
【実施例】
以下に実施例をもって本発明を説明する。
【００２１】
本例の成形工程について図１を用いて説明する。
【００２２】
先ず、図１（ａ）に示されるように、可動型１と固定型２からなる金型キャビティを不完全に閉じた状態で、表皮層３をセットし、溶融樹脂４を注入するか、又は溶融樹脂４を注入し、表皮層３をセットする。不完全に閉じた状態とは、図１（ａ）のように可動型１と固定型２が完全に離合した状態に限らず、図１（ｂ）のように可動型１と固定型２の一部は噛み合うが、いわゆるパーティング面は噛み合わない状態であっても良く、さらにはキャビティを複数のブロックで構成した場合には、パーティング面は噛み合うが一部のブロックに圧縮可能な圧縮代が残っている状態であっても良い（不図示）。
【００２３】
尚、キャビティを複数のブロックで構成するには、例えば可動型１と固定型２の少なくとも一方を複数のブロックに分割すればよい。そして、各ブロック毎に油圧機構やバネ機構等の開閉機構を備えることで、各ブロック毎に段階的に閉じることができる。
【００２４】
表皮層３としては、織布、不織布、繊維、紙、金属や熱可塑性樹脂及び熱可塑性エラストマーのシートまたはフィルム等を用いることができる。また、ポリオレフィン系，ポリスチレン系，ポリ塩化ビニル系等の熱可塑性樹脂製、ポリウレタン系等の熱硬化性樹脂製あるいはゴム製の発泡体を用いることができる。さらに、これらを単独でもしくは２種以上を積層して用いることもできる。
【００２５】
溶融樹脂４の注入は、樹脂ノズル（不図示）或は金型に設けた樹脂供給ライン（不図示）等から行うが、特にその方法は限定されない。
【００２６】
溶融樹脂４としては熱硬化性樹脂を用いることもできるが、熱可塑性樹脂が好ましく用いられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ＡＢＳ樹脂、ＡＳ樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリアミド、ポリアセタール、ポリカーボネイト、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルフィド、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、テトラフルオロエチレン、熱可塑性エラストマー等が挙げられる。さらには、これらの熱可塑性樹脂の混合体や、耐熱性及び機械的強度をアップする目的で、無機及び／又は有機の充填材を配合した樹脂を用いることもできる。
【００２７】
金型キャビティ内に溶融樹脂４を注入した後、図１（ｃ）のように金型キャビティは一段階閉じられる。そして、加圧ガス注入機構５により溶融樹脂４の圧力に応じて比較的低圧に制御された加圧ガスを、ガス注入口６より溶融樹脂４中に注入して、予備中空部７を形成する。
【００２８】
加圧ガスの注入を停止した後、図１（ｄ）のように金型キャビティを完全に閉じる。この時、溶融樹脂の量が多過ぎると、樹脂圧が必要以上に高くなり、成形体に残留応力が発生したり、表皮層が潰れたりし好ましくない。また、溶融樹脂の量が少な過ぎると、樹脂層と表皮層との十分な接着性が得られない。このため、溶融樹脂の量は、金型キャビティを完全に閉じた状態で、ほぼ金型キャビティの容積から表皮層の容積を差し引いた容積に見合う量であることが好ましい。
【００２９】
そして、前記と同様にして溶融樹脂４の圧力に応じて比較的高圧に制御された加圧ガスを溶融樹脂４中の予備中空部７に注入して、最終的な中空部８を形成する。
【００３０】
最後に、溶融樹脂４が冷却，固化された後、樹脂中の加圧ガスを回収又は排出し、金型を開き、樹脂層中に中空部８が形成された複層成形体を取り出す。
【００３１】
溶融樹脂４中に注入する加圧ガスとしては、成形の温度及び圧力下で、成形に用いる溶融樹脂と反応又は混合されないものが使用される。例えば、窒素、空気などが用いられるが、特に限定はされない。
【００３２】
注入する加圧ガスの圧力は、通常１０〜３５０Ｋｇ／ｃｍ２  程度であり、好ましくは３０〜３００Ｋｇ／ｃｍ２  である。
【００３３】
本例は金型キャビティを２段階に閉じる例であるが、本発明においてはこの段数に特に制限はなく、最終的な成形体の大きさや形状等により適宜決められるものである。
【００３４】
金型キャビティを３段階以上に閉じる場合には、予備中空部７の形成を段階的に行うこともできる。例えば金型キャビティを３段階に閉じ、第一の段階で第一段階予備中空部を形成した後、第二の段階でこれとは別の新たな予備中空部を形成したり、第一段階予備中空部に加圧ガスを注入して第二段階予備中空部を形成してもよい。このような場合においても、金型キャビティを完全に閉じた段階で、これらの予備中空部に加圧ガスを注入して、最終的な中空部８を形成する。
【００３５】
加圧ガスの圧力を各段階における溶融樹脂４の圧力に応じて制御する方法としては、例えば、圧縮状態にある溶融樹脂４の圧力を金型面に設けた圧力検出器で検出し、これを直ちに加圧ガス注入機構５にフィードバックし、該機構内に設けられている圧力調節弁（不図示）の開閉を調節することで、溶融樹脂４の圧力に対して予め決められた圧力となるように加圧ガスの圧力を制御することができる。あるいは金型キャビティの容量と注入される溶融樹脂量との関係から、可動型１の移動量と加圧ガスの圧力との対応を予め決めておき、該移動量をフィードバックすることによって同様に制御することもできる。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、スタンピングあるいは圧縮成形方法を応用し、更に中空射出成形方法を組み合わせた本発明の成形方法においては、溶融樹脂中への加圧ガスの注入を極めて容易に良好な状態で行うことができ、中空部の大きさや形状を制御して不必要な部位に中空が形成されるのを防止することができる。このため、“ひけ”や変形を防止し更なる外観の向上が成されると共に、不必要な部位に中空部が形成されることによる強度低下を防止することができる。
【００３７】
また、加圧成形の最終段階で金型を開くこともないため、型再現性に優れ精密部品の成形にも十分に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の工程を説明するための図である。
【符号の説明】
１  可動型
２  固定型
３  表皮層
４  溶融樹脂
５  加圧ガス注入機構
６  ガス注入口
７  予備中空部
８  中空部
【図１】
0003574174.tif 000002