(57)【要約】【課題】内部に中空部を有する樹脂成形体の成形体表面に発生するエアー溜り痕の発生を効率よく制御し、成形品を低コストで製造できる成形装置を提供する。【解決手段】樹脂シート１及び１’を加熱軟化させるためのヒータ部２及び２’と、成形型３及び３’と、樹脂シート１及び１’を保持するためのシート保持機構部５及び５’とを備え、成形型３及び３’の一方に樹脂シート１及び１’間に圧空を注入するための圧空ニードル４が配置されている熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置において、ヒータ部２及び２’と、成形型３及び３’と、シート保持機構部５及び５’とを気密容器８内に格納し、さらに、シート保持機構部５及び５’が樹脂シート１及び１’を保持して気密空間６を形成しており、気密容器８および気密空間６に圧力可変の調整機構を配設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる上下一対の樹脂シートを加熱軟化させるための上下一対のヒータ部と、加熱軟化した樹脂シートを狭圧して賦形するための上下一対の成形型と、前記樹脂シートを保持するためのシート保持機構部とを備え、前記上下一対の成形型の一方に加熱軟化した前記一対の樹脂シート間に圧空を注入するための圧空ニードルが配置されている熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置であって、
前記上下一対のヒータ部と、前記上下一対の成形型と、前記シート保持機構部とが気密容器内に格納され、さらに、前記シート保持機構部が前記上下一対の樹脂シートを保持して気密空間を形成し、前記気密容器および前記気密空間が圧力可変の調整機構を備えていることを特徴とする熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置。
【請求項２】
更に、前記気密容器および前記気密空間の圧力を等圧にする回路を備えていることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置。
【請求項３】
更に、前記上下一対の樹脂シートの加熱時における樹脂シートの軟化垂れを外部信号により検知して、前記気密容器内の圧力調節が可能である軟化垂れ調整機構を備え、該軟化垂れ調整機構により、前記気密容器内の圧力を制御することを特徴とする請求項１又は２記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置。
【請求項４】
前記外部信号を光学信号あるいは画像処理により検知することを特徴とする請求項３記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置。
【請求項５】
更に、前記上下一対の成形型のキャビティ内に、真空引き可能な機構を備えることを特徴とする請求項１記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか一つの項に記載のツインコンポジット成形装置を用いて、前記気密容器および前記気密空間を真空引きし、あるいは等圧真空引きし、次いで、前記上下一対の樹脂シートを加熱軟化させた後、前記上下一対の成形型で加熱軟化した樹脂シートを狭圧し、次いで、気密容器内圧力を調圧後、前記圧空ニードルを前記一対の樹脂シート間に挿入して圧空を注入し、該樹脂シートを成形型に賦形することを特徴とする熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法。
【請求項７】
前記気密容器および前記気密空間の真空引きにより、該気密容器および気密空間の圧力を等圧にすることを特徴とする請求項６記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法。
【請求項８】
前記樹脂シートを加熱軟化させた後、前記気密空間の圧力を調圧して加熱軟化した樹脂シートを予張させた後、前記成形型で樹脂シートを狭圧することを特徴とする請求項６又は７記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法。
【請求項９】
前記加熱軟化した樹脂シートを成形型に賦形する過程あるいは賦形した後に、前記成形型のキャビティ内を真空引きして、前記加熱軟化した樹脂シートを該成形型に吸引させることを特徴とする請求項６〜８のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法。
【請求項１０】
前記上下一対の成形型の少なくとも一方に加飾シートを配置して加飾成形することを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置およびツインコンポジット成形方法に関し、特に樹脂シート加熱軟化時の軟化垂れを効率よく制御し、成形体表面と上下成形型キャビティ隙間の密着性を向上させ、成形体表面に発生するエアー溜りの発生を効率よく制御し、上下加熱ヒータ部における接触・融着を防止することが可能な熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
樹脂材料を自動車の部品に適用する場合、該樹脂製部品には、軽量でかつ高剛性・高強度であることが要求される。これを解決する手段として、内部に中空部を有する樹脂製部品の開発が行われてきた。樹脂製部品内部に中空部を設けることにより、部品を軽量にしつつ、部品の剛性・強度を向上させることができる。従来、中空部を有する樹脂成形体の製造方法として、対面して一対となる２枚の樹脂シートを金型内に平行に配置して周囲を固定し、発熱機を用いて樹脂シートを予め加熱した後、一対の樹脂シートの間に空気を吹き込み内部を膨らませ金型に圧着させる圧空成形法、あるいは、金型キャビティ内壁面に真空引きできる吸引口を配置して、予め加熱した樹脂シートと金型キャビティ内壁面を真空引きしながら成形する真空成形法、さらに圧空成形法と真空成形法を併合した真空圧空成形法による製造方法が知られている。ここで、真空圧空成形法、即ち、ツインコンポジット成形法（ＴＣＦ法）とは、２枚の熱可塑性樹脂シートを加熱溶融させ、２枚の樹脂シート間に圧縮空気を注入するとともに、金型キャビティに設けた細孔から空気を吸引し、成形型を閉じることにより樹脂シートを賦形して部品を成形する方法である。
【０００３】
例えば、２重シート成形法において、成形体の形状の再現性が高く、接合部の強度が高く、且つ大型、広面積、平板状の中空成形体を得ることができる合成樹脂製中空成形体の成形方法として、シートホルダの少なくとも一方を摺動して、前記樹脂シートの間隔を縮めるための駆動手段を有する構造を用いた真空圧空成形装置（特許文献１参照）あるいは、成形品に加熱軟化した熱可塑性合成樹脂シートを成形品に真空加熱接着させる真空成形装置（特許文献２参照）が知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２７６０７５号公報
【特許文献２】特開２００２−６７１３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の成形方法では、対面して一対となる２枚の樹脂シートを予め加熱した後に上下の成形型により狭圧しながら成形型キャビティ内を真空引きし、２枚の加熱軟化した樹脂シートを各々上下の成形型に密着させ、表面及び／又は裏面に圧空を注入する開口部を有する単独あるいは複数個の中空部を備えた成形体を成形する場合、２枚の樹脂シート成形において、成形型キャビティ内の真空引き速度、成形型キャビティの表面粗さ、あるいは、成形型のキャビティ形状により、加熱軟化した樹脂シートの間にエアー溜り（樹脂シート表面の微細な凹凸を含む）が発生し、成形品の歩留まりが上げられないと言う問題がある。さらには、中空成形体を成形すると同時に成形品表面側に加飾成形するインサート成形法において、成形品と一体化される加飾シート又はインサート品と加熱軟化した樹脂シートとの間、あるいは、金型と加飾シートのと間にエアー溜り又はボイドが発生し、良好な成形品が得られないと言う問題がある。
【０００６】
このような問題に対して、２枚の樹脂シート成形では、真空引き速度を速くするため、成形型キャビティ内の真空引き穴の径又は数を増やす、あるいは、成形型キャビティの表面粗さを粗くする方法がある。さらには、成形型のキャビティ形状の自由度を低下させる方法、あるいは、シートホルダの少なくとも一方を摺動して、前記樹脂シートの間隔を縮めるための駆動手段を有する構造を用いた真空圧空成形装置（特許文献１参照）により、成形型キャビティ内への加熱軟化した樹脂シートの賦形速度を早くする方法がある。
【０００７】
しかしながら、これらの方法では成形品に真空引き穴の痕跡が多数残存したり、成形型キャビティの表面粗さが成形品表面に転写され成形品の外観品質を損ねたり、成形型のキャビティ形状の自由度が下がるため形状設計の自由度が低下する等の問題が残る。また、加飾シートあるいはインサート品がある場合の成形においては、成形型キャビティ内への加熱軟化した樹脂シートの賦形速度を速くすると、エアー溜りの無い成形品の歩留まりを向上させることができなかった。
【０００８】
インサート成形では、加飾シート又はインサート品を成形型キャビティ内の真空引き穴の位置から外してレイアウトしたり、あるいは、加飾シート又はインサート品に成形型キャビティ内の真空引き穴と同位置に穴加工してレイアウトすることで、加飾シート又はインサート品と加熱軟化した樹脂シートとの間、あるいは、成形型と加飾シートとの間に発生するエアー溜りを防ぐ方法がある。また、後工程により加熱軟化した熱可塑性合成樹脂シートを成形品に真空加熱接着させる（特許文献２参照）方法がある。
【０００９】
しかしながら、これらの方法では加飾する部位に制限が発生したり、真空引き穴の位置に穴加工痕跡が残るため成形品の外観品質を損ねるという問題がある。また、後工程による加飾法では製品コストが高くなるという問題がある。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、内部に中空部を有する樹脂成形体、あるいは、該樹脂成形体に加飾又はインサートが施された成形体の成形体表面および加飾表面、あるいは、加飾シート又はインサート部と熱可塑性樹脂シートとの隙間の密着性を向上させ、該表面に発生するエアー溜り痕、あるいは、加飾シート又はインサート品と熱可塑性樹脂シートとの隙間のエアー溜りの発生を効率よく制御し、加飾成形品を低コストで製造できる成形装置および熱可塑性樹脂成形体の成形方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者らは、上記課題を達成するため鋭意検討を重ねた結果、ツインコンポジット成形装置の上下ヒータ部、上下成形型、シート保持機構部が気密容器内に格納され、さらに、シート保持機構部が上下一対の樹脂シートを固定して気密空間を構成し、前記気密容器および前記気密空間の圧力を積極的にコントロールする機構とすることで、上記課題が解決されることを見出し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
即ち、請求項１に記載の本発明の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置は、熱可塑性樹脂からなる上下一対の樹脂シートを加熱軟化させるための上下一対のヒータ部と、加熱軟化した樹脂シートを狭圧して賦形するための上下一対の成形型と、前記樹脂シートを保持するためのシート保持機構部とを備え、前記上下一対の成形型の一方に加熱軟化した前記一対の樹脂シート間に圧空を注入するための圧空ニードルが配置されている熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置であって、
前記上下一対のヒータ部と、前記上下一対の成形型と、前記シート保持機構部とが気密容器内に格納され、さらに、前記シート保持機構部が前記上下一対の樹脂シートを保持して気密空間を形成し、前記気密容器および前記気密空間が圧力可変の調整機構を備えていることを特徴とする。
【００１３】
次いで、請求項２に記載の成形装置は、更に、前記気密容器および前記気密空間の圧力を等圧にする回路を備えていることを特徴とする。
【００１４】
次いで、請求項３に記載の成形装置は、更に、前記上下一対の樹脂シートの加熱時における樹脂シートの軟化垂れを外部信号により検知して、前記気密容器内の圧力調節が可能である軟化垂れ調整機構を備え、該軟化垂れ調整機構により、前記気密容器内の圧力を制御することを特徴とする。
【００１５】
次いで、請求項４に記載の成形装置は、前記外部信号を光学信号あるいは画像処理により検知することを特徴とする。
【００１６】
次いで、請求項５に記載の成形装置は、更に、前記上下一対の成形型のキャビティ内に、真空引き可能な機構を備えることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項６に記載の本発明の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法は、請求項１〜５の何れか一つの項に記載のツインコンポジット成形装置を用いて、前記気密容器および前記気密空間を真空引きし、あるいは等圧真空引きし、次いで、前記上下一対の樹脂シートを加熱軟化させた後、前記上下一対の成形型で加熱軟化した樹脂シートを狭圧し、次いで、気密容器内圧力を調圧後、前記圧空ニードルを前記一対の樹脂シート間に挿入して圧空を注入し、該樹脂シートを成形型に賦形することを特徴とする。
【００１８】
次いで、請求項７に記載の成形方法は、前記気密容器および前記気密空間の真空引きにより、該気密容器および気密空間の圧力を等圧にすることを特徴とする。
【００１９】
次いで、請求項８に記載の成形方法は、前記樹脂シートを加熱軟化させた後、前記気密空間の圧力を調圧して加熱軟化した樹脂シートを予張させた後、前記成形型で樹脂シートを狭圧することを特徴とする。
【００２０】
次いで、請求項９に記載の成形方法は、前記加熱軟化した樹脂シートを成形型に賦形する過程あるいは賦形した後に、前記成形型のキャビティ内を真空引きして、前記加熱軟化した樹脂シートを該成形型に吸引させることを特徴とする。
【００２１】
次いで、請求項１０に記載の成形方法は、前記上下一対の成形型の少なくとも一方に加飾シートを配置して加飾成形することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ツインコンポジット成形装置の上下ヒータ部、上下成形型、シート保持機構部を気密容器内に格納し、さらに、シート保持機構部で上下一対の樹脂シートを固定して気密空間を形成し、前記気密容器および前記気密空間の圧力を積極的にコントロールする機構とすることで、内部に中空部を有する中空成形体および加飾中空成形体の表面の賦形性を良好にし、中空成形体のボイド、中空成形体表面と成形型間のエアー溜り痕、加飾シートと樹脂シートとの隙間のエアー溜り痕を無くし、外観品質を向上させ、成形コストを安価にすることが可能な熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置およびこれを用いた熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置および成形方法について、更に詳細に説明する。かかる熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置は、熱可塑性樹脂からなる上下一対の樹脂シートを加熱軟化させるための上下一対のヒータ部と、加熱軟化した樹脂シートを狭圧して賦形するための上下一対の成形型と、前記樹脂シートを保持するためのシート保持機構部とを備え、前記上下一対の成形型の一方に加熱軟化した前記一対の樹脂シート間に圧空を注入するための圧空ニードルが配置されている熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置であって、前記上下一対のヒータ部と、前記上下一対の成形型と、前記シート保持機構部とが気密容器内に格納され、さらに、前記シート保持機構部が前記上下一対の樹脂シートを保持して気密空間を形成し、前記気密容器および前記気密空間が圧力可変の調整機構を備えている。
【００２４】
換言すれば、本発明のツインコンポジット成形装置は、互いに対向する上下一対の樹脂シートの周辺部を保持して気密空間を形成するシート保持機構部と、該シート保持機構部の上方に位置する上ヒータ部及び下方に位置する下ヒータ部と、前記上ヒータ部の上方に位置する上成形型と、前記下ヒータ部の下方に位置する下成形型との総てが気密容器内に格納され、前記上成形型及び下成形型の一方に前記気密空間に圧空を注入するための圧空ニードルが配置され、前記気密容器内の圧力及び前記気密空間内の圧力を調整する圧力調整機構を備える。ここで、本発明のツインコンポジット成形装置は、上記気密容器内の圧力及び上記気密空間内の圧力を等圧にできる圧力調整機構を備えるのが好ましい。
【００２５】
本発明のツインコンポジット成形装置は、さらに、前記上下樹脂シート加熱時の軟化垂れを外部信号により検知して、前記気密容器内の圧力調節が可能である軟化垂れ調整機構により、該気密容器内の圧力を制御する機構を備えているのが好ましい。ここで、上記外部信号を光学信号あるいは画像処理により検知するのがさらに好ましい。
【００２６】
本発明のツインコンポジット成形装置は、さらに、前記上下成形型のキャビティ内に、真空引き可能な機構を備えているのが好ましい。
【００２７】
ここで、本発明の熱可塑性樹脂成形体のツインコンポジット成形装置及び成形方法を一実施形態である図１〜１０に基づいて更に詳しく説明する。なお、図１は樹脂シートのセッティング過程を示し、図２は気密容器および気密空間の等圧回路を示し、図３は樹脂シートの加熱開始過程を示し、図４は樹脂シートの予張過程を示し、図５は樹脂シートの狭圧成形過程を示し、図６は中空成形体取り出し過程を示し、図７はトリミング後の成形体を示し、図８は樹脂シートおよび加飾シートのセッティング過程を示し、図９は樹脂シートおよび加飾シートの狭圧成形過程を示し、図１０はトリミング後の加飾中空成形体を示している。
【００２８】
図１において、成形装置は、上樹脂シート１を加熱軟化させる上ヒータ部２と、下樹脂シート１’を加熱軟化させる下ヒータ部２’と、上成形型３と、下成形型３’とを備え、上成形型３には加熱軟化した樹脂シート１及び１’間に圧空を注入できる圧空ニードル４が設置されている。なお、図示例は、上成形型３と下成形型３’のキャビティには真空引きの穴加工が施されていない場合を示している。また、図１では、上成形型３に圧空ニードル４を設置しているが、下成形型３’に圧空ニードル４を設置した態様も本発明の一実施態様である。
【００２９】
次に、上樹脂シート１および下樹脂シート１’は、シート保持機構部（ホルダー）５および５’により上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の空間が気密空間６となるように全周がクランプされ、さらに、シート保持機構部（ホルダー）５および５’の少なくとも一方には上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の気密空間６に媒体を導入可能な減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７が設置され、さらに、上ヒータ部２と下ヒータ部２’、上成形型３と下成形型３’、並びに上樹脂シート１と下樹脂シート１’とをクランプしたシート保持機構部（ホルダー）５および５’の全体が気密容器８に収納され、密容器８には内圧を調整可能な減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７’が設置されている。したがって、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の気密空間６の圧力と気密容器８の圧力とを減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７および７’を調整して等圧に制御することにより、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の加熱軟化による垂れの現象、あるいは、樹脂シート保持機構部５および５’の圧力差による上樹脂シート１および下樹脂シート１’の接触を制御可能としている。
【００３０】
また、気密容器８および気密空間６の圧力を等圧にする回路として、図２に示した装置を用いることが可能である。この装置は、減圧ポンプに接続するラインを圧力調整バルブ７’の１ヶ所として、圧力調整バルブ７”を介して圧力調整バルブ７のラインと圧力調整バルブ７’のラインとを並列に真空引きすることができ、気密容器８および気密空間６の圧力を等圧に調整できる機構としている。
【００３１】
さらに、下樹脂シート１’と下ヒータ部２’との間には、樹脂シートを加熱軟化した際に発生する軟化垂れを検知するセンサー９および９’が、下ヒータ部２’に接しない位置に設置されている。したがって、下樹脂シート１’と下ヒータ部２’との接触以前に次工程に移行できるよう制御可能となっている。センサー９および９’には代表的なものとして、赤外線・レーザ光等を使用した光電センサの透過形や反射形あるいは回帰反射形があり、カメラ等を使用した画像処理により検知し制御するものでもよい。
【００３２】
なお、樹脂シート１及び１’を軟化温度以上に加熱する方法としては、最大エネルギー波長が４μｍ近傍にある遠赤外線ヒータによる加熱方法、最大エネルギー波長が１μｍ〜３μｍ近傍にある短波長あるいは中波長ヒータによる間接加熱方法が挙げられる。一般的にはヒータの出力波長と樹脂の吸収波長とがほぼ一致する遠赤外線ヒータによる加熱方法が好ましい。
【００３３】
図３では、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の加熱を、上ヒータ部２および下ヒータ部２’により開始する状態を示している。このとき、減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７および７’は開放され、大気圧と同圧の状態である。このとき、予め、減圧ポンプにより気密容器８および気密空間６が等圧となるように圧力調整バルブ７および７’を調整しながら上ヒータ部２および下ヒータ部２’により加熱を開始することも可能である。好ましくは大気圧状態で加熱する。なお、気密容器８および気密空間６内には予め一般的なガスを充満させておくことも可能である。かかるガスとしては空気、窒素、炭酸ガスなどが代表的なものとして例示される。好ましくは窒素ガスである。
【００３４】
図４では、上樹脂シート１および下樹脂シート１’が加熱軟化温度条件に到達して、減圧ポンプにより気密容器８および気密空間６が等圧となるように圧力調整バルブ７および７’を調整して減圧を完了後、圧力調整バルブ７を調整して気密空間６の圧力を大気開放しつつ、上樹脂シート１および下樹脂シート１’を予張させている状態を示している。この工程において、加熱軟化温度条件に到達してからの減圧は、上樹脂シート１および下樹脂シート１’を上成形型３と下成形型３’に賦形可能な圧力に制御すれば良く、好ましくは４００ｈＰａ以下の圧力に制御する。なお、気密空間６内の減圧には一般的なガスを使用することが可能である。かかるガスとしては空気（大気）、窒素、炭酸ガスなどが代表的なものとして例示される。好ましくは窒素ガスである。
【００３５】
図５では、上樹脂シート１および下樹脂シート１’が加熱軟化温度条件に到達して予張された後、上ヒータ部２および下ヒータ部２’が後退し、加熱軟化した上樹脂シート１および下樹脂シート１’を上成形型３および下成形型３’により狭圧し、上下成形型キャビティに加熱軟化した上樹脂シート１および下樹脂シート１’が押し込まれている。さらに、圧力調整バルブ７および７’は大気圧に調整され、気密容器８の圧力を大気開放しつつ、狭圧した上成形型３の上部よりキャビティに形成された圧空ニードル４が上樹脂シート１に挿入され、中空部１０に圧空が注入されている。かかるガスとしては空気（大気）、窒素、炭酸ガスなどが代表的なものとして例示される。好ましくは窒素ガスである。
【００３６】
図６では、成形が終了した後に上成形型３と下成形型３’が開かれ、圧空ニードル４が後退し、シート保持機構部５および５’内に中空成形体１１が形成され取り出された状態が示されている。
【００３７】
ここで、成形型の構造としては、図６に示した中空成形体１１の表面および裏面が形成されるキャビティ面に、真空引き可能な吸引口を加工することが好ましい。この吸引口は、中空成形体１１の表面に形状が転写されるため、中空成形体１１のコーナー部あるいは凹部に対応する箇所に所望の数を加工すればよく、その穴径は１ｍｍ以下が好ましい。なお、成形型の材料としては、鉄系、非鉄系金属あるいはセラミック系、熱硬化性樹脂材料等が挙げられる。
【００３８】
図７は、中空部１０を有する中空成形体１１がトリミングされた状態を示している。
【００３９】
以上のようにして、一対の樹脂シートから中空成形体を成形する本発明のツインコンポジット成形装置によれば、樹脂シート加熱軟化時の軟化垂れを効率よく制御し、成形体表面および上下成形型キャビティの隙間の密着性を向上させ、成形体表面に発生するエアー溜りの発生を効率よく制御し、上下加熱ヒータ部における接触・融着を防止することができる。
【００４０】
また、加飾シートあるいはインサート品を成形型内に設置する場合においては、加飾シート１２による成形方法の一例を図８に示すように、前記成形装置において、下成形型３’の内部に加飾シート１２を配置して、前記工程と同様にして図９の成形を実施することにより図１０に示した加飾成形体１３を得ることができる。
【００４１】
以上の加飾成形においても、一対の樹脂シートから図８〜図１０のようにして加飾中空成形体を成形する本発明のツインコンポジット成形装置によれば、樹脂シート加熱軟化時の軟化垂れを効率よく制御し、成形体表面および上下成形型キャビティの隙間の密着性および加飾表面、並びに、加飾シートおよび熱可塑性樹脂シートの隙間の密着性を向上させ、加飾成形品表面に発生するエアー溜り痕、並びに、加飾シートと熱可塑性樹脂シートとの隙間のエアー溜りの発生を効率よく制御し、上下加熱ヒータ部における接触・融着を防止することができる。
【００４２】
以上に説明した本発明の実施形態の一つである加飾シートあるいはインサート品を成形型内に設置する態様において、加飾シート及びインサート品を設置する場所が上下反転する場合を含めて、成形型構造として、図６に示した中空成形体１１の表面および裏面が形成されるキャビティ面に真空引き可能な吸引口を加工することが好ましい。この吸引口は中空成形体１１の表面に形状が転写されるため、中空成形体１１のコーナー部あるいは凹部に対応する箇所、さらに、加飾シートあるいはインサート品を保持するための場所に所望の数を加工して配置すればよく、その穴径は１ｍｍ以下が好ましい。
【００４３】
ここで、上述の成形型で成形できる樹脂シート材料について説明する。かかる成形体を形成する原材料樹脂、即ち、樹脂シートの樹脂としては、加熱時に軟化する熱可塑性樹脂であれば適用でき、例えば、ポリエチレンやポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、アクリロニトリル・スチレン・ブタジエンブロック共重合体、ナイロンなどの一般的な熱可塑性樹脂や、エチレン・プロピレンブロック共重合体、スチレン・ブタジエンブロック共重合体などの熱可塑性エラストマー、あるいはこれらのポリマーアロイなどがあげられ、本発明でいう樹脂シートの樹脂としてはこれらを全て包含するものである。
【００４４】
また、このような樹脂シート中には、タルクやガラス繊維などの各種の充填材、あるいは、可視光線の波長（３８０〜７７０ｎｍ）よりもはるかに小さい数１０ｎｍオーダの微粒材料が配合されたナノコンポジット材料であってもよい。ちなみに、微粒材料としては、粘土やタルクあるいはシリカ等が挙げられる。また、顔料、滑材、帯電防止剤、酸化防止剤などの通常使用される各種の添加剤が配合されていてもよい。
【００４５】
次に、加飾シートにおいては、上記熱可塑性樹脂との接着性が良好な材料、あるいは、接着面に接着機能のある材料を間に配置することが可能である。加飾シートとして塗装フィルムを用いる場合、該塗装フィルムの一例としては、アクリル樹脂組成物をクリアー層として有する塗装フィルムと樹脂基材とを積層して構成されるものが挙げられる。上記アクリル樹脂組成物は透明であるので、例えば自動車外板用の塗装フィルム用クリアーとして利用できる。
【００４６】
また、上記塗装フィルムは、上記クリアー層と着色層とバッキング材層とから成り、一体成形されていることが好ましい。また、上記塗装フィルムは、上記クリアー層、アクリル着色層、バッキング材の順に積層し、溶融多層押出フィルム成形又は熱ラミネート成形で製造してもよいし、また上記クリアー層、着色フィルム、バッキング材の順に積層して熱ラミネート成形によって製膜して製造してもよい。
【００４７】
他方、接着性が良好な材料としては、公知の熱硬化性樹脂系又は熱可塑性樹脂系の溶着性が良好な加飾シートの中から適宜選択して使用すればよく、また、接着機能のある材料にとしては、公知の接着剤の中から適宜選択して使用すればよい。
【００４８】
以下、本発明を実施例および比較例により更に詳述するが、本発明はこれによって限定されるものではない。
【実施例】
【００４９】
１）成形型
図１に示すように、成形型構造は、上成形型３と下成形型３’との一対からなる。成形型材料はアルミ製（ＺＡＳ）とし、キャビティには吸引可能な真空引き穴を設けず、中空成形体を形成するキャビティサイズを１５０×１５０×１０５ｍｍとし、中空成形体の中空部の空間高さが約１００ｍｍとなるようにした。
【００５０】
２）中空成形体の成形
図１のように、上樹脂シート１および下樹脂シート１’を加熱軟化させる上ヒータ部２と下ヒータ部２’、および上成形型３と下成形型３’を備え、上成形型３には加熱軟化した樹脂シート１及び１’間に圧空を注入できる圧空ニードル４が設置されている。なお、上ヒータ部２と下ヒータ部２’には、遠赤外線ヒータを用いた。
【００５１】
次に、上樹脂シート１および下樹脂シート１’は、シート保持機構部（ホルダー）５および５’により上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の空間が気密空間６となるように全周がクランプされ、さらに、シート保持機構部（ホルダー）５および５’の少なくとも一方には上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の気密空間６に媒体を導入可能な減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７が設置され、さらに、上ヒータ部２と下ヒータ部２’、上成形型３と下成形型３’、並びに上樹脂シート１と下樹脂シート１’とをクランプしたシート保持機構部（ホルダー）５および５’の全体が気密容器８に収納され、密容器８には内圧を調整可能な減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７’が設置されている。したがって、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の間の気密空間６と気密容器８の圧力を減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７および７’を調整し等圧に制御することにより、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の加熱軟化による垂れの現象、あるいは、樹脂シート保持機構部５および５’の圧力差による上樹脂シート１および下樹脂シート１’の接触を制御可能としている。
【００５２】
さらに、下樹脂シート１’と下ヒータ部２’との間には樹脂シートを加熱軟化した際に発生する軟化垂れを検知するセンサー９および９’が下ヒータ部２’に接しない位置に設置されている。したがって、下樹脂シート１’と下ヒータ部２’との接触以前に次工程に移行できるよう制御可能となっている。尚、減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７および７’は開放され、大気圧と同圧の状態である。
【００５３】
次に、図３のように、上ヒータ部２および下ヒータ部２’により、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の加熱を開始した。上ヒータ部２および下ヒータ部２’は上樹脂シート１および下樹脂シート１’を急速加熱するための温度として８００℃に昇温・保持した。
【００５４】
次に、上樹脂シート１および下樹脂シート１’の加熱が完了した後、気密空間６と気密容器８の圧力を減圧ポンプに接続された圧力調整バルブ７および７’により４００ｈＰａ以下に等圧調整し、図４のように、圧力調整バルブ７を調整して気密空間６の圧力を大気開放しつつ、上樹脂シート１および下樹脂シート１’を予張させた。
【００５５】
次に、図５のように、上ヒータ部２および下ヒータ部２’を後退させ、加熱軟化した上樹脂シート１および下樹脂シート１’を上成形型３と下成形型３’により狭圧し、さらに、圧力調整バルブ７および７’を開放しつつ、狭圧した上成形型３の上部よりキャビティに形成された圧空ニードル４を上樹脂シート１に挿入し、成形体中空部１０に０．５ＭＰａの圧空を注入し、冷却完了後、図１０の加飾中空成形体１３を得た。
【００５６】
なお、上下樹脂シート材料としては、ポリカーボネート樹脂シート［ユーピロンシートＮＦ−２０００（三菱エンプラ製）］板厚３ｍｍおよびアクリル樹脂シート［アクリライトＬ（三菱レイヨン製）］板厚３ｍｍを使用し、加飾シートとしては、アクリル樹脂組成物を用いた塗装フィルムとしてクリアー層、アクリル着色層、バッキング材の順に積層されたＡＶＬＯＹドライペイントフィルム（三菱化学ＭＫＶ）を使用した。
【００５７】
（実施例１〜８）
図１〜図１０に示したように、前記ツインコンポジット成形装置の上下ヒータ部、上下成形型、シート保持機構部が気密容器内に格納され、下成形型に加飾シートを介在させない場合および介在させた場合の各々について、上樹脂シートの平面中心部温度が設定値に到達した後、気密空間および気密容器の圧力を等圧調整し、予張させた後、加熱軟化した上樹脂シートおよび下樹脂シートを上成形型と下成形型により狭圧し、図７および図１０の中空成形体を得た。尚、中空成形体の賦形性、中空成形体のボイド、中空成形体表面と成形型間のエアー溜り痕、加飾シートと樹脂シートの隙間のエアー溜り痕の評価結果を表１に示す。
【００５８】
（比較例１〜４）
図１〜図１０に示した実施例と同じ樹脂シート成形装置を使用し、キャビティに真空引き可能な真空引き穴を加工した上下成形型を使用し、この真空引き穴はキャビティの成形品となるコーナー部にφ１ｍｍ、間隔３０ｍｍで配置し、下成形型に加飾シートを介在させない場合および介在させた場合の各々について、上樹脂シートの平面中心部温度が設定値に到達した後、気密空間を大気圧開放したままで気密容器の圧力を調整し、予張させた後、加熱軟化した上樹脂シートおよび下樹脂シートを上成形型と下成形型により狭圧し、狭圧時にキャビティに設けた真空引き穴より吸引しながら成形後、図７および図１０の中空成形体を得た。尚、中空成形体の賦形性、中空成形体のボイド、中空成形体表面と成形型間のエアー溜り痕、加飾シートと中空成形体の隙間のエアー溜り痕の評価結果を表２に示す。
【００５９】
３）性能評価
各例で得られた中空成形体の評価結果を表１及び表２に示す。なお、各性能は、それぞれ下記の方法で測定・評価した。
【００６０】
＜中空成形体の賦形性＞
中空成形体の平面部およびＲ部の外観を目視で観察した。成形型キャビティの形状が正しく中空成形体の外観に反映されている場合は良好として記号を○で表示し、反映されていない場合は×で表示した。
【００６１】
＜中空成形体のボイド＞
中空成形体の表面あるいは裏面に発生したボイド（気泡）を目視で観察した。ボイドのない場合は良好として記号を○で表示し、ボイドが発生している場合は×で表示した。
【００６２】
＜中空成形体表面と成形型間のエアー溜り痕＞
中空成形体の表面あるいは裏面の成形型間に発生したエアー溜り痕を目視で観察した。エアー溜り痕のない場合は良好として記号を○で表示し、エアー溜り痕が発生している場合は×で表示した。
【００６３】
＜加飾シートと樹脂シートの隙間のエアー溜り痕＞
中空成形体の加飾面における加飾シートと中空成形体との隙間に発生したエアー溜り痕を目視で観察した。エアー溜り痕のない場合は良好として記号を○で表示し、エアー溜り痕が発生している場合は×で表示した。
【００６４】
＜総合判断＞
中空成形体の賦形性、中空成形体のボイド、中空成形体表面と成形型間のエアー溜り痕、加飾シートと樹脂シートとの隙間のエアー溜り痕の評価結果のすべてが良好の場合は記号を○で表示し、いずれかが不良の場合は×で表示した。
【００６５】
【表１】
2005231224.tif 000003
【００６６】
【表２】
2005231224.tif 000004
【００６７】
表１及び表２から明らかなように、本発明の好適形態である熱可塑性樹脂成形体の成形装置を用いて成形した中空成形体および加飾中空成形体は、中空成形体の賦形性が良好で中空成形体のボイド、中空成形体表面と成形型との間のエアー溜り痕、加飾シートと樹脂シートとの隙間のエアー溜り痕が無く、外観品質が優れており、成形方法が飛躍的に改善していることがわかる。
【００６８】
以上、本発明の好適実施形態および実施例により詳細に説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、本発明の要旨内であれば種々の変形が可能である。たとえば、本明細書において、「上」および「下」は相互に等価なものであり両者を置換したものも本発明に属する。
【００６９】
また、自動車用部品として上記成形方法を用い、ウインドウシールド、サイドガラス、バッグドアガラス、サンルーフ等の樹脂ガラス部品、あるいは、ルーフパネル等の自動車用樹脂外板、さらには、自動車用バックドア、サイドドアの成形等にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】樹脂シートのセッティング過程を示す。
【図２】気密容器および気密空間の等圧回路を示す。
【図３】樹脂シートの加熱開始過程を示す。
【図４】樹脂シートの予張過程を示す。
【図５】樹脂シートの狭圧成形過程を示す。
【図６】中空成形体取り出し過程を示す。
【図７】トリミング後の成形体を示す。
【図８】樹脂シートおよび加飾シートのセッティング過程を示す。
【図９】樹脂シートおよび加飾シートの狭圧成形過程を示す。
【図１０】トリミング後の加飾中空成形体を示す。
【符号の説明】
【００７１】
１  上樹脂シート
１’  下樹脂シート
２  上ヒータ部
２’  下ヒータ部
３  上成形型
３’  下成形型
４  圧空ニードル
５，５’  シート保持機構部
６  気密空間
７，７’，７”  圧力調整バルブ
８  気密容器
９，９’  センサー
１０  中空部
１１  中空成形体
１２  加飾シート
１３  加飾中空成形体
【図１】
2005231224.tif 000005
【図２】
2005231224.tif 000006
【図３】
2005231224.tif 000007
【図４】
2005231224.tif 000008
【図５】
2005231224.tif 000009
【図６】
2005231224.tif 000010
【図７】
2005231224.tif 000011
【図８】
2005231224.tif 000012
【図９】
2005231224.tif 000013
【図１０】
2005231224.tif 000014