(57)【要約】【課題】プリフォーム成形体の平面状の平面状の外周部を雌型と雄型の合わせ面で挟んで固定してインモールド成形を行う積層成形体の製造方法において、積層されたプリフォーム成形体の皺の発生を抑制する。【解決手段】プリフォーム成形体をキャビティ部に本体部を収容させた状態で、合わせ面に外周部を挟むように雌型と前記雄型とを型締めし、キャビティに溶融樹脂を充填することにより、成形される射出成形体の一面に前記プリフォーム成形体を一体化させる工程と、を備え、雌型は、キャビティ部と合わせ面とが交わるコーナーを有し、プリフォーム成形体は、側面と外周部とが交わるコーナーを有し、プリフォーム成形体のコーナーと型のコーナーに近接させたときに、プリフォーム成形体側コーナーと型側コーナーとの距離が０．２ｍｍ以下である積層成形体の製造方法。【選択図】図１
2017080973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
角度４５〜９０度の範囲で立ち上がる側面を有する３次元形状に賦形された本体部と前記本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有するプリフォーム成形体を準備する工程と、
コア部を有する雄型と、型締めしたときに前記コア部を収容してキャビティを形成するキャビティ部を有する雌型と、を備える射出成形用金型の、該キャビティ部に前記本体部を収容させるように前記プリフォーム成形体を配置する工程と、
前記キャビティ部に前記本体部を収容させた状態で、合わせ面に前記外周部を挟むように前記雌型と前記雄型とを型締めし、形成された前記キャビティに溶融樹脂を充填することにより、成形される射出成形体の一面に前記プリフォーム成形体を一体化させる工程と、を備え、
前記雌型は、前記キャビティ部と前記合わせ面とが交わる領域である型側コーナーを有し、
前記プリフォーム成形体は、前記雌型に対向する面に、前記側面と前記外周部とが交わる領域であるプリフォーム成形体側コーナーを有し、
前記プリフォーム成形体側コーナーの周辺の表面と前記型側コーナーの周辺の表面とを、前記プリフォーム成形体側コーナーと前記型側コーナーとが近接するように重ね合わせたときに、前記プリフォーム成形体側コーナーと前記型側コーナーとの距離が０．２ｍｍ以下であることを特徴とする積層成形体の製造方法。
【請求項２】
前記プリフォーム成形体は繊維構造体を含む請求項１に記載の積層成形体の製造方法。
【請求項３】
３次元形状に賦形された本体部と前記本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有するプリフォーム成形体を製造する方法であって、
前記本体部を形成するための本体部形成面及び、前記外周部を形成するための外周部形成面を有するプリフォーム成形用型を準備する工程と、
前記プリフォーム成形用型を用いて、プリフォーム成形用シートに対して圧力差を付与し、前記外周部形成面から前記本体部形成面の順に賦形する工程と、
を備えることを特徴とするプリフォーム成形体の製造方法。
【請求項４】
前記プリフォーム成形用型が、凹形状の内壁面に前記本体部形成面を有する請求項３に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート材を成形して得られるプリフォーム成形体を用いて、インモールド成形により積層成形体を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
意匠性を有するシート材を成形して得られるプリフォーム成形体を金型のキャビティに配置し、射出成形するインモールド成形が知られている。インモールド成形によれば、意匠性を有するシート材を射出成形体の表面に一体化した、積層成形体を製造することができる。意匠性を有するシート材としては、光沢層やハードコート層で保護された、塗装，転写，グラビア印刷等により絵柄が付与されたフィルムが広く用いられている。
【０００３】
一般的な、プリフォーム成形体を用いてインモールド成形により積層成形体を製造する方法について、図１２を参照して説明する。図１２中、３１はプリフォーム成形体，１２ａは雌型，１２ｂは雄型，３は射出成形機の射出部本体，３ａはノズル，３ｂはシリンダ，３ｃはインラインスクリュ，４はゲート，５は射出成形体，５ａは溶融樹脂，４０は積層成形体である。
【０００４】
プリフォーム成形体を用いたインモールド成形においては、はじめに、図１２（ａ）に示すように、キャビティ部１２ｃを有する雌型１２ａとコア部１２ｄを有する雄型１２ｂとを備える射出成形用金型１２の、雌型１２ａのキャビティ部１２ｃにプリフォーム成形体３１を配置する。そして、図１２（ｂ）に示すように、雌型１２ａと雄型１２ｂとを型締めする。そして、図１２（ｃ）に示すように、雌型１２ａと雄型１２ｂとを型締めすることにより形成されるキャビティｃに熱可塑性樹脂の溶融樹脂５ａを充填する。
【０００５】
そして、キャビティｃ内の溶融樹脂５ａを冷却する冷却工程の終了後、図１２（ｄ）に示すように、雌型１２ａを後退させて、雌型１２ａと雄型１２ｂとを型開きすることにより、射出成形体５にプリフォーム成形体３１が一体化された積層成形体４０が得られる。
【０００６】
意匠性を有するフィルムのインモールド成形においては、フィルムの荷重たわみ温度よりも高い温度で溶融樹脂が射出されることにより、溶融樹脂の熱と流動によりフィルムが軟化して延伸されて、射出成形体に一体化されたフィルムに皺が発生することが知られていた。このような皺の発生を抑制する方法として、例えば下記特許文献１は、型閉め状態で、成形品の角部に相当する箇所で金型と接触せずに湾曲するように成形し、また、その端面が成形品の立ち上がり部内面の端縁に相当する箇所で金型に接触するように打ち抜かれたプリフォーム成形体を用いることにより、射出成形体に一体化されたフィルムに皺が発生することが抑制されることが開示されている。
【０００７】
また、例えば、下記特許文献２は、射出成形型の凸型と凹型との間に挟み込むプリフォーム成形体の端部にトリミング処理を施し、射出成形型内部に設けた、キャビティと連通させた多数の通気孔より気流を引き入れることで、プリフォーム成形体を射出成形型内に固定し、そこに溶融樹脂を充填することでインサート成形品を製造する方法を開示する。
【０００８】
ところで近年、意匠性に加えて柔らかな触感を付与するインモールド成形用のシート材として、フィルムよりも厚い繊維構造体を用いた積層成形体が提案されている（例えば、下記特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１０４１１４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１４８２９０号公報
【特許文献３】特開平６−３２８４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
真空成形，真空圧空成形，熱プレス成形等のシート成形法を用いてシート材に３次元形状を賦形することにより、製品本体部になる立体的に賦形された本体部と、本体部の周囲に連なる平面状の外周部を有するプリフォーム成形体が製造される。本体部の周囲に連なる平面状の外周部は不要な部分であるために、通常は、打ち抜き加工等により、平面状の外周部を除去された本体部のみのプリフォーム成形体をキャビティに収容させて、インモールド成形が行われる。
【００１１】
金型のキャビティに収容されたプリフォーム成形体は、キャビティ内で位置ずれするという問題があった。このような位置ずれを避けるために、プリフォーム成形体を金型のキャビティ部に両面テープで貼り付けたり、真空吸着させたり、コア部の突起に嵌め込んだりして固定する方法が用いられている。
【００１２】
本発明者らは、金型のキャビティ部にプリフォーム成形体を固定する方法として、図１を参照すれば、立体的に賦形された本体部１ａと本体部１ａの周囲に形成された平面状の外周部１ｂを有するようなプリフォーム成形体１をそのまま用い、本体部１ａをキャビティに収容させ、平面状の外周部１ｂを雌型と雄型の合わせ面に挟んで固定することにより、プリフォーム成形体のキャビティ内での位置ずれを抑制することを検討した。
【００１３】
しかしながら、平面状の外周部を雌型と雄型との合わせ面に挟んで固定して射出成形を行った場合、積層成形体に一体化されたプリフォーム成形体の合わせ面付近に皺が発生しやすくなる傾向があった。
【００１４】
本発明は、このようなプリフォーム成形体の平面状の外周部を雌型と雄型の合わせ面に挟んで固定してインモールド成形を行う積層成形体の製造方法において、積層されたプリフォーム成形体の合わせ面付近における皺の発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者らは、本体部の周囲の平面状の外周部を残したプリフォーム成形体を用い、本体部をキャビティに収容させ、平面状の外周部を雌型と雄型との合わせ面に挟んで固定してインモールド成形を行う積層成形体の製造方法において、合わせ面付近に皺が発生しやすくなる原因を検討した。そして、次のようなメカニズムで皺が発生すると考えた。
【００１６】
図１３は、上述のようなインモールド成形において、金型の合わせ面ＰＬ付近に皺Ｗが発生するメカニズムを説明するための説明図である。図１３（ａ）は３次元形状に賦形された本体部４１ａと本体部４１ａの周囲に形成された平面状の外周部４１ｂを有するプリフォーム成形体４１の本体部４１ａをキャビティｃに収容させるときの様子を示す。インモールド成形を行う場合、プリフォーム成形体４１の平面状の外周部４１ｂから本体部４１ａに移行する立ち上がり部分が雌型２ａの型側コーナーｃ１の形状に高い精度で一致するように賦形されていないときには、図１３（ａ）の破線円で囲った合わせ面ＰＬ付近において、プリフォーム成形体４１の側面４１ｃの一部がキャビティｃに収まらず、キャビティｃの外にはみ出ることがある。そして、図１３（ｂ）に示すように、キャビティｃにプリフォーム成形体４１を収容させるために、外周部４１ｂを雌型２ａと雄型２ｂとの合わせ面に挟んで固定するようにして型締めしたとき、次のようにして皺が生じる。図１４を参照すれば、図１４（ａ）に示すようにキャビティｃの外に出た側面４１ｃの一部が、図１４（ｂ）に示すように型締めの進行に伴い型側コーナーｃ１に引っかかることにより平面状の外周部４１ｂに余分が生じ、平面状の外周部４１ｂに波打つ部分Ｎが生じる。そして、波打つ部分Ｎを維持した状態で雌型２ａと雄型２ｂとが型締めされることにより、平面状の外周部４１ｂに生じた余分が角部等に集中する。そして、図１４（ｃ）に示すように、プリフォーム成形体の金型の合わせ面ＰＬ付近に皺Ｗが発生する。そしてこのような状態で、図１３（ｃ）に示すように、キャビティに溶融樹脂を充填し、冷却することにより、図１３（ｄ）に示すように、射出成形体４５の表面にプリフォーム成形体４１を一体化させた積層成形体５０が得られる。本発明者らは、得られたな積層成形体５０に一体化されたプリフォーム成形体４１の合わせ面ＰＬの周囲に発生する皺は、型締め時に発生した上述のような座屈による皺がそのまま維持されていることによるものであると気付いた。また、とくに、繊維構造体を含むプリフォーム成形体を用いた場合には、繊維構造体は剛性が低いために変形しやすく、このような皺を発生させ易かった。
【００１７】
本発明者らは、このような知見に基づいて、平面状の外周部から本体部に移行する立ち上がり部分が高い精度で賦形されたプリフォーム成形体を用いることにより、積層されたプリフォーム成形体の合わせ面付近における皺の発生が抑制されることを見出し、本発明に想到した。
【００１８】
すなわち、本発明の一局面は、角度４５〜９０度の範囲で立ち上がる側面を有する３次元形状に賦形された本体部と本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有するプリフォーム成形体を準備する工程と、コア部を有する雄型と、型締めしたときにコア部を収容してキャビティを形成するキャビティ部を有する雌型と、を備える射出成形用金型の、該キャビティ部に本体部を収容させるようにプリフォーム成形体を配置する工程と、キャビティ部に本体部を収容させた状態で、合わせ面に外周部を挟むように雌型と雄型とを型締めし、形成されたキャビティに溶融樹脂を充填することにより、成形される射出成形体の一面にプリフォーム成形体を一体化させる工程と、を備え、雌型は、キャビティ部と合わせ面とが交わる領域である型側コーナーを有し、プリフォーム成形体は、雌型に対向する面に、側面と外周部とが交わる領域であるプリフォーム成形体側コーナーを有し、プリフォーム成形体側コーナーの周辺の表面と型側コーナーの周辺の表面とを、プリフォーム成形体側コーナーと型側コーナーとが近接するように重ね合わせたときに、プリフォーム成形体側コーナーと型側コーナーとの距離が０．２ｍｍ以下である積層成形体の製造方法である。
【００１９】
また、プリフォーム成形体は繊維構造体を含むことが好ましい。
【００２０】
また、本発明の他の一局面は、３次元形状に賦形された本体部と本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有するプリフォーム成形体を製造する方法であって、本体部を形成するための本体部形成面及び、外周部を形成するための外周部形成面を有するプリフォーム成形用型を準備する工程と、プリフォーム成形用型を用いて、プリフォーム成形用シートに対して圧力差を付与し、外周部形成面から本体部形成面の順に賦形する工程と、を備えるプリフォーム成形体の製造方法である。
【００２１】
プリフォーム成形用型は、凹形状の内壁面に本体部形成面を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、３次元形状に賦形された本体部と本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有するプリフォーム成形体を用い、本体部をキャビティ部に収容させ、平面状の外周部を雌型と雄型との合わせ面に挟んで固定してインモールド成形した場合に、合わせ面付近の皺の発生を抑制した積層成形体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、実施形態で用いたプリフォーム成形体１の斜視模式図であり、（ａ）は上面視したとき、（ｂ）は底面視したときの図である。
【図２】図２は、凹状の金型を用いてプリフォーム成形体１を成形する工程を説明する工程模式図である。
【図３】図３は、凸状の金型を用いてプリフォーム成形体１１を成形する工程を説明する工程模式図である。
【図４】図４は、実施形態の積層成形体の製造方法の各工程を説明する説明図である。
【図５】図５（ａ）は、射出成形用金型の雌型２ａのキャビティ部に、プリフォーム成形体１を合わせたときの上面からの斜視模式図、図５（ｂ）は図５（ａ）のＢ−Ｂ’断面における模式断面図、図５（ｃ）は図５（ｂ）の破線円の部分を拡大した拡大模式図である。
【図６】図６は、射出成形用金型の雌型２ａのキャビティ部に、プリフォーム成形体１１を合わせたときのプリフォーム成形体側コーナーｃ２付近を拡大した拡大模式図である。
【図７】図７は、プリフォーム成形体１を用いたインモールド成形を説明する説明図である。
【図８】図８は、プロファイル測定器で測定された、実施例１で得られたプリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状及び雌型の型側コーナーｃ１の周辺の形状を重ねたときの関係を示す図である。
【図９】図９は、プロファイル測定器で測定された、比較例１で得られたプリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状及び雌型の型側コーナーｃ１の周辺の形状を重ねたときの関係を示す図である。
【図１０】図１０は、実施例１及び比較例１で成形したプリフォーム成形体の設計値の寸法を示す。
【図１１】図１１は、実施例２及び比較例２で成形したプリフォーム成形体の設計値の寸法を示す。
【図１２】図１２は、従来のプリフォーム成形体を用いたインモールド成形による積層成形体の製造方法の各工程を説明する説明図である。
【図１３】図１３は、従来のインモールド成形における合わせ面付近の皺の発生のメカニズムを説明するための説明図である。
【図１４】図１４は、従来のインモールド成形における合わせ面付近の皺の発生のメカニズムを説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本実施形態の積層成形体の製造方法を、図面を参照して説明する。はじめに、積層成形体の製造方法に用いられる、プリフォーム成形体について説明する。
【００２５】
図１は、積層成形体の製造に用いられるプリフォーム成形体の一例である、プリフォーム成形体１の斜視模式図であり、（ａ）は上面視したとき、（ｂ）は底面視したときを示す。プリフォーム成形体１は、製品本体部を形成する３次元形状に成形された本体部１ａと、後にトリミングされて除去される不要部である平面状の外周部１ｂとを備える。本体部１ａは、その一部分として４５〜９０度の範囲の角度θ度で平面状の外周部１ｂから立ち上がる側面１ｃと、上面１ｄとを有する。そして、インモールド成形における雌型に収容されたときに、雌型の表面に対向する面に、平面状の外周部１ｂと側面１ｃとが交わるコーナーであるプリフォーム成形体側コーナーｃ２と、側面１ｃと上面１ｄが交わるコーナーであるコーナーｃ３と、を有する。
【００２６】
図１においては、本体部１ａとして、箱を横切断したような方形盆状の形状を示したが、本体部の形状はこのような方形盆状に限定されず、半球状やドーム状等、立体的である限り、特に限定されない。また、平面状の外周部の幅は雌型と雄型の合わせ面に挟持されて固定できる程度の幅であれば特に限定されない。
【００２７】
積層成形体の製造に用いられるプリフォーム成形体は、人工皮革や合成皮革等の皮革様素材や、不織布，織布，織物，編物等の繊維構造体シート、樹脂シート等のシート材を、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、熱プレス成形等の成形手段により賦形するプリフォーム成形により得られる。プリフォーム成形に用いられる型は、得られるプリフォーム成形体の外表面が射出成型用金型の雌型のキャビティ部の表面に正確に一致するように設計される。
【００２８】
プリフォーム成形体を成形するためのシート材の厚さは、特に限定されないが、０．１〜２ｍｍ、さらには、０．２〜１ｍｍ程度であることが好ましい。シート材が薄すぎる場合には、形成されたプリフォーム成形体の平面状の外周部を雌型と雄型の合わせ面に挟持させて固定する場合に、平面状の外周部に力が充分に伝わらずに充分に固定することが困難になる傾向がある。
【００２９】
次に、本実施形態で用いるプリフォーム成形体１の好ましい製造方法の一例として、図２を参照して、凹状の成形型Ｍ１を用いて、真空成形によりシート材８をプリフォーム成形する方法について説明する。
【００３０】
図２（ａ）に示すように、はじめに、ヒーターＨでシート材８を加熱して軟化させる。加熱温度は、シート材８を真空成形機の成形型に沿った形に変形させうるような温度であって、完全溶融させないような温度であれば特に限定されない。例えば、シート材を形成する樹脂のガラス転移温度（Tg）に対して、（Tg−１０）℃以上（Tg＋５０）℃以下、さらには、（Tg−１０）℃以上（Tg＋３０）℃以下、とくには（Tg）℃以上（Tg＋２０）℃以下である温度が好ましく選ばれる。
【００３１】
そして、ヒーターＨで加熱されて軟化されたシート材８は、真空成形の次工程に送られて、図２（ｂ）に示すように、真空成形機の凹状の成形型Ｍ１を覆うように配置される。凹状の成形型Ｍ１は、図２（ｆ）に示すような３次元形状の本体部１ａを有するプリフォーム成形体１を成形するための凹状の型である。そして、図２（ｃ）に示すように、軟化されたシート材８と凹状の成形型Ｍ１との間の空気を吸排気孔ｈから図略の真空ポンプで排気しながら、軟化されたシート材８を凹状の成形型Ｍ１に密着させる。このとき、シート材８は、凹状の成形型Ｍ１の凹部を囲む外周面ｆに接触した後、凹形状を形成する内壁面ｉに接触する。その結果、プリフォーム成形体１の平面状の外周部１ｂと側面１ｃとに介在するプリフォーム成形体側コーナーｃ２がはじめに賦形される。そして、図２（ｄ）に示すように、凹状の成形型Ｍ１の内壁面ｉに沿ってさらに賦形を進めることにより、プリフォーム成形体１の側面１ｃと上面１ｄとに介在するコーナーｃ３が賦形される。
【００３２】
そして、賦形されたシート材８を冷却して固化させることによりプリフォーム成形体１が形成される。そして、図２（ｅ）に示すように、吸排気孔ｈから空気を供給することによって、凹状の成形型Ｍ１からプリフォーム成形体１を離型する。このようにして、図２（ｆ）に示すような、立ち上がる側面１ｃ及び上面１ｄを有する３次元形状に賦形された本体部１ａと本体部１ａの周囲に連なる平面状の外周部１ｂと、を有するプリフォーム成形体１が得られる。
【００３３】
このような凹状の成形型Ｍ１を用いてシート材８に賦形する場合、シート材８は、凹状の成形型Ｍ１の凹部を囲む外周面ｆに密着した後、凹形状を形成する内壁面ｉに密着することにより、プリフォーム成形体１の平面状の外周部１ｂと立ち上がる側面１ｃとに介在するプリフォーム成形体側コーナーｃ２がはじめに賦形される。そして、その後、凹状の成形型Ｍ１の内壁面ｉに沿ってさらに賦形することにより、プリフォーム成形体１の側面１ｃと上面１ｄとに介在するコーナーｃ３が賦形される。このような順序でシート材８の賦形が進行した場合、はじめに賦形されるプリフォーム成形体側コーナーｃ２は賦形戻り等を起こすことなく正確に賦形される。
【００３４】
次に、一般的な凸状の成形型Ｍ２を用いた真空成形により、立ち上がる側面１１ｃを有する３次元形状に賦形された本体部１１ａと本体部１１ａの周囲に連なる平面状の外周部１１ｂとを有するプリフォーム成形体１１を成形するときの工程について、図３を参照して説明する。
【００３５】
図３（ａ）に示すように、プリフォーム成形する工程においては、はじめに、ヒーターＨでシート材８を加熱して軟化させる。
【００３６】
そして、ヒーターＨで加熱されて軟化されたシート材８は、真空成形の次工程に送られて、図３（ｂ）に示すように、真空成形機の凸状の成形型Ｍ２を覆うように配置される。凸状の成形型Ｍ２は、図３（ｆ）に示すような、３次元形状の本体部１１ａを有するプリフォーム成形体１１を成形するための凸状の型である。そして、図３（ｃ）に示すように、吸排気孔ｈから図略の真空ポンプで軟化されたシート材８と凸状の成形型Ｍ２との間の空気を排気しながら、軟化されたシート材８を凸状の成形型Ｍ２に密着させる。このとき、シート材８は、プリフォーム成形体１１の上面１１ｄを形成するための凸状の成形型Ｍ２の上面に接触した後、上面１１ｄに連なるコーナーｃ３がはじめに賦形される。そして、図３（ｄ）に示すように、プリフォーム成形体１１の側面１１ｃを形成するための凸状の成形型Ｍ２の側面に接触した後、側面１１ｃに連なるプリフォーム成形体側コーナーｃ２が賦形される。このように、凸状の成形型Ｍ２に沿って賦形することにより、立ち上がる側面１１ｃを有する本体部１１ａが形成される。
【００３７】
そして、賦形されたシート材８を冷却して固化させることによりプリフォーム成形体１１が形成される。そして、図３（ｅ）に示すように、吸排気孔ｈから空気を供給することによって、凸状の成形型Ｍ２からプリフォーム成形体１１を離型する。このようにして、図３（ｆ）に示すような、立ち上がる側面１１ｃ及び上面１１ｄを有する３次元形状に賦形された本体部１１ａと本体部１１ａの周囲に連なる平面状の外周部１１ｂと、を有するプリフォーム成形体１１が得られる。
【００３８】
上述したような凸状の成形型Ｍ２を用いてシート材８を賦形した場合、シート材８は、凸状の成形型Ｍ２に接触して、上面１１ｄと立ち上がる側面１１ｃとに介在するコーナーｃ３が賦形された後、側面１１ｃと平面状の外周部１１ｂとに介在するプリフォーム成形体側コーナーｃ２が賦形される。このような順序でシート材８の賦形が進行した場合、はじめに賦形されるコーナーｃ３は正確に賦形されるのに対し、後に賦形されるプリフォーム成形体側コーナーｃ２は賦形戻り等により、賦形の精度が低くなる傾向がある。
【００３９】
以上説明したように、凹状の成形型Ｍ１を用いてシート材８を賦形した場合には、側面１ｃと平面状の外周部１ｂとに介在するプリフォーム成形体側コーナーｃ２が正確に賦形される。そして、このように側面１ｃと平面状の外周部１ｂとに介在するプリフォーム成形体側コーナーｃ２が正確に賦形されたプリフォーム成形体１を用いた場合には、立ち上がる側面１ｃを有する本体部１ａをキャビティ部に収容させ、平面状の外周部１ｂを雌型と雄型との合わせ面に挟んで固定してインモールド成形した場合に、合わせ面付近の皺の発生を抑制した積層成形体が得られる。
【００４０】
プリフォーム成形体側コーナーｃ２の賦形性の精度を向上させる方法としては、凹型の成形型を用いる方法に限られず、凸型の成形型を用いて形成されたプリフォーム成形体を熱した冶具やプレス成形を用いて補正したり、射出成形用金型に収容した後に射出成形用金型の雌型のキャビティ部を利用してプリフォーム成形体側コーナーｃ２を補正したりしてもよい。
【００４１】
次に、本実施形態の積層成形体の製造方法について説明する。図４は、本実施形態のプリフォーム成形体１を用いたインモールド成形の各工程を説明する説明図である。
【００４２】
図４中、１は角度４５〜９０度の範囲の角度θ度で立ち上がる側面を有する３次元形状に賦形された本体部１ａと本体部１ａの周囲に連なる平面状の外周部１ｂとを有するプリフォーム成形体，２ａは凹状のキャビティ部２ｃを有する雌型，２ｂはコア部２ｄを有する雄型，３は射出成形機の射出部本体，３ａはノズル，３ｂはシリンダ，３ｃはインラインスクリュ，４はゲート，５は射出成形体，５ａは溶融樹脂，９はインモールド成形体（積層成形体）である。また、１０は、インモールド成形体９から、プリフォーム成形体１の平面状の外周部１ｂ、及び射出成形体５のスプルーランナー９ｂを切断した最終的な製品である。雌型２ａと雄型２ｂとは一対になってキャビティｃを形成する射出成形用金型２を構成する。なお、本実施形態においては、雌型２ａは射出成形用金型の可動側、雄型２ｂは射出成形用金型の固定側である。
【００４３】
本実施形態の積層成形体の製造方法においては、はじめに、図４（ａ）に示すように、雄型２ｂのコア部２ｄにプリフォーム成形体１を嵌合させる。なお、コア部２ｄに嵌合させる代わりに、キャビティ部に収容させてもよい。キャビティ部に収容する場合には、プリフォーム成形体は位置ずれしないように、キャビティ部の表面に両面テープで貼り付けたり、真空吸着させたり、プリフォーム成形体自身の表面粘着性を用いて付着させたり、キャビティ部に突起を設け、突起に嵌め込むようにして、固定してもよい。
【００４４】
図５は、射出成形用金型の雌型２ａのキャビティ部２ｃにプリフォーム成形体１を合わせたときの模式図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ‘断面の断面模式図、（ｃ）は（ｂ）の破線円で囲った部分の拡大図である。図５（ｃ）に示すように、プリフォーム成形体１は、雌型２ａに面する側の平面状の外周部１ｂの表面Ｌ１と、雌型２ａに面する側の側面１ｃの表面Ｌ２とが交わる角であるプリフォーム成形体側コーナーｃ２を有する。一方、雌型２ａは、キャビティ部２ｃと合わせ面ＰＬとが交わる角である型側コーナーｃ１を有する。
【００４５】
そして、本実施形態では、キャビティ部２ｃに収容されたプリフォーム成形体１のプリフォーム成形体側コーナーｃ２と雌型２ａの型側コーナーｃ１とを重ね合わせたときに、ｃ２とｃ１とが高い精度で正確に一致し、具体的には、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以下になるようにプリフォーム成形体１が賦形されている。本実施形態の積層成形体の製造方法においては、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離が０．２ｍｍ以下である場合には、隙間が形成されないような、または、極めて狭い隙間が形成されるような、立ち上がり部が正確に賦形されたプリフォーム成形体を用いることにより、インモールド成形における合わせ面付近に生じる皺を抑制することができる。
【００４６】
図６は、射出成形用金型の雌型２ａのキャビティ部２ｃに、プリフォーム成形体側コーナーｃ２の賦形の精度がやや低い、プリフォーム成形体１１を合わせたときのプリフォーム成形体側コーナーｃ２付近の拡大模式図である。
【００４７】
図６に示すように、プリフォーム成形体側コーナーｃ２の賦形の精度がやや低いプリフォーム成形体１１を用いた場合には、キャビティ部２ｃに収容されたプリフォーム成形体１１のプリフォーム成形体側コーナーｃ２と雌型２ａの型側コーナーｃ１とを重ね合わせたときに、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１とが遠ざかる。明確な角を有さないコーナーが賦形されたプリフォーム成形体１１の場合、雌型２ａに面する側の平面状の外周部１１ｂの表面Ｌ１と雌型２ａに面する側の本体部１１ａの側面１１ｃの表面Ｌ２とが交わる点から、プリフォーム成形体１１の外表面に下した垂線との交点をプリフォーム成形体側コーナーｃ２とする。
【００４８】
図６に示すように、プリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の表面と型側コーナーｃ１の周辺の表面とを、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１とが近接するように重ね合わせる。このとき、本体部１ａの外表面と雌型２ａの凹部の表面には隙間が形成される。そして、本実施形態の積層成形体の製造方法においては、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以下である。
【００４９】
図８は、後述する実施例１で得られたプリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状及び雌型の型側コーナーｃ１の周辺の形状を重ねたときの関係を示す図である。また、図９は、後述する比較例１で得られたプリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状及び雌型の型側コーナーｃ１の周辺の形状を重ねたときの関係を示す図である。また、それぞれ、（ａ）はプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状、（ｂ）は型側コーナーｃ１の周辺の形状、（ｃ）はプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状と型側コーナーｃ１の周辺の形状とを重ねたときを示す。
【００５０】
図８を参照すれば、インモールド成形に用いられる射出成形の金型の雌型の表面形状に表面形状を一致させた凹型を用いてプリフォーム成形されたプリフォーム成形体は、図８（ｃ）に示すように、プリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状が型側コーナーｃ１の周辺の形状に近似し、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは０．２ｍｍ以下になる。一方、図９を参照すれば、表面形状がインモールド成形に用いられる射出成形の金型の雌型の表面形状に一致するように、プリフォーム成形体の厚み分を引いた寸法で設計された凸型を用いてプリフォーム成形されたプリフォーム成形体は、図９（ｃ）に示すように、プリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の形状が型側コーナーｃ１の周辺の形状とは一致せず、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが大きく、１．０ｍｍ以上になる。図９に示したようなプリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離が大きくなるようなプリフォーム成形体をインモールド成形におけるキャビティ内に収容するときには、型側コーナーｃ１の周辺におけるプリフォーム成形体の側面の一部がキャビティ外に出るために、型締め時には前記側面の一部が雌型と雄型の合わせ面に挟まれ、折り畳まれるようにして収容される。そのために、プリフォーム成形体の側面のうちキャビティ外に出た部分が座屈して皺を発生させる原因になる。なお、プリフォーム成形体の断面形状及び雌型の断面形状は、レーザー光等の光線を利用したプロファイル測定器等の２次元形状計測センサを用いて測定することができる。
【００５１】
なお、本実施形態に用いられるプリフォーム成形体は、４５〜９０度の範囲の角度θ度で立ち上がる側面を有する本体部と、本体部の周囲に連なる平面状の外周部とを有し、このような形状において、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下である。θの値が小さい場合には、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下になりやすく、賦形戻りも生じにくいために、型締め時に皺を引き起こすような座屈等を発生させにくいためである。
【００５２】
なお、本実施形態に用いられるプリフォーム成形体においては、全てのプリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが平均値として０．２ｍｍ以下である。詳しくは、プリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄを万遍なく３点測定し、その平均値が０．２ｍｍ以下であることを意味する。
【００５３】
次に、図４（ｂ）に示すように、プリフォーム成形体１の本体部１ａがキャビティ部２ｃに収容された状態で、雌型２ａと雄型２ｂとを型締めする。このとき、平面状の外周部１ｂは、図中の破線で囲ったように、雌型２ａと雄型２ｂとを型締めして形成される合わせ面ＰＬに挟まれて固定される。このように、雌型２ａと雄型２ｂとの合わせ面ＰＬに平面状の外周部１ｂを挟んで固定することにより、プリフォーム成形体１が位置ずれしにくくなる。雌型２ａと雄型２ｂとを型締めすることによりキャビティｃが形成される。
【００５４】
そして、図４（ｃ）に示すように、キャビティｃに溶融樹脂５ａを充填する。詳しくは、射出成形機の射出部本体３を前進させ、ノズル３ａを雄型２ｂに形成されたスプルーブッシュｓに当接させ、シリンダ３ｂ内で溶融された溶融樹脂５ａをインラインスクリュ３ｃで射出することにより、溶融樹脂５ａが所定の射出速度でキャビティｃに完充填される。
【００５５】
図７は、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下になるプリフォーム成形体１を用いてインモールド成形を行うことにより、金型の合わせ面ＰＬ付近に発生する皺を抑制できるメカニズムを説明するための説明図である。図７（ａ）はプリフォーム成形体１の本体部１ａをキャビティｃに収容させるときの様子を示す。プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄが０．２ｍｍ以下になるように高い精度で賦形されている場合、図７（ａ）の破線円で囲った合わせ面ＰＬ付近において、金型の寸法とプリフォーム成形体１との寸法が高精度に近くなる。そして、図７（ｂ）に示すように、キャビティ部２ｃにプリフォーム成形体１を収容させた状態で、平面状の外周部１ｂを雌型２ａと雄型２ｂとの合わせ面に挟んで固定するようにして型締めした場合、型側コーナーｃ１の周辺において、キャビティ部２ｃの寸法とプリフォーム成形体１の寸法とが高精度に近いために、座屈による皺を発生させるようなたるみがない。そしてこのような状態で、図７（ｃ）に示すように、キャビティに溶融樹脂を充填し、冷却することにより、図７（ｄ）に示すように、表面にプリフォーム成形体１を射出成形体５に一体化させた積層成形体１０が得られる。このとき、プリフォーム成形体１は型締め時に座屈による皺を発生させないために、得られる積層成形体１０の皺の発生が抑制される。プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは０．２ｍｍ以下であり、０．１ｍｍ以下であることがより好ましい。
【００５６】
射出される熱可塑性樹脂の具体例としては、例えば、ＡＢＳ系樹脂、ＰＭＭＡ樹脂のようなアクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等のポリエステル系樹脂、各種ポリアミド系樹脂、ＣＯＰ樹脂等が挙げられる。また、これらは、フィラー等を配合したコンパウンド品や、複数種の樹脂をアロイ化またはブレンド化した混合品であってもよい。これらは用途に応じて適宜選択される。例えば、携帯電話、モバイル機器、家電製品等の筐体に用いる樹脂としては、ＡＢＳ系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂等の耐衝撃性に優れた樹脂が好ましく用いられる。
【００５７】
射出成形条件は、熱可塑性樹脂の熱特性や溶融粘度、成形体の形状、および樹脂厚みに応じて完充填可能な条件（樹脂温度、金型温度、射出圧力、射出速度、射出後の保持圧力、冷却時間）が適宜設定される。
【００５８】
成形される射出成形体の厚さは特に限定されず、用途や成形性に応じて適宜選択される。例えば、携帯電話、モバイル機器、家電製品等の筐体に用いる場合には、０．３〜２ｍｍ、さらには０．５〜１．５ｍｍが好ましい範囲として選ばれる。
【００５９】
そして、冷却工程において、雌型２ａと雄型２ｂとを型締めした状態で形成されるキャビティｃ内で溶融樹脂５ａを所定の時間冷却した後、図４（ｄ）に示すように、雌型２ａと雄型２ｂとを型開きして、成形された射出成形体５と射出成形体５に積層されたプリフォーム成形体１とが一体化されたインモールド成形体９が取り出される。そして、図４（ｅ）に示すように、インモールド成形体９からプリフォーム成形体１の平面状の外周部１ｂをトリミングし、また、射出成形体５のスプルーランナー９ｂを切断除去することにより、最終的な製品形状を有する積層成形体１０が得られる。
【００６０】
本実施形態の製造方法により得られる積層成形体は、例えば、携帯電話のカバー、スマートフォンのカバー、ノートパソコンの装飾材、自動車内装材、カメラやピアノの外装材、マウス表面の装飾材等に好ましく用いられる。
【実施例】
【００６１】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明する。なお、本発明の範囲は実施例により何ら限定されるものではない。
【００６２】
［実施例１］
厚さ０．５ｍｍの銀面調の表面を有する人工皮革（（株）クラレ製のティレニーナ、ＺＫ−５０１２：繊度０．９ｄｔｅｘでガラス転移温度Ｔg１００℃の変性ＰＥＴの極細繊維の不織布を含む）の縦３００ｍｍ×横４５０ｍｍのシートを準備した。
【００６３】
そして、真空圧空成形機（布施真空（株）製、ＮＧＦ−０４０６−Ｔ）を用いて、シートを１４０℃に加熱し、射出成形用金型のキャビティに収容される本体部と本体部の周囲の平面状の外周部を有するような凹型を有するプリフォーム型で賦形してプリフォーム成形体を得た。凹型の内径寸法は、図１０に示すような、縦１５０ｍｍ×横３００ｍｍ×高さ１０．０ｍｍ、立ち上がり角度９０度の方形盆状の本体部を有し、本体部と外周部との境界において曲率半径が５．０ｍｍになるように面取りした形状のプリフォーム成形体を賦形する形状であった。Ｇ１，Ｇ２はゲート位置である。成形後、プリフォーム成形体の側面と平面状の外周部の間の断面形状を、プロファイル測定器（キーエンス社製, LJ-V7000）を用いて測定した。同様に、射出成形用金型の雌型の断面形状も測定した。なお、プリフォーム成形体の断面形状は、万遍なく選択した３点を測定した。また、雌型の断面形状は、プリフォーム成形体の断面形状を測定した位置に対応する各位置において３点測定した。そして、各点について測定した距離の平均を距離Ｄとした。代表的な測定結果を図８に示す。
【００６４】
図８（ａ）に示すように、プリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の断面形状は、図８（ｂ）に示すような対面する射出成形用金型の雌型の型側コーナーｃ１の周辺の断面形状に近似していた。そして、図８（ｃ）に示すようにプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の表面と型側コーナーｃ１の周辺の表面とを、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１とが近接するように重ね合わせたときに、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは０．１ｍｍであった。
【００６５】
そして、得られたプリフォーム成形体を用いてインモールド成形を行った。具体的には、射出成形機（（株）名機製作所製のNADEM5000-DM）に搭載された、射出成形用金型の雌型と雄型とを型開きした状態で、雌型のキャビティ部にプリフォーム成形体を配置した。そして、雌型と雄型とを外周部を合わせ面に挟んで型締めした。なお、射出成形用金型のキャビティ部の内形は、プリフォーム成形型の内形と一致するように設計されていた。なお、射出成形用金型には、図１０に示した位置に二つのピンゲートＧ１，Ｇ２が設けられていた。
【００６６】
そして、シリンダ温度２３５℃、金型温度５０℃、射出ピーク圧１６０ＭＰａの条件でＡＢＳ樹脂（Ｔg８７℃）を射出してキャビティ内に充填した。そして、完充填後、保圧２０ＭＰａを付与しながら、４０秒間の冷却時間を保持した後、型開きした。そして、平均肉厚Ｔが１ｍｍのＡＢＳ樹脂成形体の表面にプリフォーム成形体が一体化された積層成形体を得た。
【００６７】
１０個の積層成形体を作成し、皺の発生が視認された積層成形体の個数から皺発生率を算出した。その結果、皺発生率は２０％であった。
【００６８】
［比較例１］
実施例１において、図１０に示したように賦形したプリフォーム成形体を成形するために、縦１４９．５ｍｍ×横２９９．５ｍｍ×高さ９．５ｍｍ、立ち上がり角度６０度の方形盆状の本体部を有し、本体部と外周部との境界において曲率半径が５．０ｍｍになるように面取りした形状の凸型を用いて得られたプリフォーム成形体を用いた以外は、実施例１と同様にしてインモールド成形を行った。
【００６９】
なお、プリフォーム成形体の側面と平面状の外周部の間の断面形状を、実施例１と同様にして測定した。結果を図９に示す。
【００７０】
図９（ａ）に示すように、プリフォーム成形体のプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の断面形状は、図９（ｂ）に示すような対面する射出成形用金型の雌型の型側コーナーｃ１の周辺の断面形状に比べて賦形の精度が低かった。そして、図９（ｃ）に示すようにプリフォーム成形体側コーナーｃ２の周辺の表面と型側コーナーｃ１の周辺の表面とを、プリフォーム成形体側コーナーと型側コーナーとが近接するように重ね合わせたときに、プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは１．０ｍｍであった。
【００７１】
また、得られた積層成形体の皺発生率を実施例１と同様に評価したところ、皺発生率は９０％であった。
【００７２】
［実施例２］
実施例１と同様のシートを準備した。そして、真空圧空成形機（布施真空（株）製、ＮＧＦ−０４０６−Ｔ）を用いて、シートを１４０℃に加熱し、図１１に示すような凹型を有するプリフォーム型で賦形して、上面の円の直径１４０ｍｍ、底面の外径直径１５０ｍｍ，高さ１０．０ｍｍ，立ち上がり部の角度６０度の曲面を有する、本体部と、本体部の周囲の外周部を有する、プリフォーム成形体を成形した。なお、図１１（ａ）はプリフォーム成形体の上面図及び模式断面図であり、図１１（ｂ）は後述するインモールド成形体の上面図及び模式断面図である。
【００７３】
そして、得られたプリフォーム成形体を用いてインモールド成形を行った。具体的には、射出成形機（（株）名機製作所製のNADEM5000-DM）に搭載された、射出成形用金型の雌型と雄型とを型開きした状態で、雌型のキャビティ部にプリフォーム成形体を配置した。そして、雌型と雄型とを外周部を合わせ面に挟んで型締めした。なお、射出成形用金型のキャビティ部の内形は、プリフォーム成形型の内形と一致するように設計されていた。また、射出成形用金型には、図１１に示すＧ３の位置にサイドゲートが設けられていた。
【００７４】
そして、シリンダ温度２３５℃、金型温度５０℃、射出ピーク圧１６０ＭＰａの条件でＡＢＳ樹脂（Ｔg８７℃）を射出してキャビティ内に充填した。そして、充填後、保圧２０ＭＰａを付与しながら、４０秒間の冷却時間を保持した後、型開きした。そして、平均肉厚Ｔが１ｍｍのＡＢＳ樹脂成形体の表面にプリフォーム成形体が一体化された積層成形体を得た。
【００７５】
プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは０．２ｍｍであった。また、得られた積層成形体の皺発生率を実施例１と同様に評価したところ、皺発生率は１０％であった。
【００７６】
［比較例２］
実施例２において、図１１に示したように賦形したプリフォーム成形体を成形するために、凸型を用いて得られた、上面の円の直径１３９．５ｍｍ、底面の外径直径１４９．５ｍｍ，高さ９．５ｍｍ，立ち上がり部の角度６０度の曲面を有するプリフォーム成形体を用いた以外は、実施例２と同様にしてインモールド成形を行った。
【００７７】
プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離Ｄは１．２ｍｍであった。また、得られた積層成形体の皺発生率を実施例１と同様に評価したところ、皺発生率は７０％であった。
【産業上の利用可能性】
【００７８】
本発明によれば、皺の発生の少ない、プリフォーム成形体を一体化した積層成形体を製造することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１，１１，３１，４１  プリフォーム成形体
１ａ，１１ａ，４１ａ  本体部
１ｂ，１１ｂ，４１ｂ  平面状の外周部
１ｃ，１１ｃ，４１ｃ  側面
１ｄ，１１ｄ          上面
ｃ２                  プリフォーム成形体側コーナー
ｃ１                  型側コーナー
２，１２              射出成形用金型
２ａ，１２ａ          雌型
２ｂ，１２ｂ          雄型
２ｃ，１２ｃ          キャビティ部
２ｄ，１２ｄ          コア部
３                    射出成形機の射出部本体
３ａ                  ノズル
３ｂ                  シリンダ
３ｃ                  インラインスクリュ
４                    ゲート
５，４５              射出成形体
５ａ                  溶融樹脂
８                    シート材
９，１０，４０，５０        インモールド成形体（積層成形体）
ＰＬ                  合わせ面
ｃ                    キャビティ
Ｍ１                  凹状の成形型
Ｍ２                  凸状の成形型
Ｌ１                  外周部１ｂの表面
Ｌ２                  側面１ｃの表面
Ｄ                    プリフォーム成形体側コーナーｃ２と型側コーナーｃ１との距離
Ｎ                    波打つ部分
Ｗ                    皺
【図１】
2017080973.tif 000003
【図２】
2017080973.tif 000004
【図３】
2017080973.tif 000005
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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