(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、凹部型面に模様が刻設された一対の金型の間に、端部を移動可能に保持した状態で予備加熱されたシートを配置する段階と、型閉をしながら前記一方の金型の凸部によって前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内に挿入すると共に、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を真空吸引する段階と、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型合わせ位置まで型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させる段階と、前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を射出圧縮成形により充填させる段階とを含むシート貼り射出圧縮成形方法において、前記シートの端部は、前記シートが前記凹部キャビティ内に引き込まれる時点で、その保持が解除されることを特徴とするシート貼り射出圧縮成形方法。
【請求項２】
前記シートは、エラストマ層と発泡層とから構成される積層シートであり、前記凹部型面の模様は、前記エラストマ層に転写されることを特徴とする請求項１に記載のシート貼り射出圧縮成形方法。
【請求項３】
対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、かつ凹部型面に模様が刻設され、凹部周囲に真空シール部材が設けられた開閉可能な一対の金型と、これら金型の間に予備加熱されたシートを挿入配置すべく、端部を移動可能な状態で保持する保持手段と、前記金型のキャビティ内を真空吸引する真空吸引装置と、前記金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出装置とを備え、予備加熱された前記シートを前記真空シール部材上に設置し、型閉時に、前記保持手段により前記シートの端部を保持しながら前記一方の金型の凸部にて前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内にずれ込ませて挿入し、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を前記真空吸引装置によって真空吸引し、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させ、さらに前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を前記射出装置により射出充填し、前記シート及び前記溶融樹脂を圧縮成形するように構成したことを特徴とするシート貼り射出圧縮成形装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表面に模様が転写されたシートを一体に貼り合わせた樹脂製品を製造するシート貼り射出圧縮成形方法及びその成形装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車の内装品、家電製品等に使用される樹脂製品としては、表面に加飾を施すことにより、意匠性や機能性などを付与した高付加価値のものが要求されている。
このような高付加価値の樹脂製品を成形するには、例えば、図９〜図１２に示す如く、型開した一対の金型である固定側金型５１と可動側金型（ポーラス電鋳型）５２との間に予備加熱されたシート５３を配置し、クランパ５４によってシート５３の端部を把持固定すると共に、シート５３をパーティング面に沿わせた後（図９参照）、可動側金型５２の凹部型面（金型キャビティ面）５２ａとシート５３とで形成される空間Ｓを真空吸引してシート５３をキャビティ面５２ａに密着させ、シート５３の真空成形を行うと共に、キャビティ面５２ａの模様（シボ）をシート５３の表面に転写し（図１０参照）、その後、所定の型位置において固定側金型５１の凸部型面５１ａとシート５３との間に樹脂基材５５となる溶融樹脂５５ａを充填し（図１１参照）、型締めして賦形することによりシート５３と溶融樹脂５５ａとを一体化し（図１２参照）、溶融樹脂５５ａの冷却完了後に型開して金型５１，５２から取り出せば、シート５３を樹脂基材５５に一体に貼り合わせた樹脂製品が得られる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の樹脂製品の成形方法及び成形装置においては、シート５３の真空成形時、シート５３の端部がクランパ５４によって固定されているので、図１０に示す如く、シート５３のＫ部の延伸率が大きくなり、局部的な延展が避けられず、シート５３の偏肉が大きくなるという問題があった。また、特に深絞りなどの場合には、真空成形時にシート５３だけの伸びでキャビティ面５２ａまで変形していくので、シート５３の伸び率が大きくなって薄肉となり、必要なクッション性（弾力性）が損なわれ、さらに、極端な場合はシート５３が破断してしまうおそれがあった。
また、従来の樹脂製品の成形方法及び成形装置においては、金型５１，５２を閉じない状態で真空成形を行っているので、キャビティ面５２ａに対するシート５３の密着度が上がらず、転写性が悪いという問題があった。しかも、固定側金型５１のパーティング面とシート５３との間に隙間が開いた状態で、シート５３をキャビティ面５２ａに密着させることが必要となるので、大きな吸引力を要することになり、真空吸引装置の大型化を招くおそれがあった。
【０００４】
本発明はこのような実状に鑑みてなされたものであり、その目的は、シート表面のシワを抑制し、シートの局所的な延展及び破断を防ぎ、シート製品面への型面からの良好な転写性を確保することにより、優れた製品表面及び弾力性を有する樹脂製品を得ることが可能なシート貼り射出圧縮成形方法及びその成形装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記従来技術の有する課題を解決するために、本発明は、対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、凹部型面に模様が刻設された一対の金型の間に、端部を移動可能に保持した状態で予備加熱されたシートを配置する段階と、型閉をしながら前記一方の金型の凸部によって前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内に挿入すると共に、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を真空吸引する段階と、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型合わせ位置まで型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させる段階と、前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を射出圧縮成形により充填させる段階とを含むシート貼り射出圧縮成形方法において、前記シートの端部は、前記シートが前記凹部キャビティ内に引き込まれる時点で、その保持が解除される。
さらに、本発明において、前記シートは、エラストマ層と発泡層とから構成される積層シートであり、前記凹部型面の模様は、前記エラストマ層に転写されることが好ましい。
【０００６】
また、本発明は、対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、かつ凹部型面に模様が刻設され、凹部周囲に真空シール部材が設けられた開閉可能な一対の金型と、これら金型の間に予備加熱されたシートを挿入配置すべく、端部を移動可能な状態で保持する保持手段と、前記金型のキャビティ内を真空吸引する真空吸引装置と、前記金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出装置とを備え、予備加熱された前記シートを前記真空シール部材上に設置し、型閉時に、前記保持手段により前記シートの端部を保持しながら前記一方の金型の凸部にて前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内にずれ込ませて挿入し、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を前記真空吸引装置によって真空吸引し、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させ、さらに前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を前記射出装置により射出充填し、前記シート及び前記溶融樹脂を圧縮成形するように構成している。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明におけるシート貼り射出圧縮成形方法及びその成形装置を図示の実施の形態に基づいて詳細に説明する。ここで、図１〜図８は本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法及びこれを実施する成形装置の説明図であり、図１はシートを予備加熱する段階の概念図、図２は予備加熱したシートを一対の金型の間に配置した段階の概念断面図、図３は型閉しながらシートを凹部キャビティ内に挿入し、かつ真空吸引している段階の概念断面図、図４は型全閉状態でシートを真空成形し、シートの製品面に模様を転写している段階の概念断面図、図５は所定位置の型開状態で溶融樹脂を凸部型面とシートの反製品面との空間に充填している段階の概念断面図、図６は型締めして射出圧縮成形している段階の概念断面図、図７及び図８は本実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法により樹脂製品を得るまでのフローチャートである。
【０００８】
本実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法及び成形装置は、表面に加飾を施すことによって意匠性や機能性などを付与した樹脂製品を製造するものであり、このような樹脂製品は、図１〜図６に示す如く、樹脂基材１の上部に樹脂シート２が一体に貼り合わせられて構成されている。本実施形態の樹脂シート２は、製品表面となる薄肉のエラストマ層３と、厚肉のスポンジ状発泡層４とから構成されるシボ模様無しの積層シートであり、後述するキャビティ面のシボ模様は、真空成形の際、エラストマ層３の側に転写されるようになっている。
【０００９】
また、本実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法を実施する成形装置では、樹脂シート２を加熱するセラミックヒータ５や、樹脂基材１になる溶融樹脂１ａおよび樹脂シート２を射出圧縮成形する一対の固定側金型６及び可動側金型７や、樹脂シート２の端部を移動可能に保持するシートガイド（保持手段）８などが使用されている。
固定側金型６は、図示しない固定盤に取付けられ、可動側金型７との対向面には、凸部型面６ａが設けられている。また、可動側金型７は、図示しない可動盤に取付けられており、型締装置（図示せず）の駆動により可動盤と共に所望の位置に移動して型開閉を行い、型締めできるように構成されている。そして、可動側金型７の固定側金型６との対向面には、金型キャビティ面を構成する凹部型面７ａが設けられ、その凹部周囲には、凹部型面７ａと樹脂シート２の製品面とで形成される空間の真空度を高める真空シール部材９が設けられている。凸部型面６ａ及び凹部型面７ａは、互いに対応する形状の凹凸部に形成されており、凹部型面７ａには、樹脂シート２の製品面に転写するシボ模様（加飾模様）が刻設されている。
【００１０】
一方、シートガイド８は、樹脂シート２の金型６，７への供給時にシート端部を把持（初期位置決めのための固定）し、凹部型面７ａへの引き込み時にシート端部の把持を解除することが可能なクランパ等で構成されている。すなわち、樹脂シート２の端部は、樹脂シート２が凹部キャビティ内に引き込まれる時点で、その保持が解除されるように設定されている。しかし、樹脂シート２の端部をピンなどに刺して初期位置決めし、樹脂シート２が凹部型面７ａへ引き込まれる際、引き込み力によってシート端部が部分的に裂けるようにしてもよい。
【００１１】
なお、固定側金型６及び可動側金型７によって形成される金型キャビティ内は、樹脂基材１となる溶融樹脂１ａを射出充填する射出装置（図示せず）と連通している。また、可動側金型７には、開閉バルブ、真空チャンバ及び真空ポンプなどを備えた真空吸引装置（図示せず）が接続されており、真空チャンバ内は、−７４０〜−７２０ｔｏｒｒの圧力に維持されるように設定されている。したがって、金型キャビティ内は、図３の矢印で示すように、真空吸引装置（図示せず）で真空吸引されるように構成されている。
【００１２】
次に、本発明の実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法及び成形装置により、樹脂製品を製造する手順について説明する。
まず、最初の工程である樹脂シート２の予備加熱の段階では、図１に示す如く、樹脂シート２をセラミックヒータ５の間に配置し、該セラミックヒータ５の設定温度を約２３０℃とし、この状態で樹脂シート２を約６０秒間置き、エラストマ層３への凹部型面７ａのシボ模様転写性を確保するために、製品表面の温度が約２００℃となるまで加熱する。
そして、予備加熱された樹脂シート２を型開状態の固定側金型６と可動側金型７との間に配置する段階では、図２に示す如く、シートガイド８によって樹脂シート２の端部を移動可能に保持しながら、固定側金型６及び可動側金型７間に挿入すると共に、真空シール部材９が設けられた可動側金型７のパーティング面上に設置する。この際、固定側金型６及び可動側金型７は、良好な転写性を確保するため、約６０℃の温度に加熱されている。
【００１３】
次いで、真空吸引する段階では、図３に示す如く、可動側金型７を固定側金型６へ向かって（図中、矢印方向へ）移動させ、型閉を行う。すると、樹脂シート２は、固定側金型６の凸部型面６ａによってずれ込みながら、可動側金型７の凹部型面７ａへ向かって引き込まれ、凹部キャビティ内に挿入（プラグ押し）される。そして、樹脂シート２の大部分が可動側金型７の凹部キャビティ内に挿入された状態で、凹部型面７ａと樹脂シート２とで形成される空間Ｓ１を図示しない真空吸引装置により真空吸引を行う。なお、樹脂シート２の大部分が凹部キャビティに挿入された状態は、固定側金型６及び可動側金型７の対向面間の相対的距離が５０ｍｍに達したときとほぼ対応しているから、例えば、この相対的距離を検知して５０ｍｍに達したとき、真空吸引を開始すればよい。
【００１４】
続いて、真空成形する段階では、図４に示す如く、真空吸引を保持しながら可動側金型７を固定側金型６へ向かって（図中、矢印方向へ）さらに移動させ、これら金型６，７を型合わせ位置まで型締めして全閉する。すると、樹脂シート２は、型全閉で得られた高い真空吸引力によって真空成形が行われると共に、エラストマ層３の表面が可動側金型７の凹部型面７ａに密着し、凹部型面７ａのシボ模様が樹脂シート２の製品面となるエラストマ層３に転写されることになる。
【００１５】
次いで、射出圧縮成形段階では、図５に示す如く、可動側金型７を固定側金型６と反対側へ向かって（図中、矢印方向へ）所定の位置まで移動させ、金型６，７の型開きを行う。この状態において、固定側金型６の凸部型面６ａと樹脂シート２の反製品面（発泡層４側）とで形成される空間Ｓ２には溶融樹脂１ａが図示しない射出装置により注入され、当該空間Ｓ２内は溶融樹脂１ａで充填される。しかる後、図６に示す如く、可動側金型７を固定側金型６へ向かって（図中、矢印方向へ）移動させ、これら金型６，７の型締めを行って賦形を行うと、樹脂シート２と溶融樹脂１ａとは一体化する。したがって、溶融樹脂１ａの冷却完了後に可動側金型７を固定側金型６と反対側へ向かって移動させて型開きを行い、これら金型６，７から取り出せば、シボ模様の付いた樹脂シート２が樹脂基材１に一体に貼り合わせられた樹脂製品が得られることになる。
【００１６】
また、図７及び図８で示すフローチャートを参照しながら、本発明の実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法を詳述する。なお、この成形方法においては、所要のタイミングで真空吸引を終了させる制御を行うために真空吸引制御モード用タイマーＴＡ〜ＴＦ（少なくとも１つあれば可）が使用され、これらタイマーは予め設定され、図中のＴＡ〜ＴＦはタイマーのスタートタイミングを示し、このタイミングの取り方は自由度が高いので、幾つかの例を示している。また、フローチャートにおいて、型開制御モードＡ〜Ｃは予め設定されている（３または２つより選択式、あるいはいずれか１つのみ可能な装置でも良い）。制御モードＡでは、次工程（圧縮）に移行するまでの間、射出中に予め設定した型開設定位置を保持している。制御モードＢでは、次工程（圧縮）に移行するまでの間、射出中に予め設定した任意の型締力に保持している。制御モードＣでは、次工程（圧縮）に移行するまでの間、射出中に予め設定した任意の型内圧力に保持している。
【００１７】
本実施形態の成形方法の開始は、予備加熱したシートを一対の金型間の所定位置にセットする。シートセットが不良の場合は、作業をやり直す。シートセットが完了すると、金型の設定位置に到達するように最適速度で型閉を行う。この間、シートを凹部型面に密着させるため、真空吸引を開始し、設定時間が来れば、真空吸引を終了させる。そして、真空吸引制御モードを無効にする（動作タイマーをリセットする）。設定位置に到達しない場合には、型閉を繰り返す。
次いで、型閉により金型を全閉設定位置に配置して、任意の型締力で型閉を保持し、設定時間が来るまで予圧保持を行う。予圧保持時間が来ると、型開設定位置まで金型を移動させて型開を行い、型を停止させる。予圧保持は時間が経過するまで繰り返し、型開も金型が設定位置に到達するまで繰り返して行う。
【００１８】
この状態で、設定時間が経過すると、待機していた射出装置より金型キャビティ内へ溶融樹脂を射出し、設定時間で設定充填量の溶融樹脂を充填させる。一方、射出開始と同時に、予め選択された型開閉制御モードに従って、型位置、型締力、及び型内圧を保持する。射出開始後の予め設定した任意の時間、あるいは予め設定した任意の充填量（例えばスクリュ位置）に到達したら、予め設定した型締力、あるいは型移動速度で型閉して圧縮を開始し、金型を設定位置まで、あるいは設定時間に到達するまで圧縮を継続し、その後予め設定した型締力で型締昇圧して圧縮を行う。溶融樹脂の射出は、上記に示す型締昇圧が開始されるまでに完了するものであり、射出完了後に設定時間が経過したら、射出装置のスクリュを回転させて可塑化を行う。その後、可塑化が完了したら、次回の成形（射出）に備えて待機する。
型締昇圧と共に製品となるシート及び溶融樹脂を冷却し、冷却の後、金型を設定時間、あるいは設定位置に到達まで移動させると、樹脂製品を取り出すことが可能になり、成形用の１サイクルが終了する。その後、次の樹脂製品の成形を開始にする。
【００１９】
本発明の実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法及び成形装置においては、クランプ等でシート端部を固定せず、シートガイド８で移動可能に保持しているため、型閉の際に、固定側金型６の凸部型面６ａによって樹脂シート２が可動側金型７の凹部キャビティ内に円滑に引き込まれて挿入され、樹脂シート２の局部的な延展がほとんど無く、樹脂シート２の偏肉を防止することが可能となり、シワが少なく、きれいにシボ模様が転写された良好な製品表面を獲得できると共に、クッション性が重視される厚手シートでもその性能を損なうことが無くなり、優れた品質の樹脂製品を得ることができる。
しかも、樹脂シート２の大部分が可動側金型７の凹部キャビティ内に深く挿入され、空間Ｓ１の容積が従来と比べて小さく、かつ真空シール部材９によりシール性を高めた状態で真空吸引を開始するようにしているため、小型の真空吸引装置を使用することが可能になり、設備費のコストダウンを図ることができる。
【００２０】
以上、本発明の実施形態につき述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
【００２１】
【発明の効果】
上述の如く、本発明に係るシート貼り射出圧縮成形方法は、対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、凹部型面に模様が刻設された一対の金型の間に、端部を移動可能に保持した状態で予備加熱されたシートを配置する段階と、型閉をしながら前記一方の金型の凸部によって前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内に挿入すると共に、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を真空吸引する段階と、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型合わせ位置まで型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させる段階と、前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を射出圧縮成形により充填させる段階とを含むものにおいて、前記シートの端部は、前記シートが前記凹部キャビティ内に引き込まれる時点で、その保持が解除されるので、シート表面のシワを抑制し、シートの局所的な延展及び破断を防ぐことができると共に、シート製品面への型面からの良好な転写性を確保することにより、優れた製品表面及びクッション性を有する樹脂製品を得ることができる。
【００２２】
本発明に係るシート貼り射出圧縮成形装置は、対応する形状の凹凸部のいずれか一方を有し、かつ凹部型面に模様が刻設され、凹部周囲に真空シール部材が設けられた開閉可能な一対の金型と、これら金型の間に予備加熱されたシートを挿入配置すべく、端部を移動可能な状態で保持する保持手段と、前記金型のキャビティ内を真空吸引する真空吸引装置と、前記金型のキャビティ内に溶融樹脂を射出充填する射出装置とを備え、予備加熱された前記シートを前記真空シール部材上に設置し、型閉時に、前記保持手段により前記シートの端部を保持しながら前記一方の金型の凸部にて前記シートの大部分を前記他方の金型の凹部キャビティ内にずれ込ませて挿入し、前記凹部型面と前記シートの製品面とで形成される空間を前記真空吸引装置によって真空吸引し、前記真空吸引を保持しながら前記一対の金型を型締めして全閉にすることにより前記シートを真空成形すると共に、前記凹部型面の模様を前記シートの製品面に転写させ、さらに前記一対の金型を開いて、前記一方の金型の凸部型面と前記シートの反製品面とで形成される空間に溶融樹脂を前記射出装置により射出充填し、前記シート及び前記溶融樹脂を圧縮成形するように構成しているので、上記発明と同様の効果が得られる上、真空吸引装置の小型化により設備コストの低減化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法及びこれを実施する成形装置を説明するもので、シートを予備加熱する段階を示す概念図である。
【図２】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法において、予備加熱したシートを一対の金型の間に配置した段階を示す概念断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法において、型閉しながらシートを凹部キャビティ内に挿入し、かつ真空吸引している段階を示す概念断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法において、型全閉状態でシートを真空成形し、シートの製品面に模様を転写している段階を示す概念断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法において、所定位置の型開状態で溶融樹脂を凸部型面とシートの反製品面との空間に充填している段階を示す概念断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係るシート貼り射出圧縮成形方法において、型締めして射出圧縮成形している段階を示す概念断面図である。
【図７】本発明の実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法により樹脂製品を得るまでの手順を示すフローチャートである。
【図８】本発明の実施形態のシート貼り射出圧縮成形方法により樹脂製品を得るまでの手順を示すフローチャートである。
【図９】従来のシート貼り射出圧縮成形方法及びこれを実施する成形装置を説明するもので、予備加熱したシートを一対の金型の間に配置した段階を示す概念断面図である。
【図１０】従来のシート貼り射出圧縮成形方法において、型開状態でシートを真空成形し、シートの製品面に模様を転写している段階を示す概念断面図である。
【図１１】従来のシート貼り射出圧縮成形方法において、所定位置まで型閉した状態で溶融樹脂を凸部型面とシートの反製品面との空間に充填している段階を示す概念断面図である。
【図１２】従来のシート貼り射出圧縮成形方法において、型締めして射出圧縮成形している段階を示す概念断面図である。
【符号の説明】
１  樹脂基材
１ａ  溶融樹脂
２  樹脂シート
３  エラストマ層
４  発泡層
５  セラミックヒータ
６  固定側金型
６ａ  凸部型面
７  可動側金型
７ａ  凹部型面
８  シートガイド
９  真空シール部材
【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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【図１２】
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