(57)【要約】【課題】  非加熱状態の金型を用いて、スタンピング方式での樹脂成型を可能にし、作業性を改善する。スタンピング方式を改良することで、複雑な立体形状の樹脂成型を可能にする。【解決手段】立体成型品１２の外殻部１４を展開した形状の熱可塑性樹脂シート１６を、軟化温度以上であって、溶融流動開始温度未満の温度に予備加熱し、非加熱状態の２以上の金型２０で樹脂シート１６全面を包囲して、展開した形状の樹脂シート１６を折り曲げながら加圧成型して、立体成型品１２を得る。常温の加熱しない金型を使用するので、プレス装置の加熱冷却制御が不要であり、成型後短時間で製品を取り出すことができる。従って、加熱プレス装置を使用する場合に比較して生産速度を十分に引き上げることができる。【選択図】図１
2009056605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
立体成型品の外殻部を展開した形状の熱可塑性樹脂シートを、軟化温度以上であって、溶融流動開始温度未満の温度に予備加熱し、
非加熱状態の２以上の金型で前記樹脂シート全面を包囲して、
前記展開した形状の樹脂シートを折り曲げながら加圧成型して前記立体成型品を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【請求項２】
請求項１に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、
折り曲げられた前記樹脂シートを加圧延伸することにより、当該樹脂シートの互いに離間した部分を相互に隙間無く圧着することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、
前記立体成型品の外殻部に連なる任意の突出部を成型するために、
前記樹脂シートとは別に同一条件で予備加熱した熱可塑性樹脂ブロックを、
前記金型の突出部に相当する部分に配置して、
前記樹脂シートと前記樹脂ブロックとを前記２以上の金型で包囲して、前記樹脂シートと前記樹脂ブロックとを同時に加圧することにより、
前記樹脂シートと前記樹脂ブロックを相互に隙間無く圧着一体化することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【請求項４】
請求項３に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、
前記立体成型品の突出部に相当する部分を成型するための、金型の対応する凹部の入り口に、前記樹脂ブロックを配置して、
当該樹脂ブロックの一面が前記樹脂シートに密着するように前記樹脂シートを金型に収容してから成型することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【請求項５】
請求項３または４に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、
前記樹脂シートの厚みを、仕上がり時の厚みの１３０パーセント以下に選定することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を金型で加圧して所望の製品を成型する熱可塑性樹脂の成型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱可塑性樹脂の成型品を作るには、あらかじめ所定の形状の金型を用意してここに樹脂を流し込む、これはインジェクション方式と呼ばれる。このインジェクション方式は大量生産に適するが、樹脂の流れを考慮した設計が必要で、複雑な形状をした成型品を製造するための金型は高価になる。また、樹脂を流し込むためには押し出し機が必要になる。押し出し機を使用するには、樹脂の押し出し条件を設定するための準備作業や、精密な温度管理、作業終了後の押し出し機の清掃といった煩雑な作業が必要になる。従って、インジェクション方式は、少量の製品を試作加工するような用途には適さない。
【特許文献１】特開２００６−２２４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
既知の従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
インジェクション方式の他に、シート状の樹脂を２枚の金型ではさんで加工するスタンピングという技術が知られている。シート状の樹脂を一定の温度に予備加熱した後、加熱した金型で加圧する。シート状の樹脂は所定の形状まで押し広げられて製品が完成する（特許文献１参照）。この方法では、シート状の樹脂を予熱する設備と加熱プレス設備があればよい。押し出し機を使用するよりも作業工程は簡略化される。従って、少量の製品の試作に適する。
【０００４】
ところが、軟化した樹脂に圧力を加えて所望の形状まで押し広げるスタンピング方式では、複雑な立体形状の成型品を製造することが難しい。また、立体的に多くの突起を持つような形状の成型品を製造することは難しい。即ち、スタンピング方式は比較的平面的な製品に対象が限定されていた。さらに、１回の成型処理のつど金型を所定の温度まで加熱して成型をし、その後金型を冷却させてから成型品を取り出すので、作業性が悪く、コスト高になるという問題があった。
本発明は上記の課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以下の構成はそれぞれ上記の課題を解決するための手段である。
〈構成１〉
立体成型品の外殻部を展開した形状の熱可塑性樹脂シートを、軟化温度以上であって、溶融流動開始温度未満の温度に予備加熱し、非加熱状態の２以上の金型で上記樹脂シート全面を包囲して、上記展開した形状の樹脂シートを折り曲げながら加圧成型して上記立体成型品を得ることを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【０００６】
常温の加熱しない金型を使用するので、プレス装置の加熱冷却制御が不要であり、成型後短時間で製品を取り出すことができる。従って、加熱プレス装置を使用する場合に比較して生産速度を十分に引き上げることができる。立体成型品の外殻部を展開した形状の樹脂シートを折り曲げながら加圧成型して、樹脂の流れる距離を最小限にすると、樹脂シートを常温の金型でプレスしても無理なく成型ができる。さらに、無理な残留歪みも生じない。
【０００７】
〈構成２〉
構成１に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、折り曲げられた上記樹脂シートを加圧延伸することにより、当該樹脂シートの互いに離間した部分を相互に隙間無く圧着することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【０００８】
立体成型品の外殻部を展開した形状の樹脂シートには、立体成型したときに縫合しなければならない部分が生じる。樹脂シートを加圧延伸することにより互いに離間した部分を接近させて加圧すれば、相互に圧着させることができる。これにより、例えば、深い箱状の立体も、常温の金型でプレスできる。
【０００９】
〈構成３〉
構成１または２に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、上記立体成型品の外殻部に連なる任意の突出部を成型するために、上記樹脂シートとは別に同一条件で予備加熱した熱可塑性樹脂ブロックを、上記金型の突出部に相当する部分に配置して、上記樹脂シートと上記樹脂ブロックとを上記２以上の金型で包囲して、上記樹脂シートと上記樹脂ブロックとを同時に加圧することにより、上記樹脂シートと上記樹脂ブロックを相互に隙間無く圧着一体化することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【００１０】
立体成型品の外殻部に、任意の突出部が連なる複雑な形状のものも、この方法により成型ができる。
【００１１】
〈構成４〉
構成３に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、上記立体成型品の突出部に相当する部分を成型するための、金型の対応する凹部の入り口に、上記樹脂ブロックを配置して、当該樹脂ブロックの一面が上記樹脂シートに密着するように上記樹脂シートを金型に収容してから成型することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【００１２】
樹脂シートの一部が樹脂ブロックの一面に密着した状態で加圧成型を開始すると、樹脂ブロックの他の面が金型の凹部に流れ込む。樹脂シートの一部と樹脂ブロックとが密着した部分は金型で冷やされないから、圧力により強く一体化する。
【００１３】
〈構成５〉
構成３または４に記載の熱可塑性樹脂の成型装置において、上記樹脂シートの厚みを、仕上がり時の厚みの１３０パーセント以下に選定することを特徴とする熱可塑性樹脂の成型装置。
【００１４】
非加熱状態の金型で延伸可能な限界を越えないようにする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、非加熱状態の金型を用いて、スタンピング方式での樹脂成型を可能にして作業性を大幅に改善した。また、スタンピング方式を改良することで、複雑な立体形状の樹脂成型を可能にした。以下、本発明の実施の形態を実施例毎に詳細に説明する。
【実施例１】
【００１６】
図１は実施例１の熱可塑性樹脂の成型装置を示す側面図である。
図の成型装置１０は、加圧装置２２と受台２４を備えている。加圧装置２２の下端には上部金型２６が固定されている。また、受台２４の上には下部金型２８が固定されている。上部金型２６も下部金型２８も常温のままである。この下部金型２８の上に、予備加熱した樹脂シート１６を、成型後の状態を考慮して正確に位置決めして載せる。加圧装置２２を所定位置まで下降させると、例えば図のような立体成型品が得られる。
【００１７】
図２は成型方法の手順を説明する説明図である。
図の（ａ）は、この実施例の装置で製造する立体成型品の一例を示す斜視図、（ｂ）はこの立体成型品を成型するために準備する樹脂シートの展開図、（ｃ）は樹脂ブロックの斜視図、（ｄ）は予備加熱のための加熱装置の縦断面図である。
図の（ａ）に示すように、この実施例では、深い箱形で内部に突起を有する構造の立体成型品１２を製造する。このような構造の成型品は、従来のスタンピング方式では十分に樹脂を延伸しきれないから、製造が困難であった。
【００１８】
この装置では、まず、（ｂ）に示すような樹脂シート１６と（ｃ）に示すような樹脂ブロック３２とを用意する。樹脂シート１６は、立体成型品１２の外殻部を展開した形状の熱可塑性樹脂からなる。例えば、ポリカーボネート樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリメタクレート樹脂等の熱可塑性樹脂である。任意の熱可塑性樹脂でよいが、成型性が良く、金型との剥離性の良い樹脂が適する。
【００１９】
次に、樹脂シート１６と樹脂ブロック３２とを、（ｄ）に示すように、熱源３３を内蔵した加熱装置１８により予備加熱する。加熱温度は、樹脂の軟化温度以上であって溶融流動開始温度未満に設定する。例えば、樹脂の溶融流動開始温度を摂氏１６０度としたとき、予備加熱温度を１２０度程度に選定する。加圧して延伸するには軟化温度以上でなけれはならない。しかし、溶融流動開始温度以上では金型の所定位置に正確に樹脂シート１６を置くことができない。従って、上記の温度範囲で樹脂を予備加熱してから、下部金型２８の上に載せる。予備加熱温度の最適値は加圧装置の性能や金型の形状等により最適化されるとよい。
【００２０】
上記のように、樹脂シート１６は、立体成型品１２の外殻部１４を展開した形状にしておく。非加熱状態の金型では、樹脂の流動性が小さいからである。また、加圧して一挙に所定の形状に成型をするために、樹脂シート１６全面を包囲するように金型２０を設計する。金型の数は、上下で２個とは限らない。いわゆる中子のような浮型を設けても構わない。
【００２１】
以上のように、熱可塑性樹脂シート１６を予備加熱し、非加熱状態の２以上の金型２０で樹脂シート１６全面を包囲して、展開した形状の樹脂シート１６を折り曲げながら加圧成型して、立体成型品１２を得る。常温の加熱しない金型２０を使用するので、プレス装置の加熱冷却制御が不要であり、成型後短時間で製品を取り出すことができる。従って、加熱プレス装置を使用する場合に比較して生産速度を十分に引き上げることができる。立体成型品１２の外殻部１４を展開した形状の樹脂シート１６を折り曲げながら加圧成型して、樹脂の流れる距離を最小限にすると、樹脂シート１６を常温の金型２０でプレスして、無理なく成型ができる。さらに、無理な残留歪みも生じない。
【実施例２】
【００２２】
図３は実施例２の熱可塑性樹脂の成型動作を説明する説明図である。
先ず、図３の（ａ）に示すように、立体成型品１２の外殻部１４を展開したものとほぼ同程度の寸法の樹脂シート３５を準備する。これを予備加熱してから、常温の金型でプレスする。余分な樹脂は金型の外側に押し出されて、図３（ｂ）に示すような箱形の立体成型品３６ができあがる。
【００２３】
一方、もっと深い箱形構造の立体成型品をプレスするときには、例えば、図２の（ｂ）に示したような、外殻部１４を展開した形状の樹脂シート１６を使用する。これを金型上で折り曲げる。そして、図３の（ｃ）に示すように、折り曲げられた樹脂シート１６を加圧延伸する。これにより、当該樹脂シート１６の互いに離間した部分３７を相互に隙間無く圧着する。これにより、図３（ｄ）に示すような、例えば、深い箱状の立体３８も、常温の金型２０でプレスできる。
【００２４】
樹脂は、金型２０に接した部分がただちに冷却される。しかし、樹脂は断熱性が良いので、金型２０に接していない部分はまだ加圧すると流動する状態にある。この部分が加圧延伸されて金型２０の空隙に流れ込む。延伸されて新たに金型２０に接触した部分は次々と冷却されて固化を始める。従って、十分に厚みのある樹脂シート１６でないと、広く延伸することはできない。従来の方法では金型２０を加熱するから、可能な限り広く延伸をすることで樹脂成型をした。これに対してこの発明では、立体成型品１２の外殻部１４を展開した形状の樹脂シート１６を使用する。
【００２５】
従って、金型２０内での樹脂延伸量を出来るだけ少なくして、深井箱形のものでも良好なプレス成型が可能になる。例えば、プレス前の樹脂シート１６の厚みは、仕上がり時の厚みの１３０パーセント以下に選定するとよい。これを越えると、押し広げられる樹脂が金型に接して冷却され、十分展開できないために亀裂等が入るおそれがある。即ち、非加熱状態の金型２０で延伸可能な限界を越えないようにすることが好ましい。
【実施例３】
【００２６】
図４は実施例３の熱可塑性樹脂の成型方法を示す説明図である。
図２の例では、立体成型品１２の外殻部１４に連なるように、その内側に比較的大きな突出部３０が存在する。これは、１枚の樹脂シートを加圧しただけでは成型できない。そこで、樹脂シート１６とは別に同一条件で予備加熱した熱可塑性樹脂ブロック３２を用意する。熱可塑性樹脂ブロックを、金型２０の突出部３０に相当する部分に配置する。この状態で、樹脂シート１６とブロックとを同時に加圧する。これにより、樹脂シート１６とブロックを相互に隙間無く圧着することができる。そして、突出部３０を無理なく成型することができる。樹脂シート１６の一部がブロックの一面に密着した状態で加圧成型を開始すると、ブロックの他の面が金型２０の凹部に流れ込む。樹脂シート１６の一部とブロックとが密着した部分は金型２０で冷やされないから、圧力により強く一体化する。
【００２７】
図５は、熱可塑性樹脂の成型品例斜視図である。
図の（ａ）や（ｂ）には、それぞれ複雑な形状の成型品４１，４２の例を示した。実験によれば、以上のように、立体成型品１２の外殻部１４に、任意の突出部３０が連なる複雑な形状のものも、この方法により成型ができた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】実施例１の熱可塑性樹脂の成型装置を示す側面図である。
【図２】成型方法の手順を説明する説明図である。
【図３】実施例２の熱可塑性樹脂の成型動作を説明する説明図である。
【図４】実施例３の熱可塑性樹脂の成型方法を示す説明図である。
【図５】熱可塑性樹脂の成型品例斜視図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０  熱可塑性樹脂の成型装置
１２  立体成型品
１４  外殻部
１６  樹脂シート
１８  加熱装置
２０  金型
２２  加圧装置
２４  熱源
３０  突出部
【図１】
2009056605.tif 000003
【図２】
2009056605.tif 000004
【図３】
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【図４】
2009056605.tif 000006
【図５】
2009056605.tif 000007