特許 6849902 樹脂成形品の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6849902

(24)【登録日】2021年3月9日

(45)【発行日】2021年3月31日

(54)【発明の名称】樹脂成形品の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/12 20060101AFI20210322BHJP

   B29C 51/10 20060101ALI20210322BHJP

   B29C 49/20 20060101ALI20210322BHJP

   B29C 49/04 20060101ALI20210322BHJP

【ＦＩ】

   B29C51/12

   B29C51/10

   B29C49/20

   B29C49/04

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-194709(P2016-194709)

(22)【出願日】2016年9月30日

(65)【公開番号】特開2018-52093(P2018-52093A)

(43)【公開日】2018年4月5日

【審査請求日】2019年7月8日

(73)【特許権者】

【識別番号】000104674

【氏名又は名称】キョーラク株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001139

【氏名又は名称】ＳＫ特許業務法人

(74)【代理人】

【識別番号】100130328

【弁理士】

【氏名又は名称】奥野 彰彦

(74)【代理人】

【識別番号】100130672

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 寛之

(72)【発明者】

【氏名】林 洋介

【審査官】 ▲高▼橋 理絵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０３６３４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−００１３９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０９０３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１１９１７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−０３１６１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０５７８２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−０３９０８０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２９Ｃ ５１／００−５１／４６

Ｂ２９Ｃ ４９／００−４９／８０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

樹脂成形品の製造方法であって、
表皮材を金型のキャビティの表面の少なくとも一部に配置するステップと、
Ｔダイから押出された溶融状態の熱可塑性樹脂シートを前記キャビティの側方に垂下させるステップと、
前記金型を型締めし、前記熱可塑性樹脂シートに前記表皮材を積層するように面接着させるステップと、
前記熱可塑性樹脂シート及び前記表皮材を前記キャビティ側から真空吸引するステップと、を備え、
前記表皮材は微細な貫通孔を有し、前記真空吸引ステップにおいて、前記貫通孔を通じて前記熱可塑性樹脂シートが吸引され、
前記表皮材に、結晶化遅延剤を混入するステップをさらに備え、前記真空吸引ステップの後に、前記表皮材の前記貫通孔が閉環するように構成されている、製造方法。

【請求項2】

前記表皮材が加飾用樹脂層と基材層とから構成され、前記加飾用樹脂層が前記熱可塑性樹脂シートに貼合され、前記基材層が剥離されることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。

【請求項3】

熱可塑性樹脂シートに貼合され樹脂成形品を形成する表皮材であって、
微細な貫通孔を有し、
前記表皮材には、結晶化遅延剤が混入されており、
前記熱可塑性樹脂シートに貼合された後に、前記貫通孔が閉環されるように構成されていることを特徴とする表皮材。

【請求項4】

加飾用樹脂層と基材層とを備え、
前記結晶化遅延剤は、前記加飾用樹脂層に混入されていることを特徴とする請求項３に記載の表皮材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、熱可塑性樹脂シートに表皮材を積層して成形する、樹脂成形品の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、熱可塑性樹脂シートと加飾シート（表皮材）を貼合して積層し、樹脂成形品を加飾成形する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１では、溶融状態の熱可塑性樹脂製シートを、金型のキャビティから離間状態でキャビティのまわりにはみ出すように、キャビティの側方に配置する段階と、配置された熱可塑性樹脂製シートとキャビティとで協働して形成された第１密閉空間内で、熱可塑性樹脂製シートと対向し、かつ金型のキャビティから離間状態でキャビティのまわりにはみ出すように保持された加飾シートを熱可塑性樹脂製シートに対して、積層するように面接着させる段階と、第１密閉空間内をキャビティ側から真空吸引することにより、面接着された熱可塑性樹脂製シート及び加飾シートをキャビティに対して押圧して賦形する段階とを有する加飾成形方法が、開示されている。

【0004】

しかしながら、特許文献１においては、Ｔダイから押出された可塑性樹脂シートに表皮材を合わせて一対のローラから送り出して貼合させることから、所望の領域以外にも貼合したり、成形後にバリとして切除される部分が生じたりすることから、表皮材が無駄になるという問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１５−１０４８８６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、熱可塑性樹脂シートの表面に表皮材を貼合するにあたり、所望の領域のみに表皮材を貼合可能な樹脂成形品の製造方法を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明は、以下の構成によって把握される。
（１）本発明に係る第１の観点は、樹脂成形品の製造方法であって、表皮材を金型のキャビティの表面の少なくとも一部に配置するステップと、溶融状態の熱可塑性樹脂シートを前記キャビティの側方に垂下させるステップと、前記金型を型締めし、前記熱可塑性樹脂シートに前記表皮材を積層するように面接着させるステップと、前記熱可塑性樹脂シート及び前記表皮材を前記キャビティ側から真空吸引するステップと、を備えることを特徴とする。

【0008】

（２）上記（１）の構成において、前記表皮材が微細な貫通孔を有し、前記真空吸引ステップにおいて、前記貫通孔を通じて前記熱可塑性樹脂シートが吸引される。

【0009】

（３）上記（２）の構成において、前記真空吸引ステップの後に、前記表皮材の前記貫通孔が閉環するように構成されている。

【0010】

（４）上記（１）から（３）のいずれか１つの構成において、前記表皮材が加飾用樹脂層と基材層とから構成され、前記加飾用樹脂層が前記熱可塑性樹脂シートに貼合され、前記基材層が剥離される。

【0011】

（５）本発明に係る第２の観点は、熱可塑性樹脂シートに貼合され樹脂成形品を形成する表皮材であって、微細な貫通孔を有し、前記熱可塑性樹脂シートに貼合された後に、前記貫通孔が閉環されるように構成されている。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、熱可塑性樹脂シートの表面に表皮材を貼合するにあたり、所望の領域のみに表皮材を貼合可能な樹脂成形品の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】本発明の第１実施形態に係る樹脂成形品の製造方法を実施する成形装置を示す全体正面図である。

【図2】図１の成形装置において、金型内に表皮材及び熱可塑性樹脂シートを配置した工程を示す断面図である。

【図3】図１の成形装置において、図２に示す態様から熱可塑性樹脂シートと金型のキャビティ間を型枠により閉じた工程を示す断面図である。

【図4】図１の成形装置において、図３に示す態様から金型を閉じて成形する工程を示す断面図である。

【図5】図１の成形装置において成形された樹脂成形品の正面側の斜視図である。

【図6】図１の成形装置において成形された樹脂成形品の側面図である。

【図7】本発明の第２実施形態に係る樹脂成形品の製造方法を実施する成形装置において、金型内に一対の熱可塑性樹脂シート及び表皮材を配置した工程を示す断面図である。

【図8】図７の成形装置において、図７に示す態様から一対の熱可塑性樹脂シートと金型のキャビティ間を型枠により閉じた工程を示す断面図である。

【図9】図７の成形装置において、図８に示す態様から一対の熱可塑性樹脂シート及び表皮材をそれぞれ対応する金型のキャビティに真空吸着した工程を示す断面図である。

【図10】図７の成形装置において、図９の態様から金型を型締めして成形する工程を示す断面図である。

【図11】図７の成形装置において、図１０の態様から金型を開いて樹脂成形品を取り出す工程を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

（実施形態）
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態（以下、「実施形態」と称する。）について詳細に説明する。実施形態の説明の全体を通して同じ要素には同じ番号を付している。

【0015】

（第１実施形態）
まず、図１から図５を参照して、１枚の熱可塑性樹脂シートＰを対象とする成形装置Ｘを用いた第１実施形態に係る樹脂成形品１６の製造方法について説明する。成形装置Ｘは、図１に示すように、アキュムレータ１、プランジャー２、Ｔダイ３、押出機４、熱可塑性樹脂供給ホッパ５、一対のローラ６，６、一対の金型７，８を備えている。熱可塑性樹脂は、押出機４により溶融混練された後、アキュムレータ１内のアキュム室に一時的に貯留され、一定間隔ごとにプランジャー２によってＴダイ３に供給される。金型７，８の外周には、型枠１４，１５が位置しており、また、Ｔダイ３には、熱可塑性樹脂シートＰの厚みを調整するために、Ｔダイ３の先端部のスリット隙間の間隔を調整するスリット隙間調整装置１９が設けられている。

【0016】

具体的には、まずアキュムレータ１、Ｔダイ３により押出速度が設定される。アキュムレータ１に接続される押出機４の押出し能力は樹脂成形品１６の大きさにより適宜選択することが可能であるが、１００Ｋｇ／時以上であることが成形サイクルを短縮させる観点から好ましい。このため、アキュムレータ１のアキュム室に貯留された熱可塑性樹脂はＴダイ３のスリットの開口から１ｃｍ^２当り５０Ｋｇ／時以上、好ましくは６０Ｋｇ／時以上で押出される。

【0017】

Ｔダイ３に供給された熱可塑性樹脂は図示しないＴダイ３本体のマニホールドから樹脂流路を通ってスリットから熱可塑性樹脂シートＰとして押出される。Ｔダイ３本体は、一対のダイを重ね合わせてなり、Ｔダイ３本体の先端部分において一方のダイリップ及び他方のダイリップがスリット隙間をもって対向しており、スリット隙間の間隔はスリット隙間調整装置１９により設定される。スリット隙間により押出される熱可塑性樹脂シートＰの厚みが決定される。具体的には、Ｔダイ３から０．６〜６．０ｍｍの厚さの熱可塑性樹脂シートＰとして押出される。

【0018】

Ｔダイ３本体のスリット隙間調整装置１９としては熱膨張式又は機械式があり、その両方の機能を併せ持つ装置を用いることが好ましい。スリット隙間調整装置１９はスリットの幅方向に沿って等間隔に複数配置され、スリット隙間調整装置１９によってスリット隙間を狭くしたり、広くしたりすることで幅方向における熱可塑性樹脂シートＰの厚みを均一なものとする。

【0019】

機械式の調整手段として具体的には、図示しない一方のダイリップに向けて進退自在に設けたダイボルトを有し、その先端に圧力伝達部を介して調整軸が配置されている。調整軸には締結ボルトにより係合片が結合されており、係合片は一方のダイリップに連結されている。ダイボルトを前進させると圧力伝達部を介して調整軸が先端方向に押出されて一方のダイリップが押圧される。これにより、ダイリップは凹溝の部位で変形されてスリット隙間が狭くなる。スリット隙間を広くするにはこれと逆にダイボルトを後退させる。さらに、上記機械式の調整手段に合わせて熱膨張式の調整手段を用いることで精度良くスリット隙間を調整することができる。具体的には、図示しない電熱ヒーターにより調整軸を加熱して熱膨張させることで一方のダイリップが押圧され、スリット隙間が狭くなる。また、スリット隙間を広くするには電熱ヒーターを停止させ、図示しない冷却手段により調整軸を冷却して収縮させる。

【0020】

Ｔダイ３のスリットの開口から押出された熱可塑性樹脂シートＰは、ドローダウン、ネックインなどにより肉厚のバラツキが発生することを防止するため、一対のローラ６，６間で挟圧して送り出される。

【0021】

Ｔダイ３のスリットの開口から押出される熱可塑性樹脂シートＰは金型への転写性、追随性を良好とするため流動性の高い非晶性熱可塑性樹脂材料を用いることが好ましい。具体的には、２３０℃におけるメルトテンション（株式会社東洋精機製作所製メルトテンションテスターを用い、余熱温度２３０℃、押出速度５．７ｍｍ／分で、直径２．０９５ｍｍ、長さ８ｍｍのオリフィスからストランドを押出し、このストランドを直径５０ｍｍのローラに巻き取り速度１００ｒｐｍで巻き取ったときの張力を示す）が５０ｍＮ以上であり、２００℃におけるＭＦＲ（ＪＩＳ Ｋ−７２１０に準じて試験温度２００℃、試験荷重２．１６ｋｇにて測定）が３．０〜６０ｇ／１０分、さらに好ましくは３０〜５０ｇ／１０分の樹脂材料を用いる。例えば、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン共重合体、ポリスチレン、高衝撃ポリスチレン（ＨＩＰＳ樹脂）、アクリロニトリル・スチレン共重合体（ＡＳ樹脂）又はその混合物を使用することができる。

【0022】

Ｔダイ３より押出された溶融状態の熱可塑性樹脂シートＰは、図２に示すように、間隔を開けて配置された一対のローラ６，６間に垂下する。一対のローラ６，６は、開閉機構（不図示）により開閉自在となっており、開閉機構によって一対のローラ６，６間の間隔を調整できる。一対のローラ６，６によって送り出された熱可塑性樹脂シートＰは、金型７，８間に配置されることとなる。金型８には、キャビティ９が設けられており、キャビティ９は樹脂成形品１６に転写されるシボ模様の転写面を有していてもよい。

【0023】

ここで、本実施形態では、キャビティ９の表面の少なくとも一部に、表皮材１８（木目などの加飾を熱可塑性樹脂シートＰの表面に施す加飾シートなど）が配置されている。これは、表皮材１８を熱可塑性樹脂シートＰの所望の領域に貼合するためのものである。表皮材１８の詳細については、後述する。

【0024】

続いて、図３に示すように、金型７，８の外周に位置する型枠１４，１５を金型７，８に対して相対的に前進させ、溶融状態の熱可塑性樹脂シートＰと密着させる。金型８には、キャビティ９の裏側に真空吸引室１０及び吸引孔１１が設けられており、吸引孔１１から真空吸引することにより、熱可塑性樹脂シートＰと表皮材１８を併せてキャビティ９に吸着させ、概ねキャビティ９の形状に沿った形状とする。

【0025】

次いで、図４に示すように、熱可塑性樹脂シートＰをキャビティ９に沿わせた後に型締めを行い、金型７に設けた圧力流体導入孔１２から金型７，８内に加圧流体を吹き込み、熱可塑性樹脂シートＰと表皮材１８をキャビティ９に沿った形状に加圧形成する。これにより、熱可塑性樹脂シートＰの表面に表皮材１８が貼合されるとともに、凹凸形状からなるシボ模様が転写されることとなる。その後、金型７，８内で冷却された樹脂成形品１６は、金型７，８を開いて離型した後に外周のバリを切除して完成する。

【0026】

表皮材１８について、詳しく説明する。図５に、表面１７に表皮材１８が貼合された樹脂成形品１６の例を示す。本実施形態では、図示したように、樹脂成形品１６の所望の領域に表皮材１８を貼合される。

【0027】

樹脂成形品１６に表皮材１８を貼合することにより複数の異なる樹脂からなる多層構造の樹脂成形品１６とすることができる。表皮材１８は、外観性向上、装飾性、成形品と接触する物の保護機能を有する。表皮材１８の形態はシート、フィルムなどであり、印刷層が外面に付された樹脂シート、透明又は着色した樹脂シート、合成皮革等の厚みが０．１〜３．０ｍｍのものが使用できる。なお、表皮材１８の厚みが大き過ぎると金型形状に追従せず成形が困難となる。

【0028】

表皮材１８の素材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル樹脂、熱可塑性エラストマーが挙げられる。本実施形態では、表皮材１８を樹脂成形品１６の表面に貼着させるため、前述のとおり、あらかじめ金型８のキャビティ９の表面に配置しておく。配置の方法は、例えば、表皮材１８をキャビティ９に貼着しておくことができる。そして、熱可塑性樹脂シートＰを表皮材１８の側から真空吸引することにより、熱可塑性樹脂シートＰと表皮材１８とを熱溶着により貼合一体化することができる。と同時に、樹脂成形品１６の表皮材１８を貼着した側にシボ模様を転写することができる。

【0029】

表皮材１８の構成について説明する。図６に示すように、表皮材１８は、加飾用樹脂層１８１と基材層１８２を備えている。基材層１８２はキャビティ９に貼着され、加飾用樹脂層１８１は熱可塑性樹脂シートＰに貼合される。ここで、表皮材１８の側から真空吸引されるが、表皮材１８は前述したような素材であるため不織布などとは異なり通気性がない。そこで、表皮材１８には、表皮材１８と熱可塑性樹脂シートＰを一定的に吸引するため、微細な貫通孔１８ａが設けられている。これにより、金型８のキャビティ９の裏側に設けられている真空吸引室１０及び吸引孔１１から真空吸引したとき、貫通孔１８ａを介して熱可塑性樹脂シートＰを確実に吸引することができる。ここで、後述するように、加飾用樹脂層１８１には結晶化遅延剤が混入されており、貫通孔１８ａが設けられていても、最終的には貫通孔１８ａが閉環して表面がきれいな樹脂成形品１６を得ることができる。また、結晶化遅延剤入りの加飾用樹脂層１８１により、金型８の吸引孔１１が樹脂成形品１６に転写されてしまい見栄えが悪くなることも防止できる。なお、基材層１８２としては、熱可塑性樹脂シートＰに貼着可能な材料から選定することができ、さらには同じ材料であることが好ましい。また、結晶化遅延剤は、少なくとも加飾用樹脂層１８１に混入されていればよいが、基材層１８２にも混入するようにしてもよい。

【0030】

基材層１８２は、図６に示すように、成形後に剥離されるが、加飾用樹脂層１８１に貫通孔１８ａが残存すると、樹脂成形品１６の美的外観を損なう。そこで、本実施形態では、加飾用樹脂層１８１に残存する貫通孔１８ａを次のような手段で閉環させる。例えば、加飾用樹脂層１８１がポリプロピレンによって構成されている場合、結晶化遅延剤を混入しておくことにより、結晶化温度を１０℃以上低下させて、貫通孔１８ａを閉環させる。なお、このように結晶化遅延剤を混入させて溶融温度を下げると、貫通孔１８ａを介して熱可塑性樹脂シートＰを吸引し、熱可塑性樹脂シートＰと表皮材１８とを熱溶着により貼合一体化した後、表皮材１８の溶融時間を長くすることが可能となり、型締め成形中に貫通孔１８ａが閉環していく。

【0031】

この閉環のメカニズムを説明すると、結晶化遅延剤が混入されていることにより、加飾用樹脂層１８１の結晶化温度は低下する。そのため、従来どおりに成形のステップを進行させていたとしても、表皮材１８が冷却され固化するまでの時間を長く保つことが可能となる。そして、この結晶化を遅らせている間に、加飾用樹脂層１８１が収縮し（図６で示した矢印参照）、貫通孔１８ａを閉じるように作用する。これにより、加飾用樹脂層１８１は、美的外観上問題なく、熱可塑性樹脂シートＰに転写される。なお、貫通孔１８ａは微細（例えば、３００μｍ程度）であるため、貫通孔１８ａに熱可塑性樹脂シートＰが入り込むことはない。

【0032】

結晶化遅延剤としては、例えば、ポリオレフィン系樹脂であるアタクチックポリプロピレンやシリコーンオイルなどを用いることができる。シリコーンオイルの具体例としては、ジメチルポリシロキサン、モノメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン、アルキル変性シリコーン、アミノ変性シリコーン、エポキシ変性シリコーン、カルボキシル変性シリコーン、メルカプト変性シリコーン、アルキル高級アルコール変性シリコーン、アルコール変性シリコーン、クロロアルキル変性シリコーン、ポリエーテル変性シリコーン、フッ素変性シリコーンなどが挙げられる。

【0033】

表皮材１８の貫通孔１８ａの径、配置数、ピッチについて、説明する。表皮材１８の貫通孔１８ａは、前述のように、最終的に閉環するように設定されることから、一般に金型８の吸引孔１１よりも小さな径をもって構成される（図６で示した表皮材１８の貫通孔１８ａと金型８の吸引孔１１との位置関係を参照）。金型８の吸引孔１１を成形の都度変更することは困難なことから、真空吸引の効果を得るため、表皮材１８の貫通孔１８ａの径、配置数、ピッチが、成形の都度好適に設定される。例えば、真空吸引の引きを強くするために貫通孔１８ａの配置数を増やしたり、閉環が確実になされるために貫通孔１８ａの径を加飾用樹脂層１８１の厚みの２倍以下にしたり、金型８の吸引孔１１を完全に閉塞してしまわないようにするために貫通孔１８ａのピッチを３０ｍｍ以下としたりする、などである。

【0034】

（第２実施形態）
図７から図１１を参照して、２枚の熱可塑性樹脂シートＰを対象とする成形装置Ｙを用いた第２実施形態に係る樹脂成形品１６の製造方法について、説明する。成形装置Ｙは、図示されているように、一対の熱可塑性樹脂シートＰ，Ｐを用いて樹脂成形品１６を製造するものであり、アキュムレータ１、プランジャー２、Ｔダイ３、押出機４、熱可塑性樹脂供給ホッパ５、一対のローラ６，６のそれぞれが、一対の熱可塑性樹脂シートＰ，Ｐに対応して各別に配置されている。なお、図１から図６に示す第１実施形態の構成と同様の箇所には同符号を付して説明を省略する。

【0035】

第２実施形態では、一対の熱可塑性樹脂シートＰ，Ｐにより中空二重壁構造の樹脂成形品１６を第１実施形態と同様に成形する。ここでは、中空二重壁構造の樹脂成形品１６にはその両方の壁の表面に表皮材１８，１８が積層された例を示しているが、もちろん、一方の壁の表面のみに表皮材１８を積層してもよい。また、キャビティ９によるシボ模様も表皮材１８，１８の両方又はいずれか一方に転写することも可能である。

【0036】

以上、実施形態及び実施例を用いて本発明を説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されないことは言うまでもない。上記実施形態に、多様な変更又は改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。また、そのような変更又は改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。なお、本実施形態は、被研磨体Ｓがブロー成形による成形品であっても射出成形による成形品であっても適用することができる。

【符号の説明】

【0037】

１…アキュムレータ
２…プランジャー
３…Ｔダイ
４…押出機
５…熱可塑性樹脂供給ホッパ
６，６…一対のローラ
７，８…金型
９…キャビティ
１０…真空吸引室
１１…吸引孔
１２…圧力流体導入孔
１４，１５…型枠
１６…樹脂成形品
１８…表皮材
１９…スリット隙間調整装置
Ｐ…熱可塑性樹脂シート

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】