特許 7529987 成形体の製造方法

(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】

(24)【登録日】2024-07-30

(45)【発行日】2024-08-07

(54)【発明の名称】成形体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   B29C 51/10 20060101AFI20240731BHJP

【ＦＩ】

B29C51/10

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020176472

(22)【出願日】2020-10-21

(65)【公開番号】P2022067731

(43)【公開日】2022-05-09

【審査請求日】2023-09-13

(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】110002022

【氏名又は名称】弁理士法人コスモ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 芳裕

(72)【発明者】

【氏名】南川 佑太

(72)【発明者】

【氏名】横井 慎司

【審査官】関口 貴夫

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－２１０８１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－１６８３７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０５－１９２９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－３０１５９８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ５１／００－５１／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第一金型及び第二金型の間に溶融樹脂シートを配置する工程と、
型締めにより前記溶融樹脂シートの余剰厚肉部を前記第一金型及び前記第二金型により圧縮する工程と、
前記第一金型側からの負圧及び前記第二金型側からの正圧の少なくとも一方を加えて前記溶融樹脂シートを前記第一金型側に賦形する工程と、
を含み、
前記型締めをした場合の前記第一金型と前記第二金型の成形面の間の設定幅は、前記溶融樹脂シートの設定シート厚み以上且つ前記余剰厚肉部におけるシート厚み以下に設定されることを特徴とする成形体の製造方法。

【請求項2】

第一金型及び第二金型の間に溶融樹脂シートを配置する工程と、
型締めにより前記溶融樹脂シートの余剰厚肉部を前記第一金型及び前記第二金型により圧縮する工程と、
前記第一金型側からの負圧及び前記第二金型側からの正圧の少なくとも一方を加えて前記溶融樹脂シートを前記第一金型側に賦形する工程と、
を含み、
前記型締めにおいて、前記溶融樹脂シートの成形領域における薄肉部と、前記第二金型の成形面との間には、間隙が形成されることを特徴とする成形体の製造方法。

【請求項3】

前記設定幅は、前記溶融樹脂シートの成形領域において一定であることを特徴とする請求項１に記載の成形体の製造方法。

【請求項4】

前記第一金型側からの負圧及び前記第二金型側からの正圧の両方を加えて前記溶融樹脂シートを前記第一金型側に賦形することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の成形体の製造方法。

【請求項5】

前記溶融樹脂シートと前記第一金型との間に表皮部材を配置して、前記溶融樹脂シート及び前記表皮部材を前記第一金型側に賦形することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れかに記載の成形体の製造方法。

【請求項6】

前記溶融樹脂シートは非発泡性樹脂材により形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の成形体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、成形体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から、金型に溶融樹脂シートを賦形させて成形体を作成する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、１枚の溶融した熱可塑性樹脂製材のシートを一対の分割形式の金型間に配置し、一方の金型のキャビティ側からシートを吸引し、他方の金型のキャビティ側からシートを加圧して、シートを一方の金型に押し当てて賦形する成形方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５４４００９３号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

溶融樹脂シートの一方面側を金型に賦形して成形する特許文献１のような成形方法では、金型と接する側の面とその反対側の面との間で冷却速度が異なる。また、押出装置から押し出される溶融樹脂シートは、シート厚みが均一にならないことがあり、シート厚みの厚い肉厚部については他のシート厚みが薄い部位に比べて冷却速度が遅くなる。このような冷却速度の差が大きくなると、成形体に反りが発生する等して寸法精度が低下する場合がある。

【0005】

本発明は、寸法精度を向上させた成形体の製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の成形体の製造方法は、第一金型及び第二金型の間に溶融樹脂シートを配置する工程と、型締めにより前記溶融樹脂シートの余剰厚肉部を前記第一金型及び前記第二金型により圧縮する工程と、前記第一金型側からの負圧及び前記第二金型側からの正圧の少なくとも一方を加えて前記溶融樹脂シートを前記第一金型側に賦形する工程と、を含み、前記型締めをした場合の前記第一金型と前記第二金型の成形面の間の設定幅は、前記溶融樹脂シートの設定シート厚み以上且つ前記余剰厚肉部におけるシート厚み以下に設定されることを特徴とする。
本発明の成形体の製造方法は、第一金型及び第二金型の間に溶融樹脂シートを配置する工程と、型締めにより前記溶融樹脂シートの余剰厚肉部を前記第一金型及び前記第二金型により圧縮する工程と、前記第一金型側からの負圧及び前記第二金型側からの正圧の少なくとも一方を加えて前記溶融樹脂シートを前記第一金型側に賦形する工程と、を含み、前記型締めにおいて、前記溶融樹脂シートの成形領域における薄肉部と、前記第二金型の成形面との間には、間隙が形成されることを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、寸法精度を向上させた成形体の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明の実施形態に係る成形体の斜視図である。

【図2】本発明の実施形態に係る成形体の成形装置を示す模式図であり、第一金型及び第二金型の間に溶融樹脂シート及び表皮部材を配置した状態を示す。

【図3】本発明の実施形態に係る成形体の製造工程において、第一金型及び第二金型を型締めする途中の状態を示す図である。

【図4】本発明の実施形態に係る成形体の製造工程において、第一金型及び第二金型を型締めして余剰圧肉部が第一金型及び第二金型と接した状態を示す。

【図5】本発明の実施形態に係る成形体の製造工程において、第一金型及び第二金型を型締めして溶融樹脂シート及び表皮部材を第一金型側に賦形させた状態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本実施形態の成形体１の斜視図である。成形体１は中央側に凹み部１ａを有する。凹み部１ａの外周縁周りには、鍔部１ｂが形成される。成形体１は、後述するシート状の熱可塑性樹脂材を変形させて成形された樹脂部材１１と、樹脂部材１１の一方面側に貼り付けられた表皮部材１２とにより形成される。表皮部材１２は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）繊維、ナイロン繊維、セルロース繊維、アラミド繊維等の通気性を有するシート状の不織布により構成することができる。

【0010】

成形体１は、例えば、自動車のドア等のインナートリムとして構成することができる。成形体１の表皮部材１２側は、自動車の居住空間側の意匠面として形成される。成形体１の凹み部１ａには様々な機能部を設けることがきる。鍔部１ｂには、他の構造体（例えばドア部材の内側の部材）と接続可能な螺子孔部等を設けることができる。なお成形体１は、インナートリムに限らず、その他の構造部材とすることができる。

【0011】

図２は、本実施形態の樹脂成形装置６０を示す図である。樹脂成形装置６０は、樹脂供給装置６１により、シート状の樹脂材である溶融樹脂シート２を成形する。溶融樹脂シート２は、非発泡性樹脂材により形成される。溶融樹脂シート２の樹脂材料としては、例えば、ポリオレフィン等の熱可塑性樹脂を用いることができ、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン－プロピレン共重合体及びその混合物等が挙げられる。樹脂供給装置６１の下方には、分割金型である第一金型４及び第二金型５が配置される。

【0012】

樹脂供給装置６１は、樹脂材料の供給口とされるホッパー６５と、油圧モータ６８に接続されて内部に配置されるスクリューによりホッパー６５から供給された材料を溶融、混錬する押出機６６と、を有する。押出機６６は、プランジャ７２を備えるアキュムレータ７０と接続される。溶融、混錬された樹脂材料は、押出機６６によりアキュムレータ７０に送られる。樹脂材料は、アキュムレータ７０で高圧とされてＴダイ７１に送られる。そして、適宜のタイミングでＴダイ７１のダイスリットが開かれて、ローラ７９により送り出された溶融樹脂シート２が形成される。

【0013】

第一金型４及び第二金型５は、対向して配置される。本実施形態では、第一金型４が凸型であり、第二金型５が凹型である場合について示している。第一金型４のピンチオフ部４ｂの内側の成形面４ａは、コア部４１を含む。成形面４ａには複数の吸気孔４ａ１が設けられる。第一金型４の成形面４ａ側は、吸気孔４ａ１を介して図示しない真空ポンプにより吸気されて減圧することができる。

【0014】

また、第二金型５のピンチオフ部５ｂの内側の成形面５ａは、コア部４１に対応したキャビティ部５１を含む。第一金型４と第二金型５が型締めされた際の成形面４ａと成形面５ａとの間の設定幅Ｔ３（クリアランス）は、溶融樹脂シート２の成形領域において略一定に形成される（図５も参照）。成形面５ａには複数の排気孔５ａ１が設けられる。第二金型５の成形面５ａ側は、排気孔５ａ１を介して図示しないコンプレッサにより圧空を導入して加圧することができる。

【0015】

次に、成形体１の製造方法について各工程の詳細を説明する。本実施形態で製造される成形体１は、図２等に示す樹脂成形装置６０により成形される。まず、材料供給工程において、樹脂供給装置６１は、溶融樹脂シート２を押し出して、第一金型４及び第二金型５の間に配置させる。また、溶融樹脂シート２と第一金型４との間には、図１に示した成形体１の意匠面側（凹み部１ａ側）を覆う表皮部材３（表皮部材１２）が配置される。溶融樹脂シート２及び表皮部材３は、図示しないロボットハンド等により支持される。

【0016】

型締工程では、図３乃至図５に示すように、第一金型４及び第二金型５を型締めし、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を第一金型４側に賦形させる。まず、図３に示すように、第一金型４と第二金型５とを、相対的に近接させる。第一金型４と第二金型５との間に位置する溶融樹脂シート２及び表皮部材３も相対的に近接する。

【0017】

第一金型４と第二金型５を更に近接させると、図４に示すように、溶融樹脂シート２及び表皮部材３は、第一金型４及び第二金型５の成形面４ａ，５ａの凹凸形状に倣うように変形する。図４は、第一金型４及び第二金型５が型締めされて閉じ切る直前の状態を示している。

【0018】

Ｐ部拡大図に示す位置では、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を含むシート厚みＴ１が予め設定された設定シート厚みＴ２と略同厚みに形成される。樹脂供給装置６１から供給された溶融樹脂シート２は、スウェル、ドローダウン又はネックイン等の様々な要因により樹脂厚みＴ０にばらつきが生じることがある。本実施形態の溶融樹脂シート２の一部には、Ｑ部拡大図に示すように、樹脂厚みＴ０が比較的厚い余剰厚肉部２２１が形成される。図４では、余剰厚肉部２２１において、溶融樹脂シート２の一方側の面２１が表皮部材３を間に介して第一金型４の成形面４ａと当接し、他方側の面２２が第二金型５の成形面５ａと当接した状態を示している。

【0019】

一方、余剰厚肉部２２１よりも薄いＰ部拡大図及びＲ部拡大図等に示す薄肉部２２２（設定シート厚みＴ２より薄い他の領域も含む）では、第一金型４及び第二金型５が型締めされると、薄肉部２２２における溶融樹脂シート２及び表皮部材３と、第一金型４及び第二金型５との間の一方側又は両側には空間Ｓ１，Ｓ２（間隙）が形成される。

【0020】

また、溶融樹脂シート２は、コア部４１に沿うように賦形される。従って、コア部４１の側周部（例えば、Ｒ部拡大図に示される入隅部４ａ２の周辺）に配置される溶融樹脂シート２は、延伸されてシート厚みＴ１が比較的薄くなる。入隅部４ａ２の周辺においても、溶融樹脂シート２及び表皮部材３と、第一金型４及び第二金型５との間の一方側又は両側には空間Ｓ１，Ｓ２が形成される。

【0021】

第一金型４及び第二金型５の対向するピンチオフ部４ｂ，５ｂが溶融樹脂シート２及び表皮部材３と当接すると、第一金型４及び第二金型５の成形面４ａ，５ａ側の内部には、密閉空間が形成される。

【0022】

第一金型４は、吸気孔４ａ１から吸気して溶融樹脂シート２及び表皮部材３の成形面４ａ側の空間Ｓ１を減圧する。表皮部材３は通気性を有するため、減圧により溶融樹脂シート２が成形面４ａ側に吸引される。なお、第一金型４は、ピンチオフ部４ｂ，５ｂが溶融樹脂シート２及び表皮部材３と当接する前又は後に減圧を開始することができる。また、第二金型５は、排気孔５ａ１から圧縮空気を導入して溶融樹脂シート２の面２２と成形面５ａとの空間Ｓ２を加圧する。溶融樹脂シート２は、加圧によっても成形面４ａ側に付勢される。

【0023】

図５は、第一金型４及び第二金型５が閉じ切り、溶融樹脂シート２及び表皮部材３が第一金型４側へ賦形された状態を示している。図５のＰ'部拡大図及びＲ'部拡大図に示すように、表皮部材３は、成形面４ａ側に減圧及び加圧によって移動する溶融樹脂シート２に押されて、成形面４ａ側に付勢される。従って、溶融樹脂シート２及び表皮部材３は重なり合うように面当接して成形面４ａに賦形される。表皮部材３は溶融樹脂シート２に溶着される。

【0024】

本実施形態の溶融樹脂シート２及び表皮部材３には、第一金型４側からの負圧及び第二金型５側からの正圧の両方が加えられる。そのため、第一金型４側の面２１は、表皮部材３とともに高い寸法精度で成形することができる。なお、第一金型４側の負圧は、第二金型５側の正圧よりも早いタイミングで加えることができる。例えば、第一金型４の成形面４ａ側の減圧は、第一金型４及び第二金型５の一方又は両方を移動させて型締めしながら行われる。また、減圧は、溶融樹脂シート２及び表皮部材３が第一金型４と接する前のタイミングから開始することができる。溶融樹脂シート２及び表皮部材３は、図３に示すコア部４１等の先当たり部位では負圧により第一金型４及び第二金型５が閉じ切る前であっても比較的容易に第一金型４側に賦形される。入隅部４ａ２等の凹部付近では、溶融樹脂シート２及び表皮部材３は、第二金型５の成形面５ａの凸部に押し込まれて成形面４ａに倣うように変形する。成形面４ａに対し所定距離まで近接した溶融樹脂シート２及び表皮部材３は、負圧により成形面４ａ側へ賦形される。そして、第一金型４及び第二金型５が閉じ切った後（図５参照）、第二金型５の成形面５ａ側から加圧が行われる。

【0025】

これにより、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を、第一金型４に予備的に賦形させておき、第二金型５側からの正圧により高い圧力で第一金型４側へ確実に賦形させることができる。また、正圧を加える場合は負圧を加える場合と比較して大気圧以上の圧力を加えることも可能である。従って、本実施形態のように正圧を加えて溶融樹脂シート２及び表皮部材３を第一金型４側へ賦形する場合は、図５のＲ'部拡大図に示す入隅部４ａ２付近においても、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を成形面４ａに沿って高い寸法精度で成形することができる。

【0026】

また、型締めをした場合の成形面４ａと成形面５ａとの間の設定幅Ｔ３は、溶融樹脂シート２の設定シート厚みＴ２以上且つ余剰厚肉部２２１におけるシート厚みＴ４（図４参照）以下に設定される。例えば、本実施形態の設定シート厚みＴ２は約２ｍｍであり、設定幅Ｔ３は約３ｍｍに設定される。表皮部材３は１ｍｍ未満に設定することができる。従って、シート厚みＴ１が設定シート厚みＴ２以下に形成された部位（例えば、Ｐ'部拡大図及びＱ'部拡大図に示す部位）では、型締め状態においても空間Ｓ２が形成される。一方、余剰厚肉部２２１は、溶融樹脂シート２及び表皮部材３が第一金型４及び第二金型５により挟持されて、溶融樹脂シート２の余剰な厚み分が周囲の空間Ｓ２側に流動しながら圧縮される。従って、溶融樹脂シート２のうちの余剰厚肉部２２１については予め設定された設定幅Ｔ３まで薄肉化される（Ｑ'部拡大図参照）。

【0027】

本実施形態では、設定幅Ｔ３よりも厚いシート厚みＴ４を有する余剰厚肉部２２１における面２２が第二金型５の成形面５ａに当接するため、第二金型５からも放熱することができる。そのため、溶融樹脂シート２における冷却速度の差を低減し、成形体１の反り等の変形の発生を低減することができる。

【0028】

取出工程では、第一金型４及び第二金型５が型開きされて、溶融樹脂シート２及び表皮部材３による成形体１が取り出される。取り出された成形体１にバリ部１３が接続されている場合にはバリ部１３が手動又は自動により取り除かれて、図１に示した成形体１が作成される。なお、図１の成形体１において、樹脂部材１１は溶融樹脂シート２により形成された層であり、表皮部材１２は表皮部材３により形成された層である。

【0029】

なお、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を賦形する際、第一金型４側からの負圧及び第二金型５側からの正圧の一方を加えて行ってもよい。これにより、第一金型４又は第二金型５の構成や製造工程を簡素化することができる。

【0030】

本実施形態の成形体１の製造方法では、第一金型４及び第二金型５の間に溶融樹脂シート２を配置する工程と、型締めにより溶融樹脂シート２の余剰厚肉部２２１を第一金型４及び第二金型５により圧縮する工程と、第一金型４側からの負圧及び第二金型５側からの正圧の少なくとも一方を加えて溶融樹脂シート２を第一金型４側に賦形する工程と、を含む構成について説明した。これにより、溶融樹脂シート２内の冷却速度のばらつきを小さくして成形体１の反り等の発生を低減し、寸法精度を向上させた成形体１の製造方法を構成することができる。

【0031】

以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は本実施形態により限定されることはなく、種々の変更を加えて実施することができる。例えば、本実施形態では、第一金型４を凸型とし、第二金型５を凹型として示したが、第一金型４を凹型とし、第二金型５を凸型として構成してもよい。又は、第一金型４及び第二金型５には、各々対応する凸面及び凹面を複数備えて、対向する面間距離（設定幅Ｔ３）が略一定となるように平行に形成してもよい。

【0032】

また、溶融樹脂シート２は、発泡剤を基材樹脂に混合させて作製した熱可塑性樹脂である発泡性樹脂材により形成してもよい。溶融樹脂シート２を発泡性樹脂材により形成した場合は、軽量で断熱性を向上させた成形体１を形成することができる。一方で、溶融樹脂シート２を非発泡性樹脂材により形成した場合は、発泡剤の混合工程等を省略して簡易な工程で安価に成形体１を形成することができる。

【0033】

また、本実施形態では、溶融樹脂シート２及び表皮部材３を重ねた成形体１について示したが、表皮部材３を省略して溶融樹脂シート２により成形体１としてもよい。この場合、図４に示したシート厚みＴ１は樹脂厚みＴ０と同じに設定される。

【0034】

また、第一金型４と第二金型５が型締めされた際の成形面４ａと成形面５ａとの間の設定幅Ｔ３（クリアランス）は、溶融樹脂シート２の成形領域の全体に亘り一定に形成してもよいし、成形領域の一部において一定に形成してもよい。

【0035】

また、本実施形態では、第一金型４及び第二金型５により一つの成形体１を成形可能な１個取りの金型について説明したが、第一金型４及び第二金型５は複数の成形体を成形可能な多数個取りの金型として構成してもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ 成形体 １ａ 凹み部
１ｂ 鍔部 ２ 溶融樹脂シート
３ 表皮部材 ４ 第一金型
４ａ 成形面 ４ａ１ 吸気孔
４ａ２ 入隅部 ４ｂ ピンチオフ部
５ 第二金型 ５ａ 成形面
５ａ１ 排気孔 ５ｂ ピンチオフ部
１１ 樹脂部材 １２ 表皮部材
１３ バリ部 ２１ 面
２２ 面 ４１ コア部
５１ キャビティ部 ６０ 樹脂成形装置
６１ 樹脂供給装置 ６５ ホッパー
６６ 押出機 ６８ 油圧モータ
７０ アキュムレータ ７１ Ｔダイ
７２ プランジャ ７９ ローラ
２２１ 余剰厚肉部 ２２２ 薄肉部
Ｓ１，Ｓ２ 空間 Ｓ２ 空間
Ｔ０ 樹脂厚み Ｔ１ シート厚み
Ｔ２ 設定シート厚み Ｔ３ 設定幅
Ｔ４ シート厚み

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】