JPH0310811A

JPH0310811A - 加飾成形方法及びその装置

Info

Publication number: JPH0310811A
Application number: JP14524389A
Authority: JP
Inventors: Shigetada Kawasaki; 川端　繁忠; Fumiyoshi Takano; 高野　文好
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1989-06-09
Filing date: 1989-06-09
Publication date: 1991-01-18
Anticipated expiration: 2013-11-18
Also published as: JP2826553B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、金型を用いた熱可塑性樹脂の成形、例えば射
出成形、プロー成形、熱成形等において、成形品の表面
に図柄を付しながら成形を行う方法及びその装置に関す
る。

［従来の技術］従来、表面に図柄を付した熱可塑性樹脂成形品の製造は
、主に、成形後の後工程で成形品の表面に印刷や箔押し
等を行うことによって行われている。また、射出成形工
程中に図柄を転写する方法も行われている。この方法は
、図柄をあらかじめフィルム上に施しておき、このフィ
ルムを金型開閉時に金型間に挟み込ませて射出成形する
ことで、成形時に、図柄を有するフィルムを成形品表面
に密着させるものである。

また、熱可塑性樹脂の成形時に、それに用いる金型のキ
ャビティ面に温度分布があると、得られる成形品の表面
と周囲と光沢状態が相違する不規則な光沢むらが付くこ
とが知られている。この不規則な光沢むらは成形品の欠
陥の一つであり、従来、キャビティ面全体をできるだけ
均一温度にすることによって、この欠陥の発生防止が図
られている。

一方、キャビティ面全体の急速加熱を可能にして、成形
サイクルの短縮化を図る技術として、高周波誘導加熱に
よってキャビティ面全体を加熱することが知られている
（特公昭５８−４０５０４号公報）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、成形後の後工程で印刷や箔押し等を行う
のでは、成形と加飾を別々の工程で行うことになり、工
程数が増えることによる製造効率低下の原因となる。ま
た、金型間に図柄付のフィルムを挟み込ませて射出成形
する方法では、金型間にフィルムを挟み込ませるときに
フィルムにずれを生じ易く、加飾位置が不安定になるこ
とから、別途位置決め装置が必要となって設備的負担が
増大すると共に、図柄付のフィルムを製造する手間を要
する問題もある。

また、キャビティ面の温度分布によって生じる不規則な
光沢むらは、成形において発生させてはならないものと
しか考えられておらず、この光沢むらの原因となるキャ
ビティ面の温度分布を積極的に発生させることは全く行
われていない。

一方、従来知られているキャビティ面の高周波誘導加熱
は、キャビティ面全体の急速加熱を行うもので、これを
キャビティ面に温度分布を付けることに用いることは、
上記不規則な光沢むらの発生防止の意味からも行われて
いない。

［課題を解決するための手段］本発明は、従来欠陥の発生原因としかみられていなかっ
たキャビティ面の温度分布を、全く観点を変えて、図柄
の付設に積極的に利用することで従来の課題を全て解決
したもので、請求項第１項の発明では、成形品に付すべ
き図柄に相応してキャビティ面に温度分布を付けて成形
を行うという手段を講じているものである。

本発明において図柄とは、図形（一般の模様、ぼかし模
様、電気配線図等）、文字、記号等をいう。

図柄に相応してキャビティ面に付けられる温度分布には
、図柄自体の温度を高くしその周囲の温度を低くする場
合と、図柄自体の温度を低くしその周囲の温度を高くす
る場合の二通りがあり、いずれでもよい。但し、実施の
しやすさの点から前者の温度分布の付は方の方が好まし
い。

上記温度分布としては、高温部分については、成形する
熱可塑性樹脂の加熱変形温度以上、好ましくは加熱変形
温度より２０℃以上高いことが望ましく、低温部分につ
いては、加熱変形温度以下、好ましくは加熱変形温度よ
り２０℃以上低いことが望ましい。

また、この温度分布は少なくとも成形開始時（射出成形
においては射出時）に維持されていれば足るが、成形開
始後５秒以上維持することが好ましい。

温度分布は、図柄部分を加熱すること、又はこの加熱と
図柄の周囲の冷却との併用によって付けることができる
。加熱と冷却を併用する場合、冷却は連続的に行うこと
が好ましい。

本発明における成形は、金型を用いた熱可塑性樹脂の成
形であればよく、例えば射出成形、ブロー成形、熱成形
が挙げられる。

また、本発明における成形には、ある特定の温度以上の
温度下で圧力が加えられることによって転写される、所
謂熱転写フィルムや熱転写箔等を用いた成形とすること
もできる。例えば、射出成形において、金型間に熱転写
フィルムや熱転写箔を挟み込み、前記温度分布によって
、その図柄に相応した部分を転写温度以上に加熱してか
ら射出成形すれば、当該図柄状に熱転写フィルムや熱転
写箔が転写された成形品が得られる。

本発明の成形に用いる熱可塑性樹脂は、ポリスチレン、
ゴム補強ポリスチレン、アクリロニトリル−スチレン共
重合体、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン共重
合体、アクリロニトリル−ブタジェン−スチレン−α−
メチルスチレン共重合体、アクリロニトリル−メチルメ
タクリレート−ブタジェン−スチレン共重合体、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリフェ
ニレンエーテル、ポリオキシメチレン、ナイロン等の所
謂熱可塑性樹脂のいずれでもよく、また充填材入り熱可
塑性樹脂や補強材入り熱可塑性樹脂でもよい。

上記充填材とは、ガラス繊維、ガラス球炭酸カルシウム
、雲母、アスベスト等の無機物、鉄、銅、亜鉛、アルミ
ニウムおよびこれらの酸化物等の金属の粉末及び中空体
であって主粒度が５メツシユ以下の小粒径のものをいう
。また、上記補強材とは、ゴム補強ポリスチレンやアク
リロニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体等にみら
れるように、各種モノマーをグラフト重合したブタジェ
ンゴム、スチレン−ブタジェンブロック共重合体、ニト
リルゴム、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体等の
ゴムを中心とする、所謂タフネス補強材をいう。

次に、請求項第２項の発明において講じられた手段を第
１図及び第２図で説明すると、請求項第２項の発明では
、磁性体と非磁性体の組合わせによって、キャビティ面
１に、成形品に付すべき図柄が形成された金型２と、こ
の金型２の磁性体部３に高周波磁界を加える高周波誘導
機４とを有する加飾成形装置とするという手段を講じて
いるものである。また、請求項第３項の発明においては
、上記請求項第２項の発明におけるキャビティ面１全体
を非磁性体で形成すると共に、このキャビティ面１付近
に、磁性体と非磁性体の組合わせによって、成形品に付
すべき図柄を形成するという手段を講じているものであ
る。

本発明における磁性体としては、例えば鉄、ニッケル、
クロム及びこれらを主成分とする合金等を挙げることが
できる。更に具体的には、例えば、Ｓ−４５Ｃ，Ｓ−５
５Ｃ等の炭素鋼（ＳＣ材）に代表される通常の金型材や
、ＮＡＫ材、５ＫＤＩＩ等の超硬金型材（合金工具鋼）
等の金型鋼材、更にはこれらにメツキを施したもの等を
用いることができる。

また、非磁性体としては、例えばＣｕ、　Ａρ、Ｂｅ及
びこれらを主成分とする黄銅やベリリューム鋼等の合金
の他、陶器、ガラス、木材等が挙げられるが、金型材と
して実用上要求される耐久性、熱伝導性等から、上記の
うちでも金属材料が好ましい。

磁性体と非磁性体の組合わせによる、キャビティ面への
図柄の形成は、図柄自体を磁性体で形成しその周囲を非
磁性体で形成する場合と、図柄自体は非磁性体で形成し
その周囲を磁性体で形成する場の二通りがあり、いずれ
でもよい。但し、実施のしやすさの点から前者の方が好
ましい。

請求項第３項の発明のように、キャビティ面１全体を非
磁性体で形成する場合、キャビティ面１付近に形成され
る図柄の磁性体部３は、高周波誘導加熱によって発生す
る熱を直にキャビティ面１に伝えられるよう、できるだ
けキャビティ面ｌに接近していることが好ましい。具体
的には、磁性体部３とキャビティ面１の間隔が５ｍｍ以
下であることが好ましい。

［作　用］請求項第１項の発明において、図柄に相応するキャビテ
ィ面１の温度分布は、その温度分布に基づき、成形品表
面に、図柄に沿って周囲と光沢状態の相違する部分を発
生させる働きをなす。また、熱転写フィルムや熱転写箔
等を介在させた場合には、その温度分布に基づき、これ
らを図柄に沿って転写温度以上に加熱する働きをなす。

請求項第２項及び第３項の発明において、図柄を磁性体
と非磁性体の組合わせで形成していることと、その磁性
体部３へ高周波磁界が加えられるようになっていること
は、図柄に相応した温度分布をキャビティ面ｌに発生さ
せる働きをなす。即ち、磁性体は高周波誘導加熱される
が、非磁性体はされないことを利用して、上記温度分布
を発生させるものである。

また、請求項第３項の発明において、キャビティ面１全
体を非磁性体で形成しているのは、余分な継目をつくる
ことなくキャビティ面１を形成できるようにする働きを
なす。即ち、磁性体と非磁性体で形成した図柄をキャビ
ティ面１に露出させたときに生ずる異種材料間の継目を
覆い隠せるようにする働きをなす。

［実施例］第１図ないし第３図は、請求項第２項の発明の一実施例
を示す図である。

本装置は、射出成形と同時に図柄の付設を行うもので、
熱可塑性樹脂を溶融させて射出する射出シリンダー５と
、固定型２ａと移動型２ｂとからなる、サイドゲート３
枚割の金型２と、高周波発振装置４ａとこれに接続され
たインダクター４ｂとからなる高周波誘導機４とから構
成されている。

金型２は、約８ｃｍｘ９ｃｍで厚さ３ｍｍの長方形状の
成形品を成形するもので、そのキャビティ面１は、磁性
体部３と、断熱材及び非磁性体で形成された非磁性体部
６とから構成されている。この磁性体部３と非磁性体部
６は、キャビティ面１に第３図に示されるような図柄を
形成するように配置されており、特に本装置においては
、磁性体部６が図柄自体を形成している。

上記磁性体部３と非磁性体部６の周囲は、非磁性体で形
成された高周波誘導機７で覆われており、その内側に、
高周波発振装置４ａに接続されたインダクター４ｂが設
けられている。即ち、本実施例におけるインダクター４
ｂは金型２に内蔵されている。インダクター４ｂは、鋼
管をコイル状に巻き、この形状をエポキシ樹脂等で注形
細化したもので、インダクター４ｂによって発生される
高周波磁界が前記磁性体部３に加えられ、当該磁性体部
３が高周波誘導加熱されるものとなっている。

上記高周波誘導加熱によって磁性体部３の温度は太き（
上昇するが、非磁性体部６はほとんど高周波誘導加熱を
生じないので、両者間に明瞭な温度分布を生じる。

ところで、非磁性体部６といえども、いくらかは高周波
誘導加熱を生じることと、加熱された磁性体部３からの
伝熱の影響を受けるので、ある程度の温度上昇を生じる
。しかし、磁性体部３と非磁性体部６の間の温度分布は
、正確で鮮明な図柄を成形品に付す上で、できるだけ急
勾配であることが好ましい。

上記観点から、磁性体部３と非磁性体部６間には、非磁
性体製の断熱層８を介在させておくことが好ましい。こ
の断熱層８としては、例えば、メラミン樹脂、エポキシ
樹脂等の熱硬化性樹脂、充填材入り熱硬化性樹脂、セラ
ミックス等を用いることができる。

更に、非磁性体部６に冷却媒体路９を設け、そこに冷却
媒体を流して非磁性体部６を冷却できるようにすると、
磁性体部３と非磁性体６間の温度差を更に大きくして、
両者間の温度分布の急勾配加飾を図れるので好ましい、
また、冷却媒体流路９は、射出後の金型２内の樹脂の冷
却固化を促進するため、磁性体部３にも設けてもよい。

本装置の運転は、高周波誘導機４を作動させ、高周波誘
導加熱によて磁性体部３を加熱すると共に、必要に応じ
て冷却媒体路９を冷却媒体を流して非磁性体部６を冷却
し、これによってキャビティ面１に十分温度分布を付け
を後は通常の射出成形と同様にして行うことができる。

また、単に射出シリンダー５から溶融熱可塑性樹脂を金
型２内に射出するだけでなく、金型２間に熱転写フィル
ムや熱転写箔等を挟み込んで射出を行ってもよい。

第４図ないし第６図は、請求項第２項の発明の他の実施
例を示すもので、はぼ第１図ないし第３図で説明したも
のと同様であるが、インダクター４ｂが金型２間（固定
型２ａと移動型２ｂの間）に挟み込まれるものとなって
いる点、並びにキャビティ面１に形成されている図柄が
第６図に示されるようなものとなっている点が相違して
いる。

特に本実施例のように、金型２間にインダクタ−４ｂが
挟み込まれる形式とすれば、既存の金型２について本発
明を適用することが容易となる。

尚、請求項第３項の発明は、以上説明した実施例におい
て、磁性体部３をキャビティ面１よりやや引込めて位置
させ、キャビティ面ｌ全体は一体の非磁性体で形成され
るようにすることで実施することができる。具体的には
、非磁性体部６の背面側から、キャビティ面１までは貫
通しない孔や溝を形成し、そこに磁性体部３を挿入する
ことで請求項第３項の発明に係る装置を得ることができ
る。

次に、請求項第１項の発明に係る実施例及び比較例を説
明する。

実施例１第３図に示される金型２の固定型２ａの磁性体部３を高
周波誘導加熱した時の当該キャビティー面１の温度分布
を第１表に示す。尚、第１表中の温度測定点は第７図に
示される各測定位置に対応しているものである。

以下に本実施例で用いた金型２の構成及び運転条件を示
す。

（１）金型２の材質 ■磁性体部３：炭素鋼（３５５Ｃ） ■非磁性体部６　：　Ｂｅ−Ｃｕ合金 ■断熱層８：２０重量％のエポキシ樹脂と８０重量％の
アルミニウム粉末の混合物［日本デブコン■製［デブコンＣ」］ ■高周波遮塞層：真ちゅう（２）冷却媒体路９の位置キャビティ面１より７＋＋ｏｎで、第８図に点線で示さ
れる位置。

（３）高周波誘導加熱条件６　Ｋ）Ｉｚ、２８ＫＷ、１５秒間発振（４）測定時期発振を停止してから６秒後に実施。

第１表から明らかなように、非磁性体部６で形成された
キャビティ面１であるＴｓ、　Ｔｏの温度が各々４４℃
、５２℃であるのに対し、磁性キャビティー面ｌである
ＴＩ−Ｔ？の温度は、いずれも１００℃以上であり、明
らかにキャビティー面１に温度分布がついていることが
わかる。

第　　１　　表実施例２実施例１に示されるようにして高周波誘導加熱により、
キャビティ面ｌに温度分布をつけた金型２で、ゴム補強
ポリスチレン（旧Ｐｓ）及びガラス充填材入りアクリロ
ニトリル−ブタジェン−スチレン共重合体（充填材入り
ＡＢＳ樹脂）を射出成形した。第７図の７．及び丁、に
対応する成形品表面の光沢を第２表に示す。

使用した樹脂、射出成形の際のシリンダー温度及び測定
方法は下記の通りである。

（１）　ＨＩＰＳでの成形グレード名：　［スタイロン４９２ｊ／旭化成工業■製シリンダー温度：２２０℃ （２）充填材入り　ＡＢＳ樹脂での成形グレード名：　
「スタイラックＧＦ　Ｒ２４０ＡＪ（ガラス充填材２０
％入り）／旭化成工業■製シリンダー温度＝２４０℃ （３）測定方法ＪＩＳＺ８７４１に準する。

第２表より、成形品表面光沢かＴａに対応する位置で４
０％以下であるのに対し、Ｔ、に対応する位置では１０
０％以上であり、−回の射出成形工程の中で、金型２の
キャビティ面１の温度分布を利用して、得られる成形品
表面の光沢の相違による正確な位置への加飾が施された
成形品が得られた。

比較例１高周波誘導加熱を行わなかった他は実施例２と同様にし
て成形を行い、第７図のＴ、及びＴ１に対応する成形品
表面の光沢を測定した。結果を第２表に示す。

第　　２　　表実施例３　　　　　　　　　　　　　単位２％熱転写箔
を併用した以外は実施例２と同様にして、熱転写箔の転
写成形を実施したところ、キャビティー表面温度が１０
０℃以上の部分及び断熱層８部分のみ箔が転写され、−
回の射出成形工程において、成形品の一定の位置への熱
転写による図柄の付設ができた。この箔の密着強さと、
箔部分の表面抵抗を第３表に示す。尚、樹脂は実施例２
で用いたものと同じ充填材入り　ＡＢＳ樹脂を使用し、
熱転写箔は尾池工業■製の「サンライトホイル２３０２
匂を使用し、箔の密着強さはＡＳＴＭ−Ｃ−３３５９の
Ｂ法に準じて行った。

比較例２高周波誘導加熱を行わなかった他は、実施例３と同様の
熱転写箔の転写成形を実施したが、成形品表面への箔の
転写はほとんど認められなかった。更に金型温調温度を
８０℃にして同様の成形を行なったところ、成形品表面
全体に箔が転写されてしまった。この箔の密着強さを実
施例３と同様の方法で測定した結果を第３表に示す。

第　　３　　表［発明の効果］本発明は以上説明した通りのものであり、次の効果を奏
するものである。

（１）キャビティ面１の温度分布に応じて成形品表面に
加飾が施されるので、成形と図柄の付設を同一工程内で
行うことができ、工程数が少なくて済むので生産性がよ
い。

（２）キャビティ面１の温度分布を一定に保つことで、
成形品への図柄の付設位置を一定に保つことができ、図
柄の位置ずれを生じにくい。特に熱転写フィルムや熱転
写箔を併用した成形においても、キャビティ面１の温度
分布に基づいて、部分的に転写が行われて図柄が付され
るので、あらかじめ図柄を付したフィルムを介在させる
場合のような面倒な位置合わせの必要もない。

（３）上記熱転写フィルムや熱転写箔を併用しな（とも
、キャビティ面１の温度分布による成形品表面の光沢の
違いによって図柄を付設することができ、特にこの光沢
の違いによる図柄の付設は、通常の射出成形では良好な
外観を得ることが困難な補強材及び１又は充填材を含有
する熱可塑性樹脂組成物に適用する場合に極めて有効で
ある。また、例えば断熱層の省略等により、温度分布を
穏やかなものとすれば、ぼかし模様を付すこともできる
。

（４）導電性の熱転写箔を電気配線形状に転写すれば一
回の射出成形工程の中で成形品表面に金属配線を施すこ
とができ、配線付射出成形品として利用が可能である。

（５）熱転写フィルムや、熱転写箔を併用する場合に、
高温部分の温度を高（とることによって、これらの密着
強度を大きく向上させることができる。

（６）特に請求項第２項の発明によれば、磁性体部３の
みを選択的に積極加熱できるので、キャビティ面１に温
度分布を正確かつ確実に付けることができる。

（７）また、請求項第３項の発明によれば、磁性体部３
と非磁性体部６間の継目がキャビティ面１に露出しない
ようにできるので、成形品の表面状態が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は請求項第２項の発明の一実施例に係る装置の全
体図、第２図はその金型の断面図、第３図はそのキャビ
ティ面の正面図、第４図は請求項第２項の発明の他の実
施例に係る装置の全体図、第５図はその金型の断面図、
第６図はそのキャビティ面の正面図、第７図は請求項第
１項の発明に係る実施例１の測定位置を示す図、第８図
は同実施例１に用いた金型における冷却媒体路の位置を
示す図である。キャビティ面金型固定型移動型磁性体部高周波誘導機高周波発振装置インダクター射出シリンダー６：非磁性体部７：高周波遮断層８：断熱層９：冷却媒体路

Claims

【特許請求の範囲】

（１）成形品に付すべき図柄に相応してキャビティ面に
温度分布を付けて成形を行うことを特徴とする加飾成形
方法。
（２）磁性体と非磁性体の組合わせによって、キャビテ
ィ面に、成形品に付すべき図柄が形成された金型と、こ
の金型の磁性体部に高周波磁界を加える高周波誘導機と
を有することを特徴とする加飾成形装置。
（３）全体が非磁性体で形成されたキャビティ面付近に
、磁性体と非磁性体の組合わせによって、成形品に付す
べき図柄が形成された金型と、この金型の磁性体部に高
周波磁界を加える高周波誘導機とを有することを特徴と
する加飾成形装置。