JPH10109357A - 合成樹脂成形体の成形方法及びその成形装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】発泡剤や、有機または無機の充填剤を比較的に
多く含有する合成樹脂シートを成形材料として、型再現
性がよく、表面が粗面化されない良好な表面肌を有する
成形体を得るための、合成樹脂成形体の成形方法及びそ
の成形装置を提供する。 【解決手段】雌雄一対の成形型からなる成形装置を用
い、合成樹脂シートを加熱軟化させて真空成形または圧
空成形により雌型のキャビティーに沿わせた後、前記雌
型のキャビティーの内面形状と相似形の外面形状からな
る弾性型部材を有する雄型を前記雌型のキャビティーに
向かって圧入させるて成形する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、合成樹脂成形体の
成形に適した成形方法及び成形装置に関し、より詳しく
は発泡剤や、有機または無機の充填剤を含有する発泡性
の合成樹脂材料から成形体を得るための成形方法及び成
形装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、成形材料として合成樹脂シートを
用いて成形体を得るには、例えば真空成形、圧空成形、
さらにはプレス成形（マッチドモールド成形）、プラグ
アシスト成形等の各種成形方法が採用されてきた。

【０００３】ところが、発泡剤や、有機または無機の充
填剤を比較的に多く含有する発泡性合成樹脂シートを成
形材料として、最も基本的な真空成形法（図５）や圧空
成形法（図６）により成形体を得ようとすると、加熱軟
化時に、残存する発泡剤や充填剤が原因して発泡現象や
肌荒れ現象を起こし、成形体の表面が粗面化して成形体
の外観品質を阻害するという問題がある。

【０００４】このような問題を解消して成形体の表面を
良好に保つためには、上記のような発泡現象や肌荒れ現
象を起こさせないように、合成樹脂シートの加熱温度を
低く設定して、成形せざるを得ない。しかし反面、加熱
温度を低く設定して成形すると、成形材料は必然的に伸
びが悪くなり、成形体の型再現性が低下する。この傾向
は真空成形法において著しく、また圧空成形方法におい
ては成形材料を無理に伸ばすこととなり、成形材料が破
れる結果にもつながる。つまり、加熱温度を低く設定し
て真空成形あるいは圧空成形することは極めて困難であ
る。

【０００５】そこで、上記の成形法にかえて、加熱軟化
させた合成樹脂シートを、雌雄一対の成形型に挟み込ん
で加圧成形する、いわゆるプレス成形法（マッチドモー
ルド成形法）（図７）による成形が試みられているが、
この成形法によると、雌雄両成形型の間隔が最終製品の
肉厚に等しく設計されているので、比較的浅い形状の成
形体では表面が粗面でない良好な外観品質のものが得ら
れるが、深い形状や鋭い形状の成形体では、雌型に雄型
を圧入する際に、型面上を成形材料が滑りにくく均等に
伸びないという難点がある。したがって、この成形法で
は成形そのものが困難であり実用的でない。

【０００６】さらに、上記のような問題に対して、基本
的には従来の真空成形法や圧空成形法の原理に基づき、
これに成形材料を型内に押し入れるためのプラグを適用
した、いわゆるプラグアシスト成形法（図８、図９）の
採用が考えられるが、この成形法によれば、プラグを雌
型内に圧入することによって加熱軟化された成形材料を
雌型内に比較的均等に伸ばすことはできるものの、その
過程で発泡が原因して破れを生じる。そのために、基本
的には上記真空成形法や圧空成形法と同様に、発泡を起
こさせないように合成樹脂シートの加熱温度を低く設定
せざるを得ず、また低くすると成形材料は必然的に伸び
が悪くなり、成形体の型再現性が低下するという結果を
招き、その採用は困難である。

【０００７】本発明は、上記のような従来の問題に対処
するために鋭意研究をした結果、合成樹脂シートからな
る成形材料を、通常の加熱温度で加熱したうえで、原理
的には従来のマッチモールド成形法を採用しつつ、しか
もその雄型表面における成形材料の滑りを良くし、成形
材料を雌型の内面全面に弾力をもって押圧すれば、表面
が粗面にならず型再現性の良い外観品質良好な成形体が
得られることを見出し完成したものである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記のよう
な背景のもとに、発泡剤や、有機または無機の充填剤を
比較的に多く含有する発泡性合成樹脂シートを成形材料
として、型再現性がよく、表面が粗面化されない良好な
表面肌を有する成形体を得るための、合成樹脂成形体の
成形方法及びその成形装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的において、本
発明の第１の発明は、合成樹脂シートを空気圧を利用し
て真空成形または圧空成形をする空気圧成形法におい
て、合成樹脂シートを加熱軟化させて空気圧により雌型
のキャビティーに沿わせた後、前記雌型のキャビティー
の内面形状と相似形の外面形状からなる弾性型部材を有
する雄型を前記雌型のキャビティーに向かって圧入させ
ることを特徴とする合成樹脂成形体の成形方法を要旨と
する。

【００１０】また、本発明の第２の発明は、上記第１の
発明の成形方法において用いられる成形装置であって、
雌雄一対の成形型において、雌型は金属製のキャビティ
ーを有し、雄型は前記雌型のキャビティーの内面形状と
相似形の外面形状からなる弾性型部材を有し、前記弾性
型部材は前記雌型への圧入時には前記雌型のキャビティ
ー内にある合成樹脂シートの全面を前記キャビティーに
押圧するように設定されていることを特徴とする合成樹
脂成形体の成形装置を要旨とする。

【００１１】さらに、本発明の好適な実施態様として
は、本発明の成形方法で用いられる成形装置の雌雄一対
の成形型において、雄型がシリコン系ゴム状弾性体より
なる弾性型部材を有するものであり、前記弾性型部材が
雄型の基体に被覆状態にして取付けられた態様とする。

【００１２】なお、本発明において合成樹脂シートと
は、発泡剤を含有させた熱可塑性樹脂を加熱混練してシ
ート状に成形したもので発泡剤がなお残存するもの、及
び木粉や籾殻粉、タルクなどの有機または無機の各種充
填剤を比較的に多く含有させた熱可塑性樹脂を加熱混練
してシート状に成形したものであって、通常の成形温度
に加熱すると発泡現象や肌荒れ現象を起こすものを総称
するものとする。また、上記熱可塑性樹脂としては、塩
化ビニル系樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリオレフィン系樹脂、
ＥＶＡ樹脂、またはこれらの各種変性樹脂等が適用され
る。

【００１３】以下、本発明の実施の形態を図面に従って
説明する。

【００１４】図１において、本発明の成形装置（１）
は、雌雄一対の雌型（２）と雄型（３）からなり、雌型
（２）はキャビティー（２ａ）を有し、雄型（３）はキ
ャビティー（２ａ）の内面形状と相似形の外面形状から
なる弾性型部材（３ａ）を有する。ここで、弾性型部材
（３ａ）が前記キャビティー（２ａ）内に圧入されると
きは、加熱軟化された合成樹脂シート（Ｍ）の全面を前
記キャビティー（２ａ）に押圧するように、両者の間隔
が合成樹脂シート（Ｍ）の厚さ以下に設定される。

【００１５】前記弾性型部材（３ａ）としては、ゴム状
弾性体が適用される。具体的には、シリコン系ゴム（Ｓ
ｉ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、イソプレンゴム（Ｉ
Ｒ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）ブタジエンゴム（ＢＲ）
が挙げられるが、なかでも離型性、滑り性、耐熱性の点
では、シリコン系ゴムが最も優れているので、本発明に
おいては、とくに合成樹脂成形体（Ｆ）の型再現性向上
に必要な型滑り性を有効に実現させかつ熱的耐久性を向
上するために、好ましい実施態様として弾性型部材（３
ａ）にシリコン系ゴム状弾性体を適用するものとする。

【００１６】ここで、上記弾性型部材（３ａ）の製作方
法を、シリコン系ゴム状弾性体を適用した場合について
述べると、図２（イ）に示すように、まず合成樹脂成形
体からなる母型（ｆ）を、予め金属製の雌型（２´）を
有する通常の真空成形装置または圧空成形装置により、
発泡現象や肌荒現象を生じない通常の熱可塑性樹脂シー
ト、例えば硬質塩化ビニル樹脂シートを母型材料（ｓ）
として、所期する成形体（Ｆ）の形状と同形状の母型
（ｆ）を成形する。そして、この母型（ｆ）の内側に、
図２（ロ）のように、液状のシリコンゴムと硬化剤を常
法により混合して注入したのち固化させ、離型し、母型
（ｆ）の内面形状と同じ外面形状のゴム状の成形物（ｆ
´）を得る。この場合、厳密には母型材料（ｓ）の厚さ
を、所期する成形体（Ｆ）に用いる合成樹脂シート
（Ｍ）よりも肉厚をやや小さいものとする。これは、弾
性型部材（３ａ）について、のちの合成樹脂成形体
（Ｆ）の成形時に押圧力を増すための厚さ調整である。

【００１７】ついで、図２（ハ）に示すように、上記で
得られた成形物（ｆ´）を弾性型部材（３ａ）として、
一般市販のシリコン系接着剤（商品名：シーラント８０
６０）により基体（３ｂ）に取付けることにより雄型
（３）を形成し、これを母型（ｆ）の成形に用いられた
と同様の真空成形装置または圧空成形装置の雌型（２）
と組合わせ、雌雄一対の成形型とする。

【００１８】なお、上記弾性型部材（３ａ）の製作にお
いて、図３に示すように、母型（ｆ）の内側に、液状の
シリコンゴムと硬化剤を混合して注入し硬化させ、成形
物（ｆ´）を成形する際に、前述の図１における雄型
（３）のように、予め基体（３ｂ）をシリコンゴムの中
に没入させ、所期する位置関係に配置した状態でシリコ
ンゴムを硬化させることによりこれと一体化させてもよ
い。

【００１９】つぎに、本発明の成形方法について説明す
る。まず、図４（イ）において、真空成形法に準じ、成
形装置（１）の雌型（２）の上に合成樹脂シート（Ｍ）
を配置し、これをヒーター（４）により所定の温度に加
熱後、合成樹脂シート（Ｍ）を、真空を作用させて雌型
（２）のキャビティー（２ａ）内に沿わせた後、図４
（ロ）のように、雄型（３）をキャビティー（２ａ）に
向かって圧入させ、弾性型部材（３ａ）によって合成樹
脂シート（Ｍ）の全面をキャビティー（２ａ）に押圧さ
せて成形する。一定時間押圧後、常法に従い冷却して成
形体（Ｆ）を取出すのである。なお、上記成形法は真空
成形法に準じたが、これを圧空成形法に準じて行っても
よい。

【００２０】上記のように、本発明の成形方法は、合成
樹脂シートを、まず真空成形法または圧空成形法に準じ
て成形して雌型内面に沿わせた後、表面に雌型のキャビ
ティーの内面形状と相似形の外面形状からなる弾性型部
材を有する雄型を圧入させて、成形材料としての合成樹
脂シートの全面を雌型の内面全面に弾力をもって押圧す
るものである。したがって、成形材料の延伸過程では雄
型は成形材料に接触することはない。そして、前記弾性
型部材は、これを滑り性のよい材料で形成することによ
り、雄型の圧入時にこの弾性型部材が成形材料と擦れ合
う際にも、合成樹脂シートが破れず、しかも成形材料の
全面を弾力をもって押圧する結果、表面に一時的に生じ
た粗面も消失し、得られる成形体の表面は平滑となり雌
型の内面を確実に再現したものとなる。

【００２１】

【実施例】つぎに、本発明の実施例を、比較例とともに
説明する。なお、本実施例において、目的とする成形体
は、合成樹脂からなり、サイズが縦２５２ｍｍ、横３６
２ｍｍ、高さ２８ｍｍの直方箱型のドアパネル形状の成
形体とした。

【００２２】実施例１ −成形型− まず、成形体の母型（ｆ）として、上記サイズの内高さ
のみを３５ｍｍに設定して、成形性に優れた熱可塑性合
成樹脂シートである、厚さ３．０ｍｍの硬質塩化ビニル
樹脂シート（筒中プラスチック工業社製、品名：カイダ
ック 品番：ＫＤＧ１２００）から通常の真空成形法に
より、前記設定形状の成形体を準備した。

【００２３】つぎに、前記母型（ｆ）の凹部に、液状型
シリコンゴムに硬化剤を添加して撹拌しながら注入し固
化させて、弾性型部材（３ａ）に仕上げた後、これを雌
型（２）に対応する雄型（３）の基体（３ｂ）に一般市
販のシリコン系接着剤（商品名：シーラント８０６０）
を用いて接着固定することにより、雄型（３）を作成し
た。

【００２４】−成形− 上記母型（ｆ）の作成に用いられた雌型（２）と、上記
で得られた雄型（３）とを雌雄一対の成形型として用
い、まず真空成形法により、合成樹脂シート（Ｓ）とし
て、厚さ３．０ｍｍの低発泡塩化ビニル樹脂シート（筒
中プラスチック工業社製、品名：カイダックソフロン
品番：ＲＦＫ４００Ｔ）を用い、これを加熱温度（成形
材料温度）１６０℃に加熱し、雌型（２）内に真空吸引
してキャビティー（２ａ）内面に沿わせた後、雄型
（３）をキャビティー（２ａ）に向かって圧入した。な
お、雄型（３）の押圧は、通常の真空成形法における締
め付け圧と同様に、５０ｋｇ／ｃｍ² 、１５秒間とし
た。ついで、常法により冷却して成形体（Ｆ）を取出し
た。なお、上記の他に、加熱温度のみをさらに１６５
℃、１７０℃及び１７５℃と変化させた他は全く上記と
同様にして、それぞれの場合の合成樹脂成形体を得た。

【００２５】以上の成形順序にしたがって得られた合成
樹脂成形体を、加熱温度のみをさらに１６５℃、１７０
℃及び１７５℃と変化させた場合の各合成樹脂成形体と
ともに、表面肌及び型再現性について評価し、その結果
を表１に示した。評価の基準は、以下のとおりとした。

【００２６】 表面肌：◎ 極めて良好のもの 型再現性：◎ 極めて良好のもの ○ 良好のもの ○ 良好のもの △ 悪い △ 悪い × 極めて悪い（肌が粗面） × 極めて悪い 実施例２ −成形型− 実施例１の雌型（２）の内面形状と相似形の外面形状か
らなるクロロプレンゴムを用意し、弾性型部材（３ａ）
として仕上げた後、これを雌型（２）に対応する雄型
（３）の基体（３ｂ）に一般市販のゴム系接着剤を用い
て接着固定することにより、雄型（３）を作成した。

【００２７】−成形− 実施例１と全く同様にして、合成樹脂シートを成形し、
各温度条件毎に得られた合成樹脂成形体を評価し、表１
に示した。

【００２８】実施例３ 実施例１において用いた雌型（２）及び雄型（３）を一
対の成形型として用いて、塩化ビニル樹脂１００重量部
に対し発泡剤１重量部を含む混合物に、樹脂組成の改質
とコストダウンを目的として籾殻粉３０重量部を添加し
て得た、厚さ３．０ｍｍの有機系の合成樹脂シートを、
実施例と同様にして成形し、成形体を得た。なお、上記
の他に、加熱温度のみをさらに１６５℃、１７０℃及び
１７５℃と変化させた他は全く上記と同様にして、それ
ぞれの場合の合成樹脂成形体を得た。

【００２９】上記で得られた合成樹脂成形体を、実施例
１と同様に、加熱温度のみをさらに１６５℃、１７０℃
及び１７５℃と変化させた場合の各合成樹脂成形体とと
もに、表面肌及び型再現性について評価し、その結果を
表１に示した。

【００３０】

【表１】 比較例１ 雌型のみによる通常の真空成形法を用いる他は、実施例
１と全く同様にして、成形体を成形した。得られた各成
形体について実施例１と同様にして評価し、その結果を
表１に併記した。

【００３１】比較例２ 雌型のみによる通常の圧空成形法を用い、最大圧縮空気
圧１３ｋｇ／ｃｍ² で成形する他は、実施例１と同様に
して、成形体を成形した。得られた各成形体について実
施例１と同様にして評価し、その結果を表１に併記し
た。

【００３２】比較例３ 実施例１の成形工程において、合成樹脂シートを加熱
し、これを雌型（２）内に真空吸引する前に、通常のプ
ラグアシスト成形法により、雄型（３）をキャビティー
（２ａ）に向かって圧入することにより、キャビティー
（２ａ）内に導いた後、真空吸引して成形する他は、実
施例１と同様にして成形体を得た。得られた各成形体に
ついて実施例１と同様にして評価し、その結果を表１に
併記した。 比較例４ 実施例３で用いたと同様の合成樹脂シートを用い、雌型
のみによる通常の圧空成形法を用い、比較例２と同様に
して成形体を成形した。得られた各成形体について実施
例３と同様にして評価し、その結果を表１に併記した。

【００３３】表１から明らかなように、本発明の実施例
による合成樹脂成形体は、いずれも表面肌、型再現性が
良好ないしは極めて良好であったが、これに対し、比較
例による成形体は、比較例１及び２の加熱温度１６０
℃、１６５℃及び１７０℃と、比較例４の加熱温度１７
０℃及び１７５℃においては表面肌が良好であった他
は、いずれも表面肌、型再現性ともに悪く、実用に供し
得ない品質のものであった。とりわけ、比較例３はいず
れの加熱温度においても、所望の表面肌、型再現性を得
ることができなかった。

【００３４】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、合成樹
脂シートを空気圧を利用して真空成形または圧空成形を
する空気圧成形法において、合成樹脂シートを加熱軟化
させて空気圧により雌型のキャビティーに沿わせた後、
前記雌型のキャビティーの内面形状と相似形の外面形状
からなる弾性型部材を有する雄型を前記雌型のキャビテ
ィーに向かって圧入させるようにして成形するものであ
るから、合成樹脂シートの全面を雌型の内面全面に弾力
をもって押圧することとなり、表面が粗面にならず型再
現性の良い、外観品質に優れた合成樹脂成形体を得るこ
とができるという効果がある。

【００３５】また、本発明の成形装置は、雄型の弾性型
部材に滑り性のよいシリコン系ゴム状弾性体を用いるこ
とができるから、雄型の圧入時に弾性型部材が成形材料
としての合成樹脂シートと擦れ合う際の破れを十分に防
止できる。さらに、シリコン系ゴム状弾性体からなる弾
性型部材は、液状のシリコンゴムを所要形状の成形性に
優れた熱可塑性合成樹脂シートからなる成形体を母型内
で固化させて製作するものであるから、極めて精度の高
い雄型となし得る。従って、この成形装置は、成形精度
が高く、成形倍率の高い、いわゆる深絞り形状の合成樹
脂成形体の成形はもちろん、成形の精度を得にくい有機
または無機の充填材を比較的に多く含有した合成樹脂成
形体の成形にも好適に採用することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の合成樹脂成形体の成形方法に適用され
る成形装置の概要を示す断面図である。

【図２】本発明に適用される成形装置の雄型の製作工程
を示す断面図であって、図２（イ）は雄型を構成する弾
性型部材の母型の製作工程を、図２（ロ）は弾性型部材
の製作工程を、図２（ハ）は弾性型部材を雄型に組み立
てる工程をそれぞれ示すものである。

【図３】本発明に適用される成形装置の雄型の別態様の
製作工程を示す断面図である。

【図４】本発明の成形方法におけ成形状態を示す図面で
あって、図４（イ）は加熱軟化状態にある成形材料を雌
型に沿わせた状態を、図４（ロ）は加熱軟化状態にある
成形材料を雌型内面に雄型で押圧する状態を示すもので
ある。

【図５】従来の真空成形法を概念的に示す断面図であ
る。

【図６】従来の圧空成形法を概念的に示す断面図であ
る。

【図７】従来のマッチドモールド成形法を概念的に示す
断面図である。

【図８】従来の真空成形法に基くプラグアシスト成形法
を概念的に示す断面図である。

【図９】従来の圧空成形法に基くプラグアシスト成形法
を概念的に示す断面図である。

【符号の説明】

１…成形装置 ２…雌型 ２ａ…キャビティー ３…雄型 ３ａ…弾性型部材 Ｍ…合成樹脂シート Ｆ…合成樹脂成形体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 合成樹脂シートを空気圧を利用して真空
   成形または圧空成形をする空気圧成形法において、合成
   樹脂シートを加熱軟化させて空気圧により雌型のキャビ
   ティーに沿わせた後、前記雌型のキャビティーの内面形
   状と相似形の外面形状からなる弾性型部材を有する雄型
   を前記雌型のキャビティーに向かって圧入させることを
   特徴とする合成樹脂成形体の成形方法。
2. 【請求項２】 弾性型部材がシリコン系ゴム状弾性体で
   ある請求項１に記載の、合成樹脂成形体の成形方法。
3. 【請求項３】 請求項１の合成樹脂成形体の成形方法に
   おいて用いられる成形装置であって、雌雄一対の成形型
   において、雌型は金属製のキャビティーを有し、雄型は
   前記雌型のキャビティーの内面形状と相似形の外面形状
   からなる弾性型部材を有し、前記弾性型部材は前記雌型
   への圧入時には前記雌型のキャビティー内にある合成樹
   脂シートの全面を前記キャビティーに押圧するように設
   定されていることを特徴とする合成樹脂成形体の成形装
   置。
4. 【請求項４】 シリコン系ゴムからなる弾性型部材が雄
   型の基体に被覆状態にして取付けられた、請求項３に記
   載の合成樹脂成形体の成形装置。