JP2016032909A - 樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】熱可塑性樹脂板状体を曲げて成形する樹脂成形品を安価に製造することができる樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法を提供する。【解決手段】曲げ加工用型２０は、熱可塑性樹脂板状体１１０を所定位置に保持するよう設置されている。加熱装置７０は、曲げ加工用型２０に保持される熱可塑性樹脂板状体１１０を、曲げ加工用型２０を介して接触加熱するために曲げ加工用型２０を加熱する。可撓性シート３０は、加熱装置７０により軟化した熱可塑性樹脂板状体１１０を曲げ加工用型２０に押圧して所定形状に曲げ加工する。加熱装置７０は、曲げ加工用型２０が熱可塑性樹脂板状体１１０を接触加熱しているときに、非接触領域１１０ａに接触加熱部材である可撓性シート３０を接触させて加熱する接触加熱機構を含む。【選択図】図４

Description

熱可塑性樹脂を少なくとも一部に含む樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法に関する。

熱可塑性樹脂からなるフィルムを立体的に成形する成形方法の一つとして、特許文献１に記載されているような真空成形方法が従来から知られている。このような真空成形方法では、長尺のプラスチックフィルムを加熱して、軟化したプラスチックフィルムを可撓性シートで成形用型に圧接して、成形用型と同じ形状にプラスチックフィルムを立体形状に成形することが行われている。そして、このような真空成形方法では、プラスチックフィルムを成形用型に圧接する前にプラスチックフィルムと成形用型との間の空気を抜く減圧を行っておくことで、プラスチックフィルムが成形用型の形状と同じ立体形状に精度良く加工される。

特開２００１−１７９８１８号公報

しかし、特許文献１のような真空成形方法では、プラスチックフィルムが成形用型よりも広い面積を必要とし、製品となる立体成形箇所以外の部分は成型後に分離されて廃棄されることになる。この廃棄されるプラスチックフィルムを再利用するとしても、手間とエネルギーが余分に掛かり、コストアップの要因となっている。
また、フィルムよりも厚い、例えば１ｍｍ前後の熱可塑性樹脂板状体を、特許文献１と同じ真空成形方法で成形しようとすると、真空成形装置が大掛かりなものとなり、このような真空成形装置を使って成形品を成形すると成形品の価格を押し上げる要因となる。

本発明の課題は、熱可塑性樹脂板状体を曲げて成形する樹脂成形品を安価に製造することができる樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法を提供することにある。

以下に、課題を解決するための手段として複数の態様を説明する。これら態様は、必要に応じて任意に組み合せることができる。
本発明の一見地に係る樹脂成形品の製造装置は、樹脂成形品形状に対応する所定形状を持ち、所定形状に曲げ加工される熱可塑性樹脂板状体を所定位置に保持するよう設置されている曲げ加工用型と、曲げ加工用型に保持される熱可塑性樹脂板状体を、曲げ加工用型を介して接触加熱するために曲げ加工用型を加熱する加熱装置と、加熱装置により軟化した熱可塑性樹脂板状体を曲げ加工用型に押圧して所定形状に曲げ加工するための可撓性シートと、を備え、加熱装置は、曲げ加工用型が熱可塑性樹脂板状体を接触加熱しているときに、熱可塑性樹脂板状体のうちの曲げ加工用型に接触していない非接触領域に接触加熱部材を接触させて加熱する接触加熱機構を含むように構成される。
このように構成された製造装置によれば、曲げ加工の対象となる熱可塑性樹脂板状体のうち曲げ加工用型に接触していない非接触領域が接触加熱機構の接触加熱部材に接触して加熱されるため、曲げ加工用型に接触していない非接触領域も十分に加熱され、樹脂成形品とほぼ同じ面積を持つ熱可塑性樹脂板状体を良好に曲げることができる。

また、熱可塑性樹脂板状体は、曲げ加工用型に接触する側の第１層と接触加熱部材に接触する側の第２層とをガラス転移温度が異なる２種類の熱可塑性樹脂で形成され、接触加熱機構は、第２層のガラス転移温度が第１層のガラス転移温度よりも低いときには曲げ加工用型よりも接触加熱部材の温度を低くして曲げ加工用型と接触加熱部材により熱可塑性樹脂板状体を接触加熱するように構成されてもよい。このように構成された製造装置によれば、接触加熱部材に比較的耐熱温度の低い材料を使って、ガラス転移温度が異なる２種類の熱可塑性樹脂で形成されている熱可塑性樹脂板状体を良好に曲げることができる。

また、熱可塑性樹脂板状体は、保護シートを有し、接触加熱機構は、保護シートで覆われた非接触領域に接触加熱部材を接触させて加熱するように構成されてもよい。このように構成された製造装置によれば、保護シートで熱可塑性樹脂板状体の表面を保護しながら熱可塑性樹脂板状体を良好に曲げることができる。
また、接触加熱機構は、曲げ加工用型が熱可塑性樹脂板状体を接触加熱しているときに、可撓性シートを接触加熱部材として熱可塑性樹脂板状体の非接触領域に可撓性シートを接触させて非接触領域を接触加熱するように構成されてもよい。このように構成された製造装置によれば、可撓性シートに接触加熱部材を兼ねさせるので製造装置の構造が簡単になり、製造装置を安価に提供できる。

また、可撓性シートを流体の圧力によって熱可塑性樹脂板状体に押し付ける加圧機構をさらに備え、接触加熱機構は、金属板を有し、加熱された金属板を可撓性シートに接触させて金属板から可撓性シートを介して熱可塑性樹脂板状体の非接触領域を加熱し、曲げ加工用型は、加圧機構によって可撓性シートに流体の圧力が加わったときに金属板から遠ざかる方向に移動するように構成されてもよい。このように構成された製造装置によれば、可撓性シートに流体の圧力が加わったときに曲げ加工用型が金属板から遠ざかる方向に移動するので、可撓性シートと金属板との間に隙間ができることから可撓性シートを介して熱可塑性樹脂板状体に十分に流体の圧力を伝えることができる。
また、曲げ加工用型は、少なくとも可撓性シートが熱可塑性樹脂板状体を曲げ加工用型に押し付けているときに可撓性シートが熱可塑性樹脂板状体を押すのを妨げない状態にある位置決めピンをさらに備えて構成されてもよい。このように構成された製造装置によれば、曲げ加工の加工位置の精度を位置決めピンによって確保し易くなる。

本発明の一見地に係る樹脂成形品の製造方法は、樹脂成形品形状に対応する所定形状を持ち、所定形状に曲げ加工される熱可塑性樹脂板状体を曲げ加工用型の所定位置に保持させる取り付け工程と、曲げ加工用型に保持された熱可塑性樹脂板状体を、曲げ加工用型を介して接触加熱するとともに、熱可塑性樹脂板状体のうちの曲げ加工用型に接触していない非接触領域に接触加熱部材を接触させて加熱する加熱工程と、加熱工程により軟化した熱可塑性樹脂板状体を可撓性シートにより曲げ加工用型に押圧して所定形状に曲げる曲げ工程と、を備える。
このように構成された製造方法によれば、加熱工程において、曲げ加工の対象となる熱可塑性樹脂板状体のうち曲げ加工用型に接触していない非接触領域が接触加熱部材に接触して加熱されるため、曲げ加工用型に接触していない非接触領域も十分に加熱され、樹脂成形品とほぼ同じ面積を持つ熱可塑性樹脂板状体を良好に曲げることができる。

本発明に係る樹脂成形品の製造装置又は樹脂成形品の製造方法では、熱可塑性樹脂板状体を曲げて成形する樹脂成形品を安価に製造することができる。

（ａ）本発明の第１実施形態による樹脂成形品の製造方法で曲げられる熱可塑性樹脂板状体の一例を示す斜視図、（ｂ）同製造方法により製造された樹脂成形品の一例を示す斜視図。 図１（ａ）に示されている熱可塑性樹脂板状体を準備する打ち抜き工程を説明するための図。 従来の樹脂成形品の製造に必要な熱可塑性樹脂板を説明するための平面図。 本発明の第１実施形態による樹脂成形品の製造装置の一例を示す概念図。 取り付け工程を説明するための模式的な断面図。 加熱工程を説明するための模式的な断面図。 加熱工程を説明するための模式的な断面図。 加熱工程を説明するための模式的な断面図。 曲げ工程を説明するための模式的な断面図。 冷却工程及び取り出し工程を説明するための模式的な断面図。 温度設定を説明するための図。 温度設定を説明するための図。 温度設定を説明するための図。 （ａ）本発明の第２実施形態による樹脂成形品の製造方法で曲げられる熱可塑性樹脂板状体の一例を示す斜視図、（ｂ）同製造方法により製造された樹脂成形品の一例を示す斜視図。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態に係る樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法について説明するが、その説明に先立って樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法で用いられる熱可塑性樹脂板状体について簡単に説明する。第１実施形態における曲げ加工の対象とである樹脂成形品としては、窓を持つスマートフォンのケース部品又はバッテリーカバーが例として挙げられるが、これらに限られるものではない。

（１）熱可塑性樹脂板状体
図１（ａ）に示されている熱可塑性樹脂板状体１１０は、曲げ加工前の被曲げ加工部材である。図１（ｂ）には、図１（ａ）に示されている熱可塑性樹脂板状体１１０が曲げ加工されてできた樹脂成形品１３０が示されている。樹脂成形品１３０は、例えば窓を持つスマートフォンのケース部品である。なお、図１（ｂ）に示されている樹脂成形品１３０は、未だタブ１１３が付いており、完成品ではない。樹脂成形品１３０は、これらのタブ１１３が切除されて完成品となる。
ところで、特許文献１には、化粧シートである被成形シートとして、厚さが０．０７ｍｍ〜０．３０ｍｍの比較的薄いプラスチックシートが例示されている。以下では、引用文献１に示されている従来のプラスチックシートと比べて数倍の厚みを持ち、プラスチックシートよりも曲げ難い熱可塑性樹脂部材を熱可塑性樹脂板状体と呼んで区別して説明する。例えば厚みが０．５ｍｍよりも薄い従来のプラスチックシートについては特許文献１に記載されているような従来の真空成形方法などを用いて比較的安価に樹脂成形品に製造できる可能性が高く、樹脂成形品の厚みが２ｍｍよりも厚ければ射出成形をともなう成形同時加飾方法を用いて比較的安価に樹脂成形品を製造できる可能性が高いので、熱可塑性樹脂板状体１１０の厚さが例えば０．５ｍｍ以上２ｍｍ以下である場合に本実施形態の曲げ加工の対象とするのが比較的有利であるからである。例えば、樹脂成形品の厚みが２ｍｍ以下の場合であっても成形同時加飾方法を用いて樹脂成形品を製造することは可能であるが、薄くなるに従って安定した成形品の製造が難しくなり、厚みが２ｍｍ以下の樹脂成形品を成形同時加飾方法で製造しようとするとコストの上昇を招き易い。それに比べて、本実施形態で説明する樹脂成形品の製造方法によれば、厚みが２ｍｍ以下の熱可塑性樹脂板状体１１０に予め絵柄を印刷したものを曲げ加工するので、厚みが２ｍｍ以下の加飾された樹脂成形品の製造を安定して行えるという利点がある。

熱可塑性樹脂板状体１１０は、単層であってもよく、あるいは多層であってもよい。熱可塑性樹脂板状体１１０は、例えばポリカーボネート樹脂を主材とする単層の板状体とすることができる。また、熱可塑性樹脂板状体１１０は、例えば、図１（ａ）に示されているように、表面層１１１がアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）で形成され、裏面層１１２がポリカーボネート樹脂で形成されている２層の板状体とすることもできる。一般に、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度がアクリル樹脂に比べて高いため、図１（ａ）のような構成にすると、表面層１１１のガラス転移温度が裏面層１１２のガラス転移温度よりも高くなる。表と裏で材質が異なるものの製造方法の方が表と裏の材質が同じもの製造方法に比べて表と裏を区別して取り扱わなければならないところだけ注意すべき事項が増えるので、熱可塑性樹脂板状体１１０がアクリル樹脂製の表面層１１１とポリカーボネート樹脂製の裏面層１１２を持つものとして以下の説明を行う。ここでは、説明を分かり易くするために、熱可塑性樹脂として、アクリル樹脂とポリカーボネート樹脂を例に挙げて説明するが、樹脂成形品１３０に用いることができる熱可塑性樹脂は、これらに限られるものではない。

熱可塑性樹脂板状体１１０の表面層１１１の表面には、例えば窓枠１１５を描いた加飾が施されている。従って、精度の良い曲げ加工を行わないと、窓枠１１５の位置がずれることになる。そこで、窓枠１１５の位置と曲げ加工の加工位置との一致を図るために、位置決めのための被掛止部として２箇所にタブ１１３が設けられている。タブ１１３には掛止穴１１４が形成されている。これらタブ１１３は、曲げ加工が終了した後に切断されて除去される。
図２には、一枚の熱可塑性樹脂板１２０から６個の熱可塑性樹脂板状体１１０が打ち抜いて形成されることが示されている。従来の特許文献１の方法を用いると、例えば図３に示されているように、熱可塑性樹脂板２２０の連続体を使っても６個の熱可塑性樹脂板状体１１０が取れる大きさの熱可塑性樹脂板１２０と同じ面積では１個の成形品に対応する部分２１０しか活用できない。つまり、以下に説明する第１実施形態に係る樹脂成形品の製造装置及び樹脂成形品の製造方法によれば、図２と図３を用いて説明した関係があるときは同じ面積の材料（熱可塑性樹脂板２２０，１２０）から従来に比べて６倍の製品数を得ることができるということである。

（２）樹脂成形品の製造装置
図４には、樹脂成形品の製造装置の一部が示されている。図４に示されている樹脂成形品の製造装置１０の一部分が本実施形態の説明にとって重要な部分であり、従来と同様に構成できる樹脂成形品の製造装置１０の他の部分については図示と説明を省略する。
樹脂成形品の製造装置１０は、曲げ加工用型２０と可撓性シート３０と下枠体４０と上枠体５０と枠体移動機構６０と加熱装置７０と流体供給排出装置の一種である空気給排気装置８０と減圧装置９０とを備えている。また、樹脂成形品の製造装置１０は、固定盤１１及び、固定盤１１に固定されている上枠体５０を冷却する冷却プレート１２を備えている。この実施形態において、上枠体５０と下枠体４０でチャンバーが形成される。製造装置１０は、上枠体５０と下枠体４０で形成されるチャンバーの中で、空気給排気装置８０及び/又は減圧装置９０による空気の供給と排気とにより加圧したり減圧したりすることができるように構成されている。

（２−１）曲げ加工用型２０
曲げ加工用型２０は、金属製の型本体２１と、位置決めピン２２と、位置決めピン２２を上下動自在に支持する第１バネ２３と、型本体２１を上下動自在に支持する第２バネ２４とを含んでいる。また、曲げ加工用型２０には、減圧装置９０に接続される第１孔２５が形成されている。曲げ加工用型２０は、下枠体４０の嵌合部４２に嵌めこまれ、嵌合部４２に沿って鉛直方向に上下に移動できるように取り付けられている。
熱可塑性樹脂板状体１１０は、タブ１１３の掛止穴１１４（図１参照）が位置決めピン２２にはめ込まれることによって曲げ加工用型２０に対して精度良く配置される。

（２−２）可撓性シート３０
可撓性シート３０は、加熱されて軟化した熱可塑性樹脂板状体１１０を曲げるのに使用されることから、耐熱温度が曲げ加工温度よりも高い耐熱性エラストマーシートが用いられる。曲げ加工温度が例えば１７０℃に設定される第１実施形態に係る可撓性シート３０には、耐熱温度が１８０℃以上、厚さが０．５〜２ｍｍ、切断時伸び率が３２０％以上、そして引っ張り強さ７．５〜１５ＭＰａ（７５〜１５０ｋｇｆ/ｃｍ^２）のシリコーンゴムシートが使用されるのが好ましい。例えば、ＪＩＳ規格６３８０における該当番号ＧＥＨ５２５０のシリコーンゴムシートから選択できる。第１実施形態では耐熱性エラストマーシートとしてシリコーンゴムシートを用いる場合について説明したが、可撓性シート３０はシリコーンゴムシートに限られるものではなく、例えば耐熱温度が１８０℃以上のフッ素ゴムシートを用いることができる。
可撓性シート３０は、上枠体５０のクランプ５２によって上枠体５０に密着されるようにして保持されている。

（２−３）下枠体４０及び上枠体５０
下枠体４０は、金属製の下枠本体４１が製造装置１０の固定盤１１に固定されている。上述のように、下枠体４０には、曲げ加工用型２０が取り付けられている。下枠本体４１には嵌合部４２が形成され、嵌合部４２の底部には、第１バネ２３を固定する第１バネ固定部４３及び第２バネ２４を固定する第２バネ固定部４４が形成されている。第２バネ２４によって支えられている曲げ加工用型２０が嵌合部４２を上下に移動するが、曲げ加工用型２０とは独立して第１バネ２３によって支えられている位置決めピン２２は、曲げ加工用型２０とは独立して上下に移動することができる。言い換えれば、位置決めピン２２が可撓性シート３０によって押し込まれても、曲げ加工用型２０は移動せずにそのままの位置を保持することができる。なお、図には示していないが下枠本体４１は、曲げ加工用型２０が外れないように掛止する掛止部が設けられている。
また、下枠本体４１には、曲げ加工用型２０の周囲を囲むように凹部４５が形成されている。この下枠本体４１の上面４１ａは、熱可塑性樹脂板状体１１０が取り付けられるときの曲げ加工用型２０の上面よりも低い位置になるように形成されている。そして、下枠本体４１の上面４１ａに可撓性シート３０が当接して下枠体４０の凹部４５が上枠体５０によって蓋をされた状態になると、下枠体４０の凹部４５が曲げ加工用型２０を内側に収納したチャンバーになる。

上枠体５０は、金属製の上枠本体５１とクランプ５２とを含んでいる。上枠本体５１の下面５１ａには複数の第２孔５３が形成されている。複数の第２孔５３は、空気給排気装置８０に接続されている。クランプ５２は、上枠本体５１の下面５１ａに沿うように可撓性シート３０を保持する。このような構成により、複数の第２孔５３を介して空気給排気装置８０が空気を吸引すると、可撓性シート３０を上枠本体５１に密着させることができる。また、上枠体５０で下枠体４０に蓋をして凹部４５がチャンバーになっているときに、空気給排気装置８０が複数の第２孔５３を介して空気を供給すると、空気の圧力によって可撓性シート３０を熱可塑性樹脂板状体１１０に押し付けることができる。
曲げ加工用型２０が取り付けられている下枠体４０と上枠体５０とは、枠体移動機構６０によって相対的に近づいたり離れたりする移動ができるように構成されている。つまり、下枠体４０と上枠体５０は枠体移動機構６０により開閉される。

（２−４）加熱装置７０
加熱装置７０は、下枠体４０に配置されている第１ヒータ７１及び上枠体５０に配置されている第２ヒータ７２を有している。第１ヒータ７１は、下枠本体４１に配置されており、下枠本体４１を介して曲げ加工用型２０を加熱する。第２ヒータ７２は、上枠本体５１に配置されており、上枠本体５１を介して可撓性シート３０を加熱する。そして、可撓性シート３０を介して、曲げられる前の熱可塑性樹脂板状体１１０が加熱される。第１ヒータ７１及び第２ヒータ７２は、後述する制御装置（図示せず）により個別に制御され、互いに異なる設定温度に維持される制御も可能な構成になっている。

（２−５）空気給排気装置８０
空気給排気装置８０は、曲げ加工用型２０の複数の第２孔５３に接続されており、複数の第２孔５３を通じて空気の供給と排気を行う。空気給排気装置８０は、大気圧よりも高い圧力まで空気を供給することができ、また大気圧よりも低い圧力まで空気を排気することができる。つまり、空気給排気装置８０は、複数の第２孔５３及びそれらが通じている空間に対して圧空する機能と減圧する機能とを備えている。なお、空気給排気装置８０は、複数の第２孔５３を大気に開放することができ、少なくとも一つの第２孔５３を大気開放することによって圧空状態又は減圧状態から大気圧状態に戻すことができる。

（２−６）減圧装置９０
減圧装置９０は、曲げ加工用型２０の複数の第１孔２５に接続されており、複数の第１孔２５を通じて空気の排気を行う。なお、減圧装置９０は、複数の第１孔２５を大気に開放することができ、少なくとも一つの第１孔２５を大気開放することによって減圧状態から大気圧状態に戻すことができる。
なお、樹脂成形品の製造装置１０は、枠体移動機構６０と加熱装置７０と空気給排気装置８０と減圧装置９０と冷却プレート１２を制御するための制御装置（図示せず）を備えている。制御装置は、例えばＣＰＵ（中央演算処理装置）とメモリとタイマーと各種センサーを用いて構成される。枠体移動機構６０と加熱装置７０と空気給排気装置８０と減圧装置９０と冷却プレート１２の電源や駆動部や可動部がＣＰＵからの指令に応じて動作するように構成されており、例えば各部の温度や圧力や配置位置をＣＰＵが各種センサーによって監視しながら指令を出すことによって後述する樹脂成形品の製造装置１０の各工程の動作が行われる。

（３）樹脂成形品の製造方法
樹脂成形品の製造装置１０を用いた樹脂成形品の製造方法について、図５乃至図１０を使って説明する。まず、図２を用いて説明したように、熱可塑性樹脂板状体１１０が熱可塑性樹脂板１２０から打ち抜かれる。打ち抜かれた熱可塑性樹脂板状体１１０には既に窓枠１１５などの加飾が施されている。

（３−１）取り付け工程
取り付け工程では、図５に示されているように、図２に示されているように打ち抜かれた熱可塑性樹脂板状体１１０が曲げ加工用型２０に取り付けられる。図５に示されている状態では、位置決めピン２２が第１バネ２３によって曲げ加工用型２０から長く突出している。そこで、裏面層１１２に曲げ加工用型２０を接触させる向きで、位置決めピン２２に掛止穴１１４（図２参照）を嵌め込むことによって、熱可塑性樹脂板状体１１０の曲げ加工用型２０への取り付けと位置決めが同時に行なえる。このとき、下枠体４０の嵌合部４２に嵌め込まれている曲げ加工用型２０は、第２バネ２４によって下枠本体４１から最も突出した状態になっている。
また、図５の状態では、空気給排気装置８０（図４参照）により複数の第２孔５３を介して可撓性シート３０が吸引されている。つまり、複数の第２孔５３で吸引されることで、可撓性シート３０は上枠本体５１の下面５１ａに密着している。
そして、下枠体４０及び上枠体５０は、図５に示されている状態で、加熱装置７０によって加熱されている。その結果、所定時間が経過すると、可撓性シート３０が上枠体５０の温度になり、曲げ加工用型２０が下枠体４０の温度になる。

（３−２）加熱工程
加熱工程では、図７に示されているように、可撓性シート３０を熱可塑性樹脂板状体１１０に密着させて、可撓性シート３０により熱可塑性樹脂板状体１１０の非接触領域１１０ａを加熱する。斜線で示されている非接触領域１１０ａは、熱可塑性樹脂板状体１１０のうちの曲げ加工用型２０に接触していない領域である。
曲げ加工が施されれば樹脂成形品１３０になるように打ち抜かれた熱可塑性樹脂板状体１１０には、必然的に曲げられた後に曲げ加工用型２０に密着する部分ができてしまう。逆に言えば、曲げたられた後に曲げ加工用型２０に密着する部分が非接触領域１１０ａということになる。従って、このような非接触領域１１０ａを曲げ加工の前に曲げ加工用型２０で加熱することができないので、曲げ加工用型２０以外に非接触領域１１０ａを加熱するための接触加熱部材が必要になる。ここでは、可撓性シート３０がこの接触加熱部材の役割を果たしている。この非接触領域１１０ａには、可撓性シート３０及び上枠体５０を介して加熱装置７０の第２ヒータ７２で発生した熱が伝導する。
ところで、図７に示されているように、可撓性シート３０を熱可塑性樹脂板状体１１０に接触させるには、図５のように突出している位置決めピン２２が邪魔になる。この位置決めピン２２は、図６に示されているように上枠体５０が枠体移動機構６０（図４参照）によって下枠体４０に近づいてきて上枠体５０に当たって押されると、第１バネ２３を縮ませて下枠本体４１の方に移動する。このようなメカニズムによって位置決めピン２２が下枠体４０の方に引っ込むことで、可撓性シート３０が熱可塑性樹脂板状体１１０に接触する妨げにならないようになっている。
そしてさらに上枠体５０が下がり、可撓性シート３０が下枠本体４１の上面４１ａに当接して図８に示されているような状態になる。図８のような状態になるには、下枠本体４１の上面４１ａよりも突出していた曲げ加工用型２０が下枠本体４１の方に移動しなければならない。この曲げ加工用型２０が上枠体５０に押されると第２バネ２４が縮むことから、曲げ加工用型２０は、嵌合部４２の中に入るように移動することができる。熱可塑性樹脂板状体１１０の温度を上げるために、上枠体５０が下枠体４０に完全に合わさった図８の状態が所定時間保持される。なお、加熱装置７０は、第１ヒータ７１と第２ヒータ７２の温度を別々に制御して、下枠体４０と上枠体５０の温度を異ならせることができる。

（３−３）曲げ工程
加熱工程の終了時点では、図８に示されているように、上枠体５０で下枠体４０の蓋をする。図８の状態で、上枠体５０と下枠体４０の間には可撓性シート３０が挟まっており、上枠本体５１の下面５１ａと下枠本体４１の上面４１ａの両方に可撓性シート３０が接触している。このような可撓性シート３０で蓋をされた状態の下枠本体４１の凹部４５は、密閉されたチャンバーとなっている。
図８の状態から空気給排気装置８０及び減圧装置９０（図４参照）により、第１孔２５から空気を抜いて可撓性シート３０と下枠体４０との間の空間を減圧するとともに、第２孔５３を一旦大気開放した後に、第２孔５３から空気を供給して可撓性シート３０と上枠体５０との間の空間を加圧する。このように、いわゆる真空圧空を行って、図９に示されているように、可撓性シート３０を介して熱可塑性樹脂板状体１１０に空間Ｓ１の空気の圧力を掛けて、可撓性シート３０で熱可塑性樹脂板状体１１０を曲げ加工用型２０に押し付ける。このとき、曲げ加工用型２０が可撓性シート３０に押されて第２バネ２４が縮み、嵌合部４２の中に曲げ加工用型２０がさらに沈み込んで可撓性シート３０が上枠本体５１の下面５１ａから離れる。可撓性シート３０が上枠本体５１の下面５１ａから離れるので、熱可塑性樹脂板状体１１０の全体に均一に圧力を加えることができる。

（３−４）冷却工程及び取り出し工程
冷却工程では、冷却プレート１２によって下枠体４０を介して熱可塑性樹脂板状体１１０の冷却が進み、樹脂成形品１３０の温度がガラス点移転よりも十分に低下させて固まらせる。製造時間を短縮するため、曲げ工程の開始と同時に下枠体４０の冷却が開始される。曲げ工程の開始時点で第１ヒータ７１がオフして下枠体４０の冷却が開始されても下枠体４０全体の冷却には時間が掛かるため、熱可塑性樹脂板状体１１０の曲げが完了するまでは曲げ加工用型２０の温度は設定温度に保たれる。冷却が終わると、枠体移動機構６０（図４参照）によって下枠体４０から上枠体５０が離されてチャンバーが開放される。チャンバーの開放前に、空気給排気装置８０及び減圧装置９０（図４参照）により第１孔２５及び第２孔５３が大気開放され、図９に示されていた空間Ｓ１とともに熱可塑性樹脂板状体１１０と第２型本体３１との間も大気圧と同じ圧力になる。取り出し工程では、熱可塑性樹脂板状体１１０が曲げ加工用型２０から外される。このとき、第１バネ２３及び第２バネ２４は最も伸びた状態に戻り、その結果曲げ加工用型２０が下枠本体４１から最も迫出した状態に戻る。

（４）温度設定
図１１、図１２及び図１３に、下枠体４０と上枠体５０の設定温度を変化させて曲げ加工を行ったときの樹脂成形品１３０の仕上がりの評価結果が示されている。評価は予め定められた基準値と測定結果との比較によって行い、図中の「○」は輪郭と高さのどちらも良好であった場合、「△」は輪郭か高さのいずれか一方が不良であった場合、「×」は輪郭も高さも不良であった場合を示している。図１１は、熱可塑性樹脂板状体が厚さ１．０ｍｍのポリカーボネート製の単層品である場合、図１２は、熱可塑性樹脂板状体が厚さ０．５ｍｍのポリカーボネート製の単層品である場合、そして図１３は、熱可塑性樹脂板状体１１０が厚さ０．８ｍｍのアクリル樹脂とポリカーボネート樹脂の２種２層品である場合の結果を示している。
厚さ１ｍｍ以下の単層のポリカーボネート樹脂板を用いる場合、図１１から１７０℃又は１８０℃に設定する場合には１５０℃を下回らないようにするのが好ましいことが分かる。その一方で、可撓性シート３０の耐熱温度を考慮すると、１枚の可撓性シート３０の耐用回数を増やすためにはできるだけ低い温度で使用する方がよい。このようなトレードオフの関係から、可撓性シート３０の設定温度を下げる場合でも、可撓性シート３０の設定温度が曲げ加工用型２０の温度よりも２０度以上低くならないように設定することが好ましい。
一般的に熱可塑性樹脂板状体の表面層を構成する樹脂のガラス転移温度の方が裏面層を構成する樹脂のガラス転移温度よりも低い２種２層の場合には、表面層に接触する可撓性シート３０よりも裏面層に接触する曲げ加工用型２０の温度を高く設定することが好ましい。熱可塑性樹脂板状体１１０は、表面層１１１がアクリル樹脂（ＰＭＭＡ）で形成され、裏面層１１２がポリカーボネート樹脂で形成されている。通常、ポリカーボネート樹脂のガラス転移温度は、アクリル樹脂のガラス転移温度に比べて高い。本実施形態でも、表面層１１１のガラス転移温度は、裏面層１１２よりも低くなっている。上枠体５０の温度（可撓性シート３０の温度）が下枠体４０の温度（曲げ加工用型２０の温度）よりも高い状態まで熱可塑性樹脂板状体１１０が加熱されて曲げ加工が行われると、裏面層１１２の樹脂が曲がり難い一方で表面層１１１の樹脂が流動し易いために曲げ加工が不十分になり、樹脂成形品１３０は、メリハリがなくあまり整っていない形状になり易い。このように表面層１１１にアクリル樹脂を用いて裏面層１１２にポリカーボネート樹脂を用いる場合には、安定して良好な曲げ加工を行うために、例えば曲げ加工用型２０の温度を可撓性シート３０の温度よりも１０度以上高く設定することが好ましい。また、表面層１１１に接触する可撓性シート３０の温度を低く設定することで、可撓性シート３０の耐用回数を増やし易くなる。

＜第２実施形態＞
（５）第１実施形態からの変更点
上記第１実施形態では、熱可塑性樹脂板状体１１０に直接可撓性シート３０を接触させる場合について説明したが、例えば、図１４（ａ）に示されているように、熱可塑性樹脂板状体１１０の加飾されている表面が保護シート１１６で覆われている熱可塑性樹脂板状体１１０を曲げ加工して、図１４（ｂ）に示されているように、保護シート１１６で覆われている樹脂成形品１３０を製造することもできる。
保護シート１１６は、曲げ加工の間に溶解することのない耐熱性樹脂シートである。保護シート１１６の材質としては、例えばポリエチレンテレフタレート又はポリプロピレンがある。保護シート１１６は、十分な保護機能を持ちながら温度を伝達する妨げとならない程度の厚さがあれば良く、例えば数十μｍから百数十μｍの厚さを持っている。

（６）特徴
以上説明したように、曲げ加工用型２０は、樹脂成形品１３０の形状に対応する所定形状を持っている。ここでの樹脂成形品１３０の所定形状は、窓枠１１５のある中央部分に対して縁部が湾曲状に後退している形状である。曲げ加工用型２０は、位置決めピン２２を持っており、位置決めピン２２に掛止穴１１４が嵌め込まれた位置を所定位置として保持するように設置されている。加熱装置７０は、第１ヒータ７１により下枠本体４１を介して曲げ加工用型２０を加熱するが、その一方で、第２ヒータ７２により上枠本体５１及び可撓性シート３０を介して非接触領域１１０ａを加熱する。この場合、非接触領域１１０ａに接触して加熱しているのが可撓性シート３０であるから、可撓性シート３０が接触加熱部材である。また、可撓性シート３０を非接触領域１１０ａに接触させて加熱するために、位置決めピン２２を上下に移動する機構と曲げ加工用型２０を上下する機構が設けられている。つまり、上記実施形態ではこれらの可撓性シート３０を介して加熱する機構及び可撓性シート３０に対して熱可塑性樹脂板状体１１０を接触させるように上下する機構が接触加熱機構であり、可撓性シート３０を挟んで上枠体５０を下枠体４０に合わせたときに可撓性シート３０を非接触領域に接触させて加熱するための、上枠本体５１、第２ヒータ７２、可撓性シート３０、嵌合部４２、第１バネ２３及び第２バネ２４を含んで構成されている機構が接触加熱機構である。
このような接触加熱機構により、熱可塑性樹脂板状体１１０のうち曲げ加工用型２０に接触していない非接触領域１１０ａも十分に加熱される。その結果、樹脂成形品１３０とほぼ同じ面積を持つ熱可塑性樹脂板状体１１０を良好に曲げることができ、従来に比べて余分な樹脂材料を省いて樹脂成形品１３０を安価に製造することができる。
また、製造方法の観点から見ると、図５を用いて説明した取り付け工程では、熱可塑性樹脂板状体１１０が曲げ加工用型２０の所定位置に保持される。図６乃至図８を用いて説明した加熱工程では、曲げ加工用型２０に保持された熱可塑性樹脂板状体１１０が、曲げ加工用型２０を介して接触加熱されるとともに、熱可塑性樹脂板状体１１０のうちの曲げ加工用型２０に接触していない非接触領域１１０ａが接触加熱部材である可撓性シート３０に接触して加熱される。図９を用いて説明した曲げ工程では、加熱工程により軟化した熱可塑性樹脂板状体１１０が、可撓性シート３０により曲げ加工用型２０に押圧されて所定形状に曲げられる。このように加熱工程において、曲げ加工の対象となる熱可塑性樹脂板状体１１０のうち曲げ加工用型２０に接触していない非接触領域１１０ａが可撓性シート３０に接触して加熱されるため、曲げ加工用型２０に接触していない非接触領域１１０ａも十分に加熱され、樹脂成形品１３０とほぼ同じ面積を持つ熱可塑性樹脂板状体１１０を良好に曲げることができる。

また、上記実施形態の熱可塑性樹脂板状体１１０が、曲げ加工用型に接触する側の第１層に相当する裏面層１１２と、接触加熱部材に相当する可撓性シート３０に接触する側の第２層に相当する表面層１１１からなっている。これら表面層１１１と裏面層１１２とはガラス転移温度が異なる２種類の熱可塑性樹脂で形成され、接触加熱機構は、表面層１１１のガラス転移温度が裏面層１１２のガラス転移温度よりも低いので、曲げ加工用型２０よりも可撓性シート３０の温度を低くして曲げ加工用型２０と可撓性シート３０により熱可塑性樹脂板状体１１０を接触加熱するように構成されている。その結果、可撓性シート３０に比較的耐熱温度の低い材料を使って、ガラス転移温度が異なる２種類の熱可塑性樹脂で形成されている熱可塑性樹脂板状体１１０を良好に曲げることができる。

また、第２実施形態の熱可塑性樹脂板状体１１０は、保護シート１１６を有している。熱可塑性樹脂板状体１１０は、保護シート１１６で覆われた非接触領域に可撓性シート３０を接触させて加熱するように構成されている。その結果、保護シート１１６で熱可塑性樹脂板状体１１０の表面の加飾層を保護しながら熱可塑性樹脂板状体１１０を良好に曲げることができる。
また、接触加熱機構は、曲げ加工用型２０が熱可塑性樹脂板状体１１０を接触加熱しているときに、可撓性シート３０を接触加熱部材として熱可塑性樹脂板状体１１０の非接触領域１１０ａに可撓性シート３０を接触させて非接触領域１１０ａを接触加熱するように構成されている。この場合、可撓性シート３０に接触加熱部材を兼ねさせるので製造装置１０の構造が簡単になり、樹脂成形品１３０の製造装置１０を安価に提供できる。

また、上枠体５０に空気給排気装置８０から空気を供給して可撓性シート３０に空気圧を加える機構が、可撓性シート３０を流体の圧力によって熱可塑性樹脂板状体１１０に押し付ける加圧機構である。この場合は空気が流体である。上記実施形態の接触加熱機構は、上枠体５０の上枠本体５１が金属板に相当し、加熱された上枠本体５１を可撓性シート３０に接触させて上枠本体５１から可撓性シート３０を介して熱可塑性樹脂板状体１１０の非接触領域１１０ａを加熱する。曲げ加工用型２０は、第２バネ２４によって、この加圧機構により可撓性シート３０に空気の圧力が加わったときに上枠本体５１から遠ざかる方向に移動するように構成されている。その結果、可撓性シート３０に流体の圧力が加わったときに曲げ加工用型２０が上枠本体５１から遠ざかる方向に移動するので、可撓性シート３０と上枠本体５１との間に隙間ができることから可撓性シート３０を介して熱可塑性樹脂板状体１１０に十分に流体の圧力を伝えることができる。
また、曲げ加工用型２０は、可撓性シート３０が熱可塑性樹脂板状体１１０を曲げ加工用型２０に押し付けているときに可撓性シート３０が熱可塑性樹脂板状体１１０を押すのを妨げない状態にある位置決めピン２２を備えて構成されている。つまり、位置決めピン２２が第１バネ２３によって引っ込むように構成されている。その結果、曲げ加工の加工位置の精度を位置決めピン２２によって確保できている。

（７）変形例
以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。特に、本明細書に書かれた複数の実施形態及び変形例は必要に応じて任意に組み合せ可能である。
（７−１）変形例１
上記実施形態では、位置決めピン２２に掛止穴１１４が嵌め込まれた位置を所定位置として保持したが、所定位置に保持する態様は、位置決めピンと掛止穴の組み合わせに限られるものではない。例えば、凹部と凸部で所定位置に保持するようにしてもよい。また、例えば、熱可塑性樹脂板状体１１０の縁部の形状とそれに対応する複数の可動ピンで所定位置に保持するようにしてもよい。

（７−２）変形例２
上記実施形態では、可撓性シート３０を接触加熱部材として用いたが、接触加熱部材として用いることができる部材は可撓性シート３０には限られず、他の部材を接触加熱部材として用いることもできる。例えば、加熱装置で加熱される左右にスライド可能な金属板を別に設けて、加熱工程で金属板を熱可塑性樹脂板状体１１０に接触させて金属板を介して加熱し、曲げ加工の時にはスライドさせて熱可塑性樹脂板状体１１０から金属板を離すように構成することもできる。
（７−３）変形例３
上記実施形態では、熱可塑性樹脂板状体１１０を加圧する流体に空気を用いたが、加圧のための流体として油、水又は他の気体を用いることもできる。
（７−４）変形例４
上記実施形態では、多層の熱可塑性樹脂板状体１１０として、２種２層の板状体について説明したが、本発明に係る樹脂成形品の製造装置及び製造方法は、他の層構造を持つ熱可塑性樹脂板状体についても適用でき、例えば３種３層以上の熱可塑性樹脂板状体についても適用できる。
（７−５）変形例５
上記実施形態では、曲げ加工用型２０の型本体２１、下枠本体４１及び上枠本体５１を金属で形成する場合について説明したが、これらは熱伝導性の高いセラミックなど他の部材で構成することもできる。

１０ 樹脂成形品の製造装置
２０ 曲げ加工用型
３０ 可撓性シート
４０ 下枠体
５０ 上枠体
６０ 枠体移動機構
７０ 加熱装置
８０ 空気給排気装置
９０ 減圧装置
１１０ 熱可塑性樹脂板状体
１１０ａ 非接触領域
１３０ 樹脂成形品

Claims (7)

1. 樹脂成形品形状に対応する所定形状を持ち、前記所定形状に曲げ加工される熱可塑性樹脂板状体を所定位置に保持するよう設置されている曲げ加工用型と、
   前記曲げ加工用型に保持される前記熱可塑性樹脂板状体を、前記曲げ加工用型を介して接触加熱するために前記曲げ加工用型を加熱する加熱装置と、
   前記加熱装置により軟化した前記熱可塑性樹脂板状体を前記曲げ加工用型に押圧して前記所定形状に曲げ加工するための可撓性シートと、
   を備え、
   前記加熱装置は、前記曲げ加工用型が前記熱可塑性樹脂板状体を接触加熱しているときに、前記熱可塑性樹脂板状体のうちの前記曲げ加工用型に接触していない非接触領域に接触加熱部材を接触させて加熱する接触加熱機構を含む、樹脂成形品の製造装置。
2. 前記熱可塑性樹脂板状体は、前記曲げ加工用型に接触する側の第１層と前記接触加熱部材に接触する側の第２層とをガラス転移温度が異なる２種類の熱可塑性樹脂で形成され、
   前記接触加熱機構は、前記第２層のガラス転移温度が前記第１層のガラス転移温度よりも低いときには前記曲げ加工用型よりも前記接触加熱部材の温度を低くして前記曲げ加工用型と前記接触加熱部材により前記熱可塑性樹脂板状体を接触加熱する、
   請求項１に記載の樹脂成形品の製造装置。
3. 前記熱可塑性樹脂板状体は、保護シートを有し、
   前記接触加熱機構は、前記保護シートで覆われた前記非接触領域に前記接触加熱部材を接触させて加熱する、
   請求項１に記載の樹脂成形品の製造装置。
4. 前記接触加熱機構は、前記曲げ加工用型が前記熱可塑性樹脂板状体を接触加熱しているときに、前記可撓性シートを前記接触加熱部材として前記熱可塑性樹脂板状体の前記非接触領域に前記可撓性シートを接触させて前記非接触領域を接触加熱する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造装置。
5. 前記可撓性シートを流体の圧力によって前記熱可塑性樹脂板状体に押し付ける加圧機構をさらに備え、
   前記接触加熱機構は、金属板を有し、加熱された前記金属板を前記可撓性シートに接触させて前記金属板から前記可撓性シートを介して前記熱可塑性樹脂板状体の前記非接触領域を加熱し、
   前記曲げ加工用型は、前記加圧機構によって前記可撓性シートに流体の圧力が加わったときに前記金属板から遠ざかる方向に移動する、
   請求項４に記載の樹脂成形品の製造装置。
6. 前記曲げ加工用型は、少なくとも前記可撓性シートが前記熱可塑性樹脂板状体を前記曲げ加工用型に押し付けているときに前記可撓性シートが前記熱可塑性樹脂板状体を押すのを妨げない状態にある位置決めピンをさらに備える、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造装置。
7. 樹脂成形品形状に対応する所定形状を持ち、前記所定形状に曲げ加工される熱可塑性樹脂板状体を曲げ加工用型の所定位置に保持させる取り付け工程と、
   前記曲げ加工用型に保持された前記熱可塑性樹脂板状体を、前記曲げ加工用型を介して接触加熱するとともに、前記熱可塑性樹脂板状体のうちの前記曲げ加工用型に接触していない非接触領域に接触加熱部材を接触させて加熱する加熱工程と、
   前記加熱工程により軟化した前記熱可塑性樹脂板状体を可撓性シートにより前記曲げ加工用型に押圧して前記所定形状に曲げる曲げ工程と、
   を備える、樹脂成形品の製造方法。

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