JP6994277B1 - 射出成形品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】効率的に射出成形品を製造する。【解決手段】平板状のエラストマーのシートからなり、第１面３１と、第２面３２とを有する型面形成用シート３０であって、第１面３１に、エラストマー自体の凹凸による模様Ｍが形成された型面形成用シート３０を準備するシート準備工程と、凹み形状の内面４２Ａを有する射出成形用の金型４０に、第２面３２を金型の内面４２Ａに向け、第１面３１をキャビティ内に向けた状態で、型面形成用シート３０を固定するシート固定工程と、金型４０を型締めする型締工程と、キャビティ内に溶融樹脂を射出して、溶融樹脂ＭＰの圧力により型面形成用シート３０を変形させて、第２面３２を金型４０の内面４２Ａに押し付けるとともに、第１面３１の模様を溶融樹脂ＭＰの製品面ＰＳに転写させる成形工程と、溶融樹脂ＭＰの固化後、型面形成用シート３０を金型４０に残した状態で射出成形品５０を取り出す取出工程と、を行う。【選択図】図４

Description

本発明は、表面に模様が形成された射出成形品の成形方法に関する。

従来、微細なラインピッチによる微細線からなる模様を、樹脂製フィルムの表面にスクリーン印刷によって形成した型面形成用シートを作成し、この型面作成用シートを金型内に配置して、射出成形品の表面に模様を転写する発明が知られている。これにより、金型表面に直接模様を形成することなく、簡易に、模様を表面に有する射出成形品を製造することができる。

特許第５７５０７４７号公報

しかしながら、従来の型面形成用シートは、模様が印刷により形成されたものであるため、射出成形を繰り返すと模様が損傷しやすいという問題がある。また、従来の型面形成用シートは、射出成形時の熱により金型の内面に沿って熱変形し、金型の内面に張り付くようにして金型内に残り、キャビティとパーティングラインの境目などの形状変化があるところにおいて強い折り目が付く。そして、樹脂製フィルムに柔軟性が無いこともあって、この強い折り目の部分から割れ易いという問題がある。

そこで、本発明は、型面形成用シートの交換頻度を低くして、効率的に射出成形品を製造する方法を提供することを目的とする。

前記した目的を達成するための射出成形品の製造方法は、平板状のエラストマーのシートからなり、第１面と、第１面とは反対側の第２面とを有する型面形成用シートであって、第１面に、エラストマー自体の凹凸による模様が形成された型面形成用シートを準備するシート準備工程と、凹み形状の内面を有する射出成形用の金型に、第２面を金型の内面に向け、第１面をキャビティ内に向けた状態で、型面形成用シートを固定するシート固定工程と、金型を型締めする型締工程と、キャビティ内に溶融樹脂を射出して、溶融樹脂の圧力により型面形成用シートを変形させて、第２面を金型の内面に押し付けるとともに、第１面の模様を溶融樹脂の製品面に転写させる成形工程と、溶融樹脂の固化後、型面形成用シートを金型に残した状態で射出成形品を取り出す取出工程と、を有する。

このような構成によれば、エラストマーの型面形成用シートは平板状であるので、凹凸による模様を容易に作成することができる。そして、型面形成用シートは、平板状のエラストマーシートであるため、従来の樹脂フィルムよりも柔軟性に富み破損しにくい。また、型面形成用シートの第１面の模様が、印刷のインクではなく、エラストマー自体の凹凸により形成されているため、印刷、つまり、インクによる凹凸の場合に比較して繰り返しの射出成形に対して耐久性が高い。このため、型面形成用シートの交換頻度を低くすることができ、効率的に射出成形品を製造することができる。

前記した取出工程においては、型面形成用シートが弾性により平板状に戻るようにしてもよい。

すなわち、十分な耐熱性を有するエラストマーの型面形成用シートを用いることで、取出工程において金型を開いたときに型面形成用シートが平板状に戻り、この際に、射出成形品を押し出すので、スムーズに射出成形品を取り出すことができる。

前記したシート準備工程においては、平板状の金属板の表面に、印刷により盛り上がった模様を形成して原版を作成し、模様が形成された原版の表面に、エラストマーの材料を密着させ、エラストマーが硬化した後に、硬化したエラストマーを原版から剥がすことで、型面形成用シートを作成することができる。

このような方法によれば、印刷を用いて金属板に簡単に模様を形成し、この模様をエラストマーに転写させることで、エラストマーに簡単に凹凸による模様を形成することができる。

前記したシート準備工程においては、平板状のエラストマーのシートの表面に、レーザー彫刻によって凹凸を形成して型面形成用シートを作成してもよい。

このような構成によれば、エラストマーに簡単に凹凸による模様を形成することができる。

本発明によれば、型面形成用シートの交換頻度を低くして、効率的に射出成形品を製造することができる。

本発明の製造方法による、射出成形品の正面図（ａ）と、（ａ）の模様部分の拡大図である。 印刷により模様が形成された原版の正面図（ａ）と、（ａ）の部分拡大断面図である。 原版を金型に配置した図（ａ）と、型面形成用シートを成形するときの図（ｂ）である。 射出成形の工程を説明する図であり、（ａ）型面形成用シートを固定する固定工程と、（ｂ）型面形成用シートを金型に固定して型締めする型締工程と、（ｃ）溶融樹脂を射出する成形工程と、（ｄ）金型を開いて射出成形品を取り出す取出工程とを示す。

次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）に示すように、本発明の製造方法により製造される射出成形品５０は、表面に凹凸による模様Ｍが形成されたものである。射出成形品５０は、模様Ｍがある面が曲面状に盛り上がっており、裏側が凹んでいる。模様Ｍを構成する線は、畝のように突出した形状が長く延びることで形成されている

図１（ｂ）に一部の模様Ｍを拡大して示すように、模様Ｍは、領域の境界を示す線２の他、微細なハッチング３Ａ，３Ｂ，３Ｃを有してなる。各ハッチング３Ａ，３Ｂ，３Ｃは、平行な線からなり、ハッチング３Ａが延びる方向と、ハッチング３Ｂが延びる方向と、ハッチング３Ｃが延びる方向とは、互いに異なっている。このため、人がこの模様Ｍを見る方向によって、ハッチング３Ａ，３Ｂ，３Ｃのうち、強く光を反射するものと、弱く反射するものがある。したがって、模様Ｍは、人が見る方向によって、強調されて見える部分が異なり、キラキラとした印象を与える。

本実施形態の製造方法は、まず、エラストマーの表面に凹凸による模様Ｍが形成された型面形成用シート３０（図３（ｃ）参照）を準備する（シート準備工程）。

シート準備工程においては図２（ａ）、（ｂ）のように、平板状の金属板１１の表面に、印刷により盛り上がった模様Ｍを形成して、原版１０を作成する。この場合の印刷は、スクリーン印刷やインクジェット印刷の手法を用いることができる。印刷に用いるインクは、紫外線硬化性インクを用い、インクを金属板１１の表面に載せた後に、紫外線を当てることで、迅速に盛り上げ印刷を行うことができる。若しくは、通常のインクを用いて、インクが乾く前に樹脂パウダーをインクにかけ、樹脂パウダーを溶融して定着させる、いわゆるバーコ印刷を用いてもよい。

金属板１１の材質は、インクが定着可能である限り、特に限定されないが、例えば、アルミニウムやステンレスを用いることができる。金属板１１を原版１１の素材に用いることで、成形したエラストマーの型面形成用シート３０を原版１０から剥がしやすい。

そして、図３（ａ）～（ｃ）に示すように、原版１０を用いて、エラストマーの型面形成用シート３０を作成する。
型面形成用シート３０の作成は、例えば、図３（ａ）に示すように、原版１０の厚みより少し深い凹みを有する金型２０の内面に、原版１０を設置する。金型２０は、固定型２２と可動型２１を有しており、いずれかの型の内面に、原版１０を、模様Ｍがキャビティ（金型の空間内）を向くようにして設置する。このとき、ピンＰを設置しておくことで、成形された型面形成用シート３０に、穴３５を形成することもできる。

そして、図３（ｂ）に示すように、エラストマーの材料ＥＭを射出することで、模様Ｍが形成された原版１０の表面に、エラストマーの材料ＥＭを密着させる。エラストマーの材料ＥＭは特に限定されないが、熱可塑性の材料または熱硬化性の材料のいずれを用いることもできる。熱可塑性のエラストマー材料としては、例えば、スチレン系、オレフィン系、エステル系、硬質塩ビ系、ウレタン系、アミド系などがある。また、熱硬化性の材料の場合、ブタジエン系、イソプレン系、ウレタン系の他、シリコーンエラストマーを用いることができる。型面形成用シート３０には、特に、耐熱性、柔軟性に優れたシリコーンエラストマーを用いることが望ましい。エラストマーは、いずれの材料を用いる場合であっても、耐熱性が高いことが望ましく、少なくとも、後述する成形工程において用いる樹脂の融点に耐えうる耐熱性の材料を用いる。

そして、図３（ｃ）に示すように、エラストマーが硬化した後に、硬化したエラストマーを原版１０から剥がすことで、型面形成用シート３０を作成する。型面形成用シート３０は、平板状のエラストマーのシートからなり、第１面３１と、第１面３１と反対側の第２面３２とを有する。型面作成用シートの第１面３１には、インク１３の凸形状が反転して転写されることで、エラストマー自体の凹凸により模様Ｍが形成される。本実施形態では、インク１３の凸形状が転写された凹み３３により模様Ｍが形成される。金型２０にピンＰを設置していた場合には、型面形成用シート３０には、ピンＰに対応した穴３５が形成される。

型面形成用シート３０を準備した後、図４（ａ）に示すように、凹み形状の内面４２Ａを有する射出成形用の金型４０に、第２面３２を金型４０の内面４２Ａに向け、第１面３１をキャビティ内に向けた状態で、型面形成用シート３０を固定する（シート固定工程）。

具体的には、金型４０は、一例として、固定型４１と可動型４２を有し、可動型４２に、凹み形状の内面４２Ａを有する。固定型４１は、凹み形状の内面４２Ａに対応して、凸形状の内面４１Ａを有している。凹み形状の内面４２Ａは、固定型４１と可動型４２のいずれが有していてもよい。可動型４２は、型面形成用シート３０の穴３５を係合させて型面形成用シート３０を固定するピンＰ２を有していてもよい。型面形成用シート３０を金型４０に固定する場合には、凹み形状の内面４２Ａの外側の平面部分４４に固定するとよい。なお、型面形成用シート３０を金型４０に固定する場合に、接着剤や両面テープを用いてもよい。型面形成用シート３０を金型４０に固定した状態において、型面形成用シート３０は、平板状であるので、可動型４２に固定しただけでは、凹み形状の内面４２Ａに密着しない（二点鎖線参照）。

図４（ｂ）に示すように、金型４０を型締めすると（型締工程）、型面形成用シート３０は、凸形状の内面４１Ａに押されて伸びるが、凹み形状の内面４２Ａには密着しない。この金型４０において、材料が充填されるキャビティは、型面形成用シート３０と凸形状の内面４１Ａの間の空間（次の成形工程で溶融樹脂ＭＰが充填される空間）である。

次に、図４（ｃ）に示すように、キャビティ内に溶融樹脂ＭＰを射出して、溶融樹脂ＭＰの圧力により型面形成用シート３０を変形させて、第２面３２を金型４０の内面４２Ａに押し付けるとともに、第１面３１の模様Ｍを溶融樹脂ＭＰの製品面ＰＳに転写させる（成形工程）。

そして、図４（ｄ）に示すように、溶融樹脂ＭＰの固化後、型面形成用シート３０を金型４０に残した状態で射出成形品５０を取り出す（取出工程）。射出成形品５０にランナー５９などが残っている場合には、ランナー５９を切除する。射出成形品５０の表面には、型面形成用シート３０の第１面３１の凹凸形状が転写され、模様Ｍが形成される。本実施形態においては、模様Ｍは、凸形状５３による模様となる。

型面形成用シート３０が、耐熱性に優れた材料である場合、取出工程において型面形成用シート３０がその弾性により平板状に戻る。このため、型面形成用シート３０が平板状に戻る力を利用して、射出成形品５０をスムーズに型面形成用シート３０から剥がして取り出すことができる。なお、通常の射出成形と同様に、取出のための押し出しピンを適宜使用することが望ましい。

以上に説明した本実施形態の射出成形品の製造方法によれば、次のような効果を奏することができる。
型面形成用シート３０のエラストマーは平板状であるので、凹凸による模様を容易に作成することができる。本実施形態では、印刷により形成した凸形状を、エラストマーの成形時に転写することで、エラストマーの表面に、エラストマー自体の凹形状３３を容易に作成することができる。そして、この印刷により形成する凸形状は、平板状の金属板１１の表面に形成するので、容易に作成することができる。

そして、型面形成用シート３０は、平板状のエラストマーシートであるため、従来の樹脂フィルムよりも柔軟性に富み、折り目がつきにくく、破損しにくい。また、型面形成用シート３０の第１面３１の模様Ｍは、印刷のインクではなく、エラストマー自体の凹凸により形成されているため、印刷による凹凸の場合に比較して繰り返しの射出成形に対して耐久性が高い。このため、型面形成用シート３０の交換頻度を低くすることができ、効率的に射出成形品５０を製造することができる。

また、取出工程において金型４０を開いたときに型面形成用シート３０が平板状に戻り、この際に、射出成形品５０を押し出すので、スムーズに射出成形品５０を取り出すことができる。

また、本実施形態では、印刷を用いて金属板１１に簡単に模様Ｍを形成し、この模様Ｍをエラストマーに転写させることで、型面形成用シート３０に簡単に凹凸による模様Ｍを形成することができる。

以上に本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、前記実施形態に限定されることなく適宜変形して実施することができる。
例えば、前記実施形態では、金属板１１に印刷により形成した凹凸を、エラストマーに転写してエラストマーの表面の凹凸を形成したが、シート準備工程においては、平板状のエラストマーのシートの表面に、レーザー彫刻によって凹凸を形成して型面形成用シートを作成してもよい。
このような方法によっても、エラストマーに簡単に凹凸による模様を形成することができる。

また、前記実施形態においては、金属板に印刷により凹凸を形成して原版を作成していたが、金属板の表面に、レーザー彫刻や、機械加工、職人による加工により凹凸を形成してもよい。このような印刷以外の凹凸をエラストマーの表面に転写してもよい。また、原版の材料は、エラストマーの成形に用いることができれば、金属板に限られず、例えば、セラミックなどでもよい。
さらに、型面作成シートは、自ら作成せずに他人に作成させてもよい。

前記実施形態においては、エラストマーの表面に、凹形状による線で模様を描いていたが、凸形状による線や点で模様を描いてもよい。例えば、金属板の表面にレーザー彫刻によって凹形状による模様を形成し、この模様をエラストマーの表面に転写すれば、エラストマーの表面に凸形状による模様を形成することができる。また、凹形状による線と凸形状による線の両方をエラストマーの表面に形成してもよい。

また、模様は、特許第５５９４６４１号公報に記載されたような微細線からなるチェンジング画像であってもよい。チェンジング画像は、平行な複数の破線による、背景となるベース柄を形成する第１の線画と、第１の線画と重なる範囲に設けられ、第１の線画の破線とは異なる方向を向く平行な複数の破線による絵柄を構成する、少なくとも１つの第２の線画とを有するものである。そして、各破線は、畝状の盛り上がった形状によって構成されることで、見る方向によって見える絵柄が変化するものである。このような微細線による線画は、印刷により凹凸を形成する方法に適するので、本発明を有効に利用することができる。

また、前記した実施形態および変形例で説明した各要素を、任意に組み合わせて実施してもよい。

１０ 原版
１１ 金属板
１３ インク
２０ 金型
３０ 型面形成用シート
３１ 第１面
３２ 第２面
３３ 凹形状
４０ 金型
４２Ａ 内面
５０ 射出成形品

Claims (5)

1. 射出成形品の製造方法であって、
   平板状のエラストマーのシートからなり、第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有する型面形成用シートであって、前記第１面に、エラストマー自体の凹凸による模様が形成された型面形成用シートを準備するシート準備工程と、
   凹み形状の内面を有する射出成形用の金型に、前記第２面を前記金型の前記内面に向け、前記第１面をキャビティ内に向けた状態で、前記型面形成用シートを固定するシート固定工程と、
   前記金型を型締めする型締工程と、
   前記キャビティ内に溶融樹脂を射出して、前記溶融樹脂の圧力により前記型面形成用シートを変形させて、前記第２面を前記金型の前記内面に押し付けるとともに、前記第１面の模様を前記溶融樹脂の製品面に転写させる成形工程と、
   前記溶融樹脂の固化後、前記型面形成用シートを前記金型に残した状態で射出成形品を取り出す取出工程と、を有することを特徴とする射出成形品の製造方法。
2. 前記取出工程において、前記型面形成用シートが弾性により平板状に戻ることを特徴とする請求項１に記載の射出成形品の製造方法。
3. 前記シート準備工程において、
   平板状の金属板の表面に、印刷により盛り上がった模様を形成して原版を作成し、
   前記模様が形成された前記原版の表面に、エラストマーの材料を密着させ、
   エラストマーが硬化した後に、硬化したエラストマーを前記原版から剥がすことで、前記型面形成用シートを作成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形品の製造方法。
4. 前記シート準備工程において、平板状のエラストマーのシートの表面に、レーザー彫刻によって凹凸を形成して前記型面形成用シートを作成することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の射出成形品の製造方法。
5. 前記エラストマーは、シリコーンエラストマーであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の射出成形品の製造方法。

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