JP5713851B2 - 積層成形品の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は積層成形品の成形方法並びに成形装置に関するものであり、特に、ドアトリム、リヤパーセルシェフ、リヤサイドトリム、ラゲージサイドトリム、ルームトリム等、自動車用内装部品に好適な積層成形品の成形方法並びに成形装置に関するものである。

この種、自動車用内装部品の成形方法並びに成形装置に関する技術は、従来から色々と提案されている(例えば、特許文献１、特許文献２参照)。

図９は車両のドアパネルの室内面に装着される自動車用ドアトリム１を示すものであり、図１０は図９のＣ−Ｃ断面図である。同図において、自動車用ドアトリム１は、図９に示すように所要の形状に成形され、また形状保持性及びドアパネルへの取付剛性を備えた樹脂芯材２の表面に表面風合及びソフト感を付与する表皮３を貼付した積層成形品が使用されることが多い。また、その表皮３は、クロス、不織布の裏面にウレタン等を付与してなることが多い。

図１１は、樹脂芯材２の表面に表皮３を貼付するようにしてなる前記ドアトリム１等の積層成形品を製造する、従来における成形装置の一構造例を示すものである。図１１に示す成形装置は、成形金型６と、樹脂芯材２の材料を供給する材料供給機構としての射出用シリンダ７と、を備えている。また、成形金型６は、機能プレス機に連結される上型４と、この上型４と型締め・型開き可能な下型５とから構成されており、同図(ｂ)に示すように下型５に射出用シリンダ７が連結され、この射出用シリンダ７から下型５に設けたマニホールド５ａ、ゲート５ｂを通じてキャビティ８内に溶融樹脂２ａが供給されるようになっている。

次に、この成形装置を使用した成形方法を図１１(ａ)〜(ｅ)に従って説明する。まず、成形金型６における上型４を型開きした状態で、下型５の上に表皮３をセットして保持する(ａ)。次いで、上型４を下降操作して半閉じし、この状態で射出用シリンダ７から下型５に設けたマニホールド５ａ、ゲート５ｂを通じてキャビティ８内、すなわち表皮３の裏面と下型５の間に樹脂芯材２を形成するための溶融樹脂２ａを所要量射出して供給する(ｂ)。続いて、上型４をさらに下降操作し、表皮３と下型５の間で溶融樹脂２ａを押し広げて所要形状の樹脂芯材２を形成するとともに、接着剤を使用することなく樹脂芯材２の表面に表皮３を貼着する(ｃ)。また、樹脂芯材２が冷却したら上型を型開きし(ｄ)、その後、取り出すと所要形状をしたドアトリム１が作製される。

特開２００１−２８７２３７号公報。 特開２０１０−１７９４８５号公報。

しかしながら、図１１に示した従来の成形方法では、溶融樹脂２ａを表皮３の裏面に対しダイレクトに射出するため、表皮３にゲート跡(樹脂モレ、樹脂抜け等)が作られ、見映えを悪くする問題があった。

また、樹脂芯材２の成形時における樹脂圧により表皮３が過度の圧力を受ける。このため、布地仕様の場合には毛倒れが発生し、樹脂シートの場合には絞流出等、外観不良を招き易いという欠点が指摘されているとともに、ソフト感を損なう問題点があった。

さらに、ゲート跡や毛倒れが目立たないようにするのに、目付の高い表皮材料を使用する必要からコストアップになるという問題点があった。

また、さらに表皮の外周巻き込みを行う際、外周部分に接着剤を塗布して巻き込む必要があるため、作業工数の増加及び作業環境を悪化させる問題点があった。

そこで、本発明は上記問題点に鑑みなされたものであり、積層成形品の表面風合、並びにソフト感を維持することができるようにするとともに、設備の簡素化及び工数の短縮化並びに作業環境の改善ができるようにした積層成形品の成形方法を提供することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、所要形状に成形された樹脂芯材と該樹脂芯材の表面に表皮を貼付してなる積層成形品の成形方法において、成形金型における上下型のキャビティ内に熱溶融された樹脂材料を供給し、キャビティ形状に沿って前記樹脂芯材を所要形状に成形する芯材成形工程と、冷却される前の樹脂芯材を前記下型の上に保持して前記上下型を型開きし、かつ該樹脂芯材上に、裏面にくもの巣状ホットメルトシートを設けた前記表皮を供給して積層する表皮供給工程と、前記表皮を前記樹脂芯材の外表面に貼り合わせ、かつ冷却させるプレス・冷却工程と、からなる。

この積層成形品の成形方法によれば、上下型のキャビティ内に溶融樹脂を供給して所要形状の樹脂芯材を成形した後、上下型を開き、かつ、該樹脂芯材上に、くもの巣状ホットメルトシートを裏面に設けた表皮を載せ、次いで上下型を閉じてプレス・冷却すると、樹脂芯材の熱でホットメルトシートが溶けて樹脂芯材と表皮が貼着する。その後、冷却することにより貼着状態を強固に保持する。したがって、この方法では、溶融樹脂は表皮の裏面に対してダイレクトに射出されることがないので、表皮に射出成形によるゲート跡が作られることはない。また、表皮に付与するプレス圧力は、樹脂芯材に当接させるのに必要とする無負荷から超低圧で済む。さらに、樹脂芯材と表皮との貼着は、樹脂芯材の熱でホットメルトシートを溶かして貼着することができるので、別途、接着剤等を使用する必要はない。

上記積層成形品の成形方法において、前記芯材成形工程で前記樹脂芯材をショートショット状態で形成し、前記プレス・冷却工程において前記表皮の厚み分で余剰となった樹脂材料を前記ショートショットされた隙間内に流動充填させて前記所要形状の樹脂芯材を成形する、方法を採用できる。

この方法によれば、プレス・冷却工程でプレスする際、表皮の厚み分で余剰となった樹脂材料がショートショット状態にある隙間部分に流動充填されて正規の所要形状をした樹脂芯材を成形することができる。したがって、プレス・冷却工程でプレスする際、プレスで押し出された樹脂材料がショートショットされている隙間部分側に流動して逃がされることにより、表皮を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮のダメージを少なくすることができる。

上記積層成形品の成形方法において、前記成形金型における前記上型の一部を外側に移動可能に設け、前記プレス・冷却工程において前記表皮の厚み分を前記上型の一部の移動により吸収するようにした、方法を採用できる。

この方法によれば、プレス・冷却工程でプレスする際、表皮の厚み分で余剰となった材料が発生すると、上型の一部が外側に可動されて余剰となった材料の体積を吸収する。これにより、プレス・冷却工程でプレスする際における表皮を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮のダメージを少なくすることができる。

上記積層成形品の成形方法において、前記樹脂芯材の部分的に前記表皮を積層して二色成形するようにした、方法を採用できる。

この方法によれば、二色成形された積層成形品が得られる。

所要形状に成形された樹脂芯材と該樹脂芯材の表面に表皮を貼付してなる積層成形品の成形装置において、熱溶融状態で供給される樹脂材料を前記樹脂芯材として成形する処理と、裏面にくもの巣状ホットメルトシートを設けた前記表皮を前記樹脂芯材の外表面に貼り合わせて冷却する処理を、順に行うことが可能な上下の型でなる成形金型を有しなる。

この積層成形品の成形装置の構成によれば、上下型のキャビティ内に溶融樹脂を供給して所要形状の樹脂芯材を成形した後、上下型を開き、かつ、該樹脂芯材上に、くもの巣状ホットメルトシートを裏面に設けた表皮を載せ、次いで上下型を閉じてプレス・冷却すると、樹脂芯材の熱でホットメルトシートが溶けて樹脂芯材と表皮が貼着する。その後、冷却することにより貼着状態を強固に保持する。したがって、この構成では、溶融樹脂は表皮の裏面に対してダイレクトに射出されることがないので、射出成形によるゲート跡が作られることはない。また、表皮に付与するプレス圧力は、樹脂芯材に当接させるのに必要とする無負荷から超低圧で済む。さらに、樹脂芯材と表皮との貼着は、樹脂芯材の熱でホットメルトシートを溶かして貼着することができるので、別途、接着剤等を使用する必要はない。

上記積層成形品の成形装置の構成において、前記樹脂芯材の成形処理時、前記上下型で形成されるキャビティ内に、前記樹脂材料をショートショット状態で供給し、前記プレス・冷却工程における処理の際、前記表皮の厚み分で余剰となった樹脂材料を前記ショートショット状態の隙間内に流動させて該隙間を無くすようにした、構成を採用できる。

この構成によれば、プレス・冷却工程でプレスする際、プレスで押し出された樹脂材料がショートショットされている隙間部分側に流動して逃がされることにより、表皮を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮のダメージを少なくすることができる。

上記積層成形品の成形装置の構成において、前記成形金型における前記上型の一部は、前記プレス・冷却工程における処理の際、外側へ移動して前記表皮へのプレス圧力を吸収するようにした、構成を採用できる。

この構成によれば、プレス・冷却工程でプレスする際、表皮の厚み分で余剰となった材料が発生すると、上型の一部が外側に可動されて、その余剰となった材料の体積を吸収する。これにより、プレス・冷却工程でプレスする際における表皮を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮のダメージを少なくすることができる。

本発明によれば、射出成形によるゲート跡が作られることはないので、見映えを向上させることができる。また、表皮に付与するプレス圧力は、樹脂芯材に当接させるのに必要とする無負荷から超低圧で済むので、毛倒れを少なくして積層成形品の表面風合い並びにソフト感を向上させることができる。さらに、樹脂芯材と表皮との貼着は、樹脂芯材の熱でホットメルトシートを溶かして貼着することができるので、別途、接着剤等を使用する必要がなく、設備の簡素化及び工数の短縮化並びに作業環境の改善等が可能になる。

本発明に係る積層成形品の成形方法を適用して製作した自動車用ドアトリムを示す正面図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 本発明の一実施形態を実施する積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程の実施例を示す説明図である。 本発明に係る積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程の一変形例を示す説明図である。 本発明に係る積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程の他の変形例を示す説明図である。 本発明に係る積層成形品の成形方法を適用して製作した自動車用ドアトリムの他の実施形態を示す正面図である。 図６のＢ−Ｂ線断面図である。 図６,図７に示した積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程を示す説明図である。 従来の自動車用ドアトリムを示す正面図である。 図９のＣ−Ｃ線断面図である。 従来の積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程の一例を示す説明図である。

以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための形態(以下、「実施形態」という)について詳細に説明する。

図１は車両のドアパネルの室内面に装着される自動車用ドアトリム１１を示すもので、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。同図において、自動車用ドアトリム１１は、図１に示すように所要の形状に成形されている。また、自動車用ドアトリム１１は、形状保持性及びドアパネルへの取付剛性を備えた樹脂芯材１２の表面に表面風合及びソフト感を付与する表皮１３を貼付した積層成形品として形成されて、使用に供される。

なお、ドアトリム１１には、例えば、インサイドハンドルユニット１４、アームレスト１５、プルハンドルユニット１６、パワーウインドウスイッチユニット１７、ドアポケット１８、スピーカグリル１９等の各種機能部品が取り付けられている。

また、本実施例では、樹脂芯材１２として、ポリプロピレン樹脂にタルクを混入した材料が使用されているが、使用できる樹脂材料としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アイオノマー系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂等がある。

一方、表皮１３としては、例えば、トップ層としてＴＰＯシートが使用され、その裏面に裏打ちされたクッション層としてはポリプロピレンフォームが使用されている。なお、トップ層として、塩ビシート、クロス、不織布等の布地シート、また、クッション層として、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォームを代替することができる。

そして、本発明方法を適用して製作したドアトリム１１は、表皮１３の表面風合が良好、すなわち、トップ層に形成された絞模様が美麗に現出しているとともに、クッション層のソフト感が生かされた優れたクッション性能を実現したドアトリムを提供できるものである。

次に、このような積層成形品としてのドアトリム１１を製造するための、より具体的成形装置及び方法を説明する。

図３は、本発明に係る成形装置の概略構成と成形工程の第１実施例を示すものである。図３に示す成形装置は、成形金型２１と、樹脂芯材１２を形成する溶融樹脂１２ａを供給する材料供給機構としての射出用シリンダ２２とを備えている。また、成形金型２１は、機能プレス機(図示せず)に連結される上型２３と、この上型２３と型締め・型開き可能な下型２４とから構成されて、同図(ｂ)に示すように下型２４に射出用シリンダ２２が連結され、この射出用シリンダ２２から下型２４に設けたマニホールド２４ａ、ゲート２４ｂを通じてキャビティ２６内に溶融樹脂１２ａが供給されるようになっている。

次に、この成形装置を使用した成形方法を図３(ａ)〜(ｆ)に従って説明する。まず、成形金型２１における上型２３と下型２４を閉じ(ａ)、続いて射出用シリンダ２２から下型２４に設けたマニホールド２４ａ、ゲート２４ｂを通じてキャビティ２６内に、樹脂芯材１２を形成するための溶融樹脂１２ａを所要量射出して供給する(ｂ)。この工程は芯材成形工程となり、ほぼ所要形状をした樹脂芯材１２が形成される。また、この芯材成形工程では、射出された溶融樹脂１２ａの冷却は行わない。もしくはごくわずかだけ冷却を行う。

次いで、表皮供給工程に移り、上型２３を上昇操作して型開きする(ｃ)。この型開きされたとき、樹脂芯材１２は下型２４上に保持されている。また、この樹脂芯材１２は固化されておらず、その表面温度は８０℃〜１８０℃である。続いて、樹脂芯材１２の上から下型２４上に前記表皮１３を積層する(ｄ)。この表皮１３は、図示しないが裏面(接合面側)に接着剤の役割を果たすくもの巣状ホットメルトシートが仮付けして設けられている。このくもの巣状ホットメルトシートは、融点(軟化点)が７０℃〜１８０℃で、例えば変形ポリエステル繊維(変形ＰＥＴ)によって作られており、フィルム状でも繊維状でも差し支えない。また、網目状ホットメルトであってもよい。

次いで、プレス・冷却工程に移り、再び上型２３を下降操作して閉じ、表皮１３と樹脂芯材１２との間を圧接させ、かつ冷却して最終成形を行う(ｅ)。このプレス・冷却工程では、樹脂芯材１２の表面温度がくもの巣状ホットメルトシートの融点よりも高いことから、表皮１３が樹脂芯材１２に圧接された際、くもの巣状ホットメルトシートが溶けて樹脂芯材１２と表皮１３との間を接着結合する。また、その後、冷却することにより強力に接着する。これにより、所要形状をしたドアトリム１１が形成される。

また、プレス・冷却処理が終了したら、再び上型２３を上昇操作して型開きし、樹脂芯材１２と表皮１３が一体化されたドアトリム１１、すなわち積層成形品を成形金型２１から取り出す。

このように、本発明の方法及び装置によれば、上下型２３,２４のキャビティ２６内に溶融樹脂を供給して所要の形状をした樹脂芯材１２を成形した後、上下型２３,２４を開き、かつ、該樹脂芯材１２上に、くもの巣状ホットメルトシートを裏面に設けた表皮１３を載せ、次いで上下型２３,２４を閉じてプレス・冷却すると、樹脂芯材１２の熱でホットメルトシートが溶けて樹脂芯材１２と表皮１３が貼着する。その後、冷却することにより貼着状態を保持することができる。

したがって、この成形方法及び成形装置では、溶融樹脂１２ａは表皮１３の裏面に対してダイレクトに射出されることがないので、表皮１３に射出成形によるゲート跡が作られることがなく、見映えを向上させることができる。また、表皮１３に付与するプレス圧力は、樹脂芯材１２に当接させるのに必要とする無負荷から超低圧で済むので、毛倒れを少なくしてドアトリム１１の表面風合い並びにソフト感を向上させることができる。さらに、樹脂芯材１２と表皮１３との貼着は、樹脂芯材１２の熱でホットメルトシートを溶かして貼着することができるので、別途、接着剤等を使用する必要はなく、設備の簡素化及び工数の短縮化並びに作業環境の改善等が可能になる。

図４は、図３に示す実施例の一変形例を示すものである。そして、図３の実施例と同一の構成部分は同一符号を付して説明すると、図４に示す変形例は、キャビティ２６内のセクションａの部分の板厚Ｔを、セクションｂの板厚ｔに表皮１３のクリアランスαを加えた大きさ、すなわち(ｔ＋α)にしてなるものである。

また、芯材成形工程においては、上下型２３,２４で形成されるキャビティ２６内に隙間２７が設けられるようにして溶融樹脂１２ａをショートショット状態で供給する。そして、プレス・冷却工程における処理の際、表皮１３の厚みα分で余剰となった溶融樹脂をショートショット状態の隙間２７側に流動させて、その隙間２７を無くすようにしたものである。

このような方法及び装置構成にすると、プレス・冷却工程でプレスする際、プレスで押し出された溶融樹脂１２ａがショートショットされている隙間２７の部分へ流動して逃がされるので、表皮１３を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮１３のダメージを少なくすることができる。

図５は、図３に示す実施例の他の変形例を示すものである。図３の実施例と同一の構成部分は同一符号を付して説明すると、図５に示す変形例は、キャビティ２６内のセクションａ及びセクションｂの部分の各板厚を、図３の実施例の場合と同様にそれぞれ板厚ｔとしてなる。そして、図３の実施例の場合と異なる点は、キャビティ２６のセクションｂを構成している上型２３の一部の型部分２３ａ(以下、「可動型部分２３ａ」という)を外側に移動可能に設けたものである。

そして、プレス・冷却工程でプレスする際、表皮１３の厚み分で余剰になった溶融樹脂１２ａが発生すると、上型２３の一部である可動型部分２３ａが外側に可動されて、その余剰となった溶融樹脂１２ａの体積分を吸収する。これにより、プレス・冷却工程でプレスする際における表皮１３を押し潰す力が軽減され、プレスによる表皮１３のダメージを少なくすることができる。なお、可動型部分２３ａは、キャビティ２６内から樹脂芯材１２及び表皮１３が取り除かれると、元の位置に復帰する。

図６〜図８は本発明に係る積層成形品の成形方法を適用して製作した自動車用ドアトリムの他の実施形態を示すもので、図６はそのドアトリムの正面図、図７は図６のＢ−Ｂ線断面図、図８は図６,図７に示した積層成形品の成形装置の概略構成と成形工程を示す説明図である。

図６及び図７に示す自動車用ドアトリム３１は、所要形状に成形され、形状保持性及びドアパネルへの取付剛性を備えた樹脂芯材１２の表面に表面風合及びソフト感を付与する表皮１３を貼付した積層成形品で、かつ、一部に中接表皮付き二色成形品３２を設けたものである。

次に、この成形装置を使用した二色成形方法を図８(ａ)〜(ｆ)に従って説明する。中接表皮付き二色成形品３２を設けたドアトリム３１を成形する成形装置及び成形工程の場合も、成形装置の構成及び工程は図３に示す成形装置及び成形工程と基本的に同一である。まず、成形金型４１における上型４３と下型４４を閉じ(ａ)、続いて射出用シリンダから下型４４に設けたマニホールド、ゲートを通じてキャビティ４６内に、樹脂芯材１２を形成するための溶融樹脂１２ａを所要量射出して供給する(ｂ)。この工程は芯材成形工程となり、ほぼ所要形状をした樹脂芯材１２が形成される。また、この芯材成形工程では、射出された溶融樹脂１２ａの冷却は行わない。（少しの冷却をする場合もある）

次いで、表皮供給工程に移り、上型４３を上昇操作して型開きする(ｃ)。この型開きされたとき、樹脂芯材１２は下型４４上に保持されている。また、この樹脂芯材１２は固化されておらず、その表面温度は８０℃〜１８０℃である。続いて、樹脂芯材１２の上から下型４４上に前記表皮１３(図示せず)及び中接表皮付き二色成形品３２を積層する(ｄ)。この表皮１３及び中接表皮付き二色成形品３２は、図示しないが裏面(接合面側)に接着剤の役割を果たすくもの巣状ホットメルトシートがそれぞれ仮付けして設けられている。

次いで、プレス・冷却工程に移り、再び上型４３を下降操作して閉じ、表皮１３及び樹脂芯材１２並びに中接表皮付き二色成形品３２と樹脂芯材１２との間をそれぞれ圧接させ、かつ冷却して最終成形を行う(ｅ)。この場合も、プレス・冷却工程では、樹脂芯材１２の表面温度がくもの巣状ホットメルトシートの融点よりも高いことから、中接表皮付き二色成形品３２が樹脂芯材１２に圧接された際、くもの巣状ホットメルトシートが溶けて中接表皮付き二色成形品３２と樹脂芯材１２の間、及び、表皮１３と樹脂芯材１２の間をそれぞれ接着結合する。また、その後、冷却することにより強力に接着する。これにより、所要形状をした中接表皮付き二色成形品３２及び表皮１３付きのドアトリム３１が形成される。

また、プレス・冷却処理が終了したら、再び上型４３を上昇操作して型開きし、ドアトリム３１、すなわち積層成形品を取り出すと完了する。

なお、本発明は、これ以外にも本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が該改変されたものに及ぶことは当然である。

１１ ドアトリム(積層成形品)
１２ 樹脂芯材
１２ａ 溶融樹脂
１３ 表皮
２１ 成形金型
２２ 射出用シリンダ
２３ 上型
２３ａ 可動型部分
２４ 下型
２４ａ マニホールド
２４ｂ ゲート
２６ キャビティ
２７ 隙間
３１ ドアトリム(積層成形品)
３２ 二色成形品
４１ 成形金型
４３ 上型
４４ 下型
４６ キャビティ

Claims (2)

1. 所要形状に成形された樹脂芯材と前記樹脂芯材の表面に表皮を貼付してなる積層成形品の成形方法において、
   成形金型における上下型のキャビティ内に熱溶融された樹脂材料を供給し、キャビティ形状に沿って前記樹脂芯材を所要形状に成形する芯材成形工程と、
   冷却される前の前記樹脂芯材を前記下型の上に保持して前記上下型を型開きし、かつ前記樹脂芯材上に、裏面にくもの巣状ホットメルトシートを設けた前記表皮を供給して積層する表皮供給工程と、
   前記表皮を前記樹脂芯材の外表面に貼り合わせ、かつ冷却させるプレス・冷却工程と、を有し、
   前記芯材成形工程において前記樹脂芯材をショートショット状態で形成し、前記プレス・冷却工程において前記表皮の厚み分で余剰となった前記樹脂材料を前記ショートショットされた隙間内に流動充填させて前記所要形状の樹脂芯材を成形することを特徴とする積層成形品の成形方法。
2. 所要形状に成形された樹脂芯材と前記樹脂芯材の表面に表皮を貼付してなる積層成形品の成形方法において、
   成形金型における上下型のキャビティ内に熱溶融された樹脂材料を供給し、キャビティ形状に沿って前記樹脂芯材を所要形状に成形する芯材成形工程と、
   冷却される前の前記樹脂芯材を前記下型の上に保持して前記上下型を型開きし、かつ前記樹脂芯材上に、裏面にくもの巣状ホットメルトシートを設けた前記表皮を供給して積層する表皮供給工程と、
   前記表皮を前記樹脂芯材の外表面に貼り合わせ、かつ冷却させるプレス・冷却工程と、を有し、
   前記成形金型における前記上型の一部を外側に移動可能に設け、前記プレス・冷却工程において前記表皮の厚み分を前記上型の一部の移動により吸収するようにしたことを特徴とする積層成形品の成形方法。

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