JP2001322142A - 表皮材インサート成形方法および成形用金型装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 射出充填時に高圧が負荷されてダ
メージを受けた表皮材を弾性力により自己回復させるべ
く、表皮材とコア材とが一体化した状態から表皮材と金
型キャビティ面との間に隙間を設ける際に、表皮材がコ
ア材から離れてしまい積層成形体が外観不良となるのを
防止する。 【解決手段】 雌雄一対のシェアーエッジ部で表
皮材を挟持する喰い切り構造の金型に、一端が給気ライ
ンに接続され他端が金型キャビティ面に開口する気体通
路を設ける。冷却時間内の所定のタイミングで可動金型
をわずかに開いて表皮材と金型キャビティ面との間に隙
間を設けると同時に該隙間空間内に前記気体通路を介し
て気体を吹き込み、この気体を前記シェアーエッジ部の
全周でシールして所定の圧力に保持する。表皮材を所定
の圧力でコア材側に押圧し続けるので、型開き時に表皮
材がコア材から離れてしまうのを防止することができ
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、コア材を賦形とす
るとともにコア材の表面に加飾性を有する表皮材を融着
一体化した積層成形体を成形する表皮材インサート成形
に係わり、特に、射出充填時にダメージを受けた表皮材
を回復させるべく冷却時間内の所定のタイミングで可動
金型をわずかに開く際に、表皮材とコア材とが剥離する
のを防止することができる表皮材インサート成形方法お
よび成形用金型装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車用内装部品、家電製品、建
材等に使用される樹脂成形品に対してクッション性、装
飾性、手触り感等の付加価値要求が高まり、各種の加飾
性を有する表皮材を備えた積層成形体が製造されるよう
になった。各種の積層成形体製造方法の中でも積層成形
体の品質および生産性が特に優れ、省工程化によるコス
トダウンが可能な射出成形をベースにした表皮材インサ
ート成形が主流となっている。中でも極めて加飾性に優
れた積層成形体が得られる表皮材インサート成形方法と
して、表皮材起毛層の毛倒れを回復させる成形方法が特
開平１０−５８４８５号公報に開示されている。これ
は、コア材となる溶融樹脂を射出充填したのち、表皮材
起毛層と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けて、
表皮材起毛層の温度をこの起毛層材料のガラス転移点と
融点との間のゴム状弾性温度領域内に保持するようにし
た表皮材インサート成形方法である。また、特開平１１
−２２６９９３号公報には、発泡層を有する表皮シート
に同様の方法を適用した技術が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の表皮材インサート成形方法では、コア材となる溶融樹
脂を射出充填した直後には表皮材Ｓとコア材Ｑとが一体
化した状態（図４参照）にあるが、表皮材Ｓと可動金型
キャビティ面１４ａとの間に隙間を設けるために可動金
型１４をわずかに開く際に、表皮材Ｓが可動金型キャビ
ティ面１４ａに付いて引張られコア材Ｑから離れてしま
う（図５参照）剥離現象を起こす場合があった。この剥
離現象は表皮材Ｓとコア材Ｑとの接着性が良くないこと
に起因して生じるものであるが、たとえ接着性が良くな
い材質の組合わせであっても、表皮材Ｓがコア材Ｑに密
着した状態を保持したまま冷却固化すれば実用に耐える
だけの接着強度を有する積層成形体９０が得られるの
で、表皮材インサート成形時に剥離現象を起こさないよ
うにすることが肝要である。また、発泡層を有する表皮
材Ｓを用いた従来の表皮材インサート成形においては、
射出充填時の溶融樹脂により押し潰されたり、溶融した
りして表皮材Ｓの発泡層から分離した空気が局部的に閉
じ込められ、可動金型１４をわずかに開く際に閉じ込め
られた空気が膨張して剥離現象を起こす場合があった。
最近では表皮材インサート成形に使用されるコア材およ
び表皮材の材質の組合わせが多岐にわたり、また各種形
状の積層成形体が成形されることから上記の剥離現象の
発生頻度が急増しており、生産性の低下および積層成形
体９０の品質低下が大きな問題となっている。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明の第１の発明においては、固定金型
と可動金型との間に表皮材を介在させて型締した後、前
記表皮材と前記固定金型とで形成される金型キャビティ
空間内に溶融樹脂を射出充填して、コア材を賦形すると
ともにこのコア材と前記表皮材とを融着一体化する表皮
材インサート成形方法において、冷却時間内の所定のタ
イミングで前記可動金型を開いて前記表皮材と可動金型
キャビティ面との間に所定の隙間を設けるとともに、該
隙間空間内に気体を吹き込んで前記気体の圧力を所定の
値に保持するようにした。また、本発明の第２の発明に
おいては、コア材を賦形するとともにこのコア材と表皮
材とを融着一体化してなる積層成形体を射出成形するた
めの表皮材インサート成形用金型装置であって、可動金
型に穿設され可動金型キャビティ面に一端を開口する気
体通路と、該気体通路の他端に接続され所定圧力の気体
を供給自在な給気ラインとを備え、前記可動金型と固定
金型とは、金型キャビティ面を囲んで設けられる雌雄一
対のシェアーエッジ部で互いに金型開閉方向に移動自在
に遊嵌する喰い切り構造の金型とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明を実施することにより、以
下のような好ましい成形が実施される。一般的に、表皮
材インサート成形においてコア材となる溶融樹脂の射出
充填直後には、コア材となる溶融樹脂が保有する熱量に
より表皮材は加熱され表皮材温度は一旦上昇するが、そ
ののち金型への熱伝導にともなって表皮材温度は下降す
る。本発明では、冷却時間内のあらかじめ設定された設
定型締力保持時間が経過した時点で型締力を除去したの
ち、可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビ
ティ面との間に断熱層としての隙間を設けるとともに、
該隙間空間内に気体を吹き込んで該隙間空間内の気体の
圧力を所定の値に保持するようにした。隙間空間内に気
体を吹き込んで表皮材を所定の圧力でコア材側に押圧す
ることにより、可動金型をわずかに開く際に表皮材がコ
ア材から剥離するのを防止することができる。さらに、
表皮材と可動金型キャビティ面との間に断熱層としての
隙間を設けることにより表皮材から可動金型キャビティ
面への熱伝導を遮断する。この時点でコア材が保有して
いる熱量により表皮材は再度加熱され、表皮材温度は射
出充填直後の最高温度をこえる温度に達する。あわせ
て、表皮材が弾性力により自己回復するための回復スペ
ースが確保されているので、射出充填時に高圧が負荷さ
れてダメージを受けた表皮材は弾性力による自己回復で
ダメージを回復することができ、成形後も表皮材本来の
風合いが確保されるのである。

【０００６】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細
について説明する。図１〜図３は本発明の実施例に係
り、図１は表皮材インサート成形装置の全体構成図、図
２は可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビ
ティ面との間に隙間を設けた状態の金型縦断面図、図３
は表皮材インサート成形の成形工程のフローチャートで
ある。

【０００７】図１に示すように、本発明による表皮材イ
ンサート成形装置１００は金型装置１０、型締装置２
０、射出装置３０、制御装置６０および給気ライン８０
で構成されている。金型装置１０は自動車用のグローブ
ボックスドア（３００ｍｍ×４００ｍｍ）の表皮材一体
製品（積層成形体９０）を得るものであり、型締装置２
０の固定盤１に取付けられる固定金型１３と、型締装置
２０の可動盤２に取付けられる可動金型１４とで構成さ
れる。図２に示すように、一方の固定金型１３には、成
形後に製品（積層成形体９０）を突き出すためのエジェ
クタピン１８が内蔵されるとともに、凸状の固定金型キ
ャビティ面１３ａの外縁部を囲んで金型開閉方向に平行
なシェアーエッジ部（おす）１３ｂが設けられている。

【０００８】他方の可動金型１４には、前記シェアーエ
ッジ部（おす）１３ｂと所定の間隔を保って金型開閉方
向に移動自在なシェアーエッジ部（めす）１４ａが、凹
状の可動金型キャビティ面１４ａの外縁部に延設されて
いる。すなわち、両金型１３、１４は、可動金型１４を
閉じた状態において雌雄一対のシェアーエッジ部１３
ｂ、１４ｂが遊嵌する、いわゆる喰い切り構造の金型で
あり、このシェアーエッジ部（おす）１３ｂとシェアー
エッジ部（めす）１４ｂとの隙間間隔は表皮材の厚さ寸
法よりわずかに短い寸法に設計されている。このように
構成された両金型１３、１４の間に表皮材Ｓを介在させ
て可動金型１４閉じると、雌雄一対のシェアーエッジ部
１３ｂ、１４ｂの間に表皮材Ｓが挟持されて、金型キャ
ビティ空間を気密状態に保持するようになっている。

【０００９】さらに、可動金型１４には気体通路１５が
穿設されており、この気体通路１５の一端は縮径されて
可動金型キャビティ面１４ａに吹出し口１５ａを開口
し、気体通路１５の他端は詳細を後述する給気ライン８
０に接続されている。なお、可動金型キャビティ面１４
ａに開口する吹出し口１５ａのサイズが大きすぎると、
コア材Ｑとなる溶融樹脂の射出充填時に表皮材Ｓが吹出
し口１５ａ側にはみだして、積層成形体９０の外観が不
良となり、逆に、吹出し口１５ａのサイズが小さすぎる
と気体の供給に時間がかかり、表皮材Ｓの剥離防止が不
完全になるので、吹出し口１５ａの直径を１ｍｍ程度に
するのが望ましい。

【００１０】図２に示すように、前記給気ライン８０
は、気体供給機８２と、気体配管８４と、低圧調整用の
圧力レギュレータ８７を備えた開閉弁８６と、気体配管
８８とで構成されており、開閉弁８６を開閉操作するこ
とにより両金型１３、１４間に形成される金型キャビテ
ィ空間への気体の供給・遮断を行なうとともに、圧力レ
ギュレータ８７を調整操作することにより金型キャビテ
ィ空間内の気体の圧力を変更可能となっている。

【００１１】図１に示すように、型締装置２０の可動盤
２は図示しないタイバーに案内されて前後進移動可能に
配設されており、型締シリンダ２２の駆動により可動盤
２に取り付けられた可動金型１４を固定盤１に取り付け
られた固定金型１３に対して開閉するとともに、両金型
１３、１４に型締力を負荷させる構成となっている。

【００１２】射出装置３０は、スクリュフライト３６を
備えたスクリュ３４がバレル３２内に回転自在かつ前後
進自在に配設されており、ホッパ３８に供給された樹脂
ペレットは油圧モータ４２により駆動されるスクリュ３
４の回転によってスクリュ前方へ移送され、樹脂ペレッ
トがスクリュ前方へ移送される間に、バレル３２の外周
面に取り付けた図示しないヒータからの加熱作用を受け
るとともにスクリュ回転による混練作用を受けて樹脂ペ
レットが溶融するようになっている。そして、スクリュ
前方に貯溜された溶融樹脂が所定量に達した時点でスク
リュ３４の回転を停止したのち、射出シリンダ４０の駆
動により前進するスクリュ３４によってスクリュ前方に
貯溜された溶融樹脂をノズル３９側へ押し出し、ノズル
３９を経由して両金型１３、１４間に形成される金型キ
ャビティ空間内へ射出充填するようになっている。

【００１３】次に、制御装置６０について述べる。制御
装置６０は、図１に示すように、射出制御部６１、型締
制御部６２、位置モニタ部６４、型締条件設定部６６お
よび両金型１３、１４の実測型開量を検出する位置セン
サ８から構成されている。位置モニタ部６４では、位置
センサ８により検出される位置情報を受けて実測型開量
を演算し、型締制御部６２に実測型開量情報を送る。型
締制御部６２では、型締条件設定部６６から出力される
信号を受けて、常に実測型開量と設定型開量とを比較し
ながら実測型開量が設定型開量に一致するよう電磁リリ
ーフ弁６９に操作信号を出力し、油圧供給源７０から型
締装置２０の型締シリンダ２２に供給される作動油の圧
力を制御して、型締条件設定部６６にあらかじめ設定さ
れている型締条件通りに型締装置２０を駆動する。一
方、射出制御部６１から電磁リリーフ弁５２に操作信号
を出力し、油圧供給源５０から射出装置３０の射出シリ
ンダ２２および油圧モータ４２に供給される作動油の圧
力を制御して、射出装置３０を駆動する。なお、型締制
御部６２と射出制御部６１とは相互に信号を授受して、
型締装置２０の動作と射出装置３０の動作とを連係させ
る。

【００１４】なお、本実施例では、直圧式の型締機構を
有する成形装置を用いたが、トグル式や電動式、あるい
は、竪型の型締機構を有する成形装置を使用してもよ
い。

【００１５】図３は表皮材インサート成形の成形工程の
フローチャートを示したもので、図３にしたがって成形
工程を説明する。 （１）金型装置１０の両金型１３、１４を型開した状態
で、可動金型１４の所定位置に、たとえば真空吸引方式
や針刺し方式等の手段を用いて表皮材Ｓをセット保持す
る。本実施例で用いた表皮材Ｓは、レザー調ＴＰＯ樹脂
製シートとポリプロピレン樹脂製発泡層を積層したシー
トであるが、一般には、要求される加飾特性に合った加
飾層を表面層に有する表皮材を用い、必要に応じて多層
構成の表皮材や三次元的な成形品形状にあらかじめ予備
成形した表皮材を用いてもよい。

【００１６】（２）次に、表皮材Ｓをセットした状態で
型閉・型締を行ない、コア材Ｑとなる溶融樹脂の射出充
填と保圧負荷を行なう（図１参照）。本実施例では、コ
ア材樹脂として、タルクとゴムをコンパウンドしたポリ
プロピレン樹脂（メルトフローレート＝３０）を用い
た。このコア材樹脂と前記シート（レザー調ＴＰＯ樹脂
製シートとポリプロピレン樹脂製発泡層を積層したシー
ト）の組合わせは、従来の表皮材インサート成形方法で
はシートがコア材樹脂から剥離するものをあえて選択し
たものである。

【００１７】（３）保圧工程完了時に計時開始するタイ
マーの実測時間ｔ１があらかじめ設定された設定型締力
保持時間ｔａに一致した時点で型締力を除去すると同時
に開閉弁８６を開き、圧力レギュレータ８７により所定
の圧力に保持された気体を吹出し口１５ａまで導入して
おく。続いて、両金型１３、１４をわずかに開く型開動
作を開始する。このとき両金型１３、１４内の積層成形
体９０は、冷却にともなう収縮によって固定金型１３の
固定金型キャビティ面１３ａに密着した状態にあるの
で、型開動作の進行とともに表皮材Ｓと可動金型キャビ
ティ面１４ａとの間に隙間が生じる。ここで、表皮材Ｓ
と可動金型キャビティ面１４ａとの間に漸次拡大する隙
間空間内には、ただちに吹出し口１５ａから気体が流入
して、圧力レギュレータ８７により一定に保持される所
定の圧力で表皮材Ｓをコア材側に押圧し、表皮材Ｓがコ
ア材から剥離するのを防止する。

【００１８】（４）型開動作の工程中に位置センサ８に
より検出した実測型開量Ｗｓが型締条件設定部６６にあ
らかじめ設定されている設定型開量Ｗａに一致した後
は、型締条件設定部６６にあらかじめ設定されている設
定型開保持時間ｔｂだけこの型開位置で保持する（図２
参照）。この間、開閉弁８６を開状態に保持して表皮材
Ｓをコア材Ｑ側に押圧し続け、コア材Ｑを固定金型キャ
ビティ面１３ａに完全密着させながら冷却固化させるこ
とでコア材Ｑの熱変形を阻止することができる。こうし
て表皮材Ｓと可動金型キャビティ面１４ａとの間に断熱
層としての隙間を設けることにより、表皮材Ｓから可動
金型キャビティ面１４ａへの熱伝導は遮断され、この時
点でコア材Ｑが保有する熱量により表皮材Ｓは再加熱さ
れる。この再加熱により、表皮材Ｓが射出充填直後に達
した最高温度をこえる表皮材温度となるように、前記設
定型締力保持時間ｔａを適正値に設定することが肝要で
ある。こうすることにより、射出充填時に高圧が負荷さ
れてダメージを受けた表皮材Ｓは弾性力により自己回復
して、良好な外観を有する積層成形体９０が得られるの
である。なお、表皮材Ｓを押圧する気体の圧力は、一般
的には、０．０１〜０．７０ＭＰａの範囲から表皮材Ｓ
の種類および積層成形体９０の形状に応じた適正値を選
択し、特に望ましくは０．０１〜０．２０ＭＰａの範囲
から選択して設定する。本実施例では、表皮材Ｓの発泡
層の厚さをできるだけ低減させないようにするために、
表皮材Ｓを押圧する気体の圧力を０．０１ＭＰａとし
た。

【００１９】（５）実測型開量Ｗｓが設定型開量Ｗａに
一致した時点で計時開始するタイマーの実測時間ｔ２が
あらかじめ設定された設定型開保持時間ｔｂに一致した
時点で、開閉弁８６を閉じて気体の供給を遮断するとと
もに、成形開始時の可動金型１４の位置まで型開を行
う。型開したのち、固定金型１３に内蔵されるエジェク
タピン１８の作動により、製品（積層成形体９０）を取
出して１サイクルの完了となる。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、下
記のような優れた効果が得られる。 （１）表皮材と可動金型キャビティ面との間に断熱層と
しての隙間を設ける際、隙間空間内に気体を吹き込んで
表皮材を所定の圧力でコア材側に押圧し、表皮材がコア
材から剥離するのを防止するとともに、コア材を固定金
型キャビティ面に完全密着させて冷却固化させることで
コア材の熱変形を阻止することができる。 （２）表皮材インサート成形に使用されるコア材と表皮
材の材質が接着性の良くない組合わせであっても、表皮
材がコア材から剥離するのを防止することにより、実用
に耐えるだけの接着強度を有し、かつ表皮材本来の風合
いが確保された積層成形体が低コストで安定して得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に使用する表皮材インサート成形装置の
全体構成図である。

【図２】本発明の実施例に係る可動金型をわずかに開い
て表皮材と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けた
状態の金型縦断面図である。

【図３】本発明の実施例に係る表皮材インサート成形の
成形工程のフローチャートである。

【図４】従来の表皮一体貼合わせ成形において、コア材
となる溶融樹脂を射出充填した状態の金型縦断面図であ
る。

【図５】従来の表皮一体貼合わせ成形において、可動金
型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビティ面との
間に隙間を設けた状態の金型縦断面図である。

【符号の説明】

１ 固定盤 ２ 可動盤 ８ 位置センサ １０ 金型装置 １３ 固定金型 １３ａ 固定金型キャビティ面 １３ｂ シェアーエッジ部（おす） １４ 可動金型 １４ａ 可動金型キャビティ面（めす） １４ｂ シェアーエッジ部 １５ 気体通路 １５ａ 吹出し口 １８ エジェクタピン ２０ 型締装置 ２２ 型締シリンダ ３０ 射出装置 ３２ バレル ３４ スクリュ ３６ スクリュフライト ３８ ホッパ ３９ ノズル ４０ 射出シリンダ ４２ 油圧モータ ５０ 油圧供給源（射出回路） ５２ 電磁リリーフ弁（射出回路） ６０ 制御装置 ６１ 射出制御部 ６２ 型締制御部 ６４ 位置モニタ部 ６６ 型締条件設定部 ６９ 電磁リリーフ弁（型締回路） ７０ 油圧供給源（型締回路） ８２ 気体供給機 ８４ 気体配管 ８６ 開閉弁 ８７ 圧力レギュレータ ８８ 気体配管 ９０ 積層成形体 １００ 表皮材インサート成形装置 Ｑ コア材 Ｓ 表皮材 ｔａ 設定型締力保持時間 ｔ１ 実測型締力保持時間 Ｗａ 設定型開量 Ｗｓ 実測型開量 ｔｂ 設定型開位置保持時間 ｔ２ 実測型開位置保持時間

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定金型と可動金型との間に表皮材を介
   在させて型締した後、前記表皮材と前記固定金型とで形
   成される金型キャビティ空間内に溶融樹脂を射出充填し
   て、コア材を賦形するとともにこのコア材と前記表皮材
   とを融着一体化する表皮材インサート成形方法におい
   て、 冷却時間内の所定のタイミングで前記可動金型を開いて
   前記表皮材と可動金型キャビティ面との間に所定の隙間
   を設けるとともに、該隙間空間内に気体を吹き込んで前
   記気体の圧力を所定の値に保持するようにしたことを特
   徴とする表皮材インサート成形方法。
2. 【請求項２】 コア材を賦形するとともにこのコア材と
   表皮材とを融着一体化してなる積層成形体を射出成形す
   るための表皮材インサート成形用金型装置であって、 可動金型に穿設され可動金型キャビティ面に一端を開口
   する気体通路と、該気体通路の他端に接続され所定圧力
   の気体を供給自在な給気ラインとを備え、前記可動金型
   と固定金型とは、金型キャビティ面を囲んで設けられる
   雌雄一対のシェアーエッジ部で互いに金型開閉方向に移
   動自在に遊嵌する喰い切り構造の金型であることを特徴
   とする表皮材インサート成形用金型装置。