JP2003231146A - 多色樹脂成形品の製造方法 - Google Patents
多色樹脂成形品の製造方法Info
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Abstract
た熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて基材が
構成されてなる多色樹脂成形品において、基材部同士の
接合強度に問題がなく、軽量で、良好な外観を有する多
色樹脂成形品を低コストで製造する。 【解決手段】熱可塑性樹脂製発泡基材部と熱可塑性樹脂
製非発泡基材部が隣接し、相隣り合う発泡基材部と非発
泡基材部の接合部が熱融着して基材を構成してなる多色
樹脂成形品の製造方法であって、雌雄一対からなる両金
型間の、発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ
部に発泡剤を含有した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充
填し、一次冷却した後、金型キャビティを拡大して前記
溶融状熱可塑性樹脂を発泡させ、二次冷却を行い、その
後、非発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部
に溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、三次冷却す
る。
Description
と非発泡基材部から構成される多色樹脂成形品の製造方
法に関する。
の経済性、軽量性、良好な賦形性などから自動車内装部
品、家電製品の内外装部品その他の広い分野で多く使用
されており、また、より軽量性が求められる場合には基
材を発泡させた発泡基材からなる成形品についてもよく
知られている。
品は、軽量性は満足できても成形品としての機械的強度
に弱いという問題があり、係る欠点を改良するものとし
て、基材のうちの強度がそれほど強く要求されない部分
についてのみ発泡部とする、発泡部と非発泡部が組み合
わされた基材からなる成形品が提案されている。
らなる基材部と発泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が
組み合わされて基材が構成されてなる多色樹脂成形品の
製造方法としては、非発泡の基材部と発泡基材部とをそ
れぞれを別個に成形し、後工程で両基材部の端縁同士を
互いに組付け、熱かしめ等の手段を用いて機械的に接合
して製造する方法が知られている。また、他の方法とし
て、本発明者らは先に、発泡基材部に相当する熱可塑性
樹脂からなる発泡シートを予め金型キャビティ内に供給
し、その後、溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填して、
熱可塑性樹脂からなる発泡シートの端部と非発泡の基材
部に対応する熱可塑性樹脂を熱融着して一体化する方法
を提案している(特願2001−092323)。
他、両者の接合時に位置ずれが生じたり、熱かしめ時に
表面に熱が加わり、製品の外観不良が生じるという問題
があった。また、後者の方法では、外観、接合強度に問
題のない製品を製造することができるが、予め発泡シー
トを製造しておく必要があり、コスト的に必ずしも十分
とはいえなかった。
本発明者らは非発泡の熱可塑性樹脂からなる基材部と発
泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて基
材が構成されてなる多色樹脂成形品において、基材部同
士の接合強度に問題がなく、軽量で、良好な外観を有す
る多色樹脂成形品を低コストで製造する方法について検
討の結果、本発明に至った。
塑性樹脂製発泡基材部と熱可塑性樹脂製非発泡基材部が
隣接し、相隣り合う発泡基材部と非発泡基材部の接合部
が熱融着して基材を構成してなる多色樹脂成形品の製造
方法であって、雌雄一対からなる両金型間の、発泡基材
部の形成部に相当する金型キャビティ部に発泡剤を含有
した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、一次冷却し
た後、金型キャビティを拡大して前記溶融状熱可塑性樹
脂を発泡させ、二次冷却を行い、その後、非発泡基材部
の形成部に相当する金型キャビティ部に溶融状の熱可塑
性樹脂を供給、充填し、三次冷却することを特徴とする
上記多色樹脂成形品の製造方法を提供するものである。
細に説明する。尚、この説明は本発明の一例であり、本
発明がこれに限定されるものではない。
色樹脂成形品の例を平面図で示したものであって、この
多色樹脂成形品の基材は熱可塑性樹脂からなる発泡基材
部(1)と熱可塑性樹脂からなる非発泡基材部(2)と
から構成されている。図2は図1に示す多色樹脂成形品
をA−Aで切断したときの断面を示したものであり、発
泡基材部(1)は、空隙を全く有さないかあるいは殆ど
空隙を有さないスキン層(1A)と空隙を有する発泡コ
ア層(1B)とからなっている。
の例を平面図で示したものであり、図4は、図3
(a)、(b)に示される多色樹脂成形品をB−Bおよ
びC−Cでそれぞれ切断したときの断面図である。図に
例示されるように本発明の対象とする多色樹脂成形品に
おいては、発泡基材部(1)と非発泡基材部(2)の両
基材部が互いに隣接する関係にあればその位置関係は任
意であり、非発泡性基材部(2)が発泡性基材部(1)
を挟み込む形態(図3(a))であってもよいし、非発
泡基材部(2)が発泡基材部(1)を囲むような形態
(図3(b))であってもよく、更には図示しないが両
基材部が目的に応じて適宜組み合わされた形態であって
もよい。
表皮材(3)が貼合されていてもよく、その場合の表皮
材は、図5(a)〜(d)に示すように発泡基材部
(1)や非発泡基材部(2)の表面の一部または全部、
あるいは基材の全表面に貼合されていてもよい。
方法について説明する。尚、以下の説明では、わかり易
くするために、それぞれ1つの発泡基材部および非発泡
基材部が隣接し、その接合部が熱融着された多色樹脂成
形品の製造例を示すが、発泡基材部や非発泡基材部のい
ずれかまたは両方が2つ以上の組み合わせからなる場合
であっても、この方法に準じて同様に製造することがで
きる。
断面図であり、この金型は雄型(4)の外周部と雌型
(5)の内周部が摺動面となって相互に摺動する雌雄一
対からなっており、両金型は通常そのいずれか一方がプ
レス装置等の型締め装置に接続され、他方は固定されて
縦または横方向に両金型が開平可能となっている。図で
は雄型が固定され、雌型がプレス装置(図示せず)に接
続されて、両金型が縦方向に開閉するようになってい
る。
基材部と非発泡基材部の境界に相当する位置に、キャビ
ティ内に突出し得る樹脂止め堰(6)が設けられてお
り、成形過程において樹脂止め堰を突出させることによ
り金型キャビティが発泡基材部と非発泡基材部のそれぞ
れに分離され、一方の基材部側に供給された溶融状の熱
可塑性樹脂の流れが樹脂止め堰で堰き止められて隣接す
る他の基材部側に流動することが防止される構造となっ
ている。
いが、基材を発泡部と非発泡部とに明確に分離し、それ
ぞれの基材部に供給される熱可塑性樹脂が必要以上に交
じり合うことを防止する上で極めて有効である。
により金型の開閉方向に摺動自在に作動し、その作動タ
イミングはタイマー等で制御できる構造となっている。
基材部に対応するキャビティの雄型の金型面には少なく
とも1ケ所以上の溶融樹脂供給口(8A、8B)が設け
られており、この溶融樹脂供給口は溶融樹脂供給通路
(9A、9B)を介して、それぞれ外部に設けられた樹
脂射出装置(図示せず)に接続されている。
基材部に対応する金型キャビティ内に発泡剤を含有した
溶融状の第一の熱可塑性樹脂(10)の供給を開始した
状態を示している。溶融状の第一の熱可塑性樹脂を供給
する際には、前記したように、事前に金型キャビティ内
に樹脂止め堰(6)を突出させて金型キャビティを発泡
基材部に対応するキャビティと非発泡基材部に対応する
キャビティに分け、供給した発泡剤含有の溶融状熱可塑
性樹脂が非発泡基材部に対応するキャビティ内に流入し
ないようにその流動を堰き止めるようにするのが好まし
い。
発泡基材部に対応する金型キャビティ内に供給・充填す
るときのキャビティクリアランスは、雌雄両金型を閉じ
た状態で射出充填してもよいし、開放状態にある金型キ
ャビティ内に該溶融状熱可塑性樹脂を供給した後、両金
型の型締めによって充填してもよいが、より安定的に良
好な発泡成形体を得るには両金型を閉じた状態で射出充
填するのが好ましく、更には発泡前の成形体厚みよりも
小さいキャビティクリアランスになるように両金型を閉
じた状態で溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するのがよ
り好ましい。
ィクリアランスになるように両金型を閉じた状態で発泡
剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂の供給を開始する
場合、供給開始時のキャビティクリアランスはそのとき
のキャビティ容積が所要量の溶融状熱可塑性樹脂の発泡
前の容積に対して通常5容量%以上、100容量%未満
となる範囲、より好ましくは30容量%以上、70容量
%未満の範囲である。溶融状熱可塑性樹脂の供給が進む
につれて、キャビティクリアランスは拡大され、所要量
の溶融状熱可塑性樹脂の供給が完了する。この時点で供
給した溶融状熱可塑性樹脂の容積とキャビティ容積が略
等しくなり、発泡基材部に対応するキャビティ内に溶融
状熱可塑性樹脂が未発泡状態で充填される。(図8)
塑性樹脂の供給が完了した時点で供給した溶融状熱可塑
性樹脂の容積よりもキャビティ容積が大きくなることが
あるが、この場合には所定のキャビティクリアランスに
なるように型締めを行なうことでキャビティ内に溶融状
熱可塑性樹脂が充填される。溶融状熱可塑性樹脂の供給
が長時間にわたって行なわれると、供給中の熱可塑性樹
脂の温度低下をきたすため、溶融状熱可塑性樹脂の供給
は速やかに行なうことが好ましく、供給時間は0.5秒
〜5秒程度とすることが望ましい。
供給に伴うキャビティクリアランスの拡大は、拡大量を
制御しながら金型に取り付けたプレス装置などによって
積極的に行なってもよいし、供給する溶融状熱可塑性樹
脂の供給圧力を利用して拡大してもよいが、この際に樹
脂にかかる圧力が2〜50MPa程度となるようにキャ
ビティクリアランスの拡大を制御することが望ましい。
アランスになるように両金型を位置させた状態で溶融状
熱可塑性樹脂を供給してキャビティ内に充填する場合に
は、通常の射出成形における場合と同様に、溶融状熱可
塑性樹脂の供給開始から供給完了までキャビティクリア
ランスを発泡前の成形体厚みと同じになるように保持し
ておけばよい。
融状熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填する方法として
は、キャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みより
大きくなるように両金型を開放した状態で所要量の溶融
状熱可塑性樹脂を供給した後、または供給完了と同時に
キャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みと同じに
なるように型締めして充填する方法や、キャビティクリ
アランスが発泡前の成形体厚み以上になるように両金型
を開放した状態で溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始し、
溶融状熱可塑性樹脂を供給しつつ型締めを開始して、溶
融状熱可塑性樹脂の供給完了と同時または供給完了後に
キャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みと同じに
なるように型締めを行なう方法が挙げられる。
堰(6)を用いて金型キャビティをそれぞれの基材部に
対応するキャビティに分離して溶融状熱可塑性樹脂の供
給を行なう場合は、樹脂止め堰の先端部が常に雌型の金
型面に内接するように樹脂止め堰の動きを金型キャビテ
ィクリアランスの変化に同調させ、隣接する他の基材部
に対応するキャビティ内に流入しないように、確実に溶
融状熱可塑性樹脂の流動を停止させることが望ましい。
の第一の熱可塑性樹脂が発泡基材部に対応する金型キャ
ビティ内に充填され(図8)、この状態で一次冷却を行
い、金型成形面に接する溶融状熱可塑性樹脂にスキン層
を形成せしめるが、一般に金型温度は使用する熱可塑性
樹脂の融点または軟化点よりも低い温度に設定されてい
るため、この状態を保持して冷却を行なうと、供給され
た溶融状熱可塑性樹脂は金型成形面に接する表面部分よ
り固化しはじめ、やがて空隙の殆どないスキン層が形成
される。
れるが、たとえばポリプロピレン系樹脂を用いる場合は
30〜80℃程度、好ましくは50〜70℃程度であ
る。この時の一次冷却時間は、金型温度、溶融状熱可塑
性樹脂の温度や特性等の諸条件によって変わるが、通常
は0.01〜5秒程度である。
金型キャビティを成形体の厚み方向に拡大すると、充填
されている発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂中
に閉じ込められていた発泡剤の分解により発生した発泡
ガスが膨張し、全体として金型の拡大方向、すなわち厚
み方向に発泡層(1B)を形成しながら厚みを増す。キ
ャビティクリアランスが発泡後の最終成形品厚みになっ
た時点で金型の拡大動作を停止し、キャビティクリアラ
ンスをこの厚みに保持しつつ、成形体を二次冷却する。
(図9)
終成形品厚みより大きくなるように金型キャビティを拡
大し、発泡コア層の一部がまだ溶融状態にある間に最終
成形品厚みになるまで型締めしてもよい。この場合に
は、発泡成形体表面と金型成形面との密着性をよりよく
することができ、金型形状をより忠実に再現するととも
に、冷却効率を上げることもできる。このときの型締め
動作は、機械的に制御してもよいし、両金型が上下方向
に開放される場合には上型の自重によってキャビティク
リアランスを縮小してもよい。
樹脂の温度、特性等の諸条件によって適宜決定される
が、短過ぎると第一の熱可塑性樹脂が充分に固化してい
ないため、この後に供給される非発泡基材部を形成させ
るための溶融状の第二の熱可塑性樹脂が発泡コア層中に
入り込んでしまったり、端縁部の位置をずれさせてしま
い外観不良となる虞がある。また、二次冷却時間が長す
ぎると発泡コア層の温度低下が大きくなるため、その後
に供給される溶融状の第二の熱可塑性樹脂と十分に熱融
着せず、接着強度が不十分になるという虞があるある。
このため、二次冷却時間は通常は3〜30秒程度、好ま
しくは5〜20秒程度である。
ランスをこの状態に保持しつつ、金型キャビティ内に突
出させていた樹脂止め堰を金型キャビティ面から後退さ
せ、隣接する非発泡基材部に対応するキャビティ内に設
けられた溶融樹脂供給口(8B)から溶融状の第二の熱
可塑性樹脂(11)を供給(図10)、充填する。
する際には、キャビティクリアランスが最終製品厚みと
なるように保持することが必要であり、溶融樹脂の供給
圧力によりキャビティクリアランスが拡大しないよう
に、プレス圧を加えるなど雌雄両金型を加圧状態にして
キャビティクリアランスを保持することが好ましい。
に対応するキャビティ内に供給、充填した後、この状態
を保持しながら、三次冷却を行い、溶融状の第二の熱可
塑性樹脂の冷却、固化が完了した後、金型を開放し、多
色樹脂成形品を取り出す。
脂止め堰に接していた端部とその後に形成された非発泡
基材部とが、非発泡基材部形成のために供給された溶融
状の第二の熱可塑性樹脂と接することにより熱融着し、
両基材部が強固に接合された多色樹脂成形品を得ること
ができる。
溶融状の第一の熱可塑性樹脂を供給する前に、予め金型
キャビティ内の所定の位置に表皮材(3)を供給してお
けば、前述した方法により図5に示すような所定の位置
に表皮材が同時に貼合一体化された成形品を得ることが
できる。表皮材が成形品全体を覆う形態の場合、金型キ
ャビティ面に載置するだけでもよいし、金型外周部に設
けたクランプ枠を用いて表皮材を固定してもよい。ま
た、成形品の一部分を覆うように表皮材を貼合一体化す
る場合には、金型キャビティ内の所定の位置に載置する
だけでもよいが、位置決めを確実にするため、金型キャ
ビティ面に真空吸引したり、金型内に設けたピンや固定
ブロックを用いて金型キャビティ面に固定することが好
ましい。また、これらの表皮材は予め予備加熱を行なっ
たり、製品形状に応じて予備賦形を行なったものを用い
てもよい。
非発泡基材部の形成に用いられる熱可塑性樹脂は同一で
あっても異なっていてもよく、それぞれの樹脂が互いに
熱融着するものであれば特に制限されず、圧縮成形、射
出成形、押出成形などで通常使用される樹脂がそのまま
適用される。
ロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルースチレン
ーブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロ
ンなどのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネー
ト、アクリル樹脂、スチレンーブタジエンブロック共重
合体などの一般的な熱可塑性樹脂、EPMやEPDMな
どの熱可塑性エラストマー、これらの混合物、あるいは
これらを用いたポリマーアロイ等があげられ、本発明に
おいてはこれらを総称して熱可塑性樹脂という。
じて、通常使用されるガラス繊維などの強化繊維、タル
クなどの各種の無機もしくは有機フィラーなどの充填材
が含有されていてもよく、もちろん通常使用される各種
の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤などの各種添加材が
配合されていてもよい。
塑性樹脂に配合して使用される発泡剤としては、熱可塑
性樹脂の発泡体を製造する際に使用されている公知の化
学発泡剤を使用することができる。具体的には、重炭酸
ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等
の無機系発泡剤、N,N’−ジニトロソペンタメチレン
テトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミ
ド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベン
ゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラ
ジド、ジフェニルスルホン−3,3’−ジスルホニルヒ
ドラジド等のスルホニルヒドラジド類、p−トルエンス
ルホニルセミカルバジド等の発泡剤が例示され、また、
必要に応じてサリチル酸、尿素ならびにこれらを含む発
泡助剤を添加することは好適な態様である。
溶融温度や目的とする発泡倍率等を考慮して選択され。
またその添加量は、目的とする成形品の強度、密度等を
考慮して調整されるが、一般的に樹脂100重量部に対
して0.1〜5重量部である。また、発泡剤としてはこ
のような化学発泡剤の他、液状またはガス状の二酸化炭
素および/または窒素等を直接溶融樹脂中に溶解もしく
は圧入して使用してもよい。
合、用いられる表皮材としてはモケットやトリコット等
の織物や編み物、ニードルパンチカーペット等の不織
布、金属フォイル、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマ
ーのシートまたはフィルムがあげられる。これらの表皮
材は、単層であっても必要に応じて発泡層や裏打ち層が
適宜積層された2層あるいは3層以上とした積層表皮材
であってもよいが、基材部と接する表皮材裏面が基材部
を形成するための熱可塑性樹脂と熱融着可能なもの、あ
るいは表皮材裏面に溶融状の熱可塑性樹脂が含浸して基
材部と接着可能なものであることが必要である。
プロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンの発泡
体や、ポリ塩化ビニル発泡体、軟質あるいは半硬質のポ
リウレタン発泡体が挙げられ、また、裏打ち層としては
不織布や合成樹脂シートやフィルムなどが用いられる。
不織布を構成する繊維としては、綿、毛、絹、麻等の天
然繊維あるいはポリアミド、ポリエステル、ナイロン等
の合成繊維が使用でき、これらを単独であるいは混紡し
て種々の方法により不織布としたものが用いられる。例
えばニードルパンチ式、サーマルボンド式、スパンボン
ド式、メルトブロー式、スパンレース式等の不織布があ
げられる。裏打ち層として用いられる合成樹脂からなる
シートやフィルムとしては、ポリプロピレンやポリエチ
レン等の熱可塑性樹脂やポリオレフィン系熱可塑性エラ
ストマーのシートやフィルムがあげられ、基材樹脂とし
て使用される熱可塑性樹脂と融着性のあるものが用いら
れる。
発泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて
基材が構成されてなる多色樹脂成形品において、基材部
同士の接合強度に問題がなく、軽量で、良好な外観を有
する多色樹脂成形品を低コストで効率よく製造すること
ができる。
平面図で示したものである。
したときの断面図を示したものである。
を平面図で示したものである。
形品をB−BおよびC−Cでそれぞれ切断したときの断
面図を示したものである。
脂成形品の例をその断面図で示したものである。
のである。
ものである。
ものである。
ものである。
たものである。
たものである。
Claims (3)
- 【請求項1】熱可塑性樹脂製発泡基材部と熱可塑性樹脂
製非発泡基材部が隣接し、相隣り合う発泡基材部と非発
泡基材部の接合部が熱融着して基材を構成してなる多色
樹脂成形品の製造方法であって、雌雄一対からなる両金
型間の、発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ
部に発泡剤を含有した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充
填し、一次冷却した後、金型キャビティを拡大して前記
溶融状熱可塑性樹脂を発泡させ、二次冷却を行い、その
後、非発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部
に溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、三次冷却する
ことを特徴とする上記多色樹脂成形品の製造方法。 - 【請求項2】金型キャビティ内の発泡基材部の形成部と
非発泡基材部の形成部の境界部に、雌雄いずれか一方の
金型内から樹脂止め堰を突出させたのち、発泡基材部の
形成部に相当する金型キャビティ部に発泡剤を含有した
溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、一次冷却した
後、金型キャビティを拡大して前記溶融状熱可塑性樹脂
を発泡させ、二次冷却を行い、樹脂止め堰を金型キャビ
ティ内から後退させ、その後、非発泡基材部の形成部に
相当する金型キャビティ部に溶融状の熱可塑性樹脂を供
給、充填し、三次冷却することを特徴とする請求項1記
載の多色樹脂成形品の製造方法。 - 【請求項3】雄雌一対の金型間の所望の位置に予め表皮
材を供給する請求項1または2に記載の多色樹脂成形品
の製造方法。
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