JP2004050423A - 積層成形体の成形方法 - Google Patents

Abstract

【課題】クッション層付き芯材の表面に表皮を貼着してなる積層成形体の成形方法であって、成形金型設備を簡素化するとともに、工数を短縮化し、かつ真空成形された表皮の取扱性を簡素化する。
【解決手段】成形下型３０にダミー芯材５０をセットし、その上側から表皮シートＳを真空成形し、その後、カット刃４１を有する成形上型４０を成形下型３０に合わせ、真空成形された表皮１３をトリムカット処理し、その表皮１３を成形上型４０に真空吸着力で保持し、成形上型４０を上昇操作する。次いで、成形下型３０上のダミー芯材５０に替えて正規のクッション層１２付き芯材１１をセットし、その後、成形上型４０を型締めして表皮１３を芯材１１に対して圧着する。従って、表皮１３の真空成形工程と芯材１１に対する表皮１３の接着工程を同一の成形金型２０で連続して行なえる。
【選択図】　図６

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、クッション層付き芯材の表面に表皮を貼着してなる積層成形体の成形方法に係り、特に、表皮の成形工程と表皮と芯材との一体化工程とを同一金型を使用して、一連の工程で行なうことにより、金型設備費、加工工数を低減できる積層成形体の成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、自動車室内に設けられる内装部品の構成は、図８に示すように、形状保持性及び車体パネルへの取付剛性を備えた芯材２の表面にクッション性を有するクッション層３が積層され、その表面に表面風合いに優れた表皮４を貼着した３層構造の積層成形体１が一般に知られている。
【０００３】
上記芯材２は、ポリプロピレン（以下、ＰＰという）樹脂成形体が、コスト、成形性、物性等からよく用いられており、クッション層３としては、ポリウレタンフォームやＰＰ発泡体が使用され、表皮４としては、合成樹脂シート等、表面風合いの優れたシート材料が使用されている。
【０００４】
次に、これら積層成形体１を成形する従来の成形方法について説明する。まず、図９，図１０は、表皮４の真空成形工程を示すもので、図示するように、表皮４を真空成形する真空成形金型は、真空吸引機構５ａを有する下側テーブル５と、上下動可能に支持された上側テーブル６とからなる。尚、上側テーブル６には、表皮４をトリムカットする外周カット刃６ａが設けられている。
【０００５】
まず、図９に示すように、上側テーブル６が上方位置にあるとき、上側テーブル６と下側テーブル５との間に表皮４の素材である表皮シートＳを加熱軟化処理した状態で投入する。その後、図１０に示すように、上側テーブル６を下降操作して、外周カット刃６ａにより表皮シートＳを下側テーブル５の型面に押さえ付け、下側テーブル５に真空吸引機構５ａを作用させて表皮シートＳを下側テーブル５の型面形状に沿って真空成形を行なう。このとき、上側テーブル６の下降動作により、外周カット刃６ａにより表皮シートＳから複数個の表皮４を同時にカット処理するのが量産性を考慮した場合好ましい。
【０００６】
そして、図９，図１０に示す真空成形工程で量産した表皮４は、次工程の圧着工程にすばやく供給できるように、所定の保管スペース内で図１１に示すように多数の表皮４を保管する。次いで、図１２に示すように、圧着下型７の型面に上記表皮４をセットするとともに、クッション層３を予めラミネートしておいた芯材２を圧着上型８の型面にセットして、圧着上型８を下降動作させて圧着上下型７，８の型締めにより、図８に示す積層成形体１の成形が完了する。尚、クッション層３付き芯材２には、クッション層３の表面に予め接着剤がコーティング処理されており、芯材２とクッション層３とはプレス成形で一体成形されても、また、芯材２の成形後、クッション層３を別途貼着しても良い。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来の積層成形体１の成形方法は、クッション層３付き芯材２の表面に表皮４を直接真空貼着しようとすれば、クッション層３が圧縮変形して、表皮４の形状出しが困難であるため、上下側テーブル５，６を使用して表皮４を真空成形する真空成形工程と、圧着上下型７，８を使用して、表皮４をクッション層３付き芯材２に一体化する積層成形体１の一体化工程の２工程を必要とした。従って、真空成形金型と圧着金型とを必要とすることから、金型設備費が高騰化するとともに、工数が多く、生産性の低下を招くという欠点が指摘されている。
【０００８】
更に、真空成形された表皮４は、真空成形後、図１１に示すように、所定の保管スペースで保管し、成形の度毎に、圧着下型７に供給する必要があり、この表皮４が可撓性であるため、型くずれしやすく、セット作業における取り扱いが面倒であるとともに、保管スペースを多く必要とする等、スペース面での不利が指摘されている。
【０００９】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、クッション層付き芯材の表面に表皮を貼着してなる積層成形体の成形方法であって、単一の金型設備で表皮の成形と表皮の芯材に対する一体化が可能であり、加工工数を短縮化できるとともに、表皮の保管スペースも不要とした積層成形体の成形方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本願発明は、芯材表面にクッション層を介して表皮を積層一体化してなる積層成形体の成形方法であって、真空吸引機構を有する成形下型上の所定箇所にダミー芯材をセットするとともに、表皮の素材である表皮シートを加熱軟化処理後、成形下型の型面に沿って真空成形する表皮の真空成形工程と、真空吸引機構を備え、かつカット刃を有する成形上型と成形下型とを合わせ、表皮をカット刃によりトリム形状に沿ってカット処理するとともに、成形上型に真空吸引力を作用させてトリムカット処理された表皮を成形上型の型面に保持して、成形上型を上昇操作する表皮のトリムカット並びに保持工程と、成形下型にセットされているダミー芯材を取り外し、クッション層付き芯材を該ダミー芯材と交換するクッション層付き芯材のセット工程と、表皮を保持した成形上型を下降操作して、成形上下型を合わせ、クッション層付き芯材に対して表皮を接着一体化する積層成形体の一体化工程とからなることを特徴とする。
【００１１】
ここで、積層成形体は、芯材と、芯材の表面に積層されるクッション層と、クッション層の表面に貼付される表皮との３層積層構造体であり、芯材の材質は、ＰＰ、ポリエチレン（以下、ＰＥという）、ＡＢＳ樹脂等の合成樹脂材、繊維板、複合繊維板等が使用できる。また、クッション層としては、ポリウレタンフォーム、ＰＰ発泡体、ＰＥ発泡体等のソフトパットが使用でき、表皮としては、熱成形可能なシート材料、塩ビシート、ＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）シート等、熱可塑性樹脂シートが使用できる。更に、本発明方法に使用するダミー芯材としては、最終製品となる芯材とクッション層を加味した厚みと同等の厚みを有し、かつ同一外形状を備え、ＰＰ、ＰＥ、ＡＢＳ樹脂等の樹脂成形体が使用される。
【００１２】
そして、本願発明方法によれば、表皮シートを加熱軟化処理した後、成形下型の真空吸引機構を作動させて、ダミー芯材に添わせて表皮を真空成形した後、成形上型を下降操作し、表皮をトリムカットして成形上型に吸着させた状態で成形上型を上昇させ、次に、ダミー芯材に替えて、成形下型にクッション層付き芯材を交換セットし、成形上下型を合わせて芯材、クッション層、表皮の３者を一体化する。
【００１３】
従って、成形上下型で表皮の真空成形工程と積層成形体の一体化工程を連続して行なうことができ、従来のように真空成形金型と圧着金型の２つの金型を必要とすることなく、成形上下型の単一型で対応できるとともに、成形上型を２段階で上下動作させれば良く、工数も低減でき、特に、表皮を取り外し、再セットする必要がないため、作業性にも優れ、かつ表皮の保管スペースも不要となる。
【００１４】
更に、本発明方法の別の実施態様は、前記成形下型に圧空機構を付設し、成形上型のカット刃による表皮のトリムカット工程において、トリムカットされた表皮を成形上型に吸着保持する際、成形下型の圧空機構から圧空力を作用させて、表皮を成形上型側に押圧することを特徴とする。そして、この実施態様によれば、成形下型の圧空機構により、圧空を作用させることで、成形上型に対する表皮の吸着保持力を強化できる。
【００１５】
次いで、本発明方法の別の実施形態は、前記成形上型に圧空機構を付設し、クッション層付き芯材をセットした成形下型と、表皮を吸着保持した成形上型とを合わせてクッション層付き芯材に表皮を貼着する積層成形体の一体化工程において、成形上型の圧空機構から圧空力を作用させて、クッション層付き芯材に対する表皮の押圧力を付加することを特徴とする。そして、この実施態様によれば、成形上型の圧空機構を動作させることにより、クッション層に対して表皮を圧着させる方向に押圧力を作用させることができるため、クッション層と表皮との間の充分な圧着力を確保できる。
【００１６】
また、本発明方法の別の実施態様は、クッション層付き芯材をセットした成形下型と、表皮を吸着保持した成形上型とを合わせてクッション層付き芯材に表皮を貼着する積層成形体の一体化工程において、成形下型の真空吸引機構を通じて表皮を芯材側に圧着させるための真空吸引力を付加したことを特徴とする。そして、この実施態様によれば、成形下型の真空吸引機構を動作させるクッション層に対して表皮の圧着方向に吸着力を作用させることができるため、クッション層と表皮との充分な圧着力を確保できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層成形体の成形方法の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。図１は積層成形体の構成を示す断面図、図２は本発明方法に使用する成形金型の概略構成を示す説明図、図３乃至図７は本発明方法の各工程を示す説明図である。
【００１８】
まず、本発明方法の対象となる積層成形体１０は、図１に示すように、所望の曲面形状に成形された芯材１１の表面に、クッション層１２が積層され、更にその表面に表皮１３が貼付され、表皮１３の周縁端末１３ａは、芯材１１の裏面側に巻込み処理されている。そして、本発明方法を使用して製作した積層成形体１０は、表皮１３のコーナーラインＡ等のハイライト線がシャープに現出され、外観見栄えが極めて良好に維持されている。
【００１９】
更に詳しくは、芯材１１は、ＰＰ樹脂を素材としたコールドプレス成形体が使用され、クッション層１２は、ウレタンフォーム、ＰＰ発泡樹脂シート等が適用でき、リサイクルを考慮すれば、ＰＰ発泡樹脂シートが好ましい。また、表皮１３は、熱成形可能なシート材料であれば良く、この場合もリサイクルを考慮して、ＴＰＯシートが使用されている。
【００２０】
そして、本発明方法は、表皮１３の真空成形後、クッション層１２が予めラミネートされた芯材１１に対して表皮１３を接着して、積層成形体１０を一体化する一体化工程を簡単な設備で能率良く行なうことが特徴である。
【００２１】
そのために、図２に示す成形金型２０を使用する。本発明方法に使用する成形金型２０は、成形下型３０と成形上型４０とから大略構成されている。更に詳しくは、成形下型３０は、型面に多数の通気孔３１が形成され、成形下型３０に真空吸引力及び圧空力をそれぞれ選択的に付与できるように、真空ポンプ３２及び圧空ブロワ３３がそれぞれ切替バルブ３４により切り替え可能に成形下型３０に接続されている。
【００２２】
一方、成形上型４０の型面には、カット刃４１が設けられ、この成形上型４０の型面にも多数の通気孔４２が開設されており、成形下型３０と同様に、成形上型４０にも真空吸引機構と圧空機構とが備わっている。すなわち、真空ポンプ４３と圧空ブロワ４４とが切替バルブ４５を介してそれぞれの配管が切り替え可能に成形上型４０に接続されている。
【００２３】
次に、この成形金型２０を使用して、図１に示す積層成形体１０の成形方法について説明する。まず、図３は、表皮１３の素材である表皮シートＳのセット工程を示す。すなわち、成形上下型３０，４０が型開き状態にあるとき、成形下型３０の所定箇所にダミー芯材５０がセットされる。このダミー芯材５０は、図１に示す芯材１１とクッション層１２を想定したもので、芯材１１とクッション層１２の厚みに相当する板厚を有し、ダミー芯材５０の外形状もクッション層１２付き芯材１１と同一形状に成形されている。そして、表皮シートＳは、図示しない加熱装置により所定温度に加熱軟化処理された状態で型内にセットされる。
【００２４】
その後、図４に示すように、表皮シートＳの周縁クランプを下降動作させるか、あるいは成形下型３０を上昇動作させることで、表皮シートＳの周縁部をシールするとともに、成形下型３０に接続する真空ポンプ３２を駆動させ、図中矢印方向のエアの流れにより、真空吸引力を成形下型３０に付与して、成形下型３０の型面形状に沿って表皮シートＳの真空成形を行なう。
【００２５】
次いで、表皮シートＳを真空成形した後、図５に示すように、成形上型４０を図示しない昇降シリンダにより下降動作させて、成形上下型３０，４０をマッチングさせる。このとき、成形上型４０のカット刃４１により、表皮シートＳは、表皮１３としてトリムカットされるとともに、成形上型４０の真空吸引機構が動作し、真空ポンプ４３の真空吸引力により、所要形状に成形された表皮１３は、成形上型４０の型面に吸着される。尚、成形下型３０の圧空機構を作動させるようにしても良い。すなわち、切替バルブ３４を切り替え、圧空ブロワ３３からのエア圧を表皮１３が成形上型４０に密着する方向に圧空作用を施しても良い。
【００２６】
続いて、図６に示すように、成形上型４０を上昇させて型開きを行ない、成形下型３０にセットされているダミー芯材５０を取り除き、それに替えてクッション層１２付き芯材１１をセットする。このとき、成形下型３０にセットされるクッション層１２付き芯材１１の真上位置には、表皮１３が成形上型４０に真空吸引力により吸着保持されている。上記クッション層１２付き芯材１１は、コールドプレス成形により芯材１１とクッション層１２を一体プレス成形しても良く、また、インサートインジェクション工法、あるいはモールドプレス成形工法を利用して予備成形しても良い。尚、クッション層１２の表面には、接着剤が予め塗布されている。
【００２７】
その後、図７に示すように、成形上型４０が再度下降して、成形上下型３０，４０が型締めされ、成形上型４０に設けられている圧空機構が動作して、圧空ブロワ４４から切替バルブ４５を介して成形上型４０の型面から表皮１３を脱型させる方向にエア圧が加わり、表皮１３が成形上型４０から脱型されるとともに、表皮１３は、クッション層１２に対して強固に圧着される。また、成形下型３０についても、真空吸引力を作用させて、表皮１３をクッション層１２に対する圧着方向に吸着させれば、クッション層１２と表皮１３との接着強度を強化することができる。
【００２８】
このように、本発明方法によれば、成形上下型３０，４０からなる成形金型２０の単一の成形金型で表皮１３を真空成形する真空成形工程と、クッション層１２付き芯材１１に対する表皮１３の接着工程とを連続して行なうことができるため、従来の金型設備に比べ、金型設備を半減でき、設備費を節約することができるとともに、表皮の再セットを行なわなくて済むことから、工数の短縮化や作業の円滑化が図れ、かつ表皮の保管スペースも廃止できる等、種々の利点がある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係る積層成形体の成形方法は、単一の成形金型で表皮の真空成形とクッション層付き芯材に対する表皮の接着工程とを連続して行なうことができるため、金型設備を簡素化できるとともに、工数も短縮化でき、更に、表皮の再セットが不要となるため、表皮の再セット作業及び表皮の保管スペースを廃止できる等の種々の作用効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を使用して成形した積層成形体の構成を示す断面図である。
【図２】本発明方法を実施する上で使用する成形金型の概略構成を示す断面図である。
【図３】本発明方法における表皮シートの投入工程を示す説明図である。
【図４】本発明方法における表皮の真空成形工程を示す説明図である。
【図５】本発明方法における真空成形後の表皮のトリムカット並びに表皮の保持工程を示す説明図である。
【図６】本発明方法におけるクッション層付き芯材のセット工程を示す説明図である。
【図７】本発明方法におけるクッション層付き芯材に対する表皮の接着工程を示す説明図である。
【図８】従来の積層成形体の構成を示す断面図である。
【図９】従来の積層成形体の成形方法における表皮シートのセット工程を示す説明図である。
【図１０】従来の積層成形体の成形方法における表皮の真空成形工程を示す説明図である。
【図１１】真空成形された表皮の保管工程を示す説明図である。
【図１２】従来の積層成形体の成形方法における表皮と芯材との接着一体化工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　積層成形体
１１　芯材
１２　クッション層
１３　表皮
２０　成形金型
３０　成形下型
３１　通気孔
３２　真空ポンプ
３３　圧空ブロワ
３４　切替バルブ
４０　成形上型
４１　カット刃
４２　通気孔
４３　真空ポンプ
４４　圧空ブロワ
４５　切替バルブ
５０　ダミー芯材
Ｓ　表皮シート

Claims (4)

1. 芯材（１１）表面にクッション層（１２）を介して表皮（１３）を積層一体化してなる積層成形体（１０）の成形方法であって、
   真空吸引機構を有する成形下型（３０）上の所定箇所にダミー芯材（５０）をセットするとともに、表皮（１３）の素材である表皮シート（Ｓ）を加熱軟化処理後、成形下型（３０）の型面に沿って真空成形する表皮（１３）の真空成形工程と、
   真空吸引機構を備え、かつカット刃（４１）を有する成形上型（４０）と成形下型（３０）とを合わせ、表皮（１３）をカット刃（４１）によりトリム形状に沿ってカット処理するとともに、成形上型（４０）に真空吸引力を作用させてトリムカット処理された表皮（１３）を成形上型（４０）の型面に保持して、成形上型（４０）を上昇操作する表皮（１３）のトリムカット並びに保持工程と、
   成形下型（３０）にセットされているダミー芯材（５０）を取り外し、クッション層（１２）付き芯材（１１）を該ダミー芯材（５０）と交換するクッション層（１２）付き芯材（１１）のセット工程と、
   表皮（１３）を保持した成形上型（４０）を下降操作して、成形上下型（３０，４０）を合わせ、クッション層（１２）付き芯材（１１）に対して表皮（１３）を接着一体化する積層成形体（１０）の一体化工程と、
   からなることを特徴とする積層成形体の成形方法。
2. 前記成形下型（３０）に圧空機構を付設し、成形上型（４０）のカット刃（４１）による表皮（１３）のトリムカット工程において、トリムカットされた表皮（１３）を成形上型（４０）に吸着保持する際、成形下型（３０）の圧空機構から圧空力を作用させて、表皮（１３）を成形上型（４０）側に押圧することを特徴とする請求項１に記載の積層成形体の成形方法。
3. 前記成形上型（４０）に圧空機構を付設し、クッション層（１２）付き芯材（１１）をセットした成形下型（３０）と、表皮（１３）を吸着保持した成形上型（４０）とを合わせてクッション層（１２）付き芯材（１１）に表皮（１３）を貼着する積層成形体（１０）の一体化工程において、
   成形上型（４０）の圧空機構から圧空力を作用させて、クッション層（１２）付き芯材（１１）に対する表皮（１３）の押圧力を付加することを特徴とする請求項１又は２に記載の積層成形体の成形方法。
4. クッション層（１２）付き芯材（１１）をセットした成形下型（３０）と、表皮（１３）を吸着保持した成形上型（４０）とを合わせてクッション層（１２）付き芯材（１１）に表皮（１３）を貼着する積層成形体（１０）の一体化工程において、成形下型（３０）の真空吸引機構を通じて表皮（１３）を芯材（１１）側に圧着させるための真空吸引力を付加したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の積層成形体の成形方法。

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