JP2006001091A - 芯材への表皮形成方法及び自動車内装品 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量化を図ることと、一部に柔軟性を持たせることとを両立する自動車内装品の表皮形成方法及び自動車内装品を提供することを目的とする。
【解決手段】 上金型１１に凹部５を有する芯材２をセットする。液体窒素により冷凍硬化した発泡ウレタン６を前記芯材２の凹部５にセットする。前記芯材２及び発泡ウレタン６と下金型１２との間に隙間σが形成されるように上金型１１と下金型１２とを閉鎖する。前記隙間σに無発泡エストラマー１７を注入して前記芯材２及び無発泡エストラマー１７に表皮３を形成させる。
【選択図】 図２（ｄ）

Description

本発明は、自動車内装品の製造方法に関し、とくに第１成型用型と第２成型用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して芯材に表皮を形成させる表皮形成方法、及び芯材に表皮が形成された自動車内装品に関する。

インストルメントパネル、ドアートリム、コンソールボックス等の自動車内装品は、図４に図示されるように、芯材に表皮が形成されている。ここで、図４は、自動車用インストルメントパネル２０の部分断面図である。芯材２１は、一般的に硬質樹脂材料が用いられ、剛性を確保する役割がある。表皮２２は、一般的に無発泡のエストラマーが用いられ、意匠性を確保する役割がある。このような自動車内装品の製造方法として、第１成形用型に芯材をセットし、芯材２１と第２成型用型との間に隙間が形成されるように第１成型用型と第２成型用型とを閉鎖し、この隙間に液状樹脂を注入して芯材に表皮２２を形成させる方法が一般的に行われている。

自動車内装品は、部分的にソフト感又はクッション性等の柔軟性が要求される。そこで、図４に図示されるインストルメントパネル２０に代えて、例えば図５に図示される態様の自動車内装品が製造されていた。ここで、図５は、自動車用インストルメントパネル２３の部分断面図である。図５に図示される自動車内装品は、柔軟性が要求される部位の芯材２４に凹部が設けられ、この凹部に表皮２５を形成することによって他の部位よりも柔軟性を持たせている（以下、「従来例」という）。

さらに、別の態様として、芯材と表皮との間にクッション層を備えた自動車内装品が提案されている（特許文献１参照）。特許文献１に記載の自動車内装品は、金型装置の可動型及び第１スライドコアの成型面に表皮をセットし、さらにクッション層として発泡ポリウレタンを表皮にセットしている。そして、クッション層と固定型との間に隙間が形成されるように可動型と固定型とを閉鎖し、この隙間に可塑化されたＰＰＦが注入される（特許文献１の〔００２４〕〜〔００２６〕を参照）。このように、表皮と芯材との間に発泡ウレタンからなるクッション層を設けることによって柔軟性を持たせている。

特開平８−１４２０５９号公報

しかしながら、従来例に記載の自動車内装品においては、表皮の厚みが大きい分、重量も大きくなってしまうという問題がある。自動車内装品は軽量化が要求されていることから、軽量化を図る必要がある。また、上述のように、表皮には無発泡のエストラマーが一般的に用いられるので大きな柔軟効果は期待できない。

また、特許文献１に記載の自動車内装品によれば、クッション層として発泡ウレタンが用いられるので軽量化を図ることはできるものの、ＰＰＦ注入時における注入圧力によって発泡ウレタンが圧縮されてしまうという問題がある。これにより、大きな柔軟効果は期待できない。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、軽量化を図ることと、一部に柔軟性を持たせることとを両立する自動車内装品の表皮形成方法及び自動車内装品を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る表皮形成方法は、第１成型用型に凹部を有する芯材をセットし、冷凍されて硬化した発泡樹脂を前記芯材の凹部にセットし、前記芯材及び発泡樹脂と第２成型用型との間に隙間が形成されるように前記第１成型用型と前記第２成型用型とを閉鎖し、前記隙間に液状樹脂を注入して前記芯材及び発泡樹脂に表皮を形成させることを特徴とする。

これによれば、柔軟性を持たせたい部位において、芯材と表皮との間に発泡樹脂がクッション層として形成されているので自動車内装品の軽量化を図ることができる。しかも、クッション層として形成されている発泡樹脂は冷凍されて硬化しているので、発泡樹脂と第２成型用型との間に液状樹脂を注入しても、この注入圧力によって発泡樹脂が圧縮されることはない。従って、軽量化を図りつつ、一部に柔軟性を持たせることが可能となる。

本発明に係る表皮形成方法において、前記表皮が形成される発泡樹脂の表面が、前記発泡樹脂に液状樹脂が含浸することを防止するフィルムシートによって被覆されていることが好ましい。

これによれば、発泡樹脂と第２成型用型との間に液状樹脂を注入しても、発泡樹脂の表面に被覆されたフィルムシートによって、注入された液状樹脂が発泡ウレタンに含浸することがない。従って、発泡ウレタンに液状樹脂が含浸することによる柔軟効果の低下を防止できる。

本発明に係る表皮形成方法において、前記発泡樹脂が、液体窒素によって冷凍されて硬化したものであることが好ましい。

本発明に係る自動車内装品は、表面に凹部が形成された芯材と、前記芯材の凹部に配置された発泡樹脂と、前記発泡樹脂に被覆された表皮とを有する柔軟部を一部に備えた自動車内装品であって、前記表皮が前記芯材及び前記発泡樹脂の表面に射出成型されたものであり、且つ前記発泡樹脂と前記表皮との間にフィルムシートが配置されていることを特徴とする。

これによれば、芯材と表皮との間に発泡樹脂を有するので、軽量化を図った自動車内装品を提供することができる。しかも、発泡樹脂と表皮との間にフィルムシートが配置されているので、表皮となる液状樹脂を発泡樹脂の表面に射出成型したとき、液状樹脂が発泡樹脂に含浸されることはない。従って、軽量化を図りつつ、一部に柔軟性を持たせた自動車内装品を提供することが可能となる。

以下、本発明に係る表皮形成方法及び自動車内装品の好適な実施形態の例について、図１〜図３を参照しつつ説明する。

図１は、自動車内装品であるインストルメントパネルの全体外観斜視図である。図１において、自動車内装品の一つであるインストルメントパネル１は、後述する芯材２に無発泡エストラマー（液状樹脂）１７を射出成型することによって表皮３が形成されている。自動車に内装された際に視認できない面（裏面）に芯材２が、視認できる面（表面）に表皮３が配置されている。また、インストルメントパネル１は、ソフト部Ｓとハード部Ｈとを有すると共に表皮３には意匠が施されている。

本実施形態におけるインストルメントパネル１は、表皮形成用成型装置１０を用いて製造される。ここで、表皮形成用成型装置１０及びこの装置１０を用いて製造する製造方法について図２を参照しつつ説明する。

図２は、自動車内装品の製造工程を示した図であり、（ａ）〜（ｆ）の順に製造される。図２（ａ）に図示されるように、本発明に係る表皮形成用成形装置１０は、上金型（第１成型用型）１１と下金型（第２成型用型）１２とを備えており、各々の金型１１・１２は、型部１１ａ・１２ａと閉鎖面１１ｂ・１２ｂとを有している。この閉鎖面１１ｂ・１２ｂは平面である。そして、上金型１１の閉鎖面１１ｂと下金型１２の閉鎖面１２ｂとが対向するように上金型１１を下金型１２に対して閉鎖すると、上金型１１と下金型１２との間には、図２（ｄ）に図示されるように隙間σが形成される。

上金型１１の型部１１ａには、芯材２をセットするための芯材固定ピン１３が取り付けられている。芯材固定ピン１３は、上金型１１の内部に埋め込まれ、ピンの先端が型部１１ａの表面から突出している。芯材２は、型部１１ａの表面から突出したピン１３の先端に取付可能となっている。なお、型部１１ａの表面から突出しているピン１３の長さは、芯材２をピン１３にセットしたときにピン１３が芯材１１を貫通しない様、芯材２の厚みよりも小さい長さとなっている。また、上金型１１の型部１１ａ一部に凹部１５が凹部１５が形成されている。

芯材２は、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」という）とタルク樹脂で予め射出成形されたものである。そして、後述する無発泡エストラマー０との密着性改善のため、芯材２の表面を火炎処理し、表面エネルギーが４０〜５０ｄｙｎｅまで高められている。

下金型１２の閉鎖面１２ｂには、芯材２にたわみが生じることを抑制するために座部（図示せず）が取り付けられている。芯材２をピン１３で固定したのみでは芯材２のたわみをとることができないからである。

なお、本実施形態において、上金型１１の型部１１ａに芯材固定ピン１３を設けたが、これに限られるものではなく、下金型１２の型部１２ａに設けてもよい。さらに、芯材２をセットすることができれば、ピンでなくてもよい。この場合、凹部１５は下金型１２の型部１２ａに形成される。

また、芯材２のたわみを抑制するための座部は、上金型１１の閉鎖面１１ａに取り付けられていてもよい。また、芯材２のたわみを抑制する観点から座部が取り付けられていることが好ましいが、必ずしも必須のものではない。

また、各々の金型１１・１２の閉鎖面１１ｂ・１２ｂはいずれも平面としたが、これに限られるものではない。例えば、上金型１１の閉鎖面１１ｂが凹面で、下金型１２の閉鎖面１２ｂが、上金型１１の閉鎖面１１ｂと面同士で当接可能な凸面であってもよい。即ち、上金型１１を下金型１２に対して閉鎖したときに、上金型１１と下金型１２との間に形成される隙間σを閉じることができれば、各々の閉鎖面１１ｂ・１２ｂの形状は限られるものではない。

次に、本発明に係る自動車内装品の製造方法、即ち、芯材２への表皮３の形成方法について、図２（ａ）〜図２（ｆ）を参照して説明する。

先ず、予め成型された芯材２を、図２（ａ）に図示される上金型１１の型部１１ａにセットする。上金型１１の型部１１ａにセットされる芯材２は、型部１１ａの形状に沿って成型されている。この芯材２には、上金型１１の型部１１ａにセットされる面２ａ（裏面）側に突出する凸部（５）が形成されている。この凸部（５）は、上金型１１の型部の凹部１５に沿って形成されている。また、上金型１１の型部１１ａに芯材２をセットした際に視認できる面（裏面２ａの反対側の表面）２ｂ側には、この凸部（５）に対応する凹部５が形成されている。この凹部５は、自動車内装品の柔軟性が要求される部位である。上金型１１への芯材２のセットは、図２（ｂ）に図示されるように、上金型２の型部２ａの表面から突出した芯材固定ピン４で取り付けられことで行なわれる。なお、芯材２の材質は、ＰＰとタルク樹脂で予め射出成形されたものが好ましいが、これに限られるものではない。

次に、図２（ｃ）に図示されるように、芯材の凹部５に発泡ウレタン６が配置（セット）される。この発泡ウレタン６は、芯材の凹部５の形状に沿うと共に、凹部５に配置された際に視認できる芯材２の面２ｂと発泡ウレタン６の面６ａとが面一となる形状を有している。また、芯材の凹部５に配置される発泡ウレタン６は、約マイナス２００℃（絶対温度で約７３Ｋ）の液体窒素に浸漬されることによって、冷凍されて硬化している。また、後述する無発泡エストラマー１７が通過しないフィルムシート７が、芯材２の面２ｂと面一に形成されるウレタン６の面（表面）６ａ全部を覆うように被覆されている。

次に、図２（ｄ）に図示されるように、上金型１１の閉鎖面１１ｂと下金型１２の閉鎖面１２ｂが当接するように、下金型１２に対して上金型１１を閉鎖する。このとき、芯材２の外周縁が、上金型１１の閉鎖面１１ｂと下金型１２の閉鎖面１２ｂとによって挟持される。また、上金型１１と下金型１２との間、即ち、上金型１１にセットされた芯材２と下金型１２との間、及び芯材２の凹部５に配置された発泡ウレタン６と下金型１２との間に隙間σが形成される。この隙間σに無発泡エストラマー１７が注入される。

図２（ｅ）において、隙間σと連通する注入口１６が下金型１２に形成されている。この注入口１６から無発泡エストラマー１７を注入し、注入された無発泡エストラマー１７が硬化すると芯材１５に表皮が形成される。なお、注入される液状樹脂は無発泡エストラマーに限定されるものではないが、芯材２及び発泡ウレタン６と下金型１２との間に形成される隙間σが一般的に０．５〜１．５ｍｍと小さいので、流れやすい低粘度の液状樹脂であることが好ましい。

芯材２及び発泡ウレタン６と下金型１２との間に形成される隙間σに注入した無発泡エストラマー１７が硬化したのち、下金型１２から上金型１１を開放し、芯材２に表皮３が形成された成型樹脂体であるインストルメントパネル１を下金型１２から脱型する。このように、芯材２及び発泡ウレタン６の表面に無発泡エストラマー１７を射出成型することによってインストルメントパネル１が製造される。

次に、上金型２と下金型３とで形成される隙間１０に無発泡エストラマー１７を注入させた場合における、冷凍されて硬化した発泡ウレタン６の作用について説明する。

隙間σに注入される無発泡エストラマー１７は、比較的低粘度で流れやすい液状樹脂ではあるものの、隙間σの細部まで行きわたるように比較的高い圧力で注入口１６から注入される。従って、隙間σの内圧は相当に高くなる。一方、発泡ウレタン６は冷凍されて硬化している。従って、隙間σの内圧が高くなっても発泡ウレタン６が無発泡エストラマー１７によって圧縮されることはない。

また、ソフト素材の発泡ウレタン６は連続気泡を有している。注入された液状の無発泡エストラマー１７がこの気泡に含浸すると、発泡ウレタン６の柔軟性が低下する。また、気泡に含浸した無発泡エストラマー１７の分だけ重量が大きくなるので、自動車内装品の軽量化を図ることもできない。しかしながら、本実施形態では、無発泡エストラマー１７を通過させないフィルムシート７が、芯材２の面２ｂと面一に形成されるウレタン６の面６ａ全部を覆うように被覆されている。従って、発泡ウレタン６の連続気泡に無発泡エストラマー１７が含浸することも防止できる。

次に、図２に図示される製造工程で製造されたインストルメントパネル１について、図３を参照しつつ説明する。図３は、図２に図示される製造工程で製造されたインストルメントパネル１であって、図１に図示されるＡ−Ａ線断面図である。図３において、インストルメントパネル１は、芯材２と発泡ウレタン６と表皮３とが積層されたソフト部Ｓと、芯材２と表皮３とが積層されたハード部Ｈとを有する。ソフト部Ｓは、発泡ウレタン６と表皮３との間に、発泡ウレタン６の全部を覆うようにフィルムシート７が形成されている。

ここで、ソフト部Ｓの構成について説明する。ソフト部Ｓを形成する芯材２には凹部５が形成され、この凹部５には発泡ウレタン６が配置されている。この発泡ウレタン６は、凹部５の形状に沿うと共に、発泡ウレタン６の表面６ａが芯材２の表面２ｂとほぼ面一となるように成型されている。そして、この発泡ウレタン６の表面６ａ全部を覆うように、芯材２に跨ってフィルムシート７が被覆されている。さらに、このフィルムシート７が被覆された発泡ウレタン６に表皮３が形成されている。一方、ハード部Ｈは、芯材２に表皮３が形成されているのみである。なお、ソフト部Ｓに形成される表皮３とハード部Ｈに形成される表皮３とは連続性を有している。

実験例

次に、本実施形態の製造方法で製造された自動車用インストルメント１のソフト部Ｓにおける硬度が、どの程度柔軟性を有するかの確認テストを行なったので、その結果について説明する。なお、確認テストは、図４に図示されるインストルメントパネル２０の硬度及び図５に図示されるインストルメントパネル２３の硬度と対比した。なお、図４に図示されるインストルメントパネル２０の表皮２２の厚みは０．７〜１．２ｍｍ、図５に図示されるインストルメントパネル２３のソフト部（表皮の厚みが大きい部位）２６の表皮２５の厚み及び本実施形態である図３に図示されるインストルメントパネル１のソフト部Ｓの表皮の厚みは約５ｍｍとした。また、硬度はアスカー硬度を測定した。

図４に図示されるインストルメントパネル２０の硬度は平均で８０°であった。図５に図示されるインストルメントパネル２３のソフト部の硬度は平均で７５°であった。一方、図３に図示されるインストルメントパネル１のソフト部の硬度は５５〜６５°であった。

このように、本実施形態のインストルメントパネル１のソフト部Ｓのアスカー硬度は、図４及び図５に図示されるインストルメントパネル２０・２３と比べて柔軟であることが確認できた。

以上のように、上述の実施形態において、上金型１１に凹部５を有する芯材２をセットし、この凹部５に液体窒素で冷凍されて硬化した発泡ウレタン６をセットし、芯材２及び発泡ウレタン６と下金型１２との間に形成された隙間σに無発泡エストラマー１７を注入することによって表皮３を形成させている。なお、芯材２の凹部５は柔軟性が要求される部位である。従って、隙間σに無発泡エストラマー１７が注入されて隙間σ内の内圧が高くなっても、発泡ウレタン６が圧縮されることはない。しかも、この発泡ウレタン６がクッション作用となるので、軽量化を図りつつ、凹部５に柔軟性を持たせることができる。

また、発泡ウレタン６の表面６ａ全部を覆うように無発泡エストラマー１７を通過させないフィルムシート７が被服されているので、隙間σに無発泡エストラマー１７を注入した際に、この無発泡エストラマー１７が発泡ウレタン６の連続気泡に含浸することがない。従って、柔軟硬化の低下を防止できる。

また、発泡ウレタン６をマイナス２００℃の液体窒素で冷凍しているので、比較的容易に且つ瞬時に発泡ウレタン６を硬化させることができる。

また、上述の実施形態の製造方法で製造された自動車用インストルメントパネル１は、軽量であり且つ一部に柔軟性を有する。なお、無発泡ウレタン６の表面６ａにフィルムシート７が被覆されているが、重量に影響を与えるものでない。

尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が可能である。例えば、本実施形態では、上金型１１に芯材２をセットしているが、これに限られず、下金型１２に芯材２をセットしてもよい。

また、上述の実施形態の表皮形成用成型装置１０は、上金型１１と下金型１２とで構成されているが、さらに分割型を備えていてもよい。アンダーカット部を有する場合には、分割型を備えることで樹脂成型体を脱型することが可能となる。

また、上述の実施形態において、各金型１１・１２の閉鎖面１１ｂ・１２ｂが水平方向となるように、上金型１１と下金型１２とを閉鎖しているがこれに限られない。例えば、隙間σに注入された液状樹脂１７が外部に漏洩しなければ、各金型１１・１２の閉鎖面１１ｂ・１２ｂが垂直方向又は斜め方向となるように、各金型１１・１２を閉鎖してもよい。

また、上述の実施形態において、芯材２の凹部５に配置される発泡ウレタン６は液体窒素によって冷凍硬化されているがこれに限られない。液体窒素を使用することで容易且つ瞬時に発泡ウレタン６を硬化させることができるものの、発泡ウレタン６を硬化させることができれば、他の手段で硬化させてもよい。

また、上述の実施形態において、自動車用インストルメントパネル１について説明したがこれに限られず、ドアートリム、コンソールボックス、その他自動車用内装品についても本発明を適用できる。

自動車内装品であるインストルメントパネルの全体外観斜視図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 自動車内装品の製造工程を示した図である。 図２に図示される製造工程で製造されたインストルメントパネルであって、図１に図示されるＡ−Ａ線断面図である。 従来の自動車用インストルメントパネルの部分断面図である。 従来の自動車用インストルメントパネルの部分断面図である。

符号の説明

１ インストルメントパネル
２ 芯材
２ａ 上金型の型部にセットされる芯材の面（裏面）
２ｂ 上金型の型部にセットされた際に視認できる芯材の面（表面）
３ 表皮
５ 芯材の凹部
６ 発泡ウレタン（発泡樹脂）
６ａ 芯材の凹部に配置された際に視認できる発泡ウレタンの面（表面）
７ フィルムシート
１０ 表皮形成用成型装置
１１ 上金型（第１成型用型）
１１ａ 型部
１１ｂ 閉鎖面
１２ 下金型（第２成型用型）
１２ａ 型部
１２ｂ 閉鎖面
１３ 固定ピン
１５ 型部の凹部
１６ 注入口
１７ 無発泡エストラマー（液状樹脂）
２０ インストルメントパネル
２１ 芯材
２２ 表皮
２３ インストルメントパネル
２４ 芯材
２５ 表皮
２６ ソフト部
Ｓ ソフト部
Ｈ ハード部
σ 隙間

Claims (4)

1. 第１成型用型に凹部を有する芯材をセットし、
   冷凍されて硬化した発泡樹脂を前記芯材の凹部にセットし、
   前記芯材及び発泡樹脂と第２成型用型との間に隙間が形成されるように前記第１成型用型と前記第２成型用型とを閉鎖し、
   前記隙間に液状樹脂を注入して前記芯材及び発泡樹脂に表皮を形成させる表皮形成方法。
2. 前記表皮が形成される発泡樹脂の表面が、前記発泡樹脂に液状樹脂が含浸することを防止するフィルムシートによって被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の表皮形成方法。
3. 前記発泡樹脂が、液体窒素によって冷凍されて硬化したものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の表皮形成方法。
4. 表面に凹部が形成された芯材と、前記芯材の凹部に配置された発泡樹脂と、前記発泡樹脂に被覆された表皮とを有する柔軟部を一部に備えた自動車内装品であって、
   前記表皮が前記芯材の表面に射出成型されたものであり、且つ前記発泡樹脂と前記表皮との間にフィルムシートが配置されていることを特徴とする自動車内装品。
   
   
   
   

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