JP2006076088A

JP2006076088A - インモールド成形法

Info

Publication number: JP2006076088A
Application number: JP2004261545A
Authority: JP
Inventors: Haruki Shibata; 晴輝柴田
Original assignee: Otsuka Corp
Current assignee: Otsuka Corp
Priority date: 2004-09-08
Filing date: 2004-09-08
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】不織布の目付け量を増大させずにインモールド成形するに際して、成形材料の意匠不織布等の意匠シート表面（意匠面）への滲出を確実に防止することが可能なインモールド成形法を提供すること。
【解決手段】透液性の意匠シートを金型の製品キャビティ内にセットして、該製品キャビティ内に成形材料を注入して基材部の成形と同時に、該基材部と前記意匠シートとを融着一体化させるインモールド成形法。意匠シート１２として、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜２０を意匠不織布層１４と裏打ち不織布層１６との間に備えている。バリア膜２０と各不織布層１４、１６とは融着作用を奏する接着膜２２により結合一体化している。
【選択図】図１

Description

本発明は、インモールド成形法に関し、特に、不織布等からなる透液性の意匠シートを用いてインモールド成形する場合に好適なインモールド成形法に関する。

ここでは、適用するインモールド成形体として、不織布を意匠シートとする車両用内装品を例に採り説明するが、透液性の意匠シートを用いるインモールド成形体なら、特に限定されるものではない。

なお、車両用内装品としては、パッケージトレイ、バックドアトリム、デッキボード等を挙げることができる。

従来から、車両用内装品として樹脂を成形した部品（樹脂成形品）が多く使用されている。車両用内装品の成形方法としては、樹脂を射出、押出し、中空、真空・圧空、パウダースラッシュ、圧縮、発泡等の手段により所定の形状を有する製品（部品）に成形するものが知られている。これらの方法によって成形された内装品は、場合によってはその表面を柔らかい布帛等で被覆し表面の意匠性を向上させることが行われている。そしてこの布帛等にはニードルパンチ加工を施して製造した不織布が使用されることが多い。

このようなニードルパンチ加工を施した不織布を車両用内装品に貼着するものでは、品質（仕上がり性）が作業者の熟練度に依存するため、生産性が良好でなく、また、安定した品質のものを得がたかった。

そこで、不織布からなる意匠シート（意匠不織布）を金型の製品キャビティ内にセットして、製品キャビティ内に成形材料を注入（射出）して基材部の成形と同時に、該基材部と前記意匠シートとを融着一体化させるインモールド成形法で車両用内装品を製造することが考えられる。

しかし、当該インモールド成形に際して、製品キャビティに注入される射出材料は流動性が良好で射出圧も高いため、該意匠不織布の表面に基材部用の成形材料が滲出することがあった。

例えば、成形材料をポリプロピレン（ＰＰ）とした場合、射出圧力は、プランジャのとき、７００〜２０００ｋｇ／ｃｍ²（６８．６〜１９６ＭＰａ）、スクリューのとき５００〜１５００ｋｇ／ｃｍ²（４９〜１４７ＭＰａ）である（プラスチック加工技術便覧編集委員会編「プラスチック加工技術便覧新版」日刊工業新聞社刊、昭和５２年１２月２０日発行、ｐ．１９５、表３・２２参照）。

このため、成形材料の意匠不織布表面への滲出を防止するために該不織布の目付を大幅にアップすることも考えられる。しかし、不織布の目付けを大幅にアップしたものでは、滲出の問題は解決するが、不織布の伸びが悪くなり成形時にシワが発生しやすいなどの問題があり、さらに、不織布の目付アップによる重量増大及びコストアップも問題となり好ましくない。

本発明の発明性に影響を与えるものではないが、本発明に関連する先行技術文献として、たとえば、特許文献１「表皮一体発泡射出成形用表皮材」が存在する。
特開２００３−２５３６９公報

本発明は、上記にかんがみて、不織布の目付け量を増大させずにインモールド成形に際して、成形材料の意匠不織布等の意匠シート表面（意匠面）への滲出を確実に防止することが可能なインモールド成形法およびインモールド成形用意匠シートを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記課題を解決するために、鋭意開発に努力をした結果、下記構成のインモールド成形法に想到した。

透液性の意匠シートを金型の製品キャビティ内にセットして、該製品キャビティ内に成形材料を注入して基材部の成形と同時に、該基材部と前記意匠シートとを融着一体化させるインモールド成形法において、
前記意匠シートとして、１）インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜を中間部に備えたものを、又は、２）インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜を裏面側に備え、さらに該バリア膜の成形材料注入側に融着作用を奏する接着膜を備えたものを、使用することを特徴とする。

意匠シートの中間又は裏面側に注入材料に対するバリア膜が存在するため、成形時における材料の意匠シートの意匠面（表面）側への移動が阻止される。したがって、意匠シート（意匠不織布）等における目付け量を増大させなくても、注入材料の意匠シート表面側への滲出（しみだし）が確実に阻止できる。

そして、意匠シートの中間にバリア膜が存在する場合は、成形材料の注入に際して、バリア膜の材料注入対向面側に緩衝層が形成される。このため、バリア膜の注入材料に対するバリア強度を、直接的に注入材料が作用する２）の場合に比して低くでき、材質の自由度が増大して、また、膜厚も薄くできる。

なお、意匠シートの構成は、上記１）の場合、意匠不織布層と裏打ち不織布層とが複合バリアフィルムを挟持して一体化された三層構造体であり、該バリアフィルムは、前記バリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものとなり、上記２）の場合、意匠面不織布層の裏面に複合バリアフィルムが一体化された二層構造体であり、該複合バリアフィルムはバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものとすることが望ましい。

即ち、不織布とバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えた複合バリアフィルムを使用することにより、本発明で使用するインモールド成形用意匠シートを容易に調製（製造）することができる。

そして意匠不織布層は、短繊維ウェブにニードルパンチ加工して調製した不織布で形成することが望ましい。意匠シートをニードルパンチ不織布で形成することにより、軽量で物性的（触感も含めて）自由度の高い意匠面を備えたインモールド成形品を容易に製造（調製）することができる。

前記バリア膜は、通常、前記基材部を形成する成形材料ベース樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂で形成する。これによりバリア膜の注入材料に対するバリア性を確保し易くなる。

上記構成は、前記基材部を熱可塑性非極性樹脂をベースとする成形材料で形成するとき、前記バリア膜を熱可塑性極性樹脂で形成することにより容易に形成できる。

また、複合バリアフィルムにおけるバリア膜を極性熱可塑性樹脂で形成し、接着膜を極性基導入の変性非極性樹脂で形成することにより、上記意匠シーとを容易に製造することができる。

上記製造方法に使用する各インモールド成形用意匠シートは、それぞれ各構成となる。

意匠不織布層と裏打ち不織布層とが複合バリアフィルムを挟持して一体化された三層構造体であり、該複合バリアフィルムは、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とする。

意匠不織布層の裏面に、バリア膜の両面に融着作用を奏する複合バリアフィルムが融着一体化されたニ層構造体であり、該複合バリアフィルムは、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とする。

以下、本発明における最良の形態のいくつかについて説明をする。

ここでは、図４に示すようなインモールド成形体（製品名：テールランプ蓋）Ｍを、図５に示すような工程を経て射出成形によりインモールド成形する場合について、説明する。本実施形態は、射出成形に限らず、他の注入（トランスファー）成形、圧縮成形等にも適用できるものである。また、通液性の意匠シート体として、不織布積層体を例に採り説明するが、織布、編物等の布帛、さらには、合成皮革（スポンジ状）のような透液性シート体においても同様である。

まず、図１又は図２に示すような透液性の意匠シート（不織布積層体）１２（１２Ａ）を調製する。

図１に示す意匠シート１２は、意匠不織布層１４と裏打ち不織布層１６とで複合バリアフィルム１８（図３）を挟持融着一体化させた三層構造のものである。また、図２に示す意匠シート１２Ａは、意匠不織布層１４の裏面に複合パリアフィルム１８（図３）を融着一体化させ二層構造のものである。

ここで、複合バリアフィルム１８としては、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜２０となる本体膜（コア膜）の両面に融着作用を奏する接着膜２２が形成されたものを使用する。より具体的には、基材部（注入成形部）２４の成形材料の融点（材料注入温度）より１０℃以上、望ましくは２０℃以上高い融点を備えた本体膜（バリア膜）２０の両面に、材料注入温度で溶融する接着膜２２、２２を備えたものとする（図３参照）。

基材部（注入成形部）２４の成形材料をポリプロピレン（ＰＰ）（イソタクチック、融点１６５℃）又はポリエチレン（ＨＤＰＥ、高度の線状１２８〜１３５℃）等の熱可塑性非極性樹脂をベースとする成形材料で形成する場合、下記のようなポリアミドやポリエステル等の熱可塑極性樹脂で本体膜（バリア膜）２０を形成する。なお、ＰＰやＰＥは、プラスチック中で相対的に比重が小さく、車両用内装品を成形した場合、内装品の軽量化に寄与する。

なお、各樹脂（プラスチック）の融点は、三田達監訳「MARUZEN 高分子大辞典」（平６−９−２０）丸善、ｐ９４７表４、ｐ１０１５表３及びｐ１０３２表４から引用したものである。

ポリアミド：ナイロン６（２１５℃）、ナイロン６６（２５５℃）、ナイロン１１（１９４℃）、ナイロン１２（１７９℃）、ナイロン６９（２０５℃）等
ポリエステル：ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）（２５６℃）等
また、接着膜２２は、上記ＰＰやＰＥをベースとした変性ポリオレフィンで形成する。

このとき、本体膜２０の膜厚は、成形時に注入材料の意匠面側への流入を阻止（バリア）できる膜厚で可及的に薄い方が望ましい。薄い方が、装飾シートの可撓性を阻害しないためである。例えば、芯材フィルムをナイロン６とした場合、通常、約１５〜５０μｍ、好ましくは約２０〜３０μｍの範囲で適宜設定する。

そして、複合バリアフィルム１８の合計膜厚は、意匠シート形成材である不織布層１４、１６さらには成形体の基材部（注入成形部）２４との融着性（接着性）を確保できる範囲の接着膜２２を有して、可及的に薄い方が望ましく、例えば、５０〜１００μｍとする。

なお、この複合バリアフィルム１８は、同時押出しインフレーション法や、別体製造フィルム相互を融着一体化して製造する。

また、不織布１４、１６としては、ポリエステル（通常ＰＥＴ）短繊維を主原料としてニードルパンチにより形成したものを使用する。より具体的には、太さ：３．３〜１１dtex、カット長：５１〜７６ｍｍのポリエステル短繊維からなるクロスレイアーでウェブを形成し、ニードルロックしたものを使用する。接着剤ロック不織布に比して、意匠性及び触感に優れている。したがって、裏打ち不織布１６は、接着剤結合不織布としてもよい。

なお、この三層構成の意匠シートにおいて、裏打ち不織布層１６をスポンジのような透液性シートとして、さらには、意匠不織布層１４も同様にスポンジ状の合成皮革としてもよい。この場合は、スポンジ層を押出と同時に、バリア層を二色押出しすれば、本実施形態のような複合バリアフィルムを使用することが不要となる。

そして、不織布の目付け量及び成形前の見掛け厚さは、複合バリアフィルムを挟着した図１に示すサンドイッチ構造（三層構造）とするか、不織布裏面に複合バリアフィルムを積層し図２に示すニ層構造とするかにより異なる。

例えば、三層構造の場合、要求される表面物性（剛性、ソフト感等）や不織布形成繊維により異なるが、例えば、特性、意匠面側不織布層：１００〜３５０ｇ／ｍ²の、注入成形部側不織布層：２５〜１５０ｇ／ｍ²のものを使用し、合計目付け量：１２５〜５００ｇ／ｍ²とで、見掛け合計厚み１〜６ｍｍとする。

二層構造の場合、１５０〜５００ｇ／ｍ²のもので、見掛け合計厚み１〜６ｍｍとする。

そして、上記意匠シート（不織布積層体）１２、１２Ａは、上記複合バリアフィルム１８を不織布（意匠不織布層１４及び裏打ち不織布層１６）で挟着した状態で、両面から加熱して、又は、バリアフィルム１８の上に不織布（意匠不織布層１４）を載置した状態で、不織布側から、接着層（融着層）が接着（融着）作用を奏する温度で加熱（高周波、超音波等の内部加熱を含む。）して製造する。

このときの加熱条件は、不織布の形成繊維が劣化しないで、かつ、接着層が融着作用を奏するに十分な温度とする。例えば、本体膜２０：ナイロン６、接着膜２２：ＰＰベース変性ポリオレフィンの場合、１２０〜１６０℃とする。なお、加熱時間は、通常、１秒以内である。

そして、上記で調製した意匠シート（不織布積層体）１２、１２Ａを使用して、下記のような工程を経るインモールド成形法によりインモールド成形体を製造する（図５）。なお、上記インモールド成形法は、従来におけるものと、実質的に同じである。

１）型開き状態の射出成形用金型の下型（雄型）２６に、意匠シート１２（１２Ａ）をセットする（図３（ａ））
２）型閉じを行うことによりに意匠シート１２（１２Ａ）の周面を、下型（雄型）２４及び上型（雌型）２８で挟持して、製品キャビティ２８内に保持する（図３（ｂ））。

３）次に成形材料（注入材料）を製品キャビティ３０内に射出（注入）して、射出（注入）圧により意匠シート１２（１２Ａ）が上型（雌型）２８の製品キャビティ３０の意匠面賦形面３０ａに圧接される同時に、意匠シート１２（１２Ａ）と基材部（注入成形部）２４とを融着一体化される。

即ち、図１に示すサンドイッチ構造の意匠シート（不織布積層体）１２の場合、成形材料が裏打ち不織布層１６に流入して、裏打ち側不織布層１６が基材部（注入成形部）２４と主として機械的に結合（部分的には融着）されて、意匠シート１２が基材部２４と一体化する。

また、図２に示す二層構造の意匠シート（不織布積層体）１２Ａの場合、成形材料による加熱により意匠シート１２Ａの裏面側における複合バリアフィルム１８の接着膜２２が溶融して基材部（注入成形部）が意匠シート１２Ａと一体化する。

このとき、各意匠シート１２（１２Ａ）における複合バリアフィルム１８のバリア膜（本体膜）２０が、それぞれ、注入材料（成形材料）の意匠不織布層１４側への浸入を阻止（バリア）する。このため、意匠不織布層１４の表面に射出材料（注入材料）が滲出して（しみだして）、インモールド成形品Ｍの表面意匠性が阻害されることがない。

こうしてインモールド成形した図４に示すようなインモールド成形品Ｍは、意匠シート（不織布積層体）をトリミング（耳切り）して製品とする。

以下、実施例により本発明を更に具体的に説明する。なお、実施例中における各特性値の測定は下記の方法に従った。

(１) 目付量：目付け量は、下記式により算定する。

平均目付（ｇ／ｍ²）＝W／（L×S）
但し W：１反の重量（ｇ）、L：１反の長さ（m）、S：幅（ｍ）を示す。

＜実施例１＞
１）意匠不織布１４の調製
ポリエステル繊維（繊度＝３．３dtex、繊維長＝５１ｍｍ）を用いて、カードから出て来たウェブをクロスラッパーで積層して、平均目付が２５０ｇ／ｍ²となるように調節してウェブシートを作製し、該シートにニードルパンチ加工を施して、不織布を調製した。該不織布の平均厚さは３ｍｍであった。

２）裏打ち不織布１６の調製
市販のＰＥＴ／ＰＥ二成分構成のスパンボンド（芯部ＰＥＴ／鞘部ＰＥ）で目付量５０ｇ／ｍ^２、厚さ０．３ｍｍのスパンボンドを裏打ち不織布として用いた。

３）複合バリアフィルムの仕様：
ナイロン６層（融点２２３℃の本体膜）の両面に変性ポリエチレン層（融点１２８〜１３５℃の接着層）を形成した合計フィルム厚７５μｍの市販品。なお、各膜厚は、ほぼ同じである。

４）意匠シート（不織布積層体）の調製：
意匠不織布１４の上面に複合バリアフィルム１８及び裏打ち不織布１６を順に積層して、両面から熱ローラで加熱圧着して（条件：ローラ表面温度５０℃×０．６ｓ）、三層構造の意匠シート１２を調製した。

５）不織布インモールド成形体の調製：
該不織布積層体を射出成形用金型にセット（インモールド）して、ポリオレフィン系成形材料を射出してインモールド成形体（全体肉厚：４ｍｍ）を成形した。このときに射出設定条件は、ノズル温度：１９０℃、金型温度：６０℃、射出圧力：１００ＭＰａとした。

そして、成形品の意匠不織布層表面には、基材ポリオレフィン系材料の浸出は見られなかった。

本発明の一実施形態において使用する三層構造の意匠シート（不織布積層体）及び印モールド成形体の各モデル（概念）断面図である。本発明の他の実施形態において使用する二層構造の意匠シート（不織布積層体）及び印モールド成形体の各モデル（概念）断面図である。本発明の各実施形態において使用する複合バリアフィルムの一例を示す概念断面図である。本発明を適用するインモールド成形法の一例を示す工程モデル（概略）断面図である。本発明を適用するインモールド成形体の一例を示す裏面斜視図である。

符号の説明

１２、１２Ａ・・・意匠シート（不織布積層体）
１４・・・意匠不織布（層）
１６・・・裏打ち不織布（層）
１８・・・複合バリアフィルム
２０・・・バリア膜（本体膜）
２２・・・接着膜
２４・・・基材部（注入成形部）

Claims

透液性の意匠シートを金型の製品キャビティ内にセットして、該製品キャビティ内に成形材料を注入して基材部の成形と同時に、該基材部と前記意匠シートとを融着一体化させるインモールド成形法において、
前記意匠シートとして、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜を中間部に備えたものを使用することを特徴とするインモールド成形法。
前記意匠シートが、意匠不織布層と裏打ち不織布層とが複合バリアフィルムを挟持して一体化された三層構造体であり、該バリアフィルムは、前記バリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とする請求項１記載のインモールド成形法。
透液性の意匠シートを金型の製品キャビティ内にセットして、前記製品キャビティ内に成形材料を注入して基材部の成形と同時に、該基材部と前記意匠シートとを融着一体化させるインモールド成形法において、
前記意匠シートとして、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜を裏面側に備え、さらに該バリア膜の成形材料注入側に融着作用を奏する接着膜を備えたものを使用することを特徴とするインモールド成形法。
前記意匠シートが、意匠面不織布層の裏面に複合バリアフィルムが一体化され二層構造体であり、該複合バリアフィルムは前記バリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とする請求項３記載のインモールド成形法。
前記意匠不織布層が、短繊維ウェブにニードルパンチ加工して調製した不織布で形成されていることを特徴とする請求項２又は４記載のインモールド成形法。
前記バリア膜が、前記基材部を形成するベース樹脂の融点より１０℃以上高い融点を有する熱可塑性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜５いずれかに記載のインモールド成形法。
前記基材部を熱可塑性非極性樹脂をベースとする成形材料で形成するとき、前記バリア膜が熱可塑性極性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項１〜６いずれかに記載のインモールド成形法。
前記複合バリアフィルムにおけるバリア膜が極性熱可塑性樹脂で形成され、前記接着膜が極性基導入の変性非極性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項２、４〜７いずれかに記載のインモールド成形法。
意匠不織布層と裏打ち不織布層とが複合バリアフィルムを挟持して一体化された三層構造体であり、該複合バリアフィルムは、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とするインモールド成形用意匠シート。
意匠不織布層の裏面に、バリア膜の両面に融着作用を奏する複合バリアフィルムが融着一体化されたニ層構造体であり、該複合バリアフィルムは、インモールド成形時における注入材料に対するバリア膜となる本体膜の両面に融着作用を奏する接着膜を備えたものであることを特徴とするインモールド成形用意匠シート。
前記複合バリアフィルムにおけるバリア膜が極性熱可塑性樹脂で形成され、前記融着接着膜が極性基導入の変性非極性樹脂で形成されていることを特徴とする請求項９又は１０記載のインモールド成形用意匠シート。
前記意匠不織布層が、短繊維ウェブにニードルパンチ加工して調製した不織布で形成されていることを特徴とする請求項９又は１０記載のインモールド成形用意匠シート。