JP2007098589A - 樹脂接合材の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】基材上に軟質材が積層、接合されてなる第１部材の該基材と第２部材とを振動溶着する際に、溶着界面に振動エネルギーを確実に付与して、摩擦熱不足による溶着不良を解消する。
【解決手段】熱可塑性樹脂よりなる基材２１及び基材２１上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材２２を有する第１部材２を、受け治具４の載置面４ａに軟質材２２が当接するように載置する。この第１部材２の基材２１上に第２部材３を積層、配置する。振動治具５で第２部材３を加圧しながら加振して、第１部材２の基材２１と第２部材３とを振動溶着により一体的に接合する。このとき、移動抑制手段６の押圧棒６１で基材２１を押圧して、軟質材２２を介して基材２１を載置面４ａに押し付ける。これにより、受け治具４に対する基材２１の移動を抑制する。
【選択図】図４

Description

本発明は樹脂接合材の製造方法に関し、詳しくは、基材上に軟質材が積層、接合されてなる第１部材の該基材と、第２部材とを振動溶着により一体的に接合して樹脂接合材を得る樹脂接合材の製造方法に関する。
本発明に係る樹脂接合材の製造方法及び製造装置は、例えば、自動車用内装部品としてのコンソールリッドやグラブボックスを製造する際に好適に利用することができる。
自動車用内装部品たるコンソールリッドには、意匠面を有するアウター部材と、このアウター部材の裏面に一体的に接合された樹脂製のインナー部材とからなる樹脂接合材が一般に用いられている。一般に、アウター部材は、樹脂製の基材と、該基材上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材とからなり、この軟質材は、意匠面を構成する表皮材で表面が被覆された発泡材よりなる。通常、表皮材には布又は皮等が用いられ、また、発泡材には発泡ポリウレタン等が用いられている。
このような樹脂接合材を製造する方法として、従来、振動溶着が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この振動溶着では、表面が表皮材で被覆された発泡材よりなる軟質材を樹脂製の基材上に一体的に接合してなる第１部材の該基材に、樹脂製の第２部材を装着し、第１部材をその状態で表皮材側から押さえ治具で押圧して保持する。そして、所定の振幅、振動数の低周波で第２部材を振動させる。これにより、第１部材の基材と第２部材とを摩擦熱により一体的に溶着する。
特開平５−９２４８６号公報（第３頁）
しかしながら、上記従来の方法では、発泡材の表面を被覆する表皮材側から押さえ治具で押圧して第１部材を保持していることから、以下に示すような問題があった。
すなわち、軟らかい発泡材を介して押さえ治具で第１部材を保持した状態では、発泡材の弾性変形により基材が遊動しうる。このため、振動溶着時に、第１部材の基材と第２部材との溶着界面に振動エネルギーが良好に伝わらない、所謂スリップ現象が発生する。このスリップ現象が発生すると、溶着界面で発生する摩擦熱が不足して、溶着強度が低下したり、あるいは未溶着部分の存在により外観不良が発生したりする。
本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、基材上に軟質材が積層、接合されてなる第１部材の該基材と第２部材とを振動溶着する際に、溶着界面に振動エネルギーを確実に付与して、摩擦熱不足による溶着不良を解消することを解決すべき技術課題とするものである。
上記課題を解決する本発明の樹脂接合材の製造方法は、熱可塑性樹脂よりなる基材と該基材上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材とを有する第１部材の該基材と、該基材と溶着可能な熱可塑性樹脂よりなる第２部材とを振動溶着により一体的に接合して樹脂接合材を得る樹脂接合材の製造方法であって、受け治具の載置面に前記軟質材が当接するように該載置面に前記第１部材を載置するとともに、該第１部材の前記基材上に前記第２部材を積層、配置する配置工程と、振動治具で前記第２部材を加圧しながら加振して、前記第１部材の前記基材と該第２部材とを振動溶着により一体的に接合する接合工程とを備え、前記接合工程では、前記受け治具に設けられた移動抑制手段により、前記受け治具に対する前記基材の移動を抑制しつつ、前記振動治具で前記第２部材を加圧しながら加振することを特徴とするものである。
この樹脂接合材の製造方法では、受け治具の載置面に軟質材が当接するように該載置面に第１部材を載置するとともに、該第１部材の基材上に第２部材を積層、配置する（配置工程）。その後、振動治具で第２部材を加圧しながら加振して、第１部材の基材と第２部材とを振動溶着により一体的に接合する（接合工程）。そして、この接合工程では、受け治具に設けられた移動抑制手段により、受け治具に対する基材の移動を抑制しつつ、振動治具で第２部材を加圧しながら加振する。このように受け治具に対する基材の移動が抑制されていれば、該基材に軟質材が接合されていても、基材の遊動が規制される。このため、振動溶着時に、第１部材の基材と第２部材との溶着界面に振動エネルギーが良好に伝わるので、所謂スリップ現象の発生を防止することができる。
したがって、本発明の樹脂接合材の製造方法によれば、溶着に必要な摩擦熱を溶着界面に確実に発生させることができるので、溶着強度が低下したり、あるいは未溶着部分の存在により外観不良が発生したりするという問題を解消することが可能となる。
本発明の樹脂接合材の製造方法の好適な態様において、前記移動抑制手段は押圧部を少なくとも一つ有し、前記接合工程では、該押圧部で前記基材を押圧することにより、前記軟質材を介して該基材を前記載置面に押し付ける。
この樹脂接合材の製造方法では、移動抑制手段の押圧部で押圧された基材が軟質材を介して載置面に押し付けられることにより、軟質材の弾性変形が抑制され、受け治具に対する基材の移動が抑制される。
本発明の樹脂接合材の製造方法の好適な態様において、前記移動抑制手段は係合部を少なくとも一つ有するとともに、前記基材は該係合部と係合可能な被係合部を少なくとも一つ有し、前記接合工程では、該係合部を該被係合部に係合させる。
この樹脂接合材の製造方法では、受け治具に設けられた移動抑制手段の係合部と、基材の被係合部とが係合することで、受け治具に対する基材の移動が抑制される。
本発明の樹脂接合材の製造方法の好適な態様において、前記第２部材は、前記移動抑制手段の前記押圧部又は前記係合部を挿通させるとともに、前記接合工程における前記第２部材の振動を許容する挿通孔を少なくとも一つ有し、該接合工程では、該押圧部又は該係合部を該挿通孔に挿通させて前記基材に押圧又は前記被係合部に係合させる。
この樹脂接合材の製造方法では、第２部材に設けられた挿通孔に、移動抑制手段の押圧部又は係合部を挿通させて基材に押圧又は被係合部に係合させるので、第１部材及び第２部材の形状や大きさにかかわらず、挿通孔の位置や数、すなわち押圧部又は係合部の位置や数を、第１部材の基材の移動を抑制するのに好都合なものに設定することができ、受け治具に対する基材の移動をより確実に規制することが可能となる。
従って、本発明の樹脂接合材の製造方法によれば、基材上に軟質材が一体的に接合されてなる第１部材の該基材と、第２部材とを振動溶着する際に、受け治具に対する基材の移動を抑制することで、溶着界面に振動エネルギーを良好に伝達することができるので、摩擦熱不足による溶着不良を解消することが可能となる。
また、振動溶着時に無駄となる振動エネルギーを減少させることができるので、溶着時間の短縮化やコスト低減にも寄与しうる。
以下、本発明の具体的な実施形態について図面を参照しつつ説明する。
（実施形態１）
本実施形態は、自動車用内装部品たるコンソールリッドの製造に本発明を適用したものである。
コンソールリッドとしての本実施形態に係る樹脂接合材１は、図１及び図２に示されるように、意匠面２ａを有するアウター部材としての第１部材２と、この第１部材２の裏面に一体的に接合された熱可塑性樹脂製のインナー部材としての第２部材３とから構成されている。
第１部材２は、熱可塑性樹脂樹脂製の基材２１と、基材２１上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材２２とからなる。軟質材２２は、発泡材２２ａと、この発泡材２２ａの表面を被覆し意匠面２ａをもつ表皮材２２ｂとからなる。
ここに、第１部材２の基材２１及び第２部材３を構成する熱可塑性樹脂の組み合わせとしては、互いに溶着可能なものであれば、特に限定されず、同種又は異種の樹脂とすることができる。例えば、ＰＰ（ポリプロピレン）同士、ＡＢＳ／ＰＣ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン／ポリカーボネート）同士を採用したり、ＰＣとアクリルとの組み合わせを採用したりすることができる。また、第１部材２の軟質材２２を構成する発泡材２２ａ及び表皮材２２ｂの材質も特に限定されず、例えば、発泡材２２ａとしてウレタンフォームやポリエチレンフォームを採用したり、表皮材２２ｂとして布や皮を採用したりすることができる。
なお、本実施形態では、基材２１にＡＢＳ／ＰＣを、第２部材３にＡＢＳ／ＰＣを、発泡材２２ａにウレタンフォームを、表皮材２２ｂに本皮をそれぞれ採用した。
第１部材２及び第２部材３は、略矩形状の全体形状を有している。第２部材３は、長手方向に延び、先端面が基材２１の裏面に当接して一体的に接合された４本のリブ３１を、第１部材２側の面に有している。すなわち、第１部材２と、第２部材３とは、第２部材３のリブ３１と基材２１とが振動溶着されることで、一体的に接合されている。
また、第２部材３には、長手方向の一端側及び他端側にそれぞれ２個ずつ（合計で４個の）挿通孔３２が形成されている。この挿通孔３２は、後述するように、振動溶着時に、移動抑制手段の押圧棒の挿通を許容するとともに、第２部材３の振動を許容しうるように、すなわち溶着振動時に振動する第２部材３と挿通孔３２に挿通された押圧棒とが干渉しないように、大きさや位置が設定されている。
さらに、第２部材３には、長手方向の一端部及び他端部に、短手方向に延びる凹段部３３がそれぞれ形成されている。この凹段部３３は、後述するように、振動溶着時、振動治具の凸段部が係合することで、振動方向（図３の左右方向であって、第２部材３のリブ３１が延びる第１部材２及び第２部材３の長手方向。以下、同様。）における振動治具に対する第２部材３のズレを規制するためのものである。
上記構成を有する樹脂接合材１は、図３及び図４に示されるように、本実施形態に係る樹脂接合材の製造方法及び製造装置により、以下のようにして製造した。
この樹脂接合材の製造装置は、熱可塑性樹脂よりなる基材２１及びこの基材２１上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材２２を有する第１部材２の基材２１と、基材２１と溶着可能な熱可塑性樹脂よりなる第２部材３とを振動溶着により一体的に接合して樹脂接合材を得るための振動溶着装置であり、第１部材２及び第２部材３が重ね合わされて載置される受け治具４と、受け治具４に載置された第１部材２の基材２１上に積層、配置された第２部材３を加圧しながら加振する振動治具５とを備えている。
受け治具４は、軟質材２２の表皮材２２ｂが当接するように第１部材２が載置される載置面４ａを有している。この載置面４ａは、表皮材２２ｂの意匠面２ａと対応する型面形状を有している。また、受け治具４は、載置面４ａに載置された第１部材２の基材２１と係止することにより、受け治具４に対する基材２１の移動を抑制する４個の移動抑制手段６を有している。
各移動抑制手段６は、所謂エアー駆動式のトグルクランプであり、載置面４ａに載置された第１部材２の基材２１の裏面を押圧することで、軟質材２２を介して基材２１を載置面４ａに押し付けるための、押圧棒６１と、押圧棒６１を退避位置（図３に示される状態）と押圧位置（図４に示される状態）との間で揺動させて往復移動させるとともに、押圧位置に在る押圧棒６１に所定の押圧力を付与する駆動手段としてのエアシリンダ６２と、エアシリンダ６２を揺動可能に支持する支持台６３と、エアシリンダ６２のピストン部と押圧棒６１とを連結して該ピストン部の直線運動を押圧棒６１の揺動運動に変換する複数の連結レバー部６４とを有している。そして、各押圧棒６１の先端には硬質ゴムよりなる押圧部６１ａが接着されている。また、押圧棒６１の基端側には調整ネジとしてのネジ部６１ｂが設けられ、このネジ部６１ｂが連結レバー部６４に螺合されている。このため、押圧棒６１は、ネジ部６１ｂのネジ調整により、連結レバー部６４からの突出長さが調整できるようになっている。したがって、ネジ調整により各押圧棒６１の突出長さを適宜調整することで、第１部材２及び第２部材３の形状や厚さの違いにかかわらず、各押圧棒６１から基材２１の裏面に付与される押圧力を一定にすることができるようになっている。なお、支持台６３は、受け治具４の両側（図３の左右両側であって、受け治具４の載置面４ａに載置された第１部材２の長手方向における左右両側）にそれぞれ２個ずつ配設されている。
振動治具５は、第２部材３の凹段部３３に対応する位置及び形状の凸段部５１を、長手方向の一端部及び他端部にそれぞれ有している。この凹段部３３と凸段部５１とが凹凸係合することにより、振動溶着時、振動方向における振動治具５に対する第２部材３のズレを規制することができる。また、振動治具５は、所定の振幅及び振動数の低周波振動を発生させる振動発生手段（図示せず）と、振動治具５を受け治具４に対して進退動させる駆動手段（図示せず）とを備えている。なお、振動治具５の両側（図３の左右両側であって、受け治具４の載置面４ａに載置された第１部材２の長手方向における左右両側）には、受け治具４に対して進出して振動溶着位置に移動する際に、振動治具５が移動抑制手段６の連結レバー部６４や押圧棒６１と干渉することを回避するための、欠切部５２がそれぞれ設けられている。
＜成形工程＞
まず、第１部材２の基材２１及び第２部材３を、射出成形等により所定形状に成形した。また、射出発泡成形等により所定形状に発泡材２２ａを成形し、真空成形等で所定形状に賦形した表皮材２２ｂをラミネート法等により発泡材２２ａの表面に一体的に接合して、表面が表皮材２２ｂで被覆された発泡材２２ａよりなる軟質材２２を準備した。そして、基材２１の裏面に接着剤等により軟質材２２の発泡材２２ａを一体的に接合して、第１部材２を形成した。
＜配置工程＞
そして、受け治具４の載置面４ａに軟質材２２の表皮材２２ｂが当接するように、載置面４ａに前記第１部材２を載置するとともに、この第１部材２の基材２１上に前記第２部材３を積層、配置した。なお、この配置工程は、各押圧棒６１が前記退避位置に在る状態で行う（図３参照）。
＜接合工程＞
エアシリンダ６２を作動させて、押圧棒６１を前記押圧位置に移動させるとともに、押圧棒６１の押圧部６１ａで基材２１の裏面を所定の押圧力で押圧した（図４参照）。このとき、各押圧棒６１は、第２部材３に設けられた各挿通孔３２を挿通して、基材２１の裏面に当接する。これにより、軟質材２２を介して基材２１を載置面４ａに押し付け、受け治具４に対して基材２１が移動しないように保持した。
そして、図示しない駆動手段を作動させて、振動治具５を下降させ、振動治具５の凸段部５１を第２部材３の凹段部３３に係合させた。その後、図示しない振動発生手段を作動させて、所定の振幅及び振動数の低周波で、第２部材３をリブ３１が延びる長手方向に振動させた。これにより、第２部材３のリブ３１の先端面と基材２１の裏面とを振動溶着により一体的に接合した。
このように本実施形態に係る樹脂接合材の製造方法及び製造装置では、接合工程で、受け治具４に設けられた４個の押圧棒６１で押圧された基材２１が軟質材２２を介して載置面４ａに押し付けられることにより、軟質材２２の発泡材２２ａ等の弾性変形が抑制され、受け治具４に対する基材２１の移動が抑制される。このため、基材２１に軟質材２２が接合されていても、基材２１の遊動が規制される。したがって、振動溶着時に、第１部材２の基材２１と第２部材３との溶着界面に振動エネルギーが良好に伝わるので、所謂スリップ現象の発生を防止することができる。
よって、本実施形態によれば、溶着に必要な摩擦熱を溶着界面に確実に発生させることができるので、溶着強度が低下したり、あるいは未溶着部分の存在により外観不良が発生したりするという問題を解消することが可能となる。
また、本実施形態では、各押圧棒６１が、第２部材３に設けられた各挿通孔３２を挿通して、基材２１の裏面に当接するので、第１部材２及び第２部材３の形状や大きさにかかわらず、挿通孔３２の位置や数、すなわち押圧棒６１の位置や数を、第１部材２の基材２１の移動を抑制するのに好都合なものに設定することができ、受け治具４に対する基材２１の移動をより確実に規制することが可能となる。
さらに、本実施形態では、各押圧棒６１による押圧力を前記ネジ調整により調整することができるので、第１部材２及び第２部材３の形状や厚さの違いにかかわらず、各押圧棒６１から基材２１の裏面に付与される押圧力を一定にすることができ、受け治具４に対する基材２１の移動をより確実に規制することが可能となる。
なお、この実施形態１において、基材２１の裏面であって、振動溶着時に各押圧棒６１の押圧部６１ａが当接する部位に、該押圧部６１ａの先端部と係合可能な被係合凹部を設けることもできる。こうすることで、係合部としても機能する押圧部６１ａと基材２１の被係合凹部との係合によっても、受け治具４に対する基材２１の移動を抑制することができる。
（実施形態２）
図５に示す本実施形態は、各移動抑制手段６が、前記押圧棒６１の代わりに、係合棒６５を有するものである。
すなわち、この実施形態では、第１部材２の基材２１には、第２部材３の各挿通孔３２に対応する位置に、円筒状の被係合部２１ａが一体に設けられている。また、この実施形態における移動抑制手段６は、係合棒６５の基端側が前記連結レバー部６４に螺合されている。各係合棒６５の先端には、被係合部２１ａの穴内に挿入して係合可能なテーパ状の係合部６５ａが設けられている。
したがって、本実施形態では、受け治具４に設けられた移動抑制手段６の係合棒６５が、第２部材３に設けられた各挿通孔３２を挿通して、該係合棒６５の係合部６５ａと基材２１に設けられた被係合部２１ａとが係合する。こうして受け治具４に設けられた移動抑制手段６の係合棒６５の係合部６５ａと、基材２１に設けられた被係合部２１ａとが係合することで、受け治具４に対する基材２１の移動が抑制される。
その他の構成及び作用効果は、前記実施形態１と基本的に同様であるため、その説明を省略する。
本実施形態１に係る樹脂接合材の全体構成を示す、図２のＡ−Ａ線矢視断面図である。 本実施形態１に係る樹脂接合材を、インナー部材としての第２部材３側から見た平面図である。 本実施形態１に係る樹脂接合材の製造装置の全体構成を示す断面図であり、本実施形態１に係る樹脂接合材の製造方法における配置工程を説明する図である。 本実施形態１に係る樹脂接合材の製造方法における接合工程を説明する断面図である。 本実施形態２に係る樹脂接合材の製造方法の接合工程における装置要部を示す部分断面図である。
符号の説明
１…樹脂接合材 ２…第１部材（アウター部材）
３…第２部材（インナー部材） ４…受け治具
５…振動治具 ６…移動抑制手段
２１…基材 ２１ａ…被係合部
２２…軟質材 ２２ａ…発泡材
２２ｂ…表皮材 ３１…リブ
３２…挿通孔 ３３…凹段部
４ａ…載置面 ５１…凸段部
６１…押圧棒 ６１ａ…押圧部
６２…エアシリンダ ６５…係合棒
６５ａ…係合部

Claims (4)

  1. 熱可塑性樹脂よりなる基材と該基材上に積層されるとともに一体的に接合された軟質材とを有する第１部材の該基材と、該基材と溶着可能な熱可塑性樹脂よりなる第２部材とを振動溶着により一体的に接合して樹脂接合材を得る樹脂接合材の製造方法であって、
    受け治具の載置面に前記軟質材が当接するように該載置面に前記第１部材を載置するとともに、該第１部材の前記基材上に前記第２部材を積層、配置する配置工程と、
    振動治具で前記第２部材を加圧しながら加振して、前記第１部材の前記基材と該第２部材とを振動溶着により一体的に接合する接合工程とを備え、
    前記接合工程では、移動抑制手段により、前記受け治具に対する前記基材の移動を抑制しつつ、前記振動治具で前記第２部材を加圧しながら加振することを特徴とする樹脂接合材の製造方法。
  2. 前記移動抑制手段は押圧部を少なくとも一つ有し、前記接合工程では、該押圧部で前記基材を押圧することにより、前記軟質材を介して該基材を前記載置面に押し付けることを特徴とする請求項１記載の樹脂接合材の製造方法。
  3. 前記移動抑制手段は係合部を少なくとも一つ有するとともに、前記基材は該係合部と係合可能な被係合部を少なくとも一つ有し、前記接合工程では、該係合部を該被係合部に係合させることを特徴とする請求項１又は２記載の樹脂接合材の製造方法。
  4. 前記第２部材は、前記移動抑制手段の前記押圧部又は前記係合部を挿通させるとともに、前記接合工程における前記第２部材の振動を許容する挿通孔を少なくとも一つ有し、該接合工程では、該押圧部又は該係合部を該挿通孔に挿通させて前記基材に押圧又は前記被係合部に係合させることを特徴とする請求項２又は３記載の樹脂接合材の製造方法。
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