JP2008142920A - 積層成形体の成形方法並びに成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】積層成形体の成形方法並びに成形装置であって、ソフト感を良好に維持するとともに、シャープな外観形状を確保し、かつ表皮のセット作業を簡素化し、表皮の成形性能を高める。
【解決手段】樹脂芯材２０、１１１の表面に表皮３０、１１２をモールドプレス成形工法、射出成形工法により一体化する際、表皮３０、１１２を加熱軟化処理した後、アシストモデル７０に一体化した表皮セット枠７５に直接セットするか、表皮３０、１１２を保持した表皮枠８０をアシストモデル７０の表皮枠用受け治具７６に装着するかのいずれかの方法を採用することで、表皮３０、１１２のセット作業を簡素化し、かつ表皮３０、１１２の加熱後、迅速に成形を可能とすることで、絞模様の転写を良好に行ない、シャープな形状出しを可能にする。
【選択図】図３

Description

この発明は、ドアトリム、リヤパーセルシェルフ、フロアトリム、トランクトリム、ラゲージサイドトリム、ルーフトリム、リヤサイドトリム等の自動車用内装部品に好適な積層成形体の成形方法並びに成形装置に係り、特に、クッション性能を良好に維持できるとともに、シャープな外観形状を忠実に現出できる積層成形体の成形方法並びに成形装置に関する。

従来から、ドアトリム、ラゲージサイドトリム、リヤサイドトリム等の自動車用内装部品としては、車体パネルへの取付剛性並びに形状保持性を備えた樹脂芯材の表面に表面風合い、並びにソフト感が良好な表皮を貼着して構成されることが多い。例えば、図２３，図２４を基にドアトリム１を例示して説明する。ドアトリム１は、樹脂芯材２の表面に表皮３を一体貼着して構成されている。この樹脂芯材２としては、コスト、成形性等を考慮して、ポリプロピレン樹脂にフィラーを適宜混入した複合ポリプロピレン系樹脂材料が使用されている。また、表皮３としては、製品表面側からクロス３ａ、ポリウレタンフォーム３ｂからなる二層の積層シート材料が使用されている。この表皮３については、クロス３ａにより良好な表面風合いを確保し、ポリウレタンフォーム３ｂのクッション性により、ソフト感を良好に維持できる機能を備えている。尚、図中符号１ａはアームレストを示す。

次に、ドアトリム１の成形方法に使用する従来の成形金型４について、図２５を基に説明する。成形金型４は、可動側である成形上型５と、その下方に位置する固定側の成形下型６と、成形下型６に連設されている射出機７とから大略構成されている。成形上型５は、シリンダ５ａにより所定ストローク上下動可能に構成され、成形上型５の上下動作により、成形上下型５，６は、型締め、型開きが行なわれる。また、成形下型６には、射出機７から供給される溶融樹脂Ｍの樹脂通路として、マニホールド６ａ、ゲート６ｂが設けられている。そして、成形金型４が型開き状態にある時、表皮３の周縁をクランプ枠８により保持した状態で成形金型４内に投入する。次いで、成形上型５を所定ストローク下降操作して、図２６に示すように、成形上下型５，６の型クリアランスが所定値に到達した時、射出機７から溶融樹脂Ｍがマニホールド６ａ、ゲート６ｂを通じて成形下型６の型面所定位置に分配供給される。

更に、成形上型５の下降動作が続行し、成形上下型５，６の型クリアランスが一定値になった時（成形上型５が下死点に到達した時）、溶融樹脂Ｍは、成形上下型５，６間のキャビティ形状に沿っていきわたり、所望厚みで所望形状の樹脂芯材２が成形されるとともに、この樹脂芯材２の表面に表皮３が一体貼着されて成形が完了する（図２７参照）。従来の積層成形体及びその成形方法については、特許文献１に詳細に記載されている。

特開平１０−１００１７６号公報

このように、従来の成形金型４による樹脂芯材２と表皮３との同時成形においては、図２６に示す溶融樹脂Ｍの供給時、溶融樹脂Ｍの熱により、表皮３におけるポリウレタンフォーム３ｂ等のクッション層がダメージを受け、成形後、クッション性能が低下し、ソフト感に劣るという欠点が指摘されている。例えば、製品表面のショアＣ硬度は６２程度である。

更に、表皮３の形状保持は、樹脂芯材２に依存しているため、アームレスト１ａ等のコーナー部はシャープな形状出しができず、外観意匠性についても良好なものとはいえなかった。例えば、アームレスト１ａのコーナー部の曲率はＲ５（Ｒは２．５が理想）である。加えて、表皮３の原反自体に絞模様が設けられている場合には、アームレスト１ａのように、展開率の高い部位では絞模様が伸び、変形することから、外観意匠性を低下させる要因となっている。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、表皮と樹脂芯材とを一体化してなる積層成形体の成形方法並びに成形装置であって、良好なソフト感が得られ、かつシャープな外観形状の現出が可能となり、しかも成形サイクルを短縮化でき、コストダウンを招来する積層成形体の成形方法並びに成形装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、成形上下型内に表皮をセットし、成形上下型間で形成されるキャビティ内に溶融樹脂を供給することで樹脂芯材を所要形状に成形するとともに、樹脂芯材の表面に表皮を一体化してなる積層成形体の成形方法において、前記成形上型に真空吸引機構が付設された成形上下型と、成形上型と協働して表皮を成形するために成形上下型内に投入されるアシストモデルとからなる成形装置を使用し、型開き状態にある成形上下型内に投入されるアシストモデルには、加熱軟化処理した表皮が直接、あるいは表皮枠を介してセットされ、このアシストモデルのシリンダの駆動により、モデル型と表皮とを上昇させて、成形上型とモデル型との間で表皮をプレス圧着するとともに、成形上型に真空吸引機構を動作させることで、成形上型の型面に沿って表皮を薄肉状に真空・プレス成形する表皮の成形工程と、前記成形工程で成形した表皮を成形上型の真空吸引力により成形上型に保持する一方、モデル型をシリンダ駆動により下降操作し、アシストモデルを成形上下型の外部に退避させた後、表皮を保持した成形上型を所定ストローク下降操作し、成形上型が下死点に到達する直前、あるいは到達した後のいずれかのタイミングでキャビティ内に溶融樹脂を供給し、樹脂芯材を所望の曲面形状に成形するとともに、樹脂芯材の表面に表皮を積層一体化する樹脂芯材と表皮との一体化工程とからなることを特徴とする。

ここで、積層成形体は、樹脂芯材と表皮とから構成されており、樹脂芯材の素材として、熱可塑性樹脂が使用されているが、１種類の熱可塑性樹脂、あるいは２種類以上の熱可塑性樹脂からなっても良い。好ましくは、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アイオノマー系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂等が使用できる。また、熱可塑性樹脂中に充填剤を混入しても良く、充填剤としては、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機繊維、タルク、クレイ、シリカ、炭酸カルシウム等の無機粒子がある。更に、酸化防止剤、紫外線吸収剤、着色剤、難燃剤、低収縮剤等の各種添加剤が配合されても良い。

一方、表皮としては、成形金型から絞模様を転写するために、熱可塑性樹脂シートの単一シート材料か、あるいは熱可塑性樹脂シートをトップ層として、その裏面にポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等の発泡樹脂成形体からなるクッション層を裏打ちした積層シート材料を使用することができる。尚、所望ならば、裏面にバッキングシートやメリヤス布等をラミネートしても良い。

更に、積層成形体の用途としては、ドアトリム、リヤパーセルシェルフ、フロアトリム、トランクトリム、ラゲージサイドトリム、ルーフトリム、リヤサイドトリム等の自動車用内装部品に適用できる他に、鉄道車両等の内装パネルや、家屋の内装パネル等に適用することもできる。

次いで、本発明方法を実施する際に使用する成形装置は、樹脂芯材の表面に表皮を一体化してなる積層成形体を所要形状に成形してなる積層成形体の成形装置において、前記成形装置は、所定ストローク上下動する可動側の成形上型と、成形上型の下方に位置する固定側の成形下型と、成形上下型内に投入され、成形上型と協働して、表皮にプレス圧を加えるアシストモデルとから構成され、上記成形上型に表皮を真空成形するための真空吸引機構が配設されているとともに、上記アシストモデルには、加熱軟化処理した表皮をセットする表皮セット枠が一体化されていることを特徴とする。

また、本発明方法を実施する際に使用する成形装置の更に別の実施形態においては、樹脂芯材の表面に表皮を一体化してなる積層成形体を所要形状に成形してなる積層成形体の成形装置において、前記成形装置は、所定ストローク上下動する可動側の成形上型と、成形上型の下方に位置する固定側の成形下型と、成形上下型内に投入され、成形上型と協働して、表皮にプレス圧を加えるアシストモデルとから構成され、上記成形上型に表皮を真空成形するための真空吸引機構が配設されているとともに、上記アシストモデルには、表皮枠を支持する受け治具が設けられていることを特徴とする。

更に詳しくは、成形上型は、プレス機に連結され、所定ストローク上下動可能であるとともに、表皮を真空成形する一方、溶融樹脂の射出充填時、成形上型に表皮を保持する関係で真空吸引機構が備わっている。一方、成形下型は、射出機から供給される溶融樹脂の樹脂通路としてのマニホールド、ゲートが設けられている。

また、表皮を精度良く成形するために、成形上下型内にアシストモデルが投入される。このアシストモデルは、成形上型との間で表皮を挟み付けて薄肉状に成形するために成形下型のコア部の形状にほぼ合致するモデル型を備えており、成形上下型の型外から型内にアシストモデルを搬送するための搬送機構と、モデル型を成形上型側に押し上げ、成形上型との間で表皮をプレス圧着する昇降機構を備えるとともに、加熱軟化処理した表皮のホルダ機能を備えている。表皮をセット保持するホルダ機能としては、アシストモデルの上部側に表皮セット枠が設けられていても良く、また、表皮を支持する表皮枠を受けるための表皮枠用受け治具がアシストモデルの上部側に設けられていても良い。

そして、本発明方法は、表皮の成形工程と、表皮と樹脂芯材との一体化工程に大別される。まず、表皮の成形工程としては、表皮セット枠を一体化したアシストモデルを使用した場合には、成形上下型が型開き状態にある時、アシストモデルが型内に投入されるが、加熱処理した表皮は、成形上下型内に位置するアシストモデルの表皮セット枠にセットしても、また、待機状態のアシストモデルにセットしても良い。次いで、アシストモデルの昇降機構（昇降シリンダ）が駆動して、モデル型及び表皮セット枠が上昇する。この時、成形上型の真空吸引機構も動作しており、表皮が成形上型の型面に沿って真空成形されるとともに、成形上型とモデル型との間で表皮を挟み込み、プレス圧着することで、真空・プレス圧着により表皮は加熱後、素早く成形される。従って、コーナー部形状等、精度の良い形状出しが可能になるとともに、絞模様も忠実に現出することができる。

一方、アシストモデルに表皮枠を受ける表皮枠用受け治具を設けた場合には、型開き状態にある成形上下型内にアシストモデルを投入した後、加熱軟化処理した表皮を支持する表皮枠をアシストモデルの表皮枠用受け治具に装着し、その後、モデル型及び表皮枠を成形上型側に向けて上昇させて、成形上型の真空吸引作用により表皮を真空成形するとともに、成形上型とモデル型との間のプレス圧で表皮を薄肉状に精度良く成形することができる。この場合においても、表皮を加熱後、素早く成形されるため、コーナー部等の形状出しを精度良く行なえるとともに、絞模様等も忠実に現出することができる。更に、アシストモデルの表皮枠用受け治具に対して加熱軟化処理した表皮を支持する表皮枠を装着すれば良いため、一人作業で簡単に表皮のセット作業が行なえる。

次いで、表皮を成形した後、成形上型の真空吸引作用が継続するため、表皮は成形上型の型面に保持された状態でアシストモデルがシリンダの収縮作用によりモデル型及び表皮セット枠、あるいは表皮枠を保持した表皮枠用受け治具が下降し、その後、成形上下型の型締めに干渉しない位置にまでアシストモデルが退避する。次いで、表皮を保持した状態で成形上型が所定ストローク下降し、成形上下型の型クリアランスが所定値に到達した後、射出機からマニホールド、ゲートを通じて成形下型の型面に溶融樹脂が供給される。そして、成形上型が下死点まで下降した際、溶融樹脂が成形上下型間のプレス圧により隅々にまでいきわたり、樹脂芯材が所要形状に成形されるとともに、その表面に表皮が一体化される。

そして、本発明方法によれば、加熱軟化処理した表皮を型開き状態にある成形上下型内に投入した後、プレス上型の真空吸引機構を動作させることで、表皮を真空成形するとともに、アシストモデルと成形上型間で表皮をプレス圧着することにより、表皮を均一で、かつ薄肉状に成形することができる。次いで、表皮を真空吸引力により成形上型に保持した状態でキャビティ内に溶融樹脂が供給されるため、溶融樹脂からの熱的ダメージが表皮に及ぶことがなく、クッション層のクッション性能を良好に維持できる。また、表皮を製品形状に真空成形及びプレス成形した状態で成形上型に保持し、溶融樹脂の供給を行なうため、溶融樹脂の流動性を良好に維持できるとともに、製品のハイライト線等、シャープな外観形状を忠実に現出することができる。更に、成形上型の真空吸引機構と成形上型とアシストモデルとの間のプレス圧とにより表皮を良好に成形できるため、成形上型の型面から絞模様を良好に転写することができる。従って、従来の高価な絞付きシートを使用することなく、廉価な絞なしシートを使用しても精度の良い絞模様の転写が行なえる。

更に、本発明方法によれば、アシストモデルには、表皮セット枠が一体化されているか、あるいは表皮枠を受ける表皮枠用受け治具が備わっているため、表皮のセット作業が簡単に行なえるとともに、表皮をセットしてすぐに表皮の成形が行なえるため、表皮を加熱処理してから成形するまでの間の待ち時間が短いことから、生産性並びに成形性を高めることができる。また、表皮が加熱処理されてすぐに成形されるため、シャープな形状出しが可能になるとともに、均一な絞模様を忠実に転写することができる等、成形性並びに意匠性を良好に維持することができる。

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、アシストモデルに一体化した表皮セット枠に加熱軟化処理した表皮をセットするか、あるいは加熱軟化処理した表皮を支持する表皮枠をアシストモデルの表皮枠用受け治具に装着するかの方法により、アシストモデルに加熱軟化処理した表皮をセットした後、成形上型の型面に沿って表皮を真空成形するとともに、成形上型とモデル型との間で表皮をプレス圧着するため、表皮を均一厚みでかつ薄肉状に成形することができ、型締め直前、あるいは型締め後に溶融樹脂を供給する際、表皮と成形下型との間に充分なクリアランスが確保されており、表皮のクッション層に加わる熱的ダメージが少ない。更に、製品形状に賦形され、その形状を保持するため積層成形体はソフト感に優れ、かつシャープなハイライト線等、外観形状をシャープに現出することができるとともに、樹脂の流動性を向上させることにより、ショートショット等が生じることがないため、成形性を高めることができるという種々の効果を有する。

更に、本発明に係る積層成形体の成形方法は、加熱軟化処理した表皮をアシストモデルに一体化した表皮セット枠にセットするか、あるいは加熱軟化処理した表皮をセットした表皮枠をアシストモデルに設けた表皮枠用受け治具に装着することで、表皮を簡単にアシストモデルに装着することができる。その後、アシストモデルを駆動させて成形上型との間で表皮を成形するため、廉価な絞なしシートを使用しても、真空成形時に成形上型から絞模様を精度良く転写することができる。従って、展開率の高い部位においても、絞流れ等の外観不良が生じることがなく、外観見栄えの優れた積層成形体を廉価に成形できるとともに、表皮を加熱処理したため、成形するまでの待ち時間が少ないことから、表皮が適正温度を保持でき、シャープな形状出しが可能になる等、成形性を向上させることができるという効果を有する。

以下、本発明に係る積層成形体の成形方法並びに成形装置の実施例について、ドアトリムの成形方法及びそれに使用する成形装置を例示して詳細に説明する。尚、念のため付言すれば、本発明の要旨は特許請求の範囲に記載した通りであり、以下に説明する実施例の内容は、本発明の一例を単に示すものに過ぎない。

図１乃至図９は本発明の第１実施例を示すもので、図１は本発明方法により成形したドアトリムを示す正面図、図２は同ドアトリムの構成を示す断面図、図３は本発明方法に使用する成形装置の全体構成を示す説明図、図４乃至図９は本発明に係るドアトリムの成形方法の各工程を示す説明図である。

まず、図１，図２において、ドアトリム１０は、所望の曲面形状に成形され、図示しないドアパネルへの取付剛性並びに形状保持性を有する樹脂芯材２０の表面に表面外観並びに表面感触に優れた表皮３０を積層一体化して構成されている。尚、ドアトリム１０には、各種付属部品が装着されている。例えば、中接部には、インサイドハンドルエスカッション１１が取り付けられており、中接部の下方に位置するアームレスト１２は、室内側に膨出する形状に成形され、アームレスト１２の上面にプルハンドルユニット１３、パワーウインドウスイッチエスカッション１４が取り付けられている。また、アームレスト１２の下方には、備品を収容できるドアポケット１５が配備され、そのフロント側には、ドアトリム１０と一体、あるいは別体にスピーカグリル１６が取り付けられている。

そして、上記ドアトリム１０における樹脂芯材２０としては、熱可塑性樹脂の材料を使用し、後述するモールドプレス成形工法の他に射出成形工法等の各種成形工法を採用することができる。使用する熱可塑性樹脂材料としては、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アイオノマー系樹脂、アクリロニトリル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂等がある。

一方、表皮３０としては、本実施例ではトップ層３１、クッション層３２の二層積層体からなるシート材料が使用されており、トップ層３１としては、ＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）樹脂、ＰＶＣ樹脂、ＰＰ樹脂等の熱可塑性樹脂シートが使用され、クッション層３２としては、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリプロピレンフォーム等の発泡樹脂シートが使用されている。

ところで、本発明方法により形成されたドアトリム１０は、従来のモールドプレス成形工法、真空成形工法に比べ、製品のソフト感並びに製品の外観形状（シャープ形状）が改善されている。すなわち、ショアＣ硬度が５６であり、優れたクッション性能を備えているとともに、Ｒ２．５のように、成形金型のＲとほぼ等しいＲを備えている。更に、ドアトリム１０における表皮３０の外観は、成形金型から絞模様が転写され、絞模様の現出が非常に良好であり、意匠性においても優れたものとなっている。

次いで、上記ドアトリム１０を成形するための成形装置４０の構成を図３を基に説明する。成形装置４０は、樹脂芯材２０と表皮３０とを一体にモールドプレス成形することができる相互に型締め、型開き可能な成形上型５０、成形下型６０と、表皮３０を成形上型５０と協働して成形できるように、成形上下型５０，６０内に投入されるアシストモデル７０とから大略構成されている。

更に詳しくは、成形上型５０は、プレス機５１と連結され、プレス機５１の駆動により、所定ストローク上下動可能に構成されており、ドアトリム１０の製品面を形作るドアトリム１０の製品面形状に一致する型面５２が形成され、この型面には、絞模様が刻設されている。また、成形上型５０には、真空吸引機構Ｖｃが設けられている。すなわち、成形上型５０の型面５２には、多数の真空吸引孔５３が開設され、真空吸引孔５３と連通する空気室５４と、真空吸引ポンプ５５との間に真空吸引管５６が配設され、この真空吸引管５６には開閉バルブ５７が設けられ、開閉バルブ５７を図示しないスイッチ機構により開閉操作し、成形上型５０に真空吸引力を選択的に付与することができる。また、この実施例では、上記真空吸引孔５３に加えて、もっぱら表皮３０を保持する機能をもつ外周真空吸引孔５３ａが設けられている。この外周真空吸引孔５３ａは図示はしないが、上記真空吸引機構Ｖｃと別系統の真空吸引ポンプ等を採用しても良く、また、上記真空吸引機構Ｖｃと切替弁を介して接続しても良い。一方、成形上型５０の下方に位置する成形下型６０は、射出機６１から供給される溶融樹脂Ｍの樹脂通路となるマニホールド６２、ゲート６３が設けられており、これらマニホールド６２、ゲート６３を通じて溶融樹脂Ｍは成形下型６０の型面上に分配供給される。

ところで、本発明方法に使用する成形装置４０は、成形上型５０と、アシストモデル７０との間で表皮３０を精度良くかつ短時間に成形できるようにしたことが特徴であり、そのためにアシストモデル７０は、表皮３０を直接セットできる表皮３０のホルダ機能を備えている。すなわち、アシストモデル７０は、外部の待機位置と成形上下型５０，６０内部の作業位置との間で往復できるように、搬送機構としての搬送テーブル７１が設けられている。この搬送テーブル７１は、シリンダやコンベア等の図示しない駆動機構に連結されており、この搬送テーブル７１の上面には、４箇所等、複数個所にシリンダ７２が取り付けられ、このシリンダ７２に支持台座７３が上下動可能に支持されている。更に、この支持台座７３の上面ほぼ中央に、成形下型６０のコア部形状と一致するモデル型７４がアルミダイキャスト品等から形成されて取り付けられており、このモデル型７４と成形上型５０の型面５２との間で表皮３０を薄肉状に成形できる機能を備えている。

そして、本発明では、上記アシストモデル７０において、モデル型７４の外周に沿って表皮セット枠７５が一体に形成されている。すなわち、表皮セット枠７５は、フランジ状の支持フレーム７５１に表皮３０を載置固定するために、支持フレーム７５１の上面に固定用ピン７５２が設けられており、支持フレーム７５１から下方に延びるガイドバー７５３は支持台座７３の貫通孔７３１内に貫通支持されており、付勢バネ７５４により常時上方にバネ付勢されている。尚、成形上型５０の型面５２には、表皮３０の圧着時、固定用ピン７５２を逃げるためのピン逃げ孔５２１が固定用ピン７５２に対応して設けられている。このように、本発明の第１実施例における成形装置４０の特徴は、アシストモデル７０に表皮３０のホルダ機能を付与することで、成形上型５０に表皮３０をセットする従来の作業に比べ表皮３０のセット作業を簡単かつ迅速に行なえる。

次に、図４乃至図９に基づいて、上記成形装置４０を使用してドアトリム１０を成形する各工程について説明する。まず、図４に示すように、成形上下型５０，６０が型開き状態にある時、まず、アシストモデル７０が成形上下型５０，６０の型内に投入される。そして、図示するように、アシストモデル７０における表皮セット枠７５の支持フレーム７５１上に図示しない加熱炉内で所定温度に加熱軟化処理した表皮３０をセットする。従って、アシストモデル７０における表皮セット枠７５に加熱軟化処理した表皮３０を載置して、固定用ピン７５２に突き刺すことで簡単に表皮３０のセット作業を完了させることができる。また、アシストモデル７０を成形上下型５０，６０内に投入する前段階で表皮３０をアシストモデル７０にセットする工程を採用しても良いが、表皮３０の加熱温度が冷める前に素早く成形を行なうためには、図示するように成形上下型５０，６０内に投入されたアシストモデル７０に表皮３０をセットするのが好ましい。

次いで、図５に示すように、アシストモデル７０を上昇駆動させる。具体的には、搬送テーブル７１上に取り付けられているシリンダ７２が伸長動作することで、支持台座７３が所定ストローク上昇し、これにより、モデル型７４が支持台座７３のストロークと同一ストローク上昇するとともに、表皮セット枠７５についても、一体的に上昇する。そして、このアシストモデル７０の上昇動作と同期して、成形上型５０の真空吸引機構Ｖｃが稼動する。

この時、表皮セット枠７５が表皮３０を介して成形上型５０に当接した時点で成形上型５０の内面の真空吸引機構Ｖｃが稼動して真空吸引孔５３を通じて表皮３０を成形上型５０の型面に沿って真空成形され、アシストモデル７０が完全に上昇した時点で成形上型５０の外周の真空吸引機構が稼動し、外周真空吸引孔５３ａを通じて真空吸引力が作用し、表皮３０を成形上型５０の型面に確実に保持することができる。

従って、図示するように、表皮３０の周縁部分は、成形上型５０とアシストモデル７０の表皮セット枠７５の支持フレーム７５１によりシールされ、成形上型５０の型面５２に沿って真空成形されるとともに、成形上型５０の型面５２と、アシストモデル７０におけるモデル型７４との間で表皮３０がプレス圧着加工されることで、表皮３０が薄肉状に成形される。この時、成形上型５０における型面５２に刻設されている絞模様が精度良く表皮３０の表面に転写されるとともに、コーナー部等、シャープな形状出しが可能となる。このように、表皮３０は、成形上型５０における真空成形と、成形上型５０とアシストモデル７０との間のプレス圧着成形により、ほぼ均一な厚みの薄肉状に成形されるとともに、表皮３０を加熱軟化処理してすぐに成形が行なわれるため、待ち時間が少なく、シャープな形状出しが可能になるとともに、絞模様を精度良く転写することができる。

その後、成形された表皮３０を真空吸引力により成形上型５０に保持した状態でアシストモデル７０におけるシリンダ７２が収縮動作することで、図６に示すように、モデル型７４と表皮セット枠７５が下降する。この時、表皮３０は、真空吸引力により成形上型５０に吸着保持されているため、表皮３０は表皮セット枠７５に対して簡単に剥離する。その後、図７に示すように、アシストモデル７０は、搬送テーブル７１が図示しない搬送機構の動作により後退し、成形上下型５０，６０外にアシストモデル７０が退避する。

次いで、図８に示すように、プレス機５１の駆動により、成形上型５０は所定ストローク下降するが、成形上型５０の型面５２は、表皮３０が薄肉で、かつ真空成形された状態で保持されており、成形上下型５０，６０の型クリアランスが所定位置に到達した時、射出機６１からマニホールド６２、ゲート６３を通じて溶融樹脂Ｍを成形下型６０の型面に供給する。この溶融樹脂Ｍの素材としては、上述した汎用の熱可塑性樹脂材料が使用できる。本実施例では、住友ノーブレンＢＵＥ８１Ｅ６（住友化学工業製ポリプロピレン、メルトインデックス＝６５ｇ／１０分）が使用されており、タルクが適宜割合で混入されていても良い。

このように、本発明方法においては、上述したように、アシストモデル７０に表皮３０を直接セットすることで、表皮３０のセット作業が簡単に行なえ、かつ表皮３０の成形性を高めることができるとともに、成形上型５０の型面に沿って薄肉状に成形された表皮３０が保持された状態で溶融樹脂Ｍが供給されるため、表皮３０のクッション層３２の裏面と成形下型６０の型面とのクリアランスがほぼ一定に確保されており、溶融樹脂Ｍの流動性を良好に維持できるとともに、表皮３０がテント張り状態にならないため、クッション層３２に溶融樹脂Ｍからの熱的ダメージが及ぶことが少なく、クッション層３２のクッション性能を良好に維持でき、製品のソフト感を強調できる。

そして、図９に示すように、プレス機５１の駆動により、成形上型５０を下死点まで下降操作すれば、溶融樹脂Ｍがキャビティの隅々にまでいきわたり、樹脂芯材２０が所望の曲面形状に成形されるとともに、この樹脂芯材２０の表面側に表皮３０が一体化されてドアトリム１０の成形が完了する。次いで、成形完了後は、プレス機５１の駆動により成形上型５０が上昇し、型開きが行なわれた後、所要形状に成形された積層成形体であるドアトリム１０を取り出せば良い。

以上のように、本発明方法によれば、ドアトリム１０における表皮３０は、樹脂芯材２０とプレス一体化する前に所要形状に成形されているため、表皮３０の形状保持性が良好であり、アームレスト１２等のコーナー部のハイライト線等、シャープな外観形状を精度良く現出することができ、外観性能に優れたドアトリム１０を成形することができる。尚、本発明方法においては、溶融樹脂Ｍの射出のタイミングとして、成形上型５０が型締めされる前に行なったが、成形上下型５０，６０を型締めした後に射出充填する射出成形工法を採用することもできる。

更に、本発明方法においては、表皮３０をアシストモデル７０に予めセットしておき、アシストモデル７０の成形上型５０に対するプレス圧着時に表皮３０も同時にセットできるため、表皮３０のセット作業が簡単に行なえるとともに、表皮３０を加熱処理した後、成形を開始するまでの待ち時間が少なく、表皮３０を適正温度に維持できるため、成形性、絞転写性とも良好に維持できる。

図１０乃至図２２は本発明の第２実施例を示すもので、図１０（ａ），（ｂ）は本発明方法により成形したドアトリムアッパーを一部に採用した上下二分割タイプのドアトリムを示す正面図並びに断面図、図１１は本発明の第２実施例に使用する成形装置の大略構成を示す全体図、図１２は同成形装置における成形上型の反転状態を示す説明図、図１３は同成形装置におけるアシストモデルの平面図、図１４は同アシストモデルにおける表皮枠用受け治具と表皮枠との関係を示す説明図、図１５乃至図１７は図１１に示す成形装置を使用する表皮の成形工程を示す各説明図、図１８乃至図１９はアシストモデルにおける表皮枠用受け治具の変形例を示す各説明図、図２０は図１９に示す表皮枠用受け治具の作用を示す説明図、図２１，図２２はアシストモデルにおける表皮枠用受け治具の更に変形例の構成を示す各説明図である。

図１０において、上下二分割タイプのドアトリム１００は、ドアトリムアッパー１１０とドアトリムロア１２０との上下二分割体から構成されており、ドアトリムアッパー１１０は、樹脂芯材１１１の表面に表皮１１２を一体貼着して構成されている。更に、表皮１１２には、トップ層１１２ａとクッション層１１２ｂからなる二層構造の積層シート材料が使用されているとともに、樹脂芯材１１１は、第１実施例における樹脂芯材２０と同一の成形方法により成形されている。そして、第２実施例においては、上下二分割タイプのドアトリム１００におけるドアトリムアッパー１１０の成形方法について本発明方法が適用されている。

図１１は、ドアトリムアッパー１１０の成形方法に使用する成形装置４０の全体構成を示すもので、成形上型５０、成形下型６０の構成は、第１実施例と同様であるため、その説明は省略する。第１実施例と相違する点は、アシストモデル７０の構成である。すなわち、第１実施例では、アシストモデル７０に表皮セット枠７５を一体化した構成を採用したが、この第２実施例においては、アシストモデル７０に表皮枠用受け治具７６を設け、この表皮枠用受け治具７６に表皮３０を支持する表皮枠８０をワンタッチでスライド装着することで作業性をより高めたことが特徴である。

従って、成形対象が第１実施例では一体型のドアトリム１０であるのに対して、第２実施例では上下二分割タイプのドアトリム１００におけるドアトリムアッパー１１０であることから、成形上型５０の型面５２の形状が相違するとともに、アシストモデル７０と成形上型５０との関係について、図１２，図１３に示すように、アシストモデル７０にロケートピン７７が作業者側に１箇所、射出機６１側に２箇所設置され、これと対応するように成形上型５０についてもロケートピン７７を差し込むためのロケート孔５８が３箇所に設けられている。従って、アシストモデル７０の上昇動作時、成形上型５０とアシストモデル７０の良好な嵌合性を確保することができる。

そして、この第２実施例においては、アシストモデル７０に設けた表皮枠用受け治具７６に対して、図１４に示すように、表皮１１２をセットした表皮枠８０を矢印方向にスライド装着すれば良いため、一人の作業者で表皮１１２をアシストモデル７０にセットすることが可能となり、作業の省人化を図れる有利さがある。尚、表皮枠８０は、表皮１１２を突き刺して保持するための表皮固定用ピン８１が所定ピッチ間隔で設けられているとともに、表皮枠８０の底面の４隅部には、表皮枠用受け治具７６と磁性吸引力により表皮枠８０を保持させるためにマグネット８２が埋め込まれている。よって、金属製の表皮枠用受け治具７６とマグネット８２との磁性吸引力により表皮枠８０を表皮枠用受け治具７６で保持して、表皮１１２を成形上型５０に保持させた状態で成形が行なわれる。

すなわち、図１５に示すように、成形上下型５０，６０が型開き状態にある時、アシストモデル７０が成形上下型５０，６０の型内に搬送機構により投入される。そして、このアシストモデル７０における表皮枠用受け治具７６に対して作業者は表皮枠８０に表皮１１２をセットした後、図示しない加熱炉により所定温度に加熱軟化処理した後、表皮１１２を保持した表皮枠８０を表皮枠用受け治具７６に装着する。この時、一人の作業者で表皮１１２のセット作業を完了させることができる。

その後、図１６に示すように、アシストモデル７０のシリンダ７２を伸長動作して、モデル型７４及び表皮枠用受け治具７６を上昇させ、成形上型５０における真空吸引機構Ｖｃを駆動させる。すなわち、表皮枠８０が表皮３０を介して成形上型５０に当接した時点で成形上型５０の内面の真空吸引孔５３を通じて真空吸引力が作用し、表皮１１２を成形上型５０の型面に沿って真空成形する。そして、アシストモデル７０が完全に上昇した時点で成形上型５０の外周に設けた外周真空吸引孔５３ａを通じて真空吸引力が作用し、表皮１１２を所要形状に成形した状態で成形上型５０の型面に確実に保持する。このように、第１実施例同様、表皮１１２については成形上型５０の型面５２に沿って真空成形するとともに、成形上型５０とモデル型７４との間でプレス圧着が行なわれ、絞模様が忠実に現出されるとともに、シャープな形状出しが行なわれる。次いで、成形上型５０の真空吸引作用を継続したままアシストモデル７０におけるシリンダ７２が収縮動作することで、図１７に示すように、モデル型７４及び表皮枠用受け治具７６が下降するが、この時、表皮枠用受け治具７６に対して表皮枠８０は磁性吸引力により強固に一体化しているため、表皮１１２のみを成形上型５０に残して表皮枠８０をアシストモデル７０側に回収することができる。そして、アシストモデル７０を成形上下型５０，６０の外部に退避させた後、第１実施例同様、成形上型５０を下降操作して、溶融樹脂Ｍを分配供給した後、成形上下型５０，６０の型締めにより、樹脂芯材１１１と表皮１１２とからなるドアトリムアッパー１１０を一体成形することができる。

従って、この第２実施例においても、表皮１１２を成形上型５０を真空成形するとともに、成形上型５０とアシストモデル７０のモデル型７４のプレス圧着により薄肉状に成形できるため、溶融樹脂Ｍのモールドプレス成形時、樹脂芯材１１１の成形性を高め、かつ外観不良を未然に防止できるとともに、表皮１１２のセット作業を第１実施例よりも簡単に行なうことができ、表皮１１２を加熱後、すぐに成形できるため、絞模様を忠実に現出でき、かつシャープな形状出しが行なえる等、第１実施例同様の効果がある。加えて、表皮１１２がセットを作業者一人で簡単に行なうことができるという付随的な利点がある。

図１８は、アシストモデル７０における表皮枠用受け治具７６の改良例を示すもので、表皮枠用受け治具７６の入口部分の幅を広げ、かつガイド傾斜面７６１を設けてガイド性を高めた改良例が示されている。次いで、図１９についても、アシストモデル７０における表皮枠用受け治具７６と表皮枠８０との関係を示すもので、この変形例においては、表皮枠８０の底面にマグネット８２が省略されている。その代わり、セット枠受け治具７６の両側縁に押さえ用フランジ７８が設けられている。従って、図２０に示すように、表皮１１２を成形上型５０の型面に真空成形とプレス圧着により薄肉状に成形した後、アシストモデル７０を下降操作した時、表皮枠用受け治具７６における押さえ用フランジ７８により、アシストモデル７０側に表皮枠８０が回収されることで、マグネット８２を廃止することができるとともに、表皮枠８０のスライド挿入作業についても、スライド装着時にマグネット８２の磁性吸引力がスライド挿入の妨げにならないため、表皮枠８０を表皮枠用受け治具７６にセットする際のセット作業を円滑に行なうことができる。また、図２１，図２２に示すように、表皮枠用受け治具７６の入口部分にストッパー片７９を設けておけば、このストッパー片７９により表皮枠８０が不用意に外部に脱落することがなく、表皮枠８０を表皮枠用受け治具７６に確実に保持することができる。

以上説明した実施例１、実施例２では、樹脂芯材２０の表面に表皮３０を同時に成形してなる一体型のドアトリム１０の成形方法、あるいは樹脂芯材１１１の表面に表皮１１２を同時に成形してなるドアトリムアッパー１１０を一部に採用した上下二分割タイプのドアトリム１００の成形方法にそれぞれ本発明方法を適用したが、その他に、リヤパーセルシェルフ、フロアトリム、トランクトリム、ラゲージサイドトリム、ルーフトリム、リヤサイドトリム等の自動車用内装部品全般の成形方法に本発明方法を適用することができるとともに、鉄道車両等の内装パネルや家屋の内装パネル等の成形方法において本発明を適用することもできる。また、成形上下型５０，６０の型締め直前に溶融樹脂Ｍを供給するというモールドプレス成形工法を使用したが、成形上下型５０，６０を型締めした後、溶融樹脂Ｍを射出充填する射出成形工法に流用することもできる。

本発明方法を適用して製作した自動車用ドアトリムを示す正面図である。 図１中II−II線断面図である。 本発明に係る積層成形体の成形方法に使用する成形装置の第１実施例の構成を示す全体図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法における表皮のセット工程を示す説明図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法におけるアシストモデルの上昇による表皮の成形工程を示す説明図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法におけるアシストモデルの下降操作を示す説明図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法におけるアシストモデルの後退操作を示す説明図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法における溶融樹脂の供給工程を示す説明図である。 図３に示す成形装置を使用するドアトリムの成形方法における表皮と樹脂芯材の一体化工程を示す説明図である。 本発明方法を使用して製作したドアトリムアッパーを一部に採用した上下二分割タイプの自動車用ドアトリムを示す（ａ）正面図、及び（ｂ）断面図である。 本発明に係る積層成形体の成形装置の第２実施例の構成を示す説明図である。 図１１に示す成形装置における成形上型の反転図である。 図１１に示す成形装置におけるアシストモデルの平面図である。 図１１に示す成形装置におけるアシストモデルの表皮枠用受け治具と表皮枠とを示す説明図である。 図１１に示す成形装置を使用するドアトリムアッパーの成形方法における表皮のセット工程を示す説明図である。 図１１に示す成形装置を使用するドアトリムアッパーの成形方法における表皮の成形工程を示す説明図である。 図１１に示す成形装置を使用するドアトリムアッパーの成形工程におけるアシストモデルの後退操作を示す説明図である。 図１１に示す成形装置におけるアシストモデルの表皮枠用受け治具の改良例を示す説明図である。 図１１に示す成形装置におけるアシストモデルの表皮枠用受け治具の改良例を示す説明図である。 図１９に示すアシストモデルの作用を示す説明図である。 図１１に示す成形装置におけるアシストモデルの表皮枠用受け治具の更なる改良例を示す説明図である。 図２１に示すアシストモデルの作用を示す説明図である。 従来のドアトリムを示す正面図である。 図２３中XXIV−XXIV線断面図である。 従来のドアトリムの成形装置の構成を示す概要図である。 従来のドアトリムの成形方法における溶融樹脂の供給工程を示す説明図である。 従来のドアトリムの成形方法におけるモールドプレス成形工程を示す説明図である。

符号の説明

１０ ドアトリム
２０ 樹脂芯材
３０ 表皮
３１ トップ層
３２ クッション層
４０ 成形装置
５０ 成形上型
５１ プレス機
５２ 型面
５３ 真空吸引孔
５３ａ 外周真空吸引孔
５４ 空気室
５５ 真空ポンプ
５６ 真空吸引管
５７ 開閉バルブ
６０ 成形下型
６１ 射出機
６２ マニホールド
６３ ゲート
７０ アシストモデル
７１ 搬送テーブル
７２ シリンダ
７３ 支持台座
７４ モデル型
７５ 表皮セット枠
７６ 表皮枠用受け治具
７７ ロケートピン
８０ 表皮枠
８１ 表皮固定用ピン
８２ マグネット
１００ 上下二分割型のドアトリム
１１０ ドアトリムアッパー
１１１ 樹脂芯材
１１２ 表皮
１１２ａ トップ層
１１２ｂ クッション層
１２０ ドアトリムロア
Ｍ 溶融樹脂
Ｖｃ 真空吸引機構

Claims (4)

1. 成形上下型（５０，６０）内に表皮（３０，１１２）をセットし、成形上下型（５０，６０）間で形成されるキャビティ内に溶融樹脂（Ｍ）を供給することで樹脂芯材（２０，１１１）を所要形状に成形するとともに、樹脂芯材（２０，１１１）の表面に表皮（３０，１１２）を一体化してなる積層成形体（１０，１１０）の成形方法において、
   前記成形上型（５０）に真空吸引機構（Ｖｃ）が付設された成形上下型（５０，６０）と、成形上型（５０）と協働して表皮（３０，１１２）を成形するために成形上下型（５０，６０）内に投入されるアシストモデル（７０）とからなる成形装置（４０）を使用し、型開き状態にある成形上下型（５０，６０）内に投入されるアシストモデル（７０）には、加熱軟化処理した表皮（３０，１１２）が直接、あるいは表皮枠（８０）を介してセットされ、このアシストモデル（７０）のシリンダ（７２）の駆動により、モデル型（７４）と表皮（３０，１１２）とを上昇させて、成形上型（５０）とモデル型（７４）との間で表皮（３０，１１２）をプレス圧着するとともに、成形上型（５０）に真空吸引機構（Ｖｃ）を動作させることで、成形上型（５０）の型面に沿って表皮（３０，１１２）を薄肉状に真空・プレス成形する表皮（３０，１１２）の成形工程と、
   前記成形工程で成形した表皮（３０，１１２）を成形上型（５０）の真空吸引力により成形上型（５０）に保持する一方、モデル型（７４）をシリンダ（７２）駆動により下降操作し、アシストモデル（７０）を成形上下型（５０，６０）の外部に退避させた後、表皮（３０，１１２）を保持した成形上型（５０）を所定ストローク下降操作し、成形上型（５０）が下死点に到達する直前、あるいは到達した後のいずれかのタイミングでキャビティ内に溶融樹脂（Ｍ）を供給し、樹脂芯材（２０，１１１）を所望の曲面形状に成形するとともに、樹脂芯材（２０，１１１）の表面に表皮（３０，１１２）を積層一体化する樹脂芯材（２０，１１１）と表皮（３０，１１２）との一体化工程と、
   からなることを特徴とする積層成形体の成形方法。
2. 表皮（３０，１１２）の成形工程において、成形上下型（５０，６０）が型開き状態にある時、アシストモデル（７０）を成形上下型（５０，６０）内に投入した後、加熱軟化処理した表皮（３０，１１２）を支持する表皮枠（８０）をアシストモデル（７０）の上部側に設けられた表皮枠用受け治具（７６）にスライド装着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. 樹脂芯材（２０，１１１）の表面に表皮（３０，１１２）を一体化してなる積層成形体（１０，１１０）を所要形状に成形してなる積層成形体（１０，１１０）の成形装置（４０）において、
   前記成形装置（４０）は、所定ストローク上下動する可動側の成形上型（５０）と、成形上型（５０）の下方に位置する固定側の成形下型（６０）と、成形上下型（５０，６０）内に投入され、成形上型（５０）と協働して、表皮（３０，１１２）にプレス圧を加えるアシストモデル（７０）とから構成され、上記成形上型（５０）に表皮（３０，１１２）を真空成形するための真空吸引機構（Ｖｃ）が配設されているとともに、上記アシストモデル（７０）には、加熱軟化処理した表皮（３０，１１２）をセットする表皮セット枠（７５）が一体化されていることを特徴とする積層成形体の成形装置。
4. 樹脂芯材（２０，１１１）の表面に表皮（３０，１１２）を一体化してなる積層成形体（１０，１１０）を所要形状に成形してなる積層成形体（１０，１１０）の成形装置（４０）において、
   前記成形装置（４０）は、所定ストローク上下動する可動側の成形上型（５０）と、成形上型（５０）の下方に位置する固定側の成形下型（６０）と、成形上下型（５０，６０）内に投入され、成形上型（５０）と協働して、表皮（３０，１１２）にプレス圧を加えるアシストモデル（７０）とから構成され、上記成形上型（５０）に表皮（３０，１１２）を真空成形するための真空吸引機構（Ｖｃ）が配設されているとともに、上記アシストモデル（７０）には、表皮枠（８０）を支持する表皮枠用受け治具（７６）が設けられていることを特徴とする積層成形体の成形装置。

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