JP2011189611A

JP2011189611A - 積層成形品の成形方法並びに成形金型

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Publication number: JP2011189611A
Application number: JP2010057265A
Authority: JP
Inventors: Tadakazu Kiuchi; 忠和木内; Ikuo Kumagai; 郁雄熊谷
Original assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Current assignee: Kasai Kogyo Co Ltd
Priority date: 2010-03-15
Filing date: 2010-03-15
Publication date: 2011-09-29
Anticipated expiration: 2030-03-15
Also published as: JP5574528B2

Abstract

【課題】樹脂芯材表面に表皮を真空貼りしてなる積層成形品の成形方法並びに成形金型であって、成形上型と表皮との先当たりを防止することで、外観性能を高める。
【解決手段】成形下型６０の外周にシール用側壁６８を配設し、成形上下型５０，６０を型締めする前段階において、表皮２２の周縁部分をシール用側壁６８でシールした状態で表皮２２を成形下型６０の型面形状に真空成形により馴染ませる。従って、成形上下型５０，６０の型締め時、表皮２２に成形上型５０が先当たりすることがない。
【選択図】図９

Description

この発明は、樹脂芯材の表面に表皮を一体貼着してなる積層成形品の成形方法並びに成形金型に係り、特に、製品の縦壁部分においても外観不良を招くことなく、外観見栄えの良好な積層成形品を量産できる積層成形品の成形方法並びに成形金型に関する。

例えば、自動車室内のドアトリム、リヤサイドトリム、ピラートリムのような自動車用内装部品の一般的な構成について、ドアトリムを例示して説明する。図１４に示すように、ドアトリム１は、保形性並びに車体パネルへの取付剛性に優れた樹脂芯材２の表面に外観性能、表面感触に富む表皮３を貼り合わせた積層成形品から構成されている。

そして、ドアトリム１の成形方法に使用する成形金型４は、図１５に示すように、相互に型締め、型開き可能な成形上下型５，６からなり、双方の成形上下型５，６は、それぞれシリンダ５ａ，６ａにより上下動可能に支持されるとともに、内部に真空吸引機構５ｂ，６ｂが備わっている。

次いで、この成形金型４を使用してドアトリム１を成形する工程について以下に説明する。まず、図１６に示すように、成形下型６の型面に、予め所要形状に成形された樹脂芯材２をセットする。尚、この樹脂芯材２の表皮３対向面には、接着剤ａが塗布されている。更に、セットされた樹脂芯材２の上面に表皮３を別途図示しないヒータにより所定温度に加熱軟化させた状態で投入する。そして、樹脂芯材２並びに表皮３の投入が完了すれば、図１７に示すように、成形下型６をシリンダ６ａの駆動により上昇させるとともに、成形上型５をシリンダ５ａの駆動により下降操作する。

そして、図１８に示すように、成形上下型５，６が型締めされれば、成形上型５の真空吸引力により、表皮３に対して製品外観のハイライト線等の精密な形状出しが行なわれるとともに、絞模様等が転写される。一方、成形下型６の真空吸引機構６ｂの動作により、樹脂芯材２と表皮３との間のエアが抜気されて、表皮３が樹脂芯材２側に真空吸引力により吸着されることで、樹脂芯材２の表面に表皮３が強固に一体化される。上述した樹脂芯材２に対する表皮３の真空貼着方法の従来例については、特許文献１に詳細に示されている。

特開平０８−２５４７１号公報

このように、従来の樹脂芯材２の表面に表皮３を積層一体化してなるドアトリム（積層成形品）１の成形方法は、所要形状に成形された樹脂芯材２を成形上下型５，６内にセットした後、表皮３を投入し、次いで、成形上下型５，６を型締めした後、真空吸引力を作用させて樹脂芯材２と表皮３を一体化するというものであるから、特に製品形状において縦壁部に相当する部位は、図１９に示すように、製品高低差等により成形上型５が表皮３に先当たりし、先当たりポイントＰにおいて傷付き等の外観不良を招き易い。更に、成形上型５が表皮３に先当たりした場合、先当たりポイントＰに表皮３がロックされた状態で成形が行なわれ、表皮３が引き伸ばされるため、表皮３の厚みが薄く、かつ絞模様の転写がうまく行なわれないという欠点が指摘されている。この傾向は、特に量産性を考慮して４個取り、８個取り等、多数個取り方式において顕著である。

この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、真空吸引機構を成形上下型に装備させて、成形上下型から真空吸引力を作用させながら樹脂芯材と表皮とを一体化する積層成形品の成形方法並びに成形金型において、特に、多数個取り方式の場合に好適な量産性に優れた成形方法であって、真空成形時、傷付き等の外観不良がなく、しかも、表皮を均等に伸ばすことができ、表皮の絞転写ムラ、厚みムラ等を解消でき、外観性能並びに合わせ精度に優れた積層成形品の成形方法並びに成形金型を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本発明は、所要形状に成形された樹脂芯材と表皮とを成形上下型内に投入し、該成形上下型を型締めするとともに、両上下型に真空吸引力を作用させて、樹脂芯材の表面に表皮を積層一体化してなる積層成形品の成形方法において、前記成形下型にセットした樹脂芯材の上面に表皮を投入した後、成形上下型を型締めする前段階において、成形下型の外周に設けたシール用側壁に表皮の周縁部分をシールした状態で成形下型に真空吸引力を作用させ、樹脂芯材の表面に密着するように表皮を成形下型の型面に馴染ませる工程を付加することにより、成形上下型の型締め時において成形上型と表皮との先当たりを回避したことを特徴とする。

更に、本発明方法に使用する成形金型は、所要形状に成形された樹脂芯材の表面に表皮を積層一体化してなる積層成形品の成形金型であって、この成形金型は、上下動可能に支持され、真空吸引機構を備え、表皮の製品表面に製品形状を賦形し、絞模様を転写する成形上型と、上下動可能に支持され、真空吸引機構を備え、樹脂芯材と表皮との間のエアを抜気することで、樹脂芯材の表面に表皮を貼り合わせる成形下型とから構成され、成形下型上にセットされた樹脂芯材の表面に表皮を真空圧着する際、表皮の周縁部分をシールするために、成形下型の外周の全長、あるいは外周の一部にシール用側壁が配設されていることを特徴とする。

ここで、本発明に係る積層成形品は、自動車用内装部品の他に、鉄道車両等の内装パネル、あるいは建築資材の内装パネル、又は電子機器のカバーパネル等に用いることができる。積層成形品における樹脂芯材としては、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）樹脂等の汎用の熱可塑性樹脂を射出成形、モールドプレス成形等により所望の曲面形状に成形したものを使用する。また、真空成形により表面に表皮を貼着するために、樹脂芯材には予め真空吸引孔が開設されている。一方、表皮としては、ＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）樹脂や塩化ビニル樹脂等の合成樹脂シートの単一シート材料か、あるいは単一シート材料の裏面にポリプロピレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム等の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。

次いで、本発明方法に使用する成形金型としては、相互に型締め、型開き可能な成形上下型から構成されており、成形上下型の駆動手段として、少なくとも一方の型にシリンダが連結されている。更に、成形上下型の双方には、真空吸引機構が付設されており、成形上型の真空吸引機構は、表皮を成形上型の型面に真空吸引力により吸着させ、製品外観形状を忠実に賦形するとともに、金型の絞模様等を転写させるために用いる。一方、成形下型の真空吸引機構は、樹脂芯材の表面に表皮を真空吸引力により圧着一体化するために使用する。

更に、本発明に係る積層成形品の成形金型の特徴は、成形上下型を型締めする前に表皮を成形下型の型面に馴染ませるために、成形下型の外周にシール用側壁を配設したことが特徴である。このシール用側壁は、成形下型の周囲４辺、すなわち、外周の全長に沿って設けても良いが、成形下型のコーナー部分が表皮のシール面を構成する場合は、外周の一部のみにシール用側壁を配設すれば良い。

そして、この成形金型を使用する積層成形品の成形方法は、以下の通りである。まず、成形上下型が型開き状態にある時、成形下型の型面に予め所要形状に成形した樹脂芯材をセットし、その上方に加熱軟化処理した表皮を投入する。そして、成形上下型を型締めする前に、成形下型に真空吸引力を作用させて、成形下型にセットされた樹脂芯材と表皮が密着するように、表皮を成形下型の型面形状に沿って馴染ませる。この時、成形下型の外周には、シール用側壁が配設されているため、樹脂芯材の形状が複雑な曲面形状でも、表皮は成形下型の型面に忠実に馴染むため、円滑な真空成形が可能となる。また、量産性を考慮した多数個取り方式に特に有効である。

その後、成形上下型を型締めする際、成形上型は表皮に先当たりすることがない。そして、成形上型から真空吸引力を作用させて、表皮の成形並びに絞転写を行なうことで、樹脂芯材の表面に表皮を体裁良く積層一体化することができる。

以上の構成から明らかなように、本発明に係る積層成形品の成形方法並びに成形金型によれば、成形下型の外周の全長、あるいは一部にシール用側壁を配設して、成形上下型を型締めする前に成形下型に真空吸引力を加えることにより、表皮はシール用側壁で周囲がシールされるため、成形下型の型面形状に馴染み、成形上下型を型締めする際、成形上型が表皮に先当たりすることがないことから、表皮の傷付き等の外観不良や絞転写ムラ、厚みムラ等の従来不具合を有効に解決することができる。

以上説明した通り、本発明に係る積層成形品の成形方法並びに成形金型は、成形上下型を使用して樹脂芯材の表面に表皮を真空貼着する際、成形下型の外周の全長、あるいは一部にシール用側壁を配設することで、多数個取り方式の場合のように、複雑な型面形状においても、成形下型に表皮を忠実に馴染ませることができるため、成形上下型の型締め時、成形上型が表皮に先当たりすることがなく、表皮に傷付きが発生せず、外観見栄えを良好に維持できるばかりか、表皮は均等に伸ばされるため、厚みを一定に維持でき、絞転写も忠実に行なうことができるという効果を有する。更に、表皮が薄くならないため、他部品との合わせ精度も向上する。

更に、本発明方法は、表皮の真空成形性能を向上させることができ、製品の造形自由度を高めることができるとともに、多数個取り方式の成形に特に有効であるため、量産性に優れるという効果を有する。

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品の成形金型を示す説明図である。本発明に係る積層成形品の成形金型を示す図３中IV−IV線断面図である。本発明に係る積層成形品の成形金型における成形下型を示す平面図である。本発明に係る積層成形品の成形方法における樹脂芯材のセット工程を示す説明図である。本発明に係る積層成形品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。本発明に係る積層成形品の成形方法における成形下型の上昇動作時の状態を示す説明図である。本発明に係る積層成形品の成形方法における成形下型の真空吸引時の状態を示す説明図である。図９中X −X 線断面図である。本発明に係る積層成形品の成形方法における成形上下型の型締め時の状態を示す説明図である。本発明に係る積層成形品の成形方法における成形上下型の真空吸引時の状態を示す説明図である。本発明に係る積層成形品の成形方法における成形後の型開き状態を示す説明図である。従来のドアトリムの構成を示す断面図である。従来のドアトリムの成形方法に使用する成形金型の概略構成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樹脂芯材と表皮のセット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型動作時の状態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成形上下型の型締め状態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不具合点を示す説明図である。

以下、本発明に係る積層成形品の成形方法並びに成形金型の具体的な実施例について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。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１３は本発明の一実施例を示すもので、図１は本発明方法により製作され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乃至図５は本発明方法に使用する成形金型を示す説明図、断面図、平面図、図６乃至図１３は本発明方法の各工程を示すもので、図６は芯材のセット工程を示す説明図、図７は表皮のセット工程を示す説明図、図８は成形下型の上昇動作時の状態を示す説明図、図９，図１０は成形下型による表皮の真空吸引状態を示す各説明図、図１１は成形上下型の型締め状態を示す説明図、図１２は成形上下型の真空成形時の状態を示す説明図、図１３は成形上下型の型開き状態を示す説明図である。

図１，図２において、自動車用ドアトリム１０は、ドアトリムアッパー２０とドアトリムロア３０の上下二分割体を接合して構成されている。上記ドアトリムアッパー２０は、所要形状に成形され、保形性並びに図示しないドアパネルに対する取付剛性を備えた樹脂芯材２１の表面に表面感触並びに表面外観に優れた表皮２２を積層一体化して構成されており、ドアトリムロア３０は、合成樹脂の単体成形品から構成されている。

更に詳しくは、ドアトリムアッパー２０に使用する樹脂芯材２１は、合成樹脂材料を射出成形、あるいはモールドプレス成形することにより所望の曲面形状に成形されており、使用する合成樹脂材料としては、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。また、樹脂芯材２１は、表皮２２を真空成形により一体化するため、通気性を備えていることが必須である。

一方、表皮２２は、非通気性素材であれば材料を特に限定するものではない。例えば、ＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）樹脂シート、塩化ビニル樹脂シート等、汎用の熱可塑性樹脂シート、あるいはこれら熱可塑性樹脂シートの裏面にポリプロピレンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリウレタンフォーム等の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。また、ドアトリムロア３０の材料としては、樹脂芯材２１と同一の合成樹脂材料を使用することができる。

次いで、図３乃至図５に基づいて、上記ドアトリム１０におけるドアトリムアッパー２０の成形に使用する成形金型４０の構成について説明する。尚、本実施例では、量産性を考慮して、ドアトリムアッパー２０の８個取り方式に適用している。図面において、成形金型４０は、相互に型締め、型開き可能な成形上型５０と成形下型６０とから大略構成されている。更に詳しくは、成形上型５０は、シリンダ５１に連結され、所定ストローク上下動可能に支持されており、表皮２２を真空成形することで、製品形状を賦形するために、真空吸引機構５２が備わっている。真空吸引機構５２の具体的な構成としては、成形上型５０に真空吸引孔５３が開設され、この真空吸引孔５３は、成形上型５０の型内空気室５４に連通しており、この型内空気室５４は、吸引用配管５５を通じて真空ポンプ５６に接続され、吸引用配管５５には、開閉バルブ５７が設けられている。

一方、成形下型６０も同様にシリンダ６１に連結され、所定ストローク上下動可能であり、成形下型６０にも成形上型５０と同様に真空吸引機構６２が備わっている。具体的には、成形下型６０に真空吸引孔６３が開設され、この真空吸引孔６３は、成形下型６０の型内空気室６４と連通しており、この型内空気室６４は、吸引用配管６５を通じて真空ポンプ６６に接続しており、吸引用配管６５には、開閉バルブ６７が設けられている。そして、成形下型６０の真空吸引機構６２は、樹脂芯材２１と表皮２２との間のエアを抜気することで、樹脂芯材２１の表面に表皮２２を真空成形するためのものである。

更に、本発明に係る成形金型４０は、図４，図５に示すように、量産性を考慮して一サイクルで８個のドアトリムアッパー２０を成形することができる８個取り方式が採用されており、成形上下型５０，６０のそれぞれの型面には、左右対称形状のドアトリムアッパー２０を成形するためのコア部６０ａと、キャビティ部５０ａが８箇所に設けられているとともに、成形下型６０の外周にシール用側壁６８が周囲４辺に設けられている。このシール用側壁６８は、必ずしも成形下型６０の外周に沿う４辺に設ける必要はなく、成形下型６０で表皮２２の周縁部をシール可能な部位についてはシール用側壁６８を省略することができる。尚、このシール用側壁６８は、通常アルミ板が使用される。

また、コア部６０ａの形状についても、高低差（図４中符号ｈで示す）が長寸であっても、また、隣接するコア部６０ａ間の間隔（図４中符号ｄで示す）が狭くても、シール用側壁６８のシール作用が見込め、表皮２２は成形下型６０の型面に忠実に馴染むため、従来のようにコア部６０ａの高低差ｈや間隔ｄに制約を受けることがないことから、ドアトリムアッパー２０の造形自由度を高めることができるとともに、多数個取り方式に有効である。

次に、この成形金型４０を使用して、ドアトリム１０におけるドアトリムアッパー２０を成形する成形方法について以下に説明する。まず、図６に示すように、成形下型６０上に樹脂芯材２１をセットするが、樹脂芯材２１は、予め所要形状に成形されている。また、図示はしないが、樹脂芯材２１には、バキューム孔が所定箇所に適宜開設され、通気性を備えている。更に、この樹脂芯材２１の上面（表皮２２の対向面）には、接着剤ａの塗布、乾燥工程を経て接着剤ａが付着している。

更に、図７に示すように、成形下型６０上にセットされた樹脂芯材２１に対して、その上方に表皮２２を投入するが、表皮２２の周縁部をクランプ装置７０で保持して、図示しないヒータに搬送して、表皮２２を所定温度に加熱軟化処理した後、成形金型４０内で樹脂芯材２１の上方にセットする。そして、樹脂芯材２１と表皮２２のセット工程が完了すれば、図８に示すように、成形下型６０がシリンダ６１の駆動により所定ストローク上昇する。この時、成形下型６０の外周の全長、あるいは一部に設定したシール用側壁６８が表皮２２と接触する。

次いで、図９，図１０に示すように、成形下型６０の真空吸引機構６２が動作する。この時、表皮２２の端末がシール用側壁６８でシールされているため、表皮２２は成形下型６０の型面に忠実に馴染むことになる。従って、従来工法の表皮２２は図１０中点線で示すように、型面との間に隙間が生じ抜気不良が生じていたが、本発明では、そのような抜気不良を未然に防止できる。その後、図１１に示すように、成形上型５０がシリンダ５１の駆動により所定ストローク下降して、成形上下型５０，６０が型締め状態となるが、その際、表皮２２は、成形下型６０の型面に馴染んでいるため、成形上型５０が表皮２２に先当たりすることがない。従って、表皮２２の傷付き等の外観不良や絞転写ムラ、厚みムラ等の不具合を未然に防止することができる。

更に、図１２に示すように、成形上下型５０，６０の真空吸引機構５２，６２が動作して、表皮２２の形状出し並びに絞模様の転写を行なうとともに、樹脂芯材２１の表面に表皮２２を貼着一体化することで、外観見栄えの良好なドアトリムアッパー２０を成形することができる。そして、図１３に示すように、成形下型６０がシリンダ６１の駆動により下降するか、あるいは成形上型５０がシリンダ５１の駆動により上昇することで、成形上下型５０，６０の型開きが行なわれた後、樹脂芯材２１の表面に表皮２２が積層一体化されたドアトリムアッパー２０を脱型すれば良い。

このように、本発明方法によれば、成形下型６０にシール用側壁６８を配設して、成形下型６０の型面に表皮２２を真空成形により忠実に馴染ませることが可能になるため、成形上下型５０，６０の型締め時に成形上型５０が表皮２２に先当たりすることがなく、表皮２２の傷付きが生じることがない。また、表皮２２が均等に伸ばされるため、一定の厚みを確保でき、絞転写ムラも生じることがなく、外観性能を良好に維持できるとともに、他部品との合わせ精度を向上させることができる。また、図示はしないが、成形下型６０のコア部６０ａの形状に応じてシール用側壁６８の上縁部分をフラット面ではなく波形状に設定することにより、シワ発生を未然に防止することができる。

以上説明した実施例は、ドアトリム１０におけるドアトリムアッパー２０の成形に適用したが、樹脂芯材２１の表面に表皮２２を真空貼りする方式であれば用途は限定されない。また、シール用側壁６８は、成形下型６０の周囲全長に設けても良いが、成形下型６０の周縁部が表皮２２のシール面として作用する場合は、成形下型６０の外周の一部のみに配設すれば良い。

１０ドアトリム
２０ドアトリムアッパー
２１樹脂芯材
２２表皮
３０ドアトリムロア
４０成形金型
５０成形上型
５１シリンダ
５２真空吸引機構
５３真空吸引孔
５４型内空気室
５５吸引用配管
５６真空ポンプ
５７開閉バルブ
６０成形下型
６１シリンダ
６２真空吸引機構
６３真空吸引孔
６４型内空気室
６５吸引用配管
６６真空ポンプ
６７開閉バルブ
６８シール用側壁
７０クランプ装置

Claims

所要形状に成形された樹脂芯材（２１）と表皮（２２）とを成形上下型（５０，６０）内に投入し、該成形上下型（５０，６０）を型締めするとともに、両上下型（５０，６０）に真空吸引力を作用させて、樹脂芯材（２１）の表面に表皮（２２）を積層一体化してなる積層成形品（２０）の成形方法において、
前記成形下型（６０）にセットした樹脂芯材（２１）の上面に表皮（２２）を投入した後、成形上下型（５０，６０）を型締めする前段階において、成形下型（６０）の外周に設けたシール用側壁（６８）に表皮（２２）の周縁部分をシールした状態で成形下型（６０）に真空吸引力を作用させ、樹脂芯材（２１）の表面に密着するように表皮（２２）を成形下型（６０）の型面に馴染ませる工程を付加することにより、成形上下型（５０，６０）の型締め時において成形上型（５０）と表皮（２２）との先当たりを回避したことを特徴とする積層成形品の成形方法。
所要形状に成形された樹脂芯材（２１）の表面に表皮（２２）を積層一体化してなる積層成形品（２０）の成形金型（４０）であって、この成形金型（４０）は、上下動可能に支持され、真空吸引機構（５２）を備え、表皮（２２）の製品表面に製品形状を賦形し、絞模様を転写する成形上型（５０）と、上下動可能に支持され、真空吸引機構（６２）を備え、樹脂芯材（２１）と表皮（２２）との間のエアを抜気することで、樹脂芯材（２１）の表面に表皮（２２）を貼り合わせる成形下型（６０）とから構成され、成形下型（６０）上にセットされた樹脂芯材（２１）の表面に表皮（２２）を真空圧着する際、表皮（２２）の周縁部分をシールするために、成形下型（６０）の外周の全長、あるいは外周の一部にシール用側壁（６８）が配設されていることを特徴とする積層成形品の成形金型。