JP2012035508A - カバー部材の真空成形方法及び真空成形装置 - Google Patents

Abstract

【課題】カバー部材の変形を防止し、且つ、材料歩留まりを良くする。
【解決手段】加飾シート材５の外周縁を把持する環状のクランプ部７１を有するクランプ装置７と、基材３の表面形状に対応するとともに複数の真空引き孔８２ａが貫通形成された成形面８２を有する成形型８を用意する。クランプ装置７のクランプ部７１及び加飾シート材５を加温して軟化させる。成形面８２に軟化した加飾シート材５を圧接させ、その状態で加飾シート材５を真空引き孔８２ａから吸引して成形面８２に沿わせることにより基材３の表面形状に沿うカバー部材４を真空成形する。
【選択図】図５

Description

本発明は、例えば、自動車の樹脂製内装品表面の意匠性を高めるカバー部材の真空成形方法及びそのカバー部材を成形する真空成形装置に関する。

従来より、例えば、自動車内部の意匠性を高めるために、樹脂製内装品の表面を幾何学模様等が描かれたカバー部材で覆う場合がある。上記カバー部材は、例えば特許文献１に開示されているように、ポリプロピレンやＡＢＳ等の熱可塑性樹脂からなる加飾シート材を真空成形して得るようになっていて、まず、上記加飾シート材の外周縁をクランプ装置で把持し、その後、上記加飾シート材を熱変形温度域まで加熱して軟化させる。次いで、軟化した加飾シート材を成形型の成形面に圧接させ、その状態で、成形面に貫通形成された真空引き孔から加飾シート材を真空引きにより成形面に沿わせてカバー部材を成形する。そして最後に、カバー部材の外周の不要部分を切除することにより完成品が得られるようになっている。

特開平３−１８０３１９号公報（第３頁、図１）

しかし、特許文献１の真空成形方法では、真空成形の冷却固化の過程において、成形面周辺とクランプ部周辺とで加飾シート材の温度が大きく異なると、成形収縮率の差により、成形後のカバー部材のクランプ部周辺が大きく変形してしまうが、特許文献１では、そのことについて何ら考慮されていない。したがって、予め成形後のカバー部材のクランプ部周辺が変形することを見越して、加飾シート材の製品となる箇所からクランプ部周辺までの距離を幅広に設定し、さらに、幅広に設定した加飾シート材のクランプ部周辺に直角に曲がるような形状を設けて断面剛性を高めて変形し難くするといった工夫を凝らすことで、カバー部材の製品となる箇所に変形が生じないようにする必要があり、製品とならない切除箇所が多くなって材料歩留まりが悪くなってしまう。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、カバー部材の変形を防止し、且つ、材料歩留まりの良いカバー部材の真空成形方法及び真空成形装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、加飾シート材のクランプ部分周辺を加温するようにしたことを特徴とする。

具体的には、パネル状の樹脂製基材の表面を覆うカバー部材の真空成形方法において、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第１の発明では、加飾シート材の外周縁を把持する環状のクランプ部を有するクランプ装置と、上記基材の表面形状に対応するとともに複数の真空引き孔が貫通形成された成形面を有する真空成形型とを用意し、上記クランプ装置のクランプ部及び該クランプ部に把持された加飾シート材を加温して該加飾シート材を軟化させた後、上記成形型の成形面に上記加飾シート材を圧接させ、この状態で該加飾シート材を真空引き孔から吸引して上記成形面に沿わせることにより、上記基材の表面形状に沿うカバー部材を真空成形することを特徴とする。

第２の発明では、第１の発明において、上記クランプ部を、上記加飾シート材と同じか、それ以下に加温することを特徴とする。

また、本発明は、加飾シート材の外周縁を把持する環状のクランプ部を有するクランプ装置と、パネル状の基材の表面形状に対応するとともに複数の真空引き孔が貫通形成された成形面を有する成形型と、上記真空引き孔に負圧を作用させる負圧手段とを備え、加温により軟化した加飾シート材を上記クランプ部で把持して上記成形型の成形面に圧接させた状態で、上記負圧手段により上記真空引き孔に負圧を作用させて上記加飾シート材を真空引き孔から吸引して上記成形面に沿わせることにより、上記基材の表面形状に沿うカバー部材を真空成形する真空成形装置をも対象とし、次のような解決手段を講じた。

すなわち、第３の発明では、上記クランプ装置には、上記クランプ部を加温可能な温度調節手段が設けられていることを特徴とする。

第４の発明では、第３の発明において、上記温度調節手段がマイクロヒータからなることを特徴とする。

第５の発明では、第３又は第４の発明において、上記クランプ装置は、上下に対向配置された上側の第１プレートと下側の第２プレートとを備え、上記クランプ部は、上記第１プレートに設けられた上側把持部と、上記第２プレートに設けられた下側把持部とからなり、上記上側把持部及び下側把持部は同材質で構成されていることを特徴とする。

第６の発明では、第５の発明において、上記下側把持部は、真空成形前の加飾シート材の外周端縁を取り囲むように上記第２プレートの上面から下方に窪んでいることを特徴とする。

第１の発明では、加飾シート材のクランプ部周辺の成形収縮率が成形面周辺の成形収縮率に近づくようになるので、真空成形の冷却固化の過程におけるカバー部材の変形を防止でき、それに伴って、加飾シート材の製品となる箇所からクランプ部周辺までの距離を幅狭にできるので、材料歩留まりを良くすることができる。

第２の発明では、加飾シート材の成形面周辺及びクランプ部周辺の成形収縮率が同じとなるか、加飾シート材の成形面周辺よりクランプ部周辺の成形収縮率が小さくなるので、冷却固化時にカバー部材に変形が生じたとしても、カバー部材のクランプ部側に発生するようになり、外周の不要部分を切除することにより変形のない完成品を得ることができる。

第３の発明では、クランプ装置に温度調節手段を設けるだけで、成形されたカバー部材の変形を防止し、且つ、材料歩留まりを良くすることができる。

第４の発明では、シンプルな構成でクランプ部を加温することができ、しかも設備コストを低く抑えることができる。

第５の発明では、加飾シート材を把持する上側把持部及び下側把持部の熱膨張が同じとなるので、クランプ部周辺の加飾シート材の収縮が、表面側と裏面側とで略同じとなって変形を防止できる。

第６の発明では、加飾シート材のクランプ装置へのセット時に、加飾シート材が下側把持部に嵌るようになるので、クランプ装置に対する加飾シート材のセット位置が水平方向にずれなくなる。したがって、クランプ部が加飾シート材のクランプ代を確実に把持した状態で真空成形を行うことができる。

自動車用ドアを車室内側から見た斜視図である。 図１のＡ−Ａ線における断面図である。 加飾シート材をクランプ装置の下側把持部にセットした状態を示す真空成形装置の断面図である。 加飾シート材をクランプ装置のクランプ部で把持した状態を示す真空成形装置の断面図である。 真空成形型にクランプ装置のクランプ部で把持した加飾シート材を圧接させた状態を示す真空成形装置の断面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎない。

図１は、自動車用ドア１を車室内側から見た図である。該ドア１の車室内側には、樹脂製のドアトリム１０が取り付けられていて、該ドアトリム１０の上下方向中央部分には、車室内側に張り出すとともに略水平方向に延びるアームレスト１１が形成されている。該アームレスト１１の上面には、図示しないドアウインドを上下動させるドアスイッチ１２が設けられていて、該ドアスイッチ１２の周辺には、当該ドアスイッチ１２を囲うようにパネル部材２が装着されている。該パネル部材２は、図２に示すように、パネル状の樹脂製基材３と、車室内の意匠性を高めるために上記樹脂製基材３の表面を覆うカバー部材４とからなっている。尚、ドアトリム１０のアームレスト１１上方は、樹脂トリム本体１４と表皮１３とで構成されている。

上記カバー部材４は、幾何学模様等が描かれた熱可塑性樹脂からなる加飾シート材５を図３乃至図５に示す真空成形装置６で真空成形して得られるようになっている。

上記加飾シート材５は、厚みが略０．２５〜０．４ｍｍの２層構造をなしていて、例えば、表面側の層は、ポリカーボネート、アクリル及びポリエステル等で形成され、裏面側の層は、ＡＢＳ及びポリプロピレン等で形成されている。尚、図面では便宜上単層にしている。

上記真空成形装置６は、上記加飾シート材５を把持するクランプ装置７と、真空成形を行う成形型８とを備えている。

上記クランプ装置７は、水平方向に延びる環状をなしていて、互いに対向するように上下に配設され、且つ、各々が真鍮により加工形成された板状の第１プレート７４及び第２プレート７５と、上記第１プレート７４及び第２プレート７５をそれぞれ支持するアルミニウム合金材を加工形成した板状の上側支持プレート７３及び下側支持プレート７６と、加温可能なマイクロヒータ（温度調節手段）７２とを備えている。上記第１プレート７４、第２プレート７５、上側支持プレート７３及び下側支持プレート７６の中央には、開口部７ａが同心状に貫通形成されていて、該開口部７ａには、真空成形時において、後述する成形型８の成形面８２が下方から入り込めるようになっている。

上記上側支持プレート７３は、内周側下面に上記第１プレート７４を配設するための上側段差凹部７３ａが円環状に形成されていて、該上側段差凹部７３ａには、上下に貫通する複数の挿通孔Ｈが所定の間隔をあけて形成されている。また、上記下側支持プレート７６は、内周側上面に上記第２プレート７５を配設するための下側段差凹部７６ａが円環状に形成されている。

上記第１プレート７４の上面には、上方に開口する凹部７４ａが上記上側支持プレート７３の挿通孔Ｈに対応するように複数形成されている。上記凹部７４ａの底壁には、支持ロッドＢの基端側が固定されていて、該支持ロッドＢの先端は、上記第１プレート７４の上面よりもさらに上方に突出した位置となっている。

そして、上記第１プレート７４は、上記支持ロッドＢを挿通孔Ｈに下方から挿通するとともに上記支持ロッドＢの先端にナットＮｕを固定することにより、上側支持プレート７３に吊り下げ支持されるようになっている。

上記支持ロッドＢには、コイルバネＳｐが外装されていて、該コイルバネＳｐは上記凹部７４ａに収容されるようになっている。上記コイルバネＳｐは、圧縮した状態で、上端が上側支持プレート７３の上側段差凹部７３ａに接触する一方、下端が上記第１プレート７４の凹部７４ａ底面に接触していて、上記コイルバネＳｐが上側支持プレート７３に対して第１プレート７４を常時下方に付勢するようになっている。

上記第１プレート７４上面の内周縁寄りには、下方に窪む環状凹部７４ｄが形成されていて、該環状凹部７４ｄの内方には、マイクロヒータ７２の発熱線７２ａが収容されている。

上記第１プレート７４の内周縁下側には、上記第１プレート７４の内周縁に沿って延びる環状の上側把持部７４ｂが下方に突設されていて、該上側把持部７４ｂの先端面中央には、環状突起部７４ｃが下方に突設されている。

一方、上記第２プレート７５の内周縁には、下方に窪む環状の下側把持部７５ａが上記上側把持部７４ｂに対応するように形成されていて、上記上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａで上記加飾シート材５の外周縁を表裏両側から把持するクランプ部７１を構成するようになっている。

上記下側把持部７５ａは、真空成形前の加飾シート材５の外周端縁を取り囲むように下方に窪んでいて、これにより、加飾シート材５をクランプ装置７へセットする際に、加飾シート材５が上記下側把持部７５ａに嵌るようになるので、クランプ装置７に対する加飾シート材５のセット位置が水平方向にずれなくなり、クランプ部７１が加飾シート材５のクランプ代を確実に把持した状態で真空成形を行うことができる。

また、上記下側把持部７５ａの底面中央には、上記上側把持部７４ｂの先端に形成された環状突起部７４ｃに対応するように下方に窪む環状の溝部７５ｂが形成されている。これにより、加飾シート材５を上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａで把持したときに、環状突起部７４ｃが加飾シート材５に線接触するので、上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａで加飾シート材５を強固に把持できるようになり、真空成形時において、加飾シート材５がクランプ装置７から不意に外れることがない。

そして、図示しないが上記下側支持プレート７６に対して上側支持プレート７３を退避させ、産業用ロボット等で加飾シート材５を上記第２プレート７５の下側把持部７５ａに投入した状態で、上記上側支持プレート７３を下側支持プレート７６に対して下降させると、図４及び図５に示すように、上記上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａが上記加飾シート材５を把持するとともにコイルバネＳｐの付勢力に抗して上側支持プレート７３が第１プレート７４に近づくようになっていて、上記コイルバネＳｐの付勢力により、上記上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａが加飾シート材５を強固に把持するようになっている。したがって、加飾シート材５の厚みが異なってもそれに合わせてコイルバネＳｐが柔軟に圧縮変形するので、当該厚みの異なる加飾シート材５を強固に把持できるようになっている。

上記マイクロヒータ７２は、ヒータ本体７２ｂと、該ヒータ本体７２ｂによって加温調節がなされる発熱線７２ａとを備えている。該発熱線７２ａは、簡単な構成でクランプ部７１を加温でき、形状がフレキシブルに変更可能であるので、上記環状凹部７４ｄに簡易に収容することができる。さらに、低コストであるので、設備コストを低く抑えることができる。

尚、本実施形態では、クランプ部７１を加温するためにマイクロヒータ７２を用いたが、ヒータ機能を有するのであればこれに限らず、例えば、クランプ部７１内に配管を配設し、当該配管にポンプで温水を循環させて加温するような構成であってもよい。

一方上記成形型８は、矩形箱形の型本体８１を備えていて、該型本体８１の上部には、上記基材３の表面形状に対応するように上方に膨出する成形面８２が形成されている。上記型本体８１の内部には、負圧室８３が形成されていて、該負圧室８３は、真空源である真空ポンプ（負圧手段）８４に真空配管８５で接続されている。

上記成形面８２には、複数の真空引き孔８２ａが上記負圧室８３に連通するように貫通形成されている。これにより、上記成形面８２に軟化した加飾シート材５を圧接させ、この状態で上記真空ポンプ８４により真空引き孔８２ａに負圧を作用させて加飾シート材５を真空引き孔８２ａから吸引して成形面８２に沿わせることにより、上記基材３の表面形状に沿うカバー部材４が真空成形されるようになっている。

次に、カバー部材の真空成形方法について説明する。

まず、図示しないが上記下側支持プレート７６に対して上側支持プレート７３を退避させた状態とし、産業用ロボット等で加飾シート材５を第２プレート７５の下側把持部７５ａに投入する。その後、図３に示すように、上側支持プレート７３を下側支持プレート７６に対して下降させると、上側支持プレート７３とともに下降する第１プレート７４の上側把持部７４ｂが上記加飾シート材５の上面に接触する。そして、上記上側支持プレート７３をさらに下降させると、上記上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａが加飾シート材５を把持するとともにコイルバネＳｐの付勢力に抗して上側支持プレート７３が第１プレート７４に近づく。しかる後、図４に示すように、第１プレート７４が上側支持プレート７３に接触し、コイルバネＳｐの付勢力により上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａで加飾シート材５を強固に把持する。

次いで、図示しない加熱炉に加飾シート材５を把持したクランプ装置７を搬入して、上記クランプ装置７に把持された加飾シート材５を熱変形温度域まで加温して軟化させる。このとき、加飾シート材５を例えば１５０℃〜１９０℃まで加温する。しかる後、上記クランプ装置７を成形型８の上方に移動させるとともにクランプ部７１もマイクロヒータ７２を用いて加温する。このとき、加飾シート材５は加熱炉にて加温された状態より多少冷めているので、クランプ部７１の温度を加飾シート材５と同じか、それ以下となるように例えば１００℃〜１２０℃に加温する。

その後、図５に示すように、クランプ装置７を下降させて成形型８の成形面８２に加飾シート材５を圧接させ、該加飾シート材５を成形面８２に沿わせる。

しかる後、真空ポンプ８４を駆動して真空ポンプ８４により上記成形型８の負圧室８３を負圧にし、上記加飾シート材５を真空引きにより成形面８２に貫通形成された真空引き孔８２ａから吸引することにより、上記基材３の表面形状に沿うカバー部材４が形成される。

そして、カバー部材４を成形型８から離脱させ、上記カバー部材４の外周の不要部分を切除した後、該成形型８を図示しない射出成形型に変更し、該射出成形型の中で上記カバー部材４の裏面に沿わせて基材３を射出成形することによりパネル部材２を得る。

尚、本実施形態では、１つの射出成形型の中でカバー部材４の裏面に基材３を射出成形してパネル部材２を得るようにしたが、基材３をカバー部材４とは別の成形型で射出成形した後、その基材３の表面にカバー部材４を貼り合わせるようにしてパネル部材２を得るようにしてもよい。

以上より、本発明の実施形態１によれば、加飾シート材５のクランプ部７１周辺の成形収縮率が成形面８２周辺の成形収縮率に近づくようになるので、真空成形の冷却固化の過程におけるカバー部材４の変形を防止でき、それに伴って、加飾シート材５の製品となる箇所からクランプ部７１周辺までの距離を幅狭にできるので、材料歩留まりを良くすることができる。しかも、クランプ装置７でクランプする箇所を加飾シート材５の製品となる箇所に近づけることができるようになるので、成形時にカバー部材４のコーナー部等に発生し易い変形（寄りじわ）を防止することができ、さらには、カバー部材４の製品となる箇所周辺近傍の柄流れを防止して意匠性の高いカバー部材４とすることができる。

また、加飾シート材５の成形面８２周辺及びクランプ部７１周辺の温度が同じか、加飾シート材５の成形面８２周辺の温度よりクランプ部７１周辺の温度の方が低くなるので、加飾シート材５の成形面８２周辺及びクランプ部７１周辺の成形収縮率が同じとなるか、加飾シート材５の成形面８２周辺よりクランプ部７１周辺の方が成形収縮率が小さくなる。したがって、冷却固化時にカバー部材４に変形が生じたとしても、カバー部材４のクランプ部７１側に発生するようになり、外周の不要部分を切除することにより変形のない完成品を得ることができる。

また、上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａの材質を同じとすることにより、上側把持部７４ｂ及び下側把持部７５ａの熱膨張が同じとなるので、クランプ部７１周辺の加飾シート材５の収縮が、表面側と裏面側とで略同じとなって変形を防止できる。

尚、本実施形態では、加飾シート材５を加温した後、クランプ部７１が加温されるようになっているが、加飾シート材５と同時に加温されるようにしてもよい。

また、加飾シート材５の２層構造に合わせて、上側把持部７４ｂの温度と下側把持部７５ａの温度とをそれぞれ異なる温度となるようにマイクロヒータ７２を調節するようにしてもよい。

また、本実施形態において、カバー部材４の成形が困難である場合には、成形型８に対応する上型（プラグ型）を用意し、該上型を補助的に用いてカバー部材４を成形面８２に沿わせるようにしてもよい。

また、本実施形態では、第１プレート７４及び第２プレート７５を真鍮で形成したが、この材質に限らず、例えば、アルミニウム合金材で形成してもよいし、その他の材料で形成してもよい。また、第１プレート７４及び第２プレート７５のそれぞれを別の材質で形成してもよい。

また、本実施形態では、マイクロヒータ７２を第１プレート７４に収容しているが、第２プレート７５に収容してもよく、クランプ部７１を加温できる位置であればよい。

尚、本実施形態では、自動車用ドア１のドアトリム１０に装着するパネル部材２のカバー部材４へ適用した例を示したが、本発明は、その他の車室内の各部位に適用することができる。例えば、インストルメントパネルのデコレーションパネル、シフトレバー周りのブーツパネル、ドアトリムの加飾フレーム及び表皮プリフォーム、電装品モール、メータフード、センターコンソール等に適用することができる。

本発明は、例えば、自動車の樹脂製内装品表面の意匠性を高めるカバー部材の真空成形方法及びそのカバー部材を成形する真空成形装置に適している。

３ 基材
４ カバー部材
５ 加飾シート材
６ 真空成形装置
７ クランプ装置
８ 成形型
７１ クランプ部
７２ マイクロヒータ（温度調節手段）
７４ 第１プレート
７４ｂ 上側把持部
７５ 第２プレート
７５ａ 下側把持部
８２ 成形面
８２ａ 真空引き孔
８４ 真空ポンプ（負圧手段）

Claims (6)

1. パネル状の樹脂製基材の表面を覆うカバー部材の真空成形方法であって、
   加飾シート材の外周縁を把持する環状のクランプ部を有するクランプ装置と、
   上記基材の表面形状に対応するとともに複数の真空引き孔が貫通形成された成形面を有する真空成形型とを用意し、
   上記クランプ装置のクランプ部及び該クランプ部に把持された加飾シート材を加温して該加飾シート材を軟化させた後、上記成形型の成形面に上記加飾シート材を圧接させ、この状態で該加飾シート材を真空引き孔から吸引して上記成形面に沿わせることにより、上記基材の表面形状に沿うカバー部材を真空成形することを特徴とするカバー部材の真空成形方法。
2. 請求項１に記載のカバー部材の真空成形方法であって、
   上記クランプ部を、上記加飾シート材と同じか、それ以下に加温することを特徴とするカバー部材の真空成形方法。
3. 加飾シート材の外周縁を把持する環状のクランプ部を有するクランプ装置と、
   パネル状の基材の表面形状に対応するとともに複数の真空引き孔が貫通形成された成形面を有する成形型と、
   上記真空引き孔に負圧を作用させる負圧手段とを備え、
   加温により軟化した加飾シート材を上記クランプ部で把持して上記成形型の成形面に圧接させた状態で、上記負圧手段により上記真空引き孔に負圧を作用させて上記加飾シート材を真空引き孔から吸引して上記成形面に沿わせることにより、上記基材の表面形状に沿うカバー部材を真空成形する真空成形装置であって、
   上記クランプ装置には、上記クランプ部を加温可能な温度調節手段が設けられていることを特徴とする真空成形装置。
4. 請求項３に記載の真空成形装置であって、
   上記温度調節手段がマイクロヒータからなることを特徴とする真空成形装置。
5. 請求項３又は４に記載の真空成形装置であって、
   上記クランプ装置は、上下に対向配置された上側の第１プレートと下側の第２プレートとを備え、
   上記クランプ部は、上記第１プレートに設けられた上側把持部と、上記第２プレートに設けられた下側把持部とからなり、
   上記上側把持部及び下側把持部は同材質で構成されていることを特徴とする真空成形装置。
6. 請求項５に記載の真空成形装置であって、
   上記下側把持部は、真空成形前の加飾シート材の外周端縁を取り囲むように上記第２プレートの上面から下方に窪んでいることを特徴とする真空成形装置。

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