JP2016153190A - 自動車内装品の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】真空成形や圧空成形を応用してクッション性や手触り感が優れた自動車内装品を製造する方法を提案する。【解決手段】予め成形された基材２と、熱可塑性樹脂製であってシート状の表皮材３（シート６）を使用し、シート６を加熱軟化したのち、基材２に被せて真空力によって表皮材３を基材２に沿わせると共に表皮材３を基材２に接着させて自動車内装品を製造する。基材２は剛性を有する剛性層８に発泡層５が積層されたものである。【選択図】図６

Description

本発明は、インストルメントパネル、コンソールボックス、ドアパネル、グローブボックスリッド、コンソールボックスリッド等の自動車内装品の製造方法に関するものである。

自動車内装品の構造として、剛性を有する基材に装飾性やクッション性を有する表皮材が積層されたものが知られている。
また基材の表面に表皮材を積層する方策として、真空成形を応用した技術が知られている（特許文献１，２）。
特許文献１，２に開示された方策では、基材と、シートを使用する。
基材は、あらかじめ射出成形等によって自動車内装品の形状に成形されたものである。シートは、ＴＰＯ樹脂等の熱可塑性樹脂を素材とするものである。
特許文献１，２に開示された方策では、基材の上に加熱軟化したシートを被せ、基材とシートとの間を減圧する。その結果、軟化したシートが基材の外形形状に沿った形状に成形され、同時に基材の表面に成形されたシート（表皮材）が接着される。
真空成形を応用する自動車内装品の製造方法は、成形型や製造装置の構造が簡単であり、且つ材料コストも低廉であるので、当業者の間で多様されている。

また自動車内装品のクッション性や手触り感を向上させる目的から、前記したシートとして、スキン層の裏面に発泡層を有するものが使用される場合がある。
例えばＴＰＯ樹脂と発泡性ＰＰ樹脂とのラミネートシートを使用し、真空成形によって基材の表面に発泡層とスキン層を積層する。

特許文献３には２以上の成形空間で被成形物の真空成形を行う真空成形装置が開示されている。
特許文献３に開示された真空成形装置は、シートを熱軟化した際の撓みを防止することを目的とするものである。

特開２００８−３７０８５号公報 特開２００５−１２５７３５号公報 特開２００３−６７１３７号公報

周知の通り、自動車には同じ機種であっても、「スタンダード仕様」「デラックス仕様」「カスタム仕様」という様なグレードがある。そしてグレードによって自動車内装品の品質を変える場合がある。
そのため製造者は、例えば普及品として基材層だけを有していて表皮層を有さない自動車内装品、中級品として基材層に表皮層が積層された自動車内装品、高級品としてさらにスキン層の下に発泡層を有する自動車内装品等の様に、形状は同一であるが層構成が異なる複数の商品を製造する必要が生じる。
ここで通常の真空成形は、変形させる物（シート）と沿わせる物（基材）の間を減圧状態とすべく、沿わせる物（基材）に脱気用の孔が設けられている。
一方、普及品たる自動車内装品は、基材層だけを有していて表皮層を有さないので、沿わせる物（基材）そのものの表面が自動車内装品の表面となるから、基材に孔を設けることはできない。
そのため自動車内装品の製造者は、脱気用の孔を有する基材と、孔の無い基材を製造する必要があった。

これに対して、特許文献３に開示された様な２以上の成形空間で被成形物の真空成形を行うこととすれば、必ずしも基材に脱気用の孔を設ける必要はない。
そのため２以上の成形空間で被成形物の真空成形を行うこととすれば、同じ基材を使用して普及品と高級品を作ることができるはずである。

この様な考えに基づき、本発明者らが、前述したラミネートシートを使用し、特許文献３と同等の真空成形装置によって自動車内装品を試作したところ、思いがけない問題が生じた。
特許文献３に開示された真空成形装置を使用する場合、シートを加熱軟化する際に上成形室と下成形室が共に減圧される。
その際にラミネートシートが減圧下にさらされ、発泡層が破裂してしまう。即ちラミネートシートの発泡性ＰＰ樹脂は、独立気泡または独立気泡の割合が高い発泡体である。発泡性ＰＰ樹脂は、多くの発泡気泡を有するものであるが、発泡気泡の多くは、薄い樹脂膜で空間が完全に閉塞されたものである。そのため発泡気泡の空間は、大気圧またはそれに近い気圧である。
そのためラミネートシートが減圧下にさらされると、発泡気泡を構成する空間内の空気が膨張し、薄い膜を破壊して破裂する。
そのためラミネートシートを使用し、特許文献３と同等の真空成形装置によって自動車内装品を製造することは困難であった。

代替策として、スキン層と、連続気泡の発泡体によって構成されたラミネートシートを使用してみたが、満足のいく自動車内装品を製造することは困難であった。
即ち連続気泡の発泡体としては、ウレタンスラブシートと称されるシートがある。ウレタンスラブシートは、ウレタン樹脂を素材とするものであり、連続気泡の発泡体であってシート状に成形されたものである。
本発明者らは、ＴＰＯシート等にウレタンスラブシートを張り合わせてラミネートシートを作り、このラミネートシートを用いて自動車内装品を試作した。
しかしながら、ラミネートシートは、熱硬化性樹脂たるウレタン樹脂を素材とするものであるから、加熱しても軟化しない。そのため、ラミネートシートを基材に充分に沿わせることができなかった。

前記した様に、真空成形による自動車内装品を製造方法は、成形型や製造装置の構造が簡単であり、且つ材料コストも低廉であるので、スキン層の裏面に発泡層を有する構造を持つ小物の自動車内装品を真空成形によって製造したいという要望があるが、上記した問題がある故に実現には至っていない。

本発明は、従来技術の上記した問題点に注目し、真空成形や圧空成形を応用してクッション性や手触り感が優れた自動車内装品を製造する方法を提案するものである。

上記した課題を解決するための請求項１に記載の発明は、予め成形された基材と、熱可塑性樹脂製であってシート状の表皮材を使用し、前記シート材を加熱軟化して前記基材に被せ、真空力及び／又は圧空力によって表皮材を基材に沿わせると共に当該表皮材を基材に接着させる自動車内装品の製造方法において、前記基材は、剛性を確保する剛性層に連続気泡の発泡層が積層されたものであることを特徴とする自動車内装品の製造方法である。

ここで「連続気泡の発泡層」とは過半数の発泡気泡が通気性を有する発泡層である。
「真空力及び／又は圧空力によって表皮材を基材に沿わせる」とは、表皮材の表面側と裏面側の圧力差によって表皮材を基材に沿わせることを意味する。
具体的には、表皮材と基材の間の圧力や、表皮材と基材が収容された空間の圧力を他の部分より下げて表皮材を基材側に吸着させる方法がある。また表皮材の表面側や、基材が収容されていない側の圧力を上昇させて表皮材を基材に押しつける方法がある。また両者を併用してもよい。
本発明の自動車内装品の製造方法では、前記基材は、剛性を確保する剛性層に連続気泡の発泡層が積層されたものである。そのため基材が置かれた空間の気圧が変化しても、発泡体が破裂したり収縮することない。
そのため本発明の方法によると、クッション性や手触り感が優れた自動車内装品を製造することができる。

請求項２に記載の発明は、前記表皮材を加熱軟化する際に表皮材の表裏面の雰囲気圧力を調整して表皮の重力による撓みを抑制し、表皮材の表裏面の雰囲気圧力を調整する際に基材が減圧雰囲気にさらされることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装品の製造方法である。

本発明の自動車内装品の製造方法は、表皮材を加熱軟化する際に表皮材の表裏面の雰囲気圧力を調整して表皮の重力による撓みを抑制する。そのため表皮材が撓むことによる支障が改善される。

請求項３に記載の発明は、発泡層は発泡シートであって剛性層に貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車内装品の製造方法である。

剛性層は当然に発泡層よりも剛性が高い。発泡シートは当然に柔らかい。そのため剛性層に発泡シートを貼り付けると、発泡シートは剛性層の外形に沿う。

発泡層は、ウレタンを素材とするものであることが望ましい（請求項４）。

請求項５に記載の発明は、発泡層の表面に液状の接着剤及び／又は接着補助剤を塗布する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動車内装品の製造方法である。

本発明によると、基材の発泡層と、表皮材との接着強度が向上する。

本発明の自動車内装品の製造方法によると、表皮材が撓むことによる弊害が抑制され、、且つクッション性や手触り感が優れた自動車内装品を製造することができる。

本発明の実施形態で使用する自動車内装品の製造装置の断面図である。 本発明の実施形態で使用する基材の断面図である。 図２の基材の分解断面図である。 自動車内装品の製造工程における図１の製造装置の断面図である。 図４の状態に次ぐ自動車内装品の製造工程における図１の製造装置の断面図である。 図５の状態に次ぐ自動車内装品の製造工程における図１の製造装置の断面図である。 図６の状態に次ぐ自動車内装品の製造工程における図１の製造装置の断面図である。 本発明の実施形態の自動車内装品の製造方法で製造された自動車内装品の断面図である。

以下さらに本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態は、自動車内装品を製造する方法である。
製造される自動車内装品１は、例えばコンソールボックスである。自動車内装品１は、図８の様に、基材２と表皮材３によって構成されている。
基材２は、図２、図３の様に剛性を有する剛性層８に発泡層５が積層されたものである。
剛性層８は、ポリプロピレン樹脂やＡＢＳ樹脂を素材とし、射出成形等の公知の方法によって別途成形されたものであり、相当の剛性を有する。
剛性層８は、最終製品たるコンソールボックスと同一の形状に成形されている。

発泡層５は、図３の様に剛性層８とは別途に作られたシートであり、剛性層８の表面に糊付けされたものである。
発泡層５は、ウレタン樹脂を素材とする発泡シートである。発泡層５を構成する発泡シートは、ウレタンスラブシートと称される物品であり、連続気泡の発泡体である。即ち発泡層５を構成する発泡シートは、実質的に全ての気泡が連通していて通気性を有している。
発泡層５は、必ずしも全ての気泡が連通した物である必要はないが、少なくとも過半数の発泡気泡が通気性を有する連続気泡であることが必要である。

発泡層５を構成する発泡シートは、本実施形態ではポリオール、ポリイソシアネートを主成分とし、これに発泡剤、製泡剤、触媒その他を配合したものであり、石油化学製品である。
本実施形態では、発泡層５を構成する発泡シートとして、ウレタンを素材とするウレタンスラブシ−トを採用しているが、これ以外に、ネオプレンゴムスポンジ、ＥＰＴ（エチレン・プロピレンゴム）スポンジ、天然ゴムスポンジ、発泡ポリスチレン、発泡ポリエチレン、ＮＢＲ（ニトリルゴム）コ−ティングスポンジ、ＮＢＲスポンジＥＰＤＭ（エチレン・プロピレン・ジエンゴム）コ−ティングスポンジ、ＥＰＤＭスポンジＥＰＭコーティングスポンジ、ＥＰＭスポンジ、その他の一般的な発泡体を採用することができる。

発泡層５の厚みは１．０ｍｍ〜５．０ｍｍ程度とし、見掛密度範囲は０．０５〜０．４０（ｇ／ｃｍ³ グラムパー立法センチメートル）であることが望ましい。
また発泡層５は、剛性層８の表面に糊付けするための接着層を予め設けておくことが望ましく、糊引き加工及び接着テ−プ貼付をしたものを用いることが望ましい。

表皮材３は、熱可塑性のシート６を真空成形又は圧空成形あるいはこれらを併用して基材２に沿わせて成形したものである。シート６は、発泡層を含まないので、発泡シートと区別するためにソリッドシート６と称する。
ソリッドシート６の素材は、ＴＰＯ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ＰＶＣ樹脂等の公知の熱可塑性樹脂である。ソリッドシート６は、単層であっても積層体であってもよいが、発泡層は含まない。ソリッドシート６の裏面にはホットメルト接着剤等の様な熱活性化する接着剤が塗布されている（図示せず）。なお接着剤は、予めソリッドシート６に積層されており、その表面に離形フィルムが設けられている。そして成形の直前に離形フィルムがはぎ取られる。
ソリッドシート６の厚さは任意であるが、本実施形態では、厚さが１ｍｍ以下であって単層の熱可塑性シートが使用されている。

次に、本実施形態で使用する自動車内装品の製造装置１０（以下、単に製造装置１０と称する）について説明する。
製造装置１０は、密閉可能な成形空間１１を構成する外郭構成部材１２と、外郭構成部材１２内に配される機器によって構成されている。
外郭構成部材１２は、図１の様に、下部側構成部材１５と、上部側構成部材１６によって構成されている。
製造装置１０は、図示しない開閉装置を有し、下部側構成部材１５と上部側構成部材１６を分離することができる。
下部側構成部材１５と、上部側構成部材１６は、それぞれ内面に空間形成部１７，１８があり、下部側構成部材１５と、上部側構成部材１６が接合されると、二つの空間形成部１７，１８が一体化されて密閉空間となる。

上部側構成部材１６の内部には、加熱ヒータ２０が設けられている。
また上部側構成部材１６には加圧用配管２１と減圧用配管２２が接続されている。加圧用配管２１は、電磁弁等の開閉弁２３を介してコンプレッサ等の加圧装置２５に接続されている。
減圧用配管２２は、電磁弁等の開閉弁２６を介して真空ポンプ等の真空源２８に接続されている。

下部側構成部材１５には、開口端に外フランジ３０と内フランジ３１が設けられている。また外フランジ３０には、シート６の端部を保持するクリップ（シート保持手段）３３が設けられている。
下部側構成部材１５には、減圧用配管３５が接続されている。減圧用配管３５は、電磁弁等の開閉弁３６を介して真空ポンプ等の真空源２８に接続されている。

下部側構成部材１５には、昇降テーブル４０と、基材受け台４１とが設けられる。
昇降テーブル４０は、下部側構成部材１５の空間形成部１８内にあり、空間形成部１８内で昇降する。即ち昇降テーブル４０には、下部側構成部材１５の外部に設けられたシリンダー（シート近接手段）４３のロッドが接続されており、シリンダー４３のロッドを伸縮することにより、昇降テーブル４０が空間形成部１８内で昇降する。

昇降テーブル４０の表面には、多数の貫通孔５０が設けられている。
また昇降テーブル４０の表面側に基材受け台４１が設けられている。

基材受け台４１は、基材２の裏面部７と接して基材２を保持するものである。基材受け台４１は、基材２の裏面部７と接する基材支持部４５を有している。

次に、自動車内装品１を製造する方法を、工程を追って説明する。
本実施形態においては、製造装置１０に基材２とシート状の表皮材３を装着する。

本実施形態では、図４の様に、基材２を基材受け台４１に設置し、ソリッドシート６を下部側構成部材１５の空間形成部１８の開口部分に設置する。
具体的には、図示しない開閉装置によって、上部側構成部材１６を持ち上げ、上部側構成部材１６と下部側構成部材１５と分離して両者の間を開く。その結果、下部側構成部材１５の空間形成部１８が大きく開口する。
そして基材受け台４１に基材２を設置する。
本実施形態では、基材２を、基材受け台４１に設置した後に、基材２の表面に、接着補助剤として有機性のプライマーがスプレーで塗布される。より正確には剛性層８の表面に糊付けされた発泡層５の表面にキシレン系プライマーがスプレーで塗布される。
接着補助剤たるキシレン系プライマーは、発泡層５たるウレタンスラブシートと、ソリッドシート６の裏面のホットメルト接着剤の接着性を向上させる機能を有するものである。接着補助剤に代わって接着剤を塗布してもよい。

また図５の様に、下部側構成部材１５の開口部に、ソリッドシート６を設置し、ソリッドシート６の辺部をクリップ（シート保持手段）３３で挟んで保持する。
本実施形態では、図５においてソリッドシート６の上面側がソリッドシート６の表面側６５であり、下面側がソリッドシート６の裏面側６６である。

この状態で、上部側構成部材１６を下部側構成部材１５に接合し、上部側構成部材１６と下部側構成部材１５の間に密閉された成形空間１１を形成させる。
上部側構成部材１６と下部側構成部材１５の間でソリッドシート６の辺部が挟まれている。そのため成形空間１１は、ソリッドシート６を境界として上部空間６１と、下部空間６２に仕切られる。

そして上部側構成部材１６の内部に設けられた加熱ヒータ２０に通電し、ソリッドシート６を加熱する。これと前後して、成形空間１１内を減圧する。
即ち上部側構成部材１６の加圧用配管２１に設けられた開閉弁２３を閉じると共に、成形空間１１と真空源２８を繋ぐ減圧用配管２２，３５の開閉弁２６，３６を開く。そして真空源２８を起動して、成形空間１１を減圧する。即ちソリッドシート６を境界とする上部空間６１と、下部空間６２を共に同時に減圧する。ただし、下部空間６２側は上部空間６１に比べて僅かに高い圧力とする。
加熱ヒータ２０は一定時間に渡って通電し、ソリッドシート６を加熱して軟化させる。
ソリッドシート６が軟化することによって、重力で撓む傾向となるが、本実施形態では、下部空間６２側は上部空間６１に比べて僅かに高い圧力となっている。そのためソリッドシート６は、上下の圧力差によって上方に押し上げられ、撓みが抑制される。

またソリッドシート６は、減圧下にさらされるが、ソリッドシート６は発泡層を持たないから、気泡が破裂するおそれはない。
また下部空間６２には、基材２があり、基材２についても減圧下にさらされる。基材２は発泡層５を持つが、発泡層５を構成する気泡は連続気泡であるから、気泡の内外に圧力差は生じず破裂することはない。

その後、図６の様に、昇降テーブル４０を上昇させる。その結果、基材受け台４１に設置された基材２がソリッドシート６に近接し、さらには基材２をソリッドシート６を裏面側６６から押し上げた状態となり、基材２がソリッドシート６に被さる。即ちソリッドシート６を裏面側６６の一部が基材２に接し、ソリッドシート６が基材２に被さる。
またこの際、昇降テーブル４０の辺部の上面側が、下部側構成部材１５の内フランジ３１の下面側と接する。両者の間には、図示しないシール部材が設けられており、昇降テーブル４０が下部側構成部材１５の内フランジ３１と接することにより、昇降テーブル４０と内フランジ３１との気密性が確保される。
またソリッドシート６は、上部空間６１と、下部空間６２の境界部分にあったが、ソリッドシート６は基材２に押されて中央部が上方に膨らむ。
一方、昇降テーブル４０が下部側構成部材１５の内フランジ３１と接することにより、昇降テーブル４０によって成形空間１１が、上部空間６１と、下部空間６２に仕切られることとなる。

ただし昇降テーブル４０には、多数の貫通孔５０が設けられており、且つソリッドシート６の辺部は、依然として上部側構成部材１６と下部側構成部材１５の間で挟まれている。そのため気密性の観点からは、依然としてソリッドシート６を境界として上部空間６１側と下部空間６２側が仕切られていると言える。即ちソリッドシート６を境界として上部空間６１側と、下部空間６２側との間には通気性はない。一方、気密性の観点からは、ソリッドシート６の裏面側は、下部空間６２を含めて一体の空間である。

この状態から上部空間６１側を大気開放する。即ち加圧用配管２１に設けられた開閉弁２３を開き、上部空間６１側に空気を導入して上部空間６１側の圧力を上昇させる。言い換えると、ソリッドシート６の表面側６５の圧力を上昇させる。
また必要に応じてコンプレッサ等の加圧装置２５を起動し、上部空間６１側（ソリッドシート６の表面側６５）の圧力を大気圧以上に上昇させる。
一方、下部空間６２側は減圧状態を維持させる。

前記した様に、気密性の観点からは、ソリッドシート６を境界として上部空間６１側と下部空間６２側が仕切られている。また上部空間６１側（ソリッドシート６の表面側６５）は大気圧またはそれ以上の気圧となり、下部空間６２側（ソリッドシート６の裏面側６６）は真空状態である。そのため両者の圧力差によって、ソリッドシート６が基材２側に吸引される。またソリッドシート６は熱軟化している状態であるから、ソリッドシート６は容易に変形する。より具体的には、図７の様に、ソリッドシート６の裏面が基材２の表面と接し、ソリッドシート６が、基材２の表面に沿った形状に変形する。

またソリッドシート６の裏面にはホットメルト接着剤が積層されているから、ソリッドシート６が基材２の表面に接着されて一体化する。

その後、ソリッドシート６を冷却し、図示しない開閉装置によって、上部側構成部材１６を持ち上げ、上部側構成部材１６と下部側構成部材１５と分離して両者の間を開き、基材２とソリッドシート６とが一体化された成形物を取り出す。
そして必要に応じて成形物をトリムし、自動車内装品１を完成させる。完成した自動車内装品１は、裏面側に剛性層８があり、表面側に表皮材３があり、その間に発泡層５がある。そのため製造された自動車内装品は、クッション性や手触り感が優れている。

次に本発明の効果を確認するために行った実施例及び比較例について説明する。

（実施例）
図１に示す製造装置を使用し、上記した手順に従ってコンソールボックスを製造した。表皮材３の素材として、厚さ０．５ｍｍのＴＰＯ樹脂を使用した熱可塑性のソリッドシート６を使用した。
基材２は、射出成形によって成形された剛性を有する剛性層８に発泡層５が積層されたものである。
剛性層８は、ポリプロピレン樹脂やＡＢＳ樹脂を素材とし、射出成形等の公知の方法によって別途成形されたものであり、相当の剛性を有する。発泡層５は、糊付けされた厚さ２ｍｍのウレタンスラブシートであり、剛性層８に貼り付けられている。

（比較例１）
比較例１は、剛性層８だけを有し、表皮層及び発泡層を有しないコンソールボックスである。

（比較例２）
比較例２は、剛性層８と表皮層を有し、発泡層を有しないコンソールボックスである。

（考察）
実施例、比較例１、比較例２のそれぞれ５か所のアスカーＤ硬度及びショアーＡ硬度を測定した。
その結果を表１，表２に示す。

実施例のコンソールボックスは、いずれの部位についても比較例に比べて柔らかく、クッション性に優れるものであった。
そのため実施例のコンソールボックスは、成形時に発泡層が破壊されないことが理解される。

１ 自動車内装品
２ 基材
３ 表皮材
５ 発泡層
６ ソリッドシート
８ 剛性層
１０ 自動車内装品の製造装置
１１ 成形空間
１２ 外郭構成部材
１５ 下部側構成部材
１６ 上部側構成部材
２０ 加熱ヒータ

Claims (5)

1. 予め成形された基材と、熱可塑性樹脂製であってシート状の表皮材を使用し、前記表皮材を加熱軟化して前記基材に被せ、真空力及び／又は圧空力によって表皮材を基材に沿わせると共に当該表皮材を基材に接着させる自動車内装品の製造方法において、
   前記基材は、剛性を確保する剛性層に連続気泡の発泡層が積層されたものであることを特徴とする自動車内装品の製造方法。
2. 前記表皮材を加熱軟化する際に表皮材の表裏面の雰囲気圧力を調整して表皮の重力による撓みを抑制し、
   表皮材の表裏面の雰囲気圧力を調整する際に基材が減圧雰囲気にさらされることを特徴とする請求項１に記載の自動車内装品の製造方法。
3. 発泡層は発泡シートであって剛性層に貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動車内装品の製造方法。
4. 発泡層は、ウレタンを素材とするものであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の自動車内装品の製造方法。
5. 発泡層の表面に液状の接着剤及び／又は接着補助剤を塗布する工程を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の自動車内装品の製造方法。

Images