JP3755246B2 - 表皮一体成形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発泡層をもつ表皮を型内に配置し、射出成形などにより樹脂基材を形成するとともに表皮と一体的に接合する表皮一体成形方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車室内にはインストルメントパネル、ドアトリム、コンソールボックスなど多数の内装樹脂部品が用いられている。これらの内装樹脂部品は、触感を向上させるために、硬質の樹脂基材表面に軟質の表皮が被覆された構成とするのが主流である。
【０００３】
このような表皮をもつ樹脂部品を製造するには、かつては別に形成された表皮を樹脂基材に被覆して接着や縫製などで一体化する方法が行われていた。しかし、この方法では工数が多大となるとともに、一体化時に皺や膨れが発生して不良となる場合も多いという不具合がある。そこで近年では、真空成形などで所定形状に賦形された表皮を型内に配置し、射出成形などで樹脂基材を形成するとともに表皮と一体的に接合する表皮一体成形方法が一般に行われている。
【０００４】
この表皮一体成形方法では、例えば表皮層、発泡層及び樹脂層の三層構造からなる表皮を用意し、真空成形などで所定形状に賦形する。この所定形状に賦形された表皮を型内に配置し、射出成形などで表皮の裏面側に樹脂基材を形成する。このとき、樹脂層と樹脂基材とを同材質とすれば、射出成形時に溶融樹脂の熱で樹脂層も溶融して樹脂基材と一体的に溶着した表皮一体成形品が製造される。
【０００５】
この表皮一体成形方法によれば、発泡層の存在により弾力のある触感が得られ、表皮層の触感と相まって優れた触感をもつ表皮が得られる。また表皮は射出圧により型面に押圧されるため、皺や膨れなどの不具合が少なくなって不良率が低く、製造工数も少ないという利点がある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、表皮一体成形方法で表皮を樹脂基材と一体化する場合には、表皮の端末処理が問題となる場合がある。例えば樹脂基材の表面前面に表皮をもつ成形品を製造する場合には、表皮端末を複数の成形型で挟持して樹脂基材を成形し、その後端末を処理すればよい。しかしながら、樹脂基材の表面の一部分に表皮をもつ成形品など、成形後の表皮の端末処理を行うことが困難な場合などには、以下のような問題が発生する。
【０００７】
例えば樹脂基材の表面の一部分に表皮をもつ成形品では、表皮の端末の見栄えをよくするために、成形品に設けられた溝内に表皮の端末が挿入された形状とする場合が多い。このような表皮一体成形品を製造する場合には、表皮は図３に示すように型内に配置される。ところが、樹脂基材の形成時に射出された溶融樹脂の樹脂圧により図示Ａ部の発泡層が圧縮されて変形し、この変形により表皮端部が移動する場合がある。
【０００８】
するとＡ部の発泡層の圧縮変形により表皮には引張りの力が作用し、図４に示すような形状の場合には、表皮端部が移動して表皮端部とスライドコア（４１）との間に隙間（１６）が生じる場合がある。このようになると、キャビティ内を流動した溶融樹脂は表皮端部とスライドコア（４１）との間の隙間（１６）に進入し、樹脂漏れ不良が発生するようになる。
【０００９】
また表皮一体成形品の端末が断面略Ｖ字形状となっている場合などにも、図８に示すように発泡層の圧縮変形により表皮に引張りの力が作用し、表皮端部が移動して端部に樹脂漏れが生じるという不具合がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、表皮一体成形方法において樹脂基材の成形時の樹脂圧による表皮の変形に起因する樹脂漏れを防止することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の表皮一体成形方法の特徴は、表皮層と表皮層の裏面側に一体的に積層された発泡層とをもつ表皮を所定形状に賦形する賦形工程と、所定形状に賦形された表皮を型内に配置し表皮の裏面側に樹脂基材を一体的に形成する成形工程とからなる表皮一体成形方法において、
賦形工程では、成形工程において樹脂圧で発泡層が圧縮変形される部分でありかつその変形によって表皮端末が移動又は変形して樹脂漏れが発生するような部分で発泡層を部分的に圧縮して塑性変形させた薄肉部を形成し、成形工程において樹脂圧による薄肉部の変形を抑制することで表皮端末の移動又は変形を防止したことにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の表皮一体成形方法では、賦形工程において先ず表皮が所定形状に賦形されるとともに、表皮の発泡層が部分的に圧縮されて塑性変形された薄肉部が形成される。この薄肉部を形成するには、発泡層の熱変形温度以上に加熱して加圧すればよい。また薄肉部の形成は、賦形の前後に行ってもよいが、工数の低減という観点から賦形と同時に行うことが望ましい。
【００１２】
この賦形工程は、真空成形、熱プレス成形などで行うことができる。また、この賦形工程において、賦形及び薄肉部の形成とともに、表皮層表面にシボなどを形成することもできる。
薄肉部は、成形工程において樹脂圧で発泡層が圧縮変形される部分であって、かつその変形によって表皮端末が移動又は変形して樹脂漏れが発生するような部分に設けられ、例えば後述の実施例に示すような部分が例示される。この薄肉部の数及びその面積は、樹脂漏れが生じる恐れのある部分に対応して設ければよく、特に制限されない。なお、薄肉部以外の部分であっても、樹脂基材の成形時に樹脂圧で圧縮されて発泡層が塑性変形する場合が多く、成形後の触感は薄肉部とほぼ同等となるため、薄肉部を形成することによる触感の差異はほとんどない。
【００１３】
薄肉部が形成され所定形状に賦形された表皮は、成形型内に配置され、射出成形、トランスファ成形などにより樹脂基材が形成される。このとき、溶融樹脂が薄肉部に到達しても、薄肉部では既に発泡層が圧縮変形されているため樹脂圧による変形が生じないか、生じても僅かとなる。したがって発泡層の変形による表皮端末の移動が防止されるため、溶融樹脂が表皮端部に到達したときにも表皮端部は成形型内における正規の位置にあって型面と密着しているので、樹脂漏れが防止されている。
【００１４】
表皮は、表皮層と表皮層の裏面側に一体的に積層された発泡層とをもつ。表皮層は、ポリ塩化ビニル、熱可塑性エラストマなどから形成された軟質なものが一般的であり、触感が重要な特性である。
発泡層としては、発泡ポリウレタン、発泡ポリプロピレンなど各種発泡樹脂から形成することができる。薄肉部を容易に形成するためには、発泡ポリウレタンは好ましくなく、発泡ポリプロピレンなど熱可塑性樹脂製の発泡層とすることが好ましい。
【００１５】
発泡層の裏面に、さらに樹脂層をもつ三層構造とすることも好ましい。このような表皮を用いれば、樹脂基材の成形時の発泡層の溶融が防止されるので、一層触感に優れた表皮をもつ一体成形品が得られる。なお、樹脂層は一般に樹脂基材と同種の樹脂から形成し、樹脂基材の成形時に強固に溶着するように設計することが望ましい。
【００１６】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。この実施例では、自動車のインストルメントパネルの製造に本発明を利用している。なお製造されるインストルメントパネルは部分的に表皮をもち、表皮の一部の端部は樹脂基材に設けられた溝内に隠れている。またメータパネルが取り付けられる窓部分などの端部は、表皮と樹脂基材とが重なった状態で断面略Ｖ字状となっている。
【００１７】
（実施例１）
図９に本実施例に用いた表皮の断面図を示す。この表皮１は、ポリプロピレン（ＰＰ）よりなり厚さ１．０ｍｍの樹脂層１０と、樹脂層１０表面に積層された厚さ３．０ｍｍの発泡ＰＰよりなる発泡層１１と、発泡層１１表面に積層された厚さ１．０ｍｍのオレフィン系軟質樹脂（ＴＰＯ）よりなる表皮層１２とから構成され、ラミネート法により三層が一体的に接合されている。
【００１８】
本実施例では、先ず上記した表皮１が真空成形により所定形状に賦形される。この賦形工程では、表皮１は１６０〜１７０℃に加熱され、真空引きにより図１に示す雌型２の型面に表皮層１２が対向して押圧される。雌型２は３０〜４０℃に保持され、表皮１は雌型２の型面形状に賦形される。雌型２の型面にはシボ模様の反転形状が形成されているので、表皮層１２には雌型２の型面が転写されシボ模様が形成される。
【００１９】
賦形された表皮１の端部の一部は、図１に示すように断面略Ｌ字状となり、基部１３と、基部１３の先端から立ち上がった立部１４と、立部１４の先端が略直角に曲折され基部１３と対向する曲折部１５とから構成されている。
賦形工程において、上記した表皮１の端部の一部では、図１に示すように雌型２内にプラグ型３が挿入され、基部１３の一部分がプラグ型３により圧縮される。この時、プラグ型３は３０〜６０℃に保持されているため、樹脂層１０及び発泡層１１が熱軟化した状態で圧縮され、表皮１は塑性変形により厚さ約２．５ｍｍに圧縮された状態となる。そして冷却後型開きされると、表皮１は端部の一部が上記した断面略Ｌ字形状に賦形され、基部１３は圧縮されて発泡層１２が潰れた薄肉部として離型される。
【００２０】
所定形状に賦形された表皮１は、図２に示すように射出成形型４内に配置され、型締め後図示しない複数のゲートより溶融樹脂５がキャビティ４０内に射出される。成形型４にはスライドコア４１が設けられ、曲折部１５がスライドコア４１に沿うように配置される。
この射出工程では、溶融樹脂５は先ず薄肉部としての基部１３と接触して基部１３に沿って流れる。したがって先ず基部１３に射出圧が作用するが、基部１３は賦形工程で圧縮されて発泡層１１が潰されているため、射出圧によって圧縮されるのが抑制されている。したがって曲折部１５はスライドコア４１に沿った状態が維持され、溶融樹脂５はさらに曲折部１５をスライドコア４１に押圧するので、曲折部１５とスライドコア４１との界面からの樹脂漏れが確実に防止されている。
【００２１】
なお、プラグ型３による表皮１の圧縮しろは、溶融樹脂の圧力、溶融樹脂の温度、ゲートの位置、あるいは表皮の材質によって種々調整する必要があり、上記実施例の厚さに制限されるものではない。
（従来例１）
この従来例では、賦形工程においてプラグ型３による基部１３の圧縮を行わなかったこと以外は実施例１と同様である。すなわち所定形状に賦形された表皮１’は、全体にほぼ同じ厚さで、図３に示すように成形型４内に配置される。この状態では、表皮１’は成形型４及びスライドコア４１の型面にほぼ沿っている。
【００２２】
ところが射出工程では、図４に示すように溶融樹脂５が基部１３’と接触すると、射出圧により基部１３’の主として発泡層１１が圧縮され、厚さが約２．５ｍｍとなる。基部１３’の圧縮により図４に示すように曲折部１５’が移動し、曲折部１５’とスライドコア４１との間に隙間１６が生じるため、溶融樹脂５が隙間１６に進入する。
【００２３】
また発泡層１１が圧縮されても、表皮層１２の寸法変化はほとんどない。したがって曲折部１５’が移動すると表皮層１２が弛み、立部１４’に皺１７が発生する場合が多い。
そのため得られたインストルメントパネルでは、表皮１’表面に皺１７が存在したり、スライドコア４１によって形成される溝内の表皮１’表面に樹脂が付着した状態となり、外観不良が発生する。
【００２４】
（実施例２）
本実施例では、実施例１と同様のインストルメントパネルの断面略Ｖ字状の端部を形成している。先ず賦形工程では、実施例１と同様の表皮１の端部が真空成形により断面略Ｖ字状に賦形される。このとき、図５に示すように、表皮１は雌型２に吸引されて型面形状に賦形されるとともに、実施例１と同様にプラグ型３により谷部１８が厚さ約２．５ｍｍに圧縮され、塑性変形により圧縮形状が維持される。
【００２５】
そして図６に示すように、賦形された表皮１は射出成形型４内に配置され、溶融樹脂の射出により樹脂基材５０が形成される。このとき、先ず基部１３が圧縮されるが、基部１３が圧縮されただけでは、端部１９の移動はほとんど生じない。そして溶融樹脂が谷部１８に到達すると、谷部１８は既に圧縮されて薄肉部となっているので、射出圧により圧縮されるのが抑制される。したがって表皮１の端部１９が成形型４内を移動するのが防止されている。これにより表皮１の端部１９と型面との間に溶融樹脂が漏れるのが防止され、外観品質に優れたインストルメントパネルが得られる。
【００２６】
（従来例２）
一方、従来の方法では、表皮１’の賦形時に谷部１８’が圧縮されることがなく、図７に示すように全体が均一な状態で成形型４内に配置される。そして射出工程で溶融樹脂が射出されると、先ず実施例２と同様に基部１３’が圧縮されるが、このとき端部１９’の移動はほとんど生じない。
【００２７】
しかし次いで谷部１８’が圧縮されると、表皮層１２はほぼ元の長さを維持しているのに発泡層１１が短くなるため、反力により端部１９’先端が図８に示すように曲がり、型面から離れる。このため端部１９’の表皮層１２と型面との間に樹脂漏れが発生し、外観品質が損なわれる。
【００２８】
【発明の効果】
すなわち本発明の表皮一体成形方法によれば、樹脂基材の成形時において表皮と型面との間への溶融樹脂の進入が生じないので、樹脂漏れが防止され不良率を大きく低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１において表皮の賦形を行っている状態で示す真空成形型の要部断面図である。
【図２】本発明の実施例１において射出成形時の状態で示す成形型の要部断面図である。
【図３】従来例１において表皮を配置した状態で示す真空成形型の要部断面図である。
【図４】従来例１において射出成形時の状態で示す成形型の要部断面図である。
【図５】本発明の実施例２において表皮の賦形を行っている状態で示す真空成形型の要部断面図である。
【図６】本発明の実施例２において射出成形終了後の状態で示す成形型の要部断面図である。
【図７】従来例２において表皮を配置した状態で示す真空成形型の要部断面図である。
【図８】従来例２において射出成形時の状態で示す成形型の要部断面図である。
【図９】実施例及び従来例で用いた表皮の断面図である。
【符号の説明】
１：表皮 ２：雌型 ３：プラグ型
４：射出成形型 ５：溶融樹脂 １０：樹脂層
１１：発泡層 １２：表皮層 １３：基部（薄肉部）

Claims (1)

1. 表皮層と該表皮層の裏面側に一体的に積層された発泡層とをもつ表皮を所定形状に賦形する賦形工程と、所定形状に賦形された該表皮を型内に配置し該表皮の裏面側に樹脂基材を一体的に形成する成形工程とからなる表皮一体成形方法において、
   前記賦形工程では、前記成形工程において樹脂圧で発泡層が圧縮変形される部分であり、かつその変形によって表皮端末が移動又は変形して樹脂漏れが発生するような部分で前記発泡層を部分的に圧縮して塑性変形させた薄肉部を形成し、前記成形工程において樹脂圧による該薄肉部の変形を抑制することで表皮端末の移動又は変形を防止したことを特徴とする表皮一体成形方法。

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