JP4393891B2 - 芯材への表皮形成方法、及びその方法に適した成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、第１成形用型に芯材をセットし、第１成形用型を第２成形用型に対して閉鎖し、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して、芯材に表皮を形成させる表皮形成方法、及びその方法に適した成形装置に関する。

自動車内装品であるインストルメントパネル、ドアートリム、コンソールボックス等の樹脂成形体の製造方法として、成形用上型に芯材をフック等で固定し、成形用下型に液状樹脂をスプレーで塗布することによって、芯材に表皮を形成させる方法が開示されている（特許文献１の図６参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、液状樹脂を成形用下型に薄く何回も連続して、好ましくは５〜１５回の連続重ね塗りが好ましい。そのため、工程が複雑となる。そこで、第１成形用型に芯材をセットし、第１成形用型を第２成形用型に対して閉鎖し、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して、芯材に表皮を形成させる方法が行われるようになっている。

特開２０００−３５１３５１号公報

ところが、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入する方法では、隙間に液状樹脂を注入したとき、第１成形用型と第２成形用型との合わせ面に液状樹脂が入り込み、樹脂成形体に余分な部分（通称、「バリ」と呼んでいる）が形成されてしまう。また、表皮は柔軟であり、バリが発生する面には、一般的に意匠用の絞模様が転写されているため、研磨等でバリを除去することは困難である。そこで、第１成形用型と第２成形用型との合わせ面の面精度を上げて、隙間から第１成形用型と第２成形用型との合わせ面に液状樹脂が入り込むことを防止していたものの、バリの発生を押えることは困難であった。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、第１成形用型に芯材をセットし、第１成形用型を第２成形用型に対して閉鎖し、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して、芯材に表皮を形成させる方法において、第１成形用金型と第２成形用金型との合わせ面への液状樹脂の浸入を防止しつつ、芯材に表皮を形成させる方法、及びその方法に適した表皮形成用成形装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る芯材に表皮を形成させる表皮形成方法は、第１成形用型に芯材をセットし、前記第１成形用型を第２成形用型に対して閉鎖し、前記芯材と前記第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して、前記芯材に表皮を形成させる表皮形成方法であって、前記第１成形用型と前記第２成形用型にはそれぞれ閉鎖面が形成され、前記第１成形用型又は前記第２成形用型の閉鎖面の少なくともいずれかに弾性体が配置され、前記弾性体には自身が発熱することによって当該弾性体を加熱する発熱抵抗体が設けられ、前記各々の閉鎖面が前記弾性体を挟んで対向するように、前記第１成形用型を前記第２成形用型に対して閉鎖し、前記弾性体が、前記発熱抵抗体によって加熱されることで前記隙間からの液状樹脂の流出を防止するように、前記隙間に熱硬化性の液状樹脂を注入して、前記芯材に表皮を形成させることを特徴とする。かかる方法によれば、前記第１成形用型又は前記第２成形用型の閉鎖面の少なくともいずれかに弾性体が配置される。そして、この弾性体は、第１成形用型の閉鎖面と第２成形用型の閉鎖面とを対向させたときに、各々の閉鎖面に挟まれて配置される。このとき、弾性体は弾性変形し、シール効果を発揮する。したがって、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に注入された液状樹脂は、隙間からの流出、即ち、第１成形用型と第２成形用型の合わせ面への液状樹脂の浸入を防止することが可能となる。その結果、芯材に余分な部分が形成されることもない。さらに、液状樹脂が外部に流出することも防止できる。また、熱硬化性樹脂が弾性体付近で加熱されるので、バリの発生を抑制することが可能となる。

また、本発明に係る芯材に表皮を形成させる表皮形成方法は、前記隙間の一部が最も内側に位置する前記第２成形用型の閉鎖面よりも外側に位置するとともに、前記第２成形用型を分割して形成する分割型を有し、前記分割型は、前記隙間の一部を形成するとともに、分割面に前記弾性体がさらに配置されていることが好ましい。インストルメントパネル等の自動車内装品は、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間の一部が、最も内側に位置する第２成形用型の閉鎖面よりも外側に位置する場合がある。かかる場合には、第１成形用型を第２成形用型に対して開放させても、最も内側に位置する第２成形用型の閉鎖面よりも外側に位置する隙間の一部（以下、「アンダーカット部」）で成形された樹脂成形体を第２成形用型から取り出すことができない。したがって、第２成形用型を分割して分割型を形成することで、アンダーカット部で成形された樹脂成形体であっても、容易に第２成形用型から取り出すことが可能となる。また、この分割型は、第１成形用型に対して進退可能な可動部を備えていることがさらに好ましく、分割型を第１成形用型に対して後退させることで、アンダーカット部で成形された樹脂成形体を容易に取り出すことが可能となる。さらに、この分割型の分割面に弾性体を配置することで、弾性体が弾性変形し、シール効果が発揮される。したがって、第１成形用型と第２成形用型との間に形成される隙間に注入された液状樹脂が、隙間からの流出、即ち、第１成形用型と第２成形用型の合わせ面に液状樹脂が浸入することも防止できる。

また、本発明に係る芯材に表皮を形成させる表皮形成方法は、前記分割面に形成された前記弾性体にも前記発熱抵抗体が設けられていることが好ましい。これによれば、熱硬化性樹脂が弾性体付近で加熱されるので、バリの発生を抑制することが可能となる。

また、本発明に係る芯材に表皮を形成させる表皮形成方法は、前記弾性体が少なくとも二枚のシリコンラバーシートを有し、前記発熱抵抗体は、前記二枚のシリコンラバーシートの間に配置されていることを特徴とする。これによれば、第１成形用型の閉鎖面、第２成形用型の閉鎖面、又は分割型の分割面のように狭い場所であっても、少なくとも二枚のシリコンラバーからなる弾性体と、発熱抵抗体とを配置することが可能となる。

また、本発明に係る芯材に表皮を形成させる表皮形成用成形装置は、芯材をセット可能な第１成形用型と、前記第１成形用型が閉鎖される第２成形用型とを備え、前記第１成形用型にセットされた芯材と前記第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して前記芯材に表皮を形成させる表皮形成用成形装置であって、前記第１成形用型と前記第２成形用型にはそれぞれ閉鎖面が形成され、前記第１成形用型又は前記第２成形用型の少なくともいずれかの前記閉鎖面には、前記隙間からの熱硬化性の液状樹脂の流出を防止する弾性体が配置されており、前記弾性体には、自身が発熱することによって当該弾性体を加熱する発熱抵抗体が設けられていることを特徴とする。これによれば、第１成形用型の閉鎖面と第２成形用型の閉鎖面との間に配置される弾性体が、液状樹脂の隙間からの流出、即ち、第１成形用型と第２成形用型との合わせ面に液状樹脂が浸入することを防止する。加えて、熱硬化性樹脂が弾性体付近で加熱可能となる。したがって、バリの発生を抑制することが可能な表皮形成用成形装置の提供が可能となる。

以下、本発明に係る芯材への表皮形成方法、及びその方法に適した表皮形成用成形装置の好適な実施の形態の例について説明する。

先ず、本発明に係る芯材への表皮形成方法に適した表皮形成用成形装置１について、図１を用いて簡単に説明する。なお、ここで、図１は、自動車内装品であるインストルメントパネル、ドアートリム、コンソールボックス等の樹脂成形体の芯材１５に表皮を形成させる表皮形成用成形装置１の断面図である。

図１に図示されるように、本発明に係る表皮形成用成形装置１は、上金型２と下金型３とを備えており、各々の金型２・３は、型部２ａ・３ａと閉鎖面２ｂ・３ｂを有している。この閉鎖面２ｂ・３ｂは平面である。そして、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂとが対向するように、上金型２を下金型３に対して閉鎖すると、上金型２と下金型３との間には、隙間１０が形成される。

ここで、隙間１０の一部１０Ａは、下金型３の閉鎖面３ｂのうち、最も内側に位置する閉鎖面（型部３ａと閉鎖面３ｂとの境界部）３ｃよりも、外側に位置している。即ち、下金型３の型部３ａが、型部３ａと閉鎖面３ｂとの境界部３ｃよりも外側に膨らんでいることとなる。また、上金型２の型部２ａも、型部２ａと閉鎖面２ｂとの境界部２Ｂよりも外側に膨らんでいる。ただし、この部分は、隙間１０の一部１０Ａに配置される芯材１５に形成される表皮の厚みが大きくなるものの、必ずしも型部２ａと閉鎖面２ｂとの境界部２Ｂよりも外側に膨らんでいる必要はない。

下金型３は、さらに分割型３Ａを備えている。分割型３Ａとは、下金型３の一部を構成する型ではあるが、下金型３とは別体に構成されている。この分割型３Ａは、型部３Ａａと分割面３Ａｂとを有している。そして、分割型３Ａの型部３Ａａは、上金型２の型部２ａとの間で隙間１０の一部１０Ａを形成している。また、分割型３Ａの分割面３Ａｂは、下金型３の分割面３ｄと対向して配置される。そして、分割型３Ａの分割面３Ａｂと下金型３の分割面３ｄとは摺動可能となっており、芯材１５に対して進退可能に構成されている。なお、分割型３Ａは、下金型３、の一部を構成する型にすぎないが、厳密にいえば、下金型３の閉鎖面３ｂの一部は、分割型３Ａが形成することとなる。

上金型２の型部２ａには、芯材１５をセットするための芯材固定ピン４が取り付けられている。芯材固定ピン４は、上金型２の内部に埋め込まれ、ピン４の先端が型部２ａの表面から突出している。芯材１５は、型部２ａの表面から突出したピン４の先端に取付可能となっている。なお、型部２ａの表面から突出しているピン４の長さは、芯材１５をピン４にセットしたときにピン４が芯材１５を貫通しない様、芯材１５の厚みよりも小さい長さとなっている。

なお、芯材１５は、ポリプロピレン（以下、「ＰＰ」という）とタルク樹脂で予め射出成形されたものである。そして、後述する液状樹脂２０との密着性改善のため、芯材１５の表面を火炎処理し、表面エネルギーを４０〜５０ｄｙｎｅまで高められている。

下金型３の閉鎖面３ｂには、第１弾性体５が取り付けられている。この第１弾性体５は、上金型２に向かって突出している。そして、上金型２を下金型３に対して閉鎖したとき、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂとの間に挟まれる。

また、分割型３Ａの分割面３Ａｂには、第２弾性体６が取り付けられている。この第２弾性体６は、下金型３に向かって突出している。そして、第２弾性体６は、分割型３Ａの分割面３Ａｂと下金型３の分割面３ｄとの間に挟まれて配置される。

なお、本実施形態において、上金型２の型部２ａに芯材固定ピン４を設けたが、これに限られるものではなく、下金型３の型部３ａに設けてもよい。さらに、芯材１５をセットすることができれば、ピンでなくてもよい。

また、各々の金型２・３の閉鎖面２ｂ・３ｂはいずれも平面としたが、これに限られるものではない。例えば、上金型２の閉鎖面２ｂが凹面で、下金型３の閉鎖面３ｂが、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂとが対向する凸面であってもよい。即ち、上金型２を下金型３に対して閉鎖したときに、上金型２と下金型３との間に形成される隙間１０を閉じることができれば、各々の閉鎖面２ｂ・３ｂの形状は限られるものではない。

また、第１弾性体５は下金型３の閉鎖面３ｂに、第２弾性体６は分割型３Ａの分割面３Ａｂに取り付けられているが、これに限られず、第１弾性体５が上金型２の閉鎖面２ｂに、第２弾性体６が下金型３の分割面３ｄに取り付けられていてもよい。

次に、本発明に係る芯材１５への表皮形成方法について、図２（ａ）〜（ｄ）を用いて簡単に説明する。ここで、図２（ａ）〜（ｄ）は、樹脂成形体の芯材１５に表皮を形成させる工程を示した概略図である。

図２（ａ）に図示されるように、芯材１５を、上金型２の型部２ｂに近づける。そして、図２（ｂ）に図示されるように、芯材１５を、上金型２の型部２ａの形状に沿って、上金型２の型部２ａの表面から突出した芯材固定ピン４にセットする。なお、芯材１５の材質は、ＰＰとタルク樹脂で予め射出成形されたものが好ましいが、これに限られるものではない。このように、芯材１５がセットされた上金型２を、図２（ｃ）に図示されるように、各々の閉鎖面２ｂ・３ｂが互いに対向するように、上金型２を下金型３に対して閉鎖する。なお、このとき、上金型２の型部２ａと下金型３の型部３ａとが対向して配置され、各々の型部２ａ・３ａの間には隙間１０が形成される。そして、図２（ｄ）に図示されるように、隙間１０に液状樹脂２０が注入されて、液状樹脂２０が硬化すると芯材１５に表皮が形成される。なお、上金型２と下金型３との間に形成される隙間は、一般的に０．５〜１．５ｍｍと小さいので、流れやすい低粘度の液状樹脂であることが好ましい。

このように、芯材１５の表面に表皮が形成されると、上金型２を下金型３に対して開放する。ところが、隙間１０の一部１０Ａは、下金型３の閉鎖面３ｂのうち、最も内側に位置する閉鎖面（型部３ａと閉鎖面３ｂとの境界部）３ｃよりも、外側に位置している。即ち、アンダーカット部が形成されている。したがって、上金型２を下金型３に対して開放したのみでは、表皮が形成された樹脂成形体（芯材１５に表皮を形成させたもの）１６を下金型３から取り出すことができない。そこで、分割型３Ａを下金型３に対して開放すると、隙間１０の一部１０Ａに形成された樹脂成形体１６を取り出すことが可能となる。

次に、上金型２と下金型３とで形成される隙間１０に液状樹脂２０を注入させた場合における、第１弾性体５の作用について説明する。

ここで、液状樹脂２０は流れやすい液状樹脂２０を用いているため、上金型２と下金型３との間に形成された隙間１０に注入された液状樹脂２０は隙間１０の細部まで行きわたり、芯材１５の表面に均一な表皮が形成される。ここで、下金型３の閉鎖面３ｂに取り付けられた第１弾性体５は、上金型２の閉鎖面２ｂに向かって突出しているので、隙間１０に注入された液状樹脂が、隙間１０から流出することを防止する作用がある。即ち、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂ（上金型２と下金型３との合わせ面）に浸入することを防止する。分割型３Ａの分割面３Ａｂに取り付けられた第２弾性体６は、下金型３の分割面３ｄに向かって突出しているので、第１弾性体５と同様に、隙間１０に注入された液状樹脂が、隙間１０から流出することを防止する作用、即ち、分割型３Ａの分割面３Ａｂと下金型３の分割面３ｄ（分割型３Ａと下金型３との合わせ面）に浸入することを防止する作用がある。

また、本実施形態では、上金型２と下金型３との間に形成される隙間１０に注入する液状樹脂２０は、熱硬化性のウレタン２０を用いている。そして、図３に図示されるように、第１弾性体５と第２弾性体６の内部には、各々の弾性体５・６を加熱するための加熱装置が取り付けられている。ここで、図３は、図１に図示されるＡ部の詳細を表した図である。この加熱装置７は、各弾性体５・６付近で熱硬化性ウレタン２０の硬化を促進させるために、各弾性体５・６を６０℃以上まで加熱できるようになっている。なお、熱硬化性ウレタン２０の硬化を促進させる観点からいえば、各弾性体５・６を１２０℃程度まで加熱可能であることが好ましい。また、熱硬化性ウレタン２０の硬化速度を調整できるように、各弾性体５・６を４０℃〜６０℃の範囲で温度調整可能となっている。

このように、各弾性体５・６を加熱装置７で６０℃以上に加熱することによって、各弾性体５・６付近の熱硬化性ウレタン２０の硬化を促進できる。したがって、隙間１０に注入された熱硬化性ウレタン２０が、上金型２と下金型３の閉鎖面２ｂ・３ｂ、又は下金型３と分割型３Ａの分割面３Ａｂ・３ｄに浸入することを確実に防止できる。さらに、加熱装置７は４０℃〜６０℃の範囲で温度調整可能となっているので、熱硬化性ウレタン２０の硬化速度を調整することも可能である。

ここで、第１弾性体５と加熱装置７の構成について、説明する。第１弾性体５は、約１．５ｍｍの厚みを持ち、且つ略同じ大きさの二枚のシリコンラバーシート５ａ・５ｂを、各々のシート面が対向するように重ねたものである。そして、この二枚のシリコンラバーシート５ａ・５ｂの間には、発熱抵抗体７が配置されている。したがって、二枚のシリコンラバーシート５ａ・５ｂに挟まれた発熱抵抗体７を発熱させることで、これらのシリコンラバーシート５ａ・５ｂを６０℃以上に、好ましくは１２０℃程度に加熱している。

このように、二枚のシリコンラバーシート５ａ・５ｂの間に発熱抵抗体７を配置し、シリコンラバーシート５ａ・５ｂを６０℃、好ましくは１２０℃程度に加熱することで、隙間１０に注入された液状樹脂２０が、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂ、又は分割型３Ａの分割面３Ａｂと下金型３の分割面３ｄに浸入することを確実に防止できる。

なお、シリコンラバーシート５ａ・５ｂは二枚に限られるものではなく、三枚以上であってもよい。少なくとも発熱抵抗体７を、シリコンラバーシート５ａ・５ｂの間に配置することができればよい。

また、第２弾性体６の構成も、第１弾性体と同様である。即ち、約１．５ｍｍの厚みを持ち、且つ略同じ大きさの二枚のシリコンラバーシートを、各々のシート面が対向するように重ねたものである。そして、この二枚のシリコンラバーシートの間に、発熱抵抗体７が配置されている点も第１弾性体５と同様である。

また、本実施形態では、上金型２の閉鎖面２ｂと下金型３の閉鎖面３ｂとの間に第１弾性体５を、分割型３Ａの分割面３Ａｂと下金型３の分割面３ｄとの間に第２弾性体６を設けたが、必ずしも両方に設ける必要はない。

また、各弾性体５・６の材質は、シリコンラバーシートに限られるものではなく、また、形状もシート状のものに限られない。隙間１０に注入された液状樹脂２０が、各々の閉鎖面２ｂ・３ｂ、又は分割面３Ａｂ・３ｄ（合わせ面）に浸入、即ち、隙間１０から流出することを防止できればよい。

尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることができることは理解されよう。

樹脂成形体の芯材１５に表皮を形成させる表皮形成用形成装置１の断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は、樹脂成形体の芯材１５に表皮を形成させる工程を示した概略図である。 図１に図示されるＡ部の詳細を表した図である

符号の説明

１ 表皮形成用成形装置
２ 上金型
２ａ 上金型の型部
２ｂ 上金型の閉鎖面
３ 下金型
３ａ 下金型の型部
３ｂ 下金型の閉鎖面
３ｃ 下金型の型部と下金型の閉鎖面との境界部
３ｄ 下金型の分割面
３Ａ 分割型
３Ａａ 分割型の型部
３Ａｂ 分割型の分割面
４ 芯材固定ピン
５ 第１弾性体
６ 第２弾性体
７ 加熱装置（発熱抵抗体）
１０ 隙間
１５ 芯材
１６ 樹脂成形体
２０ 液状樹脂（熱硬化性ウレタン）

Claims (5)

1. 第１成形用型に芯材をセットし、前記第１成形用型を第２成形用型に対して閉鎖し、前記芯材と前記第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して、前記芯材に表皮を形成させる表皮形成方法であって、
   前記第１成形用型と前記第２成形用型にはそれぞれ閉鎖面が形成され、前記第１成形用型又は前記第２成形用型の閉鎖面の少なくともいずれかに弾性体が配置され、前記弾性体には自身が発熱することによって当該弾性体を加熱する発熱抵抗体が設けられ、前記各々の閉鎖面が前記弾性体を挟んで対向するように、前記第１成形用型を前記第２成形用型に対して閉鎖し、
   前記弾性体が、前記発熱抵抗体によって加熱されることで前記隙間からの液状樹脂の流出を防止するように、前記隙間に熱硬化性の液状樹脂を注入して、前記芯材に表皮を形成させる表皮形成方法。
2. 前記隙間の一部が最も内側に位置する前記第２成形用型の閉鎖面よりも外側に位置するとともに、前記第２成形用型を分割して形成する分割型を有し、前記分割型は、前記隙間の一部を形成するとともに、分割面に前記弾性体がさらに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の表皮形成方法。
3. 前記分割面に形成された前記弾性体にも前記発熱抵抗体が設けられていることを特徴とする請求項２に記載の表皮形成方法。
4. 前記弾性体が少なくとも二枚のシリコンラバーシートを有し、前記発熱抵抗体は、前記二枚のシリコンラバーシートの間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の表皮形成方法。
5. 芯材をセット可能な第１成形用型と、前記第１成形用型が閉鎖される第２成形用型とを備え、前記第１成形用型にセットされた芯材と前記第２成形用型との間に形成される隙間に液状樹脂を注入して前記芯材に表皮を形成させる表皮形成用成形装置であって、
   前記第１成形用型と前記第２成形用型にはそれぞれ閉鎖面が形成され、
   前記第１成形用型又は前記第２成形用型の少なくともいずれかの前記閉鎖面には、前記隙間からの熱硬化性の液状樹脂の流出を防止する弾性体が配置されており、
   前記弾性体には、自身が発熱することによって当該弾性体を加熱する発熱抵抗体が設けられていることを特徴とする表皮形成用成形装置。

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