JP4692456B2 - 樹脂発泡成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表皮材と樹脂発泡体とが積層一体化された樹脂発泡成形体の製造方法に関する。

従来、一対の金型の間に表皮材をセットした後に、該一対の金型の間に形成された成形部内に発泡剤を含有する溶融樹脂を射出して供給し、所定時間経過後、一対の金型を所定量だけ開くことによって、成形部の内圧を低下させることにより溶融樹脂を発泡させて、表皮材と樹脂発泡体とを成形と同時に一体化させる樹脂発泡成形体の製造方法が公知である（特許文献１を参照）。この技術により製造された樹脂発泡成形体は、軽量でかつ高剛性であることから、インストルメントパネル、シートバック、パーティションボード、コンソールボックス、ドアトリム等の自動車用内装材に適用することができる。

特開２００１−３３４５４０公報

上記した従来技術では、以下の理由により、溶融樹脂を射出する際における成形部の両金型間の寸法（金型の内面間の距離）の大きさが重要となる。

すなわち、成形部の両金型間の寸法をできるだけ小さくした場合には、溶融樹脂に含有されている発泡剤の揮散（いわゆるガス抜け）を防止することが可能となる。これにより、溶融樹脂の発泡不良を防止することが可能となり、樹脂発泡体の成形不良や、樹脂発泡体の外観品質の低下を防止することが可能となる。

しかし、成形部の両金型間の寸法をあまりに小さくすると、今度は、溶融樹脂を成形部内に射出する際に、溶融樹脂の射出圧によって種々の不具合が発生する。例えば、溶融樹脂の射出圧によって、表皮材の表面に形成されていたシボなどが陥没したり、表皮材の表面にシワなどを生じさせてしまう場合がある。

そこで、これらの問題を解決するために、表皮材の裏面にバリヤー材をラミネートすることが考えられる。表皮材の裏面にバリヤー材をラミネートすることによって、溶融樹脂の射出圧によるダメージから表皮材を保護することが可能となる。

しかし、裏面にバリヤー材がラミネートされている表皮材は、通常の表皮材と比較すると相当高価である。したがって、樹脂発泡成形体の製造コストの増大につながるために、樹脂発泡体の成形不良や表皮材の外観品質の低下を回避しつつ、コストの増加につながらないような樹脂発泡成形体の製造方法が強く望まれていた。

なお、樹脂発泡成形体の外観品質の低下を防止する手段として、非製品部に射出口を設けることも考えられる。その場合、外観品質に影響を与えないようにするため非製品部の面積を大きくしなければならず、それに合わせて表皮材の面積を大きくする必要がある。しかし、表皮材は樹脂材料よりも高価であるため、全体的に製造コストが高くなってしまう。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、樹脂発泡体と表皮材とが一体化された樹脂発泡成形体を製造する際において、表皮材の外観品質の低下や樹脂発泡体の成形不良を回避しつつ、低コストで製造することのできる樹脂発泡成形体の製造方法を提供することである。

課題を解決するための手段は、以下の発明である。
第１発明は、表皮材と樹脂発泡体とが一体化された樹脂発泡成形体の製造方法であって、開閉可能な一対の金型の間に前記表皮材をセットする工程と、前記一対の金型を閉じた状態あるいは半閉じ状態において前記両金型の間に形成された前記樹脂発泡成形体を成形する成形部に発泡剤が添加された溶融樹脂を射出して供給する工程と、前記成形部内全域に前記溶融樹脂を充填あるいは前記一対の金型を完全に閉じてから所定時間経過後に、前記一対の金型を所定の距離だけ開くことによって、前記成形部内に射出された溶融樹脂を発泡させて前記表皮材と前記樹脂発泡体とを一体化し、前記樹脂発泡成形体を成形する工程と、からなり、前記樹脂発泡成形体は、製品として用いられる部分である製品部と、製品として用いられない部分である非製品部と、を有しており、前記樹脂発泡成形体に対応する前記一対の金型の間に形成される成形部は、前記製品部を成形するための領域である製品部成形部と、前記非製品部を成形するための領域である非製品部成形部と、を有しており、前記成形部内に溶融樹脂を射出するための射出口が、前記非製品部成形部に設けられており、前記溶融樹脂供給時における前記非製品部成形部の両金型間の寸法が、前記製品部成形部の両金型間の寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法である。

第１発明によれば、成形部内に溶融樹脂を射出するための射出口が、非製品部成形部に設けられる。すなわち、一対の金型間に形成される成形部は、樹脂発泡成形体のうち製品として用いられる部分（製品部）を成形するための製品部成形部と、樹脂発泡成形体のうち製品として用いられない部分（非製品部）を成形するための非製品部成形部とに分けられる。成形部内に溶融樹脂を射出するための射出口は、これら２つのうち、非製品部成形部に設けられる。これにより、溶融樹脂を射出する際の射出圧が製品部の表皮材に直接的に作用することがなく、製品部の外観品質に影響を及ぼすことが回避される。

また、第１発明によれば、非製品部成形部の両金型間の寸法が、製品部成形部の両金型間の寸法よりも大きく設定されている。これにより、製品部成形部では両金型間の寸法が小さくなるために、発泡剤の揮散（いわゆるガス抜け）を防止することが可能であるとともに、非製品部成形部では両金型間の寸法が大きいために、溶融樹脂の射出圧が過大となることを防止することが可能である。これにより、ガス抜けを原因とする溶融樹脂の発泡不良を回避しつつ、溶融樹脂の射出圧によって溶融樹脂の射出口付近の表皮材に形成されたシボが陥没する等の不具合を回避することが可能である。

第２発明は、上記第１発明の樹脂発泡成形体の製造方法であって、前記表皮材の厚みをＴ（ｍｍ）としたときに、前記製品部成形部の両金型間の寸法が、Ｔ＋５ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法である。

第２発明によれば、製品部成形部の両金型間の寸法が、表皮材の厚みＴ＋５ｍｍ以内という最適な範囲に設定される。すなわち、製品部成形部の両金型間の寸法が、溶融樹脂に含有されている発泡剤の揮散（いわゆるガス抜け）を防止するのに十分な範囲に設定され、製品品質を向上できる。

第３発明は、上記第１発明または第２発明の樹脂発泡成形体の製造方法であって、前記製品部成形部の両金型間の寸法をＣ１（ｍｍ）、前記非製品部成形部の両金型間の寸法をＣ２（ｍｍ）としたときに、Ｃ２＝Ｃ１＋α（αは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）に設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法である。

第３発明によれば、非製品部成形部の両金型間の寸法Ｃ２が、製品部成形部の両金型間の寸法Ｃ１＋α（αは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）という最適な範囲に設定される。すなわち、非製品部成形部の両金型間の寸法Ｃ２が、製品部成形部の両金型間の寸法Ｃ１よりも大きく、かつ、表皮材に形成されたシボが陥没する等の不具合を回避するのに十分な範囲に設定されることで、非製品部の面積を少なくすることができ、表皮材、樹脂材料の歩留まりを向上させ、製造コストを抑制することができる。

本発明によれば、樹脂発泡体と表皮材とが一体化された樹脂発泡成形体を製造する際において、表皮材の外観品質の低下や樹脂発泡体の成形不良を回避しつつ、低コストで製造することのできる樹脂発泡成形体の製造方法を提供することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、樹脂発泡成形体１０の外観を示す斜視図である。図２は、樹脂発泡成形体１０の上面図である。図３は、図２に示す樹脂発泡成形体１０のＡ−Ａ線断面図である。樹脂発泡成形体１０は、完成後に製品として用いられる部分である製品部１２と、製品として用いられない部分である非製品部１４とを一体に有している。

図１〜３に示すように、樹脂発泡成形体１０は、全体として略板状に形成されており、中央部分が凹んだ形状に形成されている。中央の凹んだ部分が非製品部１４であり、その非製品部１４の両側に一対の製品部１２を配置している。
本実施形態において、製品部１２は、車両のドアトリムの上縁部を構成するアッパーベースである。他方、非製品部１４は、製品部１２とは切り離されて廃棄あるいは再利用等される部分である。
樹脂発泡成形体１０は、ポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂に添加された発泡剤が発泡してなる樹脂発泡体１６の表面に、織布や不織布等からなる表皮材１８が積層一体化されてなるものである（図３参照）。

図５に樹脂発泡成形体１０を成形するための一対の金型２０ａ、２０ｂ及び金型２０ａ、２０ｂ間に形成される成形部３０に溶融樹脂を供給するためのインジェクション装置４０、射出用ノズル４２、射出口３６が示されている。一対の金型２０ａ、２０ｂの間に形成される成形部３０は、樹脂発泡成形体１０の製品部１２を成形するための領域である製品部成形部３２と、非製品部１４を成形するための領域である非製品部成形部３４とを有している。これらを言い換えると、成形部３０は「製品部成形部３２」と「非製品部成形部３４」の２つの領域に分けることができる。尚、図５では、これら２つの領域を区別するために、製品部成形部３２と非製品部成形部３４との間を破線で示している。

また、溶融樹脂２２を成形部３０内に供給するための射出口３６は、非製品部成形部３４に設けられており、固定側の金型２０ａの内部に貫通して設けられている樹脂供給通路３８を介して外部に設置されているインジェクション装置４０の射出用ノズル４２の先端に接続されている。これにより、インジェクション装置４０から所定の射出圧で成形部３０内に溶融樹脂２２を射出供給できるようになっている。

図８は、一対の金型２０ａ、２０ｂの間に形成される成形部３０の拡大断面図であり、これに示されるように製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１（ｍｍ）は、非製品部成形部３４の両金型間の寸法Ｃ２（ｍｍ）より小さく設定されている。尚、ここでいう両金型間の寸法Ｃ１、Ｃ２とは、溶融樹脂２２の射出供給時における製品部成形部３２と非製品部成形部３４の金型２０ａ、２０ｂの対向面間の距離であり、その大きさは、以下の式を満たすようにそれぞれ設定されている。
Ｃ１≦Ｔ＋５（Ｔは、表皮材１８の厚み（ｍｍ）である）…式（１）
Ｃ２＝Ｃ１＋α（αは、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）…式（２）

上記式（１）が満たされることによって、製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１が表皮材１８の厚みＴ＋５ｍｍ以内という最適な範囲に設定される。すなわち、製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１が大きすぎた場合には、溶融樹脂射出供給工程において、溶融樹脂２２に含有されている発泡剤の揮散（いわゆるガス抜け）を十分に防止できなくなる。この場合、発泡不良を原因とする樹脂発泡体１６の欠け、表皮材１８側に凹凸が発生する等の不具合が生じる場合がある。したがって、製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１はできるだけ小さい方が好ましいが、表皮材１８の厚みをＴ（ｍｍ）としたときに、両金型間の寸法Ｃ１の大きさをＴ＋５ｍｍ以内に設定することによって、このような現象を十分に回避することが可能である。

上記式（２）が満たされることによって、非製品部成形部３４の両金型間の寸法Ｃ２が製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１＋α（αは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）という最適な範囲に設定される。この場合、非製品部成形部３４の両金型間の寸法Ｃ２が、製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１より大きく設定されることになるので、非製品部成形部３４内に溶融樹脂２２が射出供給されたときの射出圧を下げることができる。これにより、溶融樹脂２２の射出圧により溶融樹脂２２の射出口３６付近の表皮材１８がダメージを受けることで表皮材１８に形成されているシボが陥没したり、表皮材１８にシワが寄ったりするなどの不具合の発生を防止することができる。そのため、非製品部の面積を小さくすることができ、表皮材、樹脂材料の歩留まりを向上させることができる。

本実施形態に係る樹脂発泡成形体の製造方法は、開閉可能な一対の金型の間に表皮材をセットする工程（表皮材セット工程）と、一対の金型が半閉じ状態において両金型の間に形成された成形部内に発泡剤が添加された溶融樹脂を射出して供給する工程（溶融樹脂射出供給工程）と、一対の金型を閉じてから所定時間経過後に、一対の金型を所定の距離だけ開くことによって、成形部内に射出された溶融樹脂を発泡させて表皮材と樹脂発泡体とを一体化させる工程（樹脂発泡成形工程）と、を有している。以下、これら３つの工程について、図４〜図８を参照しながら説明する。

（表皮材セット工程）
図４に示すように、表皮材セット工程では、開閉可能な一対の金型２０ａ、２０ｂの間に表皮材１８をセットする。
一対の金型２０ａ、２０ｂは、シリンダなどの駆動源によって開閉可能に構成されており、固定側の金型２０ａに対して可動側の金型２０ｂが近づくことによって閉じられ、固定側の金型２０ａに対して可動側の金型２０ｂが遠ざかることよって開かれるようになっている。なお、一対の金型２０ａ、２０ｂの間の距離は、任意に調整できるようになっている。

一対の金型２０ａ、２０ｂの間にセットする表皮材１８としては、公知の表皮材を使用することができる。例えば、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂ないし熱可塑性エラストマにて形成されたフィルム、シート等を使用することができる。さらに、これらの表皮材に、ポリウレタン、ゴム、熱可塑性エラストマ等からなるクッション層を積層した複合表皮材を使用することもできる。
本実施形態では、表皮材１８を可動側の金型２０ｂの内面にセットしているが、表皮材１８を一対の金型２０ａ、２０ｂの間にセットするためには、いずれか一方の金型２０ａ、２０ｂの内面に治具等を用いて表皮材１８を固定すればよい。

（溶融樹脂射出供給工程）
図５に示すように、溶融樹脂射出供給工程では、半閉じ状態の一対の金型２０ａ、２０ｂの間に形成された成形部３０内に発泡剤が添加された溶融樹脂２２を射出して供給する。その後、一対の金型２０ａ、２０ｂを完全に閉じて溶融樹脂２２を成形部３０内全域に充填する。

成形部３０内に射出して供給する溶融樹脂２２の種類は特に制限するものはなく、自動車の内装部品等に一般的に使用される熱可塑性樹脂などを使用できる。例えば、ポリプロピレン系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート等のアクリル系樹脂、ＡＢＳ、ナイロン６等のポリアミド系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂等を使用することができる。

溶融樹脂２２に添加される発泡剤の種類は特に制限するものではなく、熱可塑性合成樹脂の発泡剤として公知ものであればいずれであっても使用することができる。具体的には、例えば、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等の発泡剤が使用可能である。さらに、必要に応じてサリチル酸、尿素並びにこれらを含む発泡助剤を添加してもよい。

そして、溶融樹脂２２を射出供給するための射出口３６を非製品部成形部３４に設けることにより、表皮材１８の射出口３６付近に射出圧によってシボが陥没したり、表面にシワが寄ったりする等の不具合が発生したとしても、製品部１２には影響が及ばず製品部１２の外観品質が低下することはない。また、非製品部成形部３４の両金型間の寸法Ｃ２を製品部成形部３２の両金型間の寸法Ｃ１より大きくすることにより、非製品部の面積を小さくすることができ、表皮材、樹脂材料の歩留まりを向上させることができる。

（樹脂発泡成形工程）
図６及び図７に示すように、樹脂発泡成形工程では、一対の金型２０ａ、２０ｂを閉じてから所定時間経過後に、一対の金型２０ａ、２０ｂを所定の距離だけ開くことによって、成形部３０内に射出された溶融樹脂２２を発泡させて表皮材１８と樹脂発泡体１６とを一体化させる。

一対の金型２０ａ、２０ｂが閉じられることによって、成形部３０内に射出された溶融樹脂２２が当該成形部３０内に行き渡るとともに、溶融樹脂２２に対して一対の金型２０ａ、２０ｂによるプレス圧が作用する（図６参照）。そして、溶融樹脂２２の熱によって、溶融樹脂２２に添加されている発泡剤の反応が促進される。そして、所定時間経過後に、一対の金型２０ａ、２０ｂを所定の距離だけ開くことによって、成形部３０の内圧が低下し、溶融樹脂２２が発泡膨張して樹脂発泡体１６が形成される（図７参照）。このとき、表皮材１８に対して樹脂発泡体１６が圧着することによって、樹脂発泡体１６の表面に表皮材１８が一体化された樹脂発泡成形体１０が形成される。

樹脂発泡成形体１０の冷却後、一対の金型２０ａ、２０ｂの間から樹脂発泡成形体１０を取り出すことができる。その後、樹脂発泡成形体１０の製品部１２と非製品部１４とを切り離すことによって、車両用ドアのドアトリムの上端部を構成する左右一対のアッパーベースが完成する。なお、製品部１２と非製品部１４とを切り離すためには、公知のプレス切断機等を使用すればよい。

なお、この樹脂発泡成形工程において、一対の金型２０ａ、２０ｂによる溶融樹脂２２のプレス圧、一対の金型２０ａ、２０ｂを閉じるとき、あるいは開くときの金型２０ｂの移動距離は、適宜に設定することができる。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、樹脂発泡成形体の製品部がドアトリムのアッパーベースである例を示したが、このような態様に限定するものではない。本発明は、例えば、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ドアトリム全体、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の他の自動車用内装材に適用することが可能である。
（２）上記実施形態では、樹脂発泡成形体の製品部が左右両側に２つ設けられ、その２つの製品部の間に非製品部が設けられている例を示したが、このような態様に限定するものではない。本発明は、製品部が１つあるいは３つ以上設けられている場合であっても適用することができる。
（３）上記実施形態では、溶融樹脂射出供給工程において一対の金型を半閉じ状態にて溶融樹脂を射出供給していたが、本発明は、一対の金型を完全に閉じた状態で溶融樹脂を射出供給した場合であっても適用することができる。

樹脂発泡成形体の外観を示す斜視図である。 樹脂発泡成形体の上面図である。 図２に示す樹脂発泡成形体のＡ−Ａ線断面図である。 表皮材セット工程の工程図である。 溶融樹脂射出供給工程の工程図である。 樹脂発泡成形工程の工程図である。 樹脂発泡成形工程の工程図である。 一対の金型の間に形成された成形部の拡大断面図である。

符号の説明

１０…樹脂発泡成形体
１２…製品部
１４…非製品部
１６…樹脂発泡体
１８…表皮材
２０ａ、２０ｂ…金型
２２…溶融樹脂
３０…成形部
３２…製品部成形部
３４…非製品部成形部
３６…射出口
４０…インジェクション装置
Ｃ１、Ｃ２…両金型間の寸法

Claims (3)

1. 表皮材と樹脂発泡体とが一体化された樹脂発泡成形体の製造方法であって、
   開閉可能な一対の金型の間に前記表皮材をセットする工程と、
   前記一対の金型を閉じた状態あるいは半閉じ状態において前記両金型の間に形成された前記樹脂発泡成形体を成形する成形部に発泡剤が添加された溶融樹脂を射出して供給する工程と、
   前記成形部内全域に前記溶融樹脂を充填あるいは前記一対の金型を完全に閉じてから所定時間経過後に、前記一対の金型を所定の距離だけ開くことによって、前記成形部内に射出された溶融樹脂を発泡させて前記表皮材と前記樹脂発泡体とを一体化し、前記樹脂発泡成形体を成形する工程と、からなり、
   前記樹脂発泡成形体は、製品として用いられる部分である製品部と、製品として用いられない部分である非製品部と、を有しており、
   前記樹脂発泡成形体に対応する前記一対の金型の間に形成される成形部は、前記製品部を成形するための領域である製品部成形部と、前記非製品部を成形するための領域である非製品部成形部と、を有しており、
   前記成形部内に溶融樹脂を射出するための射出口が、前記非製品部成形部に設けられており、
   前記溶融樹脂供給時における前記非製品部成形部の前記両金型間の寸法が、前記製品部成形部の両金型間の寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法。
2. 請求項１に記載の樹脂発泡成形体の製造方法であって、
   前記表皮材の厚みをＴ（ｍｍ）としたときに、
   前記製品部成形部の両金型間の寸法が、Ｔ＋５ｍｍ以内に設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法。
3. 請求項１または請求項２に記載の樹脂発泡成形体の製造方法であって、
   前記製品部成形部の両金型間の寸法をＣ１（ｍｍ）、前記非製品部成形部の両金型間の寸法をＣ２（ｍｍ）としたときに、
   Ｃ２＝Ｃ１＋α（αは０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下）
   に設定されていることを特徴とする、樹脂発泡成形体の製造方法。

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