JP5458491B2 - 表皮材製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、表皮材製造方法、特にインモールドコーティング法による表皮材製造方法に関する。

成形品表面を塗料により被覆する方法として、塗料を吹き付けたり塗ったりする方法とは別に、金型内で成形品表面に塗膜を形成するインモールドコーティング法がある。インモールドコーティング法は、大別して２つある。１つは、金型のキャビティに樹脂を注入して成形品を作成した後、同一キャビティ内に塗料を注入して塗膜を形成する方法である。

もう１つは、金型のキャビティ内に塗膜を形成した後、樹脂をキャビティ内に注入して成形品表面に塗膜を形成する方法である。後者の例として、特許文献１が挙げられる。特許文献１に記載の方法では、半硬化状態の塗膜が存在するキャビティ内に、溶融した樹脂が流入して成形品表面に塗膜が形成される。

この方法では、溶融樹脂がキャビティ内に流入するとき、キャビティ表面の塗膜が半硬化状態であるため、塗膜が高温の溶融樹脂により活性化し、また、高圧の溶融樹脂が塗膜をプレスするため、塗膜と成形品とが圧着する。よって、塗膜と成形品とは高い密着力を持ち、塗膜が成形品から剥離し難い。
特許第３４４０５３７号公報

しかし、特許文献１に記載の方法は、塗膜が流動しない程度に半硬化状態となったとき、塗膜中の溶媒の割合に関係なく溶融樹脂が流入するため、塗膜中の溶媒の残存量が多い場合、塗膜にフクレやワレ等の欠陥が生ずる虞がある。塗膜にフクレやワレ等があると、引っ張り強度等の物性だけでなく、外観や手触りが損なわれ、製品品質が低下する。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、製品品質の向上を図ることができる表皮材製造方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための本発明の表皮材製造方法は、キャビティに形成した塗膜の溶媒を塗膜のフクレまたはワレが抑制される予め求めておいた溶媒割合になるまで蒸発させた後、キャビティ内に樹脂を注入することを特徴とする。塗膜における溶媒の割合は、塗膜の測定温度に基づいて推定される。

本発明の表皮材製造方法は、塗膜における溶媒の割合を十分に低減した状態で、キャビティ内に樹脂を注入するため、塗膜における欠陥の発生を抑制でき、製品品質の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、各実施形態において、共通する機能を有する部材については、類似の符号を付し、また、重複する説明は省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態に係る表皮材製造方法を概説するための全体工程図、図２は離型剤塗布工程を説明するための断面図、図３は第１塗膜形成工程を説明するための断面図、図４は第１塗膜形成工程後の塗膜の状態を説明するための断面図である。

図５は第２塗膜形成工程を説明するための断面図、図６は硬化工程を説明するための断面図、図７は硬化温度を求めるための試料の断面図、図８は第２塗膜形成工程後の塗膜の状態を説明するための断面図である。

図９は厚膜部硬化時間を求めるための試料の断面図、図１０は射出工程を説明するための断面図、図１１は離型工程を説明するための断面図である。

図１に示すように、第１実施形態の表皮材製造方法は、キャビティ表面に離型剤７を塗布する離型剤塗布工程Ｓ１と、キャビティ５に塗膜９を形成する塗膜形成工程Ｓ２と、塗膜９の溶媒を揮発させて塗膜９を硬化させる硬化工程Ｓ３と、を有している。さらに、第１実施形態の表皮材製造方法は、型締め後、溶融樹脂２０を圧入する射出工程Ｓ４と、型開き後、出来上がった表皮材２１を型から取り外す離型工程Ｓ５と、を有する。

図２に示すように、離型剤７を塗布する離型剤塗布工程Ｓ１では、不図示のロボットが、離型剤７を噴霧する塗装ガン６を移動させて、成形品形状を有するキャビティ５に満遍なく離型剤７を塗布する。離型剤７は、シリコン系である。なお、塗装ガン６は、離型剤７の他に、塗料を噴霧できる。

金型１は、２分割構造であり、キャビティ５を有する下型３、および下型３に対して近接離隔する上型２を有する。また、金型１は、熱媒体が流れる通路を内部に有している。ヒータを内臓した金型温度調節器（不図示）が、熱媒体を循環させるとともに、金型１の温度に基づいて熱媒体の温度を調整し、金型１の温度を管理している。下型３に付属した温度センサ４が、金型１の温度を測定する。

離型剤７の塗布後、塗膜９を形成する塗膜形成工程Ｓ２は、キャビティ５全体に塗料１１を塗布する第１塗膜形成工程と、キャビティ５に対して部分的に塗料１１を塗布する第２塗膜形勢工程と、からなる。

図３に示すように、キャビティ５全体に塗料１１を塗布する第１塗膜形成工程では、ロボットが、塗装ガン６をキャビティ５の端から端まで移動させて、キャビティ５全体に塗料１１を塗布して塗膜９を形成する。塗料１１は、水系タイプのウレタン樹脂である。

キャビティ５の形状は、製造する成形品によって異なるが、例えばインストルメントパネルのフレームを覆う、表皮材２１を製造するような場合、成形品は、なだらかな面だけでなく突部や凹部を有するため、これに対応して、キャビティ５も突部や凹部１０を有する。

図４に示すように、塗装ガン６がキャビティ５の端から端まで移動しただけでは、キャビティ５に形成された凹部１０の底１３等に、塗料１１が付着し難い。このため、凹凸のない、キャビティ５の平滑面１５では、塗膜９の膜厚が所望の厚さＬ１となるが、凹部１０等では、塗膜９の厚さが所望の厚さＬ１よりも薄い薄膜部１４が生ずる。

このような薄膜部１４の発生を抑制するため、図５に示すように、第１塗膜形成工程後の第２塗膜形成工程では、不図示のロボットが、塗装ガン６を、前述のようなキャビティ５の突部や凹部１０の近傍に移動させ、塗料１１を塗布する。

なお、塗膜９の厚さは、３０〜６０μｍの範囲内であることが好ましい。塗膜９の厚さが３０μｍより薄いと十分な耐候性が得られず、また塗膜９の厚さが６０μｍより厚いと良好な触感が得られない。

塗膜形成工程Ｓ２後の硬化工程Ｓ３では、下型３が、キャビティ５に形成された塗膜９を加熱し、塗膜９の溶媒である水分を蒸発させる。塗膜９の水分が減少すると、塗膜９の樹脂が融合し、塗膜９が硬化する。

図６に示すように、硬化工程Ｓ３では、非接触による温度測定が可能な赤外線式表面温度計１６が、塗膜９の表面温度を測定している。赤外線式表面温度計１６が、凹凸のある箇所を測定すると、測定精度が低下するため、赤外線式表面温度計１６は、キャビティ５の平滑面１５に形成された塗膜９を測定している。

塗膜表面温度と塗膜９の水分割合とは、相関関係があり、塗膜表面温度が上昇すると塗膜９の水分割合が低下する。本実施形態の硬化工程Ｓ３では、この性質が利用されており、塗膜表面温度から塗膜９の水分割合が推定され、塗膜表面温度に基づいて、次工程に移るか否かの判断がなされている。

具体的には、赤外線式表面温度計１６が測定する塗膜表面温度が所定値（以下、この所定値を硬化温度と称す）になってから、所定の時間（以下、この所定の時間を厚膜部硬化時間と称す）が経過したとき、工程が次に移る。

硬化温度は、水分割合が所定値Ｒとなる塗膜表面温度である。この所定値Ｒは、塗膜９においてフクレやワレ等の欠陥の発生が抑制される上限値であり、塗膜９の水分割合が所定値Ｒ以下の場合、塗膜９における、耐候性や引っ張り強度等の物性、および外観や触感等の質感が、良好となる。

硬化温度は、図７に示すように、キャビティ５の平滑面１５における塗膜９を模擬する第１試料１７を、ヒータ１８により加熱し、水分割合と塗膜表面温度との関係を調べ、水分割合が所定値Ｒとなるときの塗膜表面温度を求めることにより、事前に設定される。

塗膜表面温度が硬化温度となった後の、厚膜部硬化時間は、図８に示すような、第２塗膜形成工程において塗料１１が塗り重ねられた厚膜部２２における水分割合を、所定値Ｒ以下にするための時間である。厚膜部２２では、平滑面１５における塗膜９に比べ、厚さが厚く、また水分量が多い。

厚膜部硬化時間は、事前の実験にもとづいて推定され、設定される。

図９において概説すると、厚膜部２２を模擬する第２試料１９がヒータ１８により加熱されるとともに、前述の第１試料１７がヒータ１８により加熱され、水分割合が所定値Ｒ以下になるまでの時間についての、両試料の差が、厚膜部硬化時間として推定される。

ここで、厚膜部２２を模擬する第２試料１９は、塗膜形成工程Ｓ２と同様の工程で作成されており、塗料の塗布回数、塗料の塗布から次の塗布までにかかる時間を塗膜形成工程Ｓ２と同一にし、かつ厚さが厚膜部２２と略同等である。

図１０に示すように、硬化工程Ｓ３後の射出工程Ｓ４では、上型２が下型に向かって移動し、互いに合わさって空洞部を形成し、この空洞部内に、高圧の溶融樹脂２０が流入する。溶融樹脂２０は、ウレタン樹脂である。

溶融樹脂２０が冷却した後、離型工程Ｓ５では、図１１に示すように、上型２が下型３から離隔し、自動運転の取り出しロボット（不図示）が、成形品である表皮材２１を下型から取り出し、移動させる。

第１実施形態に係る表皮材製造方法の効果を説明する。

第１実施形態の表皮材製造方法では、フクレやワレ等の発生が抑制される程度まで塗膜９の水分割合を低下させてから、溶融樹脂２０がキャビティ５内に流入する。このため、塗膜９は、耐候性や引っ張り強度等の物性、および外観や触感等の質感が良好であり、第１実施形態の表皮材製造方法は、製品品質の向上を図ることができる。

＜第２実施形態＞
図１２は、第２実施形態に係る表皮材製造方法における、硬化工程を説明するための断面図である。

第２実施形態に係る表皮材製造方法では、第１実施形態の硬化工程Ｓ３において、ドライヤ２３が、厚膜部２２Ａに向かって１００℃程度の温風を吹き付ける。

塗膜９Ａが形成された直後に、ドライヤ２３が厚膜部２２Ａに向かって温風を吹き付けると、厚膜部２２Ａの表面のみが乾燥して硬化し、内部の水分が蒸発しない虞がある。このため、ドライヤ２３は、塗膜形成工程後、約３０秒程度経ってから厚膜部２２Ａに向かって温風を吹き付ける。

第２実施形態に係る表皮材製造方法は、第２実施形態の効果に加え、厚膜部２２Ａの水分の蒸発を早めて、硬化工程Ｓ３の時間を短縮し、生産性の向上を図ることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の範囲内で種々改変できる。例えば、塗膜形成工程は、第１塗膜形成工程および第２塗膜形成工程の２工程からなるのではなく、３つの工程により塗膜を形成するものであっても良い。

第１実施形態に係る表皮材製造方法を概説するための全体工程図である。 離型剤塗布工程を説明するための断面図である。 第１塗膜形成工程を説明するための断面図である。 第１塗膜形成後のキャビティの状態を説明するための断面図である。 第２塗膜形成工程を説明するための断面図である。 硬化工程を説明するための断面図である。 硬化温度を求めるための試料の断面図である。 第１塗膜形成後のキャビティの状態を説明するための断面図である。 厚膜部硬化時間をもとめるための試料の断面図である。 射出工程を説明するための断面図である。 離型工程を説明するための断面図である。 第２実施形態に係る表皮材製造方法における、硬化工程を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 金型、
２ 上型、
３ 下型、
４ 温度センサ、
５ キャビティ、
９ 塗膜、
１６ 赤外線式表面温度計。

Claims (3)

1. 金型内のキャビティに塗膜を形成する塗膜形成工程と、前記塗膜における溶媒を前記塗膜のフクレまたはワレが抑制される予め求めておいた溶媒割合になるまで蒸発させる硬化工程と、前記硬化工程の後、前記キャビティ内に樹脂を注入する射出工程と、を有し、
   前記塗膜における溶媒の割合が、前記塗膜の測定温度に基づいて推定されることを特徴とする表皮材製造方法。
2. 前記塗膜のフクレまたはワレが抑制される予め求めておいた溶媒割合になるまでの時間が、前記塗料の塗布回数、前記塗料の塗布から次の塗布までにかかる時間、および前記塗膜の厚さを加味して推定されることを特徴とする請求項１に記載の表皮材製造方法。
3. 前記塗膜が前記キャビティ内で塗料が塗り重ねられた厚膜部である請求項１または２に記載の表皮材製造方法。

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