JP6496081B2 - 表皮付き樹脂発泡体の成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、射出成形した樹脂発泡体に表皮を真空成形する成形方法に関し、特に、樹脂発泡体に雌孔が形成される表皮付き樹脂発泡体の成形方法に関する。

従来、たとえば特許文献１に記載されるように、発泡樹脂材料を型内に射出して成形される樹脂発泡体の表面が表皮で覆われるようになった発泡製品が存在する。このように樹脂発泡体の表面に表皮を一体化させて覆うことにより、外観性や全体強度などを向上できる。

ところで、このように樹脂発泡体の表面に表皮を一体化させるにあたって、特許文献１では、予め型内に表皮を配置した状態で発泡樹脂材料を注入し、その後に発泡樹脂材料を発泡させて表皮と一体化させるようになっている。

しかし、これとは逆に、まず、対向させた２つの金型間のキャビティ内に発泡樹脂材料を充填した後に、一方の金型を後退させて発泡スペースを設け、その後に、充填した発泡樹脂材料の表面側に表皮を配置して真空成形することにより、発泡樹脂材料を発泡させつつ表皮と一体化させることができる。

このとき、樹脂発泡体に雌孔を形成する場合、一方の金型に予め雄ピンを突設しておき、この雄ピンの型抜きによって雌孔を成形することができる。このように雌孔が形成された樹脂発泡体では、表皮は雌孔を塞ぐようにして樹脂発泡体の表面を覆うことになる。

特開平７−１５６１８２号公報

しかしながら、後者の成形方法の場合に、まず、初期キャビティ内に発泡樹脂材料を充填した後、発泡スペースを設けるために一方の金型が所定量後退されるのであるが、このとき、一方の金型の後退に伴って雄ピンも後退し、発泡前の発泡樹脂材料から雄ピンが所定量抜かれることになる。

ところが、熱可塑状態にある発泡樹脂材料は、雄ピンに接触する部分、つまり、成形しようとする雌孔の内周の温度が低下してスキン層が形成され易くなってしまう。すると、図５に示すように、一方の金型ａの後退時に、雄ピンｂの外周と雌孔ｃの内周との間の摩擦が大きくなって、雌孔ｂは他方の金型ｄ側となる先端部において図中破線で示す孔ダレｅが発生されてしまう。このとき、図６に示すように、孔ダレｅは、ダレ範囲Ａ０と孔ダレ量Ｄ０をもったロート状となる。

したがって、発泡樹脂材料ｆは、図７に示すように、雌孔ｃの成形部分は孔ダレｅが発生された状態で発泡されることになり、その発泡された樹脂発泡体ｇの表面ｈに表皮ｉが接着されることになる。このため、雌孔ｃ部分では孔ダレｅによって表皮ｈに窪みｊが生じるため、外観性が悪化されてしまうという不具合があった。なお、同図中、ｋは樹脂発泡体ｇの外面に形成されるスキン層である。

そこで、本発明は、かかる従来の不具合に鑑みてなされたものであり、樹脂発泡体の雌孔に形成される孔ダレ量を低減して、表皮の外観性を向上できるようにした表皮付き樹脂発泡体の成形方法を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために本発明の表皮付き樹脂発泡体の成形方法は、第１の金型と、該第１の金型に対して進退可能となり雄ピンを突設した第２の金型とを有し、前記第１の金型と前記第２の金型との間の初期キャビティ内に発泡樹脂材料を射出充填する第１の工程と、発泡樹脂材料を充填した後に第２の金型を雄ピンとともに所定量後退させて発泡スペースを設ける第２の工程と、発泡スペースを設けた後に発泡樹脂材料の表面を覆うように表皮を配置して真空成形し、前記発泡スペース内で前記発泡樹脂材料を発泡させて樹脂発泡体を成形する第３の工程と、を備えており、前記雄ピンの先端が対向する前記第１の金型のキャビティ面に、前記第２の工程で第２の金型を所定量後退させた際に前記雄ピンの先端部側に発生する前記発泡樹脂材料の孔ダレ分に見合う凹部を形成しておくことを特徴とする。

この場合に、前記凹部は、前記雄ピンの先端面積よりも大きな平坦な底面と、該底面の周囲から拡径しつつ前記キャビティ面に開口する傾斜面と、によって
断面ほぼ台形状に形成され、前記傾斜面にシボ模様を付けておくことが好ましい。

本発明の表皮付き樹脂発泡体の成形方法によれば、第２の金型に設けた雄ピンの先端が対向する第１の金型のキャビティ面に、雄ピンの先端部側に発生する発泡樹脂材料の孔ダレ分に見合う凹部が形成されている。これにより、第１の工程で発泡樹脂材料を初期キャビティ内に充填した際に、その発泡樹脂材料は第１の金型の凹部内にも入り込み、成形しようとする雌孔の先端部側は孔ダレ分だけ発泡樹脂材料が突出した形状となっている。したがって、第２の工程で発泡スペースを設けるために第２の金型の後退に伴って雄ピンが後退した際に、発泡樹脂材料の雌孔成形部分の先端部に発生する孔ダレを、凹部に入り込んだ発泡樹脂材料の突出部分で埋めることができる。これにより、雌孔の先端側の周囲は平坦化されて孔ダレを低減できる。したがって、この状態で第３の工程によって発泡樹脂材料を発泡させて、樹脂発泡体の表面を覆って表皮を一体化させた場合にも、その表皮が雌孔部分で窪むのを低減して平坦性を維持できるため、外観性を向上することができる。

また、断面ほぼ台形状に形成された前記凹部の傾斜面にシボ模様を付けたので、このシボ模様の微少な凹凸部分が樹脂発泡体の雌孔周縁部に形成される。これにより、樹脂発泡体と表皮との間に残留する空気を抜き易くなり、雌孔周囲で表皮の接着性が向上し、ひいては、外観性をより向上させることができる。

図１は、本発明の成形方法の第１の工程を模式的に示す断面図である。 図２は、本発明の成形方法の第２の工程を模式的に示す断面図である。 図３は、本発明の成形方法で得られた成形品を模式的に示す断面図である。 図４は、本発明の成形方法に用いられる第１の金型の凹部形状を詳細に示す断面図である。 図５は、従来の成形方法で第２の金型を後退させた状態を模式的に示す断面図である。 図６は、図５中Ａ部の拡大断面図である。 図７は、従来の成形方法で得られた成形品を模式的に示す断面図である。

以下、本発明に係る好適な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の表皮付き樹脂発泡体の成形方法は、従来の真空成形に用いられる芯材が射出成形によって形成されるのが一般的であるが、軽量化の要求などによって芯材を発泡樹脂によって形成する必要が生じ、その発泡樹脂を芯材とする成形方法を提案するものである。

図１〜図４は、本発明にかかる表皮付き樹脂発泡体の成形方法の一実施形態を示し、本実施形態の成形方法は、以下に述べる第１〜第３の工程を経て、第１の金型１と第２の金型２との間に形成されるキャビティ内で樹脂発泡体としての芯材３を成形し、かつ、その芯材３の表面３ａに表皮４を一体化させるようになっている。第２の金型２は、第１の金型２に対して進退（図中上下移動）可能となっている。

このとき、第２の金型２には、芯材３に、たとえば取付孔などの雌孔３１（図３参照）を形成するための雄ピン２１が第１の金型１に向かって突設されている。この雄ピン２１は、型抜きし易いように先端側が縮径される緩やかなテーパ状に形成され、たとえば、本実施形態では、雄ピン２１の基端直径は３．０ｍｍとなり、先端直径は１．５φｍｍとなっている。

図１は、第１の工程を示し、第１の金型１と第２の金型２とを型締めしてそれら両金型１、２間に初期キャビティＳ１を設け、その初期キャビティＳ１内に図示省略した射出機から熱可塑状態にある発泡樹脂材料５を射出して充填するようになっている。なお、発泡樹脂材料５は図中梨地部分で示してある。

発泡樹脂材料５は、本実施形態ではポリプロピレン系樹脂が用いられるが、これ以外にもポリエチレン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエチレンテレフタレート系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、アイオノマー系樹脂、アクリロニトル／ブタジエン／スチレン（ＡＢＳ）樹脂などの熱可塑性樹脂を用いることができる。

また、第１の金型１と第２の金型２とが、初期キャビティＳ１を設けた位置関係にあるとき、雄ピン２１の先端は、第１の金型１がキャビティＳ１に面したキャビティ面１ａ（この場合、後述する凹部１０の底面１１）に当接するようになっている。

図２は第２の工程を示し、初期キャビティＳ１に発泡樹脂材料５を充填（第１の工程）した後、第２の金型２を雄ピン２１とともに所定量後退（図中下方移動）させて発泡スペースＳ２を設けるようになっている。

次に、第３の工程が行われるのであるが、この第３の工程は第２の工程を示した図２を参照して説明すると、発泡スペースＳ２を設けた後、第１の金型１と発泡樹脂材料５の表面５ａとの間に、別工程で成形された所定厚みｔ１の表皮４（図３参照）を配置して真空成形する。

この真空成形により発泡スペースＳ２内で発泡樹脂材料５が発泡して、所定の厚みｔ２となる芯材３（図３参照）が成形されるとともに、表皮４が芯材３の表面３ａを覆った状態で一体化される。なお、本実施形態では、表皮４はポリプロピレン（他の熱可塑性樹脂でも可）でシート状に形成され、加熱状態で真空成形にかけられる。

このときの真空成形は、雄型となる第２の金型２側から真空引きしてもよく、また、雌型となる第１の金型１側から真空引きしてもよく、いずれの場合にも本実施形態の芯材３を使用することができる。

そして、真空成形により表皮４が一体化された芯材３を、第１の金型１と第２の金型２とから脱型することにより、図３に示す表皮付き樹脂発泡体の成形品を得ることができる。この成形品としては、たとえば車室内面を装飾するトリムなどがある。

なお、本実施形態では、表皮４は原厚が０．９ｍｍあり、これを真空成形により加圧されることで０．５ｍｍまで潰されてｔ１＝０．５ｍｍとなる。一方、芯材３は発泡後の厚みｔ２が２．５ｍｍとなっており、上記成形品の総厚みｔ３＝ｔ１＋ｔ２は、３ｍｍに抑えられるようになっている。

ここで、本実施形態では、図４に詳細に示すように、雄ピン２１の先端が対向する第１の金型１のキャビティ面１ａに、第２の工程によって第２の金型２を所定量後退させた際に雄ピン２１の先端側に発生する発泡樹脂材料５の孔ダレｅ（図５参照）分に見合う凹部１０が形成されるようになっている。

凹部１０は、図４に示すように、雄ピン２１の先端面積Ａ１よりも大きな平坦な底面１１と、この底面１１の周囲から拡径しつつキャビティ面１ａに開口する傾斜面１２と、によって断面ほぼ台形状に形成されている。底面１１の中心部には、雄ピン２１の先端を嵌合する極浅い凹所１１ａが設けられている。

このとき、凹部１０は、見込み深さＤと、雄ピン２１の先端外周と凹部１０のキャビティ面１ａの開口外周との間の見込み範囲Ａが設定される。これらの見込み量Ｄ、Ａは、芯材３の初期板厚および第２の金型２の後退量によって最適値が決定される。

なお、見込み深さＤは、第２の金型２の後退量（発泡量）と表皮４の総厚とを合わせた寸法以下に設定される。つまり、この寸法が最大値であり、それ以上にすると真空成型時に成形品と金型とが干渉することになる。また、見込み範囲Ａは、発泡量に対して実測値で６〜９倍に設定される。

したがって、見込み深さＤおよび見込み範囲Ａは、たとえば、発泡樹脂材料５の充填厚み（Ｓ１の間隔）が１．８ｍｍで発泡後の厚み（Ｓ１＋Ｓ２の間隔）が２．５ｍｍとなる場合、つまり、第２の金型２の後退量が０．７ｍｍである場合に、Ｄ≒０．５ｍｍ、Ａ≒５．５ｍｍに設定することが好ましい。

また、本実施形態では、凹部１０の傾斜面１２にシボ模様１３が付けられている。なお、このシボ模様１３は凹部１０周縁部のキャビティ面１ａに亘って付けられていてもよい。なお、凹部１０の底面１１は、雄ピン２１とキャビティ面１ａとが密接される部分であるためシボ模様は付されていない。

以上説明したように、本実施形態の表皮付き樹脂発泡体の成形方法によれば、第２の金型２に設けた雄ピン２１の先端が対向する第１の金型１のキャビティ面１ａに凹部１０を設けて、初期キャビティＳ１内に充填される発泡樹脂材料５がその凹部１０内に入り込み、成形しようとする雌孔３１の先端部側に発泡樹脂材料５が突出されるようになっている。

このとき、凹部１０は、雄ピン２１の先端部側に発生する発泡樹脂材料５の孔ダレｅ分に見合うように形成されているので、成形しようとする雌孔３１の先端部側に突出された発泡樹脂材料５の持ち上がり量は孔ダレｅ分に見合う量となっている。

したがって、第２の工程で発泡スペースＳ２を設けるために第２の金型２の後退に伴って雄ピン２１が後退した際に、凹部１０に入り込んだ発泡樹脂材５の突出部分が雄ピン２１に追従して雌孔３１の形成部分に落ち込んでくる。これにより、発泡樹脂材料５の雌孔３１の成形部分の先端部に発生する孔ダレｅを、凹部１０に入り込んだ発泡樹脂材料５の突出部分で埋めることができ、雌孔３１の先端側の周囲は平坦化されて孔ダレｅを低減できる。

また、この状態で第３の工程によって発泡樹脂材料５を発泡させて、芯材３の表面３ａを覆って表皮４を一体化させた場合にも、その表皮４が雌孔３１部分で窪むのを低減して平坦性を維持できるため、外観性を向上することができる。

また、本実施形態によれば、断面ほぼ台形状に形成された凹部１０の傾斜面１２にシボ模様１３を付けたので、このシボ模様１３の微少な凹凸部分が樹脂発泡体５の雌孔３１周縁部に形成される。これにより、樹脂発泡体５と表皮４との間に残留する空気を抜き易くなり、雌孔３１周囲で表皮４の接着性が向上し、ひいては、外観性をより向上させることができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、これに限ることなく本発明の要旨を逸脱しない範囲で他の実施形態を各種採用することができる。

１ 第１の金型
１ａ 第１の金型のキャビティ面
２ 第２の金型
２１ 雄ピン
３ 芯材（樹脂発泡体）
３ａ 芯材の表面
４ 表皮
５ 発泡樹脂材料
１０ 凹部
１１ 凹部の底面
１２ 凹部の傾斜面
１３ シボ模様
ｅ 孔ダレ
Ｓ１ 初期キャビティ
Ｓ２ 発泡スペース

Claims (2)

1. 第１の金型と、該第１の金型に対して進退可能となり雄ピンを突設した第２の金型とを有し、
   第１の金型と第２の金型との間の初期キャビティ内に発泡樹脂材料を射出充填する第１の工程と、
   発泡樹脂材料を充填した後に第２の金型を雄ピンとともに所定量後退させて発泡スペースを設ける第２の工程と、
   発泡スペースを設けた後に発泡樹脂材料の表面を覆うように表皮を配置して真空成形し、発泡スペース内で発泡樹脂材料を発泡させて樹脂発泡体を成形する第３の工程と、を備えた表皮付き樹脂発泡体の成形方法であって、
   雄ピンの先端が対向する第１の金型のキャビティ面に、第２の工程で第２の金型を所定量後退させた際に雄ピンの先端側に発生する発泡樹脂材料の孔ダレ分に見合う凹部を形成しておくことを特徴とする表皮付き樹脂発泡体の成形方法。
2. 凹部は、雄ピンの先端面積よりも大きな平坦な底面と、該底面の周囲から拡径しつつキャビティ面に開口する傾斜面と、によって断面ほぼ台形状に形成されるとともに、傾斜面にシボ模様が付けられていることを特徴とする請求項１に記載の表皮付き樹脂発泡体の成形方法。

Images