JP6839348B2 - 構造体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車内装部材（例：ドアトリム）等として利用可能な構造体の製造方法に関する。

自動車内装部材などの構造体においては、美観向上等の目的で成形体の表面に表皮シートを一体成形する場合がある。特許文献１では、樹脂シートと金型の間に表皮シートを配置した状態で真空吸引を行うことにより樹脂シート及び表皮シートの成形を行うことによって、成形体の表面に表皮シートを一体成形している。

特開２０１５−１０４８８６号公報

ところで、一重壁構造の成形体に表皮シートを成形する場合があり、その場合、一枚の樹脂シートの両面に表皮シートを設けたり、樹脂シートの、金型とは反対側の面に表皮シートを設けたりする場合がある。このような場合には、特許文献１に記載の方法を使うことができず、表紙シートに皺が発生しやすい。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、表皮シートと溶融状態の樹脂シートとを金型を用いて一体に成形する際に表皮シートに皺が形成されることを抑制することができる、構造体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、表皮シートと溶融状態の樹脂シートとを金型を用いて一体に成形する工程を備える、構造体の製造方法であって、前記成形は、前記表皮シートに張力を加えた状態で行われる、方法が提供される。

本発明者は表皮シートの皺発生を抑制すべく鋭意検討を行ったところ、表皮シートに張力を加えた状態で成形を行うことによって、表皮シートに皺が形成されることを抑制することができることを見出し、本発明の完成に到った。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させることによって形成される。
好ましくは、前記張力は、前記表皮シートの幅方向に加えられる。
好ましくは、前記張力は、エキスパンダによって加えられ、前記エキスパンダは、一対の把持ユニットを備え、前記表皮シートと前記樹脂シートのそれぞれの幅方向の両端が前記一対の把持ユニットによって保持され、前記一対の把持ユニットの間の距離が増大されることによって前記表皮シートに前記張力が加えられる。
好ましくは、前記金型は、第１及び第２金型を備え、前記成形は、前記表皮シートと前記樹脂シートを第１及び第２金型で挟むことによって行われる。
好ましくは、第１金型は、凸部を備え、前記樹脂シートは、前記表皮シートと第１金型の間に配置され、前記成形は、前記樹脂シート及び前記表皮シートを前記凸部に押し付けた後に、前記表皮シートと前記樹脂シートを第１及び第２金型で挟むことによって行われ、前記表皮シートが前記凸部に押し付けられることで前記表皮シートに前記張力が加えられる。
好ましくは、前記樹脂シートは、発泡樹脂シートである。
好ましくは、前記表皮シートは、不織布シートである。

本発明の一実施形態の構造体の製造方法で利用可能な成形機１０の一例を示す。 金型３，４及びエキスパンダ５を説明するための、図１中のＡ−Ａ断面に対応する断面図である。 表皮シート取付工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。 樹脂シート把持工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図であり、樹脂シート１を把持する前の状態を示す。 樹脂シート把持工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図であり、樹脂シート１を把持した後の状態を示す。 張力印加工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。 一次賦形工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。 一次賦形工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。 二次賦形工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。 後処理工程を説明するための、図２と同じ断面の断面図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．成形機１０の構成
最初に、図１〜図１０を用いて、本発明の一実施形態の構造体の製造方法の実施に利用可能な成形機１０について説明する。成形機１０は、樹脂供給装置２０と、Ｔダイ１８と、金型３，４を備える。樹脂供給装置２０は、ホッパー１２と、押出機１３と、インジェクタ１６と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。
以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

＜インジェクタ１６＞
シリンダ１３ａには、シリンダ１３ａ内に発泡剤を注入するためのインジェクタ１６が設けられる。原料樹脂１１を発泡させない場合は、インジェクタ１６は省略可能である。インジェクタ１６から注入される発泡剤は、物理発泡剤、化学発泡剤、及びその混合物が挙げられるが、物理発泡剤が好ましい。物理発泡剤としては、空気、炭酸ガス、窒素ガス、水等の無機系物理発泡剤、およびブタン、ペンタン、ヘキサン、ジクロロメタン、ジクロロエタン等の有機系物理発泡剤、さらにはそれらの超臨界流体を用いることができる。超臨界流体としては、二酸化炭素、窒素などを用いて作ることが好ましく、窒素であれば臨界温度−１４９．１℃、臨界圧力３．４ＭＰａ以上、二酸化炭素であれば臨界温度３１℃、臨界圧力７．４ＭＰａ以上とすることにより得られる。化学発泡剤としては、酸（例：クエン酸又はその塩）と塩基（例：重曹）との化学反応により炭酸ガスを発生させるものが挙げられる。化学発泡剤は、インジェクタ１６から注入する代わりに、ホッパー１２から投入してもよい。

＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
発泡剤が添加されている又は添加されていない溶融樹脂１１ａは、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて溶融樹脂１１ａをＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて樹脂シート１を形成する。

＜第１及び第２金型３，４＞
樹脂シート１は、第１及び第２金型３，４間に導かれ、金型３，４によって成形される。金型３は、金型４に対向する面に凸部３ａを有する。金型４は、金型３に対向する面に凹部４ａを有する。凸部３ａと凹部４ａは互いに略相補形状になっている。金型３には、好ましくは、多数の減圧吸引孔が設けられており、樹脂シート１を減圧吸引して金型３の表面に沿った形状に賦形することが可能になっている。金型４にも減圧吸引孔が設けられていてもよい。溶融樹脂が発泡剤を含有する場合、樹脂シート１は、発泡樹脂シートとなり、成形体は、発泡成形体となる。

また、樹脂シート１に隣接した位置に樹脂シート１に重なるように表皮シート２を配置し、表皮シート２と樹脂シート１を金型３，４で挟むことによって表皮シート２と樹脂シート１を一体成形することができる。これによって、図１０に示すように、成形体１ａに表皮シート２が一体成形された構造体９が得られる。

また、図２に示すように、金型３，４の間にある樹脂シート１と表皮シート２に張力を加えるためのエキスパンダ５が設けられている。エキスパンダ５は、一対の把持ユニット５ａを備える。各把持ユニット５ａは把持部５ａ１，５ａ２を備え、図５に示すように、把持部５ａ１，５ａ２の間に樹脂シート１を把持可能になっている。また、一対の把持ユニット５ａは、その間の距離Ｌが可変になっている。一対の把持ユニット５ａが樹脂シート１の幅方向の両端を把持した状態で距離Ｌを大きくすることによって樹脂シート１に幅方向の張力を加えることが可能になっている。また、各把持ユニット５ａにはシート取付部６が設けられている。図２に示すように、一対のシート取付部６に表皮シート２の幅方向の両端を取り付けることによって、距離Ｌを大きくしたときに表皮シート２にも幅方向の張力を加えることが可能になっている。また、エキスパンダ５は、金型３に対して、型締め方向に相対移動が可能になっている。エキスパンダ５が金型３に向かって相対移動することによって表皮シート２及び樹脂シート１を金型３の凸部３ａに押し付けることが可能になっている。

２．構造体の製造方法
ここで、図２〜図１０を用いて、本発明の一実施形態の構造体の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、表皮シート取付工程、樹脂シート把持工程、張力印加工程、一次賦形工程、二次賦形工程、後処理工程を備える。以下、詳細に説明する。

＜表皮シート取付工程＞
図２〜図３に示すように、表皮シート取付工程では、シート取付部６に表皮シート２を取り付ける。表皮シート２は、樹脂シート１と一体成形可能なシートであれば、その材質・構成は特に限定されず、通気性を有していてもいなくてもよい。表皮シート２は、一例では、不織布シートである。

＜樹脂シート把持工程＞
図４〜図５に示すように、樹脂シート把持工程では、一対の把持ユニット５ａ間の距離Ｌを近づけ、金型３，４間に配置された樹脂シート１の幅方向の各端部を把持部５ａ１，５ａ２で挟むことによって樹脂シート１を把持する。樹脂シート１は、溶融状態の樹脂をＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させることによって形成されたものであり、図５に示すように、通常、波打った形状になっている。樹脂シート１が発泡樹脂シートである場合には、波打ちの程度が顕著であるので、樹脂シート１に幅方向の張力を加える技術的意義が顕著である。

＜張力印加工程＞
図５〜図６に示すように、張力印加工程では、一対の把持ユニット５ａ間の距離Ｌを増大させることによって表皮シート２及び樹脂シート１に対して幅方向の張力を加える。

＜一次賦形工程＞
図６〜図７に示すように、一次賦形工程では、エキスパンダ５を金型３に向かって相対移動させることによって表皮シート２及び樹脂シート１を金型３の凸部３ａに押し付けて一次賦形を行う。この際に、表皮シート２及び樹脂シート１に加わる張力が増大される。図７では、エキスパンダ５を移動させて金型３に近づけているが、金型３を移動させてエキスパンダ５に近づけてもよい。なお、張力印加工程を省略して、一次賦形工程において、表皮シート２及び樹脂シート１に張力が加わるように構成してもよい。つまり、表皮シート２を凸部３ａに押し付けることによって表皮シート２に張力が加わるようにしてもよい。また、一次賦形工程では、図８に示すように、金型３に設けられた減圧吸引孔を通じて樹脂シート１の減圧吸引を行って樹脂シート１を金型３の表面に沿った形状に賦形する。

＜二次賦形工程＞
図８〜図９に示すように、二次賦形工程では、表皮シート２及び樹脂シート１を金型３，４で挟むことによって表皮シート２及び樹脂シート１の二次賦形を行う。これによって、表皮シート２及び樹脂シート１が一体成形される。また、二次賦形工程では、金型４に設けられた減圧吸引孔を通じて樹脂シート１の減圧吸引を行って樹脂シート１を金型４の表面に沿った形状に賦形することで、表皮シート２及び樹脂シート１を一体成形してもよい。

＜後処理工程＞
図９〜図１０に示すように、後処理工程では、二次賦形によって得られた成形体を金型３，４から取り出し、不要部分を切除することによって、成形体１ａに表皮シート２が一体成形された構造体９が得られる。

３．その他の実施形態
本発明は、以下の態様でも実施可能である。
・上記実施形態では、一次賦形及び二次賦形を順次に行うことによって表皮シート２及び樹脂シート１の成形を行っているが、図６に示す状態から一次賦形を行うことなく、図９に示すように金型３，４の型締めを行うことによって表皮シート２及び樹脂シート１の成形を行ってもよい。この場合でも、表皮シート２に張力が加わった状態で表皮シート２及び樹脂シート１の成形を行うので、表皮シート２の皺発生が抑制される。
・上記実施形態では、エキスパンダ５によって表皮シート２及び樹脂シート１に張力を加えているが、別々の装置によって表皮シート２及び樹脂シート１に張力を加えてもよい。この場合、表皮シート２に加える張力と樹脂シート１に加える張力を個別に制御することが可能になる。
・上記実施形態では、表皮シート２及び樹脂シート１の両方に張力を加えているが、表皮シート２のみに張力を加えるようにしてもよい。
・上記実施形態では、二次賦形側に表皮シート２が配置されているが、一次賦形側に表皮シート２を配置してもよい。つまり、樹脂シート１と金型３の間に表皮シート２を配置してもよい。この場合でも、表皮シート２に張力を加えた状態で成形を行うことによって、表皮シート２の皺発生を抑制することができる。
・一次賦形側に表皮シート２を配置し、且つ表皮シート２が通気性を有する場合、減圧吸引によって表皮シート２及び樹脂シート１の成形が可能である。この場合、二次賦形側の金型は不要である。つまり、本発明は、１つの金型で実施することも可能である。その場合、金型は、凸部を有するものであっても、凹部を有するものであっても、凸部と凹部の両方を有するものであってもよい。
・樹脂シート１の一次賦形側と二次賦形側の両方に表皮シート２を配置した状態で表皮シート２及び樹脂シート１を一体成形することによって、一重壁の成形体１ａの両面に表皮シート２が一体成形された構造体が得られる。

１ ：樹脂シート
１ａ ：成形体
２ ：表皮シート
３ ：第１金型
３ａ ：凸部
４ ：第２金型
４ａ ：凹部
５ ：エキスパンダ
５ａ ：把持ユニット
５ａ１ ：把持部
５ａ２ ：把持部
６ ：シート取付部
９ ：構造体
１０ ：成形機
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１６ ：インジェクタ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２０ ：樹脂供給装置
２５ ：連結管
２７ ：連結管

Claims (4)

1. 表皮シートと溶融状態の樹脂シートとを金型を用いて一体に成形する工程を備える、構造体の製造方法であって、
   前記表皮シートは、不織布シートであり、
   前記樹脂シートは、発泡樹脂シートであり、
   前記成形は、前記表皮シートに張力を加えた状態で行われ、
   前記張力は、前記表皮シートの幅方向に加えられ、
   前記張力は、エキスパンダによって加えられ、
   前記エキスパンダは、一対の把持ユニットを備え、
   前記表皮シートと前記樹脂シートのそれぞれの幅方向の両端が前記一対の把持ユニットによって保持され、
   前記一対の把持ユニットの間の距離が増大されることによって前記表皮シート及び前記樹脂シートに張力が加えられる、方法。
2. 前記樹脂シートは、溶融樹脂をスリットから押し出して垂下させることによって形成される、請求項１に記載の方法。
3. 前記金型は、第１及び第２金型を備え、
   前記成形は、前記表皮シートと前記樹脂シートを第１及び第２金型で挟むことによって行われる、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 第１金型は、凸部を備え、
   前記樹脂シートは、前記表皮シートと第１金型の間に配置され、
   前記成形は、前記樹脂シート及び前記表皮シートを前記凸部に押し付けた後に、前記表皮シートと前記樹脂シートを第１及び第２金型で挟むことによって行われる、請求項３に記載の方法。