JP7058255B2

JP7058255B2 - 表皮被覆製品の作製方法

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Publication number: JP7058255B2
Application number: JP2019236827A
Authority: JP
Inventors: 道一島; 守横山
Original assignee: JAPAN PLASTICS TECHNOLOGIES CO., LTD.
Current assignee: JAPAN PLASTICS TECHNOLOGIES CO., LTD.
Priority date: 2019-12-26
Filing date: 2019-12-26
Publication date: 2022-04-21
Anticipated expiration: 2039-12-26
Also published as: JP2021104621A; US20230040848A1; WO2021131969A1

Description

本発明は、プラスチック、木材その他の硬質な部材からなる基材に表皮を接合した表皮被覆製品の作製方法に関する。

従来、プラスチックや木材等に、縫製パターンを有する表皮を接合した表皮被覆製品を作製する場合には、以下のような工程で作製されていた。

まず、接合される表皮を貼り付けられる基材の形態に適合するように真空成形等によって成形する。成形した表皮の外周の不必要な部分をカット（トリム）した後、必要であれば装飾用の縫製パターンを手動で表皮に縫製し、縫製パターンが施された表皮を準備する。一方、基材には表皮を接合するために表面に接着剤を塗布し、乾燥させておく。そして、基材に表皮を圧着して接合し、基材からはみ出した表皮の巻込み処理をして完成する。

かかる従来の表皮被覆製品の作製方法では、巻込みを人間の手で行っていたために巻込み処理工程での不具合が多く、不良品の発生の多くが巻込み処理工程によって発生していた。また、製品ごとの巻込みのばらつきも多く、一定品質を保つことが難しいという問題もあった。また、巻込みの接合を接着剤によって行っていたために、接着剤塗布工程及び乾燥工程が必要であるため、巻込み処理までに時間がかかるという問題点があった。

そこで、本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、巻込み処理をロボットで行うことができて作業効率の向上及び品質の向上が図れるとともに、真空成形による接合された表皮のトリム加工をした後、直ちに巻込み工程を行うことで、表皮被覆製品を作製するための作製工程を減らすことができる基材に表皮が接合された表皮被覆製品の作製方法（以下、「表皮被覆製品の作製方法」ともいう。）を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。本発明にかかる基材に表皮が接合された表皮被覆製品の作製方法は、
基材に表皮が取り付けられた表皮被覆製品の作製方法において、
（１）前記基材に対して前記表皮が裏面側に巻込まれるように引き込みつつ前記基材と前記表皮を真空成形によって一体化する一体化工程
（２）裏側に巻込まれた前記表皮の周囲を前記基材の形態に合わせて余分な部分を切断する表皮トリム工程
（３）手動又はロボットによる超音波溶着機のホーン先端で巻込まれた前記表皮を前記基材の裏面側で滑らせつつ表皮端部まで移動させた後、超音波溶着によって前記基材と前記表皮を超音波溶着する巻込部溶着工程
と、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる表皮被覆製品の作製方法によれば、真空成形時に表皮を基材に対して裏面側まで巻込むようにして成形することによって、基材の周囲にある表皮は、基材の裏面側に巻込まれるような形状付けがなされることになる。そのため、巻き込まれた表皮によって基材と表皮を一体化させることができる。そして、巻込まれた表皮の端部を、手動又はロボットによる超音波溶着機で表皮を滑らせて溶着することで表皮を基材の裏面に巻込んだ状態で固定することができる。

また、本発明にかかる表皮被覆製品の作製方法において、
基材に表皮が取り付けられた表皮被覆製品の作製方法において、
（１）前記基材に接着剤を塗布する接着剤塗布工程
（２）前記基材に対して前記表皮が裏面側に巻込まれるように引き込みつつ前記基材と前記表皮を真空成形によって一体化する一体化工程
（３）裏側に巻込まれた前記表皮の周囲を前記基材の形態に合わせて余分な部分を切断する表皮トリム工程
（４）手動又はロボットによる超音波溶着機のホーン先端で巻込まれた前記表皮を前記基材の裏面側で滑らせつつ表皮端部まで移動させた後、超音波溶着によって前記基材と前記表皮を超音波溶着する巻込部溶着工程
と、を含むことを特徴とする。

本発明にかかる表皮被覆製品の作製方法によれば、真空成形時に表皮を基材に対して裏面側まで巻込むようにして成形することによって、基材の周囲にある表皮は、基材の裏面側に巻込まれるような形状付けがなされるとともに、基材と表皮を接着剤によって接合することができる。そのため、巻き込まれた表皮の端部を、手動又はロボットによる超音波溶着機で表皮を滑らせて溶着することで確実に表皮を基材の裏面に巻込み固定することができる。本発明にかかる表皮被覆製品は、裏面側は接着剤を塗布しなくても、すでに基材の裏面側に巻込まれるような形状付けがされているので表皮は裏面側に安定的に巻込まれているが、接着剤で基材の裏面と表皮を接着することでより、接合工程によって確実に基材と表皮を固定することができる。

さらに、本発明にかかる表皮被覆製品の作製方法において、前記一体化工程は、基材に対して基材の外周よりも一回り小さい型を使用して真空成形を行うことを特徴とするものであってもよい。

真空成形時に基材の外周に対して一回り小さい型を使用して真空成形を行うことによって、容易に表皮を基材に対して巻込むように成形することができる。

また、本発明にかかる表皮被覆製品は、
基材と、前記基材の被覆された表皮と、を有する表皮被覆製品において、
前記表皮は、基材の端部において真空成形により巻込まれた形態に形状付けがなされていることを特徴とする。

本発明にかかる表皮被覆製品は、基材の端部において真空成形により巻込みの癖つけがなされているため、基材と表皮が真空成形された後の製品ですでに一体化された表皮被覆製品とすることができる。

また、本発明に係る表皮被覆製品において、
前記基材は、表皮側に凹部を有することがなく、かつ前記基材の表皮側と表皮とは接合されていないことを特徴とするものであってもよい。

本発明にかかる表皮被覆製品は、基材と表皮が真空成形された後の製品ですでに一体化されたものであるため、基材と表皮を接着剤で接着することなく一体化された製品とすることができる。

図１は、第１実施形態にかかる表皮被覆製品１００の断面図である。図２は、第１実施形態にかかる表皮被覆製品１００の作製方法を示す工程図である。図３は、第１実施形態の一体化工程の一部を示す説明図である。図４は、第１実施形態の一体化工程の一部を示す説明図である。図５は、第１実施形態の表皮トリム工程の一部を示す説明図である。図６は、第１実施形態の巻込部溶着工程の一部を示す説明図である。図７は、第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００の断面図である。図８は、第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００の作製方法を示す工程図である。

以下、図面を用いて、実施形態にかかる基材１０に表皮２０が接合された表皮被覆製品１００の作製方法について詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。

（第１実施形態）
第１実施形態にかかる表皮被覆製品１００の作製方法は、図１に示すように、プラスチックや木材等の基材１０の表面に表皮２０を真空成形によって接合した表皮被覆製品１００を作製するための方法である。表皮被覆製品１００の作製方法は、図２に示すように、主として、基材１０に表皮２０を真空生成形によって一体化する一体化工程（Ｓ１）、基材１０の形態に合わせて表皮２０の周囲を切断する表皮トリム工程（Ｓ２）、表皮トリム工程の後に、表皮２０の巻込みを行う巻込部溶着工程（Ｓ３）と、を有する。以下、各工程について詳細に説明する。

一体化工程（Ｓ１）は、基材１０に表皮２０を一体化させる工程であり、本発明では、表皮２０の成形工程と表皮２０と基材１０との一体化工程を真空成形により同時に行っている。第１実施形態に使用される基材１０としては、プラスチックや木材等の硬質の部材であり、表皮２０が配置される面は、平面又は凸面で形成されており、凹面は存在しないものを使用することが好ましい。表皮２０としては、真空成形に使用可能な素材であれば、特に限定するものではない。オレフィン系熱可塑性エラストマー、ＰＶＣレザー、熱可塑性ポリウレタン等が挙げられる。表皮の表面にレザー加工やシボ加工等の装飾が施されていてもよい。真空成形は、図３及び図４に示すように、基材１０の外周αに対して一回り小さい面積βを有する真空成形用の金型５０を用いて成形される。まず、かかる金型５０に基材１０をセットし、基材１０の接合面側に表皮２０を配置し、表皮２０をヒーター（図示しない。）によって加熱する（図３）。これにより、表皮２０は柔軟になり、基材１０の表面の曲面に沿いやすくなる。そして、基材１０の裏面側を真空にして表皮２０を引き込み、基材１０の形態に成形しつつ基材１０の表面に表皮２０を一体化する（図４）。この際に、基材１０に対して金型５０は、外周が一回り小さく形成されているので、図４に示すように、表皮が基材１０の裏面側に巻込むように成形されることになる。そして、冷却後、離型することで、基材１０の形態に表皮２０が成形されて表皮２０が基材１０の裏面側に巻込まれた状態で形状付けがなされ、巻き込まれた部分によって基材１０を支持することによって基材１０と一体化する。このように、接着剤を用いることなく基材と表皮を一体化することができる。また、本発明では、表皮２０の成形工程と、基材１０と表皮２０の接合工程を一工程で同時に行うことで、従来の表皮被覆製品１００の作製方法のように、表皮２０の成形工程と、基材１０と表皮２０の接合工程を別々に行っていた場合と比較して工程を２つ減らすことができる。そのため、生産スピードの向上を図ることができるとともにコスト削減を図ることができる。

表皮トリム工程（Ｓ２）は、図５に示すように、基材１０に接合された表皮２０のうち、余分な部分１０ａをカットする工程である。なお、表皮トリム工程は、マシニングによって行ってもよい。なお、表皮は、基材１０の外周に対して０ｍｍより大きく１５ｍｍ以下程度の巻込部１０ｂを残してカットするとよい。

巻込部溶着工程（Ｓ３）は、基材１０の周囲にはみ出している表皮２０を裏側に巻込んで固定する工程である。巻込部溶着工程（Ｓ３）は、図６Ａに示すように、手動で行ってもよいが、ロボットシリンダー式の超音波溶着機８０を使用するとよい。超音波溶着機８０のホーン８１の先端を基材１０の端部に当接させることによって、図６Ａに示すように、巻込まれている表皮２０を基材１０に押し付けることができる。この状態から図６Ｂに示すように、超音波溶着機８０のホーン８１を基材１０に滑らせるように表皮２０の端部又は端部近傍まで移動させる。これにより、もともと表皮２０は、周囲が基材１０に巻込まれた状態で形状づけがなされているので表皮２０を基材１０に密着させた状態にすることができる。そして、図６Ｃに示すように、基材１０と表皮２０とを超音波溶着して基材１０と表皮２０の端部を接合する。こうした巻込部溶着工程を外周に沿って所定間隔で基材１０と表皮２０とを接合させて、表皮２０の全周を巻込ませた状態で固定することができる。なお、超音波溶着する部位の数や間隔は、製品に応じて適宜選択することができる。また、ロボット式の超音波溶着機８０は、３軸以上の産業用ロボット、又は溶着機側が２軸及び基材設置部が１軸の２軸＋１軸型の産業用ロボットを使用してもよい。

このように、従来のように接着剤によって手で巻込んで固定する場合と比較して、ロボットで自動的に巻込み工程を行うことができるので、従来と比較して、作業スピードの迅速化を図ることができるとともに、巻込み製品に対する品質の向上を図ることができる。

以上により表皮被覆製品１００が完成する。こうして作製された表皮被覆製品１００は、表皮２０が基材１０の外周に対して巻込まれた形状に形状付けがされているので、基材１０外周の巻込み部が非常にきれいであり、従来と比較して基材端部の美観性に優れた表皮被覆製品１００とすることができる。また、表皮２０が基材１０の外周に対して巻込まれた形状に形状付けがされているので、従来巻込みが困難であった３軸型の産業用ロボットを使用することで巻込みを行うことができる。さらに、産業用ロボットを使用することで、作業スピードの迅速化を図ることができ、巻込み製品に対する品質の向上を図ることができる。

なお、表皮被覆製品１００としては、ドアトリム、アームレスト、オーナメント、コンソールリッド等の自動車関連部品、椅子、机等の家具等が考えられるが、これに限定するものではなく、表皮を接合した製品として機能するものであれば、いかなる製品であっても構わない。

（第２実施形態）
第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００の作製方法について説明する。第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００が図７に示されている。第２実施形態における表皮被覆製品は、表皮が接着される面に凹状に形成された凹面２１が存在している。

第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００の作製方法は、図８に示すように、第１実施形態にかかる真空成形による一体化工程（Ｓ１）の前に、基材１０に接着剤を塗布する接着剤塗布工程（Ｓ４）、接着剤を乾燥させる乾燥工程（Ｓ５）をさらに有している。真空成形による一体化工程（Ｓ１）、表皮トリム工程（Ｓ２）及び巻込部溶着工程（Ｓ３）は、第１実施形態と同様であるので説明を省略する。

接着剤塗布工程（Ｓ４）は、基材１０の表面に表皮２０を接合するための接着剤を塗布する工程である。表皮２０が接合される側の基材１０は、通常、真空成形、インジェクション成形等によって所定の形態に成形されたプラスチックやモールディングされた木材等が使用されるが、その素材はこれらに限定するものではない。必要な部品の形態に成形された基材の表面に接着剤を塗布する。なお、本明細書及び特許請求の範囲において、接着剤とは、基材と表皮を接着又は粘着で接合するものをすべて含むものであり、例えば、クロロプレンゴム系接着剤やホットメルト等も含むものである。

乾燥工程（Ｓ５）は、基材１０の表面に塗布された接着剤を乾燥させる工程である。接着剤の種類に応じて適切な時間、静置して乾燥させる。乾燥が必要のない接着剤の場合は、本工程は省略しても構わない。

その後、第１実施形態と同様に、真空成形による一体化工程（Ｓ１）、表皮トリム工程（Ｓ２）及び巻込部溶着工程（Ｓ３）を経て表皮被覆製品１００が完成する。

第２実施形態にかかる表皮被覆製品１００によれば、基材１０と表皮２０とが接着剤に接合されているので、基材１０の表皮２０が接着される面側に凹状に形成された凹面２１が形成されていても基材１０と表皮２０を接合させて一体化させることができる。

なお、上述した実施形態においては、基材１０の裏面側には接着剤を塗布していないが、基材１０の裏面側端部又は端部近傍にも接着剤を塗布してもよい。かかる構成を採用することによって、接合工程で巻込まれた表皮が裏面側で接合されるので、巻込部溶着工程による溶着をしやすくすることができる。

なお、本発明は上述した各実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

上述した実施の形態で示すように、自動車関連部品の作製方法として産業上利用することができる。

１０…基材、１０ａ…余分な部分、１０ｂ…巻込部、２０…表皮、２１…凹面、５０…金型、８０…超音波溶着機、８１…ホーン、１００…表皮被覆製品

Claims

基材に表皮が取り付けられた表皮被覆製品の作製方法において、
（１）前記基材に対して前記表皮が裏面側に巻込まれるように引き込みつつ前記基材と前記表皮を真空成形によって一体化する一体化工程
（２）裏側に巻込まれた前記表皮の周囲を前記基材の形態に合わせて余分な部分を切断する表皮トリム工程
（３）手動又はロボットによる超音波溶着機のホーン先端で巻込まれた前記表皮を、前記基材の端部に当接し、この状態から前記基材の裏面側でホーンを滑らせつつ表皮端部まで移動させた後、超音波溶着によって前記基材と前記表皮の端部を超音波溶着する巻込部溶着工程
と、を含むことを特徴とする表皮被覆製品の作製方法。
基材に表皮が取り付けられた表皮被覆製品の作製方法において、
（１）前記基材に接着剤を塗布する接着剤塗布工程
（２）前記基材に対して前記表皮が裏面側に巻込まれるように引き込みつつ前記基材と前記表皮を真空成形によって一体化する一体化工程
（３）裏側に巻込まれた前記表皮の周囲を前記基材の形態に合わせて余分な部分を切断する表皮トリム工程
（４）手動又はロボットによる超音波溶着機のホーン先端で巻込まれた前記表皮を、前記基材の端部に当接し、この状態から前記基材の裏面側でホーンを滑らせつつ表皮端部まで移動させた後、超音波溶着によって前記基材と前記表皮の端部を超音波溶着する巻込部溶着工程
と、を含むことを特徴とする表皮被覆製品の作製方法。
前記一体化工程は、前記基材の外周よりも一回り小さい型を使用して真空成形を行うことを特徴とする請求項１又は２に記載の表皮被覆製品の作製方法。