JP7071632B2 - 成形体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車の内装部材などに利用する成形体、及びその製造方法に関する。

ドアトリム等の自動車内装部材の成形技術として、特許文献１には、１枚の発泡樹脂シートを再加熱して軟化状態としたものを一対の分割金型の間に配置し、両方の金型から発泡樹脂シートを減圧吸引することによって発泡樹脂シートを二次発泡させて発泡成形体に厚肉部を形成する技術が開示されている。

特開２００１－３１０３８０号公報

このように自動車内装部材として使用される一体成形体は、需要者によって視認される面（意匠面）に、何らかの注意喚起を促すためのマーク（コーションマーク）を付与する場合がある。しかし、意匠面に表皮部材が装着されている場合、接着剤などによる貼付では、表皮部材からコーションマークが剥離しやすいといった不具合が生じていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、表皮部材が装着される成形体であっても、需要者に対するマークが適切に付与された成形体を提供することを目的とする。

本発明によれば、樹脂シートと、これに装着された表皮部材を備える成形体であって、前記表皮部材側の面が意匠面であり、前記意匠面は、凹部と凸部で構成されたマークが付されたマーク領域を含み、前記凹部に対応する前記表皮部材には、前記樹脂シートの樹脂が含浸されている、成形体が提供される。

本発明では、成形体の意匠面に、凹部と凸部で構成されたマークが付されたマーク領域を形成するため、接着剤などを使用した場合のようにマークが剥離するということがない。また、マーク領域の凹部では表皮部材に樹脂が含浸しているため、凹部の形成時における表皮部材の毛倒れが定着し、時間の経過とともに視認性が低下することを防ぐことができる。

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、前記マーク領域の凸部の厚みは、前記意匠面において前記マーク領域の外側の一般領域の厚みより小さい。
好ましくは、前記樹脂シートは、発泡樹脂シートである。
本発明の別の形態では、配置工程と、成形工程を含み、前記配置工程では、第１金型と第２金型の間に樹脂シートと表皮部材を配置し、前記成形工程では、前記第１金型と前記第２金型により、前記樹脂シートと前記表皮部材を成形し、第１金型及び第２金型の互いに対向する面のいずれか一方には、凹部形成部と凸部形成部を備えるマーク形成部が設けられており、前記成形工程において、前記マーク形成部により前記表皮部材及び前記樹脂シートを加圧することによって、凹部と凸部で構成されたマークが付されたマーク領域を形成する、方法が提供される。
好ましくは、前記樹脂シートは、発泡樹脂シートであり、前記方法は、膨張工程をさらに備え、前記膨張工程では、前記第１金型及び前記第２金型の間に空間が設けられるように前記第１金型及び前記第２金型を近接させ、近接した前記第１金型及び前記第２金型の両方から前記樹脂シートを減圧吸引することによって、前記樹脂シートを前記空間内に膨張させる。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る成形体２４の斜視図である。図１Ｂは、図１Ａにおける点線部の拡大図である。図１Ｃは、図１ＡにおけるＸ－Ｘ線での断面図である。 成形体２４の製造において利用可能な発泡成形機１の一例を示す。 図３Ａおよび図３Ｂは、第１金型２１および第２金型２２の斜視図である。図３Ｃは、図３Ｂにおける点線部の拡大図である。 第１金型２１、第２金型２２、発泡樹脂シート２３、および表皮部材２８との配置を示す図である。 図４の状態から、第１金型２１によって発泡樹脂シート２３を減圧吸引した状態を示す図である。 図５の状態から、第１金型２１および第２金型２２を互いに近接させた状態を示す図である。 図６の状態から、第２金型２２によって発泡樹脂シート２３を減圧吸引した状態を示す図である。 第１金型２１および第２金型２２から成形体２４を取り出した状態を示す図である。

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．成形体２４
図１Ａ～図１Ｃを参照して、本発明の一実施形態の成形体２４について説明する。成形体２４は、発泡樹脂シート２３と表皮部材２８から構成されており、断面凹状に形成されている。成形体２４を構成する発泡樹脂の発泡倍率は、例えば１．５～６倍とすることができるが、その例に限定されない。

表皮部材２８は、成形体２４における意匠面Ｄに装着されている。表皮部材２８は、一例では、通気性を有する不織布で構成され、具体的にはナイロン繊維、セルロース繊維、アラミド繊維などを挙げることができるが、その例に限定されない。

意匠面Ｄには、図１Ｂに示すように、凹部５と凸部７で構成されたマークが付されたマーク領域Ｄ１が形成されている。マーク領域Ｄ１は凹部５および凸部７の形状によって、予め定められたマークが視認されるように構成されている。

より具体的には、凹部５は、マークの輪郭、およびその内部の形状を示す線を形成する。凸部７は、凹部５によって囲われた領域を形成する。このように、凹部５および凸部７からマーク領域Ｄ１が形成される。意匠面Ｄは、さらに、マーク領域Ｄ１の外側の領域として一般領域Ｄ２を有する。

図１Ｃに示すように、マーク領域Ｄ１は、一般領域Ｄ２と比較して、その厚みが小さくなるように構成されている。すなわち、凹部５および凸部７は、一般領域Ｄ２よりもその厚みが小さい。さらに、凹部５は、凸部７よりもその厚みが小さくなるように構成されている。このように、凹部５および凸部７を意匠面Ｄにおける一般領域Ｄ２よりも厚みが小さくなるように形成することで、マーク領域Ｄ１が示すマークの視認性が確保されている。

表皮部材２８における凹部５に対応する凹部対応部２９には、発泡樹脂シート２３の樹脂が含浸されている。このようにマーク領域Ｄ１における凹部５に対応する表皮部材２８に樹脂が含浸していることで、凹部５の形成時に発生した凹部対応部２９における毛倒れが定着するとともに、含浸した樹脂により光沢が発生する。これにより、意匠面Ｄに形成されたマーク領域Ｄ１の視認性が向上する。

２．発泡成形機１の構成
図２を参照して、本発明の実施形態における成形体２４の製造方法の実施に利用可能な発泡成形機１について説明する。発泡成形機１は、樹脂供給装置２と、Ｔダイ１８と、第１金型２１と、第２金型２２とを備える。樹脂供給装置２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。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＞
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる発泡樹脂は、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内に発泡樹脂が貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に発泡樹脂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を通じて発泡樹脂を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て発泡樹脂シート２３を形成する。

＜第１及び第２金型２１，２２＞
図３Ａ～図３Ｃを参照して、第１金型２１および第２金型２２について説明する。第１金型２１は、対向面２１ａにキャビティ２１ｂを形成する凹状金型として構成される。それに対して、第２金型２２は、対向面２２ａにコア２２ｂを形成する凸状金型として構成される。第１金型２１および第２金型２２は、キャビティ２１ｂとコア２２ｂが互いに対向するように配置される。

第１金型２１の対向面２１ａの周端部には、キャビティ２１ｂを取り囲むようにピンチオフ部２１ｃが設けられている。また、第２金型２２の対向面２２ａの周端部には、コア２２ｂを取り囲むようにピンチオフ部２２ｃが設けられている。第１金型２１および第２金型２２を互いに近接させると、図６に示すように、ピンチオフ部２１ｃとピンチオフ部２２ｃとが接触し、対向面２１ａおよび対向面２２ａによって密閉空間Ｓが形成されるように構成されている。

図３Ｂに示すように、第２金型２２の対向面２２ａには、マーク形成部２０が形成されている。詳細は後述するが、成形体２４を製造する工程において、マーク形成部２０が密閉空間Ｓ内に収容された発泡樹脂シート２３および表皮部材２８を加圧することにより、成形体２４の意匠面Ｄにマーク領域Ｄ１が形成される。

図３Ｃに示すように、マーク形成部２０は、凹部形成部２０ａと凸部形成部２０ｂを備える。凹部形成部２０ａは、対向面２２ａを基準として凸部形成部２０ｂよりも突出するように構成される。このようにすることで、成形体２４を製造する工程において、密閉空間Ｓ内に収容された発泡樹脂シート２３および表皮部材２８を加圧する際、凹部形成部２０ａによって成形体２４に凹部５が形成され、凸部形成部２０ｂによって凸部７が形成される。

本実施形態では、マーク形成部２０は第２金型２２とは別部材で構成されている。このようにすることで、マーク形成部２０の形状を変更するだけで、成形体２４に付与するマークを変更することが可能となる。ただし、この例に限定されることはなく、第２金型２２とマーク形成部２０は一体として形成されていてもよい。

第１金型２１および第２金型２２には、図２に示すように、多数の減圧吸引孔２１ｄ、２２ｄが設けられている。詳細は後述するが、密閉空間Ｓ内に収容された発泡樹脂シート２３を減圧吸引孔２１ｄ、２２ｄから減圧吸引することにより、第１金型２１の対向面２１ａ、および第２金型２２の対向面２２ａに沿った形状に発泡樹脂シート２３を賦形することが可能となっている。

３．成形体２４の製造方法
図４～図８を参照して、本発明の実施形態における成形体２４の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、配置工程と、成形工程と、膨張工程と、仕上げ工程を備える。以下、詳細に説明する。

（１）配置工程
配置工程では、図４に示すように、溶融状態の発泡樹脂をＴダイ１８のスリットから押し出して垂下させて形成した１枚の発泡樹脂シート２３を第１金型２１，第２金型２２間に配置する。第２金型２２側には、さらに、表皮部材２８が配置される。

ここで、Ｔダイ１８から垂下された発泡樹脂シート２３は、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された発泡樹脂シート２３が成形前に加熱されることもない。また、発泡樹脂シート２３は、スリットから押し出された直後は全体がほぼ均一の温度であり、垂下されている間に大気によって表面から徐々に冷却される。

発泡樹脂シート２３は、厚さ方向の中央に向かうほど大気による冷却の影響を受けにくくなるので、厚さ方向の中央に向かうほど温度が上昇して粘度が低くなるという性質を有する。発泡樹脂シート２３の肉厚は、特に限定されないが、例えば、０．５～５ｍｍであり、好ましくは、１～３ｍｍである。

（２）成形工程
成形工程では、第１吸引工程と、金型近接工程をこの順で実行することによって行う。第１吸引工程では、図５に示すように、第１金型２１により発泡樹脂シート２３を減圧吸引する。これにより、発泡樹脂シート２３が第１金型２１のキャビティ２１ｂに沿った形状に賦形する。

金型近接工程では、図６に示すように、第１金型２１および第２金型２２を近接させる。上述したように、第１金型２１および第２金型２２を近接させると、第１金型２１に設けられたピンチオフ部２１ｃと、第２金型２２に設けられたピンチオフ部２２ｃとが接触し、対向面２１ａおよび対向面２２ａに囲まれる密閉空間Ｓが形成される。密閉空間Ｓの体積は特に限定されないが、発泡樹脂シート２３の体積の１．１～４．０倍であることが好ましい。発泡樹脂シート２３及び表皮部材２８のうち密閉空間Ｓ外にある部位はバリ２３ａ、バリ２８ａとなる。

このとき、第２金型２２の対向面２２ａに形成されたマーク形成部２０によって、表皮部材２８および発泡樹脂シート２３が加圧されてマーク領域Ｄ１が形成される。上述したように、凹部形成部２０ａは、凸部形成部２０ｂよりも突出するように構成されており、凹部形成部２０ａと接触する表皮部材２８には、発泡樹脂シート２３の樹脂が含浸することとなる。

ここで、好ましくは、凹部形成部２０ａの突出方向の高さは、密閉空間Ｓの厚み（すなわち、対向面２１ａと対向面２２ａとの間隔）と一致するように構成される。このようにすることで、凹部形成部２０ａに対応する発泡樹脂シート２３にかかる圧力を高めることができ、成形体２４の凹部５に対応する表皮部材２８（図１Ｃにおける凹部対応部２９に相当）により多くの樹脂を含浸することが可能となる。

（３） 膨張工程
膨張工程では、図７に示すように、第１金型２１および第２金型２２の両方から発泡樹脂シート２３を減圧吸引する第２吸引工程を行う。これにより、密閉空間Ｓ内に発泡樹脂シート２３を膨張させる。

第１金型２１および第２金型２２の両方から発泡樹脂シート２３を減圧吸引すると、発泡樹脂シート２３の発泡が促進されて発泡樹脂シート２３が膨張する。発泡樹脂シート２３は厚さ方向の中央付近での粘度が最も低い（流動性が最も高い）ので、厚さ方向の中央付近での発泡が特に促進されて発泡樹脂シート２３が膨張する。その結果、厚さ方向の中央付近の層（中央層）での平均気泡径が大きく、表面近傍の表面層の平均気泡径が小さいという構成の成形体２４が得られる。このような成形体２４は、平均気泡径が大きい中央層が、平均気泡径が小さい表面層で挟まれたサンドイッチ構造となっているために、軽量且つ高剛性である。ここで、厚さ方向全体の平均気泡径は、例えば、１００～２０００μｍである。表面層の平均気泡径は、例えば、８０～５００μｍである。中央層の平均気泡径は、例えば、１００～２０００μｍである。

（４） 仕上げ工程
仕上げ工程では、図８に示すように、第１金型２１および第２金型２２を開いて、バリ２３ａ，バリ２８ａのついた成形体２４を取り出し、バリ２３ａ，２８ａを切除して、図１に示す成形体２４が得られる。以上のようにして、発泡樹脂シート２３に表皮部材２８が装着された成形体２４が形成される。

４．その他の実施形態
本発明の適用範囲は、上記実施形態に限定されない。例えば、第１金型２１および第２金型２２による減圧吸引は、第１金型２１による減圧吸引を先に開始してもよく、第２金型２２による減圧吸引を先に開始してもよく、第１金型２１および第２金型２２による減圧吸引を同時に開始してもよい。また、第１金型２１による減圧吸引を先に停止してもよく、第２金型２２による減圧吸引を先に停止してもよく、第１金型２１および第２金型２２による減圧吸引を同時に停止してもよい。第１金型２１および第２金型２２による減圧吸引は、第１金型２１および第２金型２２を近接させる前に開始してもよく、近接させた後に開始してもよい。

また、上記膨張工程は省略することができる。また、樹脂シートは発泡樹脂シートに限定されることはない。さらに、上記実施形態では、マーク領域Ｄ１の凸部７の厚みは、意匠面Ｄにおいてマーク領域の外側の一般領域Ｄ２の厚みより小さくしているが、この形態に限定されることはなく、凸部７の厚みを一般領域Ｄ２の厚みと同程度としてもよい。この場合、第２金型２２に設けられるマーク形成部２０の凸部形成部２０ｂに連通するように減圧吸引孔２２ｄを設けるのが好ましい。このようにすることで、発泡樹脂シート２３をより適切にマーク形成部２０に沿って形状に賦形することが可能となる。これらの場合においても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

１ ：発泡成形機
２ ：樹脂供給装置
５ ：凹部
７ ：凸部
１１ ：原料樹脂
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 ：マーク形成部
２０ａ ：凹部形成部
２０ｂ ：凸部形成部
２１ ：第１金型
２１ａ ：対向面
２１ｂ ：キャビティ
２１ｃ ：ピンチオフ部
２１ｄ ：減圧吸引孔
２２ ：第２金型
２２ａ ：対向面
２２ｂ ：コア
２２ｃ ：ピンチオフ部
２２ｄ ：減圧吸引孔
２３ ：発泡樹脂シート
２３ａ ：バリ
２４ ：成形体
２５ ：連結管
２７ ：連結管
２８ ：表皮部材
２８ａ ：バリ
２９ ：凹部対応部

Claims (2)

1. 成形体を製造する方法であって、
   配置工程と、成形工程を含み、
   前記配置工程では、第１金型と第２金型の間に樹脂シートと表皮部材を配置し、
   前記成形工程では、前記第１金型と前記第２金型により、前記樹脂シートと前記表皮部材を成形し、
   前記第１金型及び前記第２金型の互いに対向する面のいずれか一方には、凹部形成部と凸部形成部を備えるマーク形成部が設けられており、
   前記成形工程において、前記マーク形成部により前記表皮部材及び前記樹脂シートを加圧することによって、凹部と凸部で構成されたマークが付されたマーク領域を形成する、方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記樹脂シートは、発泡樹脂シートであり、
   前記方法は、膨張工程をさらに備え、
   前記膨張工程では、前記第１金型及び前記第２金型の間に空間が設けられるように前記第１金型及び前記第２金型を近接させ、
   近接した前記第１金型及び前記第２金型の両方から前記樹脂シートを減圧吸引することによって、前記樹脂シートを前記空間内に膨張させる、方法。

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