JPH05293900A

JPH05293900A - 積層成形品の成形方法

Info

Publication number: JPH05293900A
Application number: JP4097998A
Authority: JP
Inventors: Tadamichi Nozawa; 忠道野沢; Satoru Matoba; 哲的場; Takao Kimura; 隆夫木村
Original assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd; Nippon Steel Corp
Current assignee: Mitsubishi Petrochemical Co Ltd; Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-04-17
Filing date: 1992-04-17
Publication date: 1993-11-09
Anticipated expiration: 2015-12-25
Also published as: JP3119930B2

Abstract

(57)【要約】【目的】繊維強化熱可塑性樹脂成形品の外観改良を目
的とした積層成形品において、表皮と繊維強化熱可塑性
樹脂層との良好な密着性を発現させると同時に、表皮の
しわ、白化による外観低下を改良する。【構成】所定の形状に賦形された非通気性装飾表皮の
裏面に通気性多孔質シートを重ねて成形型内に設置し、
さらに加熱軟化させた繊維強化熱可塑性樹脂シート状成
形素材を重ね合わせた後、加圧一体成形する。【効果】通気性多孔質シートが一体成形時に空気の通
過経路となり、効率良く脱泡が実施され表皮の良好な密
着性が得られる。また、予め賦形された表皮を用いるこ
とにより、複雑な積層成形品においても表皮の外観低下
が改良される。成形品の外観改良を目的とした塗装等の
二次加工を必要とせず、製品コストカットにつながる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化熱可塑性樹脂
の芯部と非通気性装飾用表皮（以後該非通気性装飾用表
皮を非通気性表皮と称する）、通気性多孔質シート（以
後該通気性多孔質シートを多孔質シートと称する）から
なる積層成形品の成形方法に関するものである。本発明
による積層成形品は、自動車の内装材、あるいは家庭電
器製品等のハウジング部品、家具等の産業用部品に広く
使用される。

【０００２】

【従来の技術】最近、金属のプレス加工で製造されてい
た産業用部品が，比較的長い強化繊維と熱可塑性樹脂か
ら構成されている繊維強化熱可塑性樹脂のプレス成形品
に代替される傾向にある。繊維強化熱可塑性樹脂の特徴
は、加熱軟化させた繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形
素材（以後該成形素材をシート状成形素材と称する）
を、室温あるいは加熱した成形型内に挿入し短時間で加
圧成形することにより複雑な成形品を製造することがで
き、さらにその成形品が高い強度を有し、軽量である点
にある。

【０００３】シート状成形素材の製造方法は、次の２つ
に分類することができる。ラミネート法：ニードリン
グ（複数本の強化繊維束に針を突き刺し、互いに絡まり
合わせる工程）を行ったマット状強化繊維と熱可塑性樹
脂を積層し、ダブルベルトコンベア式連続プレスのスチ
ールベルトの間に連続的に挿入し、加熱、加圧を行い、
さらに冷却してシート状成形素材を製造する方法（特開
昭４８−８０１７２号公報、特開昭５２−４０５５８号
公報、特開昭５５−７７５２５号公報）、及び抄造法：抄造技術を応用して、直径３〜３０μm φ、
長さ３〜５０mmの強化繊維と熱可塑性樹脂粉末を均一に
分散して不織材料を製造し、この不織材料を中間製品と
し加熱、加圧を行いさらに冷却してシート状成形素材を
製造する方法（特公昭５２−１２２８３号公報、特公昭
５５−９１１９号公報）である。

【０００４】シート状成形素材は、成形前にマトリック
スを構成している熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上
に加熱されるが、その際に熱可塑性樹脂の強化繊維に対
する結合力が弱まり、強化繊維が元に戻ろうとするスプ
リングバックによりシートが膨張し、シート表面での強
化繊維の露出が多くなる。このシート表面での強化繊維
の露出は、成形品表面での強化繊維の露出につながり、
外観の低下が問題となる。

【０００５】加熱されたシート状成形素材の表面に、装
飾用表皮を重ね合わせ加圧成形することと同時に両者を
積層一体化することにより積層成形品を得る方法は、成
形品の外観改良において非常に有効な手段である。シー
ト状成形素材を用いた成形品の外観改良を目的として、
積層成形品およびその成形方法が提案されている。この
方法では、シート状成形素材と非通気性表皮を積層する
場合に、膨張したシート状成形素材中の空気が両者の間
に残留し良好な密着性が得られず容易に剥離してしまう
ため、多孔質シートを緩衝材として介在させ積層一体成
形時に脱泡することにより、表皮と繊維強化熱可塑性樹
脂層の密着力を改善している（特公昭６１−５９２３１
号公報）。この方法では、非通気性表皮の裏面に多孔質
シートを重ねて積層一体化した後、加熱軟化させたシー
ト状成形素材と多孔質シートが接するように重ね合わせ
て、室温あるいは加熱した成形型内に挿入し短時間で加
圧成形することにより積層成形品を得ている。非通気性
表皮としては通常プラスチックシートまたはフィルムを
用いる。また多孔質シートとしては、各種繊維材料から
なる織布、編布、不織布を用いる。

【０００６】しかし、この方法で複雑な形状の積層成形
品を成形する場合、表皮にしわが発生したり、表皮が延
伸されることにより白化する外観低下の問題が生じる。
この現象は、多孔質シートの熱伝導率が小さいため非通
気性表皮（プラスチックシート）に加熱されたシート状
成形素材の熱が十分伝わらず、表皮が固相状態で急速に
成形されるために発生する。成形型の温度を上げること
により、表皮が軟化した状態で一体成形を行うことがで
きるが、成形のサイクルタイムが長くなり工業的に不利
となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、非通気性表
皮、多孔質シートおよびシート状成形素材の構成で成形
される積層成形品において、表皮と繊維強化熱可塑性樹
脂層との良好な密着性を発現させると同時に、表皮のし
わ、白化による外観低下を改良する成形方法を提供する
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、所定の形状に
賦形された非通気性表皮の裏面に多孔質シートを重ねて
成形金型内に載置し、さらに加熱軟化させたシート状成
形素材を多孔質シートに接するように重ね合わせた後、
加圧成形することにより、全体を積層一体化させること
を特徴とする積層成形品の成形方法である。

【０００９】本発明の積層成形品の成形方法の一例を図
１に示した。非通気性表皮１を遠赤外線加熱炉２内で、
その軟化点または融点以上に加熱する。加熱された非通
気性表皮を真空成形用に設計された成形型３に設置し、
成形型形状に沿って真空成形を行う。一方シート状成形
素材４を遠赤外線加熱炉内で、マトリックスを構成して
いる熱可塑性樹脂の軟化点または融点以上に加熱する。
所定の形状に賦形された非通気性表皮の上に、多孔質シ
ート５を重ね合わせ、さらに加熱されたシート状成形素
材を重ねて成形型内で積層一体成形し、製品周縁部をト
リミングすることにより、表皮の外観が改良され、表皮
と繊維強化熱可塑性樹脂層との密着性が良好な積層成形
品６が得られる。

【００１０】非通気性表皮は積層一体成形する前に軟化
点または融点以上に加熱され、軟化状態で真空成形され
ているため、しわが発生したり、延伸されることによる
白化といった外観低下の問題が解決される。また、多孔
質シートが緩衝材として、表皮と加熱されたシート状成
形素材の間に存在するため、積層一体成形時の脱泡が効
率よく実施された表皮と繊維強化熱可塑性樹脂層との良
好な密着性が得られる。脱泡過程は、積層一体成形が進
行するにしたがって、多孔質シートが空気の通過経路と
なり成形品の周縁部に向けて排気され、最終的には成形
型のシェアエッジを通過して型外に排出される。シェア
エッジとは、成形品の周縁部を形成するための上下成形
型のすり合わせ部であり、空気は排出するが樹脂の流出
を極力抑えるべく微小なクリアランスが設けられてい
る。

【００１１】本発明の特徴は、積層成形品の成形におい
て所定の形状に賦形された非通気性表皮を用いることで
あり、従来の方法で複雑な成形品において見られた表皮
のしわ、白化による外観低下が著しく改善される。

【００１２】図１に示した積層成形品の成形方法では、
表皮およびシート状成形素材の加熱に遠赤外線加熱炉を
使用しているが、通風式または輻射式の他の加熱炉を使
用することもできる。表皮の賦形は真空成形により行っ
ているが、圧空成形、プレス成形によっても同様な成形
表皮を得ることができた。また、表皮成形を一体成形型
内で実施しているが、表皮を表皮成形専用の他の型で賦
形した後、一体成形型内に挿入する方法でも同様な効果
を得ることができる。さらに、多孔質シートを、表皮成
形後その上に重ね合わせ、加熱されたシート状成形素材
をさらに重ねて積層一体成形しているが、予め表皮の裏
面に多孔質シートが熱融着または接着剤を介した接着に
よりラミネートれたものを用いた場合の方が、重ね合わ
せ工程を省略することができ効率的である。

【００１３】本発明では、非通気性表皮として平滑な、
または布、皮模様等のシボ付け加工が施されたプラスチ
ックシートまたはフィルム、金属粉末を混入したり、金
属をコーティングしたプラスチックシートまたはフィル
ム等を用いる。多孔質シートとしては、天然、化学繊維
等の有機繊維、ガラス繊維、カーボン繊維、金属繊維等
の各種繊維材料からなる織布、編布、不織布を用いる。

【００１４】積層成形品の芯部である繊維強化熱可塑性
樹脂層を形成するシート状成形素材としては、ラミネー
ト法または抄造法で製造される強化繊維と熱可塑性樹脂
から構成される平板状の繊維強化熱可塑性樹脂シートを
用いる。強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維、金
属繊維のほかに無機繊維、有機繊維が挙げられ、熱可塑
性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
スチレン、スチレン−ブタジエン−アクリロニトリル共
重合体、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリア
ミド、ポリカーボネート、ポリアセタール、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
フェニレンオキシド、ポリスルホン、ポリフェニレンス
ルフィド等の樹脂、またはこれらの２種類またはそれ以
上の混合物、さらに、これらに一般的に用いられる可塑
剤、熱安定剤、光安定剤、充填材、染顔料、耐衝撃剤、
増量材、核剤、加工助剤等を添加したものが挙げられ
る。

【００１５】

【実施例】以下実施例を挙げて本発明を詳細に説明す
る。実施例１強化繊維として直径１０μm φ、長さ１３mmのガラス繊
維４０重量％と、マトリックス樹脂としてポリプロピレ
ン樹脂６０重量％からなり、抄造法で製造された厚み
３．７mmのシート状成形素材を用いた。非通気性表皮と
して、厚み０．５mmのポリ塩化ビニルシート、多孔質シ
ートとして、木綿性の医療用ガーゼ布を用いた。これら
のシート状成形素材、非通気性表皮、多孔質シートを用
いて、図１に示した積層成形方法により３００×３００
mmの箱型で、厚み６mmの積層成形品を成形した。

【００１６】表皮に用いるポリ塩化ビニルシートを４５
０×４５０mm裁断し、遠赤外線加熱炉で十分軟化する１
６０℃まで加熱し、真空成形用に設計した成形型上に設
置して、真空成形により表皮成形を行った。つづいて成
形表皮の上に、４００×４００mmに裁断したガーゼ布を
重ね合わせた。シート状成形素材は、２７０×２７０mm
に裁断したものを３枚用い、その内部温度が２００℃に
達するまで遠赤外線加熱炉で加熱した。加熱されたシー
ト状成形素材は、もとの厚みの２倍程度まで膨張し、内
部に空気が存在していた。これらの加熱シート状成形素
材を３枚重ね合わせて、成形型内のガーゼ布の上に重ね
て、直ちに上型を降下させ成形圧力２００Kgf/cm²でプ
レス成形することにより、積層成形品を成形した。

【００１７】成形品は、表皮で完全に覆われており、し
わ、白化等が発生せず、良好な外観を示していた。ま
た、表皮と繊維強化熱可塑性樹脂層間に空気溜りも認め
られず、表皮の密着性を９０度剥離試験で測定した結果
０．５Kgf/cmの接着強度が得られた。表皮はガーゼとの
間で界面剥離していた。剥離面の観察により、ガーゼ布
には成形時にシート状成形素材からポリプロピレン樹脂
が十分含浸していることが認められた。

【００１８】実施例２実施例１の抄造法によるシート状成形素材、ポリ塩化ビ
ニルシートを用い、多孔質シートとしてポリエステル繊
維不織布（秤量８０ g/m²）を用いて、実施例１と同様
に積層成形品を成形した。この成形品においても、実施
例１と同様に良好な外観が得られた。表皮と繊維強化熱
可塑性樹脂層間に空気溜りも認められず、表皮の接着強
度は０．４Kgf/cmであった。表皮はポリエステル繊維不
織布との間で界面剥離していた。剥離面の観察により、
ポリエステル繊維不織布には成形時にシート状成形素材
からポリプロピレン樹脂が十分含浸していることが認め
られた。

【００１９】実施例３実施例１のポリ塩化ビニルシートに、ポリエステル繊維
不織布（秤量８０ g/m²）が予め熱融着によりラミネー
トされた表皮と、実施例１の抄造法によるシート状成形
素材を用いて、積層成形品を成形した。ラミネート表皮
を実施例１と同様に４５０×４５０mm裁断し、ポリ塩化
ビニルシートが十分軟化する１６０℃まで遠赤外線加熱
炉で加熱し、真空成形用に設計した成形型上にポリ塩化
ビニルシートが下側になるように設置して、真空成形に
より表皮成形を行った。さらに、内部温度が２００℃に
達するまで遠赤外線加熱炉で加熱されたシート状成形素
材３枚を成形されたラミネート表皮上に重ねて、直ちに
上型を降下させ成形圧力２００Kgf/cm²でプレス成形す
ることにより、積層成形品を成形した。

【００２０】この成形品においても、実施例１と同様に
良好な外観が得られた。表皮と繊維強化熱可塑性樹脂層
間に空気溜りも認められず、表皮の接着強度は２．６Kg
f/cmであった。表皮はポリエステル繊維不織布を破損さ
せながら剥離する凝集剥離が認められた。この方法で
は、ポリ塩化ビニルシートに、ポリエステル繊維不織布
が予め熱融着により強固にラミネートされており、さら
にポリエステル繊維不織布には成形時にシート状成形素
材からポリプロピレン樹脂が十分含浸するため、良好な
接着強度が得られた。表皮材として、非通気性表皮に多
孔質シートを熱融着または接着剤を介した接着によりラ
ミネートしたものを用いることは、表皮の接着強度を向
上させると共に、成形において多孔質シートの重ね合わ
せ工程を省略することができ工程短縮のメリットがあ
る。

【００２１】実施例４強化繊維として直径２３μm φ、マット状のガラス繊維
４０重量％と、マトリックス樹脂としてポリプロピレン
樹脂６０重量％からなり、ラミネート法で製造された厚
み３．７mmのシート状成形素材と実施例３のポリ塩化ビ
ニルシートにポリエステル繊維不織布がラミネートされ
た表皮を用いて、実施例３と同様に積層成形品を成形し
た。ラミネート法によるシート状成形素材は、その内部
温度が２００℃に達するまで遠赤外線加熱炉で加熱され
た場合、もとの厚みの３倍程度まで膨張していた。

【００２２】この成形品においても、実施例１と同様に
良好な外観が得られた。表皮と繊維強化熱可塑性樹脂層
間に空気溜りも認められず、表皮の接着強度は２．８Kg
f/cmであった。表皮の剥離は、実施例３と同様にポリエ
ステル繊維不織布を破損させながら剥離する凝集剥離が
観察された。

【００２３】比較例１実施例１の抄造法によるシート状成形素材とポリ塩化ビ
ニルシートを用いて、積層成形品を成形した塩化ビニル
シートを４５０×４５０mm裁断して成形型上に設置し、
内部温度が２００℃に達するまで遠赤外線加熱炉で加熱
されたシート状成形素材３枚を表皮上に直接重ねて、直
ちに上型を降下させ成形圧力２００Kgf/cm²でプレス成
形することにより、積層成形品を成形した。この積層成
形品では、成形品のコーナー部で表皮のしわ、白化が発
生し、表皮と繊維強化熱可塑性樹脂層間の空気溜りも成
形品全体で多数観察され、外観低下が認められた。表皮
は、まったく密着しておらず接着強度は０Kgf/cmであっ
た。

【００２４】比較例２実施例１の抄造法によるシート状成形素材と実施例３の
ポリ塩化ビニルシートにポリエステル繊維不織布がラミ
ネートされた表皮を用いて、比較例１と同様に積層成形
品を成形した。ラミネート表皮を４５０×４５０mm裁断
して成形型上にポリ塩化ビニルシート側が下になるよう
に設置し、内部温度が２００℃に達するまで遠赤外線加
熱炉で加熱されたシート状成形素材３枚をラミネート表
皮材の上に重ねて、直ちに上型を降下させ成形圧力２０
０Kgf/cm²でプレス成形することにより、積層成形品を
成形した。

【００２５】この積層成形品では、比較例１と同様に成
形品のコーナー部で表皮のしわ、白化が発生し、外観低
下が認められた。しかし、表皮と繊維強化熱可塑性樹脂
層間に空気溜りは認められず、表皮の接着強度は２．３
Kgf/cmであった。表皮の剥離は、実施例３と同様にポリ
エステル繊維不織布を破損させながら剥離する凝集剥離
が観察された。

【００２６】

【発明の効果】本発明では、非通気性表皮、多孔質シー
トおよび繊維強化熱可塑性樹脂シート状成形素材の構成
で積層成形することにより、従来問題とされていた繊維
強化熱可塑性樹脂成形品の外観を改良することができ
た。本発明の特徴は、積層一体成形を実施するに先立っ
て、表皮材を所定の形状に予め賦形することであり、複
雑な積層成形品において、表皮のしわ、白化等が発生せ
ず良好な外観が得る。

【００２７】本発明の積層成形品は、繊維強化熱可塑性
樹脂成形品の外観改良を目的として行われてきた塗装等
の二次加工を必要とせず、製品コストカットが達成で
き、自動車の内装材、あるいは家庭電器製品等のハウジ
ング部品、家具等の産業用部品に広く展開することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】積層成形品の成形方法の一例を示す概略図であ
る。

【符号の説明】１非通気性表皮２遠赤外線加熱炉３成形型４シート状成形素材５多孔質シート６積層成形品

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｂ２９Ｋ 105:04 105:06 Ｂ２９Ｌ 9:00 4Ｆ (72)発明者木村隆夫三重県四日市市東邦町１番地三菱油化株式会社四日市総合研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の形状に賦形された非通気性装飾表
皮の裏面に通気性多孔質シートを重ねて成形型内に載置
し、さらに加熱軟化させた繊維強化熱可塑性樹脂シート
状成形素材を通気性多孔質シートに接するように重ね合
わせた後、加圧成形することにより、全体を積層一体化
させることを特徴とする積層成形品の成形方法。