JPH061385Y2 - 表皮材成形装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本考案は、車両のシートやダッシュパネルなどに使用す
る樹脂製表皮材を成形するための装置に関するものであ
り、特に、２層成形に適した表皮材成形装置に係る。

［従来の技術］ 従来、内装に使用する表皮材を成型する方法としては、
ゾル工法やＶＡＣ、パウダースラッシュ工法などが存在
している。このうちパウダースラッシュ工法は、加熱し
た成形型に熱可塑製樹脂の粉体を付着溶融する工法であ
り、他の工法に比べ、成型された表皮材の肉厚を薄くで
き、しなやかさを得られ、コスト、軽量化、品質の３点
において有利な工法であることから注目され、需要が拡
大している。

しかしながら、このパウダースラッシュ工法にて表皮材
を成形する場合、表皮材を薄くすると、現実には、ピン
ホールの発生、表皮切れなどの恐れがあるため、結局表
皮材の肉厚を、１．０〜１．５mmの範囲に設定しなけれ
ばならない。

これに対し、最近では、従来のソリッド材料で薄い基材
を形成し、この基材のバックアップとして発泡材料を重
ね合せて２層構造の表皮材を成形することにより、コス
ト、軽量化、品質の３点におけるパウダースラッシュ工
法本来の利点を引き出す方法が提案され、実施されてい
る。

このような方法として、例えば、第６図の（ａ）乃至
（ｅ）に示すように、ガス加熱方式のパウダーフラッシ
ュ工法により、塩化ビニル樹脂と発泡塩化ビニル樹脂を
使用して２層構造の表皮材を成形する方法が存在してい
る。

この方法の工程を以下に説明する。

（ａ）第１の型加熱工程 まず、（ａ）に示すように、表皮材の成形型１として、
ニッケル或いはニッケルと銅の電鋳によって形成された
型を使用し、この成形型１を、加熱炉２内に搬入し、加
熱炉２内のヒータ３によって加熱して、塩化ビニル樹脂
の溶融温度よりも高い２５０゜Cに昇温させ、この温度で
さらに７〜８分加熱して蓄熱させた後、加熱炉２から取
出す。

（ｂ）塩化ビニル樹脂付着・溶融工程 次に、（ｂ）に示すように、塩化ビニル樹脂の粉体Ｐ_１
を収納した第１の粉体ボックス４を所定位置に配置し、
この第１の粉体ボックス４の開口部に、２５０゜Cに保た
れた成形型１を被せて粉体ボックス４を密閉し、両者を
クランプ状態で回転させることによって、塩化ビニル樹
脂の粉体Ｐ_１を成形型１の型面に付着させると同時に溶
融させ、塩化ビニル樹脂層Ｌ_１を形成する。

（ｃ）発泡塩化ビニル樹脂付着・溶融工程 続いて、成形型１から第１の粉体ボックス４を取外し、
代りに発泡塩化ビニル樹脂の粉体Ｐ_２を収納した第２の
粉体ボックス５を所定位置に配置する。そして、（ｃ）
に示すように、この第２の粉体ボックス５の開口部に、
約２１０゜Cに降温した成形型１を被せて粉体ボックス５
を密閉し、両者をクランプ状態で回転させることによっ
て、発泡塩化ビニル樹脂の粉体Ｐ_２を成形型１の型面に
付着させると同時に溶融させ、発泡塩化ビニル樹脂層Ｌ
_２を形成する。

（ｄ）第２の型加熱工程（発泡工程） この後、（ｄ）に示すように、成形型１を、再び加熱炉
２内に搬入し、加熱炉２内のヒータ３によって加熱し
て、２５０゜Cに昇温させ、この温度でさらに１〜２分加
熱して発泡塩化ビニル樹脂を発泡させた後、加熱炉２か
ら取出す。

（ｅ）冷却・脱型工程 最終的に、（ｅ）に示すように、成形型１の裏面から冷
却ノズル６にて水を噴き付け、７０゜C程度に冷却した
後、脱型する。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、以上のような従来の表皮材の成形方法に
おいては、次のような問題点が存在していた。

型加熱を２回繰り返す上、粉体ボックスの交換を行う
時間を要するため、１回の成形サイクルが長時間化し、
生産性が悪い。

成形型の耐久性は、型加熱・冷却の頻度により大きく
影響を受けるため、型加熱を繰り返す従来技術において
は、クラックの発生率が高くなるなどして成形型の寿命
が短くなる。

２個の粉体ボックスを使用することにより、一方の粉
体ボックスの使用中において、他方の粉体ボックスを準
備し、或いは収納しておくスペースが必要となる上、粉
体ボックスの交換を自動的に行うための手段などが必要
となるため、設備スペースが拡大してしまう。

本考案は、以上のような従来技術の課題を解決するため
に提案されたものであり、その目的は、成形サイクルの
短縮化による生産性の向上、成形型の寿命の長期化、お
よび設備スペースのコンパクト化に貢献できるような、
優れた表皮材成形装置を提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本考案による表皮材成形装置は、成形型を加熱するため
の加熱炉を設けると共に、粉体ボックスには、粉体ボッ
クスの外部から粉体を受容し、受容した粉体を、粉体ボ
ックスの内部からその開口部に向かって噴射する粉体噴
射手段を貫通配置し、さらに、この粉体噴射手段に熱可
塑性樹脂の粉体を供給する粉体供給手段を設け、加え
て、粉体噴射手段の受容口と粉体供給手段の供給口に
は、これらの手段を着脱可能に連結すると共に、これら
の手段の切離し時には、粉体噴射手段の受容口および粉
体供給手段の供給口を閉塞するエアージョイントを取付
けたことを特徴としている。

［作用］ 以上のような構成を有する本考案においては、成形型内
部の蓄熱を利用し、１回の型加熱で、２層成形可能とな
る。加えて、粉体ボックスを貫通する粉体噴射手段を設
けたことにより、同じ粉体ボックスで複数種類の粉体を
成形型に供給できるため、粉体ボックスの交換が不要と
なる。従つて、１回の成形サイクルを短縮でき、生産性
を向上できる。

また、１回の成形サイクル内における型加熱の頻度が低
くなるため、クラックの発生率などが低下し、成形型の
寿命を向上できる。

さらに、１個の粉体ボックスを使用すれば足りるため、
交換用の粉体ボックスを準備し、或いは収納しておくス
ペースや、粉体ボックスの交換を自動的に行うための手
段などが不要となり、その分だけ設備スペースをコンパ
クト化できる。

なお、粉体噴射手段と粉体供給手段との連結を、着脱可
能で且つ切離した際には開口を閉塞するエアージョイン
トにて行っているため、成形型と粉体ボックスをクラン
プ状態で回転させて粉体を付着・溶融させる際には、エ
アージョイントを切離して粉体噴射手段の受容口および
粉体供給手段の供給口を閉塞できる。従って、粉体ボッ
クス内の粉体および粉体供給手段内の粉体が外部に流出
する恐れはない。

［実施例］ 以下、本考案の実施例を図面を参照して具体的に説明す
る。なお、この実施例の説明にあたっては、自動車のイ
ンストルメントパネル用の表皮材を成形する場合を例示
する。

まず、本考案を適用した表皮材成型装置の構成を説明す
る。

実施例の成型装置は、第１図に示すように、成形型１
０、加熱炉２０、遠赤外線ヒータ３０、粉体ボックス４
０、スウィングアーム５０、回転モータ６０、粉体噴射
器７０、粉体自動供給サイロ８０、エアージョイント９
０、冷却器１００を主要な構成としている。なお、図中
１１０は装置基部である。

成形型１０は、ニッケル或いはニッケルと銅の電鋳によ
り形成された型であって、第１図に示すように、内面側
には、表皮材の型面１１が形成されている。なお、この
成形型１０としては、電鋳以外の彫りや鋳造やプレスな
どの他の手段で形成された型を使用することも勿論可能
である。

また、この成形型１０は、第１図および第２図に示すよ
うに、装置基部１１０に対してスウィングアーム５０に
より、粉体ボックス４０上の位置ｆから加熱炉２０内の
位置ｇまで揺動可能に支持され、且つこのスウィングア
ーム５０の先端に取付けられた回転モータ６０およびこ
の回転モータ６０に取付けられた支軸１２により、スウ
ィングアーム５０に対して回転可能に支持されている。

なお、スウィングアーム５０は、スウィングアーム５０
の下端に連結されたスウィング用シリンダ５１の伸縮に
より駆動されるようになっている。

加熱炉２０は、成形型１０を加熱するものであるため、
成形型１０を収納な大きさの寸法形状とされ、装置基部
１００に支持されている。そして、加熱炉２０の前面に
は、成形型１０を搬入するための開口部２１が設けら
れ、この開口部２１は上下にスライドするシャッタ２２
によって開閉可能とされている。また、加熱炉２０の側
面には、成形型１０を搬入する時に、成形型１０の支軸
１３との干渉を避けるための切欠き部２３が形成され、
加熱炉２０の天井面には、加熱炉２０内の空気を循環さ
せるための送風ファン２４が設けられている。

さらに、加熱炉２０の背面側の壁面には遠赤外線ヒータ
３０が多数設けられている。この遠赤外線ヒータ３０と
しては、特に粉体材料の分子の振動波長とほぼ同波長の
遠赤外線を放射するものが使用されている。

粉体ボックス４０は、表皮材の原料である熱可塑性樹脂
の粉体を収納しておくためのボックス形状の容器であ
り、ここでは、発泡塩化ビニル樹脂の粉体Ｐ_２が収納さ
れている。この粉体ボックス４０の上部には、開口部４
１が設けられ、この開口部４１は、成形型１０の片面１
１の縁部によって密閉可能な寸法形状とされている。

また、粉体ボックス４０は第２図に示すように、昇降動
作するリフター４２上に配設されている。

そして、粉体ボックス４０の底部には、第３図に示すよ
うに、ボックスの壁面を貫通する粉体噴射器７０が設け
られている。この粉体噴射器７０は、第１図に示すよう
に、粉体ボックス４０の内部に複数の噴射ノズル７１を
有しており、噴射ノズル７１によって、粉体ボックス４
０の内部側から上方の開口部４１に向かって粉体を噴射
するものである。なお、噴射ノズル７１の位置は、粉体
ボックス４０の内周底面よりＨ寸法だけ高くされてい
る。即ち、粉体ボックス４０内に発泡塩化ビニル樹脂の
粉体Ｐ_２を充分な量だけ収納しても、噴射ノズル７１が
その表面より突出し、その動作時において、発泡塩化ビ
ニル樹脂の粉体Ｐ_２を噴き上げることなく、供給された
塩化ビニル樹脂の粉体Ｐ_１だけを独立して噴射可能とな
っている。

また、粉体噴射器７０は、第３図に示すように、粉体自
動供給サイロ８０の粉体供給配管８１と、エアージョイ
ント９０を介して着脱可能に接続されている。ここで、
エアージョイント９０は、粉体噴射器７０の受容口と、
粉体供給配管８１の供給口に取付けられ、両者を着脱可
能に連結すると共に、切離し時には、粉体噴射器７０の
受容口および粉体供給配管８１の供給口を閉塞するよう
になっている。なお、粉体供給配管８１の供給口は、粉
体ボックス４０を載置するリフター４２の載置台に取付
けられている。

粉体自動供給サイロ８０は、第４図に示すように、４個
用意され、それぞれに異なる色の塩化ビニル樹脂が収納
されている。そして、これらの粉体自動供給サイロ８０
には、それぞれに、排出弁８２を介して接続配管８３が
接続され、各接続配管８３は、色選択弁８４を介して粉
体供給配管８１に接続されている。ここで、色選択弁８
４は、選択モータ８５によって駆動され、接続配管８３
のいずれか１本を粉体供給配管８１に連結するようにな
っている。

冷却器１００は、複数の冷却ノズル１０１を有してお
り、加熱炉２０の下方に配設され、装置基部１１０に対
して前後方向（第２図中左右方向）にスライド可能に設
けられた支持台車１０２に支持されている。この支持台
車１０２は、トラバース用シリンダ１０３の伸縮により
駆動されるようになっている。また、加熱炉２０のシャ
ッタ２２の前面下部には、予備冷却器１０４が設けられ
ており、複数の冷却ノズル１０５を有している。

次に、本実施例の作用を説明する。

（イ）型加熱工程 まず、第１図および第２図に示すように、加熱炉２０の
シャッタ２２を上昇させて加熱炉２０の前面を開口し、
この状態で、スウィング用シリンダ５１を作動させてス
ウィングアーム５０を揺動させ、成形型１０を加熱炉２
０内の位置ｇに搬入する。この後、シャッタ２２を閉塞
し、遠赤外線ヒータ３０によって成形型１０の加熱を行
うと共に、送風ファン２４を回転させて加熱炉２０内の
空気を循環させる。

一定の加熱の後、加熱路２０のシャッタ２２を開き、ス
ウィングアーム５０を揺動させ、成形型１０を加熱路２
０外に搬出し、粉体ボックス４０上の位置ｇまで移動さ
せる。また、搬出した時点で、再びシャッタ２２を閉じ
る。この場合、粉体ボックス４０は予め下降位置に待機
させておき、粉体ボックス４０が定位置ｇまで移動した
時点でリフター４２により上昇させ、この動作によって
成形型１０を粉体ボックス４０に被せる。

（ロ）第１層形成工程（塩化ビニル樹脂付着・溶融工
程） 次に、粉体ボックス４０内に配置された複数の噴射ノズ
ル７１にて、塩化ビニル樹脂の粉体を成形型１０の型面
１１に均一に噴き付けることにより、粉体を均一に溶融
させ、成形型１０の片面１１に均一な塩化ビニル樹脂層
を形成できる。なお、この工程にあたっては、第３図に
示すように、粉体噴射器７０と粉体供給配管８１とをエ
アージョイント９０で連結しておき、色選択弁８４によ
って４個の粉体自動供給サイロ８０の接続配管８３のう
ちの１本の粉体供給配管８１に接続し、選択した粉体自
動供給サイロ８０の排出弁８２を開いて塩化ビニル樹脂
の粉体を供給する。

（ハ）第２層形成工程（発泡塩化ビニル樹脂付着・溶融
工程） 続いて、エアージョイント９０を切離し、粉体ボックス
４０の粉体噴射器７０の受容口を閉塞すると同時に成形
型１０と粉体ボックス４０とをクランプし、この状態で
回転モータ６０にて一体に回転させることにより、粉体
ボックス４０内に収納されていた発泡塩化ビニル樹脂の
粉体Ｐ_２を、成形型１０の蓄熱にて、成形型１０の型面
１１に付着・溶融でき、さらに発泡させることができ
る。従つて、この工程により、塩化ビニル樹脂層の上に
発泡塩化ビニル樹脂層を形成することができる。

（ニ）冷却・脱型工程 さらに、スウィングアーム５０の揺動および回転モータ
６０により、成型型１０と粉体ボックス４０とを、第１
図および第２図に示すような初期の位置まで戻し、この
状態で、予備冷却器１０４の冷却ノズル１０５にて、成
形型１０の裏面に水とエアーとを噴き付けて予備冷却を
行う。この後、両者のクランプを解き、リフター４２を
作動させて、粉体ボックス４０を所定の位置まで下降さ
せると共に、回転モータ６０により成形型１０を１８０
°回転させ、その裏面が下方を向く位置で停止させる。
続いて、トラバース用シリンダ１０３を作動させて、冷
却器１００を前方（第２図中右方向）に移動し、成形型
１０に対向する位置で停止させ、冷却ノズル１０１に
て、成形型１０の裏面に水を噴き付け、７０゜C程度に冷
却する。

最終的には、形成された表皮材を、作業者の手作業によ
り、成形型１０から脱型し、その表面を清掃する。

以上のような構成・作用を有する本実施例にあっては、
以下に述べるような効果が得られる。

まず、従来の工法によってソリッド材である塩化ビニ
ル樹脂層Ｌ_１のみの単層の表皮材を成形した場合には、
第５図（ｂ）に示すように、表皮材Ｓ（Ｌ_１）の肉厚
は、１．０〜１．５mmの範囲にしか設定できなかった
が、本実施例において２層の表皮材を成形した場合に
は、第５図（ａ）に示すように、ソリッド材である塩化
ビニル樹脂層Ｌ_１の肉厚を、０．５〜０．８mmと薄くで
きる。なお、本実施例において、発泡塩化ビニル樹脂層
Ｌ_２の肉厚は、２．５〜３．０mmである。従つて、本実
施例においては、パウダースラッシュ工法本来の利点を
引出すことができ、即ち低コストにて、軽量化、高品質
の２層成形の表皮材を得られる。

２回の型加熱と、粉体ボックスの交換とが必要であっ
た従来技術に比べ、本実施例においては、１回の型加熱
で成形型を充分に蓄熱でき、２層成形できる上、同じ粉
体ボックスで複数種類の粉体を成形型に供給できるた
め、粉体ボックスの交換が不要となる。従って、１回の
成形サイクルを従来に比べて格段に短縮でき、生産性を
向上できる。

以上のように型加熱の頻度が低下する結果、クラック
の発生率などを低減できるため、従来に比べて、成形型
の寿命を著しく向上できる。

２層成形を行うために２個の粉体ボックスを使用して
いた従来技術においては、交換用の粉体ボックスを準備
し、或いは収納しておくとスペースや、粉体ボックスの
交換を自動的に行うための手段などが必要であったのに
対し、交換用の粉体ボックスを要しない本実施例におい
ては、このようなスペースや手段が不要であるため、そ
の分だけ設備スペースをコンパクト化できる。

粉体噴射器と粉体供給配管とを単に着脱可能な連結具
で連結させた場合には、成形型と粉体ボックスを回転さ
せて粉体を付着・溶融させる工程において両者を切離し
た際に、両者の連結端に生ずる開口からの粉体の流出を
防止するために、各開口を閉塞する作業が必要となる
が、本実施例においては、粉体噴射器と粉体供給配管と
の連結を、着脱可能で且つ切離した際には開口を閉塞す
るエアージョイントにて行っているため、成形型と粉体
ボックスを回転させて粉体を付着・溶融させる際には、
エアージョイントを切離して粉体噴射器の受容口および
粉体供給配管の供給口を自動的に閉塞できる。従って、
粉体ボックス内の粉体および粉体供給配管内の粉体が外
部材に流出する恐れはない。

従来、異なる色の表皮材を成形する際には、色を変え
る毎に粉体ボックスを交換しなければならなかったが、
本実施例においては、色選択弁を作動させて粉体供給配
管と連結させる粉体自動供給サイロを切換え、選択した
粉体自動供給サイロの排出弁を開けるだけで容易に色変
えを行える。

以上、本考案の一実施例を説明してきたが、本考案の具
体的な構成は、前記実施例に限られるものではなく、以
下のような実施例も同様に可能である。

例えば、前記実施例では、自動車のインストルメントパ
ネルとして使用される表皮材を成形する場合を例示した
が、本考案は、シートなど他の部分に使用される表皮材
や、また、自動車以外の各種表皮材として使用される表
皮材一般を成形する場合の装置として適用可能である。

また、前記実施例では、熱可塑製樹脂として塩化ビニル
樹脂および発泡塩化ビニル樹脂を使用した場合を示した
が、本考案は、ウレタン樹脂など他の樹脂を使用して２
層成形する場合や、或いは１層のみの表皮材を成形する
場合にも適用可能である。さらに、前記実施例に使用し
たような色選択弁などの粉体切換え構成の応用により、
３層以上の表皮材の成形を行うことも可能である。

一方、本考案においては、前記実施例のような色選択弁
を設けずに、１個の粉体自動供給サイロのみを使用し、
噴射ノズルから噴射する粉体を１種類のみとする構成も
可能であり、この場合には、色変えが容易となる効果は
得られないものの、生産性の向上、成形型の寿命の向
上、設備スペースのコンパクト化といった重要な効果は
同様に得られる。

さらに、前記実施例においては、赤外線として波長の長
い遠赤外線を使用したが、この赤外線の波長は、粉体材
料の分子の振動波長に応じて適宜選択するものであり、
波長０．７５〜１０００μmの赤外線であれば、どの波
長を用いることも可能である。

［考案の効果］ 以上説明したように、本考案においては、成形型を加熱
する加熱炉を設けると共に、粉体ボックス内に他の粉体
を放射可能な粉体噴射手段を設けるという簡単な構成の
改良により、低コストにて、軽量化、高品質の表皮材を
成形できるという効果が得られる。また、高頻度の型加
熱と粉体ボックスの交換とが必要であった従来技術に比
べ、型加熱の頻度を低減でき、且つ粉体ボックスの交換
が不要となるため、成形サイクルを従来に比べて格段に
短縮でき、生産性を向上できるという効果が得られる。
さらに、本考案においては、このように型加熱の頻度を
低減できる結果、クラックの発生率などを低減できるた
め、従来に比べて、成形型の寿命を著しく向上できると
いう効果が得られる。加えて、交換用の粉体ボックスを
準備し、或いは収納しておくスペースや、粉体ボックス
の交換を自動的に行うための手段などが必要であった従
来技術に対し、本考案においては、このようなスペース
や手段が不要である分だけ設備スペースをコンパクト化
できるという効果が得られる。ところで、本考案におい
ては、粉体噴射器と粉体供給配管との連結を、着脱可能
で且つ切離した際には開口を閉塞するエアージョイント
にて行っているため、成形型と粉体ボックスを回転させ
て粉体を付着・溶融させる際には、エアージョイントを
切離して粉体噴射器の受容口および粉体供給配管の供給
口を自動的に閉塞でき、粉体ボックス内の粉体および粉
体供給配管内の粉体が外部に流出する恐れはない。ま
た、本考案においては、基本的な構成に加えて、さら
に、粉体供給手段に色選択弁などの供給粉体の選択・切
換手段を設けることにより、異なる色の表皮材を成形す
る際に、色を変える毎に粉体ボックスを交換する必要が
なくなり、簡単な切換操作だけで容易に色変えを行える
という効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による一実施例の表皮材成形装置を示す
斜視図、第２図は同実施例の装置を示す側面図、第３図
は第１図のＡ矢視断面図、第４図は同実施例における供
給粉体の選択・切換構成を示す正面図、第５図（ａ）は
同実施例の装置によって成形した表皮材を示す断面図、
第５図（ｂ）は従来技術によって成形した表皮材を示す
断面図、第６図（ａ）乃至（ｅ）は従来の表皮材成形方
法の工程を順次示す断面図である。 １０…成形型、２０…加熱炉、３０…遠赤外線ヒータ、
４０…粉体ボックス、５０…スウィングアーム、６０…
回転モータ、７０…粉体噴射器、８０…粉体自動供給サ
イロ、９０…エアージョイント、１００…冷却器、１１
０…装置基部。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】表皮材の成形型と、 開閉可能な開口部を有し、この開口部から表皮材の成形
   型が搬入され、搬入された成形型を加熱する加熱炉と、 粉体を収納可能なボックス形状をなし、その一面に、表
   皮材の成形型によって密閉される開口部を有する粉体ボ
   ックスと、 表皮材の成形型を支持して、加熱炉内および粉体ボック
   ス上に搬送する搬送手段と、 表皮材の成形型を粉体ボックスとのクランプ状態にて回
   転させる回転手段と、 粉体ボックスを貫通して設けられ、粉体ボックスの外部
   から粉体を受容する受容口と、受容した粉体を粉体ボッ
   クスの内部からその開口部に向かって噴射する噴射ノズ
   ルとを有する粉体噴射手段と、 熱可塑性樹脂の粉体を粉体噴射手段に供給する供給口を
   有する粉体供給手段と、 粉体噴射手段の受容口と粉体供給手段の供給口に取付け
   られ、これらの手段を着脱可能に連結すると共に、これ
   らの手段の切離し時には、粉体噴射手段の受容口および
   粉体供給手段の供給口を閉塞するエアージョイントと、 表皮材の成形型を冷却するための冷却手段とを備えたこ
   とを特徴とする表皮材成形装置。