JPS621816B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は繊維強化熱可塑性樹脂シートを芯部
とした積層成形体及びその成形方法に関する。

本発明で云う繊維強化熱可塑性樹脂シートとは
ガラス繊維等を強化材とし、熱可塑性樹脂をマト
リツクスとしたもので、特にマツト状の比較的長
繊維からなる強化材に熱可塑性樹脂マトリツクス
を含浸したものである。

そして該シートは得ようとする成形体の大きさ
に応じてトリムカツトされ（成形前の截断物を以
後ブランクと称する）、次いで加熱炉中でマトリ
ツクス樹脂の軟化温度以上に加熱軟化され（以後
加熱ブランクと称する）、次いで該加熱ブランク
をマトリツクス樹脂の軟化温度以下の温度を保つ
たマツチドメタルダイ中でプレス成形し、固化さ
せることによつて所望曲面形状をもつた成形体に
成形することができる。

この方法によれば、比較的長繊維の強化材を含
む熱可塑性樹脂の大形プレス成形が可能であり、
また成形に要する時間も短かいという特徴があ
る。更にはこのようにして得られた成形体は、長
繊維強化材の補強効果により優れた物性を示し、
スチールに代る軽量構造材料として注目されてい
る。

しかしながら、該種成形体の短所としては強化
材繊維が成形体表面に浮き出して外観が悪いとい
う点が挙げられる。

したがつて、該成形体表面に別の装飾表面を積
層して形成することは該種繊維強化熱可塑性樹脂
シートからなる成形体に対し極めて有効となる。

この目的を達成するために、プレス成形を行う
に際して加熱ブランクをマツチドメタルダイの型
面に置くとき、装飾表面を有するシートをこれの
上面に重ねておき（以後該シートをオーバレイシ
ートと称する）、プレスにより賦形すると同時に
両者を結合して一体化することにより、成形品表
面に装飾表面を張付けることができれば、経剤的
に極めて有利な方法である（以後本成形方法をオ
ーバレイ成形と称する）。

そこで繊維質の装飾表面を強化熱可塑性樹脂の
プレス成形品の表面に形成させるため繊維質材料
のオーバレイ成形を試みたところ、加熱ブランク
による熱及びプレス成形時の圧力により表面の繊
維質組織が著しく損傷されて、目的とする装飾表
面を得ることをできないことが判明した。

このことは、加熱ブランク中の溶融樹脂がプレ
ス時の圧力により上記繊維質組織内部に浸透し、
更に表面にまで浸み出して繊維質の表面の装飾効
果を失うためである。

本発明は繊維質の良好な装飾表面を保持するた
めのオーバレイ成形方法について種々検討した結
果、装飾表面をもつ通気性装飾用表皮の裏面に非
通気性多孔質層をラミネートして装飾用表皮と一
体化し、該一体化されたシートをその多孔質層が
加熱軟化した繊維強化熱可塑性樹脂シートの表面
に接するように重ね合わせてプレス成形すること
によつて以上の目的を達成することを見出だし、
もつて本発明を完成するに至つた。

本発明に用いられる強化熱可塑性樹脂シートに
おける強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊
維、アミド繊維等が挙げられる。

またマトリツクス樹脂である熱可塑性樹脂とし
ては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化
ビニル、ポリメチルメタクリレート、ABS樹
脂、ポリアミド樹脂、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、ポリカーボネ
ート、ポリアセタール等の工業用材料が挙げら
れ、これら熱可塑樹脂はマツト、クロス、ヤーン
等の形態に形成された上記繊維強化材に適宜割合
で配合され、一体化された平板状の繊維強化熱可
塑性樹脂シートとして供される。

次に本発明に用いられる装飾表面をもつ通気性
装飾用表皮材料としては、各種の天然及び／また
は合成繊維を素材とした織布、起毛織布、メリヤ
ス編等の編布、植毛布、ニードルパンチカーペツ
トやタフトカーペツトのようなカーペツト類が挙
げられる。また、これにラミネートされる独立気
泡発泡体すなわち非通気性多孔質層としては、ポ
リエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル等
の発泡体のように可撓性のある材料で変形しやす
いものが好ましく、またその発泡倍率は２〜50倍
程度、厚みは0.1〜５mm程度のものが好ましい。
また該種独立発泡体の一個にプラスチツクフイル
ムをラミネートしたものも用いることができる。

そしてこれら発泡体は上記繊維質の装飾表面を
もつシートの裏面に接着剤等を介して強固にラミ
ネートされ、このラミネートされたシートをオー
バレイシートとして用いる。

次に以上の如く構成されたブランク（繊維強化
熱可塑性樹脂）及びオーバレイシートを用いた成
形方法について図面を用いて説明する。

先ずブランク１は所要の成形品形状にほぼ合わ
せてトリムカツトされ、次いで第１図のように赤
外線加熱炉３中に入れられ、その上下面より加熱
される。この加熱によりマトリツクスを構成する
樹脂の溶融する温度以上に昇温され、軟化した加
熱ブランク１′となる。この加熱ブランク１′はマ
トリツクス樹脂が溶融することによつてその強化
材である繊維の反撥力を抑え込むことができなく
なり、厚み方向に膨張（膨化）する結果、その嵩
を増して空気を多量に含有することになる。

この加熱ブランク１′を第２図に示す如くマツ
チドメタルダイの下型４の型面４ａ上に設置し、
次いでオーバレイシート２をその装飾用表皮２ａ
が表面となるよう、またその独立気泡層２ｂが加
熱ブランク１′と接するようにして積層し、次い
で直ちに上型５を下降させてプレス成形を行う。

軟化した加熱ブランク１′を構成する強化材繊
維と溶融樹脂はプレス成形時に上型５が降下して
金型が閉じられてゆく過程で型内に形成されるキ
ヤビテイ内を流動してゆくが、オーバレイシート
２と接する側においてそのプレス圧力はオーバレ
イシート２を介して加熱ブランクに加えられ、オ
ーバレイシート２の独立気泡発泡体２ｂの層の表
面に沿つて流動してゆく。

第３図は同金型が閉じられた状態を示してお
り、その周縁部における上下金型４，５間はシエ
アエツジとなり、空気を排出するが樹脂の流出を
極力抑止すべく微小なクリアランスｄが設けられ
ている。

以上の成形の過程における最終段階において、
マツチドメタルダイ内部のキヤビテイ内は加熱ブ
ランク１′とオーバレイシート２で完全に充満さ
れ、上記シエアエツジクリアランスｄを残して閉
じられ、その内部には100〜150Kg／cm²の圧力が加
えられ、これにより脱泡がほぼ完了する。また金
型４，５はマトリツクス樹脂の軟化温度より低い
温度に保たれているために、マトリツクス樹脂は
金型内部で冷却固化する。したがつて十分冷却後
に上型５を離間せしめ、成形品を脱型すればブラ
ンク１とオーバレイシート２が一体化された所要
曲面形状のオーバレイ成形体を得ることになるの
である。

以上のオーバレイ成形の過程で中間層として設
けられた独立気泡発泡体層の機能は、第１に加熱
ブランク中の溶融した熱可塑性樹脂がプレス成形
時の圧力により繊維組織の内部空隙に浸透するこ
とを阻止する。第２に加熱ブランクからの熱に対
する断熱効果及びプレス圧力に対する緩衝効果に
より繊維質の表面装飾層の風合を保護する。例え
ば繊維質が起毛表面等のような場合においてはプ
レス圧による毛倒れや、その毛倒れ状態において
熱による永久変形等の防止が行われる。第３には
加熱ブランク中の溶融した樹脂が独立気泡発泡体
の発泡表皮の一部を軟化させて破壊し、表面層の
発泡セルの内部に侵入し、これによつて熱可塑性
樹脂が冷却固化した時独立気泡発泡体の層と強化
熱可塑性樹脂層との間に物理的な投錨効果により
強力な結合力が生ずる。

なお、上記独立気泡発泡体層は通気性がない
が、加熱ブランクがプレス成形される際に独立気
泡発泡体層と加熱ブランク間の気泡は、発泡体層
表面で分散され金型周縁部に向けて排除され、良
好に脱泡される。

またこの効果が十分でない場合には、加熱ブラ
ンク中の溶融樹脂のプレスによる浸み出しは抑止
するが、空気の通過は助けうる程度の小孔を独立
気泡発泡体層の全表面に亘つて適当な密度で穿孔
することにより、加熱ブランク側にある空気を小
孔を通じて表面繊維層側に逃がしてやることもで
きる。

よつて本発明によつて得られるオーバレイ成形
体にあつては、上述の如くその表面の通気性装飾
用表皮の外観が良好であり、しかもブランクとの
結合力も大であるとともに、その中間に介在され
た非通気性多孔質層によりクツシヨン効果もある
ため、このものは構造材としての強度と装飾的外
観を要求される部品として例えば自動車の外装及
び内装材、あるいは家庭電気製品等のケーシング
部品、家具、調度品等の広汎な用途に適用でき
る。

次に更に本発明の具体的実施例について説明す
る。但し本発明は以下の実施例のみに限定される
ものでない。

実施例 １ マツト状ガラス繊維強化材40重量％、マトリツ
クス樹脂としてポリプロピレン60重量％からなる
強化熱可塑性樹脂シート（商品名アズテル、PPG
社製）で厚み3.7mm単位重量4.3Kg／m²のものを
160mm×300mmの寸法に截断したブランク２枚を用
いた。

ブランクを内部樹脂温度が200℃に達するまで
加熱して加熱ブランクを得た。プレス成形は第３
図に示したようなマツチドメタルダイで箱形成形
品を得る金型を用いて行つた。箱の概略寸法は
19CL×390W×40H、厚み4t、コーナ部外面R7、
内面R3、抜き勾配外面１゜、内面５゜となつて
いる。第３図は金型の閉じた状態であるが、その
周縁は符号ｄで示したようにシエアエツジとな
り、下型マツチドメタル、及び上型ダイ間のシエ
アエツジクリアランスは0.5mmに設定されてい
る。

他方オーバレイシートは装飾表面層としてカネ
カロン製起毛織布（単位重量244ｇ／m²、厚み1.4
mm）を用いた。また独立気泡発泡体として見掛け
厚み２mm、30倍発泡倍率の発泡ポリエチレンシー
トを用い、両者を合成ゴムラテツクスを接着剤と
して予めラミネートしておく。そしてこのものは
加熱ブランク上にかぶせ、次いで直ちに上型ダイ
を降下させた。オーバレイシートは上型ダイの降
下につれて箱の外面を覆う形で成形された。

次いで第３図の如く金型が周縁部の微小なシエ
アエツジクリアランスを残して閉じられた状態で
100トンの圧力を加えて20秒間保持し、この間金
型温度は50℃に保つた。この状態でエアエツジク
リアランスを通じての脱泡が完了し加熱ブランク
とオーバレイシートは密着した。次いで金型を引
上げ、成形体を脱型した。この製品を観察する
と、加熱ブランク中の溶融プロピレンは発泡ポリ
エチレンシートにより起毛織布の層に浸透するこ
とが阻止され、また起毛織布層の装飾表面の風合
は良好に保たれており、また下地層と強固に結合
したオーバレイ成形品を得ることができた。ちな
みに両者間の剥離強度は0.6Kg／cmと、該種成形
品としては比較的強度が高いことが測定結果とし
て得られた。

比較例 １ 実施例１において、オーバレイシートとしてカ
ネカロン製起毛織布をそのまま用いて同様の工程
によりオーバレイ成形を行つた。この場合には加
熱ブランク中の溶融ポリプロピレンがプレス成形
時に上記起毛織布の組織内に浸透し、表面まで浸
み出して繊維組織は著しく損傷され、これにより
表面の装飾効果は全く失われてしまつた。

実施例 ２ 実施例１のオーバレイシートを次のものに替え
て同様の方法によりオーバレイ成形を行つた。

オーバレイシート：ポリプロピレン繊維のニー
ドルパンチカーペツト（ダイニツク製、単位重量
420ｇ／cm²）の裏面に厚み0.6mmの２倍発泡ポリエ
チレンシートを合成ゴムラテツクスを介してラミ
ネートした。

なお、本実施例の場合には箱型成形体の内面に
ニードルパンチ装飾表面を形成するもので、先ず
ニードルパンチカーペツトの面が下型マツチドメ
タルに接するようにオーバレイシートを下型に沿
つてかぶせ、下型の外面に沿つて成形できるよう
にオーバレイシートの四隅の重なり合う部分は予
め切除しておいた。

次いでこの上面に加熱ブランクを２枚重ねて置
き、直ちに上型を降下させて成形を行つた。

この場合の製品を観察すると、その成形された
箱の内面にはニードルパンチカーペツトが損傷さ
れることなく強固に貼り付けられた箱が得られ
た。ちなみにオーバレイと下地層との剥離強度は
0.5Kg／cmであつた。

比較例 ２ 実施例２においてニードルパンチカーペツトを
そのままオーバレイシートとして実施例２と同様
の方法によつて成形を行つた。

しかしこの場合は軟化溶融したポリプロピレン
がカーペツト組織内に浸透に更にその表面まで浸
み出してしまい、目的とする美麗な外観は全く損
われてしまつた。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの発明の工程を説明す
るためのもので、第１図はブランクの加熱工程を
示す説明図、第２図はプレス成形金型上にブラン
ク及びオーバレイシートをセツトした状態を示す
断面図、第３図は同プレス成形金型の係合状態を
示す断面図である。 １……ブランク（繊維強化熱可塑性樹脂シー
ト）、１′……加熱ブランク、２……オーバレイシ
ート、２ａ……装飾用表皮、２ｂ……独立気泡層
（非通気性多孔質層）、３……加熱炉、４……下
型、４ａ……型面、５……上型、５ａ……型面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 所要成形品形状に成形された繊維強化熱可塑
   性樹脂シートからなる芯部と、この芯部の熱可塑
   性樹脂が発泡表皮を軟化破壊して発泡室内に侵入
   固化することにより該芯部と投錨結合された独立
   気泡発泡体からなる非通気性多孔質シートと、こ
   の多孔質シートの片面に接着された通気性装飾用
   表皮とからなることを特徴とする積層成形体。 ２ 装飾表面をもつ通気性装飾用表皮の裏面に独
   立気泡発泡体からなる非通気性多孔質シートとを
   接着して装飾用表皮と一体化し、該一体化された
   シートをその多孔質シートが、加熱軟化されて一
   方の型面上に載置された繊維強化熱可塑性樹脂シ
   ートの表面に接するように重ね合わせ、しかる後
   他方の金型を該軟化させた繊維強化熱可塑性樹脂
   が該気泡発泡体の発泡室を軟化破壊しその内部に
   侵入するように係合加圧してこれを固化させるこ
   とを特徴とする積層成形体の成形方法。