WO1993002848A1 - Method of molding multilayer molded article - Google Patents

Description

明 細 書

多層成形品の成形方法

産業上の利用分野

本発明は、 樹脂表面に表皮材を一体的に貼合した多通成形品を効率良く 製造するための成形方法に関するものである。

従来の技術

従来、 樹脂成形品にソフトな感触または高級感を付与するために、 その 表面に表皮材を貼合することが、 種々試みられ、 実用化されている。 例えば、 （1)芯材廣である樹脂成形品本体を射出成形などの方法で製造 し、 これに熱成形法などで別途予撖賦形した表皮材を接着剤で貼り合わせ る方法、 （2)予備陚形した芯材層 表皮層を型にセッ トしておき、 この間 にウレタンを注入して発泡させ発泡中間層を持つ多眉成形品を得る方法、 (3)射出成形金型に表皮材を配股し、 溶 ¾樹脂を射出圧入する方法、 （4)特 開平 1一 2 3 5 6 1 3に開示されているように、 未閉鎖の金型間に表皮材 と溶緻榭脂を供給して、加圧冷却して多雇成形品を得る方法等が知られて いる。

前記した多層成形品を得る方法は各々固有の問ほ を有している。 （上)、 (2)の方法は工程が多くなるためコスト高となる。 （3)の方法の射出成形は 髙圧で行われるため、 成形時の圧力と熱で表皮材が損なわれやすく、 実際 に使用できる表皮材が極めて限定される。 一方、 （4)の方法は射出成形法 に較べて数分の 1の圧力で成形ができるため、 成形中に表皮材が拫なわれ ることなく、 種々の崁皮材が貼合された多雇成形品を製造することができ る優れた方法ではあるが、 この方法では、成形品が深絞り、 或いは複雑な 形状の場合は表皮材が成形品形状に追従しにくく、 また破れなどのトラブ ルが発生し易いという問題がある。 かかる問題を解決するための方法として、 成形金裂と同じサイズの予備 陚形金型を用いて熱成形により予 陚形した表皮材を成形金型に配投する ことも考えられているが、 予備賦形^の成形条件のバラツキにより、 賦形 表皮材が成形金型の成形面に合わなくなることや、 1つの予備賦形型で稻 々の表皮材を予餹賦形した場合には、 表皮材の種類により収縮率が異なる ため、賦形表皮材が成形金型の成形面に合わなくなる。 また、 別途に製造 した賦形表皮材を成形金型成形面に正確に位匿決め、 固定させるのに手間 がかかるなど成形工程が多くなりコスト商にもなるという問題点がある。

発明の開示

本発明者らは、 上記 (4)の方法の問題点を解決するため、 鋭意研究を行つ た結果、本発明を完成するに至ったものである。 即ち本発明の要旨は、

( 1 ) 予熱した表皮材 （6 ) を «fiした予熱バネル （1〉 を、 上又は下 金型に対向させる工程、

(2) 予熱パネル （1 ) と上又は下金型の成形面外周 （7) とを、表皮 材周緣を介して当接させて閉鑌空間を構成し、 垓上又は下金型に設けた小 孔（1 1) より真空吸引して、 予熱した表皮材 （6 ) を垓表皮材と対面す る上又は下金型成形面に吸引して吸着する工程、

( 3 ) 予熱パネル （1 ) を上下金型間から除き、 型閉めを行いつつ又は 型閉めを一時停止して、 下又は上金型内に投けた樹脂通路 （1 6 ) から吸 着された表皮材（6 ) と下又は上金型との Hに溶 ¾状態の熱可塑性樹脂を 供辁する工程、

(4) 更に最終位置まで型締めを行って、加圧、 冷却する工程

を含んでなる、 樹脂表面に該表皮材か貼合された多届成形品の成形方法に 存する。

図面の簡単な 明 図 1〜 6は、本発明の 1つの好ましい態様における各工程での成形装箧 の断面図である。

図 7〜9は、 本発明の別の好ましい態様における各工程での成形装 Sの 断面図である。

発明の詳細な鋭明

本発明で用いる熱可塑性樹脂としては、通常の射出成形、 押出成形で使 用される樹脂であればいずれも使用可能であり、 例えば、 ポリプロピレン、 ポリエチレン、 ポリスチレン、 アタリロニトリル ·ブタジエン .スチレン 共重合体、 ナイロン、 ポリ塩化ビニル等を挙げることができる。

本発明で使用する表皮材としては、 ポリ塩化ビニル、 ボリスチレン、 ボ リプロピレン、 アクリロニトリル，ブタジエン ·スチレン共重合体、 ナイ ロンなどの各菰熱可塑性樹脂からなるシートゃ熱可塑性エラストマーシー ト、 これらの表面にシボ加工を施したレザー網のシート、 あるいはこれら のシートと織布、 編布、 不繳布などとの穰雇材、 さらにはこれらの裏側に 発泡ポリエチレンシート、 発泡ポリブロビレンシ一ト、 発泡ポリウレタン シート等の発泡シートを貼り合わせた積環材など举げることができる。 次に、 添付図面を参照して、 本 ¾明の成形方法をより詳細に説明する。 図 1〜 6は、 本発明の 1つの好ましい態様における各工程での装置の略 断面図である。

予熱パネル （1 ) は、 予熟した表皮材を載 15することができ、 かつ成形 金型への移送することができ、 加えて加熱源と一体的に構成されていても よく、 加熱源と分雜可能であってもよい。 前者の場合には、 たとえばパネ ルの内部にヒーター （l a) を埋め込み、 パネル表面を表皮材が載置可能 な平面、 半球面状などの所望の各種形状にすることにより、 加熱源と一体 的に構成された予熱バネルとすることができる。 後者の場合には、 所望形 状の予熱バネルの下郎にヒータ一部を分鱸可能に投けたり、 予熱バネルの 上部に （逮） 赤外線ヒーター （lb) などが設けられる。 勿狳これらを適 宜組み合わせることも可能である ₀

では、 内部に電気ヒーターを埋め込んだ加熱一体型の予熱バネルに、 さらに上面から赤外線ヒーターによる加熱が組み合わせられている。

予熟パネル （1)の表皮材が載置される上面には小 ¾ (3)が多数投げ てあり、 これら小孔はバネル内の通路 （4)に連結されている。 この通路 C4)は切換弁 （5)を介して真空ポンプに連桔した真空ラインおょぴコ ンブレッサーに連結した圧縮空気ラインに遑結されている。 切換弁 （5) の切換えにより小孔 （3)により表皮材を吸引したり、 圧箱空気による離 型を行なうことができる。

予熟バネル上に載置した表皮材を予熱し、 表皮材 （6)が予備賦形に適 する温度になったところで、 予熱パネル （1)を上下金型間に移送し、表 皮材を上金型面と対向させる。 通常、 表皮材は位置ずれ等を防止するため、 予熱バネルに載 ®されている Kは小孔 （3)からの真空吸引により予熱バ ネノレに吸着、 固定されている。

図 2では表皮材は上金型の金型面と相対しているが、 表皮材を下金型の 金型面と相対させる場合には、 表皮材は小孔 （3)からの真空吸引により 予熱パネルに吸着固定されているため、予熱パネルを上下反転させること が可能である。

上金型を降下させるか、予熱パネルを上昇させることにより、上金型の 成形面外周 （7)に取り付けてある耐熱性バッキング（9)に予熱バネル

(1)を表皮材 (6)周掾を介して当接させると、 予熱パネル （1)と上 金型成形面 （10)の間に閉鎖空間が構成される （図 2)。 ここで切換弁

(5)を切り換えて、 通路 （4)を介して小孔 （3)から圧箱空気を供給 すると同時に上金型成形面 （10)に投けた多数の小孔 （11) とつながつ た通路 （12)を連結している真空ボンブ （13)を作動させると、 表皮 材 （6)は上金型成形面 （10)に吸引されて吸着される。 この時、 表皮 材の周縁は上金型の成形面外周 （7) と予熱パネル （1) との当接により 固定されているので、 表皮材は伸びながら上金型の成形面に吸着される （図 3)。 尚、 表皮材の伸びは表皮材の種類、 形状あるいは予熱温度などによつ て異なるが、 加熱前に比べて 2〜 3掊程度にまで伸ばすことも可能である。 どの程度の伸び率が必要とされるかは、 最終成形品の表面積に対する予熱 パネルの表面積との関係で、 事前に予想されるので、 その伸び率を充分に 満足する表皮材を選択することが必要である。

予熱表皮材の金型成形面への移転、 扱着にあたり、 金型成形面に予めシ ボ等の模様をつけておくことにより、 シボ模様を表皮材に転写することも 可能である。

表皮材の金型成形面への移転、 吸着が完了すれば、 予熱パネル （1)を金 掣間から後退させて元の位置に戻し 図4)、必要に応じて次の成形のた めの表皮材の予熟を行う。

一方、 上金型 （8)は、 油圧で上下に胆動するプレス機の上ブラテン （図 示せず） に取り付けられていて、 油圧の作動によりブレス機の固定下ブラ テン （図示せず） に取り付けた下金型 （14)に向かって駆動され型締め が行なわれる。 表皮材が吸着された上金型を降下させ、 適当なクリアラン スになったところで、上金型に吸着された表皮材と下金型成形面との間に、 下金型内の榭脂通路から所定量の溶触樹脂を供給する。 図 5は、 上金型成 形面 （10) と下金型成形面 （15)のクリアランスが 10咖程度のとこ ろで、 下金型 （14)に設けてある樹脂通路 （16)を介して、 溶融榭脂 供給装置 （17)から溶敏樹脂 （18)を吸着された表皮材 （6) と下金 型成形面 （1 5) の間に供袷している所を示す。

尚、 表皮材の上金型への吸着が完了した後、 溶融樹脂を供給するまでの

Ρ_β?に、 たとえば上金型の外周面に設けた適当な切断手段により表皮材周緣 をカツティングして所定の形状に予めトリミングしておくこともできる。 また、 上記トリミングの有無に拘わらず、 吸着された表皮材に空気を吹 き付けるなどの手段により、 強制冷却を施すことは、 得られた多眉成形品 の外観を向上させるうえで有効である。

溶 Β [樹脂供絵の後、 更に上'金型 (8) を降下させると溶賊榭脂 （1 8) は表皮材 （6) と下金型成形面 （1 5) の間の空間を末端に流動し、端部 まで充填される （図 6 ) 。 ここで、 所定時 Κ加圧冷却後、上金型を上昇さ せて目的とする多層成形品を取り出す。

次に別の好ましい態様を示す。 前記の態様では表皮材を吸精する雌金型 成形面の外周が同一平面にあって、 しかも凹形状の金型であるため、 この 先端に平らな予熱パネル（1) を当接させるだけで、 雌金型成形面 （1 0 ) と予熱パネル （1) の間に閉鎖空間が構成され、 表皮材を吸着することが できた。 E17のように予熟パネルを当接させる上金型の成形面外周よりも その金型成形面が突出している場合、 玟ぃは、 成形面外周が同一平面内に ない場合は、平らな予熱パネルを上金型の成形面外周 （7) に当接させる ことができず閉鎖空間が構成されない。 この様な場合の成形法につき図 7 〜 9で説明する。

図 7〜9で新たに設けたものは、 上金型成形面の外周側面に沿って、 伸 箱装置 （2 0) を介して上下に摺動自在な枠（1 9) である。 非圧縮時に は枠（1 9 ) の全外周下端は同一平面にあり、 その先端に耐熱性パッキン グ （9) が取り付けてある。 伸縮装度 (2 0) はスプリング、 エアーシリ ンダ一、油圧シリンダー等を用いることができる。 先の態様と同様に、 予熱された表皮材を載置した予熱パネル （1) を上 下金型間に移送し、 表皮材を上金癰面と対向させる。 上金型を降下させる か、 予熱パネルを上昇させると、伸縮装 β (20) により枠 （19)の下 端は、 耐熱性パッキング （9)および表皮材 （6)周緣を介して予熱パネ ル（1) と当接され、 予熱バネル（1)、 上金型成形面、 枠 （19)で閉 鎖空間が構成される。 その後前記と同様にして、予熱バネルの切換弁 （5) から圧縮空気をおくると同時に上金型の小孔 （11)から真空吸引して、 表皮材を雄金型成形面に吸着、 固定する （図 7)。

以後前記の態様の埸合と同様にして成形を行う。 図 9は最終型締め位置 を示しており、 伸雜装置 （20)は型締め力より小さいため更に縮み、 枠 (19) は殆ど、 上金型内に埋入している。

本発明の成形方法は、 加熱圧縮成形法であって、 射出成形法に比べて成 形圧力が数分の 1程度と低く、 表皮材を成形中に損ないにくいという基本 的特徴を有するものではあるが、 それでも表皮材の種類等によってはこの 程度の圧力ではあっても、 成形中に圧力と熱により外観を損ないやすいこ とがある。 これを防止するためには、 溶融樹脂の供辁を、 上下金型成形面 のクリアランスが （C+0. 1) 〜 （C+100) mmの間の時に、 型締 めを一時停止又は羝締め速度を 30 mmZs e c以下にして行うのがよい。 なお、 ここで「CJ とは最終型締め位置の上下金型成形面 （10、 15) のクリアランスを意味する。

尚、 予熱パネル （1) は、 加熱源との一体構成型や、 予熱パネルの下部 にヒータ一部を分離可能に設けたような主として加熱菰ょりの熱伝導によ り加熱されるような場合には、 通常鉄、 網、 アルミニウムなどの金属製で あるが、 加熱源が （遠〉 赤外線のように輻射熱によるような場合にはセラ ミックスなどの熱伝導率の低い材料であってもよく、 その材: Sは耐熱性で あれば任意であるが、戦 Sした表皮材が均一に接することができるように- その表面は平滑であることが好ましい。

また、 表皮材の予熱にあたっては、 表皮材全面が同一温度に均等になる ように加熱してもよいし、 予熱パネルに温度分布を設けて表皮材の温度を 部分的に変えることによって、 金型への吸着時の表皮材の伸びを調節して もよく、 このようなことは表皮材の種類、成形品の形状等にょゥて通宜行 われる。

予熱パネル（1 ) に設ける小孔 （3 ) は、 通常はその断面は円形である が、 その目的に照らして形状には何ら特定されない。 小孔の直径 （円形以 外の場合はその S大幅） は、 それが大き過ぎると吸着力は大きいが貼合成 形品の表面に小孔跡が残るため、 跡が残らない程度の大きさの小？ Lを設け る必要がある。 かかる小? Lの大きさは、 表皮材の種類や成形条件にもよる が通常直径 0. 0 5〜3 mmの範囲で遘ばれる。

小孔の数やその配置は、 吸着時に表皮材が予熱パネル （1 ) から落ちた り、 位 Eずれしない程度に適宜投げられる。

小孔部分は、 通常は予熱パネルに穿孔することにより投けられるが、 必 要により小孔のパネル表面部分またはその全部について、 セラミックスや ステンレスなどの細管を該小孔に埋め込んで嵌着させてもよい。

このことは、 成形金型における小孔 （1 1 ) についても向様である。

尚、 このような小孔それ自体はパネル表面でみれば、 通常は非連铳的に設 けられているが、 場合により溝幅が上記範囲にあるような溝状であっても よく、 このような場合の方法として、予熱パネルに直接溝を設けたり、 耐 熟性のブロックを、 その間隙が上記範囲となるように並べてもよい。

本発明は、 予熱された表皮材を金型成形面に吸着させたのち、 溶融榭脂 を供辁し貼合する成形方法であつて、表皮材の予備賦形および表皮材と樹 脂との貼合成形を同一金型で行なうものである。

発明の効果

本発明により、 深絞り、 或いは複雑な形状の芯材成形品表面に表皮材を 一体貼合した多眉成形品を効率良く得ることができる。 これらは車輛部品、 弱罨機器部品に好適なものとして使用することができる。 特にインストル メントパッド等の自動車内装部品の製造に好適である。

実施例

以下、 実施例により本発明を説明するが、 本発明はこれら実施例に限定 されるものではない。

実施例 1

図 1〜6に示される装置、 方法で多層成形品を製造した。

予熱パネル （1 ) として、 内部に電気ヒ'一ター （l a ) を組み込み、 そ の表面を平佾にした加熱源一体型を用いた。 パネル平面は 2 0 X 3 Ο ηで あって、 直径 l mnの小孔を 1 2個設け、 予熱パネル上面の温度を 1 6 5 ^eC に調節した。 表皮材として、 表面にシボ加工し伸縮性の布で裏打ちした厚 さ 0. 7πππの塩化ビュルシート （共和レザー株式会社製） を用い、 そのシ ボ而を上にして予熱パネル上に置き、 その上面を赤外線ヒーター （l b) からも加熟してシボ面が 1 6 0*C、 裏面が 1 6 5* になるように予熱した (図 1 ) 。 予熱後， 予熱パネルを成形用金裂の上下金型間に移送し、 表皮 材を上金型に対向させた。 疽ちに図 2のように予熱パネルを表皮材の周緣 を介して上金型の成形面外周に当接させて閉鎖空間を構成し、 予熱パネル の小孔 （3 ) からの真空吸引を停止するとともに圧縮空気を送り、 同時に 上金型の小孔 （1 1 ) から真空吸引した。 周緣が固定されている表皮材は、 下からの圧縮空気と上からの真空吸引により、 全体を上金型成形而 ( 1 0 ) に沿うように伸ばしながら上金型成形面に移 、 吸着された （図 3 )。 表皮材が上金型成形面に吸着した後、 予熱パネルからの圧縮空気の送付 を中止するとともに、予熱バネルを上下金型間から元の位置まで後退させ

(図 4)、上金型を降下させた。 上下金型成形面クリアランスが 10〜7 mroとなったときに、 型締め速度 8 secで上金型を更に降下させながら、 成形用樹脂として 210でに溶繳した住友ノ一プレン B PZ5077 (住 友化学工業株式会社製、 タルク 15%添加ポリプロピレン、 メル卜フロー インデックス 40g/l0分） を下金型の樹脂通路より供耠し （図 5)、 最終的に上下金型成形面のクリアランスが 2.5 になるまで圧縮成形し た （図 6)。 このときの上下の金型成形面温度はそれぞれ 50 ^eC、 40 であった。

得られた多邇成形品 （15cBix25cm、 深さ 10cm) は、 外観良好なも のであった。

実施例 2

図？〜 9に示される成形装 !5、 方法により祓雑形状の多層成形品を製造 した。

尚、 この例では実施例 1で用いたと同じ表皮材を、 135cmx45cniの 大きさの予熱パネルで同様に予熱し、上金型成形面外周に投げた枠と予熱 パネルとを表皮材の周縁を介して当接して上金型成形面で閉敏空閗を構成 した。 以下実施例 1と同様に成形を行った。得られた多眉成形品 （130 cm 40cm 最大深さ 30cm) は外観良好であった。

Claims

靖 求 の 範 囲

1. (1)予熱した表皮材 （6)を載 Sした予熱バネル （1)を、 上又 は下金型に対向させる工程、

(2)予熱パネル （1) と上又は下金型の成形面外周 (7) とを、 表皮 材周緣を介して当接させて閉鎖空間を構成し、 垓上又は下金型に設けた小 孔 （11)より真空吸引して、 予熱した表皮材 （6)を該表皮材と対面す る上又は下金型成形面に吸引して吸着する工程、

(3)予熱パネル （1)を上下金型間から除き、 型閉めを行いつつ又は 型閉めを一時停止して、 下又は上金型内に設けた樹脂通路 （16)から吸 着された表皮材 （6) と下又は上金型との間に溶 ¾状態の熱可塑性樹脂を 供耠する工程、

(4)更に最終位置まで型締めを行って、 加圧、 冷却する工程 を含んでなる、樹脂表面に該表皮材が貼合された多層成形品の成形方法。

2. 工程 （2)が、 上又は下金型の成形面外周に伸縮装魔 (20)を介 して設けた型締め方向に摺勅自在な枠 （19)と予熱パネル （1) とを、 表皮材周緣を介して当接させて閉鎖空間を構成し、 該上又は下金型に設け た小孔 （11)より真空吸引して、予熟した表皮材 (6)を該表皮材と対 面する上又は下金型成形面に吸引して吸著することから成る請求の範囲 1 記載の多展成形品の成形方法。