JP3198935B2 - 表皮一体成形品の製造方法および製造装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、コア材の賦形と同
時に、コア材の表面に起毛層を有する加飾性表皮材を融
着一体化した表皮一体化成形品を得る表皮一体成形品の
製造方法および装置に関するものであり、特に、表皮材
の風合いを損なうことなく、高品質な成形品を低コスト
で提供できる表皮一体成形品の製造方法および装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、自動車、家電、建材等に使用され
る樹脂成形部品は、クッション性、装飾性、手触り感等
の付加価値を高めたり、あるいは、成形工程の省工程化
によるコストダウンのため、下記に示すようなコア層樹
脂の表面に、たとえば起毛性表皮材などの加飾性ある表
皮材を一体成形する２層成形が実施されていた。すなわ
ち、 射出成形機を使用して行なう場合 型開された両金型間に表皮材をセットし、型閉して型締
を行ない、その後、表皮材と金型とで形成された金型キ
ャビティ内に、コア材となる溶融樹脂を射出充填する。
そして、射出ユニットを用いて保圧供給を行ない、規定
時間冷却を行ない、型開して製品取出を行なう。この方
法の型締から製品取出までは、通常の射出成形方法の成
形動作となり、射出充填中に樹脂が漏れないように金型
は高圧型締されている。 プレス成形機を使用して行なう方法 型開された両金型間に表皮材をセットし、所定の型開量
に両金型を保持したまま、表皮材と金型とで形成される
空間内に、コア材となる溶融樹脂を射出充填した後、両
金型を型締プレスし、その後、規定時間冷却を行ない、
型開して製品取出を行なう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の方法では、下記に示すような問題があった。 （１）起毛層を有する表皮材に高温高圧の溶融樹脂が負
荷されると、表皮材に毛倒れ等の損傷が激しく、風合い
が悪化して品質ダウンや外観不良を招来する。すなわ
ち、毛倒れによる風合い（手触り感と高級感）の消失が
起こり、外観不良を起こし品質ダウンする。 （２）そのため、たとえば表皮材に保護層を貼り付ける
など、成型時の外力負荷を軽減したり防止したりするこ
とも実施されたが、コストアップにつながる難点がある
うえ、風合いを完全に復帰させることが困難であった。 （３）特に、製品の軽量化要求を満たすため、薄肉化で
対応した場合にはより高圧の外力負荷の必要があり、表
皮材の損傷はさらに大となっていた。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上のような課題を解決
するために、本発明においては、第１の発明では、コア
材樹脂の賦形と同時に、コア材樹脂層の表面に起毛層を
有する加飾表皮材を融着一体化させる表皮一体成形品の
製造方法において、成形後に融着一体化した表皮材の起
毛層の温度を、ガラス転移点以上で融点以下のゴム状弾
性温度領域内で設定した温度に保持するとともに、この
状態をあらかじめ設定した時間保持した構成とした。ま
た、第２の発明では、上記第１の発明を実施するための
表皮一体化成形品の製造装置として、コア材樹脂の賦形
と同時にコア材樹脂層の表面に起毛層を有する加飾表皮
材を融着一体化させる表皮一体成形装置と、成形後の表
皮一体成形品を搬送させる輸送手段と、表皮一体成形品
の起毛層を設定した温度に加熱・保持させる加熱保持手
段を備えた構成とした。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明においては、コア材樹脂の
賦形と同時に、コア材樹脂層の表面に起毛層を有する加
飾表皮材を融着一体化させる表皮一体成形品の製造方法
において、成形後に融着一体化した表皮材の起毛層の温
度を、ガラス転移点以上で融点以下のゴム状弾性温度領
域内で設定した温度に保持するとともに、この状態をあ
らかじめ設定した時間保持するようにした。また、第２
の発明では、表皮一体化成形品の製造装置を、コア材樹
脂の賦形と同時にコア材樹脂層の表面に起毛層を有する
加飾表皮材を融着一体化させる表皮一体成形装置と、成
形後の表皮一体成形品を搬送させる輸送手段と、表皮一
体成形品の起毛層を設定した温度に加熱・保持させる加
熱保持手段を備えた構成とした。その結果、下記のよう
な好ましい成形が実施される。 成形後の成形品は、表皮材がゴム状弾性温度領域内
で設定した温度で加熱されるとともに、その状態に所定
時間保持されるので、成形中に外力により変形した起毛
は弾性回復し、風合いも回復して高品質な成形品の安定
供給が可能となる。 また、従来実施していたような表皮材の保護層貼り
付けが不要となり、コストダウンが達成される。軽量化
を目的とする薄肉化にも対応可能である。 融点Ｔｍとガラス転移点Ｔｇの間の比較的低温で、
加熱し保持するため、熱処理が簡便で、装置も簡単とな
りイニシアルコスト低減が実現する。

【０００６】

【実施例】以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細に
ついて説明する。図１〜図５は本発明の実施例に係り、
図１は本発明に使用する表皮一体成形装置の全体構成
図、図２は表皮一体成形工程のフローチャート、図３は
表皮一体成形工程における表皮材の加熱・保持手段の概
略縦断面図、図４は表皮材起毛層の温度とコア材樹脂の
変形量または起毛層の回復時間との相関を示すグラフ、
図５は表皮材起毛層の弾性回復状況を示す説明図であ
る。

【０００７】図１に示すように、本発明における表皮一
体成形装置１００は、汎用の射出成形機を利用したもの
であり、金型装置１０と型締装置２０と射出装置３０と
制御装置６０とで構成される。金型装置１０は、固定盤
１に取り付けられた固定金型３と可動盤２に取り付けら
れた可動金型４とからなり、可動盤２および可動金型４
は型締装置２０の型締シリンダ２２で前後進できるよう
構成される。型締装置２０は、金型装置１０の両金型
３、４の型開、型閉を作動する型締シリンダ２２を備え
ており、可動金型４が固定金型３に対して図示しないタ
イバーに案内されて前後進する。

【０００８】射出装置３０は、バレル３２内の外周にス
パイラル状に取り付けられたスクリュ羽根３６を備えた
スクリュ３４が、正逆転油圧モータ４２および射出シリ
ンダ４０により回転自在で、かつ前後進自在に配設さ
れ、ホッパ３８に供給された樹脂ペレットを加熱溶融し
て混練しつつノズル３９を経由して、金型３、４間に形
成される金型キャビティ５内へ溶融樹脂を射出する。す
なわち、射出装置３０は、ホッパ３８内の樹脂原料をバ
レル３２内の供給ゾーン、圧縮ゾーンにおいて加熱圧縮
し、計量ゾーンにおいて溶融計量し、射出ゾーンを経て
ノズル３９を介して金型キャビティ５内へ射出するよう
構成される。射出シリンダ４０および正逆転油圧モータ
４２には、油圧供給源５０により供給される作動油が射
出制御部６１の操作指令を受けた油圧制御弁５２で設定
された一定の圧力で供給され、駆動される。

【０００９】一方、制御装置６０は、図１に示すよう
に、型締装置２０の型締シリンダ２２に油圧制御弁６９
を経由して操作信号を与える型締制御部６２と、型締制
御部６２に接続されたタイマ６３と、型締制御部６２に
接続された射出制御部６１とで構成される。７０は油圧
供給源である。なお、本実施例では、直圧式の型締装置
を有する射出成形機を用いたが、トグル型締装置の射出
成形機や、あるいは竪型の射出成形機または電動式の型
締装置を有する射出成形機や、あるいはスタンピング成
形機またはプレス成形機やブロー成形機を使用してもよ
い。

【００１０】図２は本発明の表皮一体成形方法の成形工
程の実施例を示したもので、図２に示す工程にしたがっ
て操業する。 （１）まず、金型装置１０の両金型３、４を型開し、金
型パーティング面に表皮材起毛層を対向し表皮材ベース
層を内側にして表皮材Ｓをセットし、周縁部を把持して
から両金型を型閉する。表皮材Ｓは、ＰＰ（ポリプロピ
レン）、ＰＥ（ポリエチレン）等の樹脂シート（ベース
層）表面に合成繊維の起毛層を形成した２層シートであ
り、ベース層は成形品表面に起毛層を形成し、かつ、コ
ア材との融着一体化を図る目的で設けられる。なお、必
要に応じて、樹脂シート裏面にクッション層等を設けて
もよい。また、成形品形状に概略予備成形させたプリ成
形品でもよい。起毛層は、弾性回復現象を利用するた
め、融点Ｔｍがコア材樹脂の融点Ｔ’ｍよりも高く、ガ
ラス転移点Ｔｇがコア材樹脂の融点Ｔ’ｍよりも低い材
質のものを採用する。具体的な例として、たとえば、コ
ア材ＱにＰＰ（タルク添加でもよい）を使用した場合、
コア材融点Ｔ’ｍは１７０〜１８０℃であるから起毛層
にＰＥＴ（融点Ｔｍ＝２５０〜２７０℃、ガラス転移点
Ｔｇ＝７０〜９０℃）を採用する。

【００１１】（２）次に、型締状態を保持したまま、通
常の射出インサート成形の要領でコア材Ｑを金型キャビ
ティ５内へ射出充填する。この際、以下に示すような成
形制御を採用することにより、後述する起毛回復処理工
程での起毛の短時間・完全回復をより一層可能とする。 射出圧縮制御を行なう。すなわち、射出充填された
樹脂圧により金型が開くことを許容する低圧型締状態で
コア材じゅしを射出充填する。したがって、充填中は微
小の型開挙動を示し、充填完了後の保圧は型締側から圧
縮作用を負荷させる。 射出プレス制御を行なう。この場合には、あらかじ
め金型を微小型開状態に保持させてコア材樹脂加工機研
究所を射出充填し、充填完了後は型締圧力を負荷させて
保圧（プレス）を行なう。このように射出インサート成
形の際に射出圧縮制御や射出プレス制御を採油すること
により、型開充填により低圧化と短時間充填が達成さ
れ、型締保圧により変形や反りの無い密着性の高い一体
化成形品が得られる。この成形中の樹脂圧の低圧化は、
成形中の表皮材起毛層の損傷（毛倒れ）を少なくし、起
毛回復処理工程での起毛の弾性回復の短時間・完全回復
の容易化を促し、処理時間の短縮化や処理温度に低温化
を実現する。

【００１２】（３）コア材Ｑの射出充填が完了すると、
保圧工程に入り、一定時間経過して冷却固化が完了する
と、型開して成形品を取り出す。次に、成形品を図３に
示す加熱・保持装置２００へ搬送する。加熱・保持装置
２００は、ベルトコンベヤ２１０の上部中央に内部にヒ
ータ２２０ａを備えた加熱・保持カバー２２０が設けら
れており、ベルト２１０ａ上に載置された成形品を移動
中に加熱し、ベルト走行速度を調整することにより加熱
・保持カバー２２０の入口から出口に到達するまでの滞
留時間で保持時間Ｔを制御する。このように、加熱・保
持装置２００のベルトコンベヤ方式は、ベルト速度調整
により起毛層の弾性回復に必要な設定時間の保持制御が
容易である。ヒータ２２０ａは、表皮材起毛層の融点Ｔ
ｍとガラス転移点Ｔｇとの間のゴム状弾性領域内で設定
した設定温度に加熱・保持カバー２２０内を維持するた
めのもので、熱風や水蒸気等を単独または併用して使用
することにより、起毛層の加熱効率アップと短時間化を
図る。

【００１３】保持時間Ｔは、起毛層の弾性回復に要する
時間であり、設定温度により異なる。図４は、表皮材起
毛層の温度とコア材樹脂の変形量または起毛層の回復時
間との相関を示すグラフであり、これによれば、融点Ｔ
ｍ近傍の高温では、起毛層の回復時間は短いがコア材は
高温で変形しやすい。一方、ガラス転移点近傍のＴｇで
は、起毛層の回復時間は長いが、コア材は低温で変形し
にくい。したがって、保持時間Ｔは、成形サイクルやコ
ア材変形度等から決定して設定する。たとえば、ガラス
転移点Ｔｇプラス１０〜５０℃の温度では、設定時間は
３０秒以下でよい。

【００１４】このように成形中に変形した起毛層は、図
５に示すように、弾性回復して風合い（手触り感、高級
感）を回復し、表面性に優れた成形品が安定して供給さ
れる。この起毛層の弾性回復は外力による強制的なもの
でなく自然に生じるため、表皮材Ｓ本来の風合いを完全
に復元させることができる。したがって、従来、実施し
ていた保護層貼り付けが不要で、加熱・保持装置２００
による熱処理のみでよいため、自動化が容易で、低コス
ト化を図ることができる。また、成形後、直ちに起毛回
復処理を行なうことにより、成形品はある程度の温度を
保有しているので、表皮材の短縮化が図られる。さら
に、熱風や水蒸気等の併用により弾性回復の短時間化を
もたらし、成形サイクルの長期化を防止し、処理装置の
省スペースでも実現できる。

【００１５】本発明で採用する成形後の熱処理の特色
は、処理温度が、起毛層の融点Ｔｍとガラス転移点Ｔｇ
との間のゴム状弾性領域内で設定した比較的低温でよい
ことであり（たとえば、ガラス転移点Ｔｇプラス１０〜
５０℃程度、すなわち起毛層がＰＥＴであれば１００〜
１４０℃程度）、そのため、装置も簡略化できてコスト
ダウンに繋がることである。なお、成形後にかなりの時
間経過した後の回復処理も可能であるが、この場合には
常温に近い低温状態からの加熱となるため、成形サイク
ルの長時間化を招く。また、コア材の変形防止には、た
とえば、成形後に矯正治具に成形品をセットして（コア
材側のみを保持し表皮材側は開放とする）回復処理をす
ることにより、処理中の変形防止と成形中の残留応力除
去による変形緩和が可能となる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明の方法によれ
ば、下記のような優れた効果が達成される。 （１）起毛層を有する加飾表皮材の毛倒れによる手触り
感、高級感等の風合いを損なうことなく、非常に優れた
外観性能を有する表皮一体成形品が低コストで安定して
得られる。 （２）比較的低温の熱処理のみで起毛層の風合い回復が
可能であるので、付帯設備の簡略化、成形制御の自動化
が容易にでき、表面性状に優れた製品を低コストで供給
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る射出成形機の全体構成図
である。

【図２】本発明の実施例の係る表皮一体成形工程（第１
実施例）のフローチャートである。

【図３】本発明の実施例に係る表皮一体成形工程におけ
る表皮材の加熱・保持手段の概略縦断面図である。

【図４】本発明の実施例に係る表皮材起毛層の温度とコ
ア材樹脂の変形量または起毛層の回復時間との相関を示
すグラフである。

【図５】本発明の実施例に係る表皮材起毛層の弾性回復
状況を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 固定盤 ２ 可動盤 ３ 固定金型 ４ 可動金型 ５ 金型キャビティ １０ 金型装置 ２０ 型締装置 ２２ 型締シリンダ ３０ 射出装置 ３２ バレル ３４ スクリュ ３６ スクリュ羽根 ３８ ホッパ ３９ ノズル ４０ 射出シリンダ ４２ 油圧モータ ５０ 油圧供給源 ５２ 油圧制御弁 ６０ 制御装置 ６１ 射出制御部 ６２ 型締制御部 ６３ タイマ ６９ 油圧制御弁 ７０ 油圧供給源 １００ 表皮一体成形装置 ２００ 加熱・保持装置 ２１０ ベルトコンベヤ ２１０ａ ベルト ２２０ 加熱・保護カバー ２２０ａ ヒータ Ａ 起毛層 Ｂ ベース層 Ｃ コア層 Ｑ コア材（コア材樹脂） Ｓ 表皮材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ２９Ｌ 9:00 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29C 45/14 - 45/77 B32B 5/00 - 5/16 B29L 9:00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 コア材樹脂の賦形と同時に、コア材樹脂
   層の表面に起毛層を有する加飾表皮材を融着一体化させ
   る表皮一体成形品の製造方法において、 成形後に融着一体化した表皮材の起毛層の温度を、ガラ
   ス転移点以上で融点以下のゴム状弾性温度領域内で設定
   した温度に保持するとともに、この状態をあらかじめ設
   定した時間保持したことを特徴とする表皮一体成形品の
   製造方法。
2. 【請求項２】 コア材樹脂の賦形と同時にコア材樹脂層
   の表面に起毛層を有する加飾表皮材を融着一体化させる
   表皮一体成形装置と、成形後の表皮一体成形品を搬送さ
   せる輸送手段と、表皮一体成形品の起毛層を設定した温
   度に加熱・保持させる加熱保持手段を備えた表皮一体成
   形品の製造装置。