JP3378333B2 - 多層成形品の製造方法 - Google Patents

多層成形品の製造方法

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正人 松本
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は自動車内装部品、家庭電
気製品等に用いられる表皮材と熱可塑性樹脂芯材とから
なる多層成形品の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】表皮材と熱可塑性樹脂の芯材層とからな
る多層成形品は、その経済性、軽量性および良好な賦形
性から自動車内装部品、家庭電気製品をはじめあらゆる
分野で大量に使用されている。このような多層成形品
は、たとえば特開平1−235613号公報に示される
ように、表皮材が供給された雌雄一対の成形金型間に溶
融熱可塑性樹脂を供給し、両金型を圧締して溶融樹脂を
金型内で賦形すると同時に樹脂表面に表皮材を貼合させ
た後、該溶融樹脂を冷却、固化させる方法により製造さ
れている。しかしながら、従来知られている方法では、
得られた多層成形品に変形が発生したり、風合いが損な
われる場合があり、生産性に大きな影響を与えていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
本発明者らは、良好な表面外観を保持する多層成形品を
製造すべく鋭意検討の結果、溶融熱可塑性樹脂の金型内
への供給温度および成形時の加圧面圧と加圧時間をコン
トロールすることによりその目的が達成せられることを
見い出し、本発明に至った。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明は、未閉鎖の雌雄
一対の金型内に表皮材を供給し、その後、金型内に設け
た樹脂通路を通じて溶融熱可塑性樹脂を金型内に供給
し、両金型を型締して溶融樹脂を金型内で賦形し、次い
で加圧冷却して、熱可塑性樹脂からなる樹脂芯材の表面
に表皮材を貼合させてなる多層成形品の製造法におい
て、溶融熱可塑性樹脂の成形金型内への供給温度を17
5〜195℃、賦形完了時の加圧面圧を30〜95kg
/cm2 、かつ賦形完了後、加圧面圧と加圧時間との積
が100〜1500kg/cm2 ・秒の範囲となるよう
に加圧冷却することを特徴とする多層成形品の製造方法
を提供するものである。
【0005】本発明で用いる熱可塑性樹脂は、一般的に
射出成形、圧縮成形、押出し成形等で用いられるもので
あれば特に制限されることなく各種の熱可塑性樹脂が使
用できるが、ポリプロピレン系樹脂が好ましく使用され
る。かかる熱可塑性樹脂はそれ単独で使用してもよい
し、タルク、ガラス繊維、炭酸カルシウム等の無機フィ
ラーを配合していてもよく、勿論、通常使用される安定
剤、顔料などの添加剤が適宜配合されていてもよい。熱
可塑性樹脂としてポリプロピレン系樹脂を使用する場
合、好ましくは230℃でのメルトフローインデックス
(MI)が15〜200g/10分の範囲であるポリプ
ロピレン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂組成物が用
いられる。
【0006】本発明における表皮材は特に限定されず、
各種の材料が用いられる。例えば、織布、編布、不織
布、各種の熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーのシー
トまたはフィルムがあげられ、これらにシボ等の凹凸模
様がついたものも使用できる。さらにポリオレフィン
系、ポリ塩化ビニル系、ポリスチレン系等の熱可塑性樹
脂の発泡体、ポリウレタン系等の熱硬化性樹脂の発泡体
あるいはシス1、4ーポリブタジエン、エチレンープロ
ピレン共重合体等のゴムの発泡体を用いることもでき
る。さらにこれらの単独もしくは2種以上を積層した積
層体の形態にて使用することも可能である。
【0007】特に好ましい表皮材として、塩化ビニルシ
ートまたはポリプロピレン系熱可塑性エラストマーシー
トを表層材とし、これにポリプロピレン発泡シートを裏
打ちした積層体が挙げられる。このような積層体におい
て、表層材としてのシートの厚みは0.3〜0.8mm
が好ましく、また、裏打ち材としての発泡シートは厚み
が2〜5mm程度、発泡倍率が材料樹脂によっても異な
るが3〜30倍程度のものが好ましい。なお、このよう
な表皮材の使用にあたっては、表皮材の引張応力、伸び
等を調整するために、あらかじめ予備加熱を施していて
もよく、また予備賦形を施していてもよい。
【0008】以下、本発明における多層成形品の製造方
法の一例を説明する。本発明の製造方法に使用される装
置は、たとえば図1に示すように、雄型(2)及び雌型
(1)からなり、雄型(2)の外周部には、油圧、空
圧、バネ等で型締方向に移動可能な表皮材を固定するク
ランパー(3)が配置されている。製品の形状の複雑さ
に応じてこのクランパー(3)を使用する。このクラン
パー上には表皮材(6)の伸びを制御するためのピンを
配してもよく、またクランパー(3)と雌型(1)の間
で表皮材(6)を挟み、このときの挟持力を調節するこ
とにより表皮材の伸びを制御してもよい。また雄型に
は、溶融樹脂の供給口(4)が設けられている。また必
要に応じて、金型のいずれか一方またはその両方に冷却
配管が設けられていてもよい。
【0009】次に、このような装置を用いた場合の製造
例を述べる。まず表皮材(6)を開いた状態の雄雌金型
間に位置させ(図1)、次に雌型(1)を適切な位置ま
で降下させ、金型内に設けた溶融樹脂の供給口(4)よ
り175〜195℃の溶融熱可塑性樹脂(5)を表皮材
(6)と雄型(2)の間に供給する(図2)。このと
き、溶融熱可塑性樹脂の供給温度がこの範囲を外れる
と、得られた成形品に変形が生じたり風合いが損なわれ
易くなる。溶融樹脂供給時の雄型と雌型で形成されるキ
ャビティークリアランスは5〜100mmの範囲である
ことが好ましい。
【0010】次に溶融樹脂供給完了とほぼ同時または供
給後に雌型(1)を降下させ、金型を閉じることにより
溶融熱可塑性樹脂(5)を加圧し、金型内に押し広げて
賦形する(図3)。加圧面圧は雌型の降下により溶融樹
脂を金型内に押し広げてゆくことに伴って徐々に増加
し、設定された加圧面圧に達した時点で賦形は完了す
る。この賦形完了時の加圧面圧は30〜95kg/cm
2 の範囲内に設定する。また雌型(1)を降下させる速
度は溶融樹脂供給完了から賦形完了までの時間が1〜3
秒程度になるように調整することが好ましい。
【0011】賦形完了後、直ちに加圧冷却する。この加
圧冷却時における加圧面圧と加圧時間のコントロールは
極めて重要である。先ず加圧面圧は溶融樹脂賦形完了時
の設定圧と同一またはそれ以下とし、この加圧面圧は加
圧時間中一定であってもよいし、加圧途中で変更されて
もよく、加圧面圧が変更される場合にはそのいずれかの
段階で加圧面圧が0であってもよい。
【0012】一方、加圧時間は加圧冷却中の加圧面圧に
応じ、加圧面圧と加圧時間の積が100〜1500kg
/cm2 ・秒の範囲となるように設定する。この時加圧
面圧と加圧時間の積が100kg/cm2 より低ければ
得られた多層成形品は変形が大きく、また1500kg
/cm2 を越えると多層成形品の表皮材の風合いが著し
く損なわれる。加圧冷却中に加圧面圧が一定の場合には
その加圧面圧と加圧時間の積が、また加圧冷却中に加圧
面圧が変更される場合には、それぞれの加圧冷却条件に
おける加圧面圧と加圧時間の積の合計が上記範囲内にな
るようにする必要がある。尚、冷却は雌雄いずれかまた
は両方の金型内に予め設けた冷却配管に水などの冷却媒
体を通じたり金型外部より送風するなどして強制的に冷
却してもよいし、室温で自然冷却してもよく、その方法
は樹脂温度、製品厚み、金型の設定温度などの各種の条
件により最適の方法が選択される。
【0013】加圧冷却後、雌型を上昇させて金型を開
き、熱可塑性樹脂芯材と表皮材からなる多層成形品
(8)を取り出す。なお、上記で説明した装置やこれを
用いた製造方法は本発明の一実施態様であって、本発明
がこの装置、方法に限定されるものでないことはいうま
でもない。
【0014】
【発明の効果】本発明によれば、上下金型間に表皮材を
予め供給し、その後溶融樹脂を供給し、型閉め加圧し熱
可塑性樹脂芯材の表面に表皮材を貼合した多層成形品を
得る方法において、良好な表面外観を保持した多層成形
品を得ることができる。
【0015】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳細に説
明するが、本発明がこれによって限定されるものでない
ことはいうまでもない。
【0016】実施例1 図1〜図3に示す方法により、表皮材と熱可塑性樹脂芯
材とからなる多層成形品を製造した。芯材用の熱可塑性
樹脂としてポリプロピレン(住友ノーブレンBPZ50
77、MI(230℃)=45、住友化学社製)、表皮
材として厚みが0.6mmのポリプロピレン系熱可塑性
エラストマーシートとポリプロピレン発泡シート(東レ
ペフPPAM20030、発泡倍率20倍、厚み3m
m、東レ社製)を熱によりラミネートした積層シートを
用いた。まず表皮材(6)を開いた状態の雄雌金型間に
位置させ、次に雌型(1)を降下させ、雄金型(2)内
に設けた溶融樹脂の供給口(4)より溶融ポリプロピレ
ン(5)を表皮材(6)と雄型(2)の間に供給した。
次に溶融ポリプロピレン供給完了とほぼ同時に雌型
(1)を降下させ、型を閉じて溶融ポリプロピレン
(5)を加圧し、金型内に押し広げて賦形する。賦形完
了後、加圧冷却する。加圧冷却後、雌型を開き、ポリプ
ロピレン芯材と表皮材からなる多層成形品(8)を得る
ことができる。このときの成形条件は次のとおりであ
る。 ・溶融ポリプロピレン温度 :190℃ ・金型温度 :雌型30℃、雄型40℃ ・賦形完了時の加圧面圧 :85kg/cm2 ・賦形完了後の加圧条件 :85kg/cm2 ×2秒 0kg/cm2 ×38秒 (加圧面圧と加圧時間の積の合計 :170kg/cm
2 ・秒) 得られた多層成形品は、表皮材の破壊がみられず、変形
のない、外観の良好なものであった。
【0017】比較例1 溶融ポリプロピレン温度を205℃とした以外は実施例
1と同様にして多層成形品の製造を行った。得られた多
層成形品は、表皮材のポリプロピレン発泡層が破壊さ
れ、表面にあばたが発生した。
【0018】比較例2 賦形時の加圧面圧および賦形完了後の加圧条件を下記の
とおりとした以外は実施例1と同様にして成形品の製造
を行った。 ・賦形完了時の加圧面圧 :60kg/cm2 ・賦形完了後の加圧条件 :60kg/cm2 ×1.
5秒 0kg/cm2 ×38秒 (加圧面圧と加圧時間の積の合計 :90kg/cm2
・秒) 得られた多層成形品は、表皮材のポリプロピレン発泡層
の破壊はみられないが、大きな変形が発生した。
【0019】実施例2 図1〜図3に示す方法により、表皮材と熱可塑性樹脂芯
材とからなる多層成形品を製造した。芯材用熱可塑性樹
脂としてポリプロピレン(住友ノーブレンBPZ507
7、MI(230℃)=45、)、表皮材として厚みが
0.5mmの塩ビシートとポリプロピレン発泡シート
(東レペフPPAM20030、発泡倍率20倍、厚み
3mm、東レ社製)を熱によりラミネートした積層シー
トを用いた。成形条件を下記のとおりとした以外は実施
例1と同様に成形処理を行った。 ・溶融ポリプロピレン温度 :185℃ ・金型温度 :雌型25℃、雄型60℃ ・賦形完了時の加圧面圧 :75kg/cm2 ・賦形完了後の加圧条件 :75kg/cm2 ×3秒 10kg/cm2 ×35秒 (加圧面圧と加圧時間の積の合計 :575kg/cm
2 ・秒) 得られた多層成形品は、表皮材の破壊がみられず、変形
もない、外観の良好なものであった。
【0020】実施例3 図1〜図3に示す方法により、表皮材と熱可塑性樹脂芯
材とからなる多層成形品を製造した。芯材用熱可塑性樹
脂としてポリプロピレン(住友ノーブレンBTE71、
MI(230℃)=70、)、表皮材として厚みが0.
5mmの塩ビシートとポリプロピレン発泡シート(東レ
ペフPPAM20030、発泡倍率20倍、厚み3m
m、東レ社製)を熱によりラミネートした積層シートを
用いた。成形条件を下記のとおりとした以外は実施例1
と同様に成形処理を行った。 ・溶融ポリプロピレン温度 :179℃ ・金型温度 :雌型30℃、雄型40℃ ・賦形完了時の加圧面圧 :80kg/cm2 ・賦形完了後の加圧条件 :80kg/cm2 ×10
秒 10kg/cm2 ×30秒 (加圧面圧と加圧時間の積の合計 :1100kg/c
m2 ・秒) 得られた多層成形品は、表皮材の破壊がみられず、変形
もない、外観の良好なものであった。
【0021】比較例3 成形条件を下記のとおりとした以外は実施例2と同様に
して多層成形品の製造を行った。 ・溶融ポリプロピレン温度 :190℃ ・金型温度 :雌型25℃、雄型60℃ ・賦形完了時の加圧面圧 :75kg/cm2 ・賦形完了後の加圧条件 :75kg/cm2 ×20
秒 20kg/cm2 ×20秒 (加圧面圧と加圧時間の積の合計 :1900kg/c
m2 ・秒) 得られた多層成形品は表皮材のポリプロ発泡層が破壊さ
れ、表面にあばたが発生した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法の概略図であって、未閉鎖の
雌雄金型間に表皮材を載置した状態を示す。
【図2】本発明の製造方法の概略図であって、溶融熱可
塑性樹脂を表皮材と雄金型のキャビティ面との間に供給
している状態を示す。
【図3】本発明の製造方法の概略図であって、溶融熱可
塑性樹脂供給後の賦形完了時およびその後の加圧冷却状
態を示す。
【符号の説明】
1:雌金型 5:溶融樹脂 2:雄金型 6:表皮材 3:クランパー 7:樹脂通路 4:樹脂供給口 8:芯材樹脂層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−148907(JP,A) 特開 平2−192717(JP,A) 特開 平1−141011(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B29C 43/18 - 43/20 B29C 43/32 - 43/36 B29C 43/52,43/58 B32B 31/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】未閉鎖の雌雄一対の金型内に表皮材を供給
    し、その後、金型内に設けた樹脂通路を通じて溶融熱可
    塑性樹脂を金型内に供給し、両金型を型締して溶融樹脂
    を金型内で賦形し、次いで加圧冷却することからなる熱
    可塑性樹脂芯材の表面に表皮材を貼合させてなる多層成
    形品の製造法において、金型温度60℃以下、溶融熱可
    塑性樹脂の成形金型内への供給温度を175〜195
    ℃、賦形完了時の加圧面圧を30〜95kg/cm2
    加圧冷却時間40秒以下で、かつ賦形完了後、加圧面圧
    と加圧時間との積の合計が100〜1500kg/cm
    2 ・秒の範囲となるように加圧冷却することを特徴とす
    る多層成形品の製造方法。
  2. 【請求項2】熱可塑性樹脂がポリプロピレン系樹脂であ
    る請求項1に記載の多層成形品の製造方法。
  3. 【請求項3】ポリプロピレン系樹脂の230℃でのメル
    トフローインデックス(MI)が15〜200g/10
    分の範囲である請求項2に記載の多層成形品の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 表皮材が、織布、編布、不織布、熱可塑性
    樹脂シート、熱可塑性樹脂フィルム、熱可塑性エラスト
    マーシート、熱可塑性エラストマーフィルム、熱可塑性
    樹脂の発泡体、熱硬化性樹脂の発泡体、およびゴムの発
    泡体からなる群から選ばれる少なくとも1種の表皮材で
    ある請求項1〜3のいずれかに記載の多層成形品の製造
    方法。
  5. 【請求項5】 表皮材が、発泡層を裏面に積層した表皮材
    である請求項1〜4のいずれかに記載の多層成形品の製
    造方法。
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