JP3550430B2 - 積層成形品の成形用金型および成形方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、積層成形品の成形用金型および成形方法に係り、自動車の内装品や事務用の椅子等、表面に表皮面材が被覆された積層成形品を製造する際に利用できる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、自動車の内装品等として、良好な感触を付与する、あるいは、搭乗者の安全性を確保する等のために、表面の起毛性やクッション性等の有用な特質を備えた表皮面材を表面に被覆した積層成形品が用いられている。
このような積層成形品は、射出圧縮成形や射出プレス成形等の射出成形およびフロースタンピング成形等の成形法で製造でき、具体的には、予め金型内に表皮面材を配置しておき、この表皮面材が配置された金型の内部に溶融状態の樹脂を充填することで製造できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、射出圧縮成形、射出プレス成形、および、フロースタンピング成形等の一般的な成形法では、表皮面材と樹脂とを一体成形すると、成形品の周囲から表皮面材の余剰部分がはみでるので、成形後に、この余剰部分を目立たないように成形品の裏側へ折り返して接着する作業等の処理加工が必要となり、この処理加工が積層成形品の製造効率を阻害しているという問題がある。
【０００４】
これに対し、成形時に表皮面材の端縁部分を成形品の裏側へ折り返す折り返し機構を有する金型が知られており、以下にその例を示す。
特開昭６１−１３７７１４号公報（以下「第１従来例」という）には、凹みを有する雌型と、この雌型の凹みの内部に挿入される雄型とに分割され、かつ、雌型の凹みの外周縁に表皮面材を挟んで固定する一対の固定枠を有し、この一対の固定枠のうち前記雌型と隣接するものを雌型の内側へ向かって突没可能とした金型が示されている。
このような金型によれば、固定枠に表皮面材を取付けた状態で金型を閉鎖するとともに、固定枠の一方を突出させることにより、表皮面材を雄型の外周面に押し付け、この状態で表皮面材および雄型の間に溶融樹脂を充填すると、表皮面材が成形品の端面部分となる部分を覆うように折り返されて接着されるので、成形後に表皮面材を折り返す作業等が一切不要となる。
また、特開平０５− ６４８２５号公報（以下「第２従来例」という）には、表皮面材の端縁部分を折り返すスライドコアと、折り返された表皮面材を加熱して樹脂に融着するヒータとを有する金型が示されている。
このような金型によれば、溶融樹脂が冷却・固化した後、スライドコアおよびヒータを作動させれば、表皮面材が折り返されて樹脂に接着されるので、成形後に表皮面材を折り返して接着する作業が不要となる。
しかし、第１および第２従来例では、金型の構造が複雑となり、金型の製造に手間や時間がかかり、金型の製造効率を低下させ、積層成形品のコストを高騰させる原因となるという問題がある。
また、第１従来例では、一面が開口となった箱形状の成形品を成形する場合、表皮面材の端縁部分は、折り返されても成形品の端面までしか接着されず、表皮面材の端縁を成形品の裏側までで折り返す必要がある場合には、別途折り返し作業および接着作業が必要となるという問題がある。
さらに、第２従来例では、溶融樹脂が冷却・固化する前に、スライドコアを作動させると、成形品の形を崩すおそれがあるので、溶融樹脂が完全に冷却・固化した後に、スライドコアおよびヒータを作動させなければならず、成形におけるサイクルタイムを長引かせ、成形品の製造効率が良くないという問題がある。
なお、特公昭６２− ５１７４８号公報には、成形時に表皮面材の端縁部分を圧縮して薄肉化し、成形後に成形品の端縁部分からはみでる表皮面材の端縁部分を成形品の裏側に折り返すことで、表皮面材が厚手のものであっても、成形品の端縁部分がシャープとなる成形品の製造方法が示されている。
しかし、この製造方法では、成形後に、表皮面材を折り返して接着する作業が必要となり、この作業により製造効率が阻害されるので、前述の問題を解決することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、成形品の製造効率が向上される積層成形品の成形用金型および成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層成形品の成形用金型は、予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されていることを特徴とする。
また、本発明の積層成形品の成形用金型は、予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結された構成としてもよい。
以上において、前記雄型と前記表皮面材との間に前記溶融樹脂を充填する充填孔が設けられ、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティは、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで延出していることが望ましい。
また、前記締付機構は、流体の圧力で駆動する流体シリンダ装置を含んで構成されていることが望ましい。
【０００７】
本発明の積層成形品の成形方法は、表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されており、前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させることを特徴とする。
また、本発明の積層成形品の成形方法は、表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結されており、前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させる構成としてもよい。
以上において、前記挟持手段には、端縁近傍を弛ませて袋状にした状態の前記表皮面材が固定され、前記挟持手段と前記雌型との間には、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティが延出し、前記表皮面材と前記雄型との間に前記溶融樹脂を充填することにより、前記溶融樹脂で前記表皮面材の袋状となった部分を膨らませることが望ましい。
【０００８】
また、以上のような成形方法では、次のような材料、および、成形装置を採用することができる。
（１）材 料
表皮面材としては、熱可塑性樹脂シート、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂の発泡体、および、装飾模様等が印刷されたフィルムなどの単層表皮面材、ならびに、塩化ビニル（以下ＰＶＣと略す。）、熱可塑性エラストマ（以下ＴＰＯという。）織布、不織布、および、編布等からなる表皮層と、ポリプロピレンおよびポリウレタン等の発泡体からなるクッション層とを一体化した積層構造の多層表皮面材等が採用できる。
成形品の基部になる樹脂としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、および、これらの熱可塑性樹脂にタルク、マイカ等のフィラーや、ガラス繊維、炭素繊維等の補強充填材を含有したもの等が採用できる。
（２）成形装置
成形装置としては、射出成形機、射出圧縮成形機、射出プレス成形機、および、移動側金型が取付けられる移動ダイプレートに当該移動金型部を固定金型部に向かって押圧する油圧装置等の押圧機構を設けた成形機等が採用できる。
【０００９】
【作用】
このような本発明では、挟持手段と雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟んで固定した状態で、表皮面材と雄型との間に溶融樹脂を充填すれば、表皮面材の端縁近傍の部分は、金型の内部に拡がろうとする溶融樹脂の押圧力を受けて、挟持手段で固定された位置よりも下流側に移動しようする。
このため、溶融樹脂を成形するためのキャビティを、挟持手段が表皮面材を挟み込む位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで延出させれば、溶融樹脂は表皮面材を当該表皮面材の端縁を越えた位置まで押していき、成形される成形品の端縁となる部分は、表裏とも表皮面材に覆われるようになる。
この結果、成形品の表面を覆う表皮面材は、成形時に成形品の裏面にも折り返された状態で樹脂部分に接着され、これにより前記目的が達成される。
なお、挟持手段としてバンドを採用すれば、金型の構造が全体的に簡単なものとなる。また、バンドに張力を与えるための締付機構として、流体の圧力で駆動する流体シリンダ装置を備えたものを採用すれば、バンドを張る・緩めるが自在に行え、表皮面材の装着が容易・迅速に行え、製造効率の向上が図れる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２には、本実施例の金型１が示されている。この金型１は、図中下方の雄型としての固定金型部１０と、上方の雌型としての可動金型部２０とに分割されたものとなっている。
固定金型部１０は、溶融樹脂を成形する成形面１１を突出させたものであるとともに、図示しない射出圧縮成形機に移動不可能に固定される金型である。
固定金型部１０には、射出圧縮成形機から射出される溶融樹脂を金型１のキャビティ２２内に導入する充填孔としてのスプルー１２が当該固定金型部１０の中央部分を貫通して設けられている。
固定金型部１０の成形面１１の端縁は、図中左側の半周が角の立ったエッジ１１Ａ とされ、図中右側の半周が角の丸まったエッジ１１Ｂ とされている。このうち、エッジ１１Ａ は、表皮面材２（図２にのみ示す）を剪断するための刃となっている。
固定金型部１０の外周面１３には、成形面１１のエッジ１１Ｂ 側の半周に巻付けられた挟持手段としてのバンド３０が設けられている。また、外周面１３には、バンド３０の下方に当該外周面１３から突き出た段付部１３Ａ が設けられ、バンド３０の内側には、当該バンド３０を収納するための溝状の凹部１４が設けられている。
【００１１】
可動金型部２０は、底部が成形面２１となった凹みを有する雌型であり、前述の射出圧縮成形機に移動可能に設けられている。成形面２１は、金型１を閉鎖すると固定金型部１０の成形面１１とともにキャビティ２２（図１中では二点鎖線で示す）を形成するものである。
可動金型部２０の内周面２３には、成形面１１のエッジ１１Ａ に対応して段差２４が設けられている。この段差２４のエッジ２５は、表皮面材２を剪断するための刃であり、固定金型部１０側のエッジ１１Ａ とともに表皮面材２を剪断するものである。
段差２４の下方には、可動金型部２０の内周面２３と、固定金型部１０の外周面１３との間に隙間２６が形成される（図２にのみ示す）。この隙間２６は、表皮面材２の厚さ寸法に応じた所定間隔寸法ｔ１を有するものである。
可動金型部２０の図中上方には、図示しない型締装置が配置され、この型締装置により、可動金型部２０を移動して金型１が閉鎖されるようになっている。
この型締装置は、可動金型部２０を固定金型部１０に向かって圧縮するものであり、その圧縮力は、最大圧縮力の０〜１００％の範囲で連続的に調節できるようになっている。この型締装置を駆動することにより、キャビティ２２の内部に充填した溶融樹脂を展延させるとともに、展延完了後には溶融樹脂に内圧が与えられるようになっている。溶融樹脂に与えられる内圧は、樹脂を成形面１１， ２１に押圧して所定の形状に維持するものであり、良好な成形性を得るためには欠かせない力となっている。
【００１２】
キャビティ２２は、バンド３０が表皮面材２を挟み込む位置イよりも溶融樹脂の流れの下流側（図では下方）まで延出している。ここで、スプルー１２は、固定金型部１０と表皮面材２との間に溶融樹脂を充填するようになっている。
バンド３０は、スチール製の薄板またはステンレスメッシュ等からなる柔軟性を備えた帯状のものである。バンド３０の両端は、このバンド３０に所定の張力を付与する締付機構４０に係合されている。
締付機構４０は、図３で示されるように、油圧で駆動する油圧式シリンダ装置４１と、固定金型部１０の内部に固定された係止ピン４２と、バンド３０の動きを円滑にさせるローラ４３とを備えたものであり、固定金型部１０の内部に設けられている。バンド３０の一端は、係止ピン４２に固定され、バンド３０の他端は、油圧式シリンダ装置４１の可動ロッド４４に固定されている。可動ロッド４４を後退させると、バンド３０に所定の張力が加わる一方、油圧式シリンダ装置４１の可動ロッド４４を前進させると、バンド３０は緩むようになっている。これにより、金型１に装着される表皮面材２の端縁は、バンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間に挟まれて固定されるようになっている。
なお、表皮面材２としては、薄手の表皮層と、クッション性を具備した厚手のクッション層とからなる積層構造の面材、または、単層の表皮面材を用いる。
【００１３】
このような本実施例では、次のような手順により射出圧縮成形を行う。
まず、金型１を開け、バンド３０を緩めた状態で、図４（Ａ）に示されるように、バンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間に表皮面材２の図中右側の端縁を差し込んだ後、可動ロッド４４を後退させてバンド３０を締め、固定金型部１０に表皮面材２を装着する。なお、表皮面材２の図中左側の端縁は固定しない。
ここで、表皮面材２の図中右側の端縁近傍は、図４（Ａ）の如く、弛ませて袋状にした状態としておく。
表皮面材２の装着後、可動金型部２０を固定金型部１０に向かって移動し、完全閉鎖位置よりも所定寸法（例えば、５〜１００ｍｍ程度）手前の位置に可動金型部２０を停止させ、この位置から可動金型部２０が後方に移動して開かないように、可動金型部２０をブロックし、この状態で溶融樹脂３をキャビティ２２に充填する。
この際、図４（Ｂ）に示されるように、可動金型部２０の前進により、固定金型部１０の外周面１３と可動金型部２０の内周面２３との間の隙間２６に、表皮面材２の図中左側の端縁が挟まれる。これにより、型締め時に表皮面材２には、適度な張力が型締めの始めから終わりまでの間加え続けられるようになる。
【００１４】
次いで、溶融樹脂３の充填工程の完了直前もしくは完了直後に、図示しない型締装置を駆動して金型１に圧縮力を加えて型締し、この型締めにより溶融樹脂３をキャビティ２２内に展延して充満させる。
ここで、金型１の型締めにより、充填された溶融樹脂３は、図４（Ｃ）に示されるように、バンド３０が表皮面材２を挟み込んだ位置イよりも当該溶融樹脂３の流れの下流側まで展延する。展延された溶融樹脂３は、表皮面材２の袋状となった部分に入り込んで、当該表皮面材２の袋状部分を膨らませる。
なお、表皮面材２の袋状部分が膨らむ際、表皮面材２の図中右側の端縁は、摩擦力に抗してバンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間から僅かにキャビティ２２の内部へ引き込まれる。
また、金型１の型締完了直前には、固定金型部１０側のエッジ１１Ａ と、可動金型部２０側のエッジ２５とが噛み合い、表皮面材２を成形品の端縁に沿って剪断する。これにより、成形品から表皮面材２の余剰部分が自動的にトリミングされる。
【００１５】
なお、溶融樹脂３が金型１のキャビティ２２の隅々まで充満したら、必要に応じて表皮面材２のクッション層が押し潰されないように、金型１に加わっている圧縮力を低下させる。これにより、圧縮力が低下している間に、クッション層が著しく溶融しない程度に溶融樹脂３の表面を冷却させることができ、その後、圧縮力を再度昇圧させ、溶融樹脂３を所定の形状に維持させるに充分な高圧縮力下で樹脂３の冷却・固化を行うことができる。
そして、溶融樹脂３の冷却固化が完了したら、金型１を開いて金型１の内部から成形品を取り出す。
【００１６】
前述のような本実施例によれば、次のような効果がある。
すなわち、固定金型部１０の外周面１３との間に表皮面材２の端縁を挟んで固定するバンド３０を設け、バンド３０が表皮面材２を挟み込んだ位置よりも溶融樹脂３の流れの下流側となる位置までキャビティ２２を延出させたので、成形面１１と表皮面材２との間に充填された溶融樹脂３は、バンド３０に固定された表皮面材２の端縁を越えた位置まで表皮面材２の端縁近傍の部分を押していく。この結果、成形品の表面を覆う表皮面材２は、成形時に端縁部分が成形品の裏側へも折り返された状態で成形品の樹脂層に接着されるので、別途表皮面材２の折り返えし作業等が不要となり、積層成形品の製造効率を向上できる。
【００１７】
また、固定金型部１０の成形面１１のエッジ１１Ａ と、可動金型部２０の内周面２３に設けた段差２４のエッジ２５とで、表皮面材２のバンド３０で固定されない端縁部分を剪断する一対の刃を形成したので、成形品からはみでる表皮面材２の余剰部分を自動的にトリミングでき、この点からも積層成形品の製造効率を向上できる。
しかも、可動金型部２０の内周面２３に設けた段差２４により、固定金型部１０の外周面１３と可動金型部２０の内周面２３との間に隙間２６が形成され、この隙間２６に表皮面材２の固定されていない端縁を挟んだ状態で型締めするようにしたので、型締め時に表皮面材２に適度な張力が加わり、成形品の表面を覆う表皮面材２にシワが生じず、積層成形品の外観を良好なものとできる。
【００１８】
さらに、表皮面材２の固定された端縁部分を袋状に弛ませたので、溶融樹脂３の射出圧力や型締めの圧縮力が低くとも、キャビティ２２の隅々まで溶融樹脂３が確実に展延され、射出圧力や型締め力を低圧にすることにより、成形時において表皮面材２のクッション層を保護できる。しかも、金型が開いた状態で溶融樹脂を射出するため、高速で溶融樹脂を射出でき、射出時間が短くて済み、サイクルタイムを短縮できるうえ、成形装置の規模を縮小でき、ひいては積層成形品のコストを低減できる。
【００１９】
また、挟持手段として、柔軟性を有するバンド３０を採用したので、挟持手段の構造が簡単となり、金型１の構造を複雑にせず、金型１の製造コストを低減できるうえ、既存の金型の改造も容易なので、既存の金型に利用することも容易に行うことができる。
【００２０】
さらに、バンド３０に張力を与えるための締付機構として、油圧で駆動する油圧式シリンダ装置４１を設けたので、バンド３０を張る・緩めるが自在に行え、表皮面材２の装着が容易・迅速に行え、この点からも積層成形品の効率を向上することができる。
【００２１】
また、溶融樹脂３が充満した後、金型１に加わっている圧縮力を低下させたので、圧縮力が低下している間に、クッション層が著しく溶融しない程度に溶融樹脂３の表面を冷却し、その後、圧縮力を再度昇圧させ、溶融樹脂３を所定の形状に維持させるに充分な高圧縮力下で樹脂３の冷却・固化を行うようになるため、表皮面材２のクッション層のクッション性を維持でき、表皮面材２の特質であるクッション性が損なわれず、積層成形品の品質を優れたものとできる。
【００２２】
続いて、本発明の効果を具体的な実験例に基づいて説明する。
〔実験例１〕
本実験例１は、前記実施例の金型１で積層成形品を成形する実験である。
本実験例１の金型１は、幅寸法Ｗが４１０ｍｍ、奥行き寸法Ｄが４３０ｍｍ（図１参照）のキャビティ２２を備えるとともに、このキャビティ２２の中心付近にゲートを一点有するものである。また、金型１のバンド３０は、スチール性の帯状のものとされている。
〔比較例１〕
本比較例１は、本発明の効果を確認するために、従来からある単純なインロー構造の金型により、前記実験例１と同一の成形品を得ようとする実験である。本比較例１では、雌型の内周面および雄型の外周面との間隔寸法（前記実施例の寸法ｔ１に相当する寸法） が０．０２ｍｍに設定されている。
〔比較例２〕
本比較例２は、本発明の効果を確認するために、前記比較例１と同様に、従来からある単純なインロー構造の金型で、前記実験例１と同一の成形品を得ようとする実験である。
本比較例２では、雌型の内周面および雄型の外周面との間隔寸法（前記実施例の寸法ｔ１に相当する寸法） が０．４ｍｍに設定されている。
【００２３】
〔共通射出条件〕
実験例１、比較例１および比較例２では、互いに共通した材料、装置、および成形条件が採用される。これらの材料等は以下のようなものとなっている。
（１）材 料
成形品の基部になる樹脂としては、ポリプロピレン（出光石油化学（株）製 商品名：出光ポリプロＪ−５０５０Ｈ ＭＩ：５５ｇ／１０分，２３０℃，２．１６ｋｇｆ）。
また、表皮面材としては、不織布からなる厚さ１．２ｍｍの単層シート材を採用する。
（２）成形装置
成形装置としては、汎用の横型射出成形機に射出圧縮成形機構を組み込んだ射出圧縮成形機（型締力８５０ｔ 三菱重工製）を用いる。この射出圧縮成形機は、最大圧縮力の０〜１００％の間で連続的に圧縮力を調節できる。
（３）成形条件
▲１▼成形温度 ； １８０℃
▲２▼金型温度 ； ４０℃
▲３▼樹脂の射出時間 ； ２．６秒
▲４▼樹脂の射出圧力 ； １２０ｋｇ／ｃｍ２ （ゲージ圧）
▲５▼樹脂冷却時間 ； ４０秒
▲６▼金型の圧縮量 ； ４０ｍｍ
▲７▼型締め開始タイミング；射出開始から２．４秒経過後
▲８▼金型の圧縮速度 ； １０ｍｍ／秒
▲９▼型締め時の圧縮力 ； １５０ｔ
【００２４】
〔実験結果〕
実験例１では、成形品の表皮面材の表面には、シワの発生がないうえ、表皮面材の端縁部分は、成形品の裏側に折り返されて、外観の良好な積層成形品となった。
これに対し、比較例１では、金型を閉鎖する際に、雌型の開口の内側のエッジと、雄型の成形面の外周縁のエッジとが噛み合い、溶融樹脂の充填および型締めの前に、表皮面材が剪断された。この表皮面材の剪断により、金型内部の表皮面材には、張力を与えることはできない。
このため、溶融樹脂を充填・展延すると、溶融樹脂に押されて金型内部の表皮面材がずれ、得られた成形品の表面にはシワが発生する上、端縁に樹脂が露出し、外観が損なわれ、比較例１では、外観の良好な積層成形品が得られないことがわかる。
一方、比較例２では、金型を完全に閉鎖しても、表皮面材が剪断できないので、成形後にトリミング作業や、表皮面材の端縁を折り返す作業等の処理加工が必要となった。
しかも、雌型の内周面と、雄型の外周面との間に溶融樹脂が入り込むので、成形品の端縁にバリが生じ、このバリを取り除く作業が必要となる。従って、比較例２では、積層成形品の製造効率を向上できない。
【００２５】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は、この実施例に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
例えば、表皮面材としては、不織布に限らず、各種厚みの織布、編布、あるいは、ＰＶＣやＴＰＯ等の単層表皮面材が採用できる。
さらに、表皮面材としては、単層表皮面材に限らず、前述の単層表皮面材を二種類以上ラミネートした多層表皮面材でもよい。
また、ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体等の発泡シート、あるいは、これらの発泡シートと前記単層表皮面材との多層表皮面材も採用できる。
【００２６】
さらに、挟持手段としては、バンド等に限らず、図５および図６に示されるように、雄型である固定金型部１０の外周面１３から進退自在とされた挟持片３１を含んで構成されたものでもよい。そして、この挟持片３１を油圧式シリンダ装置３２等の締付機構で駆動すれば、固定金型部１０の外周面１３の全周に渡って表皮面材２の端縁を固定することができる。
以上において、締付機構としては、油圧式シリンダ装置に限らず、空気式シリンダ装置等の流体圧を利用するもの、および、電動機やソレノイド等の能動的に駆動力を発生させるもの、ならびに、ばね等の受動的に駆動力を発生させるものも採用できる。
【００２７】
また、成形品の基部になる樹脂としては、補強繊維等を含まないポリプロピレンに限らず、タルクやマイカ等のフィラー、または、ガラス繊維や炭素繊維等の補強充填材を含有したポリプロピレンでもよく、また、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の他の合成樹脂、および、これらの繊維補強樹脂等も採用できる。
【００２８】
さらに、成形装置としては、射出圧縮成形機に限らず、射出プレス成形機等でもよく、要するに、型締めにより金型内に充填した溶融樹脂を展延できるものであればよい。
さらに、成形品としては、椅子の座部に限らず、ソファ等の家具の部分品、自動車の内装品、および、電気製品のケーシングなどでもよい。
さらに、圧縮力の設定値および各工程の開始時刻等の成形条件は、前記実験例１で示したものに限らず、成形品の大きさや樹脂の種類等に応じて様々な値が選択でき、具体的数値については実施にあたり適宜設定すればよい。
【００２９】
【発明の効果】
前述のように本発明によれば、表皮面材の端縁部分の折り返し・接着作業が不要となり、成形品の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の金型を示す分解斜視図である。
【図２】前記実施例の金型を示す断面図である。
【図３】同実施例の挟持手段を示す断面図である。
【図４】同実施例の成形手順を説明するための断面図である。
【図５】本発明の変形例を示す横断面図である。
【図６】同変形例の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 表皮面材
３ 溶融樹脂
１０ 雄型としての固定金型部
１２ 充填孔としてのスプルー
１３ 雄型の外周面
２０ 雌型としての可動金型部
２２ キャビティ
３０ 挟持手段としてのバンド
３１ 挟持手段としての挟持片
３２， ４１ 締付機構としての油圧式シリンダ装置
【産業上の利用分野】
本発明は、積層成形品の成形用金型および成形方法に係り、自動車の内装品や事務用の椅子等、表面に表皮面材が被覆された積層成形品を製造する際に利用できる。
【０００２】
【背景技術】
従来より、自動車の内装品等として、良好な感触を付与する、あるいは、搭乗者の安全性を確保する等のために、表面の起毛性やクッション性等の有用な特質を備えた表皮面材を表面に被覆した積層成形品が用いられている。
このような積層成形品は、射出圧縮成形や射出プレス成形等の射出成形およびフロースタンピング成形等の成形法で製造でき、具体的には、予め金型内に表皮面材を配置しておき、この表皮面材が配置された金型の内部に溶融状態の樹脂を充填することで製造できる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、射出圧縮成形、射出プレス成形、および、フロースタンピング成形等の一般的な成形法では、表皮面材と樹脂とを一体成形すると、成形品の周囲から表皮面材の余剰部分がはみでるので、成形後に、この余剰部分を目立たないように成形品の裏側へ折り返して接着する作業等の処理加工が必要となり、この処理加工が積層成形品の製造効率を阻害しているという問題がある。
【０００４】
これに対し、成形時に表皮面材の端縁部分を成形品の裏側へ折り返す折り返し機構を有する金型が知られており、以下にその例を示す。
特開昭６１−１３７７１４号公報（以下「第１従来例」という）には、凹みを有する雌型と、この雌型の凹みの内部に挿入される雄型とに分割され、かつ、雌型の凹みの外周縁に表皮面材を挟んで固定する一対の固定枠を有し、この一対の固定枠のうち前記雌型と隣接するものを雌型の内側へ向かって突没可能とした金型が示されている。
このような金型によれば、固定枠に表皮面材を取付けた状態で金型を閉鎖するとともに、固定枠の一方を突出させることにより、表皮面材を雄型の外周面に押し付け、この状態で表皮面材および雄型の間に溶融樹脂を充填すると、表皮面材が成形品の端面部分となる部分を覆うように折り返されて接着されるので、成形後に表皮面材を折り返す作業等が一切不要となる。
また、特開平０５− ６４８２５号公報（以下「第２従来例」という）には、表皮面材の端縁部分を折り返すスライドコアと、折り返された表皮面材を加熱して樹脂に融着するヒータとを有する金型が示されている。
このような金型によれば、溶融樹脂が冷却・固化した後、スライドコアおよびヒータを作動させれば、表皮面材が折り返されて樹脂に接着されるので、成形後に表皮面材を折り返して接着する作業が不要となる。
しかし、第１および第２従来例では、金型の構造が複雑となり、金型の製造に手間や時間がかかり、金型の製造効率を低下させ、積層成形品のコストを高騰させる原因となるという問題がある。
また、第１従来例では、一面が開口となった箱形状の成形品を成形する場合、表皮面材の端縁部分は、折り返されても成形品の端面までしか接着されず、表皮面材の端縁を成形品の裏側までで折り返す必要がある場合には、別途折り返し作業および接着作業が必要となるという問題がある。
さらに、第２従来例では、溶融樹脂が冷却・固化する前に、スライドコアを作動させると、成形品の形を崩すおそれがあるので、溶融樹脂が完全に冷却・固化した後に、スライドコアおよびヒータを作動させなければならず、成形におけるサイクルタイムを長引かせ、成形品の製造効率が良くないという問題がある。
なお、特公昭６２− ５１７４８号公報には、成形時に表皮面材の端縁部分を圧縮して薄肉化し、成形後に成形品の端縁部分からはみでる表皮面材の端縁部分を成形品の裏側に折り返すことで、表皮面材が厚手のものであっても、成形品の端縁部分がシャープとなる成形品の製造方法が示されている。
しかし、この製造方法では、成形後に、表皮面材を折り返して接着する作業が必要となり、この作業により製造効率が阻害されるので、前述の問題を解決することはできない。
【０００５】
本発明の目的は、成形品の製造効率が向上される積層成形品の成形用金型および成形方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の積層成形品の成形用金型は、予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されていることを特徴とする。
また、本発明の積層成形品の成形用金型は、予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結された構成としてもよい。
以上において、前記雄型と前記表皮面材との間に前記溶融樹脂を充填する充填孔が設けられ、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティは、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで延出していることが望ましい。
また、前記締付機構は、流体の圧力で駆動する流体シリンダ装置を含んで構成されていることが望ましい。
【０００７】
本発明の積層成形品の成形方法は、表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されており、前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させることを特徴とする。
また、本発明の積層成形品の成形方法は、表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結されており、前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させる構成としてもよい。
以上において、前記挟持手段には、端縁近傍を弛ませて袋状にした状態の前記表皮面材が固定され、前記挟持手段と前記雌型との間には、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティが延出し、前記表皮面材と前記雄型との間に前記溶融樹脂を充填することにより、前記溶融樹脂で前記表皮面材の袋状となった部分を膨らませることが望ましい。
【０００８】
また、以上のような成形方法では、次のような材料、および、成形装置を採用することができる。
（１）材 料
表皮面材としては、熱可塑性樹脂シート、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂の発泡体、および、装飾模様等が印刷されたフィルムなどの単層表皮面材、ならびに、塩化ビニル（以下ＰＶＣと略す。）、熱可塑性エラストマ（以下ＴＰＯという。）織布、不織布、および、編布等からなる表皮層と、ポリプロピレンおよびポリウレタン等の発泡体からなるクッション層とを一体化した積層構造の多層表皮面材等が採用できる。
成形品の基部になる樹脂としては、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の熱可塑性樹脂、および、これらの熱可塑性樹脂にタルク、マイカ等のフィラーや、ガラス繊維、炭素繊維等の補強充填材を含有したもの等が採用できる。
（２）成形装置
成形装置としては、射出成形機、射出圧縮成形機、射出プレス成形機、および、移動側金型が取付けられる移動ダイプレートに当該移動金型部を固定金型部に向かって押圧する油圧装置等の押圧機構を設けた成形機等が採用できる。
【０００９】
【作用】
このような本発明では、挟持手段と雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟んで固定した状態で、表皮面材と雄型との間に溶融樹脂を充填すれば、表皮面材の端縁近傍の部分は、金型の内部に拡がろうとする溶融樹脂の押圧力を受けて、挟持手段で固定された位置よりも下流側に移動しようする。
このため、溶融樹脂を成形するためのキャビティを、挟持手段が表皮面材を挟み込む位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで延出させれば、溶融樹脂は表皮面材を当該表皮面材の端縁を越えた位置まで押していき、成形される成形品の端縁となる部分は、表裏とも表皮面材に覆われるようになる。
この結果、成形品の表面を覆う表皮面材は、成形時に成形品の裏面にも折り返された状態で樹脂部分に接着され、これにより前記目的が達成される。
なお、挟持手段としてバンドを採用すれば、金型の構造が全体的に簡単なものとなる。また、バンドに張力を与えるための締付機構として、流体の圧力で駆動する流体シリンダ装置を備えたものを採用すれば、バンドを張る・緩めるが自在に行え、表皮面材の装着が容易・迅速に行え、製造効率の向上が図れる。
【００１０】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１および図２には、本実施例の金型１が示されている。この金型１は、図中下方の雄型としての固定金型部１０と、上方の雌型としての可動金型部２０とに分割されたものとなっている。
固定金型部１０は、溶融樹脂を成形する成形面１１を突出させたものであるとともに、図示しない射出圧縮成形機に移動不可能に固定される金型である。
固定金型部１０には、射出圧縮成形機から射出される溶融樹脂を金型１のキャビティ２２内に導入する充填孔としてのスプルー１２が当該固定金型部１０の中央部分を貫通して設けられている。
固定金型部１０の成形面１１の端縁は、図中左側の半周が角の立ったエッジ１１Ａ とされ、図中右側の半周が角の丸まったエッジ１１Ｂ とされている。このうち、エッジ１１Ａ は、表皮面材２（図２にのみ示す）を剪断するための刃となっている。
固定金型部１０の外周面１３には、成形面１１のエッジ１１Ｂ 側の半周に巻付けられた挟持手段としてのバンド３０が設けられている。また、外周面１３には、バンド３０の下方に当該外周面１３から突き出た段付部１３Ａ が設けられ、バンド３０の内側には、当該バンド３０を収納するための溝状の凹部１４が設けられている。
【００１１】
可動金型部２０は、底部が成形面２１となった凹みを有する雌型であり、前述の射出圧縮成形機に移動可能に設けられている。成形面２１は、金型１を閉鎖すると固定金型部１０の成形面１１とともにキャビティ２２（図１中では二点鎖線で示す）を形成するものである。
可動金型部２０の内周面２３には、成形面１１のエッジ１１Ａ に対応して段差２４が設けられている。この段差２４のエッジ２５は、表皮面材２を剪断するための刃であり、固定金型部１０側のエッジ１１Ａ とともに表皮面材２を剪断するものである。
段差２４の下方には、可動金型部２０の内周面２３と、固定金型部１０の外周面１３との間に隙間２６が形成される（図２にのみ示す）。この隙間２６は、表皮面材２の厚さ寸法に応じた所定間隔寸法ｔ１を有するものである。
可動金型部２０の図中上方には、図示しない型締装置が配置され、この型締装置により、可動金型部２０を移動して金型１が閉鎖されるようになっている。
この型締装置は、可動金型部２０を固定金型部１０に向かって圧縮するものであり、その圧縮力は、最大圧縮力の０〜１００％の範囲で連続的に調節できるようになっている。この型締装置を駆動することにより、キャビティ２２の内部に充填した溶融樹脂を展延させるとともに、展延完了後には溶融樹脂に内圧が与えられるようになっている。溶融樹脂に与えられる内圧は、樹脂を成形面１１， ２１に押圧して所定の形状に維持するものであり、良好な成形性を得るためには欠かせない力となっている。
【００１２】
キャビティ２２は、バンド３０が表皮面材２を挟み込む位置イよりも溶融樹脂の流れの下流側（図では下方）まで延出している。ここで、スプルー１２は、固定金型部１０と表皮面材２との間に溶融樹脂を充填するようになっている。
バンド３０は、スチール製の薄板またはステンレスメッシュ等からなる柔軟性を備えた帯状のものである。バンド３０の両端は、このバンド３０に所定の張力を付与する締付機構４０に係合されている。
締付機構４０は、図３で示されるように、油圧で駆動する油圧式シリンダ装置４１と、固定金型部１０の内部に固定された係止ピン４２と、バンド３０の動きを円滑にさせるローラ４３とを備えたものであり、固定金型部１０の内部に設けられている。バンド３０の一端は、係止ピン４２に固定され、バンド３０の他端は、油圧式シリンダ装置４１の可動ロッド４４に固定されている。可動ロッド４４を後退させると、バンド３０に所定の張力が加わる一方、油圧式シリンダ装置４１の可動ロッド４４を前進させると、バンド３０は緩むようになっている。これにより、金型１に装着される表皮面材２の端縁は、バンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間に挟まれて固定されるようになっている。
なお、表皮面材２としては、薄手の表皮層と、クッション性を具備した厚手のクッション層とからなる積層構造の面材、または、単層の表皮面材を用いる。
【００１３】
このような本実施例では、次のような手順により射出圧縮成形を行う。
まず、金型１を開け、バンド３０を緩めた状態で、図４（Ａ）に示されるように、バンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間に表皮面材２の図中右側の端縁を差し込んだ後、可動ロッド４４を後退させてバンド３０を締め、固定金型部１０に表皮面材２を装着する。なお、表皮面材２の図中左側の端縁は固定しない。
ここで、表皮面材２の図中右側の端縁近傍は、図４（Ａ）の如く、弛ませて袋状にした状態としておく。
表皮面材２の装着後、可動金型部２０を固定金型部１０に向かって移動し、完全閉鎖位置よりも所定寸法（例えば、５〜１００ｍｍ程度）手前の位置に可動金型部２０を停止させ、この位置から可動金型部２０が後方に移動して開かないように、可動金型部２０をブロックし、この状態で溶融樹脂３をキャビティ２２に充填する。
この際、図４（Ｂ）に示されるように、可動金型部２０の前進により、固定金型部１０の外周面１３と可動金型部２０の内周面２３との間の隙間２６に、表皮面材２の図中左側の端縁が挟まれる。これにより、型締め時に表皮面材２には、適度な張力が型締めの始めから終わりまでの間加え続けられるようになる。
【００１４】
次いで、溶融樹脂３の充填工程の完了直前もしくは完了直後に、図示しない型締装置を駆動して金型１に圧縮力を加えて型締し、この型締めにより溶融樹脂３をキャビティ２２内に展延して充満させる。
ここで、金型１の型締めにより、充填された溶融樹脂３は、図４（Ｃ）に示されるように、バンド３０が表皮面材２を挟み込んだ位置イよりも当該溶融樹脂３の流れの下流側まで展延する。展延された溶融樹脂３は、表皮面材２の袋状となった部分に入り込んで、当該表皮面材２の袋状部分を膨らませる。
なお、表皮面材２の袋状部分が膨らむ際、表皮面材２の図中右側の端縁は、摩擦力に抗してバンド３０と固定金型部１０の外周面１３との間から僅かにキャビティ２２の内部へ引き込まれる。
また、金型１の型締完了直前には、固定金型部１０側のエッジ１１Ａ と、可動金型部２０側のエッジ２５とが噛み合い、表皮面材２を成形品の端縁に沿って剪断する。これにより、成形品から表皮面材２の余剰部分が自動的にトリミングされる。
【００１５】
なお、溶融樹脂３が金型１のキャビティ２２の隅々まで充満したら、必要に応じて表皮面材２のクッション層が押し潰されないように、金型１に加わっている圧縮力を低下させる。これにより、圧縮力が低下している間に、クッション層が著しく溶融しない程度に溶融樹脂３の表面を冷却させることができ、その後、圧縮力を再度昇圧させ、溶融樹脂３を所定の形状に維持させるに充分な高圧縮力下で樹脂３の冷却・固化を行うことができる。
そして、溶融樹脂３の冷却固化が完了したら、金型１を開いて金型１の内部から成形品を取り出す。
【００１６】
前述のような本実施例によれば、次のような効果がある。
すなわち、固定金型部１０の外周面１３との間に表皮面材２の端縁を挟んで固定するバンド３０を設け、バンド３０が表皮面材２を挟み込んだ位置よりも溶融樹脂３の流れの下流側となる位置までキャビティ２２を延出させたので、成形面１１と表皮面材２との間に充填された溶融樹脂３は、バンド３０に固定された表皮面材２の端縁を越えた位置まで表皮面材２の端縁近傍の部分を押していく。この結果、成形品の表面を覆う表皮面材２は、成形時に端縁部分が成形品の裏側へも折り返された状態で成形品の樹脂層に接着されるので、別途表皮面材２の折り返えし作業等が不要となり、積層成形品の製造効率を向上できる。
【００１７】
また、固定金型部１０の成形面１１のエッジ１１Ａ と、可動金型部２０の内周面２３に設けた段差２４のエッジ２５とで、表皮面材２のバンド３０で固定されない端縁部分を剪断する一対の刃を形成したので、成形品からはみでる表皮面材２の余剰部分を自動的にトリミングでき、この点からも積層成形品の製造効率を向上できる。
しかも、可動金型部２０の内周面２３に設けた段差２４により、固定金型部１０の外周面１３と可動金型部２０の内周面２３との間に隙間２６が形成され、この隙間２６に表皮面材２の固定されていない端縁を挟んだ状態で型締めするようにしたので、型締め時に表皮面材２に適度な張力が加わり、成形品の表面を覆う表皮面材２にシワが生じず、積層成形品の外観を良好なものとできる。
【００１８】
さらに、表皮面材２の固定された端縁部分を袋状に弛ませたので、溶融樹脂３の射出圧力や型締めの圧縮力が低くとも、キャビティ２２の隅々まで溶融樹脂３が確実に展延され、射出圧力や型締め力を低圧にすることにより、成形時において表皮面材２のクッション層を保護できる。しかも、金型が開いた状態で溶融樹脂を射出するため、高速で溶融樹脂を射出でき、射出時間が短くて済み、サイクルタイムを短縮できるうえ、成形装置の規模を縮小でき、ひいては積層成形品のコストを低減できる。
【００１９】
また、挟持手段として、柔軟性を有するバンド３０を採用したので、挟持手段の構造が簡単となり、金型１の構造を複雑にせず、金型１の製造コストを低減できるうえ、既存の金型の改造も容易なので、既存の金型に利用することも容易に行うことができる。
【００２０】
さらに、バンド３０に張力を与えるための締付機構として、油圧で駆動する油圧式シリンダ装置４１を設けたので、バンド３０を張る・緩めるが自在に行え、表皮面材２の装着が容易・迅速に行え、この点からも積層成形品の効率を向上することができる。
【００２１】
また、溶融樹脂３が充満した後、金型１に加わっている圧縮力を低下させたので、圧縮力が低下している間に、クッション層が著しく溶融しない程度に溶融樹脂３の表面を冷却し、その後、圧縮力を再度昇圧させ、溶融樹脂３を所定の形状に維持させるに充分な高圧縮力下で樹脂３の冷却・固化を行うようになるため、表皮面材２のクッション層のクッション性を維持でき、表皮面材２の特質であるクッション性が損なわれず、積層成形品の品質を優れたものとできる。
【００２２】
続いて、本発明の効果を具体的な実験例に基づいて説明する。
〔実験例１〕
本実験例１は、前記実施例の金型１で積層成形品を成形する実験である。
本実験例１の金型１は、幅寸法Ｗが４１０ｍｍ、奥行き寸法Ｄが４３０ｍｍ（図１参照）のキャビティ２２を備えるとともに、このキャビティ２２の中心付近にゲートを一点有するものである。また、金型１のバンド３０は、スチール性の帯状のものとされている。
〔比較例１〕
本比較例１は、本発明の効果を確認するために、従来からある単純なインロー構造の金型により、前記実験例１と同一の成形品を得ようとする実験である。本比較例１では、雌型の内周面および雄型の外周面との間隔寸法（前記実施例の寸法ｔ１に相当する寸法） が０．０２ｍｍに設定されている。
〔比較例２〕
本比較例２は、本発明の効果を確認するために、前記比較例１と同様に、従来からある単純なインロー構造の金型で、前記実験例１と同一の成形品を得ようとする実験である。
本比較例２では、雌型の内周面および雄型の外周面との間隔寸法（前記実施例の寸法ｔ１に相当する寸法） が０．４ｍｍに設定されている。
【００２３】
〔共通射出条件〕
実験例１、比較例１および比較例２では、互いに共通した材料、装置、および成形条件が採用される。これらの材料等は以下のようなものとなっている。
（１）材 料
成形品の基部になる樹脂としては、ポリプロピレン（出光石油化学（株）製 商品名：出光ポリプロＪ−５０５０Ｈ ＭＩ：５５ｇ／１０分，２３０℃，２．１６ｋｇｆ）。
また、表皮面材としては、不織布からなる厚さ１．２ｍｍの単層シート材を採用する。
（２）成形装置
成形装置としては、汎用の横型射出成形機に射出圧縮成形機構を組み込んだ射出圧縮成形機（型締力８５０ｔ 三菱重工製）を用いる。この射出圧縮成形機は、最大圧縮力の０〜１００％の間で連続的に圧縮力を調節できる。
（３）成形条件
▲１▼成形温度 ； １８０℃
▲２▼金型温度 ； ４０℃
▲３▼樹脂の射出時間 ； ２．６秒
▲４▼樹脂の射出圧力 ； １２０ｋｇ／ｃｍ２ （ゲージ圧）
▲５▼樹脂冷却時間 ； ４０秒
▲６▼金型の圧縮量 ； ４０ｍｍ
▲７▼型締め開始タイミング；射出開始から２．４秒経過後
▲８▼金型の圧縮速度 ； １０ｍｍ／秒
▲９▼型締め時の圧縮力 ； １５０ｔ
【００２４】
〔実験結果〕
実験例１では、成形品の表皮面材の表面には、シワの発生がないうえ、表皮面材の端縁部分は、成形品の裏側に折り返されて、外観の良好な積層成形品となった。
これに対し、比較例１では、金型を閉鎖する際に、雌型の開口の内側のエッジと、雄型の成形面の外周縁のエッジとが噛み合い、溶融樹脂の充填および型締めの前に、表皮面材が剪断された。この表皮面材の剪断により、金型内部の表皮面材には、張力を与えることはできない。
このため、溶融樹脂を充填・展延すると、溶融樹脂に押されて金型内部の表皮面材がずれ、得られた成形品の表面にはシワが発生する上、端縁に樹脂が露出し、外観が損なわれ、比較例１では、外観の良好な積層成形品が得られないことがわかる。
一方、比較例２では、金型を完全に閉鎖しても、表皮面材が剪断できないので、成形後にトリミング作業や、表皮面材の端縁を折り返す作業等の処理加工が必要となった。
しかも、雌型の内周面と、雄型の外周面との間に溶融樹脂が入り込むので、成形品の端縁にバリが生じ、このバリを取り除く作業が必要となる。従って、比較例２では、積層成形品の製造効率を向上できない。
【００２５】
以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが、本発明は、この実施例に限られるものでなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の改良並びに設計の変更が可能である。
例えば、表皮面材としては、不織布に限らず、各種厚みの織布、編布、あるいは、ＰＶＣやＴＰＯ等の単層表皮面材が採用できる。
さらに、表皮面材としては、単層表皮面材に限らず、前述の単層表皮面材を二種類以上ラミネートした多層表皮面材でもよい。
また、ポリプロピレン発泡体、ポリウレタン発泡体等の発泡シート、あるいは、これらの発泡シートと前記単層表皮面材との多層表皮面材も採用できる。
【００２６】
さらに、挟持手段としては、バンド等に限らず、図５および図６に示されるように、雄型である固定金型部１０の外周面１３から進退自在とされた挟持片３１を含んで構成されたものでもよい。そして、この挟持片３１を油圧式シリンダ装置３２等の締付機構で駆動すれば、固定金型部１０の外周面１３の全周に渡って表皮面材２の端縁を固定することができる。
以上において、締付機構としては、油圧式シリンダ装置に限らず、空気式シリンダ装置等の流体圧を利用するもの、および、電動機やソレノイド等の能動的に駆動力を発生させるもの、ならびに、ばね等の受動的に駆動力を発生させるものも採用できる。
【００２７】
また、成形品の基部になる樹脂としては、補強繊維等を含まないポリプロピレンに限らず、タルクやマイカ等のフィラー、または、ガラス繊維や炭素繊維等の補強充填材を含有したポリプロピレンでもよく、また、ポリエチレン、ポリスチレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の他の合成樹脂、および、これらの繊維補強樹脂等も採用できる。
【００２８】
さらに、成形装置としては、射出圧縮成形機に限らず、射出プレス成形機等でもよく、要するに、型締めにより金型内に充填した溶融樹脂を展延できるものであればよい。
さらに、成形品としては、椅子の座部に限らず、ソファ等の家具の部分品、自動車の内装品、および、電気製品のケーシングなどでもよい。
さらに、圧縮力の設定値および各工程の開始時刻等の成形条件は、前記実験例１で示したものに限らず、成形品の大きさや樹脂の種類等に応じて様々な値が選択でき、具体的数値については実施にあたり適宜設定すればよい。
【００２９】
【発明の効果】
前述のように本発明によれば、表皮面材の端縁部分の折り返し・接着作業が不要となり、成形品の製造効率を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の金型を示す分解斜視図である。
【図２】前記実施例の金型を示す断面図である。
【図３】同実施例の挟持手段を示す断面図である。
【図４】同実施例の成形手順を説明するための断面図である。
【図５】本発明の変形例を示す横断面図である。
【図６】同変形例の縦断面図である。
【符号の説明】
１ 金型
２ 表皮面材
３ 溶融樹脂
１０ 雄型としての固定金型部
１２ 充填孔としてのスプルー
１３ 雄型の外周面
２０ 雌型としての可動金型部
２２ キャビティ
３０ 挟持手段としてのバンド
３１ 挟持手段としての挟持片
３２， ４１ 締付機構としての油圧式シリンダ装置
Claims (7)
- 予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、
雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されていることを特徴とする積層成形品の成形用金型。 - 予め表皮面材を配置しておいた金型の内部に溶融樹脂を充填することにより、前記表皮面材と前記樹脂とが積層された積層成形品の成形用金型であって、
雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段が当該雄型に設けられ、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結されていることを特徴とする積層成形品の成形用金型。 - 請求項１または請求項２に記載の積層成形品の成形用金型において、前記雄型と前記表皮面材との間に前記溶融樹脂を充填する充填孔が設けられ、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティは、前記挟持手段が表皮面材を挟み込む位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで延出していることを特徴とする積層成形品の成形用金型。
- 請求項１から請求項３のいずれかに記載の積層成形品の成形用金型において、前記締付機構は、流体の圧力で駆動する流体シリンダ装置を含んで構成されていることを特徴とする積層成形品の成形用金型。
- 表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、
前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面に沿って設けられたバンドであり、このバンドの両端は、当該バンドに所定の張力を付与する締付機構に係合されており、
前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させることを特徴とする積層成形品の成形方法。 - 表皮面材と樹脂とを積層させた積層成形品を一体成形する積層成形品の成形方法であって、
前記金型は、雄型と雌型とに分割されるとともに、前記雄型の外周面との間に前記表皮面材の端縁を挟み込む挟持手段を備え、この挟持手段は、前記雄型の外周面から進退自在とされた挟持片であり、この挟持片は、当該挟持片を前記雄型の外周面に対して進退駆動する締付機構に連結されており、
前記表皮面材を前記挟持手段で前記金型に固定し、前記表皮面材と前記雄型との間に溶融樹脂を充填した後、充填された前記溶融樹脂を、前記挟持手段が表皮面材を挟み込んだ位置よりも当該溶融樹脂の流れの下流側まで展延させることを特徴とする積層成形品の成形方法。 - 請求項５または請求項６に記載の積層成形品の成形方法において、
前記挟持手段には、端縁近傍を弛ませて袋状にした状態の前記表皮面材が固定され、前記挟持手段と前記雌型との間には、前記溶融樹脂を成形するためのキャビティが延出し、前記表皮面材と前記雄型との間に前記溶融樹脂を充填することにより、前記溶融樹脂で前記表皮面材の袋状となった部分を膨らませることを特徴とする積層成形品の成形方法。
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