JP3565961B2 - 積層成形品の製造方法と製造用金型 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は表皮材と熱可塑性樹脂からなる積層成形品に関するものであり、表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、樹脂でその端部が隠蔽されていることを特徴とする積層成形品に関するものである。本発明により得られる成形品は、事務用の椅子や自動車内装品等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、表面に表皮材を一体化させた積層成形品が知られている。成形品を積層構造にすることで、表面の表皮材により良好な外観やクッション性が得られる上に、表皮材のみの変更で、成形品の表面の質感等を容易に変更できるという利点がある。このような成形品は、予め金型のキャビティー内に装着しておいたシートやフィルム等の表皮材の上に溶融樹脂を充填することにより成形する。
【０００３】
従来、表皮材はトリミング後、成形品の裏面へ手で折り曲げる等が必要で、手間がかかり、生産性が悪く、また表皮材によっては折り曲げた際にそれを固定するのが困難であった。
また、特開昭６１−１３７７１４号には、雌金型側の製品外周部に分割枠を設け、雌金型と分割枠とで表皮材を挟持し、溶融樹脂をキャビティーに充填後、キャビティーの内方向に摺動させて表皮材の端部を折り返す方法が開示されているが、クッション材付きの表皮材の場合には、端部でクッション材が露出する等の不都合がある。
【０００４】
さらに、特開平５−６４８２５号には、表皮材の端部を折り返すスライドコアを金型に設け、折り返した表皮材をスライドコアに取り付けたヒータで加熱し、樹脂に溶着させる方法が開示されている。これも上記と同様に端部でクッション材が露出する等の不都合がある上、金型が複雑で高価なものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、樹脂でその端部を隠蔽するようにして、外観の優れた積層成形品の製造方法と製造用金型を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型のキャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させ、型締めして、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）固定金型面と表皮材の間に溶融樹脂を注入しながら、可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、樹脂圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（４）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁との間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（５）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法を提供するものである。
【０００８】
第二の発明は、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型の前記キャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させて、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）圧縮代を残して型締めした時点で、固定金型面と表皮材の間へ溶融樹脂の注入を開始し、
（４）可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（５）溶融樹脂の注入完了の直前ないし直後に最終的な型締めを開始し、
（６）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（７）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法を提供するものである。
【０００９】
第三の発明は、熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品であり、表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、かつ、熱可塑性樹脂層で隠蔽された積層成形品を製造する金型において、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成し、前記固定金型は、前記表皮材の端部がはみ出すように設置されるとともに、前記キャビティーを形成する固定金型面と、この固定金型面の外周部に形成され、表皮材の端部を隠蔽する樹脂が充填されるキャビティー部分を構成する段差部とを備え、前記可動枠型は、前記段差部の側面とともに、前記表皮材の端部を挟持する側面と、この側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記表皮材の端部を折り返すための仕切り壁とを有し、前記仕切り壁は、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に隙間を空けて対向配置されることを特徴とする積層成形品の製造用金型を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形、射出圧縮成形、または射出プレス成形等で成形される表皮材を用いた積層成形品を対象とするものである。例えば、表面がクッション性のある事務用の椅子や織布の自動車用シート、自動車のドアトリムやインストルメントパネル等が挙げられる。
【００１２】
本発明の熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品は、図１に示すように表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、かつ、熱可塑性樹脂層で隠蔽されていることを特徴とする積層成形品である。
本発明では、以下に示すような表皮材、熱可塑性樹脂、成形機、金型及び製造方法を採用できる。
【００１３】
対象とする表皮材としては、熱可塑性樹脂シート、織布、不織布や、塩化ビニル樹脂、オレフィン系エラストマー、織布、不織布等からなる表層材に発泡体または熱可塑性樹脂を裏打ちした積層シート等を採用でき、クッション性のある表皮材が好ましい。
対象とする熱可塑性樹脂としては、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、ポリアミド等の熱可塑性樹脂及びこれらの熱可塑性樹脂にエチレン・α−オレフィン共重合体エラストマー等のエラストマーや、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維等の無機充填材を添加したものが採用できる。
【００１４】
本発明に使用できる成形機は、下記の金型を取り付けることができ、その機能を果たせるならば、いずれの熱可塑性樹脂用の射出成形機、射出圧縮成形機、射出プレス成形機等でよい。
本発明の金型は、固定金型、可動金型及び固定金型の外周部を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する構造となっている。以下に図２〜５に基づいて説明する。
【００１５】
雄型としての固定金型２には、成形品の裏面に対応する固定金型面の外周部の側面に段差部１７が設けられている。この段差部は、図４や図５から分かるように、表皮材の端部７を固定金型の段差部の側面２０と可動枠型３の側面にあたる表皮材挟持面２９とで挟持し、表皮材６と固定金型面１６の間に図示されていない成形機から充填される溶融樹脂１０の圧力で表皮材６が滑動できる必要がある。また、この段差部１７は、溶融樹脂１０を充填し、完全に型締めした時には表皮材の端部７を隠蔽する樹脂１１のキャビティーを形成する。その段差部深さ１８は、表皮材６の厚みや材質により適宜調整し、少なくとも隠蔽部の樹脂１１をその樹脂からなる成形品基体１３に保持できだけの強度を有するようにする必要がある。クッション性の表皮材の場合は、少なくとも表皮材６の厚みよりも小さく設定し、表皮材の端部７付近を可動枠型の表皮材挟持面２９とで挟持できるようにする。また、その段差部長さ１９は、少なくとも表皮材の端部７を隠蔽する必要がある。さらに、型締め完了時に、この端部面２１と固定金型面１６の金型の移動方向の距離は、型締め時の可動枠型の仕切り壁の基部面２４と固定金型面１６の金型の移動方向の距離に比べて、短くなるように設定するのがよい。これにより、表皮材の端部を隠蔽する樹脂１１が、成形品の外周部の表皮材よりはみ出すことがなく、外観上好ましい。
【００１６】
また、固定金型面１６には、表皮材６を仮止めするための針、または真空吸引孔及びその付帯装置等を設けるとよい。
可動枠型３は、型開き及び型締め方向に移動できるように固定金型２及び／または可動金型４に設置または連結されている。型開き時には可動枠型の固定金型対向面２７は、金型の移動方向に固定金型面１６よりも離れ、表皮材６を金型１の定位置に装着しやすいようにするとよい。そのため、可動枠型３は、型開きにともない固定金型２より離れるように、駆動させる手段を有するのが好ましい。例えば、可動枠型３を固定金型の摺動軸受け部３２に設け、その摺動軸３３に設けたスプリング３４と固定金型２と連結した引張リング３５で型開き及び型締め方向に移動できるようにする。また、油圧機構等で可動枠型３を移動できる装置を設けてもよい。
【００１７】
可動枠型の固定金型面側の表皮材挟持面端部３０には、表皮材６に傷や裂けが生じないように、また円滑に挟持することができるようにテーパーを設けるとよい。
可動枠型の可動金型面側の表皮材挟持面端部３１には、仕切り壁２３が突設されている。この仕切り壁２３は、表皮材６がそれと固定金型面１６の間に充填される溶融樹脂１０の圧力で、上記のように表皮材挟持面と固定金型面の外周部の側面との間を滑動し、型締め完了時に表皮材の端部が樹脂に隠蔽される際、表皮材６を摺動させ、それを折り返すことができ、またその端部７を樹脂で隠蔽できるような形状と表面性を有する必要がある。表皮材を円滑に摺動させるには、曲率半径が大きく、仕切り壁の厚み２５が厚い方が好ましく、表皮材の端部７を樹脂で隠蔽し、外観をより良好にするには、仕切り壁の厚み２５は薄く、その高さ２６は高い方が好ましい傾向にあるので、表皮材の厚みや種類により仕切り壁の形状を適宜調整する必要がある。
【００１８】
可動枠型の仕切り壁２３やその基部面２４周辺は、表皮材６を折り返し、その中に樹脂を充填させる成形品基体の外周部１４に相当する箇所である。この成形品基体の外周部１４は、前記仕切り壁２３、可動枠型の可動金型対向面２８及び可動金型の製品面３６とで形成されるキャビティーによりその形状が決められるので、必要とされる強度や形状、さらには表皮材の厚み等を考慮して、成形品基体の外周部の厚み１５を調整し、型寸法を設定する必要がある。
【００１９】
雌型としての可動金型４は、成形品のキャビティーを形成するとともに、上記可動枠型３を型締め方向に移動させる役割をもつ。要求される成形品の形状や上記の成形品基体の外周部１４の形状等を満足し、成形品を取り出すことが可能であれば、可動金型と可動枠型との分割面の位置は、適宜調整すればよい。
金型１内に供給される表皮材６の寸法は、可動枠型の仕切り壁２３等で折り返す長さや表皮材の伸び等を考慮して、適宜調整する必要がある。
【００２０】
これらの型表面は表皮材が摺動する際に、表皮材に傷が発生しない程度の表面加工がなされている。
表皮材の伸びが小さい場合や射出成形で完全に型締めしてから溶融樹脂を充填する場合には、表皮材の端部７をさらに円滑にキャビティー内に滑動させるために、図６に示すように固定金型面の一部３７が可動金型の方向に移動し、表皮材の端部７をそれと可動枠型の挟持面２９で挟持できるようにし、また、固定金型面の外周部側面部２２でキャビティー内に押し込むように表皮材６を滑動させる方法をとってもよい。この場合は、固定金型に固定金型の一部を移動できる手段も設ける必要がある。
【００２１】
また、図７に示すように固定金型面の外周部の一部が可動金型の方向に移動できる環状スライド３８構造を有し、型開き時には固定金型側に位置し、型締めに伴い表皮材の端部７を固定金型面の段差部側面２０と可動枠型の挟持面２９で挟持できるようにし、ついで、環状スライド３８を可動金型側に移動させながら、表皮材６をキャビティー内に押し込むように滑動させる方法をとってもよい。
【００２２】
場合によっては、図８に示すように可動枠型を分割型３９とし、可動金型に表皮材６を仮止めし、型締め時の可動金型４の移動とそれに伴い分割型を成形品基体の中心方向へ移動させ、表皮材の端部７を固定金型の段差部側面２０と可動枠型の分割型３９の側面で挟持できるようにする方法をとってもよい。この分割型３９と可動金型には、スライド面を設ける等の手段により、型締めに伴い分割型の成形品基体の中心方向への移動できる必要がある。
【００２３】
本発明の製造方法は、固定金型、可動金型及び固定金型の外周部を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、以下を特徴とするものであり、その手順に従い説明する。
まず、射出成形の場合は以下のようにする。 （１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で固定金型面に装着する。通常は真空吸着等の手段により固定金型に表皮材を仮止めする。
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させ、型締めして、固定金型の段差部と可動枠型側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持する。
（３）固定金型面と表皮材の間に溶融樹脂を注入を開始する。樹脂圧力により表皮材は固定金型の段差部側面と可動枠型側面とによる挟持力に逆らってキャビティー内に引き込まれていく。さらに、表皮材の端部を可動枠型に突設された仕切り壁に沿って摺動させる。
（４）可動金型側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返えす。表皮材は溶融樹脂を包み込むようにして表皮材枠型及び可動金型の型面に押しつけられる。
（５）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽する。
（６）金型による溶融樹脂の冷却・固化を行った後、型を開いて、積層成形品を取り出す。
【００２４】
次に、射出圧縮成形、射出プレス成形等の場合は以下のようにする。
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で固定金型上に装着する。通常は真空吸着等の手段により固定金型に表皮材を仮止めする。
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させて、固定金型の段差部と可動枠型側面とで表皮材の端部付近を滑動可能に挟持する。
（３）圧縮代を残して型締めした時点で、固定金型面と表皮材の間へ溶融樹脂の注入を開始する。
（４）溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を可動枠型に突設された仕切り壁に沿って摺動させる。
（５）溶融樹脂の注入完了の直前ないし直後に最終的な型締めを開始する。
（６）可動金型側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返す。表皮材は溶融樹脂を包み込むようにして表皮材枠型及び可動金型の型面に押しつけられる。
（７）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽する
（８）金型による溶融樹脂の冷却・固化を行った後、型を開いて、積層成形品を取り出す。
【００２５】
本発明の積層成形品は、表皮材と熱可塑性樹脂を一体成形した成形品であって、表皮材の端部を成形品の裏面に折り返し、それを熱可塑性樹脂で隠蔽したことを特徴とするものである。一体成形することにより、溶融状態の熱可塑性樹脂の熱が表皮材の裏打ち材や表皮材の裏面の一部を溶かし、お互いに溶着したり、表皮材の裏打ち材や表皮材の裏面の凹凸や穴に溶融状態の熱可塑性樹脂が進入し、強度な接着状態を得ることができる。さらに、表皮材の端部を折り返し、その中に樹脂を入れることで、その端部を強度に接着することができる。また、その端部を隠蔽するように樹脂を設けることで、成形品の外観を良好とすることができる。
【００２６】
本発明において、表皮材が表層材にクッション性のある基材を裏打ちしたものである場合、裏打ち材は前記のように強度な接着状態であり、成形品を金型から取り出し大気圧下にすれば、クッション性のある裏打ち材はその復元力で膨張し、その端部は図１に示すように仕切り壁部に相当した部分を埋め尽くし、外観良好な成形品を提供できる。
【００２７】
【実施例】
次に実施例によって、本発明をさらに具体的に説明する。
〔実施例〕椅子の座部品を、射出圧縮成形にて表皮材と一体成形する。
１．材料
表皮材：塩化ビニル表層材（厚み１．０ｍｍ）に発泡ウレタンのクッション材（厚み２０ｍｍ）を裏打ちした積層シート材
熱可塑性樹脂：ポリプロピレン（出光石油化学製：出光ポリプロＪ−９５０ＨＰ）
２．成形機
汎用横型射出成形機（三菱重工業製：型締力：８５０ｔｏｎ）に、射出圧縮成形機構を組み込んだ射出圧縮成形機（圧縮力は０〜１００％の範囲で調整可能）
３．金型
縦４４０ｍｍ、横４１０ｍｍの椅子の座部品を成形するためのキャビティ−とその中心付近にゲートを一点備えた金型で、固定金型、可動枠型及び可動金型で構成される。
可動枠型には、高さ１０ｍｍ、厚み３ｍｍの仕切り壁を有する。固定金型の段差は、深さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍである。
【００２８】
５．結果
表皮材の潰れやしわの発生がなく、また、成形品の外周部で表皮材が折り返され、かつ、表皮材の端部が樹脂で隠蔽された、外観の良好な製品が得られた。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたような固定金型、可動枠型及び可動金型でキャビティーを形成する積層成形品用金型を用いることで、表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、樹脂でその端部を隠蔽するようにした、外観の優れた積層成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層成形品の断面図を示す。
【図２】表皮材を金型に供給した時の金型主要部の断面図を示す。
【図３】型締めを開始し、表皮材を挟持した状態の金型主要部の断面図を示す。
【図４】所定位置まで型締めをし、溶融樹脂を充填中の金型主要部の断面図を示す。
【図５】溶融樹脂を充填後、型締めを完了した状態の金型主要部の断面図を示す。
【図６】固定金型面の一部が分割できる金型主要部の断面図を示す。
【図７】固定金型面の外周部が環状リングとなった金型主要部の断面図を示す。
【図８】表皮材枠型が分割型となった金型主要部の断面図を示す。
【符号の説明】
１・・・金型
２・・・固定金型
３・・・可動枠型
４・・・可動金型
５・・・キャビティー
６・・・表皮材
７・・・表皮材の端部
８・・・表皮材の表層材
９・・・表皮材の裏打ち材
１１・・・隠蔽部の樹脂
１２・・・積層成形品
１６・・・固定金型面
１７・・・固定金型面の段差部
２１・・・固定金型面の段差部端部面
２２・・・固定金型面の外周部側面部
２３・・・表皮材枠型の仕切り壁
２４・・・表皮材枠型の仕切り壁の基部面
２９・・・表皮材枠型の表皮材挟持面
３０・・・表皮材枠型の固定金型面側の表皮材挟持面端部
３７・・・固定金型面の一部（表皮材の摺動及び折り返し用）
３８・・・固定金型面の外周部の管状スライド
３９・・・表皮材枠型の分割型
【発明の属する技術分野】
本発明は表皮材と熱可塑性樹脂からなる積層成形品に関するものであり、表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、樹脂でその端部が隠蔽されていることを特徴とする積層成形品に関するものである。本発明により得られる成形品は、事務用の椅子や自動車内装品等に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、表面に表皮材を一体化させた積層成形品が知られている。成形品を積層構造にすることで、表面の表皮材により良好な外観やクッション性が得られる上に、表皮材のみの変更で、成形品の表面の質感等を容易に変更できるという利点がある。このような成形品は、予め金型のキャビティー内に装着しておいたシートやフィルム等の表皮材の上に溶融樹脂を充填することにより成形する。
【０００３】
従来、表皮材はトリミング後、成形品の裏面へ手で折り曲げる等が必要で、手間がかかり、生産性が悪く、また表皮材によっては折り曲げた際にそれを固定するのが困難であった。
また、特開昭６１−１３７７１４号には、雌金型側の製品外周部に分割枠を設け、雌金型と分割枠とで表皮材を挟持し、溶融樹脂をキャビティーに充填後、キャビティーの内方向に摺動させて表皮材の端部を折り返す方法が開示されているが、クッション材付きの表皮材の場合には、端部でクッション材が露出する等の不都合がある。
【０００４】
さらに、特開平５−６４８２５号には、表皮材の端部を折り返すスライドコアを金型に設け、折り返した表皮材をスライドコアに取り付けたヒータで加熱し、樹脂に溶着させる方法が開示されている。これも上記と同様に端部でクッション材が露出する等の不都合がある上、金型が複雑で高価なものとなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、樹脂でその端部を隠蔽するようにして、外観の優れた積層成形品の製造方法と製造用金型を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
第一の発明は、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型のキャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させ、型締めして、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）固定金型面と表皮材の間に溶融樹脂を注入しながら、可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、樹脂圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（４）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁との間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（５）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法を提供するものである。
【０００８】
第二の発明は、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型の前記キャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させて、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）圧縮代を残して型締めした時点で、固定金型面と表皮材の間へ溶融樹脂の注入を開始し、
（４）可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（５）溶融樹脂の注入完了の直前ないし直後に最終的な型締めを開始し、
（６）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（７）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法を提供するものである。
【０００９】
第三の発明は、熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品であり、表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、かつ、熱可塑性樹脂層で隠蔽された積層成形品を製造する金型において、固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成し、前記固定金型は、前記表皮材の端部がはみ出すように設置されるとともに、前記キャビティーを形成する固定金型面と、この固定金型面の外周部に形成され、表皮材の端部を隠蔽する樹脂が充填されるキャビティー部分を構成する段差部とを備え、前記可動枠型は、前記段差部の側面とともに、前記表皮材の端部を挟持する側面と、この側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記表皮材の端部を折り返すための仕切り壁とを有し、前記仕切り壁は、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に隙間を空けて対向配置されることを特徴とする積層成形品の製造用金型を提供するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明は、熱可塑性樹脂の射出成形、射出圧縮成形、または射出プレス成形等で成形される表皮材を用いた積層成形品を対象とするものである。例えば、表面がクッション性のある事務用の椅子や織布の自動車用シート、自動車のドアトリムやインストルメントパネル等が挙げられる。
【００１２】
本発明の熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品は、図１に示すように表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、かつ、熱可塑性樹脂層で隠蔽されていることを特徴とする積層成形品である。
本発明では、以下に示すような表皮材、熱可塑性樹脂、成形機、金型及び製造方法を採用できる。
【００１３】
対象とする表皮材としては、熱可塑性樹脂シート、織布、不織布や、塩化ビニル樹脂、オレフィン系エラストマー、織布、不織布等からなる表層材に発泡体または熱可塑性樹脂を裏打ちした積層シート等を採用でき、クッション性のある表皮材が好ましい。
対象とする熱可塑性樹脂としては、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、ポリアミド等の熱可塑性樹脂及びこれらの熱可塑性樹脂にエチレン・α−オレフィン共重合体エラストマー等のエラストマーや、タルク、マイカ、炭酸カルシウム、ガラス繊維、炭素繊維等の無機充填材を添加したものが採用できる。
【００１４】
本発明に使用できる成形機は、下記の金型を取り付けることができ、その機能を果たせるならば、いずれの熱可塑性樹脂用の射出成形機、射出圧縮成形機、射出プレス成形機等でよい。
本発明の金型は、固定金型、可動金型及び固定金型の外周部を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する構造となっている。以下に図２〜５に基づいて説明する。
【００１５】
雄型としての固定金型２には、成形品の裏面に対応する固定金型面の外周部の側面に段差部１７が設けられている。この段差部は、図４や図５から分かるように、表皮材の端部７を固定金型の段差部の側面２０と可動枠型３の側面にあたる表皮材挟持面２９とで挟持し、表皮材６と固定金型面１６の間に図示されていない成形機から充填される溶融樹脂１０の圧力で表皮材６が滑動できる必要がある。また、この段差部１７は、溶融樹脂１０を充填し、完全に型締めした時には表皮材の端部７を隠蔽する樹脂１１のキャビティーを形成する。その段差部深さ１８は、表皮材６の厚みや材質により適宜調整し、少なくとも隠蔽部の樹脂１１をその樹脂からなる成形品基体１３に保持できだけの強度を有するようにする必要がある。クッション性の表皮材の場合は、少なくとも表皮材６の厚みよりも小さく設定し、表皮材の端部７付近を可動枠型の表皮材挟持面２９とで挟持できるようにする。また、その段差部長さ１９は、少なくとも表皮材の端部７を隠蔽する必要がある。さらに、型締め完了時に、この端部面２１と固定金型面１６の金型の移動方向の距離は、型締め時の可動枠型の仕切り壁の基部面２４と固定金型面１６の金型の移動方向の距離に比べて、短くなるように設定するのがよい。これにより、表皮材の端部を隠蔽する樹脂１１が、成形品の外周部の表皮材よりはみ出すことがなく、外観上好ましい。
【００１６】
また、固定金型面１６には、表皮材６を仮止めするための針、または真空吸引孔及びその付帯装置等を設けるとよい。
可動枠型３は、型開き及び型締め方向に移動できるように固定金型２及び／または可動金型４に設置または連結されている。型開き時には可動枠型の固定金型対向面２７は、金型の移動方向に固定金型面１６よりも離れ、表皮材６を金型１の定位置に装着しやすいようにするとよい。そのため、可動枠型３は、型開きにともない固定金型２より離れるように、駆動させる手段を有するのが好ましい。例えば、可動枠型３を固定金型の摺動軸受け部３２に設け、その摺動軸３３に設けたスプリング３４と固定金型２と連結した引張リング３５で型開き及び型締め方向に移動できるようにする。また、油圧機構等で可動枠型３を移動できる装置を設けてもよい。
【００１７】
可動枠型の固定金型面側の表皮材挟持面端部３０には、表皮材６に傷や裂けが生じないように、また円滑に挟持することができるようにテーパーを設けるとよい。
可動枠型の可動金型面側の表皮材挟持面端部３１には、仕切り壁２３が突設されている。この仕切り壁２３は、表皮材６がそれと固定金型面１６の間に充填される溶融樹脂１０の圧力で、上記のように表皮材挟持面と固定金型面の外周部の側面との間を滑動し、型締め完了時に表皮材の端部が樹脂に隠蔽される際、表皮材６を摺動させ、それを折り返すことができ、またその端部７を樹脂で隠蔽できるような形状と表面性を有する必要がある。表皮材を円滑に摺動させるには、曲率半径が大きく、仕切り壁の厚み２５が厚い方が好ましく、表皮材の端部７を樹脂で隠蔽し、外観をより良好にするには、仕切り壁の厚み２５は薄く、その高さ２６は高い方が好ましい傾向にあるので、表皮材の厚みや種類により仕切り壁の形状を適宜調整する必要がある。
【００１８】
可動枠型の仕切り壁２３やその基部面２４周辺は、表皮材６を折り返し、その中に樹脂を充填させる成形品基体の外周部１４に相当する箇所である。この成形品基体の外周部１４は、前記仕切り壁２３、可動枠型の可動金型対向面２８及び可動金型の製品面３６とで形成されるキャビティーによりその形状が決められるので、必要とされる強度や形状、さらには表皮材の厚み等を考慮して、成形品基体の外周部の厚み１５を調整し、型寸法を設定する必要がある。
【００１９】
雌型としての可動金型４は、成形品のキャビティーを形成するとともに、上記可動枠型３を型締め方向に移動させる役割をもつ。要求される成形品の形状や上記の成形品基体の外周部１４の形状等を満足し、成形品を取り出すことが可能であれば、可動金型と可動枠型との分割面の位置は、適宜調整すればよい。
金型１内に供給される表皮材６の寸法は、可動枠型の仕切り壁２３等で折り返す長さや表皮材の伸び等を考慮して、適宜調整する必要がある。
【００２０】
これらの型表面は表皮材が摺動する際に、表皮材に傷が発生しない程度の表面加工がなされている。
表皮材の伸びが小さい場合や射出成形で完全に型締めしてから溶融樹脂を充填する場合には、表皮材の端部７をさらに円滑にキャビティー内に滑動させるために、図６に示すように固定金型面の一部３７が可動金型の方向に移動し、表皮材の端部７をそれと可動枠型の挟持面２９で挟持できるようにし、また、固定金型面の外周部側面部２２でキャビティー内に押し込むように表皮材６を滑動させる方法をとってもよい。この場合は、固定金型に固定金型の一部を移動できる手段も設ける必要がある。
【００２１】
また、図７に示すように固定金型面の外周部の一部が可動金型の方向に移動できる環状スライド３８構造を有し、型開き時には固定金型側に位置し、型締めに伴い表皮材の端部７を固定金型面の段差部側面２０と可動枠型の挟持面２９で挟持できるようにし、ついで、環状スライド３８を可動金型側に移動させながら、表皮材６をキャビティー内に押し込むように滑動させる方法をとってもよい。
【００２２】
場合によっては、図８に示すように可動枠型を分割型３９とし、可動金型に表皮材６を仮止めし、型締め時の可動金型４の移動とそれに伴い分割型を成形品基体の中心方向へ移動させ、表皮材の端部７を固定金型の段差部側面２０と可動枠型の分割型３９の側面で挟持できるようにする方法をとってもよい。この分割型３９と可動金型には、スライド面を設ける等の手段により、型締めに伴い分割型の成形品基体の中心方向への移動できる必要がある。
【００２３】
本発明の製造方法は、固定金型、可動金型及び固定金型の外周部を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、以下を特徴とするものであり、その手順に従い説明する。
まず、射出成形の場合は以下のようにする。 （１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で固定金型面に装着する。通常は真空吸着等の手段により固定金型に表皮材を仮止めする。
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させ、型締めして、固定金型の段差部と可動枠型側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持する。
（３）固定金型面と表皮材の間に溶融樹脂を注入を開始する。樹脂圧力により表皮材は固定金型の段差部側面と可動枠型側面とによる挟持力に逆らってキャビティー内に引き込まれていく。さらに、表皮材の端部を可動枠型に突設された仕切り壁に沿って摺動させる。
（４）可動金型側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返えす。表皮材は溶融樹脂を包み込むようにして表皮材枠型及び可動金型の型面に押しつけられる。
（５）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽する。
（６）金型による溶融樹脂の冷却・固化を行った後、型を開いて、積層成形品を取り出す。
【００２４】
次に、射出圧縮成形、射出プレス成形等の場合は以下のようにする。
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で固定金型上に装着する。通常は真空吸着等の手段により固定金型に表皮材を仮止めする。
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させて、固定金型の段差部と可動枠型側面とで表皮材の端部付近を滑動可能に挟持する。
（３）圧縮代を残して型締めした時点で、固定金型面と表皮材の間へ溶融樹脂の注入を開始する。
（４）溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を可動枠型に突設された仕切り壁に沿って摺動させる。
（５）溶融樹脂の注入完了の直前ないし直後に最終的な型締めを開始する。
（６）可動金型側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返す。表皮材は溶融樹脂を包み込むようにして表皮材枠型及び可動金型の型面に押しつけられる。
（７）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽する
（８）金型による溶融樹脂の冷却・固化を行った後、型を開いて、積層成形品を取り出す。
【００２５】
本発明の積層成形品は、表皮材と熱可塑性樹脂を一体成形した成形品であって、表皮材の端部を成形品の裏面に折り返し、それを熱可塑性樹脂で隠蔽したことを特徴とするものである。一体成形することにより、溶融状態の熱可塑性樹脂の熱が表皮材の裏打ち材や表皮材の裏面の一部を溶かし、お互いに溶着したり、表皮材の裏打ち材や表皮材の裏面の凹凸や穴に溶融状態の熱可塑性樹脂が進入し、強度な接着状態を得ることができる。さらに、表皮材の端部を折り返し、その中に樹脂を入れることで、その端部を強度に接着することができる。また、その端部を隠蔽するように樹脂を設けることで、成形品の外観を良好とすることができる。
【００２６】
本発明において、表皮材が表層材にクッション性のある基材を裏打ちしたものである場合、裏打ち材は前記のように強度な接着状態であり、成形品を金型から取り出し大気圧下にすれば、クッション性のある裏打ち材はその復元力で膨張し、その端部は図１に示すように仕切り壁部に相当した部分を埋め尽くし、外観良好な成形品を提供できる。
【００２７】
【実施例】
次に実施例によって、本発明をさらに具体的に説明する。
〔実施例〕椅子の座部品を、射出圧縮成形にて表皮材と一体成形する。
１．材料
表皮材：塩化ビニル表層材（厚み１．０ｍｍ）に発泡ウレタンのクッション材（厚み２０ｍｍ）を裏打ちした積層シート材
熱可塑性樹脂：ポリプロピレン（出光石油化学製：出光ポリプロＪ−９５０ＨＰ）
２．成形機
汎用横型射出成形機（三菱重工業製：型締力：８５０ｔｏｎ）に、射出圧縮成形機構を組み込んだ射出圧縮成形機（圧縮力は０〜１００％の範囲で調整可能）
３．金型
縦４４０ｍｍ、横４１０ｍｍの椅子の座部品を成形するためのキャビティ−とその中心付近にゲートを一点備えた金型で、固定金型、可動枠型及び可動金型で構成される。
可動枠型には、高さ１０ｍｍ、厚み３ｍｍの仕切り壁を有する。固定金型の段差は、深さ３ｍｍ、長さ１５ｍｍである。
【００２８】
表皮材の潰れやしわの発生がなく、また、成形品の外周部で表皮材が折り返され、かつ、表皮材の端部が樹脂で隠蔽された、外観の良好な製品が得られた。
【００２９】
【発明の効果】
以上に述べたような固定金型、可動枠型及び可動金型でキャビティーを形成する積層成形品用金型を用いることで、表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、樹脂でその端部を隠蔽するようにした、外観の優れた積層成形品を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層成形品の断面図を示す。
【図２】表皮材を金型に供給した時の金型主要部の断面図を示す。
【図３】型締めを開始し、表皮材を挟持した状態の金型主要部の断面図を示す。
【図４】所定位置まで型締めをし、溶融樹脂を充填中の金型主要部の断面図を示す。
【図５】溶融樹脂を充填後、型締めを完了した状態の金型主要部の断面図を示す。
【図６】固定金型面の一部が分割できる金型主要部の断面図を示す。
【図７】固定金型面の外周部が環状リングとなった金型主要部の断面図を示す。
【図８】表皮材枠型が分割型となった金型主要部の断面図を示す。
【符号の説明】
１・・・金型
２・・・固定金型
３・・・可動枠型
４・・・可動金型
５・・・キャビティー
６・・・表皮材
７・・・表皮材の端部
８・・・表皮材の表層材
９・・・表皮材の裏打ち材
１１・・・隠蔽部の樹脂
１２・・・積層成形品
１６・・・固定金型面
１７・・・固定金型面の段差部
２１・・・固定金型面の段差部端部面
２２・・・固定金型面の外周部側面部
２３・・・表皮材枠型の仕切り壁
２４・・・表皮材枠型の仕切り壁の基部面
２９・・・表皮材枠型の表皮材挟持面
３０・・・表皮材枠型の固定金型面側の表皮材挟持面端部
３７・・・固定金型面の一部（表皮材の摺動及び折り返し用）
３８・・・固定金型面の外周部の管状スライド
３９・・・表皮材枠型の分割型
Claims (3)
- 固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型のキャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させ、型締めして、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）固定金型面と表皮材の間に溶融樹脂を注入しながら、可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、樹脂圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（４）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁との間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（５）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法。 - 固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成する製造用金型を用いて熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品を製造する方法において、
（１）型開き時に表皮材をその端部がはみ出した状態で前記固定金型の前記キャビティーを構成する固定金型面に装着し、
（２）可動金型と共に可動枠型を型締め方向に移動させて、前記固定金型の前記固定金型面の外周部に形成された段差部と前記可動枠型の側面とで表皮材の端部を滑動可能に挟持し、
（３）圧縮代を残して型締めした時点で、固定金型面と表皮材の間へ溶融樹脂の注入を開始し、
（４）可動枠型の前記側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー内側に、隙間を空けて対向配置された仕切り壁に沿って、溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を摺動させ、
（５）溶融樹脂の注入完了の直前ないし直後に最終的な型締めを開始し、
（６）可動金型の側面と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂の圧力により表皮材の端部を成形品の裏面に向けて折り返し、
（７）固定金型の段差部と可動枠型の仕切り壁の間に充填される溶融樹脂により表皮材の端部を隠蔽することを特徴とする積層成形品の製造方法。 - 熱可塑性樹脂層からなる基材の表面に表皮材を積層した積層成形品であり、表皮材の端部が成形品の裏面に向けて折り返され、かつ、熱可塑性樹脂層で隠蔽された積層成形品を製造する金型において、
固定金型、この固定金型に対向配置された可動金型、及びこの可動金型とともに、可動金型の型開き及び型締め方向に固定金型の外周面を摺動する可動枠型でキャビティーを形成し、
前記固定金型は、前記表皮材の端部がはみ出すように設置されるとともに、前記キャビティーを形成する固定金型面と、この固定金型面の外周部に形成され、表皮材の端部を隠蔽する樹脂が充填されるキャビティー部分を構成する段差部とを備え、
前記可動枠型は、前記段差部の側面とともに、前記表皮材の端部を挟持する側面と、この側面の前記可動金型側の端部に突設され、前記表皮材の端部を折り返すための仕切り壁とを有し、
前記仕切り壁は、前記可動金型の前記キャビティーを形成する側面よりもキャビティー 内側に隙間を空けて対向配置されることを特徴とする積層成形品の製造用金型。
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