JP3656090B2

JP3656090B2 - 発泡層を有する積層体の製造方法

Info

Publication number: JP3656090B2
Application number: JP01725695A
Authority: JP
Inventors: 一彦簑輪; 将満山内; 和文田中; 隆光和田
Original assignee: Riken Technos Corp
Current assignee: Riken Technos Corp
Priority date: 1995-02-03
Filing date: 1995-02-03
Publication date: 2005-06-02
Anticipated expiration: 2020-06-02
Also published as: JPH08207069A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は発泡層を有する積層体の製造方法に関し、詳しくは低コストでかつクッション感、表面外観に優れた積層体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体は、自動車分野、建材分野、家電分野、ＯＡ機器分野などに使用されている。現在の発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体は、射出成形や圧縮成形等で予め成形した基材と、シート成形後、予備賦形した発泡層を含む表皮シートとを接着剤を介して真空成形で積層する方法や、予備賦形しないまたは予備賦形した発泡層を含む表皮シートを金型間にセットし、ついで金型が開いた状態で溶融樹脂を供給後、圧縮成形して貼り合わせる表皮一体成形法などが用いられている。
【０００３】
上記方法ではいずれも発泡層を有する表皮シートを別工程で成形し、場合によっては予備賦形するなどの工程が必要となり、また表皮シートを貼り合わせた後、製品外部の余った表皮シートの端末処理が必要となるなどから製品コストのアップにつながっている。また表皮一体成形の場合には成形時にかかる圧力と熱により表皮シートのしぼ流れ、発泡層のつぶれなどの表皮ダメージが発生しやすく、特に曲率半径の小さい部分（Ｒ部）や立ち壁部などの成形時に張力がかかる部分では発泡層が圧縮されたまま全くクッション感がなくなるばかりか、シボ加工を施した表皮シートでは製品張力と熱の作用のためシボがほとんど消え（シボ流れ）、テカリが発生するなど問題点を抱えたまま使用しているのが現状である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、金型内で発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体を成形する製造方法に関し、これまで別工程で行っていた発泡層を有する表皮シートのシート成形、予備賦形など成形工程や端末処理工程などの後処理工程を省略できることから低コスト化が達成でき、また曲率半径の小さい部分（Ｒ部）や立ち壁部などのクッション感に優れ、またシボ加工表面を有する製品においてシボ転写性に優れた積層体の製造方法を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題を解決するために検討を重ねた結果、発泡層を有する熱可塑性エラストマー表皮材と基材からなる積層体の製造方法において、金型内に発泡剤を含んだ熱可塑性エラストマー表皮材を溶融状態で供給し、熱可塑性エラストマー表皮材を発泡後圧縮成形した後、金型内に基材を溶融状態で導入し、再度圧縮成形することを特徴とする発泡層を有する積層体の製造方法によって解決できることを見出した。
【０００６】
以下、本発明を具体的に説明する。
（１）表皮材
本発明に用いられる表皮材は、ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーであり、特にポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマーなどの熱可塑性エラストマーが好ましい。
ポリオレフィン系エラストマーはエチレン−αオレフィン共重合体エラストマー、エチレン−αオレフィン−ジエン共重合体エラストマー等をオレフィン系樹脂組成物に単純にブレンドしたものや動的熱処理ブレンドしたものがある。エラストマー成分の共重合比率については特に限定するものではないが、エチレン含量またはα−オレフィン含量が３０％以上、７０％未満が好ましい。また動的熱処理ブレンドしたオレフィン系熱可塑性エラストマーの製造方法は例えば特公昭５３−３４２１０号公報、特開昭５３−１４９２４０号公報などにしめされるようにオレフィン系樹脂組成物とエチレン−αオレフィン共重合体エラストマーに有機パーオキサイドを混合し、押出機を用いて動的に熱処理する方法がある。
ポリスチレン系エラストマーはスチレン−ジエン共重合体エラストマー、一部ジエン部分を水素添加により変性したスチレン−ジエン共重合体エラストマーなどがある。
また表皮材に含まれる発泡剤は特に限定しないが、通常の熱可塑性樹脂に用いられる重曹系発泡剤やアゾジカルボンアミド系等の有機系発泡剤などの化学発泡剤が使用できる。
【０００７】
（２）基材
本発明の基材に用いられる樹脂には熱可塑性樹脂を主成分とした樹脂が好ましく、ポリエチレンやポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂組成物、スチレン系樹脂組成物、ポリエステル、ポリアミドなどのような熱可塑性樹脂が更に好ましく、中でも特にオレフィン系樹脂組成物が好ましい。
熱可塑性樹脂に用いられるオレフィン系樹脂組成物はプロピレン単独重合体、プロピレン−エチレンランダム共重合体、プロピレン−αオレフィンランダム共重合体、耐衝撃性ポリプロピレン等が挙げられる。基材に用いられるオレフィン系樹脂は１種類でも、２種類以上混合しても使用することができる。また耐衝撃性を向上させるためにエチレン−プロピレン共重合体エラストマー、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体エラストマー等を混合してもよい。その混合割合は一般には50重量％以下が好ましい。50重量％を超えると機械的特性、とりわけ剛性が低下する。また剛性を向上させるために無機充填剤や有機充填剤を混合してもよい。無機充填剤にはタルク、マイカ、シリカ、ガラス繊維、グラファイトなどが、有機充填剤には木粉、有機繊維、わら、もみがら、ピーナッツの殻などが用いられ、その混合割合は60重量％以下が好ましい。60重量％を超えると耐衝撃性が著しく低下する。
【０００８】
（３）発泡層を有する積層体の製造方法
本発明の発泡層を有する積層体は、金型内に発泡剤を含んだ熱可塑性エラストマー表皮材を溶融状態で供給し、熱可塑性エラストマー表皮材を発泡後圧縮成形した後、金型内に基材を溶融状態で導入し、再度圧縮成形する方法によって得られる。
【００１０】
金型内に発泡剤を含んだ熱可塑性エラストマー表皮材を溶融状態で供給し、熱可塑性エラストマー表皮材を発泡後圧縮成形した後、金型内に基材を溶融状態で導入し、再度圧縮成形する。この場合において金型内に発泡剤を含んだ表皮材を溶融状態で供給し、表皮材を発泡後圧縮成形するには、発泡剤を含んだ表皮材を最終製品の発泡層の厚み以下の金型クリアランスで流動充填させ（第１段階）、続いて完全に固化しない時間内に金型を開くことによって発泡させ（第２段階）、金型クリアランスを最終製品の発泡層の厚み以下になるように圧縮成形する（第３段階）といった多段階成形プロセス（金型動作）によって行うことが好ましい。上述の方法で発泡が起こる理由は、第１段階の流動充填プロセスでは溶融状態の発泡剤を含んだ表皮材に圧力がかかり、発泡しにくい状態から、第２段階の金型開放により、圧力が低下し、発泡しやすい状態になるためである。また、このような多段階成形プロセスによると第１段階の流動充填プロセスでスキン層が形成され、第２段階で高発泡倍率の発泡層が得られ、最終的な発泡層はスキン層／発泡層／スキン層の３層構造となることから表面外観に優れ、特にシボ加工を施した場合はシボ表面の外観が優れ、かつクッション感のある発泡層が得られるので好ましい。表皮材を発泡させる際に金型クリアランスを調整してもよいが、発泡倍率によっては、必ずしも金型クリアランスを調整しなくてもよい。上述の第３段階において金型クリアランスを最終製品の発泡層の厚み以下に調整するには、自動挿入可能な金型クリアランス調整用スライドコア（スペーサーブロック）を装備した金型を用い、圧縮成形する前までに金型間に挿入すればよい。金型クリアランス調整用スライドコア（スペーサーブロック）とは、雌雄金型の間に挿入することで雌雄金型のクリアランスを調整する装置である。スペーサーブロックを挿入する位置は特に指定はないが、数は少なくとも２カ所以上でなければならない。第１段階から第３段階まで、最終製品の発泡層の厚みの金型クリアランスで成形すると十分な発泡倍率が得られず目的とするクッション感が得られない。また発泡層を有する表皮材を成形する際に表面の加飾、絵柄の転写のために表皮シート、フィルムをインサートしてもよい。また更に金型クリアランスを調整することで更に発泡剤を含まない表皮材をスキン層として積層するなど層数をふやすこともできる。
この方法において、金型内に基材を導入し、再度圧縮成形する場合、基材を金型内に溶融状態で供給後圧縮成形することが工程を簡略にできるので好ましい。
【００１２】
（４）発泡倍率
本発明において、発泡後の表皮材の体積は発泡する前の表皮材の体積に対して１．３倍以上、５０倍以下であり、好ましくは１．５倍以上、３０倍以下が好適である。１．３倍未満では積層体のクッション感が不充分であり、また５０倍を越えると発泡した際の気泡が連続化してしまい、積層体の外観不良が著しく、また強度低下から使用に耐えられない。発泡後の表皮材を圧縮成形した後の体積は発泡する前の表皮材の体積に対して１．１倍以上、３０倍以下であり、好ましくは１．２倍以上、２０倍以下が好適である。１．１倍未満では積層体のクッション感が不充分であり、また３０倍を越えると発泡した際の気泡が連続化してしまい、積層体の外観不良が著しく、また強度低下から使用に耐えられない。
【００１３】
（５）積層体
本発明の方法により発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体が得られる。表皮材と基材との間に必要に応じて接着剤を使用しても何ら差し支えないが、表皮材と基材の相溶性パラメーター（ＳＰ値）が近い組合せ、具体的には表皮材が高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、プロピレン−エチレンランダム共重合体などの比較的軟質系のポリオレフィン、ポリオレフィン系エラストマー、一部ジエン部分を水素添加により変性したスチレン−ジエン共重合体エラストマーであり、かつ基材がオレフィン系樹脂組成物である積層体のごとき場合は必ずしも接着剤を使用しなくても、表皮材と基材の接着性の良好な積層体が得られるので好ましい。
【００１４】
（６）成形機
本発明で用いる成形機には圧縮成形機が用いられ、雌雄の金型が水平方向に開閉するタイプや垂直方向に開閉するタイプなどが用いられ、大型成形品では雌雄の金型が垂直方向に開閉する成形機が好ましい。基材及び発泡剤を含んだ表皮材の金型内への供給方法は金型内のホットランナーを介して樹脂を供給する射出圧縮成形法とダイヘッドまたは押出機本体を２次元的に移動させながら金型上に樹脂を供給するホットフロー成形法などがある。また射出ユニットの数は発泡層と基材のみの層構成では２本、更にスキン層などを加える場合は層数に応じて射出ユニットの数を増やしてもよい。
【００１５】
【作用】
本発明の同一金型内で金型クリアランスを適宜調整しつつ成形するので、発泡層を有する積層体を目的に応じて容易に成形することができる。
【００１６】
【実施例】
次に実施例により更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００１７】
（１）成形機
１１０ｍｍφと７５ｍｍφ２本の射出ユニットを有する高橋精機工業所製５００トン能力の成形機で、ホットフロー方式と射出圧縮方式の樹脂供給方法が可能な縦型圧縮成形機（ＭＣＭ５００）を用いた。
【００１８】
（２）金型
図１に示した形状で、雌型表面に３００μｍ深さのシボ加工を施した雌雄１組の金型を用いた。金型の大きさ５００×６００ｍｍであり、片側の表面積が約０．５ｍ² の積層体が得られるものを用いた。
【００１９】
（３）金型クリアランス調整方法
図９に示すような自動装填可能なスライドコア（スペーサーブロック）７を金型の四角に装備し、型締め時の金型クリアランスを調整とした。
【００２０】
（４）発泡剤を含んだ表皮材
（Ａ−１）ポリプロピレンにプロピレン含量が約５０％であるエチレン−プロピレンエラストマーを６０重量％ブレンドした、ＪＩＳＫ７２１０記載の方法で測定した、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇでのメルトフローレートが５０ｇ／１０分であるオレフィン系熱可塑性エラストマーに発泡剤として重曹を１重量％ブレンドしたもの。
（Ａ−２）スチレンが２０％であるスチレン−ブタジエンブロック共重合体を水素添加したスチレン−エチレン−ブタジエンブロック共重合体でＪＩＳＫ７２１０記載の方法で測定した、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇでのメルトフローレートが１２ｇ／１０分であるスチレン系エラストマー（旭化成製、Ｈ１０５２）に発泡剤として重曹を１重量％ブレンドしたもの。
【００２１】
（５）基材（Ｂ）
ＪＩＳＫ７２１０記載の方法で測定した、温度２３０℃、荷重２．１６ｋｇでのメルトフローレートが５０ｇ／１０分で、ポリプロピレンにプロピレン含量が５０％であるエチレン−プロピレンエラストマーを２２重量％含有した耐衝撃性ポリプロピレン８７．５重量％にタルク１２．５重量％をブレンドしたもの。
【００２２】
（６）表皮シート（Ｃ）
ポリ塩化ビニルシートと東レ製発泡倍率１５倍のポリプロピレン発泡体（ＰＰＳＭ）を積層しポリ塩化ビニルの厚みが０．５ｍｍ、ポリプロピレン発泡体の厚みが３ｍｍ、シボ深さが３００μｍである表皮シート。
【００２３】
（７）クッション感の評価
積層体の平坦部（ａ）の発泡層の発泡倍率と、積層体の平坦部（ａ）又はＲ部周辺部（ｂ）の発泡層を含む表皮材の厚みを測定した。
【００２４】
（８）シボ表面外観の評価
表面粗さ計を用い、平坦部（ａ）又はＲ部周辺部（ｂ）のシボの深さを測定した。
【００２９】
（実施例１）
７５ｍｍφの射出ユニットに発泡剤を含んだ表皮材（Ａ−１）を、１１０ｍｍφの射出ユニットに基材（Ｂ）を投入し、以下の成形プロセスに従って、表皮材の厚み約３ｍｍ、基材の厚み約２ｍｍの積層体を成形した。型締め時の金型クリアランスを１ｍｍに調整した状態で、金型クリアランスを２ｍｍ開き、温度２００℃の発泡剤を含む表皮材（Ａ）を供給後、圧縮成形し、流動展開させた（図１〜２）。圧縮完了から１秒後に金型クリアランス４ｍｍまで開き、圧力の開放により発泡剤を含んだ表皮材を発泡させ、次いで型締め時の金型クリアランス３ｍｍに調整可能なスライドコア（スペーサーブロック）を挿入した（図３〜４）。５秒間金型を開放後、圧縮成形し、表皮材を成形した（図５）。金型を開いて、ホットフロー方式でＴダイ樹脂供給ノズルで温度２００℃の基材（Ｂ）を供給し、圧縮成形し、冷却後脱型し、表皮材の発泡層を復元させた（図６〜８）。その結果、基材と表皮材の間の接着性は剥離試験で材料破壊するレベルの高接着性であり、従来必要であった表皮シート成形工程と端末処理工程を省略することで低コスト化が達成でき、また２．５倍の発泡倍率が得られたことから曲率半径の小さい部分（Ｒ部）のクッション感とシボ転写性に優れた発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体が得られた。
【００３０】
（比較例１）
金型を開いた状態で表皮シート（Ｃ）をセット後、射出圧縮方式で温度２００℃の基材（Ｂ）を供給し、圧縮成形する従来の方法で表皮貼り合わせ積層体を得た（図９〜１２）が、曲率半径の小さい部分（Ｒ部）のクッション感が全くなく、また表皮シートのシボ流れを起こした。また予め表皮シートを成形しなければならず、また表皮の端末処置などの後工程が必要なため、製造コストが高い発泡層を有する表皮材と基材からなる積層体であった。
【００３１】
（比較例２）
７５ｍｍφの射出ユニットに発泡剤を含んだ表皮材（Ａ−１）を、１１０ｍｍφの射出ユニットに基材（Ｂ）を投入し、以下の成形プロセスに従って、表皮材の厚み約３ｍｍ、基材の厚み約２ｍｍの積層体を成形した。
型締め時の製品平坦部の金型クリアランスを２ｍｍ調整した状態で型締めを行い、温度２００℃の樹脂を射出成形して基材（Ｂ）を成形した。金型クリアランスを６ｍｍまで開き、型締め時の金型クリアランス５ｍｍに調整可能なスライドコア（スペーサーブロック）を挿入し、再度型締めを行い、温度２００℃の発泡剤を含んだ表皮材（Ａ）を射出成形したが、表皮材（Ａ）は全く発泡せず（発泡倍率１）、クッション感のない積層体であった。
【００３２】
【表１】

【００３３】
【発明の効果】
本発明の発泡層を有する積層体の製造方法は、従来の方法で必要であった表皮シートの成形工程や予備賦形などの成形上程や、端末処理などの後処理工程を省略できることから低コスト化が達成でき、また曲率半径の小さい部分（Ｒ部）や立ち壁部などのクッション感に優れ、またシボ加工を施した製品の場合には表面外観に優れた発泡層を有する積層体を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の金型断面図。
【図２】本発明の実施例１において表皮材を供給する状態の断面図。
【図３】本発明の実施例１において表皮材を圧縮した状態の断面図。
【図４】本発明の実施例１において金型クリアランスを調整し、発泡させ、最終製品厚みのスライドコアを挿入した状態の断面図。
【図５】本発明の実施例１において発泡した表皮材を圧縮した状態の断面図。
【図６】本発明の実施例１において発泡した表皮材を上金型に密着させたまま金型を開き、ホットフロー方式で基材を供給した状態の断面図。
【図７】本発明の実施例１において表皮材と基材を圧縮した状態の断面図。
【図８】本発明の実施例１において冷却後脱型した最終製品の断面図。
【図９】本発明の比較例１の金型断面図。
【図１０】本発明の比較例１において上金型に表皮シートをセットし、ホットフロー方式で基材を供給した状態の断面図。
【図１１】本発明の比較例１において表皮シートと基材を圧縮成形した状態の断面図。
【図１２】本発明の比較例１において冷却後脱型した最終製品の断面図。
【符号の説明】
１上金型
２下金型
３樹脂供給路
４基材
５表皮材
６積層体
７スライドコア（スペーサーブロック）
８ホットフロー樹脂供給ノズル

Claims

発泡層を有する熱可塑性エラストマー表皮材と基材からなる積層体の製造方法において、金型内に発泡剤を含んだ熱可塑性エラストマー表皮材を溶融状態で供給し、熱可塑性エラストマー表皮材を発泡後圧縮成形した後、金型内に基材を溶融状態で導入し、再度圧縮成形することを特徴とする発泡層を有する積層体の製造方法。
基材が熱可塑性樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１記載の発泡層を有する積層体の製造方法。