JP4174840B2 - 表皮の賦形方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車のドアトリムなどの成形品に用いられる表皮を所定形状に賦形する方法に関し、より詳しくは織布や不織布などから形成された表皮を模様などの変形なく三次元形状に賦形する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば自動車のドアトリムのなかには、例えば図７に示すように、織布や不織布などから形成された表皮を樹脂成形体中に部分的に配置したものがある。このように織布や不織布などから形成された表皮を用いることで、樹脂製表皮に比べて触感が向上し、各種の柄をもつ表皮を用いることで高い意匠性を付与することができる。
【０００３】
ところでドアトリムなどの表面は一般に複雑な凹凸形状となっているため、表皮の形状は複雑な三次元形状となる場合が多い。このように複雑な三次元形状の表皮を周囲の樹脂成形体と一体化する方法として、次の二つの方法が知られている。
先ず第１の方法として、木目込み接着法がある。この方法は、樹脂成形体に形成された溝に表皮の周縁部を押し込み接着して一体化する方法である。具体的には、先ず表皮を目的とする三次元形状の略二次元展開形状に裁断する。一方、射出成形などにより例えばドアトリム形状の樹脂成形体を形成する。樹脂成形体には、表皮との境界となる部分に溝を形成しておく。そして樹脂成形体又は表皮に接着剤を塗布し、表皮の周縁部を溝に押し込んで接着することで、表皮と樹脂成形体とが一体的に接合される。
【０００４】
また型内に表皮を配置した状態で樹脂成形体を成形して、樹脂成形体と表皮とを一体化するインモールド成形法も知られている。この方法では、表皮表面へ樹脂が漏れるのを規制する必要があり、織布や不織布などから形成された表皮ではその裏面側にポリプロピレンなどの熱可塑性樹脂シートからなるバリア層が形成された表皮体が用いられる。そして予め真空成形にて表皮体を所定形状に賦形し、それを型内に配置して射出成形などで樹脂成形体を成形する。これによりバリア層と樹脂成形体が接合され、部分的に織布や不織布などから形成された表皮をもつ樹脂成形体が製造される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、木目込み接着法では、接着剤の塗布工程及び乾燥工程や、表皮周縁部を樹脂成形体の溝に押し込む工程の工数が多大であるという不具合がある。また表皮周縁部を溝に押し込む工程において、表皮に皺が発生する場合があるため不良率が高いという不具合もある。さらに、樹脂成形体と表皮との接着剥がれが生じやすいという問題もあった。
【０００６】
またインモールド成形法によれば工数は小さくてすむが、表皮体を真空成形で所定形状に賦形する必要がある。ところが真空成形では、金型の凹凸形状によって表皮の伸び率が部分的に異なり、ほとんど伸びない部分と約３０％も伸びた部分とが混在することとなる。そのため模様をもつような表皮を用いると、模様が部分的に変形して意匠性が低下するという不具合があった。
【０００７】
さらに真空成形では、表皮の周縁部を保持した状態で成形を行うために、成形後にその周縁部を切除する工程が必要となり、表皮の歩留まりが低く工数も多大となるという問題がある。
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、意匠性を損なうことなく、歩留まり高く、かつインモールド成形可能に表皮を賦形することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明の表皮の賦形方法の特徴は、熱可塑性樹脂よりなるシート層とシート層の表面に積層された繊維質の表皮層とを含む表皮体を裁断し、目的とする三次元形状の略二次元展開形状をもつ展開表皮体とする裁断工程と、
開口部と、開口部の周囲に複数のチャックをもつ保持板を用い、チャックで把持することで開口部内に展開表皮体を配置する工程と、
賦形下型及び賦形上型と賦形下型の型面から出入自在であり型面から最大に突出したときには先端面が型面の最も高い表面とほぼ同じ位置にある突出部材とをもつプレス型を用い、
展開表皮体の少なくともシート層を加熱して軟化させてプレス型内に配置し、最大に突出した状態の突出部材の先端面に展開表皮体が当接した時点でチャックによる把持を解除して突出部材と対向する賦形上型の型面との間で展開表皮体を保持し、展開表皮体の周縁部の移動が自由な状態でプレス成形して展開表皮体を三次元形状とする成形工程と、よりなることにある。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明にいう表皮体は、熱可塑性樹脂よりなるシート層を少なくとも有している。例えば織布などの表皮層と、表皮層裏面に積層されたポリプロピレンなどからなるシート層とよりなる二層構造の表皮体、あるいは織布などの表皮層と、表皮層裏面に積層されたポリプロピレンなどからなるシート層と、シート層裏面に積層されたウレタンフォーム、ＰＰフォームなどの弾性層とからなる三層構造の表皮体などとすることができる。
【００１０】
熱可塑性樹脂製のシート層としては、後述の成形工程におけるプレス成形で所定形状に賦形できるものであれば、ポリプロピレン、ポリエチレン、硬質ポリ塩化ビニル、アクリル樹脂、ポリアミドなど各種熱可塑性樹脂を用いることができる。
また表皮層としては、織布、不織布あるいは編布などの繊維質のものを用いることができる。
【００１１】
本発明の賦形方法では、先ず裁断工程において、シート状の表皮体から目的とする三次元形状の略二次元展開形状をもつ展開表皮体が形成される。この裁断工程は、打ち抜き、切断などによって行うことができる。展開表皮体は、目的とする三次元形状の略二次元展開形状をなし、後述の成形工程において用いられる掴みしろをもつ略二次元展開形状としてもよいし、全く掴みしろのない正確な二次元展開形状とすることもできる。また従来の真空成形の場合と同様に周縁部に保持しろを設けてもよいが、保持しろあるいは掴みしろの大きさが大きくなるほど表皮の歩留まりが低下するようになるので、全く掴みしろのない正確な二次元展開形状とすることが特に望ましい。
【００１２】
成形工程では、展開表皮体の少なくともシート層を加熱して軟化させ、プレス型内に配置して展開表皮体の少なくとも周縁部の移動が自由な状態でプレス成形することにより、前記三次元形状とされる。展開表皮体の少なくとも周縁部の移動が自由な状態でプレス成形されるため、プレス成形時に作用する応力により展開表皮体が変形しても、展開表皮体表面に伸びがほとんど生じない。したがって局部的に大きく伸びたりすることがないので、賦形後の表皮表面の模様が変形することがなく、形状の凹凸に関わらず一定の模様をもつ表皮となる。
【００１３】
少なくともシート層を加熱するには、熱風、熱板など、通常のプレス成形法と同様に行うことができる。展開表皮体全体を加熱することによりシート層を加熱・軟化させてもよいが、熱効率上シート層が優先的に加熱されるように工夫することが望ましい。
【００１４】
展開表皮体本体の周縁部の少なくとも一部に掴みしろを形成すれば、その掴みしろを保持することでプレス型に対する位置決めが容易となる。しかし掴みしろの面積分の表皮体の歩留まりが低下するので、上記したように展開表皮体の本体を保持するのが好ましい。
成形工程で所定形状に賦形された賦形表皮は、賦形表皮を型内に配置して樹脂成形体を成形するインモールド成形にて樹脂成形体と一体化され、ドアトリムなどの成形品が形成される。このインモールド成形では、射出成形、トランスファ成形、圧縮成形など公知の成形法を用いることができる。また場合によっては、賦形表皮を別に形成された樹脂成形体と接着などで一体化してもよい。
【００１５】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明する。本実施例では、図７に示す自動車のドアトリムの一部分を構成する三次元形状の賦形表皮13を形成し、次いでインモールド成形にてドアトリム全体を製造する。
図１に本実施例で用いた賦形装置の概略構成図を示す。この賦形装置は図２に示す表皮体１から三次元形状の賦形表皮13を形成するものであり、表皮供給装置２と、打ち抜き装置３と、搬送装置４と、プレス装置５とから構成されている。
【００１６】
表皮体１は、図２に示すようにポリプロピレン製のシート層10と、シート層10表面に積層された織布よりなる表皮層11とから構成されている。
表皮供給装置２は、長方形状に裁断された表皮体１が表皮層11が上側となるように重ねられて複数枚載置された箱状の載置部20と、載置部20に載置された最上部の表皮体１を吸着して打ち抜き装置３へ搬送する搬送部21とから構成されている。載置部20内には重ねられて載置された表皮体１を上方へ押圧する押圧装置22が設けられ、重ねられた表皮体１の最上部が載置部20の最上部に位置するように、搬送部21が表皮体１を１枚搬送する度に、積層された表皮体１は表皮体１の１枚の厚さ分上方へ移動するように構成されている。
【００１７】
搬送部21は負圧によって１枚の表皮体１を吸着して載置部20から持ち上げ、図示しないシリンダ装置の駆動により表皮体１を打ち抜き装置３へ搬送する。
打ち抜き装置３は、上下方向に駆動される打ち抜きシリンダ30と、打ち抜きシリンダ30の駆動端に保持された筒状の打ち抜き上型31と、打ち抜きシリンダ30の下方に配置された基台32と、基台32に固定された打ち抜き下型33とより構成されている。打ち抜き上型31の内周部には、押え部材34が打ち抜き上型31と上下方向に相対移動自在に設けられている。また打ち抜き下型33の外周部には、枠状の受け部材35が打ち抜き下型33と上下方向に相対移動自在に設けられている。なお、打ち抜き上型31と打ち抜き下型33とで打ち抜かれた展開表皮体12は、目的とする三次元形状の賦形表皮13の二次元展開形状となるように構成されている。
【００１８】
先ず打ち抜き下型33の上表面と受け部材35の上表面とが同一平面となっている状態で、搬送部21により表皮体１が搬送され、打ち抜き下型33と受け部材35の上に配置される。次に打ち抜き上型31が押え部材34とともに下降し、押え部材34が表皮体１に当接して打ち抜き下型33とともに表皮体１を挟持する。その後さらに打ち抜き上型31が下降すると、受け部材35が打ち抜き上型31に押圧されて下降するとともに、押え部材34、表皮体１の挟持部分及び打ち抜き下型33が相対的に上昇して打ち抜き上型31内に入る。したがって表皮体１には打ち抜き上型31と打ち抜き下型33との間で剪断の力が作用し、表皮体１は打ち抜き上型31と打ち抜き下型33の形状で決まる所定の形状に打ち抜かれる。
【００１９】
打ち抜き後に打ち抜き上型31が上昇すると、打ち抜き上型31と打ち抜き下型33の形状で決まる所定の形状に打ち抜かれた展開表皮体12は打ち抜き下型33表面に載置された状態で残り、表皮体１の残部は打ち抜き下型33の先端面より下方に位置している受け部材35表面に残る。
搬送装置４は、基台32に固定された一対のシリンダ装置40,40'と、一対のシリンダ装置40,40'の駆動端にそれぞれ固定され打ち抜き装置３側へ互いに平行に延びた一対の案内板41,41'と、一対の案内板41,41'にスライド移動可能に保持された一対の保持板42,42'と、一対の保持板42,42'を案内板41,41'に沿って互いに同期してスライド移動させる図示しない駆動源とより構成されている。つまり一対の保持板42,42'は、案内板41,41'に沿ってスライド移動することで、打ち抜き装置３とプレス装置５との間を移動可能であり、シリンダ装置40,40'の駆動により互いに近接する方向及び遠ざかる方向へ移動可能となっている。
【００２０】
また一対の保持板42,42'が互いに近接した時に、一対の保持板42,42'の間には展開表皮体12の外周形状より一回り大きな開口部43が形成されるように構成されている。そして一対の保持板42,42'には、それぞれ開口部43へ向かって求心的に突出する複数のチャック44が固定されている。
打ち抜き装置３による表皮体１の打ち抜きが完了する前に、一対の保持板42,42'は打ち抜き下型33の位置へ移動して待機している。そして打ち抜き完了後に打ち抜き上型31が上昇すると、一対の案内板41,41'はシリンダ装置40,40'により互いに近接する方向へ駆動され、一対の保持板42,42'の間には開口部43が形成されるとともに、開口部43内に展開表皮体12が配置される。そして展開表皮体12の周縁部が複数のチャック44により把持される。
【００２１】
開口部43内に展開表皮体12を保持した一対の保持板42,42'は、図示しない駆動源によってプレス装置５に搬送される。このプレス装置５は、基台32に保持され前後方向及び上下方向に駆動される第１シリンダ50と、第１シリンダ50の駆動端に保持され所定の三次元形状の型面をもつ賦形上型51と、第１シリンダ50の下方に配置された第２シリンダ52と、第２シリンダ52の駆動端に固定され上下方向に駆動される賦形下型53とから構成されている。
【００２２】
またプレス装置５には、図示しない駆動源によりヒータ54が前後方向（一対の案内板41,41'の延びる方向と垂直な水平方向）に移動自在に配置され、前方へ移動したときには搬送された一対の保持板42,42'の下側に位置するように構成されている。
展開表皮体12を保持した一対の保持板42,42'がプレス装置５に搬送されると、ヒータ54が前進して展開表皮体12の直下に位置する。これによりシート層10が加熱されて軟化する。するとヒータ54が後退し、第１シリンダ50と第２シリンダ52の駆動により賦形上型51と賦形下型53とが互いに近接する。
【００２３】
賦形下型53には、図３に示すように型面から出入自在な複数の突出部材55が設けられ、複数の突出部材55は賦形下型53に埋設されたスプリング56によりそれぞれ型面から突出する方向へ付勢されている。そして突出部材55が型面から最大に突出したときには、それぞれの先端面は賦形下型53の型面の最も高い表面とほぼ同じ位置にあるように構成されている。
【００２４】
そして本実施例では、賦形下型53が先ず展開表皮体12に当接するように構成されている。したがって展開表皮体12には先ず複数の突出部材55の先端面が当接するが、その時点でチャック44による把持が解除され、一対の保持板42,42'が互いに離れる方向へ駆動される。これにより展開表皮体12は拘束のない自由な状態となるが、図３に示すように複数の突出部材55によって支持されているので、位置が変動することなくチャック44によって把持されていたと同じ状態で保持されることとなる。
【００２５】
そして賦形上型51と賦形下型53とのさらなる近接により、賦形上型51の型面も展開表皮体12に当接し、展開表皮体12が押圧される。その押圧の力は展開表皮体12を介して突出部材55に伝わり、突出部材55はスプリング56の付勢力に抗して押圧されることで賦形下型53内に没入する。したがって展開表皮体12は図４の状態を経過して図５に示すように変形し、シート層10の冷却固化により賦形表皮13が形成される。
【００２６】
すなわち賦形上型51と賦形下型53による押圧の力が展開表皮体12に作用しても、賦形表皮体12は拘束されておらず周縁部は自由な状態にあるため、展開表皮体12が不均一に伸びることがない。したがって凹凸形状の如何に関わらず、局部的に大きく伸びたりすることがないので、得られる賦形表皮13は均一な形状の模様をもつようになり高い意匠性を示す。
【００２７】
得られた賦形表皮13は、図６に示すように射出成形型６の型面に配置され、射出成形により図７に示すように樹脂成形体14が形成される。そして成形時の溶融樹脂の熱により賦形表皮13のシート層10表面が溶融し、賦形表皮13が樹脂成形体14と一体的に溶着したドアトリムが製造される。
【００２８】
【発明の効果】
すなわち本発明の表皮の賦形方法によれば、模様をもつ表皮を用いても模様が部分的に変形することがなく、意匠性が低下するのが防止される。また真空成形法などに比べて表皮の歩留まりが格段に向上し、インモールド成形が可能であるので木目込み接着法に比べて工数を大幅に低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に用いた表皮体の要部拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施例に用いた賦形装置の構成を示す説明斜視図である。
【図３】本発明の一実施例における成形工程初期のプレス型の要部断面図である。
【図４】本発明の一実施例における成形工程中期のプレス型の要部断面図である。
【図５】本発明の一実施例における成形工程末期のプレス型の要部断面図である。
【図６】本発明の一実施例において得られた賦形表皮を配置したインモールド成形用金型の要部断面図である。
【図７】本発明の一実施例で得られた賦形表皮をもつドアトリムの要部断面図である。
【符号の説明】
１：表皮体 ２：表皮供給装置 ３：打ち抜き装置
４：搬送装置 ５：プレス装置 12：展開表皮体
13：賦形表皮 31：打ち抜き上型 43：開口部
44：チャック 51：賦形上型 53：賦形下型

Claims (1)

1. 熱可塑性樹脂よりなるシート層と該シート層の表面に積層された繊維質の表皮層とを含む表皮体を裁断し、目的とする三次元形状の略二次元展開形状をもつ展開表皮体とする裁断工程と、
   開口部と、該開口部の周囲に複数のチャックをもつ保持板を用い、該チャックで把持することで該開口部内に該展開表皮体を配置する工程と、
   賦形下型及び賦形上型と該賦形下型の型面から出入自在であり該型面から最大に突出したときには先端面が該型面の最も高い表面とほぼ同じ位置にある突出部材とをもつプレス型を用い、
   該展開表皮体の少なくとも該シート層を加熱して軟化させて該プレス型内に配置し、最大に突出した状態の該突出部材の先端面に該展開表皮体が当接した時点で該チャックによる把持を解除して該突出部材と対向する該賦形上型の型面との間で該展開表皮体を保持し、該展開表皮体の周縁部の移動が自由な状態でプレス成形して該展開表皮体を前記三次元形状とする成形工程と、よりなることを特徴とする表皮の賦形方法。

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