JP4894116B2 - 発泡部を備えるプレス成形体の製造方法 - Google Patents

発泡部を備えるプレス成形体の製造方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、発泡部を備え、樹脂を含有する基材から構成されるプレス成形体に関する。
【0002】
【従来の技術】
種々の車両において車室天井面や、車室側面や車室側のドア面などの車室内壁を構成する車室内面に、柔軟性を備える発泡材層を備えた内装部材が設けられていることがある。このような内装部材としては、例えば、樹脂製の基材の表面に発泡材及び表皮材が積層状態で設けられたプレス成形体がある。このようなプレス成形体は、例えば、シボ模様等の意匠が付与された表皮材と発泡成形された発泡材との積層体を、板状に予備成形された基材の表面側に配置してプレス成形することによって得られる。しかし、この製造方法では、プレス成形時の熱によって発泡材が潰れてしまったり、発泡材の厚みが大きい場合は、凹状の陥没ができてしまったりする。
また、発泡材がプレス成形時に収縮することによって、内装基材の立体形状においてRダレ(凸部位置のずれ)が起こってしまったり、プレス成形の圧力によって表皮材に設けられたシボ模様等の立体意匠が潰れてしまったりする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
発泡材と表皮材とを備える樹脂製のプレス成形体の製造方法としては、プレス成形された基材の表側に発泡材と表皮材との積層体を接着する製造方法もある。しかし、工程数が増え、効率が悪い。また、プレス成形後の凹凸を備える基材に沿って発泡材や表皮材を接着する作業は、煩雑である。
【0004】
そこで、本発明では、発泡部側の成形体表面の見栄えが良い、樹脂を含有する基材と発泡部とを備えるプレス成形体を効率よく製造する方法を提供することを課題とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための本発明は、木質系繊維材料と熱可塑性樹脂材料を混合した板状の基材の一面に、発泡部とを備えるプレス成形体の製造方法であって、前記基材は予め板状に形成された基材原体を用い、プレス成形装置に加熱された該基材原体と予めシート状に形成した発泡性材料体を配置させて加熱加圧して前記基材と前記発泡性材料体を一体化するプレス成形工程と、プレス成形工程で前記基材に一体化された前記発泡性材料体は前記プレス成形装置の圧力を開放することで発泡成形する工程(発泡成形工程)と、を備える発泡部を有するプレス成形体の製造方法である。
この製造方法によれば、発泡成形される前の発泡性材料体が基材原体のプレス成形時に合わせてプレスされることで基材に一体化され、その後、この発泡性材料体が発泡成形されて発泡部が形成される。このため、発泡成形された発泡部がプレスされることがなく、発泡部の発泡成形状態が良好に維持されて、発泡部側の見栄えが良いプレス成形体を得ることができる。また、プレス成形工程で発泡性材料体を一体化でき、効率よくプレス成形体を製造することができる。
【0006】
また、本発明では、前記プレス成形工程で、前記発泡性材料体を、当該発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上に加熱し、前記発泡成形工程では、前記プレス成形工程で加えた圧力を開放する、発泡部を有するプレス成形体の製造方法を提供する。
この製造方法では、プレス成形による加圧時に発泡性材料体を気泡形成体の生成温度以上に加熱して、気泡形成体を生成させる。プレス成形工程では、発泡性材料体に圧力が加えられているため、気泡形成体の膨張は抑止又は抑制されている。基材原体をプレス成形した後、このプレス成形に要した圧力を開放することで、発泡性材料体中の気泡形成体が膨張して発泡成形され、発泡部に形成される。したがって、発泡成形のためにプレス成形後、別途加熱する必要がない。
なお、本明細書において、発泡成形とは、ガスが膨張して気泡となり、発泡性材料が膨張されて成形されることをいう。気泡形成体の形成のみでは、発泡成形とはしない。
【0007】
また、前記プレス成形工程に供給される前記基材原体は、前記発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上の温度に加熱されている、発泡部を有するプレス成形体の製造方法を提供する。
この製造方法では、プレス成形される基材原体が発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上の温度に加熱されているため、プレス成形で発泡性材料体を基材原体に接触させることによって、発泡性材料体を気泡形成体が生成する温度に加熱することができる。発泡性材料体は、基材原体に密着されるため、基材原体から効率良く熱が伝達されて、気泡形成が効率よく生成される。
【0008】
さらに、本発明は、上記発泡材層を有するプレス成形体の製造方法において、前記プレス成形工程では、前記基材原体と前記発泡性材料体と表皮原体とを、この順で配置して加圧する方法を提供する。
この製造方法では、発泡部側の表面に表皮が付与されるため、見栄えが良い成形体が得られる。また、後で、表皮部を発泡部表面に設ける工程がなく、効率が良い。
【0009】
さらに、本発明は、表皮材料(表皮原体の材料)を付与した製造方法において、前記プレス成形工程では、前記表皮原体に立体意匠成形手段を接触させて加圧する、製造方法を提供する。
この製造方法では、基材原体側に表皮原体をプレスによって一体化するときに表皮原体は、表皮部に付与される立体意匠を成形する手段に接触される。このため、表皮材に付与される立体意匠が、プレス成形時に押し潰されることがなく、立体意匠が良好に保持された、見栄えの良いプレス成形体を効率よく得ることができる。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
本発明の樹脂を含有する基材と発泡部とを備えるプレス成形体の製造方法は、基材原体と発泡性材料体とを加圧するプレス成形工程と、プレス成形工程で基材に一体化された発泡性材料体を発泡成形する工程と、を備えることを特徴とする。
【0011】
本発明で製造される樹脂を含有する基材と発泡部とを備えるプレス成形体は、意匠が必要な面に使われる種々の意匠部材や、一面に弾性又は柔軟性を必要とする種々の機能性部材とされる。例えば、板状、棒状などの成形体とすることができ、典型的には、ボードやパネルなどの板状部材とされる。本製造方法は、凹凸形状を備える部材を製造するのに好適である。したがって、車両用内装材や建築用内装材を良好に製造することができ、家具や雑貨類など、比較的小型の物品の内外面を構成する部材を製造することもできる。
【0012】
樹脂を含有する基材は、種々の形状とすることができるが、ボード状、パネル状など、板状部材であることが好ましい。基材は、平面又は曲面に形成された板状部材とすることができ、種々の大きさ、形状の屈曲部や凹凸形状を備えている部材とすることができる。
【0013】
基材を構成する材料は、少なくとも樹脂を含有し、熱可塑性を備える材料とされる。基材材料には、好ましくは、熱可塑性樹脂材料が含有される。使用される熱可塑性樹脂材料は、製造される内装部材の用途に適した種々の材料を一種又は複数種組合わせたものとすることができる。例えば、車室内装部材として用いられる内装部材では、ポリプロピレンやポリエチレンなどのオレフィン系熱可塑性樹脂材料を含有することが好ましい。
【0014】
基材を構成する材料は、種々の他の材料(副資材)を含有する材料とすることができる。例えば、ガラス繊維、化学繊維、木質系解繊体など、種々の繊維材や、カーボンブラック、木質系粒子、金属粒子等を含有する樹脂材料とすることができる。あるいは、木質系材料を主成分とし、上述の熱可塑性樹脂材料を結合剤等として含有する材料であっても良い。
また、基材は、異なる樹脂材料から成形される複数の層状部を備える積層体であっても良い。
【0015】
発泡部は、樹脂基材の任意の面の少なくとも一部を被覆するように設けられ、例えば、膜状、板状などに形成される。
発泡部に成形される発泡性材料体は、公知の発泡性材料とすることができ、少なくとも架橋前の原料と架橋剤とを含有する。好ましくは、ポリエチレン、ポリプロピレン、あるいはこれらの混合系などのオレフィン系樹脂材料と架橋剤と発泡剤とを含有する材料とされる。発泡性材料体の厚みは、種々の大きさを選択できるが、0.2mm以上1.0mm以下の厚みであることが好ましい。厚みが0.2mm未満であると、形成される発泡部の厚みが小さく、所望の弾性が得られなくなるおそれがある。一方、1.0mmを超える厚みであると、発泡性材料体全体が気泡形成体の生成温度以上に加熱されず、発泡不良となるおそれがある。
【0016】
なお、気泡形成体とは、発泡成形において気泡を成すガスを構成する物質をいい、公知の発泡成形において気泡を構成する物質である。すなわち、発泡剤が分解して発生する低沸点の物質や、発泡性材料がウレタンとされる場合に、イソシアネート基と水とが反応することによって生成する二酸化炭素等である。発泡剤としては、公知の発泡剤を利用でき、例えば、アゾジカルボンアミド(ADCA)、クエン酸、4,4'−オキシビス(ベンゼンスルホニルヒドラジド)(OBSH)などの有機系発泡剤や、重曹等の無機塩系発泡剤、また、これらの混合系を用いることができる。
【0017】
本製造方法では、発泡部の基材側と反対の側に表皮部を備えるプレス成形体を製造することができる。表皮部は、発泡部を被覆するように設けられ、発泡部の外面を補強したり、プレス成形体に意匠を付与したりする部材である。表皮部には、シボ模様や縞模様など種々の模様や、図形、文字、記号などが凹凸によって表された立体意匠を設けることもできる。表皮部を構成する材料は、織布、不織布、天然又は合成皮革、プラスチックシート等、表皮として用いられる種々のシート状部材とすることができる。好ましくは、熱可塑性樹脂材料から構成されるシート状部材又は上述の他部材と熱可塑性樹脂材料のシート状部材との積層部材とされる。
【0018】
次に、図面を参照しながら、本発明の製造方法によって樹脂を含有する基材と発泡部とを備えるプレス成形体を製造する方法の一実施形態について説明する。
プレス成形体1は、本実施形態では、図1に示すような自動車の車室内装面を構成する内装部材である。
基材を構成する材料は、上述したとおりの原料を、公知の方法によって混練、溶融等して調製される。また、木質系繊維は、解繊、好ましくは蒸煮してから解繊することによって用意される。調製された材料は、所定の厚みを備える略板状に予備成形される。予備成形は、公知の成形方法によって行うことができる。例えば、樹脂材料を軟化状態にして押出し成形し、その後所定の厚みのクリアランスを設けた冷却ローラにて圧締することで板状に成形することができる。また、木質系材料を主成分として含有する基材樹脂材料では、解繊された繊維を交絡等させて、シート状、マット状などの塊に形成後、加熱圧縮、プレスなどによって、所定の剛性を備える略板状部材に成形することができる。
【0019】
本実施形態の基材10を構成する樹脂材料は、ケナフを解繊して得られる木質系繊維材料とポリプロピレンとを重量比1:1で混合した樹脂材料とされている。本実施形態では、ポリプロピレン樹脂繊維とケナフ繊維とを混合して積層し、ニードルパンチによってマット状に一体化した。その後、図3に示すように、所定の厚みとなるように、圧縮成形機43で加熱圧縮する(例えば、約230℃、約80トン)ことによって、図2,3に示すような、略板状の基材原体12を成形した。
【0020】
発泡性材料及び表皮材料は、それぞれ、公知の方法によって所定の厚みを備えるシート状に形成される。発泡性材料と、表皮材料とは、それぞれ、図2に示すように、別体となるように予備成形することもできるが、積層状に一体化された形状に予備成形することができる。積層体状に一体化しておくことにより、プレス成形工程において位置決めが容易となり、好ましい。
本実施形態では、表皮を構成する材料は、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO樹脂)を主成分とする樹脂材料とした。また、発泡性材料は、熱可塑性樹脂材料として低密度ポリエチレンを主成分として含有し、架橋剤としてのジクミルパーオキサイド、及び発泡剤としてのアゾ化合物系の有機系発泡剤(例えば、分解温度160℃)を含有する材料とした。そして、発泡性材料と表皮材料とを、それぞれ公知の方法によって溶融、混練等して調製した後、図4に示すように、二層押出し用の押出し口3から、それぞれシート状に押出すことによって、表皮原体32と発泡性材料体22とが一体化された積層体25に成形した。
【0021】
次に、略板状の基材原体12と、発泡性材料体22及び表皮原体32をプレス成形手段に、この順で配置されるように供給する。プレス成形手段は、公知の種々のプレス成形装置を用いることができる。
本製造方法で用いられるプレス成形手段では、表皮原体32と当接する側のプレス面(図5,7に示す型面7a)に、表皮部30に付与したい立体意匠を成形可能な立体意匠成形部位9を設けておくことができる。
【0022】
プレス成形工程に供給される基材原体12は、プレス成形可能な程度に加熱されており、発泡性材料体22もプレス成形工程前に加熱されていることが、好ましい。
基材原体12は、発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上に加熱されていることが好ましい。基材原体12は、種々の方法で加熱することができる。基材原体12は、予備成形において発泡性材料体22の気泡形成体の生成温度以上に加熱される場合は、予備成形に後続して、予備成形による加熱温度が気泡形成体の生成温度未満となる前にプレス成形工程に供給されることが好ましい。本実施形態では、基材原体12を、220℃を超える温度で成形するため、発泡性材料体22の気泡形成体の生成温度(発泡剤の分解温度)より高い温度を保持している間にプレス成形工程に供給する。
【0023】
また、プレス成形工程に供給される発泡性材料体22は、気泡形成体が生成する温度未満の温度に加熱されていることが好ましく、より好ましくは、気泡形成体が生成しない、より高い温度に加熱されている。発泡性材料体22が加熱されていると、プレス成形工程において、より確実に発泡性材料体22全体を気泡形成体の生成温度以上に加熱することができる。
また、プレス成形工程において、表皮原体32に立体意匠を付与する場合は、プレス成形工程に供給される表皮原体32が加熱されていることが好ましく、より好ましくは、軟化状態となる温度に加熱されている。
さらに、発泡性材料体22と表皮原体32とがそれぞれ予備加熱されて、軟化されていると、プレス成形工程で、より良好に型7の型面7aに沿いやすく、成形精度が向上するため、好ましい。
本実施形態の表皮原体32は、120℃〜150℃に加熱されていると良好な柔軟性を示す。また、発泡性材料体22の発泡剤の分解温度は約160℃であるため、積層体25をインフラヒータなどの熱源によって約150℃に予備加熱した。
【0024】
基材原体12、発泡性材料体22及び表皮原体32は、任意の形態で、対を成すプレス型5,7間に配置することができる。発泡性材料体22と基材原体12とは、加圧前に発泡性材料体22中に気泡形成体が生成することを防ぐため、接触しないように配置されることが好ましい。このため、例えば、図5,6に示すように、基材原体12と発泡性材料体22とは、異なる型5及び7に合わせて配置されることが好ましい。
【0025】
また、発泡性材料体22及び/又は表皮原体32は、型5,7間にそのまま配置されても良いが、好ましくは、型7に真空吸着される。真空吸着によって、表皮原体32及び発泡性材料体22を型面7aに沿うように配置しておくことができる。
特に、型面7aに立体意匠成形部位9が設けられている場合、少なくとも表皮原体32を真空吸着することが好ましく、真空吸着によって表皮原体32に立体意匠を成形又は仮成形することができる。予め加熱された表皮原体32を、立体意匠成形部位9に真空吸着すると、表皮原体32に良好に立体意匠を成形することができ、より好ましい。
【0026】
本実施形態では、図5に示すように、積層体25を予め枠体41に張った状態で設け、この枠体41を立体意匠成形部位9を備える型7の型面に固定することによって積層体25を配置した。その後、積層体25を、型7に真空吸着させて、立体意匠成形部位9を備える型面7aに表皮原体32が密着するように型面7aに沿わせて配置した。また、図6に示すように、他方の型5の型面5a上に基材原体12を載置して配置した。このとき、他方の型5から一方の型7に向かって、基材原体12、発泡性材料体22、及び表皮原体32がこの順で配置されている。
【0027】
その後、対を成す型5,7で基材原体12及び積層体25を挟むことによって所定の圧力をかけ、プレス成形する。図7,8に示すように、プレス成形によって、基材原体12が所定の形状の基材10に成形され、発泡性材料体22、及び表皮原体32が、基材10の表面に沿って一体化される。また、このとき、表皮原体32に立体意匠成形部位9が加圧状態で密着されて、完全に立体意匠が成形され表皮部30が成形される。
【0028】
プレス成形で、基材原体12と積層体25とを挟み付けることで、基材原体12と発泡性材料体22とが接触する。この接触によって、発泡性材料体22は、基材原体12の熱が伝達されて加熱される。本実施形態では、発泡性材料体22は、基材原体によって、気泡形成体の生成温度以上に加熱され、発泡性材料体22内に気泡形成体が生成する。この気泡形成体は、プレス成形で加えられる圧力より小さいガス圧を有するため、図8に示すように、プレス成形において加圧されている間は、膨張できず、発泡性材料体22は、発泡成形されない。
プレス成形工程での加圧下では、気泡形成体は、液体状態又は固体状態など気体状態以外の状態でも良い。また、厳密には、気泡形成体が生成しておらず、プレス成形による加圧が減圧されることによって直ちに気泡形成体が生成される状態も含まれるものとする。
【0029】
なお、基材原体12が、発泡性材料体22の気泡形成体の生成温度未満の温度しか保持していない場合は、型7を気泡形成体生成温度以上の温度を発泡性材料体22に加えられる温度に加熱するなど、適宜、他の媒体を介して発泡性材料体22を加熱することができる。また、本発明では、実質的に基材原体12が基材10に成形された後、発泡性材料体22が気泡形成体の生成温度以上に加熱される形態も含まれる。
【0030】
基材10がプレス成形された後、発泡性材料体22を発泡成形する。発泡成形は、発泡性材料体22にかかる圧力が、気泡形成体が発生させ得るガス圧よりも小さくなるようにすることによって行われ、具体的には、プレス成形の圧力を開放することによって行われる。プレス成形のための圧力の開放は、典型的には、脱型によって常圧に戻すことによって行われるが、気泡形成体のガス圧より小さく常圧より高い圧力状態への減圧であっても良い。
なお、脱型は、基材10及び表皮部30の形状が安定する程度の固さになるまで冷却してから行う。本実施形態では、型5,7は、プレス成形及び/又は発泡性材料体の気泡形成体の生成に必要な温度に加熱することがないため、型5,7によって基材10及び表皮部30を素早く冷却することができる。
【0031】
プレス成形の圧力を開放することによって、図9に示すように、発泡性材料体22中の気泡形成体が膨張し、架橋反応終了後の発泡性材料体22が発泡成形されて、発泡部20が成形される。気泡形成体は、生成時はプレス成形のための圧力によって加圧されているため、気泡形成体が発泡性材料体22内を移動しにくく、気泡形成体が集合することが抑制されて、発泡性材料体22内に均一に分散している。このため、圧力開放によってそれぞれ小さく、均一な気泡に膨張し、より微細なセルを備える良好な発泡部20が成形される。本実施形態では、例えば、厚さ0.2mmの発泡性材料体22を発泡成形させて厚さ1.0mmの発泡部20を成形することができる。
なお、表皮部30が一体に設けられる成形体1では、発泡成形において、発泡性材料体22を基材10と表皮部30とで挟んでいるため、発泡性材料体22内に生成する気泡形成体の発泡性材料体外への放出を抑制して、発泡状態の良好な発泡部20を成形できることが期待される。
【0032】
その後、プレス成形体1をプレス成形手段から脱型し、バリ取りなどの後処理や、付属部品の取り付けなどを行うことによって、内装部材を得ることができる。
この製造方法では、樹脂を含有する基材と発泡部とを備えるプレス成形体を、基材と発泡部とを、基材及び/又は発泡部を構成する材料の溶着によって良好に一体化させ、且つ発泡部の発泡成形状態を良好に保持して製造することができる。また、発泡性材料体22は、発泡部20のような有意の弾性変形能を有しないため、基材10の成形形状に沿って設けられ、その後に発泡成形される発泡部20において、Rダレなどの基材10の立体形状に対するずれや歪みの発生が良好に低減されている。
【0033】
また、樹脂を含有する基材と発泡部と表皮部とをこの順で備える成形体を、それぞれの境界部分を少なくとも一方の材料の溶着によって良好に一体化させ、且つ発泡部の発泡成形状態を良好に保持するとともに、表皮部に良好な立体意匠を付与して製造することができる。したがって、本実施形態の製造方法によって製造されるプレス成形体では、発泡部の発泡成形状態が良好に保持されて、見栄えの良いプレス成形体となっている。また、表皮部30も、立体意匠が潰れるような押圧力を受けることがないため、良好な立体意匠を保持しており、見栄えの良いプレス成形体となっている。また、基材のプレス成形による成形において発泡性材料体の一体化と発泡成形のための加熱、及び表皮材料体の一体化を行うことができ、より少ない工程数で、効率よく製造することができる。
【0034】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されない。
基材原体は、混練溶融状態の材料から直接成形されても良い。また、表皮原体と発泡性材料体とは、別体でプレス成形工程に供給されても良いし、それぞれシート状に成形された後、別工程で積層体に形成されて、プレス成形工程に供給されても良い。また、表皮原体と発泡性材料体とが別体である場合は、プレス成形工程前に、予め異なる温度に加熱しても良い。発泡性材料体又は表皮原体の少なくとも一方を加熱しておくことができる。また、表皮原体のみをプレス成形の型に真空吸着させても良く、良好な立体意匠が付与できる。また、基材原体、発泡性材料体、表皮原体のいずれにおいてもプレス成形工程の対を成す型の中間に配置して供給することができる。さらに、必要に応じて、表皮原体と発泡性材料体との間、発泡性材料体と基材原体との間には、接着剤や固着補強剤などの添加剤が付与されて、製造されても良い。
【0035】
【発明の効果】
本発明では、樹脂基材に発泡材層を備え、発泡材層側の成形体表面の見栄えが良いプレス成形体を製造する方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の製造方法によって製造されるプレス成形体の一実施形態である車室内装部材の斜視図である。
【図2】 本発明の製造方法の一実施の形態におけるプレス成形工程で用いられる基材原体、発泡性材料体、表皮原体を示す断面図である。
【図3】 基材原体を製造する一実施形態を示す図である。
【図4】 表皮材料体と表皮原体との積層体を製造する一実施形態を示す図である。
【図5】 表皮材料体と表皮原体との積層体をプレス成形手段の成形型に配置したようすを示す図である。
【図6】 基材原体をプレス成形手段の成形型に配置したようすを示す図である。
【図7】 基材原体、表皮材料体、及び表皮原体をプレス成形するようすを示す図である。
【図8】 図7に示すプレス成形における成形体部分の断面図である。
【図9】 発泡成形後のプレス成形体の断面図である。
【符号の説明】
1 プレス成形体
3 押出し口
5,7 型
5a,7a 型面
9 立体意匠成形部位
10 基材
12 基材原体
20 発泡部
22 発泡性材料体
25 積層体
30 表皮部
32 表皮原体
41 枠体
43 圧縮成形機

Claims (3)

  1. 木質系繊維材料と熱可塑性樹脂材料を混合した板状の基材の一面に、発泡部とを備えるプレス成形体の製造方法であって、
    前記基材は予め板状に形成された基材原体を用い、プレス成形装置に加熱された該基材原体と予めシート状に形成した発泡性材料体を配置させて加熱加圧して前記基材と前記発泡性材料体を一体化するプレス成形工程と、
    プレス成形工程で前記基材に一体化された前記発泡性材料体は前記プレス成形装置の圧力を開放することで発泡成形する発泡成形工程とを備え、
    前記プレス成形工程に供給される前記基材原体は、前記発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上の温度に加熱されており、
    前記プレス成形工程で、前記発泡性材料体を、当該発泡性材料体の気泡形成体の生成温度以上に加熱し、前記発泡成形工程では、前記プレス成形工程で加えた圧力を開放する、発泡部を有するプレス成形体の製造方法。
  2. 前記プレス成形工程では、前記基材原体と前記発泡性材料体と表皮原体とを、この順で配置して加圧する、請求項1に記載の発泡部を有するプレス成形体の製造方法。
  3. 前記プレス成形工程では、前記表皮原体に立体意匠成形手段を接触させて加圧する、請求項2に記載の発泡部を有するプレス成形体の製造方法。
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