(57)【要約】【課題】  表皮材の厚みの減少を抑制し、かつ表皮材の基材への密着性を向上させて表皮材を深絞り形状に成形できる真空成形方法および真空成形型を提供する。【解決手段】  雌型２０は型面を有し、該型面に凹み部２１が形成されている。雄型３０には突出部３１が形成され、型閉めにより凹み部２１に挿入される。突出部３１の突出面３１ａにはカット刃３４を設ける。雌型２０の型面に基材４４を載置すると共に、雌型２０と雄型３０との間に表皮材４３を配置する。その後雌型２０と雄型３０との間隔を狭めると、カット刃３４で表皮材４３に切り口４３ａが形成される。更に、雄型３０を雄型２０側に移動させ、切り口４３ａ周辺の表皮材４３の端部４３ｂ，４３ｃを拡開して凹み部２１に入り込ませて型閉めを行う。その際、雌型２０の真空吸引孔を経由して吸引して、表皮材４３を基材４４上に隙間なく密着させて表皮材４３の成形を行える。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
凹み部が形成された第１の型と、この凹み部に挿入する突出部が形成され、かつ該突出部の突出面にカット刃が設けられた第２の型と、からなる真空成形型を用い、上記第１の型と上記第２の型との間に表皮材を配置して型閉めするとともに型内を真空吸引することで、上記第１の型に載置した基材に上記表皮材を密着させて窪みを有する絞り成形品を作製する真空成形方法であって、
上記第１の型と上記第２の型との間隔を狭めて上記カット刃で上記表皮材に切り口を形成する工程と、
上記第２の型を上記第１の型側に移動させて、上記突出部が上記切り口周辺の上記表皮材の端部を上記基材に押圧する工程と、
を行うことを特徴とする真空成形方法。
【請求項２】
前記基材は前記絞り成形品の窪みに対応した凹部が形成されており、該凹部の底部に前記カット刃が挿入される開口が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載の真空成形方法。
【請求項３】
前記切り口を成形する工程と前記端部を押圧する工程とは、前記第１の型に設けた真空吸引孔を通じて型内を真空吸引して行うことを特徴とする、請求項１又は２に記載の真空成形方法。
【請求項４】
前記表皮材は、表皮の裏面側に発泡層を設けて成る熱可塑性素材であることを特徴とする、請求項１〜３の何れかに記載の真空成形方法。
【請求項５】
凹み部が形成された第１の型と、該凹み部に挿入する突出部が形成された第２の型と、からなり、上記第１の型と上記第２の型との間に表皮材を配置して型閉めにより上記表皮材を成形する真空成形型において、
カット刃が上記突出部に設けられ、カット刃挿入凹部が上記凹み部の底部に形成されていて、
型閉めすると、上記カット刃が上記表皮材に切り口を形成し、上記突出部が上記切り口周辺の表皮材の端部を上記凹み部の底部に押圧して、窪みの底部に開口を有する絞り成形品を成形することを特徴とする真空成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表皮材を真空成形すると同時にこの表皮材を基材に密着させることができる真空成形方法および真空成形型に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車の内装部品として、図５に示すインストルメントパネル５０やドアトリムなどの成形品がある。これらの成形品は、例えば次のような真空成形方法で作製されている。先ず、雌型の型面の上にインサートとなる基材を載置する。これと相前後して、雌型と雄型との間に、発泡層を裏打ちした表皮材を配置する。この際、表皮材は加熱されて軟化している。次に、型閉めしつつ、雌型の型面に設けられた真空吸引孔を経由して吸引することにより表皮材が成形されて、基材と一体となる。
また、これらの成形品において、例えば図５に示したインストルメントパネル５０のメータフード部５１のように深い窪みを設けることもある。
【０００３】
ところで、真空成形方法として、引用文献１には、昇降式のカット刃に対応して成形下型にカット用溝部が設けられ、このカット用溝部外周に沿って表皮を深絞りする表皮テンション調整用凹凸部を設けることで、カット用溝部における表皮に適切なテンションを付与してカット刃の充分な食い込み量を確保するとともに、カット刃でカット加工する際表皮がずれないようにする技術について、開示されている。
【０００４】
また、引用文献２には、クッション層付き芯材の表面に表皮を貼着して積層成形体を成形する際に、ダミー芯材を用いることで、表皮を真空成形する工程とクッション層付き芯材に表皮を接着させる工程とを連続して行う技術について開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２２５１２４号公報
【特許文献２】特開２００４−０５０４２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、平板状の熱可塑性素材を金型で成形して成形品に深い窪みを設ける、所謂深絞り成形においては、次のような問題がある。
図６は、インストルメントパネル５０を成形する際の型閉めの工程を示した断面図である。この断面は、インストルメントパネル５０のメータフード部５１の断面で、図５のＡ−Ａ線に沿う断面に相当し、メータフード部５１は深い窪みとなっている。
雌型６０は、図６に示すように、凹み部６１を有する。この凹み部６１は、凹み部６１の一方側の断面三角状の第１凸部６２と、他方側の断面矩形の第２凸部６３と、その間の底面６１ａと、で囲まれて深い窪みとして形成されている。
この凹み部６１を有する雌型６０の型面に、インサートとなる基材４４を載置すると共に、雌型６０と雄型７０との間に表皮材４３を配置して表皮材４３を成形すると、第１凸部６２の凹み部側の側面６２ａと凹み部６１の底面６１ａと第２凸部６３の凹み部側の側面６３ａとに沿った第１凸部６２の稜線６２ｂと第２凸部６３の縁部６３ｂとの距離が、第１凸部６２の稜線６２ｂと第２凸部６３の縁部６３ｂとの直線距離より長いため、表皮材４３が伸びる。この表皮材４３の伸び率の限界から、図６に示すように、基材４４を挟んで、第１凸部６２の凹み部側の側面６２ａ、および第２凸部６３の凹み部６１側の側面６３ａと対峙する表皮材４３の各部位に、破れが生じる。このように、成形時に成形不良が生じると、外観上の品質が劣化するという問題がある。
【０００７】
また、外観上の支障なく成形することができたとしても次のような問題がある。
図７（Ａ）は、インストルメントパネル５０を成形する際の型閉め工程を示した断面図であり、（Ｂ）は脱型した際のインストルメントパネル５０の断面図である。図７（Ａ）は、図７（Ｂ）の符号Ｂの部分の型閉め工程を示した図に該当する。
表皮材４３を深絞り形状に成形できた場合であっても、図７（Ａ）に示すように、表皮材４３が肉薄となることにより、表皮材４３と基材４４との間に隙間が生じる。これにより、雄型７０にプレス圧を印加しても、表皮材４３から基材４４にプレス圧が伝わらないため、表皮材４３が基材４４に密着しない。このように、成形時に外観上成形不良が生じなくても、表皮材４３の基材４４への密着性が悪いという問題がある。この際、表皮材４３と基材４４とを接着させるために、基材４４に所定の接着剤を塗布して型閉めを行うような場合においても、表皮材４３の基材４４への接着性は改善しない。
さらに、型閉めして成形した後に室温に戻すため、表皮材４３の収縮により、図７（Ｂ）に示すように、表皮材４３には矢印の方向に収縮力が作用するので、表皮材４３が基材４４から剥がれることも考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、上記課題に鑑み、表皮材の厚みの減少を抑制し、かつ表皮材の基材への密着性を向上させて表皮材を深絞り形状に成形することができる真空成形方法および真空成形型を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の真空成形方法は、凹み部が形成された第１の型と、この凹み部に挿入する突出部が形成され、かつ突出部の突出面にカット刃が設けられた第２の型と、からなる真空成形型を用い、第１の型と第２の型との間に表皮材を配置して型閉めするとともに型内を真空吸引することで、第１の型に載置した基材に表皮材を密着させて窪みを有する絞り成形品を作製する真空成形方法であって、第１の型と第２の型との間隔を狭めてカット刃で表皮材に切り口を形成する工程と、第２の型を第１の型側に移動させて、突出部が切り口周辺の表皮材の端部を基材に押圧する工程と、を行うことを特徴とする。
この構成により、第１の型と第２の型との間隔を狭めると、先ず、カット刃が表皮材に当接する。そして、この間隔をさらに狭めることで、カット刃で表皮材に切り口が形成され、切り口周辺の表皮材の端部が突出部の外周部で凹み部に入り込んで、突出部がこの端部を基材のうち凹み部の底部に対峙した部位に押圧する。よって、表皮材が薄くなることを防止して窪みを成形することができる。従って、第１に、表皮材が破れることなく成形することができる。第２に、基材と表皮材とに隙間が生じない。よって、表皮材を基材へ密着させることが可能となる。さらには、予め基材に接着剤を塗布しておいて型閉めを行って第２の型を押圧することで、表皮材の基材への接着性を向上させることができる。
【００１０】
好ましくは、基材は絞り成形品の窪みに対応した凹部が形成されており、この凹部の底部にはカット刃が挿入される開口が形成されていることを特徴とする。この構成により、基材に凹部を形成してその底部を開口しておくことにより、真空成形型により表皮材を成形すると同時に、窪みの底部に開口を有する絞り成形品を作製することができ、成形後に開口を設ける工程を省くことができる。
好ましくは、切り口を成形する工程と端部を押圧する工程とは、第１の型に設けた真空吸引孔を通じて型内を真空吸引して行う。この構成により、切り口周辺の表皮材の端部を真空吸引により凹み部に十分入り込ませる。よって、該端部が凹み部に入り込んで突出部で押圧されて、該端部の成形も滞りなく行うことができる。
好ましくは、前記表皮材は、表皮の裏面側に発泡層を設けて成る熱可塑性素材である。これにより、表皮と発泡層とを一体で成形することができ、かつ発泡層を基材側に向けて配置することにより、クッション性のある成形部品を効率良く作製することができる。
【００１１】
一方、本発明の真空成形型は、凹み部が形成された第１の型と、凹み部に挿入する突出部が形成された第２の型と、からなり、第１の型と第２の型との間に表皮材を配置して型閉めにより表皮材を成形する真空成形型において、カット刃が突出部に設けられ、カット刃挿入凹部が凹み部の底部に形成されていて、型閉めすると、カット刃が表皮材に切り口を形成し、突出部が切り口周辺の表皮材の端部を凹み部の底部に押圧して、窪みの底部に開口を有する絞り成形品を成形することを特徴とする。
これにより、第１の型と第２の型との間隔を狭めるだけで、カット刃が表皮材に当接して表皮材に切り口が形成される。よって、型閉めを行うことで、表皮材の肉薄化を抑制して、表皮材を深絞り形状に成形することができる。また、凹み部の底部にはカット刃挿入凹部が形成されているので、型閉めの障害にはならない。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の真空成形方法によれば、真空成形型の型閉めで、カット刃により表皮材に切り口が形成されてから、突出部の外周部で切り口周辺の表皮材の端部を凹み部に入り込ませるので、表皮材を薄くすることなく、表皮材を成形することができる。このとき、基材と表皮材との間に隙間が生じることなく、表皮材を基材へ密着させることができる。また、表皮材を室温に戻しても、表皮材の肉薄化を抑制しているため、表皮材の収縮に伴って表皮材が基材から剥がれ難い。よって、歩留まりがよく効率的に成形を行うことができ、成形品の品質を確保することができる。
【００１３】
一方、本発明の真空成形型によれば、型閉めを行うだけで、カット刃で表皮材に切り口を形成し、突出部の外周部で切り口周辺の表皮材の端部を凹み部に入り込ませることができる。これにより、表皮材を薄くすることなく、表皮材を成形することができ、成形品の品質を確保することができる。また、表皮材の肉薄化を抑制しているので、予め厚みのある表皮材を用いる必要がなく、材料費のコストを削減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
図１は、本発明の真空成形型の要部を示す断面図である。本発明の真空成形型１０は、型面が形成された第１の型としての雌型２０と、第１の型の型面に対応した形状を有する第２の型としての雄型３０と、からなる。
【００１５】
雌型２０の型面には、深絞り形状を賦形するための凹み部２１が形成されている。例えば、雌型２０は、図１に示すように、雌型２０の端部に形成された断面三角形状の第１凸部２２と、断面矩形状の第２凸部２３と、を間隔を開けて備える。よって、凹み部２１は第１凸部２２の内側面２２ａ、第２凸部２３の外側面２３ａおよび底面２１ａで囲まれて深い窪みとして形成されている。
【００１６】
一方、雄型３０のうち雌型２０の型面側には、雌型２０の凹み部２１に対応した突出部３１が形成されている。例えば、雄型３０は、図１に示すように、雄型３０の端部に形成された断面三角形状の第１凹部３２と、断面矩形状の第２凹部３３と、を間隔を開けて備えている。よって、突出部３１が、第１凹部３２の内側面３２a 、第２凹部３３の外側面３３ａおよび突出面３１ａで囲まれて出張りとして形成されている。
【００１７】
なお、後に図３を参照して説明するように、雌型２０と雄型３０との間に表皮材４３を配置すると共に雌型２０の型面にインサートとなる基材４４を載置した後、型閉めされるので、表皮材４３および基材４４の厚さだけ余裕を持たせて、雌型２０の型面およびこの型面に対応する雄型３０の面が形成されている。ここで、雌型２０、雄型３０、基材４４は、それぞれ、コア型、キャビティ型、芯材とも呼ばれている。
【００１８】
本発明では、第２の型としての雄型３０の突出部３１は、その突出面３１ａに、すなわち、雌型２０の凹み部２１側に、カット刃３４を備える。
図２は、図１に示した雄型３０の突出部３１の斜視図である。図２に示すように、カット刃３４は所定長を有している。カット刃３４は、その長手方向が雄型３０の突出部３１の長手方向と一致するように設けられている。ここで、カット刃３４の所定長は、例えば突出部３１や凹み部２１の大きさや、表皮材４３の材質や厚みなどで設定される。
【００１９】
また、カット刃３４は、図２に示すように幾つかの三角歯が連続した鋸歯形状の他、突出部３１の付根側より凹み部２１側の方が薄くなった断面三角形状を所定長延設した形状であってもよい。好ましくは、図２に示すような鋸歯形状がよい。これは、後述するように、表皮材４３を雌型２０の型面に近づけたり、雌型２０と雄型３０との間隔を狭めたりすることで、カット刃３４が表皮材４３と当接するところ、この当接する面の面積が小さい方が、表皮材４３を切り込んで切り口が形成され易いためである。ここで、突出部３１にカット刃３４を装着することで、雄型３０にカット刃３４を設けるようにしてもよいし、雄型３０の突出部３１を形成する際に一体に形成してもよい。
【００２０】
一方、図１に示すように、雌型２０の凹み部２１の底面２１ａには、カット刃３４を挿入するカット刃挿入部２４が設けられている。これにより、型閉めの際、カット刃３４を逃がすことができる。カット刃挿入凹部２４の深さは、少なくともカット刃３４の長さあればよい。これにより、雌型２０の凹み部２１の底面２１ａと雄型３０の突出部３１の突出面３１ａとで、表皮材４３等を挟むことができ、完全に型閉めを行うことができる。
【００２１】
次に、真空形成型１０を用いて表皮材４３を成形し、雌型２０の型面上の基材４４に密着させることで、窪みを有する絞り成形品を作製する真空成形方法について説明する。
図３は図１の真空形成型１０による真空成形方法の各工程を示した断面図であり、図４は図３に示した工程に続く各工程を示した断面図である。
先ず、図３（Ａ）に示すように、雌型２０と雄型３０との間に表皮材４３を配置する。表皮材４３は、クランプ装置（図示せず）で保持されている。表皮材４３は、加熱により軟化する熱可塑性素材でなり、例えば、表皮４１の裏面に発泡層４２を裏打ちしたものである。ここで、発泡層４２は、発泡剤により樹脂などを発泡させたものであり、クッション性を有する。
また、表皮材４３の配置と前後して、図３（Ａ）に示すように、基材４４を雌型２０の型面に載置する。基材４４には、絞り成形品の窪みに対応した凹部４４ａが形成されており、この凹部４４ａの底部４４ｂにはカット刃３４が挿入することができるように開口が形成されている。
ここで、図３（Ａ）に示すように雌型２０と雄型３０と表皮材４３と基材４４が配置されるまでに、表皮材４３を加熱し成形ができるように軟化させておく。
【００２２】
次に、雄型３０およびクランプ装置を図３（Ｂ）に矢印ａで示す方向に移動させるなどして、雌型２０と雄型３０との間隔を狭める。すると、第１凸部２２の稜線２２ｂ上に位置する基材４４の稜線部４４ｃが、表皮材４３の発泡層４２に当接する。また、第２凸部２３の縁部２３ｂ上に位置する基材４４の縁部４４ｄが、表皮材４３の発泡層４２に当接する。基材４４への発泡層４２の当接と同時に、突出部３１の先端の外周部のうち第１凸部側外周部３１ｂおよび第２凸部側外周部３１ｃが表皮４１に当接し、突出部３１の外周部が表皮４１上をスライドしつつ、突出部３１が凹み部２１に挿入されつつある。
このとき、図３（Ｂ）に示すように、雄型３０の突出部３１に設けたカット刃３４が表皮材４３に当接し、雄型３０がさらに下降すると、カット刃３４で表皮材４３に切り込みが入り、表皮材４３に切り口４３ａが形成される。
【００２３】
そして、突出部３１の外周部のうち第１凸部側外周部３１ｂが表皮材４３の表面をスライドすることにより、切り口４３ａ周辺の表皮材４３の端部４３ｂを、矢印ｂで示すように、凹み部２１の第１凸部側に沿うように拡開させつつ入り込ませる。これと同時に、突出部３１の外周部のうち第２凸部側外周部３１ｃが表皮材４３の表面をスライドすることにより、切り口４３ａ周辺の表皮材４３の端部４３ｃを、矢印ｃで示すように、凹み部２１の第２凸部側に沿うように拡開させつつ入り込ませる。この際、雌型２０に設けてある真空吸引孔（図示せず）から雌型２０と表皮材４３との間にある空気を吸引することで、切り口４３ａ周辺の表皮材４３の端部４３ｂ，４３ｃを効率良く凹み部２１の各側面２２ａ，２３ａに沿うように入り込ませることができる。また、表皮材４３は加熱により軟化しているため、切り口４３ａ周辺の表皮材４３の端部４３ｂ，４３ｃがカット刃３４に幾分接着していることも相俟って、端部４３ｂ，４３ｃを凹み部２１に入り込ませることができる。
【００２４】
そして、図４（Ａ）に矢印で示す方向に、雄型３０を雌型２０側に移動させて型閉めを完了する。このとき、突出部３１にはカット刃３４が突き出るように設けられているが、雌型２０の対応する部位にカット刃挿入凹部２４が形成されているため、カット刃３４をカット刃挿入凹部２４に挿入でき、カット刃３４が成形の障害になることはない。また、突出部３１の突出面３１ａを可及的に凹み部２１の底面２１ａに近づけることができる。よって、雌型２０の型面に載置した基材４４に沿って、表皮材４３を窪みのある深絞り形状に成形することができる。
この際、表皮材４３には切り口４３ａが形成されることで、底面２１ａの中心部分を被わないで、表皮材４３の深絞り形状の縁部４３ｄを形成する。よって、表皮材４３が必要以上に伸張しないため、表皮材４３のうち、基材４４を挟んで第１凸部２２の内側面２２ａと対峙する部位が伸張されない。また、基材４４を挟んで第２凸部２３の外側面２３ａと対峙する部位が伸張されない。よって、表皮材４３の肉薄化を抑制することができる。つまり、表皮材４３が必要以上に引っ張られないために、表皮材４３が薄くなったり、表皮材４３が引き裂かれたりすることがない。
【００２５】
最後に、表皮材４３を室温に戻して、雌型２０および雄型３０から、表皮材４３を成形して基材４４と一体となった成形部品４５を外して脱型する。脱型した後の絞り成形品４５を示したのが、図４（Ｂ）である。この絞り成形品４５は、窪み４５ａを有し、該窪み４５ａの底部４５ｂに開口を有している。この際、成形時の温度より低下するので、表皮材４３は収縮するが、表皮材４３が従来と比べて薄くならないため、表皮材４３の発泡層４２が基材４４に密着しており、基材４４からの表皮材４３の剥がれを防止することができる。
【００２６】
以上のように、真空成形型１０は、第２の型としての雄型３０の突出部３１に表皮材４３への切り口４３ａを形成するためのカット刃３４を設け、第１の型としての雌型２０の凹み部２１にカット刃３４を挿入してカット刃３４を逃がすためのカット刃挿入凹部２４を設けている。よって、雌型２０の型面に基材４４を載置して型閉めの際に、カット刃３４で表皮材４３に切り口４３a を形成するので、表皮材４３の肉薄化を抑制し、表皮材４３を深絞り形状に成形しつつ基材４４に密着させることができる。つまり、表皮材４３と基材４４との間に隙間が形成されない。その後、表皮材４３を室温に戻した際に、基材４４からの表皮材４３の剥がれを防止することができる。
また、図３（Ａ）の状態において、基材４４の表面、すなわち、表皮材４３側の面に接着剤を塗布しておくことにより、図４（Ａ）の状態で、雄型３０を押圧すると、成形中の表皮材４３が基材４４に密着する。このとき、雄型３０の押圧で、表皮材４３から基材４４に対して圧力が加わるので、表皮材４３と基材４４とを接着させることができる。
【００２７】
以上、本発明の一実施の形態にと付いて詳述したが、本発明は、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々変更が可能である。例えば、以上の説明では基材４４は、絞り成形品４５の窪み４５ａに対応した凹部４４ａが形成されており、この凹部４４ａの底部には開口を有するようにしているが、基材４４には、雌型２０の凹み部２１およびカット刃挿入凹部２４に沿った形状に形成されて、表皮材４３を成形して基材４４に密着させた後に、脱型して、窪み４５ａの底部を開口するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の真空成形型の要部を示す断面図である。
【図２】図１に示した雄型の突出部の斜視図である。
【図３】図１の真空成形型による真空成形方法の各工程を示した断面図である。
【図４】図３に示した工程に続く各工程を示した断面図である。
【図５】成形品としてのインストルメントパネルの斜視図である。
【図６】インストルメントパネルを成形する際の型閉めの工程を示した断面図である。
【図７】（Ａ）は、インストルメントパネルを成形する際の型閉めの工程を示した断面図であり、（Ｂ）は脱型した際のインストルメントパネルの断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１０    真空成形型
２０    雌型（第１の型）
２１    凹み部
２１ａ，４５ｂ  底面
２２    第１凸部
２２ａ  内側面
２２ｂ  稜線
２３    第２凸部
２３ａ  外側面
２３ｂ  縁部
２４    カット刃挿入凹部
３０    雄型（第２の型）
３１    突出部
３１ａ  突出面
３１ｂ，３１ｃ  外周部
３２    第１凹部
３２ａ  内側面
３３    第２凹部
３３a   外側面
３４    カット刃
４１    表皮
４２    発泡層
４３    表皮材
４３ａ  切り口
４３ｂ，４３ｃ  端部
４３ｄ  縁部
４４    基材
４４ａ，４５ａ  窪み
４４ｂ，４５ｂ  底部
４４ｃ  稜線部
４４ｄ  縁部
４５    絞り成形品
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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