(57)【要約】【課題】発泡樹脂層と樹脂シート層との間に空気が残留しないように形成することができる樹脂成形品の成形方法を提供する。【解決手段】樹脂成形品１０の成形方法は、発泡樹脂層１１の表裏両面に樹脂シート層１２、１３を配置した基材１５を、金型で熱圧着する工程において、熱圧着する前に、樹脂シート層１２、１３と金型との間に空隙を設け、熱圧着時の加熱による膨張の際に、基材１５の周縁部と金型の接するタイミングを、基材の中央部と前記金型の接するタイミングより遅らせることにより、発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２、１３との層間に存在する残留気泡を基材１５から排出する。金型が上型及び下型からなり、金型の少なくとも一方の内表面が、基材の周縁部から中央部に対応して、空隙内で金型の周縁から中央に向かって弧状に膨出する凸形状に形成されてもよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡樹脂層の表裏両面に樹脂シート層を配置した基材を、金型で熱圧着する工程において、
熱圧着する前に、前記基材と前記金型との間に空隙を設け、
熱圧着時の加熱による膨張の際に、前記基材の周縁部と前記金型の接するタイミングを、前記基材の中央部と前記金型の接するタイミングより遅らせることにより、前記発泡樹脂層と前記樹脂シート層との層間に存在する残留気泡を前記基材から排出することを特徴とする、樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
前記金型が上型及び下型からなり、該上型及び下型の少なくとも一方の内面が、前記基材の周縁から中央に向かって弧状に膨出する凸形状に形成されている、請求項１記載の樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
前記空隙は、前記空隙の最大値と前記基材の厚さとの差に対して４０％から６０％の範囲である、請求項１又は２記載の樹脂成形品の成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発泡樹脂層の表裏両面側に樹脂シート層が配置された樹脂成形品の成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、軽量化、断熱、吸音等、種々の目的のために気体を含有した材料を用いた基材が使用されている。例えば特許文献１には、基板とフィルム状樹脂により樹脂成形品を成形する際に、基板とフィルム状樹脂間に生じる残留気泡を除去するために真空積層装置を用い、真空状態を保持して樹脂成形品を形成することが開示されている。
【０００３】
特許文献２には、エポキシ樹脂組成物の積層を、エポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤を用いて行うことが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２７１０２１号公報
【特許文献２】特開平８−７３６２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の基材の形成方法である特許文献１では、残留気泡を除去するために真空積層装置を必要とし、製造コストが高くなる。また、真空状態を形成する前に、２つの基材の片面を溶着しておく工程が必要であり、製造工程が複雑であった。
【０００６】
特許文献２では、エポキシ樹脂組成物の積層のためにエポキシ樹脂硬化剤及びエポキシ樹脂硬化促進剤が必要になり、工程が複雑で、高コストとなる。
【０００７】
本発明は、発泡樹脂層と樹脂シート層との間に空気が残留しないように形成することができる樹脂成形品の成形方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る樹脂成形品の成形方法は、発泡樹脂層の表裏両面に樹脂シート層を配置した三層以上でなる基材を、金型で熱圧着する工程において、熱圧着する前に、基材と金型との間に空隙を設け、熱圧着時の加熱による膨張の際に、基材の周縁部と金型の接するタイミングを、基材の中央部と金型の接するタイミングより遅らせることにより、発泡樹脂層と樹脂シート層との層間に存在する残留気泡を基材から周囲に排出するようにしたものである。
【０００９】
上記構成において、金型は上型及び下型からなり、該上型及び下型の少なくとも一方に対して負荷を掛けて、内面の中心が最も撓むようにして基材に接するようにするか、上型及び下型の少なくとも一方を、基材の周縁から中央に向かって僅かに弧状に膨出した凸形状に予め形成し、基材の中央部から周縁部に向けて徐々に接するようにして、タイミングをずらすようにしてもよい。空隙の最大値と基材の厚さとの差に対して４０％から６０％の範囲であればよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、発泡樹脂層の表裏両面側に樹脂シート層が配置された基材を熱圧着する工程において、熱圧着時の加熱による膨張の際に、基材の周縁部と前記金型の接するタイミングを、基材の中央部と前記金型の接するタイミングより遅らせることにより、発泡樹脂層と樹脂シート層との層間に存在する残留気泡は、基材の中央から順次周囲に向かって押し出され基材から排出される。
本発明の好ましい実施態様では、金型の内面側を基材の周縁から中央に向けて僅かに弧状に突出形成された凸形状とすることにより、熱圧着時に基材の中央から順次周縁側を加圧することで、発泡樹脂層と樹脂シート層との層間に存在する残留気泡を基材から排出することができる。よって、樹脂シート層と発泡樹脂層との間に空気溜りが生じ難くなり、凹凸がなく、見栄えの良好な樹脂成形品の成形を真空積層法を用いることなく安価に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１の実施形態において、熱圧着工程で金型を加圧するときの上型の変形状態を示すと共に、当該加圧による発泡樹脂層と樹脂シート層との層間に存在する気泡の挙動を模式的に示す断面図である。
【図２】本発明の樹脂成形品の製造方法を示すフロー図である。
【図３】下型とストッパーとの位置関係を示す平面図である。
【図４】第２の実施形態において、内面側を基材の周縁から中央に向けて僅かに弧状に突出して凸形状に形成した上型を模式的に示す断面図である。
【図５】基材における空隙の測定個所を示す平面図である。
【図６】実施例の樹脂成形品の外観を示す光学像である。
【図７】実施例の樹脂成形品における空気溜りの測定結果を示す図である。
【図８】比較例の樹脂成形品の外観を示す光学像である。
【図９】比較例の樹脂成形品における空気溜りの測定結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて詳細に説明する。
本実施形態では、樹脂成形品として、車体のルーフパネルに使用される樹脂成形品の例を用いて説明するが、本発明では樹脂成形品の用途、形状、大きさなどは何ら限定されない。
本発明は、樹脂成形品の製造方法において、とくに、発泡樹脂と樹脂シートとを積層して樹脂成形品を得る際、加熱加圧工程により、発泡樹脂と樹脂シートとの層間の界面に気泡が残存することなく、高品質で見栄えのよい樹脂成形品を得るための技術に関するものである。
図１を参照すると、基材１５に対して上型２１を下降させて水平に均等に加圧すると、基材１５の発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２との層間に存在する気泡１８が界面に閉じ込められたまま成形されてしまう。気泡１８が残存したまま成形されると、樹脂成形品１０の見栄えが悪くなり品質が損なわれる。そこで本発明では、熱圧着時の加熱による膨張の際に、基材１５の周縁部に対する金型２０の接するタイミングを、基材の中央部に対する金型の接するタイミングより遅らせることにより、発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２との層間に存在する残留気泡１８を前記基材１５から排出するようにしている。
基材の中央部と周縁部に対して金型の接するタイミングをずらす場合、図１に示すように、金型の例えば上型２１を基材１５の中央部から徐々に周縁部に向けて接するように撓ませてプレスする方法（第１の実施形態）、又は図４に示すように、例えば上型２１の内表面を基材１５の中央部から周縁部に向けて徐々に湾曲するよう、予め凸形状に形成した金型を用いてプレスする方法（第２の実施形態）の何れにより成形してもよい。
以下、具体的な実施の形態によりさらに説明する。
【００１３】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る樹脂成形品１０を得るための基材１５を、熱プス成形機の金型２０内に収容して加圧する状態を示す断面図である。
図１に示すように、基材１５が熱プレス成形機の金型２０内に収容されている。この基材１５によって成形される樹脂成形品１０は、発泡樹脂層１１を挟んだ表裏両面側に第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３が積層配置された成形品である。
第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３は発泡樹脂層１１に付着した膜、フィルム、板などを含んで構成される。
【００１４】
発泡樹脂層１１を構成する材料及びこの発泡樹脂層１１の表裏面側に配置される第１及び第２樹脂シート層１２，１３を構成する材料としては、発泡樹脂層１１を第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３の外側から加熱して加圧することで、この発泡樹脂層１１を樹脂シート層１２，１３間で溶着できる材料であればよい。
【００１５】
発泡樹脂層１１の材料としては、例えばウレタンやスポンジ等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１６】
第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３の材料としては、例えばポリプロピレン（ＰＰ）等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
【００１７】
熱プレス成形機内に載置された基材１５は、加熱されることで、樹脂シート層１２，１３間に挟まれた発泡樹脂層１１が熱膨張する。この発泡樹脂層１１の加熱による膨張力を、上型２１を加圧することにより強制的に静止状態とすることで、発泡樹脂層１１の内圧により第１樹脂シート層１２と第２樹脂シート層１３と、これらの間に挟まれた発泡樹脂層１１とが圧接されて熱溶着される。
【００１８】
図２は、本発明の樹脂成形品１０の製造方法を示すフロー図である。
図２に示すように、本発明の樹脂成形品１０の製造は以下のステップにより行われる。
ステップ１：発泡樹脂層１１の表裏両面側に第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３を重ねて積層体でなる基材１５とし、この基材１５を熱プレス成形機の金型２０内に収容する。熱プレス成形機は上下に、分割可能な上型２１と下型２２とを備え、この上型２１と下型２２は、周囲にストッパー２５が配置されて金型内部に所定の空隙Ｇが形成される（図４参照）。上記基材１５を熱プレス成形機の下型２２の所定の位置に載置し、金型を閉じる（型閉じ）。
ステップ２：熱プレス成形機の上下型で、基材１５を、所定の温度と所定の圧力に加熱して加圧する。熱プレス成形機によるホットプレスは、熱圧着とも呼ばれる。
ステップ３：ホットプレスされた基材１５を金型２０から取り出して、コールドプレス機の所定位置に挿入し、室温迄冷却することにより樹脂成形品１０を成形することができる。
【００１９】
図３は、下型２２とストッパー２５との位置関係を示す平面図である。図３に示すように、下型２２の上面の周囲の長辺側の２個所、つまり、下型２２の外周側の２辺にストッパー２５が配設され、基材１５がストッパー２５の内側に載置されている。
【００２０】
本発明の第１の実施形態では、図１に示すように、金型２０は上型２１と下型２２より構成されている。金型２０は、図３に示すように下型２２の上面の周囲に配置されたストッパー２５により、上型２１の下面と基材１５の上面との間に所定の寸法の空隙Ｇ（図４に図示）が設けられている。この空隙Ｇは、例えば、ストッパー２５の高さを１２．０ｍｍとし、基材１５の高さを１０．０ｍｍとした場合には、２ｍｍの間隙となる。
【００２１】
本実施の形態では、基材１５の周縁部に対してよりも中央部に対して上型２１が最も早く接するように、上型２１が加圧手段により上方から徐々に周縁に向けて加圧される。そのために、加圧手段により上型２１の中央部を下方に、すなわち基材１５側に向けて凸状に撓ませながら上方から荷重をかけている。これにより、上型２１は、下方に向けてその中央部から周囲に僅かに弧状に突出し、まず、基材１５の発泡樹脂層１１の膨張に伴って、上型２１の中央部が樹脂シート層１２の中央部に接し、次いで徐々に、上型２１の周囲が基材１５の周囲に向かって接していき、図１に示すように、最終的に上型２１の周縁部で基材１５の周縁部が加圧される。このとき、膨張によって基材１５の発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２との層間に存在する気泡１８は、基材１５の中央部から徐々に周縁部に向かって移動していき、界面の周縁から排出されて完全に密着されることになる。
【００２２】
図１では熱圧着工程で金型２０を加圧したときの上型２１の変形状態を断面図で表している。この図１に示すように、上型２１を加圧したとき、上型２１の周囲の空隙Ｇが大きくなり、上型２１の中央の隙間が狭くなるように弧状に撓む。つまり、上型２１を加圧したときには、上型２１が基材１５に向かって凸状に撓むように変形する。本実施形態では、加圧手段が下方に向かって全周囲に球状に凸湾曲した上型２１を用いており、この上型２１の下方に最も突出する中央部分が基材１５の中央部に対向させて配置されるようにしている。
【００２３】
図１ではまた、ステップ２の熱圧着工程において加圧による発泡樹脂層１１の挙動を模式的に示している。
図１に示すように、加熱及び加圧により基材１５の樹脂シート層１２，１３に挟まれた発泡樹脂層１１は膨張する。発泡樹脂層１１が膨張することにより、発泡樹脂層１１と上側に配置された第１樹脂シート層１２が上型２１の表面に接する。すると、当該、発泡樹脂層１１と第１樹脂シート層１２との間の層間に気泡（層間空気）１８が残留する。
【００２４】
ここで、層間に存在する残留気泡１８を基材１５から排出することができない場合は、第１樹脂シート層１２及び／又は第２樹脂シート層１３と発泡樹脂層１１との間に空気を巻き込み、所謂空気溜りが形成される。空気溜り１８は、第１樹脂シート層１２層と発泡樹脂層１１との密着されるべき界面に形成される。基材１５に空気溜り１８が形成されると、界面強度の低下や意匠面に凸状の個所が生じる。意匠面は、第１樹脂シート層１２、又は第２樹脂シート層１３の視認される側の面である。図１では、第１樹脂シート層１２を意匠面としている。空気溜り１８は、１０ｍｍ以下、１０〜２０ｍｍ、２０〜３０ｍｍ、３０〜４０ｍｍ位の種々の大きさで残存し、意匠面の見栄えが悪くなり好ましくない。
【００２５】
しかし本実施形態では、界面に存在した残留気泡１８は、球面状の勾配を形成した上型２１の面の中央から外周部に向かって加圧により排出されるので、界面に存在した残留気泡は全て排出されることになると共に、基材１５が熱圧着により密着されて、空気溜まりのない樹脂成形品１０を形成することができる。これにより、ステップ２の熱圧着工程においては、熱圧着時に発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２，１３との層間に存在する残留気泡を基材１５から排出することができる。
従って、本実施形態では、基材１５を例えば車両のルーフに適用するような大面積の基材であっても、また、３層以上の肉厚で多層構造に形成する場合であっても、確実に残留気泡を排出することができる。これに対して、ロールにより層間のエアを局所的にしごきながら排出する従来工法では、薄手の材料に限られていたが、本実施形態では、基材の面積の大小を問わず、また基材の厚さに関わりなく適用可能である。
【００２６】
空隙Ｇは、ストッパー２５の厚さと基材１５の厚さの差よりも小さい値が好ましい。例えば、ストッパー２５の厚さが１２ｍｍで、基材１５の厚さが１０ｍｍの場合には、差は２ｍｍである。ここで、空隙Ｇの最大値は、ストッパー２５の厚さ、つまり上下型で決まる空隙Ｇの最大値である。
【００２７】
金型の加圧によって上型２１と基材１５との間の空隙Ｇを調節することにより、残留気泡１８の排出の度合いが異なる。残留気泡１８が完全に排出される空隙Ｇは、例えば、０．８ｍｍ〜１．２ｍｍ程度である。この空隙Ｇの値は、空隙Ｇの最大値であるストッパー２５の厚さと基材１５の厚さの差である２ｍｍに対して、４０％から６０％程度である。つまり、残留気泡が完全に排出される空隙Ｇは、空隙Ｇの最大値（ストッパー２５の厚さ）と基材１５の厚さとの差に対して、４０％から６０％程度である。この値が、２ｍｍに対して０．７ｍｍ、つまり３５％以下になると、空隙Ｇが小さくなり、後述する空気溜りが生じるので好ましくない。逆に、空隙Ｇの値が２ｍｍに対して１．３ｍｍ、つまり６５％以上になると、発泡樹脂層１１と樹脂シート層１２，１３との層間が密着しなくなるので好ましくない。
【００２８】
（第２の実施形態）
図４に示すように、本発明の第２の実施形態では、図１に示した第１の実施形態とは異なり、金型２０の内表面が凸形状に形成されている。この凸形状は、上型及び下型の両内表面に設けてもよく、又は、少なくとも上型及び下型の一方の内表面に形成してもよい。何れの場合でも、金型の上型及び／又は下型が基材１５に向かって僅かに弧状に湾曲して形成されているので、熱圧着に必要な加圧と、残留気泡の排出に必要な加圧とにより、基材１５から残留気泡を排出することができる。
【００２９】
本発明によれば、基材１５の密着と積層とを熱プレス成形機とコールドプレス機のみで成形することが可能となる。これにより、真空装置や余分な接着剤との材料が不要となるので、低コストで樹脂成形品１０を成形することが可能となる。
【００３０】
本発明によれば、第１樹脂シート層１２層又は第２樹脂シート層１３の片側を溶着する必要がなく、積層化が可能となり、簡単な工程により樹脂成形品１０を成形することが可能となる。
【００３１】
本発明の樹脂成形品１０は、車体のルーフパネルだけではなく、内装品として、ドアパネル、インスツルメントパネル、ピラー部品、トリム部品、エンジンルーム部品、外装品として、天井パネル、バンパー、サイドモール、エアスポイラーなどに使用することができる。
以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明する。
【実施例】
【００３２】
ウレタンからなり厚さが８ｍｍの発泡樹脂層１１の表裏両面側に、ポリプロピレンからなり厚さが１ｍｍの第１樹脂シート層１２及び第２樹脂シート層１３を積層して、図２の工程により厚さが１０ｍｍの基材１５とした。以下にホットプレス及びコールドプレスの金型２０と基材１５の寸法を示す。
金型２０の寸法：２５００ｍｍ×１５００ｍｍ
基材１５の寸法：２０００ｍｍ×１３００ｍｍ
【００３３】
ホットプレス及びコールドプレスの条件を以下に示す
ホットプレス：１６５℃で、１３．２ＭＰａの圧力を印加した。
プレス時間は、基材１５の厚さや面積により適宜に設定すればよい。
コールドプレス：２０℃で、１３．２ＭＰａの圧力を印加した。
プレス時間は、基材１５の厚さや面積により適宜に設定すればよい。
【００３４】
１３．２ＭＰａの圧力を印加したときのホットプレスにおける空隙Ｇを、弾性体を用いて測定した。
図５は、基材１５における空隙Ｇの測定個所を示す平面図である。
図５に示すように、下型２２に載置される基材１５の中心の上下方向（Ｙ方向）に（１）〜（５）、基材１５の中心から左右方向（Ｘ方向）に（６）〜（９）の各点において、球又は円柱からなる弾性体を用いて加圧時の空隙Ｇを測定した。実施例の加圧における空隙Ｇの測定結果を、表に示す。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
基材１５の中心部側の横１ｍで、幅が０．４ｍ内の測定点である（２），（３），（４），（７），（８）の空隙Ｇは、１０．５〜１０．６ｍｍであった。
一方、基材１５の端の測定点である（１），（５），（６），（９）の空隙Ｇは、１１．１〜１１．７ｍｍであり、中心部側よりも空隙Ｇが大きいことが分かった。空隙Ｇの最大値は１１．７ｍｍであり、最小値は１０．５ｍｍであった。最大値と最小値との差は１．２ｍｍであった。
【００３７】
図６は、実施例の樹脂成形品１０の外観を示す光学像である。
図６に示すように、実施例の樹脂成形品１０においては、第１樹脂シート層１２の表面には外観ふくれが発生しなかった。１０ｍｍ以上の空気溜りは目視検査により測定が可能であるが、１０ｍｍよりも小さい空気溜りは第１樹脂シート層１２の表面の目視検査では視認できない。このため、第１樹脂シート層１２を剥がした後の目視検査により、１０ｍｍよりも小さい空気溜り１８の個数を測定した。
【００３８】
図７は、実施例の樹脂成形品１０における空気溜り１８の測定結果を示す図である。横軸は、実施例及び後述する比較例を示し、縦軸は２〜７ｍｍの小さい空気溜り１８の数である。
図７に示すように、実施例の樹脂成形品１０では、２〜７ｍｍの空気溜り１８は７個であり、実用上、見栄えには影響しない数であった。
【００３９】
（比較例）
ホットプレスの圧力を、２．８ＭＰａとした以外は、実施例と同様にして樹脂成形品１０を成形した。
【００４０】
ホットプレスの加圧時の空隙Ｇを測定した結果、基材１５の中心部側の横１ｍで、幅が０．４ｍ内の測定点である（２），（３），（４），（７），（８）の空隙Ｇは、１１．２〜１１．４ｍｍであった。
一方、基材１５の端の測定点である（１），（５），（６），（９）の空隙Ｇは、１１．６〜１１．９ｍｍであり、中心部側よりも極僅かに空隙Ｇが大きいことが分かった。空隙Ｇの最大値は１１．９ｍｍであり、最小値は１１．２ｍｍであり、最大値と最小値との差は０．７ｍｍであった（図６参照）。これにより、比較例の２．８ＭＰａの圧力を印加したときのホットプレスの上型２１における空隙は、中心部側が小さく、周辺側がごくわずかに大きくなることが分かった。
【００４１】
図８は、比較例の樹脂成形品１０の外観を示す光学像である。
図８に示すように、比較例の樹脂成形品１０においては、第１樹脂シート層１２の表面側には外観ふくれが発生し、２〜７ｍｍの空気溜り１８が多数残存し、さらに１０ｍｍ以上の空気溜り１８も残存した。
【００４２】
図９は、比較例の樹脂成形品１０における空気溜り１８の測定結果を示す図である。横軸は、空気溜り１８の寸法（ｍｍ）であり、縦軸は空気溜り１８の数である。
図９に示すように、外観ふくれのない２〜７ｍｍの空気溜り１８が７８１個残存し、さらに１０ｍｍ以上の大きさの外観ふくれのある空気溜り１８が１８個残存した。１０〜２０ｍｍの外観ふくれは６個、２０〜３０ｍｍの外観ふくれは９個、３０〜４０ｍｍの外観ふくれは３個残存した。
【００４３】
以上説明したように、実施例によれば、ホットプレスによる加圧時に生じる金型２０の空隙Ｇの最大値と最小値との差を１．２ｍｍ程度とすることにより、比較例と比較すると空気溜り１８が殆どない樹脂成形品１０が成形できることが分かった。
【００４４】
上記実施形態は本発明の範囲内において適宜変更可能である。
例えば上記実施形態では、樹脂成形品１０が長方形の形状である例について説明したが、樹脂成形品１０の形状は他の形状であってもよい。
【００４５】
上記実施形態では、表面を構成する第１樹脂シート層１２と、裏面を構成する第２樹脂シート層１３と、両樹脂シート層１２，１３間に配置された発泡樹脂層１１と、からなる三層構造の樹脂成形品１０について説明したが、特に限定されない。例えば他の層が両樹脂シート層１２，１３間或いは外側に積層されて四層以上の樹脂成形品であってもよい。
【００４６】
上記実施形態では、成形前の基材１５として板状体を用いた例について説明したが、各種の形状に成形された基材１５として使用することも可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０：樹脂成形品
１１：発泡樹脂層
１２：第１樹脂シート層
１３：第２樹脂シート層
１５：基材
１８：空気溜り
２０：金型
２１：上型
２２：下型
２５：ストッパー
Ｇ  ：空隙
【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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【図８】
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【図９】
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