(57)【要約】【技術課題】熱可塑性樹脂製成形品に表皮材を容易に取り付けることができ、また、温度による影響を受けやすい素材を使った表皮材へも用いることができる積層板製造における表皮材の溶着方法を提供する。【解決手段】溶着装置１０の押さえ板１７で折り返し部４１を押さえながら熱棒１２を表皮材４０と芯材３０へ押し込み、表皮材４０の一部である折り返し片４２と芯材３０を融合させる。その後、熱棒１２を引き抜き、溶融部３１が固化した後、押さえ板１７を開放することにより芯材３０と表皮材４０が一体となった積層板６０を得ることができる。【選択図】　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂からなる芯材へ表皮材を張り付けた後、前記芯材における端面からの余剰分である表皮材を芯材の裏面へ折り返し折り返し溶着して張り付ける方法において、
ａ．前記芯材と表皮材とを重ねて積層板となし、これを受け台に備えた後、前記芯材の端面からの余剰の表皮材を芯材の裏面に折り曲げて折り返し部を形成する準備工程、
ｂ．熱棒が貫通孔を経由して進退可能であるように貫設された溶着装置を前進させてこの溶着装置の押さえ板を前記折り返し部に押し当てる圧接工程、
ｃ．前記押さえ板の貫通孔へ熱棒を挿入貫通し、前記表皮材と芯材を加熱すると共に表皮材の一部を溶融させながらこの溶融した部分を芯材の溶融した樹脂中に押し込み融合させる溶融工程、
ｄ．前記熱棒を当初の位置まで引き戻し、表皮材の一部を含む融合した樹脂が固化するまで前記押さえ板をそのまま溶融部に押し当てる保持工程、
ｅ．前記押さえ板を後退し、芯材に表皮材が溶着され一体となった積層板を受け台から解放する離脱工程、
からなることを特徴とする積層板における表皮材の溶着方法。
【請求項２】
押さえ板を後退した後、冷却用押さえ板を積層板の前記溶融部に押しつけることにより固化時間を短縮するようにしたことを特徴とする請求項１記載の積層板における表皮材の溶着方法。
【請求項３】
押さえ板に複数の貫通孔を設け、さらに同数の熱棒を設けることにより、同時に多点溶着を行うことができるようにしたことを特徴とする請求項１及び請求項２記載の積層板における表皮材の溶着方法。
【請求項４】
表皮材の材料がポリオレフィン系樹脂（ＴＰＯ），ＰＰＳＭ樹脂からなることを特徴とする請求項１、請求項２及び請求項３記載の積層板における表皮材の溶着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂製成形品（以下「成形品」と称する）の表面を表皮材で覆った積層板において、前記表皮材と成形品を溶着する方法であり、詳しくは、車両のドアトリム等に用いられる積層板を製造するうえで、表皮材を成形品の裏側に折り返した後、折り返した部分を溶着する積層板の端末処理を行う溶着方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車両の内装材料には、成形品が多く用いられているが、その成形品は、成形品の表面に、意匠目的のための表皮材や、安全性確保のためクッション性を持つ表皮材などを張り付けて積層板となし、これをドアトリムに代表される車両用内装材等に使用している。
この積層板の製造に際しては、まず、予め接着剤を１面に塗布した表皮材を成形品に張り付けた後、成形品の端部からはみ出た耳部を成形品の裏側に折り返し、この折り返し部を成形品の裏側に接着している。
その事例として、特開平６−２３８４１号公報には、表皮材が芯材となる成形品によって型に押圧された状態で、成形品端縁からはみ出た表皮材の余剰部（耳部）を第１巻込み体によって成形品外側方から成形品背後方へ折り返し、引き続いてその折り返した端末を第２巻込み体によって成形品裏面上に押圧し、これにより成形品裏面に表皮材の端末を連続的に折り返し貼着する処理加工方法が提案されている。
【０００３】
また、他の製造方法としては、射出成形用金型内で一体成形する方法がある。その事例は、特開平５−６４８２５号公報に示されている。この方法は、射出成形用金型内に表皮材を挟持した後、溶融樹脂を供給して多層成形を行う。次に、突出具を突き出して表皮材端部を金型中心方向に折った後、先端にヒータを備えた移動部を成形品まで前進させて、表皮材端部を多層成形品裏面に折り返して溶着する処理加工方法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記したそれぞれの方法には次のような問題点がある。
表皮材に接着材を塗布して積層板を得る方法は、表皮材に接着剤を予め塗布しておくため、トリミングしても余分なところへ接着剤がついており、無駄が発生するとともに、接着剤が塗布されているため、予期しない場所へ表皮材が付着して作業に障害が生じる。
【０００５】
一方、射出成形用金型内で積層板を成形する場合は、表皮材が溶融樹脂の温度にさらされるため、温度による影響を受けやすい素材を使った表皮材には用いることができない。
以上の欠点を解決するため、熱可塑性樹脂製成形品に表皮材を容易に取り付けることができ、また、温度による影響を受けやすい素材を使った表皮材へも用いることができる積層板製造における表皮材の溶着方法を提供するのが本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明においては、芯材における端面からの余剰分である表皮材を芯材の裏面へ折り返し溶着して張り付ける方法において、
ａ．前記芯材と表皮材とを重ねて積層板となし、これを受け台に備えた後、前記芯材の端面からの余剰の表皮材を芯材の裏面に折り曲げて折り返し部を形成する準備工程、
ｂ．熱棒が貫通孔を経由して進退可能であるように貫設された溶着装置を前進させてこの溶着装置の押さえ板を前記折り返し部に押し当てる圧接工程、
ｃ．前記押さえ板の貫通孔へ熱棒を挿入貫通し、前記表皮材と芯材を加熱すると共に表皮材の一部を溶融させながらこの溶融した部分を芯材の溶融した樹脂中に押し込み融合させる溶融工程、
ｄ．前記熱棒を当初の位置まで引き戻し、表皮材の一部を含む融合した樹脂が固化するまで前記押さえ板をそのまま溶融部に押し当てる保持工程、
ｅ．前記押さえ板を後退し、芯材に表皮材が溶着され一体となった積層板を受け台から解放する離脱工程、
により溶着を行うことを特徴とするものである。
【０００７】
更に、請求項２に記載の発明においては、請求項１記載の積層板における表皮材の溶着方法において、押さえ板を後退した後、冷却用押さえ板を積層板の前記溶融部に押しつけることにより固化時間を短縮するようにしたことを特徴とするものである。
【０００８】
更に、請求項３に記載の発明においては、請求項１及び請求項２記載の積層板における表皮材の溶着方法において、押さえ板に複数の貫通孔を設け、さらに同数の熱棒を設けることにより、同時に多点溶着を行うことができるようにしたことを特徴とするものである。
【０００９】
更に、請求項４に記載の発明に置いては、請求項１、請求項２及び請求項３記載の積層板における表皮材の溶着方法において、表皮材の材料がＴＰＯ樹脂，ＰＰＳＭ樹脂からなることを特徴とするものである。
【００１０】
【作用】
以上の様に構成された積層板の表皮材の溶着工程は、請求項１によると
ａ．準備工程　熱可塑性樹脂からなる芯材と表皮材を重ねて受け台へ備え付けた後、芯材の端面からの余剰の表皮材（耳部）を周知の装置で折り返し保持する。
ｂ．圧接工程　表皮材の溶着部へ溶着装置の押さえ板を前進させ積層板へ押し当てる。
ｃ．溶融工程　熱棒を摺動自在可能に貫設された押さえ板に形成された貫通孔へ挿入し、さらに積層板の所定の深さまで押し込む。そのため、熱棒により突き破った表皮材の一部を溶融させながら、さらに、熱棒の熱で溶融した芯材の溶融部に押し込み相互に融合させる。
ｄ．保持工程　所定の溶融時間が経過したら熱棒を当初の位置まで引き戻すとともに、表皮材の一部を含む溶融部の樹脂が固化するまで押さえ板の押し当てを持続する。
ｅ．離脱工程　溶融した樹脂の固化が完了すると、押さえ板を積層板から後退して開放し、表皮材が溶着された積層板を受け台から取り出す。
以上の工程からなるものである。
押さえ板に貫設した貫通孔の内径は、熱棒が摺動自在である許容範囲内でできるだけ小さい値が望ましい。その理由は、溶融した樹脂が貫通孔へ入り込まない様にする為である。
さらに、押さえ板の材料に断熱材を用いると熱棒からの熱を受けにくく表皮材が熱に弱い材料であっても、押さえ板が押しつけられている場所の熱変化を防ぐことができる。
【００１１】
本発明に用いられる断熱材としては、セラミック（各種）ミオレックス等、また耐熱エンジニアリングプラスチックスとしてポリエーテルエーテルケトン樹脂（ＰＥＥＫ樹脂）などが代表例としてあげることができる。
【００１２】
更に、請求項２によると、溶融工程が終了後、熱棒と押さえ板を後退させ、さらに溶融部へ冷却用押さえ板を押しつけることにより、溶融部の熱を冷却用押さえ板が吸収し、その結果固化時間を短縮することが出来る。
冷却用押さえ板の材料としては、アルミニウム、鉄、真鍮などが代表例として挙げることができる。
【００１３】
更に、請求項３によると、押さえ板の貫通孔と熱棒を複数設けることにより、同時に多点の溶着が可能になり作業時間の短縮を図ることができる。
更に、請求項４によると、表皮材の材料として、ＴＰＯ樹脂やＰＰＳＭ樹脂を用いると、本発明による表皮材の溶着強度をより効果的に得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
各図に基づいて請求項１から請求項４に係る積層板における表皮材の溶着方法について説明する。
【００１５】
【実施例１】
実施例１では、請求項１、請求項３及び請求項４に記載した積層板における表皮材の溶着方法について説明する。
図１は本溶着方法に用いる溶着装置１０の断面図、図２は芯材３０と表皮材４０を受け台５０に備え付け折り返し部４１を形成した積層板６０と受け台５０の断面図、図３は積層板６０と溶着装置１０の配置断面図、図４は表皮材４０の折り返し部４１へ溶着装置１０の押さえ板１７を押しつけた断面図、図５は熱棒１２が折り返し部４１を溶かしながら突き破り芯材３０内へ押し込んだ断面図、図６は熱棒１２により芯材３０の樹脂が溶融し折り返し片４２と融合している様子を示す拡大断面図、図７は熱棒１２を引き抜き押さえ板１７で保持しながら冷却している拡大断面図、図８は溶着が完了し溶着装置１０が当初の位置に戻った様子を示す断面図である。
なお、図３から図８は図２におけるＡ矢印方向から見た図面であり、受け台５０は省略している。
また、芯材３０及び表皮材４０については理解しやすいように拡大して示している。
【００１６】
図１に基づいて本実施例の溶着装置１０を説明する。
１３は、電気を通電することにより発熱するヒータで、外部の溶着装置用電源に接続するための電線１４を備えている。ヒータ１３には、下向きに４本の熱棒１２を組み込み、このヒータ１３は断熱材からなる取り付け部材１５を介して駆動板１６に取り付けられている。ヒータ１３には図示していないが温度センサーが取り付けられており、その温度センサーで検知したデータを溶着用電源の制御回路引き入れることでヒータ１３の温度をフィードバック制御している。本実施例では２８０℃程度に制御した。
熱棒１２の先端方向には、断熱材であるＰＥＥＫ樹脂からなる押さえ板１７が配されていると共に、押さえ板１７には、熱棒１２が進退自在に摺動する貫通孔１８が４カ所設けられている。
【００１７】
この貫通孔１８には、貫通孔１８の長さの３分の１程度の深さまで熱棒１２が挿入されている。予め挿入しておく目的は、熱棒１２が貫通孔１８から抜けていると再度貫通孔１８へ挿入する時貫通孔１８と熱棒１２の隙間をできるだけ狭くするのが望ましく、それ故、位置合わせが難しい場合があるためである。
押さえ板１７は、スプリング１９を通した支柱Ａ２０により駆動板１６へ上下移動自在に垂下させてあり、支柱Ａ２０の下端側にストッパー２１を具備することにより垂下する下限位置を規制している。
【００１８】
通常は、押さえ板１７をスプリング１９にて下方へ付勢させているが、表皮材４０へ押しつけるとスプリング１９が収縮し、その付勢力にて押さえ板１７を表皮材４０へ押しつけることになる。
駆動板１６は、支柱Ｂ２２により移動板２３に取り付け、また、移動板２３にはシリンダ（図示せず）のシャフト２４が取り付けられている。シャフト２４のスライド量を制御することにより、熱棒１２を芯材３０内に押し込む深さについて設定することができる。
【００１９】
次に前記した溶着装置１０を用いて積層板６０における表皮材の溶着方法について説明する。
本実施例に用いた芯材３０は、ポリプロピレン樹脂で厚さが３ｍｍ、表皮材４０はウレタン樹脂で厚さが２ｍｍである
まず、図２に示す様に、受け台５０に芯材より大きくトリミングした表皮材４０を取り付けた後、芯材３０を重ねる。次に、芯材３０の端面から出た表皮材４０の余剰部である耳を周知の装置（図示せず）で芯材３０の裏側へ巻き込んで折り返し部４１を形成し、積層板６０とする。その時の積層板６０と溶着装置１０の位置を図３に示す〔準備工程〕。
【００２０】
次に、圧接工程としてシリンダのシャフト２４により溶着装置１０を降下させて押え板１７を折り返し部４１に押し当てる（図４）。押さえ板１７には断熱材を用いているため、熱棒１２の熱が折り返し部４１へ伝わらず、熱による表面劣化等の影響を防ぐことができる〔圧接工程〕。
【００２１】
さらに、シリンダにより溶着装置１０を押しつけると、スプリング１９の効果で押さえ板１７が表皮材４０の折り返し部４１を押さえるので、熱棒１２が折り返し部４１を突き破り、また、熱棒１２の熱で溶融した表皮材４０の一部である折り返し片４２を芯材３０の内部へ押し込むことが可能になる（図５）〔溶融工程〕。
【００２２】
本実施例では、芯材３０の中に約１ｍｍの深さまで熱棒１２押し込んだ。
図６に溶融工程における熱棒１２を押し込んだ箇所の拡大図を示す。熱棒１２は、折り返し部４１を突き破り、この突き破られた折り返し片４２は芯材３０の溶融部３１内へ入り込み、浸されて浸漬状態となる。
所定の溶融工程の時間が経過後、熱棒１２を引き抜くが、押さえ板１７は押しつけ状態を維持し、溶融部３１が固化するまで押し付け状態を持続する〔保持工程〕。
【００２３】
溶融部３１へ浸漬されていた折り返し片４２は、溶融部３１が固化されることにより芯材３０の樹脂と一体化される（図７）。
【００２４】
溶融した樹脂が十分に固化した後、溶着装置１０を上昇させ、押さえ板１７を折り返し部３１から離脱開放し、次工程への準備として当初の位置に待機させる（図８）。
【００２５】
その結果、受け台５０から芯材３０に表皮材４０が溶着され、一体になった積層板６０を取り外して溶着工程は完了する〔離脱工程〕。
本実施例では、熱棒を４本の場合について説明したが、溶着する場所により熱棒の本数を１本にしたり、または、他の本数にしたりすることは自由に選択できる。
【００２６】
【実施例２】
実施例１における保持工程において、所定の溶融時間経過後、熱棒１２を引き抜き、一方、押さえ板１７は保持を持続しているが、実施例２では、熱棒１２を引き抜くと同時に溶着装置１０を上昇させ、その後、折り返し部４１にアルミ製の冷却用押え板７０を押しつけて冷却させた（図９）。
この冷却用押え板７０は、押さえながら同時に折り返し部４１の熱を吸収するため、早く固化が行われ、保持工程の時間短縮が３秒程度図れた。
なお、本実施例では、冷却用として板を用いたが、熱棒に対し冷却棒を用いたり、櫛形の冷却部品を用いたりしてもよい。
【００２７】
【実施例３】
表皮材４０の材料をＰＰＳＭ樹脂に変えて実施例１と同様におこなった。
結果は、実施例１同様容易に表皮材４０を芯材３０に溶着した複合板６０を得ることができた。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明した様に、本発明である熱可塑性樹脂からなる芯材へ表皮材を張り付けた後、芯材における端面からの余剰分である表皮材を芯材の裏面へ折り返し熱棒を用いて溶着して張り付ける方法により、次の様な効果を得ることができる。
ａ．表皮材に接着剤をあらかじめ塗布しておく必要がなく、容易に芯材に表皮材を張り付ける事ができる。
ｂ．芯材の裏面に巻き込んだ折り返し部を溶着する熱が他の場所に伝わらない（断熱材による押さえ板）ことにより、熱変形温度が低い材料の表皮材でも芯材へ張り付けを行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１及び実施例２で用いた溶着装置の断面図。
【図２】芯材と表皮材とを受け台へ備え付けた断面図。
【図３】積層板と溶着装置の断面図。
【図４】折り返し部へ溶着装置の押さえ板を押しつけた断面図。
【図５】熱棒が折り返し部を突き破り芯材の中へ押し込んでいる断面図
【図６】熱棒により芯材の樹脂が溶融し折り返し部と融合している様子を示す拡大断面図。
【図７】熱棒を引き抜き押さえ板で保持しながら冷却している拡大断面図。
【図８】溶着が完了し溶着装置が当初の位置に戻った様子を示す断面図。
【図９】実施例２において冷却用押さえ板を折り返し部へ押しつけて冷却させている断面図。
【符号の説明】
１０　溶着装置
１２　熱棒
１７　押さえ板
３０　芯材
３１　溶融部
４０　表皮材
４１　折り返し部
４２　折り返し片
６０　積層板
７０　冷却用押さえ板
【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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