(57)【要約】【課題】樹脂の発泡層を有する貼り合わせ成形において、成形時に発泡層に生じる損傷を防止して、ソフトで触感の良い貼り合わせ成形品を得る。【解決手段】金型のキャビティ空間に第１樹脂を充填して基材を成形した後、金型を一旦開いて表皮シートを金型内に装填し、該基材と該表皮シートの間に空隙を形成するようにして該金型を型閉して、空隙に発泡性を有した第２樹脂を充填する。前記工程により金型内で発泡させた損傷することなく成形品を製造できるので、軽量で触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができる。【選択図】　　　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の射出装置により金型のキャビティ空間に第１樹脂を充填して基材を成形する第１の工程と、前記基材を成形した後の金型を開いて表皮シートを金型内に装填する第２の工程と、該基材と該表皮シートの間に第２の樹脂を充填する空隙を形成するように該金型を型閉する第３の工程と、第２の射出装置により該空隙に発泡性を有した第２樹脂を充填して該キャビティ空間内で発泡させる第４の工程とを備え、金型内において基材にクッション性を有する発泡層を積層して成形する多層成形品の製造方法。
【請求項２】
前記金型は、前記キャビティ空間の周りを囲むように形成したシェアエッジ構造の嵌合部で嵌め合わされる固定型と可動型とを備えており、該可動型と該固定型とがシェアエッジ構造の嵌合部で嵌合したまま摺動することによってキャビティ空間の容積を拡大させる構造とした請求項１記載の多層成形品の製造方法。
【請求項３】
前記第４の工程において、前記キャビティ空間の容積を拡大させながら第２樹脂を発泡させる請求項１、又は請求項２記載の多層成形品の製造方法。
【請求項４】
前記第１樹脂は発泡性を有したものであって、前記第１の工程において、前記金型キャビティ空間を容積を拡大させながら第１樹脂を発泡させる請求項１〜請求項３までのいずれか１項に記載の多層成形品の製造方法。
【請求項５】
前記第１樹脂及び第２樹脂の少なくとも一つを発泡させる際において、射出装置の射出動作に連動して、前記金型キャビティ空間の容積を拡大させることを特徴とする請求項１〜請求項４までのいずれか１項に記載の多層成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、表皮シートに軟質材の樹脂と硬質材の樹脂を積層させてクッション性を有する多層成形品を製造する多層成形品の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来技術】
表皮シートを表層に配した多層成形品の製造方法に関する従来技術として、予め表皮材の裏面に発泡層を積層した発泡層付きの表皮材を金型内に配した後、該金型内に基材となる熱可塑性樹脂を充填して、表皮シートと基材とを一体化させ、発泡層付きの多層成形品を製造する方法が知られている。発泡層付きの表皮材を用いた多層成形品は、触った時に柔らかく感じるために触感が良く、例えば、自動車のドア内壁やインパネ等といった内装部品等に用いるのに好適であり、近年その需要は増加の一途をたどっている。
【０００３】
しかし、発泡層付き表皮シートを用いる前記の成形方法は、表皮シートを供給するロール交換の頻度が格段に多く、表皮シートの保管に大きなスペースを必要とするという問題を有しており、また表皮シートの残材がリサイクルが困難であるという問題を有していた。
この問題を解決するために、例えば特許文献１に開示される成形方法がある。前記特許文献１に開示される技術は、型開された可動金型と固定金型の間に発泡層を有しない表皮シートを配して、型内で表皮シートに発泡層を形成する技術である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１１３５６１号公報
【０００５】
前記特許文献１に開示される成形方法は、型開きされた可動金型と固定金型の間に発泡層を有しない表皮シートを配して型閉じ動作を行ない、該両金型を予め設定された第一型開量に保持した状態で、前記固定金型と表皮シートとで形成される金型空間内に第一層充填物となる第一層発泡剤入り溶融樹脂を射出充填する。そして、射出充填直後に前記両金型を相対的に離間させ予め設定された第二型開量に保持することにより、前記第一層発泡剤入り溶融樹脂中の発泡剤による気泡の発生・膨張を行なわせながら第一層充填物を形成する。その後、前記両金型を相対的に離間させ予め設定された第三型開量に保持した状態で、前記固定金型と第一層充填物とで形成される金型空間内に第二層充填物となる第二層コアー材溶融樹脂を射出充填し、前記両金型に所定の型締力を負荷させて第二層充填物を形成すると同時に、表皮シート、第一層充填物、第二層充填物の順に積層融着一体化させる方法である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した特許文献１に開示される成形方法は、固定金型と表皮シートとで形成される空間に発泡層を形成した後、第ニ充填物を型内に射出成形するために、前記発泡層が第ニ充填物によって押しつぶされて発泡層の厚みが薄くなり、クッション性を損なうという問題を生じる。
【０００７】
そのため、前記成形方法は、触感を向上させるために型内で形成する発泡層を、予め第ニ充填物により押しつぶされることを見越して厚めに形成する必要がある。しかし、発泡層の厚みを増加させるためには第一層発泡剤入り溶融樹脂を多く使用する必要があり不経済であるとともに、発泡工程に要する時間が長くなって成形時間が長くなると問題を生じる。
【０００８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ソフトで触感の多層成形品を効率的に得ることができる多層成形品の製造方法に関するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、本発明による多層成形品の製造方法は、
（１）　第１の射出装置により金型のキャビティ空間に第１樹脂を充填して基材を成形する第１の工程と、前記基材を成形した後に該キャビティ空間の容積を拡大することにより空隙を生じさせる第２の工程と、第２の射出装置により該空隙に発泡性を有した第２樹脂を充填して該キャビティ空間内で発泡させる第３の工程とを備え、金型内において基材にクッション性を有する発泡層を積層して成形した。
【００１０】
（２）　上記（１）記載の多層成形品の製造方法において、前記金型は、前記キャビティ空間の周りを囲むように形成したシェアエッジ構造の嵌合部で嵌め合わされる固定型と可動型とを備えており、該可動型と該固定型とがシェアエッジ構造の嵌合部で嵌合したまま摺動することによってキャビティ空間の容積を拡大させる構造とした。
【００１１】
（３）　上記（１）又は（２）記載の多層成形品の製造方法において、前記第４の工程において、前記キャビティ空間の容積を拡大させながら第２樹脂を発泡させた。
【００１２】
（４）　上記（１）〜（３）のいずれか１項に記載の多層成形品の製造方法において、前記第１樹脂は発泡性を有したものであって、前記第１の工程において、前記金型キャビティ空間を容積を拡大させながら第１樹脂を発泡させた。
【００１３】
（５）　上記（１）〜（４）のいずれか１項に記載の多層成形品の製造方法において、前記第１樹脂及び第２樹脂の少なくとも一つを発泡させる際において、射出装置の射出動作に連動して、前記金型キャビティ空間を容積を拡大させた。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態の好ましい１例を詳細に説明する。
図１及び図２は本発明の実施形態に係り、図１は本発明方法に使用する多層射出成形装置の全体構成図であり、図２は多層成形の際の各工程ステップのステップを説明するである。図３は型内被覆成形方法で作られた成形品の構成と特徴をを説明する図であ。図４は本発明の多段開型開制御とランプ制御を説明する図である。
【００１５】
本実施形態に係わる多層成形方法に使用される多層成形装置１００は、図１に示すように、金型１０と型締装置２０と多層射出装置３０と制御装置６０とを備えて構成される。多層射出装置３０は第１の射出装置３０Ａと第２の射出装置３０Ｂから構成され、金型１０は固定盤１に取り付けられた固定型３と可動盤２に取り付けられた可動型４とからなる。
【００１６】
型締装置２０は、可動盤２と固定盤１と型締シリンダ２２と、型締シリンダ２２を制御して駆動する図示しない油圧源を備え、可動盤２は図示しないタイバーに案内されて、型締シリンダ２２の駆動により可動型４とともに前後進できるよう構成されている。
【００１７】
本実施形態においては、位置センサＨが、可動盤２の位置を検出できるように配されており、可動盤２の位置を検出した該位置センサＨの出力信号は、制御装置６０に入力され、制御装置６０は、該位置センサＨの出力信号よって可動盤２の位置を検知し、型締シリンダ２２を制御する図示しない油圧源に指令を与えて、可動盤２を所望の位置に正確に移動させることによって、可動盤２に取り付けられた可動型４を固定盤１に取付けられた固定型３に対して所望の位置に正確に移動させて金型１０を自在に開閉し、型締できるよう構成されている。
【００１８】
なお、本実施形態においては図１に示すような直圧の油圧式の型締装置２０を使用したが、可動盤２を所望の位置に正確に、かつ、自在に移動させることができ、金型に十分な型締力を負荷することのできる型締装置であれば本実施形態に限らないことは勿論であり、電動式であっても良く、またタイプも直圧タイプ、に限らずトグルタイプ又は他のタイプの型締装置を本発明に用いても良い。
【００１９】
図１に示す射出装置３０Ａ、および、射出装置３０Ｂは、バレルとバレルに内装されスクリュフライトを有するスクリュと、該バレル内に第１樹脂を供給するホッパと、該スクリュを前後進させる射出用シリンダ（３５Ａ、３５Ｂ）と、該スクリュを回転させるスクリュ回転用油圧モータ（３７Ａ、３７Ｂ）と、前記射出用シリンダとスクリュ回転用油圧モータをそれぞれ制御して駆動する図示しない油圧源を備えており、前記バレル外周面には、図示しないヒータが取付けられている。
【００２０】
前記射出装置３０Ａ、および、射出装置３０Ｂは、スクリュ回転用油圧モータ（３７Ａ、３７Ｂ）によってスクリュが回転することにより、ホッパからペレット形状の樹脂がバレル内に供給される構造となっており、該供給されたペレット形状の樹脂は、バレルに取付けられたヒータによって加熱され、また、スクリュの回転によって混練圧縮作用を受けることによって溶融し、スクリュ前方に送られる。
【００２１】
また、前記射出装置３０Ａのバレル先端部にあるノズル部には回転式のバルブ３１Ａが配され、バルブ３１Ａが回転することによって、樹脂流路の開閉をおこなうことができ、スクリュの前方に送られた第１樹脂はバルブ３１Ａが開の状態となっている場合にのみ、射出用シリンダ３５Ａの駆動により前進するスクリュによって、バレルの先端部にあるノズルから押出す（射出と称することもある）ことができる。
【００２２】
また、同様に射出装置３０Ｂについてもバレル先端部にあるノズル部には回転式のバルブ３１Ｂが配され、バルブ３１Ｂが回転することによって、樹脂流路の開閉をおこなうことができ、スクリュの前方に送られた第２樹脂はバルブ３１Ｂが開の状態となっている場合にのみ、射出用シリンダ３５Ｂの駆動により前進するスクリュによって、バレルの先端部にあるノズルから押出すことができる。
【００２３】
制御装置６０は、型締装置２０を制御する構成として型締制御部と型締条件設定器を有し、多層射出装置３０を制御する構成として射出装置制御部と射出条件設定器を有している。また、本実施形態では、金型１０の型開量Ｌｔを制御するため、可動盤２の動きを位置センサＨで検知し常時測定しており、測定結果は制御装置６０に伝えられる構成となっている。
【００２４】
また、本実施形態に用いる金型１０は、金型キャビティ空間５（キャビティ空間５と称することもある）の周りを囲むようにシェアエッジ構造の嵌合部で嵌め合わされる固定型３と可動型４とからなり、該金型１０を型締装置２０に取り付け可動型４を固定型３に対し前後進させることによって、固定型３と可動型４を該嵌合部で嵌合したまま摺動することができるよう構成されている。そのため、可動型４を固定型３に対して後進させて、金型１０を所望の寸法だけ型開きすると、固定型３と可動型４は嵌合部で嵌合したまま嵌合部の長さの距離だけは摺動することができる。これによって、金型１０は、嵌合部の長さの距離だけキャビティ空間５の容積を変化させることができる。
【００２５】
また、金型１０はキャビティ空間５に第１樹脂を充填した後、可動型４を固定型３から離間させることにより金型１０を所望の寸法だけ型開きすると、第１樹脂が固定型３のキャビティ面に付着して残る型構造であるので、第１樹脂と可動型４のキャビティ面との間に所望の距離を有した空隙（空間）が生じるようになっており、該空隙に第２樹脂を充填できるようゲートが配されている。また、成形後の成形品は、図示されていない製品突き出し装置によって固定型３より突き出して、取りだすことができる構造となっている。
【００２６】
なお、本発明の実施形態においては、金型１０を所望の寸法だけ型開きすると、第１樹脂と可動型４のキャビティ面との間に所望の距離を有した空隙が生じるような型構造になっているが、金型１０の型開の際に、固定型３のキャビティ面との間に空隙が生じるような型構造になっていても良く、その場合は、固定型３のキャビティ面と第１樹脂との間に生じた空隙に、第２樹脂を充填できるようゲートが配されていれば良い。
【００２７】
次に、本実施形態による多層成形の工程を、図１に基づいて以下に説明する。図２のステップ１（図２−１）で成形開始（サイクルスタート）を始めた多層成形工程は、図２−２の工程において、型締装置２０の作動させて金型１０を型閉する。
【００２８】
型閉された金型１０が、所定の圧力で型締力を負荷された後、切替バルブ３１Ａが閉から開に切替わる。そして、図２−３の工程に進み、射出シリンダ３５Ａを駆動して射出装置３０Ａを射出動作することによって、基材としての第１樹脂をキャビティ空間５内に射出充填する。
その後、第１射出装置３０Ａは、スクリュ位置切替えにより保圧工程に切り替わり、予め設定された時間の間、保圧工程を行った後、切替バルブ３１Ａは開から閉に切替わる。
【００２９】
ここで、本実施形態に使用した第１樹脂はポリプロピレン（株式会社グランドポリマー社製／ＧＰ−５）であって、射出装置３０Ａのバレル設定温度１８０℃で可塑化溶融しており、金型設定温度は４０℃である。
【００３０】
なお、本実施の形態においては、第１樹脂として発泡性のないポリプロピレン樹脂を用い、射出開始時から後述する図２−５のステップに入る直前まで金型１０を開かない工程（図２−４のステップを省略）とした。
しかし、第１樹脂の射出充填時においては、必要に応じて、図２−３のステップに参考として記載した射出圧縮、あるいは射出プレスの型締動作を並行して行っても良く、また、第１樹脂に発泡性の樹脂を使用した場合は、図２−４のステップに示したような発泡に合わせるようにして型を開く動作を行うなどしても良い。
【００３１】
次ぎに、制御装置６０には図示されていないタイマＡが内蔵されており、タイマＡは射出装置３０Ａの保圧完了時から計時開始を始めている。
図２−５の工程では、予め型締条件設定器に設定された設定時間とタイマＡの経過時間Ｔ１が同じになったとき金型１０の型締力の負荷を解除し、可動型１０を反固定型３側に移動させて、金型１０を完全に開いた状態とした。この際、第１樹脂により成形された一次成形品は固定型３側に付着して残る
なお、本実施形態におけるタイマＡの設定時間Ｔ１は、短すぎると第１樹脂が内部まで固化しておらず成形品の形が壊れてしまうため、成形品が壊れることなく固定型３の金型キャビティ面に付着して残ることのできる最短の時間とすることが好ましい。本実施の形態においては、前記タイマＡの経過時間Ｔ１が１５秒になったときに冷却完了として金型１０の型締力の負荷を解除した。
【００３２】
金型１０が開いた時点で、図２−６のステップに進み、図示しない表皮材取付け装置によって、可動型４の金型キャビティ面に表皮シートＳを配置する。
ここで、本実施形態に用いた表皮シートＳは、共和レザー社製の熱可塑製エラストマ樹脂で片面に側模様を賦与した厚さ０．４ｍｍのシートである。なお、本発明に適用される表皮シートＳは実施形態に記載のものに限らず、後述する第２樹脂と型内で損傷することなく接着する特性を有するシートであれば良い。
【００３３】
表皮シートＳが可動型４の金型キャビティ面にセットされた後、図２−７のステップに進み、可動盤２の位置を位置センサーＨでモニターしながら、予め型締条件設定器に設定された可動盤４の位置まで正確に移動させる。前記予め型締条件設定器に設定された可動盤４の位置になったとき、金型１０は型開量２．４ｍｍとなって、第１樹脂による成形品と可動型４の金型キャビティ面に配置した表皮シートＳとの間には所望の距離（本実施形態では約２．４ｍｍ）を有した空隙を生じる。この際には、固定型３と可動型４との間に形成されるキャビティ空間５は、樹脂が漏れ出さないように、キャビティ空間５の周りを囲むように形成したシェアエッジ構造の嵌合部にて、封止されている。
【００３４】
図２−８の工程では、切替バルブ３１Ｂが閉から開に切替わり射出装置３０Ｂが射出動作することによって、第２樹脂を、第１樹脂と表皮シートＳの間に生じた空隙に、射出充填する。
【００３５】
なお、本実施形態において使用した第２樹脂は、サーモプラスチックエラストマであるミラストマＭ３８００（三井化学株式会社製）に、無機系発泡剤であるポリスレンＥＥ２０５（永和化成工業株式会社製）を重量比で１０％添加したものを、射出装置３１Ａのバレル設定温度１８０℃で可塑化溶融したものである。ここで、前記無機系発泡剤のポリスレンは、化学発泡材入りのマスターバッチであって、グレードによって異なるが、マスターバッチ中に２０〜４０％程度の化学発泡剤を含んでいる。なお、本実施形態の発泡成形品は非架橋なのでマテリアルリサイクルが容易である。
なお、第２樹脂の射出充填時においては、必要に応じて、図２−８のステップに参考として記載した射出圧縮、あるいは射出プレスの型締動作を並行して行っても良い。
【００３６】
第２樹脂の射出充填完了後、図２−９のステップに進み、切替バルブ３１Ｂを開から閉に切替え、予め型締条件設定器に設定された型開量まで、さらに金型を開きながら、第２樹脂を発泡させた。本実施形態においては、第２樹脂を充填する前の型開量２．４ｍｍから、さらに４．０ｍｍ金型を開いて合計６．４ｍｍの型開量とした。
なお、型開量が６．４ｍｍになるまで金型１０を一挙に開いて、第２樹脂を発泡させても良いが、第２樹脂の発泡の程度に合わせて徐々に金型を開くことが好ましく、第２樹脂の発泡の程度に合わせて徐々に金型を開くことによって、均一な発泡層を形成することが可能である。
【００３７】
本実施の形態においては、金型１０を６．４ｍｍまで一挙に開かず、わずかに金型１０を開く微少型開を何回か繰り返して行う微少多段型開動作を行うことによって、発泡終了時に金型１０が６．４ｍｍまで開くように型開速度を調整することにより、第２樹脂の発泡の程度に合わせて徐々に金型を開いた。
【００３８】
本実施の形態においては、前記微少多段型開動作として、金型１０を２ｍｍ開いて２秒保持した後、さらに２ｍｍ開くことによって、合計４ｍｍの型開をおこなった。
【００３９】
なお、本実施の形態においては、微少型開を何回か繰り返して行う微少多段型開動作を行う多段型開制御を行ったが、第２樹脂の発泡の程度に合わせて徐々に金型を開く型開制御はこれに限らず、樹脂の発泡程度に合わせて金型を徐々に開く、ランプ制御等を行っても良い。図４に多段開制御とランプ制御の概念図を示す。第２樹脂の発泡が完了した後、金型１０を大きく型開きし、成形品を金型から取出して１サイクルを終了する。前記の工程により得られた成形品の発泡層の発泡倍率は１．６倍であった。
【００４０】
以上説明した工程を行うことにより、本発明は、第２樹脂を発泡させることで、図３の（ロ）に記載した成形品の特徴を備えて、軽量で触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができる。
また、これらの多層成形品を一つの金型を使用して、型締装置の型閉動作を利用して行うことから、金型費が安価で済み、コストを抑えることができる。
【００４１】
また、本実施形態においては、ミラストマＭ３８００（三井化学株式会社製）に、無機系発泡剤であるポリスレンＥＥ２０５（永和化成工業株式会社製）を重量比で１０％添加したものを使用した例を説明したが、表１の組み合わせにおいて実験を行っており、表１に示す第２樹脂は、発泡倍率に差があり成形した成形品に多少触感に差がでるものの、それぞれの場合において、触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができた。
【００４２】
【表１】
2004106270.tif 000003
【００４３】
なお、前記ミラストマＭ３８００、及びミラストマ５０３０Ｎは三井化学株式会社製であり、ＰＥＲ　Ｍ１４２Ｅ、及びＰＥＲ　３５２Ｅは株式会社トクヤマ社製であり、サントプレーン１１１−３５は、エーイーエスジャパン株式会社製である。また、前記添加剤ポリスレンは永和化成株式会社製である。
【００４４】
なお、第２樹脂として用いる樹脂は、サーモプラスチックエラストマ（熱可塑性エラストマ樹脂と称することもある）が好ましいが、これに限るものではなく、発泡してクッション性を有することのできる樹脂であれば良い。
なお、サーモプラスチックエラストマ樹脂は、常温では加硫ゴムの性質を示すが、加熱すると可塑化されて一般的なプラスチック成形装置で成形できる高分子材料であり、例えばプラスチックとエラストマのブレンドによって、あるいは、（ポリスチレン）−（ポリブタジエン）−（ポリスチレン）のようなブロックコポリマー等の形で存在しているものを示しており、本発明に用いる好ましいサーモプラスチックエラストマ樹脂は、ポリスチレン系のサーモプラスチックエラストマ樹脂に限らず、ポリオレフィン系、ポリエステル系、ポリブタジエン系等、どのようなサーモプラスチックエラストマ樹脂を用いても良い。
第２樹脂として、前述したサーモプラスチックエラストマ樹脂を用いると、金型内での成形性が非常に良く、かつ、成形後の多層成形品は、触感に優れた柔らかい成形品となる。
【００４５】
また、本発明による他の実施形態として、第１樹脂に表２に示すような発泡性の樹脂を使用して、成形をおこなった。
【００４６】
【表２】
2004106270.tif 000004
【００４７】
それぞれの場合において、図３の（ハ）に記載した成形品の特徴を備えて、軽量で触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができる。触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができた。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明した工程を行うことにより、本発明は、金型内で発泡させた第２樹脂を押しつぶすことなく成形品を製造できるので、軽量で触感に優れた柔らかい多層成形品を得ることができる。また、発泡層付きの表皮シートを用いる必要がないので、表皮シートの保管に大きなスペースを必要せず、表皮シートの残材もリサイクルしやすいといった優れた効果を有する。本発明は、これらの多層成形品を一つの金型を使用して、型締装置の型閉動作を利用して行うことから、金型費が安価で済むと共に、サイクルタイムを短縮して、コストを抑えることができる。
【００４９】
本発明によって得られた多層成形品は、基材樹脂を発泡させることで、発泡層と発泡層が積層されて、成形後の多層成形品の触感が著しく向上し、軽量でありながら剛性が高く、断熱性の高い、高級感のある多層成形品となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明方法に使用する多層射出成形装置の全体構成図である。
【図２】本実施の形態に係わる多層成形の際の各工程ステップのステップを説明するである。
【図３】型内被覆成形方法で作られた成形品の構成と特徴を説明する図である。
【図４】本発明の多段開型開制御とランプ制御を説明する図である。本発明に係わる多層成形方法のフローチャートである。
【符号の説明】
１　　　固定盤
２　　　可動盤
３　　　固定型
４　　　可動型
５　　　金型キャビティ
１０　　金型
２０　　型締装置
２２　　型締シリンダ
３０　　多層射出装置
３０Ａ　第１射出装置
３０Ｂ　第２射出装置
３１Ａ　切替バルブ
３１Ｂ　切替バルブ
３５Ａ　射出用シリンダ
３５Ｂ　射出用シリンダ
１００　多層射出成形装置
【図１】
2004106270.tif 000005
【図２】
2004106270.tif 000006
【図３】
2004106270.tif 000007
【図４】
2004106270.tif 000008