(57)【要約】【課題】スキン層と発泡層とを積層した一体発泡表皮（インテグラルスキンフォーム）を常圧（大気圧）下で、一工程で成形することができる方法であって、その成形方法により製造した成形品が製品の相当の広範囲に亘って高度に均一である積層製品を得ることができる製造方法を提供すること、及び該スキン層と発泡層が基材に沿って表皮形成材料の流動方向の所定長にかけて高い均一性を有する積層成形品を提供すること。【解決手段】基材の表面に沿って軟質の表皮が一体に成形された成形品であって、  表皮は、表面側の無発泡ポリウレタン樹脂層と、無発泡ポリウレタン樹脂層と基材との間の発泡ポリウレタン樹脂層とが、注入点から基材表面の離隔所定点に亘って一体かつ均一の層を形成した成形品。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面に沿って軟質の表皮が一体に成形された成形品であって、
表皮は、表面側の無発泡ポリウレタン樹脂層と、無発泡ポリウレタン樹脂層と基材との間の発泡ポリウレタン樹脂層とが、注入点から基材表面の離隔所定点に亘って一体かつ均一の層を形成した成形品。
【請求項２】
基材の表面に沿って軟質の表皮が一体に成形された成形品であって、
表皮は、表面側の第１無発泡ポリウレタン樹脂層と基材側の第２無発泡ポリウレタン樹脂層と、これらの層の間の発泡ポリウレタン樹脂層が、注入点から基材表面の離隔所定点に亘って一体かつ均一の層を形成した成形品。
【請求項３】
請求項１または２記載の成形品であって、この成形品はエアバッグ装置用のカバーパネルであり、前記の一体かつ均一の層を形成した離隔所定点までの範囲に乗員に対向して膨張したエアバッグの圧力で開口を形成する膨出開口予定部を形成したことを特徴とする成形品。
【請求項４】
カバーパネルはインストルメントパネルの被覆体であり、乗員に近接する近接側と乗員から離隔する反乗員側とを有し、近接側に前記の一体かつ均一の層を形成した請求項２または３に記載の成形品。
【請求項５】
成形品は乗員が握るための把持部と車体に把持部を取り付けるための取付部とを有する把持部材であって、表皮は、基材把持部と、基材取付部の基材把持部側の基部と、を覆い、把持部の一点から離間する把持部の他点との間に一体かつ均一の把持層を形成した。
【請求項６】
金型キャビティ内に基材を配置し、常圧下でその基材の表面側に沿って無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料と発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料とを注入して一体に表皮を形成するインサート成形方法であって、
発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料は、注入後間もなく発泡を開始する第１の発泡剤と、第１の発泡剤の発泡開始に遅れて発泡を開始する第２の発泡剤を含み、表皮は前記の反応成形材料の注入点から離間した点に基材の表面に沿って至る一体かつ均一な層を形成することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項７】
金型キャビティ内に基材を配置し、  常圧下でその基材の表面側に沿って無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料を注入し、この無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料注入の直後に発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料を注入して一体に表皮を形成する、インサート成形方法であって、
発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料は、
発泡剤（気体発泡剤を除く）を溶解している反応成形材料と注入後直ちに発泡を開始する第１の発泡剤を含む反応成形材料とから選択した１の反応成形材料と、
前記１の反応成形材料の発泡開始の後に発泡を開始する第２の発泡剤を含む他の反応成形材料と、よりなり、
表皮は前記無発泡ポリウレタン樹脂と発泡ポリウレタン樹脂の両方の反応成形材料の注入点から離間した点まで至る金型キャビティの内の基材表面に沿って一体かつ均一な層を形成することを特徴とするインサート成形方法。
【請求項８】
粘度４００ｃｐｓ〜７００ｃｐｓの無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料と発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料とを大気圧下で同時に金型キャビティ内に流動させ、発泡が実質的に完了すると同時に金型キャビティ内に反応成形材料が充填されるようにしたことを特徴とする請求項６または７記載のインサート成形方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、積層した軟質樹脂表皮が成形品の所望箇所に相当の寸法で形成される成形品、およびその成形品の製造に特に好適なインサート成形方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の樹脂パネル等の基材に発泡層によって裏打ちされた表皮を貼り付けた成形品としては、スラッシュ成形やスプレースキン法あるいは真空成形法により製品の最表面側に位置するスキン層を予備成形し、これを金型に前記基材とともにインサートしてスキン層と基材との間にクッション層用としてポリウレタン樹脂を注入発泡させる方法により製造されるものが一般的であった。
【０００３】
他のよく知られた方法としては、塩化ビニルや熱可塑性エラストマーシート（オレフィン系、ウレタン系など、それぞれTPO、TPUなどと略記されることあり）からなるシートに予め発泡ポリエチレン（PEFと略記されることあり）からなる発泡層によって裏打ちした積層シートを余熱したメス型で吸着賦形することにより基材に符合するよう予備成形し、接着剤等を介して貼り付けまたは射出成形金型にインサートして基材と一体にインサート成形する方法が採用されてきている。スキン層は、クッション層を保護し製品の表面の磨耗等に対する耐久性を確保する上では、とりわけ過酷な環境での使用に耐えるべきことを要求される自動車の内装部品においては必要不可欠といえる。スキン層とクッション層との接合強度を得ることもまた重要で、成形品が通常手に触れまたは把持操作される前記自動車の内装部品用途に適用される場合には、これらの層間の接合強度（密着強度）、これらと基材の接合強度が十分なレベルになければならない。
【０００４】
特許文献１には、従来の製造方法の一例が開示されている。この文献に開示の技術の場合には、スキン層と発泡層を積層成形するために二段階の成形工程を必要とするので、煩雑で生産性がよいとはいえず、現実的でない。
【０００５】
また、薄いスキン層と内部層とを有するポリウレタン樹脂材料による二色成形品の製法として、減圧した型内に表皮原料を注入し型内面に貼り付け、次いで内部層用の材料を注入する等の方法が知られている（例えば特許文献２参照）。しかし、キャビティ内を減圧するための専用設備と気密性の高い金型が必要であり、また所定圧に減圧する時間を必要とするので、非常に煩雑でかつコストが嵩むので、採用が難しいと言わざるをえない。
【０００６】
さらに、ポリウレタンの無発泡スキン層と発泡層を一連の工程で成形する方法も本出願人の出願に係る特許文献３により公知である。しかしこの方法も、スキン層と発泡層の高い均一性が求められる場合には、必ずしも十分とはいえない。特にインストルメントパネルのアッパーフェイシアのような大型の成形品にあっては、注入点（ゲート）付近とそこから離れた箇所とで均一な触感を得ることは難しく、注入点に近い箇所では無発泡層が厚く注入点から離れた箇所では無発泡層の厚みが極めて薄くなり、したがって注入点付近では硬めの触感になる一方、そこから離れた箇所では非常に軟らかな感触になる。注入点からさらに遠く離れた箇所では、スキン層を形成するポリウレタン樹脂材料の流れが到達しないことがあり、したがって製品表面をスキン層で覆い尽くすことができず発泡層が露出する場合もあり得、パネル状の大型部品等に適用するのは困難であった。
【特許文献１】特表２００２-５２７２６３
【特許文献２】特許第３３５８４１６号
【特許文献３】特開２００４-５８５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スキン層と発泡層とを積層した一体発泡表皮（インテグラルスキンフォーム）を常圧（大気圧）下で、一工程で成形することができる方法であって、その成形方法により製造した成形品が製品の相当の広範囲に亘って高度に均一である積層製品を得ることができる製造方法を提供することを一つの目的とする。また本発明は、該スキン層と発泡層が基材に沿って表皮形成材料の流動方向の所定長にかけて高い均一性を有する積層成形品を提供することを目的とする。
【０００８】
本発明者は、鋭意検討した結果、型内に注入したスキン層成形用ポリウレタン樹脂材料の粘度と発泡層成形用のポリウレタン樹脂材料の注入または発泡の特性をコントロールすることがこれらの二層の均一性を高める上で重要であることを知得して、本発明に至った。
すなわち、本発明は、
〔１〕基材の表面に沿って軟質の表皮が一体に成形された成形品であって、表皮は、表面側の無発泡ポリウレタン樹脂層と、無発泡ポリウレタン樹脂層と基材との間の発泡ポリウレタン樹脂層とが、注入点から基材表面の離隔所定点に亘って一体かつ均一の層を形成した成形品、
〔２〕基材の表面に沿って軟質の表皮が一体に成形された成形品であって、表皮は、表面側の第１無発泡ポリウレタン樹脂層と基材側の第２無発泡ポリウレタン樹脂層と、これらの層の間の発泡ポリウレタン樹脂層が、注入点から基材表面の離隔所定点に亘って一体かつ均一の層を形成した成形品、
〔３〕前記〔１〕または〔２〕の成形品であって、この成形品はエアバッグ装置用のカバーパネルであり、前記の一体かつ均一の層を形成した離隔所定点までの範囲に乗員に対向して膨張したエアバッグの圧力で開口を形成する膨出開口予定部を形成したことを特徴とする成形品、
〔４〕カバーパネルはインストルメントパネルの被覆体であり、乗員に近接する近接側と乗員から離隔する反乗員側とを有し、近接側に前記の一体かつ均一の層を形成した〔２〕または〔３〕の成形品、
〔５〕成形品は乗員が握るための把持部と車体に把持部を取り付けるための取付部とを有する把持部材であって、表皮は、基材把持部と、基材取付部の基材把持部側の基部と、を覆い、把持部の一点から離間する把持部の他点との間に一体かつ均一の把持層を形成した〔２〕の成形品、
〔６〕  金型キャビティ内に基材を配置し、常圧下でその基材の表面側に沿って無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料と発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料とを注入して一体に表皮を形成するインサート成形方法であって、発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料は、注入後間もなく発泡を開始する第１の発泡剤と、第１の発泡剤の発泡開始に遅れて発泡を開始する第２の発泡剤を含み、表皮は前記の反応成形材料の注入点から離間した点に基材の表面に沿って至る一体かつ均一な層を形成することを特徴とするインサート成形方法、
〔７〕金型キャビティ内に基材を配置し、常圧下でその基材の表面側に沿って無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料を注入し、この無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料注入の直後に発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料を注入して一体に表皮を形成する、インサート成形方法であって、発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料は、発泡剤（気体発泡剤を除く）を溶解している反応成形材料と注入後直ちに発泡を開始する第１の発泡剤を含む反応成形材料とから選択した１の反応成形材料と、前記１の反応成形材料の発泡開始の後に発泡を開始する第２の発泡剤を含む他の反応成形材料と、よりなり、表皮は前記無発泡ポリウレタン樹脂と発泡ポリウレタン樹脂の両方の反応成形材料の注入点から離間した点まで至る金型キャビティの内の基材表面に沿って一体かつ均一な層を形成することを特徴とするインサート成形方法、
〔８〕粘度４００ｃｐｓ〜７００ｃｐｓの無発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料と発泡ポリウレタン樹脂の反応成形材料とを大気圧下で同時に金型キャビティ内に流動させ、発泡が実質的に完了すると同時に金型キャビティ内に反応成形材料が充填されるようにしたことを特徴とする〔６〕または〔７〕のインサート成形方法、
に関する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、基材上に発泡ポリウレタン樹脂クッション層及び無発泡ポリウレタンスキン層からなる表皮層を有する積層成形品、あるいは無発泡ポリウレタン樹脂薄膜層（ボトム層）、発泡ポリウレタン樹脂中間クッション層（ミッド層）及び無発泡ポリウレタンスキン層（トップ層）からなる表皮層を有する積層成形品において、成形品の相当広範囲に亘って各層の厚み、発泡層の発泡状態など高い均一性を実現することができる。また、本発明のインサート成形方法は、各層が高度な均一性を有する積層成形品を、一工程で、かつ常圧（大気圧）にて生産性よくかつローコストで製造することを可能にする。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の製造方法においては、無発泡ポリウレタン樹脂の反応射出成形用材料の粘度が重要である。
【００１１】
本発明が目的とする基材上に無発泡ポリウレタン樹脂層と発泡ポリウレタン樹脂層からなる二層あるいは三層構造（中間の発泡ポリウレタン樹脂クッション層を挟んだ無発泡ポリウレタンの薄膜層構造）の均一な積層構造を形成するためには、キャビティ内に注入した無発泡ポリウレタンの粘度を、発泡ポリウレタン樹脂材料の注入時に所定の粘度範囲になるようにコントロールすることが重要である。スキン層またはトップ層及びボトム層形成用の無発泡ポリウレタン樹脂の粘度が低すぎると、この無発泡ポリウレタン樹脂材料と発泡ポリウレタン樹脂材料とがキャビティ内で混合してしまい、所望の積層構造を得ることができない。
【００１２】
あるいは、発泡によりスキン層（またはトップ層、以下、一括して「スキン層」という。）が破れて発泡層が露出状態になることもある。また、スキン層形成用の無発泡ポリウレタン樹脂材料の粘度が高すぎると、ゲート付近と樹脂の流動先端部分で無発泡ポリウレタン樹脂層の厚みなどが異なり、また発泡層の内部に大粒の気泡（ボイド）が生じたりして、層構造の均一性が低下することとなる。
【００１３】
また、本発明においては、前記の粘度コントロールに加えて発泡時間をスキン層形成用材料の特定の粘度変化の間継続するようにコントロールすることも重要である。本発明においては、スキン層形成用材料が８００ｃｐｓ程度に増粘（粘度上昇）されるまでは発泡が継続する必要がある。増粘が不十分なうちに発泡が完了する場合には、スキン層形成用材料の被膜が流動先端側で破れやすく、内部の発泡層が露出する等の問題を生じ、適用できる製品のサイズが比較的小さいものに限られることになる。
【００１４】
そこで本発明においては、常圧下でキャビティに注入された無発泡ポリウレタン樹脂材料の反応を少し進めて、粘度が４００ｃｐｓ〜７００ｃｐｓ、好ましくは６００ｃｐｓ〜７００ｃｐｓ、更に好ましくは６５０ｃｐｓ〜７００ｃｐｓに増粘された状態で、発泡ポリウレタン樹脂材料を注入することが重要となる。注入直後は、発泡により、通常、見かけ粘度が低下する。このときの発泡ポリウレタン樹脂材料の粘度は１００ｃｐｓ〜４００ｃｐｓとするのがよい。
【００１５】
このようなタイミングで発泡ポリウレタン樹脂材料を注入すれば、所望の層状に分離した状態でキャビティ内を所定の距離まで到達しつつ発泡する。そして、スキン層形成用無発泡ポリウレタン樹脂材料の粘度が８００ｃｐｓ〜１０００ｃｐｓの粘度範囲まで増粘される間は発泡を継続し、かつ前記の粘度範囲で発泡を実質的に終えるようにする。この無発泡ポリウレタン樹脂層の粘度が前記の粘度範囲を超えてもなお発泡が行われると、発泡層内部にボイドが発生するなどして層均一性が低下することになる。
【００１６】
こうして形成された積層成形品の表皮は、ゲート付近も、そこから相当離れた部位でも、高い層均一性を得ることができる。この均一性は、積層成形品の外観、触感、あるいはエアバッグカバー機能を一体化したインストルメントパネルではその開裂性も所期の通りのものとなる。
【００１７】
こうして、発泡層の内部にボイドがなく、均一な発泡層を相当広い範囲で形成し、また、無発泡層、発泡層の厚みも均一な積層成形品を得ることができる。例えば、ゲートから５００ｍｍ以上、８００ｍｍ程度の距離を均一の層をなして流動させることができる。
【００１８】
本発明の無発泡ポリウレタン樹脂層を形成するための材料は、触媒や架橋剤などの調整により、上記の粘度を実現できるものであれば、基本的に一般的な反応射出成形用材料を使用することができる。
【００１９】
また、本発明の発泡ポリウレタン樹脂中間層を形成するための材料についても同様である。
本発明に使用する発泡剤は、キャビティ内で前記の発泡条件を満たすような発泡剤であれば特に制限はなく、二酸化炭素、窒素、空気等のガス、あるいはこれらのガスと化学発泡剤の組み合わせで用いられる。化学発泡剤としては、水や酸（蟻酸など）がある。また、フロンやペンタン等の熱蒸発発泡剤を使用することもできる。
成形の取り扱い上で特に好ましい発泡剤は、蟻酸と二酸化炭素の組み合わせである。
【００２０】
本発明のインサート成形方法においては、スキン層と中間発泡層のポリウレタン樹脂材料は、そのポリオールとポリイソシアネートが同じ組み合わせでも、異なる組み合わせでもよい。同じ組み合わせを使用する場合には、例えばスキン層形成用ポリオールとポリイソシアネートのそれぞれの原料ラインをミキシングヘッドに接続し、発泡剤を含む第三成分と発泡剤を含まない第三成分の各原料ラインをそれらのいずれかの一方に選択的に接続する切り替えバルブを介して、前記のミキシングヘッドへと接続し、これらの材料を一つのヘッドからキャビティ内に注入する。
【００２１】
その際、スキン形成用として最初に注入する材料は発泡剤を加えないものとし、キャビティに注入後所定の粘度に増粘された頃をとらえて今度は発泡剤を含ませるように前記バルブを切り替えてミキシングヘッドを経てキャビティ内に中間発泡層形成用ポリウレタンを注入する。また、発泡剤入りの第三成分の原料ラインとポリオールとポリイソシアネート用の各原料ラインとからなる第一系列と、発泡剤を含まない第三成分の原料ラインとポリオールとポリイソシアネート用の各原料ラインとからなる全く独立して構成した二系列からの材料を各系列に接続したミキシングヘッドを経てキャビティ内に注入してもよい。
【００２２】
この場合、二系列からの原料を同時にキャビティに注入するようにできるが、前記と同様に発泡剤を含まない系列のミキシングヘッドからスキン層形成用材料をキャビティに注入し、反応を進行させて所定の粘度に高まった後に、別系統のミキシングヘッドから発泡層形成用材料を注入するほうが、設備動作設定上やりやすいので推奨される。
【００２３】
すなわち、注入前の粘度は比較的低いので混合・輸送等に要する装置の能力は比較的小さいもので足り、正確に計量し吐出させることなどの困難性も低いが、高粘度流体となると事情は異なり、取扱のための設備もそれに適応できるものを選択する必要性を生じ、安定的に量産する上で不安定になることは避けられず、技術的およびコスト的に困難かつ不利である。
【００２４】
また、スキン層形成用材料と発泡層とが異なる材料を使用する場合も、前記の二系列をスキン層形成用と発泡層形成用とに分けて使用することができる。この場合において、ゲート側の端部の厚み方向もまたスキン層形成用材材料で覆う必要があるときは、最後に少量のスキン層形成用材料のみを注入するように設備動作のシーケンスを組むこともできる。
【００２５】
また、スキン層形成用材料と発泡層形成用材料とを同時にキャビティに注入する場合には、ヘッドの構造を図３〜図５に示すようにそれぞれのミキシングヘッドから同軸状に外側にスキン層形成用樹脂材料を吐出する通路を、内側に発泡層形成用樹脂材料を吐出する通路を配置すればよい（以下、「同軸ヘッド」との略称を使用することがある。）。
【００２６】
すなわち、図３に示すようにスキン層形成用樹脂材料のミキシングヘッドと発泡層形成用樹脂材料のミキシングヘッドから同軸状に各材料を吐出する。その同軸ヘッドの構造が図３a−a線断面説明図である図４（a）に示すような場合には、図４（ｂ）に示すような積層構造の成形品となり、またその同軸ヘッドの構造が同図５（a）に示すような場合には、図５（ｂ）に示すような積層構造の成形品を得ることができる。
【００２７】
ただし、同軸ヘッドを使用して同時にキャビティに注入する場合には、外側のスキン層形成用樹脂材料の粘度を予め所定の粘度範囲に調整しておく必要がある。粘度調整は、使用するポリオールの種類の選択あるいは増粘度剤の添加により行うことができる。粘度上昇に要する時間も、架橋剤の種類、触媒の種類、それらの量を調整することにより、所望のものとすることができるが、短時間で粘度上昇するものであれば、それだけ金型キャビティ内をウレタン材料が流動できる時間も短くなる。
【００２８】
したがって、大きな面積の製品を得るのが難しくなるから、製品の大きさに応じて粘度上昇時間を設定する。しかし、あまり粘度上昇時間を延すと、スキン層を形成するポリウレタン樹脂のキュアタイムが長くなり、成形ショットタイムが不必要に延びて生産性を悪化させるので避けるべきである。さらに無発泡ポリウレタンと発泡ポリウレタンとの二つの樹脂材料が流動状態で接触している時間が延びるので、スキン層側に発泡剤が移行して相隣する二層の境界が不明瞭になる傾向となって好ましくない。スキン層の実厚みが減少する、あるいは表面外観に影響する、とのおそれがあるし、発泡層の発泡が低下してクッション性が低くなり発泡の均一性が下がるなどの懸念も生ずる。
【００２９】
そこで、スキン層形成材料の粘度が注入後５〜１５秒で４００〜７００ｃｐｓまで上昇し、その後１０〜３０秒後に流動を停止する粘度まで到達するような粘度特性にするのがよい。発泡ポリウレタン樹脂は、これに合わせて調整する必要があり、層状を維持したままスキン層形成材料とともにキャビティ内を流動するように粘度特性を調節する。
【００３０】
発泡ポリウレタン材料の注入タイミングは、スキン層形成材料の粘度が４００ｃｐｓ以下のときを選択すると、これら二種類の材料が相互に混和するか発泡ポリウレタン材料がスキン層形成材料を突き破って露出するようになって、本発明の目的を達成できない。そこで、注入後のスキン層形成材料が４００〜７００ｃｐｓの粘度のときに注入する。この場合、粘度上昇があまり急峻でないので、注入タイミングは高精度を必要とせず、したがって注入設備によく使用される一般的なリレータイマにより発泡ポリウレタンの注入を始めても十分に目的の層状表皮を得ることができる。したがって、設備コストは本発明の実施に対してネックとはならず、製造工程の管理上も格別難しいものではない点で、量産にきわめて適しているといえる。
【００３１】
発泡ポリウレタン材料は、スキン層形成材料が８００〜１０００ｃｐｓに到達するまでの間、継続して発泡をするように調整する必要がある。この粘度領域に到達する前に発泡が終わると、スキン層が狭い範囲の、ゲートからさほど遠くないところまでしか到達せず、したがってゲート近傍において分厚いスキン層ができる。一方、スキン層形成材料の粘度が１０００ｃｐｓを超えてもなお発泡が続くと、流動先端側のガスベント口から発泡ポリウレタン材料が大量に溢れてしまい、スキン層形成樹脂材料もろともガスベント口から失われ、スキン層の厚みが少なくなり発泡ポリウレタンの密度も下がることになる。
【００３２】
このように、粘度特性は必要な流動距離に対応して調整されるべきもので、製品形状、表皮の貼合範囲、スキン層の厚さ、発泡ポリウレタンの密度の選択、ひいては狙いとする触感やエアバッグドア開裂特性などに対応させて、微調整を行うようにする。
【００３３】
そして、成形品端部の厚み方向においてもスキン層形成用樹脂材料で覆われるようにするには、最初にスキン層形成用樹脂材料のみを少量注入しておけばよい。更に、ゲート側の端部においても同様にスキン層形成用樹脂材料で覆われた成形品を得るためには最後にスキン層形成用樹脂材料のみを少量注入すればよい。
【００３４】
このようにして得られた本発明の積層成形品は、スキン層の材料と発泡層の材料の比率を調整することにより、スキン層の厚みを０．３〜２．０ｍｍ、発泡層の厚みを１〜１５ｍｍ、表皮全体として１.３〜１７ｍｍ程度（最大）、通常安定的に実施でき製品適用上有用な範囲は１〜１５ｍｍであり、この範囲では自由自在に調整が可能となる。
【００３５】
本発明の積層成形品の表皮は、カット面を見る限り、各層は明瞭に目視区別可能な程度に個々の層を形成する。しかし、スキン層と発泡層の界面、三層構造における発泡層と無発泡薄膜層との界面は、同時進行的に型内反応するため、相隣する他の層との間でポリオールとポリイソシアネートが化学的な結合をして容易には分離不能な程度に強固に密着した層状体を形成する。
【００３６】
したがって、この表皮を例えばスキン層を発泡層から境界部分で引き剥がそうとしても、境界部分では分離できず、発泡層の内部で分断される(ちぎれる）ことになる。発泡層自体の強度よりも界面での密着強度が勝り、層間剥離を起きない水準の強度が得られる。
【００３７】
三層構造においては特に、発泡層と基材の間に無発泡薄膜層が介在するので、基材と無発泡ウレタンとの密着性を確保することで表皮の強固な固着が容易に実現される。例えば基材にポリプロピレン樹脂などを使用した場合には、表皮を貼合する側の基材表面にフレーム（火炎）処理、コロナ処理、プラズマ処理などを施したり、ポリウレタンとの親和性を高める各種プライマーや接着剤を用いることで表皮と基材を強固に接合できる。これらの処理とプライマーを適宜併用することで一層強固な接合とすることもできる。
【００３８】
エアバッグ用の扉を形成するカバー体としての機能を得る上で、この接合強度がとりわけ重要である。二層構造表皮におけるスキン層と発泡層の厚み均一性、三層構造表皮におけるスキン層と発泡層と無発泡薄膜層の厚み均一性は、エアバッグ用の扉を形成するために重要である。ボイドが扉形成用の破断予定線上やヒンジ予定線上またはその近傍にあると、そのボイドのある箇所の破断特性がボイドのない箇所と異なってくることがあるので、避けるべきである。また扉部分の一部分と他の部分とが各層の厚みが不均一であれば、所望の開裂および回動の特性が得にくいことがある。好ましいエアバッグ展開のための基材の形状に敏感に影響を受けてスキン層と発泡層、あるいはさらに無発泡薄膜層の厚み関係が大きく変化することは、基材側の改良の効果を減殺し、あるいは改良を無意味にするので避けるべきである。
【００３９】
本発明によれば、基材側の凹凸に対して敏感に影響されることなく、均一性を保持しながら流動方向に対する凹凸の前後で層の厚み関係が大きく乱れることがない。したがって、破断予定線上の表皮が個体間のばらつきなく安定した品質および特性を有して破断予定線上またはそれに沿って開裂する。エアバッグ展開用扉は、一般的にはＨ字状の破断予定線によるダブルフラップ形式（観音開き）やＵ字状の破断予定線によりシングルフラップ形式を採る。また、扉の全周をカットオフし扉とカバー体の他の部分とを別パーツであるヒンジ構造体で連結する（いわゆるシームレスインスト）形式を採る場合には、ダブルフラップ形式における破断予定線は漢字の「日」の字状になり、シングルフラップ形式では、カタカナの「ロ」の字状になる。これら例示のＨ、Ｕ、日、ロのいずれでも、相隣する二辺に挟まれた角部で大きく破断進行の方向転換が起きる。
【００４０】
またＨ、日の場合には中央横断線と左右線との交点がＴ字をなし、そのＴ交点にエアバッグの展開時における押上力が大きく作用して瞬間的にカバー体が隆起するように変形する。このＴ交点と隣接するカバー体周縁部との間で極めて大きな剪断力が作用し、表皮を構成する複数の層の層間に大きなストレスが掛かる。層間の剥離は扉の安定的な形成にとってマイナスであり、避けるべきである。表皮全体をスキン層とクッション層とを同時形成することにより、これらを形成する材料成分が並行して反応し境界面で相互結合するので層間の密着性が得られ、所望の扉形状を得ることに寄与する。
【００４１】
すなわち、剪断におけるパネルの面方向の層間剥離が抑制され、その分、板厚方向の開裂にストレスを集中させることができる。したがって、通常は表皮は基材の破断予定線の真上で破断予定線に忠実に沿って切れる。前記Ｔ交点などは若干真上から外方に外れた位置になることもあるが、この場合でも、例えば左右線が直線であれば、この左右線に並行して外方にシフトし且つ整った直線状の破断線を形成する。基材の表皮側に面する面は単純平面でもよいが、破断予定線に沿う低丈リブとすれば、表皮の破断方向を確実にコントロールできるので好ましい。低丈リブは表皮成形に影響を与えない程度を考慮して、１ミリ以下、例えば０．５ｍｍの高さとする。
【００４２】
スキン層は、適宜表面に微細の凹凸であるシボを付与する。シボとしては自動車用内装材については皮革を模した革シボが一般的であるが、これに限らず各種のシボを付与することができる。シボはランダム柄のものでもよいし、さらに超微細のマット加工（つや消し、バックスキン調）、半球状の微小突起または微小凹部を規則正しく並べたもの（ディンプルなど）が採用でき、ソフトな外観を得、あるいは光沢を抑えて外光の反射による窓ガラスへの映り込みを防止する等の効果を得ている。
【００４３】
基材は、熱可塑性樹脂（ポリプロピレン樹脂、ＡBS樹脂、スチレンマレイミド樹脂（SMA)、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂(m−ＰＰＯ）など）の硬質の樹脂、熱可塑性エラストマー樹脂（オレフィン系エラストマー（ＴＰＥ）、ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）など）の軟質の樹脂、これら硬質と軟質の樹脂を二色成形等により組み合わせたものとすることができ、表皮を付与しない側の面にレーザービームカッタ、超音波カッタ、熱刃加工機、ＮＣフライスなどでスコアラインを入れることにより、膨張するエアバッグの圧力で容易に破断する弱部（破断予定溝、テアライン）を形成することができる。表皮のウレタン材料が侵入することを許容する場合には、表皮を付与する側のみ、又は表裏の両方に上記方法を用いてスコアラインを入れることもできる。スコアラインは通常１ｍｍ前後の浅いものを選択でき、決して深いものでなくてもよく、表皮成形上実質的な影響はない。表面側を浅く裏面側を深くするなど、表裏異なる深さや幅にすることもできる。
【００４４】
また、基材成形時に固定の金型形状または進退する金型機構によって溝形状を一体に成形しておくようにしてもよい。この場合、金型内での体積収縮の違いにより基材表面の光沢が異なったり、収縮線（ヒケ線）が現れたりすることがあるが、基材単体として最終的な意匠品質を構成するものではなく、その後表皮と一体成形することにより覆い隠され、意匠上は全く問題にならなくなる。上記カッタ等によるスコアラインと同様、表面側に溝形状を設けてもよいし、溝形状の中に表皮の材料が入り込むことが問題にならない限度で、自在に設定が可能であるから、表裏の両方に溝形状を設けても、表皮により隠蔽され外観上問題はない。
【００４５】
本発明において、スキン層形成用ポリウレタン樹脂材料として、特に無黄変タイプのポリウレタンとすれば、バリアコート剤(隠蔽用塗膜形成材）を塗布しなくても、製品の要求耐光特性（耐光スペック）を満足することができる。インモールドコーティングが不要になるので、金型の合わせ面にコーティングされたバリアーコート膜を成形品から除去する工程が省略でき、製造コストを低減でき、塗布用の溶剤の使用とスクラップの発生を抑制でき環境負荷低減の点でも優れている。この際、発泡原料はスキン層形成用ポリウレタン樹脂材料により遮光され内部にまで紫外線等の光が届かないので、通常のタイプの黄変対策を施さないポリウレタン樹脂材料も使用が可能である。
【００４６】
また、選択したスキン層形成用ポリウレタン原料の種類により硬度を上げ、軽量で硬質のパネルとすることもでき、木目等の柄を付与すれば、天然木に類似の質感を持ったパネルとすることができる。これにエアバッグ装置を覆うカバーとしての機能を付与しておけば、木目パネル自体を開裂させてエアバッグが出現することを通常乗員が予期しないので、搭乗者にエアバッグ装置の存在を全く感じさせないインスツルメントパネルを構成し得るメリットがある。本発明の成形品の特性を効果的に利用できる木質パネルの一例はコルクボード調の木目柄である。
【００４７】
以下に、本発明の製品適用例を図面に基づいて説明する。
【００４８】
図１、２は、本発明の積層成形品（エアバッグカバー一体型インストルメントパネル、略して「エアバッグカバーパネル」という）の製造方法を説明する図である。図１、２中、１は金型キャビティ、２は基材で、エアバッグを収納するインナー部５を、軟質の樹脂、例えばオレフィン系エラストマー樹脂（TPE）を射出成形したものの外周に予め別の金型で硬質の樹脂、例えばポリプロピレン樹脂（PP)からなる枠体６と一体に成形した、いわば軟質樹脂部の周りに硬質樹脂部を水平配置したもので、エアバッグ展開用の扉部分は柔軟に、その周縁は剛性を高め肘付きなどによる変形を抑える上で効果的な構成としてある。基材の枠体６は、硬質樹脂（たとえばＰＰ樹脂、タルクなどの充填材を添加したＰＰ樹脂（ＰＰコンポジット（ＰＰＣ））、ＡＢＳ樹脂、変性ＰＰＯ樹脂（ｍ−ＰＰＯ）、ナイロン６６）とし、インナー部５を軟質樹脂（たとえばオレフィン系エラストマー（ＴＰＥ）、ウレタン系エラストマー（ＴＰＵ）、スチレン系エラストマー（ＳＥＢＳ）、ポリエステル系エラストマー（ＴＰＥＥ）など）を使用することができる。また、硬質の樹脂で基材を成形し、その基材の裏面に重ねるようにして前記軟質の樹脂などから成形した支持体を溶着した、いわば軟質樹脂部の上に硬質樹脂部を垂直配置したものとしてもよい。あるいはジュラルミン、スチールなどの薄板をプレスカットしたもの、これらを適宜組み合わせたもの、例えば単純形状に切り出したスチールプレートにいくらか複雑形状となる部分をＰＰＣの射出インサート成形により一体成形したもの、などが使用できる。樹脂ラミネート鋼板を使用して基材を切り出し、ラミネート樹脂面と表皮との親和性を利用して密着強度を高めるようにしてもよい。
【００４９】
３は無発泡ポリウレタン樹脂材料、４は発泡ポリウレタン樹脂材料を示す。基材２を金型キャビティ内に配置し、型を閉じる。その金型キャビティに、まず、グリコール系架橋剤、平均分子量４０００〜６０００程度のポリオールと三量体以上の割合が９０％以上の芳香族ポリイソシアネートからなりゲルタイムを３０〜４０秒程度に調整した無発泡のポリウレタン樹脂材料３を注入する（図１）。この樹脂材料は反応の進行とともに粘度が上昇し、６秒後に６００ｃｐｓに達したとき、グリコール系の架橋剤と二酸化炭素と蟻酸を発泡剤として含み平均分子量５０００〜７０００程度のポリオールと三量体以上の割合が５％以下の芳香族ポリイソシアネートからなり、クリームタイム１０秒、ライズタイム３０〜４０秒程度に調整した発泡ポリウレタン樹脂材料を注入する。
【００５０】
注入時の発泡ポリウレタン樹脂材料の粘度は３００ｃｐｓである。発泡ポリウレタンとしてポリオールタンク内、第３成分タンク内、配管への直接吹き込みなどにより二酸化炭素などのガスを吹き込む。化学発泡剤を混ぜる場合には、ポリオールタンク内、第３成分タンク内に投入して混ぜるようにするのがよく、適宜選択する。このようにすれば、原料ラインの減圧の必要も、キャビティに注入する際の無発泡ポリウレタン材料の粘度を発泡ポリウレタンと混合しない粘度にまで上昇させる必要もなく、また高粘度材料を注入する際の圧力変動も考慮する必要がなく、発泡ポリウレタン材料の微妙な注入タイミングを計ることもまた必要がない。したがって、工程の厳密な管理を要しないので、安定的な工業生産に適している。
【００５１】
この樹脂材料の注入により、キャビティ内全体に亘り、無発泡ポリウレタン樹脂材料の内部に発泡ポリウレタン樹脂材料が包み込まれるようにして三層に分かれた状態で充填され発泡する(図２）。そして、無発泡ポリウレタン樹脂材料の粘度が８００〜１０００ｃｐｓに達するまでに発泡を実質的に完了させる。その後反応が終了するまでそのまま保持した後、金型を開き積層成形品を取り出す。
【００５２】
得られた積層成形品であるエアバッグカバーパネルは、基材上に膜厚０．５ｍｍの無発泡ポリウレタン樹脂層、厚さ３．０ｍｍの発泡ポリウレタン樹脂中間層、及び膜厚０．５ｍｍの無発泡ポリウレタンスキン層を形成した表皮７を有する。そして、これらの樹脂層は、エアバッグを膨出させる扉部を形成する箇所の全てを含む広い範囲で厚みがほぼ均一であり、また発泡層にはボイドなどの欠陥もなくその発泡状態も均一である。
【００５３】
このようにスキン層下の発泡層のさらに下に無発泡ポリウレタン層を形成しているので、表面を指などで押した場合の触感が、無発泡ポリウレタン樹脂層の反力により、発泡ポリウレタン樹脂中間層の圧縮され潰れた後にすぐ基材に底づきしたものとはならず、基材の硬さ感が緩和されてより好ましい触感になる。
【００５４】
成形方法の他の態様は以下の通りである。常圧下で、金型キャビティ内にスキン層形成用の無発泡ポリウレタン樹脂材料を注入した直後に、発泡剤として二種類の発泡特性を持つ発泡剤を配合したクッション層形成用の発泡ポリウレタン樹脂材料を注入する。この二種類の発泡剤は、注入直後に発泡を開始する特性を持つものと（即効性発泡剤）、注入直後にはほとんど発泡せず所定時間経過後暫く発泡する特性を持つもの（持続性発泡剤）とを組み合わせる。
【００５５】
即効性発泡剤としては、例えばイソシアネートと接触することにより即座に気体を放出する炭酸ガス吸着アミンや、貯蔵タンク内のポリオールに吹き込んで溶解させた炭酸ガス、あるいは熱蒸発発泡するフロンやペンタンなどを使用する。持続性発泡剤としては、水、蟻酸などの酸を、１種類または２種類以上組み合わせて使用する。
【実施例】
【００５６】
[実施例１]
エアバッグカバーパネルの成形の実施例を説明する。
表皮成形用材料としてスキン層用原料とクッション層用原料を用意した。スキン層用原料には、アミン系架橋剤とグリコール系架橋剤を１：１混合した架橋剤と、金属系触媒とアミン系触媒を組み合わせた触媒をそれぞれ配合した平均分子量４０００〜６０００のポリオールと、三量体以上の割合が９０％以上（クルードタイプ）の芳香族イソシアネートを、混合時のタックフリータイム（硬化までの必要時間）２０〜３０秒程度になるように調整したものを用いる。このスキン層用原料供給装置（第１ＲＩＭ機）は、イソシアネート用タンクとポリオール用タンクとピグメント（着色剤）用タンクと注入ヘッドとこれらタンクと注入ヘッドとを結ぶフィードライン及び送液装置から概略構成される。
【００５７】
すなわち、ピグメントは、前記ポリオール用タンク、前記芳香族イソシアネート用タンクとは別個のタンク内に用意され、注入ヘッドに各別に計３本のフィードラインを接続し、これら３つの系統から供給される各液を注入ヘッド（３液混合タイプのヘッド）で一度に混合するようにされている。
クッション層用原料は、グリコール系の架橋剤及び触媒をそれぞれ５重量％、０．３重量％加えた平均分子量５０００〜７０００程度のポリオールと、発泡剤として蟻酸を添加しさらに炭酸ガスを溶解させ、３量体以上の割合が５％以下（ピュアＭＤＩの変性タイプ）の芳香族イソシアネートとを、混合時にはクリームタイム（混合後の発泡開始時間）０秒、ライズタイプ（混合後の発泡停止時間）２０〜３０秒に調整したものを使用した。
【００５８】
このクッション層用原料供給装置（第２ＲＩＭ機）は、イソシアネート用タンクとポリオール用タンクとこれらタンクと注入ヘッド（２液混合タイプのヘッド）とを結ぶフィードライン及び送液装置から概略構成される。クッション層用原料には着色剤は添加されない。これら２台のＲＩＭ機は中央制御装置により金型開閉装置とともに一体的に制御される。各ＲＩＭ機の注入ヘッドはいずれもエアバッグカバーパネル成形用金型に取り付けられる。２つの注入ヘッドはそれぞれ１のランナー導入口に接続され、この導入口の下流側でランナーの２つの系統が互いに合流して一本の流路として金型キャビティの注入ゲートに接続される。
【００５９】
エアバッグカバーパネルの基材はポリプロピレン樹脂を射出成形したもので、金型キャビティの空間は略一定の距離（４ｍｍ）にしてある。ゲート厚みは１．５ｍｍのファンゲートである。基材はほぼ単純な板状であり、射出成形と同時に形成された溝部や、インスツルメントパネルの構造体やエアバッグ装置のリアクションカンなどに結合させる支持体（インナストラクチャ）への溶着のためのボス類を除き、板厚約３ｍｍでほぼ一定となっている。金型キャビティの基材インサート時の空間すなわち表皮形成用のスペースは１ｍｍでほぼ一定である。
【００６０】
表皮成形用材料の時間〜粘度特性は、当初（金型キャビティ注入時）１００ｃｐｓ、６秒後に６００ｃｐｓ、１５秒後には８００ｃｐｓ、２０秒後（成形終了時）には１０００ｃｐｓと右肩上がりになった。
【００６１】
図６は、上記実施例の表皮を基材２０に部分貼合するエアバッグカバーパネルを示している。貼合部分１０を膨出させ、表皮７の端末７１を基材２０上の非貼合部分１１に位置させる。表皮が角部に回りこんで見切り線１２にシャープな端末が位置している。非貼合部分１１に他の部材、例えばインスツルメントパネルの隣接するフィニッシャ類（エアアウトレットの枠状パネル、クラスタリッドなど）が基材２０に直接当接して位置決め組み付けが可能になる。この端末部分においても表皮と基材の密着強度が高く、したがって車両組立工程での取り扱い中に前記フィニッシャ類のエッジに引っ掛けて剥離を生ずるなどの問題が起きない。
【００６２】
エアバッグカバーパネルは、図７に示すようにほぼ台形をしており、およそ左右寸法Ｗ１が４５０ｍｍ、前後５００ｍｍ（長辺Ｄ１）・２５０ｍｍ（短辺Ｄ２）である。エアバッグ膨出用扉は、Ｈ字状であり、縦Ｄ３が１２０ｍｍ、横Ｗ２が２３０ｍｍの矩形で、車両の後方側端末のゲート位置から扉の後端までの距離Ｌは３５０ｍｍであるが、エアバッグ膨出用扉の領域を含み、パネル全体でほぼ均一の層厚さをなす表皮となっている。ゲート直近部４１でトップ層０．２ｍｍ、中間層３．５ｍｍ、ボトム層０．３ｍｍ、ゲート最遠部４２でトップ層０．８ｍｍ、中間層２．５ｍｍ、ボトム層０．７ｍｍであり、５００ｍｍ離れた箇所でクッション層の厚みとして１ｍｍの差異にとどまっており、層厚みの安定性がわかる。また、エアバッグ展開時の扉の開裂線も滑らかであって基材の破断予定溝に忠実に沿った形となった。
【００６３】
[実施例２]
ステアリングホィールの成形の実施例を説明する。
先の実施例１と異なる本実施例の特徴点について説明し、前記実施例と同一の箇所については説明を省略する。
【００６４】
表皮成形用材料としてスキン層用原料とクッション層用原料を用意した。スキン層用原料は、前記実施例と同一のポリオールと、脂肪族イソシアネートを、混合時のタックフリータイム（硬化までの必要時間）２０〜３０秒程度になるように調整した無黄変タイプのものを用いる。
【００６５】
クッション層用原料は、架橋剤としてエチレングリコール、触媒としてＴＥＤＡとを加えた平均分子量５０００〜７０００程度のポリオールと、発泡剤として蟻酸を添加しさらに炭酸ガスを溶解させ、３量体以上の割合が５％以下（ピュアＭＤＩの変性タイプ）の芳香族イソシアネートとを、混合時にはクリームタイム（混合後の発泡開始時間）０秒、ライズタイプ（混合後の発泡停止時間）２０〜３０秒に調整したものを使用した。
【００６６】
図８は、上記実施例のステアリングホィール５０を示している。ステアリングホイール５０の基材５４は芯金とも呼ばれるもので、マグネシウム合金をダイカスト成形した骨格部材であり、円環状のリング部とリング部から円環の中心に向けて延設形成されたスポーク部を有している。表皮成形用材料の時間〜粘度特性は、当初（金型キャビティ注入時）１００ｃｐｓ、６秒後に６００ｃｐｓ、１５秒後には８００ｃｐｓ、２０秒後（成形終了時）には１０００ｃｐｓと右肩上がりになった。
【００６７】
上記実施例のステアリングホィール５０は、ゲート直近５１でトップ層５５が０．３ｍｍ、中間層５６が４．４ｍｍ、ボトム層５７が０．３ｍｍ、ゲート最遠５２でトップ層１．０ｍｍ、中間層３．０ｍｍ、ボトム層１．０ｍｍであり、層厚みの均一性がわかる。また、スポーク部とリング部の接続点５３も滑らかであって表皮の薄肉ラインを正面視で上側になるようにしても、外観上特に問題がなかった。
【００６８】
図９は、実施例２のポリウレタン材料を利用したリッド付のセンターコンソールの部分断面斜視図である。リッド６０はアームレストとしての機能を兼ねるため、クッション性と復元性が求められる。リッドの全長は３５０ｍｍ、車輌搭載時後方にあたる箇所にゲートを設定した。ゲート直近６１でトップ層０．５ｍｍ、中間層７．０ｍｍ、ボトム層０．６ｍｍ、ゲート最遠部６２でトップ層０．９ｍｍ、中間層６．３ｍｍ、ボトム層０．９ｍｍとなった。通常の肘つき程度の荷重によっても即時に復元した。
【産業上の利用可能性】
【００６９】
本発明は、例えばインスツルメントパネルロワーパネル（ダッシュロワーパネル）、特にニーエアバッグ用のエアバッグカバーパネル、スカッフプレート（キッキングプレート）、ピラーガーニッシュ（リアピラーガーニッシュ、センタピラーガーニッシュなど）、サンバイザー、シートバックカバー、コンソールボックス（センターコンソール、ルーフコンソール等）フィニッシャ、グローブボックスアウタパネルなどのパネル状部品に、ステアリングホイールの他、コントロールノブ、アシストグリップなどの把持部材に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】実施例の説明図で、キャビティ内に無発泡スキン層形成用樹脂材料を注入する状態の説明図。
【図２】同キャビティ内にスキン層形成用樹脂材料を注入した後、発泡中間層形成用樹脂材料を注入して発泡させた状態の説明図。
【図３】スキン層形成用樹脂材料と中間発泡層形成用樹脂材料とを同時にキャビティ内に注入する場合に利用する金型のゲート付近の説明図。
【図４】（a）は図３a−a線断面の同軸状ゲートの説明図、（ｂ）は得られた成形品の積層構造の説明図。
【図５】（a）は図３a−a線断面の同軸状ゲートの説明図、（ｂ）は得られた成形品の積層構造の説明図。
【図６】エアバッグカバーパネルの実施例の説明図。
【図７】図６のエアバッグカバーパネルの外観を示す説明図。
【図８】（ａ）はステアリングホィールの実施例の説明図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面説明図。
【図９】コンソールリッド兼アームレストの実施例の説明図。
【符号の説明】
【００７１】
１：金型キャビティ
２、２０：基材
３：無発泡ポリウレタン樹脂材料
４：発泡ポリウレタン樹脂材料
【図１】
2007176021.tif 000003
【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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