(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定金型と可動金型との間に表皮材を介在させて型締した後、前記表皮材と前記固定金型とで形成される金型キャビティ空間内に溶融樹脂を射出充填して、コア材を賦形するとともにこのコア材と前記表皮材とを融着一体化する表皮材インサート成形方法において、
冷却時間内の所定のタイミングで前記可動金型を開いて前記表皮材と可動金型キャビティ面との間に所定の隙間を設けるとともに、該隙間空間内に気体を吹き込んで前記気体の圧力を所定の値に保持するようにしたことを特徴とする表皮材インサート成形方法。
【請求項２】
コア材を賦形するとともにこのコア材と表皮材とを融着一体化してなる積層成形体を射出成形するための表皮材インサート成形用金型装置であって、
可動金型に穿設され可動金型キャビティ面に一端を開口する気体通路と、該気体通路の他端に接続され所定圧力の気体を供給自在な給気ラインとを備え、前記可動金型と固定金型とは、金型キャビティ面を囲んで設けられる雌雄一対のシェアーエッジ部で互いに金型開閉方向に移動自在に遊嵌する喰い切り構造の金型であることを特徴とする表皮材インサート成形用金型装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コア材を賦形とするとともにコア材の表面に加飾性を有する表皮材を融着一体化した積層成形体を成形する表皮材インサート成形に係わり、特に、射出充填時にダメージを受けた表皮材を回復させるべく冷却時間内の所定のタイミングで可動金型をわずかに開く際に、表皮材とコア材とが剥離するのを防止することができる表皮材インサート成形方法および成形用金型装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車用内装部品、家電製品、建材等に使用される樹脂成形品に対してクッション性、装飾性、手触り感等の付加価値要求が高まり、各種の加飾性を有する表皮材を備えた積層成形体が製造されるようになった。各種の積層成形体製造方法の中でも積層成形体の品質および生産性が特に優れ、省工程化によるコストダウンが可能な射出成形をベースにした表皮材インサート成形が主流となっている。中でも極めて加飾性に優れた積層成形体が得られる表皮材インサート成形方法として、表皮材起毛層の毛倒れを回復させる成形方法が特開平１０−５８４８５号公報に開示されている。これは、コア材となる溶融樹脂を射出充填したのち、表皮材起毛層と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けて、表皮材起毛層の温度をこの起毛層材料のガラス転移点と融点との間のゴム状弾性温度領域内に保持するようにした表皮材インサート成形方法である。また、特開平１１−２２６９９３号公報には、発泡層を有する表皮シートに同様の方法を適用した技術が開示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の表皮材インサート成形方法では、コア材となる溶融樹脂を射出充填した直後には表皮材Ｓとコア材Ｑとが一体化した状態（図４参照）にあるが、表皮材Ｓと可動金型キャビティ面１４ａとの間に隙間を設けるために可動金型１４をわずかに開く際に、表皮材Ｓが可動金型キャビティ面１４ａに付いて引張られコア材Ｑから離れてしまう（図５参照）剥離現象を起こす場合があった。この剥離現象は表皮材Ｓとコア材Ｑとの接着性が良くないことに起因して生じるものであるが、たとえ接着性が良くない材質の組合わせであっても、表皮材Ｓがコア材Ｑに密着した状態を保持したまま冷却固化すれば実用に耐えるだけの接着強度を有する積層成形体９０が得られるので、表皮材インサート成形時に剥離現象を起こさないようにすることが肝要である。また、発泡層を有する表皮材Ｓを用いた従来の表皮材インサート成形においては、射出充填時の溶融樹脂により押し潰されたり、溶融したりして表皮材Ｓの発泡層から分離した空気が局部的に閉じ込められ、可動金型１４をわずかに開く際に閉じ込められた空気が膨張して剥離現象を起こす場合があった。
最近では表皮材インサート成形に使用されるコア材および表皮材の材質の組合わせが多岐にわたり、また各種形状の積層成形体が成形されることから上記の剥離現象の発生頻度が急増しており、生産性の低下および積層成形体９０の品質低下が大きな問題となっている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
以上のような課題を解決するために、本発明の第１の発明においては、固定金型と可動金型との間に表皮材を介在させて型締した後、前記表皮材と前記固定金型とで形成される金型キャビティ空間内に溶融樹脂を射出充填して、コア材を賦形するとともにこのコア材と前記表皮材とを融着一体化する表皮材インサート成形方法において、冷却時間内の所定のタイミングで前記可動金型を開いて前記表皮材と可動金型キャビティ面との間に所定の隙間を設けるとともに、該隙間空間内に気体を吹き込んで前記気体の圧力を所定の値に保持するようにした。また、本発明の第２の発明においては、コア材を賦形するとともにこのコア材と表皮材とを融着一体化してなる積層成形体を射出成形するための表皮材インサート成形用金型装置であって、可動金型に穿設され可動金型キャビティ面に一端を開口する気体通路と、該気体通路の他端に接続され所定圧力の気体を供給自在な給気ラインとを備え、前記可動金型と固定金型とは、金型キャビティ面を囲んで設けられる雌雄一対のシェアーエッジ部で互いに金型開閉方向に移動自在に遊嵌する喰い切り構造の金型とした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明を実施することにより、以下のような好ましい成形が実施される。
一般的に、表皮材インサート成形においてコア材となる溶融樹脂の射出充填直後には、コア材となる溶融樹脂が保有する熱量により表皮材は加熱され表皮材温度は一旦上昇するが、そののち金型への熱伝導にともなって表皮材温度は下降する。本発明では、冷却時間内のあらかじめ設定された設定型締力保持時間が経過した時点で型締力を除去したのち、可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビティ面との間に断熱層としての隙間を設けるとともに、該隙間空間内に気体を吹き込んで該隙間空間内の気体の圧力を所定の値に保持するようにした。隙間空間内に気体を吹き込んで表皮材を所定の圧力でコア材側に押圧することにより、可動金型をわずかに開く際に表皮材がコア材から剥離するのを防止することができる。さらに、表皮材と可動金型キャビティ面との間に断熱層としての隙間を設けることにより表皮材から可動金型キャビティ面への熱伝導を遮断する。この時点でコア材が保有している熱量により表皮材は再度加熱され、表皮材温度は射出充填直後の最高温度をこえる温度に達する。あわせて、表皮材が弾性力により自己回復するための回復スペースが確保されているので、射出充填時に高圧が負荷されてダメージを受けた表皮材は弾性力による自己回復でダメージを回復することができ、成形後も表皮材本来の風合いが確保されるのである。
【０００６】
以下図面に基づいて本発明の実施例の詳細について説明する。図１〜図３は本発明の実施例に係り、図１は表皮材インサート成形装置の全体構成図、図２は可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けた状態の金型縦断面図、図３は表皮材インサート成形の成形工程のフローチャートである。
【０００７】
図１に示すように、本発明による表皮材インサート成形装置１００は金型装置１０、型締装置２０、射出装置３０、制御装置６０および給気ライン８０で構成されている。
金型装置１０は自動車用のグローブボックスドア（３００ｍｍ×４００ｍｍ）の表皮材一体製品（積層成形体９０）を得るものであり、型締装置２０の固定盤１に取付けられる固定金型１３と、型締装置２０の可動盤２に取付けられる可動金型１４とで構成される。図２に示すように、一方の固定金型１３には、成形後に製品（積層成形体９０）を突き出すためのエジェクタピン１８が内蔵されるとともに、凸状の固定金型キャビティ面１３ａの外縁部を囲んで金型開閉方向に平行なシェアーエッジ部（おす）１３ｂが設けられている。
【０００８】
他方の可動金型１４には、前記シェアーエッジ部（おす）１３ｂと所定の間隔を保って金型開閉方向に移動自在なシェアーエッジ部（めす）１４ａが、凹状の可動金型キャビティ面１４ａの外縁部に延設されている。すなわち、両金型１３、１４は、可動金型１４を閉じた状態において雌雄一対のシェアーエッジ部１３ｂ、１４ｂが遊嵌する、いわゆる喰い切り構造の金型であり、このシェアーエッジ部（おす）１３ｂとシェアーエッジ部（めす）１４ｂとの隙間間隔は表皮材の厚さ寸法よりわずかに短い寸法に設計されている。このように構成された両金型１３、１４の間に表皮材Ｓを介在させて可動金型１４閉じると、雌雄一対のシェアーエッジ部１３ｂ、１４ｂの間に表皮材Ｓが挟持されて、金型キャビティ空間を気密状態に保持するようになっている。
【０００９】
さらに、可動金型１４には気体通路１５が穿設されており、この気体通路１５の一端は縮径されて可動金型キャビティ面１４ａに吹出し口１５ａを開口し、気体通路１５の他端は詳細を後述する給気ライン８０に接続されている。なお、可動金型キャビティ面１４ａに開口する吹出し口１５ａのサイズが大きすぎると、コア材Ｑとなる溶融樹脂の射出充填時に表皮材Ｓが吹出し口１５ａ側にはみだして、積層成形体９０の外観が不良となり、逆に、吹出し口１５ａのサイズが小さすぎると気体の供給に時間がかかり、表皮材Ｓの剥離防止が不完全になるので、吹出し口１５ａの直径を１ｍｍ程度にするのが望ましい。
【００１０】
図２に示すように、前記給気ライン８０は、気体供給機８２と、気体配管８４と、低圧調整用の圧力レギュレータ８７を備えた開閉弁８６と、気体配管８８とで構成されており、開閉弁８６を開閉操作することにより両金型１３、１４間に形成される金型キャビティ空間への気体の供給・遮断を行なうとともに、圧力レギュレータ８７を調整操作することにより金型キャビティ空間内の気体の圧力を変更可能となっている。
【００１１】
図１に示すように、型締装置２０の可動盤２は図示しないタイバーに案内されて前後進移動可能に配設されており、型締シリンダ２２の駆動により可動盤２に取り付けられた可動金型１４を固定盤１に取り付けられた固定金型１３に対して開閉するとともに、両金型１３、１４に型締力を負荷させる構成となっている。
【００１２】
射出装置３０は、スクリュフライト３６を備えたスクリュ３４がバレル３２内に回転自在かつ前後進自在に配設されており、ホッパ３８に供給された樹脂ペレットは油圧モータ４２により駆動されるスクリュ３４の回転によってスクリュ前方へ移送され、樹脂ペレットがスクリュ前方へ移送される間に、バレル３２の外周面に取り付けた図示しないヒータからの加熱作用を受けるとともにスクリュ回転による混練作用を受けて樹脂ペレットが溶融するようになっている。そして、スクリュ前方に貯溜された溶融樹脂が所定量に達した時点でスクリュ３４の回転を停止したのち、射出シリンダ４０の駆動により前進するスクリュ３４によってスクリュ前方に貯溜された溶融樹脂をノズル３９側へ押し出し、ノズル３９を経由して両金型１３、１４間に形成される金型キャビティ空間内へ射出充填するようになっている。
【００１３】
次に、制御装置６０について述べる。
制御装置６０は、図１に示すように、射出制御部６１、型締制御部６２、位置モニタ部６４、型締条件設定部６６および両金型１３、１４の実測型開量を検出する位置センサ８から構成されている。
位置モニタ部６４では、位置センサ８により検出される位置情報を受けて実測型開量を演算し、型締制御部６２に実測型開量情報を送る。型締制御部６２では、型締条件設定部６６から出力される信号を受けて、常に実測型開量と設定型開量とを比較しながら実測型開量が設定型開量に一致するよう電磁リリーフ弁６９に操作信号を出力し、油圧供給源７０から型締装置２０の型締シリンダ２２に供給される作動油の圧力を制御して、型締条件設定部６６にあらかじめ設定されている型締条件通りに型締装置２０を駆動する。一方、射出制御部６１から電磁リリーフ弁５２に操作信号を出力し、油圧供給源５０から射出装置３０の射出シリンダ２２および油圧モータ４２に供給される作動油の圧力を制御して、射出装置３０を駆動する。なお、型締制御部６２と射出制御部６１とは相互に信号を授受して、型締装置２０の動作と射出装置３０の動作とを連係させる。
【００１４】
なお、本実施例では、直圧式の型締機構を有する成形装置を用いたが、トグル式や電動式、あるいは、竪型の型締機構を有する成形装置を使用してもよい。
【００１５】
図３は表皮材インサート成形の成形工程のフローチャートを示したもので、図３にしたがって成形工程を説明する。
（１）金型装置１０の両金型１３、１４を型開した状態で、可動金型１４の所定位置に、たとえば真空吸引方式や針刺し方式等の手段を用いて表皮材Ｓをセット保持する。本実施例で用いた表皮材Ｓは、レザー調ＴＰＯ樹脂製シートとポリプロピレン樹脂製発泡層を積層したシートであるが、一般には、要求される加飾特性に合った加飾層を表面層に有する表皮材を用い、必要に応じて多層構成の表皮材や三次元的な成形品形状にあらかじめ予備成形した表皮材を用いてもよい。
【００１６】
（２）次に、表皮材Ｓをセットした状態で型閉・型締を行ない、コア材Ｑとなる溶融樹脂の射出充填と保圧負荷を行なう（図１参照）。本実施例では、コア材樹脂として、タルクとゴムをコンパウンドしたポリプロピレン樹脂（メルトフローレート＝３０）を用いた。このコア材樹脂と前記シート（レザー調ＴＰＯ樹脂製シートとポリプロピレン樹脂製発泡層を積層したシート）の組合わせは、従来の表皮材インサート成形方法ではシートがコア材樹脂から剥離するものをあえて選択したものである。
【００１７】
（３）保圧工程完了時に計時開始するタイマーの実測時間ｔ１があらかじめ設定された設定型締力保持時間ｔａに一致した時点で型締力を除去すると同時に開閉弁８６を開き、圧力レギュレータ８７により所定の圧力に保持された気体を吹出し口１５ａまで導入しておく。続いて、両金型１３、１４をわずかに開く型開動作を開始する。このとき両金型１３、１４内の積層成形体９０は、冷却にともなう収縮によって固定金型１３の固定金型キャビティ面１３ａに密着した状態にあるので、型開動作の進行とともに表皮材Ｓと可動金型キャビティ面１４ａとの間に隙間が生じる。ここで、表皮材Ｓと可動金型キャビティ面１４ａとの間に漸次拡大する隙間空間内には、ただちに吹出し口１５ａから気体が流入して、圧力レギュレータ８７により一定に保持される所定の圧力で表皮材Ｓをコア材側に押圧し、表皮材Ｓがコア材から剥離するのを防止する。
【００１８】
（４）型開動作の工程中に位置センサ８により検出した実測型開量Ｗｓが型締条件設定部６６にあらかじめ設定されている設定型開量Ｗａに一致した後は、型締条件設定部６６にあらかじめ設定されている設定型開保持時間ｔｂだけこの型開位置で保持する（図２参照）。この間、開閉弁８６を開状態に保持して表皮材Ｓをコア材Ｑ側に押圧し続け、コア材Ｑを固定金型キャビティ面１３ａに完全密着させながら冷却固化させることでコア材Ｑの熱変形を阻止することができる。
こうして表皮材Ｓと可動金型キャビティ面１４ａとの間に断熱層としての隙間を設けることにより、表皮材Ｓから可動金型キャビティ面１４ａへの熱伝導は遮断され、この時点でコア材Ｑが保有する熱量により表皮材Ｓは再加熱される。この再加熱により、表皮材Ｓが射出充填直後に達した最高温度をこえる表皮材温度となるように、前記設定型締力保持時間ｔａを適正値に設定することが肝要である。こうすることにより、射出充填時に高圧が負荷されてダメージを受けた表皮材Ｓは弾性力により自己回復して、良好な外観を有する積層成形体９０が得られるのである。
なお、表皮材Ｓを押圧する気体の圧力は、一般的には、０．０１〜０．７０ＭＰａの範囲から表皮材Ｓの種類および積層成形体９０の形状に応じた適正値を選択し、特に望ましくは０．０１〜０．２０ＭＰａの範囲から選択して設定する。本実施例では、表皮材Ｓの発泡層の厚さをできるだけ低減させないようにするために、表皮材Ｓを押圧する気体の圧力を０．０１ＭＰａとした。
【００１９】
（５）実測型開量Ｗｓが設定型開量Ｗａに一致した時点で計時開始するタイマーの実測時間ｔ２があらかじめ設定された設定型開保持時間ｔｂに一致した時点で、開閉弁８６を閉じて気体の供給を遮断するとともに、成形開始時の可動金型１４の位置まで型開を行う。型開したのち、固定金型１３に内蔵されるエジェクタピン１８の作動により、製品（積層成形体９０）を取出して１サイクルの完了となる。
【００２０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、下記のような優れた効果が得られる。
（１）表皮材と可動金型キャビティ面との間に断熱層としての隙間を設ける際、隙間空間内に気体を吹き込んで表皮材を所定の圧力でコア材側に押圧し、表皮材がコア材から剥離するのを防止するとともに、コア材を固定金型キャビティ面に完全密着させて冷却固化させることでコア材の熱変形を阻止することができる。
（２）表皮材インサート成形に使用されるコア材と表皮材の材質が接着性の良くない組合わせであっても、表皮材がコア材から剥離するのを防止することにより、実用に耐えるだけの接着強度を有し、かつ表皮材本来の風合いが確保された積層成形体が低コストで安定して得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に使用する表皮材インサート成形装置の全体構成図である。
【図２】本発明の実施例に係る可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けた状態の金型縦断面図である。
【図３】本発明の実施例に係る表皮材インサート成形の成形工程のフローチャートである。
【図４】従来の表皮一体貼合わせ成形において、コア材となる溶融樹脂を射出充填した状態の金型縦断面図である。
【図５】従来の表皮一体貼合わせ成形において、可動金型をわずかに開いて表皮材と可動金型キャビティ面との間に隙間を設けた状態の金型縦断面図である。
【符号の説明】
１  固定盤
２  可動盤
８  位置センサ
１０  金型装置
１３  固定金型
１３ａ  固定金型キャビティ面
１３ｂ  シェアーエッジ部（おす）
１４  可動金型
１４ａ  可動金型キャビティ面（めす）
１４ｂ  シェアーエッジ部
１５  気体通路
１５ａ  吹出し口
１８  エジェクタピン
２０  型締装置
２２  型締シリンダ
３０  射出装置
３２  バレル
３４  スクリュ
３６  スクリュフライト
３８  ホッパ
３９  ノズル
４０  射出シリンダ
４２  油圧モータ
５０  油圧供給源（射出回路）
５２  電磁リリーフ弁（射出回路）
６０  制御装置
６１  射出制御部
６２  型締制御部
６４  位置モニタ部
６６  型締条件設定部
６９  電磁リリーフ弁（型締回路）
７０  油圧供給源（型締回路）
８２  気体供給機
８４  気体配管
８６  開閉弁
８７  圧力レギュレータ
８８  気体配管
９０  積層成形体
１００  表皮材インサート成形装置
Ｑ  コア材
Ｓ  表皮材
ｔａ  設定型締力保持時間
ｔ１  実測型締力保持時間
Ｗａ  設定型開量
Ｗｓ  実測型開量
ｔｂ  設定型開位置保持時間
ｔ２  実測型開位置保持時間
【図１】
0004048692.tif 000002
【図２】
0004048692.tif 000003
【図３】
0004048692.tif 000004
【図４】
0004048692.tif 000005
【図５】
0004048692.tif 000006