(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂製発泡基材部と熱可塑性樹脂製非発泡基材部が隣接し、相隣り合う発泡基材部と非発泡基材部の接合部が熱融着して基材を構成してなる多色樹脂成形品の製造方法であって、雌雄一対からなる両金型間の、発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に発泡剤を含有した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、０．０１秒から５秒間一次冷却した後、金型キャビティを拡大して前記溶融状熱可塑性樹脂を発泡させ、３秒から３０秒間二次冷却を行い、その後、非発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に溶融状の熱可塑性樹脂を供給・充填し、三次冷却することを特徴とする上記多色樹脂成形品の製造方法。
【請求項２】
金型キャビティ内の発泡基材部の形成部と非発泡基材部の形成部の境界部に、雌雄いずれか一方の金型内から樹脂止め堰を突出させたのち、発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に発泡剤を含有した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、一次冷却した後、金型キャビティを拡大して前記溶融状熱可塑性樹脂を発泡させ、二次冷却を行い、樹脂止め堰を金型キャビティ内から後退させ、その後、非発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、三次冷却することを特徴とする請求項１記載の多色樹脂成形品の製造方法。
【請求項３】
雄雌一対の金型間の所望の位置に予め表皮材を供給する請求項１または２に記載の多色樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基材が発泡基材部と非発泡基材部から構成される多色樹脂成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を基材とする成形品は、その経済性、軽量性、良好な賦形性などから自動車内装部品、家電製品の内外装部品その他の広い分野で多く使用されており、また、より軽量性が求められる場合には基材を発泡させた発泡基材からなる成形品についてもよく知られている。
【０００３】
しかし、基材の全部を発泡させた発泡成形品は、軽量性は満足できても成形品としての機械的強度に弱いという問題があり、係る欠点を改良するものとして、基材のうちの強度がそれほど強く要求されない部分についてのみ発泡部とする、発泡部と非発泡部が組み合わされた基材からなる成形品が提案されている。
【０００４】
従来、このような非発泡の熱可塑性樹脂からなる基材部と発泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて基材が構成されてなる多色樹脂成形品の製造方法としては、非発泡の基材部と発泡基材部とをそれぞれを別個に成形し、後工程で両基材部の端縁同士を互いに組付け、熱かしめ等の手段を用いて機械的に接合して製造する方法が知られている。
また、他の方法として、本発明者らは先に、発泡基材部に相当する熱可塑性樹脂からなる発泡シートを予め金型キャビティ内に供給し、その後、溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填して、熱可塑性樹脂からなる発泡シートの端部と非発泡の基材部に対応する熱可塑性樹脂を熱融着して一体化する方法を提案している（特願２００１−０９２３２３）。
【０００５】
しかし、前者の方法では工程が複雑になる他、両者の接合時に位置ずれが生じたり、熱かしめ時に表面に熱が加わり、製品の外観不良が生じるという問題があった。
また、後者の方法では、外観、接合強度に問題のない製品を製造することができるが、予め発泡シートを製造しておく必要があり、コスト的に必ずしも十分とはいえなかった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このようなことから、本発明者らは非発泡の熱可塑性樹脂からなる基材部と発泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて基材が構成されてなる多色樹脂成形品において、基材部同士の接合強度に問題がなく、軽量で、良好な外観を有する多色樹脂成形品を低コストで製造する方法について検討の結果、本発明に至った。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、熱可塑性樹脂製発泡基材部と熱可塑性樹脂製非発泡基材部が隣接し、相隣り合う発泡基材部と非発泡基材部の接合部が熱融着して基材を構成してなる多色樹脂成形品の製造方法であって、雌雄一対からなる両金型間の、発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に発泡剤を含有した溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、一次冷却した後、金型キャビティを拡大して前記溶融状熱可塑性樹脂を発泡させ、二次冷却を行い、その後、非発泡基材部の形成部に相当する金型キャビティ部に溶融状の熱可塑性樹脂を供給、充填し、三次冷却することを特徴とする上記多色樹脂成形品の製造方法を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて本発明を詳細に説明する。
尚、この説明は本発明の一例であり、本発明がこれに限定されるものではない。
【０００９】
図１は本発明の製造方法により得られる多色樹脂成形品の例を平面図で示したものであって、この多色樹脂成形品の基材は熱可塑性樹脂からなる発泡基材部（１）と熱可塑性樹脂からなる非発泡基材部（２）とから構成されている。
図２は図１に示す多色樹脂成形品をＡ−Ａで切断したときの断面を示したものであり、発泡基材部（１）は、空隙を全く有さないかあるいは殆ど空隙を有さないスキン層（１Ａ）と空隙を有する発泡コア層（１Ｂ）とからなっている。
【００１０】
図３（ａ）、（ｂ）は他の多色樹脂成形品の例を平面図で示したものであり、図４は、図３（ａ）、（ｂ）に示される多色樹脂成形品をＢ−ＢおよびＣ−Ｃでそれぞれ切断したときの断面図である。
図に例示されるように本発明の対象とする多色樹脂成形品においては、発泡基材部（１）と非発泡基材部（２）の両基材部が互いに隣接する関係にあればその位置関係は任意であり、非発泡性基材部（２）が発泡性基材部（１）を挟み込む形態（図３（ａ））であってもよいし、非発泡基材部（２）が発泡基材部（１）を囲むような形態（図３（ｂ））であってもよく、更には図示しないが両基材部が目的に応じて適宜組み合わされた形態であってもよい。
【００１１】
また、かかる多色樹脂成形品はその表面に表皮材（３）が貼合されていてもよく、その場合の表皮材は、図５（ａ）〜（ｄ）に示すように発泡基材部（１）や非発泡基材部（２）の表面の一部または全部、あるいは基材の全表面に貼合されていてもよい。
【００１２】
以下に、このような多色樹脂成形品の製造方法について説明する。
尚、以下の説明では、わかり易くするために、それぞれ１つの発泡基材部および非発泡基材部が隣接し、その接合部が熱融着された多色樹脂成形品の製造例を示すが、発泡基材部や非発泡基材部のいずれかまたは両方が２つ以上の組み合わせからなる場合であっても、この方法に準じて同様に製造することができる。
【００１３】
図６は本発明の方法に用いる金型例の概略断面図であり、この金型は雄型（４）の外周部と雌型（５）の内周部が摺動面となって相互に摺動する雌雄一対からなっており、両金型は通常そのいずれか一方がプレス装置等の型締め装置に接続され、他方は固定されて縦または横方向に両金型が開平可能となっている。
図では雄型が固定され、雌型がプレス装置（図示せず）に接続されて、両金型が縦方向に開閉するようになっている。
【００１４】
また、雄型内の金型キャビティ面には発泡基材部と非発泡基材部の境界に相当する位置に、キャビティ内に突出し得る樹脂止め堰（６）が設けられており、成形過程において樹脂止め堰を突出させることにより金型キャビティが発泡基材部と非発泡基材部のそれぞれに分離され、一方の基材部側に供給された溶融状の熱可塑性樹脂の流れが樹脂止め堰で堰き止められて隣接する他の基材部側に流動することが防止される構造となっている。
【００１５】
尚、この樹脂止め堰は必ずしも必須ではないが、基材を発泡部と非発泡部とに明確に分離し、それぞれの基材部に供給される熱可塑性樹脂が必要以上に交じり合うことを防止する上で極めて有効である。
【００１６】
この樹脂止め堰は油圧シリンダー等（７）により金型の開閉方向に摺動自在に作動し、その作動タイミングはタイマー等で制御できる構造となっている。
【００１７】
更に、前述した樹脂止め堰で区分された各基材部に対応するキャビティの雄型の金型面には少なくとも１ケ所以上の溶融樹脂供給口（８Ａ、８Ｂ）が設けられており、この溶融樹脂供給口は溶融樹脂供給通路（９Ａ、９Ｂ）を介して、それぞれ外部に設けられた樹脂射出装置（図示せず）に接続されている。
【００１８】
図７は、溶融樹脂供給口（８Ａ）から発泡基材部に対応する金型キャビティ内に発泡剤を含有した溶融状の第一の熱可塑性樹脂（１０）の供給を開始した状態を示している。
溶融状の第一の熱可塑性樹脂を供給する際には、前記したように、事前に金型キャビティ内に樹脂止め堰（６）を突出させて金型キャビティを発泡基材部に対応するキャビティと非発泡基材部に対応するキャビティに分け、供給した発泡剤含有の溶融状熱可塑性樹脂が非発泡基材部に対応するキャビティ内に流入しないようにその流動を堰き止めるようにするのが好ましい。
【００１９】
発泡剤含有の第一の溶融状熱可塑性樹脂を発泡基材部に対応する金型キャビティ内に供給・充填するときのキャビティクリアランスは、雌雄両金型を閉じた状態で射出充填してもよいし、開放状態にある金型キャビティ内に該溶融状熱可塑性樹脂を供給した後、両金型の型締めによって充填してもよいが、より安定的に良好な発泡成形体を得るには両金型を閉じた状態で射出充填するのが好ましく、更には発泡前の成形体厚みよりも小さいキャビティクリアランスになるように両金型を閉じた状態で溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始するのがより好ましい。
【００２０】
発泡前の成形体厚みよりも小さいキャビティクリアランスになるように両金型を閉じた状態で発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂の供給を開始する場合、供給開始時のキャビティクリアランスはそのときのキャビティ容積が所要量の溶融状熱可塑性樹脂の発泡前の容積に対して通常５容量％以上、１００容量％未満となる範囲、より好ましくは３０容量％以上、７０容量％未満の範囲である。
溶融状熱可塑性樹脂の供給が進むにつれて、キャビティクリアランスは拡大され、所要量の溶融状熱可塑性樹脂の供給が完了する。この時点で供給した溶融状熱可塑性樹脂の容積とキャビティ容積が略等しくなり、発泡基材部に対応するキャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂が未発泡状態で充填される。（図８）
【００２１】
この際、発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂の供給が完了した時点で供給した溶融状熱可塑性樹脂の容積よりもキャビティ容積が大きくなることがあるが、この場合には所定のキャビティクリアランスになるように型締めを行なうことでキャビティ内に溶融状熱可塑性樹脂が充填される。
溶融状熱可塑性樹脂の供給が長時間にわたって行なわれると、供給中の熱可塑性樹脂の温度低下をきたすため、溶融状熱可塑性樹脂の供給は速やかに行なうことが好ましく、供給時間は０．５秒〜５秒程度とすることが望ましい。
【００２２】
前記の発泡剤含有の溶融状熱可塑性樹脂の供給に伴うキャビティクリアランスの拡大は、拡大量を制御しながら金型に取り付けたプレス装置などによって積極的に行なってもよいし、供給する溶融状熱可塑性樹脂の供給圧力を利用して拡大してもよいが、この際に樹脂にかかる圧力が２〜５０ＭＰａ程度となるようにキャビティクリアランスの拡大を制御することが望ましい。
【００２３】
発泡前の成形体厚みと同じキャビティクリアランスになるように両金型を位置させた状態で溶融状熱可塑性樹脂を供給してキャビティ内に充填する場合には、通常の射出成形における場合と同様に、溶融状熱可塑性樹脂の供給開始から供給完了までキャビティクリアランスを発泡前の成形体厚みと同じになるように保持しておけばよい。
【００２４】
両金型の型締め動作により発泡剤含有の溶融状熱可塑性樹脂をキャビティ内に充填する方法としては、キャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みより大きくなるように両金型を開放した状態で所要量の溶融状熱可塑性樹脂を供給した後、または供給完了と同時にキャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みと同じになるように型締めして充填する方法や、キャビティクリアランスが発泡前の成形体厚み以上になるように両金型を開放した状態で溶融状熱可塑性樹脂の供給を開始し、溶融状熱可塑性樹脂を供給しつつ型締めを開始して、溶融状熱可塑性樹脂の供給完了と同時または供給完了後にキャビティクリアランスが発泡前の成形体厚みと同じになるように型締めを行なう方法が挙げられる。
【００２５】
これらいずれの場合であっても、樹脂止め堰（６）を用いて金型キャビティをそれぞれの基材部に対応するキャビティに分離して溶融状熱可塑性樹脂の供給を行なう場合は、樹脂止め堰の先端部が常に雌型の金型面に内接するように樹脂止め堰の動きを金型キャビティクリアランスの変化に同調させ、隣接する他の基材部に対応するキャビティ内に流入しないように、確実に溶融状熱可塑性樹脂の流動を停止させることが望ましい。
【００２６】
このような方法により発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂が発泡基材部に対応する金型キャビティ内に充填され（図８）、この状態で一次冷却を行い、金型成形面に接する溶融状熱可塑性樹脂にスキン層を形成せしめるが、一般に金型温度は使用する熱可塑性樹脂の融点または軟化点よりも低い温度に設定されているため、この状態を保持して冷却を行なうと、供給された溶融状熱可塑性樹脂は金型成形面に接する表面部分より固化しはじめ、やがて空隙の殆どないスキン層が形成される。
【００２７】
金型の温度は用いる樹脂により適宜決定されるが、たとえばポリプロピレン系樹脂を用いる場合は３０〜８０℃程度、好ましくは５０〜７０℃程度である。この時の一次冷却時間は、金型温度、溶融状熱可塑性樹脂の温度や特性等の諸条件によって変わるが、通常は０．０１〜５秒程度である。
【００２８】
所定のスキン層（１Ａ）が形成された後、金型キャビティを成形体の厚み方向に拡大すると、充填されている発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂中に閉じ込められていた発泡剤の分解により発生した発泡ガスが膨張し、全体として金型の拡大方向、すなわち厚み方向に発泡層（１Ｂ）を形成しながら厚みを増す。キャビティクリアランスが発泡後の最終成形品厚みになった時点で金型の拡大動作を停止し、キャビティクリアランスをこの厚みに保持しつつ、成形体を二次冷却する。（図９）
【００２９】
この時、キャビティクリアランスを一旦最終成形品厚みより大きくなるように金型キャビティを拡大し、発泡コア層の一部がまだ溶融状態にある間に最終成形品厚みになるまで型締めしてもよい。この場合には、発泡成形体表面と金型成形面との密着性をよりよくすることができ、金型形状をより忠実に再現するとともに、冷却効率を上げることもできる。
このときの型締め動作は、機械的に制御してもよいし、両金型が上下方向に開放される場合には上型の自重によってキャビティクリアランスを縮小してもよい。
【００３０】
二次冷却時間は金型温度、溶融状熱可塑性樹脂の温度、特性等の諸条件によって適宜決定されるが、短過ぎると第一の熱可塑性樹脂が充分に固化していないため、この後に供給される非発泡基材部を形成させるための溶融状の第二の熱可塑性樹脂が発泡コア層中に入り込んでしまったり、端縁部の位置をずれさせてしまい外観不良となる虞がある。また、二次冷却時間が長すぎると発泡コア層の温度低下が大きくなるため、その後に供給される溶融状の第二の熱可塑性樹脂と十分に熱融着せず、接着強度が不十分になるという虞があるある。このため、二次冷却時間は通常は３〜３０秒程度、好ましくは５〜２０秒程度である。
【００３１】
二次冷却が完了した後、キャビティクリアランスをこの状態に保持しつつ、金型キャビティ内に突出させていた樹脂止め堰を金型キャビティ面から後退させ、隣接する非発泡基材部に対応するキャビティ内に設けられた溶融樹脂供給口（８Ｂ）から溶融状の第二の熱可塑性樹脂（１１）を供給（図１０）、充填する。
【００３２】
溶融状の第二の熱可塑性樹脂を供給、充填する際には、キャビティクリアランスが最終製品厚みとなるように保持することが必要であり、溶融樹脂の供給圧力によりキャビティクリアランスが拡大しないように、プレス圧を加えるなど雌雄両金型を加圧状態にしてキャビティクリアランスを保持することが好ましい。
【００３３】
溶融状の第二の熱可塑性樹脂を非発泡基材に対応するキャビティ内に供給、充填した後、この状態を保持しながら、三次冷却を行い、溶融状の第二の熱可塑性樹脂の冷却、固化が完了した後、金型を開放し、多色樹脂成形品を取り出す。
【００３４】
かくして、先に形成された発泡基材部の樹脂止め堰に接していた端部とその後に形成された非発泡基材部とが、非発泡基材部形成のために供給された溶融状の第二の熱可塑性樹脂と接することにより熱融着し、両基材部が強固に接合された多色樹脂成形品を得ることができる。
【００３５】
また、かかる方法において、発泡剤含有の溶融状の第一の熱可塑性樹脂を供給する前に、予め金型キャビティ内の所定の位置に表皮材（３）を供給しておけば、前述した方法により図５に示すような所定の位置に表皮材が同時に貼合一体化された成形品を得ることができる。
表皮材が成形品全体を覆う形態の場合、金型キャビティ面に載置するだけでもよいし、金型外周部に設けたクランプ枠を用いて表皮材を固定してもよい。また、成形品の一部分を覆うように表皮材を貼合一体化する場合には、金型キャビティ内の所定の位置に載置するだけでもよいが、位置決めを確実にするため、金型キャビティ面に真空吸引したり、金型内に設けたピンや固定ブロックを用いて金型キャビティ面に固定することが好ましい。また、これらの表皮材は予め予備加熱を行なったり、製品形状に応じて予備賦形を行なったものを用いてもよい。
【００３６】
本発明の方法において、発泡基材部および非発泡基材部の形成に用いられる熱可塑性樹脂は同一であっても異なっていてもよく、それぞれの樹脂が互いに熱融着するものであれば特に制限されず、圧縮成形、射出成形、押出成形などで通常使用される樹脂がそのまま適用される。
【００３７】
このような樹脂としては、たとえばポリプロピレン、ポリエチレン、アクリロニトリルースチレンーブタジエンブロック共重合体、ポリスチレン、ナイロンなどのポリアミド、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、アクリル樹脂、スチレンーブタジエンブロック共重合体などの一般的な熱可塑性樹脂、ＥＰＭやＥＰＤＭなどの熱可塑性エラストマー、これらの混合物、あるいはこれらを用いたポリマーアロイ等があげられ、本発明においてはこれらを総称して熱可塑性樹脂という。
【００３８】
また、これらの熱可塑性樹脂には必要に応じて、通常使用されるガラス繊維などの強化繊維、タルクなどの各種の無機もしくは有機フィラーなどの充填材が含有されていてもよく、もちろん通常使用される各種の顔料、滑材、帯電防止剤、安定剤などの各種添加材が配合されていてもよい。
【００３９】
また、発泡基材部を形成するために、熱可塑性樹脂に配合して使用される発泡剤としては、熱可塑性樹脂の発泡体を製造する際に使用されている公知の化学発泡剤を使用することができる。具体的には、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム、炭酸アンモニウム等の無機系発泡剤、Ｎ，Ｎ’−ジニトロソペンタメチレンテトラミン等のニトロソ化合物、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等のアゾ化合物、ベンゼンスルホニルヒドラジド、トルエンスルホニルヒドラジド、ジフェニルスルホン−３，３’−ジスルホニルヒドラジド等のスルホニルヒドラジド類、ｐ−トルエンスルホニルセミカルバジド等の発泡剤が例示され、また、必要に応じてサリチル酸、尿素ならびにこれらを含む発泡助剤を添加することは好適な態様である。
【００４０】
発泡剤の種類は、使用する熱可塑性樹脂の溶融温度や目的とする発泡倍率等を考慮して選択され。またその添加量は、目的とする成形品の強度、密度等を考慮して調整されるが、一般的に樹脂１００重量部に対して０．１〜５重量部である。また、発泡剤としてはこのような化学発泡剤の他、液状またはガス状の二酸化炭素および／または窒素等を直接溶融樹脂中に溶解もしくは圧入して使用してもよい。
【００４１】
本発明の方法において表皮材を貼合する場合、用いられる表皮材としてはモケットやトリコット等の織物や編み物、ニードルパンチカーペット等の不織布、金属フォイル、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマーのシートまたはフィルムがあげられる。
これらの表皮材は、単層であっても必要に応じて発泡層や裏打ち層が適宜積層された２層あるいは３層以上とした積層表皮材であってもよいが、基材部と接する表皮材裏面が基材部を形成するための熱可塑性樹脂と熱融着可能なもの、あるいは表皮材裏面に溶融状の熱可塑性樹脂が含浸して基材部と接着可能なものであることが必要である。
【００４２】
表皮材に積層される発泡層としては、ポリプロピレンやポリエチレンなどのポリオレフィンの発泡体や、ポリ塩化ビニル発泡体、軟質あるいは半硬質のポリウレタン発泡体が挙げられ、また、裏打ち層としては不織布や合成樹脂シートやフィルムなどが用いられる。
不織布を構成する繊維としては、綿、毛、絹、麻等の天然繊維あるいはポリアミド、ポリエステル、ナイロン等の合成繊維が使用でき、これらを単独であるいは混紡して種々の方法により不織布としたものが用いられる。例えばニードルパンチ式、サーマルボンド式、スパンボンド式、メルトブロー式、スパンレース式等の不織布があげられる。
裏打ち層として用いられる合成樹脂からなるシートやフィルムとしては、ポリプロピレンやポリエチレン等の熱可塑性樹脂やポリオレフィン系熱可塑性エラストマーのシートやフィルムがあげられ、基材樹脂として使用される熱可塑性樹脂と融着性のあるものが用いられる。
【００４３】
【発明の効果】
非発泡の熱可塑性樹脂からなる基材部と発泡した熱可塑性樹脂からなる基材部が組み合わされて基材が構成されてなる多色樹脂成形品において、基材部同士の接合強度に問題がなく、軽量で、良好な外観を有する多色樹脂成形品を低コストで効率よく製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明により得られる多色樹脂成形品の一例を平面図で示したものである。
【図２】図１に示される多色樹脂成形品をＡ−Ａで切断したときの断面図を示したものである。
【図３】本発明により得られる多色樹脂成形品の他の例を平面図で示したものである。
【図４】図３（ａ）および（ｂ）に示される多色樹脂成形品をＢ−ＢおよびＣ−Ｃでそれぞれ切断したときの断面図を示したものである。
【図５】本発明により得られる表皮材を貼合した多色樹脂成形品の例をその断面図で示したものである。
【図６】本発明に用いる金型例を概略断面図で示したものである。
【図７】本発明の製造工程を金型断面の概略図で示したものである。
【図８】本発明の製造工程を金型断面の概略図で示したものである。
【図９】本発明の製造工程を金型断面の概略図で示したものである。
【図１０】本発明の製造工程を金型断面の概略図で示したものである。
【図１１】本発明の製造工程を金型断面の概略図で示したものである。
【符号の説明】
１：発泡基材部
１Ａ：スキン層
１Ｂ：発泡コア層
２：非発泡基材部
３：表皮材
４：雄型
５：雌型
６：樹脂止め堰
７：油圧シリンダー
８Ａ、８Ｂ：溶融樹脂供給口
９：溶融樹脂供給通路
１０：溶融状の第一の熱可塑性樹脂
１１：溶融状の第二の熱可塑性樹脂
【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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【図１０】
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【図１１】
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