JP4302072B2 - 内装品の真空成形機及び真空成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、発泡層付き熱可塑性表皮材を扁平状に支持するように周囲をクランプし、かつ表皮材を軟化させるヒータが付属したクランプ具と、吸気路が分散形成された基材をセットさせるように、クランプ具に対して上下の一方側に設けられた基材用真空吸引型と、この基材用真空吸引型に対向するように他方側に設けられ、かつ賦形すべき表皮材の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型とを備え、脱型方向に対して正角の基材領域から負角で曲がる基材コーナ部を経由してさらに深くなるアンダカット部が形成された基材に、表皮材を真空吸引により吸引させた状態で接着して内装品を製作するための内装品の真空成形機及び真空成形方法に関するものである。

文献１には、表皮材を支持具で扁平状に展開させて引張支持し、通気自在な基材を真空接着型の凸型面に組み付け、布地材を真空接着型の凸型面と部分的に相似する受け型の型面に組み付け、基材の真空接着型と、布地材が組み付けられた受け型とを支持具で加温軟化状態の表皮材に向けて両側から移動し、表皮材を真空接着型で基材の表面に真空引き接着する工程内で、布地材を表皮材の所定部分に押圧接着する部分布貼り車内装部材の製造方法が開示されている。この方法によれば、布地材が表皮材に部分布貼りされるだけでなく、表皮材を予め成形加工しておかなくても、軟化状態で基板表面に吸着状態で接着されることにより、空洞の発生は抑制されるが、基材に脱型を困難にするアンダカット部が形成される場合、通常の方法により、スライドコアを設ける必要がある。

そこで、このような可動型を無くす目的で、特許文献２により、アンダカット部を有する芯材もしくは基材に空洞部を残すことなく表皮材を密着状態で接着するために、接着剤が塗布された芯材を雄型にセットし、雌型側へ相対的に移動させることにより雄型と雌型との間に張られた表皮を芯材に接触させると共に、雌型側から真空吸引し、次にその真空吸引を停止した後、雄型側から真空吸引する真空成形法が提案されている。

この一体成形方法によれば、図２に示すような表皮に発泡層付表皮材をプレート状の基材に接着した３層のインストルメントパネル９が、上壁の裏側にアンダカット部を形成しているメータフード７を備える場合、次のように処理過程になる。即ち、図６に示すように、雄型である真空吸引型５に、メータ装着用の切欠部４ｃ及びアンダカット部４ｂを備え、かつ通気自在の基材４をセットし、接着剤を介して加温軟化状態の表皮１に発泡層２を接合した表皮材３を重ねて雌型である真空吸引型６とで型締めする。次いで、この真空吸引型により真空吸引して表皮材３の表面を賦形し（同図Ａ）、続いてその真空吸引を停止して真空吸引型５を真空吸引することにより、表皮材３を基材４に吸着・接着するのと同時にアンダカット部４ｂに沿って吸引・移動させて接着させる（同図Ｂ）。
特開平１０−３４７４１号公報 特開平６−３４４３３号公報

この真空成形によれば、双方の型から順に吸引することにより、基材のアンダカット部もスライドコア無しで賦形・接着できるが、表皮に発泡層付を接着させた表皮材を加温軟化状態で基材に接着することを前提すると、表皮材の表面を賦形するための雌型側からの真空吸引に次いで雄型側で真空吸引する過程において、その間の型接触に起因する温度低下で軟化度が低下して、アンダカット部の特にコーナ部に対する賦形が難しくなり、また表皮側への吸引時間も長くできないためにシボ等の転写性能も低下する。さらに、ホットメルト系の接着を使用すると、同様に温度低下による接着不良或は基材の軟化度低下による残留応力の増加で剥がれも生じ易くなる。したがって、図７Ａに示すように、脱型可能な基材領域４ｇの脱型方向に対する正角αの如何に拘らず（α=０を含めて）、基材のアンダカット領域４ｈの負角βが徐々に大きくなると、特にコーナ部４ｆの忠実な賦形が困難になり、また図７Ｂに示すように、アンダカット領域４ｈに負角の曲面状コーナ部４ｋが介在する場合でも、その曲率半径が小さくなるとシャープな賦形が困難になる。

一方、本願出願人は、特願２００４−５６３１２により、通気性の基材を真空吸引型にセットし、発泡層付き表皮材を基材の表面にセットし、真空吸引により表皮材を基材に吸引させた状態で接着して内装品を製作するために、扁平状に支持された熱可塑性の表皮材に対して上下の一方側に、基材用真空吸引型が、他方には扁平状に対して賦形すべき表皮材全域の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型が対向状態に設けられた真空成形機により、表皮材を加温処理により軟化させた状態で、基材用真空吸引型及び表皮材用真空吸引型を型締めし、これらの真空吸引型により型締め状態で同時に真空吸引することにより、発泡層を基材に圧縮もしくは膨張させて接着すると共に、表皮材を表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形する内装品の真空成形方法を提案した。

これにより、発泡層が、基材用真空吸引型にセットされた基材に真空吸引により接着剤で吸引・接着されると共に、表皮材は表皮材用真空吸引型材の型面に真空吸引により吸着されて賦形される。但し、この同時の真空吸引において、基材の深いアンダカット部に対する接着は、スライドコア無しを前提にすると依然課題が残される。

本発明は、このような点に鑑みて、基材がセットされる基材用真空吸引型と、賦形すべき発泡層付表皮材の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型と備え、表皮材を加温処理により軟化させた状態で型締めして同時に真空吸引する際に、基材のアンダカット部に沿って表皮材を接着でき、しかも負角になり始める小さな曲率半径の基材コーナ部についても相似形状にシャープに賦形・接着可能にする内装品の真空成形機及び真空成形方法を提供することを目的とする。

本発明は、この目的を達成するために、請求項１により、発泡層付き熱可塑性表皮材を扁平状に支持するように周囲をクランプし、かつ表皮材を軟化させるヒータが付属したクランプ具と、吸気路が分散形成された基材をセットさせるように、クランプ具に対して上下の一方側に設けられた基材用真空吸引型と、この基材用真空吸引型に対向するように他方側に設けられ、かつ賦形すべき表皮材の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型とを備え、脱型方向に対して正角の基材領域から負角で曲がる基材コーナ部を経由してさらに深くなるアンダカット部が形成された基材に、表皮材を真空吸引により吸引させた状態で接着して内装品を製作するための内装品の真空成形機において、表皮材用真空吸引型に、発泡層の圧縮により脱型が許容される程度に基材コーナ部に対して相似形状に突出する型コーナ部と、この型コーナ部に連続し、かつアンダカット部に対してその相似形状から脱型可能に非相似形状に後退した非通気性の型後退部とが形成されたことを特徴とする。

表皮材が軟化している状態で基材用真空吸引型及び表皮材用真空吸引型が型締めされてそれぞれ真空吸引されることにより、発泡層の裏面は接着剤で基材用真空吸引型にセットされた基材に真空吸引により吸着状態で接着されると共に、表皮材は、発泡層の膨張もしくは収縮或は双方により表皮材用真空吸引型材の型面に真空吸引により吸着されて賦形される。その際、基材コーナ部の表皮材は真空吸引可能な型コーナ部に沿って賦形され、型後退部により位置決めされている表皮材は対向する残りアンダカット領域に沿って吸引・移動して接着される。

本発明が有効に適用される形態としては、請求項２により、アンダカット部が、曲率半径２ｍｍ以下の負角の曲面状基材コーナ部を経由して負角でさらに深く食込むと共に、型コーナ部の突出量が、曲面状基材コーナ部に対する相似形状に対応する。

このような真空成形機を使用する真空成形方法としては、請求項３により、基材を真空吸引型にセットし、表皮材を加温処理により軟化させた状態で、基材用真空吸引型及び表皮材用真空吸引型を型締めし、これらの真空吸引型により同時に真空吸引することにより、発泡層を圧縮もしくは膨張させて表皮材を表皮材用真空吸引型の型面に沿って賦形すると共に、発泡層を基材に接着させ、その際型後退部に沿った表皮材は吸引によりアンダカット部に移動させて接着させることを特徴とする。

本発明によれば、同時吸引により、表皮材の真空成形の前工程が不要となると共に、表面品質が向上するだけでなく、意匠の制約が少なくなり、基材表面に対して非相似形状に形成することもできる。アンダカット部の小さな曲率半径のコーナ部も基材に確実に接着されると共に、表皮材の表面は表皮材用真空吸引型の型面に沿って相似形状にシャープに賦形される。さらに、その深部の基材にも型後退部による表皮材の位置決めにより確実に接着・賦形される。

図１乃至図４を基に本発明の実施の形態による内装品の真空成形機を説明する。真空接着されるプレート状内装品は、図２を基に前述したように、開口部７ａの上壁の裏側にアンダカット部付きのメータフード７を備えたインストルメントパネル９であり、例えば厚み１ｍｍのＴＰＯ（サーモプラスチックオレフィン）製の表皮１１に厚み３ｍｍのＰＰフォーム（ポリプロピレン発泡体）製の発泡層１２が溶着された熱可塑性の表皮材１０を例えばＰＰ製の基材４に接着した３層ソフトタイプとして製作されている。尚、前述したものと同一もしくは同等部分は同一符号で説明する。

一体成形用真空成形機は、図３に示すように、発泡層付き熱可塑性の表皮材１０の周囲を扁平状態で引張り支持するようにクランプするクランプ具１８の上下方向の一方側に、雄型である基材用真空吸引型５を設け、互いに対向するように他方側に雌型である電鋳による多孔性の表皮材用真空吸引型１６を設けて構成されている。これらの型は、付属の昇降装置(図示せず)によりクランプ具１８に向けて上下動し、双方の連結具１７，１７ａが凹凸連結することにより型締めが行われる。クランプ具１８の両側には、表皮材１０を両側から加熱するヒータ１９が配置され、型締め時には側方の逃げ位置に移動可能になっている。基材用真空吸引型５の凸型５ａの吸気路(図示せず)及び真空吸引型１６の吸引口１６ｄには、それぞれ真空ポンプに接続して、同時に真空吸引を行う吸引手段を構成している。

表皮材用真空吸引型１６の凹型１６ａの型面１６ｂは、扁平状から賦形すべき表皮１１の表面形状に対応すると共に、凸型５ａの型面５ｂもしくは基材４の表面に対して、メータフード７等の領域を除いた大部分の一般面についは相似形であり、また型締め状態で表皮材１０に圧接もしくは略接触し得る離間距離をおいてキャビティを形成する。凸型部５ａにセットされる基材４は、凸型５ａの吸気路に連通する分散した吸気路(図示せず)を備えると共に、図１に拡大して示すように、メータフード７の開口部７ａを形成する凹部５ｃを備えるように射出成形される。また、型面１６ｂには凹部５ｃに侵入する凸部１６ｃが形成されている。

凹部５ｃの領域にセットされる基材フード部分２０のフード上壁部２１には、脱型方向に対して正角の平坦な基材領域２１ａから負角、即ち脱型不能にする交差方向へ曲率半径１ｍｍの曲面状の基材コーナ部２２を経由してさらに深く食込む基材凹部２３を有するアンダカット部４ｂが形成されている。このアンダカット部及び脱型可能なフード下壁部２９間に、メータ取付け用の切欠部４ｃが形成されている。

対応して、表皮材用真空吸引型１６の凸部１６ｃには、基材コーナ部２２に相似形状で、かつその負角範囲に対応して脱型方向に対して直交方向へ１ｍｍ程度突出する型コーナ部３０と、この型コーナ部３０に連続して形成され、かつ残り領域の基材凹部２３に対してその相似形状から正角で対向するように非相似形状に後退した非通気性の型後退部３１と、切欠部４ｃの型面５ｃに対して表皮材１０の厚みに相当するキャビティを形成する型相似部３２とが形成されている。型後退部３１は、その表面へのテープの貼着、充填材の充填等により気孔が廃止され、型面５ｂに非相似形状に対向する領域では吸気不能になっている。

一体成形に際しては、図３に示すように、ＴＰＯ製の表皮１１にＰＰフォーム製の発泡層１２が溶着され、その裏面に熱溶融性のオレフィン系接着剤１３が塗布され、ロール状に巻回されて保管されている熱可塑性の表皮材１０を所要の大きさに切断して、クランプ具１８で扁平状に支持すると共に、基材４をその裏面に沿った型面形状の真空型５の凸型５ａにセットする。メータフード７に隣接する特に切欠部を備えない基材４の一般面は、図４に例示するように、インストルメントパネル９の上面部及び正面部及び底面部にわたり連続して凸型５ａに接面している。次いで、表皮材１０を付属のヒータ１９で加温処理して軟化状態にし、続いてこのヒータを逃がして真空吸引型５及び真空吸引型１６を昇降させて型締めすると共に、吸引口１６ｄ及び凸型５ａの吸気路により両側から略同時に真空吸引を行う。

これにより、図１に部分的に示すように、基材４に発泡層１２がホットメルト型のオレフィン系接着剤１３で密着状態に接着されると共に、表皮１１は、多孔性の凹型１６ａの型面１６ｂで緊密に吸着され、熱軟化状態の発泡層１２を圧縮もしくは膨張させつつ型面１６ｂに沿って賦形される。その際、アンダカット部４ｂにおいては、基材コーナ部２２及び型コーナ部３０の両側からの真空吸引により、表皮材１０は充分な軟化状態で基材コーナ部２２に確実に接着されると共に、その表面は型コーナ部３０に沿って相似の曲面状に忠実に賦形される。また、型後退部３１に吸引されることなく接面して位置決めされている表皮材１０（同図で二点鎖線で示す）は、対向する基材凹部２３にその空間部２３ａを移動して僅かに伸びて吸引・接着される。切欠部４ｃの型相似部３２に対向する領域は、その間のキャビティで賦形される。

冷却後の脱型に際して、型コーナ部３０は、基材コーナ部２２の発泡層１２を僅か圧縮させて脱型し、その表皮１１を変形もしくは損傷することはない。表皮材１０は、同時の真空吸引により、型接触時の温度低下を抑制されて、基材４に確実に接着されると共に、型面１６ｂの表面で忠実に賦形され、しぼ等の細かい形状も確実に転写される。これにより、高品質のオールオレフィン３層のインストルメントパネル９が製作される。切欠部４ｃの表皮材１０は、メータ取付け時に切取られる。

前述のアンダカット部４ｂは、基材コーナ部２２の接線方向に沿って脱型方向に対して約４５°で深くなって基材凹部２３に連続しているが、基材コーナ部２２の円弧範囲をさらに広く９０°程度にして、その接線方向に深くしたり、場合により、さらに大きく基材コーナ部２２を凸状にして非接線方向に深くすることもできる。その際、型コーナ部３０の突出量は、表面品質を損なうことなく脱型し得る範囲で、負角になる発泡層の相似の曲面形状に対応して設定される。

本発明は、図５に示すように、基材の凹状アンダカット部４ｋの上下に小さな曲率半径の基材コーナ部２２ａを備える場合にも適用され、表皮材用真空吸引型の型後退部３１ａの上下に相似の曲面状型コーナ部３０ａが形成されている。型後退部３１ａは、型コーナ部３０ａよりも深くならずに成形キャビティよりも広い空間部を置いて脱型可能に凹状アンダカット部４ｋに対向している。また、本発明はインストルメントパネルに限らず、小さな曲率の曲面状アンダカットコーナ部を経由して形成されるアンダカット部を備えた発泡層介在の３層の種々のプレート状内装品に適用される。

本発明の実施の形態によるインストルメントパネルの表皮材の基材に対する一体化用真空成形機の型締め状態の要部断面図である。 同真空成形機で一体成形されるインストルメントパネルの斜視図である。 同真空成形機の構成を説明する断面図である。 同真空成形機の基材の一般面のセット状態を説明する断面図である。 本発明が適用されるアンダカット部を備えた別のプレート状内装品の部分断面図である。 従来の真空成形機によるアンダカット部を備えたプレート状内装品の一体成形工程を説明する断面図である。 本発明の原理を説明するためのアンダカット部の断面図である。

符号の説明

４ 基材
４ｂ アンダカット部
５ 基材用真空吸引型
５ｂ，１６ｂ 型面
７ メータフード
９ インストルメントパネル
１０ 表皮材
１１ 表皮
１２ 発泡層
１３ オレフィン系接着剤
１６ 表皮材用真空吸引型
１８ クランプ具
２１ フード上壁部
２２ 基材コーナ部
２３ 基材凹部
３０ 型コーナ部
３１ 型後退部

Claims (3)

1. 発泡層付き熱可塑性表皮材を扁平状に支持するように周囲をクランプし、かつ表皮材を軟化させるヒータが付属したクランプ具と、吸気路が分散形成された基材をセットさせるように、クランプ具に対して上下の一方側に設けられた基材用真空吸引型と、この基材用真空吸引型に対向するように他方側に設けられ、かつ賦形すべき表皮材の表面形状に対応する型面を有する表皮材用真空吸引型とを備え、脱型方向に対して正角の基材領域から負角で曲がる基材コーナ部を経由してさらに深くなるアンダカット部が形成された基材に、表皮材を真空吸引により吸引させた状態で接着して内装品を製作するための内装品の真空成形機において、
   表皮材用真空吸引型に、発泡層の圧縮により脱型が許容される程度に基材コーナ部に対して相似形状に突出する型コーナ部と、この型コーナ部に連続し、かつアンダカット部に対してその相似形状から脱型可能に非相似形状に後退した非通気性の型後退部とが形成されたことを特徴とする内装品の真空成形機。
2. アンダカット部が、曲率半径２ｍｍ以下の負角の曲面状基材コーナ部を経由して負角でさらに深く食込むと共に、型コーナ部の突出量が、曲面状基材コーナ部に対する相似形状に対応することを特徴とする請求項１記載の内装品の真空成形機。
3. 請求項１による内装品の真空成形機を用いる内装品の真空成形方法であって、
   基材を真空吸引型にセットし、表皮材を加温処理により軟化させた状態で、基材用真空吸引型及び表皮材用真空吸引型を型締めし、
   これらの真空吸引型により同時に真空吸引することにより、前記発泡層を圧縮もしくは膨張させて前記表皮材を前記表皮材用真空吸引型の前記型面に沿って賦形すると共に、前記発泡層を前記基材に接着させ、その際型後退部に沿った前記表皮材は吸引によりアンダカット部に移動させて接着させることを特徴とする内装品の真空成形方法。

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