JP4033323B2

JP4033323B2 - 表皮材積層発泡樹脂成形品の製造方法

Info

Publication number: JP4033323B2
Application number: JP2000369983A
Authority: JP
Inventors: 信裕臼井; 威夫北山
Original assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-03-21
Filing date: 2000-12-05
Publication date: 2008-01-16
Anticipated expiration: 2020-12-05
Also published as: JP2001334540A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、熱可塑性樹脂成形品の製造方法に関し、詳しくは自動車内装部材等に適した軽量で高剛性の表皮材が積層されたパネル状熱可塑性樹脂発泡成形品の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
熱可塑性樹脂を射出成形等の方法によって成形し、表面に表皮材層を設けた自動車部品内装材等に使用される表皮材積層熱可塑性樹脂成形品は従来から使用されているが、これらの成形品は、密度が高く、従って高重量であるため、特に自動車用内装材の分野において軽量化が求められており、かつ、更なる品質向上も求められている。特に最近では表皮材貼合成形品の裏面側についても外観品質の向上が強く求められている。
【０００３】
自動車部品内装材として、表皮材を積層しかつその樹脂の内層を発泡層とした発泡熱可塑性樹脂樹脂として軽量化を図った技術は、特開平６−３４４３６２号公報、特開平４−１４８９０７号公報において公知である。
【０００４】
上記の公報には、モールドスタンピング成形法が開示されている。即ち、上下１組の金型間に表皮材をセットし、金型間隔を特定の値にし、次いで発泡剤含有ポリプロピレン樹脂組成物を表皮材とした金型間に注入すると同時に型を閉じて樹脂を所定形状に賦形すると共に表皮材と接着し、その後型を開いて樹脂を発泡させた後に冷却固化することにより成形を行う技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記公報に記載された技術においては、樹脂の注入は、樹脂注入圧力を低減するために金型間隔を大きくして行われる。このため、発泡剤を混合した溶融樹脂の金型内への注入に際して、発泡剤の揮散、いわゆるガス抜けを防止することが十分行えず、このため芯材裏面にガス抜けによる外観不良が生じ、表皮材を貼合した芯材裏面の外観は十分なものではなかった。
【０００６】
本発明の目的は、発泡剤を混合した溶融樹脂の金型内への注入に際しての発泡剤の揮散、いわゆるガス抜けを十分に防止できる結果発泡層が確実に形成されると共に、反表皮材貼合面側、即ち成形品における芯材の表皮材貼合面の反対面側の外観にも優れた発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、スタンピング成形において発泡剤を混合した溶融熱可塑性樹脂のガス抜け防止技術を検討した結果、従来スタンピング成形においては、その特徴である溶融樹脂の注入に要する射出圧を一般的な射出成形と比較して大きく低減するために、成形金型の樹脂注入クリアランスを大きくすることが不可欠と考えられていたのに対し、従来、樹脂注入圧力が高くなり、スタンピング成形ができないと考えられていた以上にこの樹脂注入クリアランスを小さくすることによりガス抜けが有効に防止できることを見いだし、本発明を完成した。
【０００８】
即ち、本発明は、表皮材と熱可塑性樹脂発泡体とが積層一体化された発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法であって、互いに摺動可能な雄金型と雌金型とからなり、キャビティークリアランス（ｔ）が調整可能な成形金型を使用し、下記（１）〜（６）の工程を有することを特徴とする。
【０００９】
（１）前記雌雄金型間を開放した状態で前記表皮材を供給する表皮材供給工程
（２）前記雄金型と雌金型を近接させて前記ｔを（Ｃ＋５）ｍｍ未満の樹脂注入クリアランスとし（Ｃは成形前の表皮材の厚みである）、前記雄金型と雌金型のいずれかに形成された樹脂供給口より前記表皮材と金型間に発泡剤を含む溶融されたポリオレフィン系樹脂の注入を行う樹脂注入工程
（３）加圧によりｔを樹脂注入クリアランスより縮小して注入された前記ポリオレフィン系樹脂を金型キャビテイー端末まで充填して賦形すると共に前記表皮材と前記ポリオレフィン系樹脂とを積層・一体化する加圧工程
（４）溶融状態にて注入された前記ポリオレフィン系樹脂の賦形完了後に前記ｔを拡大して前記ポリオレフィン系樹脂を発泡させ、独立気泡の発泡層を形成して発泡熱可塑性樹脂成形体とする発泡工程
（５）前記ｔをわずかに縮小して加圧する工程
（６）前記発泡熱可塑性樹脂成形体を金型内で冷却し、次いで金型を開放して発泡熱可塑性樹脂成形体を取り出す冷却・脱型工程。
【００１０】
上記の工程により、発泡剤を混合した溶融樹脂の金型内への注入に際しての、発泡剤の揮散、いわゆるガス抜けを十分に防止できる結果発泡層が確実に形成され、しかも芯材の反表皮材貼合面の外観に優れた発泡熱可塑性樹脂成形体を製造することが可能となった。
【００１１】
特に（２）樹脂注入工程における金型の樹脂注入クリアランスを、従来スタンピング成形では注入樹脂圧が高くなり過ぎて成形困難と考えられていた（Ｃ＋５）ｍｍ未満とすることによって、有効にガス抜けが防止され、かつ溶融熱可塑性樹脂注入後の金型の開閉移動に要する時間が短縮される。
【００１２】
本発明において使用する前記表皮材としては、従来から使用されていた単層あるいは複層からなる各種の表皮材を使用することができる。複層表皮材としてクッション層を積層した表皮材を使用する場合は、圧縮弾性率が０．３ＭＰａ以下のクッション層を有する表皮材を使用することが好適であり、さらにクッション層の保護層となる裏打ち層を設けることが必要である。
【００１３】
本発明のパネル状熱可塑性樹脂発泡成形品は、特に自動車内装部品に好適に使用可能であり、具体的には、インストルメントパネル、シートバック、パーティションボード、コンソールボックス、ドアトリム等が例示される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の表面に表皮材層を積層した凸状部を有するパネルを作製する例を図１〜図４に基づいて説明する。図５には、図１〜図４に示した各工程における金型キャビティークリアランスｔをダイアグラムとして示した。
【００１５】
本発明のパネルの製造方法においては、雌金型２３と基台２６に固定された雄金型２５から構成され、前記雌金型２３と雄金型２５との相対移動によりキャビティークリアランス（ｔ）が任意に設定可能な１組の金型を使用する。
【００１６】
表皮材３０は雌金型２３の端面とクランパー２８により保持する（図１）。この時、金型は、作業が容易なように広く開放されている（図５（１））。クランパー２８による表皮材３０の保持は、成形に際して表皮材３０が金型凹部に引き込まれる場合に、摺動可能な程度に行われる（表皮材供給工程）。
【００１７】
次いで雌金型２３、雄金型２５の少なくとも一方を移動させて樹脂供給開始クリアランスを形成する（図５（２））。樹脂供給開始クリアランスが広すぎると樹脂の発泡が急速に起こり、ガス抜けが起こって反表皮材貼合面の外観が損なわれるため、成形前の表皮材３０の厚さをＣとした場合、（Ｃ＋５）ｍｍ未満とすることが必要である。
【００１８】
図２に示した工程は、発泡剤を含む溶融熱可塑性樹脂３３を樹脂供給通路３２を通じて注入する工程である（樹脂注入工程、図５（３））。
【００１９】
金型キャビティークリアランス縮小速度は、成形品のサイズ、使用する材料の特性等を考慮して適宜設定されるが、実用的には一方の型、例えば雌金型を１〜５０ｍｍ／秒の速度で移動させることが好適である。
【００２０】
樹脂供給通路３２の分岐通路３２Ｂは、この図に示した例においては３本形成されているが、これに限定されるものではなく、成形品の形状、大きさにより任意に設定される。
【００２１】
図３に示した工程は、発泡剤を含む溶融熱可塑性樹脂３３を所定量注入後、金型のキャビティークリアランスが成形品の設定厚み以下となるように圧縮する工程である。その加圧状態で樹脂表面層を冷却して樹脂のスキン層を形成する。この工程における圧縮により表皮材と樹脂層とが接着される。（加圧工程、図５（４））。
【００２２】
加圧工程における加圧時間は、成形品の厚み、形成するスキン層の厚み、金型の温度等により適宜設定されるが、成形時間の短縮等の実用的な条件を考慮すると、１秒〜３０秒程度であることが好ましい。
【００２３】
上記の加圧工程における加圧により表皮材と樹脂層３３とが積層される。次いで金型のキャビティークリアランスｔが成形品の設定厚みとなるように拡大し（図４）、スキン層の間の樹脂を発泡させて発泡層を形成することによって表皮材３０、並びに表皮材側のスキン層１１、発泡層１３、裏面側（反表皮材貼合側）スキン層１５からなる芯材を備えた最終製品であるパネル状熱可塑性樹脂発泡成形品３４が得られる（発泡工程、図４、図５（５））。
【００２４】
発泡工程において形成された成形品を冷却することによって（冷却工程、図５（６））成形品の製造が完了する。
【００２５】
また、発泡工程において、成形品の設定厚みより厚くなるように型を開いた後、設定厚みとなるように型を閉じてｔをわずかに縮小し、所定圧で保圧した後に冷却してもよい。この場合の「わずかに」とは、特に限定されるものではないが、通常は成形品の所定厚み程度以下である。
【００２６】
本発明に使用する熱可塑性樹脂は、従来から自動車内装部材等に使用されている樹脂は限定なく使用可能であり、具体的には、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂等のポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂等のアクリル系樹脂、ＡＢＳ、ナイロン−６等のポリアミド系樹脂、ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂等が例示される。
【００２７】
本発明の発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法において使用する前記熱可塑性樹脂は、上記例示のなかでも、ポリオレフィン系樹脂、とりわけポリプロピレン系樹脂であることが、金型の樹脂注入クリアランスを（Ｃ＋５）ｍｍ未満としてもこれまでのスタンピング成形同様の低い樹脂注入圧力にて発泡剤を混合した溶融樹脂を注入することができ、しかも低価格で高強度、高剛性の発泡熱可塑性樹脂成形品を得ることができるため、好ましい。
【００２８】
上述のポリプロピレン系樹脂としては、特にメルトフローレート（ＭＦＲ）値が１５以上であることが好ましく、ＭＦＲが２５以上のポリプロピレン系樹脂の使用がより好ましい。
【００２９】
ＭＦＲが高いポリプロピレン系樹脂を使用することにより、ガス抜けが特に有効に防止されて発泡層の形成が確実に行われ、とりわけ軽量性の要求を十分に満足する成形体を得ることができる。
【００３０】
上記の熱可塑性樹脂に添加する発泡剤は、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、発泡剤として重炭酸ナトリウム、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使用可能である。必要に応じてサリチル酸、尿素並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。
【００３１】
化学発泡剤の種類は、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る。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。
【００３２】
また、前記化学発泡剤の他、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圧入してもよい。
【００３３】
本発明のパネル用熱可塑性樹脂発泡成形品の表皮材としては、公知の表皮材を使用できる。具体的な表皮材としては、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂ないし熱可塑性エラストマーにて形成されたフィルム、シート等が例示される。さらに、これらの表皮材に、ポリウレタン、ゴム、熱可塑性エラストマー等の非発泡シートを積層した複合表皮材を使用してもよい。
【００３４】
表皮材には、基材となる熱可塑性樹脂発泡体との積層面側に、さらにクッション層を設けることは好適な態様である。かかるクッション層を構成する材料は、ポリウレタンフォーム、ＥＶＡフォーム、ポリプロピレンフォーム、ポリエチレンフォーム等が例示されるが、圧縮永久歪が小さく、しかも圧縮弾性率が、表皮材層に好適なソフト感を与える０．３ＭＰａ以下の材料が最も好ましい。
【００３５】
尚、表皮材にクッション層を設ける場合には、保護層となる裏打ち層を設けることが必要であり、裏打ち層としては、織布、不織布、編布、熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性エラストマー等のシートもしくはフィルム等が例示されるが、成形性、コスト等の面から不織布を用いることが好ましい。
【００３６】
【実施例】
以下、本発明の構成と効果を具体的に示す実施例を、５００トンの型締め力を有するプレス機に図１に示す雌雄１組の金型を取り付けて行った成形を例として以下に説明する。
【００３７】
表皮材としては、厚み０．５ｍｍのポリ塩化ビニルシ−トに、厚み３ｍｍ、圧縮弾性率０．２ＭＰａのポリウレタン発泡層が積層され、裏打ち材として厚み０．２ｍｍ、目付け５０ｇ／ｍ² の不織布を有する３層構成の表皮材を用いた。
【００３８】
また、芯材となる発泡熱可塑性樹脂としては、ポリプロピレン（住友化学工業株式会社製、住友ノーブレンＡＺ５６４：メルトフローレート３０ｇ／１０分）１００重量部に無機系化学発泡マスターバッチ（三協化成株式会社製、セルマイクＭＢ３０７２）を３重量部添加し２００℃で加熱溶融して用いた。
【００３９】
成形工程は以下の通りである。
（ｉ）６０℃に温度設定された雌金型（２３）と雄金型（２５）との間に前記表皮材（３０）を配置し、雌金型（２３）を移動させて金型キャビティークリアランス（ｔ）が８ｍｍ（表皮材厚みＣ＋４．３ｍｍ）となったところでプレスを停止させ、雄金型（２５）内に設けられた樹脂供給通路（３２）より加熱溶融された上記発泡熱可塑性樹脂を表皮材（３０）と雄金型（２５）間に供給し、圧縮速度１０ｍｍ／ｓｅｃで型締めして表皮材（３０）と溶融状発泡熱可塑性樹脂芯材（３３）とを加圧賦形し積層一体化するとともに該芯材の表面にスキン層を形成させた。この時の加圧賦形条件は５ＭＰａの面圧で２秒間の加圧であり、加圧時のキャビティークリアランスは２．５ｍｍであった。
【００４０】
（ｉｉ）前記加圧賦形後、すぐに雌金型（２３）を型開き方向に２ｍｍ移動させることにより冷却固化が進んでいない溶融状態の芯材コア部分を発泡させるとともに、この状態で５０秒間冷却した。
【００４１】
冷却後、取り出した成形品は、発泡ガスのガス抜けの無い微細な発泡セルからなる断面を有しており、表皮材を貼合した表面も、またその裏面の芯材面もガス抜けによる不良の無い良好な外観を有していた。
【００４２】
（比較例）
上記の実施例の（ｉ）における加熱溶融された発泡熱可塑性樹脂を供給する際の金型キャビティークリアランス（ｔ）を１５ｍｍ（表皮材厚みＣ＋１１．３ｍｍ）としたこと以外は実施例と同様にして成形を行った。
【００４３】
得られた成形品は、発泡ガスのガス抜けによる非常に粗いセルからなる断面であり、かつ表皮材貼合面の反対面である芯材面もガス抜けによるスジ状の外観不良が発生していた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の製造方法の例における表皮材供給工程を示した図
【図２】本発明の製造方法の例における樹脂注入工程を示した図
【図３】本発明の製造方法の例における加圧工程を示した図
【図４】本発明の製造方法の例における発泡工程を示した図
【図５】各製造工程における金型キャビティークリアランスの調整状況を示したダイアグラム

Claims

表皮材と熱可塑性樹脂発泡体とが積層一体化された発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法であって、互いに摺動可能な雄金型と雌金型とからなり、キャビティークリアランス（ｔ）が調整可能な成形金型を使用し、下記（１）〜（６）の工程を有することを特徴とする発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
（１）前記雌雄金型間を開放した状態で前記表皮材を供給する表皮材供給工程
（２）前記雄金型と雌金型を近接させて前記ｔを（Ｃ＋５）ｍｍ未満の樹脂注入クリアランスとし（Ｃは成形前の表皮材の厚みである）、前記雄金型と雌金型のいずれかに形成された樹脂供給口より前記表皮材と金型間に発泡剤を含む溶融されたポリオレフィン系樹脂の注入を行う樹脂注入工程
（３）加圧によりｔを樹脂注入クリアランスより縮小して注入された前記ポリオレフィン系樹脂を金型キャビテイー端末まで充填して賦形すると共に前記表皮材と前記ポリオレフィン系樹脂とを積層・一体化する加圧工程
（４）溶融状態にて注入された前記ポリオレフィン系樹脂の賦形完了後に前記ｔを拡大して前記ポリオレフィン系樹脂を発泡させ、独立気泡の発泡層を形成して発泡熱可塑性樹脂成形体とする発泡工程
（５）前記ｔをわずかに縮小して加圧する工程
（６）前記発泡熱可塑性樹脂成形体を金型内で冷却し、次いで金型を開放して発泡熱可塑性樹脂成形体を取り出す冷却・脱型工程
前記表皮材が、圧縮弾性率０．３ＭＰａ以下のクッション層と裏打ち層を有していることを特徴とする請求項１に記載の発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
前記表皮材の裏打ち層が不織布であることを特徴とする請求項１又は２に記載の発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
前記ポリオレフィン系樹脂がポリプロピレン系樹脂である請求項１〜３のいずれかに記載の発泡熱可塑性樹脂成形体の製造方法。