JP2009269219A - 積層樹脂成形品及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 積層樹脂成形品に引きつれのような形状歪みが生じないようにして、特に成形精度が高く、剛性及び軽量性に優れた積層樹脂成形品を得る。
【解決手段】 分割形式の成形金型５、５間に、予め成形した定形の樹脂芯材２と、この定形の樹脂芯材２を挟んで対向させた外皮となる樹脂シート６、６と、この外皮となる樹脂シート６、６と金型のキャビティ９、９との間に断熱性シート４、４を介在するように配置する。次いで成形金型５、５を型締めして定形の樹脂芯材２に対し外皮となる樹脂シート６、６及び断熱性シート４、４を溶着させ積層構造とする過程で、外皮となる樹脂シート６、６と成形金型５、５のキャビティ９、９間に断熱層を形成して積層樹脂成形品を成形する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に剛性及び軽量性に優れた樹脂製ボード等の積層樹脂成形品及びその製造方法に関するものである。

本発明に係る積層樹脂成形品は、例えば、カーゴフロアボード（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）、リアパーセルシェルフなどの自動車用内装品又は内装壁パーティションなどに用いられるものである。

この種の樹脂製ボードの剛性を向上するには、ボードの構成材料を改善するか、またはボードの形状を改善することにより行われる。そして、ボードの構成材料の改善策は次の（１）ないし（４）の通りであり、ボードの形状を改善する策は（５）及び（６）の通りである。
（１）機械的強度の優れた樹脂を使用する。
（２）機械的強度を向上させるため樹脂に充填材を配合する。
（３）金属パイプ等の棒状リンフォース部材をボードに取り付ける。
（４）プラスチック板等の面上リンフォース部材をボードに取り付ける。
（５）補強リブを設ける。
（６）剛性に優れた断面形状とする。

強度に優れた樹脂組成物を使用して樹脂製ボードを構成するものとして、樹脂にフィラーを混入することが知られており、特表２００１−５１４５８９公報は「ブロー成形パレット」を、特開平１１−３４８１０４号公報は「フィルムインサートブロー」をそれぞれ紹介している。また、強度性に優れた補強材を樹脂製ボードの構成部材として、補強材として補強のための金属パイプをインサートした梁構成によるもの、あるいは補強材として表皮層または芯層によるものが知られており、特開２００３−２６６５２６公報は「ブロー成形ダクト」を、特公平６−７４０７２号公報は「自転車フレーム」を、特表２００１−５２４８９８公報は「ブロー成形中空体」を、特許第３４０８６２７号公報は「表皮貼り時に水で湿潤する方法」を、特開平７−２２３２５５号公報は「ゴルフシャフト等」を、特公平５−２１３号公報は「ブロー成形タンク」をそれぞれ紹介している。

一方、特開２００６−１０３０２７公報においては、中空凸状部を有する中間シートの両面を表面側シートと裏面側シートとで挟持するように積層した積層シートを紹介している。
特表２００１−５１４５８９公報 特開平１１−３４８１０４号公報 特開２００３−２６６５２６公報 特公平６−７４０７２号公報 特表２００１−５２４８９８公報 特許第３４０８６２７号公報 特開平７−２２３２５５号公報 特公平５−２１３号公報 特開２００６−１０３０２７公報

前掲の背景技術（１）のように機械的強度の優れた樹脂を使用したり、背景技術（２）のように機械的強度を向上させるため樹脂に充填材を配合する技術では、樹脂成形品の成形性に制約あるうえ材料自体が高価であり、期待するほどの剛性改善の効果が得られない。また、前掲の背景技術（３）のように金属パイプ等の棒状リンフォース部材をボードに取り付けたり、背景技術（４）のようにプラスチック板等の面上リンフォース部材をボードに取り付ける技術では、リンフォース自体の重量のため軽量化が困難であり、取り付けのための手段も煩雑である。さらに、背景技術（５）のように補強リブを設けたり、背景技術（６）のように剛性に優れた断面形状とする技術では、使用空間が限定されたり成形性の維持等のうえで形状に制約がある等の問題点がある。

カーゴフロアボード（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）、リアパーセルシェルフなどの自動車用内装品または内装壁パーティションなどに用いられる樹脂成形品は、優れた撓み強度を要求されるので、撓み強度向上のため金属パイプ等のリンフォースをボード裏面に嵌め込んでいるが、撓み強度向上の反面、軽量性は失われる。このため、リンフォースを使用することなく、剛性と軽量性を共に満足させたいとの強い要望があり、そのためにそれ自体では撓み強度を向上しなくとも、組み合わせにより撓み強度の向上を実現できないかが課題となるが、それに用いようとするポリエステル繊維・ガラス繊維・炭素繊維は、それ自体では撓み強度を有しないので、ボードの上面に荷重が掛かった際、繊維が伸びることや繊維がずれることは好ましくなく、これらの材料を樹脂成形品に対してしっかり固定しなくてはならないことになる。

ところで、カーゴフロアボード（自動車荷室の蓋パネルまたはラゲージボード）、リアパーセルシェルフなどの自動車用内装品または内装壁パーティションなどに用いられる樹脂成形品で、樹脂芯材の表面を樹脂外皮で覆い、かつ樹脂芯材に樹脂外皮を溶着して一体化する積層樹脂成形品にあっては、それを成型金型を用いて成形する工程において、金型を型締めをした際に外皮となる樹脂シートの金型のキャビティに接した部分の温度が急速に低下する現象によって他の部分に比して樹脂の収縮が早く進行することに起因して、積層樹脂成形品に引きつれのような形状歪みが生じて、成形精度が低下したり成形不良をきたすことの多いことが問題となっている。

そこで本発明は、成形金型を型締めして定形の樹脂芯材に対し外皮となる樹脂シート及び断熱性シートを溶着させ積層構造とする過程で、外皮となる樹脂シートと成形金型のキャビティ間に断熱層を形成することにより、積層樹脂成形品に引きつれのような形状歪みが生じないようにして、特に成形精度が高く、剛性及び軽量性に優れた積層樹脂成形品を得ることができるようにするものである。

この目的を達成する本発明に係る積層樹脂成形品は、樹脂芯材の表面を樹脂外皮で覆い、かつ樹脂芯材に樹脂外皮を溶着して一体化した積層樹脂成形品であって、芯材となる樹脂を成形した定形の樹脂芯材と、前記定形の樹脂芯材を挟んで対向させた樹脂外皮と、前記外皮の少なくとも一方の面に対向させた断熱性シートとを、成形金型により押圧成形して定形の樹脂芯材、樹脂外皮及び断熱層の積層構造としたことを特徴とするものである。

また、前記目的を達成する本発明に係る積層樹脂成形品の製造方法は、分割形式の成形金型間に、予め成形した定形の樹脂芯材と、この定形の樹脂芯材を挟んで対向させた外皮となる予備成形体と、この外皮となる予備成形体と金型のキャビティとの間に断熱性シートを介在するように配置し、次いで成形金型を型締めして定形の樹脂芯材に対し外皮となる予備成形体及び断熱性シートを溶着させ積層構造とする過程で、外皮となる予備成形体と成形金型のキャビティ間に断熱層を形成して積層樹脂成形品を成形することを特徴とするものである。なお、ここに予備成形体とは、最終形状の予備段階として加熱可塑化されたシート状又は筒状の成形体である。

本発明において、定形の樹脂芯材は、その成形により厚み方向に補強構造を成していること、多数の微小凹部からなる筒状、多数の空隙からなるハニカム状の補強構造を成していること、及び中空部に対向する壁間にわたるリブを形成してあることが好適である。

本発明において、樹脂芯材は、エチレン、プロピレン、ブテン、イソプレンペンテン、メチルペンテン等のオレフィン類の単独重合体あるいは共重合体であるポリオレフィン（例えば、ポリプロピレン、高密度ポリエチレン）、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリアクリロニトリル、エチレン−エチルアクリレート共重合体等のアクリル誘導体、ポリカーボネート、エチレン−酢酸ビニル共重合体等の酢酸ビニル共重合体、アイオノマー、エチレン−プロピレン−ジエン類等のターポリマー、ＡＢＳ樹脂、ポリオレフィンオキサイド、ポリアセタール等の熱可塑性樹脂が挙げられる。なお、これらは一種類を単独で用いても、二種類以上を混合して用いてもよい。特に、熱可塑性樹脂のなかでもでオレフィン系樹脂またはオレフィン系樹脂を主体にした樹脂、ポリプロピレン系樹脂またはポリプロピレン系樹脂を主体にした樹脂が、繊維層との溶着性、機械的強度および成形性のバランスに優れている点で好ましい。樹脂芯材は、添加剤が含まれていてもよく、その添加剤としては、シリカ、マイカ、タルク、炭酸カルシウム、ガラス繊維、カーボン繊維等の無機フィラー、可塑剤、安定剤、着色剤、帯電防止剤、難燃剤、発泡剤等が挙げられる。

本発明において、樹脂外皮は、ポリプロピレン、エンジニアリングプラスチックス、オレフィン系樹脂などから形成されたシートからなる。

本発明において、断熱層を形成する断熱性シートは、外観性向上、装飾性、成形品と接触する物（例えば、カーゴフロアボードの場合、ボード上面に載置される荷物など）の保護を目的として構成されるものである。表皮層の材質は、繊維表皮材、シート状表皮材、フィルム状表皮材等が適用される。かかる繊維表皮材の素材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル、ビニロン等の合成繊維、アセテート、レーヨン等の半合成繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン等の再生繊維、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、又はこれらのブレンド繊維が挙げられる。これらの中でも、触感、耐久性及び成形性の観点から、ポリプロピレン又はポリエステルであることが好ましく、ポリエステルであることがより好ましい。繊維表皮材３０に用いられる糸は、例えば、ポリエステル：（３〜５）デニール×（５０〜１００）ｍｍ等の繊度が３〜１５デニール、繊維長さが２〜５インチ程度のステープルの紡績糸と、細い柔軟なフィラメントを束にしたポリエステル：約５デニール×（約３０〜２００本）＝約１５０〜１０００デニール／１等のマルチフィラメント、又は、ポリエステル：４００〜８００デニール／１等の太いモノ・フィラメントと、を組み合わせて用いることが好ましい。繊維表皮材の組織としては、不織布、織物、編物、それらを起毛した布地等が挙げられる。なお、織物には、織組織が縦糸、横糸が順次上下に交絡する平組織のほか、何本かの糸を跳び越して交絡する種々の変化織も含まれる。これらの中でも、伸びに対する方向性がないため、立体形状に成形し易く、且つ表面の触感、風合いに優れることから、不織布であることが好ましい。ここで、不織布とは、繊維を平行に又は交互させて積上げるか又はランダムに散布してウエブを形成し、次いでウエブとなった繊維を接合してなる布状品を意味する。これらの中でも、成形品の立体形状再現性及び外観特性の観点から、ニードルパンチ法により製造された不織布であることが好ましい。また、ニードルパンチ法にて得られた不織布は、織物に比べて強度が小で伸度が大であり任意方向に対する変形度合いが大きいので、不織布としての強度を向上させると共に寸法の安定化を図るために、不織布にバインダーを付着させる、又は、ウエブと不織布を重ね針でパンチさせておくことがより好ましい。これらのことから、繊維表皮材は、ポリプロピレン不織布又はポリエステル不織布であることがより好ましい。この場合、繊維表皮材自体が熱可塑性であるので、剥離回収後、加熱して変形させることによって、別の用途に用いることも可能である。例えば主体樹脂層をポリプロピレンにて構成し、繊維表皮材をポリプロピレン不織布で構成すると、成形品の主体樹脂層と繊維表皮材とが同じ素材であることから、リサイクルが容易になる。一方、繊維表皮材がポリエステル不織布であると、ポリプロピレンにて構成した主体樹脂層と繊維表皮材との融点が異なるので、成形品に繊維表皮材を接着する際、熱により変質、変形したり、正しい位置に接着できない等の不具合が生じるのを抑制できる。また、この場合、成形性、剛性、外観及び耐久性にも優れる。また、繊維表皮材の引張強度は、立体形状再現性及び成形性の観点から、１５ｋｇ／ｃｍ²以上であることが好ましく、伸度は、３０％以上であることが好ましい。なお、かかる引張強度及び伸度の値は、温度２０℃においてＪＩＳ−Ｋ−７１１３に準拠して測定したものである。シート状表皮材、フィルム状表皮材としては、熱可塑性エラストマ−、エンボス加工された樹脂層、印刷層が外面に付された樹脂層、合成皮革、滑り止め用メッシュ形状の表皮層等が使用できる。

本発明において積層樹脂成形品とは、カーゴフロアボード、フットレスト、サイドドアトリム、シートバック、リアーパーセルシェルフ、ドアパネル、座席シート等の自動車内装材、機械器具のキャリングケース、弱電製品の部品、壁材、パーティション等の建築用内装材、椅子等の家具、その他にも、タンク、ダスト、ケース、ハウジング、トレイ、コンテナ等の用途に好適に用いられる。例えば、積層樹脂成形品を自動車用カーゴフロアボードに適用する場合、ボードの表壁に繊維表皮材が貼り付けられ、ボードの裏壁は繊維表皮材を貼り付けず、金型にて成形された樹脂面にて構成される。また、ボードの表壁の一部を繊維表皮材にて覆うこともできる。本発明の積層樹脂成形品は、軽量でしかも高剛性を発揮する効果を有するので、上面に何らかの荷重が作用し、耐撓み強度の要求される平面上に設置して使用される、例えばカーゴフロアボード等のボード状の製品に好適である。

本発明によれば、成形金型を型締めして定形の樹脂芯材に対し外皮となる樹脂シート及び断熱性シートを溶着させ積層構造とする過程で、外皮となる樹脂シートと成形金型のキャビティ間に断熱層を形成することにより、積層樹脂成形品に引きつれのような形状歪みが生じないようにして、特に成形精度が高く、剛性及び軽量性に優れた積層樹脂成形品を得ることができる。

図面は本発明に係る積層樹脂成形品としてカーゴフロアボード及びその成形工程について例示している。図１は分割形式の成形金型間に、予め成形された定形の樹脂芯材とその定形の樹脂芯材を挟んで対向させた外皮となる樹脂シートと、その外側と金型のキャビティとの間に断熱性シートを配置した態様を示す断面図、図２は同上成形金型を外皮となる樹脂シートと断熱性シートとが金型のキャビティを塞ぐ位置まで型締めして真空成形した態様を示す断面図、図３は図２の態様から型締めして積層樹脂成形品を成形した態様を示す断面図である。図４は成形された積層樹脂成形品であるカーゴフロアボードの平面図、図５は積層樹脂成形品の要部破断拡大図、図６は図５の破線円部分の詳細斜視図、図７は図５のＡ−Ａ断面図である。また、図８ないし図１１は定形の樹脂芯材のそれぞれ他の形態を示す断面図である。

本発明による積層樹脂成形品の一例であるカーゴフロアボード１は（図４参照）、定形の樹脂芯材２の表面を樹脂外皮３、３で覆い、かつ定形の樹脂芯材２に樹脂外皮３、３を溶着し、樹脂外皮３、３の表面に断熱シート４、４を溶着して積層構造としたものである（図３参照）。

すなわち、予め成形された定形の樹脂芯材２を分割形式の成形金型５、５間に配置するとともに、前記定形の樹脂芯材２を挟んで対向させた外皮３、３となる樹脂シート６、６を押出ヘッド７より押し出して配置し、さらに樹脂シート６、６と金型のキャビティ７、７との間に断熱シート４、４を配置する（図１参照）。そして、成形金型５、５を型締め方向に、外皮３、３となる樹脂シート６、６及び断熱シート４、４が成形金型５、５のピンチオフ部８、８に接する状態まで型締めして金型のキャビティ９、９に断熱シート４、４及び樹脂シート６、６が吸着されるように真空成形する（図２参照）。次いで、成形金型５、５の型締めを完了させることにより、定形の樹脂芯材２に対し樹脂シート６、６及び断熱シート４、４を押圧成形して定形の樹脂芯材２の表面に樹脂外皮殻３、３及び断熱シート４、４を溶着させて積層構造としたカーゴフロアボード１を成形する（図３、図４参照）。

本発明において、定形の樹脂芯材２は、多数の空隙からなるハニカム構造９の補強構造をとしたものが用いられる（図５、図６、図７参照）。そして、ハニカム構造１０としたものにおいて、その少なくとも一面に拡開状の突条１１を形成してあって、樹脂外皮３、３なる樹脂シート６、６との噛み合い溶着構造として、定形の樹脂芯材２の表面に対する外皮３、３の溶着一体化の強化を図っている。なお、図５及び図６に示す態様では、前記突条１１を定形の樹脂芯材２の一面に設けているが、必要に応じてこれを定形の樹脂芯材２の両面に設けてもよい。

本発明において、定形の樹脂芯材２は、図５及び図６に示す態様のほか、図８、図９、図１０及び図１１に示す態様とすることができる。すなわち、図８に示す態様は、定形の樹脂芯材２が中空二重壁構造であって、その対向する両壁に対し垂直方向に起立するハニカム構造１０としたものであり、図９に示す態様では、図７に示すものの中空部に樹脂発泡材１２を充填してある。また、図１０に示す態様では、定形の樹脂芯材２の補強構造としてハニカム状ではなく対向する両壁から点状に凹設してその突端を互いに溶着一体化した、いわゆるツインコーン状１３としてある。図１１に示す態様は、定形の樹脂芯材２を中空二重壁構造としてその中空部に樹脂発泡材１２を充填したものである。なお、本発明において定形の樹脂芯材２は、これらの形態のほかのものであってもよいことは勿論である。

分割形式の成形金型間に、予め成形された定形の樹脂芯材とその定形の樹脂芯材を挟んで対向させた外皮となる樹脂シートと、その外側と金型のキャビティとの間に断熱性シートを配置した態様を示す断面図である。 同上成形金型を外皮となる樹脂シートと断熱性シートとが金型のキャビティを塞ぐ位置まで型締めして真空成形した態様を示す断面図である。 図２の態様から型締めして積層樹脂成形品を成形した態様を示す断面図である。 成形された積層樹脂成形品であるカーゴフロアボードの平面図である。 積層樹脂成形品の要部破断拡大図である。 図５の破線円部分の詳細斜視図である。 図５のＡ−Ａ断面図である。 定形の樹脂芯材の他の形態を示す断面図である。 定形の樹脂芯材の他の形態を示す断面図である。 定形の樹脂芯材の他の形態を示す断面図である。 定形の樹脂芯材の他の形態を示す断面図である。

符号の説明

１ カーゴフロアボード
２ 定形の樹脂芯材
３、３ 樹脂外皮
４、４ 断熱シート
５、５ 成形金型
６、６ 樹脂シート
７ 押出ヘッド
８、８ ピンチオフ部
９、９ 金型のキャビティ
１０ ハニカム構造
１１ 拡開状の突条
１２ 樹脂発泡材
１３ ツインコーン状

Claims (5)

1. 樹脂芯材の表面を樹脂外皮で覆い、かつ樹脂芯材に樹脂外皮を溶着して一体化した積層樹脂成形品であって、
   芯材となる樹脂を成形した定形の樹脂芯材と、
   前記定形の樹脂芯材を挟んで対向させた樹脂外皮と、
   前記外皮の少なくとも一方の面に対向させた断熱性シートとを、
   成形金型により押圧成形して定形の樹脂芯材、樹脂外皮及び断熱層の積層構造とした
   ことを特徴とする積層樹脂成形品。
2. 定形の樹脂芯材は、成形品の厚み方向に作用する応力に対して抗する支承壁構造を成していることを特徴とする請求項１記載の積層樹脂成形品。
3. 定形の樹脂芯材は、その成形により多数の微小凹部からなる筒状、多数の空隙からなるハニカム状の補強構造を成していることを特徴とする請求項１又は２記載の積層樹脂成形品。
4. 定形の樹脂芯材は、中空部に対向する壁間にわたるリブを形成してあることを特徴とする請求項１記載の積層樹脂成形品。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の積層樹脂成形品を製造する方法であって、
   分割形式の成形金型間に、予め成形した定形の樹脂芯材と、この定形の樹脂芯材を挟んで対向させた外皮となる予備成形体と、この外皮となる予備成形体と金型のキャビティとの間に断熱性シートを介在するように配置し、
   次いで成形金型を型締めして定形の樹脂芯材に対し外皮となる予備成形体及び断熱性シートを溶着させ積層構造とする過程で、外皮となる予備成形体と成形金型のキャビティ間に断熱層を形成して積層樹脂成形品を成形する
   ことを特徴とする積層樹脂成形品の製造方法。

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