表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法及び成形装置
【課題】溶融発泡性樹脂の発泡により形成される発泡層を表皮層の裏側により均一に形成する。
【解決手段】キャビティ１の底部１６ａに表皮層５１を設ける表皮層配置工程と、表皮層５１の裏側に溶融発泡性樹脂３を射出して、溶融発泡性樹脂３をキャビティ１内に充填する充填工程と、成形型２を表皮層５１の表裏方向にコアバックすることで溶融発泡性樹脂３を発泡させるとともに表皮層５１と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、少なくとも成形工程中に、キャビティ１の底部１６ａに配置された表皮層５１を囲む成形型２の壁部１６ｂと表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３との間の圧力を表皮層５１の中央部５１ｂの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを実施する。
【解決手段】キャビティ１の底部１６ａに表皮層５１を設ける表皮層配置工程と、表皮層５１の裏側に溶融発泡性樹脂３を射出して、溶融発泡性樹脂３をキャビティ１内に充填する充填工程と、成形型２を表皮層５１の表裏方向にコアバックすることで溶融発泡性樹脂３を発泡させるとともに表皮層５１と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、少なくとも成形工程中に、キャビティ１の底部１６ａに配置された表皮層５１を囲む成形型２の壁部１６ｂと表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３との間の圧力を表皮層５１の中央部５１ｂの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを実施する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型に設けられたキャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出して発泡樹脂成形品を形成する発泡樹脂成形品の成形方法および成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形型に設けられたキャビティ内に、発泡剤を含有する溶融発泡性樹脂を射出して供給した後、上記成形型を型開き方向に移動させるコアバックを行うことにより、キャビティ内で上記樹脂を発泡させるように構成した発泡樹脂成形品の成形方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、キャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出して供給した後、キャビティの底部と接触する部分を冷却固化させることにより意匠面を構成する表皮層を形成し、その後、成形型をこの表皮層の表裏方向にコアバックすることにより表皮層の裏側に配置された残りの樹脂を発泡させて発泡層を形成し表皮付き発泡樹脂成形品を成形する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０１５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では溶融発泡性樹脂の一部を意図的に冷却固化させることで表皮層を形成している。しかしながら、このように冷却により固化する溶融発泡性樹脂では、成形型の壁部との接触等により発泡前に意図しない部分が冷却固化する場合がある。このように発泡前に樹脂が冷却固化した場合には、この冷却固化した部分の周囲の樹脂が発泡時に十分に膨張できず、表皮層に対して発泡層を均一に形成できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で表皮層に対してより均一に発泡層を形成することが可能な表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法および成形装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、内部にキャビティが形成された成形型の当該キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置工程と、上記表皮層の裏側に溶融発泡性樹脂を射出して、当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記成形型を上記表皮層の表裏方向にコアバックすることで上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂を発泡させるとともに上記表皮層と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、少なくとも上記成形工程中に、上記キャビティの底部に配置された上記表皮層を囲む成形型の壁部と上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、表皮層の裏側全体すなわち表皮層の外縁部および中央部の裏側において溶融発泡性樹脂を十分に膨張させることができ、この表皮層の裏側全体により均一な発泡層を形成することができる。すなわち、上記成形型の壁部と表皮層の外縁部の裏側に配置された溶融発泡性樹脂との間の圧力が中央部よりも減圧されており、この表皮層の外縁部の裏側において上記壁部との接触に伴いこの壁部に沿って溶融発泡性樹脂の外表面が冷却固化することで溶融発泡性樹脂の壁部側への膨張が阻害されるのに抗して、溶融発泡性樹脂に壁部側への力が付与されるので、この溶融発泡性樹脂の膨張が抑制されやすい表皮層の外縁部の裏側においても溶融発泡性樹脂を膨張量を十分に確保することができる。
【０００９】
また、本発明において、上記減圧工程では、上記成形型の壁部に形成された排気通路に接続された吸引手段により、上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出するのが好ましい（請求項２）。
【００１０】
このようにすれば、比較的簡単な方法で上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間を減圧することができる。また、コアバック時に発泡に伴って溶融発泡性樹脂内から発生したガスが上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間に滞留するのを回避することができ、このガスによって溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられるのを回避することができる。
【００１１】
ここで、上記表皮層としては、例えば、意匠性および耐久性の高いソリッド層が挙げられる。すなわち、表皮層配置工程では、上記表皮層としてソリッド樹脂からなるソリッド層を設ける方法が挙げられる（請求項３）。
【００１２】
この方法では、さらに、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内に上記表皮層を形成する表皮層形成工程と、上記成形型をコアバックすることで上記表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間を形成する事前コアバック工程とを備え、上記充填工程は、上記事前コアバック工程の後に実施されるのが好ましい（請求項４）。
【００１３】
このようにすれば、表皮層と発泡層とを個別の成形型で形成する場合に比べて、表皮層の搬送作業等を行う必要がなく、作業が容易になる。
【００１４】
また、本発明において、上記減圧工程は、上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始されるのが好ましい（請求項５）。
【００１５】
このように溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が十分に進行する前に減圧工程を開始すれば、比較的容易に上記表皮層の外縁部の裏側の溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができる。
【００１６】
また、本発明は、内部にキャビティが形成されており当該キャビティを囲む壁部を備えた成形型と、上記キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置手段と、上記表皮層の裏側面と上記成形型の壁部との間に溶融発泡性樹脂を射出して当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する溶融発泡性樹脂供給手段と、上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂が発泡して上記表皮層と一体に硬化するように上記成形型をコアバックさせるコアバック手段と、上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置を提供する（請求項６）。
【００１７】
この装置によれば、減圧手段により成形型の壁部と表皮層の外縁部の裏側に配置された溶融発泡性樹脂との間の圧力が中央部よりも減圧されることで、この表皮層の外縁部の裏側において溶融発泡性樹脂の外表面が冷却固化することで溶融発泡性樹脂の壁部側への膨張が阻害されるのに抗して溶融発泡性樹脂に壁部側への力が付与されるため、この溶融発泡性樹脂の膨張が抑制されやすい表皮層の外縁部の裏側においても溶融発泡性樹脂を膨張量を十分に確保することができ、表皮層の裏側全体より均一な発泡層を形成することができる。
【００１８】
上記装置において、上記成形型の壁部には、上記キャビティ内に上記表皮層および上記溶融発泡性樹脂が配置された状態でこの表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と対向する位置に上記キャビティの内外を連通する排気通路が形成されており、上記減圧手段は、上記排気通路に接続されて上記キャビティ内のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出する吸引手段を有するのが好ましい（請求項７）。
【００１９】
このようにすれば、比較的簡単な構成で上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間を減圧することができる。また、コアバック時に発泡に伴って溶融発泡性樹脂内から発生したガスが上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間に滞留するのを回避することができ、このガスによって溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられるのを回避することができる。
【００２０】
また、上記装置において、上記表皮層配置手段は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内にソリッド層からなる上記表皮層を形成する表皮層形成手段を備え、上記コアバック手段は、上記キャビティ内に上記表皮層が形成された状態で当該表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間が形成されるよう上記成形型をコアバックするのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
この装置によれば、意匠性および耐久性の高いソリッド層からなる表皮層と発泡層とを同一の成形型で成形することができ、表皮層を形成するための成形型等を別途設ける必要がなく、装置全体を簡素化することができる。
【００２２】
また、上記装置において、上記溶融発泡性樹脂が発泡するように上記コアバック手段が上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前に、上記減圧手段が上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の減圧を開始するよう、当該減圧手段を制御する制御手段を備えるのが好ましい（請求項９）。
【００２３】
このように制御手段により上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前であって溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が十分に進行する前に減圧が開始されれば、比較的容易に上記表皮層の外縁部の裏側の溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で表皮層に対してより均一に発泡層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発泡樹脂成形品の成形装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】充填工程における成形装置を示す説明図である。
【図３】減圧工程における成形装置を示す説明図である。
【図４】発泡樹脂成形品の成形過程を示すタイムチャートである。
【図５】溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられた状態を示す説明図である。
【図６】溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられた状態の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明に係る表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置１００の第１実施形態を示している。この表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置１００は、キャビティ１が内部に設けられた成形型２と、この成形型２のキャビティ１内に溶融発泡性樹脂３を射出して供給する発泡性樹脂供給手段４と、このキャビティ１内にソリッド樹脂１０３を射出して供給するソリッド樹脂供給手段１０４と、キャビティ１内のガスを吸引してキャビティ１の外部に排出しキャビティ１内の少なくとも一部を減圧する真空装置（吸引手段）５と、上記成形型２をコアバックさせるコアバック手段４０と、上記真空装置５を制御する制御手段６とを備えている。
【００２７】
この成形装置１００は、上記ソリッド樹脂供給手段１０４から成形型２に供給されたソリッド樹脂１０３をキャビティ１内に充填するとともに硬化させて表皮層５１を形成し、その後上記溶融発泡性樹脂供給手段４から成形型２に供給された溶融発泡性樹脂３を表皮層５１の裏側に供給してキャビティ１内に充填するとともにこの溶融発泡性樹脂３を発泡させ、かつ所定のタイミングで上記真空装置５を作動させることにより表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３と表皮層を囲む成形型２の壁部１６ｂとの間を減圧しつつ、この溶融発泡性樹脂３を上記表皮層５１と一体に硬化させて、自動車用、建築資材用、家電用または日用雑貨用等に使用される表皮付き発泡樹脂成形品を形成するように構成されている。
【００２８】
上記成形型２は、図１に示すように、固定型１４と、この固定型１４に対して接離する方向に相対移動可能に支持された移動型１５とを有する。上記固定型１４には移動型１５側に突出する凸部１７が形成されており、上記移動型１５には固定型１４側に突出する壁部１６ｂで囲まれた凹部１６が形成されている。この凹部１６は上記凸部１７に相対応しており、凹部１６内に凸部１７が嵌入されることにより、両者の間にキャビティ１が区画形成されるようになっている。すなわち、凹部１６の上記壁部１６ｂとこの壁部１６ｂで囲まれた底部１６ａと、この底部１６ａと対向する上記凸部１７の頂壁１７ａとで囲まれた部分にキャビティ１が区画されている。
【００２９】
上記成形型２の固定型１４には、上記溶融発泡性樹脂供給手段４から射出された溶融発泡性樹脂３が導入される発泡性樹脂導入通路１８が形成されている。この発泡性樹脂導入通路１８は、その一端が上記凸部１７の頂壁１７ａに開口しており、この発泡性樹脂導入通路１８を介して溶融発泡性樹脂３がキャビティ１に導入される。
【００３０】
一方、上記成形型２の移動型１５には、上記ソリッド樹脂供給手段１０４から射出されたソリッド樹脂１０３が導入されるソリッド樹脂導入通路１１８が形成されている。このソリッド樹脂導入通路１１８は、上記凹部１６の底部１６ａに連通しており、このソリッド樹脂導入通路１１８を介してソリッド樹脂１０３がキャビティ１に導入される。
【００３１】
上記移動型１５の上記壁部１６ｂには、その表裏を貫通して、キャビティ１の内側面を構成する側面１６ｃと成形型２の外側面を構成する側面１６ｄとに開口し、キャビティ１の内外を連通する排気通路１５ａが複数形成されている。これら排気通路１５ａは、キャビティ１の内側面を構成する壁部１６ｂの側面１６ｃのうち上記移動型１５の移動方向の略中央よりも固定型１４側の位置に開口している。これら排気通路１５ａには上記真空装置５の吸引パイプ２０がそれぞれ接続されている。
【００３２】
上記溶融発泡性樹脂供給手段４は、円筒状の射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内に配設されて回転可能かつ進退可能に支持されたスクリュー２２と、このスクリュー２２を回転駆動するとともに、進退駆動する駆動機構２３とを有している。上記射出シリンダ２１の後方上部には、例えばポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリスチレン等からなる樹脂ペレットＰを投入するためのホッパー２４が設置され、かつ上記射出シリンダ２１の周壁部には、ホッパー２４から投入された樹脂ペレットＰを加熱して溶融させるヒータ（図示せず）が設置されている。また、上記射出シリンダ２１の長手方向略中央部５１ｂには、超臨界流体供給装置２５において生成された超臨界状態（臨界圧力および臨界温度を超えた状態）の窒素や二酸化炭素等からなる超臨界流体を射出シリンダ２１内に注入する注入ノズル２６が接続されている。
【００３３】
そして、上記射出シリンダ２１内に投入された樹脂ペレットＰがヒーターの熱に応じて溶融状態となることにより生成された溶融樹脂と、上記注入ノズル２６から注入された超臨界流体とが、上記スクリュー２２の回転に応じて混ぜ合わされることにより、溶融発泡性樹脂３が形成され、表皮付き発泡樹脂成形品の成形時に上記超臨界流体が気化して溶融発泡性樹脂３が発泡するようになっている。すなわち、当実施形態では、上記溶融発泡性樹脂３の発泡剤として、超臨界流体からなる物理発泡剤を使用することにより、液体としての粘度および溶解力と気体としての激しい分子運動性とを併せ持つ上記超臨界流体の性質を利用して超微細発泡成形を行うように構成されている。
【００３４】
上記射出シリンダ２１内の溶融発泡性樹脂３は、上記スクリュー２２の回転に応じて射出シリンダ２１の前方側へと押し出される。また、その反力でスクリュー２２が後退し、このスクリュー２２の後退量が上記溶融発泡性樹脂３の射出量に対応した距離となった時点で、スクリュー２２の回転が停止される。その後、上記スクリュー２２を駆動機構２３により高速で前進させることにより、上記射出シリンダ２１の前方部に設けられた先端ノズル２７から固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８を介して上記キャビティ１内に溶融発泡性樹脂３が射出されるようになっている。
【００３５】
上記ソリッド樹脂供給手段１０４は、上記溶融発泡性樹脂供給手段４のうち超臨界流体が生成されて射出シリンダ２１内に注入される部分を除いた部分と同様の構造を有している。すなわち、このソリッド樹脂供給手段１０４は、円筒状の射出シリンダ１２１と、スクリュー１２２と、このスクリュー１２２を駆動する駆動機構１２３と、ホッパー２４とを有しており、ホッパー２４から射出シリンダ１２１内に投入されたソリッド樹脂は、スクリュー１２２の前進により射出シリンダ１２１の前方部に設けられた先端ノズル１２７から移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８を介して上記キャビティ１内に射出される。
【００３６】
上記溶融発泡性樹脂供給手段４とソリッド樹脂供給手段１０４とは、成形型２に対して同一方向に並んで配置されており、上記成形型２は、図示しない回転駆動装置によって回転されることで、図１に示すようにこれら樹脂供給手段４、１０４側に上記移動型１５が配置されてソリッド樹脂供給手段１０４の先端ノズル１２７と移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８とが連通する状態と、図２に示すようにこれら樹脂供給手段４、１０４側に上記固定型１４が配置されて溶融発泡性樹脂供給手段４の先端ノズル２７と固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８とが連通する状態とに切り替えられる。
【００３７】
上記コアバック手段４０は、上記成形型２をコアバックさせるためのものである。このコアバック手段４０は、図２および図３に示すように上記樹脂供給手段４、１０４側に上記固定型１４が配置されている状態で、図示しないモータ等の駆動手段により上記移動型１５をこの固定型１４から離間する方向、より詳細には、上記凹部１５の底部１６ｂと凸部１７の頂壁１７ａとを離間させる方向に移動させることで成形型２を型開きすなわちコアバックさせる。
【００３８】
上記真空装置５は、開閉弁２８を有する吸引パイプ２０と、負圧発生用のチャンバ２９と、このチャンバ２９内の空気を吸引する真空ポンプ３０とを有している。この真空装置５は、上記制御手段６から出力される制御信号に応じて、上記キャビティ１内のガスを上記排気通路１５ａを介してキャビティ１の外部に排出してキャビティ１のうちこの排気通路１５ａが開口する部分すなわち上記移動型１５の壁部１６ｂ近傍の圧力を減圧する。
【００３９】
次に、図４に示すタイミングチャート等を参照しつつ、上記成形装置１００を使用した表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法について説明する。
【００４０】
まず、成形サイクルの開始時点Ｔ０で成形型２を型開きすることにより、前回の成形サイクルで形成した表皮付発泡樹脂成形品を取り出した後、所定時間が経過した時点Ｔ１で上記移動型１５を移動させて型締めを行う。この時点で、成形型２は上記固定型１４が各樹脂供給手段４、１０４側になるように配置されており、上記移動型１５を固定型１４から接離する方向に移動させることで成形型２の型開きおよび型締めを行う。
【００４１】
上記型締め開始時点Ｔ１から例えば５ｓｅｃ程度が経過して型締め動作が終了した後の所定時点Ｔ２で、表皮層形成工程を実施しキャビティ１の底部にソリッド層からなる表皮層を成形する。この表皮層形成工程を行なう前に、上記成形型２を回転させて移動型１５が各樹脂射出装置４、１０４側になるように配置しておく。
【００４２】
この表皮層形成工程では、まず、ソリッド樹脂供給装置１０４の先端ノズル１２７を移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８に連結する。次に、上記ソリッド樹脂供給手段１０４のスクリュー１２２を前進させて射出シリンダ１２１内のソリッド樹脂１０３を先端ノズル１２７から成形型２のソリッド樹脂導入通路１１８に対する射出を開始し、キャビティ１内にソリッド樹脂１０３を供給する。本実施形態では、上記型締動作が終了した時点で移動型１５の凹部１６と固定型１４の凸部１７との間に区画されるキャビティ１全体にソリッド樹脂１０３が充填される。充填が完了すると、上記成形型２を上記ソリッド樹脂が硬化する温度に維持してソリッド樹脂１０３を冷却硬化させ、これにより、キャビティ１の底部１６ａにソリッド層からなる表皮層５１を成形する。すなわち、キャビティ１の底部１６ａに表皮層５１が配置される。このように、本実施形態では、上記ソリッド樹脂供給装置１０４および成形型２を所定の温度に維持するための装置がキャビティ１の底部１６ａにソリッド層からなる表皮層５１を成形するための表皮層形成手段およびキャビティ１の底部１６ａに表皮層５１を配置するための表皮層配置手段として機能する。
【００４３】
上記表皮層５１が成形されると（所定時点Ｔ３）、上記回転装置により成形型２を回転させ、固定型１４が各樹脂射出装置４、１０４側になるように配置する。その後、所定時点Ｔ４からＴ５まで上記コアバック装置４０により移動型１５を表皮層５１の表裏方向に移動させて成形型２をコアバックさせて、キャビティ１の表皮層５１の裏側に所定容量の空間を形成する（事前コアバック工程）。
【００４４】
次に、上記表皮層５１の裏側に溶融発泡性樹脂３を供給する（充填工程）。この充填工程では、まず、溶融発泡性樹脂供給手段４の先端ノズル２７を固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８に連結する。次に、上記溶融発泡性樹脂供給手段４のスクリュー２２を前進させて射出シリンダ２１内の溶融発泡性樹脂３を先端ノズル２７から発泡性樹脂導入通路１８に対する射出を開始し、表皮層５１の裏側にソリッド樹脂１０３を供給して、キャビティ１内に溶融発泡性樹脂３を充填する。より詳細には、この表皮層５１の裏側面と上記移動型１５の壁部１６ｂと凸部１７の頂壁１７ａとで囲まれた領域全体に溶融発泡性樹脂３を充填する。
【００４５】
次に、上記充填工程が終了した時点Ｔ６から所定時期が経過した時点Ｔ７で、成形型２の移動型１５を型開き方向に移動させるコアバックを開始することにより、キャビティ１内に略充填された溶融発泡性樹脂３を発泡させて膨張させるとともに表皮層５１と一体に硬化させ、表皮層５１の裏側にこの表皮層５１と一体の発泡層５２を形成し、表皮付き発泡樹脂成形品を成形する（成形工程）。例えば、この成形工程は、上記充填工程が終了した時点Ｔ６から１〜２ｓｅｃ程度経過後（Ｔ７）に実施する。
【００４６】
ここで、上記溶融発泡性樹脂３の外表面には、上記充填工程にて表皮層５１、移動型１５の壁部１６ｂおよび凸部１７の頂壁１７ａと接触することで溶融発泡性樹脂３が冷却硬化されることで、スキン層５２ａ（図５参照）が形成されている。このスキン層５２ａは、変形しにくくその近傍に配置されている溶融発泡性樹脂３の発泡に伴う膨張を阻害するように働く。そのため、上記充填工程後において成形型２を単純にコアバックさせただけでは、上記スキン層５２ａ近傍の溶融発泡性樹脂３の膨張量が他の部分に比べて小さくなり、発泡層５２が表皮層５１の裏側に均一に形成されないという問題が生じる。
【００４７】
すなわち、上記表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３すなわち上記移動型１５の壁部１６ｂ近傍に配置された溶融発泡性樹脂３は、表皮層５１と凸部１７の頂壁１７ａに形成されたスキン層５２ａに加え上記移動型１５の壁部１６ｂに形成されたスキン層５２ａに囲まれておりこの壁部１６ｂ側への膨張が抑制されるため、この表皮層５１の外縁部５１ａの裏側には十分な発泡層５２が形成されない。例えば、図５に示すように、発泡層５２が壁部１６ｂ側に膨張せず中央部５１ｂに向かって引っ張られる結果、発泡層５２が、表皮層５１の裏側面から後方に向かうに従って中央部５１ｂに向かって傾斜するような形状となる場合がある。この場合には、特に、発泡層５２が中央部５１ｂに引っ張られるのに伴って表皮層５１の外縁部５１ａが後方に変形するという問題が生じやすい。また、図６に示すように、表皮層５１の外縁部５１ａにおいて、表皮層５１と発泡層５２とが剥離してしまう場合がある。
【００４８】
これに対して、本方法では、上記成形工程にてコアバックを開始するタイミングとほぼ同時に、上記真空装置５により上記表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３と上記移動型１５の壁部１６ｂとの間のガスを前記排気通路１５ａを介してキャビティ１の外へ吸引し始める。そして、この溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間の圧力を減圧して、この圧力を表皮層５１の中央部５１ｂに配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも低い圧力としつつコアバックを行う。ここで、真空ポンプ３０を作動し始めてから上記溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間の圧力が実質的に減圧されるまでには所定の時間を要する。そこで、本実施形態では、上記コアバック開始時点Ｔ７からこの所定の時間分例えば１ｓｅｃ程度前のタイミングＴ１７から、上記真空装置５の開閉弁２８を開放して上記真空ポンプ３０を作動させることにより、コアバック開始とほぼ同時に溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間を減圧する（減圧工程）。
【００４９】
この減圧により、表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３には上記移動型１５の壁部１６ｂ側への力が加えられるため、この溶融発泡性樹脂３は、コアバックに伴いスキン層５２ａによりその膨張が阻害されるのに抗して壁部１６ｂ側へ膨張しつつ後方に膨張する。ここで、溶融発泡性樹脂３が発泡する際には樹脂３の外部にガスが排出されるが、このガスが上記真空ポンプ３０により外部に排出されることによっても、溶融発泡性樹脂３の膨張が促進される。これにより、表皮層５１の裏側には均一に発泡層５２が形成され、表皮層５１の裏側に均一な発泡層５２を備えた表皮付発泡樹脂成形品が成形される。
【００５０】
本実施形態では、前記排気通路１５ａが前記壁部１６ｂの側面１６ｃのうち固定型１４寄りの位置に開口しており、表皮層５１から離間した位置において溶融発泡性樹脂３に壁部１６ｂ側へのより強い力が働くよう構成されており、図５に示すように発泡層５２が表皮層５１の裏側面から後方に向かうに従って中央部５１ｂに向かって傾斜するような形状となりやすい場合に特に効果的である。
【００５１】
前記コアバックを開始してから所定時間が経過すると（所定時点Ｔ８）、コアバックの終了と同時に真空ポンプ３０の作動を停止させ、上記真空装置５を使用した減圧工程および成形工程を終了する。その後は、所定のタイミングＴ９で成形型２を型開きし、成形された表皮付発泡樹脂成形品を取り出す作業に移る。
【００５２】
ここで、本実施形態では、上記回転装置の制御、各樹脂射出装置４、１０４の制御、コアバック手段４０の制御および真空ポンプ３０の開閉弁２８の制御は全て上記制御手段６により行っている。
【００５３】
以上のように、本成形方法によれば、成形型２の壁部１６ｂと表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３との間の圧力が表皮層５１の中央部５１ｂの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも減圧されており、スキン層によりこの表皮層５１の外縁部５１ａの裏側において溶融発泡性樹脂３の壁部１６ｂ側への膨張が阻害されるのに抗して溶融発泡性樹脂３に壁部１６ｂ側への力を付与することができ、この表皮層の外縁部５１ａの裏側においても溶融発泡性樹脂３を十分に膨張させることができる。そのため、表皮層５１の裏側全体に均一に発泡層５２を形成することができ、表皮層５１の変形や表皮層５１と発泡層５２との剥離等を回避することができる。
【００５４】
ここで、上記表皮層５１はソリッド樹脂により成形されたソリッド層に限らない。例えば、発泡性樹脂により成形してもよい。ただし、表皮層５１をソリッド層とすれば、高い意匠性および耐久性を得ることができる。
【００５５】
また、上記表皮層５１を上記成形型２のキャビティ１内に配置する方法は、上記のような成形型２のキャビティ１内にソリッド樹脂を射出して冷却固化させる方法に限らない。例えば、別途表皮層５１を成形しておき、この成形された表皮層５１を成形型２のキャビティ１の底部１６ａに設置するよにしてもよい。ただし、表皮層５１を成形型２を用いて射出成形し、同じ成形型２を用いて溶融発泡性樹脂を発泡させて発泡層５２を形成するようにすれば、装置全体を簡素化できるとともに、表皮層５１をキャビティ１内に搬送する作業等を行う必要がなく作業が容易になる。
【００５６】
また、上記減圧工程は、上記成形工程の開始後に開始してもよい。ただし、この減圧工程を上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始すれば、成形工程において溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が進行してこの外表面が変形し難くなる前に溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができ、この膨張を容易に行わせることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ キャビティ
２ 成形型
３ 溶融発泡性樹脂
４ 溶融発泡性樹脂供給手段
５ 真空装置（吸引手段）
６ 制御手段
１５ａ 排気通路
１６ａ 底部
１６ｂ 壁部
４０ コアバック手段
５１ 表皮層
５１ａ 外縁部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形型に設けられたキャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出して発泡樹脂成形品を形成する発泡樹脂成形品の成形方法および成形装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形型に設けられたキャビティ内に、発泡剤を含有する溶融発泡性樹脂を射出して供給した後、上記成形型を型開き方向に移動させるコアバックを行うことにより、キャビティ内で上記樹脂を発泡させるように構成した発泡樹脂成形品の成形方法が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、キャビティ内に溶融発泡性樹脂を射出して供給した後、キャビティの底部と接触する部分を冷却固化させることにより意匠面を構成する表皮層を形成し、その後、成形型をこの表皮層の表裏方向にコアバックすることにより表皮層の裏側に配置された残りの樹脂を発泡させて発泡層を形成し表皮付き発泡樹脂成形品を成形する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０１５６３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１では溶融発泡性樹脂の一部を意図的に冷却固化させることで表皮層を形成している。しかしながら、このように冷却により固化する溶融発泡性樹脂では、成形型の壁部との接触等により発泡前に意図しない部分が冷却固化する場合がある。このように発泡前に樹脂が冷却固化した場合には、この冷却固化した部分の周囲の樹脂が発泡時に十分に膨張できず、表皮層に対して発泡層を均一に形成できないおそれがある。
【０００６】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で表皮層に対してより均一に発泡層を形成することが可能な表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法および成形装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明は、内部にキャビティが形成された成形型の当該キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置工程と、上記表皮層の裏側に溶融発泡性樹脂を射出して、当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する充填工程と、上記成形型を上記表皮層の表裏方向にコアバックすることで上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂を発泡させるとともに上記表皮層と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、少なくとも上記成形工程中に、上記キャビティの底部に配置された上記表皮層を囲む成形型の壁部と上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法を提供する。
【０００８】
この方法によれば、表皮層の裏側全体すなわち表皮層の外縁部および中央部の裏側において溶融発泡性樹脂を十分に膨張させることができ、この表皮層の裏側全体により均一な発泡層を形成することができる。すなわち、上記成形型の壁部と表皮層の外縁部の裏側に配置された溶融発泡性樹脂との間の圧力が中央部よりも減圧されており、この表皮層の外縁部の裏側において上記壁部との接触に伴いこの壁部に沿って溶融発泡性樹脂の外表面が冷却固化することで溶融発泡性樹脂の壁部側への膨張が阻害されるのに抗して、溶融発泡性樹脂に壁部側への力が付与されるので、この溶融発泡性樹脂の膨張が抑制されやすい表皮層の外縁部の裏側においても溶融発泡性樹脂を膨張量を十分に確保することができる。
【０００９】
また、本発明において、上記減圧工程では、上記成形型の壁部に形成された排気通路に接続された吸引手段により、上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出するのが好ましい（請求項２）。
【００１０】
このようにすれば、比較的簡単な方法で上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間を減圧することができる。また、コアバック時に発泡に伴って溶融発泡性樹脂内から発生したガスが上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間に滞留するのを回避することができ、このガスによって溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられるのを回避することができる。
【００１１】
ここで、上記表皮層としては、例えば、意匠性および耐久性の高いソリッド層が挙げられる。すなわち、表皮層配置工程では、上記表皮層としてソリッド樹脂からなるソリッド層を設ける方法が挙げられる（請求項３）。
【００１２】
この方法では、さらに、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内に上記表皮層を形成する表皮層形成工程と、上記成形型をコアバックすることで上記表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間を形成する事前コアバック工程とを備え、上記充填工程は、上記事前コアバック工程の後に実施されるのが好ましい（請求項４）。
【００１３】
このようにすれば、表皮層と発泡層とを個別の成形型で形成する場合に比べて、表皮層の搬送作業等を行う必要がなく、作業が容易になる。
【００１４】
また、本発明において、上記減圧工程は、上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始されるのが好ましい（請求項５）。
【００１５】
このように溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が十分に進行する前に減圧工程を開始すれば、比較的容易に上記表皮層の外縁部の裏側の溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができる。
【００１６】
また、本発明は、内部にキャビティが形成されており当該キャビティを囲む壁部を備えた成形型と、上記キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置手段と、上記表皮層の裏側面と上記成形型の壁部との間に溶融発泡性樹脂を射出して当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する溶融発泡性樹脂供給手段と、上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂が発泡して上記表皮層と一体に硬化するように上記成形型をコアバックさせるコアバック手段と、上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置を提供する（請求項６）。
【００１７】
この装置によれば、減圧手段により成形型の壁部と表皮層の外縁部の裏側に配置された溶融発泡性樹脂との間の圧力が中央部よりも減圧されることで、この表皮層の外縁部の裏側において溶融発泡性樹脂の外表面が冷却固化することで溶融発泡性樹脂の壁部側への膨張が阻害されるのに抗して溶融発泡性樹脂に壁部側への力が付与されるため、この溶融発泡性樹脂の膨張が抑制されやすい表皮層の外縁部の裏側においても溶融発泡性樹脂を膨張量を十分に確保することができ、表皮層の裏側全体より均一な発泡層を形成することができる。
【００１８】
上記装置において、上記成形型の壁部には、上記キャビティ内に上記表皮層および上記溶融発泡性樹脂が配置された状態でこの表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と対向する位置に上記キャビティの内外を連通する排気通路が形成されており、上記減圧手段は、上記排気通路に接続されて上記キャビティ内のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出する吸引手段を有するのが好ましい（請求項７）。
【００１９】
このようにすれば、比較的簡単な構成で上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間を減圧することができる。また、コアバック時に発泡に伴って溶融発泡性樹脂内から発生したガスが上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間に滞留するのを回避することができ、このガスによって溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられるのを回避することができる。
【００２０】
また、上記装置において、上記表皮層配置手段は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内にソリッド層からなる上記表皮層を形成する表皮層形成手段を備え、上記コアバック手段は、上記キャビティ内に上記表皮層が形成された状態で当該表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間が形成されるよう上記成形型をコアバックするのが好ましい（請求項８）。
【００２１】
この装置によれば、意匠性および耐久性の高いソリッド層からなる表皮層と発泡層とを同一の成形型で成形することができ、表皮層を形成するための成形型等を別途設ける必要がなく、装置全体を簡素化することができる。
【００２２】
また、上記装置において、上記溶融発泡性樹脂が発泡するように上記コアバック手段が上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前に、上記減圧手段が上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の減圧を開始するよう、当該減圧手段を制御する制御手段を備えるのが好ましい（請求項９）。
【００２３】
このように制御手段により上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前であって溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が十分に進行する前に減圧が開始されれば、比較的容易に上記表皮層の外縁部の裏側の溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができる。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように、本発明によれば、簡単な構成で表皮層に対してより均一に発泡層を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明に係る発泡樹脂成形品の成形装置の実施形態を示す説明図である。
【図２】充填工程における成形装置を示す説明図である。
【図３】減圧工程における成形装置を示す説明図である。
【図４】発泡樹脂成形品の成形過程を示すタイムチャートである。
【図５】溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられた状態を示す説明図である。
【図６】溶融発泡性樹脂の膨張が妨げられた状態の他の例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
図１は、本発明に係る表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置１００の第１実施形態を示している。この表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置１００は、キャビティ１が内部に設けられた成形型２と、この成形型２のキャビティ１内に溶融発泡性樹脂３を射出して供給する発泡性樹脂供給手段４と、このキャビティ１内にソリッド樹脂１０３を射出して供給するソリッド樹脂供給手段１０４と、キャビティ１内のガスを吸引してキャビティ１の外部に排出しキャビティ１内の少なくとも一部を減圧する真空装置（吸引手段）５と、上記成形型２をコアバックさせるコアバック手段４０と、上記真空装置５を制御する制御手段６とを備えている。
【００２７】
この成形装置１００は、上記ソリッド樹脂供給手段１０４から成形型２に供給されたソリッド樹脂１０３をキャビティ１内に充填するとともに硬化させて表皮層５１を形成し、その後上記溶融発泡性樹脂供給手段４から成形型２に供給された溶融発泡性樹脂３を表皮層５１の裏側に供給してキャビティ１内に充填するとともにこの溶融発泡性樹脂３を発泡させ、かつ所定のタイミングで上記真空装置５を作動させることにより表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３と表皮層を囲む成形型２の壁部１６ｂとの間を減圧しつつ、この溶融発泡性樹脂３を上記表皮層５１と一体に硬化させて、自動車用、建築資材用、家電用または日用雑貨用等に使用される表皮付き発泡樹脂成形品を形成するように構成されている。
【００２８】
上記成形型２は、図１に示すように、固定型１４と、この固定型１４に対して接離する方向に相対移動可能に支持された移動型１５とを有する。上記固定型１４には移動型１５側に突出する凸部１７が形成されており、上記移動型１５には固定型１４側に突出する壁部１６ｂで囲まれた凹部１６が形成されている。この凹部１６は上記凸部１７に相対応しており、凹部１６内に凸部１７が嵌入されることにより、両者の間にキャビティ１が区画形成されるようになっている。すなわち、凹部１６の上記壁部１６ｂとこの壁部１６ｂで囲まれた底部１６ａと、この底部１６ａと対向する上記凸部１７の頂壁１７ａとで囲まれた部分にキャビティ１が区画されている。
【００２９】
上記成形型２の固定型１４には、上記溶融発泡性樹脂供給手段４から射出された溶融発泡性樹脂３が導入される発泡性樹脂導入通路１８が形成されている。この発泡性樹脂導入通路１８は、その一端が上記凸部１７の頂壁１７ａに開口しており、この発泡性樹脂導入通路１８を介して溶融発泡性樹脂３がキャビティ１に導入される。
【００３０】
一方、上記成形型２の移動型１５には、上記ソリッド樹脂供給手段１０４から射出されたソリッド樹脂１０３が導入されるソリッド樹脂導入通路１１８が形成されている。このソリッド樹脂導入通路１１８は、上記凹部１６の底部１６ａに連通しており、このソリッド樹脂導入通路１１８を介してソリッド樹脂１０３がキャビティ１に導入される。
【００３１】
上記移動型１５の上記壁部１６ｂには、その表裏を貫通して、キャビティ１の内側面を構成する側面１６ｃと成形型２の外側面を構成する側面１６ｄとに開口し、キャビティ１の内外を連通する排気通路１５ａが複数形成されている。これら排気通路１５ａは、キャビティ１の内側面を構成する壁部１６ｂの側面１６ｃのうち上記移動型１５の移動方向の略中央よりも固定型１４側の位置に開口している。これら排気通路１５ａには上記真空装置５の吸引パイプ２０がそれぞれ接続されている。
【００３２】
上記溶融発泡性樹脂供給手段４は、円筒状の射出シリンダ２１と、この射出シリンダ２１内に配設されて回転可能かつ進退可能に支持されたスクリュー２２と、このスクリュー２２を回転駆動するとともに、進退駆動する駆動機構２３とを有している。上記射出シリンダ２１の後方上部には、例えばポリプロピレン、ポリエチレンまたはポリスチレン等からなる樹脂ペレットＰを投入するためのホッパー２４が設置され、かつ上記射出シリンダ２１の周壁部には、ホッパー２４から投入された樹脂ペレットＰを加熱して溶融させるヒータ（図示せず）が設置されている。また、上記射出シリンダ２１の長手方向略中央部５１ｂには、超臨界流体供給装置２５において生成された超臨界状態（臨界圧力および臨界温度を超えた状態）の窒素や二酸化炭素等からなる超臨界流体を射出シリンダ２１内に注入する注入ノズル２６が接続されている。
【００３３】
そして、上記射出シリンダ２１内に投入された樹脂ペレットＰがヒーターの熱に応じて溶融状態となることにより生成された溶融樹脂と、上記注入ノズル２６から注入された超臨界流体とが、上記スクリュー２２の回転に応じて混ぜ合わされることにより、溶融発泡性樹脂３が形成され、表皮付き発泡樹脂成形品の成形時に上記超臨界流体が気化して溶融発泡性樹脂３が発泡するようになっている。すなわち、当実施形態では、上記溶融発泡性樹脂３の発泡剤として、超臨界流体からなる物理発泡剤を使用することにより、液体としての粘度および溶解力と気体としての激しい分子運動性とを併せ持つ上記超臨界流体の性質を利用して超微細発泡成形を行うように構成されている。
【００３４】
上記射出シリンダ２１内の溶融発泡性樹脂３は、上記スクリュー２２の回転に応じて射出シリンダ２１の前方側へと押し出される。また、その反力でスクリュー２２が後退し、このスクリュー２２の後退量が上記溶融発泡性樹脂３の射出量に対応した距離となった時点で、スクリュー２２の回転が停止される。その後、上記スクリュー２２を駆動機構２３により高速で前進させることにより、上記射出シリンダ２１の前方部に設けられた先端ノズル２７から固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８を介して上記キャビティ１内に溶融発泡性樹脂３が射出されるようになっている。
【００３５】
上記ソリッド樹脂供給手段１０４は、上記溶融発泡性樹脂供給手段４のうち超臨界流体が生成されて射出シリンダ２１内に注入される部分を除いた部分と同様の構造を有している。すなわち、このソリッド樹脂供給手段１０４は、円筒状の射出シリンダ１２１と、スクリュー１２２と、このスクリュー１２２を駆動する駆動機構１２３と、ホッパー２４とを有しており、ホッパー２４から射出シリンダ１２１内に投入されたソリッド樹脂は、スクリュー１２２の前進により射出シリンダ１２１の前方部に設けられた先端ノズル１２７から移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８を介して上記キャビティ１内に射出される。
【００３６】
上記溶融発泡性樹脂供給手段４とソリッド樹脂供給手段１０４とは、成形型２に対して同一方向に並んで配置されており、上記成形型２は、図示しない回転駆動装置によって回転されることで、図１に示すようにこれら樹脂供給手段４、１０４側に上記移動型１５が配置されてソリッド樹脂供給手段１０４の先端ノズル１２７と移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８とが連通する状態と、図２に示すようにこれら樹脂供給手段４、１０４側に上記固定型１４が配置されて溶融発泡性樹脂供給手段４の先端ノズル２７と固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８とが連通する状態とに切り替えられる。
【００３７】
上記コアバック手段４０は、上記成形型２をコアバックさせるためのものである。このコアバック手段４０は、図２および図３に示すように上記樹脂供給手段４、１０４側に上記固定型１４が配置されている状態で、図示しないモータ等の駆動手段により上記移動型１５をこの固定型１４から離間する方向、より詳細には、上記凹部１５の底部１６ｂと凸部１７の頂壁１７ａとを離間させる方向に移動させることで成形型２を型開きすなわちコアバックさせる。
【００３８】
上記真空装置５は、開閉弁２８を有する吸引パイプ２０と、負圧発生用のチャンバ２９と、このチャンバ２９内の空気を吸引する真空ポンプ３０とを有している。この真空装置５は、上記制御手段６から出力される制御信号に応じて、上記キャビティ１内のガスを上記排気通路１５ａを介してキャビティ１の外部に排出してキャビティ１のうちこの排気通路１５ａが開口する部分すなわち上記移動型１５の壁部１６ｂ近傍の圧力を減圧する。
【００３９】
次に、図４に示すタイミングチャート等を参照しつつ、上記成形装置１００を使用した表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法について説明する。
【００４０】
まず、成形サイクルの開始時点Ｔ０で成形型２を型開きすることにより、前回の成形サイクルで形成した表皮付発泡樹脂成形品を取り出した後、所定時間が経過した時点Ｔ１で上記移動型１５を移動させて型締めを行う。この時点で、成形型２は上記固定型１４が各樹脂供給手段４、１０４側になるように配置されており、上記移動型１５を固定型１４から接離する方向に移動させることで成形型２の型開きおよび型締めを行う。
【００４１】
上記型締め開始時点Ｔ１から例えば５ｓｅｃ程度が経過して型締め動作が終了した後の所定時点Ｔ２で、表皮層形成工程を実施しキャビティ１の底部にソリッド層からなる表皮層を成形する。この表皮層形成工程を行なう前に、上記成形型２を回転させて移動型１５が各樹脂射出装置４、１０４側になるように配置しておく。
【００４２】
この表皮層形成工程では、まず、ソリッド樹脂供給装置１０４の先端ノズル１２７を移動型１５のソリッド樹脂導入通路１１８に連結する。次に、上記ソリッド樹脂供給手段１０４のスクリュー１２２を前進させて射出シリンダ１２１内のソリッド樹脂１０３を先端ノズル１２７から成形型２のソリッド樹脂導入通路１１８に対する射出を開始し、キャビティ１内にソリッド樹脂１０３を供給する。本実施形態では、上記型締動作が終了した時点で移動型１５の凹部１６と固定型１４の凸部１７との間に区画されるキャビティ１全体にソリッド樹脂１０３が充填される。充填が完了すると、上記成形型２を上記ソリッド樹脂が硬化する温度に維持してソリッド樹脂１０３を冷却硬化させ、これにより、キャビティ１の底部１６ａにソリッド層からなる表皮層５１を成形する。すなわち、キャビティ１の底部１６ａに表皮層５１が配置される。このように、本実施形態では、上記ソリッド樹脂供給装置１０４および成形型２を所定の温度に維持するための装置がキャビティ１の底部１６ａにソリッド層からなる表皮層５１を成形するための表皮層形成手段およびキャビティ１の底部１６ａに表皮層５１を配置するための表皮層配置手段として機能する。
【００４３】
上記表皮層５１が成形されると（所定時点Ｔ３）、上記回転装置により成形型２を回転させ、固定型１４が各樹脂射出装置４、１０４側になるように配置する。その後、所定時点Ｔ４からＴ５まで上記コアバック装置４０により移動型１５を表皮層５１の表裏方向に移動させて成形型２をコアバックさせて、キャビティ１の表皮層５１の裏側に所定容量の空間を形成する（事前コアバック工程）。
【００４４】
次に、上記表皮層５１の裏側に溶融発泡性樹脂３を供給する（充填工程）。この充填工程では、まず、溶融発泡性樹脂供給手段４の先端ノズル２７を固定型１４の発泡性樹脂導入通路１８に連結する。次に、上記溶融発泡性樹脂供給手段４のスクリュー２２を前進させて射出シリンダ２１内の溶融発泡性樹脂３を先端ノズル２７から発泡性樹脂導入通路１８に対する射出を開始し、表皮層５１の裏側にソリッド樹脂１０３を供給して、キャビティ１内に溶融発泡性樹脂３を充填する。より詳細には、この表皮層５１の裏側面と上記移動型１５の壁部１６ｂと凸部１７の頂壁１７ａとで囲まれた領域全体に溶融発泡性樹脂３を充填する。
【００４５】
次に、上記充填工程が終了した時点Ｔ６から所定時期が経過した時点Ｔ７で、成形型２の移動型１５を型開き方向に移動させるコアバックを開始することにより、キャビティ１内に略充填された溶融発泡性樹脂３を発泡させて膨張させるとともに表皮層５１と一体に硬化させ、表皮層５１の裏側にこの表皮層５１と一体の発泡層５２を形成し、表皮付き発泡樹脂成形品を成形する（成形工程）。例えば、この成形工程は、上記充填工程が終了した時点Ｔ６から１〜２ｓｅｃ程度経過後（Ｔ７）に実施する。
【００４６】
ここで、上記溶融発泡性樹脂３の外表面には、上記充填工程にて表皮層５１、移動型１５の壁部１６ｂおよび凸部１７の頂壁１７ａと接触することで溶融発泡性樹脂３が冷却硬化されることで、スキン層５２ａ（図５参照）が形成されている。このスキン層５２ａは、変形しにくくその近傍に配置されている溶融発泡性樹脂３の発泡に伴う膨張を阻害するように働く。そのため、上記充填工程後において成形型２を単純にコアバックさせただけでは、上記スキン層５２ａ近傍の溶融発泡性樹脂３の膨張量が他の部分に比べて小さくなり、発泡層５２が表皮層５１の裏側に均一に形成されないという問題が生じる。
【００４７】
すなわち、上記表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３すなわち上記移動型１５の壁部１６ｂ近傍に配置された溶融発泡性樹脂３は、表皮層５１と凸部１７の頂壁１７ａに形成されたスキン層５２ａに加え上記移動型１５の壁部１６ｂに形成されたスキン層５２ａに囲まれておりこの壁部１６ｂ側への膨張が抑制されるため、この表皮層５１の外縁部５１ａの裏側には十分な発泡層５２が形成されない。例えば、図５に示すように、発泡層５２が壁部１６ｂ側に膨張せず中央部５１ｂに向かって引っ張られる結果、発泡層５２が、表皮層５１の裏側面から後方に向かうに従って中央部５１ｂに向かって傾斜するような形状となる場合がある。この場合には、特に、発泡層５２が中央部５１ｂに引っ張られるのに伴って表皮層５１の外縁部５１ａが後方に変形するという問題が生じやすい。また、図６に示すように、表皮層５１の外縁部５１ａにおいて、表皮層５１と発泡層５２とが剥離してしまう場合がある。
【００４８】
これに対して、本方法では、上記成形工程にてコアバックを開始するタイミングとほぼ同時に、上記真空装置５により上記表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３と上記移動型１５の壁部１６ｂとの間のガスを前記排気通路１５ａを介してキャビティ１の外へ吸引し始める。そして、この溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間の圧力を減圧して、この圧力を表皮層５１の中央部５１ｂに配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも低い圧力としつつコアバックを行う。ここで、真空ポンプ３０を作動し始めてから上記溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間の圧力が実質的に減圧されるまでには所定の時間を要する。そこで、本実施形態では、上記コアバック開始時点Ｔ７からこの所定の時間分例えば１ｓｅｃ程度前のタイミングＴ１７から、上記真空装置５の開閉弁２８を開放して上記真空ポンプ３０を作動させることにより、コアバック開始とほぼ同時に溶融発泡性樹脂３と壁部１６ｂとの間を減圧する（減圧工程）。
【００４９】
この減圧により、表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３には上記移動型１５の壁部１６ｂ側への力が加えられるため、この溶融発泡性樹脂３は、コアバックに伴いスキン層５２ａによりその膨張が阻害されるのに抗して壁部１６ｂ側へ膨張しつつ後方に膨張する。ここで、溶融発泡性樹脂３が発泡する際には樹脂３の外部にガスが排出されるが、このガスが上記真空ポンプ３０により外部に排出されることによっても、溶融発泡性樹脂３の膨張が促進される。これにより、表皮層５１の裏側には均一に発泡層５２が形成され、表皮層５１の裏側に均一な発泡層５２を備えた表皮付発泡樹脂成形品が成形される。
【００５０】
本実施形態では、前記排気通路１５ａが前記壁部１６ｂの側面１６ｃのうち固定型１４寄りの位置に開口しており、表皮層５１から離間した位置において溶融発泡性樹脂３に壁部１６ｂ側へのより強い力が働くよう構成されており、図５に示すように発泡層５２が表皮層５１の裏側面から後方に向かうに従って中央部５１ｂに向かって傾斜するような形状となりやすい場合に特に効果的である。
【００５１】
前記コアバックを開始してから所定時間が経過すると（所定時点Ｔ８）、コアバックの終了と同時に真空ポンプ３０の作動を停止させ、上記真空装置５を使用した減圧工程および成形工程を終了する。その後は、所定のタイミングＴ９で成形型２を型開きし、成形された表皮付発泡樹脂成形品を取り出す作業に移る。
【００５２】
ここで、本実施形態では、上記回転装置の制御、各樹脂射出装置４、１０４の制御、コアバック手段４０の制御および真空ポンプ３０の開閉弁２８の制御は全て上記制御手段６により行っている。
【００５３】
以上のように、本成形方法によれば、成形型２の壁部１６ｂと表皮層５１の外縁部５１ａの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３との間の圧力が表皮層５１の中央部５１ｂの裏側に配置された溶融発泡性樹脂３内の圧力よりも減圧されており、スキン層によりこの表皮層５１の外縁部５１ａの裏側において溶融発泡性樹脂３の壁部１６ｂ側への膨張が阻害されるのに抗して溶融発泡性樹脂３に壁部１６ｂ側への力を付与することができ、この表皮層の外縁部５１ａの裏側においても溶融発泡性樹脂３を十分に膨張させることができる。そのため、表皮層５１の裏側全体に均一に発泡層５２を形成することができ、表皮層５１の変形や表皮層５１と発泡層５２との剥離等を回避することができる。
【００５４】
ここで、上記表皮層５１はソリッド樹脂により成形されたソリッド層に限らない。例えば、発泡性樹脂により成形してもよい。ただし、表皮層５１をソリッド層とすれば、高い意匠性および耐久性を得ることができる。
【００５５】
また、上記表皮層５１を上記成形型２のキャビティ１内に配置する方法は、上記のような成形型２のキャビティ１内にソリッド樹脂を射出して冷却固化させる方法に限らない。例えば、別途表皮層５１を成形しておき、この成形された表皮層５１を成形型２のキャビティ１の底部１６ａに設置するよにしてもよい。ただし、表皮層５１を成形型２を用いて射出成形し、同じ成形型２を用いて溶融発泡性樹脂を発泡させて発泡層５２を形成するようにすれば、装置全体を簡素化できるとともに、表皮層５１をキャビティ１内に搬送する作業等を行う必要がなく作業が容易になる。
【００５６】
また、上記減圧工程は、上記成形工程の開始後に開始してもよい。ただし、この減圧工程を上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始すれば、成形工程において溶融発泡性樹脂の外表面の冷却固化が進行してこの外表面が変形し難くなる前に溶融発泡性樹脂を壁部側に膨張させることができ、この膨張を容易に行わせることができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ キャビティ
２ 成形型
３ 溶融発泡性樹脂
４ 溶融発泡性樹脂供給手段
５ 真空装置（吸引手段）
６ 制御手段
１５ａ 排気通路
１６ａ 底部
１６ｂ 壁部
４０ コアバック手段
５１ 表皮層
５１ａ 外縁部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にキャビティが形成された成形型の当該キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置工程と、
上記表皮層の裏側に溶融発泡性樹脂を射出して、当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する充填工程と、
上記成形型を上記表皮層の表裏方向にコアバックすることで上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂を発泡させるとともに上記表皮層と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、
少なくとも上記成形工程中に、上記キャビティの底部に配置された上記表皮層を囲む成形型の壁部と上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記減圧工程では、上記成形型の壁部に形成された排気通路に接続された吸引手段により、上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出することを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記表皮層配置工程では、上記表皮層としてソリッド樹脂からなるソリッド層を設けることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記表皮層配置工程は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内に上記表皮層を形成する表皮層形成工程を含み、
上記表皮層形成工程後に、上記成形型をコアバックすることで上記表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間を形成する事前コアバック工程とを備え、
上記充填工程は、上記事前コアバック工程の後に実施されることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記減圧工程は、上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始されることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
内部にキャビティが形成されており当該キャビティを囲む壁部を備えた成形型と、
上記キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置手段と、
上記表皮層の裏側面と上記成形型の壁部との間に溶融発泡性樹脂を射出して当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する溶融発泡性樹脂供給手段と、
上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂が発泡して上記表皮層と一体に硬化するように上記成形型をコアバックさせるコアバック手段と、
上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記成形型の壁部には、上記キャビティ内に上記表皮層および上記溶融発泡性樹脂が配置された状態でこの表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と対向する位置に上記キャビティの内外を連通する排気通路が形成されており、
上記減圧手段は、上記排気通路に接続されて上記キャビティ内のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出する吸引手段を有することを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記表皮層配置手段は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内にソリッド層からなる上記表皮層を形成する表皮層形成手段を備え、
上記コアバック手段は、上記キャビティ内に上記表皮層が形成された状態で当該表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間が形成されるよう上記成形型をコアバックすることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記溶融発泡性樹脂が発泡するように上記コアバック手段が上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前に、上記減圧手段が上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の減圧を開始するよう、当該減圧手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項１】
内部にキャビティが形成された成形型の当該キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置工程と、
上記表皮層の裏側に溶融発泡性樹脂を射出して、当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する充填工程と、
上記成形型を上記表皮層の表裏方向にコアバックすることで上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂を発泡させるとともに上記表皮層と一体となるように硬化させて表皮付き発泡樹脂成形品を形成する成形工程と、
少なくとも上記成形工程中に、上記キャビティの底部に配置された上記表皮層を囲む成形型の壁部と上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧工程とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項２】
請求項１に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記減圧工程では、上記成形型の壁部に形成された排気通路に接続された吸引手段により、上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出することを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項３】
請求項１または２に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記表皮層配置工程では、上記表皮層としてソリッド樹脂からなるソリッド層を設けることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項４】
請求項３に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記表皮層配置工程は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内に上記表皮層を形成する表皮層形成工程を含み、
上記表皮層形成工程後に、上記成形型をコアバックすることで上記表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間を形成する事前コアバック工程とを備え、
上記充填工程は、上記事前コアバック工程の後に実施されることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法であって、
上記減圧工程は、上記成形工程と同時あるいはこの成形工程よりも前に開始されることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形方法。
【請求項６】
内部にキャビティが形成されており当該キャビティを囲む壁部を備えた成形型と、
上記キャビティの底部に表皮層を設ける表皮層配置手段と、
上記表皮層の裏側面と上記成形型の壁部との間に溶融発泡性樹脂を射出して当該溶融発泡性樹脂を上記キャビティ内に充填する溶融発泡性樹脂供給手段と、
上記キャビティ内に充填された上記溶融発泡性樹脂が発泡して上記表皮層と一体に硬化するように上記成形型をコアバックさせるコアバック手段と、
上記表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の圧力を上記表皮層の中央部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂内の圧力よりも低くなるように減圧する減圧手段とを備えたことを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項７】
請求項６に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記成形型の壁部には、上記キャビティ内に上記表皮層および上記溶融発泡性樹脂が配置された状態でこの表皮層の外縁部の裏側に配置された上記溶融発泡性樹脂と対向する位置に上記キャビティの内外を連通する排気通路が形成されており、
上記減圧手段は、上記排気通路に接続されて上記キャビティ内のガスを吸引して当該キャビティから外部に排出する吸引手段を有することを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項８】
請求項６または７に記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記表皮層配置手段は、上記キャビティの底部にソリッド樹脂を射出および充填するとともに硬化させて当該キャビティ内にソリッド層からなる上記表皮層を形成する表皮層形成手段を備え、
上記コアバック手段は、上記キャビティ内に上記表皮層が形成された状態で当該表皮層の裏側に上記溶融発泡性樹脂を充填可能な空間が形成されるよう上記成形型をコアバックすることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【請求項９】
請求項６〜８のいずれかに記載の表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置であって、
上記溶融発泡性樹脂が発泡するように上記コアバック手段が上記成形型のコアバックを開始する時期と同時あるいはこのコアバックの開始時期よりも前に、上記減圧手段が上記溶融発泡性樹脂と上記成形型の壁部との間の減圧を開始するよう、当該減圧手段を制御する制御手段を備えることを特徴とする表皮付き発泡樹脂成形品の成形装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−４６０１１（Ｐ２０１１−４６０１１Ａ）
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１９４１４２（Ｐ２００９−１９４１４２）
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年８月２５日（２００９．８．２５）
【出願人】（０００００３１３７）マツダ株式会社 (6,115)
【Ｆターム（参考）】
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