JP2009132005A

JP2009132005A - 真空成形装置

Info

Publication number: JP2009132005A
Application number: JP2007309139A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Higuchi; 靖人樋口
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-06-18

Abstract

【課題】表皮材を成形型の型面に向けて真空吸引して成形する真空成形装置において、成形型を加熱あるいは冷却した際に当該成形型にクラックが発生することを防止する。
【解決手段】成形型１２の型面１４に向けて表皮材３０を真空吸引して成形する真空成形装置１０であって、成形型１２は、細粒状の金属材料を樹脂で固めたものであり、成形型１２の型面１４とは反対側の下面側は、柱状の支持部材１８によって支持されており、支持部材１８の上端部１８ａは、成形型１２の内部に埋め込まれており、支持部材１８の上端部１８ａと成形型１２との間には緩衝材２１が設けられていることを特徴とする。支持部材１８の上端部１８ａには、アンダーカット部５０が形成されていることが好ましい。支持部材１８の上端部１８ａの上面５６は粗面となっていることが好ましい。
【選択図】図１

Description

本発明は、成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置に関する。

従来、細粒状のアルミニウムを樹脂で固めた成形型を備えており、この成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置が知られている（特許文献１を参照）。この真空成形装置によれば、貼着しようとする部位の表面形状に合わせるようにして表皮材を成形することができる。また、表皮材の表面に対してシボ加工（表面に皮、梨地、木目、あるいは布目などの模様を転写する加工）を施すことができる。このようにして成形された表皮材は、例えば、車両用内装材（例えば、車両用ドアトリム）の表面に貼着されて使用される。

また、従来、表皮材を真空吸引して成形するための電鋳型を備えており、この電鋳型の下面側を支持するための複数のリブを備えた真空成形装置が知られている（特許文献２を参照）。

特開２００６−３２６９０４公報特開２００７−３８５８４公報

図１５〜図２２は、従来の真空成形装置の成形型１０２の製造工程を示している。
図１５に示すように、成形型１０２を製造するためには、熱可塑性樹脂等によってモデル型１０４を作成する。このモデル型１０４は、表皮材を貼着しようとする部位の立体形状を模して成形されたものである。
次に、図１６に示すように、モデル型１０４の表面に対して、１ｍｍ程度の厚みを有するゲルコート層１０６を積層する。このゲルコート層１０６は、成形型１０２の型面を平滑にするための層である。このゲルコート層１０６は、例えば、多官能アミノエポキシ樹脂を主成分とする主剤と、芳香族ポリアミンを主成分とする硬化剤とを混合した材料によって形成される。

モデル型１０４の表面にゲルコート層１０６を積層した後、図１７に示すように、ゲルコート層１０６の表面に対して、３０〜５０ｍｍ程度の厚みを有する第１アルミニウム層１１０を積層する。この第１アルミニウム層１１０は、細粒状のアルミニウムに例えばエポキシ樹脂等のバインダを混合した材料からなる層である。
ゲルコート層１０６の表面に第１アルミニウム層１１０を積層した後、図１８に示すように、５０〜１００ｍｍ程度の厚みを有する第２アルミニウム層１１２を積層する。この第２アルミニウム層１１２は、第１アルミニウム層１１０で用いたものよりも平均粒径が大きい細粒状のアルミニウムに対して例えばエポキシ樹脂等のバインダを混合した材料からなる層である。なお、第２アルミニウム層１１２を積層する際には、その第２アルミニウム層１１２の内部に温調配管１１４を配設する。この温調配管１１４は、水等の伝熱媒体を流通させることで成形型１０２の温度を調整するためのものである。

第２アルミニウム層１１２を積層した後、図１９に示すように、ゲルコート層１０６、第１アルミニウム層１１０、及び第２アルミニウム層１１２からなる成形型１０２の周囲に型枠１１６ａ、１１６ｂを取り付ける。この型枠１１６ａ、１１６ｂは、成形型１０２を四方から囲む鉄板によって構成されている。また、成形型１０２の下面側には、成形型１０２を支持するためのリブ１１８を取り付ける。このリブ１１８は、格子状に組まれた複数枚の鉄板によって構成されている。

成形型１０２に対して型枠１１６ａ、１１６ｂ及びリブ１１８を取り付けた後、図２０に示すように、成形型１０２を乾燥炉１２０の内部で加熱して硬化させる。この一次硬化工程では、乾燥炉１２０の内部の温度を約８０℃に昇温させた後に、その温度を約６時間キープする。一次硬化工程が終了した後、乾燥炉１２０の中から成形型１０２を取り出す。

成形型１０２を乾燥炉１２０の中から取りだした後、図２１に示すように、成形型１０２からモデル型１０４を取り外す。

成形型１０２からモデル型１０４を取り外した後、図２２に示すように、成形型１０２を乾燥炉１２０の内部で再び加熱して硬化させる。この二次硬化工程では、乾燥炉１２０の内部の温度を約１３０℃に昇温させた後に、その温度を約８時間キープする。

二次硬化工程が終了した後、成形型１０２を乾燥炉１２０の内部から取り出して、成形型１０２を常温付近の温度になるまでゆっくりと冷却する。

上記で説明した成形型１０２では、格子状のリブ１１８が成形型１０２の下面部にくい込んでいるために、成形型１０２の下面部が格子状に分断された構造となっている。したがって、成形型１０２を加熱あるいは冷却した際には、成形型１０２が膨張あるいは収縮することで発生した応力がリブ１１８によって分断されている部位に集中するために、リブ１１８の上端部から上方に向かってクラック１２２（ひび割れ）が発生してしまうという問題があった（図２２参照）。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、表皮材を成形型の型面に向けて真空吸引して成形する真空成形装置において、成形型を加熱あるいは冷却した際に当該成形型にクラックが発生することを防止することを目的とする。

課題を解決するための手段は、以下の発明である。
第１発明は、成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置であって、前記成形型は、細粒状の金属材料を樹脂で固めたものであり、前記成形型の前記型面とは反対側の下面側は、柱状の支持部材によって支持されており、前記支持部材の上端部は、前記成形型の内部に埋め込まれており、前記上端部と前記成形型との間には緩衝材が設けられていることを特徴とする真空成形装置である。

第１発明によれば、成形型の下面側を支持する支持部材を備えている。支持部材は柱状であるために、支持部材によって成形型の下面部が格子状に分断されることがなくなる。したがって、成形型を加熱あるいは冷却した際に、支持部材の上端部から上方に向かってクラックが発生することを防止することができる。

また、第１発明によれば、支持部材の上端部と成形型との間には緩衝材が設けられている。この緩衝材によって、成形型を加熱あるいは冷却した際の寸法変化を吸収することが可能である。したがって、成形型を加熱あるいは冷却した際に、成形型にクラックが発生することを防止することができる。

第２発明は、第１発明の真空成形装置であって、前記上端部にはアンダーカット部が形成されていることを特徴とする真空成形装置である。

第２発明によれば、支持部材の上端部にはアンダーカット部が形成されているために、支持部材の上端部が成形型の内部から抜け出ることを防止することができる。

第３発明は、第１発明または第２発明の真空成形装置であって、前記上端部の上面と前記成形型との間には前記緩衝材が設けられていないことを特徴とする真空成形装置である。

第３発明によれば、支持部材の上端部の上面と成形型との間には緩衝材が設けられていないために、支持部材の上端部の上面と成形型との接合強度を増大させることが可能である。したがって、支持部材の上端部が成形型の内部から抜け出ることを防止することが可能である。

第４発明は、第１発明から第３発明のうちいずれかの真空成形装置であって、前記上端部の上面は粗面となっていることを特徴とする真空成形装置である。

第４発明によれば、支持部材の上端部の上面は粗面となっているために、アンカ効果により、支持部材の上端部の上面と成形型との接合強度をさらに増大させることが可能である。したがって、支持部材の上端部が成形型の内部から抜け出ることを防止することが可能である。

本発明によれば、表皮材を成形型の型面に向けて真空吸引して成形する真空成形装置において、成形型を加熱あるいは冷却した際に当該成形型にクラックが発生することを防止することが可能となる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の真空成形装置１０の断面図である。
真空成形装置１０は、細粒状のアルミニウムを樹脂で固めて形成された成形型１２を備えている。成形型１２の上面には、型面１４が形成されている。成形型１２の周囲には、型枠１６ａ、１６ｂが取り付けられている。成形型１２の下面側は、複数本の柱状の支持部材１８によって支持されている。型枠１６ａ、１６ｂ及び支持部材１８は、基台２０の上面に固定されている。

基台２０のほぼ中央には、基台２０を上下に貫通する略円形の貫通孔２２が形成されている。貫通孔２２には、図示しない真空吸引装置のノズル２４が接続されている。この真空吸引装置によって、型枠１６ａ、１６ｂ、基台２０、及び成形型１２の下面によって囲まれた真空室２６の内部の空気を吸引することができる。なお、真空吸引装置としては、例えば真空ポンプを用いることが可能である。

成形型１２の型面１４には、シート状部材２８が貼着されている。
シート状部材２８は、金属やセラミックスの粉末、あるいはウィスカー等が混入された樹脂材料によって形成されている。このシート状部材２８によって、表皮材３０の表面にシボ加工（皮、梨地、木目、あるいは布目などの模様を転写する加工）を施すことができる。なお、シート状部材２８としては、例えば、特公平２−１４１７３号公報に記載されたものを用いることができる。

シート状部材２８には、直径０．１ｍｍ程度の複数の小さな通気孔３２がレーザー加工やドリル加工等によって形成されている。図示しない真空成形装置によって真空室２６の内部の空気が吸引された場合には、成形型１２の型面１４に載置された表皮材３０が複数の通気孔３２によって吸引される。なぜなら、成形型１２は細粒状のアルミニウムを樹脂で固めたものであるために、成形型１２は通気性を有しているためである。

上述のように構成された真空成形装置１０によれば、成形型１２の型面１４に向けて表皮材３０を吸引することができる。これにより、貼着しようとする部位の表面形状に合わせるようにして表皮材３０を成形できる。また、同時に、表皮材３０の表面に対してシボ加工を施すことができる。表皮材３０としては、例えば、樹脂シート、織布、不織布、皮革等が用いることが可能である。

このようにして成形された表皮材３０は、車両用内装材、例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリム、パッケージトレイ等の車両用内装材の表面に貼着されて使用される。

つぎに、真空成形装置１０の成形型１２の製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図２〜図１０は、真空成形装置１０の成形型１２の製造工程を順番に示している。
図２に示すように、成形型１２を製造するためには、熱可塑性樹脂等によってモデル型４０を作成する。このモデル型４０は、表皮材３０を貼着しようとする部位の形状を模して成形されたものであり、例えば、車両用内装材としてのドアトリムの表面形状を模して成形されたものである。

モデル型４０を作成した後、図３に示すように、モデル型４０の表面に対して、１ｍｍ程度の厚みを有するゲルコート層４２を積層する。このゲルコート層４２は、成形型１２の型面１４を平滑にするための層である。このゲルコート層４２は、例えば、多官能アミノエポキシ樹脂を主成分とする主剤と、芳香族ポリアミンを主成分とする硬化剤とを混合した樹脂によって形成される。

モデル型４０の表面にゲルコート層４２を積層した後、図４に示すように、ゲルコート層４２の表面に対して、３０〜５０ｍｍ程度の厚みを有する第１アルミニウム層４４を積層する。この第１アルミニウム層４４は、細粒状のアルミニウム（平均粒径３００μｍ〜６００μｍ）に例えばエポキシ樹脂等のバインダを混合した材料からなる層である。

ゲルコート層４２の表面に第１アルミニウム層４４を積層した後、図５に示すように、５０〜１００ｍｍ程度の厚みを有する第２アルミニウム層４６を積層する。この第２アルミニウム層４６は、第１アルミニウム層４４で用いたものよりも平均粒径が大きい細粒状のアルミニウム（平均粒径１ｍｍ〜５ｍｍ）に対して例えばエポキシ樹脂等のバインダを混合した材料からなる層である。なお、第２アルミニウム層４６を積層する際には、その第２アルミニウム層４６の内部に温調配管４８を配設する。この温調配管４８は、水等の伝熱媒体を流通させることで成形型１２の温度を調整するためのものである。

第２アルミニウム層４６を積層した後、図６に示すように、ゲルコート層４２、第１アルミニウム層４４、及び第２アルミニウム層４６からなる成形型１２の周囲に型枠１６ａ、１６ｂを取り付ける。この型枠１６ａ、１６ｂは、成形型１２を四方から囲む鉄板によって構成されている。また、成形型１２の下面側には、成形型１２を支持するための複数本の支持部材１８を取り付ける。この支持部材１８は、その上端部１８ａにアンダーカット部５０が形成された円柱状の部材によって構成されている。支持部材１８の上端部１８ａは、成形型１２の内部に埋め込まれている。

図６に示すように、支持部材１８の上端部１８ａには、緩衝材２１が設けられている。この緩衝材２１は、上端部１８ａの上面５６には設けられておらず、上面５６以外の部分において上端部１８ａの周囲に添着している。
なお、支持部材１８は、強度の高い鉄等の金属材料によって形成されている。緩衝材２１は、シリコンゴム等の耐熱性の弾性材料によって形成されている。

成形型１２に対して型枠１６ａ、１６ｂ及び支持部材１８を取り付けた後、図７に示すように、成形型１２を乾燥炉５２の内部で加熱して硬化させる。この一次硬化工程では、乾燥炉５２の内部の温度を約８０℃に昇温させた後に、その温度を約６時間キープする。一次硬化工程が終了した後、乾燥炉５２の中から成形型１２を取り出す。

成形型１２を乾燥炉５２の中から取りだした後、図８に示すように、成形型１２からモデル型４０を取り外す。

成形型１２からモデル型４０を取り外した後、図９に示すように、成形型１２を乾燥炉５２の内部で再び加熱して硬化させる。この二次硬化工程では、乾燥炉５２の内部の温度を約１３０℃に昇温させた後に、その温度を約８時間キープする。

二次硬化工程が終了した後、成形型１２を乾燥炉５２の内部から取り出して、成形型１２を常温付近の温度になるまでゆっくりと冷却する。そして、図１０に示すように、成形型１２の型面１４に対して、シート状部材２８を接着剤等によって貼着する。その後、シート状部材２８及びゲルコート層４２を貫通する複数の通気孔３２をレーザー加工やドリル加工等によって形成する。

成形型１２の型面１４に対してシート状部材２８を貼着した後、型枠１６ａ、１６ｂ及び支持部材１８の下端部を、基台２０の上面に対して溶接等によって固定する。これにより、図１で示したような真空成形装置１０を完成させることができる。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２の型面１４とは反対側の下面側は、円柱状の支持部材１８によって支持されている。したがって、表皮材３０を真空吸引して成形する際に成形型１２に対して大きな力が作用した場合であっても、成形型１２の変形や破損等を防止することが可能である。また、成形型１２からモデル型４０を取り外す際に成形型１２に対して大きな力が作用した場合であっても（図８参照）、成形型１２の変形や破損等を防止することが可能である。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２の下面側が円柱状の支持部材１８によって支持されているために、支持部材１８によって成形型１２の下面部が格子状に分断されることがなくなる。したがって、成形型１２を加熱あるいは冷却した際に、支持部材１８の上端部１８ａから上方に向かってクラック（ひび割れ）が発生することを防止することが可能である。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、支持部材１８の上端部１８ａは、成形型１２の内部に埋め込まれている。そして、その上端部１８ａと成形型１２との間には、緩衝材２１が設けられている。この緩衝材２１によって、成形型１２を加熱あるいは冷却した際の寸法変化を吸収することが可能である。したがって、成形型１２を加熱あるいは冷却した際に、成形型１２にクラックが発生することを防止することが可能である。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２の内部に埋め込まれた部分となる上端部１８ａには、アンダーカット部５０が形成されている。このアンダーカット部５０は、支持部材１８の上端部１８ａの外径が抜け方向（下方向）に向けて次第に小さくなっている部分である。このアンダーカット部５０によって、支持部材１８の上端部１８ａが成形型１２の内部から抜け出ることを有効に防止することができる。
なお、アンダーカット部５０は、図６〜図１０に示した形状に限定するものではない。アンダーカット部５０は、例えば図１１に示すように、直線状の傾斜部５０ａを備えた形状であってもよい。

図１２に示すように、支持部材１８の上端部１８ａの上面５６に対して粗面を形成してもよい。この粗面は、上端部１８ａの上面５６をヤスリ等によって面荒らしすることで形成することができる。この粗面によって、上端部１８ａの上面５６と成形型１２との接合強度を、アンカ効果により、さらに増大させることができる。これにより、支持部材１８の上端部１８ａが成形型１２の内部から抜け出ることを効果的に防止することが可能である。

図１３及び図１４は、真空成形装置１０の平断面図である。ただし、図１３は、成形型１２が加熱される前の状態を示しており、図１４は、成形型１２が加熱された後の状態を示している。
図１３に示すように、型枠１６ａ、１６ｂは、断面略Ｌ字型の鉄製部材で構成されている。成形型１２が加熱される前の状態において、型枠１６ａ、１６ｂは互いに離れた状態であり、型枠１６ａ、１６ｂは互いに未接触状態となっている。
図１４に示すように、成形型１２が加熱された場合には、成形型１２を構成する第１アルミニウム層４４及び第２アルミニウム層４６が収縮する。これにより、２つの型枠１６ａ、１６ｂが互いに接近する。その後、２つの型枠１６ａ、１６ｂを溶接することによって、２つの型枠１６ａ、１６ｂの間に真空室２６を形成することが可能となる。
このような型枠１６ａ、１６ｂの製造方法によれば、成形型１２が加熱により収縮した場合であっても、成形型１２と型枠１６ａ、１６ｂとの間に隙間が発生することを防止することが可能である。

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、支持部材１８の形状が円柱状である例を示したが、支持部材１８の形状はこれに限定されるものではない。例えば、支持部材１８の形状が角柱状であってもよい。
（２）上記実施形態では、成形型１２の材料として細粒状のアルミニウムを用いる例を示したが、アルミニウム以外の金属材料（例えば鉄）を用いることも可能である。
（３）上記実施形態では、緩衝材２１がシリコンゴムによって形成されている例を示したが、これ以外の弾性材料（例えば耐熱性ゴム）を用いることも可能である。
（４）上記実施形態では、表皮材３０の表面にシボ加工を施す例を示したが、表皮材３０の表面にシボ加工を施さない場合であっても本発明を適用することが可能である。
（５）上記実施形態では、表皮材３０が車両用内装材の表面に貼着されて使用されるものである例を示したが、これ以外の用途に使用される表皮材を成形する場合であっても、本発明を適用することが可能である。

真空成形装置の断面図である。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。真空成形装置の成形型の製造工程を示している。支持部材の上端部に形成されたアンダーカット部の変形例を示している。支持部材の断面図であり、支持部材の上端部の上面に粗面が形成された状態を示している。真空成形装置の平断面図であり、成形型が加熱される前の状態を示している。真空成形装置の平断面図であり、成形型が加熱された後の状態を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。従来の真空成形装置の成形型の製造工程を示している。

符号の説明

１０…真空成形装置
１２…成形型
１４…型面
１６ａ、１６ｂ…型枠
１８…支持部材
１８ａ…上端部
２１…緩衝材
２６…真空室
３０…表皮材
４４…第１アルミニウム層
４６…第２アルミニウム層
５０、５０ｂアンダーカット部
５６…上面

Claims

成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置であって、
前記成形型は、細粒状の金属材料を樹脂で固めたものであり、
前記成形型の前記型面とは反対側の下面側は、柱状の支持部材によって支持されており、
前記支持部材の上端部は、前記成形型の内部に埋め込まれており、
前記上端部と前記成形型との間には緩衝材が設けられていることを特徴とする真空成形装置。
請求項１に記載の真空成形装置であって、
前記上端部にはアンダーカット部が形成されていることを特徴とする真空成形装置。
請求項１または請求項２に記載の真空成形装置であって、
前記上端部の上面と前記成形型との間には前記緩衝材が設けられていないことを特徴とする真空成形装置。
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の真空成形装置であって、
前記上端部の上面は粗面となっていることを特徴とする真空成形装置。