JP2017052197A

JP2017052197A - 成形体の製造方法

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Publication number: JP2017052197A
Application number: JP2015178318A
Authority: JP
Inventors: 康太梅村; Kota Umemura; 俊光神谷; Toshimitsu Kamiya
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2015-09-10
Filing date: 2015-09-10
Publication date: 2017-03-16

Abstract

【課題】成形後、外周不要部分を切断する必要がない成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】織物と合成樹脂とを備える平面状の板状部材２０から、３次元形状の成形体１０を製造する成形体の製造方法であって、板状部材２０を切断することで、成形体１０の外周形状に倣う外周形状を有する平面状のプレボード３０を成形する切断工程と、成形体１０の３次元形状に倣う成形面４３を有する成形型４１に配置されたプレボード３０の外周端部３１をその全周に亘って固定する固定工程と、外周端部３１を固定した状態のプレボード３０を成形面４３に倣う３次元形状に成形する成形工程と、備えることに特徴を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、成形体の製造方法に関する。

従来、繊維と合成樹脂を含む成形体として、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１には、積層された複数枚の繊維強化シートを上型及び下型で挟むことで製品形状に成形し、その後、上型及び下型間に樹脂を注入することで樹脂成形体を製造する方法が記載されている。

特開２００８−６８５５３号公報

上記特許文献１において、繊維強化シートを製品形状に成形する際には、成形後の繊維強化シートに外周不要部分（製品として使用しない部分）が生じる場合がある。このような場合、成形後に外周不要部分を切断する必要が生じる。

本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、成形後、外周不要部分を切断する事態を抑制することが可能な成形体の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明は、織物と合成樹脂とを備える平面状の板状部材から、３次元形状の成形体を製造する成形体の製造方法であって、前記板状部材を切断することで、前記成形体の外周形状に倣う外周形状を有する平面状のプレボードを成形する切断工程と、前記成形体の３次元形状に倣う成形面を有する成形型に配置された前記プレボードの外周端部をその全周に亘って固定する固定工程と、前記外周端部を固定した状態の前記プレボードを前記成形面に倣う３次元形状に成形する成形工程と、備えることに特徴を有する。

本発明によれば、切断工程にて、平面状の板状部材を切断することで、成形体の外周形状に倣う外周形状を有するプレボードを成形し、その後、その外周端部を全周に亘って固定した状態で、プレボードを３次元形状に成形する。これにより、成形体において外周不要部分が余る事態を抑制できる。仮に、プレボードを３次元形状に成形した後、外周不要部分を切断する場合、３次元形状に成形された外周不要部分は、平面状（２次元形状）をなすものに比べて剛性が高い。特に、織物を含む場合、合成樹脂のみを備えるものと比べてより剛性が高くなる。このため、切断に係る作業性が低くなり、切断工具などの劣化を招く事態が懸念される。本発明では、３次元形状に成形された外周不要部分を切断する必要がなく、作業性をより高くすることができる。

また、前記成形工程では、前記成形型に設けられた真空吸引孔を介して、前記プレボードを前記成形面に吸引することで、前記プレボードを前記成形面に倣う３次元形状に成形するものとすることができる。真空成形を行うことでプレボードを、その全面に亘って一括で３次元形状に成形することができる。この結果、プレボードに含まれる織物に対して局所的に応力が作用する事態を抑制することができ、織物にしわが生じる事態を抑制することができる。

また、前記成形工程では、前記プレボードに形成したスリットの周辺部分を、前記成形面に設けられた突起部の形状に倣う形状に成形し、立壁部とすることができる。立壁部を成形することで、成形体の剛性をより高くすることができる。立壁部を成形する場合には、立壁部の頂部や基部などに応力が作用し、織物にしわが生じる事態が懸念される。立壁部となる部分に予めスリットを形成することで、応力を逃がすことができ、しわの発生を抑制することができる。

本発明によれば、成形後、外周不要部分を切断する必要がない成形体の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る成形品を示す斜視図板状部材を示す正面図切断工程を示す正面図固定工程を示す平面図固定工程を示す断面図（図４のＶ−Ｖ線で切断した図に対応）成形工程を示す断面図本発明の実施形態２に係る成形品の一部を示す斜視図実施形態２に係る成形工程を示す断面図（図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線で切断した図に対応）本発明の実施形態３に係るプレボードを示す斜視図実施形態３に係る成形品を示す斜視図本発明の実施形態４に係るプレボードを示す斜視図実施形態４に係る成形品を示す斜視図本発明の実施形態５に係るプレボードを示す斜視図実施形態５に係る成形品を示す斜視図実施形態５に係る成形品の繊維方向を示す概略図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。本実施形態では、成形体として車両用シートにおけるバックボードを構成するものを例示する。図１は成形体１０を車両後側から視た斜視図である。成形体１０は、車両上下方向に長い長手状をなし、車両用シートの背面（意匠面）を主に構成するものとされる。成形体１０は、図１に示すように、例えば、成形体１０における車両後側の面を構成する主壁部１１と、主壁部１１における車幅方向の側端部の各々から車両前方に向かって立ち上がる一対の側壁部１２（立壁部）と、を備えており、車両後方に凹んだ湾曲形状（３次元形状）をなしている。なお、バックボードは、例えば、複数の成形体１０を積層し、熱硬化性樹脂で固めることで構成される。

成形体１０は、例えば、織物に熱可塑性樹脂を含浸させることで構成された平面状の板状部材２０（図２参照）を製品形状に倣う形状に成形（賦形）することで製造される。成形体１０の織物を構成する繊維（強化繊維）としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などを挙げることができる。また、成形体１０を構成する熱可塑性樹脂（バインダ樹脂）としては、例えば、熱可塑性エマルジョンを例示することができる。なお、成形体１０を構成する繊維及び熱可塑性樹脂の材質は、上述したものに限定されず適宜変更可能である。

本実施形態では、図２に示す板状部材２０をプレボード３０（図３参照、詳しくは後述）に成形し、その後、成形装置４０を用いて予備成形体であるプレボード３０を成形体１０（本成形体）とする。次に、成形体１０を製造するための成形装置４０について説明する。成形装置４０は、図５に示すように、成形型４１と、プレボード３０を成形型４１に固定する複数の固定部材５１と、を備えている。成形型４１は、図５に示すように、成形体１０の製品形状に倣う成形面４３を有する凹部４２を備えている。成形型４１の成形面４３には、複数の真空吸引孔４３Ａが形成されている。複数の真空吸引孔４３Ａには、ポンプ等の空気圧供給装置（図示せず）が接続されている。

これにより、プレボード３０を成形型４１にセットした状態で、空気圧供給装置を作動させることで、各真空吸引孔４３Ａを介してプレボード３０に対して負圧を与えること（真空引き）が可能な構成となっている。凹部４２は、平面視において、プレボード３０よりも一回り小さい形状をなしている。固定部材５１としては、例えば、クランプなどを用いることができる。固定部材５１は、成形型４１の上面のうち、凹部４２の外周部分に沿って複数配列されている。また、複数の固定部材５１は、凹部４２の外周部分の全周に亘って配されている。これにより、複数の固定部材５１によって、プレボード３０の外周端部３１を、その全周に亘って固定することが可能となっている。

次に、成形体１０の製造方法について説明する。本実施形態の成形体１０の製造方法は、板状部材２０を切断することでプレボード３０とする切断工程と、平面状のプレボード３０を成形型４１に固定する固定工程と、プレボード３０に対して真空引きを行い３次元形状に成形する成形工程と、を備える。

（切断工程）
切断工程では、図２に示す板状部材２０を載置台（図示せず）に固定し、図３に示すように、例えば、レーザー光出射装置６１から出射されるレーザー光Ｌ１を用いて、板状部材２０を切断する。これにより、プレボード３０が成形される。ここで、プレボード３０の形状は平面状をなすと共に、その外周形状が成形体１０の外周形状に倣うものとされる。このようなプレボード３０の形状は、プレボード３０を構成する織物の伸び率や成形体１０の３次元形状（成形面４３の表面形状）に基づいて決定され、例えば、ＣＡＥ解析を用いて決定することができる。

（固定工程）
次に、図４及び図５に示すように、プレボード３０を成形型４１に載置する。具体的には、図５に示すように、成形型４１の凹部４２をプレボード３０で覆うようにする。その後、複数の固定部材５１を用いて、プレボード３０の外周端部３１をその全周に亘って、成形型４１に対して固定する。続いて、プレボード３０を上から覆う形でフィルム５２（バギングフィルム）を配置する。また、フィルム５２の全周と成形型４１の間をシール材５３によってシールする。なお、フィルム５２は、図５に示すように、固定部材５１によってプレボード３０と共に固定されていてもよいし、プレボード３０とは別に固定されていてもよい。

（成形工程）
次に、図示しない空気圧供給装置を駆動させ、成形型４１の真空吸引孔４３Ａを介して、フィルム５２によって密閉された凹部４２内を減圧する。また、これと同時（又は減圧した後）に、図示しない加熱装置（例えば、成形型４１に設けられたヒータなど）を用いて、プレボード３０を加熱する。この結果、図６に示すように、軟化したプレボード３０が、成形面４３に吸引され、成形面４３の形状に倣う３次元形状に成形される。その後、真空吸引孔４３Ａによるプレボード３０の吸引を維持しつつ、加熱装置を停止し、プレボード３０を冷却した後、真空吸引孔４３Ａによる吸引を停止する。これにより、成形体１０が完成する。なお、プレボード３０を加熱した後、凹部４２内を減圧してもよい。

なお、プレボード３０は、ある程度の伸縮性を有しており、プレボード３０が成形面４３の形状に変形する過程では、プレボード３０を構成する織物が、成形面４３の凹凸形状に起因して部分的に伸縮する。また、プレボード３０を構成する織物は、例えば、その繊維方向（縦糸方向及び横糸方向）の伸縮性が最も低く、繊維方向に対して４５度をなす方向に向かうにつれて伸縮性が高くなるものとされる。

次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態によれば、切断工程にて、平面状の板状部材２０を切断することで、成形体１０の外周形状に倣う外周形状を有するプレボード３０を成形し、その後、その外周端部３１を全周に亘って固定した状態で、プレボード３０を３次元形状に成形する。これにより、成形体１０において外周不要部分が余る事態を抑制できる。

仮に、プレボード３０を３次元形状に成形した後、外周不要部分を切断する場合、３次元形状に成形された外周不要部分は、平面状（２次元形状）をなすものに比べて剛性が高い。特に、織物を含む場合、合成樹脂のみを備えるものと比べてより剛性が高くなる。このため、切断に係る作業性が低くなり、切断工具を用いた場合には、切断工具の劣化を招く事態が懸念される。本実施形態では、３次元形状の外周不要部分を切断する必要がなく、作業性をより高くすることができる。

また、３次元形状の外周不要部分を切断した場合、切断した外周不要部分が連続的になり難く、細かい破片になり易い。本実施形態では、平面状の板状部材２０を切断するため、切断された外周不要部分が比較的大きいものとなり、その処理を容易に行うことができる。また、平面状の板状部材を切断する場合であれば、レーザーの走査や切断工具の形状をより単純なものとすることができ、より簡易な構成とすることができる。

また、従来、プレボードの一端のみを固定し、一端側から他端側に向かって部分毎に成形面に押し付けることで、成形する方法が知られている。このような方法では、プレボードにおける各部分の成形誤差が他端側で累積し、他端側の外周不要部分が余り易い。本実施形態では、プレボード３０の外周端部を全周に亘って固定した状態で成形を行うから、外周不要部分が生じる事態を抑制することができる。

また、成形工程では、成形型４１に設けられた真空吸引孔４３Ａを介して、プレボード３０を成形面４３に吸引することで、プレボード３０を成形面４３に倣う３次元形状に成形することができる。真空成形を行うことでプレボード３０を、その全面に亘って一括で３次元形状に成形することができる。この結果、プレボード３０に含まれる織物に対して局所的に応力が作用する事態を抑制することができ、織物にしわが生じる事態を抑制することができる。一般的に成形品の３次元形状が複雑なものになると、しわが生じる可能性がより高くなり、意匠性の観点から成形が困難になる場合が多い。言い換えると、本実施形態の製造方法では、しわが生じる事態を抑制できるから、より複雑な３次元形状を成形することができる。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７ないし図８によって説明する。本実施形態の成形体１１０は、図７に示すように、延設方向の異なる２つの壁部１１１，１１２と、両壁部１１１，１１２を連結する立壁部１１３（連結リブ）と、備えている。立壁部１１３を形成するためには、まず、図８に示すように、プレボード１３０（図８の２点鎖線）に予めスリット１３１を形成しておく。このようなスリット１３１は、切断工程にて、プレボード１３０の外周形状を成形する際に、同時に形成してもよい。その後、成形工程においては、成形型１４１の成形面１４３に設けられた突起部１４５によって、スリット１３１の周辺部分を押圧し、部分的に伸ばす。これにより、スリット１３１の周辺部分が突起部１４５の形状に倣う形状に成形され、立壁部１１３となる。なお、図８において、成形後のスリット１３１に符号１３１Ａを付す。

このような立壁部１１３を設けることで、成形体１１０の剛性をより高くすることができる。また、立壁部１１３を成形する場合には、立壁部１１３の頂部や基部などに応力が作用し、織物にしわが生じる事態が懸念される。立壁部１１３となる部分に予めスリット１３１を形成することで、応力を逃がすことができ、しわの発生を抑制することができる。また、図８に示すように、成形工程において、立壁部１１３の頂部となる部分や、立壁部１１３の周辺部分を固定部材１５１，１５２で固定した状態で成形を行ってもよい。このようにすれば、立壁部１１３の付近でしわが生じる事態を抑制することが可能となる。

＜実施形態３＞
次に、本発明の実施形態３を図９ないし図１０によって説明する。本実施形態では、図９に示すように、プレボード２３０の周端部にスリット２３１を形成しておき、成形工程において、スリット２３１の周辺部分を重ねることで重畳部２３２とする。スリット２３１を形成することで、プレボード２３０を３次元形状の成形体２１０に成形する際の応力を逃がすことができ、しわが生じる事態を抑制できる。また、スリット２３１の周辺部分を重畳部２３２とすることで、成形体２１０の剛性をより高くすることができる。

＜実施形態４＞
次に、本発明の実施形態４を図１１ないし図１２によって説明する。本実施形態では、図１１に示すように、プレボード３３０の内側部分に貫通孔３３１を形成しておき、成形工程において、貫通孔３３１の周辺部分を膨出させることで膨出部３１１とする（図１２参照）。膨出部３１１を形成する箇所に貫通孔３３１を形成しておくことで、膨出部３１１を成形する際の応力を逃がすことができ、成形体３１０にしわが生じる事態を抑制できる。

＜実施形態５＞
次に、本発明の実施形態５を図１３ないし図１５によって説明する。本実施形態では、図１３に示すように、プレボード４３０の外周端部にＶ字状をなす切欠部４３１を形成しておき、成形工程において、切欠部４３１の内面４３１Ａ，４３１Ａ同士を互いに当接させるように成形し、膨出部４１１とする（図１４参照）。このようにすれば、図１５に示すように、成形体４１０の膨出部４１１において、繊維の方向を各面毎に変えることができる。成形体４１０においては、繊維の方向に沿う方向の引張強度がより高くなる。本実施形態では、繊維の方向を各面毎に設定することができるから、所定方向の引張強度を高くすることができる。

＜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る。
（１）上記実施形態では、真空吸引孔４３Ａによる真空成形でプレボードを３次元形状に成形する方法を例示したが、これに限定されない。例えば、一対の成形型によるプレス成形でプレボードを３次元形状に成形してもよい。
（２）上記実施形態では、成形体として、バックボードを構成するものを例示したが、これに限定されない。成形体の用途は、上記実施形態で例示したものに限定されず、適宜変更可能である。また、プレボード及び成形体の形状は上記実施形態で例示したものに限定されず適宜変更可能である。
（３）真空吸引孔４３Ａの形成箇所は、図５で示したものに限定されず適宜変更可能である。
（４）上記実施形態の成形工程において、プレボードの外周端部以外の箇所を固定部材で固定してもよい。
（５）上記実施形態では、レーザー光を用いて、板状部材２０を切断する方法を例示したが、これに限定されない。例えば、トムソン刃などを用いて板状部材２０を切断してもよい。
（６）上記実施形態で例示した立壁部、スリット、貫通孔、切欠部などを形成する方法を、それぞれ組み合わせて実行してもよい。
（７）上記実施形態では、板状部材２０を構成する合成樹脂として熱可塑性樹脂を例示したが、これに限定されない。板状部材２０を構成する合成樹脂として熱硬化性樹脂を用いてもよい。

１０，１１０，２１０，３１０，４１０…成形体、２０…板状部材、３０，１３０，２３０，３３０，４３０…プレボード、３１…プレボードの外周端部、４１，１４１…成形型、４３，１４３…成形面、４３Ａ…真空吸引孔、１１３…立壁部、１３１…スリット、１４５…突起部

Claims

織物と合成樹脂とを備える平面状の板状部材から、３次元形状の成形体を製造する成形体の製造方法であって、
前記板状部材を切断することで、前記成形体の外周形状に倣う外周形状を有する平面状のプレボードを成形する切断工程と、
前記成形体の３次元形状に倣う成形面を有する成形型に配置された前記プレボードの外周端部をその全周に亘って固定する固定工程と、
前記外周端部を固定した状態の前記プレボードを前記成形面に倣う３次元形状に成形する成形工程と、備える成形体の製造方法。
前記成形工程では、
前記成形型に設けられた真空吸引孔を介して、前記プレボードを前記成形面に吸引することで、前記プレボードを前記成形面に倣う３次元形状に成形する請求項１に記載の成形体の製造方法。
前記成形工程では、
前記プレボードに形成したスリットの周辺部分を、前記成形面に設けられた突起部の形状に倣う形状に成形し、立壁部とする請求項１又は請求項２に記載の成形体の製造方法。