JP2021011029A - 成形構造体の製造方法及び成形構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】基材におけるヒケの発生を抑制すること。成形時において射出した樹脂の漏れを抑制すること。【解決手段】繊維基材１０と、繊維基材１０における薄肉状の薄肉部１２に設けられた樹脂凸部２０と、を備える成形構造体１の製造方法において、凹部５３の周囲の成形面５０Ａが他部よりも盛り上がってなる盛上部５２を備える一対の成形型２を型閉じすることで、繊維と樹脂とにより構成されたプレボードＰを一対の成形型２で押圧し、薄肉部１２を備えた繊維基材１０を形成する繊維基材形成工程と、プレボードＰを一対の成形型２で押圧しつつ、凹部５３に樹脂凸部２０を構成する樹脂を射出して薄肉部１２に樹脂凸部２０を形成する射出工程と、を含み、繊維基材形成工程において、一対の成形型２を型閉じするときに、凹部５３内からスライド型６０をスライドさせて、プレボードＰの一部を押圧すること。【選択図】図５

Description

本発明は、成形構造体の製造方法及び成形構造体に関する。

従来、成形構造体の製造方法として、特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１に記載の成形構造体の製造方法では、繊維と樹脂とにより構成されたプレボードを成形型によってプレス成形することで基材を成形する基材成形工程と、 成形型によって基材がプレスされた状態で、成形型に形成されたキャビティ内に溶融樹脂を射出することで、成形体と基材とが接合部で接合された状態で成形する成形体成形工程と、を備えることが開示されている。また、基材成形工程では、基材における接合部の周囲に位置する第１周囲部の板厚が、第１周囲部の周囲に位置する第２周囲部の板厚よりも小さくなるようにプレス成形することで、第１周囲部の密度を第２周囲部の密度よりも高くすることが開示されている。

特許第５８０３５７２号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成では、成形型によって基材がプレスされたときに、基材を構成する樹脂がランナーやキャビティに流動することで、接合部の密度が低下し、基材にヒケが生じて意匠性が低下してしまうことがある。このような樹脂の流動を防ぐために、例えば第１周囲部の板厚が比較的厚くなるようにプレス成形することが考えられるが、その場合、ランナーやキャビティに溶融樹脂を射出したときに、当該溶融樹脂が基材と成形型との間から漏れる虞がある。

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、基材におけるヒケの発生を抑制することを目的の一つとする。また、成形時において射出した樹脂の漏れを抑制することをさらなる目的の一つとする。

本発明は、少なくとも繊維と樹脂とにより構成された繊維基材と、少なくとも樹脂により構成され、前記繊維基材における薄肉状の薄肉部に設けられた樹脂凸部と、を備える成形構造体の製造方法において、一対の成形型であって、少なくとも一方の成形型の成形面に凹部を備え、前記凹部の周囲の成形面が他部よりも盛り上がってなる盛上部とされた一対の成形型を型閉じすることで、少なくとも前記繊維と前記樹脂とにより構成されたプレボードを前記一対の成形型で押圧し、前記盛上部に相当する位置に前記薄肉部を備えた繊維基材を形成する繊維基材形成工程と、前記プレボードを前記一対の成形型で押圧しつつ、前記凹部に前記樹脂凸部を構成する前記樹脂を射出して前記薄肉部に前記樹脂凸部を形成する射出工程と、を含み、前記繊維基材形成工程において、前記一対の成形型を型閉じするときに、前記凹部内からスライド型をスライドさせて、前記プレボードの一部を押圧することに特徴を有する。

このような成形構造体の製造方法によると、繊維基材形成工程において薄肉部を備えた繊維基材を形成するときに、プレボードが盛上部で押圧されることで繊維基材を構成する樹脂（以下、基材樹脂と呼ぶ）が凹部に流動するような自体が生じ得る場合でも、一対の成形型を型閉じするときに、凹部内からスライド型をスライドさせてプレボードの一部を押圧することで、凹部に流動する基材樹脂を繊維基材側に押し戻し、薄肉部における密度の低下を抑制することができる。また、凹部に流動しようとする基材樹脂の一部が、スライド型の側方部と凹部との隙間に流動したとしても、当該隙間に流動した基材樹脂が、射出工程において凹部に射出される樹脂をせき止めることができる。これにより、凹部に射出される樹脂が、繊維基材と成形型との間から漏れることを抑制することができる。

また上記工程において、前記凹部は、所定方向に長手状をなすとともに、前記成形型において、前記凹部の長手方向の端部には、前記繊維基材に取り付ける樹脂成形体を成形するための成形体凹部が形成されており、前記凹部が、前記成形体凹部に樹脂を導くためのランナーとされていることに特徴を有する。

薄肉部と、ランナーに射出される樹脂からなる樹脂凸部との接合部付近においては、一般的にランナーが所定方向に長手状をなす形で、比較的広範囲に亘って設けられているので、繊維基材のヒケやランナーからの樹脂漏れが発生しやすい。しかし、上記のような成形構造体の製造方法によると、薄肉部と樹脂凸部との接合部付近であったとしても、繊維基材のヒケやランナーのからの樹脂漏れを好適に防ぐことができる。

また、本発明は、少なくとも繊維と樹脂とにより構成され、薄肉状の薄肉部を有する繊維基材と、少なくとも樹脂により構成され、前記薄肉部に設けられた樹脂凸部と、を備える成形構造体において、前記樹脂凸部は、前記薄肉部の板面における所定方向に長手状をなす形とされ、前記薄肉部は、前記樹脂凸部と接合した接合部を備え、前記接合部は、前記所定方向に交わる方向の端部において前記樹脂凸部側に突出し、前記所定方向に延在する突条部を備えることに特徴を有する。

このような成形構造体によると、繊維基材を形成するためのプレボードを一対の成形型で押圧しつつ、凹部に樹脂を射出して成形構造体を形成する場合に、射出される樹脂を突条部でせき止めることができる。これにより、凹部に射出される樹脂が、繊維基材と成形型との間から漏れることを抑制することができる。また、接合部が突条部を備えることで、樹脂凸部と接合部とが接する面積が増加し、接合強度が向上する。

本発明によれば、基材におけるヒケの発生を抑制することが可能となる。また、成形時において射出した樹脂の漏れを抑制することが可能となる。

実施形態１に係るドアトリムを裏面側から視た斜視図 プレボードと型開き状態の成形装置を示す断面図（図１に示すドアトリムのＩＩ−ＩＩ線断面となる面側から視た図） プレボードと型開き状態の成形装置を示す断面図（図１に示すドアトリムのＩＩＩ−ＩＩＩ線断面となる面側から視た図） 下型を上型に対して近接させる工程を示す断面図 型閉じ状態の成形装置を示す断面図 スライド型を後退させる工程を示す断面図 樹脂を射出する工程を示す断面図 型開き状態の成形装置からドアトリムを取り外す工程を示す断面図 実施形態２において、型閉じ状態の成形装置を示す断面図 型開き状態の成形装置からドアトリムを取り外す工程を示す断面図

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１から図８によって説明する。本実施形態では、乗物としての自動車（車両）のドアに取り付けられる内装材としてのドアトリム（成形構造体）１を例示する。尚、後述する樹脂凸部２０が延びる方向をＸ方向、ドアトリム１の板面においてＸ方向に直交する方向をＹ方向、これらＸ方向及びＹ方向がなす平面に直交する方向をＺ方向とする。また、図１では、上方をドアトリム１の裏面側（車室外側）の方向とし、図２から図８では、下方をドアトリム１（プレボードＰ）の裏面側の方向とする。

図１に示すように、ドアトリム１は、繊維と樹脂とから構成される板状の繊維基材１０と、樹脂から構成され、繊維基材１０に立設した円錐形状のブラケット（樹脂成形体）２２と、を備える。繊維基材１０を構成する繊維としては、木材等を解織して得た木質繊維やケナフ等の靭皮植物繊維等を採用することができる。繊維基材１０を構成する樹脂（以下、基材樹脂と呼ぶ）としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂を採用することができる。

繊維基材１０は、後述する繊維基材形成工程（図５参照）にて、プレボードＰを成形型２で押圧することで得られる。プレボードＰは、上述した繊維と基材樹脂とを混合した材料をマット化させた後に得られた積層体を板状に成形した板状体である。

繊維基材１０は、他部（一般面部）１１よりも板厚が薄い薄肉状の薄肉部１２を備える。薄肉部１２には、当該薄肉部１２の裏面においてＸ方向に長手状をなす凸状体（リブ）であって、ブラケット２２に繋がる樹脂凸部２０が設けられている。薄肉部１２は、樹脂凸部２０が延びるＸ方向に沿って、樹脂凸部２０を当該薄肉部１２の板面の内側の領域に含む形で広がっている。樹脂凸部２０は、ブラケット２２を構成する樹脂と同一の樹脂であり、後述する射出工程（図７参照）において射出装置３からランナー５３に射出される樹脂からなる（以下、樹脂凸部２０及びブラケット２２を構成する樹脂を、射出樹脂と呼ぶ）。射出樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリ乳酸等の熱可塑性樹脂を採用することができる。射出樹脂は、基材樹脂と同一の樹脂であってもよく、基材樹脂と異なる樹脂であってもよい。

図８では、後述するドアトリム１の製造方法において、ドアトリム１を成形型２から外した状態を断面図で示している。ドアトリム１の繊維基材１０において、薄肉部１２は、樹脂凸部２０と接合した接合部１３を備える。接合部１３では、樹脂凸部２０の射出樹脂が接合部１３の裏面に接着するとともに、射出樹脂の一部が接合部１３に含浸している。接合部１３は、Ｙ方向の両側の端部において、樹脂凸部２０側（下側）に入り込む形で突出し、互いに平行となる形でＸ方向（紙面手前側の方向から紙面奥側の方向）に延在する２つの突条部１４，１４を備える。突条部１４，１４は、樹脂凸部２０が薄肉部１２から立設する基端となる基端部２１において、Ｙ方向における両側の側部に入り込んでいる。

続いて、ドアトリム１を製造する成形型２について説明する。図２及び図３に示すように、成形型２は、上方に配され、プレボードＰを繊維基材１０（図１参照）における表面（車室内側の面）となる面側から押圧する上型４０と、上型４０に対向するように下方に配され、プレボードＰを繊維基材１０における裏面（車室外側の面）となる面側から押圧する下型５０と、を備える。従って、成形型２は、上型４０及び下型５０からなる一対の成形型である（以下、単に成形型２と呼ぶ）。尚、下型５０は、図示しない駆動装置（例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等）によって、上型４０に対し上下方向へ移動が可能な可動型とされる。

図２に示すように、下型５０は、射出装置３から射出される射出樹脂が流通する部分であるスプルー５４及びランナー（凹部）５３と、ブラケット２２（図１参照）を成形するための空間（キャビティ）を形成する成形体凹部５１と、を備える。ランナー５３は、Ｘ方向に長手状をなし、下方に窪んだ凹状の部分であり、一方の端部（右側の端部）がスプルー５４に連通し、他方の端部（左側の端部）が成形体凹部５１に連通している。ランナー５３は、射出装置３から射出される射出樹脂を成形体凹部５１に導くための流路であり、下型５０において、プレボードＰを押圧する面の成形面５０Ａに設けられている。

図３に示すように、下型５０は、ランナー５３の周囲の成形面５０Ａが他部よりも盛り上がってなる盛上部５２を備える。盛上部５２は、成形面５０Ａが他部よりも上型４０に近接した部分であるともいえる。図２及び図３に示すように、下型５０は、ランナー５３の内部（下側）において、図示しない駆動装置（例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダ等）によって上型４０に対し近接（前進）又は離間（後退）する形でスライド可能なスライド型６０を備える。スライド型６０において、上型４０に対向する面の成形面６０Ａは、ランナー５３の下面をなしており、射出樹脂の流路を形成する壁面の一部を構成する。図２に示すように、スライド型６０は、下型５０においてランナー５３がＸ方向に延設する部分の略全域に亘って設けられている。

続いて、成形型２を用いてドアトリム１を製造する製造方法について説明する。ドアトリム１の製造方法は、大別すると、プレボードＰを成形型２で押圧し、繊維基材１０を形成する繊維基材形成工程と、プレボードＰを成形型２で押圧しつつ、射出樹脂を射出して樹脂凸部２０を形成する射出工程と、を含む。

まず、図２に示すように、繊維基材形成工程では、下型５０を上型４０から離間した状態（以下、型開き状態と呼ぶ）において、上型４０と下型５０との間にプレボードＰを配する。図３に示すように、型開き状態では、スライド型６０を上型４０から後退した位置（以下、初期位置と呼ぶ）に配する。

次に、図４に示すように、下型５０を上型４０に対し徐々に近接させ、盛上部５２における成形面５０Ａを、プレボードＰの裏面に当接させる。このとき、スライド型６０を上型４０に対し前進させ、スライド型６０の成形面６０Ａを、プレボードＰの裏面に当接させる。

そして、図５に示すように、プレボードＰが所定の厚みになるまで、下型５０を上型４０に対し更に近接させ、プレボードＰを上型４０及び下型５０で押圧する（この状態を、型閉じ状態と呼ぶ）。型閉じ状態では、プレボードＰが成形型２で押圧されることで、繊維基材１０が形成される。又、盛上部５２がプレボードＰを押圧することで、当該盛上部５２に押圧された部分が他部（一般面部）１１よりも薄肉状となった薄肉部１２が形成される。

このとき、スライド型６０の成形面６０Ａが、盛上部５２における成形面５０Ａと面一の高さとなるまで、スライド型６０を上型４０に対し前進させる。そして、プレボードＰにて、薄肉部１２となる部分の板面方向における内側の部分を、前進したスライド型６０によって押圧する。すると、スライド型６０のＹ方向における側方部とランナー５３との隙間に、プレボードＰを構成する基材樹脂や繊維が入り込む形で流動し、突条部１４，１４が形成される。その後、図６に示すように、成形型２でプレボードＰを押圧しつつ、スライド型６０を初期位置まで後退させる。

図７に示すように、射出工程では、プレボードＰを成形型２で押圧しつつ、射出装置３（図２参照）から溶融した射出樹脂を射出する。射出樹脂は、スプルー５４とランナー５３を流通した後、成形体凹部５１に到達してキャビティを充満する。ランナー５３では、射出樹脂が薄肉部１２に接着するとともに、射出樹脂の一部が薄肉部１２に含浸することで、樹脂凸部２０が形成される。そして、成形型２を所定時間保圧して基材樹脂及び射出樹脂を硬化させた後、図８に示すように、成形型２を型開き状態にして、ドアトリム１を得る。

続いて、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、繊維と基材樹脂とにより構成された繊維基材１０と、射出樹脂により構成され、繊維基材１０における薄肉状の薄肉部１２に設けられた樹脂凸部２０と、を備えるドアトリム１の製造方法において、一対の成形型２（上型４０及び下型５０）であって、一方の成形型２（下型５０）の成形面５０Ａに凹部５３を備え、凹部５３の周囲の成形面５０Ａが他部よりも盛り上がってなる盛上部５２とされた一対の成形型２を型閉じすることで、繊維と基材樹脂とにより構成されたプレボードＰを一対の成形型２で押圧し、盛上部５２に相当する位置に薄肉部１２を備えた繊維基材１０を形成する繊維基材形成工程と、プレボードＰを一対の成形型２で押圧しつつ、凹部５３に樹脂凸部２０を構成する射出樹脂を射出して薄肉部１２に樹脂凸部２０を形成する射出工程と、を含み、繊維基材形成工程において、一対の成形型２を型閉じするときに、凹部５３内からスライド型６０をスライドさせて、プレボードＰの一部を押圧することを示した。

このようなドアトリム１の製造方法によると、繊維基材形成工程において薄肉部１２を備えた繊維基材１０を形成するときに、プレボードＰが盛上部５２で押圧されることで繊維基材１０を構成する基材樹脂が凹部５３に流動するような自体が生じ得る場合でも、一対の成形型２を型閉じするときに、凹部５３内からスライド型６０をスライドさせてプレボードＰの一部を押圧することで、凹部５３に流動する基材樹脂を繊維基材１０側に押し戻し、薄肉部１２における密度の低下を抑制することができる。また、凹部５３に流動しようとする基材樹脂の一部が、スライド型６０の側方部と凹部５３との隙間に流動したとしても、当該隙間に流動した基材樹脂が、射出工程において凹部５３に射出される樹脂をせき止めることができる。これにより、凹部５３に射出される樹脂が、繊維基材１０と成形型２との間から漏れることを抑制することができる。

また、凹部５３は、Ｘ方向に長手状をなすとともに、成形型２において、凹部５３の長手方向の端部には、繊維基材１０に取り付けるブラケット２２を成形するための成形体凹部５１が形成されており、凹部５３が、成形体凹部５３に樹脂を導くためのランナー５３とされている。

薄肉部１２と、ランナー５３に射出される射出樹脂からなる樹脂凸部２０との接合部１３付近においては、ランナー５３が所定方向に長手状をなす形で、比較的広範囲に亘って設けられているので、繊維基材１０のヒケやランナー５３からの樹脂漏れが発生しやすい。しかし、上記のようなドアトリム１の製造方法によると、薄肉部１２と樹脂凸部２０との接合部１３付近であったとしても、繊維基材１０のヒケやランナー５３のからの樹脂漏れを好適に防ぐことができる。

また、本実施形態は、繊維と基材樹脂とにより構成され、薄肉状の薄肉部１２を有する繊維基材１０と、射出樹脂により構成され、薄肉部１２に設けられた樹脂凸部２０と、を備えるドアトリム１において、樹脂凸部２０は、薄肉部１２の板面におけるＸ方向に長手状をなす形とされ、薄肉部１２は、樹脂凸部２０と接合した接合部１３を備え、接合部１３は、Ｙ方向の端部において樹脂凸部２０側に突出し、Ｘ方向に延在する突条部１４，１４を備える。

このようなドアトリム１によると、繊維基材１０を形成するためのプレボードＰを一対の成形型２で押圧しつつ、凹部５３に射出樹脂を射出してドアトリム１を形成する場合に、射出樹脂を突条部１４，１４でせき止めることができる。これにより、凹部５３に射出される射出樹脂が、繊維基材１０と成形型２との間から漏れることを抑制することができる。また、接合部１３が突条部１４，１４を備えることで、樹脂凸部２０と接合部１３とが接する面積が増加し、接合強度が向上する。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図９および図１０によって説明する。本実施形態では、実施形態１とは製造工程が異なるドアトリム（成形構造体）１０１の製造方法及びドアトリム１０１を例示する。なお、本実施形態では、上記実施形態と同じ部位には、同一の符号を用い、構造、作用及び効果について重複する説明は省略する。

型閉じ状態では、プレボードＰが成形型２で押圧されることで、薄肉部１１２を備える繊維基材１１０が形成される。このとき、スライド型６０の成形面６０Ａが、盛上部５２における成形面５０Ａを越える高さ（成形面５０Ａよりも上型４０に近接する高さ）となるまで、スライド型６０を上型４０に対し前進させる。そして、プレボードＰにて、薄肉部１１２となる部分の板面方向における内側の部分を、前進したスライド型６０によって押圧する。すると、スライド型６０のＹ方向における側方部とランナー５３との隙間に、プレボードＰを構成する基材樹脂や繊維が入り込む形で流動し、突条部１１４，１１４が形成される。

その後、成形型２でプレボードＰを押圧しつつ、スライド型６０を初期位置まで後退させ、射出装置３（図２参照）から溶融した射出樹脂を射出する。ランナー５３では、射出樹脂が薄肉部１１２に接着するとともに、射出樹脂の一部が薄肉部１１２に含浸することで、樹脂凸部１２０が形成される。そして、成形型２を所定時間保圧して基材樹脂及び射出樹脂を硬化させた後、図１０に示すように、成形型２を型開き状態にして、ドアトリム１０１を得る。

＜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、樹脂凸部は、ブラケットに繋がる凸状体としたが、これに限られない。例えば、樹脂凸部は、ボスやその他の樹脂成形体に繋がる凸状体（リブ）であってもよい。

（２）上記実施形態以外にも、樹脂凸部の形状は適宜変更可能である。例えば、樹脂凸部は、Ｘ方向に延設して長手状をなすとともに、Ｙ方向に直角に曲がり、ブラケット等の樹脂成形体に繋がる形をなしていてもよい。

（３）上記実施形態では、成形構造体は、ドアトリムとしたが、これに限られない。例えば、成形構造体は、インストルメントパネルやルーフパネル等、その他の乗物用内装材であってもよい。

（４）上記実施形態以外にも、スライド型をスライドさせる工程は適宜変更可能である。例えば、盛上部がプレボードを押圧した後に（型閉じ状態になった後に）、スライド型を初期位置から前進させて、プレボードを押圧することとしてもよい。

（５）上記実施形態で例示した成形構造体の製造方法及び成形構造体は、車両用に提供されるもの限られず、種々の乗物において提供されるものであってもよい。例えば、地上の乗物としての列車や遊戯用車両、飛行用乗物としての飛行機やヘリコプター、海上や海中用乗物としての船舶や潜水艇などの乗物についても上記成形構造体の製造方法及び成形構造体を適用することができる。

１，１０１…ドアトリム（成形構造体）、２…成形型、１０，１１０…繊維基材、１２，１１２…薄肉部、１３，１１３…接合部、１４，１１４…突条部、２０，１２０…樹脂凸部、２２…ブラケット（樹脂成形体）、５０Ａ…成形型の成形面、５１…成形体凹部、５２…盛上部、５３…ランナー（凹部）、６０…スライド型、Ｐ…プレボード

Claims (3)

1. 少なくとも繊維と樹脂とにより構成された繊維基材と、
   少なくとも樹脂により構成され、前記繊維基材における薄肉状の薄肉部に設けられた樹脂凸部と、を備える成形構造体の製造方法において、
   一対の成形型であって、少なくとも一方の成形型の成形面に凹部を備え、前記凹部の周囲の成形面が他部よりも盛り上がってなる盛上部とされた一対の成形型を型閉じすることで、少なくとも前記繊維と前記樹脂とにより構成されたプレボードを前記一対の成形型で押圧し、前記盛上部に相当する位置に前記薄肉部を備えた繊維基材を形成する繊維基材形成工程と、
   前記プレボードを前記一対の成形型で押圧しつつ、前記凹部に前記樹脂凸部を構成する前記樹脂を射出して前記薄肉部に前記樹脂凸部を形成する射出工程と、を含み、
   前記繊維基材形成工程において、前記一対の成形型を型閉じするときに、前記凹部内からスライド型をスライドさせて、前記プレボードの一部を押圧することを特徴とする成形構造体の製造方法。
2. 前記凹部は、所定方向に長手状をなすとともに、
   前記成形型において、前記凹部の長手方向の端部には、前記繊維基材に取り付ける樹脂成形体を成形するための成形体凹部が形成されており、
   前記凹部が、前記成形体凹部に樹脂を導くためのランナーとされていることを特徴とする請求項１に記載の成形構造体の製造方法。
3. 少なくとも繊維と樹脂とにより構成され、薄肉状の薄肉部を有する繊維基材と、
   少なくとも樹脂により構成され、前記薄肉部に設けられた樹脂凸部と、を備える成形構造体において、
   前記樹脂凸部は、前記薄肉部の板面における所定方向に長手状をなす形とされ、
   前記薄肉部は、前記樹脂凸部と接合した接合部を備え、
   前記接合部は、前記所定方向に交わる方向の端部において前記樹脂凸部側に突出し、前記所定方向に延在する突条部を備えることを特徴とする成形構造体。

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