JP2009172786A

JP2009172786A - 真空成形装置

Info

Publication number: JP2009172786A
Application number: JP2008011488A
Authority: JP
Inventors: Yasuto Higuchi; 靖人樋口
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2008-01-22
Filing date: 2008-01-22
Publication date: 2009-08-06

Abstract

【課題】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おいて、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、支持部材１８によって支持されている。支持部材１８は、成形型１２の下面に設けられた受け部材５０と連結している。支持部材１８の上端部には、受け部材５０を吸着することのできる磁石５１が設けられている。
【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（皮、梨地、木目、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るとともに、この電鋳型の下面側を支持するための格子状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）。この真空成形装置において、電鋳型の下面側には真空室が形成されている。

特開２００６−３２６９０４公報特開２００７−３８５８４公報

上記した従来の真空成型装置において、成形型の下面側に真空室が形成されており、成形型が吸引圧や上型の賦形圧により、変形や破損を防止するため、特許文献２のようにリブを備えることが行われている。このリブを特許文献１の細粒状のアルミニウムを樹脂で固めた成形型へ適用しようとすると、成形型下部のアルミニウムの粒が成形型上面の粒より粗いため、成形型下部に露出し、リブの支持が安定しない。そこで、成形型製作の際に、リブの一部をアルミニウムの粒層内に埋設させて成形型と一体に成形していた。しかし、成形型製作過程でアルミニウムを樹脂で固めるため、樹脂の収縮作用により、リブの埋設部分に応力が集中し、リブの埋設部分の先端から成形型の上面側に向かってクラック（ひび割れ）等が発生してしまうという問題があった。

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、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おいて、成形型にクラック等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を支持する支持部材を備えており、前記支持部材は前記成形型の下面に設けられた受け部材と連結し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、支持部材は成形型の下面に設けられた受け部材と連結している。したがって、成形型の下面に支持部材の上端部が埋設していないために、支持部材の埋設部分の先端から成形型の上面側に向かってクラック等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、前記支持部材は柱状であ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、支持部材は柱状であるために、成形型の下面に支持部材の上端部が埋設していない。したがって、支持部分の埋設部分の先端から成形型の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することができる。

第３発明は、第２発明の真空成形装置であって、前記支持部材の上端部には磁石が設けられており、前記磁石によって前記受け部材が吸着されている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、磁石の吸着力によって、成形型の下面に設けられた受け部材に支持部材が連結する。したがって、成形型の下面に支持部材の上端部が埋設していないために、支持部材の埋設部分の先端から成形型の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することが可能である。

本発明によれば、細粒状の金属材料を樹脂で固めた成形型を備えた真空成形装置において、成形型の下面に支持部材が埋設することを防止することができる。これにより、支持部材の埋設部分の先端から成形型の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することが可能である。

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の縦断面図である。
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の下端部は、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、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。図示しない真空吸引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、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（例えば平均粒径３００μｍ〜６００μｍのアルミニウム）に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（例えば平均粒径１ｍｍ〜５ｍｍのアルミニウム）に対して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、水等の伝熱媒体をその内部に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。

また、第２アルミニウム層４６の下面には、図５に示すように、成形型１２の下面を受けるための受け部材５０を設ける。この受け部材５０は、第２アルミニウム層４６の下面に薄い鉄板を埋め込むことによって形成されている。あるいは、細粒状の鉄（例えば鉄粉）にエポキシ樹脂等のバインダを混合した材料を第２アルミニウム層４６の下面に対して部分的に積層することによって形成されている。

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。

成形型１２に対して型枠１６ａ、１６ｂ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した後に、シート状部材２８及びゲルコート層４２を上下方向に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。

また、図１０に示すように、二次硬化工程が終了した後、成形型１２の下面側を支持する複数本の支持部材１８を取り付ける。この支持部材１８は、その上端部に磁石５１が設けられた金属製の円柱状部材によって構成されている。

支持部材１８の上端部に設けられた磁石５１は、成形型１２の下面に設けられた受け部材５０を吸着することができる。なぜなら、受け部材５０は、磁性材料である鉄板あるいは鉄粉によって形成されているからである。したがって、磁石５１の吸着力によって、支持部材１８の上端部を、受け部材５０に対して着脱可能な状態で連結することができる。

最後に、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の下面に支持部材１８の上端部が埋設していないために、成形型１２が一次硬化工程あるいは二次硬化工程において収縮した場合であっても、支持部材１８の埋設部分の先端から成形型１２の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することができる。

また、本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２の下面には受け部材５０が設けられており、この受け部材５０には支持部材１８の上端部が連結している。したがって、成形型１２の下面を受け部材５０によって広い面積で支持することが可能であるために、支持部材１８の埋設部分の先端から成形型１２の上面側に向かってクラック等が発生することをより確実に防止することが可能である。

また、本実施形態の真空成形装置１０によれば、支持部材１８が円柱状であるために、成形型１２の下面に支持部材１８の上端部が埋設することがなくなる。したがって、成形型１２が一次硬化工程あるいは二次硬化工程において収縮した場合であっても、支持部材１８の埋設部分の先端から成形型１２の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することができる。

また、本実施形態の真空成形装置１０によれば、磁石５１の吸着力によって、支持部材１８の上端部を受け部材５０に連結することが可能である。したがって、成形型１２に下面に支持部材１８の上端部が埋設していないために、支持部材１８の埋設部分の先端から成形型１２の上面側に向かってクラック等が発生することを防止することができる。

図１１〜図１３は、支持部材１８の変形例を示す断面図である。
図１１〜図１３に示すように、平板状のフランジ部５４に対して支持部材１８の上端部を連結してもよい。この場合、フランジ部５４が、本発明の「受け部材」に対応する。こうすることによって、成形型１２の下面側をフランジ部５４によって広い面積で支持することが可能となり、成形型１２にクラック等が発生することをより確実に防止することが可能となる。

なお、フランジ部５４を成形型１２の下面に取り付ける方法は、特に制限するものではない。
例えば、図１１に示すように、複数本のボルト５６によって、フランジ部５４を成形型１２の下面に対して取り付けてもよい。この場合、成形型１２の下面にボルト５６を差し込むための差込孔６２をドリル等によって穿設した後に、その差込孔６２の内部にボルト５６を固着させるための接着剤６４を充填する。そして、フランジ部５４に設けられているボルト孔６６にボルト５６を挿通させた後に、そのボルト５６を差込孔６２に差し込む。これにより、成形型１２の下面にフランジ部５４を取り付けることができる。

また、図１２に示すように、フランジ部５４の周囲に第２アルミニウム層４６を形成している樹脂材料をかぶせることによって、フランジ部５４を成形型１２の下面に取り付けることができる。

また、図１３に示すように、フランジ部５４に形成された複数の貫通孔５８に第２アルミニウム層４６を形成している樹脂材料を挿通させることによって、フランジ部５４を成形型１２の下面に取り付けることができる。

図１３に示すように、支持部材１８の軸部１８ａとフランジ部５４をピン６０によって結合してもよい。この場合、ピン６０を抜くことによって、支持部材１８の軸部１８ａをフランジ部５４から容易に取り外すことが可能である。

また、前述した磁石５１の吸着力によって、フランジ部５４を成形型１２の下面に取り付けることができる。この場合、フランジ部５４は、磁性材料である鉄板によって形成するのが好ましい。

図１４及び図１５は、真空成形装置１０の平断面図である。ただし、図１４は、成形型１２が加熱される前の状態を示しており、図１５は、成形型１２が加熱された後の状態を示している。
図１４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１５に示すように、成形型１２が加熱された後の状態では、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が収縮するために、２つの型枠１６ａ、１６ｂが互いに接近する。したがって、２つの型枠１６ａ、１６ｂを互いに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の取付方法によれば、成形型１２の製造工程における二次硬化工程終了後に、成形型１２を冷却する際に成形型１２が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の形状は角柱状、あるいは板状であってもよい。
（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、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。
（４）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、表皮材３０はこれ以外の用途に使用されるものであってもよい。
（５）上記実施形態では、受け部材５０は鉄製の材料によって形成される例を示したが、受け部材５０は磁性を有する材料からなるものであれば特に限定しない。

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。支持部材の変形例を示す断面図である。支持部材の変形例を示す断面図である。支持部材の変形例を示す断面図である。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。

符号の説明

１０…真空成形装置
１２…成形型
１４…型面
１８…支持部材
３０…表皮材
５０…受け部材
５１…磁石
５４…フランジ部（受け部材）

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を支持する支持部材を備えており、
前記支持部材は前記成形型の下面に設けられた受け部材と連結し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、
前記支持部材は柱状であることを特徴とする真空成形装置。
請求項２に記載の真空成形装置であって、
前記支持部材の上端部には磁石が設けられており、前記磁石によって前記受け部材が吸着されていることを特徴とする真空成形装置。