JP2019010766A - 構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】インサート部材と樹脂シートの間に空気が混入することを低減することができる構造体の製造方法を提供する。【解決手段】本発明によれば、垂下工程と、賦形工程と、インサート工程と、型締め工程を備え、前記垂下工程では、第１及び第２金型の間に第１及び第２樹脂シートを垂下させ、前記賦形工程では、第１樹脂シートを第１金型のキャビティの内面に沿った形状に賦形し、前記インサート工程では、インサート部材を湾曲させた状態で前記インサート部材の一部を第１樹脂シートに固着させ、前記型締め工程では、第１及び第２金型を型締めする、構造体の製造方法が提供される。【選択図】図８

Description

本発明は、構造体の製造方法に関する。

特許文献１には、発泡樹脂基材と、発泡樹脂基材の内面にインサートされたインサート部材により形成される自動車用内装部品が開示されている。ここで、特許文献１では、発泡樹脂基材の溶着面にインサート部材を溶着し、上下金型の型締め圧によりインサート部材を発泡樹脂基材の裏面に固着することにより、かかる自動車用内装部品が製造される。

特開２００６−２７２８９０号公報

しかし、インサート部材を樹脂基材に固着する際に、両部材の面同士が接触する態様では位置合わせに高い精度が求められる。これにより、位置合わせがわずかにずれた場合には、両部材の面の間に空気が混入し、完成品の精度が低下する場合がある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、インサート部材と樹脂シートの間に空気が混入することを低減することができる構造体の製造方法を提供するものである。

本発明によれば、垂下工程と、賦形工程と、インサート工程と、型締め工程を備え、前記垂下工程では、第１及び第２金型の間に第１及び第２樹脂シートを垂下させ、前記賦形工程では、第１樹脂シートを第１金型のキャビティの内面に沿った形状に賦形し、前記インサート工程では、インサート部材を湾曲させた状態で前記インサート部材の一部を第１樹脂シートに固着させ、前記型締め工程では、第１及び第２金型を型締めする、構造体の製造方法が提供される。

本発明に係る構造体は、垂下工程と、賦形工程と、インサート工程と、型締め工程を備える。インサート工程では、インサート部材を湾曲させた状態でインサート部材の一部を第１樹脂シートに固着させる。これにより、インサート部材と第１樹脂シートが面で接触することがなく、インサート部材と第１樹脂シートの間に空気が混入することを低減することができる。

以下、本発明の種々の実施形態を例示する。以下に示す実施形態は互いに組み合わせ可能である。
好ましくは、前記インサート部材は、第１金型側が凸面となるように湾曲される。
好ましくは、第１金型のキャビティは、凹部を備え、前記インサート部材は、凸部を備え、前記インサート部材は、前記凸部が前記凹部内に配置されるように、第１樹脂シートに固着される。
好ましくは、前記凸部は、前記凹部と略相補形状である。
好ましくは、前記凹部は、前記凹部の底に向かって前記凹部の断面積が狭くなるように傾斜する傾斜面を備える。
好ましくは、前記インサート部材は、傾斜面を備え、前記インサート部材の傾斜面は、前記インサート部材を湾曲させていない状態で前記凹部の傾斜面に平行であり、前記インサート部材は、前記インサート部材の傾斜面が前記凹部の傾斜面に非平行になるように湾曲される。
好ましくは、前記インサート部材は、基体、第１アーム及び第２アームを備え、前記凸部は、前記基体に設けられ、第１及び第２アームはそれぞれ、ヒンジ部を介して前記基体に連結されており、前記インサート部材は、第１及び第２アームが第１金型から離れるように第１及び第２アームを回動させることによって湾曲される。
好ましくは、前記インサート部材は、湾曲治具を用いて湾曲され、前記湾曲治具は、基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部を備え、前記インサート部材を湾曲させる際に、前記基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部がそれぞれ基体、第１アーム及び第２アームを支持し、前記インサート部材は、前記基体支持部で前記基体を支持した状態で第１及び第２アーム支持部を回動させることによって湾曲される。
好ましくは、前記基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部は、それぞれ、基体、第１アーム及び第２アームを第２金型側から吸着する吸着部を備える。

本発明の一実施形態の構造体３０の前面斜視図である。 本発明の一実施形態の構造体３０の背面斜視図である。 本発明の一実施形態の構造体３０の平面図である。 構造体３０の製造方法で利用可能な成形機１の一例を示す図である。 垂下工程を表す図であり、第１及び第２金型２１，２２と、第１及び第２樹脂シート２３ａ，ｂの近傍の拡大断面図である。 図５の状態から第１及び第２樹脂シート２３ａ，ｂを第１及び第２金型２１，２２の一部に当接させた様子を表す図である。 賦形工程を表す図であり、図６の状態から第１及び第２樹脂シート２３ａ，ｂを減圧吸引した様子を表す図である。 インサート部材３４を第１金型２１側が凸面となるように湾曲させた様子を表す図である。 インサート工程を表す図であり、インサート部材３４を湾曲させた状態で第１樹脂シート２３ａに固着させた様子を表す図である。 本発明の一実施形態の湾曲治具４０の前面斜視図である。 本発明の一実施形態の湾曲治具４０の、図１０の反対側から見た前面斜視図である。 本発明の一実施形態の湾曲治具４０の背面斜視図である。 湾曲治具４０の第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂを回動させた様子を表す図である。 第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂの回動前後における位置関係を表す図である。 図１４の側面図である。 湾曲治具４０にインサート部材３４を取り付けた様子を表す前面斜視図である。ここで、視認性の向上のため、湾曲治具４０のうち、フレーム４１及びアーム取付部４２を省略している。以下、図１７〜図２０についても同様である。 湾曲治具４０にインサート部材３４を取り付けた様子を表す背面斜視図である。 図１６の状態から第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂを回動させ、インサート部材３４を湾曲させた様子を表す前面斜視図である。 図１８の背面斜視図である。 第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂの回動前後における、インサート部材３４及び第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂの位置関係を表す背面斜視図である。 図９の状態から、インサート部材３４の湾曲を解除した様子を表す図である。 型締工程を表す図であり、第１及び第２金型２１，２２を型締めした状態を表す断面図である。 構造体３０の平面断面図である。 構造体３０の前後斜視図である。この状態の構造体３０を湾曲させ、図１に示す形状となる。 構造体３０の背面斜視図である。この状態の構造体３０を湾曲させ、図２に示す形状となる。

以下、本発明の実施形態について説明する。以下に示す実施形態中で示した各種特徴事項は、互いに組み合わせ可能である。また、各特徴事項について独立して発明が成立する。

１．構造体３０
図１〜図３に示すように、本発明の一実施形態の構造体３０は、基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８により構成される。第１アーム３７及び第２アーム３８はそれぞれ、ヒンジ部３５を介して基体３６に連結されている。

構造体３０は、図１及び図２３に示すように、後述の第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂにより形成された内面３１及び外面３２によりインサート部材３４が覆われている。内面３１と外面３２は、連結面３３により連結される。ここで、インサート部材３４の材質は特に限定されないが、発泡体であることが好ましい。

かかる構造体３０の上下に他の部材を組み合わせることにより、クーラーボックス等の容器として利用することができる。

２．成形機１の構成
次に、図４〜図９、図２１及び図２２を用いて、本発明の一実施形態の構造体３０の製造方法の実施に利用可能な成形機１について説明する。成形機１は、樹脂供給装置２と、Ｔダイ１８と、第１及び第２金型２１，２２を備える。樹脂供給装置２は、ホッパー１２と、押出機１３と、アキュームレータ１７を備える。押出機１３とアキュームレータ１７は、連結管２５を介して連結される。アキュームレータ１７とＴダイ１８は、連結管２７を介して連結される。以下、各構成について詳細に説明する。

＜ホッパー１２，押出機１３＞
ホッパー１２は、原料樹脂１１を押出機１３のシリンダ１３ａ内に投入するために用いられる。原料樹脂１１の形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂は、例えばポリオレフィンなどの熱可塑性樹脂であり、ポリオレフィンとしては、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、エチレン−プロピレン共重合体及びその混合物などが挙げられる。原料樹脂１１は、ホッパー１２からシリンダ１３ａ内に投入された後、シリンダ１３ａ内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ１３ａ内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ１３ａの先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ１３ａ内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ１３ａ内に配置されるスクリューの数は、１本でもよく、２本以上であってもよい。

＜アキュームレータ１７、Ｔダイ１８＞
原料樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる発泡樹脂は、シリンダ１３ａの樹脂押出口から押し出され、連結管２５を通じてアキュームレータ１７内に注入される。アキュームレータ１７は、シリンダ１７ａとその内部で摺動可能なピストン１７ｂを備えており、シリンダ１７ａ内に溶融樹脂１１ａが貯留可能になっている。そして、シリンダ１７ａ内に発泡樹脂が所定量貯留された後にピストン１７ｂを移動させることによって、連結管２７を通じて発泡樹脂をＴダイ１８内に設けられたスリットから押し出して垂下させて第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂを形成する。

＜第１及び第２金型２１，２２＞
第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂは、第１及び第２金型２１，２２間に導かれる。図５に示すように、第１金型２１には、多数の減圧吸引孔（不図示）が設けられており、第１樹脂シート２３ａを減圧吸引して第１金型２１のキャビティ２１ｂに沿った形状に賦形することが可能になっている。キャビティ２１ｂは、凹部２１ｃ及び凸部２１ｅを有する形状になっており、凹部２１ｃ及び凸部２１ｅを取り囲むようにピンチオフ部２１ｄが設けられている。また、凹部２１ｃは、凹部２１ｃの底に向かって凹部２１ｃの断面積が狭くなるように傾斜する傾斜面２１ｃｓを備える。第２金型２２には、多数の減圧吸引孔（不図示）が設けられており、第２樹脂シート２３ｂを減圧吸引して第２金型２２のキャビティ２２ｂに沿った形状に賦形することが可能になっている。キャビティ２２ｂは、凸部２２ｃ及び凹部２２ｅを有する形状になっており、凸部２２ｃ及び凹部２２ｅを取り囲むようにピンチオフ部２１ｄが設けられている。

３．構造体３０の製造方法
ここで、図４〜図９、図２１及び図２２を用いて、本発明の一実施形態の構造体３０の製造方法について説明する。本実施形態の方法は、垂下工程と、賦形工程と、インサート工程と、型締め工程を備える。以下、詳細に説明する。

３．１ 垂下工程
垂下工程では、図５に示すように、インサート部材３４を、第１及び第２金型２１，２２間に配置する。ここで、本実施形態では、インサート部材３４は、基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８により構成される。第１アーム３７及び第２アーム３８はそれぞれ、ヒンジ部３５を介して基体３６に連結されている。また、インサート部材３４は、傾斜面３９を備える。本実施形態では、インサート部材３４の傾斜面３９は、インサート部材３４を湾曲させていない状態で凹部２１ｃの傾斜面２１ｃｓに平行である。また、インサート部材３４は凸部３６ｃを備える。本実施形態では、凸部３６ｃは基体３６に設けられる。ここで、凸部３６ｃは、凹部２１ｃと略相補形状である。

そして、第１及び第２金型２１，２２間に、溶融状態の発泡樹脂をＴダイ１８のスリットから押し出して垂下させて形成した第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂを垂下する。本実施形態では、Ｔダイ１８から押し出された第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂをそのまま使用するダイレクト真空成形が行われるので、第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂは、成形前に室温にまで冷却されて固化されることがなく、固化された第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂが成形前に加熱されることもない。ここで、図５では、垂下工程中において、第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂの間にインサート部材３４を図示しているが、垂下工程では、インサート部材３４を他の場所に待機させておいてもよい。

３．２ 賦形工程
次に、図６及び図７に示すように、第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂをそれぞれ第１及び第２金型２１，２２の一部に当接させた後、第１及び第２金型２１，２２の両方によって第１及び第２樹脂シート２３ａ，２３ｂを減圧吸引して第１及び第２金型２１，２２のキャビティ２１ｂに沿った形状に賦形する。

３．３ インサート工程
次に、図８に示すように、インサート部材３４を湾曲させる。ここで、本実施形態では、インサート部材３４は、第１金型２１側が凸面（凸部３６ｃにより形成される凸面）となるように湾曲される。図８の例では、インサート部材３４は、インサート部材３４の傾斜面３９が凹部２１ｃの傾斜面２１ｃｓに非平行になるように湾曲される。また、他の表現では、インサート部材３４は、第１アーム３７及び第２アーム３８が第１金型２１から離れるように第１アーム３７及び第２アーム３８を回動させることによって湾曲される。

インサート部材３４を湾曲させた状態で、インサート部材３４の一部を第１樹脂シート２３ａに固着させる。このとき、インサート部材３４は、凸部３６ｃが凹部２１ｃ内に配置されるように、第１樹脂シート２３ａに固着される。ここで、本実施形態では、固着とは、溶融状態の樹脂と他の樹脂（発泡体）が溶着することを含む。

ここで、本実施形態では、側面視において、凹部２１ｃの幅よりも凸部３６ｃの凸面の幅が小さくなるようにインサート部材３４が湾曲されるので、傾斜面２１ｃｓと傾斜面３９の角が接触することを低減することができる。

＜湾曲治具４０＞
ここで、図１０〜図２０を用いて、インサート工程におけるインサート部材３４を湾曲する湾曲治具４０について説明する。

図１０〜図１２に示すように、湾曲治具４０は、基体支持部４４、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂを備える。基体支持部４４、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂはそれぞれ、Ｌ字型の形状であり、基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８を第２金型２２側から吸着する吸着部４５を備える。また、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂは別部材であり、第１アーム支持部４３ａ同士、の第２アーム支持部４３ｂ同士は互いに対向するように延在している。このように、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂを別部材とすることにより、それぞれの回転がわずかにずれた場合でも、回転のずれを吸収できるので、回転軸がぶれることを低減できる。吸着部４５の構成は特に限定されないが、例えば不図示の減圧装置を用いて基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８を吸着することができる。そして、インサート部材３４を湾曲させる際に、基体支持部４４、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂがそれぞれ基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８を支持する。

基体支持部４４、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂはそれぞれ、アーム取付部４２に取り付けられる。ここで、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂは、回転部材４６を介してアーム取付部４２に取り付けられる。回転部材４６は、不図示のモーターにより回転可能に構成され、これにより、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂが回動する。アーム取付部４２は、正面視においてＨ字形状のフレーム４１に取り付けられる。

図１３は第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂを回動させた状態である。図１４及び図１５に示すように、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂはＬ字形状となっているため、回転部材４６により回動されることで、側面視における上下方向において吸着部４５が互いに近接し、側面視における前後方向において吸着部４５が第１金型２１に接近するように移動する。

図１６及び図１７は、湾曲治具４０にインサート部材３４を取り付けた状態を表す斜視図である。ここで、図１６以降において、視認性の向上のため、フレーム４１及びアーム取付部４２は図示を省略している。

図１７に示すように、基体支持部４４、第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂに設けられた吸着部４５により、インサート部材３４の基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８が第２金型２２側から吸着される。

そして、図１８に示すように、インサート部材３４は、基体支持部４４で基体３６を支持した状態で第１アーム支持部４３ａ及び第２アーム支持部４３ｂを回動させることによって湾曲される。図１９は、湾曲前後におけるインサート部材３４及び第１及び第２アーム支持部４３ａ，４３ｂの位置関係を表す背面斜視図である。このように、本実施形態では、インサート部材３４は、湾曲治具４０を用いて湾曲される。なお、視認性の向上のため、図４〜図９及び図２１において、湾曲治具４０の図示を省略している。

次に、図２１に示すように、湾曲治具４０をインサート部材３４から取り外し、インサート部材３４の湾曲を解除することにより、インサート部材３４の凸部３６ｃ以外の箇所を第１樹脂シート２３ａに固着させる。このように、まずインサート部材３４の凸部３６ｃを凹部２１ｃ内に配置し、凸部３６ｃの凸面を第１樹脂シート２３ａに固着させることにより、インサート部材３４と第１樹脂シート２３ａの位置合わせが容易になる。そして、インサート部材３４の湾曲を解除し、凸部３６ｃ以外の箇所を第１樹脂シート２３ａと固着することで、インサート部材３４と第１樹脂シート２３ａの間に空気が混入することを低減することができる。ここで、湾曲を解除した後に、インサート部材３４を第１金型２１に押し付ける工程があってもよい。これにより、インサート部材３４と１樹脂シート２３ａをより強固に固着することができる。

３．４ 型締工程
この工程では、図２２に示すように、第１及び第２金型２１，２２を型締めする。かかる型締めにより、第１樹脂シート２３ａが内面３１に、第２樹脂シート２３ｂが外面３２となる。そして、第１及び第２金型２１，２２のキャビティ２１ｂ，２２ｂに沿った形状の成形体が得られる。そして、第１及び第２金型２１，２２から成形体を取り出し、バリ２６を除去することによって、図２３に示される構造体３０が得られる。

図２４及び図２５は、上記の工程を経て完成した構造体３０である。この状態の構造体３０を、ヒンジ部３５を境に第１アーム３７及び第２アーム３８を基体３６に対して湾曲させることにより、図１〜図３に示される状態となる。

＜変形例＞
図８、図９及び図２１に示される態様とは逆に、まず、第２金型２２の凸部２２ｃ側にインサート部材３４の一部を固着させ、第１アーム３７及び第２アーム３８を狭めることにより、インサート部材３４を第２金型２２にインサートしてから、第１及び第２金型２１，２２を片締めしてもよい。

＜その他＞
本発明は、以下の態様でも実施可能である。
・ヒンジ部３５を形成するために、型締工程において第２金型２２によりヒンジ部３５を構成する第２樹脂シート２３ｂをコンプレッションする。
・ヒンジ部３５を形成するために、型締工程後の構造体３０に切り込みを入れる。
・基体３６、第１アーム３７及び第２アーム３８をそれぞれ別部材で構成する。

１ ：成形機
２ ：樹脂供給装置
１１ ：原料樹脂
１１ａ ：溶融樹脂
１２ ：ホッパー
１３ ：押出機
１３ａ ：シリンダ
１７ ：アキュームレータ
１７ａ ：シリンダ
１７ｂ ：ピストン
１８ ：Ｔダイ
２１ ：第１金型
２１ｂ ：キャビティ
２１ｃ ：凹部
２１ｃｓ ：傾斜面
２１ｄ ：ピンチオフ部
２１ｅ ：凸部
２２ ：第２金型
２２ｂ ：キャビティ
２２ｃ ：凸部
２２ｅ ：凹部
２３ａ ：第１樹脂シート
２３ｂ ：第２樹脂シート
２５ ：連結管
２６ ：バリ
２７ ：連結管
３０ ：構造体
３１ ：内面
３２ ：外面
３３ ：連結面
３４ ：インサート部材
３５ ：ヒンジ部
３６ ：基体
３６ｃ ：凸部
３７ ：第１アーム
３８ ：第２アーム
３９ ：傾斜面
４０ ：湾曲治具
４１ ：フレーム
４２ ：アーム取付部
４３ａ ：第１アーム支持部
４３ｂ ：第２アーム支持部
４４ ：基体支持部
４５ ：吸着部
４６ ：回転部材

Claims (9)

1. 垂下工程と、賦形工程と、インサート工程と、型締め工程を備え、
   前記垂下工程では、第１及び第２金型の間に第１及び第２樹脂シートを垂下させ、
   前記賦形工程では、第１樹脂シートを第１金型のキャビティの内面に沿った形状に賦形し、
   前記インサート工程では、インサート部材を湾曲させた状態で前記インサート部材の一部を第１樹脂シートに固着させ、
   前記型締め工程では、第１及び第２金型を型締めする、
   構造体の製造方法。
2. 前記インサート部材は、第１金型側が凸面となるように湾曲される、
   請求項１に記載の構造体の製造方法。
3. 第１金型のキャビティは、凹部を備え、
   前記インサート部材は、凸部を備え、
   前記インサート部材は、前記凸部が前記凹部内に配置されるように、第１樹脂シートに固着される、請求項１又は請求項２に記載の方法。
4. 前記凸部は、前記凹部と略相補形状である、請求項３に記載の方法。
5. 前記凹部は、前記凹部の底に向かって前記凹部の断面積が狭くなるように傾斜する傾斜面を備える、請求項３又は請求項４に記載の方法。
6. 前記インサート部材は、傾斜面を備え、
   前記インサート部材の傾斜面は、前記インサート部材を湾曲させていない状態で前記凹部の傾斜面に平行であり、
   前記インサート部材は、前記インサート部材の傾斜面が前記凹部の傾斜面に非平行になるように湾曲される、請求項３〜請求項５の何れか１つに記載の方法。
7. 前記インサート部材は、基体、第１アーム及び第２アームを備え、
   前記凸部は、前記基体に設けられ、
   第１及び第２アームはそれぞれ、ヒンジ部を介して前記基体に連結されており、
   前記インサート部材は、第１及び第２アームが第１金型から離れるように第１及び第２アームを回動させることによって湾曲される、請求項３〜請求項６の何れか１つに記載の方法。
8. 前記インサート部材は、湾曲治具を用いて湾曲され、
   前記湾曲治具は、基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部を備え、
   前記インサート部材を湾曲させる際に、前記基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部がそれぞれ基体、第１アーム及び第２アームを支持し、
   前記インサート部材は、前記基体支持部で前記基体を支持した状態で第１及び第２アーム支持部を回動させることによって湾曲される、請求項７に記載の方法。
9. 前記基体支持部、第１アーム支持部及び第２アーム支持部は、それぞれ、基体、第１アーム及び第２アームを第２金型側から吸着する吸着部を備える、請求項８に記載の方法。