JP2020157603A - 成形構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】基材が反る事態を抑制することが可能な成形構造体を提供する。【解決手段】繊維及び熱可塑性樹脂を含み、板状をなす基材３０と、基材３０の端面３５Ａと接合する延設部５５を有する樹脂成形体４０と、基材３０を構成する面のうち延設部５５とは反対側を向く主面３４Ａに少なくとも貼り付けられた樹脂シート６０と、を備え、樹脂シート６０の成形収縮率は、基材３０の成形収縮率よりも大きい。【選択図】図３

Description

本明細書で開示される技術は、成形構造体に関する。

従来、繊維と熱可塑性樹脂を含む基材に対して樹脂成形体を一体的に形成した成形構造体が知られている。下記特許文献１には、一対の成形型によって基材を成形した後、基材上に溶融樹脂を射出することで樹脂成形体を成形する製造方法が記載されている。基材上に射出された溶融樹脂は、基材を構成する熱可塑性樹脂と混ざり合う。この結果、樹脂成形体は基材に対して接合される。

特許第５１８６８８３号公報

ところで、基材に対して樹脂成形体を一体的に成形した成形構造体としては、基材の端面に対して樹脂成形体を接合させる構成が考えられる。このような樹脂成形体を成形する過程では、成形時に樹脂成形体が冷却固化する際の収縮に伴って基材に応力が発生し、基材が反ってしまう事態が懸念される。

本明細書で開示される技術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、基材が反る事態を抑制することが可能な成形構造体を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本明細書で開示される成形構造体は、繊維及び熱可塑性樹脂を含み、板状をなす基材と、前記基材の一部と接合する接合部を有する樹脂成形体と、前記基材を構成する面のうち前記接合部とは反対側を向く面に少なくとも貼り付けられた樹脂シートと、を備え、前記樹脂シートの成形収縮率は、前記基材の成形収縮率よりも大きいことに特徴を有する。

一般的に樹脂成形体は、繊維を含む基材に対して、成形収縮率が大きいものとされる。このため、仮に樹脂シートを備えていない構成では、基材及び樹脂成形体が冷却固化する過程で、接合部が基材よりも収縮する結果、基材に応力が作用し、基材が反ってしまう事態が懸念される。上記構成では、基材を構成する面のうち接合部とは反対側を向く面に樹脂シートが貼り付けられており、樹脂シートの成形収縮率は、基材の成形収縮率よりも大きいものとされる。つまり、樹脂シートが収縮すると、基材に対しては、接合部と反対側が凹となるように基材を反らせる力が作用する。このため、基材、樹脂成形体、樹脂シートが成形時に冷却固化する過程では、樹脂シートが収縮することで、接合部の収縮に起因した基材の反りを抑制することができる。

また、当該成形構造体は、乗物用内装材であり、前記基材は、乗物室内側を向く主面を有する主壁部と、前記主壁部の端部から乗物室外側に立ち上がる立壁部と、を備え、前記接合部は、前記立壁部における乗物室外側の端面に接合されており、前記樹脂シートは、前記主面に少なくとも貼り付けられているものとすることができる。上記構成によれば、樹脂シートが基材に対して接合部とは反対側に配される。この結果、基材が反る事態を抑制することができる。

また、前記樹脂シートは、不織布であるものとすることができる。不織布を基材の表面に貼り付けることで、基材成形時にその表面を冷え難くすることができる。この結果、基材の表面付近では基材を構成する分子の配向が揃い易くなり、結晶化し易くなるため密度が高くなる。つまり、基材において、接合部に近い部分に比べて、不織布側の密度を高くすることができる。このような密度差が生じると、接合部の収縮に起因した基材の反りとは、反対側に基材が反ることになるため、基材が反る事態を抑制することができる。

本発明によれば、基材が反る事態を抑制することが可能な成形構造体を提供することができる。

本発明の一実施形態におけるピラーガーニッシュを車室内側から視た斜視図 ピラーガーニッシュを車室外側から視た斜視図 ピラーガーニッシュを示す断面図（図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断した図に対応） プレボード成形工程を示す断面図 成形装置を示す断面図（コア型及びキャビ型が型開き状態） プレス成形工程を示す断面図 射出成形工程を示す断面図 図７に示す状態からスライド型を移動させた状態を示す断面図 押出ピンによって、ピラーガーニッシュを押し出した状態を示す断面図 成形収縮率の異なる２種類の樹脂材料１１，１２が接合されてなる成形構造体を示す断面図 図１０の２種類の樹脂材料１１，１２が成形時に収縮した状態を示す断面図 図１０の樹脂材料１２に樹脂材料１３が接合されてなる成形構造体を示す断面図 比較例のピラーガーニッシュが反った状態を示す側面図 比較例のピラーガーニッシュが反った状態を車室外側から視た断面図 ピラーガーニッシュを示す側面図 ピラーガーニッシュを車室外側から視た断面図

本発明の一実施形態を図１から図１６によって説明する。本実施形態では、成形構造体として車両用のピラーガーニッシュ２０を例示する。ピラーガーニッシュ２０は、車室の側壁に配設されているセンターピラー（Ｂピラー、図示せず）に対して車室内側から取り付けられる車両用内装材（乗物用内装材の一例）である。ピラーガーニッシュ２０は、図１に示すように、主面（乗員と対向する面）を構成する主壁部２４と、主壁部２４における両側の端部（車両前後方向における両端部）にそれぞれ設けられた一対の側壁部２５，２６と、を備える。

主壁部２４は、上下方向に長い板状をなし、その中央部には、スライドプレート（図示せず）を車室内側に露出されるための開口部２４Ａが形成されている。主壁部２４の下端部２４Ｂには、センターピラーに取り付けられる一対の取付片２７，２８が設けられている。主壁部２４の上端部の裏面（車室外側の面）には、図２に示すように、クリップ座５１が車室外側に突出する形で形成されている。クリップ座５１は、図示しないクリップを保持することが可能な構成となっており、このクリップはセンターピラーに対して取り付けられる。また、側壁部２５，２６の各裏面には、上下方向に並ぶ複数の補強リブ４９が形成されている。また、側壁部２５，２６の各裏面には、側壁部２５，２６の各側端部に沿って延びる延設リブ５０が形成されている。延設リブ５０は、上下方向に並ぶ複数の補強リブ４９を連結する形で設けられている。

ピラーガーニッシュ２０は、図２及び図３に示すように、繊維及び熱可塑性樹脂を含む部分である基材３０と、熱可塑性樹脂によって構成されている樹脂成形体４０と、基材３０を車室内側から覆う樹脂シート６０と、を備える。なお、樹脂シート６０は、図１及び図２では図示省略している。また、図２においては、ピラーガーニッシュ２０のうち、樹脂成形体４０を網掛けで図示している。基材３０及び樹脂シート６０はプレス成形によって一体的に成形され、樹脂成形体４０は射出成形によって成形される。また、図３に示すように、ピラーガーニッシュ２０が、樹脂成形体４０及び樹脂シート６０を車室内側から覆う表皮材２１をさらに備えていてもよい。

基材３０に用いられる繊維としては、例えば、ケナフ繊維が用いられるが、繊維の種類はこれに限定されない。基材３０に用いられる繊維として、木質繊維、ガラス繊維や炭素繊維などを用いてもよい。また、基材３０において、繊維は熱可塑性樹脂により結着されている。基材３０に用いられる熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンを例示することができ、樹脂成形体４０に用いられる熱可塑性樹脂は、ポリプロピレンを例示することができるが、これらに限定されない。なお、基材３０及び樹脂成形体４０に用いられる熱可塑性樹脂は、それぞれ異なる材質であってもよいし、同じ材質であってもよい。

基材３０は、板状をなす板状部３３と、板状部３３における裏面３３Ａに設けられるリブ３９（図３参照）と、を備える。板状部３３は、主壁部２４の大部分（上端部以外の部分）を構成する基材側主壁部３４と、側壁部２５の大部分（上端部及び側端部以外の部分）を構成する基材側側壁部３５と、側壁部２６の大部分（上端部及び側端部以外の部分）を構成する基材側側壁部３６と、を備える。

基材側主壁部３４（基材の主壁部）は、図３に示すように、車室内側（乗物室内側、図３では下側）を向く主面３４Ａを有するものとされる。基材側側壁部３５（基材の立壁部）は、基材側主壁部３４に対して屈曲する形で基材側主壁部３４の車両前端部（図３では右側、主壁部の端部）から車室外側に立ち上がる形態をなしている。また、基材側側壁部３６（基材の立壁部）は、基材側主壁部３４に対して屈曲する形で基材側主壁部３４の車両後端部から車室外側に立ち上がる形態をなしている。

樹脂成形体４０は、図２の網掛けで示すように、板状をなす板状部４３、クリップ座５１、補強リブ４９、延設リブ５０を構成するものとされる。板状部４３は、ピラーガーニッシュ２０における下端以外の端部（上端部及び車室外側の端部）を構成するものとされる。具体的には、板状部４３は、主壁部２４の上端部を構成する樹脂成形体側主壁部４４と、側壁部２５の上端部を構成する樹脂成形体側側壁部４５と、側壁部２６の上端部を構成する樹脂成形体側側壁部４６と、側壁部２５における車室外側の端部の大部分を構成する延設部５５と、側壁部２６における車室外側の端部の大部分を構成する延設部５６と、を備える。

延設部５５は、樹脂成形体側側壁部４５から下方に向かって延びており、延設部５６は、樹脂成形体側側壁部４６から下方に向かって延びている。延設部５５（接合部）は、図１及び図３に示すように、基材側側壁部３５の端面３５Ａ（立壁部における乗物室外側の端面）に沿って延び、端面３５Ａ（基材の一部）に対して接合されている。また、延設部５６（接合部）は、図１及び図３に示すように、基材側側壁部３６の端面３６Ａ（立壁部における乗物室外側の端面）に沿って延び、端面３６Ａ（基材の一部）に対して接合されている。

図３に示すように、板状部３３の裏面３３Ａ（基材側側壁部３５の裏面及び基材側側壁部３６の裏面）には、リブ３９が一体的に設けられている。また、各リブ３９は、各補強リブ４９と上下方向について同じ箇所に配されており、図３に示すように、補強リブ４９とリブ３９が互いに接合されることで一体的に形成されている。

樹脂シート６０は、熱可塑性樹脂（例えばポリエチレンテレフタレート）の繊維が交絡したシート状の不織布である。樹脂シート６０は、基材３０の表面を覆う形で設けられている。具体的には、樹脂シート６０は、図３に示すように、基材側主壁部３４の主面３４Ａに貼り付けられた第１シート部６１と、基材側側壁部３５の表面（車両前方を向く面）に貼り付けられた第２シート部６２と、基材側側壁部３６の表面（車両後方を向く面）に貼り付けられた第３シート部６３と、を備える（図１５及び図１６も参照）。図３に示すように、主面３４Ａは、基材３０を構成する面のうち、延設部５５及び延設部５６とは反対側を向く面である。つまり、第１シート部６１は、基材側側壁部３５に対して延設部５５とは反対側に配されると共に基材側側壁部３６に対して延設部５６とは反対側に配されている。

そして、樹脂シート６０の成形収縮率は、基材３０の成形収縮率よりも大きいものとされる。また、樹脂成形体４０の成形収縮率は、基材３０の成形収縮率よりも大きいものとされる。なお、基材３０の成形収縮率は、例えば、１０００分の０．５であり、樹脂成形体４０の成形収縮率は、例えば、１０００分の８．５である。樹脂シート６０の成形収縮率は、例えば、１０００分の５０である。基材３０、樹脂成形体４０及び樹脂シート６０の各成形収縮率の値は上述したものに限定されない。なお、ここで言う成形収縮率とは、成形時に樹脂部品が冷却固化する際の寸法の収縮率である。例えば、成形収縮率が「１０００分の０．５」とは、１０００ｍｍの全長の樹脂部品が成形時の冷却固化に伴って、０．５ｍｍだけ縮むことを意味する。

次に本実施形態のピラーガーニッシュ２０を成形するための成形装置７０について説明する。成形装置７０は、図５に示すように、成形型７１と、射出装置７８と、を備える。成形型７１は、コア型７２及びキャビ型７３と、スライド型７４，７５と、を備える。コア型７２及びキャビ型７３は、対向配置され、図示しない駆動装置（例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダなど）によって接近又は離間させることが可能となっている。これにより、コア型７２及びキャビ型７３の型閉じ及び型開きが可能な構成となっている。

図６に示す型閉じ状態では、コア型７２、キャビ型７３、スライド型７４，７５によって、基材３０（及び樹脂シート６０）を成形するための成形空間Ｓ１及び樹脂成形体４０を成形するための成形空間Ｓ２が形成される。射出装置７８から供給された溶融樹脂はゲート７６を介して、成形空間Ｓ１内に射出される。

本実施形態のピラーガーニッシュ２０の製造方法は、樹脂シート６０が貼り付けられた状態のプレボードＰ１（樹脂シート付プレボード）を成形するプレボード成形工程と、樹脂シート６０及びプレボードＰ１を加熱する加熱工程と、樹脂シート６０及びプレボードＰ１をコア型７２及びスライド型７４，７５と、キャビ型７３によってプレス成形して基材３０とするプレス成形工程と、成形空間Ｓ２に溶融樹脂を射出することで基材３０と接合する形で樹脂成形体４０を成形する射出成形工程と、を備える。

図４に示すように、プレボード成形工程では、繊維と熱可塑性樹脂からからなる繊維マット８０と樹脂シート６０とを一対のプレス型８１Ａ，８１Ｂによって加熱プレスする。これにより、繊維マット８０が圧縮されることでプレボードＰ１になると共に、繊維マット８０及び樹脂シート６０に含まれる熱可塑性樹脂が溶融することで互いの接触面において混ざり合う。その後、繊維マット８０に含まれる熱可塑性樹脂が冷却固化することで、樹脂シート６０が貼り付けられた状態のプレボードＰ１が成形される。

加熱工程では、樹脂シート６０及びプレボードＰ１を図示しないヒータによって加熱する。これにより、樹脂シート６０及びプレボードＰ１が軟化状態となる。プレス成形工程では、図５に示すように、軟化状態となっている樹脂シート６０及びプレボードＰ１を、コア型７２、スライド型７４，７５及びキャビ型７３の間に配置する。なお、この状態では、樹脂シート６０をキャビ型７３側に配置する。続いて、図６に示すように、コア型７２とキャビ型７３とを型閉じすることで、樹脂シート６０及びプレボードＰ１がコア型７２、スライド型７４，７５と、キャビ型７３の各成形面によってプレス成形される。これにより、プレボードＰ１が成形空間Ｓ１の形状に倣う形状となり、基材３０になると共に、樹脂シート６０が基材３０の表面に倣う形状に成形される。

プレス成形工程の後に行われる射出成形工程では、図７に示すように、コア型７２、スライド型７４，７５及びキャビ型７３によって樹脂シート６０及び基材３０が挟持された状態で、成形空間Ｓ２に溶融樹脂（例えばポリプロピレン等）を射出する。成形空間Ｓ２に溶融樹脂が充填される過程では、溶融樹脂が基材３０との接触箇所（例えば端面３５Ａ，３６Ａ）において基材３０の繊維の内部へと浸透する。これと同時に、繊維の内部に浸透した溶融樹脂は、基材３０内部の軟化した熱可塑性樹脂と混ざり合い、渾然一体となる（混融される）。

その後、溶融樹脂が冷却固化されることで、成形空間Ｓ２に充填された溶融樹脂は、基材３０と接合された樹脂成形体４０となる。例えば、樹脂成形体４０の延設部５５は、基材側側壁部３５の端面３５Ａに対して接合された状態で成形され、樹脂成形体４０の延設部５６は、基材側側壁部３６の端面３６Ａに対して接合された状態で成形される。このようにして基材３０と樹脂成形体４０とが一体的に形成されることで、ピラーガーニッシュ２０が完成する。その後、図８に示すように、スライド型７４，７５を移動させることで、ピラーガーニッシュ２０におけるアンダーカット部分（例えば延設部５５，５６）を型抜き可能な状態とし、図９に示すように、コア型７２に設けられた押出ピン７７によって、ピラーガーニッシュ２０を押し出すことで、ピラーガーニッシュ２０を型抜きすることができる。

次に本実施形態の効果について説明する。図１０に示すように、成形収縮率の異なる２種類の樹脂材料１１，１２が接合されている場合には、成形時に樹脂材料１１，１２が冷却固化する過程で、成形収縮率がより大きい樹脂材料１１がより収縮する結果、図１１に示すように、樹脂材料１２側が凸となるように反ってしまう。このような事態を抑制するためには、図１２に示すように、樹脂材料１２において、樹脂材料１１とは反対側を向く面に樹脂材料１１よりも成形収縮率の大きい樹脂材料１３を接合すればよい。このようにすれば、樹脂材料１３の収縮によって、樹脂材料１１の収縮に伴う樹脂材料１２の反りを抑制することができる。

本実施形態では、ピラーガーニッシュ２０が、樹脂成形体４０と、基材３０と、を備えており、一般的に樹脂成形体４０は、繊維を含む基材３０に対して、成形収縮率が大きいものとされる。このため、成形時に基材３０及び樹脂成形体４０が冷却固化する過程では、樹脂成形体４０が基材３０よりも収縮する結果、基材３０に応力が作用する。ここで、延設部５５，５６は、長手状をなすため収縮による影響が大きくなり易い。このため、図１３の比較例に示すように、仮に樹脂シート６０を備えていないピラーガーニッシュ２において、成形時に延設部５５，５６（図１３では延設部５６のみ図示）が収縮すると、主面３４Ａ側が凸となるように基材３０（ひいてはピラーガーニッシュ２）が反ってしまう事態が懸念される。そして、主壁部２４側が凸となるようにピラーガーニッシュ２が反ることで、一対の側壁部２５，２６は、図１４に示すように、外側が凸となるように反る。この結果、ピラーガーニッシュ２の端末精度が低下する事態が懸念される。

これに対して、本実施形態では、図３及び図１５に示すように、基材３０の主面３４Ａに樹脂シート６０の第１シート部６１が貼り付けられており、樹脂シート６０の成形収縮率は、基材３０の成形収縮率よりも大きいものとされる。このため、成形時に樹脂シート６０（主に第１シート部６１）がその長手方向（図１５の左右方向）に収縮すると、基材３０に対しては、図１５の側面視において、延設部５５，５６と反対側が凹となるように基材３０を反らせる力が作用する。つまり、延設部５５，５６の収縮によって生じる基材３０の反りを第１シート部６１の収縮によって相殺することができる。このため、基材３０、樹脂成形体４０、樹脂シート６０が成形時に冷却固化する過程では、樹脂成形体４０及び樹脂シート６０がそれぞれ収縮することで、延設部５５，５６の収縮に起因した基材３０の反りを抑制することができる。

また、本実施形態では、樹脂シート６０として不織布を用いている。不織布を基材３０の表面に貼り付けることで、基材３０の成形時にその表面を冷え難くすることができる。この結果、基材３０の表面付近では基材３０を構成する分子の配向が揃い易くなり、結晶化し易くなるため密度が高くなる。つまり、基材３０において、延設部５５，５６に近い部分に比べて、樹脂シート６０側の密度を高くすることができる。このような密度差が生じると、延設部５５，５６の収縮に起因した基材３０の反りとは反対側に基材３０が反ることになるため、基材３０が反る事態を抑制することができる。なお、樹脂シート６０として不織布を用いる構成とすれば、不織布の目付量を適宜設定することで、樹脂シート６０の成形収縮率を設定することができ、好適である。具体的には、不織布の目付量を多くする程、樹脂シート６０の成形収縮率を大きくすることができる。

また、本実施形態では、図１６に示すように、樹脂シート６０の第２シート部６２が基材側側壁部３５の表面に貼り付けられ、樹脂シート６０の第３シート部６３が基材側側壁部３６の表面にそれぞれ貼り付けられている。上述したようにピラーガーニッシュ２０が、主壁部２４側が凸となるように反った場合には、一対の側壁部２５，２６は、図１４に示すように、外側が凸となるように反る。このため、基材側側壁部３５の表面に第２シート部６２を貼り付けるようにすれば、外側が凸となるように側壁部２５が反る事態を第２シート部６２の収縮によって抑制できる。また、基材側側壁部３６の表面に第３シート部６３を貼り付けるようにすれば、外側が凸となるように側壁部２６が反る事態を第３シート部６３の収縮によって抑制できる。

＜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、成形構造体としてピラーガーニッシュを例示したが、これに限定されない。成形構造体としては、ドアトリムを構成するボード部材（アッパーボード等）、インストルメントパネル、ラゲージトリム、パッケージトレイ等の車両用内装材であってもよい。また、成形構造体は、車両以外の乗物に搭載される内装材（乗物用内装材）であってもよく、内装材以外の部材であってもよい。
（２）上記実施形態では、樹脂シート６０が不織布であるものを例示したが、これに限定されない。

２０…ピラーガーニッシュ（成形構造体、乗物用内装材）、２４…主壁部、３０…基材、３４Ａ…主面（基材を構成する面のうち接合部とは反対側を向く面）、３５，３６…基材側側壁部（立壁部）、３５Ａ，３６Ａ…端面（立壁部における乗物室外側の端面、基材の一部）、４０…樹脂成形体、５５，５６…延設部（接合部）、６０…樹脂シート

Claims (3)

1. 繊維及び熱可塑性樹脂を含み、板状をなす基材と、
   前記基材の一部と接合する接合部を有する樹脂成形体と、
   前記基材を構成する面のうち前記接合部とは反対側を向く面に少なくとも貼り付けられた樹脂シートと、を備え、
   前記樹脂シートの成形収縮率は、前記基材の成形収縮率よりも大きい成形構造体。
2. 当該成形構造体は、乗物用内装材であり、
   前記基材は、乗物室内側を向く主面を有する主壁部と、前記主壁部の端部から乗物室外側に立ち上がる立壁部と、を備え、
   前記接合部は、前記立壁部における乗物室外側の端面に接合されており、
   前記樹脂シートは、前記主面に少なくとも貼り付けられている請求項１に記載の成形構造体。
3. 前記樹脂シートは、不織布である請求項１又は請求項２に記載の成形構造体。

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