JP2022077940A - 複合材料製旅行かばんおよびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】複合材料製旅行かばんおよびその製造方法を提供する。【解決手段】複合材料製旅行かばんの製造方法は下記のステップを含む。ステップＡ）は真空成型法に基づいて熱可塑性プラスチックシートでボディーを製作する。ステップＢ）は加熱用型の凹状部位にボディーを嵌めてボディーの外側面を凹状部位の内壁面に対応させる。ステップＣ）は熱硬化性炭素繊維プラスチック層の表面をボディーの内側面に位置させる。ステップＤ）は熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面、かつボディーのコーナーに補強層を配置する。ステップＥ）はボディーの収納空間にエアバッグを置いて膨張させ、熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面および補強層に当接させるまでエアバッグを膨張させると同時に加熱用型の凹状部位内に位置するボディー、熱硬化性炭素繊維プラスチック層および補強層を加熱し、それらを相互に結合させる。【選択図】 図２１
Description
本発明は、炭素繊維製品に関し、詳しくは複合材料製旅行かばんの製造方法およびその製造方法で成型した複合材料製旅行かばんに関するものである。
市販の旅行かばんは熱可塑性樹脂またはアルミニウム-マグネシウム合金から製作される。熱可塑性樹脂製旅行かばんは合わさる二つのシェルから構成される。製作作業を行う際、シェルの内側に布生地を縫製し、二つのシェルを開閉可能に連結し、続いてキャスターおよびハンドルを取り付ければ旅行かばんが完成する。旅行かばんを使用する際、例えば空港内の輸送ベルトで旅行かばんを搬送する際、旅行かばんの相互に衝突するか、輸送ベルトから落下する可能性があるため、一部分の熱可塑性樹脂（例えばＡＢＳ樹脂）から製作された旅行かばんを破裂させて使用できなくなる。この故でユーザーを困らせ、新しい旅行かばんを買い替えることを免れることはできない。
上述した問題点に対し、特許文献１（出願日2018年6月20日付）は旅行かばんボディーの製造方法を掲示した。該案はまず真空成型法に基づいて熱可塑性プラスチックシートからボディーを製作し、続いて加熱用型の凹状部位にボディーを嵌めてボディーの外側面を凹状部位の内壁面に対応させる。続いてボディーの内側面に熱硬化性プラスチック層を配置し、ボディーの収納空間にエアバッグを位置させて膨らませる。エアバッグを膨らませて熱硬化性プラスチック層に当接させると同時に加熱用型の凹状部位内のボディーおよび熱硬化性プラスチック層を加熱して結合させれば、旅行かばんボディーが完成する。上述した技術特徴により構造強度を補強できるだけでなく、旅行かばんボディーの全体重量を軽減できる。
また旅行かばんのコーナーの強度を補強するために、特許文献２は旅行かばんのコーナーを保護できる構造を掲示した。該案は旅行かばんのコーナーの外側面に保護構造を形成することであるため、旅行かばんの樹脂ボディーのコーナーを異物に直接衝突させることがなく、コーターの破裂を減少させることができる。
本発明は、複合材料製旅行かばんの製造方法を提供することを主な目的とする。前記製造方法で成型した複合材料製旅行かばんの特徴は構造強度が良好であるだけでなく、外部構造が一致したえで旅行かばんのコーナーが衝撃に耐えられることである。
上述した課題を解決するため、複合材料製旅行かばんの製造方法は下記のステップを含む。ステップＡ）は真空成型法（vacuum molding method）に基づいて熱可塑性プラスチックシートでボディーを製作する。ボディーは外側面、内側面、内側面に囲まれて成る収納空間およびコーナーを有する。ステップＢ）は凹状部位を有する加熱用型を用意し、加熱用型の凹状部位にボディーを嵌めてボディーの外側面を凹状部位の内壁面に対応させる。ステップＣ）は表面および裏面を有する熱硬化性炭素繊維プラスチック層を用意し、熱硬化性炭素繊維プラスチック層の表面をボディーの内側面に対応させる。ステップＤ）は補強層を配置する。補強層は熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面に配置され、かつボディーのコーナーに位置付けられる。ステップＥ）はボディーの収納空間にエアバッグを置いて膨張させ、熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面および補強層に当接させるまでエアバッグを膨張させると同時に加熱用型の凹状部位内に位置するボディー、熱硬化性炭素繊維プラスチック層および補強層を加熱し、それらを相互に結合させる。
比較的好ましい場合、ステップＤ）において、補強層の材質は熱硬化性炭素繊維プラスチック部材である。
比較的好ましい場合、ステップＥ）において、熱硬化性炭素繊維プラスチック層は加熱用型によって加熱され、ボディーの内側面に固化して付着する。
比較的好ましい場合、補強層は金属層である。製作方法はさらに別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層を配置するステップを含む。熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面および金属層に別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層を配置し、エアバッグを膨張させて別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層に当接させると同時に、加熱用型の凹状部位内に位置するボディー、二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層および金属層を加熱してボディーおよび二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層を結合させ、金属層を二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層で覆う。
比較的好ましい場合、ステップＥ）において、加熱用型の凹状部位の加熱温度は１４０度から１５０度の間である。
比較的好ましい場合、ステップＡ）において、熱可塑性プラスチックシートは透明である。
比較的好ましい場合、製造方法はさらにパータンを形成するステップを含む。パータンはスプレー塗装、プリントまたはシールなどによってボディーの内側面に形成される。
比較的好ましい場合、ステップＡ）において、真空成型法は型を有する真空成型装置（vacuum molding device）を採用する。熱可塑性プラスチックシートを真空成型装置に入れて加熱し、軟化させる。続いて、真空成型装置は負圧を生じて熱可塑性プラスチックシートを型の表面に付着させてボディーを成型する。
比較的好ましい場合、製造方法はステップＥ）の後、さらにステップＦ）を進める。ステップＦ）はボディーの収納空間からエアバッグを取り出し、成型した複合材料製旅行かばんを冷却させる。
比較的好ましい場合、本発明は前記製造方法によって成形した複合材料製旅行かばんを提供する。複合材料製旅行かばんはボディー、熱硬化性炭素繊維プラスチック層および補強層を備える。ボディーは外側面、内側面、内側面に囲まれて成る収納空間およびコーナーを有する。熱硬化性炭素繊維プラスチック層は表面および裏面を有する。熱硬化性炭素繊維プラスチック層の表面はボディーの内側面に配置される。補強層は熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面に配置され、かつボディーのコーナーに位置付けられる。
上述をまとめてみると、前記製造方法によって成型した複合材料製旅行かばんは外部構造が一致したえで熱可塑性プラスチックシートの耐衝撃性と、熱硬化性炭素繊維プラスチック層の高強度および高結合性と、ニーズに応じて特定部位に配置した補強層（熱硬化性炭素繊維プラスチック層または金属層）などの特性によって耐衝撃性を大幅に向上させることができる。
本発明に関わる詳細な構造、特徴、組み立てまたは使用方法は、以下の実施形態の詳細な説明を通して明確にする。また、以下の詳細な説明および本発明により提示された実施形態は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明の請求範囲を限定できないことは、本発明にかかわる領域において常識がある人ならば理解できるはずである。
以下、本発明による複合材料製旅行かばんおよびその製造方法を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において、方向性用語は図面に基づいて表現される。図中の同じ符号は同じ部品または類似した部品のまたはその構造特徴を示す。
（第1実施形態）
図１から図１０に示すように、本発明の第1実施形態による複合材料製旅行かばん１０の製造方法は下記のステップを含む。
図１から図１０に示すように、本発明の第1実施形態による複合材料製旅行かばん１０の製造方法は下記のステップを含む。
図１から図３に示すように、ステップＳ１-１は真空成型法（vacuum molding method）に基づいて熱可塑性プラスチックシート２０でボディー２１を製作する。ボディー２１は外側面２１１、内側面２１３、内側面２１３に囲まれて成る収納空間２１５およびコーナー２１７を有する。熱可塑性プラスチックシート２０はＰＰ（ポリプロピレン）、ＡＢＳ樹脂（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、ＰＣ（ポリカーボネート）またはそれらの組成物であるが、これに限らず、別の熱可塑性プラスチック部材または熱可塑性プラスチック部材の組成物を採用してもよい。第1実施形態において、真空成型法（即ちプラスチックシート吸引法）は型４２を有する真空成型装置４０を採用する。型４２はオス型である。オス型、即ち型４２に別の補助用型（例えば凸状模様）を装着すれば形が異なるボディー２１を製造することができる。続いて、熱可塑性プラスチックシート２０を真空成型装置４０に入れて加熱し、軟化させる。続いて、真空成型装置４０は負圧を生じて熱可塑性プラスチックシート２０を型４２の表面に付着させてボディー２１を成型する。真空成型装置４０によって熱可塑性プラスチックシート２０を加熱し、軟化させることや真空成型装置４０の負圧によって熱可塑性プラスチックシート２０を型４２の表面に付着させてボディー２１を成型することは周知の技術であるため、詳細な説明を省略する。図2に示すように、真空成型装置４０によって成形したボディー２１は周りに余分な材料２１９が残留するため、ボディー２１の周りの余分な材料２１９を裁断し、図３に示すようにボディー２１を完成させる二次加工が必要である。
図４および図５に示すように、ステップＳ１-２は凹状部位６２を有する加熱用型６０を用意し、加熱用型６０の凹状部位６２にボディー２１を嵌めてボディー２１の外側面２１１を凹状部位６２の内壁面６４に対応させる。ボディー２１にパータン（商標または創作図形）を増設する場合、ステップＳ１-１において透明の熱可塑性プラスチックシート２０を使用すればよい。透明の熱可塑性プラスチックシート２０でボディー２１を製作し、続いてステップＳ１-１またはステップＳ１-２においてスプレー塗装、プリントまたはシールなどによってボディー２１の内側面２１３にパータンを形成する。
図６に示すように、ステップＳ１-３は表面および裏面を有する熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０を用意し、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の表面をボディー２１の内側面２１３に対応させる。熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０はエポキシ樹脂（Epoxy resin）またはポリエステル（Polyester）であるが、これに限らず、別の熱硬化性プラスチック部材または熱硬化性プラスチック部材の組成物を採用してもよい。
図７に示すように、ステップＳ１-４は補強層５０を配置する。第１実施形態において、補強層５０は熱硬化性炭素繊維プラスチック部材から構成させ、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の裏面に配置され、かつボディー２１のコーナー２１７、即ち最も破損しやすい部位に位置付けられる。
図８および図９に示すように、ステップＳ１-５において、ボディー２１の収納空間２１５にエアバッグ７２を置いて膨張させ、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の裏面および補強層５０に当接させるまでエアバッグ７２を膨張させると同時に加熱用型６０の凹状部位６２内に位置するボディー２１、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０および補強層５０を加熱し、それらを相互に結合させる。加熱温度が１４０度から１５０度の間であれば比較的好ましい。熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０および補強層５０をボディー２１の内側面２１３に固化および付着させれば、ボディー２１、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０および補強層５０は相互に結合し、複合材料製旅行かばん１０を成型することができる。
図９および図１０に示すように、ステップＳ１-６において、ボディー２１の収納空間２１５からエアバッグ７２を取り出し、成型した複合材料製旅行かばん１０を冷却させれば、複合材料製旅行かばん１０の製造工程が完了する。
（第２実施形態）
図１１から図２１に示すように、本発明の第２実施形態による複合材料製旅行かばん１０'の製造方法は下記のステップを含む。
図１１から図２１に示すように、本発明の第２実施形態による複合材料製旅行かばん１０'の製造方法は下記のステップを含む。
図１１から図１６に示すように、ステップＳ２-１からステップＳ２-３は第1実施形態のステップＳ１-１からステップＳ１-３と同じであるため、説明を省略する。
図１７に示すように、ステップＳ２-４は補強層５０を配置する。第２実施形態において、補強層５０は金属層またはケブラー繊維（Kevlar fiber）から構成され、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の裏面に配置され、かつボディー２１のコーナー２１７に位置付けられる。
図１８に示すように、ステップＳ２-５は別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０を配置する。別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０は熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の裏面および補強層５０としての金属層に配置される。
図１９および図２０に示すように、ステップＳ２-６において、エアバッグ７２を膨張させて別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０に当接させると同時に、加熱用型６０の凹状部位６２内に位置するボディー２１、二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０および補強層５０としての金属層を加熱してボディー２１および二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０を結合させ、補強層５０としての金属層を二つの熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０で覆う。
図２０および図２１に示すように、ステップＳ２-７において、ボディー２１の収納空間２１５からエアバッグ７２を取り出し、成型した複合材料製旅行かばん１０'を冷却させれば、複合材料製旅行かばん１０'の製造工程が完了する。
上述をまとめてみると、前記製造方法によって成型した複合材料製旅行かばん１０、１０'は外部構造が一致したえで熱可塑性プラスチックシート２０の耐衝撃性と、熱硬化性炭素繊維プラスチック層３０の高強度および高結合性と、ニーズに応じて特定部位に配置した補強層（熱硬化性炭素繊維プラスチック層または金属層）５０などの特性によって耐衝撃性を大幅に向上させることができる。
１０、１０'：複合材料製旅行かばん、
２０：熱可塑性プラスチックシート、
２１：ボディー、
２１１：外側面、
２１３：内側面、
２１５：収納空間、
２１７：コーナー、
２１９：余分な材料、
３０：熱硬化性炭素繊維プラスチック層、
４０：真空成形装置、
４２：型、
５０：補強層（熱硬化性炭素繊維プラスチック層、金属層）、
６０：加熱用型、
６２：凹状部位、
６４：内壁面、
７２：エアバッグ、
Ｓ１-１、Ｓ１-２、Ｓ１-３、Ｓ１-４、Ｓ１-５、Ｓ１-６：ステップ、
Ｓ２-１、Ｓ２-２、Ｓ２-３、Ｓ２-４、Ｓ２-５、Ｓ２-６、Ｓ２-７：ステップ
２０：熱可塑性プラスチックシート、
２１：ボディー、
２１１：外側面、
２１３：内側面、
２１５：収納空間、
２１７：コーナー、
２１９：余分な材料、
３０：熱硬化性炭素繊維プラスチック層、
４０：真空成形装置、
４２：型、
５０：補強層（熱硬化性炭素繊維プラスチック層、金属層）、
６０：加熱用型、
６２：凹状部位、
６４：内壁面、
７２：エアバッグ、
Ｓ１-１、Ｓ１-２、Ｓ１-３、Ｓ１-４、Ｓ１-５、Ｓ１-６：ステップ、
Ｓ２-１、Ｓ２-２、Ｓ２-３、Ｓ２-４、Ｓ２-５、Ｓ２-６、Ｓ２-７：ステップ
Claims (12)
- 下記のステップを含む。
ステップＡ）は真空成型法（vacuum molding method）に基づいて熱可塑性プラスチックシートでボディーを製作し、前記ボディーは外側面、内側面、前記内側面に囲まれて成る収納空間およびコーナーを有し、
ステップＢ）は凹状部位を有する加熱用型を用意し、前記加熱用型の前記凹状部位に前記ボディーを嵌めて前記ボディーの前記外側面を前記凹状部位の内壁面に対応させ、
ステップＣ）は表面および裏面を有する熱硬化性炭素繊維プラスチック層を用意し、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記表面を前記ボディーの前記内側面に対応させ、
ステップＤ）は補強層を配置し、前記補強層は前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記裏面に配置され、かつ前記ボディーの前記コーナーに位置付けられ、
ステップＥ）は前記ボディーの前記収納空間にエアバッグを置いて膨張させ、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記裏面および前記補強層に当接させると同時に前記加熱用型の前記凹状部位内に位置する前記ボディー、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層および前記補強層を加熱し、それらを相互に結合させることを特徴とする複合材料製旅行かばんの製造方法。 - 前記補強層の材質は熱硬化性炭素繊維プラスチック部材であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。
- 前記ステップＥ）において、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層は前記加熱用型によって加熱され、前記ボディーの前記内側面に固化して付着することを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。
- 前記補強層は金属層であり、
前記製造方法はさらに別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層を用意し、続いて前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記裏面および前記金属層に前記別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層を配置し、前記エアバッグを膨張させて前記別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層に当接させると同時に、前記加熱用型の前記凹状部位内に位置する前記ボディー、二つの前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層および前記金属層を加熱して前記ボディーおよび二つの前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層を結合させ、前記金属層を二つの前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層で覆うことを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。 - 前記ステップＥ）において、前記加熱用型の前記凹状部位の加熱温度は１４０度から１５０度の間であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。
- 前記ステップＡ）において、前記熱可塑性プラスチックシートは透明であることを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。
- 前記製造方法はさらにパータンを形成するステップを含み、
前記パータンはスプレー塗装、プリントまたはシールなどによって前記ボディーの前記内側面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。 - 前記ステップＡ）において、前記真空成型法は型を有する真空成型装置（vacuum molding device）を採用し、前記熱可塑性プラスチックシートを前記真空成型装置に入れて加熱し、軟化させ、続いて前記真空成型装置によって負圧を生じて前記熱可塑性プラスチックシートを前記型の表面に付着させて前記ボディーを成型することを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。
- 前記製造方法は前記ステップＥ）の後、ステップＦ）を進め、
前記ステップＦ）は前記ボディーの前記収納空間から前記エアバッグを取り出し、成型した複合材料製旅行かばんを冷却させることを特徴とする請求項１に記載の複合材料製旅行かばんの製造方法。 - 請求項１から請求項９のいずれか一つに記載の製造方法によって成型した複合材料製旅行かばんであって、
前記ボディー、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層および前記補強層を備え、
前記ボディーは前記外側面、前記内側面、前記内側面に囲まれて成る前記収納空間および前記コーナーを有し、
前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層は前記表面および前記裏面を有し、前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記表面は前記ボディーの前記内側面に配置され、
前記補強層は前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の前記裏面に配置され、かつ前記ボディーの前記コーナーに位置付けられることを特徴とする複合材料製旅行かばん。 - 前記補強層は熱硬化性炭素繊維プラスチック層であることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料製旅行かばん。
- さらに別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層を備え、
前記補強層は金属層であり、
前記別の熱硬化性炭素繊維プラスチック層は前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の裏面および前記金属層に配置され、
前記ボディーおよび二つの前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層は相互に結合し、
前記金属層は二つの前記熱硬化性炭素繊維プラスチック層の中に覆われることを特徴とする請求項１０に記載の複合材料製旅行かばん。
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