JP4055894B2 - プレス成形体の成形方法及び成形金型 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、車両用フロアカーペット等、車両用吸音材に好適なプレス成形体の成形方法及び成形金型に係り、特に、成形金型の空冷機能を高めることで、成形性を向上させるとともに、成形時間の短縮化を可能にしたプレス成形体の成形方法及び成形金型に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は、車両用フロアカーペット１の概略構成を示す断面図であり、車両用フロアカーペット１は、カーペット層２の裏面に厚肉のクッション層３が積層一体化されている。
【０００３】
カーペット層２としては、基布にパイルをタフティング加工により植設し、パイルの抜け落ちのためのバッキング層（図示せず）を裏打ちしたタフトカーペットや各種繊維パイルをニードルパンチ加工により絡み合わせたニードルパンチカーペットを使用できる。また、クッション層３としては、緩衝性、断熱性、吸音性を備えることが望ましいことから、フエルト、あるいは嵩高性不織布が一般に使用されている。
【０００４】
そして、カーペット層２とクッション層３とを一体化して所要形状の車両用フロアカーペット１を成形するためには、図８，図９に示す成形方法が従来から行なわれている。図８を基に成形金型４の構成について説明する。
【０００５】
成形金型４は、製品面形状を形成するため所要の型面形状を備えた成形上型５と成形下型６とから大略構成され、成形上型５は、加熱軟化状態の成形材料を冷却するために、チラー管（約５℃の冷却水を循環させる冷却用配管）５ａが内部にインサートされており、昇降シリンダ５ｂにより、所定ストローク上下動可能に構成されている。
【０００６】
一方、成形下型６についても、成形材料を冷却するためのチラー管６ａが内部にインサートされ、成形下型６内部には、エア充填空間６ｂが設定されており、外部からの工場エアがこのエア充填空間６ｂに供給され、成形下型６の複数箇所に開設されているブロー孔６ｃからエアを製品キャビティ内に吹き込み、成形材料を冷却するという構成である。
【０００７】
そして、車両用フロアカーペット１を成形するには、図８に示すように、カーペット層２の原反シートＳとクッション層３の原反マットＭを図示しない熱風加熱炉において加熱軟化処理して型開き状態にある成形金型４内に投入する。
【０００８】
次いで、図９に示すように、成形上型５が昇降シリンダ５ｂの駆動により所定ストローク下降して、成形上下型５，６の型締めにより、カーペット層２とクッション層３とが一体的に所要形状に賦形されるとともに、このとき、厚肉で冷却効率の劣るクッション層３については、成形下型６のエア充填空間６ｂから冷却用のエアをブロー孔６ｃを通じてクッション層３の内部に送り込んで冷却時間の短縮化を図るようにしているのが実情である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、従来のプレス成形体（車両用フロアカーペット）１の成形方法は、成形金型４に空冷機構を付設し、成形上下型５，６で加熱軟化状態にある成形材料を冷却すると同時に、工場エアを成形材料内に吹き込んで、冷却時間の短縮化を図るようにしているが、実際の工場サイドでは、夏場においてエア温度が４０℃近い高温まで上昇するため、冷却効率が低下するきらいがある。
【００１０】
冷却効率が低下した場合、プレス成形体の冷却不足が原因となり、成形品にブカツキ等の成形不良が発生するため、冷風設備を導入して、冷却用エアのエア温度を環境温度に左右されることなく一定に維持するか、あるいは空冷時間を長く設定して、成形材料を充分に冷却させることが考えられる。
【００１１】
しかし、新たな冷風設備を導入する場合には、成形金型の設備費の高騰化を招くとともに、空冷時間を長引かせた場合には、成形時間の長期化によるタクト延長で生産能率を低下させるという問題点がある。
【００１２】
この発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、熱可塑性バインダを含有する原反シート、あるいは原反マットを加熱軟化処理後、プレス成形金型で所要形状に成形するプレス成形体の成形方法及び成形金型において、設備費をそれ程かけることなく、空冷機構を改善することで、プレス成形体の成形性を高め、成形時間を短縮化できるプレス成形体の成形方法及び成形金型を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係るプレス成形方法は、熱可塑性バインダを内部に含む原反材料を加熱軟化処理した後、チラー管をインサートした成形上下型の型締めにより、プレス成形体を所要形状に成形するとともに、少なくとも一方側の成形型のブロー孔を通じてエアを成形材料内に吹き込むことで冷却サイクルを速めたプレス成形体の成形方法において、前記一方側の成形型のチラー管の近接位置に外部エアを導入するエア管が設定され、該エア管内のエアをチラー管により冷却し、冷却されたエアを一方側の成形型内部のエア充填空間部に貯留し、各ブロー孔から強制冷却されたエアを成形材料内に吹き込むことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係るプレス成形体の成形方法に使用するプレス成形金型は、熱可塑性バインダを含有する原反材料を加熱軟化処理した後、所要形状にプレス成形するプレス成形体の成形金型において、前記成形金型は、チラー管を内部にインサートした相互に型締め並びに型開き可能な成形上下型から構成され、少なくとも一方側の成形型には、内部のエア充填空間部からブロー孔を通じて成形材料内にエアを吹き込むことができる空冷機構を備えるとともに、一方側の成形型のチラー管の近接位置にチラー管とほぼ同一パターンでエア管が設定され、該エア管内に外部エアを導入し、エア管で冷却されたエアを成形下型のエア充填空間部に送り込むことを特徴とする。
【００１５】
ここで、本発明方法は、熱可塑性バインダを含有するシート状、あるいはマット状の原反材料全般に適用でき、例えば、熱成形用フエルト、不織布マット、カーペット、熱可塑性樹脂シート、熱可塑性複合樹脂シート等が適用できる。特に、本発明方法は、空冷機能を高めたため、肉厚な熱成形用フエルトや嵩高性不織布マットに好適である。用途としては、車両用フロアカーペット、インシュレータダッシュ、天井、エンジンルーム用吸音材、ラゲージルーム用トリム部材等、広範囲の用途に適用できる。
【００１６】
更に、チラー管の近接位置に設定されるエア管は、成形上下型の一方側、あるいは双方に設けても良い。また、チラー管に近づければ近づける程冷却効果が期待でき、熱伝導率の高い素材でエア管を作成し、チラー管とエア管とを良好な熱伝導体でスポット的に両者を接続すればより冷却効率を高めることができる。
【００１７】
そして、本願発明に係るプレス成形体の成形方法によれば、常温のエアで成形材料を冷却するという従来方法とは異なり、工場内のエアをエア管内に供給し、このエア管と、近接位置にあるチラー管によりエア管内を通過するエアを強制冷却し、冷却されたエアをブロー孔を通じて成形材料内に送り込むという方法を採用したため、夏場など、工場内のエア温度が上昇したときでも、チラー管の冷却作用により常に一定の冷却用エアを成形材料内に送り込むことができ、冷却時間が少なくて済み、かつ冷却不足による成形不良も回避できる。
【００１８】
更に、本願発明に係るプレス成形体のプレス成形金型によれば、工場内のエアを供給する入口部と、ブロー孔と通じるエア充填空間部に出口部を設定したエア管を成形金型内部でチラー管の近接位置に設定するという構成であり、特に、エア管とチラー管とを成形金型のダイキャスト工程時にインサートすれば、簡単に製造でき、別途冷風設備を成形金型に導入する構成に比べ、簡単かつ廉価に実施できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るプレス成形体の成形方法及び成形金型の好適な実施の形態について、添付図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２０】
図１は本発明に係るプレス成形体の一実施形態を示す車両用フロアカーペットの斜視図、図２は本発明に係るプレス成形金型の一実施形態の全体図、図３は図２に示すプレス成形金型におけるプレス成形下型を示す平面図である。また、図４乃至図６は本発明方法の一実施形態である車両用フロアカーペットの製造方法の各工程を示す説明図である。
【００２１】
図１において、車両用フロアカーペット１０は、図示しない車両のフロアパネルの面形状に沿うように成形され、中央には、車両の長手方向に沿って延びるトンネル部１０ａが形成されており、製品表面側に位置するカーペット層１１とその裏面側に一体化されるクッション層１２との積層構造体から構成されている。
【００２２】
更に詳しくは、カーペット層１１は、この実施形態ではタフトカーペット（基布にタフティング加工によりパイルが植え込まれ、基布層の裏面にパイルの目止め層及びバッキング層が一体化されている）仕様であり、パイルや基布は、ポリエステル繊維が使用されている。
【００２３】
また、クッション層１２としては、嵩高性不織布が使用され、熱可塑性バインダとして、ベースのポリエステル繊維中に低融点の熱融着性繊維が適宜割合で混入されている。
【００２４】
ところで、本発明は、このような車両用フロアカーペット１０をプレス成形する際、成形時間を短縮化できるとともに、冷却不足による成形不良を確実に回避して、成形性能をアップできる成形方法及びそれに使用する成形金型に関する。
【００２５】
図２において、本発明方法に使用する成形金型２０の一実施形態について説明する。成形金型２０は、所定ストローク上下動可能な成形上型３０と、固定側の成形下型４０とから大略構成されている。
【００２６】
更に詳しくは、成形上型３０は、昇降シリンダ３１に連結されており、かつ成形上型３０の型面に沿って均一な冷却機能を付与するように、成形上型３０内には、チラー管３２がインサートされている。
【００２７】
一方、成形下型４０は、同様に型面に冷却機能をもたせるために、チラー管４１がインサートされているとともに、本実施形態では、チラー管４１の直下の近接位置にチラー管４１と同一の配管パターンでエア管４２がインサートされている。
【００２８】
更に、成形下型４０は、内部にエア充填空間部４３が設定され、このエア充填空間部４３内のエアは、成形下型４０に複数箇所に設けられているブロー孔４４を通じて製品キャビティＣ内に吹き込まれる。
【００２９】
上記チラー管４１及びエア管４２は、それぞれ熱伝導率に優れた素材、例えば、ステンレスを使用したフレキシブルパイプが使用され、成形下型４０のアルミダイキャスト時にインサート成形により埋設される。また、エア管４２の入口部４２ａを通じて図３に示すように外部エアが導入され、エア管４２の出口部４２ｂは、成形下型４０に設けられているエア充填空間部４３と連通している。
【００３０】
従って、エアの流れは、図２，図３に示すように、工場内の外部エア（常温）が入口部４２ａから導入され、チラー管４１と同一パターンに配管されたエア管４２内に導入されるが、チラー管４１とエア管４２が近接位置にあるため、エア管４２を通過するエアがチラー管４１により低温に冷却され、冷却されたエアは、出口部４２ｂからエア充填空間部４３に供給され、エア充填空間部４３から多数のブロー孔４４を通じて製品キャビティＣ内に冷却用エアが送り込まれる。
【００３１】
従って、従来の空冷機構のように、常温のエアを供給するのとは異なり、チラー管４１の温度（約５℃）に近い温度まで冷却されたエアを使用できるため、プレス成形金型２０の空冷機能を高めることができ、環境温度の変動に左右されることなく、冷却時間を短縮化でき、ひいては、成形タクトの短縮化に大きく貢献できるとともに、冷却不足によるブカツキ等の成形不良も確実に回避でき、成形性を高める等の有利さがある。尚、成形下型４０にエア管４２をインサートする以外にも、例えば、成形下型４０にエア通路を開設し、このエア通路内にチラー管４１を配管するという構造を採用することもできる。
【００３２】
次いで、図２，図３に示す成形金型２０を使用して車両用フロアカーペット１０を成形する工法について、図４乃至図６に基づいて説明する。まず、図４は、カーペット層１１とクッション層１２の予備加熱工程を示すもので、熱風加熱炉５０内にカーペット層１１の原反シートＳとクッション層１２の原反マットＭとを投入する。
【００３３】
このとき、カーペット層１１の原反シートＳは、通気性を備えることが好ましいことから、カーペット層１１とクッション層１２との接着一体化を図る上で、ウエブ状ホットメルト、あるいはラテックスがスプレーコーティング処理されている。また、カーペット層１１とクッション層１２との一体化は、ウエブ状ホットメルト、あるいはラテックスの接着性と、クッション層１２の素材である不織布中に含まれる熱可塑性バインダの接着性を利用して行なわれる。
【００３４】
そして、カーペット層１１の原反シートＳ及びクッション層１２の原反マットＭを所定温度に加熱軟化処理して、内部の熱可塑性バインダを溶融状態にした後、図５に示すように、プレス成形金型内に原反シートＳ、原反マットＭを重ね合わせて投入する。
【００３５】
その後、図６に示すように、昇降シリンダ３１の駆動により、成形上型３０が所定ストローク下降して、成形上下型３０，４０の型締めにより、原反シートＳ、原反マットＭを賦形して、カーペット層１１の裏面にクッション層１２を積層した所要形状の車両用フロアカーペット１０が成形される。
【００３６】
このとき、成形時間の短縮化を図るために、成形金型２０における成形下型４０に設けた空冷機構を動作させる。すなわち、エア管４２内に導入される導入時、常温のエアは、チラー管４１に冷却されてチラー管４１の温度に匹敵するまで低温に冷却され、低温に冷却されたエアは、エア充填空間部４３に供給された後、図６中拡大して示すように、ブロー孔４４を通じてクッション層１２内部に送り込まれ、クッション層１２の冷却を速め、成形時間を短縮化するとともに、ブカツキ等の成形不良を回避できる。
【００３７】
また、上述した実施形態は、成形金型２０における成形下型４０内にチラー管４１とほぼ同一パターンでその近接位置にエア管４２を配設したが、成形上型３０に同一の構成を採用することもできる。
【００３８】
更に、エア管４２の冷却効率を更に高めるために、チラー管４１とエア管４２との間に熱伝導体を所定ピッチ間隔で繋げるようにすれば、エア管４２内のエアをより迅速に冷却させることができる。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本発明に係るプレス成形体の成形方法によれば、常温のエアで成形材料を冷却するという従来方法とは異なり、工場内のエアをエア管に供給し、このエア管を通過させる際に、近接位置にあるチラー管によりエア管を通過するエアを強制冷却し、冷却されたエアをブロー孔を通じて成形材料内に送り込むという方法を採用したため、夏場など、工場内のエア温度が上昇したときでも、チラー管の冷却作用により常に一定温度の冷却用エアを成形材料内に送り込むことができ、冷却時間が少なくて済むことから、成形時間を短縮化でき、生産性に優れるとともに、冷却不足による成形不良も回避できることから、歩留まり向上に貢献できるという効果を有する。
【００４０】
更に、本発明に係るプレス成形体のプレス成形金型によれば、工場内のエアを導入する入口部と、エア充填空間部に連通する出口部とを設定したエア管を成形金型内部でチラー管の近接位置に設定するという構成であるため、構造の簡素化が図れ、また、エア管とチラー管とを成形金型のダイキャスト工程時にインサートすれば、簡単に製造でき、別途冷風設備を成形金型に導入する構成に比べ、簡単かつ廉価に実施できることから、実用性に優れるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプレス成形体の成形方法を適用して製作した車両用フロアカーペットを示す斜視図である。
【図２】本発明に係るプレス成形体の成形金型の一実施形態を示す全体図である。
【図３】図２に示す成形金型における成形下型の平面図である。
【図４】本発明に係るプレス成形体の成形方法における原反材料の予備加熱工程を示す説明図である。
【図５】本発明に係るプレス成形体の成形方法における原反材料のセット工程を示す説明図である。
【図６】本発明に係るプレス成形体の成形方法における空冷アシストプレス成形工程を示す説明図である。
【図７】従来の車両用フロアカーペットの構成を示す断面図である。
【図８】従来のフロアカーペットの製造方法における原反材料のセット工程を示す説明図である。
【図９】従来のフロアカーペットの製造方法におけるプレス成形工程を示す説明図である。
【符号の説明】
１０ 車両用フロアカーペット
１１ カーペット層
１２ クッション層
２０ 成形金型
３０ 成形上型
３１ 昇降シリンダ
３２ チラー管
４０ 成形下型
４１ チラー管
４２ エア管
４２ａ 入口部
４２ｂ 出口部
４３ エア充填空間部
４４ ブロー孔
５０ 熱風加熱炉
Ｃ 製品キャビティ
Ｓ 原反シート
Ｍ 原反マット

Claims (2)

1. 熱可塑性バインダを内部に含む原反材料（Ｓ，Ｍ）を加熱軟化処理した後、チラー管（３２，４１）をインサートした成形上下型（３０，４０）の型締めにより、プレス成形体（１０）を所要形状に成形するとともに、少なくとも一方側の成形型（４０）のブロー孔（４４）を通じてエアを成形材料内に吹き込むことで冷却サイクルを速めたプレス成形体（１０）の成形方法において、
   前記一方側の成形型（４０）のチラー管（４１）の近接位置に外部エアを導入するエア管（４２）が設定され、該エア管（４２）内のエアをチラー管（４１）により冷却し、冷却されたエアを一方側の成形型（４０）内部のエア充填空間部（４３）に貯留し、各ブロー孔（４４）から強制冷却されたエアを成形材料内に吹き込むことを特徴とするプレス成形体の成形方法。
2. 熱可塑性バインダを含有する原反材料（Ｓ，Ｍ）を加熱軟化処理した後、所要形状にプレス成形するプレス成形体（１０）の成形金型（２０）において、
   前記成形金型（２０）は、チラー管（３２，４１）を内部にインサートした相互に型締め並びに型開き可能な成形上下型（３０，４０）から構成され、少なくとも一方側の成形型（４０）には、内部のエア充填空間部（４３）からブロー孔（４４）を通じて成形材料内にエアを吹き込むことができる空冷機構を備えるとともに、一方側の成形型（４０）のチラー管（４１）の近接位置にチラー管（４１）とほぼ同一パターンでエア管（４２）が設定され、該エア管（４２）内に外部エアを導入し、エア管（４２）で冷却されたエアを成形下型（４０）のエア充填空間部（４３）に送り込むことを特徴とするプレス成形体の成形金型。

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