JP4610109B2

JP4610109B2 - 樹脂パネルの成形方法

Info

Publication number: JP4610109B2
Application number: JP2001066900A
Authority: JP
Inventors: 知和阿部; 克昌家田
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2001-03-09
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-03-09
Also published as: JP2002166464A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車のボンネット、ドアパネル、テールゲート、トランクリッド、トランクボード、リヤパッケージトレー等として用いる樹脂パネルとその成形方法に関し、詳しくは自動車のボンネット・トランクリッド・ルーフの様な車両用外板の製造方法、及び外観品質の要求される外板面と、剛性確保の為の複雑凹凸形状への成形が要求される内板面（スチフナー）とが、接合される２枚の樹脂シート間に芯材等の別部材を挟みこんだ複合材料シートをシートブロー成形を利用して製造する方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
軽量で錆びることがなくしかも成形が容易であるなどの利点があるため、従来から樹脂製のボンネットやドアパネルが提案され、剛性の高い熱硬化性樹脂を用いた外板が実際に製造されている。
【０００３】
しかしながら、熱硬化性樹脂は高剛性である反面、リサイクルが困難である。このため、リサイクルが可能であるが剛性の低い熱可塑性樹脂を用いたパネルの剛性を高める提案が特開平８−３２３８４２号公報に開示されている。その内容は、ハニカム構造体を２枚の樹脂表皮材間に挟んでブロー成形するというものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、樹脂パネルの剛性を高めるために一方の樹脂表皮部材に凹凸形状に形成することが考えられる。しかし、特開平８−３２３８４２号公報に開示されるパネルが、芯材のハニカム構造体と２枚の樹脂表皮材が全面にわたり密着する構造であるので、車両用外板（特にスチフナー）の成型ができなかった。また、ハニカム構造体を厚み方向において表面材に一部が食い込ませるようにしているので、成形収縮によるヒケなどが目立ち、ハニカム模様が外部に現れてしまい外観上の見栄えがよくなかった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上述した従来技術の課題を解決するため、本発明に係る樹脂パネルの成形方法は、加熱軟化した２枚の熱可塑性樹脂シートの間に芯材を配置した状態でこれらを一対の金型間に臨ませ、次いで金型を閉じることで２枚の熱可塑性樹脂シートの間に芯材を挟み込んだ樹脂パネルを成形する方法であって、前記金型の少なくとも一方のキャビティ面には凹部が形成され、成形時にキャビティ内に位置する２枚の熱可塑性樹脂シートの間に高圧気体を供給して熱可塑性樹脂シートをキャビティ内面に押し付け、前記キャビティの凹部によって熱可塑性樹脂シートの一部に内部を空洞とした凸部を成形するようにした。
【０００６】
上記において、芯材としては、可塑性樹脂繊維または熱可塑性樹脂をコーティングした繊維あるいは天然繊維に熱可塑性樹脂繊維を絡み合わせた繊維からなるマットが好ましいが、発泡した熱可塑性樹脂マットでもよい。このような繊維マットを用いることで繊維が熱可塑性シートに熱融着し、強度が大幅に向上する。
【０００７】
また、本願の別態様にあっては、２枚の熱可塑性合成樹脂シートを、相互間に所定の閉鎖空間を形成する態様にて周縁部をクランプし、上記両シートを加熱軟化させたのち、周縁の上記クランプ位置の内側で上下一対の金型間に挟み込み、前記両シート間の閉鎖空間内に圧縮空気を導入して両シートを上下金型内面に密接させる樹脂パネルの成形方法において、前記２枚の熱可塑性合成樹脂シートのうち一方のシートを下方に、他方のシートを上方に位置させるとともに、他方のシートとの間に隙間を設けた状態で芯材も位置させ、次いで金型により２枚の熱可塑性合成樹脂シート及び芯材を挟み込んだ後、前記閉鎖空間に加圧気体を供給してブロー成形することにより他方のシートを芯材から部分的に離間させ、賦形した。
【０００８】
その際、一方の樹脂シートと芯材とを予めプレスして、樹脂シート材に芯材全体が食い込んだ状態を構成してせしめると、界面の融着強度を更に高めることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態を説明する。図１は、本発明に係る樹脂パネルの成型方法にて整形したドアパネルの断面図であり、ドアパネル１は２枚の熱可塑性樹脂シート２，３の間に、芯材となる繊維マット４を充填して構成されている。熱可塑性樹脂シート２は外側パネルであり、熱可塑性樹脂シート３は内側パネルであり、内側パネルとなる熱可塑性樹脂シート３には紙面垂直方向に延びるスチフナーとなる凸部３ａが形成され、内側パネルの剛性を高めている。
【００１０】
前記熱可塑性樹脂シート２，３は、例えば、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリアミド、変性ポリフェニレンオキサイドなどの樹脂からなるが、これらには限定されない。
【００１１】
また、繊維マット４を構成する繊維としては、熱可塑性樹脂繊維若しくはガラスファイバーなどの繊維の表面に熱可塑性樹脂をコーティングした樹脂あるいは天然繊維に熱可塑性樹脂繊維を絡み合わせた繊維とする。そして、繊維マット４を構成する熱可塑性樹脂繊維もしくは繊維表面の熱可塑性樹脂は熱によって互いに融着しており、また熱可塑性樹脂シート２，３の内側面と当該内側面に接蝕する繊維マット４を構成する繊維も互いに融着している。なお、マットとしては発泡した熱可塑性樹脂マットを用いることができ、該マットは熱可塑性樹脂シート２．３と融着する材料であればよい。
【００１２】
上記の樹脂パネル１はブロー成形にて製造される。その過程を図２乃至図５に基づいて説明する。
先ず、図２（ａ）に示すように、クランパ５で熱可塑性樹脂シート２を、クランパ６で熱可塑性樹脂シート３を、クランパ７で繊維マット４をそれぞれクランプし、熱可塑性樹脂シート２，３間に繊維マット４を位置せしめ、この状態で図２（ｂ）に示すように上下のヒーター８，８間に挿入する。クランパ５，６，７は、例えば、同一寸法の枠形状を有するものである。ヒーター８，８としては例えば近赤外線等の急速加熱ができるものが好ましい。なお、ヒーター８，８を移動させる構成としてもよい。
【００１３】
ヒーター８，８にて熱可塑性樹脂シート２，３を加熱しブロー成形可能な状態まで軟化せしめたら、図３に示すように熱可塑性樹脂シート２，３及びこれらの間に挿入された繊維マット４をブロー成形用の上下の金型９，１０間にセットする。金型９，１０は、熱可塑性樹脂シート２に空洞部を形成するために、一方の面が平坦であり他方の面が複数の凹部９ａを備えるキャビティ１１を有している。なお、繊維マット４も間接的ではあるがヒータにて加熱され融着可能な状態となっている。
【００１４】
次いで、図４に示すように上下の金型９，１０を閉じる。すると、金型周縁部で熱可塑性樹脂シート２，３と繊維マット４は重ねてプレスされー体化し、その内側では金型キャビティ１１の形状に倣って成形される。なお、熱可塑性樹脂シート２，３と繊維マット４の成形前のトータル厚みを金型キャビティ１１の最も薄い部分の厚み寸法より大きくしておくことで、確実に金型キャビティ１１の形状に倣った製品が得られる。
【００１５】
ここで、上の金型９には圧縮空気供給通路１２が形成され、この供給通路１２につながるニードル１３がキャビティ面から突出している。したがって上下の金型９，１０を閉じた際に、ニードル１３は熱可塑性樹脂シート３を突き破って繊維マットの４の部分まで侵入する。そこで、ニードル１３を介して圧縮空気を吹き込む。すると、熱可塑性樹脂シート２，３は、上下の金型９，１０のキャビティ面に押し付けられ、金型キャビティ形状に正確に倣った製品が得られる。即ち、熱可塑性樹脂シート３の一部にキャビティの凹部９ａに倣った凸部３ａが形成される。
【００１６】
前記ニードル１３はシートに穴を開けるため、製品の裏側面を成形する金型に設けることが好ましい。またニードル１３の本数は複数本でもよく、複数本のニードルを用いて冷却エアの吹き込みと排出を行うことで内部冷却効果を高め、製品の払い出しサイクルを短くすることが可能となる。
【００１７】
この後、図５に示すように、離型して製品を取り出し、周縁部をカットするとともにバリ取り及び必要な個所に穴あけを行って、図１に示した樹脂パネル１を得る。
【００１８】
なお、上述の実施の形態においては、マットとして、熱可塑性樹脂繊維若しくはガラスファイバーなどの繊維の表面に熱可塑性樹脂をコーティングした樹脂としたが、単にガラスファイバーなどの繊維であってもよい。
【００１９】
また、上述の実施の形態においては、クランパ７でマット４をクランプして、熱可塑性樹脂シート２，２の間に臨ませたが、単に熱可塑性樹脂シート３の上に載せるようにしてもよい。
【００２０】
次に図６乃至図８を参照して本発明の他の実施の形態を説明する。なお、上記実施の形態と同一部分には同一符号を使用し、その説明を省略する。図６は、熱可塑性樹脂シート及び芯材を予備加熱する状態の断面図である。図６（ａ）及び（ｂ）には、クランパ６で熱可塑性樹脂シート３を、クランパ５で熱可塑性樹脂シート２と芯材である繊維マット４とが一体化したものを、それぞれクランプし、その状態で上下のヒーター８，８間に挿入して予備加熱することを示す。
【００２１】
次いで、予備加熱された熱可塑性樹脂シート２，３と繊維マット４とを重ねて、図７に示すように、熱可塑性樹脂シート３の内側面と繊維マット４の外面側との間に閉鎖空間１４を設けるように更に加熱する。
【００２２】
ヒーター８，８にて熱可塑性樹脂シート２，３を加熱しブロー成形可能な状態まで軟化せしめたら、図８に示すように熱可塑性樹脂シート２，３及びこれらの間に挿入された繊維マット４をブロー成形用の上下の金型９，１０間にセットする。
【００２３】
更に、図４に示すように上下の金型９，１０を閉じる。すると、金型周縁部で熱可塑性樹脂シート２、３と繊維マット４は重ねてプレスされー体化し、その内側では金型キャビティ１１の形状に倣って成形される。なお、熱可塑性樹脂シート２、３と繊維マット４の成形前のトータル厚みを金型キャビティ１１の最も薄い部分の厚み寸法より大きくしておくことで、確実に金型キャビティ１１の形状に倣った製品が得られる。
【００２４】
ここで、上の金型９には圧縮空気供給通路１２が形成され、この供給通路１２につながるニードル１３がキャビティ面から突出している。したがって上下の金型９，１０を閉じた際に、ニードル１３は熱可塑性樹脂シート３を突き破って繊維マットの４の部分まで侵入する。そこで、ニードル１３を介して圧縮空気を吹き込む。すると、熱可塑性樹脂シート２，３は上下の金型９，１０のキャビティ面に押し付けられ、金型キャビティ形状に正確に倣った製品が得られる。即ち、熱可塑性樹脂シート３の一部にキャビティの凹部９ａに倣った凸部３ａが形成される。
【００２５】
前記ニードル１３は熱可塑性樹脂シート３に穴を開けるため、製品の裏側面を成形する金型に設けることが好ましい。またニードル１３の本数は複数本でもよく、複数本のニードルを用いて冷却エアの吹き込みと排出を行うことで内部冷却効果を高め、製品の払い出しサイクルを短くすることが可能となる。
【００２６】
この後、図５に示したように、離型して製品を取り出し、周縁部をカットするとともにバリ取り及び必要な個所に穴あけを行って、図１に示した樹脂パネル１を得る。
【００２７】
次に、上記実施例における熱可塑性樹脂シート２と芯材となる繊維マット４との融着方法の一例を図９乃至図１２に基ついて説明する。図９に示すように、熱可塑性樹脂シート２を、クランパ５，５でクランプしながら、ヒーター８，８間に挿入し加熱する。
【００２８】
そして、図１０に示すように、加熱された熱可塑性樹脂シート２、及び繊維マット４を、プレス用の上下の金型１５，１６間に設置する。金型１５の内面は、平面であり、一方金型１６の内面１７には、繊維マット４を固定する止め部１８，１８が形成されている。このとき用いる繊維マット４は予め加熱され、融着し易くしておいても良い。
【００２９】
更に、図１１に示すように上下の金型１５，１６を閉じる。すると、上下の金型１５，１６で熱可塑性樹脂シート２と繊維マット４とをプレスして融着する。この後、離型して、図１２に示すように、熱可塑性樹脂シート２と繊維マット４とが、一体化して取り出せる。一体化されたシートの製造方法としては上記プレスを用いる以外に、連続的に加熱した樹脂シートと繊維マットをロール間で圧着しても良い。
【００３０】
一体化された熱可塑性樹脂シート２と繊維マット４との拡大断面図を、図１３乃至図１５に示している。図１３には一層からなる熱可塑性樹脂シート２と繊維マット４との断面図であり、熱可塑性樹脂シート２と繊維マット４との間に含浸部分２ａが形成されている。つまり、熱可塑性樹脂シート２は、ある厚み分だけ溶融し、繊維マットである芯材４に含浸する。
【００３１】
また、図１４には、多層ラミシートからなる熱可塑性樹脂シート２と芯材４との拡大断面図を示す。多層ラミシートからなる熱可塑性樹脂シート２は、繊維マット４側に低温で解ける材料と接着性に優れる材料２ｃを用い、その樹脂シート２の表面側には高融点で意匠性、耐候性、機械特性に優れる材料２ｂを使用する。このように、熱可塑性樹脂シート２を加熱すると、図１５に示すように、低融点材料２ｃが溶融し、プレスにより繊維マット４に含浸する。
【００３２】
なお、上述の実施の形態においては、繊維マットとして、熱可塑性樹脂繊維若しくはガラスファイバーなどの繊維の表面に熱可塑性樹脂をコーティングした樹脂としたが、単にガラスファイバーなどの繊維であってもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上に説明したように本発明に係る樹脂パネルの成形方法によれば、２枚の熱可塑性樹脂シートの間に芯材を入れ、シートの片面に強度などを向上するための凸部を有する樹脂パネルを効率よく成形できる。
【００３４】
芯材を可塑性樹脂繊維または熱可塑性樹脂をコーティングした繊維からなるマットとした場合は、２枚の熱可塑性樹脂シートとマットの接合強度が高まるので、さらに剛性が高い樹脂パネルを形成することができる。
【００３５】
また、芯材として不織布・マット等を使用するため、外板表面の品質がよく、芯材を薄く出きるので軽量化につながる。
【００３６】
また、芯材となる繊維マットと接触しやすい下方に、必要延び量の少ない外側パネルとなる熱可塑性樹脂シートを配置したので、接触による品質低下を最小限に抑えることが出きる。また、隙間を空けて内側パネルとなる熱可塑性樹脂シートをレイアウトし、金型による部分押圧としたため、その後の賦形時に、非押圧部が芯材から容易に離間し、賦形できる。
【００３７】
更に、外側パネルとなる熱可塑性樹脂シートと、芯材となる繊維マットとを予め溶着しておくことにより、融着強度が向上すると共に、外側パネルの板面の波うち等の不具合を解消することができる、
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る樹脂パネルの成型方法にて得られたドアパネルの断面図
【図２】本発明に係る（ａ）及び（ｂ）は樹脂シートを加熱するまでの過程を示す断面図
【図３】本発明に係る加熱した樹脂シートを金型間にセットした状態を示す断面図
【図４】本発明に係るブロー成形状態を示す断面図
【図５】本発明に係る離型状態を示す断面図
【図６】（ａ）及び（ｂ）は樹脂シートと芯材とを予備加熱する過程を示す断面図
【図７】樹脂シートと芯材とを加熱することを示す断面図
【図８】本発明に係る加熱した樹脂シートを金型間にセットした状態を示す断面図
【図９】外側パネルとなる樹脂シートを加熱する過程を示す断面図
【図１０】外側パネルとなる樹脂シートと芯材とを金型間にセットした状態を示す断面図
【図１１】外側パネルとなる樹脂シートと芯材とをプレスする状態の断面図
【図１２】離型状態を示す断面図
【図１３】単層の樹脂シートと芯材とをプレスした後の拡大断面図
【図１４】二層の樹脂シートと芯材との拡大断面図
【図１５】二層の樹脂シートと芯材とをプレスした後の拡大断面図
【符号の説明】
１…ドアパネル（樹脂パネル）、２，３…熱可塑性樹脂シート、４…繊維マット（芯材）、５，６，７…クランパ、８…ヒーター、９，１０，１５，１６…金型、１１…キャビティ、１２…圧縮空気供給通路、１３…ニードル、１４…閉鎖空間。

Claims

加熱軟化した２枚の熱可塑性樹脂シートの間に芯材を配置した状態でこれらを一対の金型間に臨ませ、次いで金型を閉じることで２枚の熱可塑性樹脂シートの間に芯材を挟み込んだ樹脂パネルを成形する方法であって、前記金型の少なくとも一方のキャビティ面には凹部が形成され、前記熱可塑性樹脂シートは低温で溶ける材料と接着性に優れる材料からなる層と高融点の材料からなる層が積層された多層ラミネートシートとし、低融点の層が前記芯側になるように配置し、成形時にキャビティ内に位置する２枚の熱可塑性樹脂シートの間に高圧気体を供給して熱可塑性樹脂シートの高融点の材料からなる層をキャビティ内面に押し付け、前記キャビティの凹部によって熱可塑性樹脂シートの一部に内部を空洞とした凸部を成形することを特徴とする樹脂パネルの成形方法。
２枚の熱可塑性合成樹脂シートを、相互間に所定の閉鎖空間を形成する態様にて周縁部をクランプし、上記両シートを加熱軟化させたのち、周縁の上記クランプ位置の内側で上下一対の金型間に挟み込み、前記両シート間の閉鎖空間内に圧縮空気を導入して両シートを上下金型内面に密接させる樹脂パネルの成形方法において、前記熱可塑性樹脂シートは低温で溶ける材料と接着性に優れる材料からなる層と高融点の材料からなる層が積層された多層ラミネートシートとし、前記２枚の熱可塑性合成樹脂シートのうち一方のシートを下方に、他方のシートを上方に位置させるとともに、上方のシートについては前記低温で溶ける材料からなる層が下面となり上方のシートについては前記低温で溶ける材料からなる層が上面となるように配置して両者の間に隙間を設け、この隙間に芯材も位置させ、次いで金型により２枚の熱可塑性合成樹脂シート及び芯材を挟み込んだ後、前記閉鎖空間に加圧気体を供給してブロー成形することにより他方のシートを芯材から部分的に離間させて賦形することを特徴とする樹脂パネルの成形方法。
前記芯材は、熱可塑性樹脂製の不織布、またはガラス等の非樹脂繊維に熱可塑性樹脂をコーティングして成形した繊維マットであることを特徴とする請求項２に記載の樹脂パネルの成形方法。
前記芯材と一方のシートが予め融着された状態で金型内に供給されることを特徴とする請求項２に記載の樹脂パネルの成形方法。