JP4957445B2 - 真空成形装置 - Google Patents

Description

本発明は、成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置に関する。

従来、成形型の型面に向けて表皮材を真空吸引して成形する真空成形装置として、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の真空成形装置は、細かいアルミニウムの粒を樹脂で固めることにより成形型が形成されている。成形型の型面には樹脂製のシート状部材が貼着されており、前記成形型及び前記シート状部材を貫通するようにして表皮材を前記型面に向けて吸引するための複数の真空吸引孔が設けられている。このような真空成形装置は、例えば、天然繊維ボードあるいは合成樹脂ボード等からなる基材の表面に表皮材を被覆した車両用内装材を製造する際において、表皮材の表面に凹凸状の模様を転写する加工（「シボ加工」などと呼ばれる）を施す場合に用いられる。

また、従来、表皮材の表面にシボ加工を施すための成形型として、モデル型の表面に金属（ニッケル等）を析出させて造られる電鋳型と呼ばれるものが知られている。この電鋳型は、メッキの原理を応用して造られるものである。

特開２００６−３２６９０４公報

従来の真空成形装置に用いられる成形型は、表皮材のみを成形する場合には強度が十分であった。しかし、表皮材と基材とを同時に成形する場合には、成形型に大きな荷重が作用するために、成形型の強度が不十分になるという問題があった。

本発明は上記のような事情に鑑みてなされたものであって、強度の高い成形型を備える真空成形装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段は、以下の発明である。
第１発明は、金属製の成形型の型面に樹脂製のシート状部材が貼着されており、前記成形型及び前記シート状部材を貫通するようにして表皮材を前記型面に向けて吸引するための複数の真空吸引孔が設けられている真空成形装置であって、前記成形型の下面側には金属製のベース部材が配置されており、前記ベース部材の下面側には真空室を形成するための枠部材が配置されており、前記複数の真空吸引孔は、前記ベース部材を上下方向に貫通する複数の貫通孔を介して前記真空室に連通しており、かつ、前記成形型の下面側、あるいは、前記ベース部材の上面側に形成された連通溝を介して互いに連通していることを特徴とする真空成形装置である。

第１発明によれば、金属製の成形型を用いているために、成形型の強度を高めることが可能である。

また、第１発明によれば、表皮材を真空吸引するための複数の真空吸引孔は、ベース部材を上下方向に貫通する複数の貫通孔を介して真空室に連通しており、かつ、成形型の下面側、あるいは、ベース部材の上面側に形成された連通溝を介して互いに連通している。したがって、複数の真空吸引孔の吸引圧がほぼ一定となり、成形型の型面に向けて表皮材をほぼ一定の圧力で吸引することが可能となる。この結果、表皮材の表面にシボ加工等を均一に施すことが可能となる。

第２発明は、上記第１発明の真空成形装置であって、前記連通溝は、格子状に形成されていることを特徴とする真空成形装置である。

第２発明によれば、連通溝が格子状に形成されているために、成形型あるいはベース部材の剛性を確保することが可能である。

第３発明は、上記第１発明または第２発明の真空成形装置であって、前記成形型の型面がその周縁部の少なくとも一部において立ち上がっていることを特徴とする真空成形装置である。

第３発明によれば、周縁部が立ち上がった形状（深絞り形状）を有する表皮材の表面に対してシボ加工等を均一に施すことが可能である。

第４発明は、上記第１発明から第３発明のうちいずれかの真空成形装置であって、前記複数の貫通孔は略一定の間隔で配列されており、前記複数の貫通孔の間に前記成形型の型面の温度を調節するための温調管路が設けられていることを特徴とする真空成形装置である。

第４発明によれば、複数の貫通孔が略一定の間隔で配列されているために、成形型の型面の温度を調節するための温調管路を容易に設けることが可能である。

本発明によれば、強度の高い成形型を備える真空成形装置を提供することができる。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態の真空成形装置１０の分解斜視図である。図２は、真空成形装置１０の成形型１２の下面図である。図３は、図２のＡ−Ａ線に対応する真空成形装置１０の断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ線に対応する真空成形装置１０の断面図である。

図１に示すように、本実施形態の真空成形装置１０は、金属製の成形型１２と、成形型１２の下面側に配置された金属製のベース部材１４と、ベース部材１４の下面側に配置された枠部材１６と、枠部材１６の下方に配置された蓋部材１８とを備えている。

成形型１２の型面１２ａにはシート状部材２０が接着剤等によって貼着されている。シート状部材２０及び成形型１２を上下方向に貫通するようにして、表皮材４２を成形型１２の型面１２ａに向けて真空吸引するための複数の真空吸引孔２２が設けられている。

シート状部材２０は、金属やセラミックスの粉末、ウィスカー等が混入されたエポキシ樹脂によって形成されている。このシート状部材２０によって、表皮材４２の表面に凹凸状の模様を転写する加工（シボ加工）を施すことができる。シート状部材２０は、例えば特公平２−１４１７３号公報に記載されたものと同様のものを用いることができる。なお、シート状部材２０は、エポキシ樹脂以外の他の樹脂によって形成されたものを用いることもできる。

成形型１２は、鉄やアルミニウム等の金属材料によって形成されている。成形型１２の下面側には、切削加工、レーザー加工、あるいは放電加工等によって連通溝２４が格子状に形成されている。複数の真空吸引孔２２は、この連通溝２４内に向けて開口するとともに、この連通溝２４を介して互いに連通している。

ベース部材１４は、鉄やアルミニウム等の金属材料によって形成されている。ベース部材１４には、当該ベース部材１４を上下方向に貫通する複数の貫通孔２８が設けられている。
複数の貫通孔２８は略一定の間隔で配列されており、複数の貫通孔２８の間には、成形型１２の型面１２ａの温度を調節するための温調管路３０が設けられている。
温調管路３０は、ベース部材１４の内部を水平方向に貫通するようにして設けられている。温調管路３０の内部に水を流すことによって、成形型１２の型面１２ａの温度を調節することができる。

枠部材１６は、金属材料あるいは樹脂材料等によって矩形状に形成されている。枠部材１６の下方には、板状の蓋部材１８が取り付けられている。蓋部材１８の略中央部には、断面略円形のダクト３２が接続されている。

図３、図４に示すように、ベース部材１４の下方には、ベース部材１４、枠部材１６、及び蓋部材１８によって真空室２６が形成されている。真空室２６は、周囲が枠部材１６によって囲まれるとともに、上方側がベース部材１４によって閉塞されており、下方側が蓋部材１８によって閉塞されている。

真空室２６は、ダクト３２によって図示しない真空吸引装置に接続されている。この真空吸引装置によって、真空室２６の内部の空気を吸引することが可能であり、真空室２６の内部を真空状態（大気圧よりも低い状態）にすることが可能である。

図５は、シート状部材２０に複数の真空吸引孔２２を設ける方法の一例を示している。
シート状部材２０に複数の真空吸引孔２２を設けるためには、まず、金属製の成形型１２にドリル等によって複数の真空吸引孔２２を穿設する。次に、成形型１２の型面１２ａに樹脂製のシート状部材２０を貼着した後に、成形型１２に穿設されている複数の真空吸引孔２２に針、小径ドリル等の穴あけ工具３４を下方から差し込む。これにより、シート状部材２０に複数の真空吸引孔２２を穿設することができる。この方法を用いた場合には、成形型１２に設けられた複数の真空吸引孔２２とシート状部材２０に設けられた複数の真空吸引孔２２との正確な位置決めが不要となり、作業効率が向上するという効果がある。

つぎに、図６を参照しながら、上述のように構成された真空成形装置１０によって表皮材４２を成形する方法について説明する。

図６は、真空成形装置１０によって表皮材４２を成形する工程を示している。
表皮材４２を成形するためには、まず、成形型１２の型面１２ａの上に加熱した表皮材４２を載置する。つぎに、図示しない真空吸引装置によって真空室２６の内部の空気を吸引して真空状態にする。これにより、成形型１２の型面１２ａに向けて表皮材４２を真空吸引することができる。この結果、表皮材４２を成形型１２の型面１２ａに対応した形状に成形できるのと同時に、表皮材４２の表面に対して凹凸模様を転写する加工（シボ加工）を施すことができる。

つぎに、図７を参照しながら、上述のように構成された真空成形装置１０によって表皮材４２及び基材４０を同時に成形する方法について説明する。

図７は、真空成形装置１０によって表皮材４２及び基材４０を同時に成形する工程を示している。
表皮材４２及び基材４０を同時に成形するためには、まず、成形型１２の型面１２ａに加熱した表皮材４２を載置した後に、成形型１２の型面１２ａに表皮材４２を真空吸引する。つぎに、真空吸引した表皮材４２の上面に加熱したケナフなどの天然繊維材料と熱可塑性樹脂の混合材による基材成形原体４０ａを載置する。最後に、成形型１２の上方に配置された可動型３６をシリンダ等によって下動させることによって、成形型１２及び可動型３６の間で表皮材４２及び基材４０を同時に圧縮して成形する。なお、このとき、成形型１２及び可動型３６のうち少なくとも一方をヒータ等で加熱することによって、表皮材４２及び基材４０を加熱しながら成形することも可能である。

表皮材４２としては、可撓性のあるシート状部材、例えば、樹脂製シート、織布、不織布、皮革等が用いられる。

成形型１２及び可動型３６の間で表皮材４２及び基材４０を同時に圧縮することによって、表皮材４２及び基材４０を所定形状に成形できるのと同時に、基材４０の表面に表皮材４２を密着させることができる。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、基材４０の表面に表皮材４２が被覆されてなる車両用内装材を製造することができる。例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、パーティションボード、コンソールボックス、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の車両用内装材を製造することができる。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、複数の真空吸引孔２２が連通溝２４を介して互いに連通しているために、複数の真空吸引孔２２の真空吸引圧をほぼ一定にすることが可能である。したがって、成形型１２の型面１２ａに向けて表皮材４２をほぼ一定の圧力で真空吸引することが可能であるために、表皮材４２に対してシボ加工等を均一に施すことが可能である。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、複数の真空吸引孔２２を任意の箇所に設けることが可能である。したがって、例えば、型面１２ａの形状が複雑な箇所には多くの数の真空吸引孔２２を設けることが可能である。また、型面１２ａの形状が平坦な箇所には少ない数の真空吸引孔２２を設けることが可能である。
このように、本実施形態の真空成形装置１０によれば、型面１２ａの形状等に応じて複数の真空吸引孔２２を設ける箇所や個数を変化させることが可能である。したがって、成形型１２の型面１２ａに向けてより確実に表皮材４２を真空吸引することが可能であり、表皮材４２に対してより確実にシボ加工等を施すことが可能である。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２、枠部材１６、及びベース部材１４を取り外すことが可能である。したがって、成形型１２の型面１２ａの形状や、真空吸引孔２２の位置や個数等に変更があった場合でも、成形型１２のみを交換するだけで容易に対応が可能である。また、真空吸引孔２２を追加する場合、成形型１２を取り外すことが可能であるために、成形型１２を追加加工することで容易に対応することが可能である

また、成形型１２が鉄やアルミニウム等の金属材料によって形成されているために、従来のアルミニウムの粒を樹脂で固めた成形型や電鋳型等と比較すると、成形型１２の強度が高いという効果がある。したがって、上述の実施形態のように、表皮材４２と基材４０を同時に成形することが可能となる。

また、成形型１２が鉄やアルミニウム等の金属材料によって形成されているために、従来のアルミニウムの粒を樹脂で固めた成形型よりも、温度変化による成形型１２の形状変化が小さく、得られる成形体の寸法安定性が高いという効果がある。

本実施形態の真空成形装置１０によれば、表皮材４２を真空成形装置１０によって成形している時に、温調管路３０に水を流すことによって表皮材４２の成形時における成形型１２の蓄熱を抑制するとともに成形工数の低減を可能にしている。

また、連通溝２４が成形型１２の下面側に格子状に形成されているために、上方からの圧力に対して成形型１２もしくはベース部材１４の面を格子状に支持することが可能である。したがって、成形型１２の剛性を確保することが可能である。

また、複数の貫通孔２８は略一定の間隔で配列されており、複数の貫通孔２８の間に温調管路３０が設けられているために、成形型１２に対して温調管路３０を容易に設けることが可能である。

図８は、成形型１２の型面１２ａの周縁部が立ち上がっている真空成形装置１０の断面図であり、真空成形装置１０によって表皮材４２を成形する工程を示している。
図９は、図８に示す真空成形装置１０によって表皮材４２及び基材４０を同時に成形する工程を示している。

図８、図９に示すように、本発明の真空成形装置１０によれば、成形型１２の型面１２ａがその周縁部において立ち上がっている場合であっても、その立ち上がっている箇所Ｘに対して複数の真空吸引孔２２を設けることが可能である（なぜなら、本実施形態では、複数の真空吸引孔２２と複数の貫通孔２８とが連通溝２４を介して連通しているためである。これに対して、連通溝２４が設けられていない場合には、成形型１２の型面１２ａが立ち上がっている箇所Ｘに対して複数の真空吸引孔２２を設けることは不可能である。）。
したがって、本実施形態の真空成形装置１０によれば、表皮材４２の周縁部が立ち上がっている場合であっても、表皮材４２の表面にシボ加工等を均一に施すことが可能である。

図１０は、連通溝２４がベース部材１４の上面側に設けられている真空成形装置１０の断面図である。
図３、図１０に示すように、複数の真空吸引孔２２を互いに連通するための連通溝２４は、成形型１２の下面側に設けられても良いし、ベース部材１４の上面側に設けられても良い。

以上説明したように、本実施形態の真空成形装置１０によれば、成形型１２の強度を高めることが可能である。したがって、前述の実施形態と同様に、基材４０と表皮材４２とを同時に成形する場合であっても、成形型１２の強度が不足することがなくなる。
また、本実施形態の真空成形装置１０によれば、表皮材４２の表面にシボ加工等を均一に施すことが可能となる。
さらに、本実施形態の真空成形装置１０によれば、表皮材４２の周縁部が立ち上がっている場合であっても、その立ち上がっている箇所に対して均一にシボ加工等を施すことが可能である。

＜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、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、真空成形装置１０によって表皮材４２及び基材４０を同時に成形する例を示したが、表皮材４２のみを成形した後に、その表皮材４２に接着剤を塗布し、別途準備した基材４０の表面に貼着することも可能である。
（２）上記実施形態では、表皮材４２及び基材４０を同時に成形することで車両用内装材を製造する例を示したが、これ以外の成形品を製造することも可能である。
（３）上記実施形態では、表皮材４２の表面にシボ加工を施す例を示したが、シボ加工を施さない場合であっても本発明を適用することができる。また、表皮材４２の表面にシボ加工以外の加工（例えば木目模様を転写する加工）を施す場合であっても、本発明を適用することができる。
（４）上記実施形態では、ベース部材１４、枠部材１６、及び蓋部材１８がそれぞれ別体の部材で構成される例を示したが、これらの全部もしくは一部が一体の部材で構成される場合であっても本発明を適用することができる。
（５）上記実施形態では、連通溝２４が格子状に形成されている例を示したが、連通溝が互いに交差するように形成されるのであれば、連通溝の形状は特に限定しない。

本実施形態の真空成形装置の分解斜視図である。 真空成形装置の成形型の下面図である。 図２のＡ−Ａ線に対応する真空成形装置の断面図である。 図２のＢ−Ｂ線に対応する真空成形装置の断面図である。 シート状部材に複数の真空吸引孔を設ける方法の一例を示している。 真空成形装置を用いて表皮材を成形する工程を示している。 真空成形装置を用いて表皮材及び基材を同時に成形する工程を示している。 成形型の型面の周縁部が立ち上がっている真空成形装置の断面図であり、真空成形装置を用いて表皮材を成形する工程を示している。 図８に示す真空成形装置によって表皮材及び基材を同時に成形する工程を示している。 連通溝がベース部材の上面側に設けられている真空成形装置の断面図である。

符号の説明

１０…真空成形装置
１２…成形型
１２ａ…型面
１４…ベース部材
１６…枠部材
１８…蓋部材
２０…シート状部材
２２…真空吸引孔
２４…連通溝
２６…真空室
２８…貫通孔
３０…温調管路
３２…ダクト
４２…表皮材

Claims (4)

1. 金属製の成形型の型面に樹脂製のシート状部材が貼着されており、前記成形型及び前記シート状部材を貫通するようにして表皮材を前記型面に向けて吸引するための複数の真空吸引孔が設けられている真空成形装置であって、
   前記成形型の下面側には金属製のベース部材が配置されており、前記ベース部材の下面側には真空室を形成するための枠部材が配置されており、
   前記複数の真空吸引孔は、前記ベース部材を上下方向に貫通する複数の貫通孔を介して前記真空室に連通しており、かつ、前記成形型の下面側、あるいは、前記ベース部材の上面側に形成された連通溝を介して互いに連通していることを特徴とする真空成形装置。
2. 請求項１に記載の真空成形装置であって、
   前記連通溝は、格子状に形成されていることを特徴とする真空成形装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の真空成形装置であって、
   前記成形型の型面がその周縁部の少なくとも一部において立ち上がっていることを特徴とする真空成形装置。
4. 請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の真空成形装置であって、
   前記複数の貫通孔は略一定の間隔で配列されており、前記複数の貫通孔の間に前記成形型の型面の温度を調節するための温調管路が設けられていることを特徴とする真空成形装置。

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