JP5369904B2 - 繊維基材の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、複数の成形体を備える繊維基材の製造方法に関する。

従来の繊維基材の製造方法として、例えば特許文献１のようなものが知られている。この繊維基材の製造方法は、成形空間が形成された成形型を基材に接触させた後に、溶融樹脂を成形型のゲートから射出して成形空間内に溶融樹脂を充填する。溶融樹脂が固化することによって、形成された成形体と基材とが接着して繊維基材に成形体が一体に製造される。

特開２００６−１４２７４６号公報

ところで、特許文献１の方法で同時に複数の成形体を繊維基材に製造しようとすると、溶融樹脂を射出するゲートが複数存在するため、ゲートの数に対応して射出ユニットが複数必要となり、また、型構造も複雑となる。そのため、上記事情のもとでは繊維基材の製造コストが高くなってしまう場合がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、コストを低く抑えることができる複数の成形体を備える繊維基材の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の繊維基材の製造方法は、繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた基材に複数の成形体が射出成形された繊維基材の製造方法であって、溶融樹脂を注入するゲート、各成形体を成形する複数の成形空間、及び前記ゲートと前記各成形空間とを繋ぐ樹脂流通路を備える金型に前記基材を配置する型配置工程と、前記ゲートから前記溶融樹脂を射出して、前記溶融樹脂が前記樹脂流通路を通り、前記各成形空間に前記溶融樹脂を充填する射出工程と、前記溶融樹脂を冷却し固化させることにより前記成形体を成形する二次成形工程と、を含み、前記射出工程において、一つの前記ゲートから分岐して前記各成形空間に前記溶融樹脂が送り込まれることを特徴とする。

この方法によれば、一つのゲートから分岐して各成形空間に溶融樹脂が送り込まれるため、溶融樹脂を射出するための射出ユニットは一つで済む。そのため、従来よりも射出ユニットの数を減少させることができる。また、一つのゲートから複数の樹脂流通路に分岐しているので、金型の型構造が簡素化できる。よって、繊維基材の製造コストを抑えることができる。

本発明の実施態様としては、以下の態様が好ましい。

前記型配置工程と前記射出工程との間に、前記基材を加熱成形する一次成形工程とを含み、前記一次成形工程で加熱された状態の前記基材に対して射出工程を行うことが好ましい。

上記構成によれば、一次成形工程により基材は加熱されており、この加熱された状態を保ちつつ、溶融樹脂をゲートから成形空間に射出する。すると、射出された溶融樹脂は基材表面と接触しても温度が低下しないため、溶融樹脂の流動性を低下させることがない。

前記樹脂流通路は、前記ゲートからブラケットを成形する前記成形空間へ前記溶融樹脂を送り込むメイン通路と、残りの成形体を成形する前記成形空間へ前記溶融樹脂を送り込む複数のサブ通路とから構成され、前記メイン通路と前記サブ通路とは前記溶融樹脂の進行方向に対して、鋭角をなして分岐していることが好ましい。

上記構成によれば、樹脂流通路を複数に分岐するときには、メイン通路に対して鋭角をなすようにサブ通路を形成したから、サブ通路にも溶融樹脂を流れやすくすることができる。これにより、溶融樹脂がメイン通路に優先的に流れてしまうことを防ぐことができる。

前記射出工程において、前記基材の表面には不織布が貼付されていて、前記不織布の上を溶融樹脂が流れるようにすることが好ましい。

上記構成によれば、表面形状が粗い基材の表面に平坦な表面を備える不織布を貼付することにより、不織布の表面を溶融樹脂が流れやすくすることができる。

本発明によれば、コストを低く抑えることができる複数の成形体を備える繊維基材の製造方法を提供することが可能になる。

本発明の一実施形態を示す繊維基材の斜視図である。 成形装置を型閉じする前の状態を示す断面図である。 成形装置を型閉じした後であって、溶融樹脂を射出する前の状態を示す断面図である。 成形装置を型閉じした後であって、溶融樹脂を射出する後の状態を示す断面図である。 成形体を成形した後、成形装置から取り出した繊維基材の断面図である。 樹脂通路跡の分岐において、メイン通路跡の第１端部からブラケットに向かう方向に対して直角になるように、サブ通路跡を設定した場合の分岐点付近を拡大した平面図である。 樹脂流通路の分岐において、メイン通路跡の第１端部からブラケットに向かう方向に対して鋭角になるように、サブ通路跡を設定した場合の分岐点付近を拡大した平面図である。 不織布を貼付したプレボードの断面を拡大した図である。

本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態の繊維基材１０は、車両のドアトリム等に用いられる車両用内装基材であり、図１に示すように、成形体１１と基材１２とを備えて構成されている。基材１２の裏面には、ポリプロピレン製の複数の成形体１１が形成されている。この複数の成形体１１は、例えば、他部品との組付け用クリップの取付座であるブラケット１１ａ、基材１２の開き変形を防ぐためのリブ１１ｂ、及び樹脂通路跡１１ｃ等から構成されている。

本実施形態に用いる基材１２は、繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた、例えば、ケナフ繊維などの植物繊維にポリプロピレンを含浸させたプレボード２１を成形したものである。プレボード２１は繊維と熱可塑性樹脂をマットにしたものをハンドリングを向上させるべくマットを加熱加圧して所定の厚みの平板状としたものである。図８に示すように、このプレボード２１の裏面には、不織布１３が貼付されている。なお、プレボード２１の裏面とは、プレボード２１における基材１２の意匠面とは反対側となる面のことである。また、プレボード２１の裏面に、複数の成形体１１が成形されるようになっている。

図１に示すように、基材１２は、その裏面に平面状をなす本体部１２ａと、本体部１２ａの周縁から立ち上がる立壁部１２ｂとを備えて構成されている。立壁部１２ｂは、複数段からなる階段状をなしている。立壁部１２ｂの折り曲げ部１２ｃに複数のリブ１１ｂが並んで配置されている。リブ１１ｂは、三角形の形状をしており、折り曲げ部１２ｃを挟む両面にそれぞれ連結される二辺を有している。一方、ブラケット１１ａは、外周面が傾斜した筒体をおよそ半割りしたような形状をしており、その大径側が基材１２と接合している。

次に、図２に示すように、繊維基材１０を成形する成形装置は、金型１５、及び図示しない射出ユニット等からなる。金型１５は、固定型１５ａと可動型１５ｂとから構成されている。そして、固定型１５ａは、可動型１５ｂ側に突出した形状をしており、その上面(可動型１５ｂ側の面)に凹部を形成し、凹部にスライド型１５ｃを備えている。

このスライド型１５ｃは、ブラケット１１ａを形成するときに使用される。スライド型１５ｃは、固定型１５ａと可動型１５ｂの型抜き方向に対して斜めの方向に型抜きされる。これにより、ブラケット１１ａは、金型１５から繊維基材１０を型抜きする際にスライド型１５ｃからスムーズに脱型することができる。

一方、図２および図３に示すように、可動型１５ｂの成形面は、金型１５を型閉じしたときに固定型１５ａの突出した形状を受ける凹部を有している。金型１５を型閉じしたときには、固定型１５ａ及び可動型１５ｂは、これらの間で基材１２をプレスして所定の厚みに成形できるようになっている。

固定型１５ａの内部には、溶融樹脂１４の通路となるホットランナー１６が形成されている。このホットランナー１６は、一端１６ａが固定型１５ａの成形面とは反対側の面(裏面という)に開口し、他端１７が固定型１５ａの成形面に開口している。なお、ホットランナー１６の一端１６ａを、以下「固定型開口部１６ａ」という。また、ホットランナー１６の他端１７を、以下「ゲート１７」という。

成形空間１８は、型閉じ時に固定型１５ａの成形面とプレボード２１の下面（不織布１３側の面）との間に形成される空間のことである。成形空間１８は、ブラケット１１ａを成形する第１成形空間１８ａと、リブ１１ｂを成形する第２成形空間１８ｂとを含んで構成されている。第１成形空間１８ａは、固定型１５ａの凹部において、固定型１５ａとスライド型１５ｃとの間に形成されている。

一方、第２成形空間１８ｂと樹脂流通路１９とは、固定型１５ａとプレボード２１の上面との間に形成されている。さらに、成形空間１８は、図３に示すように、第１成形空間１８ａとゲート１７との間を連絡するメイン通路１９ａと、第２成形空間１８ｂとゲート１７との間を連絡するサブ通路１９ｂと、を含んで構成されている。樹脂流通路１９は、メイン通路１９ａとサブ通路１９ｂとから構成されている。

なお、ホットランナー１６と成形空間１８は、ゲート１７において互いに連通している。本実施形態では、樹脂流通路１９が固定型１５ａの成形面側（突出形状）に形成されているため、固定型１５ａを製造する際に、樹脂流通路１９を成形しやすくなっている。

すなわち、樹脂流通路１９は、図３に示すように、固定型１５ａと可動型１５ｂを型閉じしたときに、固定型１５ａとプレボード２１との間に形成されるようになっており、樹脂流通路１９を上方に開口した溝状に形成すればよい。このため、切削加工等により、樹脂流通路１９を簡易に形成することができる。

ところで、射出ユニットは、固定型１５ａの裏面に配置されている。また、射出ユニットは、固定型開口部１６ａに接続されている。そして、射出ユニットは、固定型開口部１６ａからホットランナー１６、ゲート１７を通って、成形空間１８内に溶融樹脂１４を射出する。この溶融樹脂１４は熱可塑性樹脂、例えば、ポリプロピレンを溶融状態にしたものである。

成形空間１８内に射出された溶融樹脂１４は、冷却し固化されて、図１に示す複数の成形体１１に形成される。樹脂通路跡１１ｃは、第１端部２０ａからブラケット１１ａへ向かうメイン通路跡２０ｂと、メイン通路跡２０ｂの途中部分２０ｃから分岐してリブ１１ｂへ向かうサブ通路跡２０ｄとから構成されている。

なお、第１端部２０ａは、図２のゲート１７に対応し、メイン通路跡２０ｂは、図２のメイン通路１９ａに対応し、サブ通路跡２０ｄは、図２のサブ通路１９ｂに対応して成形された部分である。

ところで、従来におけるサブ通路跡２０ｄの構造は、図６に示すように、サブ通路跡２０ｄをメイン通路２０ｂの第１端部２０ａからブラケット１１ａに向かう方向に対して直角にして形成していた。このような構成によると、途中部分２０ｃからサブ通路跡２０ｄへ流れる溶融樹脂１４は、流れの向きを急に変化させる必要がある。そのため、サブ通路跡２０ｄ側の第２成形空間１８ｂでは欠肉が生じ、途中部分２０ｃ付近でバリが形成される場合がある。

このため、本実施形態では、図７に示すように、サブ通路跡２０ｄは、メイン通路跡２０ｂにおいて第１端部２０ａから第１成形空間１８ａへ向かう方向に対して鋭角をなして分岐している。なお、本実施形態では、ブラケット１１ａにおける途中部分２０ｃは略Ｙ字形状をなしており、約４５°の角度に設定されている。また、メイン通路跡２０ｂの幅寸法Ｔｍはサブ通路跡２０ｄの幅寸法Ｔｓより小さくなっている。

次に、繊維基材１０の製造手順を示す。この製造手順は、型配置工程、一次成形工程、射出工程、二次成形工程からなる。

（型配置工程）
まず、図２に示すように、金型１５に平板状のプレボード２１を配置する。このとき、プレボード２１は１８０℃以上２００℃以下に加熱されている。不織布１３を貼付した面が、固定型１５ａと対向するように、プレボード２１を固定型１５ａに配置する。

（一次成形工程）
次に、図３に示すように、可動型１５ｂを固定型１５ａに接近させて、プレボード２１をプレス成形する。このとき、金型１５の温度は、プレボード２１と同様に１８０℃以上２００℃以下に保たれている。これにより、一次成形工程の際に、プレボード２１の熱が金型１５に奪われ、プレボード２１の温度が低下することを防止できる。また、プレボード２１の外周不要部分が、金型１５によりせん断されることで、基材１２は所定形状に成形される。

（射出工程）
その後、図４に示すように、射出ユニットにより、固定型開口部１６ａから溶融樹脂１４を射出して、成形空間１８に溶融樹脂１４を充填する。このとき、前記したように固定型１５ａ全体が１８０℃以上２００℃以下に保たれているため、溶融樹脂１４が、成形空間１８内へ運ばれる途中で固化することはない。

また、固定型開口部１６ａから注入された溶融樹脂１４は、一つのゲート１７から第１成形空間１８ａ及び第２成形空間１８ｂへ送られる。そのため、溶融樹脂１４をゲート１７に注入するための射出ユニットは１つで足りる。このため、金型１５の構造が複雑になることを防ぐことができる。

また、一次成形工程によりプレボード２１は加熱されているので、この状態を保ちつつ、溶融樹脂１４をゲート１７から成形空間１８に射出する。すると、プレボード２１の表面を構成している樹脂と、溶融樹脂１４とが混ざり合う。これにより、プレボード２１と溶融樹脂１４との強力な接着性を確保することができる。

また、プレボード２１が加熱されているので、射出された溶融樹脂１４は、プレボード２１の表面と接触しても所定温度を維持することができる。よって、溶融樹脂１４の流動性が低下することがない。

また、図７に示すように、サブ通路１９ｂはゲート１７から第１成形空間１８ａに向かう方向に対して鋭角をなしているので、溶融樹脂１４は流れる方向を緩やかに変化させることができる。それ故、溶融樹脂１４を、サブ通路１９ｂに流れやすくすることができる。さらに、サブ通路１９ｂの幅寸法Ｔｓは、メイン通路１９ａの幅寸法Ｔｍより大きく設定されている。そのため、ゲート１７から遠い位置にある第２成形空間１８ｂへも、効率よく溶融樹脂１４を送ることができる。

また、図８に示すように、本実施形態では、凸凹の表面形状をもつプレボード２１の表面に、表面の形状が平坦である不織布１３を貼付している。このため、溶融樹脂１４が不織布１３の上を流れることによって溶融樹脂１４が不織布１３から受ける抵抗は、直にプレボード２１の表面上を溶融樹脂１４が流れる場合に比べて、小さくなる。よって、溶融樹脂１４の流動性は向上する。

（二次成形工程）
その後、図５に示すように、成形空間１８内に送り込まれた溶融樹脂１４を冷却し固化させて、繊維基材１０を金型１５から脱型することにより、繊維基材１０を得ることができる。これにより、繊維基材１０の製造工程は終了する。

以上より、射出ユニットを減少させることと、金型１５の型構造を簡素化させることにより、繊維基材１０の製造コストを低く抑えることができる。また、プレボード２１を加熱し、金型１５もプレボード２１と略同じ温度に加熱することにより、溶融樹脂１４の流動性を確保することができる。

さらに、不織布１３をプレボード２１の表面に貼付することにより、一層の溶融樹脂１４の流動性を確保することができる。また、樹脂流通路１９の分岐構成をメイン通路１９ａに対して鋭角をなすようにサブ通路１９ｂを設定することで、サブ通路１９ｂにも溶融樹脂１４を流れやすくできる。加えて、ゲート１７から遠くに位置する第２成形空間１８ｂに繋がるサブ通路１９ｂの幅寸法をメイン通路１９ａの幅寸法より大きくすることにより、リブ１１ｂの成形不良を防止することができる。

＜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、一次成形で加熱された状態のプレボード２１に対して射出工程を行っていたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えば一次成形の後、時間が経過した後にプレボード２１を再加熱してから射出工程を行うことも可能である。

（２）上記実施形態では、プレボード２１の表面に不織布１３を貼付していたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えばプレボード２１に不織布１３を貼付しないことも可能である。

（３）上記実施形態では、成形体１１として、ブラケット１１ａとリブ１１ｂを成形していたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えばブラケット１１ａのみ若しくはリブ１１ｂのみからなるものでも可能である。

（４）上記実施形態では、メイン通路１９ａの幅寸法よりサブ通路１９ｂの幅寸法の方が大きく設定されていたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えばメイン通路１９ａの幅寸法をサブ通路１９ｂの幅寸法と同じもしくは大きくすることも可能である。

（５）上記実施形態では、メイン通路１９ａとサブ通路１９ｂとの分岐点を略Ｙ字形状にして、サブ通路１９ｂの幅寸法をメイン通路１９ａの幅寸法より大きく設定されていたが、本発明はこのような態様に制限されるものではない。本発明は、例えばメイン通路１９ａとサブ通路１９ｂとの分岐点を直角にしてもよい。

１０…繊維基材
１１…成形体
１１ａ…ブラケット
１２…基材
１３…不織布
１４…溶融樹脂
１５…金型
１７…ゲート
１８…成形空間
１９…樹脂流通路
１９ａ…メイン通路
１９ｂ…サブ通路

Claims (3)

1. 繊維に熱可塑性樹脂を含浸させた基材に複数の成形体が射出成形された繊維基材の製造方法であって、
   溶融樹脂を注入するゲート、各成形体を成形する複数の成形空間、及び前記ゲートと前記各成形空間とを繋ぐ樹脂流通路を備える金型に前記基材を配置する型配置工程と、
   前記ゲートから前記溶融樹脂を射出して、前記溶融樹脂が前記樹脂流通路を通り、前記各成形空間に前記溶融樹脂を充填する射出工程と、
   前記溶融樹脂を冷却し固化させることにより前記成形体を成形する二次成形工程と、
   を含み、
   前記射出工程において、一つの前記ゲートから分岐して前記各成形空間に前記溶融樹脂が送り込まれるものとされ、
   前記樹脂流通路は、
   前記ゲートからブラケットを成形する前記成形空間へ前記溶融樹脂を送り込むメイン通路と、
   残りの成形体を成形する前記成形空間へ前記溶融樹脂を送り込む複数のサブ通路と、から構成され、
   前記メイン通路と前記サブ通路とは前記溶融樹脂の進行方向に対して、鋭角をなして分岐しているものとされ、
   前記サブ通路の幅寸法が、前記メイン通路の幅寸法よりも大きいことを特徴とする繊維基材の製造方法。
2. 前記型配置工程と前記射出工程との間に、前記基材を加熱成形する一次成形工程とを含み、前記一次成形工程で加熱された状態の前記基材に対して射出工程を行うことを特徴とする請求項１に記載の繊維基材の製造方法。
3. 前記射出工程において、前記基材の表面には不織布が貼付されていて、前記不織布の上を溶融樹脂が流れるようにすることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の繊維基材の製造方法。

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