JP6107569B2 - 樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、樹脂成形体の製造方法に関する。
従来、樹脂成形体の製造方法として、下記特許文献1に記載のものが知られている。特許文献1では、一対の成形型(上型及び下型)によって、熱可塑性樹脂を含む成形材料を基材(成形基材)に成形するものが記載されている。
特開2005−001314号公報
一対の成形型によって基材を成形する場合、例えば、図10及び図11に示すように、突部2Aを有する上型2と、凹部3Aを有する下型3によって、平板状の成形材料1をプレスする。これにより、成形材料1の一部が突部2Aによって押圧されることで凹部1Aが形成される(深絞り加工)。この結果、成形材料1は、凹部1Aを有する基材として成形される。
ここで、凹部1Aを形成する際には、成形材料1の一部が突部2Aによって引き伸ばされる。これにより、凹部1Aを構成する成形材料1(熱可塑性樹脂を含む)の密度が低くなり、凹部1A付近が所定の形状(突部2Aの形状に倣った形状)に成形されない事態が懸念される(図11参照)。
なお、このような事態は、凹部1Aの深さが大きく設定されている場合に起こり易い。凹部1Aの深さが大きく設定されていると、引き伸ばされる成形材料の長さが大きくなり、凹部1Aを構成する成形材料の密度がより低くなるためである。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、凹部を有する樹脂成形体をより確実に成形することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、凹部を有する樹脂成形体の製造方法であって、繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料を一対の成形型でプレスするとともに、前記一対の成形型のせん断によって前記成形材料を切断するプレス成形工程と、前記成形材料の切断によって前記一対の成形型に形成された成形空間に溶融樹脂を射出することで、前記凹部を構成する壁部を前記成形材料の一部と一体的に成形する射出成形工程と、を備えることに特徴を有する。
本発明では、凹部を構成する壁部を射出成形によって成形している。これにより、プレス成形で凹部を成形する方法と比較して、凹部を狙った通りの寸法でより確実に成形することができる。また、樹脂成形体において凹部を構成する壁部以外の部分は、繊維を含む成形材料の一部によって構成されているため、機械的強度をより高くすることができる。
上記構成において、前記プレス成形工程では、前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するものとされ、前記プレス成形工程の後に行われ、前記成形型突部を前記成形材料の前記他部から遠ざけることで、前記成形型突部と前記成形材料の前記他部との間に前記成形空間を形成する成形空間形成工程を備えるものとすることができる。
このようにすれば、成形材料の他部が、凹部を構成する壁部と一体的に成形される。これにより、凹部を構成する壁部を成形材料の他部によって補強することができる。成形材料の他部は、繊維を含んでいるから、凹部を構成する壁部をより効果的に補強することができる。
また、前記プレス成形工程では、前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と、他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するとともに、切断された前記成形材料の一部を前記成形型凹部の開口縁部と、前記成形型突部の周囲の部分との間でプレス成形するものとされ、前記成形空間は、前記一方の型において、前記成形型突部の基端部に形成されているものとすることができる。
本発明では、射出成形を行うための成形空間が一方の型に形成されている。これにより、成形空間を形成する工程が不要となり、製造効率をより高くすることができる。
本発明によれば、凹部を有する樹脂成形体をより確実に成形することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供することができる。
本発明の実施形態1に係る樹脂成形体を示す斜視図 図1の樹脂成形体を示す断面図 図1の樹脂成形体を製造する上型及び下型を示す断面図 実施形態1に係るプレス成形工程を示す断面図 実施形態1に係る成形空間形成工程を示す断面図 実施形態1に係る射出成形工程を示す断面図 本発明の実施形態2に係る上型及び下型を示す断面図 実施形態2に係るプレス成形工程を示す断面図 実施形態2に係る射出成形工程を示す断面図 従来の樹脂成形体の製造方法を示す断面図(型開き状態) 従来の樹脂成形体の製造方法を示す断面図(型閉じ状態)
<実施形態1>
本発明の実施形態1を図1ないし図6によって説明する。本実施形態では、樹脂成形体10として、例えば、車両の内装材に用いられるものを例示する。
樹脂成形体10は、図2に示すように、板状をなしており、表側(意匠面側)に開口された凹部21を有する第1成形体20と、第1成形体20と一体的に成形された第2成形体40と、を備えている。第1成形体20(射出成形体)は、溶融樹脂を射出することで成形されたものである。これに対して、第2成形体40(圧縮成形体)は、成形材料16(図3参照)をプレスすることで成形されたものである。樹脂成形体10は、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、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の車両用内装材の基材として用いることができるが、これに限定されない。
第1成形体20は、例えば、熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど)から構成されている。これに対して、第2成形体40は、繊維(例えば、木質繊維、ガラス繊維、炭素繊維など)に熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど)を含浸させることで構成されている。
第1成形体20(凹部を構成する壁部)は、図1に示すように、例えば、長手状をなし、凹部21は、第1成形体20の長手方向に沿って延びている。
なお、樹脂成形体10の表面には、例えば、図2に示すように、表皮材11,12が貼り付けられる。表皮材11,12は、端部同士で重ね合わされ、例えば、縫い糸13により縫製されている。第1成形体20の凹部21には、表皮材11,12の重ね合わせ部14が嵌合される。
樹脂成形体10は、図3に示す上型50及び下型70(一対の成形型)を用いて製造される。次に、上型50及び下型70の構成について説明する。
下型70は、図3に示すように、上型50との対向面に設けられた成形型凹部71を有している。成形型凹部71は、その下部を構成する第1凹部72と、その上部を構成する第2凹部73から構成されている。
第2凹部73は、第1凹部72よりも開口面積が大きいものとされ、第2凹部73の底面は、下型70における第1凹部72の開口端部によって構成されている。
また、下型70には、ランナー74が形成されており、このランナー74は、第2凹部73と連通されている。ランナー74には、図示しない射出装置が接続されており、ランナー74を通じて、第2凹部73内に溶融樹脂を供給可能となっている。
上型50は、図示しない駆動装置(例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダなど)によって、下型70(固定型)に対して移動が可能な可動型とされる。
上型50を下型70に対して接近させることで上型50及び下型70の型閉じが可能となっており、上型50を下型70に対して離間させることで上型50及び下型70の型開きが可能となっている。
以下の説明では、上型50及び下型70が型閉じされた状態を閉状態(図4の状態)と呼び、上型50及び下型70が型開きされた状態を開状態(図3の状態)と呼ぶものとする。
上型50は、成形型凹部71と対向配置される第1上型51と、第1上型51の周囲を囲む形で配される第2上型54から分割構成されている。第1上型51は、下型70の第1凹部72に嵌合可能な形状をなしている。
第1上型51における下型70との対向面には、第2凹部73に嵌合可能な成形型突部52が下型70に向けて突設されている。成形型突部52は、凹部21及び凹部17Aに倣う形状をなしている。
また、第1上型51は、図示しない駆動装置によって、第2上型54に対して上下方向に移動が可能な構成とされる。
次に、樹脂成形体10の製造方法について説明する。本実施形態における樹脂成形体10の製造方法は、成形材料16をプレスすることで第2成形体40を成形するプレス成形工程と、第1成形体20を成形するための成形空間S1を形成する成形空間形成工程と、成形空間S1に溶融樹脂を射出することで、第1成形体20を成形する射出成形工程と、を備えている。
(プレス成形工程)
プレス成形工程では、図3に示すように、上型50及び下型70を開状態とし、成形材料16を下型70の上面に載置する。
なお、成形材料16は、繊維(例えば、木質繊維、ガラス繊維、炭素繊維など)に熱可塑性樹脂(例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど)を混綿させることで構成された繊維マットを熱プレス成形(予備成形)によってボード状に成形したものである。なお、繊維マットをボード状に成形したものは、プレボードと呼ばれることがある。繊維マットをプレボードの状態にすることで搬送を容易に行うことができる。
成形材料16は、例えば、プレス成形工程の前工程(加熱工程)にて、図示しない一対のプレス型によって加熱プレスされており、軟化状態で下型70に載置される。
次に、図4に示すように、上型50及び下型70を型閉じする。これにより、軟化状態の成形材料16は、上型50及び下型70の形状に倣う形状に変形する。
具体的には、成形材料16は、第1上型51と下型70のせん断によって切断される。これにより、成形材料16は、成形基材18,18と、基材切断部17に分断される。
また、成形材料16のうち、成形基材18,18(成形材料の一部)は、第2上型54と下型70によってプレスされる。一方、成形材料16のうち、基材切断部17(成形材料の他部)は、第1上型51の成形型突部52と下型70の成形型凹部71の間でプレスされる。これにより、基材切断部17は、第1上型51の成形型突部52の形状に倣う凹部17Aを有する形状となる。
このように、本工程によって、基材切断部17と成形基材18,18からなる第2成形体40が成形される。
(成形空間形成工程)
次に、図5に示すように、上型50のうち、第1上型51を上昇させる。これにより、第1上型51の成形型突部52が、基材切断部17から遠ざけられる。その結果、成形型突部52を含む第1上型51の下面と基材切断部17の上面との間に成形空間S1が形成される。
より具体的には、成形空間S1は、成形基材18,18、第1上型51、下型70、基材切断部17によって構成されている。言い換えると、成形空間S1は、成形材料16の切断によって形成されるものとされる。なお、成形空間S1が形成された状態では、第1上型51における成形型突部52の周囲の面52Aが、成形基材18,18の上面と面一になる状態で配されている。
(射出成形工程)
次に、図6に示すように、ランナー74を通じて、成形空間S1に溶融樹脂を射出する。成形空間S1に充填された溶融樹脂は、成形基材18,18及び基材切断部17に含まれる合成樹脂と混ざり合い、渾然一体となる(混融される)。
その後、成形空間S1に充填された溶融樹脂が冷却されることで、第1成形体20が第2成形体40(基材切断部17及び成形基材18,18)と接合された状態で成形される。
次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、凹部21を構成する壁部である第1成形体20を射出成形によって成形している。これにより、プレス成形で凹部21を成形する方法と比較して、凹部21をより確実に成形することができる。具体的には、プレス成形で凹部21を成形すると、凹部21を構成する基材材料が引き伸ばされるため、樹脂を含む基材材料の密度が低下し、凹部21付近で欠肉の発生が生じることがある。本実施形態では、射出成形によって凹部21を成形しているから、基材材料が引き伸ばされることがない。
また、仮に、凹部21をプレス成形で成形する場合において、凹部21の深さを大きく設定すると、凹部21付近の樹脂を含む基材材料の密度がより低くなり、欠肉が起こり易い。このため、凹部21の深さを大きくすることが困難とされる。本実施形態では、射出成形によって凹部21を成形するから、凹部21を深く設定することも可能となり、成形に係る自由度が高くなる。
また、樹脂成形体10における第1成形体20以外の部分(第2成形体40)は、繊維を含む成形材料16によって構成されているため、機械的強度をより高くすることができる。
また、プレス成形工程では、上型50(一方の型)に設けられた成形型突部52と下型70(他方の型)に設けられた成形型凹部71との間で、切断された基材切断部17(成形材料の他部)をプレス成形するものとされ、プレス成形工程の後に行われ、成形型突部52を基材切断部17から遠ざけることで、成形型突部52と基材切断部17との間に成形空間S1を形成する成形空間形成工程を備えている。
このようにすれば、基材切断部17が、第1成形体20と一体的に成形される。これにより、第1成形体20を基材切断部17によって補強することができる。基材切断部17は、繊維を含んでいるから、第1成形体20をより効果的に補強することができる。
また、本実施形態の第2成形体40は、繊維を含んでいるため、射出成形で成形することが困難となる。このため、本実施形態では、第2成形体40の成形はプレス成形によって行う一方で、凹部21を有する第1成形体20は、射出成形で成形することとしている。
<実施形態2>
次に、本発明の実施形態2を図7ないし図9によって説明する。本実施形態では、樹脂成形体110、上型150、下型170の構成が上記実施形態と相違する。
樹脂成形体110は、図9に示すように、板状をなしており、表側(意匠面側)に開口された凹部121を有する第1成形体120(射出成形体)と、第1成形体120と一体的に成形された第2成形体140(圧縮成形体)と、を備えている。
樹脂成形体110は、図7に示す上型150及び下型170(一対の成形型)を用いて製造される。次に、上型150及び下型170の構成について説明する。
下型170は、上面に凹設された本体部側凹部171Aを有する本体部171と、本体部171の上方に配される可動部172と、を備えている。
可動部172は、本体部171から上方に突出する形状をなしている。可動部172は、本体部171に対して、スライド移動可能に取り付けられており、その移動方向は、本体部側凹部171Aの延設方向(図7の紙面貫通方向)に沿うものとされる。
可動部172の下面には、本体部側凹部171Aに向かって突出された可動部側突部172Aが形成されている。可動部側突部172Aは、凹部121の形状に倣う形状をなしている。可動部172と本体部171との間には、第1成形体120の形状に倣う隙間S2が形成されている。この隙間S2は、第1成形体120を成形するための成形空間S2となる。
上述したように、可動部172は、本体部171から上方に突出する形状をなしている。つまり、可動部172は、下型170における突部(成形型突部)を構成するものとされ、隙間S2は、可動部172の基端部に形成されている。
また、下型170には、ランナー174が形成されており、このランナー174は、隙間S2と連通されている。ランナー174には、図示しない射出装置が接続されており、ランナー174を通じて隙間S2に溶融樹脂を供給可能となっている。
上型150における下型170との対向面には、上型側凹部151(成形型凹部)が形成されている。上型側凹部151には、可動部172が嵌合可能となっている。
上型150は、図示しない駆動装置(例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダなど)によって、下型170(固定型)に対して、接近又は離間が可能とされる。また、下型170の可動部172は、図示しない駆動装置(例えば、電動モータ、エアシリンダ、油圧シリンダなど)によって、本体部171に対して、スライド移動が可能な構成となっている。
なお、上型150の駆動力を、例えば、カムスライド機構などによって、可動部172に伝達することで可動部172を駆動させる構成としてもよい。
次に、樹脂成形体110の製造方法について説明する。本実施形態における樹脂成形体110の製造方法は、成形材料116をプレスすることで第2成形体140を成形するプレス成形工程と、下型170に形成された成形空間S2(隙間S2)に溶融樹脂を射出することで、第1成形体120を成形する射出成形工程と、を備えている。
(プレス成形工程)
プレス成形工程では、図7に示すように、上型150及び下型170を開状態とし、成形材料116(プレボード)を下型170の上面に載置する。
成形材料116は、例えば、プレス成形工程の前工程(加熱工程)にて、図示しない一対のプレス型によって加熱プレスされており、軟化状態で下型170に載置される。
次に、図8に示すように、上型150及び下型170を型閉じする。これにより、軟化状態の成形材料116は、上型150及び下型170の形状に倣う形状(成形基材118,118及び基材切断部117の形状)に変形する。
具体的には、成形材料116は、上型150と可動部172のせん断によって切断される。これにより、成形材料116は、成形基材118,118と、基材切断部117に分断される。なお、本実施形態では、基材切断部117は、樹脂成形体110を構成しないものとされる。
また、成形材料116のうち、成形基材118,118(成形材料の一部)は、上型150における上型側凹部151(成形型凹部)の開口縁部と、本体部171における可動部172の周囲の部分(成形型突部の周囲の部分)によってプレスされる。この結果、成形基材118,118がプレス成形されることで、第2成形体140となる。
また、成形基材118,118によって、隙間S2の周端部が塞がれる。これにより、隙間S2が閉じた空間となり、成形空間S2が形成される。言い換えると、成形空間S2は、成形材料116の切断によって形成されるものとされる。
一方、成形材料116のうち、基材切断部117(成形材料の他部)は、上型150の上型側凹部151と可動部172によってプレスされる。
(射出成形工程)
次に、図9に示すように、ランナー174を通じて、成形空間S2に溶融樹脂を射出する。成形空間S2に充填された溶融樹脂は、成形基材118,118に含まれる合成樹脂と混ざり合い、渾然一体となる(混融される)。
その後、成形空間S2に充填された溶融樹脂が冷却されることで、第1成形体120が第2成形体140と一体的に成形される。次に、可動部172をスライドさせ、樹脂成形体110の上方から退避させた後、樹脂成形体110を脱型する。これにより、樹脂成形体110の製造が完了する。
本実施形態では、射出成形を行うための隙間S2(成形空間S2)が下型170に形成されている。これにより、成形空間S2を形成するための専用の工程(成形空間形成工程)が不要となり、製造効率をより高くすることができる。
また、本実施形態では、基材切断部117が第1成形体120と一体的に設けられていない。これにより、射出成形工程において、成形空間S2に射出された溶融樹脂が、基材切断部117によって吸収されることがなく、第1成形体120を成形するために必要な溶融樹脂の射出量をより制御し易くなる。
<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)樹脂成形体10,110の形状は、上記実施形態のものに限定されない。樹脂成形体は、少なくとも凹部を有していればよく、その形状は適宜変更可能である。また、樹脂成形体10,110の用途は、車両用に限定されず適宜変更である。
(2)上記実施形態では、一対の成形型として、上型及び下型を例示したが、これに限定されない。一対の成形型の型開き方向及び型閉じ方向は、上下方向に限定されず適宜変更可能である。例えば、一対の成形型の型開き方向及び型閉じ方向が水平方向に沿っていてもよい。
(3)上記実施形態では、成形材料としてプレボードを例示したが、これに限定されない。成形材料として繊維マットを例示することもできる。言い換えると、プレス成形工程では、繊維マットを上型及び下型でプレスしてもよい。
10,110…樹脂成形体、16,116…成形材料、17…基材切断部(成形材料の他部)、18,118…成形基材(成形材料の一部)、20,120…第1成形体(凹部を構成する壁部)、21,121…凹部、50…上型(一方の型)、52…成形型突部、70…下型(他方の型)、71…成形型凹部、117…基材切断部(成形材料の他部)、150…上型(他方の型)、151…上型側凹部(成形型凹部)、170…下型(一方の型)、172…可動部(成形型突部を構成)、S1,S2…成形空間

Claims (2)

  1. 繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形体を備えた樹脂成形体であって、その表面の一部に凹部を有する樹脂成形体の製造方法であって、
    繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料を一対の成形型でプレスするとともに、前記一対の成形型のせん断によって前記成形材料を両端部とその両端部の間にある中間部とに切断するプレス成形工程と、
    切断された前記成形材料のうち少なくとも前記両端部と前記成形型とによって形成された成形空間に、溶融樹脂を射出することで、前記凹部を構成する壁部を前記成形材料の一部と一体的に成形する射出成形工程と、を備え
    前記一対の成形型のうち一方の第1成形型は、第1ベース面と、前記第1ベース面よりも凹設された成形型凹部を備え、前記成形型凹部は、前記第1ベース面より凹んでなる第2凹部と、前記第2凹部のさらに内側に設けられ、前記第2凹部の凹底面より凹んでなる第1凹部とを備えており、
    前記一対の成形型のうち他方の第2成形型は、第2ベース面を構成する第2型と、前記第2型に対して、前記第1成形型との型閉じ方向乃至型開き方向に相対移動可能に配された第1型とを備えており、前記第1型は、前記第2ベース面よりも突設された成形型突部を備え、前記成形型突部は、前記第1型が前記第2型に対して相対的に型閉じ方向に移動した状態において前記第2ベース面より突出してなる第2突部と、前記第2突部のさらに内側に設けられ、前記第2突部の突上面より突出してなる第1突部とを備えており、
    前記プレス成形工程においては、前記第1成形型と前記第2成形型とは前記成形型凹部と前記成形型突部が対向するように配置され、前記第1ベース面と前記第2ベース面との間で前記平板状の成形材料をプレスして前記両端部を形成するとともに、対向配置された前記成形型凹部と前記成形型突部との壁面同士の間で前記平板状の成形材料をせん断することで前記両端部の間に位置する部分に前記中間部が形成され、さらに前記第1凹部と前記第1突部との間で前記中間部をプレスすることで、当該中間部を前記両端部とは離間した凹状に形成し、
    前記射出成形工程においては、前記プレス成形工程の後、前記第2成形型において、前記第1型を前記第2型に対して型開き方向に移動させて前記第2ベース面と前記第2突部の突上面とが面一となる状態とし、その相対移動によって、前記成形材料の切断によって形成された前記両端部と前記中間部と前記第1型との間に形成された前記成形空間に前記溶融樹脂を射出する、ことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
  2. 繊維と熱可塑性樹脂とを含む成形体を備えた樹脂成形体であって、その表面の一部に凹部を有する樹脂成形体の製造方法であって、
    繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料を一対の成形型でプレスするとともに、前記一対の成形型のせん断によって前記成形材料を両端部とその両端部の間にある中間部とに切断するプレス成形工程と、
    切断された前記成形材料のうち少なくとも前記両端部と前記成形型とによって形成された成形空間に、溶融樹脂を射出することで、前記凹部を構成する壁部を前記成形材料の一部と一体的に成形する射出成形工程と、を備え、
    前記一対の成形型のうち一方の第1成形型は、
    第1ベース面と、前記第1ベース面よりも凹設された第1成形型凹部とを備える本体部と、
    前記本体部の上方であって前記第1成形型凹部と対向する位置に配され、前記本体部に対してスライド移動可能とされる可動部と、
    を備え、
    前記可動部の下面には、前記第1成形型凹部に向かって突出された可動部側突部が設けられ、前記可動部側突部と前記第1成形型凹部との間には一定の凹状空間が確保されており、
    前記一対の成形型のうち他方の第2成形型は、第2ベース面と、前記第2ベース面よりも凹設された第2成形型凹部を備え、当該第2成形型凹部は前記可動部の上面側と嵌合する形状とされ、
    前記プレス成形工程においては、前記第1成形型と前記第2成形型とは前記可動部と前記第2成形型凹部が対向するように配置され、前記第2成形型凹部と前記可動部との間で前記平板状の成形材料をプレスして前記中間部を形成するとともに、対向配置された前記第2成形型凹部と前記可動部との壁面同士の間で前記成形材料をせん断することで前記中間部から切断され、前記第1ベース面と前記第2ベース面との間に位置する前記両端部を形成し、前記両端部によって前記凹状空間の周端部が塞がれることで前記成形空間を形成し、
    前記射出成形工程においては、前記プレス成形工程の後、前記凹状空間と前記両端部とで形成された前記成形空間に前記溶融樹脂を射出する、ことを特徴とする樹脂成形体の製造方法。
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