JP6756501B2 - 熱硬化性樹脂成形品の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、熱硬化性樹脂成形品の製造方法に関する。

例えば、テニスラケット（熱硬化性樹脂成型品の一例）は、熱硬化性樹脂で形成された基材を金型に配置し、加熱、加圧することによって成形されている。このようなテニスラケットにおいてフレームの外表面に美的外観（マーク、艶付け、着色など）を付与するような加飾を施すことがある。一般に、この場合、製品の成形後に外表面を塗装している（例えば、特許文献１参照）。

特開平０９−１５４９８２

しかしながら、テニスラケットの表面形状は立体的であるため、上述したように外表面を塗装する場合、その作業に手間がかかっていた。また、塗装以外の方法（例えば、シールを貼るなど）によって加飾を行う場合も、同様に手間がかかっていた。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、加飾の作業の簡易化を図ることにある。

上記目的を達成するための主たる発明は、
製品の凹凸形状に対応した窪み部を有する金型に、前記凹凸形状に合わせて形成された印刷済みのフィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記金型の前記窪み部に、前記フィルムを介して、熱硬化性樹脂で形成された基材を配置する基材配置工程と、
加熱及び加圧によって、前記フィルムと前記基材とを一体に成形する成形工程と、
を有する熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
前記金型は、前記窪み部の外側に位置する外側部と、前記窪み部の内側に位置する内側部と、を有し、
前記フィルムは、前記窪み部に対応した形状の湾曲部と、前記湾曲部から外側に延出した外側延出部と、前記湾曲部から内側に延出した内側延出部と、を有し、
前記フィルム配置工程においては、
前記湾曲部が前記窪み部に、前記外側延出部が前記外側部に、前記内側延出部が前記内側部に、それぞれ対応するように、前記フィルムを前記金型に配置することを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法である。

本発明の他の特徴については、本明細書及び添付図面の記載により明らかにする。

本発明の熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、加飾の作業の簡易化を図ることができる。

図１Ａ〜図１Ｃは、テニスラケットの基材の形成についての説明図である。 本実施形態におけるラケットの金型成形についての説明図である。 本実施形態におけるラケットの金型成形についての説明図である。 本実施形態におけるラケットの金型成形についての説明図である。 本実施形態におけるラケットの金型成形についての説明図である。 図３Ａ〜図３Ｇは、本実施形態におけるラケットの金型成形の様子を示す断面図である。

＝＝＝概要＝＝＝
本明細書及び図面の記載により、少なくとも、以下の事項が明らかとなる。

製品の凹凸形状に対応した窪み部を有する金型に、前記凹凸形状に合わせて形成された印刷済みのフィルムを配置するフィルム配置工程と、
前記金型の前記窪み部に、前記フィルムを介して、熱硬化性樹脂で形成された基材を配置する基材配置工程と、
加熱及び加圧によって、前記フィルムと前記基材とを一体に成形する成形工程と、
を有することを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法が明らかとなる。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、製品の成型後に塗装などの作業をしなくて済み、加飾の作業の簡易化を図ることができる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記フィルムは、前記金型の前記窪み部から側方に延出する延出部を有し、前記成形工程の後、前記延出部を切除する切除工程をさらに有していてもよい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、フィルムを金型に安定して配置することができる。

また、前記成形工程の後、前記基材に転写された印刷絵柄のみを残し前記フィルムを剥離除去する工程をさらに有していてもよい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、延出部があることでフィルムの取り除き作業が容易となる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記フィルムの前記延出部には、前記金型に対する位置合わせを行うための位置合わせ部が設けられていることが望ましい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、フィルムの位置ずれを抑制することができる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、フィルムの前記基材と対向する側の面には、加熱によって接着性を発揮する接着層が設けられていることが望ましい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、フィルムと基材をより確実に一体化させることができる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記金型は、対向して配置される一対の第１金型と第２金型とを有し、前記フィルム配置工程は、前記第１金型の前記窪み部に対応した第１フィルムを、前記第１金型に配置する第１フィルム配置工程と、前記第２金型の前記窪み部に対応した第２フィルムを、前記第２金型に配置する第２フィルム配置工程と、を有することが望ましい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、基材に対して２つのフィルム（第１フィルム、第２フィルム）を一体化させることができる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記第１フィルム配置工程後の前記第１金型に対して前記基材配置工程を行い、前記成形工程の前に、前記第２フィルム配置工程後の前記第２金型を前記第１金型に対向させて配置することが望ましい。
かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記第１フィルム配置工程と前記成形工程との間に、前記第１金型の所定部位に第３金型を配置してもよい。
このような熱硬化性樹脂成形品の製造方法によれば、前記第１金型と前記第２金型のみでは形成できないより複雑な形状に対応することができる。

かかる熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、前記熱硬化性樹脂成形品は、ラケットであることが望ましい。

以下の実施形態では、熱硬化性樹脂成形品の一例してテニスラケットの製造方法について図面を参照しつつ説明する。

＝＝＝実施形態＝＝＝
＜＜基材の形成について＞＞
図１Ａ〜図１Ｃは、テニスラケットの基材の形成についての説明図である。ここでは、シート筒形成工程と屈曲工程を行っている。

＜シート筒形成工程＞
先ず、熱硬化性の繊維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）の樹脂シート１４（カーボンシート）を用意する。なお、繊維強化樹脂は、エポキシやビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂に強化繊維を配合して半硬化させたものであり、強化繊維としては、カーボン繊維，ガラス繊維，有機繊維、セラミック繊維などのうちから適宜選択できる。本実施形態の樹脂シート１４は、強化繊維としてカーボン繊維を用いている。

そして、図１Ａに示すように、マンドレル３の外周にチューブ１２を嵌挿し、その外周に樹脂シート１４を巻き付ける。なお、マンドレル３は、テニスラケットのフレーム（フェイス部、シャフト部、グリップ部）の全長に亘る長さに相当する丸棒状の部材（芯金）である。また、チューブ１２は、可撓性の樹脂チューブ（例えばナイロンチューブ）である。その後、マンドレル３を抜き取ると、図１Ｂに示すように、円筒形状の筒体（以下、シート筒１０ともいう）が形成される。

＜屈曲工程＞
次に、図１Ｃに示すように、シート筒１０をテニスラケットのフレームの形状に沿うように屈曲させる。また、フェイス部とシャフト部との境界部分には、シート筒１０と同様の構成によって形成されたヨーク部１６を取り付ける。このようにしてテニスラケットの基材１を形成する。

＜＜金型成形について＞＞
次に、金型（後述する下金型２０、上金型３０、及び、側面金型４０）を用いて基材１（シート筒１０）をテニスラケットに成形する。

図２Ａ〜図２Ｄは、本実施形態におけるテニスラケットの金型成形についての説明図である。また、図３Ａ〜図３Ｇは、本実施形態におけるテニスラケットの金型成形の様子を示す断面図である。なお、図３Ａ〜図３Ｄは、それぞれ、図２Ａ〜図２Ｄの各Ａ−Ａ断面を示しており、図３Ｅ〜図３Ｆも同じ位置の断面を示している。本実施形態で使用する下金型２０と上金型３０は、上下一対の金型であり、それぞれ、テニスラケットの凹凸形状に対応した窪み部２２、３２を有している。本実施形態では、これらの金型（下金型２０、上金型３０）に基材１を配置する前に、予め、ラケットの凹凸形状に合わせて形成された印刷（加飾）済みのフィルムを配置している。

＜フィルム配置工程＞
まず、下金型２０（第１金型に相当）を用意する。この下金型２０には、テニスラケットの凹凸形状に合わせて形成された窪み部２２が形成されている（図２Ａ、図３Ａ参照）。窪み部２２は、図２Ａに示すように、テニスラケットのフェイス部と対応して環状に設けられた部位を有している。以下の説明において、環状部位の外側のことを「外側」、環状部位の内側のことを「内側」と呼ぶことがある。

この下金型２０（より具体的には、ラケットのフェイス部とシャフト部の部分）の上にフィルム５０（第１フィルムに相当）を配置する（図２Ｂ、図３Ｂ参照）。フィルム５０は、ラケットの凹凸形状に合わせて形成されており、下金型２０の窪み部２２に対応した形状の湾曲部５０ａと、湾曲部５０ａから外側に延出した外側延出部５０ｂと、湾曲部５０ａから内側に延出した内側延出部５０ｃとを有している。これにより、フィルム５０を下金型２０に安定して配置させることができる。

また、フィルム５０の各部（少なくとも湾曲部５０ａ）には、予め、印刷（加飾）が施されている。このフィルム５０の湾曲部５０ａを金型２０の窪み部２２に嵌めるようにして、フィルム５０を下金型２０に配置する。これにより、フィルム５０の外側延出部５０ｂは、窪み部２２の外側の縁から側方（外側）に延出し、内側延出部５０ｃは、窪み部２２の内側の縁から側方（内側）に延出する。

また、上金型３０（第２金型に相当）を用意する。上金型３０には、下金型２０と同様に、ラケットの凹凸形状に合わせて形成された窪み部３２が形成されている（図３Ｅ参照）。この上金型３０（具体的には、フェイス部とシャフト部を覆う部分）にフィルム６０（第２フィルムに相当）を配置する。フィルム６０も、フィルム５０と同様にラケットの凹凸形状に合わせて形成されており、上金型３０の溝部３２に対応した形状の湾曲部６０ａと、湾曲部６０ａから外側に延出した外側延出部６０ｂと、湾曲部５０ａから内側に延出した内側延出部６０ｃとを有している。これにより、フィルム６０を上金型３０に安定して配置させることができる。

また、フィルム６０の各部（少なくとも湾曲部６０ａ）には、予め、印刷（加飾）が施されている。このフィルム６０の湾曲部６０ａを上金型３０の窪み部３２に嵌めるようにして、フィルム６０を上金型３０に配置する。これにより、フィルム６０の外側延出部６０ｂは、窪み部３２の外側の縁から側方（外側）に延出し、内側延出部６０ｃは、窪み部３２の内側の縁から側方（内側）に延出する。

＜側面金型配置工程＞
本実施形態では、図３Ａに示すように、下金型２０の窪み部２２の外側は、窪み部２２の内側よりも高さが低く、上金型３０の窪み部３２の外側は、窪み部３２の内側よりも高さを低く設計しており、上記部位（フェイス部の外周面）を形成するため、側面金型４０（第３金型に相当）を用いる。これにより、下金型２０と上金型３０のみでは形成できないより複雑な形状に対応することが可能となり、所望の形状に形成することができる。

すなわち、フィルム配置工程の後、下金型２０の窪み部２２の外側（フィルム５０の外側延出部５０ｂの上）に、フェイス部の外周面を形成するための側面金型４０を配置する（図２Ｃ、図３Ｃ参照）。

＜基材配置工程＞
その後、下金型２０の窪み部２２に、フィルム５０（具体的には湾曲部５０ａ）を介して、基材１を配置する（図２Ｄ、図３Ｄ参照）。

そして、上金型３０（及びフィルム６０）を、下金型２０（及びフィルム５０）と対向させるように取り付ける（図３Ｅ参照）。これにより、基材１は、下金型２０の窪み部２２と、上金型３０の窪み部３２と、側面金型４０の側面との間に挟まれる。

＜成型工程＞
基材１を配置した後、加熱を行うとともに、基材１のうちのグリップ部の端（後端）の開口から、チューブ１２内にエア（加圧空気）を導入する。基材１は加熱されて塑性変形し、その際、チューブ１２はエアの導入により膨らみ樹脂シート１４を外方に押し広げる。こうして、チューブ１２は樹脂シート１４を、フィルム５０（湾曲部５０ａ）を介して下金型２０の窪み部２２に押圧し、また、フィルム６０（湾曲部６０ａ）を介して上金型３０の窪み部３２に押圧する。これにより、塑性変形した基材１は、下金型２０の窪み部２２及び上金型３０の窪み部３２に沿った形状に成型されるとともに、フィルム５０及びフィルム６０と一体になる（図３Ｆ参照）。

＜脱型工程＞
金型成形工程後、基材１（及び、フィルム５０、６０）を、下金型２０及び上金型３０から脱型する。そして、フィルム５０の外側延出部５０ｂ、内側延出部５０ｃ、及び、フィルム６０の外側延出部６０ｂ、内側延出部６０ｃを切除する（切除工程に相当）。これにより、図３Ｇに示すように、基材１の外表面にフィルム５０（湾曲部５０ａ）とフィルム６０（湾曲部６０ａ）を一体に備えたテニスラケットが得られる。

以上、説明したように、本実施形態では、テニスラケットの凹凸形状に対応した窪み部２２を有する下金型２０（上金型３０）に、凹凸形状に合わせて形成された印刷済みのフィルム５０（フィルム６０）を配置するフィルム配置工程と、下金型２０の窪み部２２に、フィルム５０（湾曲部５０ａ）を介して、熱硬化性樹脂で形成された基材１を配置する基材配置工程と、加熱及び加圧によって、フィルム５０（フィルム６０）と基材１とを一体に成形する金型成型工程と、を有している。

求める外観によっては、側面金型４０に対応したフィルムをフィルム５０（フィルム６０）と同様に配置する場合もある。

仮に、ラケット形成後、塗装などによって外表面を加飾する場合、塗装の作業に手間がかかる。また、シールを貼りつけるなどの場合も手間がかかる。これに対し、本実施形態では、金型成形時に印刷済みのフィルム（フィルム５０、６０）を配置するだけでよく、塗装などの作業を行わずにテニスラケットに加飾を施すことができる。よって、加飾の作業の簡易化を図ることができる。

＝＝＝変形例＝＝＝
金型に位置決め用のピンを設け、フィルムにピンに対応する位置合わせ部を設けてもよい。これにより、フィルムの位置ずれを抑制することができる。

例えば、前述した下金型２０とフィルム５０において、下金型２０の窪み部２２以外の部位に上方に突出するピンを設け、フィルム５０にそのピンに対応した貫通穴（位置合わせ部に相当）を設けるようにしてもよい。これにより、フィルム５０の貫通穴を下金型２０のピンに通すことで、下金型２０とフィルム５０との位置合わせが行われ、位置ずれを抑制できる。なお、下金型２０の窪み部２２の環状部分の外側にピンを設けてもよい（フィルム５０の外側延出部５０ｂに貫通穴を形成してもよい）し、窪み部２２の環状部分の内側にピンを設けてもよい（フィルム５０の内側延出部５０ｃに貫通穴を形成してもよい）。上金型３０とフィルム６０の場合も同様である。

ただし、窪み部２２の内側に位置合わせ用のピンを設ける場合、上金型３０と下金型２０との間で、それぞれ、位置合わせ用のピンに対して干渉しないようにする必要がある。例えば、下金型２０のピン形成位置に対応する上金型３０の下面にピンを収容する収容穴（ピンよりも径の大きい穴）を設け、さらに、フィルム６０にも上記ピンの径よりも大きい貫通穴を設ける必要がある。また、上金型３０のピン形成位置に対応する下金型２０の上面に上金型３０のピンを収容する収容穴を設け、さらに、フィルム５０にも上記ピンの径よりも大きい貫通穴を設ける必要がある。

これに対し、窪み部２２の外側に位置合わせ用のピンを設ける（フィルム５０の外側延出部５０ｂに貫通穴を形成する）場合、側面金型４０の下面に位置合わせ用のピンに対応する（ピンを収容する）穴を設ければよい。上側についても同様に、上金型３０の窪み部３２の外側部分に位置決めピンを設け（フィルム６０の外側延出部６０ｂに位置決め穴を形成し）、側面金型４０の上面に位置決めピンに対応する（収容する）穴を設ければよい。このように位置合わせ用のピンを外側に設けると、位置合わせ用のピンが干渉しなくてすむ。

＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

前述の実施形態では、テニスラケットの製造方法について説明したが、これには限られず、他の熱硬化樹脂成形品であってもよい。例えば、バドミントンのラケットや、ゴルフクラブのヘッド、他スポーツ用品以外に適用してもよい。

また、前述の実施形態では、３つの金型（下金型２０、上金型３０、側面金型４０）を用いていたが、これには限られず、使用する金型は２つ以下（例えば１つ）でもよいし、４つ以上でもよい。同様に各金型に対応するフィルムとして２つのフィルム（フィルム５０、フィルム６０）を用いていたが、１つでもよいし、３つ以上でもよい。

前述の実施形態では、フィルム５０（フィルム６０）に外側延出部５０ｂ（外側延出部６０ｂ）と内側延出部５０ｃ（内側延出部６０ｃ）をそれぞれ設けていたが、これらの各延出部は無くてもよい。但し、これらの延出部を設けることにより、２つのフィルムの間に位置ずれや隙間が生じることを抑制できる。

また、前述の実施形態では、熱硬化性樹脂で形成された基材１を加熱することによりフィルム５０、６０と一体に成形していたが、基材１と対向するフィルム５０、６０の面に、加熱により接着性を発揮する接着層を設けてもよい。これにより、各フィルムと基材１とをより確実に一体化させることができる。

また、前述の実施形態では、脱型工程後フィルム５０の外側延出部５０ｂ、内側延出部５０ｃ、及び、フィルム６０の外側延出部６０ｂ、内側延出部６０ｃを切除していたが、基材１に転写された印刷絵柄のみを残しフィルム５０及びフィルム６０を剥離除去しても（取り除いても）よい。この場合も、延出部があることで取り除き作業が容易となる。

１ 基材、３ マンドレル、
１０ シート筒、１２ チューブ、
１４ 樹脂シート（カーボンシート）、１６ ヨーク部、
１８ 樹脂シート（カーボンシート）、
２０ 下金型、２２ 窪み部、
３０ 上金型、３２ 窪み部、
４０ 側面金型、
５０ 下フィルム、５０ａ 湾曲部、
５０ｂ 外側延出部、５０ｃ 内側延出部、
６０ 上フィルム、６０ａ 湾曲部、
６０ｂ 外側延出部、６０ｂ 内側延出部

Claims (9)

1. 製品の凹凸形状に対応した窪み部を有する金型に、前記凹凸形状に合わせて形成された印刷済みのフィルムを配置するフィルム配置工程と、
   前記金型の前記窪み部に、前記フィルムを介して、熱硬化性樹脂で形成された基材を配置する基材配置工程と、
   加熱及び加圧によって、前記フィルムと前記基材とを一体に成形する成形工程と、
   を有する熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記金型は、前記窪み部の外側に位置する外側部と、前記窪み部の内側に位置する内側部と、を有し、
   前記フィルムは、前記窪み部に対応した形状の湾曲部と、前記湾曲部から外側に延出した外側延出部と、前記湾曲部から内側に延出した内側延出部と、を有し、
   前記フィルム配置工程においては、
   前記湾曲部が前記窪み部に、前記外側延出部が前記外側部に、前記内側延出部が前記内側部に、それぞれ対応するように、前記フィルムを前記金型に配置することを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
2. 請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記成形工程の後、前記外側延出部及び前記内側延出部を切除する切除工程をさらに有する、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
3. 請求項１に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記成形工程の後、前記基材に転写された印刷絵柄のみを残し前記フィルムを剥離除去する工程をさらに有する、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
4. 請求項２又は３に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記外側部及び前記外側延出部、又は、前記内側部及び前記内側延出部に、位置決め用のピン及び穴が設けられており、
   前記フィルム配置工程においては、前記穴を前記ピンに通す、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   フィルムの前記基材と対向する側の面には、加熱によって接着性を発揮する接着層が設けられている、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記金型は、対向して配置される一対の第１金型と第２金型とを有し、
   前記フィルム配置工程は、
   前記第１金型の前記窪み部に対応した第１フィルムを、前記第１金型に配置する第１フィルム配置工程と、
   前記第２金型の前記窪み部に対応した第２フィルムを、前記第２金型に配置する第２フィルム配置工程と、
   を有する、ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
7. 請求項６に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記第１フィルム配置工程後の前記第１金型に対して前記基材配置工程を行い、
   前記成形工程の前に、前記第２フィルム配置工程後の前記第２金型を前記第１金型に対向させて配置する、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
8. 請求項６又は７に記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記第１フィルム配置工程と前記成形工程との間に、前記第１金型の所定部位に第３金型を配置する、
   ことを特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。
9. 請求項１〜８の何れかに記載の熱硬化性樹脂成形品の製造方法であって、
   前記熱硬化性樹脂成形品は、ラケットである
   ことと特徴とする熱硬化性樹脂成形品の製造方法。