JP6916897B2 - シート成形体の製造方法 - Google Patents

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Description

本発明は、成形用シートを成形して得られるシート成形体の製造方法に関する。
スポーツシューズの甲皮材は、複数のパーツに生地を裁断した後、各パーツを足の甲にフィットするような形状に縫製して製造されている。近年、種々の分野の製品において、生産コストを低減させたり、環境負荷を低減させたり、リサイクル性を向上させたりする目的で、パーツ数を少なくした各種製品の製造方法の開発が求められている。
例えば、下記特許文献１は、通気性防水靴の製造方法に関し、型を調製する工程と、型をゴム物質に浸漬し、ゴム物質を型の表面に密着させる工程と、ゴム物質を乾燥し型の表面上で薄くかつ一体成形された靴本体へと成形する、型の表面上でゴム物質を乾燥する工程と、内層を靴本体と合体する工程と、内層及び靴本体を裏返し、同時に内層及び靴本体を型から剥がす工程と、ソールを靴本体の底と合体する工程とを含む通気性防水靴の製造方法を開示する。そして、このような製造方法によれば、通気性防水靴の製造が簡単であるために、靴の製造原価を効果的に低減することができることを開示している。
また、下記特許文献２は、繊維構造体からなる外側部材と、内側の防水フィルムとが積層されてなる防水フードの製造方法であって、外側部材を立体的に形成する工程、凹部を有する型の中に防水フィルムをセットする工程、防水フィルム上に外側部材をセットする工程、型の凹部に嵌合し得る凸部材を用いて、防水フィルムと外側部材とを接合する工程、接合された防水フィルムと外側部材との積層体を、外側部材が防水フードの外側になるように裏返す工程、を含む防水フードの製造方法を開示する。そして、このような製造方法によれば、フードの外側部材と、継ぎ目のない防水フィルムとを型を用いて接合（接着）することによって目止めテープを用いない防水フードの製造を実現できたことを開示している。
特開２０１４−１３６１６０号公報 特開２０１２−２０４２４号公報
成形用シートを、真空圧空成形、圧空成形、真空成形、熱プレス成形等により三次元形状に成形してシート成形体を製造する方法が知られている。このようなシート成形体の製造方法は、スポーツシューズの甲皮材の製造工程の簡略化に有望であると思われる。
図７を参照して、生地である成形用シート２を靴型の形状のラスト型である型１ａに合わせて成形することにより、靴の形状の三次元形状のシート成形体を製造する方法を説明する。成形用シート２は靴の甲の外側表面になる意匠面Ｄと靴の甲の内側表面になる非意匠面Ｒとを備える。
図７の成形方法においては、はじめに、図７（ａ）に示すように、成形用シート２をヒータ３で加熱して軟化させた後、型１ａを覆うように配置する。このとき、非意匠面Ｒが型１ａに対面し、意匠面Ｄがヒータ３に対面するように成形用シート２を配置する。そして、図７（ｂ）に示すように、矢印で示すように軟化した成形用シート２を加圧して、型１ａに密着させて変形させる。
そして、型１ａに沿うように変形された成形用シート２を冷却し、型１ａから離型させることにより、図７（ｃ）に示すように、型１ａの靴型の形状を転写されたシート成形体１５が得られる。
上述のようにして得られたシート成形体１５は、図８（ａ）に示すように、型１ａの靴の形状を転写された本体部１５ａと本体部１５ａの周囲の周縁部１５ｂとを備える。図８（ｂ）は、図８（ａ）のシート成形体１５のＢ−Ｂ’断面における模式断面図である。図８（ｂ）に示すように、シート成形体１５は、靴の形状の外側表面が意匠面Ｄになり、内側表面が非意匠面Ｒになるように成形されている。そして、図８（ｃ）に示すように、シート成形体１５から靴の形に沿ってトリミングすることにより、周縁部１５ｂから不要な周縁部１５ｄを切断する。そして、靴底を貼着するためののりしろになる巻込み部Ｖを形成するために、周縁部１５ｂの残された部分である周縁残部１５ｃを破線矢印の方向の内側に折り返す。なお、巻込み部Ｖは、成形用シートが立体的に成形されるときに、型の底面に沿うように巻き込まれる方向に賦形される部分である。型の底面に沿う巻込み部は、底面に成形時の圧力が掛かりにくいために成形工程で賦形することが難しい。
そして、図８（ｄ）に示すように、巻込み部Ｖにラバーソール等の靴底１６を貼着することにより、本体部１５ａと靴底１６とが一体化されて、靴の外形を有する靴中間体４０が完成する。
上述したような製造方法によってシート成形体を製造した場合、次のような問題が発生することがあった。具体的には、図８（ｄ）で示したような靴の底面に沿う方向に曲がる巻込み部Ｖは、成形工程での賦形が難しい。そのために、外側に向いている周縁残部１５ｃを内側に折り返すようにして形成する必要があった。しかしながら、周縁残部１５ｃを内側に折り返す作業は煩雑であり、また、正確に折り返すことが難しいという問題があった。また、巻込み部を形成する部分は、成形時に生地が集中する部分であるためにシワが発生しやすくなるという問題もあった。また、靴の形状の外側表面の意匠面が荒れたり、硬化したりして、成形用シートの意匠面のデザイン性や風合いが充分に保たれず、外観が悪化するという問題もあった。
本発明は上述した問題を解決すること、すなわち、周縁に内側を向くような形状（巻込み部）を形成することが求められるシート成形体の製造において、巻込み部を形成しやすいシート成形体の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一局面は、第１の型で成形用シートを熱成形することにより、第１の型を転写した形状を付与された本体部と本体部の周囲の周縁部とを備えた成形体を成形する工程と、成形体を第１の型から外し、本体部を表裏反転させる工程と、を備えるシート成形体の製造方法である。このような製造方法によれば、シート成形体に成形工程で形成しにくい巻込み部の形状を容易に形成できる。また、本体部を表裏反転させることにより、表面積の小さかった裏側が表側となって延ばされることにより、シワの発生も抑制されるシート成形体が得られる。
また、上述した製造方法においては、表裏反転させた本体部を第２の型に装着し、熱処理する工程をさらに備えることが、第２の型に沿った形状に熱セットすることにより、巻込み部の賦形をより容易に行うことができる点から好ましい。このとき、第１の型が第２の型を反転させた形状を有すること、具体的には、例えば、第２の型が凹状の部分を有する場合にはそれに対応する部分に凸状を有し、第２の型がシート成形体の周縁部を内側に向かせるような形状を有する場合には、第１の型が周縁部が外側に広がるようなシート成形体を成形するような形状であることが好ましい。このように第１の型が第２の型の反転させた形状である場合には、表裏反転させた本体部を第２の型に装着して熱処理することにより、第１の型で成形されたシート成形体の形状をより明瞭に賦形することができる。
また、成形用シートは、意匠面と非意匠面とを有し、第１の型に接する面が意匠面であり、第１の型に接しない面が非意匠面であることが、意匠面に与えられる成形用シートを軟化させるための熱や圧力が第１の型との接触により緩和されることにより、意匠面の外観の低下を抑制することができる点から好ましい。ここで、意匠面とは最終製品において外側表面になる面を意味し、非意匠面とは最終製品において内側表面になる面を意味する。この場合、とくに、成形用シートを非意匠面に対面するように配されたヒータで加熱することが好ましい。成形用シートを加熱するヒータを非意匠面に対面するように配置することにより、ヒータからの熱が意匠面に直接与えられなくなり、意匠面の外観の低下をより抑制させることができる点から好ましい。意匠面と非意匠面とを有する成形用シートとしては、例えば、樹脂層や起毛面を有する意匠面を有する皮革様シートが挙げられる。
また、熱成形としては、例えば、真空圧空成形、真空成形、熱プレス成形等のようなシート成形方法が用いられる。
本発明のシート成形体の製造方法によれば、周縁に内側を向くような形状（巻込み部）の形成が求められるシート成形体の製造において、巻込み部を賦形しやすくすることができる。
図１は、本実施形態のシート成形体の製造方法における、成形工程の各工程を説明する説明図である。 図２は、図１（ｃ）に示したシート成形体５の説明図である。 図３は、図２のIII-III’断面方向から見たときの、シート成形体５の後処理工程の各工程を説明する説明図である。 図４は、図２のIV-IV’断面方向から見たときの、シート成形体５の後処理工程の各工程を説明する説明図である。 図５は、本実施形態のシート成形体の製造方法における、第２の型を用いた熱処理工程を説明する説明図である。 図６は、本実施形態のシート成形体の製造方法で得られた、靴の外形を有する靴中間体２０を示す模式断面図である。 図７は、本発明の解決課題を説明するための、シート成形体の製造方法における成形工程の各工程を説明する説明図である。 図８は、本発明の解決課題を説明するための、シート成形体の製造方法における後処理工程の各工程を説明する説明図である。
本実施形態のシート成形体の製造方法について、図１を参照して説明する。図１は、本実施形態のシート成形体の製造方法を採用した成形工程の一例として、圧空成形による靴形状の型（ラスト型）を用いた熱成形の各工程を説明する説明図である。
図１中、１は左足側の靴の形状を有する型（ラスト型）１ａを含む金型であり、型１ａは台座１ｂに支持されている。また、２は成形用シートであり、後に靴の外側表面になる意匠面Ｄと、後に靴の内側表面になる非意匠面Ｒとを有する。本実施形態においては、成形用シート２は、意匠面Ｄとして意匠性を有する銀面調の樹脂層の表面を有し、非意匠面Ｒとして、意匠の施されていない人工皮革基材の表面を有する、人工皮革である皮革様シートを用いた例を挙げている。成形用シート２は、型１ａを完全に覆う大きさを有する。３は、成形用シート２を加熱するために成形機に設けられたヒータである。５は、成形用シート２を熱成形して形成されたシート成形体である。なお、上記例では、圧空成形を用いて成形する例を示しているが、成形方法は圧空成形に限られず、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、熱プレス成形等のような、成形用シートを加熱して軟化させた後、型に密着させて三次元形状に成形する成形方法であれば、適宜好ましい成形方法を選択することができる。
本実施形態の熱成形においては、はじめに、図１（ａ）に示すように、ヒータ３で加熱されて軟化した成形用シート２が、型１ａを覆うように配置される。型としては、例えば、靴の木型のように、その底面に巻き込むような形状を有するものが、本発明の効果が顕著になる点から好ましい。型の素材は特に限定されないが、金型、木型、樹脂型等が特に限定なく用いられる。
図１（ａ）に示すように成形用シート２をヒータ３で加熱して軟化させる場合、成形用シート２は非意匠面Ｒがヒータ３に対面し、意匠面Ｄはヒータ３に対面しないように配置されることが好ましい。それにより、意匠面Ｄが直接加熱されないために、意匠面に熱が掛かりすぎることによる風合いの低下が抑制される。
そして、図１（ｂ）に示すように、軟化された成形用シート２を矢印で示すように気圧でプレスしながら型１ａに密着させる。それにより、成形用シート２は型１ａに密着し、型１ａの形状を転写した靴の形状に成形される。そして、型の形状を転写した後、冷却することにより、靴の形状が転写されてセットされたシート成形体５が形成される。
そして、図１（ｃ）に示すように、型１ａからシート成形体５を離型することにより、型１ａの靴の形状を転写したシート成形体５が得られる。
次に、シート成形体５の後処理について、図２〜図６を参照して説明する。図２は、図１で得られたシート成形体５の説明図である。図３は、図２のIII-III’断面方向から見たときの、シート成形体５の後処理工程の各工程を説明するための模式断面図を示す。図４は、図２のIV-IV’断面方向から見たときの、シート成形体５の後処理工程の各工程を説明するための模式断面図を示す。図５は、シート成形体を目的とする形状により明瞭に賦形するために、必要に応じて行われる、表裏反転させた本体部５ａを別の型１１に装着し熱処理する工程を説明する説明図である。また、図６は、表裏反転させた本体部５ａに靴底６を貼着して得られた靴の外形を有する靴中間体２０を示す模式断面図である。
上述のようにして得られたシート成形体５は、図２に示すように、型１ａの形状を転写した本体部５ａと本体部５ａの周囲の周縁部５ｂとを備えた成形体である。
図３（ａ）及び図４（ａ）に示すように、シート成形体５は、靴の形状の外側表面が非意匠面Ｒであり、靴の形状の内側表面が意匠面Ｄであるように成形されている。シート成形体５の後処理においては、図３（ｂ）及び図４（ｂ）に示すように靴の形状に沿ってシート成形体５をトリミングすることにより、周縁部５ｂから不要な周縁部５ｄを切断する。周縁部５ｂから不要な周縁部５ｄを切断して残された残部周縁部５ｃは外側に広がっている。そして、図３（ｂ）及び図４（ｂ）の破線矢印で示すように、シート成形体５の本体部５ａを表裏反転させる。このようにして、シート成形体５の本体部５ａを表裏反転させたシート成形体１０が得られる。
シート成形体５の本体部５ａを表裏反転させる処理をして得られたシート成形体１０においては、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示すように、外側に広がっていた残部周縁部５ｃが内側を向くようになる。また、靴形状の内側表面であった意匠面Ｄは外側表面になり、外側表面であった非意匠面Ｒは内側表面になる。このように、シート成形体５の本体部５ａを表裏反転させて残部周縁部５ｃを内側に向かせることにより、巻込み部Ｖを有するシート成形体１０が得られる。
なお、図５に示すように、表裏反転されたシート成形体１０は、必要に応じて、表裏反転された本体部５ａの形状に沿う型１１（第２の型）に本体部５ａを装着し、加熱炉３０で加熱して型１１の形状を整える処理をされることが好ましい。このように、熱処理されることにより、表裏反転させた本体部５ａを型１１の形状に沿ってより正確に賦形することができる。なお、第１の型と第２の型とは互いに反転させた形状を有すること、具体的には、例えば、第２の型が凹状の部分を有する場合には第１の型はそれに対応する部分に凸状を有し、第２の型がシート成形体の周縁部を内側に向かせるような形状を有する場合には、第１の型が周縁部が外側に広がるようなシート成形体を成形するような形状であることが好ましい。本実施形態の場合、靴の左足側の形状を有する型１ａで成形された本体部５ａは表裏反転させることにより右足の靴の形状を有するようになる。そのために、表裏反転させた本体部５ａの形状に沿う型１１の形状は、型１ａに対して対称的な形状である右足の靴の形状を有する。このように第１の型が第２の型を反転させた形状である場合には、表裏反転させた本体部を第２の型に装着して熱処理することにより、第１の型で成形されたシート成形体の形状をより明瞭に賦形することができる。
そして、図６に示すように、シート成形体１０の巻込み部Ｖである内側を向く残部周縁部５ｃをのりしろにしてラバーソール等の靴底６を貼着することにより、靴の外形を有する靴中間体４０が得られる。このとき、図３（ｃ）及び図４（ｃ）に示したように、外側に広がっていた残部周縁部５ｃが靴形状の内側を向いて巻込み部Ｖが形成されるために、巻込み部Ｖをのりしろとして用いやすくなる。
以上説明したシート成形体の製造方法によれば、靴の甲皮材のような巻込み部が求められるシート成形体を容易に製造することができる。シート成形体の製造方法に用いられる成形用シートは、真空成形、圧空成形、真空圧空成形、熱プレス成形等のような、成形用シートを加熱して軟化させた後、型に密着させて三次元形状に成形する成形方法に用いられているシート、具体的には、単層の樹脂シートや、印刷層やエンボス層のような意匠層を備えた樹脂シート、不織布や織布等の布帛，または布帛にポリウレタン等の高分子弾性体を含浸付与してなる繊維基材の表面に樹脂層や起毛面を付与した人工皮革や合成皮革等の皮革様シート等が用いられる。
本実施形態においては、靴の甲皮材の製造を例示したが、本実施形態の製造方法は靴の甲皮材の製造に限られず、携帯端末のケース、電化製品や、大型の車両内装材（ダッシュボードなど）の表面加飾等、また、巻き込み形状を得るために、複数のパーツを組み合わせて縫製で得ていたものを、一度の成形プロセスで実現することで工程省略のメリットが得られる車両用の座席のカバーのような成形体の製造に特に限定なく適用できる。
１ 金型
１ａ 型（第１の型）
１ｂ 台座
２ 成形用シート
３ ヒータ
５ シート成形体
５ａ 本体部
５ｂ 周縁部
５ｃ，１５ｃ 周縁残部
５ｄ，１５ｄ 不要な周縁部
６ 靴底
１１ 型（第２の型）
１５ シート成形体
１５ａ 本体部
１５ｂ 周縁部
１６ 靴底
２０，４０ 靴中間体
３０ 加熱炉
Ｄ 意匠面
Ｒ 非意匠面
Ｖ 巻込み部

Claims (11)

  1. 第１の型で成形用シートを熱成形することにより、前記第１の型を転写した形状を付与された本体部と前記本体部の周囲の周縁部とを備えた成形体を成形する工程と、
    前記成形体を前記第１の型から外し、前記本体部を表裏反転させる工程と、
    表裏反転させた前記本体部を第２の型に装着し、熱処理する工程と、を備えることを特徴とするシート成形体の製造方法。
  2. 前記第１の型が前記第２の型を反転させた形状を有する請求項１に記載のシート成形体の製造方法。
  3. 前記成形用シートは、意匠面と非意匠面とを有し、
    前記第１の型に接する面が意匠面であり、前記第１の型に接しない面が非意匠面である、請求項１または２に記載のシート成形体の製造方法。
  4. 前記熱成形において、前記成形用シートを前記非意匠面に対面するように配されたヒータで加熱する請求項３に記載のシート成形体の製造方法。
  5. 前記成形用シートは、布帛，または布帛に高分子弾性体を含浸付与した繊維基材を含む皮革様シートであり、前記繊維基材の一面に樹脂層または起毛面である前記意匠面を有する請求項３または４に記載のシート成形体の製造方法。
  6. 第１の型で成形用シートを熱成形することにより、前記第１の型を転写した形状を付与された本体部と前記本体部の周囲の周縁部とを備えた成形体を成形する工程と、
    前記成形体を前記第１の型から外し、前記本体部を表裏反転させる工程と、を備え、
    前記成形用シートは、
    意匠面と非意匠面とを有し、前記第１の型に接する面が意匠面であり、前記第１の型に接しない面が非意匠面であり、
    布帛，または布帛に高分子弾性体を含浸付与した繊維基材を含む皮革様シートであり、前記繊維基材の一面に樹脂層または起毛面である前記意匠面を有することを特徴とするシート成形体の製造方法。
  7. 前記熱成形において、前記成形用シートを前記非意匠面に対面するように配されたヒータで加熱する請求項６に記載のシート成形体の製造方法。
  8. 前記熱成形は、真空圧空成形、真空成形、または熱プレス成形である請求項１〜５の何れか１項に記載のシート成形体の製造方法。
  9. 前記熱成形は、真空圧空成形、真空成形、または熱プレス成形である請求項６または７に記載のシート成形体の製造方法。
  10. 第１の型で成形用シートを熱成形することにより、前記第１の型を転写した形状を付与された本体部と前記本体部の周囲の周縁部とを備えた成形体を成形する工程と、
    前記成形体を前記第１の型から外し、前記本体部を表裏反転させる工程と、を備え、
    前記本体部が靴の甲の形状を有することを特徴とするシート成形体の製造方法。
  11. 表裏反転させた前記本体部を第２の型に装着し、熱処理する工程と、を備え
    前記第１の型が前記第２の型を反転させた形状を有する請求項１０に記載のシート成形体の製造方法。
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