JP7117247B2 - 型内発泡成形体ユニット、および型内発泡成形体ユニットの製造方法 - Google Patents

型内発泡成形体ユニット、および型内発泡成形体ユニットの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、型内発泡成形体ユニット、および型内発泡成形体ユニットの製造方法に関する。
従来、車両用シートは、ポリウレタンフォームからなるシート本体に、形状を安定化させるためのインサート材としての金属ワイヤーを埋設状に一体成形して生産されることが一般的であった。近年では、車両の軽量化、コスト削減等の視点から、ポリウレタンフォームとオレフィン系樹脂（熱可塑性樹脂）型内発泡成形体ユニットとを組み合わせた構成が提案されている。型内発泡成形体ユニットは、オレフィン系樹脂の発泡ビーズからなる型内発泡成形体に、インサート材（例えば、金属ワイヤー）をインサート成形して得られたものである。型内発泡成形体ユニットは、車両用シート芯材として使用される。型内発泡成形体ユニットとポリウレタンフォームとを一体成形し、それらをシートカバーで覆うことで、車両用シートとなる。
上記型内発泡成形体ユニットにおいては、上記インサート材の一部、および／または、上記型内発泡成形体に埋め込まれた掛け止め具が露出されている構成が知られている（特許文献１～４参照）。
特開２０１１－１６４５８号公報 特開２０１６－２２２９２号公報 特開２０１６－６００６４号公報 国際公開２０１６／１５２５３０号公報 特開２０１７－１１３０５３号公報
ところで、上述したインサート成形して得られる型内発泡成形体は、成形直後は一旦収縮するものの、これを養生乾燥することによる膨張（寸法回復）を経て、所望の形状となる。本願発明者らは、このとき、型内発泡成形体に埋め込まれたインサート材は、型内発泡成形体の収縮および膨張に追従せずに留まることにより、型内発泡成形体の収縮および膨張を阻害して型内発泡成形体が想定外に変形する虞があるという問題点に注目した。そしてこの問題点に鑑み、本願発明者らは、型内発泡成形体を所望の形状とすることが難しいという課題が発生することを独自に見出した。また、これに伴い、当該逸脱を予め想定し、金型における転写形状に反映させることが難しいため、金型の製作が難しいという付随的な課題も存在する。
その一方、型内発泡成形体ユニットにおいて、インサート材の一部、および／または、掛け止め具の露出量が多過ぎる場合、型内発泡成形体ユニットの強度が不十分となる虞があるという課題もある。
つまり、本願発明者らは、型内発泡成形体を所望の形状としつつ、かつ十分な強度を担保するという二律相反的な課題が存在することを独自に見出した。
特許文献１～４に開示されている技術においては、これらの課題を解決するために十全とはいえない。
本発明の一態様は、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易であって、かつ、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニット、および型内発泡成形体ユニットの製造方法を実現することを目的とする。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る型内発泡成形体ユニットは、熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有しており、上記第１延伸領域の略全体が、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、上記第２延伸領域は、上記型内発泡成形体の外部に露出しており、上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する露出部を有していることを特徴としている。
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る型内発泡成形体ユニットの製造方法は、熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有している型内発泡成形体ユニットの製造方法であって、上記インサート材を埋め込むように、上記型内発泡成形体を形成する工程を含んでおり、当該工程において、上記第１延伸領域の略全体を、上記型内発泡成形体に対して埋め込み、上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する上記第２延伸領域の部分を、上記型内発泡成形体の外部に露出させることを特徴としている。
上記の構成によれば、第１延伸領域の略全体が、型内発泡成形体に対して埋め込まれているため、型内発泡成形体に対してインサート材が十分強固に固定されている。これにより、型内発泡成形体ユニットの強度が不十分となる虞を低減することができる。
また、上記の構成によれば、第２延伸領域が型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する露出部を有している。これにより、第２延伸領域付近に位置する型内発泡成形体の収縮および膨張が、インサート材によって阻害される虞を低減することができる。これにより、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易である。また、型内発泡成形体の変形量が予め想定されていた量から逸脱することを抑制することができるため、インサート成形用の金型の製作も容易となる。
従って、上記の構成によれば、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易であることによってインサート成形用の金型の製作が容易であり、かつ、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニットを実現することが可能となる。
本発明の一態様によれば、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易であって、かつ、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニットを実現することが可能となる。
本発明の実施の形態に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第２応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第３応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第４応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第５応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第６応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第７応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第８応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第９応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１０応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１１応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１２応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１３応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図１の型内発泡成形体ユニットの第１４応用例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 本発明の比較例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 型内発泡成形体ユニットの長手方向における、型内発泡成形体の変形量の分布を示す平面図であり、（ａ）は図１に示す型内発泡成形体ユニットにおける分布を示しており、（ｂ）は図１６に示す型内発泡成形体ユニットにおける分布を示している。 型内発泡成形体ユニットの短手方向における、型内発泡成形体の変形量の分布を示す平面図であり、（ａ）は図１に示す型内発泡成形体ユニットにおける分布を示しており、（ｂ）は図１６に示す型内発泡成形体ユニットにおける分布を示している。 図２に示す型内発泡成形体ユニットにおける、型内発泡成形体の変形量の分布を示す平面図であり、（ａ）は短手方向における分布を示しており、（ｂ）は長手方向における分布を示しており、（ｃ）は鉛直方向における分布を示している。 図３に示す型内発泡成形体ユニットにおける、型内発泡成形体の変形量の分布を示す平面図であり、（ａ）は短手方向における分布を示しており、（ｂ）は長手方向における分布を示しており、（ｃ）は鉛直方向における分布を示している。 本発明の別の比較例に係る型内発泡成形体ユニットの概略構成を示す斜視図である。 図２１に示す型内発泡成形体ユニットにおける、型内発泡成形体の変形量の分布を示す平面図であり、（ａ）は短手方向における分布を示しており、（ｂ）は長手方向における分布を示しており、（ｃ）は鉛直方向における分布を示している。
本発明を実施するための形態について、図１～図２２を参照して説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る型内発泡成形体ユニット１００の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１００は、型内発泡成形体１、インサート材２、および掛け止め具３を備えている。型内発泡成形体ユニット１００は、型内発泡成形体１に、インサート材２をインサート成形して得られたものである。
型内発泡成形体１は、熱可塑性樹脂からなる。型内発泡成形体１は、本発明の効果が顕著になること、さらには、緩衝性、耐薬品性、耐熱性、および圧縮後の歪回復率に優れ、かつ、リサイクルが容易となる点から、オレフィン系樹脂からなることが好ましい。さらに、型内発泡成形体１は、これらの点から、ポリオレフィン系樹脂の発泡ビーズを型内発泡成形したものであることがより好ましい。
例えば、型内発泡成形体１を構成する熱可塑性樹脂は、オレフィン系単量体７５重量％以上含んでなる重合体である。
オレフィン系単量体としては、エチレン、プロピレン、ブテン－１、イソブテン、ペンテン－１、３－メチル－ブテン－１、ヘキセン－１、４－メチル－ペンテン－１、３，４－ジメチル－ブテン－１、ヘプテン－１、３－メチル－ヘキセン－１、オクテン－１、デセン－１等の炭素数２～１２のα－オレフィン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
また、上記オレフィン系単量体と共重合性を有するその他の単量体としては、シクロペンテン、ノルボルネン、１，４，５，８－ジメタノ－１，２，３，４，４ａ，８，８ａ，６－オクタヒドロナフタレン等の環状オレフィン、５－メチレン－２－ノルボルネン、５－エチリデン－２－ノルボルネン、１，４－ヘキサジエン、メチル－１，４－ヘキサジエン、７－メチル－１，６－オクタジエン等のジエン等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
ポリオレフィン系樹脂の具体例としては、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン等のエチレンを主成分とするポリエチレン系樹脂、プロピレンを主成分とするポリプロピレン系樹脂が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は、単独で用いてもよく、２種以上を組み合わせて用いてもよい。
特に、α－オレフィンがエチレンおよび／またはブテン－１である、エチレンおよび／またはブテン－１を共重合単量体成分として含有するポリプロピレン系樹脂が、入手容易であり、加工成形性に優れていることから、型内発泡成形への使用が好まれる。ポリエチレン系樹脂の中でも、エチレン－α－オレフィンブロック共重合体であってエチレン以外のコモノマーが１～１０重量％である場合、または直鎖状低密度ポリエチレンである場合に、良好な発泡性を示し、型内発泡成形に好適に使用し得る。
ポリプロピレン系樹脂としては、単量体の主成分としてプロピレンを含んでいれば、特に限定はなく、プロピレンホモポリマー、α－オレフィン－プロピレンランダム共重合体、α－オレフィン－プロピレンブロック共重合体等が挙げられる。これらは、単独で用いてもよく、２種以上を併用してもよい。
本発明の実施の形態において用いられるポリオレフィン系樹脂は、さらに必要に応じて、タルク等のセル造核剤をはじめ、酸化防止剤、金属不活性剤、リン系加工安定剤、紫外線吸収剤、紫外線安定剤、蛍光増白剤、金属石鹸等の安定剤、または架橋剤、連鎖移動剤、滑剤、可塑剤、充填剤、強化剤、無機系顔料、有機系顔料、導電性改良剤、難燃性改良剤、界面活性剤型もしくは高分子型の帯電防止剤等の添加物が添加されたポリオレフィン系樹脂組成物として使用され得る。
本発明の実施の形態において用いられるポリオレフィン系樹脂組成物は、通常、予備発泡に利用されやすいように予め押出機、ニーダー、バンバリミキサー、ロール等を用いてポリオレフィン系樹脂を、必要に応じて前記添加剤と共に溶融混合し、円柱状、楕円状、球状、立方体状、直方体状等のような所望の粒子形状のポリオレフィン系樹脂粒子に成形加工される。
なお、本発明の実施の形態において用いられるポリオレフィン系樹脂の発泡ビーズは、例えば、耐圧容器内に、ポリオレフィン系樹脂粒子を二酸化炭素等の発泡剤と共に水系分散媒に分散させ、ポリオレフィン系樹脂粒子の軟化温度以上の温度まで加熱、加圧した後、一定時間保持した後、次いで耐圧容器の内圧よりも低い圧力域に放出する発泡工程を経て得ることができる。ただし、ポリオレフィン系樹脂の発泡ビーズを得る手法は、上記の手法に限定されるものではない。より具体的には、国際公開特許公報ＷＯ２００９／０７５２０８や特開２００６－１１７８４２号公報等に開示されている製造方法を用いることができる。
このようなポリオレフォン系樹脂の発泡ビーズは、例えば、（株）カネカ製エペラン－ＰＰ、エペラン－ＸＬ等として市販されており、容易に入手可能である。
さらに、オレフィン系樹脂以外の熱可塑性樹脂として、例えば、スチレン系樹脂、スチレン改質オレフィン系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリ塩化ビニリデン系樹脂およびポリ乳酸系樹脂等が挙げられる。そして、スチレン系樹脂発泡ビーズであれば特開２００３－２０１３６０号公報、特開２０１４－１１８４７４号公報や国際公開特許公報ＷＯ２０１５／１３７３６３等に開示されている製造方法により得ることが可能である。また、スチレン改質オレフィン系樹脂発泡ビーズであれば特開２００８－２３９７９４号公報や国際公開特許公報ＷＯ２０１６／１５２２４３等に開示されている製造方法により得ることが可能である。
インサート材２は、型内発泡成形体１に対して埋め込まれている。インサート材２は、少なくとも１本の線状部材からなる。インサート材２としては、型内発泡成形体１より、破断に対する強度（引張強度）が高ければ、種々の材質のものを用いることができる。つまり、インサート材２は、型内発泡成形体１より硬いか、または型内発泡成形体１より柔らかい材質であっても千切れにくければ、種々の材質のものを用いることができる。インサート材２の一例として、金属、無機繊維（炭素繊維、ガラス繊維等）、繊維強化プラスチック（炭素繊維強化プラスチック、ガラス繊維強化プラスチック等）、繊維強化金属、木材、コンクリートを挙げることができる。中でも、インサート材２の材質は、金属のワイヤーであることが好ましい。インサート材２を構成する金属の一例として、鉄、ステンレス、亜鉛、アルミ等が挙げられる。
インサート材２は、略四角形の枠状に形成されている。具体的に、インサート材２は、仮想の四角形２ｓを構成する４辺に沿って引き廻されているという前提の下、折り曲げられたり湾曲されたりすることによって、対応する四角形２ｓの辺から離れ得るように形成されている。図１においては、四角形２ｓにおける２組の対辺の一方と対応するインサート材２の部分を第１延伸領域２１としており、四角形２ｓにおける２組の対辺の他方と対応するインサート材２の部分を第２延伸領域２２としている。第１延伸領域２１と対応する四角形２ｓの対辺は、概ね型内発泡成形体ユニット１００の長手方向に沿っており、第２延伸領域２２と対応する四角形２ｓの対辺は、概ね型内発泡成形体ユニット１００の短手方向に沿っている。なお、型内発泡成形体ユニット１００が車両に取り付けられた状態において、型内発泡成形体ユニット１００の長手方向は、車両の幅方向と対応し、型内発泡成形体ユニット１００の短手方向は、車両の前後方向と対応する。
第１延伸領域２１は、その略全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれている。具体的に、第１延伸領域２１は、何らかの理由によって、型内発泡成形体１に対して埋め込むことが相応しくない部分を除けば、その全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれている。型内発泡成形体１に対して埋め込むことが相応しくない第１延伸領域２１の部分の一例として、型内発泡成形体１の外形に起因して、型内発泡成形体１に対して埋め込むことが困難である位置に配置された第１延伸領域２１の部分が挙げられる。
型内発泡成形体ユニット１００においては、第１延伸領域２１の略全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれているため、型内発泡成形体１に対してインサート材２が十分強固に固定されている。これにより、型内発泡成形体ユニット１００において、その強度が不十分となる虞を低減することができる。
一方、第２延伸領域２２は、型内発泡成形体１の外部に露出しており、型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従する露出部２３を有している。露出部２３は、第２延伸領域２２の少なくとも一部である（一部であっても全部であってもよい）。ここで、「露出部２３が型内発泡成形体１の収縮に追従する」こととは、型内発泡成形体１の収縮により生じる力を露出部２３が受け、当該収縮に伴う型内発泡成形体１の変形を追うように、露出部２３が変形することを意味している。同様に、「露出部２３が型内発泡成形体１の膨張に追従する」こととは、型内発泡成形体１の膨張により生じる力を露出部２３が受け、当該膨張に伴う型内発泡成形体１の変形を追うように、露出部２３が変形することを意味している。各第２延伸領域２２に関し、全体に対する露出部２３の割合は、１０％以上９０％以下であることが好ましく、３０％以上８０％以下であることがより好ましく、５５％以上６５％以下であることがさらに好ましい。
これにより、第２延伸領域２２付近に位置する型内発泡成形体１の収縮および膨張が、インサート材２によって阻害される虞を低減することができる。これにより、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易である。また、型内発泡成形体１の変形量が予め想定されていた量から逸脱することを抑制することができるため、インサート成形用の金型の製作も容易となる。
従って、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易であることによってインサート成形用の金型の製作が容易であり、かつ、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニット１００を実現することが可能となる。
なお、露出部２３において、インサート材２は、型内発泡成形体１に形成された溝に嵌め込まれていてもよいし、型内発泡成形体１上に配置されていてもよい。
また、型内発泡成形体ユニット１００において、四角形２ｓにおける２組の対辺の一方は、型内発泡成形体ユニット１００の長手方向と対応しており、四角形２ｓにおける２組の対辺の他方は、型内発泡成形体ユニット１００の短手方向と対応している。これにより、インサート材２が型内発泡成形体１に対して埋め込まれている領域を十分大きくすることができるため、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニット１００の実現が容易となる。
インサート材２は、直径（太さ）が例えば４．０ｍｍΦである太線部２ｆと、直径が例えば２．５ｍｍΦである細線部２ｔとを有している。なお、インサート材２において太線部２ｆと細線部２ｔとを混在させるために、１本の線状部材を加工してインサート材２を作成してもよいし、２本以上の線状部材を接いでインサート材２を作成してもよい。
より具体的に、第１延伸領域２１は、強度を十分に大きくするという観点から、太線部２ｆのみによって構成されている。一方、第２延伸領域２２については、太線部２ｆと細線部２ｔとが混在している。そして、露出部２３を構成するインサート材２の一部には、インサート材２が撓み易いように、細線部２ｔが採用されている。なお、露出部２３を構成するインサート材２の全部に、細線部２ｔが採用されていてもよい。各第２延伸領域２２に関し、第２延伸領域２２に対する細線部２ｔの割合は、３０％以上７０％以下であることが好ましく、４０％以上６０％以下であることがより好ましく、４０％以上５０％以下であることがさらに好ましい。
以上のことをまとめると、露出部２３の少なくとも一部におけるインサート材２の太さは、第１延伸領域２１におけるインサート材２の太さより小さくてもよいと言える。
さらに、露出部２３は、インサート材２の折り曲げ部分として、３つの折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃを有している。折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃにおいては、それぞれ、折り曲げ角度θａ～折り曲げ角度θｃにて、インサート材２が折り曲げられている。折り曲げ角度θａ～折り曲げ角度θｃはいずれも、図１に示すように鋭角であることが好ましいが、直角または鈍角であってもよい。また、露出部２３は、インサート材２の折り曲げ部分を４つ以上有していてもよい。
上記の構成によれば、露出部２３におけるインサート材２が動き易いため、第２延伸領域２２付近に位置する型内発泡成形体１の収縮および膨張が、インサート材２によって阻害される虞をさらに低減することができる。またこれにより、型内発泡成形体ユニット１００の短手方向における、型内発泡成形体１の変形量を小さくすることができる。なぜなら、収縮および膨張が極めて小さいインサート材２の影響を受けることなく、型内発泡成形体１が収縮および膨張をすることができるからである。具体的には、収縮および膨張が極めて小さいインサート材２がたわむことにより、型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従することができるからである。
また、折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃの存在により、折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃの各々が起点となりインサート材２が変形しやすく、型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従し易くなる。このため、型内発泡成形体１の変形量を小さくすることができる。折り曲げ部分を多数設け、露出部２３をバネ構造とすれば、より変形量を小さくすることを可能とし易い。
なお、図１において、露出部２３は、型内発泡成形体ユニット１００における長手方向両端の各々に設けられているが、当該長手方向両端のいずれか一方のみに設けられていてもよい。また、露出部２３を型内発泡成形体１の縁に沿わせることによって、型内発泡成形体ユニット１００の強度を確保することが容易となる。
掛け止め具３は、例えば鉄製の板状部材３１に対して固定されている。なお、板状部材３１は、例えばインサート材２に対して固定されている。掛け止め具３は、車両側のフックに引っ掛かることによって、型内発泡成形体ユニット１００を車両に固定する機能を有している。掛け止め具３の材質として、インサート材２の材質と同じものを用いることができる。
掛け止め具３は、板状部材３１に対して固定されている台座部３２、および本体部３３を有している。台座部３２と本体部３３とは、掛け止め具３の側面視においてＬ字型に連結されている。図１において、本体部３３は、Ｕ字型のフックである。但し、本体部３３は、車両側のフックに引っ掛かることが可能な形状であれば、その形状は特に限定されず、例えばコの字型のフックであってもよい。また、インサート材２が、掛け止め具３および／または板状部材３１と連結されていてもよいし、連結されていなくてもよい。
ここで、型内発泡成形体ユニット１００においては、掛け止め具３の全体が、型内発泡成形体１の外部に露出している。板状部材３１については、板状部材３１を型内発泡成形体ユニット１００に対して所望の強度にて固定するために必要な程度に、型内発泡成形体１に対して埋め込まれていればよく、型内発泡成形体１の外部に露出した部分を有していても有していなくてもよい。
掛け止め具３は、インサート材２と同様の原理によって、型内発泡成形体１の収縮および膨張を阻害する虞がある。上記の構成によれば、掛け止め具３付近に位置する型内発泡成形体１の収縮および膨張が、掛け止め具３によって阻害される虞を低減することができる。これにより、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易である。また、型内発泡成形体１の変形量が予め想定されていた量から逸脱することを抑制することができるため、インサート成形用の金型の製作も容易となる。
型内発泡成形体ユニット１００の用途としては、車両用シート芯材が挙げられ、具体例を挙げると、当該シートにおける座面の芯材、または当該シートにおける背もたれ部分の芯材が挙げられる。
〔応用例〕
図２は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０１の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０１と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０１は、第２延伸領域２２が、太線部２ｆのみによって構成されている。また、型内発泡成形体ユニット１０１には、型内発泡成形体ユニット１００の折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃに対応する、インサート材２の折り曲げ部分が設けられていない。
図３は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第２応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０２の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０２と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０２は、第２延伸領域２２が、細線部２ｔのみによって構成されている。また、型内発泡成形体ユニット１０２には、型内発泡成形体ユニット１００の折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃに対応する、インサート材２の折り曲げ部分が設けられていない。
図４は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第３応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０３の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０３と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０３は、第２延伸領域２２が、太線部２ｆのみによって構成されている。
図５は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第４応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０４の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０４と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０４は、インサート材２における型内発泡成形体１から露出した部分の全てが、細線部２ｔのみによって構成されている。
図６は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第５応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０５の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０５と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０５と、型内発泡成形体ユニット１００とは、インサート材２における型内発泡成形体１から露出した部分において、太線部２ｆの配置と細線部２ｔの配置とが逆になっている。
図７は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第６応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０６の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０６と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０６は、折り曲げ部分２４ｂと折り曲げ部分２４ｃとの間が、太線部２ｆによって構成されている。
図８は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第７応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０７の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０７と型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０７は、折り曲げ部分２４ａと折り曲げ部分２４ｂとの間、ならびに折り曲げ部分２４ｃと第２延伸領域２２の端部（図８中、左下）との間が、太線部２ｆによって構成されている。
図９は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第８応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０８の概略構成を示す斜視図である。図１０は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第９応用例に係る型内発泡成形体ユニット１０９の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１０８および型内発泡成形体ユニット１０９のそれぞれと型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１０８および型内発泡成形体ユニット１０９のそれぞれは、インサート材２の全体が、太線部２ｆのみによって構成されている。また、型内発泡成形体ユニット１０８および型内発泡成形体ユニット１０９のそれぞれは、第１延伸領域２１´の略全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれており、第２延伸領域２２´が、型内発泡成形体１の外部に露出しており、型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従する露出部２３´を有している。なお、第１延伸領域２１´は、型内発泡成形体ユニット１００の第２延伸領域２２に対応する領域であり、第２延伸領域２２´は、型内発泡成形体ユニット１００の第１延伸領域２１に対応する領域である。
露出部２３´は、型内発泡成形体ユニット１０８において第２延伸領域２２´（図９中、上）の中央部分を避けるように配置されており、型内発泡成形体ユニット１０９において第２延伸領域２２´（図１０中、上）の中央部分に配置されている。
図１１は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１０応用例に係る型内発泡成形体ユニット１１０の概略構成を示す斜視図である。図１２は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１１応用例に係る型内発泡成形体ユニット１１１の概略構成を示す斜視図である。図１３は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１２応用例に係る型内発泡成形体ユニット１１２の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１１０～型内発泡成形体ユニット１１２のそれぞれと型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１１０～型内発泡成形体ユニット１１２のそれぞれは、インサート材２の全体が、太線部２ｆのみによって構成されている。また、型内発泡成形体ユニット１１０～型内発泡成形体ユニット１１２のそれぞれは、第１延伸領域２１´の略全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれており、第２延伸領域２２´が露出部２３´を有している。
露出部２３´は、型内発泡成形体ユニット１１０において第２延伸領域２２´における対辺の一方に設けられており、型内発泡成形体ユニット１１１において同対辺の他方に設けられており、型内発泡成形体ユニット１１２において同対辺の両方に設けられている。
図１４は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１３応用例に係る型内発泡成形体ユニット１１３の概略構成を示す斜視図である。図１５は、図１の型内発泡成形体ユニット１００の第１４応用例に係る型内発泡成形体ユニット１１４の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット１１３および型内発泡成形体ユニット１１４のそれぞれと型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット１１３および型内発泡成形体ユニット１１４のそれぞれは、第１延伸領域２１´の略全体が、型内発泡成形体１に対して埋め込まれており、第２延伸領域２２´がその中央部分に露出部２３´を有している。また、型内発泡成形体ユニット１１３の露出部２３´は、インサート材２の折り曲げ部分として、３つの折り曲げ部分２４ａ´～折り曲げ部分２４ｃ´を有している。型内発泡成形体ユニット１１３の露出部２３´は、折り曲げ部分２４ｂ´と折り曲げ部分２４ｃ´との間が細線部２ｔによって構成されており、その他の部分が太線部２ｆによって構成されている。一方、型内発泡成形体ユニット１１４は、露出部２３´の全体が細線部２ｔによって構成されている。
〔まとめ〕
本発明の一態様に係る型内発泡成形体ユニットは、熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有しており、上記第１延伸領域の略全体が、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、上記第２延伸領域は、上記型内発泡成形体の外部に露出しており、上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する露出部を有している。
本発明の一態様に係る型内発泡成形体ユニットの製造方法は、熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有している型内発泡成形体ユニットの製造方法であって、上記インサート材を埋め込むように、上記型内発泡成形体を形成する工程を含んでおり、当該工程において、上記第１延伸領域の略全体を、上記型内発泡成形体に対して埋め込み、上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する上記第２延伸領域の部分を、上記型内発泡成形体の外部に露出させる。
上記の構成によれば、第１延伸領域の略全体が、型内発泡成形体に対して埋め込まれているため、型内発泡成形体に対してインサート材が十分強固に固定されている。これにより、型内発泡成形体ユニットの強度が不十分となる虞を低減することができる。
また、上記の構成によれば、第２延伸領域が型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する露出部を有している。これにより、第２延伸領域付近に位置する型内発泡成形体の収縮および膨張が、インサート材によって阻害される虞を低減することができる。これにより、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易である。また、型内発泡成形体の変形量が予め想定されていた量から逸脱することを抑制することができるため、インサート成形用の金型の製作も容易となる。
従って、上記の構成によれば、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易であることによってインサート成形用の金型の製作が容易であり、かつ、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニットを実現することが可能となる。
また、本発明の別の態様に係る型内発泡成形体ユニットにおいて、上記露出部の少なくとも一部における上記インサート材の太さは、上記第１延伸領域における上記インサート材の太さより小さいことが好ましい。
また、本発明の別の態様に係る型内発泡成形体ユニットにおいて、上記露出部は、上記インサート材の折り曲げ部分を３つ以上有していることが好ましい。
上記の構成によれば、露出部におけるインサート材が動き易いため、第２延伸領域付近に位置する型内発泡成形体の収縮および膨張が、インサート材によって阻害される虞をさらに低減することができる。またこれにより、上記略四角形における２組の対辺の他方の延伸方向に略沿った方向における型内発泡成形体の変形量を小さくすることができる。なぜなら、収縮および膨張が極めて小さいインサート材の影響を受けることなく、型内発泡成形体が収縮および膨張をすることができるからである。
また、本発明の別の態様に係る型内発泡成形体ユニットは、掛け止め具をさらに備えており、上記掛け止め具の全体が、上記型内発泡成形体の外部に露出していることが好ましい。
掛け止め具は、インサート材と同様の原理によって、型内発泡成形体の収縮および膨張を阻害する虞がある。上記の構成によれば、掛け止め具付近に位置する型内発泡成形体の収縮および膨張が、掛け止め具によって阻害される虞を低減することができる。これにより、型内発泡成形体を所望の形状とすることが容易である。また、型内発泡成形体の変形量が予め想定されていた量から逸脱することを抑制することができるため、インサート成形用の金型の製作も容易となる。
また、本発明の別の態様に係る型内発泡成形体ユニットにおいて、上記略四角形における２組の対辺の一方は、上記型内発泡成形体ユニットの長手方向と対応しており、上記略四角形における２組の対辺の他方は、上記型内発泡成形体ユニットの短手方向と対応していることが好ましい。
上記の構成によれば、インサート材が型内発泡成形体に対して埋め込まれている領域を十分大きくすることができるため、十分な強度を有している型内発泡成形体ユニットの実現が容易となる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
図１６は、本発明の比較例に係る型内発泡成形体ユニット２００の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット２００と、図１に示した型内発泡成形体ユニット１００との相違点は、下記（Ａ）～（Ｄ）のとおりである。
（Ａ）型内発泡成形体ユニット１００は、露出部２３を有しているが、型内発泡成形体ユニット２００は、露出部２３を有していない。なお、図１６においては、型内発泡成形体ユニット２００の左右上端部の各々にてインサート材４がむき出しになっているが、これは単に型内発泡成形体１に対して埋め込むことが困難なインサート材４部分に過ぎず、露出部２３とは異なるものである（型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従するものではない）。
（Ｂ）型内発泡成形体ユニット１００は、太線部２ｆと細線部２ｔとからなるインサート材２を有しているが、型内発泡成形体ユニット２００は、インサート材２の代わりに、太線部２ｆのみからなるインサート材４を有している。
（Ｃ）型内発泡成形体ユニット１００のインサート材２は、露出部２３に折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃを有しているが、型内発泡成形体ユニット２００のインサート材４は、折り曲げ部分２４ａ～折り曲げ部分２４ｃを有していない。
（Ｄ）型内発泡成形体ユニット１００の掛け止め具３は、その全体が露出しているが、型内発泡成形体ユニット２００の掛け止め具３は、台座部３２の下方が型内発泡成形体１に対して埋め込まれている（露出していない）。
実施例として、シミュレーションによって、型内発泡成形体ユニット１００における、型内発泡成形体１の変形量の分布と、型内発泡成形体ユニット２００における、型内発泡成形体１の変形量の分布とを対比した。
図１７は、型内発泡成形体ユニットの長手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布を示す平面図である。図１７の（ａ）は、型内発泡成形体ユニット１００における分布を示しており、図１７の（ｂ）は、型内発泡成形体ユニット２００における分布を示している。
図１８は、型内発泡成形体ユニットの短手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布を示す平面図である。図１８の（ａ）は、型内発泡成形体ユニット１００における分布を示しており、図１８の（ｂ）は、型内発泡成形体ユニット２００における分布を示している。
なお、図１７および図１８の右隅に記載されている－１０～１０の表記は、変形量の数値（単位：ｍｍ）を示しており、図１７において右側から中央に向かって変形すると正の値、左側から中央に向かって変形すると負の値を示し、図１８において上側に向かって変形すると正の値、下側に向かって変形すると負の値を示している。また、上記の各分布を測定するための機器として、ダッソー・システムズ株式会社製のＣＡＴＩＡを用いた。
型内発泡成形体ユニット２００の長手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布は、図１７の（ｂ）に示すとおり、等高線が型内発泡成形体ユニット２００上を斜め方向に伸びている。一方、型内発泡成形体ユニット１００の長手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布は、図１７の（ａ）に示すとおり、等高線が概ね型内発泡成形体ユニット１００の短手方向に沿って伸びるように整理されている。以上のことから、型内発泡成形体ユニット１００は、その長手方向に関し、型内発泡成形体ユニット２００に対して、等高線（図１７の（ａ）参照）が整理されているため、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易であるということが分かった。
型内発泡成形体ユニット２００の短手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布は、図１８の（ｂ）に示すとおり、等高線が型内発泡成形体ユニット２００上を放射状に伸びている。一方、型内発泡成形体ユニット１００の短手方向における、型内発泡成形体１の変形量の分布は、図１８の（ａ）に示すとおり、等高線が概ね型内発泡成形体ユニット１００の長手方向に沿って伸びるように整理されている。以上のことから、型内発泡成形体ユニット１００は、その短手方向に関し、型内発泡成形体ユニット２００に対して、等高線（図１８の（ａ）参照）が整理されているため、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易であるということが分かった。
加えて、図１８の（ａ）に示す分布は、図１８の（ｂ）に示す分布と比較して、変形量の数値が＋２ｍｍ以上である領域が無くなっている。このことから、型内発泡成形体ユニット１００は、その短手方向に関し、型内発泡成形体ユニット２００に対して、型内発泡成形体１の変形量が小さくなっているということが分かった。
図１９、図２０、および図２２の右隅に記載されている－１０～１０の表記は、変形量の数値（単位：ｍｍ）を示しており、右側から中央に向かって変形すると正の値、左側から中央に向かって変形すると負の値を示し、上側に向かって変形すると正の値、下側に向かって変形すると負の値を示し、紙面表側に向かって変形すると正の値、紙面裏側に向かって変形すると負の値を示している。また、上記の各分布を測定するための機器として、ダッソー・システムズ株式会社製のＣＡＴＩＡを用いた。
図１９は、図２に示す型内発泡成形体ユニット１０１における、型内発泡成形体１の変形量の分布を示す平面図である。図１９の（ａ）は短手方向における分布を示しており、図１９の（ｂ）は長手方向における分布を示しており、図１９の（ｃ）は鉛直方向（短手方向および長手方向の両方と垂直な方向）における分布を示している。図１９の（ａ）～（ｃ）から、型内発泡成形体ユニット１０１は、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易であるということが分かる。
図２０は、図３に示す型内発泡成形体ユニット１０２における、型内発泡成形体１の変形量の分布を示す平面図である。図２０の（ａ）は短手方向における分布を示しており、図２０の（ｂ）は長手方向における分布を示しており、図２０の（ｃ）は鉛直方向における分布を示している。図２０の（ａ）および（ｃ）のそれぞれにおいて、＋２ｍｍ以上の変形量の領域は無く、図２０の（ａ）～（ｃ）において、規則的な変形量となっていることから、型内発泡成形体ユニット１０２は、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが容易であるということが分かる。
図２１は、本発明の別の比較例に係る型内発泡成形体ユニット２０１の概略構成を示す斜視図である。型内発泡成形体ユニット２０１と型内発泡成形体ユニット１０２との相違点は、以下のとおりである。
型内発泡成形体ユニット２０１は、第２延伸領域２２が、細線部２ｔのみによって構成されている。また、型内発泡成形体ユニット２０１には、露出部２３が設けられていない。なお、図２１においては、型内発泡成形体ユニット２０１の左右上端部の各々にてインサート材２がむき出しになっているが、これは単に型内発泡成形体１に対して埋め込むことが困難なインサート材２部分に過ぎず、露出部２３とは異なるものである（型内発泡成形体１の収縮および膨張に追従するものではない）。
図２２は、図２１に示す型内発泡成形体ユニット２０１における、型内発泡成形体１の変形量の分布を示す平面図である。図２２の（ａ）は短手方向における分布を示しており、図２２の（ｂ）は長手方向における分布を示しており、図２２の（ｃ）は鉛直方向における分布を示している。図２２の（ａ）および（ｃ）のそれぞれにおいて、最大で１０ｍｍの変形量の領域が見られ、図２２の（ａ）～（ｃ）において、不規則な変形量となっていることから、型内発泡成形体ユニット２０１は、型内発泡成形体ユニット１０２と比較して、型内発泡成形体１を所望の形状とすることが困難であるということが分かる。
１ 型内発泡成形体
２ インサート材
２ｆ 太線部
２ｓ 仮想の四角形
２ｔ 細線部
３ 掛け止め具
２１、２１´ 第１延伸領域
２２、２２´ 第２延伸領域
２３、２３´ 露出部
２４ａ～２４ｃ 折り曲げ部分
１００～１１４ 型内発泡成形体ユニット

Claims (5)

  1. 熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、
    上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、
    上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有しており、
    上記第１延伸領域の略全体が、上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、
    上記第２延伸領域は、上記型内発泡成形体の外部に露出しており、上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する露出部を有しており、
    上記露出部の少なくとも一部における上記インサート材の太さは、上記第１延伸領域における上記インサート材の太さより小さいことを特徴とする型内発泡成形体ユニット。
  2. 上記露出部は、上記インサート材の折り曲げ部分を３つ以上有していることを特徴とする請求項１に記載の型内発泡成形体ユニット。
  3. 掛け止め具をさらに備えており、
    上記掛け止め具の全体が、上記型内発泡成形体の外部に露出していることを特徴とする請求項１または２に記載の型内発泡成形体ユニット。
  4. 上記略四角形における２組の対辺の一方は、上記型内発泡成形体ユニットの長手方向と対応しており、
    上記略四角形における２組の対辺の他方は、上記型内発泡成形体ユニットの短手方向と対応していることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の型内発泡成形体ユニット。
  5. 熱可塑性樹脂からなる型内発泡成形体と、
    上記型内発泡成形体に対して埋め込まれており、略四角形の枠状に形成されたインサート材とを備えており、
    上記インサート材は、上記略四角形における２組の対辺の一方と対応する第１延伸領域と、上記略四角形における２組の対辺の他方と対応する第２延伸領域とを有している型内発泡成形体ユニットの製造方法であって、
    上記インサート材を埋め込むように、上記型内発泡成形体を形成する工程を含んでおり、当該工程において、
    上記第１延伸領域の略全体を、上記型内発泡成形体に対して埋め込み、
    上記型内発泡成形体の収縮および膨張に追従する上記第２延伸領域の部分を、上記型内発泡成形体の外部に露出させ、
    上記露出させた部分の少なくとも一部における上記インサート材の太さは、上記第１延伸領域における上記インサート材の太さより小さいことを特徴とする型内発泡成形体ユニットの製造方法。
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