JP7127531B2

JP7127531B2 - 成形構造体の製造方法

Info

Publication number: JP7127531B2
Application number: JP2018241211A
Authority: JP
Inventors: 亮中嶌
Original assignee: Toyota Boshoku Corp
Current assignee: Toyota Boshoku Corp
Priority date: 2018-12-25
Filing date: 2018-12-25
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2038-12-25
Also published as: JP2020100104A

Description

本発明は、成形構造体の製造方法及び成形構造体に関する。

従来、成形構造体として、板状体の一方の面に樹脂部材が設けられたものが知られている（下記特許文献１）。特許文献１には、アッパーボード（板状体）の裏面にブラケット（樹脂部材）が取り付けられている構成のものが記載されている。

特開２０１４－２０５３９０号公報

上記構成のものでは、樹脂部材と板状体とを一体化させる作業（接着やビス止めなど）が必要となり、作業工数が増えてしまうという問題点がある。

本明細書で開示される技術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、成形構造体の製造に係る作業工数を減らすことを目的とする。

上記課題を解決するための手段として、本明細書で開示される成形構造体の製造方法は、繊維からなるマットに熱硬化性樹脂を付与することで板状体を形成する板状体形成工程と、前記板状体を加熱しつつ一対の成形型によってプレス成形するプレス成形工程と、前記一対の成形型のうち一方の成形型と前記板状体とによって構成された成形空間に樹脂を射出することで樹脂部材を前記板状体と接合された状態で成形する射出成形工程と、を備えることに特徴を有する。

プレス成形工程においては、板状体に含まれた熱硬化性樹脂が加熱されることで硬化する。これにより、板状体に含まれた繊維同士を互いに結合させることができる。また、射出成形工程においては、成形空間が一方の成形型と板状体とによって構成されており、このような成形空間に樹脂を射出することで、樹脂部材を板状体と一体的に成形することができる。このため、樹脂部材と板状体とを一体化させる作業（接着やビス止め等）を削減することができ、製造に係る作業工数を減らすことができる。

また、前記熱硬化性樹脂は、発泡性を有しており、前記射出成形工程では、発泡した前記熱硬化性樹脂の一部が前記成形空間に入り込む前に前記成形空間に前記樹脂を射出するものとすることができる。発泡性を有する熱硬化性樹脂を用いることで、軽量化を図ることができる。しかしながら、発泡した熱硬化性樹脂が成形空間に入り込むと、成形空間に射出された樹脂の流動を妨げる場合があり、成形不良の原因となる。発泡した熱硬化性樹脂の一部が成形空間に入り込む前に成形空間に樹脂を射出することで、このような事態を抑制することができる。

また、上記課題を解決するために、本明細書で開示される成形構造体は、繊維及び熱硬化性樹脂を少なくとも含む板状体と、前記板状体における一方の面の一部を成形空間を構成する面とした射出成形によって成形された樹脂部材と、を備えるものとすることができる。射出成形によって樹脂部材を板状体と一体的に成形することができるため、樹脂部材と板状体とを一体化させる作業（接着やビス止め等）を削減することができ、製造に係る作業工数を減らすことができる。

また、前記板状体は、乗物用内装材を構成するものとされ、前記樹脂部材は、他部材に取り付けられる取付部材であるものとすることができる。このような構成とすれば、取付部材を介して板状体と他部材とを組み付けることができる。

また、前記乗物用内装材は、車両用のドアトリムであり、前記他部材は、車両用のドアパネルであるものとすることができる。このような構成とすれば、取付部材を介して板状体とドアパネルとを組み付けることができる。

本発明によれば、成形構造体の製造に係る作業工数を減らすことができる。

一実施形態に係るドアトリムを示す断面図板状体形成工程を示す図成形装置を示す断面図プレス成形工程を示す断面図射出成形工程を示す断面図

本発明の一実施形態を図１から図５によって説明する。本実施形態では、成形構造体として、車両用のドアトリム１０（乗物用内装材）を例示する。ドアトリム１０は、車両用のドアに取り付けられるもので、図１に示すように、トリムボード２０（板状体）と、トリムボード２０上に設けられたクリップ座２１（取付部材、樹脂部材）と、トリムボード２０上に設けられた複数の取付ボス２２と、を備える。なお、図１の下側が車室内側であり、図１の上側が車室外側である。クリップ座２１（車両用のドアパネルに取り付けられる取付部材、樹脂部材）は、クリップ２３を介して、車両用のドアが備えるドアパネル１１（他部材、車両用のドアパネル）に取り付けられている。なお、本実施形態では、１つのクリップ座２１と２つの取付ボス２２を備える構成を例示しているが、これらの個数は適宜変更可能である。

取付ボス２２は、例えば円筒状をなしており、ビス２４によって他部材２５に取り付けられている。なお、このような取付ボス２２は熱カシメによって他部材２５に取り付けられていてもよい。他部材２５は、例えば、ドアトリム１０を構成する部材であり、このような部材としては、ドアポケット、オーナメント、アームレスト等を例示することができる。クリップ座２１及び取付ボス２２は、例えば、トリムボード２０の裏面２０Ａ（板状体における一方の面）に設けられている。言い換えると、クリップ座２１及び取付ボス２２は、トリムボード２０の意匠面２０Ｂ（板状体における他方の面）とは反対側の面に設けられている。

ドアトリム１０を構成する板状体であるトリムボード２０は、繊維及び発泡した熱硬化性樹脂を含むものとされ、プレス成形によって成形される。また、クリップ座２１及び取付ボス２２は、それぞれ樹脂部材であり、射出成形によって成形されている。次にドアトリム１０の製造方法について説明する。本実施形態のドアトリム１０の製造方法は、トリムボード２０の基になる板状体３０を形成する板状体形成工程と、板状体３０をプレス成形することでトリムボード２０とするプレス成形工程と、クリップ座２１及び取付ボス２２を成形する射出成形工程と、を備える。

図３にプレス成形工程及び射出成形工程を実行するための成形装置３５を示す。成形装置３５は、一対の成形型４０，５０と、射出装置５５と、を備える。成形型４０は、例えばキャビ型であり、成形型５０は、例えばコア型である。成形型４０における板状体３０との対向面には、凹部４１が形成されており、凹部４１の内面がトリムボード２０の意匠面２０Ｂに倣う形状をなす成形面４１Ａとなっている。また、成形型５０における板状体３０との対向面は、トリムボード２０の裏面２０Ａに倣う形状をなす成形面５０Ａとなっている。成形面５０Ａには、クリップ座２１の形状に倣う形状の凹部５１や、取付ボス２２の形状に倣う凹部５２がそれぞれ形成されている。なお、本実施形態では、成形型５０が、成形型５０の大部分を構成する型本体部５３と、型本体部５３に対してスライド変位可能なスライド型５４と、によって構成されているものを例示しているが、これに限定されない。なお、このようなスライド型５４はアンダーカット部を有するクリップ座２１を型抜きするために設けられている。

また、成形型５０には、射出装置５５が設けられ、射出装置５５から射出された樹脂は、ランナー５６を通じて凹部５１に射出され、ランナー５７を通じて、２つの凹部５２のうち一方の凹部５２に射出される。隣り合う２つの凹部５２は、成形面５０Ａに形成された溝であるランナー５８によって接続されている。このため、一方の凹部５２に射出された樹脂は、ランナー５８を通って他方の凹部５２に射出される。

成形型４０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、成形型５０に対して接近又は離間させることが可能となっている。これにより、一対の成形型４０，５０の型閉じ及び型開きが可能な構成となっている。また、成形型４０，５０には、加熱手段６１（例えばヒータ）が設けられており、成形面４１Ａ，５０Ａを加熱することが可能となっている。なお、成形面４１Ａ，５０Ａを加熱する加熱手段として、成形型４０，５０に加熱用の流体（加圧水等）を流す流路を設けてもよい。

また、成形型５０における成形型４０との対向面には、圧力センサ５９が設けられている。この圧力センサ５９は、型閉じ時の圧力を検出することが可能となっている。圧力センサ５９は、成形装置３５が備える制御部６０に対して電気的に接続されている。これにより、制御部６０は、圧力センサ５９によって検出された圧力に基づいて一対の成形型４０，５０が型閉じされたことを検知することが可能となっている。制御部６０は、射出装置５５の動作を制御することが可能となっている。圧力センサ５９としては、歪みゲージを用いたセンサや圧電素子を用いたセンサ等を例示することができる。

（板状体形成工程）
板状体形成工程では、図２に示すように、繊維からなるマット３１の表裏両面に対してスプレー等の塗布手段３２によって液状の熱硬化性樹脂３３を塗布（付与）することで板状体３０を形成する。この状態では、熱硬化性樹脂３３が硬化していないため、板状体３０は軟らかい状態である。なお、マット３１は例えば不織布とされ、マット３１に用いる繊維としては、木材等を解織して得た木質繊維、ケナフ等の靭皮植物繊維、ガラス繊維、炭素繊維等の無機繊維、合成樹脂繊維等を用いることができる。また、熱硬化性樹脂３３は発泡性を有しており、所定温度以上に加熱されることによって発泡する構成となっている。発泡性の熱硬化性樹脂３３としては、例えば、発泡剤が添加された熱硬化性のポリウレタン樹脂等を用いることができる。なお、熱硬化性樹脂３３に用いる樹脂は、これに限定されず、例えば、発泡性を有するエポキシ樹脂や発泡性を有するフェノール樹脂等を用いることも可能である。なお、熱硬化性のポリウレタン樹脂は、ポリオール成分とポリイソシアネート成分と反応させることで得ることができる。

（プレス成形工程）
板状体形成工程の後に実行されるプレス成形工程では、図３に示すように一対の成形型４０，５０の間に板状体３０を配置し、図４に示すように、加熱手段によって加熱された状態の一対の成形型４０，５０を型閉じすることで、一対の成形型４０，５０によって、板状体３０を加熱しつつ、プレス成形する。これにより、板状体３０は、成形面４１Ａ，５０Ａの形状に倣う形状に賦形され、トリムボード２０となる。このプレス成形工程では、板状体３０において、マット３１の表裏両面に対して塗布された熱硬化性樹脂３３（図２参照）がマット３１の内部に浸透する。そして、板状体３０に含まれる熱硬化性樹脂３３が加熱されることで、熱硬化性樹脂３３は硬化すると共に発泡する。

また、プレス成形工程では、一対の成形型４０，５０を型閉じすることで、図４に示すように、成形型５０の凹部５１，５２の開口が板状体３０によって塞がれる。これにより、凹部５１の内面と板状体３０の裏面２０Ａによってクリップ座２１を射出成形するための成形空間Ｓ１が形成された状態となり、凹部５２の内面と板状体３０の裏面２０Ａによって、取付ボス２２を射出成形するための成形空間Ｓ２が形成された状態となる。

（射出成形工程）
射出成形工程では、図５に示すように、射出装置５５から液状の樹脂を成形空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２にそれぞれ射出する。なお、射出する樹脂としては、例えば、非発泡性の熱硬化性樹脂（熱硬化性ポリウレタン樹脂等）を用いることができる。成形空間Ｓ１（一方の成形型と板状体とによって構成された成形空間）に充填された樹脂は、成形型５０の熱によって硬化することで、板状体３０の裏面２０Ａと接合された状態のクリップ座２１となる。また、成形空間Ｓ２（一方の成形型と板状体とによって構成された成形空間）に充填された樹脂は、成形型５０の熱によって硬化することで、板状体３０の裏面２０Ａと接合された状態の取付ボス２２となる。

つまり、クリップ座２１は、裏面２０Ａの一部を「成形空間Ｓ１を構成する面」とした射出成形によって成形されており、取付ボス２２は、裏面２０Ａの一部を「成形空間Ｓ２を構成する面」とした射出成形によって成形されている。また、ランナー５８に充填された樹脂は硬化することで、隣り合う取付ボス２２同士を繋ぐリブ２６（樹脂部材）として成形される。つまり、ランナー５８は樹脂の流通路であると共にリブ２６を成形するための成形空間でもあると言うことができる。なお、成形空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２に射出する樹脂としてはＡＢＳ樹脂のような熱可塑性樹脂を用いてもよく、その場合には、成形空間Ｓ１，Ｓ２に充填された溶融樹脂が冷却固化することでクリップ座２１や取付ボス２２が成形される。

なお、成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出するタイミングは、プレス成形工程の完了と同時であってもよいし、プレス成形工程が完了した後であってもよい。しかしながら、板状体３０に含まれる熱硬化性樹脂３３が加熱に伴って発泡すると、発泡した熱硬化性樹脂３３の一部が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込む事態が懸念される。このような事態を抑制するために、射出成形工程では、発泡した熱硬化性樹脂３３の一部が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込む前に成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に樹脂を射出する。これを実現するために、本実施形態では、例えば、一対の成形型４０，５０を型閉じした直後（又は同時）に射出装置５５から成形空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２に樹脂を射出する。

なお、成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出するタイミングは、板状体３０に含まれる熱硬化性樹脂３３の発泡の程度に基づいて決定してもよい。具体的には、熱硬化性樹脂３３を構成する各成分を混合してから発泡が開始するまでの間（クリームタイム）に成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出することが好ましい。

また、一対の成形型４０，５０が型閉じしたか否かは、圧力センサ５９を用いて判断することができる。圧力センサ５９は、型閉じに伴って生じる圧力を検出することができる。このため、制御部６０は、圧力センサ５９によって検出された圧力が、所定値Ｘ１を超えた時点で、一対の成形型４０，５０が型閉じされたと判断し、射出装置５５を駆動させる。なお、所定値Ｘ１は、試験等によって求めることができる。これにより、一対の成形型４０，５０を型閉じした直後に射出装置５５から成形空間Ｓ１，Ｓ２，Ｓ２に樹脂を射出することができる。

なお、射出装置５５から樹脂を射出するタイミングとしては、発泡した熱硬化性樹脂３３の一部が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込む前に成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に樹脂を充填させるようにするとより好ましい。

次に本実施形態の効果について説明する。本実施形態のプレス成形工程においては、板状体３０に含まれた熱硬化性樹脂３３が加熱されることで硬化する。これにより、板状体３０に含まれた繊維同士を互いに結合させることができる。また、射出成形工程においては、成形空間Ｓ１，Ｓ２が成形型５０と板状体３０とによって構成されており、このような成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出することで、クリップ座２１や取付ボス２２を板状体３０（トリムボード２０）と一体的に成形することができる。このため、板状体３０と、クリップ座２１（又は取付ボス２２）とを一体化させる作業（接着やビス止め等）を削減することができ、ドアトリム１０の製造に係る作業工数を減らすことができる。なお、熱硬化性樹脂は、一般的に熱可塑性樹脂と比べて機械的強度が高いため、軽量且つ強度の高いトリムボード２０を容易に実現することができる。

また、熱硬化性樹脂３３は、発泡性を有しており、射出成形工程では、発泡した熱硬化性樹脂３３の一部が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込む前に成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出する。発泡性を有する熱硬化性樹脂３３を用いることで、軽量化を図ることができる。しかしながら、発泡した熱硬化性樹脂３３が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込むと、成形空間Ｓ１，Ｓ２に射出された樹脂の流動を妨げる場合があり、成形不良の原因となる。発泡した熱硬化性樹脂３３の一部が成形空間Ｓ１，Ｓ２やランナー５８に入り込む前に成形空間Ｓ１，Ｓ２に樹脂を射出することで、このような事態を抑制することができる。

また、本実施形態のドアトリム１０は、繊維及び熱硬化性樹脂を少なくとも含むトリムボード２０（成形後の板状体３０）と、トリムボード２０における裏面２０Ａの一部を成形空間Ｓ１を構成する面とした射出成形によって成形されたクリップ座２１と、を備える。射出成形によってクリップ座２１をトリムボード２０と一体的に成形することができるため、クリップ座２１とトリムボード２０とを一体化させる作業（接着やビス止め等）を削減することができ、製造に係る作業工数を減らすことができる。

また、トリムボード２０は、ドアトリム１０（乗物用内装材）を構成するものであり、クリップ座２１は、ドアパネル１１に取り付けられる取付部材である。このような構成とすれば、クリップ座２１を介してトリムボード２０とドアパネル１１とを組み付けることができる。

また、樹脂部材（クリップ座２１や取付ボス２２）をトリムボード２０と一体的に形成する方法としては、予め成形しておいた樹脂部材をプレス成形型内に設置し、プレス成形型で板状体３０をプレス成形する際に、板状体３０と樹脂部材とを接合させる方法（言い換えると、樹脂部材をインサート品としたインサート成形）が考えられる。しかしながら、このような方法では、予め前工程で成形しておいた樹脂部材をプレス成形型内に配置する必要が生じる。本実施形態では、射出成形によって樹脂部材を成形しているため、樹脂部材を成形型内に配置する作業を削減することができる。

また、予め樹脂部材を成形しておく方法の場合、樹脂部材を保管する必要があるが、射出成形であれば、樹脂部材を保管しておく必要がない。このため、樹脂部材の保管場所を確保したり、保管した樹脂部材を管理したりする必要がなく、好適である。

なお、トリムボード２０に含まれる熱硬化性樹脂及び樹脂部材（クリップ座２１や取付ボス２２）を構成する樹脂は、上記したものに限定されず、適宜変更可能である。クリップ座２１や取付ボス２２を構成する樹脂としては、トリムボード２０を構成する樹脂に対する接着性が高いものを用いることが好ましい。例えば、クリップ座２１や取付ボス２２を構成する樹脂とトリムボード２０を構成する樹脂とを同じ種類の樹脂にすれば、相溶性が高くなり、接着性を高くすることができる。また、トリムボード２０を構成する樹脂として、例えばポリウレタン樹脂を用いた場合、クリップ座２１や取付ボス２２を構成する樹脂として、例えばＡＢＳ樹脂を用いることで接着性を高くすることができ、好適である。

なお、射出成形によって樹脂部材（クリップ座２１や取付ボス２２）を形成する際には、固化する前の樹脂（射出された樹脂）がトリムボード２０を構成する繊維間に含浸し、その後、樹脂が固化することで樹脂部材になるため、トリムボード２０に対して樹脂部材が強固に接合される。このような樹脂部材をクリップ座２１や取付ボス２２のような取付部材として用いることで、トリムボード２０と他部材（ドアパネル１１や他部材２５）とをより強固に組み付けることができ、好適である。

＜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）樹脂部材及び板状体の形状や用途は、上記実施形態で例示したものに限定されない。また、成形構造体は、ドアトリム以外の車両用内装材（インストルメントパネル、ラゲージトリム、パッケージトレイ等）であってもよい。また、成形構造体は、車両以外の乗物に搭載される内装材（乗物用内装材）であってもよいし、内装材以外の部材であってもよい。
（２）マット３１に塗布される熱硬化性樹脂３３が発泡性を有していないものであってもよい。
（３）上記実施形態では、板状体形成工程において、マット３１に対して熱硬化性樹脂を塗布することで板状体３０を形成したが、マット３１に対して熱硬化性樹脂を付与する手段は塗布に限定されない。例えば、マット３１を液状の熱硬化性樹脂中に浸すことでマット３１に対して熱硬化性樹脂を付与してもよい。

１０…ドアトリム（成形構造体、乗物用内装材）、１１…ドアパネル（他部材）、２０…トリムボード（板状体）、２０Ａ…裏面（板状体における一方の面）、２１…クリップ座（樹脂部材、取付部材）、２２…取付ボス（樹脂部材、取付部材）、２５…他部材、２６…リブ（樹脂部材）、３０…板状体、３１…マット、３３…熱硬化性樹脂、４０…成形型、５０…成形型（一対の成形型のうち一方の成形型）、５８…ランナー（成形空間）、Ｓ１，Ｓ２…成形空間

Claims

繊維からなるマットに熱硬化性樹脂を付与することで板状体を形成する板状体形成工程と、
前記板状体を加熱しつつ一対の成形型によってプレス成形するプレス成形工程と、
前記一対の成形型のうち一方の成形型と前記板状体とによって構成された成形空間に射出樹脂を射出することで樹脂部材を前記板状体と接合された状態で成形する射出成形工程と、を備え、
前記熱硬化性樹脂は、熱硬化性を示すベース樹脂に発泡剤が添加されたものからなり、
前記射出樹脂は、前記ベース樹脂と同じ樹脂からなり、
前記射出成形工程では、前記一対の成形型が型閉じすると同時に前記射出樹脂を射出することで、発泡した前記熱硬化性樹脂の一部が前記成形空間に入り込む前に前記成形空間に前記射出樹脂が射出され、
前記一対の成形型の少なくとも一方には、他方との対向面に、圧力センサが設けられており、
前記圧力センサは、前記一対の成形型の型閉じに伴って生じる圧力を検出するものであり、
前記射出成形工程では、前記圧力センサによって検出された圧力が所定値を超えた時点で、前記一対の成形型が型閉じされたと判断し、その判断により前記射出樹脂を射出することで、発泡した前記熱硬化性樹脂の一部が前記成形空間に入り込む前に前記成形空間に前記射出樹脂が射出される、成形構造体の製造方法。
前記板状体形成工程では、前記繊維からなるマットの表裏両面に対して、液状の前記熱硬化性樹脂を塗布することで、前記板状体を形成する、請求項１に記載の成形構造体の製造方法。