JP7239832B2 - 成形体、及び成形体の製造方法 - Google Patents
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第1節では、本実施形態に係るパネル状の成形体1について説明する。図1は、成形体1の構成を示す断面図である。図2は、図1の分解断面図である。図3は、芯材12に補強部材13を仮留めしてなるインサート部材15の平面図である。
図1及び図2に示されるように、表皮部材11は、樹脂のシートであり、後述の芯材12の両面に配置されることで、本成形体1の外観を構成する。換言すると、成形体1では、表皮部材11における外面111が視認される。また、表皮部材11の内面112には補強部材13が一体溶着化される。具体的には、表皮部材11としては、天然繊維、再生繊維、半合成繊維、合成繊維、及びこれらを混合した繊維を加工して得られる編物、織物、不織布、またはポリ塩化ビニル(PVC)、熱可塑性ポリウレタンエラストマー(TPU)または熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(TPO)等の熱可塑性エラストマー(TPE)、ポリエチレンポリオレフィン系樹脂等の熱可塑性樹脂からなる樹脂シート、及びこれらの積層シート、プラスチック製段ボール、ハードボード等から適宜選択可能である。
芯材12は、例えば、熱可塑性樹脂の発泡体からなるものであり、熱可塑性樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン等が適宜採用されることが望ましい。また、かかる発泡体には、適宜、ガラス繊維、カーボンファイバー、炭酸カルシウム、タルク、マイカ等の充填材を添加することもできる。
成形体1においては、補強部材13は、ガラス繊維強化プラスチック、又は炭素繊維強化プラスチックを含む、又はこれらを採用することが好ましい。繊維強化プラスチックを採用していることから、軽量な成形体1を実現することができる。
第2節では、成形体1の製造方法について説明する。図4は、成形体1を製造するための成形機3の態様を示している。図5は、成形体1の製造において、金型71,72が開放された態様を示している。図6は、成形体1の製造において、金型71,72が閉じられた態様を示している。
成形機3は、樹脂供給装置4と、Tダイ5と、一対の金型71,72を備える。樹脂供給装置4は、ホッパー41と、押出機42と、アキュームレータ45とを備える。押出機42とアキュームレータ45は、連結管61を介して連結される。アキュームレータ45とTダイ5は、連結管62を介して連結される。以下、各構成について詳細に説明する。
ホッパー41は、原料樹脂Mを押出機42のシリンダ43内に投入するために用いられる。原料樹脂Mの形態は、特に限定されないが、通常は、ペレット状である。原料樹脂Mは、ホッパー41からシリンダ43内に投入された後、シリンダ43内で加熱されることによって溶融されて溶融樹脂になる。また、シリンダ43内に配置されたスクリューの回転によってシリンダ43の先端に向けて搬送される。スクリューは、シリンダ43内に配置され、その回転によって溶融樹脂を混練しながら搬送する。スクリューの基端にはギア装置が設けられており、ギア装置によってスクリューが回転駆動される。シリンダ43内に配置されるスクリューの数は、1本でもよく、2本以上であってもよい。
溶融樹脂と発泡剤が溶融混練されてなる発泡樹脂M2は、シリンダ43の樹脂押出口から押し出され、連結管61を通じてアキュームレータ45内に注入される。アキュームレータ45は、シリンダ46とその内部で摺動可能なピストン47を備えており、シリンダ46内に溶融された発泡樹脂M2が貯留可能になっている。そして、シリンダ46内に発泡樹脂M2が所定量貯留された後にピストン47を移動させることによって、連結管62を通じて発泡樹脂M2をTダイ5内に設けられたスリットから押し出して垂下させて一対の樹脂シート21,22を形成する。
一対の樹脂シート21,22は、一対の金型71,72間に導かれる。一対の金型71,72には、それぞれ多数の減圧吸引孔(不図示)が設けられており、樹脂シート21,22を減圧吸引して一対の金型71,72に沿った形状に賦形することが可能になっている。金型71,72は、凹部71c,72cを有する形状になっており、凹部71c,72cを取り囲むようにピンチオフ部71p,72pが設けられている。後述の型締工程において、ピンチオフ部71p,72pによって樹脂シート21,22が食い切られる。
成形体1の製造方法は、準備工程と、垂下工程と、配置工程と、成形工程とを備える。以下、詳細に説明する。
準備工程では、芯材12の両面の少なくとも一部に補強部材13を仮留めする。具体的には、図3に示されるように、発泡体であってパネル形状の芯材12の表面及び裏面の少なくとも一方に繊維強化プラスチックを含む補強部材13を両面テープ14で仮留めすることで、インサート部材15が構成される。
垂下工程では、溶融状態の2本の樹脂シート21,22を一対の金型71,72間に垂下させる。具体的には、図4に示されるように、準備工程で用意されたインサート部材15を、一対の金型71,72間に配置し、さらに図5に示されるように、インサート部材15の両面に2つの樹脂シート21,22を垂下させる。
次に、賦形工程では、一対の樹脂シート21,22をそれぞれ一対の金型71,72の一部に当接させた後、一対の金型71,72の両方によって2枚の樹脂シート21,22を減圧吸引して一対の金型71,72に沿った形状に賦形する。
次に、配置工程では、樹脂シート21,22の間に芯材12及びこれに仮留めされた補強部材13を配置する。そして、インサート部材15を一対の樹脂シート21,22に溶着させる。
最後に、成形工程では、一対の金型71,72を型締めし、その後これを開放することで、2本の樹脂シート21,22が表皮部材11となるとともに、補強部材13が表皮部材11と一体溶着化して成形体1が製造される。具体的には、図6に示されるように、一対の金型71,72を型締めする。すなわち、インサート部材15が2つの樹脂シート21,22に挟まれた位置に配置される。これによって、樹脂シート21,22が、図1に示される成形体1における表皮部材11となる。これとともに、成形時の熱によって、熱可塑性を有する補強部材13の表面131が表皮部材11の内面112に溶着して一体化される。最後に、一対の金型71,72から成形体を取り出し、バリ25を除去することによって、図6に示される成形体1が得られる。
第3節では、成形体1に係る変形例について説明する。すなわち、下記のような態様によって成形体1や成形体1を実施してもよい。
(1)芯材12の中央線Xから離れた位置において2本の補強部材13が表皮部材11に一体溶着化されてもよい。
(2)芯材12の2本の対角線に沿って2本の補強部材13が表皮部材11に一体溶着化されてもよい。
(3)図3では長手方向にテープ状の補強部材13が仮留めされ且つ一体溶着化されているが、これに代えて又はこれとともに短手方向にも補強部材13が仮留めされ且つ一体溶着化されてもよい。
(4)図3では、仮留めの際に、長手方向において、芯材12の長さと補強部材13の長さが略同一となっているが、芯材12の長さよりも補強部材13の長さを短くしてもよい。ただし、たわみの防止効果は略同一とするよりも低くなることに留意されたい。
このように、時間経過とともに発生しうる表皮部材の伸びを抑制し、たわみのおそれが少ない成形体、及び成形体の製造方法を提供することができる。
前記成形体において、前記補強部材は、細長のテープ状に形成され、前記芯材の中央線に沿って前記表皮部材に一体溶着化されるもの。
前記成形体において、前記芯材の厚さをt1、前記補強部材の厚さをt2とすると、0.01≦t2/t1≦0.3を満たすもの。
前記成形体において、前記芯材の幅をw1、前記補強部材の幅をw2とすると、0.05≦w2/w1≦0.95を満たすもの。
前記成形体において、前記補強部材は、ガラス繊維強化プラスチック、又は炭素繊維強化プラスチックを含むもの。
前記成形体において、前記補強部材の引張弾性率が12GPa以上400GPa以下であるもの。
前記成形体において、前記補強部材は、前記芯材の表面及び裏面の両側で仮留めされるように構成されるもの。
前記成形体の製造方法であって、準備工程と、垂下工程と、配置工程と、成形工程とを備え、前記準備工程では、前記芯材の両面の少なくとも一部に前記補強部材を仮留めし、前記垂下工程では、溶融状態の2本の樹脂シートを一対の金型間に垂下させ、前記配置工程では、前記2本の樹脂シートの間に前記芯材及びこれに仮留めされた前記補強部材を配置し、前記成形工程では、前記一対の金型を型締めし、その後これを開放することで、前記2本の樹脂シートが前記表皮部材となるとともに、前記補強部材が前記表皮部材と一体溶着化して前記成形体を製造する方法。
もちろん、この限りではない。
11 :表皮部材
111 :外面
112 :内面
12 :芯材
13 :補強部材
131 :表面
132 :裏面
15 :インサート部材
21 :樹脂シート
22 :樹脂シート
25 :バリ
3 :成形機
4 :樹脂供給装置
41 :ホッパー
42 :押出機
43 :シリンダ
45 :アキュームレータ
46 :シリンダ
47 :ピストン
5 :Tダイ
61 :連結管
62 :連結管
71 :金型
71c :凹部
71p :ピンチオフ部
72 :金型
72c :凹部
72p :ピンチオフ部
M1 :原料樹脂
M2 :発泡樹脂
X :中央線
Claims (8)
- パネル状の成形体であって、
芯材と、表皮部材と、補強部材とを備え、
前記表皮部材は、
樹脂のシートであり、
前記芯材の両面に配置されることで、本成形体の外観を構成し、
前記補強部材は、
シート又はテープ状に形成され、熱可塑性を有し、熱で溶化した前記補強部材の表面が前記表皮部材の内面に溶着することで前記表皮部材の内面の少なくとも一部に一体溶着化された、成形体。 - パネル状の成形体であって、
芯材と、表皮部材と、補強部材とを備え、
前記表皮部材は、
樹脂のシートであり、
前記芯材の両面に配置されることで、本成形体の外観を構成し、
前記補強部材は、
熱可塑性を有し、前記表皮部材の内面の少なくとも一部に一体溶着化されてなり、
前記補強部材は、
細長のテープ状に形成され、
前記芯材の中央線に沿って前記表皮部材に一体溶着化される、成形体。 - 請求項1又は請求項2に記載の成形体において、
前記芯材の厚さをt1、前記補強部材の厚さをt2とすると、
0.01≦t2/t1≦0.3
を満たす、成形体。 - 請求項1~請求項3の何れか1つに記載の成形体において、
前記芯材の幅をw1、前記補強部材の幅をw2とすると、
0.05≦w2/w1≦0.95
を満たす、成形体。 - 請求項1~請求項4の何れか1つに記載の成形体において、
前記補強部材は、ガラス繊維強化プラスチック、又は炭素繊維強化プラスチックを含む、成形体。 - 請求項1~請求項5の何れか1つに記載の成形体において、
前記補強部材の引張弾性率が12GPa以上400GPa以下である、成形体。 - 請求項1~請求項6の何れか1つに記載の成形体において、
前記補強部材は、前記芯材の表面及び裏面の両側で仮留めされるように構成される、成形体。 - 請求項1~請求項7の何れか1つに記載の成形体を製造する、製造方法であって、
準備工程と、垂下工程と、配置工程と、成形工程とを備え、
前記準備工程では、前記芯材の両面の少なくとも一部に前記補強部材を仮留めし、
前記垂下工程では、溶融状態の2本の樹脂シートを一対の金型間に垂下させ、
前記配置工程では、前記2本の樹脂シートの間に前記芯材及びこれに仮留めされた前記補強部材を配置し、
前記成形工程では、前記一対の金型を型締めし、その後これを開放することで、前記2本の樹脂シートが前記表皮部材となるとともに、成形時の熱によって前記熱可塑性を有する前記補強部材の表面を溶化させて前記表皮部材の内面に溶着することで前記補強部材と前記表皮部材とを一体溶着化して前記成形体を製造する、製造方法。
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