WO2013099828A1

WO2013099828A1 - 中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法

Info

Publication number: WO2013099828A1
Application number: PCT/JP2012/083383
Authority: WO
Inventors: 舘山勝; 越政之
Original assignee: 東レ株式会社
Priority date: 2011-12-28
Filing date: 2012-12-25
Publication date: 2013-07-04
Also published as: EP2799213A4; US9855700B2; JPWO2013099828A1; EP2799213A1; CN103946009A; KR20140108634A; US20150231817A1; CN103946009B; JP5991590B2

Abstract

　予め成形した熱可塑性樹脂からなる成形体Ａを第１の型にセットし、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂを真空圧で第１の型に対向する第２の型の内面に吸着させることにより該第２の型の内面に沿う形状に賦形し、第１の型と第２の型を型締めすることにより、熱可塑性樹脂板Ｂと成形体Ａを予め定めた領域のみで溶着するとともに、非溶着領域の少なくとも一部を中空部として形成することを特徴とする、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法、およびその方法により製造された１ｍ^２以上の上面の表面積を有する熱可塑性樹脂成形体が提供される。薄肉大面積の樹脂成形体構造で、かつ、一部に中空構造を形成することが要求される場合にあっても、目標とする構造の熱可塑性樹脂成形体を容易に効率よくしかも精度よく製造できる。

Description

中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法

　本発明は、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法に関し、とくに、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する大型の成形体に好適な、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法に関する。

　少なくとも一部に中空構造部を有する樹脂中空成形体を一体成形する方法としては、ブロー成形やガスアシスト成形、ダイスライドインジェクションなどの成形方法が知られているが、いずれの成形方法においても、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する成形体を成形することは困難である。一方、薄肉大面積を有する成形体の成形方法として、スタンピング成形やその他の成形方法が知られているが（例えば、特許文献１～５）、これらの従来の成形方法では、中空構造部を作ることが極めて困難である。

　そのため、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する樹脂成形体の成形では、最終的に成形しようとする成形体の構造を分割し、分割された各部品をまず成形し、成形された各部品を接着や溶着することにより所定構造の成形体を製造していた。しかしこのような製造方法では、成形体が大きくなるにつれて、接着の場合には多大な時間を要することから、溶着の場合には溶着機械が非現実的な規模になることから、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する成形体をより容易に製造できる技術が強く求められている。

特開平０５－１１７４１１号公報特開２００４－１４２１６５号公報特開平０５－３０９７２４号公報特開平０５－１８５４６６号公報国際公開２００７／０１３３８５号公報

　そこで本発明の課題は、上記のような要望を満たすために、薄肉大面積の樹脂成形体構造で、かつ、一部に中空構造を形成することが要求される場合にあっても、目標とする構造の熱可塑性樹脂成形体を容易に効率よくしかも精度よく製造できる技術を提供することにある。

　上記課題を解決するために、本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、予め成形した熱可塑性樹脂からなる成形体Ａを第１の型にセットし、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂを真空圧で前記第１の型に対向する第２の型の内面に吸着させることにより該第２の型の内面に沿う形状に賦形し、前記第１の型と前記第２の型を型締めすることにより、前記熱可塑性樹脂板Ｂと前記成形体Ａを予め定めた領域のみで溶着するとともに、非溶着領域の少なくとも一部を中空部として形成することを特徴とする方法からなる。ここで、成形型が上型と下型からなる場合には、上記第１の型としては上型と下型のいずれか一方の型、上記第２の型としては他方の型を使用すればよい。

　このような本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、熱可塑性樹脂からなる成形体Ａは予め所定形状に成形されて第１の型にセットされ、その成形体Ａに対して熱可塑性樹脂板Ｂが溶着される。熱可塑性樹脂板Ｂは、溶融した状態にて真空圧で第２の型の内面に吸着され、該吸着により該第２の型の内面に沿う形状に賦形され、かつ、薄肉大面積の熱可塑性樹脂板Ｂであっても第２の型の内面に密着した状態で強固にかつ良好に保持される。この賦形と同時にあるいは賦形後に、第１の型と第２の型を型締めすることにより、熱可塑性樹脂板Ｂと成形体Ａは予め定めた領域のみで溶着されるとともに、溶着されない非溶着領域の少なくとも一部が中空部として形成される。中空部に関してみれば、第１の型上にセットされた成形体Ａ部分に対して、第２の型の内面に吸着され第２の型の内面に沿う形状に賦形され第２の型の内面に強固に保持された熱可塑性樹脂板Ｂ部分が間隔をもって位置決めされることになり、両部分間が中空部に形成される。第１の型上にセットされた成形体Ａと第２の型の内面に吸着され第２の型の内面に沿う形状に賦形され第２の型の内面に強固に保持された熱可塑性樹脂板Ｂとは、型締めによって全体にわたって一時に精度よく位置決めされるので、形成されるべき中空部が大きな面積を有する場合、長い寸法を有する場合、複雑な平面形状を有する場合、互いに異なる箇所に複数形成される場合等にあっても、所望の中空部が精度よく、容易に、しかもごく短時間のうちに効率よく形成されることになる。また、成形体Ａはスタンピング成形等により予め成形されるので、容易に精度よく所定の薄肉形状に成形することができ、熱可塑性樹脂板Ｂは溶融した状態にて真空圧で第２の型の内面に吸着され、該吸着により該第２の型の内面に沿う形状に賦形されるので、容易に薄肉形状に成形されるとともに、型締め完了に至るまでその薄肉形状に精度よく維持される。所定の薄肉形状に精度よく維持された熱可塑性樹脂板Ｂが型締めにより成形体Ａに溶着されるので、形成される中空部も容易に所定形状に形成され、目標とする形態が高精度で実現された熱可塑性樹脂成形体が短時間のうちに効率よく容易に製造される。

　上記本発明に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂがともに樹脂のみからなる場合にも適用できるが、とくに、上記成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂのうち少なくとも熱可塑性樹脂板Ｂが繊維強化熱可塑性樹脂からなる場合に好適な方法である。もちろん、成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂの両方が繊維強化熱可塑性樹脂からなる場合にも好適である。少なくとも熱可塑性樹脂板Ｂが繊維強化熱可塑性樹脂からなる場合、熱可塑性樹脂板Ｂが溶融した状態にて真空圧で第２の型の内面に吸着されるとき、強化繊維の存在によって溶融して低粘度となった樹脂の変形や流下が防止ないし抑制され、薄肉大面積の熱可塑性樹脂板Ｂであっても、より容易に、所定の吸着形態に保持されつつ型締めが行われる。その結果、所定の中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の成形がより容易化される。すなわち、中空部を有する繊維強化熱可塑性樹脂成形体が容易に製造される。

　少なくとも熱可塑性樹脂板Ｂが繊維強化熱可塑性樹脂からなる場合、その繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維としては特に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選ばれる少なくとも１種の強化繊維を使用できる。これらの強化繊維の、あるいは他の強化繊維も含めて、２種以上の強化繊維をともに使用するハイブリッド構成も可能である。

　また、繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維の形態としては、例えば不連続繊維を採用できる。強化繊維に不連続繊維を用いることにより、溶融状態の熱可塑性樹脂板Ｂ中の強化繊維の分散を容易に均一状態に維持できるようになるとともに、吸着により第２の型の内面に沿わせる際の賦形性（ドレープ性）を向上でき、結果的に最終成形体の機械特性の均一性や表面品位の向上に貢献できる。

　上記不連続繊維の重量平均繊維長としては１０ｍｍ以上であることが好ましい。１０ｍｍ未満であれば、強化繊維本来の目的である成形体の機械特性の向上効果が不足するおそれがある。また、上記繊維強化熱可塑性樹脂中の上記不連続繊維の含有量としては、５～５０重量％の範囲にあることが好ましい。含有量がこの範囲よりも少ないと、成形体の機械特性の向上効果が小さくなりすぎるおそれがあり、この範囲を超えると、上型の内面への高精度の吸着が難しくなる場合がある。

　他方、上記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維として連続繊維を使用することもできる。もちろん、上記のような不連続繊維と連続繊維の組み合わせ形態も採用可能である。強化繊維として連続繊維を使用することにより、強化繊維自体に、所望の異方性（例えば、特定方向の所定の機械特性）や形態保持性を持たせることが可能になる。また、連続繊維からなる強化繊維を使用した繊維強化樹脂成形体は、連続繊維の配向方向に高い機械特性を発現できるので、成形後の成形体の機械特性の向上が可能になる。

　上記連続繊維としては、例えば、強化繊維が一方向に引き揃えられた連続繊維からなる形態を採用できる。このように連続繊維からなる強化繊維が一方向に引き揃えられていることにより、その方向における機械特性を特異的に高めることが可能になり、成形体の用途に応じたより最適な設計が可能になる。

　また、上記維強化熱可塑性樹脂中の上記連続繊維の含有量としては、１～８０重量％の範囲にあることが好ましい。含有量がこの範囲よりも少ないと、成形体の機械特性の向上効果が小さくなりすぎるおそれがあり、この範囲を超える含有量は、強化繊維が連続繊維からなる場合にあっても現実的には樹脂量が少なくなりすぎるため、実現困難である。

　さらに、上記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維として織物の形態を採ることも可能である。織物の形態としては、上記のような一方向に引き揃えられた連続繊維を補助糸で織成した一方向織物や、連続強化繊維をたて糸、よこ糸とする織物等を使用できる。織物の形態とすることにより、強化繊維自体に形態保持性を持たせることができるので、繊維強化熱可塑性樹脂中の強化繊維の形態をより容易に目標形態に維持することが可能になる。その結果、熱可塑性樹脂板Ｂの溶融前や溶融時における熱可塑性樹脂板Ｂの形態維持性能の向上、最終熱可塑性樹脂成形体における目標機械特性の達成が、より確実に実現可能となる。

　また、上記熱可塑性樹脂板Ｂが上記のような連続繊維からなる強化繊維を含む場合、例えば、該熱可塑性樹脂板Ｂとして、一方向に引き揃えられた強化繊維と熱可塑性樹脂が予め熱プレスにより一体化されたテープ状繊維強化熱可塑性樹脂からなる形態を採用できる。このようなテープ状繊維強化熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂板Ｂでは、取扱い性が向上され、一方向に引き揃えられた強化繊維を含むことで、特定の方向の機械特性を効率よく高めることが可能になり、より容易に、成形体の用途に応じた最適な設計を行うことが可能になる。

　このようなテープ状繊維強化熱可塑性樹脂からなる熱可塑性樹脂板Ｂを用いる場合、取扱い性や第２の型の内面に吸着させる際の保持性、賦形性を考慮すると、そのテープ幅は６～５０ｍｍの範囲にあることが好ましい。

　また、本発明に係る方法においては、上記第２の型として、キャビティ内から空気を吸引するための微細孔を有する金型を使用することが好ましい。とくに複数の微細孔を適切な位置に配置することにより、薄肉大面積の熱可塑性樹脂板Ｂであっても、より容易に、かつより確実に熱可塑性樹脂板Ｂを第２の型の内面に吸着させることが可能になり、型締め、ひいては全体の成形が容易化される。

　また、上記第１の型としても、上記成形体Ａを保持するための吸引微細孔を有する金型を使用するができる。このような形態は、第１の型として上下型の上型を使用し、成形体Ａをその上型の下面側に保持させる場合にとくに有効である。

　また、熱可塑性樹脂板Ｂを上記第２の型の内面に沿わせて賦形し、該熱可塑性樹脂板Ｂと成形体Ａとを溶着するに際しては、熱可塑性樹脂板Ｂの上記第２の型への非接触面に熱可塑性樹脂フイルムを積層して熱可塑性樹脂板Ｂを賦形するようにすることもできる。このようにすれば、とくに熱可塑性樹脂板Ｂを上記のように微細孔からの吸引を介して第２の型の内面に吸着させる場合、熱可塑性樹脂板Ｂの一部がポーラス状になって吸引用空気が通り抜け、その部位の吸着が不十分となるおそれが生じることがあるので、このような不具合の発生を容易に防止できるようになる。

　また、本発明に係る方法においては、成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂを構成する樹脂としてはとくに限定されないが、好ましい熱可塑性樹脂として、ポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂の少なくとも１種以上を例示することができる。

　また、本発明に係る方法においては、熱可塑性樹脂板Ｂの外周部を押さえながら熱可塑性樹脂板Ｂを賦形することもできる。このようにすれば、賦形時に熱可塑性樹脂板Ｂに望ましくない位置ずれが生じることを効率よく防止でき、第２の型に対して相対的に望ましい位置にて所望の賦形を行うことができる。

　さらに、本発明に係る方法においては、少なくとも上記第２の型の上記溶着領域の少なくとも一部に対応する部位に加熱手段を設置し（例えば、ヒーターを埋設し）、該加熱手段による加熱を利用して上記溶着を行うようにすることもできる。もちろん、第１の型と第２の型の両方に加熱手段を設けてもよい。このような加熱手段を設けておくと、熱可塑性樹脂板Ｂと成形体Ａとの所定の溶着が容易化される。また、加熱手段を熱可塑性樹脂板Ｂの賦形領域にわたって設けておくと、熱可塑性樹脂板Ｂの溶融のための加熱にも使用でき、賦形に関する一連の操作がより容易化される。

　本発明は、上記のような方法により製造された、１ｍ^２以上の上面の表面積を有する、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体についても提供する。すなわち、上記本発明に係る方法は、とくに薄肉大面積の熱可塑性樹脂成形体の製造に好適なものであり、とくに熱可塑性樹脂板Ｂで形成される上面の表面積が１ｍ^２以上の大型の成形体の製造に好適なものであり、本発明はこのような大型の、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体も提供する。このような大型の、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体として、例えば、車両、とくに自動車のモノコックボディや、大型のボンネット、さらに、各種大型構造体のパネル等を例示できる。

　本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法によれば、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する大型の熱可塑性樹脂成形体を、容易に短時間のうちに効率よく、しかも精度よく製造することができる。とくに、少なくとも熱可塑性樹脂板Ｂが繊維強化熱可塑性樹脂からなる薄肉大面積で一部に中空構造部を有する大型の熱可塑性樹脂成形体を容易に製造できるようになる。

本発明の一実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明の別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明における成形体Ａの保持方法の例を示す概略構成図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す工程フロー図である。本発明のさらに別の実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法を示す金型の縦断面図である。

　以下に、本発明を実施するための具体的な形態について、図面を参照して説明する。
　なお、図１～図８に示す実施態様では、本発明における第１の型として下型を、第２の型として上型を使用した形態を例示しているが、本発明における第１の型として上型を、第２の型として下型を使用することもできる。図１は、本発明の一実施態様に係る熱可塑性樹脂成形体の製造方法の各工程を示している。図１に示す工程（Ａ）は、予め成形される熱可塑性樹脂あるいは繊維強化熱可塑性樹脂からなる成形体Ａ（１）の成形例を示している。この例では、成形体Ａ（１）が、予備成形用の下型２と上型３を用いたプレス成形によって、予め成形される。

　上記予め成形された成形体Ａ（１）は、工程（Ｂ）において、本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法における第１の型としての下型１１上にセットされる。この下型１１は、上記予備成形用の下型２と兼用することも可能である。この中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の成形に用いる第２の型としての上型１２には、キャビティ内から空気を吸引するための複数の微細孔１３を有する金型が使用され、各微細孔１３に連通する吸引路１４、各微細孔１３を介しての吸引により、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）が真空圧で上型１２の内面に吸着され（工程（Ｃ））、該吸着により溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）が上型１２の内面に沿う形状に賦形される。この熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）は、熱可塑性樹脂のみから構成されてもよく、強化繊維を含む繊維強化熱可塑性樹脂から構成されてもよい。

　上記熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）の吸着、賦形を行いつつ、あるいは熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）の吸着、賦形が完了した後に、その吸着状態が維持されつつ、下型１１に対し上型１２が型締めされる（工程（Ｄ））。この型締めにより、溶融状態にある熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）と成形固化状態にある成形体Ａ（１）が、予め定められた領域のみで（接合すべき領域のみで）接圧されて溶着されるとともに、非溶着領域の少なくとも一部が中空部１６として形成される。しかる後に、溶融状態にあった熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）が冷却固化されることにより、中空部１６を有する熱可塑性樹脂成形体１７の成形が完了する。

　このような中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法においては、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）は真空圧で上型１２の内面に吸着され、該吸着により該上型１２の内面に沿う形状に賦形されるので、容易に薄肉の所定形状に成形されるとともに、型締め完了に至るまでその薄肉の所定形状に精度よく維持されるので、目標とする中空部も容易に形成され、薄肉大面積であっても、所望の中空部を有する熱可塑性樹脂成形体が短時間のうちに効率よく容易に製造されることになる。

　上記本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法は、上記図１に示した形態以外にも、例えば図２～図８に示すような各種形態を採り得る。図２に示す形態においては、図１に示した形態に比べ、より多くの複数の中空部、とくに中央部にも中空部２１を有する熱可塑性樹脂成形体２２を製造するために、予め成形される成形体Ａ（２３）の中央部に凹部２４を形成しておき、この成形体Ａ（２３）を下型２５上にセットし（工程（Ａ））、図１に示したのと同様に、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）を真空圧で上型１２の内面に吸着して上型１２の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）を型締めにより成形体Ａ（２３）に所定領域のみ溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、中空部１６に加え中空部２１を有する熱可塑性樹脂成形体２２を製造できる。

　また、図３に示す形態においては、図１に示した形態に比べ、図２に示した形態と同様に中央部にも中空部３１を有する熱可塑性樹脂成形体３２を製造するが、本実施態様では、予め成形される成形体Ａ（１）には図１に示したのと同様のものを使用し、その成形体Ａ（１）を下型１１上にセットする（工程（Ａ））。内面中央部に凹部３３を有する上型３４を使用し、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（３５）を真空圧で上型３４の内面に吸着して上型３４の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（３５）を型締めにより成形体Ａ（１）に所定領域のみ溶着させる（工程（Ｃ））。上型３４の内面中央部の凹部３３に対しても熱可塑性樹脂板Ｂ（３５）を真空圧で良好に吸着させるために、この部位に対しても、キャビティ内から空気を吸引するための微細孔３６が適宜配設されている。このような成形により、中空部１６に加え、成形体上面にて凸状の中空部３１を有する熱可塑性樹脂成形体３２を製造できる。

　また、図４に示す形態においては、図１に示した形態に比べ、成形体周辺部に形成され、成形体上面にて凸状に上方にも張り出す中空部４１を有する熱可塑性樹脂成形体４２を製造する。本実施態様では、予め成形される成形体Ａ（１）には図１に示したのと同様のものを使用し、その成形体Ａ（１）を下型１１上にセットする（工程（Ａ））。上型４３には、図１に示した形態に比べ、微細孔４４に対応する型内面部位に凹部４５を有するものを使用し、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（４６）を真空圧で上型４３の内面に吸着して上型４３の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（４６）を型締めにより成形体Ａ（１）に所定領域のみ溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、より大きく、成形体上面側に凸状に張り出した中空部４１を有する熱可塑性樹脂成形体４２を製造できる。

　また、図５に示す形態においては、図１に示した形態に比べ、より大きな面積の中空部５１を有する熱可塑性樹脂成形体５２を製造する。本実施態様では、予め成形される成形体Ａ（１）には図１に示したのと同様のものを使用し、その成形体Ａ（１）を下型１１上にセットする（工程（Ａ））。上型５３には、図１に示した形態に比べ、型内面部位により面積の大きな凹部５４を有し、その凹部５４に対して図１に示した形態よりも数多くの微細孔５５を有するものを使用し、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を真空圧で上型５３の内面に吸着して上型５３の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を型締めにより成形体Ａ（１）に所定領域のみ（図示例では周辺領域のみ）溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、より大面積の中空部５１を有する熱可塑性樹脂成形体５２を製造できる。

　また、図６に示す形態においては、図５に示した形態に比べ、大きな面積の図５の中空部５１が中空部６１ａと中空部６１ｂに分割された形態の熱可塑性樹脂成形体６２を製造する。本実施態様では、予め成形される成形体Ａ（６３）の中央部上面に凸部６４を形成しておき、この凸部６４に対応する形状の上面凸部６５を有する下型６６上に成形体Ａ（６３）をセットする（工程（Ａ））。上型５３には、図５に示した形態と同様のものを使用し、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を真空圧で上型５３の内面に吸着して上型５３の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を型締めにより成形体Ａ（６３）に所定領域のみ（図示例では周辺領域と中央部の領域のみ）溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、大面積の分割された中空部６１ａ、６１ｂを有する熱可塑性樹脂成形体６２を製造できる。

　また、図７に示す形態においては、図２に示した形態に比べ、中央部の中空部７１をより大面積に形成した熱可塑性樹脂成形体７２を製造する。本実施態様では、予め成形される成形体Ａ（７３）の中央部上面に図２に示したのよりも大面積の凹部７４を形成しておき、この凹部７４に対応する形状の上面凹部を有する下型７５上に成形体Ａ（７３）をセットする（工程（Ａ））。上型５３には、図５に示した形態と同様のものを使用し、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を真空圧で上型５３の内面に吸着して上型５３の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（５６）を型締めにより成形体Ａ（７３）に所定領域のみ（図示例では外辺領域と中央部の周辺領域のみ）溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、中央部の中空部７１と周辺部の中空部７６を有する熱可塑性樹脂成形体７２を製造できる。

　図８に示す形態においては、図１に示した形態に比べ、予め成形される成形体Ａ（８１）を平板状に形成しておき、この成形体Ａ（８１）を上面が平面の下型８２上にセットし（工程（Ａ））、図１に示したのと同様に、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）を真空圧で上型１２の内面に吸着して上型１２の内面に沿う形状に賦形し（工程（Ｂ））、その熱可塑性樹脂板Ｂ（１５）を型締めにより成形体Ａ（８１）に所定領域のみ（図示例では周辺領域のみ）溶着させる（工程（Ｃ））。このような成形により、中央部に大面積の中空部８３が形成された熱可塑性樹脂成形体８４を製造できる。

　このように、本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法は種々の形態を採り得、上記図示例以外の形態も採り得る。

　なお、本発明において、上記成形体Ａを第１の型に保持する方法としては、適宜各種の方法を適用し得る。例えば、図９に第１の型として上型９１を使用した場合について例示するに、図９（Ａ）に示すように、成形体Ａ（９２）を真空吸引により上型９１の下面に吸着保持するための吸引孔９３を設け、各吸引孔９３から吸引路９４、真空ライン９５を通して真空ポンプ９６によって吸引することにより、成形体Ａ（９２）を確実に所定形態に保持することができる。また、図９（Ｂ）に示すように、上型９１の下面の適切な箇所に粘着テープ９７を貼着し、粘着テープ９７を介して成形体Ａ（９２）を確実に所定形態に保持することもできる。さらに、図９（Ｃ）に示すように、例えば上型９１の両内側面に適当に小さなアンダーカット部９８を設けておき、このアンダーカット部９８により成形体Ａ（９２）を上型９１に対し所定形態に保持することもできる。さらに、これら図示例以外の保持方法も採用可能である。

　また、例えば図１０に示すように、第１の型として上型１０１を、第２の型として下型１０２を使用し、成形体Ａ（１０３）を真空吸引により上型１０１の下面に吸着保持するための微細孔１０４を設け、各微細孔１０４から吸引路１０５、真空ライン１０６を通して吸引することにより、成形体Ａ（１０３）を所定形態に保持し、下型１０２には、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂ（１０７）を真空圧で下型１０２の表面に吸着するための微細孔１０８、吸引路１０９を設けておくことができる（工程（Ａ））。下型１０２に対し所定位置に配置された熱可塑性樹脂板Ｂ（１０７）に対し、その外周部を押さえる押さえ手段１１０を設け、該押さえ手段１１０で熱可塑性樹脂板Ｂ（１０７）の外周部を押さえながら（工程（Ｂ））、微細孔１０８、吸引路１０９、真空ライン１１１を通して吸引することにより熱可塑性樹脂板Ｂ（１０７）を吸引することにより、下型１０２の表面に沿わせて賦形する（工程（Ｃ））。賦形された熱可塑性樹脂板Ｂ（１０７）を型締めにより成形体Ａ（１０３）に所定領域のみ（図示例では周辺領域のみ）溶着させ（工程（Ｄ））、中空部１１２が形成された熱可塑性樹脂成形体１１３を製造できる。

　さらに、例えば図１１に示すように、第１の型としての上型１２１と第２の型としての下型１２２の型締めにより、成形体Ａ（１２３）と熱可塑性樹脂板Ｂ（１２４）を所定領域で溶着させて、中空部１２５を有する熱可塑性樹脂成形体１２６を製造するに際し、とくに下型１２２の前記溶着領域の少なくとも一部に対応する部位に加熱手段としてのヒーター１２７を設置し、該ヒーター１２７による加熱を利用して前記溶着を行うようにすることができる。ヒーター１２７は、前述の如く、熱可塑性樹脂成形体１２６の溶融にも供するため、下型１２２のより広い領域、例えば実質的に全域にわたって設けておいてもよい。同様に、上型１２１の前記溶着領域の少なくとも一部に対応する部位、さらにはより広い領域、例えば実質的に全域にわたって、加熱手段としてのヒーター１２８を設置しておいてもよい。

　本発明に係る中空部を有する熱可塑性樹脂成形体およびその製造方法は、とくに、薄肉大面積で一部に中空構造部を有する大型の成形体に好適であり、例えば、自動車のモノコックボディや、大型のボンネット、さらに、各種大型構造体のパネル等に好適なものである。

１、２３、６３、７３、８１、１０３、１２３　成形体Ａ
２、１１、２５、６６、７５、８２　第１の型としての下型
３、１２，３４、４３、５３　第２の型としての上型
１３、３６、４４、５５，１０４、１０８　微細孔
１４、１０５、１０９　吸引路
１５、３５、４６、５６、１０７、１２４　熱可塑性樹脂板Ｂ
１６、２１、３１、４１、５１、６１ａ、６１ｂ、７１、７６、８３，１１２，１２５　中空部
１７、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８４、１１３、１２６　熱可塑性樹脂成形体
２４，３３、４５、５４、７４　凹部
６４　凸部
６５　上面凸部
９１、１０１、１２１　第１の型として上型
９２　成形体Ａ
９３　吸引孔
９４　吸引路
９５，１０６、１１１　真空ライン
９６　真空ポンプ
９７　粘着テープ
９８　アンダーカット部
１０２、１２２　第２の型としての下型
１１０　押さえ手段
１２７、１２８　加熱手段としてのヒーター

Claims

　予め成形した熱可塑性樹脂からなる成形体Ａを第１の型にセットし、溶融した熱可塑性樹脂板Ｂを真空圧で前記第１の型に対向する第２の型の内面に吸着させることにより該第２の型の内面に沿う形状に賦形し、前記第１の型と前記第２の型を型締めすることにより、前記熱可塑性樹脂板Ｂと前記成形体Ａを予め定めた領域のみで溶着するとともに、非溶着領域の少なくとも一部を中空部として形成することを特徴とする、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂのうち少なくとも熱可塑性樹脂板Ｂが繊維強化熱可塑性樹脂からなる、請求項１に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維が炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維から選ばれる少なくとも１種である、請求項２に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維が不連続繊維からなる、請求項２または３に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記不連続繊維の重量平均繊維長が１０ｍｍ以上である、請求項４に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂中の前記不連続繊維の含有量が５～５０重量％の範囲にある、請求項４または５に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維が連続繊維からなる、請求項２または３に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法
　前記強化繊維が一方向に引き揃えられた連続繊維からなる、請求項７に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂中の前記連続繊維の含有量が１～８０重量％の範囲にある、請求項７または８に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記繊維強化熱可塑性樹脂の強化繊維が織物からなる、請求項７～９のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記熱可塑性樹脂板Ｂが、一方向に引き揃えられた強化繊維と熱可塑性樹脂が予め熱プレスにより一体化されたテープ状繊維強化熱可塑性樹脂からなる、請求項７～１０のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記テープ状繊維強化熱可塑性樹脂のテープ幅が６～５０ｍｍの範囲にある、請求項１１に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記第２の型として、キャビティ内から空気を吸引するための微細孔を有する金型を使用する、請求項１～１２のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　前記第１の型として、前記成形体Ａを保持するための吸引微細孔を有する金型を使用する、請求項１～１３のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　熱可塑性樹脂板Ｂの前記第２の型への非接触面に熱可塑性樹脂フイルムを積層して熱可塑性樹脂板Ｂを賦形する、請求項１３または１４に記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　成形体Ａおよび熱可塑性樹脂板Ｂを構成する熱可塑性樹脂がポリフェニレンスルフィド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリアセタール樹脂の少なくとも１種以上からなる、請求項１～１５のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　熱可塑性樹脂板Ｂの外周部を押さえながら熱可塑性樹脂板Ｂを賦形する、請求項１～１６のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　少なくとも前記第２の型の前記溶着領域の少なくとも一部に対応する部位に加熱手段を設置し、該加熱手段による加熱を利用して前記溶着を行う、請求項１～１７のいずれかに記載の熱可塑性樹脂成形体の製造方法。
　請求項１～１８のいずれかに記載の方法により製造された、１ｍ^２以上の上面の表面積を有する、中空部を有する熱可塑性樹脂成形体。