WO2015064260A1 - 成形装置及び樹脂部材の製造方法 - Google Patents

成形装置及び樹脂部材の製造方法 Download PDF

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吉宏 岩野
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トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a molding apparatus and a resin member manufacturing method.
  • thermoplastic resin material is molded into a resin member with a mold (see, for example, Patent Documents 1 to 3).
  • the present invention provides a molding apparatus and a method for producing a resin member that can improve moldability when a rib is formed by molding a heated thermoplastic resin material between molds. The purpose is to obtain.
  • the molding apparatus includes a first molding die having a rib molding recess formed on a molding surface, and a counter surface disposed on the molding surface side of the first molding die, which is preheated or heated.
  • a second molding die that sandwiches the thermoplastic resin material with the first molding die while the first molding die continues to the bottom of the rib molding recess.
  • a first passage that is connected to the suction portion and is sucked by the suction portion, and communicates with the inner space of the rib forming recess continuously from the bottom of the rib forming recess.
  • a second path having a bag path shape.
  • molding is formed in the shaping
  • the first mold has a first passage and a second passage.
  • the first passage continues to the bottom of the rib forming recess and communicates with the internal space of the rib forming recess and is connected to the suction portion so that the passage is sucked by the suction portion. For this reason, the suction part sucks the inside of the first passage, whereby the gas generated from the thermoplastic resin material due to the heating flows out into the first passage, and the flow of the thermoplastic resin material into the rib forming concave portion is prevented.
  • the second passage is a bag-like passage that continues to the bottom of the rib forming recess and communicates with the internal space of the rib forming recess.
  • the second passage can be set in a narrow range compared to the case where the first passage and the suction portion are set, the second passage is set finely (for example, many at a narrow interval) in a limited range of the first mold. be able to.
  • a plurality of the first passages are set, and the second passage is set in a region between the plurality of first passages. .
  • thermoplastic resin material since the 2nd channel
  • a force to flow toward the molding surface side of the first mold is applied to the portion facing the second passage in the thermoplastic resin material and the peripheral portion thereof, the thermoplastic resin material is in contact with the second passage. The facing portion and its peripheral portion easily flow into the rib forming recess.
  • the method for producing a resin member according to the third aspect of the present invention uses the molding apparatus according to the first aspect or the second aspect, and a thermoplastic resin between the first mold and the second mold. After the placing step of placing the material and the placing step, the first mold and the second mold are closed and preheated or the thermoplastic resin material is pressurized while being heated and at the suction portion A molding step of sucking the inside of the first passage and molding the thermoplastic resin material.
  • the thermoplastic resin material is arranged between the first mold and the second mold.
  • the first molding die and the second molding die are closed and preheated or the thermoplastic resin material is pressurized while being heated and the inside of the first passage is sucked by the suction portion, A plastic resin material is molded.
  • the gas generated from the thermoplastic resin material by heating flows out into the first passage and the second passage, and the thermoplastic resin material is satisfactorily filled into the rib forming recess.
  • a method for producing a resin member comprising: a rib-forming recess formed on a molding surface; and a continuous space formed at a bottom of the rib-forming recess; An arrangement step of arranging a thermoplastic resin material between a first molding die provided with a passage communicating with the first molding die and a second molding die opposed to the molding surface side of the first molding die; and the arrangement step After that, the first mold and the second mold are closed and preheated or the thermoplastic resin material is pressurized while being heated, and a part of the thermoplastic resin material flows into the passage, A molding step of molding the thermoplastic resin material; and a cutting step of excising a portion molded by flowing into the passage with a part of the thermoplastic resin material after the molding step.
  • the rib forming recess is formed on the molding surface and the passage is formed continuously with the bottom of the rib forming recess and communicating with the internal space of the rib forming recess.
  • a thermoplastic resin material is disposed between the first mold and the second mold disposed opposite to the molding surface side of the first mold.
  • the first mold and the second mold are closed and preheated or pressurized with the thermoplastic resin material, and a part of the thermoplastic resin material is caused to flow into the passage.
  • a thermoplastic resin material is molded. For this reason, the gas generated from the thermoplastic resin material by heating flows out into the passage, and the thermoplastic resin material is satisfactorily filled into the rib forming recess.
  • a part molded by flowing into the passage with a part of the thermoplastic resin material is excised.
  • FIGS. 1 to 6B A molding apparatus and a resin member manufacturing method according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6B.
  • FIG. 1 is a front view of a vehicle door panel 10 as a resin member viewed from the door inner surface side.
  • the door panel 10 is manufactured by a resin member manufacturing method, which will be described later, using a molding apparatus 20 (see FIGS. 2 to 4) according to the present embodiment.
  • the door panel 10 constitutes a side door of the vehicle and is disposed on the side of the vehicle.
  • a rib 12 having a lattice shape is formed on the upper portion of the door panel 10.
  • the rib 12 includes a horizontal rib 14 and a vertical rib 16.
  • the lateral ribs 14 and the longitudinal ribs 16 protrude in the door thickness direction (in the vehicle width direction when the door is closed).
  • the lateral ribs 14 extend in the door width direction (the vehicle front-rear direction when the door is closed) and are formed in a row in the door vertical direction.
  • the vertical ribs 16 extend in the up-down direction of the door and are formed side by side in the door width direction.
  • FIG. 2 is a plan view of the first mold 24 applied to the molding apparatus 20 according to the present embodiment as viewed from the molding surface 24A side.
  • lattice-shaped rib forming recesses 32 for forming the ribs 12 are formed on the forming surface 24 ⁇ / b> A of the first mold 24.
  • the rib forming recesses 32 are formed side by side for forming the plurality of horizontal rib forming recesses 34 formed side by side for forming the horizontal ribs 14 (see FIG. 1) and for forming the vertical ribs 16 (see FIG. 1).
  • a plurality of vertical rib forming recesses 36 are examples of vertical rib forming recesses 36.
  • the molding apparatus 20 includes a second molding die 26 that is disposed to face the molding surface 24 ⁇ / b> A side of the first molding die 24.
  • the first molding die 24 and the second molding die 26 are supported by a lifting device (not shown) so as to be movable in the vertical direction of the device (the direction in which they are separated from each other).
  • a pre-heated sheet-shaped (plate-shaped) thermoplastic resin material 50 is sandwiched between the first mold 24 and the second mold 26.
  • the molding apparatus 20 has a clamp 28 (schematically illustrated in the drawing) for sandwiching the end portion of the thermoplastic resin material 50, and heating for heating the thermoplastic resin material 50.
  • a container 30 illustrated schematically in the figure.
  • the clamps 28 are provided in upper and lower pairs on both the left and right sides of the first mold 24 and the second mold 26 to hold the thermoplastic resin material 50 between the first mold 24 and the second mold 26.
  • the heater 30 is, for example, a halogen heater that can be disposed on both the front and back sides of the thermoplastic resin material 50 and is removably supported from both the front and back sides of the thermoplastic resin material 50.
  • the resin of the thermoplastic resin material 50 for example, polyamide, polyolefin (for example, polypropylene) or the like can be applied.
  • the thermoplastic resin material 50 of the present embodiment is composed of a composite material obtained by solidifying fibers (for example, glass fibers or carbon fibers) with a thermoplastic resin, that is, fiber reinforced resin (FRP).
  • FRP fiber reinforced resin
  • the fiber reinforced resin has a feature that the strength is high but the fluidity at the time of molding is poor compared to a resin containing no reinforced fiber.
  • the inside of the first vertical rib forming recess 36 ⁇ / b> X is continuous with the bottom of the first vertical rib forming recess 36 ⁇ / b> X which is any (a part) of the plurality of vertical rib forming recesses 36.
  • a first passage 38 (tunnel portion) communicating with the space is formed.
  • One end side of a vacuum tube 40 ⁇ / b> A that constitutes a part of the suction unit 40 is connected to the first passage 38.
  • the other end of the vacuum tube 40A is connected to a vacuum suction device 40B (illustrated as a block in the drawing) that constitutes a part of the suction unit 40.
  • the suction part 40 sucks the first passage 38 by operating the vacuum suction device 40B when the first mold 24 and the second mold 26 are closed.
  • the first vertical rib forming recess 36X is a portion of the plurality of vertical rib forming recesses 36 where the rib forming is difficult, and the first vertical rib forming recess 36X is provided via the first passage 38 to facilitate the rib forming.
  • the structure communicates with the suction unit 40.
  • the first mold 24 is continuous with the bottom of the second vertical rib forming recess 36 ⁇ / b> Y, which is one of the other vertical rib forming recesses 36 (the other part).
  • a second path 42 in the form of a bag path that communicates with the internal space of the second vertical rib forming recess 36Y is formed.
  • the bag path here refers to the front end side of a passage that opens only at the bottom side of the second vertical rib forming recess 36Y and communicates with the opening (in this embodiment, separated from the internal space of the second vertical rib forming recess 36Y). It is a dead end at the end of the passage extending in the direction.
  • the second vertical rib forming recess 36Y is a portion of the plurality of vertical rib forming recesses 36 that has the highest difficulty in rib forming after the first vertical rib forming recess 36X (see FIG. 3).
  • the second passage 42 is communicated.
  • path 42 can be set to a narrow range compared with the case where the 1st channel
  • the range can also be set finely (for example, many at narrow intervals).
  • a plurality of first vertical rib forming recesses 36 ⁇ / b> X (and first passages 38 (see FIG. 3)) are set. It is formed in a region C2 on the rear side of the door in the middle part in the front-rear direction.
  • the second vertical rib forming recess 36Y is formed in a region A at the center in the front-rear direction of the door, and is set between a region C1 and a region C2 where the plurality of first vertical rib forming recesses 36X are formed.
  • the second passage 42 shown in FIG. 4 is set in a region between the plurality of first passages 38 (see FIG. 3).
  • the third vertical rib forming is not connected to the first passage 38 (see FIG. 3) and is not connected to the second passage 42 (see FIG. 4).
  • the recess 36Z is set in a region B1 at the door front side end and a region B2 at the door rear side end.
  • the third vertical rib forming recess 36Z is a portion where rib forming is relatively easy as compared to the first vertical rib forming recess 36X and the second vertical rib forming recess 36Y.
  • the plurality of lateral rib forming recesses 34 are connected to a passage corresponding to the first passage 38 (see FIG. 3) and a passage corresponding to the second passage 42 (see FIG. 4). It has not been.
  • thermoplastic resin material 50 is arranged between the first mold 24 and the second mold 26 shown in FIG. Specifically, a thermoplastic resin material 50 is disposed between the first mold 24 and the second mold 26, and the thermoplastic resin material 50 is held by the clamp 28.
  • the thermoplastic resin material 50 is heated. Specifically, the heater 30 is disposed on the front and back sides of the thermoplastic resin material 50, and the thermoplastic resin material 50 is heated by the heater 30. As a result, the thermoplastic resin material 50 disposed between the first mold 24 and the second mold 26 is heated. The heater 30 is retracted from the front and back sides of the thermoplastic resin material 50 after heating the thermoplastic resin material 50.
  • the first molding die 24 and the second molding die 26 are closed to pressurize the preheated thermoplastic resin material 50 and the inside of the first passage 38 is formed by the suction portion 40.
  • the portion of the thermoplastic resin material 50 is sucked into the first passage 38 and the second passage 42 (see FIG. 4), and the thermoplastic resin material 50 is molded.
  • the first mold 24 and the second mold 26 are moved up by a lifting device (not shown) and the second mold 26 is lowered by a lifting device (not shown). Is closed and the thermoplastic resin material 50 is pressed from both the front and back sides.
  • the vacuum suction device 40B of the suction unit 40 is operated to suck the air in the first passage 38 through the vacuum tube 40A.
  • FIG. 5A and 5B are schematic cross-sectional views for explaining the molding process.
  • the gas in the first vertical rib forming recess 36X is sucked by the suction portion 40 (see FIG. 3) in the first passage 38 communicating with the first vertical rib forming recess 36X shown in FIG. 5A. 38 (refer to the direction of the arrow a) and the flow of the thermoplastic resin material 50 into the first vertical rib forming recess 36X is promoted.
  • thermoplastic resin material 50 Even if gas is generated from the thermoplastic resin material 50 by heating (or even if a plurality of thermoplastic resin materials 50 are superposed, gas is emitted from between the materials), Even if the thermoplastic resin material 50 includes the reinforcing fibers 52, a part of the thermoplastic resin material 50 flows into the first longitudinal rib forming recess 36 ⁇ / b> X in a state where the reinforcing fibers 52 are included. Then, as the air in the first passage 38 continues to be sucked toward the suction portion 40 (see FIG. 3), a part of the thermoplastic resin material 50 is contained in the first passage 38 as shown in FIG. 5B. Flows in.
  • the gas generated from the thermoplastic resin material 50 flows through the first passage 38 to the suction portion 40 (see FIG. 3), and a part of the thermoplastic resin material 50 includes the reinforcing fibers 52.
  • the inside of the first vertical rib forming recess 36X is satisfactorily filled.
  • thermoplastic resin material 50 flows into the second vertical rib forming recess 36 ⁇ / b> Y leading to the second passage 42 shown in FIG. 4, the gas generated from the thermoplastic resin material 50 by the heating flows out into the second passage 42. The Therefore, the thermoplastic resin material 50 is satisfactorily filled (in a state similar to the state shown in FIG. 5B) into the second vertical rib forming recess 36 ⁇ / b> Y communicating with the second passage 42.
  • the first passage 38 shown in FIG. Even if the suction portion 40 cannot be set, the second vertical rib forming that is not connected to the suction portion 40 can be achieved by finely setting the bag-path-like second passage 42 (see FIG. 4) that can save space.
  • the thermoplastic resin material 50 is satisfactorily filled into the recess 36Y.
  • path 38 (refer FIG. 3) is provided in the door front-back direction both sides of the recessed part 36Y for 2nd vertical rib shaping
  • path 42 (refer FIG. 4).
  • the first vertical rib forming recess 36X leading to is set. For this reason, when the suction portion 40 shown in FIG. 3 sucks the first passage 38, the thermoplastic resin material 50 is transferred to the first vertical side on both sides in the front-rear direction of the second vertical rib forming recess 36Y shown in FIG. It is sucked into the rib forming recess 36X.
  • thermoplastic resin material 50 located on the opposite side of the second vertical rib molding recess 36Y shown in FIG.
  • the thermoplastic resin material 50 easily flows into the second vertical rib forming recess 36Y.
  • thermoplastic resin material 50 As described above, as shown in FIG. 5B, a part of the thermoplastic resin material 50 is placed along the thermoplastic resin material 50 along the molding surface 24 ⁇ / b> A of the first mold 24 and the molding surface 26 ⁇ / b> A of the second mold 26.
  • the thermoplastic resin material 50 is molded by flowing into the first passage 38 and the second passage 42 (see FIG. 4).
  • a part of the thermoplastic resin material 50 flows into the first passage 38 and the second passage 42 (see FIG. 4), so that a portion formed into a protruding shape, that is, a protruding portion 50B (see FIG. 6A). Become.
  • the first molding die 24 shown in FIG. 3 is lowered by an elevator device (not shown), and the second molding die 26 is raised by an elevator device (not shown), and a molded thermoplastic resin material 50 is formed. Is released (cooled) and cooled.
  • the protrusion 50B formed by a part of the thermoplastic resin material 50 shown in FIG. 6A is cut as shown in FIG. 6B.
  • the protrusion 50B before excision is indicated by a two-dot chain line.
  • the protrusion 50B can be excised (folded or cut) with a water jet or pliers.
  • the door panel 10 see FIG. 1 is formed.
  • the end face 54 from which the protrusion 50B (see FIG. 6A) is cut basically has traces of cutting (or reinforcing fibers and resin). There remains a trace indicating that it was sucked during the molding process.
  • the heated thermoplastic resin material 50 is molded between the first molding die 24 and the second molding die 26 shown in FIG. 1) can be improved.
  • thermoplastic resin with a low pressurization force The material 50 can be press-molded. Further, if the pressing force at the time of molding in the present embodiment and the contrast structure is made equal, this embodiment can mold a rib having a higher height, a rib having a more difficult shape, or the like. That is, according to this embodiment, the freedom degree of rib height setting and rib shape setting is also increased. In addition, since the pressing force at the time of molding is smaller than that of the contrast structure, an increase in size of the apparatus can be suppressed.
  • the current resin molding is mainly injection-molded.
  • injection molding not only requires large-scale equipment and expensive molds, but also raises the mold to a high temperature during molding and lowers the temperature of the molded product after molding, resulting in cycle time. Is getting longer.
  • the resin material used for molding is a chip material, the chip material must be melted in advance at the time of molding. For this reason, a melting furnace is an indispensable facility.
  • resin for example, polypropylene, polyamide, etc.
  • the molding of the fiber reinforced resin material is limited to the molding of a thermosetting carbon fiber reinforced resin material or the like in a field where high strength is required, such as an automobile body or an aircraft. That is, the molding of such a fiber reinforced resin material increases the manufacturing cost and requires a long time for molding, so that it can be practically adapted only to a small amount of production.
  • the use of a thermoplastic resin material contributes to cost reduction and recycling, and since it is not injection molding in which a molten molding material is injected and filled into a cavity, The cycle time can be shortened, and good moldability can be ensured by the method for producing a resin member using the molding apparatus 20 according to this embodiment. Therefore, the resin member manufacturing method using the molding apparatus 20 according to the present embodiment is advantageous in mass production.
  • first vertical rib forming recess 36X vertical rib forming recess 36 connected to the first passage 38 (see FIG. 3)
  • second vertical rib forming recess 36Y second passage 42
  • the vertical rib forming recess 36) that is not set is set in one of the regions A, C1, C2, B1, and B2, depending on the degree of difficulty in rib forming.
  • the arrangement position of the first vertical rib forming recess 36X, the second vertical rib forming recess 36Y, and the third vertical rib forming recess 36Z is the molding surface of the first mold 24 shown in FIGS. 24A and the molding surface 26A of the second molding die 26, how the first molding die 24 and the second molding die 26 contact the thermoplastic resin material 50 (the timing of landing on each part of the thermoplastic resin material 50, The pressure acting on each part of the thermoplastic resin material 50) and the shape of the rib to be molded are set.
  • first vertical rib forming recess 36X or the third vertical rib forming recess 36Z may be set in the region A of FIG. Further, the first vertical rib forming recess 36X or the second vertical rib forming recess 36Y may be set in the region B1, and the first vertical rib forming recess 36X or the second vertical rib forming in the region B2. The recess 36Y may be set. Further, the second vertical rib forming recess 36Y or the third vertical rib forming recess 36Z may be set in the region C1, and the second vertical rib forming recess 36Y or the third vertical rib forming recess may be set in the region C2. 36Z may be set.
  • first passage 38 (see FIG. 3) and the second passage 42 (see FIG. 3) of the above-described embodiment are respectively provided at the bottoms of the three transverse rib forming recesses 34 for forming the lateral rib 14 (see FIG. 1). 4) may be connected.
  • the vertical rib forming recess 36 may be set according to the position in the front-rear direction of the door connecting the first passage 38 (see FIG. 3) and the second passage 42 (see FIG. 4).
  • the first mold may be a mold in which a plurality of rib forming recesses are formed on the molding surface in order to form a plurality of ribs in which the ribs are not continuous.
  • the first passage may be connected to any of the plurality of rib forming recesses
  • the second passage may be connected to any of the plurality of rib forming recesses.
  • thermoplastic resin material 50 shown by FIG. 3 etc. is made into one board
  • molding die is A plurality of plate materials may be superimposed. In this case, the size of the plurality of plate members may be different.
  • the thermoplastic resin material 50 is heated by the heater 30 of the halogen heater.
  • the thermoplastic resin material may be heated by other heating such as heating by a heating furnace, for example. You may carry out by the method.
  • the heating process is performed after the arrangement
  • the thermoplastic resin material may be pressurized while the first molding die and the second molding die are closed and heated in the molding step without providing the heating step before the molding step. That is, for example, a heater is provided on each molding surface side of the first mold and the second mold, and the thermoplastic resin material is sandwiched between the first mold and the second mold while being heated by the heater. Such a configuration may be adopted.
  • the second passage is set in a region between the plurality of first passages such that the first passage is set in a region between the plurality of second passages. It is possible to adopt a configuration that is not.
  • the passages continuous to the bottom of the rib forming recess are provided.
  • the first passage (38) (passage connected to the suction portion (40)) is included, and all of the passages continuing to the bottom of the rib forming recess (vertical rib forming recess 36) are the second.
  • the thing of a passage (42) is also included.

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Abstract

 加熱された熱可塑性樹脂材を成形型間で成形することでリブを形成する場合の成形性を向上させることができる成形装置及び樹脂部材の製造方法を得る。 第一成形型(24)のリブ成形用凹部(32)には、第一縦リブ成形用凹部(36X)の底部に連続して第一通路(38)が形成されている。第一通路(38)には、第一通路(38)内を吸引する吸引部(40)が接続されている。また、第一成形型(24)のリブ成形用凹部(32)には、第二リブ成形用凹部の底部に連続して袋小路状の第二通路が形成されている。成形工程では、第一成形型(24)と第二成形型(26)とを閉じて吸引部(40)で第一通路(38)内を吸引し、熱可塑性樹脂材(50)の一部を第一通路(38)及び第二通路まで流入させ、熱可塑性樹脂材(50)を成形する。

Description

成形装置及び樹脂部材の製造方法
 本発明は、成形装置及び樹脂部材の製造方法に関する。
 熱可塑性樹脂材を成形型で成形して樹脂部材とする方法が知られている(例えば、特許文献1~特許文献3参照)。
特開2003-39540公報 特開平8-183046公報 特開2001-191419公報
 しかしながら、加熱された熱可塑性樹脂材を成形型間で成形することでリブを形成する場合の成形性については改善の余地がある。
 本発明は、上記事実を考慮して、加熱された熱可塑性樹脂材を成形型間で成形することでリブを形成する場合の成形性を向上させることができる成形装置及び樹脂部材の製造方法を得ることが目的である。
 本発明の第1の態様に係る成形装置は、成形面にリブ成形用凹部が形成された第一成形型と、前記第一成形型の成形面側に対向配置され、予め加熱された又は加熱しながら熱可塑性樹脂材を前記第一成形型との間に挟む第二成形型と、を有し、前記第一成形型は、前記リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通すると共に吸引部に接続されて通路内が前記吸引部によって吸引される第一通路と、前記リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する袋小路状の第二通路と、を備える。
 上記構成によれば、第一成形型の成形面には、リブ成形用凹部が形成されており、第二成形型は、予め加熱された又は加熱しながら熱可塑性樹脂材を第一成形型との間に挟む。これにより、熱可塑性樹脂材がリブ成形用凹部の内部に流入する。
 ここで、第一成形型は、第一通路及び第二通路を備えている。第一通路は、リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通すると共に吸引部に接続されて通路内が吸引部によって吸引される。このため、吸引部が第一通路内を吸引することで、加熱により熱可塑性樹脂材から発生する気体が第一通路に流出されると共に、熱可塑性樹脂材のリブ成形用凹部内への流動が促進される。また、第二通路は、リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する袋小路状の通路となっている。このため、熱可塑性樹脂材が第二通路に通じる成形用凹部に流入すると、加熱により熱可塑性樹脂材から発生する気体が第二通路に流出される。これらにより、熱可塑性樹脂材がリブ成形用凹部の内部に良好に充填される。また、第二通路は、第一通路及び吸引部を設定する場合に比べて、狭い範囲に設定可能なので、第一成形型の限られた範囲にもきめ細かく(例えば、狭い間隔で多数)設定することができる。
 本発明の第2の態様は、第1の態様に係る成形装置において、前記第一通路が複数設定される共に、前記第二通路が複数の前記第一通路の間の領域に設定されている。
 上記構成によれば、第二通路が複数の第一通路の間の領域に設定されているので、吸引部が第一通路内を吸引すると、熱可塑性樹脂材は、第二通路との対向部の両側がリブ成形用凹部に吸入される。これに伴って、熱可塑性樹脂材における第二通路との対向部及びその周囲部に第一成形型の成形面側へ流動しようとする力が作用すると、熱可塑性樹脂材は第二通路との対向部及びその周囲部もリブ成形用凹部の内部に容易に流入する。
 本発明の第3の態様に係る樹脂部材の製造方法は、第1の態様又は第2の態様に係る成形装置を用い、前記第一成形型と前記第二成形型との間に熱可塑性樹脂材を配置する配置工程と、前記配置工程の後、前記第一成形型と前記第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら前記熱可塑性樹脂材を加圧すると共に前記吸引部で前記第一通路内を吸引し、前記熱可塑性樹脂材を成形する成形工程と、を有する。
 上記構成によれば、配置工程では、第一成形型と第二成形型との間に熱可塑性樹脂材を配置する。配置工程の後の成形工程では、第一成形型と第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら熱可塑性樹脂材を加圧すると共に吸引部で第一通路内を吸引し、熱可塑性樹脂材を成形する。このため、加熱により熱可塑性樹脂材から発生する気体が第一通路及び第二通路に流出され、熱可塑性樹脂材はリブ成形用凹部の内部に良好に充填される。
 本発明の第4の態様に係る樹脂部材の製造方法は、成形面にリブ成形用凹部が形成されると共に前記リブ成形用凹部の底部に連続して形成されかつ当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する通路を備えた第一成形型と、前記第一成形型の成形面側に対向配置された第二成形型と、の間に熱可塑性樹脂材を配置する配置工程と、前記配置工程の後、前記第一成形型と前記第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら前記熱可塑性樹脂材を加圧し、前記熱可塑性樹脂材の一部を前記通路まで流入させ、前記熱可塑性樹脂材を成形する成形工程と、前記成形工程の後、前記熱可塑性樹脂材の一部で前記通路に流入したことで成形された部位を切除する切除工程と、を有する。
 上記構成によれば、配置工程では、成形面にリブ成形用凹部が形成されると共にリブ成形用凹部の底部に連続して形成されかつ当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する通路を備えた第一成形型と、第一成形型の成形面側に対向配置された第二成形型と、の間に熱可塑性樹脂材を配置する。配置工程の後の成形工程では、第一成形型と第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら熱可塑性樹脂材を加圧し、熱可塑性樹脂材の一部を通路まで流入させ、熱可塑性樹脂材を成形する。このため、加熱により熱可塑性樹脂材から発生する気体が通路に流出され、熱可塑性樹脂材はリブ成形用凹部の内部に良好に充填される。成形工程の後の切除工程では、熱可塑性樹脂材の一部で通路に流入したことで成形された部位を切除する。
 以上説明したように、本発明によれば、加熱された熱可塑性樹脂材を成形型間で成形することでリブを形成する場合の成形性を向上させることができるという優れた効果を有する。
本発明の一実施形態に係る成形装置を用いて樹脂部材の製造方法により製造されたドアパネルをドア内面側から見た状態で示す正面図である。 本発明の一実施形態に係る成形装置に適用される第一成形型を成形面の側から見た状態で示す平面図である。 第一リブ成形用凹部及び第一通路等を備えた第一成形型を第二成形型及び熱可塑性樹脂材等と共に示す縦断面図である。 第二リブ成形用凹部及び第二通路を備えた第一成形型を第二成形型及び熱可塑性樹脂材等と共に示す縦断面図である。 本発明の一実施形態に係る樹脂部材の製造方法の成形工程を説明するための模式的な断面図であり、第一リブ成形用凹部内に熱可塑性樹脂材の一部が流入した状態を示す。 本発明の一実施形態に係る樹脂部材の製造方法の成形工程を説明するための模式的な断面図であり、第一通路にまで熱可塑性樹脂材の一部が流入した状態を示す。 本発明の一実施形態に係る樹脂部材の製造方法の切除工程を説明するための模式的な断面図であり、切除工程前の状態を示す。 本発明の一実施形態に係る樹脂部材の製造方法の切除工程を説明するための模式的な断面図であり、切除工程後の状態を示す。
 本発明の一実施形態に係る成形装置及び樹脂部材の製造方法について図1~図6Bを用いて説明する。
 (樹脂部材の概要)
 図1には、樹脂部材としての車両用のドアパネル10がドア内面側から見た正面図で示されている。このドアパネル10は、本実施形態に係る成形装置20(図2~図4参照)を用いて、後述する樹脂部材の製造方法によって製造されたものである。ドアパネル10は、車両のサイドドアを構成しており、車両側部に配置される。ドアパネル10の上部には、格子状を成すリブ12が形成されている。リブ12は、横リブ14及び縦リブ16を備えている。横リブ14及び縦リブ16は、ドア厚さ方向(ドア閉止状態では車両幅方向内側)に突出している。横リブ14は、ドア幅方向(ドア閉止状態では車両前後方向)に延びており、ドア上下方向に複数本並んで形成されている。これに対して、縦リブ16は、ドア上下方向に延びており、ドア幅方向に複数本並んで形成されている。
 (成形装置の構成)
 図2には、本実施形態に係る成形装置20に適用される第一成形型24がその成形面24Aの側から見た平面図で示されている。図2に示されるように、第一成形型24の成形面24Aには、リブ12(図1参照)を形成するための格子状のリブ成形用凹部32が形成されている。リブ成形用凹部32は、横リブ14(図1参照)の成形用として並んで形成された複数の横リブ成形用凹部34と、縦リブ16(図1参照)の成形用として並んで形成された複数の縦リブ成形用凹部36と、を備えている。
 図3及び図4には、第一成形型24の一部等を示す縦断面図が示されている。図3に示されるように、成形装置20は、第一成形型24の成形面24A側に対向配置される第二成形型26を有する。第一成形型24及び第二成形型26は、それぞれ図示しない昇降装置によって装置上下方向(互いに接離する方向)に移動可能に支持されている。第一成形型24と第二成形型26との間には、予め加熱されたシート状(板状)の熱可塑性樹脂材50が挟まれる。
 具体的に説明すると、成形装置20は、熱可塑性樹脂材50の端部を挟持するためのクランプ28(図中では模式化して図示)を有すると共に、熱可塑性樹脂材50を加熱するための加熱器30(図中では模式化して図示)を有する。クランプ28は、一例として、第一成形型24及び第二成形型26の左右両側において上下対で設けられて第一成形型24と第二成形型26との間に熱可塑性樹脂材50を保持する公知のクランプとされる。また、加熱器30は、一例として、熱可塑性樹脂材50の表裏両側に配置可能でかつ熱可塑性樹脂材50の表裏両側から退避可能に支持されたハロゲンヒータとされる。
 熱可塑性樹脂材50の樹脂としては、例えば、ポリアミドやポリオレフィン(例えば、ポリプロピレン)等を適用することができる。また、本実施形態の熱可塑性樹脂材50は、繊維(一例として、ガラス繊維又は炭素繊維)を熱可塑性樹脂で固めて成る複合材、すなわち、繊維強化樹脂(FRP)で構成されている。なお、繊維強化樹脂は、強化繊維が含有されていない樹脂と比較すると、強度は高いが、成形時の流動性は悪いという特徴がある。
 第一成形型24には、複数の縦リブ成形用凹部36のいずれか(一部)である第一縦リブ成形用凹部36Xの底部に連続して当該第一縦リブ成形用凹部36Xの内部空間に連通する第一通路38(トンネル部)が形成されている。第一通路38には、吸引部40の一部を構成する真空管40Aの一端側が接続されている。真空管40Aの他端側は、吸引部40の一部を構成する真空吸引装置40B(図中ではブロック化して図示)に接続されている。吸引部40は、第一成形型24と第二成形型26とが閉じた場合に真空吸引装置40Bが作動することで第一通路38内を吸引する。なお、第一縦リブ成形用凹部36Xは、複数の縦リブ成形用凹部36のうちリブ成形の困難性が高い部位となっており、リブ成形を容易にするために第一通路38を介して吸引部40に通じる構造になっている。
 図4に示されるように、第一成形型24には、複数の縦リブ成形用凹部36の他のいずれか(他の一部)である第二縦リブ成形用凹部36Yの底部に連続して当該第二縦リブ成形用凹部36Yの内部空間に連通する袋小路状の第二通路42が形成されている。なお、ここでの袋小路とは、第二縦リブ成形用凹部36Yの底部側のみ開口して当該開口に通じる通路の先端側(本実施形態では第二縦リブ成形用凹部36Yの内部空間から離間する方向に延びた通路の先端側)で行き止まりとなったものをいう。第二縦リブ成形用凹部36Yは、複数の縦リブ成形用凹部36のうち第一縦リブ成形用凹部36X(図3参照)に次いでリブ成形の困難性が高い部位となっており、リブ成形を容易にするために、第二通路42に通じる構造になっている。また、第二通路42は、図3に示される第一通路38及び吸引部40を設定する場合に比べて、狭い範囲に設定可能なので、図4に示される第一成形型24の限られた範囲にもきめ細かく(例えば、狭い間隔で多数)設定することができる。
 図2に示されるように、第一縦リブ成形用凹部36X(及び第一通路38(図3参照))は、複数設定されており、ドア前後方向中間部におけるドア前方側の領域C1及びドア前後方向中間部におけるドア後方側の領域C2に形成されている。第二縦リブ成形用凹部36Yは、ドア前後方向中央部の領域Aに形成され、複数の第一縦リブ成形用凹部36Xの形成領域である領域C1と領域C2の間に設定されている。換言すれば、図4に示される第二通路42は、複数の第一通路38(図3参照)の間の領域に設定されている。さらに、図2に示される複数の縦リブ成形用凹部36のうち、第一通路38(図3参照)に接続されずかつ第二通路42(図4参照)にも接続されない第三縦リブ成形用凹部36Zは、ドア前方側端部の領域B1及びドア後方側端部の領域B2に設定されている。第三縦リブ成形用凹部36Zは、第一縦リブ成形用凹部36X及び第二縦リブ成形用凹部36Yに比べると、リブ成形が比較的容易な部位となっている。また、複数の横リブ成形用凹部34は、本実施形態では一例として、第一通路38(図3参照)に相当する通路にも第二通路42(図4参照)に相当する通路にも接続されていない。
 (樹脂部材の製造方法及び作用・効果)
 次に、成形装置20を用いた樹脂部材(ドアパネル10)の製造方法について説明しながら、本実施形態の作用及び効果について説明する。
 まず、配置工程では、図3に示される第一成形型24と第二成形型26との間に、熱可塑性樹脂材50を配置する。具体的には、第一成形型24と第二成形型26との間に、熱可塑性樹脂材50を配置し、クランプ28で熱可塑性樹脂材50を保持する。次に、配置工程の後の加熱工程では、熱可塑性樹脂材50を加熱する。具体的には、加熱器30を熱可塑性樹脂材50の表裏面側に配置し、加熱器30によって熱可塑性樹脂材50を加熱する。これによって、第一成形型24と第二成形型26との間に配置された熱可塑性樹脂材50が加熱される。加熱器30は熱可塑性樹脂材50を加熱した後には熱可塑性樹脂材50の表裏面側から退避させる。
 配置工程及び加熱工程の後の成形工程では、第一成形型24と第二成形型26とを閉じて予め加熱された熱可塑性樹脂材50を加圧すると共に吸引部40で第一通路38内を吸引し、熱可塑性樹脂材50の一部を第一通路38及び第二通路42(図4参照)まで流入させ、熱可塑性樹脂材50を成形する。具体的には、まず、第一成形型24を図示しない昇降装置によって上昇させると共に、第二成形型26を図示しない昇降装置によって下降させることで、第一成形型24と第二成形型26とを閉じ、熱可塑性樹脂材50を表裏両側から押圧する。そして、吸引部40の真空吸引装置40Bを作動させて真空管40Aを介して第一通路38内の空気を吸引する。
 図5A及び図5Bには、成形工程を説明するための模式的な断面図が示されている。図5Aに示される第一縦リブ成形用凹部36Xに通じる第一通路38内を吸引部40(図3参照)で吸引することで、第一縦リブ成形用凹部36X内の気体が第一通路38の側(矢印a方向参照)に吸引されると共に、熱可塑性樹脂材50の第一縦リブ成形用凹部36X内への流動が促進される。このため、加熱により熱可塑性樹脂材50から気体が発生していても(あるいは熱可塑性樹脂材50が複数枚重ね合わせられている場合にはその材料間から気体が出ていても)、さらには熱可塑性樹脂材50が強化繊維52を含んでいても、熱可塑性樹脂材50の一部は、強化繊維52が含まれた状態で第一縦リブ成形用凹部36X内に流入する。そして、第一通路38内の空気が吸引部40(図3参照)の側に吸引され続けることによって、図5Bに示されるように、熱可塑性樹脂材50の一部は、第一通路38内まで流入する。換言すれば、熱可塑性樹脂材50から発生する気体は第一通路38を通って吸引部40(図3参照)に流れ、熱可塑性樹脂材50の一部は、強化繊維52が含まれた状態で第一縦リブ成形用凹部36Xの内部に良好に充填される。
 また、熱可塑性樹脂材50が図4に示される第二通路42に通じる第二縦リブ成形用凹部36Yに流入すると、加熱により熱可塑性樹脂材50から発生する気体が第二通路42に流出される。よって、熱可塑性樹脂材50が第二通路42に通じる第二縦リブ成形用凹部36Yの内部に良好に(図5Bに示される状態と同様の状態で)充填される。
 すなわち、本実施形態のように、複数の縦リブ成形用凹部36が隣接して形成されているためにスペース上の制約から縦リブ成形用凹部36毎に図3に示される第一通路38及び吸引部40を設定できないような構造であっても、省スペースで足りる袋小路状の第二通路42(図4参照)がきめ細かく設定されることで、吸引部40に接続されない第二縦リブ成形用凹部36Yの内部にも熱可塑性樹脂材50が良好に充填される。
 また、本実施形態では、図2に示されるように、第二通路42(図4参照)に通じる第二縦リブ成形用凹部36Yのドア前後方向両側に、第一通路38(図3参照)に通じる第一縦リブ成形用凹部36Xが設定されている。このため、図3に示される吸引部40が第一通路38内を吸引すると、熱可塑性樹脂材50は、図2に示される第二縦リブ成形用凹部36Yのドア前後方向両側における第一縦リブ成形用凹部36Xに吸入される。これに伴って、図4に示される第二縦リブ成形用凹部36Yの対向側に位置する熱可塑性樹脂材50の一部に第一成形型24の成形面24A側へ流動しようとする力が作用すると、熱可塑性樹脂材50は第二縦リブ成形用凹部36Yの内部にも容易に流入する。
 以上により、図5Bに示されるように、熱可塑性樹脂材50を第一成形型24の成形面24A及び第二成形型26の成形面26Aに沿わせながら、熱可塑性樹脂材50の一部を第一通路38及び第二通路42(図4参照)まで流入させ、熱可塑性樹脂材50を成形する。ここで、熱可塑性樹脂材50の一部は、第一通路38及び第二通路42(図4参照)に流入したことで、突起形状に成形された部位すなわち突起部50B(図6A参照)となる。
 このような成形工程の後、図3に示される第一成形型24を図示しない昇降装置によって下降させると共に、第二成形型26を図示しない昇降装置によって上昇させ、成形された熱可塑性樹脂材50を離型(脱型)して冷却する。その後の切除工程では、図6Aに示される熱可塑性樹脂材50の一部で成形された突起部50Bを、図6Bに示されるように、切除する。なお、図6Bでは切除前の突起部50Bを二点鎖線で示している。突起部50Bは、一例としてウォータジェットやペンチ等で切除(折る又はカット)することができる。以上の工程を経て、ドアパネル10(図1参照)が形成されるが、突起部50B(図6A参照)が切除された端面54には、基本的には切除の痕跡(ないしは強化繊維及び樹脂が成形過程で吸引されたことを示す痕跡)が残る。
 以上説明したように、本実施形態によれば、加熱された熱可塑性樹脂材50を図3等に示される第一成形型24及び第二成形型26の間で成形することでリブ12(図1参照)を形成する場合の成形性を向上させることができる。
 また、本実施形態では、成形工程において図3に示される吸引部40で第一通路38内を吸引するので、このような吸引部40がない対比構造と比べて、低い加圧力で熱可塑性樹脂材50をプレス成形することができる。また、仮に本実施形態と前記対比構造における成形時の加圧力を同等にした場合、本実施形態のほうが、より高さのあるリブやより成形しにくい形状のリブ等を成形することができる。すなわち、本実施形態によれば、リブの高さ設定やリブの形状設定の自由度も増す。また、成形時の加圧力が前記対比構造よりも小さくて済むことで、装置の大型化も抑えることができる。
 なお、補足として現状の樹脂成形について付言すると、現状の樹脂成形は、射出成形が主流となっている。ところが、射出成形では、大規模な設備と高価な型が必要となるのみならず、成形する際に型を高温に上昇させたり、成形後の成形品の温度を下降させたりするので、サイクルタイムが長くなっている。また、成形に使用する樹脂材料はチップ材であるので、成形時には予めチップ材を溶解しなければならず、そのために溶解炉が不可欠の設備となる。一方、樹脂(例えば、ポリプロピレンやポリアミド等)は、それのみでは強度が低いので、樹脂材の強度を上げるために、ガラス繊維等の強化繊維を含有させる必要が生じる場合があるが、強化繊維を含有させると、成形性が悪くなってしまう。これらの事情から、繊維強化樹脂材の成形は、例えば自動車の車体や航空機等の高い強度が求められる分野で熱硬化性の炭素繊維強化樹脂材等の成形がされるに留まっている。すなわち、このような繊維強化樹脂材の成形は、製造コストが高くなるほか、成形に長時間を要するために、事実上、少量生産にしか対応できない。
 これに対して、本実施形態では、熱可塑性樹脂材を用いることで、低コスト化及びリサイクル化に寄与し、また、溶融した成形材料をキャビティ内に射出充填する射出成形ではないことから成形時のサイクルタイムの短縮も可能となるうえ、本実施形態に係る成形装置20を用いた樹脂部材の製造方法によって、良好な成形性を確保することができる。よって、本実施形態に係る成形装置20を用いた樹脂部材の製造方法は、大量生産をするうえでも有利となっている。
 (実施形態の補足説明)
 なお、図2に示される第一縦リブ成形用凹部36X(第一通路38(図3参照)に接続された縦リブ成形用凹部36)、第二縦リブ成形用凹部36Y(第二通路42(図4参照)に接続された縦リブ成形用凹部36)、及び第三縦リブ成形用凹部36Z(第一通路38(図3参照)にも第二通路42(図4参照)にも接続されない縦リブ成形用凹部36)は、リブ成形の困難性の度合いに応じて、領域A、C1、C2、B1、B2のいずれかに設定される。すなわち、第一縦リブ成形用凹部36X、第二縦リブ成形用凹部36Y、及び第三縦リブ成形用凹部36Zの配置位置は、図3及び図4に示される第一成形型24の成形面24Aと第二成形型26の成形面26Aとのクリアランス、第一成形型24及び第二成形型26の熱可塑性樹脂材50への当たり方(熱可塑性樹脂材50の各部位に着地するタイミングや熱可塑性樹脂材50の各部位に作用する圧力)、及び成形するリブの形状等に応じて設定される。
 例えば、図2の領域Aに第一縦リブ成形用凹部36X又は第三縦リブ成形用凹部36Zが設定される場合もあり得る。また、領域B1に第一縦リブ成形用凹部36X又は第二縦リブ成形用凹部36Yが設定される場合もあり得るし、領域B2に第一縦リブ成形用凹部36X又は第二縦リブ成形用凹部36Yが設定される場合もあり得る。さらに領域C1に第二縦リブ成形用凹部36Y又は第三縦リブ成形用凹部36Zが設定される場合もあり得るし、領域C2に第二縦リブ成形用凹部36Y又は第三縦リブ成形用凹部36Zが設定される場合もあり得る。
 また、横リブ14(図1参照)を成形するための三個の横リブ成形用凹部34の各々の底部にそれぞれ上記実施形態の第一通路38(図3参照)及び第二通路42(図4参照)と同様の通路が接続されてもよい。その場合、横リブ成形用凹部34に第一通路38(図3参照)及び第二通路42(図4参照)と同様の通路を接続するドア前後方向位置については、例えば、縦リブ成形用凹部36に第一通路38(図3参照)及び第二通路42(図4参照)を接続するドア前後方向位置に合わせて設定してもよい。
 また、上記実施形態の変形例として、第一成形型は、リブ同士が連続しない複数のリブを形成するために、その成形面に複数のリブ成形用凹部が形成された成形型であってもよい。この場合、複数のリブ成形用凹部のいずれかに第一通路が接続され、複数のリブ成形用凹部の他のいずれかに第二通路が接続されるような構成としてもよい。
 また、上記実施形態では、図3等に示される熱可塑性樹脂材50が一枚の板材とされているが、第一成形型と第二成形型との間に配置される熱可塑性樹脂材は、複数枚の板材が重ね合わせられたものでもよい。また、この場合、複数枚の板材の大きさが異なっていてもよい。
 また、上記実施形態の加熱工程では、ハロゲンヒータの加熱器30で熱可塑性樹脂材50を加熱しているが、熱可塑性樹脂材の加熱は、例えば、加熱炉による加熱等のような他の加熱方法で行ってもよい。また、上記実施形態では、配置工程の後に加熱工程が行われているが、配置工程の前に加熱工程が行われてもよい。また、成形工程の前に加熱工程を設けずに、成形工程において第一成形型と第二成形型とを閉じて加熱しながら熱可塑性樹脂材を加圧してもよい。すなわち、例えば、第一成形型及び第二成形型の各成形面側にヒータが設けられ、当該ヒータで加熱しながら熱可塑性樹脂材が第一成形型と第二成形型との間に挟まれるような構成にしてもよい。
 また、上記実施形態の変形例として、例えば、第一通路が複数の第二通路の間の領域に設定される等のように、第二通路が複数の第一通路の間の領域に設定されていない構成も採り得る。
 また、本発明の第4の態様に係る樹脂部材の製造方法に適用される第一成形型には、例えば、リブ成形用凹部(縦リブ成形用凹部36)の底部に連続する通路のすべてが第一通路(38)(吸引部(40)と接続される通路)とされるものが含まれる他、リブ成形用凹部(縦リブ成形用凹部36)の底部に連続する通路のすべてが第二通路(42)のものも含まれる。
 なお、上記実施形態及び上述の複数の変形例は、適宜組み合わされて実施可能である。
 以上、本発明の一例について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
 なお、日本国特許出願No.2013-223385の開示は、その全体が参照により本明細書に援用される。

Claims (4)

  1.  成形面にリブ成形用凹部が形成された第一成形型と、
     前記第一成形型の成形面側に対向配置され、予め加熱された又は加熱しながら熱可塑性樹脂材を前記第一成形型との間に挟む第二成形型と、
     を有し、
     前記第一成形型は、
     前記リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通すると共に吸引部に接続されて通路内が前記吸引部によって吸引される第一通路と、
     前記リブ成形用凹部の底部に連続して当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する袋小路状の第二通路と、を備える成形装置。
  2.  前記第一通路が複数設定される共に、前記第二通路が複数の前記第一通路の間の領域に設定されている、請求項1記載の成形装置。
  3.  請求項1又は請求項2に記載の成形装置を用い、
     前記第一成形型と前記第二成形型との間に熱可塑性樹脂材を配置する配置工程と、
     前記配置工程の後、前記第一成形型と前記第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら前記熱可塑性樹脂材を加圧すると共に前記吸引部で前記第一通路内を吸引し、前記熱可塑性樹脂材を成形する成形工程と、
     を有する樹脂部材の製造方法。
  4.  成形面にリブ成形用凹部が形成されると共に前記リブ成形用凹部の底部に連続して形成されかつ当該リブ成形用凹部の内部空間に連通する通路を備えた第一成形型と、前記第一成形型の成形面側に対向配置された第二成形型と、の間に熱可塑性樹脂材を配置する配置工程と、
     前記配置工程の後、前記第一成形型と前記第二成形型とを閉じて予め加熱された又は加熱しながら前記熱可塑性樹脂材を加圧し、前記熱可塑性樹脂材の一部を前記通路まで流入させ、前記熱可塑性樹脂材を成形する成形工程と、
     前記成形工程の後、前記熱可塑性樹脂材の一部で前記通路に流入したことで成形された部位を切除する切除工程と、
     を有する樹脂部材の製造方法。
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