JP2015063078A - 樹脂成形体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】凹部を有する樹脂成形体をより確実に成形することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供する。
【解決手段】凹部２１を有する樹脂成形体１０の製造方法であって、繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料１６を上型５０及び下型７０でプレスするとともに、上型５０及び下型７０のせん断によって成形材料１６を切断するプレス成形工程と、成形材料１６の切断によって上型５０及び下型７０に形成された成形空間Ｓ１に溶融樹脂を射出することで、凹部２１を構成する第１成形体２０を成形基材１８と一体的に成形する射出成形工程と、を備えることに特徴を有する。
【選択図】図６

Description

本発明は、樹脂成形体の製造方法に関する。

従来、樹脂成形体の製造方法として、下記特許文献１に記載のものが知られている。特許文献１では、一対の成形型（上型及び下型）によって、熱可塑性樹脂を含む成形材料を基材（成形基材）に成形するものが記載されている。

特開２００５−００１３１４号公報

一対の成形型によって基材を成形する場合、例えば、図１０及び図１１に示すように、突部２Ａを有する上型２と、凹部３Ａを有する下型３によって、平板状の成形材料１をプレスする。これにより、成形材料１の一部が突部２Ａによって押圧されることで凹部１Ａが形成される（深絞り加工）。この結果、成形材料１は、凹部１Ａを有する基材として成形される。

ここで、凹部１Ａを形成する際には、成形材料１の一部が突部２Ａによって引き伸ばされる。これにより、凹部１Ａを構成する成形材料１（熱可塑性樹脂を含む）の密度が低くなり、凹部１Ａ付近が所定の形状（突部２Ａの形状に倣った形状）に成形されない事態が懸念される（図１１参照）。

なお、このような事態は、凹部１Ａの深さが大きく設定されている場合に起こり易い。凹部１Ａの深さが大きく設定されていると、引き伸ばされる成形材料の長さが大きくなり、凹部１Ａを構成する成形材料の密度がより低くなるためである。

本発明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、凹部を有する樹脂成形体をより確実に成形することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、凹部を有する樹脂成形体の製造方法であって、繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料を一対の成形型でプレスするとともに、前記一対の成形型のせん断によって前記成形材料を切断するプレス成形工程と、前記成形材料の切断によって前記一対の成形型に形成された成形空間に溶融樹脂を射出することで、前記凹部を構成する壁部を前記成形材料の一部と一体的に成形する射出成形工程と、を備えることに特徴を有する。

本発明では、凹部を構成する壁部を射出成形によって成形している。これにより、プレス成形で凹部を成形する方法と比較して、凹部を狙った通りの寸法でより確実に成形することができる。また、樹脂成形体において凹部を構成する壁部以外の部分は、繊維を含む成形材料の一部によって構成されているため、機械的強度をより高くすることができる。

上記構成において、前記プレス成形工程では、前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するものとされ、前記プレス成形工程の後に行われ、前記成形型突部を前記成形材料の前記他部から遠ざけることで、前記成形型突部と前記成形材料の前記他部との間に前記成形空間を形成する成形空間形成工程を備えるものとすることができる。

このようにすれば、成形材料の他部が、凹部を構成する壁部と一体的に成形される。これにより、凹部を構成する壁部を成形材料の他部によって補強することができる。成形材料の他部は、繊維を含んでいるから、凹部を構成する壁部をより効果的に補強することができる。

また、前記プレス成形工程では、前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と、他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するとともに、切断された前記成形材料の一部を前記成形型凹部の開口縁部と、前記成形型突部の周囲の部分との間でプレス成形するものとされ、前記成形空間は、前記一方の型において、前記成形型突部の基端部に形成されているものとすることができる。

本発明では、射出成形を行うための成形空間が一方の型に形成されている。これにより、成形空間を形成する工程が不要となり、製造効率をより高くすることができる。

本発明によれば、凹部を有する樹脂成形体をより確実に成形することが可能な樹脂成形体の製造方法を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る樹脂成形体を示す斜視図 図１の樹脂成形体を示す断面図 図１の樹脂成形体を製造する上型及び下型を示す断面図 実施形態１に係るプレス成形工程を示す断面図 実施形態１に係る成形空間形成工程を示す断面図 実施形態１に係る射出成形工程を示す断面図 本発明の実施形態２に係る上型及び下型を示す断面図 実施形態２に係るプレス成形工程を示す断面図 実施形態２に係る射出成形工程を示す断面図 従来の樹脂成形体の製造方法を示す断面図（型開き状態） 従来の樹脂成形体の製造方法を示す断面図（型閉じ状態）

＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図６によって説明する。本実施形態では、樹脂成形体１０として、例えば、車両の内装材に用いられるものを例示する。

樹脂成形体１０は、図２に示すように、板状をなしており、表側（意匠面側）に開口された凹部２１を有する第１成形体２０と、第１成形体２０と一体的に成形された第２成形体４０と、を備えている。第１成形体２０（射出成形体）は、溶融樹脂を射出することで成形されたものである。これに対して、第２成形体４０（圧縮成形体）は、成形材料１６（図３参照）をプレスすることで成形されたものである。樹脂成形体１０は、例えば、ドアトリム、インストルメントパネル、シートバックボード、ピラーガーニッシュ、クォータトリム等の車両用内装材の基材として用いることができるが、これに限定されない。

第１成形体２０は、例えば、熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど）から構成されている。これに対して、第２成形体４０は、繊維（例えば、木質繊維、ガラス繊維、炭素繊維など）に熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど）を含浸させることで構成されている。

第１成形体２０（凹部を構成する壁部）は、図１に示すように、例えば、長手状をなし、凹部２１は、第１成形体２０の長手方向に沿って延びている。

なお、樹脂成形体１０の表面には、例えば、図２に示すように、表皮材１１，１２が貼り付けられる。表皮材１１，１２は、端部同士で重ね合わされ、例えば、縫い糸１３により縫製されている。第１成形体２０の凹部２１には、表皮材１１，１２の重ね合わせ部１４が嵌合される。

樹脂成形体１０は、図３に示す上型５０及び下型７０（一対の成形型）を用いて製造される。次に、上型５０及び下型７０の構成について説明する。

下型７０は、図３に示すように、上型５０との対向面に設けられた成形型凹部７１を有している。成形型凹部７１は、その下部を構成する第１凹部７２と、その上部を構成する第２凹部７３から構成されている。

第２凹部７３は、第１凹部７２よりも開口面積が大きいものとされ、第２凹部７３の底面は、下型７０における第１凹部７２の開口端部によって構成されている。

また、下型７０には、ランナー７４が形成されており、このランナー７４は、第２凹部７３と連通されている。ランナー７４には、図示しない射出装置が接続されており、ランナー７４を通じて、第２凹部７３内に溶融樹脂を供給可能となっている。

上型５０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、下型７０（固定型）に対して移動が可能な可動型とされる。

上型５０を下型７０に対して接近させることで上型５０及び下型７０の型閉じが可能となっており、上型５０を下型７０に対して離間させることで上型５０及び下型７０の型開きが可能となっている。

以下の説明では、上型５０及び下型７０が型閉じされた状態を閉状態（図４の状態）と呼び、上型５０及び下型７０が型開きされた状態を開状態（図３の状態）と呼ぶものとする。

上型５０は、成形型凹部７１と対向配置される第１上型５１と、第１上型５１の周囲を囲む形で配される第２上型５４から分割構成されている。第１上型５１は、下型７０の第１凹部７２に嵌合可能な形状をなしている。

第１上型５１における下型７０との対向面には、第２凹部７３に嵌合可能な成形型突部５２が下型７０に向けて突設されている。成形型突部５２は、凹部２１及び凹部１７Ａに倣う形状をなしている。

また、第１上型５１は、図示しない駆動装置によって、第２上型５４に対して上下方向に移動が可能な構成とされる。

次に、樹脂成形体１０の製造方法について説明する。本実施形態における樹脂成形体１０の製造方法は、成形材料１６をプレスすることで第２成形体４０を成形するプレス成形工程と、第１成形体２０を成形するための成形空間Ｓ１を形成する成形空間形成工程と、成形空間Ｓ１に溶融樹脂を射出することで、第１成形体２０を成形する射出成形工程と、を備えている。

（プレス成形工程）
プレス成形工程では、図３に示すように、上型５０及び下型７０を開状態とし、成形材料１６を下型７０の上面に載置する。

なお、成形材料１６は、繊維（例えば、木質繊維、ガラス繊維、炭素繊維など）に熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミドやポリプロピレンなど）を混綿させることで構成された繊維マットを熱プレス成形（予備成形）によってボード状に成形したものである。なお、繊維マットをボード状に成形したものは、プレボードと呼ばれることがある。繊維マットをプレボードの状態にすることで搬送を容易に行うことができる。

成形材料１６は、例えば、プレス成形工程の前工程（加熱工程）にて、図示しない一対のプレス型によって加熱プレスされており、軟化状態で下型７０に載置される。

次に、図４に示すように、上型５０及び下型７０を型閉じする。これにより、軟化状態の成形材料１６は、上型５０及び下型７０の形状に倣う形状に変形する。

具体的には、成形材料１６は、第１上型５１と下型７０のせん断によって切断される。これにより、成形材料１６は、成形基材１８，１８と、基材切断部１７に分断される。

また、成形材料１６のうち、成形基材１８，１８（成形材料の一部）は、第２上型５４と下型７０によってプレスされる。一方、成形材料１６のうち、基材切断部１７（成形材料の他部）は、第１上型５１の成形型突部５２と下型７０の成形型凹部７１の間でプレスされる。これにより、基材切断部１７は、第１上型５１の成形型突部５２の形状に倣う凹部１７Ａを有する形状となる。

このように、本工程によって、基材切断部１７と成形基材１８，１８からなる第２成形体４０が成形される。

（成形空間形成工程）
次に、図５に示すように、上型５０のうち、第１上型５１を上昇させる。これにより、第１上型５１の成形型突部５２が、基材切断部１７から遠ざけられる。その結果、成形型突部５２を含む第１上型５１の下面と基材切断部１７の上面との間に成形空間Ｓ１が形成される。

より具体的には、成形空間Ｓ１は、成形基材１８，１８、第１上型５１、下型７０、基材切断部１７によって構成されている。言い換えると、成形空間Ｓ１は、成形材料１６の切断によって形成されるものとされる。なお、成形空間Ｓ１が形成された状態では、第１上型５１における成形型突部５２の周囲の面５２Ａが、成形基材１８，１８の上面と面一になる状態で配されている。

（射出成形工程）
次に、図６に示すように、ランナー７４を通じて、成形空間Ｓ１に溶融樹脂を射出する。成形空間Ｓ１に充填された溶融樹脂は、成形基材１８，１８及び基材切断部１７に含まれる合成樹脂と混ざり合い、渾然一体となる（混融される）。

その後、成形空間Ｓ１に充填された溶融樹脂が冷却されることで、第１成形体２０が第２成形体４０（基材切断部１７及び成形基材１８，１８）と接合された状態で成形される。

次に、本実施形態の効果について説明する。本実施形態では、凹部２１を構成する壁部である第１成形体２０を射出成形によって成形している。これにより、プレス成形で凹部２１を成形する方法と比較して、凹部２１をより確実に成形することができる。具体的には、プレス成形で凹部２１を成形すると、凹部２１を構成する基材材料が引き伸ばされるため、樹脂を含む基材材料の密度が低下し、凹部２１付近で欠肉の発生が生じることがある。本実施形態では、射出成形によって凹部２１を成形しているから、基材材料が引き伸ばされることがない。

また、仮に、凹部２１をプレス成形で成形する場合において、凹部２１の深さを大きく設定すると、凹部２１付近の樹脂を含む基材材料の密度がより低くなり、欠肉が起こり易い。このため、凹部２１の深さを大きくすることが困難とされる。本実施形態では、射出成形によって凹部２１を成形するから、凹部２１を深く設定することも可能となり、成形に係る自由度が高くなる。

また、樹脂成形体１０における第１成形体２０以外の部分（第２成形体４０）は、繊維を含む成形材料１６によって構成されているため、機械的強度をより高くすることができる。

また、プレス成形工程では、上型５０（一方の型）に設けられた成形型突部５２と下型７０（他方の型）に設けられた成形型凹部７１との間で、切断された基材切断部１７（成形材料の他部）をプレス成形するものとされ、プレス成形工程の後に行われ、成形型突部５２を基材切断部１７から遠ざけることで、成形型突部５２と基材切断部１７との間に成形空間Ｓ１を形成する成形空間形成工程を備えている。

このようにすれば、基材切断部１７が、第１成形体２０と一体的に成形される。これにより、第１成形体２０を基材切断部１７によって補強することができる。基材切断部１７は、繊維を含んでいるから、第１成形体２０をより効果的に補強することができる。

また、本実施形態の第２成形体４０は、繊維を含んでいるため、射出成形で成形することが困難となる。このため、本実施形態では、第２成形体４０の成形はプレス成形によって行う一方で、凹部２１を有する第１成形体２０は、射出成形で成形することとしている。

＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図７ないし図９によって説明する。本実施形態では、樹脂成形体１１０、上型１５０、下型１７０の構成が上記実施形態と相違する。

樹脂成形体１１０は、図９に示すように、板状をなしており、表側（意匠面側）に開口された凹部１２１を有する第１成形体１２０（射出成形体）と、第１成形体１２０と一体的に成形された第２成形体１４０（圧縮成形体）と、を備えている。

樹脂成形体１１０は、図７に示す上型１５０及び下型１７０（一対の成形型）を用いて製造される。次に、上型１５０及び下型１７０の構成について説明する。

下型１７０は、上面に凹設された本体部側凹部１７１Ａを有する本体部１７１と、本体部１７１の上方に配される可動部１７２と、を備えている。

可動部１７２は、本体部１７１から上方に突出する形状をなしている。可動部１７２は、本体部１７１に対して、スライド移動可能に取り付けられており、その移動方向は、本体部側凹部１７１Ａの延設方向（図７の紙面貫通方向）に沿うものとされる。

可動部１７２の下面には、本体部側凹部１７１Ａに向かって突出された可動部側突部１７２Ａが形成されている。可動部側突部１７２Ａは、凹部１２１の形状に倣う形状をなしている。可動部１７２と本体部１７１との間には、第１成形体１２０の形状に倣う隙間Ｓ２が形成されている。この隙間Ｓ２は、第１成形体１２０を成形するための成形空間Ｓ２となる。

上述したように、可動部１７２は、本体部１７１から上方に突出する形状をなしている。つまり、可動部１７２は、下型１７０における突部（成形型突部）を構成するものとされ、隙間Ｓ２は、可動部１７２の基端部に形成されている。

また、下型１７０には、ランナー１７４が形成されており、このランナー１７４は、隙間Ｓ２と連通されている。ランナー１７４には、図示しない射出装置が接続されており、ランナー１７４を通じて隙間Ｓ２に溶融樹脂を供給可能となっている。

上型１５０における下型１７０との対向面には、上型側凹部１５１（成形型凹部）が形成されている。上型側凹部１５１には、可動部１７２が嵌合可能となっている。

上型１５０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、下型１７０（固定型）に対して、接近又は離間が可能とされる。また、下型１７０の可動部１７２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、本体部１７１に対して、スライド移動が可能な構成となっている。

なお、上型１５０の駆動力を、例えば、カムスライド機構などによって、可動部１７２に伝達することで可動部１７２を駆動させる構成としてもよい。

次に、樹脂成形体１１０の製造方法について説明する。本実施形態における樹脂成形体１１０の製造方法は、成形材料１１６をプレスすることで第２成形体１４０を成形するプレス成形工程と、下型１７０に形成された成形空間Ｓ２（隙間Ｓ２）に溶融樹脂を射出することで、第１成形体１２０を成形する射出成形工程と、を備えている。

（プレス成形工程）
プレス成形工程では、図７に示すように、上型１５０及び下型１７０を開状態とし、成形材料１１６（プレボード）を下型１７０の上面に載置する。

成形材料１１６は、例えば、プレス成形工程の前工程（加熱工程）にて、図示しない一対のプレス型によって加熱プレスされており、軟化状態で下型１７０に載置される。

次に、図８に示すように、上型１５０及び下型１７０を型閉じする。これにより、軟化状態の成形材料１１６は、上型１５０及び下型１７０の形状に倣う形状（成形基材１１８，１１８及び基材切断部１１７の形状）に変形する。

具体的には、成形材料１１６は、上型１５０と可動部１７２のせん断によって切断される。これにより、成形材料１１６は、成形基材１１８，１１８と、基材切断部１１７に分断される。なお、本実施形態では、基材切断部１１７は、樹脂成形体１１０を構成しないものとされる。

また、成形材料１１６のうち、成形基材１１８，１１８（成形材料の一部）は、上型１５０における上型側凹部１５１（成形型凹部）の開口縁部と、本体部１７１における可動部１７２の周囲の部分（成形型突部の周囲の部分）によってプレスされる。この結果、成形基材１１８，１１８がプレス成形されることで、第２成形体１４０となる。

また、成形基材１１８，１１８によって、隙間Ｓ２の周端部が塞がれる。これにより、隙間Ｓ２が閉じた空間となり、成形空間Ｓ２が形成される。言い換えると、成形空間Ｓ２は、成形材料１１６の切断によって形成されるものとされる。

一方、成形材料１１６のうち、基材切断部１１７（成形材料の他部）は、上型１５０の上型側凹部１５１と可動部１７２によってプレスされる。

（射出成形工程）
次に、図９に示すように、ランナー１７４を通じて、成形空間Ｓ２に溶融樹脂を射出する。成形空間Ｓ２に充填された溶融樹脂は、成形基材１１８，１１８に含まれる合成樹脂と混ざり合い、渾然一体となる（混融される）。

その後、成形空間Ｓ２に充填された溶融樹脂が冷却されることで、第１成形体１２０が第２成形体１４０と一体的に成形される。次に、可動部１７２をスライドさせ、樹脂成形体１１０の上方から退避させた後、樹脂成形体１１０を脱型する。これにより、樹脂成形体１１０の製造が完了する。

本実施形態では、射出成形を行うための隙間Ｓ２（成形空間Ｓ２）が下型１７０に形成されている。これにより、成形空間Ｓ２を形成するための専用の工程（成形空間形成工程）が不要となり、製造効率をより高くすることができる。

また、本実施形態では、基材切断部１１７が第１成形体１２０と一体的に設けられていない。これにより、射出成形工程において、成形空間Ｓ２に射出された溶融樹脂が、基材切断部１１７によって吸収されることがなく、第１成形体１２０を成形するために必要な溶融樹脂の射出量をより制御し易くなる。

＜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）樹脂成形体１０，１１０の形状は、上記実施形態のものに限定されない。樹脂成形体は、少なくとも凹部を有していればよく、その形状は適宜変更可能である。また、樹脂成形体１０，１１０の用途は、車両用に限定されず適宜変更である。

（２）上記実施形態では、一対の成形型として、上型及び下型を例示したが、これに限定されない。一対の成形型の型開き方向及び型閉じ方向は、上下方向に限定されず適宜変更可能である。例えば、一対の成形型の型開き方向及び型閉じ方向が水平方向に沿っていてもよい。

（３）上記実施形態では、成形材料としてプレボードを例示したが、これに限定されない。成形材料として繊維マットを例示することもできる。言い換えると、プレス成形工程では、繊維マットを上型及び下型でプレスしてもよい。

１０，１１０…樹脂成形体、１６，１１６…成形材料、１７…基材切断部（成形材料の他部）、１８，１１８…成形基材（成形材料の一部）、２０，１２０…第１成形体（凹部を構成する壁部）、２１，１２１…凹部、５０…上型（一方の型）、５２…成形型突部、７０…下型（他方の型）、７１…成形型凹部、１１７…基材切断部（成形材料の他部）、１５０…上型（他方の型）、１５１…上型側凹部（成形型凹部）、１７０…下型（一方の型）、１７２…可動部（成形型突部を構成）、Ｓ１，Ｓ２…成形空間

Claims (3)

1. 凹部を有する樹脂成形体の製造方法であって、
   繊維と熱可塑性樹脂とを含む平板状の成形材料を一対の成形型でプレスするとともに、前記一対の成形型のせん断によって前記成形材料を切断するプレス成形工程と、
   前記成形材料の切断によって前記一対の成形型に形成された成形空間に、溶融樹脂を射出することで、前記凹部を構成する壁部を前記成形材料の一部と一体的に成形する射出成形工程と、を備える樹脂成形体の製造方法。
2. 前記プレス成形工程では、
   前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と、他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するものとされ、
   前記プレス成形工程の後に行われ、前記成形型突部を前記成形材料の前記他部から遠ざけることで、前記成形型突部と前記成形材料の前記他部との間に前記成形空間を形成する成形空間形成工程を備える請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法。
3. 前記プレス成形工程では、
   前記一対の成形型のうち一方の型に設けられた成形型突部と、他方の型に設けられた成形型凹部との間で、切断された前記成形材料の他部をプレス成形するとともに、切断された前記成形材料の一部を、前記成形型凹部の開口縁部と前記一方の型における前記成形型突部の周囲の部分との間でプレス成形するものとされ、
   前記成形空間は、前記一方の型において、前記成形型突部の基端部に形成されている請求項１に記載の樹脂成形体の製造方法。

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