(57)【要約】【課題】より平坦な表面を有する成形体を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂繊維２２と熱膨張性カプセル２３とを含む板状の基材２０であって、熱膨張性カプセル２３は、基材２０の板厚方向の長さが基材２０の表面に沿う方向の長さに比べて小さい扁平な形状をなしており、基材２０の表面に露出された熱膨張性カプセル２３である表面側カプセル２３Ａは、基材２０の内部側に配された熱膨張性カプセル２３である内部側カプセル２３Ｂよりも扁平であることに特徴を有する。基材２０の表面に露出された表面側カプセル２３Ａをより扁平な形状とすることで、基材２０の表面の凹凸をより小さくすることができ、基材２０の表面をより平坦なものとすることができる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂と熱膨張性カプセルとを含む板状の成形体であって、
前記熱膨張性カプセルは、前記成形体の板厚方向に沿う長さが前記成形体の表面に沿う方向の長さに比べて小さい扁平な形状をなしており、
前記成形体の表面に露出された前記熱膨張性カプセルは、前記成形体の内部側に配された前記熱膨張性カプセルよりも扁平である成形体。
【請求項２】
熱可塑性樹脂と熱膨張性カプセルとを含む板材を成形してなる成形体の製造方法であって、
前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを膨張させつつ、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを膨張させないように前記板材を加熱する第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後に実行され、前記板材をプレス成形することで、前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを扁平な形状にする第１プレス工程と、
前記第１プレス工程の後に実行され、前記板材を加熱することで、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを膨張させる第２加熱工程と、
前記第２加熱工程の後に実行され、前記板材をプレス成形することで、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを扁平な形状にすると共に、前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルよりも扁平な形状にする第２プレス工程と、を備える成形体の製造方法。
【請求項３】
前記第１プレス工程では、前記第２プレス工程に比べて、前記板材の板厚がより小さくなるように前記板材をプレス成形する請求項２に記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で開示される技術は、成形体及び成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、成形体として、熱膨張性カプセルを含むものが知られている（下記特許文献１）。特許文献１には、繊維中に熱膨張性カプセルが分散されているものが記載されている。熱膨張性カプセルは、製造時に加熱されることで膨張するものとされる。これにより、成形体の軽量化を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１４１７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記のように熱膨張性カプセルを備える成形体においては、熱膨張性カプセルが成形体の表面に露出する事態が考えられる。これにより、成形体の表面に熱膨張性カプセルによる凹凸が生じ、成形体表面の平坦性が低下してしまう。成形体表面の平坦性が低下すると、例えば、成形体表面に表皮材を貼り付けた際に表皮材に凹凸が生じ、意匠性が低下してしまう。
【０００５】
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、より平坦な表面を有する成形体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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体は、熱可塑性樹脂と熱膨張性カプセルとを含む板状の成形体であって、前記熱膨張性カプセルは、前記成形体の板厚方向に沿う長さが前記成形体の表面に沿う方向の長さに比べて小さい扁平な形状をなしており、前記成形体の表面に露出された前記熱膨張性カプセルは、前記成形体の内部側に配された前記熱膨張性カプセルよりも扁平であることに特徴を有する。成形体の表面に露出された熱膨張性カプセルをより扁平な形状とすることで、成形体の表面の凹凸をより小さくすることができ、成形体の表面をより平坦なものとすることができる。
【０００７】
また、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体の製造方法は、熱可塑性樹脂と熱膨張性カプセルとを含む板材を成形してなる成形体の製造方法であって、前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを膨張させつつ、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを膨張させないように前記板材を加熱する第１加熱工程と、前記第１加熱工程の後に実行され、前記板材をプレス成形することで、前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを扁平な形状にする第１プレス工程と、前記第１プレス工程の後に実行され、前記板材を加熱することで、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを膨張させる第２加熱工程と、前記第２加熱工程の後に実行され、前記板材をプレス成形することで、前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルを扁平な形状にすると共に、前記板材の表面に露出された前記熱膨張性カプセルを前記板材の内部側に配された前記熱膨張性カプセルよりも扁平な形状にする第２プレス工程と、を備えることに特徴を有する。
【０００８】
第１プレス工程によって、板材の表面に露出された熱膨張性カプセルは潰される。これにより、熱膨張性カプセルが扁平な形状となり、板材の表面付近の密度をより高くすることができる。このため、第２加熱工程から第２プレス工程に移る過程で板材の表面の温度が低下する事態を抑制でき、第２プレス工程において板材の表面付近がより軟化した状態でプレス成形を行うことができる。この結果、第２プレス工程において、板材の表面に露出する熱膨張性カプセルを板材の内部側に配された熱膨張性カプセルに比べて、より扁平な形状とすることができ、板材の表面に露出する熱膨張性カプセルによる凹凸を小さくすることができるため、板材の表面をより平坦なものとすることができる。
【０００９】
また、前記第１プレス工程では、前記第２プレス工程に比べて、前記板材の板厚がより小さくなるように前記板材をプレス成形するものとすることができる。第１プレス工程において板材の厚さを成形体の厚さ（第２プレス工程後の板材の厚さ）よりも小さくすることで、板材の表面に露出する熱膨張性カプセルをより確実に潰すことができ、板材の表面をより平坦なものとすることができる。なお、上記製造方法では、第１プレス工程において、板材の板厚を成形体の厚さ（製品として目標となる厚さ）よりも小さくした場合であっても、第２加熱工程において板材内部側の熱膨張性カプセルを膨張させて板材の板厚を増やすことができるため、第２プレス工程において、板材の厚さを製品として目標となる厚さにすることができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、より平坦な表面を有する成形体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態におけるロアボードを備えるドアトリムを示す正面図
【図２】基材の構成を概略的に示す図（第１加熱工程を行う前の状態）
【図３】第１加熱工程を示す図
【図４】第１プレス工程を示す図
【図５】第２加熱工程を示す図
【図６】第２プレス工程を示す図
【図７】板材を加熱する加熱工程の比較例を示す図
【図８】板材をプレス成形するプレス工程の比較例を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の一実施形態を図１から図８によって説明する。本実施形態では、成形体として、ロアボード１３を構成する基材２０（図２参照）について例示する。ロアボード１３は、車両用のドアトリム１０を構成するものである。ドアトリム１０は、図１に示すように、トリムボード１１を主体として構成されている。トリムボード１１は、ドアトリム１０の上部を構成するアッパーボード１２と、ドアトリム１０の下部を構成するロアボード１３と、アッパーボード１２とロアボード１３の間に位置するミドルボード１４とに分割して構成されている。また、ドアトリム１０において、アッパーボード１２とミドルボード１４との間には、オーナメント１５が配設されている。また、ロアボード１３には、ドアポケット１６が設けられている。
【００１３】
ロアボード１３は、図６に示すように、基材２０（ロアボード本体部）と、基材２０の表面（車室内側の面）に貼り付けられた表皮材４０と、備える。基材２０は、植物性繊維２１と、熱可塑性樹脂繊維２２（熱可塑性樹脂）と、熱膨張性カプセル２３と、を含む。植物性繊維２１としては、ケナフ等の靭皮植物繊維や木材を解織して得た木質繊維等を例示することができる。熱可塑性樹脂繊維２２としては、ポリオレフィン系樹脂（ポリプロピレン、ポリエチレン等）、ポリエステル系樹脂（ポリ乳酸、ポリカプロラクトン等の脂肪族ポリエステル樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の芳香族ポリエステル樹脂）等を例示することができる。本実施形態では、植物性繊維２１としてケナフを例示し、熱可塑性樹脂繊維２２としてポリプロピレンからなるものを例示するが、植物性繊維２１及び熱可塑性樹脂繊維２２の各材質は、これに限定されず適宜変更可能である。表皮材４０はロアボード１３における意匠面を構成するもので可撓性のあるシート状部材、例えば、樹脂製シート、織布、不織布、皮革等が用いられる。また、表皮材４０としては、シート状部材にクッション層等が裏打ちされているものであってもよい。
【００１４】
基材２０は、板材１９（図２参照）をプレス成形によってロアボード１３の形状に成形してなるものである。板材１９は、植物性繊維２１と熱可塑性樹脂繊維２２とを混繊してなる繊維マットに熱膨張性カプセル２３を含浸させた後、その繊維マットを熱可塑性樹脂繊維２２が溶融する温度で加熱プレスすることで板状に成形したものである。このような板材１９は、プレボードと呼ばれることがある。なお、繊維マットを加熱プレスする方法としては、ダブルベルトプレス法や金型プレス法等の方法を用いることができる。
【００１５】
板材１９においては、熱可塑性樹脂繊維２２が植物性繊維２１を結着するバインダーとして機能する。熱膨張性カプセル２３は、熱可塑性樹脂からなる殻壁（カプセル）と、殻壁内に収容された発泡剤とを有する。熱膨張性カプセル２３は、後述する２つの加熱工程（第１加熱工程及び第２加熱工程）で加熱されることで、内部の発泡剤が発泡（膨張）し、軟化された殻壁がその発泡によって押し広げられて体積膨張する構成となっている。このような熱膨張性カプセル２３を含有することにより、低目付で高い剛性を有する基材２０を成形することができる。なお、熱膨張性カプセル２３は膨張前及び膨張時のいずれにおいても球状をなしている。
【００１６】
熱膨張性カプセル２３を構成する殻壁としては、アクリルニトリル系樹脂、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物、脂肪族ビニル化合物、塩化ビニル、塩化ビニリデン及び架橋性単量体などを例示することができるが、これに限定されない。また、熱膨張性カプセルに含まれる発泡剤としては、炭化水素類を例示することができる。具体的には、プロパン、ｎ−ブタン、イソブタン、ｎ−ペンタン、イソペンタン、ｎ−ヘキサン、イソヘキサン、ｎ−オクタン等の脂肪族炭化水素、シクロペンタン、シクロヘキサン、メチルシクロヘキサン等の脂環式炭化水素、塩化メチル、塩化エチル等の塩化炭化水素、１，１，１，２−テトラフロロエタン、１，１−ジフロロエタン等のフッ化炭化水素等のハロゲン化炭化水素などを例示することができるが、これに限定されない。
【００１７】
次に、基材２０（ひいてはロアボード１３）の製造方法について説明する。基材２０の製造方法は、板材１９を加熱する第１加熱工程と、第１加熱工程の後に実行される第１プレス工程と、第１プレス工程の後に実行され、板材１９を加熱する第２加熱工程と、第２加熱工程の後に実行される第２プレス工程と、を備える。
【００１８】
（第１加熱工程）
第１加熱工程の前の段階では、図２に示すように、板材１９に含まれる全ての熱膨張性カプセル２３が膨張していない状態となっており、球状をなしている。第１加熱工程では、図３に示すように、一対の加熱装置３０，３０によって、板材１９を表裏両側から加熱する。加熱装置３０としては、例えば、板材１９に対して熱風を吹き付けることが可能な熱風供給装置を例示することができるが、これに限定されず、加熱装置３０として、赤外線ヒーターなどを用いてもよい。
【００１９】
第１加熱工程では、板材１９の表面に露出された熱膨張性カプセル２３を膨張させつつ、板材１９の内部側に配された熱膨張性カプセル２３を膨張させないように板材１９を加熱する。具体的には、板材１９の内部側の熱膨張性カプセル２３が膨張する温度に達する前に、板材１９の表面に露出された熱膨張性カプセル２３を膨張させればよく、例えば、後述する第２加熱工程（内部側の熱膨張性カプセル２３を膨張させる加熱工程）に比して高温且つ短時間で加熱を行う。また、第１加熱工程において加熱された板材１９は軟化状態となる。なお、膨張前の熱膨張性カプセル２３の直径は、例えば４０μｍであり、膨張後の熱膨張性カプセル２３の直径は、例えば１８０μｍであるが、これに限定されない。
【００２０】
以下の説明では、板材１９の表面に露出された熱膨張性カプセル２３を表面側カプセル２３Ａと呼び、板材１９の内部側に配された熱膨張性カプセル２３を内部側カプセル２３Ｂと呼ぶものとする。つまり、表面側カプセル２３Ａは、第１加熱工程において膨張した熱膨張性カプセル２３であり、内部側カプセル２３Ｂは、表面側カプセル２３Ａに対して板材１９の内部側に配され、第１加熱工程において膨張しなかった熱膨張性カプセル２３である。また、第１加熱工程では、表面側カプセル２３Ａが膨張することで、加熱後の板材１９の厚さＡ２（図３参照）は加熱前の板材１９の厚さＡ１（図２参照）に比べて大きくなる。例えば、厚さＡ１が３ｍｍとされ、厚さＡ２が５〜６ｍｍとされるが、これに限定されない。
【００２１】
（第１プレス工程）
第１プレス工程では、図４に示すように、一対のプレス型３１，３１によって、加熱された状態の板材１９をプレス成形する。これにより、板材１９の厚さＡ３が第１プレス工程前の板材１９の厚さＡ２（図３参照）と比べて小さくなると共に、球状の表面側カプセル２３Ａが板材１９の厚さ方向に潰されることで扁平な形状（扁球状）となる。ここで言う扁平とは、熱膨張性カプセル２３について、板材１９の板厚方向（図４の上下方向）に沿う長さが板材１９の表面に沿う方向（板材１９の板厚方向と直交する方向、例えば図４の左右方向）の長さに比べて小さくなることである。なお、膨張した熱膨張性カプセル２３が潰される過程では熱膨張性カプセル２３内部のガスが外部に放出される。また、第１プレス工程では、後述する第２プレス工程（板材１９を基材２０に成形する工程）に比べて、板材１９（基材２０）の厚さ（板厚）がより小さくなるように板材１９をプレスする。例えば、第１プレス工程直後の板材１９の厚さＡ３が２．５ｍｍとされ、第２プレス工程直後の板材１９（基材２０）の厚さＡ５（図６参照）が３．５ｍｍとされるが、これに限定されない。
【００２２】
（第２加熱工程）
第２加熱工程では、図５に示すように、一対の加熱装置３０，３０によって、板材１９を表裏両側から加熱する。第２加熱工程では、内部側カプセル２３Ｂ（第１加熱工程で膨張させなかった熱膨張性カプセル２３）を膨張させる。また、第２加熱工程において加熱された板材１９は軟化状態となる。なお、上述した第１加熱工程では、例えば２４０℃の熱風で１２０秒間板材１９を加熱し、第２加熱工程では、例えば２１０℃の熱風で１５０秒間板材１９を加熱するが、この加熱温度及び加熱時間は熱膨張性カプセル２３の膨張開始温度が２０５℃である場合の一例であり、この加熱温度及び加熱時間に限定されない。
【００２３】
また、第２加熱工程では、内部側カプセル２３Ｂが膨張することで、加熱後の板材１９の厚さＡ４（図５参照）は加熱前の板材１９の厚さＡ３（図４参照）に比べて大きくなる。例えば、厚さＡ３が２．５ｍｍとされ、厚さＡ４が８〜９ｍｍとされるが、これに限定されない。なお、表面側カプセル２３Ａは、第１加熱工程において既に膨張し、第１プレス工程において潰されていることから、内部のガスが抜けており、第２加熱工程では、膨張しない。
【００２４】
（第２プレス工程）
第２プレス工程では、図６に示すように、一対のプレス型４２，４３によって、板材１９をプレス成形することで基材２０にすると共に、基材２０と表皮材４０とを一体的に成形する。ロアボード１３における車室内側の面を成形するためのプレス型４２には、表皮材４０を真空引きするための吸引孔４５が複数個貫通形成されている。これにより、図示しないポンプによって吸引孔４５を介して表皮材４０を吸引し、表皮材４０をプレス型４２の成形面４２Ａに密着させて成形することが可能となっている。
【００２５】
第２プレス工程では、予め加熱することで軟化状態にある表皮材４０をプレス型４２の成形面４２Ａに密着させることで成形面４２Ａに倣う形状に成形すると共に、一対のプレス型４２，４３によって、加熱された状態の板材１９を表皮材４０と共にプレス成形することでロアボード１３の形状に成形する。板材１９及び表皮材４０をプレスする過程では、基材２０（板材１９）の厚さＡ５が第２プレス工程前の板材１９の厚さＡ４（図５参照）と比べて小さくなると共に、内部側カプセル２３Ｂが板材１９の厚さ方向に潰されることで扁平な形状となる。また、第１プレス工程において既に扁平な形状となっている表面側カプセル２３Ａは、板材１９の厚さ方向に潰されることでより扁平な形状となる。このため、基材２０の板厚方向について、表面側カプセル２３Ａの長さは、内部側カプセル２３Ｂの長さよりも小さくなる。つまり、表面側カプセル２３Ａは内部側カプセル２３Ｂよりも扁平な形状となる。
【００２６】
また、一対のプレス型４２，４３によって基材２０と表皮材４０とが加圧されることで、基材２０の表面付近の熱可塑性樹脂（熱可塑性樹脂繊維２２の一部）が表皮材４０の内部に浸透する。その後、表皮材４０の内部に浸透した熱可塑性樹脂が冷却し固化することで基材２０と表皮材４０とが互いに接合される。これにより、基材２０と表皮材４０とが一体的に形成されることでロアボード１３が完成する。
【００２７】
ロアボード１３においては、図６に示すように、熱膨張性カプセル２３（表面側カプセル２３Ａ及び内部側カプセル２３Ｂを含む）が、基材２０の板厚方向に沿う長さＬ１がロアボード１３の表面に沿う方向の長さＬ２に比べて小さい扁平な形状をなしている。なお、ロアボード１３において熱膨張性カプセル２３は概ね扁球状をなすため、長さＬ２は、板厚方向のいずれか一方側から視た平面視における熱膨張性カプセル２３の直径に相当する長さである。そして、基材２０の板厚方向に沿う長さについて、表面側カプセル２３Ａは、内部側カプセル２３Ｂよりも小さいものとなっている。つまり、表面側カプセル２３Ａ（成形体の表面に露出された熱膨張性カプセル）は、内部側カプセル２３Ｂ（成形体の内部側に配された熱膨張性カプセル）よりも扁平となっている。
【００２８】
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、内部側カプセル２３Ｂに比して、表面側カプセル２３Ａをより扁平な形状とすることで、基材２０の表面の凹凸をより小さくすることができ、基材２０の表面をより平坦なものとすることができる。これにより、基材２０の表面に表皮材４０を貼り付けた際に、表皮材４０の表面に凹凸が生じる事態をより確実に抑制することができる。
【００２９】
また、本実施形態では、第１プレス工程によって、板材１９の表面に露出された熱膨張性カプセル２３は潰される。これにより、熱膨張性カプセル２３が扁平な形状となり、熱膨張性カプセル２３が膨張後潰されていない場合と比べて、板材１９の表面付近の密度をより高くすることができる。このため、第２加熱工程から第２プレス工程に移る過程で板材１９の表面の温度が低下する事態を抑制でき、第２プレス工程において板材１９の表面付近がより軟化した状態でプレス加工を行うことができる。この結果、第２プレス工程において、基材２０（板材１９）の表面に露出する熱膨張性カプセル２３（表面側カプセル２３Ａ）を基材２０の内部側に配された熱膨張性カプセル２３（内部側カプセル２３Ｂ）に比べて、より扁平な形状とすることができ、基材２０の表面に露出する熱膨張性カプセル２３による凹凸を小さくすることができるため、基材２０の表面をより平坦なものとすることができる。
【００３０】
仮に、図７に示すように加熱工程において全ての熱膨張性カプセル２３を膨張させた後、図８に示すように、一対のプレス型５２，５３でプレス加工を行った場合、熱膨張性カプセル２３が膨張していることから板材１９の表面付近の密度は低く、加熱工程からプレス工程に移る過程で板材１９の表面の温度が低下してしまうため、プレス工程で板材１９の表面に露出する熱膨張性カプセル２３を十分に潰すことができない。この結果、基材２０の表面には、球状により近い形状の熱膨張性カプセル２３（扁平度が低い状態の熱膨張性カプセル２３）が露出することになり、基材２０の表面の平坦性が低下してしまう。本実施形態では、このような事態を抑制することができる。
【００３１】
また、第１プレス工程では、第２プレス工程に比べて、板材１９（基材２０）の板厚がより小さくなるように板材１９をプレスする。第１プレス工程において板材１９の厚さを基材２０の厚さ（第２プレス工程後の板材１９の厚さ）よりも小さくすることで、板材１９における表面側カプセル２３Ａをより確実に潰すことができ、板材１９の表面をより平坦なものとすることができる。なお、本実施形態では、第１プレス工程において、板材１９の板厚を基材２０の厚さ（製品として目標となる厚さ）よりも小さくした場合であっても、第２加熱工程において内部側カプセル２３Ｂを膨張させて板材１９の板厚を増やすことができるため、第２プレス工程において板材１９の厚さを製品として目標となる厚さにすることができる。
【００３２】
＜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）上記実施形態では、成形体としてロアボード１３を構成する基材２０を例示したが、これに限定されない。成形体は、ロアボード１３以外のドアトリムの構成部品であってもよく、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）上記実施形態では、第２プレス工程において、基材２０と表皮材４０を一体的に成形するものを例示したが、これに限定されない。板材１９をプレス成形によって基材２０とした後、次の工程で表皮材４０を基材２０の表面に貼り付けてもよい。しかしながら、ロアボード１３は、複雑な立体形状をなす場合が多く、表皮材４０を複雑な形状に成形する必要があるため、表皮材４０を真空引きによって成形することがより好ましい。
【符号の説明】
【００３３】
１９…板材、２０…基材（成形体）、２２…熱可塑性樹脂繊維（熱可塑性樹脂）、２３…熱膨張性カプセル、２３Ａ…表面側カプセル（成形体の表面に露出された熱膨張性カプセル）、２３Ｂ…内部側カプセル（成形体の内部側に配された熱膨張性カプセル）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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