(57)【要約】【課題】成形材料を加熱プレスして立体的な形状を成形するとともに、棒状又は筒状のインサート部材を被成形面に接合させる接合部を成形して、インサート部材を被成形面から離間させた位置に一体成型する加熱プレス用成形型を提供する。【解決手段】熱可塑性樹脂を含む基材Ｗを加熱プレスして立体的な形状を成形するとともに、棒状又は筒状のインサート部材１１１を基材Ｗに接合させる接合部１１２、１１２を成形して、インサート部材１１１を基材Ｗの被成形面から離間させた位置に一体成型する加熱プレス用成形型１であって、下型１１には、インサート部材１１１を収容可能であり、収容することで基材Ｗの被成形面に対するインサート部材１１１の位置決めを行うことができる凹溝部１４と、接合部１１２、１１２が形成される部分を残して、凹溝部１４に蓋をし、上面が成形面の一部となる可動入子１３と、を備えた構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂を含む基材を加熱プレスして立体的な形状を成形するとともに、棒状又は筒状のインサート部材を該基材に接合させる接合部を成形して、該インサート部材を該基材の被成形面から離間させた位置に一体成型する加熱プレス用成形型であって、
上型と下型とからなり、下型には、
前記インサート部材を収容可能であり、収容することで前記基材の被成形面に対する前記インサート部材の位置決めを行うことができる凹溝部と、
前記接合部が形成される部分を残して、前記凹溝部に蓋をし、上面が成形面の一部となる可動入子と、
を備えた加熱プレス用成形型。
【請求項２】
請求項１に記載の加熱プレス用成形型によって成形される成形品は、自動車のドアインナパネルであり、
前記インサート部材は、ドアビームである加熱プレス用成形型。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性樹脂を主成分とする成形材料を加熱プレスするのに用いる成形型に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、車両の軽量化を図るため、従来金属で形成されていた部品を樹脂で形成する試みがなされている。例えば、ドアインナパネルをＦＲＰ（繊維強化樹脂）で形成した車両用ドア構造が提案されている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
ところで、樹脂成型では組立工程を短縮するために、インサート成型を行う場合がある。しかしながら、ドアインナパネルにはドアビームが接合されるところ、特許文献１には、ドアビームをインサート部材とするような技術は記載されていなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１６−０３０４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、成形材料を加熱プレスして立体的な形状を成形するとともに、棒状又は筒状のインサート部材を被成形面に接合させる接合部を成形して、インサート部材を被成形面から離間させた位置に一体成型する加熱プレス用成形型を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る加熱プレス用成形型は、
熱可塑性樹脂を含む基材を加熱プレスして立体的な形状を成形するとともに、棒状又は筒状のインサート部材を該基材に接合させる接合部を成形して、該インサート部材を該基材の被成形面から離間させた位置に一体成型する加熱プレス用成形型であって、  
上型と下型とからなり、下型には、
前記インサート部材を収容可能であり、収容することで前記基材の被成形面に対する前記インサート部材の位置決めを行うことができる凹溝部と、
前記接合部が形成される部分を残して、前記凹溝部に蓋をし、上面が成形面の一部となる可動入子と、を備えている。
【０００７】
また、本発明に係る加熱プレス用成形型は、自動車のドアインナパネルの成形に好適であり、この場合、インサート部材は、ドアビームである。
【発明の効果】
【０００８】
このような構成とすることにより、棒状又は筒状のインサート部材を基材の被成形面から離間した位置に配置しても、インサート部材に邪魔されることなく、被成形面を成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】加熱プレス用成形型の成形時の状態を示した説明図（Ｂ−Ｂ断面）である。
【図２】加熱プレス用成形型の開放時の状態を示した説明図である。
【図３】加熱プレス用成形型を示した説明図（Ａ−Ａ断面）である。
【図４】加熱プレス用成形型で成形した成形品を示す説明図である。
【図５】置き中子を示した説明図である。
【図６】加熱プレス用成形型２を示した説明図である。
【図７】加熱プレス用成形型２を示した別の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の加熱プレス用成形型を具現化した実施形態について、図面を用いて説明する。なお、周知の技術に関しては、詳細な説明を省略する。
【００１１】
まず、加熱プレス用成形型によって成形される成形品Ｐについて、図４を参照して簡単に説明する。図４は加熱プレス用成形型で成形した成形品Ｐを示す説明図である。なお、成形品Ｐは加熱プレス成形品という性質上、アール部分が多数存在するが、図４では、アールを省略して作図してある。
【００１２】
図４に示すように、加熱プレス用成形型によって成形される成形品Ｐは、熱可塑性樹脂を含む基材Ｗに加熱プレスを施して立体的な形状に成形するとともに、筒状のインサート部材１１１を基材Ｗに接合させる接合部１１２、１１２を成形して、インサート部材１１１を基材Ｗの被成形面１１３から離間させた位置に一体成型させたものである。
【００１３】
基材Ｗは、略平板状であり、繊維に熱可塑性樹脂であるポリアミドを含浸させることで構成されている。なお、基材Ｗに用いられる繊維としては、炭素繊維を用いているが、繊維の種類はこれに限定されない。
【００１４】
基材Ｗにおいて、ポリアミドは繊維を繋ぐバインダーとしての役割を果たしている。また、基材Ｗをポリアミドあるいは、その他の熱可塑性樹脂のみにて形成してもよく、ポリプロピレン等のポリアミド以外の熱可塑性樹脂と繊維との混合物にて形成してもよい。
【００１５】
インサート部材１１１は、繊維強化樹脂材料を予め別に筒状に成形した部材である。なお、本実施形態では、繊維強化樹脂材料としたが、例えば、金属製とするなど材質はこれに限らない。また、棒状でも構わない。
【００１６】
接合部１１２は、基材Ｗと同じ材料によって成形される。接合部１１２は、基材Ｗに対し図４の図中上方向に突出して成形される。なお、接合部１１２は、基材Ｗと別の材料によって成形してもよい。
【００１７】
（第１の実施形態）
つぎに、第１の実施形態である加熱プレス用成形型１の構成について、主に図１〜３を参照して説明する。図１は加熱プレス用成形型１の成形位置の状態を示した説明図（Ｂ−Ｂ断面）である。図２は加熱プレス用成形型１の開放時の状態を示した説明図である。図３は加熱プレス用成形型１を示した説明図（Ａ−Ａ断面）である。
【００１８】
図１に示すように、加熱プレス用成形型１は、主に下型１１、上型１２、可動入子１３で構成される。
【００１９】
下型１１は、コア型である。図２に示すように、下型１１には、インサート部材１１１を収容可能な凹溝部１４が形成されている。また、可動入子１３（後述）が載置される肩部１５が形成されている。
【００２０】
図３に示すように、凹溝部１４は、インサート部材１１１を収容し、基材Ｗをセットして型閉じすると、インサート部材１１１の両端に接合部１１２を成形するための接合部成形空間１４１、１４１が形成されるようになっている。
【００２１】
また、凹溝部１４の位置は、基材Ｗの被成形面に対して所望の位置となるように設けられている。すなわち、凹溝部１４は、インサート部材１１１を収容することで基材Ｗの被成形面に対するインサート部材１１１の位置決めを行うことができるようになっている。
【００２２】
なお、本実施形態では設けられていないが、下型１１には、接合部成形空間１４１、１４１に溶融樹脂を射出するための樹脂通路を設けてもよい。
【００２３】
凹溝部１４に収容されるインサート部材１１１には、置き中子１６、１６が装着されている。接合部１１２、１１２を成形するための柔軟な樹脂材料が接合部成形空間１４１、１４１からインサート部材１１１の中央方向へ流出することを防ぐためである。
【００２４】
図５に示すように、置き中子１６は、上下に分割されている。そして下方から上方に向かってボルト結合されるようになっている。図４に示すように、成形品Ｐにおいて、特に接合部１１２、１１２付近では、インサート部材１１１と基材Ｗの被成形面が近接する場合がある（図中、１１５、１１５部分）。この部分の被成形面については、後述の可動入子１３で成形することは構造上困難である。しかし、置き中子１６を図５に示すような形状とし、置き中子１６の上面の一部が成形面の一部となるようにすることで、この部分の被成形面を成形することができる。
【００２５】
下型１１は、図示しないプレス装置に固定される。
上型１２は、キャビティ型である。上型１２は、図示しないプレス装置に固定され、図１に示す成形位置と図２に示す開放位置との間で上下方向に移動可能とされる。
【００２６】
可動入子１３は、短手方向が凹溝部１４にぴったり収まるように形成されている。また、可動入子１３は肩部１５に載置されることで、接合部１１２、１１２が形成される部分を残して、凹溝部１４に蓋をし、上面が成形面の一部となるようになっている。
【００２７】
可動入子１３は、略直方体形状であるが、図１及び図２に示すように、下面は成形品Ｐを取出す側（図中左方向）が高くなるように斜面になっている。成形品Ｐを可動入子１３から取外しやすいようにするためである。
【００２８】
図１及び図２に示すように可動入子１３は、インサート部材１１１の上方に配置されるが、図中右方向に張り出すように形成されている。この張り出した部分が肩部１５に載置される。また、この張り出した部分の下方にエジェクタピン１３１が複数設置されている。これにより、可動式入子１３は、エジェクタとしての機能も有するようになっている。可動入子１３は、図中左方向も張り出すようにしてもいいが、図中左方向の長さが長くなると、成形品Ｐを取外しにくくなるため、本実施形態では、そのようにしていない。
【００２９】
つぎに加熱プレス用成形型１の使用方法について説明する。
予め、インサート部材１１１の両端にエンドキャップ１６１、１６１を装着する。接合部１１２、１１２を成形するための柔軟な樹脂材料が、接合部成形空間１４１、１４１からインサート部材１１１の内部に流出することを防ぐためである。そして、少なくともインサート部材１１１の両端部に、置き中子１６、１６を装着する。
【００３０】
可動入子１３を上方に移動させ、凹溝部１４内にエンドキャップ１６１、１６１、置き中子１６、１６を装着したインサート部材１１１を収容する。可動入子１３を下方に移動させ、凹溝部１４に蓋をする。
【００３１】
基材Ｗを所定の大きさに切断し、接合部生成材料Ｓを作成する。接合部生成材料Ｓと基材Ｗをポリアミドが溶融軟化する程度に加熱する。接合部生成材料Ｓを下型１１の接合部成形空間１４１、１４１となるべき部分に詰め込む。基材Ｗを開状態にある下型１１と上型１２の間にセットする。その後、図１に示すように、下型１１及び上型１２を型閉じすることで、基材Ｗがプレス成形されると同時に、接合部１１２、１１２が形成される。
【００３２】
接合部１１２が形成される過程においては、接合部成形空間１４１、１４１内には接合部生成材料Ｓが充満し、上方の基材Ｗと強く接触する。これにより、接合部生成材料Ｓと基材Ｗが接触する部分では接合部生成材料Ｓ内部の軟化したポリアミドと基材Ｗ内部の軟化したポリアミドがと混ざり合い、渾然一体となる（混融される）。そして、その後、ポリアミドが冷却されることで、接合部１１２、１１２が基材Ｗと接合された状態で成形される。これによって、基材Ｗとインサート部材１１１とが一工程で一体的に成形される。
【００３３】
下型１１と上型１２を開放し、可動入子１３を上方へ移動させ、インサート部材１１１を加熱プレス用成形型１から取出す。インサート部材１１１から置き中子１６、１６を取外す。
【００３４】
なお、本発明の具体的な適用については、成形品Ｐをドアインナパネルとし、インサート部材１１１をドアビームとすると好適である。
【００３５】
本発明によれば、棒状又は筒状のインサート部材１１１を基材Ｗの被成形面１１３から離間した位置に配置しても、インサート部材１１１に邪魔されることなく、被成形面１１３を成形することができる。
【００３６】
また、基材Ｗとインサート部材１１１とを精度よく組付けることができる。また、基材Ｗのプレス成形とインサート部材１１１との組付けを一工程で行うことができる。
【００３７】
（第２の実施形態）
つぎに、第２の実施形態である加熱プレス用成形型２の構成について、主に図６及び図７を参照して説明する。図６（ａ）は加熱プレス用成形型２を示した説明図（Ｄ−Ｄ断面）である。図６（ｂ）は加熱プレス用成形型２を示した説明図（Ｃ−Ｃ断面）である。図７は加熱プレス用成形型２を示した別の説明図（Ｅ−Ｅ断面）である。なお、加熱プレス用成形型１と同じ構成については同符号とし、説明を省略する。また、ほぼ同様の構成についても説明を省略する。
【００３８】
図６に示すように、加熱プレス用成形型２は、主に下型２１、上型２２、可動入子２３で構成される。
【００３９】
図７に示すように、下型２１には、インサート部材１１１を収容可能な凹溝部２４が形成されている。また、可動入子２３（後述）が載置される肩部２５、２５が形成されている。
【００４０】
下型２１には、接合部成形空間１４１、１４１に溶融樹脂を射出するための樹脂通路２４２、２４２が形成されている。樹脂通路２４２、２４２には、図示しない射出装置が接続される。これにより、接合部１１２、１１２は、筒状のインサート部材１１１に回り込むように成形される。
【００４１】
接合部１１２、１１２は、基材Ｗを加熱プレス用成形型２にセットした状態で、基材Ｗ上に溶融樹脂を射出することで成形される。すなわち、接合部１１２、１１２は、基材Ｗと接合された状態で成形される。
【００４２】
可動入子２３は、置き中子２６と一体となっている。置き中子２６は、左右に分割されており、左右の一方から他方へ向かって、可動入子２３と一体となるようボルト結合されるようになっている。
【００４３】
上型２２は、端部が垂れ下がったような形状をしており、成形時に下型２１を覆うようになっている。これにより、溶融したポリアミドが加熱プレス用成形型２からはみ出ることを防いでいる。
【００４４】
可動入子２３は、置き中子２６と一体となる部分以外は、板状に形成されている。加熱プレス用成形型２では、成形品Ｐ完成時に可動入子２３も付いてきてしまうため、軽量化するためである。また、図７に示すように、可動入子２３は図中左右方向の両端が肩部１５、１５に載置される。可動入子２３が撓むのを防ぐためである。
【００４５】
加熱プレス用成形型２の使用方法について、加熱プレス用成形型１と異なる点についてのみ説明する。
【００４６】
インサート部材１１１に可動入子２３と置き中子２６、２６を取付ける。これを凹溝部２４に収容する。
【００４７】
基材Ｗをポリアミドが溶融軟化する程度に加熱する。基材Ｗを開状態にある下型２１と上型２２の間にセットする。その後、下型２１及び上型２２を型閉じすることで、基材Ｗがプレス成形される。
【００４８】
下型２１と上型２２によって、基材Ｗがプレスされた状態で、図示しない射出装置から接合部成形空間１４１、１４１に対し、樹脂通路２４２、２４２を介して溶融樹脂を射出する。なお、このとき、基材Ｗの温度を、基材Ｗ内部のポリアミドが軟化する温度としておく。
【００４９】
接合部成形空間１４１、１４１に溶融樹脂が充填される過程においては、溶融樹脂が基材Ｗ内部の軟化したポリアミドを上方へ押し込みつつ、この軟化したポリアミドに代わって繊維の内部へと浸透する。これと同時に、繊維の内部に浸透した溶融樹脂は、基材Ｗ内部の軟化したポリアミドと混ざり合い、渾然一体となる（混融される）。こうして、接合部成形空間１４１、１４１内に溶融樹脂を充填させ、その後、溶融樹脂が冷却されることで、接合部１１２、１１２が、基材Ｗと接合された状態で成形される。これによって、基材Ｗとインサート部材１１１とが一工程で一体的に成形される。
【００５０】
下型２１と上型２２を開放し、成形品Ｐを可動入子２３、置き中子２６、２６と共に取出す。インサート部材１１１から可動入子２３と置き中子２６、２６を取外す。
【００５１】
加熱プレス用成形型２は、インサート部材１１１が短い場合に有効である。
【００５２】
上述した内容は、あくまでも本発明の一実施形態に関するものであって、本発明が上記内容に限定されることを意味するものではない。例えば、本実施形態では、下型を固定とし、上型を移動可能としたが反対としてもよい。
【符号の説明】
【００５３】
１  加熱プレス用成形型１
１１：下型    １１１：インサート部材    １１２：接合部
１２：上型
１３：可動入子    １３１：エジェクタピン
１４：凹溝部    １４１：接合部成形空間    
１５：肩部    
１６：置き中子    １６１：エンドキャップ
２１：下型
２２：上型
２３：可動入子
２４：凹溝部    ２４２：樹脂通路
２５：肩部
２６：置き中子
Ｗ：基材    Ｐ：成形品
【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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