(57)【要約】【課題】連続繊維シートを含む樹脂成形品を工程を増加することなく成形する。【解決手段】成形装置１は、上型１０と、下型２０とを備えている。下型２０は、上型１０に対向する対向面２１を有している。対向面２１には、連続繊維シート１１０の一対の貫通孔に対応する位置に一対の嵌合穴２３，２４が形成されるとともに、一対の嵌合穴２３，２４の一方から他方に亘る溝２６が形成されている。上型１０は、型閉じ時に連続繊維シート１１０を貫通して一対の嵌合穴２３，２４に嵌合する一対のピン１３，１４を有している。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚み方向に貫通する一対の貫通孔が形成された連続繊維シートの表面からリブ部が前記一対の貫通孔の一方の縁から他方の縁に亘って突出する樹脂成形品を成形する、成形装置であって、
上型と、
前記上型に対向する対向面を有する下型とを備え、
前記対向面には、前記一対の貫通孔に対応する位置に一対の嵌合穴が形成されるとともに、前記一対の嵌合穴の一方から他方に亘る溝が形成され、
前記上型は、型閉じ時に前記連続繊維シートを貫通して前記一対の嵌合穴に嵌合する一対のピンを有する、成形装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、成形装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、連続繊維を含有する熱可塑性樹脂からなる基材をプレス加工し、所望の大きさおよび形状に対して不足している部分を溶融状態の熱可塑性樹脂を射出して補充することで成形品を製造する、成形装置が開示されている（たとえば、特開２０１４−１４８１２４号公報（特許文献１）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４８１２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記文献に記載の技術を、複数の凹凸を有する複雑な形状の成形品に適用する場合、連続繊維に切れおよびシワなどが起こる可能性があるため、分割して接合する必要があり、その結果製造工程が増加してしまう。
【０００５】
本開示では、連続繊維シートを含む樹脂成形品を工程を増加することなく成形できる成形装置が提供される。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示に従うと、樹脂成形品を成形する成形装置が提供される。樹脂成形品は、厚み方向に貫通する一対の貫通孔が形成された連続繊維シートの表面から、リブ部が、一対の貫通孔の一方の縁から他方の縁に亘って突出する成形品である。成形装置は、上型と、下型とを備えている。下型は、上型に対向する対向面を有している。対向面には、一対の貫通孔に対応する位置に一対の嵌合穴が形成されるとともに、一対の嵌合穴の一方から他方に亘る溝が形成されている。上型は、型閉じ時に連続繊維シートを貫通して一対の嵌合穴に嵌合する一対のピンを有している。
【０００７】
係る構成によれば、上型の一対のピンが連続繊維シートを貫通する際に、ピンにより押圧された連続繊維シートが、溝内に押し込まれる。その結果、樹脂成形品において、連続繊維シートがリブ部の内部に入り込むこととなる。連続繊維シートがリブ部の内部に入り込むことによりアンカー効果が発揮され、またリブ部の成形のために射出される樹脂と連続繊維シートとの溶着面積が増大することにより、樹脂成形品の強度を向上することができる。
【０００８】
連続繊維シートに貫通孔を形成するためのピンの嵌合穴への嵌合に伴って連続繊維シートが溝内に押し込まれ、リブ部の内部に連続繊維シートを入り込ませるための追加的な工程は不要である。したがって、連続繊維シートとリブ部とを一体とした樹脂成形品を、工程を増加することなく成形することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本開示に従えば、連続繊維シートを含む高強度の樹脂成形品を、工程を増加することなく成形することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】樹脂成形品の平面図である。
【図２】図１に示す樹脂成形品を図１中の矢印ＩＩ方向から見た側面図である。
【図３】図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う樹脂成形品の断面図である。
【図４】図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う樹脂成形品の断面図である。
【図５】樹脂成形品を成形する成形装置の概略構成を示す断面図である。
【図６】成形装置に連続繊維シートを取り付けた状態を示す断面図である。
【図７】成形装置の型閉じ時の配置を示す断面図である。
【図８】実施の形態２に係る樹脂成形品の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、実施の形態における樹脂成形品の成形装置について説明する。以下に示す実施の形態において、同一または実質的に同一の構成については、同一の符号を付して、重複した説明は繰り返さない。
【００１２】
（実施の形態１）
図１は、樹脂成形品１００の平面図である。図２は、図１に示す樹脂成形品１００を図１中の矢印ＩＩ方向から見た側面図である。図３は、図１に示すＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う樹脂成形品１００の断面図である。図１、図２および図３に示すように、実施の形態に係る成形装置１によって成形される樹脂成形品１００は、連続繊維シート１１０と、リブ部１２０とを備えている。
【００１３】
連続繊維シート１１０は、略平板状の形状を有しており、平坦な表面１１１を有している。連続繊維シート１１０には、連続繊維シート１１０を厚み方向に貫通する一対の貫通孔１１３，１１４が、離れた位置に形成されている。図１に示す貫通孔１１３，１１４は、丸穴形状を有している。連続繊維シート１１０は、連続繊維が熱可塑性樹脂に埋め込まれたシート状の基材であり、オルガノシートと称される。連続繊維は、たとえばガラス繊維である。熱可塑性樹脂は、たとえばポリアミド６である。
【００１４】
リブ部１２０は、連続繊維シート１１０の表面１１１から突出しており、連続繊維シート１１０に対して交差（典型的には直交）する方向に延びている。実施の形態１のリブ部１２０は、細長い平板状の形状を有している。リブ部１２０は、一対の貫通孔１１３，１１４の間に配置されている。リブ部１２０は、貫通孔１１３の縁から貫通孔１１４の縁に亘って、連続繊維シート１１０から突出している。リブ部１２０の一方の端部は貫通孔１１３の縁部分に存在し、リブ部１２０の他方の端部は貫通孔１１４の縁部分に存在している。
【００１５】
図４は、図１に示すＩＶ−ＩＶ線に沿う樹脂成形品１００の断面図である。図４に示すように、連続繊維シート１１０は、平坦な表面１１１に対して突起する畝状突起１１６を有している。畝状突起１１６は、リブ部１２０の内部に入り込んでいる。畝状突起１１６は、リブ部１２０の厚みとほぼ同じ高さだけ表面１１１から突出している。畝状突起１１６がリブ部１２０の内部に入り込む高さは、リブ部１２０の厚みとほぼ同じである。連続繊維シート１１０の裏面の、畝状突起１１６に対応する位置では、連続繊維シート１１０の裏面が溝状に窪んでいる。
【００１６】
図５は、樹脂成形品１００を成形する成形装置１の概略構成を示す断面図である。図５に示すように、成形装置１は、上型１０と、下型２０とを備えている。下型２０は、上型１０に対向する対向面２１を有している。対向面２１は、平面形状を有している。図５に示す成形装置１は、型開き状態であり、上型１０と下型２０とは互いに離れた位置に配置されている。上型１０は、図５中の上方向に向く対向面２１に対して、図５中の上方に配置されている。
【００１７】
対向面２１には、一対の嵌合穴２３，２４が形成されている。嵌合穴２３，２４は、平面状の対向面２１に対して窪んで形成されている。嵌合穴２３，２４は、丸穴形状を有している。嵌合穴２３と嵌合穴２４とは、図１に示す一対の貫通孔１１３，１１４に対応する位置に形成されている。嵌合穴２３と嵌合穴２４とは、離れた位置に形成されている。嵌合穴２３と嵌合穴２４との中心間の距離は、貫通孔１１３と貫通孔１１４との中心間の距離と等しい。貫通孔１１３の丸穴の中心と貫通孔１１４の丸穴の中心とを結んだ線分の長さは、嵌合穴２３の丸穴の中心と嵌合穴２４の丸穴の中心とを結んだ線分の距離と等しい。嵌合穴２３，２４の丸穴の径は、貫通孔１１３，１１４の丸穴の径と等しいか、または貫通孔１１３，１１４の丸穴の径よりも僅かに大きい。
【００１８】
対向面２１にはさらに、溝２６が形成されている。溝２６は、平面状の対向面２１に対して窪んで形成されている。溝２６は、嵌合穴２３から嵌合穴２４に亘って形成されている。溝２６は、嵌合穴２３と嵌合穴２４との両方と連通している。溝２６は、嵌合穴２３と嵌合穴２４とをつなぐように形成されている。溝２６は、直方体状の溝であり、図２に示すリブ部１２０に対応して形成されている。溝２６が対向面２１から窪む深さは、リブ部１２０が連続繊維シート１１０の表面１１１から突出する高さと等しいか、または僅かに大きい。溝２６の幅は、リブ部１２０の厚みと等しいか、または僅かに大きい。
【００１９】
上型１０は、一対のピン１３，１４を有している。ピン１３は嵌合穴２３に対応し、ピン１４は嵌合穴２４に対応している。型開き状態において、ピン１３は、嵌合穴２３に対して図５中の上方にあり、ピン１４は、嵌合穴２４に対して図５中の上方にある。ピン１３，１４は円筒状の外周形状を有しており、当該円筒の径は、嵌合穴２３，２４の丸穴の径と等しいかまたは僅かに小さい。ピン１３の外周形状をなす円筒の中心軸の延長線上に、嵌合穴２３の丸穴の中心があるように、嵌合穴２３に対するピン１３の位置決めがされている。ピン１４の外周形状を成す円筒の中心軸の延長線上に、嵌合穴２４の丸穴の中心があるように、嵌合穴２４に対するピン１４の位置決めがされている。
【００２０】
ピン１３，１４は、先端が尖った形状を有している。ピン１３，１４の先端部分は、直円錐形状を有しており、当該直円錐の頂角はたとえば９０°である。
【００２１】
図６は、成形装置１に連続繊維シート１１０を取り付けた状態を示す断面図である。図１〜４に示す樹脂成形品１００を成形するにあたっては、まず開状態の成形装置１に、連続繊維シート１１０を取り付ける。連続繊維シート１１０は、下型２０の対向面２１上に載せ置かれる。連続繊維シート１１０の表面１１１が下型２０の対向面２１に対向するように、成形装置１内に連続繊維シート１１０が配置される。図６に示すように、連続繊維シート１１０は、一対の嵌合穴２３，２４の両方を覆い、かつ溝２６の全体を覆うように、配置される。
【００２２】
図７は、成形装置１の型閉じ時の配置を示す断面図である。成形装置１は、図５，６に示す配置から、上型１０が下型２０に近づくように移動することで、型閉じされ、上型１０と下型２０との間に閉空間が形成される。
【００２３】
図７に示す型閉じされた状態において、ピン１３，１４は、連続繊維シート１１０を貫通して配置されている。ピン１３の先端部分が嵌合穴２３内に配置され、ピン１４の先端部分が嵌合穴２４内に配置されている。図６に示す配置から図７に示す配置に移る型閉じ時に、ピン１３は連続繊維シート１１０を貫通して嵌合穴２３に嵌合し、ピン１４は連続繊維シート１１０を貫通して嵌合穴２４に嵌合する。
【００２４】
連続繊維シート１１０の一部は、溝２６の内部に配置されている。連続繊維シート１１０の、図７に示す溝２６の内部に配置された部分が、図４に示す畝状突起１１６をなす。溝２６の内部の、連続繊維シート１１０が入り込んでおらず中空のままとされている底面付近の空間が、樹脂が射出される成形空間３０を形成している。
【００２５】
図示しない、下型２０に形成されたスプルーを経由して、ガラス繊維を含有した熱可塑性樹脂が成形空間３０に射出され、熱可塑性樹脂が硬化されることで、リブ部１２０が成形される。射出される熱可塑性樹脂は、たとえばポリアミド６である。ガラス繊維の含有量は、たとえば３０重量パーセントである。
【００２６】
以上説明した、実施の形態１に係る成形装置１では、型閉じ時に、型閉じが完了するよりも前に、ピン１３，１４の先端部分が連続繊維シート１１０に接触する。図７に示すように、ピン１３，１４が連続繊維シート１１０を貫通する際に、連続繊維シート１１０がピン１３，１４によって押圧されて、連続繊維シート１１０の一部が溝２６内に押し込まれ、畝状突起１１６が形成される。この状態で、成形空間３０に樹脂が注入されて射出成形されることにより、樹脂成形品１００が成形される。
【００２７】
このように成形する結果、図４に示すように、樹脂成形品１００において、連続繊維シート１１０の畝状突起１１６がリブ部１２０の内部に入り込むこととなる。溝２６内に畝状突起１１６がある状態でリブ部１２０を成形するための樹脂材料が成形空間３０に射出されて硬化することで、畝状突起１１６が楔のように働いて連続繊維シート１１０に対するリブ部１２０の接着力が高まるアンカー効果が発揮される。もともとは平坦な形状の連続繊維シート１１０の一部が折り曲げられた畝状突起１１６に樹脂材料が溶着することになるため、樹脂と連続繊維シート１１０との溶着面積が増大している。これらの作用によって、樹脂成形品１００の強度を向上することができる。
【００２８】
型閉じ時に、ピン１３，１４が連続繊維シート１１０を貫通して嵌合穴２３，２４の各々に嵌合することで、図１，３に示す貫通孔１１３，１１４が連続繊維シート１１０に形成される。このピン１３，１４の移動に伴って、図６および図７に示すように、連続繊維シート１１０が溝２６内に押し込まれて、畝状突起１１６が形成される。この溝２６内の畝状突起１１６がリブ部１２０の内部に入り込むことになるので、リブ部１２０の内部に連続繊維シート１１０を入り込ませるための追加的な工程を必要としない。したがって、連続繊維シート１１０とリブ部１２０とを一体とした高強度の樹脂成形品１００を、工程を追加することなく成形することができる。
【００２９】
（実施の形態２）
図８は、実施の形態２に係る樹脂成形品１００の断面図である。図４に示す実施の形態１のリブ部１２０は、細長い平板状の形状を有しているのに対し、実施の形態２のリブ部１２０は、連続繊維シート１１０の表面１１１から突出する根元部分に、リブ部１２０の厚みが増大した厚み増大部１２８を有している点で異なっている。厚み増大部１２８を有することにより、リブ部１２０の強度が向上している。
【００３０】
厚み増大部１２８の表面は、緩やかに湾曲している。リブ部１２０は、連続繊維シート１１０の表面１１１に近づくに従って、厚みが次第に増大している。厚み増大部１２８をこのような形状に成形することで、厚み増大部１２８において応力集中が発生することを回避し、厚み増大部１２８を設けたことによりリブ部１２０の強度を向上できる効果が確実に奏される構成とされている。
【００３１】
図８に示す畝状突起１１６は、実施の形態１と同様に、リブ部１２０の内部に入り込んでいる。下型２０の溝２６は、厚み増大部１２８を形成するために、実施の形態１と比較して幅広に形成されている。連続繊維シート１１０は、幅広の溝２６内へ容易に入り込むことができ、その結果、畝状突起１１６が表面１１１に対して突起する高さが、実施の形態１と比較して増大している。
【００３２】
畝状突起１１６がリブ部１２０の内部に入り込む長さが増大していることで、畝状突起１１６によるアンカー効果がより顕著に発揮されることになり、かつ、樹脂と連続繊維シート１１０との溶着面積がさらに増大している。したがって、樹脂成形品１００の強度をより向上することができる。
【００３３】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００３４】
１  成形装置、１０  上型、１３，１４  ピン、２０  下型、２１  対向面、２３，２４  嵌合穴、２６  溝、３０  成形空間、１００  樹脂成形品、１１０  連続繊維シート、１１１  表面、１１３，１１４  貫通孔、１１６  畝状突起、１２０  リブ部、１２８  厚み増大部。
【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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