(57)【要約】【課題】バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制する。【解決手段】自動車用樹脂部品の製造方法は、熱可塑性樹脂が用いられた繊維強化樹脂材３０を加熱して、成形用の凸部１６を有する上型１１（第１の型）と、凸部１６に対応した成形用の凹部２２を有する下型１２（第２の型）との間に配置する第１工程Ｓ１と、上型１１（第１の型）と下型１２（第２の型）とを成形方向に接近させて、凸部１６と、凹部２２に設けられた可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０を挟む第２工程Ｓ２と、凸部１６の成形方向の動きに伴って可動パッド１４を移動させることで、凸部１６と可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０が挟まれた状態を維持しながら、上型１１（第１の型）と下型１２（第２の型）とを成形方向に重ねて繊維強化樹脂材３０をプレス成形する第３工程Ｓ３と、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バインダー樹脂に熱可塑性樹脂が用いられた繊維強化樹脂材を加熱して、成形用の凸部を有する第１の型と、前記凸部に対応した成形用の凹部を有する第２の型との間に前記繊維強化樹脂材を配置する第１工程と、
前記第１の型と前記第２の型とを成形方向に接近させて、前記凸部と、前記凹部に設けられた可動パッドとで前記繊維強化樹脂材を挟む第２工程と、
前記凸部の成形方向の動きに伴って前記可動パッドを移動させることで、前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材が挟まれた状態を維持しながら、前記第１の型と前記第２の型とを成形方向に重ねて前記繊維強化樹脂材をプレス成形する第３工程と、
を有する自動車用樹脂部品の製造方法。
【請求項２】
前記可動パッドの先端は、プレス成形開始時には前記繊維強化樹脂材が配置される位置に存在し、プレス成形終了時には前記凹部の底部の型表面まで移動する請求項１に記載の自動車用樹脂部品の製造方法。
【請求項３】
前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材が挟まれた状態を、プレス成形終了時まで持続する請求項１又は請求項２に記載の自動車用樹脂部品の製造方法。
【請求項４】
前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材を挟む際に、前記凸部と前記可動パッドの少なくとも一方を前記繊維強化樹脂材に食い込ませる請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車用樹脂部品の製造方法。
【請求項５】
成形用の凸部を有する第１の型と、
前記凸部に対応した成形用の凹部を有する第２の型と、
前記凹部に設けられ、前記凸部の成形方向の動きに伴って移動し、前記凸部との間に繊維強化樹脂材を挟むことが可能な可動パッドと、
を有する自動車用樹脂部品の製造装置。
【請求項６】
前記可動パッドの先端は、プレス成形開始時には前記繊維強化樹脂材が配置される位置に存在し、プレス成形終了時には前記凹部の底部の型表面まで移動するように構成されている請求項５に記載の自動車用樹脂部品の製造装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用樹脂部品の製造方法及び自動車用樹脂部品の製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コストの低減や生産性の向上のため、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）のバインダー樹脂について、熱硬化性樹脂から熱可塑性樹脂への変更が検討されている。この熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰの成形方法として、スタンピング成形が採用されている。スタンピング成形に用いられる成形型は、例えば特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平７−２５６７６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰの場合、成形時における樹脂や繊維の流動性が低い。従って、従来のスタンピング成形方法による深絞り加工時には、欠肉、板厚減少、繊維未充填、繊維が方向性を持つ等の現象が発生することが懸念されていた。また、上記した従来の成形型は、ＦＲＰ製品用プリフォームの成形に用いられるものであり、最終形状の樹脂部品を得るためには更なる追加工程が必要となる。
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮して、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に係る自動車用樹脂部品の製造方法は、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂が用いられた繊維強化樹脂材を加熱して、成形用の凸部を有する第１の型と、前記凸部に対応した成形用の凹部を有する第２の型との間に前記繊維強化樹脂材を配置する第１工程と、前記第１の型と前記第２の型とを成形方向に接近させて、前記凸部と、前記凹部に設けられた可動パッドとで前記繊維強化樹脂材を挟む第２工程と、前記凸部の成形方向の動きに伴って前記可動パッドを移動させることで、前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材が挟まれた状態を維持しながら、前記第１の型と前記第２の型とを成形方向に重ねて前記繊維強化樹脂材をプレス成形する第３工程と、を有する。
【０００７】
この自動車用樹脂部品の製造方法では、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）の繊維強化樹脂材が第１の型の凸部と第２の型の可動パッドとで繊維強化樹脂材の一部が挟まれた状態で成形が進行する。繊維強化樹脂材があまり引き伸ばされずに型内に引き込まれるので、繊維強化樹脂材の樹脂と繊維が混ざり合ったまま欠肉することなく成形され、また繊維が樹脂内に方向性を持たずに充填される。このため、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制することができる。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載の自動車用樹脂部品の製造方法において、前記可動パッドの先端は、プレス成形開始時には前記繊維強化樹脂材が配置される位置に存在し、プレス成形終了時には前記凹部の底部の型表面まで移動する。
【０００９】
この自動車用樹脂部品の製造方法では、プレス成形時に、可動パッドの先端が、繊維強化樹脂材が配置される位置から凹部の底部の型表面まで移動するので、一度のプレス加工で繊維強化樹脂材を最終形状まで成形することができる。
【００１０】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の自動車用樹脂部品の製造方法において、前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材が挟まれた状態を、プレス成形終了時まで持続する。
【００１１】
この自動車用樹脂部品の製造方法では、凸部と可動パッドとで繊維強化樹脂材が挟まれた状態が、プレス成形終了時まで持続するので、繊維強化樹脂材のうち凸部と可動パッドとで挟まれた部分が引き伸ばされることを抑制しつつ、型内の各部に繊維強化樹脂材を引き込むことができる。また、凸部及び可動パッドにより繊維強化樹脂材の両面を冷却できるため、成形後の製品の変形を抑制できる。
【００１２】
請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の自動車用樹脂部品の製造方法において、前記凸部と前記可動パッドとで前記繊維強化樹脂材を挟む際に、前記凸部と前記可動パッドの少なくとも一方を前記繊維強化樹脂材に食い込ませる。
【００１３】
この自動車用樹脂部品の製造方法では、凸部と可動パッドの少なくとも一方を繊維強化樹脂材に食い込ませるので、成形中における繊維強化樹脂材の引き伸ばしを更に抑制することができる。
【００１４】
請求項５に係る自動車用樹脂部品の製造装置は、成形用の凸部を有する第１の型と、前記凸部に対応した成形用の凹部を有する第２の型と、前記凹部に設けられ、前記凸部の成形方向の動きに伴って移動し、前記凸部との間に繊維強化樹脂材を挟むことが可能な可動パッドと、を有する。
【００１５】
この自動車用樹脂部品の製造装置では、第１の型の凸部と第２の型の可動パッドとで繊維強化樹脂材の一部を挟んだ状態で成形を進めることができる。繊維強化樹脂材があまり引き伸ばされずに型内に引き込まれるので、繊維強化樹脂材の樹脂と繊維が混ざり合ったまま欠肉することなく成形され、また繊維が樹脂内に方向性を持たずに充填される。このため、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制し、一度の成形で最終形状の樹脂部品を得ることができる。
【００１６】
請求項６の発明は、請求項５に記載の自動車用樹脂部品の製造装置において、前記可動パッドの先端は、プレス成形開始時には前記繊維強化樹脂材が配置される位置に存在し、プレス成形終了時には前記凹部の底部の型表面まで移動するように構成されている。
【００１７】
この自動車用樹脂部品の製造装置では、可動パッドの先端が、繊維強化樹脂材が配置される位置から凹部の底部の型表面まで移動するので、一度のプレス加工で繊維強化樹脂材を最終形状まで成形することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、請求項１に記載の自動車用樹脂部品の製造方法によれば、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００１９】
請求項２に記載の自動車用樹脂部品の製造方法によれば、一度のプレス加工で繊維強化樹脂材を最終形状まで成形することができる、という優れた効果が得られる。
【００２０】
請求項３に記載の自動車用樹脂部品の製造方法によれば、繊維強化樹脂材のうち凸部と可動パッドとで挟まれた部分が引き伸ばされることを抑制しつつ、型内の各部に繊維強化樹脂材を引き込むことができると共に、成形後の製品の変形を抑制できる、という優れた効果が得られる。
【００２１】
請求項４に記載の自動車用樹脂部品の製造方法によれば、成形中における繊維強化樹脂材の引き伸ばしを更に抑制することができる、という優れた効果が得られる。
【００２２】
請求項５に記載の自動車用樹脂部品の製造装置によれば、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制し、一度の成形で最終形状の樹脂部品を得ることができる、という優れた効果が得られる。
【００２３】
請求項６に記載の自動車用樹脂部品の製造装置によれば、一度のプレス加工で繊維強化樹脂材を最終形状まで成形することができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】（Ａ）は、上型と下型が離れ、型が開かれた状態を示す断面図である。（Ｂ）は、下側の上に繊維強化樹脂材が配置された状態を示す断面図である。（Ｃ）は、繊維強化樹脂材が凸部と可動パッドとの間に挟まれた状態を示す断面図である。（Ｄ）は、プレスの途中の状態を示す断面図である。（Ｅ）は、プレスが完了した状態を示す断面図である。
【図２】凸部が繊維強化樹脂材に食い込んでいる状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】製品の形状を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づき説明する。
【００２６】
［自動車用樹脂部品の製造装置］
【００２７】
図１（Ａ）において、本実施形態に係る自動車用樹脂部品の製造装置１０は、第１の型の一例たる上型１１と、第２の型の一例たる下型１２と、可動パッド１４とを有している。
【００２８】
上型１１は、成形用の凸部１６を有する金型であり、成形方向（矢印Ｄ方向）及び型開き方向（矢印Ｕ方向）に移動可能に構成されている。凸部１６は、基部１８から下方に、例えば断面略台形に突出形成されている。凸部１６の側壁部２０には、型抜き勾配が付与されている。
【００２９】
下型１２は、凸部１６に対応した成形用の凹部２２を有する金型であり、図示しない台座に固定されている。凹部２２は、基部２８から下方に凹設されている。凹部２２の側壁部２４にも、凸部１６の側壁部２０と同様の型抜き勾配が付与されている。凸部１６及び凹部２２の形状は、上型１１と下型１２とで成形される自動車用樹脂部品４０（図１（Ｅ），図３）に応じて適宜定められる。
【００３０】
可動パッド１４は、凹部２２に設けられた部材であり、例えば下型１２と同様の材質で構成されている。可動パッド１４は、凸部１６の成形方向の動きに伴って移動し、凸部１６との間に繊維強化樹脂材３０を挟むことが可能とされている。具体的には、下型１２には、成形方向に延びる案内部２６が設けられている。この案内部２６の位置は、下型１２の内部でも外部でもよい。図１（Ｂ）〜（Ｅ）に示されるように、可動パッド１４は、案内部２６に沿って、成形方向に移動可能に構成されている。
【００３１】
繊維強化樹脂材３０は、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂が用いられた繊維強化樹脂（ＦＲＰ）をシート状に形成したものである。繊維強化樹脂材３０として、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）を用いることができる。
【００３２】
可動パッド１４と下型１２との間には、可動パッド１４に凸部１６に対する反力を付与するための反力発生部３２が設けられている。可動パッド１４に反力を付与することにより、凸部１６と可動パッド１４との間に繊維強化樹脂材３０を挟むと共に、該繊維強化樹脂材３０を最終形状まで成形することができる。反力発生部３２としては、圧縮ばね、ガススプリング、油空圧機器、直進駆動機構等を用いることができる。また可動パッド１４の移動を制御することにより、該可動パッド１４に反力を付与するようにしてもよい。
【００３３】
図１（Ａ），（Ｂ）に示されるように、可動パッド１４の先端は、プレス成形開始時に、繊維強化樹脂材３０が配置される位置に存在するように構成されている。具体的には、可動パッド１４の先端が、下型１２の基部２８と同じ高さにあり、繊維強化樹脂材３０の下面に夫々接触した状態となる。なお、下型１２に繊維強化樹脂材３０（図１（Ｂ））が配置されていないプレス成形開始前の状態において、可動パッド１４の先端が、下型１２の基部２８より若干高い位置にあってもよい。この場合、繊維強化樹脂材３０が配置されたときに該繊維強化樹脂材３０の重さで可動パッド１４が下方に移動し、可動パッド１４の先端が下型１２の基部２８と同じ高さに位置するようにする。
【００３４】
図１（Ｅ）に示されるように、可動パッド１４の先端は、プレス成形終了時には凹部２２の底部の型表面まで移動するように構成されている。そしてこのとき、可動パッド１４の先端が、下型１２の型表面、具体的には凹部２２の底部の一部を構成するようになっている。なお、可動パッド１４の先端が凹部２２の底部の全体を構成するようにしてもよい。
【００３５】
なお、図３に示されるように、自動車用樹脂部品４０が長尺の部品である場合、それに合わせて可動パッド１４を長尺に構成してもよい。また、複数の可動パッド１４を並列に用いることにより、長尺の部品に対応してもよい。
【００３６】
（作用）
本実施形態は、上記のように構成されており、以下その作用について説明する。図１（Ａ）〜（Ｅ）において、本実施形態に係る自動車用樹脂部品の製造装置１０では、次の製造方法によって、自動車用樹脂部品４０（図３）を、スタンピング成形により製造することができる。
【００３７】
［自動車用樹脂部品の製造方法］
図１（Ａ）〜（Ｅ）において、本実施形態に係る自動車用樹脂部品の製造方法は、第１工程Ｓ１と、第２工程Ｓ２と、第３工程Ｓ３とを有している。図１（Ａ）は、上型１１と下型１２が離れ、型が開かれた状態を示している。
【００３８】
図１（Ｂ）において、第１工程Ｓ１では、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂が用いられた繊維強化樹脂材３０を加熱して、成形用の凸部１６を有する上型１１（第１の型）と、凸部１６に対応した成形用の凹部２２を有する下型１２（第２の型）との間に配置する。
【００３９】
図１（Ｃ）において、第２工程Ｓ２では、上型１１と下型１２とを成形方向に接近させて、凸部１６と、凹部２２に設けられた可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０を挟む。この際、図２に示されるように、凸部１６と可動パッド１４の少なくとも一方を繊維強化樹脂材３０に食い込ませる。この状態を、プレス成形終了時まで持続する。なお、図示の例では、凸部１６の先端の幅が、可動パッド１４の先端の幅よりも狭いため、凸部１６が繊維強化樹脂材３０に食い込んでいる。
【００４０】
図１（Ｄ），（Ｅ）において、第３工程Ｓ３では、凸部１６の成形方向の動きに伴って可動パッド１４を移動させることで、凸部１６と可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０が挟まれた状態を維持しながら、上型１１と下型１２とを成形方向に重ねて繊維強化樹脂材３０をプレス成形する。反力発生部３２が、外力によって変形又は変位する圧縮ばね、ガススプリング等である場合、可動パッド１４は、凸部１６の成形方向の動きに追従して移動する。この際、上記のように、凸部１６と可動パッド１４の少なくとも一方を繊維強化樹脂材３０に食い込ませて、該繊維強化樹脂材３０のうち、凸部１６と可動パッド１４とで挟まれた部分を、挟まれていない部分よりも繊維強化樹脂材３０の厚さ方向に圧縮した状態で、上型１１と下型１２とを成形方向に重ねて行く。
【００４１】
この自動車用樹脂部品の製造方法では、ＦＲＰ（繊維強化樹脂）の繊維強化樹脂材３０が上型１１の凸部１６と下型１２の可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０の一部が挟まれた状態で成形が進行する。繊維強化樹脂材３０があまり引き伸ばされずに型内に引き込まれるので、繊維強化樹脂材３０の樹脂と繊維が混ざり合ったまま欠肉することなく成形され、また繊維が樹脂内に方向性を持たずに充填される。このため、バインダー樹脂に熱可塑性樹脂を用いたＦＲＰについて、スタンピング成形により深絞り加工を行う際の強度低下を抑制することができる。深絞り加工を行うことにより、曲げ剛性を確保した部品開発が可能となる。
【００４２】
また、可動パッド１４の先端は、プレス成形開始時には繊維強化樹脂材３０が配置される位置に存在し、プレス成形終了時には凹部２２の底部の型表面まで移動するので、一度のプレス加工で繊維強化樹脂材３０を最終形状まで成形することができる。このため、コストの低減や生産性の向上が可能となる。
【００４３】
凸部１６と可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０が挟まれた状態は、プレス成形終了時まで持続する。具体的には、凸部１６の押圧力に対して、反力発生部３２により可動パッド１４に反力を付与することにより、凸部１６と可動パッド１４との間に繊維強化樹脂材３０を挟むと共に、該繊維強化樹脂材３０を最終形状まで成形することができる。この際、凸部１６と可動パッド１４の少なくとも一方を繊維強化樹脂材３０に食い込ませるので、繊維強化樹脂材３０のうち凸部１６と可動パッド１４とで挟まれた部分が引き伸ばされることを抑制しつつ、型内の各部に繊維強化樹脂材３０を引き込むことができる。また、凸部１６及び可動パッド１４により繊維強化樹脂材３０の両面を冷却できるため、成形後の製品の変形を抑制できる。
【００４４】
更に、上型１１と下型１２が離れ、可動パッド１４が元の位置に復帰する際に自動車用樹脂部品４０が押し出されるので、型抜き性が良好となる。
【００４５】
なお、プレス成形時の可動パッド１４と凹部２２との間のわずかな隙間や、可動パッド１４と凹部２２と間の繊維強化樹脂材３０に対する冷却速度の違いにより、成形された自動車用樹脂部品４０には、境界線４２が明瞭に形成される（図３）。この境界線４２は、色合いの違い、筋状の突起、バリ等の態様で形成される。
【００４６】
［他の実施形態］
以上、本発明の実施形態の一例について説明したが、本発明の実施形態は、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。
【００４７】
例えば、第１の型を上型１１とし、第２の型を下型１２としたが、第１の型を下型にし、第２の型を上型にしてもよい。また、可動パッド１４の先端が、プレス成形終了時に凹部２２の底部の型表面まで移動するものとしたが、可動パッド１４の先端の移動量は、製品形状によって適宜変更することができる。更に、凸部１６と可動パッド１４とで繊維強化樹脂材３０が挟まれた状態を、プレス成形終了時まで持続するものとしたが、製品の強度や仕上がりに問題がなければ、プレス成形終了前に可動パッド１４を繊維強化樹脂材３０から離してもよい。
【００４８】
第２工程Ｓ２と第３工程Ｓ３とは、必ずしも別々の工程である必要はなく、１つの工程にまとめてもよい。
【符号の説明】
【００４９】
１０  自動車用樹脂部品の製造装置
１１  上型（第１の型）
１２  下型（第２の型）
１４  可動パッド
１６  凸部
２２  凹部
３０  繊維強化樹脂材
４０  自動車用樹脂部品
Ｓ１  第１工程
Ｓ２  第２工程
Ｓ３  第３工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
2015229279.tif 000005