(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維同士を互いに交絡させるとともに、熱可塑性樹脂を含浸させて形成された基材に成形体が射出成形された成形構造体の製造方法であって、
前記繊維を前記熱可塑性樹脂と共に加熱し、一次成形してプレボードを形成する一次成形工程と、
前記プレボードを前記熱可塑性樹脂が溶融軟化する温度に加熱し、成形型を型閉じして圧縮することにより二次成形して前記基材を形成するとともに、前記熱可塑性樹脂が溶融軟化した状態で、前記成形型の型閉じに伴って前記成形体を成形するための成形空間内に前記基材の一部に繊維の密度が低い低密度部を形成する二次成形工程と、
前記二次成形工程における前記成形型の型閉じ状態および前記熱可塑性樹脂が溶融軟化した状態において、前記低密度部に溶融樹脂を射出して前記成形体を前記基材と同時成形する同時成形工程とを備えた成形構造体の製造方法。
【請求項２】
前記二次成形工程において加熱された状態の前記プレボードの温度は、１８０℃以上２００℃以下である請求項１に記載の成形構造体の製造方法。
【請求項３】
前記低密度部における前記繊維の密度は、０．５ｇ／ｃｍ３以上０．８ｇ／ｃｍ３未満である請求項１又は請求項２に記載の成形構造体の製造方法。
【請求項４】
前記基材には、複数の前記成形体が接合されており、
複数の前記成形体は、それぞれの前記成形体を成形するための前記成形空間が、前記溶融樹脂を通過させるホットランナーに連通するものとされており、
前記同時成形工程では、共通の射出ユニットから前記ホットランナーを通じて複数の前記成形空間の各々に前記溶融樹脂が供給されるものとされている請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の成形構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、成形構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドアトリム等に用いられる成形構造体は、繊維同士を密集させた基材を有し、この基材に熱可塑性樹脂を射出成形することによりブラケット等の成形体を形成している（例えば下記特許文献１）。基材は、熱可塑性樹脂をバインダーとして繊維同士を結合した構成であり、射出成形したときに基材表面の熱可塑性樹脂が溶融樹脂の熱によって軟化し、基材内部へ押し込まれる。これにより、基材表面には繊維が露出するものの、この露出した繊維がアンカー部となって射出された溶融樹脂と結合することで、成形体が基材に接合される。
【特許文献１】特開２００６−２１２８２４公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、基材表面の凹凸を減らす等の品質向上を目的として繊維密度が高くなると、溶融樹脂が繊維間の空隙に容易に入り込めなくなるため、アンカー効果が小さくなり、接合強度が低下してしまう。また、基材表面の熱可塑性樹脂も溶融樹脂によって軟化はするものの完全には溶融しないため、樹脂同士の溶着による効果も期待できない。かといって、成形体の接合強度を高めるために基材と成形体との接合面積を増やすと、射出した溶融樹脂が冷却されて収縮したときに基材における接合部との反対側が盛り上がった状態となり、外観評価で不良となってしまう。
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、基材と成形体との接合面積を増加させることなくその接合強度を高めることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、繊維同士を互いに交絡させて形成された基材と、成形型にセットされた基材に対し溶融樹脂を射出することにより成形された成形体とを備えた成形構造体であって、基材における成形体との接合部は、その接合部の周囲よりも繊維の密度が低い低密度部に設定されている構成としたところに特徴を有する。
【０００５】
まず、基材を成形型にセットし、溶融樹脂を射出する。このとき、基材における成形体との接合部は、繊維の密度が低い低密度部に設定されているため、溶融樹脂が通常よりも基材内部の深くまで浸透する。これにより、溶融樹脂がより多くの繊維に絡まることでアンカー効果に起因した接合強度を高めることができる。したがって、接合面積が小さくても基材と成形体との接合強度を高めることができる。
【０００６】
本発明の実施の態様として、以下の構成が好ましい。
基材は、繊維を熱可塑性樹脂と共に一次成形することによりプレボードを形成した後に、そのプレボードを成形型にセットして二次成形することにより形成されるものにおいて、成形体は、二次成形時に、再度加熱されたプレボードに溶融樹脂を射出することにより基材と同時成形されている構成としてもよい。
【０００７】
このような構成によると、プレボードが加熱され、熱可塑性樹脂が軟化した状態となり、成形型で成形することで基材を形成するとともに、基材の一部に繊維の低密度部が形成され、この低密度部に溶融樹脂の射出圧により熱可塑性樹脂が基材内部まで押し込まれ、繊維に溶融樹脂が絡まることでアンカー効果に起因した接合強度を高めることができる。さらに、射出された溶融樹脂が基材の熱可塑性樹脂と混ざり合って渾然一体となるため、樹脂同士の溶着効果に起因した接合強度を高めることができる。
【０００８】
基材は、成形型を型閉じしたときに圧縮されて板厚が小さくなるものにおいて、低密度部は、成形型の型閉じに伴って成形体を成形するための成形空間内に形成される構成としてもよい。
【０００９】
このような構成によると、基材のうち成形型によって成形される部分は成形型を型閉じしたときに圧縮されて板厚が小さくなる。一方、基材のうち成形空間に対応する部分は圧縮されないため、圧縮される部分よりも盛り上がった状態となって低密度部が形成される。そして、成形空間に溶融樹脂が射出されることで、低密度部に成形体が形成される。すなわち、成形体を成形する過程で低密度部が形成されるため、低密度部を形成する工程を別途設けなくてもよい。
【００１０】
二次成形において加熱された状態のプレボードの温度は、１８０℃以上２００℃以下としてもよい。
このようにすると、プレボードの熱可塑性樹脂を溶融した状態にすることができるから、射出された溶融樹脂との溶着効果を確実に高めることができる。
【００１１】
低密度部における繊維の密度は、０．５ｇ／ｃｍ３以上０．８ｇ／ｃｍ３未満としてもよい。
例えば、基材の繊維密度を０．８ｇ／ｃｍ３に設定すると、低密度部の繊維密度を０．５ｇ／ｃｍ３以上０．８ｇ／ｃｍ３未満にすることで、基材と成形体との接合強度を高めることができる。また、低密度部の繊維密度を０．５ｇ／ｃｍ３より小さめに設定すると、基材表面に繊維が毛羽立った状態となり、外観評価で不良となりやすい。
【００１２】
また、本発明の成形構造体は、繊維同士を互いに交絡させて形成された基材に成形体が射出成形された成形構造体の製造方法であって、繊維を熱可塑性樹脂と共に加熱し、一次成形してプレボードを形成する一次成形工程と、プレボードを再度加熱し、二次成形して基材を形成するとともに、基材の一部に繊維の密度が低い低密度部を形成する二次成形工程と、二次成形の状態において、低密度部に溶融樹脂を射出して成形体を同時成形する同時成形工程とを備えた成形構造体の製造方法により製造してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、小さい接合面積で成形体を基材に対して強固に接合することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
＜実施形態＞
本発明の実施形態を図１ないし図５の図面を参照しながら説明する。
本実施形態におけるドアトリム（本発明の「成形構造体」の一例）１は、図１に示すように、トリムボード２上にクリップ座などのブラケット（本発明の「成形体」の一例）３が固着されることにより形成されている。尚、本来、トリムボード２の一面には複数のブラケット３が取り付けられているものの、図１においては、トリムボード２を破断させて、一つのブラケット３の接合部のみを示している。
【００１５】
平板状のトリムボード２は、木材等を解織して得た木質繊維、あるいはケナフ等の靭皮植物繊維を熱可塑性樹脂であるポリプロピレンを含浸させた基材２１を有し、その基材２１上に合成皮革、天然皮革あるいは繊維によって形成された表皮２２が被覆されることにより構成されている。表皮２２は、基材２１にブラケット３を接合した後に、基材２１の表面に接着剤を塗布し、真空成形等で圧着することにより形成されている。
【００１６】
本実施形態における基材２１は、ケナフ繊維を互いに交絡させポリプロピレンを含浸させたマット状（板厚５ｍｍ程度）のプレボードＰを一次成形で形成し、このプレボードＰを二次成形にて板厚３ｍｍ程度になるまで圧縮してプレボードＰよりも繊維密度が高い状態とすることにより形成される。尚、ポリプロピレンは繊維を繋ぐバインダーとしての役割を果たしているものの、基材２１をポリプロピレンあるいは、その他の熱可塑性樹脂のみにて形成する、もしくはポリエチレンテレフタレート等のポリプロピレン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。
【００１７】
ブラケット３はポリプロピレンによって一体に形成され、図１に示すように、外周面が傾斜した筒体をおよそ半割りしたような形状をしており、その大径側がトリムボード２の基材２１に接合されている。また、ブラケット３の先端部には、略半円状の平坦な立壁３１が設けられ、その端部には真円状の切欠３２が形成されている。
【００１８】
一方、基材２１におけるブラケット３との接合部には、その接合部の周囲よりも基材２１の繊維密度が低い低密度部２３が設けられている。低密度部２３は、後述するように、プレボードＰを型閉じする際に、成形装置４によって圧縮されなかったためにプレボードＰに近い状態のまま残された部分である。本実施形態における低密度部２３は、基材２１の表面から裏面に至るまで形成されている。したがって、ポリプロピレンが溶融状態となった溶融樹脂５は、低密度部２３に対してその周囲よりも浸透しやすくなっている。尚、溶融樹脂５としては、ポリエチレンテレフタレート等のその他の熱可塑性樹脂を使用してもよい。
【００１９】
次に、トリムボード２にブラケット３を成形する成形装置４について、図２ないし図５の図面に基づいて説明する。本実施形態における成形装置４は、射出ユニット４０と、上型４１と、下型４２と、スライド型４３とを備えて構成されている射出成形装置である。尚、ブラケット３の成形と同時に表皮２２を成形装置４によって成形貼着してもよい。
【００２０】
射出ユニット４０はスクリュウタイプのユニットであって、本実施形態では上型４１の上方に配置されている。上型４１の内部には、溶融樹脂５を通過させるホットランナーＨが配索されている。ホットランナーＨは、各ブラケット３を成形するためのブラケット成形空間Ｓ２に連通しており、このホットランナーＨを通じて射出ユニット４０から各ブラケット成形空間Ｓ２内に溶融樹脂５が供給される。すなわち、各ブラケット成形空間Ｓ２に対して共通の射出ユニット４０を使用しているため、各ブラケット成形空間Ｓ２に射出される溶融樹脂５の射出圧のバラツキをなくすことができる。
【００２１】
上型４１は、成形装置４に溶接、圧入、ボルトなどの締結等の適当な手段により固定されている。上型４１は下方に突出した形状をなし、その下面にはスライド型４３を収容可能とする凹部４１Ａが形成されている。一方、下型４２は、シャフトを介して駆動装置４４に固定されており、図２に示す開型位置と図３に示す成形位置との間で上下方向に移動可能である。下型４２は、図３に示すように、型閉じに伴って上型４１を受け入れ可能なように下方に凹んだ形状をなし、成形位置では上型４１と基材２２の板厚だけ離間して対向配置されている。
【００２２】
すなわち、上型４１と下型４２との間には基材成形空間Ｓ１が形成されており、この基材成形空間Ｓ１にプレボードＰが圧縮されて挟まれることにより基材２１が成形される。このようにして成形された基材２１は、平面部２１Ａと、その平面部２１Ａの外周部分を上方に折り曲げることにより平面部２１Ａから立ち上がる外壁２１Ｂとを備えた構成である。尚、プレボードＰの両端部は、上型４１と下型４２の型閉じに伴ってせん断により切除されるため、基材２１を正規の長さ寸法に成形することができる。
【００２３】
スライド型４３は、シャフトを介して駆動装置４５に固定されており、図３に示す成形位置と図５に示す開型位置との間で、凹部４１Ａ内の傾斜面４６に沿って斜め方向に移動可能である。スライド型４３が成形位置にあるときには、スライド型４３の下面と上型４１の下面とが面一をなしている。さらに、凹部４１Ａの内部において上型４１と成形位置にあるスライド型４３との間には、ブラケット成形空間Ｓ２が形成されている。ブラケット成形空間Ｓ２の大きさはスライド型４３が成形位置に至ると、最小となり、その形状は形成されるブラケット３の形状と一致している。
【００２４】
各駆動装置４４，４５としては、電動モータによるアクチュエータ、エアシリンダ、油圧シリンダ、電磁ソレノイドアクチュエータ等のあらゆるものが使用可能である。各駆動装置４４，４５は、図示しないコントローラによって制御され、コントローラは、例えば電動モータに取り付けられたパルスエンコーダにより、その回転位置を検出し、それに基づいて下型４２及びスライド型４３を開型位置及び成形位置に移動させることができる。
【００２５】
次に、基材２１を製造する製造方法について、図２ないし図５の図面に基づいて説明する。基材２１の製造方法は、プレボードＰを形成する一次成形工程と、プレボードＰから基材２１を形成する二次成形工程（本発明の「二次成形工程」及び「同時成形工程」の一例）とから構成されている。
【００２６】
一次成形工程では、ケナフ繊維とポリプロピレンが混合されたマット材（例えばケナフ繊維が５０％、ポリプロピレンが５０％の配合割合とする。）を加熱してプレス成形し、これを所定長さ（成形後の基材２１の長さ寸法よりも長めの寸法）で切断することにより平板状のプレボードＰを形成する。プレボードＰは、一次成形直後では加熱されているため、内部のポリプロピレンが軟化した状態となっている。
【００２７】
二次成形工程では、図２に示すように、スライド型４３を成形位置に移動させておき、一次成形によって成形されたプレボードＰを再度ポリプロピレンが溶融軟化する程度に加熱し、開型位置にある下型４２上にセットした上で、図３に示すように、スライド型４３を成形位置に保持したまま下型４２を成形位置へ移動させる。すると、プレボードＰは、その両端部がせん断によって切除されると共に、基材成形空間Ｓ１の成形面により圧縮されることで基材２１に成形される。このとき、プレボードＰのうちブラケット成形空間Ｓ２に位置した部分は圧縮されないため、相対的に周囲よりも盛り上がった状態になる。この盛り上がり部分におけるケナフ繊維の密度は、基材２１のケナフ繊維密度（０．８ｇ／ｃｍ３）よりも低く、基材２１において盛り上がり部分から下型４２の成形面に至るまでの範囲が低密度部２３として形成される。低密度部２３の繊維の密度は、０．５ｇ／ｃｍ３以上０．８ｇ／ｃｍ３未満となるように設定されている。
【００２８】
次に、溶融樹脂５を射出ユニット４０によりホットランナーＨを介して各ブラケット成形空間Ｓ２内へ射出する。このとき、プレボードＰの温度は、１８０℃以上２００℃以下に設定しておく。射出された溶融樹脂５は、低密度部２３において基材２１内部の軟化したポリプロピレンを下方へ押し込みつつ、この軟化したポリプロピレンに代わってケナフ繊維の内部へと浸透する。これと同時に、ケナフ繊維の内部に浸透した溶融樹脂５は、基材２１内部の軟化したポリプロピレンと混ざり合い、渾然一体となる。こうして、ブラケット成形空間Ｓ２内に溶融樹脂５を充満させ、冷却すると、図４に示すように、ブラケット３が成形される。この後、図５に示すように下型４２及びスライド型４３を共に開型位置へ移動させることにより、基材２１にブラケット３が固着されたトリムボード２が得られる。
【００２９】
以上のように本実施形態では、ブラケット成形空間Ｓ２内に射出された溶融樹脂５が低密度部２３でケナフ繊維の内部深くまで浸透するため、アンカー効果に起因した接合強度を高めることができる。また、射出された溶融樹脂５が基材２１内部の軟化したポリプロピレンと混ざり合うことで、溶着効果に起因した接合強度を高めることができる。さらに、トリムボード２を製造する過程においては、プレボードＰを圧縮させて基材２１を二次成形することにより低密度部２３を形成しているから、低密度化工程を別途設けなくてもよく、基材２１の成形（二次成形）と同時にブラケット３の成形を行うようにしたから、射出成形工程を別途設けなくてもよい。
【００３０】
＜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）本実施形態ではプレボードＰが加熱された状態のまま成形装置４を型閉じすることによりブラケット成形空間Ｓ２に位置した部分が相対的に盛り上がった状態となって低密度部２３を形成しているものの、本発明によると、基材２１に仕上がった状態（すなわち冷却された状態）でブラケット３の接合部に熱風を当てることにより低密度部２３を形成してもよい。このようにすると、基材２１内部の溶融樹脂５が熱風によって部分的に溶解し、ケナフ繊維がそのスプリングバックにより交絡状態から解き放たれて盛り上がった状態となって低密度部２３が形成される。このような熱風を送り込む装置は、ブラケット３を成形するための上型４１に設けてもよく、ブラケット成形空間Ｓ２に連通する送風路を通じて熱風を送り込んでもよい。さらに、熱風を送り込んだ後は、ブラケット成形空間Ｓ２内を真空引きすることにより低密度部２３の低密度化を促進させてもよい。
【００３１】
（２）本実施形態では低密度部２３の形成と基材２１の形成を同時に行っているものの、本発明によると、これらの形成を別々に行ってもよい。
【００３２】
（３）本実施形態では基材２１の形成とブラケット３の形成を同時に行っているものの、本発明によると、これらの形成を別々に行ってもよい。
【００３３】
（４）本実施形態では成形構造体として車両のドアトリムに適用しているものの、本発明によると、車両のドアトリム以外のクォータトリム、ピラーガーニッシュなど車両部品の他、建材などに適用してもよい。
【００３４】
（５）本実施形態では低密度部２３をケナフ繊維と熱可塑性樹脂で形成しているものの、本発明によると、低密度部２３として発泡体等の素材を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】トリムボードを破断させて、一つのブラケットの接合部のみを示したドアトリムの斜視図
【図２】プレボードを成形装置にセットした状態を示した断面図
【図３】成形装置を型閉じ後、溶融樹脂を射出する前の状態を示した断面図
【図４】成形装置を型閉じ後、溶融樹脂を射出した後の状態を示した断面図
【図５】ブラケットを成形した後、成形装置を型開きした状態を示した断面図
【符号の説明】
【００３６】
１…ドアトリム（成形構造体）
２…トリムボード
３…ブラケット（成形体）
４…成形装置（成形型）
５…溶融樹脂
２１…基材
２３…低密度部
Ｐ…プレボード
【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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