(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記押圧させる工程では、第1の分割金型と第1の溶融樹脂シートの間に化粧材シートを配置させ、当該化粧材シートを第1の溶融樹脂シートとともに第1の分割金型の形成面に押圧させることを特徴とする、
請求項1または2に記載された、積層構造体の製造方法。
【発明を実施するための形態】
【0014】
以下、本発明の積層構造体の一実施形態である樹脂製ボードとその製造方法について説明する。
【0015】
(1)樹脂製ボードの構成
本実施形態の樹脂製ボード1の構成について、
図1〜4を参照して説明する。
図1は、本実施形態の樹脂製ボード1の斜視図である。
図2は、本実施形態の樹脂製ボード1の平面図である。
図3は、
図2のA−A,B−B,C−Cの断面図である。
図4は、本実施形態の樹脂製ボード1の内部に配置される補強材3の斜視図である。
なお、
図1〜4に示す樹脂製ボード1の外観形状、内部の形状、および、補強材3の形状、配置等は、本発明に係る積層構造体の製造方法を説明するための例示的なものに過ぎない。
【0016】
図1および
図2に示すように、樹脂製ボード1は、おもて面FSと裏面BFとを有し、概ね直方体の形状をなしている。
図1に拡大破断図で示すように、樹脂製ボード1は、第1の樹脂シート21と第2の樹脂シート22が積層された樹脂積層体2と、第1の樹脂シート21のおもて面側に設けられた化粧材シート23とを含む。化粧材シート23のおもて面は、樹脂製ボード1のおもて面FSを構成する。第1の樹脂シート21と第2の樹脂シート22の間には中空部Hが形成されている。第1の樹脂シート21と第2の樹脂シート22の境界には、樹脂の成形時のパーティングラインPLが形成されている。
なお、化粧材シート23を設けることは必須ではない。化粧材シート23は設けなくてもよい。
【0017】
第1の樹脂シート21および第2の樹脂シート22は熱可塑性樹脂である。その樹脂材料を限定せず、発泡樹脂でもよいし、非発泡樹脂でもよいが、樹脂製ボード1の剛性を確保するために非発泡樹脂から形成されることが好ましい。成形時のドローダウン、ネックインなどにより肉厚のバラツキが発生することを防止する観点から溶融張力の高い樹脂材料を用いることが好ましく、一方で金型への転写性、追従性を良好とするため流動性の高い樹脂材料を用いることが好ましい。第1の樹脂シート21および第2の樹脂シート22の樹脂材料の例として、ポリプロピレン、ポリエチレン等のポリオレフィンや、ポリアミド、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等のアクリル誘導体のいずれか、又は2種類以上の混合物が挙げられる。
【0018】
第1の樹脂シート21および第2の樹脂シート22は、剛性及び強度を増加させる目的で、ガラスフィラーを混入した樹脂材料を用いて成形するようにしてもよい。
ガラスフィラーとしては、ガラス繊維、ガラスクロスやガラス不織布などのガラス繊維布、ガラスビーズ、ガラスフレーク、ガラスパウダー、ミルドガラスなどが挙げられる。ガラスの種類としては、Eガラス、Cガラス、Aガラス、Sガラス、Dガラス、NEガラス、Tガラス、クオーツ、低誘電率ガラス、高誘電率ガラスなどが挙げられる。
なお、ガラスフィラーに限らず、剛性を上げるためのタルク、炭酸カルシウム、珪灰石(Wollastonite)、マグネシウム系材料等の無機フィラー、カーボンファイバー等を混入させてもよい。
【0019】
化粧材シート23は、樹脂製ボード1の美観向上若しくは装飾性、又は、樹脂製ボード1と接触する物の保護を目的として構成されるものである。化粧材シート23の材質は、繊維表皮材シート状表皮材、フィルム状表皮材等が適用される。かかる繊維表皮材の素材としては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリアミド、ポリウレタン、アクリル、ビニロン等の合成繊維、アセテート、レーヨン等の半合成繊維、ビスコースレーヨン、銅アンモニアレーヨン等の再生繊維、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維、又はこれらのブレンド繊維が挙げられる。
【0020】
図2および
図3に示すように、樹脂製ボード1には、リブ群R11〜R16,R21〜R26が形成されている。
図3(a),(b)に示すように、各リブは、第2の樹脂シート22のおもて側の面が第1の樹脂シート21に向かって突出し、第1の樹脂シート21の裏面側の面(化粧材シート23が配置されている面とは反対側の面)に溶着するようにして形成されている。
【0021】
図2および
図3(c)に示すように、リブ群R11〜R16とリブ群R21〜R26の間の中空部Hには、長尺状の補強材3が配置される。補強材3の材料は特に限定するものではないが、樹脂製ボード1の強度および剛性を確保するために、好ましくはアルミニウムなどの金属製あるいは硬質のプラスチック製である。補強材3は、例えば押出成形によって成形される。
図4に示すように、補強材3は、互いに平行な第1板状部31と第2板状部32、および、第1板状部31と第2板状部32を連結する連結板状部33を有し、断面がH型の形状をなしている。第1板状部31において第1の樹脂シート21と対向する面が第1面311であり、第2板状部32において第2の樹脂シート22と対向する面が第2面321である。
【0022】
本実施形態では、後述する樹脂の成形時において溶融樹脂シートに対して補強材3の第1面311を押し付けることで一時的に溶融樹脂シートに補強材3を保持させる。そのときの保持力を確保するために、
図4に示すように、補強材3の第1面311に不織布5が貼り付けられている。不織布5としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリエステル、ポリウレタン又はこれらを混合したものや毛類(フェルト等)が挙げられる。
【0023】
(2)樹脂製ボードの製造方法
次に、本実施形態の樹脂製ボード1の製造方法について、
図5〜12を参照して説明する。
図5〜12はそれぞれ、本実施形態の樹脂製ボードの製造方法を順に説明するための図である。
図6〜
図8、
図11〜
図12は、
図2のC−C断面に相当する位置で型締装置140および溶融樹脂シートを切断したときの図を示している。なお、
図6〜12の各図には、化粧材シート23は図示を省略している。
【0024】
(2−1)成形装置の構成
図5に示すように、樹脂成形品の成形装置100は、押出装置120と、押出装置120の下方に配置された型締装置140とを有する。
【0025】
図5に示すように、押出装置120は、2系統の溶融樹脂の押出機構からなる。すなわち、押出装置120は、ホッパ16A,16Bがそれぞれ付設されたシリンダ18A,18Bと、シリンダ18A,18Bにそれぞれ連結された油圧モータ20A,20Bと、シリンダ18A,18Bと内部がそれぞれ連通したアキュムレータ24A,24Bと、プランジャ26A,26Bとを備える。プランジャ26A,26Bは、それぞれアキュムレータ24A,24Bに内挿されており、プランジャ26A,26Bを駆動することにより、プランジャ26A,26Bをアキュムレータ24A,24B内で進退させ、それによってアキュムレータ24A,24Bの内容積を可変とする。押出装置120には、プランジャ26A,26Bを駆動するための油圧シリンダ(図示せず)が付設されている。
【0026】
押出装置120では、ホッパ16A,16Bから投入された熱可塑性樹脂が、シリンダ18A,18B内で油圧モータ20A,20Bによるスクリューの回転により溶融、混練され、溶融状態の樹脂(以下、「溶融樹脂」ともいう。)がアキュムレータ24A,24Bに移送されて一定量貯留される。アキュムレータ24A,24Bに貯留された溶融樹脂は、プランジャ26A,26Bの駆動によりバルブ27を通してTダイ28に供給される。すなわち、プランジャ26A,26Bを駆動してアキュムレータ24A,24Bの内容積を小さくして、アキュムレータ24A,24Bの内部に貯留された溶融樹脂を加圧してTダイ28A,28Bに送り込むことで、溶融樹脂への押出圧力を発生させるようにしている。
【0027】
Tダイ28A,28Bは、供給された溶融樹脂を押出スリットから連続的なシート状の溶融樹脂シートP,Pとして下方に押し出す。押し出された溶融樹脂シートP,Pは、間隔を隔てて配置された一対のローラ40AA,40ABおよび一対のローラ40BA,40BBによって挟圧されながら下方に向かって送り出されて分割金型42A,42Bの間に垂下される。なお、溶融樹脂シートP,Pの押出方向は、
図2の長手方向に対応している。
【0028】
型締装置140は、分割金型42A,42Bを有する。分割金型42A,42Bには、それぞれ摺動部43A,43Bが設けられている。摺動部43A,43Bは互いに対向している。摺動部43Aは溶融樹脂シートPに対して直交する方向(つまり、水平方向)に摺動可能であり、それによって分割金型42Aの形成面116A(
図6参照)に対して相対移動可能に構成されている。同様に、摺動部43Bは溶融樹脂シートPに対して直交する方向(つまり、水平方向)に摺動可能であり、それによって分割金型42Bの形成面116B(
図6参照)に対して相対移動可能に構成されている。
【0029】
(2−2)樹脂製ボードの製造方法
以下、上述した成形装置100を用いて樹脂製ボード1を製造する方法について説明する。
【0030】
先ず、
図4に示したように、第1面311に不織布5を貼り付けた補強材3を用意する。不織布5を補強材3に貼り付けるときの接着剤は、補強材3が自重で不織布5から脱落しない程度の接着力があれば如何なるものでもよい。仮保持材とし使用する不織布5は、溶融樹脂との間でアンカー効果を発揮すればよいので、基材である溶融樹脂シートと異材質であってよい。
【0031】
ただし、使用する不織布5は、目付けを適正に設定する必要があり、当該不織布5の目付けを50g/m
2〜300g/m
2とする。不織布5の目付けが50g/m
2未満であると、仮保持材としての機能が不足し、接着力向上の効果が十分に得られないおそれがある。逆に、不織布5の目付けが300g/m
2を越えると、不織布5の伸び量が大きくなって、補強材3に傾きが生ずる等の不都合が発生するおそれがあり、外観を損なう原因となる。好ましくは75g/m
2〜300g/m
2であり、より好ましくは75g/m
2〜150g/m
2である。目付けを75g/m
2〜150g/m
2とすることで、補強材のインサート方向によらず、確実に保持することが可能となり、製品の品質も優れたものとなる。なお、不織布5の厚さの最適値としては、0.3mm〜1.5mmである。
【0032】
次に、化粧材シート23を分割金型42Aに設けた仮止めピン(図示せず)により、分割金型42Aの形成面を覆うように仮止めする。つまり、分割金型42Aと溶融樹脂シートPの間に化粧材シート23を配置させる。
【0033】
次に、
図5に示したように、Tダイ28A,28Bから押し出した溶融樹脂シートP,P(それぞれ、第1の溶融樹脂シート、第2の溶融樹脂シートの一例)を分割金型42A,42B(それぞれ、第1の分割金型、第2の分割金型の一例)の間に垂下させる。
【0034】
その後、
図6に示すように、摺動部43A,43Bを互いに近接する方向に移動(スライド)させることで、摺動部43A,43Bの先端を溶融樹脂シートP,Pに接触させる。それによって、分割金型42Aの形成面116Aと溶融樹脂シートPの間に密閉空間SP1が形成され、分割金型42Bの形成面116Bと溶融樹脂シートPの間に密閉空間SP2が形成される。
【0035】
図示しないが、分割金型42A,42Bにはそれぞれ真空チャンバが内蔵され、当該真空チャンバと形成面116A,116Bの間には真空吸引のための連通路が設けられている。そして、真空チャンバによって連通路から密閉空間SP1,SP2内の空気を吸引する。この吸引により、
図7に示すように、一対の溶融樹脂シートP,Pがそれぞれ形成面116A,116Bに押圧させられ、形成面116A,116Bに沿った形状に成形(賦形)される。 このとき、左側の溶融樹脂シートPについては賦形されるとともに、化粧材シート23を溶融樹脂シートPとともに分割金型42Bの形成面116Bに押圧させる。それによって、化粧材シート23が溶融樹脂シートPに溶着する。
【0036】
次いで、
図8に示すように、不織布5を貼り付けた補強材3を、マニピュレータ90によって保持された状態で分割金型42A,42Bの間に配置させる。そして、補強材3の不織布5を貼り付けた面(
図4の第1面311)を、分割金型42Bの形成面116Bに吸着された溶融樹脂シートPに押圧させる。すると、不織布5の材料表面の微細な凹凸に溶融樹脂が入り込むことで補強材3の溶融樹脂シートPに対する接着力が高まり(アンカー効果)、溶融樹脂シートPによって不織布5を介して補強材3が保持された状態となる。この状態では、マニピュレータ90による補強材3の保持を解除しても、少なくとも分割金型42A,42Bの型締めを行うまでの短い期間内では、補強材3が溶融樹脂シートPから離脱して落下することはない。
【0037】
特に、不織布5として目付けが50g/m
2〜300g/m
2の不織布を用いているので、補強材3が傾くなどの障害が発生することもない。
図9の(a)は、補強材が正常に保持されている状態を示す図であり、不織布5の目付けを前記適正範囲とすることで、
図9(a)に示すような正常な保持状態が実現される。これに対し、例えば目付けが300g/m
2を越える不織布5を用いると、
図9の(b)に示すように、不織布5が伸びて補強材3に傾きが生ずる。この状態で保持されたまま成形を行うと、補強材3の角部の形状が溶融樹脂シートPに転写される等、積層構造体の外観を損なう原因となる。
【0038】
また、補強材3のインサート方向としては、
図10(a)に示すように、補強材3を溶融樹脂シートPの垂下方向に対して直交する方向(横方向)とする場合と、
図10(b)に示すように、補強材3を溶融樹脂シートPの垂下方向に対して平行な方向(縦方向)とする場合が考えられる。ここで、不織布5の伸び量が補強材3の傾きや落下に及ぼす影響を考慮すると、
図10(b)に示すように、溶融樹脂シートPの垂下方向に対して平行な方向(縦方向)とする方が有利である。
【0039】
次に、
図11に示すように、分割金型42A,42Bの型締めを行って、溶融樹脂シートP,Pを挟み込む。分割金型42A,42Bの外周には、分割金型42A,42Bの形成面116A,116Bを取り囲むようにピンチオフ部118が設けられており、型締めによりピンチオフ部118において一対の溶融樹脂シートP,Pの周縁が溶着させられ、パーティングラインが形成される。
【0040】
次に、
図12に示すように、分割金型42A,42Bを開型して中空部を有する樹脂成形品を取り出す。パーティングラインまわりに形成されたバリを、カッター等で切断して除去する。以上で、樹脂製ボード1が完成する。
【0041】
以上説明したように、本実施形態の樹脂製ボード1の製造方法によれば、補強材3の溶融樹脂シートと接触する面に不織布5を貼り付け、不織布5を介して補強材3を溶融樹脂シートに押圧させるようにした。そのため、少なくとも後の分割金型の型締め(つまり、補強材3を2枚の溶融樹脂シートで挟み込む)までの間、補強材3が溶融樹脂シートから離脱することを防止できる。また、不織布5の目付けを適正範囲とすることで、補強材3に傾き等が生ずることもない。従って、2枚の樹脂シートの間の中空部Hに補強材3を有する樹脂製ボード1を安定的に製造することができる。
【0042】
上述した実施形態では、第1の樹脂シート21のおもて面に化粧材シート23を重ねた場合を説明したが、化粧材シート23を設けることは必須ではない。すなわち、分割金型42A,42Bの間に化粧材シート23を配置させ、当該化粧材シート23を溶融樹脂シートPとともに分割金型42Aの形成面116Aに押圧させなくてもよい。しかし、化粧材シート23を設けることで、補強材3が第1の樹脂シート21に押圧されたことに起因して第1の樹脂シート21のおもて側の面に押圧痕が生じたとしても、化粧材シート23によってその押圧痕が見え難くなる。そのため、樹脂製ボード1の美観上の観点から化粧材シート23を設けることが好ましい。
【0043】
上述した実施形態において、補強材3の不織布5を貼り付けた面を、分割金型42Bの形成面116Bに吸着された溶融樹脂シートPに押圧させるときには、当該溶融樹脂シートPに対応する第1の樹脂シート21に隆起部が形成される程度に強く行うこともできる。それによって、
図13に示すように、補強材3の第1板状部31の第1面311の周縁に隆起部211を形成することができる。
図13は、
図3のB−B断面の補強材3近傍の部分拡大図である。すなわち、補強材3を溶融樹脂シートPに押圧するときには、補強材3の第1板状部31の第1面311の周縁に溶融樹脂シートPによる隆起部211が形成される程度に強く押圧することもできる。補強材3の周縁に隆起部211が形成されることで、補強材3の第1の樹脂シート21の面に沿った方向の移動が規制される。つまり、隆起部211は、成形後の補強材3の位置決めとして機能する。
【0044】
また、補強材3の長手方向の両端部においても隆起部211が形成されるため、補強材3がその長手方向にずれることが防止される。隆起部211が形成されない場合には、補強材3の長手方向の移動により、樹脂積層体2の側壁部分に相当する第1の樹脂シート21および/または第2の樹脂シート22が傷付き、あるいは破損する虞があるが、隆起部211によりそのような状況が防止される。
【0045】
本実施形態の変形例において、分割金型42Aの形成面116Aには、不織布5が貼り付けられた補強材3の面に対向する領域において、分割金型42Bの形成面に向けて突出する突出部が形成されていてもよい。このような突出部を設けることで、成形された樹脂製ボードのB−B断面(
図3(b)に相当する断面)は、
図14に示すようなものになる。つまり、分割金型42Aの形成面116Aの上記突出部に対応して、第2の樹脂シート22には突起221が形成される。この場合、
図14の補強材3Aの裏側の面に突起221が接触することになるため、樹脂製ボードの裏面(つまり、第2の樹脂シート22の裏面)に、補強材3Aの板状部全体の痕跡が現れることが防止される。
【0046】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の積層構造体の製造方法は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのは勿論である。
【0047】
例えば、上述した実施形態の補強材3の形状は、
図4に示したように断面がH型のものであるが、このような形態に限られず、任意の形状で構成することができる。例えば、断面が多角形、円形、C型、U字型の補強材であってもよい。また、補強材は、中実であっても中空であってもよい。
【0048】
上述した実施形態において、樹脂の成形方法を、真空成形に代えてブロー成形によって行ってもよい。ブロー成形を行う場合、分割金型には、ブロー成形用の孔が設けられており、分割金型を型締めした状態で、発泡パリソンを分割金型のキャビティ面に押し付けることで賦形する。具体的には、分割金型に設けられたブロー成形用の孔から空気等の圧縮気体を発泡パリソンの内部に吹き込み、所定のブロー圧にてブロー成形を行う。また、ブロー成形と真空成形とを組み合わせる方法で成形を行ってもよい。
【0049】
上述した実施形態では、
図4に示したように補強材3のおもて側の第1面311に不織布5を貼り付け、
図8において第1面311を溶融樹脂シートPに押し付ける場合について説明したが、この限りではない。補強材3の裏側の第2面321に不織布5を貼り付け、
図8において第2面321を右側の(つまり、分割金型42Aに押圧されている)溶融樹脂シートPに押し付けてもよい。
【実施例】
【0050】
次に、本発明の具体的な実施例について、実験結果に基づいて説明する。
【0051】
積層構造体の試作
前述の製造方法に従って積層構造体を作製した。補強材としては、16mm×16mmの角型のスチール製補強材を使用した。補強材に使用したスチールの厚さは1.2mm、補強材の長さは1005mm、補強材の重さは530gである。係る補強材を3本インサートした。補強材のインサート方向は、横方向及び縦方向とした。
【0052】
また、使用した不織布は表1に示す通りである。不織布の材質はポリエチレンテレフタレート(PET)である。ただし、目付けが75g/m
2以下の不織布は、レーヨン繊維39%、ポリエステル繊維17%、アクリル酸エステル繊維44%からなる不織布である。接着剤としては、アクリル系粘着剤を用い、その塗布量は45g/m
2とした。
【0053】
成形結果
不織布の目付けを変えて成形を行い、補強材の保持状態を評価した。結果を表1に示す。表1の成形結果における「成形」の評価基準は下記の通りである。
「○」:問題なく成形できた。
「×」:成形において、補強材が落下又は傾くことで、製品を得ることができないか、製品が得られたとしても、得られた製品の外観が不良で商品性が無かった。
【0054】
また、「製品」の評価基準は、製品における不織布を接着した面からの補強材の引きはがし強度を測定して、下記の基準により評価した。
「○」:補強材の端部を持ち上げた際の引きはがし強度が30N以上であった。
「×」:補強材の端部を持ち上げた際の引きはがし強度が30N未満であった。
なお、「成形」の評価が「×」の場合は、「製品」の評価に耐える製品を得られないことから、「製品」の評価を「×」とした。
【0055】
【表1】
【0056】
表1から明らかな通り、仮保持材である不織布の目付けが大きすぎると、補強材の傾きが生じて外観不良が発生し、極端な場合には補強材が落下してしまった。不織布の目付けが小さすぎると、アンカー効果が損なわれ、補強材の落下が見られたり、成形は可能であっても使用中に補強材が脱落する等の問題が発生した。目付けを75g/m
2〜150g/m
2とすることで、補強材のインサート方向を横方向とした場合でも、確実に保持することが可能となり、良好な成形が実現されるとともに、補強材が脱落することのない優れた品質の製品を得ることができた。