(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-19
(45)【発行日】2024-02-28
(54)【発明の名称】成形体の製造方法
(51)【国際特許分類】
B29C 43/52 20060101AFI20240220BHJP
B29C 43/18 20060101ALI20240220BHJP
B29C 33/38 20060101ALI20240220BHJP
B65D 1/00 20060101ALI20240220BHJP
B65D 1/34 20060101ALI20240220BHJP
B29K 101/12 20060101ALN20240220BHJP
B29K 105/08 20060101ALN20240220BHJP
【ＦＩ】
B29C43/52
B29C43/18
B29C33/38
B65D1/00 120
B65D1/34
B29K101:12
B29K105:08
【請求項の数】
6
(21)【出願番号】P 2020026623
(22)【出願日】2020-02-19
(65)【公開番号】P2021130246
(43)【公開日】2021-09-09
【審査請求日】2022-08-23
(73)【特許権者】
【識別番号】000241500
【氏名又は名称】トヨタ紡織株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094190
【弁理士】
【氏名又は名称】小島 清路
(74)【代理人】
【識別番号】100151644
【弁理士】
【氏名又は名称】平岩 康幸
(72)【発明者】
【氏名】林 勇介
(72)【発明者】
【氏名】井沢 有希
【審査官】田代 吉成
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－２０３２２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１－２９９０１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特公昭４９－３８７００（ＪＰ，Ｂ２）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２９Ｃ ４３／５２
Ｂ２９Ｃ ４３／１８
Ｂ２９Ｃ ３３／３８
Ｂ６５Ｄ １／００
Ｂ６５Ｄ １／３４
Ｂ２９Ｋ １０１／１２
Ｂ２９Ｋ １０５／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形して成形体を形成する成形体の製造方法であって、加熱軟化された前記基材を冷間プレス機の下型にセットするセット工程と、
前記冷間プレス機を型締めして前記基材を冷間プレスするプレス工程と、を備え、
前記冷間プレス機の上型は金属で形成されており、
前記下型は、セットされる前記基材の上面と下面の温度差を小さくするために、少なくともセットされる前記基材が当接する表層部がステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する樹脂で形成されたことを特徴とする成形体の製造方法。
【請求項2】
前記表層部は、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、シリコン又はウレタンフォームで形成されていることを特徴とする請求項１に記載の成形体の製造方法。
【請求項3】
前記下型は、前記表層部を含む全体が樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形体の製造方法。
【請求項4】
前記下型は、全体のうちの前記表層部が樹脂で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の成形体の製造方法。
【請求項5】
前記熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【請求項6】
前記成形体は、パッケージトレイであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の成形体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形して成形体を製造する成形体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
用途を車両内装材等とする成形体は、例えば植物繊維を熱可塑性樹脂で結着した繊維ボードが用いられている。この成形体は、加熱軟化させた基材を冷間プレスして任意の形状に成形し製造される。こうした成形体の製造方法に関しては、特許文献１に記載の技術などが知られている。特許文献１等に記載の製造方法においては、図４（ａ）に示すように、常温下、冷間プレス機の下型の上面に加熱軟化させた基材を載置した後、図４（ｂ）に示すように、上型を下降して基材をプレスすることにより成形体が得られる。なお、この図４に示す成形体では、基材の一面に表皮材が貼り付けられており、表皮材は冷間プレス時に上型にセットされ、基材と一体にプレスされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１９－１５５７９７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、上述の方法で製造された成形体は、加熱軟化された基材が冷間プレス機の下型にセットされた時点から基材の下面部は下型によって冷え始めるため、型締め時には基材の上面部と下面部とで大きな温度差を生じる。それに伴って、基材の上面部と下面部との間の収縮率に差が生じるため、基材には反りによる変形が生じてしまう。特に、基材に含まれる熱可塑性樹脂がポリオレフィン樹脂等の結晶性樹脂からなる場合は、収縮率の差による変形が大きい。
このように変形した成形体は、後工程で治具等を使用し両側から押圧するなどして矯正する作業を必要としていたため、生産効率の低下を招いていた。
このように変形した成形体は、後工程で治具等を使用し両側から押圧するなどして矯正する作業を必要としていたため、生産効率の低下を招いていた。
【0005】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、生産効率を向上できる成形体の製造方法を提供することを目的とする。
【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、本発明は以下に示される。
請求項１に記載の発明は、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形して成形体を形成する成形体の製造方法であって、加熱軟化された前記基材を冷間プレス機の下型にセットするセット工程と、前記冷間プレス機を型締めして前記基材を冷間プレスするプレス工程と、を備え、前記下型は、ステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下型は、全体がステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下型は、セットされる前記基材が当接する表層部がステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記下型は、樹脂で形成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂からなることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記成形体は、パッケージトレイであることを要旨とする。
請求項１に記載の発明は、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形して成形体を形成する成形体の製造方法であって、加熱軟化された前記基材を冷間プレス機の下型にセットするセット工程と、前記冷間プレス機を型締めして前記基材を冷間プレスするプレス工程と、を備え、前記下型は、ステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下型は、全体がステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記下型は、セットされる前記基材が当接する表層部がステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されたことを要旨とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の発明において、前記下型は、樹脂で形成されていることを要旨とする。
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の発明において、前記熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂からなることを要旨とする。
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の発明において、前記成形体は、パッケージトレイであることを要旨とする。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形する成形体の製造方法において、冷間プレス時の基材の熱収縮差による撓み変形を抑えることにより、変形した成形体を後工程で治具等を使用して矯正する作業をなくし、生産効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
本発明について、本発明による典型的な実施形態の非限定的な例を挙げ、言及された複数の図面を参照しつつ以下の詳細な記述にて更に説明するが、同様の参照符号は図面のいくつかの図を通して同様の部品を示す。
【図1】本実施形態の成形体の製造方法を説明する工程図である。
【図3】実施例及び比較例の試料の変形量を測定する方法を説明する説明図である。
【図4】従来の成形体の製造方法における成形プレス工程で使用する冷間プレス機の上型及び下型を示す模式図であり、（ａ）はセット時における状態、（ｂ）はプレス時における状態を示す。
【図5】従来の成形体の製造方法において発生する基材の変形状態を説明する説明図である。
【図6】従来の成形体の製造方法における矯正方法を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
ここで示される事項は例示的なもの及び本発明の実施形態を例示的に説明するためのものであり、本発明の原理と概念的な特徴とを最も有効に且つ難なく理解できる説明であると思われるものを提供する目的で述べたものである。この点で、本発明の根本的な理解のために必要である程度以上に本発明の構造的な詳細を示すことを意図してはおらず、図面と合わせた説明によって本発明の幾つかの形態が実際にどのように具現化されるかを当業者に明らかにするものである。
【0010】
本実施形態の成形体の製造方法は、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボードからなる基材を成形して成形体を製造する方法であり、図１に示すように、加熱軟化させた基材１１を冷間プレス機２０の下型２１の上面に載置しセットした後、下型２１と上型２２とを型締めして冷間プレスすることにより成形体が製造される。
ここで、特に、本実施形態で使用される冷間プレス機２０の下型２１は、その全体でもよいが少なくともセットされる基材１１が当接する表層部２１ｂがステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されている。
ここで、特に、本実施形態で使用される冷間プレス機２０の下型２１は、その全体でもよいが少なくともセットされる基材１１が当接する表層部２１ｂがステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されている。
【0011】
成形体は、形状、大きさ、厚さ等について限定されず、用途についても限定されないが、成形体として、例えば、自動車、鉄道車両、船舶、飛行機等の内装材や外装材が挙げられる。
このうち自動車の内装材や外装材として、具体的には、パッケージトレイ、ドア基材、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クォーターパネル、サイドパネル、アームレスト、自動車用ドアトリム、シート構造材、シートバックボード、天井材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等が挙げられる。
この成形体は、軽量且つ高剛性であることから、自動車用内装材として特に有用である。
このうち自動車の内装材や外装材として、具体的には、パッケージトレイ、ドア基材、ピラーガーニッシュ、スイッチベース、クォーターパネル、サイドパネル、アームレスト、自動車用ドアトリム、シート構造材、シートバックボード、天井材、コンソールボックス、自動車用ダッシュボード、各種インストルメントパネル、デッキトリム、バンパー、スポイラー、カウリング等が挙げられる。
この成形体は、軽量且つ高剛性であることから、自動車用内装材として特に有用である。
【0012】
なお、成形体として、上述したものの他、例えば、建築物、家具等の内装材及び外装材等が挙げられる。
即ち、ドア表装材、ドア構造材、机、椅子、棚、箪笥などの各種家具の表装材等が挙げられる。その他、包装体、トレイなどの収容体、保護用部材、パーティション部材等が挙げられる。
即ち、ドア表装材、ドア構造材、机、椅子、棚、箪笥などの各種家具の表装材等が挙げられる。その他、包装体、トレイなどの収容体、保護用部材、パーティション部材等が挙げられる。
【0013】
上述した自動車用内装材のなかでも、パッケージトレイは、サイズが例えば１，５００×１，３００ｍｍあるいは１，３００×７００ｍｍの大きな板状物であり、変形しやすく、通常の製造方法では治具等による矯正作業が必要となるため、成形体として特に適する。
【0014】
なお、本実施形態では、成形体として、基材１１と、基材１１の一面に貼着された表皮材１２とを有して成るパッケージトレイ１０を例示する。表皮材１２は、冷間プレス時には上型２２側にセットされる。
但し、成形体は、例示しないが、表皮材１２を含まず、基材１１のみからなるものであってもよい。
但し、成形体は、例示しないが、表皮材１２を含まず、基材１１のみからなるものであってもよい。
【0015】
以下、各構成部材を具体的に示すと、基材１１を構成する繊維ボード１１Ａは、所定厚の板状を成し、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含んでいる。このうち植物繊維は、植物体（幹、茎、枝、葉、根等）から取り出された繊維であり、葉脈系植物繊維、靭皮系植物繊維、木質系植物繊維等を含む。
植物繊維の元となる植物体は限定されず、例えば、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、ラミー、亜麻（フラックス）、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花等が挙げられる。これら植物体は、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
植物繊維の元となる植物体としては、上述したなかでも、靭皮植物、即ち、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、ラミー、亜麻（フラックス）が好ましく、このなかでも、特にケナフが好ましく、更には、ケナフの靭皮から採取されるケナフ繊維がとりわけ好ましい。
植物繊維の元となる植物体は限定されず、例えば、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、ラミー、亜麻（フラックス）、マニラ麻、サイザル麻、雁皮、三椏、楮、バナナ、パイナップル、ココヤシ、トウモロコシ、サトウキビ、バガス、ヤシ、パピルス、葦、エスパルト、サバイグラス、麦、稲、竹、各種針葉樹（スギ及びヒノキ等）、広葉樹及び綿花等が挙げられる。これら植物体は、１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
植物繊維の元となる植物体としては、上述したなかでも、靭皮植物、即ち、ケナフ、ヘンプ、ジュート麻、ラミー、亜麻（フラックス）が好ましく、このなかでも、特にケナフが好ましく、更には、ケナフの靭皮から採取されるケナフ繊維がとりわけ好ましい。
【0016】
植物繊維の具体的な形状は限定されないが、例えば、平均繊維長は１０～２００ｍｍ（更に２０～１７０ｍｍ、特に２５～１５０ｍｍ、とりわけ３０～９０ｍｍ）とすることができる。この平均繊維長は、ＪＩＳ Ｌ１０１５に準拠して、直接法にて無作為に単繊維を１本ずつ取り出し、伸張させずに真っ直ぐに伸ばし、置尺上で繊維長を測定し、合計２００本について測定した値の平均値である。
また、植物繊維の繊維径についても限定はされないが、例えば、平均繊維径は１～２５００μｍ（更に１０～２０００μｍ、特に１００～１７５０μｍ、とりわけ２００～１５００μｍ）とすることができる。この平均繊維径は、平均繊維長の測定に用いた合計２００本の各単繊維の長さ方向の中央における繊維径を、光学顕微鏡を用いて測定した値の平均値である。
また、植物繊維の繊維径についても限定はされないが、例えば、平均繊維径は１～２５００μｍ（更に１０～２０００μｍ、特に１００～１７５０μｍ、とりわけ２００～１５００μｍ）とすることができる。この平均繊維径は、平均繊維長の測定に用いた合計２００本の各単繊維の長さ方向の中央における繊維径を、光学顕微鏡を用いて測定した値の平均値である。
【0017】
基材１１を構成する繊維ボード１１Ａは、熱可塑性樹脂を、植物繊維同士を結着するバインダ樹脂として含んでいる。この熱可塑性樹脂の種類は限定されず、周知のものを利用することができる。
熱可塑性樹脂としては、主には成形収縮率の大きい結晶性樹脂が対象となる。結晶性樹脂は、溶融樹脂の温度が結晶化温度まで低下し固化したとき、分子が規則的に並ぶ結晶部分をもつ。
結晶性樹脂は、具体的には、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
但し、熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂に限らず、成形収縮率の小さい非晶性樹脂も含まれる。非晶性樹脂は、具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリカーボネートなどが挙げられる。
熱可塑性樹脂としては、主には成形収縮率の大きい結晶性樹脂が対象となる。結晶性樹脂は、溶融樹脂の温度が結晶化温度まで低下し固化したとき、分子が規則的に並ぶ結晶部分をもつ。
結晶性樹脂は、具体的には、ポリオレフィン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、フッ素樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等の熱可塑性樹脂が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
但し、熱可塑性樹脂は、結晶性樹脂に限らず、成形収縮率の小さい非晶性樹脂も含まれる。非晶性樹脂は、具体的には、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）、ポリカーボネートなどが挙げられる。
【0018】
上述のポリエステル樹脂としては、ポリ乳酸、脂肪族ポリエステル樹脂、芳香族ポリエステル樹脂等が挙げられる。脂肪族ポリエステル樹脂としては、ポリカプロラクトン及びポリブチレンサクシネート等が挙げられる。芳香族ポリエステル樹脂としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。
上述のフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン・四フッ化エチレン共重合体等が挙げられる。
上述のフッ素樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン、エチレン・四フッ化エチレン共重合体等が挙げられる。
【0019】
熱可塑性樹脂としては、上述したなかでも、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
ポリオレフィン樹脂を構成するオレフィン単量体としては、エチレン、プロピレン、１－ブテン、３－メチル－１－ブテン、１－ペンテン、３－メチル－１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
即ち、ポリオレフィン樹脂としては、エチレン単独重合体、エチレン・１－ブテン共重合体、エチレン・１－へキセン共重合体、エチレン・４－メチル－１－ペンテン共重合体等のポリエチレン樹脂が挙げられる。
これらのポリエチレン樹脂は、全構成単位数のうちの５０％以上がエチレンに由来する単位の樹脂である。更に、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体（プロピレン・エチレンランダム共重合体等）、プロピレン・１－ブテン共重合体等のポリプロピレン樹脂が挙げられる。これらのポリプロピレン樹脂は、全構成単位数のうちの５０％以上がプロピレンに由来する単位の樹脂である。
ポリオレフィン樹脂を構成するオレフィン単量体としては、エチレン、プロピレン、１－ブテン、３－メチル－１－ブテン、１－ペンテン、３－メチル－１－ペンテン、４－メチル－１－ペンテン、１－ヘキセン、１－オクテン等が挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。
即ち、ポリオレフィン樹脂としては、エチレン単独重合体、エチレン・１－ブテン共重合体、エチレン・１－へキセン共重合体、エチレン・４－メチル－１－ペンテン共重合体等のポリエチレン樹脂が挙げられる。
これらのポリエチレン樹脂は、全構成単位数のうちの５０％以上がエチレンに由来する単位の樹脂である。更に、プロピレン単独重合体、プロピレン・エチレン共重合体（プロピレン・エチレンランダム共重合体等）、プロピレン・１－ブテン共重合体等のポリプロピレン樹脂が挙げられる。これらのポリプロピレン樹脂は、全構成単位数のうちの５０％以上がプロピレンに由来する単位の樹脂である。
【0020】
基材１１を構成する繊維ボード１１Ａは、植物繊維及び熱可塑性樹脂繊維のみからなるものとすることができるが、必要に応じて可塑剤（バインダ樹脂に対する可塑剤）、酸化防止剤、難燃剤、滑剤、防黴剤、抗菌剤、充填剤、着色剤等の他成分を含むことができる。
繊維ボード１１Ａに、他成分を含む場合、植物繊維及び熱可塑性樹脂繊維の合計質量を１００質量部とした場合に、他成分の含有量は、通常、０．１～１０質量部である。
繊維ボード１１Ａに、他成分を含む場合、植物繊維及び熱可塑性樹脂繊維の合計質量を１００質量部とした場合に、他成分の含有量は、通常、０．１～１０質量部である。
【0021】
繊維ボード１１Ａに含まれる植物繊維の総量と、熱可塑性樹脂繊維の総量との割合は限定されないが、植物繊維の総量と熱可塑性樹脂繊維の総量との合計を１００質量％とした場合に、植物繊維の総量の割合は、１０～９０質量％とすることができ、１５～８５質量％が好ましく、２０～８０質量％がより好ましく、２５～７５質量％がより更に好ましく、３０～７０質量％が特に好ましく、３５～６５質量％がより特に好ましく、４０～６０質量％がとりわけ好ましい。
【0022】
繊維ボード１１Ａの厚さは、特に限定されず、上記成形体の用途等によって適宜の厚さとすることができるが、通常、０．５～２００ｍｍ、特に０．５～８０ｍｍとすることができる。繊維ボードの厚さが０．５～２００ｍｍであれば、多くの用途において十分な強度等を有し、且つ軽量な部材として用いることができる。本実施形態では、繊維ボード１１Ａの厚さは、２．５～３．５ｍｍとした。
【0023】
繊維ボード１１Ａの目付は、特に限定されず、例えば、２００～３０００ｇ／ｍ２とすることができる。この目付は、更に４００～２５００ｇ／ｍ２であることが好ましく、更に６００～２０００ｇ／ｍ２であることが好ましく、更に８００～１８００ｇ／ｍ２であることが好ましい。
【0024】
表皮材１２は、基材１１の一面に貼着されるシート状の部材であり、基材１１と貼着可能であれば特に限定されず、例えば、不織布や織布や編布等の布帛、合成皮革や本革等の皮革、樹脂フィルム、木目調シート等を使用することができる。これらのなかでも、不織布が好ましい。
【0025】
不織布は、繊維を交絡させてシート状としたものである。
繊維を交絡させる方法は、特に限定されず、例えば、ニードルパンチ法、ステッチボンド法、スパンボンド法、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、メルトブロー法、スパンレース法、スチームジェット法、ウォーターパンチ法等が挙げられる。
繊維を交絡させる方法は、特に限定されず、例えば、ニードルパンチ法、ステッチボンド法、スパンボンド法、ケミカルボンド法、サーマルボンド法、メルトブロー法、スパンレース法、スチームジェット法、ウォーターパンチ法等が挙げられる。
【0026】
不織布に使用される繊維は、特に限定されず、例えば、上述の熱可塑性樹脂による樹脂繊維、ガラス繊維等の無機繊維、上述の植物繊維や木綿やセルロース繊維等の天然繊維、レーヨン繊維等の半合成繊維などが挙げられる。これらは１種のみを用いてもよく２種以上を併用してもよい。これらのなかでも、樹脂繊維が好ましい。
【0027】
なお、不織布（表皮材１２）は、繊維ボード１１Ａと同様に、必要に応じて可塑剤（樹脂繊維に対する可塑剤）、酸化防止剤、難燃剤、滑剤、防黴剤、抗菌剤、充填剤、着色剤等の他成分を含むことができる。
【0028】
本実施形態の冷間プレス機２０は、図１及び図２に示すように、基材１１及び表皮材１２を一体に冷間プレスするものであり、固定された下型２１と下型２１に対して上下方向に可動する上型２２とを備えている。下型２１及び上型２２は、互いの型面の間で基材１１及び表皮材１２をプレスすることにより所定形状の成形体とする。なお、冷間プレス機２０は、上述の構成に限らず、上型２２が固定又は可動され、下型２１が可動する構成としてもよい。
【0029】
下型２１の材質は、加熱溶融された基材１１が載置されこの下型２１と面接触したときに基材１１が急激に冷却されるのを防止すべく全体が熱伝導率の小さい材質で形成され、下型２１の材質として一般に使用されている鋼材特にステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成されている。
【0030】
下型２１の材質としては、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、フェノール樹脂、シリコン、ウレタンフォーム等の樹脂材の他、アルミナ、イットリア、ジルコニア、ジルコン、コージライト、れんが、大理石、花崗岩、砂岩、軽石、水晶、ケイ酸カルシウム、コンクリート等の無機物、更には、木材、ガラスなどを挙げることができる。なお、本実施形態では、下型２１の材質として、エポキシ樹脂を使用している。
【0031】
ここで、下型２１は、上述したようにその全体でもよいが、セットされる基材１１が載置され当接する当接面２１ａの周辺部分である表層部２１ｂのみをステンレス鋼より小さい熱伝導率を有する材質で形成してもよい。この場合、下型２１をステンレス鋼等の鋼材で形成し、この表面部２１ｂにエポキシ樹脂、フェノール樹脂等の樹脂材をコーティングしたり貼り合わせた構成のものとすることができる。また、下型２１において表層部２１ｂをエポキシ樹脂等の樹脂材などで形成し、それ以外の部分をステンレス鋼等の鋼材で形成し、これらを組付け、接合などの手段で積層構造としたものとすることもできる。
【0032】
一方、上型２２の材質は、特には限定されず、一般的に冷間プレス機２０で使用されている材質を使用することができ、例えばステンレス、鉄、アルミニウム、銅、真鍮等の金属材を使用することができる。
【0033】
本実施形態のセット工程は、図１及び図２（ａ）に示すように、加熱軟化された基材１１を冷間プレス機２０の下型２１にセットする工程である。
また、本実施形態のプレス工程は、図２（ｂ）に示すように、下型２１と上型２２とを型締めして冷間プレスする工程である。
また、本実施形態のプレス工程は、図２（ｂ）に示すように、下型２１と上型２２とを型締めして冷間プレスする工程である。
【0034】
次に、本実施形態の成形体の製造方法において、植物繊維と熱可塑性樹脂とを含む繊維ボード１１Ａからなる基材１１を成形して成形体であるパッケージトレイ１０を製造する方法を図１及び図２に基づいて説明する。
最初に、図１の基材加熱工程３０において、加熱装置４０により繊維ボード１１Ａからなる基材１１を加熱軟化させる。基材１１を加熱軟化させる際の加熱温度は、熱可塑性樹脂の融点より１０℃高い温度である。本実施形態において、熱可塑性樹脂としてポリオレフィン樹脂を用いた場合は、ポリオレフィン樹脂の融点は１７０℃であるから、基材１１の加熱温度は１８０℃に設定される。
最初に、図１の基材加熱工程３０において、加熱装置４０により繊維ボード１１Ａからなる基材１１を加熱軟化させる。基材１１を加熱軟化させる際の加熱温度は、熱可塑性樹脂の融点より１０℃高い温度である。本実施形態において、熱可塑性樹脂としてポリオレフィン樹脂を用いた場合は、ポリオレフィン樹脂の融点は１７０℃であるから、基材１１の加熱温度は１８０℃に設定される。
【0035】
次に、基材加熱工程３０で加熱され軟化した基材１１は、次の成形プレス工程３１に移送され、常温下、このうちのまずセット工程で、図２（ａ）に示すように、冷間プレス機２０の下型２１の載置面に載置される。この工程において、同時に常温の表皮材１２も冷間プレス機２０の上型２２にセットされる。次いで、成形プレス工程３１におけるプレス工程で、図２（ｂ）に示すように、上型２２を下降し型締めして基材１１及び表皮材１２を一体に加圧する。このときの上型２２の下降時間は約１５秒である。加熱軟化された基材１１は、冷間プレスによって所定の冷却温度で冷却され、所定形状に成形される。また、表皮材１２は、加熱軟化された基材１１の一面に圧接された際、溶融状態となっている熱可塑性樹脂が染み込む等することにより、基材１１の一面に貼着される。
【0036】
成形プレス工程３１中のプレス工程におけるプレス圧は、特に限定されないが、基材１１及び表皮材１２のハンドリング性や、成形体への好適な加工（賦形）の円滑化の観点から、好ましくは０．２～０．８ＭＰａ、より好ましくは０．２５～０．７ＭＰａ、特に好ましくは０．３～０．６ＭＰａである。
プレス工程における冷却温度は、基材１１に含まれる熱可塑性樹脂が１種であればその融点、２種以上であればそれらのうち最も低い融点より、好ましくは１００～１５０℃、より好ましくは１１０～１４０℃、特に好ましくは１１５～１３５℃だけ低い温度である。
プレス工程における冷却温度は、基材１１に含まれる熱可塑性樹脂が１種であればその融点、２種以上であればそれらのうち最も低い融点より、好ましくは１００～１５０℃、より好ましくは１１０～１４０℃、特に好ましくは１１５～１３５℃だけ低い温度である。
【0037】
このプレス工程により、所定形状に形成された基材１１とその一面に貼着された表皮材１２は、次のトリミング工程３２で縁部のカット、孔明けなどの加工が行なわれ、これにより成形体であるパッケージトレイ１０が完成する。
【0038】
次に、本実施形態の成形体の製造方法の作用を説明する。
従来、成形プレス工程においては、図４に示すように、冷間プレス機２０の下型２１及び上型２２は、一般に、ステンレス鋼、ニッケル－クロム鋼など熱伝導率の大きい金属で形成されていた。このため、基材１１は、セット工程で下型２１に載置されこれに直接接触した時点から常温の下型２１によって熱を奪われ、接触面である下面１１ｂがいち早く冷やされてしまう。このように、急冷されると、熱可塑性樹脂（例えば、ポリオレフィン樹脂等）の特性により、結晶化が十分に進展しないため、図５（ａ）に示すように、下面１１ｂ側の収縮量は小さい。これに対して、基材１１の上面１１ａ側は、基材１１がセットされた時点では、下型２１及び上型２２とは直接接触していないので、徐々に冷却され、熱可塑性樹脂の結晶化が進展することで、下面１１ｂ側よりも収縮量は大きい。こうしたことで、型締め開始直後には基材１１の上面１１ａと下面１１ｂとの間には大きな温度差が生じていてそれにより、基材１１の上面１１ａ側と下面１１ｂ側との間には収縮率に差が生じるため、成形後の基材１１には、図５（ｂ）に示すように、大きく撓んだ反りによる変形が生じてしまう。
従来、成形プレス工程においては、図４に示すように、冷間プレス機２０の下型２１及び上型２２は、一般に、ステンレス鋼、ニッケル－クロム鋼など熱伝導率の大きい金属で形成されていた。このため、基材１１は、セット工程で下型２１に載置されこれに直接接触した時点から常温の下型２１によって熱を奪われ、接触面である下面１１ｂがいち早く冷やされてしまう。このように、急冷されると、熱可塑性樹脂（例えば、ポリオレフィン樹脂等）の特性により、結晶化が十分に進展しないため、図５（ａ）に示すように、下面１１ｂ側の収縮量は小さい。これに対して、基材１１の上面１１ａ側は、基材１１がセットされた時点では、下型２１及び上型２２とは直接接触していないので、徐々に冷却され、熱可塑性樹脂の結晶化が進展することで、下面１１ｂ側よりも収縮量は大きい。こうしたことで、型締め開始直後には基材１１の上面１１ａと下面１１ｂとの間には大きな温度差が生じていてそれにより、基材１１の上面１１ａ側と下面１１ｂ側との間には収縮率に差が生じるため、成形後の基材１１には、図５（ｂ）に示すように、大きく撓んだ反りによる変形が生じてしまう。
【0039】
その結果、従来は、このように変形した成形体は、後工程で、図６に示すように、治具等を使用し両側からエアシリンダで押圧するなどして矯正する作業を行なっていた。このため、生産効率の低下を招いていた。
【0040】
これに対し、本実施形態の成形体の製造方法によれば、冷間プレス機２０の下型２１は、少なくとも基材１１が当接する表層部２１ｂが上述のようにステンレス鋼より小さい熱伝導率を有するエポキシ樹脂で形成されている。エポキシ樹脂の熱伝導率は後述するようにステンレス鋼より２桁程度小さい。このため、成形プレス工程３１において、加熱軟化された基材１１が下型２１に載置されその表面に直接接触したとき、基材１１は、熱伝導率の小さい下型２１の材質による断熱効果により下面１１ｂが急激に冷却され温度が低下するのが抑制される。これにより、基材１１は、上面１１ａ側と下面１１ｂ側との温度差が小さくなり、樹脂収縮量の差が小さくなるため、基材１１の両面での冷え方の差によって生じる反りの変形が抑制される。その結果、変形した成形体であるパッケージトレイ１０を後工程で治具等で矯正する作業を省略することができるため、生産効率を向上させることができる。
【実施例】
【0041】
以下、実施例を挙げて、本発明の実施形態を更に具体的に説明する。但し、本発明は、これらの実施例に何ら制約されるものではない。
【0042】
〔使用材料〕
［基材］
基材１１には、植物繊維と、その植物繊維を結着する熱可塑性樹脂とを含む繊維ボード１１Ａを使用した。
植物繊維には、ケナフ繊維を用いた。このケナフ繊維は、ケナフから取り出した靭皮を解繊して得たものであり、平均繊維長は７０ｍｍであった。
熱可塑性樹脂繊維には、ポリプロピレン樹脂を溶融紡糸して得た、融点１７０℃、繊度６．６ｄｔｅｘの樹脂繊維を用いた。この樹脂繊維は、裁断により平均繊維長を５０ｍｍに揃えた。
上記ケナフ繊維５０質量部と、上記樹脂繊維５０質量部とを混綿し、その混綿物をエアレイ法で積層して、ニードルパンチ法で交絡させた後、温度２００℃及びプレス時間１２０秒間で加熱し、温度３０℃及びプレス時間１８０秒間で冷却して、繊維ボード１１Ａを得た。得られた繊維ボード１１Ａは、目付１５００ｇ／ｍ２、厚さ２．３ｍｍであった。
［基材］
基材１１には、植物繊維と、その植物繊維を結着する熱可塑性樹脂とを含む繊維ボード１１Ａを使用した。
植物繊維には、ケナフ繊維を用いた。このケナフ繊維は、ケナフから取り出した靭皮を解繊して得たものであり、平均繊維長は７０ｍｍであった。
熱可塑性樹脂繊維には、ポリプロピレン樹脂を溶融紡糸して得た、融点１７０℃、繊度６．６ｄｔｅｘの樹脂繊維を用いた。この樹脂繊維は、裁断により平均繊維長を５０ｍｍに揃えた。
上記ケナフ繊維５０質量部と、上記樹脂繊維５０質量部とを混綿し、その混綿物をエアレイ法で積層して、ニードルパンチ法で交絡させた後、温度２００℃及びプレス時間１２０秒間で加熱し、温度３０℃及びプレス時間１８０秒間で冷却して、繊維ボード１１Ａを得た。得られた繊維ボード１１Ａは、目付１５００ｇ／ｍ２、厚さ２．３ｍｍであった。
【0043】
［表皮材］
表皮材１２には、樹脂繊維をニードルパンチ法で交絡させて得られた不織布を使用した。
樹脂繊維には、ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融紡糸して得た、融点２６０℃、繊度３．３ｄｔｅｘのものを用いた。
不織布は、目付１８０ｇ／ｍ２、厚さ１．０ｍｍであった。
表皮材１２には、樹脂繊維をニードルパンチ法で交絡させて得られた不織布を使用した。
樹脂繊維には、ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融紡糸して得た、融点２６０℃、繊度３．３ｄｔｅｘのものを用いた。
不織布は、目付１８０ｇ／ｍ２、厚さ１．０ｍｍであった。
【0044】
〔実施例〕
［冷間プレス機］
上型２２は、全体をステンレス鋼で製作した。上型２２の温度は２８℃である。ここで、ステンレス鋼の熱伝導率は、１６．７～２０．９Ｗ／ｍ・Ｋである。
下型２１は、全体をエポキシ樹脂で製作した。下型２１の温度は２８℃である。ここで、エポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２１Ｗ／ｍ・Ｋである。
［セット工程］
冷間プレス機２０の下型２１に予め１７０℃で加熱して軟化させた基材１１を直接載置した。冷間プレス機２０の上型２２に表皮材１２を取り付けた。
［プレス工程］
冷間プレス機２０の上型２２を１５秒間で下降し、下型２１と上型２２とを型締めした。プレス圧は０．５ＭＰａで冷間プレスして、Ｎｏ．１の試料１０Ａを得た。
得られたＮｏ．１の試料１０Ａは、１辺の長さが３０ｃｍの正方形状であり、厚さが２．５ｍｍであった。
［冷間プレス機］
上型２２は、全体をステンレス鋼で製作した。上型２２の温度は２８℃である。ここで、ステンレス鋼の熱伝導率は、１６．７～２０．９Ｗ／ｍ・Ｋである。
下型２１は、全体をエポキシ樹脂で製作した。下型２１の温度は２８℃である。ここで、エポキシ樹脂の熱伝導率は、０．２１Ｗ／ｍ・Ｋである。
［セット工程］
冷間プレス機２０の下型２１に予め１７０℃で加熱して軟化させた基材１１を直接載置した。冷間プレス機２０の上型２２に表皮材１２を取り付けた。
［プレス工程］
冷間プレス機２０の上型２２を１５秒間で下降し、下型２１と上型２２とを型締めした。プレス圧は０．５ＭＰａで冷間プレスして、Ｎｏ．１の試料１０Ａを得た。
得られたＮｏ．１の試料１０Ａは、１辺の長さが３０ｃｍの正方形状であり、厚さが２．５ｍｍであった。
【0045】
〔比較例〕
［冷間プレス機］
上型２２は、全体をステンレス鋼で製作した。
下型２１も、全体を同様にステンレス鋼で製作した。
［セット工程］
実施例と同様にして基材１１と表皮材１２とをセットした。
［プレス工程］
上記実施例と同様に冷間プレスして、Ｎｏ．２の試料１０Ａを得た。
得られたＮｏ．２の試料１０Ａは、１辺の長さが３０ｃｍの正方形状であり、厚さが２．５ｍｍであった。
［冷間プレス機］
上型２２は、全体をステンレス鋼で製作した。
下型２１も、全体を同様にステンレス鋼で製作した。
［セット工程］
実施例と同様にして基材１１と表皮材１２とをセットした。
［プレス工程］
上記実施例と同様に冷間プレスして、Ｎｏ．２の試料１０Ａを得た。
得られたＮｏ．２の試料１０Ａは、１辺の長さが３０ｃｍの正方形状であり、厚さが２．５ｍｍであった。
【0046】
〔評価〕
プレス工程の直前に、Ｎｏ．１、２の各試料１０Ａに用いた基材１１について、上面１１ａ及び下面１１ｂの温度を測定し、それらの温度差を算出した。その結果を表１に示す。
プレス工程の後、Ｎｏ．１、２の各試料１０Ａについて、変形量を測定した。変形量の測定は、図３に示すように、試料１０Ａの一側縁部を載置面Ｇに押し付けて接触させることにより、他側縁部を載置面Ｇから浮き上がらせ、この浮き上がらせた他側縁部で基材１１の端点Ｈから載置面Ｇまでの距離Ｗを測定して行った。また、距離Ｗの測定は、各試料１０Ａで各辺の中央及び各角部の合計８箇所の端点Ｈで行い、これらの中で最も数値が大きいものを変形量とした。その結果を表１に示す。
プレス工程の直前に、Ｎｏ．１、２の各試料１０Ａに用いた基材１１について、上面１１ａ及び下面１１ｂの温度を測定し、それらの温度差を算出した。その結果を表１に示す。
プレス工程の後、Ｎｏ．１、２の各試料１０Ａについて、変形量を測定した。変形量の測定は、図３に示すように、試料１０Ａの一側縁部を載置面Ｇに押し付けて接触させることにより、他側縁部を載置面Ｇから浮き上がらせ、この浮き上がらせた他側縁部で基材１１の端点Ｈから載置面Ｇまでの距離Ｗを測定して行った。また、距離Ｗの測定は、各試料１０Ａで各辺の中央及び各角部の合計８箇所の端点Ｈで行い、これらの中で最も数値が大きいものを変形量とした。その結果を表１に示す。
【0047】
【表1】
【0048】
表１から、以下のことが明らかである。
実施例の試料１０Ａは、基材１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの温度差が１０℃であり、変形量は１ｍｍであった。
比較例の試料１０Ａは、上面１１ａ及び下面１１ｂの温度差が７５℃であり、変形量は６ｍｍであった。
以上のことから、冷間プレス機２０の下型２１が熱伝導率の小さいエポキシ樹脂で形成されていることによる断熱効果により、基材１１の上面１１ａと下面１１ｂとで温度差が生じるのが抑制され、上面１１ａと下面１１ｂとで冷え方の差による基材１１の変形が抑えられることが明らかである。
実施例の試料１０Ａは、基材１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの温度差が１０℃であり、変形量は１ｍｍであった。
比較例の試料１０Ａは、上面１１ａ及び下面１１ｂの温度差が７５℃であり、変形量は６ｍｍであった。
以上のことから、冷間プレス機２０の下型２１が熱伝導率の小さいエポキシ樹脂で形成されていることによる断熱効果により、基材１１の上面１１ａと下面１１ｂとで温度差が生じるのが抑制され、上面１１ａと下面１１ｂとで冷え方の差による基材１１の変形が抑えられることが明らかである。
【0049】
なお、企業内規格において、本実施形態の製造方法によって成形される成形体であるパッケージトレイ１０の許容変形量は３ｍｍに設定されており、冷間プレス後において、比較例の変形量は規格値を超えているのに対し、実施形の変形量は規格値内に収まっている。
【0050】
前述の例は単に説明を目的とするものでしかなく、本発明を限定するものと解釈されるものではない。本発明を典型的な実施形態の例を挙げて説明したが、本発明の記述及び図示において使用された文言は、限定的な文言ではなく、説明的及び例示的なものであると理解される。ここで詳述したように、その形態において本発明の範囲又は精神から逸脱することなく、添付の特許請求の範囲内で変更が可能である。ここでは、本発明の詳述に特定の構造、材料及び実施例を参照したが、本発明をここにおける開示事項に限定することを意図するものではなく、むしろ、本発明は、添付の特許請求の範囲内における、機能的に同等の構造、方法、使用の全てに及ぶものとする。
【産業上の利用可能性】
【0051】
本発明は、車両及び建材等の広範な製品分野で利用することができ、特に車両の内装材の製造方法として有用であり、例えば、パッケージトレイ等の各種の内装材に好適に用いられる。
【符号の説明】
【0052】
１０；パッケージトレイ、１１；基材、１１Ａ；繊維ボード、１２；表皮材、２０；冷間プレス機、２１；下型、２１ｂ；表層部。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】