JP6607714B2

JP6607714B2 - 加飾成形品の製造方法

Info

Publication number: JP6607714B2
Application number: JP2015129507A
Authority: JP
Inventors: 慎樹小林
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2015-06-29
Filing date: 2015-06-29
Publication date: 2019-11-20
Anticipated expiration: 2035-06-29
Also published as: JP2017013258A

Description

本発明は、繊維強化樹脂と加飾シートとを一体成形して得られる加飾成形品及びその製造方法に関する。

生産性等に優れた繊維強化樹脂の成形方法として、成形型内で繊維基材を液状マトリックス樹脂に含浸、固化させることで繊維強化樹脂成形品（ＦＲＰ成形品）を得る、いわゆるＲＴＭ（Resin Transfer Molding）法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００５−２７１５５１号公報

ＲＴＭ法では、繊維基材を液状マトリックス樹脂に含浸させる際に、空気の巻き込みや、繊維基材の配向乱れ等が発生し易い。従って、最終的に得られるＦＲＰ成形品の表面にピット（陥没部）や、強化繊維の縒れや目開き等が生じてしまい、美観意匠性が損なわれる懸念がある。そこで、ＲＴＭ法により得られるＦＲＰ成形品の意匠面を加飾シートで覆って加飾成形品とすることで、その美観意匠性を向上させることが考えられる。

このような構成の加飾成形品を得る場合、ＦＲＰ成形品を作製した後に、該ＦＲＰ成形品の意匠面に加飾シートを固着する工程を設けると、ＲＴＭ法の利点として挙げられる優れた生産性を維持することが困難になる。そこで、繊維強化樹脂を成形する工程と、加飾シートを一体化する工程とを同時に行うこと、すなわち、繊維強化樹脂と加飾シートとをキャビティ内で一体成形することが想起される。

ここで、繊維強化樹脂と加飾シートとを一体化する方法としては、互いの重畳面を接着剤等によって固着することが一般的である。しかしながら、キャビティ内において、液状マトリックス樹脂と未硬化の接着剤とが接触すると、該液状マトリックス樹脂等の固化が妨げられる懸念がある。また、液状マトリックス樹脂等が固化したとしても、繊維強化樹脂と加飾シートとの固着強度が不足する懸念がある。

本発明は上記した問題を解決するためになされたもので、一体成形によって容易且つ効率的に得ることができ、且つ繊維強化樹脂と加飾シートとが強固に固着した加飾成形品及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は、重畳された加飾シートと繊維強化樹脂を、下型と上型で形成されるキャビティ内で一体成形して加飾成形品を得る加飾成形品の製造方法であって、前記加飾シートのうち、複数のアンカー体が設けられた重畳面上に、繊維基材を賦形により変形させることで成型前駆体としたプリフォームを重畳して重畳体を形成する工程と、前記キャビティに液状マトリックス樹脂を射出し、前記重畳体の前記アンカー体同士の間及び前記プリフォームを液状マトリックス樹脂に含浸させる工程と、前記液状マトリックス樹脂を固化させて前記加飾成形品を得る工程と、を有すること特徴とする。

本発明では、複数のアンカー体同士の間に液状マトリックス樹脂を介在させた状態で固化させて加飾成形品を得るため、複数のアンカー体のアンカー効果により、繊維強化樹脂と加飾シートとを強固に固着することができる。すなわち、液状マトリックス樹脂と化学反応してその固化を妨げる未硬化の接着剤等を液状マトリックス樹脂に接触させることなく、繊維強化樹脂及び加飾シートを固着すると同時に一体的に成形することが可能になる。

以上から、本発明に係る加飾成形品の製造方法によれば、加飾シートと繊維強化樹脂とが強固に固着した加飾成形品を一体成形により容易且つ効率的に得ることができる。

上記の加飾成形品の製造方法では、前記加飾シートに対し、パイルを静電植毛することで前記アンカー体を形成した後、該加飾シートを用いて前記重畳体を形成することが好ましい。この場合、重畳面に対して、複数のアンカー体を簡素な設備を用いて低コストで容易に形成することができる。また、重畳面から略垂直に立ち上がる複数のパイルからなるアンカー体によって良好にアンカー効果を得ることができるため、繊維強化樹脂と加飾シートとを一層容易且つ強固に固着することが可能になる。

また、本発明は、繊維強化樹脂と、該繊維強化樹脂に重畳された加飾シートとを有する加飾成形品であって、前記加飾シートは、前記繊維強化樹脂と重畳される重畳面に複数のアンカー体を有し、前記アンカー体同士の間に前記繊維強化樹脂のマトリックス樹脂が介在することで前記繊維強化樹脂と前記加飾シートとが一体化されていることを特徴とする。

本発明に係る加飾成形品では、加飾シートの重畳面に設けた複数のアンカー体によりアンカー効果が得られるため、接着剤等を用いることなく、繊維強化樹脂と加飾シートとを強固に固着することができる。従って、この加飾成形品は、繊維強化樹脂と加飾シートとを一体成形することにより容易且つ効率的に得ることが可能である。

上記の加飾成形品において、前記アンカー体は、前記加飾シートの前記重畳面に静電植毛されたパイルであることが好ましい。このように重畳面から略垂直に立ち上がる複数のパイルからなるアンカー体によれば、簡素な構成で良好にアンカー効果を得ることができるため、繊維強化樹脂と加飾シートとを一層容易且つ強固に固着することが可能になる。また、このアンカー体は、静電植毛により形成されるため、加飾成形品を得るための設備の簡素化や製造コストの削減を図ることができる。

本発明によれば、加飾シートの重畳面に設けられた複数のアンカー体によりアンカー効果が得られるため、繊維強化樹脂と加飾シートとを一体成形により強固に固着して容易且つ効率的に加飾成形品を得ることが可能である。

図１Ａは、本発明の実施形態に係る加飾成形品の概略縦断面図であり、図１Ｂは、図１Ａの加飾成形品のアンカー体及び該アンカー体近傍を拡大した要部拡大図である。下型に配置した加飾シートの重畳面上に繊維基材を重畳する工程を説明する説明図である。図２から型閉じを行って形成したキャビティ内に液状マトリックス樹脂を注入する工程を説明する説明図である。図３のキャビティ内で重畳体を含浸させた液状マトリックス樹脂を固化させて図１Ａの加飾成形品を得る工程を説明する説明図である。第１変形例に係るアンカー体を備える加飾成形品の概略要部拡大図である。第２変形例に係るアンカー体を備える加飾成形品の概略要部拡大図である。

以下、本発明に係る加飾成形品及びその製造方法につき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳細に説明する。

図１Ａに示すように、本実施形態に係る加飾成形品１０は、繊維強化樹脂１２と、該繊維強化樹脂１２の意匠面に固着された加飾シート１４とを有する。なお、加飾成形品１０の形状は、図１Ａの例示に限定されるものではなく、用途に応じて適宜設定すればよい。

繊維強化樹脂１２は、繊維基材１６と、マトリックス樹脂１８とを有する。繊維基材１６は、強化繊維をシート状に配向させて構成される。なお、繊維基材１６は、シート状の強化繊維を複数枚積層して構成されていてもよいし、シート状の強化繊維一枚から構成されていてもよい。強化繊維は、マトリックス樹脂１８の強化材として採用可能なものであれば特に限定されるものではなく、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、セラミックス繊維等の無機繊維や、アラミド繊維等の有機繊維を例示できる。また、強化繊維は、連続繊維、長繊維、短繊維の何れであってもよく、その配向方向は、一方向であってもよいし、ランダム方向を含む複数方向であってもよい。さらに、強化繊維の直径や、繊維束の本数、織り方についても特に限定されるものではない。

マトリックス樹脂１８は、液状マトリックス樹脂１８ａ（図３参照）を固化させて得られるものであり、ＲＴＭ法による成形に適するものであれば、特に限定されるものではないが、６−ナイロン等のポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ウレタン樹脂等を挙げることができる。つまり、例えば、マトリックス樹脂１８が６−ナイロンである場合、液状マトリックス樹脂１８ａはε-カプロラクタムであり、さらに、触媒や活性剤を含んでいてもよい。触媒としては、ナトリウム等のアルカリ金属、その酸化物、水酸化物、水素化物や、アルカリ土類金属、その酸化物、水酸化物、水素化物等が例示され、活性剤としては、イソシアネート、アシルラクタム、イソシアヌレート誘導体、酸ハライド、カルバミドラクタム等が例示される。

また、マトリックス樹脂１８がエポキシ樹脂である場合、液状マトリックス樹脂１８ａは、そのプレポリマーと硬化剤等からなる。硬化剤としては、酸無水物、脂肪族ポリアミン、アミドアミン、ポリアミド、ルイス塩基、芳香族ポリアミン等が例示される。さらに、マトリックス樹脂１８がウレタン樹脂である場合、液状マトリックス樹脂１８ａの成分としては、ポリオール、イソシアネート及び第三成分等が例示される。

加飾シート１４は、例えば、液状マトリックス樹脂１８ａよりも軟化点が高い樹脂等から好適に形成され、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）等を例示できる。この加飾シート１４は、有色であっても無色であってもよく、繊維強化樹脂１２と重畳される重畳面の裏面には、シボ加工、つや消し加工、光沢加工等、所望の装飾が施されていてもよい。

また、図１Ｂに示すように、加飾シート１４の重畳面には、該重畳面に対して略垂直に延在する部位を有する複数のアンカー体２０が設けられている。アンカー体２０は、マトリックス樹脂１８に埋入されている。換言すれば、マトリックス樹脂１８は、アンカー体２０同士の間に介在しており、これにより得られるアンカー効果等によって、繊維強化樹脂１２と加飾シート１４とが強固に固着されている。なお、図１Ｂでは、説明の便宜上、繊維基材１６の図示を省略している。

アンカー体２０は、加飾シート１４とは別体に形成された後、重畳面に固着されることで一体化されてもよいし、加飾シート１４と単一の材料から一体に形成されてもよい。本実施形態のアンカー体２０は、加飾シート１４とは別体に形成されたパイルからなり、静電植毛により加飾シート１４の重畳面に固着されている。パイルは、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロン等からなる繊維を挙げることができる。また、その表面積を増大させて上記のアンカー効果を一層良好に発揮するべく、表面に凹凸形状が形成されたパイルや、縒り糸からなるパイルを用いてもよい。

静電植毛の場合、パイルの植毛長さが大きくなると植毛密度が「粗」となるが、植毛長さが０．５ｍｍ〜２．２ｍｍの範囲内では、加飾成形品１０は十分なピール強度を示し、加飾シート１４が剥離することなく破断する。

本実施形態に係る加飾成形品１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次に、その製造方法について説明する。

静電植毛によって、アンカー体２０を形成する場合、例えば、接着剤（不図示）を塗布した加飾シート１４の重畳面と、パイルを載せた電極プレート（不図示）とを対向させて、該電極プレート及び加飾シート１４に直流高電圧を印加する。これにより、帯電したパイルが電気力線に沿って飛翔し、該パイルの長手方向一端側が接着剤に埋入する。その結果、複数のパイルの各々が重畳面から突出するように配列する。この状態で接着剤を硬化させることで、重畳面に複数のアンカー体２０が設けられる。なお、静電植毛の方法は、特に限定されず、公知の方法を採用できる。

このような静電植毛は、簡素な設備を用いて低コストで効率的に行うことができるとともに、植毛密度をパイルの長さや印可する電圧の大きさによって容易に調整することができる。また、成形後の形状のついた加飾シート１４の重畳面に対しても安定した植毛ができる。

加飾成形品１０は、例えば、図２、図３及び図４に示す成形装置３０を用いた、いわゆるＲＴＭ法により製造することができる。この成形装置３０は、下型３２及び上型３４を成形型として備え、これら下型３２と上型３４の間に、所望の加飾成形品１０の形状に応じたキャビティを形成する。

先ず、図２に示すように、成形装置３０を型開き状態とし、加飾シート１４の、アンカー体２０が形成された重畳面の裏面側が下型３２のキャビティ形成面に臨むように配置する。次に、繊維基材１６を賦形により変形させることで成型前駆体としたプリフォーム３６を加飾シート１４の重畳面に重畳して、重畳体３８（図３参照）を形成する。

次に、昇降機構（不図示）により、上型３４を下型３２に向かって下降させることで、上型３４のキャビティ形成面の周縁に設けられたシール部材４０を下型３２に当接させる。これにより下型３２と上型３４との間にキャビティが形成される。

次に、図３に示すように、キャビティに連通するように上型３４に形成された射出口４２を介して、キャビティ内に所定量の液状マトリックス樹脂１８ａを射出する。

次に、上型３４をさらに下降させる。これにより型閉じが再開されるため、図４に示すように、キャビティの容積が低減し、該キャビティ内の液状マトリックス樹脂１８ａが押圧される。これによって、液状マトリックス樹脂１８ａは、繊維基材１６に沿って展延（展開）するとともに、加飾シート１４の複数のアンカー体２０同士の間にも進入する。このようにして、キャビティ内で、アンカー体２０同士の間及び繊維基材１６を液状マトリックス樹脂１８ａに含浸させた後、該液状マトリックス樹脂１８ａを固化させてマトリックス樹脂１８とする。その結果、図１Ａに示す加飾成形品１０が得られるに至る。

すなわち、この製造方法によれば、複数のアンカー体２０同士の間にマトリックス樹脂１８が介在することで得られるアンカー効果により、繊維強化樹脂１２と加飾シート１４とを強固に固着して加飾成形品１０を得ることができる。この場合、液状マトリックス樹脂１８ａと化学反応してその固化を妨げる未硬化の接着剤等を用いる必要がないため、キャビティ内において、繊維強化樹脂１２及び加飾シート１４を固着すると同時に一体で成形することができる。

以上から、本実施形態に係る製造方法によれば、加飾シート１４と繊維強化樹脂１２とが強固に固着した加飾成形品１０を一体成形により容易且つ効率的に得ることができる。

また、上記の通り、この製造方法では、重畳面にパイルを静電植毛することでアンカー体２０を形成した加飾シート１４を用いている。このようにして形成されたアンカー体２０は、好適な密度となるように重畳面から略垂直に立ち上がるため、上記のアンカー効果を良好に得ることができる。その結果、繊維強化樹脂１２と加飾シート１４とを簡素な構成で容易且つ強固に固着することが可能になる。

また、静電植毛では、パイルの種類や、該パイルを重畳面に固着するための接着剤の種類を各種選択して用いることができる。これによって、前記接着剤が完全に硬化した状態の加飾シート１４を、ＲＴＭ法による一体成形に用いることができるため、未硬化の接着剤が液状マトリックス樹脂１８ａと接触することを容易に回避することができる。

本発明は、上記した実施形態に特に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、上記の実施形態に係る加飾成形品１０では、アンカー体２０が、加飾シート１４の重畳面に静電植毛により設けられたパイルからなることとしたが、特にこれに限定されるものではない。アンカー体２０は、マトリックス樹脂１８との間にアンカー効果を発揮して、繊維強化樹脂１２と加飾シート１４とを固着できる材料や形状であればよい。アンカー体２０の変形例としては、図５及び図６に示すものが挙げられる。

図５は、第１変形例に係るアンカー体５０を備える加飾成形品５２の概略要部拡大図である。また、図６は、第２変形例に係るアンカー体６０を備える加飾成形品６２の概略要部拡大図である。なお、図５及び図６に示す構成要素のうち、図１〜図４に示す構成要素と同一又は同様な機能及び効果を奏するものには同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。

図５に示すように、アンカー体５０は、加飾シート１４の重畳面から略垂直に延在し、その延在端部に基端側よりも大径の大径部５４が形成されている。このようなアンカー体５０は、例えば、公知の押出し成形法や、射出成形法により加飾シート１４と一体に形成することができる。

また、図６に示すように、アンカー体６０は、加飾シート１４の重畳面から略垂直に延在するループ形状からなる。このようなアンカー体６０は、種々の公知の手法を用いて形成することができる。一例としては、特開２０１３−１６３０８１号公報に記載されている面ファスナー用ループ片の製造装置等を用いることが挙げられる。他の例として、アンカー体６０がループパイルであり、接着剤を設けた加飾シート１４の重畳面に、上記のアンカー体２０と同様のパイルをループ状に植毛して形成してもよい。

上記の形状からなるアンカー体５０、６０によれば、一層良好にアンカー効果を得ることができるため、繊維強化樹脂１２と加飾シート１４とをより強固に固着することが可能になる。

１０、５２、６２…加飾成形品１２…繊維強化樹脂
１４…加飾シート１６…繊維基材
１８…マトリックス樹脂１８ａ…液状マトリックス樹脂
２０、５０、６０…アンカー体３０…成形装置
３２…下型３４…上型
３６…プリフォーム３８…重畳体
４０…シール部材４２…注入口

Claims

重畳された加飾シートと繊維強化樹脂を、下型と上型で形成されるキャビティ内で一体成形して加飾成形品を得る加飾成形品の製造方法であって、
前記加飾シートのうち、複数のアンカー体が設けられた重畳面上に、繊維基材を賦形により変形させることで成型前駆体としたプリフォームを重畳して重畳体を形成する工程と、
前記キャビティに液状マトリックス樹脂を射出し、前記重畳体の前記アンカー体同士の間及び前記プリフォームを液状マトリックス樹脂に含浸させる工程と、
前記液状マトリックス樹脂を固化させて前記加飾成形品を得る工程と、
を有すること特徴とする加飾成形品の製造方法。
請求項１記載の加飾成形品の製造方法において、
前記加飾シートに対し、パイルを静電植毛することで前記アンカー体を形成した後、該加飾シートを用いて前記重畳体を形成することを特徴とする加飾成形品の製造方法。